(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータと、前記タービンロータに設けられた接合ボスと、前記接合ボスに設けられたタイロッドと、前記タイロッドがそれぞれ通されて直列に組み合わされた圧縮機ロータ、ロータシャフト及び発電機コアとを備え、
前記圧縮機ロータと前記接合ボスとは、前記圧縮機ロータに設けられた第１凸インロー部と前記接合ボスに設けられた第１凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとは、前記圧縮機ロータに設けられた第２凸インロー部と前記ロータシャフトに設けられた第２凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとの嵌合個所のいずれかのインロー部に囲われている前記タイロッドの部分が、その部分に隣接する前記タイロッドの長手方向前後部分の径よりも大径であることを特徴としたガスタービン。
【請求項２】
タービンロータと、前記タービンロータに設けられた接合ボスと、前記接合ボスに設けられたタイロッドと、前記タイロッドがそれぞれ通されて直列に組み合わされた圧縮機ロータ、ロータシャフト及び発電機コアとを備え、
前記圧縮機ロータと前記接合ボスとは、前記圧縮機ロータに設けられた第１凸インロー部と前記接合ボスに設けられた第１凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとは、前記圧縮機ロータに設けられた第２凹インロー部と前記ロータシャフトに設けられた第２凸インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとの嵌合個所のいずれかのインロー部に囲われている前記タイロッドの部分が、その部分に隣接する前記タイロッドの長手方向前後部分の径よりも大径であることを特徴としたガスタービン。
【請求項３】
タービンロータと、前記タービンロータに設けられた接合ボスと、前記接合ボスに設けられたタイロッドと、前記タイロッドがそれぞれ通されて直列に組み合わされた圧縮機ロータ、ロータシャフト及び発電機コアとを備え、
前記圧縮機ロータと前記接合ボスとは、前記圧縮機ロータに設けられた第１凸インロー部と前記接合ボスに設けられた第１凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとは、前記圧縮機ロータに設けられた第２凸インロー部と前記ロータシャフトに設けられた第２凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとの嵌合個所の各インロー部にて、内側に位置するインロー部の先端部位の外径に比較して途中部位の外径が小さくされ、前記途中部位が各インロー部の内の外側のインロー部の内面に対して非接触状態にされていることを特徴としたガスタービン。
【請求項４】
タービンロータと、前記タービンロータに設けられた接合ボスと、前記接合ボスに設けられたタイロッドと、前記タイロッドがそれぞれ通されて直列に組み合わされた圧縮機ロータ、ロータシャフト及び発電機コアとを備え、
前記圧縮機ロータと前記接合ボスとは、前記圧縮機ロータに設けられた第１凸インロー部と前記接合ボスに設けられた第１凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとは、前記圧縮機ロータに設けられた第２凹インロー部と前記ロータシャフトに設けられた第２凸インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、
前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとの嵌合個所の各インロー部にて、内側に位置するインロー部の先端部位の外径に比較して途中部位の外径が小さくされ、前記途中部位が各インロー部の内の外側のインロー部の内面に対して非接触状態にされていることを特徴としたガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの構造とその構造を採用したガスタービン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン発電装置の範疇で、マイクロガスタービン発電装置と称せられる発電装置は、特開２００１−１２２５６号公報にて公知である。
【０００３】
その一方、圧縮機やタービンのロータに軸を取付ける際に、両者を圧入や焼き嵌めや絞り加工を用いて連結する公知例が特公平４−１５３６１号公報，特公平４−２７３６３号公報,特開平５４−４２５２０号公報,実開平５７−３０３０１号公報として存在する。
【０００４】
又、圧縮機やタービンのロータに軸を取付ける際に、両者を歯型の凹凸部を噛み合わせて取付ける公知例が特開平８−４５０１号公報，特公昭５９−24242 号公報，特公平５９−１３３７号公報として存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のマイクロガスタービン発電装置におけるガスタービンの軸締結構造は、組み立て性を考慮して、タービンロータ２，ロータシャフト，圧縮機ロータ，発電機コアなどの回転部品を締め代を有するインロー構造にて相互に嵌合させて組み、回転軸と平行なタイボルトで締結する構造が一般的である。
【０００６】
しかしながら、マイクロガスタービン発電装置は定期的にメンテナンスを行うため、このような構造では、組み立て時に締め代を有するインロー嵌合部の焼き嵌め、もしくは冷し嵌めなどを行うための設備が必要となり、分解時にも分解するための設備が必要となり、メンテナンス費用が増加するという問題点が有る。
【０００７】
このように、圧入や焼き嵌めや絞り加工を用いてガスタービンの軸締結構造を組むと、その圧入や焼き嵌めや絞り加工のための専用の設備が必要である上、分解する際にも手間と専用の設備が必要となる。
【０００８】
又、ガスタービン発電装置の軸締結構造を歯型の凹凸部を噛み合わせて組み立てるものは考えられていなかった。
【０００９】
本発明の目的は、組立・分解性を向上させたガスタービン及びガスタービン発電装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題を解決するためのガスタービンの基本的手段は、タービンロータと、前記タービンロータに設けられた接合ボスと、前記接合ボスに設けられたタイロッドと、前記タイロッドがそれぞれ通されて直列に組み合わされた前記圧縮機ロータ，ロータシャフト及び発電機コアとを備え、前記圧縮機ロータと前記接合ボスとは、前記圧縮機ロータに設けられた第１凸インロー部と前記接合ボスに設けられた第１凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとは、前記圧縮機ロータに設けられた第２凸インロー部と前記ロータシャフトに設けられた第２凹インロー部とが着脱自在に嵌合された状態、及び前記圧縮機ロータに設けられた第２凹インロー部と前記ロータシャフトに設けられた第２凸インロー部とが着脱自在に嵌合された状態のいずれかの状態で組まれていることを特徴としたガスタービンであり、各嵌合部は締め代を設けずに嵌合させるので、その嵌合や嵌合解除が抜き差し動作で容易に達成できる。そのため、各嵌合部の組み立ておよび分解が容易となり、ガスタービンの製造時間および定期検査時間，補修時間を短縮できる。
【００１１】
本発明の課題を解決するためのガスタービンのもう一つの基本的手段は、タービンロータと、前記タービンロータに設けられた接合ボスと、前記接合ボスに設けられたタイロッドと、前記タイロッドがそれぞれ通されて直列に組み合わされた前記圧縮機ロータ，ロータシャフト及び発電機コアとを備え、前記圧縮機ロータと前記接合ボスとは、前記圧縮機ロータに設けられた第１凸インロー部と前記接合ボスに設けられた第１凹インロー部とが着脱自在に嵌合されて組まれており、前記圧縮機ロータと前記ロータシャフトとは、前記圧縮機ロータの前記ロータシャフトに対向する面に設けられた放射状の歯と、前記ロータシャフトの前記圧縮機ロータに対向する面に設けられた放射状の歯とを、タイロッドの長手方向に抜き差し自在に、且つ前記圧縮機ロータや前記ロータシャフトの回転方向に噛み合うようにして組まれていることを特徴としたガスタービンであり、嵌合部は締代を設けずに各嵌合部を嵌合して、その嵌合及び嵌合解除が抜き差し動作で容易に達成でき、さらに放射状の歯による噛み合わせ部も容易に噛み合わせ及び噛み合わせ解除できるので、ガスタービンの軸締結構造の組み立ておよび分解が容易となる。そのため、ガスタービンの製造時間および定期検査時間，補修時間を短縮できる。さらには、放射状の歯の組み合わせ部分では熱膨張による半径方向変位により互いに拘束し合うことが無いから、芯ずれを防止することができ、これにより、ガスタービンの製作時の回転構造部分における残留アンバランス量を低減することができる上、トルクの伝達も歯を介してスリップを極力排して行うことができる。
【００１２】
本発明の課題を解決するためのガスタービン発電装置の基本的手段は、前述の本発明のガスタービンの各基本的手段のいずれかの手段と、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のガスタービンと、燃焼器と、前記燃焼器で生成したガス圧をタービンロータの回転力に変換するタービンと、前記タービンロータの回転力を受けて回転される圧縮機ロータによって前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機と、前記タービンロータの回転力を受けて回転される発電機コアと、前記発電機コアに装着された永久磁石と、前記発電機コアの外周囲に配備された発電機コイルとを有する発電機とを備えたガスタービン発電装置であり、このようなガスタービン発電装置によれば、ガスタービンの分解及び組み立てが容易になる。そのため、ガスタービン発電装置の製造時間および定期検査時間，補修時間を短縮できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例の一つであるマイクロガスタービン発電装置を示している。マイクロガスタービン発電装置１は、圧縮機７と燃焼器５８とタービン５と発電機８と、これらを覆うケーシング３とを有する。
【００１４】
圧縮機７は、圧縮機ロータ４と、圧縮機ロータ４に形成された圧縮機翼部１６と、圧縮機ロータ４を囲う圧縮機・発電機ケーシング２７とから成る。タービン５は、タービンロータ２と、タービンロータ２に形成されたタービン翼部１１と、タービンロータ２を囲うタービン内ケーシング２２ｂとタービン外ケーシング２２ａとから成る。このタービンロータ２には、一面にタービン端掴み部１２が、その反対面に接合ボス１３が存在する。タービン端掴み部１２と接合ボス１３の回転中心軸心はタービンロータ２の回転軸心の延長上に設定されている。タービン外ケーシング２２ａと圧縮機・発電機ケーシング２７とはスペーサ２４を挟んで締結ボルト２５と締結ナット２６とで締結されている。
【００１５】
発電機８は、永久磁石２０が装備された円筒状の発電機コア１９と、その発電機コア１９の外周囲を覆う円筒状のカバー２１と、カバー２１の外側でカバー２１とは接触しないように隙間を保って発電機コイル外ケーシング３０に設けた発電機コイル２９とを有する。その発電機コイル外ケーシング３０は発電機ケーシング３１に固定され、その発電機ケーシング３１の前後は発電機後端ケーシング２８と発電機前ケーシング３２に覆われている。
【００１６】
発電機前ケーシング３２には発電機前端ケーシング３３が装備され、発電機ケーシング３１と発電機後端ケーシング２８と発電機前ケーシング３２と発電機前端ケーシング３３とは、これら各ケーシングに通されたボルト３４とナット３６とによって締結されている。このように締結されたこれら各ケーシングは発電機後端ケーシング２８と圧縮機・発電機ケーシング２７とに固定されたストラット４５によって一体に連結されている。
【００１７】
発電機コア１９の一端部にはその端部を覆う板状のロータ端構造物１５ｂが、発電機コアの他端部にはその端部を覆うとともにラジアルベアリング４０に受けられるベアリングカラー１８ａが装備された中空構造のロータ端構造物１５ａが固定される。
【００１８】
ロータ端構造物１５ｂと圧縮機ロータ４との間には中空構造のロータシャフト６が存在し、ロータシャフト６に取付けたベアリングカラー１８は発電機後端ケーシング２８に取付けたラジアルベアリング３７や後側スラストベアリング３８や前側スラストベアリング３９に受けられるように囲われている。ロータ端構造物１５ａは発電機前ケーシング３２に取付けたラジアルベアリング４０にベアリングカラー１８ａを介して支持可能に組み立てられている。
【００１９】
タービンロータ２に接合されている接合ボス１３には、タイボルト９の一端がタービンロータ２の回転中心軸心の延長上に回転中心軸心が一致するように接合される。このタイボルト９の他端、即ち図２のボルト端１０には、ナット１４が螺合する螺子が形成されている。
【００２０】
このタイボルト９は圧縮機ロータ４の中心に開けられた圧縮機中心孔１７とロータシャフト６内と発電機コア１９の中心に開けた通し穴５０と各ロータ端構造物１５ａ，ロータ端構造物１５ｂ内に通されている。そのタイボルト９の螺子部にはナット１４が螺合し、そのナット１４を回転させてタイボルト９を締め上げることで、タービンロータ２と圧縮機ロータ４とロータシャフト６と発電機コア１９とはタイボルト９を回転中心に置いた一連のガスタービンの軸締結構造として組み立てられている。
【００２１】
このガスタービンの軸締結構造の構成部品の各部品間の組み構造は、図２及び図３に示されているごとくである。即ち、接合ボス１３の圧縮機ロータ４よりの端面にはタービンロータ２の回転中心軸線Ｙを中心とした環状の溝が掘られてタービンシャフト凹インロー４８が形成される。
【００２２】
圧縮機ロータ４の接合ボス１３よりの面には、タービンロータ２の回転中心軸線Ｙを中心とした環状の突起が凸インロー４７として形成されている。凸インロー４７が凹インロー４８内に締め代無しに差し込まれる。そのため、凸インロー４７と凹インロー４８とは締め代の無い抜き差し自在な嵌合状態の取合関係となっている。そのため、凹インロー４８は凸インロー４７が挿入できる回転中心軸線Ｙを中心とした環状の溝の形状を呈している。このように、凸インロー４７と凹インロー４８とは嵌合しあう円筒状の見かけを有する形状となっている。
【００２３】
圧縮機ロータ４のロータシャフト６よりの面には、タービンロータ２の回転中心軸線Ｙを中心とした環状の突起が凸インロー６２として形成されている。ロータシャフト６の圧縮機ロータ４よりの面には、タービンロータ２の回転中心軸線Ｙを中心とした環状の突起が凹インロー４９として形成される。その凹インロー４９はロータシャフト６の内面を削って形成することもできる。
【００２４】
ロータシャフト６よりの凸インロー６２は凹インロー４９内に締め代無しで差し込まれる。そのため、凸インロー４７と凹インロー４９とは締め代の無い抜き差し自在な嵌合状態の取合関係となっている。
【００２５】
ロータシャフト６の発電機コア１９よりの端部は先細りのテーパー状に形成され、そのテーパー状の部分に合うテーパー状の凹みがロータ端構造物１５ａに形成され、両テーパー状の部分が嵌合わせられている。この嵌合せによってロータシャフト６と発電機コア１９の回転中心がタービンロータ２の回転中心軸線Ｙから外れないようにテーパー面を加工する際には注意を払う。
【００２６】
図３のように、凹インロー４９と凹インロー４８の端面は圧縮機ロータ４に突き当てられているが、圧縮機ロータ４の両側の各凸インロー４７の端面は接合ボス１３やロータシャフト６に接触していない。
【００２７】
燃焼器５８はタービン外ケーシング２２ａの内側に設けられたタービン内ケーシング２２ｂに設けられていて、燃焼器５８にはバーナ５９と燃焼器用流路６０が設けられている。タービン内ケーシング２２ｂはタービンロータ２側に燃焼ガスを導く口が開口しており、その開口部には燃焼ガスを整流するタービンノズル２３が装備されている。
【００２８】
図１に示されているタービンサポート４１の下部は基礎に固定されている。そのタービンサポート４１の上部には、タービンサポートボス４２が固定され、そのタービンサポートボス４２にはセンターピン４４とその周囲に複数本の回転防止ピン４３が備わる。センターピン４４はタービン外ケーシング２２ａに固定され、タービンサポートボス４２に対しては回転自在とされる。また、回転防止ピンはタービンサポートボス４２に設けた貫通孔とタービン外ケーシング２２ａに設けたピン穴に抜き差し自在されており、回転防止ピン４３がタービンサポートボス４２に設けた貫通孔とタービン外ケーシング２２ａに設けたピン穴に差し込まれている状態ではマイクロガスタービン発電装置１を図１のように水平に、或いは図１に示した姿勢とは９０度異なる垂直な姿勢に保つことができる。又、回転防止ピン４３がタービン外ケーシング２２ａのピン穴から抜き出されている場合には、センターピンを中心にマイクロガスタービン発電装置１が上下方向に回転自在と成る。
【００２９】
このようなマイクロガスタービン発電装置１は、バーナ５９で燃料に着火して燃焼器用流路から燃焼器５８内に流入してきた圧縮空気とともに燃焼させ、その燃焼によって発生した燃焼ガスをタービン内ケーシング２２ｂ内をＡ矢印方向に通過させ、タービンノズル２３で整流した後にタービン翼部１１に当てながら燃焼ガスを膨張させ、その後に燃焼ガスをＢ矢印方向に流出される。矢印Ｂに従い流出した燃焼ガスは、図示していない再生熱交換器に導かれる。
【００３０】
タービン翼部１１に燃焼ガスがあたることによって、タービンロータ２は回転し、圧縮機ロータ４やロータシャフト６や発電機コア１９などを同時に回転する。圧縮機ロータ４が回転することでケーシング３外の空気をＣ矢印のように吸込んで圧縮機翼部１６で圧縮してＤ矢印のように高圧な圧縮空気として吐出される。
【００３１】
矢印Ｄに従い吐出された圧縮空気は再生熱交換器へ導かれ、矢印Ｂ方向に流出してきた燃焼ガスと再生熱交換器内で熱交換して予熱されたうえ、燃焼器５８の燃焼器５８用流路から燃焼器５８内へ燃焼用空気として導かれる。熱交換後の燃焼ガスは最終的にはマイクロガスタービン発電装置１外へ排気される。圧縮機・発電機ケーシング２７の圧縮空気の出口には、圧力回復のためのベーン（図示せず。）を設けてもよい。
【００３２】
一方、発電機コア１９もタービンロータ２とともに回転するから、その回転によって発電機コイル２９に交流電流が誘起される。その電流は図示していない整流器で直流電流に変換され、図示していないインバータで交流電流に変換されて電力の利用機器へ供給される。
【００３３】
このようなマイクロガスタービン発電装置１では、圧縮機ロータ４に設けられている凸インロー４７が自己及び圧縮機ロータ４並びに圧縮機翼部１６の遠心力を受けて径が広がる方向である拡径方向に変形して、凸インロー４７と凹インロー４８や凸インロー６２と凹インロー４９との嵌合面の密着力が増強されて密着性が良くなる。そのため、焼き嵌めや冷やし嵌めや絞り加工や圧入などの締め代を必要とする手段を用いなくとも、マイクロガスタービン発電装置１が運転されると、自ずと締め代をもって嵌合したがごとき緊密な嵌合状態が得られ、隣接しあう回転部品の回転中心軸線が一致する。
【００３４】
このマイクロガスタービン発電装置１の各ロータ２，４は高速で回転するため、従来、回転する部品の回転軸に対する芯づれが大きくなり、各ロータの残留アンバランスが大きくなって危険速度での軸振動が大きくなる恐れがあったが、本実施例ではその懸念がない。
【００３５】
又、マイクロガスタービン発電装置１の運転が停止すると、凸インロー４７の拡径状態が元の状態、即ち凸インロー４７と凹インロー４９や凹インロー４８との嵌合面における締め代のない状態に戻る。そのため、マイクロガスタービン発電装置１の保守点検時におけるタービンロータ２や圧縮機ロータ４や発電機コア１９の分解がナット１４を回転させてタイボルト９による締め付け状態を解除することによって容易に実施できる。タービンロータ２や圧縮機ロータ４や発電機コア１９の組み立て時においても各インローの嵌合状態が締め代が無いので各インローを簡単に差し込んでタービンロータ２や圧縮機ロータ４や発電機コア１９等の各回転部品の組み立てが容易に実施できる。
【００３６】
タービンロータ２や圧縮機ロータ４や発電機コア１９の組み立てや分解を実施する際には、運転時に図１のようにタイボルト９が水平になっている状態から、タイボルト９が垂直になる状態へタイボルト９の姿勢を変えてから行う。その姿勢変更作業は、回転防止ピン４３を抜いてセンターピンを回転中心とした回転動作でタービンロータ２が下側になるようにタイボルト９の姿勢を垂直に引き起こす。
【００３７】
このようにタイボルト９の姿勢を垂直にしてから既述の分解乃至は組み立てを行うようにすれば、タイボルト９の姿勢を水平にして分解乃至は組み立てを行う場合に比べて、重力方向と各組み立て又は分解部品の回転中心軸線との方向が一致して、各部品のたわみも少なくて作業しやすい。
【００３８】
このように、図３に示した構成を採用した本実施例によれば、回転する部品の嵌合部に締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００３９】
図３の構成の変形例として、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との他の嵌合組合例を提案できる。即ち、この変形例は、圧縮機ロータ４とロータシャフト６とは、圧縮機ロータ４に設けられた筒状の凹インローとロータシャフト６の外周を切削して内周寄りに設けられた筒状の凸インローとを締め代を設けずに嵌合して組まれている。凹インローの右端面はロータシャフト６の端面に密着し、凸インロー５２の左端面は圧縮機ロータ４と接触することなく隙間を保って組み立てられる。その他の構成は図３の例と同じである。
【００４０】
このような変形例でも、図１から図３にかけて示した例と同様に圧縮機ロータ４と接合ボス１３との嵌合面における密着力増強はマイクロガスタービン発電装置１の運転中にもたらされる。ロータシャフト６と圧縮機ロータ４との嵌合面の密着力の増強について大きな期待を持たず、分解組み立ての容易性を重視する場合には、このような変形例も利用できる。
【００４１】
この変形例で、ロータシャフト６と圧縮機ロータ４との嵌合面の密着力を増強したい場合には、その嵌合部の凸インローを、径が拡大する方向の変形がその嵌合部の凹インローの径の変形よりも起こりやすい材質を選び、その材質で凸インローを作ってロータシャフト６に接合しても良い。その変形し易さは温度に依存する変形であっても、遠心力などの他の力による変形のしやすさであっても良い。
【００４２】
図４の構成は、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との組み合わせの他の例を示している。図４に示した例では、圧縮機ロータ４と接合ボス１３とは、圧縮機ロータ４の内周に設けられた凸インロー４７と接合ボス１３に設けられた凹インロー４８とを締め代を設けずに嵌合して組まれる。また、圧縮機ロータ４とロータシャフト６とは、圧縮機ロータ４に設けられた凸インロー６２とロータシャフト６に設けられた凹インロー４９とを締め代を設けずに嵌合して組まれている。
【００４３】
タイボルト９は圧縮機ロータ４とロータシャフト６間のインロー嵌合部の内周において、凸インロー６２の中心孔径と等しい外径部５７を有して圧縮機内周オス側インローの中心孔内に締め代無しで組み込まれている。外径部５７は、その外径部５７に近接するタイボルト９の部位の径よりも大径にされている。
【００４４】
図４に示した例によれば、圧縮機ロータ４とロータシャフト６及び接合ボス１３との間、並びに外径部５７と凸インロー６２の中心孔との間の嵌合部には締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００４５】
またマイクロガスタービン発電装置１の運転中に燃焼ガスを受けて特に高温となるタービンロータ２からの熱伝導によりタイボルト９も高温となるため、凸インロー６２の内周において、タイボルト９の外径部５７が熱膨張して径が拡大する変形を来たす。そして、径が拡大した外径部５７によって凸インロー６２の径が拡大する方向に押し広げられ、タイボルト９よりも外気に近い外側にあって比較的低温となる凹インロー４９の内周面に凸インロー６２の外周面が押し付けられ、両インローが接触する嵌合面の密着力が増強される。
【００４６】
このように、嵌合面の密着力が増強されると、両インローの嵌合面を一層密着させることになって、ロータシャフト６や圧縮機ロータ４やタービンロータ２などの回転部品間の芯ずれを防止することができる。
【００４７】
図４の構成の変形例として、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との他の組み合わせ例を提案できる。その変形例は、圧縮機ロータ４と接合ボス１３とは、圧縮機ロータ４の内周に設けられた凸インロー４７と接合ボス１３に設けられた凹インロー４８とを締め代を設けずに嵌合して組まれる。また、圧縮機ロータ４とロータシャフト６とは、圧縮機ロータ４に設けられた円筒状の凹インローとロータシャフト６に設けられた円筒状の凸インローとを締め代を設けずに嵌合して組まれている。
【００４８】
タイボルト９は圧縮機ロータ４とロータシャフト６間のインロー嵌合部の内周において、凸インローの中心孔径と等しい外径部５７を有して凸インローの中心孔内に締め代無しで組み込まれる。外径部５７は、その外径部５７に近接するタイボルト９の部位の径よりも大径にされている。その他の構成は図４に示した例と同じである。
【００４９】
この変形例によれば、圧縮機ロータ４とロータシャフト６及び接合ボス１３との間、並びに外径部５７と凸インローの中心孔との間の嵌合部には締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００５０】
またマイクロガスタービン発電装置１の運転中に燃焼ガスを受けて特に高温となるタービンロータ２からの熱伝導によりタイボルト９も高温となるため、圧縮機ロータ４とロータシャフト６間のインロー嵌合部の凸インローの内周において、タイボルト９の大径部が熱膨張して径が拡大する変形を来たす。そのため、圧縮機ロータ４とロータシャフト６間のインロー嵌合部の凸インローの径が外径部５７の変形によって拡大する方向に押し広げられ、タイボルト９よりも外気に近い外側にあって比較的低温となる凹インローの内周面に凸インローの外周面が押し付けられ、両インローが接触する嵌合面の密着力が増強される。
【００５１】
このように、嵌合面の密着力が増強されると、嵌合面を密着させることによりロータシャフト６や圧縮機ロータ４やタービンロータ２などの回転部品間の芯ずれを防止することができる。
【００５２】
図５の構成は、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との組み合わせの他の例を示している。図５に示した例では、圧縮機ロータ４と接合ボス１３とは、圧縮機ロータ４の内周に設けられた凸インロー４７と接合ボス１３に設けられた凹インロー４８とを締め代を設けずに嵌合して組まれる。また、圧縮機ロータ４とロータシャフト６とは、圧縮機ロータ４に設けられた円筒状の凸インロー６２とロータシャフト６に設けられた円筒状の凹インロー４９とを締め代を設けずに嵌合して組まれている。
【００５３】
凸インロー６２の右突端部である凸インロー軸先端５３を除いて、凸インロー６２の外周囲は凸インロー軸先端５３の厚さよりも薄くなるように切削されている。そのため、切削された部分は凹インロー４９に接触せず、凸インロー軸先端５３部分が凹インロー４９に締め代無しで接触している。
【００５４】
図５に示した例によれば、圧縮機ロータ４とロータシャフト６及び接合ボス１３との間の嵌合部には締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００５５】
また、凸インロー６２の途中部分を削っておいて凸インロー６２の径方向変形を増加させているので、タービン発電装置の運転で圧縮機ロータ４が回転すると、遠心力を受けて凸インロー６２の径方向変形が容易に起こって凸インロー軸先端５３が凹インロー４９の内周面に一層強く密着する。このようにして凸インロー６２と凹インロー４９との両インローの嵌合面を密着力を増強して密着させることによりロータシャフト６や圧縮機ロータ４やタービンロータ２などの回転部品間の芯ずれを防止することができる。
【００５６】
図５の構成の変形例として、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との他の組み合わせ例を提案できる。その変形例は、圧縮機ロータ４と接合ボス１３とは、圧縮機ロータ４の内周に設けられた凸インロー４７と接合ボス１３に設けられた凹インロー４８とを締め代を設けずに嵌合して組まれる。また、圧縮機ロータ４とロータシャフト６とは、圧縮機ロータ４のロータシャフト６寄りに設けられた円筒状の凹インローとロータシャフト６に設けられた円筒状の凸インローとを締め代を設けずに嵌合してある。
【００５７】
ロータシャフト６に設けられた凸インローの左突端部である凸インロー軸先端部を除いて、その凸インローの外周囲は凸インロー軸先端部の厚さよりも薄くなるように切削されている。そのため、切削された部分は圧縮機ロータ４のロータシャフト６寄りに設けられた凹インロー内周面に接触せず、凸インロー軸先端５４がその凹インローに締め代無しで接触している。その他の構成は図５に示した例と同じ構成である。
【００５８】
このような変形例によれば、圧縮機ロータ４とロータシャフト６及び接合ボス１３との間の嵌合部には締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００５９】
また、マイクロガスタービン発電装置１の運転によって凸インロー５２にもたらされる遠心力は、ロータシャフト６に設けた凸インローの途中部分を削ってあることから、その凸インローの径を拡大する径方向変形を増加させるように働き、凸インロー軸先端部が圧縮機ロータ４のロータシャフト６寄りに設けられた凹インローの内周面に密着する。このようにして圧縮機ロータ４とロータシャフト６との嵌合部分に設けられた凹インローと凸インローとの両インローの嵌合面の密着力を増強して密着度合いを増し、ロータシャフト６や圧縮機ロータ４やタービンロータ２などの回転部品間の芯ずれを防止することができる。
【００６０】
図６の構成は、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との組み合わせの他の例を示している。図６に示した例では、圧縮機ロータ４と接合ボス１３とは、圧縮機ロータ４の内周に設けられた凸インロー４７と接合ボス１３に設けられた凹インロー４８とを締め代を設けずに嵌合して組まれる。また、圧縮機ロータ４とロータシャフト６とは、圧縮機ロータ４に設けられた凸インロー６２とロータシャフト６に設けられた円筒状の凹インロー４９とを締め代を設けずに嵌合して組まれている。
【００６１】
凸インロー６２には、図６の（ｂ）図のように、凸インロー６２の周囲９０度ごとに間隔を空けて４本のスリットが設けられ、それらスリット５５によって凸インロー６２の右突端部は４分割されている。したがって、凸インロー６２は、円筒状のインローにスリット５５を切った状態の形状を有する。図６の（ａ）図のように、凹インロー４９と凸インロー６２との嵌合状態にあっては、凸インロー６２の右突端面はロータシャフト６に接触しておらず、その右突端面は突き当たるものが無くてずれ易くなっている。
【００６２】
図６に示した例によれば、圧縮機ロータ４とロータシャフト６及び接合ボス１３との間の嵌合部には締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００６３】
また、マイクロガスタービン発電装置１の運転によって凸インロー６２にもたらされる遠心力は、凸インロー６２にスリット５５が設けられているために、凸インロー６２の径を拡大する径方向変形を増加させるように働き、凹インロー４９の内周面に凸インロー６２の外周面がマイクロガスタービン発電装置１の運転前よりも強く密着する。このようにして凸インロー６２と凹インロー４９との両インローの嵌合面を協力に密着させることによりロータシャフト６や圧縮機ロータ４やタービンロータ２などの回転部品間の芯ずれを防止することができる。
【００６４】
図６の構成の変形例として、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との他の組み合わせ例を提案できる。その変形例は、圧縮機ロータ４と接合ボス１３とは、圧縮機ロータ４の内周に設けられた凸インロー４７と接合ボス１３に設けられた凹インロー４８とを締め代を設けずに嵌合して組まれる。また、圧縮機ロータ４とロータシャフト６とは、圧縮機ロータ４のロータシャフト６よりの部分に設けられた円筒状の凹インロー５１とロータシャフト６に設けられた凸インローとを締め代を設けずに嵌合してある。
【００６５】
ロータシャフト６に設けられた凸インローには、図６の（ｂ）図と同様に、円筒状の凸インローの周囲９０度ごとに間隔を空けて４本のスリット５５が設けられ、それらスリット５５によってその凸インローの左突端部は４分割されている。その凸インローの左突端面は圧縮機ロータ４に接触しておらずずれ易くなっている。その他の構成は図６の例と同じである。
【００６６】
このような変形例によれば、圧縮機ロータ４とロータシャフト６及び接合ボス１３との間の嵌合部には締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００６７】
また、マイクロガスタービン発電装置１の運転によってロータシャフト６に設けた凸インローにもたらされる遠心力は、その凸インローにスリット５５が設けられているために、その凸インローの径を拡大する径方向変形を増加させるように働き、その凸インローの外周面がその凸インローと嵌合する凹インローの内周面にマイクロガスタービン発電装置１の運転前よりも強く密着する。このようにして圧縮機ロータとロータシャフトとの嵌合に用いられた各インローの嵌合面を遠心力で密着させることによりロータシャフト６や圧縮機ロータ４やタービンロータ２などの回転部品間の芯ずれを防止することができる。
【００６８】
図７の構成は、圧縮機ロータ４とタービンロータ２とロータシャフト６との組み合わせの他の例を示している。図７に示した例では、圧縮機ロータ４と接合ボス１３とは、圧縮機ロータ４の内周に設けられた円筒状の凸インロー４７と接合ボス１３に設けられた円筒状の凹インロー４８とを締め代を設けずに嵌合して組まれる。
【００６９】
また、圧縮機ロータ４とロータシャフト６との互いに対向する端面には、図７の（ｂ），（ｃ）図のように、放射状の歯５６が複数本形成されている。このように、圧縮機ロータ４とロータシャフト６との互いに対向する端面には、放射状の歯５６による凹凸が設けられる。
【００７０】
圧縮機ロータ４とロータシャフト６との各放射状の歯５６は互いに噛み合わせられて組み合わせられる。各放射状の歯５６を互いに噛み合わせる際には、歯と歯との間に締め代を付けずにタイロッドの長手方向に抜き差し自在とする。このような組み合わせによって、ロータシャフト６と圧縮機ロータ４との間の回転力の伝達は放射状の歯５６の噛み合わせによってスリップを抑制しながら達成される。
【００７１】
図７に示した例によれば、圧縮機ロータ４とロータシャフト６との噛み合わせ部や圧縮機ロータ４と接合ボス１３との間の嵌合部には締め代を設けていないので、組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。
【００７２】
また圧縮機ロータ４とロータシャフト６は当たり面にて放射状の歯５６を介して組まれるため、熱膨張による半径方向変位により互いに拘束し合うことが無く、回転部品の芯ずれを防止することができる。さらに回転トルクの伝達も放射状の歯５６を介して確実に行うことができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスタービンの回転構造部分の嵌合部に締め代を設けていないので、その回転構造部分の組み立ておよび分解が容易となり、製造コストおよび定期検査，補修コストの削減を図ることができる。その上、嵌合部で各インロー間の密着力をガスタービン発電装置の運転中に強化できる構成や放射状の歯を用いた構成のものにあっては、嵌合部や歯で組み合わされた回転部品間の回転トルクの伝達がスリップを抑制して確実に成される上、ガスタービンの製作時の回転構造部分における残留アンバランス量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すマイクロガスタービン発電装置の一部断面図である。
【図２】図１のマイクロガスタービン発電装置に採用されたガスタービン軸締結構造の断面図である。
【図３】図２の圧縮機ロータとタービンロータとロータシャフトとの組み合わせ構造の要部拡大断面図である。
【図４】図１のマイクロガスタービン発電装置に採用される圧縮機ロータとタービンロータとロータシャフトとの組み合わせ構造の他の第２例を示した要部拡大断面図である。
【図５】図１のマイクロガスタービン発電装置に採用される圧縮機ロータとタービンロータとロータシャフトとの組み合わせ構造の他の第４例を示した要部拡大断面図である。
【図６】（ａ）図は図１のマイクロガスタービン発電装置に採用される圧縮機ロータとタービンロータ２とロータシャフトとの組み合わせ構造の他の第６例を示した要部拡大断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図の凸インローの斜視図である。
【図７】（ａ）図は図１のマイクロガスタービン発電装置に採用される圧縮機ロータとタービンロータとロータシャフトとの組み合わせ構造の他の第７例を示した要部拡大断面図であり、（ｂ）図は（ａ）図の圧縮機ロータに設けられた放射状の歯を示した斜視図であり、（ｃ）図は（ａ）図のロータシャフトに設けられた放射状の歯を示した斜視図である。
【符号の説明】
１…マイクロガスタービン発電装置、２…タービンロータ、３…ケーシング、４…圧縮機ロータ、５…タービン、６…ロータシャフト、７…圧縮機、９…タイボルト、１３…接合ボス、１４…ナット、１９…発電機コア、４７，６２…凸インロー、４８，４９…凹インロー、５３…凸インロー軸先端、５５…スリット、５６…放射状の歯、５７…外径部、５８…燃焼器、５９…バーナ。
【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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【図６】
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【図７】
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