【手続補正書】
【提出日】令和3年2月17日(2021.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼高さ方向における両端部である第１端部と、第２端部とを有する翼体と、
前記翼体の内部において前記翼高さ方向に沿って延在する冷却通路と、
前記冷却通路の内壁面に設けられ、前記冷却通路に沿って配列された複数のタービュレータと、を備え、
前記第２端部における前記翼体の背腹方向における前記冷却通路の通路幅は、前記第１端部における前記冷却通路の前記通路幅よりも大きく、
前記複数のタービュレータの高さは、前記翼高さ方向において前記第１端部側から前記第２端部側に向かうにつれて高くなることを特徴とするタービン翼。
【請求項２】
前記複数のタービュレータの高さｅと、該複数のタービュレータの前記翼高さ方向の位置における前記冷却通路の前記背腹方向における通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）と、前記複数のタービュレータについての前記比（ｅ／Ｄ）の平均（ｅ／Ｄ）ＡＶＥとの関係は、０．５≦（ｅ／Ｄ）／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ≦２．０を満たす
請求項１に記載のタービン翼。
【請求項３】
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第１端部側に位置するタービュレータの位置における前記冷却通路の前記通路幅をＤ１とし、前記翼高さ方向において最も前記第２端部側に位置するタービュレータの位置における前記冷却通路の前記通路幅をＤ２としたとき、前記通路幅Ｄ１と前記通路幅Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）は、１．５≦（Ｄ２／Ｄ１）の関係を満たす
請求項１又は２に記載のタービン翼。
【請求項４】
前記翼高さ方向において隣り合う一対のタービュレータの前記翼高さ方向におけるピッチは、前記翼高さ方向において前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて増大する
請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項５】
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において隣り合う一対のタービュレータ間のピッチＰと、該一対のタービュレータの高さの平均ｅａとの比（Ｐ／ｅａ）と、前記複数のタービュレータについての前記比（Ｐ／ｅａ）の平均（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥとの関係は、０．５≦（Ｐ／ｅａ）／（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥ≦２．０を満たす
請求項１乃至４の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項６】
前記冷却通路は、
前記翼体の内部に形成されたサーペンタイン流路を構成する複数のパスのうちの１つである請求項１乃至５の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項７】
前記冷却通路は、前記サーペンタイン流路を構成する前記複数のパスのうち、最も後縁側に位置する最終パス以外のパスであり、
前記最終パスの背側及び腹側の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の最終パスタービュレータを備え、
前記タービュレータ又は前記最終パスタービュレータの高さをｅとし、該タービュレータ又は最終パスタービュレータの前記翼高さ方向の位置における前記冷却通路又は前記最終パスの前記背腹方向における通路幅をＤとしたとき、
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第１端部側に位置するタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｅ１と、前記複数のタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）の平均（ｅ／Ｄ）ＡＶＥと、前記複数の最終パスタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第１端部側に位置する最終パスタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｔ＿Ｅ１と、及び、前記複数の最終パスタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｔの平均（ｅ／Ｄ）Ｔ＿ＡＶＥとの関係は、
［（ｅ／Ｄ）Ｅ１／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ］＜［（ｅ／Ｄ）Ｔ＿Ｅ１／（ｅ／Ｄ）Ｔ＿ＡＶＥ］
を満たす
請求項６に記載のタービン翼。
【請求項８】
前記冷却通路は、前記サーペンタイン流路を構成する前記複数のパスのうち、最も後縁側に位置する最終パス以外のパスであり、
前記最終パスの背側及び腹側の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の最終パスタービュレータを備え、
前記最終パスの前記第２端部を基準にした翼高さ方向における前記最終パスタービュレータの高さは、冷却流体の流れ方向の上流側に位置する他のパスの翼高さ方向の同じ位置におけるタービュレータの高さ以下である
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のタービン翼。
【請求項９】
前記冷却通路は、前記サーペンタイン流路を構成する前記複数のパスのうち、最も後縁側に位置する最終パス以外のパスであり、
前記最終パスの背側及び腹側の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の最終パスタービュレータを備え、
前記最終パスの前記最終パスタービュレータの高さは、前記複数のパスのうち、前記最終パスに対して冷却流体の流れ方向の上流側に隣接して位置するとともに前記最終パスと相互に連通する上流側冷却通路の前記タービュレータの高さ以下である請求項１乃至８の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項１０】
前記冷却通路よりも前記翼体の前縁側において前記翼体の内部に設けられ、前記翼高さ方向に沿って延在する前縁側通路と、
前記前縁側通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の前縁側タービュレータと、をさらに備え、
前記タービュレータ又は前記前縁側タービュレータの高さをｅとし、該タービュレータ又は前縁側タービュレータの前記翼高さ方向の位置における前記冷却通路又は前記前縁側通路の前記背腹方向における通路幅をＤとしたとき、
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第２端部側に位置するタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｅ２と、前記複数のタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比ｅ／Ｄの平均（ｅ／Ｄ）ＡＶＥと、前記複数の前縁側タービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第２端部側に位置する前縁側タービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｌ＿Ｅ２と、及び、前記複数の前縁側タービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｌの平均（ｅ／Ｄ）Ｌ＿ＡＶＥとの関係は、
［（ｅ／Ｄ）Ｅ２／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ］＞［（ｅ／Ｄ）Ｌ＿Ｅ２／（ｅ／Ｄ）Ｌ＿ＡＶＥ］
を満たす
請求項１乃至９の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項１１】
前記冷却通路の流路断面積は、前記翼高さ方向において前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて増大する
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項１２】
前記冷却通路における冷却流体の流れ方向に対する前記複数のタービュレータの傾き角θと、前記複数のタービュレータについての前記傾き角の平均θＡＶＥとの関係は、０．５≦θ／θＡＶＥ≦２．０を満たす請求項１乃至１１の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項１３】
前記タービン翼は動翼であり、
前記第１端部は、前記第２端部の径方向外側に位置する
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項１４】
前記タービン翼は静翼であり、
前記第１端部は、前記第２端部の径方向内側に位置する
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のタービン翼。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一項に記載のタービン翼と、
前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
を備えるガスタービン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】タービン翼及びガスタービン
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タービン翼及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン等のタービン翼において、タービン翼の内部に形成された冷却通路に冷却流体を流すことにより、高温のガス流れ等に曝されるタービン翼を冷却することが知られている。このような冷却通路の内壁面には、冷却通路における冷却流体の流れの乱れを促進させて冷却流体とタービン翼との間の熱伝達率を向上させるために、リブ状のタービュレータが設けられることがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、翼高さ方向に沿って延びる冷却通路の内壁面に、冷却流体の流れ方向に沿って複数のタービュレータが設けられたタービン翼が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２５６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、例えばガスタービンにおいては高出力化に伴い、タービン翼に作用する負荷が大きくなる傾向にある。このように増大傾向にある負荷に耐え得る強度をタービン翼にもたせるため、タービンの径方向（すなわちタービン翼の翼高さ方向）の一方側においてタービン翼の背腹方向の翼幅を、他方側に比べて大きくすることがある。
このように、径方向の一方側においてタービン翼の背腹方向の翼幅を大きくする場合、タービン翼の内部に形成される冷却通路の幅（又は流路断面積）も、径方向において該一方側のほうが大きくなる場合がある。
【０００６】
タービン翼の翼幅の変化に対応させて、適正なタービュレータを選択して、冷却通路の内部冷却が最適化された冷却通路を備えた翼構造が望まれる。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、効率的な冷却が可能なタービン翼及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】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン翼は、
翼高さ方向における両端部である第１端部と、第２端部とを有する翼体と、
前記翼体の内部において前記翼高さ方向に沿って延在する冷却通路と、
前記冷却通路の内壁面に設けられ、前記冷却通路に沿って配列された複数のタービュレータと、を備え、
前記第２端部における前記翼体の前記冷却通路の通路幅は、前記第１端部における前記冷却通路の前記通路幅よりも大きく、
前記複数のタービュレータの高さは、前記翼高さ方向において前記第１端部側から前記第２端部側に向かうにつれて高くなることを特徴とする。
【０００９】
上記（１）の構成では、翼高さ方向において冷却通路の通路幅が比較的小さい第１端部側から冷却通路の通路幅が比較的大きい第２端部側に近づくにつれて、タービュレータの高さが高くなるようにしたので、第２端部側において、タービュレータによる熱伝達率の向上効果を、第１端部側と同程度に得ることができる。また、上記（１）の構成では、翼高さ方向において第１端部側においてタービュレータ高さが比較的低いので、冷却通路の通路幅が比較的狭く圧力損失が大きくなる傾向にある第１端部側において、タービュレータの存在による圧力損失を抑制することができる。よって、上記（１）の構成によれば、翼高さ方向において冷却通路の通路幅が変化するタービン翼を効率的に冷却することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記複数のタービュレータの高さｅと、該複数のタービュレータの前記翼高さ方向の位置における前記冷却通路の前記背腹方向における通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）と、前記複数のタービュレータについての前記比（ｅ／Ｄ）の平均（ｅ／Ｄ）ＡＶＥとの関係は、０．５≦（ｅ／Ｄ）／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ≦２．０を満たす。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、冷却通路に設けられた複数のタービュレータのうちのあるタービュレータに関するタービュレータの高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）が、該冷却通路に設けられた複数のタービュレータに関する（ｅ／Ｄ）の平均である（ｅ／Ｄ）ＡＶＥに近い値となるようにしたので、翼高さ方向における熱伝達率の低下や冷却流体の圧力損失の増加の極端な変化を抑制することができる。よって、効果的にタービン翼を冷却することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第１端部側に位置するタービュレータの位置における前記冷却通路の前記通路幅をＤ１とし、前記翼高さ方向において最も前記第２端部側に位置するタービュレータの位置における前記冷却通路の前記通路幅をＤ２としたとき、前記通路幅Ｄ１と前記通路幅Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）は、１．５≦（Ｄ２／Ｄ１）の関係を満たす。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、第２端部側の冷却通路の通路幅Ｄ２が、第１端部側の冷却通路の通路幅Ｄ１よりも大幅に大きいタービン翼において、冷却通路の通路幅が大きい第２端部側の翼高さ方向位置においてタービュレータの高さが高くなるようにしたので、上記（１）で述べたように、タービン翼を効率的に冷却することができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記翼高さ方向において隣り合う一対のタービュレータの前記翼高さ方向におけるピッチは、前記翼高さ方向において前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて増大する。
【００１５】
タービュレータによる熱伝達率の向上効果は、翼高さ方向において隣り合うタービュレータ間のピッチに応じて変化し、高い熱伝達率が得られるタービュレータのピッチと高さの比が存在する。この点、上記（４）の構成によれば、翼高さ方向において第１端部から第２端部に近づくにつれて、すなわち、タービュレータの高さが高くなるにつれて、翼高さ方向において隣り合うタービュレータ間のピッチが増大するようにしたので、冷却通路内でタービュレータが設けられた翼高さ方向範囲において高い熱伝達率を得ることができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において隣り合う一対のタービュレータ間のピッチＰと、該一対のタービュレータの高さの平均ｅａとの比（Ｐ／ｅａ）と、前記複数のタービュレータについての前記比（Ｐ／ｅａ）の平均（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥとの関係は、０．５≦（Ｐ／ｅａ）／（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥ≦２．０を満たす。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、冷却通路に設けられた複数のタービュレータのうちのある一対のタービュレータに関するＰ／ｅａが、該冷却通路に設けられた複数のタービュレータに関するＰ／ｅａの平均である（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥに近い値となるようにしたので、翼高さ方向において第１端部から第２端部に近づくにつれて、すなわち、タービュレータの高さが高くなるにつれて、隣り合うタービュレータ間のピッチが増大する傾向となる。よって、Ｐ／ｅａ又は（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥを適切に設定することで、冷却通路内でタービュレータが設けられた翼高さ方向範囲において高い熱伝達率を得ることができる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記冷却通路は、前記翼体の内部に形成されたサーペンタイン流路を構成する複数のパスのうちの１つである。
【００１９】
上記（６）の構成では、冷却流体が流れる内部流路としてサーペンタイン流路が設けられたタービン翼において、サーペンタイン流路を構成するパスが上記（１）で述べた構成を有する冷却通路である。よって、上述のパス（冷却通路）の第２端部側において、タービュレータによる熱伝達率の向上効果を、第１端部側と同程度に得ることができるとともに、上述のパス（冷却通路）の通路幅が比較的狭く圧力損失が大きくなる傾向にある第１端部側において、タービュレータの存在による圧力損失を抑制することができる。よって、上記（６）の構成によれば、翼高さ方向においてサーペンタイン流路のパス（冷却通路）の通路幅が変化するタービン翼を効率的に冷却することができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記冷却通路は、前記サーペンタイン流路を構成する前記複数のパスのうち、最も後縁側に位置する最終パス以外のパスであり、
前記タービン翼は、前記最終パスの背側及び腹側の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の最終パスタービュレータを備え、
前記タービュレータ又は前記最終パスタービュレータの高さをｅとし、該タービュレータ又は最終パスタービュレータの前記翼高さ方向の位置における前記冷却通路又は前記最終パスの前記背腹方向における通路幅をＤとしたとき、  
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第１端部側に位置するタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｅ１と、前記複数のタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）の平均（ｅ／Ｄ）ＡＶＥと、前記複数の最終パスタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第１端部側に位置する最終パスタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｔ＿Ｅ１と、及び、前記複数の最終パスタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｔの平均（ｅ／Ｄ）Ｔ＿ＡＶＥとの関係は、
［（ｅ／Ｄ）Ｅ１／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ］＜［（ｅ／Ｄ）Ｔ＿Ｅ１／（ｅ／Ｄ）Ｔ＿ＡＶＥ］
を満たす。
【００２１】
上記（１）で述べたように、最終パス以外のパス（冷却通路）に設けられたタービュレータについては、冷却通路の通路幅が比較的狭い第１端部側から冷却通路の通路幅が比較的広い第２端部側に向かうにつれてタービュレータの高さが高くなるため、タービュレータの高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）が一定に近くなる傾向となる（すなわち、上記関係式の左辺が１に近くなる）。このことから、上述の関係式は、最終パスでは、翼高さ方向において第２端部側から第１端部側に向かうにつれて、最終パスの通路幅Ｄが減少するのに対し、最終パスタービュレータの高さｅは、上記通路幅Ｄほど減少しないことを意味する。
すなわち、上記（７）の構成によれば、サーペンタイン流路の最終パスでは、複数の最終パスタービュレータの高さｅが、翼高さ方向においてそれほど変化しない。よって、サーペンタイン流路において冷却流体が比較的高温となる最終パスにおいて、冷却流体の流れの下流側に通常位置する第１端部側における冷却流体の流速を増大させることができる。これにより、最終パスを流れる冷却流体によってタービン翼をより効果的に冷却することができる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の構成において、
前記冷却通路は、前記サーペンタイン流路を構成する前記複数のパスのうち、最も後縁側に位置する最終パス以外のパスであり、
前記タービン翼は、前記最終パスの背側及び腹側の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の最終パスタービュレータを備え、
前記最終パスの前記第２端部を基準にした翼高さ方向における前記最終パスタービュレータの高さは、冷却流体の流れ方向の上流側に位置する他のパスの翼高さ方向の同じ位置におけるタービュレータの高さ以下である。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、最終タービュレータと他のパスのタービュレータについて、翼高さ方向の同じ位置におけるタービュレータの高さを比べた場合、最終タービュレータの高さが、他のパスのタービュレータの高さ以下となるので、最終タービュレータの高い熱伝達率を維持しつつ、最終パスを流れる冷却流体に与える過大な圧力損失の発生を抑制できる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、
前記冷却通路は、前記サーペンタイン流路を構成する前記複数のパスのうち、最も後縁側に位置する最終パス以外のパスであり、
前記タービン翼は、前記最終パスの背側及び腹側の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の最終パスタービュレータを備え、
前記最終パスの前記最終パスタービュレータの高さは、前記複数のパスのうち、前記最終パスに対して冷却流体の流れ方向の上流側に隣接して位置するとともに前記最終パスと相互に連通する上流側冷却通路の前記タービュレータの高さ以下である。
【００２５】
上記（９）の構成によれば、サーペンタイン流路において最も後縁側に位置する最終パスのタービュレータ（最終パスタービュレータ）の高さが、該最終パスに隣接して連通する上流側冷却通路のタービュレータの高さ以下となるようにしたので、サーペンタイン流路を構成する複数のパスのうち、流路面積が比較的狭いとともに、冷却流体が比較的高温となる最終パスにおいて、より多数のタービュレータを設けることができる。これにより、最終パスを流れる冷却流体によってタービン翼をより効果的に冷却することができる。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、
前記タービン翼は、
前記冷却通路よりも前記翼体の前縁側において前記翼体の内部に設けられ、前記翼高さ方向に沿って延在する前縁側通路と、
前記前縁側通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列された複数の前縁側タービュレータと、をさらに備え、
前記タービュレータ又は前記前縁側タービュレータの高さをｅとし、該タービュレータ又は前縁側タービュレータの前記翼高さ方向の位置における前記冷却通路又は前記前縁側通路の前記背腹方向における通路幅をＤとしたとき、
前記複数のタービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第２端部側に位置するタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｅ２と、前記複数のタービュレータについての前記高さと前記通路幅との比ｅ／Ｄの平均（ｅ／Ｄ）ＡＶＥと、前記複数の前縁側タービュレータのうち、前記翼高さ方向において最も前記第２端部側に位置する前縁側タービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｌ＿Ｅ２と、及び、前記複数の前縁側タービュレータについての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｌの平均（ｅ／Ｄ）Ｌ＿ＡＶＥとの関係は、
［（ｅ／Ｄ）Ｅ２／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ］＞［（ｅ／Ｄ）Ｌ＿Ｅ２／（ｅ／Ｄ）Ｌ＿ＡＶＥ］
を満たす。
【００２７】
上記（１）で述べたように、冷却通路に設けられたタービュレータについては、冷却通路の通路幅が比較的狭い第１端部側から冷却通路の通路幅が比較的広い第２端部側に向かうにつれてタービュレータの高さが高くなるため、タービュレータの高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）が一定に近くなる傾向となる（すなわち、上記関係式の左辺が１に近くなる）。このことから、上述の関係式は、翼高さ方向において第１端部側から第２端部側に向かうにつれて、最終パスの通路幅Ｄが増大するのに対し、前縁側タービュレータの高さｅは、上記通路幅Ｄほど増大しないことを意味する。
すなわち、上記（１０）の構成によれば、前縁側通路では、複数の前縁側タービュレータの高さｅが、翼高さ方向においてそれほど変化しない。よって、比較的低温の冷却流体が供給される前縁側通路において、冷却流体の流れの上流側に位置する第２端部側でのタービュレータによる熱伝達率の向上効果を抑制して、第１端部側に向けて流れる冷却流体の温度上昇を抑制することができる。これにより、タービン翼をより効果的に冷却することができる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、
前記冷却通路の流路断面積は、前記翼高さ方向において前記第１端部から前記第２端部に向かうにつれて増大する。
【００２９】
上記（１１）の構成によれば、翼高さ方向において冷却通路の流路断面積が比較的小さい第１端部から冷却通路の流路断面積が比較的大きい第２端部に近づくにつれて、タービュレータの高さが高くなるようにしたので、第２端部側において、タービュレータによる熱伝達率の向上効果を、第１端部側と同程度に得ることができる。また、上記（１１）の構成では、翼高さ方向において第１端部側においてタービュレータ高さが比較的低いので、流路断面積が比較的狭く圧力損失が大きくなる傾向にある第１端部側において、タービュレータの存在による圧力損失を抑制することができる。よって、上記（１１）の構成によれば、翼高さ方向において冷却通路の流路断面積が変化するタービン翼を効率的に冷却することができる。
【００３０】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れかの構成において、
前記冷却通路における冷却流体の流れ方向に対する前記複数のタービュレータの傾き角θと、前記複数のタービュレータについての前記傾き角の平均θＡＶＥとの関係は、０．５≦θ／θＡＶＥ≦２．０を満たす。
【００３１】
タービュレータによる熱伝達率の向上効果は、冷却通路における冷却流体の流れ方向に対するタービュレータの傾き角θに応じて変化し、高い熱伝達率が得られるタービュレータの傾き角が存在する。この点、上記（１２）の構成によれば、翼高さ方向にタービュレータの傾き角θがほぼ一定となるようにしたので、冷却通路内でタービュレータが設けられた翼高さ方向範囲において高い熱伝達率を得ることができる。
【００３２】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れかの構成において、
前記タービン翼は動翼であり、
前記第１端部は、前記第２端部の径方向外側に位置する。
【００３３】
上記（１３）の構成によれば、タービン翼としてのガスタービンの動翼が上記（１）乃至（１２）の何れかの構成を有するので、動翼を効率的に冷却することができるため、ガスタービンの熱効率を向上させることができる。
【００３４】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れかの構成において、
前記タービン翼は静翼であり、
前記第１端部は、前記第２端部の径方向内側に位置する。
【００３５】
上記（１４）の構成によれば、タービン翼としてのガスタービンの静翼が上記（１）乃至（１２）の何れかの構成を有するので、静翼を効率的に冷却することができるため、ガスタービンの熱効率を向上させることができる。
【００３６】
（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上記（１）乃至（１４）の何れかに記載のタービン翼と、
前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
を備える。
【００３７】
上記（１５）の構成によれば、タービン翼が上記（１）〜（１４）の何れかの構成を有するので、タービン翼の冷却のために蛇行流路に供給する冷却流体の量を削減できるため、ガスタービンの熱効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、タービン翼の冷却通路の最適化が図られ、冷却流体量が低減され、タービンの熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一実施形態に係るタービン翼が適用されるガスタービンの概略構成図である。
【図２】一実施形態に係る動翼（タービン翼）の翼高さ方向に沿った部分断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図４Ａ】図２のＡ−Ａ断面における動翼の断面図である。
【図４Ｂ】図２のＢ−Ｂ断面における動翼の断面図である。
【図４Ｃ】図２のＣ−Ｃ断面における動翼の断面図である。
【図５】一実施形態に係るタービュレータの構成を説明するための模式図である。
【図６】一実施形態に係るタービュレータの構成を説明するための模式図である。
【図７】図２〜図４Ｃに示す動翼（タービン翼）の模式的な断面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ断面を示す模式図である。
【図９】一実施形態に係る静翼（タービン翼）の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００４１】
まず、幾つかの実施形態に係るタービン翼が適用されるガスタービンについて説明する。
【００４２】
図１は、一実施形態に係るタービン翼が適用されるガスタービンの概略構成図である。図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器４と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結される。
【００４３】
圧縮機２は、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。
圧縮機２には、空気取入口１２から取り込まれた空気が送られるようになっており、この空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。
【００４４】
燃焼器４には、燃料と、圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給されるようになっており、該燃焼器４において燃料と圧縮空気が混合され、燃焼され、タービン６の作動流体である燃焼ガスが生成される。燃焼器４は、図１に示すように、ケーシング２０内にロータを中心として周方向に沿って複数配置されていてもよい。
【００４５】
タービン６は、タービン車室２２内に形成される燃焼ガス流路２８を有し、該燃焼ガス流路２８に設けられる複数の静翼２４及び動翼２６を含む。
静翼２４はタービン車室２２側に固定されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の静翼２４が静翼列を構成している。また、動翼２６はロータ８に植設されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の動翼２６が動翼列を構成している。静翼列と動翼列とは、ロータ８の軸方向において交互に配列されている。
タービン６では、燃焼ガス流路２８に流れ込んだ燃焼器４からの燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動され、これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されて電力が生成されるようになっている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気室３０を介して外部へ排出される。
【００４６】
幾つかの実施形態において、タービン６の動翼２６又は静翼２４の少なくとも一方は、以下に説明するタービン翼４０である。
以下においては、主としてタービン翼４０としての動翼２６の図を参照しながら説明するが、タービン翼４０としての静翼２４についても、基本的には同様の説明が適用できる。
【００４７】
図２は、一実施形態に係る動翼２６（タービン翼４０）の翼高さ方向に沿った部分断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ断面を示す図である。なお、図中の矢印は、冷却流体の流れの向きを示す。また、図４Ａ〜図４Ｃは、それぞれ、翼高さ方向において異なる３つの位置における動翼２６の断面図であり、図４Ａは図２の先端４８近傍のＡ−Ａ断面を示す図であり、図４Ｂは図２の翼高さ方向の中間領域近傍のＢ−Ｂ断面を示す図（即ち図３と同等の図）であり、図４Ｃは図２の基端５０近傍のＣ−Ｃ断面を示す図である。
【００４８】
図２及び図３に示すように、一実施形態に係るタービン翼４０である動翼２６は、翼体４２と、プラットフォーム８０と、翼根部８２と、を備えている。翼根部８２は、ロータ８（図１参照）に埋設され、動翼２６は、ロータ８と共に回転する。プラットフォーム８０は、翼根部８２と一体的に構成されている。
【００４９】
翼体４２は、ロータ８の径方向（以下、単に「径方向」又は「スパン方向」ということがある。）に沿って延在するように設けられており、プラットフォーム８０に固定される基端５０と、翼高さ方向（ロータ８の径方向）において基端５０とは反対側（径方向外側）に位置し、翼体４２の頂部を形成する天板４９からなる先端４８と、を有する。
また、動翼２６の翼体４２は、基端５０から先端４８にかけて前縁４４及び後縁４６を有し、該翼体４２の翼面は、基端５０と先端４８との間において翼高さ方向に沿って延在する翼面が凹状に形成された圧力面（腹面）５６と翼面が凸状に形成された負圧面（背面）５８とを含む。
【００５０】
翼体４２の内部には、タービン翼４０を冷却するための冷却流体（例えば空気）を流すための冷却流路が設けられている。図２及び図３に示す例示的な実施形態では、翼体４２には、冷却流路として、２つのサーペンタイン流路（蛇行流路）６１Ａ，６１Ｂと、サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂよりも前縁４４側に位置する前縁側通路３６とが形成されている。サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂ及び前縁側通路３６には、内部流路８４Ａ，８４Ｂ，８５をそれぞれ介して外部からの冷却流体が供給されるようになっている。
このように、サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂや前縁側通路３６等の冷却流路に冷却流体を供給することにより、タービン６の燃焼ガス流路２８に設けられて高温の燃焼ガスに曝される翼体４２を翼体４２の内壁面側から対流冷却するようになっている。
【００５１】
２つのサーペンタイン流路は、前縁４４側に位置するサーペンタイン流路６１Ａと、後縁４６側に位置するサーペンタイン流路６１Ｂと、を含み、これらのサーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂは、翼体４２の内部に設けられ、翼高さ方向に沿って延びるリブ（隔壁）３１によって仕切られている。
また、前縁側に位置するサーペンタイン流路６１Ａと、前縁側通路３６とは、翼体４２の内部に設けられ、翼高さ方向に沿って延びるリブ２９によって仕切られている。
【００５２】
また、２つのサーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂは、翼高さ方向に沿って延びる複数のパス６０（パス６０ａ〜６０ｃ，６０ｄ〜６０ｆ）をそれぞれ有している。
【００５３】
各サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂにおいて互いに隣り合うパス６０は、翼体４２の内部に設けられ、翼高さ方向に沿って延びるリブ３２によって仕切られている。
また、各サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂにおいて互いに隣り合うパス６０は、先端４８側又は基端５０側において互いに接続され、この接続部において、冷却流体の流れの方向が翼高さ方向において逆向きに折り返すリターン流路３３が形成され、サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂ全体として径方向に蛇行した形状を有している。すなわち、複数のパス６０ａ〜６０ｃ及び複数のパス６０ｄ〜６０ｆは、それぞれ、互いにリターン流路３３を介して連通してサーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂを形成している。
【００５４】
図２及び図３に示す例示的な実施形態では、前縁側のサーペンタイン流路６１Ａは、３本のパス６０ａ〜６０ｃを含み、これらのパス６０ａ〜６０ｃは後縁４６側から前縁４４側に向かってこの順に配列されている。また、後縁側のサーペンタイン流路６１Ｂは、３本のパス６０ｄ〜６０ｆを含み、これらのパス６０ｄ〜６０ｆは前縁４４側から後縁４６側に向かってこの順に配列されている。
【００５５】
サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂを形成する複数のパス６０は、冷却流体の流れの最下流側に位置する最終パス６６を含む。すなわち、サーペンタイン流路６１Ａにおいては、最も前縁４４側に位置するパス６０ｃが最終パス６６であり、サーペンタイン流路６１Ｂにおいては、最も後縁４６側に位置するパス６０ｆが最終パス６６である。
【００５６】
上述したサーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂを有するタービン翼４０では、冷却流体は、例えば翼根部８２の内部に形成された内部流路８４Ａ，８４Ｂを介してサーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂの最上流側のパス（図２及び図３に示す例ではパス６０ａ及びパス６０ｄ）に導入され、サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂの各々を構成する複数のパス６０を下流側に向かって順に流れる。そして、複数のパス６０のうち、冷却流体流れ方向の最も下流側の最終パス６６を流れる冷却流体は、翼体４２の先端４８側に設けられた出口開口６４Ａ，６４Ｂを介してタービン翼４０の外部の燃焼ガス流路２８に流出するようになっている。出口開口６４Ａ，６４Ｂは天板４９に形成される開口である。最終パス６６を流れる冷却流体の少なくとも一部が、出口開口６４Ｂから排出される。後縁４６側の最終パス６６に出口開口６４Ｂを設けることにより、最終パス６６の天板４９付近の空間に冷却流体のよどみ空間が発生し、天板４９の内壁面が過熱されるのを抑制できる。
【００５７】
なお、サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂの形状は、図２及び図３に示される形状に限定されるものではない。例えば、１つのタービン翼４０の翼体４２の内部に形成されるサーペンタイン流路の数は、２つに限定されず、１つ又は３つ以上であってもよい。あるいは、サーペンタイン流路は、該サーペンタイン流路上の分岐点において複数の流路に分岐していてもよい。いずれの場合も、サーペンタイン流路を構成するパスのうち、最も後縁側に位置するパスは、通常、該サーペンタイン流路の最終パスである。
【００５８】
また、前縁側通路３６は、最も前縁４４に近接して配置された冷却通路５９であり、最も熱負荷の高くなる通路である。前縁側通路３６は、基端５０側で内部流路８５に連通し、先端４８側の天板４９に形成された出口開口３８に連通している。内部流路８５を介して前縁側通路３６に供給された冷却流体は、一方向通路である前縁側通路３６を基端５０側から先端４８側に流れ、出口開口３８から燃焼ガス流路２８に排出される。冷却流体は、前縁側通路３６を流れる過程で、前縁側通路３６の内壁面を対流冷却している。
【００５９】
幾つかの実施形態では、図２に示すように、翼体４２の後縁部４７（後縁４６を含む部分）には、翼高さ方向に沿って配列するように複数の冷却孔７０が形成されている。複数の冷却孔７０は、翼体４２の内部に形成された冷却流路（図示する例においては後縁側のサーペンタイン流路６１Ｂの最終パス６６であるパス６０ｆ）に連通するとともに、翼体４２の後縁部４７における表面に開口している。なお、図３においては、冷却孔７０の図示を省略している。
【００６０】
冷却流路を流れる冷却流体の一部は、該冷却流路に連通する上述の冷却孔７０を通過して、翼体４２の後縁部４７の開口からタービン翼４０の外部の燃焼ガス流路２８に流出する。このようにして冷却流体が冷却孔７０を通過することにより、翼体４２の後縁部４７が対流冷却されるようになっている。
【００６１】
動翼２６の翼体４２は、翼高さ方向における両端部である第１端部１０１及び第２端部１０２を有する。このうち第１端部１０１は、翼体４２の先端４８側の端部であり、第２端部１０２は、翼体４２の基端５０側の端部である。すなわち、動翼２６において、第１端部１０１は、第２端部１０２の径方向外側に位置する。
【００６２】
図４Ａ〜図４Ｃに示すように、翼体４２の背腹方向における翼幅は、第２端部１０２側（基端５０側）において、第１端部１０１側（先端４８側）よりも大きくなっている。即ち、翼体４２において、第２端部１０２のほうが、第１端部に比べて背腹方向の翼幅が大きくなっている。
【００６３】
また、図４Ａ〜Ｃに示すように、動翼２６において、第２端部１０２（即ち基端５０側）における翼体４２の背腹方向におけるサーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂの各パス６０及び前縁側通路３６の通路幅Ｄ２（図４Ｃに示すＤＬ２，Ｄａ２、Ｄｂ２…等；以下、まとめて「Ｄ２」とも表記する。）は、第１端部１０１（即ち先端４８側）における冷却流路の通路幅Ｄ１（図４Ａに示すＤＬ１，Ｄａ１、Ｄｂ１…等；以下、まとめて「Ｄ１」とも表記する。）よりも大きい。
【００６４】
ここで、翼体４２の背腹方向における冷却流路の通路幅Ｄ（ＤＬ，Ｄａ、Ｄｂ…等；以下、まとめて「Ｄ」とも表記する。）は、各通路（各パス６０及び前縁側通路３６）において、翼体４２の圧力面５６側の内壁面６３Ｐ（図４Ｂ参照）から計測した、該内壁面６３Ｐと負圧面５８側の内壁面６３Ｓ（図４Ｂ参照）との間の距離の最大値として定義される。
【００６５】
なお、冷却流路の通路幅Ｄは、矩形状断面ではなく、例えば、菱形状断面、台形形状断面、三角形状断面のように変形した通路形状の場合を考慮して、下記式（Ｉ）に示す等価直径ＥＤにより表す場合もある。等価直径ＥＤが、上述の通路幅Ｄに相当する。
【００６６】
ＥＤ＝４Ａ／Ｌ    ・・・（Ｉ）
上記式（Ｉ）において、ＥＤは等価直径を示し、Ａは通路断面積を示し、Ｌは通路断面の濡れ長さ（一つの通路断面の全周の長さ）を示す。従って、以下の説明では、通路幅Ｄは、等価直径ＥＤと読み替えてもよい。
【００６７】
例えば、翼体４２に設けられた複数の通路（サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂの各パス６０及び前縁側通路３６）のうち、前縁４４側から数えて３つ目の通路であるパス６０ｂに着目した場合、第１端部１０１側（先端４８側）の通路幅Ｄｂ１と、第２端部１０２側（基端５０側）の通路幅Ｄｂ２とは、Ｄｂ１＜Ｄｂ２の関係を満たす。また、他の通路についても同様の関係が成り立つ。
【００６８】
なお、通路幅Ｄは、翼高さ方向において第１端部１０１側から第２端部１０２側に向かうにつれて、徐々に増大するようになっていてもよい。
また、パス６０の各々の流路断面積は、翼高さ方向において前記第１端部から前記第２端部に近づくにつれて増大するようになっていてもよい。
【００６９】
サーペンタイン流路６１Ａ，６１Ｂを構成する複数のパス６０のうち少なくとも幾つかの内壁面６３（圧力面５６側の内壁面６３Ｐ及び／又は負圧面５８側の内壁面６３Ｓ）には、リブ状のタービュレータ３４が設けられている。図２〜図４Ｃに示す例示的な実施形態では、複数のパス６０の各々の圧力面５６側の内壁面６３Ｐ及び負圧面５８側の内壁面６３Ｓに、翼高さ方向に沿って複数のタービュレータ３４が設けられている。
【００７０】
また、幾つかの実施形態では、図２〜図４Ｃに示すように、前縁側通路３６の内壁面にも、翼高さ方向に沿って複数のタービュレータ３５（前縁側タービュレータ３５）が設けられている。
【００７１】
ここで、図５及び図６は、それぞれ、一実施形態に係るタービュレータ３４の構成を説明するための模式図であり、図５は、図２〜図４Ｃに示すタービン翼４０の翼高さ方向（ロータ８の径方向）及び背腹方向（略ロータ８の周方向）を含む平面に沿った部分的な断面の模式図であり、図６は、図２〜図４Ｃに示すタービン翼４０の翼高さ方向（ロータ８の径方向）及びロータ８の軸方向を含む平面に沿った部分的な断面の模式図である。
【００７２】
図５に示すように、各タービュレータ３４は、パス６０の内壁面６３に設けられており、該タービュレータ３４の該内壁面６３を基準とした高さはｅである。また、図５及び図６に示すように、パス６０において、複数のタービュレータ３４は、ピッチＰの間隔で設けられている。また、図６に示すように、パス６０における冷却流体の流れ方向（図６の矢印ＬＦ）と、各タービュレータ３４との間のなす角度（ただし鋭角；以下、「傾き角」ともいう。）は、傾き角θである。
【００７３】
パス６０に上述のタービュレータ３４が設けられていると、冷却流体がパス６０を流れるときに、タービュレータ３４近傍で渦の発生等の流れの乱れが促進される。すなわち、タービュレータ３４を乗り越えた冷却流体は、下流側に配置された隣接のタービュレータ３４の間に渦流を形成する。これにより、冷却流体の流れ方向において隣り合うタービュレータ３４同士の中間位置付近では、冷却流体の乱流を形成する渦流がパス６０の内壁面６３に付着し、冷却流体と、翼体４２との間の熱伝達率を増大させることができ、タービン翼４０を効果的に冷却することができる。
【００７４】
すなわち、ガスタービンの高出力化に伴い、タービン翼にかかる熱負荷が増大するので、タービン翼を支持する基端５０側の第２端部１０２における背腹方向の翼幅を大きくしつつ、先端４８側の第１端部１０１を小型化したい場合がある。その場合、第１端部１０１側の翼幅を小さく、第２端部１０２側の翼幅を大きくする翼形状を選定するため、翼体の内部に配置された冷却流路は、第１端部１０１側の冷却流路の流路断面積は小さく、第２端部１０２側の冷却流路の流路断面積は大きく選定することになる。タービュレータ３４は、冷却流路の内壁面の熱伝達を増大させるための乱流促進部材であり、冷却流路の流路断面積の変化に応じて、適正なタービュレータの高さｅ、ピッチＰ、傾き角θを選択して、翼体に対して最大限の冷却性能を発揮させることが重要である。
【００７５】
タービュレータ３４による熱伝達率の向上効果は、タービュレータの高さｅ、ピッチＰ、傾き角θ、及び、パス（通路）の通路幅Ｄに応じて変化する。
例えば、タービュレータ３４の傾き角θにより、冷却流体の渦流の発生状態が変化し、翼内壁との間の熱伝達率に影響する。また、タービュレータ３４のピッチＰと比較して、タービュレータの高さｅが高すぎる場合、渦流が内壁面６３に付着しない場合がある。従って、熱伝達率とタービュレータ３４の傾き角θ並びに熱伝達率とピッチＰと高さｅとの比率Ｐ／ｅとの間には、後述のように適正な範囲が存在する。また、タービュレータ３４の高さｅが通路幅Ｄと比較して高すぎると、冷却流体の圧力損失を増大させる。一方、タービュレータ３４の高さｅと比較して背腹方向におけるパス（通路）の通路幅Ｄが広すぎたりすると、渦流による熱伝達率の増大効果が期待できず、熱伝達率を低下させ、冷却性能を低下させる原因になる。すなわち、冷却流路の形状の変化に応じて、高い熱伝達率が得られるタービュレータ３４の適正な高さｅ、ピッチＰ、傾き角θが存在する。
【００７６】
なお、前縁側通路３６に設けられるタービュレータ３５（前縁側タービュレータ）による熱伝達率の向上効果も、上述のタービュレータ３４の場合と同様に、タービュレータ３５の傾き角、ピッチ、高さ、及び背腹方向における前縁側通路３６の通路幅に応じて変化する。
【００７７】
以下、図２〜図４Ｃ、及び図７〜９を参照して、幾つかの実施形態に係るタービン翼４０の特徴について、タービュレータ３４の特徴も含めてより詳細に説明するが、その前に、図９を参照して、一実施形態に係る静翼２４（タービン翼４０）の構成について説明する。
ここで、図７は、図２〜図４Ｃに示す動翼２６（タービン翼４０）の模式的な断面図であり、図８は、図７のＤ−Ｄ断面を示す模式図である。また、図９は、一実施形態に係る静翼２４（タービン翼４０）の模式的な断面図である。図中の矢印は、冷却流体の流れの向きを示す。
【００７８】
図９に示すように、一実施形態に係る静翼２４（タービン翼４０）は、翼体４２と、翼体４２に対して径方向内側に位置する内側シュラウド８６と、翼体４２に対して径方向外側に位置する外側シュラウド８８と、を備えている。外側シュラウド８８はタービン車室２２（図１参照）に支持され、静翼２４は外側シュラウド８８を介してタービン車室２２に支持される。翼体４２は、外側シュラウド８８側（すなわち径方向外側）に位置する外側端５２と、内側シュラウド８６側（すなわち径方向内側）に位置する内側端５４と、を有する。
【００７９】
静翼２４の翼体４２は、外側端５２から内側端５４にかけて前縁４４及び後縁４６を有し、翼体４２の翼面は、外側端５２と内側端５４との間において、翼高さ方向に沿って延在する圧力面（腹面）５６と負圧面（背面）５８を含む。
【００８０】
静翼２４の翼体４２の内部には、複数のパス６０により形成されるサーペンタイン流路６１が形成される。図９に示す例示的な実施形態では、５本のパス６０ａ〜６０ｅによりサーペンタイン流路６１が形成されている。パス６０ａ〜６０ｅは、前縁４４側から後縁４６側に向かってこの順に配列されている。
【００８１】
図９に示す静翼２４（タービン翼４０）では、冷却流体は、外側シュラウド８８の内部に形成された内部流路（不図示）を介してサーペンタイン流路６１に導入され、複数のパス６０を下流側に向かって順に流れる。そして、複数のパス６０のうち、冷却流体の流れ方向の最も下流側の最終パス６６（パス６０ｅ）を流れる冷却流体は、翼体４２の内側端５４側（内側シュラウド８６側）に設けられた出口開口６４を介して静翼２４（タービン翼４０）の外部の燃焼ガス流路２８に流出するか、又は後述する後縁部４７の冷却孔７０から燃焼ガス中に排出されるようになっている。
【００８２】
静翼２４において、複数のパス６０のうち少なくとも幾つかの内壁面には、上述したタービュレータ３４が設けられている。図９に示す例示的な実施形態では、複数のパス６０の各々の内壁面に、複数のタービュレータ３４が設けられている。
【００８３】
静翼２４において、翼体４２の後縁部４７には、翼高さ方向に沿って配列するように、複数の冷却孔７０が形成されていてもよい。
【００８４】
静翼２４の翼体４２は、翼高さ方向における両端部である第１端部１０１及び第２端部１０２を有する。このうち第１端部１０１は、翼体４２の内側端５４側の端部であり、第２端部１０２は、翼体４２の外側端５２側の端部である。すなわち、静翼２４において、第１端部１０１は、第２端部１０２の径方向内側に位置する。
【００８５】
静翼２４（タービン翼４０）における翼体４２の背腹方向の翼幅は、外側端５２側（第２端部１０２側）において、内側端５４側（第１端部１０１側）よりも大きくなっている。即ち、翼体４２において、第２端部１０２のほうが、第１端部１０１に比べて翼幅が大きくなっている。
【００８６】
また、特に図示しないが、パス６０の通路幅Ｄについては、上述した動翼２６の場合と同様に、第２端部１０２（即ち外側端５２側）における翼体４２の背腹方向におけるサーペンタイン流路６１の各パス６０の通路幅Ｄ２は、第１端部１０１（即ち内側端５４側）における通路幅Ｄ１よりも大きい。
通路幅Ｄは、翼高さ方向において第１端部１０１側から第２端部１０２側に向かうにつれて、徐々に増大するようになっていてもよい。
また、パス６０の各々の流路断面積は、翼高さ方向において前記第１端部から前記第２端部に近づくにつれて増大するようになっていてもよい。なお、前述した等価直径ＥＤの考え方は、静翼２４の通路幅Ｄにも適用できる。
【００８７】
次に、図２〜図４Ｃ、及び、図７〜図９を参照して幾つかの実施形態に係るタービン翼４０のより具体的な特徴について説明する。
【００８８】
幾つかの実施形態に係るタービン翼４０（動翼２６又は静翼２４）では、パス６０ａ〜６０ｆの少なくとも１つである冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４の高さは、翼高さ方向において第１端部１０１側（動翼２６における先端４８側、静翼２４における内側端５４側）から第２端部１０２（動翼２６における基端５０側、静翼２４における外側端５２側）側に向かうにつれて高くなることを特徴とする。すなわち、翼高さ方向において、第１端部１０１側から第２端部１０２側に向かうにつれて、冷却通路５９の通路幅Ｄが増大するのに従い、タービュレータ３４の高さｅが高くなる。あるいは、翼高さ方向において、第１端部１０１側から第２端部１０２側に向かうにつれて、冷却通路５９の流路断面積が増大するのに従い、タービュレータ３４の高さｅ（冷却通路５９の内壁面６３を基準とした高さ）が高くなる。
【００８９】
複数のタービュレータ３４の高さは、翼高さ方向において、タービュレータ３４毎に徐々に変化するようになっていてもよい。すなわち、翼高さ方向位置が異なる任意の２つのタービュレータ３４のうち、第２端部１０２に近いほうの一方のタービュレータ３４の高さｅが、他方のタービュレータ３４（すなわち第１端部１０１に近いほうのタービュレータ３４）の高さよりも高くなるように、該冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４の各々の高さｅが設定されていてもよい。
【００９０】
あるいは、複数のタービュレータ３４の高さは、翼高さ方向の領域毎に段階的に変化するようになっていてもよい。すなわち、冷却通路５９を翼高さ方向の複数の領域に区分けして、各翼高さ方向領域に属するタービュレータ３４は同一の高さｅとなるようにしたうえで、第２端部１０２により近い翼高さ方向領域に属するタービュレータ３４の高さｅが、それよりも第１端部１０１により近い翼高さ方向領域に属するタービュレータ３４の高さｅよりも高くなるように、複数のタービュレータ３４の各々の高さｅが設定されていてもよい。
【００９１】
このように、複数のタービュレータ３４の高さが翼高さ方向の領域毎に変化する場合の一例について、図８を参照して説明する。ここで、図８は、サーペンタイン流路６１を構成する冷却通路５９のうちの１つ（ここでは動翼２６のサーペンタイン流路６１Ａのパス６０ｂ）の断面を示す図である。
【００９２】
図８に示す例示的な冷却通路５９は、翼高さ方向に３つの領域に区分けされている。そして、この冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４は、上述の３つの領域のうち、最も第１端部１０１に近い領域（先端４８側の領域）に属するタービュレータ３４ａと、最も第２端部１０２に近い領域（基端５０側の領域）に属するタービュレータ３４ｃと、これら２つの間の領域（中間領域）に属するタービュレータ３４ｂと、を含む。
【００９３】
先端４８側の領域に属するタービュレータ３４ａの位置における冷却通路５９の背腹方向における代表的な通路幅Ｄａ、中間領域に属するタービュレータ３４ｂの位置における冷却通路５９の背腹方向における代表的な通路幅Ｄｂ、及び、基端５０側の領域に属するタービュレータ３４ｃの位置における冷却通路５９の背腹方向における代表的な通路幅ＤＤｃとは、Ｄａ＜Ｄｂ＜Ｄｃの関係を満たす。
なお、各領域における冷却通路５９の背腹方向における代表的な通路幅Ｄとは、該領域に属するタービュレータ３４の各々の翼高さ方向の位置における冷却通路５９の通路幅Ｄの平均値であってもよい。
【００９４】
また、各翼高さ方向の領域に属する複数のタービュレータ３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、それぞれ同じ高さを有し、先端４８側の領域に属するタービュレータ３４ａの高さｅａ、中間領域に属するタービュレータ３４ｂの高さｅｂ、及び、基端５０側の領域に属するタービュレータ３４ｃの高さｅｃとは、ｅａ＜ｅｂ＜ｅｃの関係を満たす。
【００９５】
このように、冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４の高さｅは、翼高さ方向の領域毎に段階的に変化するようになっていてもよい。
なお、図７に示すタービン翼４０（動翼２６）及び図９に示すタービン翼４０（静翼２４）では、サーペンタイン流路６１を構成するパス６０ａ〜６０ｆのうち、最終パス６６（図７におけるパス６０ｆ、及び、図９におけるパス６０ｅ）以外の冷却通路５９について、図８の例と同様に、複数のタービュレータ３４は、翼高さ方向の領域毎に段階的に変化するようになっている。
【００９６】
なお、図８に示す例では、冷却通路５９は翼高さ方向において３つの領域に区分けされ、タービュレータ３４の高さは３段階で変化するようになっていたが、他の例では（他の冷却通路５９では）、冷却通路５９は翼高さ方向においてｎ個の領域に区分けされ、タービュレータ３４の高さはｎ段階で変化するようになっていてもよい（ただしｎは２以上の整数）。
なお、図７に示す動翼２６におけるパス６０ａ〜６０ｅ（冷却通路）、及び、図９に示す静翼２４におけるパス６０ａ〜６０ｄ（冷却通路）は、それぞれ、翼高さ方向においてｎ個（ただしｎは２以上５以下）の領域に区分され、タービュレータ３４の高さは、翼高さ方向においてｎ段階で変化するようになっている。
【００９７】
冷却通路５９の内壁面６３にタービュレータ３４を設けることにより、該内壁面６３が平滑面である場合に比べて冷却流体とタービン翼４０との間の熱伝達率が向上する。しかしながら、冷却通路５９の通路幅Ｄが翼高さ方向において変化する場合において、タービュレータ３４の高さｅを一定として同じ高さとしてしまうと、冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的広い翼高さ方向の位置においては、冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的狭い翼高さ方向の位置に比べて、熱伝達率を向上させる効果が低下してしまう。これは、冷却通路５９の通路幅Ｄに対してタービュレータ３４の高さが相対的に低くなると、相対的に幅広の冷却通路５９を流れる冷却流体において乱流を形成する渦流を効果的に生成することが難しくなるためである。
【００９８】
この点、上述した実施形態では、冷却通路５９の通路幅Ｄが、翼高さ方向に変化しても、翼面における熱伝達率が維持されるように、タービュレータ３４の高さｅを選定するのが望ましい。翼高さ方向において冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的小さい第１端部１０１から冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的大きい第２端部１０２に近づくにつれて、翼面における熱伝達率が維持されるように、タービュレータ３４の高さが高くなるようにした。その結果、第２端部１０２側において、タービュレータ３４により渦流を効果的に生成でき、タービュレータ３４による熱伝達率の向上効果を、第１端部１０１側と同程度に得ることができる。
一方、通路幅Ｄの大きい第２端部１０２側と比較して、通路幅Ｄの小さい第１端部側のタービュレータ高さｅを適正な高さより高くするのは、冷却流体の圧力損失の増大の点から望ましくない。上述した実施形態では、翼高さ方向の第１端部１０１側において、冷却通路５９の通路幅Ｄが小さくなると共に、タービュレータ３４の高さｅを低く設定している。そのため、冷却流路を流れる冷却流体の圧力損失の点から、冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的狭くなるため圧力損失が大きくなる傾向にある第１端部１０１側において、タービュレータ３４の存在による圧力損失の増加を抑制することができる。
よって、上述の実施形態によれば、翼高さ方向において冷却通路５９の通路幅Ｄが変化するタービン翼４０を効率的に冷却することができる。
【００９９】
幾つかの実施形態では、上述の冷却通路（パス６０ａ〜６０ｆの少なくとも１つ）に設けられた複数のタービュレータ３４のうち、任意の１つのタービュレータ３４高さｅと、該タービュレータ３４の翼高さ方向の位置における該冷却通路５９の背腹方向における通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）と、該冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４（すなわち、該冷却通路５９に設けられた全てのタービュレータ３４）についての前記比（ｅ／Ｄ）の平均（ｅ／Ｄ）ＡＶＥとは、０．５≦（ｅ／Ｄ）／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ≦２．０の関係を満たす。
また、幾つかの実施形態では、上述のｅ／Ｄと（ｅ／Ｄ）ＡＶＥとは、０．９≦（ｅ／Ｄ）／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ≦１．１を満たしていてもよい。
あるいは、幾つかの実施形態では、上述の（ｅ／Ｄ）と（ｅ／Ｄ）ＡＶＥとは、（Ｄ１／Ｄ２）≦（ｅ／Ｄ）／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ≦（Ｄ２／Ｄ１）を満たしていてもよい。ここで、Ｄ１は、複数のタービュレータ３４のうち、翼高さ方向において最も第１端部１０１側に位置するタービュレータ３４の位置における冷却通路５９の通路幅である。Ｄ２は、翼高さ方向において最も第２端部１０２側に位置するタービュレータ３４の位置における冷却通路５９の通路幅である。
なお、上述の冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４の各々（全て）について、上記関係式の関係が成立するようになっていてもよい。
【０１００】
上述の実施形態では、冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４のうちの任意のタービュレータ３４に関する（ｅ／Ｄ）が、該冷却通路に設けられた全ての複数のタービュレータの（ｅ／Ｄ）の平均である（ｅ／Ｄ）ＡＶＥに近い値となるように設定している。あるいは、翼高さ方向において第１端部１０１から第２端部１０２に向けて、上記（ｅ／Ｄ）の変化が冷却通路の通路幅Ｄの変化よりも小さくなるように設定している。従って、翼高さ方向における熱伝達率の極端な低下や圧力損失の極端な増大を抑制することができ、翼壁のメタル温度の不均一分布を抑制しながら、効果的にタービン翼４０を冷却することができる。
【０１０１】
幾つかの実施形態では、上述の冷却通路５９（パス６０ａ〜６０ｆの少なくとも１つ）に設けられた複数のタービュレータ３４のうち、翼高さ方向において最も第１端部１０１側に位置するタービュレータ３４の位置における冷却通路５９の通路幅ＤをＤ１とし、翼高さ方向において最も第２端部１０２側に位置するタービュレータ３４の位置における冷却通路５９の通路幅ＤをＤ２としたとき、前記通路幅Ｄ１と前記通路幅Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）は、１．５≦（Ｄ２／Ｄ１）の関係を満たす。
あるいは、前記通路幅Ｄ１と前記通路幅Ｄ２とは、２．０≦（Ｄ２／Ｄ１）の関係を満たしていてもよい。
あるいは、前記通路幅Ｄ１と前記通路幅Ｄ２とは、２．５≦（Ｄ２／Ｄ１）の関係を満たしていてもよい。
【０１０２】
上述の実施形態では、第２端部１０２側の冷却通路５９の通路幅Ｄ２が、第１端部１０１側の冷却通路５９の通路幅Ｄ１よりも大幅に大きいタービン翼４０において、冷却通路５９の通路幅Ｄが大きい第２端部１０２側の翼高さ方向位置においてタービュレータ３４の高さが高くなるようにしたので、翼高さ方向において冷却通路５９の通路幅Ｄが変化するタービン翼４０を効率的に冷却することができる。
【０１０３】
幾つかの実施形態では、上述の冷却通路５９（パス６０ａ〜６０ｆの少なくとも１つ）に設けられた複数のタービュレータ３４のうち、翼高さ方向において隣り合う一対のタービュレータ３４の翼高さ方向におけるピッチＰは、翼高さ方向において第１端部１０１から第２端部１０２に近づくにつれて増大する。
【０１０４】
タービュレータ３４による熱伝達率の向上効果は、翼高さ方向において隣り合うタービュレータ３４間のピッチＰに応じて変化し、高い熱伝達率が得られるタービュレータ３４のピッチＰと高さｅの比が存在する。この点、上述の実施形態によれば、翼高さ方向において第１端部１０１から第２端部１０２に近づくにつれて、すなわち、タービュレータ３４の高さｅが高くなるにつれて、翼高さ方向において隣り合うタービュレータ３４間のピッチＰが増大するようにしている。そのため、該冷却通路５９内でタービュレータ３４が設けられた翼高さ方向の第１端部１０１から第２端部１０２までの全範囲において高い熱伝達率を得ることができる。
【０１０５】
なお、上述の実施形態において、翼高さ方向において隣り合う一対のタービュレータ３４の翼高さ方向におけるピッチＰは、翼高さ方向において、一対のタービュレータ３４毎に徐々に変化するようになっていてもよい。すなわち、翼高さ方向位置が異なる任意の２組の一対のタービュレータ３４のうち、第２端部１０２に近いほうの一方の一対のタービュレータ３４のピッチＰが、他方の一対のタービュレータ３４（すなわち第１端部１０１に近いほうの一対のタービュレータ３４）のピッチＰよりも大きくなるように、該冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４の各々のピッチＰが設定されていてもよい。
【０１０６】
あるいは、翼高さ方向において隣り合う一対のタービュレータ３４の翼高さ方向におけるピッチＰは、翼高さ方向の領域毎に段階的に変化するようになっていてもよい。すなわち、冷却通路５９を翼高さ方向の複数の領域に区分けして、各翼高さ方向領域に属する複数のタービュレータ３４については同一のピッチＰとなるようにしたうえで、第２端部１０２により近い翼高さ方向領域に属する複数のタービュレータ３４のピッチＰが、それよりも第１端部１０１により近い翼高さ方向領域に属するタービュレータ３４のピッチＰよりも大きくなるように、該冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４の各々のピッチＰが設定されていてもよい。
【０１０７】
例えば、図８に示す例示的な冷却通路５９は、上述したように、翼高さ方向に３つの領域に区分けされており、この冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４は、最も第１端部１０１に近い領域（先端４８側の領域）に属するタービュレータ３４ａと、最も第２端部１０２に近い領域（基端５０側の領域）に属するタービュレータ３４ｃと、これら２つの間の領域（中間領域）に属するタービュレータ３４ｂと、を含む。
【０１０８】
先端４８側の領域に属する複数のタービュレータ３４ａのピッチＰａ、中間領域に属する複数のタービュレータ３４ｂのピッチＰｂ、及び、基端５０側の領域に属する複数のタービュレータ３４ｃのピッチＰｂは、Ｐａ＜Ｐｂ＜Ｐｃの関係を満たす。
【０１０９】
このように、冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４のピッチＰは、翼高さ方向の領域毎に段階的に変化するようになっていてもよい。
すなわち、ある冷却通路５９において、該冷却通路５９は翼高さ方向においてｎ個の領域に区分けされ、タービュレータ３４のピッチＰはｎ段階で変化するようになっていてもよい（ただしｎは２以上の整数）。
【０１１０】
幾つかの実施形態では、上述の冷却通路５９（パス６０ａ〜６０ｆの少なくとも１つ）に設けられた複数のタービュレータ３４のうち、翼高さ方向において隣り合う任意の一対のタービュレータ３４間のピッチＰと、該一対のタービュレータ３４の高さの平均ｅａとの比Ｐ／ｅａと、複数のタービュレータ３４についての前記比Ｐ／ｅａの平均（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥとは、０．５≦（Ｐ／ｅａ）／（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥ≦２．０の関係を満たす。
また、幾つかの実施形態では、上述のＰ／ｅａと（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥとは、０．９≦（Ｐ／ｅａ）／（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥ≦１．１を満たしていてもよい。
【０１１１】
上述の実施形態では、冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４のうちの任意の一対のタービュレータ３４に関する（Ｐ／ｅａ）が、該冷却通路５９に設けられた複数のタービュレータ３４（全てのタービュレータ３４）に関する（Ｐ／ｅａ）の平均である（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥに近い値となるようにしたので、翼高さ方向において第１端部１０１から第２端部１０２に近づくにつれて、すなわち、タービュレータ３４の高さｅが高くなるにつれて、隣り合うタービュレータ３４間のピッチＰが増大する傾向となる。よって、（Ｐ／ｅａ）又は（Ｐ／ｅａ）ＡＶＥを適切に設定することで、該冷却通路５９内でタービュレータ３４が設けられた翼高さ方向範囲において高い熱伝達率を得ることができる。
【０１１２】
幾つかの実施形態では、上述の冷却通路５９（パス６０ａ〜６０ｆの少なくとも１つ）における冷却流体の流れ方向に対する任意のタービュレータ３４の傾き角θと、複数のタービュレータ（該冷却通路５９に設けられた全てのタービュレータ）についての傾き角の平均θＡＶＥとは、０．５≦θ／θＡＶＥ≦２．０の関係を満たす。
【０１１３】
タービュレータ３４による熱伝達率の向上効果は、冷却通路５９における冷却流体の流れ方向に対するタービュレータ３４の傾き角θに応じて変化し、高い熱伝達率が得られるタービュレータ３４の傾き角が存在する。この点、上述の実施形態によれば、翼高さ方向にタービュレータ３４の傾き角θがほぼ一定となるようにしたので、冷却通路５９内でタービュレータ３４が設けられた翼高さ方向範囲において高い熱伝達率を得ることができる。
【０１１４】
幾つかの実施形態では、上述の冷却通路５９は、サーペンタイン流路６１を構成する複数のパス６０ａ〜６０ｆのうち、最終パス（動翼２６におけるパス６０ｆ（図７参照）、静翼におけるパス６０ｅ（図９参照））以外のパス６０の少なくとも１つである。最終パス（図７のパス６０ｆ、図９のパス６０ｅ）の背側及び腹側の内壁面には、翼高さ方向に沿って配列された複数の最終パスタービュレータ３７が設けられている。
そして、タービュレータ３４又は最終パスタービュレータ３７の高さをｅとし、該タービュレータ３４又は最終パスタービュレータ３７の翼高さ方向の位置における冷却通路５９又は最終パス６６の背腹方向における通路幅をＤとしたとき、下記式（ＩＩ）の関係が成り立つ。
［（ｅ／Ｄ）Ｅ１／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ］＜［（ｅ／Ｄ）Ｔ＿Ｅ１／（ｅ／Ｄ）Ｔ＿ＡＶＥ］
・・・（ＩＩ）
上記式（ＩＩ）において、（ｅ／Ｄ）Ｅ１は、複数のタービュレータ３４のうち、翼高さ方向において最も第１端部１０１側に位置するタービュレータ３４Ｔ（図７及び図９参照）についての前記高さと前記通路幅との比であり、（ｅ／Ｄ）ＡＶＥは、複数のタービュレータ３４についての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）の平均であり、（ｅ／Ｄ）Ｔ＿Ｅ１は、複数の最終パスタービュレータ３７のうち、翼高さ方向において最も第１端部１０１側に位置する最終パスタービュレータ３７Ｔ（図７及び図９参照）についての前記高さと前記通路幅との比であり、（ｅ／Ｄ）Ｔ＿ＡＶＥは、複数の最終パスタービュレータ３７についての前記高さと前記通路幅との比（ｅ／Ｄ）Ｔの平均である。
【０１１５】
既に述べたように、最終パス６６以外のパス６０である冷却通路５９に設けられたタービュレータ３４については、冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的狭い第１端部１０１側から冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的広い第２端部１０２側に向かうにつれてタービュレータ３４の高さｅが高くなるため、タービュレータ３４の高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）が一定に近くなる傾向となる（すなわち、上記関係式の左辺が１に近くなる）。このことから、上述の関係式は、最終パス６６では、翼高さ方向において第２端部１０２側から第１端部１０１側に向かうにつれて、最終パス６６の通路幅Ｄが減少するのに対し、最終パスタービュレータ３７の高さｅは、上記通路幅Ｄほど減少しないことを意味する。
【０１１６】
すなわち、上述の実施形態では、サーペンタイン流路６１の最終パス６６では、複数の最終パスタービュレータ３７の高さｅが、他のパス６０と比較して翼高さ方向においてそれほど大きく変化しない。つまり、後縁部４７近傍の最終パス６６では、最終パス６６の通路幅Ｄが狭くなり、前述の冷却通路５９の通路幅Ｄに対応させたタービュレータ高さｅを選定することが難しい。すなわち、最終パス６６の通路幅Ｄに対して最終タービュレータ３７の高さｅが小さくなり過ぎて、タービュレータの加工が困難になる場合がある。そこで、最終パス６６を流れる冷却流体の圧力損失が許容される範囲で、通路幅Ｄに対するタービュレータ３４の適正な高さｅより相対的に高さｅが大きい最終タービュレータ３７を選定する場合がある。最終パス６６に形成される最終タービュレータ３７は、最終パス６６以外の他のパス６０のタービュレータ３４より高さｅが小さくなるものの、高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）は、他のパス６０に適用される高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）より大きくなる。また、前述のように、最終タービュレータ３７のピッチＰと高さｅとの比（Ｐ／ｅ）は、翼高さ方向に一定となるように選定される。最終タービュレータ３７の高さｅは、他のパス６０より小さくなるので、配置される最終タービュレータ３７の数が他のパスより多くなる。従って、高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）とピッチＰと高さｅとの比（Ｐ／ｅ）の両面から、最終パス６６は他のパス６０と比較して熱伝達率が高くなる。
【０１１７】
更に、サーペンタイン流路６１において冷却流体が比較的高温となる最終パス６６において、第２端部１０２から第１端部１０１に向かうと共に、最終パス６６の流路断面積を小さくして、他のパス６０より冷却流体の流速を増大させることができる。これにより、最終パス６６においては、冷却通路５９を流れる冷却流体の流速の増大効果と、最終タービュレータ３７の高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）及び最終タービュレータ３７の設置数の増大効果とが重畳的に作用して、他のパス６０より熱伝達率が高い冷却通路５９が形成される。従って、熱負荷の厳しい最終パス６６を流れる冷却流体によってタービン翼４０をより効果的に冷却することができる。
【０１１８】
幾つかの実施形態では、最終パス６６に設けられた最終パスタービュレータ３７の高さｅは、複数のパス６０のうち、最終パス６６に対して冷却流体の流れ方向の上流側に隣接して位置するとともに最終パス６６と相互に連通する上流側冷却通路のタービュレータ３４の高さ以下である。
【０１１９】
例えば、図７に示す動翼２６に係る実施形態では、最終パス６６（パス６０ｆ）に対して冷却流体の流れ方向の上流側に隣接して位置し、最終パス６６と相互に連通する上流側冷却通路は、パス６０ｅである。そして、最終パス６６（パス６０ｆ）に設けられた最終パスタービュレータ３７の高さは、上流側冷却通路であるパス６０ｅに設けられたタービュレータ３４の高さ以下である。
また、例えば、図９に示す静翼２４に係る実施形態では、最終パス６６（パス６０ｅ）に対して冷却流体の流れ方向の上流側に隣接して位置し、最終パス６６と相互に連通する上流側冷却通路は、パス６０ｄである。そして、最終パス６６（パス６０ｅ）に設けられた最終パスタービュレータ３７の高さは、上流側冷却通路であるパス６０ｄに設けられたタービュレータ３４の高さ以下である。
【０１２０】
また、第２端部１０２における基端５０を基準にして、翼高さ方向に第１端部１０１の先端４８までの間の高さが同じ位置における各パス６０のタービュレータ高さｅを比較した場合、最終パス６６の最終タービュレータ３７の高さｅは、冷却流体の流れ方向の上流側に位置する他のパス６０の同じ翼高さの位置におけるタービュレータ３４の高さｅ以下になるように選定されている。その結果、最終タービュレータの高い熱伝達率を維持しつつ、最終パスを流れる冷却流体に与える過大な圧力損失の発生を抑制できる。
【０１２１】
上述の実施形態によれば、サーペンタイン流路６１において最も後縁側に位置する最終パス６６のタービュレータ（最終パスタービュレータ３７）の高さが、該最終パス６６に隣接して連通する上流側冷却通路のタービュレータの高さ以下となるように選定したので、サーペンタイン流路６１を構成する複数のパス６０のうち、流路面積が比較的狭く、冷却流体が比較的高温となる最終パス６６において、より多数のタービュレータ（最終パスタービュレータ３７）を設けることができる。これにより、最終パス６６を流れる冷却流体によってタービン翼４０をより効果的に冷却することができる。
【０１２２】
幾つかの実施形態では、冷却通路５９に設けられたタービュレータ３４又は前縁側通路３６に設けられた前縁側タービュレータ３５の高さをｅとし、該タービュレータ３４又は前縁側タービュレータ３５の翼高さ方向の位置における冷却通路５９又は前縁側通路３６の背腹方向における通路幅をＤとしたとき、下記式（ＩＩＩ）が成り立つ。
［（ｅ／Ｄ）Ｅ２／（ｅ／Ｄ）ＡＶＥ］＞［（ｅ／Ｄ）Ｌ＿Ｅ２／（ｅ／Ｄ）Ｌ＿ＡＶＥ］
・・・（ＩＩＩ）
上記式（ＩＩＩ）において、（ｅ／Ｄ）Ｅ２は、複数のタービュレータ３４のうち、翼高さ方向において最も第２端部１０２側に位置するタービュレータ３４Ｈ（図７参照）についての前記高さと前記通路幅との比であり、（ｅ／Ｄ）ＡＶＥは、複数のタービュレータ３４についての前記高さｅと前記通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）の平均であり、（ｅ／Ｄ）Ｌ＿Ｅ２は、複数の前縁側タービュレータ３５のうち、翼高さ方向において最も第２端部１０２側に位置する前縁側タービュレータ３５Ｈについての前記高さｅと前記通路幅Ｄとの比であり、（ｅ／Ｄ）Ｌ＿ＡＶＥは、複数の前縁側タービュレータ３５についての前記高さｅと前記通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）Ｌの平均である。
【０１２３】
既に述べたように、冷却通路５９に設けられたタービュレータ３４については、冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的狭い第１端部１０１側から冷却通路５９の通路幅Ｄが比較的広い第２端部１０２側に向かうにつれてタービュレータの高さが高くなるため、タービュレータ３４の高さｅと通路幅Ｄとの比（ｅ／Ｄ）が一定に近くなる傾向となる（すなわち、上記関係式の左辺が１に近くなる）。このことから、上述の関係式は、翼高さ方向において第１端部１０１側から第２端部１０２側に向かうにつれて、最終パス６６の通路幅Ｄが増大するのに対し、前縁側タービュレータ３５の高さｅは、上記通路幅Ｄほど増大しないことを意味する。
すなわち、上述の実施形態によれば、前縁側通路３６では、複数の前縁側タービュレータ３５の高さｅが、翼高さ方向においてそれほど変化しない。よって、比較的低温の冷却流体が供給される前縁側通路３６において、冷却流体の流れの上流側に位置する第２端部１０２側でのタービュレータ（前縁側タービュレータ３５）による熱伝達率の向上効果を抑制して、第１端部１０１側に向けて流れる冷却流体の温度上昇を抑制することができる。これにより、タービン翼４０をより効果的に冷却することができる。
【０１２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【０１２５】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【０１２６】
１      ガスタービン
２      圧縮機
４      燃焼器
６      タービン
８      ロータ
１０    圧縮機車室
１２    空気取入口
１６    静翼
１８    動翼
２０    ケーシング
２２    タービン車室
２４    静翼
２６    動翼
２８    燃焼ガス流路
２９    リブ
３０    排気室
３１    リブ
３２    リブ
３３    リターン流路
３４    タービュレータ
３５    前縁側タービュレータ
３６    前縁側通路
３８    出口開口
３７    最終パスタービュレータ
４０    タービン翼
４２    翼体
４４    前縁
４６    後縁
４７    後縁部
４８    先端
４９    天板
５０    基端
５２    外側端
５４    内側端
５６    圧力面
５８    負圧面
５９    冷却通路
６０，６０ａ−６０ｆ    パス
６１，６１Ａ，６１Ｂ    サーペンタイン流路
６３    内壁面
６４，６４Ａ，６４Ｂ    出口開口
６６    最終パス
７０    冷却孔
８０    プラットフォーム
８２    翼根部
８４Ａ，８４Ｂ  内部流路
８５    内部流路
８６    内側シュラウド
８８    外側シュラウド
１０１  第１端部
１０２  第２端部
Ｄ      通路幅
Ｐ      タービュレータピッチ
ｅ      タービュレータ高さ
θ      傾き角
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019183805.tif 000001
【図２】
2019183805.tif 000002
【図３】
2019183805.tif 000003
【図４Ａ】
2019183805.tif 000004
【図４Ｂ】
2019183805.tif 000005
【図４Ｃ】
2019183805.tif 000006
【図５】
2019183805.tif 000007
【図６】
2019183805.tif 000008
【図７】
2019183805.tif 000009
【図８】
2019183805.tif 000010
【図９】
2019183805.tif 000011