(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、
前記胴体部を形成する前記一以上の板材には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、
前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、
前記下流側領域内の一以上の前記下流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記上流側領域内の１以上の前記上流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きく、
前記下流側通路の断面積が、前記上流側通路の断面積よりも大きい、
トランジションピース。
【請求項２】
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、
前記胴体部を形成する前記一以上の板材には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、
前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、
前記下流側領域内の一以上の前記下流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記上流側領域内の１以上の前記上流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きく、
前記複数の冷却通路の一方の端部には入口が形成され、前記複数の冷却通路の他方の端部には出口が形成されている、
トランジションピース。
【請求項３】
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、
前記胴体部を形成する前記一以上の板材には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、
前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、
前記下流側通路の前記軸方向の長さに対する前記下流側通路の断面積の割合は、前記上流側通路の前記軸方向の長さに対する前記上流側通路の断面積の割合より大きい、
トランジションピース。
【請求項４】
請求項３に記載のトランジションピースにおいて、
前記下流側通路の前記軸方向の長さが、前記上流側通路の前記軸方向の長さより短い、
トランジションピース。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
前記下流側通路の断面積が、前記上流側通路の断面積よりも大きい、
トランジションピース。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
前記下流側領域内の前記下流側通路の数が、前記上流側領域内の前記上流側通路の数よりも多い、
トランジションピース。
【請求項７】
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、
前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、
前記下流側領域内の一以上の前記下流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記上流側領域内の１以上の前記上流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きく、
前記下流側通路の断面積が、前記上流側通路の断面積よりも大きく、
前記下流側領域内の前記下流側通路の数が、前記上流側領域内の前記上流側通路の数よりも多い、
トランジションピース。
【請求項８】
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、
前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、
前記下流側通路の前記軸方向の長さに対する前記下流側通路の断面積の割合は、前記上流側通路の前記軸方向の長さに対する前記上流側通路の断面積の割合より大きく、
前記下流側領域内の前記下流側通路の数が、前記上流側領域内の前記上流側通路の数よりも多い、
トランジションピース。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
ガスタービンロータを覆うガスタービン車室内に配置され、
前記軸方向における少なくとも一部の軸方向領域内で前記ガスタービンロータと対向するロータ側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上のロータ側通路が形成され、前記軸方向領域内で前記ガスタービン車室の内周面と対向する車室側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の車室側通路が形成され、
前記車室側領域内の一以上の前記車室側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記ロータ側領域内の１以上のロータ側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい、
トランジションピース。
【請求項１０】
ガスタービンロータを覆うガスタービン車室内に配置され、軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向に並んで形成され、
前記軸方向における少なくとも一部の軸方向領域で前記ガスタービンロータと対向するロータ側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上のロータ側通路が形成され、前記軸方向領域内で前記ガスタービン車室の内周面と対向する車室側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の車室側通路が形成され、
前記車室側領域内の一以上の前記車室側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記ロータ側領域内の１以上のロータ側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい、
トランジションピース。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のトランジションピースにおいて、
前記車室側領域内の前記車室側通路の数が、前記ロータ側領域内の前記ロータ側通路の数よりも多い、
トランジションピース。
【請求項１２】
ガスタービンロータを覆うガスタービン車室内に配置され、軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向に並んで形成され、
前記軸方向における少なくとも一部の軸方向領域で前記ガスタービンロータと対向するロータ側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上のロータ側通路が形成され、前記軸方向領域内で前記ガスタービン車室の内周面と対向する車室側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の車室側通路が形成され、
前記車室側通路の前記軸方向の長さに対する前記車室側通路の断面積の割合は、前記ロータ側通路の前記軸方向の長さに対する前記ロータ側通路の断面積の割合より大きい、
トランジションピース。
【請求項１３】
請求項１２に記載のトランジションピースにおいて、
前記車室側通路の前記軸方向の長さが、前記ロータ側通路の前記軸方向の長さより短い、
トランジションピース。
【請求項１４】
請求項９から１３のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
前記車室側通路の断面積が、前記ロータ側通路の断面積よりも大きい、
トランジションピース。
【請求項１５】
請求項７から１４のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、
前記ロータ側通路及び前記車室側通路は、前記胴体部に形成されている、
トランジションピース。
【請求項１６】
請求項１から６及び１５のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
前記複数の冷却通路のうち、前記周方向で前記接合部に最も近い接合側通路の前記軸方向の長さは、前記複数の冷却通路のうち、前記接合側通路に前記周方向で隣接する隣接通路の前記軸方向の長さより短い、
トランジションピース。
【請求項１７】
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、
前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、
前記胴体部には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、
前記複数の冷却通路のうち、前記周方向で前記接合部に最も近い接合側通路の前記軸方向の長さは、前記複数の冷却通路のうち、前記接合側通路に前記周方向で隣接する隣接通路の前記軸方向の長さより短い、
トランジションピース。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載のトランジションピースにおいて、
前記接合側通路の断面積は、前記隣接通路の断面積より大きい、
トランジションピース。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
前記複数の冷却通路のうち、少なくとも一部の冷却通路には、下流側端部に前記冷却媒体が流入する入口が形成され、上流側端部に前記冷却媒体が流出する出口が形成されている、
トランジションピース。
【請求項２０】
請求項１から１８のいずれか一項に記載のトランジションピースにおいて、
前記複数の冷却通路は、断面積が前記軸方向のいずれの位置でも同一である、
トランジションピース。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項に記載のトランジションピースと、
前記燃焼ガス流路内に、空気と共に燃料を供給する燃料供給器と、
を備えている燃焼器。
【請求項２２】
請求項２１に記載の燃焼器と、
空気を圧縮して、前記燃焼器に圧縮した空気を供給する圧縮機と、
前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備えているガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスが流れる流路を画定するトランジションピース、これを備える燃焼器、及び燃焼器を備えるガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器は、燃焼ガスの流路を画定するトランジションピースと、このトランジションピース内に空気と共に燃料を供給する燃料供給器と、を備えている。トランジションピース内では、燃料が燃焼すると共に、燃料の燃焼で生成された燃焼ガスが流れる。このため、トランジションピースの内周面は、極めて高温の燃焼ガスに晒される。
【０００３】
そこで、例えば、以下の特許文献１に開示されている燃焼器には、燃焼ガスの流路を画定する燃焼筒の内周面と外周面との間に複数の冷却通路が形成されている。各冷却通路には、冷却媒体が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トランジションピースは、耐久性等の観点から一定の温度以下に保つ必要がある。そこで、トランジションピース中に断面積の大きな冷却通路を多数形成し、各冷却通路に冷却媒体を供給すれば、トランジションピースの全体を一定の温度以下に保つことができる。一方で、運用コスト面等の観点から、トランジションピースに供給する冷却媒体の流量をできる限り少なくすることも望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、耐久性を維持しつつ、冷却媒体の流量を抑えることができるトランジションピース、これを備える燃焼器、及び燃焼器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】
【０００７】
上記目的を達成するための発明に係る第一態様としてのトランジションピースは、
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備える。前記胴体部を形成する前記一以上の板材には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、前記下流側領域内の一以上の前記下流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記上流側領域内の１以上の前記上流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい。前記下流側通路の断面積が、前記上流側通路の断面積よりも大きい。
また、上記目的を達成するための発明に係る第二態様のとしてのトランジションピースは、軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備える。前記胴体部を形成する前記一以上の板材には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、前記下流側領域内の一以上の前記下流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記上流側領域内の１以上の前記上流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい。前記複数の冷却通路の一方の端部には入口が形成され、前記複数の冷却通路の他方の端部には出口が形成されている。
【０００８】
トランジションピース内の燃焼ガス流路中での燃料の燃焼は、下流側に向かうに連れて進行する。このため、燃焼ガス流路内では、上流側よりも下流側の方が高温になる。よって、トランジションピースは、上流側よりも下流側の方が高温のガスに晒される。また、トランジションピース内の燃焼ガス流路は、上流側から下流側に向かうに連れて次第に狭まっていることが多い。この場合、燃焼ガス流路内では、上流側より下流側の方がガス流速が高まり、トランジションピースは、上流側よりも下流側の方がガスとの熱伝達率が高まる。従って、トランジションピースは、上流側よりも下流側の方が加熱され易い。
【０００９】
当該トランジションピースでは、周方向の一部の周方向領域内で且つ下流側領域内の一以上の下流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、同周方向領域内で且つ上流側領域内の１以上の上流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい。このため、当該トランジションピースでは、冷却媒体による下流側領域の冷却能力を高めることができる。さらに、当該トランジションピースでは、上流側通路を流れる冷却媒体の流量を抑えることができる。
【００１０】
ここで、前記第一態様及び前記第二態様としての前記トランジションピースにおいて、前記下流側領域内の前記下流側通路の数が、前記上流側領域内の前記上流側通路の数よりも多くてもよい。
上記目的を達成するための発明に係る第三態様としてのトランジションピースは、
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、前記下流側領域内の一以上の前記下流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記上流側領域内の１以上の前記上流側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きく、前記下流側通路の断面積が、前記上流側通路の断面積よりも大きい。前記下流側領域内の前記下流側通路の数が、前記上流側領域内の前記上流側通路の数よりも多い。
また、上記目的を達成するための発明に係る第四態様としてのトランジションピースは、
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、前記下流側通路の前記軸方向の長さに対する前記下流側通路の断面積の割合は、前記上流側通路の前記軸方向の長さに対する前記上流側通路の断面積の割合より大きい。前記下流側領域内の前記下流側通路の数が、前記上流側領域内の前記上流側通路の数よりも多い。
【００１１】
上記目的を達成するための発明に係る第五態様としてのトランジションピースは、
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備える。前記胴体部を形成する前記一以上の板材には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、前記周方向における少なくとも一部の周方向領域内で前記下流側の下流側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上の下流側通路が形成され、前記周方向領域内で前記下流側領域に対して上流側の上流側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の上流側通路が形成され、前記下流側通路の前記軸方向の長さに対する前記下流側通路の断面積の割合は、前記上流側通路の前記軸方向の長さに対する前記上流側通路の断面積の割合より大きい。
【００１２】
前述したように、トランジションピースは、上流側よりも下流側の方が加熱され易い。
【００１３】
当該トランジションピースでは、周方向の一部の周方向領域内で且つ下流側領域内の下流側通路の軸方向の長さに対する下流側通路の断面積の割合が、同周方向領域内で且つ上流側領域内の上流側通路の軸方向の長さに対する上流側通路の断面積の割合より大きい。このため、当該トランジションピースでは、冷却媒体による下流側領域の冷却能力を高めることができる。さらに、当該トランジションピースでは、上流側通路を流れる冷却媒体の流量を抑えることができる。
【００１４】
ここで、前記第五態様としての前記トランジションピースにおいて、前記下流側通路の前記軸方向の長さが、前記上流側通路の前記軸方向の長さより短くてよい。
【００１５】
また、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記下流側通路の断面積が、前記上流側通路の断面積よりも大きくてもよい。
【００１６】
また、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、前記上流側通路及び前記下流側通路は、前記胴体部に形成されていてもよい。
【００１７】
また、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、ガスタービンロータを覆うガスタービン車室内に配置され、前記軸方向における少なくとも一部の軸方向領域内で前記ガスタービンロータと対向するロータ側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上のロータ側通路が形成され、前記軸方向領域内で前記ガスタービン車室の内周面と対向する車室側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の車室側通路が形成され、前記車室側領域内の一以上の前記車室側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記ロータ側領域内の１以上のロータ側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きくてもよい。
【００１８】
ガスタービンの回転軸線を基準にした径方向で、トランジションピースの径方向内側には、圧縮機の吐出口が存在する。このため、トランジションピースのロータ側領域には、圧縮機から流出した直後の流速の高い圧縮空気が直接吹き付けられる。一方、トランジションピースの径方向外側では、圧縮空気が滞留しているので、圧縮空気の流速は低い。よって、トランジションピースの外周側に存在する圧縮空気とこのトランジションピースとの熱伝達率は、トランジションピースにおける周方向の各領域のうち、ロータ側領域が高く、車室側領域が低くなる。この結果、トランジションピースの外周側に存在する圧縮空気によるトランジションピースの冷却効果は、ロータ側領域が高く、車室側領域が低くなる。
【００１９】
当該トランジションピースでは、軸方向における少なくとも一部の軸方向領域内で且つ車室側領域内の一以上の車室側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、同軸方向領域内で且つロータ側領域内の１以上のロータ側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい。このため、当該トランジションピースでは、冷却媒体による車室側領域の冷却能力を高めることができる。さらに、当該トランジションピースでは、ロータ側領域内の冷却通路を流れる冷却媒体の流量を抑えることができる。
【００２０】
上記目的を達成するための発明に係る第六態様としてのトランジションピースは、
ガスタービンロータを覆うガスタービン車室内に配置され、軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向に並んで形成され、前記軸方向における少なくとも一部の軸方向領域で前記ガスタービンロータと対向するロータ側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上のロータ側通路が形成され、前記軸方向領域内で前記ガスタービン車室の内周面と対向する車室側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の車室側通路が形成され、前記車室側領域内の一以上の前記車室側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、前記ロータ側領域内の１以上のロータ側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい。
【００２１】
前述したように、トランジションピースの外周側に存在する圧縮空気によるトランジションピースの冷却効果は、トランジションピースにおける周方向の各領域のうち、ロータ側領域が高く、車室側領域が低くなる。
【００２２】
当該トランジションピースでも、軸方向における少なくとも一部の軸方向領域内で且つ車室側領域内の一以上の車室側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積が、同軸方向領域内で且つロータ側領域内の１以上のロータ側通路における単位周方向長さ当たりの総断面積より大きい。このため、当該トランジションピースでも、冷却媒体による車室側領域の冷却能力を高めることができる。さらに、当該トランジションピースでは、ロータ側領域内の冷却通路を流れる冷却媒体の流量を抑えることができる。
【００２３】
前記ガスタービンロータを覆う前記ガスタービン車室内に配置されている、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記車室側領域内の前記車室側通路の数が、前記ロータ側領域内の前記ロータ側通路の数よりも多くてもよい。
【００２４】
上記目的を達成するための発明に係る第七態様としてのトランジションピースは、
ガスタービンロータを覆うガスタービン車室内に配置され、軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向に並んで形成され、前記軸方向における少なくとも一部の軸方向領域で前記ガスタービンロータと対向するロータ側領域には、前記複数の前記冷却通路の一部である一以上のロータ側通路が形成され、前記軸方向領域内で前記ガスタービン車室の内周面と対向する車室側領域には、複数の前記冷却通路の他の一部である一以上の車室側通路が形成され、前記車室側通路の前記軸方向の長さに対する前記車室側通路の断面積の割合は、前記ロータ側通路の前記軸方向の長さに対する前記ロータ側通路の断面積の割合より大きい。
【００２５】
前述したように、トランジションピースの外周側に存在する圧縮空気によるトランジションピースの冷却効果は、トランジションピースにおける周方向の各領域のうち、ロータ側領域が高く、車室側領域が低くなる。
【００２６】
当該トランジションピースでは、軸方向における少なくとも一部の軸方向領域内で且つ車室側領域内の車室側通路の軸方向の長さに対する車室側通路の断面積の割合が、同軸方向領域内で且つロータ側領域内のロータ側通路の軸方向の長さに対するロータ側通路の断面積の割合より大きい。このため、当該トランジションピースでも、冷却媒体による車室側領域の冷却能力を高めることができる。さらに、当該トランジションピースでは、ロータ側領域内の冷却通路を流れる冷却媒体の流量を抑えることができる。
【００２７】
ここで、前記第七態様としての前記トランジションピースにおいて、前記車室側通路の前記軸方向の長さが、前記ロータ側通路の前記軸方向の長さより短くてもよい。
【００２８】
前記ガスタービンロータを覆う前記ガスタービン車室内に配置されている、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記車室側通路の断面積が、前記ロータ側通路の断面積よりも大きくてもよい。
【００２９】
前記ガスタービンロータを覆う前記ガスタービン車室内に配置されている、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、前記ロータ側通路及び前記車室側通路は、前記胴体部に形成されていてもよい。
【００３０】
前記接合部を有する前記胴体部を備えている、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記複数の冷却通路のうち、前記周方向で前記接合部に最も近い接合側通路の前記軸方向の長さは、前記複数の冷却通路のうち、前記接合側通路に前記周方向で隣接する隣接通路の前記軸方向の長さより短くてもよい。
【００３１】
周方向で隣接する二つの冷却通路のうち、二つの冷却通路間に接合部が配置されている二つの冷却通路の間隔は、他の二つの冷却通路の間隔よりも広くなる。このため、接合部が間に配置されている二つの冷却通路の相互間における単位周方向長さ当りの冷却媒体による冷却能力が低下する。
【００３２】
そこで、当該トランジションピースでは、周方向で接合部に最も近い冷却通路である接合側通路の軸方向の長さをこの接合側通路に周方向で隣接する他の冷却通路の軸方向の長さよりも短くしている。よって、当該トランジションピースでは、接合側通路の冷却能力が高まり、接合部が間に配置されている二つの冷却通路の相互間を他の二つの冷却通路相互間と同等に冷却することができる。
【００３３】
上記目的を達成するための発明に係る第八態様としてのトランジションピースは、
軸線が延びる軸方向の上流側から下流側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の周囲を画定するトランジションピースにおいて、前記燃焼ガス流路の一部を画定し、一以上の板材の端相互が接合されて形成され、前記一以上の板材の端相互の接合された部分であって前記軸方向に延びる接合部を有する胴体部を備え、前記胴体部には、内部に冷却媒体が流れ前記軸方向に延びる複数の冷却通路が、前記軸線に対する周方向及び前記軸方向に並んで形成され、前記複数の冷却通路のうち、前記周方向で前記接合部に最も近い接合側通路の前記軸方向の長さは、前記複数の冷却通路のうち、前記接合側通路に前記周方向で隣接する隣接通路の前記軸方向の長さより短い。
【００３４】
当該トランジションピースでも、周方向で接合部に最も近い冷却通路である接合側通路の軸方向の長さをこの接合側通路に周方向で隣接する他の冷却通路の軸方向の長さよりも短くしている。よって、当該トランジションピースでも、接合側通路の冷却能力が高まり、接合部が間に配置されている二つの冷却通路の相互間を他の二つの冷却通路相互間と同等に冷却することができる。
【００３５】
前記接合側通路を有する、以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記接合側通路の断面積は、前記隣接通路の断面積より大きくてもよい。
【００３６】
以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記複数の冷却通路のうち、少なくとも一部の冷却通路には、下流側端部に前記冷却媒体が流入する入口が形成され、上流側端部に前記冷却媒体が流出する出口が形成されていてもよい。
【００３７】
当該トランジションピースでは、少なくとも一部の冷却通路には、軸方向の下流側から上流側へ冷却媒体が流れる。このため、当該トランジションピースでは、この少なくとも一部の冷却通路中の下流側を効果的に冷却することができる。
【００３８】
以上のいずれかの前記トランジションピースにおいて、前記複数の冷却通路は、断面積が前記軸方向のいずれの位置でも同一であってもよい。
【００３９】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての燃焼器は、
以上のいずれかの前記トランジションピースと、前記燃焼ガス流路内に、空気と共に燃料を供給する燃料供給器と、を備える。
【００４０】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
前記燃焼器と、空気を圧縮して、前記燃焼器に圧縮した空気を供給する圧縮機と、前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係る一態様では、トランジションピースの耐久性を維持しつつ、冷却媒体の流量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの燃焼器周りの断面図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態におけるトランジションピースの斜視図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図４におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図４におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】本発明に係る第二実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。
【図９】図８におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】図８におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】本発明に係る第三実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。
【図１２】本発明に係る第四実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。
【図１３】本発明に係る第五実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。
【図１４】図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１５】図１３におけるＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【図１６】図１３におけるＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。
【図１７】図１３におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。
【図１８】本発明に係る第六実施形態におけるトランジションピースの模式的な展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の各種実施形態ついて、図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】
「ガスタービンの実施形態」
本実施形態のガスタービンは、図１に示すように、外気Ａｏを圧縮して圧縮空気Ａを生成する圧縮機１と、燃料Ｆを圧縮空気Ａ中で燃焼させ燃焼ガスＧを生成する複数の燃焼器４と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン５と、を備えている。
【００４５】
圧縮機１は、回転軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２と、圧縮機ロータ２を回転可能に覆う圧縮機車室３と、を有する。タービン５は、回転軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ６と、タービンロータ６を回転可能に覆うタービン車室７と、を有する。圧縮機ロータ２の回転軸線Ａｒとタービンロータ６の回転軸線Ａｒとは、同一直線上に位置している。この圧縮機ロータ２とこのタービンロータ６とは、互いに連結されてガスタービンロータ８を成している。また、圧縮機車室３とタービン車室７とは、互いに連結されてガスタービン車室９を成している。
【００４６】
ガスタービンロータ８には、例えば、発電機ＧＥＮのロータが連結されている。複数の燃焼器４は、回転軸線Ａｒを中心として周方向に並んで、ガスタービン車室９に固定されている。
【００４７】
燃焼器４は、図２に示すように、内部で燃料Ｆが燃焼して、この燃料Ｆの燃焼の結果生成される燃焼ガスＧをタービン５の燃焼ガス流路に送るトランジションピース２０と、トランジションピース２０内に燃料Ｆ及び空気Ａを送る燃料供給器１０と、を有する。各燃焼器４は、ガスタービン車室９内であって、圧縮機１で圧縮された圧縮空気Ａが漂う空間中に配置されている。
【００４８】
燃料供給器１０は、燃料及び空気を噴出する複数のバーナ１１と、複数のバーナ１１を保持するバーナ保持筒１２と、を備えている。複数のバーナ１１は、いずれも、燃焼器軸線Ａｃと平行にバーナ保持筒１２により支持されている。また、複数のバーナ１１は、いずれも、燃焼器軸線Ａｃが延びる軸方向Ｄａの一方側から他方側に向かって燃料Ｆを噴出する。トランジションピース２０は、軸方向Ｄａに延びる筒状を成して、燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路２１の周囲を画定する。このトランジションピース２０は、燃焼器軸線Ａｃ周りに形成されている。燃焼ガス流路２１は、軸方向Ｄａの一方側から他方側に向かうに連れて次第に狭まっている。よって、トランジションピース２０の燃焼器軸線Ａｃに垂直な断面での断面積は、軸方向Ｄａの一方側から他方側に向かうに連れて次第に小さくなっている。なお、以下では、軸方向Ｄａの前記一方側を上流側Ｓｕ、軸方向Ｄａの前記他方側を下流側Ｓｄとする。また、燃焼ガス流路２１の周方向、言い換えると燃焼器軸線Ａｃに対する周方向を単に周方向Ｄｃとする。
【００４９】
前述したように、燃焼器４は、ガスタービン車室９内であって、圧縮機１で圧縮された圧縮空気Ａが漂う空間中に配置されている。このため、トランジションピース２０の周方向Ｄｃの一部の領域がガスタービンロータ８と対向するロータ側領域Ｒｃｒを成し、トランジションピース２０の周方向Ｄｃの他の一部の領域がガスタービン車室９の内周面と対向する車室側領域Ｒｃｃと成る。
【００５０】
「トランジションピースの第一実施形態」
第一実施形態のトランジションピースについて、図３〜図７を参照して説明する。
【００５１】
本実施形態のトランジションピース２０は、図３に示すように、胴体部３０と、この胴体部３０の下流側Ｓｄに接合されている出口フランジ部５０と、を有する。
【００５２】
出口フランジ部５０は、筒状を成し、燃焼ガス流路２１の一部を画定する筒５１と、筒５１の下流端に形成されているフランジ５３と、を有する。フランジ５３は、図２に示すように、トランジションピース２０をタービン５の第一段静翼５ｓ１に接続するためのものである。筒５１とフランジ５３は、例えば、鋳造等により一体成型され、出口フランジ部５０を成す。筒５１の内周面には、図示されていない遮熱コーティング（Thermal Barrier Coating : TBC）層が施されている。また、この出口フランジ部５０には、軸方向Ｄａに延びる複数の冷却通路５５が形成されている。この冷却通路５５の入口は、筒５１の外周面に形成され、この冷却通路５５の出口は、フランジ５３のフランジ端面に形成されている。
【００５３】
胴体部３０は、複数の合板３１を湾曲させ、湾曲した複数の合板３１を周方向Ｄｃに並べて、各合板３１の周方向Ｄｃの端相互を溶接で接合して筒状に形成したものである。なお、図３に示す例では、二枚の合板３１を周方向Ｄｃに並べたものであるが、例えば、三枚以上、例えば、四枚の合板３１を周方向Ｄｃに並べたものであってもよい。また、一枚の合板３１を筒状に湾曲させ、一枚の合板３１の端相互を溶接で接合したものであってもよい。
【００５４】
合板３１は、図５に示すように、外側板３２と内側板３４とを有する。外側板３２で相反する方向を向いている一対の面のうち、一方の面が外周面３２ｏを成し、他方の面が接合面３２ｃを成す。また、内側板３４で相反する方向を向いている一対の面のうち、一方の面が接合面３４ｃを成し、他方の面が内周面３４ｉを成す。外側板３２の接合面３２ｃには、外周面３２ｏ側に凹み、一定の方向に長い複数の長溝３３が形成されている。外側板３２と内側板３４とは、互いの接合面３２ｃ，３４ｃ相互がろう付け等で接合されて、合板３１を形成する。外側板３２と内側板３４との接合により、外側板３２に形成されている長溝３３の開口が内側板３４により塞がり、この長溝３３内が冷却通路３５になる。
【００５５】
複数の合板３１は、それぞれ、内側板３４の内周面３４ｉがトランジションピース２０の内周側を向き且つ外側板３２の外周面３２ｏがトランジションピース２０の外周側を向き、且つ冷却通路３５の延びる方向がトランジションピース２０の軸方向Ｄａになるように配置されて、前述したように、周方向Ｄｃの端相互が接合される。複数の合板３１の接合により筒が形成される。この筒の内周面、つまり、内側板３４の内周面３４ｉには、遮熱コーティング層３６が施される。合板３１には、外側板３２の外周面３２ｏから冷却通路３５に連通する入口３５ｉが形成されている。さらに、合板３１には、遮熱コーティング層３６の表面から冷却通路３５に連通する出口３５ｏが形成されている。
【００５６】
前述したように、燃焼器４は、ガスタービン車室９内であって、圧縮機１で圧縮された圧縮空気Ａが漂う空間中に配置されている。このため、ガスタービン車室９内の圧縮空気Ａは、冷却媒体として、トランジションピース２０における胴体部３０の外周面３２ｏに形成されている入口３５ｉから、胴体部３０の冷却通路３５に流入する。この圧縮空気Ａは、この冷却通路３５から胴体部３０の内周面３４ｉに形成されている出口３５ｏを経て、胴体部３０の内周側に形成されている燃焼ガス流路２１に流出する。また、圧縮空気Ａは、トランジションピース２０における出口フランジ部５０の外周面に形成されている入口から、出口フランジ部５０の冷却通路５５に流入する。この圧縮空気Ａは、この冷却通路５５から出口フランジ部５０のフランジ端面に形成されている出口を経て、外部に流出する。
【００５７】
次に、図４を用いて、トランジションピース２０内における複数の冷却通路３５の配置について説明する。なお、図４は、筒状のトランジションピース２０を平面上に展開し、これをトランジションピース２０の内周面３４ｉ側から見た模式的な展開図である。
【００５８】
トランジションピース２０には、前述したように、軸方向Ｄａに延びる複数の冷却通路３５，５５が形成されている。複数の冷却通路３５，５５としては、複数の第一上流側通路４１、複数の第二上流側通路４２、複数の第一下流側通路４３、複数の第二下流側通路４４、複数の第一〜第五接合側通路４５〜４９、複数の出口フランジ通路５５と、がある。複数の出口フランジ通路５５は、トランジションピース２０の出口フランジ部５０に形成されている。よって、この出口フランジ通路５５が出口フランジ部５０の冷却通路５５を成す。複数の冷却通路３５，５５のうち、出口フランジ通路５５を除く他の通路４１〜４９は、いずれも、トランジションピース２０の胴体部３０に形成されている。よって、他の通路４１〜４９が胴体部３０の冷却通路３５を成す。複数の冷却通路３５，５５の断面積は、いずれも、軸方向Ｄａのいずれの位置でも同じである。但し、複数の冷却通路３５の断面積は、後述するように、相互で異なる場合がある。同様に、複数の冷却通路５５の断面積も、相互で異なる場合がある。
【００５９】
複数の第一上流側通路４１は、軸方向Ｄａで胴体部３０の最上流の第一上流側領域Ｒｕ１に、周方向Ｄｃに並んで形成されている。複数の第二上流側通路４２は、第一上流側領域Ｒｕ１に対して下流側Ｓｄの第二上流側領域Ｒｕ２に、周方向Ｄｃに並んで形成されている。第二上流側領域Ｒｕ２の上流側部分は、第一上流側領域Ｒｕ１の下流側部分と軸方向Ｄａで重なっている。よって、第二上流側通路４２の上流側部分は、第一上流側通路４１の下流側部分と軸方向Ｄａで重なり、周方向Ｄｃでズレている。
【００６０】
複数の第一下流側通路４３は、第二上流側領域Ｒｕ２に対して下流側Ｓｄの第一下流側領域Ｒｄ１に、周方向Ｄｃに並んで形成されている。第一下流側領域Ｒｄ１の上流側部分は、第二上流側領域Ｒｕ２の下流側部分と軸方向Ｄａで重なっている。よって、第一下流側通路４３の上流側部分は、第二上流側通路４２の下流側部分と軸方向Ｄａで重なり、周方向Ｄｃでズレている。
【００６１】
複数の第二下流側通路４４は、第一下流側領域Ｒｄ１に対して下流側Ｓｄの第二下流側領域Ｒｄ２に、周方向Ｄｃに並んで形成されている。この第二下流側領域Ｒｄ２は、胴体部３０の最も下流側Ｓｄの領域である。第二下流側領域Ｒｄ２の上流側部分は、第一下流側領域Ｒｄ１の下流側部分と軸方向Ｄａで重なっている。よって、第二下流側通路４４の上流側部分は、第一下流側通路４３の下流側部分と軸方向Ｄａで重なり、周方向Ｄｃでズレている。
【００６２】
胴体部３０には、軸方向Ｄａに延びる接合部３８が形成されている。この接合部３８は、図３を用いて前述したように、複数の合板３１の周方向Ｄｃの端相互を接合することで形成される。第一〜第五接合側通路４５〜４９は、いずれも接合部３８に沿って配置されている。第一〜第五接合側通路４５〜４９は、いずれも、周方向Ｄｃで、他の通路４１〜４４よりも接合部３８に近い。第一接合側通路４５、第二接合側通路４６、第三接合側通路４７、第四接合側通路４８、第五接合側通路４９は、この順序で、胴体部３０の上流側Ｓｕから下流側Ｓｄに向かって並んで配置されている。
【００６３】
第一上流側通路４１の軸方向Ｄａの長さと第二上流側通路４２の軸方向Ｄａの長さは、いずれもＬ１である。なお、以下では、通路の軸方向Ｄａの長さを通路長さとする。また、第一下流側通路４３の通路長さと第二下流側通路４４の通路長さは、いずれもＬ２である。本実施形態では、通路長さＬ１と通路長さＬ２とは同じである。よって、第一上流側通路４１の通路長さ、第二上流側通路４２の通路長さ、第一下流側通路４３の通路長さ、第二下流側通路４４の通路長さは、互いに同じ通路長さである。
【００６４】
第一接合側通路４５、第二接合側通路４６、第三接合側通路４７の通路長さは、いずれも、Ｌ３である。また、これらの接合側通路４５〜４７よりも下流側Ｓｄに配置されている第四接合側通路４８、第五接合側通路４９の通路長さは、いずれも、Ｌ４である。通路長さＬ３は、通路長さＬ１，Ｌ２よりも短い。また、通路長さＬ４は、通路長さＬ３よりさらに短い。よって、各接合側通路４５〜４９の通路長さＬ３，Ｌ４は、いずれも、周方向Ｄｃで隣接するいずれの通路４１〜４４の通路長さより短い。
【００６５】
胴体部３０に形成されている冷却通路３５は、いずれも、冷却通路３５の下流端部に入口３５ｉが形成され、冷却通路３５の上流端部に出口３５ｏが形成されている。このため、胴体部３０に形成されている各冷却通路３５には、圧縮空気Ａが燃焼器４の下流側Ｓｄから上流側Ｓｕへ流れる。よって、各冷却通路３５内の空気は、燃焼ガス流路２１を流れる燃焼ガスＧとは逆向きに流れる。
【００６６】
第一上流側通路４１及び第二上流側通路４２の軸方向Ｄａに垂直な断面での面積は、図５に示すように、いずれもＳ１である。なお、以下では、通路の軸方向Ｄａに垂直な断面での面積を通路断面積とする。また、単位周方向長さＬｃの周方向領域内に配置されている第一上流側通路４１の数と第二上流側通路４２の数とは同じである。
【００６７】
第一下流側通路４３及び第二下流側通路４４の通路断面積は、図６に示すように、いずれもＳ２である。通路面積Ｓ２は、通路断面積Ｓ１より大きい。また、単位周方向長さＬｃの周方向領域内に配置されている第一下流側通路４３の数及び第二下流側通路４４の数とは同じである。
【００６８】
よって、本実施形態において、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ第一下流側領域Ｒｄ１内に配置されている複数の第一下流側通路４３の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第一上流側領域Ｒｕ１内に配置されている複数の第一上流側通路４１の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。同様に、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第一下流側領域Ｒｄ１内に配置されている複数の第一下流側通路４３の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二上流側領域Ｒｕ２内に配置されている複数の第二上流側通路４２の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。また、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二下流側領域Ｒｄ２内に配置されている複数の第二下流側通路４４の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第一上流側領域Ｒｕ１内に配置されている複数の第一上流側通路４１の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。同様に、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二下流側領域Ｒｄ２内に配置されている複数の第二下流側通路４４の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二上流側領域Ｒｕ２内に配置されている複数の第二上流側通路４２の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。
【００６９】
図７に示すように、第一〜第五接合側通路４５〜４９の通路断面積は、いずれも、Ｓ３である。この通路断面積Ｓ３は、通路断面積Ｓ１，Ｓ２より大きい。なお、図５〜図７に示す例では、各通路の高さを一定にして、各通路の幅を変えることで、各通路相互での通路断面積を変えている。しかしながら、各通路の幅を一定にして、各通路の高さを変えることで、各通路相互での通路断面積を変えてもよい。
【００７０】
図４に示すように、出口フランジ部５０に形成されている冷却通路５５、つまり出口フランジ通路５５は、いずれも、出口フランジ通路５５の上流端に入口５５ｉが形成され、出口フランジ通路５５の下流端に出口５５ｏが形成されている。この出口５５ｏは、胴体部３０に形成されている冷却通路３５の出口３５ｏと異なり、前述したように、フランジ５３の下流端面で開口している。このため、出口フランジ部５０に形成されている各出口フランジ通路５５内の空気は、燃焼ガスＧと同様に、燃焼器４の上流側Ｓｕから下流側Ｓｄへ流れ、フランジ５３の下流端面から外部へ流出する。
【００７１】
次に、以上で説明したトランジションピース２０内での現象、及びこのトランジションピース２０の作用について説明する。
【００７２】
トランジションピース２０内には、燃料供給器の複数のバーナ１１から圧縮空気Ａと共に燃料Ｆが噴射される。燃料Ｆは、この圧縮空気Ａ中で燃焼する。この燃料Ｆの燃焼により高温の燃焼ガスＧが生成される。燃焼ガスＧは、トランジションピース２０内を下流側Ｓｄに流れ、タービン５の燃焼ガス流路内に流入する。
【００７３】
燃料の燃焼は、下流側Ｓｄに向かうに連れて進行する。このため、トランジションピース２０内の燃焼ガス流路２１では、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が高温になる。よって、トランジションピース２０は、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が高温のガスに晒される。また、前述したように、トランジションピース２０内の燃焼ガス流路２１は、上流側Ｓｕから下流側Ｓｄに向かうに連れて次第に狭まっている。このため、燃焼ガス流路２１内では、上流側Ｓｕより下流側Ｓｄの方がガス流速が高まる。よって、トランジションピース２０は、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方がガスとの熱伝達率が高まる。
【００７４】
以上のように、トランジションピース２０は、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が高温のガスに晒される上に、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方がガスとの熱伝達率が高まるため、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が加熱され易い。
【００７５】
そこで、本実施形態では、胴体部３０の複数の冷却通路３５には、燃焼器４の下流側Ｓｄから上流側Ｓｕへ空気を流し、各冷却通路３５中における下流側Ｓｄの部分を効率的にに冷却する。
【００７６】
また、本実施形態では、前述したように、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ下流側領域Ｒｄ内に配置されている複数の下流側通路４３，４４の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積を、同周方向領域Ｒｃ内で且つ上流側領域Ｒｕ内に配置されている複数の上流側通路４１，４２の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きくしている。このため、本実施形態では、上流側通路４１，４２を流れる空気の流量よりも、下流側通路４３，４４を流れる空気の流量が多くなり、上流側領域Ｒｕの冷却能力よりも下流側領域Ｒｄの冷却能力が高まる。一方で、本実施形態では、下流側領域Ｒｄよりも加熱されない上流側領域Ｒｕ内の上流側通路４１，４２を流れる空気の流量を少なくして、上流側領域Ｒｕの冷却能力を抑えている。
【００７７】
図７に示すように、周方向Ｄｃで隣接する二つの冷却通路３５のうち、二つの冷却通路３５間に接合部３８が配置されている二つの冷却通路３５の間隔は、他の二つの冷却通路３５の間隔よりも広くなる。このため、接合部３８が間に配置されている二つの冷却通路３５の相互間における単位周方向長さＬｃ当りの空気による冷却能力が低下する。
【００７８】
そこで、本実施形態では、周方向Ｄｃで接合部３８に最も近い冷却通路３５である接合側通路４５〜４９の通路断面積Ｓ３を、この接合側通路４５〜４９に周方向Ｄｃで隣接する他の冷却通路４１〜４４の通路断面積Ｓ１又はＳ２よりも大きくしている。さらに、本実施形態では、図４に示すように、周方向Ｄｃで接合部３８に最も近い冷却通路３５である接合側通路４５〜４９の通路長さＬ３，Ｌ４を、この接合側通路４５〜４９に周方向Ｄｃで隣接する他の冷却通路４１〜４４の通路長さＬ１及びＬ２よりも短くしている。通路長さが短いと、通路長さが長い場合と比べて、この通路を流れる過程での冷却媒体に対する加熱量が少なくなる。よって、冷却媒体に対する加熱量が少ない通路長さが短い冷却通路の方が、通路長さが長い冷却通路よりも冷却媒体の温度が低いので、冷却能力が高くなる。このため、本実施形態では、接合側通路４５〜４９の冷却能力が高まり、接合部３８が間に配置されている二つの冷却通路４５〜４９の相互間を他の二つの冷却通路４１〜４４相互間と同等に冷却することができる。
【００７９】
従って、本実施形態では、トランジションピース２０全体が一定温度以下になり、しかも温度の均一化が図られ、トランジションピース２０の耐久性を確保することができる。さらに、本実施形態では、加熱量の多い領域内の冷却通路３５を流れる冷却媒体の流量を多くする一方で、加熱量の少ない領域内の冷却通路３５を流れる冷却媒体の流量を少なくしているので、全体として、冷却媒体の流量を抑えることができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、第一上流側通路４１の通路断面積と第二上流側通路４２の通路断面積とは同じである。しかしながら、第二上流側通路４２の通路断面積を第一上流側通路４１の通路断面積より大きくしてもよい。また、第一下流側通路４３の通路断面積と第二下流側通路４４の通路断面積とは同じである。しかしながら、第二下流側通路４４の通路断面積を第一下流側通路４３の通路断面積より大きくしてもよい。
【００８１】
また、本実施形態では、第二上流側通路４２の上流側部分は、第一上流側通路４１の下流側部分と軸方向Ｄａで重なっている。第一下流側通路４３の上流側部分は、第二上流側通路４２の下流側部分と軸方向Ｄａで重なっている。第二下流側通路４４の上流側部分は、第一下流側通路４３の下流側部分と軸方向Ｄａで重なっている。しかしながら、これらの冷却通路４１〜４４は、軸方向Ｄａで重なっていなくてもよい。
【００８２】
「トランジションピースの第二実施形態」
第二実施形態のトランジションピースについて、図８〜図１０を参照して説明する。
【００８３】
第一実施形態のトランジションピース２０では、下流側通路４３，４４の通路断面積を上流側通路４１，４２の通路断面積よりも大きくしている。一方、本実施形態のトランジションピース２０ａでは、図８に示すように、下流側通路４３ａ，４４ａの通路断面積と上流側通路４１ａ，４２ａの通路断面積とが同じであるものの、単位周方向長さＬｃ当りの下流側通路４３ａ，４４ａの数を単位周方向長さＬｃ当りの上流側通路４１ａ，４２ａの数よりも多くしている。本実施形態のトランジションピース２０ａは、係る点で第一実施形態と異なり、他の構成に関しては第一実施形態の構成と同様である。
【００８４】
本実施形態のトランジションピース２０ａにも、第一実施形態のトランジションピース２０と同様、複数の第一上流側通路４１ａ、複数の第二上流側通路４２ａ、複数の第一下流側通路４３ａ、複数の第二下流側通路４４ａ、複数の第一〜第五接合側通路４５〜４９、複数の出口フランジ通路５５が形成されている。
【００８５】
第一上流側通路４１ａの通路長さ、第二上流側通路４２ａの通路長さは、いずれもＬ１aである。また、第一下流側通路４３ａの通路長さと第二下流側通路４４ａの通路長さは、いずれもＬ２ａである。本実施形態では、通路長さＬ１ａと通路長さＬ２ａとは同じである。
【００８６】
第一上流側通路４１ａ及び第二上流側通路４２ａの通路断面積は、図９に示すように、いずれもＳ１である。また、第一下流側通路４３ａ及び第二下流側通路４４ａの通路断面積は、図１０に示すように、第一上流側通路４１ａ及び第二上流側通路４２ａの通路断面積と同じＳ１である。しかしながら、単位周方向長さＬｃ当りの第一下流側通路４３ａ及び第二下流側通路４４ａの数は、単位周方向長さＬｃ当りの第一上流側通路４１ａ及び第二上流側通路４２ａの数よりも多い。
【００８７】
よって、本実施形態においても、第一実施形態と同様、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ第一下流側領域Ｒｄ１ａ内に配置されている複数の第一下流側通路４３ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第一上流側領域Ｒｕ１ａ内に配置されている複数の第一上流側通路４１ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。同様に、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第一下流側領域Ｒｄ１ａ内に配置されている複数の第一下流側通路４３ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二上流側領域Ｒｕ２ａ内に配置されている複数の第二上流側通路４２ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。また、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二下流側領域Ｒｄ２ａ内に配置されている複数の第二下流側通路４４ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第一上流側領域Ｒｕ１ａ内に配置されている複数の第一上流側通路４１ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。同様に、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二下流側領域Ｒｄ２ａ内に配置されている複数の第二下流側通路４４ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ第二上流側領域Ｒｕ２ａ内に配置されている複数の第二上流側通路４２ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。
【００８８】
次に、本実施形態のトランジションピース２０ａの作用について説明する。
【００８９】
前述したように、トランジションピースは、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が高温のガスに晒される上に、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方がガスとの熱伝達率が高まるため、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が加熱され易い。
【００９０】
そこで、本実施形態では、単位周方向長さＬｃ当りの下流側通路４３ａ，４４ａの数を多くすることで、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ下流側領域Ｒｄａ内に配置されている複数の下流側通路４３ａ，４４ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積を、同周方向領域Ｒｃ内で且つ上流側領域Ｒｕａ内に配置されている複数の上流側通路４１ａ，４２ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きくしている。このため、本実施形態では、上流側領域Ｒｕａ内の上流側通路４１ａ，４２ａを流れる空気の総流量よりも、下流側領域Ｒｄａ内の下流側通路４３ａ，４４ａを流れる空気の総流量が多くなり、上流側領域Ｒｕａの冷却能力よりも下流側領域Ｒｄａの冷却能力が高まる。一方で、本実施形態では、下流側領域Ｒｄａよりも加熱されない上流側領域Ｒｕａ内の上流側通路４１ａ，４２ａを流れる空気の総流量を少なくして、上流側領域Ｒｕａの冷却能力を抑えている。
【００９１】
従って、本実施形態でも、トランジションピース２０ａの耐久性を確保できると共に、冷却媒体の流量を抑えることができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、単位周方向長さＬｃ当たりの第一上流側通路４１ａの数と第二上流側通路４２ａの数とは同じである。しかしながら、単位周方向長さＬｃ当たりの第二上流側通路４２ａの数を第一上流側通路４１ａの数より多くしてもよい。また、単位周方向長さＬｃ当たりの第一下流側通路４３ａの数と第二下流側通路４４ａの数とは同じである。しかしながら、単位周方向長さＬｃ当たりの第二下流側通路４４ａの数を第一下流側通路４３ａの数より大きくしてもよい。
【００９３】
また、本実施形態において、第一下流側通路４３ａ及び第二下流側通路４４ａの通路断面積を、第一実施形態と同様に、第一上流側通路４１ａ及び第二上流側通路４２ａの通路断面積よりも大きくしてもよい。
【００９４】
「トランジションピースの第三実施形態」
第三実施形態のトランジションピースについて、図１１を参照して説明する。
【００９５】
第一実施形態のトランジションピース２０では、下流側通路４３，４４の通路断面積を上流側通路４１，４２の通路断面積よりも大きくしている。一方、本実施形態のトランジションピース２０ｂでは、下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路断面積と上流側通路４１ｂ，４２ｂの通路断面積とは同じであるものの、下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さを上流側通路４１ｂ，４２ｂの通路長さよりも短くしている。本実施形態のトランジションピース２０ｂは、係る点で第一実施形態と異なり、他の構成に関しては第一実施形態の構成と同様である。
【００９６】
本実施形態のトランジションピース２０ｂにも、第一実施形態のトランジションピース２０と同様、複数の第一上流側通路４１ｂ、複数の第二上流側通路４２ｂ、複数の第一下流側通路４３ｂ、複数の第二下流側通路４４ｂ、複数の第一〜第五接合側通路４５〜４９、複数の出口フランジ通路５５が形成されている。
【００９７】
第一上流側通路４１ｂの通路長さ、第二上流側通路４２ｂの通路長さは、いずれもＬ１ｂである。また、第一下流側通路４３ｂの通路長さと第二下流側通路４４ｂの通路長さは、いずれもＬ２ｂである。本実施形態において、通路長さＬ２ｂは、通路長さＬ１ｂより短い。
【００９８】
第一実施形態と同様、第一接合側通路４５、第二接合側通路４６、第三接合側通路４７の通路長さは、いずれも、Ｌ３である。また、これらの接合側通路４５〜４７よりも下流側Ｓｄに配置されている第四接合側通路４８、第五接合側通路４９の通路長さ、いずれも、Ｌ４である。通路長さＬ３は、通路長さＬ１ｂよりも短い。また、通路長さＬ４は、通路長さＬ３及び通路長さＬ２ｂより短い。よって、各接合側通路４５〜４９の通路長さは、いずれも、周方向Ｄｃで隣接するいずれの通路の通路長さより短い。なお、通路長さＬ３は、通路長さＬ１ｂよりも短ければ、通路長さＬ２ｂより長くてもよいし、通路長さＬ２ｂより短くてもよい。
【００９９】
第一上流側通路４１ｂ、第二上流側通路４２ｂ、第一下流側通路４３ｂ及び第二下流側通路４４ｂの通路断面積は、いずれも、Ｓ１である。また、単位周方向長さＬｃ当りの第一下流側通路４３ｂの数、第二下流側通路４４ｂの数、第一上流側通路４１ｂの数、第二上流側通路４２ｂの数とは、第一実施形態と同様、互いに同じである。
【０１００】
よって、本実施形態では、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ下流側領域Ｒｄ１ｂ，Ｒｄ２ｂ内に配置されている下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さＬ２ｂに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ２ｂ）は、同周方向領域Ｒｃ内で且つ上流側領域Ｒｕ１ｂ，Ｒｕ２ｂ内に配置されている上流側通路４１ｂ，４２ｂの通路長さＬ１ｂに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ１ｂ）よりも大きくなる。
【０１０１】
次に、本実施形態のトランジションピース２０ｂの作用について説明する。
【０１０２】
繰り返すことになるが、トランジションピースは、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が高温のガスに晒される上に、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方がガスとの熱伝達率が高まるため、上流側Ｓｕよりも下流側Ｓｄの方が加熱され易い。
【０１０３】
前述したように、通路長さが短い冷却通路の方が通路長さが長い冷却通路よりも冷却能力が高くなる。そこで、本実施形態では、下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さＬ２ｂを上流側通路４１ｂ，４２ｂの通路長さＬ１ｂよりも短くしている。
【０１０４】
従って、本実施形態でも、トランジションピース２０ｂの耐久性を確保できると共に、冷却媒体の流量を抑えることができる。
【０１０５】
なお、本実施形態では、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ下流側領域Ｒｄ１ｂ，Ｒｄ２ｂ内に配置されている下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さＬ２ｂに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ２ｂ）を大きくする方法として、下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さＬ２ｂを上流側通路４１ｂ，４２ｂの通路長さＬ１ｂよりも短くする方法を採用している。しかしながら、下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路断面積を上流側通路４１ｂ，４２ｂの通路断面積よりも大きくする方法を採用しても、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ下流側領域Ｒｄ１ｂ，Ｒｄ２ｂ内に配置されている下流側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さに対する通路断面積の割合を大きくすることができる。よって、第一実施形態は、一部の周方向領域Ｒｃ内で且つ下流側領域Ｒｄ内に配置されている下流側通路４３，４４の通路長さＬ２に対する通路断面積Ｓ２の割合（Ｓ２／Ｌ２）が、同周方向領域Ｒｃ内で且つ上流側領域Ｒｕ内に配置されている上流側通路４１，４２の通路長さＬ１に対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ１）よりも大きくなっていると言える。
【０１０６】
本実施形態では、第一上流側通路４１ｂの通路長さと第二上流側通路４２ｂの通路長さとは同じである。しかしながら、第二上流側通路４２ｂの通路長さを第一上流側通路４１ｂの通路長さより短くしてもよい。また、本実施形態では、第一下流側通路４３ｂの通路長さと第二下流側通路４４ｂの通路長さとは同じである。しかしながら、第二下流側通路４４ｂの通路長さを第一下流側通路４３ｂの通路長さより短くしてもよい。
【０１０７】
また、本実施形態においても、第一下流側通路４３ｂ及び第二下流側通路４４ｂの通路断面積を、第一実施形態と同様に、第一上流側通路４１ｂ及び第二上流側通路４２ｂの通路断面積よりも大きくしてもよい。また、本実施形態においても、第一下流側通路４３ｂ及び第二下流側通路４４ｂの数を、第二実施形態と同様に、第一上流側通路４１ｂ及び第二上流側通路４２ｂの数より多くしてもよい。
【０１０８】
「トランジションピースの第四実施形態」
第四実施形態のトランジションピースについて、図１２を参照して説明する。
【０１０９】
トランジションピース２０には、図２及び図３を用いて前述したように、ガスタービンロータ８と対向するロータ側領域Ｒｃｒと、ガスタービン車室９の内周面と対向する車室側領域Ｒｃｃとがある。ガスタービンの回転軸線Ａｒを基準にした径方向で、トランジションピース２０の径方向内側には、圧縮機１の吐出口１ｏが存在する。このため、トランジションピース２０のロータ側領域Ｒｃｒには、圧縮機１から流出した直後の流速の高い圧縮空気Ａが直接吹き付けられる。一方、トランジションピース２０の径方向外側では、圧縮空気Ａが滞留しているので、圧縮空気Ａの流速は低い。よって、トランジションピース２０の外周側に存在する圧縮空気Ａとこのトランジションピース２０との熱伝達率は、トランジションピース２０における周方向Ｄｃの各領域のうち、ロータ側領域Ｒｃｒが高く、車室側領域Ｒｃｃが低くなる。この結果、トランジションピース２０の外周側に存在する圧縮空気Ａによるトランジションピース２０の冷却効果は、トランジションピース２０における周方向Ｄｃの各領域のうち、ロータ側領域Ｒｃｒが高く、車室側領域Ｒｃｃが低くなる。
【０１１０】
そこで、本実施形態のトランジションピース２０ｃでは、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路断面積をロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路断面積よりも大きくしている。本実施形態のトランジションピース２０ｃは、係る点で第一実施形態と異なり、他の構成に関しては第一実施形態の構成と同様である。従って、本実施形態でも、第一実施形態と基本的に同様の効果を奏する。
【０１１１】
本実施形態のトランジションピース２０ｃにも、第一実施形態のトランジションピース２０と同様、複数の第一上流側通路４１，４１ｃ、複数の第二上流側通路４２，４２ｃ、複数の第一下流側通路４３，４３ｃ、複数の第二下流側通路４４，４４ｃ、複数の第一〜第五接合側通路４５〜４９、複数の出口フランジ通路５５が形成されている。
【０１１２】
本実施形態では、第一上流側通路４１，４１ｃとして、車室側領域Ｒｃｃ内に存在する第一上流車室側通路４１ｃと、車室側領域Ｒｃｃを除く一方でロータ側領域Ｒｃｒを含む領域内に存在する第一上流ロータ側通路４１とがある。同様に、第二上流側通路４２，４２ｃとして、車室側領域Ｒｃｃ内に存在する第二上流車室側通路４２ｃと、車室側領域Ｒｃｃを除く一方でロータ側領域Ｒｃｒを含む領域内に存在する第二上流ロータ側通路４２とがある。また、第一下流側通路４３，４３ｃとしては、車室側領域Ｒｃｃ内に存在する第一下流車室側通路４３ｃと、車室側領域Ｒｃｃを除く一方でロータ側領域Ｒｃｒを含む領域内に存在する第一下流ロータ側通路４３とがある。同様に、第二下流側通路４４，４４ｃとして、車室側領域Ｒｃｃ内に存在する第二下流車室側通路４４ｃと、車室側領域Ｒｃｃを除く一方でロータ側領域Ｒｃｒを含む領域内に存在する第二下流ロータ側通路４４とがある。
【０１１３】
第一上流車室側通路４１ｃの通路長さ、第一上流ロータ側通路４１の通路長さ、第二上流車室側通路４２ｃの通路長さ、第二上流ロータ側通路４２の通路長さは、第一実施形態と同様、いずれもＬ１である。また、第一下流車室側通路４３ｃの通路長さ、第一下流ロータ側通路４３の通路長さ、第二下流車室側通路４４ｃの通路長さ、第二下流ロータ側通路４４の通路長さは、いずれもＬ２である。本実施形態でも、通路長さＬ１と通路長さＬ２とは同じである。また、単位周方向長さＬｃ当りの第一上流車室側通路４１ｃの数、第一上流ロータ側通路４１の数、第二上流車室側通路４２ｃの数、第二上流ロータ側通路４２の数は、互いに同じである。
【０１１４】
第一上流ロータ側通路４１及び第二上流ロータ側通路４２の通路断面積は、第一実施形態の第一上流側通路４１及び第二上流側通路４２の通路断面積と同様、Ｓ１である。第一下流ロータ側通路４３及び第二下流ロータ側通路４４の通路断面積は、第一実施形態の第一下流側通路４３及び第二下流側通路４４の通路断面積と同様、Ｓ２である。このため、第一下流ロータ側通路４３及び第二下流ロータ側通路４４の通路断面積Ｓ２は、第一上流ロータ側通路４１及び第二上流ロータ側通路４２の通路断面積Ｓ１より大きい。
【０１１５】
第一上流車室側通路４１ｃ及び第二上流車室側通路４２ｃの通路断面積は、第一上流ロータ側通路４１及び第二上流ロータ側通路４２の通路断面積Ｓ１より大きいＳ１ａである。第一下流車室側通路４３ｃ及び第二下流車室側通路４４ｃの通路断面積は、第一下流ロータ側通路４３及び第二下流ロータ側通路４４の通路断面積Ｓ２より大きいＳ２ａである。第一下流車室側通路４３ｃ及び第二下流車室側通路４４ｃの通路断面積Ｓ２ａは、第一上流車室側通路４１ｃ及び第二上流車室側通路４２ｃの通路断面積Ｓ１ａより大きい。なお、第一上流車室側通路４１ｃ及び第二上流車室側通路４２ｃの通路断面積Ｓ１ａは、第一上流ロータ側通路４１及び第二上流ロータ側通路４２の通路断面積Ｓ１より大きく、且つ第一下流車室側通路４３ｃ及び第二下流車室側通路４４ｃの通路断面積Ｓ２ａより小さければ、第一下流ロータ側通路４３及び第二下流ロータ側通路４４の通路断面積Ｓ２より大きくても、小さくてもよい。
【０１１６】
よって、本実施形態において、軸方向Ｄａの一部の領域である第一下流側領域Ｒｄ１内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第一下流車室側通路４３ｃの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、第一下流側領域Ｒｄ１内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第一下流ロータ側通路４３の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。同様に、軸方向Ｄａの一部の領域である第二下流側領域Ｒｄ２内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第二下流車室側通路４４ｃの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、第二下流側領域Ｒｄ２内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第二下流ロータ側通路４４の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。また、本実施形態において、軸方向Ｄａの一部の領域である第一上流側領域Ｒｕ１内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第一上流車室側通路４１ｃの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、第一上流側領域Ｒｕ１内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第一上流ロータ側通路４１の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。同様に、軸方向Ｄａの一部の領域である第二上流側領域Ｒｕ２内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第二上流車室側通路４２ｃの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積は、第二上流側領域Ｒｕ２内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第二上流ロータ側通路４２の単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。
【０１１７】
このため、本実施形態では、ロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５を流れる空気の流量よりも、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５を流れる空気の流量が多くなり、ロータ側領域Ｒｃｒの冷却能力よりも車室側領域Ｒｃｃの冷却能力が高まる。よって、本実施形態では、第一実施形態よりも、さらに、トランジションピース２０ｃの耐久性を向上させることができると共に、冷却媒体の流量を抑えることができる。
【０１１８】
「トランジションピースの第五実施形態」
第五実施形態のトランジションピースについて、図１３〜図１７を参照して説明する。
【０１１９】
第四実施形態のトランジションピース２０ｃでは、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路断面積をロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路断面積よりも大きくしている。一方、本実施形態のトランジションピース２０ｄでは、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路断面積とロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路断面積とが同じであるものの、単位周方向長さＬｃ当りの車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の数を単位周方向長さＬｃ当たりのロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の数よりも多くしている。本実施形態のトランジションピース２０ｄは、係る点で第四実施形態と異なり、他の構成に関しては第四実施形態の構成と同様である。
【０１２０】
本実施形態のトランジションピース２０ｄにも、第四実施形態のトランジションピース２０ｃと同様、複数の第一上流車室側通路４１ｄ、複数の第一上流ロータ側通路４１ａ、複数の第二上流車室側通路４２ｄ、複数の第二上流ロータ側通路４２ａ、複数の第一下流車室側通路４３ｄ、複数の第一下流ロータ側通路４３ａ、複数の第二下流車室側通路４４ｄ、複数の第二下流ロータ側通路４４ａ、複数の第一〜第五接合側通路４５〜４９、複数の出口フランジ通路５５が形成されている。
【０１２１】
第一上流車室側通路４１ｄの通路長さ、第一上流ロータ側通路４１ａの通路長さ、第二上流車室側通路４２ｄの通路長さ、第二上流ロータ側通路４２ａの通路長さは、いずれも第二実施形態と同様、Ｌ１ａである。また、第一下流車室側通路４３ｄの通路長さ、第一下流ロータ側通路４３ａの通路長さ、第二下流車室側通路４４ｄの通路長さ、第二下流ロータ側通路４４ａの通路長さは、いずれも第二実施形態と同様Ｌ２ａである。本実施形態でも、第二実施形態と同様、通路長さＬ１ａと通路長さＬ２ａとは同じである。
【０１２２】
第一上流車室側通路４１ｄの通路断面積、第一上流ロータ側通路４１ａの通路断面積、第二上流車室側通路４２ｄの通路断面積、第二上流ロータ側通路４２ａの通路断面積、第一下流車室側通路４３ｄの通路断面積、第一下流ロータ側通路４３ａの通路断面積、第二下流車室側通路４４ｄの通路断面積、第二下流ロータ側通路４４ａの通路断面積は、図１４〜図１７に示すように、いずれもＳ１である。しかしながら、第二実施形態と同様、単位周方向長さＬｃ２当りの第一下流ロータ側通路４３ａ及び第二下流ロータ側通路４４ａの数は、単位周方向長さＬｃ２当りの第一上流ロータ側通路４１ａ及び第二上流ロータ側通路４２ａの数よりも多い（図１４及び図１６参照）。また、単位周方向長さＬｃ２当りの第一下流車室側通路４３ｄ及び第二下流車室側通路４４ｄの数は、単位周方向長さＬｃ２当りの第一上流車室側通路４１ｄ及び第二上流車室側通路４２ｄの数よりも多い（図１５及び図１７参照）。さらに、本実施形態では、単位周方向長さＬｃ２当りの第一上流車室側通路４１ｄ及び第二上流車室側通路４２ｄの数は、単位周方向長さＬｃ２当りの第一上流ロータ側通路４１ａ及び第二上流ロータ側通路４２ａの数よりも多い（図１４及び図１５参照）。また、単位周方向長さＬｃ２当りの第一下流車室側通路４３ｄ及び第二下流車室側通路４４ｄの数は、単位周方向長さＬｃ２当りの第一下流ロータ側通路４３ａ及び第二下流ロータ側通路４４ａの数よりも多い（図１６及び図１７参照）。
【０１２３】
よって、本実施形態においても、第四実施形態と同様、第一下流側領域Ｒｄ１ａ内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第一下流車室側通路４３ｄの単位周方向長さＬｃ２当たりの総断面積は、第一下流側領域Ｒｄ１ａ内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第一下流ロータ側通路４３ａの単位周方向長さＬｃ２当たりの総断面積よりも大きい。同様に、第二下流側領域Ｒｄ２ａ内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第二下流車室側通路４４ｄの単位周方向長さＬｃ２当たりの総断面積は、第二下流側領域Ｒｄ２ａ内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第二下流ロータ側通路４４ａの単位周方向長さＬｃ２当たりの総断面積よりも大きい。また、本実施形態において、第一上流側領域Ｒｕ１ａ内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第一上流車室側通路４１ｄの単位周方向長さＬｃ２当たりの総断面積は、第一上流側領域Ｒｕ１ａ内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第一上流ロータ側通路４１ａの単位周方向長さＬｃ２当たりの総断面積よりも大きい。同様に、第二上流側領域Ｒｕ２ａ内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている複数の第二上流車室側通路４２ｄの単位周方向長さＬｃ２当たりの総断面積は、第二上流側領域Ｒｕ２ａ内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている複数の第二上流ロータ側通路４２ａの単位周方向長さＬｃ当たりの総断面積よりも大きい。
【０１２４】
このため、本実施形態でも、第四実施形態と同様、ロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５を流れる空気の流量よりも、車室側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５を流れる空気の流量が多くなり、ロータ側領域Ｒｃｒの冷却能力よりも車室側領域Ｒｃｃの冷却能力を高めることができる。
【０１２５】
「トランジションピースの第六実施形態」
第六実施形態のトランジションピースについて、図１８を参照して説明する。
【０１２６】
第四実施形態のトランジションピース２０ｃでは、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路断面積をロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路断面積よりも大きくしている。一方、本実施形態のトランジションピース２０ｅでは、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路断面積とロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路断面積とが同じであるものの、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路長さをロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路長さよりも短くしている。本実施形態のトランジションピース２０ｅは、係る点で第四実施形態と異なり、他の構成に関しては第四実施形態の構成と同様である。
【０１２７】
本実施形態のトランジションピース２０ｅにも、第四実施形態のトランジションピース２０ｃと同様、複数の第一上流車室側通路４１ｅ、複数の第一上流ロータ側通路４１ｂ、複数の第二上流車室側通路４２ｅ、複数の第二上流ロータ側通路４２ｂ、複数の第一下流車室側通路４３ｅ、複数の第一下流ロータ側通路４３ｂ、複数の第二下流車室側通路４４ｅ、複数の第二下流ロータ側通路４４ｂ、複数の第一〜第五接合側通路４５〜４９、複数の出口フランジ通路５５が形成されている。本実施形態のトランジションピース２０ｅには、さらに、複数の第三下流車室側通路４５ｅが形成されている。この第三下流車室側通路４５ｅは、第二下流車室側通路４４ｅに配置されている。
【０１２８】
第一上流ロータ側通路４１ｂの通路長さ、第二上流ロータ側通路４２ｂの通路長さは、第三実施形態と同様、いずれもＬ１ｂである。また、第一下流ロータ側通路４３ｂの通路長さと第二下流ロータ側通路４４ｂの通路長さは、いずれもＬ２ｂである。本実施形態においても、通路長さＬ２ｂは、通路長さＬ１ｂより短い。また、第一上流車室側通路４１ｅの通路長さ、第二上流車室側通路４２ｅの通路長さは、いずれもＬ１ｃである。また、第一下流車室側通路４３ｅの通路長さと第二下流車室側通路４４ｅの通路長さと第三下流車室側通路４５ｅの通路長さは、いずれもＬ２ｃである。通路長さＬ２ｃは、通路長さＬ１ｃより短い。また、通路長さＬ１ｃは、通路長さＬ１ｂより短い。また、通路長さＬ２ｃは、通路長さＬ２ｂより短い。なお、通路長さＬ１ｃは、通路長さＬ１ｂより短かければ、通路長さＬ２ｂより長くても短くてもよい。
【０１２９】
第一上流ロータ側通路４１ｂの通路断面積、第二上流ロータ側通路４２ｂの通路断面積、第一上流車室側通路４１ｅの通路断面積、第二上流車室側通路４２ｅの通路断面積、第一下流ロータ側通路４３ｂの通路断面積、第二下流ロータ側通路４４ｂの通路断面積、第一下流車室側通路４３ｅの通路断面積、第二下流車室側通路４４ｅの通路断面積、第三下流車室側通路４５ｅの通路断面積は、いずれも、Ｓ１（図５、図１１等参照）である。また、単位周方向長さＬｃ当りの第一上流ロータ側通路４１ｂの数、第二上流ロータ側通路４２ｂの数、第一上流車室側通路４１ｅの数、第二上流車室側通路４２ｅの数、第一下流ロータ側通路４３ｂの数、第二下流ロータ側通路４４ｂの数、第一下流車室側通路４３ｅの数、第二下流車室側通路４４ｅの数、第三下流車室側通路４５ｅの数は、第三実施形態と同様、互いに同じである。
【０１３０】
よって、本実施形態では、一部の周方向領域であるロータ側領域Ｒｃｒ内で且つ下流側領域Ｒｄｂ内に配置されている下流ロータ側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さＬ２ｂに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ２ｂ）は、ロータ側領域Ｒｃｒ内で且つ上流側領域Ｒｕｂ内に配置されている上流ロータ側通路４１ｂ，４２ｂの通路長さＬ１ｂに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ１ｂ）よりも大きくなる。また、他の一部の周方向領域である車室側領域Ｒｃｃ内で且つ下流側領域Ｒｄｂ内に配置されている下流車室側通路４３ｅ，４４ｅ，４５ｅの通路長さＬ２ｃに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ２ｃ）は、車室側領域Ｒｃｃ内で且つ上流側領域Ｒｕｂ内に配置されている上流車室側通路４１ｅ，４２ｅの通路長さＬ１ｃに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ１ｃ）よりも大きくなる。さらに、本実施形態では、一部の軸方向領域である上流側領域Ｒｕｂ内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている上流車室側通路４１ｅ，４２ｅの通路長さＬ１ｃに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ１ｃ）は、上流側領域Ｒｕｂ内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている上流ロータ側通路４１ｂ，４２ｂの通路長さＬ１ｂに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ１ｂ）よりも大きくなる。また、一部の軸方向領域である下流側領域Ｒｄｂ内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている下流車室側通路４３ｅ，４４ｅ，４５ｅの通路長さＬ２ｃに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ２ｃ）は、下流側領域Ｒｄｂ内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている下流ロータ側通路４３ｂ，４４ｂの通路長さＬ２ｂに対する通路断面積Ｓ１の割合（Ｓ１／Ｌ２ｂ）よりも大きくなる。
【０１３１】
このため、本実施形態では、第三実施形態と同様、圧縮空気Ａよる下流側領域Ｒｄｂの冷却能力を高めることができる。さらに、本実施形態では、第四及び第五実施形態と同様に、圧縮空気Ａのよる車室側領域Ｒｃｃの冷却能力を高めることができる。
【０１３２】
なお、本実施形態では、一部の軸方向領域内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている冷却通路３５の通路長さに対する通路断面積の割合を大きくする方法として、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路長さＬ１ｃをロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路長さＬ１ｂよりも短くする方法を採用している。しかしながら、車室側領域Ｒｃｃ内の冷却通路３５の通路断面積をロータ側領域Ｒｃｒ内の冷却通路３５の通路断面積よりも大きくする方法を採用しても、同軸方向領域内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている冷却通路３５の通路長さに対する通路断面積の割合を大きくすることができる。よって、第四実施形態は、一部の軸方向領域内で且つ車室側領域Ｒｃｃ内に配置されている冷却通路３５の通路長さに対する通路断面積の割合が、同軸方向領域内で且つロータ側領域Ｒｃｒ内に配置されている冷却通路３５の通路長さに対する通路断面積の割合よりも大きくなっていると言える。
【０１３３】
「各変形例」
第四実施形態における第一上流車室側通路４１ｃ、第二上流車室側通路４２ｃ、第一下流車室側通路４３ｃ、第二下流車室側通路４４ｃとして、第五実施形態の第一上流車室側通路４１ｄ、第二上流車室側通路４２ｄ、第一下流車室側通路４３ｄ、第二下流車室側通路４４ｄを採用してもよい。また、第四実施形態における第一上流車室側通路４１ｃ、第二上流車室側通路４２ｃ、第一下流車室側通路４３ｃ、第二下流車室側通路４４ｃとして、第六実施形態の第一上流車室側通路４１ｅ、第二上流車室側通路４２ｅ、第一下流車室側通路４３ｅ、第二下流車室側通路４４ｅ、第三下流車室側通路４５ｅを採用してもよい。同様に、第五実施形態における第一上流車室側通路４１ｄ、第二上流車室側通路４２ｄ、第一下流車室側通路４３ｄ、第二下流車室側通路４４ｄとして、第四実施形態の第一上流車室側通路４１ｃ、第二上流車室側通路４２ｃ、第一下流車室側通路４３ｃ、第二下流車室側通路４４ｃを採用してもよい。また、第五実施形態における第一上流車室側通路４１ｄ、第二上流車室側通路４２ｄ、第一下流車室側通路４３ｄ、第二下流車室側通路４４ｄとして、第六実施形態の第一上流車室側通路４１ｅ、第二上流車室側通路４２ｅ、第一下流車室側通路４３ｅ、第二下流車室側通路４４ｅ、第三下流車室側通路４５ｅを採用してもよい。また、第六実施形態における第一上流車室側通路４１ｅ、第二上流車室側通路４２ｅ、第一下流車室側通路４３ｅ、第二下流車室側通路４４ｅ、第三下流車室側通路４５ｅとして、第四実施形態の第一上流車室側通路４１ｃ、第二上流車室側通路４２ｃ、第一下流車室側通路４３ｃ、第二下流車室側通路４４ｃを採用してもよい。また、第六実施形態における第一上流車室側通路４１ｅ、第二上流車室側通路４２ｅ、第一下流車室側通路４３ｅ、第二下流車室側通路４４ｅ、第三下流車室側通路４５ｅとして、第五実施形態の第一上流車室側通路４１ｄ、第二上流車室側通路４２ｄ、第一下流車室側通路４３ｄ、第二下流車室側通路４４ｄを採用してもよい。
【０１３４】
以上の各実施形態において、胴体部３０の全ての冷却通路３５は、冷却通路３５の下流端部に入口３５ｉが形成され、冷却通路３５の上流端部に出口３５ｏが形成されている。しかしながら、胴体部３０の形状や、胴体部３０の周りに設けられている付帯物等の関係から、胴体部３０の一部の冷却通路３５に関しては、この冷却通路３５の上流端部に入口が形成され、同冷却通路３５の下流端部に出口が形成されていてもよい。
【０１３５】
以上の各実施形態において、全ての冷却通路３５，５５は、断面積が軸方向Ｄａのいずれの位置でも同一である。しかしながら、いずれかの冷却通路は、軸方向Ｄａの位置変化に伴って断面積が変化してもよい。
【０１３６】
以上の各実施形態において、胴体部３０は、外側板３２と内側板３４とを有する合板３１で形成されている。しかしながら、胴体部３０は、合板３１で形成せず、単板で形成してもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１：圧縮機、４：燃焼器、５:タービン、８：ガスタービンロータ、９：ガスタービン車室、１０：燃料供給器、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ：トランジションピース、２１：燃焼ガス流路、３０：胴体部、３１：合板、３２：外側板、３４：内側板、３５,５５：冷却通路、３５ｉ，５５ｉ：入口、３５ｏ，５５ｏ：出口、３６：遮熱コーティング層、３８：接合部、４１，４１ａ，４１ｂ，３５：第一上流側通路、４２，４２ａ，４２ｂ，３５：第二上流側通路、４３，４３ａ，４３ｂ，３５：第一下流側通路、４４，４４ａ，４４ｂ，３５：第二下流側通路、４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，３５：第一上流車室側通路、４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，３５：第二上流車室側通路、４３ｃ，４３ｄ，４３ｅ，３５：第一下流車室側通路、４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，３５：第二下流車室側通路、４５，３５：第一接合側通路、４６，３５：第二接合側通路、４７，３５：第三接合側通路、４８，３５：第四接合側通路、４９，３５：第五接合側通路、５０：フランジ部、Ａ：圧縮空気、Ａｃ：燃焼器軸線、Ｄａ：軸方向、Ｄｃ：周方向、Ｆ：燃料、Ｇ：燃焼ガス、Ｒｕ１，Ｒｕ１ａ，Ｒｕ１ｂ：第一上流側領域、Ｒｕ２，Ｒｕ２ａ，Ｒｕ２ｂ：第二上流側領域、Ｒｄ１，Ｒｄ１ａ，Ｒｄ１ｂ：第一下流側領域、Ｒｄ２，Ｒｄ２ａ，Ｒｄ２ｂ：第二下流側領域
【図１】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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