TWI678463B - 分割環及燃氣渦輪機 - Google Patents

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髙村啓太
Keita Takamura
桑原正光
Masamitsu Kuwabara
和泉有祐
Yusuke Izumi
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日商三菱日立電力系統股份有限公司
Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd.
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Abstract

在分割環及燃氣渦輪機，設置：主冷卻空間(37)，是設在分割體(31)之分割環(27)的外側，從外部接收冷卻空氣(CA)；複數個軸方向流路(44)，是沿著分割體(31)之轉子(14)的軸方向且並排於圓周方向(Dc)，一端連通於主冷卻空間(37)的上游側且另一端開口於分割體(31)的下游側；旋轉方向上游側軸方向流路(45)，是在分割體(31)之轉子(14)之旋轉方向(R)的上游側鄰接於軸方向流路(44)來配置，沿著轉子(14)的軸方向使一端連通於主冷卻空間(37)的上游側；以及複數個旋轉方向上游側第1側部流路(46)，是在轉子(14)之旋轉方向之上游側之側端部的一部分，從燃燒氣體(FG)之流動方向的下游端朝向上游側的既定區域(X1)沿著分割環(27)的圓周方向(Dc)來設置，一端連通於軸方向流路(44)且另一端開口於轉子(14)之旋轉方向的上游側。

Description

分割環及燃氣渦輪機
[0001] 本發明，是關於例如適用於燃氣渦輪機的分割環、具備該分割環的燃氣渦輪機。
[0002] 一般的燃氣渦輪機，是由壓縮機與燃燒器與渦輪所構成。壓縮機，是將從空氣吸入口所吸取的空氣予以壓縮藉此成為高溫、高壓的壓縮空氣。燃燒器，是對該壓縮空氣供給燃料來燃燒藉此得到高溫、高壓的燃燒氣體。渦輪，是藉由該燃燒氣體來驅動，並驅動連結在同軸上的發電機。 　　[0003] 該燃氣渦輪機中，渦輪，是在機殼內使定子葉片與轉子葉片沿著燃燒氣體的流動方向交互地複數配設而構成，各定子葉片是被支撐於安裝在機殼內側的護罩，轉子葉片是被支撐於轉子。因此，在燃燒器所生成的燃燒氣體，在流動於燃燒氣體流路時，是通過複數個定子葉片與轉子葉片，而使轉子驅動旋轉。該燃燒氣體流路，是作為以外側護罩及內側護罩與轉子葉片的平台及分割環所圍成的空間來形成。分割環，是呈沿著轉子之旋轉方向的環狀，且透過隔熱環及翼環被支撐在機殼。 　　[0004] 分割環，是由沿著圓周方向配置的複數個分割體所構成，各分割體，是被支撐於隔熱環。衝突板，是形成有複數個小孔，冷卻空氣是從小孔吹出至分割體側，來對分割體衝擊冷卻(Impingement cooling)。且，分割體，是沿著燃燒氣體的流動方向設有複數個冷卻流路，衝擊冷卻後的冷卻空氣是流動於各冷卻流路藉此來對流冷卻。此外，各分割體，是使鄰接於圓周方向的端部彼此藉由密封構件來連結。而且，在各分割體之鄰接的端部設有複數個冷卻流路，藉由冷卻空氣來冷卻端部。 　　[0005] 作為上述般的燃氣渦輪機，例如有專利文獻1所記載者。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0006] 　　[專利文獻1]日本專利第5518235號公報
[0007] 分割環，是面對流動有燃燒氣體的燃燒氣體流路來設置，故為了持續渦輪的穩定運轉，該分割環的冷卻很重要。以往的分割環(分割體)，是設置沿著轉子的旋轉軸方向的複數個冷卻流路，在轉子的旋轉方向之上游側的端部與下游側的端部，分別設置沿著轉子的旋轉方向的複數個冷卻流路。但是，用來冷卻分割環的冷卻空氣，是將以壓縮機壓縮過的壓縮空氣予以抽氣來使用。因此，若欲充分冷卻分割環的話，得將以壓縮機壓縮過的壓縮空氣予以大量抽氣來使用，會使燃氣渦輪機效率惡化而導致性能降低。 　　[0008] 本發明，是解決上述課題者，其目的在於提供分割環及燃氣渦輪機，是有效地使用冷卻空氣來冷卻分割環的適當位置藉此抑制性能的降低。
[0009] 為了達成上述的目的之關於本發明之態樣的分割環，是複數個分割體沿著圓周方向配設成環狀所構成之燃氣渦輪機的分割環，其特徵為，具備：主腔室，是設在前述分割體之前述分割環之徑方向的外側，從外部接受冷卻空氣；複數個第1冷卻流路，是沿著前述分割體之轉子的軸方向且並排於圓周方向，一端連通於前述主腔室之燃燒氣體之流動方向的上游側且另一端開口於前述分割體之燃燒氣體之流動方向的下游側；第2冷卻流路，是在前述分割體之前述轉子之旋轉方向的上游側鄰接於前述第1冷卻流路來配置，沿著前述轉子的軸方向使一端連通於前述主腔室之燃燒氣體之流動方向的上游側；以及複數個第3冷卻流路，是沿著前述分割體之前述轉子的軸方向，在前述轉子之旋轉方向之上游側之側端部的一部分，且在從燃燒氣體之流動方向的下游端朝向上游側之既定的區域，沿著前述分割環的圓周方向來設置，一端連通於前述第2冷卻流路且另一端開口於前述轉子之旋轉方向之上游側的前述側端部。 　　[0010] 因此，主腔室的冷卻空氣，是藉由複數個第1冷卻流路來沿著轉子的軸方向流動而吹出至燃燒氣體之流動方向的下游側，使分割體被對流冷卻。且，主腔室的冷卻空氣，在藉由第2冷卻流路而沿著轉子的軸方向流動之後，藉由複數個第3冷卻流路而吹出至轉子葉片之旋轉方向的上游側，藉此使分割體之轉子之旋轉方向的上游側且燃燒氣體之流動方向的下游側被對流冷卻。其結果，將分割體之容易高溫化的區域予以積極地冷卻，藉此有效地使用冷卻空氣來冷卻分割環的適當位置，藉此可抑制性能的降低。 　　[0011] 關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述主腔室，是在前述分割體之外表面側的凹部固定有衝突板藉此區劃出來。 　　[0012] 因此，在分割體之外表面側的凹部固定有衝突板來構成主腔室，藉此可使分割體藉由衝擊冷卻而更效率良好地進行冷卻。 　　[0013] 關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述分割體，是在比前述主腔室還靠燃燒氣體之流動方向的上游側設有上游側腔室，前述主腔室與前述上游側腔室是藉由上游側流路來連通，在前述上游側腔室連通有前述第1冷卻流路及前述第2冷卻流路。 　　[0014] 因此，主腔室的冷卻空氣，是由上游側流路供給至上游側腔室，且由上游側腔室供給至第1冷卻流路及第2冷卻流路，可將分割體之燃燒氣體之流動方向之上游側的區域予以對流冷卻。
關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述第2冷卻流路，另一端為封閉。
因此，藉由封閉第2冷卻流路的另一端，來將供給至第2冷卻流路之所有的冷卻空氣予以供給至複數個第3冷卻流路，可將分割體之燃燒氣體之流動方向的下游側予以有效率地進行對流冷卻。
關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述第2冷卻流路，另一端是開口於前述分割體之燃燒氣體之流動方向的下游側，且設有限縮部。
因此，藉由在第2冷卻流路的另一端設置限縮部，來將供給至第2冷卻流路之絕大部分的冷卻空氣供給至複數個第3冷卻流路，可將分割體之燃燒氣體之流動方向的下游側予以有效率地進行對流冷卻。
關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述第1冷卻流路，是在前述分割體之前述分割環的圓周方向複數並排，在複數個前述第1冷卻流路之中設在前述轉子之旋轉方向之上游側的流路，開口密度是設定成比設在前述轉子之旋轉方向之下游側的流路還大。
因此，在複數個第1冷卻流路之中將設在轉子之旋轉方向之上游側的流路間隔設定成比複數個第1冷卻流路之設在轉子之旋轉方向之下游側的流路間隔還要窄， 而將開口密度設定成比較大，藉此增加分割體之轉子之旋轉方向之上游側之端部的冷卻面積，可有效率地冷卻容易高溫化的區域。
關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，設有複數個第4冷卻流路，其沿著前述分割體之前述分割環的圓周方向，一端連通於前述主腔室且另一端開口於前述轉子之旋轉方向的下游側。
因此，主腔室之冷卻空氣的一部分，是藉由複數個第4冷卻流路而吹出至轉子之旋轉方向的下游側，藉此可將分割體之燃燒氣體之流動方向的下游側藉由對流冷卻來有效率地進行冷卻。
關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述複數個第3冷卻流路，是設置在：從前述分割體之燃燒氣體之流動方向的下游端朝向上游側，從前述分割體之燃燒氣體之流動方向之全長的50%至25%的位置，到燃燒氣體之流動方向的下游端為止的區域。
因此，將複數個第3冷卻流路設置在分割體之燃燒氣體之流動方向之下游側的適當區域，藉此可在分割體之燃燒氣體之流動方向的上游側，有效率地冷卻燃燒氣體之流動方向之下游側的區域。
關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述第3冷卻流路，是配置在形成有前述主腔室的區域之燃燒氣體之流動方向的下游側。
因此，即使是從主腔室的區域分開之側端部之冷卻不足的區域，亦能藉由第3冷卻流路來消除冷卻不足。 　　[0027] 關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述分割體，具備：從本體的軸方向上游端部及下游端部往徑方向外側延伸存在，來將前述分割體支撐於機殼的複數個支撐構件，前述第3冷卻流路，是配置在比在軸方向下游側所配置之前述支撐構件的內壁面還靠燃燒氣體之流動方向的下游側。 　　[0028] 因此，藉由支撐構件(掛勾)的存在，可對有冷卻不足之虞的支撐構件之徑方向的內面附近進行有效率地冷卻。 　　[0029] 關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，具備第5冷卻流路，其配置在前述轉子之旋轉方向之上游側的側端部之前述第3冷卻流路之燃燒氣體之流動方向的上游側，一端連通於前述第2冷卻流路且另一端開口於前述轉子之旋轉方向之上游側的前述側端部。 　　[0030] 因此，藉由從第5冷卻流路排出的冷卻空氣，使上游側的側端部被對流冷卻，且流動於分割環之間隙的燃燒氣體被稀釋，使燃燒氣體溫度降低，故可防止燃燒氣體之流動方向之下游側之區域的過熱。 　　[0031] 關於本發明之態樣的分割環，其特徵為，前述第5冷卻流路的開口密度，是設定成比前述第3冷卻流路的開口密度還小。 　　[0032] 因此，可藉由流動於第5冷卻流路的冷卻空氣來冷卻轉子葉片之旋轉方向的上游側，另一方面，可防止燃燒氣體之流動方向之下游側之區域的過熱。 　　[0033] 且，關於本發明之態樣的燃氣渦輪機，其特徵為，具備：壓縮空氣的壓縮機、將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、藉由前述燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪、以及配置在前述渦輪之轉子葉片之外周側的前述分割環。 　　[0034] 因此，將分割體之容易高溫化的區域予以積極地冷卻，藉此有效地使用冷卻空氣來冷卻分割環的適當位置，能減少作為冷卻空氣來使用之由壓縮機所抽氣的壓縮空氣，可抑制渦輪性能的降低。
[0035] 根據本發明的分割環及燃氣渦輪機，是在分割體之轉子之旋轉方向的上游側於燃燒氣體之流動方向之下游端的區域設置第3冷卻流路，故能將分割體之容易高溫化的區域予以積極地冷卻，有效地使用冷卻空氣來冷卻分割環的適當位置，藉此可抑制性能的降低。
[0037] 本發明之特徵部分的一例，是在形成分割環的分割體之旋轉方向上游側之側端部的冷卻構造。針對本發明的基本思考方式及基本構造，使用圖1-1至圖1-3如下說明。圖1-1，是示出表示關於本發明之分割環之基本構造之一態樣的分割體的平面剖面，圖1-2，是表示從圓周方向觀看分割體的剖面，圖1-3，是表示與鄰接於圓周方向的分割體相對的面之從軸方向下游側觀看的分割體的剖面。 　　[0038] 又，關於本發明之特徵部分的思考方式及基本構造，是與後述之各實施形態及各變形例共通的基本思維。 　　[0039] 圖1-1所示的分割環27，是由在圓周方向Dc形成環狀的複數個分割體31所構成。各分割體31，是以在內部形成有冷卻流路的本體32作為主要的構成件。如圖1-1至圖1-3所示般，分割體31，是配置成使徑方向Dr的內表面32a面對於流動有燃燒氣體FG的燃燒氣體流路21。於分割體31的徑方向Dr內側，設置一定的間隙，配置有以轉子14為中心來旋轉的轉子葉片25。為了防止高溫的燃燒氣體FG所致之熱損傷，於分割體31，形成有沿著軸方向Da配置且在軸方向Da的下游側端部47對燃燒氣體FG中開口的軸方向流路(第1冷卻流路)44。軸方向流路44，是於圓周方向Dc並排配設有複數個流路。從外部對形成在分割體31之中央部的主冷卻空間37所供給的冷卻空氣CA，是從形成在分割體31之徑方向Dr的外表面32b且配置在軸方向Da之上游側的開口37a來供給至軸方向流路44。冷卻空氣CA，是以流過軸方向流路44且在下游側端部47排出至燃燒氣體FG中的過程，來將分割體31的本體32予以對流冷卻。 　　[0040] 接著，針對分割體31之旋轉方向上游側的冷卻構造進行說明。與形成在分割體31的軸方向流路44鄰接，在旋轉方向R的最上游側形成有旋轉方向上游側軸方向流路45(第2冷卻流路)。旋轉方向上游側軸方向流路45，其一端在分割體31之軸方向Da的上游側連通於形成在徑方向Dr之外表面32b的開口37a，另一端可在分割體31之軸方向Da的下游側端部47開口，亦可使末端為封閉。此外，複數個旋轉方向上游側第1側部流路46(第3冷卻流路)，是從旋轉方向上游側軸方向流路45分歧。分歧出來的旋轉方向上游側第1側部流路46，是配置成朝向旋轉方向R之上游側的方向，且在鄰接於旋轉方向R之上游側的分割體31之側端部36之間的間隙62a開口。旋轉方向上游側第1側部流路46，是配置在分割體31之旋轉方向上游側的側端部35，且從下游側端部47的端面47a朝向軸方向上游側形成在既定的區域，但沒有必要以遍及軸方向Da之上游側端部41為止的全長來形成。又，分割環之構造及分割環周圍之構造的詳細內容，是在後述的各實施形態中進行說明。具備旋轉方向上游側第1側部流路46的冷卻構造，是本發明之特徵部分之態樣的一個。以下說明使旋轉方向上游側第1側部流路46配置在從下游側端部47的端面47a朝向軸方向Da的上游側之既定的區域的技術性意義。 　　[0041] 具備形成於分割體31之冷卻流路的冷卻構造，在具備包含旋轉方向上游側軸方向流路45的軸方向流路44及旋轉方向下游側側部流路53，卻沒具備旋轉方向上游側第1側部流路46的冷卻構造的情況時，在分割體31之旋轉方向R之上游側的側端部35，且在軸方向Da之下游側的區域，會因燃燒氣體FG而高溫化，有受到熱損傷的可能性。以下說明該理由。 　　[0042] 如圖1-3所示般，於互相鄰接的分割體31之間隙62a，伴隨著轉子葉片25的旋轉使高溫之燃燒氣體FG的一部分被帶入。此情況時，配置在間隙62a附近的分割體31之側端部35內，接近被配置於旋轉方向R之最上游側的旋轉方向上游側軸方向流路45，且形成為從本體32的內表面32a往旋轉方向R的上游側延伸而往徑方向Dr的外側豎立之曲面狀的內表面32e，是與接近其他軸方向流路44的內表面32a相較之下容易過熱。亦即，接近旋轉方向上游側軸方向流路45的內表面32e，是與接近軸方向流路44的內表面32a相較之下，與燃燒氣體FG接觸之圓周方向Dc的邊長較長，為寬廣的範圍。且，亦容易受到被帶入的燃燒氣體FG所致之熱傳導率之上升的影響。因此，本體32的內表面32e，是側端部35之中最容易過熱的區域。另一方面，側端部35之內表面32e的冷卻，是僅限於旋轉方向上游側軸方向流路45所致的對流冷卻。因此，分割體31之轉子葉片25之旋轉方向之上游側的區域，是因來自伴隨著轉子葉片25的旋轉所帶入之燃燒氣體FG的熱能而容易成為高溫，與其他區域相較之下容易成為冷卻不足。 　　[0043] 此外，如圖1-2所示般，從主冷卻空間37導入至旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA，是在朝向軸方向Da之下游側流動的過程中，被來自本體32的熱量給加熱。因此，冷卻空氣CA越往軸方向Da的下游側前進，就會越使流動於旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA過熱，使得冷卻空氣CA的冷卻能力降低。因此，分割體31之軸方向Da之下游側的區域是比其他區域還要容易高溫化。 　　[0044] 如前述般，來自被帶入至分割體31之間隙62a的高溫燃燒氣體FG的熱量，與冷卻空氣CA的加熱所致之冷卻能力的降低會疊加，使得分割體31之旋轉方向上游側的側端部35，且在從軸方向Da的中間位置往下游側的區域容易高溫化，而容易氧化削薄。因此，為了防止旋轉方向上游側之側端部35的高溫化所致的熱損傷，在從旋轉方向上游側軸方向流路45的中間位置到下游側端部47之間，於側端部35配置有旋轉方向上游側第1側部流路46，是從旋轉方向上游側軸方向流路45分歧而在鄰接於旋轉方向上游側的分割體31之間的間隙62a開口。 　　[0045] 此外，從分割體31之軸方向Da的上游側流向下游側的燃燒氣體FG，是在分割體31之軸方向Da的上游側端部41與下游側端部47之間，伴隨著轉子葉片25的旋轉而在燃燒氣體流發生壓力差。在上游側端部41附近燃燒氣體FG的壓力會變高，在下游側端部47附近燃燒氣體FG的壓力會變低。從外部所供給的冷卻空氣CA，是設定得比燃燒氣體FG的壓力還高，並以冷卻空氣壓與燃燒氣體壓的差壓作為推動力，流動於軸方向流路44，而從下游側端部47的開口排出至燃燒氣體FG中。 　　[0046] 亦即，依據旋轉方向上游側第1側部流路46之燃燒氣體FG之流動方向的位置不同，冷卻空氣CA所排出之位置的燃燒氣體FG的壓力會不同。因此，即使是考慮到冷卻空氣CA流動於旋轉方向上游側軸方向流路45之際之冷卻空氣CA的壓力損失，成為推動力之冷卻空氣壓與燃燒氣體壓的差壓也是側端部35之軸方向Da之下游側的位置比軸方向Da之上游側的位置還大。亦即，使冷卻空氣CA從旋轉方向上游側第1側部流路46排出至間隙62a的位置越接近下游側端部47，則冷卻空氣壓與燃燒氣體壓的差壓會越大，使得旋轉方向上游側第1側部流路46的冷卻性能變好。因此，若考慮到冷卻空氣壓與燃燒氣體壓的差壓變化，配置旋轉方向上游側第1側部流路46的區域，是以配置在旋轉方向R上游側之側端部35之軸方向全長的一部分且從軸方向Da的中間位置到下游側端部47之間為佳。 　　[0047] 藉由配置上述的旋轉方向上游側第1側部流路46，能防止來自燃燒氣體FG的熱量所致之分割體31之旋轉方向上游側之側端部35的熱損傷。且，分割體31之軸方向Da之上游側的區域，是以從主冷卻空間37供給且沒被加熱的冷卻空氣CA來對流冷卻側端部35。此外，從軸方向的中間位置往下游側端部47的區域，是從開口於間隙62a的旋轉方向上游側第1側部流路46排出具有充分之差壓的冷卻空氣CA，故能直接冷卻(排出冷卻)側端部35的內表面32e附近。因此，與沒設置旋轉方向上游側第1側部流路46，而從旋轉方向上游側軸方向流路45的下游側端部47往燃燒氣體FG中排出冷卻空氣CA的冷卻構造相較之下，表示本發明之特徵部分之一態樣的冷卻構造，是具備組合對流冷卻與直接冷卻(排出冷卻)來冷卻既定區域的冷卻構造，藉此重複使用冷卻空氣CA，可有效利用冷卻空氣CA。又，所謂的直接冷卻(排出冷卻)外表面，是指在冷卻對象面形成冷卻流路的開口，以將冷卻空氣CA排出(purge)至燃燒氣體FG中的過程，來冷卻開口附近的外表面。從開口排出冷卻空氣CA的情況，與藉由通常的冷卻流路來將冷卻對象面予以對流冷卻的情況相較之下，可使排出冷卻空氣CA之開口的內壁更接近冷卻對象面，使冷卻對象面被進一步冷卻，而使冷卻性能提升。 　　[0048] 以下參照附加的圖2至圖11，詳細說明關於本發明之分割環及燃氣渦輪機之合適的實施形態。又，本發明並不受該實施形態所限定，且，在實施形態為複數的情況，亦包含組合各實施形態來構成者。 　　[0049] [第1實施形態] 　　圖7為表示燃氣渦輪機之整體構造的概略圖，圖8為表示渦輪之燃燒氣體流路的剖面圖。 　　[0050] 於第1實施形態，如圖7所示般，燃氣渦輪機10，是使壓縮機11與燃燒器12與渦輪13藉由轉子14配置於同軸上來構成，於轉子14的一端部連結有發電機15。又，以下的說明中，將轉子14的軸線所延伸的方向設為軸方向Da，將以該轉子14的軸線為中心的圓周方向設為圓周方向Dc，將相對於轉子14的軸線呈垂直的方向設為徑方向Dr。 　　[0051] 壓縮機11，是使從空氣吸入口吸入的空氣A通過複數個定子葉片及轉子葉片來壓縮藉此生成高溫、高壓的壓縮空氣AC。燃燒器12，是對該壓縮空氣AC供給既定的燃料FL，藉由燃燒來生成高溫、高壓的燃燒氣體FG。渦輪13，是使在燃燒器12所生成之高溫、高壓的燃燒氣體FG通過複數個定子葉片及轉子葉片來使轉子14驅動旋轉，並驅動與該轉子14連結的發電機15。 　　[0052] 且，如圖8所示般，在渦輪13，燃燒氣體FG所通過的燃燒氣體流路21，是作為由以下構件所包圍的空間來形成：支撐有定子葉片22的內側護罩23及外側護罩24、轉子葉片25的平台26、配置在轉子葉片25之前端部側的分割環27。而且，外側護罩24與分割環27是透過隔熱環28來支撐於機殼(渦輪機殼)29。 　　[0053] 在此，針對第1實施形態的分割環27進行詳細說明。圖2為表示第1實施形態之燃氣渦輪機之分割環與隔熱環與機殼之連結狀態的剖面圖，圖3為從徑方向外側觀看之分割環的剖面(圖2的III-III剖面)圖，圖4為分割環之徑方向內面附近的剖面(圖2的IV-IV剖面)圖，圖5為表示複數個分割環的組裝狀態之沿著圓周方向的剖面圖，圖6為表示鄰接之分割環之連結部的剖面圖。 　　[0054] 在第1實施形態，如圖2至圖4所示般，分割環27，是被支撐在機殼29之渦輪部的構成構件，使複數個分割體31沿著圓周方向Dc(轉子14的旋轉方向R)配設成環狀來構成，在徑方向Dr之內側的燃燒氣體流路21配設有定子葉片22與轉子葉片25。 　　[0055] 分割體31，是以本體32與掛勾(支撐構件)33作為主要的構成要件來構成。分割體31，是藉由隔熱環28支撐，且配置成在本體32之徑方向Dr內側的內表面32a與轉子葉片25的前端25a之間確保有一定的間隙。分割體31，是透過設在燃燒氣體FG之流動方向(轉子14的軸方向Da)之上游側及下游側的各掛勾33來安裝在隔熱環28，且透過該各隔熱環28來支撐在機殼29。分割體31，是藉由形成底面的本體32與形成軸方向Da之上游側及下游側之內壁面32c的掛勾33所形成。且，於分割體31之徑方向Dr的外表面32b側，設有主冷卻空間(主腔室)37，是由軸方向Da之上游側及下游側的內壁面32c、以及設在轉子14之旋轉方向R的上游側及下游側且形成轉子14之旋轉方向R之上游側及下游側之內壁面32d的側端部35、36所包圍。該主冷卻空間37，是作為凹部而形成於分割體31，將形成凹部之主冷卻空間37的底面予以界定的平面區域，是與該分割體31之本體32之徑方向Dr外側的外表面32b側相面對的區域。 　　[0056] 此外，主冷卻空間37，亦可使分割環27之轉子14之徑方向Dr的外側被衝突板34所分隔。衝突板34，是設有供冷卻空氣CA通過的複數個小孔38。在衝突板34與機殼29之間配置有接受空間39。接受空間39，是設在機殼29，且連通於貫通轉子14之徑方向Dr的供給孔40。從供給孔40對接受空間39內所供給的冷卻空氣CA，是以全體為大致相同壓力之均壓化過的狀態來從小孔38往主冷卻空間37內吹出，從而衝擊冷卻分割體31之本體32的外表面32b。 　　[0057] 分割體31，是設有：沿著燃燒氣體FG的流動方向且在分割環27的圓周方向Dc並排的複數個軸方向流路(第1冷卻流路)44。且，分割體31，是沿著燃燒氣體FG的流動方向且在分割環27的圓周方向Dc並排，在與前述軸方向流路44鄰接且在轉子14之旋轉方向R的最上游側，設有旋轉方向上游側軸方向流路(第2冷卻流路)45。軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45，是設在比主冷卻空間37還要接近分割體31之徑方向Dr之內側之內表面32a側的位置。複數個軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45，是使燃燒氣體FG之流動方向的上游端連通於主冷卻空間37之燃燒氣體FG之流動方向(軸方向Da)之上游側的開口37a。亦即，複數個軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45，是使上游端開口於主冷卻空間37之燃燒氣體FG之流動方向的上游側之內壁面32c附近之底面的主冷卻空間37。且，複數個軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45，是使燃燒氣體FG之流動方向的下游端開口於下游側端部47的端面47a。 　　[0058] 複數個軸方向流路44，是形成為圓周方向Dc的開口密度不同的流路。亦即，軸方向流路44，是由：分割體31之設在轉子14之旋轉方向R下游側之第1區域Z1的軸方向流路44a、以及在與前述軸方向流路44a之轉子14的旋轉方向上游側鄰接的第2區域Z2所設置的軸方向流路44b所形成。第2區域Z2，是與旋轉方向上游側軸方向流路45的旋轉方向下游側鄰接，是被夾在第1區域Z1的軸方向流路44a與前述旋轉方向上游側軸方向流路45之間的區域。軸方向流路44之圓周方向Dc之流路的開口密度，是使第1區域Z1的軸方向流路44a那邊配置成較小(散)，使第2區域Z2的軸方向流路44b那邊配置成較大(密)。又，所謂的開口密度，是以配列於圓周方向Dc的流路之「流路剖面的周長／流路間間距」的比來表示。若流路口徑相同的話，間距越大則開口密度越小(散)，若間距越小則開口密度越大(密)。在旋轉方向R之上游側設有複數個軸方向流路44b的第2區域Z2，是設定成分割體31之圓周方向長度之全周長的20%至30%為佳。 　　[0059] 複數個軸方向流路44，是使燃燒氣體FG之流動方向的上游端連通於主冷卻空間37之燃燒氣體FG之流動方向的上游側，使燃燒氣體FG之流動方向的下游端開口於下游側端部47的端面47a。旋轉方向上游側軸方向流路45，是使燃燒氣體FG之流動方向的上游端連通於主冷卻空間37之燃燒氣體FG之流動方向的上游側，使燃燒氣體FG之流動方向的下游端在下游側端部47的端面47a封閉。 　　[0060] 軸方向流路44，是以複數之多孔式的冷卻流路所形成，且由鬆散配置的第1區域Z1的軸方向流路44a、以及比第1區域Z1還密集配置的第2區域Z2的軸方向流路44b所構成。 　　[0061] 如圖4及圖5所示般，在分割體31之轉子14之旋轉方向R之上游側的側端部35，設有複數個旋轉方向上游側第1側部流路(第3冷卻流路)46，其沿著分割環27的圓周方向Dc且在燃燒氣體FG的流動方向並排。複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，是使轉子14之旋轉方向R的下游端連通於旋轉方向上游側軸方向流路45，使轉子14之旋轉方向R的上游端開口於側端部35的端面35a。複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，是設在從分割體31之燃燒氣體FG之流動方向之下游側端部47的端面47a朝向軸方向Da的上游側的既定區域X1。該區域X1，是側端部35之軸方向Da之全長的一部分，從分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游側來看，是從分割體31之燃燒氣體FG之流動方向之全長的50%至25%的中間位置，到燃燒氣體FG之流動方向之下游側端部47的端面47a為止的區域。亦即，複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，是以分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游側端部47為基準，相對於分割體31之轉子14之軸方向Da之軸方向長度的全區域X，設在25%至50%的區域X1。 　　[0062] 又，雖說明了旋轉方向上游側軸方向流路45的下游側端部47是在端面47a封閉，但亦可藉由來自側端部35之燃燒氣體FG的過熱程度，或是藉由流動於旋轉方向上游側軸方向流路45之冷卻空氣CA的冷卻能力，不是封閉下游側的端面47a而是使其開口，設置使開口面積縮小的限縮部(限流孔)47b，來調整旋轉方向上游側第1側部流路46的冷卻能力。 　　[0063] 如圖3及圖5所示般，分割體31是在轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36，沿著分割環27的軸方向(轉子14的軸方向)Da設有下游側冷卻空間(下游側腔室)51。主冷卻空間37與下游側冷卻空間51，是藉由沿著分割環27的圓周方向Dc所設置的複數個下游側連結流路52而連通。且，分割體31，是在轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36，設有沿著分割環27的圓周方向Dc且在燃燒氣體FG的流動方向並排的複數個旋轉方向下游側側部流路53。複數個旋轉方向下游側側部流路53，是使轉子14之旋轉方向R的上游端連通於下游側冷卻空間51，使轉子14之旋轉方向R的下游端開口於面對鄰接之分割體31之間間隙62a的側端部36的端面36a。複數個旋轉方向下游側側部流路53，是遍及分割體31之轉子14之軸方向Da之軸方向長度的全區域來設置。 　　[0064] 又，前述的各流路，是呈圓形剖面形狀。但是，流路形狀，除了圓形狀之外，亦可為楕圓形狀或矩形形狀，亦可為狹縫狀的長孔形狀。 　　[0065] 如圖5所示般，構成分割環27的複數個分割體31，是互相在轉子14的圓周方向Dc對向地配置，在鄰接的各側端部35、36彼此之間配置有密封構件61，藉此抑制燃燒氣體FG從鄰接之各側端部35、36彼此的間隙62漏出至機殼29側的情況。此情況時，鄰接於轉子14之圓周方向Dc的分割體31，是配置成使側端部36的下端部與側端部35之徑方向Dr的內面側(轉子14的中心側)重疊。 　　[0066] 且，在分割體31之轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36，衝擊冷卻後的冷卻空氣CA，是從主冷卻空間37透過下游側連結流路52供給至下游側冷卻空間51。此外，冷卻空氣CA，是從下游側冷卻空間51透過旋轉方向下游側側部流路53，吹出至面對側端部35、36之間隙62之燃燒氣體流路21之側的間隙62a的燃燒氣體FG中。旋轉方向下游側側部流路53，是往徑方向Dr的內側傾斜成使吹出的冷卻空氣CA抵接於鄰接之分割體31之側端部35的端面35a。對分割體31之徑方向Dr之側端部35的端面35a吹撫的冷卻空氣CA，是沿著分割體31的內表面(本體32的內表面32a、32e)來流動，藉此將分割體31之徑方向Dr的內表面32a、32e予以薄膜冷卻。且，藉由使冷卻空氣CA在旋轉方向下游側側部流路53流動，來使側端部36冷卻。 　　[0067] 另一方面，在分割體31之轉子14之旋轉方向R之上游側的側端部35，衝擊冷卻後的冷卻空氣CA，是從主冷卻空間37透過軸方向流路44而從下游側端部47往燃燒氣體FG中吹出。此時，旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA，是由旋轉方向上游側第1側部流路46往側端部35及側端部36之間的間隙62之燃燒氣體FG之流動方向之下游側的燃燒氣體FG中吹出。旋轉方向上游側第1側部流路46，是往轉子14的中心側傾斜成使吹出的冷卻空氣CA朝向鄰接之分割體31的側端部36側吹出。從分割體31的側端部35所吹出的冷卻空氣CA，是在冷卻側端部35本身之後，沿著分割體31的內表面(本體32的內表面32a、32e)流動來進行薄膜冷卻。 　　[0068] 在此，針對第1實施形態之分割環27的冷卻方法及冷卻空氣CA的供給方法進行說明。 　　[0069] 如圖2、圖4及圖5所示般，來自機殼29的冷卻空氣CA，是通過供給孔40來供給至分割環27的各分割體31。冷卻空氣CA，是從配置在分割體31內的衝突板34上所形成的複數個小孔38吹出至主冷卻空間37，來將分割體31之本體32的外表面32b予以衝擊冷卻。衝擊冷卻之後的冷卻空氣CA，是流動於複數個軸方向流路44，而從下游側端部47的端面47a排出至燃燒氣體FG中。以冷卻空氣CA流動在軸方向流路44的過程，來將本體32予以對流冷卻。配置在第2區域Z2的複數個軸方向流路44b，是設置成圓周方向Dc的開口密度比配置在第1區域Z1的軸方向流路44a還要密。因此，分割體31，是轉子14之旋轉方向R之上游側的冷卻能力比旋轉方向R之下游側的冷卻能力還要大。 　　[0070] 且，如圖6所示般，從主冷卻空間37通過下游側連結流路52供給至下游側冷卻空間51的冷卻空氣CA，是供給至旋轉方向下游側側部流路53，且從側端部36的端面36a排出至燃燒氣體FG中。此時，冷卻空氣CA，是排出至鄰接之分割體31之間的間隙62a，藉此將下游側的側端部36予以對流冷卻，並排出至間隙62a的燃燒氣體FG來冷卻環境氣體。而且，該冷卻空氣CA，是由往徑方向Dr的下方(內側)傾斜地設置的旋轉方向下游側側部流路53所排出，故會吹撫至鄰接之分割體31之上游側之側端部35的端面35a，且沿著內表面32a、32e來流動，藉此將端面35a及內表面32a、32e予以薄膜冷卻。 　　[0071] 另一方面，從主冷卻空間37供給至旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA，是從旋轉方向上游側軸方向流路45供給至旋轉方向上游側第1側部流路46，且從側端部35的端面35a排出至燃燒氣體FG中。此時，冷卻空氣CA，是排出至分割體31的間隙62a，藉此將上游側之側端部35之燃料氣體FG之流動方向的下游側予以對流冷卻。而且，該冷卻空氣CA，是由往徑方向Dr(內側)傾斜地設置的旋轉方向上游側第1側部流路46所排出。冷卻空氣CA，是沿著側端部35的端面35a反轉，而沿著內表面32a、32e流動於轉子14之旋轉方向R的下游側，藉此將端面35a及內表面32a、32e予以薄膜冷卻。 　　[0072] 亦即，分割體31，是使轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36藉由來自旋轉方向下游側側部流路53的冷卻空氣CA來對流冷卻。且，使轉子14之旋轉方向R之上游側的側端部35藉由來自旋轉方向上游側第1側部流路46的冷卻空氣CA來對流冷卻。此時，轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36，是使燃料氣體FG之流動方向的全區域被冷卻空氣CA給冷卻，轉子14之旋轉方向R之上游側的側端部35，是只有燃料氣體FG之流動方向之下游側的既定區域被冷卻空氣CA給冷卻。 　　[0073] 分割體31，是轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36與上游側的側端部35容易高溫化。特別是，上游側的側端部35，會使流動在複數個軸方向流路44內的冷卻空氣逐漸昇溫(加熱)，且端面35a容易受到來自流動於燃燒氣體流路21之燃燒氣體FG之熱的影響。但是，上游側的側端部35中燃燒氣體FG之流動方向之上游側的區域，是藉由流動於旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA來對流冷卻，側端部35，是藉由旋轉方向上游側第1側部流路46來直接冷卻。因此，作為側端部35的冷卻能力，可藉由旋轉方向上游側軸方向流路45所致的對流冷卻與旋轉方向上游側第1側部流路46所致的直接冷卻(排出冷卻)的組合，來充分冷卻。 　　[0074] 鄰接的分割體31所相對向的各側端部35、36，是藉由從旋轉方向上游側軸方向流路45以及旋轉方向上游側第1側部流路46及旋轉方向下游側側部流路53所吹出的冷卻空氣CA來對流冷卻。且，分割體31，是藉由沿著內表面32a、32e流動的冷卻空氣CA來薄膜冷卻，而有效率地冷卻分割體31。因此，上游側之側端部35之以往的冷卻構造中，沒有設置旋轉方向上游側第1側部流路46，而是藉由旋轉方向上游側軸方向流路45來將側端部35予以對流冷卻，並從下游側端部47排出至燃燒氣體FG中。但是，本實施形態中，是以旋轉方向上游側軸方向流路45來將側端部35的上游側予以對流冷卻之後，以旋轉方向上游側第1側部流路46來從側端部35的中間位置直接冷卻(排出冷卻)下游側，來有效率地冷卻側端部35，降低冷卻空氣量。 　　[0075] 如上述般，第1實施形態的分割環，是具備：本體32，其形成有設置在分割體31之分割環27之徑方向Dr的外側且從外部接受冷卻空氣CA的主冷卻空間37、以及複數個軸方向流路(第1冷卻流路)44，其沿著分割體31之轉子14的軸方向Da且在圓周方向Dc並排。又，軸方向流路44，是一端連通於主冷卻空間37之燃燒氣體FG之流動方向的上游側且另一端開口於分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游側。且，在分割體31之轉子14之旋轉方向R的上游側，與軸方向流路44鄰接配置有旋轉方向上游側軸方向流路45。旋轉方向上游側軸方向流路45，是沿著轉子14的軸方向Da使一端連通於主冷卻空間37之燃燒氣體FG之流動方向的上游側。且，從旋轉方向上游側軸方向流路45之由分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游端朝向軸方向Da之上游側的既定區域X1來分歧，沿著分割環27的圓周方向Dc設有旋轉方向上游側第1側部流路46。旋轉方向上游側第1側部流路46，是一端連通於旋轉方向上游側軸方向流路45，且另一端在轉子14之旋轉方向R的上游側且與旋轉方向R鄰接的分割體31之間的間隙62a開口。 　　[0076] 因此，從外部供給至主冷卻空間37的冷卻空氣CA，是藉由複數個軸方向流路44來沿著分割體31的軸方向Da流動而吹出至燃燒氣體FG之流動方向的下游側，藉此使分割體31被對流冷卻。且，主冷卻空間37的冷卻空氣CA，是藉由旋轉方向上游側軸方向流路45來沿著分割體31的軸方向Da流動之後，分歧至複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，而吹出至轉子14之旋轉方向R的上游側。藉此，使分割體31之轉子14之旋轉方向R的上游側且燃燒氣體FG之流動方向之下游側的區域被對流冷卻及直接冷卻(排出冷卻)。其結果，將分割體31之容易高溫化的區域予以積極地冷卻，藉此有效地重複使用冷卻空氣CA來冷卻分割環27的適當位置，藉此可抑制性能的降低。 　　[0077] 第1實施形態的分割環中，是將在分割體31之外表面32b的凹部具有複數個小孔38的衝突板34予以固定，而區劃出主冷卻空間37。因此，可藉由衝擊冷卻來有效率地冷卻分割體31。 　　[0078] 第1實施形態的分割環中，亦可封閉旋轉方向上游側軸方向流路(第2冷卻流路)45的另一端。藉此，將供給至旋轉方向上游側軸方向流路45之所有的冷卻空氣CA予以供給至複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，可有效率地將分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游側予以對流冷卻及直接冷卻(排出冷卻)。 　　[0079] 第1實施形態的分割環中，亦可將旋轉方向上游側軸方向流路45的另一端開口於分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游側，且設置前述的限縮部47b。藉此，將供給至旋轉方向上游側軸方向流路45之絕大部分的冷卻空氣CA予以供給至複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，可有效率地將分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游側予以對流冷卻及直接冷卻(排出冷卻)。 　　[0080] 第1實施形態的分割環中，是將軸方向流路44複數並排在分割體31之分割環27的圓周方向Dc，且將複數個旋轉方向R之上游側之軸方向流路44b(第2區域Z2)的開口密度，設定成比鄰接於旋轉方向R之複數個旋轉方向R之下游側之軸方向流路44a(第1區域Z1)的開口密度還要大。藉此，使分割體31之轉子14之旋轉方向R之上游側之側端部35的冷卻面積增加而使熱傳導率變高，可有效率地冷卻容易高溫化的區域。 　　[0081] 第1實施形態的分割環中，設有複數個旋轉方向下游側側部流路(第4冷卻流路)53，其在分割體31之沿著分割環27之圓周方向Dc的一端是透過下游側冷卻空間51及下游側連結流路52來連通於主冷卻空間37，且另一端是開口於轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36。藉此，供給至主冷卻空間37之冷卻空氣CA的一部分，是藉由複數個旋轉方向下游側側部流路53來吹出至轉子14之旋轉方向R的下游側，藉此可將分割體31之燃燒氣體FG之流動方向之下游側的側端部36藉由對流冷卻來更有效率地進行冷卻。 　　[0082] 第1實施形態的分割環中，複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，是從分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的上游端到下游端為止之分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的全長之中，設置在從下游側的端面47a朝向上游側之50%至25%的中間位置，到燃燒氣體FG之流動方向之下游端為止的區域。藉此，將複數個旋轉方向上游側第1側部流路46設置在分割體31之燃燒氣體FG之流動方向之下游側的適當區域，藉此可在分割體31之轉子14之旋轉方向R的上游側，有效率地冷卻燃燒氣體FG之流動方向之下游側的區域。 　　[0083] 且，第1實施形態的燃氣渦輪機，是具備：壓縮空氣A的壓縮機11、將壓縮機11所壓縮的壓縮空氣CA與燃料FL混合來燃燒的燃燒器12、藉由燃燒器12所生成的燃燒氣體FG來得到旋轉動力的渦輪13、以及配置在渦輪13之轉子葉片25之外周側的分割環27。 　　[0084] 藉此，將分割體31之容易高溫化的區域予以積極地冷卻，藉此有效地重複使用冷卻空氣CA來冷卻分割環27的適當位置，可使壓縮空氣AC減量來抑制渦輪性能的降低。 　　[0085] [第1實施形態的變形例] 　　接著，使用圖9-1及圖9-2來說明具備前述之旋轉方向上游側第1側部流路的分割環之第1實施形態的變形例。圖9-1為從徑方向Dr的外側觀看具備關於本變形例之旋轉方向上游側第1側部流路的分割環的部分剖面圖，圖9-2為從圓周方向Dc觀看本變形例之分割環的剖面圖。 　　[0086] 如圖2所示般，分割體31，是透過配置在軸方向Da之上游側及下游側的掛勾(支撐構件)33及隔熱環28而支撐在機殼29。此外，如圖9-1所示般，從旋轉方向上游側軸方向流路45往轉子14之旋轉方向R的上游側分歧之所有的旋轉方向上游側第1側部流路46，是比配置在軸方向Da之下游側的掛勾33之延伸於圓周方向Dc的內壁面32c還要形成在軸方向下游側。另一方面，如前述般，主冷卻空間37，是由本體32的外表面32b與掛勾33的內壁面32c與側端部35、36的內壁面32d所形成。因此，當所有的旋轉方向上游側第1側部流路46，是比配置在軸方向Da之下游側的掛勾33之延伸於圓周方向Dc的內壁面32c還要形成在軸方向Da的下游側的情況時，旋轉方向上游側第1側部流路46，並不會形成在區劃出主冷卻空間37的平面區域，而是形成在比平面區域還要靠軸方向Da的下游側。又，分割體之其他的構造，與第1實施形態相同。 　　[0087] 如圖9-1及圖9-2所示般，分割體31之轉子14之旋轉方向R之上游側之側端部35的冷卻僅依賴於旋轉方向上游側軸方向流路45的對流冷卻的情況，來自被帶入前述分割體31之間隙62a之高溫的燃燒氣體FG的熱量，與冷卻空氣CA的加熱所致之冷卻能力的降低會疊加，使得側端部35過熱。特別是，從軸方向Da之下游側之掛勾33的內壁面32c到軸方向Da之下游側端部47為止之配置有掛勾33的區域，或是形成本體32之旋轉方向R之上游側之端部的側端部35且從軸方向Da之下游側之掛勾33之內壁面32c的位置往軸方向Da之下游側的區域，是直接面對主冷卻空間37的平面區域，故容易成為冷卻不足。因此，從軸方向Da之下游側之配置有掛勾33之區域的內壁面32c往軸方向Da的下游側形成旋轉方向上游側第1側部流路46，可進一步防止分割體31之容易冷卻不足之側端部35之下游側區域的燒損。且，從主冷卻空間37的平面區域往軸方向Da的下游側形成旋轉方向上游側第1側部流路46，藉此同樣地有效防止側端部35之下游側的燒損。 　　[0088] 又，第1實施形態中，形成旋轉方向上游側第1側部流路46的區域X1，是說明了從分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游側來看，從分割體31之燃燒氣體FG之流動方向之全長的50%至25%的中間位置，到燃燒氣體FG之流動方向之下游側端部47的端面47a為止的區域。從下游側的端面47a觀看燃燒氣體FG之流動方向的上游側，區域X1的中間位置小於25%的情況時，會從第1實施形態的區域X1脫離，但會包含在形成本變形例所示之旋轉方向上游側第1側部流路46的範圍，不會有側端部35因冷卻不足導致的損傷。 　　[0089] [第2實施形態] 　　圖10為表示第2實施形態之燃氣渦輪機之分割環與隔熱環與機殼之連結狀態的剖面圖，圖11為從徑方向外側觀看之分割環的剖面(圖10的IX-IX剖面)圖，圖12為分割環之徑方向內面附近的剖面(圖10的X-X剖面)圖。又，對於具有與上述之實施形態相同功能的構件，附上相同的符號並省略詳細說明。 　　[0090] 在第2實施形態，如圖10至圖12所示般，分割環27，是使複數個分割體31沿著圓周方向Dc(轉子14的旋轉方向R)配設成環狀來構成。 　　[0091] 分割體31，是以本體32與掛勾(支撐構件)33作為主要的構成要件來構成。分割體31，是設有主冷卻空間37，其藉由本體32與掛勾33與在轉子14之旋轉方向R的上游側及下游側所設置的側端部35、36包圍而成。該主冷卻空間37，亦可具備衝突板34，使分割環27之轉子14之徑方向Dr之外側的空間被衝突板34所分隔。衝突板34，是設有供冷卻空氣CA通過的複數個小孔38。 　　[0092] 分割體31，是在燃燒氣體FG之流動方向之上游側的上游側端部41，設有沿著分割環27的圓周方向Dc(轉子14的旋轉方向R)延伸的上游側冷卻空間(上游側腔室)42。主冷卻空間37與上游側冷卻空間42，是藉由沿著轉子14的軸方向Da所設置的複數個上游側流路43而連通。且，分割體31，是設有：沿著燃燒氣體FG的流動方向且在分割環27的圓周方向Dc並排的複數個軸方向流路(第1冷卻流路)44。且，分割體31，是設有：沿著燃燒氣體FG的流動方向且在分割環27的圓周方向Dc並排的旋轉方向上游側軸方向流路(第2冷卻流路)45。又，上游側流路43，是設在比軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45還靠徑方向Dr的外側，且透過上游側冷卻空間42而互相連通。 　　[0093] 複數個軸方向流路44，是在分割體31的圓周方向Dc並排設置，旋轉方向上游側軸方向流路45，是在圓周方向Dc鄰接於軸方向流路44，且設在分割體31之轉子14之旋轉方向R的最上游側。在此，複數個軸方向流路44，是形成為圓周方向Dc的開口密度不同的流路。亦即，軸方向流路44，是由：分割體31之設在轉子14之旋轉方向R下游側之第1區域Z1的軸方向流路44a、以及在與軸方向流路44a之轉子14的旋轉方向R之上游側鄰接的第2區域Z2所設置的軸方向流路44b所形成。第2區域Z2，是與旋轉方向上游側軸方向流路45之旋轉方向R的下游側鄰接，是被夾在軸方向流路44a與旋轉方向上游側軸方向流路45之間的區域。又，開口密度的意義，與第1實施形態相同。 　　[0094] 複數個軸方向流路44，是使燃燒氣體FG之流動方向的上游端連通於上游側冷卻空間42，使燃燒氣體FG之流動方向的下游端開口於下游側端部47的端面47a。旋轉方向上游側軸方向流路45，是使燃燒氣體FG之流動方向的上游端連通於上游側冷卻空間42，使旋轉方向上游側軸方向流路45之燃燒氣體FG之流動方向的下游端開口於下游側端部47的端面47a。旋轉方向上游側軸方向流路45之燃燒氣體FG之流動方向的下游端亦可為封閉。 　　[0095] 且，分割體31，是在轉子14之旋轉方向R之上游側的側端部35設有複數個旋轉方向上游側第1側部流路46。複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，是使轉子14之旋轉方向R的下游端連通於旋轉方向上游側軸方向流路45，使轉子14之旋轉方向R的上游端開口於側端部35的端面35a。複數個旋轉方向上游側第1側部流路46，是設在從分割體31之燃燒氣體FG之流動方向的下游端朝向上游側之全長之一部分的既定區域X1。又，既定區域X1的思考方式，與第1實施形態相同，亦可適用在本實施形態。 　　[0096] 分割體31，是在轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36設有下游側冷卻空間51，主冷卻空間37與下游側冷卻空間51，是藉由複數個下游側連結流路52而連通。且，分割體31，是在轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36設有複數個旋轉方向下游側側部流路53，複數個旋轉方向下游側側部流路53，是使轉子14之旋轉方向R的上游端連通於下游側冷卻空間51，使轉子14之旋轉方向R的下游端開口於側端部36的端面36a。又，第1實施形態之變形例的思考方式，亦可適用在本實施形態。 　　[0097] 在此，針對第2實施形態之分割環27的冷卻方法及冷卻空氣CA的供給方法進行說明。 　　[0098] 來自機殼29的冷卻空氣CA，是通過供給孔40來供給至分割環27的各分割體31。冷卻空氣CA，是從配置在分割體31內的衝突板34上所形成的複數個小孔38吹出至主冷卻空間37，來將分割體31之本體32的外表面32b予以衝擊冷卻。衝擊冷卻之後的冷卻空氣CA，在從上游側流路43供給至上游側冷卻空間42時，是將分割體31之上游側端部41的上部予以對流冷卻。被供給至上游側冷卻空間42的冷卻空氣CA，是在流動於複數個軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45，且從下游側端部47的端面47a排出至燃燒氣體FG中時對本體32進行對流冷卻。軸方向流路44之中，配置在第2區域Z2的複數個軸方向流路44b，在與配置在第1區域Z1的軸方向流路44a相較之下，開口密度設定成較大，故分割體31的冷卻能力是轉子14之旋轉方向R之上游側的區域比下游側的區域還大。 　　[0099] 且，從主冷卻空間37通過下游側連結流路52供給至下游側冷卻空間51的冷卻空氣CA，是供給至旋轉方向下游側側部流路53，且從側端部36的端面36a排出至鄰接之分割體31之間的間隙62a的燃燒氣體FG中。此時，冷卻空氣CA，是排出至分割體31的間隙62a，藉此將下游側的側端部36予以對流冷卻，並排出至間隙62a的燃燒氣體FG來冷卻環境氣體。而且，該冷卻空氣CA，是由往徑方向Dr的下方傾斜地設置的旋轉方向下游側側部流路53所排出，故會吹至鄰接之分割體31之上游側之側端部35的端面35a，且沿著內表面32a、32e來流動，藉此將端面35a及內表面32a、32e予以薄膜冷卻。 　　[0100] 另一方面，被供給至上游側冷卻空間42的冷卻空氣CA，是流動於旋轉方向上游側軸方向流路45，而從旋轉方向上游側軸方向流路45供給至旋轉方向上游側第1側部流路46，且從側端部35的端面35a排出至燃燒氣體FG中。此時，冷卻空氣CA，是排出至分割體31的間隙62a，藉此將上游側之側端部35之燃料氣體FG之流動方向之下游側的區域予以對流冷卻。而且，該冷卻空氣CA，是由往徑方向Dr的下方(內側)傾斜地設置的旋轉方向上游側第1側部流路46所排出，故會沿著側端部35的端面35a反轉，而沿著內表面32e、32a流動於轉子14之旋轉方向R的下游側，將端面35a及內表面32a、32e予以薄膜冷卻。 　　[0101] 本實施形態之冷卻分割體31的冷卻空氣CA，是從主冷卻空間37透過上游側流路43及上游側冷卻空間42而供給至旋轉方向上游側軸方向流路45。因此，本實施形態之流動於旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA，是在上游側流路43及上游側冷卻空間42由本體32加熱，且進一步在旋轉方向上游側軸方向流路45被加熱，故第1實施形態之流動於旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA會進一步昇溫。因此，轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36與上游側的側端部35，會比第1實施形態還容易高溫化。於是，轉子14之旋轉方向R之下游側的側端部36，是藉由來自旋轉方向下游側側部流路53的冷卻空氣CA來冷卻燃料氣體FG之流動方向的全區域，且亦對側端部36本身進行對流冷卻。另一方面，轉子14之旋轉方向R之上游側的側端部35，是藉由來自旋轉方向上游側第1側部流路46的冷卻空氣CA來以燃燒氣體FG之流動方向之下游側的區域為中心來進行對流冷卻，且進行直接冷卻(排出冷卻)。亦即，轉子14之旋轉方向R之上游側的側端部35之燃燒氣體FG之流動方向之上游側的區域，是藉由流動於旋轉方向上游側軸方向流路45的冷卻空氣CA來對流冷卻。此外，燃燒氣體FG之流動方向之下游側的側端部35，是藉由旋轉方向上游側第1側部流路46來直接冷卻(排出冷卻)。因此，作為對於側端部35的冷卻能力，可藉由旋轉方向上游側軸方向流路45與旋轉方向上游側第1側部流路46的組合來充分冷卻。 　　[0102] 如上述般，在第2實施形態的分割環中，分割體31，是在比主冷卻空間37還靠燃燒氣體FG之流動方向的上游側設置上游側冷卻空間42，使主冷卻空間37與上游側冷卻空間42藉由上游側流路43來連通，而使上游側冷卻空間42與軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45連通。此外，旋轉方向上游側第1側部流路46，是從旋轉方向上游側軸方向流路45分歧，而從旋轉方向R之上游側之側端部35的端面35a排出至間隙62a。主冷卻空間37的冷卻空氣CA，是藉由上游側流路43供給至上游側冷卻空間42，而由上游側冷卻空間42供給至軸方向流路44及旋轉方向上游側軸方向流路45。因此，冷卻空氣CA，是流動於旋轉方向上游側第1側部流路46，而將側端部35之燃燒氣體FG之流動方向的下游側予以對流冷卻及直接冷卻(排出冷卻)，藉此可有效地冷卻分割體31之轉子14之旋轉方向R的上游側之燃燒氣體FG之流動方向之下游側的區域。 　　[0103] [第3實施形態] 　　圖13為表示從徑方向Dr的外側觀看第3實施形態之燃氣渦輪機之分割環的部分剖面圖，圖14為表示從圓周方向Dc觀看分割環的剖面圖。又，第3實施形態之分割環的冷卻構造，是對於第1實施形態之分割環的冷卻構造，作為設在旋轉方向上游側之側端部35的側部流路，追加了旋轉方向上游側第2側部流路(第5冷卻流路)的態樣。冷卻構造的詳細如後述。對於具有與上述之各實施形態相同功能的構件，附上相同的符號並省略詳細說明。 　　[0104] 根據燃氣渦輪機的使用狀況，即使是上述的各實施形態，亦有旋轉方向上游側的側端部過熱的情況。本實施形態，是作為因應燃氣渦輪機之使用狀況的補助性手段，謀求分割環之進一步之冷卻強化的實施形態。亦即，如圖13所示般，本實施形態，與第1實施形態同樣地，具備有在主冷卻空間37的底面亦即分割體31的外表面32b具有開口37a的旋轉方向上游側軸方向流路45，且具備有從旋轉方向上游側軸方向流路45分歧的旋轉方向上游側第1側部流路46(第3冷卻流路)。此外，本實施形態，作為轉子14之旋轉方向R之上游側之側端部35的冷卻構造，除了旋轉方向上游側第1側部流路46之外，還在燃燒氣體FG之流動方向的上游側具備旋轉方向上游側第2側部流路48而構成。 　　[0105] 旋轉方向上游側第2側部流路48，是使轉子14之旋轉方向R的下游端連通於旋轉方向上游側軸方向流路45，使轉子14之旋轉方向R的上游端開口於側端部35的端面35a。又，旋轉方向上游側第2側部流路48，為單一(1條)的流路亦可，以複數條流路形成亦可。此外，將以複數形成的流路作為一個流路群，沿著燃燒氣體的流動方向來配置複數個流路群，並將該等流路群的集合作為旋轉方向上游側第2側部流路48亦可。 　　[0106] 且，旋轉方向上游側第2側部流路48在軸方向Da的位置，是以旋轉方向上游側軸方向流路45之開口37a之位置附近為最上游側的位置，最下游側的位置是從旋轉方向上游側第1側部流路46所配置之區域X1的上游端往軸方向Da的上游側空出既定間隔Y的位置之間來配置為佳。既定間隔Y，就以防止來自燃燒氣體之過熱為目的的觀點來看，以至少比旋轉方向上游側第1側部流路46之各個流路間的配列間距還要大的間隔為佳，以主冷卻空間37之軸方向寬度的50%以上為佳。藉由配置旋轉方向上游側第2側部流路48，除了對流冷卻側端部35的效果之外，還可得到稀釋燃燒氣體FG，防止側端部35之過熱的效果。 　　[0107] 又，旋轉方向上游側第2側部流路48，是以側端部35的對流冷卻與燃燒氣體FG的稀釋為目的，沒有必要配置如旋轉方向上游側第1側部流路46那般多數的流路。亦即，如上述般，旋轉方向上游側第2側部流路48，是由單一流路或複數條流路或將由複數條流路所成的流路構造予以複數集合而成的流路群之任一者所形成，故在各流路群之間設有比各流路的配列間距還大的間隔。也就是說，除了單一(1條)流路的情況，旋轉方向上游側第2側部流路48的開口密度，是設定成比旋轉方向上游側第1側部流路46的開口密度還小。又，開口密度的意義，與第1實施形態相同。 　　[0108] 依據燃氣渦輪機的使用狀況，有著比通常還要高溫的燃燒氣體FG流動在分割環27周圍的情況。預設上述般的情況，在本實施形態中，除了旋轉方向上游側第1側部流路46之外，還在燃燒氣體FG之流動方向的上游側設置旋轉方向上游側第2側部流路48，來將冷卻空氣CA的一部排出至燃燒氣體中。從旋轉方向上游側第2側部流路48往鄰接的分割體31之間的間隙62a排出冷卻空氣CA，除了使側端部35對流冷卻之外，還有著將被帶入間隙62a之燃燒氣體FG的溫度被冷卻空氣CA稀釋而使燃燒氣體溫度下降的效果。亦即，在分割體31之軸方向Da的上游側，將冷卻空氣CA的一部排出至燃燒氣體FG中來使燃燒氣體FG的溫度下降，抑制來自燃燒氣體FG之流動方向之下游側之側端部35之內表面32e的熱量，防止旋轉方向R之上游側之側端部35之下游側區域的過熱，故作為對第1實施形態所示之分割環之冷卻構造的補助性手段來說為有效。 　　[0109] 除了本實施形態所示的態樣之外，前述第1實施形態及第2實施形態以及第1實施形態的變形例所示的態樣，亦可適用於本實施形態的分割環，可得到同樣的作用、效果。 　　[0110] 根據本實施形態之分割環的冷卻構造，是藉由從配置在燃燒氣體FG之流動方向之上游側的旋轉方向上游側第2側部流路48所排出的冷卻空氣CA，來使側端部35對流冷卻，並稀釋被帶入至分割環27之間隙62a的燃燒氣體FG，來使燃燒氣體溫度降低。因此，可防止旋轉方向R之上游側的側端部35之燃燒氣體FG之流動方向之下游側之區域的過熱。 　　[0111] [第3實施形態的變形例] 　　圖15表示第3實施形態之燃氣渦輪機之分割環之旋轉方向上游側第2側部流路的變形例，表示從分割環之徑方向Dr的外側觀看的部分剖面圖。本變形例所示之分割環的冷卻構造，是對於第2實施形態之分割環的冷卻構造，作為設在旋轉方向上游側之側端部35的側部流路，追加了旋轉方向上游側第2側部流路48(第5冷卻流路)的態樣。對於具有與上述之各實施形態相同功能的構件，附上相同的符號並省略詳細說明。 　　[0112] 本變形例之基本的思考方式，是與第3實施形態相同。亦即，依據燃氣渦輪機的使用狀況，會有即使是上述第2實施形態所示的分割環，亦有旋轉方向上游側的側端部過熱的情況，作為對應燃氣渦輪機之使用狀況的補助性手段，謀求分割環之進一步的冷卻強化。亦即，如圖15所示般，本變形例之分割環27的冷卻構造，與第2實施形態同樣地，由以下流路所形成：旋轉方向上游側軸方向流路45，是從設在分割體31之軸方向Da之上游側端部41的上游側冷卻空間42分歧；以及旋轉方向上游側第1側部流路46，是從旋轉方向上游側軸方向流路45分歧，且配置於在旋轉方向R之上游側所形成的側端部35之燃燒氣體FG之流動方向的下游側。此外，本變形例的冷卻構造，具備旋轉方向上游側第2側部流路48，其配置在旋轉方向上游側第1側部流路46之燃燒氣體之流動方向的上游側，且從旋轉方向上游側軸方向流路45分歧。亦即，本變形例，是使旋轉方向上游側軸方向流路45的上游側端，連接於配置在上游側端部41的上游側冷卻空間42，故旋轉方向上游側軸方向流路45之上游側端的位置，是比第3實施形態所示的位置(開口37a)還要更偏向軸方向Da的上游側。 　　[0113] 在本變形例中也是，除了本變形例所示的態樣之外，前述第1實施形態及第2實施形態以及第1實施形態的變形例所示的態樣，亦可適用於本實施形態的分割環，可得到同樣的作用、效果。 　　[0114] 根據本變形例之分割環的冷卻構造，與第3實施形態同樣地，藉由從配置在燃燒氣體FG之流動方向之上游側的旋轉方向上游側第2側部流路48所排出的冷卻空氣CA，來使側端部35對流冷卻，並稀釋被帶入至分割環之間隙62a的燃燒氣體FG，來使燃燒氣體溫度降低。因此，可防止旋轉方向R之上游側的側端部35之燃燒氣體FG之流動方向之下游側之區域的過熱。
[0115]
10‧‧‧燃氣渦輪機
11‧‧‧壓縮機
12‧‧‧燃燒器
13‧‧‧渦輪
14‧‧‧轉子
15‧‧‧發電機
21‧‧‧燃燒氣體流路
22‧‧‧定子葉片
25‧‧‧轉子葉片
27‧‧‧分割環
28‧‧‧隔熱環
29‧‧‧機殼
31‧‧‧分割體
32‧‧‧本體
32c、32d‧‧‧內壁面
33‧‧‧掛勾(支撐構件)
34‧‧‧衝突板(多孔板)
35、36‧‧‧側端部
37‧‧‧主冷卻空間(主腔室)
38‧‧‧小孔
39‧‧‧接受空間
40‧‧‧供給孔
41‧‧‧上游側端部
42‧‧‧上游側冷卻空間(上游側腔室)
43‧‧‧上游側流路
44‧‧‧軸方向流路(第1冷卻流路)
45‧‧‧旋轉方向上游側軸方向流路(第2冷卻流路)
46‧‧‧旋轉方向上游側第1側部流路(第3冷卻流路)
47‧‧‧下游側端部
47b‧‧‧限縮部
48‧‧‧旋轉方向上游側第2側部流路(第5冷卻流路)
51‧‧‧下游側冷卻空間(下游側腔室)
52‧‧‧下游側連結流路
53‧‧‧旋轉方向下游側側部流路(第4冷卻流路)
61‧‧‧密封構件
A‧‧‧空氣
AC‧‧‧壓縮空氣
CA‧‧‧冷卻空氣
FL‧‧‧燃料
FG‧‧‧燃燒氣體
[0036] 　　圖1-1為從表示本發明之基本構造之一例之分割環的徑方向外側觀看的剖面圖。 　　圖1-2為從分割環的圓周方向觀看的剖面(圖1-1的I-I剖面)。 　　圖1-3為從分割環的軸方向下游側觀看的剖面(圖1-1的II-II剖面)。 　　圖2為表示第1實施形態之燃氣渦輪機之分割環與隔熱環與機殼之連結狀態的剖面圖。 　　圖3為從徑方向外側觀看之分割環的剖面(圖2的III-III剖面)圖。 　　圖4為分割環之徑方向內面附近的剖面(圖2的IV-IV剖面)圖。 　　圖5為沿著表示複數個分割環的組裝狀態之圓周方向的剖面圖。 　　圖6為表示鄰接之分割環之連結部的剖面圖。 　　圖7為表示燃氣渦輪機之整體構造的概略圖。 　　圖8為表示渦輪之燃燒氣體流路的剖面圖。 　　圖9-1為表示第1實施形態之旋轉方向上游側第1側部流路的變形例之從徑方向外側觀看的部分剖面圖。 　　圖9-2為從圓周方向觀看旋轉方向上游側第1側部流路之變形例的剖面圖(圖9-1的V-V剖面)。 　　圖10為表示第2實施形態之燃氣渦輪機之分割環與隔熱環與機殼之連結狀態的剖面圖。 　　圖11為從徑方向外側觀看之分割環的剖面(圖10的IX-IX剖面)圖。 　　圖12為分割環之徑方向內面附近的剖面(圖10的X-X剖面)圖。 　　圖13為從徑方向外側觀看關於第3實施形態之旋轉方向上游側第2側部流路的部分剖面圖。 　　圖14為從分割環的圓周方向觀看的剖面(圖13的XI-XI剖面)圖。 　　圖15表示關於第3實施形態之旋轉方向上游側第2側部流路的變形例，是從分割環的徑方向外側觀看的部分剖面圖。

Claims (13)

  1. 一種分割環，是複數個分割體沿著圓周方向配設成環狀所構成之燃氣渦輪機的分割環，其特徵為，具備：主腔室，是設在前述分割體之前述分割環之徑方向的外側，從外部接受冷卻空氣；複數個第1冷卻流路，是沿著前述分割體之轉子的軸方向且並排於圓周方向，一端連通於前述主腔室之燃燒氣體之流動方向的上游側且另一端開口於前述分割體之燃燒氣體之流動方向的下游側；第2冷卻流路，是在前述分割體之前述轉子之旋轉方向的上游側鄰接於前述第1冷卻流路來配置，沿著前述轉子的軸方向使一端連通於前述主腔室之燃燒氣體之流動方向的上游側；以及複數個第3冷卻流路，是在前述轉子之旋轉方向之上游側之側端部的一部分，且只有在從前述分割體之燃燒氣體之流動方向之全長的中間位置，到前述分割體之燃燒氣體之流動方向的下游端為止之既定的區域，沿著前述分割環的圓周方向來設置，一端連通於前述第2冷卻流路且另一端開口於前述轉子之旋轉方向之上游側的前述側端部。
  2. 如請求項1所述之分割環，其中，前述主腔室，是在前述分割體之外表面側的凹部固定有衝突板藉此區劃出來。
  3. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，前述分割體，是在比前述主腔室還靠燃燒氣體之流動方向的上游側設有上游側腔室，前述主腔室與前述上游側腔室是藉由上游側流路來連通，在前述上游側腔室連通有前述第1冷卻流路及前述第2冷卻流路。
  4. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，前述第2冷卻流路，另一端為封閉。
  5. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，前述第2冷卻流路，另一端是開口於前述分割體之燃燒氣體之流動方向的下游側，且設有限縮部。
  6. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，前述第1冷卻流路，是在前述分割體之前述分割環的圓周方向複數並排，在複數個前述第1冷卻流路之中設在前述轉子之旋轉方向之上游側的流路，開口密度是設定成比設在前述轉子之旋轉方向之下游側的流路還大。
  7. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，設有複數個第4冷卻流路，其沿著前述分割體之前述分割環的圓周方向，一端連通於前述主腔室且另一端開口於前述轉子之旋轉方向的下游側。
  8. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，前述複數個第3冷卻流路，是設置在：從前述分割體之燃燒氣體之流動方向的下游端朝向上游側，從前述分割體之燃燒氣體之流動方向之全長的50%至25%的位置，到燃燒氣體之流動方向的下游端為止的區域。
  9. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，前述第3冷卻流路，是配置在形成有前述主腔室的區域之燃燒氣體之流動方向的下游側。
  10. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，前述分割體，具備：從本體的軸方向上游端部及下游端部往徑方向外側延伸存在，來將前述分割體支撐於機殼的複數個支撐構件，前述第3冷卻流路，是配置在比在軸方向下游側所配置之前述支撐構件的內壁面還靠燃燒氣體之流動方向的下游側。
  11. 如請求項1或請求項2所述之分割環，其中，具備第5冷卻流路，其配置在前述轉子之旋轉方向之上游側的前述側端部之前述第3冷卻流路之燃燒氣體之流動方向的上游側，一端連通於前述第2冷卻流路且另一端開口於前述轉子之旋轉方向之上游側的前述側端部。
  12. 如請求項11所述之分割環，其中，前述第5冷卻流路的開口密度，是設定成比前述第3冷卻流路的開口密度還小。
  13. 一種燃氣渦輪機，其特徵為，具備：壓縮空氣的壓縮機、將前述壓縮機所壓縮的壓縮空氣與燃料混合來燃燒的燃燒器、由前述燃燒器所生成的燃燒氣體來得到旋轉動力的渦輪、以及配置在前述渦輪之轉子葉片之外周側之請求項1所述的分割環。
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