JP6485658B2 - 回転体の冷却構造とこれを含むロータおよびターボマシン - Google Patents

Description

本発明は、回転体の冷却構造とこれを含むロータおよびターボマシンに関し、より詳細には、ターボマシンのバケットとロータホイールの冷却構造に関する。

通常、ターボマシン（ｔｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅ）は、ガス（ｇａｓ）、蒸気（ｓｔｅａｍ）などの流体の熱エネルギーを機械エネルギーである回転力に変換する動力発生装置であって、流体によって軸回転されるように、複数個の回転翼（ｂｕｃｋｅｔ）を含むロータ（ｒｏｔｏｒ）と、ロータの周囲を取り囲んで設けられ、複数個の固定翼（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）が備えられたケーシング（ｃａｓｉｎｇ）を含んでいる。

ここで、ガスタービンは、圧縮機セクションと燃焼器およびタービンセクションとを含んで構成され、圧縮機セクションの回転により外部空気が吸入、圧縮された後、燃焼器へ送られ、燃焼器で圧縮空気と燃料との混合により燃焼が行われる。燃焼器から発生した高温・高圧のガスは、タービンセクションを通過しながらタービンのロータを回転させて発電機を駆動させる。

蒸気タービンの場合、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションと低圧タービンセクションとを直列または並列に連結して、ロータを回転させ、直列構造からなる場合には、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションと低圧タービンセクションとが一つのロータを共有する。

蒸気タービンにおいてそれぞれのタービンは、ケーシング内部のロータを中心に固定翼および回転翼を備えており、蒸気が固定翼および回転翼を通過しながらロータを回転させて発電機を駆動させることができる。

図１には、タービンの内部における冷却流体の流れが掲示されている。冷却流体は、ケーシングのような固定体（１）またはダイアフラム（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）の端部に配置されるブラシシール（２；ｂｒｕｓｈ ｓｅａｌ）とロータとの間の間隔を通して流れた後、タービンのケーシング方向に迂回して、バケット（４）とロータホイール（３）との結合部間に形成された間隔（Ａ）を通してタービンの次の内部空間に移動することになる。

ところが、間隔（Ａ）は、比較的に狭い方であって、冷却流体の流れは多くの抵抗を受ける。従来は、このような問題を改善するために間隔（Ａ）を調整したが、主に図２に示すようにロックキー（５；ｌｏｃｋｉｎｇ ｋｅｙ）の位置を調整して間隔（Ａ）の大きさを変更した。すなわち、バケットのブレード（４ａ）、プラットフォーム（４ｂ）とロータホイール（３）の外周面との間の間隔を調節したものである。しかしながら、このような作業は、タービンの組み立てが完了した後は、また分解して、一つ一つロックキー（５）の位置を調整しなければならないので、作業者の業務負荷が重かった。

また、従来は、図３および図４に示すようにダブテール（４ｃ）と、ロータホイール（３）の外周面に沿って形成されたダブテール装着部（３ａ）との間におけるタービンの作動中の熱膨張を考慮して、ダブテール（４ｃ）と、ロータホイール（３）のダブテール装着部（３ａ）との間に一定の間隔（Ｂ、Ｃ）を加工した。

しかしながら、この間隔（Ｂ、Ｃ）は、熱膨張のためのものであるが、冷却流体がこの間隔（Ｂ、Ｃ）へ流入されて望ましくない方向に流動が発生した。この間隔（Ｂ、Ｃ）での冷却効果は相対的に大きくないので、タービン内部において冷却流体の流れをより望ましい方向に誘導することができる冷却構造の改善が要求される。

米国特許出願公開第２０１５／０１１８０４５号明細書

本発明は、前記のように、従来技術の問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、バケットとロータホイールとの間のダブテール結合部位およびロータホイール自体の冷却を向上させることができる冷却構造を提供することにある。

前記のような目的を達成するための本発明は、回転体の冷却構造とこれを含むロータおよびターボマシンに関するものであって、ロータホイールの外周面に沿って配置され、バケットのダブテールが装着される複数の装着溝を備えるダブテール結合部と、前記ダブテール結合部上で、前記ロータホイールの外周面に沿って配置され、冷却流体が流れる冷却スロットとを含んでもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロットは、前記複数の装着溝のうち、所定個数の間隔を置いて配置されてもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロットは、方形断面状であってもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロットは、台形断面状であってもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロットは、半円断面状であってもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロットは、さらに、ロータホイールの外周面の中央側から外側に行くにつれて傾斜した傾斜部を含んでもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロットは、さらに、ロータホイールの外周面の中央側から外側に行くにつれて段階的に冷却流体の流動面積が拡大されるステア部を含んでもよい。

また、本発明の実施例では、さらに、前記装着溝の下部の外側周囲に沿って円周方向に配置されるガイド溝と、前記ガイド溝に挿入されるリング状のロックストリップとを含み、前記ロックストリップは、前記バケットのダブテールの下端部と前記装着溝の下部との間に形成される間隔を密閉するように提供されてもよい。

また、本発明の実施例では、さらに、前記ロータホイールの円周方向に沿って配置され、冷却流体が流れる複数の冷却ホイールホールを含んでもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却ホイールホールは、前記ロータホイールを貫通して配置され、前記ロータホイールの内部で折り曲げ状に構成されてもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却ホイールホールは、前記ロータホイールを貫通して配置され、前記ロータホイールの内部で曲線状に構成されてもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却ホイールホールは、前記ロータホイールの内部の中央側から外側に行くにつれてテーパー状に構成されてもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却ホイールホールは、前記ロータホイールの内部の中央側から外側に行くにつれて段階的に冷却流体の流入断面積が拡大される階段状に構成されてもよい。

また、本発明の実施例では、さらに、前記ダブテール結合部に形成された前記装着溝に前記バケットのダブテールが装着される際、前記装着溝と前記バケットのダブテールとの間の空間において冷却流体が流れるように、前記装着溝と前記バケットのダブテールとの間の空間に形成される隙間部を含んでもよい。

また、本発明の実施例では、前記隙間部は、前記装着溝の上部と前記バケットのダブテールの上部との間の空間に形成される第１隙間部と、前記装着溝の中部と前記バケットのダブテールの中部との間の空間に形成される第２隙間部と、前記装着溝の下部と前記バケットのダブテールの下部との間の空間に形成される第３隙間部とを含んでもよい。

また、本発明の実施例では、前記第１、２、３隙間部間の流動断面積は、相異に構成されてもよい。

また、本発明の実施例では、前記第３隙間部から前記第１隙間部に行くにつれて冷却流体が流れる流動断面積は徐々に増加するように構成されてもよい。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロットの流動断面積（Ａ１）は、前記隙間部の流動断面積（Ａ２）よりも大きくなるように構成されてもよい。

また、本発明のロータの実施例では、前記回転体の冷却構造を含むロータホイールと、前記ロータホイールが外周面に沿って複数個が配置されるロータシャフトとを含んでもよい。

また、本発明のターボマシンの実施例では、ケーシングと、前記ケーシングの内周面に配置され、複数のベーンが円周方向に沿って装着されたステータと、前記ケーシングの内部の中央側に配置され、前記複数のベーンと交互に配置される複数のバケットを含む前記ロータとを含んでもよい。

本発明によると、バケットとロータホイールとの間のダブテール結合部位に溝を加工し、ロックストリップを配置して、冷却流体の流れを誘導することにより、結合部位における冷却効果を向上させることができる。

また、ロータホイール自体に冷却流体が流れるホールを形成して冷却流体の流れを誘導してロータホイール自体も共に冷却することになる。

また、冷却スロットの流動断面積を隙間部の流動断面積よりも大きくして、バケットのダブテールおよび装着溝の上部での冷却流体の流動を相対的に増加させ、バケットのダブテールに対する冷却効果を上昇させる。

従来のタービン内部において冷却流体の流れを示した図である。 従来のバケットとロータホイールと間のダブテール結合部位の間隔を調整するロックキーが掲示された図である。 従来のダブテールとダブテール結合部位との間の間隔を示した図である。 従来のダブテールとダブテール結合部位との間の間隔を示した図である。 本発明の回転体の冷却構造の冷却流体の流れを示した図である。 本発明の冷却スロットが掲示された図である。 本発明の冷却スロットが掲示された図である。 本発明の冷却スロットの様々な形状が示された図である。 本発明の冷却スロットの様々な形状が示された図である。 本発明の冷却スロットの様々な形状が示された図である。 本発明の冷却スロットの様々な形状が示された図である。 本発明のロックストリップが掲示された図である。 本発明においてダブテールとダブテール結合部位との間の間隔を示した図である。 本発明において冷却ホイールホールの様々な実施例を示した図である。 本発明において冷却ホイールホールの様々な実施例を示した図である。 本発明において冷却ホイールホールの様々な実施例を示した図である。 本発明において冷却ホイールホールの様々な実施例を示した図である。 本発明において冷却スロットの流動断面積および隙間部の流動断面積を示した図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明に係る回転体の冷却構造とこれを含むロータおよびターボマシンの好ましい実施例を詳細に説明する。

図５は、本発明の回転体の冷却構造の冷却流体の流れを示す図であり、図６および図７は、本発明の冷却スロット（１４０）が掲示された図であり、図８および図１１は、本発明の冷却スロット（１４０）の様々な形状が示された図であり、図１２は、本発明のロックストリップ（１６０）が掲示された図であり、図１３は、本発明のダブテール（１７５）とダブテール結合部（１３０）との間の間隔を示した図である。

図５ないし図１３を参照すると、本発明の回転体の冷却構造は、ロータホイール（１１０）の外周面に沿って配置され、バケット（１７０）のダブテール（１７５）が装着される複数の装着溝を備えるダブテール結合部（１３０）と、前記ダブテール結合部（１３０）上で、前記ロータホイール（１１０）の外周面に沿って配置され、冷却流体が流れる冷却スロット（１４０）とを含んで構成されてもよい。

ここで、図６を参照すると、前記冷却スロット（１４０）は、前記複数の装着溝（１３１、１３３、１３５）のうち、所定個数の間隔を置いて配置されてもよい。たとえば、２つまたは３つのダブテール装着溝（１３１、１３３、１３５）を挟んで冷却スロット（１４０）が円周方向に複数個が配置されてもよい。

そして、これにより、図面符号Ｄの領域、すなわち、ブレード（１７１）の下端のプラットフォーム（１７３）およびダブテール（１７５）とダブテール結合部（１３０）との間に形成される間隔を通して流動する冷却流体は、冷却スロット（１４０）において、その流れが増加されることがある。もちろん、必ずしも前記間隔に限定されるものではなく、ロータホイール（１１０）の大きさ、形状等によって、他の間隔にも配置することができる。

前記冷却スロット（１４０）は、ロータホイール（１１０）の外周面の両側に形成されてもよく、または、冷却流体が流入する側、あるいは、冷却流体が流出する側のみに配置されてもよい。

かかる冷却スロット（１４０）は、本発明の実施例においては、図７に示すように方形断面状であってもよい。このような方形断面状の冷却スロット（１４０）を通して冷却流体は、第１間隔（１８１）に流入されつつ、プラットフォーム（１７３）とダブテール結合部（１３０）との間の冷却効果を上昇させることができる。

前記冷却スロット（１４０）の他の形状としては、図８に示すように半円断面状も可能である。これもまた、バケット（１７０）のプラットフォーム（１７３）と、ダブテール結合部（１３０）との間に形成される第１間隔（１８１）に流入される冷却流体を増加させることができるので、冷却効果の上昇が期待できる。半円断面状の場合、加工時に疲労強度が均一に分散されて、円周方向に配置するとき、ロータホイール（１１０）の剛性に与える影響は少ない方である。

図９においては、前記冷却スロット（１４０）のさらに他の形状として台形断面状が提示されている。方形断面状よりは上部がより広く形成されていて、冷却流体の流動面積をより広く確保することができ、上部だけがより広く加工されたものであるため、ロータホイール（１１０）の剛性弱化に与える影響は僅かである。

また、図１０を参照すると、前記冷却スロット（１４０）は、さらに、ロータホイール（１１０）の外周面の中央側から外側に行くにつれて段階的に冷却流体の流動面積が拡大されるステア部（１４３）を含んでもよい。

冷却流体は、第１間隔（１８１）を通過した後、ステア部（１４３）に達すると、段階的な流動面積の拡大を通じて冷却流体の流れ方向が分散することになる。これは、ロータホイール（１１０）およびバケット（１７０）のプラットフォーム（１７３）の冷却面積を拡大させることになる。ただし、このようなステア部（１４３）の加工は、ロータホイール（１１０）の剛性に与える影響が少ないように、段差の間隔は低くしなければならない。

そして、図１１においては、前記冷却スロット（１４０）の他の形態が掲示され、前記冷却スロット（１４０）は、さらに、ロータホイール（１１０）の外周面の中央側から外側に行くにつれて傾斜した傾斜部（１４１）を含んでもよい。

冷却流体は、第１間隔（１８１）を通過した後、傾斜部（１４１）に達すると、漸進的な流動面積の拡大を通じて冷却流体の流れ方向が分散することになる。これは、ロータホイール（１１０）およびバケット（１７０）のプラットフォーム（１７３）の冷却面積を拡大させることになる。ただし、このような傾斜部（１４１）の加工は、ロータホイール（１１０）の剛性に与える影響が少ないように、傾斜角も比較的に低くしなければならない。

一方、本発明の実施例においては、さらに、前記複数の装着溝（１３１、１３３、１３５）の下部の外側周囲に沿って円周方向に配置されるガイド溝（１５０）と、前記ガイド溝（１５０）に挿入されるリング状のロックストリップ（１６０）とを含んで構成されてもよい。

かかる前記ロックストリップ（１６０）は、前記バケット（１７０）のダブテール（１７５）の下端部と前記装着溝の下部との間に形成される第３間隔（１８５）（図６参照）を密閉する機能を行うことができる。

第３間隔（１８５）は、タービンの作動中におけるダブテール（１７５）の熱膨張に備えて、ダブテール（１７５）の下端部と装着溝の下部との間に離隔間隔を形成したものである。ただし、この第３間隔（１８５）を通して冷却流体が流れることもあるが、本発明の実施例においては、この流れ空間をロックストリップ（１６０）が塞ぎ、冷却流体の殆どが冷却スロット（１４０）および第１間隔（１８１）の方向に流れるようにする。

もちろん、ロックストリップ（１６０）の長さを調節して、ロータホイール（１１０）の円周方向に沿って形成された第３間隔（１８５）の一部だけが密閉されるようにすることもできる。

ここで、また図６および図１３を参照すると、図面符号Ｅの領域においては、冷却流体が流れる第２間隔（１８３）を見ることができる。従来には、図３に示すように作動中におけるダブテール（１７５）と装着溝との間の熱膨張の大きさを考慮して、図面符号Ｂのような間隔を加工した。もちろん、この間隔を通して冷却流体も流動した。

本発明においては、図１３のようにダブテール（１７５）と装着溝（１３５）との間に形成された第２間隔（１８３）の大きさを縮小した。ただし、このような縮小の範囲は、熱膨張の大きさの変化を考慮して決定しなければならない。

かかる第２間隔（１８３）の縮小もまた冷却スロット（１４０）の方向に冷却流体の主な流れを誘導するためである。

本発明においては、前記のようにロックストリップ（１６０）による第３間隔（１８５）の密閉および第２間隔（１８３）の大きさの縮小を通じて冷却スロット（１４０）の方向に冷却流体の流れを集中させて、冷却効果を上昇させる。第２間隔（１８３）および第３間隔（１８５）は、タービンの作動中における熱膨張に備えた空間であって、冷却流体の流れが冷却効果に及ぼす影響が僅かであるため、このような冷却流体の流れを冷却スロット（１４０）の方向に集中させて、冷却が必要な部位の冷却効果を上昇させるものである。

一方、本発明の実施例においては、図５に示すように、さらに、前記ロータホイール（１１０）の円周方向に沿って配置され、冷却流体が流れる複数の冷却ホイールホール（１２０）を含んでもよい。冷却流体は、前記冷却ホイールホール（１２０）を通してロータホイール（１１０）の放射方向に流入されることにより、ロータホイール（１１０）の冷却をさらに向上させることができる。このような冷却ホイールホール（１２０）は、円形断面、方形断面、台形断面などの多様な形態で具現できる。

このように、本発明の実施例では、図5に示すように、冷却スロット（１４０）および冷却ホイールホール（１２０）をロータホイール（１１０）上に加工して、冷却流体の流れ方向を誘導することになる。すなわち、冷却流体の一部は、冷却ホイールホール（１２０）を通過し、ロータホイール（１１０）を冷却させ、他の一部は、冷却スロット（１４０）および第１間隔（１８１）を通過し、ダブテール結合部（１３０）およびバケット（１７０）のプラットフォーム（１７３）部位を冷却させる。このような冷却流体の流れは、固定体とロータ間のブラシシール（２１３）を通過し、また、次のステップに配置された冷却スロット（１４０）および冷却ホイールホール（１２０）を通過しながら冷却を継続的に進行することになる。

一方、図１４ないし図１７には、前記冷却ホイールホール（１２０）の様々な実施例が掲示される。

まず、図１４を参照すると、前記冷却ホイールホール（１２０）の第一の形態は、前記ロータホイール（１１０）を貫通して配置され、前記ロータホイール（１１０）の内部で折り曲げ状に構成されてもよい。

前記冷却ホイールホール（１２０）は、ロータホイール（１１０）の円周方向に沿って複数個が配置されてもよく、また、図１４に示すようにロータホイール（１１０）の長手方向に沿って複数個が配置されてもよい。

折り曲げ状に構成される場合、図１４のように曲がる部分が互いに逆に配置されてもよい。これは、冷却流体の流れを考慮した設計である。

すなわち、冷却流体が外側方向に移動する部位においては、折り曲げ状がロータホイール（１１０）の外周方向を向くように加工して冷却流体の流入をスムーズにし、逆に冷却流体が内側方向に移動する部位においては、折り曲げ状がロータホイール（１１０）の内周方向を向くように加工して冷却流体の流出をスムーズにするものである。

前記のような冷却ホイールホール（１２０）の加工により、冷却流体の流入および流出は、冷却流体の全般的な大きな流れに合致するようになる。

前記のようなロータホイール（１１０）の長手方向への複数個の配置を通じてロータホイール（１１０）の冷却効果をより高めることができる。

次に、図１５を参照すると、前記冷却ホイールホール（１２０）の第二の形態は、前記ロータホイール（１１０）を貫通して配置され、前記ロータホイール（１１０）の内部で曲線状に構成されてもよい。

前記冷却ホイールホール（１２０）は、ロータホイール（１１０）の円周方向に沿って複数個が配置されてもよく、また、図１５に示すようにロータホイール（１１０）の長手方向に沿って複数個が配置されてもよい。

曲線状に構成される場合、図１５のように反る部分が互いに逆に配置されてもよい。これは、冷却流体の流れを考慮した設計である。

すなわち、冷却流体が外側方向に移動する部位においては、曲線状がロータホイール（１１０）の外周方向を向くように加工して冷却流体の流入をスムーズにし、逆に冷却流体が内側方向に移動する部位においては、曲線状がロータホイール（１１０）の内周方向を向くように加工して冷却流体の流出をスムーズにするものである。

また、冷却ホイールホール（１２０）の第一の形態と同様に、前記のような冷却ホイールホール（１２０）の加工により、冷却流体の流入および流出は、冷却流体の全般的な大きな流れに合致するようになる。

前記のようなロータホイール（１１０）の長手方向への複数個の配置を通じてロータホイール（１１０）の冷却効果をより高めることができる。

次に、図１６を参照すると、前記冷却ホイールホール（１２０）の第三の形態は、前記ロータホイール（１１０）を貫通して配置され、前記ロータホイール（１１０）の内部の中央側から外側に行くにつれてテーパー状に構成されてもよい。

この場合、冷却流体は、冷却ホイールホール（１２０）の内部に流入されるときは、徐々に冷却流体の流入断面積が縮小され、連続方程式に基づき、冷却流体の速度は増加する。速い流速によってロータホイール（１１０）のホールをより速く通過することになり、冷却流体の冷却流れの上昇による熱伝達が増加して、ロータホイール（１１０）のホールの冷却力は上昇する。冷却ホイールホール（１２０）の流入断面積は、流入ステップでは相対的に大きいため、冷却流体の全般的な流れに与える影響は少ない。

そして、冷却流体が流出するときは、冷却ホイールホール（１２０）の流出断面積は徐々に増加するので流速はまた遅くなり、冷却流体の全般的な流れに与える影響は少ない。

また、冷却ホイールホール（１２０）の第一の形態と同様に、前記のような冷却ホイールホール（１２０）の加工により、冷却流体の流入および流出は、冷却流体の全般的な大きな流れに合致するようになる。

次に、図１７を参照すると、前記冷却ホイールホール（１２０）の第四の形態は、前記ロータホイール（１１０）を貫通して配置され、前記ロータホイール（１１０）の内部の中央側から外側に行くにつれて段階的に冷却流体の流入断面積が拡大される階段状に構成されてもよい。

この場合、冷却流体は、冷却ホイールホール（１２０）の内部に流入されるときは、徐々に冷却流体の 流入断面積が縮小され、連続方程式に基づき、冷却流体の速度は増加する。速い流速によってロータホイール（１１０）のホールの中央部をより速く通過するようになり、冷却流体の冷却流れの上昇による熱伝達が増加して、ロータホイール（１１０）のホールの冷却力は上昇する。冷却ホイールホール（１２０）の流入断面積は、流入ステップでは相対的に大きいため、冷却流体の全般的な流れに与える影響は少ない。

そして、冷却流体が流出するときは、冷却ホイールホール（１２０）の流出断面積は徐々に増加するので流速はまた遅くなり、冷却流体の全般的な流れに与える影響は少ない。

また、冷却ホイールホール（１２０）の第三の形態と同様に、前記のような冷却ホイールホール（１２０）の加工により、冷却流体の流入および流出は、冷却流体の全般的な大きな流れに合致するようになる。

一方、図１８を参照すると、本発明の実施例では、さらに、前記ダブテール結合部（１３０）に形成された前記装着溝（１３１）に、前記バケットのダブテール（１７５）が装着されるとき、前記装着溝（１３１）と前記バケットのダブテール（１７５）との間の空間で冷却流体が流れるように、前記装着溝（１３１）と前記バケットのダブテール（１７５）との間の空間に形成される隙間部（１９０）を含んでもよい。

かかる前記隙間部（１９０）は、前記装着溝（１３１）の上部と前記バケットのダブテール（１７５）の上部との間の空間に形成される第１隙間部（１９１）と、前記装着溝（１３１）の中部と前記バケットのダブテール（１７５）の中部との間の空間に形成される第２隙間部（１９３）と、前記装着溝（１３１）の下部と前記バケットのダブテール（１７５）の下部との間の空間に形成される第３隙間部（１９５）とを含んで構成されてもよい。

そして、前記第１、２、３隙間部間の面積は相異に構成されてもよい。

ここで、バケットのプラットフォーム（１７３）およびダブテール（１７５）の上部部位での冷却効果を高めるために、前記第３隙間部（１９５）から前記第１隙間部（１９１）に行くにつれて冷却流体が流れる流断面積を徐々に増加してもよい。

すなわち、前記隙間部（１９０）の全体の冷却流体に対する流動断面積（Ａ２）のうち、第１隙間部（１９１）の流動断面積（Ａ２１）は、第２隙間部（１９３）の流動断面積（Ａ２２）よりも大きく形成され、第２隙間部（１９３）の流動断面積（Ａ２２）は、第３隙間部（１９５）の流動断面積（Ａ２３）よりも大きく形成される。

これにより、冷却流体は、第１隙間部（１９１）において相対的に多く流れるようになり、これは、バケットのダブテール（１７５）および装着溝（１３１）の外周面での冷却効果を上昇させる。

また、本発明の実施例では、前記冷却スロット（１４０）の流動断面積（Ａ１）は、前記隙間部（１９０）の流動断面積（Ａ２）よりも大きく構成されてもよい。これは、バケットのダブテール（１７５）とダブテール結合部（１３０）と間の空間での冷却効果を増大させるためのものであって、前記冷却スロット（１４０）の流動断面積（Ａ１）がより大きく構成されていて、冷却流体は、前記隙間部（１９０）の流動断面積（Ａ２）よりも相対的により多く通過することになる。

もちろん、冷却部位に対する設計方向によって隙間部（１９０）の全体の流動断面積（Ａ２）を冷却スロット（１４０）の流動断面積（Ａ１）よりも大きくして、バケットのダブテール（１７５）と装着溝（１３１）との間の空間での冷却効果を高めることも考慮できる。

一方、本発明のロータ（回転体）は、前記回転体の冷却構造（１００）を含むロータホイール（１１０）と、前記ロータホイール（１１０）が外周面に沿って複数個が配置されるロータシャフトとを含んでもよい。

そして、本発明のターボマシンは、ケーシングと、前記ケーシングの内周面に配置され、複数のベーン（ｖａｎｅ）が円周方向に沿って装着されたステータと、前記ケーシングの内部中央側に配置され、前記複数のベーンと交互に配置される複数のバケット（１７０）を含む前記ロータとを含んでもよい。ケーシングおよびステータは固定体（２１０）と指し示されることもある。

以上の事項は、ターボマシンの回転体の冷却構造の特定の実施例を示したことに過ぎない。

したがって、後述される特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、本発明が様々な形態に置換、変形できることを、当該技術分野における通常の知識を有する者が容易に把握できるという点を明らかにする。

１００ 回転体の冷却構造
１１０ ロータホイール
１２０ 冷却ホイールホール
１３０ ダブテール結合部
１３１、１３３、１３５ 装着溝
１４０ 冷却スロット
１４１ 傾斜部
１４３ ステア部
１５０ ガイド溝
１６０ ロックストリップ
１７０ バケット
１７１ ブレード
１７３ プラットフォーム
１７５ ダブテール
１８１ 第１間隔
１８３ 第２間隔
１８５ 第３間隔
２１０ 固定体
２１３ ブラシシール

Claims (19)

1. ロータホイールの外周面に沿って配置され、バケットのダブテールが装着される複数の装着溝を備えるダブテール結合部と、
   前記ダブテール結合部上で、前記ロータホイールの外周面に沿って配置され、冷却流体が流れる冷却スロットと、を含み、
   前記冷却スロットは、さらに、前記ロータホイールの外周面の中央側から外側に行くにつれて傾斜した傾斜部を含む、回転体の冷却構造。
2. 前記冷却スロットは、前記複数の装着溝のうち、所定個数の間隔を置いて配置される、請求項１に記載の回転体の冷却構造。
3. 前記冷却スロットは、方形断面状である、請求項１または２に記載の回転体の冷却構造。
4. 前記冷却スロットは、台形断面状である、請求項１または２に記載の回転体の冷却構造。
5. 前記冷却スロットは、半円断面状である、請求項１または２に記載の回転体の冷却構造。
6. 前記冷却スロットは、さらに、ロータホイールの外周面の中央側から外側に行くにつれて段階的に冷却流体の流動面積が拡大されるステア部を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の回転体の冷却構造。
7. さらに、前記複数の装着溝の下部の外側周囲に沿って円周方向に配置されるガイド溝と、
   前記ガイド溝に挿入されるリング状のロックストリップと、
   を含み、前記ロックストリップは、前記バケットのダブテールの下端部と前記複数の装着溝の下端部との間に形成される間隔を密閉するように提供される、請求項１から６のいずれか一項に記載の回転体の冷却構造。
8. さらに、前記ロータホイールの円周方向に沿って配置され、冷却流体が流れる複数の冷却ホイールホールを含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の回転体の冷却構造。
9. 前記複数の冷却ホイールホールは、前記ロータホイールを貫通して配置され、前記ロータホイールの内部で折り曲げ状に構成される、請求項８に記載の回転体の冷却構造。
10. 前記複数の冷却ホイールホールは、前記ロータホイールを貫通して配置され、前記ロータホイールの内部で曲線状に構成される、請求項８に記載の回転体の冷却構造。
11. 前記複数の冷却ホイールホールは、前記ロータホイールの内部の中央側から外側に行くにつれてテーパー状に構成される、請求項８に記載の回転体の冷却構造。
12. 前記複数の冷却ホイールホールは、前記ロータホイールの内部の中央側から外側に行くについて段階的に冷却流体の流入断面積が拡大される階段状に構成される、請求項８に記載の回転体の冷却構造。
13. さらに、前記ダブテール結合部に形成された前記複数の装着溝に前記バケットのダブテールが装着される際、前記複数の装着溝と前記バケットのダブテールとの間の空間で冷却流体が流れるように、前記複数の装着溝と前記バケットのダブテールとの間の空間に形成される隙間部を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転体の冷却構造。
14. 前記隙間部は、
    前記複数の装着溝の上部と前記バケットのダブテールの上部との間の空間に形成される第１隙間部と、
    前記複数の装着溝の中央と前記バケットのダブテールの中部との間の空間に形成される第２隙間部と、
    前記複数の装着溝の下部と前記バケットのダブテールの下部との間の空間に形成される第３隙間部と、
    を含む、請求項１３に記載の回転体の冷却構造。
15. 前記第１隙間部、前記第２隙間部、及び前記第３隙間部間の流動断面積は、互いに異なる、請求項１４に記載の回転体の冷却構造。
16. 前記第３隙間部から前記第１隙間部に行くについて冷却流体が流れる流動断面積は徐々に増加する、請求項１５に記載の回転体の冷却構造。
17. 前記冷却スロットの流動断面積（Ａ１）は、前記隙間部の流動断面積（Ａ２）よりも大きい、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の回転体の冷却構造。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の回転体の冷却構造を含むロータホイールと、
    前記ロータホイールが外周面に沿って複数個が配置されるロータシャフトと、
    を含むロータ。
19. ケーシングと、
    前記ケーシングの内周面に配置され、複数のベーンが円周方向に沿って装着されたステータと、
    前記ケーシングの内部の中央側に配置され、前記複数のベーンと交互に配置される複数のバケットを含む請求項１８に記載のロータと、
    を含むターボマシン。

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