(57)【要約】【課題】タービンロータの軸中心部まで冷却することができる２軸式ガスタービンを提供する。【解決手段】圧縮機３に連結され、燃焼ガス８ａにより回転駆動する高圧タービンロータ９を備えた高圧タービン１０と、負荷１１に連結され、燃焼ガス８ｂにより回転駆動する低圧タービンロータ１３を備えた低圧タービン１４と、これら高圧タービンロータ９と低圧タービンロータ１３との間に設けた略円盤状の圧力隔壁４０とを有する２軸式ガスタービン１において、圧力隔壁４０は、その外周側に設けられ冷却空気が流入する流入口４１と、その中心部に設けた流出口４２と、流入口４１と流出口４２とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路４３と、冷却空気流路４３を周方向に複数に区分するように設けられ、冷却空気を流入口４１から流出口４２に導くガイドベーン４４と、冷却空気をタービンロータ軸方向に転向させるコーン４５とを備える。【選択図】    図１
2005042669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼する燃焼器と、前記圧縮機に連結され、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動する高圧タービンロータを備えた高圧タービンと、負荷に連結され、前記高圧タービンからの前記燃焼ガスにより回転駆動する低圧タービンロータを備えた低圧タービンと、前記高圧タービンロータと前記低圧タービンロータとの間に設けた略円盤状の圧力隔壁とを有する２軸式ガスタービンにおいて、
前記圧力隔壁は、その径方向外周側に設けられ冷却空気が流入する流入口と、その径方向中心部に設けた流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路と、この冷却空気流路を周方向に複数に区分するように設けられ、前記冷却空気を前記流入口から前記流出口に導く第１のガイド手段とを備えることを特徴とする２軸式ガスタービン。
【請求項２】
圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼する燃焼器と、前記圧縮機に連結され、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動する高圧タービンロータを備えた高圧タービンと、負荷に連結され、前記高圧タービンからの前記燃焼ガスにより回転駆動する低圧タービンロータを備えた低圧タービンと、前記高圧タービンロータと前記低圧タービンロータとの間に設けた略円盤状の圧力隔壁とを有する２軸式ガスタービンにおいて、
前記圧力隔壁は、その径方向外周側に設けられ冷却空気が流入する流入口と、その径方向中心部に設けた流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路と、この冷却空気流路の前記流出口側に設けられ、前記冷却空気をタービンロータ軸方向に転向させる第２のガイド手段とを備えることを特徴とする２軸式ガスタービン。
【請求項３】
圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼する燃焼器と、前記圧縮機に連結され、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動する高圧タービンロータを備えた高圧タービンと、負荷に連結され、前記高圧タービンからの前記燃焼ガスにより回転駆動する低圧タービンロータを備えた低圧タービンと、前記高圧タービンロータと前記低圧タービンロータとの間に設けた略円盤状の圧力隔壁とを有する２軸式ガスタービンにおいて、
前記圧力隔壁は、その径方向外周側に設けられ冷却空気が流入する流入口と、その径方向中心部に設けた流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路と、この冷却空気流路を周方向に複数に区分するように設けられ、前記冷却空気を前記流入口から前記流出口に導く第１のガイド手段と、前記冷却空気流路の前記流出口側に設けられ、前記冷却空気をタービンロータ軸方向に転向させる第２のガイド手段とを備えることを特徴とする２軸式ガスタービン。
【請求項４】
請求項１又は３記載の２軸式ガスタービンにおいて、前記第１のガイド手段は、前記冷却空気を前記流出口でタービンロータ回転方向と同じ旋回方向となるように導くガイド手段であることを特徴とする２軸式ガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２軸式ガスタービンに係わり、特に、圧力隔壁とタービンロータとの間に形成されたディスクキャビテイに冷却空気を供給する２軸式ガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
２軸式ガスタービンは、圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼する燃焼器と、圧縮機に連結された高圧タービンロータを備えた高圧タービンと、発電機等の負荷に連結された低圧タービンロータとを備えた低圧タービンとを有する。そして、燃焼器からの高圧高温の燃焼ガスを高圧タービンに導入し、この燃焼ガスにより高圧タービンロータが回転駆動されて圧縮機を駆動し、高圧タービンを通過した燃焼ガスを低圧タービンに導入し、この燃焼ガスにより低圧タービンロータが回転駆動されて発電機等の負荷を駆動するようになっている。
【０００３】
このガスタービンの熱効率の向上を図るために、燃焼ガス温度を高めることが行われており、高圧タービン及び低圧タービン内の燃焼ガスに接触する高温部は、燃焼ガスより低温である冷却空気（例えば、圧縮機から抽気した圧縮空気等）が導入され冷却されている。
【０００４】
従来、静翼とタービンロータを冷却することを目的として、例えば、冷却空気源からの冷却空気がその内部に供給されたケーシングと、このケーシングの径方向内周側に環状に設けられ、ケーシングからの冷却空気がその内部に導入される複数の静翼と、これら静翼の径方向内周側にそれぞれ設けられ、静翼内の冷却空気の一部がその内部に導入される内側静翼支持体等で構成され、この内側静翼支持体の出口孔がタービンロータの回転軸線に対して平行な面内に向けて設けられた静翼装置が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、まず、冷却空気源からの冷却空気が静翼を冷却し、その後、冷却空気の一部が内側静翼支持体の出口孔からタービンロータの下流側ディスクに導入され、この下流側ディスクに備えられた動翼を冷却するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１２２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には、以下の課題が存在する。
一般に、２軸式ガスタービンにおいては、高圧タービンロータと低圧タービンロータとの間に略円盤状の圧力隔壁が設けられ、この圧力隔壁とタービンロータとの間にディスクキャビティ（空間）が形成される。ここで、タービンロータの冷却等を目的とした冷却空気をディスクキャビティに供給するため、例えば圧力隔壁とともに圧力隔壁の軸方向一方側に上記静翼装置を設けた場合は、高圧タービンロータと低圧タービンロータとの軸方向間隔が大きくなり、ガスタービンの熱効率が低下する。一方、例えば圧力隔壁を設けないで上記静翼装置を設けた場合は、上記静翼装置が周方向に分割されたセグメント構造であるためセグメント間からの洩れが若干生じるとともに、そのままでは、ディスクキャビイティの径方向中心側まで冷却空気が供給されず、タービンロータの軸中心部の冷却が困難となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、タービンロータの軸中心部まで冷却することができる２軸式ガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼する燃焼器と、前記圧縮機に連結され、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動する高圧タービンロータを備えた高圧タービンと、負荷に連結され、前記高圧タービンからの前記燃焼ガスにより回転駆動する低圧タービンロータを備えた低圧タービンと、前記高圧タービンロータと前記低圧タービンロータとの間に設けた略円盤状の圧力隔壁とを有する２軸式ガスタービンにおいて、前記圧力隔壁は、その径方向外周側に設けられ冷却空気が流入する流入口と、その径方向中心部に設けた流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路と、この冷却空気流路を周方向に複数に区分するように設けられ、前記冷却空気を前記流入口から前記流出口に導く第１のガイド手段とを備える。
【０００９】
２軸式ガスタービンは、高圧タービンロータと低圧タービンロータの間に略円盤状の圧力隔壁が設けられ、この圧力隔壁とタービンロータとの間に、ディスクキャビティがタービンロータの軸中心部までそれぞれ形成されている。本発明においては、圧力隔壁の径方向外周側の流入口から冷却空気が流入し、内部の冷却空気流路を経て、径方向中心部の流出口からディスクキャビティに流出する。これにより、タービンロータの軸中心部まで冷却することができる。また、このとき、冷却空気流路内の冷却空気が、冷却空気流路を周方向に複数に区分して設けた第１のガイド手段により流出口へ導かれるので、例えば第１のガイド手段を設けない場合等に比べ、圧力損失を低減することができる。
【００１０】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼する燃焼器と、前記圧縮機に連結され、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動する高圧タービンロータを備えた高圧タービンと、負荷に連結され、前記高圧タービンからの前記燃焼ガスにより回転駆動する低圧タービンロータを備えた低圧タービンと、前記高圧タービンロータと前記低圧タービンロータとの間に設けた略円盤状の圧力隔壁とを有する２軸式ガスタービンにおいて、前記圧力隔壁は、その径方向外周側に設けられ冷却空気が流入する流入口と、その径方向中心部に設けた流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路と、この冷却空気流路の前記流出口側に設けられ、前記冷却空気をタービンロータ軸方向に転向させる第２のガイド手段とを備える。
【００１１】
本発明においては、上記（１）同様、高圧タービンロータ及び低圧タービンロータの軸中心部まで冷却することができる。また、圧力隔壁の径方向外周側の流入口から流入した冷却空気が、冷却空気流路の流出口側（径方向中心部）に設けた第２のガイド手段によりタービンロータ軸方向に転向されて流出口から流出するので、径方向中心部での冷却空気の衝突混合をなくし圧力損失を低減することができる。
【００１２】
（３）上記目的を達成するために、また本発明は、圧縮機と、この圧縮機からの圧縮空気と燃料とを混合燃焼する燃焼器と、前記圧縮機に連結され、前記燃焼器からの燃焼ガスにより回転駆動する高圧タービンロータを備えた高圧タービンと、負荷に連結され、前記高圧タービンからの前記燃焼ガスにより回転駆動する低圧タービンロータを備えた低圧タービンと、前記高圧タービンロータと前記低圧タービンロータとの間に設けた略円盤状の圧力隔壁とを有する２軸式ガスタービンにおいて、前記圧力隔壁は、その径方向外周側に設けられ冷却空気が流入する流入口と、その径方向中心部に設けた流出口と、前記流入口と前記流出口とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路と、この冷却空気流路を周方向に複数に区分するように設けられ、前記冷却空気を前記流入口から前記流出口に導く第１のガイド手段と、前記冷却空気流路の前記流出口側に設けられ、前記冷却空気をタービンロータ軸方向に転向させる第２のガイド手段とを備える。
【００１３】
（４）上記（１）または（２）において、好ましくは、前記第１のガイド手段は、前記冷却空気を前記流出口でタービンロータ回転方向と同じ旋回方向となるように導くガイド手段である。
【００１４】
これにより、圧力隔壁の流出口からの冷却空気の流出速度とタービンロータの回転速度との相対速度が減少するので、タービンロータの回転負荷（風損）を低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、圧力隔壁の径方向外周側の流入口から冷却空気が流入し、内部の冷却空気流路を経て、径方向中心部の流出口からディスクキャビティに流出する。これにより、タービンロータの軸中心部まで冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図２は、本発明の２軸式ガスタービンの一実施形態の概略構成を表す回路図である。
【００１８】
この図２において、２軸式ガスタービン１は、主として、取り入れた吸気２ａを圧縮して圧縮空気２ｂを生成する圧縮機３と、圧縮空気２ｂと燃料４とを混合燃焼する燃焼器５と、圧縮機３の圧縮機ロータ６（後述の図１参照）に中間軸７を介し連結され、燃焼器５からの高温高圧の燃焼ガス８ａにより回転駆動する高圧タービンロータ９（後述の図１参照）を備えた高圧タービン１０と、発電機等の負荷１１に連結軸１２を介し連結され、高圧タービン１０を通過した燃焼ガス８ｂにより回転駆動する低圧タービンロータ１３（後述の図１参照）を備えた低圧タービン１４とを有する。圧縮機ロータ６及び高圧タービンロータ９は、圧縮機ロータ６の上流側（図２中左側）の前部軸１５及び中間軸７にそれぞれ設けた軸受１６Ａ，１６Ｂにより回転自在に支持され、低圧タービンロータ１３は、連結軸１２に設けた軸受１７Ａ，１７Ｂにより回転自在に支持されている。
【００１９】
そして、燃焼器５から高圧タービン１０に導入された燃焼ガス８ａにより高圧タービンロータ９が回転駆動され、これとともに圧縮機ロータ６が回転駆動されて圧縮空気２ｂを生成し、高圧タービン１０を通過し低圧タービン１４に導入された燃焼ガス８ｂにより低圧タービンロータ１３が回転駆動され、発電機等の負荷１１を駆動するようになっている。また、低圧タービン１４を通過した燃焼ガス８ｃは、例えば浄化装置等に導かれた後、放出される。
【００２０】
図１は、本実施形態による上記２軸式ガスタービン１の詳細構造を表す部分断面図である。なお、この図１において、上記吸気２ａ、上記圧縮空気２ｂ、及び上記燃焼ガス８ａ，８ｂ，８ｃは、上流側（図１中左側）から下流側（図１中右側）に流れている。
【００２１】
図１において、上記圧縮機３は、上記圧縮機ロータ６と、この圧縮機ロータ６の径方向外周側（図１中上側）を覆うケーシング１８とを備えている。圧縮機ロータ６は、環状に複数配置された動翼１９と、これら動翼１９をその径方向外周側に植え込んだ中空又は中実の圧縮機ディスク２０と、これら圧縮機ディスク２０が軸方向（図１中左右方向）に複数段として積層され、上記中間軸７の上流側フランジ７ａに締結するスタッキングボルト２１とを備えている。
【００２２】
ケーシング１８の径方向内周側（図１中下側）には、各段の動翼１９の間に環状に複数配置された静翼２２が設けられている。これら動翼１９及び静翼２２は軸方向に隣り合う１組で１つの段落を形成し、本実施形態では例えば１５段落（但し、図２では便宜上そのうちの８段落を図示）により構成されている。そして、圧縮空気流路２３に取り入れた吸気２ａが各段落にて徐々に圧縮され、最終段で所定圧力まで圧縮された圧縮空気２ｂが上記燃焼器５に供給されるようになっている。
【００２３】
上記高圧タービン１０は、例えば２段の上記高圧タービンロータ９を有し、上記低圧タービン１４は、例えば２段の上記低圧タービンロータ１３を有し、これら高圧タービンロータ９及び低圧タービンロータ１３の径方向外周側を覆うケーシング２４が設けられている。
【００２４】
高圧タービンロータ９は、環状に複数配置された第１段及び第２段の動翼２５ａ，２５ｂと、これら動翼２５ａ，２５ｂをその径方向外周側に植え込んだ第１段及び第２段のタービンディスク２６ａ，２６ｂと、これらタービンディスク２６ａ，２６ｂの間に狭持された中空のスペーサ２７と、タービンディスク２６ａ，２６ｂ及びスペーサ２７が軸方向に積層され、上記中間軸７の下流側フランジ７ｂに締結するスタッキングボルト２８とを備えている。また、スペーサ２７の中空部と第１段及び第２段のタービンディスク２６ａ，２６ｂとで高圧ディスクキャビティ（空間）２９ａが形成されている。
【００２５】
低圧タービンロータ１３は、環状に複数配置された第３段及び第４段の動翼３０ａ，３０ｂと、これら動翼３０ａ，３０ｂをその径方向外周側に設けた第３段及び第４段のタービンディスク３１ａ，３１ｂと、これらタービンディスク３１ａ，３１ｂの間に狭持されたスペーサ３２と、タービンディスク３１ａ，３１ｂ及びスペーサ３２が軸方向に積層され、上記連結軸１２の上流側フランジ１２ａに締結するスタッキングボルト３３とを備えている。また、スペーサ３２の中空部と第３段及び第４段のタービンディスク３１ａ，３１ｂとで低圧ディスクキャビティ（空間）３４ａが形成されている。
【００２６】
ケーシング２４の内周側には、各段の動翼２５ａ，２５ｂ，３０ａ，３０ｂの間に環状に複数配置された第１段〜第４段の静翼３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂが設けられている。そして、燃焼器５からの燃焼ガス８ａが高圧タービン１０の燃焼ガス流路３７に供給され、第１段の静翼３５ａ及び動翼２５ａ、第２段の静翼３５ｂ及び動翼２５ｂにて膨張仕事をして高圧タービンロータ９に軸動力を与える。これにより、高圧タービンロータ９及び連結された圧縮機ロータ６が回転駆動されるようになっている。また、高圧タービン１０を通過した燃焼ガス８ｂが低圧タービン１４の燃焼ガス流路３７に導入され、第３段の静翼３６ａ及び動翼３０ａ、第４段の静翼３６ｂ及び動翼３０ｂにて膨張仕事をして低圧タービンロータ１３に軸動力を与える。これにより、低圧タービンロータ１３が回転駆動されるようになっている。
【００２７】
高圧タービン１０及び低圧タービン１４における静翼３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ及び動翼２５ａ，２５ｂ，３０ａ，３０ｂ等は、燃焼ガス流路３７に配置され高温となるため、例えば圧縮機３から抽気した圧縮空気等が冷却空気として導入され冷却されている。圧縮空気流路２３には、圧縮空気の流れ方向（図１中右方向）に沿って順に、その外周側に設けた低圧抽気スリット（図示せず）、その外周側に設けた中圧抽気スリット（図示せず）、その内周側に設けた高圧抽気スリット３８とを備えている。
【００２８】
そして、例えば、第１段の静翼３５ａは、圧縮空気２ｂの一部がケーシング２４に設けられた燃焼器車室３９を介し導入されて冷却され、第２段及び第３段の静翼３５ｂ，３６ａは、前記中圧抽気スリットから抽気された冷却空気がその径方向外周側から導入されて冷却され、第４段の静翼３６ｂは、前記低圧抽気スリットから抽気された冷却空気がその径方向外周側から導入されて冷却されるようになっている。また、高圧抽気スリット３８から抽気された冷却空気が、中間軸７の中空部及び第１段のタービンディスク２６ａの中空部を介し、高圧ディスクキャビティ２９ａに導入されて高圧タービンロータ９の軸中心部が冷却され、その後、第１段及び第２段タービンディスク２６ａ，２６ｂの冷却空気流路（図示せず）を介し、第１段及び第２段の動翼２５ａ，２５ｂに導入され冷却するようになっている。
【００２９】
高圧タービンロータ９と低圧タービンロータ１３との間には、略円盤状の圧力隔壁４０が第３段の静翼３６ａの内周側に設けられており、この圧力隔壁４０はその軸方向断面が例えばアーチ形状（軸方向に湾曲した形状）に形成されている。そして、圧力隔壁４０と第２段のタービンディスク２６ｂとの間には高圧ディスクキャビテイ２９ｂが形成され、圧力隔壁４０と第３段のタービンディスク３１ａとの間には低圧ディスクキャビティ３４ｂが形成されている。また、高圧ディスクキャビティ２９ａ，２９ｂが第２段のタービンディスク２６ｂの中空部で連通され、低圧ディスクキャビティ３４ａ，３４ｂが第３段のタービンディスク３１ａの中空部で連通されている。
【００３０】
図３は、図１中矢印III方向からみた側面図であり、上記圧力隔壁４０の詳細構造を表している。
【００３１】
この図３、及び前述の図１において、圧力隔壁４０は、その径方向外周側（図中上側）に設けられ冷却空気が流入する流入口４１と、その径方向中心部（図１中下側）に低圧ディスクキャビティ３４ｂ側（図１中右側）に開口して設けた流出口４２と、流入口４１と流出口４２とを連通するようにその内部に設けた冷却空気流路４３と、この冷却空気流路４３を周方向に例えば８つに区分するように設けられ、冷却空気を流入口４１から流出口４２に導く例えば８つのガイドベーン４４と、冷却空気流路４３の流出口４２側（図１中下側）に設けられ、冷却空気をタービンロータ軸方向（図１中左右方向）に転向させる例えば略円錐状のコーン４５とを備える。
【００３２】
ガイドベーン４４は、例えば、圧力隔壁４０の径方向に設けた略直線状の直線ガイド部４４ａと、この直線ガイド部４４ａの流出口４２側に設けられ、タービンロータ回転方向（図３中右廻り方向）に湾曲された旋回ガイド部４４ｂとで構成されている。
【００３３】
そして、第３段の静翼３６ａから圧力隔壁４０の径方向外周側の流入口４１に流入した冷却空気は、ガイドベーン４４の直線ガイド部４４ａにより径方向中心部に導かれ、ガイドベーン４４の旋回ガイド部４４ｂによりタービンロータ回転方向と同じ旋回方向に転向され、コーン４５によりタービンロータ軸方向に転向されて、径方向中心部の流出口４２から低圧ディスクキャビティ３４ｂに流出するようになっている。
【００３４】
また、低圧ディスクキャビティ３４ｂの冷却空気の一部は、低圧ディスクキャビティ３４ａに導入され、第３段及び第４段のタービンディスク３１ａ，３１ｂの冷却空気流路（図示せず）を介し第３段及び第４段の動翼３６ａ，３６ｂに導入され却するようになっている。また、低圧ディスクキャビティ３４ｂの冷却空気の残りは、シール空気として燃焼ガス流路３７に合流するようになっている。
【００３５】
なお、上記において、ガイドベーン４４は、各請求項記載の冷却空気流路を周方向に複数に区分するように設けられ、冷却空気を流入口から流出口に導く第１のガイド手段を構成し、ガイドベーン４４の旋回ガイド部４４ｂは、各請求項記載の冷却空気を流出口でタービンロータ回転方向と同じ旋回方向となるように導くガイド手段を構成する。また、コーン４５は、冷却空気流路の流出口側に設けられ、冷却空気をタービンロータ軸方向に転向させる第２のガイド手段を構成する。
【００３６】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
２軸式ガスタービン１の運転とともに、圧縮機３にて、圧縮機ロータ６の回転により所定圧力まで圧縮された圧縮空気２ｂを生成し、燃焼器５にて、この圧縮空気２ｂと燃料４とを混合燃焼して燃焼ガス８ａを生成する。そして、高圧タービン１０にて、第１段落の静翼３５ａ及び動翼２５ａ、第２段落の静翼３５ｂ及び動翼２５ｂを通過する燃焼ガス８ａにより、高圧タービンロータ９が回転駆動されて圧縮機ロータ６を回転駆動し、低圧タービン１４にて、第３段落の静翼３６ａ及び動翼３０ａ、第４段落の静翼３６ｂ及び動翼３０ｂを通過する燃焼ガス８ｂにより、低圧タービンロータ１３が回転駆動されて発電機等の負荷１１を駆動する。
【００３７】
このような２軸式ガスタービン１の運転時において、静翼３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂ及び動翼２５ａ，２５ｂ，３０ａ，３０ｂが燃焼ガス８ａ，８ｂにより高温となるため、圧縮機３から抽気した冷却空気を導入し冷却する。第１段の静翼３５ａには高圧抽気スリット３８からの冷却空気を、第２段及び第３段の静翼３５ｂ，３６ａには中圧抽気スリットからの冷却空気を、第４段の静翼３６ｂには低圧抽気スリットからの冷却空気を導入して冷却する。また、高圧ディスクキャビティ２９ａには高圧抽気スリット３８からの冷却空気２６を導入し、高圧タービンロータ９の軸中心部が冷却される。
【００３８】
本実施形態においては、第３段の静翼３６ａを冷却した冷却空気が、圧力隔壁４０の径方向外周側の流入口４１から流入し、内部の冷却空気流路４３を経て、径方向中心部の流出口４２から低圧ディスクキャビティ３４ｂに流出する。これにより、低圧タービンロータ１３の軸中心部まで冷却することができる。このとき、冷却空気流路４３内の冷却空気がガイドベーン４４により流出口４２へ導かれるので、例えばガイドベーン４４を設けない場合等に比べ、圧力損失を低減することができる。また、圧力隔壁４０の径方向外周側の流入口４１から流入した冷却空気が、冷却空気流路４３の流出口４２側に設けたコーン４５により低圧タービンロータ１３の軸方向に転向されるので、冷却空気の衝突混合をなくし圧力損失を低減することができる。
【００３９】
また、圧力隔壁４０の流出口４２からの冷却空気が、ガイドベーン４４の旋回ガイド部４４ｂにより低圧タービンロータ１３の回転方向と同じ旋回方向となるので、冷却空気の流出速度と低圧タービンロータ１３の回転速度との相対速度が減少し、低圧タービンロータ１３の回転負荷（風損）を低減することができる。
【００４０】
また、圧力隔壁４０は、その上流側側面に第３段の静翼３６ａの上流側静圧と同等の静圧が作用し、下流側側面に第３段の静翼３６ａの下流側静圧と同等の静圧が作用し、これら差圧に相当する力に耐えうる強度を確保しなければならない。本実施形態においては、圧力隔壁４０の内部に冷却空気流路４３が形成されるものの、複数のガイドベーン４４が補強部材としての役割も果たすので圧力隔壁４０の剛性を高くすることができる。
【００４１】
本実施形態による２軸式ガスタービン１においては、上記したように圧力隔壁４０の冷却空気流路４３の圧力損失を低減することができるので、冷却空気の所定流量を確保するための供給圧力（すなわち圧縮機３からの抽気圧力）を低くし、圧縮機３の駆動力を減少することができる。また、圧縮機３からの抽気圧力を小さくした場合には、冷却空気自体の温度も低くなるので冷却空気の抽気流量を低減することが可能となり、燃料ガス２ａ，２ｂの流量を増大することができる。したがって、２軸式ガスタービン１の熱効率の向上が図れる。また、圧力損失の低減により、圧力隔壁４０や例えば第３段の静翼３６ａ等の流路面積が縮小し、構成部品を縮小することができる。
【００４２】
なお、上記一実施形態では、第１のガイド手段としてのガイドベーン４４は、直線ガイド部４４ａと旋回ガイド部４４ｂとからなる構造を例に取り説明したが、これに限らない。すなわち、例えば冷却空気をタービンロータ回転方向と同じ旋回方向となるように導く上記旋回ガイド部４４ｂを設けないで、図３に相当する図４に示すように、例えば８つの径方向略直線状の冷却空気流路４３’を形成するように設けたガイドベーン４４’としてもよい。この場合には、上記一実施形態に比べ、ガイドベーン４４’が大きくなり、剛性を高めることができる。また、上記一実施形態では、圧力隔壁４０は、第１のガイド手段としてのガイドベーン４４と第２のガイド手段としてのコーン４５との両方を設けた構造を例に取り説明したが、これに限られず、例えばガイドベーン４４及びコーン４５のいずれか一方だけを設けてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得る。
【００４３】
また、上記一実施形態においては、略円盤状の圧力隔壁４０はその軸方向断面をアーチ形状とした構造を例に取り説明したが、これに限られない。すなわち、例えば前述の図４に示した圧力隔壁４４’のようにその強度を確保することができれば、図１に相当する図５に示すように、圧力隔壁４０’の軸方向断面を略直線状としてもよい。この場合には、上記一実施形態に比べ、圧力隔壁４０’の軸方向寸法を小さくすることができるので、高圧タービンロータ９と低圧タービンロータ１３との軸方向間隔を小さくし、２軸式ガスタービン１の熱効率を向上させることができる。
【００４４】
また、上記一実施形態及び変形例においては、圧力隔壁４０の流出口４１が、低圧ディスクキャビティ３４ｂ側のみに開口する構造を例に取り説明したが、これに限らない。すなわち、例えば高圧ディスクキャビティ２９ｂ側に開口する構造としてもよく、また低圧ディスクキャビティ３４ｂ側及び高圧ディスクキャビティ２９ｂ側の両方ともに開口する構造としてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の２軸式ガスタービンの一実施形態の詳細構造を表す部分断面図である。
【図２】本発明の２軸式ガスタービンの一実施形態の概略構成を表す回路図である。
【図３】図１中矢印III方向からみた軸方向側面図であり、本発明の２軸式ガスタービンの一実施形態を構成する圧力隔壁の詳細構造を表す。
【図４】本発明の２軸式ガスタービンの変形例を構成する圧力隔壁の詳細構造を表す軸方向側面図である。
【図５】本発明の２軸式ガスタービンの変形例の詳細構造を表す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    ２軸式ガスタービン
２ｂ  圧縮空気
３    圧縮機
４    燃料
５    燃焼器
８ａ  燃焼ガス
８ｂ  燃焼ガス
９    高圧タービンロータ
１０  高圧タービン
１３  低圧タービンロータ
１４  低圧タービン
４０  圧力隔壁
４１  流入口
４２  流出口
４３  冷却空気流路
４４  ガイドベーン（第１のガイド手段）
４５  コーン（第２のガイド手段）
【図１】
2005042669.tif 000003
【図２】
2005042669.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005042669.tif 000006
【図５】
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