JP5495941B2 - タービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラント - Google Patents

Description

本発明は、タービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントに関し、特に、タービン分割環の構造に関するものである。

一般に、ガスタービンの入口温度を高温化させてガスタービンの効率化を図り、発電効率を向上させた発電プラントが用いられている。ガスタービンの入口温度の高温化に伴い、動翼の周囲に設けられて高温の燃焼ガスに晒されるタービン分割環等には、金属材料よりも耐熱性の優れたセラミックス複合材料（CMC : Ceramics Matrix Composite）を用いる研究開発が進められている。

特許文献１には、タービン分割環にセラミックス複合材料（以下「ＣＭＣ」という。）を用いて、タービン分割環の外周面にシール部材を設けてガスタービンのタービン分割環の内周側を通過する燃焼ガスのタービン分割環外周側への漏出や、燃焼ガスによる温度上昇を抑制するためタービン分割環の外周側に供給される冷却ガスのタービン分割環内周側への漏出を防止することが開示されている。

特許文献２には、タービン分割環をＣＭＣを用いて製造し、板状にしたタービン分割環を交互に積層させて燃焼ガスおよび冷却ガスの漏出を防止することが開示されている。

特開２００４−２０４８３９号公報 特開平１０−１０３０１１号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の発明は、円周方向に分割されたタービン分割環を構成するＣＭＣ製の分割体間に形成された間隙から主流ガスである燃焼ガスが漏出することを十分に防止することが出来ないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、セラミックス複合材料を用いて、主流ガスの漏出を十分に防止することが可能なタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るタービン分割環によれば、流体が導かれるタービン翼とタービンケーシングとの間に設けられ、該タービンケーシングに支持されて設けられる円筒状とされたタービン分割環であって、前記円筒状となるように組み合わされた複数の分割体を備え、該分割体の端部に設けられる接続部と、隣接する前記分割体の端部に設けられる接続部との間に形成される間隙が、該間隙に導かれた前記流体の流れを屈折させる形状であるであることを特徴とする。

円筒状となるように組み合わされた複数の分割体の端部に設けられる接続部間に形成される間隙は、間隙に導かれる流体の流れを屈折させる形状とすることとした。そのため、間隙に導かれた流体の抵抗を増加させて流体の圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙を経てタービン翼からタービンケーシングへと漏れる流体の漏れ量を低減させることができる。

さらに、本発明に係るタービン分割環によれば、前記間隙は、各前記接続部に設けられる凸凹形状を嵌め合うことによって形成されることを特徴とする。

接続部に設けた凸凹形状を嵌め合うことによって間隙を形成するとした。これにより、間隙に導かれた流体は、凸凹形状によって屈折させられる。そのため、間隙を通過する流体の抵抗が増加する。したがって、間隙を通過する流体の圧力損失を増大させることができる。

さらに、本発明に係るタービン分割環によれば、各前記分割体の前記接続部には、隣接する前記分割体に対応する位置にそれぞれ凹所が形成され、隣接する前記分割体のそれぞれの対応する前記凹所によって形成される空隙に挿入される板状部材を備え、前記間隙は、前記空隙に前記板状部材を挿入することによって形成されることを特徴とする。

隣接する分割体に対応する位置には、それぞれ凹所が形成されており、隣接する分割体のそれぞれの対応する凹所によって形成される空隙に挿入される板状部材によってタービン分割環を形成することとした。そのため、板状部材と、隣接する分割体に対応する位置に設けられるそれぞれの凹所とにより形成される屈折した間隙を流体が通過することにより、間隙に導かれた流体の抵抗を更に増加させて流体の圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙を経てタービン翼からタービンケーシングへと漏れる流体の漏れ量を低減させることができる。

さらに、本発明に係るタービン分割環によれば、各前記接続部は、外周面が陥没し、該接続部を互いに接続する接続用の分割体を備えることを特徴とする。

外周面の端部が陥没した接続部同士を接続用の分割体を用いて接続することとした。これにより、各接続部と接続用の分割体とによって形成される間隙は、屈折した形状となり、間隙に導かれた流体を屈折させることができる。そのため、屈折した形状を流体が通過することにより、流体の抵抗を増加させて流体の圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙を経てタービン翼からタービンケーシングへと漏れる流体の漏れ量を低減させることができる。

さらに、本発明に係るタービン分割環によれば、各前記接続部は、半径方向において段違い形状であることを特徴とする。

各接続部を半径方向に段違い形状とすることによって、間隙を通過する流体を屈折させることができる。そのため、屈折した形状を流体が通過することにより、間隙に導かれた流体の抵抗を更に増加させて流体の圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙を経てタービン翼からタービンケーシングへと漏れる流体の漏れ量を低減させることができる。

さらに、本発明に係るタービン分割環によれば、セラミックス複合材料から形成されることを特徴とする。

タービン分割環の材料には、セラミックス複合材料を用いることとした。そのため、耐熱性の優れたタービン分割環にすることができる。したがって、タービン翼に導かれる流体を高温化することができる。

さらに、本発明に係るガスタービンによれば、上記のいずれかに記載のタービン分割環を備えることを特徴とする。

タービン翼からタービンケーシングへと漏れる流体の量を低減させることが可能なタービン分割環を用いることとした。そのため、流体の漏れを防止する部材等を増やすことなく、ガスタービンの効率化を図ることができる。
また、タービン翼に導かれる流体を高温化することが可能なタービン分割環を用いることとした。そのため、ガスタービンの入口温度を高温化することができる。したがって、タービンの出力を向上させることができる。

さらに、本発明に係る発電プラントによれば、上記に記載のガスタービンを備えることを特徴とする。

出力の増加が可能、かつ、タービン効率が改善可能なガスタービンを用いることとした。そのため、発電プラントの発電効率を向上させることができる。

円筒状となるように組み合わされた複数の分割体の端部に設けられる接続部間に形成される間隙は、間隙に導かれる流体の流れを屈折させる形状とすることとした。そのため、間隙に導かれた流体の抵抗を増加させて流体の圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙を経てタービン翼からタービンケーシングへと漏れる流体の漏れ量を低減させることができる。

本発明の第１実施形態に係る発電プラントにおけるガスタービンのタービン分割環の縦断面部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るタービン分割環の縦断面部分拡大図である。 本発明の第３実施形態に係るタービン分割環の縦断面部分拡大図である。 本発明の変形例に係るタービン分割環の縦断面部分拡大図である。

［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る発電プラントにおけるガスタービンのタービン分割環の縦断面部分拡大図が示されている。
発電プラント（図示せず）に設けられているガスタービン（図示せず）は、ガスタービン内に導かれた燃焼ガスである主流ガス（流体）の流れを動翼（タービン翼）へ導くノズル（図示せず）と、ノズルを経て主流ガスが導かれる動翼（図示せず）と、主流ガスが導かれる動翼とタービンケーシング（図示せず）との間に設けられ、タービンケーシングに支持されて設けられている円筒状とされたタービン分割環１とを有している。

タービン分割環１は、円筒形状とされている。タービン分割環１は、円筒状となるように組み合わされた複数の分割体（図１には２つのみを示す。）２、３を備えている。タービン分割環１を形成している分割体２、３には、耐熱性の優れたセラミックス複合材料（CMC : Ceramics Matrix Composite）が用いられている。各分割体２、３は、分割体支持部（図示せず）によってタービンケーシングに支持されている。これにより、タービン分割環１は、タービンケーシング内に下垂するように支持されることとなる。

分割体２、３は、長方形状とされ、円周方向に長辺を有している。各分割体２、３は、タービンケーシングに向かって緩やかな凸部をなしている。各分割体２、３の円周方向の両端部は、接続部（図１には、分割体２の１の端部である接続部２ａと、分割体３の１の端部である接続部３ａとを示す。）となっている。

各分割体２、３は、動翼の円周方向に並設されるようにタービンケーシング内に支持されている。並設されている分割体２と、分割体３との各接続部２ａ、３ａの間には、間隙４が設けられている。この間隙４を形成している各接続部２ａ、３ａの円周方向に垂直な面（以下、「接続部垂直面」という。）２ｂ、３ｂは、シール面となっている。各接続部垂直面２ｂ、３ｂには、各々凹凸形状（流体の流れを屈折させる形状）２０が設けられている。

凹凸形状２０は、図１に示すように、その断面形状が台形形状となっている。台形形状の凹凸形状２０の隅部および角部は、応力集中を避けるために滑らかに加工されている。凹凸形状２０は、分割体２の接続部垂直面２ｂに設けられている凸形状２０ａと、分割体３の接続部垂直面３ｂに設けられている凹形状２０ｂとが対応し、分割体２の接続部垂直面２ｂに設けられている凹形状２０ｂと、分割体３の接続部垂直面３ｂに設けられている凸形状２０ａとが対応して嵌め合うようになっている。各接続部垂直面２ｂ、３ｂに設けられている凸形状２０ａと凹形状２０ｂとは、完全に接触して組み合わさっているものではなく、所定の間隔を持って離反している。

各接続部垂直面２ｂ、３ｂに設けられている凸形状２０ａと凹形状２０ｂとが離反するように分割体２および分割体３がタービンケーシングに支持されることによって、間隙４は、図１に示すように凸凹形状２０に複数屈折した形状とされる。

次に、主流ガスおよび冷却ガスの流れについて説明する。
ガスタービンのタービン（図示せず）に導かれた高温の主流ガスは、ノズルを経て動翼へと導かれる。動翼へと導かれた主流ガスの大部分は、タービンを回転駆動して下流側の動翼へと導かれる。一部の主流ガスは、動翼からタービン分割環１側へと導かれる。タービン分割環１側に導かれた主流ガスは、各分割体２、３の接続部２ａ、３ａ間に形成されている間隙４内へと流入する。

間隙４内に導かれた主流ガスは、間隙４内をタービン分割環１の内周面側からタービンケーシング側（タービン分割環１の外周面側）に向かって流入する。間隙４内に流入した主流ガスは、各接続部垂直面２ｂ、３ｂの形状が凹凸形状２０となっているため複数屈折してタービン分割環１の外周面側へと導かれる。間隙４内に導かれた主流ガスは、凹凸形状２０によって複数屈折させられるに従って圧力損失が増大する。そのため、タービン分割環１の外周面側には、主流ガスが到達しない。

一方、高温になったタービン分割環１を冷却するためにタービンケーシングとタービン分割環１との間には、冷却ガスが導かれる。タービンケーシングとタービン分割環１との間に導かれた冷却ガスの一部は、各分割体２、３の接続部２ａ、３ａ間に形成されている間隙４内に流入する。

間隙４内に流入した冷却ガスは、各接続部垂直面２ｂ、３ｂの形状が凹凸形状２０となっているため複数屈折してタービン分割環１の外周面側からタービン分割環１の内周面側へと流入する。間隙４内に流入した冷却ガスは、凹凸形状２０によって複数屈折させられるに従って圧力損失が増大する。そのため、タービン分割環１の内周面側には、冷却ガスが到達しない。

以上の通り、タービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
円筒状となるように組み合わされている複数の分割体２、３の端部に設けられている接続部２ａ、３ａ間に形成されている間隙４は、動翼（タービン翼）から導かれた主流ガス（流体）と、タービンケーシング（図示せず）とタービン分割環１との間に導かれた冷却ガスとの流れを屈折させる凸凹形状２０とすることとした。そのため、間隙４に導かれた主流ガスおよび冷却ガスの抵抗を増加させて主流ガスおよび冷却ガスの圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙４を経て動翼からタービンケーシングへと漏れる主流ガスの漏れ量と、間隙４を経てタービンケーシングから動翼と漏れる冷却ガスの漏れ量とを低減させることができる。

間隙４の形状を凸凹形状２０にすることとした。これにより、間隙４に導かれた主流ガスおよび冷却ガスは、凸凹形状２０によって屈折させられる、そのため、間隙４を通過する主流ガスおよび冷却ガスの抵抗が増加する。したがって、間隙４を通過する主流ガスおよび冷却ガスの圧力損失を増大させることができる。

タービン分割環１の材料には、セラミックス複合材料を用いることとした。そのため、耐熱性の優れたタービン分割環１にすることができる。したがって、動翼に導かれる主流ガスを高温化することができる。

動翼からタービンケーシングへと漏れる主流ガスの量と、タービンケーシングから動翼へと漏れる冷却ガスの量とを低減させることが可能なタービン分割環１を用いることとした。そのため、主流ガスおよび冷却ガスの漏れを防止する部材等を増やすことなく、ガスタービンの効率化を図ることができる。

動翼に導かれる主流ガスを高温化することが可能なタービン分割環１を用いることとした。そのため、ガスタービンの入口温度を高温化することができる。したがって、タービンの出力を向上させることができる。

出力の増加が可能、かつ、タービン効率が改善可能なガスタービンを用いることとした。そのため、発電プラントの発電効率を向上させることができる。

なお、本実施形態では、各接続部垂直面２ｂ、３ｂに設けられている凸凹形状２０を断面形状が台形形状として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、長方形状、円形状などであっても良い。この場合であっても、本実施形態と同様に、鋭角な角部および隅部については、応力集中を避ける形状とすることが望ましい。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態のタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、分割体の接続部にシール板が設けられる点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２には、本発明の第２実施形態に係るタービン分割環の縦断面部分拡大図が示されている。
各分割体５、６の接続部５ａ、６ａは、その外周面側（タービンケーシング側）が内周面側（動翼側）に陥没している。これにより、各接続部５ａ、６ａの断面形状は、図２に示すように、Ｌ字形状を形成している。各接続部５ａ、６ａの窪んだ外周面側（以下、「接続部外周面」という。）５ｃ、６ｃには、それらの面５ｃ、６ｃを接続しているシール板（接続用の分割体）７が設けられている。

シール板７は、円周方向に長辺を有しタービンケーシングに向かって緩やかな凸部をなす長方形状である。シール板７は、接続部外周面５ｃと接続部外周面６ｃとを接続することが可能な大きさとされている。シール板７は、分割体５、６と同様に、セラミックス複合材料によって形成されている。シール板７は、そのタービンケーシング側の面（以下、「シール板外周面」という。）７ａに図示しない分割体支持部を有している。これによって、シール板７は、分割体５、６と同様にタービンケーシング内に下垂するように支持されることとなる。

各接続部５ａ、６ａの間、および、各接続部５ａ、６ａとシール板７との間には、間隙８が設けられている。間隙８は、接続部５ａの接続部垂直面５ｂと接続部６ａの接続部垂直面６ｂとの間に設けられている間隙８ａと、各接続部外周面５ｃ、６ｃとシール板７との間に設けられている間隙８ｂ、８ｃと、接続部垂直面５ｂ、６ｂとシール板７との間に設けられている間隙８ｄ、８ｅとからなる。

間隙８ａを形成している各接続部垂直面５ｂ、６ｂは、直線形状とされている。間隙８ｄ、８ｅを形成している各接続部垂直面５ｂ、６ｂと、シール板７の対応する円周方向の面７ｂ、７ｃとは、直線形状とされている。
間隙８ｂ、８ｃを形成している各接続部外周面５ｃ、６ｃと、それらに対応しているシール板７の面（以下、「シール板内周面」という。）７ｄとは、シール面となっており、凸凹形状（流体の流れを屈折させる形状）２０が設けられている。

シール板内周面７ｄと、各接続部外周面５ｃ、６ｃとに設けられている凹凸形状２０は、シール板内周面７ｄの凸形状２０ａと各接続部外周面５ｃ、６ｃの凹形状２０ｂとが対応し、シール板内周面７ｄの凹形状２０ｂと各接続部外周面５ｃ、６ｃの凸形状２０ａとが対応するようになっている。シール板内周面７ｄと、各接続部外周面５ｃ、６ｃとに設けられている凹凸形状２０は、完全に接触して組み合わさっているものではなく、所定の間隔を持って離反している。

各接続部外周面５ｃ、６ｃと、シール板内周面７ｄとに設けられている凹凸形状２０の凸形状２０ａと凹形状２０ｂとが離反するように各分割体５、６と、シール板７とをタービンケーシングに支持することによって、間隙５ｃ、６ｃは、図２に示すように凸凹形状２０に複数屈折した形状とされる。

次に、主流ガスおよび冷却ガスの流れについて説明する。
間隙８ａ内に流入した主流ガス（流体）は、間隙８ａ内をタービン分割環１の内周面側からタービンケーシング側（タービン分割環１の外周面側）に向かって流入する。主流ガスは、間隙８ａから間隙８ｂおよび間隙８ｃへと導かれる。各接続部５ａ、６ａと、シール板７とによって間隙８が屈折しているため、主流ガスが間隙８ａから間隙８ｂ、８ｃを流れる際に、圧力損失が増大する。

間隙８の屈折によって圧力損失が生じた主流ガスは、複数屈折して間隙８ｂおよび間隙８ｃ側へと導かれる。間隙８ｂおよび間隙８ｃ内に導かれた主流ガスは、各接続部外周面５ｃ、６ｃの凹凸形状２０によって複数屈折させられる。凹凸形状２０によって流れが複数屈折させられた主流ガスは、圧力損失が増大する。そのため、間隙８ｂおよび間隙８ｃから間隙８ｄおよび間隙８ｅ側には、主流ガスが到達しない。

一方、間隙８ｄ、８ｅ内に流入した冷却ガスは、間隙８ｄおよび間隙８ｅから間隙８ｂおよび間隙８ｃへと導かれる。各接続部５ａ、６ａと、シール板７とによって間隙８が屈折しているため、冷却ガスが間隙８ｄ、８ｅから間隙８ｂ、８ｃへと流れる際に、圧力損失が増大する。

間隙８の屈折によって圧力損失が生じた冷却ガスは、間隙８ｂ、８ｃへと導かれる。間隙８ｂ、８ｃ内に導かれた冷却ガスは、各接続部外周面５ｃ、６ｃの凹凸形状２０によって複数屈折させられる。凹凸形状２０によって流れが複数屈折させられた冷却ガスは、圧力損失が増大する。そのため、間隙８ｂおよび間隙８ｃから間隙８ａ側には、冷却ガスが到達しない。

以上の通り、本実施形態に係るタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
シール板（接続用の分割体）７を用いて、各分割体５、６の外周面の端部が陥没して設けられている接続部５ａ、６ａ同士を接続することとした。これにより、各接続部５ａ、６ａとシール板７とによって形成されている間隙８は、屈折した形状となり、間隙に導かれた主流ガス（流体）および冷却ガスの抵抗を増加させることができる。したがって、主流ガスおよび冷却ガスの圧力損失を増大させて、間隙８を経て動翼（タービン翼）からタービンケーシングへと漏れる主流ガスと、タービンケーシングから動翼へと漏れる冷却ガスとの漏れ量を低減させることができる。

なお、本実施形態では、間隙８を通過する流体を屈折させる形状である凸凹形状２０を接続部外周面５ｃ、６ｃと、シール板内周面７ｄとに設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、凸凹形状２０を間隙８ａを形成している接続部垂直面５ｂ、６ｂや、間隙８ｄ、８ｅを形成している接続部垂直面５ｂ、６ｂとシール板７の対応する円周方向の面７ｂ、７ｃとに設けても良い。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態のタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントは、分割体の端部が段違い形状である点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および同一の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図３には、本発明の第３実施形態に係るタービン分割環の縦断面部分拡大図が示されている。
各分割体９、１０、１１は、一方の端部に設けられている接続部が外周面側に延在して内周面側が窪んでおり、他の端部に設けられている接続部が内周面側に延在して外周面側に窪んでいる。ここでは、分割体１０を用いて説明する。分割体１０は、一方の端部に設けられている接続部１０ａが外周面側に延在し、かつ、内周面側が窪んでいる。また、分割体１０の他の端部に設けられている接続部１０ｂは、内周面側に延在し、かつ、外周面側に窪んでいる。

分割体１０の接続部１０ａは、分割体９の内周面側に延在して分割体９の外周面側に窪んでいる接続部９ｂと対向するように嵌め合っている。また、分割体１０の接続部１０ｂは、分割体１１の外周面側に延在して分割体１１の内周面側が窪んでいる接続部１１ａと対向するように嵌め合っている。すなわち、分割体１０の接続部１０ａと分割体９の接続部９ｂとは、タービン分割環１の半径方向において段違い形状となっている。

各分割体９、１０、１１は、タービンケーシング（図示せず）に向かって緩やかな凸部をなしている。各分割体９、１０、１１は、接続部９ｂと接続部１０ａとが、接続部１０ｂと接続部１１ａとが互いに対向しながら並設してタービンケーシング内に下垂するように支持されている。

並設されている分割体９の接続部９ｂと分割体１０の接続部１０ａとの間、および、分割体１０の接続部１０ｂと分割体１１の接続部１１ａとの間には、各々間隙１２、１３が設けられている。

間隙１２を形成している分割体９の接続部外周面９ｅと、分割体１０の内周面側の窪んだ面（以下、「接続部内周面」という。）１０ｄとには、凹凸形状（流体の流れを屈折させる形状）が設けられている。また、間隙１３を形成している分割体１０の接続部外周面１０ｅと、分割体１１の接続部内周面１１ｄとには、凸凹形状（図示せず）が設けられている。

分割体１０の接続部１０ａと分割体９の接続部９ｂとの間、および、分割体１０の接続部１０ｂと分割体１１の接続部１１ａには、間隙１２、１３が設けられている。ここでは、間隙１２について説明する。間隙１２は、分割体９の接続部垂直面９ｃと分割体１０の接続部垂直面１０ｃとの間に設けられている間隙１２ａと、接続部外周面９ｅと接続部内周面１０ｄとの間に設けられている間隙１２ｂと、接続部１０ａの接続部垂直面１０ｃと分割体９の接続部垂直面９ｃとの間に設けられている間隙１２ｃとからなる。

間隙１２ａ、１２ｃを形成している各接続部外周面９ｃ、１０ｃは、直線形状とされている。間隙１２ｂを形成している接続部外周面９ｅと接続部内周面１０ｄとは、シール面となっており、凸凹形状が設けられている。

接続部外周面９ｅと接続部内周面１０ｄに設けられている凹凸形状は、接続部外周面９ｅの凸形状と接続部内周面１０ｄの凹形状とが対応し、接続部外周面９ｅの凹形状と接続部内周面１０ｄの凸形状ａとが対応するようになっている。接続部外周面９ｅと、接続部内周面１０ｄとに設けられている凹凸形状は、完全に接触して組み合わさっているものではなく、所定の間隔を持って離反している。

接続部外周面９ｅと、接続部内周面１０ｄとに設けられている凹凸形状の凸形状と凹形状とが離反するように各分割体９、１０をタービンケーシングに支持することによって、間隙１２ｂは、凸凹形状に複数屈折した形状とされる。

次に、主流ガスおよび冷却ガスの流れについて説明する。
間隙１２ａ内に流入した主流ガスは、間隙１２ａ内をタービン分割環１の内周面側からタービンケーシング側（タービン分割環１の外周面側）に向かって流入する。主流ガスは、間隙１２ａから間隙１２ｂへと導かれる。各接続部９ｂ、１０ａによって間隙１２が屈折しているため、主流ガスが間隙１２ａから間隙１２ｂを流れる際に、圧力損失が増大する。

間隙１２の屈折によって圧力損失が生じた主流ガスは、間隙１２ｂ側へと導かれる。間隙１２ｂ内に導かれた主流ガスは、接続部外周面９ｅと接続部内周面１０ｄとの凹凸形状によって複数屈折させられる。凹凸形状によって流れが複数屈折させられた主流ガスは、圧力損失が増大する。そのため、間隙１２ｂから間隙１２ｃ側には、主流ガスが到達しない。

一方、間隙１２ｃ内に流入した冷却ガスは、間隙１２ｃから間隙１２ｂへと導かれる。接続部９ｂと接続部１０ａとによって間隙１２が屈折しているため、冷却ガスが間隙１２ｃから間隙１２ｂを流れる際に、圧力損失が増大する。

間隙１２の屈折によって圧力損失が生じた冷却ガスは、間隙１２ｂ側へと導かれる。間隙１２ｂ内に導かれた冷却ガスは、接続部外周面９ｅと接続部内周面１０ｄとの凹凸形状によって複数屈折させられる。凹凸形状によって流れが複数屈折させられた冷却ガスは、圧力損失が増大する。そのため、間隙１２ｂから間隙１２ａ側には、冷却ガスが到達しない。

以上の通り、本実施形態に係るタービン分割環、これを備えたガスタービンおよびこれを備えた発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
各接続部１０ａ、９ｂを半径方向に段違い形状とすることによって、間隙１２を通過する主流ガス（流体）および冷却ガスを屈折させることができる。そのため、接続部１０ａ、９ｂによる屈折した形状を主流ガスおよび冷却ガスが通過することにより、間隙１２に導かれた主流ガスおよび冷却ガスの抵抗を更に増加させて主流ガスおよび冷却ガスの圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙１２を経て動翼（タービン翼）からタービンケーシングへと漏れる主流ガスおよび冷却ガスの漏れ量を低減させることができる。

なお、本実施形態では、間隙１２を通過する主流ガスおよび冷却ガスを屈折させる形状である凸凹形状を接続部外周面９ｅと接続部内周面１０ｄとに設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、凸凹形状を間隙１２ａ、１２ｃを形成している接続部外周面９ｃ、１０ｃに設けても良い。

また、第１から第３に示した実施形態の変形例として、凹凸形状に変えて、図４に示すように、隣接している分割体３１、３２に対応している位置にそれぞれ形成されている凹所によって形成されている空隙に板状部材３０を挿入するものとしてもよい。

図４には、変形例として空隙に板状部材を挿入することが示されている。
分割体３１の端部に設けられている接続部３１ａと、分割体３２の端部に設けられている接続部３２ａとには、隣接している分割体３１、３２に対応している位置にそれぞれ凹所（図示せず）が形成されている。また、隣接している分割体３１、３２のそれぞれの対応している凹所によって形成されている空隙には、板状部材３０が挿入されている。
板状部材３０は、長方形状の板状である。板状部材３０は、隣接している分割体３１、３２のそれぞれの対応する凹所によって形成されている空隙に挿入される。

この場合には、隣接している分割体３１、３２に対応している位置にそれぞれ凹所が形成されており、隣接している分割体３１、３２のそれぞれの対応している凹所によって形成されている空隙に挿入される板状部材３０によってタービン分割環（図示せず）を形成することとした。そのため、板状部材３０と、隣接している分割体３１、３２に対応している位置に設けられているそれぞれの凹所とにより形成されている屈折した間隙を主流ガス（流体）が通過することにより、間隙に導かれた主流ガスの抵抗を更に増加させて主流ガスの圧力損失を増大させることができる。したがって、間隙を経てタービン翼（図示せず）からタービンケーシング（図示せず）へと漏れる主流ガスの漏れ量を低減させることができる。

１ タービン分割環
２、３ 分割体
２ａ、３ａ 接続部
４ 間隙
２０ 凸凹形状（流体の流れを屈折させる形状）

Claims (5)

1. 流体が導かれるタービン翼とタービンケーシングとの間に設けられ、該タービンケーシングに支持されて設けられる円筒状とされたタービン分割環であって、
   前記円筒状となるように組み合わされた複数の分割体と、
   複数の接続用の分割体とを備え、
   前記複数の分割体の各々の端部に設けられる接続部は、外周面が陥没し、
   前記複数の接続用の分割体は、前記接続部の陥没した領域に配置され、前記接続部を互いに接続し、
   前記複数の接続用の分割体と前記接続部との間に形成される間隙は、前記複数の分割体のうちの前記間隙を形成している面に形成されている凸凹形状が前記複数の接続用の分割体のうちの前記間隙を形成している面に形成されている凸凹形状に嵌め合わされることにより、該間隙に導かれた前記流体の流れを屈折させるように形成されるタービン分割環。
2. 流体が導かれるタービン翼とタービンケーシングとの間に設けられ、該タービンケーシングに支持されて設けられる円筒状とされたタービン分割環であって、
   前記円筒状となるように組み合わされた複数の分割体を備え、
   前記複数の分割体の各々の端部に設けられる接続部は、半径方向において段違い形状に形成され、
   前記複数の分割体のうちの隣接する第１分割体と第２分割体との間に形成される間隙は、前記第１分割体のうちの前記間隙を形成している面に形成されている凸凹形状が前記第２分割体のうちの前記間隙を形成している面に形成されている凸凹形状に嵌め合わされることにより、該間隙に導かれた前記流体の流れを屈折させるように形成されるタービン分割環。
3. セラミックス複合材料から形成される請求項１または請求項２に記載のタービン分割環。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のタービン分割環を備えるガスタービン。
5. 請求項４に記載のガスタービンを備える発電プラント。

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