CN110073090A - 分割环及燃气轮机 - Google Patents

Abstract

在分割环及燃气轮机中设有：主冷却空间(37)，其设于分割体(31)中的分割环(27)的外侧且从外部接受冷却空气(CA)；多个第一冷却流路(44)，其沿着分割体(31)中的转子(14)的轴向且在周向(Dc)上并列，一端与主冷却空间(37)的上游侧连通且另一端在分割体(31)的下游侧开口；第二冷却流路(45)，其与第一冷却流路(44)相邻地配置在分割体(31)中的转子(14)的旋转方向(R)的上游侧，沿着转子(14)的轴向，且一端与主冷却空间(37)的上游侧连通；多个第三冷却流路(46)，其沿着分割环(27)的周向(Dc)设于规定区域(X1)，所述规定区域(X1)为转子(14)的旋转方向的上游侧的侧端部的一部分且为从燃烧气体(FG)的流动方向的下游端朝向上游侧的区域，第三冷却流路(46)的一端与第二冷却流路(45)连通，且另一端在转子(14)的旋转方向的上游侧开口。

Description

分割环及燃气轮机

技术领域

本发明涉及例如适用于燃气轮机的分割环、具备该分割环的燃气轮机(gasturbine)。

背景技术

通常的燃气轮机由压缩机、燃烧器和涡轮(turbine)构成。压缩机通过对从空气吸入口吸入的空气进行压缩而形成高温高压的压缩空气。燃烧器通过对该压缩空气供给燃料使之燃烧从而获得高温高压的燃烧气体。涡轮被该燃烧气体驱动，从而驱动与其同轴连结的发电机。

在该燃气轮机中，涡轮通过在机匣内沿燃烧气体的流动方向交替配置多个静叶和动叶而构成，各静叶被支承于安装在机匣内侧的护罩上，动叶被支承于转子。因此，在燃烧器生成的燃烧气体流过燃烧气体流路时，穿过多个静叶和动叶从而驱动转子旋转。该燃烧气体流路形成为由外侧护罩及内侧护罩、动叶的缘板及分割环包围的空间。分割环形成为沿着转子的旋转方向的环(ring)状，经由隔热环及叶片环而支承于机匣。

分割环由沿着周向配置的多个分割体构成，各分割体支承于隔热环。碰撞板形成有多个小孔，使冷却空气从小孔向分割体侧吹出，对分割体进行冲击冷却(碰撞冷却)。此外，分割体沿着燃烧气体的流动方向设有多个冷却流路，通过冲击冷却后的冷却空气流经各冷却流路而进行对流冷却。而且，各分割体的在周向上相邻的端部彼此通过密封构件而连结。并且，在各分割体的相邻的端部设有多个冷却流路，通过冷却空气对端部冷却。

作为这样的燃气轮机，例如有专利文献1记载的燃气轮机。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5518235号公报

发明内容

发明所要解决的课题

由于分割环是面向燃烧气体所流动的燃烧气体流路而设置，因此，为了持续进行涡轮的稳定运转，对该分割环的冷却尤为重要。以往的分割环(分割体)设有沿着转子的旋转轴方向的多个冷却流路，并且在转子的旋转方向上的上游侧的端部和下游侧的端部分别设有沿着转子的旋转方向的多个冷却流路。然而，用于将分割环冷却的冷却空气是抽取由压缩机压缩后的压缩空气来使用。因此，若要对分割环充分冷却，会大量抽取由压缩机压缩后的压缩空气来使用，导致燃气轮机效率变差、性能降低。

本发明是为了解决上述课题而做出，其目的在于提供通过有效使用冷却空气而将分割环的适当位置冷却、由此抑制性能的降低的分割环及燃气轮机。

用于解决课题的手段

用于达成上述目的的本发明涉及的一方案的分割环，是燃气轮机的分割环，所述分割环通过将多个分割体沿着周向配设为环状而构成，其特征在于，所述分割环具备：主腔室，其设于所述分割体中的所述分割环的径向外侧，从外部接受冷却空气；多个第一冷却流路，其沿着所述分割体中的转子的轴向并在周向上并列，所述多个第一冷却流路的一端与所述主腔室中的燃烧气体的流动方向的上游侧连通，且另一端在所述分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧开口；第二冷却流路，其与所述第一冷却流路相邻地配置在所述分割体中的所述转子的旋转方向的上游侧，所述第二冷却流路沿着所述转子的轴向，并且所述第二冷却流路的一端与所述主腔室中的燃烧气体的流动方向的上游侧连通；以及多个第三冷却流路，其在作为沿着所述分割体的所述转子的轴向处于所述转子的旋转方向的上游侧的侧端部的一部分的、从燃烧气体的流动方向的下游端朝向上游侧的规定区域，沿着所述分割环的周向设置，所述第三冷却流路的一端与所述第二冷却流路连通且另一端在所述转子的旋转方向的上游侧的所述侧端部开口。

因而，主腔室的冷却空气通过多个第一冷却流路而沿转子的轴向流动并向燃烧气体的流动方向的下游侧吹出，由此对分割体进行对流冷却。此外，主腔室的冷却空气通过第二冷却流路而沿转子的轴向流动之后，通过多个第三冷却流路而向动叶的旋转方向的上游侧吹出，由此分割体中的转子的旋转方向的上游侧且燃烧气体的流动方向的下游侧被对流冷却。其结果是，通过将分割体的容易变得高温的区域积极冷却，从而有效使用冷却空气来将分割环的适当位置冷却，由此能够抑制性能的降低。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述主腔室通过在所述分割体的外表面侧的凹部固定碰撞板而被划分。

因而，通过在分割体的外表面侧的凹部固定碰撞板来构成主腔室，由此能够通过冲击冷却将分割体高效地冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，在所述分割体中，在比所述主腔室靠燃烧气体的流动方向的上游侧的位置设有上游侧腔室，所述主腔室和所述上游侧腔室通过上游侧流路而连通，所述第一冷却流路及所述第二冷却流路与所述上游侧腔室连通。

因而，主腔室的冷却空气通过上游侧流路被供给到上游侧腔室，并从上游侧腔室供给到第一冷却流路及第二冷却流路，能够将分割体中的燃烧气体的流动方向的上游侧的区域对流冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述第二冷却流路的另一端被堵塞。

因而，通过将第二冷却流路的另一端堵塞，从而能够将供给到第二冷却流路的全部冷却空气向多个第三冷却流路供给而将分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧高效地对流冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述第二冷却流路的另一端在所述分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧开口，并且所述第二冷却流路设有节流部。

因而，通过在第二冷却流路的另一端设置节流部，由此能够将供给到第二冷却流路的几乎全部冷却空气向多个第三冷却流路供给而将分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧高效地对流冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述第一冷却流路在所述分割体中的所述分割环的周向上并列多个，且设定为多个所述第一冷却流路中的设于所述转子的旋转方向的上游侧的流路的开口密度大于设于所述转子的旋转方向的下游侧的流路的开口密度。

因而，通过将多个第一冷却流路中的设于转子的旋转方向的上游侧的流路的间隔设定为小于多个第一冷却流路的设于转子的旋转方向的下游侧的流路的间隔、而将开口密度设定为较大，由此能够使分割体中的转子的旋转方向的上游侧的端部处的冷却面积增加，将容易变得高温的区域高效地冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，沿所述分割体中的所述分割环的周向设有多个第四冷却流路，所述多个第四冷却流路的一端与所述第一冷却流路连通，并且另一端在所述转子的旋转方向的下游侧开口。

因而，第一冷却流路的冷却空气的一部分通过多个第四冷却流路而向转子的旋转方向的下游侧吹出，由此能够通过对流冷却将分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧高效地冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述多个第三冷却流路设置于从自所述分割体中的燃烧气体的流动方向的下游端起朝向上游侧的、所述分割体中的燃烧气体的流动方向的全长的50％～25％的位置到燃烧气体的流动方向的下游端为止的区域。

因而，通过将多个第三冷却流路设置在分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧的适当区域，由此能够将分割体中的燃烧气体的流动方向的上游侧且燃烧气体的流动方向的下游侧的区域高效地冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述第三冷却流路配置在比形成所述主腔室的区域靠燃烧气体的流动方向的下游侧的位置。

因而，超出主腔室的区域的侧端部的冷却不足的区域也能通过第三冷却流路而解决冷却不足。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述分割体具备多个支承构件，所述支承构件从主体的轴向上游端部及下游端部向径向外侧延伸、且将所述分割体支承于机匣，所述第三冷却流路配置在比配置于轴向下游侧的所述支承构件的内壁面靠燃烧气体的流动方向的下游侧的位置。

因而，由于支承构件(钩)的存在，能够将可能成为冷却不足的支承构件的径向的内面附近高效地冷却。

在本发明涉及的方案的分割环中，具备第五冷却流路，所述第五冷却流路配置在所述转子的旋转方向的上游侧的所述侧端部、且配置在所述第三冷却流路的燃烧气体的流动方向的上游侧，所述第五冷却流路的一端与所述第二冷却流路连通，且另一端在所述转子的旋转方向的上游侧的所述侧端部开口。

因而，利用从第五冷却流路排出的冷却空气，将上游侧的侧端部对流冷却，并将流过分割环的间隙的燃烧气体稀释，降低了燃烧气体温度，因此能够防止燃烧气体的流动方向的下游侧区域的过热。

在本发明涉及的方案的分割环中，所述第五冷却流路的开口密度设定为小于所述第三冷却流路的开口密度。

因而，能够利用流过第五冷却流路的冷却空气来冷却动叶的旋转方向的上游侧，而且能够防止燃烧气体的流动方向的下游侧区域的过热。

此外，本发明涉及的方案的燃气轮机具备：将空气压缩的压缩机；将所述压缩机压缩后的压缩空气与燃料混合并进行燃烧的燃烧器；通过所述燃烧器生成的燃烧气体而获得旋转动力的涡轮；以及在所述涡轮中的动叶的外周侧配置的所述分割环。

因而，通过将分割体的容易变得高温的区域积极冷却，由此有效使用冷却空气将分割环的适当位置冷却，能够减少作为冷却空气使用的从压缩机抽取的压缩空气的量，并抑制涡轮性能的降低。

发明效果

根据本发明的分割环及燃气轮机，在分割体中的转子的旋转方向的上游侧，在燃烧气体的流动方向的下游端的区域设置第三冷却流路，因此能够将分割体的容易高温化的区域积极冷却，有效使用冷却空气对分割环的适当位置冷却，从而抑制性能的降低。

附图说明

图1-1是表示本发明的基本构成的一例的、从分割环的径向外侧观察到的剖视图。

图1-2是表示从分割环的周向观察到的剖视图(图1-1的I-I剖面)。

图1-3是从分割环的轴向下游侧观察到的剖视图(图1-1的II-II剖面)。

图2是表示第一实施方式的燃气轮机中的分割环、隔热环和机匣的连结状态的剖视图。

图3是从径向外侧观察到的分割环的剖视图(图2的III-III剖面)。

图4是分割环的径向内面附近的剖视图(图2的IV-IV剖面)。

图5是表示多个分割环的组装状态的、沿着周向的剖视图。

图6是表示相邻的分割环的连结部的剖视图。

图7是表示燃气轮机的整体构成的概略图。

图8是表示涡轮的燃烧气体流路的剖视图。

图9-1是表示第一实施方式的旋转方向上游侧第一侧部流路的变形例的、从径向外侧观察到的局部剖视图。

图9-2是从周向观察旋转方向上游侧第一侧部流路的变形例的剖视图(图9-1的V-V剖面)。

图10是表示第二实施方式的燃气轮机中的分割环、隔热环和机匣的连结状态的剖视图。

图11是从径向外侧观察到的分割环的剖视图(图10的IX-IX剖面)。

图12是分割环的径向内面附近的剖视图(图10的X-X剖面)。

图13是从径向外侧观察第三实施方式涉及的旋转方向上游侧第二侧部流路的局部剖视图。

图14是从分割环的周向观察到的剖视图(图13的XI-XI剖面)。

图15表示第三实施方式涉及的旋转方向上游侧第二侧部流路的变形例，是从分割环的径向外侧观察到的局部剖视图。

具体实施方式

本发明的特征部分的一例在于形成分割环的分割体的旋转方向上游侧的侧端部的冷却构造。以下，使用图1-1至图1-3说明本发明的基本构思及基本构成。图1-1示出表示本发明涉及的分割环的基本构成的一方案的分割体的俯视剖面，图1-2示出从周向观察分割体的剖面，图1-3示出从与在周向上相邻的分割体的对接面处的轴向下游侧观察到的分割体的剖面。

需要说明的是，本发明涉及的特征部分的构思及基本构成是在后述的各实施方式及各变形例中共用的基本思想。

图1-1所示的分割环27由在周向Dc上形成为环状的多个分割体31构成。各分割体31的主要构成部件为在内部形成有冷却流路的主体32。如图1-1至图1-3所示，分割体31以径向Dr的内表面32a面向供燃烧气体FG流动的燃烧气体流路21的方式配置。在分割体31的径向Dr内侧，隔开一定间隙地配置以转子14为中心而旋转的动叶25。为了防止由高温的燃烧气体FG导致的热损伤，在分割体31形成有沿轴向Da配置的轴向流路(第一冷却流路)44，所述轴向流路44在轴向Da的下游侧端部47向燃烧气体FG中开口。轴向流路44配设有在周向Dc上并列的多个流路。从外部供给到形成于分割体31的中央部的主冷却空间37的冷却空气CA，被从形成于分割体31的径向Dr的外表面32b、且配置在轴向Da的上游侧的开口37a被供给到轴向流路44。冷却空气CA在流过轴向流路44而在下游侧端部47排出到燃烧气体FG中的过程中，对分割体31的主体32进行对流冷却。

接着，说明分割体31的旋转方向上游侧的冷却构造。与形成于分割体31的轴向流路44相邻地而在旋转方向R的最上游侧形成有旋转方向上游侧轴向流路45(第二冷却流路)。旋转方向上游侧轴向流路45的一端在分割体31的轴向Da的上游侧与形成于径向Dr的外表面32b的开口37a连通，另一端可以在分割体31的轴向Da的下游侧端部47开口，也可以是末端被堵塞。而且，从旋转方向上游侧轴向流路45分支出多个旋转方向上游侧第一侧部流路46(第三冷却流路)。分支出的旋转方向上游侧第一侧部流路46沿朝向旋转方向R的上游侧的方向配置，且向与在旋转方向R的上游侧相邻的分割体31的侧端部36之间的间隙62a开口。旋转方向上游侧第一侧部流路46配置在分割体31的旋转方向上游侧的侧端部35，从下游侧端部47的端面47a朝向轴向上游侧地形成在规定的区域，但不需要在直到轴向Da的上游侧端部41为止的全长范围内形成。需要说明的是，关于分割环的构造及分割环周围的构造的详情将在后述的各实施方式中说明。具备旋转方向上游侧第一侧部流路46的冷却构造为本发明的特征部分的方案之一。以下说明关于旋转方向上游侧第一侧部流路46从下游侧端部47的端面47a朝向轴向Da的上游侧地配置于规定的区域的技术意义。

在具备形成于分割体31的冷却流路的冷却构造为具备包含旋转方向上游侧轴向流路45在内的轴向流路44及旋转方向下游侧侧部流路53、而不具备旋转方向上游侧第一侧部流路46的冷却构造的情况下，在分割体31的旋转方向R的上游侧的侧端部35且为轴向Da的下游侧的区域因燃烧气体FG而变得高温，可能受到热损伤。以下说明其理由。

如图1-3所示，在相互相邻的分割体31的间隙62a，伴随着动叶25的旋转而卷入一部分高温的燃烧气体FG。在该情况下，内表面32e与接近其他轴向流路44的内表面32a相比，容易被过度加热，所述内表面32e接近配置在间隙62a附近的分割体31的侧端部35中的、配置在旋转方向R的最上游侧的旋转方向上游侧轴向流路45，且形成为从主体32的内表面32a向旋转方向R的上游侧延伸并向径向Dr的外侧立起的曲面状。也就是说，接近旋转方向上游侧轴向流路45的内表面32e与接近轴向流路44的内表面32a相比，接触燃烧气体FG的周向Dc的边的长度长，为更宽广的范围。此外，也容易受到由卷入的燃烧气体FG产生的热传导率的上升的影响。因此，主体32的内表面32e是在侧端部35中最容易被过度加热的区域。另一方面，关于侧端部35的内表面32e的冷却，限于由旋转方向上游侧轴向流路45实现的对流冷却。因而，分割体31的动叶25的旋转方向的上游侧的区域由于来自随着动叶25的旋转而卷入的燃烧气体FG的热输入而容易变为高温，与其他区域相比容易冷却不足。

而且，如图1-2所示，从主冷却空间37导入旋转方向上游侧轴向流路45的冷却空气CA在朝向轴向Da的下游侧流动的过程中，因来自主体32的热输入而升温。因而，冷却空气CA越向轴向Da的下游侧前进，在旋转方向上游侧轴向流路45中流动的冷却空气CA越被过度加热，冷却空气CA的冷却能力越降低。因此，分割体31的轴向Da的下游侧的区域比其他区域更容易变高温。

如上所述，来自卷入分割体31的间隙62a的高温的燃烧气体FG的热输入与冷却空气CA的因升温导致的冷却能力的降低相重叠，从而分割体31的旋转方向上游侧的侧端部35的、从轴向Da的中间位置到下游侧的区域容易变得高温，容易被氧化减薄壁厚。因而，为了防止旋转方向上游侧的侧端部35的因高温化导致的热损伤，在从旋转方向上游侧轴向流路45的中间位置到下游侧端部47之间，在侧端部35配置旋转方向上游侧第一侧部流路46，该旋转方向上游侧第一侧部流路46从旋转方向上游侧轴向流路45分支、且向与在旋转方向上游侧相邻的分割体31之间的间隙62a开口。

而且，从分割体31的轴向Da的上游侧流向下游侧的燃烧气体FG，在分割体31的轴向Da的上游侧端部41与下游侧端部47之间，伴随动叶25的旋转而在燃烧气体流产生压力差。在上游侧端部41附近，燃烧气体FG的压力变高，在下游侧端部47附近，燃烧气体FG的压力变低。从外部供给的冷却空气CA设定为比燃烧气体FG的压力高，将冷却空气压与燃烧气体压之间的压差作为驱动力，使冷却空气CA流经轴向流路44，并从下游侧端部47的开口排出到燃烧气体FG中。

即，由于旋转方向上游侧第一侧部流路46的燃烧气体FG的流动方向的位置的差异，在冷却空气CA被排出的位置处的燃烧气体FG的压力不同。因而，即使将冷却空气CA流过旋转方向上游侧轴向流路45时的冷却空气CA的压力损失考虑在内，与侧端部35的轴向Da的上游侧的位置相比，在侧端部35的轴向Da的下游侧的位置，作为驱动力的冷却空气压与燃烧气体压的压差也变大。也就是说，冷却空气CA从旋转方向上游侧第一侧部流路46向间隙62a排出的位置越接近下游侧端部47，则冷却空气压与燃烧气体压的压差越大，旋转方向上游侧第一侧部流路46的冷却性能越好。因而，若考虑到冷却空气压与燃烧气体压的压差的变化，优选是，配置旋转方向上游侧第一侧部流路46的区域为旋转方向R上游侧的侧端部35的轴向全长的一部分，且配置在从轴向Da的中间位置到下游侧端部47之间。

通过配置上述的旋转方向上游侧第一侧部流路46，能够防止由于来自燃烧气体FG的热输入导致的分割体31的旋转方向上游侧的侧端部35的热损伤。此外，关于分割体31的轴向Da的上游侧的区域，被从主冷却空间37供给、且未升温的冷却空气CA将侧端部35对流冷却。此外，关于从轴向的中间位置到下游侧端部47的区域，由于从向间隙62a开口的旋转方向上游侧第一侧部流路46排出具有充分压差的冷却空气CA，因此侧端部35的内表面32e附近被直接冷却(吹扫冷却)。因而，与不设置旋转方向上游侧第一侧部流路46、从旋转方向上游侧轴向流路45的下游侧端部47向燃烧气体FG中排放冷却空气CA的冷却构造相比，表示本发明的特征部分的一方案的冷却构造具有组合了对流冷却和直接冷却(吹扫冷却)来对规定的区域进行冷却的冷却构造，从而循环使用冷却空气CA，能够实现冷却空气CA的有效利用。需要说明的是，对外表面直接冷却(吹扫冷却)是指在冷却对象面形成冷却流路的开口，在将冷却空气CA向燃烧气体FG中排出(吹扫)的过程中对开口附近的外表面进行冷却。这是因为，在从开口排出冷却空气CA的情况下，与利用通常的冷却流路对冷却对象面进行对流冷却的情况相比，能够使排出冷却空气CA的开口的内壁更接近冷却对象面，从而将冷却对象面进一步冷却，提高了冷却性能。

以下参照说明书附图的图2至图11，详细说明本发明涉及的分割环及燃气轮机的优选实施方式。需要说明的是，本发明不限于本实施方式，在有多个实施方式的情况下，也包含将各实施方式组合而构成的方案。

[第一实施方式]

图7是表示燃气轮机的整体构成的概略图，图8是表示涡轮的燃烧气体流路的剖视图。

在第一实施方式中，如图7所示，燃气轮机10如下这样构成：压缩机11、燃烧器12和涡轮13通过转子14而同轴配置，发电机15连结于转子14的一端部。需要说明的是，在以下的说明中，将转子14的轴线延伸的方向设为轴向Da，将以该转子14的轴线为中心的周向设为周向Dc，将相对于转子14的轴线垂直的方向设为径向Dr。

压缩机11使从空气吸入口吸入的空气A通过多个静叶及动叶而被压缩，从而生成高温高压的压缩空气AC。燃烧器12对该压缩空气AC供给规定的燃料FL并使之燃烧，从而生成高温高压的燃烧气体FG。涡轮13使在燃烧器12生成的高温高压的燃烧气体FG通过多个静叶及动叶，从而驱动转子14旋转，并驱动与该转子14连结的发电机15。

此外，如图8所示，在涡轮13，供燃烧气体FG通过的燃烧气体流路21形成为由支承静叶22的内侧护罩23及外侧护罩24、动叶25的缘板26及配置于动叶25的前端部侧的分割环27包围的空间。并且，外侧护罩24和分割环27经由隔热环28而被支承于机匣(涡轮机匣)29。

在此，详细说明第一实施方式的分割环27。图2是表示第一实施方式的燃气轮机中的分割环、隔热环和机匣的连结状态的剖视图，图3是从径向外侧观察到的分割环的剖视图(图2的III-III剖面)，图4是分割环的径向内面附近的剖视图(图2的IV-IV剖面)，图5是表示多个分割环的组装状态的沿着周向的剖视图，图6是表示相邻的分割环的连结部的剖视图。

在第一实施方式中，如图2至图4所示，分割环27为支承于机匣29的涡轮部的构成构件，通过多个分割体31沿着周向Dc(转子14的旋转方向R)以环状配设而构成，在径向Dr的内侧的燃烧气体流路21配设有静叶22和动叶25。

在分割体31中，主体32和钩(支承构件)33构成为主要构成元件。分割体31被隔热环28支承并以在主体32的径向Dr内侧的内表面32a与动叶25的前端25a之间确保一定间隙的方式配置。分割体31经由设于燃烧气体FG的流动方向(转子14的轴向Da)的上游侧及下游侧的各钩33而安装于隔热环28，并经由各隔热环28而支承于机匣29。分割体31由形成底面的主体32和形成轴向Da的上游侧及下游侧的内壁面32c的钩33形成。此外，在分割体31的径向Dr的外表面32b侧，设有由轴向Da的上游侧及下游侧的内壁面32c和侧端部35、36包围的主冷却空间(主腔室)37，所述侧端部35、36设于转子14的旋转方向R的上游侧及下游侧，并形成转子14的旋转方向R的上游侧及下游侧的内壁面32d。该主冷却空间37在分割体31形成为凹部，划分出形成凹部的主冷却空间37的底面的平面区域是与该分割体31的主体32的径向Dr外侧的外表面32b侧相面对的区域。

而且，主冷却空间37的在分割环27中处于转子14的径向Dr的外侧的部分可以被碰撞板34分隔。碰撞板34设有供冷却空气CA通过的多个小孔38。在碰撞板34与机匣29之间配置有接受空间39。接受空间39与设于机匣29、且沿转子14的径向Dr贯通的供给孔40连通。从供给孔40供给到接受空间39内的冷却空气CA在整体被均压为大致相同压力的状态下从小孔38吹出到主冷却空间37内，对分割体31的主体32的外表面32b进行冲击冷却。

分割体31设有沿着燃烧气体FG的流动方向、且在分割环27的周向Dc上并列的多个轴向流路(第一冷却流路)44。此外，分割体31与所述轴向流路44相邻地在转子14的旋转方向R的最上游侧设有旋转方向上游侧轴向流路(第二冷却流路)45，该旋转方向上游侧轴向流路45沿着燃烧气体FG的流动方向且在分割环27的周向Dc上并列。轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45设置在比主冷却空间37接近分割体31的径向Dr的内侧的内表面32a侧的位置。多个轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45的、燃烧气体FG的流动方向的上游端与主冷却空间37中的燃烧气体FG的流动方向(轴向Da)的上游侧的开口37a连通。也就是说，多个轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45的上游端位于主冷却空间37的燃烧气体FG的流动方向的上游侧且在主冷却空间37的内壁面32c附近的底面开口。此外，多个轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45的、燃烧气体FG的流动方向的下游端在下游侧端部47的端面47a开口。

多个轴向流路44由周向Dc的开口密度不同的流路形成。即，轴向流路44由设于分割体31中的转子14的旋转方向R的下游侧的第一区域Z1的轴向流路44a、和设于与所述轴向流路44a的转子14的旋转方向上游侧相邻的第二区域Z2的轴向流路44b形成。第二区域Z2与旋转方向上游侧轴向流路45的旋转方向下游侧相邻，是被夹在第一区域Z1的轴向流路44a与所述旋转方向上游侧轴向流路45之间的区域。关于轴向流路44的周向Dc的流路的开口密度，第一区域Z1的轴向流路44a的开口密度配置为较小(稀疏)，第二区域Z2的轴向流路44b的开口密度配置为较大(密集)。需要说明的是，开口密度是以在周向Dc上排列的流路的“流路截面的沾湿长度/流路之间的间距”这一比值来表示。若流路口径相同，则间距越大，开口密度越小(稀疏)，间距越小，开口密度越大(密集)。旋转方向R的上游侧的设有多个轴向流路44b的第二区域Z2优选设定为分割体31的周向长度的全周长的20％～30％。

就多个轴向流路44而言，燃烧气体FG的流动方向的上游端与主冷却空间37中的燃烧气体FG的流动方向的上游侧连通，燃烧气体FG的流动方向的下游端在下游侧端部47的端面47a开口。就旋转方向上游侧轴向流路45而言，燃烧气体FG的流动方向的上游端与主冷却空间37中的燃烧气体FG的流动方向的上游侧连通，燃烧气体FG的流动方向的下游端在下游侧端部47的端面47a被堵塞。

轴向流路44由多个多孔式的冷却流路形成，由稀疏配置的第一区域Z1的轴向流路44a和相较于第一区域Z1更密集配置的第二区域Z2的轴向流路44b构成。

如图4及图5所示，在分割体31的转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35，设有沿着分割环27的周向Dc且在燃烧气体FG的流动方向上并列的多个旋转方向上游侧第一侧部流路(第三冷却流路)46。就多个旋转方向上游侧第一侧部流路46而言，转子14的旋转方向R的下游端与旋转方向上游侧轴向流路45连通，转子14的旋转方向R的上游端在侧端部35的端面35a开口。多个旋转方向上游侧第一侧部流路46设置在分割体31中的从燃烧气体FG的流动方向的下游侧端部47的端面47a朝向轴向Da的上游侧的规定区域X1。该区域X1为侧端部35的轴向Da的全长的一部分，且从分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧观察，为从分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的全长的50％～25％的中间位置直到燃烧气体FG的流动方向的下游侧端部47的端面47a的区域。也就是说，多个旋转方向上游侧第一侧部流路46设置在如下区域X1：以分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧端部47为基准，区域X1相对于分割体31中的转子14的轴向Da的轴向长度的整个区域X为25％～50％。

需要说明的是，说明了旋转方向上游侧轴向流路45的下游侧端部47在端面47a被堵塞的情况，但根据侧端部35的由燃烧气体FG引起的过热的程度或流过旋转方向上游侧轴向流路45的冷却空气CA的冷却能力的不同，可以不将下游侧的端面47a堵塞而使其开口，并设置使开口面积缩小的节流部(节流孔)47b，来调节旋转方向上游侧第一侧部流路46的冷却能力。

如图3及图5所示，在分割体31中，在转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36，沿着分割环27的轴向(转子14的轴向)Da设有下游侧冷却空间(下游侧腔室)51。主冷却空间37和下游侧冷却空间51通过沿着分割环27的周向Dc设置的多个下游侧连结流路52而连通。此外，在分割体31中，在转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36设有沿着分割环27的周向Dc且在燃烧气体FG的流动方向上并列的多个旋转方向下游侧侧部流路53。就多个旋转方向下游侧侧部流路53而言，转子14的旋转方向R的上游端与下游侧冷却空间51连通，转子14的旋转方向R的下游端在面向与相邻的分割体31之间的间隙62a的侧端部36的端面36a开口。多个旋转方向下游侧侧部流路53在分割体31中的转子14的轴向Da的轴向长度的整个区域范围设置。

需要说明的是，前述的各流路呈圆形截面形状。但是，流路形状不限于圆形形状，可以是椭圆形状、矩形形状，也可以是狭缝状的长孔形状。

如图5所示，构成分割环27的多个分割体31以彼此转子14的周向Dc上对置的方式配置，在相邻的各侧端部35、36彼此之间配置有密封构件61，由此抑制燃烧气体FG从相邻的各侧端部35、36彼此之间的间隙62向机匣29侧泄漏。在该情况下，在转子14的周向Dc上相邻的分割体31配置为侧端部36的下端部与侧端部35的径向Dr的内面侧(转子14的中心侧)重叠。

此外，在分割体31的转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36，冲击冷却后的冷却空气CA从主冷却空间37经由下游侧连结流路52而被供给到下游侧冷却空间51。而且，冷却空气CA从下游侧冷却空间51经由旋转方向下游侧侧部流路53而被吹出到侧端部35、36的间隙62的面向燃烧气体流路21一侧的间隙62a的燃烧气体FG中。旋转方向下游侧侧部流路53向径向Dr的内侧倾斜，以使得吹出的冷却空气CA与相邻的分割体31的侧端部35的端面35a碰撞。被吹喷到分割体31的径向Dr的侧端部35的端面35a的冷却空气CA沿着分割体31的内表面(主体32的内表面32a、32e)流动，从而将分割体31的径向Dr的内表面32a、32e气膜冷却。此外，通过冷却空气CA流过旋转方向下游侧侧部流路53，从而侧端部36被冷却。

另一方面，在分割体31的转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35，冲击冷却后的冷却空气CA从主冷却空间37经由轴向流路44而从下游侧端部47被吹出到燃烧气体FG中。此时，旋转方向上游侧轴向流路45的冷却空气CA通过旋转方向上游侧第一侧部流路46而被吹出到侧端部35及侧端部36之间的间隙62中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧的燃烧气体FG中。旋转方向上游侧第一侧部流路46向转子14的中心侧倾斜，以使得吹出的冷却空气CA向相邻的分割体31的侧端部36侧吹出。从分割体31的侧端部35吹出的冷却空气CA将侧端部35自身冷却之后，沿着分割体31的内表面(主体32的内表面32a、32e)流动，从而进行气膜冷却。

在此，对第一实施方式中的分割环27的冷却方法及冷却空气CA的供给方法进行说明。

如图2、图4及图5所示，来自机匣29的冷却空气CA通过供给孔40被供给到分割环27的各分割体31。冷却空气CA从在配置于分割体31内的碰撞板34形成的多个小孔38而被吹出到主冷却空间37，对分割体31的主体32的外表面32b进行冲击冷却。冲击冷却后的冷却空气CA流过多个轴向流路44，从下游侧端部47的端面47a被排出到燃烧气体FG中。在冷却空气CA流过轴向流路44的过程中，对主体32进行对流冷却。配置在第二区域Z2的多个轴向流路44b，与配置在第一区域Z1的轴向流路44a相比，设置得周向Dc的开口密度更密集。因而，在分割体31中，转子14的旋转方向R上的上游侧的冷却能力大于旋转方向R上的下游侧的冷却能力。

此外，如图6所示，从主冷却空间37通过下游侧连结流路52而供给到下游侧冷却空间51的冷却空气CA，被供给到旋转方向下游侧侧部流路53，从侧端部36的端面36a排出到燃烧气体FG中。此时，冷却空气CA被排出到与相邻的分割体31之间的间隙62a，从而对下游侧的侧端部36进行对流冷却，并且对间隙62a的燃烧气体FG吹扫而对环境气体进行冷却。然后，该冷却空气CA从向径向Dr的朝下方向(内侧)倾斜设置的旋转方向下游侧侧部流路53排出，因此被吹喷到相邻的分割体31的上游侧的侧端部35的端面35a，并沿着内表面32a、32e流动，由此对端面35a及内表面32a、32e进行气膜冷却。

另一方面，从主冷却空间37供给到旋转方向上游侧轴向流路45的冷却空气CA，被从旋转方向上游侧轴向流路45供给到旋转方向上游侧第一侧部流路46，并从侧端部35的端面35a排出到燃烧气体FG中。此时，冷却空气CA被排出到分割体31的间隙62a，由此对上游侧的侧端部35中的燃料气体FG的流动方向的下游侧进行对流冷却。并且，该冷却空气CA从向径向Dr(内侧)倾斜设置的旋转方向上游侧第一侧部流路46排出。冷却空气CA沿着侧端部35的端面35a而翻转，并沿着内表面32a、32e向转子14的旋转方向R的下游侧流动，由此对端面35a及内表面32a、32e进行气膜冷却。

即，在分割体31中，转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36被来自旋转方向下游侧侧部流路53的冷却空气CA对流冷却。此外，转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35被来自旋转方向上游侧第一侧部流路46的冷却空气CA对流冷却。此时，在转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36中，燃料气体FG的流动方向的整个区域被冷却空气CA冷却，在转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35中，仅燃料气体FG的流动方向的下游侧的规定区域被冷却空气CA冷却。

在分割体31中，转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36和上游侧的侧端部35容易变得高温。尤其是，在上游侧的侧端部35中，随着在多个轴向流路44内流动的冷却空气逐渐升温(升温)，端面35a容易受到来自在燃烧气体流路21流动的燃烧气体FG的热影响。但是，上游侧的侧端部35中的燃烧气体FG的流动方向的上游侧的区域，被在旋转方向上游侧轴向流路45中流动的冷却空气CA对流冷却，侧端部35被旋转方向上游侧第一侧部流路46直接冷却。因而，作为侧端部35的冷却能力而言，通过由旋转方向上游侧轴向流路45实现的对流冷却和由旋转方向上游侧第一侧部流路46实现的直接冷却(吹扫冷却)的组合，能够实现充分冷却。

相邻的分割体31的对置的各侧端部35、36被从旋转方向上游侧轴向流路45以及旋转方向上游侧第一侧部流路46及旋转方向下游侧侧部流路53吹出的冷却空气CA对流冷却。此外，分割体31被沿着内表面32a、32e流动的冷却空气CA气膜冷却，分割体31被高效冷却。因此，在上游侧的侧端部35的以往的冷却构造中，不设置旋转方向上游侧第一侧部流路46，而是利用旋转方向上游侧轴向流路45对侧端部35对流冷却，并从下游侧端部47排出到燃烧气体FG中。但是，在本实施方式中，利用旋转方向上游侧轴向流路45对侧端部35的上游侧进行对流冷却之后，利用旋转方向上游侧第一侧部流路46对从侧端部35的中间位置对下游侧进行直接冷却(吹扫冷却)，因此侧端部35被高效冷却，降低了冷却空气量。

如此，第一实施方式的分割环具备：形成设于分割体31中的分割环27的径向Dr的外侧、且从外部接受冷却空气CA的主冷却空间37的主体32；沿着分割体31中的转子14的轴向Da并且在周向Dc上并列的多个轴向流路(第一冷却流路)44。需要说明的是，轴向流路44的一端与主冷却空间37中的燃烧气体FG的流动方向的上游侧连通，并且另一端在分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧开口。此外，在分割体31中的转子14的旋转方向R的上游侧，与轴向流路44相邻地配置有旋转方向上游侧轴向流路45。旋转方向上游侧轴向流路45沿着转子14的轴向Da而一端与主冷却空间37中的燃烧气体FG的流动方向的上游侧连通。此外，从规定的区域X1分支而沿分割环27的周向Dc设置有旋转方向上游侧第一侧部流路46，所述规定的区域X1是从旋转方向上游侧轴向流路45在分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游端朝向轴向Da的上游侧的区域。旋转方向上游侧第一侧部流路46的一端与旋转方向上游侧轴向流路45连通，另一端位于转子14的旋转方向R的上游侧，且向与在旋转方向R上相邻的分割体31之间的间隙62a开口。

因而，从外部供给到主冷却空间37的冷却空气CA，通过多个轴向流路44而沿着分割体31的轴向Da流动并向燃烧气体FG的流动方向的下游侧吹出，由此分割体31被对流冷却。此外，主冷却空间37的冷却空气CA通过旋转方向上游侧轴向流路45沿着分割体31的轴向Da流动之后，向多个旋转方向上游侧第一侧部流路46分支而向转子14的旋转方向R的上游侧吹出。由此，分割体31中的转子14的旋转方向R的上游侧且燃烧气体FG的流动方向的下游侧的区域被对流冷却及直接冷却(吹扫冷却)。其结果是，通过将分割体31的容易变高温的区域积极冷却，由此能够有效地循环使用冷却空气CA来对分割环27的适当位置冷却，从而能够抑制性能的降低。

在第一实施方式的分割环中，在分割体31的外表面32b的凹部固定具有多个小孔38的碰撞板34来划分主冷却空间37。因而，通过对分割体31进行冲击冷却从而能够高效地进行冷却。

在第一实施方式的分割环中，可以将旋转方向上游侧轴向流路(第二冷却流路)45的另一端堵塞。因而，能够将供给到旋转方向上游侧轴向流路45的全部冷却空气CA向多个旋转方向上游侧第一侧部流路46供给而高效地对分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧进行对流冷却及直接冷却(吹扫冷却)。

在第一实施方式的分割环中，可以使旋转方向上游侧轴向流路45的另一端在分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧开口，并设置前述的节流部47b。因而，能够将供给到旋转方向上游侧轴向流路45的几乎全部冷却空气CA向多个旋转方向上游侧第一侧部流路46供给而高效地对分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧进行对流冷却及直接冷却(吹扫冷却)。

在第一实施方式的分割环中，在分割体31中的分割环27的周向Dc上并列多个轴向流路44，并将多个旋转方向R的上游侧的轴向流路44b(第二区域Z2)的开口密度设定为大于在旋转方向R上相邻的多个旋转方向R的下游侧的轴向流路44a(第一区域Z1)的开口密度。因而，分割体31中的转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35的冷却面积增加而热传导率变高，能够将容易变得高温的区域高效地冷却。

在第一实施方式的分割环中，沿着分割体31中的分割环27的周向Dc设置多个旋转方向下游侧侧部流路(第四冷却流路)53，该旋转方向下游侧侧部流路53的一端经由下游侧冷却空间51及下游侧连结流路52与主冷却空间37连通并且另一端在转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36开口。因而，供给到主冷却空间37的冷却空气CA的一部分通过多个旋转方向下游侧侧部流路53而被向转子14的旋转方向R的下游侧吹出，能够通过对流冷却对分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧的侧端部36高效地冷却。

在第一实施方式的分割环中，多个旋转方向上游侧第一侧部流路46设置在如下的区域：从分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的上游端到下游端的分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的全长中的、自下游侧的端面47a起朝向上游侧的50％～25％的中间位置到燃烧气体FG的流动方向的下游端位置的区域。因而，通过将多个旋转方向上游侧第一侧部流路46设置在分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧的适当区域，从而能够将分割体31中的转子14的旋转方向R的上游侧且燃烧气体FG的流动方向的下游侧的区域高效地冷却。

此外，在第一实施方式的燃气轮机中，具备：将空气A压缩的压缩机11；将压缩机11压缩后的压缩空气CA与燃料FL混合并使之燃烧的燃烧器12；利用燃烧器12生成的燃烧气体FG来获得旋转动力的涡轮13；以及配置在涡轮13中的动叶25的外周侧的分割环27。

因而，通过将分割体31的容易变得高温的区域积极地冷却，由此有效地循环使用冷却空气CA来将分割环27的适当位置冷却，能够减少压缩空气AC的用量并抑制涡轮性能的降低。

[第一实施方式的变形例]

接着，使用图9-1及图9-2说明前述的具备旋转方向上游侧第一侧部流路的分割环的第一实施方式的变形例。图9-1是从径向Dr的外侧观察具备本变形例涉及的旋转方向上游侧第一侧部流路的分割环的局部剖视图，图9-2是从周向Dc观察本变形例的分割环的剖视图。

如图2所示，分割体31经由配置在轴向Da的上游侧及下游侧的钩(支承构件)33及隔热环28而支承于机匣29。而且，如图9-1所示，从旋转方向上游侧轴向流路45向转子14的旋转方向R的上游侧分支的全部的旋转方向上游侧第一侧部流路46形成于比配置在轴向Da的下游侧的钩33的沿周向Dc延伸的内壁面32c靠轴向下游侧的位置。另一方面，如上所述，主冷却空间37由主体32的外表面32b、钩33的内壁面32c和侧端部35、36的内壁面32d形成。因而，在全部的旋转方向上游侧第一侧部流路46形成于比配置在轴向Da的下游侧的钩33的沿周向Dc延伸的内壁面32c靠轴向Da下游侧的位置的情况下，旋转方向上游侧第一侧部流路46不在划分主冷却空间37的平面区域形成，而是形成在比平面区域靠轴向Da的下游侧的位置。需要说明的是，分割体的其他构造与第一实施方式相同。

如图9-1及图9-2所示，在分割体31的转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35的冷却仅依赖于旋转方向上游侧轴向流路45的对流冷却的情况下，上述的来自被卷入分割体31的间隙62a的高温的燃烧气体FG的热输入与由冷却空气CA的升温导致的冷却能力的降低相重叠，侧端部35被过度加热。特别是，在从轴向Da的下游侧的钩33的内壁面32c到轴向Da的下游侧端部47为止的配置有钩33的区域、或位于形成主体32的旋转方向R的上游侧端部的侧端部35且从轴向Da的下游侧的钩33的内壁面32c的位置到轴向Da的下游侧的区域，不与主冷却空间37的平面区域直接面对，因此容易导致冷却不足。因而，在比轴向Da的下游侧的配置有钩33的区域的内壁面32c靠轴向Da的下游侧的位置形成旋转方向上游侧第一侧部流路46，能够进一步防止容易出现分割体31的冷却不足的侧端部35的下游侧的区域的热损失。此外，通过在比主冷却空间37的平面区域靠轴向Da的下游侧的位置形成旋转方向上游侧第一侧部流路46，同样能够有效防止侧端部35的下游侧的热损失。

需要说明的是，在第一实施方式中，说明了形成旋转方向上游侧第一侧部流路46的区域X1为如下区域的情况，即，从分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游侧观察，为从分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的全长的50％～25％的中间位置到燃烧气体FG的流动方向的下游侧端部47的端面47a为止的区域。观察比下游侧的端面47a靠燃烧气体FG的流动方向的上游侧，在区域X1的中间位置小于25％时，超出第一实施方式的区域X1，但包含在本变形例所示的形成旋转方向上游侧第一侧部流路46的范围，不会出现侧端部35因冷却不足而损伤。

[第二实施方式]

图10是表示第二实施方式的燃气轮机中的分割环、隔热环和机匣的连结状态的剖视图，图11是从径向外侧观察到的分割环的剖视图(图10的Ⅸ一Ⅸ剖面)，图12是分割环的径向内面附近的剖视图(图10的X-X剖面)。需要说明的是，对于具有与上述实施方式同样功能的构件，标注同一附图标记而省略详细说明。

在第二实施方式中，如图10至图12所示，分割环27通过沿周向Dc(转子14的旋转方向R)呈环状配设多个分割体31而构成。

在分割体31中，主体32和钩(支承构件)33构成为主要构成元件。分割体31设有由主体32、钩33和设于转子14的旋转方向R的上游侧及下游侧的侧端部35、36包围的主冷却空间37。该主冷却空间37具备碰撞板34，分割环27中的转子14的径向Dr的外侧空间可以被碰撞板34分隔。碰撞板34设有供冷却空气CA通过的多个小孔38。

在分割体31中，在燃烧气体FG的流动方向的上游侧的上游侧端部41设有沿着分割环27的周向Dc(转子14的旋转方向R)延伸的上游侧冷却空间(上游侧腔室)42。主冷却空间37和上游侧冷却空间42通过沿着转子14的轴向Da设置的多个上游侧流路43而连通。此外，在分割体31中设有沿着燃烧气体FG的流动方向且在分割环27的周向Dc上并列的多个轴向流路(第一冷却流路)44。并且，在分割体31中设有沿着燃烧气体FG的流动方向并且在分割环27的周向Dc上并列的旋转方向上游侧轴向流路(第二冷却流路)45。需要说明的是，上游侧流路43设置在比轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45靠径向Dr的外侧的位置，经由上游侧冷却空间42而彼此连通。

多个轴向流路44在分割体31中的周向Dc上并列设置，旋转方向上游侧轴向流路45在周向Dc上与轴向流路44相邻，设于分割体31中的转子14的旋转方向R的最上游侧。在此，多个轴向流路44由周向Dc的开口密度不同的流路形成。即，轴向流路44由设于分割体31中的转子14的旋转方向R的下游侧的第一区域Z1的轴向流路44a、和设于与轴向流路44a的转子14的旋转方向R的上游侧相邻的第二区域Z2的轴向流路44b形成。第二区域Z2与旋转方向上游侧轴向流路45的旋转方向R的下游侧相邻，是被夹在轴向流路44a与旋转方向上游侧轴向流路45之间的区域。需要说明的是，开口密度的意义与第一实施方式相同。

多个轴向流路44的燃烧气体FG的流动方向的上游端与上游侧冷却空间42连通，燃烧气体FG的流动方向的下游端在下游侧端部47的端面47a开口。旋转方向上游侧轴向流路45的燃烧气体FG的流动方向的上游端与上游侧冷却空间42连通，旋转方向上游侧轴向流路45中的燃烧气体FG的流动方向的下游端在下游侧端部47的端面47a开口。旋转方向上游侧轴向流路45中的燃烧气体FG的流动方向的下游端可以堵塞。

此外，在分割体31中，在转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35设有多个旋转方向上游侧第一侧部流路46。就多个旋转方向上游侧第一侧部流路46而言，转子14的旋转方向R的下游端与旋转方向上游侧轴向流路45连通，转子14的旋转方向R的上游端在侧端部35的端面35a开口。多个旋转方向上游侧第一侧部流路46设置于规定区域X1，所述规定区域X1为从分割体31中的燃烧气体FG的流动方向的下游端朝向上游侧的全长的一部分。需要说明的是，关于规定区域X1的构思与第一实施方式同样，也适用于本实施方式。

在分割体31中，在转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36设有下游侧冷却空间51，主冷却空间37和下游侧冷却空间51通过多个下游侧连结流路52而连通。此外，在分割体31中，在转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36设有多个旋转方向下游侧侧部流路53，就多个旋转方向下游侧侧部流路53而言，转子14的旋转方向R的上游端与下游侧冷却空间51连通，转子14的旋转方向R的下游端在侧端部36的端面36a开口。需要说明的是，第一实施方式的变形例的构思也适用于本实施方式。

在此，说明第二实施方式的分割环27的冷却方法及冷却空气CA的供给方法。

来自机匣29的冷却空气CA通过供给孔40被供给到分割环27的各分割体31。冷却空气CA从在配置于分割体31内的碰撞板34形成的多个小孔38吹出到主冷却空间37，对分割体31的主体32的外表面32b进行冲击冷却。在冲击冷却后的冷却空气CA从上游侧流路43供给到上游侧冷却空间42时，对分割体31中的上游侧端部41的上部进行对流冷却。供给到上游侧冷却空间42的冷却空气CA流过多个轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45，从下游侧端部47的端面47a排出到燃烧气体FG中时对主体32进行对流冷却。轴向流路44中的配置在第二区域Z2的多个轴向流路44b被设定为与配置在第一区域Z1的轴向流路44a相比开口密度更大，因此，在分割体31中，转子14的旋转方向R上的上游侧的区域的冷却能力大于下游侧的区域的冷却能力。

此外，从主冷却空间37通过下游侧连结流路52供给到下游侧冷却空间51的冷却空气CA，被供给到旋转方向下游侧侧部流路53，并从侧端部36的端面36a排出到与相邻的分割体31之间的间隙62a的燃烧气体FG中。此时，冷却空气CA被排出到分割体31的间隙62a，由此对下游侧的侧端部36进行对流冷却，并且对间隙62a的燃烧气体FG进行吹扫而将环境气体冷却。并且，该冷却空气CA由于从向径向Dr的朝下方向倾斜设置的旋转方向下游侧侧部流路53排出，因此吹喷到相邻的分割体31的上游侧的侧端部35的端面35a，沿着内表面32a、32e流动，由此对端面35a及内表面32a、32e进行气膜冷却。

另一方面，供给到上游侧冷却空间42的冷却空气CA流过旋转方向上游侧轴向流路45，从旋转方向上游侧轴向流路45供给到旋转方向上游侧第一侧部流路46，从侧端部35的端面35a排出到燃烧气体FG中。此时，冷却空气CA被排出到分割体31的间隙62a，从而将上游侧的侧端部35中的燃料气体FG的流动方向的下游侧的区域对流冷却。并且，该冷却空气CA由于从向径向Dr的朝下方向(内侧)倾斜设置的旋转方向上游侧第一侧部流路46排出，因此沿着侧端部35的端面35a翻转而沿着内表面32e、32a向转子14的旋转方向R的下游侧流动，由此对端面35a及内表面32a、32e进行气膜冷却。

本实施方式中的对分割体31进行冷却的冷却空气CA从主冷却空间37经由上游侧流路43及上游侧冷却空间42而供给到旋转方向上游侧轴向流路45。因而，本实施方式中的流过旋转方向上游侧轴向流路45的冷却空气CA在上游侧流路43及上游侧冷却空间42因主体32而被过度加热，进而在旋转方向上游侧轴向流路45被过度加热，因此相比第一实施方式中的流过旋转方向上游侧轴向流路45的冷却空气CA而言进一步升温。因而，转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36和上游侧的侧端部35相比第一实施方式而言更容易变得高温。为此，转子14的旋转方向R的下游侧的侧端部36通过来自旋转方向下游侧侧部流路53的冷却空气CA而将燃料气体FG的流动方向的整个区域冷却，并且侧端部36自身也被对流冷却。另一方面，转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35通过来自旋转方向上游侧第一侧部流路46的冷却空气CA而以燃烧气体FG的流动方向的下游侧的区域为中心被对流冷却，并且被直接冷却(吹扫冷却)。即，转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35中的燃烧气体FG的流动方向的上游侧的区域被流过旋转方向上游侧轴向流路45的冷却空气CA对流冷却。而且，燃烧气体FG的流动方向的下游侧的侧端部35通过旋转方向上游侧第一侧部流路46被直接冷却(吹扫冷却)。因而，作为针对侧端部35的冷却能力而言，通过旋转方向上游侧轴向流路45与旋转方向上游侧第一侧部流路46的组合，能够充分冷却。

这样，在第二实施方式的分割环中，分割体31在比主冷却空间37靠燃烧气体FG的流动方向的上游侧的位置设置上游侧冷却空间42，通过上游侧流路43将主冷却空间37和上游侧冷却空间42连通，轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45与上游侧冷却空间42连通。而且，旋转方向上游侧第一侧部流路46从旋转方向上游侧轴向流路45分支，从旋转方向R的上游侧的侧端部35的端面35a排出到间隙62a。主冷却空间37的冷却空气CA通过上游侧流路43而供给到上游侧冷却空间42，并从上游侧冷却空间42供给到轴向流路44及旋转方向上游侧轴向流路45。因而，冷却空气CA流过旋转方向上游侧第一侧部流路46而对侧端部35的燃烧气体FG的流动方向的下游侧进行对流冷却及直接冷却(吹扫冷却)，能够高效地将分割体31中的转子14的旋转方向R的上游侧、且燃烧气体FG的流动方向的下游侧的区域冷却。

[第三实施方式]

图13表示从径向Dr的外侧观察第三实施方式的燃气轮机中的分割环的局部剖视图，图14表示从周向Dc观察分割环的剖视图。需要说明的是，第三实施方式的分割环的冷却构造是在第一实施方式的分割环的冷却构造上增加了旋转方向上游侧第二侧部流路(第五冷却流路)作为设于旋转方向上游侧的侧端部35的侧部流路的方案。关于冷却构造的详情将后述。对于具有与上述的各实施方式同样功能的构件，标注同一附图标记而省略详细说明。

根据燃气轮机的使用状况，在上述的各实施方式中也存在旋转方向上游侧的侧端部被过度加热的情况。本实施方式是谋求实现分割环的进一步冷却强化来作为应对燃气轮机的使用状况的辅助手段的实施方式。即，如图13所示，与第一实施方式同样，本实施方式具备旋转方向上游侧轴向流路45，所述旋转方向上游侧轴向流路45在主冷却空间37的底面即分割体31的外表面32b具有开口37a，并具备从旋转方向上游侧轴向流路45分支的旋转方向上游侧第一侧部流路46(第三冷却流路)。而且，在本实施方式中，作为转子14的旋转方向R的上游侧的侧端部35的冷却构造，除了旋转方向上游侧第一侧部流路46之外，还在燃烧气体FG的流动方向的上游侧具备旋转方向上游侧第二侧部流路48。

就旋转方向上游侧第二侧部流路48而言，转子14的旋转方向R的下游端与旋转方向上游侧轴向流路45连通，转子14的旋转方向R的上游端在侧端部35的端面35a开口。需要说明的是，旋转方向上游侧第二侧部流路48可以是单一(一条)流路，也可以由多条流路形成。而且，可以将由多条形成的流路作为一个流路群，沿着燃烧气体的流动方向配置多个流路群，将这些流路群的集合作为旋转方向上游侧第二侧部流路48。

此外，关于旋转方向上游侧第二侧部流路48的轴向Da的位置，优选是，将旋转方向上游侧轴向流路45的开口37a的位置附近设为最上游侧的位置，最下游侧的位置配置在从旋转方向上游侧第一侧部流路46所配置的区域X1的上游端向轴向Da的上游侧隔开规定间隔Y的位置之间。关于规定间隔Y，出于防止由燃烧气体引起的过热的目的，优选是至少取值为比旋转方向上游侧第一侧部流路46的各个流路之间的排列间距大的间隔，更优选是为主冷却空间37的轴向宽度的50％以上。通过配置旋转方向上游侧第二侧部流路48，从而除了对侧端部35对流冷却的效果之外，还能获得将燃烧气体FG稀释、防止侧端部35过热的效果。

需要说明的是，旋转方向上游侧第二侧部流路48的目的在于侧端部35的对流冷却和燃烧气体FG的稀释，不需要配置如旋转方向上游侧第一侧部流路46这样多的流路。即，如上所述，旋转方向上游侧第二侧部流路48可以由单一流路或多条流路或流路群的任一形式形成，所述流路群为将由多条流路构成的流路结构集合多个而成，在各流路群之间设置比各流路的排列间距大的间隔。也就是说，除了单一(一条)流路的情况，旋转方向上游侧第二侧部流路48的开口密度设定为小于旋转方向上游侧第一侧部流路46的开口密度。需要说明的是，开口密度的意义与第一实施方式相同。

根据燃气轮机的使用状况，有时有比通常高温的燃烧气体FG在分割环27的周边流动。假设这样的情况，在本实施方式中，除了旋转方向上游侧第一侧部流路46之外，在燃烧气体FG的流动方向的上游侧设置旋转方向上游侧第二侧部流路48，将冷却空气CA的一部分排出到燃烧气体中。从旋转方向上游侧第二侧部流路48向相邻的分割体31之间的间隙62a排出冷却空气CA，除了将侧端部35对流冷却的效果之外，还具有利用冷却空气CA将卷入间隙62a的燃烧气体FG的温度稀释而降低燃烧气体温度的效果。即，在分割体31的轴向Da的上游侧，将冷却空气CA的一部分排出到燃烧气体FG中来降低燃烧气体FG的温度，抑制来自燃烧气体FG的流动方向的下游侧的侧端部35的内表面32e的热输入，并防止旋转方向R的上游侧的侧端部35的下游侧区域的过热，因此作为针对第一实施方式所示的分割环的冷却构造的辅助手段是有效的。

除了本实施方式所示的方案之外，上述的第一实施方式及第二实施方式以及第一实施方式的变形例所示的方案均可适用于本实施方式的分割环，能够获得同样的作用、效果。

根据本实施方式的分割环的冷却构造，利用从在燃烧气体FG的流动方向的上游侧配置的旋转方向上游侧第二侧部流路48排出的冷却空气CA，将侧端部35对流冷却，并使卷入分割环27的间隙62a的燃烧气体FG被稀释，降低了燃烧气体温度。因而，能够防止旋转方向R的上游侧的侧端部35、且燃烧气体FG的流动方向的下游侧的区域的过热。

[第三实施方式的变形例]

图15表示第三实施方式的燃气轮机中的分割环的旋转方向上游侧第二侧部流路的变形例，表示从分割环的径向Dr的外侧观察到的局部剖视图。本变形例所示的分割环的冷却构造，是在第二实施方式的分割环的冷却构造上增加了旋转方向上游侧第二侧部流路48(第五冷却流路)作为设于旋转方向上游侧的侧端部35的侧部流路的方案。对于具有与上述的各实施方式同样功能的构件，标注同一附图标记而省略详细说明。

本变形例的基本构思与第三实施方式相同。即，根据燃气轮机的使用状况，即使是上述的第二实施方式所示的分割环，也会发生旋转方向上游侧的侧端部被过度加热的情况，作为应对燃气轮机的使用状况的辅助手段，谋求分割环的进一步冷却强化。即，如图15所示，与第二实施方式相同，在本变形例的分割环27的冷却构造中，由从在分割体31的轴向Da的上游侧端部41设置的上游侧冷却空间42分支的旋转方向上游侧轴向流路45、和从旋转方向上游侧轴向流路45分支、且在形成于旋转方向R的上游侧的侧端部35的燃烧气体FG的流动方向的下游侧配置的旋转方向上游侧第一侧部流路46形成。而且，在本变形例的冷却构造中，具备在旋转方向上游侧第一侧部流路46的燃烧气体的流动方向的上游侧配置、且从旋转方向上游侧轴向流路45分支的旋转方向上游侧第二侧部流路48。即，在本变形例中，旋转方向上游侧轴向流路45的上游侧端与配置在上游侧端部41的上游侧冷却空间42连接，因此旋转方向上游侧轴向流路45的上游侧端的位置比第三实施方式所示的位置(开口37a)更靠向轴向Da的上游侧。

在本变形例中，除了本变形例所示的方案之外，上述的第一实施方式及第二实施方式以及第一实施方式的变形例所示的方案均可适用于本实施方式的分割环，能够获得同样的作用、效果。

根据本变形例中的分割环的冷却构造，与第三实施方式相同，通过从在燃烧气体FG的流动方向的上游侧配置的旋转方向上游侧第二侧部流路48排出的冷却空气CA，将侧端部35对流冷却，并使卷入分割环的间隙62a的燃烧气体FG被稀释，降低了燃烧气体温度。因而，能够防止旋转方向R的上游侧的侧端部35、且燃烧气体FG的流动方向的下游侧的区域的过热。

附图标记的说明

10 燃气轮机

11 压缩机

12 燃烧器

13 涡轮

14 转子

15 发电机

21 燃烧气体流路

22 静叶

25 动叶

27 分割环

28 隔热环

29 机匣

31 分割体

32 主体

32c，32d 内壁面

33 钩(支承构件)

34 碰撞板(多孔板)

35、36 侧端部

37 主冷却空间(主腔室)

38 小孔

39 接受空间

40 供给孔

41 上游侧端部

42 上游侧冷却空间(上游侧腔室)

43 上游侧流路

44 轴向流路(第一冷却流路)

45 旋转方向上游侧轴向流路(第二冷却流路)

46 旋转方向上游侧第一侧部流路(第三冷却流路)

47 下游侧端部

47b 节流部

48 旋转方向上游侧第二侧部流路(第五冷却流路)

51 下游侧冷却空间(下游侧腔室)

52 下游侧连结流路

53 旋转方向下游侧侧部流路(第四冷却流路)

61 密封构件

A 空气

AC 压缩空气

CA 冷却空气

FL 燃料

FG 燃烧气体

Claims (13)

1.一种分割环，其是燃气轮机的分割环，通过将多个分割体沿着周向配设为环状而构成，所述分割环的特征在于，

所述分割环具备：

主腔室，该主腔室设于所述分割体中的所述分割环的径向外侧，从外部接受冷却空气；

多个第一冷却流路，该多个第一冷却流路沿着所述分割体中的转子的轴向并在周向上并列，所述多个第一冷却流路的一端与所述主腔室中的燃烧气体的流动方向的上游侧连通，且另一端在所述分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧开口；

第二冷却流路，该第二冷却流路与所述第一冷却流路相邻地配置在所述分割体中的所述转子的旋转方向的上游侧，所述第二冷却流路沿着所述转子的轴向，并且所述第二冷却流路的一端与所述主腔室中的燃烧气体的流动方向的上游侧连通；以及

多个第三冷却流路，该多个第三冷却流路在作为沿着所述分割体的所述转子的轴向处于所述转子的旋转方向的上游侧的侧端部的一部分的、从燃烧气体的流动方向的下游端朝向上游侧的规定区域，沿着所述分割环的周向设置，所述多个第三冷却流路的一端与所述第二冷却流路连通且另一端在所述转子的旋转方向的上游侧的所述侧端部开口。

2.根据权利要求1所述的分割环，其特征在于，

所述主腔室通过在所述分割体的外表面侧的凹部固定碰撞板而被划分。

3.根据权利要求1或2所述的分割环，其特征在于，

在所述分割体中，在比所述主腔室靠燃烧气体的流动方向的上游侧的位置设有上游侧腔室，所述主腔室和所述上游侧腔室通过上游侧流路而连通，所述第一冷却流路及所述第二冷却流路与所述上游侧腔室连通。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的分割环，其特征在于，

所述第二冷却流路的另一端被堵塞。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的分割环，其特征在于，

所述第二冷却流路的另一端在所述分割体中的燃烧气体的流动方向的下游侧开口，并且所述第二冷却流路设有节流部。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的分割环，其特征在于，

所述第一冷却流路在所述分割体中的所述分割环的周向上并列多个，且设定为多个所述第一冷却流路中的设于所述转子的旋转方向的上游侧的流路的开口密度大于设于所述转子的旋转方向的下游侧的流路的开口密度。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的分割环，其特征在于，

沿所述分割体中的所述分割环的周向设有多个第四冷却流路，所述多个第四冷却流路的一端与所述第一冷却流路连通，并且另一端在所述转子的旋转方向的下游侧开口。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的分割环，其特征在于，

所述多个第三冷却流路设置于从自所述分割体中的燃烧气体的流动方向的下游端起朝向上游侧的、所述分割体中的燃烧气体的流动方向的全长的50％～25％的位置到燃烧气体的流动方向的下游端为止的区域。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的分割环，其特征在于，

所述第三冷却流路配置在比形成所述主腔室的区域靠燃烧气体的流动方向的下游侧的位置。

10.根据权利要求1～7中任一项所述的分割环，其特征在于，

所述分割体具备多个支承构件，所述多个支承构件从主体的轴向上游端部及下游端部向径向外侧延伸且将所述分割体支承于机匣，所述第三冷却流路配置在比配置于轴向下游侧的所述支承构件的内壁面靠燃烧气体的流动方向的下游侧的位置。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的分割环，其特征在于，

所述分割环具备第五冷却流路，所述第五冷却流路配置在所述转子的旋转方向的上游侧的所述侧端部且配置在所述第三冷却流路的燃烧气体的流动方向的上游侧，所述第五冷却流路的一端与所述第二冷却流路连通并且另一端在所述转子的旋转方向的上游侧的所述侧端部开口。

12.根据权利要求11所述的分割环，其特征在于，

所述第五冷却流路的开口密度设定为小于所述第三冷却流路的开口密度。

13.一种燃气轮机，其特征在于，

所述燃气轮机具备：

将空气压缩的压缩机；

将所述压缩机压缩后的压缩空气与燃料混合并进行燃烧的燃烧器；

通过所述燃烧器生成的燃烧气体而获得旋转动力的涡轮；以及

在所述涡轮中的动叶的外周侧配置的权利要求1～12所述的分割环。