(57)【要約】  実施の形態による軸流タービン（１０）は、タービンロータ（１２）を、冷却空間（Ｓ１、Ｓ２）を介して囲む複数の遮熱板（２１）と、遮熱板（２１）をタービンロータ（１２）に支持し、冷却空間（Ｓ１、Ｓ２）を、第１冷却空間（Ｓ１）と第２冷却空間（Ｓ２）とに区画する脚部（４０）と、を備えている。脚部（４０）は、遮熱板（２１）に連結された脚本体部（４１）と、脚本体部（４１）からタービンロータ（１２）の回転軸線に沿う方向に突出して脚本体部（４１）をタービンロータ（１２）に係止する脚係止部（４２）と、を有している。シール部（５０）は、脚係止部（４２）の内周面（４４）と挿入溝（３０）を画定する底面（３２）との間の間隙を通って第１冷却空間（Ｓ１）から第２冷却空間（Ｓ２）への冷却媒体の通流を抑制する。
2016142982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータと静翼翼列との間において周方向に配列され、前記タービンロータを、冷却空間を介して囲む複数の遮熱板と、  対応する前記遮熱板を前記タービンロータに支持し、前記冷却空間を、第１冷却空間と前記第１冷却空間より下流側に配置される第２冷却空間とに区画する脚部と、  前記第１冷却空間に冷却媒体を供給する供給流路と、  前記遮熱板に設けられ、前記第１冷却空間に供給された前記冷却媒体を前記第２冷却空間に案内するとともに前記遮熱板を冷却する案内流路と、  前記第２冷却空間に案内された前記冷却媒体を前記第２冷却空間から排出する排出流路と、  シール部と、を備え、  前記タービンロータは、前記脚部が挿入される挿入溝を有し、  前記脚部は、前記遮熱板に連結された、半径方向に延びる脚本体部と、前記脚本体部の内周側に設けられ、前記脚本体部から前記タービンロータの回転軸線に沿う方向に突出して前記脚本体部を前記タービンロータに係止する脚係止部と、を有し、  前記シール部は、前記脚係止部の内周面と前記挿入溝を画定する底面との間の間隙を通って前記第１冷却空間から前記第２冷却空間への前記冷却媒体の通流を抑制することを特徴とする軸流タービン。
【請求項２】
前記シール部は、前記脚係止部の前記内周面から半径方向内側または半径方向外側に延びる脚シール面と、前記挿入溝を画定する、前記脚シール面に当接可能な溝シール面と、を有し、  前記脚シール面は、前記第１冷却空間内の前記冷却媒体の圧力と前記第２冷却空間内の前記冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じた場合に前記溝シール面に当接することを特徴とする請求項１に記載の軸流タービン。
【請求項３】
前記シール部は、前記脚係止部の前記内周面と前記挿入溝の前記底面との間に設けられたシールフィンを有していることを特徴とする請求項１に記載の軸流タービン。
【請求項４】
前記シールフィンは、付勢部材によって半径方向外側に付勢されていることを特徴とする請求項３に記載の軸流タービン。
【請求項５】
前記挿入溝内に、前記シールフィンが設けられたフィン支持部が挿入され、  前記挿入溝の前記底面から半径方向内側に第２の挿入溝が延び、  前記第２の挿入溝に、前記フィン支持部に連結された第２の脚部が挿入され、  前記第２の脚部と前記第２の挿入溝を画定する底面との間に、前記付勢部材が介在され、  前記シール部は、前記第２の脚部に設けられた、半径方向に延びる第２の脚シール面と、前記第２の挿入溝を画定する、前記第２の脚シール面に当接可能な第２の溝シール面と、を更に有し、  前記第２の脚シール面は、前記第１冷却空間内の前記冷却媒体の圧力と前記第２冷却空間内の前記冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じた場合に前記第２の溝シール面に当接することを特徴とする請求項４に記載の軸流タービン。
【請求項６】
前記シールフィンは、前記挿入溝の前記底面に複数設けられるとともに、前記脚係止部の前記内周面に複数設けられ、  前記挿入溝の前記底面に設けられた前記シールフィンと、前記脚係止部の前記内周面に設けられた前記シールフィンは、前記回転軸線に沿う方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の軸流タービン。
【請求項７】
前記挿入溝の前記底面に、周方向に延びる溝凹部が設けられ、  前記シール部は、前記溝凹部に収容される、前記脚係止部の前記内周面に当接可能なワイヤと、前記溝凹部を画定する、前記ワイヤに当接可能な溝シール面と、を有し、  前記ワイヤは、前記第１冷却空間内の前記冷却媒体の圧力と前記第２冷却空間内の前記冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じた場合に前記溝シール面に当接することを特徴とする請求項１に記載の軸流タービン。
【請求項８】
前記シール部は、前記脚係止部の前記内周面と前記挿入溝の前記底面との間に設けられた快削材層を有していることを特徴とする請求項１に記載の軸流タービン。
【請求項９】
窒素を除去することにより空気から酸素を抽出する酸素製造装置と、  燃料と、前記酸素製造装置により抽出された酸素とを燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、  前記燃焼器により生成された燃焼ガスが、作動流体として供給されて回転駆動する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の前記軸流タービンと、  前記軸流タービンの回転駆動によって発電を行う発電機と、  前記軸流タービンから排出された排出ガスを冷却する冷却器と、  前記冷却器により冷却された排出ガスの水分を分離して除去し、排出ガスを再生する湿分分離器と、  前記湿分分離器により再生された再生ガスを圧縮する圧縮機と、  前記圧縮機により圧縮された再生ガスと、前記軸流タービンから前記冷却器に向う排出ガスとの間で熱交換を行う再生熱交換器と、を備え、  前記再生熱交換器により熱交換された再生ガスは、前記燃焼器に供給されることを特徴とする発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明の実施の形態は、軸流タービンおよび発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、ガスタービンの効率を向上させて運転経済性の改善を図る方法として、タービン性能を向上させることが重要な課題となっている。タービン性能を向上させて高効率化を図る有効な手段の一つとしてタービン入口温度を上昇させることが行われている。【０００３】  タービンは、ケーシングや静翼などの静止部と、タービンロータや動翼などの回転部と、を備えており、静翼と動翼を作動流体が流れて動翼に対して仕事を行い、タービンロータが回転する。一方、静止部と回転部とが接触することを回避するために、静止部と回転部との間には通常間隙が設けられている。このことにより、この間隙を作動流体が流れて、タービン部品のメタル表面が高温の作動流体に曝される。このため、作動流体が高温になると、耐熱合金であっても要求される強度特性を満足することが困難になる場合が起こり得る。また、１０００℃を超える高温の燃焼ガス雰囲気下では、耐熱合金で作製されているタービン部品のメタル表面が、酸化減肉する場合も起こり得る。【０００４】  このようなことを防止するために、タービン部品のメタル表面に遮熱コーティングを施し、高温の作動流体からメタル表面を遮熱することや、冷却媒体を用いてメタル表面を冷却することが行われている。【０００５】  また、タービンロータと静止部との間の間隙を流れる高温の作動流体からタービンロータを隔離するために、回転部であるタービンロータと静止部である静翼との間に遮熱板が設けられた軸流タービンが知られている。この軸流タービンでは、更に、冷却媒体によってタービンロータや遮熱板、動翼が冷却されている。このような遮熱板は、動翼をタービンロータに取り付ける、一般的に知られている方法と同様にして、タービンロータに取り付けることができる。すなわち、タービンロータに周方向に延びる植込み溝が設けられて、この植込み溝の一部に切欠部が形成され、この切欠部を利用して複数の遮熱板が順次植込み溝に挿入される。このようにして、タービンロータを覆う遮熱板を、タービンロータに植え込むことが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−２０３２０号公報
【特許文献２】特開２００７−１２０４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、上述したような軸流タービンにおいて、冷却媒体による遮熱板の冷却が不十分になると、遮熱板の温度が上昇するという問題が起る。この場合、遮熱板の機能が低下し、タービンロータのメタル表面の温度上昇の抑制が困難になり得る。一方、遮熱板の温度が上昇する場合には、冷却媒体の流量を増大させることにより遮熱板の機能低下を抑制することが可能となる。しかしながら、この場合、静翼や動翼を通過する作動流体に混合される冷却媒体の混合量が増大し得る。このため、作動流体の温度が低下して、タービン効率が低下し得る。【０００８】  本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、遮熱板を効果的に冷却することができ、作動流体に混合される冷却媒体の混合量を抑制してタービン効率が低下することを抑制できる軸流タービンおよび発電プラント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】
【０００９】  実施の形態による軸流タービンは、タービンロータと静翼翼列との間において周方向に配列され、タービンロータを、冷却空間を介して囲む複数の遮熱板と、対応する遮熱板をタービンロータに支持し、冷却空間を、第１冷却空間と第１冷却空間より下流側に配置される第２冷却空間とに区画する脚部と、第１冷却空間に冷却媒体を供給する供給流路と、遮熱板に設けられ、第１冷却空間に供給された冷却媒体を第２冷却空間に案内するとともに遮熱板を冷却する案内流路と、第２冷却空間に案内された冷却媒体を第２冷却空間から排出する排出流路と、シール部と、を備えている。タービンロータは、脚部が挿入される挿入溝を有している。脚部は、遮熱板に連結された、半径方向に延びる脚本体部と、脚本体部の内周側に設けられ、脚本体部からタービンロータの回転軸線に沿う方向に突出して脚本体部をタービンロータに係止する脚係止部と、を有している。シール部は、脚係止部の内周面と挿入溝を画定する底面との間の間隙を通って第１冷却空間から第２冷却空間への冷却媒体の通流を抑制する。【００１０】  また、実施の形態による発電プラントは、窒素を除去することにより空気から酸素を抽出する酸素製造装置と、燃料と、酸素製造装置により抽出された酸素とを燃焼させて、燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器により生成された燃焼ガスが、作動流体として供給されて回転駆動する上述した軸流タービンと、軸流タービンの回転駆動によって発電を行う発電機と、を備えている。軸流タービンから排出された排出ガスは、冷却器によって冷却される。冷却器により冷却された排出ガスの水分は、湿分分離器によって分離されて除去され、排出ガスが再生される。湿分分離器により再生された再生ガスは、圧縮機によって圧縮される。圧縮機により圧縮された再生ガスと、軸流タービンから冷却器に向う排出ガスとが、再生熱交換器によって熱交換を行う。再生熱交換器により熱交換された再生ガスは、燃焼器に供給される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施の形態における発電プラントの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の軸流タービンのタービン段落の一例を示す縦方向断面図である。
【図３】図３は、図２の遮熱部材の脚部を示す斜視図である。
【図４】図４は、植込み溝を外周側から見た図である。
【図５】図５は、図２の遮熱部材の組立手順を説明するための図であって、図２のＡ−Ａ線断面に相当する図である。
【図６】図６は、図５に続く遮熱部材の組立手順を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に続く遮熱部材の組立手順を説明するための図である。
【図８】図８は、図７に続く遮熱部材の組立手順を説明するための図である。
【図９】図９は、図２の遮熱部材の脚部の詳細断面を示す図である。
【図１０】図１０は、図９の遮熱部材の断面であって、図８のＢ−Ｂ線断面に相当する断面を示す図である。
【図１１】図１１は、図９の遮熱部材の断面であって、図８のＣ−Ｃ線断面に相当する断面を示す図である。
【図１２】図１２は、図９の変形例を示す図である。
【図１３】図１３は、第２の実施の形態における遮熱部材の脚部の詳細断面を示す図である。
【図１４】図１４は、第３の実施の形態における遮熱部材の脚部の詳細断面を示す図である。
【図１５】図１５は、第４の実施の形態における遮熱部材の脚部の詳細断面を示す図である。
【図１６】図１６は、図１５の変形例を示す図である。
【図１７】図１７は、第５の実施の形態における遮熱部材の脚部の詳細断面を示す図である。
【図１８】図１８は、図１７の変形例を示す図である。
【図１９】図１９は、図１７の他の変形例を示す図である。
【図２０】図２０は、第６の実施の形態における遮熱部材の脚部の詳細断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】  （第１の実施の形態）  図１乃至図１１を用いて、第１の実施の形態における軸流タービンおよび発電プラントについて説明する。ここでは、軸流タービンとして、燃料を酸素燃焼し、高温高圧のＣＯ２で駆動されて、発電とＣＯ２回収とを行うことができるＣＯ２タービンを例にとって説明する。
【００１４】  まず、図１を用いて、軸流タービンが設置される発電プラント１について説明する。
【００１５】  図１に示すように、発電プラント１は、窒素を除去することにより空気から酸素を抽出する酸素製造装置２と、燃焼ガスを生成する燃焼器３と、燃焼器３により生成された燃焼ガスが作動流体として供給されて回転駆動するタービンロータ１２（図２参照）を有する軸流タービン１０と、を備えている。
【００１６】  このうち、燃焼器３には、酸素製造装置２により抽出された酸素が供給されるようになっており、燃焼器３は、この酸素と、燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成するようになっている。燃焼器３において使用される燃料としては、例えば、メタンガス等の窒素を含まない天然ガスを挙げることができる。燃料の燃焼には、窒素を除去した空気、すなわち酸素が使用されることから、燃焼器３において生成される燃焼ガスは、ＣＯ２ガスと水蒸気とを含んでいる。すなわち、燃焼ガスの成分は、ＣＯ２（二酸化炭素）と水になる。このため、燃焼ガスに、ＳＯｘ（硫黄酸化物）やＮＯｘ（窒素酸化物）等のガスが含まれることを抑制できる。
【００１７】  燃焼器３においては、高温の燃焼ガスが生成されるようになっており、例えば、６００℃以上の燃焼ガスが生成されることが好適である。このことにより、発電効率の改善とＣＯ２等のガスの発生量の抑制を図ることができる。なお、燃焼器３には、後述する再生熱交換器５から、当該再生熱交換器５において加熱された再生ガス（具体的には、ＣＯ２ガス、すなわち、ＣＯ２を成分とするガス）が供給され、この供給された再生ガスとともに燃料の燃焼が行われるようになっている。
【００１８】  燃焼器３により生成された燃焼ガスは、作動流体として軸流タービン１０に供給され、後述する動翼１３ａ（図２参照）に対して仕事を行い、タービンロータ１２を回転駆動する。軸流タービン１０のタービンロータ１２には、発電機４が連結されており、タービンロータ１２が回転駆動することによって発電機４が発電を行う。
【００１９】  軸流タービン１０において仕事を行った燃焼ガスは、排出ガスとして軸流タービン１０から排出される。なお、排出ガスは、ＣＯ２ガスと水蒸気とを含んでいる。すなわち、排出ガスの成分も、ＣＯ２と水になる。排出ガスは、軸流タービン１０の下流側に設けられた再生熱交換器５に供給される。また、再生熱交換器５には、後述するＣＯ２ポンプ（圧縮機）８から、比較的低温の再生ガスが供給されるようになっている。このことにより、再生熱交換器５において、再生ガスと排出ガスとが熱交換を行い、比較的高温の排出ガスは冷却される。
【００２０】  再生熱交換器５の下流側には、冷却器６が設けられている。この冷却器６には、再生熱交換器５から冷却された排出ガスが供給され、冷却器６は、この排出ガスを更に冷却する。
【００２１】  冷却器６の下流側には、湿分分離器７が設けられている。この湿分分離器７には、冷却器６により冷却された排出ガスが供給され、湿分分離器７は、この排出ガスの水分を分離して除去する。このことにより、ＣＯ２と水とを成分とする排出ガスから水分が除去され、排出ガスが再生される。すなわち、排出ガスは、ＣＯ２を成分とするガスとして再生ガスに再生される。
【００２２】  湿分分離器７の下流側には、ＣＯ２ポンプ８が設けられている。このＣＯ２ポンプ８には、湿分分離器７により再生された再生ガスが供給され、ＣＯ２ポンプ８は、この再生ガスを圧縮して、再生ガスの圧力が高められる。
【００２３】  圧縮された再生ガスは、上述した再生熱交換器５に供給される。再生熱交換器５においては、上述したように、ＣＯ２ポンプ８により圧縮された再生ガスと、軸流タービン１０から冷却器６に向う排出ガスとの間で熱交換が行われる。このことにより、比較的低温の再生ガスは加熱される。なお、ＣＯ２ポンプ８により圧縮された再生ガスの一部は、再生熱交換器５に供給されることなく回収される。回収された再生ガスは、貯蔵されたり、他の用途（例えば、石油掘削量増大のための用途）で利用されたりする。
【００２４】  再生熱交換器５により加熱された再生ガスは、燃焼器３に供給される。なお、再生ガスの一部は、冷却媒体として軸流タービン１０にも供給される。
【００２５】  このように、図１に示す発電プラント１においては、燃焼によって生成されたＣＯ２と水を成分とする６００℃以上の燃焼ガスを用いて発電が行われ、ＣＯ２の大部分は循環されて再利用される。このことにより、作動流体の体積流量を増大させることができるとともに、有害ガスであるＮＯｘやＳＯｘが生成されることを防止できる。また、排出ガスからＣＯ２を分離して回収するための設備を不要とすることができる。さらに、回収されるＣＯ２の純度を高めることができ、発電以外の種々の用途に利用することが可能となる。
【００２６】  次に、図２を用いて、本実施の形態における軸流タービン１０について説明する。
【００２７】  図２に示すように、軸流タービン１０は、ケーシング１１と、ケーシング１１に対して回転可能に設けられたタービンロータ１２と、を備えている。タービンロータ１２は、回転軸線Ｘに沿う方向に延びるロータ本体１２ａと、ロータ本体１２ａから半径方向外側に突出する複数のロータホイール１２ｂと、を有している。ロータホイール１２ｂは、回転軸線Ｘに沿う方向に間隔を開けて配置されている。
【００２８】  各ロータホイール１２ｂには、動翼翼列１３が設けられている。動翼翼列１３は、周方向に互いに間隔を開けて配置された複数の動翼１３ａを有しており、各動翼１３ａが、植込部１３ｂを介してロータホイール１２ｂに植え込まれている。すなわち、各動翼１３ａが植込部１３ｂに支持され、各植込部１３ｂが、ロータホイール１２ｂに形成された動翼植込溝１２ｃに挿入されて支持されるようになっている。
【００２９】  ケーシング１１には、静翼翼列１４が設けられている。静翼翼列１４は、周方向に互いに間隔を開けて配置された複数の静翼１４ａを有している。静翼１４ａの内周側端部は、ダイアフラム内輪１５によって支持されており、ダイアフラム内輪１５の内周面には、静止側シールフィン１６が設けられている。静止側シールフィン１６は、ダイアフラム内輪１５と後述する遮熱板２１との間の間隙で、作動流体が下流側（図２の右側）に流れて漏洩することを抑制するためのものである。
【００３０】  静翼翼列１４と動翼翼列１３は、回転軸線Ｘに沿う方向に交互に配置されている。そして、一の静翼翼列１４と、当該一の静翼翼列１４の下流側に隣り合って配置された一の動翼翼列１３とにより、一のタービン段落１７が構成されている。軸流タービン１０には、このようなタービン段落１７が複数設けられている。このようにして、燃焼器３において生成された燃焼ガスが、作動流体として、最も上流側の第１タービン段落１７に流入し、各タービン段落１７を順次通過して、各タービン段落１７の動翼１３ａに対して仕事を行い、タービンロータ１２が回転駆動されるようになっている。最も下流側の最終タービン段落１７を通過した作動流体は、軸流タービン１０から排出される。
【００３１】  次に、図２乃至図８を用いて、本実施の形態による遮熱部材２０について説明する。
【００３２】  図２に示すように、互いに隣り合う動翼翼列１３の間に、周方向に配列された複数の遮熱部材２０が設けられている。遮熱部材２０は、タービンロータ１２と静翼翼列１４との間に設けられた遮熱板２１と、遮熱板２１をタービンロータ１２に支持する脚部４０と、を有している。このうち遮熱板２１は、対応する静翼翼列１４の両側に配置された動翼翼列１３の間（または、ロータホイール１２ｂの間）におけるタービンロータ１２を、冷却空間Ｓを介して囲んでいる。このような遮熱板２１によって、タービンロータ１２が、高温の作動流体に曝されることを防止し、タービンロータ１２の温度上昇を抑制している。
【００３３】  脚部４０は、対応する遮熱板２１をタービンロータ１２に支持し、冷却空間Ｓを第１冷却空間Ｓ１と、第１冷却空間Ｓ１より下流側に配置される第２冷却空間Ｓ２とに区画している。すなわち、第１冷却空間Ｓ１は、脚部４０の後述する脚本体部４１より上流側に形成され、第２冷却空間Ｓ２は、脚本体部４１より下流側に形成されている。
【００３４】  第１冷却空間Ｓ１には、冷却媒体を供給する供給流路２５が連通している。供給流路２５に、再生熱交換器５（図１参照）から排出された再生ガスが冷却媒体として供給され、この冷却媒体が供給流路２５から第１冷却空間Ｓ１に供給されるようになっている。供給流路２５に供給される冷却媒体の圧力は、タービン段落１７を通過する作動流体の圧力より高くなっている。
【００３５】  各遮熱板２１内には、第１冷却空間Ｓ１に供給された冷却媒体を第２冷却空間Ｓ２に案内する複数の案内流路２６が設けられている。この案内流路２６は、回転軸線Ｘに沿う方向に延び、第１冷却空間Ｓ１に連通するとともに、第２冷却空間Ｓ２に連通している。この案内流路２６を流れる冷却媒体によって遮熱板２１が冷却されるようになっている。遮熱板２１の上流端は、上流側の動翼１３ａの植込部１３ｂに対向しており、当該植込部１３ｂと遮熱板２１の上流端との間に間隙が形成されている。この間隙を通って、第１冷却空間Ｓ１から案内流路２６に冷却媒体が流れるようになっている。なお、この間隙は、当該遮熱板２１に対応する静翼１４ａの上流側の領域にも連通している。一方、遮熱板２１の下流端は、下流側の動翼１３ａの植込部１３ｂに対向しており、当該植込部１３ｂと遮熱板２１の下流端との間に間隙が形成されている。この間隙を通って、案内流路２６から第２冷却空間Ｓ２に冷却媒体が流れるようになっている。この間隙は、当該遮熱板２１に対応する静翼１４ａの下流側の領域にも連通している。
【００３６】  第２冷却空間Ｓ２には、冷却媒体を排出する下流側排出流路２７が連通している。下流側排出流路２７は、タービンロータ１２のロータ本体１２ａ、ロータホイール１２ｂおよび植込部１３ｂを通って、下流側の動翼１３ａの上流側面および下流側面に延びている。このようにして、下流側排出流路２７は、第２冷却空間Ｓ２に案内された冷却媒体を、第２冷却空間Ｓ２から排出する。第２冷却空間Ｓ２から排出された冷却媒体は、ロータ本体１２ａ、ロータホイール１２ｂ、植込部１３ｂおよび動翼１３ａの内部を通り、これらの部品が冷却される。この動翼１３ａを通った冷却媒体は、動翼１３ａの上流側面および下流側面から排出されて、作動流体と混合される。
【００３７】  一方、第１冷却空間Ｓ１には、冷却媒体を排出する上流側排出流路２８が連通している。上流側排出流路２８は、タービンロータ１２のロータ本体１２ａ、ロータホイール１２ｂおよび植込部１３ｂを通って、上流側の動翼１３ａの上流側面および下流側面に延びている。このようにして、上流側排出流路２８は、第１冷却空間Ｓ１に供給された冷却媒体の一部を、第１冷却空間Ｓ１から排出する。第１冷却空間Ｓ１から排出された冷却媒体は、ロータ本体１２ａ、ロータホイール１２ｂ、植込部１３ｂおよび動翼１３ａの内部を通り、これらの部品が冷却される。この動翼１３ａを通った冷却媒体は、動翼１３ａの上流側面および下流側面から排出されて、作動流体と混合される。
【００３８】  次に、遮熱板２１を支持する脚部４０について説明する。
【００３９】  図２に示すように、タービンロータ１２は、脚部４０が挿入される脚部植込溝３０（挿入溝）を更に有している。この脚部植込溝３０は、互いに隣り合うロータホイール１２ｂの間において、ロータ本体１２ａに形成され、周方向に延び、全周にわたって形成されている。
【００４０】  図２および図３に示すように脚部４０は、対応する遮熱板２１に連結された、半径方向に延びる脚本体部４１と、脚本体部４１の内周側に設けられた脚係止部４２と、を有している。このうち脚本体部４１の一部と脚係止部４２が脚部植込溝３０に挿入されて、脚部４０が植え込まれている。脚係止部４２は、脚本体部４１から回転軸線Ｘに沿う方向に突出して、脚本体部４１をタービンロータ１２に係止する。本実施の形態においては、脚係止部４２は、脚本体部４１から上流側および下流側に突出している。脚本体部４１と脚係止部４２は、図２に示す断面において、逆Ｔ字状に形成され、脚部植込溝３０も同様に逆Ｔ字状に形成されている。このような構成により、タービンロータ１２が回転している間、遮熱部材２０は遠心力ｆ（図２参照）によって半径方向外側に押圧され、脚係止部４２はタービンロータ１２に係止されて、遮熱部材２０はタービンロータ１２に支持される。
【００４１】  図３に示すように、脚係止部４２には、複数の脚切欠部４３が設けられている。すなわち、脚係止部４２は、脚切欠部４３によって分断された複数の係止部分４２ａを有している。一方、図４に示すように、脚部植込溝３０には、係止部分４２ａに対応する形状を有する複数の溝切欠部３１が設けられている。各溝切欠部３１に、係止部分４２ａが半径方向外側から挿入可能になっている。これらの溝切欠部３１は、周方向における一部の領域に設けられている。このような構成により、遮熱部材２０の脚部４０は、以下のようにして脚部植込溝３０に挿入されて、遮熱部材２０がタービンロータ１２のロータ本体１２ａに取り付けられる。
【００４２】  まず、図５に示すように、一の遮熱部材２０の脚係止部４２の係止部分４２ａが、溝切欠部３１に位置合わせされ、脚部４０が半径方向外側から脚部植込溝３０に挿入される。続いて、図６に示すように、挿入された脚部４０の脚係止部４２の内周面４４（図９参照）が、脚部植込溝３０の底面３２（図９参照）に当接する脚部植込溝３０。次に、図７に示すように、当該遮熱部材２０が、周方向に送られる。このことにより、溝切欠部３１が設けられている領域から脚部４０が移動し、次の遮熱部材２０の脚係止部４２の係止部分４２ａが、溝切欠部３１に挿入可能となる。このようにして、遮熱部材２０の脚部４０の半径方向外側からの挿入と当該遮熱部材２０の周方向の送りとが繰り返され、最後の遮熱部材２０の脚部４０が脚部植込溝３０に挿入される。
【００４３】  最後の遮熱部材２０の脚部４０が脚部植込溝３０に挿入されると、図８に示すように、全ての遮熱部材２０が周方向に送られる。この際、全ての遮熱部材２０は、その周方向長さ未満の送り量で周方向に送られる。このようにして、脚部植込溝３０のうち溝切欠部３１が設けられた領域の一部に、一の遮熱部材２０が位置付けられ、当該領域の他の一部に、他の遮熱部材２０が位置付けられる。すなわち、全ての遮熱部材２０の脚係止部４２が、脚部植込溝３０から半径方向外側に抜けることが防止可能なようにタービンロータ１２のロータ本体１２ａに係止される。その後、少なくとも一つの遮熱部材２０がロータ本体１２ａに対して回り止めされる。このようにして、動翼１３ａをタービンロータ１２のロータホイール１２ｂに取り付ける通常の方法と同様にして、全ての遮熱部材２０をタービンロータ１２に取り付けることができ、遮熱部材２０の容易な組立が可能になっている。
【００４４】  次に、図９を用いて、本実施の形態によるシール部５０について説明する。
【００４５】  図９に示すように、本実施の形態による軸流タービン１０は、シール部５０を更に備えている。このシール部５０は、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０を画定する底面３２との間の間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２への冷却媒体の通流を抑制するためのものである。シール部５０は、遮熱部材２０の脚係止部４２の内周面４４から半径方向内側に延びる脚シール面５１と、脚部植込溝３０を画定する、脚シール面５１に当接可能な溝シール面５２と、を有している。
【００４６】  より具体的には、脚係止部４２の内周面４４に、半径方向内側に突出する脚凸部４５が設けられている。この脚凸部４５は、断面視（図９に示すような縦断面で見たとき）で矩形状に形成されており、上述した脚シール面５１は、脚凸部４５の下流側（図９の右側）の面となっている。脚凸部４５および脚シール面５１は周方向に延びている。
【００４７】  一方、脚部植込溝３０の底面３２に、脚凸部４５が収容（または嵌合）される溝凹部３３が設けられている。この溝凹部３３は、半径方向内側に凹み、断面視で矩形状に形成されており、上述した溝シール面５２は、溝凹部３３の下流側の面となっている。溝凹部３３および溝シール面５２は周方向に延びて全周にわたって形成されている。
【００４８】  脚シール面５１は、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じた場合に、溝シール面５２に当接する。本実施の形態においては、図９に示すように、遮熱部材２０を脚部植込溝３０の上流側に位置付けた場合に、脚本体部４１の下流側面と脚部植込溝３０を画定する溝側面のうち脚本体部４１に対応する部分との間隙をｘとし、脚係止部４２の下流側面と脚部植込溝３０を画定する溝側面のうち脚係止部４２に対応する部分の間隙をｙとし、シール部５０の脚シール面５１と溝シール面５２との間隙をｚとした場合に、間隙ｚは、間隙ｘより小さくなっているとともに間隙ｙより小さくなっている。なお、後述する図１１に示すように、脚係止部４２の高さと、脚部植込溝３０のうち脚係止部４２に対応する部分の高さとの間に、所定の寸法差が設けられていることが、組立性を良好にするために好適である。
【００４９】  ところで、軸流タービン１０が動作している間、遮熱部材２０に対応する静翼１４ａの上流側の領域の作動流体の圧力が、当該静翼１４ａの下流側の領域の作動流体の圧力より高くなる。このことにより、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力は、第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力より高くなり、この圧力差によって、遮熱部材２０は下流側（図９の右側）に押圧される。そして、上述したように間隙ｚが、間隙ｘおよび間隙ｙより小さくなっているため、シール部５０の脚シール面５１が溝シール面５２に当接し、脚シール面５１と溝シール面５２との間の間隙を冷却媒体が通流することが抑制されるようになっている。この際、脚本体部４１および脚係止部４２は脚部植込溝３０を画定する溝側面には当接しない。
【００５０】  次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５１】  軸流タービン１０に、燃焼器３から供給された作動流体が流入することにより軸流タービン１０が動作する。この間、作動流体は、第１タービン段落１７に流入して、各タービン段落１７を順次通過して各動翼１３ａに対して仕事を行い、タービンロータ１２が回転駆動される。そして、作動流体は、最終タービン段落１７を通過し、軸流タービン１０から排出されて、再生熱交換器５に供給される。
【００５２】  動翼１３ａを通過した作動流体の多くは、その下流側に設けられた静翼１４ａを通過する。しかしながら、動翼１３ａを通過した作動流体の一部は、ダイアフラム内輪１５の内周側、すなわちダイアフラム内輪１５と遮熱板２１との間の間隙を通過する。この際、遮熱部材２０の遮熱板２１がタービンロータ１２を囲んでいるため、タービンロータ１２が高温の作動流体に曝されることが防止され、タービンロータ１２の温度上昇が抑制される。
【００５３】  また、軸流タービン１０が動作している間、再生熱交換器５から排出された再生ガスが冷却媒体として供給され、この冷却媒体が供給流路２５から第１冷却空間Ｓ１に供給される。そして、第１冷却空間Ｓ１に供給された冷却媒体は、案内流路２６を通って第２冷却空間Ｓ２に案内される。
【００５４】  ところで、静翼１４ａの上流側の領域の作動流体の圧力が、当該静翼１４ａの下流側の領域の作動流体の圧力より高くなり、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力が、第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力より高くなる。このことにより、第１冷却空間Ｓ１と第２冷却空間Ｓ２との間で圧力差が生じる。圧力差が所定の値になると、遮熱部材２０が差圧を受けて下流側に押圧され、遮熱部材２０の脚部４０の脚凸部４５に形成された脚シール面５１が、脚部植込溝３０の溝凹部３３に形成された溝シール面５２に当接する。このため、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を冷却媒体が通流することが抑制される。
【００５５】  ここで、全ての遮熱部材２０が脚部植込溝３０に取り付けられると、脚部４０は遮熱板２１によって覆われ、遮熱板２１は、互いに隣り合う動翼翼列１３の間の領域においてタービンロータ１２を囲む。このことにより、全ての遮熱部材２０がタービンロータ１２に取り付けられた後、脚部植込溝３０に設けられた溝切欠部３１（図４乃至図８参照）のシール処理が困難になり得る。このため、本実施の形態のような脚シール面５１と溝シール面５２とを有するシール部５０が設けられていない場合には、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体が、案内流路２６を通流することなく、図３に示す矢印のように溝切欠部３１および脚切欠部４３を通って第２冷却空間Ｓ２に通流する（漏れる）可能性が考えられる。この場合には、案内流路２６を流れる冷却媒体の流量が減少し、遮熱板２１の冷却が不十分となって遮熱板２１の温度が上昇し得る。
【００５６】  しかしながら、本実施の形態においては、上述したように、脚シール面５１と溝シール面５２とを有するシール部５０が設けられ、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を冷却媒体が通流することが抑制される。このことにより、遮熱部材２０の容易な組立を可能にするための脚切欠部４３や溝切欠部３１が設けられている場合であっても、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体が、当該間隙を通って第２冷却空間Ｓ２に通流することが抑制される。
【００５７】  すなわち、図１０に示すように、溝切欠部３１と脚切欠部４３が重なるように配置される場合であっても、脚シール面５１と溝シール面５２とが当接することにより、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体が、溝切欠部３１および脚切欠部４３、並びに脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って、第２冷却空間Ｓ２に通流することを抑制できる。また、図１１に示すように、溝切欠部３１および脚切欠部４３が形成されていない位置においても、同様にして第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体が、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って第２冷却空間Ｓ２に通流することを抑制できる。このため、案内流路２６を流れる冷却媒体の流量が確保され、遮熱板２１が十分に冷却され得る。
【００５８】  第２冷却空間Ｓ２に案内された冷却媒体は、下流側排出流路２７を通って下流側の動翼１３ａの上流側面および下流側面から排出され、作動流体と混合される。一方、第１冷却空間Ｓ１に供給された冷却媒体の一部は、上流側排出流路２８を通って上流側の動翼１３ａの上流側面および下流側面から排出され、作動流体と混合される。このようにして、タービンロータ１２の内部、遮熱板２１の内部および動翼１３ａの内部を冷却媒体が流れ、タービンロータ１２、遮熱板２１および動翼１３ａが冷却されて、これらの部品の温度上昇が抑制され、これらの部品の温度を材料の許容温度（例えば、９００℃以下）に冷却することができる。
【００５９】  このように本実施の形態によれば、軸流タービン１０が動作している間、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じ、遮熱部材２０が差圧を受けて下流側に押圧され、シール部５０の脚シール面５１が溝シール面５２に当接する。このことにより、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することを抑制できる。このため、遮熱板２１内に設けられた案内流路２６を流れる冷却媒体の流量を確保することができ、遮熱板２１を効果的に冷却することができる。その結果、作動流体に混合される冷却媒体の混合量を抑制し、タービン効率が低下することを抑制できる。
【００６０】  なお、上述した本実施の形態においては、脚シール面５１が、脚係止部４２の内周面４４に設けられた脚凸部４５の下流側の面であり、溝シール面５２が、脚部植込溝３０の底面３２に設けられた溝凹部３３の下流側の面である例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図１２に示すような形態であってもよい。図１２に示す形態では、脚部植込溝３０の底面３２に、半径方向外側に突出する溝凸部３４が設けられている。この溝凸部３４は、断面視で矩形状に形成されており、溝シール面５２は、溝凸部３４の上流側の面となっている。一方、脚係止部４２の内周面４４に、溝凸部３４が収容（または嵌合）される脚凹部４６が設けられている。この脚凹部４６は、半径方向外側に凹み、断面視で矩形状に形成されており、脚シール面５１は、脚凸部４５の上流側の面となっている。この場合においても、軸流タービン１０が動作している間、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に生じる差圧によって、脚シール面５１が溝シール面５２に当接することができる。このことにより、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することを抑制できる。
【００６１】  （第２の実施の形態）  次に、図１３を用いて、本発明の第２の実施の形態における軸流タービンおよび発電プラントについて説明する。
【００６２】  図１３に示す第２の実施の形態においては、シール部が脚係止部の内周面と植込み溝の底面との間に設けられたシールフィンを有している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図１１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１３において、図１乃至図１１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６３】  図１３に示すように、本実施の形態によるシール部５０は、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間に設けられた回転側シールフィン６０を有している。この回転側シールフィン６０は、周方向に延びて全周にわたって形成され、脚部植込溝３０の底面３２に取り付けられている。なお、図１３に示す例では、複数の回転側シールフィン６０が脚部植込溝３０の底面３２に設けられている例が示されているが、所望のシール性を有することができれば、脚部植込溝３０の底面３２に設けられる回転側シールフィン６０は１つでもよい、また、回転側シールフィン６０は、脚部植込溝３０の底面３２から脚係止部４２の内周面４４に向って延び、断面視で三角形状に形成されており、その頂角（先端部の角度）は、鋭角であることが好適である。
【００６４】  このように本実施の形態によれば、シール部５０は、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間に設けられた回転側シールフィン６０を有している。このことにより、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通流する冷却媒体の流路の最小半径方向寸法（すなわち、脚係止部４２の内周面４４と回転側シールフィン６０の頂点との間の寸法）を小さくすることができる。このため、当該間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することをより一層抑制できる。また、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との差圧が比較的小さい場合であっても、上記間隙を冷却媒体が通流することを抑制できる。
【００６５】  なお、上述した本実施の形態においては、脚係止部４２の内周面４４のうち少なくとも回転側シールフィン６０に対向する部分に、被削性（削りやすさ）に優れた快削材層９０（図１６参照）が設けられていてもよい。快削材層９０は、例えば、アブレイダブル材等を塗布することによって形成されるコーティング層として構成され得る。このうちアブレイダブル材は、特に限定されるものではなく、一般に使用されている公知の材料を使用することができる。アブレイダブル材には、例えば、被削性に優れた固体潤滑剤ＢＮ（ベントナイト）を含めることができる。このようなアブレイダブル材としては、例えば、ＮｉＣｒＡｌ合金およびＢＮからなる組成物、ＮｉＣｒＦｅＡｌ合金およびＢＮからなる組成物等が挙げられる。また、アブレイダブル材として、例えば、アルミニウム、リン青銅や洋白などの軟質金属を使用してもよい。このような快削材層９０を設けることにより、組立時に回転側シールフィン６０によって快削材層９０が削られ、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通流する冷却媒体の流路の最小半径方向寸法をより一層小さくすることができる。
【００６６】  また、上述した本実施の形態においては、回転側シールフィン６０が、脚部植込溝３０の底面３２に取り付けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、回転側シールフィン６０は、脚係止部４２の内周面４４に取り付けられるようにしてもよい。この場合、脚部植込溝３０の底面３２のうち少なくとも回転側シールフィン６０に対向する部分に、上述した快削材層９０が設けられていてもよい。
【００６７】  （第３の実施の形態）  次に、図１４を用いて、本発明の第３の実施の形態における軸流タービンおよび発電プラントについて説明する。
【００６８】  図１４に示す第３の実施の形態においては、シールフィンが半径方向外側に付勢されている点が主に異なり、他の構成は、図１３に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１４において、図１３に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６９】  図１４に示すように、本実施の形態においては、回転側シールフィン６０は、周方向に配列された複数の土台部材７０にそれぞれ取り付けられている。土台部材７０は、脚部植込溝３０内に挿入された土台７１（フィン支持部）と、土台７１をタービンロータ１２に係止可能な第２の脚部８０と、を有している。このうち土台７１の外周面に、回転側シールフィン６０が取り付けられ、回転側シールフィン６０が脚係止部４２の内周面４４に向って延びている。
【００７０】  脚部植込溝３０の底面３２から半径方向内側に第２の脚部植込溝７５（第２の挿入溝）が延びている。第２の脚部植込溝７５は、周方向に延びて全周にわたって形成されており、断面視で逆Ｔ字状に形成されている。この第２の脚部植込溝７５に、対応する土台７１に連結された第２の脚部８０が挿入されて植え込まれている。第２の脚部８０は、断面視で逆Ｔ字状に形成されている。このようにして、第２の脚部８０がタービンロータ１２に係止可能になっている。
【００７１】  回転側シールフィン６０は、スプリング７６（付勢部材）によって半径方向外側に付勢されている。本実施の形態においては、第２の脚部８０の内周面４４と第２の脚部植込溝７５を画定する底面７７との間に、スプリング７６が圧縮された状態で介在されており、このスプリング７６が第２の脚部８０および土台７１を半径方向外側に付勢している。このことにより、回転側シールフィン６０が、脚係止部４２の内周面４４に向って付勢されている。
【００７２】  本実施の形態によるシール部５０は、第２の脚部８０に設けられた、半径方向に延びる第２の脚シール面８５と、第２の脚部植込溝７５を画定する、第２の脚シール面８５に当接可能な第２の溝シール面８６と、を更に有している。
【００７３】  より具体的には、第２の脚部８０は、対応する土台７１に連結された、半径方向に延びる第２の脚本体部８１と、第２の脚本体部８１の内周側に設けられた第２の脚係止部８２と、を有している。このうち第２の脚係止部８２は、第２の脚本体部８１から回転軸線Ｘに沿う方向に突出して、第２の脚本体部８１をタービンロータ１２に係止する。本実施の形態においては、第２の脚係止部８２は、第２の脚本体部８１から上流側および下流側に突出している。このようにして、第２の脚部８０は、断面視で逆Ｔ字状に形成されている。第２の脚シール面８５は、脚本体部４１の下流側（図１４の右側）の面となっている。
【００７４】  第２の脚シール面８５は、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じた場合に、第２の溝シール面８６に当接する。より具体的には、脚部植込溝３０のうち回転側シールフィン６０の上流側には、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２とによって画定される第３冷却空間Ｓ３が形成されており、この第３冷却空間Ｓ３は第１冷却空間Ｓ１に連通している。また、脚部植込溝３０のうち回転側シールフィン６０の下流側には、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２とによって画定される第４冷却空間Ｓ４が形成されており、この第４冷却空間Ｓ４は、第２冷却空間Ｓ２に連通している。このため、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じると、第３冷却空間Ｓ３内の冷却媒体の圧力と第４冷却空間Ｓ４内の冷却媒体の圧力との間に同様の差圧が生じ、土台部材７０は、下流側（図１４の右側）に押圧される。
【００７５】  本実施の形態においては、図１４に示すように、土台部材７０を第２の脚部植込溝７５の上流側に位置付けた場合に、シール部５０の第２の脚シール面８５と第２の溝シール面８６との間隙をｕ、第２の脚係止部８２と第２の脚部植込溝７５を画定する第２の溝側面のうち第２の脚係止部８２に対応する部分との間隙をｖとした場合に、間隙ｕは、間隙ｖより小さくなっている。土台７１と脚部植込溝３０を画定する溝側面のうち土台７１に対応する部分との間隙は、間隙ｕおよび間隙ｖよりそれぞれ大きくなっている。このようにして、上述した差圧が生じた場合には、第２の脚シール面８５が第２の溝シール面８６に当接し、第２の脚シール面８５と第２の溝シール面８６との間の間隙を冷却媒体が通流することが抑制されるようになっている。この際、第２の脚係止部８２は第２脚部植込溝３０を画定する第２の溝側面には当接しない。
【００７６】  このように本実施の形態によれば、スプリング７６によって回転側シールフィン６０が半径方向外側に付勢されていることにより、回転側シールフィン６０を、遮熱部材２０の脚係止部４２の内周面４４に向って付勢することができる。このことにより、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通流する冷却媒体の流路の最小半径方向寸法をより一層小さくすることができ、当該間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することをより一層抑制できる。
【００７７】  また、本実施の形態によれば、軸流タービン１０が動作している間、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じ、土台部材７０が差圧を受けて下流側に押圧され、シール部５０の第２の脚シール面８５が第２の溝シール面８６に当接する。このことにより、第２の脚部植込溝７５を通って、第３冷却空間Ｓ３から第４冷却空間Ｓ４へ冷却媒体が通流することを抑制できる。このため、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することを抑制できる。
【００７８】  （第４の実施の形態）  次に、図１５を用いて、本発明の第４の実施の形態における軸流タービンおよび発電プラントについて説明する。
【００７９】  図１５に示す第４の実施の形態においては、植込み溝の底面に設けられたシールフィンと、脚係止部の内周面に設けられたシールフィンが、回転軸線に沿う方向に交互に配置されている点が主に異なり、他の構成は、図１３に示す第２の実施の形態と略同一である。なお、図１５において、図１３に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８０】  図１５に示すように、本実施の形態による回転側シールフィン６０は、脚部植込溝３０の底面３２に複数設けられるとともに、脚係止部４２の内周面４４に複数設けられている。ここでは、脚部植込溝３０の底面３２に設けられた回転側シールフィン６０を第１シールフィン６１と呼び、脚係止部４２の内周面４４に設けられた回転側シールフィン６０を第２シールフィン６２と呼ぶ。本実施の形態では、これらの第１シールフィン６１と第２シールフィン６２は、回転軸線Ｘに沿う方向に交互に配置されている。
【００８１】  このように本実施の形態によれば、第１シールフィン６１と第２シールフィン６２が、回転軸線Ｘに沿う方向に交互に配置されている。このことにより、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通流する冷却媒体の流体抵抗を増大させることができる。このため、当該間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することをより一層抑制できる。
【００８２】  なお、上述した本実施の形態においては、図１６に示すように、脚係止部４２の内周面４４のうち少なくとも第１シールフィン６１に対向する部分に、上述した快削材層９０が設けられていてもよい。また、脚部植込溝３０の底面３２のうち少なくとも第２シールフィン６２に対向する部分に、同様の快削材層９０が設けられていてもよい。この場合、組立時に回転側シールフィン６０によって対応する快削材層９０が削られ、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通流する冷却媒体の流路の最小半径方向寸法をより一層小さくすることができる。
【００８３】  （第５の実施の形態）  次に、図１７を用いて、本発明の第５の実施の形態における軸流タービンおよび発電プラントについて説明する。
【００８４】  図１７に示す第５の実施の形態においては、シール部が、溝凹部に収容される、脚係止部の内周面に当接可能なワイヤと、溝凹部を画定する、ワイヤに当接可能な溝シール面と、を有している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図１１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図１７において、図１乃至図１１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８５】  図１７に示すように、本実施の形態においては、脚部植込溝３０の底面３２に、半径方向内側に凹む溝凹部１００が設けられている。この溝凹部１００は、周方向に延び、全周にわたって形成されている。
【００８６】  本実施の形態によるシール部５０は、溝凹部１００に収容（または嵌合）された、遮熱部材２０の脚係止部４２の内周面４４に当接可能なワイヤ１０１と、溝凹部１００を画定する、ワイヤ１０１に当接可能な溝シール面１０２と、を有している。このうちワイヤ１０１は、遮熱部材２０の脚部４０とは別体に形成されており、周方向に延びて、好適には溝凹部１００の半周分に相当する長さを有している。このことにより、遮熱部材２０の形状を簡素化し、遮熱部材２０の製作性を向上させている。また、ワイヤ１０１は、半径方向に弾力性を有しており、タービンロータ１２が回転している間に生じる遠心力によって、遮熱部材２０の脚係止部４２の内周面４４に当接可能になっている。なお、本実施の形態による脚係止部４２の内周面４４は、脚部植込溝３０の底面３２（言い換えると回転軸線Ｘ）に対して略平行に形成され、ワイヤ１０１は、断面視で矩形状に形成されている。このため、図１７に示すワイヤ１０１は、脚係止部４２の内周面に当接可能な外周面１０３と、溝シール面１０２に当接可能なワイヤシール面１０４と、を含んでいる
【００８７】  ワイヤ１０１（図１７に示す形態ではワイヤシール面１０４）は、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じた場合に、溝シール面１０２に当接する。
【００８８】  このように本実施の形態によれば、軸流タービン１０が動作している間、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間に所定の差圧が生じ、ワイヤ１０１が差圧を受けて下流側に押圧され、シール部５０の溝シール面１０２に当接する。また、ワイヤ１０１は、遠心力によって、遮熱部材２０の脚係止部４２の内周面４４に当接する。このことにより、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することを抑制できる。
【００８９】  なお、上述した本実施の形態においては、脚係止部４２の内周面４４は、脚部植込溝３０の底面３２（言い換えると回転軸線Ｘ）に対して略平行に形成され、ワイヤ１０１は、断面視で矩形状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば図１８に示すように、脚係止部４２の内周面４４は、下流側に向って脚部植込溝３０の底面３２から遠ざかるように傾斜していてもよい。この場合、ワイヤ１０１の外周面１０３も、脚係止部４２の内周面４４と同様に傾斜していることが好適である。このことにより、タービンロータ１２が回転している間、ワイヤ１０１は遠心力によって半径方向外側に押圧されて、ワイヤ１０１の外周面１０３が脚係止部４２の内周面４４に当接し、当該内周面４４から、下流側に向く力成分を有する反力を受ける。このことにより、ワイヤ１０１は、第１冷却空間Ｓ１内の冷却媒体の圧力と第２冷却空間Ｓ２内の冷却媒体の圧力との間の差圧だけではなく、遠心力によっても下流側に押圧される。このため、ワイヤ１０１を溝シール面１０２に押し付ける押付力を増大させることができ、ワイヤ１０１を溝シール面１０２に、より一層確実に当接させることができる。この結果、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することをより一層抑制できる。
【００９０】  また、上述した本実施の形態においては、ワイヤ１０１が、断面視で矩形状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、ワイヤ１０１は、例えば、図１９に示すように、断面視で円形状に形成されていてもよい。また、図１９に示す形態では、脚係止部４２の内周面４４は、下流側に向って脚部植込溝３０の底面３２から遠ざかるように傾斜している。この場合、ワイヤ１０１を溝シール面１０２に押し付ける押付力を増大させるとともに、ワイヤ１０１と溝シール面１０２とを線接触させることができ、ワイヤ１０１を溝シール面１０２に、より一層確実に当接させることができる。同様に、ワイヤ１０１と脚係止部４２の内周面４４とを線接触させることができ、ワイヤ１０１を内周面４４に、より一層確実に当接させることができる。この結果、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することをより一層抑制できる。なお、ワイヤ１０１の断面は、シール性を有することができれば、矩形以外の多角形状に形成されていてもよい。
【００９１】  （第６の実施の形態）  次に、図２０を用いて、本発明の第５の実施の形態における軸流タービンおよび発電プラントについて説明する。
【００９２】  図２０に示す第６の実施の形態においては、シール部が、脚係止部の内周面と挿入溝の底面との間に設けられた快削材層を有している点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図１１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２０において、図１乃至図１１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９３】  図２０に示すように、本実施の形態によるシール部５０は、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間に設けられた快削材層１１０を有している。快削材層１１０は、上述したように、例えば、アブレイダブル材等を塗布することによって形成されるコーティング層として構成され得る。より具体的には、快削材層１１０は、脚部植込溝３０の底面３２に形成されるとともに、脚係止部４２の内周面４４に形成されていることが好適である。
【００９４】  このように本実施の形態によれば、シール部５０が快削材層１１０を有していることにより、組立時に快削材層１１０が削られ、脚係止部４２の内周面４４と脚部植込溝３０の底面３２との間の間隙の半径方向寸法を小さくすることができる。このため、当該間隙を通って第１冷却空間Ｓ１から第２冷却空間Ｓ２へ冷却媒体が通流することをより一層抑制できる。
【００９５】  以上述べた実施の形態によれば、遮熱板を効果的に冷却することができ、作動流体に混合される冷却媒体の混合量を抑制してタービン効率が低下することを抑制できる。
【００９６】  本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【００９７】  なお、上述した各実施の形態においては、軸流タービン１０に供給される作動流体としての燃焼ガスを生成する燃焼器３が、酸素製造装置２から供給される酸素と、燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、燃焼器３は、空気と燃料とを燃焼させて燃焼ガスを生成するようにしてもよい。また、上述した実施の形態における軸流タービン１０は、図１に示すような発電プラント１に限らず、任意の構成の発電プラントに適用することができる。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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