(57)【要約】【課題】ガスタービンにおいて、外部から混入する異物、又は錆などによって生成される異物が原因となる不具合を防止する。【解決手段】運転時に所定温度の圧縮空気が内部の流路を移動するガスタービン１であって、流路を形成する面の少なくとも一部に、大気温度において硬化状態であり、ガスタービン１の運転時における前記一部を通過する圧縮空気の温度において軟化状態となる物質６が塗布されているガスタービンを提供する。これにより、異物を物質６に吸着・保持することができる。【選択図】図１
2015151891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転時に所定温度の圧縮空気が内部の流路を移動するガスタービンであって、
前記流路を形成する面の少なくとも一部に、大気温度において硬化状態であり、前記ガスタービンの運転時における前記一部を通過する圧縮空気の温度において軟化状態となる物質が塗布されていることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記物質は、前記ガスタービンの運転温度においてガラス転移により軟化状態となる共有結合性物質であることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記物質は低融点ガラスであることを特徴とする請求項２に記載のガスタービン。
【請求項４】
前記物質は有機高分子化合物であることを特徴とする請求項２に記載のガスタービン。
【請求項５】
前記ガスタービンは、タービンの少なくとも一部を冷却する冷却システムを有し、
前記冷却システムによって冷却される圧縮空気が流通する流路に塗布される前記物質は、有機高分子化合物であることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは作動流体が空気であるため、開放系を為すことを主流としており、外部からの異物混入に対して堅牢であることが求められている。
一方、昨今のガスタービンでは、冷却などの為に精密・微細な流路の設計がなされており、混入した小さな異物が詰まることにより、多くに悪影響を及ぼすようになりつつある。
【０００３】
特に高温下で酸素のある状況に金属が晒されているため、酸化による発錆、これら錆の剥離によるガスタービン内への錆混入が避けられない。そして、ガスタービン内への錆混入が原因となり、ガスタービンの冷却効率の低下、翼面への錆の衝突による異常摩耗、可動部分への錆の付着による振動固有数変化からの振動による損傷など様々な損傷を誘起している。
【０００４】
錆の影響を排除するための技術としては、特許文献１に記載されているような異物除去構造が知られている。この構造はガスタービンを構成するタービンシュラウドに異物を侵入させて流路外へ導出する捕集口を設けた構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４２６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されている異物除去構造は、ガスタービンに新たな構造を付加する必要があるため、多大な導入コストが必要となるという課題がある。
【０００７】
この発明は、ガスタービンにおいて、外部から混入する異物、又は錆などによって生成される異物が原因となる不具合を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様によれば、ガスタービンは、運転時に所定温度の圧縮空気が内部の流路を移動するガスタービンであって、前記流路を形成する面の少なくとも一部に、大気温度において硬化状態であり、前記ガスタービンの運転時における前記一部を通過する圧縮空気の温度において軟化状態となる物質が塗布されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、異物がガスタービンの流路内に混入した場合においても、異物を軟化状態となった物質に吸着・保持することができる。これにより、異物が原因となる不具合を防止することができる。
また、フィルターなどのろ過装置と比較して、圧力損失を発生させることなく異物を捕集することができる。
また、設置場所の必要がないため、既設プラントに対して安価に導入することができる。
また、物質が大気温度において硬化状態であることによって、ガスタービンの保守作業時において支障をきたすことなく作業を行うことができる。また、硬化状態であれば、物質を剥しやすいため、保守作業の作業効率を向上させることができる。
【００１０】
上記ガスタービンにおいて、前記物質は、前記ガスタービンの運転温度においてガラス転移により軟化状態となる共有結合性物質である構成としてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、物質は固相から加熱することで液相とはならず、ガラス相（柔らかい固相）となるため、物質をコーティングした形状を保ったまま軟化させることができる。
【００１２】
上記ガスタービンにおいて、前記物質は低融点ガラスである構成としてもよい。
このような構成によれば、低融点ガラスの軟化点が約４５０℃であるため、高温の圧縮空気に晒される面に適した物質とすることができる。
【００１３】
上記ガスタービンにおいて、前記物質は有機高分子化合物である構成としてもよい。
このような構成によれば、軟化点の温度が冷却された圧縮空気と同等の有機高分子化合物を採用することによって、冷却された圧縮空気に晒される面に適した物質とすることができる。
【００１４】
前記ガスタービンは、タービンの少なくとも一部を冷却する冷却システムを有し、前記冷却システムによって冷却される圧縮空気が流通する流路に塗布される前記物質は、有機高分子化合物である構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガスタービンにおいて、外部から混入する異物、又は錆などによって生成される異物が原因となる不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態のガスタービンの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態のガスタービン１について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態のガスタービン１の概略図である。図１に示すように、ガスタービン１は、外気を圧縮して圧縮空気Ａを生成する圧縮機２と、燃料を圧縮空気Ａ中で燃焼させて燃焼ガスＧを生成する燃焼器３と、高温高圧の燃焼ガスＧにより駆動するタービン４と、ガスタービン１中で燃焼ガスＧに接する高温部を冷却する冷却システム５と、を備えている。ガスタービン１の運転時には、所定温度の圧縮空気Ａが内部の流路を移動する。
【００１８】
圧縮機２は、圧縮機ロータ７と、圧縮機ロータ７を覆う圧縮機ケーシング８と、を有している。圧縮機ロータ７は、回転中心軸を中心として回転する圧縮機ロータ軸部９と、圧縮機ロータ軸部９の外周に固定されている複数の圧縮機動翼１０と、を有している。圧縮機ケーシング８の内周側には、複数の圧縮機静翼１１が固定されている。
【００１９】
タービン４は、タービンロータ１３と、タービンロータ１３を覆うタービンケーシング１４とを有している。タービンロータ１３は、回転中心軸を中心として回転するタービンロータ軸部１５と、タービンロータ軸部１５の外周に固定されている複数のタービン動翼１６と、を有している。タービンケーシング１４の内周側には、複数のタービン静翼１７が固定されている。
タービンロータ軸部１５の内部及びタービン動翼１６の内部には、タービン動翼１６を冷却するための冷却空気が通る冷却空気流路１９が形成されている。
タービンロータ１３には、例えば、このタービンロータ１３の回転で発電する発電機２０が接続されている。
【００２０】
圧縮機ロータ７とタービンロータ１３とは、中間軸２１によって一体に連結されている。中間軸２１の外周辺には、リング形状をなす中間軸カバー２２が装着されている。
燃焼器３は、燃焼器ケーシング２４を有しており、燃焼器ケーシング２４の内部には、燃焼器車室２５が形成されている。
【００２１】
冷却システム５は、圧縮機２から圧縮空気Ａを抽気する抽気ライン２６と、抽気ライン２６を通ってきた圧縮空気Ａを冷却する冷却装置２７と、フィルター２８と、冷却装置２７で冷却された圧縮空気Ａを冷却空気流路１９に導く冷却空気ライン２９と、を有している。
【００２２】
ガスタービン１は上記構成を有することによって、圧縮空気Ａが流通する流路を有している。即ち、圧縮機２によって生成された圧縮空気Ａは、流路を経由して燃焼器３などに導入される。この際、燃焼器車室２５の内面や、中間軸カバー２２の外周面も流路の一部となる。
また、圧縮空気Ａは、抽気ライン２６を経由して冷却装置２７に導入され、冷却空気ライン２９を経由して冷却空気流路１９に導入される。この際、冷却装置２７を構成する熱交換器のケーシングも流路の一部となる。
【００２３】
ガスタービン１の流路を形成する面の少なくとも一部には、大気温度において硬化状態であり、ガスタービン１の運転時において流路を形成する面の少なくとも一部を通過する圧縮空気の温度において軟化状態となるコーティング６（物質）が塗布されている。即ち、コーティング６は、ガスタービン１の運転温度（運転雰囲気）において軟化する物質によって構成されている。
【００２４】
コーティング６は、流路における鉛直方向の下側部分に形成されている。換言すれば、コーティング６は、ガスタービン１の流路のうち、上方に空間が形成されている面に塗布されている。
具体的には、コーティング６は、燃焼器車室２５の底部、中間軸カバー２２の上部、冷却装置２７を構成する熱交換器の底面、抽気ライン２６や冷却空気ライン２９などの配管に塗布されている。即ち、コーティング６は、ガスタービン１内の流路に導入された異物が付着しやすい部位、即ち、鉛直方向の下方や、圧縮空気Ａの流速が遅くなる配管の屈曲部分に塗布されている。また、冷却システム５のような、低温により錆が発生しやすい部位に塗布されている。
【００２５】
コーティング６は、塗布される箇所のガスタービン１の運転時の温度に応じて適宜選択される。
例えば、運転時における温度が４５０℃に達する燃焼器車室２５の底部、中間軸カバー２２の上部などに塗布するコーティング６Ａとしては、硼酸ガラス（低融点ガラス）を選択することができる。硼酸ガラスは、共有結合性物質であり、ガラス転移温度（軟化点）が約４５０℃の物質である。
【００２６】
コーティング６をこのような共有結合性物質とすることによって、相変化がなだらかに起こる。即ち、固相から加熱することで液相とはならず、ガラス相（柔らかい固相）となるため、コーティングした形状を保ったまま軟化することが期待できる。
【００２７】
また、運転時における温度が１００℃から２００℃となる、冷却システム５周辺の部位、例えば、冷却装置２７（熱交換器）の底面、慣性フィルター衝突面、抽気ライン２６・冷却空気ライン２９などの配管などに塗布するコーティング６Ｂとしては、軟化点が１５０℃程度の有機高分子化合物とすることが好ましい。有機高分子化合物としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ＰＥＴ、６ナイロンなどの材料を採用することができる。
【００２８】
上記実施形態によれば、運転中のガスタービン１において、圧縮機２内で発生した錆などの異物がガスタービン１の流路内に混入した場合においても、異物を軟化状態となったコーティング６に吸着・保持することができる。即ち、流路を流れてきた異物がガスタービンの運転温度において軟化状態となるコーティング６に保持されることにより、異物が原因となる不具合を防止することができる。錆などの異物は、車室２５や中間軸２１上部など、空間があり流速の遅くなる部分に出ると、自重から一旦沈殿するため、この沈殿の際に、異物がコーティング６に吸着する。
【００２９】
また、フィルターなどのろ過装置と比較して、圧力損失を発生させることなく異物を捕集することができる。
また、設置場所の必要がないため、既設プラントに対して安価に導入することができる。
【００３０】
また、コーティング６が大気温度において硬化状態であることによって、ガスタービン１の保守作業時において支障をきたすことなく作業を行うことができる。また、硬化状態であれば、コーティング６を剥しやすいため、保守作業の作業効率を向上させることができる。
【００３１】
また、コーティング６がガスタービン１の運転温度においてガラス転移により軟化状態となる共有結合性物質であることによって、コーティング６は固相から加熱することで液相とはならず、ガラス相（柔らかい固相）となるため、形状を保ったまま軟化させることができる。
【００３２】
また、コーティング６Ａを軟化点が約４５０℃である低融点ガラスとすることによって、高温の圧縮空気Ａに晒される部位において異物を吸着することができる。
また、コーティング６Ｂを軟化点の温度が冷却された圧縮空気Ａと同等の有機高分子化合物とすることによって、冷却された圧縮空気Ａに晒される部位において異物を吸着することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、上記実施形態では、高温の圧縮空気に晒される部位に低融点ガラスのみを塗布する例を示したが、低融点ガラスの上に有機高分子化合物を重ねて塗布する構成としてもよい。このような構成とすることによって、幅広い温度範囲で軟化状態となるコーティングを提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  ガスタービン
２  圧縮機
３  燃焼器
４  タービン
５  冷却システム
６  コーティング（物質）
７  圧縮機ロータ
８  圧縮機ケーシング
９  圧縮機ロータ軸部
１０  圧縮機動翼
１１  圧縮機静翼
１３  タービンロータ
１４  タービンケーシング
１５  タービンロータ軸部
１６  タービン動翼
１７  タービン静翼
１９  冷却空気流路
２０  発電機
２１  中間軸
２２  中間軸カバー
２４  燃焼器ケーシング
２５  燃焼器車室
２６  抽気ライン
２７  冷却装置
２８  フィルター
２９  冷却空気ライン
Ａ  圧縮空気
Ｇ  燃焼ガス
【図１】
2015151891.tif 000003