(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンシュラウドと排気管とで排気通路を形成し、かつ前記タービンシュラウドと排気管の間に排気通路内外の気密を保つシールリング部を備え、排気通路内よりも排気通路外の方が高圧のガスタービンの排気装置において、
前記排気通路外から前記シールリング部を介して排気通路内へリークした空気の進行方向を排気通路内を流れる排気ガスの進行方向に対して同方向又は鋭角となるように、排気管と対向する側の前記タービンシュラウドの端部の内周面をタービンシュラウドと対向する側の排気管の端部の内周面よりも内周側に配置しかつ前記タービンシュラウドの内周面を排気管側へ突出させたことを特徴とするガスタービンの排気装置。
【請求項２】
シールリング部と排気通路の間に空間を設け、高温の排気ガスからのシールリング部への熱伝達を軽減させた請求項１に記載のガスタービンの排気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンシュラウドと排気管とを隣接配置し、シールリングにより両者間の気密を図ったガスタービンの排気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来のガスタービンで使用されている排気装置２００の断面略図である。排気装置２００は、タービンシュラウド９０と排気管９１とから構成されている。タービンシュラウド９０にはシールリングホルダ９７が一体に固着されている。このシールリングホルダ９７で環状のシールリング９３を保持している。シールリング９３は、タービンシュラウド９０と排気管９１の間の気密を保持している。また、タービンシュラウド９０と排気管９１とで排気通路９２を形成している。
【０００３】
このように従来の排気装置２００では、高温の排気ガス９６からの熱伝達の影響によるタービンシュラウド９０と排気管９１の膨張の度合が異なっても、両者の間に隙間を設けることにより相互の剛性的なつながりを遮断し、排気装置２００が破損することを防止していた。
【０００４】
ところが排気装置２００では、排気ガス９６が流れる排気通路９２内よりも外部の方が高圧になっており、シールリング９３から外部の空気９４が排気通路９２内へリークする。その結果、排気通路９２内へ侵入した漏れ空気９５と排気ガス９６とが衝突し、高温の一部の排気ガスの流れが阻害され、タービンシュラウド９０の内壁９８付近に停滞することにより内壁９８が高温になることがある。そしてタービンシュラウド９０が部分的に熱膨張を起こし、図８に示すような排気装置２００（シールリング９３）のこじり等を招き、シールリング９３のシール性の悪化や耐久性を損なう恐れがあった。
【０００５】
また、シールリング９３は金属製であり、高温の排気ガスが停滞するとシールリング９３の温度が上昇してばね定数の低下を招き、シール性が悪化する恐れがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで請求項１の発明では、高温の排気ガスが排気装置内（排気通路内）で停滞しないようにすることにより、排気ガスからの熱伝達の影響を軽減することができる排気装置を提供することを課題としている。また、請求項２の発明では、シールリングへの熱伝達を軽減することによりシールリングのばね定数の低下を防止することができる排気装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１の発明では、タービンシュラウドと排気管とで排気通路を形成し、かつ前記タービンシュラウドと排気管の間に排気通路内外の気密を保つシールリング部を備え、排気通路内よりも排気通路外の方が高圧のガスタービンの排気装置において、前記排気通路外から前記シールリング部を介して排気通路内へリークした空気の進行方向を排気通路内を流れる排気ガスの進行方向に対して同方向又は鋭角となるように、排気管と対向する側の前記タービンシュラウドの端部の内周面をタービンシュラウドと対向する側の排気管の端部の内周面よりも内周側に配置しかつ前記タービンシュラウドの内周面を排気管側へ突出させた。
また請求項２の発明では請求項１の発明において、シールリング部と排気通路の間に空間を設け、高温の排気ガスからのシールリング部への熱伝達を軽減させた。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（請求項１の発明の実施例）
図１は、請求項１の発明を実施したガスタービン５０の断面略図である。ガスタービン５０は、図示しないコンプレッサから供給される圧縮空気が外筒５と内筒６の間で形成した筒状の空気通路１１内を流れ、ポート７，８等から内筒６内へ流入する。燃料噴射弁９からは燃料が噴射され、内筒６内で燃料と空気とで混合気が生成される。
【０００９】
この混合気は点火プラグ１０により着火されて燃焼し、燃焼ガスが生成される。内筒６からスクロール１２を経た燃焼ガス１５はノズル１３から噴射されてタービン１４を回転軸２５を中心に回転駆動させる。タービン１４を回転駆動させた燃焼ガス１５は、排気ガス１７としてタービンシュラウド１と排気管２とで形成された排気装置１００の排気通路４内を流れる。
【００１０】
図２は、請求項１の発明による排気装置１００の断面略図である。図２に示すように排気装置１００は、タービンシュラウド１と排気管２とで構成されている。タービンシュラウド１にはシールリングホルダ１６が一体固着されている。
【００１１】
このシールリングホルダ１６には金属製で環状のシールリング３が設けてある。シールリングホルダ１６とシールリング３の間の気密性は高く、また、シールリング３の内周側は排気管２の環状の外周壁に圧着しており、タービンシュラウド１と排気管２の間の気密を保つようになっている。
【００１２】
タービンシュラウド１の端部２６は、排気管２の端部２７よりも内周側に突出している。図２に示すように、端部２６と端部２７の間には環状通路２８が形成されている。
【００１３】
図１に示すように、高圧空気室１９は圧縮空気が流れる空気通路１１と連通しており、排気通路４内よりも高圧になっている。排気通路４内には排気ガス１７が流れている。環状通路２８は、排気通路４の上流側から下流側へ向かうほど直径が小さくなり、排気通路４と連通している。したがって、図２に示すように環状通路２８内を通過して排気通路４内に流入する漏れ空気１８は、鋭角な角度θで排気ガス１７と合流（混合）し、そのまま排気通路４内を排気ガス１７と共に下流側へ流れる。
【００１４】
図３は、図２とは異なる形状のタービンシュラウド１ａと排気管２ａにより形成された排気装置１０１の断面略図である。排気装置１０１では、排気管２ａの端部に形成したシールリングホルダ部２９に環状のシールリング３が設けてある。シールリングホルダ部２９とシールリング３の間の気密性は高く、また、シールリング３の外周側面がタービンシュラウド１ａの外周端部２１の内周面に当接（圧着）して気密を保っている。
【００１５】
タービンシュラウド１ａの内周端部２１ａと排気管２ａの端部（シールリングホルダ２９）とで形成された空気通路２８ａは、図２の空気通路２８と同様に漏れ空気１８を排気通路４内に排気ガス１７に対して鋭角に流入させる。
【００１６】
図４は、請求項１の発明による図２及び図３とは異なる排気装置１０２の断面略図である。排気装置１０２には、図２の排気装置１００のタービンシュラウド端部２６を設ける代わりにタービンシュラウド１ｂの端部２６ａに筒状の板金２２が固着されている。その他の構成は図２の排気装置１００の構成と同じである。このように板金２２を設けることにより、漏れ空気１８は、排気通路４内を排気ガス１７と同方向に流れる。
【００１７】
図５は、請求項１の発明によるさらに別の排気装置１０３の断面略図である。排気装置１０３には、図２の排気装置１００のシールリング３の代わりにシールリング２４が設けてあるが、その他の構成は排気装置１００と同じである。
【００１８】
シールリング３（図２）やシールリング２４に限らず、どのような種類のシールリングであっても、高圧空気室１９から排気通路４内へ漏れ空気１８が侵入することを完全に防止するのは困難である。しかし、漏れ空気１８を排気ガス１７に対して鋭角になるように排気通路４内へ流入させることにより、排気ガス１７の流れが阻害されることを回避することができる。
【００１９】
（請求項２の発明の実施例）
図６は、請求項２の発明による排気装置１０４の断面略図である。排気装置１０４のタービンシュラウド１ｃには図１の排気装置１００のタービンシュラウド端部２６よりも排気管２側へ突出した環状突出部３０が設けてある。排気装置１０４のその他の構成は排気装置１００の構成と同じである。
【００２０】
環状突出部３０と排気管端部２７の間には環状空間２３が形成されている。漏れ空気１８は環状空間２３を通過して排気通路４内へ流入する。したがって、環状空間２３内には漏れ空気１８が充満している。
【００２１】
環状空間２３は、シールリング３と排気通路４の間に介在しており、環状空間２３内の漏れ空気１８により、高温の排気ガス１７がシールリングの接する排気管２に直接触れることを妨げ、排気ガス１７から伝達される熱からシールリング３及びシール面２ｂを保護することができる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明では、高圧空気室１９から排気通路４へ流入する漏れ空気１８の排気ガス１７に対する流入角度を鋭角（角度θ）又はゼロにすることができるので、従来のように排気ガス１７を排気通路４内で部分的に停滞させてタービンシュラウド１を部分的に昇温させ、タービンシュラウド１と排気管２の相対的な位置関係（向き）に変動を生じさせることがなく、シールリング３を保護してその寿命を延ばすことができる。
【００２３】
請求項２の発明では、シールリング３と排気通路４の間に環状空間２３を設けたので、シールリング３に排気ガス１７から直接熱伝達されることがなく、シールリング３の温度上昇を抑制することにより、シールリング３のばね定数の低下を防止することができる。よって、常に一定の気密性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１の発明による排気装置を備えたガスタービンの断面略図である。
【図２】  請求項１の発明による排気装置の断面略図である。
【図３】  請求項１の発明による図２とは異なる排気装置の断面略図である。
【図４】  請求項１の発明による図２及び図３とは異なる排気装置の断面略図である。
【図５】  請求項１の発明によるさらに別の排気装置の断面略図である。
【図６】  請求項２の発明による排気装置の断面略図である。
【図７】  従来のガスタービンで使用されている排気装置の断面略図である。
【図８】  図７の排気装置において、こじりが生じた状態の断面略図である。
【符号の説明】
１    タービンシュラウド
２    排気管
３    シールリング（シールリング部）
４    排気通路
１７  排気ガス
１８  漏れ空気
１９  高圧空気室（排気通路外）
２０  高圧空気
２１  外周端部
２２  環状ガイド板
２３  環状空間（空間）
２４  シールリング
２５  回転軸
２６  タービンシュラウド端部
２７  排気管端部
２８  空気通路
２９  シールリングホルダ部
３０  環状突起部
５０  ガスタービン
【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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