(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸の外周側に取り付けられる動翼において、
前記ロータ軸に対する径方向に延びる翼体と、
前記翼体の径方向内側に形成され、燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の径方向内側を画定するプラットフォームと、
を有し、
前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びて、前記翼体中及び前記プラットフォーム中を連なり、冷却空気が流れる翼空気通路が形成され、
前記プラットフォームには、
前記ロータ軸が延びる軸方向であって前記燃焼ガスが流れて行く軸方向下流側の端面である後端面と、前記軸方向下流側とは反対側の軸方向上流側の端面である前端面と、前記ロータ軸に対する周方向であって前記翼体の腹側である周方向腹側の端面である腹側端面と、前記周方向腹側とは反対側である周方向背側の端面である背側端面とが形成されていると共に、
前記翼空気通路から前記周方向腹側に向かって延びて前記腹側端面で開口し、前記軸方向に並ぶ複数の腹側通路と、冷却空気が流入し、端部が前記翼体よりも前記周方向背側に位置する母通路である背側母通路と、前記背側母通路と連通し、前記背側母通路から前記背側端面に沿って前記軸方向成分を有する方向に延びる背側通路と、が形成されている、
動翼。
【請求項２】
請求項１に記載の動翼において、
複数の前記腹側通路の各断面積は、いずれも前記背側通路の断面積よりも小さく、複数の前記腹側通路の各断面積の合計面積は、前記背側通路の断面積よりも大きい、
動翼。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の動翼において、
前記腹側端面の前記軸方向上流側から前記軸方向下流側にかけて、複数の前記腹側通路の開口が間隔をあけて形成され、
前記腹側端面の前記軸方向上流側部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭い、
動翼。
【請求項４】
請求項３に記載の動翼において、
前記腹側端面の前記軸方向上流側の部分で隣り合う前記腹側通路の開口は、前記径方向の位置が互いに異なっている、
動翼。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の動翼において、
前記腹側端面の前記軸方向上流側から前記軸方向下流側にかけて、複数の前記腹側通路の開口が間隔をあけて形成され、
前記腹側端面の前記軸方向下流側部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭い、
動翼。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の動翼において、
前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、
前記プラットフォームには、複数の前記翼空気通路のうちで最も前記軸方向上流側の第一翼空気通路から前記周方向腹側に向いつつ前記軸方向上流側に向って延びる母通路である前側母通路と、前記前側母通路から前記周方向腹側に向って延び前記腹側端面で開口する一以上の腹前側通路と、前記前側母通路から前記軸方向上流側に向って延び前記前端面で開口する一以上の前腹側通路と、が形成されている、
動翼。
【請求項７】
請求項６に記載の動翼において、
前記プラットフォームには、前記軸方向に並ぶ複数の前記腹前側通路が形成され、
前記腹側端面で隣り合う前記腹前側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭い、
動翼。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の動翼において、
前記プラットフォームには、前記周方向に並ぶ複数の前記前腹側通路が形成され、
前記前端面で隣り合う前記前腹側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭い、
動翼。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一項に記載の動翼において、
前記プラットフォームには、前記第一翼空気通路から前記軸方向上流側に向って延び前記前端面で開口する複数の前側通路が形成され、
前記前端面で隣り合う前記前側通路の前記開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭い、
動翼。
【請求項１０】
請求項３、４、７のいずれか一項に記載の動翼において、
前記翼体の前縁部と前記腹側端面との間における最短距離は、前記翼体の背側の部分と前記背側端面との間の最短距離より短い、
動翼。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載の動翼において、
前記翼体の前縁部と前記前端面との間における最短距離は、前記翼体の前記背側の部分と前記背側端面との間の最短距離より短い、
動翼。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の動翼において、
前記背側母通路の断面積は、前記背側通路の断面積より大きい、
動翼。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の動翼において、
前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、
前記背側母通路は、複数の前記翼空気通路のうちで最も前記軸方向上流側の第一翼空気通路から前記周方向背側に向かって延びている、
動翼。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の動翼において、
前記プラットフォームの前記径方向内側には、前記軸方向上流側であって前記翼体よりも前記周方向背側の位置に、径方向外側に向って凹んで冷却空気が流入する凹部が形成され、
前記背側母通路は、前記凹部から前記周方向背側に向かって延びている、
動翼。
【請求項１５】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の動翼において、
前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、
前記背側母通路は、複数の前記翼空気通路のうちで前記軸方向上流側からに二番目の第二翼空気通路から前記周方向背側に向かって延びている、
動翼。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の動翼において、
前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、
前記プラットフォームには、前記背側母通路である第一背側母通路及び前記背側通路である第一背側通路の他に、複数の前記翼空気通路のうちで最も前記軸方向上流側の第一翼空気通路から前記周方向背側に向かって延びる母通路である第二背側母通路と、前記第二背側母通路から前記背側端面に向って伸びて前記背側端面で開口する複数の第二背側通路と、が形成されている、
動翼。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の動翼において、
前記母通路は、前記プラットフォームの端面で開口し、前記開口は、蓋で塞がれ、前記蓋と前記開口の縁とが接合され、
前記蓋には、前記母通路内から前記プラットフォーム外へ貫通する貫通孔が形成されている、
動翼。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか一項に記載の動翼において、
前記プラットフォームには、前記腹側通路である第一腹側通路の他に、前記翼空気通路から前記周方向腹側に向かって延びて前記プラットフォームで前記燃焼ガスと接するガスパス面で開口する第二腹側通路が形成されている、
動翼。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項に記載の複数の動翼と、
複数の前記動翼が取り付けられる前記ロータ軸と、
複数の前記動翼及び前記ロータ軸を有して構成されるタービンロータを回転可能に覆うタービンケーシングと、
燃料を燃焼させて前記燃焼ガスを生成する燃焼器と、
を備えているガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動翼、及びこれを備えているガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンのロータは、ロータ軸と、このロータ軸に取り付けられている複数の動翼とを有する。動翼は、ロータ軸に対する径方向に延びる翼体と、翼体の径方向内側に形成され、燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の一部を画定するプラットフォームと、プラットフォームの径方向内側に形成され、ロータ軸に取り付けられる翼根と、を有する。
【０００３】
動翼は、高温の燃焼ガスに晒されるため、例えば、以下の特許文献１に記載されているように、冷却空気により冷却される。
【０００４】
具体的に、翼体、プラットフォーム及び翼根には、ロータ軸に対する径方向に延びて、翼体、プラットフォーム中を連なり、冷却空気が流れる複数の翼空気通路が形成されている。複数の翼空気通路は、翼体の翼弦に沿って並んでいる。なお、以下の説明の都合上、ロータ軸の延在方向を軸方向とし、ロータ軸に対する径方向を単に径方向とし、ロータ軸に対する周方向を単に周方向とする。また、軸方向で燃焼ガスが流れて行く側を下流側、反対側を上流側とする。さらに、周方向で翼体の背側（＝負圧面側）を周方向背側とし、この周方向で翼体の腹側（＝正圧面側）を周方向腹側とする。
【０００５】
特許文献１の一例としてのプラットフォームには、複数の翼空気通路から周方向腹側に向かって延びて、プラントフォームの周方向腹側の端面で開口し、軸方向に並ぶ複数の通路が形成されている。さらに、このプラットフォームには、複数の翼空気通路から周方向背側に向かって延びて、プラントフォームの周方向背側の端面で開口し、軸方向に並ぶ複数の通路が形成されている。
【０００６】
また、特許文献１の他の例としてのプラットフォームには、複数の翼空気通路のうちで最も上流側の第一翼空気通路から周方向腹側に向かって延びた後、プラットフォームの周方向腹側の端面に沿って、軸方向下流側に向かって延び、プラントフォームの軸方向下流側の端面で開口している通路が形成されている。さらに、このプラットフォームには、第一翼空気通路から周方向背側に向かって延びた後、プラットフォームの周方向背側の端面に沿って、軸方向下流側に向かって延び、プラントフォームの軸方向下流側の端面で開口している通路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２４７６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
動翼に関しては、この動翼を効果的に冷却して、動翼の耐久性を向上させつつも、この動翼を冷却するための空気の使用量をできるかぎり減らすことが望まれている。
【０００９】
そこで、本発明は、耐久性の向上を図りつつ、冷却用の空気の使用量を抑えることができる動翼、及びこれを備えている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】
【００１０】
前記目的を達成するための発明に係る一態様としての動翼は、
ロータ軸の外周側に取り付けられる動翼において、前記ロータ軸に対する径方向に延びる翼体と、前記翼体の径方向内側に形成され、燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路の径方向内側を画定するプラットフォームと、を有し、前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びて、前記翼体中及び前記プラットフォーム中を連なり、冷却空気が流れる翼空気通路が形成され、前記プラットフォームには、前記ロータ軸が延びる軸方向であって前記燃焼ガスが流れて行く軸方向下流側の端面である後端面と、前記軸方向下流側とは反対側の軸方向上流側の端面である前端面と、前記ロータ軸に対する周方向であって前記翼体の腹側である周方向腹側の端面である腹側端面と、前記周方向腹側とは反対側である周方向背側の端面である背側端面とが形成されていると共に、前記翼空気通路から前記周方向腹側に向かって延びて前記腹側端面で開口し、前記軸方向に並ぶ複数の腹側通路と、冷却空気が流入し、端部が前記翼体よりも前記周方向背側に位置する母通路である背側母通路と、前記背側母通路と連通し、前記背側母通路から前記背側端面に沿って前記軸方向成分を有する方向に延びる背側通路と、が形成されている。
【００１１】
当該動翼では、プラットフォーム中で周方向腹側の部分には、複数の腹側通路を形成し、この部分を冷却する冷却空気の流量を多くして、この部分の熱応力を抑えている。一方、プラットフォーム中で周方向背側の部分には、背側母通路と、これに連通する背側通路を形成し、この部分を冷却ものの、この部分を冷却する冷却空気の流量を少なくしている。
【００１２】
ここで、前記動翼において、複数の前記腹側通路の各断面積は、いずれも前記背側通路の断面積よりも小さく、複数の前記腹側通路の各断面積の合計面積は、前記背側通路の断面積よりも大きくてもよい。
【００１３】
当該動翼では、プラットフォーム中で周方向腹側の部分を冷却する冷却空気の流量を多くしつつも、複数の腹側通路の各断面積を背側通路の断面積よりも小さくすることで、複数の腹側通路を流れる空気の流速を高めて、周方向腹側の部分の冷却効率を向上させている。なお、ここでの通路の断面積とは、通路の長手方向に対して垂直な面での断面積である。
【００１４】
また、以上のいずれかの前記動翼において、前記腹側端面の前記軸方向上流側から前記軸方向下流側にかけて、複数の前記腹側通路の開口が間隔をあけて形成され、前記腹側端面の前記軸方向上流側部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭くてもよい。
【００１５】
当該動翼では、プラットフォーム中で、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向上流側の部分を、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向の中間部分よりも冷却することができる。
【００１６】
前記腹側端面の前記軸方向上流側部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔が狭い前記動翼において、前記腹側端面の前記軸方向上流側の部分で隣り合う前記腹側通路の開口は、前記径方向の位置が互いに異なっていてもよい。
【００１７】
当該動翼では、腹側端面の軸方向上流側の部分で隣り合う腹側通路の開口の相互間隔を広くすることができる。
【００１８】
また、以上のいずれかの前記動翼において、前記腹側端面の前記軸方向上流側から前記軸方向下流側にかけて、複数の前記腹側通路の開口が間隔をあけて形成され、前記腹側端面の前記軸方向下流側部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭くてもよい。
【００１９】
当該動翼では、プラットフォーム中で、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向下流側の部分を、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向の中間部分よりも冷却することができる。
【００２０】
また、以上のいずれかの前記動翼において、前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、前記プラットフォームには、複数の前記翼空気通路のうちで最も前記軸方向上流側の第一翼空気通路から前記周方向腹側に向いつつ前記軸方向上流側に向って延びる母通路である前側母通路と、前記前側母通路から前記周方向腹側に向って延び前記腹側端面で開口する一以上の腹前側通路と、前記前側母通路から前記軸方向上流側に向って延び前記前端面で開口する一以上の前腹側通路と、が形成されていてもよい。
【００２１】
当該動翼では、プラットフォームの腹側端面中の軸方向上流側で開口する通路、及びプラットフォームの前端面中の周方向腹側で開口する通路の数を増やしても、これらの通路の冷却空気供給側の相互間隔を広くすることができる。このため、当該動翼では、加工性を維持したまま、これらの通路の数を増やして、プラットフォームの冷却を強化することができる。
【００２２】
前側母通路が形成されている前記動翼において、前記プラットフォームには、前記軸方向に並ぶ複数の前記腹前側通路が形成され、前記腹側端面で隣り合う前記腹前側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭くてもよい。
【００２３】
当該動翼では、プラットフォーム中で、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向上流側の部分を、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向の中間部分よりも冷却することができる。
【００２４】
また、前側母通路が形成されている、以上のいずれかの前記動翼において、前記プラットフォームには、前記周方向に並ぶ複数の前記前腹側通路が形成され、前記前端面で隣り合う前記前腹側通路の開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭くてもよい。
【００２５】
当該動翼では、プラットフォーム中で、翼体よりも軸方向上流側の部分を、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向の中間部分よりも冷却することができる。
【００２６】
また、前側母通路が形成されている、以上のいずれかの前記動翼において、前記プラットフォームには、前記第一翼空気通路から前記軸方向上流側に向って延び前記前端面で開口する複数の前側通路が形成され、前記前端面で隣り合う前記前側通路の前記開口の相互間隔は、前記腹側端面の前記軸方向の中間部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔より狭くてもよい。
【００２７】
当該動翼では、プラットフォーム中で、翼体よりも軸方向上流側の部分を、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向の中間部分よりも冷却することができる。
【００２８】
記腹側端面の前記軸方向上流側部分で隣り合う前記腹側通路の開口の相互間隔が狭い、又は、前記腹側端面で隣り合う前記腹前側通路の開口の相互間隔が狭い、以上のいずれかの前記動翼において、前記翼体の前縁部と前記腹側端面との間における最短距離は、前記翼体の前記背側の部分と前記背側端面との間の最短距離より短くてもよい。
【００２９】
当該動翼の場合、プラットフォーム中で、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向上流側の部分に高い熱応力が発生しがちである。よって、このような場合、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向上流側の部分を、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向の中間部分よりも冷却できる構成を採用することで、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向上流側の部分の熱応力を抑えることができる。
【００３０】
前記前端面で隣り合う前記前腹側通路の開口の相互間隔が狭い、又は、前記前端面で隣り合う前記前側通路の開口の相互間隔が狭い、以上のいずれかの前記動翼において、前記翼体の前縁部と前記前端面との間における最短距離は、前記翼体の前記背側の部分と前記背側端面との間の最短距離より短くてもよい。
【００３１】
当該動翼の場合、プラットフォーム中で、翼体の軸方向上流側の部分が高温になりがちである。よって、このような場合、翼体の軸方向上流側の部分を、翼体よりも周方向腹側で且つ軸方向の中間部分よりも冷却できる構成を採用することで、翼体の軸方向上流側の部分の温度を低減させて、この部分の高温酸化を抑えることができる。
【００３２】
以上のいずれかの前記動翼において、前記背側母通路の断面積は、前記背側通路の断面積より大きくてもよい。
【００３３】
当該動翼では、背側母通路を介して背側通路に流入する冷却空気の圧力損失を軽減することができる。さらに、当該動翼では、背側通路を通る冷却空気の流速が高まるので、この背側通路の熱伝達率を高めることができる。よって、当該動翼によれば、プラットフォームの背側部分を効率的に冷却することができる。
【００３４】
以上のいずれかの前記動翼において、前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、前記背側母通路は、複数の前記翼空気通路のうちで最も前記軸方向上流側の第一翼空気通路から前記周方向背側に向かって延びていてもよい。
【００３５】
また、以上のいずれかの前記動翼において、前記プラットフォームの前記径方向内側には、前記軸方向上流側であって前記翼体よりも前記周方向背側の位置に、径方向外側に向って凹んで冷却空気が流入する凹部が形成され、前記背側母通路は、前記凹部から前記周方向背側に向かって延びていてもよい。
【００３６】
また、以上のいずれかの前記動翼において、前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、前記背側母通路は、複数の前記翼空気通路のうちで前記軸方向上流側からに二番目の第二翼空気通路から前記周方向背側に向かって延びていてもよい。
【００３７】
背側母通路が凹部又は第二冷却通路から延びている、以上のいずれかの前記動翼において、前記翼体及び前記プラットフォームには、前記径方向に延びる複数の前記翼空気通路が、前記翼体の翼弦に沿って複数並んで形成され、前記プラットフォームには、前記背側母通路である第一背側母通路及び前記背側通路である第一背側通路の他に、複数の前記翼空気通路のうちで最も前記軸方向上流側の第一翼空気通路から前記周方向背側に向かって延びる母通路である第二背側母通路と、前記第二背側母通路から前記背側端面に向って伸びて前記背側端面で開口する複数の第二背側通路と、が形成されていてもよい。
【００３８】
また、以上のいずれかの前記動翼において、前記母通路は、前記プラットフォームの端面で開口し、前記開口は、蓋で塞がれ、前記蓋と前記開口の縁とが接合され、前記蓋には、前記母通路内から前記プラットフォーム外へ貫通する貫通孔が形成されていてもよい。
【００３９】
当該動翼では、プラットフォームの端面中で、母通路の開口周りを冷却することができる。さらに、当該動翼では、開口の縁と蓋との接合部分も冷却されるので、接合部分の接合信頼性を高めることができる。
【００４０】
また、以上のいずれかの前記動翼において、前記プラットフォームには、前記腹側通路である第一腹側通路の他に、前記翼空気通路から前記周方向腹側に向かって延びて前記プラットフォームで前記燃焼ガスと接するガスパス面で開口する第二腹側通路が形成されていてもよい。
【００４１】
当該動翼では、プラットフォームのガスパス面中で翼体よりも周方向腹側の部分をフィルム冷却することができる。
【００４２】
前記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
以上のいずれかの複数の動翼と、複数の前記動翼が取り付けられる前記ロータ軸と、複数の前記動翼及び前記ロータ軸を有して構成されるタービンロータを回転可能に覆うタービンケーシングと、燃料を燃焼させて前記燃焼ガスを生成する燃焼器と、を備えている。
【発明の効果】
【００４３】
本発明では、動翼の耐久性の向上を図りつつ、冷却用の空気の使用量を抑えて、ガスタービンの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部切欠全体側面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態における動翼段の展開図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における動翼の斜視図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】本発明に係る一実施形態における動翼の平面図である。
【図７】図６におけるＶII−ＶII線断面図である。
【図８】図６におけるＶIII−ＶIII線断面図である。
【図９】本発明に係る一実施形態の第一変形例における動翼の平面図である。
【図１０】図９におけるＸ矢視図である。
【図１１】本発明に係る一実施形態の第二変形例における動翼の平面図である。
【図１２】本発明に係る一実施形態の第三変形例における動翼の平面図である。
【図１３】本発明に係る一実施形態の第三変形例における動翼の要部断面図である。
【図１４】本発明に係る一実施形態の第四変形例における動翼の平面図である。
【図１５】本発明に係る一実施形態の第五変形例における動翼の平面図である。
【図１６】本発明に係る一実施形態の第六変形例における動翼の平面図である。
【図１７】図１６におけるＸＶII−ＸＶII線断面図である。
【図１８】本発明に係る一実施形態の第七変形例における動翼の平面図である。
【図１９】本発明に係る一実施形態の第八変形例における動翼の平面図である。
【図２０】図１９におけるＸＸ−ＸＸ線断面図である。
【図２１】本発明に係る一実施形態の第九変形例における動翼の平面図である。
【図２２】本発明に係る一実施形態の第十変形例における動翼の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の一実施形態及びその変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
「ガスタービンの実施形態」
ガスタービンの実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００４７】
本実施形態のガスタービン１０は、空気を圧縮する圧縮機２０と、圧縮機２０で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器３０と、燃焼ガスにより駆動するタービン４０と、を備えている。
【００４８】
圧縮機２０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、圧縮機ロータ２１を回転可能に覆う圧縮機車室２５と、複数の静翼段２６と、を有する。タービン４０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４１と、タービンロータ４１を回転可能に覆うタービン車室４５と、複数の静翼段４６と、を有する。
【００４９】
圧縮機ロータ２１とタービンロータ４１とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ１１を成す。このガスタービンロータ１１には、例えば、図示されていない発電機のロータが接続されている。また、圧縮機車室２５とタービン車室４５とは、互いに接続されてガスタービン車室１５を成す。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸方向Ｄａ、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。また、軸方向Ｄａでタービン４０を基準にして圧縮機２０側を上流側、反対側を下流側とする。
【００５０】
圧縮機ロータ２１は、軸線Ａｒに沿って軸方向Ｄａに延びるロータ軸２２と、このロータ軸２２に取り付けられている複数の動翼段２３と、を有する。複数の動翼段２３は、軸方向Ｄａに並んでいる。各動翼段２３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼２３ａで構成されている。複数の動翼段２３の各下流側には、静翼段２６が配置されている。各静翼段２６は、圧縮機車室２５の内側に設けられている。各静翼段２６は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼２６ａで構成されている。
【００５１】
タービンロータ４１は、図２に示すように、軸線Ａｒに沿って軸線方向Ｄａに延びるロータ軸４２と、このロータ軸４２に取り付けられている複数の動翼段４３と、を有する。複数の動翼段４３は、軸方向Ｄａに並んでいる。各動翼段４３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼５０で構成されている。複数の動翼段４３の各上流側には、静翼段４６が配置されている。各静翼段４６は、タービン車室４５の内側に設けられている。各静翼段４６は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼４６ａで構成されている。タービン車室４５は、その外殻を構成する筒状のタービン車室本体４５ａと、その内側に固定されている複数の分割環４５ｂとを有する。複数の分割環４５ｂは、いずれも、複数の静翼段４６の相互の間の位置に設けられている。従って、各分割環４５ｂの径方向内側には、動翼段４３が配置されている。ロータ軸４２の外周側とタービン車室４５の内周側との間であって、軸方向Ｄａで静翼４６ａ及び動翼５０が配置されている領域の環状の空間は、燃焼器３０からの燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路４９を成す。ロータ軸４２には、冷却空気が通る冷却空気通路４２ｐが形成されている。この冷却空気通路４２ｐを通った冷却空気は、動翼５０内に導入されて、この動翼５０の冷却に利用される。
【００５２】
動翼５０は、図３及び図４に示すように、径方向Ｄｒに延びる翼体５１と、翼体５１の径方向内側に形成されているプラットフォーム６１と、プラットフォーム６１の径方向内側に形成されているシャンク５８と、シャンク５８の径方向内側に設けられている翼根５９と、を有している。プラットフォーム６１よりも径方向外側、つまり翼体５１が存在する領域は、燃焼器３０からの燃焼ガスＧが通過する燃焼ガス流路を形成する。
【００５３】
翼体５１は、軸方向上流側の端部が前縁部５２を成し、軸方向下流側の端部が後縁部５３を成す。この翼体５１は、周方向Ｄｃの一方側に向かって滑らかに凸状を成している。この翼体５１の表面で、周方向Ｄｃを向く面のうち、凸状の面が背側面（＝負圧面）５５を成し、凹状の面が腹側面（＝正圧面）５４を成す。なお、以下の説明の都合上、周方向Ｄｃで翼体５１の腹側（＝正圧面側）を周方向腹側、翼体５１の背側（＝負圧面側）を周方向背側とする。また、軸方向Ｄａの上流側を前側、軸方向Ｄａの下流側を後側ということもある。
【００５４】
翼根５９は、翼体５１の翼弦に対して垂直な断面形状が径方向内側に向って拡幅部と縮幅部とが交互に繰り返されるクリスマスツリー形状を成している。前述のロータ軸４２には、この翼根５９が嵌まり込む翼根溝が形成されている。
【００５５】
プラットフォーム６１は、軸方向上流側の端面である前端面６２と、軸方向下流側の端面である後端面６３と、周方向腹側の端面である腹側端面６４と、周方向背側の端面である背側端面６５とが形成されている。前端面６２と後端面６３とは、ほぼ平行である。また、腹側端面６４と背側端面６５とは、ほぼ平行である。よって、プラットフォーム６１は、径方向Ｄｃから見た場合、図３に示すように、平行四辺形状を成している。周方向Ｄｃで隣り合っている動翼５０のプラットフォーム６１は、一方のプラットフォーム６１の腹側端面６４と、他方のプラットフォーム６１の背側端面６５とが対向する。また、プラットフォーム６１には、径方向外側の面であるガスパス面６６と、径方向内側の面である内側面６７とが形成されている。ガスパス面６６は、燃焼ガス流路を画定する面の径方向内側の一部を成して、燃焼ガスに接する。
【００５６】
動翼５０には、図５に示すように、径方向Ｄｃに延びる複数の翼空気通路７１が形成されている。具体的に、本実施形態の動翼５０には、７つの翼空気通路７１が形成されている。なお、翼空気通路７１の数として、７つの例を示しているが、本発明はこれに限定されない。各翼空気通路７１は、いずれも、翼体５１、プラットフォーム６１、シャンク５８、翼根５９のうち、少なくとも翼体５１からプラットフォーム６１にかけて連なって形成されている。複数の翼空気通路７１は、翼体５１の翼弦に沿って並んでいる。隣接する翼空気通路７１の一部は、翼体５１内の径方向外側の部分、又はプラットフォーム６１の径方向内側の部分で互いに連通している。また、複数の翼空気通路７１のうち、いずれかは、翼体５１、プラットフォーム６１、シャンク５８、翼根５９にかけて連なって形成されて、翼根５９の径方向内側の端で開口している。この翼空気通路７１には、この開口から、ロータ軸４２の冷却空気通路４２ｐを通ってきた冷却空気が流入する。
【００５７】
翼体５１には、複数の翼空気通路７１のうち、最も上流側の第一翼空気通路７１ａから上流側に延びて、翼体５１の前縁部５２で開口する翼前端通路５６が形成されている。
【００５８】
プラットフォーム６１には、図６〜図８に示すように、複数の翼空気通路７１のそれぞれから周方向Ｄｃ腹側に向かって延びる複数の腹側通路７２と、第一翼空気通路７１ａから前側に延びている複数の前側通路７９と、第一翼空気通路７１ａから周方向背側に向かって延びる背側母通路７３と、背側母通路７３から背側端面６５に沿って下流側へ軸方向成分を有する方向に延びる背側通路７４と、が形成されている。
【００５９】
複数の腹側通路７２は、軸方向Ｄａに並んでいる。各腹側通路７２は、プラットフォーム６１の腹側端面６４で開口している。複数の前側通路７９は、いずれも、プラットフォーム６１の前端面６２で開口している。背側母通路７３は、プラットフォーム６１の背側端面６５で開口している。この開口は、蓋８５で塞がれ、蓋８５と開口の縁とが接合されている。この背側母通路７３は、複数の翼空気通路７１が形成された動翼５０の中間鋳造品の背側端面６５から機械加工や放電加工等で形成される。その後、この背側母通路７３における背側端面６５の開口が蓋８５で閉じられ、蓋８５と開口の縁とがロウ付け等で接合される。背側通路７４は、プラットフォーム６１の後端面６３で開口している。
【００６０】
本実施形態において、背側母通路７３の断面積ａ２は、背側通路７４の断面積ａ３と実質的に同じである。また、複数の腹側通路７２の各断面積ａ１は、いずれも背側母通路７３の断面積ａ２及び背側通路７４の断面積ａ３よりも小さい。但し、複数の腹側通路７２の各断面積ａ１の合計面積は、背側母通路７３の断面積ａ２及び背側通路７４の断面積ａ３よりも大きい。なお、各通路の断面積は、いずれも、通路の長手方向に対して垂直な面での断面積である。
【００６１】
ロータ軸４２の冷却空気通路４２ｐを通った冷却空気は、動翼５０に形成されている複数の翼空気通路７１のうちで、翼根５９の径方向内側の端で開口している翼空気通路７１に流入する。この翼空気通路７１に流入した冷却空気は、場合によって、この翼空気通路７１に隣接する翼冷却流路に流入する。冷却空気は、複数の翼空気通路７１を通る過程で、翼体５１等と熱交換して翼体５１等を冷却する。
【００６２】
翼空気通路７１のうち、最上流側の第一翼空気通路７１ａに流入した冷却空気の一部は、翼体５１の複数の翼前端通路５６から燃焼ガス流路に流れ出る。また、翼空気通路７１のうち、最下流側の第七翼空気通路７１ｂから燃焼ガス流路に流れ出る。よって、翼体５１の前縁部５２及び後縁部５３は、これらの冷却空気により冷却される。
【００６３】
第一翼空気通路７１ａに流入した冷却空気の一部は、この第一翼空気通路７１ａに連通しているプラットフォーム６１の前側通路７９を通って、プラットフォーム６１の前端面６２に形成されている前側通路７９の開口からプラットフォーム６１外に流れ出る。よって、プラットフォーム６１のガスパス面６６中で前側通路７９の径方向外側に位置する部分は、この前側通路７９を通る冷却空気により冷却される。さらに、プラットフォーム６１の前端面６２中で、前側通路７９の開口周りの部分は、この開口から流れ出る冷却空気により冷却される。
【００６４】
第一翼空気通路７１ａに流入した冷却空気の他の一部は、プラットフォーム６１の腹側通路７２を通って、プラットフォーム６１の腹側端面６４に形成されている腹側通路７２の開口からプラットフォーム６１外に流れ出る。同様に、他の翼空気通路７１に流入した冷却空気の一部も、この翼空気通路７１に連通しているプラットフォーム６１の腹側通路７２を通って、プラットフォーム６１の腹側端面６４に形成されている腹側通路７２の開口からプラットフォーム６１外に流れ出る。よって、プラットフォーム６１のガスパス面６６中で腹側通路７２の径方向外側に位置する部分は、この腹側通路７２を通る冷却空気により冷却される。さらに、プラットフォーム６１の腹側端面６４中で、腹側通路７２の開口周りの部分は、この開口から流れ出る冷却空気により冷却される。
【００６５】
第一翼空気通路７１ａに流入した冷却空気のさらに他の一部は、プラットフォーム６１の背側母通路７３、及び背側通路７４を通って、プラットフォーム６１の後端面６３に形成されている背側通路７４の開口からプラットフォーム６１外に流れ出る。よって、プラットフォーム６１のガスパス面６６中で背側母通路７３の径方向外側に位置する部分及び背側通路７４の径方向外側に位置する部分は、これら背側母通路７３及び背側通路７４を通る冷却空気により冷却される。さらに、プラットフォーム６１の後端面６３中で、背側通路７４の開口周りの部分は、この開口から流れ出る冷却空気により冷却される。
【００６６】
ところで、プラットフォーム６１は、燃焼ガスにより加熱されると各種方向に熱膨張しようとする。プラットフォーム６１中で翼体５１を基準にして、周方向腹側の部分は、周方向背側に向かって凹んでいる翼体５１の腹側面５４に囲まれているため、この周方向腹側の部分の熱膨張は翼体５１によりある程度拘束される。一方、プラットフォーム６１中で翼体５１を基準にして、周方向背側の部分は、翼体５１で囲まれていないため、この周方向背側の部分の熱膨張は翼体５１によりあまり拘束されない。
【００６７】
このため、プラットフォーム６１中で翼体５１を基準にして、周方向腹側の部分に発生する熱応力は、周方向背側の部分に発生する熱応力よりも高くなる。
【００６８】
そこで、本実施形態では、プラットフォーム６１中で周方向腹側の部分には、複数の腹側通路７２を形成し、この部分を冷却する冷却空気の流量を多くして、この部分の熱応力を抑えている。一方、プラットフォーム６１中で周方向背側の部分には、一の背側母通路７３と、これに連通する一の背側通路７４を形成し、温度上昇しがちなプラットフォーム６１の背側端面６５の近傍のみを冷却することで、冷却空気の流量を少なくしている。
【００６９】
また、本実施形態では、以上のように、プラットフォーム６１中で周方向腹側の部分を冷却する冷却空気の流量を多くしつつも、複数の腹側通路７２の各断面積ａ１を背側母通路７３の断面積ａ２及び背側通路７４の断面積ａ３よりも小さくすることで、複数の腹側通路７２を流れる空気の流速を高めて、周方向腹側の部分の冷却効率を向上させている。
【００７０】
よって、本実施形態では、動翼５０の耐久性の向上を図りつつ、冷却用の空気の使用量を抑えることができる。
【００７１】
「動翼の第一変形例」
本発明に係る動翼の第一変形例について、図９及び図１０を用いて説明する。
【００７２】
本変形例の動翼５０ａは、上記実施形態の動翼５０の第一翼空気通路７１ａに連通している腹側通路７２及び前側通路７９の数を多くしたもので、その他の構成は上記実施形態の動翼５０と同じである。
【００７３】
本変形例のプラットフォーム６１ａにも、上記実施形態と同様、第一翼空気通路７１ａから周方向腹側に向かって延びて、プラットフォーム６１ａの腹側端面６４で開口している複数の腹側通路７２が形成されている。複数の腹側通路７２は、軸方向Ｄａに並んでいる。第一翼空気通路７１ａから周方向腹側に向かって延びる腹側通路７２の数は、前述したように、上記実施形態において、第一翼空気通路７１ａから周方向腹側に向かって延びる腹側通路７２の数よりも多い。
【００７４】
また、本変形例のプラットフォーム６１ａにも、上記実施形態と同様、第一翼空気通路７１ａから前側に延びて、プラットフォーム６１ａの前端面６２で開口している複数の前側通路７９が形成されている。複数の前側通路７９は、周方向Ｄｃに並んでいる。第一翼空気通路７１ａから前側に延びる前側通路７９の数は、前述したように、上記実施形態において、第一翼空気通路７１ａから前側に向かって延びる前側通路７９の数よりも多い。
【００７５】
このため、本変形例では、プラットフォーム６１ａの腹側端面６４中の前側部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔が、この腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔より狭い。また、本変形例では、プラットフォーム６１ａの前端面６２で隣り合う前側通路７９の開口の相互間隔が、プラットフォーム６１ａの腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔より狭い。
【００７６】
翼体５１の前縁部５２とプラットフォーム６１ａの腹側端面６４との間における最短距離Ｌ１が、翼体５１の背側面５５とプラットフォーム６１ａの背側端面６５との間における最短距離Ｌ３より短い場合について考察する。
【００７７】
プラットフォーム６１ａのうち翼体５１の前縁部５２に近接した領域では、境界層が薄いため熱伝達率が高い。そのため、プラットフォーム６１ａ中で翼体５１を基準にして、周方向腹側であって前側の部分は、高い熱伝達率によって高温となり、大きく熱膨張しようとする。一方で、翼体５１の前縁部５２とプラットフォーム６１ａの腹側端面６４との間隔が、翼体５１の中間部とプラットフォーム６１ａの腹側端面６４との間隔よりも狭いため、プラットフォーム６１ａにおける周方向腹側であって前側の部分の熱膨張は翼体５１により強く拘束される。そのため、周方向腹側であって前側の部分は、ガスタービンの起動・停止に伴う熱応力が高くなり、低サイクル疲労により寿命が短くなる。
【００７８】
そこで、本変形例では、このような場合に対応すべく、前側の腹側通路７２の数を上記実施形態の前側の腹側通路７２の数よりも多くして、この部分を上記実施形態よりも冷却し、この部分の熱応力を抑えている。
【００７９】
続いて、翼体５１の前縁部５２とプラットフォーム６１ａの前端面６２との間における最短距離Ｌ２が、翼体５１の背側面５５とプラットフォーム６１ａの背側端面６５との間における最短距離Ｌ３より短い場合についても考察する。
【００８０】
この場合も、プラットフォーム６１ａ中で翼体５１を基準にして、前側であって周方向腹側の部分は、翼体５１中で高温になる前縁部５２に近いため、温度が高くなりがちであり、これによる高温酸化減肉により寿命が短くなる。
【００８１】
そこで、本変形例では、このような場合にも対応すべく、腹側の前側通路７９の数を上記実施形態の腹側の前側通路７９の数よりも多くして、この部分を上記実施形態よりも冷却し、この部分の高温酸化減肉を抑えている。
【００８２】
以上のように、前側の腹側通路７２の数を多くする場合、軸方向Ｄａで隣接する腹側通路７２における軸方向Ｄａの間隔が狭まる。隣接する腹側通路７２の相互間隔が狭まると、複数の腹側通路７２周りの強度が目的の強度よりも低くなる可能性がある。
【００８３】
そこで、このような場合には、図１０に示すように、複数の前側の腹側通路７２のうちで、軸方向Ｄａで隣り合う腹側通路７２の開口の位置を、径方向Ｄｒで互いに異ならせるとよい。このように、軸方向Ｄａで隣り合う２つの腹側通路７２の開口の位置を径方向Ｄｒで互いに異ならせると、２つの腹側通路７２の実際の相互間隔は軸方向Ｄａでの相互間隔よりも広くすることができる。よって、前側の腹側通路７２の数を多くする場合に、軸方向Ｄａで隣り合う腹側通路７２の開口の位置を、径方向Ｄｒで互いに異ならせることで、複数の腹側通路７２周りの強度低下を抑えることができる。
【００８４】
なお、ここでは、腹側通路７２の数を多くする場合、複数の前側通路７９周りの強度低下を防ぐ方法について説明したが、前側通路７９の数を多くする場合も、同様に、複数の前側通路７９のうちで、周方向Ｄｃで隣り合う前側通路７９の開口の位置を、径方向Ｄｒで互いに異ならせてもよい。
【００８５】
「動翼の第二変形例」
本発明に係る動翼の第二変形例について、図１１を用いて説明する。
【００８６】
本変形例の動翼５０ｂは、上記実施形態の動翼５０の第七翼空気通路７１ｂに連通している腹側通路７２の数を多くしたもので、その他の構成は上記実施形態の動翼５０と同じである。
【００８７】
本変形例のプラットフォーム６１ｂにも、上記実施形態と同様、第七翼空気通路７１ｂから周方向Ｄｃ腹側に向かって延びて、プラットフォーム６１ｂの腹側端面６４で開口している複数の腹側通路７２が形成されている。複数の腹側通路７２は、軸方向Ｄａに並んでいる。
【００８８】
このため、本変形例では、プラットフォーム６１ｂの腹側端面６４中の軸方向下流側部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔が、この腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔より狭い。
【００８９】
プラットフォーム６１ｂ中で翼体５１の後縁部５３付近では、燃焼ガスの流れが翼体５１により加速される。このため、プラットフォーム６１ｂ中で翼体５１の後縁部５３付近は、プラットフォーム６１ｂ中で翼体５１の中間部付近に比べて、熱伝達率が高い。また、翼体５１の後縁部５３とプラットフォーム６１ｂの腹側端面６４との間隔が、翼体５１の中間部とプラットフォーム６１ｂの腹側端面６４との間隔よりも狭い。このため、プラットフォーム６１ｂ中の周方向腹側であって後側の部分は、この部分の熱膨張が翼体５１の後縁部５３で、強く拘束される。よって、プラットフォーム６１ｂ中の周方向腹側であって後側の部分は、ガスタービンの起動及び停止に伴って発生する熱応力が高くなり、低サイクル疲労により寿命が短くなる。
【００９０】
そこで、本変形例では、このような場合に対応すべく、後側の腹側通路７２の数を上記実施形態の後側の腹側通路７２の数よりも多くして、この部分を上記実施形態よりも冷却し、この部分の熱応力を抑えている。
【００９１】
なお、以上のように、後側の腹側通路７２の数を多くする場合も、図１０を用いて前述した場合と同様に、複数の腹側通路７２のうちで、軸方向Ｄａで隣り合う腹側通路７２の開口の位置を、径方向Ｄｒで互いに異ならせてもよい。
【００９２】
「動翼の第三変形例」
本発明に係る動翼の第三変形例について、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９３】
本変形例の動翼５０ｃは、第一変形例の動翼５０ａの変形例である。第一変形例の動翼５０ａで、プラットフォーム６１ａの腹側端面６４の前側部分で開口する全ての通路は、いずれも、第一翼空気通路７１ａから径方向腹側に延びる腹側通路７２である。また、第一変形例の動翼５０ａで、プラットフォーム６１ａの前端面６２で開口する全ての通路は、いずれも、第一翼空気通路７１ａから径方向Ｄｒ上流側に延びる前側通路７９である。
【００９４】
本変形例のプラットフォーム６１ｃには、第一翼空気通路７１ａから周方向腹側に向いつつ前側に向って延びる前側母通路７５と、前側母通路７５から周方向腹側に向って延び腹側端面６４で開口する複数の腹前側通路７６と、前側母通路７５から前側に向って延び前端面６２で開口する複数の前腹側通路７７と、が形成されている。さらに、本変形例のプラットフォーム６１ｃには、上記実施形態、第一及び第二変形例と同様、第一翼空気通路７１ａから周方向腹側に向かって延びる複数の腹側通路７２と、第一翼空気通路７１ａから軸方向Ｄａ上流側に延びる複数の前側通路７９とが形成されている。すなわち、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４で開口する通路として、複数の腹側通路７２と複数の腹前側通路７６とがある。また、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの前端面６２で開口する通路として、複数の前側通路７９と複数の前腹側通路７７とがある。
【００９５】
本変形例でも、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４中の前側部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔が、この腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔より狭い。また、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの前端面６２で隣り合う前側通路７９の開口の相互間隔が、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔より狭い。さらに、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４中の前側部分で隣り合う腹前側通路７６の開口の相互間隔が、この腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔より狭い。また、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの前端面６２で隣り合う前腹側通路７７の開口の相互間隔が、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う腹側通路７２の開口の相互間隔より狭い。また、本変形例では、前側母通路７５の断面積が、複数の腹前側通路７６と前腹側通路７７の各断面積の合計面積よりも大きい。
【００９６】
第一変形例の動翼５０ａのように、第一翼空気通路７１ａから延びる腹側通路７２の数及び第一翼空気通路７１ａから延びる前側通路７９の数を多くすると、これらの通路における第一翼空気通路７１ａとの接続位置の相互間隔が狭くなる。特に、第一翼空気通路７１ａの外周面で曲率半径が小さくなる部分、具体的には、第一翼空気通路７１ａの外周面で前側の部分では、ここに接続される複数の通路における第一翼空気通路７１ａとの接続位置の相互間隔がより狭くなる。この場合、これらの通路の加工精度等によっては、これらの通路における第一翼空気通路７１ａとの接続位置が相互に重複することも考えられる。
【００９７】
これらの通路における第一翼空気通路７１ａとの接続位置の相互間隔が狭くなると、これらの通路の第一翼空気通路７１ａ側の部分周りの強度が目的の強度よりも低くなる可能性がある。さらに、前側通路７９の各々に必要な流量の冷却空気が流れなくなる可能性がある。
【００９８】
そこで、本変形例では、これらの通路が接続可能な領域の面積を広げて、これらの通路における第一翼空気通路７１ａの冷却空気供給側の相互間隔が広くなるよう、第一翼空気通路７１ａに連通する前側母通路７５を設け、この前側母通路７５に複数の腹前側通路７６及び複数の前腹側通路７７を設けている。
【００９９】
以上、本変形例では、第一変形例と同様に、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４の前側で開口する通路の数、及びプラットフォーム６１ｃの前端面６２の腹側で開口する通路の数を、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４の軸方向Ｄａ中間部分で開口する通路の数よりも多くしている。さらに、前側母通路７５の断面積が複数の腹前側通路７６と前腹側通路７７の各断面積の合計面積よりも大きいことにより、少ない圧力損失で冷却空気を腹前側通路７６と前腹側通路７７とに導くことができる。また、これによって腹前側通路７６と前腹側通路７７における冷却空気の流速を高め、冷却効率を高めることができる。よって、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの前側で且つ腹側の部分の熱応力を抑えることができる。
【０１００】
また、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４で開口する腹前側通路７６及びプラットフォーム６１ｃの前端面６２で開口する前腹側通路７７を、前側母通路７５を介して、第一翼空気通路７１ａに連通させている。よって、本変形例では、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４及び前端面６２で開口する通路における冷却空気供給側の相互間隔が広がり、この通路における冷却空気供給側の部分の強度低下を抑えることができる。
【０１０１】
第一翼空気通路７１ａから周方向Ｄｃ腹側に向いつつ軸方向Ｄａ上流側に向って延びる前側母通路７５は、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４で開口している。この開口は、蓋８６で塞がれ、蓋８６と開口の縁とがロウ付け等で接合されている。この蓋８６には、例えば、図１３に示すように、前側母通路７５内からプラットフォーム６１ｃ外へ貫通する貫通孔８６ａを形成してもよい。このように、蓋８６に貫通孔８６ａを形成すると、プラットフォーム６１ｃの腹側端面６４の前側部分がより冷却され、プラットフォーム６１ｃの腹側で且つ前側の部分の熱応力を抑えることができる。さらに、前側母通路７５の開口の縁と蓋８６とのロウ付け等の接合部分が冷却され、この部分の接合信頼性を高めることができる。なお、ここでは、前側母通路７５の開口を塞ぐ蓋８６に貫通孔を形成する例であるが、上記実施形態及び以上の各変形例における母通路の開口を塞ぐ蓋にも同様に貫通孔を形成してもよい。
【０１０２】
「動翼の第四変形例」
本発明に係る動翼の第四変形例について、図１４を用いて説明する。
【０１０３】
本変形例の動翼５０ｄは、上記実施形態の動翼５０における背側母通路７３の断面積ａ２を背側通路７４の断面積ａ３より大きくしたもので、その他の構成は上記実施形態の動翼５０と同じである。
【０１０４】
本変形例の背側通路７４の断面積ａ３は、上記実施形態及び以上の各変形例と同様、腹側通路７２の断面積ａ１より大きい。また、本変形例の背側母通路７３の断面積ａ２は、背側通路７４の断面積ａ３よりも大きい。さらに、複数の腹側通路７２の各断面積の合計面積は、背側通路７４の断面積よりも大きい。
【０１０５】
以上、本変形例は、背側母通路７３の断面積ａ２を背側通路７４の断面積ａ３より大きくしたので、第一翼空気通路７１ａから背側母通路７３を介して背側通路７４に流入する冷却空気の圧力損失を軽減することができる。さらに、本変形例では、背側通路７４を通る冷却空気の流速が高まるので、この背側通路７４における熱伝達率を高めることができる。よって、本変形例によれば、プラットフォーム６１ｄの背側部分を効率的に冷却することができる。
【０１０６】
なお、本変形例は、上記実施形態の変形例であるが、背側母通路７３と背側通路７４とが形成されているものであれば、如何なるものにも適用できることは言うまでもない。
【０１０７】
「動翼の第五変形例」
本発明に係る動翼の第五変形例について、図１５を用いて説明する。
【０１０８】
上記実施形態の背側通路７４は、プラットフォーム６１の後端面６３で開口している。本変形例の動翼５０ｅは、この背側通路７４の開口を蓋８７で塞ぐ一方で、この背側通路７４から背側端面６５に向かって延び、プラットフォーム６１ｅの背側端面６５で開口する複数の背側分岐通路７８を形成したもので、その他の構成は上記実施形態の動翼５０と同じである。
【０１０９】
複数の背側分岐通路７８の各断面積は、いずれも背側通路７４の断面積よりも小さく、複数の背側分岐通路７８の各断面積の合計面積は、背側通路７４の断面積以上である。
【０１１０】
以上、本変形例では、背側端面６５で開口する複数の背側分岐通路７８を設けたので、背側端面６５を冷却することができると共に、周方向Ｄｃで隣接する他のプラットフォーム６１ｅの腹側端面６４も冷却することができる。
【０１１１】
なお、本変形例において、背側母通路７３の開口を塞いでいる蓋８５、及び背側分岐通路７８の母通路を形成する背側通路７４の開口を塞いでいる蓋８５に、図１３を用いて説明したように貫通孔を形成してもよい。
【０１１２】
「動翼の第六変形例」
本発明に係る動翼の第六変形例について、図１６及び図１７を用いて説明する。
【０１１３】
上記実施形態の動翼５０では、第一翼空気通路７１ａから冷却空気を背側母通路７３が受け入れるが、本変形例の動翼５０ｆでは、他の箇所からの冷却空気を背側母通路７３ｂが受け入れる構成で、その他の構成は上記実施形態の動翼５０と同じである。
【０１１４】
本変形例のプラットフォーム６１ｆには、前側であって翼体５１よりも背側の位置に、プラットフォーム６１ｆの内側面６７から径方向外側向かって凹んで冷却空気が流れ込む凹部６９が形成されている。本変形例の背側母通路７３ｂは、この凹部６９と連通し、この凹部６９からの冷却空気を受け入れる。背側母通路７３ｂは、プラットフォーム６１ｆの背側端面６５で開口している。この開口は、蓋８８で塞がれ、蓋８８と開口の縁とがロウ付け等で接合されている。
【０１１５】
本変形例は、前述したように、上記実施形態に対して、背側母通路７３ｂにおける冷却空気の受け入れ先を変更したものであり、その他の構成は同じであるために、上記実施形態と同様に、動翼５０ｆの耐久性の向上を図りつつ、冷却用の空気の使用量を抑えることができる。
【０１１６】
また、本変形例では、背側母通路７３ｂが第一翼空気通路７１ａから冷却空気を受け入れないので、第一翼空気通路７１ａを流れる冷却空気を他の用途に利用することができる。
【０１１７】
なお、本変形例は、凹部６９と背側母通路７３ｂとを連通させたが、複数の翼空気通路７１のうちで軸方向上流側から二番目の第二翼空気通路７１ｃと背側母通路７３ｂとを連通させてもよい。
【０１１８】
「動翼の第七変形例」
本発明に係る動翼の第七変形例について、図１８を用いて説明する。
【０１１９】
本変形例の動翼５０ｇは、第六変形例の動翼５０ｆの変形例である。
【０１２０】
本変形例の動翼５０ｇは、第六変形例の動翼５０ｆに、第一翼空気通路７１ａから周方向背側に向かって延びる母通路８１と、母通路８１から背側端面６５に向かって延びて背側端面６５で開口する複数の通路８２を追加したもので、その他の構成は第六変形例と基本的に同じである。
【０１２１】
ここで、凹部６９から周方向Ｄｃ背側に向けって延びる背側母通路７３ｃを第一背側母通路７３ｃとし、この第一背側母通路７３ｃから後側に向かって延びる背側通路７４を第一背側通路７４とする。また、第一翼空気通路７１ａから周方向背側に向かって延びる母通路８１を第二背側母通路８１とし、この第二背側母通路８１から背側端面６５に向かって延びる複数の通路８２を第二背側通路８２とする。
【０１２２】
第二背側母通路８１は、プラットフォーム６１ｇの背側端面６５で開口している。この開口は、蓋８９で塞がれ、蓋８９と開口の縁とがロウ付け等で接合されている。この蓋８９にも、図１３を用いて前述したように、第二背側母通路８１内からプラットフォーム６１ｇ外へ貫通する貫通孔８９ａを形成してもよい。
【０１２３】
第一背側通路７４の断面積ａ３は、上記実施形態及び以上の各変形例と同様、腹側通路７２の断面積ａ１より大きい。また、第一背側母通路７３ｃの断面積ａ２は、第四変形例と同様に、第一背側通路７４の断面積ａ３よりも大きくしてもよい。第二背側母通路８１の断面積ｄ４は、腹側通路７２の断面積ａ１より大きく、第一背側通路７４の断面積ａ３とほぼ同じである。
【０１２４】
本変形例では、第一翼空気通路７１ａからの冷却空気が第二背側母通路８１及び複数の第二背側通路８２からプラットフォーム６１ｇの背側端面６５から流れ出る。よって、本変形例では、第六変形例よりもプラットフォーム６１ｇの背側端面６５の前側を冷却することができる。
【０１２５】
なお、本変形例では、第二背側母通路８１から背側端面６５に向かって延びる通路を形成したが、この通路と共に、又はこの通路を形成せずに、第二背側母通路８１から前端面６２に向かって延びて前端面６２で開口する通路を形成してもよい。
【０１２６】
また、ここでは、第一背側母通路７３ｃを凹部６９に連通させたが、先に説明したように、第一背側母通路７３ｃを第二翼空気通路７１ｃに連通させてもよい。
【０１２７】
「動翼の第八変形例」
本発明に係る動翼の第八変形例について、図１９及び図２０を用いて説明する。
【０１２８】
本変形例の動翼５０ｈは、上記実施形態の動翼５０における複数の腹側通路７２の一部を、プラットフォーム６１ｈのガスパス面６６で開口する第二腹側通路８３に変更したもので、その他の構成は上記実施形態と同じである。なお、以下では、上記実施形態通りに、プラットフォーム６１ｈの腹側端面６４で開口する腹側通路７２を第一腹側通路７２とする。
【０１２９】
第二腹側通路８３は、翼空気通路７１に連通している。この第二腹側通路８３は、腹側に向かうに連れて次第にガスパス面６６に近づく向きに、ガスパス面６６に対し傾斜している。翼空気通路７１から第二腹側通路８３を経て、プラットフォーム６１ｈ外に流れ出る冷却空気は、ガスパス面６６に沿って流れる。このため、本変形例では、この第二腹側通路８３から流れ出る冷却空気により、ガスパス面６６がフィルム冷却される。
【０１３０】
「変形例の組み合わせ例」
第一変形例は、プラットフォーム６１ａの腹側端面６４中の前側部分で隣り合う開口の相互間隔が、この腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う開口の相互間隔より狭い構成（以下、特徴構成１ａとする）を採用するものである。また、第一変形例は、プラットフォーム６１ａの前端面６２で隣り合う開口の相互間隔が、プラットフォーム６１ａの腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う開口の相互間隔より狭い構成（以下、特徴構成１ｂとする）を採用するものである。第二変形例以降の変形例、及びこれらを組み合わせたものに対しても、上記特徴構成１ａと上記特徴構成１ｂとのうち、少なくも一方の構成を採用してもよい。
【０１３１】
第二変形例は、プラットフォーム６１ｂの腹側端面６４中の後側部分で隣り合う開口の相互間隔が、この腹側端面６４中の軸方向Ｄａの中間部分で隣り合う開口の相互間隔より狭い構成（以下、特徴構成２とする）を採用するものである。この第二変形例を除く変形例、及び、これらを組み合わせたものに対しても、この特徴構成２を採用してもよい。
【０１３２】
第三変形例は、第一翼空気通路７１ａに連通する前側母通路７５と、この前側母通路７５に連通する複数の腹前側通路７６と、前側母通路７５に連通する複数の前腹側通路７７と、を設ける構成（以下、特徴構成３とする）を採用するものである。この第三変形例を除く変形例、及び、これらを組み合わせたものに対しても、この特徴構成３を採用してもよい。
【０１３３】
また、以上の変形例、及び、これらを組み合わせたもので、ある通路から複数の別の通路を分岐させ、母通路としてのある通路の開口を蓋で塞ぐ場合には、図１３を用いて説明したように、通路の開口を塞ぐ蓋に貫通孔を形成する構成（以下、特徴構成３ａとする。）を採用してもよい。
【０１３４】
第四変形例は、背側母通路７３の断面積ａ２が背側通路７４の断面積ａ３より大きい構成（以下、特徴構成４とする）を採用するものである。この第四変形例及び第七変形例を除く変形例、及び、これらを組み合わせたものに対しても、この特徴構成４を採用してもよい。
【０１３５】
第五変形例は、背側通路７４から複数の背側分岐通路７８を分岐させた構成（以下、特徴構成５とする）を採用するものである。この第五変形例を除く変形例、及び、これらを組み合わせたものに対しても、この特徴構成５を採用してもよい。
【０１３６】
第六変形例は、プラットフォーム６１ｆの凹部６９と背側母通路７３ｂとを連通させた構成（以下、特徴構成６とする）を採用したものである。この第六変形例及び第七変形例を除く変形例、及び、これらを組み合わせたものに対しても、この特徴構成６を採用してもよい。
【０１３７】
第七変形例は、上記特徴構成６を有する変形例に、第二背側母通路８１及び第二背側通路８２を設けた構成（特徴構成７）を採用するものである。よって、第七変形例を除く複数の変形例の特徴構成を組み合わせたことで、特徴構成６を有するようになった変形例には、この特徴構成７を採用してもよい。
【０１３８】
第八変形例は、第二腹側通路８３を設けた構成（以下、特徴構成８とする）を採用するものである。この第八変形例を除く変形例、及び、これらを組み合わせたものに対しても、この特徴構成８を採用してもよい。
【０１３９】
以上のように、複数の変形例の特徴構成は、適宜組み合されてもよい。例えば、図２１に示す第九変形例のように、上記実施形態に、第二変形例の特徴構成２、第三変形例の特徴構成３及び特徴構成３ａを採用してもよい。この場合、特徴構成２や特徴構成３ａを採用しなくてもよい。また、特徴構成３の替りに、特徴構成１を採用してもよい。また、この場合、第四変形例の特徴構成４、第五変形例の特徴構成５、第六変形例の特徴構成６、第七変形例の特徴構成７、第八変形例の特徴構成８等をさらに採用してもよい。
【０１４０】
また、例えば、図２２に示す第十変形例のように、上記実施形態に、第一変形例の特徴構成１、第二変形例の特徴構成２、第六変形例の特徴構成６、第七変形例の特徴構成７、第八変形例の特徴構成８を採用してもよい。この場合、特徴構成２、特徴構成７、特徴構成８を採用しなくてもよい。また、特徴構成１の替りに特徴構成３を採用してもよい。また、この場合、第五変形例の特徴構成５等を適宜採用してもよい。なお、図２２に示す第十変形例では、特徴構成６として、第二翼空気通路７１ｃと第一背側母通路７３ｄとを連通させる構成を採用している。また、この第十変形例では、第一背側母通路７３ｄの断面積と第一背側通路７４の断面積とを同じにしているが、第四変形例の特徴構成４のように、第一背側母通路７３ｄの断面積を第一背側通路７４の断面積より大きくしてもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１０：ガスタービン、１１：ガスタービンロータ、１５:ガスタービン車室、２０:圧縮機、２１:圧縮機ロータ、２５:圧縮機車室、３０:燃焼器、４０:タービン、４１:タービンロータ、４２:ロータ軸、４２ｐ：冷却空気流路、４３:動翼段、４５:タービン車室、４６:静翼段、４６ａ：静翼、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈ：動翼、５１：翼体、５２：前縁部、５３：後縁部、５４：腹側面、５５：背側面、５８：シャンク、５９：翼根、６１,６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆ，６１ｇ，６１ｈ：プラットフォーム、６２：前端面、６３：後端面、６４：腹側端面、６５：背側端面、６６：ガスパス面、６７：内側面、７１：翼空気通路、７１ａ：第一翼空気通路、７１ｂ：第七翼空気通路、７１ｃ：第二翼空気通路、７２：腹側通路（第一腹側通路）、７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ：背側母通路（第一背側母通路）、７４：背側通路（第一背側通路）、７５：前側母通路、７６：腹前側通路、７７：前腹側通路、７８：背側分岐通路、７９：前側通路、８１：第二背側母通路、８２：第二背側通路、８３：第二腹側通路、８５,８６,８７,８８,８９：蓋、８６ａ，８９ａ：貫通孔
【要約】
【課題】ガスタービンにおける動翼の耐久性の向上を図りつつ、冷却用の空気の使用量を抑える。
【解決手段】動翼５０のプラットフォーム６１には、翼体５１及びプラットフォーム６１内を連なる翼空気流路７１から周方向腹側に向かって延びて腹側端面６４で開口し、軸方向Ｄａに並ぶ複数の腹側通路７２と、冷却空気が流入する背側母通路７３と、背側母通路７３と連通し、背側母通路７３から背側端面６５に沿って延びる背側通路７４と、が形成されている。
【選択図】図６【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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