(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状に湾曲した正圧面および凸状に湾曲した負圧面を有し、回転軸線を中心とした径方向外側に向かって延びる翼形部と、
該翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記正圧面に沿って延びる正圧面側スクィーラと、
前記翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記負圧面に沿って延びる負圧面側スクィーラと、
前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面以外の面、および、前記正圧面側スクィーラにおける全面を覆い、外部からの熱の進入を妨げる被覆層と、
が設けられ、
前記翼形部の前縁から前記翼形部の後縁に至るまで、前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面は、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面に設けられた前記被覆層よりも径方向外側に突出していることを特徴とするタービン動翼。
【請求項２】
前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面と、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面との間の径方向の距離Ｃｌは、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面における前記被覆層の層厚をｔとすると、ｔ＜Ｃｌ≦２ｔの関係を満たすことを特徴とする請求項１記載のタービン動翼。
【請求項３】
凹状に湾曲した正圧面および凸状に湾曲した負圧面を有し、回転軸線を中心とした径方向外側に向かって延びる翼形部と、
該翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記正圧面に沿って延びる正圧面側スクィーラと、
前記翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記負圧面に沿って延びる負圧面側スクィーラと、
前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面以外の面、および、前記正圧面側スクィーラにおける全面を覆い、外部からの熱の進入を妨げる被覆層と、
が設けられ、
前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面は、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面に設けられた前記被覆層よりも径方向外側に突出し、
前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面と、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面との間の径方向の距離Ｃｌは、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面における前記被覆層の層厚をｔとすると、ｔ＜Ｃｌ≦２ｔの関係を満たすことを特徴とするタービン動翼。
【請求項４】
空気を圧縮する圧縮機と、
圧縮された空気を用いて外部から供給された燃料が燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転駆動力を発生させるタービン部と、
が設けられ、
前記タービン部には請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタービン動翼が設けられていることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン動翼およびガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンのタービン動翼は、高温の燃焼ガスからエネルギを抽出し、少なくとも圧縮機を回転駆動するものであり、回転軸線まわりに回転するタービン翼である。このタービン動翼の先端は、回転するタービン動翼における径方向外側の端部であり、タービン動翼チップと呼ばれる。
【０００３】
ガスタービンのケーシング内周面と、タービン動翼チップとの間には隙間があり、この隙間を通過する漏れ流れによって、タービン部の空力性能が低下していた。
その一方で、タービン動翼チップは、タービン動翼の中でも熱負荷が高いため、焼損などの不具合が発生しやすく、過去に問題となっていた。
【０００４】
上述の問題を解決するものとして、タービン動翼チップに、スクィーラ（ｓｑｕｅａｌｅｒ）またはシニングと呼ばれる突起を設ける技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
ここで、スクィーラは、タービン動翼チップとケーシング内周面との隙間を流れる漏れ空気量を減らすものであり、タービン動翼チップにおける熱負荷を低減するものである。さらに、スクィーラは、タービン動翼チップがガスタービンのケーシング内周面と接触することを防止するものでもある。
【０００５】
特許文献１には、タービン動翼チップにおけるタービン動翼の腹側（正圧面）および背側（負圧面）に沿って、径方向外側に向かって突出して延びる一対のスクィーラを設ける技術が記載されている。さらに、スクィーラにおける径方向外側の端面以外の領域に遮熱コーティング（ＴＢＣ（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ）とも呼ぶ。）を設ける技術も記載されている。
【０００６】
このように、一対のスクィーラを設けると、腹側（正圧面）又は背側（負圧面）のいずれか一方に一つのスクィーラを設ける場合と比較して、タービン動翼チップとケーシング内周面との隙間を流れる漏れ空気量を減らすことができ、タービン部の空力性能低下を抑制できる。
さらに、遮熱コーティングが施されているため、スクィーラに対する熱負荷を軽減することができる。
【０００７】
特許文献２には、タービン動翼チップにおけるタービン動翼の負圧面に沿って、径方向外側に向かって突出して延びるスクィーラのみを設ける技術が記載されている。
【０００８】
このように、熱負荷の高い正圧面に沿って延びるスクィーラが設けられていないため、当該スクィーラの焼損などの不具合の発生が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１０７７０２号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の発明のように正圧面および負圧面に沿ってスクィーラを設けた場合、正圧面に沿うスクィーラにおける径方向外側の端面には、熱負荷が高いにもかかわらず、遮熱コーティングを施せないという問題があった。
【００１１】
つまり、遮熱コーティングは、スクィーラの径方向外側の端面に設けても、ケーシング内周面と接触すると容易にスクィーラから剥離する。そのため、当初からスクィーラにおける径方向外側の端面には遮熱コーティングが施すことが困難である。
その結果、正圧面に沿うスクィーラにおける焼損などの不具合が発生するおそれがあった。
【００１２】
その一方で、特許文献２の発明のように負圧面に沿ってスクィーラを設けた場合、正圧面および負圧面に沿ってスクィーラを設けた場合と比較して、タービン動翼チップとケーシング内周面との隙間を流れる漏れ空気量が増加する。そのため、タービン部における空力性能が低下するおそれがあった。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ガスタービンの効率向上を図ることができるタービン動翼およびガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のタービン動翼は、凹状に湾曲した正圧面および凸状に湾曲した負圧面を有し、回転軸線を中心とした径方向外側に向かって延びる翼形部と、該翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記正圧面に沿って延びる正圧面側スクィーラと、前記翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記負圧面に沿って延びる負圧面側スクィーラと、前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面以外の面、および、前記正圧面側スクィーラにおける全面を覆い、外部からの熱の進入を妨げる被覆層と、が設けられ、前記翼形部の前縁から前記翼形部の後縁に至るまで、前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面は、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面に設けられた前記被覆層よりも径方向外側に突出していることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、正圧面側スクィーラおよび負圧面側スクィーラを設けることにより、どちらか一方のみを設ける場合と比較して、タービン動翼における径方向外側の端部と、タービン部のケーシング内周面との隙間を流れる作動流体の流量、つまり漏れ流量を減らすことができる。具体的には、正圧面側スクィーラとケーシング内周面との間、および、負圧面側スクィーラとケーシング内周面との間の２箇所で漏れ流量を制限することができるため、どちらか一方のみで漏れ流量を制限する場合と比較して、漏れ流量を減らすことができる。
【００１６】
正圧面側スクィーラの全面を覆うように被覆層を設けることにより、正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面にも被覆層が設けられる。これにより、正圧面側スクィーラの周囲を流れる高温の作動流体から、正圧面側スクィーラに流入する熱量が減少するため、正圧面側スクィーラの熱負荷が低減される。
【００１７】
負圧面側スクィーラと比較して、正圧面側スクィーラを低くすることにより、正圧面側スクィーラとケーシング内周面との間のクリアランスが広くなり、漏れ作動流体の流路断面積が広くなる。すると、当該クリアランスを流れる高温の漏れ作動流体の流速が低下するため、正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端部における熱伝達率（熱負荷）を下げることができる。
【００１８】
さらに、タービン動翼における径方向外側の端部と、タービン部のケーシング内周面とが接触する場合には、正圧面側スクィーラよりも負圧面側スクィーラが先にケーシング内周面に接触するため、正圧面側スクィーラの径方向外側の端部に設けられた被覆層は、ケーシング内周面と接触することがない。言い換えると、負圧面側スクィーラにより保護される。そのため、当該被覆層は、ケーシング内周面との接触によって、正圧面側スクィーラから脱離することがない。
上記発明においては、前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面と、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面との間の径方向の距離Ｃｌは、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面における前記被覆層の層厚をｔとすると、ｔ＜Ｃｌ≦２ｔの関係を満たすことが望ましい。
本発明のタービン動翼は、凹状に湾曲した正圧面および凸状に湾曲した負圧面を有し、回転軸線を中心とした径方向外側に向かって延びる翼形部と、該翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記正圧面に沿って延びる正圧面側スクィーラと、前記翼形部における径方向外側の端部から、径方向外側に向かって突出するとともに、前記負圧面に沿って延びる負圧面側スクィーラと、前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面以外の面、および、前記正圧面側スクィーラにおける全面を覆い、外部からの熱の進入を妨げる被覆層と、が設けられ、前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面は、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面に設けられた前記被覆層よりも径方向外側に突出し、前記負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面と、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面との間の径方向の距離Ｃｌは、前記正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面における前記被覆層の層厚をｔとすると、ｔ＜Ｃｌ≦２ｔの関係を満たすことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、距離Ｃｌは被覆層の層厚ｔよりも大きいため、負圧面側スクィーラの径方向外側の端面は、正圧面側スクィーラの径方向外側の端面の上面に設けられた被覆層よりも、径方向外側に位置することになる。そのため、正圧面側スクィーラの径方向外側の端面に設けられた被覆層は、負圧面側スクィーラにより保護される。
【００２０】
その一方で、距離Ｃｌは層厚ｔの２倍（２ｔ）以下であるため、負圧面側スクィーラの径方向外側の端面と、正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面上に設けられた被覆層の上面との間の径方向の距離は層厚ｔ以下となる。そのため、負圧面側スクィーラの高さ（Ｃ１）を上述の高さより高くした場合（Ｃ１＞２ｔ）と比較して、動翼とケーシング内周面との隙間を流れる漏れ作動流体の流量を減らすことができる。
【００２１】
本発明のガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された空気を用いて外部から供給された燃料が燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される燃焼器と、前記燃焼ガスから回転駆動力を発生させるタービン部と、が設けられ、前記タービン部には上記本発明のタービン動翼が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、上記本発明のタービン動翼が設けられているため、タービン動翼とケーシング内周面との隙間を流れる漏れ作動流体の流量を減らすことができ、タービン部の空力性能を向上させることができる。さらに、タービン動翼における熱負荷が下がることから、タービン動翼を冷却する冷却空気の流量を低減することができる。
これらによって、ガスタービンにおける効率向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のタービン動翼およびガスタービンによれば、負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面以外の面、および、正圧面側スクィーラにおける全面に被覆層を設け、負圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面は、正圧面側スクィーラにおける径方向外側の端面に設けられた被覆層よりも径方向外側に突出させることにより、ガスタービンの効率向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスタービンの概略を説明する模式図である。
【図２】図１のタービン部に設けられたタービン動翼の構成を説明する断面図である。
【図３】図２のタービン動翼のＸ−Ｘ断面視図である。
【図４】図２のＹ−Ｙ断面視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施形態に係るガスタービンについて、図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るガスタービンの概略を説明する模式図である。
本実施形態では、図１に示すように、本発明のガスタービン１を、発電機Ｇを駆動するものに適用して説明するが、ガスタービン１により駆動される対象は、発電機Ｇに限定されるものではなく、他の機器であってもよく特に限定するものではない。
ガスタービン１には、圧縮機２と、燃焼器３と、タービン部４と、回転軸５と、が設けられている。
【００２６】
圧縮機２は、外部の空気である大気を吸入して圧縮し、圧縮された空気を燃焼器３に供給するものである。
圧縮機２には、圧縮機２に流入する大気の流量を調節する入口案内翼（図示せず）や、流入した大気を圧縮する１段動翼（図示せず）、および１段静翼（図示せず）など、が設けられている。
【００２７】
燃焼器３は、圧縮機２により圧縮された空気、および、外部から供給された燃料を混合させ、燃焼させることにより、燃焼ガスを生成するものである。
なお、燃焼器３としては、公知の構成を用いることができ、特にその構成を限定するものではない。
【００２８】
タービン部４は、燃焼器３により生成された高温ガスの供給を受けて回転駆動力を発生させ、発生した回転駆動力を回転軸５に伝達するものである。
タービン部４には、タービン動翼１０およびタービン静翼（図示せず）が設けられている。タービン動翼１０とタービン静翼は、回転軸５における周方向に等間隔に並んで配置されているとともに、回転軸５の軸線方向に交互に並んで配置されている。
【００２９】
図２は、図１のタービン部に設けられたタービン動翼の構成を説明する断面図である。図３は、図２のタービン動翼のＸ−Ｘ断面視図である。図４は、図２のＹ−Ｙ断面視図である。
タービン動翼１０は、タービン静翼とともにタービン部４を流れる高温の燃焼ガスから回転駆動力を発生させるものであり、発生した回転駆動力を回転軸５に伝達するものである。
【００３０】
タービン動翼１０は、回転軸５に設けられた複数の円板状のロータディスク（図示せず）における外周面に等間隔に、かつ、当該外周面から（回転軸５の回転軸線Ｌを中心とした）径方向外側に向かって延びて配置されている。タービン動翼１０を形成する材料としては、ニッケル基合金を例示することができる。
【００３１】
タービン動翼１０には、図２から図４に示すように、断面が翼形状に形成されたプロファイル部である翼形部１１と、翼形部１１の径方向内側（ロータディスク側）の端部に配置されたプラットフォーム部１２と、翼形部１１の径方向内側の端部から回転軸５側（径方向内側）に突出する翼根部１３と、翼形部１１を冷却する冷却空気が流れる複数の冷却通路Ａ，Ｂ，Ｃと、が主に設けられている。
【００３２】
翼形部１１は、回転軸５の径方向に延びる断面が翼形状に形成された部材であって、周囲を流れる高温の燃焼ガスから回転駆動力を発生させるものである。
翼形部１１には、図２から図４に示すように、前縁ＬＥと、後縁ＴＥと、正圧面ＰＳと、負圧面ＳＳと、正圧面側スクィーラ２１と、負圧面側スクィーラ３１と、遮熱コーティング（被覆層）４１と、が設けられている。
【００３３】
前縁ＬＥは、周囲を流れる燃焼ガス流れにおける上流側の端部であり、後縁ＴＥは下流側の端部である。正圧面ＰＳは、前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間における凹状に湾曲した面（いわゆる腹側の面）であり、負圧面ＳＳは前縁ＬＥと後縁ＴＥとの間における凸状に湾曲した面（いわゆる背側の面）である。
【００３４】
正圧面側スクィーラ２１は、負圧面側スクィーラ３１とともに、タービン動翼１０における径方向外側の端部と、タービン部４のケーシング内周面との隙間を流れる燃焼ガスの流量、つまり漏れ流量を制限するものである。さらに、正圧面側スクィーラ２１は、図４に示すように、翼形部１１における径方向外側の端部から、さらに径方向外側に向かって突出するとともに、正圧面ＰＳに沿って延びるものである。
その一方で、正圧面側スクィーラ２１の全面には、後述する遮熱コーティング４１が設けられている。
【００３５】
負圧面側スクィーラ３１は、正圧面側スクィーラ２１とともに、タービン動翼１０における径方向外側の端部と、タービン部４のケーシング内周面との隙間を流れる燃焼ガスの流量、つまり漏れ流量を制限するものである。さらに、負圧面側スクィーラ３１は、図４に示すように、翼形部１１における径方向外側の端部から、さらに径方向外側に向かって突出するとともに、負圧面ＳＳに沿って延びるものである。
【００３６】
その一方で、負圧面側スクィーラ３１における径方向外側の端面を除く面には、後述する遮熱コーティング４１が設けられている。言い換えると、負圧面側スクィーラ３１における径方向外側の端面では、タービン動翼１０を構成する母材であるニッケル基合金が露出している。
負圧面側スクィーラ３１における径方向外側の端面は、一度、負圧面側スクィーラ３１の全面に遮熱コーティング４１が形成された後、当該端面に設けられた遮熱コーティング４１が切削加工などの機械加工により除去される。当該端面は、機械加工によって、タービン部４のケーシング内周面との間に、均一な隙間を形成するように円周状に加工される。
【００３７】
遮熱コーティング４１は、タービン動翼１０の周囲を流れる燃焼ガスから、熱がタービン動翼１０に流入することを妨げるものである。遮熱コーティング４１は、タービン動翼１０の周囲に設けられる。
遮熱コーティング４１には、セラミックス層４２と、結合層４３と、が主に設けられている。
【００３８】
セラミックス層４２は、燃焼ガスの熱がタービン動翼１０に流入することを妨げるものであり、ＹＳＺなどの公知のセラミックス材料から形成されるものである。
セラミックス層４２は、タービン動翼１０の母材上に設けられた結合層４３の表面に配置される層である。
【００３９】
結合層４３は、タービン動翼１０に対するセラミックス層４２の密着性を向上させるものであり、アンダーコートやＭＣｒＡｌＹコーティング等の他の名称で呼ばれることもある層である。
結合層４３は、タービン動翼１０の母材と、セラミックス層４２との間に配置される層である。
【００４０】
ここで、正圧面側スクィーラ２１における径方向外側の端面と、負圧面側スクィーラ３１における径方向外側の端面との間の径方向に沿う距離Ｃｌは、遮熱コーティング４１の層厚ｔよりも大きく、かつ、層厚ｔの２倍（２ｔ）以下の範囲内（ｔ＜Ｃｌ≦２ｔ）であることが望ましい。
【００４１】
距離Ｃｌは遮熱コーティング４１の層厚ｔよりも大きいため、負圧面側スクィーラ３１の径方向外側の端面は、正圧面側スクィーラ２１の径方向外側の端面に設けられた遮熱コーティング４１よりも、径方向外側に位置することになる。そのため、正圧面側スクィーラ２１の径方向外側の端面に設けられた被覆層は、負圧面側スクィーラ３１により保護される。
【００４２】
その一方で、距離Ｃｌは層厚ｔの２倍（２ｔ）以下であるため、負圧面側スクィーラ３１の径方向外側の端面と、正圧面側スクィーラ２１における径方向外側の端面上に設けられた遮熱コーティング４１との間の径方向の距離Ｃ１は層厚ｔ以下となる。そのため、距離Ｃ１を上述の高さより高くした場合（Ｃ１＞２ｔ）と比較して、タービン動翼１０とケーシング内周面との隙間を流れる燃焼ガスの流量を減らすことができる。
【００４３】
プラットフォーム部１２は、ロータディスクの外周面とともにタービン部４における流体が流れる流路の壁面の一部を構成するものである。さらに、プラットフォーム部１２は、ロータディスクの外周面に沿う方向に延びる面である。
【００４４】
翼根部１３は、タービン動翼１０をロータディスクに取り付ける際に用いられるものであって、ロータディスクの翼溝部に嵌めあわされるものである。
翼根部１３は、翼形部１１の端部から回転軸５に向かって（図２の下側に向かって）延びる部材であり、断面がいわゆるダブテイル形状やクリスマスツリー形状などの公知な形状に形成されたものである。
【００４５】
さらに、翼根部１３の内部には、冷却通路Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ独立して設けられている。
冷却通路Ａは、タービン動翼１０内部における前縁ＬＥ側に配置された冷却通路Ａ１に連通するものであり、冷却空気８１が径方向内側から流入するものである。冷却空気８１は、冷却通路Ａ，Ａ１内を流れてタービン動翼１０を冷却し、先端の孔４１ａから流出する。
その過程において、冷却空気８１の一部は、フィルム冷却孔４２からタービン動翼１０の表面へ流出し、前縁ＬＥ部をシャワーヘッドフィルム冷却することができる。
【００４６】
冷却通路Ｂは、タービン動翼１０内部の冷却通路Ｂ１に連通するものであり、冷却空気８２が径方向内側から流入するものである。冷却空気８２は、冷却通路Ｂから冷却通路Ｂ１を流れた後、タービン動翼１０の径方向外側の端部（先端部）から折り返して冷却通路Ｂ２に流入する。さらに、冷却空気８２は、冷却通路Ｂ２内を径方向内側に向って流れて折り返し、冷却通路Ｂ３に流入する。このとき冷却空気８２の一部は孔４１ｃから流出する。その後冷却空気８２は、冷却通路Ｂ３内を径方向外側に向かって流れ、孔４１ｂから流出する。
その過程において、冷却空気８２の一部は、フィルム冷却孔４３からタービン動翼１０の表面へ流出し、フィルム冷却を行うことができる。
【００４７】
冷却通路Ｃは、タービン動翼１０内部の冷却通路Ｃ１に連通するものであり、冷却空気８３が径方向内側から流入するものである。冷却空気８３は、冷却通路Ｃから冷却通路Ｃ１を流れた後、タービン動翼１０の径方向外側端部から折り返して冷却通路Ｃ２に流入する。このとき冷却空気８３の一部は、孔４１ｄから流出する。その後冷却空気８３は、冷却通路Ｃ２内を径方向内側に向って流れて折り返し、冷却通路Ｃ３に流入する。冷却空気８３は、冷却通路Ｃ３内を径方向外側に向かって流れ、径方向外側端の孔４１ｅから流出する。
その過程において、冷却空気８３の一部は、フィルム冷却孔４４からタービン動翼１０の表面へ流出してフィルム冷却を行うことができる。さらに、後縁ＴＥのスロット４５から流出する。
【００４８】
回転軸５は、図１に示すように、タービン部４により発生された回転駆動力を圧縮機２や発電機Ｇに伝達するものである。
なお、回転軸５としては、公知の構成を用いることができ、特にその構成を限定するものではない。
【００４９】
次に、上記の構成からなるガスタービン１における一般的な運転について説明し、その後に、本実施形態の特徴であるタービン動翼１０まわりの燃焼ガス流れなどについて説明する。
【００５０】
ガスタービン１は、図１に示すように、圧縮機２が回転駆動されることにより大気（空気）を吸入する。吸入された大気は、圧縮機２により圧縮されるとともに、燃焼器３に向かって送り出される。
【００５１】
燃焼器３に流入された圧縮空気は、燃焼器３において外部から供給された燃料と混合される。空気および燃料の混合気は燃焼器３において燃焼され、燃焼熱により高温の燃焼ガスが生成される。
【００５２】
燃焼器３において生成された燃焼ガスは、燃焼器３から下流のタービン部４に供給される。タービン部４は燃焼ガスにより回転駆動され、その回転駆動力は回転軸５に伝達される。回転軸５は、タービン部４において抽出された回転駆動力を圧縮機２および発電機Ｇに伝達する。
【００５３】
ここで、本実施形態の特徴であるタービン動翼１０まわりの燃焼ガス流れなどについて説明する。
【００５４】
タービン部４に流入した高温の燃焼ガスは、タービン動翼１０およびタービン静翼の周囲を流れ、タービン動翼１０を回転軸５まわりに回転駆動させる。
具体的には、燃焼ガスはタービン動翼１０における正圧面ＰＳ側の前縁ＬＥ方向からタービン動翼１０に向って流れ、正圧面ＰＳおよび負圧面ＳＳに沿って、前縁ＬＥから後縁ＴＥに向って流れる。
【００５５】
このとき、正圧面ＰＳ側を流れる燃焼ガスは、負圧面ＳＳ側を流れる燃焼ガスと比較して圧力が高い。そのため、タービン動翼１０の径方向外側の端部と、タービン部４のケーシング内周面との隙間には、正圧面ＰＳ側から負圧面ＳＳ側に向う燃焼ガスの漏れ流れが発生する。
【００５６】
図４に示すように、本実施形態では、タービン動翼１０に正圧面側スクィーラ２１および負圧面側スクィーラ３１が設けられているため、タービン動翼１０の径方向外側の端部と、タービン部４のケーシング内周面との隙間には、漏れ流れの流路断面積が狭くなっている領域が２箇所（ケーシング内周面と腹側スクィーラ２１の径方向外側の端部との間および背側スクィーラ３１の径方向外側の端部との間）に設けられている。そのため、当該隙間における正圧面ＰＳ側から負圧面ＳＳ側に向う燃焼ガスの漏れ流れが抑制される。
【００５７】
具体的には、正圧面側スクィーラ２１および負圧面側スクィーラ３１のどちらか一方のみを設ける場合と比較して、タービン動翼１０における径方向外側の端部と、タービン部４のケーシング内周面との隙間を流れる燃焼ガスの流量、つまり漏れ流量を減らすことができる。具体的には、正圧面側スクィーラ２１とケーシング内周面との間、および、負圧面側スクィーラ３１とケーシング内周面との間の２箇所で漏れ流量を制限することができるため、どちらか一方のみで漏れ流量を制限する場合と比較して、漏れ流量を減らすことができる。
【００５８】
さらに、正圧面側スクィーラ２１の全面を覆うように遮熱コーティング４１が設けられている、言い換えると、正圧面側スクィーラ２１における径方向外側の端面にも遮熱コーティング４１が設けられているため、正圧面側スクィーラ２１の周囲を流れる高温の燃焼ガスから、正圧面側スクィーラ２１に流入する熱量が減少する。
【００５９】
負圧面側スクィーラ３１と比較して、正圧面側スクィーラ２１が低くされているため、正圧面側スクィーラ２１とケーシング内周面との間の間隔（クリアランス）が広くなり、燃焼ガスの流路断面積が広くなる。すると、当該クリアランスを流れる高温の燃焼ガスの流速が低下するため、正圧面側スクィーラ２１における径方向外側の端部における熱伝達率（熱負荷）が低下する。そのため、正圧面側スクィーラ２１を含むタービン動翼１０を冷却する冷却空気の流量を減らすことができる。
【００６０】
さらに、タービン動翼１０における径方向外側の端部と、タービン部４のケーシング内周面とが接触する場合には、正圧面側スクィーラ２１よりも負圧面側スクィーラ３１が先にケーシング内周面に接触するため、正圧面側スクィーラ２１の径方向外側の端部に設けられた遮熱コーティング４１は、ケーシング内周面と接触することがない。言い換えると、負圧面側スクィーラ３１により保護される。そのため、当該遮熱コーティング４１は、ケーシング内周面との接触によって、正圧面側スクィーラ２１から脱離することがない。
【００６１】
上記の構成によれば、タービン動翼１０に正圧面側スクィーラ２１および負圧面側スクィーラ３１が設けられているため、タービン動翼１０とタービン部４のケーシング内周面との隙間を流れる燃焼ガス（漏れ作動流体）の流量を減らすことができ、タービン部４の空力性能を向上させることができる。さらに、タービン動翼１０における熱負荷が下がることから、タービン動翼１０を冷却する冷却空気の流量を低減することができる。
これらによって、ガスタービン１における効率向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  ガスタービン
２  圧縮機
３  燃焼器
４  タービン部
１０  タービン動翼
１１  翼形部
２１  正圧面側スクィーラ
３１  負圧面側スクィーラ
４１  遮熱コーティング（被覆層）
ＰＳ  正圧面
ＳＳ  負圧面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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