JP6746486B2 - 分割環及びガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ガスタービンに適用される分割環、この分割環を備えたガスタービンに関するものである。

一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを得る。タービンは、この燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。

このガスタービンにおいて、タービンは、車室内に静翼と動翼が燃焼ガスの流動方向に沿って交互に複数配設されて構成されており、各静翼が車室の内側に装着されるシュラウドに支持され、動翼がロータに支持されている。そのため、燃焼器で生成された燃焼ガスは、ガス流路を流れるとき、複数の静翼と動翼を通過することでロータが駆動回転する。このガス流路は、外側シュラウド及び内側シュラウドと動翼のプラットフォーム及び分割環で囲まれた空間として形成されている。分割環は、ロータの回転方向に沿ったリング状をなし、遮熱環及び翼環を介して車室に支持されている。

分割環は、周方向に沿って配置される複数の分割体により構成されており、各分割体は、遮熱環に支持されている。衝突板は、複数の小孔が形成され、冷却空気が小孔から分割体側に吹き出され、分割体をインピンジメント冷却する。また、分割体は、燃焼ガスの流れ方向に沿って複数の冷却流路が設けられ、インピンジメント冷却後の冷却空気が各冷却流路を流れることで対流冷却している。更に、各分割体は、周方向に隣接する端部同士がシール部材により連結されている。そして、各分割体の隣接する端部に複数の冷却流路が設けられ、冷却空気により端部を冷却している。

このようなガスタービンとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

特許第５５１８２３５号公報

分割環は、燃焼ガスが流れるガス流路に面して設けられていることから、タービンの安定した運転を継続するためには、この分割環の冷却が重要である。従来の分割環（分割体）は、ロータの回転軸方向に沿う複数の冷却流路を設けると共に、ロータの回転方向における上流側の端部と下流側の端部にそれぞれロータの回転方向に沿う複数の冷却流路を設けている。ところが、分割環を冷却するための冷却空気は、圧縮機で圧縮された圧縮空気を抽気して使用している。そのため、分割環を十分に冷却しようとすると、圧縮機で圧縮された圧縮空気を多量に抽気して使用することとなり、ガスタービン効率が悪化して性能が低下してしまうこととなる。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、冷却空気を有効的に使用して分割環の適正位置を冷却することで性能の低下を抑制する分割環及びガスタービンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る態様の分割環は、複数の分割体が周方向に沿って環状に配設されて構成されるガスタービンの分割環であって、前記分割体における前記分割環の径方向の外側に設けられて外部から冷却空気を受入れるメインキャビティと、前記分割体におけるロータの軸方向に沿うと共に周方向に並列されて一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通すると共に他端が前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側に開口する複数の第１冷却流路と、前記分割体における前記ロータの回転方向の上流側に前記第１冷却流路に隣接して配置されて前記ロータの軸方向に沿うと共に一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通する第２冷却流路と、前記分割体の前記ロータの軸方向に沿って前記ロータの回転方向の上流側の側端部の一部であって、燃焼ガスの流れ方向の下流端から上流側に向かう所定の領域だけに前記分割環の周方向に沿って設けられて一端が前記第２冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部に開口する複数の第３冷却流路と、を備えることを特徴とするものである。

従って、メインキャビティの冷却空気は、複数の第１冷却流路によりロータの軸方向に沿って流れて燃焼ガスの流れ方向の下流側に吹き出されることで、分割体が対流冷却される。また、メインキャビティの冷却空気は、第２冷却流路によりロータの軸方向に沿って流れた後、複数の第３冷却流路により動翼の回転方向の上流側に吹き出されることで、分割体におけるロータの回転方向の上流側で且つ燃焼ガスの流れ方向の下流側が対流冷却される。その結果、分割体の高温化しやすい領域を積極的に冷却することで、冷却空気を有効的に使用して分割環の適正位置を冷却することで性能の低下を抑制することができる。

本発明に係る態様の分割環では、前記メインキャビティは、前記分割体の外表面側の凹部に衝突板が固定されることで区画されることを特徴としている。

従って、分割体の外表面側の凹部に衝突板が固定されてメインキャビティを構成することで、分割体をインピンジメント冷却により効率良く冷却することができる。

本発明に係る態様の分割環では、前記分割体は、前記メインキャビティより燃焼ガスの流れ方向の上流側に上流側キャビティが設けられ、前記メインキャビティと前記上流側キャビティが上流側流路により連通し、前記上流側キャビティに前記第１冷却流路及び前記第２冷却流路が連通することを特徴としている。

従って、メインキャビティの冷却空気は、上流側流路により上流側キャビティに供給され、上流側キャビティから第１冷却流路及び第２冷却流路に供給されることとなり、分割体における燃焼ガスの流れ方向の上流側の領域を対流冷却することができる。

本発明に係る態様の分割環では、前記第２冷却流路は、他端が閉塞されることを特徴としている。

従って、第２冷却流路の他端を閉塞することで、第２冷却流路に供給された全ての冷却空気を複数の第３冷却流路に供給して分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側を効率良く対流冷却することができる。

本発明に係る態様の分割環では、前記第２冷却流路は、他端が前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側に開口すると共に、絞り部が設けられることを特徴としている。

従って、第２冷却流路の他端に絞り部を設けることで、第２冷却流路に供給されたほとんどの冷却空気を複数の第３冷却流路に供給して分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側を効率良く対流冷却することができる。

本発明に係る態様の分割環では、前記第１冷却流路は、前記分割体における前記分割環の周方向に複数並列され、複数の前記第１冷却流路のうちの前記ロータの回転方向の上流側に設けられた流路は、前記ロータの回転方向の下流側に設けられた流路より、開口密度が大きく設定されることを特徴としている。

従って、複数の第１冷却流路のうちのロータの回転方向の上流側に設けられた流路の間隔を複数の第１冷却流路のロータの回転方向の下流側に設けられた流路の間隔より狭く設定し、開口密度を大きく設定することで、分割体におけるロータの回転方向の上流側の端部における冷却面積が増加し、高温化しやすい領域を効率良く冷却することができる。

本発明に係る態様の分割環では、前記分割体における前記分割環の周方向に沿って一端が前記第１冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の下流側に開口する複数の第４冷却流路が設けられることを特徴としている。

従って、第１冷却流路の冷却空気の一部は、複数の第４冷却流路によりロータの回転方向の下流側に吹き出されることで、分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側を対流冷却により効率良く冷却することができる。

本発明に係る態様の分割環では、前記複数の第３冷却流路は、前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流端から上流側に向けて前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の全長の５０％から２５％の位置から、燃焼ガスの流れ方向の下流端までの領域に設けられることを特徴としている。

従って、複数の第３冷却流路を分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側における適正領域に設けることで、分割体におけるロータの回転方向の上流側で、燃焼ガスの流れ方向の下流側の領域を効率良く冷却することができる。

本発明に係る態様の分割環は、前記第３冷却流路は、前記メインキャビティが形成された領域より燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置されていることを特徴とする。

従って、メインキャビティの領域から外れた側端部の冷却不足の領域も第３冷却流路により冷却不足が解消される。

本発明に係る態様の分割環は、前記分割体が、本体の軸方向上流端部及び下流端部から径方向外側に延在し、前記分割体を車室に支持する複数の支持部材を備え、前記第３冷却流路は、軸方向下流側に配置された前記支持部材の内壁面より燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置されていることを特徴とする。

従って、支持部材（フック）の存在のため、冷却不足となるおそれのある支持部材の径方向の内面近傍を、効率良く冷却できる。

本発明に係る態様の分割環は、前記ロータの回転方向の上流側の側端部であって、前記第３冷却流路の燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置され、一端が前記第２冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部に開口する第５冷却流路とを備えることを特徴とする。

従って、第５冷却流路から排出される冷却空気により、上流側の側端部が対流冷却されると共に、分割環の隙間を流れる燃焼ガスが希釈され、燃焼ガス温度が低下するので、燃焼ガスの流れ方向の下流側の領域の過熱を防止できる。

本発明に係る態様の分割環は、前記第５冷却流路の開口密度が、前記第３冷却流路の開口密度より小さく設定されていることを特徴とする。

従って、第５冷却流路を流れる冷却空気により動翼の回転方向の上流側を冷却できる一方で、燃焼ガスの流れ方向の下流側の領域の過熱を防止できる。

また、本発明に係る態様のガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機が圧縮した圧縮空気と燃料を混合して燃焼する燃焼器と、前記燃焼器が生成した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、前記タービンにおける動翼の外周側に配置される前記分割環と、を備えることを特徴とするものである。

従って、分割体の高温化しやすい領域を積極的に冷却することで、冷却空気を有効的に使用して分割環の適正位置を冷却し、冷却空気として使用する圧縮機から抽気した圧縮空気を減量してタービン性能の低下を抑制することができる。
本発明に係る態様の分割環は、複数の分割体が周方向に沿って環状に配設されて構成されるガスタービンの分割環であって、前記分割体における前記分割環の径方向の外側に設けられて外部から冷却空気を受入れるメインキャビティと、前記分割体におけるロータの軸方向に沿うと共に周方向に並列されて一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通すると共に他端が前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側に開口する複数の第１冷却流路と、前記分割体における前記ロータの回転方向の上流側に前記第１冷却流路に隣接して配置されて前記ロータの軸方向に沿うと共に一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通する第２冷却流路と、前記分割体の前記ロータの回転方向の上流側の側端部の一部であって、燃焼ガスの流れ方向の下流端から上流側に向かう所定の領域に前記分割環の周方向に沿って設けられて、一端が前記第２冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部に開口する複数の側部流路と、を備え、前記側部流路の開口密度は、軸方向下流側の前記側部流路より軸方向上流側の前記側部流路の方が小さくなることを特徴とする。
従って、上記の構成によれば、回転方向の上流側の側端部に配置された複数の側部流路であって、軸方向下流側の所定領域に配置された第３冷却流路より軸方向上流側において、第３冷却流路より配列ピッチが大きく、従って第３冷却流路より開口密度が小さい第５冷却流路が配置されているので、回転方向の上流側の側端部に配置された側部流路の開口密度は、軸方向下流側の前記側部流路より軸方向上流側の前記側部流路の方が小さくなる。その結果、高温化され易い領域を効果的に冷却するとともに、冷却空気量の適正化が図られる。
本発明に係る態様の分割環は、複数の分割体が周方向に沿って環状に配設されて構成されるガスタービンの分割環であって、前記分割体における前記分割環の径方向の外側に設けられて外部から冷却空気を受入れるメインキャビティと、前記分割体におけるロータの軸方向に沿うと共に周方向に並列されて一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通すると共に他端が前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側に開口する複数の流路であって、前記ロータの回転方向の上流側の第２領域に設けられた前記流路は、前記ロータの回転方向の下流側の第１領域に設けられた前記流路より開口密度が大きく設定された複数の第１冷却流路と、前記分割体における前記ロータの回転方向の上流側に前記第１冷却流路に隣接して配置されて前記ロータの軸方向に沿うと共に一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通する第２冷却流路と、前記分割体の前記ロータの回転方向の上流側の側端部の一部であって、燃焼ガスの流れ方向の下流端から上流側に向かう所定の領域に前記分割環の周方向に沿って設けられて一端が前記第２冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部に開口する複数の第３冷却流路と、を備え、前記第３冷却流路が配置された前記所定の領域は、前記ロータの回転方向において前記第２冷却流路を間に挟んで、前記第２領域に配置された前記第１冷却流路に隣接して配置されていることを特徴とする。
従って、上記の構成によれば、回転方向の上流側の側端部に配置された複数の側部流路であって、軸方向下流側の所定領域に配置された第３冷却流路に対して、回転方向に第２冷却流路を間に挟んで、第１冷却流路の中でも開口密度が高い第２領域に配置された第１冷却流路が隣接して配置されている。その結果、分割体の回転方向の上流側であって、軸方向の下流側の領域は、開口密度が高い第３冷却流路と第２領域の第１冷却流路が集合して、分割体の他の領域より冷却能力が強化される。従って、高温化され易い回転方向上流側で軸方向下流側の側端部を効果的に冷却するとともに、冷却空気量の適正化が図られる。

本発明の分割環及びガスタービンによれば、分割体におけるロータの回転方向の上流側で燃焼ガスの流れ方向の下流端の領域に第３冷却流路を設けるので、分割体の高温化しやすい領域を積極的に冷却し、冷却空気を有効的に使用して分割環の適正位置を冷却することで性能の低下を抑制することができる。

図１−１は、本発明の基本構成の一例を示した分割環の径方向外側から見た断面図である。 図１−２は、分割環の周方向から見た断面（図１−１のＩ―Ｉ断面）である。 図１−３は、分割環の軸方向下流側から見た断面（図１−１のII−II断面）である。 図２は、第１実施形態のガスタービンにおける分割環と遮熱環と車室の連結状態を表す断面図である。 図３は、径方向外側から見た分割環の断面（図２のIII―III断面）図である。 図４は、分割環の径方向内面近傍の断面（図２のIV―IV断面）図である。 図５は、複数の分割環の組付状態を表す周方向に沿う断面図である。 図６は、隣接する分割環の連結部を表す断面図である。 図７は、ガスタービンの全体構成を表す概略図である。 図８は、タービンのガス流路を表す断面図である。 図９−１は、第１実施形態の回転方向上流側第１側部流路の変形例を示す径方向外側から見た部分断面図である。 図９−２は、回転方向上流側第１側部流路の変形例を周方向から見た断面図（図９−１のＶ―Ｖ断面）である。 図１０は、第２実施形態のガスタービンにおける分割環と遮熱環と車室の連結状態を表す断面図である。 図１１は、径方向外側から見た分割環の断面（図１０のIX−IX断面）図である。 図１２は、分割環の径方向内面近傍の断面（図１０のＸ−Ｘ断面）図である。 図１３は、第３実施形態に係る回転方向上流側第２側部流路を径方向外側から見た部分断面図である。 図１４は、分割環の周方向から見た断面（図１３のＸＩ−ＸＩ断面）図である。 図１５は、第３実施形態に係る回転方向上流側第２側部流路の変形例を示し、分割環の径方向外側から見た部分断面図である。

本発明の特徴部分の一例は、分割環を形成する分割体の回転方向上流側の側端部の冷却構造にある。本発明の基本的な考え方及び基本構成について、図１−１から図１−３を用いて以下に説明する。図１−１は、本発明に係る分割環の基本構成の一態様を示す分割体の平面断面を示し、図１―２は、分割体を周方向から見た断面を示し、図１−３は、周方向に隣接する分割体との合わせ面における軸方向下流側から見た分割体の断面を示す。

なお、本発明に係る特徴部分の考え方及び基本構成は、後述する各実施形態及び各変形例に共通する基本思想である。

図１−１に示す分割環２７は、周方向Ｄｃに環状に形成された複数の分割体３１から構成される。各分割体３１は、内部に冷却流路が形成された本体３２を主要な構成品とする。図１−１から図１−３に示すように、分割体３１は、径方向Ｄｒの内表面３２ａが燃焼ガスＦＧが流れる燃焼ガス流路２１に面するように配置される。分割体３１の径方向Ｄｒ内側には、一定の隙間を設けて、ロータ１４を中心に回転する動翼２５が配置されている。高温の燃焼ガスＦＧによる熱損傷を防止するため、分割体３１には、軸方向Ｄａに沿って配置され、軸方向Ｄａの下流側端部４７で燃焼ガスＦＧ中に開口する軸方向流路（第１冷却流路）４４が形成されている。軸方向流路４４は、周方向Ｄｃに並列させて複数の流路が配設されている。外部から分割体３１の中央部に形成されたメイン冷却空間３７に供給された冷却空気ＣＡは、分割体３１の径方向Ｄｒの外表面３２ｂに形成され、軸方向Ｄａの上流側に配置された開口３７ａから軸方向流路４４に供給される。冷却空気ＣＡは、軸方向流路４４を流れ下流側端部４７で燃焼ガスＦＧ中に排出する過程で、分割体３１の本体３２を対流冷却している。

次に、分割体３１の回転方向上流側の冷却構造について説明する。分割体３１に形成された軸方向流路４４に隣接して、回転方向Ｒの最も上流側に回転方向上流側軸方向流路４５（第２冷却流路）が形成されている。回転方向上流側軸方向流路４５は、一端が分割体３１の軸方向Ｄａの上流側で、径方向Ｄｒの外表面３２ｂに形成された開口３７ａに連通し、他端は分割体３１の軸方向Ｄａの下流側端部４７に開口してもよいし、末端が閉塞されていてもよい。更に、複数の回転方向上流側第１側部流路４６（第３冷却流路）が、回転方向上流側軸方向流路４５から分岐している。分岐した回転方向上流側第１側部流路４６は、回転方向Ｒの上流側に向かう方向に配置され、回転方向Ｒの上流側に隣接する分割体３１の側端部３６との間の隙間６２ａに開口する。回転方向上流側第１側部流路４６は、分割体３１の回転方向上流側の側端部３５に配置され、下流側端部４７の端面４７ａから軸方向上流側に向かって所定の領域に形成されるが、軸方向Ｄａの上流側端部４１までの全長に渡って形成する必要はない。なお、分割環の構造及び分割環廻りの構造の詳細は、後述する各実施形態において説明する。回転方向上流側第１側部流路４６を備える冷却構造は、本発明の特徴部分の態様の一つである。回転方向上流側第１側部流路４６が、下流側端部４７の端面４７ａから軸方向Ｄａの上流側に向かって所定の領域に配置される技術的な意義を以下に説明する。

分割体３１に形成された冷却流路を備える冷却構造が、回転方向上流側軸方向流路４５を含めた軸方向流路４４及び回転方向下流側側部流路５３を備えていても、回転方向上流側第１側部流路４６を備えていない冷却構造の場合、分割体３１の回転方向Ｒの上流側の側端部３５で、且つ軸方向Ｄａの下流側の領域が、燃焼ガスＦＧにより高温化され、熱損傷を受ける可能性がある。その理由を以下に説明する。

図１−３に示すように、互いに隣接する分割体３１の隙間６２ａには、動翼２５の回転に伴い高温の燃焼ガスＦＧの一部が巻き込まれる。その場合、隙間６２ａ近傍に配置された分割体３１の側端部３５の内、回転方向Ｒの最も上流側に配置された回転方向上流側軸方向流路４５に近接し、本体３２の内表面３２ａから回転方向Ｒの上流側に延びて径方向Ｄｒの外側に立ち上がる曲面状に形成された内表面３２ｅは、他の軸方向流路４４に近接する内表面３２ａと比較して過熱され易い。つまり、回転方向上流側軸方向流路４５に近接する内表面３２ｅは、軸方向流路４４に近接する内表面３２ａと比較して燃焼ガスＦＧに接する周方向Ｄｃの辺の長さが長く、広い範囲である。また、巻き込まれた燃焼ガスＦＧによる熱伝達率の上昇の影響も受け易くなる。そのため、本体３２の内表面３２ｅは、側端部３５の中で最も過熱され易い領域である。一方、側端部３５の内表面３２ｅの冷却は、回転方向上流側軸方向流路４５による対流冷却に限られている。従って、分割体３１の動翼２５の回転方向の上流側の領域は、動翼２５の回転に伴い巻き込まれた燃焼ガスＦＧからの入熱により高温になり易く、他の領域に比較して冷却不足になり易い。

更に、図１−２に示すように、メイン冷却空間３７から回転方向上流側軸方向流路４５に導入された冷却空気ＣＡは、軸方向Ｄａの下流側に向かって流れる過程で、本体３２からの入熱でヒートアップされる。従って、冷却空気ＣＡが軸方向Ｄａの下流側に進むほどに、回転方向上流側軸方向流路４５を流れる冷却空気ＣＡが過熱され、冷却空気ＣＡの冷却能力が低下する。そのため、分割体３１の軸方向Ｄａの下流側の領域は他の領域よりも高温化され易い。

前述のように、分割体３１の隙間６２ａに巻き込まれた高温の燃焼ガスＦＧからの入熱と、冷却空気ＣＡのヒートアップによる冷却能力の低下とが重なって、分割体３１の回転方向上流側の側端部３５であって、軸方向Ｄａの中間位置から下流側の領域が高温化され易く、酸化減肉され易くなる。従って、回転方向上流側の側端部３５の高温化による熱損傷を防止するため、回転方向上流側軸方向流路４５の中間位置から下流側端部４７の間において、回転方向上流側軸方向流路４５から分岐して、回転方向上流側に隣接する分割体３１との間の隙間６２ａに開口する回転方向上流側第１側部流路４６が側端部３５に配置されている。

更に、分割体３１の軸方向Ｄａの上流側から下流側に流れる燃焼ガスＦＧは、分割体３１の軸方向Ｄａの上流側端部４１と下流側端部４７の間において、動翼２５の回転に伴い、燃焼ガス流に圧力差が発生する。上流側端部４１近傍で燃焼ガスＦＧの圧力が高く、下流側端部４７近傍で燃焼ガスＦＧの圧力が低くなる。外部から供給される冷却空気ＣＡは、燃焼ガスＦＧの圧力より高く設定され、冷却空気圧と燃焼ガス圧との差圧をドライビングフォースとして、軸方向流路４４を流れ、下流側端部４７の開口から燃焼ガスＦＧ中に排出される。

即ち、回転方向上流側第１側部流路４６の燃焼ガスＦＧの流れ方向の位置の違いによって、冷却空気ＣＡが排出される燃焼ガスＦＧの圧力が異なる。従って、冷却空気ＣＡが回転方向上流側軸方向流路４５を流れる際の冷却空気ＣＡの圧力損失を考慮に入れても、側端部３５の軸方向Ｄａの上流側の位置よりも軸方向Ｄａの下流側の位置の方が、ドライビングフォースとなる冷却空気圧と燃焼ガス圧との差圧が大きくなる。つまり、回転方向上流側第１側部流路４６から冷却空気ＣＡが隙間６２ａに排出する位置が下流側端部４７に近ければ近いほど、冷却空気圧と燃焼ガス圧との差圧が大きくなり、回転方向上流側第１側部流路４６の冷却性能が良くなる。従って、冷却空気圧と燃焼ガス圧との差圧の変化を考慮に入れれば、回転方向上流側第１側部流路４６を配置する領域は、回転方向Ｒ上流側の側端部３５の軸方向の全長の一部であって、軸方向Ｄａの中間位置から下流側端部４７の間に配置するのが望ましい。

上述した回転方向上流側第１側部流路４６を配置することにより、燃焼ガスＦＧからの入熱による分割体３１の回転方向上流側の側端部３５の熱損傷が防止される。また、分割体３１の軸方向Ｄａの上流側の領域は、メイン冷却空間３７から供給され、ヒートアップされていない冷却空気ＣＡで側端部３５が対流冷却される。更に、軸方向の中間位置から下流側端部４７の領域は、隙間６２ａに開口する回転方向上流側第１側部流路４６から十分な差圧を有する冷却空気ＣＡが排出されるので、側端部３５の内表面３２ｅ近傍が直接冷却（パージ冷却）される。従って、回転方向上流側第１側部流路４６を設けることなく、回転方向上流側軸方向流路４５の下流側端部４７から燃焼ガスＦＧ中に冷却空気ＣＡを棄てる冷却構造と比較して、本発明の特徴部分の一態様を示す冷却構造は、対流冷却と直接冷却（パージ冷却）を組み合わせ、所定の領域を冷却する冷却構造を備えることにより、冷却空気ＣＡが使い回しされ、冷却空気ＣＡの有効利用が可能である。なお、外表面を直接冷却（パージ冷却）するとは、冷却対象面に冷却流路の開口を形成し、冷却空気ＣＡを燃焼ガスＦＧ中に排出（パージ）する過程で、開口の近傍の外表面を冷却することを言う。開口から冷却空気ＣＡを排出する場合、通常の冷却流路により冷却対象面を対流冷却する場合と比較して、冷却空気ＣＡが排出される開口の内壁を冷却対象面に更に接近させることが可能となり、冷却対象面が一層冷却され、冷却性能が向上するからである。

以下に添付の図２から図１１を参照して、本発明に係る分割環及びガスタービンの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図７は、ガスタービンの全体構成を表す概略図、図８は、タービンのガス流路を表す断面図である。

第１実施形態において、図７に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３がロータ１４により同軸上に配置されて構成され、ロータ１４の一端部に発電機１５が連結されている。なお、以下の説明では、ロータ１４の軸線が延びる方向を軸方向Ｄａ、このロータ１４の軸線を中心とした周方向を周方向Ｄｃとし、ロータ１４の軸線に対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。

圧縮機１１は、空気取入口から取り込まれた空気Ａが複数の静翼及び動翼を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気ＡＣを生成する。燃焼器１２は、この圧縮空気ＡＣに対して所定の燃料ＦＬを供給し、燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスＦＧが生成される。タービン１３は、燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスＦＧが複数の静翼及び動翼を通過することでロータ１４を駆動回転し、このロータ１４に連結された発電機１５を駆動する。

また、図８に示すように、タービン１３にて、燃焼ガスＦＧが通過する燃焼ガス流路２１は、静翼２２が支持される内側シュラウド２３及び外側シュラウド２４と、動翼２５のプラットフォーム２６と、動翼２５の先端部側に配置される分割環２７により囲まれた空間として形成される。そして、外側シュラウド２４と分割環２７が遮熱環２８を介して車室（タービン車室）２９に支持されている。

ここで、第１実施形態の分割環２７について詳細に説明する。図２は、第１実施形態のガスタービンにおける分割環と遮熱環と車室の連結状態を表す断面図、図３は、径方向外側から見た分割環の断面（図２のIII−III断面）図、図４は、分割環の径方向内面近傍の断面（図２のIV−IV断面）図、図５は、複数の分割環の組付状態を表す周方向に沿う断面図、図６は、隣接する分割環の連結部を表す断面図である。

第１実施形態において、図２から図４に示すように、分割環２７は、車室２９に支持されたタービン部の構成部材であり、複数の分割体３１が周方向Ｄｃ（ロータ１４の回転方向Ｒ）に沿って環状に配設されて構成され、径方向Ｄｒの内側の燃焼ガス流路２１に静翼２２と動翼２５とが配設されている。

分割体３１は、本体３２とフック（支持部材）３３が主要な構成要素として構成されている。分割体３１は、遮熱環２８により支持されて本体３２の径方向Ｄｒ内側の内表面３２ａと動翼２５の先端２５ａの間に一定の隙間が確保されるように配置されている。分割体３１は、燃焼ガスＦＧの流れ方向（ロータ１４の軸方向Ｄａ）の上流側及び下流側に設けられた各フック３３を介して遮熱環２８に取付けられ、この各遮熱環２８を介して車室２９に支持されている。分割体３１は、底面を形成する本体３２と軸方向Ｄａの上流側及び下流側の内壁面３２ｃを形成するフック３３とロータ１４の回転方向Ｒの上流側及び下流側に設けられ、ロータ１４の回転方向Ｒの上流側及び下流側の内壁面３２ｄを形成する側端部３５，３６により囲まれたメイン冷却空間（メインキャビティ）３７が設けられている。このメイン冷却空間３７は、分割体３１に凹部として形成され、凹部を形成するメイン冷却空間３７の底面を画定する平面領域は、この分割体３１の本体３２の径方向Ｄｒ外側の外表面３２ｂ側に対面する領域である。

更に、メイン冷却空間３７は、分割環２７におけるロータ１４の径方向Ｄｒにおける外側が衝突板３４により仕切られていてもよい。衝突板３４は、冷却空気ＣＡが通過する複数の小孔３８が設けられている。衝突板３４と車室２９の間に受入空間３９が配置されており、受入空間３９は、車室２９にロータ１４の径方向Ｄｒに貫通する供給孔４０が連通している。供給孔４０から受入空間３９内に供給された冷却空気ＣＡは、全体が略同一の圧力に均圧化された状態で小孔３８からメイン冷却空間３７内に吹き出され、分割体３１の本体３２の外表面３２ｂをインピンジメント冷却する。

分割体３１は、燃焼ガスＦＧの流れ方向に沿うと共に分割環２７の周方向Ｄｃに並列される複数の軸方向流路（第１冷却流路）４４が設けられている。また、分割体３１は、燃焼ガスＦＧの流れ方向に沿うと共に分割環２７の周方向Ｄｃに並列され、前記軸方向流路４４に隣接してロータ１４の回転方向Ｒの最も上流側には、回転方向上流側軸方向流路（第２冷却流路）４５が設けられている。軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５は、メイン冷却空間３７より分割体３１の径方向Ｄｒの内表面３２ａ側に接近した位置に設けられている。複数の軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流端がメイン冷却空間３７における燃焼ガスＦＧの流れ方向（軸方向Ｄａ）の上流側の開口３７ａに連通している。つまり、複数の軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５は、上流端がメイン冷却空間３７の燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側であって、内壁面３２ｃ近傍の底面に開口している。また、複数の軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端が下流側端部４７の端面４７ａに開口している。

複数の軸方向流路４４は、周方向Ｄｃの開口密度が異なる流路で形成されている。すなわち、軸方向流路４４は、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの下流側の第１領域Ｚ１に設けられた軸方向流路４４ａと、前記軸方向流路４４ａのロータ１４の回転方向上流側に隣接する第２領域Ｚ２に設けられた軸方向流路４４ｂとから形成される。第２領域Ｚ２は、回転方向上流側軸方向流路４５の回転方向下流側に隣接し、第１領域Ｚ１の軸方向流路４４ａと前記回転方向上流側軸方向流路４５の間に挟まれた領域である。軸方向流路４４の周方向Ｄｃの流路の開口密度は、第１領域Ｚ１の軸方向流路４４ａの方が小さく（疎に）配置され、第２領域Ｚ２の軸方向流路４４ｂの方が大きく（密に）配置されている。なお、開口密度とは、周方向Ｄｃに配列された流路の「流路断面の濡れ長さ／流路間ピッチ」の比で表示される。流路口径が同じであれば、ピッチが大きければ、開口密度が小さく（疎に）なり、ピッチが小さくなれば、開口密度は大きく（密に）なる。回転方向Ｒの上流側の複数の軸方向流路４４ｂが設けられた第２領域Ｚ２は、分割体３１の周方向長さの全周長の２０％から３０％に設定することが望ましい。

複数の軸方向流路４４は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流端がメイン冷却空間３７における燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に連通し、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端が下流側端部４７の端面４７ａに開口している。回転方向上流側軸方向流路４５は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流端がメイン冷却空間３７における燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に連通し、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端が下流側端部４７の端面４７ａで閉塞されている。

軸方向流路４４は、複数のマルチホール式の冷却流路で形成され、粗に配置された第１領域Ｚ１の軸方向流路４４ａと、第１領域Ｚ１より密に配置された第２領域Ｚ２の軸方向流路４４ｂにより構成されている。

図４及び図５に示すように、分割体３１のロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５には、分割環２７の周方向Ｄｃに沿うと共に燃焼ガスＦＧの流れ方向に並列される複数の回転方向上流側第１側部流路（第３冷却流路）４６が設けられている。複数の回転方向上流側第１側部流路４６は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流端が回転方向上流側軸方向流路４５に連通し、ロータ１４の回転方向Ｒの上流端が、側端部３５の端面３５ａに開口している。複数の回転方向上流側第１側部流路４６は、分割体３１おける燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側端部４７の端面４７ａから上流側に向かう所定の領域Ｘ１に設けられている。この領域Ｘ１は、側端部３５の軸方向Ｄａの全長の一部であって、分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側から見て、分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の全長の５０％から２５％の中間位置から、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側端部４７の端面４７ａまでの領域である。つまり、複数の回転方向上流側第１側部流路４６は、分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端であって、分割体３１におけるロータ１４の軸方向Ｄａの軸方向長さの全域Ｘに対して、２５％から５０％の領域Ｘ１に設けられる。

なお、回転方向上流側軸方向流路４５の下流側端部４７は端面４７ａで閉塞していると説明したが、側端部３５の燃焼ガスＦＧからの過熱の程度により、または回転方向上流側軸方向流路４５を流れる冷却空気ＣＡの冷却能力によっては、下流側の端面４７ａを閉塞することなく開口させ、絞り（オリフィス）を設けて、回転方向上流側第１側部流路４６の冷却能力を調整してもよい。

図３及び図５に示すように、分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６に、分割環２７の軸方向（ロータ１４の軸方向）Ｄａに沿って下流側冷却空間（下流側キャビティ）５１が設けられている。メイン冷却空間３７と下流側冷却空間５１は、分割環２７の周方向Ｄｃに沿って設けられた複数の下流側連結流路５２により連通している。また、分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６に、分割環２７の周方向Ｄｃに沿うと共に燃焼ガスＦＧの流れ方向に並列される複数の回転方向下流側側部流路５３が設けられている。複数の回転方向下流側側部流路５３は、ロータ１４の回転方向Ｒの上流端が下流側冷却空間５１に連通し、ロータ１４の回転方向Ｒの下流端が、隣接する分割体３１との間の隙間６２ａに面する側端部３６の端面３６ａに開口している。複数の回転方向下流側側部流路５３は、分割体３１におけるロータ１４の軸方向Ｄａの軸方向長さの全域にわたって設けられている。

なお、前述した各流路は、円形断面形状をなしている。但し、流路形状は、円形状の他に、楕円形状や矩形形状でもよく、スリット状の長孔形状でもよい。

図５に示すように、分割環２７を構成する複数の分割体３１は、互いにロータ１４の周方向Ｄｃに対向するように配置され、隣接する各側端部３５，３６同士の間にシール部材６１が配置されることで、隣接する各側端部３５，３６同士の隙間６２から燃焼ガスＦＧが車室２９側に漏れることを抑制している。この場合、ロータ１４の周方向Ｄｃに隣接する分割体３１は、側端部３６の下端部が側端部３５の径方向Ｄｒの内面側（ロータ１４の中心側）に重なるように配置されている。

また、分割体３１のロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６にて、インピンジメント冷却後の冷却空気ＣＡは、メイン冷却空間３７から下流側連結流路５２を介して下流側冷却空間５１に供給される。更に、冷却空気ＣＡは、下流側冷却空間５１から回転方向下流側側部流路５３を介して側端部３５，３６の隙間６２の燃焼ガス流路２１に面する側の隙間６２ａの燃焼ガスＦＧ中に吹き出す。回転方向下流側側部流路５３は、吹き出した冷却空気ＣＡが隣接する分割体３１の側端部３５の端面３５ａに当たるように、ロータ１４の回転中心側に傾いている。分割体３１の径方向Ｄｒの側端部３５の端面３５ａに吹き付けられた冷却空気ＣＡは、分割体３１の内面（本体３２の内表面３２ａ、３２ｅ）に沿って流れることで、分割体３１の径方向Ｄｒの内表面３２ａ、３２ｅをフィルム冷却する。また、回転方向下流側側部流路５３を冷却空気ＣＡが流れることにより、側端部３６が冷却される。

一方、分割体３１のロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５にて、インピンジメント冷却後の冷却空気ＣＡは、メイン冷却空間３７から軸方向流路４４を介して下流側端部４７から燃焼ガスＦＧ中に吹き出される。このとき、回転方向上流側軸方向流路４５の冷却空気ＣＡは、回転方向上流側第１側部流路４６により側端部３５及び側端部３６の間の隙間における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の燃焼ガスＦＧ中に吹き出す。回転方向上流側第１側部流路４６は、吹き出した冷却空気ＣＡが隣接する分割体３１の側端部３６側に向けて吹き出されるように、ロータ１４の中心側に傾いている。分割体３１の側端部３５から吹き出された冷却空気ＣＡは、側端部３５自体を冷却した後、分割体３１の内面（本体３２の内表面３２ａ、３２ｅ）に沿って流れることでフィルム冷却する。

ここで、第１実施形態における分割環２７の冷却方法及び冷却空気ＣＡの供給方法について説明する。

図２及び図５に示すように、車室２９からの冷却空気ＣＡは、供給孔４０を通して分割環２７の各分割体３１に供給される。冷却空気ＣＡは、分割体３１内に配置された衝突板３４に形成された複数の小孔３８からメイン冷却空間３７に吹き出され、分割体３１の本体３２の外表面３２ｂをインピンジメント冷却する。インピンジメント冷却した後の冷却空気ＣＡは、複数の軸方向流路４４を流れ、下流側端部４７の端面４７ａから燃焼ガスＦＧ中に排出される。軸方向流路４４を冷却空気ＣＡが流れる過程で、本体３２を対流冷却する。第２領域Ｚ２に配置された複数の軸方向流路４４ｂは、第１領域Ｚ１に配置された軸方向流路４４ａより周方向Ｄｃの開口密度が密に設けられていることから、分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒにおける上流側の冷却能力が大きい。

また、図６に示すように、メイン冷却空間３７から下流側連結流路５２を通して下流側冷却空間５１に供給された冷却空気ＣＡは、回転方向下流側側部流路５３に供給され、側端部３６の端面３６ａから燃焼ガスＦＧ中に排出される。このとき、冷却空気ＣＡは、隣接する分割体３１との間の隙間６２ａに排出されることで、下流側の側端部３６を対流冷却すると共に、隙間６２ａの燃焼ガスＦＧをパージして雰囲気ガスを冷却する。そして、この冷却空気ＣＡは、径方向Ｄｒの下向きに傾斜して設けられた回転方向下流側側部流路５３から排出されるため、隣接する分割体３１の上流側の側端部３５の端面３５ａに吹き付けられ、内表面３２ａ、３２ｅに沿って流れることで、端面３５ａ及び内表面３２ａ、３２ｅをフィルム冷却する。

一方、メイン冷却空間３７から回転方向上流側軸方向流路４５に供給された冷却空気ＣＡは、回転方向上流側軸方向流路４５から回転方向上流側第１側部流路４６に供給され、側端部３５の端面３５ａから燃焼ガスＦＧ中に排出される。このとき、冷却空気ＣＡは、分割体３１の隙間６２ａに排出されることで、上流側の側端部３５における燃料ガスＦＧの流れ方向の下流側を対流冷却する。そして、この冷却空気ＣＡは、径方向Ｄｒの下向きに傾斜して設けられた回転方向上流側第１側部流路４６から排出されるため、側端部３５の端面３５ａに沿って反転し、内表面３２ａ、３２ｅに沿ってロータ１４の回転方向Ｒの下流側に流れることで、端面３５ａ及び内表面３２ａ、３２ｅをフィルム冷却する。

即ち、分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６が回転方向下流側側部流路５３からの冷却空気ＣＡにより対流冷却される。また、ロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５が回転方向上流側第１側部流路４６からの冷却空気ＣＡにより対流冷却される。このとき、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６は、燃料ガスＦＧの流れ方向の全域が冷却空気ＣＡにより冷却され、ロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５は、燃料ガスＦＧの流れ方向の下流側の所定の領域だけが冷却空気ＣＡにより冷却される。

分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６と上流側の側端部３５が高温化されやすい。特に、上流側の側端部３５は、複数の軸方向流路４４内を流れる冷却空気が徐々に昇温する（ヒートアップ）と共に、端面３５ａが燃焼ガス流路２１を流れる燃焼ガスＦＧからの熱の影響を受けやすい。しかし、上流側の側端部３５における燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の領域は、回転方向上流側軸方向流路４５を流れる冷却空気ＣＡにより対流冷却され、下流側の側端部３５は、回転方向上流側第１側部流路４６により直接冷却される。従って、側端部３５の冷却能力としては、回転方向上流側軸方向流路４５による対流冷却と回転方向上流側第１側部流路４６による直接冷却（パージ冷却）の組合せで、十分冷却が可能である。

隣接する分割体３１の対向する各側端部３５，３６は、回転方向上流側軸方向流路４５並びに回転方向上流側第１側部流路４６及び回転方向下流側側部流路５３から吹き出された冷却空気ＣＡにより対流冷却され、分割体３１は、内表面３２ａ、３２ｅを流れる冷却空気ＣＡによりフィルム冷却され、分割体３１が効率良く冷却される。そのため、上流側の側端部３５の従来の冷却構造では、回転方向上流側第１側部流路４６を設けることなく、回転方向上流側軸方向流路４５により側端部３５を対流冷却して、下流側端部４７から燃焼ガスＦＧ中に排出していたが、本実施形態においては、回転方向上流側軸方向流路４５で側端部３５の上流側を対流冷却した後、回転方向上流側第１側部流路４６で側端部３５の中間位置から下流側を直接冷却（パージ冷却）しているので、側端部３５が効率よく冷却され、冷却空気量が低減される。

このように第１実施形態の分割環にあっては、分割体３１における分割環２７の径方向Ｄｒの外側に設けられて外部から冷却空気ＣＡを受入れるメイン冷却空間３７と、分割体３１におけるロータ１４の軸方向Ｄａに沿うと共に周方向Ｄｃに並列されて一端がメイン冷却空間３７における燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に連通すると共に他端が分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側に開口する複数の軸方向流路（第１冷却流路）４４とを備える。また、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの上流側に軸方向流路４４に隣接して回転方向上流側軸方向流路４５が配置されている。回転方向上流側軸方向流路４５は、ロータ１４の軸方向Ｄａに沿って一端がメイン冷却空間３７における燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に連通する。また、回転方向上流側軸方向流路４５の分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端から上流側に向かう所定の領域Ｘ１から分岐して、分割環２７の周方向Ｄｃに沿って回転方向上流側第１側部流路４６が設けられている。回転方向上流側第１側部流路４６は、一端が回転方向上流側軸方向流路４５に連通すると共に、他端がロータ１４の回転方向Ｒの上流側であって、回転方向Ｒに隣接する分割体３１との隙間６２ａに開口している。

従って、外部からメイン冷却空間３７に供給された冷却空気ＣＡは、複数の軸方向流路４４により分割体３１の軸方向Ｄａに沿って流れて燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側に吹き出されることで、分割体３１が対流冷却される。また、メイン冷却空間３７の冷却空気ＣＡは、回転方向上流側軸方向流路４５により分割体３１の軸方向Ｄａに沿って流れた後、複数の回転方向上流側第１側部流路４６に分岐して、ロータ１４の回転方向Ｒの上流側に吹き出される。これにより、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの上流側で且つ燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の領域が対流冷却及び直接冷却（パージ冷却）される。その結果、分割体３１の高温化しやすい領域を積極的に冷却することで、冷却空気ＣＡを有効的に使用して分割環２７の適正位置を冷却することで性能の低下を抑制することができる。

第１実施形態の分割環では、分割体３１の外表面３２ｂの凹部に複数の小孔３８を有する衝突板３４を固定してメイン冷却空間３７を区画している。従って、分割体３１をインピンジメント冷却により効率良く冷却することができる。

第１実施形態の分割環では、回転方向上流側軸方向流路（第２冷却流路）４５の他端を閉塞していてもよい。従って、回転方向上流側軸方向流路４５に供給された全ての冷却空気ＣＡを複数の回転方向上流側第１側部流路４６に供給して分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側を効率良く対流冷却することができる。

第１実施形態の分割環では、回転方向上流側軸方向流路４５の他端を分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側に開口すると共に、絞り部を設けていてもよい。従って、回転方向上流側軸方向流路５４に供給されたほとんどの冷却空気ＣＡを複数の回転方向上流側第１側部流路４６に供給して分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側を効率良く対流冷却することができる。

第１実施形態の分割環では、軸方向流路４４を分割体３１における分割環２７の周方向Ｄｃに複数並列し、複数の回転方向Ｒの上流側の軸方向流路４４ｂ（第２領域Ｚ２）の開口密度を、回転方向Ｒに隣接する複数の回転方向Ｒの下流側の軸方向流路４４ａ（第１領域Ｚ１）の開口密度より大きく設定している。従って、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５における冷却面積が増加して熱伝達率が高くなり、高温化しやすい領域を効率良く冷却することができる。

第１実施形態の分割環では、分割体３１における分割環２７の周方向Ｄｃに沿って一端が下流側冷却空間５１及び下流側連結流路５２を介して、メイン冷却空間３７に連通すると共に他端がロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６に開口する複数の回転方向下流側側部流路（第４冷却流路）５３を設けている。従って、メイン冷却空間３７に供給された冷却空気ＣＡの一部は、複数の回転方向下流側側部流路５３によりロータ１４の回転方向Ｒの下流側に吹き出されることで、分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の側端部３６を対流冷却により効率良く冷却することができる。

第１実施形態の分割環では、複数の回転方向上流側第１側部流路４６は、分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流端から下流端までの分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の全長のうち、下流側の端面４７ａから上流側に向かって５０％から２５％の中間位置から、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端までの領域に設けている。従って、複数の回転方向上流側第１側部流路４６を分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側における適正領域に設けることで、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの上流側で、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の領域を効率良く冷却することができる。

また、第１実施形態のガスタービンにあっては、空気Ａを圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１が圧縮した圧縮空気ＣＡと燃料ＦＬを混合して燃焼する燃焼器１２と、燃焼器１２が生成した燃焼ガスＦＧにより回転動力を得るタービン１３と、タービン１３における動翼２５の外周側に配置される分割環２７とを備える。

従って、分割体３１の高温化しやすい領域を積極的に冷却することで、冷却空気ＣＡを有効的に使用して分割環２７の適正位置を冷却し、冷却空気ＣＡとして使用する圧縮機１１から抽気した圧縮空気ＡＣを減量してタービン性能の低下を抑制することができる。

[第１実施形態の変形例]
次に、前述した回転方向上流側第１側部流路を備えた分割環の第１実施形態の変形例を、図９−１及び図９−２を用いて説明する。図９−１は、本変形例に係る回転方向上流側第１側部流路を備えた分割環を径方向Ｄｒの外側から見た部分断面図であり、図９−２は、本変形例の分割環を周方向Ｄｃから見た断面図である。

図２に示すように、分割体３１は、軸方向Ｄａの上流側及び下流側に配置されたフック（支持部材）３３及び遮熱環２８を介して車室２９に支持されている。更に、図９−１に示すように、回転方向上流側軸方向流路４５からロータ１４の回転方向Ｒの上流側に分岐する全ての回転方向上流側第１側部流路４６は、軸方向Ｄａの下流側に配置されたフック３３の周方向Ｄｃに延在する内壁面３２ｃより軸方向下流側に形成されている。一方、前述したように、メイン冷却空間３７は、本体３２の外表面３２ｂとフック３３の内壁面３２ｃと側端部３５、３６の内壁面３２ｄから形成されている。従って、全ての回転方向上流側第１側部流路４６が、軸方向Ｄａの下流側に配置されたフック３３の周方向Ｄｃに延在する内壁面３２ｃより軸方向Ｄａの下流側に形成されている場合、回転方向上流側第１側部流路４６は、メイン冷却空間３７を画定する平面領域には形成されず、平面領域より軸方向Ｄａの下流側に形成されていることになる。なお、分割体のその他の構造は、第１実施形態と同様である。

図９−１及び図９−２に示すように、分割体３１のロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５の冷却を回転方向上流側軸方向流路４５の対流冷却のみに依存する場合、前述した分割体３１の隙間６２ａに巻き込まれた高温の燃焼ガスＦＧからの入熱と、冷却空気ＣＡのヒートアップによる冷却能力の低下とが重なって、側端部３５が過熱される。特に、軸方向Ｄａの下流側のフック３３の内壁面３２ｃから軸方向Ｄａの下流側端部４７までのフック３３が配置された領域または本体３２の回転方向Ｒの上流側の端部を形成する側端部３５であって、軸方向Ｄａの下流側のフック３３の内壁面３２ｃの位置から軸方向Ｄａの下流側の領域は、メイン冷却空間３７の平面領域に直接面していないため、冷却不足になり易い。従って、軸方向Ｄａの下流側のフック３３が配置された領域の内壁面３２ｃより軸方向Ｄａの下流側に回転方向上流側第１側部流路４６を形成することは、分割体３１の冷却不足になり易い側端部３５の下流側の領域の焼損を一層防止できる。また、メイン冷却空間３７の平面領域より軸方向Ｄａの下流側に回転方向上流側第１側部流路４６を形成することにより、同様に側端部３５の下流側の焼損の防止に有効である。

なお、第１実施形態において、回転方向上流側第１側部流路４６を形成する領域Ｘ１は、分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側から見て、分割体３１における燃焼ガスＦＧの流れ方向の全長の５０％から２５％の中間位置から、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側端部４７の端面４７ａまでの領域として説明した。下流側の端面４７ａより燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側を見て、領域Ｘ１の中間位置が２５％より小さくなる場合は、第１実施形態の領域Ｘ１から外れるが、本変形例に示す回転方向上流側第１側部流路４６を形成する範囲には含まれることになり、側端部３５が冷却不足により損傷することはない。

［第２実施形態］
図１０は、第２実施形態のガスタービンにおける分割環と遮熱環と車室の連結状態を表す断面図、図１１は、径方向外側から見た分割環の断面（図１０のIX−IX断面）図、図１２は、分割環の径方向内面近傍の断面（図１０のＸ−Ｘ断面）図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態において、図１０から図１２に示すように、分割環２７は、複数の分割体３１が周方向Ｄｃ（ロータ１４の回転方向Ｒ）に沿って環状に配設されて構成されている。

分割体３１は、本体３２とフック（支持部材）３３が主要な構成要素として構成されている。分割体３１は、本体３２とフック３３とロータ１４の回転方向Ｒの上流側及び下流側に設けられた側端部３５，３６により囲まれたメイン冷却空間３７が設けられている。このメイン冷却空間３７は、衝突板３４を備え、分割環２７におけるロータ１４の径方向Ｄｒにおける外側の空間が衝突板３４により仕切られていてもよい。衝突板３４は、冷却空気ＣＡが通過する複数の小孔３８が設けられている。

分割体３１は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の上流側端部４１に、分割環２７の周方向Ｄｃ（ロータ１４の回転方向Ｒ）に沿って延在する上流側冷却空間（上流側キャビティ）４２が設けられている。メイン冷却空間３７と上流側冷却空間４２は、ロータ１４の軸方向Ｄａに沿って設けられた複数の上流側流路４３により連通している。また、分割体３１は、燃焼ガスＦＧの流れ方向に沿うと共に分割環２７の周方向Ｄｃに並列される複数の軸方向流路（第１冷却流路）４４が設けられている。また、分割体３１は、燃焼ガスＦＧの流れ方向に沿うと共に分割環２７の周方向Ｄｃに並列される回転方向上流側軸方向流路（第２冷却流路）４５が設けられている。なお、上流側流路４３は、軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５より径方向Ｄｒの外側に設けられ、上流側冷却空間４２を介して互いに連通している。

複数の軸方向流路４４は、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの下流側に設けられ、回転方向上流側軸方向流路４５は、軸方向流路４４に周方向Ｄｃで隣接して、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの最も上流側に設けられている。ここで、複数の軸方向流路４４は、周方向Ｄｃの開口密度が異なる流路で形成されている。すなわち、軸方向流路４４は、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの下流側の第１領域Ｚ１に設けられた軸方向流路４４ａと、軸方向流路４４ａのロータ１４の回転方向上流側に隣接する第２領域Ｚ２に設けられた軸方向流路４４ｂとから形成される。第２領域Ｚ２は、回転方向上流側軸方向流路４５の回転方向下流側に隣接し、軸方向流路４４ａと回転方向上流側軸方向流路４５の間に挟まれた領域である。なお、開口密度の意義は、第１実施形態と同様である。

複数の軸方向流路４４は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流端が上流側冷却空間４２に連通し、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端が下流側端部４７の端面４７ａに開口している。回転方向上流側軸方向流路４５は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流端が上流側冷却空間４２に連通し、回転方向上流側軸方向流路４５における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端が下流側端部４７の端面４７ａに開口している。回転方向上流側軸方向流路４５における燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端が閉塞していてもよい。

また、分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５に複数の回転方向上流側第１側部流路４６が設けられている。複数の回転方向上流側第１側部流路４６は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流端が第２冷却流路４５に連通し、ロータ１４の回転方向Ｒの上流端が側端部３５の端面３５ａに開口している。複数の回転方向上流側第１側部流路４６は、分割体３１おける燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流端から上流側に向かう全長の一部であって、所定の領域Ｘ１に設けられている。なお、所定の領域Ｘ１の考え方は、第１実施形態と同様に、本実施形態にも適用できる。

分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６に下流側冷却空間５１が設けられ、メイン冷却空間３７と下流側冷却空間５１は、複数の下流側連結流路５２により連通している。また、分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６に複数の回転方向下流側側部流路５３が設けられ、複数の回転方向下流側側部流路５３は、ロータ１４の回転方向Ｒの上流端が下流側冷却空間５１に連通し、ロータ１４の回転方向Ｒの下流端が側端部３６の端面３６ａに開口している。なお、第１実施形態の変形例の考え方は、本実施形態にも適用できる。

ここで、第２実施形態における分割環２７の冷却方法及び冷却空気ＣＡの供給方法について説明する。

車室２９からの冷却空気ＣＡは、供給孔４０を通して分割環２７の各分割体３１に供給される。冷却空気ＣＡは、分割体３１内に配置された衝突板３４に形成された複数の小孔３８からメイン冷却空間３７に吹き出され、分割体３１の本体３２の外表面３２ｂをインピンジメント冷却する。インピンジメント冷却した後の冷却空気ＣＡは、上流側流路４３から上流側冷却空間４２に供給されるとき、分割体３１における上流側端部４１の上部を対流冷却する。上流側冷却空間４２に供給された冷却空気ＣＡは、複数の軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５を流れ、下流側端部４７の端面４７ａから燃焼ガスＦＧ中に排出されるときに本体３２を対流冷却する。軸方向流路４４のうち、第２領域Ｚ２に配置された複数の軸方向流路４４ｂは、第１領域Ｚ１に配置された軸方向流路４４ａと比較して、開口密度を大きく設定しているので、分割体３１は、ロータ１４の回転方向Ｒにおける上流側の領域の方が、下流側の領域より冷却能力が大きい。

また、メイン冷却空間３７から下流側連結流路５２を通して下流側冷却空間５１に供給された冷却空気ＣＡは、回転方向下流側側部流路５３に供給され、側端部３６の端面３６ａから隣接する分割体３１との間の隙間６２ａの燃焼ガスＦＧ中に排出される。このとき、冷却空気ＣＡは、分割体３１の隙間６２ａに排出されることで、下流側の側端部３６を対流冷却すると共に、隙間６２ａの燃焼ガスＦＧをパージして雰囲気ガスを冷却する。そして、この冷却空気ＣＡは、径方向Ｄｒの下向きに傾斜して設けられた回転方向下流側側部流路５３から排出されるため、隣接する分割体３１の上流側の側端部３５の端面３５ａに吹き付けられ、内表面３２ａ、３２ｅに沿って流れることで、端面３５ａ及び内表面３２ａ、３２ｅをフィルム冷却する。

一方、上流側冷却空間４２に供給された冷却空気ＣＡは、回転方向上流側軸方向流路４５を流れ、回転方向上流側軸方向流路４５から回転方向上流側第１側部流路４６に供給され、側端部３５の端面３５ａから燃焼ガスＦＧ中に排出される。このとき、冷却空気ＣＡは、分割体３１の隙間６２ａに排出されることで、上流側の側端部３５における燃料ガスＦＧの流れ方向の下流側の領域を対流冷却する。そして、この冷却空気ＣＡは、径方向Ｄｒの下向きに傾斜して設けられた回転方向上流側第１側部流路４６から排出されるため、側端部３５の端面３５ａに沿って反転し、内表面３２ｅ、３２ａに沿ってロータ１４の回転方向Ｒの下流側に流れることで、端面３５ａ及び内表面３２ａ、３２ｅをフィルム冷却する。

本実施形態における分割体３１を冷却する冷却空気ＣＡは、メイン冷却空間３７から上流側流路４３及び上流側冷却区間４２を介して回転方向上流側軸方向流路４５に供給される。従って、本実施形態における回転方向上流側軸方向流路４５を流れる冷却空気ＣＡは、上流側流路４３及び上流側冷却区間４２で本体３２から過熱され、更に回転方向上流側軸方向流路４５で過熱されるので、第１実施形態における回転方向上流側軸方向流路４５を流れる冷却空気ＣＡより一層ヒートアップされる。従って、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６と上流側の側端部３５が、第１実施形態より高温化されやすい。そのため、ロータ１４の回転方向Ｒの下流側の側端部３６は、回転方向下流側側部流路５３からの冷却空気ＣＡにより燃料ガスＦＧの流れ方向の全域を冷却すると共に、側端部３６自体も対流冷却される。一方、ロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５は、回転方向上流側第１側部流路４６からの冷却空気ＣＡにより燃料ガスＦＧの流れ方向の下流側の領域を中心に対流冷却され、且つ直接冷却（パージ冷却）される。即ち、上流側の側端部３５における燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の領域は、回転方向上流側軸方向流路４５を流れる冷却空気ＣＡにより対流冷却される。更に、下流側の側端部３５は、回転方向上流側第１側部流路４６により直接冷却（パージ冷却）される。従って、側端部３５に対する冷却能力としては、回転方向上流側軸方向流路４５と回転方向上流側第１側部流路４６の組合せで、十分冷却できる。

このように第２実施形態の分割環にあっては、分割体３１は、メイン冷却空間３７より燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に上流側冷却空間４２を設け、メイン冷却空間３７と上流側冷却空間４２を上流側流路４３により連通し、上流側冷却空間４２に軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５を連通している。更に、回転方向上流側第１側部流路４６が、回転方向上流側軸方向流路４５から分岐して、回転方向Ｒの上流側の側端部３５の端面３５ａから隙間６２ａに排出される。メイン冷却空間３７の冷却空気ＣＡは、上流側流路４３により上流側冷却空間４２に供給され、上流側冷却空間４２から軸方向流路４４及び回転方向上流側軸方向流路４５に供給される。従って、冷却空気ＣＡは、回転方向上流側第１側部流路４６を流れて、側端部３５の下流側を対流冷却及び直接冷却（パージ冷却）することとなり、分割体３１におけるロータ１４の回転方向Ｒの上流側であって、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の領域を効率よく冷却することができる。

[第３実施形態]
図１３は、第３実施形態のガスタービンにおける分割環を径方向Ｄｒの外側から見た部分断面図を示し、図１４は分割環を周方向Ｄｃから見た断面図を示す。なお、第３実施形態の分割環の冷却構造は、第１実施形態の分割環の冷却構造に対して、回転方向上流側の側端部３５に設けられた側部流路として、回転方向上流側第２側部流路（第５冷却流路）を追加した態様である。冷却構造の詳細は、後述する。上述した各実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本実施形態は、ガスタービンの使用状況によっては、上述した各実施形態であっても、回転方向上流側の側端部が過熱される場合もあり、ガスタービンの使用状況に対応する補助的な手段として、分割環の更なる冷却強化を図った実施形態である。すなわち、図１３に示すように、本実施形態は、第１実施形態と同様に、メイン冷却空間３７の底面である分割体３１の外表面３２ｂに開口３７ａを有する回転方向上流側軸方向流路４５を備え、回転方向上流側軸方向流路４５から分岐する回転方向上流側第１側部流路４６（第３冷却流路）を備える。更に、本実施形態は、ロータ１４の回転方向Ｒの上流側の側端部３５の冷却構造として、回転方向上流側第１側部流路４６に加えて、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に、回転方向上流側第２側部流路４８を備えて構成されている。

回転方向上流側第２側部流路４８は、ロータ１４の回転方向Ｒの下流端が回転方向上流側軸方向流路４５に連通し、ロータ１４の回転方向Ｒの上流端が、側端部３５の端面３５ａに開口している。なお、回転方向上流側第２側部流路４８は、単一（１本）の流路でもよく、複数本の流路で形成されていてもよい。更に、複数で形成された流路を一つの流路群として、燃焼ガスの流れ方向に沿って、複数の流路群を配置し、これらの流路群の集合を、回転方向上流側第２側部流路４８としてもよい。

また、回転方向上流側第２側部流路４８の軸方向Ｄａの位置は、回転方向上流側軸方向流路４５の開口３７ａの位置近傍を最も上流側の位置とし、最も下流側の位置は回転方向上流側第１側部流路４６が配置された領域Ｘ１の上流端から軸方向Ｄａの上流側に所定の間隔Ｙをあけた位置との間に配置するのが望ましい。所定の間隔Ｙは、燃焼ガスからの過熱の防止を目的とする点から、少なくとも回転方向上流側第１側部流路４６の各個別流路間の配列ピッチより大きい間隔を取ることが望ましく、メイン冷却空間３７の軸方向幅の５０％以上とすることが望ましい。回転方向上流側第２側部流路４８を配置することにより、側端部３５を対流冷却する効果に加えて、燃焼ガスＦＧを希釈して、側端部３５の過熱を防止する効果が得られる。

なお、回転方向上流側第２側部流路４８は、側端部３５の対流冷却と、燃焼ガスＦＧの希釈が目的であり、回転方向上流側第１側部流路４６ほど多数の流路を配置する必要がない。すなわち、上述のように、回転方向上流側第２側部流路４８は、単一流路又は複数本の流路又は複数本の流路からなる流路構成を複数集合させた流路群のいずれかで形成され、各流路群の間に各流路の配列ピッチより大きい間隔が設けられている。つまり、回転方向上流側第２側部流路４８の開口密度は、回転方向上流側第１側部流路４６の開口密度より小さくなるように設定されている。なお、開口密度の意義は、第１実施形態と同様である。

ガスタービンの使用状況によって、通常より高温の燃焼ガスＦＧが分割環２７の廻りを流れる場合がある。このような場合を想定して、本実施形態では、回転方向上流側第１側部流路４６に加えて、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に回転方向上流側第２側部流路４８を設け、冷却空気ＣＡの一部を燃焼ガス中に排出している。隣接する分割体３１の間の隙間６２ａに冷却空気ＣＡを排出することは、側端部３５を対流冷却することに加えて、隙間６２ａに巻き込まれた燃焼ガスＦＧの温度を冷却空気ＣＡで希釈して燃焼ガス温度を下げる効果がある。すなわち、分割体３１の軸方向Ｄａの上流側において、冷却空気ＣＡの一部を燃焼ガスＦＧ中に排出して燃焼ガスＦＧの温度を下げることは、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の側端部３５の内表面３２ｅからの入熱を抑制し、回転方向Ｒの上流側の側端部３５の下流側領域の過熱を防止するので、第１実施形態に示す分割環の冷却構造に対する補助的手段として有効である。

本実施形態に示す態様に加えて、前述の第１実施形態及び第２実施形態並びに第１実施形態の変形例に示す態様は、本実施形態の分割環にも適用可能であり、同様の作用、効果を得ることができる。

本実施形態における分割環の冷却構造によれば、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に配置された回転方向上流側第２側部流路４８から排出される冷却空気ＣＡにより、側端部３５が対流冷却されると共に、分割環の隙間６２ａに巻き込まれた燃焼ガスＦＧが希釈され、燃焼ガス温度が低下する。従って、回転方向Ｒの上流側の側端部３５であって、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の領域の過熱を防止できる。

[第３実施形態の変形例]
図１５は、第３実施形態のガスタービンにおける分割環の回転方向上流側第２側部流路の変形例を示し、分割環の径方向Ｄｒの外側から見た部分断面図を示す。本変形例に示す分割環の冷却構造は、第２実施形態の分割環の冷却構造に対して、回転方向上流側の側端部３５に設けられた側部流路として、回転方向上流側第２側部流路４８（第５冷却流路）を追加した態様である。上述した各実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

本変形例の基本的な考え方は、第３実施形態と同様である。すなわち、ガスタービンの使用状況によっては、上述した第２実施形態に示す分割環であっても、回転方向上流側の側端部が過熱される場合があり、ガスタービンの使用状況に対応する補助的な手段として、分割環の更なる冷却強化を図ったものである。すなわち、図１５に示すように、本変形例の分割環２７の冷却構造は、第２実施形態と同様に、分割体３１の軸方向Ｄａの上流側端部４１に設けられた上流側冷却空間４２から分岐する回転方向上流側軸方向流路４５と、回転方向上流側軸方向流路４５から分岐して、回転方向Ｒの上流側に形成された側端部３５の燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側に配置された回転方向上流側第１側部流路４６と、から形成される。更に、本変形例の冷却構造は、回転方向上流側第１側部流路４６の燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置され、回転方向上流側軸方向流路４５から分岐する回転方向上流側第２側部流路４８を備える。すなわち、本変形例は、回転方向上流側軸方向流路４５の上流側端が、上流側端部４１に配置された上流側冷却空間４２に接続しているので、回転方向上流側軸方向流路４５の上流側端の位置が、第３実施形態に示す位置（開口３７ａ）より軸方向Ｄａの上流側に更に寄っている。

本変形例においても、本変形例に示す態様に加えて、前述の第１実施形態及び第２実施形態並びに第１実施形態の変形例に示す態様が、本実施形態の分割環にも適用可能であり、同様の作用、効果を得ることができる。

本変形例における分割環の冷却構造によれば、第３実施形態と同様に、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に配置された回転方向上流側第２側部流路４８から排出される冷却空気ＣＡにより、側端部３５を対流冷却すると共に、分割環の隙間６２ａに巻き込まれた燃焼ガスＦＧが希釈され、燃焼ガス温度が低下するので、回転方向Ｒの上流側の側端部３５であって、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側の領域の過熱を防止できる。

１０ ガスタービン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１４ ロータ
１５ 発電機
２１ 燃焼ガス流路
２２ 静翼
２５ 動翼
２７ 分割環
２８ 遮熱環
２９ 車室
３１ 分割体
３２ 本体
３２ｃ、３２ｄ 内壁面
３３ フック（支持部材）
３４ 衝突板（多孔板）
３５，３６ 側端部
３７ メイン冷却空間（メインキャビティ）
３８ 小孔
３９ 受入空間
４０ 供給孔
４１ 上流側端部
４２ 上流側冷却空間（上流側キャビティ）
４３ 上流側流路
４４ 軸方向流路（第１冷却流路）
４５ 回転方向上流側軸方向流路（第２冷却流路）
４６ 回転方向上流側第１側部流路（第３冷却流路）
４７ 下流側端部
４８ 回転方向上流側第２側部流路（第５冷却流路）
５１ 下流側冷却空間（下流側キャビティ）
５２ 下流側連結流路
５３ 回転方向下流側側部流路（第４冷却流路）
６１ シール部材
Ａ 空気
ＡＣ 圧縮空気
ＣＡ 冷却空気
ＦＬ 燃料
ＦＧ 燃焼ガス

Claims (13)

1. 複数の分割体が周方向に沿って環状に配設されて構成されるガスタービンの分割環であって、
   前記分割体における前記分割環の径方向の外側に設けられ、前記分割体の外表面側の凹部に衝突板が固定されることで区画され、外部から冷却空気を受入れるメインキャビティと、
   前記分割体におけるロータの軸方向に沿うと共に周方向に並列されて一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通すると共に他端が前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側に開口する複数の第１冷却流路と、
   前記分割体における前記ロータの回転方向の上流側の前記第１冷却流路に隣接し、前記分割体の径方向の内側の内表面に接近して配置されて前記ロータの軸方向に沿うと共に、一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流端に形成された開口に連通し、前記開口の位置から燃焼ガスの流れ方向の下流側に延伸して、他端が前記分割体の軸方向の下流側端部まで延在する第２冷却流路と、
   前記ロータの回転方向の上流側の側端部の一部であって、前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の全長の中間位置から、前記分割体の燃焼ガスの流れ方向の下流端までの所定の領域に前記分割環の周方向に沿って設けられて一端が前記第２冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部に開口する複数の第３冷却流路と、
   を備え、
   前記中間位置は、前記メインキャビティの前記上流端に形成された前記開口の位置より燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置される、
   ことを特徴とする分割環。
2. 前記分割体は、前記メインキャビティより燃焼ガスの流れ方向の上流側に上流側キャビティが設けられ、前記メインキャビティと前記上流側キャビティが上流側流路により連通し、前記上流側キャビティに前記第１冷却流路及び前記第２冷却流路が連通することを特徴とする請求項１に記載の分割環。
3. 前記第２冷却流路は、他端が閉塞されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分割環。
4. 前記第２冷却流路は、他端が前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側に開口すると共に、絞り部が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分割環。
5. 前記第１冷却流路は、前記分割体における前記分割環の周方向に複数並列され、複数の前記第１冷却流路のうちの前記ロータの回転方向の上流側に設けられた流路は、前記ロータの回転方向の下流側に設けられた流路より、開口密度が大きく設定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の分割環。
6. 前記分割体における前記分割環の周方向に沿って一端が前記第１冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の下流側に開口する複数の第４冷却流路が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の分割環。
7. 前記複数の第３冷却流路は、前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流端から上流側に向けて前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の全長の５０％から２５％の位置から、燃焼ガスの流れ方向の下流端までの領域に設けられることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の分割環。
8. 前記第３冷却流路は、前記メインキャビティが形成された領域より燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の分割環。
9. 前記分割体は、本体の軸方向上流端部及び下流端部から径方向外側に延在し、前記分割体を車室に支持する複数の支持部材を備え、前記第３冷却流路は、軸方向下流側に配置された前記支持部材の内壁面より燃焼ガスの流れ方向の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の分割環。
10. 前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部であって、前記第３冷却流路の燃焼ガスの流れ方向の上流側に配置され、一端が前記第２冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部に開口する第５冷却流路を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の分割環。
11. 前記第５冷却流路の開口密度が、前記第３冷却流路の開口密度より小さく設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の分割環。
12. 空気を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機が圧縮した圧縮空気と燃料を混合して燃焼する燃焼器と、
    前記燃焼器が生成した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、
    前記タービンにおける動翼の外周側に配置される請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の分割環と、
    を備えることを特徴とするガスタービン。
13. 複数の分割体が周方向に沿って環状に配設されて構成されるガスタービンの分割環であって、
    前記分割体における前記分割環の径方向の外側に設けられて外部から冷却空気を受入れるメインキャビティと、
    前記分割体におけるロータの軸方向に沿うと共に周方向に並列されて一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流側に連通すると共に他端が前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の下流側に開口する複数の第１冷却流路と、
    前記分割体における前記ロータの回転方向の上流側の前記第１冷却流路に隣接し、前記分割体の径方向の内側の内表面に接近して配置されて前記ロータの軸方向に沿うと共に、一端が前記メインキャビティにおける燃焼ガスの流れ方向の上流端に形成された開口に連通し、前記開口の位置から燃焼ガスの流れ方向の下流側に延伸して、他端が前記分割体の軸方向の下流側端部まで延在する第２冷却流路と、
    前記ロータの回転方向の上流側の側端部の一部であって、前記分割体における燃焼ガスの流れ方向の全長の中間位置から、前記分割体の燃焼ガスの流れ方向の下流端までの所定の領域に前記分割環の周方向に沿って設けられて、一端が前記第２冷却流路に連通すると共に他端が前記ロータの回転方向の上流側の前記側端部に開口する複数の第３冷却流路と、
    前記第２冷却流路の前記開口の位置から燃焼ガスの流れ方向の前記中間位置までの間に配置された第５冷却流路と、
    を備え、
    前記第５冷却流路の開口密度は、前記第３冷却流路の開口密度より小さくなることを特徴とする分割環。

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