ガスタービン
【課題】ロータ回転軸の軸ズレ防止を図ることができるガスタービンを提供する。
【解決手段】車室壁２１と車室壁２１の径方向内側に配置されるベアリングケース２２とを連結するストラット２３と、車室壁２１の内周面に沿って設けられる外側ディフューザ２４と、ベアリングケース２２の外周面に沿って設けられる内側ディフューザ２５と、ストラット２３を覆うストラットカバー２６と、内側ディフューザ２５の内側でベアリングケース２２を覆う隔壁２８とを備えるガスタービンにおいて、冷却空気Ｗの流入孔３１と、車室壁２１と外側ディフューザ２４との間に形成される第一流路Ｒ１と、ストラット２３とストラットカバー２６との間に形成される第二流路Ｒ２と、内側ディフューザ２５と隔壁２８との間に形成される第三流路Ｒ３と、内側ディフューザ２５に設けられる流出孔５１とを備える。
【解決手段】車室壁２１と車室壁２１の径方向内側に配置されるベアリングケース２２とを連結するストラット２３と、車室壁２１の内周面に沿って設けられる外側ディフューザ２４と、ベアリングケース２２の外周面に沿って設けられる内側ディフューザ２５と、ストラット２３を覆うストラットカバー２６と、内側ディフューザ２５の内側でベアリングケース２２を覆う隔壁２８とを備えるガスタービンにおいて、冷却空気Ｗの流入孔３１と、車室壁２１と外側ディフューザ２４との間に形成される第一流路Ｒ１と、ストラット２３とストラットカバー２６との間に形成される第二流路Ｒ２と、内側ディフューザ２５と隔壁２８との間に形成される第三流路Ｒ３と、内側ディフューザ２５に設けられる流出孔５１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気室に冷却構造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、燃焼器内に燃料ガスと圧縮空気とを供給して燃焼させることで高温、高圧の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスによってタービンを駆動させて回転動力を生み出すことができる。そして、タービンを駆動させた後の燃焼ガスは、排気室のディフューザにおいて静圧に変換された後に大気に放出される。
このようなガスタービンにおいては、高効率化に伴ってタービンに供給される燃焼ガス温度は非常に高温となっている。このため、タービンにおけるほぼ全ての構成部品の冷却を行なっており、また、上記排気室内に関しても確実に冷却も行なう必要がある。
【０００３】
上述のような排気室に冷却構造を備えたガスタービンは、例えば特許文献１に開示されており、このガスタービンの排気室は車室壁とストラットとを備えている。このストラットは、車室壁の径方向内側に配置されるとともにロータを支持する軸受部を内部に収容するベアリングケースに接続されて、このベアリングケースを車室壁に支持し、周方向に一定間隔を空けて複数設けられている。そして、このストラットの外周側に設けられるストラットカバーとストラットとの間に形成される冷却流路を通じて冷却空気を排気室内に供給し、排気室におけるディフューザ、ストラット、ストラットカバー等の構成部品を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４３３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のガスタービンの排気室においては、ほぼ全ての構成部品が板金溶接によって製作されており、周方向に配置される各ストラットについても、製作時の寸法公差が大きくなっている。この結果、上記冷却流路を通じて供給される冷却空気流量の差による冷却効果に差異が発生し、排気室内の各構成部品の熱伸縮量に温度偏差が出てしまう。従って、特にストラットにおいては、周方向のストラット毎の熱伸縮量の違いによって、ベアリングケース及びロータの軸ズレが発生し、回転体と静止体の接触やガスタービンの性能低下につながるおそれがあった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ロータ回転軸の軸ズレ防止を図ることの可能な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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るガスタービンは、軸線中心に円筒状をなして排気室の外形を形成する車室壁と、前記車室壁の径方向内側に配置されて、ロータの軸受部を支持するベアリングケースと、前記ベアリングケースの外周面上に周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記車室壁と前記ベアリングケースとを連結するストラットと、前記車室壁の内周面に沿って設けられる外側ディフューザと、前記ベアリングケースの外周面に沿って設けられる内側ディフューザと、前記外側ディフューザと前記内側ディフューザとを連結し、前記ストラットを外周側から覆うストラットカバーと、前記内側ディフューザと前記ベアリングケースとの間に設けられ、前記ベアリングケースを外周側から覆う隔壁とを備えるガスタービンであって、前記車室壁に設けられ、外部から冷却空気を取り込む流入孔と、前記車室壁と前記外側ディフューザとの間に形成され、前記流入孔に連通して前記冷却空気が流通する第一流路と、前記ストラットと前記ストラットカバーとの間に形成され、前記第一流路に連通して前記冷却空気が流通する第二流路と、前記内側ディフューザと前記隔壁との間に形成され、前記第二流路に連通して前記冷却空気が流通する第三流路と、前記第二流路と前記第三流路のうちの少なくとも一方に設けられる流量調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このようなガスタービンにおいては、流入孔から冷却空気が取り込まれ、この冷却空気が第一流路、第二流路及び第三流路を流通した後に、外側ディフューザ及び内側ディフューザによって囲まれるディフューザ部内の燃焼ガス中に流出するまでに、冷却空気は、排気室の構成部品である車室壁、外側ディフューザ、ストラット、ストラットカバー、内側ディフューザ及び隔壁を冷却する。この際、流入孔から取りこまれた冷却空気は、流量調整手段によって流量調節されている。このため、上記構成部品の製作寸法公差によって第一流路、第二流路及び第三流路の寸法が周方向に不均一になっている場合にも、周方向に同流量の冷却空気を流通させることができる。この結果、全てのストラットに対してストラットの熱伸縮量を均一にすることができる。
【０００９】
また、前記流量調整手段は、前記第二流路に設けられ、前記ストラットカバーの内周面から突出して、前記ストラットとの間に設けられるオリフィスであってもよい。
【００１０】
第二流路にオリフィスを設けることによって、ストラット及びストラットカバー毎の製作寸法公差に関わらず、周方向全てのストラットとストラットカバーとの間の流路面積を一定にすることができる。このため、全ての第二流路を流通する冷却空気を同じ流量にすることができ、ストラット毎の冷却効果のバラツキを回避することが可能となる。従って、ストラット毎の熱伸縮量の偏差によって引き起こされるロータ回転軸の軸ズレを防止することができ、ガスタービンの性能向上に繋がる。
【００１１】
さらに、前記流量調整手段は、前記第三流路の軸線方向の冷却空気の流れ方向の下流側に設けられる流出孔であってもよい。
【００１２】
周方向各々の第二流路内を流通した冷却空気は、第三流路、即ち、流出孔の手前で一つに合流することとなる。一方、最終段動翼を出た燃焼ガスが排出する上記ディフューザ部の入口部は、圧力変動が大きく、周方向に圧力分布が発生しやすい。前記第三流路の軸方向の冷却空気の流れ方向の下流側に流出孔を設ければ、流出孔が冷却空気流の絞りとして機能して、冷却空気流に圧力損失が与えられ、第三流路を形成するチャンバー内の周方向の圧力分布の不均一さを低減することができる。周方向各々の第二流路を流通する冷却空気の流量は、この第三流路内の圧力と、上記流入孔外側における圧力との差圧によって決定されるため、周方向の圧力分布が均一となることで、周方向各々の第二流路内を流通する冷却空気の流量のバラツキを低減でき、ストラット毎の熱伸縮量の偏差によって引き起こされるロータ回転軸の軸ズレを防止することができる。
【００１３】
また、前記流入孔は、該流入孔の開口面積を変更可能とする蓋部材を有していてもよい。
【００１４】
流入孔へは、外部からの接近が容易であるため、このような蓋部材によって、冷却空気の取り込み量の調整を外部から行なうことができ、排気室内へ流入する冷却空気の総流量を任意の流量に容易に調整できる。従って、上記構成部品の冷却量の調整を行なうことが容易に可能となる。
【００１５】
また、前記流出孔は、前記ストラットカバーよりも軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置されていてもよい。
【００１６】
ガスタービンの軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の上流側においては、軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の下流側と比較して静圧基準で負圧量が大きくなっているため、差圧によって冷却空気を取り込む際には、より円滑に多くの冷却空気を吸引して取り込むことが可能となり、上記構成部品に対してより高い冷却効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガスタービンによれば、流量調整手段によって冷却空気を外側ディフューザと内側ディフューザとで囲まれるディフューザ部内へ周方向均一に排出することでストラット毎の熱伸縮量を均一にでき、ロータ回転軸の軸ズレを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
【図２】排気室のストラット設置部分を拡大して示す図である。
【図３】排気室のストラット設置部分を軸線方向から見た図である。
【図４】排気室の車室壁における流入孔と蓋とを拡大して示す図である。
【図５】ストラットカバー内のオリフィスを示す図であって、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】流入孔とオリフィスとチャンバーと流出孔との関係を簡略化して示すものであって、図２のＡ―Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第一実施形態に係るガスタービン１について説明する。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮機１１において生成された圧縮空気を燃焼器１２で燃料と混合した後に燃焼し、高温、高圧の燃焼ガスＷ１を生成するように構成されている。また、ガスタービン１は、燃焼ガスＷ１をタービン１３へ流入させることによって、このタービン１３のロータ１４を軸線Ｐ回りに回転させ、回転動力を得るようになっている。さらに、タービン１３は、例えば図示しない発電機に接続され、この回転動力によって発電が行なわれる。
そして、上記燃焼ガスＷ１はタービン１３を回転させた後に、排気室１５を通じて排気される。
なお、以下では、ガスタービン１の圧縮機１１側（図１の紙面左側）を軸線Ｐ方向上流側と称し、排気室１５側（図１の紙面右側）を軸線Ｐ方向下流側と称する。
【００２０】
図２及び図３に示すように、排気室１５は、車室壁２１と、車室壁２１の径方向内側に配置されるベアリングケース２２と、車室壁２１とベアリングケース２２とを連結するストラット２３とを備えている。
また、排気室１５は、車室壁２１の内周面に沿って設けられる外側ディフューザ２４と、ベアリングケース２２の外周面に沿って設けられる内側ディフューザ２５と、これら外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とを連結するとともにストラット外周２３ａを覆うストラットカバー２６と、内側ディフューザ２５とベアリングケース２２との間に設けられる隔壁２８とを備えている。
【００２１】
車室壁２１は、軸線Ｐを中心とした円筒状をなし、排気室１５の外形を形成する部材である。
ベアリングケース２２は、車室壁２１の径方向内側に配置されるとともに、上記ロータ１４の軸受部２７を内部に収容して支持する軸線Ｐを中心とした円筒状をなす部材である。
【００２２】
ストラット２３は、その一端２３Ａがベアリングケース２２の外周面上に結合され、ストラット２３の他端２３Ｂは車室壁２１に結合されている。即ち、このストラット２３は、一端２３Ａから径方向外側に向かうに従って軸線Ｐ回り一方側に向かうように延在しており、周方向に一定間隔をあけて複数（本実施形態では６個）設けられている。これにより、ベアリングケース２２と車室壁２１とがストラット２３によって連結されている。
【００２３】
外側ディフューザ２４は、車室壁２１の径方向内側に、車室壁２１の内周面に沿って設けられる軸線Ｐを中心とした略円筒状をなす部材である。また、上記ストラット２３はこの外側ディフューザ２４を貫通している。
【００２４】
内側ディフューザ２５は、ベアリングケース２２の径方向外側に、ベアリングケース２２の外周面に沿って設けられる軸線Ｐを中心とした略円筒状をなす部材である。また、上記ストラット２３はこの内側ディフューザ２５を貫通している。
【００２５】
ストラットカバー２６は、外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とを連結するとともにストラット２３をその延在方向にわたって周囲から覆う部材である。
【００２６】
隔壁２８は、内側ディフューザ２５とベアリングケース２２との間に設けられる軸線Ｐを中心とした略円筒状をなす部材であり、第二流路Ｒ２を流通した冷却空気Ｗが、ベアリングケース２２及び軸受部２７を介して直接ロータ１４へ流入するのを防止するものである。
【００２７】
次に、冷却空気Ｗの流通する流路について説明する。排気室１５は、冷却空気Ｗの流入孔３１と、第一流路Ｒ１と第二流路Ｒ２と流出孔５１を有する第三流路Ｒ３との３つの流路とを備えている。また、排気室１５は、外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とで囲まれ、タービン１３から出た燃焼ガスＷ１が流れる環状の空間を形成するディフューザ部５３を備える。
【００２８】
流入孔３１は、車室壁２１に貫通して、車室壁２１の径方向内側と外側とを連通し、外部から冷却空気Ｗが流通可能な開口部である。そして、この流入孔３１は周方向に一定の間隔を空けて複数（本実施形態では６個）設けられ、各々の流入孔３１は、周方向に隣接するストラット２３同士のちょうど中間部に配置されている。
【００２９】
さらに、図４に示すように、各々の流入孔３１には円盤状をなす蓋（蓋部材）３２がボルト３３によって固定されており、この蓋３２は、網部材３４と、この網部材３４をさらに径方向外側から覆う蓋本体３５と、網部材３４を径方向内側から支持する蓋支持部材３７を有している。また、この蓋本体３５においては蓋本体３５の中心から一定の半径を有する円周上に一定間隔を空けて配置される貫通孔３６が複数（本実施形態では８個）設けられている。即ち、この貫通孔３６のみから網部材３４が外部に露出している状態で、この貫通孔３６を通じて車室壁２１の内外が連通されている。
【００３０】
第一流路Ｒ１は、車室壁２１と外側ディフューザ２４の間の空間に形成されており、また、この空間と流入孔３１とが連通されており、冷却空気Ｗは流入孔３１から流入して、第一流路Ｒ１内を流通可能とされている。
【００３１】
第二流路Ｒ２は、ストラットカバー２６とストラット２３との間の空間に形成されており、また、この空間と第一流路Ｒ１とが連通されており、冷却空気Ｗは第一流路Ｒ１から流入して、第二流路Ｒ２内を流通可能とされている。
【００３２】
第三流路Ｒ３は、内側ディフューザ２５と隔壁２８との間の空間に形成されており、また、この空間と第二流路Ｒ２とが連通され、冷却空気Ｗは第二流路Ｒ２から流入して、第三流路Ｒ３内を流通可能とされている。
【００３３】
ディフューザ部５３は、外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とに囲まれ、最終段動翼部５２からの燃焼ガスＷ１がディフューザ入口部５３ａより流入する環状空間である。
【００３４】
さらに、図５及び図６に示すように、排気室１５は、第二流路Ｒ２、即ちストラットカバー２６とストラット２３との間に設けられるオリフィス（流量調整手段）６１と、第三流路Ｒ３、即ち内側ディフューザ２５と隔壁２８との間に設けられ、冷却空気Ｗの流れ方向の下流側に流出孔（流量調整手段）５１を有するチャンバー６３とを備えている。
【００３５】
オリフィス６１は、第二流路Ｒ２内に設けられストラットカバー２６の内周面に突出して設けられ、ストラット２３との間に流路面積を有する部材であり、オリフィス内周６１ａ及びストラット外周２３ａは寸法精度を向上するように機械加工が施されている。そして、全ての第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量を均一化するように、同じ流路面積を有するオリフィス６１が全てのストラットカバー２６に設けられている。
【００３６】
チャンバー６３は、第三流路Ｒ３を形成し、内側ディフューザ２５と隔壁２８とで囲まれて周方向に連通する環状空間であり、チャンバー６３内の軸線Ｐ方向の冷却空気Ｗの流れ方向の下流側に流出孔５１が配置されている。
【００３７】
流出孔５１は、内側ディフューザ２５の軸線Ｐ方向の燃焼ガスＷ１の流れ方向であって、上流側のディフューザ入口部５３ａに周方向に一定の間隔を空けて設けられる開口部である。流出孔５１は、内側ディフューザ２５の内外を連通し、第三流路Ｒ３を流通した冷却空気Ｗがタービン１３内の最終段動翼部５２の出口直後のディフューザ部５３に流入可能とされている。
【００３８】
このようなガスタービン１においては、車室壁２１の流入孔３１から外気を冷却空気Ｗとして取り込み、第一流路Ｒ１へ流入させる。この際、タービン１３の最終段動翼部５２を出た燃焼ガスＷ１が排出するディフューザ入口部５３ａの圧力（静圧基準）は負圧の状態となっており、冷却空気Ｗはこの負圧によって自動的に流入孔３１から吸引され、ディフューザ部５３の内部に取り込まれることになる。そして、第一流路Ｒ１を冷却空気Ｗが流通する間に、車室壁２１及び外側ディフューザ２４は冷却空気Ｗにより冷却される。
【００３９】
その後、周方向各々の第二流路Ｒ２に流入した冷却空気Ｗは、ストラットカバー２６内に設けられたオリフィス６１によって、全ての第二流路Ｒ２内において、オリフィス６１を流れる上流側と下流側の冷却空気Ｗの間で、一定の差圧が確保されて、冷却空気Ｗの流量が調節される。従って、周方向各々の第二流路Ｒ２内を流通する冷却空気Ｗの流量のバラツキを抑制することができる。
【００４０】
そして、周方向各々の第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗは、オリフィス６１によって流量調節されるとともに、ストラットカバー２６及びストラット２３を冷却して、第三流路Ｒ３に流入する。
【００４１】
第三流路Ｒ３では、内側ディフューザ２５及び隔壁２８は冷却空気により冷却される。
【００４２】
ここで、周方向各々の第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量は、この第三流路Ｒ３内の圧力と、第一流路Ｒ１内の圧力との差圧によって決定される。一方、第三流路Ｒ３内の冷却空気Ｗは、燃焼ガスＷ１が流下するディフューザ部５３のディフューザ入口部５３ａに吹き出す。ディフューザ入口部５３ａは、最終段動翼部５２を出た燃焼ガスＷ１が流出する位置にあり、周方向に不均一な圧力分布となっている。
【００４３】
また、第二流路Ｒ２に設けるオリフィス６１が正常に機能するためには、オリフィス６１の上流側と下流側の冷却空気Ｗの差圧を安定させることが必要であり、第三流路Ｒ３内の圧力（静圧基準）を安定させる必要がある。
【００４４】
冷却空気Ｗが吹き出すディフューザ入口部５３ａは、前述のように周方向の圧力分布が不均一であり、圧力変動が大きい。そのため、第三流路Ｒ３の軸線Ｐ方向の冷却空気Ｗの流れ方向の下流側に絞りを目的とした流出孔５１を環状に設けている。ディフューザ入口部５３ａの周方向の圧力変動を吸収できる程度の十分な圧力損失を流出孔５１から吹き出す冷却空気Ｗに与えることにより、ディフューザ部５３の圧力変動の影響を受けず、第三流路Ｒ３の周方向の圧力を安定させることができる。
【００４５】
第三流路Ｒ３の周方向の圧力を安定させることにより、オリフィス６１を流れる上流側と下流側の冷却空気Ｗの間の差圧が安定し、周方向各々の第二流路Ｒ２内を流通する冷却空気Ｗの流量のバラツキを低減でき、ストラット２３毎の熱伸縮量の偏差を低減することが可能となる。
【００４６】
なお、チャンバー６３は、流入孔３１から流入し、ストラット２３の廻りを流れる冷却空気Ｗの全量に比較して、十分な容量を備えることが望ましい。冷却空気Ｗの流量に比較してチャンバー６３の容量が大きければ、冷却空気Ｗの流量が変動しても常にチャンバー６３内を一定の圧力に維持できる。
【００４７】
ここで、流入孔３１においては、蓋本体３５に設けられた貫通孔３６を通じて冷却空気Ｗが流入するが、網部材３４によってゴミ、塵及び埃等の流入を防ぐことができる。
また、ガスタービンの試運転の段階で、チューニング作業の一環としてストラット２３の廻りを流れる冷却空気Ｗの総流量を調整する場合がある。このような場合、流入孔３１から供給される冷却空気Ｗの流路面積を調整する。即ち、孔径の異なる蓋本体３５に交換する等によって、蓋本体３５に設けられた貫通孔３６の孔径を変更して、容易に孔径を変更することができる。このような方法で、流入孔３１から排気室１５内に流入する冷却空気Ｗの総流量を任意の値に調整することが可能となる。
【００４８】
また、タービン１３で仕事を終えた燃焼ガスＷ１は、ディフューザ部５３においては、軸線Ｐ方向下流側に流通するに従って圧力（静圧）が回復するため、軸線Ｐ方向上流側の方が静圧基準の負圧量が大きくなっている。本実施形態では流出孔５１が内側ディフューザ２５の軸線Ｐ方向上流側に設けられているため、より多くの冷却空気Ｗを円滑に流入孔３１から取り込むことが可能となり、排気室１５内の上記構成部品の冷却効果を向上することができる。
【００４９】
ここで、ストラット２３はベアリングケース２２の接線方向から突出するように接続されている。ストラット２３が熱によって伸縮した際、各ストラット２３毎の熱による伸縮量が均一である場合には、このベアリングケース２２が軸線Ｐ中心に回転することになり、ロータ１４の回転軸の軸ズレを回避することができる。
【００５０】
本実施形態のガスタービン１によれば、流入孔３１より取り込まれた冷却空気Ｗは、第二流路Ｒ２に設けられたオリフィス６１によって、各第二流路Ｒ２の流路面積を一定に保持できる。また、流出孔５１の手前に設けられたチャンバー６３によって、周方向の圧力分布を一定にすることができる。この結果、周方向に分離されて第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量を全ての第二流路Ｒ２において同じ流量に保持することができ、周方向の構成部品の冷却効果のバラツキを解消することが可能となる。従って、周方向各々のストラット２３の熱による伸縮量を均一にでき、ベアリングケース２２を軸線Ｐ回りに回転させることによって、ロータ１４回転軸の軸ズレを抑制することが可能となる。
【００５１】
また、蓋本体３５の流入孔３１の開口面積を容易に変更できるため、排気室１５内へ流入する冷却空気Ｗの総流量を任意の流量に容易に調整できる。従って、上記構成部品の冷却量の調整を行なうことが容易に可能となる。
【００５２】
さらに、ディフューザ部５３の軸線Ｐ方向上流側のディフューザ入口部５３ａに流出孔５１を設けることによって、冷却空気Ｗの取り込みの円滑化及び流量の増大を図ることが可能となり、排気室１５内の上記構成部品の冷却効果が向上しガスタービン１の性能向上を達成できる。
【００５３】
また、冷却空気Ｗが第一流路Ｒ１から第三流路Ｒ３を流通する際、上記構成部品と冷却空気Ｗとの間の熱交換によって冷却空気Ｗが加熱され、発生するドラフト効果により、チャンバー６３内で周方向に不均一な圧力分布が発生する場合もあるが、前述のオリフィス６１にて適度な圧力損失(ドラフト効果に対し十分大きな圧損)を与えることにより、ドラフト効果による影響を無視しうる程小さくすることができ、冷却空気Ｗの流量を均一化できる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態についての詳細説明を行なったが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、ストラットカバー２６の内周面に機械加工等を適用し、周方向各々の第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量を一定にすることが可能であれば、第二流路Ｒ２にオリフィス６１を設ける必要はない。
【００５５】
また、流出孔５１手前の第三流路Ｒ３内の周方向の圧力分布が一定であれば、流出孔５１を設けなくともよい。
【００５６】
また、実施形態においては、ストラット２３はベアリングケース２２の接線方向に突出するように設けられているが、例えば、径方向外側に向かって突出して設けられていてもよく、またストラット２３の数量も６個には限られない。
【００５７】
さらに、流入孔３１からの冷却空気Ｗは、負圧によって吸引して取り込んでいるが、ファン等を用いて流入孔３１より押し込むことによって取り込んでもよい。
【００５８】
そして、流出孔５１はディフューザ部５３の軸線Ｐ方向上流側のディフューザ入口部５３ａに配置されているが、軸線Ｐ方向下流側に配置することも可能である。この場合、軸線Ｐ方向上流側と比較し、負圧量が小さくなってしまうため、冷却空気Ｗの取り込み量が減少するが、流入孔３１の孔径を大きくする等で流量の調整を行なうことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…ガスタービン、１１…圧縮機、１２…燃焼器、１３…タービン、１４…ロータ、１５…排気室、２１…車室壁、２２…ベアリングケース、２３…ストラット、２３ａ…ストラット外周、２３Ａ…一端、２３Ｂ…他端、２４…外側ディフューザ、２５…内側ディフューザ、２６…ストラットカバー、２７…軸受部、２８…隔壁、３１…流入孔、３２…蓋（蓋部材）、３３…ボルト、３４…網部材、３５…蓋本体、３６…貫通孔、３７…蓋支持部材、５１…流出孔、５２…最終段動翼部、５３…ディフューザ部、５３ａ…ディフューザ入口部、６１…オリフィス、６１ａ…オリフィス内周、６３…チャンバー、Ｗ…冷却空気、Ｗ１…燃焼ガス、Ｐ…軸線、Ｒ１…第一流路、Ｒ２…第二流路、Ｒ３…第三流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気室に冷却構造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、燃焼器内に燃料ガスと圧縮空気とを供給して燃焼させることで高温、高圧の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスによってタービンを駆動させて回転動力を生み出すことができる。そして、タービンを駆動させた後の燃焼ガスは、排気室のディフューザにおいて静圧に変換された後に大気に放出される。
このようなガスタービンにおいては、高効率化に伴ってタービンに供給される燃焼ガス温度は非常に高温となっている。このため、タービンにおけるほぼ全ての構成部品の冷却を行なっており、また、上記排気室内に関しても確実に冷却も行なう必要がある。
【０００３】
上述のような排気室に冷却構造を備えたガスタービンは、例えば特許文献１に開示されており、このガスタービンの排気室は車室壁とストラットとを備えている。このストラットは、車室壁の径方向内側に配置されるとともにロータを支持する軸受部を内部に収容するベアリングケースに接続されて、このベアリングケースを車室壁に支持し、周方向に一定間隔を空けて複数設けられている。そして、このストラットの外周側に設けられるストラットカバーとストラットとの間に形成される冷却流路を通じて冷却空気を排気室内に供給し、排気室におけるディフューザ、ストラット、ストラットカバー等の構成部品を冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４３３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のガスタービンの排気室においては、ほぼ全ての構成部品が板金溶接によって製作されており、周方向に配置される各ストラットについても、製作時の寸法公差が大きくなっている。この結果、上記冷却流路を通じて供給される冷却空気流量の差による冷却効果に差異が発生し、排気室内の各構成部品の熱伸縮量に温度偏差が出てしまう。従って、特にストラットにおいては、周方向のストラット毎の熱伸縮量の違いによって、ベアリングケース及びロータの軸ズレが発生し、回転体と静止体の接触やガスタービンの性能低下につながるおそれがあった。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ロータ回転軸の軸ズレ防止を図ることの可能な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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るガスタービンは、軸線中心に円筒状をなして排気室の外形を形成する車室壁と、前記車室壁の径方向内側に配置されて、ロータの軸受部を支持するベアリングケースと、前記ベアリングケースの外周面上に周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記車室壁と前記ベアリングケースとを連結するストラットと、前記車室壁の内周面に沿って設けられる外側ディフューザと、前記ベアリングケースの外周面に沿って設けられる内側ディフューザと、前記外側ディフューザと前記内側ディフューザとを連結し、前記ストラットを外周側から覆うストラットカバーと、前記内側ディフューザと前記ベアリングケースとの間に設けられ、前記ベアリングケースを外周側から覆う隔壁とを備えるガスタービンであって、前記車室壁に設けられ、外部から冷却空気を取り込む流入孔と、前記車室壁と前記外側ディフューザとの間に形成され、前記流入孔に連通して前記冷却空気が流通する第一流路と、前記ストラットと前記ストラットカバーとの間に形成され、前記第一流路に連通して前記冷却空気が流通する第二流路と、前記内側ディフューザと前記隔壁との間に形成され、前記第二流路に連通して前記冷却空気が流通する第三流路と、前記第二流路と前記第三流路のうちの少なくとも一方に設けられる流量調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このようなガスタービンにおいては、流入孔から冷却空気が取り込まれ、この冷却空気が第一流路、第二流路及び第三流路を流通した後に、外側ディフューザ及び内側ディフューザによって囲まれるディフューザ部内の燃焼ガス中に流出するまでに、冷却空気は、排気室の構成部品である車室壁、外側ディフューザ、ストラット、ストラットカバー、内側ディフューザ及び隔壁を冷却する。この際、流入孔から取りこまれた冷却空気は、流量調整手段によって流量調節されている。このため、上記構成部品の製作寸法公差によって第一流路、第二流路及び第三流路の寸法が周方向に不均一になっている場合にも、周方向に同流量の冷却空気を流通させることができる。この結果、全てのストラットに対してストラットの熱伸縮量を均一にすることができる。
【０００９】
また、前記流量調整手段は、前記第二流路に設けられ、前記ストラットカバーの内周面から突出して、前記ストラットとの間に設けられるオリフィスであってもよい。
【００１０】
第二流路にオリフィスを設けることによって、ストラット及びストラットカバー毎の製作寸法公差に関わらず、周方向全てのストラットとストラットカバーとの間の流路面積を一定にすることができる。このため、全ての第二流路を流通する冷却空気を同じ流量にすることができ、ストラット毎の冷却効果のバラツキを回避することが可能となる。従って、ストラット毎の熱伸縮量の偏差によって引き起こされるロータ回転軸の軸ズレを防止することができ、ガスタービンの性能向上に繋がる。
【００１１】
さらに、前記流量調整手段は、前記第三流路の軸線方向の冷却空気の流れ方向の下流側に設けられる流出孔であってもよい。
【００１２】
周方向各々の第二流路内を流通した冷却空気は、第三流路、即ち、流出孔の手前で一つに合流することとなる。一方、最終段動翼を出た燃焼ガスが排出する上記ディフューザ部の入口部は、圧力変動が大きく、周方向に圧力分布が発生しやすい。前記第三流路の軸方向の冷却空気の流れ方向の下流側に流出孔を設ければ、流出孔が冷却空気流の絞りとして機能して、冷却空気流に圧力損失が与えられ、第三流路を形成するチャンバー内の周方向の圧力分布の不均一さを低減することができる。周方向各々の第二流路を流通する冷却空気の流量は、この第三流路内の圧力と、上記流入孔外側における圧力との差圧によって決定されるため、周方向の圧力分布が均一となることで、周方向各々の第二流路内を流通する冷却空気の流量のバラツキを低減でき、ストラット毎の熱伸縮量の偏差によって引き起こされるロータ回転軸の軸ズレを防止することができる。
【００１３】
また、前記流入孔は、該流入孔の開口面積を変更可能とする蓋部材を有していてもよい。
【００１４】
流入孔へは、外部からの接近が容易であるため、このような蓋部材によって、冷却空気の取り込み量の調整を外部から行なうことができ、排気室内へ流入する冷却空気の総流量を任意の流量に容易に調整できる。従って、上記構成部品の冷却量の調整を行なうことが容易に可能となる。
【００１５】
また、前記流出孔は、前記ストラットカバーよりも軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置されていてもよい。
【００１６】
ガスタービンの軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の上流側においては、軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の下流側と比較して静圧基準で負圧量が大きくなっているため、差圧によって冷却空気を取り込む際には、より円滑に多くの冷却空気を吸引して取り込むことが可能となり、上記構成部品に対してより高い冷却効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガスタービンによれば、流量調整手段によって冷却空気を外側ディフューザと内側ディフューザとで囲まれるディフューザ部内へ周方向均一に排出することでストラット毎の熱伸縮量を均一にでき、ロータ回転軸の軸ズレを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
【図２】排気室のストラット設置部分を拡大して示す図である。
【図３】排気室のストラット設置部分を軸線方向から見た図である。
【図４】排気室の車室壁における流入孔と蓋とを拡大して示す図である。
【図５】ストラットカバー内のオリフィスを示す図であって、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】流入孔とオリフィスとチャンバーと流出孔との関係を簡略化して示すものであって、図２のＡ―Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第一実施形態に係るガスタービン１について説明する。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮機１１において生成された圧縮空気を燃焼器１２で燃料と混合した後に燃焼し、高温、高圧の燃焼ガスＷ１を生成するように構成されている。また、ガスタービン１は、燃焼ガスＷ１をタービン１３へ流入させることによって、このタービン１３のロータ１４を軸線Ｐ回りに回転させ、回転動力を得るようになっている。さらに、タービン１３は、例えば図示しない発電機に接続され、この回転動力によって発電が行なわれる。
そして、上記燃焼ガスＷ１はタービン１３を回転させた後に、排気室１５を通じて排気される。
なお、以下では、ガスタービン１の圧縮機１１側（図１の紙面左側）を軸線Ｐ方向上流側と称し、排気室１５側（図１の紙面右側）を軸線Ｐ方向下流側と称する。
【００２０】
図２及び図３に示すように、排気室１５は、車室壁２１と、車室壁２１の径方向内側に配置されるベアリングケース２２と、車室壁２１とベアリングケース２２とを連結するストラット２３とを備えている。
また、排気室１５は、車室壁２１の内周面に沿って設けられる外側ディフューザ２４と、ベアリングケース２２の外周面に沿って設けられる内側ディフューザ２５と、これら外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とを連結するとともにストラット外周２３ａを覆うストラットカバー２６と、内側ディフューザ２５とベアリングケース２２との間に設けられる隔壁２８とを備えている。
【００２１】
車室壁２１は、軸線Ｐを中心とした円筒状をなし、排気室１５の外形を形成する部材である。
ベアリングケース２２は、車室壁２１の径方向内側に配置されるとともに、上記ロータ１４の軸受部２７を内部に収容して支持する軸線Ｐを中心とした円筒状をなす部材である。
【００２２】
ストラット２３は、その一端２３Ａがベアリングケース２２の外周面上に結合され、ストラット２３の他端２３Ｂは車室壁２１に結合されている。即ち、このストラット２３は、一端２３Ａから径方向外側に向かうに従って軸線Ｐ回り一方側に向かうように延在しており、周方向に一定間隔をあけて複数（本実施形態では６個）設けられている。これにより、ベアリングケース２２と車室壁２１とがストラット２３によって連結されている。
【００２３】
外側ディフューザ２４は、車室壁２１の径方向内側に、車室壁２１の内周面に沿って設けられる軸線Ｐを中心とした略円筒状をなす部材である。また、上記ストラット２３はこの外側ディフューザ２４を貫通している。
【００２４】
内側ディフューザ２５は、ベアリングケース２２の径方向外側に、ベアリングケース２２の外周面に沿って設けられる軸線Ｐを中心とした略円筒状をなす部材である。また、上記ストラット２３はこの内側ディフューザ２５を貫通している。
【００２５】
ストラットカバー２６は、外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とを連結するとともにストラット２３をその延在方向にわたって周囲から覆う部材である。
【００２６】
隔壁２８は、内側ディフューザ２５とベアリングケース２２との間に設けられる軸線Ｐを中心とした略円筒状をなす部材であり、第二流路Ｒ２を流通した冷却空気Ｗが、ベアリングケース２２及び軸受部２７を介して直接ロータ１４へ流入するのを防止するものである。
【００２７】
次に、冷却空気Ｗの流通する流路について説明する。排気室１５は、冷却空気Ｗの流入孔３１と、第一流路Ｒ１と第二流路Ｒ２と流出孔５１を有する第三流路Ｒ３との３つの流路とを備えている。また、排気室１５は、外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とで囲まれ、タービン１３から出た燃焼ガスＷ１が流れる環状の空間を形成するディフューザ部５３を備える。
【００２８】
流入孔３１は、車室壁２１に貫通して、車室壁２１の径方向内側と外側とを連通し、外部から冷却空気Ｗが流通可能な開口部である。そして、この流入孔３１は周方向に一定の間隔を空けて複数（本実施形態では６個）設けられ、各々の流入孔３１は、周方向に隣接するストラット２３同士のちょうど中間部に配置されている。
【００２９】
さらに、図４に示すように、各々の流入孔３１には円盤状をなす蓋（蓋部材）３２がボルト３３によって固定されており、この蓋３２は、網部材３４と、この網部材３４をさらに径方向外側から覆う蓋本体３５と、網部材３４を径方向内側から支持する蓋支持部材３７を有している。また、この蓋本体３５においては蓋本体３５の中心から一定の半径を有する円周上に一定間隔を空けて配置される貫通孔３６が複数（本実施形態では８個）設けられている。即ち、この貫通孔３６のみから網部材３４が外部に露出している状態で、この貫通孔３６を通じて車室壁２１の内外が連通されている。
【００３０】
第一流路Ｒ１は、車室壁２１と外側ディフューザ２４の間の空間に形成されており、また、この空間と流入孔３１とが連通されており、冷却空気Ｗは流入孔３１から流入して、第一流路Ｒ１内を流通可能とされている。
【００３１】
第二流路Ｒ２は、ストラットカバー２６とストラット２３との間の空間に形成されており、また、この空間と第一流路Ｒ１とが連通されており、冷却空気Ｗは第一流路Ｒ１から流入して、第二流路Ｒ２内を流通可能とされている。
【００３２】
第三流路Ｒ３は、内側ディフューザ２５と隔壁２８との間の空間に形成されており、また、この空間と第二流路Ｒ２とが連通され、冷却空気Ｗは第二流路Ｒ２から流入して、第三流路Ｒ３内を流通可能とされている。
【００３３】
ディフューザ部５３は、外側ディフューザ２４と内側ディフューザ２５とに囲まれ、最終段動翼部５２からの燃焼ガスＷ１がディフューザ入口部５３ａより流入する環状空間である。
【００３４】
さらに、図５及び図６に示すように、排気室１５は、第二流路Ｒ２、即ちストラットカバー２６とストラット２３との間に設けられるオリフィス（流量調整手段）６１と、第三流路Ｒ３、即ち内側ディフューザ２５と隔壁２８との間に設けられ、冷却空気Ｗの流れ方向の下流側に流出孔（流量調整手段）５１を有するチャンバー６３とを備えている。
【００３５】
オリフィス６１は、第二流路Ｒ２内に設けられストラットカバー２６の内周面に突出して設けられ、ストラット２３との間に流路面積を有する部材であり、オリフィス内周６１ａ及びストラット外周２３ａは寸法精度を向上するように機械加工が施されている。そして、全ての第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量を均一化するように、同じ流路面積を有するオリフィス６１が全てのストラットカバー２６に設けられている。
【００３６】
チャンバー６３は、第三流路Ｒ３を形成し、内側ディフューザ２５と隔壁２８とで囲まれて周方向に連通する環状空間であり、チャンバー６３内の軸線Ｐ方向の冷却空気Ｗの流れ方向の下流側に流出孔５１が配置されている。
【００３７】
流出孔５１は、内側ディフューザ２５の軸線Ｐ方向の燃焼ガスＷ１の流れ方向であって、上流側のディフューザ入口部５３ａに周方向に一定の間隔を空けて設けられる開口部である。流出孔５１は、内側ディフューザ２５の内外を連通し、第三流路Ｒ３を流通した冷却空気Ｗがタービン１３内の最終段動翼部５２の出口直後のディフューザ部５３に流入可能とされている。
【００３８】
このようなガスタービン１においては、車室壁２１の流入孔３１から外気を冷却空気Ｗとして取り込み、第一流路Ｒ１へ流入させる。この際、タービン１３の最終段動翼部５２を出た燃焼ガスＷ１が排出するディフューザ入口部５３ａの圧力（静圧基準）は負圧の状態となっており、冷却空気Ｗはこの負圧によって自動的に流入孔３１から吸引され、ディフューザ部５３の内部に取り込まれることになる。そして、第一流路Ｒ１を冷却空気Ｗが流通する間に、車室壁２１及び外側ディフューザ２４は冷却空気Ｗにより冷却される。
【００３９】
その後、周方向各々の第二流路Ｒ２に流入した冷却空気Ｗは、ストラットカバー２６内に設けられたオリフィス６１によって、全ての第二流路Ｒ２内において、オリフィス６１を流れる上流側と下流側の冷却空気Ｗの間で、一定の差圧が確保されて、冷却空気Ｗの流量が調節される。従って、周方向各々の第二流路Ｒ２内を流通する冷却空気Ｗの流量のバラツキを抑制することができる。
【００４０】
そして、周方向各々の第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗは、オリフィス６１によって流量調節されるとともに、ストラットカバー２６及びストラット２３を冷却して、第三流路Ｒ３に流入する。
【００４１】
第三流路Ｒ３では、内側ディフューザ２５及び隔壁２８は冷却空気により冷却される。
【００４２】
ここで、周方向各々の第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量は、この第三流路Ｒ３内の圧力と、第一流路Ｒ１内の圧力との差圧によって決定される。一方、第三流路Ｒ３内の冷却空気Ｗは、燃焼ガスＷ１が流下するディフューザ部５３のディフューザ入口部５３ａに吹き出す。ディフューザ入口部５３ａは、最終段動翼部５２を出た燃焼ガスＷ１が流出する位置にあり、周方向に不均一な圧力分布となっている。
【００４３】
また、第二流路Ｒ２に設けるオリフィス６１が正常に機能するためには、オリフィス６１の上流側と下流側の冷却空気Ｗの差圧を安定させることが必要であり、第三流路Ｒ３内の圧力（静圧基準）を安定させる必要がある。
【００４４】
冷却空気Ｗが吹き出すディフューザ入口部５３ａは、前述のように周方向の圧力分布が不均一であり、圧力変動が大きい。そのため、第三流路Ｒ３の軸線Ｐ方向の冷却空気Ｗの流れ方向の下流側に絞りを目的とした流出孔５１を環状に設けている。ディフューザ入口部５３ａの周方向の圧力変動を吸収できる程度の十分な圧力損失を流出孔５１から吹き出す冷却空気Ｗに与えることにより、ディフューザ部５３の圧力変動の影響を受けず、第三流路Ｒ３の周方向の圧力を安定させることができる。
【００４５】
第三流路Ｒ３の周方向の圧力を安定させることにより、オリフィス６１を流れる上流側と下流側の冷却空気Ｗの間の差圧が安定し、周方向各々の第二流路Ｒ２内を流通する冷却空気Ｗの流量のバラツキを低減でき、ストラット２３毎の熱伸縮量の偏差を低減することが可能となる。
【００４６】
なお、チャンバー６３は、流入孔３１から流入し、ストラット２３の廻りを流れる冷却空気Ｗの全量に比較して、十分な容量を備えることが望ましい。冷却空気Ｗの流量に比較してチャンバー６３の容量が大きければ、冷却空気Ｗの流量が変動しても常にチャンバー６３内を一定の圧力に維持できる。
【００４７】
ここで、流入孔３１においては、蓋本体３５に設けられた貫通孔３６を通じて冷却空気Ｗが流入するが、網部材３４によってゴミ、塵及び埃等の流入を防ぐことができる。
また、ガスタービンの試運転の段階で、チューニング作業の一環としてストラット２３の廻りを流れる冷却空気Ｗの総流量を調整する場合がある。このような場合、流入孔３１から供給される冷却空気Ｗの流路面積を調整する。即ち、孔径の異なる蓋本体３５に交換する等によって、蓋本体３５に設けられた貫通孔３６の孔径を変更して、容易に孔径を変更することができる。このような方法で、流入孔３１から排気室１５内に流入する冷却空気Ｗの総流量を任意の値に調整することが可能となる。
【００４８】
また、タービン１３で仕事を終えた燃焼ガスＷ１は、ディフューザ部５３においては、軸線Ｐ方向下流側に流通するに従って圧力（静圧）が回復するため、軸線Ｐ方向上流側の方が静圧基準の負圧量が大きくなっている。本実施形態では流出孔５１が内側ディフューザ２５の軸線Ｐ方向上流側に設けられているため、より多くの冷却空気Ｗを円滑に流入孔３１から取り込むことが可能となり、排気室１５内の上記構成部品の冷却効果を向上することができる。
【００４９】
ここで、ストラット２３はベアリングケース２２の接線方向から突出するように接続されている。ストラット２３が熱によって伸縮した際、各ストラット２３毎の熱による伸縮量が均一である場合には、このベアリングケース２２が軸線Ｐ中心に回転することになり、ロータ１４の回転軸の軸ズレを回避することができる。
【００５０】
本実施形態のガスタービン１によれば、流入孔３１より取り込まれた冷却空気Ｗは、第二流路Ｒ２に設けられたオリフィス６１によって、各第二流路Ｒ２の流路面積を一定に保持できる。また、流出孔５１の手前に設けられたチャンバー６３によって、周方向の圧力分布を一定にすることができる。この結果、周方向に分離されて第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量を全ての第二流路Ｒ２において同じ流量に保持することができ、周方向の構成部品の冷却効果のバラツキを解消することが可能となる。従って、周方向各々のストラット２３の熱による伸縮量を均一にでき、ベアリングケース２２を軸線Ｐ回りに回転させることによって、ロータ１４回転軸の軸ズレを抑制することが可能となる。
【００５１】
また、蓋本体３５の流入孔３１の開口面積を容易に変更できるため、排気室１５内へ流入する冷却空気Ｗの総流量を任意の流量に容易に調整できる。従って、上記構成部品の冷却量の調整を行なうことが容易に可能となる。
【００５２】
さらに、ディフューザ部５３の軸線Ｐ方向上流側のディフューザ入口部５３ａに流出孔５１を設けることによって、冷却空気Ｗの取り込みの円滑化及び流量の増大を図ることが可能となり、排気室１５内の上記構成部品の冷却効果が向上しガスタービン１の性能向上を達成できる。
【００５３】
また、冷却空気Ｗが第一流路Ｒ１から第三流路Ｒ３を流通する際、上記構成部品と冷却空気Ｗとの間の熱交換によって冷却空気Ｗが加熱され、発生するドラフト効果により、チャンバー６３内で周方向に不均一な圧力分布が発生する場合もあるが、前述のオリフィス６１にて適度な圧力損失(ドラフト効果に対し十分大きな圧損)を与えることにより、ドラフト効果による影響を無視しうる程小さくすることができ、冷却空気Ｗの流量を均一化できる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態についての詳細説明を行なったが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、ストラットカバー２６の内周面に機械加工等を適用し、周方向各々の第二流路Ｒ２を流通する冷却空気Ｗの流量を一定にすることが可能であれば、第二流路Ｒ２にオリフィス６１を設ける必要はない。
【００５５】
また、流出孔５１手前の第三流路Ｒ３内の周方向の圧力分布が一定であれば、流出孔５１を設けなくともよい。
【００５６】
また、実施形態においては、ストラット２３はベアリングケース２２の接線方向に突出するように設けられているが、例えば、径方向外側に向かって突出して設けられていてもよく、またストラット２３の数量も６個には限られない。
【００５７】
さらに、流入孔３１からの冷却空気Ｗは、負圧によって吸引して取り込んでいるが、ファン等を用いて流入孔３１より押し込むことによって取り込んでもよい。
【００５８】
そして、流出孔５１はディフューザ部５３の軸線Ｐ方向上流側のディフューザ入口部５３ａに配置されているが、軸線Ｐ方向下流側に配置することも可能である。この場合、軸線Ｐ方向上流側と比較し、負圧量が小さくなってしまうため、冷却空気Ｗの取り込み量が減少するが、流入孔３１の孔径を大きくする等で流量の調整を行なうことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…ガスタービン、１１…圧縮機、１２…燃焼器、１３…タービン、１４…ロータ、１５…排気室、２１…車室壁、２２…ベアリングケース、２３…ストラット、２３ａ…ストラット外周、２３Ａ…一端、２３Ｂ…他端、２４…外側ディフューザ、２５…内側ディフューザ、２６…ストラットカバー、２７…軸受部、２８…隔壁、３１…流入孔、３２…蓋（蓋部材）、３３…ボルト、３４…網部材、３５…蓋本体、３６…貫通孔、３７…蓋支持部材、５１…流出孔、５２…最終段動翼部、５３…ディフューザ部、５３ａ…ディフューザ入口部、６１…オリフィス、６１ａ…オリフィス内周、６３…チャンバー、Ｗ…冷却空気、Ｗ１…燃焼ガス、Ｐ…軸線、Ｒ１…第一流路、Ｒ２…第二流路、Ｒ３…第三流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線中心に円筒状をなして排気室の外形を形成する車室壁と、
前記車室壁の径方向内側に配置されて、ロータの軸受部を支持するベアリングケースと、
前記ベアリングケースの外周面上に周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記車室壁と前記ベアリングケースとを連結するストラットと、
前記車室壁の内周面に沿って設けられる外側ディフューザと、
前記ベアリングケースの外周面に沿って設けられる内側ディフューザと、
前記外側ディフューザと前記内側ディフューザとを連結し、前記ストラットを外周側から覆うストラットカバーと、
前記内側ディフューザと前記ベアリングケースとの間に設けられ、前記ベアリングケースを外周側から覆う隔壁とを備えるガスタービンであって、
前記車室壁に設けられ、外部から冷却空気を取り込む流入孔と、
前記車室壁と前記外側ディフューザとの間に形成され、前記流入孔に連通して前記冷却空気が流通する第一流路と、
前記ストラットと前記ストラットカバーとの間に形成され、前記第一流路に連通して前記冷却空気が流通する第二流路と、
前記内側ディフューザと前記隔壁との間に形成され、前記第二流路に連通して前記冷却空気が流通する第三流路と、
前記第二流路と前記第三流路のうちの少なくとも一方に設けられる流量調整手段とを備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記流量調整手段は、前記第二流路に設けられ、前記ストラットカバーの内周面から突出して、前記ストラットとの間に設けられるオリフィスであることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記流量調整手段は、前記第三流路の軸線方向の冷却空気の流れ方向の下流側に設けられる流出孔であることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン。
【請求項４】
前記流入孔は、該流入孔の開口面積を変更可能とする蓋部材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービン。
【請求項５】
前記流出孔は、前記ストラットカバーよりも軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン。
【請求項１】
軸線中心に円筒状をなして排気室の外形を形成する車室壁と、
前記車室壁の径方向内側に配置されて、ロータの軸受部を支持するベアリングケースと、
前記ベアリングケースの外周面上に周方向に間隔を空けて複数設けられ、前記車室壁と前記ベアリングケースとを連結するストラットと、
前記車室壁の内周面に沿って設けられる外側ディフューザと、
前記ベアリングケースの外周面に沿って設けられる内側ディフューザと、
前記外側ディフューザと前記内側ディフューザとを連結し、前記ストラットを外周側から覆うストラットカバーと、
前記内側ディフューザと前記ベアリングケースとの間に設けられ、前記ベアリングケースを外周側から覆う隔壁とを備えるガスタービンであって、
前記車室壁に設けられ、外部から冷却空気を取り込む流入孔と、
前記車室壁と前記外側ディフューザとの間に形成され、前記流入孔に連通して前記冷却空気が流通する第一流路と、
前記ストラットと前記ストラットカバーとの間に形成され、前記第一流路に連通して前記冷却空気が流通する第二流路と、
前記内側ディフューザと前記隔壁との間に形成され、前記第二流路に連通して前記冷却空気が流通する第三流路と、
前記第二流路と前記第三流路のうちの少なくとも一方に設けられる流量調整手段とを備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
前記流量調整手段は、前記第二流路に設けられ、前記ストラットカバーの内周面から突出して、前記ストラットとの間に設けられるオリフィスであることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項３】
前記流量調整手段は、前記第三流路の軸線方向の冷却空気の流れ方向の下流側に設けられる流出孔であることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン。
【請求項４】
前記流入孔は、該流入孔の開口面積を変更可能とする蓋部材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービン。
【請求項５】
前記流出孔は、前記ストラットカバーよりも軸線方向の燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５７３０２（Ｐ２０１３−５７３０２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７０７６（Ｐ２０１１−１９７０７６）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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