(57)【要約】【課題】本発明の目的は、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼の熱応力を緩和する冷却流路を備えたガスタービン翼を提供する。【解決手段】ガスタービン翼の内部に設置された複数の隔壁によって区分された冷却流路を形成してこれらの冷却流路を翼長方向に沿って配設し、翼先端側又は翼根元側に前記冷却流路の方向を転向させる転向部を形成して隣接する冷却流路を相互に連絡させた複数の冷却流路から構成される蛇行型冷却流路を翼前縁側と翼後縁側とにそれぞれ配設したガスタービン翼において、翼前縁側の蛇行型冷却流路を形成する冷却流路のうち下流側の冷却流路と翼後縁側の蛇行型冷却流路を形成する冷却流路のうち上流側の冷却流路とを隔てる隔壁に、翼後縁側の蛇行型冷却流路の上流側の冷却流路から翼前縁側の蛇行型冷却流路の下流側の冷却流路に冷却空気を噴出する連通孔を複数個設けて構成した。【選択図】図１
2010007463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン翼の内部に設置された複数の隔壁によって区分された冷却流路を形成してこれらの冷却流路を翼長方向に沿って配設し、翼先端側又は翼根元側に前記冷却流路の方向を転向させる転向部を形成して隣接する冷却流路を相互に連絡させた複数の冷却流路から構成される蛇行型冷却流路を翼前縁側と翼後縁側とにそれぞれ配設したガスタービン翼において、
翼前縁側の蛇行型冷却流路を形成する冷却流路のうち下流側の冷却流路と翼後縁側の蛇行型冷却流路を形成する冷却流路のうち上流側の冷却流路とを隔てる隔壁に、翼後縁側の蛇行型冷却流路の上流側の冷却流路から翼前縁側の蛇行型冷却流路の下流側の冷却流路に冷却空気を噴出する連通孔を複数個設けたことを特徴とするガスタービン翼。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に設置された隔壁に設けた前記連通孔はガスタービン翼の背側面の内壁に向かって傾斜して配設されており、この連通孔を流れる冷却流体が翼前縁側の蛇行型冷却流路の下流側の冷却流路を形成しているガスタービン翼の背側面の内壁に向かって噴出するように構成されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項３】
請求項１に記載のガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に設置された隔壁に設けた前記連通孔の位置はガスタービン翼の背側面の内壁寄りに配設されており、この連通孔を流れる冷却流体が翼前縁側の蛇行型冷却流路の下流側の冷却流路を形成しているガスタービン翼の背側面の内壁寄りに噴出するように構成されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項４】
請求項１に記載のガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に設置された隔壁に設けた前記連通孔は、ガスタービン翼の翼長方向に沿って略等間隔に配設されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項５】
請求項１に記載のガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に設置された隔壁に設けた前記連通孔は、ガスタービン翼の翼長方向に沿った翼長の中央部分ではその配設間隔が密に、翼長の先端及び根元側ではその配設間隔が疎となるように配設されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項６】
請求項１又は請求項４又は請求項５に記載のガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に形成された翼前縁側の蛇行型冷却流路を構成する下流側の冷却流路は、その下流端をガスタービン翼の翼先端部に開口させて前記下流側の冷却流路を流れる冷却流体が翼先端部の開口から流出するように構成し、
ガスタービン翼の内部に形成された翼後縁側の蛇行型冷却流路を構成する下流側の冷却流路は、その下流端をガスタービン翼の翼後縁部にピンフィンを有する冷却流路に形成させて前記下流側の冷却流路を流れる冷却流体が翼後縁部のピンフィンから流出させるように構成したことを特徴とするガスタービン翼。
【請求項７】
ガスタービン翼の内部に設置された複数の隔壁によって区分された冷却流路を形成してこれらの冷却流路を翼長方向に沿って配設し、翼先端側又は翼根元側に前記冷却流路の方向を転向させる転向部を形成して隣接する冷却流路を相互に連絡させた複数の冷却流路から構成される蛇行型冷却流路を配設したガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に形成された蛇行型冷却流路を構成する下流側の冷却流路は、その下流端をガスタービン翼の翼後縁部にピンフィンを有する冷却流路に形成させて前記下流側の冷却流路を流れる冷却流体が翼後縁部のピンフィンから流出させるように構成し、蛇行型冷却流路を形成する冷却流路のうち下流側の一方の冷却流路と、この一方の冷却流路と隣接した最下流に位置する他方の冷却流路とを隔てる隔壁に、蛇行型冷却流路の前記他方の冷却流路から前記一方の冷却流路に冷却空気を噴出する連通孔を複数個設けたことを特徴とするガスタービン翼。
【請求項８】
請求項７に記載のガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に設置された隔壁に設けた前記連通孔はガスタービン翼の翼長方向に沿って略等間隔に配設されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項９】
請求項７に記載のガスタービン翼において、
ガスタービン翼の内部に設置された隔壁に設けた前記連通孔は、ガスタービン翼の翼長方向に沿った翼長の中央部分ではその配設間隔が密に、翼長の先端及び根元側ではその配設間隔が疎となるように配設されていることを特徴とするガスタービン翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンに使用されるガスタービン翼に係わり、特に翼の内部に冷却流体を流通させる蛇行型の内部冷却流路を有するガスタービン翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼器にて燃料とともに燃焼して高温の燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスを複数のタービン動翼及びタービン静翼をそれぞれ備えたタービンに導いてタービンを駆動させてタービンの回転動力を得る熱機関である。
【０００３】
ガスタービン翼のメタルには耐酸化性・耐腐食性・熱応力などによる許容温度が定められているが、ガスタービン翼は、この許容値を超える高温の燃焼ガスに曝されている。
【０００４】
そこで、ガスタービン翼の内部に冷却空気を流通させる冷却流路を設け、圧縮機などから抽気した冷却空気をこのタービン翼に形成した冷却流路に流通させてガスタービン翼を冷却することで、前記ガスタービン翼のメタル温度が許容温度を超えないようにしている。
【０００５】
しかしながら、ガスタービン翼の内部に形成した冷却流路に流通させる冷却空気の使用は圧縮機で圧縮した冷却空気を使用することになるのでガスタービンの効率低下を招く。よって、冷却空気の使用量は少ないことが好ましい。
【０００６】
また、ガスタービン燃焼ガスの高温化に係わらずにガスタービン翼に形成した冷却流路に供給する冷却空気の流量を減らすことできれば、その分だけガスタービンの効率が向上することになる。
【０００７】
このように、ガスタービンの高効率化のためには、ガスタービン翼の内部の冷却流路に、より少ない流量の冷却空気を流通させてガスタービン翼を効果的に冷却させることが重要である。
【０００８】
ここで、ガスタービン翼はタービン内部のガスパスを流下する燃焼ガスによってそのガスタービン翼の翼表面は加熱されるがその加熱状況は一様ではなく、ガスタービン翼の翼表面のメタル温度はガスタービン翼の場所によって温度に高低が生じる。
【０００９】
この結果、ガスタービン翼の背側面における前縁と後縁との中間領域の翼背側中央部が高熱負荷領域となり、この部分での翼表面のメタル温度が最高温度となる。
【００１０】
ガスタービン翼の冷却流路に供給される冷却空気の流量は、ガスタービン翼のメタルに生じる温度分布の最大値が許容温度内に収まるように決定される。よって、ガスタービン翼に供給する冷却空気の流量を減らすためにはガスタービン翼のメタルに生じる温度分布で最高温度となるガスタービン翼の部分の冷却を強化すれば良いことになる。
【００１１】
そして、この最大温度となるガスタービン翼の部分の冷却を強化することにより、ガスタービン翼のメタルに生じる温度分布の均一化が進んで熱応力が低減され、長期間に亘って使用が可能な耐久性に優れた健全性の高いガスタービン翼を提供することができる。
【００１２】
ガスタービン翼の冷却を強化させる一般的な方法として、被冷却面表面付近の流れを乱して熱伝達率を向上させる手法があり、特に高い冷却性能を得る冷却方法の１つとしてインピンジ冷却が挙げられる。このインピンジ冷却は小孔が設けられた壁面と被冷却面とをある間隔をあけて対向させ、冷却空気を小孔から被冷却面へ向かって噴出させて冷被冷却面に衝突させることにより冷却する手法である。前記インピンジ冷却はガスタービン翼のなかでも主に静翼に使用されていたが、近年の加工・製造方法の進歩により、特開２００５−２９９６３６号公報や特開２００６−１４４７８６号公報に開示されているようにガスタービン翼の動翼に適用することも可能となっている。
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２９９６３６号公報
【特許文献２】特開２００６−１４４７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特開２００５−２９９６３６号公報に記載されたガスタービン翼の冷却技術では、ガスタービン翼の内部に形成した冷却流路を翼背側と翼腹側とに区分すると共に、翼前縁から翼後縁にかけて多数の小さな部屋に区切る構成となっており、大容量ガスタービンなどに使用される大型のガスタービン翼への適用は可能であっても、タービン翼が小さい小容量ガスタービン、並びに中容量ガスタービンでは、冷却流路を区切る各部屋が小さくなりすぎるために製作が難しく、ガスタービン翼への適用が困難である。
【００１５】
また、前記の冷却技術では、ガスタービン翼の内部に形成した多数の小さな部屋に区切る隔壁に小孔を設けて上流側の部屋から下流側の部屋に前記小孔を通じて冷却空気を順次流下させてガスタービン翼を冷却する構造となっている。
【００１６】
このため、上記したガスタービン翼の冷却構造では、ガスタービン翼に供給した冷却空気の全量が上流側の部屋から下流側の部屋に前記小孔を通じて冷却空気を順次流下する構造であるので、小孔を通過する際の冷却空気の圧力損失が大きくなり、十分な量の冷却空気をガスタービン翼の内部を流下させることが出来ないので、ガスタービン翼を所望の温度に冷却させることは困難となる。
【００１７】
また、ガスタービン翼に供給する冷却空気流量の削減にはガスタービン翼のメタル温度が最高温度となる部分の冷却を強化する必要があるが、この最高温度となるタービン翼背側中央部はタービン翼の半径方向翼型の先端と根元との間の中央部付近にある。
【００１８】
特開２００６−１４４７８６号公報に記載されたガスタービン翼の冷却技術は、翼の半径方向先端部の冷却に関するものである。このため、特開２００６−１４４７８６号公報に記載の冷却技術では冷却空気の流量を削減することができない。
【００１９】
本発明の目的は、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼の熱応力を緩和する小容量から大容量のガスタービンに亘って適用可能な冷却流路を備えたガスタービン翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のガスタービン翼は、ガスタービン翼の内部に設置された複数の隔壁によって区分された冷却流路を形成してこれらの冷却流路を翼長方向に沿って配設し、翼先端側又は翼根元側に前記冷却流路の方向を転向させる転向部を形成して隣接する冷却流路を相互に連絡させた複数の冷却流路から構成される蛇行型冷却流路を翼前縁側と翼後縁側とにそれぞれ配設したガスタービン翼において、翼前縁側の蛇行型冷却流路を形成する冷却流路のうち下流側の冷却流路と翼後縁側の蛇行型冷却流路を形成する冷却流路のうち上流側の冷却流路とを隔てる隔壁に、翼後縁側の蛇行型冷却流路の上流側の冷却流路から翼前縁側の蛇行型冷却流路の下流側の冷却流路に冷却空気を噴出する連通孔を複数個設けたことを特徴とする。
【００２１】
また本発明のガスタービン翼は、ガスタービン翼の内部に設置された複数の隔壁によって区分された冷却流路を形成してこれらの冷却流路を翼長方向に沿って配設し、翼先端側又は翼根元側に前記冷却流路の方向を転向させる転向部を形成して隣接する冷却流路を相互に連絡させた複数の冷却流路から構成される蛇行型冷却流路を配設したガスタービン翼において、蛇行型冷却流路を形成する冷却流のうち下流側の一方の冷却流路と、この一方の冷却流路と隣接した最下流に位置する他方の冷却流路とを隔てる隔壁に、蛇行型冷却流路の前記他方の冷却流路から前記一方の冷却流路に冷却空気を噴出する連通孔を複数個設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼の熱応力を緩和する小容量から大容量のガスタービンに亘って適用可能な冷却流路を備えたガスタービン翼が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施例となる冷却流路を有するガスタービン翼について図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第１実施例となる冷却流路を有するガスタービン翼について図１及び図２を用いて説明する。
【００２５】
図１、図２は本発明の第１実施例である冷却流路を有するガスタービン翼１の構造を示したものであり、図１（ａ）に示したガスタービン翼の円周方向断面図はガスタービンのロータと同心の円筒面で切断したガスタービン翼１の断面を表しており、図２（ａ）に示したガスタービン翼１の半径方向断面図はガスタービンのロータの回転中心を通り半径方向に延びる面で切断したガスタービン翼１の断面を表している。
【００２６】
また図１（ｂ）は図１（ａ）の破線で囲んだ領域の部分拡大図を、図２（ｂ）は図２（ａ）の破線で囲んだ領域の部分拡大図を夫々示している。
【００２７】
前記した図１及び図２に示した第１実施例のガスタービン翼１は、ガスタービンの動翼として用いられるガスタービン翼１を説明しているが、ガスタービンの動翼に限定されるものではなく同じ構造の冷却流路をガスタービンの静翼にも適用出来るものである。
【００２８】
図１及び図２に示した本実施例のガスタービン翼１おいて、ガスタービンのロータの外周に環状に複数個配列される前記ガスタービン翼１は、翼根元側のシャンク部２と、この翼根元側との境界から翼先端に至る翼部３とから形成されており、この翼部３がガスタービンのガスパスを流下する高温高圧の燃焼ガスに曝されている。
【００２９】
ガスタービン翼１は内部に形成する冷却流路によって中空構造となっており、高温高圧の燃焼ガスに曝される翼部３の内部には翼前縁から翼後縁にかけて隔壁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅがそれぞれ離間して設けられている。
【００３０】
このガスタービン翼１の翼面はその腹側がタービン翼腹側面１３によって構成され、その背側がタービン翼背側面１４によって構成されている。
【００３１】
そして前記ガスタービン翼１の内部には、これらのタービン翼腹側面１３とタービン翼背側面１４とによって囲まれ、隔壁１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって区画された冷却流路４ａ、４ｂ、４ｃをそれぞれ形成する前縁側の蛇行型冷却流路６と、タービン翼腹側面１３とタービン翼背側面１４とによって囲まれ、隔壁１０ｃ、１０ｄ、１０ｅによって区画された冷却流路４ｄ、４ｅ、４ｆ、及び後縁冷却流路４ｇをそれぞれ形成する後縁側の蛇行型冷却流路７とがそれぞれ設けられている。
【００３２】
前記前縁側の蛇行型冷却流路６を形成する冷却流路４ａ、４ｂ、４ｃは、ガスタービン翼１の翼長方向にそれぞれ配設されており、隣接した冷却流路４ａと４ｂはガスタービン翼１の翼先端側でその流れ方向を転向させる転向部５ａによって相互に連絡され、隣接した冷却流路４ｂと４ｃはガスタービン翼１の翼根元側でその流れ方向を転向させる転向部５ｂによって相互に連絡されて１本の連続した前縁側の蛇行型冷却流路６を形成する。
【００３３】
同様に前記後縁側の蛇行型冷却流路７を形成する冷却流路４ｄ、４ｅ、４ｆは、ガスタービン翼１の翼長方向にそれぞれ配設されており、隣接した冷却流路４ｄと４ｅはガスタービン翼１の翼先端側でその流れ方向を転向させる転向部５ｃによって相互に連絡され、隣接した冷却流路４ｅと４ｆはガスタービン翼１の翼根元側でその流れ方向を転向させる転向部５ｄによって相互に連絡されて、ピンフィン２０の後縁冷却流路４ｇに至る１本の連続した後縁側の蛇行型冷却流路７を形成する。
【００３４】
即ち、本実施例のガスタービン翼１の内部に形成した蛇行型冷却流路は２系統配設されており、そのうちの１系統が、ガスタービン翼１のシャンク部２を貫通して設けられた前縁側の冷却空気供給孔８からガスタービン翼１の内部に導かれた冷却空気を、このガスタービン翼１の内部に設けられた翼前縁側の蛇行型冷却流路を形成するその上流側から下流側にかけて冷却流路４ａ、転向部５ａ、冷却流路４ｂ、転向部５ｂ、冷却流路４ｃを順次流下し、ガスタービン翼１の先端部に設けた吹き出し孔１１から翼の半径方向外方に導出する翼前縁側の蛇行型冷却流路６である。
【００３５】
そして他の１系統が、ガスタービン翼１のシャンク部２を貫通して設けられた後縁側の冷却空気供給孔９からガスタービン翼１の内部に導かれた冷却空気を、このガスタービン翼１の内部に設けられた翼後縁側の蛇行型冷却流路を形成するその上流側から下流側にかけて冷却流路４ｄ、転向部５ｃ、冷却流路４ｅ、転向部５ｄ、冷却流路４ｆを順次流下し、ガスタービン翼１の後縁に設けた略円柱状のピンフィン２０と呼ばれる冷却構造の後縁冷却流路４ｇから翼の下流側外方に導出する翼後縁側の蛇行型冷却流路７である。
【００３６】
更に本実施例のガスタービン翼１の内部に設けられた前縁側の蛇行型冷却流路６と、この後縁側の蛇行型冷却流路７とを隔てる隔壁１０ｃには、前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃと、この蛇行型冷却流路６と隣接して配設された後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄとを連通する連通孔１５が隔壁１０ｃに対して略垂直に孔を開けられてガスタービン翼１の半径方向の内径側から半径方向の外径側に沿って等間隔に複数個設置されている。
【００３７】
即ち、隔壁１０ｃに設けた連通孔１５の孔は前記冷却流路４ｃ及び冷却流路４ｄのほぼ全長に亘って略等間隔に開口するように複数個配設されている。
【００３８】
また、前記ガスタービン翼１の内部に設けた前縁側の蛇行型冷却流路６及び後縁側の蛇行型冷却流路７の内側には、各蛇行型冷却流路６、７を流れる冷却流体の流れ方向に対して直交するように該冷却流路の流路幅よりも短い長さに形成した乱流促進リブ１２ａ及び乱流促進リブ１２ｂが、各冷却流路の流れ方向に沿って冷却流体と直交するように相互に離間をあけて複数個設置されている。
【００３９】
前記ガスタービン翼１の内部に設けた前縁側の蛇行型冷却流路６及び後縁側の蛇行型冷却流路７の内側に設置される前記乱流促進リブ１２ａ、１２ｂの形状として、これらの冷却流路６、７を流れる冷却流体の流れ方向に対して直交するように、且つ相互に平行となるように離間して配設した平行リブを例示したが、これは乱流促進リブ１２ａ、１２ｂの形状を限定するものではない。
【００４０】
乱流促進リブ１２ａ、１２ｂは形状によってリブ設置面の熱伝達率が変化するため、熱負荷に応じて適切な形状のリブを配置することが望ましい。
【００４１】
また、本実施例のガスタービン翼１は精密鋳造によって製作されており、ガスタービン翼１の内部に設けられた冷却流路を構成する前縁側の蛇行型冷却流路６と後縁側の蛇行型冷却流路７とを隔てている隔壁１０ｃに等間隔で複数個形成され、前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃと、この冷却流路４ｃと隣接して配設されており後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄとを連通する連通孔１５は、中子によって開けられる。
【００４２】
この隔壁１０ｃに形成する連通孔１５の加工は、円孔やスリット状など単純な形状であれば加工が容易であるため、複雑な形状を作り出すことが困難な小さなガスタービン翼にも適用することが可能である。
【００４３】
但し大きなガスタービン翼であれば、性能向上のために形状・配置の複雑化をするなど、タービン翼の大きさや加工性に応じて性能の向上を図ることが望ましい。
【００４４】
また、隔壁１０ｃに連通孔１５を設けることで、前縁側の蛇行型冷却流路を成形する中子と、後縁側の蛇行型冷却流路を成形する中子とが共に接続した剛構造に接続されることになり、互いの位置ずれが少なくなる。
【００４５】
このように、ガスタービン翼１の内部に設けられた冷却流路を構成する前縁側の蛇行型冷却流路６と後縁側の蛇行型冷却流路７とを隔てている隔壁１０ｃに連通孔１５を設けることによってガスタービン翼の製作性が向上し、製作時の歩留まりを向上させることができる。
【００４６】
本実施例のガスタービン翼１の内部に設けられた冷却流路を構成する蛇行型冷却空気流路６、７をそれぞれ流れる冷却空気は、ガスタービン翼１のシャンク部２を貫通して設けられた冷却空気供給孔８、９からそれぞれ供給される。
【００４７】
この冷却空気供給孔８、９の上流側の流路にはオリフィスプレート（図示していない）が設けられており、このオリフィスプレートに開口するオリフィス径によって供給する冷却空気量を調整している。
【００４８】
冷却空気供給孔８、９からガスタービン翼１の翼内部に形成した蛇行型冷却空気流路６、７に流入した冷却空気は、蛇行型冷却流路６、７に沿って、冷却流路４ａ、４ｄでは翼根元側のシャンク部２から翼部３を経て翼先端側へ、冷却流路４ｂ、４ｅでは翼先端側から翼部３を経て翼根元側のシャンク部２へ、冷却流路４ｃ、４ｆでは翼根元側のシャンク部２から翼部３を経て翼先端側又は翼後縁側へとそれぞれ流れる。
【００４９】
そして、前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却空気流路４ｃを流れた冷却空気は翼先端に形成した吹き出し孔１１から翼外のガスパスへと半径方向外方に放出される。
【００５０】
また、後縁側の蛇行型冷却流路７を流れた冷却空気は、冷却流路４ｆでその流れ方向を略９０度転向し、後縁冷却流路４ｇから翼後縁方向１８へと流出して、翼下流側のガスパスへと軸方向に放出される。
【００５１】
前記ガスタービン翼１の翼内部に形成した蛇行型冷却空気流路６、７を流下する冷却空気の圧力は、これらの蛇行型冷却空気流路６、７に配設された乱流促進リブ１２ａ、１２ｂや、後縁冷却流路４ｇを形成する略円柱状のピンフィン２０、及び流下する冷却流体の流れ方向を転向させる転向部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを通過する際の圧力損失のために冷却流体の流下とともにその圧力が徐々に減少する。
【００５２】
ガスタービン翼１の翼内部に形成した蛇行型冷却空気流路６を流下する冷却流体の圧力が上記した圧力損失によって徐々に減少するので、隔壁１０ｃで区分された前縁側の蛇行型冷却空気流路６における冷却流路４ｃ内の圧力が減少した冷却空気の圧力と、隔壁１０ｃで区分されて後縁側の蛇行型冷却空気流路７の上流側領域に前記冷却流路４ｃと隣接して配設された冷却流路４ｄ内の圧力がそれほど低下していない高い圧力の冷却空気の圧力との間には大きな圧力差が生じることになるので、隣接した冷却流路４ｃ及び冷却流路４ｄを隔てる前記隔壁１０ｃを貫通する連通孔１５を設けることによって、冷却流路４ｄ内の高圧の冷却空気は連通孔１５を通じて隣接した低圧の冷却流路４ｃ内に噴出することになる。
【００５３】
上記したように冷却流路４ｄの圧力の高い冷却空気を隔壁１０ｃに設けた連通孔１５を通じて冷却流路４ｃに噴出させることによって、この冷却流路４ｃを上流側から下流側に流れる冷却空気は攪拌され、この結果、前記冷却流路４ｃを流れる冷却空気の冷却を促進することができる。
【００５４】
上述したようにガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却空気流路６の冷却流路４ｃと後縁側の蛇行型冷却空気流路７の冷却流路４ｄとを区分する隔壁１０ｃに連通孔１５を設けて冷却流路４ｄから圧力の高い冷却空気を該連通孔１５を通じて冷却流路４ｃに噴出させる構造を採用したことによって、ガスタービン翼１のメタル温度が最高温度となる高熱負荷領域のタービン翼背側中央部を冷却するように配設したガスタービン翼１の内部に形成されたガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却空気流路６の冷却流路４ｃに、必要最小限の冷却空気を供給することで十分な冷却性能が得られるので、前記冷却流路４ｃを流れる冷却空気によるガスタービン翼１の翼背側中央部の冷却性能を向上させることができる。
【００５５】
この結果、最も冷却を必要とする、ガスタービン翼１の最高温度となる高熱負荷領域のガスタービン翼１の翼背側中央部のメタル温度を、所望の温度にまで冷却するために必要な冷却空気の量を減らすことが可能となり、ガスタービン翼１を冷却するために供給する冷却空気の全体の流量を低減することが可能となる。
【００５６】
本実施例のガスタービン翼１では、ガスタービン翼１のシャンク部２を貫通して設けられた前縁側の冷却空気供給孔８から供給されてガスタービン翼１の内部に形成した前縁側の蛇行型冷却流路６に流入する冷却空気の流量を減少させて、この減少させた冷却空気の全部または一部に相当する流量の冷却空気を、ガスタービン翼１のシャンク部２を貫通して設けられた後縁側の冷却空気供給孔９からガスタービン翼１の内部に形成した後縁側の蛇行型冷却流路７へ流入する冷却空気の一部として供給すると共に、隔壁１０ｃに設けた連通孔１５を通じて後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄから前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃ内に噴出する冷却空気として供給できるように、ガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却流路６及び後縁側の蛇行型冷却流路７にそれぞれ供給する冷却空気の流量を配分しておく。
【００５７】
上記したようにガスタービン翼１の前記各冷却流路に供給する冷却空気の流量を配分することによって、ガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ａ、４ｂでは過剰な冷却空気流量を減少させて不必要な冷却空気の供給を避けることができる。
【００５８】
一方、ガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却空気流路６の冷却流路４ｃと後縁側の蛇行型冷却空気流路７の冷却流路４ｄとを区分する隔壁１０ｃに設けた連通孔１５を通じて冷却流路４ｄから冷却流路４ｃに噴出させた冷却空気は、蛇行型冷却空気流路６を上流から下流に流下して冷却流路４ｃ内を流れる冷却空気を攪拌する。
【００５９】
冷却流路４ｃ内を流下する冷却空気が前記冷却流路４ｃから噴出した冷却空気によって攪拌されることで、冷却流路４ｃ内に冷却空気の流れの乱れを作り出し、冷却流路４の流路断面の中央付近を流れる比較的冷たい冷却空気が壁面近傍に移動するため、冷却流路４ｃの冷却性能を向上させることができる。
【００６０】
また、ガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却流路６に供給する冷却空気の流量を減少させているために冷却流路４ｃ内を流れる冷却空気の流量はガスタービン翼１のシャンク部２に近い翼根元側で減少するが、隔壁１０ｃに設けた複数個の連通孔１５から噴出する低温の冷却空気が冷却流路４ｃ内で合流することによって徐々に冷却空気の流量が回復するため、冷却空気の供給流量の低下による冷却流路４ｃの冷却性能の低下は小さく抑えられる。
【００６１】
また、この冷却空気の供給流量の低下による冷却性能の低下に比べて、隔壁１０ｃの連通孔１５から冷却流路４ｃ内に低温の冷却空気を噴出させることによる冷却性能の向上効果の方が強いため、結果として冷却流路４ｃの冷却性能は向上する。
【００６２】
以上説明したように、本実施例によるガスタービン翼１によれば、ガスタービン翼１に生じる最高温度となる高熱負荷領域の冷却を促進し、ガスタービン翼のメタルの最高温度を低減するので、ガスタービン翼１の冷却流路に供給する冷却空気の流量を減少することができるとともに、ガスタービン翼の温度を均一化して熱応力を緩和し、ガスタービン翼の健全性を向上させることができる。
【００６３】
また、ガスタービン翼１の冷却流路に供給する冷却空気の流量を維持した場合には、ガスタービン翼のメタルの許容温度に対する温度余裕を大きくとることができるため、ガスタービン翼の健全性をさらに向上させることができる。
【００６４】
ここで、本実施例のガスタービン翼１の構造について、冷却空気の供給による具体的なガスタービン翼１の冷却効果を検討する。
【００６５】
ガスタービンの第１段動翼として用いられるガスタービン翼１を対象として、このガスタービン翼１の冷媒に圧縮機の抽気空気を用いた場合について検討した。
【００６６】
また、本実施例によるガスタービン翼１では前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却空気流量を１０％削減し、削減された冷却空気の全量に当たる冷却空気を後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄから連通孔１５を通じて前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃに噴出させた場合について検討した。
【００６７】
よって、全体としてガスタービン翼１に供給する冷却空気流量は変化していない。また、本実施例によるガスタービン翼と比較例のガスタービン翼で異なる点は隔壁１０ｃに設けた連通孔１５の有無のみである。
【００６８】
図３に本実施例のガスタービン翼１によるタービン翼の表面温度分布を実線で、比較例のガスタービン翼によるタービン翼の表面温度分布を破線で夫々表示した。図３の縦軸はタービン翼の表面温度を、横軸はガスタービン翼の翼面位置を表す。
【００６９】
図３において、ガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却空気流量を１０％削減したので、前縁側の蛇行型冷却流路６を形成する上流側領域の冷却流路４ａ、４ｂにおけるガスタービン翼１の表面温度は、破線で表示した比較例に比べて実線で示した本実施例の場合では温度が上昇している。
【００７０】
一方で、ガスタービン翼１のメタル温度が最高温度となる高熱負荷領域となっていた前縁側の蛇行型冷却流路６を形成する下流側領域の冷却流路４ｃの部分におけるガスタービン翼１の表面温度は、後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄから隔壁１０ｃに設けた連通孔１５を通じて前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃに冷却空気を噴出することによって前記冷却流路４ｃの冷却が促進されるため、破線で表示した比較例に比べて実線で示した本実施例の場合では約１０度程度、タービン翼のメタル温度が最高となる翼背側中央部のタービン翼の表面温度を低下させることができる。
【００７１】
このようにガスタービン翼１のメタルに生じる最高温度を許容温度以下に低下させることによって供給する冷却空気の流量の削減が可能となる。
【００７２】
なお、ガスタービン翼１の前縁側の蛇行型冷却流路６に供給する冷却空気の流量を削減し、その削減した冷却空気の流量の一部または全量を隔壁１０ｃに設けた連通孔１５を通じて冷却流路４ｄから冷却流路４ｃに噴出させて供給し、該冷却流路４ｃを冷却すると説明したが、これは前縁側の蛇行型冷却流路６に供給する冷却空気の流量を削減するという観点で説明したためであり、連通孔１５を通じて冷却流路４ｃに噴出させる冷却空気の流量は状況に応じて適切に調整することが可能である。
【００７３】
本実施例のガスタービン翼１において、最も重要なのはガスタービン翼１のメタル温度が最高温度となる高負荷領域を通過するガスタービン翼１の冷却流路と、それに隣接する冷却流路の隔壁に連通孔を設けて冷却空気を噴出させてこの冷却流路を冷却することで最高温度のレベルを低下させることである。
【００７４】
上述したように本実施例によれば、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼のメタル温度の均一化を図り、熱応力を緩和する小容量ガスタービンから大容量ガスタービンに亘って適用可能な冷却流路を備えたガスタービン翼が実現できる。
【実施例２】
【００７５】
次に本発明の第２実施例となる冷却流路を有するガスタービン翼１について図４を用いて説明する。
【００７６】
図４は本発明の第２実施例である冷却流路を有するガスタービン翼１の構造を示したものであり、図４（ａ）に示したガスタービン翼の円周方向断面図はガスタービンのロータと同心の円筒面で切断したガスタービン翼１の断面を表しており、図４（ｂ）は図４（ａ）の破線で囲んだ領域（ｂ）の部分拡大図を示している。
【００７７】
尚、本実施例のガスタービン翼１の構造は図１及び図２に示した先の第１実施例のガスタービン翼１の構造と基本的な構成は共通しているので、両実施例に共通した構成については説明を省略し、相違した構成についてのみ以下に説明する。
【００７８】
図４に示した本実施例のガスタービン翼１においては、ガスタービン翼１の内部に設けられた前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃと、前記冷却流路４ｃと隣接して配設され後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄとを隔てる隔壁１０ｃに設けられた連通孔１５が、隔壁１０ｃに対して略垂直状に開けられているのではなく翼背側面１４寄りに傾斜して開けられている点で第１実施例の連通孔１５とは相違している。
【００７９】
隔壁１０ｃにタービン翼背側面１４寄りに傾斜して孔を開けた連通孔１５を有する、本実施例のガスタービン翼１においては、この連通孔１５を通じて冷却流路４ｄから冷却流路４ｃに噴出した冷却空気は前記冷却流路４ｃを区画するタービン翼背側面１４の内壁に衝突する。
【００８０】
この結果、前記連通孔１５を経由して冷却流路４ｃに噴出した冷却空気は攪拌による冷却空気の乱れ促進効果に加えてタービン翼背側面１４の内壁に衝突する衝突冷却の効果が同時に得られるため、ガスタービン翼１の高熱負荷領域となるタービン翼背側面１４の冷却を特に強化することができる。
【００８１】
図３に示した本実施例のガスタービン翼１によるタービン翼の表面温度分布によると、冷却流路４ｃのタービン翼背側面１４とタービン翼腹側面１３ではタービン翼背側面１４のほうが温度が高く、タービン翼背側面１４のメタル温度が冷却空気削減のボトルネックになっている。
【００８２】
そこで本実施例の上記した構成のガスタービン翼１を使用することによって、タービン翼背側面１４の中央部の冷却を特に強化することができ、全体としての冷却空気流量の削減が可能となる。
【００８３】
また、前記連通孔１５から噴出させる冷却空気はガスタービン翼１のメタル温度が許容温度に余裕のあるタービン翼腹側面１３の冷却にはあまり寄与しないため、必要以上の冷却による冷却空気の温度上昇を避けることができ、その分だけ冷却流路の下流側の冷却性能の低下を抑制することができる。
【００８４】
また、タービン翼背側面１４とタービン翼腹側面１３との温度差を小さくすることができ、発生する熱応力を抑制してタービン翼の健全性を向上させることができる。
【００８５】
本実施例のガスタービン翼１において重要なことは、連通孔１５の冷却空気出口の孔をタービン翼背側面１４の方向に傾斜させて開口させることであり、連通孔１５から冷却流路４ｃに噴射した冷却空気でタービン翼背側面１４の内壁面を衝突冷却し、タービン翼背側面１４の冷却性能を特に向上させることである。
【００８６】
したがって、連通孔１５から冷却流路４ｃに噴出する冷却空気がタービン翼背側面１４に衝突する形状や配置であれば前記連通孔１５の形状は本実施例で示したものと異なっていてもよい。
【００８７】
本実施例によれば、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼のメタル温度の均一化を図り、熱応力を緩和する小容量ガスタービンから大容量ガスタービンに亘って適用可能な冷却流路を備えたガスタービン翼が実現できる。
【実施例３】
【００８８】
次に本発明の第３実施例となる冷却流路を有するガスタービン翼１について図５を用いて説明する。
【００８９】
図５は本発明の第３実施例である冷却流路を有するガスタービン翼１の構造を示したものであり、図５（ａ）に示したガスタービン翼の円周方向断面図はガスタービンのロータと同心の円筒面で切断したガスタービン翼１の断面を表しており、図５（ｂ）は図５（ａ）の破線で囲んだ領域（ｂ）の部分拡大図を示している。
【００９０】
尚、本実施例のガスタービン翼１の構造は図１及び図２に示した先の第１実施例のガスタービン翼１の構造と基本的な構成は共通しているので、両実施例に共通した構成については説明を省略し、相違した構成についてのみ以下に説明する。
【００９１】
図５に示した本実施例のガスタービン翼１においては、ガスタービン翼１の内部に設けられた前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃと、前記冷却流路４ｃと隣接して配設され後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄとを隔てる隔壁１０ｃに設けられた連通孔１５が、隔壁１０ｃの中央のガスタービン翼１の翼形中心線の位置ではなく隔壁１０ｃのタービン翼背側面１４の内壁寄りにずらせて孔を略垂直状に開けている点で第１実施例の連通孔１５とは相違している。
【００９２】
本実施例のガスタービン翼１において、隔壁１０ｃにタービン翼背側面１４の内壁寄りにずらせて開口した連通孔１５を通じて冷却流路４ｄから冷却流路４ｃに噴出させた冷却空気は前記冷却流路４ｃを区画するタービン翼背側面１４の内壁付近に噴出する。
【００９３】
この連通孔１５を通じて冷却流路４ｃに噴出した冷却空気は、冷却流路４ｃを上流から下流側に流下する冷却空気よりも温度が低いため、温度の異なる両冷却空気の混合がある程度進行するまでの間、冷却流路４ｃのタービン翼背側面１４の内壁近傍の冷却空気の温度を低くすることができる。
【００９４】
この結果、ガスタービン翼１の高熱負荷領域となるタービン翼背側面１４の冷却を強化することができる。
【００９５】
図３に示した本実施例のガスタービン翼１によるタービン翼の表面温度分布によると、冷却流路４ｃのタービン翼背側面１４とタービン翼腹側面１３ではタービン翼背側面１４のほうが温度が高く、タービン翼背側面１４が冷却空気削減のボトルネックになっている。
【００９６】
そこで本実施例のガスタービン翼１によってタービン翼背側面の中央部の冷却を特に強化することができ、全体としての冷却空気流量の削減が可能となる。
【００９７】
また、前記連通孔１５から噴出させる冷却空気は、ガスタービン翼１のメタル温度が許容温度に余裕のあるタービン翼腹側面１３の冷却にはあまり寄与しないため、必要以上の冷却による冷却空気の温度上昇を避けることができ、その分だけ冷却流路下流側の冷却性能の低下を抑制することができる。
【００９８】
また、タービン翼背側面１４とタービン翼腹側面１３との温度差を小さくすることができ、発生する熱応力を抑制してタービン翼の健全性を向上させることができる。
【００９９】
本実施例のガスタービン翼１において重要なことは、連通孔１５の冷却空気出口の孔を、タービン翼背側面１４寄りに開口させ、連通孔１５から冷却流路４ｃに噴射した低温の冷却空気でタービン翼背側面１４の内壁近傍の冷却空気温度を下げてタービン翼背側面１４の冷却性能を特に向上させることである。
【０１００】
したがって、連通孔１５から冷却流路４ｃに噴出する冷却空気がタービン翼背側面１４１４の内壁に寄って開口した形状や配置であれば前記連通孔１５の形状は本実施例で示したものと異なっていてもよい。
【０１０１】
本実施例によれば、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼のメタル温度の均一化を図り、熱応力を緩和する小容量ガスタービンから大容量ガスタービンに亘って適用可能な冷却流路を備えたガスタービン翼が実現できる。
【実施例４】
【０１０２】
次に本発明の第４実施例となる冷却流路を有するガスタービン翼１について図６を用いて説明する。
【０１０３】
図６に示した本発明の第４実施例である冷却流路を有するガスタービン翼１の構造を示したものであり、図６（ａ）に示したガスタービン翼の半径方向断面図はガスタービンのロータの回転中心を通り半径方向に延びる面で切断したガスタービン翼１の断面を表しており、図６（ｂ）は図６（ａ）の破線で囲んだ領域（ｂ）の部分拡大図を示している。
【０１０４】
尚、本実施例のガスタービン翼１の構造は図１及び図２に示した先の第１実施例のガスタービン翼１の構造と基本的な構成は共通しているので、両実施例に共通した構成については説明を省略し、相違した構成についてのみ以下に説明する。
【０１０５】
図６に示した本実施例のガスタービン翼１においては、ガスタービン翼１の内部に設けられた前縁側の蛇行型冷却流路６の冷却流路４ｃと、前記冷却流路４ｃと隣接して配設される後縁側の蛇行型冷却流路７の冷却流路４ｄとを隔てる隔壁１０ｃに設けられた連通孔１５の孔を開口させて配設する間隔は、翼長の長さ方向の中間部では密となるように連通孔１５の間隔を短くして開口させ、翼長方向の先端側及び翼長方向の根元側では疎となるように連通孔１５の間隔を長くして開口させて配設されている点で第１実施例のガスタービン翼１に配設した連通孔１５とは相違している。
【０１０６】
即ち、本実施例のガスタービン翼１では、最高温度の高熱負荷領域となる翼背側中央部を集中的に冷却させるために、前記隔壁１０ｃに設けた連通孔１５の孔の間隔は前記冷却流路４ｃ及び冷却流路４ｄの流路長手方向の中央部が密となるように配設し、前記冷却流路４ｃ及び冷却流路４ｄの流路長手方向の両端部側が疎となるように配設している。
【０１０７】
本実施例のガスタービン翼１においては、隔壁１０ｃに設けた連通孔１５の孔の間隔を冷却流路４ｃ及び冷却流路４ｄの流路長手方向の中央部では間隔を短くして密に配設し、流路長手方向の両端部では間隔を長くして疎に配設させた構造としたことから、隔壁１０ｃに設けた複数の連通孔１５を通じて、後縁側の蛇行型冷却空気流路７の冷却流路４ｄから、前縁側の蛇行型冷却空気流路６の冷却流路４ｃ内に噴出する冷却空気の流量は、冷却流路４ｃの流路長手方向の中央部では流路長手方向の端部に比べてより多くの流量の冷却空気を噴出させることが出来る。
【０１０８】
よって、蛇行型冷却空気流路６を上流から下流に流下して冷却流路４ｃ内を流れる冷却空気を、前記密に配設した複数の連通孔１５を通じて多くの流量の冷却空気を噴出することによって、冷却却空気の流れの乱れを作り出して冷却流路４ｃの冷却性能を向上させることができる。
【０１０９】
この結果、ガスタービン翼１の半径方向の翼長中央部付近の冷却性能を特に強化することが可能となる。
【０１１０】
図３に示した本実施例のガスタービン翼１によるタービン翼の表面温度分布のほかにもガスタービン翼１の翼長の半径方向にも温度分布が生じており、この半径方向の温度分布ではガスタービン翼１の半径方向の翼長中央部付近で最も熱負荷が高くなる。
【０１１１】
すなわち、ガスタービン翼１の半径方向である翼長の翼根元と翼先端との中間となる翼長中央部付近の温度が冷却空気削減のボトルネックになっている。
【０１１２】
そこで本実施例の上記した構成のガスタービン翼１を使用することによって、ガスタービン翼１の半径方向の翼長中央部付近の冷却を特に強化して、タービン翼１のメタルに生じる最高温度を許容温度以下に低下させて、供給する冷却空気の流量の削減が可能となる。
【０１１３】
また、前記連通孔１５から噴出させる冷却空気は、冷却流路の上流側で温度に余裕のあるガスタービン翼１の翼根元側の冷却にはあまり寄与しないため、必要以上の冷却空気の供給による冷却を避けることができ、その分だけ冷却空気の温度上昇が抑えられ、冷却流路の下流側での冷却性能の低下を抑制することができる。
【０１１４】
また、タービン翼背側面１４とタービン翼腹側面１３との温度差を小さくすることができ、発生する熱応力を抑制して、長期間に亘って使用可能な耐久性に優れた健全性の高いタービン翼１を製作することができる。
【０１１５】
本実施例のガスタービン翼１において重要なことは、冷却空気を噴出する連通孔１５を温度の高いガスタービン翼１の部分に集中的に配置して、これらの連通孔１５から冷却流路４ｃに噴射した低温の冷却空気でガスタービン翼１のメタルに生じる最高温度を下げることである。
【０１１６】
したがって、ガスタービン翼１のメタルに生じる最高温度が翼の半径方向中央部分以外にみられるときには、その最高温度が生じるガスタービン翼１の部分に連通孔１５を集中して配設するように構成すれば良い。
【０１１７】
本実施例によれば、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼のメタル温度の均一化を図り、熱応力を緩和する小容量ガスタービンから大容量ガスタービンに亘って適用可能な冷却流路を備えたガスタービン翼が実現できる。
【実施例５】
【０１１８】
次に本発明の第５実施例となる冷却流路を有するガスタービン翼１について図７を用いて説明する。
【０１１９】
図７に示した本発明の第５実施例である冷却流路を有するガスタービン翼１の構造を示したものであり、図７（ａ）に示したガスタービン翼の半径方向断面図はガスタービンのロータの回転中心を通り半径方向に延びる面で切断したガスタービン翼１の断面を表しており、図７（ｂ）は図７（ａ）の破線で囲んだ領域（ｂ）の部分拡大図を示している。
【０１２０】
尚、本実施例のガスタービン翼１の構造は図１及び図２に示した先の第１実施例のガスタービン翼１の構造と基本的な構成は共通しているので、両実施例に共通した構成については説明を省略し、相違した構成についてのみ以下に説明する。
【０１２１】
図１及び図２に示した第１実施例のガスタービン翼１では隔壁１０cに連通孔１５を設けていたが、本実施例のガスタービン翼１では、後縁側の蛇行型冷却流路７の下流側となる冷却流路４ｅと冷却流路４ｆとを隔てる隔壁１０ｅに、冷却流路４ｅと冷却流路４ｆとを連通する複数の連通孔１６を該隔壁１０eに対して略垂直に孔を開け、これらの連通孔１６をガスタービン翼１の半径方向の内径側から半径方向の外径側に沿って略等間隔に設置したことで、第１実施例の連通孔１５とは異なっている。
【０１２２】
本実施例のガスタービン翼１では、連通孔１６が冷却流路４ｅと冷却流路４ｆとを隔てる隔壁１０ｅに設けられているため、隔壁１０ｅの連通孔１６を通じて冷却空気は冷却流路４ｅから冷却流路４ｆへと噴出して、冷却流路４ｆ及び翼後縁ピンフィンの後縁冷却流路４ｇの冷却性能を向上させ、冷却空気流量の削減が可能となる。
【０１２３】
即ち、本実施例のガスタービン翼１では、後縁側の蛇行型冷却流路７の下流側となる冷却流路４ｅと冷却流路４ｆとを隔てる隔壁１０ｅに、ガスタービン翼１の半径方向の内径側から半径方向の外径側に沿って略等間隔に連通孔１６を配設して、冷却流路４ｅからこれらの連通孔１６を通じて冷却流路４ｆに低温の冷却空気を噴出するように構成したことから、ガスタービン翼１の先端側１７に配設した連通孔１６は、翼根元側に配設した連通孔１６に比べて、前記連通孔１６の入口と出口との間の冷却空気の圧力差が大きくなるため、より多くの流量の冷却空気が前記連通孔１６を経由してガスタービン翼１の先端側１７の冷却流路４ｆに供給される。
【０１２４】
この結果、冷却空気の流量配分の不均一さが緩和されて過剰な流量の冷却空気を供給しなくてもガスタービン翼１の先端側１７を十分に冷却できるため、冷却空気流量の削減が可能となる。
【０１２５】
また、冷却空気の流れの不均一さが解消されることで、ガスタービン翼１の半径方向の温度分布が均一化されて熱応力が低減し、ガスタービン翼の健全性を向上させることができる。
【０１２６】
また、隔壁１０ｅに設けた連通孔１６から冷却流路４ｆに噴出する冷却空気の方向をガスタービン翼１の後縁方向１８に沿った方向に噴出させることによって、冷却流路４ｆからガスタービン翼１の後縁方向１８に流れる冷却空気はその噴出する冷却空気の連行作用によって強く偏向される。
【０１２７】
連通孔１６から噴出する冷却空気によって強く偏向されることで、ピンフィン２０に対する冷却空気の流れの向きが適正化され、ガスタービン翼１の伝熱性能を向上させることができる。
【０１２８】
ガスタービン翼１の伝熱性能が向上することで、ガスタービン翼１のメタルに生じる最高温度が低下して、その分だけガスタービン翼１に供給する冷却空気の流量を削減することができる。
【０１２９】
以上の実施例のガスタービン翼１では、ガスタービン翼１に供給される冷却空気として、圧縮機から抽気した圧縮空気を利用する場合を説明しているが、これ以外にも、別途設けた圧縮機から供給する圧縮空気や、空気以外のアンモニア、蒸気などの冷媒を利用しても良い。
【０１３０】
さらに隔壁１０ｃ、１０ｅに設けた連通孔１５、１６の口径は、噴出させる冷却空気による攪拌効果や衝突冷却の効果を高めるために連通孔１５、１６の孔径を小さくし、連通孔１５、１６を通過して該連通孔１５、１６の出口から噴出する冷却空気の流速を大きくすることが望ましい。
【０１３１】
このため、隔壁１０ｃ、１０ｅに設けた連通孔１５、１６を通じて噴出する冷却空気の流量の調整は、隔壁１０ｃ、１０ｅに設ける連通孔１５、１６の孔の数によって調節するとよい。
【０１３２】
尚、隔壁１０ｃ、１０ｅにガスタービン翼の翼長方向に設置した前記連通孔１５、１６の配列は１列としたが、ガスタービン翼１の翼厚さ方向に複数列となるように配列したり、ガスタービン翼１の半径方向の異なる位置で連通孔１５、１６の列数が異なるように配列しても良い。
【０１３３】
このように前記連通孔１５、１６を複数列に配列すれば、複数列の連通孔１５、１６から噴出する冷却空気を互いに干渉させて、さらに強い冷却空気の乱れを作ることができ、冷却性能をさらに向上させることができる。
【０１３４】
さらに、連通孔１５、１６の孔形状は必ずしも円形である必要はなく、スリット状等に形成してもよい。
【０１３５】
要は、前記連通孔１５、１６は、この連通孔１５、１６から噴出する冷却空気によって噴出先の冷却流路を流れる冷却流体に大きな乱れを作り出せるように構成されていることが望ましい。
【０１３６】
本実施例によれば、少ない冷却空気流量でガスタービン翼を効果的に冷却してガスタービン翼のメタル温度の均一化を図り、熱応力を緩和する小容量ガスタービンから大容量ガスタービンに亘って適用可能な冷却流路を備えたガスタービン翼が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明は、冷却流路を内部に形成したガスタービン翼に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の第１実施例であるガスタービン翼の構造を示す円周方向断面図とその部分拡大図。
【図２】本発明の第１実施例であるガスタービン翼の構造を示す半径方向断面図とその部分拡大図。
【図３】本発明のガスタービン翼の第１の実施の形態の温度分布を表す図である。
【図４】本発明の第２実施例であるガスタービン翼の円周方向断面図とその部分拡大図。
【図５】本発明の第３実施例であるガスタービン翼の円周方向断面図とその部分拡大図。
【図６】本発明の第４実施例であるガスタービン翼の半径方向断面図とその部分拡大図。
【図７】本発明第５実施例であるガスタービン翼の半径方向断面図とその部分拡大図。
【符号の説明】
【０１３９】
１：ガスタービン翼、２：シャンク部、３：翼部、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ：冷却流路、４ｇ：後縁冷却流路、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ：転向部、６：前縁側の蛇行型冷却流路、７：後縁側の蛇行型冷却流路、８：前縁側の冷却空気供給孔、９：後縁側の冷却空気供給孔、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ：隔壁、１１：冷却空気吹き出し孔、１２ａ、１２ｂ：乱流促進リブ、１３：タービン翼腹側面、１４：タービン翼背側面、１５、１６：連通孔、１７：翼先端側方向、１８：翼後縁側方向、１９：吹き出し孔、２０：ピンフィン。
【図１】
2010007463.tif 000003
【図２】
2010007463.tif 000004
【図３】
2010007463.tif 000005
【図４】
2010007463.tif 000006
【図５】
2010007463.tif 000007
【図６】
2010007463.tif 000008
【図７】
2010007463.tif 000009