(57)【要約】【課題】圧縮機におけるロータ軸の熱応答性を高める。【解決手段】ロータ軸には、軸線の周囲に延在する環状を成し、径方向で互いに離間している複数のキャビティを有するキャビティ群が形成される。キャビティ群は、下流側の第１キャビティ群と、第１キャビティ群の上流側の第２キャビティ群とを含む。第１及び第２キャビティ群は、径方向外側の外側キャビティと、外側キャビティよりも径方向内側に位置して外側キャビティと連通する内側キャビティとを含む。ロータ軸には、第１キャビティ群の内側キャビティと、第２キャビティ群の内側キャビティとを連通する第１段間接続流路であって、第１キャビティ群の内側キャビティに開口する入口が、第２キャビティ群の内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第１段間接続流路、が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機ケーシング内で軸線を中心として回転する圧縮機ロータであって、
前記軸線に沿って延在するロータ軸と、
前記ロータ軸の外周面に固定され、前記軸線方向に沿って並んでいる複数の動翼列と、
を備え、
前記ロータ軸には、複数の前記動翼列の相互間の前記軸線方向における各位置に、前記軸線の周囲に延在する環状を成し、前記軸線に対する径方向で互いに離間している複数のキャビティを有するキャビティ群がそれぞれ形成され、
前記キャビティ群の各々は、前記複数のキャビティのうちで最も径方向外側に位置するとともに前記動翼列が存在する気体圧縮流路と連通する外側キャビティと、前記外側キャビティよりも径方向内側に位置するとともに前記外側キャビティと連通する内側キャビティと、を含み、
前記キャビティ群は、第１キャビティ群と、前記第１キャビティ群に対して上流側に位置する第２キャビティ群と、を含み、
前記ロータ軸には、前記第１キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第１段間接続流路であって、前記第１キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第１段間接続流路、が形成されている
圧縮機ロータ。
【請求項２】
前記第１段間接続流路の前記出口は、前記第１段間接続流路の前記入口よりも、前記ロータ軸の回転方向の下流側に位置している
請求項１に記載の圧縮機ロータ。
【請求項３】
前記ロータ軸の軸線を中心とする前記第１段間接続流路の前記出口の角度位置と前記入口の角度位置との差は、９０度以上１８０度未満である
請求項２に記載の圧縮機ロータ。
【請求項４】
前記ロータ軸は、
前記軸線方向に複数列積層された円盤形状を呈する複数のロータ盤と、
前記複数のロータ盤を前記軸線方向に沿って貫通して前記複数のロータ盤同士を締結する締結部材と、を含み、
前記第１段間接続流路の前記入口は、前記締結部材よりも径方向内側に位置する
請求項１乃至３の何れか１項に記載の圧縮機ロータ。
【請求項５】
前記第１キャビティ群は、複数の前記動翼列の相互間の前記軸線方向における各位置のうち、最も下流側の位置に形成される
請求項１乃至４何れか１項に記載の圧縮機ロータ。
【請求項６】
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第２段間接続流路であって、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第２段間接続流路、が形成され、
前記第１段間接続流路は、前記第２段間接続流路が形成されている前記軸線に対する周方向の位置とは異なる周方向の位置に形成されている
請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧縮機ロータ。
【請求項７】
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第２段間接続流路であって、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第２段間接続流路、が形成され、
前記第１段間接続流路の前記出口は、前記第２段間接続流路の前記入口よりも径方向内側に位置する
請求項１乃至６の何れか１項に記載の圧縮機ロータ。
【請求項８】
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第２段間接続流路であって、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第２段間接続流路、が形成され、
前記ロータ軸には、前記第１段間接続流路の前記出口と、前記第２段間接続流路の前記入口とを接続する接続管路が形成される
請求項１乃至７の何れか１項に記載の圧縮機ロータ。
【請求項９】
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群と、前記第３キャビティ群に対して上流側に位置する第４キャビティ群と、をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第３段間接続流路であって、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第３段間接続流路、が形成される、
請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧縮機ロータ。
【請求項１０】
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群と、前記第３キャビティ群に対して上流側に位置する第４キャビティ群と、前記第４キャビティ群に対して上流側に位置する第５キャビティ群と、をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第５キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第４段間接続流路であって、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第５キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第４段間接続流路、が形成される、
請求項１乃至５の何れか１項に記載の圧縮機ロータ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の圧縮機ロータと、
圧縮機ケーシングと、を備える
圧縮機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスで駆動するタービンと、
を備えるガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧縮機ロータ、圧縮機及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機は、ケーシングと、このケーシング内で軸線を中心として回転するロータと、を備えている。軸流圧縮機のロータは、軸線を中心として軸方向に延びているロータ軸と、ロータ軸の外周に固定され軸方向に並んでいる複数の動翼列と、を有する。
【０００３】
このような軸流圧縮機のロータとしては、以下の特許文献１及び特許文献２に開示されているものがある。
特許文献１に開示されているロータには、ロータの軽量化等のために複数のチャンバ（又はキャビティ）が形成されている。複数のチャンバのうち、第一チャンバと第二チャンバとは、径方向の位置が互いに同じで軸方向に並んでいる。第二チャンバは、第一チャンバに対して軸方向の上流側に位置している。また、複数のチャンバのうち、第三チャンバは、軸方向における第一チャンバと第二チャンバとの間の位置であって第一チャンバ及び第二チャンバよりも径方向内側の位置に形成されている。第一チャンバ及び第二チャンバは、いずれも、ロータ軸の外周側とケーシングの内周側との間の環状の空間で形成される空気圧縮流路と連通している。第三チャンバは、第一チャンバに連通していると共に、第二チャンバにも連通している。
【０００４】
空気圧縮流路中の空気の一部は、第二チャンバよりも下流側に位置している第一チャンバ内に流入する。この空気は、第一チャンバから第三チャンバ内に流入してから、第二チャンバを経て、空気圧縮流路中に戻る。
【０００５】
特許文献２に開示されているロータには、軸方向の位置が同じで径方向の位置が異なる複数のキャビティを有するキャビティ群が、軸方向に沿って複数設けられている。各キャビティ群において、空気圧縮流路と径方向外側のキャビティとが連通し、径方向外側のキャビティと径方向内側のキャビティとが連通している。また、軸方向に沿って隣接する上流側と下流側のキャビティ群において、径方向内側のキャビティ同士が連通している。
【０００６】
空気圧縮流路の空気の一部は、下流側のキャビティ群における径方向外側のキャビティに流入し、該キャビティ群の径方向内側のキャビティ、上流側のキャビティ群における径方向内側のキャビティ、及び該キャビティ群における径方向外側のキャビティの順に通過して、空気圧縮流路に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２０４５９３号公報
【特許文献２】特開２０１６−２０５３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に開示されている技術では、空気圧縮流路中の空気の一部を各チャンバ又はキャビティを経て空気圧縮流路に戻すことで、空気圧縮流路を流れる空気の温度変化に対するロータ軸の熱応答性を高めている。
しかし、空気圧縮流路を流れる空気の温度変化に対して、ロータ軸の熱応答性をさらに高めることが求められている。
【０００９】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、気体圧縮流路を流れる気体の温度変化に対するロータ軸の熱応答性をより高めることができる圧縮機ロータ、この圧縮機ロータを備える圧縮機、及びこの圧縮機を備える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】
【００１０】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る圧縮機ロータは、
圧縮機ケーシング内で軸線を中心として回転する圧縮機ロータであって、
前記軸線に沿って延在するロータ軸と、
前記ロータ軸の外周面に固定され、前記軸線方向に沿って並んでいる複数の動翼列と、
を備え、
前記ロータ軸には、複数の前記動翼列の相互間の前記軸線方向における各位置に、前記軸線の周囲に延在する環状を成し、前記軸線に対する径方向で互いに離間している複数のキャビティを有するキャビティ群がそれぞれ形成され、
前記キャビティ群の各々は、前記複数のキャビティのうちで最も径方向外側に位置するとともに前記動翼列が存在する気体圧縮流路と連通する外側キャビティと、前記外側キャビティよりも径方向内側に位置するとともに前記外側キャビティと連通する内側キャビティと、を含み、
前記キャビティ群は、第１キャビティ群と、前記第１キャビティ群に対して上流側に位置する第２キャビティ群と、を含み、
前記ロータ軸には、前記第１キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第１段間接続流路であって、前記第１キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第１段間接続流路、が形成されている。
【００１１】
上記（１）の構成では、気体圧縮流路を流れる気体の温度変化に対するロータ軸の熱応答性を高めることができる。
すなわち、上記（１）の構成では、ロータ軸には、気体圧縮流路の下流側となる第１キャビティ群における内側キャビティと、気体圧縮流路の上流側となる第２キャビティ群における内側キャビティとを連通する第１段間接続流路が設けられている。また、気体圧縮流路では下流側の方が上流側よりも気体の圧力が高い。
そのため、上記（１）の構成によれば、気体圧縮流路の気体の一部は、第１キャビティ群における外側キャビティに流入し、第１キャビティ群の内側キャビティ、第１段間接続流路、第２キャビティ群の内側キャビティ、及び第２キャビティ群の外側キャビティの順に通過して、第２キャビティ群の外側キャビティから気体圧縮流路に流出する。
【００１２】
第１段間接続流路の位置が軸線に近づくほど、第１及び第２キャビティ群における内側キャビティ内を気体が流動する範囲を増やせるため、ロータ軸の上述した熱応答性をより高めることが期待できる。しかし、第１段間接続流路の位置を単に軸線に近づけるだけでは、第１及び第２キャビティ群内における気体通過経路が長くなる分だけ圧力損失が増えるため、第１及び第２キャビティ群内を流れる気体の流量が低下する。そのため、第１及び第２キャビティ群における内側キャビティ内を気体が流動する範囲が増えても、気体との熱伝達が抑制されるため、ロータ軸の上述した熱応答性を高めることが困難になるおそれがある。
【００１３】
しかし、上記（１）の構成では、第１段間接続流路の入口が出口よりも径方向内側に位置する。これにより、ロータ軸が回転することによって第１段間接続流路内の気体もロータ軸と同じ回転速度で回転するので、第１段間接続流路内の気体には入口側から出口側に向かう方向に遠心力が働くので、第１段間接続流路は、第１キャビティ群の内側キャビティ内の気体を吸入し、第２キャビティ群の内側キャビティへ吐出する。したがって、第１及び第２キャビティ群を流れる気体の流量を増やすことができるので、第１及び第２キャビティ群における気体との熱伝達を向上でき、ロータ軸の上述した熱応答性を高められる。
【００１４】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記第１段間接続流路の前記出口は、前記第１段間接続流路の前記入口よりも、前記ロータ軸の回転方向の下流側に位置している。
【００１５】
上記（２）の構成によれば、第１段間接続流路の出口が入口よりもロータ軸の回転方向の下流側に位置しているので、第１段間接続流路の出口の気体は、ロータの回転速度以上の速度で旋回する。そのため、第１段間接続流路の出口の気体は、遠心力により、より効率的に半径方向外側へ向かって流れることができる。これにより、第１及び第２キャビティ群を流れる気体の流量を増やすことができるので、第１及び第２キャビティ群における気体との熱伝達を向上でき、ロータ軸の上述した熱応答性を高められる。
【００１６】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記ロータ軸の軸線を中心とする前記第１段間接続流路の前記出口の角度位置と前記入口の角度位置との差は、９０度以上１８０度未満である。
【００１７】
上記（３）の構成によれば、ロータ軸の軸線を中心とする第１段間接続流路の出口の角度位置と入口の角度位置との差が９０度以上であるので、第１段間接続流路がロータ軸の軸線に近づき、段間接続流路を流れる気体によって、ロータ軸のより中心側を冷却できる。
【００１８】
（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、
前記ロータ軸は、
前記軸線方向に複数列積層された円盤形状を呈する複数のロータ盤と、
前記複数のロータ盤を前記軸線方向に沿って貫通して前記複数のロータ盤同士を締結する締結部材と、を含み、
前記第１段間接続流路の前記入口は、前記締結部材よりも径方向内側に位置する。
【００１９】
上記（４）の構成によれば、第１段間接続流路の入口をより軸心に近づけて、第１キャビティ群の内側キャビティ内を気体が流動する範囲を増やせるため、ロータ軸の上述した熱応答性をより高めることができる。
【００２０】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、前記第１キャビティ群は、複数の前記動翼列の相互間の前記軸線方向における各位置のうち、最も下流側の位置に形成される。
【００２１】
上記（５）の構成によれば、下流側に向かうにつれて温度が高くなるロータ軸における、最も下流側の第１及び第２キャビティ群に対して、気体圧縮流路の気体の一部を流すことができるので、ロータ軸の上述した熱応答性を効率よく高めることができる。
【００２２】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第２段間接続流路であって、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第２段間接続流路、が形成され、
前記第１段間接続流路は、前記第２段間接続流路が形成されている前記軸線に対する周方向の位置とは異なる周方向の位置に形成されている。
【００２３】
上記（６）の構成によれば、さらに第３キャビティ群に対して、気体圧縮流路の気体の一部を流すことができるので、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。また、上記（６）の構成によれば、第１段間接続流路と第２段間接続流路とは、軸線に対する周方向の異なる位置に形成されているので、第２キャビティ群の内側キャビティにおいて、第１段間接続流路の出口から排出される気体と第２段間接続流路の入口に流入する気体とが互いに及ぼす影響を抑制できる。これにより、第１〜第３キャビティ群内を気体が効率的に流れるので、第１〜第３キャビティ群における気体との熱伝達を向上でき、ロータ軸の上述した熱応答性を高められる。
【００２４】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第２段間接続流路であって、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第２段間接続流路、が形成され、
前記第１段間接続流路の前記出口は、前記第２段間接続流路の前記入口よりも径方向内側に位置する。
【００２５】
上記（７）の構成によれば、さらに第３キャビティ群に対して、気体圧縮流路の気体の一部を流すことができるので、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。また、上記（７）の構成によれば、第１段間接続流路の出口が第２段間接続流路の入口よりも径方向内側に位置するので、第２キャビティ群の内側キャビティにおいて、第１段間接続流路の出口から排出された気体が第２段間接続流路の入口に流入し易くなる。これにより、第１キャビティ群から第３キャビティ群に向かう気体の流量を増やすことができるので、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。
なお、ロータ軸との熱伝達に用いる気体の流量が増加すると、圧縮機における動力損失が増加するが、上記（７）の構成によれば、ロータ軸との熱伝達に用いる気体の総流量の増加を抑制できるので、圧縮機における動力損失を抑制しつつ、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。
【００２６】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第２段間接続流路であって、前記第２キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第２段間接続流路、が形成され、
前記ロータ軸には、前記第１段間接続流路の前記出口と、前記第２段間接続流路の前記入口とを接続する接続管路が形成される。
【００２７】
上記（８）の構成によれば、さらに第３キャビティ群に対して、気体圧縮流路の気体の一部を流すことができるので、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。また、上記（８）の構成によれば、第１段間接続流路の出口と第２段間接続流路の入口とが接続管路で接続される。これにより、気体圧縮流路の気体の一部は、第１キャビティ群における外側キャビティに流入し、第１キャビティ群の内側キャビティ、第１段間接続流路、接続管路、第２段間接続流路、第３キャビティ群の内側キャビティ、及び第３キャビティ群の外側キャビティの順に通過して、第３キャビティ群の外側キャビティから気体圧縮流路に流出する。
これにより、第１キャビティ群から第３キャビティ群に向かう気体の流量を増やすことができるので、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。
【００２８】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群と、前記第３キャビティ群に対して上流側に位置する第４キャビティ群と、をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第３段間接続流路であって、前記第３キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第３段間接続流路、が形成される。
【００２９】
上記（９）の構成によれば、さらに第３及び第４キャビティ群に対して、気体圧縮流路の気体の一部を流すことができるので、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。
【００３０】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記キャビティ群は、前記第２キャビティ群に対して上流側に位置する第３キャビティ群と、前記第３キャビティ群に対して上流側に位置する第４キャビティ群と、前記第４キャビティ群に対して上流側に位置する第５キャビティ群と、をさらに含み、
前記ロータ軸には、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティと、前記第５キャビティ群における前記内側キャビティとを連通する第４段間接続流路であって、前記第４キャビティ群における前記内側キャビティに開口する入口が、前記第５キャビティ群における前記内側キャビティに開口する出口よりも径方向内側に位置する第４段間接続流路、が形成される。
【００３１】
上記（１０）の構成によれば、さらに第４及び第５キャビティ群に対して、気体圧縮流路の気体の一部を流すことができるので、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸の上述した熱応答性を高めることができる。
【００３２】
（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る圧縮機は、
上記構成（１）乃至（１０）の何れかの構成の圧縮機ロータと、
圧縮機ケーシングと、を備える。
【００３３】
上記（１１）の構成によれば、圧縮機の空力性能を向上できる。
すなわち、ロータ軸の外周面に固定され、ロータ軸の軸線方向に沿って並んでいる複数の動翼列を備える圧縮機では、一般的に、圧縮機ケーシングの方がロータ軸よりも熱応答性が良好である。そのため、圧縮機の運転状況により、圧縮機ケーシングとロータ軸との熱応答性の差に起因して、圧縮機ケーシングと動翼列とのクリアランスが小さくなる場合がある。このような場合であっても、圧縮機ケーシングと動翼列とが接触しないように、停止している圧縮機が常温の状態において、圧縮機ケーシングと動翼列とのクリアランスは所定のクリアランスとなるように設定されている。
圧縮機の空力性能を向上させるためには、上記所定のクリアランスを小さくする必要があるが、上述した、熱応答性の差に起因して圧縮機ケーシングと動翼列とのクリアランスが過渡的に小さくなる場合があるために、上記所定のクリアランスを小さくすることが難しかった。
【００３４】
しかし、上記（１１）の構成によれば、ロータ軸の熱応答性を高めることができるので、圧縮機ケーシングとロータ軸との熱応答性の差を小さくすることができる。これにより、上記所定のクリアランスを小さくすることができるので、圧縮機の空力性能を向上できる。
【００３５】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上記（１１）の構成の圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスで駆動するタービンと、
を備える。
【００３６】
上記（１２）の構成によれば、圧縮機の空力性能を向上できるので、ガスタービンの性能を向上できる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、圧縮機ロータの熱応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態におけるガスタービンの要部切欠側面図である。
【図２】一実施形態に係る圧縮機の要部断面図である。
【図３】一実施形態におけるロータディスクを示し、同図（Ａ）はロータディスクの断面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ矢視図である。
【図４】一実施形態における圧縮機の動翼及び静翼周りの要部断面図である。
【図５】一実施形態におけるトルクピンの斜視図である。
【図６】一実施形態における圧縮機内での気体の流れを示す説明図である。
【図７】一実施形態のロータ軸について、発明者らが流体解析によって空気の圧力を算出した算出点の位置を示す図である。
【図８】比較例について、発明者らが流体解析によって空気の圧力を算出した位置を示す図である。
【図９】他の実施形態におけるロータディスクを軸方向に沿って上流側から見た図である。
【図１０】他の実施形態における圧縮機の要部断面図である。
【図１１】他の実施形態における圧縮機の要部断面図である。
【図１２】図１１に係る他の実施形態に対する変形例における圧縮機の要部断面図である。
【図１３】他の実施形態における圧縮機の要部断面図である。
【図１４】別の実施形態に係るロータディスクを示す図であり、同図（Ａ）はロータディスクの断面図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＢ矢視図である。
【図１５】内側キャビティの径方向内側の領域を軸方向に沿って見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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。
【００４０】
（ガスタービン）
初めに、一実施形態のガスタービンについて、図１を参照して説明する。
【００４１】
一実施形態のガスタービン１００は、図１に示すように、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１と、燃料供給源からの燃料を圧縮空気に混合して燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器２と、燃焼ガスにより駆動するタービン３と、を備えている。
【００４２】
圧縮機１は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２０と、この圧縮機ロータ２０を覆う筒状の圧縮機ケーシング１０とを有する。なお、以下では、軸線Ａｒが延びている方向を軸方向Ｄａとする。また、軸方向Ｄａの一方側を上流側、この軸方向の他方側を下流側とする。軸線Ａｒを基準にした径方向を単に径方向Ｄｒとする。また、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒから遠ざかる側を径方向外側とし、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側とする。圧縮機ケーシング１０の上流側は、開口が形成されている。この開口は、圧縮機１が外部から空気を取り込む取込口１１ｉを成す。
【００４３】
タービン３は、圧縮機１の下流側に配置されている。このタービン３は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４と、このタービンロータ４を覆う筒状のタービンケーシング５とを有する。圧縮機ロータ２０及びタービンロータ４は、同一の軸線Ａｒを中心として回転するもので、相互に連結され、ガスタービンロータ８を成している。圧縮機ケーシング１０及びタービンケーシング５は、相互に連結されてガスタービンケーシング９を成している。燃焼器２は、このガスタービンケーシング９に固定されている。
【００４４】
（圧縮機）
一実施形態の圧縮機について、図２〜図９を参照して説明する。
【００４５】
一実施形態の圧縮機は、先に説明した一実施形態のガスタービン１００の圧縮機１である。よって、一実施形態の圧縮機１は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２０と、この圧縮機ロータ２０を覆う筒状の圧縮機ケーシング１０とを有している。
【００４６】
一実施形態の圧縮機１は、図２に示すように、軸流圧縮機である。このため、圧縮機ロータ２０は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びているロータ軸２１と、このロータ軸２１の外周に固定され軸方向Ｄａに並んでいる複数の動翼列８１と、を有している。圧縮機ケーシング１０の内周側には、各動翼列８１の下流側の位置に静翼列１１が固定されている。
【００４７】
１つの静翼列１１は、複数の静翼１２を有している。これら複数の静翼１２は、軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、１つの静翼列１１を構成する。また、１つの動翼列８１は、複数の動翼８２を有している。これら複数の動翼８２は、軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、１つの動翼列８１を構成する。
【００４８】
静翼１２は、図４に示すように、径方向Ｄｒに延びる翼体１３と、翼体１３の径方向Ｄｒ外側に設けられている外側シュラウド１４と、翼体１３の径方向Ｄｒ内側に設けられている内側シュラウド１５と、を有する。外側シュラウド１４は、圧縮機ケーシング１０の内周側に取り付けられている。内側シュラウド１５には、その径方向Ｄｒ内側にシールリング１６が設けられている。動翼８２は、径方向Ｄｒに延びる翼体８３と、翼体８３の径方向Ｄｒ内側に設けられているプラットフォーム８４と、プラットフォーム８４の径方向Ｄｒ内側に設けられている翼根８５と、を有する。翼根８５はロータ軸２１に埋め込まれている。
【００４９】
一実施形態の圧縮機１で圧縮過程の空気が通る空気圧縮流路１９は、軸線Ａｒを中心として環状を成している。この空気圧縮流路１９の外周側は、圧縮機ケーシング１０及び静翼１２の外側シュラウド１４により画定されている。また、この空気圧縮流路１９の内周側は、動翼８２のプラットフォーム８４及び静翼１２の内側シュラウド１５により画定されている。空気は、圧縮機ロータ２０の回転により、この空気圧縮流路１９内を圧縮されつつ上流側から下流側に流れていく。
【００５０】
ロータ軸２１には、図２に示すように、複数の動翼列８１の相互間の軸方向Ｄａにおける各位置に、言い換えると、複数の静翼列１１の軸方向Ｄａにおける各位置に、軸線Ａｒを中心として軸線Ａｒの周囲に延在する環状を成し、径方向Ｄｒで互いに離間している複数のキャビティ２３が形成されている。軸方向Ｄａで隣接する二つの動翼列８１の相互間の軸方向Ｄａにおける位置に形成されている複数のキャビティ２３は、一つのキャビティ群２２を構成する。よって、ロータ軸２１には、複数のキャビティ群２２が軸方向Ｄａに並んで形成されている。
【００５１】
一つのキャビティ群２２は、ロータ軸２１内で最も径方向Ｄｒ外側に形成されている外側キャビティ２４と、この外側キャビティ２４よりも径方向Ｄｒ内側に形成されている内側キャビティ２５とを備える。
【００５２】
ロータ軸２１には、さらに、外側キャビティ２４と空気圧縮流路１９とを連通させる径方向外側流路３４と、外側キャビティ２４と内側キャビティ２５とを連通させる複数の径方向中間流路３５と、内側キャビティ２５のうち、後述する上流側第３アーム部４６ｕ及び下流側第３アーム部４６ｄを挟んで径方向外側の領域２５ａと径方向内側の領域２５ｂとを連通させる径方向内側流路３８とが形成されている。径方向外側流路３４は、軸線Ａｒを中心として環状に広がる流路である。一方、複数の径方向中間流路３５及び径方向内側流路３８は、周方向Ｄｃで互い離間している。
【００５３】
ロータ軸２１は、軸方向Ｄａで互いに積層される複数のロータディスク４１と、複数のロータディスク４１及び複数の内側キャビティ２５を軸方向Ｄａに貫通するスピンドルボルト５１と、隣り合うロータディスク４１相互の相対回転を規制する円柱状のトルクピン５５と、を有する。
【００５４】
一つのロータディスク４１には、一つの動翼列８１が取り付けられている。よって、ロータディスク４１は、複数の動翼列８１毎に存在する。
【００５５】
図３に示すように、一つのキャビティ群２２を構成する複数のキャビティ２３、このキャビティ群２２における径方向外側流路３４、径方向中間流路３５及び径方向内側流路３８は、図３に示すように、いずれも、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１間に形成されている。なお、同図（Ａ）は、ロータディスク４１の断面図であり、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）におけるＢ矢視図である。
【００５６】
一つのロータディスク４１の上流側には、このロータディスク４１の上流側の外側キャビティ２４を形成するために下流側に向かって凹む上流側第１凹部４３ｕと、このロータディスク４１の上流側の内側キャビティ２５の径方向外側の領域２５ａを形成するために下流側に向かって凹む上流側第２凹部４５ｕと、このロータディスク４１の上流側の内側キャビティ２５の径方向内側の領域２５ｂを形成するために下流側に向かって凹む上流側第３凹部４７ｕと、が形成されている。よって、上流側第１凹部４３ｕの径方向Ｄｒ外側には、上流側第１凹部４３ｕの底面に対して、相対的に軸方向Ｄａ上流側に向かって突出する環状の上流側第１アーム部４２ｕが形成されている。また、上流側第１凹部４３ｕと上流側第２凹部４５ｕとの間には、上流側第１凹部４３ｕの底面及び上流側第２凹部４５ｕの底面に対して、相対的に軸方向Ｄａ上流側に向かって突出する環状の上流側第２アーム部４４ｕが形成されている。また、上流側第２凹部４５ｕと上流側第３凹部４７ｕとの間には、上流側第２凹部４５ｕの底面及び上流側第３凹部４７ｕの底面に対して、相対的に軸方向Ｄａ上流側に向かって突出する環状の上流側第３アーム部４６ｕが形成されている。
【００５７】
環状の上流側第２アーム部４４ｕには、下流側に向かって凹んで、上流側第１凹部４３ｕと上流側第２凹部４５ｕとを連通させる複数の上流側ピン溝４４ｕｐが形成されている。また、環状の上流側第３アーム部４６ｕには、下流側に向かって凹んで、上流側第２凹部４５ｕと上流側第３凹部４７ｕとを連通させる複数の上流側流路溝４６ｕｐが形成されている。
【００５８】
また、一つのロータディスク４１の下流側には、このロータディスク４１の下流側の外側キャビティ２４を形成するために上流側に向かって凹む下流側第１凹部４３ｄと、このロータディスク４１の下流側の内側キャビティ２５の径方向外側の領域２５ａを形成するために上流側に向かって凹む下流側第２凹部４５ｄと、このロータディスク４１の下流側に内側キャビティ２５の径方向内側の領域２５ｂを形成するために上流側に向かって凹む下流側第３凹部４７ｄと、が形成されている。よって、下流側第１凹部４３ｄの径方向Ｄｒ外側には、下流側第１凹部４３ｄの底面に対して、相対的に軸方向Ｄａ下流側に向かって突出する環状の下流側第１アーム部４２ｄが形成されている。また、下流側第１凹部４３ｄと下流側第２凹部４５ｄとの間には、下流側第１凹部４３ｄの底面及び下流側第２凹部４５ｄの底面に対して、相対的に軸方向Ｄａ下流側に向かって突出する環状の下流側第２アーム部４４ｄが形成されている。また、下流側第２凹部４５ｄと下流側第３凹部４７ｄとの間には、下流側第２凹部４５ｄの底面及び下流側第３凹部４７ｄの底面に対して、相対的に軸方向Ｄａ下流側に向かって突出する環状の下流側第３アーム部４６ｄが形成されている。
【００５９】
環状の下流側第２アーム部４４ｄには、上流側に向かって凹んで、下流側第１凹部４３ｄと下流側第２凹部４５ｄとを連通させる複数の下流側ピン溝４４ｄｐが形成されている。また、環状の下流側第３アーム部４６ｄには、上流側に向かって凹んで、下流側第２凹部４５ｄと下流側第３凹部４７ｄとを連通させる複数の下流側流路溝４６ｄｐが形成されている。
【００６０】
外側キャビティ２４は、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの上流側のロータディスク４１における下流側第１凹部４３ｄと、下流側のロータディスク４１における上流側第１凹部４３ｕとにより画定される。内側キャビティ２５の径方向外側の領域２５ａは、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの上流側のロータディスク４１における下流側第２凹部４５ｄと、下流側のロータディスク４１における上流側第２凹部とにより画定される。内側キャビティ２５の径方向内側の領域２５ｂは、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの上流側のロータディスク４１における下流側第３凹部４７ｄと、下流側のロータディスク４１における上流側第３凹部４７ｕとにより画定される。
【００６１】
軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの上流側のロータディスク４１における下流側第１アーム部４２ｄと、下流側のロータディスク４１における上流側第１アーム部４２ｕとは、互いに軸方向Ｄａで対向し且つ離間している。径方向外側流路３４は、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの上流側のロータディスク４１における下流側第１アーム部４２ｄと、下流側のロータディスク４１における上流側第１アーム部４２ｕとにより画定される。
【００６２】
軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの上流側のロータディスク４１における複数の下流側ピン溝４４ｄｐと、下流側のロータディスク４１における複数の上流側ピン溝４４ｕｐとは、軸方向Ｄａで互いに対向している。トルクピン５５が装着されるピン孔は、下流側ピン溝４４ｄｐと上流側ピン溝４４ｕｐとにより画定される。トルクピン５５が装着されるピン孔は、円柱状のトルクピン５５の形状に対応して円柱状を成す。
【００６３】
ロータディスク４１には、上流側第２凹部４５ｕの底面から下流側第２凹部４５ｄの底面に貫通して、スピンドルボルト５１が挿通されるボルト貫通孔４８が形成されている。また、ロータディスク４１の径方向Ｄｒ外側であって、上流側第１アーム部４２ｕと下流側第２アーム部４４ｄとの間には、動翼８２の翼根８５（図４参照）が装着される動翼装着部４９が形成されている。
【００６４】
円柱状のトルクピン５５には、図５に示すように、円柱の一方の端面から他方の端面に貫通する貫通孔５６が形成されている。この貫通孔５６は、径方向中間流路３５を形成する。
【００６５】
説明の便宜上、ロータ軸２１で最も下流側のキャビティ群２２を第１キャビティ群２２Ａと呼び、第１キャビティ群２２Ａと軸方向Ｄａで隣り合う上流側のキャビティ群２２を第２キャビティ群２２Ｂと呼び、第２キャビティ群２２Ｂと軸方向Ｄａで隣り合う上流側のキャビティ群２２を第３キャビティ群２２Ｃと呼ぶ。以下、同様に、第３キャビティ群２２Ｃと軸方向Ｄａで隣り合う上流側のキャビティ群２２を第４キャビティ群２２Ｄと呼び、第４キャビティ群２２Ｄと軸方向Ｄａで隣り合う上流側のキャビティ群２２を第５キャビティ群２２Ｅと呼び、第５キャビティ群２２Ｅと軸方向Ｄａで隣り合う上流側のキャビティ群２２を第６キャビティ群２２Ｆと呼ぶ。
また、以下の説明では、軸方向Ｄａにおける位置が異なる２つのキャビティ群２２について言及する際に、該２つのキャビティ群のうち、空気圧縮流路１９における圧縮空気の流れに関して上流側に位置するキャビティ群２２を上流段のキャビティ群２２と呼ぶことがあり、下流側に位置するキャビティ群２２を下流段のキャビティ群２２と呼ぶことがある。
一実施形態では、図２に示すように、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとは、一組を成す。この組では、第１キャビティ群２２Ａが下流側キャビティ群２２ｄを成し、第２キャビティ群２２Ｂが上流側キャビティ群２２ｕを成す。同様に、第３キャビティ群２２Ｃと第４キャビティ群２２Ｄとは、一組を成す。この組では、第３キャビティ群２２Ｃが下流側キャビティ群２２ｄを成し、第４キャビティ群２２Ｄが上流側キャビティ群２２ｕを成す。同様に、第５キャビティ群２２Ｅと第６キャビティ群２２Ｆとは、一組を成す。この組では、第５キャビティ群２２Ｅが下流側キャビティ群２２ｄを成し、第６キャビティ群２２Ｆが上流側キャビティ群２２ｕを成す。
【００６６】
下流側キャビティ群２２ｄの外側キャビティ２４と空気圧縮流路１９とを連通させる径方向外側流路３４は、空気圧縮流路１９中の空気を外側キャビティ２４に流入させる入口流路３４ｄを成す。また、上流側キャビティ群２２ｕの外側キャビティ２４と空気圧縮流路１９とを連通させる径方向外側流路３４は、外側キャビティ２４内の空気を空気圧縮流路１９中に流出させる出口流路３４ｕを成す。
【００６７】
下流側キャビティ群２２ｄと上流側キャビティ群２２ｕとの間のロータディスク４１には、下流側キャビティ群２２ｄの内側キャビティ２５と上流側キャビティ群２２ｕの内側キャビティ２５とを連通させる段間接続流路３９が形成されている。すなわち、段間接続流路３９は、隣接して配置された下流段のキャビティ群２２ｄと上流段のキャビティ群２２ｕとを、それぞれの内側キャビティ２５において接続する流路である。
段間接続流路３９における下流側キャビティ群２２ｄの内側キャビティ２５に対する開口は、入口開口３９ｉを成す。段間接続流路３９における上流側キャビティ群２２ｕの内側キャビティ２５に対する開口は、出口開口３９ｏを成す。入口開口３９ｉは、出口開口３９ｏよりも径方向Ｄｒ内側に位置する。入口開口３９ｉ及び出口開口３９ｏは、内側キャビティ２５の径方向内側の領域２５ｂにそれぞれ設けられている。
段間接続流路３９は、軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで複数形成されている。
一実施形態では、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとが成す組、第３キャビティ群２２Ｃと第４キャビティ群２２Ｄとが成す組、及び第５キャビティ群２２Ｅと第６キャビティ群２２Ｆとが成す組のそれぞれに対して、段間接続流路３９が設けられている。
【００６８】
次に、圧縮機ケーシング１０内での空気の流れについて、図６を用いて説明する。
【００６９】
圧縮機ケーシング１０の取込口１１ｉ（図１参照）から供給された空気が空気圧縮流路１９内に流入すると、空気は、この空気圧縮流路１９内を下流側に流れつつ、次第に圧縮される。従って、空気圧縮流路１９内の圧力は、下流側の方が高い。このため、一の動翼列８１を基準にして下流側の空気圧縮流路１９に連通する下流側キャビティ群２２ｄの径方向外側流路３４内の圧力は、この一の動翼列８１を基準にして上流側の空気圧縮流路１９に連通する上流側キャビティ群２２ｕの径方向外側流路３４内の圧力より高い。よって、下流側キャビティ群２２ｄの径方向外側流路３４には、空気圧縮流路１９内の空気が流入する。このため、この径方向外側流路３４は、前述したように、入口流路３４ｄとして機能する。
【００７０】
入口流路３４ｄ内に流入した空気は、下流側キャビティ群２２ｄの外側キャビティ２４に流入する。この空気は、トルクピン５５に形成されている径方向中間流路３５を経て、内側キャビティ２５に流入する。内側キャビティ２５に流入した空気は、段間接続流路３９を経て、上流側キャビティ群２２ｕの内側キャビティ２５に流入する。この空気は、トルクピン５５に形成されている径方向中間流路３５を経て、上流側キャビティ群２２ｕの外側キャビティ２４に流入する。外側キャビティ２４に流入した空気は、上流側キャビティ群２２ｕの外側キャビティ２４と空気圧縮流路１９とを連通させる径方向外側流路３４から空気圧縮流路１９に流出する。このため、この径方向外側流路３４は、前述したように、出口流路３４ｕとして機能する。
【００７１】
すなわち、本実施形態では、空気圧縮流路１９内の軸方向Ｄａにおける圧力差をドライビングフォースとして、空気圧縮流路１９中の空気の一部が空気圧縮流路１９から下流側キャビティ群２２ｄ及び上流側キャビティ群２２ｕを経て空気圧縮流路１９に戻る循環流を生じさせている。この循環流は、ロータ軸２１中の各キャビティ内の換気を促進する。
【００７２】
ところで、図４に示すように、動翼８２の径方向外側端と、この径方向外側端と径方向Ｄｒで対向する圧縮機ケーシング１０の内周面との間には、クリアランスがある。このクリアランスは、一般的にチップクリアランスＣＣと呼ばれ、圧縮機性能の観点から、できる限り小さいことが好ましい。
【００７３】
圧縮機ロータ２０、特にロータ軸２１は、径方向Ｄｒの寸法が、圧縮機ケーシング１０の径方向Ｄｒの厚さ寸法に比べて大きい。このため、圧縮機ロータ２０は、圧縮機ケーシング１０に対して熱容量が大きく、空気圧縮流路１９を流れる空気の温度変化に対する熱応答性が圧縮機ケーシング１０よりも低い。よって、空気圧縮流路１９を流れる空気が温度変化した場合に、圧縮機ロータ２０と圧縮機ケーシング１０との熱応答性の差により、チップクリアランスＣＣに変化が生じる。
【００７４】
チップクリアランスＣＣの変化が大きい場合、定常クリアランスを大きくする必要がある。なお、定常クリアランスとは、ガスタービン１００の安定運転が継続し、且つ圧縮機ロータ２０及び圧縮機ケーシング１０が共に継続して同じ温度になっているときのチップクリアランスＣＣである。この定常クリアランスが大きいと、ガスタービン１００の定常運転時、動翼８２の径方向外側端と圧縮機ケーシング１０の内周面との間を通過する空気が多くなる。このため、定常クリアランスが大きいと、ガスタービン１００の定常運転時における圧縮機性能が低くなり、ガスタービン性能が低下する。
【００７５】
そこで、本実施形態では、前述したように、ロータ軸２１中に空気圧縮流路１９内の空気を流すことで、空気圧縮流路１９を流れる空気の温度変化に対する圧縮機ロータ２０の熱応答性を高め、チップクリアランスＣＣの変化を小さくしている。本実施形態では、このように、チップクリアランスＣＣの変化が小さくなるので、定常クリアランスを小さくすることができる。よって、本実施形態では、ガスタービン１００の定常運転時時における圧縮機性能を高めることができ、結果としてガスタービン性能を高めることができる。
【００７６】
特に、上述した一実施形態では、圧縮機ロータ２０の熱応答性をより高めることができるので、圧縮機ロータ２０と圧縮機ケーシング１０との熱応答性の差を小さくすることができる。これにより、定常クリアランスを小さくすることができるので、圧縮機の空力性能を向上でき、結果としてガスタービン性能を高めることができる。
以下、一実施の形態の圧縮機ロータ２０において、熱応答性がより高まる理由について説明する。
【００７７】
（段間接続流路３９を設けたことによる作用効果）
すなわち、上述した一実施形態のロータ軸２１には、複数の動翼列８１の相互間の軸方向Ｄａにおける各位置に、軸線Ａｒの周囲に延在する環状を成し、径方向Ｄｒで互いに離間している複数のキャビティ２３を有するキャビティ群２２がそれぞれ形成されている。キャビティ群２２の各々は、複数のキャビティ２３のうちで最も径方向Ｄｒ外側に位置するとともに動翼列８１が存在する空気圧縮流路１９と連通する外側キャビティ２４と、外側キャビティ２４よりも径方向Ｄｒ内側に位置するとともに外側キャビティ２４と連通する内側キャビティ２５と、を含む。
キャビティ群２２は、第１キャビティ群２２Ａと、第１キャビティ群２２Ａに対して上流側に位置する第２キャビティ群２２Ｂと、を含む。
ロータ軸２１には、第１キャビティ群２２Ａにおける内側キャビティ２５と、第２キャビティ群２２Ｂにおける内側キャビティ２５とを連通する段間接続流路３９が形成されている。段間接続流路３９では、第１キャビティ群２２Ａにおける内側キャビティ２５に開口する入口である入口開口３９ｉが、第２キャビティ群２２Ｂにおける内側キャビティ２５に開口する出口である出口開口３９ｏよりも径方向Ｄｒ内側に位置する。
【００７８】
これにより、空気圧縮流路１９を流れる空気の温度変化に対するロータ軸２１の熱応答性を高めることができる。
すなわち、上述した一実施形態のロータ軸２１では、ロータ軸２１には、空気圧縮流路１９の下流側となる第１キャビティ群２２Ａにおける内側キャビティ２５と、空気圧縮流路１９の上流側となる第２キャビティ群２２Ｂにおける内側キャビティ２５とを連通する段間接続流路３９が設けられている。また、上述したように、空気圧縮流路１９では下流側の方が上流側よりも気体の圧力が高い。
そのため、上述した一実施形態のロータ軸２１によれば、空気圧縮流路１９の空気の一部は、第１キャビティ群２２Ａにおける外側キャビティ２４に流入し、第１キャビティ群２２Ａの内側キャビティ２５、段間接続流路３９、第２キャビティ群２２Ｂの内側キャビティ２５、及び第２キャビティ群２２Ｂの外側キャビティ２４の順に通過して、第２キャビティ群２２Ｂの外側キャビティ２４から空気圧縮流路１９に流出する。
【００７９】
段間接続流路３９の位置が軸線Ａｒに近づくほど、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂにおける内側キャビティ２５内を空気が流動する範囲を増やせるため、ロータ軸２１の上述した熱応答性をより高めることが期待できる。しかし、段間接続流路３９の位置を単に軸線Ａｒに近づけるだけでは、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂ内における空気の通過経路が長くなる分だけ圧力損失が増えるため、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂ内を流れる空気の流量が低下する。そのため、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂにおける内側キャビティ２５内を空気が流動する範囲が増えても、空気との熱伝達が抑制されるため、ロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることが困難になるおそれがある。
【００８０】
しかし、上述した一実施形態のロータ軸２１では、段間接続流路３９の入口開口３９ｉが出口開口３９ｏよりも径方向Ｄｒ内側に位置する。これにより、ロータ軸２１が回転することによって段間接続流路３９内の空気もロータ軸２１と同じ回転速度で回転するので、段間接続流路３９内の空気には入口開口３９ｉ側から出口開口３９ｏ側に向かう方向に遠心力が働くので、段間接続流路３９は、第１キャビティ群２２Ａの内側キャビティ２５内の空気を吸入し、第２キャビティ群２２Ｂの内側キャビティ２５へ吐出する。したがって、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂを流れる空気の流量を増やすことができる。
【００８１】
ここで、発明者らが行った、上述した一実施形態のロータ軸２１における、上述した一組を成す下流側キャビティ群２２ｄ及び上流側キャビティ群２２ｕを通過する空気についての流体解析の結果について説明する。発明者らは、一実施形態のロータ軸２１の上述した一組を成す下流側キャビティ群２２ｄ及び上流側キャビティ群２２ｕにおける各部の空気の圧力と、下流側キャビティ群２２ｄ及び上流側キャビティ群２２ｕ内を流れる空気の流量を流体解析によって求めた。また、発明者らは、一実施形態との比較例として、段間接続流路３９の入口開口３９ｉの径方向Ｄｒの位置と出口開口３９ｏの径方向Ｄｒの位置とが同じであった場合についても同様に、各部の空気の圧力と、空気の流量を流体解析によって求めた。
図７は、一実施形態のロータ軸２１について、発明者らが流体解析によって空気の圧力を算出した算出点の位置を示す図である。また、図８は、比較例について、発明者らが流体解析によって空気の圧力を算出した位置を示す図である。図８の比較例に示した段間接続流路４０では、入口開口４０ｉの径方向Ｄｒの位置と出口開口４０ｏの径方向Ｄｒの位置とが同じである。
【００８２】
図７において、算出点Ｐｄ１は入口流路３４ｄの入口であり、算出点Ｐｄ２は下流側キャビティ群２２ｄにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ外側端であり、算出点Ｐｄ３は下流側キャビティ群２２ｄにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ内側端であり、算出点Ｐｄ４は段間接続流路３９の入口開口３９ｉである。
図７において、算出点Ｐｕ１は出口流路３４ｕの出口であり、算出点Ｐｕ２は上流側キャビティ群２２ｕにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ外側端であり、算出点Ｐｕ３は上流側キャビティ群２２ｕにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ内側端であり、算出点Ｐｕ４は段間接続流路３９の入口開口３９ｉである。
【００８３】
図８において、算出点Ｐｄ１１は入口流路３４ｄの入口であり、算出点Ｐｄ１２は下流側キャビティ群２２ｄにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ外側端であり、算出点Ｐｄ１３は下流側キャビティ群２２ｄにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ内側端であり、算出点Ｐｄ１４は段間接続流路４０の入口開口４０ｉである。
図８において、算出点Ｐｕ１１は出口流路３４ｕの出口であり、算出点Ｐｕ１２は上流側キャビティ群２２ｕにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ外側端であり、算出点Ｐｕ１３は上流側キャビティ群２２ｕにおける径方向中間流路３５の径方向Ｄｒ内側端であり、算出点Ｐｕ１４は段間接続流路４０の入口開口４０ｉである。
【００８４】
まず、比較例の流体解析の結果について述べる。
図８における下流側キャビティ群２２ｄの各算出点Ｐｄ１１，Ｐｄ１２，Ｐｄ１３，Ｐｄ１４の圧力をそれぞれｐｄ１１，ｐｄ１２，ｐｄ１３，ｐｄ１４とすると、ｐｄ１４＜ｐｄ１３＜ｐｄ１２＜ｐｄ１１であった。同様に、図８における上流側キャビティ群２２ｕの各算出点Ｐｕ１１，Ｐｕ１２，Ｐｕ１３，Ｐｕ１４の圧力をそれぞれｐｕ１１，ｐｕ１２，ｐｕ１３，ｐｕ１４とすると、ｐｕ１４＜ｐｕ１３＜ｐｕ１２＜ｐｕ１１であった。
そして、図８における下流側キャビティ群２２ｄの算出点Ｐｄ１４の圧力ｐｄ１４と、上流側キャビティ群２２ｕの算出点Ｐｕ１４の圧力ｐｕ１４とは略等しく、ｐｄ１４≒ｐｕ１４であった。
また、図８の比較例における下流側キャビティ群２２ｄ及び上流側キャビティ群２２ｕを流れる空気の流量はＱ１であった。
【００８５】
次に、一実施形態のロータ軸２１に関する流体解析の結果について述べる。
図７における下流側キャビティ群２２ｄの各算出点Ｐｄ１，Ｐｄ２，Ｐｄ３，Ｐｄ４の圧力をそれぞれｐｄ１，ｐｄ２，ｐｄ３，ｐｄ４とすると、ｐｄ４＜ｐｄ３＜ｐｄ２＜ｐｄ１であった。同様に、図７における上流側キャビティ群２２ｕの各算出点Ｐｕ１，Ｐｕ２，Ｐｕ３，Ｐｕ４の圧力をそれぞれｐｕ１，ｐｕ２，ｐｕ３，ｐｕ４とすると、ｐｕ４＜ｐｕ３＜ｐｕ２＜ｐｕ１であった。
なお、一実施形態のロータ軸２１では、下流側キャビティ群２２ｄの算出点Ｐｄ４の圧力ｐｄ４は、図８の比較例における下流側キャビティ群２２ｄの算出点Ｐｄ１４の圧力ｐｄ１４及び上流側キャビティ群２２ｕの算出点Ｐｕ１４の圧力ｐｕ１４と略等しく、ｐｄ４≒ｐｄ１４（≒ｐｕ１４）であった。
しかし、一実施形態のロータ軸２１では、上流側キャビティ群２２ｕの算出点Ｐｕ４の圧力ｐｕ４は、下流側キャビティ群２２ｄの算出点Ｐｄ４の圧力ｐｄ４よりも高くなり、ｐｄ４＜ｐｕ４であった。
そして、一実施形態のロータ軸２１では、下流側キャビティ群２２ｄ及び上流側キャビティ群２２ｕを流れる空気の流量は、比較例における空気の流量Ｑ１より大幅に増加した。
【００８６】
このように、上述した一実施形態のロータ軸２１では、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂを流れる空気の流量を増やすことができるので、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂにおける空気との熱伝達を向上でき、ロータ軸２１の上述した熱応答性を高められる。
よって、圧縮機の空力性能を向上でき、ガスタービン性能を高めることができる。
【００８７】
（入口開口３９ｉの径方向Ｄｒの位置に基づく作用効果）
上述した一実施形態では、ロータ軸２１は、軸方向Ｄａに複数列積層された円盤形状を呈する複数のロータディスク４１と、複数のロータディスク４１を軸方向Ｄａに沿って貫通して複数のロータディスク４１同士を締結するスピンドルボルト５１と、を含む。そして、段間接続流路３９の入口開口３９ｉは、スピンドルボルト５１よりも径方向Ｄｒ内側に位置する。
これにより、段間接続流路３９の入口開口３９ｉをより軸心（軸線Ａｒ）に近づけて、第１キャビティ群２２Ａの内側キャビティ２５内を空気が流動する範囲を増やせるため、ロータ軸２１の上述した熱応答性をより高めることができる。
【００８８】
（段間接続流路３９が下流側に設けられたことによる作用効果）
上述した一実施形態では、第１キャビティ群２２Ａは、複数の動翼列８１の相互間の軸方向Ｄａにおける各位置のうち、最も下流側の位置に形成される。
したがって、上述した一実施形態では、最も下流側の第１キャビティ群２２Ａから段間接続流路３９を介して上流側に隣接する第２キャビティ群２２Ｂに空気圧縮流路１９の空気の一部が流れる。
これにより、下流側に向かうにつれて温度が高くなるロータ軸２１における、最も下流側の第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂに対して、空気圧縮流路１９の空気の一部を流すことができるので、ロータ軸２１の上述した熱応答性を効率よく高めることができる。
よって、圧縮機の空力性能を向上でき、ガスタービン性能を高めることができる。
【００８９】
また、上述した一実施形態では、以下の理由によって圧縮機の空力性能を向上できるので、ガスタービン性能を高めることができる。
すなわち、一般的に圧縮機１のような軸流圧縮機では、下流側に向かうにつれて翼高さが低くなる。したがって、軸流圧縮機の上流側と下流側とでチップクリアランスＣＣが同じであったとしても、下流側に向かうにつれて翼高さに対するチップクリアランスＣＣの割合は大きくなる。
翼高さに対するチップクリアランスＣＣの割合が大きくなるほど損失が大きくなるので、
下流側ほどチップクリアランスＣＣを小さくしたい。しかし、上述したように下流側ほどロータ軸２１の温度域が高くるため、チップクリアランスＣＣの変動量が大きくなる傾向にある。そのため、下流側のチップクリアランスＣＣを小さくすることが難しかった。
しかし、上述した一実施形態では、上述したように最も下流側の第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂに対して、空気圧縮流路１９の空気の一部を流すことができるので、ロータ軸２１の最も下流側の第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂを構成するロータディスク４１の熱応答性が向上し、ロータ軸２１の下流側において上述した定常クリアランスを小さくすることができる。これにより、圧縮機の空力性能を向上でき、ガスタービン性能を高めることができる。
【００９０】
（段間接続流路３９を複数組のキャビティ群２２に対して設けたことによる作用効果）
上述した一実施形態では、ロータ軸２１には、第３キャビティ群２２Ｃにおける内側キャビティ２５と、第４キャビティ群２２Ｄにおける内側キャビティ２５とを連通する段間接続流路３９が設けられている。第３キャビティ群２２Ｃにおける内側キャビティ２５に開口する入口開口３９ｉは、第４キャビティ群２２Ｄにおける内側キャビティ２５に開口する出口開口３９ｏよりも径方向Ｄｒ内側に位置する。
これにより、さらに第３及び第４キャビティ群２２Ｃ，２２Ｄに対して、空気圧縮流路１９の空気の一部を流すことができるので、軸方向Ｄａに沿った広い範囲でロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることができる。
【００９１】
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。
（段間接続流路３９の延在方向について）
上述した一実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、段間接続流路３９は径方向Ｄｒに延在している。すなわち、上述した一実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、段間接続流路３９のそれぞれにおいて、軸線Ａｒを中心とする入口開口３９ｉの角度位置と出口開口３９ｏの角度位置とは一致している。
しかし、例えば図９に示すように、段間接続流路３９は径方向Ｄｒとは異なる方向に延在していてもよい。すなわち、段間接続流路３９のそれぞれにおいて、軸線Ａｒを中心とする入口開口３９ｉの角度位置と出口開口３９ｏの角度位置とが異なっていてもよい。
【００９２】
図９は、他の実施形態におけるロータディスク４１を軸方向Ｄａに沿って上流側から見た図である。当該他の実施形態に係るロータディスク４１では、段間接続流路３９の出口開口３９ｏは、入口開口３９ｉよりもロータ軸２１の回転方向の下流側に位置している。
これにより、出口開口３９ｏの空気の旋回速度がロータディスク４１の回転速度より大きくなるため、遠心力で効率的に半径方向外側へ空気を流すことができる。したがって、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂを流れる空気の流量を増やすことができるので、第１及び第２キャビティ群２２Ａ，２２Ｂにおける空気との熱伝達を向上でき、ロータ軸２１の上述した熱応答性を高められる。
【００９３】
なお、段間接続流路３９のそれぞれにおける、軸線Ａｒを中心とする入口開口３９ｉの角度位置と出口開口３９ｏの角度位置との角度差θ１は、１８０度未満であればよい。すなわち、段間接続流路３９のそれぞれにおける、軸線Ａｒを中心とする入口開口３９ｉの角度位置と出口開口３９ｏの角度位置との角度差θ１は、鋭角であってもよく、直角であってもよく、鈍角であってもよい。
図９に示した一実施形態の段間接続流路３９は、角度差θ１が鋭角となる場合の一例である。また、図１４には、角度差θ１が鈍角となる場合の一例を示す。なお、図１４は、別の実施形態に係るロータディスク４１を示す図であり、図１４（Ａ）はロータディスク４１の断面図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）におけるＢ矢視図である。説明の便宜上、図１４（Ｂ）で図示された段間接続流路３９の数はスピンドルボルト５１と同数としているが、段間接続流路３９の数はスピンドルボルト５１と同数に限定されない。
図１４（Ｂ）に示す段間接続流路３９のそれぞれでは、軸方向Ｄａに沿って見たときに環状を呈する内側キャビティ２５の径方向内側の領域２５ｂにおける、最も径方向内側となる壁部２５ｃを挟んで、入口開口３９ｉと出口開口３９ｏとが設けられている。
段間接続流路３９は、角度差θ１が大きくなるほど、軸線Ａｒに近づく。
【００９４】
図１５は、内側キャビティ２５の径方向内側の領域２５ｂを軸方向Ｄａ、すなわち軸線Ａｒに沿って見た図であり、角度差θ１が９０度である段間接続流路３９の１つを模式的に示す。この場合、軸線Ａｒを通り、径方向に延在して互いに直交する２つの線分Ｌ１，Ｌ２のうち、一方の線分Ｌ１上に入口開口３９ｉが存在し、他方の線分Ｌ２上に出口開口３９ｏが存在する。
角度差θ１が９０度を超えると、図１５における入口開口３９ｉの中心位置が一方の線分Ｌ１を超えて図示下方に位置することとなり、段間接続流路３９は、より軸線Ａｒに近づくとともに、ロータディスク４１の中心近傍における段間接続流路３９の延在距離が長くなる。
このように、段間接続流路３９は、角度差θ１が大きくなるほど、軸線Ａｒに近づくとともに、ロータディスク４１の中心近傍における段間接続流路３９の延在距離が長くなる。そのため、角度差θ１が大きくなるほど、段間接続流路３９を流れる空気によって、ロータディスク４１のより中心側を効率的に冷却できる。
【００９５】
なお、段間接続流路３９は、直線状に延在していてもよく、曲線状に延在していてもよく、少なくとも入口開口３９ｉが出口開口３９ｏよりも径方向Ｄｒ内側に形成されていれば、段間接続流路３９の経路は特に限定されない。
【００９６】
（他の実施形態について）
上述した一実施形態では、図６に示すように、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとが成す組、第３キャビティ群２２Ｃと第４キャビティ群２２Ｄとが成す組、及び第５キャビティ群２２Ｅと第６キャビティ群２２Ｆとが成す組のそれぞれに対して、段間接続流路３９が設けられていた。しかし、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとが成す組、第３キャビティ群２２Ｃと第４キャビティ群２２Ｄとが成す組、及び第５キャビティ群２２Ｅと第６キャビティ群２２Ｆとが成す組の、少なくとも１組に対して、段間接続流路３９を設けてもよい。また、上記３組よりも上流側の組に対して段間接続流路３９を設けてもよい。
なお、上述したように下流側ほどロータ軸２１の温度域が高くるため、上記３組の何れか１組又は２組に段間接続流路３９を設けるのであれば、上側の組よりも下流側の組に段間接続流路３９を設けた方が、ロータ軸２１の上述した熱応答性を効率よく高めることができる。
【００９７】
（段間接続流路３９を設けるキャビティ群２２の組について）
上述した一実施形態では、図６に示すように、第２キャビティ群２２Ｂと第３キャビティ群２２Ｃとの間に位置するロータディスク４１には段間接続流路３９が設けられていない。しかし、例えば図１０に示すように、第２キャビティ群２２Ｂと第３キャビティ群２２Ｃとの間に位置するロータディスク４１に段間接続流路３９を設けてもよい。
図１０は、他の実施形態における圧縮機１の要部断面図である。以下の説明では、ロータ軸２１で最も下流側のロータディスク４１を第１ロータディスク４１Ａと呼び、第１ロータディスク４１Ａと軸方向Ｄａで隣り合う上流側のロータディスク４１を第２ロータディスク４１Ｂと呼び、第２ロータディスク４１Ｂと軸方向Ｄａで隣り合う上流側のロータディスク４１を第３ロータディスク４１Ｃと呼ぶ。第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとの間に位置するロータディスク４１が第２ロータディスク４１Ｂであり、第２キャビティ群２２Ｂと第３キャビティ群２２Ｃとの間に位置するロータディスク４１が第３ロータディスク４１Ｃである。
【００９８】
すなわち、図１０に示すように、当該他の実施形態に係る圧縮機１のロータ軸２１では、第２ロータディスク４１Ｂと第３ロータディスク４１Ｃのそれぞれに段間接続流路３９を設けた。
図１０において、第２ロータディスク４１Ｂの断面と、第３ロータディスク４１Ｃの断面とは、周方向Ｄｃの位置が異なる。すなわち、当該他の実施形態に係る圧縮機１のロータ軸２１では、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置と、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置とが異なっている。なお、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置と、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置とが同じであってもよい。
【００９９】
当該他の実施形態によれば、第３キャビティ群２２Ｃに対して、空気圧縮流路１９の空気の一部を流すことができる。これにより、上述した変形例における、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとが成す組にだけ段間接続流路３９を設けた場合よりも、軸方向Ｄａに沿った広い範囲でロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることができる。
また、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置と、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置とが異なっている。これにより、第２キャビティ群２２Ｂの内側キャビティ２５において、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の出口開口３９ｏから排出される空気と、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の入口開口３９ｉに流入する気体とが互いに及ぼす影響を抑制できる。したがって、第１〜第３キャビティ群２２Ａ〜２２Ｃ内を空気が効率的に流れるので、第１〜第３キャビティ群２２Ａ〜２２Ｃにおける空気との熱伝達を向上でき、ロータ軸２１の上述した熱応答性を高められる。
【０１００】
また、例えば図１１に示すように、第２キャビティ群２２Ｂと第３キャビティ群２２Ｃとの間に位置する第２ロータディスク４１Ｂに段間接続流路３９を設けてもよい。
図１１は、さらに他の実施形態における圧縮機１の要部断面図である。図１１に示すように、当該他の実施形態に係る圧縮機１のロータ軸２１では、第２ロータディスク４１Ｂと第３ロータディスク４１Ｃのそれぞれに段間接続流路３９を設けた。
なお、図１１において、第２ロータディスク４１Ｂの断面と、第３ロータディスク４１Ｃの断面とは、周方向Ｄｃの位置が同じである。すなわち、当該他の実施形態に係る圧縮機１のロータ軸２１では、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置と、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の周方向Ｄｃの位置とが同じである。しかし、図１１に示すように、当該他の実施形態に係る圧縮機１のロータ軸２１では、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の入口開口３９ｉは、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の出口開口３９ｏよりも径方向Ｄｒ内側に位置する。
【０１０１】
当該他の実施形態によれば、第３キャビティ群２２Ｃに対して、空気圧縮流路１９の空気の一部を流すことができる。これにより、上述した変形例における、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとが成す組にだけ段間接続流路３９を設けた場合よりも、軸線方向に沿った広い範囲でロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることができる。
また、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の入口開口３９ｉは、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の出口開口３９ｏよりも径方向Ｄｒ内側に位置するので、第２キャビティ群２２Ｂの内側キャビティ２５において、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の出口開口３９ｏから排出された空気が第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の入口開口３９ｉに流入し易くなる。これにより、第１キャビティ群２２Ａから第３キャビティ群２２Ｃに向かう気体の流量を増やすことができるので、ロータ軸２１との熱伝達に用いる空気の流量の増加を抑制しつつ、軸方向Ｄａに沿った広い範囲でロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることができる。
なお、ロータ軸２１との熱伝達に用いる空気の流量が増加すると、圧縮機１における動力損失が増加するが、上記構成によれば、ロータ軸２１との熱伝達に用いる空気の流量の増加を抑制できるので、圧縮機１における動力損失を抑制しつつ、軸方向Ｄａに沿った広い範囲でロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることができる。
【０１０２】
なお、当該他の実施形態に対する変形例として、例えば当該他の実施形態に対して、さらに、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の出口開口３９ｏと第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の入口開口３９ｉとを接続する接続管路を設けてもよい。
図１２は、図１１に係る他の実施形態に対する変形例における圧縮機１の要部断面図である。図１２に示す変形例では、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９の出口開口３９ｏと第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９の入口開口３９ｉとが接続管路６０で接続されている。
【０１０３】
これにより、空気圧縮流路１９の空気の一部は、第１キャビティ群２２Ａにおける外側キャビティ２４に流入し、第１キャビティ群２２Ａの内側キャビティ２５、第２ロータディスク４１Ｂにおける段間接続流路３９、接続管路６０、第３ロータディスク４１Ｃにおける段間接続流路３９、第３キャビティ群２２Ｃの内側キャビティ２５、及び第３キャビティ群２２Ｃの外側キャビティ２４の順に通過して、第３キャビティ群２２Ｃの外側キャビティ２４から空気圧縮流路１９に流出する。
これにより、第１キャビティ群２２Ａから第３キャビティ群２２Ｃに向かう空気の流量を増やすことができるので、ロータ軸２１との熱伝達に用いる空気の流量の増加を抑制しつつ、軸方向Ｄａに沿った広い範囲でロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることができる。
【０１０４】
上述した一実施形態では、図６に示すように、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとが成す組と、第３キャビティ群２２Ｃと第４キャビティ群２２Ｄとが成す組とが隣接していた。そして、第３キャビティ群２２Ｃと第４キャビティ群２２Ｄとが成す組と、第５キャビティ群２２Ｅと第６キャビティ群２２Ｆとが成す組とが隣接していた。すなわち、上述した一実施形態では、段間接続流路３９を介して接続された下流側キャビティ群２２ｄと上流側キャビティ群２２ｕとを含む一対のキャビティ群を複数有し、これら一対のキャビティ群が軸方向Ｄａで隣接していた。
しかし、ある一対のキャビティ群に対して他の一対のキャビティ群が隣接していなくてもよい。
図１３は、さらに他の実施形態における圧縮機１の要部断面図である。当該他の実施形態に係る圧縮機１のロータ軸２１は、第１キャビティ群２２Ａにおける内側キャビティ２５と、第２キャビティ群２２Ｂにおける内側キャビティ２５とを連通する段間接続流路３９、及び第４キャビティ群２２Ｄにおける内側キャビティ２５と、第５キャビティ群２２Ｅにおける内側キャビティ２５とを連通する段間接続流路３９を備えている。すなわち、第１キャビティ群２２Ａと第２キャビティ群２２Ｂとを含む一対のキャビティ群と、第４キャビティ群２２Ｄと第５キャビティ群２２Ｅとを含む一対のキャビティ群との間には、いずれの段間接続流路３９とも接続されていない第３キャビティ群２２Ｃが介在している。
【０１０５】
当該他の実施形態によれば、第４及び第５キャビティ群２２Ｄ，２２Ｅに対して、空気圧縮流路１９の空気の一部を流すことができる。これにより、ロータ軸２１との熱伝達に用いる空気の流量の増加を抑制しつつ、軸方向Ｄａに沿った広い範囲でロータ軸２１の上述した熱応答性を高めることができる。
【０１０６】
（出口開口３９ｏの径方向Ｄｒの位置について）
上述した一実施形態では、例えば図３に示すように、段間接続流路３９の入口開口３９ｉ及び出口開口３９ｏは、内側キャビティ２５の径方向内側の領域２５ｂにそれぞれ設けられている。すなわち、上述した一実施形態では、段間接続流路３９の入口開口３９ｉ及び出口開口３９ｏは、スピンドルボルト５１や径方向内側流路３８よりも径方向Ｄｒ内側に設けられている。しかし、例えば出口開口３９ｏは、径方向内側流路３８に設けられていてもよく、スピンドルボルト５１の近傍となる径方向Ｄｒの位置に設けられていてもよい。
【０１０７】
（段間接続流路３９の配設数について）
上述した一実施形態では、例えば図３（Ｂ）に示すように、１つのロータディスク４１に複数の段間接続流路３９が設けられている。しかし、例えば、１つのロータディスク４１に対する段間接続流路３９の配設数は１以上であればよい。なお、１つのロータディスク４１に２以上の段間接続流路３９を設ける場合、周方向Ｄｃに等ピッチで配置すれば、ロータディスク４１の温度が変化しつつある過渡状態であっても熱によるロータディスク４１の変形によってロータディスク４１の動的バランスに及ぼす影響を抑制できる。
【０１０８】
なお、上述した一実施形態のガスタービン１００は、発電用に用いてもよく、航空機用や、船舶用、車両用等、様々な用途に用いることができる。また、上述した一実施形態の
圧縮機１は、ガスタービン１００だけでなく、例えば真空ポンプ等、ガスタービン以外の装置に用いられるものであってもよい。また、圧縮機ロータ２０は、軸流圧縮機用のロータであったが、タービンのロータ等、軸流圧縮機以外の装置に用いられるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１  圧縮機
２  燃焼器
３  タービン
１０  圧縮機ケーシング
２０  圧縮機ロータ
２１  ロータ軸
２２  キャビティ群
２３  キャビティ
２４  外側キャビティ
２５  内側キャビティ
３９  段間接続流路
３９ｉ  入口開口
３９ｏ  出口開口
４１  ロータディスク
５１  スピンドルボルト
６０  接続管路
８１  動翼列
１００  ガスタービン
【図１】
2018168848.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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