(57)【要約】【課題】燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合する後方フレーム（１０）を提供する。【解決手段】本後方フレーム（１０）は、上壁（１２）、底壁（１４）及び一対の側壁（１６、１８）から成る閉鎖周辺フレーム部を含む。楕円形又は長円形断面形状を有する複数の冷却孔又はアパーチャ（２６）が、上壁、底壁及び一対の側壁の１以上に設けられ、閉鎖周辺フレーム部を軸方向に貫通して延びる。冷却孔は、長軸及び短軸を有しかつ該長軸が上壁及び底壁とほぼ平行になるように構成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合する後方フレーム（１０）であって、
上壁（１２）、底壁（１４）及び一対の側壁（１６、１８）から成る閉鎖周辺フレーム部と、
前記上壁、底壁及び一対の側壁の１以上を貫通して延びる複数の冷却アパーチャと
を備えていて、前記複数の冷却アパーチャ（２６）が楕円形又は長円形断面形状を有する、後方フレーム。
【請求項２】
前記複数の冷却アパーチャ（２６）の１以上が、前記上壁（１２）、底壁（１４）及び一対の側壁（１６、１８）の各々に設けられる、請求項１記載の後方フレーム。
【請求項３】
前記複数の冷却アパーチャ（２６）が、前記閉鎖周辺フレーム部を軸方向に貫通して延びる、請求項１記載の後方フレーム。
【請求項４】
前記複数の冷却アパーチャ（２６）が、前記閉鎖周辺フレーム部を軸方向に貫通して延びる、請求項２記載の後方フレーム。
【請求項５】
前記複数の冷却アパーチャ（２６）が、長軸及び短軸を有しかつ該長軸が前記上壁及び底壁とほぼ平行になるように構成される、請求項１記載の後方フレーム。
【請求項６】
前記複数の冷却アパーチャ（２６）が、長軸及び短軸を有しかつ該長軸が前記上壁及び底壁とほぼ平行になるように構成される、請求項４記載の後方フレーム。
【請求項７】
燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合する後方フレーム（１０）であって、
上壁（１２）、底壁（１４）及び一対の側壁（１６、１８）から成る閉鎖周辺フレーム部と、
楕円形又は長円形断面形状を有し、前記上壁、底壁及び一対の側壁の各々に設けられかつ前記閉鎖周辺フレーム部を軸方向に貫通して延びる複数の冷却アパーチャ（２６）と
を備えていて、前記複数の冷却アパーチャ（２６）が、長軸及び短軸を有しかつ該長軸が前記上壁及び底壁とほぼ平行になるように構成される、後方フレーム。
【請求項８】
燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合するタービン後方フレーム（１０）を形成する方法であって、
ａ）上壁（１２）、底壁（１４）及び一対の側壁（１６、１８）を有する閉鎖周辺後方フレーム部を準備するステップと、
ｂ）前記上壁、底壁及び一対の側壁の少なくとも１つに、前記後方フレーム部を軸方向に貫通して延びる楕円形状冷却孔（２６）を形成するステップと
を含む方法。
【請求項９】
前記楕円形状冷却孔（２６）を前記上壁、底壁及び一対の側壁の全てに設けるステップを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記楕円形状冷却孔（２６）が、長軸及び短軸を有し、前記ステップｂ）が、前記長軸が前記上壁及び底壁にほぼ平行になるように前記楕円形状冷却孔を構成するステップを含む、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン冷却技術に関し、より具体的には、燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合する後方フレームの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電ガスタービン用の缶−アニュラ型燃焼器との関連で理解されるような「トランジションピース」は、燃焼器ライナをタービンの第１段ノズルと連結するダクトである。後方フレームは、トランジションピースの出口端部に設置され、トランジションピースと第１段ノズルとの間の結合部としての役割を果たす。後方フレーム部品は、第１段ノズルに流れる高温ガスに曝されるので、それら後方フレーム部品の冷却は大きな関心事である。
【０００３】
より具体的には、トランジションピースを通って流れる高温ガスは、後方フレームと第１段ノズルとの間の溝内で再循環して、大きな温度勾配を生じる。従って、後方フレームの後面、すなわち該フレームの第１段ノズルに面する側に対して有効な冷却を行う必要がある。現在の一般的な後方フレーム構成では、円形断面を有する冷却孔を組込んで、インピンジメントスリーブ（トランジションピースを囲む）を通る流れの一部分をこれらの孔内に迂回させて該後方フレームを冷却するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６４１２２６８号明細書
【特許文献２】米国特許第６５４７２５７号明細書
【特許文献３】米国特許第４９２３３７１号明細書
【特許文献４】米国特許第５２３３８２８号明細書
【特許文献５】米国特許第６１８６７４１号明細書
【特許文献６】米国特許第６２８７０７５号明細書
【特許文献７】米国特許第６３６８０６０号明細書
【特許文献８】米国特許第６３７５４２５号明細書
【特許文献９】米国特許第６７４３３５０号明細書
【特許文献１０】米国特許第６９８４１００号明細書
【特許文献１１】米国特許第７０６６７１６号明細書
【特許文献１２】米国特許第７２９６９６７号明細書
【特許文献１３】米国特許第７３７７７４３号明細書
【特許文献１４】欧州特許出願公開第１０２２４３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、トランジションピースの後方フレームのより有効な冷却の必要性が依然として存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的だが非限定的な実施形態によると、楕円形状冷却孔が、後方フレームの周辺部の周りに設けられる。長円形状又は楕円形状孔は、所定の断面積においてより多くの有効対流冷却用表面積を備えるので、後方フレームの冷却が改善される。
【０００７】
従って、１つの態様では、本発明は、燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合する後方フレームに関し、本後方フレームは、上壁、底壁及び一対の側壁から成る閉鎖周辺フレーム部と、該上壁、底壁及び一対の側壁の１以上を貫通して延びる複数の冷却アパーチャとを含み、冷却アパーチャは、楕円形又は長円形断面形状を有する。
【０００８】
別の態様では、本発明は、燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合する後方フレームに関し、本後方フレームは、上壁、底壁及び一対の側壁から成る閉鎖周辺フレーム部と、楕円形又は長円形断面形状を有し、上壁、底壁及び一対の側壁の各々に設けられかつ該フレーム部を軸方向に貫通して延びる複数の冷却アパーチャとを含み、冷却アパーチャは、長軸及び短軸を有しかつ該長軸が上壁及び底壁とほぼ平行になるように構成される。
【０００９】
さらに別の態様では、本発明は、燃焼器トランジションピースと第１段タービンノズルとの間を結合するタービン後方フレームを形成する方法に関し、本方法は、ａ）上壁、底壁及び一対の側壁を有する閉鎖周辺後方フレーム部を準備するステップと、ｂ）上壁、底壁及び一対の側壁の少なくとも１つに、該後方フレーム部を軸方向に貫通して延びる楕円形状冷却孔を形成するステップとを含む。
【００１０】
次に、以下に特定する図に関連させて、本発明を一層詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】公知の構造の一般的なトランジションピース後方フレームの斜視図。
【図２】後方フレームに形成された公知の円形冷却孔又はスロットを示す拡大詳細図。
【図３】例えば図１に示すタイプの後方フレーム内で使用することになる冷却孔の長円形状又は楕円形状を例示する拡大詳細図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照すると、従来のトランジションピース（図示せず）と第１段タービンノズル（これも図示せず）との間の結合部としての役割を果たす後方フレーム１０は、それぞれ上壁１２及び底壁１４と閉鎖周辺フレームを完成させる一対の側壁１６、１８とを含む。ブラケット２０及び２２のような取付けハードウェアは、第１段タービンノズルに対する後方フレームの連結を可能にする。しかしながら、正確な取付け方法は、本発明の不可欠な要素ではなく、いずれにしても、あらゆる好適な取付け法を使用することができる。従来のトランジションピースは、後方フレームの反対側に取付けられて、第１段ノズルと燃焼器ライナとの間で延びていることを理解されたい。このタイプの構成の実施例は、米国特許第６４１２２６８号及び第６５４７２５７号に見ることができる。
【００１３】
次に、図２を参照すると、円形冷却孔２４は一般的に、後方フレームの周辺の周りに間隔を置いて配置されて、冷却空気が孔内にかつ後方フレームを貫通して流れ、それによって該フレームを冷却するのを可能にする。
【００１４】
図３は、後方フレームのより良好かつより効率的な冷却を可能にする修正冷却孔形状を例示している。具体的には、軸方向に延びる冷却孔又はアパーチャ２６の幾つか又は全ては、楕円形又は長円形断面形状を有しており、所定の断面積において有効対流冷却用表面積が増大している。楕円形冷却孔又はアパーチャ２６は、特定の冷却要件によって定まるものとして、単独に或いは円形冷却孔（例えば、孔２４）と組合せて使用することができる。楕円形孔の寸法はまた、冷却要件に従って変化させることができる。楕円形冷却孔２６は、後方フレームのそれぞれ上壁１２、底壁１４及び一対の側壁１６、１８のいずれか１以上に設けることができる。冷却アパーチャの長軸は、後方フレームの上壁及び底壁にほぼ平行であるのが好ましい。
【００１５】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。
【符号の説明】
【００１６】
１０  後方フレーム
１２  上壁
１４  底壁
１６、１８  側壁
２０、２２  ブラケット
２４  円形冷却孔
２６  楕円形冷却孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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