(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン翼内部に該翼のスパン方向に延びる複数の冷却通路を連結したリターンフロー流路を備えたガスタービン冷却翼において、前記リターンフロー流路の最終冷却通路とこの最終冷却通路よりひとつ前の冷却通路とを仕切る隔壁に、両冷却通路の間を貫通する補助流路を設けたことを特徴とするガスタービン冷却翼。
【請求項２】
ガスタービン翼内部に該翼のスパン方向に延びる複数の冷却通路を連結したリターンフロー流路を備えたガスタービン冷却翼において、前記リターンフロー流路へ冷却媒体を供給する供給部から前記リターンフロー流路の最終の冷却通路へ前記冷却媒体を流すための補助流路を設けたことを特徴とするガスタービン冷却翼。
【請求項３】
ガスタービン翼内部に該翼のスパン方向に延びる複数の冷却通路を連結したリターンフロー流路から成る第１冷却要素と、この第１冷却要素の後段に設けられた第２冷却要素とを備えたガスタービン冷却翼において、前記第１冷却要素へ冷却媒体を供給する供給部から前記第２冷却要素へ前記冷却媒体を流すための補助流路を設けたことを特徴とするガスタービン冷却翼。
【請求項４】
前記補助流路を前記翼のスパン方向先端部近傍に設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン冷却翼。
【請求項５】
前記補助流路は、前記リターンフロー流路の最終冷却通路の前記翼の内壁面の背側あるいは腹側の少なくとも一方に向けて前記冷却媒体が吹出すように形成されていることを特徴とする請求項１記載のガスタービン冷却翼。
【請求項６】
前記補助流路は、前記冷却媒体の吹出し方向が前記翼の内壁面の背側あるいは腹側の少なくとも一方に向かって吹き付けるように構成したことを特徴とする請求項２あるいは請求項３記載のガスタービン冷却翼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はタービン冷却翼に係り、効率的に冷却を行うことができるガスタービン冷却翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、タービンエンジンでは、燃焼ガスにより駆動されるタービン自体が燃焼器へ空気を供給する送風機または圧縮機を駆動する自立的駆動方式が採用されている。そのため、この方式のタービン出力効率を高める最も有効な方法は、タービン入口における燃焼ガス温度を高めることである。しかしこの燃焼ガス温度は、タービンの翼、特に第一段の動翼および静翼を構成する材料の耐熱応力性、あるいは高温下での酸化、腐食等の耐性により上限が制限される。
【０００３】
そこで従来は、図７および図８に示すように、翼内部を冷却媒体で強制的に冷却するリターンフロータイプの冷却翼が用いられている。図７は冷却翼の縦断面図を、図８は同じく冷却翼の横断面図をそれぞれ示している。
【０００４】
図示するように、翼前縁部では翼根元から供給される冷却媒体が翼スパン方向に延びる冷却通路９に導かれてオリフィス孔１１から噴出して翼前縁１内壁面をインピンジメント冷却すると共に、冷却通路９の翼背、腹側の翼面に形成されたフィルム孔５から放出されてフィルム冷却を行う。また、翼の前縁にもシャワーヘッド６が形成されフィルム冷却を行うように構成されている。
【０００５】
同様に翼の中間から後縁にかけては、リターンフロー流路およびピンフィン７による強制対流冷却が行われる。つまり、冷却媒体が翼スパン方向に延びる冷却通路１０に導かれ、さらに冷却通路１０と平行して翼後縁に形成されたリターンフロー流路を順次通過し、最終流路の壁面に形成されているオリフィス孔１２を通過して、ピンフィン７から成る冷却要素に流入する。冷却媒体はさらにピンフィン７において対流冷却をした後、翼後縁部４から吹き出されるように構成されている。
【０００６】
このような冷却構造であると、主流ガス温度が１２００℃級ガスタービン冷却翼の場合、主流ガス流量の数パーセントの冷却空気量（例えば第１段の動翼では１〜６％程度、また静翼では１〜１０％程度）により翼表面平均温度を８５０℃程度に保つことが可能である。
【０００７】
ところが、近年は熱効率をより大きくするために主流ガス温度を１２００℃〜１５００℃級、もしくはそれ以上の雰囲気で動作させることが考えられるようになってきた。そこで従来の冷却構造を採用した冷却翼を、主流ガス温度が１３００℃級ガスタービンに用い、例え翼メタル温度が設計条件を満たすことができたとしても、冷却空気量が多大になり、システム全体の熱効率を著しく低下させてしまい、主流ガス温度を上昇させた意味がなくなってしまう。また、最近では冷却空気を圧縮機から抽気して翼へ導き、強制冷却させることが考えられているが、１５００℃級もしくはそれ以上の超高温ガスタービンにあっては従来の冷却翼で冷却設計条件を満たすことは不可能である。
【０００８】
さらに、翼の平均温度、最高局所温度の設計条件を満たしている１２００℃級程度の従来のガスタービン冷却翼であっても、翼面温度分布の不均一性が翼本体（翼メタル材料）の寿命に大きく影響することが、文献（ＡＳＭＥ９４ーＧＴ−６５）等により明かであり、次世代の高温ガスタービン冷却翼だけでなく、従来の冷却翼においても翼面温度の均一化は冷却設計上重要なことが分かる。
【０００９】
リターンフロー流れは、少ない冷却媒体流量で効率良く冷却できるため従来から良く用いられている冷却手法であるが、リターンフロー流路の最終通路の特に翼先端局所での冷却不足が特に問題になっていた。
【００１０】
以上のように、従来の冷却構造を採用したガスタービン冷却翼では、冷却媒体が通過する翼内部の流路で局所的に充分な熱交換ができず有効的な対流冷却が成されていないという問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のガスタービン冷却翼では、リターンフロー流路の最終通路部や、リターンフロー流路の最終通路の局所の翼メタル部で冷却媒体の温度上昇や冷却媒体の流量不足によって引き起こされる冷却不足が発生しており、また一方では、遠心力場における翼根元部の冷却不足等も発生している。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたもので冷却媒体が通過することによる局所対流冷却効果を大きくして翼冷却効率を高め，システム全体の熱効率を向上させると共に、翼面温度均一化により翼本体寿命も長くさせることが可能なガスタービン冷却翼を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために次のような構成を採用している。
（１）ガスタービン翼内部に該翼のスパン方向に延びる複数の冷却通路を連結したリターンフロー流路を備えたガスタービン冷却翼において、前記リターンフロー流路の最終冷却通路とこの最終冷却通路よりひとつ前の冷却通路とを仕切る隔壁に、両冷却通路の間を貫通する補助流路を設けたことを特徴としている。
（２）ガスタービン翼内部に該翼のスパン方向に延びる複数の冷却通路を連結したリターンフロー流路を備えたガスタービン冷却翼において、前記リターンフロー流路へ冷却媒体を供給する供給部から前記リターンフロー流路の最終の冷却通路へ前記冷却媒体を流すための補助流路を設けたことを特徴としている。
（３）ガスタービン翼内部に該翼のスパン方向に延びる複数の冷却通路を連結したリターンフロー流路から成る第１冷却要素と、この第１冷却要素の後段に設けられた第２冷却要素とを備えたガスタービン冷却翼において、前記第１冷却要素へ冷却媒体を供給する供給部から前記第２冷却要素へ前記冷却媒体を流すための補助流路を設けたことを特徴としている。
【００１４】
また、前記補助流路を前記翼のスパン方向先端部近傍に設けたことを特徴としている。
また、前記補助流路は、前記リターンフロー流路の最終冷却通路の前記翼の内壁面の背側あるいは腹側の少なくとも一方に向けて前記冷却媒体が吹出すように形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また前記補助流路は、前記冷却媒体の吹出し方向が前記翼の内壁面の背側あるいは腹側の少なくとも一方のに向かって吹き付けるように構成したことを特徴としている。
【００１６】
【作用】
本発明は、上記のように構成したことにより、翼有効部を冷却するために翼スパン方向に形成した冷却通路に供給された冷却媒体は翼内部の翼スパン方向に延びる複数の冷却通路を連結して成る屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路を冷却媒体が流れる主流路と、リターンフロー流路の最終通路とこの最終通路よりひとつ前の冷却通路とを仕切る隔壁に両冷却通路を貫通して流れる副流路（補助流路）とでガスタービン翼内部を強制対流冷却する。したがって、リターンフロー流路の最終通路部の翼先端局所で冷却媒体の温度上昇や冷却媒体の流量不足によって引き起こされる冷却不足を解消することができる。
【００１７】
またこの発明では、翼有効部を冷却するために翼スパン方向に形成した冷却通路に供給された冷却媒体は翼内部の翼スパン方向に延びる複数の冷却通路を連結して成る屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路を冷却媒体が流れる主流路と、この主流路へ冷却媒体を供給する供給部から主流路の最終通路へ冷却媒体を流すための副流路（補助流路）とによりガスタービン冷却翼内部を強制対流冷却する。したがって、リターンフロー流路の最終通路部で冷却媒体の温度上昇や冷却媒体の流量不足によって引き起こされる冷却不足を解消することができる。
【００１８】
またこの発明では，翼有効部を冷却するために翼スパン方向に形成した冷却通路に供給された冷却媒体は翼内部の翼スパン方向に延びる複数の冷却通路を連結して成る屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路を冷却媒体が流れる第１冷却要素と、この第１流路の後段に設けられた第２冷却要素とを備え、第１冷却要素へ冷却媒体を供給する供給部から前記第２冷却要素へ前記冷却媒体を流すための補助流路を設けガスタービン翼を強制対流冷却する。動翼のように遠心力が作用する場合やリターンフロー流路のように半径方向の流れ成分が主となる冷却通路部からスパン方向の流れに転換して冷却要素を構成する場合、つまり上記リターンフロー流路を構成しない第２の冷却要素を有する冷却通路の特に翼根元部では、冷却媒体の速度成分が遠心力の影響で半径方向が主となりスパン方向速度が極めて小さくなるため冷却媒体の流量不足が発生し充分な対流冷却効果が得られなかった。しかし、本発明を適用することにより冷却媒体の流量不足を解消することができ、これにより局所対流冷却効果を大きくして翼冷却効率を高めることが可能となる。
【００１９】
またこの発明では、任意形状をした副流路（補助流路）の吹出し方向は翼内壁面の背側か腹側のどちらかの冷却をより必要とする面に向かって吹付けて対流冷却することにより、より冷却を必要とする翼メタル部分にインピンジメント冷却による強制対流冷却を効果的行うことが可能となる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１、図２は、本発明に係るタービン冷却翼の一例としてガスタービン冷却動翼の第１実施例を示しており、それぞれ冷却翼の縦断面図と冷却翼の横断面図を示している。なお、図７および図８と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略している。
【００２１】
図１、図２に示すように第１実施例の動翼は、翼有効部の冷却のために翼根元から３つの流路に分けて冷却媒体が供給されている。
第１流路は、翼前縁部１に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路として構成されている。そして第１流路では、冷却媒体供給口２１から導入された冷却媒体が、この翼のスパン方向に延びる冷却通路２４内を流れることによる対流冷却と、翼前縁部１に形成されたシャワーヘッド６から冷却媒体が噴出するフィルム冷却とが採用されて、主に翼前縁部を冷却している。
【００２２】
第２流路は、翼前縁側の翼中間部に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路９ａ、９ｂ、９ｃが連結された屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路として形成されている。そして、冷却媒体供給口２２から導入された冷却媒体が冷却通路９ａ、９ｂ、９ｃ内を順次流れ対流冷却を行う。リターンフロー流路は、少ない冷却媒体流量で効率良く冷却できるため従来から良く用いられる冷却手法であるが、最終通路の特に翼先端部局所の冷却不足が問題になっていた。
【００２３】
第１実施例ではこの問題を解決するため、リターンフロー流路の最終通路９ｃとこの最終通路９ｃよりひとつ前の冷却通路９ｂとを仕切る隔壁１５の翼先端近傍に両冷却通路９ｃ、９ｂを貫通する貫通孔を設け、この貫通孔を通して冷却媒体が流れる副冷却通路（補助流路）１７を形成している。この副冷却通路１７を介して、最終通路９ｃよりひとつ前の冷却通路９ｂを流れる冷却媒体をリターンフロー流路の最終通路９ｃの翼先端部局所へ直接導き、最終通路９ｃの翼先端部局所の対流冷却強化を図っている。
【００２４】
第３流路は、翼後縁側の翼中間部に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃが連結された屈曲通路、第２流路と同様にいわゆるリターンフロー流路として形成されている。そして、冷却媒体供給口２３から導入された冷却媒体が冷却通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃ内を順次流れ対流冷却を行う。
【００２５】
第１実施例では、リターンフロー流路の最終通路１０ｃとこの最終通路１０ｃよりひとつ前の冷却通路１０ｂとを仕切る隔壁１６の翼先端近傍に両冷却通路１０ｃ、１０ｂを貫通して流れる副冷却通路（補助流路）１８を形成している。この副冷却通路１８を介して、最終通路１０ｃよりひとつ前の冷却通路１０ｂを流れる冷却媒体をリターンフロー流路の最終通路１０ｃの翼先端部局所へ直接導き、最終通路１０ｃの翼先端部局所の対流冷却強化を図っている。
【００２６】
なお、最終通路１０ｃと後縁吹き出し部に設けられたピンフィン冷却部７とを連結する通過孔１２は後縁吹き出し流量を調節するオリフィス孔としての役割を担っているが、この部分は従来と同様な構成であり、上述の本実施例における副流路１７、１８の構成とは異なり、また冷却の作用・効果も異なる。
【００２７】
また翼内部の対流冷却効果をより一層強めるために、リターンフローを構成する第２流路の冷却媒体供給口２２とリターンフロー流路の最終通路９ｃとを仕切る隔壁に両者を直接連結して流れる副流路（補助流路）２０を形成している。このように副流路２０を形成することで、第２流路に流入する冷却媒体の一部を上記副流路２０を介して、リターンフロー流路の最終通路９ｃに直接導き、最終通路９ｃの対流冷却強化を図っている。
【００２８】
さらに、第３流路のリターンフロー冷却流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給口２３とリターンフロー冷却流路を構成しない他の冷却要素であるピンフィン冷却部７とを仕切る隔壁にオリフィス通過孔１２とは異なる、両者を直接連結して流れる副流路１９を形成している。この副流路（補助流路）１９を形成したことにより、冷却媒体の速度成分が動翼の遠心力の影響で翼スパン方向が主となり、軸方向速度が極めて小さくなるために生じる冷却媒体の流量不足を解消することができる。上記のような作用ににより、局所対流冷却効果を大きくして翼冷却効率を高めることが可能となる。
【００２９】
また、第１実施例で説明した副流路１７、１８の吹き出し方向は、副流路１７では翼内壁面の腹側に、また副流路１８では翼内壁面の背側腹側に向かっており、それぞれの翼面の局所で冷却が必要とする部分にインピンジメント冷却による強制対流冷却法が効率良く採用される構造となっている。なお、翼の構造によって局所で冷却を必要とする部分が異なる場合には、副流路１７、１８の吹き出し方向を冷却が必要な方向に適宜設計すれば良い。また、第１実施例で説明した副流路１７、１８の流路断面形状は任意形状で良い。
【００３０】
また、上記で説明した冷却構造を有するガスタービン冷却翼は、精密鋳造法によって製作される。この精密鋳造法によれば、翼内部冷却通路部をこれら冷却通路の形状に相当する中子で形成し、これを翼本体を構成する主型に組み込んで鋳造するいわゆるシェルモールド法が採用されるのが一般的である。従来、精密鋳造法によって製作される冷却翼では、緻密な構造の冷却翼を製作する場合には上記中子が非常に複雑で華奢（剛性が低く破損し易い）な構造にならざるを得ず、製作を困難（歩留まり低下）にしていた。
【００３１】
しかし、第１実施例で説明した冷却翼を製作する場合には副流路（貫通孔）１７、１８、１９、２０内に中子抑えを配設し、この中子抑えにより中子を支持し、複雑な中子でも剛性を高めることができる。従来、中子抑えを配置して中子の剛性を高めようとすると、冷却翼内部に中子抑えを配置するための貫通孔等を別途、特別に設ける必要があり、最適な冷却通路設計に対して悪影響を与えていたが、本実施例の如く副流路（貫通孔）を中子抑えの代替として使用することにより、冷却設計上不必要な通過孔を設けないで済むようになる。したがって、第１実施例のガスタービン冷却翼によれば、必要とする冷却媒体流量を必要最小限にすることができるばかりでなく、冷却翼の製造の歩留まりをも向上させることが可能となる。
【００３２】
次に、図３乃至図６を参照して本発明の第２乃至第５実施例を説明する。
図３は、第２実施例を示す冷却翼の縦断面図であり、図７および図８あるいは図１および図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略している。
【００３３】
図３に示す第２実施例の動翼は、翼有効部の冷却のために翼根元から３つの流路に分けて冷却媒体が供給されている。
第１流路は、第１実施例と同様に翼前縁部１に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路として構成されている。そして第１流路では、冷却媒体供給口２１から導入された冷却媒体が、この翼のスパン方向に延びる冷却通路２４内を流れることによる対流冷却と、翼前縁部１に形成されたシャワーヘッド６から冷却媒体が噴出するフィルム冷却とが採用されて、主に翼前縁部を冷却している。
【００３４】
第２流路は、翼前縁側の翼中間部に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路９ａ、９ｂ、９ｃが連結された屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路として形成されている。そして、冷却媒体供給口２２から導入された冷却媒体が冷却通路９ａ、９ｂ、９ｃ内を順次流れ対流冷却を行う。そして、リターンフロー流路の最終通路９ｃとこの最終通路９ｃよりひとつ前の冷却通路９ｂとを仕切る隔壁１５の翼先端近傍に両冷却通路９ｃ、９ｂを貫通する貫通孔を設け、この貫通孔を通して冷却媒体が流れる副冷却通路（補助流路）１７を形成している。この副冷却通路１７を介して、最終通路９ｃよりひとつ前の冷却通路９ｂを流れる冷却媒体をリターンフロー流路の最終通路９ｃの翼先端部局所へ直接導き、最終通路９ｃの翼先端部局所の対流冷却強化を図っている。
【００３５】
第３流路は、翼後縁側に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路１０として構成されている。そして第３流路では、冷却媒体供給口２３から導入された冷却媒体が、この翼のスパン方向に延びる冷却通路１０内を流れることにより対流冷却を行うと共に、冷却通路１０の後縁吹き出し部に設けられたピンフィン冷却部７で強制対流冷却を行う。
【００３６】
また、第２実施例で説明した副流路１７の吹き出し方向は、翼の構造によって局所的な冷却が必要な方向に適宜設計すれば良い。また、第２実施例で説明した副流路１７の流路断面形状は任意形状で良い。
【００３７】
図４は、第３実施例を示す冷却翼の縦断面図であり、図７および図８あるいは図１および図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略している。
図４に示す第３実施例の動翼は、翼有効部の冷却のために翼根元から３つの流路に分けて冷却媒体が供給されている。
【００３８】
第１流路は、第１実施例と同様に翼前縁部１に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路として構成されている。そして第１流路では、冷却媒体供給口２１から導入された冷却媒体が、この翼のスパン方向に延びる冷却通路２４内を流れることによる対流冷却と、翼前縁部１に形成されたシャワーヘッド６から冷却媒体が噴出するフィルム冷却とが採用されて、主に翼前縁部を冷却している。
【００３９】
第２流路は、翼前縁側の翼中間部に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路９ａ、９ｂ、９ｃが連結された屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路として形成されている。そして、冷却媒体供給口２２から導入された冷却媒体が冷却通路９ａ、９ｂ、９ｃ内を順次流れ対流冷却を行う。そして翼内部の対流冷却効果をより一層強めるために、リターンフローを構成する第２流路の冷却媒体供給口２２とリターンフロー流路の最終通路９ｃとを仕切る隔壁に両者を直接連結して流れる副流路（補助流路）２０を形成している。このように副流路２０を形成することで、第２流路に流入する冷却媒体の一部を上記副流路２０を介して、リターンフロー流路の最終通路９ｃに直接導き、最終通路９ｃの対流冷却強化を図ることができる。
【００４０】
第３流路は、第２実施例と同様に翼後縁側に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路１０として構成されている。そして第３流路では、冷却媒体供給口２３から導入された冷却媒体が、この翼のスパン方向に延びる冷却通路１０内を流れることにより対流冷却を行うと共に、冷却通路１０の後縁吹き出し部に設けられたピンフィン冷却部７で冷却を行う。
【００４１】
図５は、第４実施例を示す冷却翼の縦断面図であり、図７および図８あるいは図１および図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略している。
図５に示す第４実施例の動翼は、翼有効部の冷却のために翼根元から２つの流路に分けて冷却媒体が供給されている。
【００４２】
第１流路は、翼前縁部１に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路９として構成されている。そして第１流路では、冷却媒体供給口２１から導入された冷却媒体が冷却通路９内に導かれてオリフィス孔１１から噴出して翼前縁１内壁面をインピンジメント冷却すると共に、冷却通路９の翼背、腹側の翼面に形成されたフィルム孔５から放出されてフィルム冷却を行う。また、翼の前縁にもシャワーヘッド６が形成されフィルム冷却を行うように構成されている。
【００４３】
第２流路は、翼の中間から後縁にかけて翼スパン方向に延びる冷却通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃが連結された屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路として形成されている。つまり、冷却媒体が冷却媒体供給口２２から翼スパン方向に延びる冷却通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを順次リターンして導かれ、最終通路１０ｃの壁面に形成されているオリフィス孔１２を通過して、ピンフィン冷却部７に流入する。冷却媒体はさらにピンフィン７において対流冷却をした後、翼後縁部４から吹き出されるように構成されている。
【００４４】
この第４実施例では、リターンフロー流路の最終通路１０ｃとこの最終通路１０ｃよりひとつ前の冷却通路１０ｂとを仕切る隔壁１６の翼先端近傍に両冷却通路１０ｃ、１０ｂを貫通して流れる副冷却通路（補助流路）１８を形成している。この副冷却通路１８を介して、最終通路１０ｃよりひとつ前の冷却通路１０ｂを流れる冷却媒体をリターンフロー流路の最終通路１０ｃの翼先端部局所へ直接導き、最終通路１０ｃの翼先端部局所の対流冷却強化を図っている。
【００４５】
図６は、第５実施例を示す冷却翼の縦断面図であり、図７および図８あるいは図１および図２と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略している。
図６に示す第５実施例の動翼は、翼有効部の冷却のために翼根元から２つの流路に分けて冷却媒体が供給されている。
【００４６】
第１流路は、翼前縁部１に設けられ翼スパン方向に延びる冷却通路９として構成されている。そして第１流路では、冷却媒体供給口２１から導入された冷却媒体が冷却通路９内に導かれてオリフィス孔１１から噴出して翼前縁１内壁面をインピンジメント冷却すると共に、冷却通路９の翼背、腹側の翼面に形成されたフィルム孔５から放出されてフィルム冷却を行う。また、翼の前縁にもシャワーヘッド６が形成されフィルム冷却を行うように構成されている。
【００４７】
第２流路は、翼の中間から後縁にかけて翼スパン方向に延びる冷却通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃが連結された屈曲通路、いわゆるリターンフロー流路として形成されている。つまり、冷却媒体が冷却媒体供給口２２から翼スパン方向に延びる冷却通路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを順次リターンして導かれ、最終通路１０ｃの壁面に形成されているオリフィス孔１２を通過して、ピンフィン冷却部７に流入する。冷却媒体はさらにピンフィン７において対流冷却をした後、翼後縁部４から吹き出されるように構成されている。
【００４８】
この第５実施例では、第２流路のリターンフロー冷却流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給口２２とピンフィン冷却部７とを仕切る隔壁に両者を直接連結して流れる副流路（補助流路）１９を形成している。この副流路１９を形成したことにより、冷却媒体の速度成分が動翼の遠心力の影響で翼スパン方向が主となり、軸方向速度が極めて小さくなるために生じる冷却媒体の流量不足を解消することができる。上記のような作用ににより、局所対流冷却効果を大きくして翼冷却効率を高めることが可能となる。
【００４９】
なお、上記で説明した第２乃至第５実施例におけるガスタービン冷却翼も第１実施例と同様に精密鋳造法によって製作される。
したがって、第１実施例で説明した冷却翼を製作する場合と同様に副流路（貫通孔）１７、１８、１９、２０内に中子抑えを配設し、この中子抑えにより中子を支持し、複雑な中子でも剛性を高めることができる。しかも副流路（貫通孔）を従来特別に設けていた中子抑えの代替として使用することにより、冷却設計上不必要な通過孔を設けないで済むようになる。したがって、第１実施例のガスタービン冷却翼と同様に、必要とする冷却媒体流量を必要最小限にすることができるばかりでなく、冷却翼の製造の歩留まりをも向上させることが可能となる。
【００５０】
以上のように、この発明ではタービン冷却翼の冷却効率が大幅に向上するため、より少ない冷却媒体でタービン冷却翼の冷却が可能となる。その結果、近年待望されていたタービンにおける主流ガス温度をより高温の１２００℃〜１５００℃級、もしくはそれ以上の雰囲気で稼働させた場合でも冷却媒体流量を必要最小限に抑えて、システムの熱効率、翼本体の寿命を改善することが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば冷却媒体が通過することによる局所対流冷却効果を大きくして翼冷却効率を高め、システム全体の熱効率を向上させると共に、翼面温度均一化による翼本体寿命も長くすることができ、また翼の製造性も向上する等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のタービン冷却翼の第１実施例を示す縦断面図。
【図２】  本発明のタービン冷却翼の第１実施例を示す横断面図。
【図３】  本発明のタービン冷却翼の第２実施例を示す縦断面図。
【図４】  本発明のタービン冷却翼の第３実施例を示す縦断面図。
【図５】  本発明のタービン冷却翼の第４実施例を示す縦断面図。
【図６】  本発明のタービン冷却翼の第５実施例を示す縦断面図。
【図７】  従来のタービン冷却翼を示す縦断面図。
【図８】  従来のタービン冷却翼を示す横断面図。
【符号の説明】
１  翼前縁部
２  背側翼壁
３  腹側翼壁
４  翼後縁
５  フィルム孔
６  シャワーヘッド
７  ピンフィン
８  タービュレンスプロモータ突起
９，１０，９ａ，９ｂ，９ｃ，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  冷却通路
１１  インピンジメント孔
１２  オリフィス孔
１３  翼後縁吹き出し孔
１４  仕切板
１５，１６  隔壁
１７，１８，１９，２０  貫通孔（補助流路）
２１，２２，２３  冷却媒体供給口
【図１】
0003642537.tif 000002
【図２】
0003642537.tif 000003
【図３】
0003642537.tif 000004
【図４】
0003642537.tif 000005
【図５】
0003642537.tif 000006
【図６】
0003642537.tif 000007
【図７】
0003642537.tif 000008
【図８】
0003642537.tif 000009