JP2017082606A - 圧縮機ロータ、これを備えるガスタービンロータ、及びガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機ロータ軸内を広範囲にわたって圧縮気体で換気しつつも、圧縮効率の低下を抑える。
【解決手段】圧縮機ロータ軸２１には、複数の動翼列５１のうち、軸方向Ｄａで隣り合う二つの動翼列５１の間を流れる圧縮気体を自身の内部に導くベンチレーション流路２２が形成されている。ベンチレーション流路２２は、導入部２３と、分岐部２７と、集合部２８とを有する。導入部２３は、二つの動翼列５１の間を流れる圧縮気体を圧縮機ロータ軸２１内に導く。複数の分岐部２７は、導入部２３から分岐して、軸方向Ｄａで互いに異なる位置に形成され、導入部２３からの圧縮気体が流入する。集合部２８は、複数の分岐部２７のそれぞれと接続され、複数の分岐部２７を通った圧縮気体が流れ込み、流れ込んだ圧縮気体を外部に流出させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機ロータ、これを備えるガスタービンロータ、及びガスタービンに関する。

圧縮機は、車室と、この車室内で軸線を中心として回転するロータと、を備えている。軸流圧縮機のロータは、軸線を中心として軸方向に延びているロータ軸と、ロータ軸の外周に固定され軸方向に並んでいる複数の動翼列と、を有する。

このような軸流圧縮機のロータとしては、以下の特許文献１に開示されているものがある。このロータにおけるロータ軸は、軸方向に積層される複数のホイール（ディスク）を有して構成されている。一のホイールには、一の動翼列が固定される。一のホイールに対して軸方向下流側に隣接するホイールと一のホイールとの間には、一のホイールに固定されている動翼列と、軸方向下流側に隣接するホイールに固定されている動翼列との間から圧縮空気が流入する流入流路が形成されている。また、一のホイールに対して軸方向上流側に隣接するホイールと一のホイールとの間には、一のホイールに固定されている動翼列と、軸方向下流側に隣接するホイールに固定されている動翼列との間に、流入流路からの圧縮空気を戻す流出流路が形成されている。このため、一のホイールの軸方向下流側の面には、流入流路を形成するために、軸方向上流側に凹んだ溝が形成されている。また、一のホイールの軸方向上流側の面には、流出流路を形成するために、軸方向下流側に凹んだ溝が形成されている。

特許文献１に記載の技術では、空気圧縮流路中の圧縮空気をロータ軸内に導くことで、空気圧縮流路中の圧縮空気の温度変化に対するロータ軸の熱応答性を高めている。

特開２０１３−２０４５９３号公報

特許文献１に開示されている技術では、一つのホイール毎に、空気圧縮流路中の圧縮空気を径方向内側に導いた後、この圧縮空気を空気圧縮流路内に戻している。よって、特許文献１に記載の技術では、一つのホイール毎に、一旦、昇圧した圧縮空気を再度昇圧することになる。このため、特許文献１に記載の技術では、ロータ軸の熱応答性を広範囲にわたって高めるために、このようなホイールを多数設けると、再昇圧する圧縮空気の流量が多くなり、圧縮機の効率が低下する、という問題点がある。

本発明は、内部を広範囲にわたって圧縮気体で換気しつつも、圧縮機の効率の低下を抑えることができる圧縮機ロータ、これを備えるガスタービンロータ、及びガスタービンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としての圧縮機ロータは、
軸線を中心として回転する圧縮機ロータ軸と、前記圧縮機ロータ軸の外周に取り付けられ、軸方向に並ぶ複数の動翼列と、を有し、前記圧縮機ロータ軸には、複数の動翼列のうち、軸方向で隣り合う二つの動翼列の間を流れる圧縮気体を自身の内部に導くベンチレーション流路が形成され、前記ベンチレーション流路は、前記二つの動翼列の間を流れる圧縮気体を前記圧縮機ロータ軸内に導く導入部と、前記導入部から分岐して、軸方向で互いに異なる位置に形成され、前記導入部からの圧縮気体が流入する複数の分岐部と、前記複数の分岐部のそれぞれと接続され、前記複数の分岐部を通った圧縮気体が流れ込み、流れ込んだ圧縮気体を外部に流出させる集合部と、を有する。

当該圧縮機ロータでは、導入部に流入した圧縮気体が複数の分岐部に流入するので、導入部に流入した圧縮気体で圧縮機ロータ軸内の広い範囲を換気することができる。また、当該圧縮機ロータでは、複数の分岐部を通った圧縮気体が集合部に集まってから、この圧縮気体を集合部から外部に流出させる。このため、当該圧縮機ロータでは、動翼列毎に、圧縮気体をロータ軸内に導入し、且つこの圧縮気体を気体圧縮流路に戻すよりも、圧縮機の効率の低下を抑えることができる。

ここで、前記圧縮機ロータにおいて、前記導入部は、前記二つの動翼列の間を流れる圧縮気体が流入する流入口が形成され、前記流入口から前記軸線に対する径方向内側に延びる流入部と、前記流入部から軸方向に延びる分配部と、を有し、前記複数の分岐部は、前記分配部に接続されていてもよい。

また、前記分配部を有する前記圧縮機ロータにおいて、前記分配部は、前記流入部から軸方向上流側に延びていてもよい。

また、前記分配部を有する、いずれかの前記圧縮機ロータにおいて、前記分配部は、前記流入部から軸方向下流側に延びていてもよい。

また、以上のいずれかの前記圧縮機ロータにおいて、前記集合部は、前記複数の分岐部のうち、最も軸方向上流側の分岐部から軸方向下流側に延びて、内部を通ってきた圧縮気体を外部に流出させる流出口が形成されていてもよい。

また、以上のいずれかの前記圧縮機ロータにおいて、前記集合部は、前記導入部よりも前記軸線に対する径方向内側に形成されていてもよい。

また、以上のいずれかの前記圧縮機ロータにおいて、前記集合部は、前記圧縮機ロータ軸の軸方向における端面から軸方向に圧縮気体を流出させる流出口が形成されていてもよい。

圧縮機ロータ軸の内部を換気した圧縮気体が圧縮機の気体圧縮流路に戻ると、一旦、圧縮した圧縮気体を再度圧縮することになり、圧縮機の圧縮効率が低下する。これに対して、当該圧縮機ロータでは、圧縮機ロータ軸の内部を換気した圧縮気体が圧縮機ロータ軸の軸方向における端面から軸方向に流出し、この圧縮気体は気体圧縮流路に戻らないので、圧縮効率の低下を抑えることができる。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンロータは、
以上のいずれかの前記圧縮機ロータと、前記軸線上に位置して、前記圧縮機ロータに接続され、前記軸線を中心として前記圧縮機ロータと一体回転するタービンロータと、を備え、前記タービンロータには、前記圧縮機ロータの前記ベンチレーション流路とつながり、前記ベンチレーション流路からの圧縮気体が流入する冷却用空気流路が形成されている。

当該ガスタービンロータでは、圧縮機ロータ軸の内部を換気した圧縮気体が圧縮機の空気圧縮流路に戻らないので、圧縮効率の低下を抑えることができる。さらに、当該ガスタービンロータでは、圧縮機ロータ軸の内部を換気した圧縮気体をタービンロータの冷却用に利用することで、この圧縮気体を有効活用することができる。

ここで、前記ガスタービンロータにおいて、前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するタービンロータ軸と、前記タービンロータ軸の外周に取り付けられ、軸方向に並ぶ複数の動翼列と、を有し、前記冷却用空気流路は、前記タービンロータ軸内を経て、複数の動翼列のうち、最も軸方向上流側の第一動翼列よりも軸方向下流側の動翼列につながっていてもよい。この場合、前記タービンロータ軸には、前記ベンチレーション流路を流れる圧縮気体よりも低温の冷却空気を前記第一動翼列に導く冷却空気流路が形成されていてもよい。

当該ガスタービンロータでは、タービンロータの複数の動翼列のうち、最も高温の燃焼ガスに晒される第一動翼列を低温の冷却空気で冷却することができる。

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
以上のいずれかの前記ガスタービンロータと、前記ガスタービンロータを覆うガスタービン車室と、を備える。

本発明に係る一態様によれば、圧縮機ロータ軸内を広範囲にわたって圧縮気体で換気しつつも、圧縮効率の低下を抑えることができる。

本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の模式的断面図である。 本発明に係る一実施形態における圧縮機の要部断面図である。 本発明に係る一実施形態における圧縮機のロータディスクを示し、同図の（Ａ）はロータディスクの断面図であり、同図の（Ｂ）は同図の（Ａ）におけるＢ矢視図である。 本発明に係る一実施形態における圧縮機の動翼及び静翼周りの要部断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの燃焼器回りの断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるタービンの要部断面図である。 本発明に係る一実施形態におけるタービンの動翼及び静翼周りの要部断面図である。 比較例におけるガスタービンの模式的断面図である。 本発明に係る一実施形態の第一変形例における圧縮機の要部断面図である。 本発明に係る一実施形態の第二変形例における圧縮機の要部断面図である。 本発明に係る一実施形態の第三変形例における圧縮機の要部断面図である。 本発明に係る一実施形態の第四変形例における圧縮機の要部断面図である。 本発明に係る一実施形態の変形例におけるタービンの要部断面図である。

以下、本発明に係るガスタービンの一実施形態及び各種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。

「実施形態」
本発明に係るガスタービンの一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態のガスタービン１は、外気Ａを圧縮して圧縮空気Ａｃｏｍを生成する圧縮機１０と、燃料供給源からの燃料Ｆを圧縮空気Ａｃｏｍ中で燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器８０と、燃焼ガスにより駆動するタービン１１０と、を備える。本実施形態では、このガスタービン１と、冷却空気を生成する冷却系統２００とで、ガスタービン設備を構成する。

圧縮機１０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２０と、この圧縮機ロータ２０を覆う筒状の圧縮機車室１１とを有する。なお、以下では、軸線Ａｒが延びている方向を軸方向Ｄａとする。また、軸方向Ｄａの一方側を軸方向上流側Ｄａｕ、この軸方向Ｄａの他方側を軸方向下流側Ｄａｄとする。軸線Ａｒを基準にした径方向を単に径方向Ｄｒとする。また、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒから遠ざかる側を径方向外側Ｄｒｏとし、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉとする。

圧縮機１０は、軸流圧縮機である。このため、圧縮機ロータ２０は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びている圧縮機ロータ軸２１と、この圧縮機ロータ軸２１の外周に固定され軸方向Ｄａに並んでいる複数の動翼列５１と、を有する。圧縮機車室１１の軸方向上流側Ｄａｕの端は、開口しており、この開口が空気取入口１２を成す。圧縮機車室１１の内周側には、各動翼列５１の軸方向下流側Ｄａｄの位置に静翼列６１が固定されている。一つの静翼列６１は、複数の静翼６２を有する。これら複数の静翼６２は、軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、一つの静翼列６１を構成する。また、一つの動翼列５１は、複数の動翼５２を有する。これら複数の動翼５２は、軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、一つの動翼列５１を構成する。

タービン１１０は、圧縮機１０の軸方向下流側Ｄａｄに配置されている。このタービン１１０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１２０と、このタービンロータ１２０を覆う筒状のタービン車室１１１とを有する。タービンロータ１２０は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びているタービンロータ軸１２１と、このタービンロータ軸１２１の外周に固定され軸方向Ｄａに並んでいる複数の動翼列１５１と、を有する。タービン車室１１１の内周側には、各動翼列１５１の上流側の位置に静翼列１６１が固定されている。一つの静翼列１６１は、複数の静翼１６２を有する。これら複数の静翼１６２は、軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、一つの静翼列１６１を構成する。また、一つの動翼列１５１は、複数の動翼１５２を有する。これら複数の動翼１５２は、軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに並んで、一つの動翼列１５１を構成する。

本実施形態のガスタービン１は、さらに、中間ロータ軸１７１と、中間ロータ軸カバー１８１と、冷却空気管１８９と、中間車室１９１と、を備える。中間ロータ軸１７１は、圧縮機ロータ２０とタービンロータ１２０とを接続する。よって、中間ロータ軸１７１は、軸方向Ｄａで、圧縮機ロータ２０とタービンロータ１２０との間に位置する。圧縮機ロータ２０、中間ロータ軸１７１、及びタービンロータ１２０は、同一軸線Ａｒ上に位置して、軸線Ａｒを中心として一体回転する。これらは、ガスタービンロータ２を構成する。このガスタービンロータ２には、例えば、発電機９のロータが接続される。中間車室１９１は、中間ロータ軸１７１の外周側を覆う。よって、この中間車室１９１は、軸方向Ｄａで、圧縮機車室１１とタービン車室１１１との間に位置する。圧縮機車室１１、中間車室１９１、及びタービン車室１１１は、相互に接続されて、ガスタービン車室３を構成する。燃焼器８０は、この中間車室１９１に取り付けられている。中間車室１９１には、圧縮機１０からの圧縮空気Ａｃｏｍが流入する。この圧縮空気Ａｃｏｍは、中間車室１９１から燃焼器８０内に流入する。中間ロータ軸カバー１８１は、ガスタービン車室３の径方向内側Ｄｒｉに配置され、中間ロータ軸１７１の径方向外側Ｄｒｏを覆う。この中間ロータ軸カバー１８１は、ガスタービン車室３に固定されている。冷却空気管１８９の第一端は、中間車室１９１に固定され、この冷却空気管１８９の第二端は、中間ロータ軸カバー１８１に固定されている。

冷却系統２００は、冷却空気ライン２０１と、冷却器２０５と、を備える。冷却空気ライン２０１は、ガスタービン車室３の外部に配置されている。この冷却空気ライン２０１の第一端は、中間車室１９１に接続され、冷却空気ライン２０１の第二端は、ガスタービン１の冷却空気管１８９に接続されている。中間車室１９１内の圧縮空気Ａｃｏｍは、冷却空気ライン２０１の第一端から冷却空気ライン２０１中に流入する。冷却器２０５は、冷却空気ライン２０１に設けられている。冷却器２０５は、冷却空気ライン２０１中に流入した圧縮空気Ａｃｏｍを冷却して、この圧縮空気Ａｃｏｍを冷却空気Ａｃにする。冷却器２０５は、例えば、冷却空気ライン２０１中の圧縮空気Ａｃｏｍと冷却媒体とを熱交換させて、この圧縮空気Ａｃｏｍを冷却する熱交換器である。なお、冷却器２０５は、内部を圧縮空気Ａｃｏｍが流れるラジエターと、このラジエターの外部に空気を吹き付けるファンと、を有して構成してもよい。冷却器２０５で生成された冷却空気Ａｃは、冷却空気ライン２０１を経て、冷却空気管１８９内に流入する。

圧縮機車室１１は、図２に示すように、圧縮機車室本体１３と、この圧縮機車室本体１３内に配置されている静翼保持環１４と、を有する。静翼保持環１４は、軸線Ａｒを中心として環状を成している。この静翼保持環１４は、圧縮機車室本体１３に固定されている。この静翼保持環１４には、複数の静翼６２が固定されている。

静翼６２は、図４に示すように、径方向Ｄｒに延びる翼体６３と、翼体６３の径方向外側Ｄｒｏに設けられている外側シュラウド６４と、翼体６３の径方向内側Ｄｒｉに設けられている内側シュラウド６５と、を有する。外側シュラウド６４は、静翼保持環１４の径方向内側Ｄｒｉに取り付けられている。内側シュラウド６５には、その径方向内側Ｄｒｉにシールリング６６が設けられている。動翼５２は、径方向Ｄｒに延びる翼体５３と、翼体５３の径方向内側Ｄｒｉに設けられているプラットフォーム５４と、プラットフォーム５４の径方向内側Ｄｒｉに設けられている翼根５５と、を有する。翼根５５は、圧縮機ロータ軸２１に埋め込まれている。

図２に示すように、この圧縮機１０で圧縮過程の空気が通る空気圧縮流路１５は、軸線Ａｒを中心として環状を成している。この空気圧縮流路１５の外周側は、圧縮機車室１１及び静翼６２の外側シュラウド６４により画定されている。また、この空気圧縮流路１５の内周側は、動翼５２のプラットフォーム５４及び静翼６２の内側シュラウド６５により画定されている。

複数の静翼列６１のうち、最も軸方向下流側Ｄａｄの静翼列６１の軸方向下流側Ｄａｄには、ディフューザ１６が設けられている。ディフューザ１６は、環状の外側ディフューザ１６ｏと、この外側ディフューザ１６ｏの径方向内側Ｄｒｉに配置されている環状の内側ディフューザ１６ｉと、を有する。外側ディフューザ１６ｏは、最も軸方向下流側Ｄａｄの静翼列６１を構成する複数の静翼６２の外側シュラウド６４からの軸方向下流側Ｄａｄに延び、内径が次第に大きくなる。一方、内側ディフューザ１６ｉは、最も軸方向下流側Ｄａｄの静翼列６１を構成する複数の静翼６２の内側シュラウド６５からの軸方向下流側Ｄａｄに延び、外径が次第に小さくなる。環状の外側ディフューザ１６ｏと環状の内側ディフューザ１６ｉと間の環状の空間は、環状の空気圧縮流路１５と連通する空気吐出流路１７を形成する。この空気吐出流路１７の軸方向下流側Ｄａｄの端は、中間車室１９１内で開口している。この開口は、圧縮機１０の空気吐出口１８を成す。

外気Ａは、圧縮機ロータ２０の回転により、空気取入口１２（図１参照）から空気圧縮流路１５内に流入し、この空気圧縮流路１５内で圧縮されつつ軸方向上流側Ｄａｕから軸方向下流側Ｄａｄに流れていく。空気圧縮流路１５内で圧縮された空気である圧縮空気Ａｃｏｍは、空気吐出流路１７内に流入する。この圧縮空気Ａｃｏｍは、空気吐出口１８から中間車室１９１内に流入する。

圧縮機ロータ軸２１には、複数の動翼列５１の相互間の軸方向Ｄａにおける各位置に、言い換えると、複数の静翼列６１の軸方向Ｄａにおける各位置に、軸線Ａｒを中心として環状を成し、径方向Ｄｒで互いに離間している複数のキャビティ３３が形成されている。軸方向Ｄａで隣接する二つの動翼列５１の相互間の軸方向Ｄａにおける位置に形成されている複数のキャビティ３３は、一つのキャビティ群３２を構成する。よって、圧縮機ロータ軸２１には、複数のキャビティ群３２が軸方向Ｄａに並んで形成されている。

一つのキャビティ群３２は、圧縮機ロータ軸２１内で最も径方向外側Ｄｒｏに形成されている外側キャビティ３３ｏと、この外側キャビティ３３ｏよりも径方向内側Ｄｒｉに形成されている中間キャビティ３３ｍと、圧縮機ロータ軸２１内で最も径方向内側Ｄｒｉに形成されている内側キャビティ３３ｉとの三つのキャビティ３３で構成されている。

圧縮機ロータ軸２１には、さらに、外側キャビティ３３ｏと空気圧縮流路１５とを連通させる径方向外側流路３１が形成されている。

圧縮機ロータ軸２１は、軸方向Ｄａに積層される複数のロータディスク４１と、複数のロータディスク４１及び複数の中間キャビティ３３ｍを軸方向Ｄａに貫通するスピンドルボルト２９と、隣り合うロータディスク４１相互の相対回転を規制する円柱状のトルクピン３９と、を有する。

一つのロータディスク４１には、一つの動翼列５１が取り付けられる。よって、ロータディスク４１は、複数の動翼列５１毎に存在する。

図３に示すように、一つのキャビティ群３２を構成する複数のキャビティ３３、及び、径方向外側流路３１は、いずれも、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１間に形成されている。なお、同図の（Ａ）は、ロータディスク４１の断面図であり、同図の（Ｂ）は、同図の（Ａ）におけるＢ矢視図である。

各ロータディスク４１の径方向外側Ｄｒｏには、一の動翼列５１を構成する複数の動翼５２の翼根５５が取り付けられる翼取付部４９が形成されている。

各ロータディスク４１には、上流側第一凹部４３ｕと、上流側第二凹部４５ｕと、上流側第三凹部４７ｕと、が形成されている。上流側第一凹部４３ｕは、このロータディスク４１の軸方向上流側Ｄａｕに外側キャビティ３３ｏを形成するために、ロータディスク４１中の軸方向上流側Ｄａｕの部分から軸方向下流側Ｄａｄに向かって凹む。上流側第二凹部４５ｕは、このロータディスク４１の軸方向上流側Ｄａｕに中間キャビティ３３ｍを形成するために、上流側第一凹部４３ｕより径方向内側Ｄｒｉの位置で、このロータディスク４１中の軸方向上流側Ｄａｕの部分から軸方向下流側Ｄａｄに向かって凹む。上流側第三凹部４７ｕは、このロータディスク４１の軸方向上流側Ｄａｕに内側キャビティ３３ｉを形成するために、上流側第二凹部４５ｕより径方向内側Ｄｒｉの位置で、このロータディスク４１中の軸方向上流側Ｄａｕの部分から軸方向下流側Ｄａｄに向かって凹む。よって、上流側第一凹部４３ｕの径方向外側Ｄｒｏには、上流側第一凹部４３ｕの底面に対して、相対的に軸方向上流側Ｄａｕに向かって突出する環状の上流側第一アーム部４２ｕが形成されている。また、上流側第一凹部４３ｕと上流側第二凹部４５ｕとの間には、上流側第一凹部４３ｕの底面及び上流側第二凹部４５ｕの底面に対して、相対的に軸方向上流側Ｄａｕに向かって突出する環状の上流側第二アーム部４４ｕが形成されている。また、上流側第二凹部４５ｕと上流側第三凹部４７ｕとの間には、上流側第二凹部４５ｕの底面及び上流側第三凹部４７ｕの底面に対して、相対的に軸方向上流側Ｄａｕに向かって突出する環状の上流側第三アーム部４６ｕが形成されている。また、上流側第三凹部４７ｕの径方向内側Ｄｒｉには、上流側第三凹部４７ｕの底面に対して、相対的に軸方向上流側Ｄａｕに向かって突出する環状の上流側突出部４８ｕが形成されている。

環状の上流側第二アーム部４４ｕには、軸方向下流側Ｄａｄに向かって凹んで、上流側第一凹部４３ｕと上流側第二凹部４５ｕとを連通させる複数の上流側ピン溝４４ｕｐが形成されている。複数の上流側ピン溝４４ｕｐは、周方向Ｄｃに並んでいる。

さらに、各ロータディスク４１には、下流側第一凹部４３ｄと、下流側第二凹部４５ｄと、下流側第三凹部４７ｄと、が形成されている。下流側第一凹部４３ｄは、このロータディスク４１の軸方向下流側Ｄａｄに外側キャビティ３３ｏを形成するために、ロータディスク４１中の軸方向下流側Ｄａｄの部分から軸方向上流側Ｄａｕに向かって凹む。下流側第二凹部４５ｄは、このロータディスク４１の軸方向下流側Ｄａｄに中間キャビティ３３ｍを形成するために、下流側第一凹部４３ｄより径方向内側Ｄｒｉの位置で、ロータディスク４１中の軸方向下流側Ｄａｄの部分から軸方向上流側Ｄａｕに向かって凹む。下流側第三凹部４７ｄは、このロータディスク４１の軸方向下流側Ｄａｄに内側キャビティ３３ｉを形成するために、下流側第二凹部４５ｄより径方向内側Ｄｒｉの位置で、ロータディスク４１中の軸方向下流側Ｄａｄの部分から軸方向上流側Ｄａｕに向かって凹む。よって、下流側第一凹部４３ｄの径方向外側Ｄｒｏには、下流側第一凹部４３ｄの底面に対して、相対的に軸方向下流側Ｄａｄに向かって突出する環状の下流側第一アーム部４２ｄが形成されている。また、下流側第一凹部４３ｄと下流側第二凹部４５ｄとの間には、下流側第一凹部４３ｄの底面及び下流側第二凹部４５ｄの底面に対して、相対的に軸方向下流側Ｄａｄに向かって突出する環状の下流側第二アーム部４４ｄが形成されている。また、下流側第二凹部４５ｄと下流側第三凹部４７ｄとの間には、下流側第二凹部４５ｄの底面及び下流側第三凹部４７ｄの底面に対して、相対的に軸方向下流側Ｄａｄに向かって突出する環状の下流側第三アーム部４６ｄが形成されている。また、下流側第三凹部４７ｄの径方向内側Ｄｒｉには、下流側第三凹部４７ｄの底面に対して、相対的に軸方向下流Ｄａｄに向かって突出する環状の下流側突出部４８ｄが形成されている。

環状の下流側第二アーム部４４ｄには、軸方向上流側Ｄａｕに向かって凹んで、下流側第一凹部４３ｄと下流側第二凹部４５ｄとを連通させる複数の下流側ピン溝４４ｄｐが形成されている。複数の下流側ピン溝４４ｄｐは、周方向Ｄｃに並んでいる。

外側キャビティ３３ｏは、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク４１における下流側第一凹部４３ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク４１における上流側第一凹部４３ｕとにより画定される。中間キャビティ３３ｍは、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク４１における下流側第二凹部４５ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク４１における上流側第二凹部４５ｕとにより画定される。内側キャビティ３３ｉは、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク４１における下流側第三凹部４７ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク４１における上流側第三凹部４７ｕとにより画定される。

軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク４１における下流側第一アーム部４２ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク４１における上流側第一アーム部４２ｕとは、互いに軸方向Ｄａで対向し且つ離間している。径方向外側流路３１は、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク４１における下流側第一アーム部４２ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク４１における上流側第一アーム部４２ｕとにより画定される。

軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク４１における複数の下流側ピン溝４４ｄｐと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク４１における複数の上流側ピン溝４４ｕｐとは、軸方向Ｄａで互いに対向している。トルクピン３９が装着されるピン孔は、下流側ピン溝４４ｄｐと上流側ピン溝４４ｕｐとにより画定される。トルクピン３９が装着されるピン孔は、円柱状のトルクピン３９の形状に対応して円柱状を成す。

ロータディスク４１には、上流側第二凹部４５ｕの底面から下流側第二凹部４５ｄの底面に貫通して、スピンドルボルト２９が挿通されるボルト貫通孔３８が形成されている。

圧縮機ロータ軸２１には、さらに、図１及び図２に示すように、複数の動翼列５１のうち、軸方向Ｄａで隣り合う二つの動翼列５１の間を流れる空気を自身の内部に導くベンチレーション流路２２が形成されている。ここで、軸方向Ｄａで隣り合う二つの動翼列５１は、複数の動翼列５１のうち、最も軸方向下流側Ｄａｄの動翼列５１と最も軸方向上流側Ｄａｕの動翼列５１との間にある二つの動翼列５１である。そこで、以下では、これら二つの動翼列５１を中間動翼列５１ａと呼ぶ。また、中間動翼列５１ａが取り付けられているロータディスク４１を中間ロータディスク４１ａと呼ぶ。なお、図３の（Ａ）に描かれている軸方向上流側Ｄａｕ（図中左側）のロータディスク４１は、二つの中間ロータディスク４１ａのうちの軸方向下流側Ｄａｄの中間ロータディスク４１ａである。また、図３の（Ａ）に描かれている軸方向下流側Ｄａｄ（図中右側）のロータディスク４１は、軸方向下流側Ｄａｄの中間ロータディスク４１ａの軸方向下流側Ｄａｄに隣接するロータディスク４１である。

ベンチレーション流路２２は、導入部２３と、複数の分岐部２７と、集合部２８と、を有する。導入部２３は、流入部２４と、分配部２６とを有する。流入部２４には、二つの中間動翼列５１ａの間を流れる圧縮空気Ａｃｏｍが圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして流入する流入口２５が形成されている。この流入部２４は、流入口２５から径方向内側Ｄｒｉに延びる。分配部２６は、流入部２４から軸方向上流側Ｄａｕ及び軸方向下流側Ｄａｄに延びる。複数の分岐部２７は、導入部２３の分配部２６から分岐して、軸方向Ｄａで互いに異なる位置に形成されている。複数の分岐部２７の流路は、径方向Ｄｒに延びている。集合部２８は、複数の分岐部２７の径方向内側Ｄｒｉにおける端のそれぞれと接続されている。この集合部２８は、軸方向Ｄａに延びて、圧縮機ロータ軸２１の軸方向下流側Ｄａｄの端面で開口している。この開口は、ベンチレーション流路２２の流出口２５ｏを成す。集合部２８には、複数の分岐部２７を通った空気が流れ込み、流れ込んだ空気を流出口２５ｏから外部に流出させる。

流入部２４の流入口２５は、図２及び図３に示すように、二つの中間ロータディスク４１ａ間に形成されている径方向外側流路３１における径方向外側Ｄｒｏの開口で形成される。二つの中間ロータディスク４１ａには、軸方向Ｄａに貫通する貫通孔３７が形成されている。二つの中間ロータディスク４１ａのうち、軸方向上流側Ｄａｕの中間ロータディスク４１ａよりも軸方向上流側Ｄａｕの一又は複数のロータディスク４１にも、中間ロータディスク４１ａの貫通孔３７に連通する貫通孔３７が形成さている。また、二つの中間ロータディスク４１ａのうち、軸方向下流側Ｄａｄの中間ロータディスク４１ａよりも軸方向下流側Ｄａｄの一又は複数のロータディスク４１にも、中間ロータディスク４１ａの貫通孔３７に連通する貫通孔３７が形成さている。これら貫通孔３７は、いずれも、ロータディスクの上流側ピン溝４４ｕｐの溝底から下流側ピン溝４４ｄｐの溝底に貫通している。

二つの中間ロータディスク４１ａのうちの軸方向上流側Ｄａｕの中間ロータディスク４１ａにおける複数の下流側ピン溝４４ｄｐと、軸方向下流側Ｄａｄの中間ロータディスク４１ａにおける複数の上流側ピン溝４４ｕｐとで形成される複数のピン孔のうち、いずれか１以上のピン孔には、トルクピン３９が設けられていない。このため、このピン孔は、二つの中間ロータディスク４１ａの間に形成されている外側キャビティ３３ｏと中間キャビティ３３ｍとを連通させる第一中間流路３４を形成する。二つの中間ロータディスク４１ａに形成されている貫通孔３７は、この第一中間流路３４に連通している。なお、ここでは、トルク孔を第一中間流路３４として利用しているが、トルク孔の他に別途孔を形成し、これを第一中間流路３４としてもよい。

軸方向上流側Ｄａｕの中間ロータディスク４１ａ、及びこの中間ロータディスク４１ａよりも軸方向上流側Ｄａｕの一又は複数のロータディスク４１の相互間に形成されている複数のピン孔のうち、いずれか一以上のピン孔には、このピン孔の径方向Ｄｒにおける中間位置から径方向外側Ｄｒｏに延びるトルクピン３９ａが設けられている。よって、このピン孔の径方向外側Ｄｒｏの開口は、このトルクピン３９ａにより塞がれている一方で、このピン孔の径方向内側Ｄｒｉの開口は、このトルクピン３９ａによって塞がれていない。このピン孔中で径方向外側Ｄｒｏの部分は、中間キャビティ３３ｍに連通する第二中間流路３４ａを成す。

また、軸方向下流側Ｄａｄの中間ロータディスク４１ａ、及びこの中間ロータディスク４１ａよりも軸方向下流側Ｄａｄの一又は複数のロータディスク４１の相互間に形成されている複数のピン孔のうち、いずれか一以上のピン孔には、このピン孔の径方向Ｄｒにおける中間位置から径方向外側Ｄｒｏに延びるトルクピン３９ａが設けられている。よって、このピン孔の径方向外側Ｄｒｏの開口は、このトルクピン３９ａにより塞がれている一方で、このピン孔の径方向内側Ｄｒｉの開口は、このトルクピン３９ａによって塞がれていない。このピン孔中で径方向外側Ｄｒｏの部分も、中間キャビティ３３ｍに連通する第二中間流路３４ａを成す。なお、ここでは、トルク孔の一部を第二中間流路３４ａとして利用しているが、トルク孔の他に別途孔を形成し、これを第二中間流路３４ａとしてもよい。

中間ロータディスク４１ａを含む各ロータディスク４１に形成されている貫通孔３７は、第二中間流路３４ａに連通している。

ベンチレーション流路２２の流入部２４は、二つの中間ロータディスク４１ａ間に形成されている径方向外側流路３１、外側キャビティ３３ｏ、及び、第一中間流路３４の径方向外側Ｄｒｏの部分で形成される。ベンチレーション流路２２の分配部２６は、中間ロータディスク４１ａを含む各ロータディスク４１に形成されている貫通孔３７で形成される。

貫通孔３７が形成されている複数のロータディスク４１のうち、最も軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク４１、及びこのロータディスク４１よりも軸方向下流側Ｄａｄの全てのロータディスク４１には、内側キャビティ３３ｉよりも径方向内側Ｄｒｉの位置で、軸方向Ｄａの貫通する孔が形成されている。ベンチレーション流路２２の集合部２８は、この孔で形成される。

中間ロータディスク４１ａを含む各ロータディスク４１の相互間には、中間キャビティ３３ｍと内側キャビティ３３ｉを連通させる第一内側流路３５と、内側キャビティ３３ｉと集合部２８とを連通させる第二内側流路３６と、が形成されている。ベンチレーション流路２２における複数の分岐部２７のうち、一つの分岐部２７は、第一中間流路３４の径方向内側Ｄｒｉの部分と、この第一中間流路３４に連通する中間キャビティ３３ｍと、この中間キャビティ３３ｍに連通する第一内側流路３５と、この第一内側流路３５に連通する内側キャビティ３３ｉと、この内側キャビティ３３ｉに連通する第二内側流路３６とにより形成される。また、ベンチレーション流路２２における複数の分岐部２７のうち、他の分岐部２７は、第二中間流路３４ａと、この第二中間流路３４ａに連通する中間キャビティ３３ｍと、この中間キャビティ３３ｍに連通する第一内側流路３５と、この第一内側流路３５に連通する内側キャビティ３３ｉと、この内側キャビティ３３ｉに連通する第二内側流路３６とにより形成される。

中間ロータ軸１７１は、図５に示すように、軸線を中心として円筒状の円筒部１７２と、この円筒部１７２の軸方向上流側Ｄａｕの部分から径方向内側Ｄｒｉに突出する上流側フランジ部１７３と、この円筒部１７２の軸方向下流側Ｄａｄの部分から径方向内側Ｄｒｉに突出する下流側フランジ部１７５と、を有する。円筒部１７２、上流側フランジ部１７３、及び下流側フランジ部１７５の径方向内側Ｄｒｉは、中空になっている。この中空部分は、混合空間１７７を形成する。上流側フランジ部１７３には、圧縮機１０のスピンドルボルト２９が挿通されるボルト貫通孔１７４が形成されている。中間ロータ軸１７１と圧縮機ロータ軸２１とは、このスピンドルボルト２９により連結されている。下流側フランジ部１７５には、後述するタービン１１０のスピンドルボルト１２９が挿通されるボルト貫通孔１７６が形成されている。中間ロータ軸１７１とタービンロータ軸１２１とは、このスピンドルボルト１２９により連結されている。

この中間ロータ軸１７１には、中間ロータ軸１７１の径方向外側Ｄｒｏから下流側フランジ部１７５を経て混合空間１７７に貫通する第一冷却空気流路１７８が形成されている。

中間ロータ軸カバー１８１は、中間車室１９１内に配置されている。この中間ロータ軸カバー１８１は、中間ロータ軸１７１の径方向外側Ｄｒｏを覆う筒状の内側カバー１８３と、この内側カバー１８３の径方向外側Ｄｒｏを覆う筒状の外側カバー１８２とを有する。外側カバー１８２の軸方向上流側Ｄａｕの端は、圧縮機１０のディフューザ１６を介してガスタービン車室３に固定されている。また、外側カバー１８２の軸方向下流側Ｄａｄの端は、タービン１１０の複数の静翼列１６１のうちで最も軸方向上流側の第一静翼列１６１ａを介してガスタービン車室３に固定されている。内側カバー１８３は、中間ロータ軸１７１の径方向外側Ｄｒｏであって、中間ロータ軸１７１の外周面における第一冷却空気流路１７８の開口を含む領域を覆う。内側カバー１８３の軸方向上流側Ｄａｕの端は、外側カバー１８２の内周面に接続されている。内側カバー１８３の軸方向上流Ｄａｕの端よりも軸方向下流側Ｄａｄの部分の全ては、外側カバー１８２の内周面から径方向内側Ｄｒｉに離間している。この外側カバーの内周面と内側カバーの外周面との間の空間は、空気導入空間１８４を成す。外側カバー１８２には、冷却空気管１８９が接続されている。内側カバー１８３には、軸方向Ｄａで中間ロータ軸１７１の第一冷却空気流路１７８の開口と実質的に同じ位置に、径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉに貫通する貫通孔１８５が形成されている。また、内側カバー１８３の内周面には、中間ロータ軸１７１との間をシールする上流側シール１８６と下流側シール１８７とが設けられている。上流側シール１８６は、内側カバー１８３の貫通孔１８５よりも軸方向上流側Ｄａｕに設けられている。下流側シール１８７は、内側カバー１８３の貫通孔１８５よりも軸方向下流側Ｄａｄに設けられている。

冷却系統２００からの冷却空気Ａｃをガスタービンロータ２に導く冷却空気導入部材１８８は、冷却空気管１８９と中間ロータ軸カバー１８１とを有して構成される。

圧縮機ロータ軸２１に形成されているベンチレーション流路２２の集合部２８は、混合空間１７７に連通している。よって、圧縮機ロータ軸２１のベンチレーション流路２２を経た圧縮機抽気Ｂｃｏｍは、混合空間１７７内に流入する。また、中間ロータ軸カバー１８１の空気導入空間１８４には、冷却空気管１８９からの冷却空気Ａｃが流入する。空気導入空間１８４内の冷却空気Ａｃは、内側カバー１８３の貫通孔１８５、中間ロータ軸１７１の第一冷却空気流路１７８を経て、中間ロータ軸１７１の混合空間１７７内に流入する。このため、冷却系統２００からの冷却空気Ａｃと圧縮機ロータ軸２１からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍとは、この混合空間１７７内で混合する。

タービン車室１１１は、図６に示すように、タービン車室本体１１２と、このタービン車室本体１１２内に配置されている翼環１１３と、翼環１１３の径方向内側Ｄｒｉに配置されている分割環１１４と、を有する。翼環１１３は、タービン車室本体１１２の径方向内側Ｄｒｉに固定されている。分割環１１４は、タービン１１０の各動翼列１５１の径方向外側Ｄｒｏに位置に配置されている。翼環１１３の径方向内側Ｄｒｉには、複数の静翼１６２と複数の分割環１１４が固定されている。

タービン１１０の静翼１６２は、図７に示すように、径方向Ｄｒに延びる翼体１６３と、翼体１６３の径方向外側Ｄｒｏに設けられている外側シュラウド１６４と、翼体１６３の径方向内側Ｄｒｉに設けられている内側シュラウド１６５と、を有する。外側シュラウド１６４は、翼環１１３の径方向内側Ｄｒｉに取り付けられている。内側シュラウド１６５には、その径方向内側Ｄｒｉにシールリング１６６が設けられている。タービン１１０の動翼１５２は、径方向Ｄｒに延びる翼体１５３と、翼体１５３の径方向内側Ｄｒｉに設けられているプラットフォーム１５４と、プラットフォーム１５４の径方向内側Ｄｒｉに設けられている翼根１５５と、を有する。翼根１５５はタービンロータ軸１２１に埋め込まれている。動翼１５２には、空気流路１５６が形成されている。この空気流路１５６は、翼根１５５の外面で開口し、翼根１５５及びプラットフォーム１５４を経て、翼体１５３まで延びている。

このタービン１１０で燃焼器８０からの燃焼ガスＧが通る燃焼ガス流路１１５は、軸線Ａｒを中心として環状を成している。この燃焼ガス流路１１５の外周側は、分割環１１４及び静翼１６２の外側シュラウド１６４により画定されている。また、この燃焼ガス流路１１５の内周側は、動翼１５２のプラットフォーム１５４及び静翼１６２の内側シュラウド１６５により画定されている。

タービンロータ軸１２１には、複数の動翼列１５１の相互間の軸方向Ｄａにおける各位置に、言い換えると、複数の静翼列１６１の軸方向Ｄａにおける各位置に、軸線Ａｒを中心として環状を成し、径方向Ｄｒで互いに離間している複数のキャビティ１３３が形成されている。軸方向Ｄａで隣接する二つの動翼列１５１の相互間の軸方向Ｄａにおける位置に形成されている複数のキャビティ１３３は、一つのキャビティ群１３２を構成する。よって、タービンロータ軸１２１には、複数のキャビティ群１３２が軸方向Ｄａに並んで形成されている。

一つのキャビティ群１３２は、タービンロータ軸１２１内で最も径方向外側Ｄｒｏに形成されている外側キャビティ１３３ｏと、この外側キャビティ１３３ｏよりも径方向内側Ｄｒｉに形成されている内側キャビティ１３３ｉとの二つのキャビティ１３３で構成されている。

タービンロータ軸１２１は、軸方向Ｄａに積層される複数のロータディスク１４１と、複数のロータディスク１４１及び複数の内側キャビティ１３３ｉを軸方向Ｄａに貫通するスピンドルボルト１２９と、を有する。複数のロータディスク１４１のそれぞれは、軸方向Ｄａで隣り合うロータディスク１４１相互の相対回転を規制するためのギヤカップリング（不図示）が形成されている。

一つのロータディスク１４１には、一つの動翼列１５１が取り付けられる。よって、ロータディスク１４１は、複数の動翼列１５１毎に存在する。

一つのキャビティ群１３２を構成する複数のキャビティ１３３は、圧縮機ロータ軸２１のキャビティ３３と同様、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク１４１間に形成されている。

各ロータディスク１４１の径方向外側Ｄｒｏには、一の動翼列１５１を構成する複数の動翼１５２の翼根１５５が取り付けられる翼取付部１４９が形成されている。

各ロータディスク１４１には、上流側第一凹部１４３ｕと、上流側第二凹部１４５ｕと、が形成されている。上流側第一凹部１４３ｕは、このロータディスク１４１の軸方向上流側Ｄａｕに外側キャビティ１３３ｏを形成するために、ロータディスク１４１中の軸方向上流側Ｄａｕの部分から軸方向下流側Ｄａｄに向かって凹む。上流側第二凹部１４５ｕは、このロータディスク１４１の軸方向上流側Ｄａｕに内側キャビティ１３３ｉを形成するために、上流側第一凹部１４３ｕより径方向内側Ｄｒｉの位置で、このロータディスク１４１中の軸方向上流側Ｄａｕの部分から軸方向下流側Ｄａｄに向かって凹む。よって、上流側第一凹部１４３ｕの径方向外側Ｄｒｏには、上流側第一凹部１４３ｕの底面に対して、相対的に軸方向上流側Ｄａｕに向かって突出する環状の上流側第一アーム部１４２ｕが形成されている。また、上流側第一凹部１４３ｕと上流側第二凹部１４５ｕとの間には、上流側第一凹部１４３ｕの底面及び上流側第二凹部１４５ｕの底面に対して、相対的に軸方向上流側Ｄａｕに向かって突出する環状の上流側第二アーム部１４４ｕが形成されている。

環状の上流側第二アーム部１４４ｕには、軸方向下流側Ｄａｄに向かって凹んで、上流側第一凹部１４３ｕと上流側第二凹部１４５ｕとを連通させる複数の上流側連通溝１４４ｕｐが形成されている。複数の上流側連通溝１４４ｕｐは、周方向Ｄｃに並んでいる。この上流側連通溝１４４ｕｐは、例えば、ロータディスク１４１における前述のギヤカップリングの歯の先端部を切り欠いたものである。

さらに、各ロータディスク１４１には、下流側第一凹部１４３ｄと、下流側第二凹部１４５ｄと、が形成されている。下流側第一凹部１４３ｄは、このロータディスク１４１の軸方向下流側Ｄａｄに外側キャビティ１３３ｏを形成するために、ロータディスク１４１中の軸方向下流側Ｄａｄの部分から軸方向上流側Ｄａｕに向かって凹む。下流側第二凹部１４５ｄは、このロータディスク１４１の軸方向下流側Ｄａｄに内側キャビティ１３３ｉを形成するために、下流側第一凹部１４３ｄより径方向内側Ｄｒｉの位置で、ロータディスク１４１中の軸方向下流側Ｄａｄの部分から軸方向上流側Ｄａｕに向かって凹む。よって、下流側第一凹部１４３ｄの径方向外側Ｄｒｏには、下流側第一凹部１４３ｄの底面に対して、相対的に軸方向下流側Ｄａｄに向かって突出する環状の下流側第一アーム部１４２ｄが形成されている。また、下流側第一凹部１４３ｄと下流側第二凹部１４５ｄとの間には、下流側第一凹部１４３ｄの底面及び下流側第二凹部１４５ｄの底面に対して、相対的に軸方向下流側Ｄａｄに向かって突出する環状の下流側第二アーム部１４４ｄが形成されている。

環状の下流側第二アーム部１４４ｄには、軸方向上流側Ｄａｕに向かって凹んで、下流側第一凹部１４３ｄと下流側第二凹部１４５ｄとを連通させる複数の下流側連通溝１４４ｄｐが形成されている。複数の下流側連通溝１４４ｄｐは、周方向Ｄｃに並んでいる。この下流側連通溝１４４ｄｐは、例えば、ロータディスク１４１における前述のギヤカップリングの歯の先端部を切り欠いたものである。

外側キャビティ１３３ｏは、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク１４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク１４１における下流側第一凹部１４３ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク１４１における上流側第一凹部１４３ｕとにより画定される。内側キャビティ１３３ｉは、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク１４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク１４１における下流側第二凹部１４５ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク１４１における上流側第二凹部１４５ｕとにより画定される。

軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク１４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク１４１における下流側第一アーム部１４２ｄと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク１４１における上流側第一アーム部１４２ｕとは、互いに軸方向Ｄａで対向し且つ離間している。

軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク１４１のうちの軸方向上流側Ｄａｕのロータディスク１４１における複数の下流側連通溝１４４ｄｐと、軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク１４１における複数の上流側連通溝１４４ｕｐとは、軸方向Ｄａで互いに対向している。連通孔は、下流側連通溝１４４ｄｐと上流側連通溝１４４ｕｐとにより画定される。

ロータディスク１４１には、上流側第二凹部１４５ｕの底面から下流側第二凹部１４５ｄの底面に貫通して、スピンドルボルト１２９が挿通されるボルト貫通孔１３８が形成されている。スピンドルボルト１２９は、軸方向Ｄａに垂直な断面形状が円形である。一方、ボルト貫通孔１３８は、軸方向Ｄａの断面形状が卵形等である。このため、スピンドルボルト１２９をボルト貫通孔１３８に挿通させた際、スピンドルボルト１２９の外周面の一部とボルト貫通孔１３８の内周面の一部との間に隙間１３８ｓが形成される。この隙間１３８ｓは、上流側第二凹部１４５ｕの底面から下流側第二凹部１４５ｄの底面に貫通する第一混合空気流路１３４を形成する。なお、ボルト貫通孔の断面形状は、スピンドルボルト１２９の外周面の一部とボルト貫通孔１３８の内周面の一部との間に隙間１３８ｓが形成されれば、いかなる形状でもよく、例えば、互いの中心位置が異なり且つ互いに部分的に重なっている二つの円を合せた形状等であってもよい。

図６に示すように、複数のロータディスク１４１のうち、最も軸方向上流側Ｄａｕの第一ロータディスク１４１ａの上流側第二アーム部１４４ｕより径方向外側Ｄｒｏの部分は、空気導入空間１８４に面している。この第一ロータディスク１４１ａには、第二冷却空気流路１２２が形成されている。第二冷却空気流路１２２は、第一ロータディスク１４１ａで空気導入空間１８４に面している面から翼取付部１４９の外面に貫通している。このため、空気導入空間１８４内の冷却空気Ａｃは、この第二冷却空気流路１２２及び翼取付部１４９を経て、この第一ロータディスク１４１ａに取り付けられている第一動翼列１５１ａの各動翼１５２に送られる。

第一ロータディスク１４１ａの上流側第二アーム部１４４ｕよりも径方向内側Ｄｒｉの部分、より具体的には、上流側第二凹部４５ｕを形成する面は、混合空間１７７に面している。このため、第一ロータディスク１４１ａに形成され、その上流側第二凹部４５ｕの底面で開口している第一混合空気流路１３４内には、混合空気Ａｍが流入する。この混合空気Ａｍは、第一ロータディスク１４１ａの第一混合空気流路１３４から、第一ロータディスク１４１ａと第二ロータディスク１４１ｂの間に形成されている内側キャビティ１３３ｉ内に流入する。この混合空気Ａｍは、以降、各ロータディスク１４１に形成されている第一混合空気流路１３４を経て、各ロータディスク１４１の相互間に形成されている内側キャビティ１３３ｉに流入する。

第一ロータディスク１４１ａ、及び第一ロータディスク１４１ａよりも軸方向下流側Ｄａｄの複数のロータディスク１４１の各互間に形成されている前述の複数の連通孔は、軸方向Ｄａで隣接する二つのロータディスク１４１の相互間に形成されている外側キャビティ１３３ｏと内側キャビティ１３３ｉとを連通させる第二混合空気流路１３５を形成する。よって、第一ロータディスク１４１ａ、及び第一ロータディスク１４１ａよりも軸方向下流側Ｄａｄの複数のロータディスク１４１の各相互間に形成されている内側キャビティ１３３ｉ内の混合空気Ａｍは、第二混合空気流路１３５を経て、これらのロータディスク１４１の各相互間に形成されている外側キャビティ１３３ｏ内に流入する。なお、ここでは、ロータディスク１４１における前述のギヤカップリングの歯の先端部を切り欠いたことで形成される連通孔を第二混合空気流路１３５として利用しているが、別途孔を形成し、これを第二混合空気流路１３５としてもよい。

第一ロータディスク１４１ａよりも軸方向下流側Ｄａｄの複数のロータディスク１４１には、上流側第一凹部１４３ｕを形成する面から翼取付部１４９の外面に貫通する第三混合空気流路１３６が形成されている。よって、第一ロータディスク１４１ａ、及び第一ロータディスク１４１ａよりも軸方向下流側Ｄａｄの複数のロータディスク１４１の各相互間に形成されている内側キャビティ１３３ｉ内の混合空気Ａｍは、第三混合空気流路１３６を経て、第一ロータディスク１４１ａよりも軸方向下流側Ｄａｄの複数のロータディスク１４１に取り付けられている動翼１５２の空気流路１５６に流入する。

混合空気Ａｍが流れるタービンロータ軸１２１の混合空気流路（又は冷却用空気流路）１３７は、第一混合空気流路１３４と、内側キャビティ１３３ｉと、第二混合空気流路１３５と、外側キャビティ１３３ｏと、第三混合空気流路１３６と、を有して構成される。

次に、以上で説明したガスタービン設備の動作について説明する。

図１及び図２に示すように、圧縮機ロータ２０が回転すると、圧縮機１０の空気取入口１２から外気Ａが空気圧縮流路１５内に流入する。空気Ａは、この空気圧縮流路１５内を軸方向上流側Ｄａｕから軸方向下流側Ｄａｄに流れていく過程で次第に圧縮されて、圧縮空気Ａｃｏｍとなる。空気圧縮流路１５からの圧縮空気Ａｃｏｍは、空気吐出流路１７を経て、圧縮機１０の空気吐出口１８から中間車室１９１内に流入する。

中間車室１９１内に流入した圧縮空気Ａｃｏｍの一部は、図１及び図５に示すように、燃焼器８０内に流入する。この燃焼器８０には、燃料供給源からの燃料Ｆも供給される。燃焼器８０内では、この燃料Ｆが圧縮空気Ａｃｏｍ中に燃焼し、高温高圧の燃焼ガスＧが生成される。

高温高圧の燃焼ガスＧは、図１及び図６に示すように、燃焼器８０からタービン１１０の燃焼ガス流路１１５内に流入する。この燃焼ガスＧは、燃焼ガス流路１１５内を流れる過程で、タービンロータ１２０を回転させる。燃焼器８０からタービン１１０の燃焼ガス流路１１５内に流入する際の燃焼ガスＧの温度は、千数百℃にもなる。この燃焼ガスＧの温度は、燃焼ガスＧが燃焼ガス流路１１５内を流れる過程で、次第に低下する。

中間車室１９１内に流入した圧縮空気Ａｃｏｍの他の一部は、図１及び図５に示すように、冷却系統２００の冷却空気ライン２０１を経て、冷却器２０５内に流入する。この圧縮空気Ａｃｏｍは、冷却器２０５に流入すると冷却されて、冷却空気Ａｃとなる。ここでは、中間車室１９１内に流入した圧縮空気Ａｃｏｍの温度を、例えば、５００℃とする。また、冷却器２０５により冷却された圧縮空気Ａｃｏｍ、つまり冷却空気Ａｃの温度を、例えば、２００℃とする。この冷却空気Ａｃは、冷却空気ライン２０１、及び中間車室１９１内に設けられている冷却空気管１８９を経て、中間ロータ軸カバー１８１の空気導入空間１８４内に流入する。空気導入空間１８４内に流入した冷却空気Ａｃの一部は、タービン１１０の第一ロータディスク１４１ａに形成されている第二冷却空気流路１２２を経て、この第一ロータディスク１４１ａに取り付けられている第一動翼列１５１ａの各動翼１５２の空気流路１５６に流入する。冷却空気Ａｃは、動翼１５２の空気流路１５６を流れる過程で、動翼１５２を冷却する。この冷却空気Ａｃは、この空気流路１５６を経て、動翼１５２外、つまり燃焼ガス流路１１５内に流出する。よって、本実施形態では、第一ロータディスク１４１ａに取り付けられている複数の動翼１５２、つまり複数の第一段動翼１５２は、例えば、２００℃の冷却空気Ａｃにより冷却される。

圧縮機１０の空気圧縮流路１５内を流れている圧縮空気Ａｃｏｍの一部は、圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして、図１及び図２に示すように、圧縮機ロータ軸２１に形成されているベンチレーション流路２２の流入口２５からこのベンチレーション流路２２内に流入する。言い換えると、圧縮機１０の空気圧縮流路１５内を流れている圧縮空気Ａｃｏｍの一部は、圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして、軸方向Ｄａで隣り合う中間ロータディスク４１ａの相互間に流入する。ベンチレーション流路２２の流入口２５からベンチレーション流路２２内に流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍは、このベンチレーション流路２２で径方向Ｄｒに延びる流入部２４を経て、軸方向Ｄａに延びる分配部２６に流入する。分配部２６に流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍは、軸方向Ｄａで互いに異なる位置に形成されている複数の分岐部２７に流入する。各分岐部２７に流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍは、いずれも、軸方向Ｄａに延びる集合部２８に流入し、この集合部２８を経て、流出口２５ｏから中間ロータ軸１７１内の混合空間１７７に流出する。

ところで、図４に示すように、圧縮機１０の動翼５２の径方向外側Ｄｒｏ端と、この径方向外側Ｄｒｏ端と径方向Ｄｒで対向する圧縮機車室１１の内周面との間には、クリアランスがある。このクリアランスは、一般的にチップクリアランスＣＣと呼ばれ、圧縮機性能の観点から、できる限り小さいことが好ましい。

圧縮機ロータ２０、特に圧縮機ロータ軸２１は、径方向Ｄｒの寸法が、圧縮機車室１１の径方向Ｄｒの厚さ寸法に比べて大きい。このため、圧縮機ロータ２０は、圧縮機車室１１に対して熱容量が大きく、空気圧縮流路１５を流れる圧縮空気Ａｃｏｍの温度変化に対する熱応答性が圧縮機車室１１よりも低い。よって、空気圧縮流路１５を流れる圧縮空気Ａｃｏｍが温度変化した場合に、圧縮機ロータ２０と圧縮機車室１１との熱応答性の差により、チップクリアランスＣＣに変化が生じる。

チップクリアランスＣＣの変化が大きい場合、定常クリアランスを大きくする必要がある。なお、定常クリアランスとは、ガスタービン１の安定運転が継続し、且つ圧縮機ロータ２０及び圧縮機車室１１が共に継続して同じ温度になっているときのチップクリアランスＣＣである。この定常クリアランスが大きいと、ガスタービン１の定常運転時、動翼５２の径方向外側Ｄｒｏ端と圧縮機車室１１の内周面との間を通過する圧縮空気Ａｃｏｍの流量が多くなる。このため、定常クリアランスが大きいと、ガスタービン１の定常運転時における圧縮機性能が低くなるばかりか、ガスタービン性能も低くなる。

そこで、本実施形態では、前述したように、圧縮機ロータ軸２１中に空気圧縮流路１５から抽気した圧縮機抽気Ｂｃｏｍを流し、圧縮機ロータ軸２１内を換気することで、空気圧縮流路１５を流れる圧縮空気Ａｃｏｍの温度変化に対する圧縮機ロータ２０の熱応答性を高め、チップクリアランスＣＣの変化を小さくしている。本実施形態では、このように、起動時のチップクリアランスＣＣの変化が小さくなるので、定常クリアランスを小さくすることができる。よって、本実施形態では、ガスタービン１の定常運転時時における圧縮機性能を高めることができ、結果としてガスタービン性能を高めることができる。

軸流圧縮機では、軸方向上流側Ｄａｕから軸方向下流側Ｄａｄに流れる過程で、その圧力が高まると共にその温度も高まる。このため、停止時と運転時とにおける温度変化は、軸流圧縮機の軸方向上流側Ｄａｕの部分よりも軸方向下流側Ｄａｄ部分の方が大きい。そこで、本実施形態では、図２に示すように、二つの中間動翼列５１ａの間を流れる圧縮空気Ａｃｏｍの一部を、最も軸方向下流側Ｄａｄのロータディスク４１を含め、このロータディスク４１から軸方向上流側Ｄａｕの複数のロータディスク４１の相互間に圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして流し、圧縮機ロータ２０のうちで、軸方向下流側Ｄａｄの部分の熱応答性を高めている。

中間ロータ軸１７１内の混合空間１７７には、図１及び図５に示すように、圧縮機ロータ軸２１からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍの他に、冷却系統２００で生成された冷却空気Ａｃも流入する。冷却系統２００の冷却器２０５で生成された冷却空気Ａｃは、冷却空気ライン２０１、及び中間車室１９１内に設けられている冷却空気管１８９を経て、中間ロータ軸カバー１８１の空気導入空間１８４内に流入する。空気導入空間１８４内に流入した冷却空気Ａｃの一部は、中間ロータ軸１７１に形成されている第一冷却空気流路１７８を経て、この中間ロータ軸１７１内の混合空間１７７内に流入する。この冷却空気Ａｃの温度は、前述したように、例えば、２００℃である。また、この混合空間１７７に流入する圧縮機ロータ軸２１からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍの温度は、例えば、４００℃である。混合空間１７７内では、圧縮機ロータ軸２１からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍと冷却系統２００からの冷却空気Ａｃとが混ざり合って、例えば、３００℃の混合空気Ａｍになる。

この混合空気Ａｍは、図１及び図６に示すように、タービン１１０の第一ロータディスク１４１ａに形成されている第一混合空気流路１３４を経て、第一ロータディスク１４１ａと第二ロータディスク１４１ｂとの間の内側キャビティ１３３ｉ内に流入する。この内側キャビティ１３３ｉに流入した混合空気Ａｍの一部は、第二混合空気流路１３５を経て、第一ロータディスク１４１ａと第二ロータディスク１４１ｂとの間の外側キャビティ１３３ｏ内に流入する。この混合空気Ａｍは、第二ロータディスク１４１ｂに形成されている第三混合空気流路１３６を経て、第二ロータディスク１４１ｂに取り付けられている複数の動翼１５２の空気流路１５６に流入する。混合空気Ａｍは、動翼１５２の空気流路１５６を流れる過程で、動翼１５２を冷却する。この混合空気Ａｍは、この空気流路１５６を経て、動翼１５２外、つまり燃焼ガス流路１１５内に流出する。

第一ロータディスク１４１ａと第二ロータディスク１４１ｂとの間の内側キャビティ１３３ｉに流入した混合空気Ａｍの他の一部は、第二ロータディスク１４１ｂに形成されている第一混合空気流路１３４を経て、第二ロータディスク１４１ｂと第三ロータディスク１４１ｃとの間の内側キャビティ１３３ｉ内に流入する。この内側キャビティ１３３ｉに流入した混合空気Ａｍの一部は、第二混合空気流路１３５を経て、第二ロータディスク１４１ｂと第三ロータディスク１４１ｃとの間の外側キャビティ１３３ｏ内に流入する。この混合空気Ａｍは、第三ロータディスク１４１ｃに形成されている第三混合空気流路１３６を経て、第三ロータディスク１４１ｃに取り付けられている複数の動翼１５２の空気流路１５６に流入する。混合空気Ａｍは、動翼１５２の空気流路１５６を流れる過程で、動翼１５２を冷却する。この混合空気Ａｍは、この空気流路１５６を経て、動翼１５２外、つまり燃焼ガス流路１１５内に流出する。

よって、本実施形態では、タービンロータ軸１２１が、例えば、３００℃の混合空気Ａｍにより冷却される。さらに、本実施形態では、第二ロータディスク１４１ｂ及び第三ロータディスク１４１ｃに取り付けられている複数の動翼１５２も、この３００℃の混合空気Ａｍにより冷却される。

仮に、圧縮機ロータ軸２１から流出した圧縮機抽気Ｂｃｏｍをそのままタービンロータ軸１２１に導くとする。この場合、例えば、４００℃の空気でタービンロータ軸１２１に取り付けられている複数の動翼１５２が冷却されることになる。これに対して、本実施形態では、タービン１１０の第一動翼列１５１ａの各動翼１５２を、冷却系統２００からの冷却空気Ａｃ（例えば、２００℃）で冷却する。また、本実施形態では、タービン１１０の第一動翼列１５１ａより軸方向下流側Ｄａｄの動翼列１５１の各動翼１５２を、冷却系統からの冷却空気Ａｃと圧縮機ロータ軸２１からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍとの混合空気Ａｍ（例えば、３００℃）で冷却する。

このため、本実施形態では、圧縮機ロータ軸２１から流出した圧縮機抽気Ｂｃｏｍでタービン１１０の動翼１５２を冷却する場合よりも、温度の低い空気でタービン１１０の動翼１５２を冷却することができる。しかも、本実施形態では、タービン１１０の動翼１５２のうちで、最も高温の燃焼ガスＧに晒される第一動翼列１５１ａの各動翼１５２を２００℃の冷却空気Ａｃで冷却する。よって、本実施形態では、燃焼器８０で生成される燃焼ガスＧの温度をより高くすることができ、結果として、ガスタービン１の出力を向上させることができる。

ここで、本実施形態のさらなる効果を説明するために、比較例のガスタービンについて説明する。

図８に示すように、比較例のガスタービン１ｘも、本実施形態のガスタービン１と同様、圧縮機１０ｘと、燃焼器８０ｘと、タービン１１０ｘと、を備える。圧縮機１０ｘは、圧縮機ロータ２０ｘと、この圧縮機ロータ２０ｘを覆う筒状の圧縮機車室１１とを有する。この圧縮機１０ｘも、軸流圧縮機である。このため、圧縮機ロータ２０ｘは、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びている圧縮機ロータ軸２１ｘと、この圧縮機ロータ軸２１ｘの外周に固定され軸方向Ｄａに並んでいる複数の動翼列５１と、を有する。

ここで、以下の説明の都合上、複数の動翼列５１のうちで、最も軸方向下流側の動翼列をｎ段動翼列５１ｎする。以下、このｎ段動翼列５１ｎに対して軸方向上流側に隣接する動翼列を（ｎ−1）段動翼列５１−１、この（ｎ−１）段動翼列５１−１に対して軸方向上流側に隣接する動翼列を（ｎ−２）段動翼列５１−２、この（ｎ−２）段動翼列５１−２に対して軸方向上流側に隣接する動翼列を（ｎ−３）段動翼列５１−３、この（ｎ−３）段動翼列５１−３に対して軸方向上流側に隣接する動翼列を（ｎ−４）段動翼列５１−４とする。

圧縮機ロータ軸２１ｘには、系統が異なる複数のベンチレーション流路２２ｘ１，２２ｘ２が形成されている。各ベンチレーション流路２２ｘ１，２２ｘ２は、いずれも、導入流路２３ｘと、連通流路２６ｘと、排気流路２８ｘと、を有する。複数のベンチレーション流路２２ｘ１，２２ｘ２のうち、第一ベンチレーション流路２２ｘ１の導入流路２３ｘは、ｎ段動翼列５１ｎと（ｎ−１）段動翼列５１−１との間を流れる圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｘ内の径方向内側Ｄｒｉに導く。第一ベンチレーション流路２２ｘ１の連通流路２６ｘは、この導入流路２３ｘの径方向内側Ｄｒｉ端から、（ｎ−１）段動翼列５１−１と（ｎ−２）段動翼列５１−２との間の位置まで軸方向上流側Ｄａｕに延びる。第一ベンチレーション流路２２ｘ１の排気流路２８ｘは、この連通流路２６ｘの軸方向上流側Ｄａｕ端から径方向外側Ｄｒｏに延び、圧縮機ロータ軸２１ｘの外周であって、（ｎ−１）段動翼列５１−１と（ｎ−２）段動翼列５１−２との間の位置で開口する。複数のベンチレーション流路２２ｘ１，２２ｘ２のうち、第二ベンチレーション流路２２ｘ２の導入流路２３ｘは、（ｎ−２）段動翼列５１−２と（ｎ−３）段動翼列５１−３との間を流れる圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｘ内の径方向内側Ｄｒｉに導く。第二ベンチレーション流路２２ｘ２の連通流路２６ｘは、この導入流路２３ｘの径方向内側Ｄｒｉ端から、（ｎ−３）段動翼列５１−３と（ｎ−４）段動翼列５１−４との間の位置まで軸方向上流側Ｄａｕに延びる。第二ベンチレーション流路２２ｘ２の排気流路２８ｘは、この連通流路２６ｘの軸方向上流側Ｄａｕ端から径方向外側Ｄｒｏに延び、圧縮機ロータ軸２１ｘの外周であって、（ｎ−３）段動翼列５１−３と（ｎ−４）段動翼列５１−４との間の位置で開口する。

よって、この比較例の圧縮機ロータ２０ｘでも、複数のベンチレーション流路２２ｘ１，２２ｘ２により、圧縮機ロータ軸２１ｘ内を広範囲にわたって圧縮機抽気Ｂｃｏｍで換気することできる。

ところで、この比較例の圧縮機ロータ２０ｘでは、（ｎ−２）段動翼列５１−２と（ｎ−３）段動翼列５１−３との間の空気圧縮流路１５を流れる圧縮空気Ａｃｏｍが、圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして第二ベンチレーション流路２２ｘ２を通って、（ｎ−３）段動翼列５１−３と（ｎ−４）段動翼列５１−４との間の空気圧縮流路１５に戻る。空気圧縮流路１５に戻った圧縮空気Ａｃｏｍは、軸方向下流側Ｄａｄに流れる過程で再昇圧される。また、ｎ段動翼列５１ｎと（ｎ−１）段動翼列５１−１との間の空気圧縮流路１５を流れる圧縮空気Ａｃｏｍは、圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして第一ベンチレーション流路２２ｘ１を通って、（ｎ−１）段動翼列５１−１と（ｎ−２）段動翼列５１−２との間の空気圧縮流路１５に戻る。空気圧縮流路１５に戻った圧縮空気Ａｃｏｍは、軸方向下流側Ｄａｄに流れる過程で再昇圧される。しかも、ｎ段と（ｎ−１）段との間の空気圧縮流路１５中では、第一ベンチレーション流路２２ｘ１を経て（ｎ−１）段動翼列５１−１と（ｎ−２）段動翼列５１−２との間の空気圧縮流路１５に戻った圧縮空気Ａｃｏｍと、第二ベンチレーション流路２２ｘ２を経て（ｎ−３）段動翼列５１−３と（ｎ−４）段動翼列５１−４との間の空気圧縮流路１５に戻った圧縮空気Ａｃｏｍとが、再昇圧されることになる。

このため、比較例の圧縮機ロータ２０ｘでは、再昇圧する圧縮空気Ａｃｏｍの流路が多くなり、圧縮機１０ｘの効率が低下する。

一方、本実施形態のベンチレーション流路２２は、空気圧縮流路１５中の軸方向Ｄａの一箇所から圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１内に導入し、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを軸方向Ｄａで互いに異なる位置に分配した後、分配された圧縮機抽気Ｂｃｏｍを集めて、これを中間ロータ軸１７１内の混合空間１７７に流出されている。このため、本実施形態の圧縮機ロータ２０では、比較例の圧縮機ロータ２０ｘと同様に、圧縮機ロータ軸２１内を広い範囲にわたって圧縮機抽気Ｂｃｏｍで換気することができる。しかも、本実施形態の圧縮機ロータ２０では、ベンチレーション流路２２を通った圧縮機抽気Ｂｃｏｍを、空気圧縮流路１５に戻さず、中間ロータ軸１７１内の混合空間１７７に流出させるので、圧縮機１０の効率低下を抑えることができる。さらに、本実施形態では、混合空間１７７に流出させた圧縮機抽気Ｂｃｏｍでタービンロータ１２０を冷却するので、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを有効利用することができる。

「圧縮機ロータの第一変形例」
以上で説明した実施形態における圧縮機ロータの第一変形例について、図９を用いて説明する。

上記実施形態の圧縮機ロータ２０では、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１の軸方向Ｄａの一箇所から圧縮機ロータ軸２１内に導いている。すなわち、上記実施形態のベンチレーション流路２２は、軸方向Ｄａの一箇所を流入口２５としている。

しかしながら、図９に示す本変形例の圧縮機ロータ２０ａのように、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ａの軸方向Ｄａの複数箇所から圧縮機ロータ軸２１ａ内に導いてもよい。すなわち、本変形例のベンチレーション流路２２ａは、軸方向Ｄａの複数箇所を流入口２５とする。この場合、圧縮機ロータ軸２１ａの軸方向Ｄａの一の箇所で開口している流入口２５が形成されている導入部２３ｄ２３で、圧縮機ロータ軸２１ａ内に圧縮機抽気Ｂｃｏｍを導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを圧縮機ロータ軸２１ａの軸方向Ｄａで互いに異なる位置に形成されている複数の分岐部２７に分配する。また、圧縮機ロータ軸２１ａの軸方向Ｄａの他の箇所で開口している流入口２５が形成されている他の導入部２３ｄ２３で、圧縮機ロータ軸２１ａ内に圧縮機抽気Ｂｃｏｍを導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを圧縮機ロータ軸２１ａの軸方向Ｄａで互いに異なる位置に形成されている複数の分岐部２７に分配する。そして、圧縮機ロータ軸２１ａの軸方向Ｄａの複数箇所から圧縮機ロータ軸２１ａ内に導入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍを一つの集合部２８に導き、この集合部２８を経て、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを混合空間１７７に流出させる。

「圧縮機ロータの第二変形例」
以上で説明した実施形態における圧縮機ロータの第二変形例について、図１０を用いて説明する。

上記実施形態の圧縮機ロータ２０では、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１内に導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを軸方向上流側Ｄａｕと軸方向下流側Ｄａｄとに分配している。すなわち、上記実施形態のベンチレーション流路２２は、流入部２４を基準にして、分配部２６を軸方向上流側Ｄａｕに延ばすと共に軸方向下流側Ｄａｄにも延ばし、軸方向上流側Ｄａｕの分配部２６、さらに、軸方向下流側Ｄａｄの分配部２６のそれぞれに対して複数の分岐部２７を接続している。

しかしながら、図１０に示す本変形例の圧縮機ロータ２０ｂのように、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｂ内に導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを軸方向上流側Ｄａｕの複数箇所にのみ分配してもよい。すなわち、本変形例のベンチレーション流路２２ｂは、流入部２４ｂを基準にして、分配部２６ｂを軸方向上流側Ｄａｕにのみ延ばし、この分配部２６ｂに対して複数の分岐部２７を接続している。複数の分岐部２７は、上記実施形態と同様に、一の集合部２８に接続されている。

「圧縮機ロータの第三変形例」
以上で説明した実施形態における圧縮機ロータの第三変形例について、図１１を用いて説明する。

上記第二変形例の圧縮機ロータ２０ｂにおけるベンチレーション流路２２ｂは、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｂ内に導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを軸方向上流側Ｄａｕの複数箇所にのみ分配する。

しかしながら、図１１に示す本変形例の圧縮機ロータ２０ｃのように、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｃ内に導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを軸方向下流側Ｄａｄの複数箇所にのみ分配してもよい。すなわち、本変形例のベンチレーション流路２２ｃは、流入部２４ｃを基準にして、分配部２６ｃを軸方向下流側Ｄａｄにのみ延ばし、この分配部２６ｃに対して複数の分岐部２７を接続している。複数の分岐部２７は、上記実施形態及び第二変形例と同様に、一の集合部２８に接続されている。

「圧縮機ロータの第四変形例」
以上で説明した実施形態における圧縮機ロータの第四変形例について、図１２を用いて説明する。

上記実施形態及び上記各変形例の圧縮機ロータでは、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸内に導いた後、空気圧縮流路１５内に戻さず、この圧縮機ロータ軸の軸方向下流側Ｄａｄの端面から外部に流出させている。すなわち、上記実施形態及び上記各変形例のベンチレーション流路の流出口は、圧縮機ロータ軸の軸方向下流側Ｄａｄの端面に形成されている。

しかしながら、図１２に示す本変形例の圧縮機ロータ２０ｄのように、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｄ内に導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを空気圧縮流路１５内に戻してもよい。すなわち、本変形例のベンチレーション流路２２ｄは、上記実施形態及び上記各変形例のベンチレーション流路と同様、導入部２３ｄ、複数の分岐部２７、及び集合部２８ｄを有するものの、この集合部２８ｄは、複数の分岐部２７からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍを空気圧縮流路１５内に流出させる。

本変形例のベンチレーション流路２２ｄにおける集合部２８ｄは、複数の分岐部２７からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍが流入する分岐空気受入部２８ｄｉと、分岐空気受入部２８ｄｉに流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍを空気圧縮流路１５内に流出させる排気部２８ｄｏと、を有する。分岐空気受入部２８ｄｉは、軸方向Ｄａに延び、複数の分岐部２７の径方向内側Ｄｒｉの端と接続されている。排気部２８ｄｏは、分岐空気受入部２８ｄｉの軸方向上流側Ｄａｕの端から径方向外側Ｄｒｏに延び、圧縮機ロータ軸２１ｄの外周で開口している。この開口が圧縮機抽気Ｂｃｏｍの流出口２５ｄｏとなる。この流出口２５ｄｏは、圧縮機ロータ軸２１ｄを構成する複数のロータディスク４１のうち、軸方向Ｄａで隣り合う二つのロータディスク４１間に形成されている径方向外側流路３１における径方向外側Ｄｒｏの開口で形成される（図３参照）。

空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｄ内に導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを空気圧縮流路１５内に戻す場合、ベンチレーション流路２２ｄの流出口２５ｄｏにおける圧力は、このベンチレーション流路２２ｄの流入口２５ｄｉにおける圧力より低い必要がある。このため、本変形例のベンチレーション流路２２ｄの流出口２５ｄｏは、ベンチレーション流路２２ｄの流入口２５ｄｉよりも軸方向上流側Ｄａｕに位置している。

本変形例では、図８を用いて前述した比較例と同様に、空気圧縮流路１５内の圧縮空気Ａｃｏｍを圧縮機抽気Ｂｃｏｍとして圧縮機ロータ軸２１ｄ内に導いた後、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを空気圧縮流路１５内に戻す。このため、本変形例でも、比較例と同様、一旦昇圧した圧縮空気Ａｃｏｍを再度昇圧することになる。

ところで、比較例では、圧縮機ロータ軸２１ｘ内を広範囲にわたって換気するため、分岐部２７を有していない複数のベンチレーション流路２２ｘ１，２２ｘ２を設けている。このため、比較例では、分岐部２７を有していない複数のベンチレーション流路２２ｘ１，２２ｘ２毎に、空気圧縮流路１５内の圧縮機抽気Ｂｃｏｍを受け入れ、この圧縮機抽気Ｂｃｏｍを空気圧縮流路１５内に戻している。一方、本変形例では、導入部２３ｄに流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍを複数の分岐部２７に分配し、複数の分岐部２７からの圧縮機抽気Ｂｃｏｍを集合部２８ｄで集めてから、この集合部２８ｄから空気圧縮流路１５内に戻している。したがって、本変形例では、再昇圧する圧縮空気Ａｃｏｍの流量を比較例よりも少なくすることができる。このため、本変形例では、圧縮機ロータ軸２１ｄ内を広範囲にわたって換気しつつも、比較例よりも圧縮機の効率低下を抑えることができる。

なお、本変形例では、圧縮機抽気Ｂｃｏｍが空気圧縮流路１５内に戻ることから、中間ロータ軸１７１の内周側の空間１７７ｄには、ベンチレーション流路２２ｄから圧縮機抽気Ｂｃｏｍは流入しない。このため、本変形例では、中間ロータ軸１７１内の空間１７７ｄが圧縮機抽気Ｂｃｏｍと冷却空気Ａｃとが混合する空間として機能しない。

「ガスタービンロータの変形例」
以上で説明した実施形態におけるガスタービンロータの変形例について、図１３を用いて説明する。

上記実施形態のガスタービンロータ２の中間ロータ軸１７１は、内周側が中空で、この空間が混合空間１７７を成している。また、この中間ロータ軸１７１には、径方向外側Ｄｒｏから混合空間１７７に貫通する第一冷却空気流路１７８が形成されている。

しかしながら、図１３に示す本変形例の中間ロータ軸１７１ｅのように、径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉの空間１７７ｅに貫通する第一冷却空気流路１７８が形成されていなくてもよい。この場合、中間ロータ軸１７１ｅ内の空間１７７ｅには、冷却空気Ａｃが送られなくなり、専ら、圧縮機ロータ軸から圧縮機抽気Ｂｃｏｍが流入する。このため、この空間１７７ｅは、混合空間として機能せず、抽気空気空間となる。

本変形例の場合、空間１７７ｅに流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍは、第一実施形態における混合空気Ａｍと同様に、タービン１１０の第一ロータディスク１４１ａに形成されている第一空気流路１３４を経て、第一ロータディスク１４１ａと第二ロータディスク１４１ｂとの間の内側キャビティ１３３ｉ内に流入する。この内側キャビティ１３３ｉに流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍの一部は、第二空気流路１３５を経て、第一ロータディスク１４１ａと第二ロータディスク１４１ｂとの間の外側キャビティ１３３ｏ内に流入する。この圧縮機抽気Ｂｃｏｍは、第二ロータディスク１４１ｂに形成されている第三空気流路１３６を経て、第二ロータディスク１４１ｂに取り付けられている複数の動翼１５２の空気流路１５６に流入する。

また、第一ロータディスク１４１ａと第二ロータディスク１４１ｂとの間の内側キャビティ１３３ｉに流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍの他の一部は、第二ロータディスク１４１ｂに形成されている第一空気流路１３４を経て、第二ロータディスク１４１ｂと第三ロータディスク１４１ｃとの間の内側キャビティ１３３ｉ内に流入する。この内側キャビティ１３３ｉに流入した圧縮機抽気Ｂｃｏｍの一部は、第二空気流路１３５を経て、第二ロータディスク１４１ｂと第三ロータディスク１４１ｃとの間の外側キャビティ１３３ｏ内に流入する。この圧縮機抽気Ｂｃｏｍは、第三ロータディスク１４１ｃに形成されている第三空気流路１３６を経て、第三ロータディスク１４１ｃに取り付けられている複数の動翼１５２の空気流路１５６に流入する。

なお、本変形例においても、第一ロータディスク１４１ａに取り付けられてる複数の動翼１５２には、上記実施形態と同様に、冷却空気Ａｃが流入する。

「その他」
上記実施形態及び上記各変形例の圧縮機は、いずれも、ガスタービンの一部を構成する。しかしながら、圧縮機は、ガスタービンの一部を構成しなくてもよい。よって、圧縮機ロータは、ガスタービンのタービンロータと接続されないものであってもよい。このように、圧縮機がガスタービンの位置を構成しない場合、圧縮機が圧縮する気体は、空気でなくてもよい。

１：ガスタービン、２：ガスタービンロータ、３：ガスタービン車室、９：発電機、１０：圧縮機、１１：圧縮機車室、１２：空気取入口、１３：圧縮機車室本体、１４：静翼保持環、１５：空気圧縮流路、１６：ディフューザ、１７：空気吐出流路、１８：空気吐出口、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ：圧縮機ロータ、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ：圧縮機ロータ軸、２２,２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ：ベンチレーション流路、２３，２３ｄ：導入部、２４，２４ｂ：流入部、２５，２５ｄｉ：流入口、２５ｏ，２５ｄｏ：流出口、２６：分配部、２７：分岐部、２８，２８ｄ：集合部、２８ｄｉ：分岐空気受入部、２８ｄｏ：排気部、２９：スピンドルボルト、３２：キャビティ群、３３：キャビティ、３３ｏ：外側キャビティ、３３ｍ：中間キャビティ、３３ｉ：内側キャビティ、３８：ボルト貫通孔、３９，３９ａ：トルクピン、４１：ロータディスク、４１ａ：中間ロータディスク、４９：翼取付部、５１：動翼列、５１ａ：中間動翼列、５２：動翼、６１：静翼列、６２：静翼、８０：燃焼器、１１０：タービン、１１１：タービン車室、１１５：燃焼ガス流路、１２０，１２０ａ：タービンロータ、１２１，１２１ａ：タービンロータ軸、１２２：第二冷却空気流路、１２３：第三冷却空気流路、１２９：スピンドルボルト、１３２：キャビティ群、１３３：キャビティ、１３３ｏ：外側キャビティ、１３３ｉ：内側キャビティ、１３４：第一混合空気流路、１３５：第二混合空気流路、１３６：第三混合空気流路、１３７：混合空気流路（又は冷却用空気流路）、１３８：ボルト貫通孔、１３８ｓ：隙間、１４１：ロータディスク、１４１ａ：第一ロータディスク、１４１ｂ：第二ロータディスク、１４１ｃ：第三ロータディスク、１４９：翼取付部、１５１：動翼列、１５１ａ：第一動翼列、１５１ｂ：第二動翼列、１５１ｃ：第三動翼列、１５２：動翼、１５６：空気流路、１６１：静翼列、１６１ａ：第一静翼列、１６２：静翼、１７１，１７１ｅ：中間ロータ軸、１７７：混合空間、１７８：第一冷却空気流路（又は、単に冷却空気流路）、１８１：中間ロータ軸カバー、１８４：空気導入空間、１８８：冷却空気導入部材、１８９：冷却空気管、１９１：中間車室、２００：冷却系統、２０１：冷却空気ライン、２０５：冷却器

Claims (11)

1. 軸線を中心として回転する圧縮機ロータ軸と、
   前記圧縮機ロータ軸の外周に取り付けられ、軸方向に並ぶ複数の動翼列と、
   を有し、
   前記圧縮機ロータ軸には、複数の動翼列のうち、軸方向で隣り合う二つの動翼列の間を流れる圧縮気体を自身の内部に導くベンチレーション流路が形成され、
   前記ベンチレーション流路は、
   前記二つの動翼列の間を流れる圧縮気体を前記圧縮機ロータ軸内に導く導入部と、
   前記導入部から分岐して、軸方向で互いに異なる位置に形成され、前記導入部からの圧縮気体が流入する複数の分岐部と、
   前記複数の分岐部のそれぞれと接続され、前記複数の分岐部を通った圧縮気体が流れ込み、流れ込んだ圧縮気体を外部に流出させる集合部と、
   を有する、
   圧縮機ロータ。
2. 請求項１に記載の圧縮機ロータにおいて、
   前記導入部は、前記二つの動翼列の間を流れる圧縮気体が流入する流入口が形成され、前記流入口から前記軸線に対する径方向内側に延びる流入部と、前記流入部から軸方向に延びる分配部と、を有し、
   前記複数の分岐部は、前記分配部に接続されている、
   圧縮機ロータ。
3. 請求項２に記載の圧縮機ロータにおいて、
   前記分配部は、前記流入部から軸方向上流側に延びている、
   圧縮機ロータ。
4. 請求項２又は３に記載の圧縮機ロータにおいて、
   前記分配部は、前記流入部から軸方向下流側に延びている、
   圧縮機ロータ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機ロータにおいて、
   前記集合部は、前記複数の分岐部のうち、最も軸方向上流側の分岐部から軸方向下流側に延びて、内部を通ってきた圧縮気体を外部に流出させる流出口が形成されている、
   圧縮機ロータ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機ロータにおいて、
   前記集合部は、前記導入部よりも前記軸線に対する径方向内側に形成されている、
   圧縮機ロータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の圧縮機ロータにおいて、
   前記集合部は、前記圧縮機ロータ軸の軸方向における端面から軸方向に圧縮気体を流出させる流出口が形成されている、
   圧縮機ロータ。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機ロータと、
   前記軸線上に位置して、前記圧縮機ロータに接続され、前記軸線を中心として前記圧縮機ロータと一体回転するタービンロータと、
   を備え、
   前記タービンロータには、前記圧縮機ロータの前記ベンチレーション流路とつながり、前記ベンチレーション流路からの圧縮気体が流入する冷却用空気流路が形成されている、
   ガスタービンロータ。
9. 請求項８に記載のガスタービンロータにおいて、
   前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するタービンロータ軸と、前記タービンロータ軸の外周に取り付けられ、軸方向に並ぶ複数の動翼列と、を有し、
   前記冷却用空気流路は、前記タービンロータ軸内を経て、複数の動翼列のうち、最も軸方向上流側の第一動翼列よりも軸方向下流側の動翼列につながる、
   ガスタービンロータ。
10. 請求項９に記載のガスタービンロータにおいて、
    前記タービンロータ軸には、前記ベンチレーション流路を流れる圧縮気体よりも低温の冷却空気を前記第一動翼列に導く冷却空気流路が形成されている、
    ガスタービンロータ。
11. 請求項８から１０のいずれか一項に記載のガスタービンロータと、
    前記ガスタービンロータを覆うガスタービン車室と、
    を備えるガスタービン。

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