(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に複数の動翼が周方向に並んで取り付けられるとともに、軸線まわりに回転自在に支持されたタービンディスクと、
該タービンディスクの内部を貫通するように形成されて、前記動翼内部の冷却流路に冷却媒体を供給する冷却孔と、
前記軸線を中心とする円筒状に形成されて、外部から前記冷却媒体が供給される第１入口空間、及び、前記冷却孔に連通される第２入口空間を区画する筒状仕切り部と、
該筒状仕切り部の内部を前記第１入口空間から前記第２入口空間に向けて延びるとともに前記冷却媒体を前記第１入口空間から前記第２入口空間に供給する供給流路と、
前記軸線を中心とする円環状に形成されるとともに、前記供給流路のうち前記第２入口空間側の開口部に設けられて、前記第１入口空間から前記第２入口空間に向けて前記軸線方向に流れる前記冷却媒体に、前記タービンディスクと同一方向に回転する旋回流を付与する環状ノズル部材とを備え、
前記環状ノズル部材が、周方向に分割される複数のノズル分割体により構成され、
周方向に隣り合う二つのノズル分割体の隙間に、該隙間を前記軸線方向に遮断するように埋めるシール部材が設けられていることを特徴とするタービンの冷却構造。
【請求項２】
前記二つのノズル分割体のうち少なくとも一方のノズル分割体に、他方のノズル分割体と共に前記隙間を画成する当該一方のノズル分割体の分割面から窪んで、前記シール部の一部を収容する収容凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタービンの冷却構造。
【請求項３】
前記収容凹部が、前記二つのノズル分割体に形成され、
前記シール部材が二つの前記収容凹部に収容されていることを特徴とする請求項２に記載のタービンの冷却構造。
【請求項４】
前記シール部材は、板状に形成されるとともに、前記シール部材の板厚方向が前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿うように、前記二つの収容凹部に収容され、
前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記収容凹部の幅寸法が、前記シール部材の板厚寸法よりも大きく設定され、
前記周方向に沿って互いに対向する前記二つの収容凹部の底部間の距離が、前記周方向に沿う前記シール部材の高さ寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項３に記載のタービンの冷却構造。
【請求項５】
板状に形成された前記シール部材のうち少なくとも前記冷却媒体の流れ方向下流側に位置する角部のうち少なくとも一つが丸みを帯びていることを特徴とする請求項４に記載のタービンの冷却構造。
【請求項６】
前記シール部材が、弾性変形可能な弾性体によって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のタービンの冷却構造。
【請求項７】
前記環状ノズル部材が、その周方向に配列されて前記冷却媒体に前記旋回流を付与する複数の翼形部を備え、
一の翼形部が、前記二つのノズル分割体に分割して形成され、
前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記一の翼形部の厚みが最も厚くなる部分において、前記一の翼形部が分割されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のタービンの冷却構造。
【請求項８】
空気を吸入して圧縮する圧縮部と、圧縮された空気および外部から供給された燃料からなる混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼部と、生成された燃焼ガスから回転駆動力を抽出するタービン部と、を備え、
前記タービン部に、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のタービンの冷却構造が設けられていることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンの冷却構造及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のガスタービンにおいては、高出力化や高効率化を図るために、タービン静翼およびタービン動翼に導かれる燃焼ガスの温度が高くなる傾向にある。そのため、タービン静翼およびタービン動翼における耐熱性を確保することを目的として、空気や蒸気などの冷却媒体がタービン静翼およびタービン動翼の内部の冷却流路に供給されている。
【０００３】
上述のように、タービン動翼の冷却流路に冷却媒体、例えば冷却空気を供給するために、静止しているケーシング側に設けられた貯気室から、回転するロータの内部へ冷却空気が導入されている。
単純に、静止している貯気室から回転しているロータの内部に冷却空気を導入した場合、ロータの回転方向の流速成分を持たない冷却空気がロータの内部に流入する際に、エネルギ損失（ポンピングロス）が発生して、ガスタービンの性能が低下してしまう。
【０００４】
このようなポンピングロスの発生を抑えるため、従来では、静止している貯気室から回転しているロータの内部に流入する冷却空気に、ロータの回転方向の流速成分（旋回流）を与える予旋回（Ｐｒｅ−ｓｗｉｒｌ）ノズルや、ＴＯＢＩ（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ ＯｎＢｏａｒｄ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）ノズルを設ける技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。
そして、これら予旋回ノズルやＴＯＢＩノズルにより、冷却空気に旋回流を付与して、冷却空気における回転方向の流速成分と、ロータの回転速度との差を小さくすることで、前述したポンピングロスの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９６５０１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、前述したポンピングロスは、タービンの複雑な構造が要因となって発生することもあるため、上記従来のように予旋回ノズルやＴＯＢＩノズルを単純に設けるだけでは、ポンピングロスを十分に解消できない、という問題がある。すなわち、タービンの構造に基づくポンピングロスの発生をさらに抑えることが求められている。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、タービンの構造に基づくポンピングロスの発生を抑えてタービンの性能低下を抑制できるタービンの冷却構造及び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】
【０００８】
この課題を解決するために、本発明のタービンの冷却構造は、外周部に複数の動翼が周方向に並んで取り付けられるとともに、軸線まわりに回転自在に支持されたタービンディスクと、該タービンディスクの内部を貫通するように形成されて、前記動翼内部の冷却流路に冷却媒体を供給する冷却孔と、前記軸線を中心とする円筒状に形成されて、外部から前記冷却媒体が供給される第１入口空間、及び、前記冷却孔に連通される第２入口空間を区画する筒状仕切り部と、該筒状仕切り部の内部を前記第１入口空間から前記第２入口空間に向けて延びるとともに前記冷却媒体を前記第１入口空間から前記第２入口空間に供給する供給流路と、前記軸線を中心とする円環状に形成されるとともに、前記供給流路のうち前記第２入口空間側の開口部に設けられて、前記第１入口空間から前記第２入口空間に向けて前記軸線方向に流れる前記冷却媒体に、前記タービンディスクと同一方向に回転する旋回流を付与する環状ノズル部材とを備え、前記環状ノズル部材が、周方向に分割される複数のノズル分割体により構成され、周方向に隣り合う二つのノズル分割体の隙間に、該隙間を前記軸線方向に遮断するように埋めるシール部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上記タービンの冷却構造では、従来の場合と同様に、冷却媒体が供給流路から環状ノズル部材を通って第２入口空間に流れ込むことで、冷却媒体に旋回流が付与される。
ただし、前述したように環状ノズル部材が複数のノズル分割体によって構成されている場合には、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通過して第２入口空間に流れ込むことがある。そして、この隙間を通過した冷却媒体には旋回流が付与されないため、旋回流が付与された冷却空気と、旋回流が付与されていない冷却空気とが混合し、冷却媒体における回転方向の流速成分が減速されてしまう。言い換えれば、供給流路から第２入口空間に流れ込む冷却媒体の旋回流に乱れが生じてしまう。その結果、冷却媒体が第２入口空間から回転中のタービンディスクの冷却孔に入り込む際に発生するエネルギ損失（ポンピングロス）が発生してしまう。
【００１０】
これに対し、上記冷却構造によれば、二つのノズル分割体の隙間にこの隙間を埋めるシール部材が設けられているため、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通って第２入口空間に流れ込むことを防止できる。これにより、環状ノズル部材を通じて供給流路から第２入口空間に流れ込む冷却媒体の旋回流に乱れが生じることを抑えることができ、前述したポンピングロスの発生を抑制することができる。
【００１１】
そして、前記タービンの冷却構造においては、前記二つのノズル分割体のうち少なくとも一方のノズル分割体に、他方のノズル分割体と共に前記隙間を画成する当該一方のノズル分割体の分割面から窪んで、前記シール部の一部を収容する収容凹部が形成されているとよい。
【００１２】
また、前記タービンの冷却構造においては、前記収容凹部が、前記二つのノズル分割体に形成され、前記シール部材が二つの前記収容凹部に収容されているとさらによい。
【００１３】
これらタービンの冷却構造では、シール部材がノズル分割体に固定されていなくても、シール部材の一部が前記収容凹部に収容されて保持されるため、シール部材が、供給流路から隙間に流れ込む冷却媒体の流れによって、隙間から第２入口空間に抜け落ちてしまうことを防止できる。
特に、同一のシール部材が二つのノズル分割体に形成された二つの収容凹部の両方に収容されている場合には、隙間から第２入口空間に抜け落ちてしまうことをより確実に防止できる。また、この場合には、シール部材が、供給流路から隙間に流れ込む冷却媒体の流れによって二つの収容部の内面に押し付けられることで、隙間を冷却媒体の流れ方向に遮断して、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通過して第２入口空間に流れ込むことを防止できる。
【００１４】
さらに、前記タービンの冷却構造において、前記シール部材が、板状に形成されるとともに、前記シール部材の板厚方向が前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿うように、前記二つの収容凹部に収容される場合には、前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記収容凹部の幅寸法が、前記シール部材の板厚寸法よりも大きく設定され、前記周方向に沿って互いに対向する前記二つの収容凹部の底部間の距離が、前記周方向に沿う前記シール部材の高さ寸法よりも大きく設定されているとよい。
【００１５】
このタービンの冷却構造によれば、例えば冷却媒体の流れ方向に沿う二つの収容凹部の相対位置が一致している場合、シール部材と収容凹部の内面との間には、冷却媒体の流れ方向に沿う間隙、及び、周方向に沿う間隙が生じる。
これら間隙が存在するため、例えば、二つのノズル分割体が冷却媒体の流れ方向に互いにずれようとする際、すなわち、二つの収容凹部の相対位置が冷却媒体の流れ方向にずれようとする際には、シール部材は、二つの収容凹部に収容された状態を保持しながら、環状シール部材の周方向に対して冷却媒体の流れ方向に傾斜することができる。これにより、二つの収容凹部の相対位置の前記流れ方向へのずれを許容することができる。
【００１６】
したがって、二つのノズル分割体が冷却媒体の流れ方向に互いにずれようとする際に、板状のシール部材や収容凹部に応力が生じることを抑制できる。したがって、シール部材が弾性変形し難い剛性の高い材料によって形成されても、シール部材や収容凹部の保護を図ることが可能となる。
また、シール部材が前述のように斜めに傾斜しても、シール部材は二つの収容凹部に収容された状態に保持されるため、シール部材が剛性の高い材料によって形成されても、このシール部材によって、二つのノズル分割体の隙間を通って第２入口空間に流れ込むことを防止できる。
【００１７】
また、前記タービンの冷却構造において、前記シール部材が板状に形成される場合、前記シール部材のうち少なくとも前記冷却媒体の流れ方向下流側に位置する角部のうち少なくとも一つが丸みを帯びていることがより好ましい。
【００１８】
板状のシール部材が、前述のように斜めに傾斜した際には、冷却媒体の流れ方向下流側に位置する角部が収容凹部内面に押し当てられる場合があるが、上記構成では前記角部が丸みを帯びているため、鋭利な角部が収容凹部の内面に片当たりする場合と比較して、前記角部と収容凹部の内面との密着性が向上する。したがって、板状のシール部材であっても、冷却媒体が二つのノズル分割体の隙間を通って第２入口空間に流れ込むことを、より確実に防止できる。
【００１９】
さらに、前記タービンの冷却構造においては、前記シール部材が、弾性変形可能な弾性体によって構成されていてもよい。
【００２０】
上記構成では、シール部材を弾性変形させた状態で二つのノズル分割体の隙間に挿入しておくことにより、シール部材がその弾性力によって二つのノズル分割体に密着するように押し付けられるため、供給流路内の冷却媒体が隣り合う二つのノズル分割体の隙間を通過して第２入口空間に流れ込むことを確実に防止できる。
また、弾性変形されたシール部材の弾性力によってシール部材を二つのノズル分割体の隙間に保持することも可能である。
【００２１】
また、前記タービンの冷却構造においては、前記環状ノズル部材が、その周方向に配列されて前記冷却媒体に前記旋回流を付与する複数の翼形部を備え、一の翼形部が、前記二つのノズル分割体に分割して形成され、前記供給流路から前記隙間に流れ込む前記冷却媒体の流れ方向に沿う前記一の翼形部の厚みが最も厚くなる部分において、前記一の翼形部が分割されているとよい。
【００２２】
上記タービンの冷却構造では、シール部材は分割された一の翼形部の隙間に配置されることになるが、この一の翼形部が、冷却媒体の流れ方向に沿う一の翼形部の厚みが最も厚くなる部分において分割されていることで、シール部材によって二つのノズル分割体の隙間を埋める領域を最大限に確保することができる。したがって、冷却媒体が二つのノズル分割体の隙間を通って第２入口空間に流れ込むことをより確実に防ぐことができる。
【００２３】
そして、本発明のガスタービンは、空気を吸入して圧縮する圧縮部と、圧縮された空気および外部から供給された燃料からなる混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼部と、生成された燃焼ガスから回転駆動力を抽出するタービン部と、を備え、前記タービン部に、前記タービンの冷却構造が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、タービンの冷却構造を構成する環状ノズル部材の構造、特に、二つのノズル分割体の間に隙間が生じる構造に基づくポンピングロスの発生を抑制することができるため、このポンピングロスに基づくタービンの性能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施形態に係るガスタービンを示す模式図である。
【図２】図１のタービン部の部分断面図である。
【図３】図２のタービン部のうち１段動翼周辺の構成を示す部分拡大断面図である。
【図４】図２，３に示す内側隔壁部及び環状ノズル部材を出口キャビティ（第２入口空間）側から見た概略正面図である。
【図５】図４に示す環状ノズル部材のうち要部Ｉの部分を示す要部拡大正面図である。
【図６】図５に示す環状ノズル部材をその内輪部側から見た要部拡大図である。
【図７】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】図７においてシール部材及び分割体の収容凹部を示す要部拡大断面図であり、（ａ）は二つの収容凹部が対向している状態を示し、（ｂ）は二つの収容凹部が流れ方向にずれている状態を示している。
【図９】本発明の第二実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図であり、（ａ）は二つの収容凹部が対向している状態を示し、（ｂ）は二つの収容凹部が流れ方向にずれている状態を示している。
【図１０】本発明の第三実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。
【図１２】本発明の第五実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るガスタービンを構成する環状ノズル部材に設けられるシール部材を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第一実施形態〕
以下、図１〜８を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、例えば発電機（不図示）等の機器を駆動するものであり、圧縮機（圧縮部）２と、燃焼器（燃焼部）３と、タービン部４と、回転軸５と、を備えている。
圧縮機２は、外部の空気である大気を吸入して圧縮し、圧縮された空気を燃焼器３に供給するものである。
【００２７】
燃焼器３は、圧縮機２により圧縮された空気、及び、外部から供給された燃料を混合させ、混合された混合気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。
回転軸５は、回転軸線（軸線）Ｌまわりに回転可能に支持される円柱状の部材であり、タービン部４により発生される回転駆動力を圧縮機２や発電機等の機器に伝達するものである。
これら圧縮機２、燃焼器３及び回転軸５の具体的な構成は、それぞれ公知の構成を採用することが可能であり、特に限定されるものではない。
【００２８】
タービン部４は、燃焼器３により生成された高温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回転軸５に伝達するものである。
このタービン部４には、図２，３に示すように、ケーシング１３Ｓに固定された１段静翼（静翼）１１Ｓと、１段タービンディスク（タービンディスク）３１Ｒに取り付けられた１段動翼（動翼）２１Ｒと、１段動翼２１Ｒの冷却などに用いられる冷却空気（冷却媒体）が供給される入口キャビティ（第１入口空間）４１Ｃ及び出口キャビティ（第２入口空間）４２Ｃと、これら入口キャビティ４１Ｃ及び出口キャビティ４２Ｃを分割する内側隔壁部（筒状仕切り部）６１Ｓと、１段静翼１１Ｓ及び１段動翼２１Ｒの間に冷却空気を供給するリムシールキャビティ（リムシール空間）４３Ｃと、が主に設けられている。
【００２９】
なお、図１に示す回転軸線Ｌは、図２，３において図示されていないが左右方向に延びるものである。
また、タービン部４には、１段静翼１１Ｓ、１段動翼２１Ｒ及び１段タービンディスク３１Ｒのほかにも、図２に示すように、回転軸線Ｌ（図１参照）に沿って燃焼ガス流れの下流側（図２における右側）に向けて２段静翼（不図示）、２段動翼２１１Ｒ、２段タービンディスク３１１Ｒ、３段静翼（不図示）、３段動翼２１２Ｒ及び３段タービンディスク３１２Ｒなども並べて設けられるが、ここでは、燃焼器３の近くに配置されて最も冷却が必要な１段静翼１１Ｓ、１段動翼２１Ｒ及び１段タービンディスク３１Ｒの周辺のみについて説明する。
【００３０】
１段静翼１１Ｓは、図２に示すように、１段動翼２１Ｒとともに燃焼器３により生成された燃焼ガスから回転駆動力を発生させるものである。また、１段静翼１１Ｓは、回転軸線Ｌを中心とする円筒状に形成されたケーシング１３Ｓから、その径方向内側（図２における下側）、言い換えれば、燃焼ガスが流れる流路側に延びて配置されるとともに、周方向に等間隔に並んで配置された翼である。
この１段静翼１１Ｓは、１段動翼２１Ｒよりも燃焼器３側（図２における左側）、言い換えると、燃焼ガス流れの上流側に配置されている。
【００３１】
そして、１段静翼１１Ｓにおける内周側の端部には、内側シュラウド１２Ｓが設けられている。
内側シュラウド１２Ｓは、１段静翼１１Ｓの内周側の端部において周方向に延びる板状の部材であり、燃焼ガスが流れる流路の一部を形成するものである。この内側シュラウド１２Ｓは、その内周側に配された外側隔壁部５１Ｓに固定されている。
外側隔壁部５１Ｓは、回転軸線Ｌを中心とする筒状に形成された部材であり、後述する内側隔壁部６１Ｓ等とともに入口キャビティ４１Ｃや、リムシールキャビティ４３Ｃなどの壁面の一部を構成するものである。
【００３２】
１段動翼２１Ｒは、１段静翼１１Ｓとともに燃焼器３により生成された燃焼ガスから回転駆動力を発生させるものである。また、１段動翼２１Ｒは、円板状に形成された１段タービンディスク３１Ｒにおける外周面から、径方向外側（図２における上側）、言い換えると、燃焼ガスが流れる流路側に延びて配置されるとともに、周方向に等間隔に並んで配置された翼である。この１段動翼２１Ｒは、１段静翼１１Ｓよりも燃焼ガス流れの下流側（図２における右側）に配置されている。
【００３３】
この１段動翼２１Ｒは、図３に示すように、翼部２２Ｒ、プラットフォーム２３Ｒ、翼取付部２４Ｒ及び冷却流路２５Ｒを備えている。
翼部２２Ｒは、燃焼ガスの流れを受けることで回転駆動力を発生させる部分である。この翼部２２Ｒの具体的な形状は、公知のものを採用することが可能であり、特に限定されるものではない。
プラットフォーム２３Ｒは、翼部２２Ｒにおける径方向内側（図３における下側）の端部に配置されている、言い換えれば、後述する翼取付部２４における径方向外側の端部に配置されている。このプラットフォーム２３Ｒは、周方向に延びており、燃焼ガスが流れる流路の一部を形成している。
【００３４】
翼取付部２４Ｒは、１段動翼２１Ｒの径方向内側の端部をなす部分であり、１段タービンディスク３１Ｒに嵌合される部分である。この翼取付部２４Ｒにおける径方向内側の端部は、後述する軸方向連通路３６Ｒの壁面の一部を構成している。
冷却流路２５Ｒは、冷却空気を翼部２２Ｒの内部に導き、翼部２２Ｒの冷却を行う部分である。この冷却流路２５Ｒは、翼取付部２４Ｒにおける径方向内側の面に開口するとともに、翼取付部２４Ｒから翼部２２Ｒに延びて形成されている。なお、翼部２２Ｒの内部における冷却流路２５Ｒの形状や構成は、公知のものを採用することが可能であり、特に限定されるものではない。
【００３５】
１段タービンディスク３１Ｒは、回転軸線Ｌを中心とする円板状の部材であり、回転軸５（図１参照）に対して回転駆動力を伝達可能に取り付けられている。この１段タービンディスク３１Ｒは、外側隔壁部５１Ｓ及び内側隔壁部６１Ｓに対して燃焼ガス流れの下流側に間隔をあけて配置されている。そして、１段タービンディスク３１Ｒの外周面には、前述した１段動翼２１Ｒが周方向に等間隔に配置されている。
【００３６】
１段タービンディスク３１Ｒにおける径方向外側の端部は、前述した１段動翼２１Ｒの翼取付部２４Ｒを嵌合させる形状に形成されており、これによって、１段動翼２１Ｒが１段タービンディスク３１Ｒに固定されている。また、１段動翼２１Ｒを１段タービンディスク３１Ｒに固定した状態では、１段タービンディスク３１Ｒの径方向外側の端部に形成された溝部と、１段動翼２１Ｒの翼取付部２４Ｒとによって囲まれた軸方向連通路３６Ｒが画成されている。
この軸方向連通路３６Ｒは、１段タービンディスク３１Ｒにおける径方向外側の位置に配置された通路であり、回転軸線Ｌに沿って延びている。この軸方向連通路３６Ｒには、冷却流路２５Ｒの径方向内側が開口しており、これによって、軸方向連通路３６Ｒは、冷却空気を１段動翼２１Ｒの冷却流路２５Ｒに導く流路をなしている。
【００３７】
この１段タービンディスク３１Ｒには、冷却孔３３Ｒ、ディスク流路３４Ｒ及びシールアーム３５Ｒが形成されている。
冷却孔３３Ｒは、１段タービンディスク３１Ｒの内部を貫通して、冷却空気を出口キャビティ４２Ｃから１段動翼２１Ｒの冷却流路２５Ｒに導くように形成される孔であって、冷却空気の流路を構成するものである。
この冷却孔３３Ｒは、１段動翼２１Ｒと同様に周方向に等間隔に複数配列されている、言い換えれば、１段動翼２１Ｒと同じ周方向位置に配置されている。そして、冷却孔３３Ｒにおける一方の端部（図３における径方向内側の端部）は、後述する出口キャビティ４２Ｃに開口され、他方の端部（図３における径方向外側の端部）は、前述した軸方向連通路３６Ｒに開口されている。
なお、図示例の冷却孔３３Ｒは、１段タービンディスク３１Ｒの内部をその径方向内側から径方向外側に向けて延びて形成されているが、出口キャビティ４２Ｃと軸方向連通路３６Ｒとの相対的な位置に応じて適宜形成されてよい。
【００３８】
ディスク流路３４Ｒは、１段タービンディスク３１Ｒの内部を回転軸線Ｌ方向に貫通して形成され、冷却空気を出口キャビティ４２Ｃから１段動翼２１Ｒよりも燃焼ガス流れの下流側に配された動翼（例えば図２に示す２段動翼２１１Ｒ、３段動翼２１２Ｒ）に向けて供給する流路をなしている。
シールアーム３５Ｒは、１段タービンディスク３１Ｒにおける燃焼ガス流れの上流側の端部から回転軸線Ｌに沿って内側隔壁部６１Ｓに向けて延びる円筒状に形成されている。このシールアーム３５Ｒは、出口キャビティ４２Ｃの径方向外側に位置し、出口キャビティ４２Ｃからリムシールキャビティ４３Ｃに流れる冷却空気の流量を規制するシール構造を構成するものである。なお、シールアーム３５Ｒは、出口キャビティ４２Ｃの壁面の一部も構成している。
以上のように構成される１段タービンディスク３１Ｒには、回転軸線Ｌ方向に延びる円筒状に形成された接続ロータ３８Ｒが接続されている。接続ロータ３８Ｒは、出口キャビティ４２Ｃの径方向内側に位置している、言い換えれば、内側隔壁部６１Ｓの径方向内側に間隔をあけて配されている。
【００３９】
入口キャビティ４１Ｃは、外側隔壁部５１Ｓと内側隔壁部６１Ｓとの間に形成される回転軸線Ｌを中心とした円筒状の空間であり、出口キャビティ４２Ｃおよびリムシールキャビティ４３Ｃに対して、燃焼ガス流れの上流側（図３における左側）に位置している。また、入口キャビティ４１Ｃは、出口キャビティ４２Ｃに対して径方向外側（図３における上側）に位置するとともに、リムシールキャビティ４３Ｃに対して径方向内側（図３における下側）に配置されている。
【００４０】
この入口キャビティ４１Ｃには、冷却空気を外部から入口キャビティ４１Ｃに供給するための供給流路５２Ｓが接続されている。
ここで、外部から供給流路５２Ｓを通じて入口キャビティ４１Ｃに供給される冷却空気は、例えば圧縮機２から抽気され冷却された空気である。より具体的には、入口キャビティ４１Ｃから１段動翼２１Ｒの冷却流路２５Ｒに冷却空気を供給するために必要な圧力を有する圧縮空気、または、リムシールキャビティ４３Ｃから燃焼ガスの流路に冷却空気を流出させるために必要な圧力を有する圧縮空気を、圧縮機２から抽気している。
【００４１】
出口キャビティ４２Ｃは、内側隔壁部６１Ｓ、１段タービンディスク３１Ｒ及び接続ロータ３８Ｒの間に形成される回転軸線Ｌを中心とした円筒状の空間である。この出口キャビティ４２Ｃは、入口キャビティ４１Ｃよりも燃焼ガス流れの下流側（図３における右側）に形成されている。また、出口キャビティ４２Ｃの回転軸線Ｌ方向の位置はリムシールキャビティ４３Ｃの位置と略同じに設定されている。さらに、出口キャビティ４２Ｃは、入口キャビティ４１Ｃ及びリムシールキャビティ４３Ｃよりも径方向内側（図３における下側）に位置している。
【００４２】
この出口キャビティ４２Ｃには、前述した１段タービンディスク３１Ｒの冷却孔３３Ｒが接続されている。これによって、出口キャビティ４２Ｃは動翼２１Ｒの冷却流路２５Ｒに連通され、冷却空気を動翼２１Ｒ内に供給することができる。
また、出口キャビティ４２Ｃには、１段タービンディスク３１Ｒのディスク流路３４Ｒが接続されている。これによって、冷却空気を出口キャビティ４２Ｃから１段動翼２１Ｒよりも燃焼ガス流れの下流側に配された動翼（例えば図２に示す２段動翼２１１Ｒ、３段動翼２１２Ｒ）に向けて供給することもできる。
さらに、この出口キャビティ４２Ｃには、後述する内側隔壁部６１Ｓの供給流路６２Ｓや、出口キャビティ４２Ｃよりも燃焼ガス流れの上流側に形成される内側隔壁部６１Ｓと接続ロータ３８Ｒとの間の空間４４Ｃ（迂回空間４４Ｃ）が接続されている。
【００４３】
内側隔壁部６１Ｓは、図４に示すように、回転軸線Ｌを中心とした大略円筒状に形成され、周方向に分割される複数の隔壁分割体によって構成されている。具体的に説明すれば、本実施形態の内側隔壁部６１Ｓは、回転軸線Ｌを含む仮想平面（水平分割面）において分割される二つの隔壁分割体６１ＳＡ，６１ＳＢによって構成されている。これら二つの隔壁分割体６１ＳＡ，６１ＳＢは、内側隔壁部６１Ｓの径方向外側に突出して形成されるフランジ部においてボルト９によって締結される。この締結状態において、二つの隔壁分割体６１ＳＡ，６１ＳＢの分割面の間に隙間は生じない。
【００４４】
そして、本実施形態の内側隔壁部６１Ｓは、図３に示すように、円筒状に形成された部分のうち燃焼ガス流れの下流側の端部に、円筒状部分の径方向外側に延びるツバ状部を形成して構成されている。
この内側隔壁部６１Ｓは、外側隔壁部５１Ｓの径方向内側に間隔をあけて配置されるとともに、接続ロータ３８Ｒの径方向外側に間隔をあけて配置されている。また、内側隔壁部６１Ｓは、１段タービンディスク３１Ｒよりも燃焼ガス流れにおける上流側に間隔をあけて配置されている。これにより、内側隔壁部６１Ｓは、外側隔壁部５１Ｓとともに前述した入口キャビティ４１Ｃを形成し、また、１段タービンディスク３１Ｒ及び接続ロータ３８Ｒとともに前述した出口キャビティ４２Ｃや迂回空間４４Ｃを形成している。さらに、内側隔壁部６１Ｓは、外側隔壁部５１Ｓ及び１段タービンディスク３１Ｒとともに後述するリムシールキャビティ４３Ｃを形成している。
【００４５】
この内側隔壁部６１Ｓには、供給流路６２Ｓ、隔壁流路６３Ｓ、ジャンパチューブ（連通流路）６４Ｓ及び突出部６５Ｓが形成されている。
供給流路６２Ｓは、内側隔壁部６１Ｓのうち燃焼ガス流れの下流側の端部において、入口キャビティ４１Ｃから出口キャビティ４２Ｃに向けて延びるように、内側隔壁部６１Ｓの内部を貫通して形成されている。すなわち、供給流路６２Ｓは、入口キャビティ４１Ｃと出口キャビティ４２Ｃとを相互に連通させて、冷却空気を入口キャビティ４１Ｃから出口キャビティ４２Ｃに供給する流路をなしている。
そして、本実施形態では、供給流路６２Ｓが燃焼ガス流れの下流側に向かうにしたがって径方向内側に向かうように傾斜している。また、出口キャビティ４２Ｃに対する供給流路６２Ｓの開口が、回転軸線Ｌ方向に沿って内側隔壁部６１Ｓのうち燃焼ガス流れの下流側に向いている。このため、供給流路６２Ｓから出口キャビティ４２Ｃに入り込む冷却空気は、図３において矢印で示すように、回転軸線Ｌ方向に沿って燃焼ガス流れの下流側に流れることになる。
この供給流路６２Ｓは、周方向に等間隔に配置されている。
【００４６】
隔壁流路６３Ｓは、内側隔壁部６１Ｓにおける燃焼ガス流れの上流側の端部において、入口キャビティ４１Ｃから迂回空間４４Ｃに向けて延びるように、内側隔壁部６１Ｓの内部を貫通して形成されている。すなわち、隔壁流路６３Ｓは、入口キャビティ４１Ｃと迂回空間４４Ｃとを相互に連通させて、冷却空気を入口キャビティ４１Ｃから迂回空間４４Ｃに供給する流路をなしている。
本実施形態では、隔壁流路６３Ｓが径方向に延びて形成され、周方向に等間隔に配置されている。
【００４７】
ジャンパチューブ６４Ｓは、内側隔壁部６１Ｓにおける燃焼ガス流れの下流側の端部において、迂回空間４４Ｃからリムシールキャビティ４３Ｃに向けて延びるように、内側隔壁部６１Ｓの内部を貫通して形成されている。すなわち、ジャンパチューブ６４Ｓは、迂回空間４４Ｃとリムシールキャビティ４３Ｃとを相互に連通させて、冷却空気を迂回空間４４Ｃからリムシールキャビティ４３Ｃに供給する流路をなしている。そして、本実施形態では、ジャンパチューブ６４Ｓが燃焼ガス流れの下流側に向かうにしたがって径方向外側に向かうように傾斜している。
このジャンパチューブ６４Ｓは、周方向に隣り合う供給流路６２Ｓの間に位置するように、周方向に等間隔に配置されている。言い換えれば、ジャンパチューブ６４Ｓ及び供給流路６２Ｓは、周方向に交互に配置されている。
【００４８】
このジャンパチューブ６４Ｓのうちリムシールキャビティ４３Ｃに対する開口部には、プラグ部６６Ｓが着脱可能に取り付けられている。プラグ部６６Ｓは、ジャンパチューブ６４Ｓを流れる冷却空気の流量を調整するものである。すなわち、プラグ部６６Ｓには、冷却空気が流れる絞りが形成されており、この絞りによりジャンパチューブ６４Ｓを流れる冷却空気の流量が調整される。
【００４９】
突出部６５Ｓは、内側隔壁部６１Ｓにおける燃焼ガス流れの下流側の端部から回転軸線Ｌに沿って１段タービンディスク３１Ｒに向けて延びる略円筒状に形成されている。この突出部６５Ｓは、リムシールキャビティ４３Ｃの径方向内側に位置するとともに、１段タービンディスク３１Ｒのシールアーム３５Ｒよりも径方向外側に配置されている。
そして、この突出部６５Ｓとシールアーム３５Ｒとの間には、出口キャビティ４２Ｃからリムシールキャビティ４３Ｃに流入する冷却空気の流れを遮る第１シール部６７Ｓが設けられている。
第１シール部６７Ｓは、突出部６５Ｓからシールアーム３５Ｒに向けて延びるように形成されている。第１シール部６７Ｓの具体例としては、リーフシールや、ラビリンスシール、ブラシシール等のシール部材が挙げられるが、例えば、これらシール部材を適宜組み合わせたものでもよく、特に限定されなくてよい。
【００５０】
また、前述のように構成される内側隔壁部６１Ｓと接続ロータ３８Ｒとの間には、第２シール部６８Ｓ及び第３シール部６９Ｓが設けられている。
第２シール部６８Ｓは、迂回空間４４Ｃに開口する隔壁流路６３Ｓの開口部とジャンパチューブ６４Ｓの開口部との間に配置されている。この第２シール部６８Ｓは、隔壁流路６３Ｓから迂回空間４４Ｃに流入した冷却空気が、燃焼ガス流れの下流側に向かって流れる冷却空気の流れを遮るシール部となっている。
【００５１】
一方、第３シール部６９Ｓは、迂回空間４４Ｃに開口するジャンパチューブ６４Ｓの開口部よりも燃焼ガス流れの下流側に位置する迂回空間４４Ｃと出口キャビティ４２Ｃとの境界部分に配置されている。この第３シール部６９Ｓは、隔壁流路６３Ｓから迂回空間４４Ｃに流入した冷却空気のうち、第２シール部６８Ｓを通過して燃焼ガス流れの下流側に向かって流れる冷却空気の流れを遮るシール部となっている。
これら第２シール部６８Ｓ及び第３シール部６９Ｓは、内側隔壁部６１Ｓから接続ロータ３８Ｒに向かって延びるように形成されている。第２シール部６８Ｓ及び第３シール部６９Ｓの具体例は、前述した第１シール部６７Ｓと同様である。
【００５２】
リムシールキャビティ４３Ｃは、１段タービンディスク３１Ｒ，外側隔壁部５１Ｓおよび内側隔壁部６１Ｓにより囲まれた空間である。このリムシールキャビティ４３Ｃには、前述したジャンパチューブ６４Ｓや第１シール部６７Ｓを通じて冷却空気が流入するようになっている。また、リムシールキャビティ４３Ｃは、１段静翼１１Ｓと１段動翼２１Ｒとの隙間に連通されており、リムシールキャビティ４３Ｃに流入した冷却空気を燃焼ガスの流路に供給できるようになっている。
【００５３】
さらに、本実施形態のタービン部４は、図２〜４に示すように、環状ノズル部材８１Ｓも備えている。
この環状ノズル部材８１Ｓは、入口キャビティ４１Ｃから出口キャビティ４２Ｃに向けて流れる冷却空気に、タービンディスク３１Ｒと同一方向に回転する旋回流を付与するものであり、供給流路６２Ｓのうち出口キャビティ４２Ｃに開口する開口部に設けられている。
具体的に説明すれば、環状ノズル部材８１Ｓは、図２〜７に示すように、回転軸線Ｌを中心とする円環状に形成された外輪部８２Ｓ、回転軸線Ｌを中心とする円環状に形成されるとともに外輪部８２Ｓの径方向内側に間隔をあけて配された内輪部８３Ｓ、及び、外輪部８２Ｓと内輪部８３Ｓとの間に配されて周方向に等間隔で配列された複数の翼形部８４Ｓを備えており、外輪部８２Ｓ及び内輪部８３Ｓは翼形部８４Ｓを介して一体に固定されている。そして、周方向に隣り合う翼形部８４Ｓの間に、燃焼ガス流れの上流側から下流側に向かってタービンディスク３１Ｒの回転方向に旋回しながら流路断面積が徐々に小さくなるＴＯＢＩノズル８５Ｓが画成されている。
【００５４】
この環状ノズル部材８１Ｓは、内側隔壁部６１Ｓのうち供給流路６２Ｓの開口部に対応する位置において燃焼ガス流れの下流側の端面から窪む環状溝部７０Ｓに嵌め込まれている。
このように内側隔壁部６１Ｓに取り付けられる環状ノズル部材８１Ｓは、ガスタービン１の運転中に燃焼ガス等により環状ノズル部材８１Ｓ及びこれを取り付ける内側隔壁部６１Ｓが加熱された際に、環状ノズル部材８１Ｓに過度の応力が生じないように、以下のように構成されている。
【００５５】
すなわち、環状ノズル部材８１Ｓは、周方向に分割される複数のノズル分割体によって構成されている。なお、本実施形態の環状ノズル部材８１Ｓは、回転軸線Ｌを含む仮想平面（水平分割面）において分割される二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢによって構成されている。
また、本実施形態の環状ノズル部材８１Ｓは、一の翼形部８４ＳＣが二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢに分割して形成されるように、特に、一の翼形部８４ＳＣのうち回転軸線Ｌに沿う一の翼形部８４ＳＣの厚みが最も厚くなる位置において、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢに分割されている。
【００５６】
そして、環状ノズル部材８１Ｓを内側隔壁部６１Ｓの環状溝部７０Ｓに嵌め込んだ状態においては、図５〜８に示すように、環状ノズル部材８１Ｓの周方向に対向する二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの間に隙間Ｄが生じている。
このように二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの間に隙間Ｄが生じていることにより、ガスタービン１の運転等によって環状ノズル部材８１Ｓが加熱されて二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢが周方向に膨張しても、周方向に互いに対向する二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの分割面８６Ｓ，８６Ｓが互いに当接することを防止できる、あるいは、当接しても各ノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢに生じる応力を低減することができる。
【００５７】
ノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄには、該隙間Ｄを埋めるシール部材９１Ｓが設けられている。
具体的に説明すれば、本実施形態のシール部材９１Ｓは、例えば弾性変形し難い剛性の高い材料（例えば金属材料）によって板状に形成されている。
一方、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢには、各ノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの分割面８６Ｓから窪んで、上記シール部材９１Ｓの一部を収容する収容凹部８７Ｓが各々形成されている。この収容凹部８７Ｓは、ノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの径方向に延びて形成され、環状ノズル部材８１Ｓの径方向内側及び径方向外側に開口している。さらに、本実施形態の収容凹部８７Ｓは、環状ノズル部材８１Ｓの径方向から見て断面矩形状に形成されている。
【００５８】
そして、板状のシール部材９１Ｓは、その板厚方向（図７における左右方向）が回転軸線Ｌ（冷却空気の流れ方向）に沿うように、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの両方に収容されている。言い換えれば、各収容凹部８７Ｓにはシール部材９１Ｓの一部が収容されている。
このように収容されるシール部材９１Ｓのうち環状ノズル部材８１Ｓの径方向に沿う長手寸法ｌ１は、環状ノズル部材８１Ｓの径方向に沿う収容凹部８７Ｓの長手寸法ｌ２と略等しくなるように設定されている。
【００５９】
また、このシール部材９１Ｓの板厚寸法ｔは、回転軸線Ｌに沿う収容凹部８７Ｓの幅寸法ｗよりも小さく設定されている。
さらに、環状ノズル部材８１Ｓの周方向に沿うシール部材９１Ｓの高さ寸法ｈ１は、少なくとも一つの収容凹部８７Ｓの深さ寸法ｈ２、ｈ３よりも大きく、かつ、前記周方向に沿って互いに対向する二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの底面（底部）間の距離ｈ４（二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの深さ寸法ｈ２、ｈ３と隙間Ｄの寸法とを足し合わせた寸法）よりも小さく設定されている。なお、隙間Ｄの寸法は、熱によるノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの膨張収縮によって変化するため、シール部材９１Ｓの高さ寸法ｈ１は、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの深さ寸法ｈ２、ｈ３を足し合わせた寸法よりも小さく設定されていることがより好ましい。
【００６０】
以上のようにシール部材９１Ｓの寸法（特に、板厚寸法ｔ及び高さ寸法ｈ１）が設定されることで、例えば図８（ａ）に示すように、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓに収容されたシール部材９１Ｓが同一方向に向く二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの一方の内側面（図８において右側に位置する収容凹部８７Ｓの内側面）に押し付けられている状態では、シール部材９１Ｓと二つの収容凹部８７Ｓの他方の内側面（図８において左側に位置する内側面）との間に、回転軸線Ｌ方向に沿う間隙ｄ１が生じる。また、シール部材９１Ｓと収容凹部８７Ｓの底面との間に、環状ノズル部材８１Ｓの周方向に沿う間隙ｄ２、ｄ３が生じる。
【００６１】
次に、以上のように構成されるガスタービン１の一般的な運転について説明する。
ガスタービン１は、図１に示すように、圧縮機２が回転駆動されることで大気（空気）を吸入する。吸入された大気は、圧縮機２により圧縮されるとともに、燃焼器３に向けて送り出される。
燃焼器３に流入された圧縮された空気は、燃焼器３において外部から供給された燃料と混合される。空気および燃料の混合気は燃焼器３において燃焼され、燃焼熱により高温ガスが生成される。
燃焼器３において生成された高温ガスは、燃焼器３から下流のタービン部４に供給される。タービン部４は高温ガスにより回転駆動され、その回転駆動力は回転軸５に伝達される。回転軸５は、タービン部４において抽出された回転駆動力を圧縮機２や発電機に伝達する。
【００６２】
次に、上述したようにガスタービン１の運転が実施される際に、１段動翼２１Ｒやリムシールキャビティ４３Ｃに対して冷却空気を供給する供給方法について説明する。
圧縮機２で圧縮された空気の一部は、冷却空気として用いるために圧縮機２から抽気されて冷却される。その後、冷却空気は、図２，３に示すように、供給流路５２Ｓから入口キャビティ４１Ｃに供給される。
そして、入口キャビティ４１Ｃに供給された冷却空気の一部は、供給流路６２Ｓに流入し、環状ノズル部材８１ＳのＴＯＢＩノズル８５Ｓ（図７参照）を通って出口キャビティ４２Ｃに流入する。したがって、この流入の際には、冷却空気に、回転軸５や１段タービンディスク３１Ｒと同一方向に回転する旋回流が付与される、言い換えれば、回転軸５や１段タービンディスク３１Ｒの回転方向の流速成分が付与されることになる。
【００６３】
ここで、図５〜８に示すように、供給流路６２Ｓ内からＴＯＢＩノズル８５Ｓを介さずに隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込む冷却空気には旋回流が付与されないが、この隙間Ｄはシール部材９１Ｓによって埋められているため、供給流路６２Ｓ内の冷却空気が隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことはない。
具体的に説明すれば、板状のシール部材９１Ｓは、供給流路６２Ｓ内から環状ノズル部材８１Ｓに向けて流れる冷却空気の流れ（図７において右方向の矢印で示す方向の流れ）によって、図８（ａ）に示すように、シール部材９１Ｓが、面接触で二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの一方の内側面に押し付けられる。これにより、隙間Ｄが回転軸線Ｌ方向に遮断されるため、供給流路６２Ｓ内の冷却空気が隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことはない。
【００６４】
そして、前述したように旋回流が付与された出口キャビティ４２Ｃ内の冷却空気は、１段タービンディスク３１Ｒの冷却孔３３Ｒに流入して、径方向外側に向かって流れ、軸方向連通路３６Ｒに流入する。さらに、軸方向連通路３６Ｒに流入した冷却空気は、回転軸線Ｌ方向に流れ、１段動翼２１Ｒの冷却流路２５Ｒに流入する。冷却流路２５Ｒに流入した冷却空気は、１段動翼２１Ｒの翼部２２Ｒを冷却した後、例えば、燃焼ガスの流路に放出される。
また、出口キャビティ４２Ｃ内の冷却空気は、１段タービンディスク３１Ｒのディスク流路３４Ｒにも流入し、燃焼ガス流れの下流側に流れることで、１段動翼２１Ｒよりも燃焼ガス流れの下流側に配された動翼（例えば図２に示す２段動翼２１１Ｒ、３段動翼２１２Ｒ）にも供給される。
【００６５】
さらに、入口キャビティ４１Ｃに供給された冷却空気は、隔壁流路６３Ｓを介して迂回空間４４Ｃにも流入する。
迂回空間４４Ｃに流入した冷却空気の一部は、燃焼ガス流れの上流側に向かって、言い換えると圧縮機２に向かって流れ、圧縮機２の冷却に用いられる。迂回空間４４Ｃに流入した残りの冷却空気は、第２シール部６８Ｓ側（燃焼ガス流れの下流側）に向かって流れる。
【００６６】
さらに、第２シール部６８Ｓを通過した冷却空気は、ジャンパチューブ６４Ｓに流入する冷却空気と、第３シール部６９Ｓに向かって流れる冷却空気とに分かれ、ジャンパチューブ６４Ｓに流入した冷却空気は、プラグ部６６Ｓの絞りを通過してリムシールキャビティ４３Ｃに流入する。また、リムシールキャビティ４３Ｃには、出口キャビティ４２Ｃから第１シール部６７Ｓを通過した冷却空気が流入する。
そして、リムシールキャビティ４３Ｃ内の冷却空気は、１段静翼１１Ｓおよび１段動翼２１Ｒの隙間から燃焼ガスの流路に流出する。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態の構成によれば、供給流路６２Ｓ内の冷却空気が隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことが防止されるため、ＴＯＢＩノズル８５Ｓによって旋回流が付与された冷却空気における回転方向の流速成分が、隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込む冷却空気によって減速されることがない。すなわち、供給流路６２Ｓから出口キャビティ４２Ｃに入り込む冷却空気の旋回流が、隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込む冷却空気によって乱されることを抑制できる。
【００６８】
また、本実施形態の構成によれば、入口キャビティ４１Ｃから迂回空間４４Ｃに流入した冷却空気は、ジャンパチューブ６４Ｓによってリムシールキャビティ４３Ｃに流入するように促される。言い換えれば、旋回流が付与されていない冷却空気が、迂回空間４４Ｃから出口キャビティ４２Ｃに流入することを抑制できる。したがって、供給流路６２Ｓから出口キャビティ４２Ｃに入り込む冷却空気の旋回流が、迂回空間４４Ｃから出口キャビティ４２Ｃへの冷却空気の流入によって乱されることも抑制できる。
【００６９】
以上のことから、供給流路６２Ｓ内から旋回流を付与された状態で出口キャビティ４２Ｃに流入する冷却空気の周方向の流速成分は、冷却孔３３Ｒの出口キャビティ４２Ｃ側の開口における回転速度と等しい、または、近い速度になるため、冷却空気は冷却孔３３Ｒに対してエネルギ損失（ポンピングロス）の発生を抑制しながら流入することができる。すなわち、ガスタービン１の性能低下を抑制することができる。
【００７０】
また、本実施形態の構成によれば、同一のシール部材９１Ｓが二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの両方に収容されることで、シール部材９１Ｓの位置が保持されているため、シール部材９１Ｓを接着等によりノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢに固定しなくても、シール部材９１Ｓが、供給流路６２Ｓから隙間Ｄに流れ込む冷却空気の流れによって、隙間Ｄから出口キャビティ４２Ｃ側に抜け落ちてしまうことを防止できる。
【００７１】
さらに、本実施形態の構成によれば、シール部材９１Ｓと収容凹部８７Ｓの内面との間には、例えば図８（ａ）に示すように、回転軸線Ｌ方向に沿う間隙ｄ１、及び、環状ノズル部材８１Ｓの周方向に沿う間隙ｄ２、ｄ３が存在するため、例えば図８（ｂ）に示すように、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢが冷却空気の流れ方向（図８（ｂ）における左右方向）に互いにずれようとする際、すなわち、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの相対位置が冷却空気の流れ方向にずれようとする際には、シール部材９１Ｓが、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓに収容された状態を保持しながら、環状ノズル部材８１Ｓの周方向に対して冷却空気の流れ方向に傾斜することができる。これにより、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの相対位置の前記流れ方向へのずれを許容することができる。
【００７２】
したがって、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢが冷却空気の流れ方向に互いにずれようとする際に、板状のシール部材９１Ｓや収容凹部８７Ｓに応力が生じることを抑制できる。したがって、シール部材９１Ｓが弾性変形し難い剛性の高い材料によって形成されても、シール部材９１Ｓや収容凹部８７Ｓの保護を図ることが可能となる。
また、シール部材９１Ｓが前述のように斜めに傾斜しても、シール部材９１Ｓは二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓに収容された状態に保持されるため、シール部材９１Ｓが剛性の高い材料によって形成されても、このシール部材９１Ｓによって、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことを防止できる。
【００７３】
さらに、本実施形態の構成では、回転軸線Ｌに沿う一の翼形部８４ＳＣの厚みが最も厚くなる部分において、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢに分割されるため、一の翼形部８４ＳＣの厚みが最も厚くなる部分にシール部材９１Ｓが設けられることになる。このため、例えば、回転軸線Ｌに沿うシール部材９１Ｓの厚み（板厚寸法ｔ）や収容凹部８７Ｓの幅（幅寸法ｗ）、また環状ノズル部材８１Ｓの周方向に沿う収容凹部８７Ｓの深さ（深さ寸法ｈ２、ｈ３）を大きく設定する等して、シール部材９１Ｓによって二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄを埋める領域を最大限に確保することが可能となる。したがって、冷却空気が二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことをより確実に防ぐことができる。
【００７４】
〔第二実施形態〕
次に、図９を参照して本発明の第二実施形態について説明する。なお、この実施形態では、シール部材９１Ｓの構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図９に示すように、本実施形態のシール部材９１Ｓは、第一実施形態と同様の断面矩形の板状に形成されている。そして、本実施形態のシール部材９１Ｓには、冷却空気の流れ方向下流側に向くシール部材９１Ｓの面から、シール部材９１Ｓの板厚方向に膨出する一対の突起部９２Ｓ，９２Ｓが形成されている。
【００７５】
各突起部９２Ｓ，９２Ｓは、環状ノズル部材８１Ｓの径方向から見て半円状に形成されている、具体的には、環状ノズル部材８１Ｓの径方向（シール部材９１Ｓの長手方向であり、図５における左右方向）に延びる半円柱状に形成されている。これら一対の突起部９２Ｓ，９２Ｓは、シール部材９１Ｓの高さ方向（図９（ａ）における上下方向）の両端の角部を含むように形成されている。これにより、シール部材９１Ｓのうち冷却空気の流れ方向下流側に位置する二つの角部が丸みを帯びている。
【００７６】
以上のように本実施形態の構成では、例えば図９（ａ）に示すように、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの冷却空気の流れ方向に沿う相対位置が一致している場合には、供給流路６２Ｓ内から隙間Ｄに流れ込む冷却空気の流れ（図９において右方向に向かう流れ）によって、丸みを帯びた各突起部９２Ｓの先端が二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの一方の内側面に押し付けられる。このように各突起部９２Ｓが前記一方の内側面に密着することで、隙間Ｄが回転軸線Ｌ方向に遮断されるため、第一実施形態の場合と同様に、供給流路６２Ｓ内の冷却空気が隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことはない。
【００７７】
一方、例えば図９（ｂ），（ｃ）に示すように、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓが冷却空気の流れ方向に互いにずれて、シール部材９１Ｓが第一実施形態（図８（ｂ）参照）と同様に傾斜した場合には、少なくとも一方の突起部９２Ｓが収容凹部８７Ｓの一方の内側面に押し付けられることになる。
具体的に説明すれば、図９（ｂ）に示すように、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓのずれが大きい場合には、一方の突起部９２Ｓ（図示例では上側の突起部９２Ｓ）のみが収容凹部８７Ｓの一方の内側面に押し付けられる。また、図９（ｃ）に示すように、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓのずれが小さい場合には、両方の突起部９２Ｓが二つの収容凹部８７Ｓの一方の内側面に押し付けられる。
【００７８】
すなわち、本実施形態の構成によれば、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓのずれによってシール部材９１Ｓが傾斜しても、例えば第一実施形態（図８（ｂ））のように、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材９１Ｓの鋭利な角部が収容凹部８７Ｓの一方の内側面に片当たりする場合と比較して、突起部９２Ｓによって丸みを帯びた角部と収容凹部８７Ｓの一方の内側面との密着性が向上する。したがって、全体が板状に形成されたシール部材９１Ｓである上、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓが冷却空気の流れ方向に互いにずれても、冷却空気が二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことを、より確実に防止できる。
特に、本実施形態の構成では、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材９１Ｓの二つの角部に、丸みを帯びた突起部９２Ｓが形成されていることで、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓのずれによってシール部材９１Ｓが傾斜した際に、二つの突起部９２Ｓの両方を当接させることができるため、冷却空気が隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことを、さらに確実に防止することができる。
そして、本実施形態の構成では、上述した効果のほか、第一実施形態と同様の効果も奏する。
【００７９】
なお、上記第二実施形態の構成では、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材９１Ｓの二つの角部が丸みを帯びているが、これに限ることは無く、一対の突起部９２Ｓ，９２Ｓを用いずにこれら二つの角部が丸みを帯びていてもよい。さらに、冷却空気の流れ方向下流側に位置するシール部材９１Ｓの二つの角部のうち一方のみが丸みを帯びていてもよい。
また、例えば、冷却空気の流れ方向上流側に位置するシール部材９１Ｓの二つの角部が、丸みを帯びていてもよい。
さらに、上述した第一、第二実施形態の構成では、シール部材９１Ｓが弾性変形し難い剛性の高い材料によって形成されるとしたが、例えば弾性変形可能な弾性体によって構成されてもよい。
【００８０】
〔第三〜第五実施形態〕
次に、図１０〜１２を参照して本発明の第三〜第五実施形態について説明する。なお、これらの実施形態では、シール部材９１Ｓの構成のみについて第一実施形態と異なっているため、第一実施形態と同一の構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図１０に示すように、第三実施形態のシール部材９１Ｓは、例えばゴム等のように弾性変形可能な弾性体によって構成されており、環状ノズル部材８１Ｓの径方向（図１０において紙面の直交方向）に延びる柱状に形成されている。なお、図示例のシール部材９１Ｓは、環状ノズル部材８１Ｓの径方向に直交する断面（図１０に示す断面）で円形あるいは楕円形に形成されているが、これに限ることは無く、例えば第一実施形態と同様の板状に形成されてもよい。
【００８１】
また、図１１に示すように、第四実施形態のシール部材９１Ｓは、環状ノズル部材８１Ｓの径方向に直交する断面（図１１に示す断面）で、Ｃ字状に形成されている。
さらに、図１２に示すように、第五実施形態のシール部材９１Ｓは、環状ノズル部材８１Ｓの径方向に直交する断面（図１２に示す断面）で、Ｅ字状に形成されている。
これら図１１，１２に示すシール部材９１Ｓは、例えば金属材料などからなる板状部材を湾曲させて形成されたものであり、断面Ｃ字状あるいは断面Ｅ字状という形状によってバネ性を有することで弾性変形可能とされた弾性体をなしている。すなわち、図１１，１２に示すシール部材９１Ｓは、所謂ＣシールあるいはＥシールを構成している。
このように、Ｃ字状あるいはＥ字状に形成されたシール部材９１Ｓは、図１１，１２に示す断面におけるシール部材９１Ｓの開口部９３Ｓが、冷却空気の流れ方向上流側（図１１，１２における左側）に開口するように、二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓに収容されている。
【００８２】
そして、図１０〜１２に示すシール部材９１Ｓは、いずれも二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓに収容されるとともに、環状ノズル部材８１Ｓの周方向（図１０〜１２において上下方向）に圧縮変形（弾性変形）した状態で、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢによって挟み込まれるように配置されている。なお、これらシール部材９１Ｓは、回転軸線Ｌ方向（図１０〜１２において左右方向）にも圧縮変形された状態で各収容凹部８７Ｓ，８７Ｓに収容されてもよいが、これに限ることは無い。
【００８３】
これら第三〜第五実施形態の構成によれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
さらに、第三〜第五実施形態の構成によれば、いずれもシール部材９１Ｓの弾性力によって二つの収容凹部８７Ｓ，８７Ｓの底面に密着するため、供給流路６２Ｓ内の冷却空気が二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄを通過して出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことを確実に防止できる。また、シール部材９１Ｓが弾性変形可能な弾性体であるため、ノズル分割体８１ＳＡ、８１ＳＢの熱変形（膨張収縮）による隙間Ｄの寸法変化に追従して密着性の低下を防止できる。
また、第四、第五実施形態の構成によれば、シール部材９１Ｓの開口部９３Ｓが冷却空気の流れ方向上流側に開口するように、シール部材９１Ｓが配されているため、供給流路６２Ｓから隙間Ｄに入り込む冷却空気の流れがシール部材９１Ｓの内側に流入することで、シール部材９１Ｓを収容凹部８７Ｓの内面に押し付けることができる。したがって、シール部材９１Ｓと収容凹部８７Ｓの内面との密着性向上を図り、冷却空気が二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄを通って出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことを、より確実に防止することができる。
【００８４】
なお、上記第三〜第五実施形態のようにシール部材９１Ｓが弾性体によって構成される場合、例えばシール部材９１Ｓを二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの一方のみに接着等によって固定してもよいし、例えば固定せずに、シール部材９１Ｓを圧縮変形（弾性変形）させた状態で、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄに挿入しておくだけでも、シール部材９１Ｓの弾性力によってシール部材９１Ｓを二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄに保持することも可能である。
したがって、シール部材９１Ｓの一部を収容する収容凹部８７Ｓは、例えば図１３，１４に示すように、一方のノズル分割体８１ＳＡのみに形成されてもよいし、例えば図１５に示すように、形成されなくてもよい。
【００８５】
ここで、図１３に示すシール部材９１Ｓは、所謂ブラシシールであり、例えば板状に形成された基台９４Ｓと、基台９４Ｓに植えつけられた多数の針状あるいは毛状のものからなるブラシ本体部９５Ｓとを備えて構成されている。
この構成では、シール部材９１Ｓの基台９４Ｓが、一方のノズル分割体８１ＳＡに形成された収容凹部８７Ｓに嵌め込まれる等して収容・固定されている。そして、この収容状態では、ブラシ本体部９５Ｓが基台９４Ｓから他方のノズル分割体８１ＳＢの分割面８６Ｓに向けて延び、押し付けられている。この押し付け状態では、ブラシ本体部９５Ｓが例えば撓むように弾性変形することになる。
図１３に示す構成によれば、前述した第三〜第五実施形態の場合と同様に、他方のノズル分割体８１ＳＢに押し付けられたブラシ本体部９５Ｓの弾性力によって、隙間Ｄを冷却空気の流れ方向に遮断するため、供給流路６２Ｓ内の冷却空気が隙間Ｄを通過して出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことを確実に防止できる。
【００８６】
また、図１４に示すシール部材９１Ｓは、所謂リーフシールであり、例えば板状に形成された基台９４Ｓと、基台９４Ｓに植えつけられた複数のシート状体９６Ｓとを備えて構成されている。
この構成では、シール部材９１Ｓの基台９４Ｓが、一方のノズル分割体８１ＳＡの収容凹部８７Ｓに嵌め込まれる等して収容・固定されている。この収容状態では、複数のシート状体９６Ｓが、冷却空気の流れ方向（図１４において左右方向）に配列されている。また、複数のシート状体９６Ｓの突出方向の先端は、他方のノズル分割体８１ＳＢの分割面８６Ｓに押し付けられて、撓むように弾性変形している。なお、複数のシート状体９６Ｓは、その先端が冷却空気の流れ方向上流側に向くように撓み変形することが好ましい。
図１４に示す構成によれば、図１３の場合と同様の効果を奏する。また、複数のシート状体９６Ｓは、その先端が冷却空気の流れ方向上流側に向くように撓み変形していることで、隙間Ｄに流れ込む冷却空気の流れによって、シート状体９６Ｓの先端と他方のノズル分割体８１ＳＢの分割面８６Ｓとの間に間隙が生じることを確実に防止できる。
【００８７】
そして、図１５に示すシール部材９１Ｓは、冷却空気の流れ方向に延びる板状部材の中間部分が、環状ノズル部材８１Ｓの周方向（図１５において上方向）に膨出するように湾曲変形されたものであり、これによって、少なくとも環状ノズル部材８１Ｓの周方向に弾性変形可能となっている。
なお、この構成では、例えばシール部材９１Ｓの延在方向の一端が、他方のノズル分割体８１ＳＢの分割面８６Ｓに接着等によって固定されてもよいし、あるいは、シール部材９１Ｓの延在方向の中間部分が、一方のノズル分割体８１ＳＡの分割面８６Ｓに固定されてもよい。また、この構成では、例えばシール部材９１Ｓをノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢに固定せずに、シール部材９１Ｓを圧縮変形（弾性変形）させた状態で、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄに挿入することで、シール部材９１Ｓの弾性力によってシール部材９１Ｓを隙間Ｄに保持してもよい。
【００８８】
図１５に示す構成によれば、図１３，１４の場合と同様に、シール部材９１Ｓが、その弾性力によって二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの分割面８６Ｓに密着するため、供給流路６２Ｓ内の冷却空気が二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢの隙間Ｄを通過して出口キャビティ４２Ｃに流れ込むことを確実に防止できる。
なお、図１５に示すシール部材９１Ｓは、収容凹部８７Ｓの無い分割面８６Ｓに設けられることに限らず、例えば、ノズル分割体８１ＳＡ、８１ＳＢの少なくとも一方に設けた収容凹部８７Ｓに嵌め込まれるようにして設けられてもよい。
【００８９】
以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上述した全ての実施形態の環状ノズル部材８１Ｓは、冷却空気を回転軸線Ｌ方向に通過させるように形成されているが、これに限ることはなく、供給流路６２Ｓから出口キャビティ４２Ｃに入り込む冷却空気の流れの向きに応じて適宜形成されてよい。
【００９０】
具体的に説明すれば、例えば、出口キャビティ４２Ｃに対する供給流路６２Ｓの開口部が、内側隔壁部６１Ｓの径方向内側に開口する場合には、供給流路６２Ｓから出口キャビティ４２Ｃに入り込む冷却空気も径方向内側に流れることになる。そして、この場合、環状ノズル部材８１Ｓは、冷却空気を径方向内側に通過させるとともに１段タービンディスク３１Ｒと同一方向に回転する旋回流を付与するように形成されればよい。このような構成であっても、上述した全ての実施形態（図８〜１５に示す構成）のようにシール部材９１Ｓを設けることは可能である。
【００９１】
また、ノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢに形成されてシール部材９１Ｓを収容する収容凹部８７Ｓは、断面矩形状に形成されることに限らず、少なくともシール部材９１Ｓの一部を収容・保持できるように形成されていれば、任意の断面形状に形成されていてよい。
さらに、環状ノズル部材８１Ｓは、二つのノズル分割体８１ＳＡ，８１ＳＢによって構成されることに限らず、三つ以上のノズル分割体によって構成されてもよい。
また、上記実施形態のガスタービン１には、リムシールキャビティ４３Ｃや迂回空間４４Ｃ、隔壁流路６３Ｓ、ジャンパチューブ６４Ｓが形成されているが、特に形成されなくても構わない。
【符号の説明】
【００９２】
１…ガスタービン、２…圧縮機（圧縮部）、３…燃焼器（燃焼部）、１１Ｓ…１段静翼（静翼）、２１Ｒ…１段動翼（動翼）、２５Ｒ…冷却流路、３１Ｒ…１段タービンディスク（タービンディスク）、３３Ｒ…冷却孔、４１Ｃ…入口キャビティ（第１入口空間）、４２Ｃ…出口キャビティ（第２入口空間）、６１Ｓ…内側隔壁部（筒状仕切り部）、６２Ｓ…供給流路、８１Ｓ…環状ノズル部材、８１ＳＡ，８１ＳＢ…ノズル分割体、８４Ｓ…翼形部、８４ＳＣ…一の翼形部、８５Ｓ…ＴＯＢＩノズル、８６Ｓ…分割面、８７Ｓ…収容凹部、９１Ｓ…シール部材、９２Ｓ…突起部、Ｄ…隙間、Ｌ…回転軸線（軸線）
【図１】
0005901360.tif 000002
【図２】
0005901360.tif 000003
【図３】
0005901360.tif 000004
【図４】
0005901360.tif 000005
【図５】
0005901360.tif 000006
【図６】
0005901360.tif 000007
【図７】
0005901360.tif 000008
【図８】
0005901360.tif 000009
【図９】
0005901360.tif 000010
【図１０】
0005901360.tif 000011
【図１１】
0005901360.tif 000012
【図１２】
0005901360.tif 000013
【図１３】
0005901360.tif 000014
【図１４】
0005901360.tif 000015
【図１５】
0005901360.tif 000016