JPH073181B2 - ガスタービン原動機、及びガスタービン原動機の出力を高める方法 - Google Patents

ガスタービン原動機、及びガスタービン原動機の出力を高める方法

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JPH073181B2
JPH073181B2 JP5108959A JP10895993A JPH073181B2 JP H073181 B2 JPH073181 B2 JP H073181B2 JP 5108959 A JP5108959 A JP 5108959A JP 10895993 A JP10895993 A JP 10895993A JP H073181 B2 JPH073181 B2 JP H073181B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、出力馬力を高めたガス
タービンエンジン、及び出力馬力の改善を達成する方法
に関し、特に、圧縮中間冷却と、圧縮機相互間の駆動機
構列内の減速歯車箱とを用いるこのような原動機及び方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、低圧圧縮機と、低圧圧縮機の
下流の高圧圧縮機と、高圧圧縮機の下流の燃焼器と、燃
焼器の下流の高圧タービンと、高圧タービンの下流の低
圧タービンとを有している型のガスタービンエンジンに
適用される。この種のエンジンの標準構造は二重同心軸
構造であって、高圧タービンが第１の軸によって高圧圧
縮機を駆動し、そして低圧タービンが第２の軸によって
低圧圧縮機を駆動する。この種の市販装置は一般に、圧
縮機及びタービンを通る空気流及び動力流が密接に整合
されるように、高度に最適化されている。例えば、高圧
タービンは一般に、高圧圧縮機の駆動に要する動力のみ
を供給している。同様に、低圧タービンは一般に、低圧
圧縮機の駆動に要する動力を供給しており、低圧タービ
ンにおける残りの動力は有用な仕事、即ち負荷の駆動に
向けられている。
【０００３】このようなガスタービンエンジンの一実施
例では、低圧タービンは低圧圧縮機に直接連結されてい
ると共に、負荷に直接連結されている。このようなエン
ジンの一例は、オハイオ州イーヴンデール（Evendale）
のゼネラル・エレクトリックによって製造されており、
ＬＭ６０００と呼ばれている。本発明が適用される型の
ガスタービンエンジンの他の実施例では、低圧タービン
は低圧圧縮機のみに連結されており、そして低圧タービ
ンの下流に配置されている他のパワータービンが負荷に
連結されている。このようなエンジンの一例は、オハイ
オ州イーヴンデールのゼネラル・エレクトリックによっ
て製造されており、ＬＭ５０００と呼ばれている。
【０００４】このようなエンジンの出力馬力を増す１つ
の方法は、単により多くの燃料を燃焼させることであ
る。しかしながら、この方法のみでは、エンジンを設計
速度及び設計温度よりも高い速度及び温度で運転するこ
とになり、その結果、原動機の寿命が短くなる。現存す
る最適化された前述の両型のいずれかのガスタービンを
採用して、その低圧及び高圧圧縮機の間に中間冷却器を
加えても、それだけでは問題は解決しない。この中間冷
却は、高圧圧縮機の所要動力の低下を引き起こすが、高
圧タービンはもはやその設計圧力比では働かず、その性
能が低下する。加えて、低圧タービンに入るガスの温度
及び圧力は高過ぎるので、流れ機能の変更が必要にな
り、又、その結果、低圧タービンの寿命が短くなると共
に、その性能が低下する。
【０００５】
【発明の特徴】本発明は、前述の型のエンジンの出力馬
力を、圧縮中間冷却と、高圧タービンの負荷の増加との
組み合わせにより、かなり増強できるということの発見
に基づいている。換言すれば、もし高圧圧縮機の所要動
力を、中間冷却により、低圧圧縮機の所要動力に近似す
る量だけ減らせば、高圧タービン（それを通る流れは燃
焼器における追加燃料によりほぼ設計温度に戻されてい
る）を両圧縮機の駆動に用いることができる。低圧圧縮
機は低圧タービンから切り離されていると共に、高圧圧
縮機に連結されている。低圧圧縮機は一般に、高圧圧縮
機より低い速度で動作するように設計されている。その
場合、低圧圧縮機は高圧圧縮機の約５分の１から約５分
の４までの速度で動作する可能性がある。多くの場合、
低圧圧縮機は高圧圧縮機の速度の約３分の１から約２分
の１までの速度で動作する。従って、低圧圧縮機が高圧
圧縮機より遅く動作するように設計されるときには、減
速歯車箱が高圧圧縮機と低圧圧縮機との間の駆動機構列
内に必要である。その結果、低圧タービンはもはや低圧
圧縮機の駆動に必要ではなく、低圧圧縮機から切り離す
ことができる。従って、低圧タービンの全出力を用い
て、連結負荷を直接、又はもし存在すれば、パワーター
ビンを介して駆動することができる。更に、高圧タービ
ンへの冷却用空気は比較的低温になるので、燃焼器から
高圧タービンへの流れの温度を高めて、エンジンの効率
及び出力を高めることができる。
【０００６】このように、市販の多軸ガスタービンエン
ジンを簡単且つ廉価な方式で中間冷却することができ、
従って、中間冷却式エンジンの出力及び効率を高め得
る。更に、費用の重む開発と、時間のかかる試験とを要
するようなエンジンの空力設計における多大な変更や、
コア構成部の変更をなすことなく、約２０％から約４０
％以上の出力馬力の増強を達成することができる。本発
明を実施すれば、大部分に生産部品を利用して比較的高
い出力馬力の新しいエンジンを製造できるだけでなく、
現場のエンジンを改造して出力馬力を高めることが可能
になる。
【０００７】
【発明の概要】本発明によれば、出力馬力を高めたガス
タービンエンジン、及び出力馬力の改善を達成する方法
が提供される。このガスタービンエンジンは順に、低圧
圧縮機と、高圧圧縮機と、燃焼器と、高圧タービンと、
低圧タービンとを有している型のものである。高圧ター
ビンは駆動機構列によって、高圧及び低圧圧縮機に駆動
的に連結されていると共に、低圧圧縮機を高圧圧縮機よ
り低い速度で回転させるように、高圧圧縮機と低圧圧縮
機との間において駆動機構列内に減速歯車箱を含んでい
る。低圧圧縮機からの空気流は中間冷却器を通り、高圧
圧縮機の所要馬力を、低圧圧縮機の動作に要する馬力に
近似する量だけ減少させる。中間冷却された流れの温度
は燃焼器内で高められるため、高圧タービンは、両圧縮
機の動作に十分な出力馬力を有している。低圧タービン
の馬力は、ガスタービンエンジンによって駆動される負
荷に供給される。
【０００８】
【実施例の記載】図１は参照番号１で総体的に示されて
いる前述のＬＭ５０００のような従来のガスタービンエ
ンジンの一例の概略図である。エンジン１は低圧圧縮機
２と、高圧圧縮機３と、燃焼器４と、高圧タービン５
と、低圧タービン６と、パワータービン７とを備えてい
る前述の型のものである。低圧タービン６は軸８によっ
て低圧圧縮機２に連結されており、低圧圧縮機２を駆動
する。同様に、高圧タービン５は同心軸９によって高圧
圧縮機３に連結されており、高圧圧縮機３を駆動する。
パワータービン７は軸１０によって負荷（図示せず）に
連結されている。
【０００９】低圧圧縮機２に入る空気流が矢印１１で示
されている。同様に、低圧圧縮機２から高圧圧縮機３へ
の空気流が矢印１２で示されている。高圧圧縮機３から
燃焼器４への流れが矢印１３で示されていると共に、燃
焼器４から高圧タービン５への流れが矢印１４で示され
ている。高圧タービン５から低圧タービン６への流れが
矢印１５で示されており、低圧タービン６からパワータ
ービン７への流れが矢印１６で示されている。パワータ
ービン７からの流れは、矢印１７で示すように大気等に
排出される。
【００１０】図１に示す型のガスタービンエンジンの一
例では、低圧圧縮機２は例えば約１５０００馬力を必要
とする。高圧圧縮機３は例えば約６５０００馬力を必要
とする。高圧タービン５は高圧圧縮機３に駆動的に連結
されており、約６５０００馬力を発生し得る。低圧ター
ビン６は低圧圧縮機２に連結されており、約１５０００
馬力を発生する。最後に、パワータービン７は有用な仕
事用（即ち、負荷用）として、約４５０００馬力を発生
する。図１に示す型の市販装置は、前述のように圧縮機
及びタービンを通る空気流及び動力流が密接に整合され
るように、一般に高度に最適化されていることを想起さ
れたい。
【００１１】図２には、ガスタービンエンジンが総体的
に参照番号１ａで表されており、エンジン１ａは、図１
のエンジン１と同様であるが、本発明の教示に従って改
変されている。同じ構成要素には同じ参照番号が付けら
れている。図２には低圧圧縮機２と、高圧圧縮機３と、
燃焼器４と、高圧タービン５と、低圧タービン６と、軸
１０を有しているパワータービン７とが示されている。
しかしながら、この例では、高圧タービン５と高圧圧縮
機３とを連結している軸９は更に、減速歯車箱１９の入
力軸１８に連結されている。減速歯車箱１９は、低圧圧
縮機２の軸２１に連結されている出力軸２０を有してい
る。
【００１２】適切な歯車箱の選定は、通常の当業者の技
量により可能である。この選定は所望の回転方向と、入
力及び出力軸の所望の配向と、所要の回転速度及び馬力
とに依存する。これらのパラメータを知れば、この目的
に適した市販の減速歯車箱を用いることができる。例え
ば、オハイオ州シンシナチのシンシナチ・ギヤ・カンパ
ニ（The Cincinnati Gear Company ）製のＴＧ５６と呼
ばれる二重減速歯車箱を適宜用いることができる。歯車
箱の型も上述のものに限定されない。エンジン部品の構
成の必要に応じて、歯車箱の入力軸と出力軸とを互いに
ある角度をなすように配向するような歯車箱を用いても
よい。
【００１３】図２において、低圧圧縮機２から高圧圧縮
機３への空気流１２ａは、総体的に参照番号２２で表さ
れた中間冷却器を通流することに注意されたい。比較的
低温の空気流が高圧圧縮機に達するので、空気を同じ圧
力比だけ圧縮するために要する馬力は減少する。高圧圧
縮機３から燃焼器４への空気流１３は、温度が低下して
いる。燃焼器４で用いる燃料の量を増すことにより、燃
焼器から出る流れ１４はほぼ設計温度に高められる。質
量流量と圧力とは実質的に一定のままになっているの
で、高圧タービン５は、図１の高圧タービンの出力に近
似する出力、即ち約６５０００馬力を発生する。図２に
示す実施例では、高圧圧縮機３に要する馬力は、この場
合約５００００であり、これに対し、図１の高圧圧縮機
に要する馬力は約６５０００である。このことは約１５
０００の馬力低下を意味し、この値は低圧圧縮機２の所
要馬力にほぼ等しい。その結果、減速歯車箱１９が駆動
機構列内に配置されている状態で、高圧タービン５を低
圧圧縮機２及び高圧圧縮機３の両方の駆動に用いること
ができる。
【００１４】低圧タービン６はもはや低圧圧縮機２を駆
動する必要がないので、低圧圧縮機２から切り離すこと
ができる。低圧タービン６は事実上、パワータービン７
に物理的に連結され得る。低圧タービン６の約１５００
０馬力の出力をパワータービンの約４５０００馬力の出
力に加えることができ、合計約６００００馬力を負荷の
駆動に用いることができる。
【００１５】図３のエンジンサイクル図には、図１のエ
ンジンの標準ブレイトン（Brayton）サイクルが、図２
のエンジンの中間冷却式サイクルと共に示されている。
図３のエンジンサイクル図は、エントロピ（Ｓ）に対し
て温度（Ｔ）をプロットしたものである。この図におい
て、３つの等圧線がＰ０、Ｐ１及びＰ２で示されてい
る。Ｐ０は大気圧を表す。Ｐ１は低圧圧縮機２を出た流
体の圧力を表す。Ｐ２は高圧圧縮機３を出た流体の圧力
を表す。
【００１６】図１のエンジンの標準サイクルが図３に実
線で示されている。空気が、大気圧及び周囲温度を表す
点Ａで低圧圧縮機２に入る。この空気は点Ｂで示すよう
に、圧縮されて圧力Ｐ１になり、その結果、温度が△Ｔ
−ＬＰＣだけ上昇する。次いで、空気は高圧圧縮機３を
通って、点Ｃで示すように高圧圧縮機出口圧力Ｐ２に達
し、温度上昇△Ｔ−ＨＰＣが生ずる。当業者に知られて
いるように、低圧圧縮機２における点Ａと点Ｂとの間の
温度変化は、低圧圧縮機２に要する馬力にほぼ比例する
ので、低圧圧縮機２に要する馬力を表すものと考えても
よい。同様に、線Ｂ−Ｃによって表される高圧圧縮機３
内の温度上昇は高圧圧縮機３に要する馬力に比例するの
で、高圧圧縮機３に要する馬力を表すものと考えてよ
い。
【００１７】点Ｃで、高圧圧縮機３からの空気は燃焼器
４に入り、等圧のまま温度が点Ｄまで高められる。この
点Ｄは燃焼器から出る流れの圧力及び温度を表す。燃焼
器４からの流れは高圧タービン５に入り、そして温度が
点Ｅまで下がる。高圧タービン内のこの温度降下△Ｔ−
ＨＰＴは、高圧タービンによって発生される馬力を表
す。線Ｂ−Ｃによって表される馬力は、線Ｄ−Ｅによっ
て表される馬力とほぼ等しいことに注意されたい。これ
は、高圧タービン５によって発生される馬力が高圧圧縮
機３に要する馬力とほぼ等しい図１の場合に相当する。
高圧タービンから低圧タービンを通過した流れは、線Ｅ
−Ｆで表される。低圧タービンにおける温度降下△Ｔ−
ＬＰＴは、低圧タービンによって発生される馬力を表
す。空気及びガスの比熱をほぼ等しいと仮定すれば、線
Ｅ−Ｆは、長さが線Ａ−Ｂにほぼ等しいということに注
意されたい。これは、低圧タービン６の出力馬力が低圧
圧縮機２に要する馬力にほぼ等しい図１の場合に相当す
る。線Ｆ−Ｇによって表される残りの温度降下は、パワ
ータービンによる温度降下（△Ｔ−ＰＴ）、即ち軸１０
用の残余の馬力を表す。
【００１８】図２のエンジンの実施例の中間冷却式サイ
クルは、図３に破線で示されている。低圧圧縮機２を通
流する空気は、温度及び圧力が点Ａから点Ｂに上昇す
る。△Ｔ−ＬＰＣ（即ち距離Ａ−Ｂ）がやはり低圧圧縮
機に要する馬力を表し、これは、図１の実施例における
ものと同じである。図２の低圧圧縮機２からの流れが中
間冷却器２２を通る結果、破線Ｂ−Ｂ’によって表され
る温度損失が圧力線Ｐ１に沿って生ずる。中間冷却器２
２から出た流れは高圧圧縮機３を通流し、温度が△Ｔ−
ＨＰＣ−ＩＣだけ変化して点Ｃ’に達する。従って、そ
の流れは比較的低温であり、そして高圧圧縮機３に要す
る馬力Ｂ’−Ｃ’は、図１の実施例の馬力Ｂ−Ｃよりも
小さい。これは、高圧圧縮機３に要する馬力が５０００
０馬力である図２の場合に相当し、これに対して、図１
の高圧圧縮機３に要する馬力は６５０００である。
【００１９】図２の高圧圧縮機３からの流れは燃焼器４
を通流し、そこで温度が図３の点Ｃ’から点Ｄまで高め
られる。Ｃ’−Ｃによって表される余分な温度を補うた
めに、追加燃料が必要である。質量流量、圧力及び温度
が設計点Ｄにおける値となるので、高圧タービンによる
温度損失はやはり距離Ｄ−Ｅで表される。即ち、高圧タ
ービンによって発生される馬力は、図１の実施例におけ
る馬力と同じである。しかしながら、ただちにわかるよ
うに、線Ｄ−Ｅの長さは２つの線分Ｄ−Ｅ’及びＥ’−
Ｅから成っている。Ｄ−Ｅ’は馬力を表す長さとして、
Ｂ’−Ｃ’に等しく、高圧圧縮機３の動作に用いられる
高圧タービン５の出力馬力の量を表す。Ｅ’−Ｅは、長
さがＡ−Ｂに等しく、低圧圧縮機２の動作に用いられる
高圧タービン５の出力馬力の量を表す。即ち、図２の中
間冷却式エンジン１ａにおいて、高圧タービン５の出力
馬力は、高圧圧縮機３及び低圧圧縮機２の両方の動作に
十分であり、減速歯車箱１９によって低圧圧縮機２の所
望の速度が確実に発生する。高圧タービンから低圧ター
ビンを通過した流れは、図１の非中間冷却式エンジンの
実施例における温度損失（△Ｔ−ＬＰＴ）と同じ温度降
下を生じ、これも線Ｅ−Ｆによって表される。同様に、
パワータービンによる温度降下は、非中間冷却式の場合
の温度降下（△Ｔ−ＰＴ）と同じであり、線Ｆ−Ｇによ
って表される。従って、低圧タービン６及びパワーター
ビン７の出力馬力は変化しないが、低圧タービン６の出
力馬力はもはや低圧圧縮機２の駆動に必要でなく、パワ
ータービン７の出力馬力に加えることができる。その結
果、図２の中間冷却式ガスタービンエンジンの出力馬力
は、図１の非中間冷却式エンジンの出力馬力よりも約３
３％大きい。
【００２０】当業者に理解されるように、図３のサイク
ル図に示すエンジンサイクルは、無効度及び損失と、サ
イクルパラメータの変化に伴うこれらの無効度及び損失
の変化とを考慮しない完全サイクルである。無効度及び
損失における差異は、エンジンの様々な要素及び機能の
調整により容易に補償され得る。例えば、前置（インレ
ットガイド）静翼（図示せず）の角度調整を低圧圧縮機
２と高圧圧縮機３とに対してなし得る。同様に、高圧タ
ービン５の入口ノズル（図示せず）と低圧タービン６の
入口ノズル（図示せず）との角度調整をなすことができ
る。低圧圧縮機２の回転速度の調整は、減速歯車箱１９
とその適当な選定とにより可能である。中間冷却の量は
制御可能であり、燃焼器４内の追加加熱の量も制御でき
る。これら及び他の調整は当業者に周知であり、損失及
び無効度の変化を補償するためだけでなく、エンジン部
品の設計限度を超えることなく最大出力馬力を得るため
にもなされるものである。これらの調整はいずれも、費
用及び時間のかかる試験を必要としない。
【００２１】Ｃ’における高圧圧縮機の吐出し空気は、
非中間冷却式エンジンの実施例における高圧圧縮機の吐
出し空気（点Ｃ）より約１００゜Ｆ〜約３００゜Ｆ低温
である。高圧圧縮機の吐出し空気は、高圧タービン用の
冷却用空気のほとんどの空気源となり、その結果、高圧
タービンの高温部品は比較的低温になる。従って、燃焼
器に供給する燃料を増して、高圧タービン入口温度（点
Ｄ）を次のような量だけ、即ち、冷却用空気が比較的低
温になっている分の１倍か２倍に相当する量だけ高めて
も尚、高圧タービン部品を設計温度に保つことができ
る。基本サイクル温度のこの上昇は、エンジンの出力及
び効率を更に高める。
【００２２】図４は本明細書の従来の技術の項で述べた
ガスタービンエンジンの第２の基本実施例を示してお
り、これは前述のＬＭ６０００に類似している。ＬＭ６
０００はその低温端部又は高温端部から駆動力を供給し
得る。図４に示す実施例のエンジンは、その高温端部か
ら駆動をなすものとして示されている。総体的に参照番
号２３で表されているエンジンは、低圧圧縮機２４と、
高圧圧縮機２５と、高圧タービン２６と、低圧タービン
２７とを備えている。エンジン２３は、燃焼器２８を備
えている。高圧タービン２６は軸２９によって高圧圧縮
機２５に駆動的に連結されている。同様に、低圧タービ
ン２７は同心軸３０によって低圧圧縮機２４に駆動的に
連結されていると共に、軸３７によって負荷に駆動的に
連結されている。エンジンを通る流れは、矢印３１、３
２、３３、３４、３５及び３６で表されている。図４に
示す型の市販エンジンは、前述のように、一般に高度に
最適化されている。この目的のために、一実施例では、
高圧圧縮機２５は例えば約７５０００馬力の所要馬力を
有している。高圧タービン２６の出力も約７５０００馬
力である。低圧圧縮機２４は約１５０００馬力を要し、
そして低圧タービン２７は約７００００馬力の出力を有
している。この７００００馬力のうちの１５０００馬力
が、低圧圧縮機２４の駆動に用いられる。低圧タービン
２７の残りの５５０００馬力は、有用な仕事（即ち、適
当な負荷の駆動）に用いることができる。
【００２３】図５は図４のガスタービンエンジンの中間
冷却式の実施例を示す。図５のガスタービンエンジン
は、総体的に参照番号２３ａで表されている。図４の実
施例の対応部分と同様の部分には、同じ参照番号が付さ
れている。図５の実施例と図４の実施例との主な差異を
次に述べる。第１に、低圧圧縮機２４から高圧圧縮機２
５への流れ、即ち矢印３２ａで示す流れが、総体的に参
照番号３８で表されている中間冷却器を通流する。次
に、低圧タービン２７と低圧圧縮機２４とを連結してい
る軸３０が除去されていることに注意されたい。最後
に、高圧タービン２６と高圧圧縮機２５とを連結してい
る軸２９ａが、更に低圧圧縮機２４に作用的且つ駆動的
に連結されている。この連結のために、軸２９ａは減速
歯車箱４０の入力軸３９に連結されており、減速歯車箱
１９の出力軸４１が低圧圧縮機２４の軸４２に連結され
ている。
【００２４】図４及び図５のエンジンは、図３のサイク
ル図に示すエンジンサイクルとよく似たサイクルを有し
ている。理想的な状況では、低圧圧縮機２４の所要馬力
は約１５０００馬力のままである。高圧圧縮機２５への
流れの中間冷却は、高圧圧縮機の所要馬力を約７５００
０馬力から約６００００馬力に減少させる。これは、約
１５０００馬力（即ち、低圧圧縮機２４の所要馬力と同
量）の減少である。燃焼器２８内の追加燃料により、燃
焼器に入った比較的低温の空気はほぼその設計温度で流
出し、そして質量流量及び圧力に変化がないと仮定すれ
ば、高圧タービン２６は図４の実施例におけるとほぼ同
じ出力馬力（即ち約７５０００馬力）を有し、これは高
圧圧縮機２５と低圧圧縮機２４との併合所要馬力に等し
い。低圧タービン２７の出力馬力は、図４の実施例の出
力馬力と同じ（即ち７００００馬力）である。しかしな
がら、本実施例では、この出力馬力の一部を低圧圧縮機
２４の駆動に用いることはもはや必要でなく、その結
果、低圧タービン２７の７００００馬力の出力をすべ
て、軸３７と負荷とに向けることができる。
【００２５】図５のエンジンが十分に調整され且つ最適
化されたとき、上述の馬力の数値は幾分変わり得る。例
えば、低圧圧縮機２４の所要馬力は約２００００馬力と
なり得る。高圧圧縮機２５の所要馬力は約６００００馬
力となり、そして高圧タービン２６の出力は約８０００
０馬力となり得る。（パワータービンとしても作用す
る）低圧タービン２７の出力は約７００００馬力に増加
する。
【００２６】図６は図５の概略図に示す型のガスタービ
ンエンジンの概略図である。図６において、低圧圧縮機
２４はその軸４２と共に示されている。図示の減速歯車
箱４０の出力軸４１は、一対の撓み継手４３及び４４に
よって低圧圧縮機２４の軸４２に連結されている。減速
歯車箱４０の入力軸３９は、一対の撓み継手４５及び４
６によって高圧圧縮機２５の軸２９ａに連結されてい
る。各対の継手４３及び４４、並びに４５及び４６は一
般に、一体の二端構造の形態を採っている。低圧圧縮機
２４の出口空気流は、熱交換器４８を内蔵しているダク
ト４７を介して、高圧圧縮機２５の入口に導かれてい
る。ダクト４７と熱交換器４８とは、中間冷却器３８の
一例を構成している。任意の他の適当な中間冷却手段を
用いてもよい。
【００２７】図６は更に燃焼器２８と、高圧タービン２
６と、低圧タービン２７と、その出力軸３７とを示す。
低圧圧縮機２４の前置静翼が参照番号４９で示されてお
り、高圧圧縮機２５の前置静翼が参照番号５０で示され
ている。高圧タービン２６用の入口ノズルが参照番号５
１で示されており、低圧タービン２７用の入口ノズルが
参照番号５２で示されている。
【００２８】図６は図２のガスタービンエンジンを表す
ものと考えてもよい。主な相違は、図６に参照番号２７
で示すタービンを、低圧タービン６とパワータービン７
との組み合わせと考えるべきであるということにある。
もちろん本発明の範囲内で様々な改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用し得る型のガスタービンエンジン
の一実施例の概略図である。
【図２】本発明の教示に従った改変後の図１のエンジン
の概略図である。
【図３】図１及び図２のエンジンに関するエンジンサイ
クル図である。
【図４】本発明を適用し得る型のガスタービンエンジン
の他の実施例の概略図である。
【図５】本発明の教示に従って改変された図４のエンジ
ンの概略図である。
【図６】図５のガスタービンエンジンの概略図である。
【符号の説明】
１ａ、２３ａ ガスタービンエンジン ２、２４ 低圧圧縮機 ３、２５ 高圧圧縮機 ４、２８ 燃焼器 ５、２６ 高圧タービン ６、２７ 低圧タービン ７ パワータービン ９、２９ａ 軸 １８、３９ 減速歯車箱入力軸 １９、４０ 減速歯車箱 ２０、４１ 減速歯車箱出力軸 ２１、４２ 低圧圧縮機軸 ２２、３８ 中間冷却器 ４７ ダクト ４８ 熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−286835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−52639（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−228832（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−79812（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平５−84376（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下流方向の流れを発生する低圧圧縮機
    （２、２４）と、 該低圧圧縮機（２、２４）の下流にある高圧圧縮機
    （３、２５）と、 該高圧圧縮機（３、２５）の下流にある燃焼器（４、２
    ８）と、 該燃焼器（４、２８）の下流にある高圧タービン（５、
    ２６）と、 該高圧タービン（５、２６）の下流にあり、負荷に動作
    的に連結されている低圧タービン（６、２７）と、 前記低圧圧縮機（２、２４）と前記高圧圧縮機（３、２
    ５）との間に配置されており、前記低圧圧縮機（２、２
    ４）により発生された前記流れを中間冷却する中間冷却
    手段（２２、３８）と、 前記高圧タービン（５、２６）を前記高圧圧縮機（３、
    ２５）と前記低圧圧縮機（２、２４）とに連結している
    駆動機構列（９、１８〜２１、２９ａ、３９〜４２）と
    を備えたガスタービン原動機（１ａ、２３ａ）。
  2. 【請求項２】 前記低圧圧縮機（２、２４）を前記高圧
    圧縮機（３、２５）より低い速度で回転させるべく、前
    記高圧圧縮機（３、２５）と前記低圧圧縮機（２、２
    ４）との間において前記駆動機構列（９、１８〜２１、
    ２９ａ、３９〜４２）内に減速歯車手段（１９、４０）
    を含んでいる請求項１に記載のガスタービン原動機（１
    ａ、２３ａ）。
  3. 【請求項３】 前記低圧タービン（２７）は、前記負荷
    に直接連結されている請求項１に記載のガスタービン原
    動機（２３ａ）。
  4. 【請求項４】 前記低圧タービン（６）の下流に設けら
    れていると共に前記負荷に連結されているパワータービ
    ン（７）を含んでおり、前記低圧タービン（６）は、前
    記パワータービン（７）に直接連結されている請求項１
    に記載のガスタービン原動機（１ａ）。
  5. 【請求項５】 前記中間冷却手段（２２、３８）は、前
    記低圧圧縮機（２、２４）と前記高圧圧縮機（３、２
    ５）との間にあるダクト（４７）と、該ダクト（４７）
    内の熱交換器（４８）とを含んでいる請求項２に記載の
    ガスタービン原動機（１ａ、２３ａ）。
  6. 【請求項６】 前記減速歯車手段（１９、４０）は、前
    記低圧圧縮機（２、２４）を前記高圧圧縮機（３、２
    ５）の速度の約５分の１から約５分の４までの速度で回
    転させている請求項２に記載のガスタービン原動機（１
    ａ、２３ａ）。
  7. 【請求項７】 前記減速歯車手段（１９、４０）は、前
    記低圧圧縮機（２、２４）を前記高圧圧縮機（３、２
    ５）の速度の約３分の１から約２分の１までの速度で回
    転させている請求項２に記載のガスタービン原動機。
  8. 【請求項８】 前記低圧圧縮機（２４）を前記高圧圧縮
    機（２５）より低い速度で回転させるべく、前記高圧圧
    縮機（２５）と前記低圧圧縮機（２４）との間において
    前記駆動機構列（２９ａ、３９〜４２）内に減速歯車手
    段（４０）を含んでいる請求項３に記載のガスタービン
    原動機（２３ａ）。
  9. 【請求項９】 前記低圧圧縮機（２）を前記高圧圧縮機
    （３）より低い速度で回転させるべく、前記高圧圧縮機
    （３）と前記低圧圧縮機（２）との間において前記駆動
    機構列（９、１８〜２１）内に減速歯車手段（１９）を
    含んでいる請求項４に記載のガスタービン原動機（１
    ａ）。
  10. 【請求項１０】 低圧圧縮機（２、２４）と、該低圧圧
    縮機（２、２４）の下流にある高圧圧縮機（３、２５）
    と、該高圧圧縮機（３、２５）の下流にある燃焼器
    （４、２８）と、該燃焼器（４、２８）の下流にある高
    圧タービン（５、２６）と、該高圧タービン（５、２
    ６）の下流にあり、負荷に動作的に連結されている低圧
    タービン（６、２７）とを備えた型のガスタービン原動
    機（１ａ、２３ａ）の出力を高める方法であって、 前記低圧圧縮機（２、２４）から前記高圧圧縮機（３、
    ２５）への流れを冷却すべく、前記低圧圧縮機（２、２
    ４）と前記高圧圧縮機（３、２５）との間に中間冷却手
    段（２２、３８）を配置する段階と、 前記高圧タービン（５、２６）を前記高圧圧縮機（３、
    ２５）と前記低圧圧縮機（２、２４）とに駆動機構列手
    段（９、１８〜２１、２９ａ、３９〜４２）により駆動
    的に連結する段階とを含んでいる、ガスタービン原動機
    の出力を高める方法。
  11. 【請求項１１】 前記高圧圧縮機（３、２５）と前記低
    圧圧縮機（２、２４）との間において前記駆動機構列
    （９、１８〜２１、２９ａ、３９〜４２）内に減速歯車
    手段（１９、４０）を設け、前記低圧圧縮機（２、２
    ４）を前記高圧圧縮機（３、２５）より低い速度で回転
    させる段階を含んでいる請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記低圧タービン（２７）を前記負荷
    に直接連結する段階を含んでいる請求項１１に記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 パワータービン（７）を前記低圧ター
    ビン（６）の下流に設け、前記低圧タービン（６）を前
    記パワータービン（７）に直接連結する段階を含んでい
    る請求項１１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 低圧圧縮機（２、２４）と、該低圧圧
    縮機（２、２４）の下流にある高圧圧縮機（３、２５）
    と、該高圧圧縮機（３、２５）の下流にある燃焼器
    （４、２８）と、該燃焼器（４、２８）の下流にある高
    圧タービン（５、２６）と、該高圧タービン（５、２
    ６）の下流にある低圧タービン（６、２７）とを備えて
    おり、前記高圧タービン（５、２６）は前記高圧圧縮機
    （３、２５）に駆動的に連結されており、前記低圧ター
    ビン（６、２７）は前記低圧圧縮機（２、２４）に駆動
    的に連結されていると共に負荷に動作的に連結されてい
    る型のガスタービン原動機（１ａ、２３ａ）の出力を高
    める方法であって、 前記低圧タービン（６、２７）を前記低圧圧縮機（２、
    ２４）から切り離す段階と、 前記高圧タービン（５、２６）を駆動機構列（９、１８
    〜２１、２９ａ、３９〜４２）により前記高圧圧縮機
    （３、２５）と前記低圧圧縮機（２、２４）とに駆動的
    に連結する段階と、 前記低圧圧縮機（２、２４）と前記高圧圧縮機（３、２
    ５）との間に中間冷却手段（２２、３８）を設ける段階
    と、 前記高圧圧縮機（３、２５）の所要馬力を前記低圧圧縮
    機（２、２４）の所要馬力に近似する量だけ減少すべ
    く、前記低圧圧縮機（２、２４）により発生されて前記
    高圧圧縮機（３、２５）に入る流れを冷却する段階と、 前記高圧タービン（５、２６）の出力馬力を前記低圧圧
    縮機（２、２４）及び前記高圧圧縮機（３、２５）の併
    合所要馬力に実質的に等しくするように、前記燃焼器
    （４、２８）への燃料を増す段階とを含んでいる、ガス
    タービン原動機の出力を高める方法。
  15. 【請求項１５】 前記高圧圧縮機（３、２５）と前記低
    圧圧縮機（２、２４）との間において前記駆動機構列
    （９、１８〜２１、２９ａ、３９〜４２）内に減速歯車
    手段（１９、４０）を設け、前記低圧圧縮機（２、２
    ４）を前記高圧圧縮機（３、２５）より低い速度で回転
    させる段階を含んでいる請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記低圧タービン（２７）を前記負荷
    に直接連結する段階を含んでいる請求項１４に記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】 前記ガスタービン原動機（１ａ）は、
    前記低圧タービン（６）の下流に設けられていると共に
    前記負荷に直接連結されているパワータービン（７）を
    有している型のものであり、 前記低圧タービン（６）を前記パワータービン（７）に
    直接連結する段階を含んでいる請求項１４に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記高圧圧縮機（２５）と前記低圧圧
    縮機（２４）との間において前記駆動機構列（２９ａ、
    ３９〜４２）内に減速歯車手段（４０）を設け、前記低
    圧圧縮機（２４）を前記高圧圧縮機（２５）より低い速
    度で回転させる段階を含んでいる請求項１６に記載の方
    法。
  19. 【請求項１９】 前記高圧圧縮機（３）と前記低圧圧縮
    機（２）との間において前記駆動機構列（９、１８〜２
    １）内に減速歯車手段（１９）を設け、前記低圧圧縮機
    （２）を前記高圧圧縮機（３）より低い速度で回転させ
    る段階を含んでいる請求項１７に記載の方法。
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