(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンケースの被冷却部を冷却するエンジンケース用冷却装置において、
上記エンジンケースの被冷却部の回りに複数の冷却パイプをケース軸方向に沿って併設し、各冷却パイプは環状にそれぞれ構成し、各冷却パイプは上記エンジンケースの被冷却部に対して冷却媒体を吹付ける複数のノズルをそれぞれ備え、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に吹付けられた冷却媒体が上記ケース軸方向の一方側へ流れにくくする規制板をそれぞれ設け、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記被冷却部の外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くする整流板をそれぞれ設けてなることを特徴とするエンジンケース用冷却装置。
【請求項２】
各規制板及び各整流板は環状にそれぞれ構成してなることを特徴とする請求項１に記載のエンジンケース用冷却装置。
【請求項３】
高温高圧の燃焼ガスを噴出させることにより、推進力又は回転力を得るガスタービンエンジンにおいて、
エンジンケースの被冷却部の回りに複数の冷却パイプをケース軸方向へ併設し、各冷却パイプは環状にそれぞれ構成し、各冷却パイプは上記エンジンケースの被冷却部に対して冷却媒体を吹付ける複数のノズルをそれぞれ備え、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記ケース軸方向の一方側へ流れにくくする規制板をそれぞれ設け、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記タービンケース部の外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くする整流板をそれぞれ設けてなることを特徴とするガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジン、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンにおけるエンジンケースの被冷却部を冷却するエンジンケース用冷却装置、及びガスタービンエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、航空機においてはジェットエンジン（ガスタービンエンジンの一例）が用いられており、更に、このジェットエンジンの稼働によって熱くなったエンジンケースの被冷却部を冷却するエンジンケース用冷却装置が用いられている。
【０００３】
上記エンジンケース用冷却装置を簡単に説明すると、次のようになる。
【０００４】
即ち、上記ジェットエンジンにおけるエンジンケースの被冷却部の回りには複数の冷却パイプがケース軸方向に沿って併設してあり、各冷却パイプは環状にそれぞれ構成してある。また、各冷却パイプは上記エンジンケースに対して冷却媒体を吹付ける複数のノズルをそれぞれ備えている。
【０００５】
従って、複数の冷却パイプに冷却媒体を供給することにより、各冷却パイプにおける複数のノズルから冷却媒体をエンジンケースの被冷却部に対してそれぞれ吹付ける。これによって、ジェットエンジンの稼働によって熱せられたエンジンケースを冷却することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来のエンジンケース用冷却装置においては、エンジンケースの被冷却部の冷却を行っているときに、隣接する冷却パイプ同士間おいて、一方の冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に吹付けられた冷却媒体と、他方の冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が干渉して、冷却媒体がエンジンケースの被冷却部の外周面に沿って流れようとする作用が低下する。そのため、エンジンケースの被冷却部全体を万遍なく冷却するには、冷却媒体の流量を多くすることがすることが必要になり、エンジンケースの冷却効率が悪化するという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、エンジンケースの被冷却部を冷却するエ
上記エンジンケースの被冷却部の回りに複数の冷却パイプをケース軸方向に沿って併設し、各冷却パイプは環状にそれぞれ構成し、各冷却パイプは上記エンジンケースの被冷却部に対して冷却媒体を吹付ける複数のノズルをそれぞれ備え、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に吹付けられた冷却媒体が上記ケース軸方向の一方側へ流れにくくする規制板を設け、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記被冷却部の外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くする整流板をそれぞれ設けてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明特定事項によると、複数の冷却パイプに冷却媒体を供給することにより、各冷却パイプにおける複数のノズルから冷却媒体をエンジンケースの被冷却部に対してそれぞれ吹付ける。これによって、エンジンの稼働によって熱せられたエンジンケースの被冷却部を冷却することができる。ここで、各規制板の作用によって、各冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記ケース軸方向の一方側へ流れにくくしているため、隣接する冷却パイプ同士間おいて、一方の冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体と、他方の冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が干渉することを抑制できる。また、各整流板の作用によって、各冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体がエンジンケースの外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くする。
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項の他に、各規制板及び各整流板は環状にそれぞれ構成してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項による作用の他に、各規制板及び各整流板は環状にそれぞれ構成しことにより、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記エンジンケースの外周面に沿って周方向へ流れ易くなる。
【００１０】
請求項３に記載の発明にあっては、高温高圧の燃焼ガスを膨張させることにより、推進力又は回転力を得るガスタービンエンジンにおいて、エンジンケースの被冷却部の回りに複数の冷却パイプをケース軸方向へ併設し、各冷却パイプは環状にそれぞれ構成し、各冷却パイプは上記エンジンケースの被冷却部に対して冷却媒体を吹付ける複数のノズルをそれぞれ備え、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記ケース軸方向の一方側へ流れにくくする規制板をそれぞれ設け、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記被冷却部の外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くする整流板をそれぞれ設けてなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明特定事項によると、複数の冷却パイプに冷却媒体を供給することにより、各冷却パイプにおける複数のノズルから冷却媒体をエンジンケースの被冷却部に対してそれぞれ吹付ける。これによって、ガスタービンエンジンの稼働によって熱せられたエンジンケースの被冷却部を冷却することができる。
【００１２】
ここで、各規制板の作用によって、各冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体が上記ケース軸方向の一方側へ流れにくくしているため、隣接する冷却パイプ同士間おいて、一方の冷却パイプにおける複数のノズルから吹付けられた冷却媒体と、他方の冷却パイプにおける複数のノズルから吹付けられた冷却媒体が干渉することを抑制できる。また、各整流板の作用によって、各冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースの被冷却部に対して吹付けられた冷却媒体がタービンケース部の外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面の参照して説明する。
【００１４】
図１は、エンジンケース用冷却装置の要部を示す側断面図、図２は、エンジンケース用冷却装置の要部を示す斜視図、図３は、ジェットエンジンの側断面図である。ここで、「前」は、図１及び図３において左，図２において左斜め下のことをいい、「後」は、図１及び図３において右，図２において右斜め上のことをいう。
【００１５】
図３に示すように、本発明の実施の形態に係わるジェットエンジン（ガスタービンエンジンの一つ）１は、航空機に用いられものであって、エンジン外筒３と、このエンジン外筒３の内側に設けられた中空のエンジンケース５をベースとして備えている。エンジンケース５の内側には環状のエンジン流路７が形成してあり、エンジン外筒３の内側とエンジンケース５の外側には環状のバイパス流路９が形成してある。
【００１６】
エンジンケース５には低圧タービン軸１１がベアリングを介して回転可能に設けてあり、エンジンケース５には中空の高圧タービン軸１３がベアリングを介して回転可能かつ低圧タービン１１と同軸状に設けてある。エンジンケース５の前部には支持フレーム１５が設けてあり、この支持フレーム１５はエンジン流路７の上流側（ガス流方向からみての上流側で、本発明の実施の形態にあっては前側）の底部を構成する他に、低圧タービン軸１１の前部及び高圧タービン軸１３の前部をベアリングを介して回転可能に支持している。
【００１７】
低圧タービン軸１１の前端にはエンジン流路７内及びバイパス流路９内へ空気を取り込むファン１７が設けてあり、このファン１７にはエンジン流路７内及びバイパス流路９内へ取り込む空気を案内するインレットコーン１９が設けてある。
【００１８】
エンジン流路７の上流部には低圧圧縮器２１が設けてあり、この低圧圧縮器２１は、空気を低圧圧縮しつつ下流側（ガス流方向からみて下流側で、本発明の実施の形態にあっては後側）へ送るものである。この低圧圧縮器２１は、ファン１７に設けられた環状の翼支持部材２３と、この翼支持部材２３の外周部にエンジン流路７に沿って設けられた複数段の低圧圧縮動翼列２５と、エンジンケース５の内側にエンジン流路７に沿って複数段の低圧圧縮動翼列２５と交互に設けられた複数の低圧圧縮低圧静翼列２７とを備えている。ここで、低圧圧縮動翼列２５は周方向へ設けられた複数の低圧圧縮動翼からなるものであって、低圧圧縮静翼列２７は周方向へ設けられた複数の低圧圧縮静翼からなるものである。
【００１９】
エンジン流路７における低圧圧縮器２１の下流側には高圧圧縮器２９が設けてあり、この高圧圧縮器２９は、低圧圧縮された空気を高圧圧縮しつつ下流側へ送るものである。この高圧圧縮器２９は、高圧タービン軸１３にエンジン流路７に沿って設けられた複数段の高圧圧縮動翼列３１と、エンジンケース５の内側にエンジン流路７に沿って複数段の高圧圧縮動翼列３１と交互に設けられた複数段の高圧圧縮静翼列３３とを備えている。ここで、高圧圧縮動翼列３１は周方向へ設けられた複数の高圧圧縮動翼からなるものであって、高圧圧縮静翼列３３は周方向へ設けられた複数の高圧圧縮静翼からなるものである。
【００２０】
エンジン流路７における高圧圧縮器２９の下流側には環状の燃焼室３５が設けてあり、この燃焼室３５は、圧縮空気中おいて燃料を燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを発生させるものである。
【００２１】
エンジン流路７における燃焼室３５の下流側には高圧タービン３７が設けてあり、この高圧タービン３７は、高圧高圧の燃焼ガスの膨張によって回転力を得て高圧タービン軸１３を回転駆動させるものである。この高圧タービン３７は、高圧タービン軸１３にエンジン流路７に沿って設けられかつ高温高圧の燃焼ガスによって回転する複数段の高圧タービン動翼列３９と、エンジンケース５の内側にエンジン流路７に沿って複数段の高圧タービン動翼列３９と交互に設けられた複数段の高圧タービン静翼列４１とを備えている。ここで、高圧タービン動翼列３９は周方向へ設けられた複数の高圧タービン動翼からなるものであって、高圧タービン静翼列４１は周方向へ設けられた複数の高圧タービン静翼からなるものである。
【００２２】
エンジン流路７における高圧タービン３７の下流側には低圧タービン４３が設けてあり、この低圧タービン４３は、高温高圧の燃焼ガスを膨張によって回転力を得て低圧タービン軸１１を回転させるものである。この低圧タービン４３は、低圧タービン軸１１に設けられた環状の翼支持部材４５と、この翼支持部材４５の外周部にエンジン流路７に沿って設けられた高温高圧の燃焼ガスによって回転する複数段の低圧タービン動翼列４７と、エンジンケース５の内側にエンジン流路７に沿って複数段の低圧タービン動翼列４７と交互に設けられた複数段の低圧タービン静翼列４９とを備えている。ここで、低圧タービン動翼列４７は周方向へ設けられた複数の低圧タービン動翼からなるものであって、低圧タービン静翼列４９は周方向へ設けられた複数の低圧タービン静翼からなるものである。
【００２３】
エンジンケース５の後部にはエンジン流路７の下流部から噴出された高温高圧の燃焼ガスを案内するテールコーン５１が設けてある。なお、エンジン流路７の下流部から噴出される高温高圧の燃焼ガスは、バイパス流路９の下流部から噴出された冷たい空気により包まれるものである。
【００２４】
上述の構成を有するジェットエンジン１の稼働動作について簡単に説明すると、次のようになる。
【００２５】
即ち、適宜のスタータ装置（図示省略）の駆動によって高圧タービン軸１３を回転させて、複数段の高圧圧縮動翼列３３を一体的に回転させることにより、高圧圧縮器２９により空気を圧縮し、圧縮された圧縮空気は燃焼室３５へ流入する。次に、燃焼室３５によって圧縮空気中において燃料を燃焼させることにより、高温高圧の燃焼ガスを発生させる。なお、高圧タービン軸１３の回転数が所定の回転数に達したら、スタータ装置の駆動を停止しておく。
【００２６】
高温高圧の燃焼ガスを発生によって、複数段の高圧タービン動翼列３９を回転させて、高圧タービン３７を駆動させると共に、複数段の低圧タービン動翼列４７を回転させて、低圧タービン４３を駆動させる。これによって、ファン１７及び複数段の低圧圧縮動翼列２５を低圧タービン軸１１と一体的に回転させて、エンジン流路７内及びバイパス流路９内に空気を取り入れつつ低圧圧縮器２１により空気を低圧圧縮すると共に、複数段の高圧圧縮動翼列３９を高圧タービン軸１３と一体的に回転させて、高圧圧縮器２９により空気を高圧圧縮し、更に、高圧圧縮された圧縮空気は燃焼室３５に流入する。
【００２７】
そして、燃焼室３５によって圧縮空気中において燃料を燃焼させることにより、高温高圧の燃焼ガスを発生させる。これによって、高圧タービン３７及び低圧タービン４３を駆動した燃焼ガスがエンジン流路７の下流部から噴出させて、推進力を得ることができる。ここで、バイパス流路９の下流部から冷たい空気が噴出され、この冷たい空気より燃焼ガスが包み込まれるため、燃焼ガスの噴出による騒音を抑制できる共に、燃料の消費を少なくすることができる。
【００２８】
次に、エンジンケース５の低圧タービンケース部（本発明の実施の形態にあっては被冷却部）５ａを冷却するエンジン冷却装置５３について説明する。
【００２９】
図１及び図２に示すように、エンジンケース５の低圧タービンケース部５ａの回りには複数の冷却空気チャンバー５５（図１及び図２には一つの冷却チャンバー５５のみ図示）が等間隔に設けてあり、各冷却空気チャンバー５５の前部はエンジンケース５に固定した一対の前ブラケット５７に移動不能にそれぞれ取付けてあって、各冷却チャンバー５５の後部はエンジンケース５に固定した一対の後ブラケット５９に前後方向へ僅かに移動可能にそれぞれ取付けてある。なお、前ブラケット５７及び後ブラケット５９はエンジンケース５の熱膨張に追従して弾性変形可能に構成してある。
【００３０】
複数の冷却チャンバー５５には複数の冷却パイプ６１がケース軸方向（本発明の実施の形態にあっては前後方向）併設してあり、各冷却チャンバー５５と複数の冷却パイプ６１は連通するようにそれぞれ構成してある。また、各冷却パイプ６１は環状にそれぞれ構成してあって（図２においては冷却パイプ６１の一部のみを図示）、各冷却パイプ６１はエンジンケース５の低圧タービンケース部５ａに対して冷却空気（冷却媒体の一例）を吹付ける複数のノズル６３をそれぞれ備えている。なお、冷却パイプ６１の断面形状は円形の他に、角形状であってもよい。
【００３１】
各冷却チャンバー５５には冷却空気供給管６５の一端が連通するようにそれぞれ接続してあり、各冷却空気供給管６５の他端は冷却空気源（例えばエンジン流路７における低圧圧縮器２１と高圧圧縮器２９の間の部分、又はバイパス流路９）に連通するようにそれぞれ接続してある。
【００３２】
各冷却パイプ６１には複数のノズル６３から低圧タービンケース部５ａに対して吹付けられた冷却空気が上記ケース軸方向の一方側（本発明の実施の形態にあっては前方側）へ流れにくくする規制板６７がそれぞれ設けてあり、各規制板６７は環状にそれぞれ構成してある（図２においては規制板６７の一部のみを図示）。また、各冷却パイプ６１には複数のノズル６３から低圧タービンケース部５ａに対して吹付けられた冷却空気が低圧タービンケース部５ａの外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側（本発明の実施の形態にあっては後方側）へ流れ易くする整流板６９がそれぞれ設けてあり、各整流板６９は環状にそれぞれ構成してある（図２においては整流板６９の一部のみを図示）。そして、各整流板６９と対応する規制板（隣接する規制板）７１の間には冷却空気を低圧タービンケース部５ａの外側へ排出する排出間隙７１がそれぞれ形成してある。
【００３３】
なお、規制板６７及び整流板６９は冷却パイプ６１に溶接等によって一体的に設ける他に、板金加工によって冷却パイプ６１と一体に成形しても差し支えない。また、規制板６７及び整流板６９は冷却パイプ６１以外にエンジンケース５又は冷却チャンバー５５等に設けても差し支えない。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００３５】
ジェットエンジン１の稼働中において、冷却空気供給源から複数の冷却チャンバー５５を介して複数の冷却パイプ６１に冷却空気を供給することにより、各冷却パイプ６１における複数のノズル６３から冷却空気をエンジンケース５の低圧タービンケース部５ａに対してそれぞれ吹付ける。これによって、ジェットエンジン１の稼働によって熱せられた低圧タービンケース部５ａを冷却することができる。
【００３６】
ここで、各規制板６７の作用によって、各冷却パイプ６１における複数のノズル６３から低圧タービンケース部５ａに対して吹付けられた冷却空気が上記ケース軸方向の一方側へ流れにくくしているため、隣接する冷却パイプ６１同士間おいて、一方の冷却パイプ６１における複数のノズル６３から吹付けられた冷却空気と、他方の冷却パイプ６１における複数のノズル６３から吹付けられた冷却空気が干渉することを抑制できる。また、各整流板６７の作用によって、各冷却パイプ６１における複数のノズル６３から低圧タービンケース部５ａに対して吹付けられた冷却空気が低圧タービンケース部５ａの外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くする。更に、各規制板６７及び各整流板６９は環状にそれぞれ構成しことにより、各冷却パイプ６１における複数のノズル６３から低圧タービンケース部５ａに対して吹付けられた冷却空気が低圧タービンケース部５ａの外周面に沿って周方向へ流れ易くする。
【００３７】
以上の如き、本発明の実施の形態によれば、エンジンケース５の低圧タービンケース部５ａの冷却を行っているときに、隣接する冷却パイプ６１同士間おいて冷却空気が干渉することを抑制しつつ、各整流板６７の作用によって、各冷却パイプ６１における複数のノズル６３から低圧タービンケース部５ａに対して吹付けられた冷却空気が低圧タービンケース部５ａの外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くするため、冷却空気がエンジンケース５の低圧タービンケース部５ａの外周面に沿って流れようとする作用を十分奏させることができる。
【００３８】
そのため、冷却空気の流量が少なくても、エンジンケース５の低圧タービンケース部５ａ全体を万遍なく十分に冷却することができ、低圧タービンケース部５ａの冷却効率を向上させることができる。
【００３９】
更に、各冷却パイプ６１における複数のノズル６３からエンジンケース５の低圧タービンケース部５ａに対して吹付けられた冷却空気が低圧タービンケース部５ａの外周面に沿って周方向へ流れ易くするため、上述の効果をより一層向上させる他に、ノズル６３の個数を減らすことができ、エンジンケース用冷却装置１の製造コストの低下を図ることができる。
【００４０】
なお、本発明は、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなく、例えば、エンジン用冷却装置５３をガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等のエンジンに用いる等、適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、エンジンケースの被冷却部の冷却を行っているときに、隣接する冷却パイプ同士間おいて冷却媒体が干渉することを抑制しつつ、各整流板の作用によって、各冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースに対して吹付けられた冷却媒体がエンジンケースの外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くするため、冷却媒体がエンジンケースの外周面に沿って流れようとする作用を十分奏させることができる。そのため、冷却媒体の流量が少なくても、エンジンケース全体を万遍なく十分に冷却でき、エンジンケースの冷却効率を向上させる。
【００４２】
請求項２に記載の発明によれば、各冷却パイプにおける上記複数のノズルから上記エンジンケースに対して吹付けられた冷却媒体が上記エンジンケースの被冷却部の外周面に沿って周方向へ流れ易くするため、上述の効果をより一層向上させる他に、ノズルの個数を減らすことができ、エンジンケース用冷却装置の製造コストの低下を図ることができる。
【００４３】
請求項３に記載の発明によれば、エンジンケースの被冷却部の冷却を行っているときに、隣接する冷却パイプ同士間おいて冷却媒体が干渉することを抑制しつつ、各整流板の作用によって、各冷却パイプにおける複数のノズルからエンジンケースに対して吹付けられた冷却媒体がエンジンケースの外周面に沿って上記ケース軸方向の他方側へ流れ易くするため、冷却媒体がエンジンケースの外周面に沿って流れようとする作用を十分奏させることができる。そのため、冷却媒体の流量が少なくても、エンジンケース全体を万遍なく十分に冷却でき、エンジンケースの冷却効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  エンジンケース用冷却装置の要部を示す側断面図である。
【図２】  エンジンケース用冷却装置の要部を示す斜視図である。
【図３】  ジェットエンジンの側断面図である。
【符号の説明】
１        ジェットエンジン
５        エンジンケース
７        エンジン流路
９        バイパス流路
１１        低圧タービン軸
１３        高圧タービン軸
１７        ファン
２１        低圧圧縮器
２９        高圧圧縮器
３５        燃焼器
３７        高圧タービン
４３        低圧タービン
５３        エンジンケース冷却装置
６１        冷却パイプ
６３        ノズル
６７        規制板
６９        整流板
【図１】
0003951688.tif 000002
【図２】
0003951688.tif 000003
【図３】
0003951688.tif 000004