(57)【要約】【課題】シール性能を向上すること。【解決手段】静止体５２と回転体５１との隙間５３で静止体５２から回転体５１に向けて延在し回転体５１に非接触で設けられたフィン５４と、静止体５２と回転体５１との隙間５３に流動し得る流体Ｆの流動方向に対しフィン５４の上流側にて静止体５２に開口して形成された貫通孔５５と、静止体５２と回転体５１との隙間５３に流動し得る流体Ｆよりも高い圧力の高圧流体Ｈを貫通孔５５から隙間５３に供給する高圧流体供給部５６と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止体と回転体との隙間で前記静止体から前記回転体に向けて延在し前記回転体に非接触で設けられたフィンと、
前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体の流動方向に対し前記フィンの上流側にて前記静止体と前記回転体との少なくとも一方に開口して形成された貫通孔と、
前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力の高圧流体を前記貫通孔から前記隙間に供給する高圧流体供給部と、
を備えることを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記貫通孔は、開口を前記静止体と前記回転体との前記隙間において流動し得る流体の上流側に向けて設けられることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記ロータの外周を囲む環状に形成されてその外面と前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室、および前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口を有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部と、
を含む回転機械に対し、
前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在して前記隙間に前記フィンが設けられ、前記流体ノズル部に前記ロータに向けて開口して前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
【請求項４】
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記ロータの外周を囲む環状に形成されてその外面と前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室、および前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口を有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部と、
を含む回転機械に対し、
前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在して前記隙間に前記フィンが設けられ、前記ロータに前記流体ノズル部に向けて開口して前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
【請求項５】
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する前記静止体としての車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記流体通路内にて前記車室から延在して前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記静止体としての静翼と、
前記流体通路内にて前記ロータから延在して前記車室との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記回転体としての動翼と、
を含む回転機械に対し、
各前記隙間に前記フィンが設けられ、前記車室および前記静翼に前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
【請求項６】
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する前記静止体としての車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記流体通路内にて前記車室から延在して前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記静止体としての静翼と、
前記流体通路内にて前記ロータから延在して前記車室との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記回転体としての動翼と、
を含む回転機械に対し、
各前記隙間に前記フィンが設けられ、前記ロータおよび前記動翼に前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
【請求項７】
前記回転機械は、前記ロータの外周を囲む環状に形成されて前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室と、前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口とを有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部を含み、
前記流体ノズル部と前記ロータの外周面との前記隙間に一旦開通すると共に前記ロータを通じて前記貫通孔に連通する供給孔と、
前記供給孔が前記流体ノズル部と前記ロータの外周面との前記隙間に一旦開通する周囲で前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在したフィンと、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止体と回転体との間の流体の漏れを抑止するシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静止体と回転体との間の流体の漏れを抑止するシール装置として、静止体と回転体との少なくとも一方から延在し他方に接触しないフィンを設ける構成が知られている。フィンは、静止体と回転体との他方にフィンが接触すると、熱や振動が発生するため隙間は必ず存在し、この隙間から流体が漏れることになる。
【０００３】
従来、このようなシール装置における流体の漏れを抑止してシール性能を高めることを目的とし、フィンの形状を工夫している（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９６５２２号公報
【特許文献２】特開２０１３−０１９５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、フィンの形状を工夫してもシール性能向上には限界があり、さらなるシール性能の向上が望まれている。
【０００６】
本発明は上述した課題を解決するものであり、シール性能を向上することのできるシール装置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】
上述の目的を達成するために、第１の発明のシール装置は、静止体と回転体との隙間で前記静止体から前記回転体に向けて延在し前記回転体に非接触で設けられたフィンと、前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体の流動方向に対し前記フィンの上流側にて前記静止体と前記回転体との少なくとも一方に開口して形成された貫通孔と、前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力の高圧流体を前記貫通孔から前記隙間に供給する高圧流体供給部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このシール装置によれば、貫通孔が静止体に開口して形成された形態では、高圧流体供給部から供給された高圧流体が、貫通孔からフィンにおける流体の流動方向の上流側に吐出されることで、高圧流体の流量分で流体の流量を減少させ、フィンの先端と回転体との間の流体の通過を抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。また、貫通孔が回転体に開口して形成された形態では、高圧流体供給部から供給された高圧流体が、貫通孔からフィンにおける流体の流動方向の上流側に吐出されることで、フィンにおける流体の流動方向の上流側で高圧流体が流体を押し退けるように作用し、フィンの先端と回転体との間の流体の吹き抜けを抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。
【０００９】
また、第２の発明のシール装置では、第１の発明において、前記貫通孔は、開口を前記静止体と前記回転体との前記隙間において流動し得る流体の上流側に向けて設けられることを特徴とする。
【００１０】
このシール装置によれば、貫通孔が静止体に開口して形成された形態では、貫通孔から吐出された高圧流体が、フィンにおける流体の流動方向の上流側で流体がフィンに衝突して生じる渦流を助勢して強め、フィンの先端と回転体との間の流体の通過を抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。また、貫通孔が回転体に開口して形成された形態では、貫通孔から吐出された高圧流体が、フィンにおける流体の流動方向の上流側で流体がフィンに衝突して生じる渦流を助勢して強め、かつフィンにおける流体の流動方向の上流側で高圧流体が流体を押し退けるように作用し、フィンの先端と回転体との間の流体の通過を抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。
【００１１】
また、第３の発明のシール装置では、第１または第２の発明において、自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、前記ロータを格納する車室と、前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、前記ロータの外周を囲む環状に形成されてその外面と前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室、および前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口を有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部と、を含む回転機械に対し、前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在して前記隙間に前記フィンが設けられ、前記流体ノズル部に前記ロータに向けて開口して前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする。
【００１２】
このシール装置によれば、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が流体ノズル部とロータの外周面との隙間に吐出されるため、当該隙間におけるシール性能を向上することができ、回転機械に供給される流体の漏れ出しを抑止することができる。しかも、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が流体ノズル部とロータの外周面との隙間に吐出されるため、ロータを冷却することができる。この結果、回転機械の稼働効率を向上することができる。
【００１３】
また、第４の発明のシール装置では、第１または第２の発明において、自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、前記ロータを格納する車室と、前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、前記ロータの外周を囲む環状に形成されてその外面と前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室、および前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口を有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部と、を含む回転機械に対し、前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在して前記隙間に前記フィンが設けられ、前記ロータに前記流体ノズル部に向けて開口して前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする。
【００１４】
このシール装置によれば、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が流体ノズル部とロータの外周面との隙間に吐出されるため、当該隙間におけるシール性能を向上することができ、回転機械に供給される流体の漏れ出しを抑止することができる。しかも、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が流体ノズル部とロータの外周面との隙間に吐出されるため、ロータを冷却することができる。この結果、回転機械の稼働効率を向上することができる。
【００１５】
また、第５の発明のシール装置では、第１または第２の発明において、自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、前記ロータを格納する前記静止体としての車室と、前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、前記流体通路内にて前記車室から延在して前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記静止体としての静翼と、前記流体通路内にて前記ロータから延在して前記車室との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記回転体としての動翼と、を含む回転機械に対し、各前記隙間に前記フィンが設けられ、前記車室および前記静翼に前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする。
【００１６】
このシール装置によれば、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が静翼とロータの外周面との隙間に吐出されるため、当該隙間におけるシール性能を向上することができ、回転機械に供給される流体の漏れ出しを抑止することができる。しかも、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が静翼とロータの外周面との隙間に吐出されるため、ロータを冷却することができる。この結果、回転機械の稼働効率を向上することができる。また、このシール装置によれば、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が車室と動翼との隙間に吐出されるため、当該隙間におけるシール性能を向上することができ、回転機械に供給される流体の漏れ出しを抑止することができる。しかも、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が車室と動翼との隙間に吐出されるため、動翼を冷却することができる。この結果、回転機械の稼働効率を向上することができる。
【００１７】
また、第６の発明のシール装置では、第１または第２の発明において、自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、前記ロータを格納する前記静止体としての車室と、前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、前記流体通路内にて前記車室から延在して前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記静止体としての静翼と、前記流体通路内にて前記ロータから延在して前記車室との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記回転体としての動翼と、を含む回転機械に対し、各前記隙間に前記フィンが設けられ、前記ロータおよび前記動翼に前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする。
【００１８】
このシール装置によれば、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が静翼とロータの外周面との隙間に吐出されるため、当該隙間におけるシール性能を向上することができ、回転機械に供給される流体の漏れ出しを抑止することができる。しかも、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が静翼とロータの外周面との隙間に吐出されるため、ロータを冷却することができる。この結果、回転機械の稼働効率を向上することができる。また、このシール装置によれば、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が車室と動翼との隙間に吐出されるため、当該隙間におけるシール性能を向上することができ、回転機械に供給される流体の漏れ出しを抑止することができる。しかも、回転機械に供給される流体よりも高圧で、かつ低温の高圧流体が車室と動翼との隙間に吐出されるため、動翼を冷却することができる。この結果、回転機械の稼働効率を向上することができる。
【００１９】
また、第７の発明のシール装置では、第６の発明において、前記回転機械は、前記ロータの外周を囲む環状に形成されて前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室と、前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口とを有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部を含み、前記流体ノズル部と前記ロータの外周面との前記隙間に一旦開通すると共に前記ロータを通じて前記貫通孔に連通する供給孔と、前記供給孔が前記流体ノズル部と前記ロータの外周面との前記隙間に一旦開通する周囲で前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在したフィンと、を備えることを特徴とする。
【００２０】
このシール装置によれば、供給孔が流体ノズル部とロータとの隙間に一旦開通し、この開通した周囲において、流体ノズル部からロータに向けて延在して隙間にフィンが設けられていることで、流体ノズル部とロータとの隙間において回転機械に供給される流体の漏れ出しを抑止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、シール性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、コンバインドサイクルプラントの一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２４】
本実施形態のシール装置は、回転機械として、例えば、ガスタービンや蒸気タービンに適用される。図１は、これらガスタービンおよび蒸気タービンが適用されるコンバインドサイクルプラントの一例を示す概略構成図である。図１に示すコンバインドサイクルプラント１００は、ガスタービン１１０、高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０で構成され、これらガスタービン１１０、高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０は、発電機１５０と同軸上に配置されている。
【００２５】
ガスタービン１１０は、圧縮機１１１、燃焼器１１２、タービン１１３で構成されている。圧縮機１１１において、圧縮機入口空気１１４が昇圧され燃焼器１１２に供給される。燃焼器１１２において、供給された空気と燃料１１５により高温の燃焼ガスが生成されタービン１１３に供給される。タービン１１３を通過する燃焼ガスはタービン１１３を回転駆動した後に排ガスとなって排出される。
【００２６】
コンバインドサイクルプラント１００は、ガスタービン１１０におけるタービン１１３から排出される排ガスを加熱源として水から過熱蒸気を生成するボイラ（排熱回収ボイラ）１を備える。このボイラ１により生成される過熱蒸気により高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０が駆動される。そして、これらガスタービン１１０、高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０の駆動により発電機１５０で発電される。また、低圧蒸気タービン１４０に利用された蒸気は、当該低圧蒸気タービン１４０に接続された復水器１６０により復水とされ、過熱蒸気を生成するための水としてボイラ１に送られる。
【００２７】
ボイラ１は、ガスタービン１１０におけるタービン１１３の排気側に設けられた煙道１１３ａに接続される。ボイラ１は、排ガスの流れの下流側から、低圧節炭器１０、低圧ドラム１１、低圧蒸発器１２、中圧節炭器１３、高圧一次節炭器１４、中圧ドラム１５、中圧蒸発器１６、低圧過熱器１７、高圧二次節炭器１８、中圧過熱器１９、高圧ドラム２０、高圧蒸発器２１、高圧一次過熱器２２、一次再熱器２３、二次再熱器２４、高圧二次過熱器２５が設けられ、かつ復水ポンプ２６、中圧給水ポンプ２７、高圧給水ポンプ２８が設けられている。
【００２８】
このボイラ１は、低圧蒸気タービン１４０を駆動するための低圧の過熱蒸気を生成する低圧系と、中圧蒸気タービン１３０を駆動するための中圧の過熱蒸気を生成する中圧系と、高圧蒸気タービン１２０を駆動するための高圧の過熱蒸気を生成する高圧系と、を有している。低圧系は、低圧節炭器１０、低圧ドラム１１、低圧蒸発器１２、低圧過熱器１７、復水ポンプ２６で構成される。中圧系は、中圧節炭器１３、中圧ドラム１５、中圧蒸発器１６、中圧過熱器１９、一次再熱器２３、二次再熱器２４、中圧給水ポンプ２７で構成される。高圧系は、高圧一次節炭器１４、高圧二次節炭器１８、高圧ドラム２０、高圧蒸発器２１、高圧一次過熱器２２、高圧二次過熱器２５、高圧給水ポンプ２８で構成される。
【００２９】
低圧系において、低圧節炭器１０は、接続ライン３０で復水器１６０と接続されている。この接続ライン３０に復水ポンプ２６が設けられる。また、低圧節炭器１０は、３つに分岐する接続ライン３１のうちの低圧分岐ライン３１ａで低圧ドラム１１と接続される。低圧ドラム１１は、低圧蒸発器１２に接続される。さらに、低圧ドラム１１は、接続ライン３２で低圧過熱器１７に接続される。低圧過熱器１７は、接続ライン３３で低圧蒸気タービン１４０の入口側に接続される。低圧蒸気タービン１４０の出口側は、接続ライン３４で復水器１６０に接続される。
【００３０】
すなわち、低圧系は、復水器１６０の水（復水）が復水ポンプ２６により接続ライン３０を経て低圧節炭器１０に流入して加熱され、接続ライン３１の低圧分岐ライン３１ａを経て低圧ドラム１１に流れ込む。低圧ドラム１１に供給された水は、低圧蒸発器１２で蒸発して飽和蒸気となって低圧ドラム１１に戻され、接続ライン３２を経て低圧過熱器１７に送出される。低圧過熱器１７にて飽和蒸気が過熱され、この過熱蒸気は、接続ライン３３を経て低圧蒸気タービン１４０に供給される。低圧蒸気タービン１４０を駆動して排出された蒸気は、接続ライン３４を経て復水器１６０に導かれて水（復水）となり、復水ポンプ２６により接続ライン３０を経て低圧節炭器１０に送り出される。
【００３１】
中圧系において、中圧節炭器１３は、低圧節炭器１０に対して３つに分岐する接続ライン３１のうちの中圧分岐ライン３１ｂで接続される。この中圧分岐ライン３１ｂに中圧給水ポンプ２７が設けられる。また、中圧節炭器１３は、接続ライン３５で中圧ドラム１５に接続される。この接続ライン３５は、途中に流量調整弁３６が設けられる。中圧ドラム１５は、中圧蒸発器１６に接続される。また、中圧ドラム１５は、接続ライン３７で中圧過熱器１９に接続される。中圧過熱器１９は、接続ライン３８で一次再熱器２３の入口側に接続される。また、中圧系において、一次再熱器２３は、接続ライン４０で高圧蒸気タービン１２０の出口側に接続される。また、一次再熱器２３は、接続ライン４１で二次再熱器２４に接続される。そして、二次再熱器２４は、接続ライン４２で中圧蒸気タービン１３０の入口側に接続される。中圧蒸気タービン１３０の出口側は、接続ライン３９で低圧蒸気タービン１４０の入口側に接続される。
【００３２】
すなわち、中圧系は、低圧節炭器１０で加熱された水が中圧給水ポンプ２７により接続ライン３１の中圧分岐ライン３１ｂを経て中圧節炭器１３に流入してさらに加熱され、接続ライン３５を経て中圧ドラム１５に流れ込む。中圧ドラム１５に供給された水は、中圧蒸発器１６で蒸発して飽和蒸気となって中圧ドラム１５に戻され、接続ライン３７を経て中圧過熱器１９に送出される。中圧過熱器１９にて飽和蒸気が過熱され、この過熱蒸気は、接続ライン３８を経て一次再熱器２３に供給される。また、中圧系では、高圧蒸気タービン１２０を駆動して排出された蒸気は、接続ライン４０を経て一次再熱器２３に送出される。一次再熱器２３にて蒸気が過熱され、この過熱蒸気は、接続ライン４１を経て二次再熱器２４に送出される。二次再熱器２４にて蒸気がさらに過熱され、この過熱蒸気は、接続ライン４２を経て中圧蒸気タービン１３０に供給される。なお、中圧蒸気タービン１３０を駆動して排出された蒸気は、接続ライン３９を経て低圧蒸気タービン１４０に供給される。
【００３３】
なお、一次再熱器２３および二次再熱器２４は、蒸気を過熱するものであることから、過熱器と同様の機能を有し、本実施形態において過熱器に含まれる。つまり、一次再熱器２３を第一過熱器ともいい、二次再熱器２４を第二過熱器ともいう。
【００３４】
高圧系において、高圧一次節炭器１４は、低圧節炭器１０に対して３つに分岐する接続ライン３１のうちの高圧分岐ライン３１ｃで接続される。この高圧分岐ライン３１ｃに高圧給水ポンプ２８が設けられる。また、高圧一次節炭器１４は、接続ライン４３で高圧二次節炭器１８に接続される。高圧二次節炭器１８は、接続ライン４４で高圧ドラム２０に接続される。この接続ライン４４は、途中に流量調整弁４５が設けられる。高圧ドラム２０は、高圧蒸発器２１に接続される。また、高圧ドラム２０は、接続ライン４６で高圧一次過熱器２２に接続される。高圧一次過熱器２２は、接続ライン４７で高圧二次過熱器２５に接続される。高圧二次過熱器２５は、接続ライン４８で高圧蒸気タービン１２０の入口側に接続される。高圧蒸気タービン１２０の出口側は、上述したように接続ライン４０で中圧系の一次再熱器２３に接続される。
【００３５】
すなわち、高圧系は、低圧節炭器１０で加熱された水が高圧給水ポンプ２８により接続ライン３１の高圧分岐ライン３１ｃを経て高圧一次節炭器１４に流入してさらに加熱され、さらに接続ライン４３を経て高圧二次節炭器１８に流入してさらに加熱されて接続ライン４４を経て高圧ドラム２０に流れ込む。高圧ドラム２０に供給された水は、高圧蒸発器２１で蒸発して飽和蒸気となって高圧ドラム２０に戻され、接続ライン４６を経て高圧一次過熱器２２に送出される。高圧一次過熱器２２にて飽和蒸気が過熱され、この過熱蒸気は、接続ライン４７を経て高圧二次過熱器２５に送出される。高圧二次過熱器２５にて過熱蒸気がさらに過熱され、この過熱蒸気は、接続ライン４８を経て高圧蒸気タービン１２０に供給される。
【００３６】
このようなコンバインドサイクルプラント１００に適用されるガスタービン１１０や蒸気タービン１２０，１３０，１４０は、回転体と静止体とを有している。回転体は、ロータやロータに取り付けられる動翼がある。また、静止体は、ロータおよび動翼などの回転体を格納する車室や車室に取り付けられる静翼などがある。そして、回転体と静止体との間は、静止体に対して回転体の回転を許容するために隙間が必要であり、この隙間により流体が漏れ出ることを抑止するため本実施形態のシール装置が設けられる。
【００３７】
図２〜図１０は、本実施形態に係るシール装置の一例を示す概略構成図である。そして、図２〜図５は、本実施形態に係るシール装置の主構成の例を示す。
【００３８】
図２〜図５に示すように、本実施形態のシール装置は、回転体５１と静止体５２との隙間５３に適用される。上述した回転機械において、その作用により隙間５３に流動し得る流体Ｆの流動方向が決められている。例えば、ガスタービン１１０において、圧縮機１１１では、ロータの延在方向に沿って流体（空気）Ｆを圧縮し、圧縮の前段から後段に向かって流体Ｆの圧力が高くなるため、圧縮の後段から前段に向けて隙間５３に流体Ｆが流動する。また、ガスタービン１１０において、タービン１１３では、ロータの延在方向に沿って燃焼器１１２で生成された高温高圧の流体（燃焼ガス）Ｆが送られ、送りの前段から後段に向かって流体Ｆの圧力が低くなるため、送りの前段から後段に向けて隙間５３に流体Ｆが流動する。また、例えば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０においては、ロータの延在方向に沿って高温の流体（蒸気）Ｆが送られ、送りの前段から後段に向かって流体Ｆの圧力が低くなるため、送りの前段から後段に向けて隙間５３に流体Ｆが流動する。
【００３９】
そして、本実施形態のシール装置は、図２〜図５に示すように、フィン５４と、貫通孔５５と、高圧流体供給部５６と、を含む。
【００４０】
フィン５４は、静止体５２と回転体５１との隙間５３で静止体５２から回転体５１に向けて延在し回転体５１に非接触で設けられている。フィン５４は、単一で設けられていてもよいが、隙間５３での流体Ｆの流動を阻害するために、流体Ｆの流動方向に沿って複数設けられていることが好ましい。なお、フィン５４は、例えば、ラビリンスシール、ブラシシール、リーフ状シールに適用される。
【００４１】
貫通孔５５は、静止体５２と回転体５１との隙間５３に流動し得る流体Ｆの流動方向に対しフィン５４の上流側にて静止体５２と回転体５１との少なくとも一方に開口して形成されている。図２および図３では、貫通孔５５が静止体５２に開口して形成された形態を示す。また、図４および図５では、貫通孔５５が回転体５１に開口して形成された形態を示す。また、図には明示しないが、貫通孔５５が静止体５２および回転体５１に開口して形成されてもよい。なお、貫通孔５５は、フィン５４が流体Ｆの流動方向に沿って複数設けられている場合、各フィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側に設けてもよいが、少なくとも、流体Ｆの流動方向の最も上流側に配置されたフィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側に設けられていればよい。
【００４２】
高圧流体供給部５６は、静止体５２と回転体５１との隙間５３に流動し得る流体Ｆよりも高い圧力の高圧流体Ｈを貫通孔５５から隙間５３に供給する。従って、高圧流体供給部５６は、流体Ｆよりも高い圧力の高圧流体Ｈを生成する供給源と、供給源から貫通孔５５に高圧流体Ｈを送る配管と、を含む。
【００４３】
このようなシール装置は、図２および図３に示すように、貫通孔５５が静止体５２に開口して形成された形態では、高圧流体供給部５６から供給された高圧流体Ｈが、貫通孔５５からフィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側に吐出されることで、高圧流体Ｈの流量分で流体Ｆの流量を減少させ、フィン５４の先端と回転体５１との間の流体Ｆの通過を抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。
【００４４】
また、図４および図５に示すように、貫通孔５５が回転体５１に開口して形成された形態では、高圧流体供給部５６から供給された高圧流体Ｈが、貫通孔５５からフィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側に吐出されることで、フィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側で高圧流体Ｈが流体Ｆを押し退けるように作用し、フィン５４の先端と回転体５１との間の流体Ｆの吹き抜けを抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。
【００４５】
また、本実施形態のシール装置では、図３および図５に示すように、貫通孔５５は、開口を静止体５２と回転体５１との隙間５３において流動し得る流体の上流側に向けて設けられることが好ましい。
【００４６】
このようなシール装置は、図３に示すように、貫通孔５５が静止体５２に開口して形成された形態では、貫通孔５５から吐出された高圧流体Ｈが、フィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側で流体Ｆがフィン５４に衝突して生じる渦流を助勢して強め、フィン５４の先端と回転体５１との間の流体Ｆの通過を抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。
【００４７】
また、図５に示すように、貫通孔５５が回転体５１に開口して形成された形態では、貫通孔５５から吐出された高圧流体Ｈが、フィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側で流体Ｆがフィン５４に衝突して生じる渦流を助勢して強め、かつフィン５４における流体Ｆの流動方向の上流側で高圧流体Ｈが流体Ｆを押し退けるように作用し、フィン５４の先端と回転体５１との間の流体Ｆの通過を抑止する。この結果、シール性能を向上することができる。
【００４８】
図６〜図１０は、図２〜図５に示すシール装置の適用例を示し、シール装置を上述した蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用した例を示している。
【００４９】
蒸気タービン１２０，１３０，１４０は、図６〜図１０に示すように、ロータ６１と、車室６２と、蒸気通路（流体通路）６３と、蒸気供給部（流体供給部）６４と、を含む。ロータ６１は、自身の回転の軸心Ｓに沿って延在して設けられている。車室６２は、ロータ６１を格納し、かつロータ６１を軸心Ｓ廻りに回転可能に支持する。蒸気通路６３は、ロータ６１の延在方向に沿ってロータ６１と車室６２との間に設けられた環状の空間である。蒸気供給部６４は、車室６２の外部から車室６２を貫通して蒸気通路６３に到り連通して設けられ、過熱された過熱蒸気Ｇ（流体Ｆに相当する）が供給されることで、当該蒸気を蒸気通路６３に供給する。
【００５０】
蒸気供給部６４は、蒸気ノズル部（流体ノズル部）６４Ａを含む。蒸気ノズル部６４Ａは、ロータ６１の外周を囲んで環状に形成されてその外面とロータ６１の外周面との間に蒸気通路６３に連通する隙間６５Ａを有して車室６２に取り付けられている。そして、蒸気ノズル部６４Ａは、その内部に環状に沿って形成された蒸気ノズル室（流体ノズル室）６４Ａａと、蒸気ノズル室６４Ａａからロータ６１の延在方向に向いて蒸気通路６３に通じる開口６４Ａｂとを有する。蒸気ノズル部６４Ａは、過熱された過熱蒸気Ｇが供給され、開口６４Ａｂから蒸気通路６３に吐出される。ここで、高圧蒸気タービン１２０の場合、蒸気供給部６４は、図１に示す接続ライン４８に接続され、高圧二次過熱器２５で過熱された過熱蒸気Ｇが供給される。また、中圧蒸気タービン１３０の場合、蒸気供給部６４は、図１に示す接続ライン４２に接続され、二次再熱器２４で過熱された過熱蒸気Ｇが供給される。また、低圧蒸気タービン１４０の場合、蒸気供給部６４は、図１に示す接続ライン３３に接続され、低圧過熱器１７で過熱された過熱蒸気Ｇが供給される。
【００５１】
また、蒸気供給部６４は、蒸気ノズル部６４Ａにおける蒸気ノズル室６４Ａａの開口６４Ａｂにノズル部静翼６６Ａが環状に沿って複数取り付けられている。ノズル部静翼６６Ａは、ロータ６１側が先端部であり車室６２側が基端部となる。また、蒸気通路６３内において、車室６２に蒸気通路静翼６６Ｂが環状に沿って複数取り付けられている。蒸気通路静翼６６Ｂは、ロータ６１の延在方向に沿って複数段設けられている。蒸気通路静翼６６Ｂは、ロータ６１側が先端部であって環状部材６６Ｂａが取り付けられており、環状部材６６Ｂａとロータ６１の外周面との間に隙間６５Ｂを有し、車室６２に取り付けられた側が基端部となる。また、蒸気通路６３内において、ロータ６１の外周に静翼６６Ａ，６６Ｂに隣接して動翼６７が環状に沿って複数取り付けられている。動翼６７は、ロータ６１の延在方向に沿って複数段設けられている。動翼６７は、ロータ６１に取り付けられた側が基端部であってロータ６１との間に環状部材６７ａが取り付けられており、車室６２に向く側が先端部であって車室６２との間に隙間６５Ｃを有する。
【００５２】
従って、蒸気タービン１２０，１３０，１４０は、蒸気ノズル室６４Ａａに過熱された過熱蒸気Ｇが供給され、開口６４Ａｂから蒸気通路６３に吐出され、静翼６６Ａ，６６Ｂおよび動翼６７によりロータ６１が回転する。
【００５３】
図６に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、蒸気ノズル部６４Ａからロータ６１に向けて延在して隙間６５Ａにフィン５４が設けられ、蒸気ノズル部６４Ａに、ロータ６１に向けて開口して貫通孔５５が設けられる。貫通孔５５は、車室６２の外部から車室６２を貫通して設けられた供給孔５５Ａが連通しており、高圧流体供給部５６から供給孔５５Ａを介して高圧流体Ｈが供給される。
【００５４】
この図６に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０の場合、図２および図３に示すシール装置が適用される。すなわち、ロータ６１が回転体５１を構成し、車室６２および蒸気ノズル部６４Ａが静止体５２を構成し、隙間６５Ａが隙間５３を構成する。
【００５５】
そして、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、高圧蒸気タービン１２０の場合、コンバインドサイクルプラント１００における高圧蒸発器２１（高圧ドラム２０）の出口から高圧一次過熱器２２を経て高圧二次過熱器２５の内部までの間が供給源となり、当該供給源が高圧蒸気タービン１２０の内部であって供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続される。高圧蒸気タービン１２０に供給される過熱蒸気Ｇは、高圧二次過熱器２５から接続ライン４８を経るが、接続ライン４８を経る過程で圧力が低下する。従って、高圧蒸発器２１の出口から高圧一次過熱器２２を経て高圧二次過熱器２５の内部までの間の蒸気は、高圧蒸気タービン１２０に供給される過熱蒸気Ｇよりも高圧で、かつ低温である。従って、高圧蒸気タービン１２０に供給される過熱蒸気Ｇよりも高圧で、かつ低温の冷却蒸気を高圧流体Ｈとして高圧蒸気タービン１２０の内部に供給することが可能である。
【００５６】
また、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、中圧蒸気タービン１３０の場合、コンバインドサイクルプラント１００における中圧蒸発器１６（中圧ドラム１５）の出口から中圧過熱器１９および一次再熱器２３を経て二次再熱器２４の内部までの間が供給源となり、当該供給源が中圧蒸気タービン１３０の内部であって供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続される。中圧蒸気タービン１３０に供給される過熱蒸気Ｇは、二次再熱器２４から接続ライン４２を経るが、接続ライン４２を経る過程で圧力が低下する。従って、中圧蒸発器１６の出口から中圧過熱器１９および一次再熱器２３を経て二次再熱器２４の内部までの間の蒸気は、中圧蒸気タービン１３０に供給される過熱蒸気Ｇよりも高圧で、かつ低温である。従って、中圧蒸気タービン１３０に供給される過熱蒸気Ｇよりも高圧で、かつ低温の冷却蒸気を高圧流体Ｈとして中圧蒸気タービン１３０の内部に供給することが可能である。
【００５７】
また、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、低圧蒸気タービン１４０の場合、コンバインドサイクルプラント１００における低圧蒸発器１２（低圧ドラム１１）の出口から低圧過熱器１７の内部までの間が供給源となり、当該供給源が低圧蒸気タービン１４０の内部であって供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続される。低圧蒸気タービン１４０に供給される過熱蒸気Ｇは、低圧過熱器１７から接続ライン３３を経るが、接続ライン３３を経る過程で圧力が低下する。従って、低圧蒸発器１２の出口から低圧過熱器１７の内部までの間の蒸気は、低圧蒸気タービン１４０に供給される過熱蒸気Ｇよりも高圧で、かつ低温である。従って、低圧蒸気タービン１４０に供給される過熱蒸気Ｇよりも高圧で、かつ低温の冷却蒸気を高圧流体Ｈとして低圧蒸気タービン１４０の内部に供給することが可能である。
【００５８】
このように、図６に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気ノズル部６４Ａとロータ６１の外周面との隙間６５Ａに吐出されるため、当該隙間６５Ａにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気ノズル部６４Ａとロータ６１の外周面との隙間６５Ａに吐出されるため、ロータ６１を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００５９】
図７に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、蒸気ノズル部６４Ａからロータ６１に向けて延在して隙間６５Ａにフィン５４が設けられ、ロータ６１に、蒸気ノズル部６４Ａに向けて開口して貫通孔５５が設けられる。貫通孔５５は、車室６２の外部からロータ６１を通じて設けられた供給孔５５Ａが連通しており、高圧流体供給部５６から供給孔５５Ａを介して高圧流体Ｈが供給される。
【００６０】
この図７に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０の場合、図４および図５に示すシール装置が適用される。すなわち、ロータ６１が回転体５１を構成し、車室６２および蒸気ノズル部６４Ａが静止体５２を構成し、隙間６５Ａが隙間５３を構成する。そして、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、上述したように、それぞれ高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０において、コンバインドサイクルプラント１００内の各供給源が供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続される。
【００６１】
このように、図７に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気ノズル部６４Ａとロータ６１の外周面との隙間６５Ａに吐出されるため、当該隙間６５Ａにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気ノズル部６４Ａとロータ６１の外周面との隙間６５Ａに吐出されるため、ロータ６１を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００６２】
図８に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、蒸気通路静翼６６Ｂからロータ６１に向けて延在して隙間６５Ｂにフィン５４が設けられ、車室６２および蒸気通路静翼６６Ｂに、ロータ６１に向けて開口して貫通孔５５が設けられる。また、図８に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、車室６２から動翼６７に向けて延在して隙間６５Ｃにフィン５４が設けられ、車室６２に、動翼６７に向けて開口して貫通孔５５が設けられる。各貫通孔５５は、車室６２の外部から車室６２を貫通して設けられた供給孔５５Ａが連通しており、高圧流体供給部５６から供給孔５５Ａを介して高圧流体Ｈが供給される。
【００６３】
この図８に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０の場合、図２および図３に示すシール装置が適用される。すなわち、ロータ６１および動翼６７が回転体５１を構成し、車室６２および蒸気通路静翼６６Ｂが静止体５２を構成し、隙間６５Ｂ，６５Ｃが隙間５３を構成する。そして、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、上述したように、それぞれ高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０において、コンバインドサイクルプラント１００内の各供給源が供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続される。
【００６４】
このように、図８に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気通路静翼６６Ｂとロータ６１の外周面との隙間６５Ｂに吐出されるため、当該隙間６５Ｂにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気通路静翼６６Ｂとロータ６１の外周面との隙間６５Ｂに吐出されるため、ロータ６１を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。また、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気通路静翼６６Ｂを貫通して通過するため、蒸気通路静翼６６Ｂを冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００６５】
また、図８に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが車室６２と動翼６７との隙間６５Ｃに吐出されるため、当該隙間６５Ｃにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが車室６２と動翼６７との隙間６５Ｃに吐出されるため、動翼６７を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００６６】
図９に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、蒸気通路静翼６６Ｂからロータ６１に向けて延在して隙間６５Ｂにフィン５４が設けられ、ロータ６１に、蒸気通路静翼６６Ｂに向けて開口して貫通孔５５が設けられる。また、図９に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、車室６２から動翼６７に向けて延在して隙間６５Ｃにフィン５４が設けられ、ロータ６１および動翼６７に、車室６２に向けて開口して貫通孔５５が設けられる。各貫通孔５５は、車室６２の外部からロータ６１を通じて設けられた供給孔５５Ａが連通しており、高圧流体供給部５６から供給孔５５Ａを介して高圧流体Ｈが供給される。
【００６７】
この図９に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０の場合、図４および図５に示すシール装置が適用される。すなわち、ロータ６１および動翼６７が回転体５１を構成し、車室６２および蒸気通路静翼６６Ｂが静止体５２を構成し、隙間６５Ｂ，６５Ｃが隙間５３を構成する。そして、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、上述したように、それぞれ高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０において、コンバインドサイクルプラント１００内の各供給源が供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続される。
【００６８】
このように、図９に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気通路静翼６６Ｂとロータ６１の外周面との隙間６５Ｂに吐出されるため、当該隙間６５Ｂにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気通路静翼６６Ｂとロータ６１の外周面との隙間６５Ｂに吐出されるため、ロータ６１を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００６９】
また、図９に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが車室６２と動翼６７との隙間６５Ｃに吐出されるため、当該隙間６５Ｃにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが車室６２と動翼６７との隙間６５Ｃに吐出されるため、動翼６７を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。また、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが動翼６７を貫通して通過するため、動翼６７を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００７０】
図１０に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、蒸気通路静翼６６Ｂからロータ６１に向けて延在して隙間６５Ｂにフィン５４が設けられ、ロータ６１に、蒸気通路静翼６６Ｂに向けて開口して貫通孔５５が設けられる。また、図１０に示すシール装置は、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に対し、車室６２から動翼６７に向けて延在して隙間６５Ｃにフィン５４が設けられ、ロータ６１および動翼６７に、車室６２に向けて開口して貫通孔５５が設けられる。各貫通孔５５は、車室６２の外部から車室６２を貫通して隙間６５Ａに一旦開通すると共に当該隙間６５Ａからロータ６１を通じて設けられた供給孔５５Ａが連通しており、高圧流体供給部５６から供給孔５５Ａを介して高圧流体Ｈが供給される。また、供給孔５５Ａが隙間６５Ａに一旦開通した周囲において、蒸気ノズル部６４Ａからロータ６１に向けて延在して隙間６５Ａにフィン５４が設けられている。
【００７１】
この図１０に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０の場合、図４および図５に示すシール装置が適用される。すなわち、ロータ６１および動翼６７が回転体５１を構成し、車室６２および蒸気通路静翼６６Ｂが静止体５２を構成し、隙間６５Ｂ，６５Ｃが隙間５３を構成する。そして、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、上述したように、それぞれ高圧蒸気タービン１２０、中圧蒸気タービン１３０、低圧蒸気タービン１４０において、コンバインドサイクルプラント１００内の各供給源が供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続される。
【００７２】
このように、図１０に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気通路静翼６６Ｂとロータ６１の外周面との隙間６５Ｂに吐出されるため、当該隙間６５Ｂにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが蒸気通路静翼６６Ｂとロータ６１の外周面との隙間６５Ｂに吐出されるため、ロータ６１を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００７３】
また、図１０に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが車室６２と動翼６７との隙間６５Ｃに吐出されるため、当該隙間６５Ｃにおけるシール性能を向上することができ、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。しかも、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが車室６２と動翼６７との隙間６５Ｃに吐出されるため、動翼６７を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。また、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆよりも高圧で、かつ低温の高圧流体Ｈが動翼６７を貫通して通過するため、動翼６７を冷却することができる。この結果、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００７４】
また、図１０に示す蒸気タービン１２０，１３０，１４０に適用されたシール装置によれば、供給孔５５Ａが蒸気ノズル部６４Ａとロータ６１との隙間６５Ａに一旦開通し、この開通した周囲において、蒸気ノズル部６４Ａからロータ６１に向けて延在して隙間６５Ａにフィン５４が設けられていることで、蒸気ノズル部６４Ａとロータ６１との隙間６５Ａにおいて蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される流体Ｆの漏れ出しを抑止することができる。
【００７５】
ところで、図６〜図１０に示すシール装置は、コンバインドサイクルプラント１００内において、蒸気タービン１２０，１３０，１４０に供給される過熱蒸気よりも高圧で、かつ低温の冷却蒸気を高圧流体Ｆとして蒸気タービン１２０，１３０，１４０の内部に供給することができる。この結果、別の動力源を必要とせず、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の内部の高温部を冷却することができる。また、コンバインドサイクルプラント１００内の発生蒸気を用い、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の内部の流体を用いないため、蒸気タービン１２０，１３０，１４０の稼働効率の低下を防ぎ、その結果サイクル効率の低下を防ぐことができる。なお、コンバインドサイクルプラント１００内の発生蒸気を高圧流体Ｆとして用いなくてもシール装置として機能する。
【００７６】
なお、図６〜図１０に示すシール装置において、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、高圧蒸気タービン１２０の場合、高圧一次過熱器２２の出口から高圧二次過熱器２５の入口までの間を供給源とし、当該供給源が高圧蒸気タービン１２０の内部であって供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続されることが好ましい。高圧一次過熱器２２の出口から高圧二次過熱器２５の入口までの間の接続ライン４７から、高圧蒸気タービン１２０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、高圧二次過熱器２５へ供給する蒸気が減るため、高圧二次過熱器２５での過熱効率が向上し高圧蒸気タービン１２０に供給する過熱蒸気Ｇの温度が上昇する。この結果、高圧蒸気タービン１２０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。一方、高圧一次過熱器２２の出口から高圧二次過熱器２５の入口までの間の接続ライン４７から、高圧蒸気タービン１２０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、高圧蒸気タービン１２０に供給する過熱蒸気Ｇの温度を一定とする場合に、高圧蒸発器２１から得る蒸気量を増すことができるため、高圧蒸気タービン１２０への過熱蒸気Ｇの供給量を増加できる。この結果、高圧蒸気タービン１２０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００７７】
また、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、中圧蒸気タービン１３０の場合、中圧過熱器１９の出口から一次再熱器２３の入口までの間を供給源とし、当該供給源が中圧蒸気タービン１３０の内部であって供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続されることが好ましい。中圧過熱器１９の出口から一次再熱器２３の入口までの間の接続ライン３８（および接続ライン４０の一部）から、中圧蒸気タービン１３０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、一次再熱器２３および二次再熱器２４へ供給する蒸気が減るため、一次再熱器２３および二次再熱器２４での過熱効率が向上し中圧蒸気タービン１３０に供給する過熱蒸気Ｇの温度が上昇する。この結果、中圧蒸気タービン１３０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。一方、中圧過熱器１９の出口から一次再熱器２３の入口までの間の接続ライン３８（および接続ライン４０の一部）から、中圧蒸気タービン１３０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、中圧蒸気タービン１３０に供給する過熱蒸気Ｇの温度を一定とする場合に、中圧蒸発器１６から得る蒸気量を増すことができるため、中圧蒸気タービン１３０への過熱蒸気Ｇの供給量を増加できる。この結果、中圧蒸気タービン１３０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００７８】
また、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、中圧蒸気タービン１３０の場合、一次再熱器２３の出口から二次再熱器２４の入口までの間を供給源とし、当該供給源が中圧蒸気タービン１３０の内部であって供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続されることが好ましい。一次再熱器２３の出口から二次再熱器２４の入口までの間の接続ライン４１から、中圧蒸気タービン１３０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、二次再熱器２４へ供給する蒸気が減るため、二次再熱器２４での過熱効率が向上し中圧蒸気タービン１３０に供給する過熱蒸気Ｇの温度が上昇する。この結果、中圧蒸気タービン１３０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。一方、一次再熱器２３の出口から二次再熱器２４の入口までの間の接続ライン４１から、中圧蒸気タービン１３０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、中圧蒸気タービン１３０に供給する過熱蒸気Ｇの温度を一定とする場合に、中圧蒸発器１６から得る蒸気量を増すことができるため、中圧蒸気タービン１３０への過熱蒸気Ｇの供給量を増加できる。この結果、中圧蒸気タービン１３０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００７９】
また、高圧流体Ｈを供給する高圧流体供給部５６は、低圧蒸気タービン１４０の場合、低圧蒸発器１２の出口から低圧過熱器１７の入口までの間を供給源とし、当該供給源が低圧蒸気タービン１４０の内部であって供給孔５５Ａに接続ライン（図示せず）により接続されることが好ましい。低圧蒸発器１２の出口から低圧過熱器１７の入口までの間の接続ライン３２から、低圧蒸気タービン１４０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、低圧過熱器１７へ供給する蒸気が減るため、低圧過熱器１７での過熱効率が向上し低圧蒸気タービン１４０に供給する過熱蒸気Ｇの温度が上昇する。この結果、低圧蒸気タービン１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。一方、低圧蒸発器１２の出口から低圧過熱器１７の入口までの間の接続ライン３２から、低圧蒸気タービン１４０の内部に冷却蒸気を高圧流体Ｈとして供給すると、低圧蒸気タービン１４０に供給する過熱蒸気Ｇの温度を一定とする場合に、低圧蒸発器１２から得る蒸気量を増すことができるため、低圧蒸気タービン１４０への過熱蒸気Ｇの供給量を増加できる。この結果、低圧蒸気タービン１４０の稼働効率を向上することができ、サイクル効率を向上することができる。
【００８０】
なお、回転機械は、上述したガスタービン１１０を含む、そして、図６〜図１０に示すシール装置は、ガスタービン１１０に適用することも可能である。この場合、ガスタービン１１０の圧縮機１１１に供給される高圧流体Ｈは、コンバインドサイクルプラント１００内の供給源である当該圧縮機１１１で圧縮された高圧の空気を用いることができ、またはコンバインドサイクルプラント１００外の供給源の高圧空気を用いてもよい。また、ガスタービン１１０のタービン１１３に供給される高圧流体Ｈは、コンバインドサイクルプラント１００内の供給源である当該圧縮機１１１で圧縮された高圧の空気を用いることができ、またはコンバインドサイクルプラント１００外の供給源の高圧空気を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１  ボイラ
１０  低圧節炭器
１１  低圧ドラム
１２  低圧蒸発器
１３  中圧節炭器
１４  高圧一次節炭器
１５  中圧ドラム
１６  中圧蒸発器
１７  低圧過熱器
１８  高圧二次節炭器
１９  中圧過熱器
２０  高圧ドラム
２１  高圧蒸発器
２２  高圧一次過熱器
２３  一次再熱器
２４  二次再熱器
２５  高圧二次過熱器
２６  復水ポンプ
２７  中圧給水ポンプ
２８  高圧給水ポンプ
３０  接続ライン
３１  接続ライン
３１ａ  低圧分岐ライン
３１ｂ  中圧分岐ライン
３１ｃ  高圧分岐ライン
３２  接続ライン
３３  接続ライン
３４  接続ライン
３５  接続ライン
３６  流量調整弁
３７  接続ライン
３８  接続ライン
３９  接続ライン
４０  接続ライン
４１  接続ライン
４２  接続ライン
４３  接続ライン
４４  接続ライン
４５  流量調整弁
４６  接続ライン
４７  接続ライン
４８  接続ライン
５１  回転体
５２  静止体
５３  隙間
５４  フィン
５５  貫通孔
５５Ａ  供給孔
５６  高圧流体供給部
６１  ロータ
６２  車室
６３  蒸気通路（流体通路）
６４  蒸気供給部
６４Ａ  蒸気ノズル部（流体ノズル部）
６４Ａａ  蒸気ノズル室（流体ノズル室）
６４Ａｂ  開口
６５Ａ  隙間
６５Ｂ  隙間
６５Ｃ  隙間
６６Ａ  ノズル部静翼
６６Ｂ  蒸気通路静翼（静翼）
６６Ｂａ  環状部材
６７  動翼
６７ａ  環状部材
１００  コンバインドサイクルプラント
１１０  ガスタービン
１１１  圧縮機
１１２  燃焼器
１１３  タービン
１１３ａ  煙道
１１４  圧縮機入口空気
１１５  燃料
１２０  高圧蒸気タービン
１３０  中圧蒸気タービン
１４０  低圧蒸気タービン
１５０  発電機
１６０  復水器
Ｆ  流体
Ｇ  過熱蒸気
Ｈ  高圧流体
Ｓ  軸心
【図１】
2017115716.tif 000003
【図２】
2017115716.tif 000004
【図３】
2017115716.tif 000005
【図４】
2017115716.tif 000006
【図５】
2017115716.tif 000007
【図６】
2017115716.tif 000008
【図７】
2017115716.tif 000009
【図８】
2017115716.tif 000010
【図９】
2017115716.tif 000011
【図１０】
2017115716.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月3日(2017.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止体と回転体との隙間で前記静止体から前記回転体に向けて延在し前記回転体に非接触で設けられたフィンと、
前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体の流動方向に対し前記フィンの上流側にて前記静止体と前記回転体との少なくとも一方に開口して形成され、当該開口が前記静止体と前記回転体との前記隙間において流動し得る流体の上流側に向けて設けられた貫通孔と、
前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力の高圧流体を前記貫通孔から前記隙間に供給する高圧流体供給部と、
を備え、前記貫通孔から前記隙間に供給された前記高圧流体により、前記流体の流動方向の上流側で流体が前記フィンに衝突して生じる渦流を助勢して強めることを特徴とするシール装置。
【請求項２】
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記ロータの外周を囲む環状に形成されてその外面と前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室、および前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口を有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部と、
を含む回転機械に対し、
前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在して前記隙間に前記フィンが設けられ、前記流体ノズル部に前記ロータに向けて開口して前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記ロータの外周を囲む環状に形成されてその外面と前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室、および前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口を有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部と、
を含む回転機械に対し、
前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在して前記隙間に前記フィンが設けられ、前記ロータに前記流体ノズル部に向けて開口して前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項４】
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する前記静止体としての車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記流体通路内にて前記車室から延在して前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記静止体としての静翼と、
前記流体通路内にて前記ロータから延在して前記車室との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記回転体としての動翼と、
を含む回転機械に対し、
各前記隙間に前記フィンが設けられ、前記車室および前記静翼に前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給することを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項５】
静止体と回転体との隙間で前記静止体から前記回転体に向けて延在し前記回転体に非接触で設けられたフィンと、
前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体の流動方向に対し前記フィンの上流側にて前記静止体と前記回転体との少なくとも一方に開口して形成された貫通孔と、
前記静止体と前記回転体との前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力の高圧流体を前記貫通孔から前記隙間に供給する高圧流体供給部と、
を備え、
自身の回転の軸心に沿って延在する前記回転体としてのロータと、
前記ロータを格納する前記静止体としての車室と、
前記ロータの延在方向に沿って前記ロータと前記車室との間に設けられた流体通路と、
前記流体通路内にて前記車室から延在して前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記静止体としての静翼と、
前記流体通路内にて前記ロータから延在して前記車室との間に前記流体通路に連通する隙間を有する前記回転体としての動翼と、
を含む回転機械に対し、
各前記隙間に前記フィンが設けられ、前記ロータおよび前記動翼に前記貫通孔が設けられており、前記高圧流体供給部は、前記回転機械に供給されて前記隙間に流動し得る流体よりも高い圧力で低温の高圧流体を供給するシール装置であり、
前記回転機械は、前記ロータの外周を囲む環状に形成されて前記ロータの外周面との間に前記流体通路に連通する隙間を有して前記車室に取り付けられ、その内部に環状に沿って形成された流体ノズル室と、前記流体ノズル室から前記ロータの延在方向に向いて前記流体通路に連通する開口とを有し、前記流体ノズル室に過熱された流体が供給される前記静止体としての流体ノズル部を含み、
前記流体ノズル部と前記ロータの外周面との前記隙間に一旦開通すると共に前記ロータを通じて前記貫通孔に連通する供給孔と、
前記供給孔が前記流体ノズル部と前記ロータの外周面との前記隙間に一旦開通する周囲で前記流体ノズル部から前記ロータに向けて延在したフィンと、
を備えることを特徴とするシール装置。
【請求項６】
前記貫通孔は、開口を前記静止体と前記回転体との前記隙間において流動し得る流体の上流側に向けて設けられることを特徴とする請求項５に記載のシール装置。