(57)【要約】【課題】圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることができるガスタービンと、その抽気方法との提供を課題とする。【解決手段】第１段ユニット１１に、圧縮機の最終段から取り出された抽気ｆ１を供給し、第４段ユニット１４に、圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気より取り出した抽気ｆ２を供給する構成／方法を採用した。【選択図】  図１
2004239254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室側に環状配置された複数枚の静翼と、これら静翼に隣接するロータディスク側に環状配置された複数枚の動翼とを有するユニットを複数段備え、これら各段のユニットへの抽気を圧縮機より取り込むガスタービンにおいて、
前記各段のうち、第２段以降には、第１段に供給する第１抽気ラインとは別の第２抽気ラインが備えられていることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンにおいて、
前記第２抽気ラインには、前記第２段以降に供給する抽気を、前記各段のユニットの回転方向と同一方向に回転する旋回流にする旋回流形成部が備えられていることを特徴とするガスタービン。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービンにおいて、
前記第２抽気ラインには、前記圧縮機からの抽気を、前記各段のユニットのうちの最終段のロータディスクへと導く抽気管が備えられ、
前記旋回流形成部は、前記抽気管の吐出口に接続された第１のＴＯＢＩノズルであることを特徴とするガスタービン。
【請求項４】
請求項２に記載のガスタービンにおいて、
前記第２抽気ラインには、前記圧縮機からの抽気を、前記各段のユニットのうちの第１段以外のユニットの静翼へと導く抽気流路が備えられ、
前記旋回流形成部は、前記抽気流路から前記抽気を取り込む前記静翼の内側シュラウドに設けられた第２のＴＯＢＩノズルであることを特徴とするガスタービン。
【請求項５】
車室側に環状配置された複数枚の静翼と、これら静翼に隣接するロータディスク側に環状配置された複数枚の動翼とを有するユニットを複数段備え、これら各段のユニットへの抽気を圧縮機より取り込むガスタービンの抽気方法において、
前記各段のうち、
第１段のユニットには、前記圧縮機の最終段から取り出された抽気を供給し、
第２段以降のユニットには、前記圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気より取り出した抽気を供給することを特徴とするガスタービンの抽気方法。
【請求項６】
請求項５に記載のガスタービンの抽気方法において、
前記第２段以降に供給する抽気を、前記各段のユニットの回転方向と同一方向に回転する旋回流にすることを特徴とするガスタービンの抽気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動されるガスタービン及びその抽気方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンプラントにおいては、圧縮機からの圧縮空気を燃焼器に導き、燃料とともに燃焼させて発生した高温ガスを、ガスタービンに導いて該ガスタービンを駆動する。そして、この時、前記圧縮空気の一部を抽気として冷却器に導入し、冷却させた後、今度はガスタービン側の静翼及び動翼に導き、これら動翼及び静翼の冷却や、これら動翼及び静翼間のシール空気として用いる構成が一般的である。
【０００３】
従来のガスタービンにおける抽気構造の一例を、図３を参照しながら以下に説明する。なお、図示を省略するが、同図の紙面左側には、前記圧縮機が同軸に接続されており、紙面左側を上流側、紙面右側を下流側、紙面左右方向をガスタービンのロータ回転軸線方向として以下に説明を行うものとする。
同図において、符号１ａ〜４ａは、それぞれ第１段〜第４段のロータディスクを示しており、これら各段のロータディスク１ａ〜４ａの外周には、複数枚の動翼１ｂ〜４ｂがそれぞれ同軸に環状配置されている。そして、これら各段の動翼１ｂ〜４ｂの下流側には、図示されない車室側に、各段の動翼１ｂ〜４ｂと同軸に複数枚の静翼（図示せず）が環状配置されている。そして、これら静翼は、それぞれがその下流側の動翼１ｂ〜４ｂと対をなすことで、第１段ユニット１〜第４段ユニット４を構成している。
【０００４】
そして、この第１段ユニット１の上流側には、シールディスク５が同軸に接続されている。このシールディスク５には、上流側からの抽気ｆを、第１段ユニット１〜第４段ユニット４の各動翼１ｂ〜４ｂに向かって供給するための貫通孔であるディスクホール５ａが、その軸線を中心として互いに等角度間隔をおいて複数形成されている。
【０００５】
また、第１段ユニット１のロータディスク１ａには、各ディスクホール５ａを通って流れ込んできた抽気ｆのうちの一部を取り込んで、各動翼１ｂ内部に形成された冷却流路へと導くラジアルホール１ａ１が、互いに等角度間隔をおいて複数形成されている。さらに、このロータディスク１ａには、残りの抽気ｆを第２段ユニット２に向かって供給するためのディスクホール１ａ２が、互いに等角度間隔をおいて複数形成されている。
第１段ユニット１と同様に、第２段ユニット２及び第３段ユニット３の各ロータディスク２ａ，３ａのそれぞれにも、ラジアルホール２ａ１，３ａ１と、ディスクホール２ａ２，３ａ２がそれぞれ複数形成されている。
第４段ユニット４のロータディスク４ａには、ラジアルホール４ａ１のみが複数形成されている。
【０００６】
以上説明の構成を有する従来のガスタービンへの抽気方法について、以下に説明を行う。
まず、前記圧縮機の後段（最終圧縮段）から供給される抽気ｆのうちの一部が、第１段ユニット１の前記各静翼の内側シュラウドと、各動翼１ｂの内側シュラウドとの間隙に供給され、これらの間から燃焼ガスが漏れ出るのをシールする。また、その他の抽気ｆは、回転するシールディスク５に向かって供給され、各ディスクホール５ａを通り抜けてから第１段ユニット１のロータディスク１ａへと供給される。
そして、この抽気ｆのうち、各ラジアルホール１ａ１を通るものは、各第１段動翼１ｂ内に形成された流路に供給され、これら第１段動翼１ｂを内側から冷却する。一方、各ディスクホール１ａ２を通過する抽気ｆは、第２段ユニット２のロータディスク２ａへと供給される。そして、第２段ユニット２では、第１段ユニット１と同様に、抽気ｆの一部が各動翼２ｂの冷却に用いられ、その他が第３段ユニット３へと供給されていく。続く第３段ユニット３でも同様に抽気ｆが供給され、そして残りの抽気ｆが最終段である第４段ユニット４の各動翼４ｂの冷却に用いられる。
なお、このようなガスタービンの冷却構造については、下記特許文献１にも開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−５４６６９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のガスタービンは、以下に説明する問題を有していた。
すなわち、前記圧縮機から供給される抽気ｆは、冷却空気として用いるには圧が高すぎるため、細いラジアルホール１ａ１，２ａ１，３ａ１，４ａ１を通すことと、各動翼１ｂ〜４ｂに備えられたオリフィス板（図示せず。流量調整のためのオリフィスが複数形成されている。）を通すこととによって供給圧をわざわざ下げて用いるため、効率が悪いという問題である。
【０００９】
すなわち、ガスタービンプラントでは、ガスタービンで発生される動力のうちの一部が前記圧縮機の回転駆動力に費やされるが、前記圧縮機でせっかく高圧圧縮した圧縮空気の一部を、今度は、抽気ｆとして用いるために圧を下げてやらなければならない。これは、前記回転駆動力を効率よく使うという点でロスとなり、このガスタービンプラントを用いた発電設備での発電効率を考えた場合、ガスタービンが発電機を回すのに利用できる動力が、前記ロス分だけ減ることになるので、発電効率の低下を招くこととなる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることができるガスタービンと、その抽気方法との提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１に記載のガスタービンは、車室側に環状配置された複数枚の静翼と、これら静翼に隣接するロータディスク側に環状配置された複数枚の動翼とを有するユニットを複数段備え、これら各段のユニットへの抽気を圧縮機より取り込むガスタービンにおいて、前記各段のうち、第２段以降に、第１段に供給する第１抽気ラインとは別の第２抽気ラインが備えられていることを特徴とする。
上記請求項１に記載のガスタービンによれば、第２段以降に供給する抽気に、圧縮機の最終段からの抽気を用いなくて済むので、第１抽気ラインを流れる比較的圧の高い抽気の流量を、従来に比較して減らすことができるようになる。すなわち、圧縮機で圧縮される圧縮空気の一部を抽気として用いる際に、圧縮機の最終段まで通して高圧化させたものを抽気として用いるのは、比較的高い抽気圧を要する第１段のみであり、その他の第２段以降は、これよりも低い抽気圧の供給で済む。したがって、第１抽気ラインに流すべき抽気流量（すなわち、圧縮機が抽気供給用にその最終段まで圧縮させる空気流量）を減らすことができる分、圧縮機の圧縮仕事量を減らすことができる。なお、第２抽気ラインに供給する抽気としては、例えば、圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気を抽気して用いることが可能である。
【００１２】
請求項２に記載のガスタービンは、請求項１に記載のガスタービンにおいて、前記第２抽気ラインに、前記第２段以降に供給する抽気を、前記各段のユニットの回転方向と同一方向に回転する旋回流にする旋回流形成部が備えられていることを特徴とする。
上記請求項２に記載のガスタービンによれば、供給する抽気を、旋回流形成部を通して予め旋回流とすることにより、各ロータディスクの回転速度と抽気との間での周方向における相対速度差を小さくすることができるようになる。
【００１３】
請求項３に記載のガスタービンは、請求項２に記載のガスタービンにおいて、前記第２抽気ラインに、前記圧縮機からの抽気を、前記各段のユニットのうちの最終段のロータディスクへと導く抽気管が備えられ、前記旋回流形成部が、前記抽気管の吐出口に接続された第１のＴＯＢＩノズルであることを特徴とする。
上記請求項３に記載のガスタービンによれば、確実に、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることができるようになる。
【００１４】
請求項４に記載のガスタービンは、請求項２に記載のガスタービンにおいて、前記第２抽気ラインに、前記圧縮機からの抽気を、前記各段のユニットのうちの第１段以外のユニットの静翼へと導く抽気流路が備えられ、前記旋回流形成部が、前記抽気流路から前記抽気を取り込む前記静翼の内側シュラウドに設けられた第２のＴＯＢＩノズルであることを特徴とする。
上記請求項４に記載のガスタービンによれば、確実に、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることができるようになる。
【００１５】
請求項５に記載のガスタービンの抽気方法は、車室側に環状配置された複数枚の静翼と、これら静翼に隣接するロータディスク側に環状配置された複数枚の動翼とを有するユニットを複数段備え、これら各段のユニットへの抽気を圧縮機より取り込むガスタービンの抽気方法において、前記各段のうち、第１段のユニットに、前記圧縮機の最終段から取り出された抽気を供給し、第２段以降のユニットに、前記圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気より取り出した抽気を供給することを特徴とする。
上記請求項５に記載のガスタービンの抽気方法によれば、圧縮機を通る圧縮空気は、圧縮機の圧縮作用を受けることで徐々に高圧化していくが、抽気ラインを介して、最終段に至る前の圧縮空気から抽気を抽出することで、この抽気を、圧縮機内でそのまま最終段まで圧縮させるのに要する圧縮仕事が不要となる。すなわち、従来のように最終段まで圧縮しないで済む分、圧縮機を回転させるのに要するガスタービンの駆動力を減らすことができるようになる。
【００１６】
請求項６に記載のガスタービンの抽気方法は、請求項５に記載のガスタービンの抽気方法において、前記第２段以降に供給する抽気を、前記各段のユニットの回転方向と同一方向に回転する旋回流にすることを特徴とする。
上記請求項６に記載のガスタービンの抽気方法によれば、供給する抽気を予め旋回流とすることにより、各ロータディスクの回転速度と抽気との間での周方向における相対速度差を小さくすることができるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のガスタービンの各実施形態を、図面を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれらのみに限定解釈されるものでないことは勿論である。
ここで、図１は、本発明のガスタービンの第１実施形態を示す図であって、各段のユニットへの抽気構造を説明する部分断面図である。また、図２は、本発明のガスタービンの第２実施形態を示す図であって、各段のユニットへの抽気構造を説明する部分断面図である。
なお、以下の説明においては、抽気Ｆの流れ方向上流側（図１及び図２の紙面左側）を「上流側」とし、流れ方向下流側（図１及び図２の紙面右側）を「下流側」として説明を行うものとする。また、各段のユニットのロータディスクを含む回転体の回転軸線方向（図１及び図２の紙面左右方向）を「軸線方向」として説明を行うものとする。
【００１８】
まず、図１を参照しながら本発明の第１実施形態の説明を以下に行う。
同図において、符号１１ａ〜１４ａは、それぞれ第１段〜第４段のロータディスクを示しており、これら各段のロータディスク１１ａ〜１４ａの外周には、複数枚の動翼１１ｂ〜１４ｂがそれぞれ同軸に環状配置されている。そして、これら各段の動翼１１ｂ〜１４ｂの下流側には、図示されない車室側に、各段の動翼１１ｂ〜１４ｂと同軸に複数枚の静翼２１ｂ〜２４ｂが環状配置されている。そして、これら静翼２１ｂ〜２４ｂは、それぞれがその下流側の動翼１１ｂ〜１４ｂと対をなすことで、第１段ユニット１１〜第４段ユニット１４を構成している。
【００１９】
そして、第１段ユニット１１の上流側には、シールディスク１５が同軸に接続されている。このシールディスク１５には、上流側からの抽気ｆ１を、第１段ユニット１１の各動翼１１ｂに向かって供給するための貫通孔であるディスクホール１５ａが、その軸線を中心として互いに等角度間隔をおいて複数形成されている。
【００２０】
また、図示を省略するが、同図の紙面左側には、圧縮機が配置されており、その回転軸が、各ロータディスク１１ａ〜１４ａを含む回転体と同軸に接続されている。したがって、ガスタービンの各ロータディスク１１ａ〜１４ａの回転力により、前記圧縮機が回転駆動されるようになっている。
また、図示を省略するが、同図の紙面右側には、発電機が配置されており、その回転軸が、各ロータディスク１１ａ〜１４ａを含む回転体と同軸に接続されている。したがって、ガスタービンの各ロータディスク１１ａ〜１４ａの動力により、前記発電機が回転駆動されるようになっている。
【００２１】
各動翼１１ｂ〜１４ｂは、図示されない燃焼器からの燃焼ガスＨＦを受けることにより、各ロータディスク１１ａ〜１４ａを回転駆動するようになっている。また、各静翼２１ｂ〜２４ｂは、前記車室側の内部に、各ロータディスク１１ａ〜１４ａと同軸をなすように複数枚が環状配置されている。
各ロータディスク１１ａ〜１４ａは、互いに同軸に重ね合わされて１本のロータをなしており、シールディスク１５等を介して、前記圧縮機（図示せず）のロータに対して同軸に接続されている。
【００２２】
そして、本実施形態のガスタービンは、前記圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気から抽気ｆ２を取り出し、第１段ユニット１１〜第４段ユニット１４の各段のうちの、第２段ユニット１２以降（本実施形態では第４段ユニット１４）に供給する低圧抽気ライン３１（第２抽気ライン）を備えた点が特徴のひとつとなっている。この低圧抽気ライン３１は、第１段ユニット１１に供給する高圧抽気ライン１００（第１抽気ライン）とは別ラインになっている。
【００２３】
この低圧抽気ライン３１の経路途中には、図示されない冷却器が接続されており、抽気ｆ２の温度を吐出前に下げるようになっている。さらにこの低圧抽気ライン３１には、前記冷却器で冷却された後の抽気ｆ２を、第１段ユニット１１〜第４段ユニット１４の各段のうちの最終段である、第４段ユニット１４のロータディスク１４ａの下流側へと導く、抽気管３１ａが備えられている。
そして、この抽気管３１ａの吐出口である末端には、第２段ユニット１２以降に供給する抽気ｆ２を、第１段ユニット１１〜第４段ユニット１４の回転方向と同一方向に回転する旋回流にする旋回流形成部として、ＴＯＢＩノズル３２（Ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ＯｎＢｏａｒｄ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｎｏｚｚｌｅ。第１のＴＯＢＩノズル。）が接続されている。
【００２４】
一方、ロータディスク１４ａには、ＴＯＢＩノズル３２からの抽気ｆ２を上流側に向かって通すためのディスクホール１４ａ１が、複数、互いに等角度間隔をおいて形成されている。さらに、ロータディスク１４ａには、各ディスクホール１４ａ１を通って流れ込んできた抽気ｆ２のうちの一部を取り込んで、各動翼１４ｂ内部に形成された冷却流路へと導くラジアルホール１４ａ２が、互いに等角度間隔をおいて複数形成されている。
【００２５】
この第４段ユニット１４と同様に、第３段ユニット１３のロータディスク１３ａには、第４段ロータディスク１４ａからの抽気ｆ２をさらに上流側に向かって通すためのディスクホール１３ａ１が、複数、互いに等角度間隔をおいて形成されている。さらに、ロータディスク１３ａには、第４段ロータディスク１４ａからの抽気ｆ２のうちの一部を取り込んで、各動翼１３ｂ内部に形成された冷却流路へと導くラジアルホール１３ａ２が、互いに等角度間隔をおいて複数形成されている。
【００２６】
続く、第２段ユニット１２のロータディスク１２ａには、第３段ロータディスク１３ａからの抽気ｆ２のうちの一部を取り込んで、各動翼１２ｂ内部に形成された冷却流路へと導くラジアルホール１２ａ２が、互いに等角度間隔をおいて複数形成されている。なお、このロータディスク１２ａは、ディスクホールを備えておらず、抽気ｆ２が第１段ユニット１１側に流れないようになっている。
【００２７】
すなわち、第１段ユニット１１への抽気は、従来通り、前記圧縮機の最終段から取り出された抽気ｆ１が、前記高圧抽気ライン１００を介して供給されるものとなっている。この抽気ｆ１は、前記シールディスク１５の各ディスクホール１５ａを通って下流側に流れたものであり、ロータディスク１１ａに形成された複数のラジアルホール１１ａ２を通って、各動翼１１ｂ内部に形成された冷却流路へと導かれるものとなっている。なお、前記高圧抽気ライン１００は、前記圧縮機の最終段から、各ラジアルホール１１ａ２入口の手前までの流路を示す。
【００２８】
以上説明の構成を有する本実施形態のガスタービンへの抽気方法について、以下に説明を行う。
まず、前記圧縮機では、その内部を通る圧縮空気が、該圧縮機の圧縮作用を受けることで徐々に高圧化していくが、低圧抽気ライン３１を介して、最終段に至る前の圧縮空気から抽気ｆ２を抽出する（例えば、圧縮機の中段より抽気ｆ２を抽出する）。
【００２９】
抽気ｆ２は、抽気管３１ａを通って第４段ユニット１４のロータディスク１４ａへと供給されるが、その際に、ＴＯＢＩノズル３２によって旋回流となってから供給される。この時、旋回流状態の抽気ｆ２は、ロータディスク１４ａと同一もしくはより速い回転速度（ロータディスク１４ａの回転軸線を中心とする回転速度）で各ディスクホール１４ａ１内に吐出されるため、ロータディスク１４ａの回転力をアシストして速めるものとなっている。なお、抽気管３１ａとロータディスク１４ａとの隙間より漏れる抽気ｆ２を低減するために、これらの間にはラビリンスシール４０が備えられている。
【００３０】
各ディスクホール１４ａ１を通ってロータディスク１４ａの上流側に流れ出た抽気ｆ２のうちの一部は、各ラジアルホール１４ａ２，１３ａ２を通って各動翼１４ｂ，１３ｂに供給され、これらを冷却する。残りの抽気ｆ２は、各ディスクホール１３ａ１を通ってロータディスク１３ａの上流側に流れ出る。そして、この抽気ｆ２は、今度はロータディスク１２ａの各ラジアルホール１２ａ２へと供給され、各動翼１２ｂを冷却する。
【００３１】
一方、第１段ユニット１１には、前記圧縮機の最終段から取り出された抽気ｆ１が供給される。すなわち、シールディスク１５には、図示されないＴＯＢＩノズルを介して旋回流状態にされた抽気ｆ１が供給され、各ディスクホール１５ａを通過する。さらに、この抽気ｆ１は、ラジアルホール１１ａ２を通って各動翼１１ｂへと供給され、これら動翼１１ｂを冷却する。
【００３２】
以上説明の本実施形態のガスタービンは、前記圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気から抽気ｆ２を取り出し、第４段ユニット１４のロータディスク１４ａに供給する低圧抽気ライン３１を備える構成を採用した。この構成によれば、前記圧縮機を通る圧縮空気は、圧縮機の圧縮作用を受けることで徐々に高圧化していくが、低圧抽気ライン３１を介して、最終段に至る前の圧縮空気から抽気ｆ２を抽出することで、この抽気ｆ２を、前記圧縮機内でそのまま最終段まで圧縮させるのに要する圧縮仕事が不要となる。すなわち、従来のように最終段まで圧縮しないで済む分、圧縮機を回転させるのに要するガスタービンの駆動力を減らすことができるようになる。したがって、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態のガスタービンは、低圧抽気ライン３１に、ロータディスク１４ａ供給する抽気ｆ２を、ロータディスク１４ａの回転方向と同一方向に回転する旋回流にするＴＯＢＩノズル３２を接続する構成を採用した。この構成によれば、ロータディスク１４ａの回転速度と抽気ｆ２との間での相対速度差が小さくなるため、抽気ｆ２の供給がガスタービンの動力に対してブレーキをかける恐れを防止できるようになる。したがって、ガスタービンの熱効率をよさらに向上させることが可能となる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態の説明を、図２を参照しながら以下に行う。なお、本実施形態の説明においては、上記第１実施形態のガスタービンとの相違点を中心として説明を行うものとし、その他については、上記第１実施形態と同様であるとして説明を省略するものとする。
【００３５】
本実施形態のガスタービンは、前記低圧抽気ライン３１に、前記圧縮機からの抽気ｆ２を、第１段ユニット１１〜第４段ユニット１４のうち、第１段ユニット１１以外のユニットのひとつである第３段ユニット１３の各静翼２３ｂへと導く低圧抽気流路５１を備えた点が、特徴のひとつとなっている。さらに、各静翼２３ｂの内側シュラウド２３ｂ１に、取り込んだ抽気ｆ２を、ロータディスク１２ａ，１３ａと同一回転方向に回転する旋回流とするＴＯＢＩノズル５２が備えられている点も、もうひとつの特徴となっている。
【００３６】
本実施形態のロータディスク１４ａには、前記ディスクホール１４ａ１が形成されておらず、前記各ラジアルホール１４ａ２のみが形成されている。したがって、このロータディスク１４ａよりも下流側には、抽気ｆ２が流れでないようになっている。
また、第３段ユニット１３のロータディスク１３ａには、上記第１実施形態と同様に、各ラジアルホール１３ａ２及び各ディスクホール１３ａ１がそれぞれ形成されている。ただし、本実施形態では、各ラジアルホール１３ａ２がロータディスク１３ａの上流側に形成されている。
また、第２段ユニット１２のロータディスク１２ａには、上記第１実施形態と同様に、各ラジアルホール１２ａ２が形成されている。なお、このロータディスク１２ａはディスクホールを備えておらず、抽気ｆ２が第１段ユニット１１側に流れないようになっている。
【００３７】
すなわち、第１段ユニット１１への抽気は、従来通り、前記圧縮機の最終段から取り出された抽気ｆ１が供給されるものとなっている。この抽気ｆ１は、前記シールディスク１５の各ディスクホール１５ａを通って下流側に流れたものであり、ロータディスク１１ａに形成された複数のラジアルホール１１ａ２を通って、各動翼１１ｂ内部に形成された冷却流路へと導かれるものとなっている。
【００３８】
以上説明の構成を有する本実施形態のガスタービンへの抽気方法について、以下に説明を行う。
まず、前記圧縮機では、その内部を通る圧縮空気が、該圧縮機の圧縮作用を受けることで徐々に高圧化していくが、低圧抽気ライン３１を介して、最終段に至る前の圧縮空気から抽気ｆ２を抽出する（例えば、圧縮機の中段より抽気ｆ２を抽出する）。
【００３９】
抽気ｆ２は、低圧抽気流路５１を通って各静翼２３ｂ内に供給され、これら静翼２３ｂを冷却する。そして、ＴＯＢＩノズル５２から吐出された抽気ｆ２は、旋回流を形成しながらロータディスク１２ａ，１３ａ間に供給され、一部がラジアルホール１２ａ２，１３ａ２へと流れ、その他の残りがディスクホール１３ａ１を介してロータディスク１４ａへと供給されていく。
そして、各ラジアルホール１２ａ２を通った抽気ｆ２は、動翼１２ｂを冷却し、また、各ラジアルホール１３ａ２を通った抽気ｆ２は、動翼１３ｂを冷却する。
【００４０】
この時、旋回流状態の抽気ｆ２は、ロータディスク１２ａ，１３ａと同一もしくはより速い回転速度（ロータディスク１２ａ，１３ａの回転軸線を中心とする回転速度）で各ディスクホール１３ａ１，ラジアルホール１２ａ２，１３ａ２内に吐出されるため、ロータディスク１２ａ，１３ａの回転力をアシストして速めるものとなっている。
【００４１】
一方、第１段ユニット１１には、前記圧縮機の最終段から取り出された抽気ｆ１が供給される。すなわち、シールディスク１５には、図示されないＴＯＢＩノズルを介して旋回流状態にされた抽気ｆ１が供給され、各ディスクホール１５ａを通過する。さらに、この抽気ｆ１は、ラジアルホール１１ａ２を通って各動翼１１ｂへと供給され、これら動翼１１ｂを冷却する。
【００４２】
以上説明の本実施形態のガスタービンは、前記圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気から抽気ｆ２を取り出してロータディスク１２ａ，１３ａ間に導き、ＴＯＢＩノズル５２で旋回流としてから供給する構成を採用した。この構成によれば、上記第１実施形態と同様に、抽気ｆ２を、前記圧縮機内でそのまま最終段まで圧縮させるのに要する圧縮仕事が不要となる分、圧縮機を回転させるのに要するガスタービンの駆動力を減らすことができるようになる。したがって、前記圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態のガスタービンは、抽気ｆ２をＴＯＢＩノズル５２を用いて旋回流にしてから、ロータディスク１２ａ，１３ａ間に供給する構成を採用した。この構成によれば、ロータディスク１２ａ，１３ａの回転速度と抽気ｆ２との間での相対速度差が小さくなるため、抽気ｆ２の供給がガスタービンの動力に対してブレーキをかける恐れを防止できるようになる。したがって、ガスタービンの熱効率をよさらに向上させることが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のガスタービンは、静翼及び動翼を有するユニットを複数段備えたガスタービンにおいて、前記各段のうち、第２段以降に、第１段に供給する第１抽気ラインとは別の第２抽気ラインを備える構成を採用した。この構成によれば、第２段以降に供給する抽気に、圧縮機の最終段からの抽気を用いなくて済むので、第１抽気ラインを流れる比較的圧の高い抽気の流量を、従来に比較して減らすことができるようになる。これにより、圧縮機を回転させるのに要するガスタービンの駆動力を減らすことができる。したがって、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることが可能となる。
【００４５】
また、請求項２に記載のガスタービンは、請求項１に記載のガスタービンにおいて、第２抽気ラインに、第２段以降に供給する抽気を、各段のユニットの回転方向と同一方向に回転する旋回流にする旋回流形成部を備える構成を採用した。この構成によれば、各ロータディスクの回転速度と抽気との間での相対速度差が小さくなるため、抽気の供給がガスタービンの動力に対してブレーキをかける恐れを防止できるようになる。したがって、ガスタービンの熱効率をさらに向上させることが可能となる。
【００４６】
また、請求項３に記載のガスタービンは、請求項２に記載のガスタービンにおいて、第２抽気ラインに、圧縮機からの抽気を最終段のロータディスクへと導く抽気管を備え、旋回流形成部が、抽気管に接続された第１のＴＯＢＩノズルである構成を採用した。この構成によれば、確実に、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることが可能となる。
【００４７】
また、請求項４に記載のガスタービンは、請求項２に記載のガスタービンにおいて、第２抽気ラインに、圧縮機からの抽気を第１段以外のユニットの静翼へと導く抽気流路を備え、旋回流形成部が、抽気を取り込む静翼の内側シュラウドに設けられた第２のＴＯＢＩノズルである構成を採用した。この構成によれば、確実に、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることが可能となる。
【００４８】
また、請求項５に記載のガスタービンの抽気方法は、第１段のユニットに、圧縮機の最終段から取り出された抽気を供給し、第２段以降のユニットに、圧縮機の最終段に至る前の圧縮空気より取り出した抽気を供給する方法を採用した。この方法によれば、圧縮機から取り出す抽気を、従来のように最終段まで圧縮しないで済む分、圧縮機を回転させるのに要するガスタービンの駆動力を減らすことができるようになる。したがって、圧縮機からの抽気による動力のロスを低減させ、ガスタービンの熱効率を上げることが可能となる。
【００４９】
また、請求項６に記載のガスタービンの抽気方法は、請求項５に記載のガスタービンの抽気方法において、第２段以降に供給する抽気を、各段のユニットの回転方向と同一方向に回転する旋回流にする方法を採用した。この方法によれば、各ロータディスクの回転速度と抽気との間での相対速度差が小さくなるため、抽気の供給がガスタービンの動力に対してブレーキをかける恐れを防止できるようになる。したがって、ガスタービンの熱効率をよさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービンの第１実施形態を示す図であって、各段のユニットへの抽気構造を説明する部分断面図である。
【図２】本発明のガスタービンの第２実施形態を示す図であって、各段のユニットへの抽気構造を説明する部分断面図である。
【図３】従来のガスタービンを示す図であって、各段のユニットへの抽気構造を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
１１，１２，１３，１４・・・第１段ユニット，第２段ユニット，第３段ユニット，第４段ユニット（ユニット）
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ・・・ロータディスク
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ・・・動翼
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ・・・静翼
２３ｂ１・・・内側シュラウド
３１・・・低圧抽気ライン（第２抽気ライン）
３１ａ・・・抽気管
３２・・・旋回流形成部，第１のＴＯＢＩノズル
５１・・・低圧抽気流路（抽気流路）
５２・・・旋回流形成部，第２のＴＯＢＩノズル
１００・・・高圧抽気ライン（第１抽気ライン）
ｆ１，ｆ２・・・抽気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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