WO2008075747A1

WO2008075747A1 - 圧縮機

Info

Publication number: WO2008075747A1
Application number: PCT/JP2007/074575
Authority: WO
Inventors: Naonori Nagai; Kenji Sato
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2008-06-26
Also published as: KR20090074082A; US8206097B2; EP2096321A4; CN101542129B; KR101191060B1; JP5222152B2; EP2096321B1; EP2096321A1; CN101542129A; US20100068044A1; JPWO2008075747A1

Abstract

　回転軸を覆うように配置された内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆うように配置され、前記回転軸の周囲に流体流路を形成する外側ケーシングと、前記流体流路の入口側で前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとの間に架設された複数のストラットとを備える圧縮機において、前記複数のストラットが、前記回転軸を中心として放射状に配設され、かつ前記回転軸の周方向に隣接する前記ストラットの間隔が不等である。

Description

明細書

圧縮機

技術分野

[0001] 本発明は、空気を圧縮する圧縮機に関する。本願は、 2006年 12月 21日に出願された特願 2006— 343814号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。背景技術

[0002] 従来から、ガスタービンにおいて、タービンを回転させるための燃焼ガス力 S、圧縮機で圧縮された圧縮空気によって燃焼器が燃料ガスを燃焼させることで、発生されてレヽる。この圧縮空気を生成する圧縮機の入口には、外気より空気を吸気する吸気ダクトが設置されている。図 11の断面図に示すように、吸気ダクト 100は、圧縮機 101の動翼 12が設置された回転軸 5の先端側において、回転軸 5の外周でリング形状となるように設置されるとともに、外気を吸い込むように上側が開放された片吸込構造とされている。

[0003] そして、吸気ダクト 100において、回転軸 5側の吸気ケーシング 100aが、回転軸 5 の外周を覆う内側ケーシング 101aと接続し、外側の吸気ケーシング 100bが、内側ケ一シング 10 laの外周側に設置される外側ケーシング 10 lbと接続する。尚、内側ケ一シング 101 aと外側ケーシング 10 lbとで挟まれた円環状の空間を空気流路 10 lc として、静翼 11及び動翼 12が交互に並んで配置される。そして、動翼 12が回転軸 5 によって回転することで、吸気ダクト 100を通じて吸気された空気が圧縮される。

[0004] 図 11に示す吸気ダクト 100のように、回転軸に直交する方向から空気を吸い込む片吸込構造とした場合、吸気ケーシング 100a, 100b,内側ケーシング 101a、及び外側ケーシング 101bによって構成される円環状の空間 102において、回転軸 5の周方向から吸い込まれた空気は環状流路の周方向に分配される。そして、この円環状の空間 102で周方向へ分配された空気力 S、内側ケーシング 101 a及び外側ケーシング 101bによって構成される空気流路 101cに流れ込むこととなる。このように、空間 1 02から空気流路 101cに流れ込む際に、その流れを滑らかなものとするために、吸気ケーシング 100bと外側ケーシング 101bの先端が外周方向に屈曲されるとともに、この屈曲部分 101dが吸気ケーシング 100aの内壁に向かって膨らんだベルマウス形状とされる。そして、外側ケーシング 101bの屈曲部分 101dの先端に吸気ケーシング 100bが接続される。

[0005] このように、吸気ケーシング 100a, 100bと内側ケーシング 101a及び外側ケーシング 101bとによって吸気ダクト 100が構成される力内側ケーシング 101aが外側ケーシング 101bよりも回転軸 5の先端に向かって伸びた構成とされる。そして、内側ケーシング 101 a及び外側ケーシング 10 lbを支持するために、回転軸 5を中心として放射状に複数のストラット 103が設けられる。この複数のストラット 103は、従来は、図 12 に示すように、回転軸 5の周方向に対して等間隔となるように設置されることが常であつた (特許文献 1参照)。

特許文献 1 :実開平 7— 17994号公報（第 4頁および図 4、図 5)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 図 11に示すように、吸気ダクト 100が構成される場合、回転軸に直交する方向から外気を吸い込む片吸込構造であるため、円環状の空間 102において回転軸 5の周方向に分配された空気は、周方向の流路面積に対する流量のバランスがとれていないために、その空気の流れに周方向の偏流が存在する。

[0007] よって、圧縮機 101の空気流路 101cに空気が流れ込む際、周方向に非一様な流入条件となり、そのストールマージン（失速に対する余裕）低下の一要因となりうるとともに、圧縮機 101の起動昇速時において旋回失速の誘起要因となりうる。更に、圧縮機 101の空気流路 101cへの空気の流入条件が周方向に非一様となるため、ストラット 103に対する迎え角が大きくなる箇所が生じる。その結果、迎え角が大きい箇所では、ストラット 103で剥離が生じ、プロファイル損失が増加する。

[0008] 又、図 11のように、吸気ケーシング 100bと外側ケーシング 101bとの接続部付近の屈曲部分 101dをなだらかなベルマウス形状とすることで、吸気ケーシング 100b及び外側ケーシング 10 lbによる壁面側を流れる空気の流れを加速させることとなる。その結果、ストラット 103に流入する流れはスパン方向にも分布する 3次元的な偏流を持つ。特にストラット外周側では、空気の流れが高速になる箇所でプロファイル損失が増加する。プロファイル損失は速度の二乗に比例するからである。

[0009] 更に、図 12に示すように、回転軸 5の周方向に対して等間隔にストラット 103を設けた場合、ストラット 103の後端側に発生するウェーク (流速の遅い領域）の影響に基づき、ストラット 103の本数に相当する励振力の高調波成分 (ノ、一モニタス成分）が大きくなる。そのために、圧縮機 101の静翼 11及び動翼 12の設計を行う際、ストラット 10 3によるハーモニタス成分に共振しない様に離調させた設計とする必要がある。

[0010] このように、吸気ダクトの片吸込構造とストラットとの配置関係により、圧縮機に流入される空気の流入条件が非一様となるとともに、ストラットによる圧損が増大して、圧縮機の効率が低下する。又、ストラットを周方向に等間隔に設置することで発生する励振力のハーモニタス成分によっても、圧縮機の翼設計における自由度が制限されることとなる。

[0011] このような問題を鑑みて、本発明は、翼設計の自由度が高ぐ圧縮効率の高い圧縮機を提供すること目的とする。

課題を解決するための手段

[0012] 上記目的を達成するために、本発明の圧縮機吸気ダクトは、回転軸を覆うように配置された内側ケーシングと、前記内側ケーシングを覆うように配置され、前記回転軸の周囲に流体流路を形成する外側ケーシングと、前記流体流路の入口側で前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとの間に架設された複数のストラットとを備え、前記複数のストラットが、前記回転軸を中心として放射状に配設され、かつ前記回転軸の周方向に隣接する前記ストラットの間隔が不等である。

[0013] 本発明の圧縮機吸気ダクトにおいて、前記ストラットは前記回転軸の周方向に n本配置され (nは 2以上の整数）、前記回転軸を中心としたときの隣接する前記ストラットの間隔を表す角度の最大値と最小値との差が、 120° /n以上であってもよい。

[0014] 本発明の圧縮機吸気ダクトは、前記流体流路の入口端で前記内側ケーシングに接続される第一ケーシングと、前記流体流路の入口端で前記外側ケーシングに接続される第二ケーシングとをさらに備え、前記外側ケーシングの前記第二ケーシングとの接続部分に、前記第一ケーシングに向かって突出するように屈曲する屈曲部が形成されていてもよい。 [0015] 本発明の圧縮機吸気ダクトにおいて、前記屈曲部は、前記第二ケーシングに隣接し、前記回転軸の外周面と略平行な面をなす平坦部と、前記平坦部の先端から前記回転軸の径方向内方に向かって滑らかに湾曲する曲面部とを備え、前記屈曲部の断面は、前記第一ケーシングに向かって突出する略 U字形状をなしてもよい。

[0016] 本発明の圧縮機吸気ダクトにおいて、前記ストラットの前記外側ケーシングとの接続部は、前記屈曲部の先端よりも前記回転軸の軸方向の下流側に位置してもよい。

[0017] 本発明の圧縮機吸気ダクトにおいて、前記回転軸の周方向に沿って円環状に形成された前記平坦部のうち、前記第一および第二ケーシングの先端に形成された外気の吸込口に隣接するある部分の前記軸方向の長さ力前記ある部分よりも前記吸込口から遠くに位置する他の部分の前記軸方向の長さよりも長くてもよい。

[0018] 本発明の圧縮機吸気ダクトにおいて、前記回転軸の周方向に沿って円環状に形成された前記屈曲部のうち、前記第一および第二ケーシングの先端に形成された外気の吸込口に隣接するある部分の先端力前記ある部分よりも前記吸込口から遠くに位置する他の部分の先端よりも前記第一ケーシングに向かって突出していてもよい。

[0019] 本発明の圧縮機吸気ダクトにおいて、前記ストラットの前記外側ケーシングとの接続部は、前記ストラットの前記内側ケーシングとの接続部よりも前記回転軸の軸方向の下流側に位置してもよい。

[0020] 本発明の圧縮機吸気ダクトにおいて、前記ストラットの前記外側ケーシングとの接続部と、前記ストラットの前記内側ケーシングとの接続部との前記軸方向の距離は、前記吸込口に近!/、前記ストラットほど長くてもょレ、。

発明の効果

[0021] 本発明によると、回転軸を中心にして放射状に設置するストラットに対して、その回転軸の周方向における間隔を不等なものとすることによって、従来のように等間隔で配置した場合に発生していたハーモニタス成分を低減することができる。即ち、圧縮機内において、ストラットの下流側に流入する流体の周波数分布において各周波数における励振力を分散させることができる。このようにして、従来形状において発生していたハーモニタス成分を低減することができるため、圧縮機における翼設計の自由度を高めることができる。 [0022] 又、第二ケーシングと外側ケーシングとの接続部分における屈曲部分に、回転軸の外周面と略平行な面となる平坦部を設けることによって、第二ケーシングの内壁の外周側から流れてくる流体の流れを静止させることができる。これにより、この平坦部に沿って回転軸の周方向に流体を流し、回転軸の周方向において、屈曲部分の先端力、ら流れる流体の流れをほぼ同一条件の流れとすることができる。よって、回転軸の周方向において、圧縮機に供給する流れの偏流を低減でき、圧縮機の効率低下を才卬制すること力 Sでさる。

[0023] 更に、第二ケーシングと外側ケーシングとの接続部分に対して、ストラットの外側ケ一シングの接続位置が離れた位置となることによって、ストラットに対して回転軸の径方向に対する外周側に流入する流体の流れを、より一様な流れとすることができる。これにより、ストラットにおける回転軸の径方向に対する外周側での圧損を低減することができるため、圧縮機の効率低下を抑制することができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]図 1は、本発明の吸気ダクトを備えたガスタービンの構成を示す概略断面図である。

[図 2]図 2は、第 1の実施形態の吸気ダクトの構成を示す吸気ダクト周辺の概略断面図である。

[図 3]図 3は、第 1の実施形態の吸気ダクトにおけるストラットの配置関係を示す図であ

[図 4]図 4は、ストラットの等間隔で配置した場合と不等間隔で配置した場合の周波数成分の分布特性を示す図である。

[図 5]図 5は、第 1の実施形態の吸気ダクトにおけるストラットの配置関係の別例を示す図である。

[図 6]図 6は、第 2の実施形態の吸気ダクトの構成を示す吸気ダクト周辺の概略断面図である。

[図 7]図 7は、第 2の実施形態の吸気ダクトの別の構成を示す吸気ダクト周辺の概略断面図である。

[図 8]図 8は、ストラットと回転軸との位置関係を説明するための図である。 [図 9]図 9は、第 3の実施形態の吸気ダクトの構成を示す吸気ダクト周辺の概略断面図である。

[図 10]図 10は、第 3の実施形態の吸気ダクトの別の構成を示す吸気ダクト周辺の概略断面図である。

[図 11]図 11は、従来の吸気ダクトの構成を示す吸気ダクト周辺の概略断面図である

[図 12]図 12は、従来の吸気ダクトにおけるストラットの配置関係を示す図である。符号の説明

[0025] 1 · · ·圧縮機、 2· · ·燃焼器、 3· タービン、 4a…内側ケーシング、 4b…外側ケーシング、 5· · ·回転軸、 6a…吸気ケーシング (第一ケーシング）、 6b…吸気ケーシング (第二ケーシング）、 7· · ·吸込口、 8 · · ·ストラット

発明を実施するための最良の形態

[0026] (ガスタービンの構成）

本願発明の吸気ダクトを備えたガスタービンの基本構成について、図 1を参照して簡単に説明する。図 1は、ガスタービンの構成を示す概略断面図である。

[0027] 図 1に示すように、ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機 1と、圧縮機 1で圧縮された空気と燃料が供給されて燃焼動作を行う燃焼器 2と、燃焼器 2からの燃焼ガスにより回転駆動するタービン 3と、を備える。この圧縮機 1及びタービン 3はそれぞれ、車室 40a, 40bで覆われ、又、燃焼器 2が、圧縮機 1とタービン 3とを 1軸とする回転軸 5 の外周に等間隔で複数配置される。

[0028] 更に、圧縮機 1に供給する空気を外気より吸い込むための吸込口 7を回転軸 5と直交する方向（回転軸 5の径方向）に備えた片吸込構造の吸気ダクト 6が、圧縮機 1の上流側に設置される。そして、回転軸 5の径方向に対して内側及び外側それぞれに形成される内側ケーシング 4a及び外側ケーシング 4bによって、車室 40aが構成される。又、この吸気ダクト 6が、圧縮機 1側において、内側ケーシング 4a及び外側ケーシング 4bそれぞれに接続される吸気ケーシング (第一ケーシング） 6a及び吸気ケーシング (第二ケーシング） 6bによって構成される。

[0029] 即ち、吸気ダクト 6が、同心の円環形状の吸気ケーシング 6a, 6bによって円環状の空間 10を備えた構造となり、吸気ケーシング 6a, 6bによって構成される空間に回転軸 5の径方向に開いた吸込口 7からの外気が供給される。尚、図 1でも示すように、以下の各実施形態において、吸込口 7が上方に設けられるものとして説明を行うが、吸込口 7は、上方に限らず、回転軸 5の径方向に開くものであればよい。同様に、車室 4 Oaが、同軸の円柱形状の内側ケーシング 4a及び外側ケーシング 4bによって二重管構造となり、内側ケーシング 4a及び外側ケーシング 4bの間の空間に、圧縮空気流路 13が構成される。

[0030] 又、内側ケーシング 4a及び外側ケーシング 4bは、圧縮機 1の入口側において支持するためのストラット 8が設けられる。即ち、圧縮機 1の IGV (入口案内翼）となる第 1段目の静翼 11の前段に、ストラット 8が設置されて!/、る。尚、 IGVとなる第 1段目の静翼 11は開閉可能な可動翼であり、この第 1段目の静翼 11によって、吸気ダクト 6より圧縮機 1に供給される空気流量を設定することができる。

[0031] そして、圧縮空気流路 13は、外側ケーシング 4bに固定された静翼 11と、回転軸 5 に固定された動翼 12とが交互に配置されて、吸気ダクト 6によって吸気された外気による空気が供給される。又、タービン流路 33は、タービン車室 40bに固定された静翼 31と、回転軸 5に固定された動翼 32とが交互に配置されて、燃焼器 2によって発生した燃焼ガスが供給される。

[0032] このガスタービンにおいて、圧縮機 1で圧縮された空気は燃焼器 2に供給される。そして、燃焼器 2に供給された圧縮空気は、燃焼器 2に供給される燃料の燃焼に使用される。圧縮空気の一部は、燃焼器 2からの燃焼ガスにより高温に曝されるタービン車室 40bに固定された静翼 31と回転軸 5に固定された動翼 32とを冷却するために使用される。

[0033] そして、燃焼器 2における燃焼動作によって発生する燃焼ガスがタービン 3に供給されて、燃焼ガスが動翼 32及び静翼 31を交互に通過することにより、タービン 3が回転駆動する。タービン 3の回転駆動が回転軸 5を介して圧縮機 1に伝えられることで、圧縮機 1が回転駆動する。これにより、圧縮機 1において、回転軸 5に固定された動翼 12が回転することで、車室 40aに固定された静翼 11と動翼 12とにより形成される空間を流れる空気が圧縮される。 [0034] このように構成されるガスタービン 3の圧縮機 1の各実施形態について、以下に説明する。

[0035] (第 1の実施形態）

本発明の圧縮機の第 1の実施形態について、図面を参照して説明する。図 2は、本実施形態の圧縮機の吸気ダクト周辺の構成を示す概略断面図であり、図 3は、本実施形態の圧縮機に使用されるストラットの回転軸の周方向における設置関係を示す図である。

[0036] 図 2に示すように、内側ケーシング 4aが、回転軸 5の先端側まで伸びるとともに、その先端が外周方向に向かって屈曲した構造とされ、この屈曲した先端に円環状の吸気ケーシング 6aが接続される。又、外側ケーシング 4bが、内側ケーシング 4aよりも圧縮機 1側で屈曲するとともに、その屈曲部分 41が吸気ケーシング 6aの内壁に向かつて膨らんだベルマウス構造とされ、その先端に円環状の吸気ケーシング 6bが接続される。そして、吸気ケーシング 6a, 6bそれぞれの側面が接続されて、吸気ケーシング 6a, 6bと内側ケーシング 4a及び外側ケーシング 4bとによって、円環状の空間 10を備えた吸気ダクト 6が形成される。この吸気ダクト 6は、上方が開いた構成とされることで、上方より外気を吸い込む吸込口 7が形成される。

[0037] 更に、回転軸 5を中心として放射状に設けられるストラット 8が、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41の内側に接続されるとともに内側ケーシング 4aとも接続される。このストラット 8によって、内側ケーシング 4a及び外側ケーシング 4b力圧縮機 1の入口側において支持される。又、ストラット 8は、回転軸 5の軸方向において、内側ケーシング 4 a及び外側ケーシング 4bそれぞれとの接続位置がほぼ一致した形状となる。

[0038] このように構成されるとき、回転軸 5に対して放射状に設置されるストラット 8について、回転軸 5の周方向に対する配置関係を図 3に示す。即ち、 8本のストラット 8a〜8 hが回転軸 5の周方向に設置されるとき、ストラット 8a〜8hにおいて隣接するストラットの間隔の角度の最小値と最大値の差力 ^s、 120° /8 = 15° 以上とされる。尚、 n本のストラット 8の場合、隣接するストラット 8の間隔の角度の最小値と最大値との差が、 12 0。 /n以上となるように設定される。

[0039] 図 3のように 8本のストラット 8a〜8hが設置される場合、ストラット 8a, 8b及びストラット 8e, 8fの間隔を角度 Θ 1、ストラット 8b, 8c及びストラット 8f, 8gの間隔を角度 Θ 2、ストラット 8c, 8d及びストラット 8g, 8hの間隔を角度 Θ 3、ストラット 8d, 8e及びストラット 8h, 8aの間隔を角度 Θ 4とする。このとき、例えば、図 3に示すように、角度 θ 1〜 Θ 3をそれぞれ 40° とするとともに角度 Θ 4を 60° とするように、角度 θ 1〜 θ 4における最小値となる角度 Θ minの値と、最大値となる角度 Θ maxの値との差が、 15° 以上に設定される。

[0040] このように、ストラット 8の間隔の角度の最小値と最大値との差を 120° /n以上とすることで、圧縮流路 13におけるストラット 8下流での全圧の周波数成分の分布を、図 4 (b)に示すような分布特性とすることができる。即ち、ストラット 8の間隔の角度を全て等しくした図 4 (a)のような分布特性では、ストラット本数に応じたハーモニタス成分を有するため、そのハーモニタス成分となる周波数における励振力が突出して大きくなる。それに対して、本実施形態では、図 4 (b)に示すように、ストラット 8を周方向に不等間隔で配置するので、各周波数における励振力を分散させて、ハーモニタス成分を低減すること力 Sできる。尚、図 4は、ストラット 8の下流側に流入する空気の全圧の周波数分布を励振力によって表したもの、即ち、ストラット下流、 IGV上流の流れの全圧変動振幅の周波数分布を示す。

[0041] このように、本実施形態では、図 4 (b)において、ストラット 8の下流側に流入する空気の全圧の周波数成分分布に示すように、ハーモニタス成分を低減することができるため、圧縮機 1の静翼 11及び動翼 12の設置位置に対する設計自由度を増加させること力 Sできる。尚、ストラット 8の周方向の位置関係については、図 3は一例であり、 8 本のス卜ラッ卜 8a〜8h(こ対して、図 5のよう ίこ、角度 θ 1 , Θ 2を 30。、角度 Θ 3を 50 ° 、角度 Θ 4を 70° のように、一部の隣接する間隔の角度が 15° ( = 120/8° )以上となる様にしても構わなレ、。

[0042] 更に、ストラット 8の本数についても、 8本に限らず、内側ケーシング 4aと外側ケーシング 4bとを十分に支持することができるだけの本数だけ設置されるものとすれば、 8 本よりも少なくも多くても構わない。尚、上述したように、ストラット 8によって発生するゥエークにより圧損が発生するので、圧縮機 1に流入させる空気の圧損を低減させるためには、ストラット 8の本数はできるだけ少な!/、方が良!/、。 [0043] (第 2の実施形態）

本発明の圧縮機の第 1の実施形態について、図面を参照して説明する。図 6は、本実施形態の圧縮機の吸気ダクト周辺の構成を示す概略断面図であり、図 2の構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

[0044] 本実施形態では、図 6に示すように、図 2に示す構成と異なり、ストラット 8が、その内側ケーシング 4aでの接続位置 Aが外側ケーシング 4bでの接続位置 Bに比べて上流側に位置するように、回転軸 5の外周に向かって回転軸 5の軸方向の下流側に傾いた形状とされる。このように構成することで、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41の先端 Cからストラット 8の外側ケーシング 4bでの接続位置 Bまでの距離 dが、図 2の構成の場合と比べて長くなる。

[0045] 今、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41がベルマウス形状であるため、吸気ダクト 6の圧縮機 1側の吸気ケーシング 6bの内壁を沿って外周側から流れる空気力 S、その流れが静止されることなぐストラット 8が設置される空気流路 13の入口まで流れる。そのため、空気流路 13の入口では、内側ケーシング 4a側と外側ケーシング 4b側とでは、流入する空気の流速に差が生じる。

[0046] しかしながら、ストラット 8を図 6のような後縁側（回転軸 5の軸方向における下流側）に傾けた形状とすることで、内側ケーシング 4a側から外側ケーシング 4bに向かって、空気流路 13の入口力もストラット 8までの距離を長くすることができる。よって、回転軸 5の径方向に対して、ストラット 8の前縁（回転軸 5の軸方向における上流側の縁）における空気の流速分布を略等しい状態とすることができる。これにより、ストラット 8に流入する空気の流れをより一様な流れとすることができ、外側ケーシング 4bとの接続位置側（チップ側）における圧損を低減することができる。

[0047] 尚、図 6においては、回転軸 5の周方向に配置された複数本のストラット 8において、その外側ケーシング 4bとの接続位置 Bが内側ケーシング 4aとの接続位置 Aに比べて下流側に位置するものとし、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41の先端 Cから接続位置 Bの距離 dを等しいものとした。し力もながら、吸込口 7に近い位置のストラット 8a及び吸込口 7より遠い位置のストラット 8dのそれぞれにおける、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41の先端 Cから外側ケーシング 4bとの接続位置 Bまでの距離 dl , d4を比べたとき、図 7に示すように、距離 dlが距離 d4より長くなるように設定しても構わない。

[0048] 更に、図 7のように、ストラット 8の周方向の位置によって、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41の先端 Cから外側ケーシング 4bとの接続位置 Bまでの距離 dを変化させるとき、吸込口 7の中心と回転軸 5の中心とを結ぶ直線 Lとの交差角度 Θ (0° ≤ Θ≤180 ° 、図 8参照）に応じて変化させるものとし、交差角度 Θが大きくなつて吸込口 7から離れるほど距離 dが大きくなるものとしても構わない。

[0049] 又、ストラット 8の周方向の位置関係については、第 1の実施形態のように（例えば、図 3又は図 5)、隣接するストラット 8の間隔を不等なものとすることで、ストラット 8の下流側に流入する空気の全圧の周波数成分分布におけるハーモニタス成分を低減し、圧縮機 1の翼設計の自由度を高めるようにしても構わない。

[0050] (第 3の実施形態）

本発明の圧縮機の第 1の実施形態について、図面を参照して説明する。図 9は、本実施形態の圧縮機の吸気ダクト周辺の構成を示す概略断面図であり、図 2の構成と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

[0051] 本実施形態では、図 9に示すように、図 2に示す構成と異なり、外側ケーシング 4b の屈曲部分 41が更に吸気ケーシング 6a側に突出した構成となり、外周側において回転軸 5の外周面と略平行な面（吸気ケーシング 6bに対して略垂直な面）となる平坦部分 41 aが形成される。そして、この平坦部分 41aの吸気ケーシング 6a側の先端から内側に向かって断面力その先端が吸気ケーシング 6a側に向いた U字形状となる曲面部分 41bが形成される。

[0052] このように、外側ケーシング 4bの吸気ケーシング 6bと接続される屈曲部分 41に平坦部分 41 aを設けることによって、吸気ケーシング 6bの内壁に沿って外周側から流れ込む空気の流れを静止させることができる。このとき、この空気の流れを平坦部分 4 laで周方向に回り込ませることができるため、屈曲部分 41の平坦部分 41aから曲面部分 41bを沿って流れる空気の流れを、周方向においてほぼ同一条件力も加速させること力 Sできる。これにより、空気流路 13に流れ込む空気の流れの分布を、回転軸 5 の周方向に対して略等しい状態とし、偏流を緩和することができる。

[0053] 又、屈曲部分 41に平坦部分 41aを設けることで、吸気ケーシング 6aに向かって突出させた構成とするため、図 2の構成と比べて、屈曲部分 41の先端 Cからストラット 8 の外側ケーシング 4bでの接続位置 Bまでの距離 dを長くすることができる。これにより、第 2の実施形態と同様、ストラット 8に流入する空気の流れをより一様な流れとすることができ、外側ケーシング 4bとの接続位置側（チップ側）における圧損を低減することができる。

[0054] よって、本実施形態のように、屈曲部分 41に平坦部分 41aを設けて吸気ダクト 6内部に突出させることで、空気流路 13に流れ込む空気の流れの分布を、回転軸 5の径方向及び周方向それぞれに対して略等しレ、状態とし、偏流を小さくすることができるため、圧縮機の効率低下を抑制できる。

[0055] 尚、図 9においては、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41を、回転軸 5の周方向に対して同一の断面形状とするものとした力 S、図 10に示すように、吸込口 7に近い位置の平坦部 41aの軸方向の長さが、吸込口 7に遠い位置の平坦部 41aの軸方向の長さよりも短くなるようにしても構わない。このようにすることで、吸込口 7に近い位置のストラット 8a及び吸込口 7より遠い位置のストラット 8dのそれぞれにおける、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41の先端 Cから外側ケーシング 4bとの接続位置 Bまでの距離 dl , d4 を比べたとき、図 10に示すように、距離 dlが距離 d4より長くなる。尚、吸込口 7に遠い位置では、屈曲部分 41に平坦部 41aが構成されずに、図 2と同様のベルマウス形状となるようにしても構わない。

[0056] 更に、図 10に示すような構成とするとき、屈曲部分 41の周方向の位置によって、外側ケーシング 4bの屈曲部分 41の先端 Cから外側ケーシング 4bとの接続位置 Bまでの距離 dを変化させるとき、吸込口 7の中心と回転軸 5の中心とを結ぶ直線 Lとの交差角度 θ (0° ≤ θ≤180° 、図 8参照）に応じて変化させるものとし、交差角度 Θが大きくなつて吸込口 7から離れるほど距離 dが大きくなるものとしても構わな!/、。

[0057] 尚、本実施形態においても、ストラット 8の周方向の位置関係については、第 1の実施形態のように (例えば、図 3又は図 5)、隣接するストラット 8の間隔を不等なものとすることで、ストラット 8の下流側に流入する空気の全圧の周波数成分分布におけるハ一モニタス成分を低減し、圧縮機 1の翼設計の自由度を高めるようにしても構わない。又、第 2の実施形態のように、ストラット 8において、外側ケーシング 4bとの接続位置 Bが内側ケーシング 4aとの接続位置 Aに比べて下流側に位置するものとして、ストラット 8の前縁における空気の流速分布を略等しい状態とするものとしても構わない。産業上の利用可能性

本発明の圧縮機は、回転軸を中心とした円環状の空間を備えるとともに、片側を開口して吸込口とした、片吸込構造の圧縮機に適用可能である。又、燃焼ガスにより回転駆動するガスタービンと同一軸となるように構成された圧縮機に対して適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 回転軸を覆うように配置された内側ケーシングと、

前記内側ケーシングを覆うように配置され、前記回転軸の周囲に流体流路を形成する外側ケーシングと、

前記流体流路の入口側で前記内側ケーシングと前記外側ケーシングとの間に架設された複数のストラットとを備え、

前記複数のストラットが、前記回転軸を中心として放射状に配設され、かつ前記回転軸の周方向に隣接する前記ストラットの間隔が不等である圧縮機。

[2] 前記ストラットが前記回転軸の周方向に n本配置され (nは 2以上の整数）、

前記回転軸を中心としたときの隣接する前記ストラットの間隔を表す角度の最大値と最小値との差が、 120° /n以上となる請求項 1に記載の圧縮機。

[3] 前記流体流路の入口端で前記内側ケーシングに接続される第一ケーシングと、前記流体流路の入口端で前記外側ケーシングに接続される第二ケーシングとをさらに備え、

前記外側ケーシングの前記第二ケーシングとの接続部分に、前記第一ケーシングに向かって突出するように屈曲する屈曲部が形成されている請求項 1又は請求項 2 に記載の圧縮機。

[4] 前記屈曲部が、前記第二ケーシングに隣接し、前記回転軸の外周面と略平行な面をなす平坦部と、前記平坦部の先端から前記回転軸の径方向内方に向かって滑らかに湾曲する曲面部とを備え、

前記屈曲部の断面は、前記第一ケーシングに向かって突出する略 U字形状をなす請求項 3に記載の圧縮機。

[5] 前記ストラットの前記外側ケーシングとの接続部は、前記屈曲部の先端よりも前記回転軸の軸方向の下流側に位置する請求項 3又は請求項 4に記載の圧縮機。

[6] 前記回転軸の周方向に沿って円環状に形成された前記平坦部のうち、前記第一および第二ケーシングの先端に形成された外気の吸込口に隣接するある部分の前記軸方向の長さが、前記ある部分よりも前記吸込口から遠くに位置する他の部分の前記軸方向の長さよりも長い請求項 4又は請求項 5に記載の圧縮機。

[7] 前記回転軸の周方向に沿って円環状に形成された前記屈曲部のうち、前記第一および第二ケーシングの先端に形成された外気の吸込口に隣接するある部分の先端が、前記ある部分よりも前記吸込口から遠くに位置する他の部分の先端よりも前記第一ケーシングに向かって突出している請求項 3〜請求項 6のいずれか一項に記載の圧縮機。

[8] 前記ストラットの前記外側ケーシングとの接続部は、前記ストラットの前記内側ケーシングとの接続部よりも前記回転軸の軸方向の下流側に位置する請求項 1〜請求項

7の!/、ずれか一項に記載の圧縮機。

[9] 前記ストラットの前記外側ケーシングとの接続部と、前記ストラットの前記内側ケーシングとの接続部との前記軸方向の距離は、前記吸込口に近い前記ストラットほど長い請求項 8に記載の圧縮機。