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特許7222171振動調節装置、排気ディフューザシステム、およびこれを含むガスタービン
(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】
(24)【登録日】2023-02-07
(45)【発行日】2023-02-15
(54)【発明の名称】振動調節装置、排気ディフューザシステム、およびこれを含むガスタービン
(51)【国際特許分類】
F02C 7/00 20060101AFI20230208BHJP
F01D 25/24 20060101ALI20230208BHJP
【ＦＩ】
F02C7/00 E
F01D25/24 Z
【請求項の数】
28
(21)【出願番号】P 2021114938
(22)【出願日】2021-07-12
(65)【公開番号】P2022047495
(43)【公開日】2022-03-24
【審査請求日】2021-07-12
(31)【優先権主張番号】10-2020-0117167
(32)【優先日】2020-09-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2020-0143684
(32)【優先日】2020-10-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】507002918
【氏名又は名称】ドゥサン エナービリティー カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヤン、ヨン チャン
【審査官】高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１５６８１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２３３４８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１７８８３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／０６９４５３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０２６２０３１３（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２４１２５７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００９－２０９６９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｄ ２５／２４
Ｆ０１Ｄ ２５／３０
Ｆ０２Ｃ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスタービンのケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節するガスタービン用振動調節装置において、複数の補強板を含む補強支持部と、
前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合され、前記ケーシングから突出した部分に固定された第１フランジと、
前記補強板の間に位置して補強板を連結する第２フランジと
を含み、
前記補強板は、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記補強板は、弧状に延びた中央支持部と、前記中央支持部の長手方向の両側端部に形成され、前記ケーシングから突出した部分に近づくほど高さが漸進的に減少する外側支持部とを含む、ガスタービン用振動調節装置。
【請求項2】
前記補強板は、弧状に延びて形成された請求項１に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項3】
前記補強支持部は、平行に配置された複数の補強板を含み、前記第１フランジは、前記補強板の長手方向の端部に固定された請求項１または２に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項4】
２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、固定具によって互いに固定された請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項5】
前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられた請求項４に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項6】
ガスタービンのケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節するガスタービン用振動調節装置において、
複数の補強板を含む補強支持部と、
前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合され、前記ケーシングから突出した部分に固定された第１フランジと、
前記補強板の間に位置して補強板を連結する第２フランジと
を含み、
前記補強板は、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、固定具によって互いに固定され、
前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられた、ガスタービン用振動調節装置。
【請求項7】
前記シムプレートは、弾性を有する素材からなる請求項５または６に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項8】
前記シムプレートは、金属からなる請求項５または６に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項9】
前記シムプレートには、前記固定具が挿入されるスリットが形成された請求項５から８のいずれか一項に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項10】
前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記ケーシングから突出した部分に設けられた請求項１から９のいずれか一項に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項11】
ガスタービンのケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節するガスタービン用振動調節装置において、
複数の補強板を含む補強支持部と、
前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合され、前記ケーシングから突出した部分に固定された第１フランジと、
前記補強板の間に位置して補強板を連結する第２フランジと
を含み、
前記補強板は、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記ケーシングから突出した部分に設けられた、ガスタービン用振動調節装置。
【請求項12】
前記スライディングブロックは、側面板と、側面から折曲げられて前記第１フランジと平行に配置された覆板とを含み、前記覆板には、長孔が形成され、前記第１フランジには、前記長孔を貫通するガイドピンが設けられた請求項１０または１１に記載のガスタービン用振動調節装置。
【請求項13】
タービンからガスを排出する排気ディフューザシステムにおいて、排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置と
を含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記補強板は、弧状に延びた中央支持部と、前記中央支持部の長手方向の両側端部に形成され、外側へいくほど高さが漸進的に減少する外側支持部とを含む、ガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項14】
前記ストラットは、前記突出支持台の内側に固定された請求項１３に記載のガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項15】
タービンからガスを排出する排気ディフューザシステムにおいて、
排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置と
を含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記ストラットは、前記突出支持台の内側に固定された、ガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項16】
前記振動調節装置は、前記補強板の間に設けられて前記補強板を連結する第２フランジをさらに含み、２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられ、
前記シムプレートには、固定具が挿入されるスリットが形成された請求項１３から１５のいずれか一項に記載のガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項17】
タービンからガスを排出する排気ディフューザシステムにおいて、
排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置と
を含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記振動調節装置は、前記補強板の間に設けられて前記補強板を連結する第２フランジをさらに含み、
２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられ、
前記シムプレートには、固定具が挿入されるスリットが形成された、ガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項18】
前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記突出支持台に設けられた請求項１３から１７のいずれか一項に記載のガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項19】
タービンからガスを排出する排気ディフューザシステムにおいて、
排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置と
を含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記突出支持台に設けられた、ガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項20】
前記スライディングブロックは、側面板と、側面から折曲げられて前記第１フランジと平行に配置された覆板とを含み、前記覆板には、長孔が形成され、前記第１フランジには、前記長孔を貫通するガイドピンが設けられた請求項１８または１９に記載のガスタービンの排気ディフューザシステム。
【請求項21】
外部から流入した空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器で燃焼された燃焼ガスによって回転する複数のタービンブレードを含むタービンと、
前記タービンの後段に設けられ、ガスを排出させる排気ディフューザシステムと
を含み、
前記排気ディフューザシステムは、
排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置とを含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記補強板は、弧状に延びた中央支持部と、前記中央支持部の長手方向の両側端部に形成され、外側へいくほど高さが漸進的に減少する外側支持部とを含む、ガスタービン。
【請求項22】
前記ストラットは、前記突出支持台の内側に固定された請求項２１に記載のガスタービン。
【請求項23】
外部から流入した空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器で燃焼された燃焼ガスによって回転する複数のタービンブレードを含むタービンと、
前記タービンの後段に設けられ、ガスを排出させる排気ディフューザシステムと
を含み、
前記排気ディフューザシステムは、
排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置とを含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記ストラットは、前記突出支持台の内側に固定された、ガスタービン。
【請求項24】
前記振動調節装置は、前記補強板の間に設けられて前記補強板を連結する第２フランジをさらに含み、２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられ、
前記シムプレートには、固定具が挿入されるスリットが形成された請求項２１から２３のいずれか一項に記載のガスタービン。
【請求項25】
外部から流入した空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器で燃焼された燃焼ガスによって回転する複数のタービンブレードを含むタービンと、
前記タービンの後段に設けられ、ガスを排出させる排気ディフューザシステムと
を含み、
前記排気ディフューザシステムは、
排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置とを含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記振動調節装置は、前記補強板の間に設けられて前記補強板を連結する第２フランジをさらに含み、
２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられ、
前記シムプレートには、固定具が挿入されるスリットが形成されたガスタービン。
【請求項26】
前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記突出支持台に設けられ、前記スライディングブロックは、側面板と、側面から折曲げられて前記第１フランジと平行に配置された覆板とを含み、
前記覆板には、長孔が形成され、前記第１フランジには、前記長孔を貫通するガイドピンが設けられた請求項２１から２５のいずれか一項に記載のガスタービン。
【請求項27】
外部から流入した空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器で燃焼された燃焼ガスによって回転する複数のタービンブレードを含むタービンと、
前記タービンの後段に設けられ、ガスを排出させる排気ディフューザシステムと
を含み、
前記排気ディフューザシステムは、
排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、
前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、
前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、
前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置とを含み、
前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設され、
前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記突出支持台に設けられる、ガスタービン。
【請求項28】
前記スライディングブロックは、側面板と、側面から折曲げられて前記第１フランジと平行に配置された覆板とを含み、
前記覆板には、長孔が形成され、前記第１フランジには、前記長孔を貫通するガイドピンが設けられた請求項２７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、ガスタービンの振動を調節する振動調節装置、これを含む排気ディフューザシステムおよびこれを含むガスタービンに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンは、圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼させ、燃焼で発生した高温のガスでタービンを回転させる動力機関である。ガスタービンは、発電機、航空機、船舶、列車などを駆動するのに用いられる。
【0003】
一般的に、ガスタービンが長時間使用されれば、老朽化してケーシングの強度が弱くなり、異常振動が発生する問題がある。特に、タービンから燃焼ガスが排出される排気ディフューザ部分で多くの振動が発生することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の技術的背景に基づき、本発明は、タービンケーシングで発生する振動を減少させることができる振動調節装置、排気ディフューザシステム、およびこれを含むガスタービンを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一側面による振動調節装置は、ガスタービンのケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節し、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合され、前記ケーシングから突出した部分に固定された第１フランジと、前記補強板の間に位置して補強板を連結する第２フランジとを含み、前記補強板は、前記ケーシングの外周面に対して立設される。
【0006】
本発明の一側面による前記補強板は、弧状に延びて形成される。
【0007】
本発明の一側面による前記補強支持部は、平行に配置された複数の補強板を含み、前記第１フランジは、前記補強板の長手方向の端部に固定される。
【0008】
本発明の一側面による２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、固定具によって互いに固定される。
【0009】
本発明の一側面による前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられる。
【0010】
本発明の一側面による前記シムプレートは、弾性を有する素材からなってもよい。
【0011】
本発明の一側面による前記シムプレートは、金属からなってもよい。
【0012】
本発明の一側面による前記シムプレートには、前記固定具が挿入されるスリットが形成される。
【0013】
本発明の一側面による前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記突出支持台に設けられる。
【0014】
本発明の一側面による前記スライディングブロックは、側面板と、側面から折曲げられて前記第１フランジと平行に配置された覆板とを含み、前記覆板には、長孔が形成され、前記第１フランジには、前記長孔を貫通するガイドピンが設けられる。
【0015】
本発明の一側面によるガスタービンの排気ディフューザシステムは、排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置とを含み、前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設される。
【0016】
本発明の一側面による前記ストラットは、前記突出支持台の内側に固定される。
【0017】
本発明の一側面による前記補強板は、弧状に延びた中央支持部と、前記中央支持部の長手方向の両側端部に形成され、外側へいくほど高さが漸進的に減少する外側支持部とを含むことができる。
【0018】
本発明の一側面による前記振動調節装置は、前記補強板の間に設けられて前記補強板を連結する第２フランジをさらに含み、２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられ、前記シムプレートには、前記固定具が挿入されるスリットが形成される。
【0019】
本発明の一側面による前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記突出支持台に設けられる。
【0020】
本発明の一側面による前記スライディングブロックは、側面板と、側面から折曲げられて前記第１フランジと平行に配置された覆板とを含み、前記覆板には、長孔が形成され、前記第１フランジには、前記長孔を貫通するガイドピンが設けられる。
【0021】
本発明の一側面によるガスタービンは、外部から流入した空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼する燃焼器と、前記燃焼器で燃焼された燃焼ガスによって回転する複数のタービンブレードを含むタービンと、前記タービンの後段に設けられ、ガスを排出させる排気ディフューザシステムとを含み、前記排気ディフューザシステムは、排出空間を形成するケーシングおよび内側ケースと、前記ケーシングと前記内側ケースとを連結する複数のストラットと、前記ケーシングの外側に突出した複数の突出支持台と、前記ケーシングに設けられ、ガスタービンで発生する振動を調節する振動調節装置とを含み、前記振動調節装置は、複数の補強板を含む補強支持部と、前記補強支持部の長手方向の両側端部に結合された第１フランジとを含み、前記補強板は、前記突出支持台に固定されかつ、前記ケーシングの外周面に対して立設される。
【0022】
本発明の一側面による前記ストラットは、前記突出支持台の内側に固定される。
【0023】
本発明の一側面による前記振動調節装置は、前記補強板の間に設けられて前記補強板を連結する第２フランジをさらに含み、２つの前記第２フランジは、向かい合うように配置され、前記第２フランジの間には、前記第２フランジを離隔させるシムプレートが設けられ、前記シムプレートには、前記固定具が挿入されるスリットが形成される。
【0024】
本発明の一側面による前記第１フランジは、前記ケーシングの半径方向にスライディング可能に支持するスライディングブロックを介して前記突出支持台に設けられ、前記スライディングブロックは、側面板と、側面から折曲げられて前記第１フランジと平行に配置された覆板とを含み、前記覆板には、長孔が形成され、前記第１フランジには、前記長孔を貫通するガイドピンが設けられる。
【発明の効果】
【0025】
本発明の一側面による振動調節装置は、ガスタービンで発生する異常振動を減少させることができるだけでなく、タービンケーシングの強度を向上させることができる。また、排気ディフューザシステムは、ストラットと、突出支持台と、振動調節装置とを含むので、ガスタービンのディフューザで発生する異常振動を減少させることができるだけでなく、タービンケーシングの強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の第１実施形態に係るガスタービンの内部を示す図である。
【図3】本発明の第１実施形態に係る振動調節装置が設けられた状態を拡大して示す図である。
【図4】本発明の第１実施形態に係る振動調節装置の一部を示す斜視図である。
【図5】本発明の第１実施形態に係るガスタービンの背面図である。
【図6】本発明の第１実施形態の変形例によるガスタービンの背面図である。
【図7】本発明の第２実施形態に係るガスタービンに振動調節装置が設けられた状態を示す図である。
【図8】本発明の第３実施形態に係るガスタービンに振動調節装置が設けられた状態を示す図である。
【図9】本発明の第４実施形態に係る振動調節装置が設けられた状態を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明は多様な変換が加えられて様々な実施例を有し得ることから、特定の実施例を例示して詳細な説明に詳しく説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物または代替物を含むことが理解されなければならない。
【0028】
本発明で使った用語は単に特定の実施例を説明するために使われたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本発明において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。
【0029】
以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。この時、添付した図面において同一の構成要素は、できる限り同一の符号で表していることに留意する。また、本発明の要旨をあいまいにしうる公知の機能および構成に関する詳細な説明は省略する。同様の理由から、添付図面において一部の構成要素は誇張または省略されるか、概略的に示された。
【0030】
以下、本発明の第１実施形態に係るガスタービンについて説明する。
【0031】
【0032】
図１および図２を参照して説明すれば、本実施形態に係るガスタービン１０００の熱力学的サイクルは、理想的にはブレイトンサイクル（Ｂｒａｙｔｏｎ ｃｙｃｌｅ）によることができる。ブレイトンサイクルは、等エントロピー圧縮（断熱圧縮）、定圧給熱、等エントロピー膨張（断熱膨張）、定圧放熱につながる４つの過程からなる。すなわち、大気の空気を吸入して高圧に圧縮した後、定圧環境で燃料を燃焼して熱エネルギーを放出し、この高温の燃焼ガスを膨張させて運動エネルギーに変換させた後に、残留エネルギーを含む排気ガスを大気中に放出することができる。すなわち、圧縮、加熱、膨張、放熱の４過程でサイクルが行われる。
【0033】
このようなブレイトンサイクルを実現するガスタービン１０００は、図１に示されるように、圧縮機１１００と、燃焼器１２００と、タービン１３００と、排気ディフューザシステム１８００とを含むことができる。以下の説明は図１を参照するが、本発明の説明は、図１に例示的に示されたガスタービン１０００と同等の構成を有するタービン機関に対しても幅広く適用可能である。
【0034】
圧縮機１１００は、外部から空気を吸入して圧縮することができる。圧縮機１１００は、圧縮機ブレード１１３０によって圧縮された圧縮空気を燃焼器１２００に供給し、また、ガスタービン１０００で冷却が必要な高温領域に冷却用空気を供給することができる。この時、吸入された空気は圧縮機１１００で断熱圧縮過程を経るので、圧縮機１１００を通過した空気の圧力と温度は上昇する。
【0035】
圧縮機１１００は、遠心圧縮機（ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ）や軸流圧縮機（ａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）で設計されるが、小型ガスタービンでは遠心圧縮機が適用されるのに対し、図１、および図２に示されるような大型ガスタービン１０００は、大量の空気を圧縮しなければならないため、多段軸流圧縮機が適用されることが一般的である。この時、多段軸流圧縮機では、圧縮機ブレード１１３０は、センタータイロッド１１２０とロータディスクの回転により回転して、流入した空気を圧縮しながら圧縮された空気を後段の圧縮機ベーン１１４０に移動させる。空気は多段に形成されたブレード１１３０を通過しながら次第により高圧に圧縮される。
【0036】
圧縮機ベーン１１４０は、ハウジング１１５０の内部に装着され、複数の圧縮機ベーン１１４０が段を形成して装着できる。圧縮機ベーン１１４０は、前段の圧縮機ブレード１１３０から移動した圧縮空気を後段の圧縮機ブレード１１３０側に案内する。一実施形態において、複数の圧縮機ベーン１１４０の少なくとも一部は、空気の流入量の調節などのために定められた範囲内で回転可能に装着できる。
【0037】
圧縮機１１００は、タービン１３００から出力される動力の一部を用いて駆動できる。このために、図１に示されるように、圧縮機１１００の回転軸とタービン１３００の回転軸とは、トルクチューブ１１７０によって直結できる。大型ガスタービン１０００の場合、タービン１３００で生産される出力のほぼ半分程度が圧縮機１１００を駆動させるのに費やされる。
【0038】
一方、燃焼器１２００は、圧縮機１１００の出口から供給される圧縮空気を燃料と混合して、等圧燃焼させて高いエネルギーの燃焼ガスを作ることができる。燃焼器１２００では、流入した圧縮空気を燃料と混合、燃焼させて高いエネルギーの高温、高圧燃焼ガスを作り、等圧燃焼過程で燃焼器およびタービン部品が耐えられる耐熱限度まで燃焼ガスの温度を上昇させる。
【0039】
燃焼器１２００は、セル状に形成されるハウジング内に複数配列され、燃料噴射ノズルなどを含むバーナ（Ｂｕｒｎｅｒ）と、燃焼室を形成する燃焼器ライナ（Ｃｏｍｂｕｓｔｏｒ Ｌｉｎｅｒ）と、燃焼器とタービンとの連結部になるトランジションピース（Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｐｉｅｃｅ）とを含んで構成される。
【0040】
一方、燃焼器１２００から出た高温、高圧の燃焼ガスはタービン１３００に供給される。供給された高温高圧の燃焼ガスが膨張しながらタービン１３００のタービンブレード１３３０に衝動、反動力を与えて回転トルクがもたらされ、このように得られた回転トルクは上述したトルクチューブ１１７０を経て圧縮機１１００に伝達され、圧縮機１１００の駆動に必要な動力を超える動力は発電機などを駆動するのに用いられる。
【0041】
タービン１３００は、ロータディスク１３１０と、ロータディスク１３１０に放射状に配置される複数のタービンブレード１３３０と、回転しないように固定されたタービンベーン１３２０とを含むことができる。ロータディスク１３１０は、略円板形状を有しており、その外周部には複数の溝が形成されている。溝は屈曲面を有するように形成され、溝にタービンブレード１３３０が挿入される。タービンブレード１３３０は、ダブテールなどの方式でロータディスク１３１０に結合できる。タービンベーン１３２０は、回転しないように固定され、タービンブレード１３３０を通過した燃焼ガスの流れ方向を案内する。タービンブレード１３３０の外側には、シーリングのためのリングセグメントが設けられる。複数のリングセグメントは、タービン１３００の周方向に連続的に配置されて、リング形状をなす。
【0042】
排気ディフューザシステム１８００は、ガスタービン１０００の後段に設けられ、タービンから排出される燃焼ガスを排出させる。排気ディフューザシステム１８００は、ケーシング１３６０と、内側ケース１３８０と、ストラット１４００と、突出支持台１３６５と、振動調節装置１５００とを含むことができる。
【0043】
ケーシング１３６０は、外形をなしてガスが漏洩するのを防止する筒形状からなる。ケーシング１３６０は、円形の縦断面を有することができる。ケーシング１３６０は、圧縮機１１００、タービン１３００を取り囲み、タービン１３００の後段で排気空間ＥＳを形成する。ケーシング１３６０は、後段へいくほど内径が漸進的に増加するように形成される。
【0044】
内側ケース１３８０は、ケーシング１３６０から離隔して環状の排気空間ＥＳを形成し、後段へいくほど内径が漸進的に減少するコーン（ｃｏｎｅ）形状からなる。これにより、排気空間ＥＳの断面積は、後段へいくほど漸進的に増加できる。
【0045】
ケーシング１３６０の外周面には、複数の突出支持台１３６５が形成されるが、突出支持台１３６５は、ケーシング１３６０の周方向に離隔配置される。ただし、本発明がこれに限定されるものではなく、突出支持台は、ケーシングの内周面から突出してもよい。突出支持台１３６５は、略Ｔ字状からなる。
【0046】
ストラット１４００は、突出支持台の内側に固定され、ケーシング１３６０と内側ケース１３８０とを連結する。複数のストラット１４００は、タービン１３００の周方向に離隔配置される。ストラット１４００は、ケーシング１３６０で発生した振動を内側ケース１３８０とともに支持する。
【0047】
【0048】
図３および図４を参照して説明すれば、本実施形態に係る振動調節装置１５００は、複数の補強板１５１０を含む補強支持部１５６０と、補強支持部１５６０の長手方向の両側端部に結合され、ケーシング１３６０の外周面から突出した突出支持台１３６５に固定された第１フランジ１５３０と、補強板１５１０の間に位置して補強板１５１０を連結する第２フランジ１５２０と、第１フランジ１５３０および第２フランジ１５２０と当接して支持するシムプレート１５５０とを含む。
【0049】
補強支持部１５６０は、複数の補強板１５１０を含み、補強板１５１０は、互いに向かい合うように配置される。補強支持部１５６０は、ケーシング１３６０を周方向に支持して揺れを防止することができる。
【0050】
また、補強板１５１０は、第２フランジ１５２０を挟んで長手方向に離隔配置される。補強板１５１０は、弧状に延びて形成され、ケーシング１３６０の外周面に対して立設される。ただし、本発明がこれに限定されるものではなく、振動調節装置１５００は、ケーシング１３６０の内周面に固定されてもよい。
【0051】
補強板１５１０は、弧状に延びた中央支持部１５１０ａと、中央支持部１５１０ａの長手方向の両側端部に形成され、外側へいくほど高さが漸進的に減少する外側支持部１５１０ｂとを含むことができる。補強板１５１０が中央支持部１５１０ａと外側支持部１５１０ｂとを含むと、振動をより効率的に減少させることができる。また、補強板１５１０の内側端は、ケーシング１３６０の外面で間隙をおいて離隔可能である。
【0052】
振動調節装置１５００は、タービン１３００が位置する部分でケーシング１３６０に固定可能であり、特にタービン１３００においてガスの排出される排出領域に設けられる。
【0053】
第１フランジ１５３０は、補強板１５１０の長手方向の端部で垂直に立てられ、突出支持台１３６５に固定具１５７０を介して固定される。本実施形態において、固定具１５７０は、ボルトからなる。第１フランジ１５３０と突出支持台１３６５との間には、シムプレート１５５０が設けられる。
【0054】
第２フランジ１５２０は、補強板１５１０の間に位置して補強板１５１０を連結し、２つの第２フランジ１５２０は、互いに向かい合うように配置され、固定具１５７０によって固定される。第２フランジ１５２０は、補強板１５１０の長手方向の端部に垂直に固定されて補強板１５１０を連結することができる。
【0055】
第２フランジ１５２０の間には、シムプレート１５５０が設けられ、第２フランジ１５２０間の間隔によって複数のシムプレート１５５０が設けられる。シムプレート１５５０は、弾性を有するゴム、シリコーンなどからなってもよい。これにより、シムプレート１５５０によってケーシング１３６０の振動特性が改善できる。また、シムプレート１５５０は、炭素鋼、ステンレススチールなどの金属からなってもよい。
【0056】
シムプレート１５５０には、２つのスリット１５５１が形成され、スリット１５５１には、複数の固定具１５７０が挿入可能である。これにより、固定具１５７０を第１フランジ１５３０および第２フランジ１５２０から完全に分離しなくても、スリット１５５１を用いてシムプレート１５５０を容易に設置および分離することができる。シムプレート１５５０が設けられると、設置誤差を補正できるだけでなく、シムプレート１５５０によってケーシング１３６０の振動特性が改善できる。
【0057】
第１フランジ１５３０の間に設けられたシムプレート１５５０と、第２フランジ１５２０の間に設けられたシムプレート１５５０とは、互いに異なる素材からなる。例えば、第１フランジ１５３０の間に設けられたシムプレート１５５０は、弾性を有する素材からなり、第２フランジ１５２０の間に設けられたシムプレートは、金属からなってもよい。
【0058】
本実施形態のように、第１フランジ１５３０および第２フランジ１５２０にシムプレート１５５０が当接するように設けられると、振動調節装置１５００の外側および内側で振動を減少させることが可能で、振動減少能力が向上できる。
【0059】
【0060】
図５に示されるように、振動調節装置１５００は、ケーシング１３６０の周方向に連続配列されてケーシング１３６０を取り囲むように設けられるだけでなく、ケーシング１３６０の一部にのみ設けられてもよい。
【0061】
本第１実施形態のように振動調節装置１５００が設けられると、ケーシング１３６０の構造的強度が向上できるだけでなく、振動特性が改善できる。特にタービン１３００の排出口側にはタービン１３００が老朽化するにつれて振動が増加しうるが、振動調節装置１５００は、タービン１３００の老朽化による振動を著しく減少させることができる。また、振動調節装置１５００は、突出支持台１３６５とストラット１４００を介して内側ケース１３８０に連結され、ケーシング１３６０の振動をより効率的に低減させることができる。
【0062】
以下、本発明の第２実施形態に係るガスタービンについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るガスタービンに振動調節装置が設けられた状態を示す図である。
【0063】
図７を参照して説明すれば、本第２実施形態に係るガスタービンは、スライディングブロック１６００を除けば、上記の第１実施形態に係るガスタービンと同一の構造からなるので、同一の構成に関する重複説明は省略する。
【0064】
本実施形態に係る振動調節装置１５００は、第１フランジ１５３０を支持するスライディングブロック１６００をさらに含むことができる。第１フランジ１５３０は、スライディングブロック１６００を介してケーシングに固定される。スライディングブロック１６００は、第１フランジ１５３０の側端と当接する側面板１６１０と、側面板１６１０から折曲げられて第１フランジ１５３０と平行に配置された覆板１６２０とを含み、側面板１６１０と覆板１６２０との間に形成された溝に第１フランジ１５３０が挿入される。スライディングブロック１６００は、第１フランジ１５３０がケーシングの半径方向にスライディング可能に支持する。スライディングブロック１６００は、外側端が開放された構造からなるが、本発明がこれに限定されるものではなく、スライディングブロック１６００は、第１フランジ１５３０が移動する溝を有する多様な構造からなってもよい。
【0065】
本第２実施形態のようにスライディングブロック１６００が設けられると、ケーシング１３６０が熱によって膨張する時、振動調節装置１５００が外側に押し出され、ケーシング１３６０が冷却して収縮する時、振動調節装置１５００が内側に移動することができる。
【0066】
以下、本発明の第３実施形態に係るガスタービンについて説明する。図８は、本発明の第３実施形態に係るガスタービンに振動調節装置が設けられた状態を示す図である。
【0067】
図８を参照して説明すれば、本第３実施形態に係るガスタービンは、スライディングブロックを除けば、上記の第１実施形態に係るガスタービンと同一の構造からなるので、同一の構成に関する重複説明は省略する。
【0068】
第１フランジ１５３０は、スライディングブロック１７００を介してケーシングに固定される。スライディングブロック１７００は、突出支持台に当接する内側板１７１０と、内側板１７１０から突出した側面板１７２０と、側面板１７２０から折曲げられた覆板１７３０とを含み、内側板１７１０、側面板１７２０、および覆板１７３０の間に形成された溝に第１フランジ１５３０が挿入される。覆板１７３０は、第１フランジ１５３０と平行に配置されて第１フランジ１５３０を取り囲み、第１フランジの離脱を防止する。シムプレート１５５０は、内側板１７１０と第１フランジ１５３０との間に位置することができる。
【0069】
覆板１７３０には、覆板１７３０の高さ方向に長く延びた長孔１７３５が形成され、第１フランジ１５３０には、長孔１７３５を貫通するガイドピン１７４０が設けられる。これにより、第１フランジ１５３０は、長孔１７３５およびガイドピン１７４０に案内され、ケーシングの半径方向に容易にスライディング移動することができる。
【0070】
以下、本発明の第４実施形態に係るガスタービンについて説明する。図９は、本発明の第４実施形態に係る振動調節装置が設けられた状態を拡大して示す図である。
【0071】
図９を参照して説明すれば、本第４実施形態に係るガスタービンは、リングジグ１５９０を除けば、上記の第１実施形態に係るガスタービンと同一の構造からなるので、同一の構成に関する重複説明は省略する。
【0072】
補強板１５１０には、リングジグ１５９０が設けられるが、振動調節装置１５００を設けるに際して、リングジグ１５９０にケーブルを連結して振動調節装置１５００を容易に設けることができる。また、リングジグ１５９０にケーブルを連結して振動調節装置１５００を介してケーシング１３６０を引き上げることができる。
【0073】
以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想を逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などによって本発明を多様に修正および変更可能であり、これも本発明の権利範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0074】
１０００：ガスタービン
１１００：圧縮機
１１２０：センタータイロッド
１１３０：圧縮機ブレード
１１４０：圧縮機ベーン
１１７０：トルクチューブ
１２００：燃焼器
１３００：タービン
１３１０：ロータディスク
１３２０：タービンベーン
１３３０：タービンブレード
１３６０：ケーシング
１３８０：内側ケース
１４００：ストラット
１５００：振動調節装置
１５１０：補強板
１５６０：補強支持部
１５３０：第１フランジ
１５２０：第２フランジ
１５５０：シムプレート
１６００、１７００：スライディングブロック
１５７０：固定具
１５９０：リングジグ
１８００：排気ディフューザシステム
１１００：圧縮機
１１２０：センタータイロッド
１１３０：圧縮機ブレード
１１４０：圧縮機ベーン
１１７０：トルクチューブ
１２００：燃焼器
１３００：タービン
１３１０：ロータディスク
１３２０：タービンベーン
１３３０：タービンブレード
１３６０：ケーシング
１３８０：内側ケース
１４００：ストラット
１５００：振動調節装置
１５１０：補強板
１５６０：補強支持部
１５３０：第１フランジ
１５２０：第２フランジ
１５５０：シムプレート
１６００、１７００：スライディングブロック
１５７０：固定具
１５９０：リングジグ
１８００：排気ディフューザシステム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】