JP2000314397A

JP2000314397A - 軸流圧縮機

Info

Publication number: JP2000314397A
Application number: JP11124922A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Niizeki; 良樹新関
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ディフューザを流れる高圧空気の剥離を抑制す
ることと相俟ってより高い静圧に回復させる軸流圧縮機
を提供する。【解決手段】本発明に係る軸流圧縮機は、ディフューザ
２５の流路２６ａ，２６ｂの入口側における曲率半径Ｒ
_Ｓ１，Ｒ_Ｓ３を、その出口側における曲率半径Ｒ _Ｓ２，
Ｒ_Ｓ４よりも小さく設定したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸流圧縮機に係
り、特に、ディフューザに改良を加えた軸流圧縮機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、火力発電用に適用するガスター
ビンプラントは、図１２に示すように、発電機１、空気
圧縮機２、ガスタービン燃焼器３、ガスタービン４を備
え、空気圧縮機２で吸い込んだ空気（大気）を圧縮して
高圧化させ、その高圧空気を燃料とともにガスタービン
燃焼器３に供給し、ここで燃焼ガスを生成し、その燃焼
ガスをガスタービン４で膨張仕事をさせ、その際に発生
する回転トルクで発電機１を駆動し、電力を発生させる
ようになっている。

【０００３】このように、ガスタービン燃焼器３に高圧
空気を供給する空気圧縮機２は、ガスタービン４で膨張
仕事をさせる燃焼ガスを生成する上で重要な役割を備え
ており、その構成として図１３に示すものがある。

【０００４】空気圧縮機２は、輪切り状に形成した円盤
５ａ，５ｂ，５ｃを層状に重ねてタイボルト６で固定さ
せた圧縮機ロータ７をケーシング８に収容させている。

【０００５】また、空気圧縮機２は、ケーシング８に固
設させた静翼９と、圧縮機ロータ７に植設させた動翼１
０とで圧縮機段落１１を構成し、圧縮機段落１１を軸方
向に沿って複数段に配置した、いわゆる軸流タイプに形
成し、大容量の高圧力比化を図っている。なお、空気圧
縮機２は、その入口側に可変案内翼１２を備え、負荷に
対応させ可変案内翼１２で吸い込む空気の流量を調整さ
せる一方、その出口側に出口案内翼１３を備え、圧縮中
に発生する空気の旋回流れを出口案内翼１３で低く抑え
るとともに、周方向速度成分を圧力に変換させている。

【０００６】このような構成を備えた軸流タイプの空気
圧縮機２では、吸い込んだ空気を静翼９で整流させると
ともに、整流させた空気を動翼１０で圧縮させ、圧縮し
た高圧空気を下流側の圧縮機段落１１に順次供給し、空
気を設計圧力まで上昇させている。

【０００７】軸流タイプの空気圧縮機２は、例えば遠心
式等のものに較べて大容量化、高圧力比化ができるた
め、火力発電で実施するガスタービンプラントへの適用
が好まれて多く採用されており、最近では技術の進展に
伴って圧力比が２０を超え、圧縮効率が９０％を超える
ものも実現している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の軸流
タイプの空気圧縮機２は、技術の進展に伴って大容量
化、高圧力比化が実現していると言えども、幾つかの問
題点が残されており、その一つに圧縮機段落１１で高圧
化した空気をガスタービン燃焼器３に案内する際、その
高圧空気の静圧を如何にして短い軸スパンでより多く静
圧を回復させるかがある。

【０００９】一般に、軸流タイプの空気圧縮機２では、
動翼１０の回転に伴う回転エネルギを吸い込んだ空気に
与えて全圧を高め、高めた全圧のうち、静翼９で静圧に
変換させる工程を圧縮機段落１１で順次行わせている。

【００１０】しかし、ガスタービン燃焼器３にとって、
空気圧縮機２から供給される高圧空気のうち、必要なの
は静圧であり、空気圧縮機２から供給された高圧空気を
充分に活用するには、動圧を極力静圧に変換させておく
必要がある。このため、図１３で示した従来の空気圧縮
機２では、最終の圧縮機段落１１の出口側に出口案内翼
１３，１３を設けるとともに、さらにその後流側に二重
筒状のディフューザ１４を設け、出口案内翼１３，１３
およびディフューザ１４で動圧の中からより多くの静圧
に変換させる工夫が行われている。

【００１１】ところで、ディフューザ１４は、流体の剥
離防止と静圧の回復を考慮して拡開流路面積の広がり角
θをθ＝６°にすれば、筒状のものとして適正であると
されている。

【００１２】ところが、図１３で示した二重流路のディ
フューザ１４では、ガスタービン燃焼器３との配置上、
構造上、距離上等の制約を受け、上述のθ＝６°を確保
することを難しくさせている。

【００１３】また、出口案内翼１３，１３を出た高圧空
気は、旋回速度成分を持っているため、旋回流れとして
二重流路のディフューザ１４に流入する。このため、高
圧空気は、ディフューザ１４の外周側に沿って偏って流
れ、内周側からの剥離が発生し易くなっており、より多
くの静圧の回復を難しくさせていた。

【００１４】このように、図１３で示した二重流路のデ
ィフューザ１４では、ガスタービン燃焼器３との配置上
等の制約に、高圧空気の旋回流が加わって剥離防止と、
静圧の回復を充分に行うことができず、新たに改良され
たディフューザ１４の実現が望まれていた。

【００１５】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、ディフューザを流れる高圧空気の剥離を抑
制することと相俟ってより一層高い静圧に回復させ、ガ
スタービン燃焼器３に安定して供給できるようにした軸
流圧縮機を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る軸流圧縮機
は、上記目的を達成するため、請求項１に記載したよう
に、動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落を構成し、圧
縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置するとともに、
最終の圧縮機段落の下流側に出口案内翼を介装してディ
フューザを設けた軸流圧縮機において、上記ディフュー
ザの流路の入口側における曲率半径を、その出口側にお
ける曲率半径よりも小さく設定したものである。

【００１７】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項２に記載したように、動翼と静翼と
を組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方向
に沿って複数段に配置するとともに、最終の圧縮機段落
の下流側に出口案内翼を介装してディフューザを設けた
軸流圧縮機において、上記ディフューザの流路を少なく
とも一つ以上のスプリッタで区分けして多重流路に形成
し、多重流路の入口側の曲率半径を、その出口側の曲率
半径よりも小さく設定したものである。

【００１８】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項３に記載したように、ディフューザ
の流路を、その入口側からその出口側に向って少なくと
も二つ以上の曲率半径で形成したものである。

【００１９】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項４に記載したように、ディフューザ
の流路における中間部分の曲率半径をその入口側の曲率
半径よりも小さくし、その中間部分の流路を圧縮機ロー
タ側に向って膨出させる凹部領域部に形成したものであ
る。

【００２０】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項５に記載したように、動翼と静翼と
を組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方向
に沿って複数段に配置するとともに、最終の圧縮機段落
の下流側にディフューザを設けた軸流圧縮機において、
上記ディフューザの流路を少なくとも一つ以上のスプリ
ッタで区分けして多重流路に形成し、形成した多重流路
のうち、その中間部分の流路に接する内接円の直径をそ
の入口側および出口側のそれぞれの流路に接する内接円
の直径よりも大きく設定したものである。

【００２１】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項６に記載したように、動翼と静翼と
を組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方向
に沿って複数段に配置するとともに、最終の圧縮機段落
の下流側にディフューザを設けた軸流圧縮機において、
上記ディフューザの流路を少なくとも一つ以上のスプリ
ッタで区分けして多重流路に形成するとともに、上記ス
プリッタの中間部分の厚みをその入口側および出口側の
厚みよりも厚く設定したものである。

【００２２】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項７に記載したように、動翼と静翼と
を組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方向
に沿って複数段に配置するとともに、最終の圧縮機段落
の下流側にディフューザを設けた軸流圧縮機において、
上記ディフューザの流路を少なくとも一つ以上のスプリ
ッタで区分けして多重流路に形成する一方、上記スプリ
ッタを支持・固定する支持板を設け、支持板を軸方向に
対して角度をもたせるとともに、その角度を下流側より
も上流側を大きく設定したものである。

【００２３】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項８に記載したように、スプリッタを
支持・固定する支持板を、圧縮機ロータ側の流路に設け
たものである。

【００２４】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項９に記載したように、支持板を、二
つの片に予め分割して作製しておく一方、二つの片を接
続させる際、一方の片の前縁を流線形状の先鋭部に形成
するとともに、その前縁の途中に切欠段部を形成し、こ
の切欠段部を介してもう一方の片を接続させたものであ
る。

【００２５】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項１０に記載したように、動翼と静翼
とを組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方
向に沿って複数段に配置した軸流圧縮機において、上記
圧縮機段落の最終の動翼の下流側に外壁部と内壁部とで
支持・固定させたディフューザを設けたものである。

【００２６】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項１１に記載したように、動翼と静翼
とを組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方
向に沿って複数段に配置した軸流圧縮機において、上記
圧縮段落の最終の動翼の下流側に外壁部と内壁部とで支
持・固定させたディフューザを設け、上記外壁部と上記
内壁部とで支持・固定させたディフューザの流路を、少
なくとも一つ以上のスプリッタで区分けして多重流路に
形成するとともに、多重流路のうち、外壁部側の流路に
案内静止羽根を設ける一方、内壁部側の流路に支持板を
設けたものである。

【００２７】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項１２に記載したように、動翼と静翼
とを組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方
向に沿って複数段に配置するとともに、最終の圧縮機段
落の下流側に出口案内翼を介装してディフューザを設け
た軸流圧縮機において、上記出口案内翼を外壁部と内壁
部とで支持・固定させるとともに、上記出口案内翼をそ
の流出角が翼高方向に向って不連続分布になるように形
成したものである。

【００２８】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項１３に記載したように、動翼と静翼
とを組み合せて圧縮機段落を構成し、圧縮機段落を軸方
向に沿って複数段に配置するとともに、最終の圧縮機段
落の下流側に出口案内翼を介装してディフューザを設け
た軸流圧縮機において、上記出口案内翼を外壁部と内壁
部とで支持・固定させるとともに、上記出口案内翼をそ
の流出角が翼高方向に向って不連続分布になるように形
成する一方、上記ディフューザの流路を少なくとも一つ
以上に区分けるスプリッタの先端部を延長させて上記出
口案内翼に固設させたものである。

【００２９】本発明に係る軸流圧縮機は、上記目的を達
成するため、請求項１４に記載したように、流出角が翼
高方向に向って不連続分布になる出口案内翼の形状を、
その翼高の中央部を境に外壁部で支持・固定させた外壁
部側翼エレメントを流体の上流側に向って傾斜させると
ともに、内壁部で支持・固定させて内壁部側翼エレメン
トを流体の下流側に向って傾斜させたものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る軸流圧縮機の
実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明
する。

【００３１】図１、本発明に係る軸流圧縮機の第１実施
形態を示す一部切欠断面図である。

【００３２】本実施形態に係る軸流圧縮機は、輪切り状
に形成した円盤１５を層状に重ねてタイボルト１６で固
定させた圧縮機ロータ１７をケーシング１８に収容させ
るともに、圧縮機ロータ１７に植設した動翼１９とケー
シング１８に固設させた静翼２０とで圧縮機段落２１を
構成し、圧縮機段落２１を軸方向に沿って複数段に配置
している。

【００３３】また、本実施形態に係る軸流圧縮機は、圧
縮機ロータ１７にフランジ２２を介して中間軸２３を接
続させる一方、圧縮機段落２１の最終段から出口案内翼
２４を介してガスタービン燃焼器（図示せず）に連通さ
せるディフューザ２５を備えている。

【００３４】このディフューザ２５は、圧縮機段落２１
からの高圧空気をガスタービン燃焼器に案内する流路２
６をスプリッタ２８で区分けしたロータ側流路２６ａと
ケーシング側流路２６ｂとを備え、これら流路２６ａ，
２６ｂを圧縮機ロータ１７および中間軸２３の中心ＣＬ
を基軸に環状の筒体として構成している。なお、ロータ
側流路２６ａには、スプリッタ２８を固定・支持する支
持板２７が周方向に沿って等ピッチで配置されている。

【００３５】一方、最終段の圧縮機段落２１における静
翼２０は、高圧空気の周方向速度成分を低くさせ、かつ
その周方向速度成分を圧力に変換させるために、その流
出角を３０°〜４５°の範囲に設定している。また、出
口案内翼２４も上述と同様の理由で、その流出角を１０
°〜２５°の範囲に設定している。

【００３６】他方、高圧空気が流れるロータ側流路２６
ａおよびケーシング側流路２６ｂのそれぞれは、少なく
とも二つ以上の曲率半径で形成されている。また、ロー
タ側流路２６ａの曲率半径をＲ_Ｓ１，Ｒ_Ｓ２とし、ケー
シング側流路２６ｂの曲率半径をＲ_Ｓ３，Ｒ_Ｓ４とする
とき、各曲率半径Ｒ_Ｓ１〜Ｒ_Ｓ４のうち、ロータ側流路
２６ａでＲ_Ｓ１＜Ｒ_Ｓ２に、また、ケーシング側流路で
Ｒ_Ｓ３＜Ｒ_Ｓ４にそれぞれ設定している。なお、流路２
６を区分けしない場合も、入口側の曲率半径を出口側の
曲率半径よりも小さく設定される。

【００３７】これら曲率半径Ｒ_Ｓ１〜Ｒ_Ｓ４は次式から
求めることができる。

【００３８】ディフューザ２５内の高圧空気は、図２に
示すように、流面に沿って流れる。今、質点Ｐを通る子
午面流線に沿う距離をｓとし、それと直交する法線に沿
う距離をｎとする。また、流線の傾斜角をαとし、流線
の曲率半径をＲ_ｓｘとし、圧縮機ロータ１７および中間
軸２３の中心ＣＬから質点Ｐまでの距離をｒとし、質点
Ｐに働く旋回速度成分をＣ_θとし、質点Ｐに働く子午線
方向速度成分をＣ_ｍとする。

【００３９】このとき、質点Ｐには、遠心力成分Ｆｒと
求心力成分Ｆｎとが働いている。遠心力成分Ｆｒは次式
で与えられる。

【００４０】

【数１】Ｆｒ＝Ｃ_ｍ ^２／Ｒ_ｓｘ ……（１）また、求心力成分Ｆｎは次式で与えられる。

【００４１】

【数２】Ｆｎ＝Ｃ_θ ^２／ｒ・ｃｏｓα ……（２）上式（１），（２）において、つりあい条件を満たすよ
う（１）と（２）を等しくすれば、曲率半径Ｒ_ｓｘは求
めることができる。この場合、Ｃ_ｍ，Ｃ_θ，ｒ，αのそ
れぞれは、予め設定されている。

【００４２】また、本実施形態では、ディフューザ２５
の流路２６を一つのスプリッタ２８でロータ側流路２６
ａとケーシング側流路２６ｂに区分けした、いわゆる二
重流路に形成しているが、これに限らず、スプリッタ２
８を少なくとも二つ以上に設置し、流路２６を多重流路
に形成してもよい。ディフューザ２５の流路２６を多重
流路にすれば、同じ広がり角を維持させたまま流路数の
増加により高圧空気の静圧回復係数を増加させることが
できることに基づく。

【００４３】ところで、ディフューザ２５の軸方向の長
さをより一層短くさせてガスタービンプラントの全長を
短くさせるには、ロータ側流路２６ａの曲率半径Ｒ_Ｓ１
を、図１の破線で示すよりも実線で示すように、圧縮機
ロータ１７側に向って膨出させることが好ましい。つま
り、ロータ側流路２６ａの中間部分の流壁に凹部領域部
３０を形成することが好ましい。

【００４４】ディフューザ２５の軸方向の長さを設定す
るにあたり、出口案内翼２４の流出角が２５°に設定さ
れているときに、図２に示す流線の傾斜角αをゼロにす
ると、ディフューザ２５はガスタービン燃焼器に接続さ
せるに必要な曲率半径をその部分の曲率半径の５倍以上
にして曲面状に形成しなければならず、軸スパンが長く
なるとともに、その取付作業に際し、作業者に過度な労
力を強いる。

【００４５】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、図１に示すように、ディフューザ２５の入口側に
おける圧縮機ロータ１７および中間軸２３の中心ＣＬか
らの内径をＤ_１とし、その中間部分における内径を
Ｄ_２、その出口側における内径をＤ_３とするとき、ディ
フューザ２５の各内径Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３を、Ｄ_２＜Ｄ_１
＜Ｄ_３の関係式を満たす凹部領域部２９をロータ側流路
２６ａの中間部分の流壁に形成したものである。

【００４６】したがって、本実施形態によれば、ロータ
側流路２６ａの中間部分の流壁に凹部領域部２９を形成
し、この凹部領域部２９からガスタービン燃焼器に向っ
て曲面状の流壁を形成したので、ディフューザ２５の軸
スパンを比較的短くすることができ、ディフューザ２５
のガスタービン燃焼器への取付・取外しの際、作業者の
労力を軽減させることができる。

【００４７】このように、本実施形態では、流路２６を
少なくとも一つ以上のスプリッタ２８で区分けして多重
の流路に形成し、多重に形成した各流路のうち、入口側
の曲率半径を出口側の曲率半径よりも小さくするととも
に、圧縮機ロータ１７側に近い流路の中間部分の流壁に
圧縮機ロータ１７側に向って曲率半径を小さくした凹部
領域部２９を形成し、凹部領域部２９からガスタービン
燃焼器に向って曲面状の流壁を形成したので、空気圧縮
機からの高圧空気をガスタービン燃焼器に供給する際、
充分に静圧を回復させることができ、ディフューザ２５
の軸スパンを短くさせて安定供給することができる。

【００４８】図３は、本発明に係る軸流圧縮機の第２実
施形態を示す一部切欠断面図である。なお、第１実施形
態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。

【００４９】本実施形態に係る軸流圧縮機は、ディフュ
ーザ２５の流路２６をスプリッタ２８でロータ側流路２
６ａとケーシング側流路２６ｂとに区分けし、区分けし
た各流路２６ａ，２６ｂの中間部分に形成した凹部領域
部２９の内接円Ａ，Ｃの直径をＤ_４，Ｄ_６とし、各流路
２６ａ，２６ｂの出口側の内接円Ｂ，Ｄの直径をＤ_５，
Ｄ_６とすると、ロータ側流路２６ａにおける内接円Ａ，
Ｂの直径Ｄ_４，Ｄ_５を、Ｄ_４＞Ｄ_５の関係にするととも
に、ケーシング側流路２６ｂにおける内接円Ｃ，Ｄの直
径Ｄ_６，Ｄ_７をＤ_６＞Ｄ_７の関係に設定したものであ
る。

【００５０】このように、本実施形態では、スプリッタ
２８で区分けしたロータ側流路２６ａおよびケーシング
側流路２６ｂのうち、各流路２６ａ，２６ｂの中間部分
の内接円Ａ，Ｃの直径Ｄ_４，Ｄ_６をその出口側の内接円
Ｂ，Ｄの直径Ｄ_５，Ｄ_７よりもそれぞれ大きく設定した
ので、各流路２６ａ，２６ｂを流れる高圧空気の剥離を
抑制することができ、ディフューザ２５の軸スパンを比
較的短くしてガスタービン燃焼器に接続させることがで
きる。

【００５１】図４は、本発明に係る軸流圧縮機の第３実
施形態を示す一部切欠断面図である。なお、第１実施形
態および第２実施形態の構成部分と同一部分には同一符
号を付している。

【００５２】本実施形態に係る軸流圧縮機は、出口案内
翼２４から噴出する高圧空気のち、ケーシング側流路２
６ｂに流れる高圧空気の旋回速度成分とロータ側流路２
６ａに流れる高圧空気の旋回速度成分とが異なることを
考慮したもので、例えばロータ側流路２６ａに流れる高
圧空気の旋回速度成分が大きいとき、ロータ側流路２６
ａの曲率半径をケーシング側流路２６ｂの曲率半径より
も小さくし、ロータ側流路２６ａを流れる高圧空気の旋
回速度成分を低く抑えて高圧空気の剥離を抑制したもの
である。この場合、スプリッタ２８は、ロータ側流路２
６ａ曲率半径がケーシング側流路２６ｂの曲率半径より
も小さくなるよう、その入口側および出口側の厚み
Ｔ_１，Ｔ_２を薄くし、その中間部分に最大厚みＴを形成
している。なお、他の構成部分については、第１実施形
態および第２実施形態と同じなので説明を省略する。

【００５３】このように、本実施形態では、出口案内翼
２４から噴出する高圧空気の流れ角分布および流速がそ
の高さ方向で異なることに基づく旋回速度成分の相違を
抑制するスプリッタ２８で流路２６をロータ側流路２６
ａとケーシング側流路２６ｂとに区分けし、流路２６を
区分けしたスプリッタ２８の入口側および出口側の厚み
Ｔ_１，Ｔ_２を薄くし、その中間部分で最大の厚みＴに形
成し、ロータ側流路２６ａの曲率半径をケーシング側流
路２６ｂの曲率半径よりも小さくさせたので、高圧空気
の剥離のない安定した状態でガスタービン燃焼器に供給
することができる。

【００５４】図５は、本発明に係る軸流圧縮機に適用さ
れるディフューザの一部切欠縦断面図である。なお、第
１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付して
いる。

【００５５】本実施形態に係るディフューザ２５は、圧
縮機ロータ１７を包囲する外壁部３０と内壁部３１との
間に流路２６を形成し、この流路２６をロータ側流路２
６ａとケーシング側流路２６ｂとに区分けするスプリッ
タ２８を設けるとともに、スプリッタ２８を固定・支持
する支持板２７を内壁部３１に沿って等ピッチにして配
置する一方、支持板２７を軸方向に対して角度をもた
せ、その角度を下流側よりも上流側を大きくしたもので
ある。

【００５６】また、本実施形態に係るディフューザ２５
は、支持板２７を図６の（ａ），（ｂ）に示すように、
第１片３２と第２片３３とに分割する一方、第２片３３
の前縁３４を流線形状の先鋭部に形成するとともに、前
縁３４に切欠段部３５を設け、切欠段部３５に第１片３
２を接続させ、高圧空気の流れに乱を与えないようにし
たものである。

【００５７】このように、本実施形態は、支持板２７の
取付角度を軸方向に対して角度をもたせるとともに、そ
の角度を下流側よりも上流側を大きく設定したので、比
較的大きな旋回速度成分を持った高圧空気が流入しても
その旋回速度成分を低くさせて高圧空気の剥離を抑制す
ることができる。

【００５８】また、本実施形態は、第２片３３の前縁３
４に形成した流線形の先鋭部の形状を維持させつつ、切
欠段部３５で分割した第１片３２を接続させたので、デ
ィフューザ２５に供給される高圧空気に流れの乱を与え
ることがなく、安定した流れを供給することができる。

【００５９】図７は、本発明に係る軸流圧縮機の第４実
施形態を示す一部切欠断面図である。なお、第１実施形
態および第２実施形態の構成部分と同一部分には同一符
号を付している。

【００６０】本実施形態に係る軸流圧縮機は、最終段の
圧縮機段落２１における動翼１９の下流側に外壁部３６
と内壁部３７とで支持・固定させたディフューザ２５を
設けたものである。このディフューザ２５は、流路２６
をスプリッタ２８で区分けしたロータ側流路２６ａとケ
ーシング側流路２６ｂとを設けるとともに、ロータ側流
路２６ａに内壁部３７の周方向に沿って等ピッチに配置
され、スプリッタ２８を支持・固定する支持板２７を設
ける一方、ケーシング側流路２６ｂに外壁部３６の周方
向に沿って列状配置の案内静止羽根３８を設けたもので
ある。

【００６１】このように、本実施形態では、最終段の圧
縮機段落２１における動翼１９の下流側に設けたディフ
ューザ２５の流路２６をスプリッタ２８で区分けしたロ
ータ側流路２６ａとケーシング側流路２６ｂとを備え、
ロータ側流路２６ａにスプリッタ２８を支持・固定する
支持板２７を設ける一方、ケーシング側流路２６ｂに案
内静止羽根３８を設けたので、ディフューザ２５に比較
的大きな旋回速度成分を持った高圧空気が流入しても充
分に静圧を回復させることができ、高圧空気を安定状態
でガスタービン燃焼器に供給することができる。

【００６２】図８は、本発明に係る軸流圧縮機の第５実
施形態を示す一部切欠断面図である。なお、第１実施形
態および第２実施形態の構成部分と同一部分には同一符
号を付している。

【００６３】本実施形態に係る軸流圧縮機は、出口案内
翼２４の流出角が、その翼高方向に向って不連続になる
ように、その後縁４１に改良を加えたもである。具体的
には、出口案内翼２４の、その翼高の中央部を境に外壁
部３６で支持・固定された外壁部側翼エレメント３９を
高圧空気ＡＲの上流側に向って傾斜させるとともに、内
壁部３７で支持・固定された内壁部側翼エレメント４０
を高圧空気ＡＲの下流側に向って傾斜させたものであ
る。

【００６４】また、本実施形態に係る軸流圧縮機は、出
口案内翼２４の下流側に設けたディフューザ２５の流路
２６をスプリッタ２８でロータ側流路２６ａとケーシン
グ側流路２６ｂとに区分けし、ロータ側流路２６ａに高
圧空気ＡＲの流れに沿ってスプリッタ２８を支持・固定
する支持板２７を設けたものである。

【００６５】一般に、流路２６を複数個に区分けしたデ
ィフューザ２５では、ロータ側流路２６ａに流入する高
圧空気ＡＲの半径方向流入角と、ケーシング側流路２６
ｂに流入する高圧空気ＡＲの半径方向流入角とが異なる
ことが好ましい。すなわち、半径方向流入角は、図９に
示すように、ロータ側流路２６ａで負の角度にし、ケー
シング側流路２６ｂで正の角度にすると、高圧空気ＡＲ
が各流路２６ａ，２６ｂに沿って流れ、剥離を少なくさ
せることができるとされている。

【００６６】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、ディフューザ２５の流路２６をスプリッタ２８で
ロータ側流路２６とケーシング側流路２６ｂとに区分け
するとともに、ディフューザ２５の上流側に出口案内翼
２４を設け、出口案内翼２４の後縁４１に対して、その
翼高の中央部を境に外壁部側翼エレメント３９を高圧空
気ＡＲの上流側に向って傾斜させ、内壁部側翼エレメン
ト４０を高圧空気ＡＲの下流側に向って傾斜させたの
で、高圧空気ＡＲの剥離を抑制する安定状態にしてガス
タービン燃焼器に供給することができる。

【００６７】図１０は、本発明に係る軸流圧縮機の第６
実施形態を示す一部切欠断面図である。なお、第１実施
形態および第２実施形態の構成部分と同一部分には同一
符号を付している。

【００６８】本実施形態に係る軸流圧縮機は、第５実施
形態と同様に、ロータ側流路２６ａに流入する高圧空気
ＡＲの流入角を負にし、ケーシング側流路２６ｂに流入
する高圧空気ＡＲの流入角を正にするとともに、高圧空
気ＡＲの旋回角を出口案内翼２４でカットさせたもので
ある。

【００６９】すなわち、本実施形態に係る軸流圧縮機
は、第５実施形態と同様に、出口案内翼２４の後縁４１
のうち、翼高中央部を境に外壁部３６で支持・固定され
た外壁部側翼エレメント３９を高圧空気ＡＲの上流側に
向って傾斜させるとともに、内壁部３７で支持・固定さ
れた内壁部側翼エレメント４０を高圧空気ＡＲの下流側
に向って傾斜させ、出口案内翼２４の流出角を翼高方向
に対して不連続化を図っている。

【００７０】また、本実施形態に係る軸流圧縮機は、出
口案内翼２４の下流側に設けたディフューザ２５の流路
２６をスプリッタ２８でロータ側流路２６ａとケーシン
グ側流路２６ｂとに区分けし、ロータ側流路２６ａに高
圧空気ＡＲの流れに沿ってスプリッタ２８を支持・固定
する支持板２７を設けるとともに、スプリッタ２８の先
端部２８ａを延長させて出口案内翼２４に固設させてい
る。

【００７１】一般に、流路２６を複数個に区分けしたデ
ィフューザ２５では、図１１に示すように、ロータ側流
路２６ａに流入する高圧空気ＡＲの半径方向流入角と、
ケーシング側流路２６ｂに流入する高圧空気ＡＲの半径
方向流入角とを異なるようにするとともに高圧空気ＡＲ
の旋回角度をスプリッタ２８でカットさせると、各流路
２６ａ，２６ｂ毎の剥離を少なくさせることができると
されている。

【００７２】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、出口案内翼２４の後縁４１のうち、翼高の中央部
を境に外壁部側翼エレメント３９を高圧空気ＡＲの上流
側に向って傾斜させ、内壁部側翼エレメント４０を高圧
空気ＡＲの下流側に向って傾斜させるとともに、スプリ
ッタ２８の先端部２８ａを延長させて出口案内翼２４に
固設させ、高圧空気ＡＲの旋回角度をカットさせたの
で、各流路２６ａ，２６ｂ毎に流れる高圧空気ＡＲの剥
離を少なくさせる安定状態にしてガスタービン燃焼器に
供給することができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明のとおり、本発明に係る軸流圧
縮機は、ディフューザの流路を少なくとも一つ以上のス
プリッタで区分けして多重流路に形成し、多重流路の中
間部分に凹部領域部を設け、この凹部領域部から曲面状
に形成した流壁を介してガスタービン燃焼器に接続させ
たので、ディフューザの軸スパンを比較的短くさせるこ
とができ、高圧空気の剥離と相俟って静圧を充分に回復
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軸流圧縮機の第１実施形態を示す
一部切欠断面図。

【図２】流線を通る質点に働く力のベクトルを示す模式
図。

【図３】本発明に係る軸流圧縮機の第２実施形態を示す
一部切欠断面図。

【図４】本発明に係る軸流圧縮機の第３実施形態を示す
一部切欠断面図。

【図５】本発明に係る軸流圧縮機に適用されるディフュ
ーザの一部切欠断面図。

【図６】図５で示したスプリッタを支持する支持板をＡ
−Ａ矢視方向から見た図で、（ａ）は支持板を分割した
状態を、（ｂ）は分割した支持板を互いに接続させた状
態をそれぞれ示す。

【図７】本発明に係る軸流圧縮機の第４実施形態を示す
一部切欠断面図。

【図８】本発明に係る軸流圧縮機の第５実施形態を示す
一部切欠断面図。

【図９】図８で示したディフューザに流入する高圧空気
の流入角を示す流入角分布線図。

【図１０】本発明に係る軸流圧縮機の第６実施形態を示
す一部切欠断面図。

【図１１】図１０で示したディフューザに流入する高圧
空気の流入角を示す流入角分布線図。

【図１２】従来の火力発電に適用されるガスタービンプ
ラントを示す概略系統図。

【図１３】従来の軸流圧縮機を示す一部切欠縦断面図。

【符号の説明】

１発電機２空気圧縮機３ガスタービン燃焼器４ガスタービン５ａ，５ｂ，５ｃ円盤６タイボルト７圧縮機ロータ８ケーシング９静翼１０動翼１１圧縮機段落１２可変案内翼１３出口案内翼１４ディフューザ１５円盤１６タイボルト１７圧縮機ロータ１８ケーシング１９動翼２０静翼２１圧縮機段落２２フランジ２３中間軸２４出口案内翼２５ディフューザ２６流路２６ａロータ側流路２６ｂケーシング側流路２７支持板２８スプリッタ２８ａ先端部２９凹部領域部３０外壁部３１内壁部３２第１片３３第２片３４前縁３４５切欠段部３６外壁部３７内壁部３８案内静止羽根３９外壁部側翼エレメント４０内壁部側翼エレメント４１後縁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落を
構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置する
とともに、最終の圧縮機段落の下流側に出口案内翼を介
装してディフューザを設けた軸流圧縮機において、上記
ディフューザの流路の入口側における曲率半径を、その
出口側における曲率半径よりも小さく設定したことを特
徴とする軸流圧縮機。
【請求項２】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落を
構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置する
とともに、最終の圧縮機段落の下流側に出口案内翼を介
装してディフューザを設けた軸流圧縮機において、上記
ディフューザの流路を少なくとも一つ以上のスプリッタ
で区分けして多重流路に形成し、多重流路の入口側の曲
率半径を、その出口側の曲率半径よりも小さく設定した
ことを特徴とする軸流圧縮機。
【請求項３】ディフューザの流路を、その入口側から
その出口側に向って少なくとも二つ以上の曲率半径で形
成したことを特徴とする請求項１または２記載の軸流圧
縮機。
【請求項４】ディフューザの流路における中間部分の
曲率半径をその入口側の曲率半径よりも小さくし、その
中間部分の流路を圧縮機ロータ側に向って膨出させる凹
部領域部に形成したことを特徴とする請求項１または２
記載の軸流圧縮機。
【請求項５】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落を
構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置する
とともに、最終の圧縮機段落の下流側にディフューザを
設けた軸流圧縮機において、上記ディフューザの流路を
少なくとも一つ以上のスプリッタで区分けして多重流路
に形成し、形成した多重流路のうち、その中間部分の流
路に接する内接円の直径をその入口側および出口側のそ
れぞれの流路に接する内接円の直径よりも大きく設定し
たことを特徴とする軸流圧縮機。
【請求項６】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落を
構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置する
とともに、最終の圧縮機段落の下流側にディフューザを
設けた軸流圧縮機において、上記ディフューザの流路を
少なくとも一つ以上のスプリッタで区分けして多重流路
に形成するとともに、上記スプリッタの中間部分の厚み
をその入口側および出口側の厚みよりも厚く設定したこ
とを特徴とする軸流圧縮機。
【請求項７】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落を
構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置する
とともに、最終の圧縮機段落の下流側にディフューザを
設けた軸流圧縮機において、上記ディフューザの流路を
少なくとも一つ以上のスプリッタで区分けして多重流路
に形成する一方、上記スプリッタを支持・固定する支持
板を設け、支持板を軸方向に対して角度をもたせるとと
もに、その角度を下流側よりも上流側を大きく設定した
ことを特徴とする軸流圧縮機。
【請求項８】スプリッタを支持・固定する支持板を、
圧縮機ロータ側の流路に設けたことを特徴とする請求項
７記載の軸流圧縮機。
【請求項９】支持板を、二つの片に予め分割して作製
しておく一方、二つの片を接続させる際、一方の片の前
縁を流線形状の先鋭部に形成するとともに、その前縁の
途中に切欠段部を形成し、この切欠段部を介してもう一
方の片を接続させたことを特徴とする請求項７記載の軸
流圧縮機。
【請求項１０】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落
を構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置し
た軸流圧縮機において、上記圧縮機段落の最終の動翼の
下流側に外壁部と内壁部とで支持・固定させたディフュ
ーザを設けたことを特徴とする軸流圧縮機。
【請求項１１】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落
を構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置し
た軸流圧縮機において、上記圧縮段落の最終の動翼の下
流側に外壁部と内壁部とで支持・固定させたディフュー
ザを設け、上記外壁部と上記内壁部とで支持・固定させ
たディフューザの流路を、少なくとも一つ以上のスプリ
ッタで区分けして多重流路に形成するとともに、多重流
路のうち、外壁部側の流路に案内静止羽根を設ける一
方、内壁部側の流路に支持板を設けたことを特徴とする
軸流圧縮機。
【請求項１２】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落
を構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置す
るとともに、最終の圧縮機段落の下流側に出口案内翼を
介装してディフューザを設けた軸流圧縮機において、上
記出口案内翼を外壁部と内壁部とで支持・固定させると
ともに、上記出口案内翼をその流出角が翼高方向に向っ
て不連続分布になるように形成したことを特徴とする軸
流圧縮機。
【請求項１３】動翼と静翼とを組み合せて圧縮機段落
を構成し、圧縮機段落を軸方向に沿って複数段に配置す
るとともに、最終の圧縮機段落の下流側に出口案内翼を
介装してディフューザを設けた軸流圧縮機において、上
記出口案内翼を外壁部と内壁部とで支持・固定させると
ともに、上記出口案内翼をその流出角が翼高方向に向っ
て不連続分布になるように形成する一方、上記ディフュ
ーザの流路を少なくとも一つ以上に区分けるスプリッタ
の先端部を延長させて上記出口案内翼に固設させたこと
を特徴とする軸流圧縮機。
【請求項１４】流出角が翼高方向に向って不連続分布
になる出口案内翼の形状を、その翼高の中央部を境に外
壁部で支持・固定させた外壁部側翼エレメントを流体の
上流側に向って傾斜させるとともに、内壁部で支持・固
定させて内壁部側翼エレメントを流体の下流側に向って
傾斜させたことを特徴とする請求項１２または１３記載
の軸流圧縮機。