(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１）と、該圧縮機（１）と燃焼器（２）との間に設けられた再熱器（１１）又は熱交換器とを備えたガスタービンにおいて、前記圧縮機（１）からの空気（Ａ）を前記再熱器（１１）又は熱交換器を通して前記燃焼器（２）に送るためのガスタービンの抽気構造であって、前記圧縮機（１）の外周に隣接して設けられた圧縮機側空気溜め部（１０）と、該圧縮機側空気溜め部（１０）の外周に隣接して設けられた燃焼器側空気溜め部（１２）と、を備え、
前記圧縮機側空気溜め部（１０）と前記燃焼器側空気溜め部（１２）とは、前記圧縮機（１）の周囲に巻き付けるように配置されている、ことを特徴とするガスタービンの抽気構造。
【請求項２】
前記圧縮機側空気溜め部（１０）と前記燃焼器側空気溜め部（１２）とは、ダクト（１３）内に隔壁（１４）を設けて構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの抽気構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、圧縮機で空気を圧縮し、燃焼器で高温高圧にした排気ガスが膨張されることにより出力を取り出すタービン部とから成るガスタービンに係り、特に熱交換器又は再熱器を用いた再サイクルを使用することにより、ガスタービンの高効率化を図ったガスタービンの抽気構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガスタービンは、図３（ａ）の構成図に示すように、空気Ａを圧縮機１で圧縮し、これを用いて燃焼器２で燃料を燃焼し、生じた高温高圧の排気ガスがタービン部３で膨張されることにより外部へ出力を取り出すように構成したものである。しかし、このような構成のガスタービンでは、燃焼器２からタービン部３の出口側より排気ガスを大気中に放出し、別の新しい空気Ａを吸気するものであるため、燃焼器２へ送る圧縮空気Ａの温度が低くなり、図３（ｂ）の発電効率を示すグラフのように、発電効率（燃焼効率）が低いものであった。
【０００３】
そこで、図４（ａ）の構成図に示すように、燃焼器２における燃焼効率を高めるために、燃焼器２で燃焼されてタービン部３の出口側から導かれた高温の排気ガスを大気中に放出せずに、熱交換器４で熱回収して圧縮機１からの空気Ａと熱交換し、燃焼器２へ導く空気Ａを加熱する再生サイクル方式のガスタービンがある。この再生サイクル方式のガスタービンでは、燃焼器２へ送る圧縮空気Ａの温度が高くなるため、例えば、図４（ｂ）の発電効率を示すグラフのように、発電効率（燃焼効率）を高めることができる。
【０００４】
再生サイクル方式のガスタービンの一例として、図５の部分断面図に示すように、熱交換器４を設けたガスタービンが提案されている。この熱交換器４を設けたガスタービンは、空気取入口５から取り入れた空気を圧縮機１で圧縮し、この空気を上方へ大きく突出させたダクト６に通して、タービン部３の上方に設けた熱交換器４へ送り、加熱された空気を燃焼器２に供給するようになっている。この加熱された空気Ａで燃焼器２において燃料を燃焼し、生じた高温高圧の排気ガスがタービン部３で膨張されることにより外部へ出力を取り出すものである。この排気ガスは熱交換器４において圧縮空気の熱交換に利用される。
【０００５】
一方、再生サイクル方式のガスタービンではあるが、熱交換器又は再熱器を設けずに、ガスタービンの高効率化を図るために、ガスタービンの上方に大きく突出するダクトを設けたガスタービンも提案されている。このガスタービンは圧縮機やタービン部の規模に比較して大きな空気取入口を圧縮機に接続し、圧縮機で圧縮した空気を比較的大きなダクトを用いて燃焼器に連結したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示すような、タービン部３出口の排気部分に別個に設置した熱交換器４は、その規模が圧縮機１、燃焼器２又はタービン部３等の構成部分に比較して大きくなり、ガスタービン本来の構造が変形したものであった。また、ダクト６、空気取入口５及び熱交換器４等の構造が複雑になるため、ガスタービンの製造コストの高騰を余儀なくされるという問題があった。更に、このようなガスタービンの構造の変形は比較的大きなダクト６を必要とするだけではなく、このような大きなダクト６を接続する部分だけ、圧縮機１とタービン部３とを連結する主軸８を長くする必要があり、この長い主軸８は回転時の振動の原因になるという問題があった。
【０００７】
また、熱交換器又は再熱器を設けてはいないが、再サイクルを目的として、その上部に大きなダクトを設けたガスタービン（図示せず）では、ダクトが大きくなるため、圧縮機とタービン部とを連結する主軸も長くなるため、この主軸が回転時の振動の原因になるという問題があった。また、同様にダクトや空気取入口等の構造が複雑になり、ガスタービンの製造コストの高騰を余儀なくされるという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、再生サイクル方式のガスタービンのダクトの大型化又は複雑化による製造コストの高騰を抑制し、また圧縮機とタービン部とを連結する主軸により回転時に発生する振動を防止することができるガスタービンの抽気構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、圧縮機（１）と、該圧縮機（１）と燃焼器（２）との間に設けられた再熱器（１１）又は熱交換器とを備えたガスタービンにおいて、前記圧縮機（１）からの空気（Ａ）を前記再熱器（１１）又は熱交換器を通して前記燃焼器（２）に送るためのガスタービンの抽気構造であって、前記圧縮機（１）の外周に隣接して設けられた圧縮機側空気溜め部（１０）と、該圧縮機側空気溜め部（１０）の外周に隣接して設けられた燃焼器側空気溜め部（１２）と、を備え、
前記圧縮機側空気溜め部（１０）と前記燃焼器側空気溜め部（１２）とは、前記圧縮機（１）の周囲に巻き付けるように配置されている、ことを特徴とするガスタービンの抽気構造が提供される。
【００１１】
前記発明の構成によれば、圧縮機（１）で圧縮した空気（Ａ）を、圧縮機（１）に隣接した空気溜め部（１０）に通して再熱器（１１）へ導く。この再熱器（１１）においては、燃焼器（２）で燃料を燃焼し、タービン部（３）を通過して高温高圧になった排気ガスから熱回収し、前記圧縮空気（Ａ）と熱交換して加熱した空気（Ａ）を空気溜め部（１２）に通して燃焼器（２）に供給する。そこで、このように加熱された空気（Ａ）を用いて燃焼器（２）で燃料を燃焼し、生じた高温高圧の排気ガスが、タービン部（３）で膨張されることにより外部へ出力を効率的に取り出すことができる。
【００１２】
本発明の再熱器（１１）に連結したダクト（１３）部分は、圧縮機側空気溜め部（１０）と、燃焼器側空気溜め部（１２）とが半径方向に隣接構造になるため、従来のように長いダクトが不要になり、その熱損失も低くなる。
【００１３】
また、前記圧縮機側空気溜め部（１０）を、該圧縮機（１）の周囲に巻き付けるように配置してあるため、圧縮機（１）とタービン部（３）とを連結する主軸（８）の軸長が抽気部分を構成しないものと同様に短くすることができる。そこで、従来のように主軸（８）回転時の振動の発生を抑制することができる
【００１４】
前記圧縮機側空気溜め部（１０）と前記燃焼器側空気溜め部（１２）とは、ダクト（１３）内に隔壁（１４）を設けて構成することができる。
【００１５】
【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、各図において共通の部材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は本発明のガスタービンの全体構造を示す半截断面図である。図２は本発明のガスタービンの抽気構造を示す拡大部分断面図である。
本発明のガスタービンは、図１の全体構造図に示すように、空気Ａを圧縮機１で圧縮し、燃焼器２においてこの圧縮空気Ａで燃料を燃焼し、生じた高温高圧の排気ガスがタービン部３で膨張されることによって外部へ出力を取り出すものである。
【００１６】
本発明では圧縮空気Ａの燃焼器２における燃焼効率を高めるために、圧縮機１からの圧縮空気Ａを再熱器１１に還流させ、加熱した空気Ａを燃焼器２へ送るようになっている。即ち、圧縮機１で圧縮した空気Ａを、圧縮機１側の圧縮機側空気溜め部１０に通して再熱器１１へ導き、この再熱器１１において、燃焼器２で燃料を燃焼し、タービン部３を通過して高温高圧になった排気ガスから熱回収し、圧縮空気Ａと熱交換して加熱した空気Ａを燃焼器側空気溜め部１２に通して燃焼器２に供給するようになっている。
【００１７】
本発明では、圧縮機１からの空気Ａを再熱器１１へ導く圧縮機側空気溜め部１０は、図２の拡大断面図に示すように、圧縮機１の周囲において巻き付けるように配置してある。本発明の圧縮機側空気溜め部１０はダクトとして空気Ａを導く機能は、従来のものと同様である。但し、この圧縮機側空気溜め部１０は、図示例のように文字通り空気Ａが溜まるようになっているが、ガスタービン自体の構造をコンパクトにするため、その突出方向を円周方向に突出しないようになっている。この圧縮機側空気溜め部１０は略筒形状からなり、図示例のように圧縮機１と隣接して設けてある。なお、この圧縮機側空気溜め部１０は、圧縮機１と隣接してガスタービンの円周方向へ突出しない構成であれば、必ずしも図示例のような構成に限定されない。
【００１８】
本発明の両方の圧縮機側空気溜め部１０と燃焼器側空気溜め部１２とは半径方向に隣接構造になっている。例えば、図示例のように、両空気溜め部１０，１２とが、太いダクト１３内に隔壁１４を設けたもので構成されており、一方の通路は、圧縮機１からの空気Ａを再熱器１１へ導くものであり、他の通路は、再熱器１１からの空気Ａを燃焼器２へ導くようになっている。
【００１９】
そこで、本発明のダクト１３部分は、圧縮機側空気溜め部１０と、燃焼器側空気溜め部１２とが隣接構造になるため、従来例のような長いダクトが不要になるだけでなく、熱回収前の空気Ａが通過する圧縮機側空気溜め部１０で、再熱器１１において熱回収して加熱された空気Ａが通る燃焼器側空気溜め部１２とにおいても熱交換されるため、熱損失も低くなる。
【００２０】
また、圧縮機側空気溜め部１０を圧縮機１に該圧縮機１の周囲に巻き付けるように配置した構成により、車室内においてダクト用の抽気部を取り付ける部分が不要となるため、圧縮機１とタービン部３とを連結する主軸８にダクトを接続する部分８ａだけ短くなる。即ち、この主軸８の軸長は抽気部を持たないものと同様の長さにすることができる。そこで、主軸８の軸長が長くならないため、主軸８の回転時の振動の発生を抑制することができる
【００２１】
更に、本発明では圧縮機側空気溜め部１０と燃焼器側空気溜め部１２とから成るダクト１３を、圧縮機１の周囲に巻き付けるように数か所に配置することが可能である。
【００２２】
このように、ダクト１３を圧縮機１の周囲に数か所に分けて配置することにより、ダクト１３の突出長を更に抑制することができるため、ガスタービンの全体構造の小型化を図ることができる。
【００２３】
なお、前記発明の実施の形態では、ガスタービンについてそのダクト１３の円周方向への突出長を抑制するために、このダクト１３を圧縮機１に隣接するように配置した構成について説明してある。しかし、ダクト１３が短くなるように構成するものであれば、圧縮機１以外の部分に隣接するように配置構成したものでもよく、上述した構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変容実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、本発明のガスタービンの抽気構造は、再熱器に連結したダクト部分が圧縮機側空気溜め部と、燃焼器側空気溜め部とが半径方向に隣接構造になるため、従来のように長いダクトが不要になり、かつその熱損失も低くなる。
また、圧縮機側空気溜め部をこの圧縮機に巻き付けるように配置してあるため、圧縮機とタービン部とを連結する主軸の軸長が抽気部分を構成しないものと同様に短くすることができ、主軸の回転時に発生する振動を抑制することができる。
【００２５】
本発明のガスタービンの抽気構造は、圧縮機の周囲に大きなダクトが突出しないのでガスタービンを小型、軽量化すると共に圧縮空気の熱損失を低減することができる。
更に、ガスタービン本来の構造を変形することなく、抽気構造のみを改良することにより、ガスタービンの全体構造は簡潔であるため、ガスタービンの製造コストを低減することができる、等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービンの全体構造を示す断面図である。
【図２】本発明のガスタービンの抽気構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】従来のガスタービンを説明する構成図（ａ）、発電効率を示すグラフである（ｂ）。
【図４】再生サイクル方式のガスタービンを説明する構成図（ａ）と発電効率を示すグラフである（ｂ）。
【図５】従来の熱交換器を設けたガスタービンを示す断面図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  燃焼器
３  タービン部
１０  圧縮機側空気溜め部
１１  再熱器
１２  燃焼器側空気溜め部
１３  ダクト
１４  隔壁
Ａ  空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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