(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンの運転停止時における車室の変形を抑制する。【解決手段】一実施形態に係る冷却空気供給装置は、ガスタービンの車室７の内部空間８に冷却空気を供給する冷却空気供給部１００を備えたタービン車室６であって、前記冷却空気供給部は、前記車室の上半部７ａ内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器３の径方向外側の第１領域８１に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部１１０と、前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域８２に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部１２０と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの車室の内部空間に冷却空気を供給する冷却空気供給部を備えたタービン車室であって、
前記冷却空気供給部は、
前記車室の上半部内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部と、
前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部と、
を含むタービン車室。
【請求項２】
前記車室は、前記車室に支持され、燃焼器の径方向内側の前記ロータ廻りに環状に形成され、周方向に複数に分割された変向部を備え、
前記変向部の一部は、前記第２供給部の連通孔に対向して配置されている
請求項１に記載のタービン車室。
【請求項３】
前記車室は、前記変向部と前記変向部に対向する前記車室の内壁面とにより囲まれ、前記変向部に沿って周方向に延在する環状に形成された空洞部を含む
請求項２に記載のタービン車室。
【請求項４】
前記第１供給部は、複数のノズルを含み、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、
を含む
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項５】
前記頂部供給部は、前記車室の頂部に配置された単一の前記ノズルを含み、前記少なくとも一対の側部供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている
請求項４に記載のタービン車室。
【請求項６】
前記頂部供給部は、２以上の前記ノズルを含み、
２以上の前記ノズルは、前記車室の頂部近傍の前記頂部を挟んで前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている
請求項４に記載のタービン車室。
【請求項７】
前記第１供給部は、
前記複数のノズルに冷却空気を供給する第１付属配管を含み、
前記第１付属配管は、
前記頂部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記頂部供給部の上流側に配置された第１オリフィスと、
前記側部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記側部供給部の上流側に配置された第２オリフィスと、
を含み、
前記第１オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より小さく形成されている、
請求項４乃至６のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項８】
前記第２供給部は、
前記第２領域の前記車室に形成された連通孔と、
前記車室に固定され、前記連通孔に接続する第２付属配管と、
前記第２供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記第２付属配管の上流側に配置された第３オリフィスと、
を含み、
前記第３オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第１オリフィス及び前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より大きく形成されている、
請求項７に記載のタービン車室。
【請求項９】
前記連通孔は、前記ロータ中心を含んだ前記鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている一対の連通孔である請求項８に記載のタービン車室。
【請求項１０】
前記第２供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を基準として周方向に±２０度の角度範囲に設けられる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項１１】
前記変向部は、前記ロータに冷却空気を供給するためのマニホールドを形成する外壁面である
請求項２乃至１０のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項１２】
前記側部供給部の２以上の前記ノズルは、前記ロータの中心軸の前記鉛直面を基準として周方向に±９０度の角度範囲に設けられる
請求項４乃至１１の何れか一項に記載のタービン車室。
【請求項１３】
前記頂部供給部又は前記側部供給部は、筒形状を有するノズル本体部を有し、
前記ノズル本体部は、前記ノズル本体部の内部と前記第１領域とを連通する開口が前記ノズル本体部の側面に前記ノズル本体部の周方向に沿って複数形成されている
請求項４乃至９又は１２のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項１４】
前記ロータと、
前記複数の燃焼器と、
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の前記タービン車室と、
を備えるガスタービン。
【請求項１５】
ガスタービンの車室の変形を防止する車室の変形防止方法であって、
前記ガスタービンの運転を停止するステップと、
前記車室の上半部に設けられた冷却空気供給部から前記車室の内部空間に冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記冷却空気を供給するステップは、
前記内部空間のうち、前記車室内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられた第１供給部から前記第１領域に冷却空気を供給するステップと、
前記内部空間のうち、前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられた第２供給部から前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップと、
を含む
タービン車室の変形防止方法。
【請求項１６】
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
を更に含む、
請求項１５に記載のタービン車室の変形防止方法。
【請求項１７】
前記第１供給部は、第１オリフィスを備えた頂部供給部と、第２オリフィスを備えた側部供給部と、を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第１領域に対面する前記車室のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記第１領域に対面する前記車室の周方向の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィスの何れか又は全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、を含む、
請求項１６に記載のタービン車室の変形防止方法。
【請求項１８】
前記第２供給部は、第３オリフィスを備えた第２付属配管を含み、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第２領域に対面する中間車室のメタル温度及びロータの中心軸に対して前記中間車室の鉛直方向の反対側の前記車室の下半部のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記中間車室の上部と下部の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィス又は前記第３オリフィスの何れか又は全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、を更に含む、
請求項１７に記載のタービン車室の変形防止方法。
【請求項１９】
前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップは、前記第１領域に供給する前記冷却空気の供給量よりも多くの前記冷却空気を前記第２領域に供給する
請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のタービン車室の変形防止方法。
【請求項２０】
前記第１供給部は、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、を含み、
前記第１供給部から前記第１領域に前記冷却空気を供給するステップは、
前記第１供給部の前記頂部供給部に供給される前記冷却空気の総供給量よりも多くの前記冷却空気を、前記第１供給部の前記側部供給部に供給する
請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載のタービン車室の変形防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タービン車室、ガスタービン及びタービン車室の変形防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、大気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、燃料に圧縮空気を混合して燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより回転するロータと、ロータを回転可能に収容する車室と、を備えている。このガスタービンで、燃焼器への燃料供給が停止された状態では、燃焼器を収容する車室内に高温の気体が滞留し、車室内の上部と下部とにメタル温度差が生じる。この結果、温度の高い車室上部が温度の低い車室下部に対して相対的に膨張し、車室が猫の背中のように変形する、いわゆるキャットバック現象が発生するおそれがある。
【０００３】
このキャットバック現象が発生すると、ロータと静止体との間の隙間が部分的に狭まり、ロータと静止体とが接触するおそれがある。
【０００４】
そこで、このキャットバック現象を防ぐため、以下の特許文献１では、車室内に空気を噴出するパージ装置を提案している。このパージ装置は、車室内の上部空間に滞留する気体を攪拌する全体撹拌用空気を噴出するとともに、車室内の淀み部に向かって淀み部撹拌用空気を噴出するように構成されている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９９８９２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、特許文献１に記載のパージ装置であっても、車室内の淀み部は、ロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向内側の領域に存在しており、パージ装置が配置された空間とは複数の燃焼器によって隔てられている。そのため、淀み部撹拌用空気が車室内の淀み部に行き届いているとは言えず、車室内の上部と下部とのメタル温度差を抑制する効果が低下するおそれがある。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ガスタービンの運転停止時における車室の変形を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン車室は、
ガスタービンの車室の内部空間に冷却空気を供給する冷却空気供給部を備えたタービン車室であって、
前記冷却空気供給部は、
前記車室の上半部内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部と、
前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部と、
を含む。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に冷却空気を供給する第１供給部に加えて、径方向内側の第２領域に冷却空気を供給するための第２供給部を第２領域に面して設けたので、複数の燃焼器の径方向外側の第１領域からでは冷却空気を十分に供給できないおそれがある第２領域に冷却空気を十分に供給できる。これにより、車室内の上部と下部とのメタル温度差を縮小して、タービン車室の変形を抑制できる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記車室は、前記車室に支持され、燃焼器の径方向内側の前記ロータ廻りに環状に形成され、周方向に複数に分割された変向部を備え、
前記変向部の一部は、前記第２供給部の連通孔に対向して配置されている。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、第２供給部の連通孔から供給された冷却空気は、対向する変向部に衝突し、周方向に拡散して、燃焼器の径方向内側の淀み部の空間を撹拌、希釈して、燃焼器の第２領域の空間が冷却される。その結果、燃焼器の第２領域の空間近傍の車室高さ方向の中間位置におけるタービン車室の壁温が低下して、車室高さ方向の中間位置におけるタービン車室上半部と下半部の車室壁の温度差が縮小され、車室の変形が抑制される。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記車室は、前記変向部と前記変向部に対向する前記車室の内壁面とにより囲まれ、前記変向部に沿って周方向に延在する環状に形成された空洞部を含んでいる。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、空洞部に沿って冷却空気が流れるので、燃焼器の径方向内側の淀み部の空間が冷却空気により撹拌、希釈され、タービン車室の中間高さの円錐領域の上部と下部のメタル温度差が縮小される。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、前記第１供給部は、複数のノズルを含み、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、
を含んでいる。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、第１領域の中でも温度が高い空気が溜まりやすい第１領域の頂部を挟んだ周方向の空間に第１供給部から冷却空気を供給し易くなる。これにより、車室内の上部と下部とのメタル温度差を縮小できる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記頂部供給部は、前記車室の頂部に配置された単一の前記ノズルを含み、前記少なくとも一対の側部供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、第１領域において、頂部を挟んだ周方向の空間に冷却空気が均等に供給され、第１領域の周方向の車室メタル温度が均一化され、車室の上部と下部とのメタル温度差が縮小される。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記頂部供給部は、２以上の前記ノズルを含み、
２以上の前記ノズルは、前記車室の頂部近傍の前記頂部を挟んで前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、第１領域の雰囲気温度が一層均一化され、車室の上部と下部とのメタル温度差が一層縮小される。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（４）乃至（６）の何れかの構成において、
前記第１供給部は、
前記複数のノズルに冷却空気を供給する第１付属配管を含み、
前記第１付属配管は、
前記頂部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記頂部供給部の上流側に配置された第１オリフィスと、
前記側部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記側部供給部の上流側に配置された第２オリフィスと、
を含み、
前記第１オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より小さく形成されている。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、頂部近傍の車室壁温の過冷却が抑制されるので、第１領域の周方向の車室壁温分布が一層平準化される。その結果、車室壁の上部と下部のメタル温度差を小さくできる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記第２供給部は、
前記第２領域の前記車室に形成された連通孔と、
前記車室に固定され、前記連通孔に接続する第２付属配管と、
前記第２供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記第２付属配管の上流側に配置された第３オリフィスと、
を含み、
前記第３オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第１オリフィス及び前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より大きく形成されている。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、第２領域における周方向の雰囲気温度が平準化され、車室中間高さである円錐領域の車室メタル温度が平準化される。その結果、円錐領域の車室上半部と下半部のメタル温度差が小さくなり、キャットバック現象が抑制される。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、前記連通孔は、前記ロータ中心を含んだ前記鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている一対の連通孔である。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、複数の連通孔を備えるので、第２領域を形成する空洞部における雰囲気空気の周方向の拡散が進み、円錐領域の車室上半部と下半部のメタル温度差が縮小する。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、前記第２供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を基準として周方向に±２０度の角度範囲に設けられている。
【００２７】
上記（１０）の構成によれば、第２領域の中でも温度が高い空気が溜まりやすい第２領域の上方の領域に第２供給部から冷却空気を供給し易くなる。これにより、車室内の上部と下部とのメタル温度差を効率的に抑制できる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（１０）の何れかの構成において、前記変向部は、前記ロータに冷却空気を供給するためのマニホールドを形成する外壁面である。
【００２９】
上記（１１）の構成によれば、ロータに冷却空気を供給するためのマニホールドを形成する外壁面を利用して、第２領域の広い範囲に冷却空気を供給できる。
【００３０】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（４）乃至（１１）の何れかの構成において、前記側部供給部の２以上の前記ノズルは、前記ロータの中心軸の前記鉛直面を基準として周方向に±９０度の角度範囲に設けられる。
【００３１】
上記（１２）の構成によれば、第１供給部の配置位置を工夫することで第１領域の全体に冷却空気を効率的に供給できる。
【００３２】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（４）乃至（９）又は（１２）の何れかの構成において、
前記頂部供給部又は前記側部供給部は、筒形状を有するノズル本体部を有し、
前記ノズル本体部は、前記ノズル本体部の内部と前記第１領域とを連通する開口が前記ノズル本体部の側面に前記ノズル本体部の周方向に沿って複数形成されている。
【００３３】
上記（１３）の構成によれば、簡単な構造のノズルによって第１領域の広い範囲に冷却空気を供給できる。
【００３４】
（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
前記ロータと、
前記複数の燃焼器と、
上記（１）乃至（１３）の何れかの構成の前記タービン車室と、
を備える。
【００３５】
上記（１４）の構成によれば、上記（１）乃至（１３）の何れかの構成の冷却空気供給装置を備えるので、車室内の上部と下部とのメタル温度差を抑制して、車室の変形を抑制できる。
【００３６】
（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン車室の変形防止方法は、
ガスタービンの車室の変形を防止する車室の変形防止方法であって、
前記ガスタービンの運転を停止するステップと、
前記車室の上半部に設けられた冷却空気供給部から前記車室の内部空間に冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記冷却空気を供給するステップは、
前記内部空間のうち、前記車室内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられた第１供給部から前記第１領域に冷却空気を供給するステップと、
前記内部空間のうち、前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられた第２供給部から前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップと、
を含む。
【００３７】
上記（１５）の方法によれば、複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられた第２供給部から第２領域に冷却空気を供給するので、複数の燃焼器の径方向外側の第１領域からでは冷却空気を十分に供給できないおそれがある第２領域に冷却空気を十分に供給できる。これにより、車室内の上部と下部とのメタル温度差を抑制して、車室の変形を抑制できる。
【００３８】
（１６）幾つかの実施形態では、上記（１５）の方法において、前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
を更に含む。
【００３９】
上記（１６）の方法によれば、第１供給部から第１領域に供給する冷却空気量と、第２供給部から第２領域に供給する冷却空気量の流量配分を調整するので、車室の上半部と下半部のメタル温度差を縮小できる。
【００４０】
（１７）幾つかの実施形態では、上記（１６）の方法において、
前記第１供給部は、第１オリフィスを備えた頂部供給部と、第２オリフィスを備えた側部供給部と、を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第１領域に対面する前記車室のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記第１領域に対面する前記車室の周方向の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィスの何れか又は前記第１オリフィス及び前記第２オリフィスの全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、を含む。
【００４１】
上記（１７）の方法によれば、第１領域に対面する周方向の車室のメタル温度の平準化がなされ、車室の上部と下部のメタル温度差が縮小する。
【００４２】
（１８）幾つかの実施形態では、上記（１７）の方法において、
前記第２供給部は、第３オリフィスを備えた第２付属配管を含み、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第２領域に対面する中間車室のメタル温度及びロータの中心軸に対して前記中間車室の鉛直方向の反対側の前記車室の下半部のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記中間車室の上部と下部の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィス又は前記第３オリフィスの何れか又は前記第１オリフィス及び前記第２オリフィス及び前記第３オリフィスの全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、
を更に含む。
【００４３】
上記（１８）の方法によれば、第２供給部から冷却空気が供給される第２領域の雰囲気空気の周方向の温度が平準化され、円錐領域の上部と下部のメタル温度差が縮小する。
【００４４】
（１９）幾つかの実施形態では、上記（１６）乃至（１８）の何れかの方法において、前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップは、前記第１領域に供給する前記冷却空気の供給量よりも多くの前記冷却空気を前記第２領域に供給する。
【００４５】
上述したように、車室内の上部と下部とのメタル温度差を抑制するためには、第１領域よりも多くの冷却空気を第２領域に供給するとよい。したがって、上記（１９）の方法によれば、車室内の上部と下部とのメタル温度差を効果的に抑制できる。
【００４６】
（２０）幾つかの実施形態では、上記（１６）乃至（１９）の何れかの方法において、
前記第１供給部は、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、を含み、
前記第１供給部から前記第１領域に前記冷却空気を供給するステップは、
前記第１供給部の前記頂部供給部に供給される前記冷却空気の総供給量よりも多くの前記冷却空気を、前記第１供給部の前記側部供給部に供給する。
【００４７】
上記（２０）の方法によれば、車室頂部近傍の車室の過冷却が回避され、第１領域に対面する車室メタル温度が一層平準化される。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービンの運転停止時における車室の変形を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスタービンの構成を概略的に示す図である。
【図２】ガスタービンの燃焼器周辺の構成を説明するための図である。
【図３】幾つかの実施形態に係る第１供給部における一実施形態のノズルの構造を説明するための図であり、該ノズルの軸線方向に沿った断面を模式的に示した図である。
【図４】第１供給部及び第２供給部の配置位置の一実施形態について説明するための図であり、圧縮機側からタービン側に向かって燃焼器の周辺を見たときの模式的な図である。
【図５】第１供給部及び第２供給部の配置位置の他の実施形態について説明するための図であり、圧縮機側からタービン側に向かって燃焼器の周辺を見たときの模式的な図である。
【図６】第１供給部及び第２供給部の配置位置のさらに他の実施形態について説明するための図であり、圧縮機側からタービン側に向かって燃焼器の周辺を見たときの模式的な図である。
【図７】は、一実施形態の車室のメタル温度の分布を示す図である。
【図８】は、他の実施形態の車室のメタル温度の分布を示す図である。
【図９】一実施形態に係る車室の変形防止方法の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００５１】
図１は、本発明の一実施形態に係るガスタービンの構成を概略的に示す図である。
図２は、ガスタービンの燃焼器周辺の構成を説明するための図である。
図３は、幾つかの実施形態に係る第１供給部における一実施形態のノズルの構造を説明するための図であり、該ノズルの軸線方向に沿った断面を模式的に示した図である。
図４は、第１供給部及び第２供給部の配置位置の一実施形態について説明するための図であり、後述する圧縮機側からタービン側に向かって後述する燃焼器の周辺を見たときの模式的な図である。
図５は、第１供給部及び第２供給部の配置位置の他の実施形態について説明するための図であり、圧縮機側からタービン側に向かって燃焼器の周辺を見たときの模式的な図である。
図６は、第１供給部及び第２供給部の配置位置のさらに他の実施形態について説明するための図であり、圧縮機側からタービン側に向かって燃焼器の周辺を見たときの模式的な図である。
図７は、一実施形態の車室のメタル温度の分布を示す図である。
図８は、他の実施形態の車室のメタル温度の分布を示す図である。
図９は、一実施形態に係る車室の変形防止方法の処理得順を示すフローチャートである。
【００５２】
図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、圧縮機２、燃焼器３、及び、タービン４を備えており、例えば発電機Ｇ等の外部機器を駆動するものである。発電用のガスタービン１の場合、ロータ５には発電機Ｇが連結される。
圧縮機２は、外部の空気である大気を吸入して圧縮し、圧縮された空気を１つ以上の燃焼器３に供給するものである。
【００５３】
一実施形態に係るガスタービン１では、ガスタービン１のタービン車室６は、ロータ５の中心軸ＡＸを含む水平面で分割されている。タービン車室６の筐体を形成する車室７は、該水平面よりも上側の車室７の上半部７ａと、該水平面よりも下側の車室７の下半部７ｂとからなり、水平面で２分割されている。また、タービン車室６の軸方向上流側は、圧縮機２の圧縮機車室２１に接続し、軸方向下流側はタービン４に接続している。圧縮機２の出口にはディフューザ９がロータ５の廻りに環状に形成され、ディフューザ９の出口はタービン車室６に開口している。
【００５４】
燃焼器３は、圧縮機２により圧縮された空気を用いて、外部から供給された燃料を燃焼させることにより、高温ガス（燃焼ガス）を生成するものである。一実施形態に係るガスタービン１では、複数の燃焼器３がロータ５の周囲に環状に配置されている。
タービン４は、燃焼器３により生成された高温燃焼ガスの供給を受けて回転駆動力を発生させ、発生した回転駆動力を圧縮機２及び外部機器に出力するものである。
【００５５】
図２に示したように、車室７内には、燃焼器３の設置スペースとして内部空間８が設けられている。内部空間８は、軸方向上流側の圧縮機２の出口と軸方向下流側のタービン４の入口との間に位置している。燃焼器３は、内部空間８に配置され、圧縮空気が燃焼器３の一端側から燃焼器３内に流入する。一方、燃焼器３には、外部から燃料が供給され、燃料と空気を混合させ高温の燃焼ガスを発生させ、燃焼ガスにより下流側のタービン４を回転駆動させる。
【００５６】
ガスタービン１の運転を停止して、燃焼器３への燃料供給が停止された状態では、燃焼器３を収容する車室７内、すなわち内部空間８に高温の気体が滞留し、車室７内の上部と下部とにメタル温度差が生じる。この結果、温度の高い車室７の上部が温度の低い車室７の下部に対して相対的に膨張し、車室７が猫の背中のように変形する、いわゆるキャットバック現象が発生するおそれがある。
【００５７】
このキャットバック現象が発生すると、ロータ５と静止体との間の隙間が部分的に狭まり、ロータ５と静止体とが接触するおそれがある。
【００５８】
そこで、一実施形態のガスタービン１では、このキャットバック現象を防ぐため、後述するように、タービン車室６に冷却空気を供給するための冷却空気供給部１００を設けている。
【００５９】
図２、図４〜図６に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン車室６は、車室７の上半部７ａであって、車室７の内部空間８のうち、ロータ５よりも鉛直上方向の領域に、冷却空気を供給するための複数の冷却空気供給部１００を備えている。
図２、図４〜図６に示すように、幾つかの実施形態に係る複数の冷却空気供給部１００は、後述の第１領域８１に冷却空気を供給する第１供給部１１０と、後述の第２領域８２に冷却空気を供給する第２供給部１２０と、を含む。
【００６０】
図２、図３に示すように、第１供給部１１０は、タービン車室６の内部空間８であって、ロータ５の周囲に環状に配置された複数の燃焼器３の径方向外側の第１領域８１に面して配置されている。換言すると、第１供給部１１０は、ロータ５の周囲に環状に配置された複数の燃焼器３の径方向の外側であって、鉛直方向の上方向の第１領域８１に冷却空気を供給可能に配置されている。
第１供給部１１０の詳細については後述する。
【００６１】
図２に示すように、第２供給部１２０は、タービン車室６の内部空間８であって、前記第１領域８１より軸方向上流側に配置され、複数の燃焼器３の径方向内側の第２領域８２に面して設けられている。第２供給部１２０は、ロータ５の周囲に環状に配置された複数の燃焼器３に対して径方向の内側の第２領域８２に冷却空気を供給可能に構成されている。
第２供給部１２０の詳細については後述する。
【００６２】
図２、図４〜図６に示すように、各々の第１供給部１１０及び各々の第２供給部１２０には、例えば不図示の空気供給源から空気供給配管９１を介して冷却空気が供給される。なお、該空気供給源は、冷却空気の送風用に専用に設けた不図示の送風装置であってもよく、ガスタービン１が設置されているプラントのユーティリティエアを発生させる不図示の圧縮機であってもよい。
【００６３】
上記第２領域８２は、ロータ５の周囲に環状に配置された複数の燃焼器３によって第１領域８１と隔てられている。そのため、燃焼器３の配置によっては、第１領域８１に面して設けられた第１供給部１１０からでは、冷却空気を第２領域８２に供給することが難しい場合がある。
【００６４】
その点、図２に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン車室６では、上記第２領域８２に冷却空気を供給するための第２供給部１２０を第２領域８２に面した車室７の上半部７ａに設けたので、第１領域８１からでは冷却空気を十分に供給できないおそれがある第２領域８２に冷却空気を十分に供給できる。これにより、タービン車室６内の鉛直方向の上部と下部との車室７のメタル温度差を減少させて、車室７の変形を抑制できる。
【００６５】
（第１供給部１１０について）
図２、図４〜図６に示した幾つかの実施形態に係る第１供給部１１０は、車室７の頂部７Ｔ近傍に配置される頂部供給部１１０Ａと、頂部供給部１１０Ａに対して周方向の頂部７Ｔから離れる方向に配置された側部供給部１１０Ｂと、から構成されている。
【００６６】
図３に示すように、第１供給部１１０は、一実施形態のノズル５０を含む。一実施形態のノズル５０は、次に述べるように、車室７の内周面７ｃに沿った複数の方向に冷却空気を吹き出し可能に構成されている。
これにより、第１領域８１の広い範囲に冷却空気を供給でき、第１領域８１におけるメタル温度差を抑制でき、第１領域８１に接する車室７の内周面７ｃにおけるメタル温度分布が平準化される。
【００６７】
具体的には、図３に示した一実施形態のノズル５０は、筒形状を有するノズル本体部５１を有する。ノズル本体部５１は、ノズル本体部５１の内部５１ａと第１領域８１とを連通する開口５２がノズル本体部５１の側面にノズル本体部５１の周方向に沿って複数形成されている。
【００６８】
一実施形態のノズル５０には、ノズル５０に冷却空気を供給するための第１付属配管９２Ａが接続されていてもよい。空気供給配管９１から第１付属配管９２Ａを介してノズル５０に供給された冷却空気は、図２、図３における矢印ａで示すように、ノズル本体部５１の複数の開口５２からノズル本体部５１の径方向外側に向かって放射状に吹き出される。
開口５２は、車室７の内周面７ｃよりもわずかにロータ５の径方向内側に位置するようにノズル本体部５１に形成されている。そのため、開口５２から吹き出された冷却空気は、車室７の内周面７ｃに沿って流れ、車室７内の雰囲気空気を撹拌し、希釈する。その結果、雰囲気空気の温度分布が平準化される。
したがって、幾つかの実施形態に係る第１供給部１１０を構成する頂部供給部１１０Ａ及び側部供給部１１０Ｂでは、一実施形態のノズル５０のように、簡単な構造のノズル５０によって第１領域８１の広い範囲に冷却空気を供給でき、第１領域８１の第１供給部１１０廻りの雰囲気空気の温度分布が平準化される。
【００６９】
（第２供給部１２０について）
図２、図４〜図６に示した幾つかの実施形態に係る第２供給部１２０は、車室７の上半部７ａに形成されて車室７の外部と第２領域８２とを連通する連通孔６０を含む。そして、第２供給部１２０は、連通孔６０から冷却空気を第２領域８２に吹き出すように構成されている。
具体的には、連通孔６０は、後述する円錐領域７１において、円錐領域７１の厚さ方向（車室７のロータ５の中心方向）に沿って延在するように車室７の内周面７ｄに形成されている。連通孔６０が形成された車室７には、冷却空気を供給するための第２付属配管９２Ｂが接続されている。
これにより、車室７の外部と第２領域８２とを連通する連通孔６０にノズルなどの他の部品を取り付ける必要がないので、簡単な構成によって第２領域８２に冷却空気を供給できる。
【００７０】
ガスタービン１の外部から第２供給部１２０を介して第２領域８２に冷却空気を供給する場合における、第２供給部１２０の配置について説明する。
一般的に、ガスタービン１では、図２に示すように、タービン車室６は、ロータ５の軸方向の上流側端で圧縮機２の圧縮機車室２１に接続されている。車室７は、タービン車室６の軸方向上流側端から軸方向下流側の燃焼器３の配置された軸方向の位置にかけて、タービン４側に向かうにつれて車室７の径が大きくなるように、ロータ５を中心に環状に形成された円錐形状を有する領域（以下、円錐領域とも呼ぶ）７１を有している。
第２供給部１２０を上記第２領域８２に面して設けるためには、該円錐領域７１に第２供給部１２０を設けることが望ましい。具体的には、該円錐領域７１における車室７の上半部７ａの内周面７ｄの傾き及び下半部７ｂの内周面７ｅの傾きは、図２における右斜め上方向又は右斜め下方向、すなわち、軸方向下流側に向かうと共に径方向外側に延びる方向の傾きを備えている。
【００７１】
図２、図４〜図６に示した第２供給部１２０は、図２に示すように、第２供給部１２０から見て燃焼器３の下方である径方向内側においてロータ５の周方向に沿って延在する変向部７３に向かって冷却空気を吹き出すように構成されている。
図２に示した一実施形態では、変向部７３は、ロータ５に冷却空気を供給するためのマニホールド７５を形成する外壁面７５ａである。このマニホールド７５は、ロータ５の周方向に沿って環状に形成されている。
【００７２】
具体的には、図２及び図４〜図６に示すように、変向部７３は、タービン車室６の軸方向上流側に配置され、圧縮機２の最終段動翼２ａから排出された圧縮空気が流れるディフューザ９と燃焼器３の間の空間に配置されている。変向部７３は、車室７から支持され、ロータ５の廻りに環状に配置されている。変向部７３は、複数のブロック状の部材の集合であり、周方向に隙間なくロータ５の廻りに配列されている。すなわち、変向部７３は、周方向に複数に分割されている。変向部７３の一部は、第２供給部１２０の連通孔６０に対向して配置されている。
変向部７３と、径方向に対向する車室７の内周面７ｄとにより囲まれた周方向に延在する空間は、ロータ５の廻りに環状に形成された空洞部７４を形成する。空洞部７４は、車室７の上半部７ａ及び下半部７ｂ内に形成された変向部７３に沿って周方向に延在する。空洞部７４の内、車室７の上半部７ａの空洞部７４は、第２領域８２を構成する。空洞部７４が形成された環状の領域は、鉛直方向の高さで連通孔６０が形成された車室７の内周面７ｄの位置に相当する。車室７の内周面７ｄは、車室７の軸方向上流側端に隣接して、車室７の円錐領域７１に形成され、車室７の径方向外側で鉛直方向高さ（ロータ５の中心からの距離）の最も高い頂部７Ｔの位置の鉛直方向高さと比較して、車室７の鉛直方向高さの中間高さの位置に相当する。つまり、車室７の内周面７ｄは、燃焼器３より径方向内側の位置であって、頂部７Ｔ近傍の内周面７ｃの位置より相対的に鉛直方向の高さが低く、頂部７Ｔの位置より軸方向上流側に形成されている。
【００７３】
空洞部７４は、燃焼器３の径方向内側のロータ５に対面する側に接しているため、ガスタービンの運転停止後であっても、燃焼器３の予熱により空洞部７４の雰囲気空気は過熱され易い。第２領域８２は、燃焼器３とディフューザ９に囲まれた狭い空間であるため、空洞部７４の淀み部、特に車室７の上半部７ａ側の空洞部７４内の雰囲気空気は過熱され易く、雰囲気空気の温度分布が大きくなる。
【００７４】
上述のように、空洞部７４の径方向内側には、圧縮機２に接続されたディフューザ９が配置されている。従って、空洞部７４に接する車室７の鉛直方向上部の内周面７ｄと、内周面７ｄの位置に対応するロータ５の中心軸ＡＸに対して鉛直方向の反対側（下方）の車室７の下半部７ｂの空洞部７４に接する円錐領域７１の内周面７ｅとの間のメタル温度差が大きくなると、第２領域８２近傍の車室７の変形が大きくなり、圧縮機２の最終段動翼２ａ近傍で、ロータと静止体が接触する可能性がある。
【００７５】
車室７のキャットバック現象の発生は、車室７の頂部７Ｔ近傍の最も外形が大きく鉛直方向の高さが高い位置に限られない。すなわち、上述のように、第２領域８２が形成されている車室７の内周面７ｄ近傍であって、鉛直方向高さの中間高さの位置でもキャットバック現象が発生する可能性があり、この位置での車室７の円錐領域７１のメタル温度の温度差が一定温度以下となるように調整する必要がある。つまり、タービン車室６の軸方向上流側端に近い車室７の中間高さである円錐領域７１の位置において、車室７の上半部７ａの内周面７ｄと軸方向位置が同じであり、ロータ５の中心軸ＡＸに対して鉛直方向の反対側（下方）の車室７の下半部７ｂの内周面７ｅ（図２）との間の車室７のメタル温度差が一定温度以下となるように管理されることが望ましい。
【００７６】
連通孔６０から第２領域８２に供給された冷却空気は、変向部７３に衝突し、更に変向部７３に沿って空洞部７４内を周方向の両側に拡散する。冷却空気が拡散する過程で、第２領域８２に存在する雰囲気空気を撹拌して、空洞部７４の淀み部に滞留する雰囲気空気を希釈し、第２領域８２内の雰囲気空気の温度差が平準化されている。
【００７７】
一方、キャットバック現象を抑制するため、第２供給部１２０から冷却空気を車室７に供給して、第２領域８２の空洞部７４内の雰囲気空気を撹拌及び希釈する過程において、車室７の内周面７ｄに対して、鉛直方向の反対側（下側）の対称的な位置にある車室７の下半部７ｂの内周面７ｅの雰囲気空気の温度は、ほとんど変化はない。
【００７８】
従って、第２供給部１２０から冷却空気を車室７に供給して、第２領域８２を撹拌し、雰囲気空気を希釈する過程において、第２領域８２の周方向の空洞部７４の空間の雰囲気空気の温度分布が平準化され、相対的に均一な温度になる。第２領域８２の温度分布の平準化により、第２領域８２の雰囲気空気の平均温度が低下して、車室７の上半部７ａの内周面７ｄと車室７の下半部７ｂの内周面７ｅの間のメタル温度分布（メタル温度差）が縮小される。
その結果、車室７の鉛直方向の中間高さの位置である空洞部７４が接する円錐領域７１における車室７の上半部７ａの鉛直方向の上部と、車室７の下半部７ｂの鉛直方向の下部のメタル温度差が縮小され、車室７の鉛直方向の中間高さの位置における車室７の変形が抑制される。
【００７９】
したがって、第２供給部１２０から変向部７３に向かって吹き出された冷却空気は、変向部７３によってロータ５の周方向に向かって流れるように流れの向きが変更され、変向部７３に沿って空洞部７４の内部を周方向に拡散する。これにより、第２領域８２の広い範囲に冷却空気を供給でき、第２領域８２における車室７の内周面７ｄのメタル温度差を平準化できる。
また、図２に示した一実施形態では、マニホールド７５を形成する外壁面７５ａを利用して、第２領域８２の広い範囲に冷却空気を供給できる。
【００８０】
（第１供給部１１０の配置位置について）
以下、主に図４〜図６を参照して、車室７に対する第１供給部１１０の配置位置について説明する。なお、図４〜図６では、第１供給部１１０が配置される車室７の外周面を２点鎖線の円で模式的に表している。また、燃焼器３及び変向部７３も２点鎖線で模式的に表示している。
【００８１】
図４、図５に示すように、第１供給部１１０は、ロータ５の中心軸ＡＸ周りの角度範囲として、中心軸ＡＸを含んで鉛直方向に延在する鉛直面Ｓｖを起点として周方向に±２０度の角度範囲に設けられてもよい。
これにより、第１領域８１の中でも温度が高い空気が溜まりやすい第１領域８１の上方の領域に第１供給部１１０から冷却空気を供給し易くなる。したがって、車室７内の上部と下部とのメタル温度差を効率的に抑制できる。
【００８２】
なお、上記±２０度の角度範囲内に１つの第１供給部１１０（頂部供給部１１０Ａ）を配置する場合、該第１供給部１１０は、図４、図５に示すように、鉛直面Ｓｖを起点とする０度の角度位置である車室７の頂部７Ｔに配置してもよく、頂部７Ｔからロータ５の周方向にずれた角度位置に配置してもよい。
【００８３】
図４〜図６に示すように、２以上の第１供給部１１０（側部供給部１１０Ｂ）は、ロータ５の中心軸ＡＸ周りの角度範囲として、上記鉛直面Ｓｖを起点として±９０度の角度範囲に設けられてもよい。例えば、図４、図５に示した実施形態では、上記±９０度の角度範囲内に３つの第１供給部１１０（１つの頂部供給部１１０Ａと２つの側部供給部１１０Ｂ）が配置されている。また、例えば、図６に示した一実施形態では、上記±９０度の角度範囲内に４つのノズル５０が配置された第１供給部１１０（２つの頂部供給部１１０Ａと２つの側部供給部１１０Ｂ）が配置されている。
これにより、第１供給部１１０の配置位置を工夫することで第１領域８１の全体に冷却空気を効率的に供給できると共に、第１領域８１の全体の雰囲気空気の温度分布及び雰囲気空気に接する車室７のメタル温度の温度分布を平準化できる。
【００８４】
なお、上記頂部７Ｔに対して周方向に±９０度の角度範囲内に少なくとも２つの第１供給部１１０（頂部供給部１１０Ａ）が配置されていてもよい。例えば、図４、図５に示した実施形態において、第１供給部１１０（頂部供給部１１０Ａ）が、頂部７Ｔの位置である０度の角度位置に配置されず、周方向に０度の角度位置からずれて配置してもよい。また、例えば、図６に示した実施形態において、頂部７Ｔの位置である０度の角度位置に第１供給部１１０（頂部供給部１１０Ａ）をさらに配置してもよい。
【００８５】
図４〜図６に示すように、ロータ５の中心軸ＡＸ周りの角度範囲として、上記鉛直面Ｓｖを起点として−９０度以上−２０度以下、及び、２０度以上９０度以下の角度範囲に設けられ、且つ、上記鉛直面Ｓｖに関して対称に設けられた少なくとも一対の第１供給部１１０（側部供給部１１０Ｂ）を含むように、第１供給部１１０を配置してもよい。例えば、図４、図５に示した実施形態では、−９０度以上−２０度以下、及び、２０度以上９０度以下の角度範囲内に一対の第１供給部１１０（側部供給部１１０Ｂ）が配置されている。また、例えば、図６に示した一実施形態では、±２０度の角度範囲に一対の頂部供給部１１０Ａが配置され、−９０度以上−２０度以下、及び、２０度以上９０度以下の角度範囲に一対の側部供給部１１０Ｂが配置されていてもよい。
これにより、第１領域８１の広い範囲に冷却空気を供給でき、第１領域８１における雰囲気空気の温度差のばらつきを抑制できる。
【００８６】
なお、−９０度以上−２０度以下、及び、２０度以上９０度以下の角度範囲内に三対以上の第１供給部１１０が配置されていてもよい。例えば、一対の頂部供給部１１０Ａと２対以上の側部供給部１１０Ｂが配置されていてもよい。
【００８７】
（ノズル５０の開口５２の開口面積について）
以下、ノズル５０から排出される冷却空気の流量に影響を及ぼすノズル５０の開口５２の開口面積又はオリフィス９３の口径について説明する。ここで、第１供給部１１０は、図４、図５に示すように、上記鉛直面Ｓｖの最も近くの車室７の頂部７Ｔに設けられた頂部供給部１１０Ａと、ロータ５の周方向に沿って頂部供給部１１０Ａを挟んで設けられた少なくとも一対の側部供給部１１０Ｂとを含むものとする。
幾つかの実施形態では、頂部供給部１１０Ａにおけるノズル本体部５１は、少なくとも一対の側部供給部１１０Ｂにおける一つのノズル本体部５１に形成された開口５２の開口面積の和Ｓｓよりも開口面積の和Ｓｃが大きくなるように開口５２が形成されているとよい。換言すると、側部供給部１１０Ｂにおける一つのノズル本体部５１の開口面積の和Ｓｓは、頂部供給部１１０Ａにおけるノズル本体部５１の開口面積の和Ｓｃよりも小さくするとよい。
例えば、側部供給部１１０Ｂのノズル本体部５１と頂部供給部１１０Ａのノズル本体部５１とで、開口５２の口径が等しければ、側部供給部１１０Ｂにおける一つのノズル本体部５１の開口５２の数は、頂部供給部１１０Ａにおけるノズル本体部５１の開口５２の数よりも少なくするとよい。また、側部供給部１１０Ｂのノズル本体部５１と頂部供給部１１０Ａのノズル本体部５１とで、開口５２の数が等しければ、側部供給部１１０Ｂにおける一つのノズル本体部５１の開口５２の口径は、頂部供給部１１０Ａにおけるノズル本体部５１の開口５２の口径よりも小さくするとよい。なお、後述するオリフィス口径とノズル本体部５１の開口５２の開口面積Ｓｓを関連付けることによる、冷却空気量の調整が容易になる。
【００８８】
ここで、頂部供給部１１０Ａと側部供給部１１０Ｂへの冷却空気の割り振り量が、車室７のメタル温度分布に与える影響について説明する。図７は、１つの頂部供給部１１０Ａを車室７の頂部７Ｔに配置し、頂部供給部１１０Ａを挟んで周方向の対称となる位置に一対の側部供給部１１０Ｂを配置した第１供給部１１０の取付け位置とメタル温度の関係を示した図である。図８は、一対の頂部供給部１１０Ａを車室７の頂部７Ｔから周方向に対称となる位置に配置し、頂部供給部１１０Ａから周方向に更に離れた対称となる位置に、一対の側部供給部１１０Ｂを配置した第１供給部１１０の取付け位置とメタル温度の関係を示した図である。ここで、図７及び図８は共に、実線は、１つ又は一対の頂部供給部１１０Ａから排出される冷却空気量よりも、一対の側部供給部１１０Ｂから排出される冷却空気量の合計流量が多い例（例１、例１１：適正冷却）を示す。また、比較例として、第１供給部１１０が頂部供給部１１０Ａのみを備え、頂部供給部１１０Ａから排出される冷却空気が、車室７の頂部７Ｔ近傍の車室７内にのみに供給される場合を２点鎖線で示している（例３：頂部冷却）。また、第１供給部１１０を含め、車室７内の雰囲気空気を撹拌及び希釈並びにパージする手段を車室７内に備えていない無冷却の場合を、破線で示している（例２：車室無冷却）。なお、第１供給部１１０の各供給部の取り付け位置は、車室７を軸方向上流側から見た断面で、車室７の底部ＱＢを基準（角度０°）として時計廻りの方向の角度で各供給部の位置を表示している。
【００８９】
図７に示す実施例において、例２の破線で示す車室無冷却の場合、車室７の頂部７Ｔ（位置１８０°）で最もメタル温度が高くなる。車室７の点Ｐ１、Ｐ２、Ｑ１、Ｑ７の各位置では、車室７の頂部７Ｔの位置から周方向に離れると共にメタル温度は徐々に低下して、車室７の底部ＱＢ（位置０°）で最もメタル温度が低くなる。例２の場合、車室７の頂部７Ｔと車室７の底部ＱＢの間のメタル温度の温度差が最も大きくなり、車室変形が最も大きく、キャットバックが発生する可能性が高い例である。例３の２点鎖線で示す頂部冷却のみの場合、車室７の頂部７Ｔの位置のみに冷却空気が供給されるため、車室７の頂部７Ｔの位置が他の周方向の位置と比較して過冷却となり、車室７の頂部７Ｔにおけるメタル温度は、点Ｐ３のように周辺の車室７のメタル温度よりも低い温度を示す。車室７の頂部７Ｔに周方向に隣接する点Ｐ１、Ｐ２の位置では車室７の頂部７Ｔのメタル温度は点Ｐ３の位置より高くなる。点Ｐ１、Ｐ２の位置から更に車室７の周方向に車室７の頂部７Ｔから離れる位置では、車室７のメタル温度は徐々に低下する。車室７の底部ＱＢ（位置０°）で最も温度が低くなるのは、例２の頂部無冷却の場合のメタル温度分布と同じである。例３の頂部冷却の場合、例２と比較して車室の変形は小さくなるが、車室７の頂部７Ｔを含めた第１領域８１に接する車室７のメタル温度分布は未だ大きく、車室７の頂部７Ｔと底部ＱＢとのメタル温度差が十分に小さいとは言えない。
【００９０】
一方、図７に実線で示す例１は、第１供給部１１０として、車室７の頂部７Ｔに１つの頂部供給部１１０Ａを設け、車室７の頂部７Ｔを挟んで周方向に対称的に離れた位置に一対の側部供給部１１０Ｂを配置している。１つの頂部供給部１１０Ａから排出される冷却空気量よりも、一対の側部供給部１１０Ｂから排出される冷却空気量の合計流量を多くした場合、第１領域８１に接する車室７のメタル温度分布が、比較例１又は例２と比べて改善される。すなわち、例１の場合、頂部供給部１１０Ａ及び一対の側部供給部１１０Ｂから排出された冷却空気は、車室７の点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の位置で車室７内に排出される。車室７の点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の位置での車室７内の雰囲気空気が撹拌及び希釈され、比較例の例２又は例３と較べて車室７の点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の位置近傍におけるメタル温度は低下する。しかし、例３の比較例に示す車室７の点Ｐ３の位置のメタル温度よりは高い温度であり、例３に示すほどの過冷却となることはない。また、各供給部（頂部供給部１１０Ａ、側部供給部１１０Ｂ）の周方向の中間位置である点Ｑ３、Ｑ５のメタル温度は、点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の位置におけるメタル温度よりは上昇するが、例２に示す無冷却の場合の頂部７Ｔのメタル温度より低い温度である。すなわち、第１領域８１の点Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６の位置近傍における車室７内の雰囲気空気の温度分布（温度のばらつき）は、比較例の例２又は例３と較べて平準化されている。
なお、例１の場合において、図７に図示していないが、１つ又は一対の頂部供給部１１０Ａから排出される冷却空気量の合計値と、一対の側部供給部１１０Ｂから排出される冷却空気量の合計値が同じ場合は、車室７の点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６の位置におけるメタル温度分布が例１よりも大きくなり、メタル温度分布が十分に平準化されているとは言えない。
【００９１】
従って、例２、例３に示す比較例と比べて、例１の場合、第１領域８１に接する車室７のメタル温度分布が平準化され、車室７の変形が比較例より小さくなっている。
【００９２】
図８は、第１供給部１１０の構成が、一対の頂部供給部１１０Ａと一対の側部供給部１１０Ｂからなる場合である。すなわち、一対の頂部供給部１１０Ａは、車室７の頂部７Ｔには配置されず、車室７の頂部７Ｔを挟んで周方向の両側に若干移動させ、対称となる位置に配置した例（例１１）である。一対の側部供給部１１０Ｂは、頂部供給部１１０Ａに対して周方向に車室７の頂部７Ｔから更に離れた方向の対称となる位置に、一対の側部供給部１１０Ｂを配置した例である。
【００９３】
図８に示す例１１において、実線で示すように、第１供給部１１０は、車室７の頂部７Ｔの近傍に一対の頂部供給部１１０Ａを配置し、更に周方向に離れた位置であって一対の側部供給部１１０Ｂを対称となる位置に配置した場合である。一対の頂部供給部１１０Ａから排出される冷却空気量の合計値よりも、一対の側部供給部１１０Ｂから排出される冷却空気量の合計値を多くした場合、第１領域８１に接する車室７のメタル温度分布は、例１と同様に、比較例と比べて改善される。
【００９４】
すなわち、例１１の場合、一対の頂部供給部１１０Ａ及び一対の側部供給部１１０Ｂから排出された冷却空気は、車室７の点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ８の位置に供給され、点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ８の位置におけるメタル温度は低下するが、例３の比較例に示す点Ｐ３の位置のメタル温度よりは高い温度であり、例３に示すほどの過冷却となることはない。また、各供給部（頂部供給部１１０Ａ、側部供給部１１０Ｂ）の周方向の中間位置である点Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７の位置のメタル温度は、点Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ８の位置のメタル温度よりは上昇するが、例２に示す無冷却の場合の頂部７Ｔのメタル温度より低い温度である。すなわち、第１領域８１の点Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９の位置近傍における車室７内の雰囲気空気の温度分布（温度のばらつき）並びに車室７のメタル温度は、比較例の例２又は例３と較べて平準化されている。また、例１に示すメタル温度分布と比較して、ほぼ同等のメタル温度分布（温度のばらつき）が得られている。
【００９５】
従って、例２、例３に示す比較例と比べて、例１１の場合においても、第１領域８１に接する車室７のメタル温度分布が平準化され、車室７の変形が比較例より小さくなっている。
【００９６】
（第２供給部１２０の配置位置について）
以下、主に図４〜図６を参照して、車室７に対する第２供給部１２０の配置位置について説明する。
【００９７】
図４〜図６に示すように、幾つかの実施形態に係る冷却空気供給部１００では、１以上の第２供給部１２０は、ロータ５の中心軸ＡＸ周りの角度範囲として、鉛直面Ｓｖを起点として周方向に±２０度の角度範囲に設けられる。例えば、図４、図６に示す実施形態では、上記±２０度の角度範囲内に１つの第２供給部１２０が配置されている。また、例えば、図５に示した一実施形態では、上記±４５度の角度範囲内に２つの第２供給部１２０が配置されている。
これにより、第２領域８２の中でも温度が高い空気が溜まりやすい第２領域８２の鉛直方向上方の領域に第２供給部１２０から冷却空気を供給し易くなる。また、変向部７３及び空洞部７４に沿った空間の雰囲気空気の撹拌及び希釈が促進され、第２領域８２における雰囲気空気の温度分布が一層平準化される。したがって、車室７の鉛直方向の中間高さの位置である空洞部７４が接する車室７の上半部７ａの鉛直方向の上部及び下半部７ｂの下部のメタル温度差が縮小され、車室７の鉛直方向の中間高さの位置における変形が抑制される。
【００９８】
なお、上記±２０度の角度範囲内に１つの第２供給部１２０を配置する場合、該第２供給部１２０は、図４、図６に示すように、鉛直面Ｓｖを起点とする０度の角度位置に配置してもよく、０度の角度位置からロータ５の周方向にずれた角度位置に配置してもよい。
【００９９】
図５に示すように、幾つかの実施形態に係る冷却空気供給部１００では、２以上の第２供給部１２０は、鉛直面Ｓｖを起点として±４５度の角度範囲に設けられていてもよい。例えば、図５に示した実施形態では、上記±４５度の角度範囲内に２つの第２供給部１２０が配置されている。
これにより、個々の第２供給部１２０の配置位置を工夫することで第２領域８２の全体に冷却空気を効率的に供給できる。
【０１００】
なお、上記±４５度の角度範囲内に少なくとも２つの第２供給部１２０が配置されているとよいので、例えば、図５に示した実施形態において、０度の角度位置に第２供給部１２０をさらに配置してもよい。
【０１０１】
図５に示すように、幾つかの実施形態に係る冷却空気供給部１００では、鉛直面Ｓｖを起点として±４５度の角度範囲に設けられ、且つ、鉛直面Ｓｖに関して対称に設けられた少なくとも一対の第２供給部１２０を含むように、第２供給部１２０を配置してもよい。例えば、図５に示した実施形態では、±４５度の角度範囲に一対の第２供給部１２０が鉛直面Ｓｖに関して対称に設けられている。
これにより、第２領域８２の広い範囲に冷却空気を供給でき、第２領域８２における雰囲気空気の温度分布が一層平準化される。
【０１０２】
（冷却空気の供給量について）
以下、第１供給部１１０からの冷却空気の供給量と、第２供給部１２０からの冷却空気の供給量との関係について説明する。
幾つかの実施形態では、第２供給部１２０は、各々の第１供給部１１０から供給する冷却空気の合計量よりも多くの冷却空気を供給可能に構成されている。
具体的には、図４、図６に示すように、第２供給部１２０が一つだけ設けられている場合、幾つかの実施形態では、この第２供給部１２０が第２領域８２に供給する冷却空気の時間当たりの供給量は、複数の第１供給部１１０がそれぞれ第１領域８１に供給する冷却空気の時間当たりの供給量の合計よりも多い。また、図５に示すように、第２供給部１２０が２つ設けられている場合、幾つかの実施形態では、この２つの第２供給部１２０がそれぞれ第２領域８２に供給する冷却空気の時間当たりの供給量の合計量は、複数の第１供給部１１０がそれぞれ第１領域８１に供給する冷却空気の時間当たりの供給量の合計量よりも多い。
【０１０３】
車室７内の上部と下部とのメタル温度差を抑制するためには、第１領域８１に供給する冷却空気の供給量より第２領域８２に供給する冷却空気の供給量を多くするとよいことが見出された。
したがって、幾つかの実施形態によれば、車室７内の上部と下部とのメタル温度差を効果的に抑制できる。
【０１０４】
幾つかの実施形態では、第２供給部１２０は、第１供給部１１０が第１領域８１に供給する冷却空気の供給量の合計量の１２０％以上３００％以下の冷却空気を第２領域８２に供給可能に構成されている。
具体的には、図４、図６に示すように、第２供給部１２０が一つだけ設けられている場合、幾つかの実施形態では、この第２供給部１２０が第２領域８２に供給する冷却空気の時間当たりの供給量は、複数の第１供給部１１０が第１領域８１に供給する冷却空気の時間当たりの供給量の合計量の１２０％以上３００％以下である。また、図５に示すように、第２供給部１２０が２つ設けられている場合、幾つかの実施形態では、この２つの第２供給部１２０がそれぞれ第２領域８２に供給する冷却空気の時間当たりの供給量の合計量は、第１供給部１１０が第１領域８１に供給する冷却空気の時間当たりの供給量の合計量の１２０％以上３００％以下であってもよい。
【０１０５】
車室７内の上部と下部とのメタル温度差のばらつきを効率的に抑制するためには、第１領域８１に供給する冷却空気の供給量の１２０％以上３００％以下の冷却空気を第２領域８２に供給するとよいことが見出された。
したがって、幾つかの実施形態では、車室７内の上部と下部とのメタル温度差のばらつきを効率的に抑制できる。
【０１０６】
幾つかの実施形態では、第１供給部１１０から第１領域８１に供給する冷却空気の供給量を規定する第１オリフィス９３を備えている。第１オリフィス９３は、各ノズル５０に接続する第１付属配管９２Ａの上流側端に設けてもよいし、第１付属配管９２Ａを設けず、各ノズル５０にフランジ部９１ａを介して空気供給配管９１を直結させ、ノズル５０とフランジ部９１ａとの間に第１オリフィス９３を設けてもよい。
【０１０７】
また、幾つかの実施形態では、第２供給部１２０から第２領域８２に供給する冷却空気の供給量を規定する第３オリフィス９７を備えてもよい。第３オリフィス９７の車室７への取付け構造は、第１オリフィス９３及び第２オリフィス９５と同様に、車室７に接続する第２付属配管９２Ｂの上流側に配置してもよいし、車室７と第２付属配管９２Ｂの間に配置してもよい。
【０１０８】
図２、図４〜図６に示すように、第１オリフィス９３は、第１供給部１１０に対して設けられており、空気供給配管９１と第１付属配管９２Ａ又はノズル５０の間に挿入されている。
図２、図４〜図６に示すように、第３オリフィス９７は、各々の第２供給部１２０に対して設けられており、空気供給配管９１と第２付属配管９２Ｂ又は連通孔６０の間に挿入されている。
これにより、第１オリフィス９３及び第３オリフィス９７によって、第１領域８１及び第２領域８２に供給するそれぞれの冷却空気の供給量を容易に設定できる。
【０１０９】
幾つかの実施形態では、第３オリフィス９７の開口面積又は口径の和は、第１オリフィスの開口面積又は口径の和の１２０％以上３００％以下である。
具体的には、図４、図６に示すように、第２供給部１２０が一つだけ設けられている場合、幾つかの実施形態では、この第２供給部１２０についての第３オリフィス９７の開口面積又は口径は、複数の第１供給部１１０のそれぞれに対して設けられた複数の第１オリフィス９３の開口面積又は口径の和の１２０％以上３００％以下である。また、図５に示すように、第２供給部１２０が２つ設けられている場合、幾つかの実施形態では、この２つの第２供給部１２０がそれぞれに対して設けられた複数の第３オリフィス９７の開口面積又は口径の和は、複数の第１供給部１１０のそれぞれに対して設けられた複数の第１オリフィス９３の開口面積又は口径の和の１２０％以上３００％以下である。
【０１１０】
上述したように、車室７内の上部と下部とのメタル温度差を効率的に抑制するためには、第１領域８１に供給する冷却空気の供給量の１２０％以上３００％以下の冷却空気を第２領域８２に供給するとよいことが見出された。
また、オリフィスを通過する流体の流量は、概ねオリフィスの開口面積又は口径に比例する。
したがって、幾つかの実施形態では、第１領域８１に供給する冷却空気の供給量の１２０％以上３００％以下の冷却空気を第２領域８２に供給することができるようにそれぞれのオリフィス９３、９５の開口面積又は口径が設定されているので、車室７内の上部と下部とのメタル温度差を効率的に抑制できる。
【０１１１】
（タービン車室の変形防止方法について）
以下、図９を参照して、ガスタービンの車室の変形を防止する車室の変形防止方法について説明する。
一実施形態に係る車室７の変形防止方法は、ガスタービン１の運転を停止する際に上述したキャットバック現象を抑制するために用いられる方法である。一実施形態に係る車室７の変形防止方法は、図９に示すように、ガスタービン運転停止ステップＳ１０と、冷却空気供給ステップＳ２０と、第１供給部流量配分調整ステップＳ３０と、第２供給部流量配分調整ステップＳ４０とを含む。
【０１１２】
図９のフローチャートに示すように、運転停止ステップＳ１０は、ガスタービン１の運転を停止するステップである。
冷却空気供給ステップＳ２０は、車室７のうち上半部７ａに設けられ、車室７の内部空間８に冷却空気を供給するための複数の冷却空気供給部１００から冷却空気を供給するステップであり、第１領域８１に冷却空気を供給する工程と、第２領域８２に冷却空気を供給する工程と、が含まれる。
【０１１３】
第１領域８１に冷却空気を供給する工程は、内部空間８のうち、車室７内にてロータ５の周囲に環状に配置された複数の燃焼器３の径方向外側の第１領域８１に面して設けられた第１供給部１１０から第１領域８１に冷却空気を供給する工程である。
【０１１４】
第２領域８２に冷却空気を供給する工程は、内部空間８のうち、複数の燃焼器３の径方向内側の第２領域８２に面して設けられた第２供給部１２０から第２領域８２に冷却空気を供給する工程である。
【０１１５】
第１供給部流量配分調整ステップＳ３０は、第１供給部１１０を構成する単一又は一対の頂部供給部１１０Ａと少なくとも一対の側部供給部１１０Ｂから第１領域８１に供給される冷却空気量を適正量に配分し、調整する工程である。単一又は一対の頂部供給部１１０Ａ及び少なくとも一対の側部供給部１１０Ｂは、車室７の頂部７Ｔ及び頂部７Ｔから周方向に離間して配置された車室７の内部空間８に配置されている。頂部供給部１１０Ａ及び側部供給部１１０Ｂは、外部から空気供給配管９１を介して供給された冷却空気を車室７の内周面７ｃに沿って放射状に拡散させる開口５２を備えた複数のノズル５０を含んで形成されている。また、空気供給配管９１の冷却空気の流れ方向の下流側であって、ノズル５０に接続する第１付属配管９２Ａには、冷却空気量を調整する着脱が可能なオリフィスが配置されている。各供給部に配置されたオリフィス（第１オリフィス９３、第２オリフィス９５）の口径又は開口面積を変えることにより、適正な冷却空気量が選定される。冷却空気は、ノズル５０から放射状に拡散されて、車室７の頂部７Ｔ及び頂部７Ｔから周方向に延在する内部空間８の第１領域８１内の雰囲気空気を撹拌し、希釈する。図７、図８に示すように、適正量の冷却空気量を選定することにより、車室７の頂部７Ｔ及び頂部７Ｔから周方向に延在する第１領域８１の雰囲気空気の温度分布（温度のばらつき）が平準化され、第１領域８１に接する車室７のメタル温度分布も平準化される。その結果、車室７の頂部７Ｔと底部ＱＢの間のメタル温度差が平準化され、メタル温度差が小さくなり、車室７の変形量が小さくなる。
【０１１６】
図９に示すように、第１供給部流量配分調整ステップＳ３０は、更に、第１供給部１１０のノズル５０が配置された位置近傍の車室７のメタル温度を計測する第１供給部メタル温度計測ステップＳ３１と、計測されたメタル温度から第１供給部１１０の温度分布を算出し、計測されたメタル温度のばらつきが許容値以内か否かを判定する第１供給部メタル温度分布判定ステップＳ３２と、第１供給部１１０のメタル温度分布が許容値を越えると判定された場合、第１供給部１１０の頂部供給部１１０Ａに配置された第１オリフィス９３又は側部供給部１１０Ｂに配置された第２オリフィス９５の口径又は開口面積を変更する第１供給部流量調整ステップＳ３３と、を含んでいる。第１供給部１１０を構成する頂部供給部１１０Ａと側部供給部１１０Ｂの冷却空気量の流量配分は、側部供給部１１０Ｂに供給される冷却空気量の合計値が、頂部供給部１１０Ａに供給される冷却空気量の合計値より多くなるように調整することが望ましい。
【０１１７】
頂部供給部１１０Ａと側部供給部１１０Ｂに供給する冷却空気量を適正な配分量に調整することにより、車室７の頂部７Ｔを中心に、周方向の両方向に延在する第１領域８１に接する車室７のメタル温度が平準化され、車室７の頂部７Ｔと底部ＱＢのメタル温度差が縮小し、車室７の頂部７Ｔ近傍の周方向の変形が小さくなり、キャットバック現象の発生が抑制される。なお、第１オリフィス９３及び第２オリフィス９５の口径又は開口面積の変更（交換）は、第１供給部１１０のメタル温度分布により、一部のオリフィスであってもよいし、全数のオリフィスを変更（交換）の対象としてもよい。
【０１１８】
図９に示すように、第２供給部流量配分調整ステップＳ４０は、第２供給部１２０を構成する単一又は複数の連通孔６０を含んで形成され、第１供給部１１０から第１領域８１に供給される冷却空気量と、第２供給部１２０から第２領域８２に供給される冷却空気量との配分量を適正な流量比となるように選定し、調整する工程である。そのため、第２供給部流量配分調整ステップＳ４０は、更に、車室７の円錐領域７１のメタル温度を計測する円錐領域メタル温度計測ステップＳ４１と、計測された円錐領域７１のメタル温度から円錐領域７１のメタル温度分布を算出し、メタル温度のばらつきが許容値以内か否かを判定する円錐領域メタル温度分布判定ステップＳ４２と、円錐領域７１のメタル温度分布が許容値を越えると判定された場合、第１供給部１１０に配置されたオリフィス（第１オリフィス９３、第２オリフィス９５）及び第２供給部１２０に配置されたオリフィス（第３オリフィス９７）の口径又は開口面積を変更する第２供給部流量調整ステップＳ４３と、を含んでいる。
【０１１９】
第２供給部流量調整ステップＳ４３では、第２供給部１２０から第２領域８２に供給される冷却空気量の合計値が、第１供給部１１０から第１領域８１に供給される冷却空気量の合計値より大きくなるように調整することが望ましい。特に、ロータ５廻りに環状に配置された燃焼器３の間の隙間が狭い場合、第２供給部１２０から第２領域８２に冷却空気を直接供給できるので、周方向に延在する空洞部７４内部の雰囲気空気の温度分布が平準化され、円錐領域７１における車室７の上半部７ａと下半部７ｂの間のメタル温度分布が平準化され、車室７の変形が小さくなる。なお、第１オリフィス９３及び第２オリフィス９５及び第３オリフィス９７の口径又は開口面積の変更（交換）は、第２供給部１２０のメタル温度分布により、一部のオリフィスであってもよいし、全数のオリフィスを変更（交換）の対象としてもよい。
【０１２０】
第１供給部メタル温度分布判定ステップＳ３２において、第１供給部１１０が配置された第１領域８１のメタル温度分布が許容値以内と判定され、且つ、第２供給部１２０が配置された第２領域８２の円錐領域メタル温度分布判定ステップＳ４２において、円錐領域７１のメタル温度分布が許容値以内と判定された時点で、タービン車室６の変形を防止する工程は終了する。
【０１２１】
一実施形態に係る車室の変形防止方法によれば、複数の燃焼器３の径方向内側の第２領域８２に面して設けられた第２供給部１２０から第２領域８２に冷却空気を供給するので、複数の燃焼器３の径方向外側の第１領域８１からでは冷却空気を十分に供給できないおそれがある第２領域８２に冷却空気を十分に供給できる。これにより、車室７内の上部と下部とのメタル温度差を縮小させて、車室の変形を抑制できる。
【０１２２】
また、一実施形態に係る車室の変形防止方法では、第２領域８２に冷却空気を供給するステップＳ２３は、第１領域８１に冷却空気を供給するステップＳ２１において第１領域８１に供給する冷却空気の供給量よりも多くの冷却空気を第２領域８２に供給する。
【０１２３】
上述したように、車室７内の上部と下部とのメタル温度差を抑制するためには、第１領域８１よりも多くの冷却空気を第２領域８２に供給するとよいことが見出された。
したがって、一実施形態に係る車室の変形防止方法によれば、車室７内の上部と下部とのメタル温度差を効果的に縮小できる。
【０１２４】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、複数の第１供給部１１０を設ける場合、全ての第１供給部１１０について、ロータ５の中心軸ＡＸに沿った方向の位置が同じになるように配置してもよく、上述したキャットバック現象の抑制に関して支障のない範囲内で該方向の位置が第１供給部１１０毎に異なっていてもよい。同様に、複数の第２供給部１２０を設ける場合、全ての第２供給部１２０について、ロータ５の中心軸ＡＸに沿った方向の位置が同じになるように配置してもよく、上述したキャットバック現象の抑制に関して支障のない範囲内で該方向の位置が第２供給部１２０毎に異なっていてもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１  ガスタービン
２  圧縮機
３  燃焼器
５  ロータ
６  タービン車室
７  車室（ケーシング）
７ａ  上半部
７ｂ  下半部
７ｃ、７ｄ、７ｅ  内周面
７Ｔ  頂部
８  内部空間
９  ディフューザ
２１  圧縮機車室
５０  ノズル
５１  ノズル本体部
５２  開口
６０  連通孔
７１  円錐領域
７３  変向部
７４  空洞部
７５  マニホールド
８１  第１領域
８２  第２領域
９１  空気供給配管
９２Ａ  第１付属配管
９２Ｂ  第２付属配管
９３  第１オリフィス
９５  第２オリフィス
９７  第３オリフィス
１００  冷却空気供給部
１１０  第１供給部
１１０Ａ  頂部供給部
１１０Ｂ  側部供給部
１２０  第２供給部
【図１】
2020165311.tif 000003
【図２】
2020165311.tif 000004
【図３】
2020165311.tif 000005
【図４】
2020165311.tif 000006
【図５】
2020165311.tif 000007
【図６】
2020165311.tif 000008
【図７】
2020165311.tif 000009
【図８】
2020165311.tif 000010
【図９】
2020165311.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月25日(2019.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの車室の内部空間に冷却空気を供給する冷却空気供給部を備えたタービン車室であって、
前記冷却空気供給部は、
前記車室の上半部内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部と、
前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部と、
を備え、
前記車室は、前記車室に支持され、燃焼器の径方向内側の前記ロータ廻りに環状に形成され、周方向に複数に分割された変向部を備え、
前記変向部の一部は、前記第２供給部の連通孔に対向して配置されている
タービン車室。
【請求項２】
前記車室は、前記変向部と前記変向部に対向する前記車室の内壁面とにより囲まれ、前記変向部に沿って周方向に延在する環状に形成された空洞部を含む
請求項１に記載のタービン車室。
【請求項３】
前記変向部は、前記ロータに冷却空気を供給するためのマニホールドを形成する外壁面である
請求項１又は２に記載のタービン車室。
【請求項４】
前記第１供給部は、複数のノズルを含み、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、
を含む
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項５】
前記頂部供給部は、前記車室の頂部に配置された単一の前記ノズルを含み、前記少なくとも一対の側部供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている
請求項４に記載のタービン車室。
【請求項６】
前記頂部供給部は、２以上の前記ノズルを含み、
２以上の前記ノズルは、前記車室の頂部近傍の前記頂部を挟んで前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている
請求項４に記載のタービン車室。
【請求項７】
前記側部供給部の２以上の前記ノズルは、前記鉛直面を基準として周方向に±９０度の角度範囲に設けられる
請求項６に記載のタービン車室。
【請求項８】
前記第１供給部は、前記複数のノズルに冷却空気を供給する第１付属配管を含み、
前記第１付属配管は、
前記頂部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記頂部供給部の上流側に配置された第１オリフィスと、
前記側部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記側部供給部の上流側に配置された第２オリフィスと、
を含み、
前記第１オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より小さく形成されている
請求項４乃至７のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項９】
前記頂部供給部又は前記側部供給部は、筒形状を有するノズル本体部を有し、
前記ノズル本体部は、前記ノズル本体部の内部と前記第１領域とを連通する開口が前記ノズル本体部の側面に前記ノズル本体部の周方向に沿って複数形成されている
請求項４乃至８のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項１０】
ガスタービンの車室の内部空間に冷却空気を供給する冷却空気供給部を備えたタービン車室であって、
前記冷却空気供給部は、
前記車室の上半部内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部と、
前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部と、
を備え、
前記第１供給部は、複数のノズルを含み、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、
を含み、
前記第１供給部は、前記複数のノズルに冷却空気を供給する第１付属配管を含み、
前記第１付属配管は、
前記頂部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記頂部供給部の上流側に配置された第１オリフィスと、
前記側部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記側部供給部の上流側に配置された第２オリフィスと、
を含み、
前記第１オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より小さく形成されており、
前記第２供給部は、
前記第２領域の前記車室に形成された連通孔と、
前記車室に固定され、前記連通孔に接続する第２付属配管と、
前記第２供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記第２付属配管の上流側に配置された第３オリフィスと、
を含み、
前記第３オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第１オリフィス及び前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より大きく形成されている、
タービン車室。
【請求項１１】
前記連通孔は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている一対の連通孔である
請求項１０に記載のタービン車室。
【請求項１２】
ガスタービンの車室の内部空間に冷却空気を供給する冷却空気供給部を備えたタービン車室であって、
前記冷却空気供給部は、
前記車室の上半部内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部と、
前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部と、
を備え、
前記第１供給部は、複数のノズルを含み、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、
を含み、
前記頂部供給部又は前記側部供給部は、筒形状を有するノズル本体部を有し、
前記ノズル本体部は、前記ノズル本体部の内部と前記第１領域とを連通する開口が前記ノズル本体部の側面に前記ノズル本体部の周方向に沿って複数形成されている
タービン車室。
【請求項１３】
前記第２供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を基準として周方向に±２０度の角度範囲に設けられる
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項１４】
前記ロータと、
前記複数の燃焼器と、
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の前記タービン車室と、
を備えるガスタービン。
【請求項１５】
ガスタービンの車室の変形を防止する車室の変形防止方法であって、
前記ガスタービンの運転を停止するステップと、
前記車室の上半部に設けられた冷却空気供給部から前記車室の内部空間に冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記冷却空気を供給するステップは、
前記内部空間のうち、前記車室内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられた第１供給部から前記第１領域に冷却空気を供給するステップと、
前記内部空間のうち、前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられた第２供給部から前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
を更に含み、
前記第１供給部は、第１オリフィスを備えた頂部供給部と、第２オリフィスを備えた側部供給部と、を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第１領域に対面する前記車室のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記第１領域に対面する前記車室の周方向の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィスの何れか又は全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、を含む、
タービン車室の変形防止方法。
【請求項１６】
前記第２供給部は、第３オリフィスを備えた第２付属配管を含み、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第２領域に対面する中間車室のメタル温度及びロータの中心軸に対して前記中間車室の鉛直方向の反対側の前記車室の下半部のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記中間車室の上部と下部の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィス又は前記第３オリフィスの何れか又は全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、を更に含む、
請求項１５に記載のタービン車室の変形防止方法。
【請求項１７】
ガスタービンの車室の変形を防止する車室の変形防止方法であって、
前記ガスタービンの運転を停止するステップと、
前記車室の上半部に設けられた冷却空気供給部から前記車室の内部空間に冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記冷却空気を供給するステップは、
前記内部空間のうち、前記車室内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられた第１供給部から前記第１領域に冷却空気を供給するステップと、
前記内部空間のうち、前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられた第２供給部から前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
を更に含み、
前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップは、前記第１領域に供給する前記冷却空気の供給量よりも多くの前記冷却空気を前記第２領域に供給する
タービン車室の変形防止方法。
【請求項１８】
前記第１供給部は、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、を含み、
前記第１供給部から前記第１領域に前記冷却空気を供給するステップは、前記第１供給部の前記頂部供給部に供給される前記冷却空気の総供給量よりも多くの前記冷却空気を、前記第１供給部の前記側部供給部に供給する
請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載のタービン車室の変形防止方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月5日(2019.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの車室の内部空間に冷却空気を供給する冷却空気供給部を備えたタービン車室であって、
前記冷却空気供給部は、
前記車室の上半部内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部と、
前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部と、
を備え、
前記車室は、前記車室に支持され、燃焼器の径方向内側の前記ロータ廻りに環状に形成され、周方向に複数に分割された変向部を備え、
前記変向部の一部は、前記第２供給部の連通孔に対向して配置されている
タービン車室。
【請求項２】
前記車室は、前記変向部と前記変向部に対向する前記車室の内壁面とにより囲まれ、前記変向部に沿って周方向に延在する環状に形成された空洞部を含む
請求項１に記載のタービン車室。
【請求項３】
前記変向部は、前記ロータに冷却空気を供給するためのマニホールドを形成する外壁面である
請求項１又は２に記載のタービン車室。
【請求項４】
前記第１供給部は、複数のノズルを含み、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、
を含む
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項５】
前記頂部供給部は、前記車室の頂部に配置された単一の前記ノズルを含み、前記少なくとも一対の側部供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている
請求項４に記載のタービン車室。
【請求項６】
前記頂部供給部は、２以上の前記ノズルを含み、
２以上の前記ノズルは、前記車室の頂部近傍の前記頂部を挟んで前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている
請求項４に記載のタービン車室。
【請求項７】
前記側部供給部の２以上の前記ノズルは、前記鉛直面を基準として周方向に±９０度の角度範囲に設けられる
請求項６に記載のタービン車室。
【請求項８】
前記第１供給部は、前記複数のノズルに冷却空気を供給する第１付属配管を含み、
前記第１付属配管は、
前記頂部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記頂部供給部の上流側に配置された第１オリフィスと、
前記側部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記側部供給部の上流側に配置された第２オリフィスと、
を含み、
前記第１オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より小さく形成されている
請求項４乃至７のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項９】
前記頂部供給部又は前記側部供給部は、筒形状を有するノズル本体部を有し、
前記ノズル本体部は、前記ノズル本体部の内部と前記第１領域とを連通する開口が前記ノズル本体部の側面に前記ノズル本体部の周方向に沿って複数形成されている
請求項４乃至８のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項１０】
ガスタービンの車室の内部空間に冷却空気を供給する冷却空気供給部を備えたタービン車室であって、
前記冷却空気供給部は、
前記車室の上半部内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられ、前記第１領域に前記冷却空気を供給する第１供給部と、
前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられ、前記第２領域に前記冷却空気を供給する第２供給部と、
を備え、
前記第１供給部は、複数のノズルを含み、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、
を含み、
前記第１供給部は、前記複数のノズルに冷却空気を供給する第１付属配管を含み、
前記第１付属配管は、
前記頂部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記頂部供給部の上流側に配置された第１オリフィスと、
前記側部供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記側部供給部の上流側に配置された第２オリフィスと、
を含み、
前記第１オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より小さく形成されており、
前記第２供給部は、
前記第２領域の前記車室に形成された連通孔と、
前記車室に固定され、前記連通孔に接続する第２付属配管と、
前記第２供給部に供給する前記冷却空気の供給量を規定し、前記第２付属配管の上流側に配置された第３オリフィスと、
を含み、
前記第３オリフィスの口径又は開口面積の合計値は、前記第１オリフィス及び前記第２オリフィスの口径又は開口面積の合計値より大きく形成されている、
タービン車室。
【請求項１１】
前記連通孔は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を境界として周方向の対称な位置に配置されている一対の連通孔である
請求項１０に記載のタービン車室。
【請求項１２】
前記第２供給部は、前記ロータの中心軸を含んだ鉛直面を基準として周方向に±２０度の角度範囲に設けられる
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のタービン車室。
【請求項１３】
前記ロータと、
前記複数の燃焼器と、
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の前記タービン車室と、
を備えるガスタービン。
【請求項１４】
ガスタービンの車室の変形を防止する車室の変形防止方法であって、
前記ガスタービンの運転を停止するステップと、
前記車室の上半部に設けられた冷却空気供給部から前記車室の内部空間に冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記冷却空気を供給するステップは、
前記内部空間のうち、前記車室内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられた第１供給部から前記第１領域に冷却空気を供給するステップと、
前記内部空間のうち、前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられた第２供給部から前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
を更に含み、
前記第１供給部は、第１オリフィスを備えた頂部供給部と、第２オリフィスを備えた側部供給部と、を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第１領域に対面する前記車室のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記第１領域に対面する前記車室の周方向の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィスの何れか又は全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、を含む、
タービン車室の変形防止方法。
【請求項１５】
前記第２供給部は、第３オリフィスを備えた第２付属配管を含み、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップは、
前記第２領域に対面する中間車室のメタル温度及びロータの中心軸に対して前記中間車室の鉛直方向の反対側の前記車室の下半部のメタル温度を計測するステップと、
前記メタル温度の計測値から前記中間車室の上部と下部の温度分布を判定するステップと、
前記温度分布が許容値から外れていると判定された場合、少なくとも前記第１オリフィス又は前記第２オリフィス又は前記第３オリフィスの何れか又は全数を異なる口径又は開口面積のオリフィスに交換するステップと、を更に含む、
請求項１４に記載のタービン車室の変形防止方法。
【請求項１６】
ガスタービンの車室の変形を防止する車室の変形防止方法であって、
前記ガスタービンの運転を停止するステップと、
前記車室の上半部に設けられた冷却空気供給部から前記車室の内部空間に冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記冷却空気を供給するステップは、
前記内部空間のうち、前記車室内にてロータの周囲に環状に配置された複数の燃焼器の径方向外側の第１領域に面して設けられた第１供給部から前記第１領域に冷却空気を供給するステップと、
前記内部空間のうち、前記複数の燃焼器の径方向内側の第２領域に面して設けられた第２供給部から前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップと、
を含み、
前記第１供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
前記第２供給部の前記冷却空気の流量配分を調整するステップと、
を更に含み、
前記第２領域に前記冷却空気を供給するステップは、前記第１領域に供給する前記冷却空気の供給量よりも多くの前記冷却空気を前記第２領域に供給する
タービン車室の変形防止方法。
【請求項１７】
前記第１供給部は、
前記車室の頂部近傍に配置された頂部供給部と、
前記頂部供給部に周方向に隣接し、前記頂部から離間する方向に配置された少なくとも一対の側部供給部と、を含み、
前記第１供給部から前記第１領域に前記冷却空気を供給するステップは、前記第１供給部の前記頂部供給部に供給される前記冷却空気の総供給量よりも多くの前記冷却空気を、前記第１供給部の前記側部供給部に供給する
請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載のタービン車室の変形防止方法。