(57)【要約】【課題】軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータのスラスト加重を低減することができる２軸式ガスタービンを提供する。【解決手段】高圧タービンロータ８を備えた高圧タービン９と、隔壁１６により高圧タービンロータ８と分離された低圧タービンロータ１１を備えた低圧タービン１２とを有する２軸式ガスタービンにおいて、低圧タービン１２は、低圧タービンロータ１１の第１段タービンディスク１８と隔壁１６により形成された第１キャビティ２７と、第１段タービンディスク１８とケーシング２０により形成され、シール部３０Ａ，３０Ｂの間に形成された内周側キャビティ２９ａと、この内周側キャビティ２９ａの圧力が第１キャビティ２７の圧力より高くなるように、例えば圧縮機４から抽気した圧縮空気を高圧空気供給経路３２を介し内周側キャビティ２９ａに導入するためのケーシング２０の導入孔３１とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、該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、隔壁により前記高圧タービンロータと分離され、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を有する２軸式ガスタービンにおいて、
前記低圧タービンは、前記低圧タービンロータの初段タービンディスクと前記隔壁により形成された第１の空間と、前記低圧タービンロータの最終段タービンディスクと前記低圧タービンロータのケーシングにより形成された第２の空間と、この第２の空間の圧力が前記第１の空間の圧力より高くなるように調整する第１の圧力調整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】
請求項１記載の２軸式ガスタービンにおいて、前記第１の圧力調整手段は、前記第２の空間に設けられ、前記第２の空間の高圧空気の漏洩を抑制するシール部を有することを特徴とする２軸式ガスタービン。
【請求項３】
請求項１又は２記載の２軸式ガスタービンにおいて、前記第１の圧力調整手段は、前記第２の空間を形成する前記ケーシングに設けた導入孔と、この導入孔から前記第２の空間に前記第１の空間の圧力より高圧な空気を供給する高圧空気供給手段とをさらに有することを特徴とする２軸式ガスタービン。
【請求項４】
圧縮機と、該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、隔壁により前記高圧タービンロータと分離され、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を有する２軸式ガスタービンにおいて、
前記低圧タービンは、前記低圧タービンロータの初段タービンディスクと前記隔壁により形成された第１の空間と、前記低圧タービンロータの最終段タービンディスクと前記低圧タービンロータのケーシングにより形成された第２の空間と、この第２の空間の圧力が前記第１の空間の圧力と略等しくなるように調整する第２の圧力調整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５】
請求項４記載の２軸式ガスタービンにおいて、前記第２の圧力調整手段は、前記第２の空間に設けられ、前記第２の空間の高圧空気の漏洩を抑制するシール部を有することを特徴とする２軸式ガスタービン。
【請求項６】
請求項４又は５記載の２軸式ガスタービンにおいて、前記第２の圧力調整手段は、前記低圧タービンロータに設けられ、前記第１の空間及び前記第２の空間を連通する連通孔をさらに有す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、隔壁により分離された高圧タービンロータ及び低圧タービンロータを有する２軸式ガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンは、圧縮機と、該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、前記圧縮機の圧縮機ロータ及び負荷（例えば、発電機、圧縮機、ポンプ等）に連結されたタービンロータを備えた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タービンに導入し、この燃焼ガスによりタービンロータが回転駆動されて圧縮機及び負荷を駆動するようになっている。
【０００３】
このとき、タービンロータは、タービン内の燃焼ガスの流れ方向における圧力差（上流側圧力＞下流側圧力）により、燃焼ガスの流れ方向下流側へのスラスト荷重が作用する。また、圧縮機ロータは、圧縮機内の圧縮空気の流れ方向における圧力差（上流側圧力＜下流側圧力）により、圧縮空気の流れ方向上流側へのスラスト荷重が作用する。そして、前述したように、タービンロータは圧縮機ロータと連結されているので、それらスラスト荷重が相殺され減少する。
【０００４】
ここで、例えば圧縮空気貯蔵ガスタービン発電システム等のように、圧縮機ロータと連結しないタービンロータを備えたガスタービンが知られている。このガスタービンは、前述した燃焼ガスの圧力差によって生じたスラスト荷重を、例えばタービンロータの下流側に設けたスラスト軸受等で受ける。しかしながら、ガスタービンの熱効率の向上を図るために圧力比を高めることがあり、この場合はガスタービン全体の圧力が高くなって、前記スラスト荷重が増大する。そして、スラスト荷重の増加に伴って、スラスト軸受は、面圧（スラスト荷重を有効面積で割った値）を所定値以下としつつ有効面積を大きくするので、大型化しコストが高くなる。また、スラスト軸受の大型化により、低圧タービンロータのスラストカラーが大きくなりその外周側の周速度が速くなるので焼付の可能性が高くなってスラスト軸受の信頼性が低下したり、軸受損失が大きくなって熱効率が低下する等の問題があった。
【０００５】
そこで、従来、例えば、タービンロータの上流側に連結されたバランスピストンと、このバランスピストンのガスタービン側に圧縮空気を供給する圧縮空気ラインと、バランスピストンの反ガスタービン側とガスタービンの下流側とを連通する空気ラインとを備えた構成が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術は、バランスピストンのガスタービン側の圧力を反ガスタービン側の圧力より高くなるように調整し、バランスピストンに作用する反ガスタービン側へのスラスト荷重を生じさせて、タービンロータのスラスト荷重を低減するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４０６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、２軸式ガスタービンは、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、隔壁により前記高圧タービンロータと分離され、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。高圧タービンロータは、圧縮機ロータと連結されるので、上述したように、そのスラスト荷重が圧縮機ロータに作用するスラスト荷重と相殺されて減少する。また、低圧タービンロータは、その下流側に設けたスラスト軸受でスラスト荷重を受ける。
【０００８】
ここで、前記低圧タービンロータに上記従来技術を適用しようとすると、次のような課題が存在する。すなわち、上記従来技術は、タービンロータの上流側にバランスピストンを連結した構造となっているので、低圧タービンロータの上流側にバランスピストンを設けた場合、２軸式ガスタービン（詳細には、低圧タービンロータ及びこれに関連する部品）の軸方向寸法が大きくなる。そのため、高温の燃焼ガスに晒される被冷却部の面積が増大し、それらを冷却するための冷却空気流量が増加する等の問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータのスラスト加重を低減することができる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】
【００１０】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機と、該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、隔壁により前記高圧タービンロータと分離され、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を有する２軸式ガスタービンにおいて、前記低圧タービンは、前記低圧タービンロータの初段タービンディスクと前記隔壁により形成された第１の空間と、前記低圧タービンロータの最終段タービンディスクと前記低圧タービンロータのケーシングにより形成された第２の空間と、この第２の空間の圧力が前記第１の空間の圧力より高くなるように調整する第１の圧力調整手段とを備える。
【００１１】
一般に、２軸式ガスタービンにおいて、低圧タービンロータの初段タービンディスクと隔壁により形成された第１の空間と、低圧タービンロータの最終段タービンディスクと低圧タービンロータのケーシングにより形成された第２の空間は、燃焼ガス流路（ガスパス）からの燃焼ガスの進入を防止するため、ガスパスよりわずかに高圧としている。そのため、燃焼ガスの流れ方向における圧力差（上流側の圧力＞下流側の圧力）に対応して、第１の空間と第２の空間とで圧力差（第１の空間の圧力＞第２の空間の圧力）が生じる。これにより、燃焼ガスの圧力差によって動翼に作用する下流側方向のスラスト荷重と、第１の空間と第２の空間との圧力差によってタービンディスクに作用する下流側方向のスラスト荷重とが加算されて、低圧タービンロータのスラスト荷重が大きくなっていた。
【００１２】
本発明においては、第１の圧力調整手段で、第２の空間の圧力を第１の空間より高くなるように調整する。これにより、第１の空間と第２の空間との圧力差（第１の空間の圧力＜第２の空間の圧力）によってタービンディスクに作用する上流側方向のスラスト荷重が生じ、燃焼ガスの圧力差によって動翼に作用する下流側方向のスラスト荷重と相殺するので、低圧タービンロータのスラスト荷重を低減することができる。このとき、第１の圧力調整手段は、例えば低圧タービンロータのケーシングに設けた導入孔より第２の空間に高圧空気を導入するので、例えば低圧タービンロータの上流側にバランスピストンを設けた構造のように、２軸式ガスタービン（詳細には、低圧タービンロータ及びこれに関連する部品等）の軸方向寸法が大きくなることはない。したがって、軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータのスラスト加重を低減することができる。
【００１３】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１の圧力調整手段は、前記第２の空間に設けられ、前記第２の空間の高圧空気の漏洩を抑制するシール部を有する。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記第１の圧力調整手段は、前記第２の空間を形成する前記ケーシングに設けた導入孔と、この導入孔から前記第２の空間に前記第１の空間の圧力より高圧な空気を供給する高圧空気供給手段とをさらに有する。
【００１５】
（４）上記目的を達成するために、また本発明は、圧縮機と、該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、隔壁により前記高圧タービンロータと分離され、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を有する２軸式ガスタービンにおいて、前記低圧タービンは、前記低圧タービンロータの初段タービンディスクと前記隔壁により形成された第１の空間と、前記低圧タービンロータの最終段タービンディスクと前記低圧タービンロータのケーシングにより形成された第２の空間と、この第２の空間の圧力が前記第１の空間の圧力と略等しくなるように調整する第２の圧力調整手段とを備える。
【００１６】
本発明においては、第２の圧力調整手段で、第２の空間の圧力を第１の空間と略等しくなるように調整する。これにより、第１の空間と第２の空間との圧力差によってタービンディスクに作用するスラスト荷重を低減し、低圧タービンロータのスラスト荷重を低減することができる。このとき、第２の圧力調整手段は、例えば低圧タービンロータに設けた連通孔により第１の空間及び第２の空間を連通するので、例えば低圧タービンロータの上流側にバランスピストンを設けた構造のように、２軸式ガスタービンの軸方向寸法が大きくなることはない。したがって、軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータのスラスト加重を低減することができる。
【００１７】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記第２の圧力調整手段は、前記第２の空間に設けられ、前記第２の空間の高圧空気の漏洩を抑制するシール部を有する。
【００１８】
（６）上記（４）又は（５）において、好ましくは、前記第２の圧力調整手段は、前記低圧タービンロータに設けられ、前記第１の空間及び前記第２の空間を連通する連通孔をさらに有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータのスラスト加重を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
本発明の第１実施形態を図１及び図２により説明する。
図２は、本発明の２軸式ガスタービンの第１実施形態の全体構成を簡略的に表す図である。
【００２２】
この図２において、２軸式ガスタービンは、大きく分けて、ガスジェネレータ１と、パワータービン２とで構成されている。ガスジェネレータ１は、取り入れた吸気３ａを圧縮して圧縮空気３ｂを生成する圧縮機４と、圧縮空気３ｂと燃料とを混合燃焼する燃焼器５と、圧縮機４の圧縮機ロータ６に連結され、燃焼器５からの高温高圧の燃焼ガス７ａにより回転駆動する高圧タービンロータ８を備えた高圧タービン９とを備えている。パワータービン２は、負荷（例えば、発電機、圧縮機、ポンプ等）１０に連結され、高圧タービン９を通過した燃焼ガス７ｂにより回転駆動する低圧タービンロータ１１を備えた低圧タービン１２を有する。
【００２３】
そして、燃焼器５から高圧タービン９に導入された燃焼ガス７ａにより高圧タービンロータ８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３ｂを生成し、高圧タービン９を通過し低圧タービン１２に導入された燃焼ガス７ｂにより低圧タービンロータ１１が回転駆動され、負荷１０を駆動するようになっている。また、低圧タービン１２を通過した燃焼ガス７ｃは、例えば浄化装置等に導かれた後、排出される。
【００２４】
図１は、本実施形態による上記低圧タービン１２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、便宜上、上記高圧タービンロータ８は、後述する最終段の動翼のみ図示する。また、上記燃焼ガス７ｂ，７ｃ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。
【００２５】
図１において、上記低圧タービン１２は、略円筒状のタービンケーシング（図示せず）に環状に設けた複数段のシュラウド１３と、これらシュラウド１３に係合支持されて環状に設けた第１段の静翼（入口静翼）１４と、この第１段の静翼１４の下流側に環状に配置された第１段の動翼１５と、この動翼１５をその外周側（図１中上側）に設けた上記低圧タービンロータ１１とを備えている。また、第１段の静翼１４の内周側（図１中下側）には略円盤状の隔壁１６が設けられ、この隔壁１６により、最終段の動翼１７をその外周側に設けた上記高圧タービンロータ８と低圧タービンロータ１１とが分離されている。
【００２６】
低圧タービンロータ１１は、第１段の動翼１５を外周側に設けた第１段タービンディスク１８と、この第１段タービンディスク１８と上記負荷１０（前述の図１参照）とを連結するスタブシャフト１９とで構成され、このスタブシャフト１９を内包するケーシング２０が設けられている。また、低圧タービンロータ１１は、ケーシング２０に配設され、ラジアル荷重を受けるラジアル軸受２１Ａ，２１Ｂを介して回転自在に支持されている。また、スタブシャフト１９には、低圧タービンロータ１１の軸方向（図１中左右方向）移動を制限するための略円輪状のスラストカラー２２が設けられ、このスラストカラー２２の軸方向両側（図１中左・右側）には、低圧タービンロータ１１のスラスト荷重を受けるスラスト軸受２３Ａ，２３Ｂが配設されている。
【００２７】
そして、静翼１４は上記高圧タービン９からの燃焼ガス７ｂを加速し、この燃焼ガス７ｂにより動翼１５を設けた低圧タービンロータ１１が回転されるようになっている。また、動翼１５を通過した燃焼ガス７ｃは、ディフューザ２４等を介し、例えば浄化装置等に導かれた後、排出されている。
【００２８】
このとき、第１段の静翼１４及び動翼１５等は、燃焼ガス流路（ガスパス）２５に配置されているため高温となる。そこで、図１中矢印２６のように、圧縮機４から抽気した圧縮空気が冷却空気として上記タービンケーシングを介し第１段の静翼１４内部に導入されて、静翼１４を冷却するようになっている。
【００２９】
また、第１段タービンディスク１８と隔壁１６により第１キャビティ２７が形成されており、第１段の静翼１４からの空気の一部が供給孔２８を介し第１キャビティ２７に供給されている。これにより、第１キャビティ２７の圧力が第１段の静翼１４と第１段の動翼１５との間のガスパス２５の圧力よりわずかに高くなり、ガスパス２５からの燃焼ガス７ｂの進入を防止するようになっている。
【００３０】
また、第１段タービンディスク１８とケーシング２０により第２キャビティ２９が形成されている。ここで、本実施形態の大きな特徴として、第２キャビティ２９は、第１段タービンディスク１８とケーシング２０との間で協働するシール部（例えば、ラビリンスシール、ハニカムシール、ブラシシール等）３０Ａ，３０Ｂを有し、これらシール部３０Ａ，３０Ｂの間（言い換えれば、ガスパス側シール部３０Ａの内周側）に形成された内周側キャビティ２９ａと、ガスパス側シール部３０Ａの外周側に形成された外周側キャビティ２９ｂとで構成されている。
【００３１】
そして、ケーシング２０には内周側キャビティ２９ａに開口する導入孔３１が設けられ、圧縮機４から抽気した圧縮空気が高圧空気供給経路３２を介し内周側キャビティ２９ａに供給され、内周側キャビティ２９ａの圧力が第１キャビティ２７の圧力より高くなるように調整されている。
【００３２】
また、外周側キャビティ２９ｂは、シール部３０Ａからわずかに漏洩して高圧空気が導入され、その圧力が第１段の動翼１５の下流側のガスパス２５の圧力よりわずかに高くなり（ただし、外周側キャビティ２９ｂの圧力は第１キャビティ２７の圧力より低い）、ガスパス２５からの燃焼ガス７ｃの進入を防止するようになっている。
【００３３】
なお、以上において、第１キャビティ２７は各請求項記載の第１の空間を構成し、内周側キャビティ２９ａは各請求項記載の第２の空間を構成する。また、圧縮機４及び高圧空気供給経路３２は高圧空気供給手段を構成する。
【００３４】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００３５】
２軸式ガスタービンの運転とともに、圧縮機４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３ｂを生成し、燃焼器５にて、この圧縮空気３ｂと燃料とを混合燃焼して燃焼ガス７ａを生成する。そして、高圧タービン９にて、燃焼ガス７ａにより、高圧タービンロータ８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１２にて、高圧タービンを通過した燃焼ガス７ｂにより、低圧タービンロータ１１が回転駆動されて負荷１０を駆動する。
【００３６】
このとき、低圧タービン１２内の燃焼ガス７ｂ，７ｃの流れ方向における圧力差（上流側圧力＞下流側圧力）により、低圧タービンロータ１１の動翼１５には下流側方向のスラスト荷重（前述の図１中矢印３３で図示）が作用する。次に、本実施形態の作用を説明するための比較例による低圧タービンの詳細構造を表す部分断面図を図３に示す。この図３において、上記本発明の第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３７】
この図３において、ケーシング２０には上記導入孔３１が設けられず、また第２キャビテイ２９には上記シール部３０Ａが設けられない。そして、第１及び第２キャビティ２７，２９の圧力は、ガスパス２５からの燃焼ガス７ｂ，７ｃの進入を防止するため、それぞれ対応するガスパス２５より高圧としている。そのため、燃焼ガス７ｂ，７ｃの圧力差に対応して、第１キャビティ２７と第２キャビティ２９との圧力差（第１キャビティ２７の圧力＞第２キャビティ２９の圧力）が生じる。これにより、第１段タービンディスク１８に作用する下流側方向のスラスト荷重（図３中矢印３４で図示）が生じ、上述した燃焼ガス７ｂ，７ｃの流れ方向における圧力差によって動翼１５に作用する下流側方向のスラスト荷重と加算されて、低圧タービンロータ１１のスラスト荷重が大きくなってしまう。
【００３８】
本実施形態においては、第２キャビティ２９に高圧空気の漏洩を抑制するシール部３０Ａ，３０Ｂを設け、これらシール部３０Ａ，３０Ｂの間に形成された内周側キャビティ２９ａに高圧空気を供給し、内周側キャビティ２９ａの圧力が第１キャビティ２７の圧力より高くなるように調整する。これにより、第１キャビティ２７及び内周側キャビティ２９ａの圧力差によって第１段タービンディスク１８に作用する上流側方向のスラスト荷重（前述の図１中矢印３５で図示）が生じ、上述した燃焼ガス７ｂ，７ｃの流れ方向における圧力差によって動翼１５に作用する下流側方向のスラスト荷重と相殺するので、低圧タービンロータ１１のスラスト荷重を低減することができる。このとき、ケーシング２０に設けた導入孔３１より内周側キャビティ２９ａに高圧空気を導入するので、例えば低圧タービンロータ１１の上流側にバランスピストンを設けた構造のように、２軸式ガスタービン（詳細には、低圧タービンロータ１１及びこれに関連する部品等）の軸方向寸法が大きくならず、燃焼ガス７ｂに晒されて高温となる被冷却部が増加することもない。したがって、軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータ１１のスラスト加重を低減することができる。
【００３９】
また、内周側キャビティ２９ａにシール部３０Ａ，３０Ｂを設けるので、内周側キャビティ２９ａからの高圧空気の漏洩量を軽減し、内周側キャビティ２９ａへの高圧空気の供給量を低減することができ、熱効率が向上する。
【００４０】
また、低圧タービンロータ１１のスラスト荷重の低減により、スラスト軸受２３Ａ，２３Ｂを小型化することができ、製造コストが低減できる。また、スラスト軸受２３Ａ，２３Ｂの小型化により、スラストカラー２２の外形寸法を小さくすることが可能となり、スラスト軸受２３Ａ．２３Ｂの焼付に対する信頼性を向上させることができる。また、スラスト軸受２３Ａ．２３Ｂの小型化により軸受損失が減少するので、熱効率が向上する。
【００４１】
また、本実施形態においては、内周側キャビティ２９ａに供給する圧縮空気の圧力を調整することにより、低圧タービンロータ１１のスラスト荷重を調整することができる。これにより、２軸式ガスタービンの例えば起動、定格運転、トリップ等の運転状態に応じて、低圧タービンロータ１１のスラスト荷重を調整して、スラスト軸受２３Ａ，２３Ｂの信頼性を向上させることができる。
【００４２】
なお、上記第１実施形態においては、静翼１４及び動翼１５を１段落で構成した低圧タービン１２を例に取って説明したが、これに限られず、例えば２段落以上の複数段落で構成してもよい。図４は、第１変形例による２段落で構成した低圧タービン１２’の詳細構造を表す断面図である。この図４において、上記一実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４３】
本変形例において、低圧タービン１２’は、複数段のシュラウド１３に係合支持されて環状に設けた第１段及び第２段の静翼３６ａ，３６ｂと、これら静翼３６ａ，３６ｂのそれぞれ下流側（図４中右側）に環状に配置された第１段及び第２段の動翼３７ａ，３７ｂと、これら動翼３７ａ，３７ｂをその外周側（図４中上側）に設けた低圧タービンロータ３８とを備えている。
【００４４】
低圧タービンロータ３８は、第１段及び第２段の動翼３６ａ，３６ｂをそれぞれ外周側に設けた中実又は中空の第１段及び第２段タービンディスク３９ａ，３９ｂと、タービンディスク３９ａ，３９ｂの間に狭持されたスペーサ４０と、第２段タービンディスク３９ｂと上記負荷１０とを連結するスタブシャフト４１とを有し、これらタービンディスク３９ａ，３９ｂ、スペーサ４０、及びスタブシャフト４１は、軸方向（図４中左右方向）に貫通した複数のスタッキングボルト４２によって互いに固定保持されている。
【００４５】
そして、第１段タービンディスク３９ａと隔壁１６とで第１キャビティ２７’が形成され、第２段タービンディスク３９ｂ（及びスタブシャフト４１のフランジ部４１ａ）とケーシング２０とで第２キャビティ２９’が形成されている。この第２キャビティ２９’は、上記第１実施形態同様、シール部３０Ａ，３０Ｂを有し、これらシール部３０Ａ，３０Ｂの間に形成された内周側キャビティ２９ａ’と、ガスパス側シール部３０Ａの外周側に形成された外周側キャビティ２９ｂ’とで構成されている。
【００４６】
また、第１段タービンディスク３９ａとスペーサ４０との間の内周側（図４中上側）には第３キャビテイ４３が形成され、第２段タービンディスク３９ｂとスペーサ４０との間の内周側には第４キャビティ４４が形成されている。これら第３及び第４キャビティ４３，４４の圧力は、ガスパス２５からの燃焼ガス７ｂの進入を防止するため、それぞれ対応するガスパス２５の圧力よりわずかに高くしている。これにより、第１キャビテイ２７’、第３キャビティ４３、第４キャビティ４４、外周側キャビティ２９ｂ’の順で、圧力が低くなっている。
【００４７】
本変形例においても、上記第１実施形態同様、圧縮機４から抽気した高圧空気を導入孔３１より内周側キャビティ２９ａ’に導入し、内周側キャビティ２９ａ’の圧力が第１キャビティ２７’の圧力より高くなるように調整する。これにより、第１キャビティ２７’と内周側キャビティ２９ａ’との圧力差によって上流側方向のスラスト荷重（図４中矢印３５’で図示）が生じるので、燃焼ガス７ｂ，７ｃの流れ方向における圧力差によって動翼３７ａ，３７ｂに作用する下流側方向のスラスト荷重（図４中矢印３３’で図示）と相殺して、低圧タービンロータ３８のスラスト荷重を低減することができる。したがって、上記第１実施形態同様、軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータ３８のスラスト荷重を低減することができる。
【００４８】
なお、上記第１実施形態及び上記第１変形例においては、高圧空気供給手段として、圧縮機４から抽気した圧縮空気を高圧空気供給経路３２を介し供給する構成を例に取って説明したが、これに限られず、例えば別途用意した圧縮機及び送風機等を用いてもよい。この場合にも、上記同様の効果を得る。
【００４９】
第２実施形態を図５により説明する。本実施形態は、低圧タービンロータに連通孔を設けた実施形態である。
【００５０】
図５は、本実施形態による低圧タービンの詳細構造を表す部分断面図である。この図５において、上記第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５１】
本実施形態においては、上記低圧タービンロータ１１の上記第１段タービンディスク１８には連通孔４５が軸方向（図５中左右方向）に設けられ、この連通孔４５により上記第１キャビティ２７と上記内周側キャビティ２９ａを連通している。そして、図中矢印４６で示すように、連通孔４５を介し第１キャビティ２７の高圧空気を内周側キャビティ２９ａに導入するとともに、シール部３０Ａ，３０Ｂにより内周側キャビティ２９ａからの高圧空気の漏洩を抑制するので、内周側キャビティ２９ａの圧力が第１キャビティ２７の圧力と略等しくなる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、前述の図４に示した比較例における第１キャビティ２７と第２キャビティ２９との圧力差に比べ、内周側キャビティ２９ａの圧力が高くなったぶんだけ、その差圧を低減することができる。したがって、第１キャビティ２７と第２キャビティ２９との圧力差によって第１段タービンディスク１８に作用する下流側方向のスラスト荷重を低減し、低圧タービンロータ１１のスラスト荷重を低減することができる。
【００５３】
また、低圧タービンロータ１１に連通孔４５を設けるだけなので、例えば低圧タービンロータ１１の上流側にバランスピストンを設けた構造のように、軸方向寸法が大きくなることはない。また、上記第１実施形態に比べ、上記高圧空気供給経路３２を設けないので、さらに構造を簡素化することができ、製造コストの低減が図れる。
【００５４】
なお、上記第２実施形態においては、静翼１４及び動翼１５を１段落で構成した低圧タービン１２を例に取って説明したが、これに限られず、例えば２段落以上の複数段落で構成してもよい。図６は、第２変形例による２段落で構成した低圧タービン１２’の詳細構造を表す断面図である。この図６において、上記第１変形例と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５５】
本変形例においては、低圧タービンロータ３８’の例えばスタッキングボルト４２’の軸心に連通孔４７が設けられ（または、上記タービンディスク３９ａ，３９ｂ、上記スペーサ４０、及び上記スタッキングボルト４１の上記フランジ部４１を軸方向に貫通するように連通孔４７を設けてもよい）、この連通孔４７により上記第１キャビティ２７’と上記内周側キャビティ２９ａ’を連通する。そして、図中矢印４８で示すように、連通孔４７を介し第１キャビティ２７’の高圧空気を内周側キャビティ２９ａ’に導入するとともに、シール部３０Ａ，３０Ｂにより内周側キャビティ２９ａ’の高圧空気の漏洩を抑制するので、内周側キャビティ２９ａ’の圧力が第１キャビティ２７’の圧力と略等しくなる。
【００５６】
したがって、本変形例においても、上記第２実施形態同様、軸方向寸法を大きくすることなく、低圧タービンロータ３８’のスラスト荷重を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の２軸式ガスタービンの第１実施形態を構成する低圧タービン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第１実施形態の概略構成を表す回路図である。
【図３】本発明の比較例による２軸式ガスタービンを構成する低圧タービンの詳細構造を表す部分断面図である。
【図４】本発明の２軸式ガスタービンの第１変形例を構成する低圧タービンの詳細構造を表す部分断面図である。
【図５】本発明の２軸式ガスタービンの第２実施形態を構成する低圧タービンの詳細構造を表す部分断面図である。
【図６】本発明の２軸式ガスタービンの第２変形例を構成する低圧タービンの詳細構造を表す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
３ｂ    圧縮空気
４      圧縮機（高圧空気供給手段）
５      燃焼器
７ａ    燃焼ガス
７ｂ    燃焼ガス
８      高圧タービンロータ
９      高圧タービン
１０    負荷
１１    低圧タービンロータ
１２    低圧タービン
１６    隔壁
１８    第１段タービンディスク（初段タービンディスク、最終段タービンディスク）
２０    ケーシング
２７    第１キャビティ（第１の空間）
２９ａ  内周側キャビティ（第２の空間）
３０Ａ  シール部
３０Ｂ  シール部
３１    導入孔
３２    高圧空気供給経路（高圧空気供給手段）
３８    低圧タービンロータ
３９ａ  第１段タービンディスク（初段タービンディスク）
３９ｂ  第２段タービンディスク（最終段タービンディスク）
４５    連通孔
４７    連通孔
【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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