(57)【要約】【課題】複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬に起因した燃焼振動を低減可能なガスタービンの１段静翼を提供する。【解決手段】圧力面及び負圧面を含む翼部と、翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、圧力面とシュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、負圧面とシュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、を備え、圧力面側フィレット部と負圧面側フィレット部とは、互いに接続しないように翼部の前縁側で途切れている、ガスタービンの１段静翼。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力面及び負圧面を含む翼部と、
前記翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、
前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、
前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、
を備え、
前記圧力面側フィレット部と前記負圧面側フィレット部とは、互いに接続しないように前記翼部の前縁側で途切れている、ガスタービンの１段静翼。
【請求項２】
前記翼部の上流側端部は、前記圧力面と前記負圧面とを接続する上流側端面を含み、
前記上流側端面は、前記シュラウド壁部と接続する平坦面を含む、請求項１に記載のガスタービンの１段静翼。
【請求項３】
前記圧力面側フィレット部の上流側端面及び前記負圧面側フィレット部の上流側端面は、前記平坦面に対して上流側に突出しないように形成される、請求項２に記載のガスタービンの１段静翼。
【請求項４】
前記圧力面側フィレット部の上流側端面は、前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とを滑らかに繋ぐ曲線と、前記曲線の一端から翼高さ方向に沿って前記シュラウド壁部の前記壁面まで延在する線分と、前記線分と前記シュラウド壁部の前記壁面との接続部から前記曲線の他端まで延在する線分と、によって画定される、請求項１乃至３の何れか１項に記載のガスタービンの１段静翼。
【請求項５】
前記負圧面側フィレット部の上流側端面は、前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とを滑らかに繋ぐ曲線と、該曲線の一端から翼高さ方向に沿って前記シュラウド壁部の前記壁面まで延在する線分と、該線分と前記シュラウド壁部の前記壁面との接続部から前記曲線の他端まで延在する線分と、によって画定される、請求項１乃至４の何れか１項に記載のガスタービンの１段静翼。
【請求項６】
前記圧力面側フィレット部又は前記負圧面側フィレット部の少なくとも一方は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含む、請求項１乃至５の何れか１項に記載のガスタービンの１段静翼。
【請求項７】
ロータの径方向に沿った径方向壁部を含む出口部を有するとともに、前記ロータの周方向に配置される複数の燃焼器と、
前記周方向に隣り合う前記燃焼器の前記出口部のうち互いに対向する一対の前記径方向壁部の下流側に位置する、請求項１乃至６の何れか１項に記載の１段静翼と、
を備えるガスタービン。
【請求項８】
圧力面及び負圧面を含む翼部と、
前記翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、
前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、
前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、
を備え、
前記圧力面側フィレット部は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含み、前記シュラウド壁部及び前記翼部の少なくとも一方は、該フィレット半径拡大部の裏側から前記フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含む、ガスタービンの１段静翼。
【請求項９】
圧力面及び負圧面を含む翼部と、
前記翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、
前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、
前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、
を備え、
前記負圧面側フィレット部は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含み、前記シュラウド壁部及び前記翼部の少なくとも一方は、該フィレット半径拡大部の裏側から前記フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含む、ガスタービンの１段静翼。
【請求項１０】
軸方向において、前記肉抜き部の下流端は前記フィレット半径拡大部の下流端よりも上流側に位置する、請求項８又は９に記載のガスタービンの１段静翼。
【請求項１１】
前記肉抜き部における深さ方向に直交する断面積は、前記深さ方向において前記肉抜き部の底部に近づくほど小さくなる、請求項８乃至１０の何れか１項に記載のガスタービンの１段静翼。
【請求項１２】
ロータの径方向に沿った径方向壁部を含む出口部を有するとともに、前記ロータの周方向に配置される複数の燃焼器と、
前記周方向に隣り合う前記燃焼器の前記出口部のうち互いに対向する一対の前記径方向壁部の下流側に位置する、請求項８乃至１１の何れか１項に記載の１段静翼と、
を備えるガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービンの１段静翼及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なガスタービンの静翼は、圧力面及び負圧面を含む翼部と、翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、圧力面とシュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、負圧面とシュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、を含む（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０１７７７５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数の燃焼器を備えるガスタービンでは、燃焼器の出口部近傍において、燃焼器間での音響的な伝搬により燃焼振動が発生することがある。このような燃焼振動は、ガスタービンの安定運転を阻害する要因となり得る。
【０００５】
このような燃焼振動を抑制するために、ガスタービンの１段静翼を燃焼器の出口部に近接して配置する場合がある。しかしながら、このような場合において、特許文献１に記載のようにシュラウド壁部との境界に翼部の全周に亘ってフィレット部を設けると、翼部の前縁側のフィレット部が燃焼器の出口部と翼部との距離を小さくする妨げとなり、燃焼振動を低減する効果が限定的となりやすい。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬に起因した燃焼振動を低減可能なガスタービンの１段静翼及びガスタービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの１段静翼は、
圧力面及び負圧面を含む翼部と、
前記翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、
前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、
前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、
を備え、
前記圧力面側フィレット部と前記負圧面側フィレット部とは、互いに接続しないように前記翼部の前縁側で途切れている。
【０００８】
上記（１）に記載のガスタービンの１段静翼によれば、圧力面側フィレット部と負圧面側フィレット部とが互いに接続しないように翼部の前縁側で途切れているため、特許文献１に記載のようにシュラウド壁部との境界に翼部の全周に亘ってフィレットを設ける場合と比較して、翼部の前縁側で圧力面側フィレット部と負圧面側フィレット部とが燃焼器の出口部と翼部との距離を小さくする妨げとなりにくい。このため、燃焼器の出口部と翼部との距離を小さく設定して複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬を阻害し、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【０００９】
なお、上記（１）及び以下の（２）乃至（１２）において、「シュラウド壁部」は、翼部の径方向外側端部に接続される外側シュラウド壁部であってもよいし、翼部の径方向内側端部に接続される内側シュラウド壁部であってもよい。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のガスタービンの１段静翼において、
前記翼部の上流側端部は、前記圧力面と前記負圧面とを接続する上流側端面を含み、
前記上流側端面は、前記シュラウド壁部と接続する平坦面を含む。
【００１１】
上記（２）に記載のガスタービンの１段静翼によれば、平坦面を燃焼器の出口部の径方向壁部に対向及び近接させて配置することで、周方向における広い範囲に亘って平坦面と径方向壁部との間隔を小さくすることができる。これにより、複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬を阻害して、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のガスタービンの１段静翼において、
前記圧力面側フィレット部の上流側端面及び前記負圧面側フィレット部の上流側端面は、前記平坦面に対して上流側に突出しないように形成される。
【００１３】
上記（３）に記載のガスタービンの１段静翼によれば、圧力面側フィレット部の上流側端面及び負圧面側フィレット部の上流側端面が平坦面よりも上流側に突出している場合と比較して、翼部の前縁側で圧力面側フィレット部及び負圧面側フィレット部が燃焼器の出口部と翼部との距離を小さくする妨げとなりにくい。このため、燃焼器の出口部と翼部との距離を小さく設定して複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬を阻害し、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【００１４】
（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の１段静翼において、
前記圧力面側フィレット部の上流側端面は、前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とを滑らかに繋ぐ曲線と、前記曲線の一端から翼高さ方向に沿って前記シュラウド壁部の前記壁面まで延在する線分と、前記線分と前記シュラウド壁部の前記壁面との接続部から前記曲線の他端まで延在する線分と、によって画定される。
【００１５】
典型的な燃焼器の出口部において、径方向壁部と周方向壁部との各角部は丸みを帯びている。このため、上記（４）に記載のように圧力面側フィレット部の上流側端面を上記曲線及び上記２つの線分によって画定された形状とすることにより、圧力面側フィレット部の上流側端面と燃焼器の出口部の角部の一つとを対向させたときに、圧力面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービンの効率低下を抑制することができる。
【００１６】
（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の１段静翼において、
前記負圧面側フィレット部の上流側端面は、前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とを滑らかに繋ぐ曲線と、該曲線の一端から翼高さ方向に沿って前記シュラウド壁部の前記壁面まで延在する線分と、該線分と前記シュラウド壁部の前記壁面との接続部から前記曲線の他端まで延在する線分と、によって画定される。
【００１７】
典型的な燃焼器の出口部において、径方向壁部と周方向壁部との各角部は丸みを帯びている。このため、上記（５）に記載のように負圧面側フィレット部の上流側端面を上記曲線及び上記２つの線分によって画定された形状とすることにより、負圧面側フィレット部の上流側端面と燃焼器の出口部の角部の一つとを対向させたときに、負圧面側フィレット部と燃焼器４の出口部の角部との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービンの効率低下を抑制することができる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかに記載のガスタービンの１段静翼において、
前記圧力面側フィレット部又は前記負圧面側フィレット部の少なくとも一方は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含む。
【００１９】
典型的なガスタービンにおける燃焼器の出口部では、径方向壁部と周方向壁部との各角部は丸みを帯びている。また、典型的な静翼における圧力面側フィレット部のフィレット半径及び負圧面側フィレット部のフィレット半径の各々は、燃焼器の出口部における角部の曲率半径よりも小さい。
【００２０】
このため、典型的なガスタービンの構成において燃焼器の出口部に１段静翼を近接させると、何も工夫しなければ、圧力面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との間、及び圧力面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との間に段差が生じ、該段差に起因して流れが剥離し、ガスタービンの効率低下を招いてしまう。
【００２１】
これに対し、上記（６）に記載のガスタービンの１段静翼によれば、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を圧力面側フィレット部又は負圧面側フィレット部の少なくとも一方が含むため、上記段差の少なくとも一部を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービンの効率低下を抑制することができる。
【００２２】
また、フィレット半径拡大部を有さずフィレット半径が比較的小さく設定された典型的な静翼では、フィレット部に熱応力が集中しやすかった。これに対し、上記（６）に記載のようにフィレット半径拡大部を有する１段静翼では、前縁側におけるフィレット半径が大きくなるため、フィレットエンドにおける熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。
【００２３】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
ロータの径方向に沿った径方向壁部を含む出口部を有するとともに、前記ロータの周方向に配置される複数の燃焼器と、
前記周方向に隣り合う前記燃焼器の前記出口部のうち互いに対向する一対の前記径方向壁部の下流側に位置する、上記（１）乃至（６）の何れかに記載の１段静翼と、
を備える。
【００２４】
上記（７）に記載のガスタービンによれば、上記（１）乃至（６）の何れかに記載の1段静翼を備えるため、燃焼器の出口部と翼部との距離を小さく設定して複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬を阻害し、燃焼振動を効果的に低減することができる。これにより、ガスタービンの安定運転が可能となる。
【００２５】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの１段静翼は、
圧力面及び負圧面を含む翼部と、
前記翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、
前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、
前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、
を備え、
前記圧力面側フィレット部は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含み、前記シュラウド壁部及び前記翼部の少なくとも一方は、該フィレット半径拡大部の裏側から前記フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含む。
【００２６】
典型的なガスタービンにおける燃焼器の出口部では、径方向壁部と周方向壁部との各角部は丸みを帯びている。また、典型的な静翼における圧力面側フィレット部のフィレット半径は、燃焼器の出口部における角部の曲率半径よりも小さい。
【００２７】
このため、典型的なガスタービンの構成において燃焼器の出口部に１段静翼を近接させると、何も工夫しなければ、圧力面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との間に段差が生じ、該段差に起因して流れが剥離し、ガスタービンの効率低下を招いてしまう。
【００２８】
これに対し、上記（８）に記載のガスタービンの１段静翼によれば、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を圧力面側フィレット部が含むため、上記段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービンの効率低下を抑制することができる。
【００２９】
また、フィレット半径拡大部を有さずフィレット半径が比較的小さく設定された典型的な静翼では、フィレットエンド（フィレットの裾野部）に熱応力が集中しやすかった。これに対し、上記（８）に記載のようにフィレット半径拡大部を有する１段静翼では、前縁側におけるフィレット半径が大きくなるため、フィレットエンドにおける熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。
【００３０】
また、圧力面側フィレット部にフィレット半径拡大部を設けてフィレット半径を上流側で大きくした場合、何も工夫しなければ、フィレット半径拡大部の肉厚部分のメタル温度が高くなり、該肉厚部分に押されてフィレットエンドに大きな応力が発生する。
【００３１】
これに対し、上記（８）に記載のように肉抜き部を設けることにより、フィレット半径拡大部の肉厚部分のメタル温度を低減することができ、フィレットエンドに発生する応力を低減することができる。
【００３２】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの１段静翼は、
圧力面及び負圧面を含む翼部と、
前記翼部の端部に接続し流路壁を形成するシュラウド壁部と、
前記圧力面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた圧力面側フィレット部と、
前記負圧面と前記シュラウド壁部の壁面とによって形成された角部に設けられた負圧面側フィレット部と、
を備え、
前記負圧面側フィレット部は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含み、前記シュラウド壁部及び前記翼部の少なくとも一方は、該フィレット半径拡大部の裏側から前記フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含む。
【００３３】
典型的なガスタービンにおける燃焼器の出口部では、径方向壁部と周方向壁部との各角部は丸みを帯びている。また、典型的な静翼における負圧面側フィレット部のフィレット半径は、燃焼器の出口部における角部の曲率半径よりも小さい。
【００３４】
このため、典型的なガスタービンの構成において燃焼器の出口部に１段静翼を近接させると、何も工夫しなければ、負圧面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との間に段差が生じ、該段差に起因して流れが剥離し、ガスタービンの効率低下を招いてしまう。
【００３５】
これに対し、上記（９）に記載のガスタービンの１段静翼によれば、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を負圧面側フィレット部が含むため、上記段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービンの効率低下を抑制することができる。
【００３６】
また、フィレット半径拡大部を有さずフィレット半径が比較的小さく設定された典型的な静翼では、フィレットエンド（フィレットの裾野部）に熱応力が集中しやすかった。これに対し、上記（９）に記載のようにフィレット半径拡大部を有する１段静翼では、前縁側におけるフィレット半径が大きくなるため、フィレットエンドにおける熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。
【００３７】
また、負圧面側フィレット部にフィレット半径拡大部を設けてフィレット半径を上流側で大きくした場合、何も工夫しなければ、フィレット半径拡大部の肉厚部分のメタル温度が高くなり、該肉厚部分に押されてフィレットエンドに大きな応力が発生する。
【００３８】
これに対し、上記（９）に記載のように肉抜き部を設けることにより、フィレット半径拡大部の肉厚部分のメタル温度を低減することができ、フィレットエンドに発生する応力を低減することができる。
【００３９】
（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の１段静翼において、
軸方向において、前記肉抜き部の下流端は、前記フィレット半径拡大部の下流端よりも上流側に位置する。
【００４０】
上記（８）又は（９）に記載の構成において、仮に肉抜き部がフィレット半径拡大部の下流端よりも下流側まで延在している場合、フィレット半径拡大部の下流端よりも下流側において圧力面側フィレット部又は負圧面側フレット部の肉厚が薄くなり、圧力面側フィレット部又は負圧面側フィレット部の強度の過度な低下を招く恐れがある。
【００４１】
これに対し、上記（１０）に記載のように、肉抜き部の下流端がフィレット半径拡大部の下流端よりも上流側に位置していれば、フィレット半径拡大部の下流側における圧力面側フィレット部又は負圧面側フィレット部の強度低下を抑制しつつ、フィレット半径拡大部の肉厚部分のメタル温度を低減し、フィレットエンドに発生する応力を低減することができる。
【００４２】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１０）の何れかに記載のガスタービンの１段静翼において、
前記肉抜き部における深さ方向に直交する断面積は、前記深さ方向において前記肉抜き部の底部に近づくほど小さくなる。
【００４３】
上記（１１）に記載のガスタービンの１段静翼によれば、肉抜き部を設けたフィレット半径拡大部の肉厚を均一に近づけることができるため、フィレット半径拡大部の肉厚部分のメタル温度を効果的に低減し、フィレットエンドに発生する応力を効果的に低減することができる。
【００４４】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
ロータの径方向に沿った径方向壁部を含む出口部を有するとともに、前記ロータの周方向に配置される複数の燃焼器と、
前記周方向に隣り合う前記燃焼器の前記出口部のうち互いに対向する一対の前記径方向壁部の下流側に位置する、上記（８）乃至（１１）の何れかに記載の１段静翼と、
を備える。
【００４５】
上記（１２）に記載のガスタービンによれば、上記（８）乃至（１１）の何れかに記載の１段静翼を備えるため、圧力面側フィレット部又は負圧面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との間の段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービンの効率低下を抑制することができる。また、前縁側におけるフィレット半径が大きくなるため、フィレットエンドにおける熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。また、肉抜き部を設けたことによりフィレット半径拡大部の肉厚部分のメタル温度を低減することができ、フィレットエンドに発生する応力を低減することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬に起因した燃焼振動を低減可能なガスタービンの１段静翼及びガスタービンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
【図２】一実施形態に係るガスタービン１の燃焼器４及びタービン６の入口部分を示す概略図である。
【図３】一実施形態に係るガスタービン１の燃焼器４の出口部５２及びタービン６の入口部の構成を示す図である。
【図４】一実施形態に係るガスタービン１の燃焼器４の出口部５２及びタービン６の入口部の構成を示す図である。
【図５】一実施形態に係る燃焼器４（燃焼器アセンブリ１００）の出口部５２の構成を示す図である。
【図６】一実施形態に係る１段静翼２３の断面図（図４に示すＶＩ−ＶＩ断面図）である。
【図７】一実施形態に係る複数の１段静翼２３及び複数の燃焼器４を示す斜視図である。
【図８】一実施形態に係る複数の１段静翼２３を示す斜視図である。
【図９】一実施形態に係る１段静翼２３Ａを部分的に示す斜視図である。
【図１０】一実施形態に係る１段静翼２３Ａを部分的に示す斜視図である。
【図１１】図９に示した１段静翼２３Ａの一部を軸方向上流側から視た図である。
【図１２】図１０に示した１段静翼２３Ａの一部を軸方向上流側から視た図である。
【図１３】図９のＸ−Ｘ断面を示す図である。
【図１４】１段静翼２３Ａにおける負圧面７４側に設けた肉抜き部１７０，１７２の構成例を示す断面図である。
【図１５】肉抜き部１５２が設けられる軸方向範囲Ｗ１及び肉抜き部１５４が設けられる軸方向範囲Ｗ２を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付図面を参照して本発明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、本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。
【００４９】
図１は、一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器４と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結される。
【００５０】
圧縮機２は、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。圧縮機２には、空気取入口１２から取り込まれた空気が送られるようになっており、この空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。
【００５１】
燃焼器４には、燃料と、圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給されるようになっており、該燃焼器４において燃料が燃焼され、タービン６の作動流体である燃焼ガスが生成される。図１に示すように、ガスタービン１は、ケーシング２０内にロータ８を中心として周方向に沿って複数配置された燃焼器４を有する。
【００５２】
タービン６は、タービン車室２２によって形成される燃焼ガス流路２８を有し、該燃焼ガス流路２８に設けられる複数の静翼２４及び複数の動翼２６を含む。
【００５３】
静翼２４はタービン車室２２側に固定されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の静翼２４が静翼列を構成している。また、動翼２６はロータ８に植設されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の動翼２６が動翼列を構成している。静翼列と動翼列とは、ロータ８の軸方向において交互に配列されている。なお、複数の静翼２４のうち、最も上流側に設けられる静翼２４（すなわち燃焼器４に最も近い位置に設けられる静翼２４）が１段静翼２３である。
【００５４】
タービン６では、燃焼ガス流路２８に流れ込んだ燃焼器４からの燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動され、これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されて電力が生成される。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気室３０を介して外部へ排出される。
【００５５】
以下では、ガスタービン１の軸方向（ロータ８の軸方向）を単に「軸方向」と記載し、ガスタービン１の径方向（ロータ８の径方向）を単に「径方向」と記載し、ガスタービン１の周方向（ロータ８の周方向）を単に「周方向」と記載することとする。また、燃焼ガス流路２８における燃焼ガスの流れ方向について、軸方向における上流側を単に「上流側」と記載し、軸方向における下流側を単に「下流側」と記載することとする。
【００５６】
図２は、一実施形態に係るガスタービン１の燃焼器４及びタービン６の入口部分を示す概略図である。
図２に示すように、ロータ８を中心として環状に複数配置される燃焼器４（図１参照）の各々は、ケーシング２０により画定される燃焼器車室３２に設けられた燃焼器ライナ３６と、燃焼器ライナ３６内にそれぞれ配置された第１燃焼バーナ３８及び第１燃焼バーナ３８を囲うように配置された複数の第２燃焼バーナ４０と、を含む。なお、燃焼器４は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管（不図示）等の他の構成要素を備えていてもよい。
【００５７】
燃焼器ライナ３６は、第１燃焼バーナ３８及び複数の第２燃焼バーナ４０の周囲に配置される内筒４８と、内筒４８の先端部に連結された尾筒５０と、を有している。なお、内筒４８と尾筒５０とが一体的な燃焼筒を構成していてもよい。
【００５８】
第１燃焼バーナ３８及び第２燃焼バーナ４０は、それぞれ、燃料を噴射するための燃料ノズル（不図示）と、該燃料ノズルを囲むように配置されたバーナ筒（不図示）と、を含む。各々の燃料ノズルには、燃料ポート４２，４４をそれぞれ介して燃料が供給されるようになっている。また、圧縮機２（図１参照）で生成された圧縮空気が、車室入口４１を介して燃焼器車室３２内に供給され、該圧縮空気が燃焼器車室３２から各々のバーナ筒に流入するようになっている。そして、各バーナ筒では、燃料ノズルから噴射される燃料と圧縮空気とが混合され、この混合気が燃焼器ライナ３６に流れ込み、着火されて燃焼することにより、燃焼ガスが発生するようになっている。
【００５９】
なお、第１燃焼バーナ３８は拡散燃焼火炎を発生させるためのバーナであってもよく、第２燃焼バーナ４０は予混合気を燃焼させ予混合燃焼火炎を発生させるためのバーナであってもよい。すなわち、第２燃焼バーナ４０において、燃料ポート４４からの燃料と圧縮空気とが予混合されて、該予混合気がスワラ（不図示）によって主として旋回流を形成し、燃焼器ライナ３６に流れ込む。
【００６０】
また、圧縮空気と、燃料ポート４２を介して第１燃焼バーナ３８から噴射された燃料とが燃焼器ライナ３６内で混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスが発生する。このとき、燃焼ガスの一部が火炎を伴って周囲に拡散することで、各第２燃焼バーナ４０から燃焼器ライナ３６内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。すなわち、第１燃焼バーナ３８から噴射された拡散燃焼用燃料による拡散燃焼火炎によって、第２燃焼バーナ４０からの予混合気（予混合燃料）の安定燃焼を行うための保炎を行うことができる。その際、燃焼領域は例えば内筒４８に形成され、尾筒５０には形成されなくてもよい。
【００６１】
上述のようにして燃焼器４において燃料の燃焼により発生した燃焼ガスは、尾筒５０の下流端部に位置する燃焼器４の出口部５２を介して、タービン６の１段静翼２３に流入する。
【００６２】
図３及び図４は、それぞれ、一実施形態に係るガスタービン１の燃焼器４の出口部５２及びタービン６の入口部の構成を示す図である。このうち図３は周方向に沿った断面図であり、図４は径方向に沿った断面図である。図５は、一実施形態に係る燃焼器４（燃焼器アセンブリ１００）の出口部５２の構成を示す図である。なお、図５には、周方向に配置される複数の燃焼器４のうち、隣り合う２つの燃焼器が示される。図６は、一実施形態に係る１段静翼２３の断面図（図４に示すＶＩ−ＶＩ断面図）である。図７は、一実施形態に係る複数の１段静翼２３及び複数の燃焼器４を示す斜視図である。図８は、一実施形態に係る複数の１段静翼２３を示す斜視図である。
【００６３】
例えば図３、図４及び図７に示すように、ガスタービン１は、周方向に配置される複数の燃焼器４と、燃焼器４の出口部５２よりも下流側に位置する１段静翼２３と、を備える。すなわち、燃焼器４と、１段静翼２３とは別々に設けられている。
【００６４】
周方向に配置される複数の燃焼器４は、幾つかの実施形態に係る燃焼器アセンブリ１００を構成する。例えば図３及び図５に示すように、複数の燃焼器４は、それぞれ、燃焼器４の下流端部に位置する出口部５２を有し、各燃焼器４の出口部５２は、径方向に沿って延在する径方向壁部５４，５４’と、周方向に沿って延在する周方向壁部５６と、を含む。ここで、周方向に隣り合う燃焼器４の出口部５２のうち、一方の燃焼器４の径方向壁部５４と、他方の燃焼器４の径方向壁部５４’とは、互いに対向する一対の径方向壁部５４，５４’である。
【００６５】
幾つかの実施形態では、例えば図３、図７及び図８に示すように、周方向に沿って配列される複数の１段静翼２３は、上述の一対の径方向壁部５４，５４’の下流側に設けられる１段静翼２３Ａを含む。
【００６６】
幾つかの実施形態では、例えば図３、図７及び図８に示すように、複数の１段静翼２３は、周方向に隣り合う一対の１段静翼２３Ａ，２３Ａの間の周方向位置に設けられる他の１段静翼２３Ｂをさらに含む。図３に示すように、１段静翼２３Ａは、他の１段静翼２３Ｂの前縁よりも上流側まで延在している。なお、図３において、他の１段静翼２３Ｂの軸方向における前縁の位置を、一点鎖線Ｌ１で示す。図３、図７及び図８に例示する形態では、周方向に沿って配列される複数の１段静翼２３は、周方向において交互に配置される１段静翼２３Ａ及び他の１段静翼２３Ｂを含む。
【００６７】
例えば図４及び図６の少なくとも一方に示すように、１段静翼２３Ａは、圧力面７２及び負圧面７４を含む中空の翼部７０と、径方向における翼部７０の外側端部８０に設けられて径方向における外側の流路壁８１を形成する外側シュラウド壁部６０と、径方向における翼部７０の内側端部８２に設けられて径方向における内側の流路壁８３を形成する内側シュラウド壁部６２と、を含む。圧力面７２と負圧面７４とは後縁７６にて接続されている。外側シュラウド壁部６０はタービン車室２２（図１参照）に支持され、１段静翼２３は外側シュラウド壁部６０を介してタービン車室２２に支持される。
【００６８】
図９は、一実施形態に係る１段静翼２３Ａを部分的に示す斜視図である。図１０は、一実施形態に係る１段静翼２３Ａを部分的に示す斜視図である。図１１は、図９に示した１段静翼２３Ａの一部を軸方向上流側から視た図である。図１２は、図１０に示した１段静翼２３Ａの一部を軸方向上流側から視た図である。
【００６９】
幾つかの実施形態では、例えば図７〜図９及び図１１に示すように、１段静翼２３Ａは、圧力面７２と外側シュラウド壁部６０の壁面８４とによって形成された角部８６に設けられた圧力面側フィレット部８８と、負圧面７４と外側シュラウド壁部６０の壁面８４とによって形成された角部９２に設けられた負圧面側フィレット部９４と、を備える。例えば図９及び図１１に示すように、圧力面側フィレット部８８と負圧面側フィレット部９４とは、互いに接続しないように翼部７０の前縁側で途切れている。
【００７０】
かかる構成によれば、圧力面側フィレット部８８と負圧面側フィレット部９４とが翼部７０の前縁側で途切れているため、特許文献１に記載のようにシュラウド壁部との境界に翼部の全周に亘ってフィレットを設ける場合と比較して、翼部７０の前縁側で圧力面側フィレット部８８と負圧面側フィレット部９４とが燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さくする妨げとなりにくい。このため、燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さく設定して複数の燃焼器４の出口部５２間における音響伝搬を阻害し、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【００７１】
幾つかの実施形態では、例えば図７、図８、図１０及び図１２に示すように、１段静翼２３Ａは、圧力面７２と内側シュラウド壁部６２の壁面９６とによって形成された角部９８に設けられた圧力面側フィレット部１０２と、負圧面７４と内側シュラウド壁部６２の壁面９６とによって形成された角部１０６に設けられた負圧面側フィレット部１０８と、を備える。例えば図９及び図１１に示すように、圧力面側フィレット部１０２と負圧面側フィレット部１０８とは、互いに接続しないように翼部７０の前縁側で途切れている。
【００７２】
かかる構成によれば、圧力面側フィレット部１０２と負圧面側フィレット部１０８とが翼部７０の前縁側で途切れているため、特許文献１に記載のようにシュラウド壁部との境界に翼部の全周に亘ってフィレットを設ける場合と比較して、翼部７０の前縁側で圧力面側フィレット部１０２と負圧面側フィレット部１０８とが燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さくする妨げとなりにくい。このため、燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さく設定して複数の燃焼器４の出口部５２間における音響伝搬を阻害し、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、例えば図３、図６及び図９〜図１２に示すように、軸方向における翼部７０の上流側端部１１０は、圧力面７２と負圧面７４とを接続する上流側端面１１２を含み、上流側端面１１２は、外側シュラウド壁部６０の上流側端面６３及び内側シュラウド壁部６２の上流側端面６１の各々と接続する平坦面１１４を含む。
【００７４】
かかる構成によれば、例えば図３に示すように平坦面１１４を燃焼器４の出口部５２の径方向壁部５４，５４’に対向及び近接させて配置することで、周方向における広い範囲に亘って平坦面１１４と径方向壁部５４，５４’との間隔を小さくすることができる。これにより、複数の燃焼器４の出口部５２間における音響伝搬を阻害して、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【００７５】
幾つかの実施形態では、例えば図９〜図１２に示すように、上流側端部１１０は、平坦面１１４から上流側に向けて突出する凸部８５を含む。図示する形態では凸部８５は径方向に沿って延在し、外側シュラウド壁部６０及び内側シュラウド壁部６２に接続する。また、例えば図３及び図４に示すように、一対の径方向壁部５４，５４’の少なくとも一方の下流側端５４ａ，５４ａ’には、凸部８６が嵌合される凸部受入空間５８が設けられている。凸部受入空間５８は、例えば径方向に沿って延在するように形成された溝であってもよい。
【００７６】
また、例えば図３に示すように、燃焼器４の一対の径方向壁部５４，５４’は、軸方向において、１段静翼２３Ａの凸部８５に対してオーバーラップしている。このため、ガスタービン１の運転中の熱変形に起因して、燃焼器４に対して１段静翼２３Ａが主として軸方向に相対変位しても、隣り合う燃焼器４の出口部５２間を連通させる１段静翼２３Ａの凸部８５の一対の側壁面８７（例えば図３及び図１１参照）と径方向壁部５４，５４’との間の周方向における間隙の拡大を抑制し、複数の燃焼器４の出口部５２間における音響伝搬を阻害することができる。よって、複数の燃焼器４の出口部５２間における音響伝搬に起因した燃焼振動を低減することができる。
【００７７】
幾つかの実施形態では、例えば図９に示すように、圧力面側フィレット部８８の上流側端面１１６及び負圧面側フィレット部９４の上流側端面１１８は、平坦面１１４に対して上流側に突出しないように形成される。
【００７８】
かかる構成によれば、圧力面側フィレット部８８の上流側端面１１６及び負圧面側フィレット部９４の上流側端面１１８が平坦面１１４よりも上流側に突出している場合と比較して、翼部７０の前縁側で圧力面側フィレット部８８及び負圧面側フィレット部９４が燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さくする妨げとなりにくい。このため、燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さく設定して複数の燃焼器４の出口部５２間における音響伝搬を阻害し、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【００７９】
幾つかの実施形態では、例えば図１０に示すように、圧力面側フィレット部１０２の上流側端面１２０及び負圧面側フィレット部１０８の上流側端面１２２は、平坦面１１４に対して上流側に突出しないように形成される。
【００８０】
かかる構成によれば、圧力面側フィレット部１０２の上流側端面１２０及び負圧面側フィレット部１０８の上流側端面１２２が平坦面１１４よりも上流側に突出している場合と比較して、翼部７０の前縁側で圧力面側フィレット部１０２及び負圧面側フィレット部１０８が燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さくする妨げとなりにくい。このため、燃焼器４の出口部５２と翼部７０との距離を小さく設定して複数の燃焼器４の出口部５２間における音響伝搬を阻害し、燃焼振動を効果的に低減することができる。
【００８１】
幾つかの実施形態では、例えば図１１に示すように、圧力面側フィレット部８８の上流側端面１１６は、圧力面７２と外側シュラウド壁部６０の壁面８４とを滑らかに繋ぐ曲線Ａと、曲線Ａの一端Ａ１から翼高さ方向に沿って外側シュラウド壁部６０の壁面８４まで延在する線分Ｌ１と、線分Ｌ１と外側シュラウド壁部６０の壁面８４との接続部１２４から曲線Ａの他端Ａ２まで延在する線分Ｌ２と、によって画定される。
【００８２】
例えば図５に示すように、各燃焼器４の出口部５２において、径方向壁部５４と周方向壁部５６との各角部１３２は丸みを帯びている。このため、図１１に示すように圧力面側フィレット部８８の上流側端面１１６を曲線Ａ、線分Ｌ１及び線分Ｌ２によって画定された形状とすることにより、圧力面側フィレット部８８の上流側端面１１６と燃焼器４の出口部５２の角部１３２の一つとを対向させたときに、図１１に示すように、圧力面側フィレット部８８の曲線Ａと燃焼器４の出口部５２の角部１３２との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。
【００８３】
幾つかの実施形態では、例えば図１１に示すように、負圧面側フィレット部９４の上流側端面１１８は、負圧面７４と外側シュラウド壁部６０の壁面８４とを滑らかに繋ぐ曲線Ｂと、該曲線Ｂの一端Ｂ１から翼高さ方向に沿って外側シュラウド壁部６０の壁面８４まで延在する線分Ｌ３と、該線分Ｌ３と外側シュラウド壁部６０の壁面８４との接続部１２６から曲線Ｂの他端Ｂ２まで延在する線分Ｌ４と、によって画定される。
【００８４】
上記のように負圧面側フィレット部９４の上流側端面１１８を曲線Ｂ、線分Ｌ３及び線分Ｌ４によって画定された形状とすることにより、負圧面側フィレット部９４の上流側端面１１８と燃焼器４の出口部５２の角部１３２の一つとを対向させたときに、図１１に示すように、負圧面側フィレット部９４の曲線Ｂと燃焼器４の出口部５２の角部１３２との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。
【００８５】
幾つかの実施形態では、例えば図１２に示すように、圧力面側フィレット部１０２の上流側端面１２０は、圧力面７２と内側シュラウド壁部６２の壁面９６とを滑らかに繋ぐ曲線Ｃと、曲線Ｃの一端Ｃ１から翼高さ方向に沿って内側シュラウド壁部６２の壁面９６まで延在する線分Ｌ５と、線分Ｌ５と内側シュラウド壁部６２の壁面９６との接続部１２８から曲線Ｃの他端Ｃ２まで延在する線分Ｌ６と、によって画定される。
【００８６】
上記のように圧力面側フィレット部１０２の上流側端面１２０を曲線Ｃ、線分Ｌ５及び線分Ｌ６によって画定された形状とすることにより、圧力面側フィレット部１０２の上流側端面１２０と燃焼器４の出口部５２の角部１３２の一つとを対向させたときに、図１１に示すように、圧力面側フィレット部１０２の曲線Ｃと燃焼器４の出口部５２の角部１３２との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、例えば図１２に示すように、負圧面側フィレット部１０８の上流側端面１２２は、負圧面７４と内側シュラウド壁部６２の壁面９６とを滑らかに繋ぐ曲線Ｄと、該曲線Ｄの一端Ｄ１から翼高さ方向に沿って内側シュラウド壁部６２の壁面９６まで延在する線分Ｌ７と、該線分Ｌ７と内側シュラウド壁部６２の壁面９６との接続部１３０から曲線Ｄの他端Ｄ２まで延在する線分Ｌ８と、によって画定される。
【００８８】
上記のように負圧面側フィレット部１０８の上流側端面１２２を曲線Ｄ、線分Ｌ７及び線分Ｌ８によって画定された形状とすることにより、負圧面側フィレット部１０８の上流側端面１２２と燃焼器４の出口部５２の角部１３２の一つとを対向させたときに、図１１に示すように、負圧面側フィレット部１０８の曲線Ｄと燃焼器４の出口部５２の角部１３２との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。
【００８９】
幾つかの実施形態では、例えば図９及び図１１に示すように、圧力面側フィレット部８８は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部１３４を含む。図示する形態では、圧力面側フィレット部８８は、フィレット半径拡大部１３４の下流側に、軸方向位置によらずフィレット半径が一定のフィレット半径一定部１３６を含む。
【００９０】
典型的なガスタービンにおける燃焼器の出口部では、上記のように、径方向壁部と周方向壁部との各角部は丸みを帯びている。また、典型的な静翼における圧力面側フィレット部のフィレット半径は、燃焼器の出口部における角部の曲率半径よりも小さい。
【００９１】
このため、典型的なガスタービンの構成において燃焼器の出口部に１段静翼を近接させると、何も工夫しなければ、圧力面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との間に段差が生じ、該段差に起因して流れが剥離し、ガスタービンの効率低下を招いてしまう。
【００９２】
これに対し、上記１段静翼２３Ａでは、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部１３４を圧力面側フィレット部８８が含むため、上記段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。
【００９３】
また、フィレット半径拡大部を有さずフィレット半径が比較的小さく設定された静翼では、フィレット部に熱応力が集中しやすかった。これに対し、フィレット半径拡大部１３４を有する１段静翼２３Ａでは、前縁側におけるフィレット半径が大きくなるため、フィレット部における熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。
【００９４】
幾つかの実施形態では、例えば図１１に示すように、負圧面側フィレット部９４は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部１３８を含む。図示する形態では、負圧面側フィレット部９４は、フィレット半径拡大部１３８の下流側に、軸方向位置によらずフィレット半径が一定のフィレット半径一定部１４０を含む。
【００９５】
典型的なガスタービンにおける燃焼器の出口部では、上記のように、径方向壁部と周方向壁部との各角部は丸みを帯びている。また、典型的な静翼における負圧面側フィレット部のフィレット半径は、燃焼器の出口部における角部の曲率半径よりも小さい。
【００９６】
このため、典型的なガスタービンの構成において燃焼器の出口部に１段静翼を近接させると、何も工夫しなければ、負圧面側フィレット部と燃焼器の出口部の角部との間に段差が生じ、該段差に起因して流れが剥離し、ガスタービンの効率低下を招いてしまう。
【００９７】
これに対し、上記１段静翼２３Ａは、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部１３８を負圧面側フィレット部９４が含むため、上記段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。また、フィレット部における熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。
【００９８】
幾つかの実施形態では、例えば図１０に示すように、圧力面側フィレット部１０２は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部１４２を含む。図示する形態では、圧力面側フィレット部１０２は、フィレット半径拡大部１４２の下流側に、軸方向位置によらずフィレット半径が一定のフィレット半径一定部１４４を含む。
【００９９】
かかる構成によれば、圧力面側フィレット部１０２と燃焼器４の出口部５２の角部１３２との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。また、フィレット部における熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。
【０１００】
幾つかの実施形態では、例えば図１２に示すように、負圧面側フィレット部１０８は、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部１４６を含む。図示する形態では、負圧面側フィレット部１０８は、フィレット半径拡大部１４６の下流側に、流れ方向位置によらずフィレット半径が一定のフィレット半径一定部１４８を含む。
【０１０１】
かかる構成によれば、負圧面側フィレット部１０８と燃焼器４の出口部５２の角部１３２との段差を無くす又は小さくすることができる。これにより、該段差に起因する流れの剥離を抑制することができるため、ガスタービン１の効率低下を抑制することができる。また、フィレット部における熱応力の集中を緩和して、熱応力のピーク値を低減することができる。
【０１０２】
図１３は、図９のＸ−Ｘ断面を示す図である。
幾つかの実施形態では、例えば図１３に示すように、外側シュラウド壁部６０における径方向外側の壁面１６６は、フィレット半径拡大部１３４の裏側からフィレット半径拡大部１３４に向けて凹む肉抜き部１５２（ヌスミ部）を含む。図示する形態では、肉抜き部１５２は、フィレット半径拡大部１３４の肉厚を減少させるような深さを有する。
【０１０３】
上記のようにフィレット半径拡大部１３４を設けてフィレット半径を大きくした場合、何も工夫しなければ、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度が高くなり、該肉厚部分に押されてフィレット部に大きな応力が発生する。
【０１０４】
これに対し、上記肉抜き部１５２を設けることにより、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を低減することができ、フィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１０５】
幾つかの実施形態では、例えば図１３に示すように、翼部７０の内周面１６８は、フィレット半径拡大部１３４の裏側からフィレット半径拡大部１３４に向けて凹む肉抜き部１５４（ヌスミ部）を含む。
【０１０６】
これにより、肉抜き部１５４を設けない場合と比較して、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を低減することができフィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１０７】
幾つかの実施形態では、例えば図１３に示すように、肉抜き部１５２における深さ方向ｕ１に直交する断面積Ｓ１は、深さ方向ｕ１において肉抜き部１５２の底部１６２に近づくほど小さくなる。
【０１０８】
これにより、フィレット半径拡大部１３４の肉厚を均一に近づけることができるため、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を効果的に低減し、フィレット部に発生する応力を効果的に低減することができる。
【０１０９】
幾つかの実施形態では、例えば図１３に示すように、肉抜き部１５４における深さ方向ｕ２に直交する断面積Ｓ２は、深さ方向ｕ２において肉抜き部１５４の底部１６４に近づくほど小さくなる。
【０１１０】
これにより、フィレット半径拡大部１３４の肉厚を均一に近づけることができるため、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を効果的に低減し、フィレット部に発生する応力を効果的に低減することができる。
【０１１１】
図１４は、１段静翼２３Ａにおける負圧面７４側に設けた肉抜き部１７０，１７２の構成例を示す断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図１４に示すように、外側シュラウド壁部６０における径方向外側の壁面１６６は、フィレット半径拡大部１３８の裏側からフィレット半径拡大部１３８に向けて凹む肉抜き部１７０（ヌスミ部）を含む。図示する形態では、肉抜き部１７０は、フィレット半径拡大部１３８の肉厚を減少させるような深さを有する。
【０１１２】
かかる構成によれば、上記肉抜き部１７０を設けることにより、フィレット半径拡大部１３８の肉厚部分のメタル温度を低減することができ、フィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１１３】
幾つかの実施形態では、例えば図１４に示すように、翼部７０の内周面１７４は、フィレット半径拡大部１３８の裏側からフィレット半径拡大部１３８に向けて凹む肉抜き部１７２（ヌスミ部）を含む。
【０１１４】
かかる構成によれば、肉抜き部１７２を設けることにより、フィレット半径拡大部１３８の肉厚部分のメタル温度を低減することができ、フィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１１５】
幾つかの実施形態では、例えば図１４に示すように、肉抜き部１７０における深さ方向ｕ３に直交する断面積Ｓ３は、深さ方向ｕ３において肉抜き部１７０の底部１７６に近づくほど小さくなる。
【０１１６】
これにより、フィレット半径拡大部１３８の肉厚を均一に近づけることができるため、フィレット半径拡大部１３８の肉厚部分のメタル温度を効果的に低減し、フィレット部に発生する応力を効果的に低減することができる。
【０１１７】
幾つかの実施形態では、例えば図１４に示すように、肉抜き部１７２における深さ方向ｕ４に直交する断面積Ｓ４は、深さ方向ｕ４において肉抜き部１７２の底部１７８に近づくほど小さくなる。
【０１１８】
これにより、フィレット半径拡大部１３８の肉厚を均一に近づけることができるため、フィレット半径拡大部１３８の肉厚部分のメタル温度を効果的に低減し、フィレット部に発生する応力を効果的に低減することができる。
【０１１９】
図１５は、肉抜き部１５２が設けられる軸方向範囲Ｗ１及び肉抜き部１５４が設けられる軸方向範囲Ｗ２を示す図である。
幾つかの実施形態では、例えば図１５に示すように、軸方向において、肉抜き部１５２の下流端１５６は、フィレット半径拡大部１３４の下流端１５８よりも上流側に位置する。
【０１２０】
仮に肉抜き部１５２がフィレット半径拡大部１３４の下流端１５８よりも下流側まで延在している場合、フィレット半径拡大部１３４の下流端１５８よりも下流側において圧力面側フィレット部８８の肉厚が過度に薄くなり、圧力面側フィレット部８８の強度の過度な低下を招く恐れがある。
【０１２１】
これに対し、上記のように肉抜き部１５２の下流端１５６が、フィレット半径拡大部１３４の下流端１５８よりも上流側に位置していれば、フィレット半径拡大部１３４の下流側における圧力面側フィレット部８８の強度低下を抑制しつつ、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を低減し、フィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１２２】
幾つかの実施形態では、例えば図１５に示すように、軸方向において、肉抜き部１５４の下流端１６０は、フィレット半径拡大部１３４の下流端１５８よりも上流側に位置する。
【０１２３】
これにより、肉抜き部１５４の下流端１６０が、フィレット半径拡大部１３４の下流端１５８よりも上流側に位置することにより、フィレット半径拡大部１３４の下流側における圧力面側フィレット部８８の強度低下を抑制しつつ、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を低減し、フィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１２４】
なお、図１５に例示する形態では、軸方向において、肉抜き部１５２の下流端１５６の位置と肉抜き部１５４の下流端１６０の位置とは一致するが、これらの位置は異なっていてもよい。
【０１２５】
幾つかの実施形態では、例えば図１５に示すように、圧力面側フィレット部８８の延在方向ｄ１における圧力面側フィレット部８８の中央位置をＰとすると、軸方向において、肉抜き部１５２の下流端１５６は、圧力面側フィレット部８８の中央位置Ｐよりも上流側に設けられる。
【０１２６】
これにより、圧力面側フィレット部８８の中央位置Ｐよりも下流における圧力面側フィレット部８８の強度低下を抑制しつつ、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を低減し、フィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１２７】
幾つかの実施形態では、例えば図１５に示すように、軸方向において、肉抜き部１５４の下流端１６０は、圧力面側フィレット部８８の中央位置Ｐよりも上流側に設けられる。
これにより、圧力面側フィレット部８８の中央位置Ｐよりも下流における圧力面側フィレット部８８の強度低下を抑制しつつ、フィレット半径拡大部１３４の肉厚部分のメタル温度を低減し、フィレット部に発生する応力を低減することができる。
【０１２８】
本発明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。
【０１２９】
例えば、上述した実施形態では、外側シュラウド壁部側及び内側シュラウド壁部側の両方において、圧力面側フィレット部と負圧面側フィレット部とが互いに接続しないように翼部の前縁側で途切れている形態を例示した。ただし、燃焼器の出口部と翼部との距離を小さく設定して複数の燃焼器の出口部間における音響伝搬を阻害するためには、外側シュラウド壁部側又は内側シュラウド壁部側の少なくとも一方において、圧力面側フィレット部と負圧面側フィレット部とが互いに接続しないように翼部の前縁側で途切れていればよい。
【０１３０】
また、上述した実施形態では、外側シュラウド壁部側及び内側シュラウド壁部側の両方において、圧力面側フィレット部及び負圧面側フィレット部の各々が、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含む形態を例示した。ただし、上述した段差に起因する流れの剥離を少なくとも部分的に抑制するためには、外側シュラウド壁部側及び内側シュラウド壁部側の少なくとも一方において、圧力面側フィレット部及び負圧面側フィレット部の少なくとも一方が、上流側に向かうにつれてフィレット半径が大きくなるフィレット半径拡大部を含んでいればよい。
【０１３１】
また、上述した実施形態では、外側シュラウド壁部及び翼部の各々が、圧力面側フィレット部のフィレット半径拡大部の裏側から該フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含む形態を例示したが、他の実施形態では、外側シュラウド壁部及び翼部の少なくとも一方が、圧力面側フィレット部のフィレット半径拡大部の裏側から該フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含んでいてもよい。また、他の実施形態では、内側シュラウド壁部及び翼部の少なくとも一方が、圧力面側フィレット部のフィレット半径拡大部の裏側から該フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含んでいてもよい。
【０１３２】
また、上述した実施形態では、外側シュラウド壁部及び翼部の各々が、負圧面側フィレット部のフィレット半径拡大部の裏側から該フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含む形態を例示したが、他の実施形態では、外側シュラウド壁部及び翼部の少なくとも一方が、負圧面側フィレット部のフィレット半径拡大部の裏側から該フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含んでいてもよい。また、他の実施形態では、内側シュラウド壁部及び翼部の少なくとも一方が、負圧面側フィレット部のフィレット半径拡大部の裏側から該フィレット半径拡大部に向けて凹む肉抜き部を含んでいてもよい。
【符号の説明】
【０１３３】
１  ガスタービン
２  圧縮機
４  燃焼器
６  タービン
８  ロータ
１０  圧縮機車室
１２  入口
１６，２４  静翼
１８，２６  動翼
２０  ケーシング
２２  タービン車室
２３（２３Ａ，２３Ｂ）  １段静翼
２８  燃焼ガス流路
３０  排気室
３２  燃焼器車室
３８  第１燃焼バーナ
４０  第２燃焼バーナ
４１  車室入口
４２，４４  燃料ポート
４８  内筒
５０  尾筒
５２  出口部
５４  径方向壁部
５６  周方向壁部
５８  凸部受入空間
６０  外側シュラウド壁部
６２  内側シュラウド壁部
７０  翼部
７２  圧力面
７４  負圧面
８０  外側端部
８１，８３  流路壁
８２  内側端部
８４，９６，１６６  壁面
８５  凸部
８６，９２，９８，１０６，１３２  角部
８７  側壁面
８８，１０２  圧力面側フィレット部
９４，１０８  負圧面側フィレット部
１００  燃焼器アセンブリ
１１０  上流側端部
１１２，１１６，１１８，１２０，１２２  上流側端面
１１４  平坦面
１２４，１２６，１２８，１３０  接続部
１３４，１３８，１４２，１４６  フィレット半径拡大部
１３６，１４０，１４４，１４８  フィレット半径一定部
１５２，１５４，１７０，１７２  肉抜き部
１５６，１５８，１６０  下流端
１６２，１６４，１７６，１７８  底部
【図１】
2020041524.tif 000003
【図２】
2020041524.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020041524.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020041524.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020041524.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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