(57)【要約】【課題】適量の冷却媒体で効果的に冷却できるガスタービン翼を提供する。【解決手段】内部に冷却媒体流路が形成された翼部を備えたガスタービン翼であって、前記冷却媒体流路に開口した冷却媒体の流入口と前記翼部の表面に開口した前記冷却媒体の流出口とを持つ、前記流入口と前記流出口とをつなぐ前記翼部の翼弦方向に延びた複数の対流冷却孔と、隣接する前記対流冷却孔の間に設けられた、前記流入口から前記流出口にかけて前記翼弦方向に延びた隔壁とを有し前記隔壁にこの隔壁を挟んで隣接する前記対流冷却孔同士を連通する連通孔が少なくとも１つ存在し、前記連通孔が前記隔壁の延伸方向に対して斜交していることを特徴とするガスタービン翼。【選択図】  図１０
2014005812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷却媒体流路が形成された翼部を備えたガスタービン翼であって、
前記冷却媒体流路に開口した冷却媒体の流入口と前記翼部の表面に開口した前記冷却媒体の流出口とを持つ、前記流入口と前記流出口とをつなぐ前記翼部の翼弦方向に延びた複数の対流冷却孔と、
隣接する前記対流冷却孔の間に設けられた、前記流入口から前記流出口にかけて前記翼弦方向に延びた隔壁とを有し、
前記隔壁にこの隔壁を挟んで隣接する前記対流冷却孔同士を連通する連通孔が少なくとも１つ存在し、
前記連通孔が前記隔壁の延伸方向に対して斜交していることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項２】
請求項１のガスタービン翼において、
冷却媒体の流出口が、前記翼部の後縁表面に存在することを特徴とするガスタービン翼。
【請求項３】
請求項１のガスタービン翼において、
冷却媒体の流出口が、前記翼部の正圧面に存在することを特徴とするガスタービン翼。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のガスタービン翼において、
前記隔壁に、前記対流冷却孔内に突き出る突起を有することを特徴とするガスタービン翼。
【請求項５】
請求項４のガスタービン翼において、
前記突起の少なくとも１つが、前記隔壁の前記連通孔よりも下流側の部分である下流側隔壁の前記連通孔側端に形成されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項６】
請求項４のガスタービン翼において、
前記突起の少なくとも１つが、前記連通孔と前記対流冷却孔との合流部の流路面積を縮小する位置に形成されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項７】
請求項１から請求項６のガスタービン翼において、
前記隔壁に上流側の連通孔から下流の連通孔に向かって少なくとも一区間に隔壁厚みにテーパが形成されていることを特徴とするガスタービン翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンに使用されるガスタービン翼に係わり、特に翼の内部に冷却媒体を流通させる冷却媒体流路を有するガスタービン翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、主として圧縮機、燃焼器及びタービンとから構成されており、圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼器にて燃料とともに燃焼して高温かつ高圧の燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスを複数のタービン静翼とタービン動翼を備えたタービンに導いてタービンを駆動させて回転動力を得る原動機である。
【０００３】
ガスタービン翼を形成する金属材料には耐酸化性・耐腐食性・熱応力などの観点から許容温度が定められているが、運転中、ガスタービン翼はこの許容値を超える高温の燃焼ガスに曝されている。
【０００４】
そこで、ガスタービン翼の内部に冷却媒体を流通させる冷却媒体流路を形成し、この冷却媒体流路に冷却媒体を流通させて冷却することで、ガスタービン翼の材料許容温度を超えないようにしている。なお、一般的には圧縮機から抽気した一部の空気が冷却媒体として利用されている。
【０００５】
ガスタービン翼の後縁部を冷却する方法として、翼内部に冷却媒体の流入口を有し、後縁表面に流出口を有する冷却媒体流路を翼弦方向に形成し、この冷却媒体流路に冷却媒体を流して冷却を行う方法がある。この方法を採用したガスタービン翼の例として特許文献１に記載されたガスタービン翼が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−８０００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、冷却媒体として圧縮機抽気空気を使用する場合、冷却用空気の増大はタービンを通過する作動流体の減少を意味し、ガスタービンの熱効率の低下を招く。すなわち、冷却用空気の使用量は少ないことが望ましい。
【０００８】
ガスタービン高効率化のためには、適量の冷却媒体で効果的にガスタービン翼を冷却することが重要である。
【０００９】
本発明の目的は、適量の冷却媒体で効果的に冷却できるガスタービン翼を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、内部に冷却媒体流路が形成された翼部を備えたガスタービン翼であって、前記冷却媒体流路に開口した冷却媒体の流入口と前記翼部の表面に開口した前記冷却媒体の流出口とを持つ、前記流入口と前記流出口とをつなぐ前記翼部の翼弦方向に延びた複数の対流冷却孔と、隣接する前記対流冷却孔の間に設けられた、前記流入口から前記流出口にかけて前記翼弦方向に延びた隔壁とを有し前記隔壁にこの隔壁を挟んで隣接する前記対流冷却孔同士を連通する連通孔が少なくとも１つ存在し、前記連通孔が前記隔壁の延伸方向に対して斜交していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、適量の冷却媒体で効果的に冷却できるガスタービン翼を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施例であるガスタービン翼の構造を示す回転面による切断断面図である。
【図２】本発明の第１実施例であるガスタービン翼の構造を示す半径方向に平行な面による切断断面図である。
【図３】本発明の第１実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分図である。
【図４】本発明の第１実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【図５】比較技術であるガスタービン翼の構造を示す回転面による切断断面図である。
【図６】比較技術であるガスタービン翼の構造を示す半径方向に平行な面による切断断面図である。
【図７】比較技術であるガスタービン翼の構造を示す部分図である。
【図８】比較技術であるガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第２実施例であるガスタービン翼の構造を示す回転面による切断断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例であるガスタービン翼の構造を示す半径方向に平行な面による切断断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分図である。
【図１２】本発明の第２実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【図１３】本発明の第３実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の第４実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【図１５】本発明の第５実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【図１６】本発明の第４実施例であるガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【図１７】本発明の複数の実施例を組み合わせた場合のガスタービン翼の構造を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１実施例となる冷却媒体流路を有するガスタービン翼について図１から図４を用いて説明する。
【００１５】
図１から図４は本発明を適用した第１実施例である冷却媒体流路を有するガスタービン翼１ａの構造を示したものである。図１はガスタービン翼１ａをガスタービン回転軸に垂直な半径方向線と平行に矢視を取って見た時の断面図である。図２はガスタービン翼１ａをガスタービン回転周方向線と平行に矢視を取って見た時の断面図である。図１の断面図は図２中の線Ｂ−Ｂをガスタービン回転軸で回転してできる回転面で切断した時の切り口である。また、図２の断面図は図１中の線Ａ−Ａを半径方向に移動してできる面で切断した時の切り口である。図３は後縁を図２の矢視Ｃから見た図である。図４は図２中の後縁付近の部分拡大図である。
【００１６】
なお、前記した図１から図４に示した第１実施例のガスタービン翼１ａは、ガスタービンの動翼に適用した例であるが、動翼に限定されるものではなく同じ構造の冷却媒体流路をガスタービン静翼にも適用できる。
【００１７】
図１から図４に示した本実施例のガスタービン翼１ａおいて、ガスタービンのロータの外周に環状に複数個配列される前記ガスタービン翼１ａは、翼根元側のシャンク部２と、この翼根元側との境界から翼先端に至る翼部３とから形成されており、この翼部３がガスタービンのガスパスを流下する高温かつ高圧の燃焼ガスに曝されている。図１及び図２においては、燃焼ガスは左から右に向かって流れている。また、ガスタービン翼１ａはガスタービンのロータの外周に環状に複数個配列されるが、図２においては、下側が半径内側に該当し、上側が半径外側に該当する。
【００１８】
ここで、図２に着目して説明する。ガスタービン翼１ａは、図示するように内部に冷却媒体流路が形成された中空構造となっている。ガスタービン翼１ａは、その半径内側面に冷却媒体の供給口５ｉを持ち、半径外側に向かって延びている冷却媒体流路５が形成されている。冷却媒体流路５のガスタービン主流方向上流側には、冷却媒体流路４が形成されている。この冷却媒体流路４は、複数個の噴出孔９を介して冷却媒体流路５と接続している。また、冷却媒体流路４はフィルム冷却噴出孔７と接続している。
【００１９】
同様に、ガスタービン翼１ａは、その半径内側面に冷却媒体の供給口６ｉを持ち、半径外側に向かって延びている冷却媒体流路６が形成されている。なお、冷却媒体流路６は半径外側に向かって延びガスタービン翼１ａの端面に達した後、半径内側に向かって延び、また翼部３の内側半径に達した後、再度、半径外側に向かって延びた蛇行形状となっている。また、この冷却媒体流路６は対流冷却孔８ａと接続している。図３に示すように、本実施例では対流冷却孔８ａの冷却媒体の主流に垂直な面で切断した時の切り口の形状は円または楕円である。
【００２０】
次に動作について説明する。
【００２１】
ガスタービン運転中は、冷却媒体としてガスタービンを構成する圧縮機から一部抽気した空気が前記した冷却媒体の供給口５ｉ及び供給口６ｉに導かれる。供給口５ｉに導かれた冷却媒体は冷却媒体流路５に沿って流れる。その際、冷却媒体は壁面から熱を奪う。すなわちガスタービン翼１ａを冷却する。その後、噴出孔９を通過して冷却流路４に導かれる。冷却流路５から噴出孔９を通過する際の流路面積の絞り効果によって流れは加速され、噴出孔９に対向した冷媒流路４の壁面に衝突する。つまりインピンジメント冷却する。インピンジメント冷却後の冷却媒体は、噴出孔７を通過してガスパス中に噴出される。なお、噴出された冷却媒体は翼面を沿うように流れ、高温かつ高圧の燃焼ガスが直接翼面に触れないようにする効果がある。これをフィルム冷却と呼んでいる。
【００２２】
同様に供給口６ｉに導かれた冷却媒体は冷却媒体流路６に沿って流れる。その際、冷却媒体は壁面から熱を奪う。すなわちガスタービン翼１ａを冷却する。最終的に冷却媒体は対流冷却孔８ａに到達する。これらの対流冷却孔８ａは、翼内部に設けられた冷却媒体流路６に開口した冷却媒体の流入口を有し、流出口を図１と図３に示すように翼部３の後縁表面に有しており、流入口から流出口まで翼弦方向に延びた隔壁１０ａを挟む形で半径方向に複数本存在する。これらの隔壁１０ａにはそれぞれの隔壁を挟んで隣接する対流冷却孔８ａ同士を連通する連通孔１１ａが存在する。この連通孔１１ａは隔壁１０ａの延伸方向に対して斜交して形成されており、本実施例では、半径外側へ向かって約４５度の角度を成すように形成されている。本実施例ではすべて連通孔１１ａは半径外側へ向かって角度がついているが、逆に半径内側へ向かうように形成しても構わない。また、角度が混在しても構わない。対流冷却孔８ａに導かれた冷却媒体は対流冷却孔８ａに沿って流れるが、連通孔１１ａに差し掛かると冷却媒体の一部が隔壁１０ａと隣接する対流冷却孔８ａに流れる。本実施例では、半径内側の対流冷却孔８ａから隣接する半径外側の対流冷却孔８ａへ流れる。最終的に冷却媒体は流出口からガスパス中へ放出される。対流冷却孔８ａを通過する際も冷却媒体は壁面から熱を奪いガスタービン翼１ａを冷却する。
【００２３】
本実施例の優位点を、従来技術と比較して説明する。それに先立ち、まず、図５から図８を用いて従来技術について説明する。
【００２４】
図５から図８は従来技術である冷却媒体流路を有するガスタービン翼１ｚの構造を示したものである。図５はガスタービン翼１ｚをガスタービン回転軸に垂直な半径方向線と平行に矢視を取って見た時の断面図である。図６はガスタービン翼１ｚをガスタービン回転周方向線と平行に矢視を取って見た時の断面図である。図５の断面図は図６中の線Ｂ−Ｂをガスタービン回転軸で回転してできる回転面で切断した時の切り口である。また、図６の断面図は図５中の線Ａ−Ａを半径方向に移動してできる面で切断した時の切り口である。図７は後縁を図６の矢視Ｃから見た図である。図８は図６中の後縁付近の部分拡大図である。なお、図１から図４に示す符号と同一の符号を持つ要素は同一機能を有するものとする。
【００２５】
ガスタービン翼１ｚにおいて、第１実施例と同様に供給口６ｉに導かれた冷却媒体は冷却媒体流路６に沿って流れる。その際、冷却媒体は壁面から熱を奪う。すなわちガスタービン翼１ｚを冷却する。最終的に冷却媒体は対流冷却孔８ｚに到達する。これらの対流冷却孔８ｚは、冷却媒体の流入口を翼内部に有し、流出口を図７に示すように後縁表面に有しており、流入口から流出口まで翼弦方向に延びた隔壁１０ｚを挟む形で半径方向に複数本存在する。一方、第１実施例とは異なり、これらの隔壁１０ｚには連通孔は存在しない。対流冷却孔８ｚに導かれた冷却媒体は対流冷却孔８ｚに沿って流れ、最終的に冷却媒体は流出口からガスパス中へ放出される。対流冷却孔８ｚを通過する際も冷却媒体は壁面から熱を奪いガスタービン翼１ｚを冷却する。
【００２６】
このような従来技術に対し、本実施例の優位点は次の点に認められる。
【００２７】
本発明を適用すると、連通孔１１ａにより冷却媒体の一部が隣の対流冷却孔８ａへ冷却媒体の主流に垂直な速度成分を持って合流する。これにより隣の対流冷却孔８ａの連通孔１１ａの合流部から下流の流れが従来技術に比べて乱される。これによりタービン翼１ａの壁面と冷却媒体間の熱伝達率が向上し、冷却媒体が従来技術よりも多くの熱量をタービン翼から奪うことができる。すなわち従来技術よりもタービン翼を効率よく冷却することが可能となる。この冷却性能の効率向上により、従来技術よりも少ない冷却媒体流量で同じ冷却効果を得ることができる。冷却媒体流量の減少はガスタービンの熱効率向上につながる。或いは、同じ冷却媒体流量を使用する場合には、タービン翼のメタル温度を従来技術より低下させることができる。メタル温度の低下はタービン翼の寿命延長に寄与し、ガスタービンの信頼性向上につながる。
【００２８】
ここで、ガスタービン翼の製造方法について説明する。一般的に、内部に冷却媒体流路を有するガスタービン翼は精密鋳造によって製作される。ガスタービン翼の外形に沿ってくり抜いた金型に、材料となる耐熱合金を流し込んで鋳込む。冷却媒体流路部分は鋳込まずに中空にする必要がある。そのため、この冷却媒体流路に相当する部分の中子を製作し、金型に挿入して鋳込んだ際に冷却媒体流路に金属が流れ込まないようにする。一般にはこの中子はセラミックスなどで製作される。金属が凝固した後に中子は特殊な溶液で溶かして取り去られ、内部に冷却媒体流路が形成される。金属は粘性が高いために流体抵抗が大きく、金型に金属を鋳込む際に中子には大きな力が作用する。この力によって、中子が破損したり、変形したりすることがある。破損はもちろん許容以上に変形した場合も、製品として成立しなくなるために失敗作となる。つまり歩留まりが低下する。よって、この流体抵抗に耐えられる強度が中子には要求される。また、鋳込み時だけでなく、中子自体の製造時もセラミックスを高温炉で焼いたりして製造するため、熱応力や熱変形に伴う応力が作用する。これらの力にも耐え得る強度が中子には要求される。
【００２９】
本実施例の対流冷却孔８ａを形成するための中子と従来技術である対流冷却孔８ｚを形成するための中子とを比較すると、本実施例の対流冷却孔８ａを形成するための中子の方が、連通孔１１ａを形成する部分が存在する分、構造的強度が高くなる。よって、製造時及び鋳込み時の双方での歩留まりが向上する。これによりガスタービン全体のコスト低減が可能となる。
【００３０】
または、構造強度が増すため従来技術と同じ歩留まりをより薄い対流冷却孔で実現することが可能となる（もちろん、冷却可能な範囲であることが前提となる）。対流冷却孔が薄くできるとタービン翼の後縁部の厚みを薄くすることが可能となる。これによりタービン翼の空力性能が向上し、ガスタービンの熱効率が向上する。
【００３１】
また、中子の強度が増すため、鋳込み時の中子の変形が、連通孔がない場合よりも緩和される。これにより後縁部の厚みを薄くできる、或いはより薄い後縁終端まで冷却孔を延ばすことができる。
【００３２】
以上、本実施例のタービン冷却構造を適用すれば、適量の冷却媒体で効果的に冷却できるガスタービン翼を提供することができる。そして、冷却効率の向上により熱効率の向上或いは信頼性の向上を図ることが可能である。また、中子強度向上により製造歩留まり向上に伴うコスト低減を図ることが可能である。また、中子強度向上によりタービン翼後縁薄肉化が可能となり、タービン翼の空力性能向上し熱効率の向上を図ることが可能である。
【実施例２】
【００３３】
本発明の第２実施例について、図９から図１２を用いて説明する。
【００３４】
図９から図１２は本発明を適用した第２実施例である冷却媒体流路を有するガスタービン翼１ｂの構造を示したものである。図９はガスタービン翼１ｂをガスタービン回転軸に垂直な半径方向線と平行に矢視を取って見た時の断面図である。図１０はガスタービン翼１ｂをガスタービン回転周方向線と平行に矢視を取って見た時の断面図である。図９の断面図は図１０中の線Ｂ−Ｂをガスタービン回転軸で回転してできる回転面で切断した時の切り口である。また、図１０の断面図は図９中の線Ａ−Ａを半径方向に移動してできる面で切断した時の切り口である。図１１は後縁を図１０の矢視Ｃから見た図である。図１２は図１０中の後縁付近の部分拡大図である。なお、図１から図４に示す符号と同一の符号を持つ要素は同一機能を有するものとする。
【００３５】
第１実施例と同様に、ガスタービン翼１ｂの半径内側面に冷却媒体の供給口６ｉを持ち、半径外側に向かって延びている冷却媒体流路６が形成されている。なお、冷却媒体流路６は半径外側に向かって延びガスタービン翼１ｂの端面に達した後、半径内側に向かって延び、また翼部３の内側半径に達した後、再度、半径外側に向かって延びた蛇行形状となっている。また、この冷却媒体流路６は対流冷却孔８ｂと接続している。本実施例では対流冷却孔８ｂの冷却媒体の主流に垂直な面で切断した時の切り口の形状は矩形である。
【００３６】
これらの対流冷却孔８ｂは、冷却媒体の流入口を翼内部に有し、流出口を図９と図１１に示すように正圧面に有しており、流入口から流出口まで翼弦方向に延びた隔壁１０ｂを挟む形で半径方向に複数本存在する。これらの隔壁１０ｂには連通孔１１ｂが存在する。この連通孔１１ｂは隔壁１０ｂの延伸方向に対して半径外側へ向かって約４５度の角度を成すように形成されている。本実施例ではすべて連通孔１０ｂは半径外側へ向かって角度がついているが、逆に半径内側へ向かうように形成しても構わない。また、角度が混在しても構わない。対流冷却孔８ｂに導かれた冷却媒体は対流冷却孔８ｂに沿って流れるが、連通孔１１ｂに差し掛かると冷却媒体の一部が隔壁１０ｂと隣接する対流冷却孔８ｂに流れる。本実施例では、半径内側の対流冷却孔８ｂから隣接する半径外側の対流冷却孔８ｂへ流れる。最終的に冷却媒体は流出口からガスパス中へ放出される。対流冷却孔８ｂを通過する際も冷却媒体は壁面から熱を奪いガスタービン翼１ｂを冷却する。
【００３７】
本実施例の優位点は次の点に認められる。
【００３８】
本発明を適用すると、連通孔１１ｂにより冷却媒体の一部が隣の対流冷却孔８ｂへ冷却媒体の主流に垂直な速度成分を持って合流する。これにより隣の対流冷却孔８ｂの連通孔１１ｂの合流部から下流の流れが従来技術に比べて乱される。これによりタービン翼１ｂの壁面と冷却媒体間の熱伝達率が向上し、冷却媒体が従来技術よりも多くの熱量をタービン翼から奪うことができる。すなわち従来技術よりもタービン翼を冷却することが可能となる。この冷却性能の効率により、従来技術よりも少ない冷却媒体流量で同じ冷却効果を得ることができる。冷却媒体流量の減少はガスタービンの熱効率向上につながる。或いは、同じ冷却媒体流量を使用する場合には、タービン翼のメタル温度を従来技術より低下させることができる。メタル温度の低下はタービン翼の寿命延長に寄与し、ガスタービンの信頼性向上につながる。
【００３９】
本発明を適用した対流冷却孔８ｂと従来技術である対流冷却孔８ｚの中子部分を比較すると、明らかに本発明の方が連通孔１１ｂの存在によって構造的強度が高くなる。よって、製造時及び鋳込み時の双方での歩留まりが向上する。これによりガスタービン全体のコスト低減が可能となる。
【００４０】
または、構造強度が増すため従来技術と同じ歩留まりをより薄い対流冷却孔で実現することが可能となる（もちろん、冷却可能な範囲であることが前提となる）。対流冷却孔が薄くできるとタービン翼の後縁部の厚みを薄くすることが可能となる。これによりタービン翼の空力性能が向上し、ガスタービンの熱効率が向上する。
【００４１】
本実施例では対流冷却孔８ｂの冷却媒体の主流に垂直な面で切断した時の切り口の形状を円ではなく矩形としている。断面形状が円形の場合は、隣接する対流冷却孔との間隔を少なくとも直径程度設けることが必要である。さもないと隣接する孔間に亀裂が発生しやすくなる。信頼性の観点から必要な間隔を確保しつつ、タービン翼の後縁に半径内側から外側まで対流冷却孔を設ける必要がある。
【００４２】
一方、矩形断面を採用すると、隣接する対流冷却孔との間隔を信頼性の観点から必要な値としても、前述した円孔の場合に比べて冷媒流路の断面積を大きくすることが可能である。これにより冷却部位における冷却のための伝熱面積を円孔の場合に比べて大きくすることができ冷却性能を向上させることができる。
【００４３】
また、後縁厚みを小さくすると、作動ガスの空力的損失を低減できることが知られている。円孔の場合、後縁厚みを小さくすると直径を小さくしなければならず、必然的に円孔数が増え、対応して連通孔も増え、構造が複雑化する。一方、矩形孔の場合は、矩形の一辺の長さが小さくなるのみで、孔数は増えない。すなわち冷却構造を複雑化することなく容易に後縁厚みを小さくして空力性能を向上させることが可能である。
【００４４】
また、冷却媒体の流出口がタービン正圧面に存在する場合には、後縁表面にある場合よりも半径方向の静圧変化率が大きく、それに対応して各冷却孔を流れる冷却媒体流量の差が大きくなる。しかしながら、本発明によれば、静圧勾配の影響を考慮して連通孔を配備することができ、冷却媒体流量の偏りを緩和することが可能である。これにより冷却効果を均一化することが可能となる。
【００４５】
以上、本実施例のタービン冷却構造を適用すれば、冷却効率の向上により熱効率の向上或いは信頼性の向上を図ることが可能である。また、中子強度向上により製造歩留まり向上に伴うコスト低減を図ることが可能である。また、中子強度向上によりタービン翼後縁薄肉化が可能となり、タービン翼の空力性能を向上し熱効率の向上を図ることが可能である。
【実施例３】
【００４６】
本発明の第３実施例について、図１３を用いて説明する。
【００４７】
図１３は第２実施例で示した後縁付近の対流冷却孔８ｂと隔壁１０ｂと連通孔１１ｂとを別形にしたものである。ここで連通孔１１ｃに着目する。ここでは、隔壁１０ｃのうち、連通孔１１ｃの上流側を上流側隔壁と呼び、下流側を下流側隔壁と呼ぶ。上流側隔壁の連通孔１１ｃ側端は第２実施例の隔壁１０ｂと同一形状であるが、下流側隔壁の連通孔１１ｃ側端には対流冷却孔８ｃ内に突き出る突起２１ｃが形成されている。この突起２１ｃにより連通孔１１ｃを通過して半径外側の対流冷却孔８ｃに合流する冷却媒体量を増大させることができる。すなわち、主流に垂直な速度成分がより大きくなり、合流部での流れの乱れが大きくなる。これにより熱伝達率が増し冷却性能が向上する。また、突起部の下流では流れが剥離し渦が発生することが知られている。この渦の発生によって熱伝達率が増し、冷却性能が向上する。
【実施例４】
【００４８】
本発明の第４実施例について、図１４を用いて説明する。
【００４９】
図１４は第３実施例で示した後縁付近の対流冷却孔８ｃと隔壁１０ｃと連通孔１１ｃとを別形にしたものである。ここで隔壁１０ｄに着目する。第３実施例では隔壁１０ｃに突起２１ｃを形成したが、本実施例では突起２１ｃが存在していた側をテーパ形状とし、対流冷却孔８ｄの間の隔壁１０ｄの厚みを連通孔１１ｄの前後で変化させている。そして、連通孔１１ｄの後ろ側（対流冷却孔８ｄの下流側）を形成する隔壁１０ｄの厚みが、前側（対流冷却孔８ｄの上流側）を形成する隔壁１０ｄの厚みよりも厚くなるよう構成している。
【００５０】
このような構成を備えた本実施例によれば、第３実施例と同様に、連通孔１１ｄを通過して半径外側の対流冷却孔８ｄに合流する冷却媒体量を増大させることができる。すなわち、主流に垂直な速度成分がより大きくなり、合流部での流れの乱れが大きくなる。これにより熱伝達率が増し冷却性能が向上する。なお、本実施例では上流側連通孔から下流側連通孔までを結ぶテーパとしたが、テーパ部分は一部分でも構わない。
【００５１】
一方、第３実施例で示した構造と比べると、突起２１ｃが存在しないため、下流側における剥離渦の発生が抑制される。よって、本実施例のテーパ部分の熱伝達率は、第３実施例の突起２１ｃの下流域の熱伝達率よりも小さくなる。しかしながら、流れの圧力損失は本実施例の方が小さく、合流する直前の冷却媒体の主流に垂直な速度成分を大きくすることができる。そのため、連通孔１１ｄと対流冷却孔８ｄとの合流部での流れの乱れが大きくなり、熱伝達率が増す。第３実施例と本実施例の総合的な熱伝達率及び圧力損失の大小関係は形状により変化する。製造のし易さは、起伏の少ない本実施例の方が優れる。
【００５２】
また、図１６に示すような、突起型とテーパ型を組み合わせた形状としても良い。この場合、突起の大きさ、テーパの長さと角度により、熱伝達率と圧力損失を調整することが可能である。
【実施例５】
【００５３】
本発明の第５実施例について、図１５を用いて説明する。
【００５４】
図１５は第２実施例で示した後縁付近の対流冷却孔８ｂと隔壁１０ｂと連通孔１１ｂとを別形にしたものである。ここで隔壁１０ｅに着目する。隔壁１０ｅの連通孔１１ｅの合流側の対抗する壁面に突起２１ｅが形成されている。この突起２１ｅは連通孔１１ｅと対流冷却孔８ｅとの合流部の流路面積を縮小するように形成されており、主流が突起２１ｅを流れる際には縮流が起こり流速が増大し静圧が低下する。すなわち連通孔１１ｅの合流部の静圧が低下する。これにより連通孔１１ｅの流入部との静圧差が大きくなるため、連通孔１１ｅを通過して半径外側の対流冷却孔８ｅに合流する冷却媒体量を増大させることができる。すなわち、主流に垂直な速度成分がより大きくなり、合流部での流れの乱れが大きくなる。これにより熱伝達率が増し冷却性能が向上する。また、突起部の下流では流れが剥離し渦が発生することが知られている。この渦の発生によって熱伝達率が増し冷却性能が向上する。
【００５５】
以上、第３実施例から第５実施例に示したように隔壁に突起やテーパを形成し連通孔を通過する冷却媒体流路を増大させると合流部における流れの乱れが増し、冷却性能を向上させることができる。これによりガスタービンの熱効率或いは信頼性を向上させることが可能となる。
【００５６】
なお、各図に示す各ガスタービン翼については角の面取り等は図示していないが、実際の製作では適切な面取りがなされる。また、図１７に、突起のみを設けた隔壁と、突起とテーパとを組み合わせた隔壁を混在させた場合の例を示すが、このように、各実施例で説示した種々の隔壁を混在させても構わない。複数の隔壁を組み合わせて必要な熱伝達率と圧力損失に対応させることにより、冷却効果の均一化を計ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ、１ｂ  ガスタービン翼
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ  対流冷却孔
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  隔壁
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ  連通孔
２１ｃ、２１ｅ  突起
【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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