(57)【要約】【課題】軸流圧縮機の前方段の回転ブレード上に生じる可能性がある大きな接着応力の問題を解消すること。【解決手段】圧縮機減速装置を用いて、中間段及び後方段における可動ブレードよりも低速の回転速度で前方段における可動ブレードを回転させる多段軸流圧縮機装置が開示される。中間及び後方段におけるブレードに対して前方段における可動ブレードの回転速度を低速にすることにより、多段軸流圧縮機が、通常は圧縮機の前方段の大きな回転ブレードにおいて生じる過剰な接着応力を克服しながら、高い空気流速度を供給できるようになる。【選択図】      図１
2016041934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段軸流圧縮機（１００，３０２，４０２）であって、
半径方向外向きに各々が延びる複数の可動ブレード列を定めるように円周方向アレイで配列された回転ブレードを有する回転シャフト（１２５）と、
前記回転シャフト（１２５）を囲み、該回転シャフト（１２５）に向かって半径方向内向きに各々が延びる固定ベーンの複数の環状列を有するケーシングと、
を備え、前記固定ベーンの環状列が、前記回転シャフトの回転軸に平行な軸方向に沿った交互パターンで複数の可動ブレード列と共に配列され、前記可動ブレード列の各々及びその直ぐ後に続く前記固定ベーンの１つの列が軸方向で１つの段を形成し、前記可動ブレード列とその直ぐ後に続く前記固定ベーンの１つの列の交互するパターンが、前記軸方向の一方の端部にて前方段（１３０）と、その反対の端部にて後方段（１３５）と、を定め、該前方段と後方段との間に中間段（１３５）が配置され、
前記多段軸流圧縮機（１００，３０２，４０２）が更に、
前記中間段及び前記後方段（１３５）における可動ブレードよりも低速の回転速度で前記前方段（１３０）における可動ブレードを回転させるよう構成された圧縮機減速装置（１０５）と、
を備える、多段軸流圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項２】
前記可動ブレードの前方段（１３０）が、前記軸方向の一方の端部から定められる第１の段から第５の段までの何れかの段又は段の組み合わせにおける可動ブレードを含む、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項３】
前記圧縮機減速装置（１０５）が、前記中間及び後方段（１３５）の回転方向と反対の方向で前記前方段（１３０）における可動ブレードを回転させるよう構成されている、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項４】
前記圧縮機減速装置（１０５）が、前記中間及び後方段（１３５）の回転方向と同じ方向で前記前方段（１３０）における可動ブレードを回転させるよう構成されている、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項５】
前記圧縮機減速装置（１０５）が、前記前方段（１３０）における可動ブレードを前記回転シャフト（１２５）に結合する固定軸ギアシステムを含む、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項６】
前記圧縮機減速装置（１０５）が、前記前方段（１３０）における可動ブレードを前記回転シャフト（１２５）に結合する遊星ギアシステムを含む、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項７】
前記圧縮機減速装置（１０５）が、前記前方段（１３０）における可動ブレードを前記回転シャフト（１２５）に結合するトルクコンバータ（３０５）を含む、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項８】
前記圧縮機減速装置（１０５）が、前記前方段（１３０）における可動ブレードを駆動する電気モータ（４０５）を含む、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項９】
前記圧縮機減速装置（１０５）が、前記前方段（１３０）における可動ブレードを駆動する磁気モータ（４０７）を含む、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項１０】
前記磁気モータ（４０７）が、前記前方段（１３０）における可動ブレードと半径方向に整列される、請求項９に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項１１】
前記磁気モータ（４０７）が、前記前方段（１３０）における可動ブレードに近接した位置にて前記回転シャフト（１２５）と軸方向に整列される、請求項９に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項１２】
前記回転シャフト（１２５）及び前記前方段（１３０）における可動ブレードに対して前記圧縮機減速装置（１０５）を支持するよう構成された軸受装置（２１０）を更に備える、請求項１に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項１３】
前記軸受装置（２１０）が薄膜タイプの軸受を含む、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１４】
前記軸受装置（２１０）が回転要素軸受を含む、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１５】
前記軸受装置（２１０）が磁気軸受を含む、請求項１２に記載の圧縮機。
【請求項１６】
ガスタービンエンジン及び発電機装置（１１０，２００，３００）であって、
タービンと、
発電機（１２０）と、
前記タービン及び発電機と協働する圧縮機（１００）と、
を備え、前記圧縮機（１００）が、
半径方向外向きに各々が延びる複数の可動ブレード列を備えた回転シャフト（１２５）と、
前記回転シャフト（１２５）に向かって半径方向内向きに各々が延びる固定ベーンの複数の環状列と、
を有し、前記固定ベーンの環状列が、前記回転シャフトの回転軸に平行な軸方向に沿った交互パターンで複数の可動ブレード列と共に配列され、前記可動ブレード列の各々及びその直ぐ後に続く前記固定ベーンの１つの列が軸方向で１つの段を形成し、前記可動ブレード列とその直ぐ後に続く前記固定ベーンの１つの列の交互するパターンが、前記軸方向の一方の端部にて前方段（１３０）と、その反対の端部にて後方段（１３５）と、を定め、該前方段と後方段との間に中間段（１３５）が配置され、
前記圧縮機が更に、
前記中間段及び前記後方段（１３５）における可動ブレードよりも低速の回転速度で前記前方段（１３０）における可動ブレードを回転させるよう構成された圧縮機減速装置（１０５）と、
を有する、ガスタービンエンジン及び発電機装置（１１０，２００，３００）。
【請求項１７】
前記圧縮機（１００）が多段軸流圧縮機である、請求項１６に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項１８】
前記圧縮機（１００）が多段遠心圧縮機である、請求項１６に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項１９】
前記タービン、前記発電機、及び前記圧縮機が単一のシャフト（１２５）に沿って結合される、請求項１６に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【請求項２０】
前記タービン、前記発電機、及び前記圧縮機が複数シャフト構成で結合される、請求項１６に記載の圧縮機（１００，３０２，４０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、ターボ機械に関し、より詳細には、圧縮機の中間及び後方段に対して圧縮機の前方段における回転ブレードの回転速度を減速するよう構成された多段軸流圧縮機装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、多段軸流圧縮機の前方段の回転ブレードは、圧縮機の中間及び後方段の両方の回転ブレードよりも大型である。これにより、より長く重量のあるブレードの回転によって加わる大きな遠心荷重に起因して、作動中に、軸流圧縮機の前方段におけるより大きな回転ブレードが高い応力の影響をより受け易くなる。詳細には、ロータホイールの高回転速度に起因して、軸流圧縮機の前方段のブレードに大きな遠心荷重が加わり、その結果、ブレードに応力がかかり、大きな接着応力の影響を受けるようになる。特定の用途により要求されるようなより高い空気流速度を発生させることができる圧縮機を提供するためにブレードのサイズを大きくすることが益々望ましくなっているときに、この軸流圧縮機の前方段の回転ブレード上に生じる可能性がある大きな接着応力が問題となる。通常、軸流圧縮機の回転ブレードは、鋼鉄から作られるが、これらのタイプのブレードは、圧縮機製造者がブレードのサイズの増大に努めるにつれて、ＡＮ２（すなわち、アニュラス（環状空間）面積（ｉｎ２）と回転速度の２乗の積であり、ブレードにかかる接着応力を一般的に定量化するパラメータ）限界に達しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，０１５，７９８号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１つの態様において、多段軸流圧縮機が開示される。本発明のこの態様において、多段軸流圧縮機は、半径方向外向きに各々が延びる複数の可動ブレード列を定めるよう円周方向アレイで配列された回転ブレードを有する回転シャフトを含む。ケーシングは回転シャフトを囲む。ケーシングは、回転シャフトに向かって半径方向内向きに各々が延びる固定ベーンの複数の環状列を有する。固定ベーンの環状列は、回転シャフトの回転軸に平行な軸方向に沿った交互パターンで複数の可動ブレード列と共に配列される。各可動ブレード列及びその直ぐ後に続く固定ベーンの１つの列が、軸方向で１つの段を形成する。可動ブレード列とその直ぐ後に続く固定ベーンの１つの列の交互するパターンが、軸方向の一方の端部にて前方段と、その反対の端部にて後方段と、を定め、該前方段と後方段との間に中間段が配置される。圧縮機減速装置は、中間段及び前記後方段における可動ブレードよりも低速の回転速度で前方段における可動ブレードを回転させるよう構成される。
【０００５】
本発明の第２の態様において、ガスタービンエンジン及び発電機装置が開示される。本発明のこの態様において、ガスタービンエンジン及び発電機装置は、タービン、発電機、並びにタービン及び発電機と協働する圧縮機を含む。圧縮機は、回転シャフトから半径方向外向きに各々が延びる複数の可動ブレード列を備えた回転シャフトを有する。固定ベーンの複数の環状列は、各々が回転シャフトに向かって半径方向内向きに延びる。固定ベーンの環状列は、回転シャフトの回転軸に平行な軸方向に沿った交互パターンで複数の可動ブレード列と共に配列される。各可動ブレード列及びその直ぐ後に続く固定ベーンの１つの列が、軸方向で１つの段を形成する。可動ブレード列とその直ぐ後に続く固定ベーンの１つの列の交互するパターンが、軸方向の一方の端部にて前方段と、その反対の端部にて後方段とを定め、該前方段と後方段との間に中間段が配置される。圧縮機減速装置は、中間段及び後方段における可動ブレードよりも低速の回転速度で前方段における可動ブレードを回転させるよう構成される。
【０００６】
本発明の第３の態様において、方法が開示される。本発明のこの態様において、本方法は、半径方向外向きに各々が延びる複数の可動ブレード列を備えた回転シャフトを有する圧縮機に圧縮機減速装置を構成するステップを含む。固定ベーンの複数の環状列は、各々が回転シャフトに向かって半径方向内向きに延びる。固定ベーンの環状列は、回転シャフトの回転軸に平行な軸方向に沿った交互パターンで複数の可動ブレード列と共に配列される。各可動ブレード列及びその直ぐ後に続く固定ベーンの１つの列が軸方向で１つの段を形成する。可動ブレード列とその直ぐ後に続く固定ベーンの１つの列の交互するパターンが、軸方向の一方の端部にて前方段と、その反対の端部にて後方段と、を定め、該前方段と後方段との間に中間段が配置される。本方法は更に、圧縮機減速装置を用いて、中間段及び後方段における可動ブレードよりも低速の回転速度で前方段における可動ブレードを回転させるステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の１つの実施形態による、圧縮機減速装置を有する多段軸流圧縮機の概略図。
【図２】本発明の１つの実施形態による圧縮機減速装置としてギア及び軸受装置を有する多段軸流圧縮機の概略図。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態による圧縮機減速装置としてトルクコンバータを有する多段軸流圧縮機の概略図。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施形態による圧縮機減速装置としてトルクコンバータを有する多段軸流圧縮機の概略図。
【図４Ａ】本発明の１つの実施形態による圧縮機減速装置としてモータを有する多段軸流圧縮機の概略図。
【図４Ｂ】本発明の１つの実施形態による圧縮機減速装置としてモータを有する多段軸流圧縮機の概略図。
【図４Ｃ】本発明の１つの実施形態による圧縮機減速装置としてモータを有する多段軸流圧縮機の概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の種々の実施形態は、多段軸流圧縮機の中間及び後方段に対して圧縮機の前方段における回転ブレードの回転速度を減速することに関する。本明細書で記載される本発明の種々の実施形態は、圧縮機減速装置を利用して、多段軸流圧縮機における前方段の回転ブレードの回転速度を減速することができる。１つの実施形態において、圧縮機減速装置は、前方段における可動ブレードを圧縮機の回転シャフトに結合する固定軸ギアシステムを含むことができる。１つの実施形態において、圧縮機減速装置は、前方段における可動ブレードを回転シャフトに結合するトルクコンバータを含むことができる。１つの実施形態において、圧縮機減速装置は、前方段における可動ブレードを低速の回転速度で駆動する電気モータを含むことができる。１つの実施形態において、圧縮機減速装置は、前方段における可動ブレードを低速の回転速度で駆動する磁気モータを含むことができる。磁気モータは、後方段における可動ブレードと半径方向に整列することができる。磁気モータはまた、前方段における可動ブレードに近接した位置にて回転シャフトと軸方向に整列することができる。１つの実施形態において、軸受装置は、回転シャフト及び前方段における可動ブレードに対して圧縮機減速装置を支持するように構成することができる。この軸受装置は、薄膜タイプ（例えば、オイル、ガス、水、又は蒸気）の回転要素（例えば、ボール、針状、円筒、テーパ付き、球形、又は楕円のローラ）又は磁気軸受装置を含むことができる。
【０００９】
本発明の種々の実施形態の技術的効果は、大量の空気流を送給するよう構成することができ、このような設定で使用された場合に圧縮機又はガスタービンエンジンの高出力につながる軸流圧縮機を提供することを含む。多段軸流圧縮機装置からもたらされる大量の空気流及び高出力は、従来の翼形成材料（例えば、鋼鉄）を用いることにより達成することができる。結果として、圧縮機製造者は、圧縮機の回転ブレードのサイズ増大を継続してより高い空気流速度を発生させることができると同時に、このようなブレードの増大化が、規定のＡＮ２と調和し、過剰な接着応力を確実に防ぐようにする。
【００１０】
ここで図面を参照すると、図１は、ガスタービンエンジン及び発電機装置１１０内で作動する圧縮機減速装置１０５を有する多段軸流圧縮機１００の概略図を示す。圧縮機減速装置を備えた多段軸流圧縮機装置は、本明細書ではガスタービンエンジン及び発電機装置に関して記載されるが、本発明の種々の実施形態は、ガスタービンエンジン及び発電機装置と共に圧縮機構成要素として使用することにのみ限定されるものではない。むしろ、圧縮機減速装置を有する多段軸流圧縮機装置は、多くの用途に適用することができる。１つの実施形態において、多段軸流圧縮機装置は、単独の圧縮機とすることができる。別の実施形態において、圧縮機減速装置を有する多段軸流圧縮機装置は、ガスタービンエンジン又はガスタービンエンジンと発電機装置の圧縮機構成要素、或いは単独の圧縮機の何れかのような多段軸流／遠心圧縮機として用いることができる。
【００１１】
再度図１を参照すると、多段軸流圧縮機１００は、タービンセクション１１５と発電機１２０との間に位置している。１つの実施形態において、共通のシャフト１２５は、単一のラインに沿って、多段軸流圧縮機１００、タービンセクション１１５、及び発電機１２０を結合する。この構成において、タービンセクション１１５は、多段軸流圧縮機１００及び発電機１２０を駆動することができる。多段軸流圧縮機１００、タービンセクション１１５、及び発電機１２０は、単一の共通する回転シャフト１２５によって結合されるが、他の結合及びシャフトライン装置を用いてもよいことは、当業者には理解されるであろう。例えば、他の結合及びシャフトライン装置を用いた複数シャフト構成は、本発明の種々の実施形態の範囲内にある。
【００１２】
加えて、明確にするために、ガスタービンエンジン及び発電機装置１１０は、図１において本発明の種々の実施形態を例示した構成要素と共に示されているが、本図に示したもの以外の他の構成要素も存在することになる点は、当業者であれば理解されるであろう。例えば、ガスタービンエンジン及び発電機装置１１０は、他の一次構成要素、及びガス燃料スキッド、流れ制御バルブ、冷却システムなどの二次構成要素のうちの１つとして燃焼室セクションを有することができる。更に、図１に例示されるガスタービンエンジン及び発電機装置１１０は、本発明の実施形態の種々の実施形態を作動させることができる構成の一例に過ぎず、限定を意図したものではない。
【００１３】
図１において、多段軸流圧縮機１００は、回転シャフト１２５に沿って軸方向に配置された複数段のブレードを含むことができる。詳細には、多段軸流圧縮機１００は、ブレードの前方段１３０とブレードの中間及び後方段１３５とを含む。本明細書で使用される場合、ブレードの前方段１３０は、空気流（又はガス流）が入口ガイドベーン（図示せず）を介して圧縮機に流入する部分で回転シャフト１２５に沿って多段軸流圧縮機１００の前方又は前端に位置している。ブレードの中間及び後方段１３５は、回転シャフト１２５に沿って前方段の下流側に配置されたブレードを指し、ここで空気流（又はガス流）は、増大した圧力まで更に圧縮される。
【００１４】
各段は、回転シャフト１２５の周囲の周りに円周方向アレイで配列されて、回転シャフトから半径方向外向きに延びる可動ブレード列を定める回転ブレードを含む。可動ブレード列は、前方段１３０及び中間及び後方段１３５に位置する箇所で回転シャフト１２５に沿って軸方向に配置される。加えて、各段は、前方段１３０及び中間及び後方段１３５において回転シャフト１２５に向かって半径方向内向きに延びる固定ベーンの環状列を含むことができる。１つの実施形態において、固定ベーンの環状列は、回転シャフト１２５を囲む圧縮機のケーシング（図示せず）上に配置することができる。各段において、固定ベーンの環状列は、可動ブレード列と共に、回転軸と平行な回転シャフト１２５の軸方向に沿った交互するパターンで配列することができる。このようにして、各段における可動ブレードは、仕事を行って、軸方向に向けて流れを転回させるように収容され、また、各段における固定ベーンは、軸方向に向けて流れを転回させるように収容されて、次の段の可動ブレードの準備をする。
【００１５】
ブレードの前方段１３０の周りに配置された圧縮機減速装置１０５は、中間及び後方段１３５における可動ブレードよりも低速の回転速度でこれらの段における可動ブレードを回転させるように構成される。１つの実施形態において、圧縮機減速装置１０５は、何れか１つの段からの、或いは、空気流（又はガス流）が圧縮機に流入する多段圧縮機の前方端部から定義される第１の段から始まって第５の段までの段の組み合わせからの可動ブレードの回転速度を減速することができる。ブレードの前方段１３０を形成する段の数は、圧縮機における合計段の数に応じて変わることができる。更に、可動ブレードの回転速度を低減することを目的とした本発明の種々の実施形態におけるブレードの前方段１３０を形成する段の数は、何らかの特定の段数に限定されるものではない。ブレードの前方段の指定は、圧縮機の流量に寄与する圧縮機の段を一般に指すものとし、他方、ブレードの中間及び後方段の指定は、圧力上昇に寄与する圧縮機の段を一般に指すことは当業者には理解されるであろう。
【００１６】
１つの実施形態において、圧縮機減速装置１０５は、前方段におけるブレードが１つよりも多い方向で回転するようにして前方段における可動ブレードの回転速度を減速することができる。例えば、圧縮機減速装置１０５は、中間及び後方段１３５におけるブレードの回転方向と同様の方向で前方段１３０における可動ブレードの回転速度を減速することができる。同様に、別の実施形態において、圧縮機減速装置１０５は、中間及び後方段１３５におけるブレードの回転方向とは反対方向で前方段１３０における可動ブレードの回転速度を減速することができる。多段軸流圧縮機１００の前方段における可動ブレードの回転速度を減速することができる圧縮機減速装置の種々の実施構成の実施例が、図２〜５を参照して以下で詳細に説明される。
【００１７】
多段軸流圧縮機１００及び圧縮機減速装置１０５と共に使用するガスタービンエンジン及び発電機装置１１０は、以下のように作動することができる。空気が入口ガイドベーンを通って多段軸流圧縮機１００に配向されると、圧縮機減速装置は、ブレードの中間及び後方段１３５に対してブレードの前方段１３０の回転速度を減速するよう構成することができる。例えば、ブレードの中間及び後方段１３５の可動ブレードが約３６００回転毎分（ＲＰＭ）で回転している間に、圧縮機減速装置１０５を用いて、ブレードの前方段１３０の速度を約３０００ＲＰＭに減速することができる。ブレードの中間及び後方段１３５に対してブレードの前方段１３０の回転速度を減速することにより、より大型の前方段が圧縮機１００を通じて増大した空気流（又はガス流）を送給することが可能となり、これは、より多くの空気流がガスタービンエンジン１１０を流れることを意味する。ガスタービンエンジン１１０を通るより多くの空気流は、より大きな出力につながる。これは、チタニウム（例えば、中実チタニウム及び中空コアのチタニウム）などの低密度材料又は複合材料から構成されたブレードでなく従来の鋼鉄ブレードを用いて達成することができる。前方段の可動ブレードは、低速度で作動することができるので、通常はこれらの段において発生する接着応力を軽減することができる。このことにより、圧縮機製造者が、前方段の可動ブレードのサイズを規定のＡＮ２限度内にあるサイズまで大きくすることが可能になる。
【００１８】
ガスタービンエンジン及び発電機装置１１０の作動を引き続き説明すると、多段軸流圧縮機１００からの圧縮空気は、燃焼セクション（図１には図示せず）において燃料と混合される。タービンセクション１１５は、燃焼室セクションから発生した高温の燃焼ガスによって回転駆動される。燃焼ガスは、ガスタービンエンジン及び発電機装置１１０から排気ガスとして排出することができる。発電機１２０は、タービンセクション１１５の回転出力によって駆動され、該回転出力は、多段軸流圧縮機１００及びタービンセクション１１５と協働して作動する回転シャフト１２５を通じて伝達される。このようにして、圧縮機減速装置１０５は、タービンセクション１１５に結合された部分においてはシャフト１２５の回転速度を変化させないことになる。すなわち、タービンセクション１１５に結合された部分におけるシャフト１２５の回転速度は、増大も減少もしないことになる。
【００１９】
図２は、圧縮機減速装置としてギア装置２０５及び軸受装置２１０を有する多段軸流圧縮機２０２を備えたガスタービンエンジン及び発電機装置２００の概略図である。ギア装置２０５及び軸受装置２１０は、回転シャフト１２５上又はその近傍でブレードの前方段１３０の周りに配置することができる。このようにして、ギア装置２０５及び軸受装置２１０は、ブレードの前方段１３０における可動ブレードの回転速度を減速することができる。ギア装置２０５は、複数の異なる形態で構成することができる。１つの実施形態において、ギア装置２０５は、前方段１３０における可動ブレードを回転シャフト１２５に結合する固定軸ギアシステムとすることができる。別の実施形態において、ギア装置２０５は、前方段１３０における可動ブレードを回転シャフト１２５に結合する遊星ギアシステムとすることができる。軸受装置２１０は、複数の異なる形態で回転シャフト１２５及び前方段１３０における可動ブレードに対してギア装置２０５を支持するよう構成することができる。１つの実施形態において、軸受装置２１０は、薄膜タイプ（例えば、オイル、ガス、水、又は蒸気）の軸受を含むことができる。別の実施形態において、軸受装置２１０は、回転要素（例えば、ボール、針状、円筒、テーパ付き、球形、又は楕円のローラ））軸受を含むことができる。別の実施形態において、軸受装置２１０は、磁気軸受を含むことができる。
【００２０】
図３Ａ〜３Ｂは、本発明の１つの実施形態による、圧縮機減速装置としてトルクコンバータ３０５を有する多段軸流圧縮機３０２を備えたガスタービンエンジン及び発電機装置３００の概略図である。図３Ａにおいて、トルクコンバータ３０５は、回転シャフト１２５上又はその近傍でブレードの前方段１３０に隣接して配置することができる。１つの実施形態において、図３Ａに示すように、トルクコンバータ３０５は、ブレードの前方段１３０とブレードの中間及び後方段１３５との間で回転シャフト１２５の周りに配置される。このようにして、トルクコンバータ３０５は、ブレードの前方段１３０における可動ブレードと、ブレードの中間及び後方段１３５における回転シャフト１２５との間の流体結合を形成する。トルクコンバータ３０５は、閉鎖ハウジングにおける再循環流体を介して回転出力を伝達でき、ブレードの前方段１３０とブレードの中間及び後方段１３５における回転シャフト１２５との間の回転速度を減速することができる。図３Ｂにおいて、トルクコンバータ３０５は、モータ３１０と協働して作動して、ブレードの前方段１３０における可動ブレードの回転速度を制御すると共に、中間及び後方段１３５における回転シャフト１２５は、これらの段におけるブレードをその通常の回転速度で回転し続ける。図３Ａ〜３Ｂで使用されるトルクコンバータ３０５は、前方段１３０における可動ブレードを回転シャフト１２５又はモータ３１０の何れかに結合する低粘性小型トルクコンバータを含むことができる。
【００２１】
図４Ａ〜４Ｃは、本発明の１つの実施形態による、圧縮機減速装置としてモータ４０５を有する多段軸流圧縮機４０２を備えたガスタービンエンジン及び発電機装置４００の概略図である。図４Ａにおいて、モータ４０５は、回転シャフト１２５上又はその近傍でブレードの前方段１３０に隣接して配置することができる。このようにして、前方段１３０における可動ブレードの回転速度は、中間及び後方段１３５における可動ブレードを転回させるシャフト１２５の回転速度に対して減速される。１つの実施形態において、モータ４０５は、ブレードの前方段１３０における可動ブレードを遅い速度で回転駆動する電気モータを含むことができる。別の実施形態において、モータ４０５は、前方段１３０における可動ブレードの回転速度は、中間及び後方段１３５における可動ブレードを転回させるシャフト１２５の回転速度に対して遅い速度で回転駆動する磁気モータを含むことができる。１つの実施形態において、図４Ｂに示すように、磁気モータ４０７は、前方段１３０における可動ブレードと半径方向に整列することができる。別の実施形態において、図４Ｃに示すように、磁気モータ４０７は、前方段１３０における可動ブレードに近接した位置にて回転シャフトと軸方向に整列することができる。
【００２２】
本明細書で説明されるように、本発明の種々の実施形態は、圧縮機の中間及び後方段における可動ブレードに対して圧縮機の前方段における可動ブレードの回転速度を減速するのに用いることができる多段軸流圧縮機装置を記載している。可動ブレードの中間及び後方段に対してブレードの前方段の回転速度を減速することにより、圧縮機を通る空気流の増大を提供することができるより大きな前方段が可能となる。これは、圧縮機が動作するシステム（例えば、ガスタービンエンジン又は単独の圧縮機）からより大きな出力が得られることにつながる。この装置により、圧縮機において従来の鋼鉄製ブレードを使用することが可能となる。結果として、圧縮機の製造者らは、圧縮機の前方段における可動ブレードのアニュラス面積を増大させることができ、圧縮機によって提供される全体の空気流（又はガス流）の速度が増大する結果となる。
【００２３】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、用語「備える」及び／又は「備えている」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の他の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。用語「前方」及び「後方」は、限定を意図するものではなく、適切な場合には置き換え可能であることは更に理解される。
【００２４】
本開示は特にその好ましい実施形態に関連して図示し説明してきたが、当業者には変形形態及び修正形態が想定されることは理解されるであろう。従って、本発明の真の精神の範囲内にあるこのような変更形態及び変更全ては、添付の請求項によって保護されるものとする点を理解されたい。
【符号の説明】
【００２５】
１００  多段軸流圧縮機
１０５  圧縮機減速装置
１１０  ガスタービンエンジン及び発電機装置
１１５  タービンセクション
１２０  発電機
１２５  回転シャフト
１３０  前方段
１３５  中間及び後方段
２００  ガスタービンエンジン及び発電機装置
２０５  ギア装置
２１０  軸受装置
３０２  多段軸流圧縮機
３０５  トルクコンバータ
３１０  モータ
４０２  多段軸流圧縮機
４０５  電気モータ
４０７  磁気モータ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【外国語明細書】
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