(57)【要約】【課題】圧縮機から抽気した圧縮流体を供給先に供給する抽気装置において、装置構成及び制御を複雑化することなく、供給先に供給する圧縮流体の圧力を作動条件によらず適切に保つ。【解決手段】圧縮機から抽気した圧縮流体を供給先に供給する抽気装置であって、入口における上記圧縮流体の圧力である入口圧力が、上記供給先に供給される上記圧縮流体の圧力を目標値とするための目標圧力よりも高い場合に、上記圧縮流体から押圧されることにより作動すると共に、上記圧縮流体の圧力を上記目標圧力に向けて調節する圧力調節機構２，３を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から抽気した圧縮流体を供給先に供給する抽気装置であって、
入口における前記圧縮流体の圧力である入口圧力が、前記供給先に供給される前記圧縮流体の圧力を目標値とするための目標圧力よりも高い場合に、前記圧縮流体から押圧されることにより作動すると共に、前記圧縮流体の圧力を前記目標圧力に向けて調節する圧力調節機構を備えることを特徴とする抽気装置。
【請求項２】
前記圧力調節機構は、
前記圧縮流体が通過する流路の開度を規定する圧力調節弁と、
該圧力調節弁が前記圧縮流体から受ける押圧力に応じて伸縮する弾性体と
を備えることを特徴とする請求項１記載の抽気装置。
【請求項３】
前記圧力調節弁が前記流路を完全に閉鎖することを防止するストッパを備えることを特徴とする請求項２記載の抽気装置。
【請求項４】
前記圧縮機の圧力の異なる箇所に接続される複数の圧力調節機構を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の抽気装置。
【請求項５】
複数の前記圧力調節機構の出口側流路が前記供給先の前段で一体化されている場合に、前記圧縮機の相対的に圧力が低い箇所に接続される圧力調節機構は、出口側の圧縮流体の圧力が接続される圧縮機の箇所の圧力よりも高い場合に、前記圧縮流体が通過する流路を閉鎖する閉鎖機構を備えることを特徴とする請求項４記載の抽気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機から抽気した圧縮流体を所定の供給先に供給する抽気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジン等の圧縮機を備える装置においては、圧縮機において圧縮された流体（圧縮流体）の一部を圧縮機から抽気し、圧縮流体を必要とする供給先に供給する場合がある。
【０００３】
ところで、ガスタービンエンジン等の出力が変化する装置においては、圧縮機から抽気される圧縮流体の圧力及び温度は、ガスタービンエンジン等の装置の作動条件（すなわち圧縮機の作動条件）に応じて変化する。
これに対して、抽気された圧縮流体の圧力は、圧縮流体がオイルシールや冷却用等に用いられるため、作動条件によらず、適切な圧力に保たれていることが好ましい。
【０００４】
このため、例えば特許文献１には、タービンの作動条件に応じて、圧縮流体の抽気経路に配置した制御弁を制御コントローラによって制御する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２０７８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す方法によれば、タービンの作動条件を把握し、その状態に応じて制御弁を制御する制御コントローラが必要となるため、装置構成及び制御が複雑化すると共に、装置コスト及びメンテナンスコストの増加を招くこととなる。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、圧縮機から抽気した圧縮流体を供給先に供給する抽気装置において、装置構成及び制御を複雑化することなく、供給先に供給する圧縮流体の圧力を作動条件によらず適切に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機から抽気した圧縮流体を供給先に供給する抽気装置であって、入口における上記圧縮流体の圧力である入口圧力が、上記供給先に供給される上記圧縮流体の圧力を目標値とするための目標圧力よりも高い場合に、上記圧縮流体から押圧されることにより作動すると共に、上記圧縮流体の圧力を上記目標圧力に向けて調節する圧力調節機構を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明によれば、圧縮流体から押圧されることにより作動する圧力調節機構によって、該圧力調節機構の入口における圧縮流体の圧力である入口圧力が目標圧力よりも高い場合に、圧縮流体の圧力が目標圧力に向けて調節される。
【０００９】
また、本発明においては、上記圧力調節機構は、上記圧縮流体が通過する流路の開度を規定する圧力調節弁と、該圧力調節弁が上記圧縮流体から受ける押圧力に応じて伸縮する弾性体とを備えるとう構成を採用する。
【００１０】
また、本発明においては、上記圧力調節弁が上記流路を完全に閉鎖することを防止するストッパを備えるという構成を採用する。
【００１１】
また、本発明においては、上記圧縮機の圧力の異なる箇所に接続される複数の圧力調節機構を備えるという構成を採用する。
【００１２】
また、本発明においては、複数の上記圧力調節機構の出口側流路が上記供給先の前段で一体化されている場合に、上記圧縮機の相対的に圧力が低い箇所に接続される圧力調節機構は、出口側の圧縮流体の圧力が接続される圧縮機の箇所の圧力よりも高い場合に、上記圧縮流体が通過する流路を閉鎖する閉鎖機構を備えるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧縮流体から押圧されることにより作動する圧力調節機構によって、該圧力調節機構の入口における圧縮流体の圧力である入口圧力が目標圧力よりも高い場合に、圧縮流体の圧力が目標圧力に向けて調節される。このため、圧力調節機構を制御する必要はなく、別途制御コントローラを設けることなく、供給先に供給する圧縮流体の圧力を目標圧力に向けて調節することができる。
したがって、本発明によれば、圧縮機から抽気した圧縮流体を供給先に供給する抽気装置において、装置構成及び制御を複雑化することなく、供給先に供給する圧縮流体の圧力を作動条件によらず適切に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る抽気装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
図１は、本実施形態の抽気装置の概略構成を示す模式図である。本実施形態の抽気装置１は、圧縮機１０から圧縮流体を抽気して供給先であるサンプ室２０に供給するものであり、図１に示すように、圧縮機１０及びサンプ室２０と接続されている。
【００１６】
抽気装置１は、前段側圧力調節機構２（圧力調節機構）と、後段側圧力調節機構３（圧力調節機構）とを備えている。
そして、前段側圧力調節機構２は、圧縮機１０における前段側１０Ａ（圧縮流体の流れ方向の上流側で圧縮流体の圧力が相対的に低い側）と接続されており、圧縮機１０の前段側１０Ａから抽気した圧縮流体Ｒ１の圧力を調節するものである。
また、後段側圧力調節機構３は、圧縮機１０における後段側１０Ｂ（圧縮流体の流れ方向の下流側で圧縮流体の圧力が相対的に高い側）と接続されており、圧縮機１０の後段側１０Ｂから抽気した圧縮流体Ｒ２の圧力を調節するものである。
なお、より詳細には、前段側圧力調節機構２及び後段側圧力調節機構３は、入口における圧縮流体の圧力である入口圧力が、サンプ室２０に供給される圧縮流体の圧力を目標値とするための目標圧力よりも高い場合に作動し、圧縮流体Ｒ１，Ｒ２の圧力を目標圧力に向けて調節する。
このように、本実施形態の抽気装置１は、圧縮機１０の圧力の異なる箇所である前段側１０Ａと後段側１０Ｂとに接続される複数の圧力調節機構２，３を備えている。
【００１７】
また、前段側圧力調節機構２の出口側流路４と後段側圧力調節機構３の出口側流路５とは、図１に示すように、サンプ室２０の前段にて一体化されている。
【００１８】
図２は、前段側圧力調節機構２及び後段側圧力調節機構３のより詳細な構成を示した模式図である。
この図に示すように、前段側圧力調節機構２は、圧力調節弁２１と、弁バネ２２と、ストッパ２３と、チェック弁２４（閉鎖機構）とを備えている。
圧力調節弁２１は、圧縮機１０の前段側１０Ａから抽気された圧縮流体Ｒ１が通過する流路の開度を規定するものであり、紙面上方に移動することによって流路を狭め、紙面下方に移動することによって流路を拡げるものである。
【００１９】
弁バネ２２は、圧力調節弁２１を支持すると共に、圧力調節弁２１が圧縮流体Ｒ１から受ける押圧力に応じて縮むものである。
具体的には、弁バネ２２は、圧縮流体Ｒ１の圧力が上述の目標圧力よりも高い場合には圧力調節弁２１の受ける押圧力によって縮むように、かつ、圧縮流体Ｒ１の圧力が圧力調節弁２１にて目標圧力に調節することができない程高い圧力（上限圧力）である場合に圧力調節弁２１にて流路が閉鎖されるように、そのバネ定数が設定されている。
そして、弁バネ２２は、入口圧力が目標圧力よりも高く上限圧力よりも低い場合に、圧力調節弁２１における圧力損失が圧縮流体Ｒ１の圧力に応じて変化し、これによって圧縮流体Ｒ１の出口圧力（出口における圧縮流体の圧力）が目標圧力に近づくように圧力調節弁２１を移動させる。
【００２０】
ストッパ２３は、入口圧力が上限圧力よりも高い場合であっても、圧力調節弁２１が流路を完全に閉鎖することを防止するためのものであり、圧力調節弁２１より先に流路壁と当接するように圧力調節弁２１から突出して形成されている。
【００２１】
チェック弁２４は、出口圧力が入口圧力よりも高くなった場合に、圧縮流体Ｒ１の流路を閉鎖するものである。すなわち、チェック弁２４は、圧縮流体Ｒ１が逆流することを防止するものである。
【００２２】
後段側圧力調節機構３は、圧力調節弁３１と、弁バネ３２とを備えている。
圧力調節弁３１は、圧縮機１０の後段側１０Ｂから抽気された圧縮流体Ｒ２が通過する流路の開度を規定するものであり、紙面上方に移動することによって流路を狭め、紙面下方に移動することによって流路を拡げるものである。
【００２３】
弁バネ３２は、圧力調節弁３１を支持すると共に、圧力調節弁３１が圧縮流体Ｒ２から受ける押圧力に応じて縮むものである。
具体的には、弁バネ３２は、圧縮流体Ｒ１の圧力が上述の目標圧力よりも高い場合には圧力調節弁３１の受ける押圧力によって縮むように、かつ、圧縮流体Ｒ２の圧力が圧力調節弁３１にて目標圧力に調節することができない程高い圧力（上限圧力）である場合に圧力調節弁３１にて流路が閉鎖されるように、そのバネ定数が設定されている。
そして、弁バネ３２は、入口圧力が目標圧力よりも高く上限圧力よりも低い場合に、圧力調節弁３１における圧力損失が圧縮流体Ｒ２の圧力に応じて変化し、これによって圧縮流体Ｒ２の出口圧力（出口における圧縮流体の圧力）が目標圧力に近づくように圧力調節弁３１を移動させる。
【００２４】
また、本実施形態の抽気装置１においては、後段側圧力調節機構３は、前段側圧力調節機構２が備えるストッパ２３を備えていない。このため、後段側圧力調節機構３の圧力調節弁３１は、圧縮流体Ｒ２の圧力が上限圧力を超える場合には、圧縮流体Ｒ２の流路を完全に閉鎖する。
なお、前段側圧力調節機構２における上限圧力と、後段側圧力調節機構３における上限圧力とは、同一に設定されていても良いが異なっていても良い。
【００２５】
また、本実施形態の抽気装置１においては、後段側圧力調節機構３は、前段側圧力調節機構２が備えるチェック弁２４を備えていない。
つまり、本実施形態の抽気装置１は、圧縮機１０の圧力の異なる箇所（前段側１０Ａ，後段側１０Ｂ）に接続される複数の圧力調節機構（前段側圧力調節機構２，後段側圧力調節機構３）を備える共に、これらの圧力調節機構の出口側流路４，５がサンプ室２０の前段で一体化されており、圧縮機１０の相対的に圧力が低い箇所（前段側１０Ａ）に接続される圧力調節機構（前段側圧力調節機構２）が、出口側の圧縮流体の圧力（出口圧力）が接続される圧縮機１０の箇所の圧力（入口圧力）よりも高い場合に、圧縮流体が通過する流路を閉鎖するチェック弁２４を備えている。
【００２６】
続いて、このように構成された本実施形態の抽気装置１の動作について、図３〜図７を参照して説明する。なお、以下の説明においては、圧縮機１０の作動状態が低作動条件である場合（例えば圧縮機１０が設置されるガスタービンエンジンが低作動条件である場合）から、中間作動条件を介して高作動条件に移行する場合における抽気装置１の動作について説明する。
【００２７】
まず、圧縮機１０の作動状態が低作動条件の場合には、圧縮機１０において生成される圧縮流体の圧力が低く、後段側１０Ｂから抽気される圧縮流体Ｒ２の圧力が後段側圧力調節機構３の上限圧力よりも低いものとする。
そして、このような圧縮機１０の作動状態が低作動条件の場合には、図３及び図４に示すように、後段側圧力調節機構３の圧力調節弁３１が圧縮流体Ｒ２の流路を開放し、圧縮流体Ｒ２がサンプ室２０に供給される。
【００２８】
ここで、圧縮機１０の作動状態が低作動条件の範囲において、圧縮流体Ｒ２の圧力が変化すると弁バネ３２の縮み量が変化して、圧縮流体Ｒ２の圧力を目標圧力に近づけるように、圧力調節弁３１による圧力損失が変化する。
より詳細には、圧縮機１０の作動状態が低作動条件の範囲において、圧縮流体Ｒ２の圧力が相対的に低い場合には、圧縮流体Ｒ２の圧力と目標圧力との差が小さいため、図３に示すように、圧力調節弁３１の開度が広くなるように弁バネ３２が縮むことで圧力調節弁３１における圧力損失が小さくされ、これによって圧縮流体Ｒ２の圧力が少し低下して目標圧力に近づく。
一方、圧縮機１０の作動状態が低作動条件の範囲において、圧縮流体Ｒ２の圧力が相対的に高い場合には、圧縮流体Ｒ２の圧力と目標圧力との差が大きいため、図４に示すように、圧力調節弁３１の開度が狭くなるように弁バネ３２が縮むことで圧力調節弁３１における圧力損失が大きくされ、これによって圧縮流体Ｒ２の圧力が大きく低下して目標圧力に近づく。
【００２９】
なお、後段側圧力調節機構３によって圧力調節された圧縮流体Ｒ２の圧力が、前段側圧力調節機構２の入口圧力よりも高い場合には、前段側圧力調節機構２のチェック弁２４によって圧縮流体Ｒ１の流路が閉鎖され、圧縮流体の逆流が防止される。
一方、後段側圧力調節機構３によって圧力調節された圧縮流体Ｒ２の圧力が、前段側圧力調節機構２の入口圧力よりも低い場合には、圧縮流体Ｒ１が出口側流路に流れ込む場合もある。
【００３０】
続いて、圧縮機１０の作動状態が中間作動条件の場合には、圧縮機１０の後段側１０Ｂから抽気される圧縮流体Ｒ２の圧力が後段側圧力調節機構３の上限圧力よりも高く、圧縮機１０の前段側１０Ａから抽気される圧縮流体Ｒ１の圧力が前段側圧力調節機構２の上限圧力よりも低いものとする。
そして、このような圧縮機１０の作動状態が中間作動条件の場合には、図５及び図６に示すように、後段側圧力調節機構３の圧力調節弁３１が圧縮流体Ｒ２の流路を閉鎖し、前段側圧力調節機構２の圧力調節弁２１が圧縮流体Ｒ１の流路を開放し、圧縮流体Ｒ１がサンプ室２０に供給される。
【００３１】
ここで、圧縮機１０の作動状態が中間作動条件の範囲において、圧縮流体Ｒ１の圧力が変化すると弁バネ２２の縮み量が変化して、圧縮流体Ｒ１の圧力を目標圧力に近づけるように、圧力調節弁２１による圧力損失が変化する。
より詳細には、圧縮機１０の作動状態が中間作動条件の範囲において、圧縮流体Ｒ１の圧力が相対的に低い場合には、圧縮流体Ｒ１の圧力と目標圧力との差が小さいため、図５に示すように、圧力調節弁２１の開度が広くなるように弁バネ２２が縮むことで圧力調節弁２１における圧力損失が小さくされ、これによって圧縮流体Ｒ１の圧力が少し低下して目標圧力に近づく。
一方、圧縮機１０の作動状態が中間作動条件の範囲において、圧縮流体Ｒ１の圧力が相対的に高い場合には、圧縮流体Ｒ１の圧力と目標圧力との差が大きいため、図６に示すように、圧力調節弁２１の開度が狭くなるように弁バネ２２が縮むことで圧力調節弁２１における圧力損失が大きくされ、これによって圧縮流体Ｒ１の圧力が大きく低下して目標圧力に近づく。
【００３２】
このように本実施形態の抽気装置１によれば、圧縮機１０の作動条件が高くなると、相対的に高温高圧の圧縮流体の供給が停止され、低温低圧の圧縮流体がサンプ室２０に供給される。
このため、サンプ室２０に不必要に高温の圧縮流体が流れ込むことを防止し、サンプ室２０における熱対策を低減させることができる。
【００３３】
続いて、圧縮機１０の作動状態が高作動条件の場合には、圧縮機１０において生成される圧縮流体の圧力が高く、前段側１０Ａから抽気される圧縮流体Ｒ１が前段側圧力調節機構２の上限圧力よりも高く、かつ、後段側１０Ｂから抽気される圧縮流体Ｒ２の圧力が後段側圧力調節機構３の上限圧力よりも高いものとする。
そして、このような圧縮機１０の作動状態が高作動条件の場合には、図７に示すように、後段側圧力調節機構３の圧力調節弁３１が圧縮流体Ｒ２の流路を閉鎖する。また、前段側圧力調節機構２の圧力調節弁２１も圧縮流体Ｒ１の流路を閉鎖しようとするが、ストッパ２３によって当該流路に僅かながら確保されるため、圧縮流体Ｒ１の一部は、サンプ室２０に供給される。
このように、本実施形態の抽気装置１においては、圧縮機１０の作動状態が高作動条件であっても、サンプ室２０への圧縮流体の供給を継続することができる。
【００３４】
以上のような本実施形態の抽気装置１によれば、圧縮流体Ｒ１，Ｒ２から押圧されることにより作動する圧力調節機構２，３によって、該圧力調節機構２，３の入口における圧縮流体Ｒ１，Ｒ２の圧力である入口圧力が目標圧力よりも高い場合に、圧縮流体Ｒ１，Ｒ２の圧力が目標圧力に向けて調節される。このため、圧力調節機構２，３を制御する必要はなく、別途制御コントローラを設けることなく、サンプ室２０に供給する圧縮流体の圧力を目標圧力に向けて調節することができる。
したがって、本実施形態の抽気装置１によれば、圧縮機から抽気した圧縮流体を供給先に供給する抽気装置において、装置構成及び制御を複雑化することなく、供給先に供給する圧縮流体の圧力を作動条件によらず適切に保つことが可能となる。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る抽気装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３６】
例えば、上記実施形態においては、圧力調節機構を２つ（前段側圧力調節機構２及び後段側圧力調節機構３）を備える構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、圧力調節機構を単数あるいは３つ以上設ける構成を採用することもできる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、本発明における弾性体として弁バネ２２，３２を用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明における弾性体として、耐熱ゴム等を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態における抽気装置の模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における抽気装置の詳細な模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における抽気装置の動作を説明する説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における抽気装置１の動作を説明する説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における抽気装置１の動作を説明する説明図である。
【図６】本発明の一実施形態における抽気装置１の動作を説明する説明図である。
【図７】本発明の一実施形態における抽気装置１の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１……抽気装置、２……前段側圧力調節機構（圧力調節機構）、２１……圧力調節弁、２２……弁バネ（弾性体）、２４……チェック弁（閉鎖機構）、３……後段側圧力調節機構（圧力調節機構）、３１……圧力調節弁、３２……弁バネ（弾性体）、Ｒ１，Ｒ２……圧縮流体、１０……圧縮機、１０Ａ……前段側、１０Ｂ……後段側、２０……サンプ室（供給先）
【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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