WO2024053326A1

WO2024053326A1 - ガスタービン用冷却流体ガイド及びガスタービン

Info

Publication number: WO2024053326A1
Application number: PCT/JP2023/029068
Authority: WO
Inventors: 眞一樋口; 武志麻生; 康広堀内; 昌也加藤; 智之松井; 健治七瀧
Original assignee: 三菱重工業株式会社; 三菱パワー株式会社
Priority date: 2022-09-05
Filing date: 2023-08-09
Publication date: 2024-03-14

Abstract

ガスタービン用冷却流体ガイドであって、タービンケーシングの冷却流体供給孔に冷却流体を供給するための配管又はタービンケーシングの何れかに固定される被固定部と、被固定部が配管又はタービンケーシングに固定された状態において、ガスタービンの径方向における内側から冷却流体供給孔の軸線方向に沿って視た場合に、冷却流体供給孔の少なくとも一部を覆うように構成された第１ガイド部と、を備える。

Description

ガスタービン用冷却流体ガイド及びガスタービン

　本開示は、ガスタービン用冷却流体ガイド及びガスタービンに関する。
　本願は、２０２２年９月５日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－１４０４８１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　特許文献１には、ガスタービン静翼を冷却するために、タービンケーシングに設けられた冷却流体供給孔から、ガスタービン静翼の外側シュラウドとタービンケーシングとの間に形成された外側キャビティに冷却流体を供給することが記載されている。

国際公開第２０１７／０９０７０９号

　タービンケーシングに設けられた冷却流体供給孔からガスタービン静翼に冷却流体を供給する場合、冷却流体供給孔の近傍に位置するガスタービン静翼と、冷却流体供給孔の遠方に位置するガスタービン静翼とで、冷却流体の供給量にばらつきが生じてしまい、上記複数のガスタービン静翼間でガスタービン静翼の冷却効果にばらつきが生じてしまう。

　上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、複数のガスタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができるガスタービン用冷却流体ガイド及びこれを備える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、本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン用冷却流体ガイドは、
　ガスタービンの冷却流体をガイドするためのガスタービン用冷却流体ガイドであって、
　前記ガスタービンは、
　複数のタービン静翼と、
　前記複数のタービン静翼を収容し、前記複数のタービン静翼に冷却流体を供給するための冷却流体供給孔が形成されたタービンケーシングと、
　を備え、
　前記ガスタービン用冷却流体ガイドは、
　前記冷却流体供給孔に前記冷却流体を供給するための配管又は前記タービンケーシングの何れかに固定される被固定部と、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービンの径方向における内側から前記冷却流体供給孔の軸線方向に沿って視た場合に、前記冷却流体供給孔の少なくとも一部を覆うように構成された第１ガイド部と、
　を備える。

　上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
　上記ガスタービン用冷却流体ガイドと、
　前記タービンケーシングと、
　前記複数のタービン静翼と、
　を備える。

　本開示の少なくとも一実施形態によれば、複数のガスタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができるガスタービン用冷却流体ガイド及びこれを備えるガスタービンが提供される。

一実施形態に係るガスタービン２の概略構成を示す図である。タービンケーシング１０における軸方向に直交する断面の一例を示す概略断面図である。ガスタービン２における各冷却流体供給孔２０の位置での軸方向に沿った断面の一部の例を示す概略断面図である。図３に示すガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａを冷却流体供給孔２０の軸線Ｃに沿って径方向における内側から視た図である。ガスタービン２における各冷却流体供給孔２０の位置での軸方向に沿った断面の一部の他の一例を示す概略断面図である。

　以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

　図１は、一実施形態に係るガスタービン２の概略構成を示す図である。
　図１に示すように、ガスタービン２は、圧縮機４と、圧縮機４で生成された圧縮空気を燃料と混合して燃焼するための燃焼器６と、燃焼器６で生成された燃焼ガスから動力を得るためのタービン８と、を備える。

　図１に示すように、タービン８は、ロータ９（タービンロータ）と、タービンケーシング１０と、タービンケーシング１０の内面に固定された複数のタービン静翼１２（ガスタービン静翼）と、タービン静翼１２に対して軸方向に交互に配列されるようにロータ９に植設された複数のタービン動翼１６とを含む。タービンケーシング１０は、ロータ９、複数のタービン静翼１２及び複数のタービン動翼１６を収容する。タービン８の各段落は、ガスタービン２の周方向に沿って並ぶ複数のタービン静翼１２と該複数のタービン静翼１２の下流側にガスタービン２の周方向に沿って並ぶ複数のタービン動翼１６とを含む。

　以下、「周方向」とは、特記しない限りガスタービン２の周方向すなわちロータ９の周方向を意味し、「軸方向」とは、特記しない限りガスタービン２の軸方向すなわちロータ９の軸方向を意味し、「径方向」とは、特記しない限りガスタービン２の径方向すなわちロータ９の径方向を意味する。

　図２は、タービンケーシング１０における軸方向に直交する断面の一例を示す概略断面図である。
　図２に示すように、タービンケーシング１０には、複数のタービン静翼１２（図１参照）に冷却流体を供給するための複数の冷却流体供給孔２０が形成されている。複数の冷却流体供給孔２０は、周方向に間隔を空けて設けられている。図示する例では、４つの冷却流体供給孔２０が周方向に等間隔で設けられており、冷却流体供給孔２０の各々は、タービンケーシング１０の外面１０ａと内面１０ｂとを径方向に貫通する貫通孔である。

　図３は、ガスタービン２における各冷却流体供給孔２０の位置での軸方向に沿った断面の一部の例を示す概略断面図である。なお、ガスタービン２における各冷却流体供給孔２０の位置での軸方向に沿った断面は基本的に同一であるため、以下では１つの冷却流体供給孔２０の位置でのガスタービン２の軸方向に沿った断面について説明する。

　図３に示すように、タービンケーシング１０には、冷却流体供給孔２０に冷却流体を供給するための配管５が接続されている。図示する例では、配管５の一端に形成されたフランジ５ａとタービンケーシング１０の外面１０ａとの間に、配管５の内径及び冷却流体供給孔２０の直径の各々よりも小さい直径を有するオリフィス４０が形成されたオリフィス板４１が挟まれた状態で、フランジ５ａがタービンケーシング１０の外面１０ａにボルト等の固定部材４２により固定されている。図示する例では、オリフィス４０は、冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線上に位置する。

　図３に示すように、複数のタービン静翼１２の各々は、翼形部８０、外側シュラウド８２、シールチューブ８４及び遮熱板８６を含む。また、図３に示す例では、ガスタービン２は、ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａを備えている。

　翼形部８０は、圧力面と負圧面とによって規定される翼形の断面形状を有している。外側シュラウド８２は、翼高さ方向における翼形部８０の外側端に接続し、径方向と交差する面に沿って略板状に形成されている。外側シュラウド８２は、タービン８における燃焼ガスの流路１４（タービン８における燃焼ガスの主流の流路）の外周壁１５を形成する。タービン静翼１２は、翼高さ方向における翼形部８０の内側端に接続する不図示の内側シュラウドを含む。内側シュラウドは、径方向と交差する面に沿って略板状に形成されており、上記流路１４の内周壁を形成する。なお、本明細書において、「軸方向における上流側」とは、軸方向におけるタービン８の燃焼ガスの主流（流路１４を流れる燃焼ガスの流れ）の上流側を意味し、「軸方向における下流側」とは、軸方向におけるタービン８の燃焼ガスの主流（流路１４を流れる燃焼ガスの流れ）の下流側を意味する。

　シールチューブ８４は、翼形部８０の内部通路（不図示）に配置されており、チューブ状に構成されている。シールチューブ８４は、外側シュラウド８２とタービンケーシング１０との間に形成される外側キャビティ８５の空気を翼形部８０の内部を通ってタービン静翼１２の内側に導くように構成される。

　外側キャビティ８５には、圧縮機４からの圧縮空気が冷却流体供給孔２０を介して冷却空気として供給され、外側キャビティ８５からシールチューブ８４に流入した冷却空気は、径方向におけるタービン静翼１２の内側に導かれてタービン静翼１２と該タービン静翼１２の上流側に隣り合うタービン動翼１６（図１参照）との間の段落間スペース（不図示）に供給されて冷却空気として更に機能する。

　遮熱板８６は、外側シュラウド８２における径方向の外側の面８３にタービン静翼１２の付属部品として取り付けられている。遮熱板８６は、外側シュラウド８２の外側の面８３の少なくとも一部を覆うように設けられており、図示する例では、遮熱板８６は、翼高さ方向において面８３との間に隙間を空けて面８３に平行に配置された板状の天板部８７と、天板部８７の周縁に接続し、シールチューブ８４を囲うように設けられた側壁部８８とを含む。側壁部８８は、外側シュラウド８２の面８３に例えば溶接等により固定されている。

　図４は、図３に示すガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａを冷却流体供給孔２０の軸線Ｃに沿って径方向における内側から視た図である。
　幾つかの実施形態では、例えば図３及び図４に示すように、ガスタービン２は、ガスタービン２の冷却流体をガイドするためのガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａを備える。ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａは、冷却流体供給孔２０毎に設けられている。ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａは、複数の被固定部２６と、第１ガイド部２８（バッフル板）と、複数の第２ガイド部３０（複数の側板）とを含む。図示する例では、複数の被固定部２６の各々、第１ガイド部２８、及び、複数の第２ガイド部３０の各々は、略四角形の断面を有する板状に形成されている。また、冷却流体供給孔２０は、円形の断面形状を有する。第１ガイド部２８は、径方向において被固定部２６ａ，２６ｂの内側に位置する。

　図示する例では、複数の被固定部２６は２つの被固定部２６ａ，２６ｂを含み、複数の第２ガイド部３０は２つの第２ガイド部３０ａ，３０ｂ（上流側第２ガイド部及び下流側第２ガイド部）を含む。板状の被固定部２６ａ，２６ｂの各々は、タービンケーシング１０の内面１０ｂに沿って配置され、タービンケーシング１０の内面１０ｂにボルト等の固定部材２７によって固定される。被固定部２６ａは、軸方向において冷却流体供給孔２０の上流側に設けられており、被固定部２６ｂは、軸方向において冷却流体供給孔２０の下流側に設けられている。

　例えば図３に示すように、被固定部２６ａは、径方向における第２ガイド部３０ａの外側の端部３１（外側端）に接続しており、端部３１から軸方向における下流側に突出している。例えば図４に示すように、軸方向における被固定部２６の下流側の端縁３２には、軸方向における上流側に凹む切り欠き状の凹部３３が形成されており、径方向視において、冷却流体供給孔２０の一部が凹部３３の内側に位置する。被固定部２６ａは、径方向視において、第１ガイド部２８を挟んで周方向の両側で固定部材２７によってタービンケーシング１０の内面１０ｂ（図３参照）に固定される。

　例えば図３に示すように、被固定部２６ｂは、径方向における第２ガイド部３０ｂの外側の端部３４（外側端）に接続しており、端部３４から軸方向における下流側に突出している。例えば図４に示すように、被固定部２６ｂは、周方向における被固定部２６ｂの中央位置を挟んで両側で固定部材２７によってタービンケーシング１０の内面１０ｂ（図３参照）に固定される。

　図４に示した例示的形態では、周方向における被固定部２６ａの寸法Ａ２は、周方向における第１ガイド部２８の寸法Ａ１よりも大きく、冷却流体供給孔２０の直径Ｒよりも大きい。また、周方向における被固定部２６ｂの寸法Ａ３は、周方向における第１ガイド部２８の寸法Ａ１と等しく、冷却流体供給孔２０の直径Ｒよりも大きい。また、軸方向における被固定部２６ａの寸法Ｂ２は、軸方向における第１ガイド部２８の寸法Ｂ１よりも小さく、冷却流体供給孔２０の直径Ｒよりも小さい。また、軸方向における被固定部２６ｂの寸法Ｂ３は、軸方向における第１ガイド部２８の寸法Ｂ１よりも小さく、冷却流体供給孔２０の直径Ｒよりも小さい。

　例えば図４に示すように、第１ガイド部２８を径方向における内側から冷却流体供給孔２０の軸線方向に沿って（すなわち冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１に沿って）視た場合に、第１ガイド部２８は、冷却流体供給孔２０の少なくとも一部（図示する例では冷却流体供給孔２０の全部）を覆うように設けられている。すなわち、第１ガイド部２８を径方向における内側から冷却流体供給孔２０の軸線方向に沿って視た場合に、第１ガイド部２８は、冷却流体供給孔２０の少なくとも一部（図示する例では冷却流体供給孔２０の全部）にオーバーラップするように設けられている。第１ガイド部２８は、冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１上に位置し、延長線Ｃ１と交差する面３５（図示する例では延長線Ｃ１に直交する面３５）を含む。第１ガイド部２８は、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体の少なくとも一部を延長線Ｃ１に交差する面３５に沿ってガイドするように設けられる。

　例えば図３に示すように、ガスタービン２の複数のタービン静翼１２は、冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１上に設けられたタービン静翼１２Ａ（延長線上タービン静翼）を含み、第１ガイド部２８は、延長線Ｃ１上におけるタービン静翼１２Ａと冷却流体供給孔２０との間に位置する。また、第１ガイド部２８は、タービン静翼１２Ａの遮熱板８６と冷却流体供給孔２０との間に位置する。

　例えば図３に示すように、第２ガイド部３０ａは、軸方向に交差する面３８（図示する例では軸方向に直交する面）を含む板状に形成されており、軸方向における第１ガイド部２８の上流側の端部３６（上流端）から被固定部２６ａまで径方向における外側に向けて延在するように設けられる。図示する例では、第２ガイド部３０ａは、軸方向における被固定部２６ａの上流側の端部（上流端）に接続する。第２ガイド部３０ａは、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体の少なくとも一部を軸方向に交差する面３８に沿ってガイドするように設けられる。

　例えば図３に示すように、第２ガイド部３０ｂは、軸方向に交差する面３９（図示する例では軸方向に直交する面）を含む板状に形成されており、軸方向における第１ガイド部２８の下流側の端部３７（下流端）から被固定部２６ｂまで径方向における外側に向けて延在するように設けられる。図示する例では、第２ガイド部３０ｂは、軸方向における被固定部２６ｂの上流側の端部（上流端）に接続する。第２ガイド部３０ｂは、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体の少なくとも一部を軸方向に交差する面３９に沿ってガイドするように設けられる。

　以下、上記ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａが奏する幾つかの効果について説明する。
　図３等に示す構成では、配管５から冷却流体供給孔２０に供給された冷却流体は、冷却流体供給孔２０の軸線方向に沿って流れてガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａの第１ガイド部２８に突き当たることで、流れの向きを冷却流体供給孔２０の軸線Ｃと交差する方向に変更され、第１ガイド部２８の面３５に沿ってガイドされる。このため、冷却流体供給孔２０の近傍のタービン静翼１２（特に冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１上に位置するタービン静翼１２Ａ）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼１２間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　また、図３等に示す構成では、冷却流体供給孔２０を通って第１ガイド部２８に突き当たった冷却流体を、第２ガイド部３０ａにおける軸方向と交差する面３８と、第２ガイド部３０ｂにおける軸方向と交差する面３９との間で周方向に流れるようにガイドすることができる。これにより、冷却流体供給孔２０の近傍のタービン静翼１２（特に冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１上に位置するタービン静翼１２Ａ）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼１２間での冷却流体による冷却効果のばらつきを効果的に抑制することができる。

　また、本願発明者の知見によれば、径方向における外側シュラウド８２の外側の面８３にタービン静翼１２Ａの遮熱板８６（タービン静翼１２Ａの付属部品）が取り付けられている場合に、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体が遮熱板８６に衝突すると、遮熱板８６に大きな流体力及び流体振動が作用し、条件によっては共振が発生して遮熱板８６が破損することがある。この点、上記のように、第１ガイド部２８がタービン静翼１２Ａの遮熱板８６と冷却流体供給孔２０との間に位置することにより、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体が延長線Ｃ１上のタービン静翼１２の遮熱板８６に衝突することを抑制することができ、遮熱板８６に大きな流体力及び流体振動が作用することに起因する遮熱板８６の破損を抑制することができる。

　なお、仮に、ガスタービン用冷却流体ガイドをタービンケーシング１０ではなく延長線Ｃ１上のタービン静翼１２に直接固定する場合、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体が延長線Ｃ１上のタービン静翼１２Ａの遮熱板８６に衝突することをガスタービン用冷却流体ガイドによって抑制しても、ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａの振動が延長線Ｃ１上のタービン静翼１２Ａに直接伝達するため、遮熱板８６に振動に起因する破損が発生する恐れがある。

　これに対し、上述した実施形態では、ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａの被固定部２６ａ，２６ｂは、タービン静翼１２ではなくタービンケーシング１０に固定されているため、ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａに冷却流体供給孔２０からの冷却流体（オリフィス４０からの冷却流体）が衝突しても遮熱板８６に振動が伝達することを抑制し、遮熱板８６に振動に起因する破損が発生するリスクを効果的に低減することができる。

　図５は、ガスタービン２における各冷却流体供給孔２０の位置での軸方向に沿った断面の一部の他の一例を示す概略断面図である。なお、ガスタービン２における各冷却流体供給孔２０の位置での軸方向に沿った断面は基本的に同一であるため、以下では１つの冷却流体供給孔２０の位置でのガスタービン２の軸方向に沿った断面について説明する。

　図５に示す実施形態において、タービン静翼１２の構成は、図３に示したタービン静翼１２の構成と同一であるため説明を省略する。図５に示すガスタービン２は、図３に示すガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａに代えて、ガスタービン２の冷却流体をガイドするためのガスタービン用冷却流体ガイド２４Ｂを備える。ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ｂは、冷却流体供給孔２０毎に設けられている。

　図５に示すように、タービンケーシング１０には、冷却流体供給孔２０に冷却流体を供給するための配管５が接続されている。

　図５に示す例では、ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ｂは、被固定部５０と、第１ガイド部５２（バッフル板）と、第２ガイド部５４（多孔筒）とを含む。図示する例では、被固定部５０は、円板状に形成されており、第１ガイド部５２は、円板状に形成されており、第２ガイド部５４は、円筒状に形成されている。

　被固定部５０は、径方向における第２ガイド部５４の外側の端部５３に接続する円板状のフランジであり、第２ガイド部５４の端部５３から第２ガイド部５４の外周側（冷却流体供給孔２０の中心軸線Ｃと反対側）に突出する外周側フランジ部５０ａと、第２ガイド部５４の端部５３から第２ガイド部５４の内周側（冷却流体供給孔２０の中心軸線Ｃ側）に突出する内周側フランジ部５０ｂとを含む。外周側フランジ部５０ａは、配管５の一端に形成されたフランジ５ａとタービンケーシング１０の外面１０ａとの間に挟まれた状態でボルト等の固定部材４２によって配管５のフランジ５ａとタービンケーシング１０とに固定されている。内周側フランジ部５０ｂには冷却流体供給孔２０の直径の各々よりも小さな直径を有するオリフィス５５が形成されている。オリフィス５５は、冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線上に位置する。

　第１ガイド部５２は、上記のように円板形状を有しており、径方向における第２ガイド部５４の内側の端部５５に接続しており、円筒形状の第２ガイド部５４の一端側を塞ぐ底板として構成されている。第１ガイド部５２は、径方向において被固定部５０の内側且つ第２ガイド部５４の内側に位置する。第１ガイド部２８を径方向における内側から冷却流体供給孔２０の軸線方向に沿って（すなわち冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１に沿って）視た場合に、第１ガイド部５２は、冷却流体供給孔２０の少なくとも一部（図５に示す構成では冷却流体供給孔２０の略全部）を覆うように設けられている。すなわち、第１ガイド部５２を径方向における内側から冷却流体供給孔２０の軸線方向に沿って視た場合に、第１ガイド部５２は、冷却流体供給孔２０の少なくとも一部（図５に示す構成では冷却流体供給孔２０の略全部）にオーバーラップするように設けられている。第１ガイド部５２は、冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１上に位置し、延長線Ｃ１と交差する面５６（図示する例では延長線Ｃ１に直交する面５６）を含む。第１ガイド部５２は、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体の少なくとも一部を延長線Ｃ１に交差する面５６に沿ってガイドするように設けられる。

　例えば図５に示すように、ガスタービン２の複数のタービン静翼１２は、冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１上に設けられたタービン静翼１２Ａを含み、第１ガイド部５２は、延長線Ｃ１上におけるタービン静翼１２Ａと冷却流体供給孔２０との間に位置する。また、第１ガイド部５２は、遮熱板８６と冷却流体供給孔２０との間に位置する。

　第２ガイド部５４は、上記のように円筒形状を有しており、被固定部５０から冷却流体供給孔２０を通って第１ガイド部５２まで冷却流体供給孔２０の軸線方向に沿って延在する。第２ガイド部５４の外周面５８には、径方向における冷却流体供給孔２０よりも内側に、複数の貫通孔６０が形成されている。複数の貫通孔６０は外周面５８に千鳥状に配置されている。複数の貫通孔６０は、複数の貫通孔６０ａと複数の貫通孔６０ｂとを含む。複数の貫通孔６０ａは、第２ガイド部５４の円筒形状の軸方向における同一の位置（第１位置）に外周面５８の周方向に間隔を空けて設けられている。複数の貫通孔６０ｂは、第２ガイド部５４の円筒形状の軸方向における同一の位置（第２位置）に外周面５８の周方向に間隔を空けて設けられている。貫通孔６０ａの各々が設けられる位置と、貫通孔６０ｂの各々が設けられる位置とは、第２ガイド部５４の円筒形状の軸方向及び外周面５８の周方向にずれている。

　以下、上記ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ｂが奏する幾つかの効果について説明する。
　図５に示す構成では、配管５からオリフィス５５を通って冷却流体供給孔２０における円筒形状の第２ガイド部５４の内側に供給された冷却流体は、円筒形状の第２ガイド部５４の内周面５９にガイドされて冷却流体供給孔２０の軸線方向に沿って流れ、第１ガイド部５２に突き当たることで流れの向きを冷却流体供給孔２０の軸線Ｃと交差する方向に変更され、第２ガイド部５４の外周面５８の複数の貫通孔６０（６０ａ，６０ｂ）から噴出する。これにより、冷却流体供給孔２０の近傍のタービン静翼１２（特に冷却流体供給孔２０の軸線Ｃの延長線Ｃ１上に位置するタービン静翼１２Ａ）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼１２間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　また、図３に示す構成と同様に、第１ガイド部５２が遮熱板８６と冷却流体供給孔２０との間に位置することにより、冷却流体供給孔２０を通った冷却流体（第２ガイド部５４の内側を通った冷却流体）が延長線Ｃ１上のタービン静翼１２Ａの遮熱板８６に衝突することを抑制することができ、遮熱板８６に大きな流体力及び流体振動が作用することに起因する遮熱板８６の破損を抑制することができる。

　また、ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ｂの被固定部５０は、タービン静翼１２ではなくタービンケーシング１０に固定されているため、ガスタービン用冷却流体ガイド２４Ｂの第１ガイド部５２に冷却流体供給孔２０からの冷却流体（オリフィス５５を通った冷却流体）が衝突しても遮熱板８６に振動が伝達することを抑制し、遮熱板８６に振動に起因する破損が発生するリスクを効果的に低減することができる。

　本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

　例えば、図３等に例示したガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａ，２４Ｂの各々において、被固定部２６，５０は、タービンケーシング１０にボルト等の固定部材によって固定されていたが、ガスタービン用冷却流体の被固定部は、タービンケーシング１０に固定されていなくてもよく、配管５のみにボルト等の固定部材によって固定されていてもよい。

　上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

　（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン用冷却流体ガイド（例えば上述のガスタービン用冷却流体ガイド２４Ａ，２４Ｂ）は、
　ガスタービン（例えば上述のガスタービン２）の冷却流体をガイドするためのガスタービン用冷却流体ガイドであって、
　前記ガスタービンは、
　複数のタービン静翼（例えば上述の複数のタービン静翼１２）と、
　前記複数のタービン静翼を収容し、前記複数のタービン静翼に冷却流体を供給するための冷却流体供給孔（例えば上述の冷却流体供給孔２０）が形成されたタービンケーシング（例えば上述のタービンケーシング１０）と、
　を備え、
　前記ガスタービン用冷却流体ガイドは、
　前記冷却流体供給孔に前記冷却流体を供給するための配管（例えば上述の配管５）又は前記タービンケーシングの何れかに固定される被固定部（例えば上述の被固定部２６，２６ａ，２６ｂ，５０）と、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービンの径方向における内側から前記冷却流体供給孔の軸線方向に沿って視た場合に、前記冷却流体供給孔の内部の少なくとも一部を覆うように構成された第１ガイド部（例えば上述の第１ガイド部５２）と、
　を備える。

　上記（１）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、冷却流体供給孔を通った冷却流体の少なくとも一部は、冷却流体供給孔の軸線方向に沿って流れて第１ガイド部に突き当ることで流れの向きを冷却流体供給孔の軸線と交差する方向に変更される。このため、冷却流体供給孔の近傍のタービン静翼（特に冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置するタービン静翼）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　なお、本願発明者の知見によれば、従来のガスタービンでは、径方向における外側シュラウドの外側の面にタービン静翼の付属部品（例えば遮熱板等）が取り付けられている場合には、冷却流体供給孔を通った冷却流体がタービン静翼の付属部品に衝突すると、該付属部品に大きな流体力及び流体振動が作用し、条件によっては共振が発生して該付属部品が破損することがある。この点、上記（１）の構成では、径方向における外側シュラウドの外側の面にタービン静翼の付属部品（例えば遮熱板等）が取り付けられている場合であっても、冷却流体供給孔を通った冷却流体がタービン静翼の付属部品に衝突することを第１ガイド部によって抑制することができ、付属部品に大きな流体力及び流体振動が作用することに起因する付属部品の破損を抑制することができる。

　なお、仮にガスタービン用冷却流体ガイドを上記配管又はタービンケーシングの何れかではなくタービン静翼自体に取り付けた場合、冷却流体供給孔を通った冷却流体がタービン静翼の付属部品に衝突することをガスタービン用冷却流体ガイドによって抑制しても、ガスタービン用冷却流体ガイドの振動がタービン静翼及び付属部品に伝達するため、該付属部品に振動に起因する破損が発生する恐れがある。

　これに対し、上記ガスタービン用冷却流体ガイドの被固定部は、タービン静翼ではなく上記配管又はタービンケーシングの何れかに固定されているため、ガスタービン用冷却流体ガイドに冷却流体供給孔からの冷却流体が衝突しても付属部品に振動が伝達することを抑制し、該付属部品に振動に起因する破損が発生するリスクを効果的に低減することができる。

　（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記複数のタービン静翼は、前記冷却流体供給孔の軸線（例えば上述の軸線Ｃ）の延長線（例えば上述の延長線Ｃ１）上に設けられた延長線上タービン静翼（例えば上述のタービン静翼１２Ａ）を含み、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングの何れかに固定された状態において前記第１ガイド部が前記延長線上タービン静翼と前記冷却流体供給孔との間に位置するように構成される。

　上記（２）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、冷却流体供給孔を通った冷却流体が延長線上タービン静翼に衝突することを第１ガイド部によって抑制することができる。これにより、冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置する延長線上タービン静翼に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを効果的に抑制することができる。

　（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記延長線上タービン静翼は、翼形部と、前記ガスタービンの径方向において前記翼形部の外側端に接続する外側シュラウドとを含み、前記径方向における前記外側シュラウドの外側の面には、前記タービン静翼の付属部品が取り付けられ、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングの何れかに固定された状態において、前記第１ガイド部が前記付属部品と前記冷却流体供給孔との間に位置するように構成される。

　本願発明者の知見によれば、径方向における外側シュラウドの外側の面に付属部品（例えば遮熱板等）が取り付けられている場合に、冷却流体供給孔を通った冷却流体が延長線上タービン静翼の付属部品に衝突すると、該付属部品に大きな流体力及び流体振動が作用し、条件によっては共振が発生して該付属部品が破損することがある。このため、上記（３）に記載のように、被固定部が配管又はタービンケーシングの何れかに固定された状態において、第１ガイド部が付属部品と前記冷却流体供給孔との間に位置することにより、冷却流体供給孔を通った冷却流体が延長線上タービン静翼の付属部品に衝突することを抑制することができ、付属部品に大きな流体力及び流体振動が作用することに起因する付属部品の破損を抑制することができる。

　なお、仮にガスタービン用冷却流体ガイドを上記配管又はタービンケーシングの何れかではなく延長線上タービン静翼に固定した場合、冷却流体供給孔を通った冷却流体が延長線上タービン静翼の付属部品に衝突することをガスタービン用冷却流体ガイドによって抑制しても、ガスタービン用冷却流体ガイドの振動が延長線上タービン静翼及び付属部品に伝達するため、該付属部品に振動に起因する破損が発生する恐れがある。

　（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかに記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記第１ガイド部は、板状に形成され、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記第１ガイド部が前記冷却流体供給孔の軸線の延長線（例えば上述の延長線Ｃ１）と交差する面（例えば上述の面３５，５６）を含むように構成される。

　上記（４）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、冷却流体供給孔を通った冷却流体を板状の第１ガイド部によって延長線と交差する方向にガイドすることができる。これにより、冷却流体供給孔の近傍のタービン静翼（特に冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置するタービン静翼）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかに記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記第１ガイド部は、前記ガスタービンの径方向において前記被固定部の内側に位置し、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービン用冷却流体ガイドは、前記第１ガイド部から前記被固定部まで前記径方向における外側に向けて延在する第２ガイド部（例えば上述の第２ガイド部３０，３０ａ，３０ｂ，５４）を含むように構成される。

　上記（５）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、被固定部を配管又はタービンケーシングに固定した状態において、ガスタービンの径方向における被固定部の内側の位置に第１ガイド部を保持することができる。

　（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記第２ガイド部は板状に形成され、
　　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記第２ガイド部は、前記ガスタービンの軸方向に交差する面（例えば上述の面３８，４９又は内周面５９）を含むように構成される。

　上記（６）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、冷却流体供給孔を通って第１ガイド部に衝突した冷却流体を第２ガイド部における軸方向に交差する面に沿ってガイドすることができる。これにより、冷却流体供給孔の近傍のタービン静翼（特に冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置するタービン静翼）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　（７）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービンの軸方向における前記第１ガイド部の上流側の端部（例えば上述の端部３６）から前記ガスタービンの径方向における外側に向けて延在する上流側第２ガイド部（例えば上述の第２ガイド部３０ａ）と、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービンの軸方向における前記第１ガイド部の下流側の端部（例えば上述の端部３７）から前記ガスタービンの径方向における外側に向けて延在する下流側第２ガイド部（例えば上述の第２ガイド部３０ｂ）と、
　を更に備え、
　前記上流側第２ガイド部と前記下流側第２ガイド部の各々は、板状に形成され、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記上流側第２ガイド部と前記下流側第２ガイド部の各々は、前記軸方向と交差する面（例えば上述の面３８，３９）を含むように構成される。

　上記（７）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、冷却流体供給孔を通って第１ガイド部に衝突した冷却流体を、上流側第２ガイド部における軸方向と交差する面と、下流側第２ガイド部における軸方向と交差する面との間でガスタービンの周方向に流れるようにガイドすることができる。これにより、冷却流体供給孔の近傍のタービン静翼（特に冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置するタービン静翼）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　（８）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記第２ガイド部は、円筒形状に形成され、
　前記被固定部は、前記第２ガイド部の端部（例えば上述の端部５３）に接続されたフランジを含む。

　上記（８）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、円筒形状の第２ガイド部を冷却流体供給孔の内部に挿入してフランジを冷却流体供給孔の入口側に配置し、第１ガイド部を冷却流体供給孔の出口側に配置させることができる。また、円筒形状の第２ガイド部の内周面によって冷却流体を冷却流体供給孔の軸線方向に沿って第１ガイド部へ流すようにガイドすることができる。

　（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記フランジは、前記第２ガイド部の前記端部から前記第２ガイド部の前記円筒形状における外周側に突出する外周側フランジ部（例えば上述の外周側フランジ部５０ａ）と、前記第２ガイド部の前記端部から前記第２ガイド部の前記円筒形状の内周側に突出する内周側フランジ部（例えば上述の内周側フランジ部５０ｂ）とを含み、
　前記内周側フランジ部には前記冷却流体供給孔の直径よりも小さな直径を有するオリフィス（例えば上述のオリフィス５５）が形成される。

　上記（９）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、少ない部品点数で上記（８）の構成を実現するとともに、オリフィスによって冷却流体の流速を上げることができる。

　（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記第２ガイド部の外周面には、複数の貫通孔（例えば上述の複数の貫通孔６０，６０ａ，６０ｂ）が形成される。

　上記（１０）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、冷却流体供給孔を通って第１ガイド部に衝突した冷却流体が、第２ガイド部の外周面の複数の貫通孔から噴出する。これにより、冷却流体供給孔の近傍のタービン静翼（特に冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置するタービン静翼）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドにおいて、
　前記複数の貫通孔は、
　　前記第２ガイド部の前記円筒形状の軸方向における第１位置において前記第２ガイド部の外周面の周方向に間隔を空けて設けられた複数の第１貫通孔（例えば上述の複数の貫通孔６０ａ）と、
　　前記第２ガイド部の前記円筒形状の軸方向における第２位置において前記第２ガイド部の外周面の周方向に間隔を空けて設けられた複数の第２貫通孔（例えば上述の複数の貫通孔６０ｂ）と、
　を含む。

　上記（１１）に記載のガスタービン用冷却流体ガイドによれば、冷却流体供給孔を通って第１ガイド部に衝突した冷却流体が、第２ガイド部の外周面の複数の第１貫通孔と複数の第２貫通孔とから噴出する。これにより、第２ガイド部から噴出させる冷却流体の流量を調整でき、更に、第２ガイド部における冷却流体の噴出位置を上記円筒形状の軸方向及び周方向において分散させることができる。したがって、冷却流体供給孔の近傍のタービン静翼（特に冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置するタービン静翼）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

　（１２）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上記（１）乃至（１１）の何れかに記載のガスタービン用冷却流体ガイドと、
　前記タービンケーシングと、
　前記複数のタービン静翼と、
　を備える。

　上記（１２）に記載のガスタービンによれば、上記（１）乃至（１１）の何れかに記載のガスタービン用冷却流体ガイドを備えるため、冷却流体供給孔の近傍のタービン静翼（特に冷却流体供給孔の軸線の延長線上に位置するタービン静翼）に冷却流体による冷却効果が集中することを抑制し、複数のタービン静翼間での冷却流体による冷却効果のばらつきを抑制することができる。

２　ガスタービン
４　圧縮機
５　配管
５ａ　フランジ
６　燃焼器
８　タービン
９　ロータ（タービンロータ）
１０　タービンケーシング
１０ａ　内面
１０ａ　外面
１２　タービン静翼
１２Ａ　タービン静翼（延長線上タービン静翼）
１４　流路
１５　外周壁
１６　タービン動翼
２０　冷却流体供給孔
２４Ａ，２４Ｂ　ガスタービン用冷却流体ガイド
２６，２６ａ，２６ｂ，５０　被固定部
２７，４２　固定部材
２８，５２　第１ガイド部
３０，３０ａ，３０ｂ，５４　第２ガイド部
３１，３４，３６，３７，５３，５５　端部
３２　端縁
３３　凹部
３５，３８，３９，５６　面（ガイド面）
４０，５５　オリフィス
４１　オリフィス板
５０ａ　外周側フランジ部
５０ｂ　内周側フランジ部
５８　外周面
５９　内周面
６０，６０ａ，６０ｂ　貫通孔
８０　翼形部
８２　外側シュラウド
８３　外側の面
８４　シールチューブ
８５　外側キャビティ
８６　遮熱板
８７　天板部
８８　側壁部

Claims

　ガスタービンの冷却流体をガイドするためのガスタービン用冷却流体ガイドであって、
　前記ガスタービンは、
　複数のタービン静翼と、
　前記複数のタービン静翼を収容し、前記複数のタービン静翼に冷却流体を供給するための冷却流体供給孔が形成されたタービンケーシングと、
　を備え、
　前記ガスタービン用冷却流体ガイドは、
　前記冷却流体供給孔に前記冷却流体を供給するための配管又は前記タービンケーシングの何れかに固定される被固定部と、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービンの径方向における内側から前記冷却流体供給孔の軸線方向に沿って視た場合に、前記冷却流体供給孔の少なくとも一部を覆うように構成された第１ガイド部と、
　を備える、ガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記複数のタービン静翼は、前記冷却流体供給孔の軸線の延長線上に設けられた延長線上タービン静翼を含み、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングの何れかに固定された状態において、前記第１ガイド部が前記延長線上タービン静翼と前記冷却流体供給孔との間に位置するように構成された、請求項１に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記タービン静翼の各々は、翼形部と、前記ガスタービンの径方向において前記翼形部の外側端に接続する外側シュラウドとを含み、前記径方向における前記外側シュラウドの外側の面には、前記タービン静翼の付属部品が取り付けられ、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記第１ガイド部が前記付属部品と前記冷却流体供給孔との間に位置するように構成された、請求項１に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記第１ガイド部は、板状に形成され、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記第１ガイド部が前記冷却流体供給孔の軸線の延長線と交差する面を含むように構成された、請求項１に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記第１ガイド部は、前記ガスタービンの径方向において前記被固定部の内側に位置し、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービン用冷却流体ガイドは、前記第１ガイド部から前記被固定部まで前記径方向における外側に向けて延在する第２ガイド部を含むように構成された、請求項１に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記第２ガイド部は板状に形成され、
　　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記第２ガイド部は、前記ガスタービンの軸方向に交差する面を含むように構成された、請求項５に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービンの軸方向における前記第１ガイド部の上流側の端部から前記ガスタービンの径方向における外側に向けて延在する上流側第２ガイド部と、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記ガスタービンの軸方向における前記第１ガイド部の下流側の端部から前記ガスタービンの径方向における外側に向けて延在する下流側第２ガイド部と、
　を更に備え、
　前記上流側第２ガイド部と前記下流側第２ガイド部の各々は、板状に形成され、
　前記被固定部が前記配管又は前記タービンケーシングに固定された状態において、前記上流側第２ガイド部と前記下流側第２ガイド部の各々は、前記軸方向と交差する面を含むように構成された、請求項１に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記第２ガイド部は、円筒形状に形成され、
　前記被固定部は、前記第２ガイド部の端部に接続されたフランジを含む、請求項５に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記フランジは、前記第２ガイド部の前記端部から前記第２ガイド部の前記円筒形状における外周側に突出する外周側フランジ部と、前記第２ガイド部の前記端部から前記第２ガイド部の前記円筒形状の内周側に突出する内周側フランジ部とを含み、
　前記内周側フランジ部には前記冷却流体供給孔の直径よりも小さな直径を有するオリフィスが形成された、請求項８に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記第２ガイド部の外周面には、複数の貫通孔が形成された、請求項９に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　前記複数の貫通孔は、
　　前記第２ガイド部の前記円筒形状の軸方向における第１位置において前記第２ガイド部の外周面の周方向に間隔を空けて設けられた複数の第１貫通孔と、
　　前記第２ガイド部の前記円筒形状の軸方向における第２位置において前記第２ガイド部の外周面の周方向に間隔を空けて設けられた複数の第２貫通孔と、
　を含む、請求項１０に記載のガスタービン用冷却流体ガイド。
　請求項１乃至１１の何れか１項に記載のガスタービン用冷却流体ガイドと、
　前記タービンケーシングと、
　前記複数のタービン静翼と、
　を備える、ガスタービン。