JPH1162624A

JPH1162624A - ガスタービンエンジン

Info

Publication number: JPH1162624A
Application number: JP24609497A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Maekawa; 裕彦前川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】タービン段からコンプレッサ段への断熱性に優
れたガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】ラジアルコンプレッサインペラ１２とラジ
アルタービンロータ１１とが背板合わせの状態でシャフ
ト１３に設けられ、これらコンプレッサインペラとター
ビンロータとの間にコンプレッサディフューザプレート
４１とタービンノズルプレート４０とが断熱構造部材４
２を挟んで設けられたガスタービンエンジンであり、断
熱構造部材４２のタービンノズルプレート側の面に環状
凹部４３が形成され、当該環状凹部４３により形成され
た断熱構造部材とタービンノズルプレートとの径の異な
る２つの環状接触面４２ａ，４２ｂのうち大径側の環状
接触面４２ａの周方向に複数の溝４２１ａ．４２２ａが
形成され、これら複数の溝のうちの少なくとも１つの溝
４２１ａが、天方向に形成されている。

Description

【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
ジンに関し、特にタービン段からコンプレッサ段への断
熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスタービンエンジンとしては、
例えば特開平２−２３８，１３２号公報に開示されたも
のが知られている。図１５はこのガスタービンエンジン
の主要縦断面図、図１６は燃焼器３とレキュペレータ
（回収熱交換器）５とのプレナムチャンバ２７への取付
構造を示す分解斜視図である。

【０００３】この種のガスタービンエンジン１は、コン
プレッサ２、燃焼器３、タービン４およびレキュペレー
タ５の基本コンポーネントから成り立っている。

【０００４】概略を説明すると、まず燃焼器３の端部に
取り付けられたキャップ３５には、燃料噴射弁６と点火
栓７とが取り付けられており、後述するコンプレッサ２
からの圧縮空気と燃料噴射弁６から噴射された燃料との
混合気を点火栓７で燃焼させる。この燃焼器３から流出
した燃焼ガスは、図中矢印で示されるように、プレナム
チャンバ２７と断熱材３３とで画成された流路２８を通
り、さらにタービンハウジング外周壁３４との間で渦巻
き状に画成された流路２９を通ってタービンロータ１１
に導かれる。そして、このタービンロータ１１で膨張
し、当該タービンロータ１１に回転力を付与する。な
お、断熱材３３は、フランジ２２側に接合して設けられ
ており、タービンロータ１１に導かれる燃焼ガスを断熱
する。

【０００５】一方、発電機などの負荷に連結されるシャ
フト１３（連結端を１４で示す。）は、一対の軸受１５
で支持されており、このシャフト１３には、燃焼器３か
らの高温ガスによって駆動される上記タービンロータ１
１と、吸入空気を加圧して燃焼器３へ圧送する遠心式コ
ンプレッサインペラ１２とが、背板合わせの状態で連結
されている。

【０００６】また、図１６にも示すようにレキュペレー
タ５は燃焼器３に対して並列に配置されており、プレナ
ムチャンバ２７に形成された接合フランジ２７Ａにディ
フューザ２５の接合フランジ２５Ａが接合され、当該デ
ィフューザ２５の他方の接合フランジ２５Ｂにレキュペ
レータ５が接合されている。これにより、これら燃焼器
３とレキュペレータ５とを共に覆うチャンバ２１が形成
され、コンプレッサ２から吐出した低温圧縮空気は、図
中矢印で示されるように、フランジ２２に形成された環
状流路２３を通ってチャンバ２１内に流入し、さらにこ
のチャンバ２１内を通ってレキュペレータ５に導かれる
ことになる。

【０００７】上述したタービン４から排出された高温排
気ガスは、タービンハウジング２６からディフューザ２
５を介してレキュペレータ５に流入する。このレキュペ
レータ５は、タービン４から排出される排気ガスの流れ
方向に沿って配置され、当該レキュペレータ５には、タ
ービン４から送られる高温排気ガスを通過させるための
流路（図示せず）がシャフト１３の回転方向に形成され
ている。また、レキュペレータ５には、上述したコンプ
レッサ２から送られる低温圧縮空気を通過させる流路
が、排気ガス流路に対して伝熱壁を介して平行に対向す
るように形成されており、コンプレッサ２からの低温圧
縮空気に排気ガスの熱を吸収し、高温となった圧縮空気
を燃焼器３に送り込むことで、燃料消費率を減らすよう
になっている。

【０００８】レキュペレータ５には、チャンバ２１内に
開口する流入口５Ａが形成されており、この流入口５Ａ
からレキュペレータ５内に流入した低温圧縮空気は、こ
こで高温の排気ガスから熱を吸収する。このようにして
レキュペレータ５を通って加熱された圧縮空気は、ヘッ
ダ５Ｃで曲げられたのち接合フランジ５Ｂを介して燃焼
器３に流入する。

【０００９】なお、ガスタービンエンジンに用いられる
レキュペレータ５としては、本例で示した対向式レキュ
ペレータの他、排気ガスと低温圧縮空気とが互いに直交
する直交流式レキュペレータなどが知られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のガスタービンエンジンにあっては、タービン
段の燃焼ガスの熱の一部が、背板合わせとなっているコ
ンプレッサ段に伝わり、これがコンプレッサ段における
圧縮行程にある吸入空気に伝わって当該コンプレッサの
圧縮効率を低下させるという問題があった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、タービン段からコンプレッ
サ段への断熱性に優れたガスタービンエンジンを提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

１）上記目的を達成するために、請求項１記載のガスタ
ービンエンジンは、ラジアルコンプレッサインペラとラ
ジアルタービンロータとが背板合わせの状態でシャフト
に設けられ、これらコンプレッサインペラとタービンロ
ータとの間にコンプレッサディフューザプレートとター
ビンノズルプレートとが断熱構造部材を挟んで設けられ
たガスタービンエンジンにおいて、前記断熱構造部材の
前記タービンノズルプレート側の面に、環状凹部が形成
され、当該環状凹部により形成された断熱構造部材とタ
ービンノズルプレートとの径の異なる２つの環状接触面
のうち大径側の環状接触面の周方向に、複数の溝が形成
され、これら複数の溝のうちの少なくとも１つの溝の周
方向位置が、天地方向の天にあることを特徴とする。

【００１３】ラジアルコンプレッサインペラとラジアル
タービンロータとが背板合わせの状態でシャフトに設け
られたガスタービンエンジンでは、燃焼器からタービン
ロータに流入する高温ガスの熱が断熱構造部材を介して
コンプレッサ段に伝わり圧縮行程にある吸入空気の圧縮
効率を低下しようとする。しかしながら、請求項１記載
のガスタービンエンジンでは、第１に断熱構造部材のタ
ービンノズルプレート側の面に環状凹部が形成されてい
るので、この環状凹部で構成された空間が、熱伝導率が
きわめて小さい空気断熱層を構成することになり、しか
もこの空気断熱層を形成することで断熱構造部材とター
ビンノズルプレートとの接触面積が実質的に小さくなる
ので、タービン段からコンプレッサ段への断熱性を高め
ることができる。さらに第２には、空気断熱層を区画す
る環状接触面の大径側には複数の溝が形成されそのうち
の一つが天位置に形成されているので、空気の自然対流
によって断熱空気層の空気が常に入れ替わり、断熱空気
層自体の断熱効果を維持できるとともに断熱構造部材を
冷却することもできる。このような相乗的効果によって
タービン段からコンプレッサ段への断熱性が高められ
る。

【００１４】２）請求項２記載のガスタービンエンジン
は、前記複数の溝の他の少なくとも１つの溝が、周方向
において燃焼器からの流入方向に形成され、かつ当該溝
の周方向の幅が前記燃焼器からプレナムチャンバへ流入
する流路直径より大きいことを特徴とする。

【００１５】タービンノズルプレートの周方向の温度分
布については、燃焼器から高温の燃焼ガスが流入するた
め、燃焼器に向かう位置、すなわち燃焼器からのガスの
流入方向が最も高温となる。しかしながら、請求項２記
載のガスタービンエンジンでは、この燃焼器からのガス
の流入方向に溝が形成されているので、最も高温となる
位置で断熱構造部材とタービンノズルプレートとの固体
接触が避けられ、これによりタービンノズルプレートか
ら断熱構造部材へ伝わる熱量を低減することができる。
また、この溝の幅を燃焼器からプレナムチャンバへ流入
する流路直径より大きくしているので、この断熱効果が
より顕著になる。

【００１６】３）請求項３記載のガスタービンエンジン
は、前記溝が、前記タービンノズルプレートに形成され
た翼間の流路と同じ周方向位置に設けられていることを
特徴とする。

【００１７】いわゆる静翼であるタービンノズルプレー
トには燃焼器からのガスをタービンロータに導き当該タ
ービンロータを回転させるための複数の翼が形成されて
いるが、この翼間を高温の燃焼ガスが通過するのでこの
領域が最も高温となる。しかしながら、請求項３記載の
ガスタービンエンジンでは、溝が翼間に相当する位置に
形成されているので、最も高温となる位置で断熱構造部
材とタービンノズルプレートとの固体接触が避けられ、
これによりタービンノズルプレートから断熱構造部材へ
伝わる熱量を低減することができる。この場合、全ての
翼間に溝を形成することが最も望ましいが、本発明では
特に限定されない。

【００１８】４）請求項４記載のガスタービンエンジン
は、前記タービンノズルプレートに、当該タービンノズ
ルプレートと前記断熱構造部材の環状凹部とで形成され
る空間と、前記タービンノズルプレートの入口とを連通
する複数の連通孔が設けられていることを特徴とする。

【００１９】ガスタービンエンジン運転中においては、
コンプレッサ出口の圧力とタービン入口の圧力とを比較
すると、タービン入口の方が常に低圧となる。したがっ
て、請求項４記載のガスタービンエンジンでは、タービ
ンノズルプレートに断熱空気層とタービンノズルプレー
トの入口とを連通する複数の連通孔が設けられているの
で、コンプレッサ出口の低温空気が、断熱構造部材に形
成された溝から断熱空気層に入り、ここを流れたのちタ
ービン入口へ流出することになる。このコンプレッサ出
口から断熱空気層に流入した空気は、タービン入口の燃
焼ガスに比べて格段に低温であるため、タービンノズル
プレートおよび断熱構造部材が冷却され、タービンノズ
ルプレートから断熱構造部材を通ってコンプレッサディ
フューザプレートへ伝わる熱量を低減することができ
る。

【００２０】５）請求項５記載のガスタービンエンジン
は、前記連通孔は、周方向位置が前記タービンノズルプ
レートの翼間の略中央であって、半径方向位置が前記タ
ービンノズルの出口から略最大距離にあることを特徴と
する。

【００２１】コンプレッサ出口の低温空気を断熱空気層
に取り込んでタービン入口へ排出させる空気循環を構成
する場合、燃焼器から送られる本来的な燃焼ガスの流れ
を乱すことはタービン性能の点で好ましくない。このた
め、請求項５記載のガスタービンエンジンでは、連通孔
が周方向においてタービンノズルプレートの翼の略中央
に設けられているので、当該連通孔からタービン入口へ
排出された空気はタービンノズルの出口（すなわちター
ビンロータの入口）に至る距離が長くなり、この間に翼
間の流れに生じる乱れを小さくすることができる。ま
た、請求項５記載のガスタービンエンジンでは、連通孔
が、半径方向においてタービンノズルの出口から略最大
距離となる位置に設けられているので、これによっても
翼間の流れに生じる乱れを小さくすることができる。

【００２２】６）請求項６記載のガスタービンエンジン
は、前記溝と前記タービンノズルプレートの連通孔が、
周方向に位相をもって形成されていることを特徴とす
る。こうすることで、溝から空気断熱層内へ流入した低
温空気は、長経路をもって連通孔から排出されるので、
タービンノズルプレートおよび断熱構造部材の冷却効果
がさらに助長される。

【００２３】７）請求項７記載のガスタービンエンジン
は、複数の連通孔のうちの少なくとも１つの連通孔の周
方向位置が、燃焼器からの流入方向の近傍にあることを
特徴とする。

【００２４】タービンノズルプレートの周方向の温度分
布については、燃焼器から高温の燃焼ガスが流入するた
め、燃焼器に向かう位置、すなわち燃焼器からのガスの
流入方向が最も高温となる。これは、タービンノズルプ
レートの翼間に不均一な温度の燃焼ガスを流入させるこ
ととなり、タービン性能を低下させる一因となる。ま
た、連通孔からタービン入口へ排出される空気は、燃焼
ガスに比べると著しく低温である。

【００２５】そこで、請求項７記載のガスタービンエン
ジンでは、燃焼器からの流入方向の近傍に少なくとも一
つの連通孔を設けることとし、これにより最も高温とな
ったタービンノズルプレートの翼間に低温の空気を供給
することで、当該タービンノズルプレートに作用する熱
応力を低減するとともに、この領域のガス温度を低下さ
せることができる。

【００２６】８）上述した発明では断熱構造部材のター
ビンノズルプレート側に断熱空気層を形成したが、上記
目的は断熱構造部材のコンプレッサディフューザプレー
ト側に断熱空気層を形成することによっても達成するこ
とができる。

【００２７】すなわち、請求項８記載のガスタービンエ
ンジンは、ラジアルコンプレッサインペラとラジアルタ
ービンロータとが背板合わせの状態でシャフトに設けら
れ、これらコンプレッサインペラとタービンロータとの
間にコンプレッサディフューザプレートとタービンノズ
ルプレートとが断熱構造部材を挟んで設けられたガスタ
ービンエンジンにおいて、前記断熱構造部材の前記コン
プレッサディフューザプレート側の面に、環状凹部が形
成され、当該環状凹部により形成された断熱構造部材と
コンプレッサディフューザプレートとの径の異なる２つ
の環状接触面のうち大径側の環状接触面の周方向に、複
数の溝が形成され、これら複数の溝のうちの１つの溝の
周方向位置が、天地方向の天にあることを特徴とする。

【００２８】既述したように、ラジアルコンプレッサイ
ンペラとラジアルタービンロータとが背板合わせの状態
でシャフトに設けられたガスタービンエンジンでは、燃
焼器からタービンロータに流入する高温ガスの熱が断熱
構造部材を介してコンプレッサ段に伝わり圧縮行程にあ
る吸入空気の圧縮効率を低下しようとする。しかしなが
ら、請求項８記載のガスタービンエンジンでは、第１に
断熱構造部材のコンプレッサディフューザプレート側の
面に環状凹部が形成されているので、この環状凹部で構
成された空間が、熱伝導率がきわめて小さい空気断熱層
を構成することになり、しかもこの空気断熱層を形成す
ることで断熱構造部材とコンプレッサディフューザプレ
ートとの接触面積が実質的に小さくなるので、タービン
段からコンプレッサ段への断熱性を高めることができ
る。さらに第２には、空気断熱層を区画する環状接触面
の大径側には複数の溝が形成されそのうちの一つが天位
置に形成されているので、空気の自然対流によって断熱
空気層の空気が常に入れ替わり、断熱空気層自体の断熱
効果を維持できるとともに断熱構造部材を冷却すること
もできる。このような相乗的効果によってタービン段か
らコンプレッサ段への断熱性が高められる。

【００２９】９）請求項９記載のガスタービンエンジン
は、前記複数の溝の他の少なくとも１つの溝が、周方向
において燃焼器からの流入方向に形成され、かつ当該溝
の周方向の幅が前記燃焼器からプレナムチャンバへ流入
する流路直径より大きいことを特徴とする。

【００３０】コンプレッサディフューザプレートの周方
向の温度分布については、燃焼器から高温の燃焼ガスが
流入して伝達されるため、タービンノズルプレートの燃
焼器に向かう位置、すなわち燃焼器からのガスの流入方
向が最も高温となる。しかしながら、請求項９記載のガ
スタービンエンジンでは、この燃焼器からのガスの流入
方向に溝が形成されているので、最も高温となる位置で
断熱構造部材とコンプレッサディフューザプレートとの
固体接触が避けられ、これにより断熱構造部材からコン
プレッサディフューザプレートへ伝わる熱量を低減する
ことができる。また、この溝の幅を燃焼器からプレナム
チャンバへ流入する流路直径より大きくしているので、
この断熱効果がより顕著になる。

【００３１】１０）請求項１０記載のガスタービンエン
ジンは、前記溝が、前記コンプレッサディフューザプレ
ートに形成された翼間の流路と同じ周方向位置に設けら
れていることを特徴とする。

【００３２】いわゆる静翼であるコンプレッサディフュ
ーザプレートには吸入空気をコンプレッサインペラに導
き当該吸入空気を圧縮するための複数の翼が形成されて
いるが、この翼間を通過する吸入空気に熱が伝わるとコ
ンプレッサの圧縮効率が低下する。しかしながら、請求
項１０記載のガスタービンエンジンでは、溝が翼間に相
当する位置に形成されているので、最も伝熱させたくな
い領域で断熱構造部材とコンプレッサディフューザプレ
ートとの固体接触が避けられ、これにより断熱構造部材
からコンプレッサディフューザプレートへ伝わる熱量を
低減することができる。この場合、全ての翼間に溝を形
成することが最も望ましいが、本発明では特に限定され
ない。

【００３３】１１）請求項１１記載のガスタービンエン
ジンは、前記断熱構造部材および前記タービンノズルプ
レートに、前記コンプレッサディフューザプレートと前
記断熱構造部材の環状凹部とで形成される空間と、前記
タービンノズルプレートの入口とを連通する複数の連通
孔が設けられていることを特徴とする。

【００３４】ガスタービンエンジン運転中においては、
コンプレッサ出口の圧力とタービン入口の圧力とを比較
すると、タービン入口の方が常に低圧となる。したがっ
て、請求項１１記載のガスタービンエンジンでは、断熱
構造部材およびタービンノズルプレートのそれぞれに断
熱空気層とタービンノズルプレートの入口とを連通する
複数の連通孔が設けられているので、コンプレッサ出口
の低温空気が、断熱構造部材に形成された溝から断熱空
気層に入り、ここを流れたのちタービン入口へ流出する
ことになる。このコンプレッサ出口から断熱空気層に流
入した空気は、タービン入口の燃焼ガスに比べて格段に
低温であるため、断熱構造部材およびコンプレッサディ
フューザプレートが冷却され、タービンノズルプレート
から断熱構造部材を通ってコンプレッサディフューザプ
レートへ伝わる熱量を低減することができる。

【００３５】１２）請求項１２記載のガスタービンエン
ジンは、前記タービンノズルプレートに形成された連通
孔は、周方向位置が前記タービンノズルプレートの翼間
の略中央であって、半径方向位置が前記タービンノズル
の出口から略最大距離位置にあることを特徴とする。

【００３６】コンプレッサ出口の低温空気を断熱空気層
に取り込んでタービン入口へ排出させる空気循環を構成
する場合、燃焼器から送られる本来的な燃焼ガスの流れ
を乱すことはタービン性能の点で好ましくない。このた
め、請求項１２記載のガスタービンエンジンでは、ター
ビンノズルプレートの連通孔が周方向においてタービン
ノズルプレートの翼の略中央に設けられているので、当
該連通孔からタービン入口へ排出された空気はタービン
ノズルの出口（すなわちタービンロータの入口）に至る
距離が長くなり、この間に翼間の流れに生じる乱れを小
さくすることができる。また、請求項１２記載のガスタ
ービンエンジンでは、タービンノズルプレートの連通孔
が、半径方向においてタービンノズルの出口から略最大
距離となる位置に設けられているので、これによっても
翼間の流れに生じる乱れを小さくすることができる。

【００３７】１３）請求項１３記載のガスタービンエン
ジンは、前記断熱構造部材の連通孔の周方向位置が、当
該断熱構造部材のコンプレッサ側に形成された溝に対し
て位相が略最大となる位置とされ、半径方向位置が、前
記溝からの距離が略最大となる位置とされ、かつ前記断
熱構造部材の連通孔と前記タービンノズルプレートの連
通孔との周方向位置の位相が、略最大であることを特徴
とする。

【００３８】請求項１１記載のガスタービンエンジンの
如く、コンプレッサ出口の低温空気を断熱空気層に取り
込んでタービン入口へ排出させる空気循環を構成する場
合、低温空気の循環経路が冷却すべき領域全てにわたっ
て形成されることが好ましい。この点、請求項１３記載
のガスタービンエンジンでは、断熱構造部材に形成され
た断熱空気層の全体に低温空気が行き渡り、断熱構造部
材に対する冷却効率が高くなる。

【００３９】１４）請求項１４記載のガスタービンエン
ジンは、前記タービンノズルプレートに形成された複数
の連通孔のうちの少なくとも１つの連通孔の周方向位置
が、燃焼器からの流入方向の近傍にあることを特徴とす
る。

【００４０】既述したように、タービンノズルプレート
の周方向の温度分布については、燃焼器から高温の燃焼
ガスが流入するため、燃焼器に向かう位置、すなわち燃
焼器からのガスの流入方向が最も高温となる。これは、
タービンノズルプレートの翼間に不均一な温度の燃焼ガ
スを流入させることとなり、タービン性能を低下させる
一因となる。また、連通孔からタービン入口へ排出され
る空気は、燃焼ガスに比べると著しく低温である。

【００４１】そこで、請求項１４記載のガスタービンエ
ンジンでは、燃焼器からの流入方向の近傍に少なくとも
一つの連通孔を設けることとし、これにより最も高温と
なったタービンノズルプレートの翼間に低温の空気を供
給することで、当該タービンノズルプレートに作用する
熱応力を低減するとともに、この領域のガス温度を低下
させることができる。

【００４２】１５）請求項１５記載のガスタービンエン
ジンは、請求項１および８に記載のガスタービンエンジ
ン、つまり断熱構造部材の両面に断熱空気層および溝が
形成されているガスタービンエンジンにおいて、前記断
熱構造部材の前記タービンノズルプレート側に形成され
た溝と、前記コンプレッサディフューザプレート側に形
成された溝との周方向位置が、天地方向の天にある溝を
除いて、一致しないことを特徴とする。

【００４３】タービン段から断熱構造部材を介してコン
プレッサ段へ伝わる熱は、伝熱媒体の熱伝導率と伝熱距
離に相関するが、請求項１５記載のガスタービンエンジ
ンでは、断熱構造部材とタービンノズルプレートとの固
体接触面から、断熱構造部材とコンプレッサディフュー
ザプレートとの固体接触面に至る距離が長くなるので、
そのぶん伝熱量を抑制することができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載のガスタービンエンジンに
よれば、タービンノズルプレートと断熱構造部材との間
に断熱空気層が形成されているので、熱伝導率が小さく
なると同時に固体接触面積が必然的に小さくなり、その
結果、タービン段から断熱構造部材に対する断熱性が向
上する。また、複数の溝が形成されているので、断熱空
気層内の空気の自然対流が生じ、これによっても断熱性
が高まることとなる。

【００４５】請求項２記載のガスタービンエンジンによ
れば、最も高温となる燃焼器からの流入方向の位置で断
熱構造部材とタービンノズルプレートとの固体接触が避
けられ、これによりタービンノズルプレートから断熱構
造部材へ伝わる熱量を低減することができる。

【００４６】請求項３記載のガスタービンエンジンによ
れば、最も高温となるタービンノズルプレートの翼間の
位置で断熱構造部材とタービンノズルプレートとの固体
接触が避けられ、これによりタービンノズルプレートか
ら断熱構造部材へ伝わる熱量を低減することができる。

【００４７】請求項４記載のガスタービンエンジンによ
れば、コンプレッサ出口の低温空気を断熱空気層に導入
するので、タービンノズルプレートおよび断熱構造部材
が冷却され、タービンノズルプレートから断熱構造部材
を通ってコンプレッサディフューザプレートへ伝わる熱
量を低減することができる。

【００４８】請求項５記載のガスタービンエンジンによ
れば、タービンノズルプレートの翼間の燃焼ガスの定常
流れが維持できるので、タービン性能の低下を防止する
ことができる。

【００４９】請求項６記載のガスタービンエンジンによ
れば、溝から断熱空気層内へ流入した低温空気は長経路
をもって連通孔から排出されるので、タービンノズルプ
レートおよび断熱構造部材の冷却効果がさらに助長され
る。

【００５０】請求項７記載のガスタービンエンジンによ
れば、最も高温となったタービンノズルプレートの翼間
に低温の空気を供給するので、タービンノズルプレート
に作用する熱応力が低減できるとともに、この領域のガ
ス温度を低下させることができ、ガス温度の不均一によ
って生じるタービン性能の低下を抑止することができ
る。

【００５１】請求項８記載のガスタービンエンジンによ
れば、コンプレッサディフューザプレートと断熱構造部
材との間に断熱空気層が形成されているので、熱伝導率
が小さくなると同時に固体接触面積が必然的に小さくな
り、その結果、断熱構造部材からコンプレッサ段に対す
る断熱性が向上する。また、複数の溝が形成されている
ので、断熱空気層内の空気の自然対流が生じ、これによ
っても断熱性が高まることとなる。

【００５２】請求項９記載のガスタービンエンジンによ
れば、最も高温となる燃焼器の流入方向の位置で断熱構
造部材とコンプレッサディフューザプレートとの固体接
触が避けられ、これにより断熱構造部材からコンプレッ
サディフューザプレートへ伝わる熱量を低減することが
できる。

【００５３】請求項１０記載のガスタービンエンジンに
よれば、最も伝熱させたくない領域、つまりコンプレッ
サディフューザプレートの翼間で、断熱構造部材とコン
プレッサディフューザプレートとの固体接触が避けら
れ、これにより断熱構造部材からコンプレッサディフュ
ーザプレートへ伝わる熱量を低減することができる。

【００５４】請求項１１記載のガスタービンエンジンに
よれば、コンプレッサ出口の低温空気を断熱空気層に導
入するので、断熱構造部材およびコンプレッサディフュ
ーザプレートが冷却され、タービンノズルプレートから
断熱構造部材を通ってコンプレッサディフューザプレー
トへ伝わる熱量を低減することができる。

【００５５】請求項１２記載のガスタービンエンジンに
よれば、タービンノズルプレートの翼間の燃焼ガスの定
常流れが維持できるので、タービン性能の低下を防止す
ることができる。

【００５６】請求項１３記載のガスタービンエンジンに
よれば、断熱構造部材に形成された断熱空気層の全体に
低温空気が行き渡るので、断熱構造部材に対する冷却効
率がさらに高くなる。

【００５７】請求項１４記載のガスタービンエンジンに
よれば、最も高温となったタービンノズルプレートの翼
間に低温の空気を供給するので、タービンノズルプレー
トに作用する熱応力が低減できるとともに、この領域の
ガス温度を低下させることができ、これによりガス温度
の不均一によって生じるタービン性能の低下を抑止する
ことができる。

【００５８】請求項１５記載のガスタービンエンジンに
よれば、断熱構造部材とタービンノズルプレートとの固
体接触面から、断熱構造部材とコンプレッサディフュー
ザプレートとの固体接触面に至る距離が長くなるので、
その分伝熱量を抑制することができる。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。第１実施形態図１〜図５は本発明の第１実施形態に関する図であっ
て、図１は図１５に示す従来のガスタービンエンジンの
Ｘ部に相当する部分の断面図、図２は図１のＹ部拡大断
面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は図１
のＥ−Ｅ線に沿う断面図、図５は図２のＡ−Ａ矢視図で
ある。以下の実施形態において、図１〜図５を参照して
説明する部分以外の主要コンポーネントの構成について
は、便宜的に図１５および図１６に示す図面を参照して
説明する。

【００６０】本実施形態のガスタービンエンジン１は、
図１５に示すようにコンプレッサ２、燃焼器３、タービ
ン４およびレキュペレータ５の基本コンポーネントから
成り立っており、コンプレッサ２からの圧縮空気と燃料
噴射弁６から噴射された燃料との混合気を点火栓７で燃
焼させ、この燃焼ガスをタービン４に送り込んでタービ
ンロータ１１を回転させ、これをシャフト１３から外部
へ出力する。なお、レキュペレータ５は、燃焼ガスの廃
熱を利用して圧縮吸入空気を加熱し、燃焼器３における
燃焼効率を高めるためのコンポーネントである。

【００６１】図１にも示されるように、タービン４のラ
ジアルタービンロータ１１とコンプレッサ２のコンプレ
ッサインペラ１２とは、これら背板合わせとした状態で
シャフト１３に装着されている。

【００６２】また、タービン４を構成するタービンノズ
ルプレート４０が、タービンロータ１１の背面側に設け
られており、図１のＢ−Ｂ断面である図３にも示される
ように、当該タービンノズルプレート４０にはタービン
４の静翼を構成する複数の翼４８が形成されている。こ
の複数の翼４８の間が燃焼ガスの流路となり、これによ
りタービンロータ１１に回転力が付与される。

【００６３】一方、コンプレッサ２を構成するコンプレ
ッサディフューザプレート４１が、コンプレッサインペ
ラ１２の背面に設けられており、図１のＥ−Ｅ断面であ
る図４にも示されるように、当該コンプレッサディフュ
ーザプレート４１にはコンプレッサ２の静翼を構成する
複数の翼５４が形成されている。この複数の翼５４の間
が圧縮後の吸入空気の流路となり、コンプレッサインペ
ラ１２の回転により圧縮された空気は当該コンプレッサ
ディフューザプレート４１で拡散される。

【００６４】なお、本実施形態では、タービンロータ１
１とコンプレッサインペラ１２との間に設けられたバッ
クプレート４１１は、コンプレッサディフューザプレー
ト４１に一体化されている。

【００６５】さらに本実施形態では、上述したタービン
ノズルプレート４０とコンプレッサディフューザプレー
ト４１との間に、断熱構造部材４２が介装され、図示し
ないボルトで締結されている。

【００６６】また、図１の拡大図である図２にも示され
るように、断熱構造部材４２には、タービンノズルプレ
ート４０側およびコンプレッサディフューザプレート４
１側にそれぞれ環状凹部４３，４４が形成されており、
これにより、タービンノズルプレート４０およびコンプ
レッサディフューザプレート４１のそれぞれとの間に空
間が形成される。換言すれば、断熱構造部材４２と、タ
ービンノズルプレート４０およびコンプレッサディフュ
ーザプレート４１のそれぞれとの接触面は、図５にも示
されるように、当該断熱構造部材４２の最外周４２ａと
最内周４２ｂとになる。

【００６７】また、断熱構造部材４２のタービンノズル
プレート４０側の外周４２ａには、図５に示されるよう
に、複数の溝４２１ａ，４２２ａが設けられており、そ
のうちの一つの溝４２１ａは、天地方向の天の位置、つ
まりガスタービンエンジン１の使用時における鉛直上向
きに形成されている。

【００６８】次に作用を説明する。

【００６９】タービンノズルプレート４０は、タービン
ロータ１１に流入する燃焼ガスよって加熱され、高温と
なる。この熱が、コンプレッサ２へ流入すると、圧縮行
程の途中で加熱されることとなり、コンプレッサ２の性
能を低下させることとなる。

【００７０】本実施形態では、タービンノズルプレート
４０とコンプレッサディフューザプレート４１とが断熱
構造部材４２を介して締結されており、高温となったタ
ービンノズルプレート４０の熱は、断熱構造部材４２へ
流入するが、断熱構造部材４２のタービン４側の面には
環状凹部４３が形成されており、タービンノズルプレー
ト４０との固体接触面積は、最外周面４２ａおよび最内
周面４２ｂと小さくなっているので、大部分は環状凹部
４３内の空間の熱伝導率の小さい断熱空気層を介してタ
ービンノズルプレート４０と相対することとなる。これ
により、タービンノズルプレート４０から、断熱構造部
材４２へ流入する熱量が低減されることになる。

【００７１】さらに、最外周面４２ａには、図５に示す
ように複数の溝４２１ａ，４２２ａが設けられているた
め、コンプレッサ２の出口部４５の空気より高温の空気
は、自然対流によって、周方向の天の位置にある溝４２
１ａからコンプレッサ２の出口部４５へ流出し、その代
わりに溝４２２ａよりコンプレッサ２の出口部４５の低
温空気が流入する。これにより、断熱構造部材４２が冷
却され、また同時に、最外周面４２ａのタービンノズル
プレート４０との固体接触面積も減少するため、タービ
ンノズルプレート４０から、断熱構造部材４２へ流入す
る熱量はさらに低減される。このような相乗効果によっ
て、コンプレッサディフューザプレート４１へ流入する
熱量を低減することができる。

【００７２】これに加えて、断熱構造部材４２のコンプ
レッサ２側の面にも環状凹部４４が形成されており、コ
ンプレッサディフューザプレート４１との固体接触面積
は、最外周面４２ｃおよび最内周面４２ｄと小さくされ
ており、大部分は環状凹部４４内の空間の熱伝導率の小
さい断熱空気層を介してコンプレッサディフューザプレ
ート４１と相対することとなる。これにより、断熱構造
部材４２から、コンプレッサディフューザプレート４１
へ流入する熱量が低減されることになる。

【００７３】第２実施形態図６は本発明の第２実施形態を示す図であって、図２の
Ａ−Ａ矢視図に相当する図である。本実施形態では、第
１実施形態に比べて、断熱構造部材４２のタービンノズ
ルプレート４０側の最外周面４２ａに設けられた複数の
溝４２１ａ，４２２ａ．４２３ａのうち、１つの溝４２
３ａの周方向位置が、図１５および図１６に示す燃焼器
３の出口の接合フランジ２７Ｂの方向にあり、この溝４
２３ａの幅ｄは、図１に示す燃焼器３の出口流路直径Ｄ
より大きく形成されている点が相違する。その他の構成
については第１実施形態と同様であるためその詳細な説
明は省略する。

【００７４】次に作用を説明する。タービンノズルプレ
ート４０が断熱構造部材４２のタービンノズルプレート
４０側の最外周面４２ａと接合する部分の周方向温度分
布は、燃焼器３出口から高温の燃焼ガスが流入するする
ため、燃焼器３側が最も高くなる。

【００７５】したがって、本実施形態のように、燃焼器
３出口側の周方向位置に、燃焼器出口流路直径Ｄ以上の
幅ｄで溝４１３ａを設けることにより、タービンノズル
プレート４０の断熱構造部材４２の最外周面４２ａの最
も温度が高い部分で断熱構造部材４２と固体接触しなく
なるので、タービンノズルプレート４０から、断熱構造
部材４２へ流入する熱量はさらに低減される。これによ
り、コンプレッサディフューザプレート４１へ流入する
熱量をさらに低減することができる。

【００７６】第３実施形態図７は本発明の第３実施形態を示す図であって、図２の
Ａ−Ａ矢視図に相当する図である。本図にはタービンノ
ズルプレート４０との位置関係が容易に理解できるよう
に、タービンノズルプレート４０、翼４８および流路４
９を点線で示している。

【００７７】本実施形態では、第１実施形態に比べて、
断熱構造部材４２のタービンノズルプレート４０側の最
外周面４２ａに設ける複数の溝４２１ａ〜４２８ａの周
方向位置が、図７に示すようにタービンノズルプレート
４０の流路４９と同じ位置に形成されている点が相違し
ている。すなわち、燃焼器３からの燃焼ガスが通過する
流路４９においては、断熱構造部材４２の最外周面４２
ａはタービンノズルプレート４０に接触していない。

【００７８】次に作用を説明する。タービンノズルプレ
ート４０が、断熱構造部材４２のタービンノズルプレー
ト４０側の最外周面４２ａと接触する部分の周方向温度
分布については、図７に示す翼４８の部分と翼以外の流
路４９の部分では、燃焼器３からの高温の燃焼ガスが通
過する流路４９の方が高くなる。

【００７９】したがって、本実施形態のように断熱構造
部材４２の最外周面４２ａに設ける複数の溝４２１ａ〜
４２８ａの周方向位置を翼間、つまり流路４９と同じ位
置に設定することにより、温度が高い部分において断熱
構造部材４２とタービンノズルプレート４０との固体接
触が回避され、これによりタービンノズルプレート４０
から、断熱構造部材４２へ流入する熱量はさらに低減さ
れる。その結果、コンプレッサディフューザプレート４
１へ流入する熱量をさらに低減することができる。な
お、タービンノズルプレート４０の流路４９が天地方向
の天に位置していれば、これに加えて第１実施形態の作
用効果も奏することとなる。

【００８０】第４実施形態図８は本発明の第４実施形態を示す図であって、図２に
相当する拡大断面図、図９は図８のＣ−Ｃ線断面図であ
る。

【００８１】本実施形態では、第１実施形態に比べて、
環状凹部４３による空間とタービンノズル入口部５０と
を連通する複数の連通孔５１が、タービンノズルプレー
ト４０に設けられている点が相違している。この場合、
断熱構造部材４２の最外周面４２ａに形成すべき溝は、
図５に示す第１実施形態、図６に示す第２実施形態ある
いは図７に示す第３実施形態の何れであっても良い。

【００８２】次に作用を説明する。ガスタービン運転中
において、コンプレッサ出口部４５とタービン入口部５
０との圧力を比較すると、常にタービン入口部５０の方
が低圧となっている。このため、本実施形態のようにタ
ービンノズルプレート４０に連通孔５１を形成すると、
コンプレッサ出口部４５の低温高圧空気は、矢印５２に
示すように断熱構造部材４２の最外周面４２ａに設けら
れた複数の溝４２１ａ，４２２ａを通って環状凹部４３
内の空間へ流入し、さらに、矢印５３に示すようにこの
空間から連通孔５１を通って、タービン入口部５０へ流
入することになる。

【００８３】コンプレッサ出口部４５の空気の温度は、
タービン入口部５０の燃焼ガス温度と比較して格段に低
いため、この流れにより、タービンノズルプレート４０
および断熱構造部材４２が冷却され、その結果、タービ
ンノズルプレート４０から、断熱構造部材４２を通っ
て、コンプレッサディフューザプレート４１へ流入する
熱量が低減されることになる。

【００８４】なお、この連通孔５１を形成する場合に
は、以下の点に留意することが望ましい。すなわち、図
８および図９に示す連通孔５１は、その周方向位置が翼
間、つまり流路４９のほぼ中央の位置とし、半径方向位
置が断熱構造部材４２の最外周面４２ａを越えない限り
における最大半径の位置とすることが望ましい。

【００８５】連通孔５１の周方向位置を翼４８の中央と
することにより、翼４８近傍へ連通孔５１を設ける場合
と比較して、ノズルの流路４９の流れの乱れを小さくす
ることができる。また、半径方向の位置を最大径とする
ことにより、連通孔５１からノズル出口５２までの距離
を稼ぐことができ、ノズル流路４９の流れに生じる乱れ
をノズル出口５２までの間に小さくすることができる。
これによって、乱れた流れがタービンロータ１１へ流入
するのを防止でき、乱れた流れの流入によるタービン性
能の低下を防止することができる。

【００８６】また、連通孔５１の他の実施形態として、
連通孔５１の周方向位置を、断熱構造部材４２の最外周
面４２ａに設けられた複数の溝４２１ａ，４２２ａの周
方向位置に対して、大きな位相、つまりずれ量が最大と
なるように設定することも好適である。たとえば、断熱
構造部材４２の最外周面４２ａの溝が図５に示す形態４
２１ａ，４２２ａであった場合には、図９における５つ
の連通孔５１をを図中の左右２つの連通孔５１（図９に
５１ａでも示す）のみとすることも好ましい形態といえ
る。

【００８７】このように構成すると、断熱構造部材４２
の最外周面４２ａの溝４２１ａ，４２２ａから環状凹部
４３の空間へ流入した空気が、連通孔５１から流出する
までの距離が長くなり、これにより低温空気の循環が行
き渡るので、タービンノズルプレート４０および断熱構
造部材４２をより効率良く冷却することができる。

【００８８】さらに連通孔５１の他の形態として、複数
の連通孔５１のうちの少なくとも１つの連通孔５１を燃
焼器３の出口の接合フランジ２７Ｂの方向に設定するこ
とも好適である。すなわち、図９に示すように燃焼器３
の出口方向が左上であった場合には、図中５１ｂにて示
す連通孔を設定しておくことが望ましい。

【００８９】タービンノズルプレート４０の周方向温度
分布は、燃焼器３出口から高温の燃焼ガスが流入するす
るため、燃焼器３側が最も高くなる。このため、タービ
ンノズルプレート４０の燃焼器３の出口側に連通孔５１
ｂを設けることにより、この部分の温度を他の周方向位
置と同じレベルまで下げることができ、タービンノズル
プレート４０に発生する熱応力を低減できると共に、ノ
ズル流路４９へ周方向に不均一な温度の燃焼ガスが流入
することによるタービン性能の低下を防ぐことができ
る。

【００９０】第５実施形態図１０は本発明の第５実施形態を示す図であって、図２
のＤ−Ｄ矢視図に相当する図である。本実施形態は、第
１実施形態に比べ、断熱構造部材４２のコンプレッサデ
ィフューザプレート４１側の最外周面４２ｃに、複数の
溝４２１ｃ，４２２ｃが設けられており、そのうちの一
つの溝４２１ｃが天地方向の天に形成されている点が相
違している。その他の構成は第１実施形態と同様である
ためその詳細な説明は省略する。

【００９１】次に作用を説明する。既述したように、タ
ービンノズルプレート４０は、タービンロータ１１に流
入する燃焼ガスによって加熱され、高温となる。この熱
が、コンプレッサ２へ流入すると、圧縮行程の途中で加
熱されることとなり、コンプレッサ２の性能を低下させ
ることとなる。

【００９２】本実施形態では、第１実施形態と同様に、
タービンノズルプレート４０とコンプレッサディフュー
ザプレート４１とが断熱構造部材４２を介して締結され
ている。ここで、高温のタービンノズルプレート４０の
熱は、断熱構造部材４２へ流入するが、断熱構造部材４
２のタービン４側の面には環状凹部４３が形成されてお
り、タービンノズルプレート４０との固体接触面積は、
最外周面４２ａおよび最内周面４２−ｂと小さくされて
おり、大部分は環状凹部４３内の空間の熱伝導率の小さ
い断熱空気層を介して、タービンノズルプレート４０と
相対することとなる。これにより、タービンノズルプレ
ート４０から、断熱構造部材４２へ流入する熱量が低減
される。

【００９３】また本実施形態では、断熱構造部材４２の
コンプレッサ２側の面にも環状凹部４４が形成され、コ
ンプレッサディフューザプレート４１との固体接触面積
は、最外周面４２ｃおよび最内周面４２ｄと小さくされ
ており、大部分は環状凹部４４内の空間の熱伝導率の小
さい断熱空気層を介して、コンプレッサディフューザプ
レート４１と相対することとなる。これにより、断熱構
造部材４２から、コンプレッサディフューザプレート４
１へ流入する熱量が低減される。

【００９４】特に本実施形態では、これらの構成に加え
て最外周面４２ｃに複数の溝４２１ｃ，４２２ｃが設け
られているため、コンプレッサ２の出口部４５の空気よ
り高温となった空間４４内の空気は、自然対流によって
周方向の天の位置にある溝４２１ｃからコンプレッサ２
の出口部４５へ流出し、その代わりに溝４２２ｃよりコ
ンプレッサ２の出口部４５の低温空気が空間４４内に流
入することになる。

【００９５】これにより、断熱構造部材４２は冷却さ
れ、また同時に最外周面４２ｃのコンプレッサディフュ
ーザプレート４１との固体接触面積も減少するため、断
熱構造部材４２からコンプレッサディフューザプレート
４１へ流入する熱量が低減することになる。

【００９６】第６実施形態図１１は本発明の第６実施形態を示す図であって、図２
のＤ−Ｄ矢視図に相当する図である。本実施形態は、上
述した第５実施形態に比べ、断熱構造部材４２のコンプ
レッサディフューザプレート４１側の最外周面４２ｃに
設けられた複数の溝４２１ｃ，４２２ｃ，４２３ｃのう
ち、一つの溝４２３ｃの周方向位置が、図１５および図
１６に示す燃焼器３の出口の接合フランジ２７Ｂの方向
にあり、この溝４２３ｃの幅ｄは、図１に示す燃焼器３
の出口流路直径Ｄより大きく形成されている点が相違し
ている。その他の構成については第５実施形態と同様で
あるためその詳細な説明は省略する。

【００９７】次に作用を説明する。既述したように、タ
ービンノズルプレート４０が断熱構造部材４２のタービ
ンノズルプレート４０側の最外周面４２ａと接合する部
分の周方向温度分布は、燃焼器３の出口から高温の燃焼
ガスが流入するため、燃焼器３側が最も高くなる。

【００９８】したがって、本実施形態のように、燃焼器
３の出口側の周方向位置に、燃焼器３の出口流路直径Ｄ
以上の幅ｄで溝４１３ｃを設けることにより、タービン
ノズルプレート４０の断熱構造部材４２の最外周面４２
ａの最も温度が高いで断熱構造部材４２と固体接触しな
くなるので、タービンノズルプレート４０から断熱構造
部材４２を経てコンプレッサディフューザプレート４１
へ流入する熱量をさらに低減することができる。

【００９９】第７実施形態図１２は本発明の第７実施形態を示す図であって、図２
のＤ−Ｄ矢視図に相当する図である。本図にはコンプレ
ッサディフューザプレート４１との位置関係が容易に理
解できるように、コンプレッサディフューザプレート４
１、翼５４および流路５５を点線で示している。

【０１００】本実施形態では、第５実施形態に比べて、
断熱構造部材４２のコンプレッサディフューザプレート
４１側の最外周面４２ｃに設ける複数の溝４２１ｃ〜４
２８ｃの周方向位置が、同図に示すようにコンプレッサ
ディフューザプレート４１の翼５４間、つまり流路４９
と同じ位置に形成されている点が相違している。すなわ
ち、コンプレッサ段において最も加熱したくない圧縮空
気の流路５５においては、断熱構造部材４２の最外周面
４２ｃはコンプレッサディフューザプレート４１に接触
していない。

【０１０１】このように、断熱構造部材４２のコンプレ
ッサディフューザプレート４１側の最外周面４２ｃに設
ける複数の溝４２１ｃ〜４２８ｃの周方向位置を翼間５
５と同じ位置にすることにより、圧縮中の空気が流れる
翼間５５部分においてコンプレッサディフューザプレー
ト４１と断熱構造部材４２とが固体接触しないので、コ
ンプレッサディフューザプレート４１の翼間５５を流れ
る空気へ流入する熱量を低減することができる。なお、
コンプレッサディフューザプレート４１の流路５５が天
地方向の天に位置していれば、これに加えて第５実施形
態の作用効果も奏することとなる。

【０１０２】第８実施形態図１３は本発明の第８実施形態を示す図であって図２に
相当する断面図、図１４は図１３のＦ−Ｆ矢視図であ
る。

【０１０３】本実施形態では、第５実施形態に比べて、
環状凹部４４による空間と環状凹部４３による空間とを
連通する連通孔５６が断熱構造部材４２に設けられてお
り、さらに環状凹部４３による空間とタービンノズル入
口５０とを連通する複数の連通孔５１がタービンノズル
プレート４０に設けられている点が相違している。

【０１０４】この場合、断熱構造部材４２の最外周面４
２ａに形成すべき溝は、図５に示す第１実施形態、図６
に示す第２実施形態、図７に示す第３実施形態の何れで
あっても良く、また断熱構造部材４２の最外周面４２ｃ
に形成すべき溝は、図１０に示す第５実施形態、図１１
に示す第６実施形態、図１２に示す第７実施形態の何れ
であっても良い。

【０１０５】次に作用を説明する。

【０１０６】ガスタービン運転中において、コンプレッ
サ出口部４５とタービン入口部５０の圧力を比較する
と、常にタービン入口部５０の方が低い圧力となってい
る。このため、コンプレッサ出口部４５の空気は、図１
３に矢印５７で示すように断熱構造部材４２のコンプレ
ッサ側の溝４２１ｃ，４２２ｃを通って環状凹部４４に
よる空間へ流入し、さらに、矢印５８で示されるよう
に、この空間４４から断熱構造部材４２に空けられた連
通孔５６を通って、環状凹部４３による空間へ流入す
る。そして、矢印５９で示すように、この空間４３から
連通孔５１を通って、タービン入口部５０へ流出する。

【０１０７】コンプレッサ出口部４５の空気の温度は、
タービン入口部５０の燃焼ガス温度と比較して格段に低
いため、この一連の流れにより、タービンノズルプレー
ト４０および断熱構造部材４２が冷却され、これによ
り、タービンノズルプレート４０から断熱構造部材４２
を通ってコンプレッサディフューザプレート４１へ流入
する熱量を低減することができる。

【０１０８】なお、これらの連通孔５１，５６を形成す
る場合には、以下の点に留意することが望ましい。

【０１０９】まず、連通孔５１は、その周方向位置がタ
ービンノズルプレート４０の翼間、つまり流路４９のほ
ぼ中央の位置とし、半径方向位置が断熱構造部材４２の
最外周面４２ａを越えない限りにおける最大径の位置と
することが望ましい。

【０１１０】連通孔５１の周方向位置を翼４８の中央と
することにより、翼４８近傍へ連通孔５１を設ける場合
と比較して、ノズルの流路４９の流れの乱れを小さくす
ることができる。また、半径方向の位置を最大径とする
ことにより、連通孔５１からノズル出口５２までの距離
を稼ぐことができ、ノズル流路４９の流れに生じる乱れ
をノズル出口５２までの間に小さくすることができる。
これにより、乱れた流れがタービンロータ１１へ流入す
ることが防止でき、乱れた流れの流入によるタービン性
能の低下を防止することができる。

【０１１１】また、連通孔５１および５６の他の実施形
態として、図１４に示すように、連通孔５６の周方向位
置を、断熱構造部材４２のコンプレッサ２側の最外周面
４２ｃに設けられた複数の溝４２１ｃ，４２２ｃの周方
向位置に対して、大きな位相、つまりずれ量が最大とな
るように設定し、半径方向位置を断熱構造部材４２のコ
ンプレッサ２側の最内周面４２ｄを越えない限りにおけ
る最小径とすることも好適である。

【０１１２】またこの場合には、連通孔５１の周方向位
置を、連通孔５６の周方向位置に対して、ずれ量が最大
となるように設定することも望ましい。

【０１１３】このように構成すると、断熱構造部材４２
の最外周面４２ｃに設けられた複数の溝４２１ｃ，４２
２ｃから環状凹部４４による空間へ流入した空気は、連
通孔５６を通り環状凹部４３による空間へ流入したの
ち、連通孔５１から流出するが、断熱構造部材４２に流
入してから流出するまでの距離が大きくなるので、ター
ビンノズルプレート４０および断熱構造部材４２を効率
よく冷却することができる。

【０１１４】さらに連通孔５１の他の形態として、複数
の連通孔５１のうちの少なくとも１つの連通孔５１を燃
焼器３の出口の接合フランジ２７Ｂの方向に設定するこ
とも好適である。すなわち、図９に示すように燃焼器３
の出口方向が左上であった場合には、図中５１ｂにて示
す連通孔を設定しておくことが望ましい。

【０１１５】タービンノズルプレート４０の周方向温度
分布は、燃焼器３出口から高温の燃焼ガスが流入するす
るため、燃焼器３側が最も高くなる。このため、タービ
ンノズルプレート４０の燃焼器３の出口側に連通孔５１
ｂを設けることにより、この部分の温度を他の周方向位
置と同じレベルまで下げることができ、タービンノズル
プレート４０に発生する熱応力を低減できると共に、ノ
ズル流路４９へ周方向に不均一な温度の燃焼ガスが流入
することによるタービン性能の低下を防ぐことができ
る。

【０１１６】第９実施形態図示は省略するが、断熱構造部材４２のタービン４側お
よびコンプレッサ２側の両面に環状凹部４３，４４を形
成し、これらの両面に最外周面４２ａ，４２ｃと最内周
面４２ｂ，４２ｄを形成する場合には、断熱構造部材４
２の天地方向の天方向にある溝４２１ａ，４２１ｃを除
いて、これら両面の溝のそれぞれの周方向位置が一致し
ないように構成することが好ましい。

【０１１７】このように構成すると、断熱構造部材４２
のタービン４側の最外周面４２ａから、コンプレッサ２
側の最外周面４２ｃまでの直線距離が長くなるので、タ
ービンノズルプレート４０から断熱構造部材４２を通っ
てコンプレッサディフューザプレート４１へ流入する熱
量を低減することができる。

【０１１８】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスタービンエンジンの第１実施形態
を示す要部断面図である。

【図２】図１のＹ部拡大断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】図１のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

【図５】図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図６】本発明の第２実施形態を示すＡ−Ａ矢視図であ
る。

【図７】本発明の第３実施形態を示すＡ−Ａ矢視図であ
る。

【図８】本発明の第４実施形態を示す要部拡大断面図で
ある。

【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図１０】本発明の第５実施形態を示すＤ−Ｄ矢視図で
ある。

【図１１】本発明の第６実施形態を示すＤ−Ｄ矢視図で
ある。

【図１２】本発明の第７実施形態を示すＤ−Ｄ矢視図で
ある。

【図１３】本発明の第８実施形態を示す要部拡大断面図
である。

【図１４】図１３のＦ−Ｆ矢視図である。

【図１５】従来のガスタービンエンジンを示す断面図で
ある。

【図１６】従来のガスタービンエンジンを示す分解斜視
図である。

【符号の説明】

１…ガスタービンエンジン２…コンプレッサ３…燃焼器４…タービン５…レキュペレータ６…燃料噴射弁７…点火栓１１…タービンロータ１２…コンプレッサインペラ１３…シャフト２７…プレナムチャンバ４０…タービンノズルプレート４８…翼４９…流路４１…コンプレッサディフューザプレート５４…翼５５…流路４２…断熱構造部材４２ａ…最外周面４２ｂ…最内周面４２ｃ…最外周面４２ｄ…最内周面４２１ａ〜４２８ａ…溝４２１ｃ〜４２８ｃ…溝４３…環状凹部４４…環状凹部４５…コンプレッサ出口５０…タービン入口５１…連通孔５６…連通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラジアルコンプレッサインペラとラジアル
タービンロータとが背板合わせの状態でシャフトに設け
られ、これらコンプレッサインペラとタービンロータと
の間にコンプレッサディフューザプレートとタービンノ
ズルプレートとが断熱構造部材を挟んで設けられたガス
タービンエンジンにおいて、前記断熱構造部材の前記タービンノズルプレート側の面
に、環状凹部が形成され、当該環状凹部により形成された断熱構造部材とタービン
ノズルプレートとの径の異なる２つの環状接触面のうち
大径側の環状接触面の周方向に、複数の溝が形成され、これら複数の溝のうちの少なくとも１つの溝の周方向位
置が、天地方向の天にあることを特徴とするガスタービ
ンエンジン。
【請求項２】前記複数の溝の他の少なくとも１つの溝
が、周方向において燃焼器からの流入方向に形成され、
かつ当該溝の周方向の幅が前記燃焼器からプレナムチャ
ンバへ流入する流路直径より大きいことを特徴とする請
求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】前記溝が、前記タービンノズルプレートに
形成された翼間の流路と同じ周方向位置に設けられてい
ることを特徴とする請求項１または２記載のガスタービ
ンエンジン。
【請求項４】前記タービンノズルプレートに、当該ター
ビンノズルプレートと前記断熱構造部材の環状凹部とで
形成される空間と、前記タービンノズルプレートの入口
とを連通する複数の連通孔が設けられていることを特徴
とする請求項１〜３の何れかに記載のガスタービンエン
ジン。
【請求項５】前記連通孔は、周方向位置が前記タービン
ノズルプレートの翼間の略中央であって、半径方向位置
が前記タービンノズルの出口から略最大距離位置にある
ことを特徴とする請求項４記載のガスタービンエンジ
ン。
【請求項６】前記溝と前記タービンノズルプレートの連
通孔が、周方向に位相をもって形成されていることを特
徴とする請求項４または５記載のガスタービンエンジ
ン。
【請求項７】前記複数の連通孔のうちの少なくとも１つ
の連通孔の周方向位置が、燃焼器からの流入方向の近傍
にあることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の
ガスタービンエンジン。
【請求項８】ラジアルコンプレッサインペラとラジアル
タービンロータとが背板合わせの状態でシャフトに設け
られ、これらコンプレッサインペラとタービンロータと
の間にコンプレッサディフューザプレートとタービンノ
ズルプレートとが断熱構造部材を挟んで設けられたガス
タービンエンジンにおいて、前記断熱構造部材の前記コンプレッサディフューザプレ
ート側の面に、環状凹部が形成され、当該環状凹部により形成された断熱構造部材とコンプレ
ッサディフューザプレートとの径の異なる２つの環状接
触面のうち大径側の環状接触面の周方向に、複数の溝が
形成され、これら複数の溝のうちの１つの溝の周方向位置が、天地
方向の天にあることを特徴とするガスタービンエンジ
ン。
【請求項９】前記複数の溝の他の少なくとも１つの溝
が、周方向において燃焼器からの流入方向に形成され、
かつ当該溝の周方向の幅が前記燃焼器からプレナムチャ
ンバへ流入する流路直径より大きいことを特徴とする請
求項８記載のガスタービンエンジン。
【請求項１０】前記溝が、前記コンプレッサディフュー
ザプレートに形成された翼間の流路と同じ周方向位置に
設けられていることを特徴とする請求項８または９記載
のガスタービンエンジン。
【請求項１１】前記断熱構造部材および前記タービンノ
ズルプレートに、前記コンプレッサディフューザプレー
トと前記断熱構造部材の環状凹部とで形成される空間
と、前記タービンノズルプレートの入口とを連通する複
数の連通孔が設けられていることを特徴とする請求項８
〜１０の何れかに記載のガスタービンエンジン。
【請求項１２】前記タービンノズルプレートに形成され
た連通孔は、周方向位置が前記タービンノズルプレート
の翼間の略中央であって、半径方向位置が前記タービン
ノズルの出口から略最大距離位置にあることを特徴とす
る請求項１１記載のガスタービンエンジン。
【請求項１３】前記断熱構造部材の連通孔の周方向位置
が、当該断熱構造部材のコンプレッサ側に形成された溝
に対して位相が略最大となる位置とされ、半径方向位置
が、前記溝からの距離が略最大となる位置とされ、かつ前記断熱構造部材の連通孔と前記タービンノズルプ
レートの連通孔との周方向位置の位相が、略最大である
ことを特徴とする請求項１１または１２記載のガスター
ビンエンジン。
【請求項１４】前記タービンノズルプレートに形成され
た複数の連通孔のうちの少なくとも１つの連通孔の周方
向位置が、燃焼器からの流入方向の近傍にあることを特
徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載のガスタービ
ンエンジン。
【請求項１５】請求項１および８に記載のガスタービン
エンジンにおいて、前記断熱構造部材の前記タービンノ
ズルプレート側に形成された溝と、前記コンプレッサデ
ィフューザプレート側に形成された溝との周方向位置
が、天地方向の天にある溝を除いて、一致しないことを
特徴とするガスタービンエンジン。