特許 7631151 軸流タービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-07

(45)【発行日】2025-02-18

(54)【発明の名称】軸流タービン

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/18 20060101AFI20250210BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20250210BHJP

【ＦＩ】

F02C7/18 E

F01D25/12 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021145271

(22)【出願日】2021-09-07

(65)【公開番号】P2023038505

(43)【公開日】2023-03-17

【審査請求日】2024-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田島 嗣久

(72)【発明者】

【氏名】高木 紀和

(72)【発明者】

【氏名】野村 大輔

【審査官】佐々木 淳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１４２３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７０５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０６８６１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１０４５６４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｃ ７／１８

Ｆ０１Ｄ ２５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却媒体によって冷却されるタービン部品を備える軸流タービンであって、
第１の冷却媒体と前記第１の冷却媒体よりも温度が高い第２の冷却媒体とを混合することによって、前記タービン部品の高温部と低温部との温度差が熱応力許容温度を満たすように調整された第３の冷却媒体を前記タービン部品の冷却媒体として前記軸流タービンに導入する冷却媒体導入機構を備え、
前記熱応力許容温度は、前記軸流タービンに導入される前記第３の冷却媒体の想定圧力（Ｐｔ１）と前記タービン部品を冷却するために前記第３の冷却媒体が導入される空間の想定圧力（Ｐｔ２）との差圧（Ｐｔ１－Ｐｔ２）を所定の圧力範囲で区分した各区分範囲に応じて設定され、
前記軸流タービンに導入される前記第３の冷却媒体の検知圧力（Ｐｍ１）と前記タービン部品を冷却するために前記第３の冷却媒体が導入される空間の検知圧力（Ｐｍ２）との差圧（Ｐｍ１－Ｐｍ２）に基づいて前記熱応力許容温度が選択されることを特徴とする軸流タービン。

【請求項2】

前記冷却媒体導入機構は、前記温度差が前記熱応力許容温度を満たすように前記第３の冷却媒体の温度を調整する冷却媒体温度調整機構を備え、
前記冷却媒体温度調整機構は、
前記第１の冷却媒体を導入する低温側配管と、
前記第２の冷却媒体を導入する高温側配管と、
前記低温側配管と前記高温側配管とに接続され、前記第１の冷却媒体と前記第２の冷却媒体とが混合した前記第３の冷却媒体を前記タービン部品の冷却媒体として導入する調整配管と
を具備することを特徴とする請求項１記載の軸流タービン。

【請求項3】

前記低温側配管に設けられ、前記調整配管に導入する前記第１の冷却媒体の流量を調整する低温側流量調整弁と、
前記高温側配管に設けられ、前記調整配管に導入する前記第２の冷却媒体の流量を調整する高温側流量調整弁と、
前記温度差が前記熱応力許容温度を満たすように、前記低温側流量調整弁および前記高温側流量調整弁を制御して前記第３の冷却媒体の温度を調整する制御装置と
を具備することを特徴とする請求項２記載の軸流タービン。

【請求項4】

前記タービン部品における、前記第３の冷却媒体によって冷却される低温部に係る温度を検知する第１の温度検知部と、
前記タービン部品の高温部に係る温度を検知する第２の温度検知部と
を備え、
前記制御装置は、
前記第２の温度検知部によって検知された温度と前記第１の温度検知部によって検知された温度と差である前記温度差と、前記熱応力許容温度とを比較して、前記低温側流量調整弁および前記高温側流量調整弁を制御することを特徴とする請求項３記載の軸流タービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、軸流タービンに関する。

【背景技術】

【0002】

高温の作動流体により軸流タービンを回転させて発電するシステムは、ガスタービン発電設備、超臨界ＣＯ_２ガスタービン発電設備、蒸気タービン発電設備などに備えられている。

【0003】

このような発電設備において、熱効率を向上させるために、タービン入口温度の高温化が図られている。これによって、作動流体の温度は、軸流タービンを構成するタービン部材の耐熱温度以上となることがある。

【0004】

そのため、このような軸流タービンは、タービン部品を冷却媒体によって冷却する冷却システムを備えている。例えば、冷却システムにおける冷却構造の一例として、冷却媒体を静翼の内部に導入する構造などが採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６５０５８６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記した従来の冷却システムを備える軸流タービンの静翼において、高温の作動流体に曝される外部表面と冷却媒体に曝される内部表面とが存在する。そして、外部表面と内部表面における温度差によって熱応力が生じる。この熱応力は、外部表面と内部表面との温度差が大きいほど大きくなる。

【0007】

このような熱応力は、静翼に限らず、上記した温度差が生じるタービン部品に生じる。この熱応力は、タービン部品の強度に影響するため、小さいほど好ましい。

【0008】

しかしながら、従来の冷却システムを備える軸流タービンでは、タービン部品の高温部の温度、およびこのタービン部品における、冷却媒体によって冷却される低温部の温度 に基づいて熱応力を十分に考慮することなく、タービン部品を冷却媒体によって冷却している。そのため、タービン部品が熱応力によって損傷することがある。

【0009】

本発明が解決しようとする課題は、熱応力を考慮して、タービン部品を冷却する冷却媒体の温度を調整することができる軸流タービンを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施形態の軸流タービンは、冷却媒体によって冷却されるタービン部品を備える。この軸流タービンは、第１の冷却媒体と前記第１の冷却媒体よりも温度が高い第２の冷却媒体とを混合することによって、前記タービン部品の高温部と低温部との温度差が熱応力許容温度を満たすように調整された第３の冷却媒体を前記タービン部品の冷却媒体として前記軸流タービンに導入する冷却媒体導入機構を備える。そして、前記熱応力許容温度は、前記軸流タービンに導入される前記第３の冷却媒体の想定圧力（Ｐｔ１）と前記タービン部品を冷却するために前記第３の冷却媒体が導入される空間の想定圧力（Ｐｔ２）との差圧（Ｐｔ１－Ｐｔ２）を所定の圧力範囲で区分した各区分範囲に応じて設定され、前記軸流タービンに導入される前記第３の冷却媒体の検知圧力（Ｐｍ１）と前記タービン部品を冷却するために前記第３の冷却媒体が導入される空間の検知圧力（Ｐｍ２）との差圧（Ｐｍ１－Ｐｍ２）に基づいて前記熱応力許容温度が選択される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態の軸流タービンを備えるガスタービン設備の系統図である。

【図2】実施の形態の軸流タービンの子午断面を示した図である。

【図3】図２の破線で囲まれた断面部分の構成を拡大した図である。

【図4】実施の形態の軸流タービンにおける冷却媒体温度調整機構の制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】実施の形態の軸流タービンにおける冷却媒体温度調整機構の作用を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0013】

図１は、実施の形態の軸流タービン１を備えるガスタービン設備３００の系統図である。ここでは、ガスタービン設備３００として、軸流タービン１から排出された作動流体の一部を超臨界圧で燃焼器３１０に循環する構成を備える超臨界ＣＯ_２タービン設備を例示して説明する。

【0014】

まず、ガスタービン設備３００の構成の概要を説明する。

【0015】

図１に示すように、ガスタービン設備３００は、燃焼器３１０と、軸流タービン１と、発電機３２０と、再生熱交換器３３０と、冷却器３４０と、圧縮機３５０とを備える。また、ガスタービン設備３００は、軸流タービン１から排出された燃焼ガスの一部を系統に循環させるための循環配管３６０を備える。

【0016】

燃焼器３１０は、燃料と酸化剤を燃焼させる。この燃焼器３１０は、燃料を供給する燃料配管３１１と、酸化剤を供給する酸化剤配管３１３とを備える。燃料配管３１１は、燃料の流量を調整する流量調整弁３１２を備えている。酸化剤配管３１３は、酸化剤の流量を調整する流量調整弁３１４を備えている。

【0017】

ここで、燃料として、例えば、メタン、天然ガスなどの炭化水素が使用される。また、燃料として、例えば、一酸化炭素および水素などを含む石炭ガス化ガス燃料を使用することもできる。酸化剤として、酸素や、酸素に循環するＣＯ_２（二酸化炭素）を混合した混合ガスなどが使用される。

【0018】

燃焼器３１０で生成した燃焼ガスおよび循環配管３６０によって燃焼器３１０に循環されたＣＯ_２ガスは、トランジションピース３１５を通り、作動流体として軸流タービン１に導入される。

【0019】

軸流タービン１は、作動流体によって回動される。この軸流タービン１には、発電機３２０が連結されている。軸流タービン１は、タービン部品を冷却するための冷却媒体を導入するための冷却媒体導入機構１００を備える。冷却媒体導入機構１００は、第１の冷却媒体導入機構１００Ａおよび第２の冷却媒体導入機構１００Ｂを備える。第２の冷却媒体導入機構１００Ｂは、冷却媒体温度調整機構２００を備える。なお、冷却媒体導入機構１００については後述する。

【0020】

再生熱交換器３３０は、軸流タービン１から排出された作動流体と、冷却器３４０で冷却され圧縮機３５０で加圧された循環するＣＯ_２ガスとの間の熱交換を行う。

【0021】

冷却器３４０は、再生熱交換器３３０での熱交換により温度が低下した作動流体を冷却する。作動流体中の水蒸気は、冷却器３４０を通過することで凝縮して水となる。この水は、例えば、排水管３６１を通り外部に排出される。

【0022】

ここで、燃焼器３１０に供給される燃料および酸化剤の流量は、例えば、量論混合比（当量比１）になるように調整されている。この場合、水蒸気が除去された作動流体の成分は、ほぼＣＯ_２である。

【0023】

圧縮機３５０は、ＣＯ_２ガスを加圧して圧送する。ＣＯ_２ガスは、圧縮機３５０によって、臨界圧力以上の圧力に昇圧され、超臨界流体となる。

【0024】

圧縮機３５０と再生熱交換器３３０との間の循環配管３６０には、排出管３６２が接続されている。昇圧されたＣＯ_２ガスの一部は、排出管３６２から外部に排出される。なお、排出管３６２には、排出流量を調整する流量調整弁３６３が備えられている。

【0025】

昇圧された残りのＣＯ_２ガスは、再生熱交換器３３０に流入し、加熱される。そして、加熱されたＣＯ_２ガスは、燃焼器３１０に循環される。

【0026】

（軸流タービン１）
次に、軸流タービン１の構成について説明する。

【0027】

図２は、実施の形態の軸流タービン１の子午断面を示した図である。図３は、図２の破線で囲まれた断面部分Ａの構成を拡大した図である。

【0028】

図２に示すように、軸流タービン１は、外部ケーシング１０と、外部ケーシング１０の内部に設けられた内部ケーシング１１とを備える。内部ケーシング１１は、例えば、高圧側の内部ケーシング１１ａと低圧側の内部ケーシング１１ｂとで構成される

【0029】

また、低圧側の内部ケーシング１１ｂは、最終段のタービン段落よりも下流側で、タービンロータ２０に対向する内周側に配置されたパッキンヘッド１２を含んでいる。

【0030】

ここでは、内部ケーシング１１が、高圧側の内部ケーシング１１ａと低圧側の内部ケーシング１１ｂとで構成される一例を示しているが、この構成に限られない。内部ケーシング１１は、タービンロータ軸方向に亘って一つのケーシングで構成されてもよい。なお、以下において、タービンロータ軸方向を単に軸方向と称する。

【0031】

また、ここでは、ケーシングとして、外部ケーシング１０と内部ケーシング１１とを備える二重ケーシングを例示しているが、これに限られない。ケーシングは、一重であってもよい。

【0032】

タービンロータ２０は、内部ケーシング１１および外部ケーシング１０を貫通して設けられている。なお、タービンロータ２０の両端は、図示しない軸受によって回転可能に支持されている。

【0033】

図２および図３に示すように、内部ケーシング１１の内周には、外側シュラウド３０が周方向に亘って設けられている。この外側シュラウド３０の内側（半径方向内側）には、内側シュラウド４０が周方向に亘って設けられている。そして、外側シュラウド３０と内側シュラウド４０との間には、周方向に複数の静翼５０が支持され、静翼翼列を構成している。この静翼翼列は、軸方向に複数段設けられている。

【0034】

ここで、半径方向内側とは、半径方向におけるタービンロータ２０の中心軸Ｏに近づく側（中心軸Ｏ側）である。なお、半径方向は、中心軸Ｏを基点とする、中心軸Ｏに垂直な方向である。

【0035】

内側シュラウド４０の内側には、内側シュラウド４０に対向して周方向に亘って遮熱ピース４５が設けられている。図３に示すように、遮熱ピース４５は、遮熱板４６と、支持部４７とを備える。遮熱板４６は、内側シュラウド４０に対向して配置される板状部材で構成されている。遮熱板４６とタービンロータ２０との間には、空間４９が形成される。

【0036】

また、遮熱板４６には、内側シュラウド４０側の空間と、空間４９とを連通させる少なくとも一つの貫通孔４８が形成されている。支持部４７は、遮熱板４６を支持している。支持部４７の一端は、遮熱板４６に接続され、他端は、タービンロータ２０に植設されている。

【0037】

内側シュラウド４０の内周面には、シールフィン４２が備えられている。そして、内側シュラウド４０と遮熱ピース４５との間にシール部を構成している。内側シュラウド４０には、このシール部に連通する貫通孔４１が形成されている。この貫通孔４１は、後述する静翼５０内の冷却通路５１にも連通している。

【0038】

ロータホイール２１は、タービンロータ２０の外周面から周方向に亘って半径方向外側に突出している。この環状の突出体で構成されるロータホイール２１は、軸方向に複数段設けられている。ここで、半径方向外側とは、半径方向における中心軸Ｏから遠ざかる側である。

【0039】

各ロータホイール２１の先端部には、周方向に複数の動翼６０が植設され、動翼翼列を構成している。図３に示すように、例えば、下流側のタービン段落において、動翼６０の植込部６２とロータホイール２１との間には、下流段のタービン段落に連通する連通孔２２が形成される。

【0040】

動翼６０の外周は、例えば、シュラウドセグメント６１で包囲されている。シュラウドセグメント６１は、外側シュラウド３０や内部ケーシング１１によって支持されている。

【0041】

なお、静翼翼列と動翼翼列は、軸方向に交互に設けられている。そして、静翼翼列と、この静翼翼列の直下流の動翼翼列とでタービン段落を構成している。複数のタービン段落によって作動流体が流れる作動流体流路６５が形成される。

【0042】

図２に示すように、高圧側（図２の軸方向左側）において、タービンロータ２０と外部ケーシング１０との間にはグランドシール部２５が備えられ、タービンロータ２０と内部ケーシング１１との間にはグランドシール部２６が備えられている。低圧側（図２の軸方向右側）において、タービンロータ２０とパッキンヘッド１２との間にはグランドシール部２７が備えられ、タービンロータ２０とパッキンヘッド１３との間にはグランドシール部２８が備えられている。これらのグランドシール部２５、２６、２７、２８は、作動流体や冷却媒体の外部への漏洩を抑制する。

【0043】

最終段のタービン段落の下流には、作動流体を排出する排気室７０が形成されている。排気室７０の一部は、内部ケーシング１１ｂとパッキンヘッド１２によって形成されている。また、排気室７０には、循環配管３６０が連結されている。

【0044】

パッキンヘッド１２は、図３に示すように、上流側端面１２ａから軸方向の上流側に突出するシールフィン１５を備える。

【0045】

最終段の動翼６０は、植込部６２の下流側端面６２ａから軸方向の下流側に突出するシールフィン６３を備える。

【0046】

シールフィン６３の先端部は、シールフィン１５の先端部に接触しない程度に半径方向にずらして配置されている。換言すると、シールフィン６３の先端部は、シールフィン１５の先端部と接触しない程度の半径方向の隙間を有して重なり合うように配置されている。なお、ここでは、シールフィン６３の先端部がシールフィン１５の先端部の半径方向内側に位置する一例を示している。

【0047】

そして、シールフィン６３の先端部とシールフィン１５の先端部によってシール部２９が構成される。このように、シール部２９は、最終段の動翼６０の植込部６２とパッキンヘッド１２との間に設けられる。

【0048】

ここで、シール部２９、最終段の動翼６０の植込部６２、最終段のロータホイール２１、グランドシール部２７、パッキンヘッド１２およびタービンロータ２０で囲まれる環状空間は、ホイールスペース８０として機能する。そして、シール部２９は、最終段のタービン段落から排出された作動流体がホイールスペース８０に流入することを抑制する。

【0049】

ここで、図２に示すように、軸流タービン１には、外部ケーシング１０および内部ケーシング１１を貫通してトランジションピース３１５が備えられている。トランジションピース３１５の下流端は、初段の静翼５０を支持する内側シュラウド４０および外側シュラウド３０の上流端に当接している。そして、トランジションピース３１５は、燃焼器３１０から排出された作動流体を初段の静翼５０に導く。

【0050】

トランジションピース３１５が外部ケーシング１０および内部ケーシング１１を貫通する貫通領域において、トランジションピース３１５の外周は、冷却媒体を導入する冷却媒体導入管１１０で覆われている。すなわち、貫通領域において、トランジションピース３１５と、その外周側に設けられた冷却媒体導入管１１０とからなる二重管構造を備える。冷却媒体導入管１１０の下流端は、トランジションピース３１５が貫通する内部ケーシング１１の貫通口の内部まで延設されている。なお、冷却媒体導入管１１０の配管系統については、後述する。

【0051】

上記した軸流タービン１において、トランジションピース３１５から初段の静翼５０に導かれた作動流体は、作動流体流路６５を膨張仕事をしながら流動し、タービンロータ２０を回動させる。このタービンロータ２０の回動によって発電機３２０を駆動して発電ささせる。最終段のタービン段落を通過した作動流体は、排気室７０から循環配管３６０に流入する。

【0052】

（冷却媒体導入機構１００）
次に、冷却媒体導入機構１００について説明する。

【0053】

冷却媒体導入機構１００は、軸流タービン１を構成するタービン部品を冷却する冷却媒体を軸流タービン１に導入する。冷却媒体導入機構１００は、第１の冷却媒体導入機構１００Ａおよび第２の冷却媒体導入機構１００Ｂを備える。

【0054】

（第１の冷却媒体導入機構１００Ａ）
まず、第１の冷却媒体導入機構１００Ａについて説明する。

【0055】

第１の冷却媒体導入機構１００Ａは、図１に示すように、冷却媒体導入管１１０と、流量調整弁１１１とを備える。

【0056】

冷却媒体導入管１１０の一端は、例えば、再生熱交換器３３０と燃焼器３１０との間の循環配管３６０に接続されている。冷却媒体導入管１１０の他端は、軸流タービン１に接続されている。具体的には、図２を参照して前述したように、冷却媒体導入管１１０の他端は、トランジションピース３１５の外周を囲むように、外部ケーシング１０および内部ケーシング１１を貫通している。

【0057】

そして、図１に示すように、この貫通部において、冷却媒体導入管１１０とトランジションピース３１５との間に環状通路１１２が形成される。

【0058】

再生熱交換器３３０で加熱されたＣＯ_２ガスの一部は、冷却媒体導入管１１０を通り、トランジションピース３１５の周囲の環状通路１１２から内部ケーシング１１ａ内の空間１４に冷却媒体として導入される。なお、空間１４に導入される冷却媒体の温度は、初段の静翼５０に導入される作動流体の温度に比べて十分に低い。また、空間１４に導入される冷却媒体の圧力は、初段の静翼５０に導入される作動流体の圧力よりも高い。

【0059】

ここで、空間１４に導入された冷却媒体は、トランジションピース３１５の冷却以外に、例えば、タービンロータ２０やタービン段落を構成するタービン部品の冷却に使用される。

【0060】

（第２の冷却媒体導入機構１００Ｂ）
次に、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂについて説明する。

【0061】

第２の冷却媒体導入機構１００Ｂは、熱応力の監視対象のタービン部品の高温部と低温部との温度差が熱応力許容温度Ｔｐを満たすように冷却媒体の温度を調整して、その冷却媒体を軸流タービン１に導入する。具体的には、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂは、温度が調整された冷却媒体をタービン部品に導くための冷却媒体導入流路１５０の入口に導入する。なお、以下において、熱応力の監視対象のタービン部品を単にタービン部品という。

【0062】

ここで、熱応力許容温度Ｔｐとは、タービン部品に生じる熱応力において許容できる熱応力が生じるときのタービン部品の高温部と低温部との温度差を意味する。この熱応力許容温度Ｔｐは、下限熱応力許容温度Ｔｐｌ以上、上限熱応力許容温度Ｔｐｕ以下の温度範囲を有する。

【0063】

下限熱応力許容温度Ｔｐｌは、冷却効果が得られる温度を考慮して設定される。上限熱応力許容温度Ｔｐｕは、許容できる最大の熱応力を考慮して設定される。

【0064】

なお、ここでは、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂによって、低圧側の内部ケーシング１１ｂ内のタービン部品に冷却媒体を導入する構成を例示して説明するが、これに限られない。第２の冷却媒体導入機構１００Ｂによって、高圧側の内部ケーシング１１ａ内のタービン部品に冷却媒体を導入する構成であってもよい。

【0065】

ここで、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂから導入された冷却媒体によって冷却されるタービン部品として、例えば、静翼５０、外側シュラウド３０などが挙げられる。

【0066】

まず、軸流タービン１に形成される冷却媒体導入流路１５０について説明する。

【0067】

ここで、冷却媒体導入流路１５０として、静翼５０を冷却する流路を例示する。図３に示すように、静翼５０を冷却するための冷却媒体導入流路１５０は、内部ケーシング１１ｂに形成された軸方向通路１５１および半径方向通路１５２と、外側シュラウド３０の空間３１と、静翼５０内の冷却通路５１とを備える。

【0068】

軸方向通路１５１は、軸方向に沿った孔で構成される。半径方向通路１５２は、軸方向通路１５１から半径方向内側に向かって形成された孔で構成される。半径方向通路１５２は、外側シュラウド３０の空間３１に連通している。

【0069】

この場合、冷却媒体導入流路１５０に導入された冷却媒体は、軸方向通路１５１、半径方向通路１５２、外側シュラウド３０の空間３１を通り、静翼５０内の冷却通路５１に流れる。なお、冷却媒体は、例えば、内側シュラウド４０の貫通孔４１を通り静翼５０内から排出される。静翼５０は、冷却通路５１を流れる冷却媒体によって冷却される。

【0070】

また、外側シュラウド３０を冷却するための冷却媒体導入流路１５０は、上記した静翼５０を冷却するための冷却媒体導入流路１５０の一部で構成される。具体的には、外側シュラウド３０を冷却するための冷却媒体導入流路１５０は、軸方向通路１５１と、半径方向通路１５２と、外側シュラウド３０の空間３１とを備える。なお、冷却媒体導入流路１５０に導入された冷却媒体の作用は、上記したとおりである。外側シュラウド３０は、空間３１に導入される冷却媒体によって冷却される。

【0071】

なお、静翼５０内を通過した冷却媒体は、内側シュラウド４０の貫通孔４１、遮熱板４６の貫通孔４８を通り、空間４９に導入される。空間４９に導かれた冷却媒体は、連通孔２２を通り、ホイールスペース８０に流れる。

【0072】

次に、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂの構成について説明する。

【0073】

第２の冷却媒体導入機構１００Ｂは、冷却媒体温度調整機構２００を備える。

【0074】

図１に示すように、冷却媒体温度調整機構２００は、低温側配管２１０と、低温側流量調整弁２１１と、高温側配管２２０と、高温側流量調節弁２２１と、調整配管２３０と、低温部温度検知部２４０と、高温部温度検知部２５０と、冷却媒体圧力検知部２４１と、タービン内部圧力検知部２５１と、制御装置２６０とを備える。

【0075】

低温側配管２１０は、高温側配管２２０が循環配管３６０に接続される位置よりも上流側（圧縮機３５０側）で循環配管３６０に接続される。さらに、低温側配管２１０に導入されるＣＯ_２ガスの温度は、高温側配管２２０に導入されるＣＯ_２ガスの温度よりも低い。ここで、低温側配管２１０に導入されるＣＯ_２ガスは、第１の冷却媒体として機能し、高温側配管２２０に導入されるＣＯ_２ガスは、第２の冷却媒体として機能する。

【0076】

具体的には、図１に示すように、低温側配管２１０の一端は、例えば、圧縮機３５０と再生熱交換器３３０との間の循環配管３６０に接続されている。高温側配管２２０の一端は、例えば、再生熱交換器３３０と燃焼器３１０との間の循環配管３６０に接続されている。この場合、高温側配管２２０の一端は、再生熱交換器３３０内で循環配管３６０に接続されてもよい。

【0077】

また、例えば、低温側配管２１０の一端が再生熱交換器３３０内で循環配管３６０に接続されている場合には、高温側配管２２０の一端は、低温側配管２１０の一端が循環配管３６０に接続される位置よりも下流側（燃焼器３１０側）で循環配管３６０に接続される。

【0078】

すなわち、高温側配管２２０は、低温側配管２１０に導入されるＣＯ_２ガスの温度よりも高い温度のＣＯ_２ガスを導入できるように循環配管３６０に接続されていればよい。

【0079】

低温側配管２１０および高温側配管２２０の他端は、連結部２３０ａにおいて調整配管２３０の一端に接続されている。すなわち、連結部２３０ａよりも軸流タービン１側では、ＣＯ_２ガスが流れる流路が調整配管２３０に一本化されている。

【0080】

調整配管２３０の他端は、軸流タービン１に接続されている。具体的には、図２および図３に示すように、調整配管２３０の他端は、冷却媒体導入流路１５０の入口（軸方向通路１５１の入口）に連結されている。

【0081】

ＣＯ_２ガスの流量を調整するため、低温側配管２１０には低温側流量調整弁２１１が備えられ、高温側配管２２０には高温側流量調節弁２２１が備えられている。

【0082】

ここで、調整配管２３０から軸流タービン１に導入されるＣＯ_２ガスは、静翼５０、外側シュラウド３０などのタービン部品を冷却するための冷却媒体として機能する。以下において、調整配管２３０から軸流タービン１に導入されるＣＯ_２ガスを冷却媒体と称する。この冷却媒体は、第３の冷却媒体として機能する。

【0083】

なお、調整配管２３０から軸流タービン１に導入される冷却媒体の温度は、冷却媒体が導入されるタービン段落を流れる作動流体の温度よりも低い。さらに、この冷却媒体の圧力は、冷却媒体が導入されるタービン段落を流れる作動流体の圧力よりも高い。

【0084】

低温部温度検知部２４０は、タービン部品における、冷却媒体によって冷却される低温部に係る温度を検知する。低温部温度検知部２４０は、例えば、図２および図３に示すように、調整配管２３０に備えられる。具体的には、図３に示すように、低温部温度検知部２４０は、調整配管２３０における冷却媒体導入流路１５０側の端部に備えられる。この場合、低温部温度検知部２４０は、調整配管２３０から軸流タービン１（冷却媒体導入流路１５０）に導入される冷却媒体の温度を検知する。

【0085】

ここで、タービン部品が静翼５０の場合、低温部温度検知部２４０は静翼５０と近い位置に備えられるため、低温部温度検知部２４０によって検知された冷却媒体導入流路１５０に導入される冷却媒体の温度は、冷却媒体が導入される静翼５０の冷却通路５１における内部表面の温度とほぼ等しいと想定することができる。なお、低温部温度検知部２４０は、冷却通路５１の内部表面に備えられてもよい。

【0086】

また、タービン部品が外側シュラウド３０の場合、低温部温度検知部２４０は外側シュラウド３０と近い位置に備えられるため、低温部温度検知部２４０によって検知された冷却媒体導入流路１５０に導入される冷却媒体の温度は、冷却媒体が導入される外側シュラウド３０の空間３１における内部表面の温度とほぼ等しいと想定することができる。なお、低温部温度検知部２４０は、空間３１の内部表面に備えられてもよい。

【0087】

ここで、低温部温度検知部２４０によって検知された温度は、熱応力を考慮する際に、静翼５０や外側シュラウド３０における低温部の温度として使用される。なお、熱応力は、高温部と低温部の温度差に基づいて考慮される。また、低温部温度検知部２４０は、第１の温度検知部として機能する。

【0088】

冷却媒体圧力検知部２４１は、調整配管２３０から軸流タービン１（冷却媒体導入流路１５０）に導入されるＣＯ_２ガスの圧力を検知する。冷却媒体圧力検知部２４１は、例えば、調整配管２３０に備えられる。具体的に、図３に示すように、例えば、冷却媒体圧力検知部２４１は、調整配管２３０における冷却媒体導入流路１５０側の端部に備えられる。

【0089】

なお、冷却媒体圧力検知部２４１の配置位置はこれに限られない。冷却媒体圧力検知部２４１は、冷却媒体として冷却媒体導入流路１５０に導入される冷却媒体の圧力を検知できる箇所に配置されればよい。

【0090】

高温部温度検知部２５０は、冷却媒体によって冷却されるタービン部品において、タービン部品の高温部に係る温度を検知する。

【0091】

タービン部品が静翼５０の場合、図２および図３に示すように、高温部温度検知部２５０は、例えば、静翼５０の半径方向外側の端部における後縁部の外部表面に設置される。なお、高温部温度検知部２５０は、静翼５０の半径方向外側の端部における前縁部の外部表面に設置されてもよい。また、高温部温度検知部２５０は、上記した後縁部の外部表面または前縁部の外部表面の近傍に設置されてもよい。この場合、外部表面の温度は、外部表面の近傍を流れる作動流体の温度とほぼ等しいと想定できる。

【0092】

また、図示していないが、タービン部品が外側シュラウド３０の場合、高温部温度検知部２５０は、例えば、外側シュラウド３０の外部表面に設置される。なお、高温部温度検知部２５０は、外側シュラウド３０の外部表面の近傍に設置されてもよい。この場合、外部表面の温度は、外部表面の近傍を流れる作動流体の温度とほぼ等しいと想定できる。

【0093】

ここで、高温部温度検知部２５０によって検知された温度は、熱応力を考慮する際に、静翼５０や外側シュラウド３０における高温部の温度として使用される。なお、高温部温度検知部２５０は、第２の温度検知部として機能する。

【0094】

タービン内部圧力検知部２５１は、タービン部品を冷却するために冷却媒体が導入される所定箇所の空間の圧力を検知する。

【0095】

タービン部品が静翼５０の場合、タービン内部圧力検知部２５１は、静翼５０内の冷却通路５１に配置される。また、熱応力の監視対象のタービン部品が外側シュラウド３０の場合、タービン内部圧力検知部２５１は、外側シュラウド３０内の空間３１に配置される。

【0096】

なお、上記したように、高温部温度検知部２５０およびタービン内部圧力検知部２５１は、それぞれ対応する位置に一対で設置される。

【0097】

一対の高温部温度検知部２５０およびタービン内部圧力検知部２５１は、上記したタービン部品に係る設置個所のいずれか１箇所に設置される。すなわち、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂ（冷却媒体温度調整機構２００）では、静翼５０や外側シュラウド３０などのタービン部品のうちのいずれか一つのタービン部品における熱応力を考慮して、冷却媒体の温度を調整する。

【0098】

制御装置２６０は、タービン部品における高温部と低温部との温度差が熱応力許容温度Ｔｐを満たすように、低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１を制御して軸流タービン１に導入される冷却媒体の温度を調整する。具体的には、制御装置２６０は、低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１を制御して冷却媒体の温度を調整することでタービン部品における低温部の温度を調整して、上記した温度差を熱応力許容温度Ｔｐとする。

【0099】

図４は、実施の形態の軸流タービン１における冷却媒体温度調整機構２００の制御装置２６０の構成を示すブロック図である。

【0100】

図４に示すように、制御装置２６０は、入力部２６１、記憶部２６２、演算部２６３、出力部２６４を備える。

【0101】

入力部２６１は、各種検知部から検知信号やその他の入力信号を入力する。具体的には、入力部２６１は、低温部温度検知部２４０、冷却媒体圧力検知部２４１、高温部温度検知部２５０、タービン内部圧力検知部２５１などからの検知信号を入力する。

【0102】

また、その他の入力信号として、例えば、熱応力の監視対象のタービン部品に係る入力信号、作用終了に係る入力信号などが挙げられる。なお、その他の入力信号は、これらに限られず、冷却媒体温度調整機構２００を作用させるために必要なすべての信号を含む。

【0103】

記憶部２６２は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの記憶媒体で構成される。記憶部２６２は、熱応力許容温度記憶部２６２ａと、弁開度記憶部２６２ｂとを備える。

【0104】

熱応力許容温度記憶部２６２ａは、タービン部品に応じた熱応力許容温度テーブルを備える。熱応力許容温度記憶部２６２ａは、例えば、静翼５０、外側シュラウド３０のそれぞれに応じた熱応力許容温度テーブルを備える。熱応力許容温度テーブルには、例えば、下限熱応力許容温度Ｔｐｌ、上限熱応力許容温度Ｔｐｕなどが記憶されている。

【0105】

熱応力許容温度テーブルは、タービン部品が曝される温度条件において、タービン部品の高温部の温度Ｔａ２と、そのタービン部品の低温部の温度Ｔａ１との差（Ｔａ２－Ｔａ１）の許容範囲を記憶する。すなわち、この温度差の許容範囲は、熱応力許容温度Ｔｐである。そして、温度差の許容範囲において、下限値が下限熱応力許容温度Ｔｐｌであり、上限値が上限熱応力許容温度Ｔｐｕである。

【0106】

例えば、高温部は、作動流体に曝されるタービン部品の外部表面に位置し、低温部は、タービン部品の肉厚を介してその高温部に対向する位置の冷却媒体に曝される内部表面に位置する。

【0107】

この温度差の許容範囲は、例えば、熱応力解析結果に基づいて、熱応力が抑制され強度を維持できる範囲に設定される。熱応力解析において、タービン部品の構成材料、厚さなどが考慮される。なお、温度Ｔａ１、Ｔａ２は、実測値ではなく、熱応力解析上の温度を意味する。

【0108】

また、軸流タービン１の運転条件によって、タービン部品を冷却する冷却媒体の流量は変化する。この冷却媒体の流量は、調整配管２３０から軸流タービン１に導入される冷却媒体の圧力Ｐｔ１と、タービン部品を冷却するために冷却媒体が導入される所定箇所の空間の圧力Ｐｔ２との差（Ｐｔ１－Ｐｔ２）に基づいて概算できる。

【0109】

例えば、静翼５０の場合、圧力Ｐｔ２は、冷却通路５１内の想定圧力である。外側シュラウド３０の場合、圧力Ｐｔ２は、空間３１内の想定圧力である。なお、圧力Ｐｔ１、Ｐｔ２は、実測値ではなく、流体解析上の圧力を意味する。

【0110】

また、軸流タービン１の運転条件によって変化する圧力差（Ｐｔ１－Ｐｔ２）の範囲は、所定の圧力範囲で区分することができる。そのため、熱応力許容温度記憶部２６２ａには、その区分された各圧力範囲に応じて熱応力許容温度Ｔｐが設定された熱応力許容温度テーブルが備えられている。これによって、軸流タービン１の運転条件によって冷却媒体の流量が変化した場合でも、高温部と低温部の温度差を冷却媒体の流量に応じた最適な熱応力許容温度Ｔｐに調整することができる。

【0111】

なお、冷却媒体温度調整機構２００において、冷却媒体の流量は、次に流量が変化するまでは一定であるとして冷却媒体の温度制御を実行している。

【0112】

弁開度記憶部２６２ｂは、高温部温度検知部２５０で検知された温度Ｔｍ２と低温部温度検知部２４０で検知された温度Ｔｍ１との差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）を熱応力許容温度Ｔｐ内に調整するための弁開度調整テーブルを備える。具体的には、弁開度記憶部２６２ｂは、温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が熱応力許容温度Ｔｐとなるように温度Ｔｍ１を調整するための低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１の弁開度調整テーブルを備える。

【0113】

演算部２６３は、例えば、記憶部２６２に格納されたプログラムやデータ（テーブル）などを用いて各種の演算処理を実行する。演算部２６３は、差圧算出部２６３ａと、温度判定部２６３ｂと、弁開度設定部２６３ｃとを備える。

【0114】

差圧算出部２６３ａは、冷却媒体圧力検知部２４１、タービン内部圧力検知部２５１からの検知信号に基づいて、冷却媒体圧力検知部２４１で検知された圧力Ｐｍ１とタービン内部圧力検知部２５１で検知された圧力Ｐｍ２との差（Ｐｍ１－Ｐｍ２）を算出する。

【0115】

温度判定部２６３ｂは、低温部温度検知部２４０、高温部温度検知部２５０からの検知信号、差圧算出部２６３ａで算出された差圧および熱応力許容温度記憶部２６２ａのデータに基づいて、高温部温度検知部２５０で検知された温度Ｔｍ２と低温部温度検知部２４０で検知された温度Ｔｍ１との差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えているか、または下限熱応力許容温度Ｔｐｌを下回っているかを判定する。

【0116】

ここで、温度判定部２６３ｂは、差圧算出部２６３ａで算出された差圧に基づいて、圧力差の大きさごとに区分された熱応力許容温度テーブルを選択して上記判定を実行する。

【0117】

なお、温度判定部２６３ｂは、熱応力許容温度テーブルを選択する際、例えば、熱応力の監視対象のタービン部品に係る入力信号などに基づいて、そのタービン部品に係る熱応力許容温度テーブルを選択する。

【0118】

弁開度設定部２６３ｃは、温度判定部２６３ｂの判定および弁開度記憶部２６２ｂのデータに基づいて、低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１の弁開度を制御するための制御信号を出力部２６４に出力する。具体的には、弁開度設定部２６３ｃは、温度Ｔｍ２と温度Ｔｍ１との温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が熱応力許容温度Ｔｐとなるように温度Ｔｍ１を調整するための弁開度制御信号を出力部２６４に出力する。

【0119】

出力部２６４は、弁開度設定部２６３ｃから出力された制御信号を低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１に出力する。

【0120】

ここで、上記した制御装置２６０が実行する処理は、例えば、コンピュータ装置などで実現される。

【0121】

次に、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂによって導入される冷却媒体の作用について説明する。

【0122】

図１に示すように、圧縮機３５０で昇圧されたＣＯ_２ガスは、第１の冷却媒体（低温冷却媒体）として循環配管３６０から低温側配管２１０に導入される。また、圧縮機３５０で昇圧された後に再生熱交換器３３０で加熱されたＣＯ_２ガスは、第１の冷却媒体よりも温度が高い第２の冷却媒体（高温冷却媒体）として循環配管３６０から高温側配管２２０に導入される。

【0123】

調整配管２３０に流れ込んだ低温冷却媒体および高温冷却媒体は、混合してタービン部品を冷却する冷却媒体（第３の冷却媒体）となる。そして、混合後の冷却用の冷却媒体は、調整配管２３０から冷却媒体導入流路１５０に導入される。なお、冷却媒体導入流路１５０に導入された冷却媒体の作用は、前述したとおりである。

【0124】

次に、冷却媒体温度調整機構２００の作用につて説明する。

【0125】

図５は、実施の形態の軸流タービン１における冷却媒体温度調整機構２００の作用を説明するフローチャートである。

【0126】

ここでは、熱応力の監視対象のタービン部品に係る入力信号として、静翼５０、外側シュラウド３０のいずれかに係る入力信号が入力部２６１に入力されたものとする。また、冷却媒体温度調整機構２００は、入力されたタービン部品に対応する高温部温度検知部２５０およびタービン内部圧力検知部２５１からの入力信号に基づいて作用する。

【0127】

ここで、冷却媒体温度調整機構２００が作用している際には、入力部２６１には、常時、低温部温度検知部２４０、冷却媒体圧力検知部２４１、高温部温度検知部２５０、タービン内部圧力検知部２５１から検知信号が入力される。

【0128】

図５に示すように、差圧算出部２６３ａは、冷却媒体圧力検知部２４１、タービン内部圧力検知部２５１からの検知信号に基づいて、冷却媒体圧力検知部２４１で検知された圧力Ｐｍ１とタービン内部圧力検知部２５１で検知された圧力Ｐｍ２との圧力差（Ｐｍ１－Ｐｍ２）を算出する（ステップＳ１０）。

【0129】

そして、差圧算出部２６３ａは、算出した差圧に係る情報を温度判定部２６３ｂに出力する。

【0130】

温度判定部２６３ｂは、差圧算出部２６３ａで算出された差圧および熱応力許容温度記憶部２６２ａのデータに基づいて、参照すべき熱応力許容温度テーブルを選択する。さらに、温度判定部２６３ｂは、低温部温度検知部２４０、高温部温度検知部２５０からの検知信号および選択した熱応力許容温度テーブルに基づいて、高温部温度検知部２５０で検知された温度Ｔｍ２と低温部温度検知部２４０で検知された温度Ｔｍ１との温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えているか否かを判定する（ステップＳ１１）。

【0131】

ステップＳ１１の判定において温度差が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えていると判定した場合（ステップＳ１１のＹｅｓ）、温度判定部２６３ｂは、弁開度設定部２６３ｃに判定結果に係る情報を出力する。

【0132】

弁開度設定部２６３ｃは、温度判定部２６３ｂの判定結果および弁開度記憶部２６２ｂの弁開度調整テーブルに基づいて、低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１のそれぞれを調整するための制御信号を出力部２６４に出力する（ステップＳ１２）。そして、出力部２６４は、弁開度設定部２６３ｃからの制御信号を低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１に出力して弁開度を調整する（ステップＳ１２）。

【0133】

なお、ステップＳ１２において、弁開度設定部２６３ｃは、温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が熱応力許容温度Ｔｐとなるように、低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１を制御して温度Ｔｍ１を上げるための制御信号を出力部２６４に出力する。

【0134】

ここで、ステップＳ１０の処理を再度実行するまでは、冷却媒体の流量を一定として、ステップＳ１１において選択された熱応力許容温度テーブルに基づいて判定が実行される。そのため、具体的には、ステップＳ１２では、冷却媒体の流量を一定に維持しつつ、冷却媒体の温度を上げるための制御を実行する。すなわち、ステップＳ１２では、低温側流量調整弁２１１の開度を小さくし、高温側流量調節弁２２１の開度を大きくする。

【0135】

ステップＳ１２で弁開度の調整後、温度判定部２６３ｂは、低温部温度検知部２４０、高温部温度検知部２５０からの検知信号および選択した熱応力許容温度テーブルに基づいて、温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えているか否かを判定する（ステップＳ１３）。

【0136】

ステップＳ１３の判定において温度差が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えていると判定した場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、温度判定部２６３ｂは、弁開度設定部２６３ｃに判定結果に係る情報を出力して、ステップＳ１２の処理を繰り返す。

【0137】

ステップＳ１３の判定において温度差が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えていないと判定した場合（ステップＳ１３のＮｏ）、ステップＳ１４の処理を実行する。

【0138】

ステップＳ１１またはステップＳ１３の判定において温度差が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えていないと判定した場合（ステップＳ１１のＮｏまたはステップＳ１３のＮｏ）、温度判定部２６３ｂは、温度差が下限熱応力許容温度Ｔｐｌを下回っているか否かを判定する（ステップＳ１４）。

【0139】

ステップＳ１４の判定において温度差が下限熱応力許容温度Ｔｐｌを下回っていないと判定した場合（ステップＳ１４のＮｏ）、例えば、温度判定部２６３ｂは、入力部２６１から作用の終了に係る情報が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１５）。

【0140】

ステップＳ１５の判定において終了に係る情報が入力されていないと判定した場合（ステップＳ１５のＮｏ）、ステップＳ１０の処理を実行する。

【0141】

ステップＳ１５の判定において終了に係る情報が入力されたと判定した場合（ステップＳ１５のＹｅｓ）、温度判定部２６３ｂは、冷却媒体温度調整機構２００の作用を終了する。

【0142】

ステップＳ１４の判定において温度差が下限熱応力許容温度Ｔｐｌを下回っていると判定した場合（ステップＳ１４のＹｅｓ）、温度判定部２６３ｂは、弁開度設定部２６３ｃに判定結果に係る情報を出力する。

【0143】

弁開度設定部２６３ｃは、温度判定部２６３ｂの判定結果および弁開度記憶部２６２ｂの弁開度調整テーブルに基づいて、低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１のそれぞれを調整するための制御信号を出力部２６４に出力する（ステップＳ１６）。そして、出力部２６４は、弁開度設定部２６３ｃからの制御信号を低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１に出力して弁開度を調整する（ステップＳ１６）。

【0144】

なお、ステップＳ１６において、弁開度設定部２６３ｃは、温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が熱応力許容温度Ｔｐとなるように、低温側流量調整弁２１１および高温側流量調節弁２２１を制御して温度Ｔｍ１を下げるための制御信号を出力部２６４に出力する。

【0145】

具体的には、ステップＳ１６では、冷却媒体の流量を一定に維持しつつ、冷却媒体の温度を下げるための制御を実行する。すなわち、ステップＳ１６では、低温側流量調整弁２１１の開度を大きくし、高温側流量調節弁２２１の開度を小さくする。

【0146】

ステップＳ１６で弁開度の調整後、温度判定部２６３ｂは、低温部温度検知部２４０、高温部温度検知部２５０からの検知信号および選択した熱応力許容温度テーブルに基づいて、温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が下限熱応力許容温度Ｔｐｌを下回っているか否かを判定する（ステップＳ１７）。

【0147】

ステップＳ１７の判定において温度差が下限熱応力許容温度Ｔｐｌを下回っていると判定した場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）、温度判定部２６３ｂは、弁開度設定部２６３ｃに判定結果に係る情報を出力して、ステップＳ１６の処理を繰り返す。

【0148】

ステップＳ１７の判定において温度差が下限熱応力許容温度Ｔｐｌを下回っていないと判定した場合（ステップＳ１７のＮｏ）、温度判定部２６３ｂは、温度差が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えているか否かを判定する（ステップＳ１８）。

【0149】

ステップＳ１８の判定において温度差が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えていないと判定した場合（ステップＳ１８のＮｏ）、例えば、温度判定部２６３ｂは、ステップＳ１５の処理を実行する。

【0150】

ステップＳ１８の判定において温度差が上限熱応力許容温度Ｔｐｕを超えていると判定した場合（ステップＳ１８のＹｅｓ）、ステップＳ１２の処理を実行する。

【0151】

なお、上記した冷却媒体温度調整機構２００の作用において、ステップＳ１５の判定に関わらず、入力部２６１に停止に係る信号が入力された場合には、例えば、温度判定部２６３ｂは、冷却媒体温度調整機構２００の作用を終了する。

【0152】

ここで、上記した冷却媒体温度調整機構２００の作用によって、例えば、タービン部品における高温部と低温部の温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）が熱応力許容温度Ｔｐとなる。これによって、このタービン部品に発生する熱応力は、許容熱応力の範囲となる。そのため、タービン部品の損傷は、防止される。

【0153】

上記したように、実施の形態の軸流タービン１によれば、第２の冷却媒体導入機構１００Ｂ（冷却媒体温度調整機構２００）を備えることで、タービン部品を冷却する冷却媒体の温度を調整することができる。

【0154】

これによって、タービン部品における低温部の温度が調整され、高温部と低温部の温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）を熱応力許容温度Ｔｐとすることができる。そのため、タービン部品に生じる熱応力は、許容熱応力の範囲内に抑制される。

【0155】

すなわち、実施の形態の軸流タービン１によれば、冷却媒体温度調整機構２００を備えることで、タービン部品の熱応力を考慮して冷却媒体の温度を調整することで、タービン部品における低温部の温度を調整することができる。これによって、温度差（Ｔｍ２－Ｔｍ１）を熱応力許容温度Ｔｐとすることができ、タービン部品が熱応力によって損傷することを防止できる。

【0156】

上記した実施の形態では、ガスタービン設備３００として、超臨界ＣＯ_２タービン設備を例示して説明したが、これに限られない。本実施の形態における第２の冷却媒体導入機構１００Ｂ（冷却媒体温度調整機構２００）の構成は、例えば、ガスタービン発電設備、蒸気タービン発電設備などに適用することができる。

【0157】

ここで、ガスタービン発電設備や蒸気タービン発電設備において、超臨界ＣＯ_２タービン設備における循環配管３６０に相当する配管を備えない場合においても、次の構成を採用することができる。

【0158】

低温側配管２１０に導入される第１の冷却媒体（低温冷却媒体）、高温側配管２２０に導入される第２の冷却媒体（高温冷却媒体）として、例えば、タービンからの作動流体の抽気や配管系統からの抽気を利用することができる。この場合においても、高温側配管２２０に導入される第２の冷却媒体の温度は、低温側配管２１０に導入される第１の冷却媒体の温度よりも高い。

【0159】

以上説明した実施形態によれば、熱応力を考慮して、タービン部品を冷却する冷却媒体の温度を調整することが可能となる。

【0160】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0161】

１…軸流タービン、１０…外部ケーシング、１１、１１ａ、１１ｂ…内部ケーシング、１２…パッキンヘッド、１２ａ…上流側端面、１３…パッキンヘッド、１４、３１、４９…空間、１５、４２、６３…シールフィン、２０…タービンロータ、２１…ロータホイール、２２…連通孔、２５、２６、２７、２８…グランドシール部、２９…シール部、３０…外側シュラウド、４０…内側シュラウド、４１、４８…貫通孔、４５…遮熱ピース、４６…遮熱板、４７…支持部、５０…静翼、５１…冷却通路、６０…動翼、６１…シュラウドセグメント、６２…植込部、６２ａ…下流側端面、６５…作動流体流路、７０…排気室、７１…排気管、８０…ホイールスペース、１００…冷却媒体導入機構、１００Ａ…第１の冷却媒体導入機構、１００Ｂ…第２の冷却媒体導入機構、１１０…冷却媒体導入管、１１１、３１４、３６３…流量調整弁、１５０…冷却媒体導入流路、１５１…軸方向通路、１５２…半径方向通路、２００…冷却媒体温度調整機構、２１０…低温側配管、２１１…低温側流量調整弁、２２０…高温側配管、２２１…高温側流量調節弁、２３０…調整配管、２３０ａ…連結部、２４０…低温部温度検知部、２４１…冷却媒体圧力検知部、２５０…高温部温度検知部、２５１…タービン内部圧力検知部、２６０…制御装置、２６１…入力部、２６２…記憶部、２６２ａ…熱応力許容温度記憶部、２６２ｂ…弁開度記憶部、２６３…演算部、２６３ａ…差圧算出部、２６３ｂ…温度判定部、２６３ｃ…弁開度設定部、２６４…出力部、３００…ガスタービン設備、３１０…燃焼器、３１１…燃料配管、３１２…流量調整弁、３１３…酸化剤配管、３１５…トランジションピース、３２０…発電機、３３０…再生熱交換器、３４０…冷却器、３５０…圧縮機、３６０…循環配管、３６１…排水管、３６２…排出管。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】