【手続補正書】
【提出日】令和1年9月12日(2019.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びるとともに前記軸線回りに回転可能なタービンロータと、
前記タービンロータを外周側から覆うタービンケーシングと、
前記タービンロータの外周面上で前記軸線の周方向に配列された複数のタービン動翼と、
前記タービンケーシングの内周面上で前記タービン動翼に対して前記軸線方向の一方側に隣り合うように設けられるとともに、周方向に配列された複数のタービン静翼と、
前記タービン動翼の軸線方向の他方側に設けられ、軸線方向の一方側から他方側に向かって排気ガスが流れる排気流路を形成するディフューザと、
を備え、
前記ディフューザは、
前記軸線に沿って延びる内筒と、
前記内筒を外周側から覆うとともに、前記内筒との間に前記排気流路を形成する外筒と、を備え、
前記内筒は、
前記軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って前記軸線を中心とする径方向の内側から外側に向かって延びる第一傾斜面と、
前記第一傾斜面よりも前記軸線方向の他方側に配置されるとともに、前記軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って前記径方向の外側から内側に向かって延びる第二傾斜面と、を備え、
前記第一傾斜面は、
前記軸線を含む断面視で、前記複数のタービン動翼のプラットフォームを前記軸線方向の他方側に延長した延長線と交差するように配置されているタービン。
【請求項２】
前記内筒は、
前記軸線方向の最も一方側に前記第一傾斜面を備える請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
前記内筒と、前記プラットフォームとの間には、前記排気流路へシールガスを流入させるためのシールガス流入口を備える請求項１又は２に記載のタービン。
【請求項４】
前記内筒は、
前記第一傾斜面よりも前記軸線方向の他方側の外周面が、前記延長線よりも前記径方向の外側に配置されている請求項１から３の何れか一項に記載のタービン。
【請求項５】
前記延長線と、前記第一傾斜面のうち最も前記径方向の外側に配置された第一頂部と、の前記軸線方向の同一位置における距離である第一距離は、前記タービン動翼の翼高さに対して１０％以下とされている請求項１から４の何れか一項に記載のタービン。
【請求項６】
前記第一距離は、前記翼高さに対して５％以下とされている請求項５に記載のタービン。
【請求項７】
前記第一距離は、前記翼高さに対して３％以下とされている請求項５に記載のタービン。
【請求項８】
前記第一距離は、前記翼高さに対して０％よりも大きい請求項５から７の何れか一項に記載のタービン。
【請求項９】
前記第一頂部は、前記軸線方向における前記プラットフォームの他方側の縁部よりも前記径方向の外側に配置されている請求項５から８の何れか一項に記載のタービン。
【請求項１０】
前記第二傾斜面は、前記延長線よりも前記径方向の外側に配置され、
前記延長線と、前記第二傾斜面のうち最も前記径方向外側に配置された第二頂部と、の前記軸線方向の同一位置における距離である第二距離は、前記タービン動翼の翼高さに対して１０％以下とされている請求項５から９の何れか一項に記載のタービン。
【請求項１１】
前記第二距離は、前記翼高さに対して５％以下とされている請求項１０に記載のタービン。
【請求項１２】
前記第二距離は、前記翼高さに対して３％以下とされている請求項１０に記載のタービン。
【請求項１３】
前記第二距離は、前記翼高さに対して０％よりも大きい請求項１０から１２の何れか一項に記載のタービン。
【請求項１４】
前記第一頂部と前記第二頂部とを接続する接続面を備え、
前記第二距離は、前記第一距離よりも長い請求項１０から１３の何れか一項に記載のタービン。
【請求項１５】
前記ディフューザは、前記内筒と前記外筒とを接続するストラットを備え、
前記内筒は、
前記軸線方向で前記ストラットが配置されている範囲内に、前記軸線に対する傾斜角度が変化する変化点を備え、
前記軸線方向における前記内筒の入口から前記変化点までの範囲で、前記延長線とこの延長線よりも前記径方向の外側に配置される前記内筒の外周面との前記軸線方向の同一位置における距離である第三距離が、前記タービンの動翼の翼高さに対して１０％以下とされている請求項５から１４の何れか一項に記載のタービン。
【請求項１６】
前記第三距離は、前記翼高さに対して５％以下とされている請求項１５に記載のタービン。
【請求項１７】
前記第三距離は、前記翼高さに対して３％以下とされている請求項１５に記載のタービン。
【請求項１８】
前記第三距離は、前記翼高さに対して０％よりも大きい請求項１５から１７の何れか一項に記載のタービン。
【請求項１９】
前記ディフューザは、前記内筒と前記外筒とを接続するストラットを備え、
前記内筒は、
前記軸線方向で前記ストラットが配置されている範囲内に、前記軸線に対する傾斜角度が変化する変化点が形成されておらず、
前記軸線方向における前記内筒の入口から前記ストラットの中央位置までの範囲で、前記延長線と前記内筒の外周面との前記軸線方向の同一位置における距離である第四距離が、前記タービンの動翼の翼高さに対して１０％以下とされている請求項５から１４の何れか一項に記載のタービン。
【請求項２０】
前記第四距離は、前記翼高さに対して５％以下とされている請求項１９に記載のタービン。
【請求項２１】
前記第四距離は、前記翼高さに対して３％以下とされている請求項１９に記載のタービン。
【請求項２２】
前記第四距離は、前記翼高さに対して０％よりも大きい請求項１９から２１の何れか一項に記載のタービン。
【請求項２３】
空気を圧縮した圧縮空気を生成する圧縮機と、
前記圧縮空気に燃料を混合させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより駆動される請求項１から２２の何れか一項に記載のタービンと、を備えるガスタービン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、タービンは、軸線に沿って延びるとともに前記軸線回りに回転可能なタービンロータと、前記タービンロータを外周側から覆うタービンケーシングと、前記タービンロータの外周面上で前記軸線の周方向に配列された複数のタービン動翼と、前記タービンケーシングの内周面上で前記タービン動翼に対して前記軸線方向の一方側に隣り合うように設けられるとともに、周方向に配列された複数のタービン静翼と、前記タービン動翼の軸線方向の他方側に設けられ、軸線方向の一方側から他方側に向かって排気ガスが流れる排気流路を形成するディフューザと、を備え、前記ディフューザは、前記軸線に沿って延びる内筒と、前記内筒を外周側から覆うとともに、前記内筒との間に前記排気流路を形成する外筒と、を備え、前記内筒は、前記軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って前記軸線を中心とする径方向の内側から外側に向かって延びる第一傾斜面と、前記第一傾斜面よりも前記軸線方向の他方側に配置されるとともに、前記軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って前記径方向の外側から内側に向かって延びる第二傾斜面と、を備え、前記第一傾斜面は、前記軸線を含む断面視で、前記複数のタービン動翼のプラットフォームを前記軸線方向の他方側に延長した延長線と交差するように配置されている。
この発明の第二態様によれば、第一態様に係る前記内筒は、前記軸線方向の最も一方側に前記第一傾斜面を備えていてもよい。
この発明の第三態様によれば、第一または第二態様に係るタービンにおいて、前記内筒と、前記プラットフォームとの間には、前記排気流路へシールガスを流入させるためのシールガス流入口を備えていてもよい。
この発明の第四態様によれば、第一から第三態様の何れか一つの態様にに係る内筒は、前記第一傾斜面よりも前記軸線方向の他方側の外周面が、前記延長線よりも前記径方向の外側に配置されていてもよい。
この発明の第五態様によれば、第一から第四態様の何れか一つの態様に係るタービンにおいて、前記延長線と、前記第一傾斜面のうち最も前記径方向の外側に配置された第一頂部と、の前記軸線方向の同一位置における距離である第一距離は、前記タービン動翼の翼高さに対して１０％以下とされていてもよい。
このように構成することで、第一傾斜面によって、境界層の発達を抑制して、内筒の外周面から流れが剥離することを抑制できる。
また、例えば、第一距離が翼高さの１０％を超える場合には、プラットフォームの延長線と第一頂部とのオフセット量が過大になり、内筒の外周面に沿う流れの向きが径方向外側を向き過ぎて剥離等を生じさせる可能性が有る。しかし、第一距離を翼高さの１０％以下とすることで、上記の流れの向きに起因する剥離を抑制しつつ、ディフューザの内筒の外周面に沿って形成される境界層の厚さを抑制できる。
さらに、上記シールガス流入口を備えディフューザの入口においてシールガスが流入する場合であっても、内筒の外周面近傍の流れの速度が低下することを抑制できる。そのため、シールガスの流入によって境界層が発達し易い条件下にあっても、内筒の外周面に沿う境界層が下流側に向かって発達して境界層の流れが剥離してしまうことを抑制できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明の第六態様によれば、第五態様に係る第一距離は、前記翼高さに対して５％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、流れの向きに起因する剥離を抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明の第七態様によれば、第五態様に係る第一距離は、前記翼高さに対して３％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、流れの向きに起因する剥離を抑制することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明の第八態様によれば、第五から第七態様の何れか一つの態様に係る第一距離は、０％よりも大きくてもよい。
このように構成することで、延長線から第一頂部が径方向外側に配置される分だけ、排気ガスの主流の全圧を高めて、ディフューザの内筒の外周面に沿って形成される境界層の厚さを抑制できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明の第九態様によれば、第五から第八態様の何れか一つの態様に係る第一頂部は、前記軸線方向における前記プラットフォームの他方側の縁部よりも前記径方向の外側に配置されていてもよい。
このように構成することで、タービン動翼出口における境界層の厚さよりも、ディフューザの第一頂部の位置における境界層の厚さを減少させることができる。そのため、ディフューザの下流側に向かって境界層が発達することを抑制できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明の第十態様によれば、第五から第九態様の何れか一つの態様に係る第二傾斜面は、前記延長線よりも前記径方向の外側に配置され、前記延長線と、前記第二傾斜面のうち最も前記径方向外側に配置された第二頂部と、の前記軸線方向の同一位置における距離である第二距離は、前記タービン動翼の翼高さに対して１０％以下とされていてもよい。
このように構成することで、第二傾斜面によってディフューザの流路断面積を径方向内側に向かって拡大することができる。さらに、第二頂部がタービン動翼の翼高さに対して１０％以下であるため、流れが第二頂部を超える際に、第二傾斜面の傾斜よって流れが剥離してしまうことを抑制できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この発明の第十一態様によれば、第十態様に係る第二距離は、前記翼高さに対して５％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、剥離を抑制することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
この発明の第十二態様によれば、第十態様に係る第二距離は、前記翼高さに対して３％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、剥離を抑制することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この発明の第十三態様によれば、第十から第十二態様の何れか一つの態様に係る第二距離は、０％よりも大きくてもよい。
このように構成することで、延長線から第二頂部が径方向外側に配置される分だけ、排気ガスの主流の全圧を高めて、ディフューザの内筒の外周面に沿って形成される境界層の厚さを抑制できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この発明の第十四態様によれば、第十から第十三態様の何れか一つの態様に係るタービンにおいて、前記第一頂部と前記第二頂部とを接続する接続面を備え、前記第二距離は、前記第一距離よりも長くしてもよい。
このように構成することで、第一傾斜面と接続面との角度差、接続面と第二傾斜面との角度差をそれぞれ小さくすることができる。その結果、第一傾斜面と接続面との間、及び接続面と第二傾斜面との間でそれぞれ流れが剥離することを抑制できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
この発明の第十五態様によれば、第五から第十四態様の何れか一つの態様に係るディフューザは、前記内筒と前記外筒とを接続するストラットを備え、前記内筒は、前記軸線方向で前記ストラットが配置されている範囲内に、前記軸線に対する傾斜角度が変化する変化点を備え、前記軸線方向における前記内筒の入口から前記変化点までの範囲で、前記延長線とこの延長線よりも前記径方向の外側に配置される前記内筒の外周面との前記軸線方向の同一位置における距離である第三距離が、前記タービンの動翼の翼高さに対して１０％以下とされていてもよい。
ストラットの下流側においては、流路断面積が拡大して境界層が発達し易い。これに対して、第三距離をタービンの動翼の翼高さに対して１０％以下とすることで、動翼からストラットの位置で流れの剥離が生じることを抑制しつつ、境界層の発達も抑制できる。そのため、ディフューザの性能を向上できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この発明の第十六態様によれば、第十五態様に係る第三距離は、前記翼高さに対して５％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、ストラットよりも上流側で剥離が生じることを抑制できる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この発明の第十七態様によれば、第十五態様に係る第三距離は、前記翼高さに対して３％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、ストラットよりも上流側で剥離が生じることを抑制できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この発明の第十八態様によれば、第十五から第十七態様の何れか一つの態様に係る第三距離は、０％よりも大きくてもよい。
このように構成することで、延長線よりも径方向外側に内筒の外周面が配置される分だけ、排気ガスの主流の全圧を高めて、ディフューザの内筒の外周面に沿って形成される境界層の厚さを抑制できる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
この発明の第十九態様によれば、第五から第十四態様の何れか一つの態様に係るディフューザは、前記内筒と前記外筒とを接続するストラットを備え、前記内筒は、前記軸線方向で前記ストラットが配置されている範囲内に、前記軸線に対する傾斜角度が変化する変化点が形成されておらず、前記軸線方向における前記内筒の入口から前記ストラットの中央位置までの範囲で、前記延長線と前記内筒の外周面との前記軸線方向の同一位置における距離である第四距離が、前記タービンの動翼の翼高さに対して１０％以下とされていてもよい。
ストラットの下流側においては、流路断面積が拡大して境界層が発達し易い。これに対して、第四距離をタービンの動翼の翼高さに対して１０％以下とすることで、動翼からストラットの位置まで流れの剥離が生じることを抑制しつつ、境界層の発達も抑制できる。そのため、ディフューザの性能を向上できる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
この発明の第二十態様によれば、第十九態様に係る第四距離は、前記翼高さに対して５％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、ストラットよりも上流側で剥離が生じることを抑制できる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
この発明の第二十一態様によれば、第十九態様に係る第四距離は、前記翼高さに対して３％以下とされていてもよい。
このように構成することで、より一層、ストラットよりも上流側で剥離が生じることを抑制できる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
この発明の第二十二態様によれば、第十九から第二十一態様の何れか一つの態様に係る第四距離は、０％よりも大きくてもよい。
このように構成することで、延長線よりも径方向外側に内筒の外周面が配置される分だけ、排気ガスの主流の全圧を高めて、ディフューザの内筒の外周面に沿って形成される境界層の厚さを抑制できる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この発明の第二十三態様によれば、ガスタービンは、空気を圧縮した圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮空気に燃料を混合させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動される第一から第二十二態様の何れか一つの態様に係るタービンと、を備える。
このように構成することで、タービンのディフューザにおける圧力回復を効率よく行うことができるため、性能向上を図ることができる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2018141451.tif 000001
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2018141451.tif 000002