特許 7657358 吸気ケーシング、この吸気ケーシングを備える軸流圧縮機、この軸流圧縮機を備えるガスタービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-27

(45)【発行日】2025-04-04

(54)【発明の名称】吸気ケーシング、この吸気ケーシングを備える軸流圧縮機、この軸流圧縮機を備えるガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/54 20060101AFI20250328BHJP

   F02C 7/04 20060101ALI20250328BHJP

【ＦＩ】

F04D29/54 C

F02C7/04

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024186192

(22)【出願日】2024-10-22

【審査請求日】2024-10-22

【早期審査対象出願】

(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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】下条 健悟

(72)【発明者】

【氏名】奥井 英貴

(72)【発明者】

【氏名】森田 大輔

【審査官】石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２０７６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０３７８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０５３０７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】独国特許出願公開第０４３２６８００（ＤＥ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２４３５８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１７４３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０７５７４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１１１４５８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １／００－３５／００

Ｆ０２Ｃ １／００－ ９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線周りに回転可能な圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシング内に空気を導入可能な吸気ケーシングにおいて、
前記軸線周りに環状の導入環状流路と、前記導入環状流路の外周側から前記導入環状流路内に空気を導入可能な導入流路と、が形成されている吸気室ケーシングと、
前記軸線周りに環状で、前記導入環状流路から空気を前記圧縮機ケーシング内に導入可能な吸気流路が形成されているベルマウスと、
前記導入環状流路内であって、前記軸線を基準にして前記導入流路とは反対側の領域内に配置されている仕切板と、
前記吸気流路内に、前記軸線に対する周方向に並んで配置されている複数のストラットと、
を備え、
前記ベルマウスは、前記吸気室ケーシングに対して、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側のとのうちの前記軸線下流側に配置され、前記吸気流路と前記導入環状流路とが連通可能に、前記吸気室ケーシングに接続され、
前記仕切板は、環状の前記導入環状流路の外周縁から前記軸線に対する径方向内側に延びて、前記導入環状流路内を前記周方向の一方側と他方側とに仕切り、
前記複数のストラットは、それぞれ、環状の前記吸気流路の内周縁から前記吸気流路の外周縁まで前記軸線に対する径方向外側に延び、
前記複数のストラットのうち、一のストラットの前記周方向の位置は、前記仕切板の前記周方向の位置に対して、前記周方向に±２．５°以内の位置であり、
前記複数のストラットのいずれもが、前記仕切板に接続されておらず、前記仕切板とは別体である、
吸気ケーシング。

【請求項2】

軸線周りに回転可能な圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシング内に空気を導入可能な吸気ケーシングにおいて、
前記軸線周りに環状の導入環状流路と、前記導入環状流路の外周側から前記導入環状流路内に空気を導入可能な導入流路と、が形成されている吸気室ケーシングと、
前記軸線周りに環状で、前記導入環状流路から空気を前記圧縮機ケーシング内に導入可能な吸気流路が形成されているベルマウスと、
前記導入環状流路内であって、前記軸線を基準にして前記導入流路とは反対側の領域内に配置されている仕切板と、
前記吸気流路内に、前記軸線に対する周方向に並んで配置されている複数のストラットと、
を備え、
前記ベルマウスは、前記吸気室ケーシングに対して、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側のとのうちの前記軸線下流側に配置され、前記吸気流路と前記導入環状流路とが連通可能に、前記吸気室ケーシングに接続され、
前記仕切板は、環状の前記導入環状流路の外周縁から前記軸線に対する径方向内側に延びて、前記導入環状流路内を前記周方向の一方側と他方側とに仕切り、
前記複数のストラットは、それぞれ、環状の前記吸気流路の内周縁から前記吸気流路の外周縁まで前記軸線に対する径方向外側に延び、
前記複数のストラットのうち、一のストラットの前記周方向における存在領域の少なくとも一部は、前記仕切板の前記周方向における存在領域と前記周方向で重なっており、
前記複数のストラットのいずれもが、前記仕切板に接続されておらず、前記仕切板とは別体である、
吸気ケーシング。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の吸気ケーシングにおいて
前記導入環状流路の前記外周縁は、前記ベルマウスの前記吸気室ケーシングとの接続位置における前記吸気流路の前記外周縁よりも前記径方向外側に位置し、
前記仕切板は、前記導入環状流路の前記外周縁から、前記接続位置における前記吸気流路の前記外周縁の位置以内の位置まで、前記径方向内側に延びている、
吸気ケーシング。

【請求項4】

請求項１又は２のいずれか一項に記載の吸気ケーシングにおいて
前記仕切板の剛性は、前記複数のストラットのそれぞれの剛性よりも低い、
吸気ケーシング。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の吸気ケーシングと、
前記圧縮機ロータと、
前記圧縮機ケーシングと、
を有する、
軸流圧縮機。

【請求項6】

請求項５に記載の軸流圧縮機と、
前記軸流圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、
前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、
を備えるガスタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、吸気ケーシング、この吸気ケーシングを備える軸流圧縮機、この軸流圧縮機を備えるガスタービンに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な軸流圧縮機と、圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、燃焼ガスで駆動可能なタービンと、吸気ケーシングと、中間ケーシングと、を有する。

【0003】

軸流圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、圧縮機ケーシング内に空気を導く吸気ケーシングと、を有する。タービンは、圧縮機に対して軸線下流側に配置されている。このタービンは、軸線を中心として回転可能なタービンロータと、タービンロータを覆うタービンケーシングと、を有する。タービンロータは、圧縮機ロータに接続されている。

【0004】

吸気ケーシングは、圧縮機ケーシング内に空気を導けるよう、圧縮機ケーシングの軸線上流側の端に接続されている。中間ケーシングは、軸線方向における圧縮機ケーシングとタービンケーシングとの間に配置されている。燃焼器は、軸流圧縮機から中間ケーシング内に吐出された圧縮空気が流入可能に、中間ケーシングに取り付けられている。

【0005】

以下の特許文献１には、軸流圧縮機の吸気ケーシングについて記載されている。この吸気ケーシングは、吸気室ケーシングと、仕切板と、を有する。吸気室ケーシングには、軸線周りに環状の導入環状流路と、導入環状流路の外周側から導入環状流路内に空気を導入可能な導入流路と、が形成されている。仕切板は、導入環状流路内であって、軸線を基準にして導入流路とは反対側の領域内に配置されている。この仕切板は、環状の導入環状流路の外周縁から軸線に対する径方向内側に延びて、導入環状流路内を周方向の一方側と他方側とに仕切る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１２－２０７６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

吸気ケーシングには、吸気抵抗を抑えて空気を軸流圧縮機の本体ケーシング内に効率的に導くことが要求される。

【0008】

そこで、本開示は、吸気抵抗を抑えることができる吸気ケーシング、この吸気ケーシングを備える軸流圧縮機、この軸流圧縮機を備えるガスタービンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記目的を達成するための一態様としての吸気ケーシングは、軸線周りに回転可能な圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシング内に空気を導入可能な吸気ケーシングである。
この吸気ケーシングは、前記軸線周りに環状の導入環状流路と、前記導入環状流路の外周側から前記導入環状流路内に空気を導入可能な導入流路と、が形成されている吸気室ケーシングと、前記軸線周りに環状で、前記導入環状流路から空気を前記圧縮機ケーシング内に導入可能な吸気流路が形成されているベルマウスと、前記導入環状流路内であって、前記軸線を基準にして前記導入流路とは反対側の領域内に配置されている仕切板と、前記吸気流路内に、前記軸線に対する周方向に並んで配置されている複数のストラットと、を備える。前記ベルマウスは、前記吸気室ケーシングに対して、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側のとのうちの前記軸線下流側に配置され、前記吸気流路と前記導入環状流路とが連通可能に、前記吸気室ケーシングに接続されている。前記仕切板は、環状の前記導入環状流路の外周縁から前記軸線に対する径方向内側に延びて、前記導入環状流路内を前記周方向の一方側と他方側とに仕切る。前記複数のストラットは、それぞれ、環状の前記吸気流路の内周縁から前記吸気流路の外周縁まで前記軸線に対する径方向外側に延びている。前記複数のストラットのうち、一のストラットの前記周方向の位置は、前記仕切板の前記周方向の位置に対して、前記周方向に±２．５°以内の位置である。前記複数のストラットのいずれもが、前記仕切板に接続されておらず、前記仕切板とは別体である。

【0010】

前記目的を達成するための他の態様としての吸気ケーシングは、軸線周りに回転可能な圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシング内に空気を導入可能な吸気ケーシングである。
この吸気ケーシングは、前記軸線周りに環状の導入環状流路と、前記導入環状流路の外周側から前記導入環状流路内に空気を導入可能な導入流路と、が形成されている吸気室ケーシングと、前記軸線周りに環状で、前記導入環状流路から空気を前記圧縮機ケーシング内に導入可能な吸気流路が形成されているベルマウスと、前記導入環状流路内であって、前記軸線を基準にして前記導入流路とは反対側の領域内に配置されている仕切板と、前記吸気流路内に、前記軸線に対する周方向に並んで配置されている複数のストラットと、を備える。前記ベルマウスは、前記吸気室ケーシングに対して、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側のとのうちの前記軸線下流側に配置され、前記吸気流路と前記導入環状流路とが連通可能に、前記吸気室ケーシングに接続されている。前記仕切板は、環状の前記導入環状流路の外周縁から前記軸線に対する径方向内側に延びて、前記導入環状流路内を前記周方向の一方側と他方側とに仕切る。前記複数のストラットは、それぞれ、環状の前記吸気流路の内周縁から前記吸気流路の外周縁まで前記軸線に対する径方向外側に延びている。前記複数のストラットのうち、一のストラットの前記周方向における存在領域の少なくとも一部は、前記仕切板の前記周方向における存在領域と前記周方向で重なっている。前記複数のストラットのいずれもが、前記仕切板に接続されておらず、前記仕切板とは別体である。

【0011】

前記一態様、及び前記他の本態様では、導入流路から導入環状流路に流入した空気のうち、仕切板の近くにまで至った空気が、径方向内側で且つ軸線下流側に向かう過程、つまり吸気流路に流入する過程で、吸気流路内のストラットがこの空気の流れの障害にほとんどならない。このため、仕切板の近くにまで至った空気が吸気流路に流入する過程で、この空気の渦流れがほとんど生じない。つまり、前記一態様、及び前記他の本態様おける吸気ケーシングでは、空気が吸気室ケーシング内からベルマウス内にスムーズに流入する。よって、前記一態様、及び前記他の本態様における吸気ケーシングでは、吸気抵抗を抑えて空気を圧縮機の圧縮機ケーシング内に効率的に導くことができる。

【0012】

前記目的を達成するための一態様としての軸流圧縮機は、
前記一態様又は前記他の態様における吸気ケーシングと、前記圧縮機ロータと、前記圧縮機ケーシングと、を有する。

【0013】

前記目的を達成するための一態様としてのガスタービンは、
前記一態様としての軸流圧縮機と、前記軸流圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動可能なタービンと、を備える。

【発明の効果】

【0014】

本開示の一態様では、吸気抵抗を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示に係る一実施形態におけるガスタービンの模式的断面図である。

【図2】本開示に係る一実施形態における吸気ケーシングの断面図である。

【図3】図２におけるIII－III線断面図である。

【図4】比較例における吸気ケーシングの断面図である。

【図5】図４におけるＶ－Ｖ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示に係る、吸気ケーシング、この吸気ケーシングを備える軸流圧縮機、この軸流圧縮機を備えるガスタービンの実施形態について、図面を参照して説明する。

【0017】

「軸流圧縮機及びこの軸流圧縮機を備えるガスタービンの実施形態」
以下、本実施形態におけるガスタービンの実施形態について、図１を参照して説明する。

【0018】

本実施形態におけるガスタービンは、空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成可能な軸流圧縮機（以下、単に圧縮機とする。）３０と、圧縮空気Ａｃｏｍ中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスＧを生成する複数の燃焼器１０と、高温高圧の燃焼ガスＧにより駆動するタービン２０と、中間ケーシング５と、前軸受け２ｆと、後軸受け２ｂと、を備える。

【0019】

圧縮機３０は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ３１と、圧縮機ロータ３１を覆う圧縮機ケーシング３２と、複数の圧縮機静翼列３３と、吸気量調節機３４と、吸気ケーシング４０と、を有する。タービン２０は、軸線Ａｒを中心として回転可能なタービンロータ２１と、タービンロータ２１を覆うタービンケーシング２２と、複数のタービン静翼列２３と、排気ケーシング２５と、を有する。

【0020】

なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、軸線方向Ｄａにおける一方側を軸線上流側Ｄａｕ、軸線方向Ｄａにおける他方側を軸線下流側Ｄａｄとする。また、軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとする。また、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとし、径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。

【0021】

圧縮機３０は、タービン２０に対して軸線上流側Ｄａｕに配置されている。圧縮機ロータ３１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びる圧縮機ロータ軸３１ｓと、この圧縮機ロータ軸３１ｓに取り付けられている複数の圧縮機動翼列３１ｂと、を有する。複数の圧縮機動翼列３１ｂは、軸線方向Ｄａに並んでいる。各圧縮機動翼列３１ｂは、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の圧縮機動翼列３１ｂの各軸線下流側Ｄａｄには、複数の圧縮機静翼列３３のうちのいずれか一つの圧縮機静翼列３３が配置されている。各圧縮機静翼列３３は、圧縮機ケーシング３２の内側に取り付けられている。各圧縮機静翼列３３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。吸気量調節機３４は、複数の入口案内翼３４ｖと、各入口案内翼３４ｖの向きを変更できる駆動器３４ｄと、を有する。複数の入口案内翼３４ｖは、複数の圧縮機動翼列３１ｂよりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。複数の入口案内翼３４ｖは、周方向Ｄｃに並んで配置されている。

【0022】

吸気ケーシング４０は、圧縮機ケーシング３２の軸線上流側Ｄａｕに配置され、この圧縮機ケーシング３２の軸線上流側Ｄａｕの端に接続されている。この吸気ケーシング４０は、外部からの空気Ａを圧縮機ケーシング３２内に導けるよう構成されている。

【0023】

タービンロータ２１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるタービンロータ軸２１ｓと、このタービンロータ軸２１ｓに取り付けられている複数のタービン動翼列２１ｂと、を有する。複数のタービン動翼列２１ｂは、軸線方向Ｄａに並んでいる。各タービン動翼列２１ｂは、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数のタービン動翼列２１ｂの各軸線上流側Ｄａｕには、複数のタービン静翼列２３のうちのいずれか一つのタービン静翼列２３が配置されている。各タービン静翼列２３は、タービンケーシング２２の内側に取り付けられている。各タービン静翼列２３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。

【0024】

排気ケーシング２５は、タービンケーシング２２の軸線上流側Ｄａｕの端に接続されている。排気ケーシング２５は、排気内側ケーシング２５ｉと、排気外側ケーシング２５ｏと、複数の排気ストラット２６と、を有する。排気内側ケーシング２５ｉは、軸線Ａｒを中心として筒状を成し、タービンロータ軸２１ｓ中で、複数のタービン動翼列２１ｂより軸線下流側Ｄａｄの部分を覆う。排気外側ケーシング２５ｏは、軸線Ａｒを中心として筒状を成し、排気内側ケーシング２５ｉに対して径方向外側Ｄｒｏに間隔をあけて配置されている。排気外側ケーシング２５ｏの軸線上流側Ｄａｕの端は、タービンケーシング２２の軸線下流側Ｄａｄの端に接続されている。径方向Ｄｒで排気内側ケーシング２５ｉと排気外側ケーシング２５ｏとの間の空間が、タービンケーシング２２から排気された燃焼ガスＧである排気ガスが流れる排気通路を形成する。複数の排気ストラット２６は、排気内側ケーシング２５ｉと排気外側ケーシング２５ｏとの間で周方向Ｄｃに並んでいる。排気ストラット２６の径方向内側Ｄｒｉの端は、排気内側ケーシング２５ｉに接続されている。排気ストラット２６の径方向外側Ｄｒｏの端は、排気外側ケーシング２５ｏに接続されている。

【0025】

中間ケーシング５は、軸線方向Ｄａで、圧縮機３０の圧縮機ケーシング３２とタービンケーシング２２との間に配置されている。中間ケーシング５の軸線上流側Ｄａｕの端は、圧縮機ケーシング３２の軸線下流側Ｄａｄの端に接続されている。中間ケーシング５の軸線下流側Ｄａｄの端は、タービンケーシング２２の軸線上流側Ｄａｕの端に接続されている。複数の燃焼器１０は、周方向Ｄｃに並んで中間ケーシング５に取り付けられている。

【0026】

圧縮機ロータ３１とタービンロータ２１とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ１を成す。このガスタービンロータ１には、例えば、発電機ＧＥＮのロータが接続される。ガスタービンロータ１の軸線上流側Ｄａｕの部分は、前軸受け２ｆにより回転可能に支持されている。ガスタービンロータ１の軸線下流側Ｄａｄの部分は、後軸受け２ｂにより回転可能に支持されている。前軸受け２ｆは、軸線方向Ｄａで、吸気ケーシング４０が存在する位置に配置されている。後軸受け２ｂは、軸線方向Ｄａで、複数の排気ストラット２６が存在する位置に配置されている。この後軸受け２ｂは、排気内側ケーシング２５ｉを介して、複数の排気ストラット２６により支持されている。

【0027】

圧縮機３０は、空気Ａを吸込んで、この空気Ａを圧縮する。圧縮された空気Ａ、つまり圧縮空気Ａｃｏｍは、圧縮機３０から中間ケーシング５内に流入する。この圧縮空気Ａｃｏｍは、中間ケーシング５に取り付けられている複数の燃焼器１０内に流入する。また、複数の燃焼器１０内には、外部から燃料Ｆが供給される。複数の燃焼器１０内では、圧縮空気Ａｃｏｍ中で燃料Ｆが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスＧが生成される。この燃焼ガスＧは、タービンケーシング２２内に流入する。タービンロータ２１は、タービンケーシング２２内に流入した燃焼ガスＧにより回転する。タービンケーシング２２から排気された燃焼ガスＧは、排気ケーシング２５を介して、排気ガスとして外部に排気される。

【0028】

「吸気ケーシングの実施形態」
以下、以上で説明した吸気ケーシング４０について、図２～図５を参照して、詳細に説明する。

【0029】

図２及び図３に示すように、本実施形態における吸気ケーシング４０は、外部からの空気Ａが流入可能な吸気室ケーシング４１と、吸気室ケーシング４１からの空気Ａを圧縮機ケーシング３２内に導入可能なベルマウス５１と、吸気ケーシング４０内に配置されている仕切板４７と、ベルマウス５１内に配置されている複数の吸気ストラット（以下、単にストラットとする。）５６と、を備える。

【0030】

吸気室ケーシング４１には、軸線Ａｒ周りに環状の導入環状流路４３と、導入環状流路４３の外周側から導入環状流路４３内に空気Ａを導入可能な導入流路４２と、が形成されている。この導入流路４２は、導入環状流路４３の外周側であって、この導入環状流路４３の上側に位置して、鉛直方向に延びている。よって、この導入流路４２は、軸線Ａｒの鉛直方向上側に配置されている。この導入流路４２の鉛直方向上側の縁は、外部からの空気Ａが流入する吸気口４２ｉを成す。

【0031】

吸気室ケーシング４１は、導入流路４２及び導入環状流路４３における軸線上流側Ｄａｕの縁を画定する前板４４と、導入流路４２における軸線下流側Ｄａｄの縁を画定する後板４５と、導入流路４２及び導入環状流路４３における側周の縁を画定する側周板４６と、を有する。前板４４と後板４５とは、軸線方向Ｄａで間隔をあけて配置されている。側周板４６は、前板４４の側周縁と後板４５の側周縁とを接続する。前述の吸気口４２ｉは、前板４４の上縁、後板４５の上縁、及び側周板４６の上縁で画定される。前板４４には、軸線Ａｒを中心として円形の開口４４ｏが形成されている。また、後板４５にも、軸線Ａｒを中心とした円形の開口４５ｏが形成されている。この後板４５の円形の開口４５ｏの半径は、前板４４の円形の開口４４ｏの半径よりも大きい。

【0032】

ベルマウス５１には、軸線Ａｒ周りに環状で、導入環状流路４３から空気Ａを圧縮機ケーシング３２内に導くことが可能な吸気流路５２が形成されている。このベルマウス５１は、吸気室ケーシング４１の軸線下流側Ｄａｄに配置され、吸気流路５２と吸気室ケーシング４１内の導入環状流路４３とが連通可能に、吸気室ケーシング４１に接続されている。

【0033】

ベルマウス５１は、環状の吸気流路５２の内周縁５２ｉを画定する内側ベルマウス５４と、環状の吸気流路５２の外周縁５２ｏを画定する外側ベルマウス５５と、を有する。内側ベルマウス５４は、軸線Ａｒを中心として筒状を成し、圧縮機ロータ軸３１ｓ中で、入口案内翼３４ｖより軸線上流側Ｄａｕの部分を覆う。この内側ベルマウス５４は、軸線上流側Ｄａｕに向かうに連れて次第に径方向外側Ｄｒｏに向かうよう形成されている。内側ベルマウス５４の軸線上流側Ｄａｕの縁は、前板４４の開口４４ｏの縁に接続されている。外側ベルマウス５５は、軸線Ａｒを中心として筒状を成し、内側ベルマウス５４に対して径方向外側Ｄｒｏに間隔をあけて配置されている。この外側ベルマウス５５も、軸線上流側Ｄａｕに向かうに連れて次第に径方向外側Ｄｒｏに向かうよう形成されている。外側ベルマウス５５の軸線上流側Ｄａｕの縁は、後板４５の開口４５ｏの縁に接続されている。また、外側ベルマウス５５の軸線下流側Ｄａｄの縁は、圧縮機ケーシング３２の軸線上流側Ｄａｕの縁に接続されている。導入環状流路４３の外周縁４３ｏは、ベルマウス５１の吸気室ケーシング４１との接続位置における吸気流路５２の外周縁５２ｏよりも径方向外側Ｄｒｏに位置する。つまり、導入環状流路４３の外周縁４３ｏは、外側ベルマウス５５の軸線上流側Ｄａｕの縁よりも径方向外側Ｄｒｏに位置する。

【0034】

複数のストラット５６は、吸気流路５２内に、軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んで配置されている。各ストラット５６における径方向内側Ｄｒｉの縁は、内側ベルマウス５４に接続されている。また、各ストラット５６における径方向外側Ｄｒｏの縁は、外側ベルマウス５５に接続されている。すなわち、複数のベルマウス５１は、それぞれ、環状の吸気流路５２の内周縁５２ｉからこの吸気流路５２の外周縁５２ｏまで径方向外側Ｄｒｏに延びている。

【0035】

前述の前軸受け２ｆは、内側ベルマウス５４の内周側に配置され、この内側ベルマウス５４に取り付けられている。この前軸受け２ｆは、内側ベルマウス５４を介して、複数のストラット５６により支持されている。

【0036】

仕切板４７は、導入環状流路４３内であって、軸線Ａｒを基準にして導入流路４２とは反対側の領域内に配置されている。本実施形態における仕切板４７は、軸線Ａｒの鉛直方向下側に配置されている。この仕切板４７は、環状の導入環状流路４３の外周縁４３ｏから、吸気流路５２の外周縁５２ｏの位置以内の位置まで、径方向内側Ｄｒｉに延びて、導入環状流路４３内を周方向Ｄｃの一方側と他方側とに仕切る。このため、仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉ、つまり仕切板４７の上側の縁は、径方向Ｄｒで、外側ベルマウス５５の軸線下流側Ｄａｄの縁の位置に存在する、又は、外側ベルマウス５５の軸線下流側Ｄａｄの縁の位置よりも径方向外側Ｄｒｏに存在する。仕切板４７の軸線上流側Ｄａｕの縁４７ｕは、前板４４に接続されている。仕切板４７の径方向外側Ｄｒｏの縁４７ｏ、つまり仕切板４７の下側の縁は、側周板４６に接続されている。仕切板４７の軸線下流側Ｄａｄの縁４７ｄは、後板４５に接続されている。仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉ、つまり仕切板４７の上側の縁は、いずれの部材にも接続されていない。

【0037】

仕切板４７の最大厚さ、つまり仕切板４７の周方向Ｄｃの最大厚さは、各ストラット５６の最大厚さ、つまり各ストラット５６の周方向Ｄｃの最大幅より、薄い。このため、仕切板４７の剛性は、各ストラット５６の剛性よりも低い。この仕切板４７で、周方向Ｄｃを向く面には、補強ビーム４８が設けられている。補強ビーム４８は、仕切板４７の軸線下流側Ｄａｄで且つ径方向外側Ｄｒｏの位置から、仕切板４７の軸線上流側Ｄａｕで且つ径方向内側Ｄｒｉの位置まで延びている。

【0038】

複数のストラット５６のうち、一のストラット５６ａの周方向Ｄｃの位置は、図３に示すように、仕切板４７の周方向Ｄｃの位置に対して、周方向Ｄｃに所定の角度αの範囲内である。この所定の角度は、±２．５°である。また、この一のストラット５６ａの周方向Ｄｃにおける存在領域の少なくとも一部は、仕切板４７の周方向Ｄｃにおける存在領域と周方向Ｄｃで重なる重なり領域５７である。

【0039】

次に、図４及び図５に示す比較例における吸気ケーシング４０Ｃについて説明しつつ、本実施形態における吸気ケーシング４０の効果について説明する。

【0040】

比較例における吸気ケーシング４０Ｃも、本実施形態における吸気ケーシング４０と同様、吸気室ケーシング４１と、ベルマウス５１と、仕切板４７と、複数のストラット５６と、を備える。但し、仕切板４７に対して、複数のストラット５６のうちの一のストラット５６の周方向Ｄｃの相対位置が、本実施形態における吸気ケーシング４０に対して比較例における吸気ケーシング４０Ｃでは異なる。さらに、この仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉの位置、つまり仕切板４７の上側の縁の位置も、本実施形態における吸気ケーシング４０に対して比較例における吸気ケーシング４０Ｃでは異なる。

【0041】

比較例における吸気ケーシング４０Ｃでは、複数のストラット５６のうち、一のストラット５６の周方向Ｄｃの位置が、仕切板４７の周方向Ｄｃの位置に対して、周方向Ｄｃに所定の角度αの範囲外である。また、この一のストラット５６の周方向Ｄｃにおける存在領域は、仕切板４７の周方向Ｄｃにおける存在領域と周方向Ｄｃで、一切重ならない。

【0042】

比較例における吸気ケーシング４０Ｃでは、図５に示すように、導入流路４２から導入環状流路４３に流入した空気Ａのうち、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが、径方向内側Ｄｒｉで且つ軸線下流側Ｄａｄに向かう過程、つまり吸気流路５２に流入する過程で、吸気流路５２内のストラット５６がこの空気Ａの流れの障害になる。このため、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが吸気流路５２に流入する過程で、この空気Ａの渦流れが生じる。このため、比較例における吸気ケーシング４０Ｃでは、この渦流れにより、吸気抵抗を増えてしまう。

【0043】

一方、本実施形態における吸気ケーシング４０では、図３に示すように、導入流路４２から導入環状流路４３に流入した空気Ａのうち、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが、径方向内側Ｄｒｉで且つ軸線下流側Ｄａｄに向かう過程、つまり吸気流路５２に流入する過程で、吸気流路５２内のストラット５６がこの空気Ａの流れの障害にほとんどならない。このため、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが吸気流路５２に流入する過程で、この空気Ａの渦流れがほとんど生じない。つまり、本実施形態における吸気ケーシング４０では、空気Ａが吸気室ケーシング４１内からベルマウス５１内にスムーズに流入する。よって、本実施形態における吸気ケーシング４０では、吸気抵抗を抑えて空気Ａを圧縮機３０の圧縮機ケーシング３２内に効率的に導くことができる。

【0044】

比較例における仕切板４７は、環状の導入環状流路４３の外周縁４３ｏから、吸気流路５２の外周縁５２ｏの位置よりも径方向内側Ｄｒｉの位置まで延びている。このため、比較例における仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉ、つまり仕切板４７の上側の縁は、外側ベルマウス５５の軸線下流側Ｄａｄの縁の位置よりも径方向内側Ｄｒｉに存在する。

【0045】

よって、側周板４６に接続されている仕切板４７の径方向外側Ｄｒｏの縁４７ｏ、つまり仕切板４７の下側の縁から、いずれの部材にも接続されていない仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉ、つまり仕切板４７の上側の縁までの距離は、比較例における仕切板４７よりも、本実施形態における仕切板４７の方が短い。このため、側周板４６に接続されている仕切板４７の径方向外側Ｄｒｏの縁４７ｏ、つまり仕切板４７の下側の縁を基点として、仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉ、つまり仕切板４７の上側の縁にかかるモーメントは、比較例における仕切板４７よりも、本実施形態における仕切板４７の方が小さい。このため、本実施形態における仕切板４７では、仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉ、つまり仕切板４７の上側の縁の損傷を抑えることができる。さらに、本実施形態における仕切板４７では、前板４４と仕切板４７の軸線上流側Ｄａｕの縁４７ｕとの接続部分のうちで、径方向内側Ｄｒｉの部分の損傷、及び、後板４５と仕切板４７の軸線下流側Ｄａｄの縁４７ｄとの接続部分のうちで、径方向内側Ｄｒｉの部分の損傷を抑えることができる。

【0046】

「変形例」
以上の実施形態では、軸線Ａｒの真下に、仕切板４７が配置されている。しかしながら、仕切板４７は、軸線Ａｒを基準にして導入流路４２とは反対側の領域内に配置されていれば、軸線Ａｒの真下に配置されていなくてもよい。

【0047】

以上の実施形態では、導入流路４２が、導入環状流路４３の外周側であって、この導入環状流路４３の上側に位置して、鉛直方向に延びている。しかしながら、導入流路４２は、導入環状流路４３の外周側であって、この導入環状流路４３の側方向に位置して、側方向に延びていてもよい。

【0048】

また、本開示は、以上で説明した各実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。

【0049】

「付記」
以上の各実施形態における吸気ケーシング４０は、例えば、以下のように把握される。
（１）第一態様における吸気ケーシング４０は、軸線Ａｒ周りに回転可能な圧縮機ロータ３１を覆う圧縮機ケーシング３２内に空気Ａを導入可能な吸気ケーシングである。
この吸気ケーシング４０は、前記軸線Ａｒ周りに環状の導入環状流路４３と、前記導入環状流路４３の外周側から前記導入環状流路４３内に空気Ａを導入可能な導入流路４２と、が形成されている吸気室ケーシング４１と、前記軸線Ａｒ周りに環状で、前記導入環状流路４３から空気Ａを前記圧縮機ケーシング３２内に導入可能な吸気流路５２が形成されているベルマウス５１と、前記導入環状流路４３内であって、前記軸線Ａｒを基準にして前記導入流路４２とは反対側の領域内に配置されている仕切板４７と、前記吸気流路５２内に、前記軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んで配置されている複数のストラット５６と、を備える。前記ベルマウス５１は、前記吸気室ケーシング４１に対して、前記軸線Ａｒが延びる軸線方向Ｄａにおける軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄのとのうちの前記軸線下流側Ｄａｄに配置され、前記吸気流路５２と前記導入環状流路４３とが連通可能に、前記吸気室ケーシング４１に接続されている。前記仕切板４７は、環状の前記導入環状流路４３の外周縁４３ｏから前記軸線Ａｒに対する径方向内側Ｄｒｉに延びて、前記導入環状流路４３内を前記周方向Ｄｃの一方側と他方側とに仕切る。前記複数のストラット５６は、それぞれ、環状の前記吸気流路５２の内周縁５２ｉから前記吸気流路５２の外周縁５２ｏまで前記軸線Ａｒに対する径方向外側Ｄｒｏに延びている。前記複数のストラット５６のうち、一のストラット５６ａの前記周方向Ｄｃの位置は、前記仕切板４７の前記周方向Ｄｃの位置に対して、前記周方向Ｄｃに±２．５°以内の位置である。

【0050】

本態様では、導入流路４２から導入環状流路４３に流入した空気Ａのうち、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが、径方向内側Ｄｒｉで且つ軸線下流側Ｄａｄに向かう過程、つまり吸気流路５２に流入する過程で、吸気流路５２内のストラット５６ａがこの空気Ａの流れの障害にほとんどならない。このため、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが吸気流路５２に流入する過程で、この空気Ａの渦流れがほとんど生じない。つまり、本態様における吸気ケーシング４０では、空気Ａが吸気室ケーシング４１内からベルマウス５１内にスムーズに流入する。よって、本態様における吸気ケーシング４０では、吸気抵抗を抑えて空気Ａを圧縮機３０の圧縮機ケーシング３２内に効率的に導くことができる。

【0051】

（２）第二態様における吸気ケーシング４０は、軸線Ａｒ周りに回転可能な圧縮機ロータ３１を覆う圧縮機ケーシング３２内に空気Ａを導入可能な吸気ケーシングである。
この吸気ケーシング４０は、前記軸線Ａｒ周りに環状の導入環状流路４３と、前記導入環状流路４３の外周側から前記導入環状流路４３内に空気Ａを導入可能な導入流路４２と、が形成されている吸気室ケーシング４１と、前記軸線Ａｒ周りに環状で、前記導入環状流路４３から空気Ａを前記圧縮機ケーシング３２内に導入可能な吸気流路５２が形成されているベルマウス５１と、前記導入環状流路４３内であって、前記軸線Ａｒを基準にして前記導入流路４２とは反対側の領域内に配置されている仕切板４７と、前記吸気流路５２内に、前記軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んで配置されている複数のストラット５６と、を備える。前記ベルマウス５１は、前記吸気室ケーシング４１に対して、前記軸線Ａｒが延びる軸線方向Ｄａにおける軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄのとのうちの前記軸線下流側Ｄａｄに配置され、前記吸気流路５２と前記導入環状流路４３とが連通可能に、前記吸気室ケーシング４１に接続されている。前記仕切板４７は、環状の前記導入環状流路４３の外周縁４３ｏから前記軸線Ａｒに対する径方向内側Ｄｒｉに延びて、前記導入環状流路４３内を前記周方向Ｄｃの一方側と他方側とに仕切る。前記複数のストラット５６は、それぞれ、環状の前記吸気流路５２の内周縁５２ｉから前記吸気流路５２の外周縁５２ｏまで前記軸線Ａｒに対する径方向外側Ｄｒｏに延びている。前記複数のストラット５６のうち、一のストラット５６ａの前記周方向Ｄｃにおける存在領域の少なくとも一部は、前記仕切板４７の前記周方向Ｄｃにおける存在領域と前記周方向Ｄｃで重なっている。

【0052】

本態様では、導入流路４２から導入環状流路４３に流入した空気Ａのうち、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが、径方向内側Ｄｒｉで且つ軸線下流側Ｄａｄに向かう過程、つまり吸気流路５２に流入する過程で、吸気流路５２内のストラット５６がこの空気Ａの流れの障害にほとんどならない。このため、仕切板４７の近くにまで至った空気Ａが吸気流路５２に流入する過程で、この空気Ａの渦流れがほとんど生じない。つまり、本態様における吸気ケーシング４０では、空気Ａが吸気室ケーシング４１内からベルマウス５１内にスムーズに流入する。よって、本態様における吸気ケーシング４０では、吸気抵抗を抑えて空気Ａを圧縮機３０の圧縮機ケーシング３２内に効率的に導くことができる。

【0053】

（３）第三態様における吸気ケーシング４０は、
前記第一態様又は前記第二態様における吸気ケーシング４０において、前記導入環状流路４３の前記外周縁４３ｏは、前記ベルマウス５１の前記吸気室ケーシング４１との接続位置における前記吸気流路５２の前記外周縁５２ｏよりも前記径方向外側Ｄｒｏに位置する。前記仕切板４７は、前記導入環状流路４３の前記外周縁４３ｏから、前記接続位置における前記吸気流路５２の前記外周縁５２ｏの位置以内の位置まで、前記径方向内側Ｄｒｉに延びている。

【0054】

ここで、仕切板４７が、導入環状流路４３の外周縁４３ｏから、吸気流路５２の外周縁５２ｏの位置よりも径方向内側Ｄｒｉに延びている例を、比較例とする。本態様では、比較例よりも、仕切板４７の径方向外側Ｄｒｏの縁４７ｏを基点として、仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉにかかるモーメントが小さくなる。このため、本態様では、仕切板４７の径方向内側Ｄｒｉの縁４７ｉ周りの損傷を抑えることができる。

【0055】

（４）第四態様における吸気ケーシング４０は、
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様における吸気ケーシング４０において、前記仕切板４７の剛性は、前記複数のストラット５６のそれぞれの剛性よりも低い。

【0056】

以上の各実施形態における軸流圧縮機３０は、例えば、以下のように把握される。
（５）第五態様における軸流圧縮機３０は、
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様における吸気ケーシング４０と、前記圧縮機ロータ３１と、前記圧縮機ケーシング３２と、を有する。

【0057】

以上の各実施形態におけるガスタービンは、例えば、以下のように把握される。
（６）第六態様におけるガスタービンは、
前記第五態様における軸流圧縮機３０と、前記軸流圧縮機３０で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスＧを生成可能な燃焼器１０と、前記燃焼ガスＧで駆動可能なタービン２０と、を備える。

【符号の説明】

【0058】

１：ガスタービンロータ
２ｆ：前軸受け
２ｂ：後軸受け
５：中間ケーシング
１０：燃焼器
２０：タービン
２１：タービンロータ
２１s：タービンロータ軸
２１b：タービン動翼列
２２：タービンケーシング
２３：タービン静翼列
２５：排気ケーシング
２５ｉ：排気内側ケーシング
２５ｏ：排気外側ケーシング
２６：排気ストラット
３０：軸流圧縮機（又は、単に圧縮機）
３１：圧縮機ロータ
３１ｓ：圧縮機ロータ軸
３１ｂ：圧縮機動翼列
３２：圧縮機ケーシング
３３：圧縮機静翼列
３４：吸気量調節機
３４ｖ：入口案内翼
３４ｄ：駆動器
４０，４０Ｃ：吸気ケーシング
４１：吸気室ケーシング
４２：導入流路
４２ｉ：吸気口
４３：導入環状流路
４３ｏ：（導入環状流路の）外周縁
４４：前板
４４ｏ：開口
４５：後板
４５ｏ：開口
４６：側周板
４７：仕切板
４７ｉ：（仕切板の径方向内側の）縁
４７ｏ：（仕切板の径方向外側の）縁
４７ｕ：（仕切板の軸線上流側の）縁
４７ｄ：（仕切板の軸線下流側の）縁
４８：補強ビーム
５１:ベルマウス
５２：吸気流路
５２ｉ：吸気流路の内周縁
５２ｏ：吸気流路の外周縁

５４：内側ベルマウス
５５：外側ベルマウス
５６，５６ａ：吸気ストラット（又は、単にストラット）
５７：重なり領域
Ａ：空気
Ａｃｏｍ：圧縮空気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ａｒ：軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側

【要約】

【課題】吸気抵抗を抑える。
【解決手段】吸気ケーシングは、環状の導入環状流路と、前記導入環状流路の外周側から前記導入環状流路内に空気を導入可能な導入流路と、が形成されている吸気室ケーシングと、前記導入環状流路から空気を圧縮機ケーシング内に導入可能な環状の吸気流路が形成されているベルマウスと、前記導入環状流路内に配置されている仕切板と、前記吸気流路内に、前記軸線に対する周方向に並んで配置されている複数のストラットと、を備える。仕切板は、前記導入環状流路の外周縁から径方向内側に延びて、前記導入環状流路内を周方向の一方側と他方側とに仕切る。前記複数のストラットは、前記吸気流路の内周縁から前記吸気流路の外周縁まで径方向外側に延びている。前記複数のストラットのうち、一のストラットの周方向の位置は前記仕切板の周方向の位置に対して、周方向に±２．５°以内の位置である。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】