(57)【要約】【課題】ガスタービン本体の出力軸に直接ファンを連結することで、信頼性の高い冷却・換気を行う。【解決手段】本発明は、潤滑油冷却器１１を有するガスタービン３をエンクロージャ６内に収納し、エンクロージャ内に空気を流通させることにより、潤滑油冷却器１１とガスタービン３の冷却を行うガスタービン装置１において、エンクロージャ６内に形成した冷却空気の流路の出口側に、ガスタービン３により駆動される駆動軸５ａに直結したファン１３を設けることにより、エンクロージャ６内に冷却空気を取込んで強制的に換気する。【選択図】図１
2007309224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油冷却器を有するガスタービンをエンクロージャ内に収納し、前記エンクロージャ内に冷却空気を流通させることにより、前記潤滑油冷却器と前記ガスタービンの冷却を行うガスタービン装置において、
前記エンクロージャ内に形成した冷却空気の流路の出口側に、前記ガスタービンにより駆動される駆動軸に直結したファンを設けることにより、前記エンクロージャ内に冷却空気を取込んで強制的に換気することを特徴とするガスタービン装置。
【請求項２】
前記ファンは、前記エンクロージャ内において前記ガスタービンを挟んで空気の取入口とは反対側に設けられた遠心式ファンであることを特徴とする請求項１記載のガスタービン装置。
【請求項３】
前記遠心ファンは、中心部に空気取入口を開口し、上部一側部より外部に向けて拡開状態に開口する排気ダクトを設けた略扁平円盤形のファンケーシングと、ファンケーシング内にあって前記空気取入口の中心を貫通する駆動軸に軸結されたファン本体とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載のガスタービン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービン装置に関し、特に該ガスタービンが設置されるエンクロージャ内の換気・冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン装置は、圧縮機と、圧縮機に軸結したタービン及び燃焼器とを備え、燃焼器内で、前記圧縮機で加圧した空気と燃料とを混合・燃焼して高温・高圧のガスを発生し、このガスの膨張過程でタービンを回転駆動し、その一部を圧縮機の駆動動力とすると同時に、残部を回転動力として取出し、この出力軸に軸結した発電機、その他の被動機を駆動し、残ガスを排気口を通じて外部に排出するようになっている。
【０００３】
このガスタービン装置は、防音エンクロージャの内部にパッケージまたはユニット化された状態に収装され、前記燃焼用の空気取入系統とは別に冷却用空気を取入れてエンクロージャ内を循環させることにより、装置を構成する各部の冷却や潤滑油の冷却が行われている。
【０００４】
この冷却のための換気手段としては従来では給排気とも外部電源により駆動される電動ファンが用いられてきたが、外部電源故障などの外乱に影響され、ガスタービン装置自体が健全であっても停止を余儀なくされることがあった。すなわち、仮に停電した場合にはファンが停止し、ガスタービンが加熱して停止し、被動機も停止してしまう。冷却用の潤滑油を多くして短時間の過熱に耐える構成とすることも可能ではあるが、それでも許容時間は数分間のレベルであり十分とはいえない。
【０００５】
そこで、下記特許文献１には、油圧ポンプによって駆動される油圧モータの回転動力によりエンクロージャ内の換気・排気を行うものが開示されている。
【０００６】
また、下記特許文献２にはタービンの出力軸にベルト伝動機構を介して、ファンを駆動してエンクロージャ内の換気・排気を行うものが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２９９６８１号公報
【特許文献２】特許公開平１０−４７０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では油圧ポンプ及びモータという迂回手段を介してファンを回転駆動するものであり、設置スペースや複雑な機構を必要とし、かつ流体系の不具合に伴い信頼性が低下するおそれがある。すなわち、仮に油圧漏れ、油圧機器の故障が生じた場合には換気不能となり、ガスタービンが過熱して停止し、被動機も停止してしまう。
【０００８】
また、特許文献２もベルト伝達系という機構的迂回手段を介してファンを回転駆動するものであり、前記と同様、伝達系の設置スペースなどが必要となり、しかも伝達系の不具合に伴い信頼性が低下するおそれがある。すなわち、仮にベルト切れ、ベルトすべり、軸受け故障等が生じた場合には換気不能となり、ガスタービンが過熱して停止し、被動機も停止してしまう。
【０００９】
そこで本発明は以上の課題を解決するものであり、その目的とするところは、タービンに直結された減速装置の出力軸に直接にファンを連結することで、信頼性の高い冷却・換気を行えるようにしたガスタービン装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明のガスタービン装置は、潤滑油冷却器を有するガスタービンをエンクロージャ内に収納し、前記エンクロージャ内に冷却空気を流通させることにより、前記潤滑油冷却器と前記ガスタービンの冷却を行うガスタービン装置において、前記エンクロージャ内に形成した冷却空気の流路の出口側に、前記ガスタービンにより駆動される駆動軸に直結したファンを設けることにより、前記エンクロージャ内に冷却空気を取込んで強制的に換気することを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ファンが、前記エンクロージャ内において前記ガスタービンを挟んで空気の取入口とは反対側に設けられた遠心式ファンであることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記遠心ファンは、中心部に空気取入口を開口し、上部一側部より外部に向けて拡開状態に開口する排気ダクトを設けた略扁平円盤形のファンケーシングと、ファンケーシング内にあって前記空気取入口の中心を貫通する駆動軸に軸結されたファン本体とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、油圧系または機械的な動力伝達機構が不要であり、メカを簡素化できるとともに、機構の信頼性を大幅に向上できる。すなわち、本発明のガスタービン装置によれば、ガスタービンの駆動軸にファンが直結されて回転しているので、原動機側が健全である限りは換気システムも有効に機能し続けることができる。逆に言えば、ファンが停止してしまう場合とは、原動機側が故障した時を意味し、それはすでに被動機を駆動できない状態であるので、その段階でのファン停止は何ら問題にはならない。
【００１４】
請求項２の発明によれば、請求項１の作用・効果に加え、排気の流れがガスタービンの出力軸に対して半径流方向となるため、排気のためのスペースが取られることなく、排気スペースを最小化できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、請求項１または２の作用・効果に加え、ファンケーシングの内部に空気を取入れつつ、ファン本体の回転に伴い排出動作がなされ、ダクトの断面変化に応じて通過面積を広げつつ外部に排出できるため、動力負荷が小さいものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の形態につき、添付図面を参照して説明する。  
図１は本発明のガスタービン装置の全体構成を示す説明図、図２は図１のＡ部におけるファンを拡大して示す断面図、図３は同Ａ部における拡大正面図、図４は同ファンの斜視図である。
【００１７】
図１において、ガスタービン装置１は、空気圧縮機２と、タービン３及び燃焼器４と、タービン３の出力軸３ａに軸結した被動機としての減速装置５とを備え、これらを１つのユニットとして防音用のエンクロージャ６内に格納し、外部と分離しているとともに、エンクロージャ６の外側には減速装置５からエンクロージャ６を貫通して突出する出力軸５ａに軸結したポンプや発電機などの外部被動機７を備えている。
【００１８】
エンクロージャ６には、圧縮機２の吸気口２ａに連通する給気ダクト８及びタービン３の排気口３ｂに連通する排気ダクト９が設けられ、給気ダクト８を通じて導入された外気は図中黒矢印のごとく、圧縮機２内に導入されて高圧の空気となり、燃焼器４内で燃料と混合されて燃焼し、この燃焼した高温高圧のガスによってタービン３を回転駆動し、駆動後の排ガスは排気ダクト９を通じて外部に放出される。
【００１９】
また、エンクロージャ６の後部には、前記圧縮機２の後部側空間に連通する冷却用空気の導入用給気ダクト１０が設けられている。
【００２０】
この給気ダクト１０に連通するエンクロージャ６側の外気取入端には、潤滑油冷却器１１が配置され、給気ダクト１０を通じて内部に導入された外気は、図中白矢印のごとく、冷却器１１を通過することにより潤滑油供給装置１２と前記圧縮機２及びタービン３の可動部との間を循環する潤滑油の冷却を行うほか、その気流の流れにより各部を適宜の温度に冷却しつつ、前記エンクロージャ６の先端側にあって、減速装置５の先端に接続された遠心ファン１３を通じてエンクロージャ６の外部に放出される。
【００２１】
なお、図１中符号１４は、各前記給気ダクト８，１０の外気取入口に配置されたフィルタである。
【００２２】
図２〜４は前記遠心ファン１３の詳細を示すもので、この遠心ファン１３は、前記エンクロージャ６の先端側壁面に一体に取付けられ、かつその中心に空気取入れ用のベルマウス１５を突設した略扁平円盤形のファンケーシング１６と、ファンケーシング１６の上部一側部に連通し、かつ上部側に向けてテーパ状に拡開した状態でエンクロージャ６の天井部を貫通して開口した排気ダクト１７と、ファンケーシング１６内に配置され、かつ前記減速装置５の出力軸５ａに軸受ボス１８を介して軸結したファン本体１９とを備えている。
【００２３】
ファン本体１９は、特に図４の一部に拡大して示すように、前後一対のロータディスク２０、２１の間に配置された多数のロータブレード２２を備え、前記出力軸５ａの一方向回転により、矢印のごとく回転することによって、ベルマウス１５を通じて取入れた空気を順次ファンケーシング１６から排気ダクト１７を通じて外部に放出する。
【００２４】
従って、前記ガスタービン装置１の始動直後からその回転に応じて遠心ファン１３はガスタービン装置１の駆動に直接連動して回転し、エンクロージャ６の空気を排出すると同時に、その負圧により、前記給気ダクト１０を通じて新たな外気を内部に導入し、潤滑油冷却器１１を始めとして内部に収納されている機器の各部を適宜冷却するようになっている。なお、前記タービン３の回転数は極めて高いのに対し、減速装置５の回転数はその減速比に応じて適宜の回転数に抑制されるため、ファン本体１９の回転数は内部の排気または換気する上で尤も効率の高い領域でほぼ一定となる。また、排出される空気は排気ダクト１７の断面積変化に応じて拡散しつつ排気されるため、負荷動力を小さく押えることができる。
【００２５】
なお、前記実施形態では遠心ファン１３を用いた場合について説明したが、軸流ファンを減速装置５の出力軸に取付けて回転駆動することにより排気する構成としてもよい。
但し、この方式であると空気流動が軸流方向であり、その分エンクロージャ６の寸法を軸方向に長く取る必要があり、スペース上課題が生ずるため、寸法、排出角度などを考慮した最適設計が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のガスタービン装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】図１のＡ部におけるファンを拡大して示す断面図である。
【図３】同Ａ部におけるファン拡大して示すを正面図
【図４】同ファンの斜視図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ガスタービン装置
２  圧縮機
３  タービン
４  燃焼器
５  減速装置
５ａ  出力軸
６  エンクロージャ
１０  給気ダクト（空気取入口）
１１  潤滑油冷却器
１３  遠心ファン
１６  ファンケーシング
１９  ファン本体  
【図１】
2007309224.tif 000003
【図２】
2007309224.tif 000004
【図３】
2007309224.tif 000005
【図４】
2007309224.tif 000006