特許 6129580 ガスタービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6129580

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】ガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/30 20060101AFI20170508BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20170508BHJP

   F02K 1/30 20060101ALI20170508BHJP

   F02K 1/36 20060101ALI20170508BHJP

   F02K 1/38 20060101ALI20170508BHJP

【ＦＩ】

   F01D25/30 B

   F02C7/00 B

   F02C7/00 F

   F02K1/30

   F02K1/36

   F02K1/38

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-33620(P2013-33620)

(22)【出願日】2013年2月22日

(65)【公開番号】特開2014-163263(P2014-163263A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2016年2月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】秋元 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】岡部 能幸

(72)【発明者】

【氏名】石坂 浩一

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５８８４８４３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３１８７５０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１５９１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５２５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３７１０８９０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２２３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０３１６３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ２５／２４−２５／２６，２５／３０

Ｆ０２Ｃ ７／００− ７／３６

Ｆ０２Ｋ １／３０， １／３６， １／３８

Ｆ０４Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンから排出される排気ガスが流通する排気部を備えるガスタービンにおいて、
前記排気部は、
前記排気ガスが流通する排気流路と、
前記排気流路に外気を導入し、流出口が前記排気流路に接続されるエジェクタと、
前記排気流路の少なくとも一部の流路面積を絞って、前記排気ガスを増速させることで、静圧低下領域を形成する流路絞り部材と、を有し、
前記エジェクタの前記流出口は、前記静圧低下領域に設けられており、
前記排気部は、
排気内筒部材と、
前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、
前記排気内筒部材と前記排気外筒部材とを連結する排気ストラットと、をさらに備え、
前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、
前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、
前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流側端部が、前記排気ガスの流れ方向において前記排気ストラットと重複して設けられると共に、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、
前記流路絞り部材は、前記排気流路の周方向における流路面積を絞る前記排気ストラットであることを特徴とするガスタービン。

【請求項2】

前記エジェクタの前記流出口は、前記排気ストラットの周方向における幅が最大となる位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。

【請求項3】

タービンから排出される排気ガスが流通する排気部を備えるガスタービンにおいて、
前記排気部は、
前記排気ガスが流通する排気流路と、
前記排気流路に外気を導入し、流出口が前記排気流路に接続されるエジェクタと、
前記排気流路の少なくとも一部の流路面積を絞って、前記排気ガスを増速させることで、静圧低下領域を形成する流路絞り部材と、を有し、
前記エジェクタの前記流出口は、前記静圧低下領域に設けられており、
前記排気部は、
排気内筒部材と、
前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、
前記排気内筒部材と前記排気外筒部材とを連結する排気ストラットと、をさらに備え、
前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、
前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、
前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、
前記流路絞り部材は、前記排気流路の径方向における流路面積を絞る、前記上流側排気外筒部材の下流側端部及び前記上流側排気外筒部材の下流側端部に対向する前記排気内筒部材の少なくとも一方であり、前記排気ガスの流れ方向において前記排気ストラットよりも上流側に位置している、ガスタービン。

【請求項4】

前記流路絞り部材は、前記排気流路の全周に亘って、流路面積を絞っていることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン。

【請求項5】

前記流路絞り部材は、前記排気流路の周方向における所定の部位において、流路面積を絞っていることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気部を備えるガスタービンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ガスタービンとして、航空機用ガスタービンエンジンが知られている（例えば、特許文献１参照）。このガスタービンエンジンは、排気内筒と、排気内筒の外側に設けられた排気外筒とを有し、排気内筒と排気外筒との間に排気流路を形成している。また、ガスタービンエンジンの排気外筒は、外気吸気口を有しており、排気流路を流れる排気ガスのエジェクタ効果により、外気吸気口を介して排気流路に外気を流入させ、高温の排気ガスを冷却することで、排気内筒及び排気外筒を含む排気部を冷却している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４−３１６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のガスタービンエンジンでは、排気ガスを冷却するために、外気を多く取り込むと、外気が流入した排気流路の圧力は上昇する。排気流路の圧力が上昇すると、タービンから排出される排気ガスが流れ難くなるため、タービンで取り出す仕事量が低下してしまう。一方で、タービンで取り出す仕事量を上昇させるべく、外気の取り込む量を減らしてしまうと、排気ガスが冷却され難くなるため、排気内筒及び排気外筒を含む排気部の冷却が困難となる。

【0005】

そこで、本発明は、タービンで取り出す仕事量と排気部の冷却とを効率良く行うことができるガスタービンを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のガスタービンは、タービンから排出される排気ガスが流通する排気部を備えるガスタービンにおいて、前記排気部は、前記排気ガスが流通する排気流路と、前記排気流路に外気を導入し、流出口が前記排気流路に接続されるエジェクタと、前記排気流路の少なくとも一部の流路面積を絞って、前記排気ガスを増速させることで、静圧低下領域を形成する流路絞り部材と、を有し、前記エジェクタの前記流出口は、前記静圧低下領域に設けられていることを特徴とする。

【0007】

この構成によれば、流路絞り部材により排気流路に静圧低下領域を形成することができる。そして、この静圧低下領域に、エジェクタの流出口を設けることで、エジェクタの流出口から多くの外気を取り込むことができる。このとき、静圧低下領域において外気を取り込んでいることから、排気流路の圧力の上昇が抑制される。これにより、排気流路の圧力の上昇を抑制しつつ、外気の取り込み量を多くすることができるため、タービンで取り出す仕事量を低下させることなく、排気ガスが流通する排気部を好適に冷却することができる。換言すれば、静圧低下領域にエジェクタの流出口を設け、外気の取り込み量を、排気部を冷却可能な所定の取り込み量に抑制することで、外気が取り込まれた排気流路の圧力を低下させることができる。これにより、外気の取り込み量を所定の取り込み量にしつつ、排気流路の圧力を低下させることができるため、排気ガスが流通する排気部を冷却しつつ、タービンで取り出す仕事量を向上させることができる。以上から、タービンで取り出す仕事量と排気部の冷却とを効率良く行うことができる。

【0008】

この場合、前記排気部は、排気内筒部材と、前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材とを連結する排気ストラットと、をさらに備え、前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流側端部が、前記排気ガスの流れ方向において前記排気ストラットと重複して設けられると共に、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、前記流路絞り部材は、前記排気流路の周方向における流路面積を絞る前記排気ストラットであることが好ましい。

【0009】

この構成によれば、上流側排気外筒部材の下流側端部を、排気ガスの流れ方向において排気ストラットと重複して設けることで、排気内筒部材と排気外筒部材とを連結する排気ストラットを、流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路を周方向に絞ることができる。

【0010】

この場合、前記エジェクタの前記流出口は、前記排気ストラットの周方向における幅が最大となる位置に設けられることが好ましい。

【0011】

この構成によれば、排気流路が周方向において最も絞られる部分に、つまり、排気ガスの流速が最も速い部分に、エジェクタの流出口を設けることができる。このため、タービンの仕事と排気部の冷却とを、より効率良く行うことができる。

【0012】

この場合、前記排気部は、排気内筒部材と、前記排気内筒部材の径方向外側に設けられる排気外筒部材と、をさらに備え、前記排気流路は、前記排気内筒部材と前記排気外筒部材との間に形成され、前記排気外筒部材は、前記排気ガスの流れ方向において、上流側に設けられる上流側排気外筒部材と、下流側に設けられる下流側排気外筒部材とを有し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と前記下流側排気外筒部材の上流側端部とは一部重複し、前記上流側排気外筒部材の下流側端部は、前記下流側排気外筒部材の上流側端部に対して径方向内側に位置しており、前記エジェクタは、前記上流側排気外筒部材の下流側端部と、前記下流側排気外筒部材の上流側端部とを含んで構成され、前記上流側排気外筒部材の下流端における開口が前記流出口となっており、前記流路絞り部材は、前記排気流路の径方向における流路面積を絞る、前記上流側排気外筒部材の下流側端部及び前記上流側排気外筒部材の下流側端部に対向する前記排気内筒部材の少なくとも一方であることが好ましい。

【0013】

この構成によれば、上流側排気外筒部材の下流側端部及び排気内筒部材の少なくとも一方を、排気流路の径方向において流路面積が狭くなるように絞ることで、上流側排気外筒部材の下流側端部及び排気内筒部材の少なくとも一方を流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路を径方向に絞ることができる。

【0014】

この場合、前記流路絞り部材は、前記排気流路の全周に亘って、流路面積を絞っていることが好ましい。

【0015】

この構成によれば、排気流路の全周に亘って、径方向における流路面積を絞って静圧低下領域を形成できることから、全周から外気を吸い込むことができる。

【0016】

この場合、前記流路絞り部材は、前記排気流路の周方向における所定の部位において、流路面積を絞っていることが好ましい。

【0017】

この構成によれば、所定の部位において、径方向における流路面積を絞って静圧低下領域を形成できることから、所定の部位から外気を吸い込むことができる。このとき、所定の部位としては、例えば、排気ガスの流れを阻害し難い部位、または排気ガスを良好に案内可能な部位等がある。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施例１に係るガスタービンエンジンの排気部の概略構成図である。

【図2】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】図３は、実施例２に係るガスタービンエンジンの排気部の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【実施例1】

【0020】

図１は、実施例１に係るガスタービンエンジンの排気部の概略構成図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。実施例１に係るガスタービンエンジン（ガスタービン）１は、航空機用のガスタービンエンジンである。図１に示すように、ガスタービンエンジン１は、回転軸となるロータ５と、タービン１０と、排気部２０とを備えている。ここで、図示は省略したが、ロータ５の軸方向において、タービン１０の反対側には、圧縮機及び燃焼器が設けられている。なお、実施例１では、航空機用のガスタービンエンジンに適用して説明するが、排気部２０を有するガスタービンであれば、いずれであってもよい。

【0021】

圧縮機は、外部から空気を吸い込むと共に、吸い込んだ空気を圧縮し、圧縮した空気を燃焼器へ向けて供給する。燃焼器は、燃料を噴射し、噴射した燃料と圧縮された空気とを混合させると共に燃焼させ、燃焼ガス（主流ガス）を発生させる。発生した燃焼ガスは、タービン１０に流入する。

【0022】

タービン１０は、複数の静翼１１と、複数の動翼１２と、複数のディスクプレート１３とを有している。複数のディスクプレート１３は、複数の動翼１２に応じて設けられ、ロータ５に固定されると共に、各動翼１２が連結される。そして、複数の静翼１１と複数の動翼１２とは交互に配設されている。

【0023】

上記のようなガスタービンエンジン１は、圧縮機により、空気が圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器により、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給されることで燃焼する。そして、この燃焼器で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１０を構成する複数の静翼１１と複数の動翼１２とを通過することでロータ５を回転駆動させる。一方、ロータ５を回転駆動させた後の燃焼ガスである排気ガスＧは、排気部２０から大気に放出される。

【0024】

次に、排気部２０周りの構成について詳細に説明する。排気部２０は、筒状の排気内筒部材２１と、排気内筒部材２１の径方向外側に設けられる筒状の排気外筒部材２２とを有している。また、排気部２０は、排気内筒部材２１と排気外筒部材２２とを接続する排気ストラット２３を有している。排気内筒部材２１と排気外筒部材２２との間は、タービン１０から排出された排気ガスＧが流通する排気流路３１となっている。また、排気部２０は、排気流路３１に接続されるエジェクタ２４を有している。

【0025】

排気内筒部材２１は、排気ガスＧの流れ方向の上流側（図示左側）の端部が、タービン１０に接続されている。排気内筒部材２１の上流側の端部は、径方向において、動翼１２の基端側とディスクプレート１３とが接続される部位に位置している。排気内筒部材２１は、上流側端部から下流側端部にかけて所定の径となるように形成されている。

【0026】

排気外筒部材２２は、排気ガスＧの流れ方向の上流側（図示左側）の端部が、タービン１０に接続されている。排気外筒部材２２の上流側の端部は、径方向において、動翼１２の先端側に位置している。排気外筒部材２２は、上流側端部から下流側端部にかけて径方向が大きくなるように形成されている。排気外筒部材２２は、上流側排気外筒部材２２ａと、下流側排気外筒部材２２ｂとを有している。

【0027】

上流側排気外筒部材２２ａは、タービン１０の下流側に設けられ、且つ下流側排気外筒部材２２ｂの上流側に設けられている。上流側排気外筒部材２２ａは、その下流側の端部の径が、下流側排気外筒部材２２ｂの上流側の端部の径よりも小さな径となっており、下流側排気外筒部材２２ｂの内側に配置されている。換言すれば、下流側排気外筒部材２２ｂは、その上流側の端部の径が、上流側排気外筒部材２２ａの下流側の端部の径よりも大きな径となっており、上流側排気外筒部材２２ａの外側に配置されている。

【0028】

上流側排気外筒部材２２ａと下流側排気外筒部材２２ｂとは、その一部が径方向において重複している。具体的に、上流側排気外筒部材２２ａの下流側の端部２２ａ１と、下流側排気外筒部材２２ｂの上流側の端部２２ｂ１とは、径方向において重複しており、２重管の構成となっている。なお、後述するが、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１と、下流側排気外筒部材２２ｂの上流側端部２２ｂ１とが、エジェクタ２４の一部を構成している。

【0029】

排気ストラット２３は、排気内筒部材２１と下流側排気外筒部材２２ｂとを連結する部材であり、所定の間隔を空けて周方向に複数設けられている。図２に示すように、各排気ストラット２３は、径方向に直交する面で切った断面が翼形状となっており、排気ガスＧを上流側から下流側へ案内している。排気ストラット２３は、周方向における長さ（幅）が最大となる最大幅Ｌが、軸方向における上流側端部と中央部との間に位置している。

【0030】

エジェクタ２４は、排気流路３１における排気ガスＧの流通によるエジェクタ効果により、外気Ａを排気流路３１に取り込んでいる。エジェクタ２４は、上記したように、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１と、下流側排気外筒部材２２ｂの上流側端部２２ｂ１とを含んで構成されている。エジェクタ２４は、下流側排気外筒部材２２ｂの上流端における開口が外気Ａの流入口２４ｂとなっており、周方向に亘って形成されている。また、エジェクタ２４は、上流側排気外筒部材２２ａの下流端における開口が外気Ａの流出口２４ａとなっており、周方向に亘って形成されている。なお、図示では省略したが、エジェクタ２４の流入口２４ｂには、所定の間隔を空けてスリットが周方向に複数形成された、環状のスリット板を配置してもよい。

【0031】

また、エジェクタ２４は、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１が、排気ガスＧの流れ方向において、排気ストラット２３と重複して設けられている。具体的に、上流側排気外筒部材２２ａの下流端は、排気ガスＧの流れ方向において、排気ストラット２３の最大幅Ｌの部位に位置している。このとき、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１は、排気ストラット２３と重複する部位が、排気ストラット２３の翼形状と相補的な形状となるように切り欠いて形成されている。このため、エジェクタ２４の流出口２４ａは、排気流路３１が周方向において最も絞られる位置に形成される。よって、排気ストラット２３は、周方向に排気流路３１の流路面積を絞る流路絞り部材として機能する。

【0032】

続いて、エジェクタ２４における外気Ａの取り込みについて説明する。タービン１０から排出された排気ガスＧは、排気内筒部材２１と上流側排気外筒部材２２ａとの間の排気流路３１を流通する。排気流路３１を流通する排気ガスＧは、排気ストラット２３に流入する。ここで、排気流路３１は、排気ストラット２３が設けられていることから、周方向における排気流路３１の流路面積が絞られることになる。排気ストラット２３により排気流路３１の流路面積が絞られると、排気ストラット２３を通過する排気ガスＧの流速は、排気ストラット２３に流入する前の流速に比して速くなる。特に、周方向において排気流路３１の流路面積が最も絞られる、排気ストラット２３の最大幅Ｌの部位において、排気ガスＧの流速が最も速くなる。このため、排気ストラット２３の軸方向を前後方向としたときの排気ストラット２３の側面及び側面の周辺には、排気ストラット２３の上流側及び下流側における静圧に比して低い静圧低下領域Ｅが形成される。

【0033】

そして、エジェクタ２４の流出口２４ａは、排気ストラット２３の最大幅Ｌの部位に位置していることから、静圧低下領域Ｅに位置することになる。このため、エジェクタ２４は、静圧が低い領域においてエジェクタ効果による外気Ａの取り込みが可能になることから、流出口２４ａが排気ストラット２３の上流側に設けられる場合に比して、より多くの外気Ａを取り込むことが可能となる。エジェクタ２４を介して排気流路３１に取り込まれた外気Ａは、排気流路３１を流通する排気ガスＧと混合しながら下流側へ向けて送られることで、排気ガスＧを冷却する。

【0034】

以上のように、実施例１の構成によれば、排気ストラット２３により排気流路３１に静圧低下領域Ｅを形成することができる。そして、この静圧低下領域Ｅに、エジェクタ２４の流出口２４ａを設けることで、エジェクタ２４の流出口２４ａから多くの外気Ａを取り込むことができる。このとき、静圧低下領域Ｅにおいて外気Ａを取り込んでいることから、排気流路３１の圧力の上昇は抑制される。これにより、排気流路３１の圧力の上昇を抑制しつつ、外気Ａの取り込み量を多くすることができるため、タービン１０で取り出す仕事量を低下させることなく、排気ガスＧが流通する排気部２０を好適に冷却することができる。換言すれば、静圧低下領域Ｅにエジェクタ２４の流出口２４ａを設け、外気Ａの取り込み量を排気部２０を冷却可能な所定の取り込み量に抑制することで、外気Ａが取り込まれた排気流路３１の圧力（静圧）を低下させることができる。これにより、外気Ａの取り込み量を所定の取り込み量にしつつ、排気流路３１の圧力を低下させることができるため、排気ガスＧが流通する排気部２０を冷却しつつ、タービン１０で取り出す仕事量を向上させることができる。以上から、タービン１０で取り出す仕事量と排気部２０の冷却とを効率よく行うことができる。

【0035】

また、実施例１の構成によれば、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１を、排気ガスＧの流れ方向において排気ストラット２３と重複して設けることで、排気ストラット２３を、流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路３１を周方向に絞ることができる。

【0036】

また、実施例１の構成によれば、エジェクタ２４の流出口２４ａを、排気ストラット２３の最大幅Ｌとなる位置に設けることができるため、排気流路３１が周方向において最も絞られる部分に、つまり、排気ガスＧの流速が最も速い部分に、エジェクタ２４の流出口２４ａを設けることができる。このため、タービン１０で取り出す仕事量と排気部２０の冷却とを、より効率良く行うことができる。

【0037】

なお、実施例１では、上流側排気外筒部材２２ａの下流端を、排気ガスＧの流れ方向において排気ストラット２３の最大幅Ｌとなる部位に位置させることで、エジェクタ２４の流出口２４ａを、排気ストラット２３の最大幅Ｌとなる位置に形成した。しかしながら、上流側排気外筒部材２２ａの下流端は、排気ストラット２３に重複すれば、いずれの位置であってもよい。

【0038】

また、実施例１では、排気ストラット２３を流路絞り部材として機能させたが、この構成に限定されない。つまり、周方向において排気流路３１の流路面積を絞る部材（例えば、マンホール）であれば、排気ストラット２３とは異なる別部材を排気流路３１に設けてもよい。

【実施例2】

【0039】

次に、図３を参照して、実施例２に係るガスタービンエンジン５０について説明する。図３は、実施例２に係るガスタービンエンジンの排気部の概略構成図である。なお、実施例２では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例１では、排気ストラット２３を流路絞り部材として機能させたが、実施例２では、上流側排気外筒部材２２ａを流路絞り部材として機能させている。以下、実施例２に係るガスタービンエンジン５０の排気部２０について説明する。

【0040】

図３に示すように、排気部２０において、上流側排気外筒部材２２ａは、その下流側端部２２ａ１が、径方向において排気流路３１の流路面積を絞るような形状となっている。具体的に、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１は、排気内筒部材２１へ向けて湾曲した形状となっている。つまり、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１は、その上流側において、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１と排気内筒部材２１との径方向における距離が、短くなるように湾曲させられる。また、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１は、その下流側において、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１と排気内筒部材２１との径方向における距離が、排気ガスＧの流れ方向に延在するように上流側に比して僅かに長くなっている。つまり、下流側端部２２ａ１は、その上流側と下流側との間に、排気内筒部材２１との径方向における距離が短くなる部位を有する。よって、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１は、周方向に排気流路３１の流路面積を絞る流路絞り部材として機能する。

【0041】

ここで、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１は、排気流路３１の全周に亘って、流路面積を絞っていてもよい。また、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１は、排気流路３１の周方向における所定の部位（局所的な部位）において、流路面積を絞っていてもよい。

【0042】

以上のように、実施例２の構成によれば、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１を、排気流路３１の径方向において流路面積が狭くなるように絞ることで、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１を流路絞り部材として活用することができる。このため、大幅な設計変更を伴うことなく、簡易な構成で排気流路３１を径方向に絞ることができる。

【0043】

また、実施例２の構成によれば、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１により、排気流路３１の全周に亘って、流路面積を絞った場合、排気流路３１の全周に亘って静圧低下領域Ｅを形成できることから、全周から多くの外気Ａを取り込むことができる。

【0044】

また、実施例２の構成によれば、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１により、排気流路３１の周方向における所定の部位（局所的な部位）において、流路面積を絞った場合、排気流路３１の所定の部位に静圧低下領域Ｅを形成できることから、所定の部位から多くの外気Ａを取り込むことができる。このとき、所定の部位としては、排気ガスＧの流れを阻害し難い部位、または排気ガスＧを良好に案内可能な部位等がある。具体的に、周方向に設けられた複数の排気ストラット２３の位置を考慮して、例えば、流れ方向から見て排気ストラット２３同士の間に位置する部位、または排気ストラット２３と重なる位置の部位において、排気流路３１の流路面積を絞ってもよい。

【0045】

なお、実施例２では、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１を、排気流路３１の径方向において流路面積が狭くなるように絞ったが、この構成に限定されない。例えば、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１を絞らずに、排気内筒部材２１を排気流路３１の径方向において流路面積が狭くなるように絞ってもよい。また、上流側排気外筒部材２２ａの下流側端部２２ａ１、及び排気内筒部材２１の両方を、排気流路３１の径方向において流路面積が狭くなるように絞ってもよい。つまり、排気流路３１の径方向において流路面積を狭くすることで、排気流路３１に静圧低下領域Ｅを形成できれば、いずれの構成であってもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ ガスタービンエンジン
５ ロータ
１０ タービン
１１ 静翼
１２ 動翼
１３ ディスクプレート
２０ 排気部
２１ 排気内筒部材
２２ 排気外筒部材
２２ａ 上流側排気外筒部材
２２ｂ 下流側排気外筒部材
２３ 排気ストラット
２４ エジェクタ
２４ａ 流出口
２４ｂ 流入口
３１ 排気流路
５０ ガスタービンエンジン
Ｇ 排気ガス
Ａ 外気
Ｌ 最大幅
Ｅ 静圧低下領域

【図1】

【図2】

【図3】