JPWO2009107311A1

JPWO2009107311A1 - ガスタービン及びガスタービンの車室開放方法

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Publication number: JPWO2009107311A1
Application number: JP2010500540A
Authority: JP
Inventors: 謙一荒瀬; 永護加藤; 政人竹内
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: EP2249003A4; CN101965443B; US9080464B2; US20110000218A1; KR20100113596A; KR101201268B1; WO2009107311A1; CN101965443A; JP5134680B2; EP2249003B1; EP2249003A1

Abstract

ガスタービン１は、ロータ５０を回転させるための燃焼ガスを発生させるために燃料を燃焼させる燃焼器３９を含んで構成される燃焼部３０を収容する燃焼部車室３６と、燃焼ガスを受けて回転するタービン部側動翼及びディスクを収容するタービン部車室と、燃焼部車室３６を形成する燃焼部ケーシング３１と、燃焼部ケーシング３１を含んで構成され、ロータ５０の回転軸ＲＬと直交する面での分割部分が燃焼部ケーシング３１には形成されず燃焼部ケーシング３１よりも燃焼ガスの流れの下流側の部分に形成されるケーシング６０と、を備える。

Description

本発明は、ガスタービン及びガスタービンの車室開放方法に関し、さらに詳しくは、分割して構成されるケーシングを備えるガスタービン及びガスタービンの車室開放方法に関するものである。

従来、燃料を燃焼させた燃焼ガスからエネルギーを取り出す装置としてガスタービンがある。燃料を燃焼させることで発生する燃焼ガスのエネルギーを用いてタービンを回転させてロータから回転エネルギーを出力する。

例えば、特許文献１には、外部空気を上部車室ケーシング内部に供給するバルブが設置されて、ガスタービンの運転停止時において、上部車室ケーシングより車室ケーシングの内部に外部空気を導入することで、上部車室ケーシングを冷却して、車室ケーシングの熱変形を防ぐ技術が開示されている。

特開２００６−３７８５５号公報

特許文献１に開示されている技術は、特許文献１の図３が示すように、車室ケーシングが、燃焼部車室部で分割されてフランジによって連結されている。ここで、前記燃焼部車室部は、ガスタービンに形成される車室の中でも比較的高圧な流体が存在する車室である。よって、特許文献１に開示されている技術は、ケーシングの分割部分に働く力が低減されず、例えば前記分割部分に設けられるフランジが大型化するおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケーシングの分割部分に働く力を低減することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンは、回転体を回転させるための燃焼ガスを発生させるために燃料を燃焼させる燃焼器を含んで構成される燃焼部を収容する燃焼部車室と、前記回転体であって前記燃焼ガスを受けて回転するタービン側回転体を収容するタービン部車室と、前記燃焼部車室を形成する燃焼部ケーシングと、前記燃焼部ケーシングを含んで構成され、前記回転体の回転軸と直交する面での分割部分が前記燃焼部ケーシングには形成されず前記燃焼部ケーシングよりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分に形成されるケーシングと、を備えることを特徴とする。

上記構成により、本発明に係るガスタービンは、前記分割部分が前記燃焼部ケーシングには形成されずに前記燃焼部よりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分に形成される。ここで、前記燃焼部よりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分の前記ケーシング内に存在する前記燃焼ガスの圧力は、前記燃焼部ケーシングの内部に形成される前記燃焼部車室内に存在する前記燃焼ガスの圧力よりも低い。

よって、前記ガスタービンは、前記流体の圧力による前記分割部分に働く力が低減される。これにより、前記ガスタービンは、前記分割部分が小型化される。また、前記ガスタービンを輸送する際、前記ケーシングは、輸送車両によって輸送される。この時、前記ケーシングは、輸送されることができる大きさに制限が設けられる。ここで、前記ガスタービンは、前記分割部分に形成されるフランジが小型化される分、ケーシングが小型化される。よって、前記ガスタービンは、前記ケーシングが前記制限を越えてしまうおそれを抑制できる。

本発明の好ましい態様としては、前記分割部分は、前記タービン部車室部分に形成されることが望ましい。

上記構成により、本発明に係るガスタービンは、前記分割部分が前記燃焼部ケーシングには形成されずに前記燃焼部よりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分である、前記タービン部車室部分に形成される。ここで、前記燃焼部よりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分である、前記タービン部車室部分の前記ケーシング内に存在する前記燃焼ガスの圧力は、前記燃焼部ケーシングの内部に形成される前記燃焼部車室内に存在する前記燃焼ガスの圧力よりも低い。

よって、前記ガスタービンは、前記流体の圧力による前記分割部分に働く力が低減される。これにより、前記ガスタービンは、前記分割部分に形成されるフランジが小型化される。また、前記ガスタービンは、前記ケーシングが前記制限を越えてしまうおそれを抑制できる。

本発明の好ましい態様としては、前記タービンを構成するタービン部側動翼と、前記タービン部車室の内部であって前記タービン部側動翼の前記回転軸の径方向外側に設けられると共に、前記タービンを冷却する冷却用空気が供給される冷却用空気車室と、前記回転軸と直交する面に沿って前記ケーシングの内周面に向かって突出し、前記冷却用空気車室を区分けする仕切り部材と、を備え、前記分割部分は、前記仕切り部材と対向する部分の前記ケーシングに形成されることが望ましい。

一般的に、前記ガスタービンは、隣り合う２つの仕切り部材の間の前記ケーシングに、前記冷却用空気車室に前記冷却用空気を導く冷却用空気導入孔が形成される。本発明に係るガスタービンは、前記分割部分が前記仕切り部材と対向する部分の前記ケーシングに形成される。よって、前記ガスタービンは、前記ケーシングに形成される前記冷却用空気導入孔を避けて前記分割部分が設けられる。

本発明の好ましい態様としては、前記冷却用空気車室は、最も前記燃焼室側に配置される第１冷却用空気車室と前記第１冷却用空気車室と隣り合って配置される第２冷却用空気車室とを含んで構成され、前記分割部分は、前記冷却用空気車室を前記第１冷却用空気車室と前記第２冷却用空気車室とに区分けする前記仕切り部材と対向する部分の前記ケーシングに形成されることが望ましい。

上記構成により、本発明に係るガスタービンは、前記分割部分が前記燃焼部ケーシングには形成されずに前記燃焼部よりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分である前記タービン部車室部分の前記第１冷却用空気車室部分及び前記第２冷却用空気車室部分に形成される。ここで、前記燃焼部よりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分である前記第１冷却用空気車室及び前記第２冷却用空気車室の内部に存在する前記冷却用空気の圧力は、前記燃焼部ケーシングの内部に形成される前記燃焼部車室内に存在する前記燃焼ガスの圧力よりも低い。

よって、前記ガスタービンは、前記流体の圧力による前記分割部分に働く力が低減される。これにより、前記ガスタービンは、前記分割部分に形成されるフランジが小型化される。また、前記ガスタービンは、前記ケーシングが前記制限を越えてしまうおそれを抑制できる。また、前記ガスタービンは、前記分割部分が前記仕切り部材と対向する部分の前記ケーシングに形成される。よって、前記ガスタービンは、前記ケーシングに形成される前記冷却用空気導入孔を避けて前記分割部分が設けられる。

本発明の好ましい態様としては、前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも１つの部材は、前記燃焼部車室の外部のみに設けられる連結部材によって前記燃焼部に固定されることが望ましい。

上記構成により、本発明に係るガスタービンは、前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも一部が、前記燃焼部車室の外部から取り外される。これにより、前記ガスタービンは、例えば保守点検の際に前記燃焼部ケーシングを構成する部材が、前記ケーシングから取り外される。

本発明の好ましい態様としては、前記ケーシングに嵌め込まれる部分を有して前記燃焼部車室の内部に支持されると共に、前記燃焼器を前記燃焼部に支持する中間軸カバーを有することが望ましい。

上記構成により、本発明に係るガスタービンの前記中間軸カバーは、前記ケーシングに嵌め込まれている部分を有しており、前記ケーシングに例えばボルトによって完全には固定されていない。よって、前記ガスタービンは、例えば保守点検の際に、作業員が前記燃焼部車室に入って前記ケーシングと前記中間軸カバーとの連結部分にアクセスしなくても、前記ケーシングが取り外される。

これにより、前記ガスタービンは、前記ケーシングに嵌め込まれる部分を有する前記中間軸カバーを備えることによって、前記ガスタービンの保守点検の際の必要な作業工程数が低減される。これにより、前記ガスタービンは、保守点検の際に作業員に対して必要とする労働力を低減できる。また、前記ガスタービンは、保守点検の際に必要とする作業時間が低減される。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガスタービンの車室開放方法は、回転体を回転させるための燃焼ガスを発生させるために燃料を燃焼させる燃焼器を含んで構成される燃焼部を収容する燃焼部車室と、前記回転体であって前記燃焼ガスを受けて回転するタービン側回転体を収容するタービン部車室と、前記燃焼部車室を形成する燃焼部ケーシングと、前記燃焼部ケーシングを含んで構成され、前記回転体の回転軸と直交する面での分割部分が前記燃焼部ケーシングには形成されず前記燃焼部ケーシングよりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分に形成されるケーシングと、を備えるガスタービンの車室を開放する際、前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも一部を前記燃焼部車室の外部から取り外すことを特徴とする。

上記構成により、本発明に係るガスタービンの車室開放方法を用いれば、前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも一部が、前記燃焼部車室の外部から取り外される。これにより、例えば保守点検の際に、前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも一部を前記燃焼部車室の外部から取り外すことで前記ガスタービンの前記車室を開放できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ケーシングに嵌め込まれる部分を有して前記燃焼部車室の内部に支持されて、前記燃焼器を前記燃焼部に支持する中間軸カバーを取り外すことなく、前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも一部を前記燃焼部車室の外部から取り外すことが望ましい。

上記構成により、本発明に係るガスタービンの車室開放方法を用いれば、前記中間軸カバーは、前記ケーシングに嵌め込まれているのみであり、前記ケーシングに例えばボルトによって固定されていない。よって、例えば、保守点検の際に作業員が前記燃焼部車室内に入って前記ケーシングと前記中間軸カバーとの連結部分にアクセスする必要がない。これにより、例えば保守点検の際、前記中間軸カバーを取り外さなくても、前記ケーシングを取り外すのみで前記ガスタービンの前記車室を開放できる。

本発明は、ケーシングの分割部分に働く力を低減できる。

図１は、実施形態１に係るガスタービンの概略構成図である。図２は、実施形態１に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。図３は、実施形態１に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。図４は、従来のガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。図５は、実施形態１に係る上部ケーシング側の中間軸カバーを拡大して模式的に示す断面図である。図６は、実施形態１に係る下部ケーシング側の中間軸カバーを拡大して模式的に示す断面図である。図７は、実施形態２に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。図８は、実施形態３に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１、２、３、４ガスタービン
１０タービン部
１１タービン部車室
１２タービン部側静翼
１３タービン部側動翼
１４ディスク
１５タービン部ケーシング
２０圧縮部
２１空気取入口
２２圧縮部ケーシング
２３圧縮部側静翼
２４圧縮部側動翼
２５抽気マニホールド
３０燃焼部
３１燃焼部ケーシング
３２燃焼器ライナ
３３尾筒
３４燃料ノズル
３５燃焼器ライナ空気取入口
３６燃焼部車室
３７燃焼領域
３８中間軸カバー
３８ａ中間軸カバー側嵌合部
３８ｂボルト
３９燃焼器
４０排気部
４１排気ディフューザ
４２排気室ケーシング
５０ロータ
５１軸受
５２軸受
６０ケーシング
６０Ｄ下部ケーシング
６０Ｕ上部ケーシング
６１Ｄ第１下部ケーシング
６１Ｄｈａ第１上部側第１縦フランジ
６１Ｄｈｂ第１下部側第２縦フランジ
６１Ｕ第１上部ケーシング
６１Ｕｈａ第１上部側第１縦フランジ
６１Ｕｈｂ第１上部側第２縦フランジ
６２Ｄ第２下部ケーシング
６２Ｄｈｂ第２下部側第２縦フランジ
６２Ｕ第２上部ケーシング
６２Ｕｃ第２部材側嵌合部
２６２Ｕｈａ第２上部側第１縦フランジ
６２Ｕｈｂ第２上部側第２縦フランジ
６３Ｄ第３下部ケーシング
６３Ｄｈａ第３下部側第１縦フランジ
６３Ｄｈｂ第３下部側第２縦フランジ
６３Ｕ第３上部ケーシング
６３Ｕｈａ第３上部側第１縦フランジ
６３Ｕｈｂ第３上部側第２縦フランジ
６４Ｄ第４下部ケーシング
６４Ｄｈａ第４下部側第１縦フランジ
６４Ｄｈｂ第４下部側第２縦フランジ
６４Ｕ第４上部ケーシング
６４Ｕｈａ第４上部側第１縦フランジ
６４Ｕｈｂ第４上部側第２縦フランジ
６５Ｄ第５下部ケーシング
６５Ｄｈａ第５下部側第１縦フランジ
６５Ｄｈｂ第５下部側第２縦フランジ
６５Ｕ第５上部ケーシング
６５Ｕｈａ第５上部側第１縦フランジ
６５Ｕｈｂ第５上部側第２縦フランジ
６６Ｄ第６下部ケーシング
６６Ｄｈａ第６下部側第１縦フランジ
６６Ｕ第６上部ケーシング
６６Ｕｈａ第６上部側第１縦フランジ
６７タービン翼環
６７ａ隔壁
６８冷却用空気導入孔
６９冷却用空気車室
６９ａ第１冷却用空気車室
６９ｂ第２冷却用空気車室
６９ｃ第３冷却用空気車室

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るガスタービンの概略構成図である。本実施形態に係るガスタービン１は、図１に示すように、流体の流れの上流側から下流側に向けて順に、圧縮部２０と、燃焼部３０と、タービン部１０と、排気部４０とを含んで構成される。

圧縮部２０は流体を加圧して、燃焼部３０へ加圧された流体を送り出す。燃焼部３０は、前記加圧された流体に燃料を供給する。そして、燃焼部３０は、燃料を燃焼させる。タービン部１０は、燃焼部３０から送り出された前記燃焼ガスが持つエネルギーを回転エネルギーに変換する。排気部４０は、前記燃焼ガスを大気へと排出する。

圧縮部２０は、空気取入口２１と、圧縮部ケーシング２２と、圧縮部側静翼２３と、圧縮部側動翼２４と、抽気マニホールド２５とを有する。空気取入口２１は、大気から空気を圧縮部ケーシング２２に取り込む。

圧縮部ケーシング２２内には、複数の圧縮部側静翼２３と複数の圧縮部側動翼２４とが交互に設けられる。抽気マニホールド２５は、圧縮部側静翼２３及び圧縮部側動翼２４の外側に設けられ、圧縮部２０によって圧縮された空気を燃焼部３０に導く。

燃焼部３０は、燃焼部ケーシング３１と、燃焼器３９とを有する。燃焼部ケーシング３１の内部には燃焼部車室３６が形成される。燃焼器３９は、燃焼器ライナ３２と、尾筒３３と、燃料ノズル３４と、燃焼器ライナ空気取入口３５とを含んで構成される。燃焼器ライナ３２は、略円筒形状に形成され、圧縮空気の通路として燃焼部車室３６の内部に設けられる。加えて、燃焼部車室３６には、圧縮空気の通路として尾筒３３が設けられる。尾筒３３は筒状に形成され、尾筒３３の内部に、燃料が燃焼する燃焼領域３７が形成される。

燃焼器ライナ３２の軸方向の端部のうち、一方の端部は、尾筒３３が接続される。また、燃焼器ライナ３２の尾筒３３とは反対側の他方の端部には、燃焼器ライナ３２の内部に燃料を噴射する燃料ノズル３４が設けられている。さらに、燃焼器ライナ３２の外周面には、燃焼器ライナ３２の内部に圧縮空気を導入する燃焼器ライナ空気取入口３５が複数形成される。

燃料は、燃焼器ライナ空気取入口３５を介して燃焼器ライナ３２の内部に導入された圧縮空気に対して燃料ノズル３４から噴射されて、尾筒３３内部の燃焼領域３７に導かれる。燃焼領域３７に導入された燃料は、バーナによって点火され、燃焼することによって運動エネルギーを持った燃焼ガスとなる。

タービン部１０は、タービン部ケーシング１５の内部に、タービン部車室１１と、タービン部側静翼１２と、タービン側回転体としてのタービン部側動翼１３とを有する。タービン部車室１１内には、複数のタービン部側静翼１２と複数のタービン部側動翼１３とが交互に配設されている。排気部４０は、排気室ケーシング４２の内部に排気ディフューザ４１を有する。排気ディフューザ４１は、タービン部１０に接続されて、タービン部１０を通過した燃焼ガス、つまり排気ガスの動圧を静圧に変換する。

ガスタービン１は、回転体としてのロータ５０を有する。ロータ５０は、圧縮部２０、燃焼部３０、タービン部１０、排気部４０の中心部を貫通するように設けられる。ロータ５０は、圧縮部２０側の端部が軸受５１により回転自在に支持され、排気部４０側の端部が軸受５２により回転自在に支持される。

ロータ５０は、ケーシング６０の内部に設けられ、回転軸ＲＬを軸に回転する。ロータ５０は、タービン側回転体としての複数のディスク１４を含んで構成される。ディスク１４は、圧縮部側動翼２４及びタービン部側動翼１３が連結される。さらに、ロータ５０の圧縮部２０側の端部には、図示しない発電機の駆動軸が連結される。

上記構成により、まず、圧縮部２０の空気取入口２１から取り込まれた空気が、複数の圧縮部側静翼２３と圧縮部側動翼２４とによって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。続いて、燃焼部３０で前記圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、前記燃料が燃焼する。

そして、この燃焼部３０で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが有するエネルギーは、タービン部１０を構成する複数のタービン部側静翼１２と複数のタービン部側動翼１３とを通過する際に回転エネルギーに変換される。前記回転エネルギーは、タービン部側動翼１３を介してロータ５０に伝達され、ロータ５０が回転運動する。これにより、ガスタービン１は、ロータ５０に連結された発電機を駆動する。なお、タービン部１０を通過後の排気ガスは、排気部４０の排気ディフューザ４１で動圧が静圧に変換されて大気に放出される。

図２は、実施形態１に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。ガスタービン１は、ケーシング６０の構成に特徴がある。ケーシング６０は、製作に用いる工作機械の大きさの制限及び輸送の際に設けられる大きさの制限によって、図２に示すように分割されて形成される。

ケーシング６０は、図１に示すロータ５０の回転軸ＲＬを含む面で分割される。ここで、図２に示すように、ガスタービン１が設置される際に床ＧＮＤ側のケーシング６０を下部ケーシング６０Ｄ、下部ケーシング６０Ｄより床ＧＮＤから遠い方のケーシング６０を上部ケーシング６０Ｕとする。

また、ケーシング６０は、回転軸ＲＬに直交する面で分割される。ケーシング６０は、回転軸ＲＬに直交する面で、例えば６個に分割される。これにより、上述の回転軸ＲＬを含む面での分割と合わせて、ケーシング６０は、合計１２個に分割される。

上部ケーシング６０Ｕは、ガスタービン１の内部を流れる空気または燃焼ガスの流れの上流側から順に、第１上部ケーシング６１Ｕと、第２上部ケーシング６２Ｕと、第３上部ケーシング６３Ｕと、第４上部ケーシング６４Ｕと、第５上部ケーシング６５Ｕと、第６上部ケーシング６６Ｕとによって構成される。

また、下部ケーシング６０Ｄは、ガスタービン１の内部を流れる空気または燃焼ガスの流れの上流側から順に、第１下部ケーシング６１Ｄ、第２下部ケーシング６２Ｄ、第３下部ケーシング６３Ｄ、第４下部ケーシング６４Ｄ、第５下部ケーシング６５Ｄ、第６下部ケーシング６６Ｄによって構成される。なお、以下、空気または燃焼ガスを単に流体という。

このように１２個に分割されたケーシング６０の部材は、互いに形成されたフランジが例えばボルトにより連結されることにより組み立てられる。ここで、回転軸ＲＬを含む面での分割部分に形成されるフランジを横フランジという。つまり、横フランジは回転軸ＲＬに平行に形成される。

第１上部ケーシング６１Ｕと第１下部ケーシング６１Ｄとは、横フランジによって隙間無く連結される。第２上部ケーシング６２Ｕと第２下部ケーシング６２Ｄとは、横フランジによって隙間無く連結される。第３上部ケーシング６３Ｕと第３下部ケーシング６３Ｄとは、横フランジによって隙間無く連結される。第４上部ケーシング６４Ｕと第４下部ケーシング６４Ｄとは、横フランジによって隙間無く連結される。第５上部ケーシング６５Ｕと第５下部ケーシング６５Ｄとは、横フランジによって隙間無く連結される。第６上部ケーシング６６Ｕと第６下部ケーシング６６Ｄとは、横フランジによって隙間無く連結される。

ここで、回転軸ＲＬに直交する面での分割部分に形成されるフランジを縦フランジという。縦フランジは、ケーシング６０の側周部に周方向に沿って形成される。第１上部ケーシング６１Ｕは、一方の端部に形成される第１上部側第１縦フランジ６１Ｕｈａが、図１に示す空気取入口２１の開口と連結される。

第１上部ケーシング６１Ｕは、他方の端部に形成される第１上部側第２縦フランジ６１Ｕｈｂが、第２上部ケーシング６２Ｕの一方の端部に形成される第２上部側第１縦フランジ６２Ｕｈａと隙間無く連結される。これにより、第１上部ケーシング６１Ｕと第２上部ケーシング６２Ｕとは、連結される。

第２上部ケーシング６２Ｕは、他方の端部に形成される第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂが、第３上部ケーシング６３Ｕの一方の端部に形成される第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａと隙間無く連結される。これにより、第２上部ケーシング６２Ｕと第３上部ケーシング６３Ｕとは、連結される。

第３上部ケーシング６３Ｕは、他方の端部に形成される第３上部側第２縦フランジ６３Ｕｈｂが、第４上部ケーシング６４Ｕの一方の端部に形成される第４上部側第１縦フランジ６４Ｕｈａと隙間無く連結される。これにより、第３上部ケーシング６３Ｕと第４上部ケーシング６４Ｕとは、連結される。

第４上部ケーシング６４Ｕは、他方の端部に形成される第４上部側第２縦フランジ６４Ｕｈｂが、第５上部ケーシング６５Ｕの一方の端部に形成される第５上部側第１縦フランジ６５Ｕｈａと隙間無く連結される。これにより、第４上部ケーシング６４Ｕと第５上部ケーシング６５Ｕとは、連結される。

第５上部ケーシング６５Ｕは、他方の端部に形成される第５上部側第２縦フランジ６５Ｕｈｂが、第６上部ケーシング６６Ｕの一方の端部に形成される第６上部側第１縦フランジ６６Ｕｈａと隙間無く連結される。これにより、第４上部ケーシング６４Ｕと第５上部ケーシング６５Ｕとは、連結される。

第１下部ケーシング６１Ｄは、一方の端部に形成される第１上部側第１縦フランジ６１Ｄｈａが、図１に示す空気取入口２１の開口と連結される。第１下部ケーシング６１Ｄは、他方の端部に形成される第１下部側第２縦フランジ６１Ｄｈｂが、第２下部ケーシング６２Ｄの一方の端部に形成される第２下部側第１縦フランジ６２Ｄｈａと隙間無く連結される。これにより、第１下部ケーシング６１Ｄと第２下部ケーシング６２Ｄとは、連結される。

第２下部ケーシング６２Ｄは、他方の端部に形成される第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂが、第３下部ケーシング６３Ｄの一方の端部に形成される第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａと隙間無く連結される。これにより、第２下部ケーシング６２Ｄと第３下部ケーシング６３Ｄとは、連結される。

第３下部ケーシング６３Ｄは、他方の端部に形成される第３下部側第２縦フランジ６３Ｄｈｂが、第４下部ケーシング６４Ｄの一方の端部に形成される第４下部側第１縦フランジ６４Ｄｈａと隙間無く連結される。これにより、第３下部ケーシング６３Ｄと第４下部ケーシング６４Ｄとは、連結される。

第４下部ケーシング６４Ｄは、他方の端部に形成される第４下部側第２縦フランジ６４Ｄｈｂが、第５下部ケーシング６５Ｄの一方の端部に形成される第５下部側第１縦フランジ６５Ｄｈａと隙間無く連結される。これにより、第４下部ケーシング６４Ｄと第５下部ケーシング６５Ｄとは、連結される。

第５下部ケーシング６５Ｄは、他方の端部に形成される第５下部側第２縦フランジ６５Ｄｈｂが、第６下部ケーシング６６Ｄの一方の端部に形成される第６下部側第１縦フランジ６６Ｄｈａと隙間無く連結される。これにより、第５下部ケーシング６５Ｄと第６下部ケーシング６６Ｄとは、連結される。

ケーシング６０は、上述のように、第１上部ケーシング６１Ｕと、第２上部ケーシング６２Ｕと、第３上部ケーシング６３Ｕと、第４上部ケーシング６４Ｕと、第５上部ケーシング６５Ｕと、第６上部ケーシング６６Ｕと、第１下部ケーシング６１Ｄと、第２下部ケーシング６２Ｄと、第３下部ケーシング６３Ｄと、第４下部ケーシング６４Ｄと、第５下部ケーシング６５Ｄと、第６下部ケーシング６６Ｄとが組み付けられる。

図３は、実施形態１に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。ガスタービン１は、ケーシング６０の構成に特徴がある。ケーシング６０は、製作に用いる工作機械の大きさの制限及び輸送の際に設けられる大きさの制限によって、分割されて形成される。なお、ケーシング６０を構成する上部ケーシング６０Ｕと下部ケーシング６０Ｄとはほぼ同様の構成であるため、図３は、ケーシング６０のうち上部ケーシング６０Ｕのみを示す。

ケーシング６０は、図３に示すように、上述の圧縮部ケーシング２２と、燃焼部ケーシング３１と、タービン部ケーシング１５と、排気室ケーシング４２とを含んで構成される。以下、ケーシング６０の各部における構成を図２及び図３を用いて説明する。圧縮部ケーシング２２は、第１上部ケーシング６１Ｕ及び第１下部ケーシング６１Ｄと、第２上部ケーシング６２Ｕ及び第２下部ケーシング６２Ｄとによって回転軸ＲＬと直交する面での分割部分を有して構成される。

燃焼部ケーシング３１は、第２上部ケーシング６２Ｕ及び第２下部ケーシング６２Ｄによって構成される。タービン部ケーシング１５は、第２上部ケーシング６２Ｕ及び第２下部ケーシング６２Ｄと第３上部ケーシング６３Ｕ及び第３下部ケーシング６３Ｄとによって回転軸ＲＬと直交する面での分割部分を有して構成される。排気室ケーシング４２は、第４上部ケーシング６４Ｕ及び第４下部ケーシング６４Ｄによって構成される。

第１上部側第２縦フランジ６１Ｕｈｂ及び第１下部側第２縦フランジ６１Ｄｈｂと第２上部側第１縦フランジ６２Ｕｈａ及び第２下部側第１縦フランジ６２Ｄｈａとが設けられる分割部分は、例えば圧縮部２０に形成される。

第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂ及び第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂと第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａ及び第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａとが設けられる分割部分は、例えばタービン部１０に形成される。

第３上部側第２縦フランジ６３Ｕｈｂ及び第３下部側第２縦フランジ６３Ｄｈｂと第４上部側第１縦フランジ６４Ｕｈａ及び第４下部側第１縦フランジ６４Ｄｈａとが設けられる分割部分は、例えばタービン部１０と排気部４０との境目に形成される。

ここで、タービン部１０は、タービン部１０の各部を冷却する冷却用空気が導かれる冷却用空気車室６９が、例えば３つ形成される。冷却用空気車室６９は、タービン部ケーシング１５と、タービン翼環６７とによって形成される。

タービン翼環６７は、筒状の部材であり、空洞部分にタービン部側静翼１２、タービン部側動翼１３等が設けられる。つまり、タービン翼環６７は、タービン部側静翼１２、タービン部側動翼１３の径方向外側に設けられる。タービン翼環６７は、径方向外側に仕切り部材としての隔壁６７ａが突出して形成される。冷却用空気車室６９は、具体的には、タービン部ケーシング１５の内周部と、タービン翼環６７の側周部と、隔壁６７ａとによって囲まれる空間である。

冷却用空気車室６９は、例えば、第１冷却用空気車室６９ａと、第２冷却用空気車室６９ｂと、第３冷却用空気車室６９ｃとの３つの部屋によって構成される。第１冷却用空気車室６９ａは、３つの冷却用空気車室６９のうち最も燃焼部３０側の部屋である。第３冷却用空気車室６９ｃは、３つの冷却用空気車室６９のうち最も排気部４０側の部屋である。第２冷却用空気車室６９ｂは、第１冷却用空気車室６９ａと第３冷却用空気車室６９ｃとの間に設けられる部屋である。

タービン部ケーシング１５の側周部には、タービン部ケーシング１５の外部と内部とに貫通する冷却用空気導入孔６８が複数形成される。冷却用空気導入孔６８は、第１冷却用空気車室６９ａと第２冷却用空気車室６９ｂと第３冷却用空気車室６９ｃとにそれぞれ開口する。冷却用空気導入孔６８は、冷却用空気車室６９に冷却用空気を導く。冷却用空気導入孔６８は、具体的には、隣り合う２つの隔壁６７ａの間のタービン部ケーシング１５に形成される。

第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂと第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａとが設けられる分割部分は、図３に示すようにタービン部１０に形成される。より具体的には、第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂと第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａとが設けられる分割部分は、第１冷却用空気車室６９ａと第２冷却用空気車室６９ｂとの間の隔壁６７ａが対向する部分に形成される。

ここで、第１冷却用空気車室６９ａの内部に存在する空気の圧力は、燃焼部車室３６の内部に存在する流体の圧力よりも低い。また、第２冷却用空気車室６９ｂの内部に存在する空気の圧力は、燃焼部車室３６の内部に存在する流体の圧力よりも低い。

図４は、従来のガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。従来のガスタービン４は、ケーシング４６０を構成する第２部材４６２と、第３部材４６３との連結部である第２部材第２縦フランジ４６２ｂと第３部材第１縦フランジ４６３ａとが、燃焼部３０に形成される。

一方、図３に示すように、ガスタービン１は、第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂと第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａとの連結部が燃焼部３０に設けられない。また、ガスタービン１は、図２に示す第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂと第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａとの連結部が、図１に示す燃焼部３０に設けられない。つまり、ガスタービン１は、燃焼部３０でケーシング６０が回転軸ＲＬと直交する面で分割されない。

上述のように、第１冷却用空気車室６９ａの内部に存在する流体の圧力は、燃焼部車室３６の内部に存在する流体の圧力よりも低い。また、第２冷却用空気車室６９ｂの内部に存在する流体の圧力は、燃焼部車室３６の内部に存在する流体の圧力よりも低い。よって、図２、図３に示すガスタービン１は、図４に示すガスタービン４よりも、第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂ及び第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂと第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａ及び第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａとに働く力が小さい。

これにより、ガスタービン１は、第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂ及び第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂと第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａ及び第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａとが小型化される。

ここで、ガスタービン１を輸送する際、ケーシング６０は、輸送車両によって輸送される。この時、ケーシング６０は、輸送されることができる大きさに制限が設けられる。ガスタービン１は、上述のように第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂ及び第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂと第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａ及び第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａとが小型化される。よって、ガスタービン１は、ケーシング６０が前記制限を越えてしまうおそれを抑制できる。

また、第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂ、第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂ、第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａ、第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａは、上述のように、第１冷却用空気車室６９ａと第２冷却用空気車室６９ｂとの間の隔壁６７ａが形成される部分に形成される。

これにより、ガスタービン１は、隣り合う２つの隔壁６７ａの間のタービン部ケーシング１５に形成される冷却用空気導入孔６８を避けて第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂ、第２下部側第２縦フランジ６２Ｄｈｂ、第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａ、第３下部側第１縦フランジ６３Ｄｈａが設けられる。

なお、図２に示すケーシング６０の分割部分には、フランジが形成されるが、本実施形態はこれに限定されない。例えばケーシング６０の分割部分は、フランジが形成されず、溶接によって結合されてもよい。

ガスタービン１は、上述のように前記分割部分における流体の圧力が燃焼部車室３６内の流体の圧力よりも低い。よって、ガスタービン１は、前記分割部分に働く力が低減される。よって、前記分割部分の溶接部に働く力が低減される。これにより、ガスタービン１は、前記溶接部分が必要とする強度が低減される。

図５は、実施形態１に係る上部ケーシング側の中間軸カバーを拡大して模式的に示す断面図である。図６は、実施形態１に係る下部ケーシング側の中間軸カバーを拡大して模式的に示す断面図である。

図５に示すように、燃焼部３０の燃焼器３９は、中間軸カバー３８によって支持される。ここで、図４に示す従来のガスタービン４の中間軸カバー４３８は、ケーシング４６０に例えばボルトによって完全に固定される。

一方、図５に示す中間軸カバー３８は、上部ケーシング６０Ｕの第２上部ケーシング６２Ｕにボルトによって固定されない。中間軸カバー３８は、図５の部分Ａが示すように、中間軸カバー３８に形成される中間軸カバー側嵌合部３８ａと、第２上部ケーシング６２Ｕに形成される第２部材側嵌合部６２Ｕｃとが嵌め合わされる。

また、中間軸カバー３８は、図６の部分Ｂが示すように、下部ケーシング６０Ｄの第２下部ケーシング６２Ｄにボルト３８ｂによって固定される。ここで、図５に示す上部ケーシング６０Ｕは、ガスタービン１の保守点検の際に取り外されるが、図６に示す下部ケーシング６０Ｄは、ガスタービン１の保守点検の際に取り外されない。

よって、中間軸カバー３８は、保守点検の際に取り外されない下部ケーシング６０Ｄの第２下部ケーシング６２Ｄにボルト３８ｂによって十分に固定され、保守点検の際に取り外される上部ケーシング６０Ｕには中間軸カバー側嵌合部３８ａと第２部材側嵌合部６２Ｕｃとによって嵌め合わされる。

ここで、図４に示すガスタービン４は、保守点検の際に、まず第３部材４６３が取り外される。次に、作業員が燃焼部車室３６に入って第２部材４６２と中間軸カバー４３８との連結部分のボルトを外す。次に、ガスタービン４は、第２部材４６２が取り外される。これにより、ガスタービン４は、保守点検の際、燃焼器３９が露出される。

一方、図３、図５、図６に示すガスタービン１は、保守点検の際に、まず図５に示す上部ケーシング６０Ｕの第２上部ケーシング６２Ｕが取り外される。この時、中間軸カバー３８は、上部ケーシング６０Ｕの第２上部ケーシング６２Ｕに嵌め込まれているのみであり、上部ケーシング６０Ｕの第２上部ケーシング６２Ｕにボルトによって固定されていない。

よって、ガスタービン１は、保守点検の際に作業員が燃焼部車室３６に入って第２上部ケーシング６２Ｕと中間軸カバー３８との連結部分にアクセスする必要がない。よって、ガスタービン１は、保守点検の際、上部ケーシング６０Ｕの第２上部ケーシング６２Ｕを取り外されるのみで、燃焼器３９が露出される。

このように、ガスタービン１は、上部ケーシング６０Ｕに嵌め込まれる中間軸カバー３８を備えることによって、ガスタービン１の保守点検の際の必要な作業工程数が低減される。これにより、ガスタービン１は、保守点検の際に作業員に対して必要とする労働力を低減できる。また、ガスタービン１は、保守点検の際に必要とする作業時間が低減される。

なお、中間軸カバー３８は、上部ケーシング６０Ｕに嵌め込まれる嵌め込み式に限定されない。例えば、中間軸カバー３８は、第２上部ケーシング６２Ｕにボルトによって固定されてもよい。但し、この場合、中間軸カバー３８と第２上部ケーシング６２Ｕとを連結するボルトは、燃焼部車室３６の外部に露出して設けられる。

これにより、燃焼部車室３６内に作業員が入って第２上部ケーシング６２Ｕと中間軸カバー３８との連結部分にアクセスしなくても、前記作業員は燃焼部車室３６の外部から前記ボルトを取り外すことで第２上部ケーシング６２Ｕを中間軸カバー３８から取り外しできる。

また、ガスタービン１は、図２に示す第２上部ケーシング６２Ｕと第２下部ケーシング６２Ｄとのうち少なくとも一方の一部に作業員が燃焼部車室３６内にアクセスできる大きさの開口部を備えてもよい。前記開口部には、前記開口部を塞ぐ蓋部材が設けられる。前記蓋部材は、前記ケーシング６０に燃焼部車室３６の外部のみから連結部材としてのボルトによって固定される。

この場合も、前記中間軸カバー３８は、第２上部ケーシング６２Ｕにボルトによって固定されてもよい。作業員は、まず燃焼部車室３６の外部から前記蓋部材をケーシング６０に固定するボルトを取り外す。前記作業員は、燃焼部車室３６内に入り、第２上部ケーシング６２Ｕと中間軸カバー３８との連結部分のボルトを取り外す。これにより、ガスタービン１は、第２上部ケーシング６２Ｕが中間軸カバー３８から取り外される。

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。本実施形態に係るガスタービン２は、ケーシング２６０を備える。ケーシング２６０は、第２上部ケーシング６２Ｕ及び第２下部ケーシング６２Ｄと、第３上部ケーシング６３Ｕとの連結部の位置がガスタービン１とは異なる。図７に示すように、第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂと、第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａとは、第２冷却用空気車室６９ｂと第３冷却用空気車室６９ｃとの間の隔壁６７ａと対向する部分に形成される。

第２冷却用空気車室６９ｂの内部に存在する流体の圧力は、燃焼部車室３６の内部に存在する流体の圧力よりも低い。また、第３冷却用空気車室６９ｃの内部に存在する流体の圧力は、燃焼部車室３６の内部に存在する流体の圧力よりも低い。さらに、第３冷却用空気車室６９ｃの内部に存在する流体の圧力は、第１冷却用空気車室６９ａの内部に存在する流体の圧力よりも低い。

よって、図７に示すガスタービン２の第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａに働く力は、図３に示すガスタービン１の第２上部側第２縦フランジ６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ６３Ｕｈａに働く力よりも、さらに小さい。よって、ガスタービン２は、第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａをより小型化できる。

このように、ガスタービン２は、第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａがタービン部１０の流体の流れの下流側に設けられるほど、前記流体の圧力が低下してより好適に第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａの大きさが低減される。但し、上述のように、ガスタービン２を輸送する際、ケーシング２６０は、輸送されることができる大きさに制限が設けられる。また、ガスタービン２を製作する工作機械にも、製作できる部材に大きさの制限が存在する。

ガスタービン２は、第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａがタービン部１０の流体の流れの下流側に設けられるほど、第２上部ケーシング６２Ｕ及び第２下部ケーシング６２Ｄの回転軸ＲＬ方向の大きさが大きくなる。よって、ガスタービン２は、前記制限に第２上部ケーシング６２Ｕ及び第２下部ケーシング６２Ｄが収まる範囲内で、第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａがタービン部１０の流体の流れの下流側に設けられると好ましい。

これにより、ガスタービン２は、第２上部側第２縦フランジ２６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ２６３Ｕｈａの大きさが低減される。よって、ガスタービン２は、ケーシング２６０が前記制限を越えてしまうおそれをより好適に抑制できる。

（実施形態３）
図８は、実施形態３に係るガスタービンのケーシングの構成を模式的に示す断面図である。本実施形態に係るガスタービン３は、ケーシング３６０を備える。ケーシング３６０は、第２上部ケーシング６２Ｕ及び第２下部ケーシング６２Ｄと第３上部ケーシング６３Ｕ及び第３下部ケーシング６３Ｄとの連結部が第１冷却用空気車室６９ａと第２冷却用空気車室６９ｂとの間の隔壁６７ａと対向する部分に形成されない。

第２上部側第２縦フランジ３６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ３６３Ｕｈａは、冷却用空気導入孔６８と干渉しなければ、図８に示すように、隣り合う間の隔壁６７ａの間のタービン部ケーシング１５に形成されてもよい。このような場合であっても、本実施形態に係るガスタービン３は、第２上部側第２縦フランジ３６２Ｕｈｂ及び第３上部側第１縦フランジ３６３Ｕｈａが小型化される。よって、ガスタービン３は、ケーシング３６０が前記制限を越えてしまうおそれを抑制できる。

以上のように、本実施形態に係るガスタービンは、分割されて構成されるガスタービンのケーシングに有用であり、特に、ケーシングの分割部分に働く力が低減されるガスタービンに適している。

Claims

回転体を回転させるための燃焼ガスを発生させるために燃料を燃焼させる燃焼器を含んで構成される燃焼部を収容する燃焼部車室と、
前記回転体であって前記燃焼ガスを受けて回転するタービン側回転体を収容するタービン部車室と、
前記燃焼部車室を形成する燃焼部ケーシングと、
前記燃焼部ケーシングを含んで構成され、前記回転体の回転軸と直交する面での分割部分が前記燃焼部ケーシングには形成されず前記燃焼部ケーシングよりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分に形成されるケーシングと、
を備えることを特徴とするガスタービン。
前記分割部分は、前記タービン部車室部分に形成されることを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
前記タービンを構成するタービン部側動翼と、
前記タービン部車室の内部であって前記タービン部側動翼の前記回転軸の径方向外側に設けられると共に、前記タービンを冷却する冷却用空気が供給される冷却用空気車室と、
前記回転軸と直交する面に沿って前記ケーシングの内周面に向かって突出し、前記冷却用空気車室を区分けする仕切り部材と、
を備え、前記分割部分は、前記仕切り部材と対向する部分の前記ケーシングに形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガスタービン。
前記冷却用空気車室は、最も前記燃焼室側に配置される第１冷却用空気車室と前記第１冷却用空気車室と隣り合って配置される第２冷却用空気車室とを含んで構成され、前記分割部分は、前記冷却用空気車室を前記第１冷却用空気車室と前記第２冷却用空気車室とに区分けする前記仕切り部材と対向する部分の前記ケーシングに形成されることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン。
前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも１つの部材は、前記燃焼部車室の外部のみに設けられる連結部材によって前記燃焼部に固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ガスタービン。
前記ケーシングに嵌め込まれる部分を有して前記燃焼部車室の内部に支持されると共に、前記燃焼器を前記燃焼部に支持する中間軸カバーを有す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ガスタービン。
回転体を回転させるための燃焼ガスを発生させるために燃料を燃焼させる燃焼器を含んで構成される燃焼部を収容する燃焼部車室と、
前記回転体であって前記燃焼ガスを受けて回転するタービン側回転体を収容するタービン部車室と、
前記燃焼部車室を形成する燃焼部ケーシングと、
前記燃焼部ケーシングを含んで構成され、前記回転体の回転軸と直交する面での分割部分が前記燃焼部ケーシングには形成されず前記燃焼部ケーシングよりも前記燃焼ガスの流れの下流側の部分に形成されるケーシングと、を備えるガスタービンの車室を開放する際、
前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも一部を前記燃焼部車室の外部から取り外すことを特徴とするガスタービンの車室開放方法。
前記ケーシングに嵌め込まれる部分を有して前記燃焼部車室の内部に支持されて、前記燃焼器を前記燃焼部に支持する中間軸カバーを取り外すことなく、前記燃焼部ケーシングを構成する部材のうちの少なくとも一部を前記燃焼部車室の外部から取り外すことを特徴とする請求項７に記載のガスタービンの車室開放方法。