JP7720681B2

JP7720681B2 - 圧縮機、ガスタービン

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Publication number: JP7720681B2
Application number: JP2019156981A
Authority: JP
Inventors: 千尋明連; 良介三戸; 大輔森田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2025-08-08
Anticipated expiration: 2039-08-29
Also published as: US11746694B2; CN114080508B; WO2021039531A1; US20220282666A1; DE112020004022T5; JP2021032224A; CN114080508A

Description

本開示は、圧縮機、ガスタービンに関する。

ガスタービンの圧縮機は、軸線方向に積層された複数のディスク及びこれらディスクの外周面に設けられた動翼段を有するロータと、ロータを外周側から覆うとともに内周面に静翼段が設けられたケーシングと、ケーシングの下流側に設けられた筒状のディフューザと、を備えている（下記特許文献１参照）。ディフューザは、ケーシングの内周面と、当該ケーシングの内周面に間隔をあけて配置された筒状のインナーケーシングとによって画定されている。ディフューザは、下流側に向かって流路断面積が拡大するように構成されている。これにより、当該ディフューザに流れ込んだ高圧の流体の流速が下がるとともに、静圧が回復する。

ここで、上記のディフューザの流路中には、出口案内翼（ＯｕｔｌｅｔＧｕｉｄｅＶａｎｅ：ＯＧＶ）が設けられることが一般的である。出口案内翼を設けるに当たっては、軸線の径方向に延びる翼本体をケーシングの内周面上で片持ち支持する構成や、複数の翼本体の内周側にシュラウドを設ける構成が採られる。後者の場合、インナーケーシングの外周面には、シュラウドを収容するための凹部が形成される。

特開２０１２－６２７６７号公報

しかしながら、上述のようにディフューザ内では流体の静圧回復が生じることから、下流側になるほど流体の圧力が高くなっている。このため、上記の凹部を通じて下流側から上流側に向かう漏れ流れが生じることがある。このような漏れ流れが主流に合流することで損失が発生してしまう。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、漏れ流れを抑制することで、損失がより一層低減された圧縮機、及びガスタービンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る圧縮機は、軸線方向に積層された複数段のディスク、該ディスクの軸線方向下流側に接続された軸部、及び、複数段の前記ディスクに固定された複数段の動翼段を有するロータと、前記ロータを外周側から囲う圧縮機ケーシング、及び、前記圧縮機ケーシングに固定されて前記動翼段の間にそれぞれ配置される複数段の静翼段を有するステータと、最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングから突出するように周方向に間隔をあけて配置された翼本体、及び、これら翼本体を径方向内側で周方向に接続する内側シュラウドを有する出口案内翼と、最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側に該ディスクと隙間を介して配置されて、前記軸線方向に筒状に延びるインナーケーシングと、を備え、前記出口案内翼は、前記軸線方向に間隔をあけて複数配列されており、前記該インナーケーシングは、複数列の前記出口案内翼の内側シュラウドをそれぞれ収容するために前記出口案内翼ごとに対応させて設けられた複数の凹部を有するとともに、該複数の凹部のうち前記軸線方向で最も下流側に位置する凹部の前記軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングの内周面とともにディフューザを形成する外周壁面と、前記軸部の外周面との間に、前記隙間を介して流体が導入される抽気キャビティを形成する内周壁面と、を有し、前記複数の凹部のうち前記軸線方向で最も下流側に位置する凹部内における、前記軸線方向下流側の部分に、前記インナーケーシングを径方向に貫通する抽気孔が形成されている。

本開示に係る圧縮機は、軸線方向に積層された複数段のディスク、該ディスクの軸線方向下流側に接続された軸部、及び、複数段の前記ディスクに固定された複数段の動翼段を有するロータと、前記ロータを外周側から囲う圧縮機ケーシング、及び、前記圧縮機ケーシングに固定されて前記動翼段の間にそれぞれ配置される複数段の静翼段を有するステータと、最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングから突出するように周方向に間隔をあけて配置された翼本体、及び、これら翼本体を径方向内側で周方向に接続する内側シュラウドを有する出口案内翼と、最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側に設けられ、前記出口案内翼の内側シュラウドを収容する凹部を有するロータ延長部と、前記ロータ延長部の軸線方向下流側に該ロータ延長部と隙間を介して配置されて、前記軸線方向に筒状に延びるインナーケーシングと、を備え、前記出口案内翼は、前記軸線方向に間隔をあけて複数配列され、前記凹部は、複数列の前記出口案内翼の内側シュラウドをそれぞれ収容するために前記出口案内翼ごとに対応させて複数設けられており、前記インナーケーシングは、前記複数の凹部のうち前記軸線方向で最も下流側に位置する最終端凹部の軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングの内周面とともにディフューザを形成する外周壁面と、前記軸部の外周面との間に抽気キャビティを形成する内周壁面と、を有し、前記最終端凹部内における前記軸線方向下流側の部分は、該下流側に向かって開口するとともに、該最終端凹部と前記インナーケーシングとの間に前記抽気キャビティに連通する連通部が形成されている。

本開示によれば、漏れ流れを抑制することで損失がより一層低減された圧縮機、及びガスタービンを提供することができる。

本開示の第一実施形態に係るガスタービンの構成を示す模式図である。本開示の第一実施形態に係る圧縮機の構成を示す断面図である。図２の要部拡大断面図である。本開示の第二実施形態に係る圧縮機の構成を示す断面図である。図４の要部拡大断面図である。

＜第一実施形態＞
（ガスタービンの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係るガスタービン１００、及び圧縮機１について、図１から図３を参照して説明する。なお、以下の説明において、「同一」との表現は、寸法や形状が実質的な同一をなすことを意味し、設計上の公差や、製造上の誤差は許容されるものとする。図１に示すように、ガスタービン１００は、圧縮機１と、燃焼器２と、タービン３と、ロータ４と、を備えている。圧縮機１は、外部から取り込んだ空気を圧縮して高圧空気を生成する。燃焼器２は、この高圧空気と燃料の混合気を燃焼させることで、高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービン３は、この燃焼ガスによって駆動される。圧縮機１とタービン３とは、ロータ４によって同軸に接続されている。したがって、タービン３の回転駆動力は、ロータ４を介して圧縮機１に伝達される。これにより、圧縮機１が駆動される。

（圧縮機の構成）
次いで、図２又は図３を参照して、圧縮機１の構成について説明する。圧縮機１は、上述のロータ４と、ステータ７と、出口案内翼８と、インナーケーシング９と、を有している。ロータ４は、軸線Ａｘに延びる円柱状をなしている。ロータ４は、軸線Ａｘ方向に積層された複数のディスク４Ｄと、軸部４Ｓと、インデューサ４２と、を有している。

ディスク４Ｄは、軸線Ａｘを中心とする円盤状である。それぞれのディスク４Ｄには、動翼段５が設けられている。動翼段５は、ディスク４Ｄの外周面（ディスク外周面Ｄｓ）から径方向外側に向かって延びる複数の動翼を有している。これら複数の動翼は、軸線Ａｘに対する周方向に配列されている。

軸部４Ｓは、複数のディスク４Ｄのうち、軸線Ａｘ方向（空気の流れ方向）における最も下流側に位置するディスク４Ｄの下流側の端面から、さらに下流側に向かって突出している。軸部４Ｓの径寸法は、ディスク４Ｄの径寸法よりも小さい。

インデューサ４２は、軸部４Ｓの外周面（軸部外周面４１）上に設けられた吸気機構である。詳しくは図示しないが、インデューサ４２は、軸部４Ｓ（ロータ４）の回転にともなって、軸部外周面４１近傍の空気を吸い込む。吸込まれた空気は、例えばタービン３の高温部材の冷却等に利用される。

ステータ７は、圧縮機ケーシング１Ｃと、静翼段６と、を有している。圧縮機ケーシング１Ｃは、軸線Ａｘを中心とする筒状をなしている。圧縮機ケーシングＣはロータ４を外周側から覆っている。圧縮機ケーシング１Ｃの内周面のうち、上記のディスク４Ｄと対向する部分（ケーシング内周面１１）には、複数の静翼段６が設けられている。なお、図２の例では、１つの静翼段６のみを図示している。静翼段６は、ケーシング内周面１１から径方向内側に向かって延びる複数の静翼を有している。これら複数の静翼は、軸線Ａｘに対する周方向に配列されている。また、静翼段６は、上述の動翼段５と軸線Ａｘに沿って交互に配列されている。ケーシング内周面１１とディスク外周面Ｄｓとの間の空間（即ち、動翼段５及び静翼段６が設けられている空間）は、高圧の空気が流通する圧縮流路Ｆｃとされている。

圧縮機ケーシング１Ｃの内周面のうち、上記のケーシング内周面１１よりも下流側の部分は、拡径面１２とされている。拡径面１２は、軸線Ａｘ方向の下流側に向かうに従って、径方向外側に向かって延びている。

ケーシング内周面１１における最終段（最も下流側）の動翼段５よりも下流側には、複数の出口案内翼８が設けられている。出口案内翼８は、最終段の動翼段５を経て下流側に流れてきた高圧空気の流れを整流する（旋回成分を低減する）ために設けられている。出口案内翼８は、最終段のディスク４Ｄの下流側で、軸線Ａｘ方向に複数配列されている。本実施形態では、一例として出口案内翼８が３列にわたって設けられている。それぞれの出口案内翼８は、ケーシング内周面１１から径方向内側に突出するとともに周方向に間隔をあけて配置された複数の翼本体８１と、これら翼本体８１を周方向に接続する内側シュラウド８２と、を有している。翼本体８１の径方向内側の端部は、上述のディスク外周面Ｄｓと径方向において同一の位置にある。内側シュラウド８２は、翼本体８１の径方向内側の端部に設けられている。内側シュラウド８２は、軸線Ａｘを中心とする円環状をなしている。内側シュラウド８２の軸線Ａｘ方向における寸法は、翼本体８１の軸線Ａｘ方向における寸法よりも大きい。

最終段のディスク４Ｄの下流側には、軸線Ａｘ方向に広がる隙間Ｇを介して、インナーケーシング９が設けられている。インナーケーシング９は、軸線Ａｘ方向に延びる筒状をなしている。インナーケーシング９は、軸線Ａｘ方向で相対的に上流側に位置するインナーケーシング上流部９Ｕと、下流側に位置するインナーケーシング下流部９Ｄと、を有している。

インナーケーシング上流部９Ｕは、インナーケーシング９のうち、軸線Ａｘ方向において上記の出口案内翼８と対応する部分である。インナーケーシング上流部９Ｕの外周面（第一外周面９１Ａ）は、ディスク４Ｄの外径寸法と同一の外径寸法を有している。第一外周面９１Ａは、軸線Ａｘ方向の全域にわたって同一の外径寸法を有している。同様に、インナーケーシング上流部９Ｕの内周面（第一内周面９２Ａ）も軸線Ａｘ方向の全域にわたって同一の内径寸法を有している。

第一外周面９１Ａ上には、上述の内側シュラウド８２を収容する複数の凹部Ｒが形成されている。各凹部Ｒは、第一外周面９１Ａから径方向内側に凹んでいる。各凹部Ｒは、軸線Ａｘを中心とする円環状をなすとともに、軸線Ａｘを含む断面視で矩形状をなしている。また、この凹部Ｒと内側シュラウド８２との間にはわずかな隙間が形成されている。つまり、凹部Ｒの容積は、内側シュラウド８２の体積よりもわずかに大きい。内側シュラウド８２の外周面は、径方向において第一外周面９１Ａと同一の位置にある。

インナーケーシング下流部９Ｄは、インナーケーシング上流部９Ｕの下流側に一体に設けられている。インナーケーシング下流部９Ｄの外周面（第二外周面９１Ｂ）は、軸線Ａｘ方向の下流側に向かうに従って、径方向内側に向かって延びている。第二外周面９１Ｂは、上述した圧縮機ケーシング１Ｃの拡径面１２に対向している。インナーケーシング下流部９Ｄの内周面（第二内周面９２Ｂ）も、軸線Ａｘ方向の下流側に向かうに従って、径方向内側に向かって延びている。

上述した第一外周面９１Ａと、第二外周面９１Ｂは、インナーケーシング９の外周壁面９１を形成している。この外周壁面９１と、圧縮機ケーシング１Ｃの内周面によって、ディフューザ空間Ｄ（ディフューザ）が形成される。ディフューザ空間Ｄは、上記の圧縮流路Ｆｃを経て下流側に流れてきた高圧空気の流速を下げることで、静圧を回復させるために設けられている。

また、第一内周面９２Ａと、第二内周面９２Ｂは、インナーケーシング９の内周壁面９２を形成している。この内周壁面９２と、軸部４Ｓの外周面（軸部外周面４１）との間には、抽気キャビティＣｓとしての空間が形成されている。この抽気キャビティＣｓは、インナーケーシング９と最終段のディスク４Ｄとの間に形成されている隙間Ｇを介してディフューザ空間Ｄと連通している。抽気キャビティＣｓ内の空気は、上述のインデューサ４２によって抽気される。つまり、抽気キャビティＣｓ内では、隙間Ｇから当該インデューサ４２に向かう空気の流れが形成されている。

さらに、上述の複数の凹部Ｒのうち、最も下流側に位置する凹部Ｒｄには抽気孔Ｈが形成されている。この抽気孔Ｈは、凹部Ｒｄの底面（内周側の面）から径方向内側に延びることで、インナーケーシング９を径方向に貫通している。つまり、この抽気孔Ｈによって、ディフューザ空間Ｄと抽気キャビティＣｓとが連通されている。これにより、抽気キャビティＣｓ内では、上述の隙間Ｇから当該インデューサ４２に向かう空気の流れに加えて、抽気孔Ｈからインデューサ４２に向かう他の空気の流れが形成されている。なお、図３に拡大して示すように、抽気孔Ｈは、当該凹部Ｒｄのうち、下流側に偏った部分に形成されている。言い換えると、抽気孔Ｈの下流側の端面は、凹部Ｒｄの下流側の端面に接している。

（作用効果）
次に、本実施形態に係るガスタービン１００、及び圧縮機１の動作について説明する。ガスタービン１００を運転するに当たっては、まず外部の駆動源（電動機等）によって、ロータ４を回転させる。ロータ４の回転にともなって、圧縮機１は外部の空気を取り込んで圧縮し、高圧空気を生成する。燃焼器２は、この高圧空気に燃料を混合させて混合気を生成するとともに、当該混合気を燃焼させることで高温高圧の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスはタービン３に供給され、当該タービン３を駆動させる（ロータ４に回転力を与える。）。ロータ４の回転力は圧縮機１に伝達される。このようなサイクルが連続的に生じることで、ガスタービン１００が運転される。

圧縮機１では、圧縮流路Ｆｃを経て、高圧の空気がディフューザ空間Ｄに供給される。ここで、ディフューザ空間Ｄ内では空気の流れの静圧回復が生じることから、下流側になるほど圧力が高くなっている。このため、例えば上述の抽気孔Ｈが形成されていない場合、凹部Ｒと内側シュラウド８２との間の隙間を通じて下流側から上流側に向かう漏れ流れが生じることがある。このような漏れ流れが主流に合流することで損失が発生してしまう。そこで、本実施形態に係る圧縮機１では、最も下流側の凹部Ｒｄに、抽気キャビティＣｓとディフューザ空間Ｄとを連通する抽気孔Ｈが形成されている。これにより、最も下流側の凹部Ｒｄ内に流れ込んだ漏れ流れを、抽気孔Ｈを通じて抽気キャビティＣｓに導くことができる。その結果、当該凹部Ｒｄよりも上流側に向かう漏れ流れを低減することができる。したがって、圧縮機１の内部で生じる損失を抑制することができる。

さらに、上記構成によれば、出口案内翼８が複数設けられていることにより、ディフューザ空間Ｄに流れ込む流体の流れに含まれる旋回成分（ロータ４の回転方向に旋回する流れ成分）をより小さく抑えることができる。その結果、軸線Ａｘ方向の流れ成分が大きくなり、圧縮機１の性能をさらに向上させることができる。

また、上記構成によれば、抽気孔Ｈが設けられていることで、漏れ流れの低減と同時に、ディフューザ空間Ｄにおける境界層の発達も抑制することができる。したがって、上記のようにインナーケーシング９における出口案内翼８よりも下流側の部分である第二外周面９１Ｂを下流側に向かうに従って縮径させることが可能となる。これにより、ディフューザ空間Ｄの流路断面積をさらに拡大させることができる。その結果、当該ディフューザ空間Ｄによる流体の静圧回復をさらに促進することができる。

＜第二実施形態＞
続いて、本開示の第二実施形態について、図４と図５を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る圧縮機１Ｂでは、主にロータ４ｂ、及びインナーケーシング９ｂの構成が第一実施形態とは異なっている。

ロータ４ｂは、最も下流側のディスク４Ｄのさらに下流側に一体に形成されたロータ延長部４Ｅをさらに有している。ロータ延長部４Ｅは、軸線Ａｘを中心とする円筒状をなすことで、上述の軸部４Ｓを外周側から隙間なく覆っている。ロータ延長部４Ｅの外周面は、ディスク外周面Ｄｓの外径寸法と同一の径寸法を有する第一外周面９１Ａ´とされている。この第一外周面９１Ａ´には、出口案内翼８の内側シュラウド８２を収容する複数の凹部Ｒｂが形成されている。また、本実施形態では、内側シュラウド８２の内周面に、凹部Ｒｂと当該内側シュラウド８２との間の流体の流れをシールするシール部Ｓが設けられている。具体的にはシール部Ｓは、内側シュラウド８２の内周面から径方向内側に向かって突出する複数のシールフィンである。なお、シール部Ｓとして、シールフィンに代えて、ラビリンスシール等の他の構成を適用することも可能である。

複数の凹部Ｒｂのうち、最も下流側に位置する凹部Ｒｄ´は、上流側に位置する他の凹部Ｒｂと形状が異なっている。具体的に、当該凹部Ｒｄ´の下流側の部分は、下流側に向かって開口している。言い換えれば、この凹部Ｒｄ´は、上流側の端面と底面のみによって画定されている。

この凹部Ｒｄ´の下流側には、軸線Ａｘ方向に間隔（連通部Ｈｃ）をあけて、インナーケーシング９ｂが設けられている。インナーケーシング９ｂは、下流側に向かうに従って、軸線Ａｘに対する径方向内側に向かって延びる筒状をなしている。インナーケーシング９ｂの外周面（第二外周面９１Ｂ）は、上記の第一外周面９１Ａ´とともに、外周壁面９１を形成している。外周壁面９１は、上述の第一実施形態と同様に、圧縮機ケーシング１Ｃの内周面とともにディフューザ空間Ｄを画定している。

インナーケーシング９ｂの内周面は、内周壁面９２とされている。内周壁面９２と軸部外周面４１との間には、抽気キャビティＣｓ´が形成されている。さらに、インナーケーシング９ｂの上流側の端面（上流側端面９Ｔ）は、上記の連通部Ｈｃを介して、凹部Ｒｄ´及びロータ延長部４Ｅの下流側の端面（延長部端面Ｅｔ）と対向している。

ここで、ディフューザ空間Ｄ内では流体の静圧回復が生じることから、下流側になるほど流体の圧力が高くなっている。このため、上記の凹部Ｒｂを通じて下流側から上流側に向かう漏れ流れが生じることがある。このような漏れ流れが主流に合流することで損失が発生してしまう。しかしながら、上記構成では、凹部Ｒｄ´の下流側の部分が下流側に向かって開口している。さらに、この凹部Ｒｄ´とインナーケーシング９ｂとの間には、連通孔Ｈｃとしての間隙が形成されている。これにより、凹部Ｒｄ´内に流れ込んだ漏れ流れを、連通部Ｈｃを通じて抽気キャビティＣｓ´に導くことができる。その結果、凹部Ｒｄ´よりも上流側に向かう漏れ流れを低減することができる。したがって、圧縮機１Ｂの性能をさらに向上させることができる。

さらに、上記構成によれば、出口案内翼８が複数設けられていることにより、その下流側のディフューザ空間Ｄに流れ込む空気の流れから旋回成分（ロータ４の回転方向に旋回する流れ成分）をより小さく抑えることができる。その結果、軸線Ａｘ方向に向かう流れ成分が大きくなり、圧縮機１Ｂの性能をさらに向上させることができる。

また、上記構成によれば、連通部Ｈｃが設けられていることで、漏れ流れの低減と同時に、ディフューザ空間Ｄでの境界層の発達も抑制することができる。したがって、上記のようにインナーケーシング９ｂを下流側に向かうに従って縮径させることで、ディフューザの流路断面積を拡大させることができる。その結果、当該ディフューザ空間Ｄによる流体の静圧回復をさらに促進することができる。

加えて、上記構成によれば、凹部Ｒｄ´を通じて上流側に向かう漏れ流れを、シール部Ｓによってさらに低減することができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記第二実施形態で説明したシール部Ｓを、第一実施形態に適用することも可能である。また、出口案内翼８の数、及びこれに対応する凹部Ｒの数は、上記実施形態及び図面によって限定されるものではなく、設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載の圧縮機１、及びガスタービン１００は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る圧縮機１は、軸線Ａｘ方向に積層された複数段のディスク４Ｄ、該ディスク４Ｄの軸線Ａｘ方向下流側に接続された軸部４Ｓ、及び、複数段の前記ディスク４Ｄに固定された複数段の動翼段５を有するロータ４と、前記ロータ４を外周側から囲う圧縮機ケーシング１Ｃ、及び、前記圧縮機ケーシング１Ｃに固定されて前記動翼段５の間にそれぞれ配置される複数段の静翼段６を有するステータ７と、最終段の前記ディスク４Ｄの前記軸線Ａｘ方向下流側で前記圧縮機ケーシング１Ｃから突出するように周方向に間隔をあけて配置された翼本体８１、及び、これら翼本体８１を径方向内側で周方向に接続する内側シュラウド８２を有する出口案内翼８と、最終段の前記ディスク４Ｄの軸線Ａｘ方向下流側に該ディスク４Ｄと隙間Ｇを介して配置されて、前記軸線Ａｘ方向に筒状に延びるインナーケーシング９と、を備え、該インナーケーシング９は、前記出口案内翼８の内側シュラウド８２を収容する凹部Ｒを有するとともに該凹部Ｒの前記軸線Ａｘ方向下流側で前記圧縮機ケーシング１Ｃの内周面とともにディフューザＤを形成する外周壁面９１と、前記軸部４Ｓの外周面との間に、前記隙間Ｇを介して流体が導入される抽気キャビティＣｓを形成する内周壁面９２と、を有し、前記凹部Ｒ内における前記軸線Ａｘ方向下流側の部分に、前記インナーケーシング９を径方向に貫通する抽気孔Ｈが形成されている。

ここで、ディフューザＤ内では流体の静圧回復が生じることから、下流側になるほど流体の圧力が高くなっている。このため、上記の凹部Ｒを通じて下流側から上流側に向かう漏れ流れが生じることがある。このような漏れ流れが主流に合流することで損失が発生してしまう。しかしながら、上記構成では、凹部Ｒの下流側の部分に抽気孔Ｈが形成されている。これにより、凹部Ｒ内に流れ込んだ漏れ流れを、抽気孔Ｈを通じて抽気キャビティＣｓに導くことができる。その結果、凹部Ｒよりも上流側に向かう漏れ流れを低減することができる。

（２）第２の態様に係る圧縮機１では、前記出口案内翼８は、前記軸線Ａｘ方向に間隔をあけて複数配列され、前記凹部Ｒは、それぞれの前記出口案内翼８ごとに設けられている。

上記構成によれば、出口案内翼８が複数設けられていることにより、その下流側のディフューザＤに流れ込む流体の流れに含まれる旋回成分（ロータの回転方向に旋回する流れ成分）をより小さく抑えることができる。その結果、軸線Ａｘ方向に向かう流れ成分が大きくなり、圧縮機１の性能をさらに向上させることができる。

（３）第３の態様に係る圧縮機１では、前記複数の凹部Ｒのうち、最も下流側の前記凹部Ｒｄに前記抽気孔Ｈが形成されている。

上記構成によれば、最も下流側の凹部Ｒｄに抽気孔Ｈが形成されていることから、当該最も下流側の凹部Ｒｄよりも上流側に漏れ流れが到達する可能性を低減することができる。

（４）第４の態様に係る圧縮機１では、前記インナーケーシング９における前記出口案内翼８よりも下流側の部分は、下流側に向かうに従って径方向内側に延びている。

上記構成によれば、抽気孔Ｈが設けられていることで、漏れ流れの低減と同時に、ディフューザＤでの境界層の発達も抑制することができる。したがって、上記のようにインナーケーシング９における出口案内翼８よりも下流側の部分を下流側に向かうに従って縮径させることが可能となる。これにより、ディフューザＤの流路断面積を拡大させることができる。その結果、当該ディフューザＤによる流体の静圧回復をさらに促進することができる。

（５）第５の態様に係る圧縮機１Ｂでは、軸線Ａｘ方向に積層された複数段のディスク４Ｄ、該ディスク４Ｄの軸線Ａｘ方向下流側に接続された軸部４Ｓ、及び、複数段の前記ディスク４Ｄに固定された複数段の動翼段５を有するロータ４と、前記ロータ４を外周側から囲う圧縮機ケーシング１Ｃ、及び、前記圧縮機ケーシング１Ｃに固定されて前記動翼段５の間にそれぞれ配置される複数段の静翼段６を有するステータ７と、最終段の前記ディスク４Ｄの前記軸線Ａｘ方向下流側で前記圧縮機ケーシング１Ｃから突出するように周方向に間隔をあけて配置された翼本体８１、及び、これら翼本体８１を径方向内側で周方向に接続する内側シュラウド８２を有する出口案内翼８と、最終段の前記ディスク４Ｄの下流側に設けられ、前記出口案内翼８の内側シュラウド８２を収容する凹部Ｒｂを有するロータ延長部４Ｅと、前記ロータ延長部４Ｅの軸線Ａｘ方向下流側に該ロータ延長部４Ｅと隙間を介して配置されて、前記軸線Ａｘ方向に筒状に延びるインナーケーシング９ｂと、を備え、該インナーケーシング９ｂは、前記凹部Ｒｂの前記軸線Ａｘ方向下流側で前記圧縮機ケーシング１Ｃの内周面とともにディフューザＤを形成する外周壁面９１と、前記軸部４Ｓの外周面との間に抽気キャビティＣｓ´を形成する内周壁面９２と、を有し、前記凹部Ｒｂ内における前記軸線Ａｘ方向下流側の部分は、下流側に向かって開口するとともに、該凹部Ｒｂと前記インナーケーシング９ｂとの間に前記抽気キャビティＣｓ´に連通する連通部Ｈｃが形成されている。

ここで、ディフューザＤ内では流体の静圧回復が生じることから、下流側になるほど流体の圧力が高くなっている。このため、上記の凹部Ｒｂを通じて下流側から上流側に向かう漏れ流れが生じることがある。このような漏れ流れが主流に合流することで損失が発生してしまう。しかしながら、上記構成では、凹部Ｒｂの下流側の部分が下流側に向かって開口している。さらに、この凹部Ｒｂとインナーケーシング９ｂとの間には、連通孔Ｈｃとしての間隙が形成されている。これにより、凹部Ｒｂ内に流れ込んだ漏れ流れを、連通部Ｈｃを通じて抽気キャビティＣｓ´に導くことができる。その結果、凹部Ｒｂよりも上流側に向かう漏れ流れを低減することができる。

（６）第６の態様に係る圧縮機１Ｂでは、前記出口案内翼８は、前記軸線Ａｘ方向に間隔をあけて複数配列され、前記凹部Ｒｂは、それぞれの前記出口案内翼８ごとに設けられている。

上記構成によれば、出口案内翼８が複数設けられていることにより、その下流側のディフューザＤに流れ込む流体の流れに含まれる旋回成分（ロータの回転方向に旋回する流れ成分）をより小さく抑えることができる。その結果、軸線Ａｘ方向に向かう流れ成分が大きくなり、圧縮機１Ｂの性能をさらに向上させることができる。

（７）第７の態様に係る圧縮機１Ｂでは、前記複数の凹部Ｒｂのうち、前記軸線Ａｘ方向で最も下流側の前記凹部Ｒｄ´が前記連通部Ｈｃと連通している。

上記構成によれば、最も下流側の凹部Ｒｄ´が連通部Ｈｃと連通していることから、当該最も下流側の凹部Ｒｄ´よりも上流側に漏れ流れが到達する可能性を低減することができる。

（８）第８の態様に係る圧縮機１Ｂでは、前記インナーケーシング９ｂは、該下流側に向かうに従って径方向内側に延びている。

上記構成によれば、連通部Ｈｃが設けられていることで、漏れ流れの低減と同時に、ディフューザＤでの境界層の発達も抑制することができる。したがって、上記のようにインナーケーシング９ｂを下流側に向かうに従って縮径させることが可能となる。これにより、ディフューザＤの流路断面積を拡大させることができる。その結果、当該ディフューザＤによる流体の静圧回復をさらに促進することができる。

（９）第９の態様に係る圧縮機１Ｂでは、前記内側シュラウド８２の内周面に設けられ、該内周面と前記凹部Ｒｂとの間の流体の流れをシールするシール部Ｓをさらに備える。

上記構成によれば、凹部Ｒｂを通じて上流側に向かう漏れ流れを、シール部Ｓによってさらに低減することができる。

（１０）第１０の態様に係るガスタービン１００は、上記いずれか一の態様に係る圧縮機１，１Ｂと、該圧縮機１，１Ｂによって生成された高圧流体と燃料の混合気を燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器２と、前記燃焼ガスによって駆動されるタービン３と、を備える。

上記構成によれば、圧縮機１，１Ｂの漏れ流れが低減されることで、当該圧縮機１，１Ｂの損失が低減される。その結果、ガスタービン１００としての効率をさらに向上させることができる。

１００ガスタービン
１，１Ｂ圧縮機
１Ｃ圧縮機ケーシング
１１ケーシング内周面
１２拡径面
２燃焼器
３タービン
４，４ｂロータ
４１軸部外周面
４２インデューサ
４Ｄディスク
４Ｅロータ延長部
４Ｓ軸部
５動翼段
６静翼段
７ステータ
８出口案内翼
８１翼本体
８２内側シュラウド
９，９ｂインナーケーシング
９Ｄインナーケーシング下流部
９Ｕインナーケーシング上流部
９Ｔ上流側端面
９１外周壁面
９２内周壁面
９１Ａ，９１Ａ´ 第一外周面
９１Ｂ第二外周面
９２Ａ第一内周面
９２Ｂ第二内周面
Ａｘ軸線
Ｃｓ，Ｃｓ´ 抽気キャビティ
Ｄディフューザ空間
Ｄｓディスク外周面
Ｅｔ延長部端面
Ｆｃ圧縮流路
Ｈ抽気孔
Ｈｃ連通部
Ｒ，Ｒｂ，Ｒｄ，Ｒｄ´ 凹部

Claims

軸線方向に積層された複数段のディスク、該ディスクの軸線方向下流側に接続された軸部、及び、複数段の前記ディスクに固定された複数段の動翼段を有するロータと、
前記ロータを外周側から囲う圧縮機ケーシング、及び、前記圧縮機ケーシングに固定されて前記動翼段の間にそれぞれ配置される複数段の静翼段を有するステータと、
最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングから突出するように周方向に間隔をあけて配置された翼本体、及び、これら翼本体を径方向内側で周方向に接続する内側シュラウドを有する出口案内翼と、
最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側に該ディスクと隙間を介して配置されて、前記軸線方向に筒状に延びるインナーケーシングと、
を備え、
前記出口案内翼は、前記軸線方向に間隔をあけて複数配列されており、
前記インナーケーシングは、
複数列の前記出口案内翼の内側シュラウドをそれぞれ収容するために前記出口案内翼ごとに対応させて設けられた複数の凹部を有するとともに、該複数の凹部のうち前記軸線方向で最も下流側に位置する凹部の前記軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングの内周面とともにディフューザを形成する外周壁面と、
前記軸部の外周面との間に、前記隙間を介して流体が導入される抽気キャビティを形成する内周壁面と、を有し、
前記複数の凹部のうち前記軸線方向で最も下流側に位置する凹部内における、前記軸線方向下流側の部分に、前記インナーケーシングを径方向に貫通する抽気孔が形成されている圧縮機。
前記インナーケーシングにおける前記出口案内翼よりも下流側の部分は、下流側に向かうに従って径方向内側に延びている請求項１に記載の圧縮機。
軸線方向に積層された複数段のディスク、該ディスクの軸線方向下流側に接続された軸部、及び、複数段の前記ディスクに固定された複数段の動翼段を有するロータと、
前記ロータを外周側から囲う圧縮機ケーシング、及び、前記圧縮機ケーシングに固定されて前記動翼段の間にそれぞれ配置される複数段の静翼段を有するステータと、
最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングから突出するように周方向に間隔をあけて配置された翼本体、及び、これら翼本体を径方向内側で周方向に接続する内側シュラウドを有する出口案内翼と、
最終段の前記ディスクの前記軸線方向下流側に設けられ、前記出口案内翼の内側シュラウドを収容する凹部を有するロータ延長部と、
前記ロータ延長部の軸線方向下流側に該ロータ延長部と隙間を介して配置されて、前記軸線方向に筒状に延びるインナーケーシングと、
を備え、
前記出口案内翼は、前記軸線方向に間隔をあけて複数配列され、
前記凹部は、複数列の前記出口案内翼の内側シュラウドをそれぞれ収容するために前記出口案内翼ごとに対応させて複数設けられており、
前記インナーケーシングは、前記複数の凹部のうち前記軸線方向で最も下流側に位置する最終端凹部の軸線方向下流側で前記圧縮機ケーシングの内周面とともにディフューザを形成する外周壁面と、前記軸部の外周面との間に抽気キャビティを形成する内周壁面と、を有し、
前記最終端凹部内における前記軸線方向下流側の部分は、該下流側に向かって開口するとともに、該最終端凹部と前記インナーケーシングとの間に前記抽気キャビティに連通する連通部が形成されている圧縮機。
前記インナーケーシングは、前記軸線方向下流側に向かうに従って径方向内側に延びている請求項３に記載の圧縮機。
前記内側シュラウドの内周面に設けられ、該内周面と前記凹部との間の流体の流れをシールするシール部をさらに備える請求項３又は４に記載の圧縮機。
請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機と、
該圧縮機によって生成された高圧流体と燃料の混合気を燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
を備えるガスタービン。