配管ジョイント、およびガスタービン
【課題】効率よく確実にベローズの共振を回避することができ、ベローズの曲げ方向の振動を低減できる配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを用いるのに好適なガスタービンを提供する。また、さまざまな使用環境で利用することができる配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを用いるのに好適なガスタービンを提供する。
【解決手段】配管ジョイント６４は、１つのベローズ６７と、ベローズ６７の少なくとも一部に設けられ、ベローズ６７の固有振動数を調整するための振動調整手段６８とを備えている。
【解決手段】配管ジョイント６４は、１つのベローズ６７と、ベローズ６７の少なくとも一部に設けられ、ベローズ６７の固有振動数を調整するための振動調整手段６８とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを備えたガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えており、圧縮機で圧縮された空気と燃料とを燃焼器で燃焼し、生成された高温・高圧のガス（燃焼ガス）をタービンで膨張させて動力を発生する。
ガスタービンの作動時において、加熱されるガスタービン内部の部材の表面の温度が上昇し過ぎると、その部材の表面が劣化する等、不具合が生じる可能性がある。このため、加熱されるガスタービン内部の部材の表面の温度上昇を抑制するためにさまざまな技術が案出されている。例えば、燃焼器の周囲に配管を敷設し、この配管に圧縮機で圧縮された空気を流通させて燃焼器の壁面を冷却する場合がある。
【０００３】
ここで、ガスタービン内の温度上昇に基づいて、ガスタービン内に敷設される配管が熱延び（熱膨張）するので、配管と配管との繋ぎ目にベローズと呼ばれる蛇腹状の配管を使用する場合がある。ベローズは蛇腹状に形成されていることから、単なる円筒状の配管と比較して伸縮変形や曲げ変形が容易である。このため、熱延びによる配管と配管との繋ぎ目部分の歪みをベローズにより吸収することができる。
【０００４】
ところで、ベローズの固有振動数と単なる円筒状の配管の固有振動数とが異なるため、ベローズと配管との共振が発生したり、配管の振動によってベローズが曲げ方向に大きく揺れたりする虞がある。このため、例えば、ベローズの外周面にオイルを付着させ、このオイルの粘性によりダンパ作用を発生させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このようにすることで、ベローズの共振を抑制しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５８６０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、ベローズの共振を抑制できるものの、オイルの粘性による共振抑制には限界があると共に、ベローズの固有振動数を調整することが困難である。とりわけ、ガスタービンに用いられるベローズは、例えば、蒸気タービンに用いられるベローズと比較して小型・軽量であることから、配管による振動の影響を受けやすい。このため、効率よく確実にベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減しにくいという課題がある。
また、ベローズの外周面にオイルを付着させる必要があるので、ベローズからオイルが垂れる虞があり、オイルの飛散を避けたい箇所では使用することが困難であるという課題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、効率よく確実にベローズの共振を回避することができ、ベローズの曲げ方向の振動を低減できる配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを用いるのに好適なガスタービンを提供するものである。
また、さまざまな使用環境で利用することができる配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを用いるのに好適なガスタービンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る配管ジョイントは、１つのベローズと、前記ベローズの少なくとも一部に設けられ、前記ベローズの固有振動数を調整するための振動調整手段とを備えたことを特徴とする。
このように構成することで、振動調整手段により、ベローズの固有振動数を調整できるので、ベローズの共振を効率よく確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、従来のようにオイルが飛散する虞がないので、さまざまな使用環境で配管ジョイントを利用することが可能になる。
【０００９】
本発明に係る配管ジョイントは、前記ベローズの一部に蛇腹状に形成しない平面部を形成し、前記振動調整手段は、前記平面部に固定され、少なくとも１つの孔を有するリブと、前記リブの孔に挿入する錘部とからなることを特徴とする。
このように構成することで、リブに取り付ける錘部の重量や数を変化させるだけで容易にベローズの固有振動数を調整することができる。このため、ベローズの共振を容易、かつ確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、ベローズを製作した後であってもこのベローズの固有振動数を調整することができるので、共振を回避するためにベローズを再製作する必要がなく、製造コストを低減することが可能になる。
【００１０】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周面であって周方向に沿って形成された複数の溝のうち、少なくとも１つの溝に嵌合可能なリング部材であることを特徴とする。
このように構成することで、リング部材によってベローズの一部を拘束できると共に、リング部材の自重によりベローズの重量を変化させることができる。このため、ベローズの固有振動数を調整することができる。よって、ベローズの共振を容易、かつ確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、ベローズの製作時に特殊な方法を用いることなく、製作したベローズにリング部材を後付けするだけでベローズの固有振動数を調整することが可能になる。このため、ベローズの製造コストの増大を防止できる。
【００１１】
本発明に係る配管ジョイントは、前記リング部材の前記ベローズとの接触面に、前記ベローズの熱変形を許容する変形許容部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、ベローズの熱変形に伴うベローズとリング部材との摩耗を防止することができる。
【００１２】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲を取り囲むように略管状に形成された少なくとも１つの防振部材であることを特徴とする。
このように構成することで、ベローズと振動調整手段との接触を回避でき、振動調整手段によりベローズの損傷を確実に防止できる。これに加え、防振部材によりベローズの剛性を高めることができ、固有振動数を変化させることができる。このため、ベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、防振部材に別途高比重の樹脂（樹脂製のウェート）などを付着させることで防振部材自体の重量を変化させ、これによりベローズの固有振動数を微調整することも可能になる。
【００１３】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に設けられた複数のコイルバネであって、これらコイルバネは、圧縮変形した状態で配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、コイルバネの復元力を利用してベローズの固有振動数を調整することができる。このため、ベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
【００１４】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周面に形成されている複数の溝のうちの少なくとも１部に塗布された充填材であることを特徴とする。
このように構成することで、充填材を塗布する分、ベローズの剛性を高めることができると共に、容易にベローズの重量を変化させることができる。このため、容易にベローズの固有振動数を調整することができる。
【００１５】
本発明に係る配管ジョイントは、前記ベローズを軸方向に分割して複数のベローズ片を形成し、前記振動調整手段は、各ベローズ片間に配置されたスペーサであって、このスペーサを介して各ベローズ片が直列に接続されていることを特徴とする。
このように構成することで、スペーサの重量を変化させることにより、ベローズの固有振動数を調整することができる。
また、ベローズ片として既に製作されているベローズをそのまま使用することができるので、固有振動数を調整するにあたって、製造コストの増大を抑えることが可能になる。
【００１６】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に配置され、前記ベローズの軸方向に沿って設けられた少なくとも１つの防振バーであることを特徴とする。
このように構成することで、ベローズの両側にある配管から伝達される振動を防振バーにより減衰させることができる。このため、ベローズの共振を回避することが可能になる。
【００１７】
本発明に係る配管ジョイントは、前記防振バーは、軸方向に沿って延び、互いに直列に配置された少なくとも２つの支持棒と、各支持棒間に設けられた弾性部とで構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、簡素な構造の防振バーを用いてベローズの振動を減衰させることができる。
【００１８】
本発明に係るガスタービンは、圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記圧縮空気、および前記燃焼ガスの一部を所定の箇所に導く複数の配管と、請求項１から請求項９の何れか１項に記載の配管ジョイントとを備え、前記複数の配管の一部を前記配管ジョイントを介して接続したことを特徴とする。
このように構成することで、効率よく確実にベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することができるガスタービンを提供できる。
【００１９】
本発明に係るガスタービンは、前記燃焼器の周囲に配置され、前記圧縮空気を流通して前記燃焼器を冷却する複数の配管の間に、前記配管ジョイントを設けたことを特徴とする。
このように構成することで、ガスタービン運転時の燃焼器を効率的に冷却しつつ、ベローズの共振による騒音を低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、振動調整手段により、ベローズの固有振動数を調整できるので、ベローズの共振を効率よく確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、従来のようにオイルが飛散する虞がないので、さまざまな使用環境で配管ジョイントを利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態におけるガスタービンを示す模式的な半断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態における燃焼器の周辺の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図５】本発明の第一実施形態における配管ジョイントのリブの斜視図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図８】本発明の第二実施形態における振動調整手段の平面図である。
【図９】本発明の第三実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１０】本発明の第四実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第五実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１３】本発明の第六実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１４】本発明の第七実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第一実施形態）
（ガスタービン）
次に、この発明の第一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１は、ガスタービン１を示す模式的な半断面図である。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮機２から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する複数の燃焼器３と、少なくとも１段ずつのタービン静翼５、およびタービン動翼６を有し、燃焼器３から供給される燃焼ガスにより回転動力を発生させるタービン４とを備えている。
【００２３】
また、ガスタービン１には、軸線方向Ｄに延びるロータ７が、圧縮機２からタービン４まで一体的に取り付けられている。このロータ７は、一端が圧縮機２内に設けられた軸受部２３によって軸線Ｏ回りであるタービン４の周方向Ｒに回転可能に支持されると共に、他端がタービン４に設けられた軸受部４１によってタービン４の周方向Ｒに回転可能に支持されている。
なお、以下の説明において、ロータ７の軸線方向Ｄに沿って圧縮機２側を前側とし、タービン４側を後側とする。
【００２４】
（圧縮機）
圧縮機２は、空気を取り込む空気取入口２０ａを前側に向けて配設された圧縮機ケーシング２０と、この圧縮機ケーシング２０内に配設された複数の圧縮機静翼２１、および複数の圧縮機動翼２２とを備えている。
圧縮機静翼２１は、それぞれ圧縮機ケーシング２０の内周面に固定されると共に、ロータ７側に向けて延設される圧縮機静翼本体５１を備えている。圧縮機静翼本体５１は、タービン４の周方向Ｒに互いに等しい間隔をあけて配列している。
また、圧縮機動翼２２は、ロータ７の外周面に固定されると共に、圧縮機ケーシング２０の内周面に向けて延設される圧縮機動翼本体５２を備えている。圧縮機動翼本体５２は、タービン４の周方向Ｒに互いに等しい間隔をあけて配列している。そして、これら圧縮機静翼２１と圧縮機動翼２２は、軸線方向Ｄに沿って交互になるように多段配置されている。
【００２５】
（燃焼器）
燃焼器３は、内部に図示しないバーナを有する内筒３０と、圧縮機２から供給される圧縮空気を内筒３０に導く外筒３１と、内筒３０に燃料を供給する図示しない燃料噴射器と、内筒３０からの燃焼ガスをタービン４に導く尾筒３２とを備えている。
このように構成された燃焼器３によれば、内筒３０内において、外筒３１から導かれる圧縮空気と燃焼噴射機から供給される燃料とを混合し、混合された流体をバーナにより燃焼させることで燃焼ガスを生成することが可能となる。そして、この燃焼ガスを尾筒３２を通してタービン４に導くことができる。
複数の燃焼器３は、タービン４の周方向Ｒに配置されると共に、前端部が圧縮機ケーシング２０の後端部に連結された燃焼器ケーシング３３の内部に配設されている。
【００２６】
（タービン）
タービン４は、前端部が燃焼器ケーシング３３の後端部に連結されたタービンケーシング４０と、このタービンケーシング４０内に軸方向に交互に多段に配設されたタービン静翼５、およびタービン動翼６とを備えている。
各段のタービン静翼５は、周方向Ｒに環状に等しい間隔をあけて配列され、それぞれタービンケーシング４０側に固定されると共にロータ７側に向けて放射状に複数延設されるタービン静翼本体５３を備えている。複数のタービン静翼本体５３は、略円弧状に形成された外側シュラウド６０、および内側シュラウド６１に連結されている。
【００２７】
一方、各段のタービン動翼６も、周方向Ｒに環状に等しい間隔をあけて配列され、ロータ７側に固定されると共に、タービンケーシング４０側に向けて放射状に延設されるタービン動翼本体５４を備えている。
また、タービンケーシング４０の後端部には、後側に向けて開口した排気室４２が連結されている。この排気室４２には、タービン静翼５、およびタービン動翼６を通過した燃焼ガスの動圧を静圧に変換する排気ディフューザ４２ａが備えられている。
【００２８】
以上のように構成されたガスタービン１においては、まず、圧縮機２の空気取入口２０ａから取り込まれた空気が、多段に配置された圧縮機静翼２１、および圧縮機動翼２２を通過して圧縮され圧縮空気が生成される。次いで、燃焼器３にて、圧縮空気から燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスがタービン４に導かれる。
そして、この燃焼ガスがタービン静翼５、およびタービン動翼６が配列する範囲を燃焼ガス流路４ａとして通過することでロータ７が回転駆動され、ガスタービン１は、回転動力を出力することができる。そして、ロータ７を回転駆動した後の排気ガスは、排気室４２の排気ディフューザ４２ａで静圧に変換された後、大気に放出される。
【００２９】
ここで、タービン４には、圧縮機２内部の空気が圧縮機２から燃焼器３を迂回（バイパス）して供給される図示しないバイパス流路が設けられている。このバイパス流路を通してタービン４に供給された空気は、冷却ガスとしてタービン静翼本体５３及びタービン動翼本体５４それぞれの内部を流通するようになっている。
一方、燃焼器３には、この外周面に沿って冷却管路５９が敷設されている（図２参照）。冷却管路５９は、この内部に圧縮機２内部の空気を燃焼器３を冷却するための冷却ガス
として流通させるためのものである。
【００３０】
図２、図３に基づいて、冷却管路５９について詳述する。
図２は、燃焼器３の周辺の拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図２、図３に示すように、燃焼器ケーシング３３には、燃焼器３とタービン４との間近傍に、内側に向かって隔壁３３ａが突設されている。隔壁３３ａには、タービン静翼５の外側シュラウド６０を取り囲むように、翼環６２が前側（図２における左側）に向かって突設されている。
【００３１】
翼環６２、および燃焼器３の尾筒３２には、これらの外周面に沿って冷却管路５９が螺旋状に敷設されている。すなわち、冷却管路５９は、この始端５９ａが翼環６２上に配置されている。そして、翼環６２から燃焼器３に向かって螺旋状に敷設された後、さらに燃焼器３から翼環６２に向かって螺旋状に敷設されている。冷却管路５９の終端５９ｂは、翼環６２上であって始端５９ａに隣接配置されている。
【００３２】
冷却管路５９の始端５９ａは圧縮機２内部と連通しており、これによって、圧縮機２内部の空気が冷却管路５９内に導入される。一方、冷却管路５９の終端５９ｂは、例えば、ガスタービン１を不図示の蒸気タービンと連結してコンバインドサイクルを形成する場合、不図示の蒸気タービンと連通する。つまり、冷却管路５９を流通して温められた空気は、蒸気タービンを駆動するために利用される。
ここで、図３に示すように、冷却管路５９は、それぞれ直列に配置された複数の配管６３と、隣接する配管６３同士を連結する配管ジョイント６４とで構成されている。そして、複数の配管６３のうち、一部の配管６３がブラケット６５を介して翼環６２、および燃焼器３に支持されている。
【００３３】
（配管ジョイント）
図４は、配管ジョイント６４の概略構成図、図５は、配管ジョイント６４のリブ６６の斜視図、図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、以下の説明において、各配管ジョイント６４は、全て略同一構造で構成されているので、１つの配管ジョイント６４にのみ説明し、他の配管ジョイント６４については説明を省略する。
図４〜図６に示すように、配管ジョイント６４は、ベローズ６７と、ベローズ６７の外周面に取り付けられた振動調整手段６８とで構成されている。ベローズ６７は蛇腹状に形成された配管であって、外周面に周方向全体に亘って形成された複数の溝７４が軸方向に沿って並設された状態になっている。
【００３４】
ベローズ６７の軸方向両端には、配管６３（図３参照）を連結するための端板７０ａ，７０ｂが溶接等により固定されている。端板７０ａ，７０ｂは、ベローズ６７の外径よりもやや大きくなるように形成された環状の板であって、それぞれ複数の貫通孔（不図示）が周方向に沿って等間隔に形成されている。これら貫通孔は、配管６３を連結する際、ボルト（不図示）を挿入するボルト孔として用いられる。ベローズ６７、および配管ジョイント６４は、互いに端板７０ａ，７０ｂを介して連通した状態になる。
【００３５】
ベローズ６７の外周面には、軸方向略中央に、蛇腹状に形成されていない平面部６９が全周に亘って設けられている。この平面部６９を設けることにより、ベローズ６７の軸方向略中央は括れた状態になっており、ここに振動調整手段６８が取り付けられている。
振動調整手段６８は、平面部６９に外嵌固定されたリング状のリブ６６を有している。このリブ６６は、平面部６９に溶接により固定されている。したがって、平面部６９には、リブ６６の軸方向両側面に対応する位置に、溶接部７１が形成されている。
【００３６】
リブ６６には、複数の雌ネジ部７２が周方向に沿って等間隔に形成されている。これら複数の雌ネジ部７２のうち、任意の箇所（この第一実施形態では周方向に等間隔に４箇所）にボルト７３が螺入されている。このボルト７３は、ベローズ６７の固有振動数を調整する錘として機能する。
すなわち、この第一実施形態では、リブ６６に４つのボルト７３を周方向に等間隔で螺入している。しかしながら、これに限られるものではなく、配管ジョイント６４によって連結された配管６３とベローズ６７との共振を回避すべく、リブ６６に締結固定するボルト７３の数、質量、固定箇所を変化させることができる。このようにすることで、ベローズ６７の固有振動数を調整できるようになっている。
【００３７】
したがって、上述の第一実施形態によれば、ベローズ６７の一部、つまり、軸方向略中央の外周面に、蛇腹状に形成されていない平面部６９を周方向全体に亘って設け、この平面部６９の外周面に振動調整手段６８を構成するリブ６６を取り付け、このリブ６６にボルト７３を締結固定することにより、ベローズ６７の固有振動数を調整できる。このため、例えば、蒸気タービン等に用いられるベローズと比較して、小型で軽量なベローズ６７の共振を容易、かつ確実に効率よく回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、従来のようにオイルが飛散する虞がないので、さまざまな使用環境で配管ジョイントを利用することが可能になる。
【００３８】
さらに、ベローズ６７を製作した後であってもこのベローズ６７の固有振動数を調整することができるので、共振を回避するためにベローズ６７を再製作する必要がなく、製造コストを低減することが可能になる。
そして、ベローズ６７の外周面にリブ６６が取り付けられているので、例えば、ガスタービン１の運転中等のベローズ６７の振動状況を確認しながら任意の箇所にボルト７３を螺入し、ベローズ６７の共振を防止することができる。このため、調整作業性のよい配管ジョイント６４を提供することができる。
【００３９】
なお、上述の第一実施形態では、ベローズ６７の軸方向略中央に平面部６９を全周に亘って形成し、この平面部６９の外周面にリング状のリブ６６を取り付けた場合について説明した。しかしながら、平面部６９の形成箇所は、ベローズ６７の軸方向略中央に限られるものではなく、ベローズ６７の一部であればよい。また、平面部６９の形成箇所に応じてリブ６６を形成すればよく、このリブ６６をリング状に形成しなくてもよい。
さらに、平面部６９を全周に亘って形成した場合であってもリブ６６をリング状に形成せずに、平面部６９の外周面に沿って略円弧状に形成してもよい。この場合、リブ６６を平面部６９の任意の箇所に固定してよい。
【００４０】
また、上述の第一実施形態では、リブ６６に複数の雌ネジ部７２を周方向に等間隔に形成し、任意の雌ネジ部７２にボルト７３を螺入してベローズ６７の固有振動数を調整する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくとも１つ雌ネジ部７２を形成すればよい。リブ６６に少なくとも１つボルト７３を螺入するだけで、ベローズ６７にかかる重量が変化するので、ベローズ６７の固有振動数を調整することが可能になる。
【００４１】
さらに、ボルト７３の頭部に別途錘（例えば、高比重の樹脂）を設け、これにより、ベローズ６７の固有振動数を調整してもよい。
そして、雌ネジ部７２に代わってリブ６６に単なる貫通孔を形成し、この貫通孔にボルト７３に代わって錘を挿入するように構成してもよい。このように構成した場合であっても、任意の貫通孔に錘を挿入することで、ベローズ６７の固有振動数を容易、かつ確実に調整することが可能になる。
【００４２】
また、上述の第一実施形態では、ベローズ６７に形成された平面部６９の外表面にリブ６６を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、平面部６９の内表面にリブ６６を設けてもよい。このように構成することで、例えば、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント６４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００４３】
（第二実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第二実施形態を図７、図８に基づいて説明する。
図７は、配管ジョイント８４の概略構成図、図８は、振動調整手段８８の平面図である。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
この第二実施形態において、ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮機２から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する複数の燃焼器３と、少なくとも１段ずつのタービン静翼５、およびタービン動翼６を有し、燃焼器３から供給される燃焼ガスにより回転動力を発生させるタービン４とを備えている点、燃焼器３の尾筒３２、および翼環６２の外周に冷却管路５９が螺旋状に敷設されている点、冷却管路５９は、直列配置された複数の配管６３を有し、これら複数の配管６３のうち、一部の配管６３がブラケット６５を介して燃焼器３、および翼環６２に支持されている点、隣接する配管６３同士が配管ジョイント８４を介して連結されている点、配管ジョイント８４は、蛇腹状に形成されたベローズ６７と、ベローズ６７に取り付けられた振動調整手段８８とを有し、ベローズ６７の軸方向両端には、配管６３を連結するための端板７０ａ，７０ｂが溶接等により固定されている点等の基本的構成は前述の第一実施形態と同様である（以下の実施形態についても同様）。
【００４４】
ここで、図７、図８に示すように、第二実施形態の配管ジョイント８４のベローズ６７は、前述の第一実施形態のように平面部６９が形成されていない。一方、振動調整手段８８は、ベローズ６７の外周面に形成されている溝７４に嵌合可能なリング状のリブ８６を２つ有している。すなわち、ベローズ６７の外周面に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向略中央に形成されている２つの溝７４，７４にそれぞれリブ８６，８６が取り付けられている。
リブ８６は半円状に形成された２つのリブ片８７ａ，８７ａを周方向に重ね合わせてなるものであって、周方向に２分割可能に構成されている。
【００４５】
各リブ片８７ａは、断面長方形状の外周部７８を有し、この外周部７８の内周面側に、ベローズ６７の溝７４に嵌合する嵌合部７９が一体成形されている。嵌合部７９は、ベローズ６７の溝７４に対応するように先端側に向かうに従って、つまり、径方向内側に向かうに従って徐々に先細りとなるように形成されている。また、嵌合部７９には、溝７４との接触面にコーティング８９が塗布されている。コーティング８９に使用される材料としては、例えば、樹脂、プラスチック等の柔らかい材料やゴム等の柔軟な材料等であれば特に限定されるものではない。
【００４６】
各外周部７８の合わせ面、つまり、各リブ片８７ａの周方向両端には、ボルト取付け座８３が径方向外側に向かって突設されている。このボルト取付け座８３には、ボルト８２を挿通するための挿通孔（不図示）が形成されている。これら挿通孔にボルト８２を挿通し、ボルト８２の先端にナット８１を螺入することによって、２つのリブ片８７ａ，８７ａが一体化され、リング状のリブ８６が形成されるようになっている。
このような構成のもと、リブ８６は、この嵌合部７９が溝７４に嵌まり込むようにしてベローズ６７の外周面に取り付けられるので、リブ８６によってベローズ６７が拘束された状態になる。
【００４７】
したがって、上述の第二実施形態によれば、リブ８６によってベローズ６７の一部を拘束できると共に、リブ８６の重量を変化させることでベローズ６７の重量を容易に変化させることができる。このため、ベローズ６７の固有振動数を容易に調整することができる。よって、ベローズ６７の共振を確実に回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、ベローズ６７の製作時に特殊な方法を用いることなく、製作したベローズ６７にリブ８６を後付けすることができる。このため、リブ８６を後付けするだけで容易にベローズ６７の固有振動数を調整することが可能になり、ベローズ６７の製造コストの増大を防止できる。
【００４８】
ここで、リブ８６によってベローズ６７が拘束された状態において、ベローズ６７が熱延び等を起こすと、リブ８６とベローズ６７との間に無理な力が作用し、リブ８６の嵌合部７９、およびベローズ６７が摩耗してしまう虞がある。しかしながら、この第二実施形態によれば、嵌合部７９の溝７４との接触面にコーティング８９が塗布されているので、ベローズ６７とリブ８６との摩擦抵抗が低減される。このため、ベローズ６７に無理な力がかかることなく、スムーズにベローズ６７の熱延びが行われる。よって、ベローズ６７の熱変形に伴うベローズ６７とリブ８６との摩耗を防止することができる。
【００４９】
なお、上述の第二実施形態では、リブ８６を周方向に２分割とし、２つのリブ片８７ａ，８７ａを重ね合わせるように構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、リブ８６を３分割以上に分割してもよい。この場合、分割された各リブ片８７ａの周方向両端にボルト取付け座８３を設けるようにすればよい。
また、上述の第二実施形態では、リブ片８７ａのボルト取付け座８３に不図示の挿通孔を形成し、ここにボルト８２を挿通する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、２つのリブ片８７ａ，８７ａのうち、一方のボルト取付け座８３に雌ネジ部を形成し、他方のボルト取付け座８３から挿入したボルト８２を一方の取付け座８３に螺入するように構成してもよい。
【００５０】
さらに、上述の第二実施形態では、ベローズ６７の外周面に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向略中央に形成されている２つの溝７４，７４にそれぞれリブ８６，８６が取り付けられている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくとも１つの溝７４にリブ８６を取り付ければよい。また、リブ８６を取り付ける箇所は、ベローズ６７の軸方向略中央に限られるものではなく、ベローズ６７の共振に応じてリブ８６の取り付け箇所を調整すればよい。
【００５１】
そして、上述の実施形態では、リブ８６をベローズ６７に外嵌固定可能に構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、リブ８６をベローズ６７の内周面に形成されている溝に嵌合可能に構成してもよい。
すなわち、リブ８６を構成するリブ片８７ａにおいて、外周部７８の外周面側にベローズ６７の溝に勘合する嵌合部７９を設けると共に、リブ片８７ａの周方向両端に形成されるボルト取付け座８３を径方向内側に向かって突設させてもよい。このように構成することで、リブ８６をベローズ６７に内嵌固定することが可能になる。このため、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント８４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００５２】
（第三実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第三実施形態を図９に基づいて説明する。
図９は、第三実施形態における配管ジョイント９４の概略構成図である。
同図に示すように、配管ジョイント９４に設けられている振動調整手段９８は、ベローズ６７の周囲を取り囲むように形成された蛇腹状の補強用ベローズ９７を有している。この補強用ベローズ９７の外径は、ベローズ６７の外径よりも大きく設定されている。そして、ベローズ６７に対して同心円上に配置されている。
【００５３】
補強用ベローズ９７の軸方向両端には、それぞれ環状の支持部材９１が取り付けられている。この支持部材９１は、補強用ベローズ９７をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂに取り付けるためのものであって、支持部材９１の内径は、ベローズ６７の外径よりもやや大きく設定されている。そして、補強用ベローズ９７は、この軸方向の長さをベローズ６７の軸方向の長さよりもやや長く設定され、若干圧縮した状態で支持部材９１を介して端板７０ａ，７０ｂの内面（図９における紙面中央側の面）に固定されている。
ここで、補強用ベローズ９７の圧縮力は、ベローズ６７の圧縮力と略同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、ベローズ６７の固有振動数に応じて適宜調整するようにする。
【００５４】
したがって、上述の第三実施形態によれば、ベローズ６７の周囲に補強用ベローズ９７を設けるので、振動調整手段９８とベローズ６７との接触を回避でき、振動調整手段９８によるベローズ６７の損傷を回避できる。これに加え、補強用ベローズ９７を設けることにより、ベローズ６７の剛性を高めることができると共に、ベローズ６７の固有振動数を変化させることができる。このため、ベローズ６７の共振を回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、補強用ベローズ９７に別途高比重の樹脂（樹脂製のウェート）等を付着させることで補強用ベローズ９７自体の重量を変化させ、これによりベローズ６７の固有振動数を微調整することも可能になる。
【００５５】
なお、上述の第三実施形態では、補強用ベローズ９７の外径をベローズ６７の外径よりも大きく設定し、ベローズ６７に対して同心円上に配置した場合について説明した。しかしながら、補強用ベローズ９７によって、ベローズ６７の剛性を高めることが可能に構成されていればよく、ベローズ６７に対して補強用ベローズ９７を同心円上に配置しなくてもよい。
また、補強用ベローズ９７の外径をベローズ６７の内径よりも小さく設定し、補強用ベローズ９７をベローズ６７の内周面側に配置してもよい。このように構成することで、例えば、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント９４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００５６】
（第四実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第四実施形態を図１０、図１１に基づいて説明する。
図１０は、第四実施形態における配管ジョイント１０４の概略構成図、図１１は、図１０のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
ここで、図１０、図１１に示すように、前述の第三実施形態と第四実施形態との相違点は、前述の第三実施形態の振動調整手段９８は、補強用ベローズ９７を有しているのに対し、第四実施形態の振動調整手段１０８は、補強用ベローズ９７に代わってコイルバネ９６を複数有している点にある。
【００５７】
より詳しくは、ベローズ６７の周囲には、軸方向に沿うように形成された４つのコイルバネ１０５が周方向に等間隔に配置されている。各コイルバネ１０５の自由長は、ベローズ６７の軸方向の長さよりも長く設定されている。また、各コイルバネ１０５の軸方向両端には、このコイルバネ１０５をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂに取り付けるための略円板状の支持部材１０１が取り付けられている。
そして、各コイルバネ１０５は、圧縮された状態でベローズ６７の周囲であって端板７０ａ，７０ｂ間に、支持部材１０１を介して固定されている。
【００５８】
したがって、上述の第四実施形態によれば、前述の第三実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、コイルバネ１０５を圧縮した状態で取り付けているので、このコイルバネ１０５の復元力が作用し、ベローズ６７の剛性が高まる。このため、補強用ベローズ９７に代わってコイルバネ９６を設けた場合であっても、振動調整手段９８によるベローズ６７の損傷を回避しつつ、コイルバネ９６の復元力を利用してベローズ６７の固有振動数を調整することができる。よって、ベローズ６７の共振を回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
【００５９】
なお、上述の第四実施形態では、ベローズ６７の外周側に、周方向に沿って等間隔に４つのコイルバネ１０５を配置した場合について説明した。しかしながら、コイルバネ１０５の配置個数は４つに限られるものではなく、少なくとも１つコイルバネ１０５が配置されていればよい。また、コイルバネ１０５を周方向に等間隔に配置しなくてもよい。
さらに、コイルバネ１０５の配置箇所は、ベローズ６７の外周側に限られるものではなく、複数のコイルバネ１０５をベローズ６７の内周側に周方向に沿って配置してもよい。このように構成することで、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができるので、前述の第三実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
（第五実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第五実施形態を図１２に基づいて説明する。
図１２は、第五実施形態における配管ジョイント１１４の概略構成図である。
同図に示すように、配管ジョイント１１４に設けられている振動調整手段１１８は、ベローズ６７の周囲に設けられた複数のコイルバネ１０５と、ベローズ６７の溝７４に塗布された充填材１１５とを有している。
ここで、ベローズ６７の周囲に設けられたコイルバネ１０５は、前述の第四実施形態におけるコイルバネ１０５と同様の構成により、支持部材１０１を介して端板７０ａ，７０ｂの内面に固定されているので、説明を省略する。
【００６１】
充填材１１５は、ベローズ６７に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向一端側（図１１における右端側）の溝７４と、この溝７４に隣接する溝７４の２つの溝７４に全周に亘って塗布されている。
充填材１１５としては、シリコン、ゴム、接着剤等を用いることができる。
【００６２】
したがって、上述の第四実施形態によれば、前述の第三実施形態と同様の効果に加え、ベローズ６７の溝７４に充填材１１５を塗布することにより、ベローズ６７の剛性をさらに高めることができる。また、ベローズ６７の質量を増加させ、ベローズ６７の共振をより確実に回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することができる。
さらに、ベローズ６７の溝７４に充填材１１５を塗布すればよいので、ベローズ６７の共振に対する応急処置的な対策としても実施することが可能である。
【００６３】
なお、上述の第五実施形態では、ベローズ６７に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向一端側の溝７４と、この溝７４に隣接する溝７４の２つの溝７４に、充填材１１５が全周に亘って塗布されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、複数の溝７４うちの１部に充填材１１５が塗布されていればよい。
また、上述の第五実施形態では、ベローズ６７の外周面に形成された溝７４に充填材１１５を塗布した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ベローズ６７の内周面に形成されている溝に充填材１１５を塗布するように構成してもよい。
【００６４】
（第六実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第六実施形態を図１３に基づいて説明する。
図１３は、第六実施形態における配管ジョイント１２４の概略構成図である。
同図に示すように、第六実施形態のベローズ６７ａは、軸方向に２分割されており、２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂを形成している。２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの間には、振動調整手段１２８が設けられている。
【００６５】
振動調整手段１２８は、略環状に形成されたスペーサ１２６である。スペーサ１２６の外径は２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径よりも大きく設定されている。スペーサ１２６の材料としては、例えば、ステンレス鋼等が用いられる。しかしながら、これに限られるものではなく、鉄、ゴム等さまざまな材料を用いることが可能である。
このように構成されたスペーサ１２６は、一方のベローズ片１２５ａの端板７０ａとは反対側の端部に設けられている端板１２９ａと、他方のベローズ片１２５ｂの端板７０ｂとは反対側の端部に設けられている端板１２９ｂとにより挟持されている。
【００６６】
各端板１２９ａ，１２９ｂは、スペーサ１２６の形状に対応するように略環状に形成されている。これら端板１２９ａ，１２９ｂ、およびスペーサ１２６の外周部には、それぞれ軸方向に貫通する孔（不図示）が周方向に等間隔で複数形成されている。これら孔の一方からボルト１２７を挿入し、他方からボルト１２７にナット１２９を螺入することによって、端板１２９ａ，１２９ｂにスペーサ１２６が締結固定された状態になる。
【００６７】
したがって、上述の第六実施形態によれば、１つのベローズ６７ａを２分割して２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂを形成し、これらベローズ片１２５ａ，１２５ｂの間にスペーサ１２６を介装しているので、このスペーサ１２６の重量分ベローズ６７ａの質量を変化させることができる。このため、ベローズ６７ａの固有振動数を調整することができる。
【００６８】
ここで、スペーサ１２６の肉厚は、ベローズ６７ａ全体で必要とする固有振動数に応じて設定すればよい。すなわち、スペーサ１２６の肉厚を変化させることにより、スペーサ１２６の重量が変化し、この結果ベローズ６７ａの質量が変化することになる。このため、ベローズ片１２５ａ，１２５ｂとしては既に製作されているものをそのまま利用することができ、これらベローズ片１２５ａ，１２５ｂに何ら加工を施すことなくベローズ６７ａの固有振動数を調整することが可能になる。
また、スペーサ１２６を製作するにあたって、ゴム等の弾性を有する材料を使用する場合、スペーサ１２６によってベローズ６７ａの振動を減衰することが可能になる。
【００６９】
なお、上述の第六実施形態では、ベローズ６７ａを軸方向に２分割して２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂを形成し、これらベローズ片１２５ａ，１２５ｂの間に振動調整手段１２８であるスペーサ１２６を介装した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ベローズ６７ａを３つ以上に分割してもよい。この場合、ベローズ６７ａの分割数に応じて形成された各ベローズ片の間に、振動調整手段１２８を介装させればよい。
【００７０】
また、上述の第六実施形態では、スペーサ１２６、および端板１２９ａ，１２９ｂの外径が２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径よりも大きく設定されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、スペーサ１２６、および端板１２９ａ，１２９ｂの外径を２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径と略同一に設定、または２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径よりも小さく設定してもよい。
このように構成することで、例えば、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント１２４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００７１】
（第七実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第七実施形態を図１４に基づいて説明する。
図１４は、第七実施形態における配管ジョイント１３４の概略構成図である。
同図に示すように、配管ジョイント１３４に設けられている振動調整手段１３８は、ベローズ６７の外周側であって、ベローズ６７の軸心を中心に対向配置された２つの防振バー１３１，１３１を有している。
ここで、以下の説明において、２つの防振バー１３１，１３１は同一構成からなるので、１つの防振バー１３１についてのみ説明する。
【００７２】
防振バー１３１は、軸方向に沿って延び、互いに直列配置された１対の支持棒１３２，１３２と、これら１対の支持棒１３２，１３２間に設けられ、１対の支持棒１３２，１３２を連結する防振ゴム１３３とで構成されている。各支持棒１３２は、それぞれベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂにボルト１３５により締結固定されている。
防振ゴム１３３の材料としては、例えば、フッ素ゴム等の耐食性のあるものが用いられる。
【００７３】
このような構成のもと、配管ジョイント１３４の両側にある配管６３（図３参照）から配管ジョイント１３４に伝達される振動は、支持棒１３２，１３２を介して防振ゴム１３３に伝達される。そして、防振ゴム１３３によりベローズ６７に伝達される振動を減衰することができる。
ここで、防振ゴム１３３による減衰量は、防振ゴム１３３の大きさを変化させることにより調整することが可能である。また、支持棒１３２の断面積を変化させることにより、支持棒１３２の剛性を変化させ、ベローズ６７の固有振動数を調整することも可能である。
したがって、上述の第七実施形態によれば、振動調整手段１３８によるベローズ６７の損傷を回避しつつ、防振バー１３１によってベローズ６７の共振を回避することができる。
【００７４】
なお、上述の第七実施形態では、ベローズ６７の外周側に、２つの防振バー１３１，１３１をベローズ６７の軸心を中心に対向配置した場合について説明した。しかしながら、防振バー１３１の設置箇所は、ベローズ６７の周囲であればどこでもよい。例えば、ベローズ６７の内周側に配置してもよい。
また、防振バー１３１の配置個数は２つに限られるものではなく、少なくとも１つの防振バー１３１が配置されていればよい。
【００７５】
さらに、上述の第七実施形態では、防振バー１３１が１対の支持棒１３２，１３２と、これら１対の支持棒１３２，１３２間に設けられた防振ゴム１３３とで構成されている場合について説明した。
しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、３つ以上の支持棒１３２と、各支持棒１３２間に配置される複数の防振ゴム１３３とにより防振バー１３１を構成するようにしてもよい。また、例えば、１つの支持棒１３２の軸方向両端にそれぞれ防振ゴム１３３を設け、これら防振ゴム１３３をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂに固定するように構成してもよい。さらに、防振ゴム１３３のみで防振バー１３１を構成し、この防振バー１３１をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂ間を跨るように設けてもよい。
【００７６】
そして、上述の第七実施形態では、ベローズ６７の振動を減衰させる手段として防振ゴム１３３を用いた場合について説明した。しかしながら、防振ゴム１３３に限られるものではなく、柔軟性、弾性を確保できる材料であればよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ ガスタービン
２ 圧縮機
３ 燃焼器
６３ 配管
６４，８４，９４，１０４，１１４，１２４，１３４ 配管ジョイント
６６ リブ
６７，６７ａ ベローズ
６８，８８，９８，１０８，１１８，１２８，１３８ 振動調整手段
６９ 平面部
７２ 雌ネジ部（孔）
７３ ボルト（錘部）
７４ 溝
８６ リブ（リング部材）
８９ コーティング（熱変形許容部）
９７ 補強用ベローズ（防振部材）
１０５ コイルバネ
１１５ 充填材
１２５ａ，１２５ｂ ベローズ片
１２６ スペーサ
１３１ 防振バー
１３２ 支持棒
１３３ 防振ゴム（弾性部）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを備えたガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えており、圧縮機で圧縮された空気と燃料とを燃焼器で燃焼し、生成された高温・高圧のガス（燃焼ガス）をタービンで膨張させて動力を発生する。
ガスタービンの作動時において、加熱されるガスタービン内部の部材の表面の温度が上昇し過ぎると、その部材の表面が劣化する等、不具合が生じる可能性がある。このため、加熱されるガスタービン内部の部材の表面の温度上昇を抑制するためにさまざまな技術が案出されている。例えば、燃焼器の周囲に配管を敷設し、この配管に圧縮機で圧縮された空気を流通させて燃焼器の壁面を冷却する場合がある。
【０００３】
ここで、ガスタービン内の温度上昇に基づいて、ガスタービン内に敷設される配管が熱延び（熱膨張）するので、配管と配管との繋ぎ目にベローズと呼ばれる蛇腹状の配管を使用する場合がある。ベローズは蛇腹状に形成されていることから、単なる円筒状の配管と比較して伸縮変形や曲げ変形が容易である。このため、熱延びによる配管と配管との繋ぎ目部分の歪みをベローズにより吸収することができる。
【０００４】
ところで、ベローズの固有振動数と単なる円筒状の配管の固有振動数とが異なるため、ベローズと配管との共振が発生したり、配管の振動によってベローズが曲げ方向に大きく揺れたりする虞がある。このため、例えば、ベローズの外周面にオイルを付着させ、このオイルの粘性によりダンパ作用を発生させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。このようにすることで、ベローズの共振を抑制しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５８６０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、ベローズの共振を抑制できるものの、オイルの粘性による共振抑制には限界があると共に、ベローズの固有振動数を調整することが困難である。とりわけ、ガスタービンに用いられるベローズは、例えば、蒸気タービンに用いられるベローズと比較して小型・軽量であることから、配管による振動の影響を受けやすい。このため、効率よく確実にベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減しにくいという課題がある。
また、ベローズの外周面にオイルを付着させる必要があるので、ベローズからオイルが垂れる虞があり、オイルの飛散を避けたい箇所では使用することが困難であるという課題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、効率よく確実にベローズの共振を回避することができ、ベローズの曲げ方向の振動を低減できる配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを用いるのに好適なガスタービンを提供するものである。
また、さまざまな使用環境で利用することができる配管ジョイント、およびこの配管ジョイントを用いるのに好適なガスタービンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る配管ジョイントは、１つのベローズと、前記ベローズの少なくとも一部に設けられ、前記ベローズの固有振動数を調整するための振動調整手段とを備えたことを特徴とする。
このように構成することで、振動調整手段により、ベローズの固有振動数を調整できるので、ベローズの共振を効率よく確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、従来のようにオイルが飛散する虞がないので、さまざまな使用環境で配管ジョイントを利用することが可能になる。
【０００９】
本発明に係る配管ジョイントは、前記ベローズの一部に蛇腹状に形成しない平面部を形成し、前記振動調整手段は、前記平面部に固定され、少なくとも１つの孔を有するリブと、前記リブの孔に挿入する錘部とからなることを特徴とする。
このように構成することで、リブに取り付ける錘部の重量や数を変化させるだけで容易にベローズの固有振動数を調整することができる。このため、ベローズの共振を容易、かつ確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、ベローズを製作した後であってもこのベローズの固有振動数を調整することができるので、共振を回避するためにベローズを再製作する必要がなく、製造コストを低減することが可能になる。
【００１０】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周面であって周方向に沿って形成された複数の溝のうち、少なくとも１つの溝に嵌合可能なリング部材であることを特徴とする。
このように構成することで、リング部材によってベローズの一部を拘束できると共に、リング部材の自重によりベローズの重量を変化させることができる。このため、ベローズの固有振動数を調整することができる。よって、ベローズの共振を容易、かつ確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、ベローズの製作時に特殊な方法を用いることなく、製作したベローズにリング部材を後付けするだけでベローズの固有振動数を調整することが可能になる。このため、ベローズの製造コストの増大を防止できる。
【００１１】
本発明に係る配管ジョイントは、前記リング部材の前記ベローズとの接触面に、前記ベローズの熱変形を許容する変形許容部を設けたことを特徴とする。
このように構成することで、ベローズの熱変形に伴うベローズとリング部材との摩耗を防止することができる。
【００１２】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲を取り囲むように略管状に形成された少なくとも１つの防振部材であることを特徴とする。
このように構成することで、ベローズと振動調整手段との接触を回避でき、振動調整手段によりベローズの損傷を確実に防止できる。これに加え、防振部材によりベローズの剛性を高めることができ、固有振動数を変化させることができる。このため、ベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、防振部材に別途高比重の樹脂（樹脂製のウェート）などを付着させることで防振部材自体の重量を変化させ、これによりベローズの固有振動数を微調整することも可能になる。
【００１３】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に設けられた複数のコイルバネであって、これらコイルバネは、圧縮変形した状態で配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、コイルバネの復元力を利用してベローズの固有振動数を調整することができる。このため、ベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
【００１４】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周面に形成されている複数の溝のうちの少なくとも１部に塗布された充填材であることを特徴とする。
このように構成することで、充填材を塗布する分、ベローズの剛性を高めることができると共に、容易にベローズの重量を変化させることができる。このため、容易にベローズの固有振動数を調整することができる。
【００１５】
本発明に係る配管ジョイントは、前記ベローズを軸方向に分割して複数のベローズ片を形成し、前記振動調整手段は、各ベローズ片間に配置されたスペーサであって、このスペーサを介して各ベローズ片が直列に接続されていることを特徴とする。
このように構成することで、スペーサの重量を変化させることにより、ベローズの固有振動数を調整することができる。
また、ベローズ片として既に製作されているベローズをそのまま使用することができるので、固有振動数を調整するにあたって、製造コストの増大を抑えることが可能になる。
【００１６】
本発明に係る配管ジョイントは、前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に配置され、前記ベローズの軸方向に沿って設けられた少なくとも１つの防振バーであることを特徴とする。
このように構成することで、ベローズの両側にある配管から伝達される振動を防振バーにより減衰させることができる。このため、ベローズの共振を回避することが可能になる。
【００１７】
本発明に係る配管ジョイントは、前記防振バーは、軸方向に沿って延び、互いに直列に配置された少なくとも２つの支持棒と、各支持棒間に設けられた弾性部とで構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、簡素な構造の防振バーを用いてベローズの振動を減衰させることができる。
【００１８】
本発明に係るガスタービンは、圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記圧縮空気、および前記燃焼ガスの一部を所定の箇所に導く複数の配管と、請求項１から請求項９の何れか１項に記載の配管ジョイントとを備え、前記複数の配管の一部を前記配管ジョイントを介して接続したことを特徴とする。
このように構成することで、効率よく確実にベローズの共振を回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することができるガスタービンを提供できる。
【００１９】
本発明に係るガスタービンは、前記燃焼器の周囲に配置され、前記圧縮空気を流通して前記燃焼器を冷却する複数の配管の間に、前記配管ジョイントを設けたことを特徴とする。
このように構成することで、ガスタービン運転時の燃焼器を効率的に冷却しつつ、ベローズの共振による騒音を低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、振動調整手段により、ベローズの固有振動数を調整できるので、ベローズの共振を効率よく確実に回避し、ベローズの曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、従来のようにオイルが飛散する虞がないので、さまざまな使用環境で配管ジョイントを利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態におけるガスタービンを示す模式的な半断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態における燃焼器の周辺の拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図５】本発明の第一実施形態における配管ジョイントのリブの斜視図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図８】本発明の第二実施形態における振動調整手段の平面図である。
【図９】本発明の第三実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１０】本発明の第四実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第五実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１３】本発明の第六実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【図１４】本発明の第七実施形態における配管ジョイントの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第一実施形態）
（ガスタービン）
次に、この発明の第一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１は、ガスタービン１を示す模式的な半断面図である。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮機２から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する複数の燃焼器３と、少なくとも１段ずつのタービン静翼５、およびタービン動翼６を有し、燃焼器３から供給される燃焼ガスにより回転動力を発生させるタービン４とを備えている。
【００２３】
また、ガスタービン１には、軸線方向Ｄに延びるロータ７が、圧縮機２からタービン４まで一体的に取り付けられている。このロータ７は、一端が圧縮機２内に設けられた軸受部２３によって軸線Ｏ回りであるタービン４の周方向Ｒに回転可能に支持されると共に、他端がタービン４に設けられた軸受部４１によってタービン４の周方向Ｒに回転可能に支持されている。
なお、以下の説明において、ロータ７の軸線方向Ｄに沿って圧縮機２側を前側とし、タービン４側を後側とする。
【００２４】
（圧縮機）
圧縮機２は、空気を取り込む空気取入口２０ａを前側に向けて配設された圧縮機ケーシング２０と、この圧縮機ケーシング２０内に配設された複数の圧縮機静翼２１、および複数の圧縮機動翼２２とを備えている。
圧縮機静翼２１は、それぞれ圧縮機ケーシング２０の内周面に固定されると共に、ロータ７側に向けて延設される圧縮機静翼本体５１を備えている。圧縮機静翼本体５１は、タービン４の周方向Ｒに互いに等しい間隔をあけて配列している。
また、圧縮機動翼２２は、ロータ７の外周面に固定されると共に、圧縮機ケーシング２０の内周面に向けて延設される圧縮機動翼本体５２を備えている。圧縮機動翼本体５２は、タービン４の周方向Ｒに互いに等しい間隔をあけて配列している。そして、これら圧縮機静翼２１と圧縮機動翼２２は、軸線方向Ｄに沿って交互になるように多段配置されている。
【００２５】
（燃焼器）
燃焼器３は、内部に図示しないバーナを有する内筒３０と、圧縮機２から供給される圧縮空気を内筒３０に導く外筒３１と、内筒３０に燃料を供給する図示しない燃料噴射器と、内筒３０からの燃焼ガスをタービン４に導く尾筒３２とを備えている。
このように構成された燃焼器３によれば、内筒３０内において、外筒３１から導かれる圧縮空気と燃焼噴射機から供給される燃料とを混合し、混合された流体をバーナにより燃焼させることで燃焼ガスを生成することが可能となる。そして、この燃焼ガスを尾筒３２を通してタービン４に導くことができる。
複数の燃焼器３は、タービン４の周方向Ｒに配置されると共に、前端部が圧縮機ケーシング２０の後端部に連結された燃焼器ケーシング３３の内部に配設されている。
【００２６】
（タービン）
タービン４は、前端部が燃焼器ケーシング３３の後端部に連結されたタービンケーシング４０と、このタービンケーシング４０内に軸方向に交互に多段に配設されたタービン静翼５、およびタービン動翼６とを備えている。
各段のタービン静翼５は、周方向Ｒに環状に等しい間隔をあけて配列され、それぞれタービンケーシング４０側に固定されると共にロータ７側に向けて放射状に複数延設されるタービン静翼本体５３を備えている。複数のタービン静翼本体５３は、略円弧状に形成された外側シュラウド６０、および内側シュラウド６１に連結されている。
【００２７】
一方、各段のタービン動翼６も、周方向Ｒに環状に等しい間隔をあけて配列され、ロータ７側に固定されると共に、タービンケーシング４０側に向けて放射状に延設されるタービン動翼本体５４を備えている。
また、タービンケーシング４０の後端部には、後側に向けて開口した排気室４２が連結されている。この排気室４２には、タービン静翼５、およびタービン動翼６を通過した燃焼ガスの動圧を静圧に変換する排気ディフューザ４２ａが備えられている。
【００２８】
以上のように構成されたガスタービン１においては、まず、圧縮機２の空気取入口２０ａから取り込まれた空気が、多段に配置された圧縮機静翼２１、および圧縮機動翼２２を通過して圧縮され圧縮空気が生成される。次いで、燃焼器３にて、圧縮空気から燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスがタービン４に導かれる。
そして、この燃焼ガスがタービン静翼５、およびタービン動翼６が配列する範囲を燃焼ガス流路４ａとして通過することでロータ７が回転駆動され、ガスタービン１は、回転動力を出力することができる。そして、ロータ７を回転駆動した後の排気ガスは、排気室４２の排気ディフューザ４２ａで静圧に変換された後、大気に放出される。
【００２９】
ここで、タービン４には、圧縮機２内部の空気が圧縮機２から燃焼器３を迂回（バイパス）して供給される図示しないバイパス流路が設けられている。このバイパス流路を通してタービン４に供給された空気は、冷却ガスとしてタービン静翼本体５３及びタービン動翼本体５４それぞれの内部を流通するようになっている。
一方、燃焼器３には、この外周面に沿って冷却管路５９が敷設されている（図２参照）。冷却管路５９は、この内部に圧縮機２内部の空気を燃焼器３を冷却するための冷却ガス
として流通させるためのものである。
【００３０】
図２、図３に基づいて、冷却管路５９について詳述する。
図２は、燃焼器３の周辺の拡大図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図２、図３に示すように、燃焼器ケーシング３３には、燃焼器３とタービン４との間近傍に、内側に向かって隔壁３３ａが突設されている。隔壁３３ａには、タービン静翼５の外側シュラウド６０を取り囲むように、翼環６２が前側（図２における左側）に向かって突設されている。
【００３１】
翼環６２、および燃焼器３の尾筒３２には、これらの外周面に沿って冷却管路５９が螺旋状に敷設されている。すなわち、冷却管路５９は、この始端５９ａが翼環６２上に配置されている。そして、翼環６２から燃焼器３に向かって螺旋状に敷設された後、さらに燃焼器３から翼環６２に向かって螺旋状に敷設されている。冷却管路５９の終端５９ｂは、翼環６２上であって始端５９ａに隣接配置されている。
【００３２】
冷却管路５９の始端５９ａは圧縮機２内部と連通しており、これによって、圧縮機２内部の空気が冷却管路５９内に導入される。一方、冷却管路５９の終端５９ｂは、例えば、ガスタービン１を不図示の蒸気タービンと連結してコンバインドサイクルを形成する場合、不図示の蒸気タービンと連通する。つまり、冷却管路５９を流通して温められた空気は、蒸気タービンを駆動するために利用される。
ここで、図３に示すように、冷却管路５９は、それぞれ直列に配置された複数の配管６３と、隣接する配管６３同士を連結する配管ジョイント６４とで構成されている。そして、複数の配管６３のうち、一部の配管６３がブラケット６５を介して翼環６２、および燃焼器３に支持されている。
【００３３】
（配管ジョイント）
図４は、配管ジョイント６４の概略構成図、図５は、配管ジョイント６４のリブ６６の斜視図、図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、以下の説明において、各配管ジョイント６４は、全て略同一構造で構成されているので、１つの配管ジョイント６４にのみ説明し、他の配管ジョイント６４については説明を省略する。
図４〜図６に示すように、配管ジョイント６４は、ベローズ６７と、ベローズ６７の外周面に取り付けられた振動調整手段６８とで構成されている。ベローズ６７は蛇腹状に形成された配管であって、外周面に周方向全体に亘って形成された複数の溝７４が軸方向に沿って並設された状態になっている。
【００３４】
ベローズ６７の軸方向両端には、配管６３（図３参照）を連結するための端板７０ａ，７０ｂが溶接等により固定されている。端板７０ａ，７０ｂは、ベローズ６７の外径よりもやや大きくなるように形成された環状の板であって、それぞれ複数の貫通孔（不図示）が周方向に沿って等間隔に形成されている。これら貫通孔は、配管６３を連結する際、ボルト（不図示）を挿入するボルト孔として用いられる。ベローズ６７、および配管ジョイント６４は、互いに端板７０ａ，７０ｂを介して連通した状態になる。
【００３５】
ベローズ６７の外周面には、軸方向略中央に、蛇腹状に形成されていない平面部６９が全周に亘って設けられている。この平面部６９を設けることにより、ベローズ６７の軸方向略中央は括れた状態になっており、ここに振動調整手段６８が取り付けられている。
振動調整手段６８は、平面部６９に外嵌固定されたリング状のリブ６６を有している。このリブ６６は、平面部６９に溶接により固定されている。したがって、平面部６９には、リブ６６の軸方向両側面に対応する位置に、溶接部７１が形成されている。
【００３６】
リブ６６には、複数の雌ネジ部７２が周方向に沿って等間隔に形成されている。これら複数の雌ネジ部７２のうち、任意の箇所（この第一実施形態では周方向に等間隔に４箇所）にボルト７３が螺入されている。このボルト７３は、ベローズ６７の固有振動数を調整する錘として機能する。
すなわち、この第一実施形態では、リブ６６に４つのボルト７３を周方向に等間隔で螺入している。しかしながら、これに限られるものではなく、配管ジョイント６４によって連結された配管６３とベローズ６７との共振を回避すべく、リブ６６に締結固定するボルト７３の数、質量、固定箇所を変化させることができる。このようにすることで、ベローズ６７の固有振動数を調整できるようになっている。
【００３７】
したがって、上述の第一実施形態によれば、ベローズ６７の一部、つまり、軸方向略中央の外周面に、蛇腹状に形成されていない平面部６９を周方向全体に亘って設け、この平面部６９の外周面に振動調整手段６８を構成するリブ６６を取り付け、このリブ６６にボルト７３を締結固定することにより、ベローズ６７の固有振動数を調整できる。このため、例えば、蒸気タービン等に用いられるベローズと比較して、小型で軽量なベローズ６７の共振を容易、かつ確実に効率よく回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、従来のようにオイルが飛散する虞がないので、さまざまな使用環境で配管ジョイントを利用することが可能になる。
【００３８】
さらに、ベローズ６７を製作した後であってもこのベローズ６７の固有振動数を調整することができるので、共振を回避するためにベローズ６７を再製作する必要がなく、製造コストを低減することが可能になる。
そして、ベローズ６７の外周面にリブ６６が取り付けられているので、例えば、ガスタービン１の運転中等のベローズ６７の振動状況を確認しながら任意の箇所にボルト７３を螺入し、ベローズ６７の共振を防止することができる。このため、調整作業性のよい配管ジョイント６４を提供することができる。
【００３９】
なお、上述の第一実施形態では、ベローズ６７の軸方向略中央に平面部６９を全周に亘って形成し、この平面部６９の外周面にリング状のリブ６６を取り付けた場合について説明した。しかしながら、平面部６９の形成箇所は、ベローズ６７の軸方向略中央に限られるものではなく、ベローズ６７の一部であればよい。また、平面部６９の形成箇所に応じてリブ６６を形成すればよく、このリブ６６をリング状に形成しなくてもよい。
さらに、平面部６９を全周に亘って形成した場合であってもリブ６６をリング状に形成せずに、平面部６９の外周面に沿って略円弧状に形成してもよい。この場合、リブ６６を平面部６９の任意の箇所に固定してよい。
【００４０】
また、上述の第一実施形態では、リブ６６に複数の雌ネジ部７２を周方向に等間隔に形成し、任意の雌ネジ部７２にボルト７３を螺入してベローズ６７の固有振動数を調整する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくとも１つ雌ネジ部７２を形成すればよい。リブ６６に少なくとも１つボルト７３を螺入するだけで、ベローズ６７にかかる重量が変化するので、ベローズ６７の固有振動数を調整することが可能になる。
【００４１】
さらに、ボルト７３の頭部に別途錘（例えば、高比重の樹脂）を設け、これにより、ベローズ６７の固有振動数を調整してもよい。
そして、雌ネジ部７２に代わってリブ６６に単なる貫通孔を形成し、この貫通孔にボルト７３に代わって錘を挿入するように構成してもよい。このように構成した場合であっても、任意の貫通孔に錘を挿入することで、ベローズ６７の固有振動数を容易、かつ確実に調整することが可能になる。
【００４２】
また、上述の第一実施形態では、ベローズ６７に形成された平面部６９の外表面にリブ６６を設けた場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、平面部６９の内表面にリブ６６を設けてもよい。このように構成することで、例えば、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント６４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００４３】
（第二実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第二実施形態を図７、図８に基づいて説明する。
図７は、配管ジョイント８４の概略構成図、図８は、振動調整手段８８の平面図である。なお、第一実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
この第二実施形態において、ガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮機２から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する複数の燃焼器３と、少なくとも１段ずつのタービン静翼５、およびタービン動翼６を有し、燃焼器３から供給される燃焼ガスにより回転動力を発生させるタービン４とを備えている点、燃焼器３の尾筒３２、および翼環６２の外周に冷却管路５９が螺旋状に敷設されている点、冷却管路５９は、直列配置された複数の配管６３を有し、これら複数の配管６３のうち、一部の配管６３がブラケット６５を介して燃焼器３、および翼環６２に支持されている点、隣接する配管６３同士が配管ジョイント８４を介して連結されている点、配管ジョイント８４は、蛇腹状に形成されたベローズ６７と、ベローズ６７に取り付けられた振動調整手段８８とを有し、ベローズ６７の軸方向両端には、配管６３を連結するための端板７０ａ，７０ｂが溶接等により固定されている点等の基本的構成は前述の第一実施形態と同様である（以下の実施形態についても同様）。
【００４４】
ここで、図７、図８に示すように、第二実施形態の配管ジョイント８４のベローズ６７は、前述の第一実施形態のように平面部６９が形成されていない。一方、振動調整手段８８は、ベローズ６７の外周面に形成されている溝７４に嵌合可能なリング状のリブ８６を２つ有している。すなわち、ベローズ６７の外周面に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向略中央に形成されている２つの溝７４，７４にそれぞれリブ８６，８６が取り付けられている。
リブ８６は半円状に形成された２つのリブ片８７ａ，８７ａを周方向に重ね合わせてなるものであって、周方向に２分割可能に構成されている。
【００４５】
各リブ片８７ａは、断面長方形状の外周部７８を有し、この外周部７８の内周面側に、ベローズ６７の溝７４に嵌合する嵌合部７９が一体成形されている。嵌合部７９は、ベローズ６７の溝７４に対応するように先端側に向かうに従って、つまり、径方向内側に向かうに従って徐々に先細りとなるように形成されている。また、嵌合部７９には、溝７４との接触面にコーティング８９が塗布されている。コーティング８９に使用される材料としては、例えば、樹脂、プラスチック等の柔らかい材料やゴム等の柔軟な材料等であれば特に限定されるものではない。
【００４６】
各外周部７８の合わせ面、つまり、各リブ片８７ａの周方向両端には、ボルト取付け座８３が径方向外側に向かって突設されている。このボルト取付け座８３には、ボルト８２を挿通するための挿通孔（不図示）が形成されている。これら挿通孔にボルト８２を挿通し、ボルト８２の先端にナット８１を螺入することによって、２つのリブ片８７ａ，８７ａが一体化され、リング状のリブ８６が形成されるようになっている。
このような構成のもと、リブ８６は、この嵌合部７９が溝７４に嵌まり込むようにしてベローズ６７の外周面に取り付けられるので、リブ８６によってベローズ６７が拘束された状態になる。
【００４７】
したがって、上述の第二実施形態によれば、リブ８６によってベローズ６７の一部を拘束できると共に、リブ８６の重量を変化させることでベローズ６７の重量を容易に変化させることができる。このため、ベローズ６７の固有振動数を容易に調整することができる。よって、ベローズ６７の共振を確実に回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、ベローズ６７の製作時に特殊な方法を用いることなく、製作したベローズ６７にリブ８６を後付けすることができる。このため、リブ８６を後付けするだけで容易にベローズ６７の固有振動数を調整することが可能になり、ベローズ６７の製造コストの増大を防止できる。
【００４８】
ここで、リブ８６によってベローズ６７が拘束された状態において、ベローズ６７が熱延び等を起こすと、リブ８６とベローズ６７との間に無理な力が作用し、リブ８６の嵌合部７９、およびベローズ６７が摩耗してしまう虞がある。しかしながら、この第二実施形態によれば、嵌合部７９の溝７４との接触面にコーティング８９が塗布されているので、ベローズ６７とリブ８６との摩擦抵抗が低減される。このため、ベローズ６７に無理な力がかかることなく、スムーズにベローズ６７の熱延びが行われる。よって、ベローズ６７の熱変形に伴うベローズ６７とリブ８６との摩耗を防止することができる。
【００４９】
なお、上述の第二実施形態では、リブ８６を周方向に２分割とし、２つのリブ片８７ａ，８７ａを重ね合わせるように構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、リブ８６を３分割以上に分割してもよい。この場合、分割された各リブ片８７ａの周方向両端にボルト取付け座８３を設けるようにすればよい。
また、上述の第二実施形態では、リブ片８７ａのボルト取付け座８３に不図示の挿通孔を形成し、ここにボルト８２を挿通する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、２つのリブ片８７ａ，８７ａのうち、一方のボルト取付け座８３に雌ネジ部を形成し、他方のボルト取付け座８３から挿入したボルト８２を一方の取付け座８３に螺入するように構成してもよい。
【００５０】
さらに、上述の第二実施形態では、ベローズ６７の外周面に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向略中央に形成されている２つの溝７４，７４にそれぞれリブ８６，８６が取り付けられている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、少なくとも１つの溝７４にリブ８６を取り付ければよい。また、リブ８６を取り付ける箇所は、ベローズ６７の軸方向略中央に限られるものではなく、ベローズ６７の共振に応じてリブ８６の取り付け箇所を調整すればよい。
【００５１】
そして、上述の実施形態では、リブ８６をベローズ６７に外嵌固定可能に構成した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、リブ８６をベローズ６７の内周面に形成されている溝に嵌合可能に構成してもよい。
すなわち、リブ８６を構成するリブ片８７ａにおいて、外周部７８の外周面側にベローズ６７の溝に勘合する嵌合部７９を設けると共に、リブ片８７ａの周方向両端に形成されるボルト取付け座８３を径方向内側に向かって突設させてもよい。このように構成することで、リブ８６をベローズ６７に内嵌固定することが可能になる。このため、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント８４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００５２】
（第三実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第三実施形態を図９に基づいて説明する。
図９は、第三実施形態における配管ジョイント９４の概略構成図である。
同図に示すように、配管ジョイント９４に設けられている振動調整手段９８は、ベローズ６７の周囲を取り囲むように形成された蛇腹状の補強用ベローズ９７を有している。この補強用ベローズ９７の外径は、ベローズ６７の外径よりも大きく設定されている。そして、ベローズ６７に対して同心円上に配置されている。
【００５３】
補強用ベローズ９７の軸方向両端には、それぞれ環状の支持部材９１が取り付けられている。この支持部材９１は、補強用ベローズ９７をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂに取り付けるためのものであって、支持部材９１の内径は、ベローズ６７の外径よりもやや大きく設定されている。そして、補強用ベローズ９７は、この軸方向の長さをベローズ６７の軸方向の長さよりもやや長く設定され、若干圧縮した状態で支持部材９１を介して端板７０ａ，７０ｂの内面（図９における紙面中央側の面）に固定されている。
ここで、補強用ベローズ９７の圧縮力は、ベローズ６７の圧縮力と略同一であってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、ベローズ６７の固有振動数に応じて適宜調整するようにする。
【００５４】
したがって、上述の第三実施形態によれば、ベローズ６７の周囲に補強用ベローズ９７を設けるので、振動調整手段９８とベローズ６７との接触を回避でき、振動調整手段９８によるベローズ６７の損傷を回避できる。これに加え、補強用ベローズ９７を設けることにより、ベローズ６７の剛性を高めることができると共に、ベローズ６７の固有振動数を変化させることができる。このため、ベローズ６７の共振を回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
また、補強用ベローズ９７に別途高比重の樹脂（樹脂製のウェート）等を付着させることで補強用ベローズ９７自体の重量を変化させ、これによりベローズ６７の固有振動数を微調整することも可能になる。
【００５５】
なお、上述の第三実施形態では、補強用ベローズ９７の外径をベローズ６７の外径よりも大きく設定し、ベローズ６７に対して同心円上に配置した場合について説明した。しかしながら、補強用ベローズ９７によって、ベローズ６７の剛性を高めることが可能に構成されていればよく、ベローズ６７に対して補強用ベローズ９７を同心円上に配置しなくてもよい。
また、補強用ベローズ９７の外径をベローズ６７の内径よりも小さく設定し、補強用ベローズ９７をベローズ６７の内周面側に配置してもよい。このように構成することで、例えば、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント９４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００５６】
（第四実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第四実施形態を図１０、図１１に基づいて説明する。
図１０は、第四実施形態における配管ジョイント１０４の概略構成図、図１１は、図１０のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
ここで、図１０、図１１に示すように、前述の第三実施形態と第四実施形態との相違点は、前述の第三実施形態の振動調整手段９８は、補強用ベローズ９７を有しているのに対し、第四実施形態の振動調整手段１０８は、補強用ベローズ９７に代わってコイルバネ９６を複数有している点にある。
【００５７】
より詳しくは、ベローズ６７の周囲には、軸方向に沿うように形成された４つのコイルバネ１０５が周方向に等間隔に配置されている。各コイルバネ１０５の自由長は、ベローズ６７の軸方向の長さよりも長く設定されている。また、各コイルバネ１０５の軸方向両端には、このコイルバネ１０５をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂに取り付けるための略円板状の支持部材１０１が取り付けられている。
そして、各コイルバネ１０５は、圧縮された状態でベローズ６７の周囲であって端板７０ａ，７０ｂ間に、支持部材１０１を介して固定されている。
【００５８】
したがって、上述の第四実施形態によれば、前述の第三実施形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、コイルバネ１０５を圧縮した状態で取り付けているので、このコイルバネ１０５の復元力が作用し、ベローズ６７の剛性が高まる。このため、補強用ベローズ９７に代わってコイルバネ９６を設けた場合であっても、振動調整手段９８によるベローズ６７の損傷を回避しつつ、コイルバネ９６の復元力を利用してベローズ６７の固有振動数を調整することができる。よって、ベローズ６７の共振を回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することが可能になる。
【００５９】
なお、上述の第四実施形態では、ベローズ６７の外周側に、周方向に沿って等間隔に４つのコイルバネ１０５を配置した場合について説明した。しかしながら、コイルバネ１０５の配置個数は４つに限られるものではなく、少なくとも１つコイルバネ１０５が配置されていればよい。また、コイルバネ１０５を周方向に等間隔に配置しなくてもよい。
さらに、コイルバネ１０５の配置箇所は、ベローズ６７の外周側に限られるものではなく、複数のコイルバネ１０５をベローズ６７の内周側に周方向に沿って配置してもよい。このように構成することで、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができるので、前述の第三実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
（第五実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第五実施形態を図１２に基づいて説明する。
図１２は、第五実施形態における配管ジョイント１１４の概略構成図である。
同図に示すように、配管ジョイント１１４に設けられている振動調整手段１１８は、ベローズ６７の周囲に設けられた複数のコイルバネ１０５と、ベローズ６７の溝７４に塗布された充填材１１５とを有している。
ここで、ベローズ６７の周囲に設けられたコイルバネ１０５は、前述の第四実施形態におけるコイルバネ１０５と同様の構成により、支持部材１０１を介して端板７０ａ，７０ｂの内面に固定されているので、説明を省略する。
【００６１】
充填材１１５は、ベローズ６７に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向一端側（図１１における右端側）の溝７４と、この溝７４に隣接する溝７４の２つの溝７４に全周に亘って塗布されている。
充填材１１５としては、シリコン、ゴム、接着剤等を用いることができる。
【００６２】
したがって、上述の第四実施形態によれば、前述の第三実施形態と同様の効果に加え、ベローズ６７の溝７４に充填材１１５を塗布することにより、ベローズ６７の剛性をさらに高めることができる。また、ベローズ６７の質量を増加させ、ベローズ６７の共振をより確実に回避し、ベローズ６７の曲げ方向の振動を低減することができる。
さらに、ベローズ６７の溝７４に充填材１１５を塗布すればよいので、ベローズ６７の共振に対する応急処置的な対策としても実施することが可能である。
【００６３】
なお、上述の第五実施形態では、ベローズ６７に形成されている複数の溝７４のうち、軸方向一端側の溝７４と、この溝７４に隣接する溝７４の２つの溝７４に、充填材１１５が全周に亘って塗布されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、複数の溝７４うちの１部に充填材１１５が塗布されていればよい。
また、上述の第五実施形態では、ベローズ６７の外周面に形成された溝７４に充填材１１５を塗布した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ベローズ６７の内周面に形成されている溝に充填材１１５を塗布するように構成してもよい。
【００６４】
（第六実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第六実施形態を図１３に基づいて説明する。
図１３は、第六実施形態における配管ジョイント１２４の概略構成図である。
同図に示すように、第六実施形態のベローズ６７ａは、軸方向に２分割されており、２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂを形成している。２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの間には、振動調整手段１２８が設けられている。
【００６５】
振動調整手段１２８は、略環状に形成されたスペーサ１２６である。スペーサ１２６の外径は２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径よりも大きく設定されている。スペーサ１２６の材料としては、例えば、ステンレス鋼等が用いられる。しかしながら、これに限られるものではなく、鉄、ゴム等さまざまな材料を用いることが可能である。
このように構成されたスペーサ１２６は、一方のベローズ片１２５ａの端板７０ａとは反対側の端部に設けられている端板１２９ａと、他方のベローズ片１２５ｂの端板７０ｂとは反対側の端部に設けられている端板１２９ｂとにより挟持されている。
【００６６】
各端板１２９ａ，１２９ｂは、スペーサ１２６の形状に対応するように略環状に形成されている。これら端板１２９ａ，１２９ｂ、およびスペーサ１２６の外周部には、それぞれ軸方向に貫通する孔（不図示）が周方向に等間隔で複数形成されている。これら孔の一方からボルト１２７を挿入し、他方からボルト１２７にナット１２９を螺入することによって、端板１２９ａ，１２９ｂにスペーサ１２６が締結固定された状態になる。
【００６７】
したがって、上述の第六実施形態によれば、１つのベローズ６７ａを２分割して２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂを形成し、これらベローズ片１２５ａ，１２５ｂの間にスペーサ１２６を介装しているので、このスペーサ１２６の重量分ベローズ６７ａの質量を変化させることができる。このため、ベローズ６７ａの固有振動数を調整することができる。
【００６８】
ここで、スペーサ１２６の肉厚は、ベローズ６７ａ全体で必要とする固有振動数に応じて設定すればよい。すなわち、スペーサ１２６の肉厚を変化させることにより、スペーサ１２６の重量が変化し、この結果ベローズ６７ａの質量が変化することになる。このため、ベローズ片１２５ａ，１２５ｂとしては既に製作されているものをそのまま利用することができ、これらベローズ片１２５ａ，１２５ｂに何ら加工を施すことなくベローズ６７ａの固有振動数を調整することが可能になる。
また、スペーサ１２６を製作するにあたって、ゴム等の弾性を有する材料を使用する場合、スペーサ１２６によってベローズ６７ａの振動を減衰することが可能になる。
【００６９】
なお、上述の第六実施形態では、ベローズ６７ａを軸方向に２分割して２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂを形成し、これらベローズ片１２５ａ，１２５ｂの間に振動調整手段１２８であるスペーサ１２６を介装した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ベローズ６７ａを３つ以上に分割してもよい。この場合、ベローズ６７ａの分割数に応じて形成された各ベローズ片の間に、振動調整手段１２８を介装させればよい。
【００７０】
また、上述の第六実施形態では、スペーサ１２６、および端板１２９ａ，１２９ｂの外径が２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径よりも大きく設定されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、スペーサ１２６、および端板１２９ａ，１２９ｂの外径を２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径と略同一に設定、または２つのベローズ片１２５ａ，１２５ｂの外径よりも小さく設定してもよい。
このように構成することで、例えば、ベローズ６７の周囲に空きスペースを確保することができ、配管ジョイント１２４のレイアウト性を高めることが可能になる。
【００７１】
（第七実施形態）
（配管ジョイント）
次に、この発明の第七実施形態を図１４に基づいて説明する。
図１４は、第七実施形態における配管ジョイント１３４の概略構成図である。
同図に示すように、配管ジョイント１３４に設けられている振動調整手段１３８は、ベローズ６７の外周側であって、ベローズ６７の軸心を中心に対向配置された２つの防振バー１３１，１３１を有している。
ここで、以下の説明において、２つの防振バー１３１，１３１は同一構成からなるので、１つの防振バー１３１についてのみ説明する。
【００７２】
防振バー１３１は、軸方向に沿って延び、互いに直列配置された１対の支持棒１３２，１３２と、これら１対の支持棒１３２，１３２間に設けられ、１対の支持棒１３２，１３２を連結する防振ゴム１３３とで構成されている。各支持棒１３２は、それぞれベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂにボルト１３５により締結固定されている。
防振ゴム１３３の材料としては、例えば、フッ素ゴム等の耐食性のあるものが用いられる。
【００７３】
このような構成のもと、配管ジョイント１３４の両側にある配管６３（図３参照）から配管ジョイント１３４に伝達される振動は、支持棒１３２，１３２を介して防振ゴム１３３に伝達される。そして、防振ゴム１３３によりベローズ６７に伝達される振動を減衰することができる。
ここで、防振ゴム１３３による減衰量は、防振ゴム１３３の大きさを変化させることにより調整することが可能である。また、支持棒１３２の断面積を変化させることにより、支持棒１３２の剛性を変化させ、ベローズ６７の固有振動数を調整することも可能である。
したがって、上述の第七実施形態によれば、振動調整手段１３８によるベローズ６７の損傷を回避しつつ、防振バー１３１によってベローズ６７の共振を回避することができる。
【００７４】
なお、上述の第七実施形態では、ベローズ６７の外周側に、２つの防振バー１３１，１３１をベローズ６７の軸心を中心に対向配置した場合について説明した。しかしながら、防振バー１３１の設置箇所は、ベローズ６７の周囲であればどこでもよい。例えば、ベローズ６７の内周側に配置してもよい。
また、防振バー１３１の配置個数は２つに限られるものではなく、少なくとも１つの防振バー１３１が配置されていればよい。
【００７５】
さらに、上述の第七実施形態では、防振バー１３１が１対の支持棒１３２，１３２と、これら１対の支持棒１３２，１３２間に設けられた防振ゴム１３３とで構成されている場合について説明した。
しかしながら、これに限られるものではなく、例えば、３つ以上の支持棒１３２と、各支持棒１３２間に配置される複数の防振ゴム１３３とにより防振バー１３１を構成するようにしてもよい。また、例えば、１つの支持棒１３２の軸方向両端にそれぞれ防振ゴム１３３を設け、これら防振ゴム１３３をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂに固定するように構成してもよい。さらに、防振ゴム１３３のみで防振バー１３１を構成し、この防振バー１３１をベローズ６７の端板７０ａ，７０ｂ間を跨るように設けてもよい。
【００７６】
そして、上述の第七実施形態では、ベローズ６７の振動を減衰させる手段として防振ゴム１３３を用いた場合について説明した。しかしながら、防振ゴム１３３に限られるものではなく、柔軟性、弾性を確保できる材料であればよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ ガスタービン
２ 圧縮機
３ 燃焼器
６３ 配管
６４，８４，９４，１０４，１１４，１２４，１３４ 配管ジョイント
６６ リブ
６７，６７ａ ベローズ
６８，８８，９８，１０８，１１８，１２８，１３８ 振動調整手段
６９ 平面部
７２ 雌ネジ部（孔）
７３ ボルト（錘部）
７４ 溝
８６ リブ（リング部材）
８９ コーティング（熱変形許容部）
９７ 補強用ベローズ（防振部材）
１０５ コイルバネ
１１５ 充填材
１２５ａ，１２５ｂ ベローズ片
１２６ スペーサ
１３１ 防振バー
１３２ 支持棒
１３３ 防振ゴム（弾性部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのベローズと、
前記ベローズの少なくとも一部に設けられ、前記ベローズの固有振動数を調整するための振動調整手段とを備えたことを特徴とする配管ジョイント。
【請求項２】
前記ベローズの一部に蛇腹状に形成しない平面部を形成し、
前記振動調整手段は、
前記平面部に固定され、少なくとも１つの孔を有するリブと、
前記リブの孔に挿入する錘部とからなることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項３】
前記振動調整手段は、
前記ベローズの周面に周方向に沿って形成された複数の溝のうち、少なくとも１つの溝に嵌合可能なリング部材であることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項４】
前記リング部材の前記ベローズとの接触面に、前記ベローズの熱変形を許容する変形許容部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の配管ジョイント。
【請求項５】
前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲を取り囲むように略管状に形成された少なくとも１つの防振部材であることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項６】
前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に設けられた複数のコイルバネであって、これらコイルバネは、圧縮変形した状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項７】
前記振動調整手段は、
前記ベローズの周面に形成されている複数の溝のうちの少なくとも１部に塗布された充填材であることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項８】
前記ベローズを軸方向に分割して複数のベローズ片を形成し、
前記振動調整手段は、各ベローズ片間に配置されたスペーサであって、
このスペーサを介して各ベローズ片が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項９】
前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に配置され、前記ベローズの軸方向に沿って設けられた少なくとも１つの防振バーであることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項１０】
前記防振バーは、
軸方向に沿って延び、互いに直列に配置された少なくとも２つの支持棒と、
各支持棒間に設けられた弾性部とで構成されていることを特徴とする請求項９に記載の配管ジョイント。
【請求項１１】
圧縮空気を生成する圧縮機と、
この圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記圧縮空気、および前記燃焼ガスの一部を所定の箇所に導く複数の配管と、
請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の配管ジョイントとを備え、
前記複数の配管の一部を前記配管ジョイントを介して接続したことを特徴とするガスタービン。
【請求項１２】
前記燃焼器の周囲に配置され、前記圧縮空気を流通して前記燃焼器を冷却する複数の配管の間に、前記配管ジョイントを設けたことを特徴とする請求項１１に記載のガスタービン。
【請求項１】
１つのベローズと、
前記ベローズの少なくとも一部に設けられ、前記ベローズの固有振動数を調整するための振動調整手段とを備えたことを特徴とする配管ジョイント。
【請求項２】
前記ベローズの一部に蛇腹状に形成しない平面部を形成し、
前記振動調整手段は、
前記平面部に固定され、少なくとも１つの孔を有するリブと、
前記リブの孔に挿入する錘部とからなることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項３】
前記振動調整手段は、
前記ベローズの周面に周方向に沿って形成された複数の溝のうち、少なくとも１つの溝に嵌合可能なリング部材であることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項４】
前記リング部材の前記ベローズとの接触面に、前記ベローズの熱変形を許容する変形許容部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の配管ジョイント。
【請求項５】
前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲を取り囲むように略管状に形成された少なくとも１つの防振部材であることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項６】
前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に設けられた複数のコイルバネであって、これらコイルバネは、圧縮変形した状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項７】
前記振動調整手段は、
前記ベローズの周面に形成されている複数の溝のうちの少なくとも１部に塗布された充填材であることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項８】
前記ベローズを軸方向に分割して複数のベローズ片を形成し、
前記振動調整手段は、各ベローズ片間に配置されたスペーサであって、
このスペーサを介して各ベローズ片が直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項９】
前記振動調整手段は、前記ベローズの周囲に配置され、前記ベローズの軸方向に沿って設けられた少なくとも１つの防振バーであることを特徴とする請求項１に記載の配管ジョイント。
【請求項１０】
前記防振バーは、
軸方向に沿って延び、互いに直列に配置された少なくとも２つの支持棒と、
各支持棒間に設けられた弾性部とで構成されていることを特徴とする請求項９に記載の配管ジョイント。
【請求項１１】
圧縮空気を生成する圧縮機と、
この圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を供給して燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記圧縮空気、および前記燃焼ガスの一部を所定の箇所に導く複数の配管と、
請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の配管ジョイントとを備え、
前記複数の配管の一部を前記配管ジョイントを介して接続したことを特徴とするガスタービン。
【請求項１２】
前記燃焼器の周囲に配置され、前記圧縮空気を流通して前記燃焼器を冷却する複数の配管の間に、前記配管ジョイントを設けたことを特徴とする請求項１１に記載のガスタービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−５８６０８（Ｐ２０１１−５８６０８Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１２１８０（Ｐ２００９−２１２１８０）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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