JPH08277725A - ガスタービン - Google Patents
ガスタービンInfo
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- JPH08277725A JPH08277725A JP8102895A JP8102895A JPH08277725A JP H08277725 A JPH08277725 A JP H08277725A JP 8102895 A JP8102895 A JP 8102895A JP 8102895 A JP8102895 A JP 8102895A JP H08277725 A JPH08277725 A JP H08277725A
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- steam
- gas turbine
- rotor
- recovery
- cooling
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、好適な蒸気供給、回収系統を有する
蒸気冷却式ガスタービンを提供する。 【構成】ロータからの蒸気の回収口を供給口の内側に配
置し、最終段ディスクとスタブシャフト間のキャビティ
及びディスクとディスクの接合部に蒸気供給流路を構成
する一方、初段ディスクと２段ディスクの間に回収経路
を構成することによって、動翼を冷却した後の蒸気をロ
ータ中心部の回収流路を経て回収する。またタービンロ
ータと圧縮機ロータを連結しているディスタントピース
に蒸気流路を形成し、タービンロータから圧縮機ロータ
の外周部に蒸気を供給する。 【効果】ディスク接合部を低温に保持することによって
高速回転体としての信頼性が確保され、同部の遠心応力
が緩和される。
蒸気冷却式ガスタービンを提供する。 【構成】ロータからの蒸気の回収口を供給口の内側に配
置し、最終段ディスクとスタブシャフト間のキャビティ
及びディスクとディスクの接合部に蒸気供給流路を構成
する一方、初段ディスクと２段ディスクの間に回収経路
を構成することによって、動翼を冷却した後の蒸気をロ
ータ中心部の回収流路を経て回収する。またタービンロ
ータと圧縮機ロータを連結しているディスタントピース
に蒸気流路を形成し、タービンロータから圧縮機ロータ
の外周部に蒸気を供給する。 【効果】ディスク接合部を低温に保持することによって
高速回転体としての信頼性が確保され、同部の遠心応力
が緩和される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気を用いて動翼を冷
却する蒸気冷却式を採用したガスタービンに係り、特
に、動翼を冷却した後の蒸気を回収したガスタービンに
関する。
却する蒸気冷却式を採用したガスタービンに係り、特
に、動翼を冷却した後の蒸気を回収したガスタービンに
関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気冷却式ガスタービンとしては、例え
ば、文献エイ・エス・エム・イー／アイ・イー・イー・
イー パワー ゼネレーション コンファレンス（Jt.A
SME／IEEE Power Generation Conference）の論文集８
７−ＪＰＧＣ−ＧＴ−１(1987)に記載されているよう
に、冷却に供した蒸気を回収してプラントに戻すものが
ある。
ば、文献エイ・エス・エム・イー／アイ・イー・イー・
イー パワー ゼネレーション コンファレンス（Jt.A
SME／IEEE Power Generation Conference）の論文集８
７−ＪＰＧＣ−ＧＴ−１(1987)に記載されているよう
に、冷却に供した蒸気を回収してプラントに戻すものが
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、実際のプラントとして蒸気冷却式ガスタービンを採
用する際の蒸気の供給及び回収に関して、具体的に開示
されているとは言えない。
は、実際のプラントとして蒸気冷却式ガスタービンを採
用する際の蒸気の供給及び回収に関して、具体的に開示
されているとは言えない。
【０００４】そこで、本発明は蒸気冷却式ガスタービン
に用いる蒸気の供給又は回収の具体的な構成を明確にす
ることを目的とする。又、更に、プラントの効率を向上
させたガスタービンを提供することを目的とする。
に用いる蒸気の供給又は回収の具体的な構成を明確にす
ることを目的とする。又、更に、プラントの効率を向上
させたガスタービンを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のガスタービン
は、蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有するもの
である。
は、蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有するもの
である。
【０００６】本発明におけるガスタービンは、空気（大
気）を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された空気
と燃料とを燃やし、高温の燃焼ガスを生成する燃焼器
と、この燃焼器からの燃焼ガスによって動翼するタービ
ンと、を有し、この他、タービンに蒸気を供給する系統
等を具備する。
気）を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された空気
と燃料とを燃やし、高温の燃焼ガスを生成する燃焼器
と、この燃焼器からの燃焼ガスによって動翼するタービ
ンと、を有し、この他、タービンに蒸気を供給する系統
等を具備する。
【０００７】燃焼器では、１４００℃級以上、例えば、
１３５０乃至１６５０℃の燃焼ガスが生成され、この温
度が高いほど出力を大きくすることが出来る。また、タ
ービンは、静翼と動翼とを組み合わせた段落を３又は４
段有する。
１３５０乃至１６５０℃の燃焼ガスが生成され、この温
度が高いほど出力を大きくすることが出来る。また、タ
ービンは、静翼と動翼とを組み合わせた段落を３又は４
段有する。
【０００８】本発明の冷却系統は、動翼に蒸気を供給す
る供給系統と動翼から蒸気を回収する回収系統とを具備
するとともに、回収系統の回収流路を供給系統の供給流
路より内側に形成したことを特徴とする。ここで蒸気と
は、具体的に、蒸気発生装置、例えば廃熱回収ボイラ等
によって生成させたものであり、その成分的にはH2Oを
主成分とした、所謂水蒸気である。
る供給系統と動翼から蒸気を回収する回収系統とを具備
するとともに、回収系統の回収流路を供給系統の供給流
路より内側に形成したことを特徴とする。ここで蒸気と
は、具体的に、蒸気発生装置、例えば廃熱回収ボイラ等
によって生成させたものであり、その成分的にはH2Oを
主成分とした、所謂水蒸気である。
【０００９】本発明にいう蒸気の供給系統は、蒸気発生
装置からタービンの動翼まで蒸気を供給する系統をい
い、この系統の一部に供給流路を有する。ここで供給流
路は、タービンのロータ内に形成される。また、回収系
統は、タービンの動翼から蒸気を回収して再利用する装
置、例えば、廃熱回収ボイラや復水器等までの系統をい
い、この系統の一部に回収流路を有する。ここで回収流
路は、タービンのロータの中心方向に形成される。ま
た、供給系統又は回収系統を、それぞれ動翼からタービ
ンのロータ軸端までと考えてもよい。
装置からタービンの動翼まで蒸気を供給する系統をい
い、この系統の一部に供給流路を有する。ここで供給流
路は、タービンのロータ内に形成される。また、回収系
統は、タービンの動翼から蒸気を回収して再利用する装
置、例えば、廃熱回収ボイラや復水器等までの系統をい
い、この系統の一部に回収流路を有する。ここで回収流
路は、タービンのロータの中心方向に形成される。ま
た、供給系統又は回収系統を、それぞれ動翼からタービ
ンのロータ軸端までと考えてもよい。
【００１０】また、本発明の冷却系統は、動翼に蒸気を
供給しロータ軸端に形成される供給口と、動翼から蒸気
を回収しロータ軸端に形成される回収口とを有し、前記
回収口は前記供給口よりロータ軸中心側に形成されるこ
とを特徴とする。
供給しロータ軸端に形成される供給口と、動翼から蒸気
を回収しロータ軸端に形成される回収口とを有し、前記
回収口は前記供給口よりロータ軸中心側に形成されるこ
とを特徴とする。
【００１１】このように、回収される蒸気を供給される
蒸気よりロータの中心軸側を通すことにより、ロータ等
における熱応力を緩和し、安定したタービン運転が可能
となる。
蒸気よりロータの中心軸側を通すことにより、ロータ等
における熱応力を緩和し、安定したタービン運転が可能
となる。
【００１２】更に、供給流路は、ロータの最終段ディス
クとスタブシャフトとの間に形成されたキャビティ、及
びディスクとディスクとが接合している部分に形成され
ることが好ましい。また、一つの回収流路は初段及び２
段のディスクの間に形成されることが好ましく、初段動
翼と２段動翼とに供給された蒸気を回収するキャビティ
を利用することが好ましい。
クとスタブシャフトとの間に形成されたキャビティ、及
びディスクとディスクとが接合している部分に形成され
ることが好ましい。また、一つの回収流路は初段及び２
段のディスクの間に形成されることが好ましく、初段動
翼と２段動翼とに供給された蒸気を回収するキャビティ
を利用することが好ましい。
【００１３】一方、本発明は、蒸気を用いて、圧縮機ロ
ータを冷却することを特徴とする。この蒸気は、タービ
ンロータと圧縮機ロータとを連結するディスタントピー
スに形成された蒸気流路を介して供給され、前記ディス
タントピースより軸中心側に形成される蒸気流路を介し
て回収される。圧縮機のロータをも蒸気を用いて冷却す
ることにより、蒸気の有効利用を図ることが可能とな
る。
ータを冷却することを特徴とする。この蒸気は、タービ
ンロータと圧縮機ロータとを連結するディスタントピー
スに形成された蒸気流路を介して供給され、前記ディス
タントピースより軸中心側に形成される蒸気流路を介し
て回収される。圧縮機のロータをも蒸気を用いて冷却す
ることにより、蒸気の有効利用を図ることが可能とな
る。
【００１４】また、冷却した蒸気を回収する際、回収蒸
気をロータのディスクとディスクとの間に形成されるス
ペーサ部をとおし、ディスクとディスクとの間に形成さ
れるキャビティの内部に、蒸気を回収する蒸気流路を形
成することが好ましい。この部分を通し蒸気を回収する
ことによりロータ内のスペースを有効に利用することが
できる。
気をロータのディスクとディスクとの間に形成されるス
ペーサ部をとおし、ディスクとディスクとの間に形成さ
れるキャビティの内部に、蒸気を回収する蒸気流路を形
成することが好ましい。この部分を通し蒸気を回収する
ことによりロータ内のスペースを有効に利用することが
できる。
【００１５】さらに、スペーサ部は、回収される蒸気を
前記蒸気流路に導く突出部分を有することが好ましい。
これにより、より効率良く蒸気を回収することが出来
る。また、合わせて、供給流路を流れる蒸気の一部を用
いて、前記ディスクの側面を冷却することによって、熱
応力の緩和が図れる。
前記蒸気流路に導く突出部分を有することが好ましい。
これにより、より効率良く蒸気を回収することが出来
る。また、合わせて、供給流路を流れる蒸気の一部を用
いて、前記ディスクの側面を冷却することによって、熱
応力の緩和が図れる。
【００１６】一方、更に、本発明のガスタービンは、蒸
気を用いて動翼を冷却し、その蒸気を回収する、所謂、
クローズド蒸気冷却システムを採用したものである。そ
して、動翼と静翼との段落構造を３又は４段のものであ
って、タービンに導入される燃焼ガス温度が１４００℃
以上級出力が４００ＭＷ以上のものに限定して考えた場
合、供給口及び回収口のそれぞれにおける温度で、動翼
に供給する蒸気の温度を２５０℃以下、例えば２５０〜
１８０℃とし、動翼から回収する蒸気の温度を４５０℃
以下例えば４５０〜３８０℃とすることによって、蒸気
冷却システムを達成出来る。また、これらの温度を変え
て、運用することも可能であって、前者を３００〜２３
０℃、後者を５００〜４３０℃とする場合もある。つま
り、タービンにおける熱負荷及び動翼の材料許容温度等
を考慮することにより決定される。また、蒸気の流量及
びロータの材料許容温度を考慮することにより決定され
る。
気を用いて動翼を冷却し、その蒸気を回収する、所謂、
クローズド蒸気冷却システムを採用したものである。そ
して、動翼と静翼との段落構造を３又は４段のものであ
って、タービンに導入される燃焼ガス温度が１４００℃
以上級出力が４００ＭＷ以上のものに限定して考えた場
合、供給口及び回収口のそれぞれにおける温度で、動翼
に供給する蒸気の温度を２５０℃以下、例えば２５０〜
１８０℃とし、動翼から回収する蒸気の温度を４５０℃
以下例えば４５０〜３８０℃とすることによって、蒸気
冷却システムを達成出来る。また、これらの温度を変え
て、運用することも可能であって、前者を３００〜２３
０℃、後者を５００〜４３０℃とする場合もある。つま
り、タービンにおける熱負荷及び動翼の材料許容温度等
を考慮することにより決定される。また、蒸気の流量及
びロータの材料許容温度を考慮することにより決定され
る。
【００１７】このような構成をとることにより、オープ
ン冷却システムを採用したガスタービンより効率で５乃
至６％、出力で１３乃至１６％の向上を図ることが出来
る。また、従来のクローズド冷却システムよりも更に、
効率で０.８乃至１.２％、出力で２乃至３％の向上を図
ることが出来る。
ン冷却システムを採用したガスタービンより効率で５乃
至６％、出力で１３乃至１６％の向上を図ることが出来
る。また、従来のクローズド冷却システムよりも更に、
効率で０.８乃至１.２％、出力で２乃至３％の向上を図
ることが出来る。
【００１８】つまり、動翼の冷却に供した蒸気を回収す
るには、動翼を支持しているロータの内部に供給と回収
との２系統の蒸気経路を構成することが好ましく、作動
ガス温度が１４００℃を越えるガスタービンでは、供給
蒸気と回収蒸気との温度差が２００度以上にもなるた
め、２系統の流れが交差しないこと、高速回転体である
こと等を、十分考慮して回収蒸気によるロータの温度上
昇を耐熱温度以下に抑えること、温度差に起因して発生
する熱応力を許容応力以下に抑えることが重要である。
るには、動翼を支持しているロータの内部に供給と回収
との２系統の蒸気経路を構成することが好ましく、作動
ガス温度が１４００℃を越えるガスタービンでは、供給
蒸気と回収蒸気との温度差が２００度以上にもなるた
め、２系統の流れが交差しないこと、高速回転体である
こと等を、十分考慮して回収蒸気によるロータの温度上
昇を耐熱温度以下に抑えること、温度差に起因して発生
する熱応力を許容応力以下に抑えることが重要である。
【００１９】また、ガスタービンの比出力（単位燃料当
たりの出力）を高めるためには圧縮機の圧縮比を大きく
する必要があるが、圧縮比を大きくすると圧縮された吐
出空気の温度が上昇するために圧縮機ロータの外周部が
加熱され、許容温度を越えるため、本発明のように冷却
が必要になる。圧縮機ロータとタービンロータとは連結
されて一体に回転するため、タービンロータと圧縮機ロ
ータとは蒸気系統を共用して冷却できる。
たりの出力）を高めるためには圧縮機の圧縮比を大きく
する必要があるが、圧縮比を大きくすると圧縮された吐
出空気の温度が上昇するために圧縮機ロータの外周部が
加熱され、許容温度を越えるため、本発明のように冷却
が必要になる。圧縮機ロータとタービンロータとは連結
されて一体に回転するため、タービンロータと圧縮機ロ
ータとは蒸気系統を共用して冷却できる。
【００２０】本発明は、ロータ内に高速回転体として支
障の少ない蒸気供給或いは回収経路を構成することによ
り、効率向上に好適な蒸気冷気式ガスタービンを提供す
ることができる。
障の少ない蒸気供給或いは回収経路を構成することによ
り、効率向上に好適な蒸気冷気式ガスタービンを提供す
ることができる。
【００２１】更に、本発明のガスタービンと蒸気タービ
ンとを複合したコンバインド発電プラントでは、ガスタ
ービン排気ガスの排熱を利用して蒸気タービン用の蒸気
を発生しており、ガスタービンの作動ガスの温度を高く
することによって、タービン単体の熱効率のみならずプ
ラント全体の発電効率を向上させることが出来る。
ンとを複合したコンバインド発電プラントでは、ガスタ
ービン排気ガスの排熱を利用して蒸気タービン用の蒸気
を発生しており、ガスタービンの作動ガスの温度を高く
することによって、タービン単体の熱効率のみならずプ
ラント全体の発電効率を向上させることが出来る。
【００２２】このため、作動ガスの温度は翼の耐熱温度
を大幅に越えているが、本発明によって耐熱温度内に納
めることが出来る。
を大幅に越えているが、本発明によって耐熱温度内に納
めることが出来る。
【００２３】冷媒として蒸気を用いているため、圧縮空
気を使用する場合に比較して、作動ガス温度が高くなる
に連れて冷媒としての空気流量が増大するための余分な
圧縮動力を消費する必要が無くなる。しかも、冷却に供
した温度の低い空気が作動ガスの流路（以下、ガスパ
ス）に放出されないために、希釈されて作動ガスの温度
が下がることが無く、タービンの出力が低下するという
問題も無い。従って、蒸気を冷却に使用することによっ
て、燃焼用の圧縮ガスを冷媒とするガスタービン比較し
て、効率向上を図ることが出来る。
気を使用する場合に比較して、作動ガス温度が高くなる
に連れて冷媒としての空気流量が増大するための余分な
圧縮動力を消費する必要が無くなる。しかも、冷却に供
した温度の低い空気が作動ガスの流路（以下、ガスパ
ス）に放出されないために、希釈されて作動ガスの温度
が下がることが無く、タービンの出力が低下するという
問題も無い。従って、蒸気を冷却に使用することによっ
て、燃焼用の圧縮ガスを冷媒とするガスタービン比較し
て、効率向上を図ることが出来る。
【００２４】本発明のコンバインドサイクル発電プラン
トでは、他の系統から導入する蒸気を冷媒に用いる蒸気
冷却式のガスタービンを提案している。
トでは、他の系統から導入する蒸気を冷媒に用いる蒸気
冷却式のガスタービンを提案している。
【００２５】蒸気は、冷却流路に水分中の不純物が堆積
するのを避けるために排熱を利用して生成された過熱蒸
気が使用されることが好ましく、粘性係数やプラント数
等の影響で空気に比べて熱伝達率が大きく（約１.５倍
）、また比熱が大きいために熱が負荷されたときの温
度上昇が少ない（空気の２分の１以下）等の利点があ
る。
するのを避けるために排熱を利用して生成された過熱蒸
気が使用されることが好ましく、粘性係数やプラント数
等の影響で空気に比べて熱伝達率が大きく（約１.５倍
）、また比熱が大きいために熱が負荷されたときの温
度上昇が少ない（空気の２分の１以下）等の利点があ
る。
【００２６】尚、蒸気冷却式においても、プラント全体
の効率を高める上から冷却に供する蒸気の流量は少ない
ほど良く、また冷却後の蒸気を作動ガス中に放出するの
ではなく、蒸気を回収して、作動ガスに影響を与えず、
効率向上を図る。
の効率を高める上から冷却に供する蒸気の流量は少ない
ほど良く、また冷却後の蒸気を作動ガス中に放出するの
ではなく、蒸気を回収して、作動ガスに影響を与えず、
効率向上を図る。
【００２７】
【作用】上記したように、蒸気を用いて動翼を冷却する
冷却系統を有するガスタービンにおいて、前記動翼に蒸
気を供給する供給系統と冷却後の蒸気を回収する回収系
統とを前記ガスタービンのロータ内に具備し、前記回収
系統の回収流路を前記供給系統の供給流路より内側に形
成することにより、高温の回収蒸気は低温の供給蒸気よ
りも内側を流れるようになるため、熱膨張によりロータ
中心部の遠心応力が緩和される。
冷却系統を有するガスタービンにおいて、前記動翼に蒸
気を供給する供給系統と冷却後の蒸気を回収する回収系
統とを前記ガスタービンのロータ内に具備し、前記回収
系統の回収流路を前記供給系統の供給流路より内側に形
成することにより、高温の回収蒸気は低温の供給蒸気よ
りも内側を流れるようになるため、熱膨張によりロータ
中心部の遠心応力が緩和される。
【００２８】また、ロータの軸端に供給口と回収口を設
け、前記回収口を前記供給口よりロータの軸中心側に形
成することによって、前述した高温の回収蒸気の流れを
より円滑に形成し易い利点が得られる。
け、前記回収口を前記供給口よりロータの軸中心側に形
成することによって、前述した高温の回収蒸気の流れを
より円滑に形成し易い利点が得られる。
【００２９】更に、蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系
統を有するガスタービンにおいて、前記ガスタービンの
ロータの最終段ディスクとスタブシャフトとの間にキャ
ビティを形成するとともに、ディスクとディスクとが接
合している部分に供給流路を形成して蒸気を供給するこ
とにより、前記接合部の温度が供給蒸気によって回収蒸
気より低い温度に保持され、同部の熱歪みが減少する。
統を有するガスタービンにおいて、前記ガスタービンの
ロータの最終段ディスクとスタブシャフトとの間にキャ
ビティを形成するとともに、ディスクとディスクとが接
合している部分に供給流路を形成して蒸気を供給するこ
とにより、前記接合部の温度が供給蒸気によって回収蒸
気より低い温度に保持され、同部の熱歪みが減少する。
【００３０】更に、ガスタービンのロータのディスクと
ディスクとが接合している部分に供給流路を形成して蒸
気を供給し、初段及び２段のディスクの間に形成したキ
ャビティを介して蒸気を回収することにより、高温の蒸
気によるディスクの温度上昇及び熱応力の発生を極力軽
減して回収できる。
ディスクとが接合している部分に供給流路を形成して蒸
気を供給し、初段及び２段のディスクの間に形成したキ
ャビティを介して蒸気を回収することにより、高温の蒸
気によるディスクの温度上昇及び熱応力の発生を極力軽
減して回収できる。
【００３１】更に、蒸気を用いて圧縮機ロータを冷却す
るように設備し、該設備を、タービンロータと圧縮機ロ
ータとを連結するディスタントピースに形成された蒸気
流路を介して蒸気を供給し、前記ディスタントピースよ
り軸中心側に形成される蒸気流路を介して蒸気を回収す
るように構成することにより、タービンロータと蒸気流
路を共用して圧縮機ロータを冷却できる。
るように設備し、該設備を、タービンロータと圧縮機ロ
ータとを連結するディスタントピースに形成された蒸気
流路を介して蒸気を供給し、前記ディスタントピースよ
り軸中心側に形成される蒸気流路を介して蒸気を回収す
るように構成することにより、タービンロータと蒸気流
路を共用して圧縮機ロータを冷却できる。
【００３２】更に、蒸気を用いて動翼を冷却するガスタ
ービンにおいて、前記ガスタービンのロータのディスク
とディスクとの間に蒸気を回収する蒸気流路を有するス
ペーサを介在させ、前記スペーサが前記ディスクとディ
スクとの間に形成されるキャビティの内部に形成するこ
とによって、ディスク接合部が回収蒸気に直接曝される
のを防止できるほか、前記スペーサに回収される蒸気を
前記蒸気流路に導く突出部分を形成することによって、
ディスク外周部側面の回収蒸気の流れが反らされて伝熱
が弱まり、ディスクの熱応力が低減する。
ービンにおいて、前記ガスタービンのロータのディスク
とディスクとの間に蒸気を回収する蒸気流路を有するス
ペーサを介在させ、前記スペーサが前記ディスクとディ
スクとの間に形成されるキャビティの内部に形成するこ
とによって、ディスク接合部が回収蒸気に直接曝される
のを防止できるほか、前記スペーサに回収される蒸気を
前記蒸気流路に導く突出部分を形成することによって、
ディスク外周部側面の回収蒸気の流れが反らされて伝熱
が弱まり、ディスクの熱応力が低減する。
【００３３】更に、前記ガスタービンにおいて、前記デ
ィスクとディスクとが接合している部分に蒸気流路を形
成し、前記蒸気流路の蒸気の一部を用いて前記ディスク
の側面を冷却することにより、ディスクの側面が流出し
た低温の蒸気によって効果的に冷却されるために温度上
昇及び熱応力がより一層効果的に低減される。
ィスクとディスクとが接合している部分に蒸気流路を形
成し、前記蒸気流路の蒸気の一部を用いて前記ディスク
の側面を冷却することにより、ディスクの側面が流出し
た低温の蒸気によって効果的に冷却されるために温度上
昇及び熱応力がより一層効果的に低減される。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２を用
いて詳しく説明する。
いて詳しく説明する。
【００３５】図１は空気圧縮型の３段タービンの場合を
例にガスタービン上半部の断面構造を示しており、ケー
シング８０，圧縮機ロータ２と外周部の翼列からなる圧
縮機、燃焼器８４，静翼８１〜８３及び動翼５１〜５３
を交互に配置して形成されたガスパス８５，タービンロ
ータ１等によって構成されている。
例にガスタービン上半部の断面構造を示しており、ケー
シング８０，圧縮機ロータ２と外周部の翼列からなる圧
縮機、燃焼器８４，静翼８１〜８３及び動翼５１〜５３
を交互に配置して形成されたガスパス８５，タービンロ
ータ１等によって構成されている。
【００３６】タービンロータ１は３個のディスク１１，
１２，１３及びスタブシャフト４からなり、接合部１４
で高速回転体として密着接合されている。各ディスクの
外周には動翼５１〜５３が植設されているほか、ディス
タントピース３を介して圧縮機ロータ２と連結されてお
り、軸受４０によって回転支持されている。
１２，１３及びスタブシャフト４からなり、接合部１４
で高速回転体として密着接合されている。各ディスクの
外周には動翼５１〜５３が植設されているほか、ディス
タントピース３を介して圧縮機ロータ２と連結されてお
り、軸受４０によって回転支持されている。
【００３７】かかる構成において、圧縮機で圧縮された
空気を用いて燃焼器８４で生成された高温，高圧の作動
ガスが、ガスパス８５を膨張しながら流れることによっ
てタービンロータが回転され、動力が発生される。
空気を用いて燃焼器８４で生成された高温，高圧の作動
ガスが、ガスパス８５を膨張しながら流れることによっ
てタービンロータが回転され、動力が発生される。
【００３８】たとえば燃焼器出口の作動ガスの圧力を２
２〜２５ata 、温度１５００℃にすると、ロータ外径が
２.５ｍ 程度のガスタービンでも４００ＭＷ以上の動力
が発生するが、動翼入口のガス相対全温は初段が約１２
５０〜１３００℃、２段が約９５０〜１０００℃で翼の
許容温度（通常の翼材料で８５０〜９００℃）を遥るや
かに越え、熱負荷はそれぞれ出力の約１.５％（約6000k
W）及び１.２％（5000kW）にもなる。
２〜２５ata 、温度１５００℃にすると、ロータ外径が
２.５ｍ 程度のガスタービンでも４００ＭＷ以上の動力
が発生するが、動翼入口のガス相対全温は初段が約１２
５０〜１３００℃、２段が約９５０〜１０００℃で翼の
許容温度（通常の翼材料で８５０〜９００℃）を遥るや
かに越え、熱負荷はそれぞれ出力の約１.５％（約6000k
W）及び１.２％（5000kW）にもなる。
【００３９】また作動ガスの圧力を２２〜２５ata にす
るためには、圧縮比を２２以上にする必要があり、この
場合の圧縮機の吐出温度は約５００℃となり、通常のロ
ータ材（許容温度４５０℃）を使用する場合には圧縮機
ロータ２の外周部を冷却する必要がある。
るためには、圧縮比を２２以上にする必要があり、この
場合の圧縮機の吐出温度は約５００℃となり、通常のロ
ータ材（許容温度４５０℃）を使用する場合には圧縮機
ロータ２の外周部を冷却する必要がある。
【００４０】そこで、初段及び２段の動翼と圧縮機ロー
タの外周部を蒸気によって冷却するために、タービンロ
ータ１のディスク接合部１４には軸方向に蒸気を供給す
る複数の供給流路７４が３個のディスクを貫通するよう
形成されており、ロータの中心部には回収流路７２が形
成されている。
タの外周部を蒸気によって冷却するために、タービンロ
ータ１のディスク接合部１４には軸方向に蒸気を供給す
る複数の供給流路７４が３個のディスクを貫通するよう
形成されており、ロータの中心部には回収流路７２が形
成されている。
【００４１】また、ディスタントピース３と初段ディス
ク１１，ディスク１１〜１３間、最終段ディスク１３と
スタブシャフト４との間には接合部１４より外周側にキ
ャビティ６１，６２，６３、内周側にキャビティ６４，
６５，６６，６７が形成されており、供給流路７４の一
端のスタブシャフト側にはキャビティ６７に通ずるよう
に蒸気流路７５が、他端のディスタントピース側の外径
側にはキャビティ６１を通ずるように蒸気流路７６及び
内径側には蒸気流路７７が形成されているほか、２段デ
ィスク１２と最終段ディスク１３の接合部にはキャビテ
ィ６３に連通する蒸気流路７８が形成されている。
ク１１，ディスク１１〜１３間、最終段ディスク１３と
スタブシャフト４との間には接合部１４より外周側にキ
ャビティ６１，６２，６３、内周側にキャビティ６４，
６５，６６，６７が形成されており、供給流路７４の一
端のスタブシャフト側にはキャビティ６７に通ずるよう
に蒸気流路７５が、他端のディスタントピース側の外径
側にはキャビティ６１を通ずるように蒸気流路７６及び
内径側には蒸気流路７７が形成されているほか、２段デ
ィスク１２と最終段ディスク１３の接合部にはキャビテ
ィ６３に連通する蒸気流路７８が形成されている。
【００４２】更に、初段ディスク１１及び２段ディスク
１２の外周部には動翼５１，５２の冷却流路に連通する
蒸気流路５４，５５及び５６，５７が外周から側面に開
口するように形成されており、同初段ディスクと２段デ
ィスクの間にはキャビティ６２と６５が連通するように
蒸気流路７９が形成され、前述のディスク接合部１４に
穿けた供給流路７４と連通しないように短管１５が装着
されている。
１２の外周部には動翼５１，５２の冷却流路に連通する
蒸気流路５４，５５及び５６，５７が外周から側面に開
口するように形成されており、同初段ディスクと２段デ
ィスクの間にはキャビティ６２と６５が連通するように
蒸気流路７９が形成され、前述のディスク接合部１４に
穿けた供給流路７４と連通しないように短管１５が装着
されている。
【００４３】一方、スタブシャフト４に穿けた中心孔内
には案内管４１が設置されており、フランジ４３によっ
て固着されている。同案内管４１と前記中心孔の内壁の
間には蒸気流路４４が形成され、同蒸気流路の一端は蒸
気供給口４５としてロータ外に開口されている。また前
記蒸気流路４４の内側には蒸気流路４２が形成され、そ
の一端は蒸気回収口４６として前記蒸気供給口４５より
軸中心側に開口され、他端は回収流路７２の内壁に密着
するように装着されている。
には案内管４１が設置されており、フランジ４３によっ
て固着されている。同案内管４１と前記中心孔の内壁の
間には蒸気流路４４が形成され、同蒸気流路の一端は蒸
気供給口４５としてロータ外に開口されている。また前
記蒸気流路４４の内側には蒸気流路４２が形成され、そ
の一端は蒸気回収口４６として前記蒸気供給口４５より
軸中心側に開口され、他端は回収流路７２の内壁に密着
するように装着されている。
【００４４】他方、ディスタントピース３には一端がキ
ャビティ７７に、他端が圧縮機ディスク２２外周側のキ
ャビティ２３に通ずる複数の蒸気流路３１が形成されて
おり、また中心部には蒸気流路３２が形成されている。
ャビティ７７に、他端が圧縮機ディスク２２外周側のキ
ャビティ２３に通ずる複数の蒸気流路３１が形成されて
おり、また中心部には蒸気流路３２が形成されている。
【００４５】図２は、図１のＸ−Ｘ矢視図を示してい
る。ディスク１１外周部の蒸気流路５５は動翼５１の枚
数と同数だけ穿けられており、供給流路７４及び蒸気流
路７６は、ロータ１を締結しているスタッキングボルト
１６の位相間を利用して配置されている。本図で供給流
路７４は蒸気流路７９の幅内に含まれるように配置した
が、流路断面図が充分確保できる場合には、供給流路７
４を蒸気流路７９の幅外に設けて短管１５を省いてもよ
い。
る。ディスク１１外周部の蒸気流路５５は動翼５１の枚
数と同数だけ穿けられており、供給流路７４及び蒸気流
路７６は、ロータ１を締結しているスタッキングボルト
１６の位相間を利用して配置されている。本図で供給流
路７４は蒸気流路７９の幅内に含まれるように配置した
が、流路断面図が充分確保できる場合には、供給流路７
４を蒸気流路７９の幅外に設けて短管１５を省いてもよ
い。
【００４６】以上に構成されたロータ内の蒸気流路にお
いて、スタブシャフト軸端の蒸気供給口４３からロータ
１内に供給された蒸気は、矢印９０で示すように、スタ
ブシャフト中心孔内の蒸気流路４４，キャビティ６７，
蒸気流路７５を経て供給流路７４を軸方向に流れ、この
軸流過程で３系統に分流する。
いて、スタブシャフト軸端の蒸気供給口４３からロータ
１内に供給された蒸気は、矢印９０で示すように、スタ
ブシャフト中心孔内の蒸気流路４４，キャビティ６７，
蒸気流路７５を経て供給流路７４を軸方向に流れ、この
軸流過程で３系統に分流する。
【００４７】第１の系統は２段動翼５２を冷却する蒸気
系統で、蒸気流路７８からキャビティ６３及び蒸気流路
５７を経て該動翼に供給され、冷却した後は蒸気流路５
６を経てキャビティ６２に流入する。
系統で、蒸気流路７８からキャビティ６３及び蒸気流路
５７を経て該動翼に供給され、冷却した後は蒸気流路５
６を経てキャビティ６２に流入する。
【００４８】第２の系統は初段動翼５１を冷却する蒸気
系統で、蒸気流路７６からキャビティ６１及び蒸気流路
５４を経て該動翼に供給され、冷却した後は蒸気流路５
５を経てキャビティ６２に流入し、第１系統の回収蒸気
と合流して蒸気流路７９，キャビティ６５をロータ中心
部の回収流路７２に向かって流れる。
系統で、蒸気流路７６からキャビティ６１及び蒸気流路
５４を経て該動翼に供給され、冷却した後は蒸気流路５
５を経てキャビティ６２に流入し、第１系統の回収蒸気
と合流して蒸気流路７９，キャビティ６５をロータ中心
部の回収流路７２に向かって流れる。
【００４９】第３の系統は圧縮機ロータ２の外周部を冷
却する蒸気系統で、蒸気流路７７からキャビティ６４及
びディスタントピースの蒸気流路３１を経て該圧縮機ロ
ータ外周部のキャビティ２３に供給され、同外周部を冷
却した後は圧縮機ロータディスク２１もしくは２２側面
のキャビティ２４，同ディスクの中心孔２５，ディスタ
ントピースの中心部蒸気流路３２を経てタービンロータ
中心部の回収流路７２に至り、同回収流路７２内で動翼
を冷却した後の蒸気と合流し、案内管内の蒸気流路４２
を経て回収口４６からロータ外に回収される。
却する蒸気系統で、蒸気流路７７からキャビティ６４及
びディスタントピースの蒸気流路３１を経て該圧縮機ロ
ータ外周部のキャビティ２３に供給され、同外周部を冷
却した後は圧縮機ロータディスク２１もしくは２２側面
のキャビティ２４，同ディスクの中心孔２５，ディスタ
ントピースの中心部蒸気流路３２を経てタービンロータ
中心部の回収流路７２に至り、同回収流路７２内で動翼
を冷却した後の蒸気と合流し、案内管内の蒸気流路４２
を経て回収口４６からロータ外に回収される。
【００５０】以上に説明した蒸気経路によって、先ずデ
ィスクを貫通して形成された供給流路７４には低温の供
給蒸気が流れるために、ディスク接合部１４の温度は回
収蒸気流路７９が形成された接合部分を除けばほぼ供給
蒸気の低温度に保持される。このため同接合部の熱歪み
や熱応力の発生が軽減し、高速回転体としての安定性を
持続できるほか、回転力を円滑に伝達できる。
ィスクを貫通して形成された供給流路７４には低温の供
給蒸気が流れるために、ディスク接合部１４の温度は回
収蒸気流路７９が形成された接合部分を除けばほぼ供給
蒸気の低温度に保持される。このため同接合部の熱歪み
や熱応力の発生が軽減し、高速回転体としての安定性を
持続できるほか、回転力を円滑に伝達できる。
【００５１】また、ロータ中心部の回収流路には回収蒸
気が流れるために、接合部１４より中心側のディスクの
大部分は高温の蒸気に曝され、ほぼ同温度近くに上昇す
る。前述した作動ガスの温度が１５００℃のガスタービ
ンの場合、熱負荷による蒸気の温度上昇は２００度を上
回るが、ディスクの許容温度（通常４５０℃）より温度
上昇分だけ低い温度の蒸気（２５０℃）の蒸気を供給す
れば、ロータ中心部の温度を許容温度以下に抑えること
ができる。
気が流れるために、接合部１４より中心側のディスクの
大部分は高温の蒸気に曝され、ほぼ同温度近くに上昇す
る。前述した作動ガスの温度が１５００℃のガスタービ
ンの場合、熱負荷による蒸気の温度上昇は２００度を上
回るが、ディスクの許容温度（通常４５０℃）より温度
上昇分だけ低い温度の蒸気（２５０℃）の蒸気を供給す
れば、ロータ中心部の温度を許容温度以下に抑えること
ができる。
【００５２】またディスクの中心部には遠心力による最
大の応力が発生するが、接合部１４の温度を低温に維持
して中心部だけの温度を高くすることにより、同部の熱
膨張による歪みが応力を緩和するために、ディスク中心
部の遠心応力を軽減する大きな利点がえられる。
大の応力が発生するが、接合部１４の温度を低温に維持
して中心部だけの温度を高くすることにより、同部の熱
膨張による歪みが応力を緩和するために、ディスク中心
部の遠心応力を軽減する大きな利点がえられる。
【００５３】更に、回転を支持している軸受部の軸の温
度は極力低温に保つ必要があるが、本発明ではスタブシ
ャフト４の中心孔において回収蒸気の外側に低温の供給
蒸気を流すために、蒸気の回収に基づく温度上昇を最小
限に止めることができる。
度は極力低温に保つ必要があるが、本発明ではスタブシ
ャフト４の中心孔において回収蒸気の外側に低温の供給
蒸気を流すために、蒸気の回収に基づく温度上昇を最小
限に止めることができる。
【００５４】一方ディスクの外周部側面は、いずれのデ
ィスクにおいても少なくとも片面が低温の供給蒸気によ
って冷却されているために、同ディスク外周部の平均温
度は供給蒸気と回収蒸気のほぼ中間温度（約３５０℃）
となり、温度分布を考慮しても回収温度を越えることは
無く、ディスクの温度上昇を許容温度以下に抑えること
ができる。またディスク外周の半径方向の熱膨張による
伸びを最小限にできるために、動翼先端隙間９１及びラ
ビリンスシール９２のシール隙間を小さくして、ガスタ
ービンの効率向上に寄与できる。
ィスクにおいても少なくとも片面が低温の供給蒸気によ
って冷却されているために、同ディスク外周部の平均温
度は供給蒸気と回収蒸気のほぼ中間温度（約３５０℃）
となり、温度分布を考慮しても回収温度を越えることは
無く、ディスクの温度上昇を許容温度以下に抑えること
ができる。またディスク外周の半径方向の熱膨張による
伸びを最小限にできるために、動翼先端隙間９１及びラ
ビリンスシール９２のシール隙間を小さくして、ガスタ
ービンの効率向上に寄与できる。
【００５５】更に、ディスタントピースに蒸気流路３１
及び３２を形成し第３の蒸気系統を構成することによっ
て、簡単な構造でタービンロータの蒸気系統と共用して
圧縮機ロータ外周部の冷却が可能になり、通常使用され
ている安価な材料を用いて圧縮比を高めることができ、
ひいてはガスタービンの作動ガス高温化に寄与できる。
及び３２を形成し第３の蒸気系統を構成することによっ
て、簡単な構造でタービンロータの蒸気系統と共用して
圧縮機ロータ外周部の冷却が可能になり、通常使用され
ている安価な材料を用いて圧縮比を高めることができ、
ひいてはガスタービンの作動ガス高温化に寄与できる。
【００５６】またディスタントピース３の外周部には、
隙間９３を通ってガスパス８５から高温の作動ガスが流
出するのを防止するために、シール空気９４が供給され
る。この空気は圧縮機の吐出部から抽出されるために、
ディスタントピースは圧縮機の外周部と同様に加温され
るが、第３の蒸気系統は該ディスタントピースをも一様
に冷却する効果がある。
隙間９３を通ってガスパス８５から高温の作動ガスが流
出するのを防止するために、シール空気９４が供給され
る。この空気は圧縮機の吐出部から抽出されるために、
ディスタントピースは圧縮機の外周部と同様に加温され
るが、第３の蒸気系統は該ディスタントピースをも一様
に冷却する効果がある。
【００５７】図３は、本発明による他の実施例を示して
いる。この実施例ではロータが４段タービンで構成され
ており、３段動翼までが蒸気冷却されている。
いる。この実施例ではロータが４段タービンで構成され
ており、３段動翼までが蒸気冷却されている。
【００５８】ロータ５は４個のディスク１６，１７，１
８及び１９で構成され、ディスタントピース３とスタブ
シャフト４に挾まれて接合部３５で締結されている。同
ディスク１６〜１９の外周には動翼３６，３７，３８及
び３９が植設されており、この内３６〜３８の動翼が内
部に蒸気流路を有して冷却されている。
８及び１９で構成され、ディスタントピース３とスタブ
シャフト４に挾まれて接合部３５で締結されている。同
ディスク１６〜１９の外周には動翼３６，３７，３８及
び３９が植設されており、この内３６〜３８の動翼が内
部に蒸気流路を有して冷却されている。
【００５９】この場合も接合部３５にディスクを貫通す
る蒸気供給流路３３を形成し、初段，２段及び最終段の
ディスク１６，１７，１９については前実施例と全く同
様の蒸気流路を形成する。新たに冷却が必要な動翼３８
を支持している３段ディスク１８について、ディスクの
外周部に蒸気流路２６と２７を形成し、接合部３５に短
管２０を介して蒸気流路３４を形成するとともに、該３
段ディスクと４段ディスクとの間にキャビティ２９及び
３０を形成する。
る蒸気供給流路３３を形成し、初段，２段及び最終段の
ディスク１６，１７，１９については前実施例と全く同
様の蒸気流路を形成する。新たに冷却が必要な動翼３８
を支持している３段ディスク１８について、ディスクの
外周部に蒸気流路２６と２７を形成し、接合部３５に短
管２０を介して蒸気流路３４を形成するとともに、該３
段ディスクと４段ディスクとの間にキャビティ２９及び
３０を形成する。
【００６０】上記の蒸気経路を構成することにより、ロ
ータ内には供給口４６から供給された蒸気が矢印９５に
示した経路に沿って流れ、３段動翼３８のための第４の
蒸気冷却系統として、キャビティ２８から蒸気流路２６
を経て該動翼に蒸気を供給し、蒸気流路２７，キャビテ
ィ２９，蒸気流路３４及びキャビティ３０を経てロータ
中心部に至る蒸気経路が構成され、同中心部の回収経路
で他の経路と合流して軸端の回収口４５から回収され
る。
ータ内には供給口４６から供給された蒸気が矢印９５に
示した経路に沿って流れ、３段動翼３８のための第４の
蒸気冷却系統として、キャビティ２８から蒸気流路２６
を経て該動翼に蒸気を供給し、蒸気流路２７，キャビテ
ィ２９，蒸気流路３４及びキャビティ３０を経てロータ
中心部に至る蒸気経路が構成され、同中心部の回収経路
で他の経路と合流して軸端の回収口４５から回収され
る。
【００６１】すなわち４段タービンロータにおいても、
３段タービンロータと全く同様の思想で蒸気冷却式ガス
タービンの蒸気の供給及び回収経路を構成でき、前述し
たディスク接合部の低温化による高速回転の安定性維
持、ディスク中心部の熱膨張による遠心応力緩和、ディ
スク外周部の高温蒸気回収に起因する温度上昇の軽減等
の効果が得られる。
３段タービンロータと全く同様の思想で蒸気冷却式ガス
タービンの蒸気の供給及び回収経路を構成でき、前述し
たディスク接合部の低温化による高速回転の安定性維
持、ディスク中心部の熱膨張による遠心応力緩和、ディ
スク外周部の高温蒸気回収に起因する温度上昇の軽減等
の効果が得られる。
【００６２】図４は、ディスク間の回収流路に対して更
に改良を加えた他の実施例を示している。
に改良を加えた他の実施例を示している。
【００６３】即ちガスタービンロータ６は、図１に示し
たロータの初段ディスクと２段のディスク間にスペーサ
１０を介在させて構成されており、ディスク５８と５９
間に形成したキャビティ８８，８９内に収納されてい
る。該スペーサ１０には、周方向に配列された複数の蒸
気流路４９が、ディスク及びスペーサの接合部９６を貫
通して形成された蒸気供給流路６０と連通しないように
短管７０を介して形成されており、外周部には突出部４
７及び４８が形成されている。
たロータの初段ディスクと２段のディスク間にスペーサ
１０を介在させて構成されており、ディスク５８と５９
間に形成したキャビティ８８，８９内に収納されてい
る。該スペーサ１０には、周方向に配列された複数の蒸
気流路４９が、ディスク及びスペーサの接合部９６を貫
通して形成された蒸気供給流路６０と連通しないように
短管７０を介して形成されており、外周部には突出部４
７及び４８が形成されている。
【００６４】そこで、軸端供給口４５から供給されて動
翼５１及び動翼５２を冷却した後の蒸気は、ディスク外
周の蒸気流路５５及び５６を経てキャビティ８８内に流
出し、スペーサ内の蒸気流路４９及びキャビティ８９を
経て回収口４６から回収される。
翼５１及び動翼５２を冷却した後の蒸気は、ディスク外
周の蒸気流路５５及び５６を経てキャビティ８８内に流
出し、スペーサ内の蒸気流路４９及びキャビティ８９を
経て回収口４６から回収される。
【００６５】従ってディスク接合部が高温の回収蒸気に
直接曝されなくなるために、同接合部をより一層低温且
つ均一に保持できる。また突出部４７及び４８を形成す
ることによってディスク側面の回収蒸気の流れが反らさ
れるために伝熱が抑制され、熱応力が低減される。
直接曝されなくなるために、同接合部をより一層低温且
つ均一に保持できる。また突出部４７及び４８を形成す
ることによってディスク側面の回収蒸気の流れが反らさ
れるために伝熱が抑制され、熱応力が低減される。
【００６６】更に、ディスクとスペーサの接合部には供
給流路６０とキャビティ８８を連通する蒸気流路８６，
８７を形成することにより、該蒸気流路を介して低温の
供給蒸気の一部をキャビティ８８内に流出して該キャビ
ティを形成しているディスクの側面を這うように流れる
ため、同側面のみならず外壁９７が冷却される。従って
ディスク外周部の温度上昇は更に抑制され且つ温度分布
も平滑化されるために、蒸気回収に伴う熱応力は一層低
減する。
給流路６０とキャビティ８８を連通する蒸気流路８６，
８７を形成することにより、該蒸気流路を介して低温の
供給蒸気の一部をキャビティ８８内に流出して該キャビ
ティを形成しているディスクの側面を這うように流れる
ため、同側面のみならず外壁９７が冷却される。従って
ディスク外周部の温度上昇は更に抑制され且つ温度分布
も平滑化されるために、蒸気回収に伴う熱応力は一層低
減する。
【００６７】また低温の蒸気を高温の回収蒸気を混入す
ることによって回収蒸気の温度が下がるために、混入流
量を適量に設定すれば、特に作動ガスの温度が高い場合
にディスクの温度上昇防止及び熱応力低減に有効に活用
できる。
ることによって回収蒸気の温度が下がるために、混入流
量を適量に設定すれば、特に作動ガスの温度が高い場合
にディスクの温度上昇防止及び熱応力低減に有効に活用
できる。
【００６８】なお、回転する動翼に蒸気を供給するに
は、回転半径ｒ，角速度ω，蒸気流量Ｇに対してＣｒ2
ω のポンピング動力を必要とするが、この動力は冷却
後に内径側に流れる過程でロータの回転動力として回収
される。回収される動力は蒸気流路４９の出口５０の流
出半径位置で決まり、半径が小さくなるほど回収動力は
増大する。従って、スペーサを装着することにより前記
流出半径位置を小さくするために、冷却に伴う蒸気ポン
ピング動力の低減に大きな効果がある。
は、回転半径ｒ，角速度ω，蒸気流量Ｇに対してＣｒ2
ω のポンピング動力を必要とするが、この動力は冷却
後に内径側に流れる過程でロータの回転動力として回収
される。回収される動力は蒸気流路４９の出口５０の流
出半径位置で決まり、半径が小さくなるほど回収動力は
増大する。従って、スペーサを装着することにより前記
流出半径位置を小さくするために、冷却に伴う蒸気ポン
ピング動力の低減に大きな効果がある。
【００６９】また、キャビティ内の自由渦流からディス
ク中心孔の軸流過程で流れの大きな圧力損出が発生する
ことが知られている。この圧力損出はキャビティ内の渦
の強さによって影響されるが、スペーサを装着して前記
流出半径位置を小さくすることにより渦が弱まるため、
スペーサの装着は圧力損出低減の上でも大きな効果があ
る。
ク中心孔の軸流過程で流れの大きな圧力損出が発生する
ことが知られている。この圧力損出はキャビティ内の渦
の強さによって影響されるが、スペーサを装着して前記
流出半径位置を小さくすることにより渦が弱まるため、
スペーサの装着は圧力損出低減の上でも大きな効果があ
る。
【００７０】なお、以上の実施例ではガスタービンの作
動流体を生成するのに圧縮空気を用いる場合について説
明したが、他のガスを使用しても蒸気を用いて動翼を冷
却する限りは同等の効果が得られる。
動流体を生成するのに圧縮空気を用いる場合について説
明したが、他のガスを使用しても蒸気を用いて動翼を冷
却する限りは同等の効果が得られる。
【００７１】
【発明の効果】本発明によれば、以上に説明したように
高温の蒸気回収に伴う諸問題点を解消することによって
動翼冷却後の蒸気の回収が可能となるほか、圧縮機ロー
タをも冷却でき、これによって作動ガスをより一層高温
化できるために、効率向上に好適な蒸気冷気式ガスター
ビンが得られる。
高温の蒸気回収に伴う諸問題点を解消することによって
動翼冷却後の蒸気の回収が可能となるほか、圧縮機ロー
タをも冷却でき、これによって作動ガスをより一層高温
化できるために、効率向上に好適な蒸気冷気式ガスター
ビンが得られる。
【図１】蒸気冷却式ガスタービンの上半部断面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】蒸気冷却式ガスタービンロータの他の実施例。
【図４】蒸気冷却式ガスタービンロータの他の実施例。
１，５，６…タービンロータ、２…圧縮機ロータ、１０
…スペーサ、１１，１２，１３…ディスク、１４，３
５，９６…接合部、３３，６０，７４…供給流路、３
８，５１，５２…動翼、４５…蒸気供給口、４６…蒸気
回収口、６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７…
キャビティ、３１，３２，４９…蒸気流路、４７，４８
…スペーサ突出部、７２…回収流路、７４，７９，８
６，８７…接合部蒸気流路。
…スペーサ、１１，１２，１３…ディスク、１４，３
５，９６…接合部、３３，６０，７４…供給流路、３
８，５１，５２…動翼、４５…蒸気供給口、４６…蒸気
回収口、６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７…
キャビティ、３１，３２，４９…蒸気流路、４７，４８
…スペーサ突出部、７２…回収流路、７４，７９，８
６，８７…接合部蒸気流路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安斉 俊一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 野田 雅美 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 木塚 宣明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 樋口 眞一 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (10)
- 【請求項１】蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有
するガスタービンにおいて、 前記冷却系統が、前記動翼に蒸気を供給する供給系統と
前記動翼から蒸気を回収する回収系統とを具備するとと
もに、前記回収系統の回収流路を前記供給系統の供給流
路より内側に形成したことを特徴とするガスタービン。 - 【請求項２】蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有
するガスタービンにおいて、 前記冷却系統は、前記動翼に蒸気を供給し、前記ガター
ビンのロータ軸端に形成される供給口と、前記動翼から
蒸気を回収し、前記ガスタービンのロータ軸端に形成さ
れる回収口とを有し、前記回収口は前記供給口より前記
ガスタービンのロータ軸中心側に形成されることを特徴
とするガスタービン。 - 【請求項３】蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有
するガスタービンにおいて、 前記ガスタービンのロータの最終段ディスクとスタブシ
ャフトとの間に形成されたキャビティ、及びディスクと
ディスクとが接合している部分に蒸気の供給流路を具備
することを特徴とするガスタービン。 - 【請求項４】蒸気を用いて動翼を冷却する冷却系統を有
するガスタービンにおいて、 前記冷却系統は、前記ガスタービンのロータのディスク
とディスクとが接合している部分に形成された供給流路
と、初段及び２段のディスクの間に形成され、初段動翼
と２段動翼とに供給された蒸気を回収するキャビティと
を有することを特徴とするガスタービン。 - 【請求項５】蒸気を用いて、圧縮機ロータを冷却するこ
とを特徴とするガスタービン。 - 【請求項６】請求項５記載のガスタービンにおいて、 タービンロータと前記圧縮機ロータとを連結するディス
タントピースに形成された蒸気流路を介して蒸気を供給
し、前記ディスタントピースより軸中心側に形成される
蒸気流路を介して蒸気を回収することを特徴とするガス
タービン。 - 【請求項７】蒸気を用いて動翼を冷却するガスタービン
において、 前記ガスタービンのロータのディスクとディスクとの間
のスペーサ部をとおし、前記ディスクとディスクとの間
に形成されるキャビティの内部に、前記動翼を冷却した
蒸気を回収する蒸気流路を形成したことを特徴とするガ
スタービン。 - 【請求項８】請求項７記載のガスタービンにおいて、 前記スペーサ部は、回収される蒸気を前記蒸気流路に導
く突出部分を有することを特徴とするガスタービン。 - 【請求項９】請求項８記載のガスタービンにおいて、 更に、前記ディスクとディスクとが接合している部分に
動翼に蒸気を供給する供給流路を有し、前記供給流路の
蒸気の一部を用いて、前記ディスクの側面を冷却するこ
とを特徴とするガスタービン。 - 【請求項１０】蒸気を用いて３又は４段の動翼を冷却
し、燃焼ガス温度が１４００℃以上級であって、出力４
００ＭＷ以上のガスタービンにおいて、 前記動翼に供給する蒸気の温度を２５０℃以下とし、前
記動翼から回収する蒸気の温度を４５０℃以下とするこ
とを特徴とするガスタービン。
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