JP2003506614A - ガスタービンの冷却空気流の調整装置と方法およびタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷却空気流（１）、特にガスタービンの冷却空気流（１′）を調整するための装置は、冷却空気流を保守不要な手段によって要求に則して調整するために、流路（２）を貫流する冷却空気流に、その流路を貫流する冷却空気流の流れ方向（３５）に対し直角の流れ成分（３）をもって制御流体流（３０）が導入され、その場合、冷却空気流の流量が、制御流体流の制御パラメータおよび／又は冷却空気流への制御流体流の導入幾何学形状および／又は流路の幾何学形状により調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、ガスタービンにおける冷却空気流の調整装置、調整方法および冷却
空気貫流形ガスタービンに関する。

【０００２】 ヨーロッパ特許出願公開第０７６８４４８号明細書において、ガスタービン翼
の空冷装置が公知である。その動翼はタービン円板に取り付けられている。ガス
タービンを運転するために供給される熱風により、ガスタービンの温度に敏感な
部位も加熱され、このため、その部位が損傷することがある。熱風によって駆動
されるタービン円板に取り付けられた動翼は、タービン円板から導入される冷却
空気により冷却される。冷却のため半径方向外側に導入した冷却空気は、静翼を
貫流する。その冷却空気は、特に動翼と静翼の間に存在するタービン円板側面室
の冷却のためにも使われる。

【０００３】 静翼の半径方向内側端においてタービン円板側面室に冷却空気を導入すべく、
静翼は、外部冷却空気供給路を通して供給される冷却空気を導入する注入開口を
備える。残りの冷却空気は、所謂翼前縁にある多数の小孔、所謂膜冷却孔を通し
て流出し、ガスタービン翼の外側面に冷却膜を形成する。

【０００４】 冷却空気が最大冷却に合わされて支障なしに導入される場合、供給される熱風
の温度によって決まるガスタービンの効率が、多量に導入される冷却空気によっ
て大きく低下し、ガスタービンのエネルギ消費量が大きく増大する。

【０００５】 これを防止するため、制御弁が採用される。この制御弁は、一般に通常の弁の
形をし、静翼の半径方向外側或いは冷却空気の供給経路においてもっと上流で冷
却空気通路内に設けられる。

【０００６】 これによって、弁は一方では、例えば場合によって修理や調整のために容易に
接近でき、他方ではこの弁だけで、タービン円板側面室における冷却空気の圧力
と、翼前縁にある膜冷却孔を通って流れる冷却空気の圧力とを、同時に調整でき
る。冷却空気が非常な低圧になると、翼前縁における冷却空気膜の剥離が容易に
生じ、静翼表面がもはや十分に冷却されなくなってしまう。他方で、十分な冷却
膜を形成するために冷却空気の圧力を高くすると、冷却空気流が熱風内に強い勢
いで流入し、この冷却空気の流入は、ガスタービンの出力を低下させ、大きなエ
ネルギ消費を生じさせる。

【０００７】 本発明の課題は、殆ど保守の要らない手段により、要求に則して冷却空気流を
調整する方式を提供することにある。特にガスタービンにおいて、冷却空気導入
によるタービン円板側面室の十分な自動的冷却を、運転状態に無関係に確実に保
障し、同時にガスタービンの高い効率が得られるようにする。

【０００８】 この課題は本発明に基づき、流路を貫流する冷却空気流に、その流路を貫流す
る冷却空気流の流れ方向に対し直角の流れ成分をもって制御流体流を導入し、冷
却空気流の流量を、制御流体流の制御パラメータおよび／又は冷却空気流への制
御流体流の導入形態および／又は流路の形状によって調整することを特徴とする
ガスタービンの冷却空気流の調整装置によって解決される。

【０００９】 この調整方式は、機械等の接近し難く且つ強く負荷される個所に対して良好に
適用される。この装置は、汚れや、例えば冷却空気流による攻撃的な化学作用の
ような別の環境の影響と殆ど無関係に作動する。その調整要素は全く損耗せず、
例えば電流や機械装置を利用しない非接触式調整に基づき、摩耗のない切換調整
ができる。従ってそのような調整装置は、冷却空気流の調整が制御流体流の特別
に調整された導入だけで行われるので、保守は殆ど不要になる。調整装置が休止
した際、どんな場合でも、最初に設定された基本冷却空気流が流れる。その冷却
空気流は、装置の始動前に制御流体流の機能と無関係に、冷却空気流が所望の機
能に対し十分であるように設定される。

【００１０】 制御流体流は、冷却空気流の流動挙動に、その流れを加・減速し或いは流量を
増・減すべく作用する。これは、流路内における冷却空気流の所定の周辺部ない
し中央部の流れ状態を変化させることで行われる。この場合、特に流れが層流か
ら乱流に変化することも防止しなければならない。制御流体流が、これが冷却空
気流の中に流入する際にその流れに影響を与えるために適用される流れ成分を有
することが前提となる。その流れ成分は、流路を貫流する冷却空気流の流れ方向
に対し直角に向いた主流れ方向成分である。これにより、冷却空気流の流動挙動
が予め決められたように影響される。

【００１１】 好適には、制御流体は空気である。また例えば水溶液に水を供給するように、
利用流体に、冷却空気流に比べて或る程度「中性」の組成を持つ制御流体を導入
することも考えられる。

【００１２】 制御流体は一方では、その強さや流量が調整され、これにより冷却空気流の流
量が調整される。他方、その導入形態、例えば冷却空気流に対する制御流体流の
角度や冷却空気流に対する制御流体流の注入開口が変化される。冷却空気流が貫
流する流路の幾何学形状を変更することによっても影響される。上述の調整方式
は互いに組み合わされ、その場合、特に本発明に基づく装置を機械に組み込んだ
後、制御流体流の流量や流れの強さが調整される。幾何学形状が確定している場
合、制御流体流の調整は制御流体流の制御パラメータで行われる。しかしその制
御パラメータは、その都度選択された幾何学形状に関係している。

【００１３】 冷却空気の流量は、制御流体流の圧力で調整するとよい。これに伴い、制御流
体流の非常に精確な無段調整が安価に行える。同時にこの装置は、殆ど常時制御
流体が流れ、制御流体流の供給路が保たれているので、保守は殆ど不要である。

【００１４】 制御流体流の流量を冷却空気流の流量に比べて少なすくするとよい。即ち、こ
の場合冷却流体流の物理的、化学的特性は変化せず、例えば圧力や温度の変化或
いは化学組成の変化そして冷却機能の変化が生じない。更に、制御流体流が休止
した際、冷却空気流は所定の課題を解決するのになお十分であり、従って、この
調整装置を採用するシステムが、調整装置の休止により支障を来すことはない。
冷却空気流に導入する制御流体流の量は、全体として総流量の５０％、特に１０
％以下にするとよい。制御流体流と冷却空気流とから成る合成総流量は、実際上
予め導入された冷却空気流に相当している。

【００１５】 小さな流れで大きな流れを調整する利点は、そのために必要なエネルギ量が小
さいか、制御流体流の使用量が少ないことにある。

【００１６】 或る特別な導入形態において、制御流体流は、流路を貫流する冷却空気流内に
半径方向から、即ち制御流体流は冷却空気流の中央に垂直に又は少なくとも流路
に垂直の流れ成分をもって導入される。これにより、冷却流体流の不均一な流れ
が生ずる。この結果、流れが強く渦巻き、その強さは制御流体流の制御パラメー
タに左右される。この結果、冷却空気流の流量はかなり大幅に減少する。導入形
態を最良に設定し、制御パラメータ値を最良に設定した場合、質量流量は最小と
なる。所定の導入形態において、制御流体の圧力を変化することで、冷却流体流
の流量は、標準値から最小値迄連続して調整できる。

【００１７】 異なる導入形態では、制御流体流は、流路を貫流する冷却空気流に割線方向に
導入する。即ち制御流体流は少なくとも冷却空気流れ方向に垂直な流れ成分を有
するが、流路の中心、従って円筒状流路において流路の最大直径の場所にではな
く、多少横にずらして注入する。これに伴い、円筒状流路の場合、制御流体流は
割線方向に冷却空気流に導入する。しかしこの呼び方は円筒状流路に限定されず
、別の流路形状にも利用できる。この特殊な導入様式により、流路内および貫流
する利用流体に、旋回が生ずる。この旋回は冷却空気流の流れを安定させ、その
流量を増大させる。従って、制御流体流の制御パラメータに応じ、最初に設定し
た値から最大値迄の流量が得られる。接線方向並びに半径方向への導入により得
られる流量値は、制御パラメータの他に、制御流体流の導入形態および流路の形
状によっても大きく左右される。

【００１８】 流路の利用上有利な形態は、流路がノズルとそれに後置された所定の開き角の
ディフューザとを有し、制御流体流がノズルとディフューザとの移行周辺部位に
導入される形状である。流路のこの形状により、まずノズルを通り、続いてディ
フューザを通って流れる冷却空気流を非常に精確に調整でき、その際ノズル、デ
ィフューザ間で冷却空気流に導入する制御流体流は、非常に少なくて済む。

【００１９】 制御流体流の半径方向導入方式の場合、上述のように、制御流体流はディフュ
ーザの開始部位に導入するとよい。この制御流体流の導入により、ディフューザ
に不均一な流れが生じ、ディフューザの圧力回復が減少する。強烈な制御流体流
を導入すると、流れは殆ど完全に乱れ、これに伴い、最終的に圧力回復はほぼ完
全に妨げられる。その結果、流量ないしノズルを通る質量流量は最小となる。制
御流体流が休止している場合、最初に設定した冷却空気流が、ノズルおよびディ
フューザを貫流する。

【００２０】 制御流体流を冷却空気流に接線方向に導入する場合、好適には、制御流体流を
ノズルの中央部位に導入する。これにより発生する旋回は、ディフューザの流れ
を安定させる。また圧力回復およびノズルを通る質量流量が増大する。極端な割
線方向導入と半径方向導入との中間での導入も行える。これによって、流量に影
響を与える僅かな渦流および微かな旋回が生ずる。

【００２１】 貫流されるディフューザが約１０°の開き角を有し、ノズルの入口面積とディ
フューザの出口面積との比が約１：３であると、制御流体流を半径方向に導入し
た際、ノズルとディフューザとから成る個々の絞り機構は、妨げのない流量の７
０〜１００％の範囲で調整できる。この非常に広い調整範囲は、制御流体流の圧
力を変化させることにより得られる。

【００２２】 貫流されるディフューザが約３０°の開き角を有し、ノズルの入口面積とディ
フューザの出口面積との比が約１：３である場合、僅かな圧力回復しか起らない
ディフューザが得られる。この場合、制御流体流をノズルに接線方向に導入する
と、制御流体流の圧力を調整する際に、ノズルとディフューザとから成る絞り機
構は、妨げのない冷却空気流量の約１００〜１４０％の範囲で調整できる。

【００２３】 上述の複数の装置を直列又は並列接続して設けており、各装置を冷却空気流が
貫流するなら、絞り機構の調整範囲を拡大できる。このようにして、例えば絞り
機構を直列接続した場合、半径方向導入において、妨げのない流量の７０％迄減
少した冷却空気流が、第２絞り機構を通して貫流する際に一層減少する。これに
よって、妨げのない流量の約５０％迄減少できる。制御流体流が休止した際、既
述のように、最初に設定した妨げのない冷却空気流が流れる。即ち、調整装置の
どんな障害時でも、冷却空気流が存在する。これは特に、例えば冷却機能の故障
に基づく設備の損傷を防止するため、冷却目的や或る最低基本供給量を保証せね
ばならない気体調整のために有利である。

【００２４】 好適には、制御流体流は制御気体流である。本発明に基づく装置では、高温ガ
スや攻撃性ガスをも確実に調整できる。制御気体流に関連して、例えば酸化又は
腐食作用により損傷し、これに伴い機能を失う恐れがある機械部品を利用する必
要はない。従って、有用気体流を連続的に調整できる。制御気体流が非常に少な
い場合、高温の有用気体流を調整するために、制御気体流が有用気体流と同じ温
度を有することは、必ずしも必要でない。これは、温度測定を行う必要が全くな
いので、制御気体流の発生および導入を容易にする。

【００２５】 しかし両気体流は、例えばガスタービンの調整装置に採用する場合、ガスター
ビンで圧縮された同一の気体貯蔵部から取り出せる。この両気体は、例えば圧力
および温度のような気体パラメータが同じである必要はない。

【００２６】 調整装置の上述の利点は、ガスタービンで特に良好に利用できる。タービン円
板に取り付けた動翼と、タービン円板間に固定配置した静翼と、動翼、静翼間に
位置するタービン円板側面室とを備え、静翼がその半径方向外側部位から内側部
位迄冷却空気で貫流され、タービン円板側面室に、静翼を通って流れる冷却空気
の少なくとも一部が導入されるガスタービンは、既述のように、タービン円板側
面室に流入する冷却空気に対する絞り装置の耐久性と保守不要性について、特に
厳しい要求を課せられる。また、高温の運転ガスにより強く負荷される。

【００２７】 ガスタービンに関する本発明の課題は、少なくとも１つの静翼がその半径方向
内側終端部位に、タービン円板側面室への冷却空気導入に影響を与える装置を備
えることで解決される。この種調整装置は、そこから噴出する「封じ空気」とも
呼べる冷却空気そしてそれに伴って生ずるタービン円板側面室の高温ガス通路に
比べての「過圧」により、高温ガス路からタービン円板側面室への高温ガスの流
入を阻止し、これに伴う損傷を防止する。かかる装置により、冷却空気導入は、
冷却空気がタービン円板側面室に流入する際、静翼の半径方向内側終端部位で直
接調整され、静翼への冷却空気導入路では調整されない。静翼への冷却空気供給
路での調整は、上述のように、タービン円板側面室への冷却空気導入の他に、翼
前縁における膜冷却孔への冷却空気導入にも影響を与える。即ち、冷却空気の圧
力が非常に低い場合、冷却膜が剥離してしまい、そのため翼前縁が過熱される。
例えば隣接する構造部品をも含む静翼の半径方向内側終端部位での調整で、必要
冷却空気量は最少になり、この結果、膜冷却孔における気体圧力に影響を及ぼす
ことなく、ガスタービンの効率が向上する。冷却空気導入は、本発明に基づく装
置では、翼とタービン円板側面室の特別な形状に個々に合わされる。

【００２８】 ガスタービンのタービン円板側面室への冷却空気導入量を調整するための、特
に良好に調整でき殆ど保守不要の装置は、静翼の半径方向内側終端部位に調整装
置を設け、これにより、タービン円板側面室への冷却空気導入を、制御空気流に
より上述したように種々の様式で調整することで得られる。本発明はいわば、封
じ空気の空気圧式ないし空気力学式流量調整装置を対象としている。

【００２９】 タービン円板側面室への冷却空気導入は、静翼をガスタービンに組み込むや否
や、初めからその量を決定する必要はなく、後で、半径方向内側終端部位におけ
る所望の貫流挙動に応じ、制御空気流により調整できる。これは次の理由から特
に有利である。即ち、製造過程中の静翼装置は、他の静翼装置と精確に一致して
おらず、このため、冷却空気流の若干の変更により、冷却空気導入の最適化と必
要冷却空気量の最少化が後から行える。従って、冷却空気は過剰に消費されず、
しかも同時に、タービン円板側面室の確実な冷却が保障される。

【００３０】 静翼の半径方向内側終端部位にある絞り機構に制御空気流を供給する、殆ど保
守不要の独立装置は、供給路を経て制御空気流をノズルとディフューザとの移行
周辺部位に導入し、その供給路を静翼の内部に設け、供給路の外側部位に制御空
気の圧力を調整する装置を設けることで得られる。この結果、静翼の半径方向内
側終端部位の制御空気流は言わば「遠隔制御」され、そのための複雑な機械装置
は不要である。制御空気流は、その特異な導入法により常に汚染を受けず、従っ
て絞り機構の寿命が延びる。また調整は、静翼の高温で強く負荷される半径方向
内側終端部位の外で行え、従って保守のために容易に接近できる。

【００３１】 絞り装置は高い温度負荷によってもその機能を失わず、永続的に大きな調整速
度を持つ。この絞り装置は、例えば制御空気流の圧力が過度に増大しても、損傷
なしに機能する。空気流はノズルやディフューザの壁にしか衝突せず、その壁は
大きく損傷されない。調整装置が休止した際、どんな場合でも最低基本量の冷却
空気流が流れる。この基本冷却空気流量は、ガスタービンの運転開始前に、制御
空気流の機能と無関係に、例えば流路における開口の所定の大きさおよび一定に
設定すべき冷却空気流により、その流れが所望の機能に対し十分であるように設
定される。制御空気流量を非常に少なく選定したとき、供給路も小さくなり、従
って静翼の内部に容易に収納できる。その供給路は、静翼の外ではガスタービン
の運転に支障を与え、調整を不可能にする。

【００３２】 制御空気流の大きな連続性と確実な導入は、供給路が、その外側部位に設けた
調整装置と、ノズルとディフューザとの移行周辺部位への入口との間に中間部位
を設け、該部位を、複数の静翼の冷却空気流に影響を与える装置により支持板に
接続することで保障される。その中間部位は、制御空気流に対する貯蔵部を形成
する。この中間部位は、制御空気流の供給中に小さな変動が生じ或いは圧力が変
化しても、制御流体流の一定供給を可能にする。種々の静翼の中間部位を供給路
の形に接続することで、制御空気圧が安定し、更に、制御流体流の制御に必要な
調整装置の数を減少することが可能となる。

【００３３】 更に、中間部位はそれを包囲する材料の冷却を可能にし、これによって、静翼
の半径方向内側終端部位における温度低下にも役立つ。

【００３４】 上述の本発明の課題を解決する方法を、従属請求項１６〜２６に示す。

【００３５】 以下図示の実施例を参照して、冷却空気流、特にガスタービンの冷却空気流の
調整装置および調整方法を詳細に説明する。

【００３６】 図１ａは、利用流体調整装置の原理的な構造を、尺度どおりでなく概略的に示
す。利用流体１は流路２を貫流する。流路２の形状は任意であるが、ここでは円
筒状であると仮定する。流路２の横に、制御流体路３４がある。この流体路３４
を通り、流路２を貫流する冷却空気流１に制御流体流３０を導入する。制御流体
路３４の幾何学形状も、特に流路２への制御流体路３４の移行部４５も未確定で
ある。層流・乱流のいずれを発生するかに応じ、それに合った移行部４５を選定
し、例えば適合され丸められた縁を選定する。制御流体流３０を少なくとも２つ
の流れ成分に分解し、常にその１つの流れ成分３は、流路２を貫流する冷却空気
流１の貫流方向３５に対し直角とする。この流れ成分１における分解はベクトル
的に理解でき、その分解の際、もう１つの流れ成分３を、これが流路２を貫流す
る冷却空気流１の貫流方向３５に対し平行であるように選定する。

【００３７】 冷却空気流１に導入する制御流体流３０により、冷却流体流１の流量が調整さ
れる。これは、冷却空気流１の流動状態を、制御流体流３０の導入により変化す
ることで行う。基本的には、２つの流量変更方式が考えられ、その１つは加速で
あり、もう１つは横から導入した制御流体流３０による冷却空気流の流れ妨害で
ある。制御流体流３０による冷却空気流１の調整の度合いと様式は、一方では冷
却空気流１への制御流体流３０の導入形態に関係する。それは、例えば流路２へ
の制御流体路３４の移行部４５を意味し、例えば縁付き注入開口或いは丸み付き
注入開口を意味する。移行部４５における制御流体路３４と流路２との成す角度
１７も変更でき、これに伴い、制御流体流３０の流入方向が変化する。制御流体
路３４の大きさ、特にその径３６も変更できる。また別の影響方式では、例えば
流路２を所定の形状に選定する。例えば、流路を太く又は細くし、或いは図１ｂ
、図２ａ、図３ａに示すように、漏斗状の出口２５を設ける。その形状が確定し
た際、冷却空気流１は制御流体流３０の制御パラメータに準拠して調整される。
その制御パラメータとして、特に制御流体流３０の圧力の調整が挙げられる。

【００３８】 制御流体流３０による冷却空気流１の調整は、非常に小流量の制御流体流３０
で行える。従って、制御流体路３４は流路２に比べ非常に小さくでき、これに伴
い装置全体を殆ど接近不能な、例えば機械の内部に設置することもできる。

【００３９】 図１ｂは、ガスタービンのタービン円板７に取り付けた動翼８と、タービン円
板７間に固定して配置した静翼１１の一部とを、尺度通りでなく概略的に示す。
動翼８は高温ガス流２２で駆動され、その高温ガス流２２は動翼８と静翼１１と
の間を通過して流れる。動翼８と、ガスタービンの円周に固定して配置した静翼
１１とは、ガス流２２の高温に曝される。タービン翼は耐熱材料で作られている
ものの、それでもしばしば、別途冷却が必要となる。

【００４０】 図１ｂに示す静翼１１の冷却は、冷却空気１′をガスタービンの外周から静翼
１１の半径方向外側部位９に導入し、そこから静翼１１の内部を通ってその半径
方向内側部位１０迄導くことで行う。冷却空気１′の流出は、静翼１１の外側面
に冷却膜を形成する膜冷却孔２８並びにノズル２′とディフューザ３′とを有す
る静翼１１の半径方向内側部位１０における流出路により行う。その流出冷却空
気１′を、動翼８と静翼１１との間に設けたタービン円板側面室１２に導く。側
面室１２は、タービン円板７に取り付けた動翼８の脚部２６の側壁３８、動翼８
の脚部２６に隣接するタービン円板７の外周面２７、静翼１１の半径方向内側部
位の側面壁３９、動翼８の鍔３７および静翼１１の鍔４０によって境界づけられ
る。これら鍔３７と４０の間は、シール舌片２０により密封される。この両鍔３
７、４０の結合部は、高温ガス流２２の高温ガス路１８を、タービン円板側面室
１２から分離する。しかし、高温ガス流２２はシール舌片２０において一部がタ
ービン円板側面室１２に侵入し、この室１２を加熱する欠点がある。この好まし
からざる加熱は、本発明で提案する冷却により防止できる。

【００４１】 静翼１１は、その半径方向内側部位１０の端面にパッキン２４を備える。その
場合、タービン円板側面室１２に隣接するタービン円板７の外周面２７と、静翼
１１の半径方向内側部位１０との間の終端パッキン２１は、静翼１１の両側に位
置するタービン円板側面室１２を分離する。ノズル２′とディフューザ３′から
流出する冷却空気１′は、調整装置２３で調整される。この調整装置２３は、半
径方向に静翼内部を通って延びる供給路１４を介し、制御空気流４を中間拡張部
位１５に供給する。この部位１５から通路１６が出ている。この通路１６は、供
給された制御空気流４を、ノズル２′、ディフューザ３′、ノズル２′とディフ
ューザ３′との移行周辺部位５に導入する。制御空気流４は、供給路１４の上部
に設けた調整装置２３で調整する。かくして、ノズル２′とディフューザ３′を
通って流出する冷却空気流１′に、種々の流れ強さで、制御空気流４を導入し、
この制御空気流４で冷却空気流１′の流量を増加或いは減少させられる。

【００４２】 図３ａ、３ｂに示すように、中間拡張部位１５から出ている通路１６を移行周
辺部位５に割線的に設けた場合、特に強い作用が生ずる。即ちその場合は旋回が
生じ、この旋回が、通過して流れる冷却空気１′を引き連れ、これに伴い流量が
増加する。図２ａ、２ｂに示すように、中間拡張部位１５の前に延びる通路１６
が半径方向に、ノズル２′のほぼ中心、即ちほぼ中央にずれて開口する場合、特
に流量の減少が生ずる。その場合、流入する制御流体４は、貫流する冷却空気流
１′を圧縮するか、その流れを妨害する。

【００４３】 ノズル２′の入口面積３３とディフューザ３′の出口面積２５との比を所定の
値に予め設定することで、調整装置の一定調整範囲が得られる。

【００４４】 静翼１１の内部で制御空気を中間拡張部位１５に導く、長くてかなり細い供給
路１４により、もっと離れた調整装置２３においても、絞り機構４２における「
遠隔制御」調整過程に影響を及ぼせる。かくして、隣接する構造部品をも含む静
翼１１の半径方向内側部位１３、即ち通常の調整および保守作業のために接近し
難い静翼１１の個所に、殆ど保守不要の絞り要素が生ずる。しかも同時に、正に
必要とされる冷却空気流１′だけしかノズル２′ないしディフューザ３′を通し
てタービン円板側面室１２内に流出せず、不必要に強い冷却空気流１が生じない
よう、制御空気流４を調整装置２３によって容易に調整できるので、冷却空気１
の使用量を確実に節約できる。同時にまた、精確な調整により、膜冷却孔２８を
通って流出する冷却空気１′の冷却膜の中断が避けられる。

【００４５】 図４は、並置した複数の静翼１１の中間拡張部位１５を互いに接続した調整装
置を、静翼の断面図で示す。その場合、制御空気流４を複数の静翼１１に対する
１つの調整装置２３により調整するが、複数の調整装置２３を設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 １ａは利用流体の調整装置の概略縦断面図、１ｂはガスタービンの一部概略縦
断面図。

【図２】 ２ａは半径方向制御空気入口付き絞り機構の図１ｂにおける部分拡大詳細図、
２ｂは半径方向制御空気入口付き調整装置の横断面図。

【図３】 ３ａは接線方向制御空気入口付き調整装置の図１ｂにおける部分拡大詳細図、
３ｂは３ａにおける接線方向制御空気入口付き調整装置の横断面図。

【図４】 １つの調整装置に接続された複数の静翼の断面図。

【符号の説明】

１ 冷却空気流 ２ 流路 ２′ ノズル ３ 流れ成分 ３′ ディフューザ ４ 制御空気流 ５ ノズルとディフューザとの移行周辺部位 ６ 開き角 ７ タービン円板 ８ 動翼 ９ 静翼の半径方向外側部位 １０ 静翼の半径方向内側部位 １１ 静翼 １２ タービン円板側面室 １４ 供給路 １５ 中間拡張部位 ２３ 調整装置 ２５ 出口面積 ３０ 制御流体流 ３３ 入口面積 ３５ 貫流方向

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路（２）を貫流する冷却空気流（１）に、その流路（２）
   を貫流する冷却空気流（１）の流れ方向（３５）に対し直角の流れ成分（３）を
   もって制御流体流（３０）が導入され、冷却空気流（１）の流量が、制御流体流
   （３０）の制御パラメータおよび／又は冷却空気流（１）への制御流体流（３０
   ）の導入形態および／又は流路（２）の形状によって調整されることを特徴とす
   るガスタービンの冷却空気流の調整装置。
2. 【請求項２】 冷却空気流（１）の流量が、制御流体流（３０）の圧力の調
   整によって調整されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 制御流体流（３０）の流量が、冷却空気流（１）の流量に比
   べて少ないことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 【請求項４】 制御流体流（３０）が、流路（２）を貫流する冷却空気流（
   １）に半径方向に流入することを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の装
   置。
5. 【請求項５】 制御流体流（３０）が、流路（２）を貫流する冷却空気流（
   １）に接線方向に流入することを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の装
   置。
6. 【請求項６】 制御流体流（３０）が、流路（２）を貫流する冷却空気流（
   １）に割線方向に流入することを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の装
   置。
7. 【請求項７】 流路（２）が、ノズル（２′）とそれに後置された所定の開
   き角（６）のディフューザ（３′）を有し、制御流体流がノズル（２′）とディ
   フューザ（３′）との移行周辺部位（５）に流入することを特徴とする請求項１
   ないし６の１つに記載の装置。
8. 【請求項８】 ディフューザ（３′）が約３０°の開き角（６）を有し、ノ
   ズル（２′）の入口面積（３３）とディフューザ（３′）の出口面積（２５）と
   の比が約１：３であることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の装置。
9. 【請求項９】 ディフューザ（３′）が約１０°の開き角（６）を有し、ノ
   ズル（２′）の入口面積（３３）とディフューザ（３′）の出口面積（２５）と
   の比が約１：３であることを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１つに記載の複数の装置が、
    直列接続或いは並列接続して設けられ、各装置を冷却空気流（１）が貫流するこ
    とを特徴とする請求項１ないし９の１つに記載の装置。
11. 【請求項１１】 冷却空気流（１）が有用気体流であり、制御流体流（３０
    ）が制御気体流であることを特徴とする請求項１ないし１０の１つに記載の装置
    。
12. 【請求項１２】 タービン円板（７）に取り付けられた動翼（８）と、ター
    ビン円板（７）間に固定して配置された静翼（１１）と、動翼（８）と静翼（１
    １）との間のタービン円板側面室（１２）とを備え、静翼（１１）がその半径方
    向外側部位（９）から半径方向内側部位（１０）迄冷却空気（１′）で貫流され
    、タービン円板側面室（１２）に、静翼（１１）を通って流れる冷却空気（１′
    ）の少なくとも一部が導入されるガスタービンにおいて、少なくとも１つの静翼
    （１１）がその半径方向内側終端部位（１０）に、タービン円板側面室（１２）
    への冷却空気導入に影響を与える装置を有することを特徴とするガスタービン。
13. 【請求項１３】 静翼（１１）の半径方向内側終端部位（１０）に、請求項
    １ないし１１のいずれか１つに記載の装置が設けられ、これによって、タービン
    円板側面室（１２）への冷却空気導入が制御空気流（４）により調整されること
    を特徴とする請求項１２記載のガスタービン。
14. 【請求項１４】 制御空気流（４）が供給路（１４）を通して、ノズル（２
    ′）とディフューザ（３′）との移行周辺部位（５）に導入され、その供給路（
    １４）が静翼（１１）の内部に設けられ、供給路（１４）の外側部位（３１）に
    、制御空気の圧力を調整するための調整装置（２３）を有することを特徴とする
    請求項１２又は１３記載のガスタービン。
15. 【請求項１５】 供給路（１４）が、その外側部位（３１）に設けられた調
    整装置（２３）と、ノズル（２′）とディフューザ（３′）との移行周辺部位（
    ５）への入口との間に中間部位（１５）を有し、該部位（１５）が、複数の静翼
    （１１）の冷却空気流に影響を与える装置により接続されたことを特徴とする請
    求項１２ないし１４の１つに記載のガスタービン。
16. 【請求項１６】 冷却空気流（１）が貫流する流路（２）の範囲で、冷却空
    気流（１）に、該空気流（１）の流れ方向（３５）に対し直角の流れ成分（３）
    をもって導入される制御流体流（３０）により冷却空気流（１）を調整し、該空
    気流（１）の流量を、制御流体流（３０）の制御パラメータおよび／又は冷却空
    気流（１）への制御流体流（３０）の導入形態および／又は流路（２）の形状に
    より調整することを特徴とする冷却空気流（１）、特にガスタービンの冷却空気
    流（１′）の調整方法。
17. 【請求項１７】 冷却空気流（１）の流量を、制御流体流（３０）の圧力に
    より調整することを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 【請求項１８】 制御流体流（３０）の流量を、冷却空気流（１）の流量に
    比べて少なくすることを特徴とする請求項１６又は１７記載の方法。
19. 【請求項１９】 制御流体流（３０）を、流路（２）を貫流する冷却空気流
    （１）に半径方向に導入することを特徴とする請求項１６ないし１８の１つに記
    載の方法。
20. 【請求項２０】 制御流体流（３０）を、流路（２）を貫流する冷却空気流
    （１）に接線方向に導入することを特徴とする請求項１６ないし１９の１つに記
    載の方法。
21. 【請求項２１】 制御流体流（３０）を、流路（２）を貫流する冷却空気流
    （１）に割線方向に導入することを特徴とする請求項１６ないし２０の１つに記
    載の方法。
22. 【請求項２２】 冷却空気流（１）を、ノズル（２′）とそれに後置した所
    定の開き角（６）のディフューザ（３′）を貫流させ、制御流体流（３０）を、
    ノズル（２′）とディフューザ（３′）との移行周辺部位（５）に導入すること
    を特徴とする請求項１６ないし２１の１つに記載の方法。
23. 【請求項２３】 ディフューザ（３′）が約３０°の開き角（６）を有し、
    ノズル（２′）の入口面積（３３）とディフューザ（３′）の出口面積（２５）
    との比が約１：３であることを特徴とする請求項１６ないし２２の１つに記載の
    方法。
24. 【請求項２４】 ディフューザ（３′）が約１０°の開き角（６）を有し、
    ノズル（２′）の入口面積（３３）とディフューザ（３′）の出口面積（２５）
    との比が約１：３であることを特徴とする請求項１６ないし２３の１つに記載の
    方法。
25. 【請求項２５】 冷却空気流（１）を、直列或いは並列接続した請求項１な
    いし８の１つに記載の複数の装置により調整することを特徴とする請求項１６な
    いし２４の１つに記載の方法。
26. 【請求項２６】 冷却空気流（１）が有用気体流、制御流体流（３０）が制
    御気体流であることを特徴とする請求項１６ないし２５の１つに記載の方法。