(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静翼と動翼とが多段に配置された軸流段を備え、動翼を圧縮機主軸にて回転させることにより前方から取り入れた空気を後方に向けて加圧するようにしている多段圧縮機の前記軸流段の後部に、圧縮機主軸に傘歯車を介して回転駆動されるように接続した遠心圧縮機を周方向に等間隔を有して複数個設け、前記軸流段からの圧縮空気を前記各遠心圧縮機の吸気スクロールに分配供給する分配ダクトを設けたことを特徴とする多段圧縮機構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多段圧縮機構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガスタービン用の多段圧縮機Ａは、図４に示すように、ケーシング１の前方（図４の左端）の内部に、該ケーシング１内面と所要の環状間隔８を保持するように固定部材２をストラット３により固定し、また、ケーシング１の後方（図４の右端）の内部に、固定部材４をストラット５により固定し、前記固定部材２の内部と固定部材４との間に、前記ケーシング１と同心の圧縮機主軸６（出力軸）を軸受７により回転可能に設けている。
【０００３】
また、該圧縮機主軸６には、前記固定部材２から後方に向って前記環状間隔８が狭くなるように形成した動翼取付胴９が固定されている。
【０００４】
前記ケーシング１の内面には、前記環状間隔８内を動翼取付胴９の外面に接近して延びる静翼１０が、前方から後方に亘って所要の間隔で複数段設けられており、更に、前記各静翼１０の後側に位置し前記ケーシング１の内面に接近して延びる動翼１１が前記動翼取付胴９に固定され、これによって軸流段１２が構成されている。前記静翼１０及び動翼１１は、夫々前方から後方に向って徐々に長さが短くなっている。
【０００５】
前記軸流段１２の後方には、所要の間隔を有して設けられた静翼１３，１４によってケーシング１に固定された内側部材１５が設けられており、該内側部材１５とケーシング１との間には、燃焼器１６が設けられている。
【０００６】
更に、前記燃焼器１６の後方の静翼１４と前記ストラット５との間には、タービン動翼固定部材１７を介して圧縮機主軸６にタービン動翼１８が固定されてタービン１９が構成されている。
【０００７】
図４の多段圧縮機Ａでは、前方から取り入れた空気は、圧縮機主軸６の回転によって回転する動翼１１と静翼１０とによる軸流段１２によって多段に圧縮されることにより順次圧力が高められ、圧力が高められた圧縮空気は、燃焼器１６に導かれて燃料の燃焼により高温高圧流体となってタービン１９に導かれることによりタービン動翼１８を回転させ、これにより圧縮機主軸６を回転駆動するようになる。
【０００８】
図４の多段圧縮機Ａにおいて、高圧力比化を達成するためには、前記静翼１０と動翼１１の段数を増加した軸流段１２とすることが行われる。
【０００９】
また、従来の高圧力比化を図るようにした多段圧縮機Ａとしては、図５に示すような構造のものも採用されている。
【００１０】
即ち、図５の多段圧縮機Ａは、図４と同様の軸流段１２の後方に、インペラ２９の入口の口径を小さくしたスワンネックの形状を有して圧縮空気の流れを周方向外方に向わせるようにした遠心圧縮機２０を設け、ディフューザ３０及び出口案内翼３１を経た圧縮空気が横方向に延設された燃焼器１６に導かれるようになっている。図５中図４と同一のものには同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１１】
図５の多段圧縮機Ａでは、前方から取り入れた空気は、圧縮機主軸６の回転によって回転する動翼１１と静翼１０とによる軸流段１２によって多段に圧縮されることにより順次圧力が高められ、高圧となった圧縮空気は、遠心圧縮機２０によって更に圧力が高められ、その後燃焼器１６に導かれて燃料の燃焼により高温高圧流体となってタービン１９に導かれるようになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記図４に示した従来の多段圧縮機Ａにおいては、高圧力比化を図るために軸流段１２の段数を増やすと、部品点数が増大し、一方１段当りの圧力比も高くとれず、翼高さが小さくなることによってクリアランス洩れによる損失が増加し、よって、ある段数以上では効率レベルを低下させることなく高圧力比化は望めないという問題を有していた。
【００１３】
また、図５に示した多段圧縮機Ａにおいては、高温度のため遠心圧縮機２０のインペラ２９の外径が大きくとれない。また、軸流段１２ですでに圧縮されて体積の小さくなった流体が流入してくるためインペラ２９の翼高さが小さくなりクリアランス洩れによる損失が増えると共に、流路高さが小さくなることにより摩擦損失が増え、やはり効率レベルを低下させることなく大きな高圧力比化は望めないという問題がある。
【００１４】
更に、上記したように軸流段１２と同軸上に遠心圧縮機２０を追加することでは設計の自由度が拘束されることになり、遠心圧縮機２０を最適なパラメータ領域で設計することが困難であるという問題を有していた。
【００１５】
本発明は、かかる従来の問題点を解決すべくなしたもので、簡略な構成により高圧力比化を得ることができ、多段圧縮機Ａの設計自由度を大きく拡大できる多段圧縮機構造を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、静翼と動翼とが多段に配置された軸流段を備え、動翼を圧縮機主軸にて回転させることにより前方から取り入れた空気を後方に向けて加圧するようにしている多段圧縮機の前記軸流段の後部に、圧縮機主軸に傘歯車を介して回転駆動されるように接続した遠心圧縮機を周方向に等間隔を有して複数個設け、前記軸流段からの圧縮空気を前記各遠心圧縮機の吸気スクロールに分配供給する分配ダクトを設けたことを特徴とする多段圧縮機構造、に係るものである。
【００１７】
本発明では、軸流段の後部に、圧縮機主軸の回転を傘歯車を介してインペラに伝えるようにした複数の遠心圧縮機を設け、軸流段からの圧縮空気を各遠心圧縮機の吸気スクロールに分配供給する分配ダクトを設けたので、傘歯車のギア比を選択することによってインペラの回転数を任意に高めることができ、更に遠心圧縮機の設置個数を選ぶことにより容量を任意に変更することができ、よって簡略な構成にて高圧力比化を得ることができ、しかも空力設計上の自由度を大幅に改善することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の多段圧縮機構造の一例を示したもので、静翼１０と動翼１１とが多段に配置された軸流段１２を備え、動翼１１を圧縮機主軸６によって回転させている多段圧縮機の前記軸流段１２の後部に、圧縮機主軸６に傘歯車２１を介して回転駆動されるように接続した遠心圧縮機２２を設ける。２１ａは圧縮機主軸６に設けて前記傘歯車２１が噛合する歯車である。
【００２０】
遠心圧縮機２２は、圧縮機主軸６の周方向に等間隔を有して複数個設けるようにしている。図１では一個の遠心圧縮機２２が示されている。
【００２１】
更に、前記軸流段１２の後端には、該軸流段１２からの圧縮空気を前記各遠心圧縮機２２の吸気スクロール２３に分配供給するようにした分配ダクト２４を設けている。
【００２２】
遠心圧縮機２２は、図２、図３に示すように、ターボチャージャー用遠心圧縮機ロータに類似した構成を有しており、軸流段１２からの圧縮空気を吸気スクロール２３により軸方向から内部に取入れ、傘歯車２１の軸２５と一体に設けたインペラ２６により圧縮して周方向のスクロール２７から排出部２８に排出するようになっており、該遠心圧縮機２２からの圧縮空気は前記図４或いは図５の燃焼器１６に供給されるようになっている。
【００２３】
以下に図１〜図３に示した多段圧縮機Ａの作用を説明する。
【００２４】
軸流段１２によって圧縮された圧縮空気は、分配ダクト２４により複数備えられた遠心圧縮機２２の吸気スクロール２３に分配供給される。
【００２５】
各々の遠心圧縮機２２は、圧縮機主軸６の回転により歯車２１ａ及び傘歯車２１を介して回転するインペラ２６により圧縮され、スクロール２７を経て排出部から燃焼器１６に供給される。
【００２６】
この時、軸流段１２の後部に、圧縮機主軸６の回転を傘歯車２１を介してインペラ２６に伝えるようにした複数の遠心圧縮機２２を備えたので、歯車２１ａと傘歯車２１とのギア比を選択することによってインペラ２６の回転数を任意に高めることができ、更に遠心圧縮機２２の設置個数を選ぶことにより容量を任意に変更することができ、よって簡略な構成にて高圧力比化を得ることができ、しかも空力設計上の自由度を大幅に改善することができる。
【００２７】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、軸流段の後部に、圧縮機主軸の回転を傘歯車を介してインペラに伝えるようにした複数の遠心圧縮機を設け、軸流段からの圧縮空気を各遠心圧縮機の吸気スクロールに分配供給する分配ダクトを設けたので、傘歯車のギア比を選択することによってインペラの回転数を任意に高めることができ、更に遠心圧縮機の設置個数を選ぶことにより容量を任意に変更することができ、よって簡略な構成にて高圧力比化を得ることができ、しかも空力設計上の自由度を大幅に改善することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多段圧縮機構造の一例を示す部分切断側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１の遠心圧縮機の外観側面図である。
【図４】従来の多段圧縮機構造の一例を示す部分切断側面図である。
【図５】従来の多段圧縮機構造の他の例を示す部分切断側面図である。
【符号の説明】
１０          静翼
１１          動翼
１２          軸流段
２１          傘歯車
２２          遠心圧縮機
２３          吸気スクロール
２４          分配ダクト
【図１】
0003858436.tif 000002
【図２】
0003858436.tif 000003
【図３】
0003858436.tif 000004
【図４】
0003858436.tif 000005
【図５】
0003858436.tif 000006