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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024136507
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】電力システム及び移動体
(51)【国際特許分類】
F02C 6/08 20060101AFI20240927BHJP
F02C 7/18 20060101ALI20240927BHJP
F02C 7/00 20060101ALI20240927BHJP
F01D 25/12 20060101ALI20240927BHJP
H02K 7/18 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
F02C6/08
F02C7/18 Z
F02C7/00 A
F01D25/12 E
H02K7/18 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023047643
(22)【出願日】2023-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003683
【氏名又は名称】弁理士法人桐朋
(72)【発明者】
【氏名】福地 有一
(72)【発明者】
【氏名】久保田 拓也
(72)【発明者】
【氏名】平▲柳▼ 光
(72)【発明者】
【氏名】市川 小月
【テーマコード（参考）】
5H607
【Ｆターム（参考）】
5H607AA02
5H607BB02
5H607BB07
5H607BB14
5H607CC05
5H607DD03
5H607FF30
(57)【要約】
【解決手段】移動体１２の電力システム１０は、コンプレッサ２８を有するガスタービンエンジン１４と、ガスタービンエンジンに接続された回転電機１６と、コンプレッサによって圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気を回転電機に導く第１抽出空気流路８８と、回転電機に導かれた抽出空気を、タービンエンジンのうちの冷却が必要な部品である冷却必要部品６２に導く第２抽出空気流路９２と、を備える。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンプレッサと冷却が必要な部品である冷却必要部品とを有するガスタービンエンジンと、
前記ガスタービンエンジンに接続された回転電機と、
前記コンプレッサによって圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気を前記回転電機に導く第１抽出空気流路と、
前記回転電機に導かれた前記抽出空気を前記冷却必要部品に導く第２抽出空気流路と、
を備える、電力システム。
前記ガスタービンエンジンに接続された回転電機と、
前記コンプレッサによって圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気を前記回転電機に導く第１抽出空気流路と、
前記回転電機に導かれた前記抽出空気を前記冷却必要部品に導く第２抽出空気流路と、
を備える、電力システム。
【請求項2】
請求項１に記載の電力システムであって、
前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路と、
前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路と、
を備える、電力システム。
前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路と、
前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路と、
を備える、電力システム。
【請求項3】
請求項２に記載の電力システムであって、
前記回転電機を冷却するためのラジエータと、
前記ラジエータを冷却するための冷却空気を前記排気流路に導くための冷却空気流路と、
前記抽出空気と前記冷却空気とを互いに混合させる混合部と、
を備え、
前記混合部は、前記抽出空気と前記冷却空気とが混合されることによって得られた混合空気を前記排気流路に導入する、電力システム。
前記回転電機を冷却するためのラジエータと、
前記ラジエータを冷却するための冷却空気を前記排気流路に導くための冷却空気流路と、
前記抽出空気と前記冷却空気とを互いに混合させる混合部と、
を備え、
前記混合部は、前記抽出空気と前記冷却空気とが混合されることによって得られた混合空気を前記排気流路に導入する、電力システム。
【請求項4】
請求項１に記載の電力システムであって、
前記回転電機は、
回転電機本体と、
前記回転電機本体を収容するハウジングと、
を有し、
前記ハウジング内には、前記第１抽出空気流路と前記第２抽出空気流路とに連通する中間流路が設けられ、
前記回転電機には、前記中間流路に空気を送るエアポンプが設けられている、電力システム。
前記回転電機は、
回転電機本体と、
前記回転電機本体を収容するハウジングと、
を有し、
前記ハウジング内には、前記第１抽出空気流路と前記第２抽出空気流路とに連通する中間流路が設けられ、
前記回転電機には、前記中間流路に空気を送るエアポンプが設けられている、電力システム。
【請求項5】
請求項４に記載の電力システムであって、
前記ガスタービンエンジンは、前記冷却必要部品を収容する収容室を有し、
前記電力システムは、
前記エアポンプの動作を制御するポンプ制御部と、
前記収容室内の温度を取得する温度取得部と、
を備え、
前記ポンプ制御部は、前記温度取得部により取得された温度が予め決定された温度閾値よりも高い場合に前記エアポンプを駆動させる、電力システム。
前記ガスタービンエンジンは、前記冷却必要部品を収容する収容室を有し、
前記電力システムは、
前記エアポンプの動作を制御するポンプ制御部と、
前記収容室内の温度を取得する温度取得部と、
を備え、
前記ポンプ制御部は、前記温度取得部により取得された温度が予め決定された温度閾値よりも高い場合に前記エアポンプを駆動させる、電力システム。
【請求項6】
請求項５に記載の電力システムであって、
前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路と、
前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路と、
を備え、
前記ポンプ制御部は、前記排気ガスと前記抽出空気とが混合された混合ガスの流量が流量閾値以上になった場合に前記エアポンプの駆動を停止させる、電力システム。
前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路と、
前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路と、
を備え、
前記ポンプ制御部は、前記排気ガスと前記抽出空気とが混合された混合ガスの流量が流量閾値以上になった場合に前記エアポンプの駆動を停止させる、電力システム。
【請求項7】
請求項１に記載の電力システムであって、
前記回転電機の潤滑油が前記抽出空気と共に前記冷却必要部品に導かれることを阻止するためのオイルフィルタが設けられている、電力システム。
前記回転電機の潤滑油が前記抽出空気と共に前記冷却必要部品に導かれることを阻止するためのオイルフィルタが設けられている、電力システム。
【請求項8】
請求項１に記載の電力システムであって、
前記ガスタービンエンジンは、
燃焼器と、
前記燃焼器を覆う環状のケーシングと、
を有し、
前記ケーシング内には、前記冷却必要部品を収容するための収容室が設けられている、電力システム。
前記ガスタービンエンジンは、
燃焼器と、
前記燃焼器を覆う環状のケーシングと、
を有し、
前記ケーシング内には、前記冷却必要部品を収容するための収容室が設けられている、電力システム。
【請求項9】
請求項８記載の電力システムであって、
前記ケーシングは、
前記ガスタービンエンジンの軸方向における一端部である第１端部と、
前記ガスタービンエンジンの前記軸方向における他端部である第２端部と、
を有し、
前記第１端部は、前記第２端部と前記回転電機との間に位置し、
前記第１端部には、前記抽出空気を前記収容室に導入するための第１開口部が設けられ、
前記第２端部には、前記抽出空気を前記ケーシングの外部に導出させるための第２開口部が設けられている、電力システム。
前記ケーシングは、
前記ガスタービンエンジンの軸方向における一端部である第１端部と、
前記ガスタービンエンジンの前記軸方向における他端部である第２端部と、
を有し、
前記第１端部は、前記第２端部と前記回転電機との間に位置し、
前記第１端部には、前記抽出空気を前記収容室に導入するための第１開口部が設けられ、
前記第２端部には、前記抽出空気を前記ケーシングの外部に導出させるための第２開口部が設けられている、電力システム。
【請求項10】
請求項９に記載の電力システムであって、
前記第１開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記第２開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられている、電力システム。
前記第１開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられ、
前記第２開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられている、電力システム。
【請求項11】
請求項１０に記載の電力システムであって、
前記第１開口部と前記第２開口部とは、前記ケーシングの周方向の位置が互いにずれるように配置されている、電力システム。
前記第１開口部と前記第２開口部とは、前記ケーシングの周方向の位置が互いにずれるように配置されている、電力システム。
【請求項12】
請求項１に記載の電力システムであって、
前記冷却必要部品は、
前記ガスタービンエンジンの燃焼器内に燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃焼器内の前記燃料を点火させるための点火装置と、
前記燃焼器内の燃焼ガスの温度を検出する燃焼温度センサと、
前記ガスタービンエンジンの排気ガスの温度を検出する排気温度センサと、
の少なくともいずれかを含む、電力システム。
前記冷却必要部品は、
前記ガスタービンエンジンの燃焼器内に燃料を供給する燃料供給部と、
前記燃焼器内の前記燃料を点火させるための点火装置と、
前記燃焼器内の燃焼ガスの温度を検出する燃焼温度センサと、
前記ガスタービンエンジンの排気ガスの温度を検出する排気温度センサと、
の少なくともいずれかを含む、電力システム。
【請求項13】
請求項１～１２のいずれか１項に記載の電力システムを備えた、移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力システム及び移動体に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する電力システムの研究開発が行われている。
【0003】
特許文献１には、ガスタービンエンジンのコンプレッサにより圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気をガスタービンエンジンに接続された回転電機に導く構成が開示されている。回転電機を流通した抽出空気は、回転電機及びガスタービンエンジンの外部に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０１７－５２７７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ガスタービンエンジンは、冷却が必要な冷却必要部品を有する。簡便な構成により冷却必要部品を冷却することができる電力システムが求められている。
【0006】
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、コンプレッサと冷却が必要な部品である冷却必要部品とを有するガスタービンエンジンと、前記ガスタービンエンジンに接続された回転電機と、前記コンプレッサによって圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気を前記回転電機に導く第１抽出空気流路と、前記回転電機に導かれた前記抽出空気を前記冷却必要部品に導く第２抽出空気流路と、を備える、電力システムである。
【0008】
本発明の他の態様は、上述した電力システムを備えた移動体である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、簡便な構成によりガスタービンエンジンの冷却必要部品を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の一実施形態に係る電力システム１０及び移動体１２について図面を用いて以下に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る移動体１２は、電力システム１０を備える。移動体１２は、例えば、航空機である。具体的には、移動体１２は、電動垂直離着陸機（ｅＶＴＯＬ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔａｋｅ－Ｏｆｆ ａｎｄ Ｌａｎｄｉｎｇ ａｉｒｃｒａｆｔ）である。なお、移動体１２は、電動垂直離着陸機以外の航空機であってもよいし、船舶、車両等であってもよい。電力システム１０は、移動体１２に搭載された例に限定されない。電力システム１０は、定置型の発電装置に設けられてもよい。
【0012】
電力システム１０は、ガスタービンエンジン１４と、回転電機１６と、排気管１８と、冷却装置２０と、抽出空気流路２２と、混合部２４とを備える。ガスタービンエンジン１４は、回転駆動力を発生させる。回転電機１６は、ガスタービンエンジン１４が発生した回転駆動力を用いて発電する。回転電機１６が発電した電力は、例えば、移動体１２の図示しないバッテリに充電される。なお、回転電機１６が発電した電力は、移動体１２を駆動させるためのモータ等の負荷に供給されてもよい。
【0013】
ガスタービンエンジン１４は、タービン部２６と、コンプレッサ２８と、燃焼器３０と、導出管部３２と、ケーシング３４とを有する。
【0014】
タービン部２６は、タービンシャフト３６と、タービンホイール３８とを有する。タービンシャフト３６は、矢印Ｘ方向に延在している。タービンホイール３８は、タービンシャフト３６に固定されている。タービンホイール３８は、燃焼器３０から供給される燃焼ガスによって回転する。タービンホイール３８は、排気ガスを矢印Ｘ１方向に排出する。
【0015】
コンプレッサ２８は、タービン部２６に対して矢印Ｘ２方向に隣接している。コンプレッサ２８は、圧縮空気を発生させる。コンプレッサ２８は、例えば、遠心圧縮機である。コンプレッサ２８は、コンプレッサホイール４０と、シュラウドケース４２とを有する。コンプレッサホイール４０は、タービンシャフト３６に固定されている。すなわち、コンプレッサホイール４０とタービンホイール３８とは、一体に回転する。
【0016】
シュラウドケース４２は、コンプレッサホイール４０を収容する。シュラウドケース４２には、シュラウドケース４２の内部に外部の空気を流入させるための図示しない空気導入口が設けられている。シュラウドケース４２の内部の空気は、コンプレッサホイール４０が回転することにより圧縮される。コンプレッサ２８は、圧縮空気を燃焼器３０に供給する。
【0017】
燃焼器３０は、燃焼ガスを発生させる。燃焼器３０は、環状に形成されている。燃焼器３０は、タービン部２６を径方向外方から覆っている。燃焼器３０は、内部に環状の燃焼室４４を有する。燃焼室４４には、コンプレッサ２８から供給された圧縮空気が導入される。
【0018】
図３に示すように、燃焼器３０には、燃料供給部４６と、２つの点火装置４８と、複数の燃焼温度センサ５０とが設けられている。燃料供給部４６は、複数のインジェクタ５２と、複数の燃料パイプ５６とを含む。
【0019】
インジェクタ５２は、燃焼室４４に燃料を噴射する。インジェクタ５２は、燃焼器３０におけるコンプレッサ２８とは反対側（矢印Ｘ１方向）の端面３０ａに取り付けられている。インジェクタ５２の先端部は、燃焼室４４内に位置する。インジェクタ５２の基端部は、燃焼器３０の外側に位置する。
【0020】
複数のインジェクタ５２は、燃焼器３０の周方向に沿って互いに間隔を空けて配置されている。燃料パイプ５６は、互いに隣り合うインジェクタ５２の基端部を連結する。燃料パイプ５６は、図示しない燃料供給源からインジェクタ５２に燃料を供給する。
【0021】
点火装置４８は、燃焼室４４で放電するイグナイタである。点火装置４８は、ガスタービンエンジン１４の起動時に燃焼室４４内の燃料を点火する。点火装置４８は、燃焼器３０の外壁部５８に取り付けられている。点火装置４８の一部は、燃焼器３０の外側に位置する。点火装置４８の数は、適宜設定し得る。燃焼室４４では、燃料が燃焼することにより燃焼ガスが発生する。燃焼器３０は、燃焼室４４で発生した燃焼ガスをタービン部２６に導く。燃焼器３０は、燃焼ガスが発生することにより他の部材（回転電機１６等）よりも高温になる。
【0022】
燃焼温度センサ５０は、燃焼室４４内の燃焼ガスの温度を検出する。燃焼温度センサ５０は、燃焼器３０の外壁部５８に取り付けられている。燃焼温度センサ５０の一部は、燃焼器３０の外側に位置する。燃焼温度センサ５０の数は、適宜設定し得る。
【0023】
導出管部３２は、燃焼器３０から矢印Ｘ１方向に突出している。導出管部３２は、タービンホイール３８の排気ガスを排気管１８に導く（図１参照）。導出管部３２には、排気ガスの温度を検出する排気温度センサ６０が取り付けられている。排気温度センサ６０の一部は、導出管部３２の外側に位置する。
【0024】
燃料供給部４６と、点火装置４８と、燃焼温度センサ５０と、排気温度センサ６０とは、燃焼器３０から発生した熱を受ける。燃料供給部４６と、点火装置４８と、燃焼温度センサ５０と、排気温度センサ６０とは、冷却が必要な冷却必要部品６２である。冷却必要部品６２は、ここで示した例に限定されず、これら以外の部材を含んでいてもよいし、例示した部材の少なくとも１つを含んでいなくてもよい。
【0025】
図１及び図２に示すように、ケーシング３４は、タービン部２６と、燃焼器３０と、導出管部３２とを収容する。図２に示すように、ケーシング３４は、環状に形成されている。ケーシング３４は、ガスタービンエンジン１４の軸方向に第１端部３４ａと第２端部３４ｂとを有する。第１端部３４ａは、第２端部３４ｂと回転電機１６との間に位置する。
【0026】
ケーシング３４は、筒状の周壁部６４と、端壁部６６とを含む。周壁部６４は、燃焼器３０の外壁部５８をタービンシャフト３６の径方向外方から覆う。ケーシング３４の周壁部６４と燃焼器３０の外壁部５８とは、互いに離間している。端壁部６６は、燃焼器３０の端面３０ａを矢印Ｘ１方向から覆う。
【0027】
端壁部６６は、ケーシング３４の第２端部３４ｂに位置する。端壁部６６と燃焼器３０の端面３０ａとは、互いに離間している。端壁部６６の内周端部は、導出管部３２に連結されている。ケーシング３４内には、冷却必要部品６２を収容する収容室６８が形成されている。
【0028】
図１に示すように、回転電機１６は、ガスタービンエンジン１４に接続されている。回転電機１６は、例えば、ガスタービンエンジン１４の起動時に、コンプレッサホイール４０を回転させるためのモータとして機能する。また、回転電機１６は、例えば、タービンホイール３８の回転駆動力によって発電する発電機として機能する。
【0029】
回転電機１６は、コンプレッサ２８に対して燃焼器３０とは反対方向（矢印Ｘ２方向）に隣接している。回転電機１６は、回転電機本体７０と、軸受７２と、ハウジング７４とを有する。回転電機本体７０は、ロータ７６と、ステータ７８とを含む。
【0030】
ロータ７６は、タービンシャフト３６（矢印Ｘ２方向の端部）に連結されている。ロータ７６は、タービンシャフト３６と一体に回転する。軸受７２は、ロータ７６を回転可能に支持する。軸受７２は、回転電機本体７０の両側に配置されている。軸受７２は、例えば、転がり軸受である。なお、軸受７２は、すべり軸受であってもよい。軸受７２には、潤滑油が供給される。ハウジング７４は、回転電機本体７０と軸受７２とを収容する。
【0031】
排気管１８は、ガスタービンエンジン１４の導出管部３２に連結している。排気管１８は、導出管部３２から矢印Ｘ１方向に延びている。排気管１８は、内部に排気流路８０を有する。排気流路８０は、下流側に向かって拡径する。すなわち、排気管１８は、ディフューザである。
【0032】
冷却装置２０は、回転電機１６を冷却する。冷却装置２０は、冷媒回路８２と、ラジエータ８４と、冷却空気流路８６とを有する。冷媒回路８２には、冷却媒体が流通する。冷媒回路８２内の冷却媒体は、図示しないポンプによって流動する。冷媒回路８２の一部は、回転電機１６の内部に設けられている。
【0033】
ラジエータ８４は、冷媒回路８２に接続されている。ラジエータ８４は、冷媒回路８２を流通する冷却媒体と外部の空気（冷却空気）との間で熱交換を行う。すなわち、ラジエータ８４は、冷却空気によって冷却媒体を冷却する。冷却空気流路８６は、ラジエータ８４によって熱交換が行われた後の冷却空気を混合部２４に導く。
【0034】
冷却空気流路８６は、混合部２４を介して排気流路８０に連通する。冷却空気は、ディフューザである排気流路８０によって吸引される。なお、冷却装置２０は、冷却空気をラジエータ８４から混合部２４に向かって流通させるファン等を備えてもよい。
【0035】
抽出空気流路２２は、コンプレッサ２８によって圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気を、回転電機１６とガスタービンエンジン１４の冷却必要部品６２とを介して混合部２４に導く。抽出空気流路２２は、第１抽出空気流路８８と、第１中間流路９０と、第２抽出空気流路９２と、第２中間流路９４と、抽出空気導出流路９６とを有する。
【0036】
第１抽出空気流路８８は、コンプレッサ２８のシュラウドケース４２と回転電機１６のハウジング７４とを連結する。第１抽出空気流路８８は、抽出空気をコンプレッサ２８から回転電機１６に導く。
【0037】
第１中間流路９０は、回転電機１６のハウジング７４内に設けられている。第１中間流路９０は、第１抽出空気流路８８と第２抽出空気流路９２とに連通する。第１中間流路９０は、第１冷却流路９８と、シール流路１００とを含む。
【0038】
第１冷却流路９８は、回転電機本体７０に設けられている。第１冷却流路９８を流通する抽出空気は、回転電機本体７０を冷却する。シール流路１００は、回転電機本体７０と軸受７２との間に位置する。シール流路１００を流通する抽出空気は、軸受７２に供給された潤滑油の回転電機本体７０への進入を阻止する。第１中間流路９０を流通する抽出空気は、冷媒回路８２の冷却媒体を冷却してもよい。
【0039】
第１中間流路９０のうちの第１冷却流路９８よりも上流側には、空気導入流路１０２が設けられている。空気導入流路１０２には、エアポンプ１０４が設けられている。エアポンプ１０４は、空気導入流路１０２を介して第１中間流路９０に空気を供給する。第１中間流路９０のうちのシール流路１００よりも下流側には、オイルフィルタ１０６が設けられている。オイルフィルタ１０６は、抽出空気から潤滑油を除去する。
【0040】
第２抽出空気流路９２は、回転電機１６のハウジング７４とガスタービンエンジン１４のケーシング３４とを連結する。第２抽出空気流路９２は、第１中間流路９０を流通した抽出空気をケーシング３４内の収容室６８に導く。
【0041】
第２中間流路９４は、ガスタービンエンジン１４のケーシング３４に設けられている。図２に示すように、第２中間流路９４は、複数の第１開口部１０８と、複数の第２開口部１１０と、第２冷却流路１１２とを含む。
【0042】
第１開口部１０８は、第２抽出空気流路９２と収容室６８とを互いに連通させる。第１開口部１０８は、抽出空気をケーシング３４の収容室６８に導入する。本実施形態において、第２中間流路９４は、４つの第１開口部１０８を含む。第１開口部１０８は、ケーシング３４の第１端部３４ａに設けられている。換言すれば、第１開口部１０８は、ケーシング３４の周壁部６４に設けられている。
【0043】
複数の第１開口部１０８は、ケーシング３４の周方向に間隔を空けて配置されている。具体的には、複数の第１開口部１０８は、ケーシング３４の周方向に等間隔に配置されている。第１開口部１０８は、四角形状の孔である。
【0044】
第２開口部１１０は、第２冷却流路１１２の抽出空気を抽出空気導出流路９６に導く。本実施形態において、第２中間流路９４は、４つの第２開口部１１０を含む。第２開口部１１０は、ケーシング３４の第２端部３４ｂに設けられている。換言すれば、第２開口部１１０は、ケーシング３４の端壁部６６に設けられている。
【0045】
第２開口部１１０と燃料供給部４６とは、互いに向かい合っている。複数の第２開口部１１０は、ケーシング３４の周方向に間隔を空けて配置されている。具体的には、複数の第２開口部１１０は、ケーシング３４の周方向に等間隔に配置されている。第２開口部１１０は、四角形状の孔である。複数の第１開口部１０８と複数の第２開口部１１０とは、ケーシング３４の周方向の位置が互いにずれるように配置されている。
【0046】
第２冷却流路１１２は、第１開口部１０８から第２開口部１１０に向かって抽出空気を流通させる。第２冷却流路１１２は、ケーシング３４の収容室６８に設けられる。なお、第１開口部１０８及び第２開口部１１０の形状、大きさ、数、位置は、適宜設定可能である。
【0047】
図１に示すように、抽出空気導出流路９６は、第２開口部１１０から導かれた抽出空気を混合部２４に導く。
【0048】
混合部２４は、排気管１８に設けられている。混合部２４は、排気管１８を外側から覆う筒状部である。混合部２４は、排気管１８の外側に混合室１１４を有する。混合部２４は、抽出空気導出流路９６から導かれた抽出空気と、冷却空気流路８６から導かれた冷却空気とを混合室１１４内で混合する。
【0049】
混合部２４は、抽出空気と冷却空気とが混合されることによって得られた混合空気を排気流路８０に導入する。排気流路８０では、タービンホイール３８から排出された排気ガスと混合空気とが混合された混合ガスが流通する。
【0050】
電力システム１０は、温度センサ１２２と、流量センサ１２４と、制御部１２６とをさらに備える。温度センサ１２２は、ガスタービンエンジン１４の収容室６８の温度Ｔａを検出する。流量センサ１２４は、排気流路８０を流通する混合ガスの流量Ｑａを検出する。
【0051】
制御部１２６は、演算部１２８と、記憶部１３０とを備える。演算部１２８は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、すなわち、処理回路（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）によって構成される。
【0052】
演算部１２８は、ポンプ制御部１３２と、温度取得部１３４と、流量取得部１３６と、閾値設定部１３８と、判定部１４０とを有する。ポンプ制御部１３２と、温度取得部１３４と、流量取得部１３６と、閾値設定部１３８と、判定部１４０とは、記憶部１３０に記憶されているプログラムが演算部１２８によって実行されることによって実現され得る。
【0053】
なお、ポンプ制御部１３２、温度取得部１３４、流量取得部１３６、閾値設定部１３８及び判定部１４０の少なくとも一部が、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路によって実現されるようにしてもよい。また、ポンプ制御部１３２、温度取得部１３４、流量取得部１３６、閾値設定部１３８及び判定部１４０の少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって構成されるようにしてもよい。
【0054】
記憶部１３０は、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとによって構成される。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられる。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用され、処理または演算に必要なデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等が挙げられる。不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用され、プログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶部１３０の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていてもよい。
【0055】
ポンプ制御部１３２は、エアポンプ１０４の動作の制御を司る。ポンプ制御部１３２は、エアポンプ１０４に制御信号を適宜供給する。ポンプ制御部１３２は、エアポンプ１０４を駆動させることにより空気を空気導入流路１０２に供給する。
【0056】
温度取得部１３４は、温度センサ１２２から供給された温度（温度Ｔａ）を取得する。流量取得部１３６は、流量センサ１２４から供給された流量（流量Ｑａ）を取得する。
【0057】
閾値設定部１３８は、流量閾値Ｑｂを設定する。ところで、エアポンプ１０４が駆動すると、混合部２４に導かれる抽出空気の流量が増加する。そうすると、抽出空気と冷却空気とが混合することにより得られる混合空気の流量が増加する。混合空気の流量が増加すると、排気ガスと混合空気とが混合することにより得られる混合ガスの流量が増加する。
【0058】
混合ガスの流量が過度に多くなると、タービンホイール３８から排気ガスを円滑に排出できなくなるため、ガスタービンエンジン１４が停止（ストール）することがある。閾値設定部１３８は、ガスタービンエンジン１４が停止するような混合ガスの流量よりも小さい流量を流量閾値Ｑｂとして設定する。閾値設定部１３８は、例えば、タービンシャフト３６の回転数等の各種パラメータに基づいて流量閾値Ｑｂを設定する。
【0059】
判定部１４０は、温度取得部１３４によって取得された温度Ｔａが予め決定された温度閾値Ｔｂよりも高いか否かを判定する。判定部１４０は、流量取得部１３６によって取得された流量Ｑａが閾値設定部１３８によって設定された流量閾値Ｑｂ以上であるか否かを判定する。
【0060】
温度閾値Ｔｂは、予め決定され、記憶部１３０に記憶されている。温度閾値Ｔｂは、燃焼器３０の熱によって冷却必要部品６２に不具合が生じる温度以下に設定される。具体的には、温度閾値Ｔｂは、例えば、燃料供給部４６内の燃料が炭化する温度以下に設定される。
【0061】
次に、電力システム１０の動作について説明する。ガスタービンエンジン１４が駆動すると、シュラウドケース４２内に外部の空気が取り込まれてコンプレッサホイール４０によって圧縮される。コンプレッサホイール４０によって圧縮された空気は、燃焼器３０の燃焼室４４に導かれる。燃焼器３０は、燃料供給部４６から燃焼室４４に噴射された燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、タービンホイール３８を回転させる。
【0062】
タービンホイール３８の回転駆動力は、タービンシャフト３６を介して回転電機１６のロータ７６に伝達される。これにより、回転電機１６が発電する。回転電機１６は、冷却装置２０によって冷却される。なお、タービンホイール３８の排気ガス（燃焼排ガス）は、排気流路８０に導かれる。
【0063】
本実施形態では、コンプレッサホイール４０によって圧縮された空気の一部は、第１抽出空気流路８８に取り出される。第１抽出空気流路８８に取り出された抽出空気は、回転電機１６のハウジング７４内に設けられた第１中間流路９０に導入する。
【0064】
第１中間流路９０に導入された抽出空気は、第１冷却流路９８とシール流路１００とに流れる。第１冷却流路９８を流通する抽出空気は、回転電機本体７０を冷却する。シール流路１００を流通する抽出空気は、軸受７２から回転電機本体７０への潤滑油の進入を阻止する。第１冷却流路９８を流通した抽出空気とシール流路１００を流通した抽出空気は、合流した後でオイルフィルタ１０６に導かれる。オイルフィルタ１０６では、抽出空気中の潤滑油が除去される。オイルフィルタ１０６によって潤滑油が除去された抽出空気は、第２抽出空気流路９２を介して第２中間流路９４に導かれる。
【0065】
具体的には、第２抽出空気流路９２を流通した抽出空気は、複数の第１開口部１０８からガスタービンエンジン１４の収容室６８（第２冷却流路１１２）に流入する。抽出空気は、第２冷却流路１１２をケーシング３４の周方向に広がりながら第２開口部１１０に向かって流通する。第２冷却流路１１２を流通する抽出空気は、冷却必要部品６２を冷却する。抽出空気は、冷却必要部品６２を冷却した後、第２開口部１１０から抽出空気導出流路９６に導出される。抽出空気導出流路９６に導出された抽出空気は、混合部２４に導かれる。
【0066】
混合部２４に導かれた抽出空気は、冷却装置２０から導かれた冷却空気と混合される。抽出空気と冷却空気とが混合されることにより得られた混合空気は、排気流路８０に導入されることにより排気ガスと混合される。
【0067】
次に、エアポンプ１０４の制御について説明する。図４に示すように、ステップＳ１においてガスタービンエンジン１４が駆動すると、ステップＳ２において、判定部１４０は、収容室６８の温度Ｔａが温度閾値Ｔｂよりも高いか否かを判定する。温度Ｔａが温度閾値Ｔｂよりも高い場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３に遷移する。温度Ｔａが温度閾値Ｔｂ以下である場合、ステップＳ２が繰り返される。
【0068】
ステップＳ３において、ポンプ制御部１３２は、エアポンプ１０４を駆動させる。エアポンプ１０４が駆動すると、エアポンプ１０４から空気導入流路１０２を介して第１中間流路９０に空気が供給される。そうすると、抽出空気の流量が増大するため、冷却必要部品６２を効率よく冷却できる。ステップＳ３の後、ステップＳ４に遷移する。
【0069】
ステップＳ４において、判定部１４０は、混合ガスの流量Ｑａが流量閾値Ｑｂ以上であるか否かを判定する。流量Ｑａが流量閾値Ｑｂ以上である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５に遷移する。流量Ｑａが流量閾値Ｑｂよりも小さい場合、ステップＳ４が繰り返される。
【0070】
ステップＳ５において、ポンプ制御部１３２は、エアポンプ１０４の駆動を停止させる。これにより、混合ガスの流量が過度に大きくなることが抑制されるため、ガスタービンエンジン１４のストールが防止される。
【0071】
本実施形態は、上述した構成に限定されない。エアポンプ１０４は、第１中間流路９０のうちの第１冷却流路９８及びシール流路１００よりも下流側に空気が供給されるように回転電機１６に設けられてもよい。オイルフィルタ１０６は、第２抽出空気流路９２に設けられてもよい。
【0072】
ポンプ制御部１３２は、抽出空気流路２２を流通する抽出空気の流量に基づいてエアポンプ１０４を駆動させてもよい。この場合、例えば、第１中間流路９０と空気導入流路１０２との接続部に抽出空気の流量を検出する流量センサを設けてもよい。具体的には、ポンプ制御部１３２は、当該流量センサによって検出された抽出空気の流量が予め決定された流量閾値以下である場合にエアポンプ１０４を駆動させる。なお、流量閾値は、例えば、シール流路１００を流通する抽出空気によって潤滑油をシールすることができる抽出空気の流量の下限値に設定される。これにより、軸受７２から回転電機本体７０に潤滑油が進入することを抽出空気によって一層抑制できる。
【0073】
電力システム１０は、ガスタービンエンジン１４の停止直後に燃焼器３０の内部の高温部からの熱伝導及び対流等によって冷却必要部品６２の温度が再上昇してしまう場合に、回転電機１６によりコンプレッサ２８を駆動させて冷却必要部品６２に抽出空気を供給してもよい。この場合、エアポンプ１０４の体格を最小にし得る。
【0074】
上述した開示に関し、さらに以下の付記を開示する。
【0075】
（付記１）
電力システム（１０）は、コンプレッサ（２８）と冷却が必要な部品である冷却必要部品（６２）とを有するガスタービンエンジン（１４）と、前記ガスタービンエンジンに接続された回転電機（１６）と、前記コンプレッサによって圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気を前記回転電機に導く第１抽出空気流路（８８）と、前記回転電機に導かれた前記抽出空気を前記冷却必要部品（６２）に導く第２抽出空気流路（９２）と、を備える。
電力システム（１０）は、コンプレッサ（２８）と冷却が必要な部品である冷却必要部品（６２）とを有するガスタービンエンジン（１４）と、前記ガスタービンエンジンに接続された回転電機（１６）と、前記コンプレッサによって圧縮された空気の一部を取り出すことにより得られる抽出空気を前記回転電機に導く第１抽出空気流路（８８）と、前記回転電機に導かれた前記抽出空気を前記冷却必要部品（６２）に導く第２抽出空気流路（９２）と、を備える。
【0076】
このような構成によれば、コンプレッサから回転電機に導かれた抽出空気により冷却必要部品を効率よく冷却することができる。これにより、冷却必要部品を冷却するための装置を新たに設けなくてよいため、電力システムを簡便な構成にすることができる。
【0077】
（付記２）
付記１に記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路（８０）と、前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路（９６）と、を備えてもよい。
付記１に記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路（８０）と、前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路（９６）と、を備えてもよい。
【0078】
このような構成によれば、抽出空気を排気流路に排出することにより、抽出空気の流れを円滑にすることができる。
【0079】
（付記３）
付記２に記載の電力システムにおいて、前記回転電機を冷却するため冷却媒体を冷却するためのラジエータ（８４）と、前記ラジエータを冷却するための冷却空気を前記排気流路に導くための冷却空気流路（８６）と、前記抽出空気と前記冷却空気とを互いに混合させる混合部（２４）と、を備え、前記混合部は、前記抽出空気と前記冷却空気とが混合されることによって得られた混合空気を前記排気流路に導入してもよい。
付記２に記載の電力システムにおいて、前記回転電機を冷却するため冷却媒体を冷却するためのラジエータ（８４）と、前記ラジエータを冷却するための冷却空気を前記排気流路に導くための冷却空気流路（８６）と、前記抽出空気と前記冷却空気とを互いに混合させる混合部（２４）と、を備え、前記混合部は、前記抽出空気と前記冷却空気とが混合されることによって得られた混合空気を前記排気流路に導入してもよい。
【0080】
このような構成によれば、回転電機を効率よく冷却することができる。また、抽出空気と冷却空気とを混合させることにより得られた混合空気を排気流路に導入するため、混合空気と排気ガスとが均等に混ざり易くなる。そのため、排気ガスを排出流路に円滑に排出することができる。
【0081】
（付記４）
付記１～３のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記回転電機は、回転電機本体（７０）と、前記回転電機本体を収容するハウジング（７４）と、を有し、前記ハウジング内には、前記第１抽出空気流路と前記第２抽出空気流路とに連通する中間流路（９０）が設けられ、前記回転電機には、前記中間流路に空気を送るエアポンプ（１０４）が設けられてもよい。
付記１～３のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記回転電機は、回転電機本体（７０）と、前記回転電機本体を収容するハウジング（７４）と、を有し、前記ハウジング内には、前記第１抽出空気流路と前記第２抽出空気流路とに連通する中間流路（９０）が設けられ、前記回転電機には、前記中間流路に空気を送るエアポンプ（１０４）が設けられてもよい。
【0082】
このような構成によれば、中間流路を流通する抽出空気の流量をエアポンプによって調整することができる。これにより、冷却必要部品を効率よく冷却することができる。
【0083】
（付記５）
付記４に記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンは、前記冷却必要部品を収容する収容室（６８）を有し、前記電力システムは、前記エアポンプの動作を制御するポンプ制御部（１３２）と、前記収容室内の温度を取得する温度取得部（１３４）と、を備え、前記ポンプ制御部は、前記温度取得部により取得された温度（Ｔａ）が予め決定された温度閾値（Ｔｂ）よりも高い場合に前記エアポンプを駆動させてもよい。
付記４に記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンは、前記冷却必要部品を収容する収容室（６８）を有し、前記電力システムは、前記エアポンプの動作を制御するポンプ制御部（１３２）と、前記収容室内の温度を取得する温度取得部（１３４）と、を備え、前記ポンプ制御部は、前記温度取得部により取得された温度（Ｔａ）が予め決定された温度閾値（Ｔｂ）よりも高い場合に前記エアポンプを駆動させてもよい。
【0084】
このような構成によれば、冷却必要部品を一層効率よく冷却することができる。
【0085】
（付記６）
付記５に記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路と、前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路と、を備え、前記ポンプ制御部は、前記排気ガスと前記抽出空気とが混合された混合ガスの流量（Ｑａ）が流量閾値（Ｑｂ）以上になった場合に前記エアポンプの駆動を停止させてもよい。
付記５に記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンの排気ガスが導かれる排気流路と、前記冷却必要部品に導かれた前記抽出空気を前記排気流路に導くための抽出空気導出流路と、を備え、前記ポンプ制御部は、前記排気ガスと前記抽出空気とが混合された混合ガスの流量（Ｑａ）が流量閾値（Ｑｂ）以上になった場合に前記エアポンプの駆動を停止させてもよい。
【0086】
このような構成によれば、多量の抽出空気が排出流路に導かれることによってガスタービンエンジンがストールすることを防止することができる。
【0087】
（付記７）
付記１～６のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記回転電機の潤滑油が前記抽出空気と共に前記冷却必要部品に導かれることを阻止するためのオイルフィルタ（１０６）が設けられてもよい。
付記１～６のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記回転電機の潤滑油が前記抽出空気と共に前記冷却必要部品に導かれることを阻止するためのオイルフィルタ（１０６）が設けられてもよい。
【0088】
このような構成によれば、冷却必要部品に潤滑油が付着することを抑制できる。
【0089】
（付記８）
付記１～７のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンは、燃焼器（３０）と、前記燃焼器を覆う環状のケーシング（３４）と、を有し、前記ケーシング内には、前記冷却必要部品を収容するための収容室が設けられてもよい。
付記１～７のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記ガスタービンエンジンは、燃焼器（３０）と、前記燃焼器を覆う環状のケーシング（３４）と、を有し、前記ケーシング内には、前記冷却必要部品を収容するための収容室が設けられてもよい。
【0090】
このような構成によれば、燃焼器の周囲に配置されている冷却必要部品を冷却することができる。
【0091】
（付記９）
付記８に記載の電力システムにおいて、前記ケーシングは、前記ガスタービンエンジンの軸方向における一端部である第１端部（３４ａ）と、前記ガスタービンエンジンの前記軸方向における他端部である第２端部（３４ｂ）と、を有し、前記第１端部は、前記第２端部と前記回転電機との間に位置し、前記第１端部には、前記抽出空気を前記収容室に導入するための第１開口部（１０８）が設けられ、前記第２端部には、前記抽出空気を前記ケーシングの外部に導出させるための第２開口部（１１０）が設けられてもよい。
付記８に記載の電力システムにおいて、前記ケーシングは、前記ガスタービンエンジンの軸方向における一端部である第１端部（３４ａ）と、前記ガスタービンエンジンの前記軸方向における他端部である第２端部（３４ｂ）と、を有し、前記第１端部は、前記第２端部と前記回転電機との間に位置し、前記第１端部には、前記抽出空気を前記収容室に導入するための第１開口部（１０８）が設けられ、前記第２端部には、前記抽出空気を前記ケーシングの外部に導出させるための第２開口部（１１０）が設けられてもよい。
【0092】
このような構成によれば、ガスタービンエンジンを簡便な構成にすることができると共に抽出空気を収容室に円滑に流通させることができる。
【0093】
（付記１０）
付記９に記載の電力システムにおいて、前記第１開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記第２開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられていてもよい。
付記９に記載の電力システムにおいて、前記第１開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記第２開口部は、前記ケーシングの周方向に間隔を空けて複数設けられていてもよい。
【0094】
このような構成によれば、ケーシングの周方向における収容室の温度バラツキを抑制できる。
【0095】
（付記１１）
付記１０に記載の電力システムにおいて、前記第１開口部と前記第２開口部とは、前記ケーシングの周方向の位置が互いにずれるように配置されてもよい。
付記１０に記載の電力システムにおいて、前記第１開口部と前記第２開口部とは、前記ケーシングの周方向の位置が互いにずれるように配置されてもよい。
【0096】
このような構成によれば、ケーシングの周方向における収容室の温度バラツキを一層抑制できる。
【0097】
（付記１２）
付記１～１１のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記冷却必要部品は、前記ガスタービンエンジンの燃焼器内に燃料を供給する燃料供給部（４６）と、前記燃焼器内の前記燃料を点火させるための点火装置（４８）と、前記燃焼器内の燃焼ガスの温度を検出する燃焼温度センサ（５０）と、前記ガスタービンエンジンの排気ガスの温度を検出する排気温度センサ（６０）と、の少なくともいずれかを含んでもよい。
付記１～１１のいずれかに記載の電力システムにおいて、前記冷却必要部品は、前記ガスタービンエンジンの燃焼器内に燃料を供給する燃料供給部（４６）と、前記燃焼器内の前記燃料を点火させるための点火装置（４８）と、前記燃焼器内の燃焼ガスの温度を検出する燃焼温度センサ（５０）と、前記ガスタービンエンジンの排気ガスの温度を検出する排気温度センサ（６０）と、の少なくともいずれかを含んでもよい。
【0098】
このような構成によれば、燃焼器で発生した熱によって燃料供給部、点火装置、温度センサ及び排気温度センサの少なくともいずれかに不具合が発生することを抑制できる。
【0099】
（付記１３）
移動体（１２）は、付記１～１２のいずれかに記載の電力システムを備える。
移動体（１２）は、付記１～１２のいずれかに記載の電力システムを備える。
【0100】
なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。
【符号の説明】
【0101】
１０…電力システム １２…移動体
１４…ガスタービンエンジン １６…回転電機
２２…抽出空気流路 ２４…混合部
２８…コンプレッサ ３０…燃焼器
３４…ケーシング ３４ａ…第１端部
３４ｂ…第２端部 ４６…燃料供給部
４８…点火装置 ５０…燃焼温度センサ
６０…排気温度センサ ６２…冷却必要部品
６８…収容室 ７０…回転電機本体
７４…ハウジング ８０…排気流路
８４…ラジエータ ８８…第１抽出空気流路
９０…第１中間流路（中間流路） ９２…第２抽出空気流路
９６…抽出空気導出流路 １０４…エアポンプ
１０６…オイルフィルタ １０８…第１開口部
１１０…第２開口部 １２２…温度センサ
１２６…制御部 １３２…ポンプ制御部
１３４…温度取得部
１４…ガスタービンエンジン １６…回転電機
２２…抽出空気流路 ２４…混合部
２８…コンプレッサ ３０…燃焼器
３４…ケーシング ３４ａ…第１端部
３４ｂ…第２端部 ４６…燃料供給部
４８…点火装置 ５０…燃焼温度センサ
６０…排気温度センサ ６２…冷却必要部品
６８…収容室 ７０…回転電機本体
７４…ハウジング ８０…排気流路
８４…ラジエータ ８８…第１抽出空気流路
９０…第１中間流路（中間流路） ９２…第２抽出空気流路
９６…抽出空気導出流路 １０４…エアポンプ
１０６…オイルフィルタ １０８…第１開口部
１１０…第２開口部 １２２…温度センサ
１２６…制御部 １３２…ポンプ制御部
１３４…温度取得部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】