特開 2024-179352 ガスタービンエンジンの軸受構造

(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】P2024179352

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】ガスタービンエンジンの軸受構造

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/06 20060101AFI20241219BHJP

   F02C 6/00 20060101ALI20241219BHJP

   F02C 7/32 20060101ALI20241219BHJP

   F02C 3/08 20060101ALI20241219BHJP

   F01D 25/16 20060101ALI20241219BHJP

   F16C 35/08 20060101ALI20241219BHJP

   F16C 23/06 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

F02C7/06 A

F02C6/00 B

F02C7/32

F02C3/08

F01D25/16 Z

F16C35/08

F16C23/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098125

(22)【出願日】2023-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新井 篤典

(72)【発明者】

【氏名】加藤 寿宏

(72)【発明者】

【氏名】大▲桑▼ 達也

(72)【発明者】

【氏名】西澤 拓磨

【テーマコード（参考）】

3J012

【Ｆターム（参考）】

3J012AB07

3J012BB05

(57)【要約】

【課題】エンジン内部の温度により、エンジンシャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制し、エンジンシャフトを安定して支持可能なガスタービンエンジンの軸受構造を提供する。
【解決手段】
ガスタービンエンジンの軸受構造は、前後方向に延びるエンジンシャフトと、エンジンシャフトの軸方向に並んで配置されている圧縮機、燃焼器、及び、タービンと、エンジンシャフトを支持する複数の軸受と、を備える。複数の軸受は、燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

前後方向に延びるエンジンシャフトと、
前記エンジンシャフトの軸方向に並んで配置されている圧縮機、燃焼器、及び、タービンと、
前記エンジンシャフトを支持する複数の軸受と、を備え、
前記複数の軸受は、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている、ガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項2】

前記圧縮機は、高圧圧縮機、及び、前記高圧圧縮機よりも前記軸方向の前方に配置されている低圧圧縮機を含み、
前記タービンは、高圧タービン、及び、前記高圧タービンよりも前記軸方向の後方に配置されている低圧タービンを含み、
前記エンジンシャフトは、前記高圧圧縮機及び前記高圧タービンを接続する中空の高圧シャフト、及び、前記高圧シャフトに挿通され、前記低圧圧縮機及び前記低圧タービンを接続する低圧シャフトを含み、
前記複数の軸受は、前記高圧シャフトを支持するように配置されている、請求項１に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項3】

前記高圧圧縮機は、軸流圧縮機又は遠心圧縮機である、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項4】

前記複数の軸受のうち、隣接する前記軸受の間の前記高圧シャフトの最大外径は、前記複数の軸受のうち、最も後方に位置する軸受よりも後方の前記高圧シャフトの最大外径より大きい、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項5】

前記低圧圧縮機が配置されている領域の前記高圧シャフトの最大外径は、前記領域よりも前記軸方向の後方の領域の前記高圧シャフトの最大外径より大きい、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項6】

前記高圧圧縮機は、前記エンジンシャフトの回転軸線の周りに回転するインペラを有し、
前記複数の軸受は、前記インペラよりも前記軸方向の前方に配置されている、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項7】

前記複数の軸受は、前記軸方向において、前記低圧圧縮機の前端及び前記高圧圧縮機の間に配置されている、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項8】

前記軸方向に延びる中空の回転軸と、前記回転軸と一体回転するロータとを有し、且つ、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている発電機を更に備え、
前記複数の軸受は、前記発電機の前記軸方向における前方及び後方に配置されている、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項9】

前記発電機の前記回転軸及び前記ロータは、前記高圧シャフトと共に回転し、
前記高圧シャフト及び前記回転軸は、互いに周方向及び前記軸方向への相対移動が規制されている、請求項８に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項10】

前記高圧シャフト及び前記回転軸は、溶接、焼き嵌め、又はＦｉｘｅｄスプラインのうち少なくともいずれかにより、互いに結合されている、請求項９に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項11】

前記高圧シャフトと一体回転する中空のロータを有し、且つ、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている発電機を更に備え、
前記高圧シャフトは、前記高圧圧縮機に接続される第１軸部と、前記ロータに挿入される第２軸部と、含む単一のシャフトである、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項12】

前記軸方向に延びる中空の回転軸と、前記回転軸と一体回転するロータを有し、且つ、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている発電機を更に備え、
前記高圧シャフトの最大外径は、前記回転軸の最大外径よりも大きい、請求項２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【請求項13】

前記高圧シャフトの後端は、前記低圧タービンよりも前記軸方向の前方に配置されている、請求項２～１２のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガスタービンエンジンの軸受構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されるように、ガスタービンエンジンは、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション、及び、圧縮機セクションとタービンセクションとを接続するシャフトを含む。このシャフトは、複数の軸受により支持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１９４０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ガスタービンエンジンが駆動すると、圧縮機とタービンとを接続するエンジンシャフトが回転すると共に、エンジン内部が温度上昇する。これにより、エンジンシャフトを支持する軸受に負荷が掛かる。このとき、特に燃焼セクション及びタービンセクションが高温になる。

【0005】

そこで、本開示の一態様は、エンジン内部の温度により、エンジンシャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制し、エンジンシャフトを安定して支持可能なガスタービンエンジンの軸受構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るガスタービンエンジンの軸受構造は、前後方向に延びるエンジンシャフトと、前記エンジンシャフトの軸方向に並んで配置されている圧縮機、燃焼器、及び、タービンと、前記エンジンシャフトを支持する複数の軸受と、を備え、
前記複数の軸受は、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様によれば、エンジン内部の温度により、エンジンシャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制し、エンジンシャフトを安定して支持可能なガスタービンエンジンの軸受構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係るガスタービンエンジンの概要図である。

【図2】図２は、第２実施形態に係るガスタービンエンジンの軸受構造を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して実施形態を説明する。以下に示す「前方」とは、ガスタービンエンジン内の空気の流通方向の上流側を意味する。「後方」とは、前記流通方向の下流側を意味する。「径方向」とは、エンジンシャフトの回転軸線に対する直交方向を意味する。また「軸方向」とは、エンジンシャフトの軸方向を意味する。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るガスタービンエンジン１（以下、単に「エンジン１」とも称する。）の概要図である。エンジン１は、一例として乗物用であるが、これに限らない。具体的にエンジン１は、航空機用である。エンジン１は、エンジンシャフト７を支持する軸受構造２を備える。

【0011】

ガスタービンエンジンの駆動時には、通常、エンジンシャフトが高回転数で駆動されて、エンジン内部の温度が上昇する。これにより、エンジンのタービンセクションに配置されてエンジンシャフトを支持する軸受に負荷が掛かる。本実施形態の軸受構造２は、詳細を後述するように、エンジンシャフト７を支持する複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２を備え、且つ、複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２が、燃焼器５よりも軸方向の前方に配置されている。これによりエンジン１は、高温下で高回転される過酷な環境において複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２が使用されるのを抑制できる。このようにエンジン１は、エンジンシャフト７を複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２により安定して支持できるように構成されている。

【0012】

一例として、エンジン１は、２軸ガスタービンエンジンである。エンジン１は、ファン３、圧縮機４、燃焼器５、タービン６、圧縮機４及びタービン６を接続するエンジンシャフト７、発電機８、少なくとも圧縮機４及び燃焼器５を収容するケーシング９、少なくとも１つの電動補機１０、及び、筒体１１を備える。圧縮機４、燃焼器５、及び、タービン６は、エンジンシャフト７の軸方向に並んで配置されている。

【0013】

また、エンジン１の軸受構造２は、エンジンシャフト７を回転自在に支持する複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２を備える。複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、軸方向に離隔して配置されている。複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、エンジンシャフト７を複数個所で支持している。一例として、本実施形態の複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、異なる種類の軸受を含む。具体例として、複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、ボールベアリング、ローラーベアリング、又は、これらの組合せを含む。

【0014】

圧縮機４は、エンジン１の前方から供給される空気を圧縮する。燃焼器５は、燃料を燃焼して燃焼ガスを生成する。燃焼器５は、燃焼ガスが生成される内部空間Ｓと、内部空間Ｓよりも後方から内部空間Ｓに対して燃料を噴出するノズルＮとを有する。本実施形態の燃焼器５は、一例として、内部空間Ｓが後側に向けて折り返されるリバースフロー式である。

【0015】

タービン６は、燃焼器５で生成された燃焼ガスが供給される。エンジンシャフト７は、エンジン１の前後方向に延び、所定の回転軸線Ｘの周りに回転される。エンジンシャフト７は、回転自在に支持されている。ファン３は、エンジンシャフト７に機械的に接続されて、エンジンシャフト７と共に回転する。圧縮機４、燃焼器５、及び、タービン６は、この順に、前方から後方に向けて配置されている。

【0016】

圧縮機４は、低圧圧縮機１３及び高圧圧縮機１４を含む。本実施形態の高圧圧縮機１４は、低圧圧縮機１３よりも軸方向の後方に配置されている。一例として、低圧圧縮機１３は、軸流圧縮機である。また一例として、高圧圧縮機１４は、軸流圧縮機又は遠心圧縮機である。高圧圧縮機１４は、回転軸線Ｘの周りに回転するインペラ１５を有する。タービン６は、エンジンシャフト７に機械的に接続される。タービン６は、低圧タービン１６及び高圧タービン１７を含む。低圧タービン１６は、高圧タービン１７よりも軸方向の後方に配置されている。また一例として、エンジン１は、単一の高圧圧縮機１４を備える。

【0017】

エンジンシャフト７は、高圧シャフト１８及び低圧シャフト１９を含む。高圧シャフト１８は、中空部材であり、高圧圧縮機１４及び高圧タービン１７を接続する。高圧シャフト１８は、軸方向において、隣接する２つの軸受ＢＲ１、ＢＲ２の間に配置されて高圧シャフト１８の外径を部分的に拡大する拡径部１８ａを有する。拡径部１８ａは、高圧シャフト１８の径方向厚みを増大させることで、高圧シャフト１８の剛性及び機械的強度を向上させる。複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、高圧シャフト１８を支持する。一例として、複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２のうち、隣接する軸受ＢＲ１、ＢＲ２の間の高圧シャフト１８の最大外径は、複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２のうち、最も後方に位置する軸受ＢＲ２よりも後方の高圧シャフト１８の最大外径より大きい。また一例として、低圧圧縮機１３が配置されている領域の高圧シャフト１８の最大外径は、前記領域よりも軸方向の後方の領域の高圧シャフト１８の最大外径より大きい。一例として、低圧圧縮機１３が配置されている領域の高圧シャフト１８の最大外径は、拡径部１８ａの最大外径である。

【0018】

高圧シャフト１８の後端１８ｂは、低圧タービン１６よりも軸方向の前方に配置されている。また、高圧シャフト１８の後端１８ｂは、径方向で燃焼器５と重なる位置に配置されている。一例として、本実施形態の高圧シャフト１８の後端１８ｂは、ノズルＮの噴出口よりも軸方向の前方に配置されている。

【0019】

低圧シャフト１９は、低圧圧縮機１３及び低圧タービン１６を接続する。低圧シャフト１９は、高圧シャフト１８に挿通され、回転軸線Ｘの周りに回転される。エンジン１の駆動時において、低圧シャフト１９は、高圧シャフト１８よりも低速で回転される。低圧タービン１６は、低圧シャフト１９を介してファン３に連結されている。

【0020】

エンジン１では、高圧シャフト１８を支持する全ての軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、燃焼器５よりも、軸方向の前方に配置されている。また、複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２のうち、最も後方に位置する軸受ＢＲ２は、高圧圧縮機１４の後端よりも軸方向の前方に配置されている。本実施形態の複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、一例として、高圧圧縮機１４のインペラ１５よりも軸方向の前方に配置されている。また一例として、複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、軸方向において、低圧圧縮機１３の前端及び高圧圧縮機１４の後端の間に配置されている。

【0021】

発電機８は、エンジンシャフト７の回転駆動力により駆動されて発電する。発電機８により発電された電力は、電動補機１０を駆動する。また発電機８は、エンジン１の始動時等にエンジンシャフト７を回転駆動するスターター機能を有していてもよい。この場合、言い換えると、発電機８は、モータジェネレータである。

【0022】

発電機８は、ケーシング９の内部に配置されている。本実施形態の発電機８は、筒体１１に収容された状態で、高圧圧縮機１４の前方に配置されている。発電機８は、軸方向に延びる中空の回転軸２０、回転軸２０と一体回転するロータ２１、及び、ロータ２１の径方向外側に配置されたステータ２２を有する。一例として、回転軸２０及びロータ２１は、高圧シャフト１８と共に回転する。

【0023】

発電機８は、燃焼器５よりも軸方向の前方に配置されている。複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２は、発電機８の軸方向における前方及び後方に配置されている。複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２のうち、発電機８よりも前方で軸受ＢＲ１が支持する高圧シャフト１８の部分の外径と、発電機８よりも後方で軸受ＢＲ２が支持する高圧シャフト１８の部分の外径とは、同一でもよいし、異なっていてもよい。本実施形態の高圧シャフト１８の最大外径は、回転軸２０の最大外径よりも大きい。一例として、高圧シャフト１８の最大外径は、拡径部１８ａの最大外径である。

【0024】

高圧シャフト１８及び回転軸２０は、互いに周方向及び軸方向への相対移動が規制されている。言い換えると、高圧シャフト１８及び回転軸２０は、互いに固着されている。本実施形態では、高圧シャフト１８及び回転軸２０は、例えば、溶接、焼き嵌め、又は、Ｆｉｘｅｄスプラインのうちの少なくともいずれかにより、互いに結合されている。ここで「Ｆｉｘｅｄスプライン」とは、高圧シャフト１８及び回転軸２０のスプライン構造による相対移動が、高圧シャフト１８及び回転軸２０の結合により不可能となるように、高圧シャフト１８及び回転軸２０が互いに固着される構造を指す。高圧シャフト１８及び回転軸２０が焼き嵌めされる場合、高圧シャフト１８及び回転軸２０は、例えば、カービックカップリングにより互いに結合される結合部分を含む。

【0025】

ケーシング９は、回転軸線Ｘの軸線方向に延びる筒体である。本実施形態のケーシング９は、エンジンシャフト７、ファン３、圧縮機４、燃焼器５、及び、タービン６を収容する。一例として、ケーシング９は、内殻２５、外殻２６、及び、ストラット２７を有する。内殻２５は、圧縮機４、燃焼器５、及び、タービン６を収容する。外殻２６は、内殻２５から径方向外側に離間した状態で、内殻２５と同心円状に配置されている。内殻２５と外殻２６との間には、筒状のバイパス路ＢＰが配置されている。ファン３により吸い込まれた空気の一部は、バイパス路ＢＰを通流して後方に排出される。ケーシング９の外周面には、電動補機１０が取り付けられている。ストラット２７は、径方向に延びて内殻２５と外殻２６とを連結する。

【0026】

筒体１１は、低圧圧縮機１３と高圧圧縮機１４とを軸方向に繋いでいる。筒体１１は、前方から後方に向けて、外径及び内径が縮径している。筒体１１は、低圧圧縮機１３から高圧圧縮機１４に向かう圧縮空気流路Ｒの一部を画定している。本実施形態の筒体１１の内部には、発電機８が配置されている。

【0027】

エンジン１では、エンジンシャフト７を支持する複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２のうち、最も後方に位置する軸受ＢＲ２は、燃焼器５よりも軸方向の前方に配置されている。本実施形態のエンジン１では、高圧シャフト１８を支持する全ての軸受ＢＲ１、ＢＲ２が、燃焼器５よりも軸方向の前方に配置されている。

【0028】

以上の構成を備える本実施形態では、エンジン１内部の温度により、エンジンシャフト７を支持する軸受ＢＲ１、ＢＲ２に掛かる負荷を抑制し、エンジンシャフト７を安定して支持できる。

【0029】

また、ガスタービンエンジンを小型化及び軽量化し、駆動効率を高める場合、エンジンの圧縮比及び燃焼温度を上げる必要がある。これに伴い、エンジンが高温になると共に、エンジンシャフトが高回転で駆動されることが考えられる。本実施形態によれば、このような場合であっても、軸受ＢＲ１、ＢＲ２に掛かる負荷を抑制し、エンジンシャフト７を安定して支持できる。

【0030】

また本実施形態では、エンジンシャフト７を支持する軸受のうち、高圧シャフト１８を支持する全ての軸受ＢＲ１、ＢＲ２が、燃焼器５よりも軸方向の前方に配置されている。これにより、低圧シャフト１９に比べて高回転で回転される高圧シャフト１８を支持する軸受ＢＲ１、ＢＲ２が、燃焼器５による高温に曝されて使用されるのを抑制できる。また、エンジン１の部品点数や生産コストの低減、及び、エンジン１の軽量化にもなりうる。

【0031】

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係るガスタービンエンジン１０１の軸受構造１０２を示す拡大図である。以下、第２実施形態について、第１実施形態との差異を中心に説明する。図２に示されるように、本実施形態の高圧シャフト１１８は、高圧圧縮機１４に接続される第１軸部１１８ｃと、発電機１０８のロータ２１に挿入される第２軸部１１８ｄと含む単一のシャフトである。軸受構造１０２は、発電機１０８の軸方向における前方及び後方に配置された複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２を備える。高圧シャフト１１８は、軸方向において、隣接する２つの軸受ＢＲ１、ＢＲ２の間に配置された拡径部１１８ａを有する。

【0032】

第２実施形態によれば、発電機１０８は、軸方向に延びる中空の回転軸を有しておらず、高圧シャフト１１８の一部である第２軸部１１８ｄが、実質的に発電機１０８の回転軸として機能する。また、第１軸部１１８ｃ及び第２軸部１１８ｄを含む単一のシャフトとして高圧シャフト１１８が構成される。このため、第１軸部１１８ｃ及び第２軸部１１８ｄを個別に構成する場合に比べて、第１軸部１１８ｃ及び第２軸部１１８ｄを一体的に構成できる。よって、回転時の高圧シャフト１１８の振動を抑制しつつ、軸受構造１０２の複数の軸受ＢＲ１、ＢＲ２により高圧シャフト１１８を安定して支持できる。また、エンジン１０１の部品点数を低減できる。

【0033】

なお、低圧圧縮機１３、高圧圧縮機１４、及び、燃焼器５は、上記各実施形態に記載された構成に限定されない。エンジン１、１０１は、無人機用であってもよい。またエンジン１、１０１は、乗物用以外の用途のものであってもよい。また、軸受構造２、１０２が備える複数の軸受の種類は、限定されない。当該複数の軸受は、３個以上の軸受を含んでいてもよい。

【0034】

エンジンシャフト７、１０７が低圧シャフト１９を含む場合、当該複数の軸受は、低圧シャフト１９を支持する少なくとも１つの軸受を含んでいてもよい。前記少なくとも１つの軸受は、例えば、高圧シャフト１８を支持する軸受ＢＲ１、ＢＲ２のうち、軸方向において、最も前方に位置する軸受ＢＲ１よりも前方に配置された軸受と、最も後方に位置する軸受ＢＲ２よりも後方に配置された軸受とを含んでいてもよい。

【0035】

（開示項目）
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
［項目１］
前後方向に延びるエンジンシャフトと、
前記エンジンシャフトの軸方向に並んで配置されている圧縮機、燃焼器、及び、タービンと、
前記エンジンシャフトを支持する複数の軸受と、を備え、
前記複数の軸受は、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている、ガスタービンエンジンの軸受構造。

【0036】

上記構成によれば、燃焼器による高温下で高回転される過酷な環境において、エンジンシャフトを支持する軸受が使用されるのを抑制できる。よって、ガスタービンエンジン内部の温度により、エンジンシャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制できる。従って、エンジンシャフトを安定して支持可能なガスタービンエンジンの軸受構造を提供できる。

【0037】

［項目２］
前記圧縮機は、高圧圧縮機、及び、前記高圧圧縮機よりも前記軸方向の前方に配置されている低圧圧縮機を含み、
前記タービンは、高圧タービン、及び、前記高圧タービンよりも前記軸方向の後方に配置されている低圧タービンを含み、
前記エンジンシャフトは、前記高圧圧縮機及び前記高圧タービンを接続する中空の高圧シャフト、及び、前記高圧シャフトに挿通され、前記低圧圧縮機及び前記低圧タービンを接続する低圧シャフトを含み、
前記複数の軸受は、前記高圧シャフトを支持するように配置されている、項目１に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0038】

上記構成によれば、燃焼器による高温下で高圧シャフトと共に高回転される過酷な環境において、高圧シャフトを支持する軸受が使用されるのを抑制できる。よって、ガスタービンエンジン内部の温度により、高圧シャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制できる。

【0039】

［項目３］
前記高圧圧縮機は、軸流圧縮機又は遠心圧縮機である、項目２に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0040】

上記構成によれば、軸流圧縮機又は遠心圧縮機である高圧圧縮機を用いることで、例えば、ガスタービンエンジンを小型化する場合でも、高圧圧縮機を用いて高効率でエンジンを駆動できる。また、ガスタービンエンジン内部の温度により、高圧シャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制できる。

【0041】

［項目４］
前記複数の軸受のうち、隣接する前記軸受の間の前記高圧シャフトの最大外径は、前記複数の軸受のうち、最も後方に位置する軸受よりも後方の前記高圧シャフトの最大外径より大きい、項目２～３のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0042】

上記構成によれば、複数の軸受のうち、隣接する軸受の間の高圧シャフトの部分の剛性及び機械的強度を向上できる。よって、当該複数の軸受により高圧シャフトを支持しながら回転駆動させる際、高圧シャフトの不要な振動を抑制し、安定して高圧シャフトを支持できる。また、ガスタービンエンジン内部の温度により、高圧シャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制できる。

【0043】

［項目５］
前記低圧圧縮機が配置されている領域の前記高圧シャフトの最大外径は、前記領域よりも前記軸方向の後方の領域の前記高圧シャフトの最大外径より大きい、項目２～４のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0044】

上記構成によれば、低圧圧縮機が配置されている高圧シャフトの領域において、高圧シャフトの剛性及び機械的強度を向上できる。よって、高圧圧縮機よりも前記軸方向の前方において、高圧シャフトの回転時の振動を抑制できる。これにより、燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置された複数の軸受により、高圧シャフトを安定して支持し易くできる。また、ガスタービンエンジン内部の温度により、高圧シャフトを支持する軸受に掛かる負荷を抑制できる。

【0045】

［項目６］
前記高圧圧縮機は、前記エンジンシャフトの回転軸線の周りに回転するインペラを有し、
前記複数の軸受は、前記インペラよりも前記軸方向の前方に配置されている、項目２～５のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0046】

上記構成によれば、高圧圧縮機のインペラの前端よりも後方で生じる高温下で高回転される過酷な環境で、高圧シャフトを支持する複数の軸受が使用されるのを抑制できる。よって、複数の軸受により、高圧シャフトを安定して支持できる。

【0047】

［項目７］
前記複数の軸受は、前記軸方向において、前記低圧圧縮機の前端及び前記高圧圧縮機の間に配置されている、項目２～６のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0048】

上記構成によれば、高圧圧縮機の前端よりも後方で生じる高温下で高回転される過酷な環境で、高圧シャフトを支持する複数の軸受が使用されるのを抑制できる。また、前記軸方向における低圧圧縮機及び高圧圧縮機の間のスペースを利用して、複数の軸受を効率よく配置できる。

【0049】

［項目８］
前記軸方向に延びる中空の回転軸と、前記回転軸と一体回転するロータとを有し、且つ、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている発電機を更に備え、
前記複数の軸受は、前記発電機の前記軸方向における前方及び後方に配置されている、項目２～７のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0050】

上記構成によれば、発電機の前記軸方向における前方及び後方の位置のスペースを利用して、高圧シャフトを支持する複数の軸受を配置し易くできる。また例えば、複数の軸受により、発電機の回転軸を安定して支持できる。

【0051】

［項目９］
前記回転軸及び前記ロータは、前記高圧シャフトと共に回転し、
前記高圧シャフト及び前記回転軸は、互いに周方向及び前記軸方向への相対移動が規制されている、項目８に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0052】

上記構成によれば、エンジンの駆動時に回転軸及び高圧シャフトの前記相対移動が規制されることで、発電機のロータが高圧シャフトと共に回転する際、複数の軸受により、高圧シャフトを安定して支持できる。

【0053】

［項目１０］
前記高圧シャフト及び前記回転軸は、溶接、焼き嵌め、又はＦｉｘｅｄスプラインのうち少なくともいずれかにより、互いに結合されている、項目９に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0054】

上記構成によれば、高圧シャフト及び回転軸を確実に連結することで、高圧シャフト及び回転軸を一体的に構成できる。これにより、回転時に高圧シャフト及び回転軸が振動するのを抑制し、高圧シャフトを複数の軸受により安定して支持できる。

【0055】

［項目１１］
前記高圧シャフトと一体回転する中空のロータを有し、且つ、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている発電機を更に備え、
前記高圧シャフトは、前記高圧圧縮機に接続される第１軸部と、前記ロータに挿入される第２軸部と、含む単一のシャフトである、項目２～７のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0056】

上記構成によれば、発電機のロータに挿入される高圧シャフトの第２軸部を、実質的に発電機の回転軸として機能させることができる。また、第１軸部と第２軸部とを含む単一のシャフトとして高圧シャフトが構成される。このため、第１軸部と第２軸部とを個別に構成した場合に比べて、第１軸部及び第２軸部を一体的に構成できる。よって、複数の軸受により高圧シャフトを安定して支持できる。また、ガスタービンエンジンの部品点数を低減できる。

【0057】

［項目１２］
前記軸方向に延びる中空の回転軸と、前記回転軸と一体回転するロータを有し、且つ、前記燃焼器よりも前記軸方向の前方に配置されている発電機を更に備え、
前記高圧シャフトの最大外径は、前記回転軸の最大外径よりも大きい、項目２～１０のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0058】

上記構成によれば、高圧シャフトの最大外径が回転軸の最大外径よりも大きいことにより、高圧シャフトの剛性及び機械的強度を向上できる。これにより、回転時の高圧シャフトの振動を抑制し、複数の軸受により、高圧シャフトを安定して支持できる。

【0059】

［項目１３］
前記高圧シャフトの後端は、前記低圧タービンよりも前記軸方向の前方に配置されている、項目２～１２のいずれか１項に記載のガスタービンエンジンの軸受構造。

【0060】

上記構成によれば、高圧シャフトの後端を低圧タービンよりも前記軸方向の前方に配置することで、高圧シャフトを短縮化できる。これにより、高速回転時に高圧シャフトが振動するのを抑制できる。また、高圧シャフトを支持する軸受が、高圧シャフトを介して、低圧タービンの駆動より生じた高熱で加熱されるのを抑制できる。

【符号の説明】

【0061】

ＢＲ１、ＢＲ２ 軸受
Ｘ 回転軸線
１、１０１ ガスタービンエンジン
２、１０２ ガスタービンエンジンの軸受構造
２ 発電機
４ 圧縮機
５ 燃焼器
６ タービン
７ エンジンシャフト
８ 発電機
１３ 低圧圧縮機
１４ 高圧圧縮機
１５ インペラ
１６ 低圧タービン
１７ 高圧タービン
１８、１１８ 高圧シャフト
１８ｂ 高圧シャフトの後端
１９ 低圧シャフト
２０ 回転軸
２１ ロータ
１１８ｃ 第１軸部
１１８ｄ 第２軸部

【図1】

【図2】