(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却空気量を低減してエンジン性能の低下を防止すると共に、タービンケースに生じる熱応力を緩和させ、寿命低下を防止すること。【解決手段】冷却空気をタービンケース１の表面に噴き出すための冷却空気噴出孔２１を有する冷却空気噴出部材２と、前記タービンケース１の外周に設けられ前記冷却空気噴出部材２と連通して冷却空気を該冷却空気噴出部材２に導入するチャンバー３と、該チャンバー３をタービンケース１に固定する固定手段４と、前記タービンケース１の外周に立設されかつ周方向に延びる複数の固定板５とから構成され、前記冷却空気噴出部材２は、前記チャンバー３から前記タービンケース１に向けて延びる接続部と、該タービンケース１に所定間隔近接して周方向に延びる空気噴出部とから構成され、該空気噴出部は、その前後に立設する前記固定板５により前後動しないように挟持される。【選択図】      図２
2004190621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却空気をタービンケース（１）の表面に噴き出すための冷却空気噴出孔（２１）を有する冷却空気噴出部材（２）と、前記タービンケース（１）の外周に設けられ前記冷却空気噴出部材（２）と連通して冷却空気を該冷却空気噴出部材（２）に導入するチャンバー（３）と、該チャンバー（３）をタービンケース（１）に固定する固定手段（４）と、前記タービンケース（１）の外周に立設されかつ周方向に延びる複数の固定板（５）とから構成され、
前記冷却空気噴出部材（２）は、前記チャンバー（３）から前記タービンケース（１）に向けて延びる接続部（２ａ）と、該タービンケース（１）に所定間隔近接して周方向に延びる空気噴出部（２ｂ）とから構成され、該空気噴出部（２ｂ）は、その前後に立設する前記固定板（５）により前後動しないように挟持されている、ことを特徴とするタービンケースの冷却装置。
【請求項２】
前記固定板（５）は、前記冷却空気噴出部材（２）と前記タービンケース（１）と前記固定板（５）とにより囲まれる領域から冷却空気を排出させるための排出孔を有している、ことを特徴とする請求項１に記載のタービンケースの冷却装置。
【請求項３】
前記固定板（５）は、周方向に所定間隔空けて複数に分割されている、ことを特徴とする請求項１に記載のタービンケースの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、タービンケースの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５はターボジェットエンジンの模式的構成図であり、空気取入口１０１、圧縮機１０２、燃焼器１０３、タービン１０４、アフターバーナ１０５、ジェットノズル１０６、を備えている。かかるターボジェットエンジンでは、空気を空気取入口１０１から導入し、圧縮機１０２でこの空気を圧縮し、高温・高圧となった空気は燃焼器１０３に導入し、燃焼器１０３内で燃料を噴射し燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させ、発生した燃焼ガスでガスタービン１０４を駆動し、このタービン１０４で圧縮機１０２を駆動し、アフターバーナ１０５でタービンを出た排ガスにより燃料を再度燃焼させ、高温の燃焼排ガスをジェットノズル１０６で膨張させて後方に噴出し、推力を発生するようになっている。この構成は、ターボジェットエンジン以外のジェットエンジンでも同様である。
【０００３】
ジェットエンジンは、タービンの作動温度を高めるほど、効率が向上する。そのため、従来からタービン動翼と、これを囲むタービンシュラウド及びタービンケースを冷却してタービンを高温作動させることにより、効率向上が図られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
燃焼器で発生した約９８０℃程度の高温の燃焼ガスはタービンに流入し動力を回収した後約６００℃のガスとなってタービンから排出される。このとき、高温ガスによりタービンケースが加熱されることになるが、タービンケースの内周面に設けられたフック部とタービンノズルの半径方向外方に設けられたアウターバンド前端部もしくはアウターバンド後端部又はチップシュラウドとが係合する部分は、これらの部材が密集し構造的に厚肉となるため、他のケース部分（非係合部分）に比べ熱容量が大きくなる。また、高温ガスにより加熱されるタービンノズルからの熱伝導による温度上昇が加わり、高温ガスにより加熱されるタービンケースのうち厚肉の部分の熱放出が十分に行われず薄肉の部分と比べ高温となりやすい。このため、構造的に薄肉のケース部分は約６５０℃から７００℃程度であるのに対し、構造的に厚肉のケース部分は約８００℃から９００℃程度となり、タービンケースに過大な温度勾配が生じる結果、熱応力が発生し、寿命低下の原因となる。
【０００５】
そこで、従来このタービンケースを冷却する手段として、図４に示すような冷却装置が考えられている。この冷却装置は、タービンケースの外周に設けられタービンノズル６の内部を通過した冷却空気が導入されるチャンバー３と、このチャンバー３の前端と後端に設けられチャンバー３をタービンケースに固定する固定手段４と、このチャンバー３のタービンケース１に対向する側にタービンケース１と所定の間隔を保つように周方向に延びる冷却空気噴出部材２とにより構成されている。冷却空気噴出部材２は、タービンケースに設けられた前後のフランジ部をブリッジするブリッジ部材に固定され、エンジン運転中の振動により冷却空気噴出部材２が所定位置からずれるのを防止している。タービンノズルを通過しチャンバーに流入した冷却空気は、冷却空気噴出部材材２に流入する。また、冷却空気噴出部材２は、冷却空気をタービンケース１の構造的に厚肉となる部分に向かって冷却空気が噴き出すように冷却空気噴出孔２１を有しており、構造的に薄肉の部分よりも厚肉となって高温となる部分を集中的に冷却するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−８９９４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような手段によるタービンケースの冷却装置では、冷却装置の製作精度、冷却装置とタービンケースの組み付け精度の限界に起因して冷却空気噴出部材を所望の位置に設置できず、構造的に厚肉となるため相対的に高温となる部分（冷却ポイント）に冷却空気を正確に吹き付けることが困難であった。このため、相対的に高温となる厚肉の部分を冷却せず、逆に相対的に低温となる薄肉の部分を冷却してしまい、タービンケースの構造的に薄肉の部分と厚肉の部分との間の温度勾配の発生を助長し更に過大な熱応力を発生させる結果を招く場合があり、また、吹き付け誤差を考慮して余分な冷却空気を必要とするため冷却効率が悪く、このためエンジン性能の低下を招くという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みて創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、タービンケースの相対的に高温となる部分に正確に冷却空気を吹き付けることにより、冷却空気量を低減してエンジン性能の低下を防止すると共に、タービンケースに生じる熱応力を緩和させ、タービンケースの寿命低下を防止することができるタービンケースの冷却装置を提供することにある。
【０００９】
【発明を解決するための手段】
本発明によれば、冷却空気をタービンケース（１）の表面に噴き出すための冷却空気噴出孔（２１）を有する冷却空気噴出部材（２）と、前記タービンケース（１）の外周に設けられ前記冷却空気噴出部材（２）と連通して冷却空気を該冷却空気噴出部材（２）に導入するチャンバー（３）と、該チャンバー（３）をタービンケース（１）に固定する固定手段（４）と、前記タービンケース（１）の外周に立設されかつ周方向に延びる複数の固定板（５）とから構成され、前記冷却空気噴出部材（２）は、前記チャンバー（３）から前記タービンケース（１）に向けて延びる接続部（２ａ）と、該タービンケース（１）に所定間隔近接して周方向に延びる空気噴出部（２ｂ）とから構成され、該空気噴出部（２ｂ）は、その前後に立設する前記固定板（５）により前後動しないように挟持されている、が提供される。
【００１０】
本発明によれば、冷却空気噴出部材（２）がこの冷却空気噴出部材（２）の前後に位置する固定板により挟持されているため、タービンケース（１）の相対的に高温となる部分に正確に冷却空気を吹き付けることができる。これにより、冷却空気を低減してエンジン性能の低下を防止すると共に、タービンケースに生じる熱応力を緩和させ、タービンケースの寿命低下を防止することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施の形態によれば、前記固定板（５）は、冷却空気噴出部材（２）と前記タービンケース（１）と前記固定板（５）とにより囲まれる領域から冷却空気を排出させるための排出孔を有している。また、前記固定板（５）は、周方向に所定間隔空けて複数に分割されている。これにより、冷却空気が冷却空気噴出部材（２）とタービンケース（１）と固定板（５）とにより囲まれる領域に滞留するのを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
【００１３】
図１は、本発明のタービンケースの冷却装置を備えたジェットエンジンのタービン部の構造図であり、簡略化のため、タービンブレードを省略して記載してある。タービンケース１の外周にはチャンバー３が設けられ、図示しない冷却空気導入路を介してタービンノズル内部を通過した冷却空気をチャンバー３に導入する。チャンバー３は、その前側に設けられた前側固定部４１と後側に設けられた後側固定部４２によりタービンケース１に固定されている。タービンケース１とチャンバー３はエンジン運転時にはその温度が異なるため、熱膨張による寸法差を生じる。したがって、この寸法差を修正するため、後側固定部４２は前後に摺動可能な構造となっている。
【００１４】
図２は、図１の部分拡大図であり、タービンケース１の内周面にはフック部１１が設けられ、タービンノズル６の半径方向外方に設けられたアウターバンド前端部６１もしくはアウターバンド後端部６２又はチップシュラウド７と係合している。チャンバー３のタービンケース１側には、チャンバー３から導入される冷却空気をタービンケース１の表面に噴き出すための冷却空気噴出孔２１を有する冷却空気噴出部材２が接続されている。また、冷却空気噴出部材２は、タービンケース１外周に設けられた図示しない前後のフランジ部をブリッジするブリッジ部材に固定され、これにより径方向への変位が拘束されている。冷却空気噴出孔２１は、タービンケース１の構造的に厚肉となる部分に向けて冷却空気を噴き出すように、形成されている。この冷却空気噴出部材２は、タービンケース１の外周に立設され周方向に延びる固定板５により前後動しないように挟持され、所望の冷却ポイントに保持している。
【００１５】
図３は図２のＸ−Ｘ断面構造図であり、冷却空気噴出部材２は、チャンバー３からタービンケース１に向けて延びる弾性体よりなる接続部２ａとタービンケース１から所定間隔近接して周方向に延びる空気噴出部２ｂとから構成されている。タービンケース１は高温ガスにより熱膨張し、これに併せて固定板５により挟持されている冷却空気噴出部材２の位置が変動することになるが、熱膨張の少ないチャンバー３に冷却空気噴出部材２をそのまま接続すると、各部材に過大な応力が作用することになる。そこで、接続部２ｂを弾性体としチャンバー３に対して前後動可能な構造とした。
【００１６】
固定板５は、冷却空気噴出部材２、タービンケース１及び固定板５により囲まれる領域から冷却空気を排出するための排出孔を有しており、冷却空気が前記領域に滞留するのを防止している。また、固定板５は、周方向に所定間隔空けて複数に分割しても良く、この場合、上記と同様の排出孔を設けても良い。
【００１７】
冷却空気は、チャンバー３から冷却空気噴出部材２に導入し、この冷却空気噴出部材２に所望の冷却ポイントに向けて冷却空気を噴き出すように設けられた冷却空気噴出孔２１から噴き出される。このとき、冷却空気噴出部材２は、固定板５により挟持され前後動を拘束されているので、冷却位置精度が向上し、所望の冷却ポイントに正確に冷却空気を吹き付けることができる。
【００１８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却空気噴出部材がこの冷却空気吹き付け部材の前後に位置する固定板により挟持されているため、タービンケースの高温となる部分に正確に冷却空気を吹き付けることができる。これにより、冷却空気を削減して冷却装置の小型化、軽量化を図ると共に、タービンケースに生じる熱応力を緩和させ、タービンケースの寿命低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるタービンケースの冷却装置を備えたタービン部の構造図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ断面構造図である。
【図４】従来のタービンケースの冷却装置を備えたタービン部の構造図である。
【図５】ターボジェットエンジンの模式的構成図である。
【符号の説明】
１  タービンケース
２  冷却空気噴出部材
２ａ  接続部
２ｂ  空気噴出部
２１  冷却空気噴出孔
３  チャンバー
４  固定手段
４１  前側固定部
４２  後側固定部
５  固定板
６  タービンノズル
６１  アウターバンド前端部
６２  アウターバンド後端部
７  チップシュラウド
１０１  空気取入口
１０２  圧縮機
１０３  燃焼器
１０４  タービン
１０５  アフターバーナ
１０６  ジェットノズル
【図１】
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【図２】
2004190621.tif 000004
【図３】
2004190621.tif 000005
【図４】
2004190621.tif 000006
【図５】
2004190621.tif 000007