(57)【要約】【課題】簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の寿命を延ばすことができるストラット構造及びガスタービンを提供する。【解決手段】筒状に形成されるケーシング７ａと、筒状に形成され該ケーシング７ａの内側に設けられる内側ディフューザ７ｂと、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間に高温流体が通過可能に形成される高温流体流路１０ｂと、中空状に形成され、高温流体流路１０ｂを横切ってケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとを連結すると共に肉厚ｔ１がケーシング７ａの肉厚ｔ２よりも厚く設定されるストラット９とを備えるので、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の寿命を延ばすことができるストラット構造及びガスタービンを提供することができる。【選択図】図２
2008031871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に形成されるケーシングと、
筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、
前記ケーシングと前記内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能に形成される高温流体流路と、
中空状に形成され、前記高温流体流路を横切って前記ケーシングと前記内側ディフューザとを連結すると共に肉厚が前記ケーシングの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備えることを特徴とする、
ストラット構造。
【請求項２】
筒状に形成されるケーシングと、
筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、
前記ケーシングと前記内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能に形成される高温流体流路と、
中空状に形成され、前記高温流体流路を横切って前記ケーシングと前記内側ディフューザとを連結すると共に肉厚が前記内側ディフューザの肉厚と同等、又は、前記内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備えることを特徴とする、
ストラット構造。
【請求項３】
前記内側ディフューザは、肉厚が前記ケーシングの肉厚よりも厚く設定されることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載のストラット構造。
【請求項４】
前記ストラットは、前記肉厚が前記ケーシングの肉厚の１．５倍以上３倍以下に設定され、
前記内側ディフューザは、前記肉厚が前記ケーシングの肉厚の１．５倍以上３倍以下に設定されることを特徴とする、
請求項３に記載のストラット構造。
【請求項５】
前記ケーシング及び前記内側ディフューザと前記ストラットとの連結部の周囲に曲面状のフィレット部が設けられることを特徴とする、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のストラット構造。
【請求項６】
前記ストラットは、前記ケーシング及び前記内側ディフューザを貫通し、
前記フィレット部は、前記高温流体流路の内側及び外側に設けられることを特徴とする、
請求項５に記載のストラット構造。
【請求項７】
圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンの静翼及び動翼に供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、
前記タービンは、
筒状に形成されるケーシングと、
筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、
前記ケーシングと前記内側ディフューザとの間に形成されると共に前記動翼を通過した燃焼ガスを排気ガスとして排出可能な排気ガス流路と、
中空状に形成され、前記排気ガス流路を横切って前記ケーシングと前記内側ディフューザとを連結すると共に肉厚が前記ケーシングの肉厚よりも厚く、且つ、前記内側ディフューザの肉厚と同等、又は、前記内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備えることを特徴とする、
ガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側ディフューザを支持するストラットの構造及び圧縮した圧縮空気に燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガスタービンは、例えば、ヘリコプタのターボシャフトエンジンに適用されるものがある。このようなガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、この回転動力がタービンに連結された出力軸としての回転軸を介してヘリコプタのトランスミッションに出力される。この場合、タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配設されて構成されており、燃焼ガスにより動翼を駆動することで回転軸を回転駆動している。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、排気車室のディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。
【０００３】
このように構成されるガスタービンでは、排気車室の外側ケーシング及び内側ディフューザとこれを支持するストラットとの構造において、このストラットが高温流体の流路を横切るように設けられるものがある。すなわち、外側ケーシングと内側ディフューザとを複数のストラットにより連結することで排気車室が形成されると共に、この外側ケーシングと内側ディフューザとの間に形成される燃焼ガスの流路内にこのストラットが位置している。この場合、このガスタービンは、起動時では装置全体が低温状態にあり、燃焼ガスのタービンへの供給が開始されると、この高温・高圧の燃焼ガスの影響で装置の各部の温度が上昇し、装置全体が徐々に燃焼ガスの温度、例えば、６００℃程度に近づいていく。このとき、上述のストラットは、燃焼ガスの流路を横切るように設けられていることから、ケーシングなどの他の構造体よりも燃焼ガスの影響を受けやすく、温度上昇が他の構造体と比べて速くなり、先に高温となる。そして、このストラットと他の構造体との間に過渡的に大きな温度差が生じ、この温度差に起因した熱膨張差によりケーシングやストラットの熱変形が生じ、このケーシング、ストラットに過大な熱応力が発生し、これにより、ケーシングとストラットとの連結部に応力が集中してこの連結部が損傷してしまうおそれがある。つまり、非定常熱応力による低サイクル疲労破壊が起こり、低サイクル寿命が短くなってしまうおそれがある。また、ガスタービンの停止時においては、負荷下降し、フライトアイドルではガス温度が低下し、ストラットはこのガスによって冷却され、温度低下が他の構造体と比べて速くなり、その結果、起動時と同様に過大な熱応力が発生する。
【０００４】
このような問題に対し、内側リングと外側リングとを連結するストラット内部に燃焼ガスよりも温度が遥かに低いベンチレーションエアを流すことでこのストラットを冷却し、その冷却時の熱交換によって温度が上昇したベンチレーションエアを内側リングに供給してこの内側リングの温度を上昇させることで、ストラットを燃焼ガスより低温側に温度制御しつつ各部材の熱膨張差を低減して長寿命化を図ったものがある（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３６９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されているターボファンエンジンのタービンフレーム構造では、冷却用空気を強制的に循環させてストラットを冷却していることから、低温の空気及びこれを循環させる構造が必要となり、構成部品点数が多くなり構造も複雑になってしまい、これにより、装置が重量化し製造コストも高くなってしまっていたことから、より簡易な構造で性能の向上を図ることのできる構造が望まれていた。
【０００７】
そこで本発明は、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の寿命を延ばすことができるストラット構造及びガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明によるストラット構造は、筒状に形成されるケーシングと、筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、前記ケーシングと前記内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能に形成される高温流体流路と、中空状に形成され、前記高温流体流路を横切って前記ケーシングと前記内側ディフューザとを連結すると共に肉厚が前記ケーシングの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に係る発明によるストラット構造は、筒状に形成されるケーシングと、筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、前記ケーシングと前記内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能に形成される高温流体流路と、中空状に形成され、前記高温流体流路を横切って前記ケーシングと前記内側ディフューザとを連結すると共に肉厚が前記内側ディフューザの肉厚と同等、又は、前記内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明によるストラット構造では、前記内側ディフューザは、肉厚が前記ケーシングの肉厚よりも厚く設定されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明によるストラット構造では、前記ストラットは、前記肉厚が前記ケーシングの肉厚の１．５倍以上３倍以下に設定され、前記内側ディフューザは、前記肉厚が前記ケーシングの肉厚の１．５倍以上３倍以下に設定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明によるストラット構造では、前記ケーシング及び前記内側ディフューザと前記ストラットとの連結部の周囲に曲面状のフィレット部が設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明によるストラット構造では、前記ストラットは、前記ケーシング及び前記内側ディフューザを貫通し、前記フィレット部は、前記高温流体流路の内側及び外側に設けられることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項７に係る発明によるガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンの静翼及び動翼に供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記タービンは、筒状に形成されるケーシングと、筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、前記ケーシングと前記内側ディフューザとの間に形成されると共に前記動翼を通過した燃焼ガスを排気ガスとして排出可能な排気ガス流路と、中空状に形成され、前記排気ガス流路を横切って前記ケーシングと前記内側ディフューザとを連結すると共に肉厚が前記ケーシングの肉厚よりも厚く、且つ、前記内側ディフューザの肉厚と同等、又は、前記内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によるストラット構造によれば、筒状に形成されるケーシングと、筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、ケーシングと内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能に形成される高温流体流路と、中空状に形成され、高温流体流路を横切ってケーシングと内側ディフューザとを連結すると共に肉厚がケーシングの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備える。
【００１６】
したがって、共に筒状に形成されるケーシングと内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能な高温流体流路が形成され、この高温流体流路を横切るストラットによりケーシングと内側ディフューザとが連結されると共に、このストラットの肉厚がケーシングの肉厚よりも厚く設定されることから、高温流体が直撃するストラットの熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、ケーシングの熱容量が相対的に小さくなり温度変化が速くなることで、装置の起動時、停止時におけるストラットとケーシングとの温度差が小さくなり、ストラットの熱変形の応答性が低下し、ケーシングの熱変形の応答性が向上し、これにより、温度差に起因した熱膨張差によりストラットとケーシングとの間に過大な熱応力が発生することが抑制され、熱応力が低減されるので、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の疲労寿命を延ばすことができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によるストラット構造によれば、筒状に形成されるケーシングと、筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、ケーシングと内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能に形成される高温流体流路と、中空状に形成され、高温流体流路を横切ってケーシングと内側ディフューザとを連結すると共に肉厚が内側ディフューザの肉厚と同等、又は、内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備える。
【００１８】
したがって、共に筒状に形成されるケーシングと内側ディフューザとの間に高温流体が通過可能な高温流体流路が形成され、この高温流体流路を横切るストラットによりケーシングと内側ディフューザとが連結されると共に、このストラットの肉厚が内側ディフューザの肉厚と同等、又は、内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されることから、高温流体が直撃するストラットの熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、内側ディフューザの熱容量が相対的に小さくなり温度変化が速くなることで、装置の起動時、停止時におけるストラットと内側ディフューザとの温度差が小さくなり、ストラットの熱変形の応答性が低下し、内側ディフューザの熱変形の応答性が向上し、これにより、温度差に起因した熱膨張差によりストラットと内側ディフューザとの間に過大な熱応力が発生することが抑制され、熱応力が低減されるので、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の疲労寿命を延ばすことができる。
【００１９】
請求項３に係る発明によるストラット構造によれば、内側ディフューザは、肉厚がケーシングの肉厚よりも厚く設定される。したがって、内側ディフューザの肉厚がケーシングの肉厚よりも厚く設定されることから、内側ディフューザの熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、ケーシングの熱容量が相対的に小さくなり温度変化が速くなることで、内側ディフューザの熱変形の応答性が低下し、ケーシングの熱変形の応答性が向上する。そして、共に筒状に形成される内側ディフューザとケーシングとは、起動時において筒状中心から外方に向かって膨張する際は、外側に設けられるケーシングが先行して膨張し、内側ディフューザよりも膨張量が大きくなることから、ケーシングと内側ディフューザとの間隔が広くなり、これにより、ストラットが熱伸びしても、このストラットの熱伸びに応じてケーシングと内側ディフューザとの間隔も広くなるので、ストラットに大きな圧縮応力が作用することを抑制することができる。さらに、停止時において筒状の外方から中心に向かって収縮する際は、ケーシングが先行して収縮し内側ディフューザよりも収縮量が大きくなることから、ケーシングと内側ディフューザとの間隔が狭くなり、これにより、ストラットが熱収縮しても、このストラットの熱収縮に応じてケーシングと内側ディフューザとの間隔も狭くなるので、ストラットに大きな引張応力が作用することを抑制することができる。
【００２０】
請求項４に係る発明によるストラット構造によれば、ストラットは、肉厚がケーシングの肉厚の１．５倍以上３倍以下に設定され、内側ディフューザは、肉厚がケーシングの肉厚の１．５倍以上３倍以下に設定される。したがって、ケーシング、内側ディフューザ、ストラットは、[ケーシングの肉厚：内側ディフューザの肉厚：ストラットの肉厚＝１：１．５〜３：１．５〜３]を満たすように形成されるので、ケーシング、内側ディフューザ及びストラットの関係において、それぞれの温度変化及び熱変形の応答性のバランスがとれることから、装置の起動時、停止時に装置全体でバランスよく伸び縮みすることができ、過大な熱応力が発生することを装置全体で平均的に抑制することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によるストラット構造によれば、ケーシング及び内側ディフューザとストラットとの連結部の周囲に曲面状のフィレット部が設けられる。したがって、フィレット部がケーシングとストラットとの連結部の周囲及び内側ディフューザとストラットとの連結部の周囲に曲面状に設けられ、このフィレット部により各連結部の応力が分散され、この各連結部における応力集中が緩和されるので、ケーシング及び内側ディフューザとストラットとの連結部の損傷を抑制することができる。
【００２２】
請求項６に係る発明によるストラット構造によれば、ストラットは、ケーシング及び内側ディフューザを貫通し、フィレット部は、高温流体流路の内側及び外側に設けられる。したがって、ストラットによりケーシング及び内側ディフューザが貫通され、各連結部に対して高温流体流路の内側及び外側の両方にそれぞれフィレット部が設けられるので、ケーシング及び内側ディフューザとストラットとの各連結部の応力集中を広い面でバランスよく緩和することができると共に各連結部の剛性が向上することでこの各連結部の変形を極力抑えることができる。
【００２３】
請求項７に係る発明によるガスタービンによれば、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンの静翼及び動翼に供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、タービンは、筒状に形成されるケーシングと、筒状に形成され該ケーシングの内側に設けられる内側ディフューザと、ケーシングと内側ディフューザとの間に形成されると共に動翼を通過した燃焼ガスを排気ガスとして排出可能な排気ガス流路と、中空状に形成され、排気ガス流路を横切ってケーシングと内側ディフューザとを連結すると共に肉厚がケーシングの肉厚よりも厚く、且つ、内側ディフューザの肉厚と同等、又は、内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されるストラットとを備える。
【００２４】
したがって、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンの静翼及び動翼に供給することで回転動力を得る。動翼を通過した燃焼ガスはケーシングと内側ディフューザによって形成される排気ガス流路を介して排気ガスとして装置外に排出される。この間、この排気ガス流路を横切るストラットによりケーシングと内側ディフューザとが連結されると共に、このストラットの肉厚がケーシングの肉厚よりも厚く、且つ、内側ディフューザの肉厚と同等、又は、内側ディフューザの肉厚よりも厚く設定されることから、排気ガスが直撃するストラットの熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、ケーシング、内側ディフューザの熱容量が相対的に小さくなり温度変化が速くなることで、装置の起動時、停止時におけるストラットとケーシング、内側ディフューザとの温度差が小さくなり、ストラットの熱変形の応答性が低下し、ケーシング、内側ディフューザの熱変形の応答性が向上し、これにより、温度差に起因した熱膨張差によりストラットとケーシング、内側ディフューザとの間に過大な熱応力が発生することが抑制され、熱応力が低減されるので、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の疲労寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係るストラット構造及びガスタービンの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１に係るガスタービンとしてのターボシャフトエンジンの模式的断面図、図２は、本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。本実施例では本発明に係るストラット構造をガスタービンとしてのターボシャフトエンジン１に適用して説明する。本図に示すターボシャフトエンジン１は、例えば、ヘリコプタ用のエンジンとして用いられる。
【００２７】
ターボシャフトエンジン１は、図１に示すように、圧縮機２で圧縮した圧縮空気に燃焼器３で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン４の静翼及び動翼に供給することで回転動力を得るものである。具体的には、ターボシャフトエンジン１は、圧縮機２と燃焼器３とタービン４により構成され、このタービン４に図示しない出力軸が連結される。この圧縮機２は、空気を取り込む空気取入口２ａを有し、圧縮機車室内に複数の静翼と動翼が交互に配設されてなる。燃焼器３は、圧縮機２で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナーで点火することで燃焼可能となっている。タービン４は、コンプレッサタービン４ａと、コンプレッサタービン４ａの下流に位置するパワータービン４ｂとを含んで構成される。さらに、タービン４は、タービン車室内に複数の静翼１６（図２参照）と動翼１７（図２参照）が交互に配設され、タービンロータ５及びパワータービン４ｂの下流に位置する排気室６を備える。後述するストラット９は、排気室６に位置する。タービンロータ５は、圧縮機２、燃焼器３、タービン４の中心部を貫通するように位置しており、排気室６側の端部が排気室側軸受部８（図２参照）により回転自在に支持される一方、圧縮機２側の端部が圧縮機側軸受部（不図示）により回転自在に支持される。そして、このタービンロータ５は、タービン４の動翼１７が連結されると共に、圧縮機２側に図示しない出力軸が連結される。
【００２８】
したがって、圧縮機２の空気取入口２ａから取り込まれた空気が、複数の静翼と動翼を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器３にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器３で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン４を構成する複数の静翼１６と動翼１７を通過することでタービンロータ５を駆動回転し、このタービンロータ５に連結された出力軸を駆動する一方、排気ガスは排気室６のディフューザ７（図２参照）を通過して静圧に変換されてから後方に放出される。
【００２９】
タービン４は、さらに具体的には、図２に示すように、ディフューザ７をなすケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂと、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとを連結するストラット９（ストラット構造のストラットに相当）を備える。さらに、タービン４は、内側ディフューザ７ｂ内に収容される軸受部８と、軸受部８により回転自在に支持されるタービンロータ５を備える。ここで、ケーシング７ａは、内側ディフューザ７ｂ等を収容する外側ケーシングであると共にディフューザ７の外側ディフューザとしても兼用される。また、内側ディフューザ７ｂは、ディフューザ７をなすと共に軸受部８等を収容する内側ケーシングとしても兼用される。
【００３０】
ケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂは、ともに円筒状に形成され、この円筒形の中心軸線がほぼ一致するようにストラット９により連結される。内側ディフューザ７ｂは、ケーシング７ａの内側に設けられ、このケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間に円環状の燃焼ガス流路１０ａ及び排気ガス流路１０ｂ（ストラット構造の高温流体流路に相当）が形成される。燃焼ガス流路１０ａは、排気ガス流路１０ｂの上流側に位置し、この燃焼ガス流路１０ａには、静翼１６が周方向に均等に間隔をあけて固定される。燃焼ガス流路１０ａと排気ガス流路１０ｂとは静翼１６、静翼１６の下流側に位置する動翼１７を挟んで連通され、燃焼ガス流路１０ａは、高温流体としての燃焼ガス（６００℃程度）が通過可能であると共にこの燃焼ガスを静翼１６、動翼１７に導入可能であり、排気ガス流路１０ｂは、動翼１７を通過した燃焼ガスを排気ガスとして排出可能である。
【００３１】
ストラット９は、内側ディフューザ７ｂ周りに周方向に所定間隔をあけて放射状に６本設けられており、この６本のストラット９は、それぞれ排気ガス流路１０ｂを横切ってケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとを連結する。なお、本図では６本のストラット９のうちの１本のみを図示している。また、ストラット９は、中空状の楕円筒状に形成される。なおここでは、ストラット９、ケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂは、鋳造により一体に形成しているが、板金により形成するようにしてもよい。
【００３２】
軸受部８は、ベアリング１１と、このベアリング１１を収容するベアリングケース１２を備える。ベアリングケース１２は、円筒状に形成され、その外周側において反力低減手段としての軸受フレーム１３によって内側ディフューザ７ｂと連結される。さらに、ベアリングケース１２は、その内周側、すなわち、中空部分にベアリング１１を保持し、このベアリング１１は、内側ディフューザ７ｂ内でタービンロータ５を回転自在に支持する。
【００３３】
タービンロータ５は、円筒形に形成され回転軸線１４ａを中心に回転可能なシャフト１４と、このシャフト１４に固定されるディスク１５を有する。ディスク１５は、円盤状に形成され、このディスク１５の外周部に上述した複数の動翼１７が周方向に均等に間隔をあけて固定される。複数の動翼１７は、燃焼ガスの流動方向に対して上述した複数の静翼１６と対向するようにその下流側に位置している。
【００３４】
また、タービン４は、軸受部８に潤滑油を供給する潤滑油供給管１８を備える。潤滑油供給管１８は、ケーシング７ａの外側からストラット９の内側を通って軸受部８の近傍まで延設される。潤滑油供給管１８は、潤滑油を軸受部８に供給し、軸受部８は、この潤滑油により潤滑されると共に冷却される。
【００３５】
軸受フレーム１３は、内側ディフューザ７ｂとベアリングケース１２とを連結する。さらに、軸受フレーム１３は、軸受部８側における径方向の反力を低減するように径方向の剛性を低くして構成される。これにより、例えば、タービンロータ５が異常回転して動翼１７が破断し、タービンロータ５がアンバランスになり、このタービンロータ５に大きな振動が発生した場合でも、この振動により装置が損傷されることが抑制される。なおここで、軸受部８側における径方向の反力とは、回転軸線１４ａに対して直交する方向に対する反力である。同様に、径方向の剛性とは、回転軸線１４ａに対して直交する方向に対する剛性である。
【００３６】
すなわち、軸受部８を支持する軸受フレーム１３は、径方向の剛性を低くして柔構造をなすように構成することで、この軸受フレーム１３が径方向に対して弾性変形することにより、軸受部８が内側ディフューザ７ｂに対して相対的に変位することができるようになり、例えば、剛構造により構成する場合のようにタービンロータ５のアンバランス力（回転軸線のぶれによる振動等）としての反力を全部受けてしまうことがなくなり、この軸受フレーム１３によりこの反力を低減することで装置全体に対して伝達される反力が低減される。
【００３７】
具体的には、軸受フレーム１３は、全体として軸受部８周りに円環状に形成される。軸受フレーム１３は、３枚のダイヤフラムとして金属製の第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０及び第３のダイヤフラム２３と、これらを接続する金属製の第１の接続部２１と第２の接続部２２を有する。第１のダイヤフラム１９は、基端が内側ディフューザ７ｂの内周面に接続され、第２のダイヤフラム２０は、基端がベアリングケース１２の外周面に接続され、第３のダイヤフラム２３は、第２のダイヤフラム２０に対して第１のダイヤフラム１９の反対側に設けられる。第１の接続部２１は、第１のダイヤフラム１９の先端と第３のダイヤフラム２３の一端とを接続し、第２の接続部２２は、第３のダイヤフラム２３の他端と第２のダイヤフラム２０の先端とを接続する。
【００３８】
第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０、第３のダイヤフラム２３は、回転軸線１４ａに対して垂直な円盤状に形成される。ここで、第２のダイヤフラム２０は、その外径ｒ２が第１のダイヤフラム１９の内径ｒ１よりも小さくなるように形成され、第３のダイヤフラム２３は、その内径が第２のダイヤフラム２０の外径ｒ２と等しく、その外径が第１のダイヤフラム１９の内径ｒ１に等しくなるように形成される。そして、第１の接続部２１、第２の接続部２２は、中心軸線が回転軸線１４ａと平行な円筒状に形成される。第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０及び第３のダイヤフラム２３は、剛性が低く、すなわち、ばね力が弱く、柔らかい。一方、第１の接続部２１、第２の接続部２２は、第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０よりも剛性が高い。これにより、軸受フレーム１３は、全体として周方向に高い剛性及び強度を有することとなり、内側ディフューザ７ｂとベアリングケース１２との連結部分において周方向に対する高いねじれ剛性及び強度を確保することができる。
【００３９】
そして、第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０、第３のダイヤフラム２３の剛性及び第１のダイヤフラム１９と第３のダイヤフラム２３との間隔、すなわち、第１の接続部２１の軸方向に対する長さ、第２のダイヤフラム２０と第３のダイヤフラム２３との間隔、すなわち、第２の接続部２２の軸方向に対する長さをそれぞれ調整することで、軸受フレーム１３全体の径方向に対する剛性を調整することができる。つまり、第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０、第３のダイヤフラム２３の剛性を低くするとともに、第１の接続部２１、第２の接続部２２の軸方向に対する長さを長くすることで、軸受フレーム１３全体の径方向に対するばね定数が低下され、剛性が低下される。
【００４０】
このように構成されるターボシャフトエンジン１では、タービンロータ５は、この動翼１７が全て存在している状態において回転体としてバランスがよい。そして、例えば、このタービンロータ５が異常回転し、動翼１７が破断した場合、このタービンロータ５は、回転体としてアンバランスになり、回転軸線１４ａがぶれて径方向に大きく振動してしまうおそれがある。このとき、この振動が軸受部８を介して径方向から第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０、第３のダイヤフラム２３に加わると、各第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０、第３のダイヤフラム２３は、ばね力が弱く、柔らかく形成されていることから、タービンロータ５の回転軸線１４ａがぶれて径方向に大きく振動し、軸受部８を径方向に大きく振動させても、面外の方向、すなわち、回転軸線１４ａ方向に大きく撓んで曲がることでこの反力を低減する。つまり、軸受フレーム１３により軸受部８を内側ディフューザ７ｂに対して相対的に変位しやすくすることで、タービンロータ５の振動が緩衝され、装置全体に対して伝達される反力が低減される。
【００４１】
ところで、このように構成されるターボシャフトエンジン１は、起動時では装置全体が低温状態にあり、燃焼ガスのタービンへの供給が開始されると、この燃焼ガス及び排気ガスの影響で装置の各部の温度が上昇し、装置全体が徐々に燃焼ガスの温度（６００℃程度）に近づいていく。このとき、上述のストラット９は、高温の燃焼ガス及び排気ガスの流路を横切るように設けられていることから、このストラット９は、ディフューザ７などの他の構造体よりも高温ガスの影響を受けやすく、ディフューザ７と比べて温度上昇が速くなり、先に６００℃程度の高温となり、これにより、ストラット９とディフューザ７との間に大きな温度差が生じ、この温度差に起因した熱膨張差によりストラット９やディフューザ７の熱変形が生じ、過大な熱応力が発生して、ストラット９とディフューザ７との連結部が損傷するおそれがある。つまり、非定常熱応力による低サイクル疲労破壊が起こり、低サイクル寿命が短くなる可能性がある。また、ターボシャフトエンジン１の停止時においては、負荷下降し、フライトアイドルではガス温度が低下し、ストラット９はこのガスによって冷却され、温度低下が他の構造体と比べて速くなり、その結果、起動時と同様に過大な熱応力が発生するおそれがある。
【００４２】
そこで、本実施例に係るターボシャフトエンジン１は、ストラット９の肉厚（以下「ストラット肉厚」という）ｔ１をケーシング７ａの肉厚（以下「ケーシング肉厚」という）ｔ２よりも厚く、且つ、内側ディフューザ７ｂの肉厚（以下「内側ディフューザ肉厚」という）ｔ３よりも厚く設定することで、簡易な構造で熱応力の抑制を図っている。
【００４３】
すなわち、ストラット９、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂは、それぞれ次式（１）、（２）を満たすように形成される。
ｔ１＞ｔ２    ・・・（１）
ｔ１＞ｔ３    ・・・（２）
ｔ１；ストラット肉厚
ｔ２；ケーシング肉厚
ｔ３；内側ディフューザ肉厚
【００４４】
ストラット９とケーシング７ａとを式（１）を満たすように形成することで、排気ガスが直撃するストラット９の熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、ケーシング７ａの熱容量が相対的に小さくなり、ストラット９の熱変形の応答性が低下し、ケーシング７ａの熱変形の応答性が向上する。同様に、ストラット９と内側ディフューザ７ｂとを式（２）を満たすように形成することで、ストラット９の熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、内側ディフューザ７ｂの熱容量が相対的に小さくなり温度変化が速くなり、ストラット９の熱変形の応答性が低下し、内側ディフューザ７ｂの熱変形の応答性が向上する。
【００４５】
また、このターボシャフトエンジン１では、内側ディフューザ７ｂは、内側ディフューザ肉厚ｔ３がケーシング７ａのケーシング肉厚ｔ２よりも厚く設定される。すなわち、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂは、次式（３）を満たすように形成される。
ｔ３＞ｔ２    ・・・（３）
すなわち、ストラット９、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの各肉厚の関係は、式（１）、（２）、（３）に基づいて次式（４）に示す関係になる。
ｔ１＞ｔ３＞ｔ２    ・・・（４）
【００４６】
ストラット９、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂを式（４）を満たすように形成することで、内側ディフューザ肉厚ｔ３がケーシング肉厚ｔ２よりも厚く設定されることから、内側ディフューザ７ｂの熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、ケーシング７ａの熱容量が相対的に小さくなり温度変化が速くなり、内側ディフューザ７ｂの熱変形の応答性が低下し、ケーシング７ａの熱変形の応答性が向上する。
【００４７】
ここで、さらに、ストラット９は、ストラット肉厚ｔ１がケーシング肉厚ｔ２の１．５倍以上３倍以下に設定され、内側ディフューザ７ｂは、内側ディフューザ肉厚ｔ３がケーシング肉厚ｔ２の１．５倍以上３倍以下に設定される。つまり、ストラット９、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂは、次式（５）を満たすように形成される。
ｔ２：ｔ３：ｔ１＝１：１．５〜３：１．５〜３    ・・・（５）
【００４８】
ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂ及びストラット９を式（５）を満たすように形成することで、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂ及びストラット９の関係において、それぞれの温度変化及び熱変形の応答性を装置全体においてバランスよくすることができるようになる。
【００４９】
上記のように構成されるターボシャフトエンジン１では、起動時では装置全体が低温状態にあり、燃焼ガスのタービンへの供給が開始されると、この燃焼ガス及び排気ガスの影響で装置の各部の温度が上昇し、装置全体が徐々に燃焼ガスの温度（６００℃程度）に近づいていく。このとき、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂ及びストラット９は、上述の（４）を満たすように設定されることから、装置の起動時において、排気ガスが直撃するストラット９の熱容量が相対的に大きくなり温度上昇が遅くなる一方、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの熱容量が相対的に小さくなり温度上昇が速くなることで、ストラット９とケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの温度変化がほぼ等しくなり、これらの温度差が小さくなる。また、停止時において、ガスが直撃するストラット９の温度低下が遅くなる一方、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの温度低下が速くなることで、ストラット９とケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの温度変化がほぼ等しくなり、これらの温度差が小さくなる。
【００５０】
さらに、共に筒状に形成される内側ディフューザ７ｂとケーシング７ａとは、起動時において筒状中心から外方に向かって膨張する際は、外側に設けられるケーシング７ａが先行して膨張し内側ディフューザ７ｂよりも膨張量が大きくなることから、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間隔が広くなり、これにより、ストラット９が熱伸びしても、このストラット９の熱伸びに応じてケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間隔も広くなる。さらに、停止時において筒状の外方から中心に向かって収縮する際は、ケーシング７ａが先行して収縮し内側ディフューザ７ｂよりも収縮量が大きくなることから、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間隔が狭くなり、これにより、ストラット９が熱収縮しても、このストラット９の熱収縮に応じてケーシング７ａと内側ディフューザ７との間隔も狭くなる。
【００５１】
以上で説明した本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジン１によれば、圧縮機２で圧縮した圧縮空気に燃焼器３で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービン４の静翼１６及び動翼１７に供給することで回転動力を得る。さらに、タービン４は、筒状に形成されるケーシング７ａと、筒状に形成され該ケーシング７ａの内側に設けられる内側ディフューザ７ｂと、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間に形成されると共に動翼１７を通過した燃焼ガスを排気ガスとして排出可能な排気ガス流路１０ｂと、中空状に形成され、排気ガス流路１０ｂを横切ってケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとを連結すると共に肉厚ｔ１がケーシング７ａの肉厚ｔ２よりも厚く、且つ、内側ディフューザ７ｂの肉厚ｔ３よりも厚く設定されるストラット９を備える。
【００５２】
したがって、装置の起動時においては、排気ガスが直撃するストラット９の熱容量が相対的に大きくなり温度上昇が遅くなる一方、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの熱容量が相対的に小さくなり温度上昇が速くなることで、ストラット９とケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂとの温度差が小さくなり、ストラット９の熱変形の応答性が低下し、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの熱変形の応答性が向上し、これにより、温度差に起因した熱膨張差によりストラット９とケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂとの間に過大な熱応力が発生することが抑制され、熱応力が低減されるので、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の疲労寿命を延ばすことができる。同様に装置の停止時においては、ガスが直撃するストラット９の温度低下が遅くなる一方、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの温度低下が速くなることで、ストラット９とケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂとの温度差が小さくなり、温度差に起因した熱膨張差によりストラット９とケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂとの間に過大な熱応力が発生することが抑制され、熱応力が低減されるので、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の疲労寿命を延ばすことができる。
【００５３】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジン１によれば、内側ディフューザ７ｂは、肉厚ｔ３がケーシング７ａの肉厚ｔ２よりも厚く設定される。したがって、内側ディフューザ７ｂの熱容量が相対的に大きくなり温度変化が遅くなる一方、ケーシング７ａの熱容量が相対的に小さくなり温度変化が速くなることで、共に筒状に形成される内側ディフューザ７ｂとケーシング７ａとは、起動時において筒状中心から外方に向かって膨張する際は、外側に設けられるケーシング７ａが先行して膨張し内側ディフューザ７ｂよりも膨張量が大きくなることから、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間隔が広くなり、これにより、ストラット９が熱伸びしても、このストラット９の熱伸びに応じてケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間隔も広くなるので、ストラット９に大きな圧縮応力が作用することを抑制することができる。さらに、停止時において筒状の外方から中心に向かって収縮する際は、ケーシング７ａが先行して収縮し内側ディフューザ７ｂよりも収縮量が大きくなることから、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間隔が狭くなり、これにより、ストラット９が熱収縮しても、このストラット９の熱収縮に応じてケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間隔も狭くなるので、ストラット９に大きな引張応力が作用することを抑制することができる。
【００５４】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジン１によれば、ストラット９は、肉厚ｔ１がケーシング７ａの肉厚ｔ２の１．５倍以上３倍以下に設定され、内側ディフューザ７ｂは、肉厚ｔ３がケーシング７ａの肉厚ｔ２の１．５倍以上３倍以下に設定される。したがって、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂ及びストラット９の関係において、それぞれの温度変化及び熱変形の応答性のバランスがとれることから、装置の起動時、停止時に装置全体でバランスよく伸び縮みすることができ、過大な熱応力が発生することを装置全体で平均的に抑制することができる。
【００５５】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジン１によれば、タービン４は、円筒状に形成され内側ディフューザ７ｂ内に収容される軸受部８と、燃焼ガスの流動方向に対して静翼１６の下流側に位置する動翼１７を有し、軸受部８により回転自在に支持されるタービンロータ５と、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂとの間に形成され、動翼１７を通過した燃焼ガスを排気ガスとして排出可能な排気ガス流路１０ｂと、内側ディフューザ７ｂと軸受部８とを連結すると共に、軸受部８側における径方向の反力を低減可能な軸受フレーム１３を備える。
【００５６】
したがって、タービンロータ５を回転自在に支持する軸受部８は、軸受フレーム１３を介してこの内側ディフューザ７ｂ内に連結されるので、例えば、タービンロータ５が異常回転して動翼１７が破断しこのタービンロータ５がアンバランスになり、大きな振動が発生した場合でも、この軸受フレーム１３により軸受部８側における径方向の反力が低減されることから、タービンロータ５の振動により装置が損傷されることを抑制することができる。
【００５７】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジン１によれば、軸受フレーム１３は、軸受部８周りに円環状に形成され、周方向に径方向より高い剛性及び強度を有する。したがって、軸受部８周りに円環状に、かつ、周方向に径方向より高い剛性及び強度を有して形成される軸受フレーム１３により、内側ディフューザ７ｂとベアリングケース１２との連結部分において周方向に対する高いねじれ剛性及び強度を確保することができるので、例えば、ベアリング１１がスティックし、タービンロータ５がベアリングケース１２ごと回転しようとしても、このベアリングケース１２を介したねじれ力に抗することができる。
【００５８】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジン１によれば、軸受フレーム１３は、タービンロータ５の回転軸線１４ａに対して垂直な円盤状に形成される複数のダイヤフラムとしての第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０及び第３のダイヤフラム２３を有する。したがって、回転軸線１４ａに対して垂直な円盤状に形成される第１のダイヤフラム１９、第２のダイヤフラム２０及び第３のダイヤフラム２３が面外に曲がって変形することにより、軸受部８側における径方向の反力を効果的に低減することができる。
【００５９】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジン１によれば、軸受フレーム１３は、中心軸線が回転軸線１４ａと平行な円筒状に形成され、隣接する第１のダイヤフラム１９と第３のダイヤフラム２３の一端同士を接続する第１の接続部２１と、第３のダイヤフラム２３と第２のダイヤフラム２０の一端同士を接続する第２の接続部２２を有する。したがって、第１のダイヤフラム１９と第３のダイヤフラム２３とは第１の接続部２１により、第３のダイヤフラム２３と第２のダイヤフラム２０とは第２の接続部２２により互いに間隔をあけて平行に接続されるので、軸受フレーム１３全体の径方向に対する剛性を高めることがなく、周方向に対する剛性及び強度を確保しつつ、軸受部８側における径方向の反力をより効果的に低減することができる。
【実施例２】
【００６０】
図３は、本発明の実施例２に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。実施例２に係るターボシャフトエンジン２０１は、実施例１に係るターボシャフトエンジン１と略同様の構成であるが、曲面状のフィレット部を備えている点で実施例１に係るターボシャフトエンジン１とは異なる。その他、実施例１と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００６１】
実施例２のターボシャフトエンジン２０１では、ケーシング７ａとストラット９との連結部としての外側付根部３０の周囲に曲面状のフィレット部３０ａが設けられる。外側付根部３０は、ストラット９とケーシング７ａとが交わっている環状の部分である。言い換えれば、外側付根部３０は、楕円筒状に形成されるストラット９のケーシング７ａ側の筒端面に沿った環状の部分である。そして、フィレット部３０ａは、ストラット９の外面側において、この外側付根部３０の周囲の全周に円環状に設けられる。また、フィレット部３０ａは、凹状の曲面形状に形成され、この曲面部分により外側付根部３０に作用する応力を分散する。ターボシャフトエンジン２０１では、内側ディフューザ７ｂとストラット９との連結部としての内側付根部３１の周囲にも同様に曲面状のフィレット部３１ａが設けられる。内側付根部３１は、ストラット９と内側ディフューザ７ｂとが交わっている環状の部分である。
【００６２】
以上で説明した本発明の実施例２に係るターボシャフトエンジン２０１によれば、ケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂとストラット９との連結部としての外側付根部３０、内側付根部３１の周囲に曲面状のフィレット部３０ａ、３１ａが設けられる。したがって、フィレット部３０ａ、３１ａがケーシング７ａとストラット９との連結部としての外側付根部３０の周囲及び内側ディフューザ７ｂとストラット９との連結部としての内側付根部３１の周囲に曲面状に設けられ、このフィレット部３０ａ、３１ａにより外側付根部３０、内側付根部３１に作用する応力が分散され、この外側付根部３０、内側付根部３１における応力集中が緩和されるので、ケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂとストラット９との連結部の損傷を抑制することができる。
【実施例３】
【００６３】
図４は、本発明の実施例３に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。実施例３に係るターボシャフトエンジン３０１は、実施例２に係るターボシャフトエンジン２０１と略同様の構成であるが、ストラットがケーシング及び内側ディフューザを貫通している点で実施例２に係るターボシャフトエンジン２０１とは異なる。その他、実施例２と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００６４】
実施例３のターボシャフトエンジン３０１では、ストラット９は、ケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂを上下に貫通する。そして、フィレット部３０ａ、３１ａに加えて、この貫通した外側付根部３０、内側付根部３１の各突出側にもそれぞれフィレット部３０ｂ、３１ｂが設けられる。すなわち、フィレット部３０ａは、ケーシング７ａの径方向内側に設けられ、フィレット部３１ａは、内側ディフューザ７ｂの径方向外側に設けられ、フィレット部３０ｂは、ケーシング７ａの径方向外側に設けられ、フィレット部３１ｂは、内側ディフューザ７ｂの径方向内側に設けられる。言い換えれば、フィレット部３０ａ、３１ａは、排気ガス流路１０ｂの内側に設けられ、フィレット部３０ｂ、３１ｂは、排気ガス流路１０ｂの外側に設けられる。
【００６５】
このようにストラット９とケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂとの連結部としての外側付根部３０、内側付根部３１に対して排気ガス流路１０ｂの内側及び外側の両方にそれぞれフィレット部３０ａ、３１ａ、３０ｂ、３１ｂを設けることで、外側付根部３０、内側付根部３１の剛性が増すと共にフィレット部３０ａ、３１ａ、３０ｂ、３１ｂ全体での曲面部分の面積が増すことで広い面で応力を分散できるようになる。
【００６６】
以上で説明した本発明の実施例３に係るターボシャフトエンジン３０１によれば、ストラット９は、ケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂを貫通し、フィレット部３０ａ、３１ａ、３０ｂ、３１ｂは、排気ガス流路１０ｂの内側及び外側の両方に設けられる。したがって、ストラット９によりケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂが貫通され、外側付根部３０、内側付根部３１に対して排気ガス流路１０ｂの内側及び外側の両方にそれぞれフィレット部３０ａ、３１ａ、３０ｂ、３１ｂが設けられるので、ケーシング７ａ及び内側ディフューザ７ｂとストラット９との各連結部としての外側付根部３０、内側付根部３１の応力集中を広い面でバランスよく緩和することができると共に外側付根部３０、内側付根部３１の剛性が向上することでこの外側付根部３０、内側付根部３１の変形を極力抑えることができる。
【実施例４】
【００６７】
図５は、本発明の実施例４に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。実施例４に係るターボシャフトエンジン４０１は、実施例１に係るターボシャフトエンジン１と略同様の構成であるが、内側ディフューザの肉厚が部位によって異なる点で実施例１に係るターボシャフトエンジン１とは異なる。その他、実施例１と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００６８】
実施例４のターボシャフトエンジン４０１では、内側ディフューザ７ｂは、肉厚が厚い厚肉部３２ａと、この厚肉部３２ａよりも肉厚が薄い薄肉部３２ｂ、３２ｃを有する。厚肉部３２ａは、内側ディフューザ７ｂとストラット９とが交わる環状の内側付根部３１に応じた部分に位置する。厚肉部３２ａの肉厚ｔ３は上述したようにケーシング肉厚ｔ２よりも厚く設定される。一方、内側ディフューザ７ｂの厚肉部３２ａ以外の部分は、薄肉部３２ｂ、３２ｃとして形成され、この薄肉部３２ｂ、３２ｃの肉厚ｔ３’は、厚肉部３２ａの肉厚ｔ３よりも薄く設定される。すなわち、ターボシャフトエンジン４０１では、内側ディフューザ７ｂとストラット９とが接続する部分としての厚肉部３２ａの肉厚ｔ３だけを厚くし、それ以外の部位、すなわち、軸受フレーム１３が接続する薄肉部３２ｂ、ストラット９の下流側の薄肉部３２ｃの肉厚ｔ３’は薄くしている。
【００６９】
以上で説明した本発明の実施例４に係るターボシャフトエンジン４０１によれば、内側ディフューザ７ｂとストラット９とが接続する部分としての厚肉部３２ａの肉厚ｔ３だけを厚くし、軸受フレーム１３が接続する薄肉部３２ｂ、ストラット９の下流側の薄肉部３２ｃの肉厚ｔ３’を薄くする。したがって、内側ディフューザ７ｂにおいてストラット９が接続する厚肉部３２ａの肉厚ｔ３だけをケーシング肉厚ｔ２よりも厚くすることで、ストラット９に過大な応力が作用することを抑制すると共に、ストラット９の応力抑制に関係のない接続部以外の部位、すなわち、薄肉部３２ｂ、３２ｃの肉厚ｔ３’を薄くすることで、装置を軽量化することができる。
【００７０】
なお、上述した本発明の実施例に係るガスタービン及びストラット構造は、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、ガスタービン及びストラット構造をヘリコプタ用のターボシャフトエンジンに適用するものとして説明したが、ターボジェットエンジン、ターボファンエンジン、ターボプロップエンジン等に用いてもよい。また、航空用のガスタービンではなく、産業用のガスタービンに用いてもよい。
【００７１】
また、以上の説明では、ストラット９、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂの関係は、それぞれ[ストラット肉厚ｔ１＞ケーシング肉厚ｔ２]であると共に[ストラット肉厚ｔ１＞内側ディフューザ肉厚ｔ３]であるものとして説明したが、いずれか一方を満たせばよい。また、ストラット９と内側ディフューザ７ｂの関係は、[ストラット肉厚ｔ１＞内側ディフューザ肉厚ｔ３]であるものとして説明したが、ストラット肉厚ｔ１が内側ディフューザ肉厚ｔ３と同等であってもよく、すなわち、[ストラット肉厚ｔ１≧内側ディフューザ肉厚ｔ３]であってもよい。また、ケーシング７ａと内側ディフューザ７ｂの関係は、 [内側ディフューザ肉厚ｔ３＞ケーシング肉厚ｔ２]を満たすものとして説明したがこれに限らない。ストラット９、ケーシング７ａ、内側ディフューザ７ｂは、 [ケーシング肉厚ｔ２：内側ディフューザ肉厚ｔ３：ストラット肉厚ｔ１＝１：１．５〜３：１．５〜３]を満たすように形成することが好適であるものとして説明したがこれに限らない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係るストラット構造及びガスタービンは、簡易な構造で熱応力を抑制し、装置の寿命を延ばすものであり、部材を連結するストラットを有する種々の装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１に係るガスタービンとしてのターボシャフトエンジンの模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。
【図４】本発明の実施例３に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。
【図５】本発明の実施例４に係るターボシャフトエンジンのストラットを含む部分断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、２０１、３０１、４０１    ターボシャフトエンジン（ガスタービン）
２    圧縮機
３    燃焼器
４    タービン
５    タービンロータ
６    排気室
７    ディフューザ
７ａ    ケーシング
７ｂ    内側ディフューザ
８    軸受部
９    ストラット
１０ａ    燃焼ガス流路
１０ｂ    排気ガス流路（高温流体流路）
１１    ベアリング
１２    ベアリングケース
１３    軸受フレーム
１４ａ    回転軸線
１６    静翼
１７    動翼
１８    潤滑油供給管
１９、２０、２３    ダイヤフラム
２１、２２    接続部
３０    外側付根部
３０ａ、３０ｂ、３１ａ、３１ｂ    フィレット部
３１    内側付根部
３２ａ    厚肉部
３２ｂ、３２ｃ    薄肉部
ｔ１    ストラット肉厚
ｔ２    ケーシング肉厚
ｔ３    内側ディフューザ肉厚
【図１】
2008031871.tif 000003
【図２】
2008031871.tif 000004
【図３】
2008031871.tif 000005
【図４】
2008031871.tif 000006
【図５】
2008031871.tif 000007