(57)【要約】  翼は、燃焼ガス流路の一部を画定する流路形成板（６０ｏ）を有する。流路形成板（６０ｏ）には、後端面（６２ｂ）で開口する複数の後通路（７５）が形成されている。後端面（６２ｂ）中の背側領域（ＮＰ）と腹側領域（ＰＰ）とのうち少なくとも一方の側領域における複数の後通路（７５）の開口密度よりも、後端面（６２ｂ）中の中領域（ＭＰ）における複数の後通路（７５）の開口密度の方が高い。開口密度は、複数の後通路（７５）の開口の間隔に対する複数の後通路（７５）の濡れ縁長さの割合である。
2016152573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸を中心として環状を成し且つ前記ロータ軸が延びる軸方向に延在する燃焼ガス流路が内部に形成されているガスタービンの翼において、
燃焼ガスが流れる前記燃焼ガス流路中に配置され、前記ロータ軸に対する径方向に延びる翼体と、
前記翼体の前記径方向の端に形成され、前記燃焼ガス流路の一部を画定する流路形成板と、
を有し、
前記流路形成板には、前記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、冷却空気が流入する空洞と、前記空洞と連通し前記後端面で開口する複数の後通路と、が形成され、
前記後端面中で前記背側端面との縁及び前記腹側端面との縁を含まない中領域と、前記後端面中で前記背側端面との縁を含み前記中領域と周方向で隣接する背側領域と、前記後端面中で前記腹側端面との縁を含み前記中領域と周方向で隣接する腹側領域とのそれぞれには、前記周方向に並ぶ複数の前記後通路の開口が形成され、
前記背側領域と前記腹側領域とのうち、少なくとも一方の側領域における、複数の前記後通路の開口の間隔に対する複数の前記後通路の濡れ縁長さの割合である開口密度よりも、前記中領域における複数の前記後通路の前記開口密度の方が高い、
ガスタービンの翼。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンの翼において、
前記背側領域における前記開口密度よりも、前記中領域における前記開口密度の方が高い、
ガスタービンの翼。
【請求項３】
請求項１に記載のガスタービンの翼において、
前記背側領域における前記開口密度及び前記腹側領域における前記開口密度よりも、前記中領域の前記開口密度の方が高い、
ガスタービンの翼。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンの翼において、
前記背側領域における前記開口密度よりも、前記腹側領域における前記開口密度の方が高い、
ガスタービンの翼。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービンの翼において、
前記背側領域及び前記腹側領域には、それぞれ、前記周方向に並ぶ少なくとも３以上の前記後通路の開口が形成されている、
ガスタービンの翼。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービンの翼において、
前記流路形成板には、
前記後端面に沿って前記周方向に延び、複数の前記後通路に連通する後ヘッダ通路と、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、前記空洞と前記後ヘッダ通路とを連通させる背側通路と、前記腹側端面に沿って前記軸方向成分を有する方向に延び、前記空洞と前記後ヘッダ通路とを連通させる腹側通路と、が形成されている、
ガスタービンの翼。
【請求項７】
請求項６に記載のガスタービンの翼において、
前記流路形成板には、前記後端面、前記腹側端面及び前記背側端面に周縁でつながり、前記燃焼ガスと接するガスパス面と、前記後ヘッダ通路に連通し前記ガスパス面で開口する複数のガスパス面噴出通路と、が形成されている、
ガスタービンの翼。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のガスタービンの翼において、
前記流路形成板には、前記後端面、前記腹側端面及び前記背側端面に周縁でつながり、前記燃焼ガスと接するガスパス面と、前記空洞に連通し前記ガスパス面で開口する複数のガスパス面噴出通路と、が形成されている、
ガスタービンの翼。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のガスタービンの翼において、
前記ガスパス面噴出通路は、前記ガスパス面に近づくに連れて次第に前記軸方向下流側に向かう、
ガスタービンの翼。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のガスタービンの翼において、
前記流路形成板に対して、前記周方向に並ぶ複数の前記翼体を有する、
ガスタービンの翼。
【請求項１１】
請求項１０に記載のガスタービンの翼において、
前記中領域中で複数の前記翼体の相互間を含む翼間領域における前記開口密度よりも、前記中領域中で前記翼体に対する前記軸方向下流側であって前記翼間領域を除く翼下流領域における前記開口密度の方が高い、
ガスタービンの翼。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のガスタービンの翼において、
前記流路形成板として、前記翼体の前記径方向における外側の端に形成されている外側シュラウドと、前記翼体の前記径方向における内側の端に形成されている内側シュラウドと、を有し、
前記外側シュラウドが、前記ガスタービンの車室に固定されている、
ガスタービンの翼。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のガスタービンの翼において、
前記流路形成板は、前記翼体の前記径方向における内側の端に形成されているプラットフォームであり、
前記プラットフォームが前記ロータ軸に固定されている、
ガスタービンの翼。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のガスタービンの翼と、
燃料の燃焼により前記燃焼ガスが生成される燃焼器と、
前記ロータ軸と、
前記ロータ軸及び前記翼を覆う車室と、
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、翼、及びこれを備えているガスタービンに関する。
本願は、２０１５年３月２６日に、日本国に出願された特願２０１５−０６４９３９号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆う車室と、を備えている。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。また、車室の内側には、複数の静翼が設けられている。【０００３】
動翼は、軸線に対する径方向に延びる翼体と、翼体の径方向内側に設けられてい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設けられている翼根と、を有する。動翼の翼体は、燃焼ガスが通る燃焼ガス流路内に配置される。プラットフォームは、燃焼ガス流路の径方向内側の位置を画定する。翼根は、ロータ軸に固定される。静翼は、軸線に対する径方向に延びる翼体と、翼体の径方向内側に設けられている内側シュラウドと、翼体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有する。静翼の翼体は、燃焼ガスが通る燃焼ガス流路内に配置される。内側シュラウドは、燃焼ガス流路の径方向内側の位置を画定する。外側シュラウドは、燃焼ガス流路の径方向外側の位置を画定する。【０００４】
ガスタービンの静翼及び動翼は、いずれも高温の燃焼ガスに晒される。このため、静翼や動翼は、一般的に、空気等で冷却される。【０００５】
例えば、以下の特許文献１に記載の静翼には、冷却空気が通る各種冷却通路が形成されている。具体的に、静翼の翼体には、径方向に延びて冷却空気が流入する空洞が形成されている。また、内側シュラウド及び外側シュラウドには、翼体の空洞と連通し、翼体のコード方向に延びる複数の排出孔が形成されている。この排出孔は、内側シュラウドの後端面及び外側シュラウドの後端面で開口している。複数の排出孔は、軸線に対して周方向に並んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８６２５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ガスタービンの静翼や動翼に関しては、これらの翼を効果的に冷却して、翼の耐久性を向上させつつも、この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。【０００８】
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】
【０００９】
前記目的を達成するための発明に係る第一態様としての翼は、
ロータ軸を中心として環状を成し且つ前記ロータ軸が延びる軸方向に延在する燃焼ガス流路が内部に形成されているガスタービンの翼において、燃焼ガスが流れる前記燃焼ガス流路中に配置され、前記ロータ軸に対する径方向に延びる翼体と、前記翼体の前記径方向の端に形成され、前記燃焼ガス流路の一部を画定する流路形成板と、を有し、前記流路形成板には、前記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、冷却空気が流入する空洞と、前記空洞と連通し前記後端面で開口する複数の後通路と、が形成され、前記後端面中で前記背側端面との縁及び前記腹側端面との縁を含まない中領域と、前記後端面中で前記背側端面との縁を含み前記中領域と周方向で隣接する背側領域と、前記後端面中で前記腹側端面との縁を含み前記中領域と周方向で隣接する腹側領域とのそれぞれには、前記周方向に並ぶ複数の前記後通路の開口が形成され、前記背側領域と前記腹側領域とのうち、少なくとも一方の側領域における、複数の前記後通路の開口の間隔に対する複数の前記後通路の濡れ縁長さの割合である開口密度よりも、前記中領域における複数の前記後通路の前記開口密度の方が高い。【００１０】
翼体の背側面に沿って流れる燃焼ガスの流路長は、翼体の腹側面に沿って流れる燃焼ガスの流路長よりも長い。このため、翼体の背側面に沿って流れる燃焼ガスの流速は、翼体の腹側面に沿って流れる燃焼ガスの流速よりも速い。また、翼体の背側面に沿って流れた燃焼ガスは、その後、流路形成板のガスパス面中の後端面寄りの部分で且つ周方向の中央部分でも、高い流速で流れる。よって、翼体の背側面及び流路形成板のガスパス面中の後端面寄りの部分で且つ周方向の中央部分では、燃焼ガスとの熱伝達率が高なり、他の部分に比べて燃焼ガスにより加熱される。逆に、流路形成板のガスパス面中の後端面寄りの部分で且つ周方向の端側部分では、周方向の中央部分に比べて、燃焼ガスによる加熱量が少ない。【００１１】
そこで、当該翼では、中領域における複数の後通路の開口密度を、背側領域と腹側領域とのうち、少なくとも一方の側領域における開口密度よりも高めている。この結果、当該翼では、流路形成板のガスパス面中の後端面寄りの部分で且つ周方向の中央部分における冷却能力を高めることができ、翼の耐久性を向上させることができる。さらに、当該翼では、流路形成板のガスパス面中の後端面寄りの部分で且つ周方向の端側部分に存在する複数の後通路を流れる冷却空気の総流量を抑えることができる。【００１２】
前記目的を達成するための発明に係る第二態様としての翼は、
前記第一態様の前記ガスタービンの翼において、前記背側領域における前記開口密度よりも、前記中領域における前記開口密度の方が高い。【００１３】
前記目的を達成するための発明に係る第三態様としての翼は、
前記第一態様の前記ガスタービンの翼において、前記背側領域における前記開口密度及び前記腹側領域における前記開口密度よりも、前記中領域の前記開口密度の方が高い。【００１４】
前記目的を達成するための発明に係る第四態様としての翼は、
前記第一から第三態様のいずれかの前記ガスタービンの翼において、前記背側領域における前記開口密度よりも、前記腹側領域における前記開口密度の方が高い。【００１５】
前記目的を達成するための発明に係る第五態様としての翼は、
前記第一から第四態様のいずれかの前記ガスタービンの翼において、前記背側領域及び前記腹側領域には、それぞれ、前記周方向に並ぶ少なくとも３以上の前記後通路の開口が形成されている。【００１６】
前記目的を達成するための発明に係る第六態様としての翼は、
前記第一から第五態様のいずれかの前記ガスタービンの翼において、前記流路形成板には、前記後端面に沿って前記周方向に延び、複数の前記後通路に連通する後ヘッダ通路と、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、前記空洞と前記後ヘッダ通路とを連通させる背側通路と、前記腹側端面に沿って前記軸方向成分を有する方向に延び、前記空洞と前記後ヘッダ通路とを連通させる腹側通路と、が形成されている。【００１７】
前記目的を達成するための発明に係る第七態様としての翼は、
前記第六態様の前記ガスタービンの翼において、前記流路形成板には、前記後端面、前記腹側端面及び前記背側端面に周縁でつながり、前記燃焼ガスと接するガスパス面と、前記後ヘッダ通路に連通し前記ガスパス面で開口する複数のガスパス面噴出通路と、が形成されている。【００１８】
当該翼では、ガスパス面噴出通路を流れる冷却空気により、ガスパス面をより冷却することができる。【００１９】
前記目的を達成するための発明に係る第八態様としての翼は、
前記第一から第七態様のいずれかの前記ガスタービンの翼において、前記流路形成板には、前記後端面、前記腹側端面及び前記背側端面に周縁でつながり、前記燃焼ガスと接するガスパス面と、前記空洞に連通し前記ガスパス面で開口する複数のガスパス面噴出通路と、が形成されている。【００２０】
当該翼では、ガスパス面噴出通路を流れる冷却空気により、ガスパス面をより冷却することができる。【００２１】
前記目的を達成するための発明に係る第九態様としての翼は、
前記第七又は第八態様の前記ガスタービンの翼において、前記ガスパス面噴出通路は、前記ガスパス面に近づくに連れて次第に前記軸方向下流側に向かう。【００２２】
当該翼では、ガスパス面噴出通路から流出した冷却空気により、流路形成板のガスパス面をフィルム冷却することができる。【００２３】
前記目的を達成するための発明に係る第十態様としての翼は、
前記第一から第九態様のいずれかの前記ガスタービンの翼において、前記流路形成板に対して、前記周方向に並ぶ複数の前記翼体を有する。【００２４】
前記目的を達成するための発明に係る第十一態様としての翼は、
前記第十態様の前記ガスタービンの翼において、前記中領域中で複数の前記翼体の相互間を含む翼間領域における前記開口密度よりも、前記中領域中で前記翼体に対する前記軸方向下流側であって前記翼間領域を除く翼下流領域における前記開口密度の方が高い。【００２５】
前記目的を達成するための発明に係る第十二態様としての翼は、
前記第一から第十一態様のいずれかの前記ガスタービンの翼において、前記流路形成板として、前記翼体の前記径方向における外側の端に形成されている外側シュラウドと、前記翼体の前記径方向における内側の端に形成されている内側シュラウドと、を有し、前記外側シュラウドが、前記ガスタービンの車室に固定されている。【００２６】
前記目的を達成するための発明に係る第十三態様としての翼は、
前記第一から第十一態様のいずれかの前記ガスタービンの翼において、前記流路形成板は、前記翼体の前記径方向における内側の端に形成されているプラットフォームであり、前記プラットフォームが前記ロータ軸に固定されている。【００２７】
前記目的を達成するための発明に係る第十四態様としてのガスタービンは、
前記第一から第十三態様のいずれかの前記翼と、燃料の燃焼により前記燃焼ガスが生成される燃焼器と、前記ロータ軸と、前記ロータ軸及び前記翼を覆う車室と、を備えている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様によれば、翼を効果的に冷却して耐久性の向上を図りつつも、冷却用の空気の使用量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの模式的な断面図である。
【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】本発明に係る第一実施形態における静翼の斜視図である。
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態における静翼の後端面中の各位置での開口密度を示すグラフである。
【図６】本発明に係る第二実施形態における静翼の断面図である。
【図７】本発明に係る第二実施形態における静翼の後端面中の各位置での開口密度を示すグラフである。
【図８】本発明に係る第三実施形態における静翼の断面図である。
【図９】本発明に係る第三実施形態における静翼の後端面中の各位置での開口密度を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る第四実施形態における静翼の断面図である。
【図１１】本発明に係る第五実施形態における静翼の断面図である。
【図１２】本発明に係る第六実施形態における静翼の断面図である。
【図１３】本発明に係る第五実施形態及び第六実施形態における静翼の後端面中の各位置での開口密度を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る第五実施形態及び第六実施形態の第一変形例における静翼の後端面中の各位置での開口密度を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る第五実施形態及び第六実施形態の第二変形例における静翼の後端面中の各位置での開口密度を示すグラフである。
【図１６】本発明に係る第七実施形態における静翼の外側シュラウドの平面図である。の斜視図である。
【図１７】図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。
【図１８】本発明に係る第八実施形態における動翼の斜視図である。
【図１９】図１８におけるＸIＸ−ＸIＸ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の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。
【００３１】
「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。
【００３２】
図１に示すように、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Ａ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。
【００３３】
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を覆うタービン車室４５と、複数の静翼段４６と、を有する。
【００３４】
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、発電機ＧＥＮ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Ｄａｕ、その反対側を下流側Ｄａｄとする。また、径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。
【００３５】
圧縮機ロータ２１は、軸線Ａｒを中心として軸方向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Ｄａｄ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。
【００３６】
タービンロータ４１は、図２に示すように、軸線Ａｒを中心として軸方向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４３ａで構成されている。複数の動翼段４３の各上流側Ｄａｕ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外側車室４５ａと、外側車室４５ａの内側に固定されている内側車室４５ｂと、内側車室４５ｂの内側に固定されている複数の分割環４５ｃとを有する。複数の分割環４５ｃ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４５ｃの径方向内側Ｄｒｉには、動翼段４３が配置されている。
【００３７】
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４３ａが配置されている環状の空間は、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。この燃焼ガス流路４９は、軸線Ａｒを中心として環状を成し、軸方向Ｄａに長い。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４３ａ内に導入されて、この動翼４３ａの冷却に利用される。タービン車室４５の内側車室４５ｂには、径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉに貫通する冷却空気通路４５ｐが形成されている。この冷却空気通路４５ｐを通った冷却空気は、静翼４６ａ内及び分割環４５ｃ内に導入されて、静翼４６ａ及び分割環４５ｃの冷却に利用される。なお、静翼段４６によっては、ガスタービン車室１５内の空気が、冷却空気として、車室の冷却空気通路を経ずにこの静翼段４６を構成する静翼４６ａに供給される場合もある。
【００３８】
以下、以上で説明した静翼４６ａ又は動翼４３ａである翼の各種実施形態について説明する。
【００３９】
「翼の第一実施形態」
以下、本発明に係る翼の第一実施形態について、図３〜図５を参照して説明する。
【００４０】
本実施形態の翼は、ガスタービンの静翼である。図３に示すように、静翼５０は、径方向Ｄｒに延びる翼体５１と、翼体５１の径方向内側Ｄｒｉに形成されている内側シュラウド６０ｉと、翼体５１の径方向外側Ｄｒｏに形成されている外側シュラウド６０ｏと、を有する。翼体５１は、燃焼ガスＧが通る燃焼ガス流路４９（図２参照）内に配置されている。内側シュラウド６０ｉは、環状の燃焼ガス流路４９の径方向内側Ｄｒｉの位置を画定する。また、外側シュラウド６０ｏは、環状の燃焼ガス流路４９の径方向外側Ｄｒｏの位置を画定する。よって、内側シュラウド６０ｉ及び外側シュラウド６０ｏは、いずれも、燃焼ガス流路４９の一部を画定する流路形成板である。
【００４１】
翼体５１は、図４に示すように、上流側Ｄａｕの端部が前縁部５２を成し、下流側Ｄａｄの端部が後縁部５３を成す。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５４（＝負圧面）を成し、凹状の面が腹側面５５（＝正圧面）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Ｄｃｐ、翼体５１の背側（＝負圧面側）を周方向背側Ｄｃｎとする。また、軸方向Ｄａの上流側Ｄａｕを前側、軸方向Ｄａの下流側Ｄａｄを後側ということもある。
【００４２】
内側シュラウド６０ｉと外側シュラウド６０ｏとは、基本的に同じ構造である。そこで、以下では、外側シュラウド６０ｏについて説明する。
【００４３】
外側シュラウド６０ｏは、図３及び図４に示すように、軸方向Ｄａ及び周方向Ｄｃに広がる板状の外側シュラウド本体６１と、外側シュラウド本体６１の外周縁に沿って外側シュラウド本体６１から径方向外側Ｄｒｏに突出する周壁６５と、を有する。
【００４４】
外側シュラウド本体６１は、上流側Ｄａｕの端面である前端面６２ｆと、下流側Ｄａｄの端面である後端面６２ｂと、周方向腹側Ｄｃｐの端面である腹側端面６３ｐと、周方向背側Ｄｃｎの端面である背側端面６３ｎと、径方向内側Ｄｒｉを向くガスパス面６４と、が形成されている。前端面６２ｆと後端面６２ｂとは、ほぼ平行である。また、腹側端面６３ｐと背側端面６３ｎとは、ほぼ平行である。よって、外側シュラウド本体６１は、径方向Ｄｃから見た場合、図４に示すように、平行四辺形状を成している。外側シュラウド６０ｏの腹側端面６３ｐには、背側端面６３ｎ側に凹み、腹側端面６３ｐに沿って軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びるシール溝７７が形成されている。また、外側シュラウド６０ｏの背側端面６３ｎには、腹側端面６３ｐ側に凹み、背側端面６３ｎに沿って軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びるシール溝７７が形成されている。周方向Ｄｃで隣り合っている二つの静翼５０の外側シュラウド６０ｏのうち、一方の静翼５０における外側シュラウド６０ｏの腹側端面６３ｐと、他方の静翼５０における外側シュラウド６０ｏの背側端面６３ｎとが周方向Ｄｃに隙間７８をあけて対向する。一方の静翼５０における外側シュラウド６０ｏの腹側端面６３ｐと、他方の静翼５０における外側シュラウド６０ｏの背側端面６３ｎとの間には、シール板７６が配置されている。このシール板７６の周方向Ｄｃの両端は、腹側端面６３ｐに形成されているシール溝７７、及び背側端面６３ｎに形成されているシール溝７７に嵌り込んでいる。このシール板７６は、タービン車室４５内の冷却空気又は冷却空気通路４２ｐを通った冷却空気が周方向Ｄｃで隣り合っている二つの静翼５０の外側シュラウド６０ｏ相互間の隙間７８から燃焼ガス流路４９に漏れ出すのを防ぐ役目を担っている。
【００４５】
周壁６５は、軸方向Ｄａで互いに対向する前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂと、周方向Ｄｃで互いに対向する一対の側周壁６５ｐ，６５ｎと、を有する。前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂは、いずれも、外側シュラウド本体６１に対して、一対の側周壁６５ｐ，６５ｎよりも径方向外側Ｄｒｏに突出しており、フック部を成す。フック部を成す前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂは、静翼５０をタービン車室４５（図２参照）の内周側に取り付ける役目を担う。外側シュラウド６０ｏには、外側シュラウド本体６１と周壁６５とにより、径方向内側Ｄｒｉに向かって凹む凹部６６が形成されている。
【００４６】
静翼５０は、さらに、外側シュラウド６０ｏの凹部６６を径方向外側Ｄｒｏの領域と径方向内側Ｄｒｉの領域である内側キャビティ６９（空洞）とに仕切る衝突板６７を備えている。この衝突板６７には、径方向Ｄｒに貫通する複数の空気孔６８が形成されている。静翼５０の径方向外側Ｄｒｏに存在する冷却空気Ａｃの一部は、この衝突板６７の空気孔６８を経て、内側キャビティ６９内に流入する。
【００４７】
翼体５１、外側シュラウド６０ｏ及び内側シュラウド６０ｉには、径方向Ｄｃに延びる複数の翼空気通路７１（空洞）が形成されている。各翼空気通路７１は、いずれも、外側シュラウド６０ｏから、翼体５１を経て、内側シュラウド６０ｉにまで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、径方向外側Ｄｒｏの部分、又は径方向内側Ｄｒｉ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、外側シュラウド６０ｏにおける凹部６６の底で開口している。さらに、複数の翼空気通路７１のうち、いずれかは、内側シュラウド６０ｉにおける凹部の底で開口している。静翼５０の径方向外側Ｄｒｏ又は径方向内側Ｄｒｉに存在する冷却空気Ａｃの一部は、この翼空気通路７１の開口から翼空気通路７１内に流入する。
【００４８】
翼体５１の前縁部５２及び後縁部５３には、翼空気通路７１から燃焼ガス流路４９へ貫通する複数の翼面噴出通路７２が形成されている。翼体５１は、翼空気通路７１内を冷却空気Ａｃが流れる過程で冷却される。また、翼空気通路７１に流入した冷却空気Ａｃは、この翼面噴出通路７２から燃焼ガス流路４９内に流出する。このため、翼体５１の前縁部５２及び後縁部５３は、冷却空気Ａｃが翼面噴出通路７２から流出する過程で冷却される。さらに、翼面噴出通路７２から燃焼ガス流路４９に流出した冷却空気Ａｃの一部は、翼体５１の表面を部分的に覆ってフィルム空気としての役目も果たす。
【００４９】
図４に示すように、外側シュラウド６０ｏの一対の側周壁６５ｐ，６５ｎのうち、腹側の側周壁６５ｐには、腹側端面６３ｐに沿って軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びる腹側通路７３ｐが形成されている。また、背側の側周壁６５ｎには、背側端面６３ｎに沿って軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びる背側通路７３ｎが形成されている。腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎは、いずれも、その上流端で内側キャビティ６９に連通している。また、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎは、いずれも、その下流端で外側シュラウド本体６１の後端面６２ｂで開口している。外側シュラウド本体６１には、後端面６２ｂに沿って周方向Ｄｃに延びる後ヘッダ通路７４が形成されている。この後ヘッダ通路７４の周方向腹側Ｄｃｐの端は、腹側通路７３ｐに接続されている。また、この後ヘッダ通路７４の周方向背側Ｄｃｎの端は、背側通路７３ｎに接続されている。すなわち、後ヘッダ通路７４は、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎと連通している。さらに、外側シュラウド本体６１には、後ヘッダ通路７４から下流側Ｄａｄに延び、後端面６２ｂで開口する複数の後通路７５が形成されている。複数の後通路７５は、周方向Ｄｃに並んでいる。腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎ中で、後ヘッダ通路７４と連通している位置よりも下流側Ｄａｄの部分は、後端面６２ｂで開口する後通路７５を成す。
【００５０】
腹側通路７３ｐ、背側通路７３ｎを含む後通路７５の断面形状は、いずれも円形である。腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の内径ｄ１は、互いに同じで、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの内径ｄ２よりも小さい。よって、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の濡れ縁長さｓ１は、互いに同じで、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの濡れ縁長さｓ２より短い。なお、濡れ縁長さｓとは、流路断面で流体に接している壁面の長さである。例えば、流路断面が円形の場合、濡れ縁長さｓはこの円の円周長である。
【００５１】
ここで、外側シュラウド本体６１の後端面６２ｂ中で、背側端面６３ｎとの縁及び腹側端面６３ｐの縁を含まない領域を中領域ＭＰとする。また、後端面６２ｂ中で背側端面６３ｎとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する領域を背側領域ＮＰとする。さらに、後端面６２ｂ中で腹側端面６３ｐとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する領域を腹側領域ＰＰとする。各領域ＭＰ，ＮＰ，ＰＰには、周方向Ｄｃに並ぶ３以上の後通路７５の開口が形成されている。
【００５２】
中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ１である。背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔、及び、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ２である。中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ１は、背側領域ＮＰ及び腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ２より小さい。
【００５３】
このため、複数の後通路７５の開口の間隔ｐに対する複数の後通路７５の濡れ縁長さｓの割合を開口密度（ｓ／ｐ）とすると、図５に示すように、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）は、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高い。
【００５４】
内側キャビティ６９内に流入した冷却空気Ａｃは、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎに流入する。腹側通路７３ｐに流入した冷却空気Ａｃは、ここを流れる過程で、外側シュラウド本体６１の腹側端面６３ｐ寄りの部分を冷却する。また、背側通路７３ｎに流入した冷却空気Ａｃは、ここを流れる過程で、外側シュラウド本体６１の背側端面６３ｎ寄りの部分を冷却する。
【００５５】
腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎに流入した冷却空気Ａｃの一部は、後ヘッダ通路７４に流入する。後ヘッダ通路７４に流入した冷却空気Ａｃは、複数の後通路７５に流入する。後通路７５に流入した冷却空気Ａｃは、外側シュラウド６０ｏの後端面６２ｂから外部に流出する。冷却空気Ａｃは、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを含む後通路７５を流れる過程で、外側シュラウド本体６１の後端面６２ｂ寄りの部分を冷却する。
【００５６】
図４に示すように、翼体５１の背側面５４に沿って流れる燃焼ガスＧの流路長は、翼体５１の腹側面５５に沿って流れる燃焼ガスＧの流路長よりも長い。このため、翼体５１の背側面５４に沿って流れる燃焼ガスＧの流速は、翼体５１の腹側面５５に沿って流れる燃焼ガスＧの流速よりも速い。また、翼体５１の背側面５４に沿って流れた燃焼ガスＧは、その後、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中央部分でも、速い流速が維持される。よって、翼体５１の背側面５４、及び外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中央部分は、燃焼ガスＧとの熱伝達率が高くなり、他の部分に比べて燃焼ガスＧにより加熱される。
【００５７】
また、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎから後ヘッダ通路７４に流入した冷却空気Ａｃは、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎから遠ざかるに連れて、燃焼ガスＧとの熱交換で次第に加熱される。すなわち、後ヘッダ通路７４中を流れる冷却空気Ａｃの温度は、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎから遠ざかるに連れて、言い換えると、後ヘッダ通路７４の周方向Ｄｃの中央部に近づくに連れて、ガスパス面６４に沿って流れる燃焼ガスＧからの入熱により次第に高くなる。このため、複数の後通路７５のうち、後端面６２ｂの中領域ＭＰで開口している後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの温度は、後端面６２ｂの腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰで開口している後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの温度よりも高い。よって、中領域ＭＰで開口している一つの後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力は、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰで開口している一つの後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力よりも低い。
【００５８】
以上のように、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中央部分では、他の部分に比べて燃焼ガスＧにより加熱され易い。しかも、この中央部分に存在する一つの後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力が、他の部分に存在する一つの後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力よりも低い。逆に、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分では、周方向Ｄｃの中央部分に比べて、燃焼ガスＧにより加熱され難い。しかも、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分に存在する一つの後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力が、周方向Ｄｃの中央部分に存在する一つの後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力よりも高い。
【００５９】
そこで、本実施形態では、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）を、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高めている。この結果、本実施形態では、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中央部分における冷却能力を高めることができ、翼の耐久性を向上させることができる。さらに、本実施形態では、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分に存在する複数の後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの総流量を抑えることができる。
【００６０】
前述したように、後ヘッダ通路７４中を流れる冷却空気Ａｃは、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎから遠ざかるに連れて、次第にヒートアップされて、冷却能力が低下する。しかしながら、本実施形態では、冷却能力が低下した冷却空気Ａｃを使い回すことで、冷却空気量の低減という優れた効果を得ることができる。すなわち、前述のように、衝突板６７の空気孔６８を経て、内側キャビティ６９内に流入した冷却空気Ａｃは、内側キャビティ６９を形成する面に衝突して、この面を衝突冷却する。この結果、この面と対向するガスパス面６４は冷却される。さらに、衝突冷却後の冷却空気Ａｃは、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎから後ヘッダ通路７４を経て後通路７５の後端面６２ｂの開口から燃焼ガス流路４９に排出される過程で各通路を対流冷却する。
【００６１】
また、翼体５１の形状や、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中での翼体５１の後縁部５３の相対位置関係等から、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中で翼体５１の後縁部５３よりも下流側Ｄａｄであって腹側端面６３に近い腹側領域ＰＰが、翼体５１の後縁部５３から流出した一部の冷却空気Ａｃにより幾分冷却される。
【００６２】
よって、本実施形態では、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分を効果的に冷却して、表面温度の上昇を抑制し、この外側シュラウド６０ｏの耐久性を向上させつつ、この部分を冷却するための冷却空気Ａｃの流量を抑えることができる。また、本実施形態では、前述したように、冷却空気Ａｃを使い回すことにより、冷却空気Ａｃの流量をさらに抑えることができる。よって、本実施形態では、冷却空気Ａｃの流量低減により、ガスタービン全体の熱効率を向上させることができる。
【００６３】
なお、図５では、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）を、これらの領域ＰＰ，ＮＰ内で一定にしているが、開口密度ａ２が開口密度ａ１を下回る限り、これらの領域ＰＰ，ＮＰ内で多少異なってもよい。腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰには、複数の後通路７５の一部である腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎと、これらの通路７３ｐ，７３ｎと内径が異なる後通路７５とが混在する。このため、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度は、これらの領域ＰＰ，ＮＰ内で多少異なる可能性がある。よって、以下の実施形態においても、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度は、これらの領域ＰＰ，ＮＰ内で多少異なってもよい。
【００６４】
また、以上の実施形態において、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎにおける後ヘッダ通路７４より下流側Ｄａｕに延びている部分を成す後通路７５の内径ｄ２は、中領域ＭＰの後通路７５の内径ｄ１より大きい。しかしながら、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎにおける後ヘッダ通路７４より下流側Ｄａｕに延びている部分を成す後通路７５の内径ｄ２は、中領域ＭＰの後通路７５の内径ｄ１と同じであってもよい。但し、腹側通路７３ｐ又は背側通路７３ｎを流れる冷却空気中に含まれる錆等の異物で、下流側Ｄａｕの後通路７５が閉塞しないように、さらに、異物を下流側Ｄａｕに排出し易くするために、本実施形態のように、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎにおける後ヘッダ通路７４より下流側Ｄａｕに延びている部分を成す後通路７５の内径ｄ２が、中領域ＭＰの後通路７５の内径ｄ１より大きいことが望ましい。
【００６５】
以上の説明は、外側シュラウド６０ｏを対象とした説明であるが、内側シュラウド６０ｉも同様に説明できる。
【００６６】
「翼の第二実施形態」
以下、本発明に係る翼の第二実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。
【００６７】
本実施形態の翼も、ガスタービンの静翼である。本実施形態の静翼は、第一実施形態における外側シュラウド６０ｏ及び内側シュラウド６０ｉの冷却空気Ａｃが通る通路を変更したもので、その他の構成は、第一実施形態の翼と同様である。
【００６８】
図６に示すように、本実施形態の外側シュラウド６０ｏにも、第一実施形態の翼と同様、腹側通路７３ｐ、背側通路７３ｎ、後ヘッダ通路７４、及び複数の後通路７５が形成されている。
【００６９】
なお、翼体５１の背側面５４、及び外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中央部分は、燃焼ガスＧとの熱伝達率が高くなり、他の部分に比べて燃焼ガスＧにより加熱される点は、第一実施形態と同様である。
【００７０】
腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の内径は、本実施形態においても、ｄ１で、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの内径ｄ２よりも小さい。よって、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の濡れ縁長さｓ１は、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの濡れ縁長さｓ２より短い。
【００７１】
本実施形態では、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、第一実施形態と同様、ｐ１である。腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔も、第一実施形態と同様、ｐ２（＞ｐ１）である。背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ２より大きいｐ３である。
【００７２】
このため、図７に示すように、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）は、第一実施形態と同様、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高い。また、本実施形態では、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ３（＝ｓ１／ｐ３又はｓ２／ｐ３）は、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）より低い。
【００７３】
周方向Ｄｃで互いに隣接する外側シュラウド６０ｏ相互間の隙間７８には、第一実施形態と同様、冷却空気Ａｃをシールするシール板７６が配置されている。通常の運転状態では、燃焼ガスＧがガスタービン車室１５側に流れるのを防止するため、ガスタービン車室１５及び冷却空気通路４２ｐの空気の圧力は、燃焼ガス流路４９を流れる燃焼ガスＧの圧力より高くなるように調整されている。従って、通常の運転状態では、常時少量の冷却空気Ａｃが、隣接する外側シュラウド６０ｏ相互間の隙間７８を通って燃焼ガス流路４９中に流入する。この際、冷却空気Ａｃは、隣接する外側シュラウド６０ｏ相互間の隙間７８に配置されているシール板７６と外側シュラウド６０ｏのシール溝７７との間の僅かな隙間を流れる。翼間を流れる燃焼ガスＧは、翼体５１の背側面５４及び腹側面５５に沿って流れる。前述のように、背側面５４に沿って流れる燃焼ガスＧの流速は、腹側面５５に沿って流れる燃焼ガスＧの流速より速い。そのため、背側面５４に沿って燃焼ガスＧが流れる背側の流域は、腹側面５５の沿う腹側の流域より圧力（静圧）が低くなる。従って、隙間７８を経由して燃焼ガスＧ中に漏れ出した冷却空気Ａｃと背側の流域を流れる燃焼ガスＧとの差圧は、隙間７８から漏れ出した冷却空気Ａｃと腹側の流域を流れる燃焼ガスとの差圧よりも大きい。そのため、隙間７８を経由して燃焼ガスＧ中に漏れ出した大半の冷却空気Ａｃは、ガスパス面６４に沿って、圧力の低い下流側の背側の流域に流入する。よって、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向背側Ｄｃｎの部分は、燃焼ガス流路４９内に流入した冷却空気Ａｃの影響を受けて、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向腹側Ｄｃｐの部分よりも、冷却される。
【００７４】
腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎに流入した冷却空気Ａｃは、第一実施形態と同様に、後ヘッダ通路７４に流入し、複数の後通路７５を介して、外側シュラウド６０ｏの後端面６２ｂから外部に流出する。この際、冷却空気Ａｃが後ヘッダ通路７４を流れる過程でヒートアップされ、冷却空気Ａｃの冷却能力が低下するのは、第一実施形態と同様である。
【００７５】
前述したように、本実施形態では、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向背側Ｄｃｎの部分は、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向腹側Ｄｃｐの部分よりも、冷却される。そこで、本実施形態では、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ３（＝ｓ１／ｐ３又はｓ２／ｐ３）を、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）より低くしている。この結果、本実施形態では、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分に存在する複数の後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの総流量を抑えることができる。
【００７６】
なお、前述のように、通常の運転状態では、常時少量の冷却空気Ａｃが隣接する外側シュラウド６０ｏ相互間の隙間７８を通って燃焼ガス流路４９中に流入するのは、第一実施形態も同様である。但し、通常の運転状態におけるシール溝７７内のシール板７６の配置又は姿勢によっては、シール溝７７とシール板７６との僅かな隙間から燃焼ガス流路４９へ流れ出す空気量が増大する場合がある。このような場合に適用されるのが、本実施形態である。
【００７７】
「翼の第三実施形態」
以下、本発明に係る翼の第三実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。
【００７８】
本実施形態の翼も、ガスタービンの静翼である。本実施形態の静翼は、第一実施形態における外側シュラウド６０ｏ及び内側シュラウド６０ｉの冷却空気Ａｃが通る通路を変更したもので、その他の構成は、第一実施形態の翼と同様である。
【００７９】
図８に示すように、本実施形態の外側シュラウド６０ｏにも、第一実施形態の翼と同様、腹側通路７３ｐ、背側通路７３ｎ、後ヘッダ通路７４、及び複数の後通路７５が形成されている。
【００８０】
腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の内径は、本実施形態においても、ｄ１で、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの内径ｄ２よりも小さい。よって、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の濡れ縁長さｓ１は、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの濡れ縁長さｓ２より短い。
【００８１】
本実施形態では、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、第一実施形態と同様、ｐ１である。背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔も、第一実施形態と同様、ｐ２（＞ｐ１）である。腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ１と同じｐ１である。
【００８２】
このため、図９に示すように、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）は、第一実施形態と同様、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高い。また、本実施形態では、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１又はｓ２／ｐ１）は、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）と実質的に同じである。よって、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１又はｓ２／ｐ１）は、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高い。
【００８３】
図３を用いて前述したように、翼体５１の翼空気通路７１から翼体５１の翼面噴出通路７２に流入した空気は、翼体５１の前縁部５２及び後縁部５３から燃焼ガス流路４９中に流出する。翼体５１の後縁部５３から流出した冷却空気Ａｃの一部は、翼体５１のみならず、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中で翼体５１の後縁部５３よりも下流側Ｄａｄの部分を冷却する。しかしながら、第一実施形態と異なり、翼体５１の形状や、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中での翼体５１の後縁部５３の相対位置関係等から、翼体５１の後縁部５３から流出した冷却空気Ａｃの一部で、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中で翼体５１の後縁部５３よりも下流側Ｄａｄの部分をあまり冷却できない場合もある。
【００８４】
本実施形態では、このような場合を考慮して、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１又はｓ２／ｐ１）を、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高くしている。この結果、本実施形態では、翼体５１の形状や、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中での翼体５１の後縁部５３の相対位置関係等から、翼体５１の後縁部５３から流出した冷却空気Ａｃの一部で、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中で翼体５１の後縁部５３よりも下流側Ｄａｄの部分をあまり冷却できない場合でも、この部分を腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５を流れる冷却空気Ａｃにより冷却することができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１又はｓ２／ｐ１）は、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）と実質的に同じである。しかしながら、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度は、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）より低く、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高くしてもよい。すなわち、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度と、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度（ａ１＝ｓ１／ｐ１）とは、同じである必要はない。
【００８６】
また、本実施形態は、第一実施形態の変形例としての実施形態であるが、第二実施形態においても、本実施形態と同様、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度を、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）と実質的に同じにしてもよい。
【００８７】
「翼の第四実施形態」
以下、本発明に係る翼の第四実施形態について、図１０を参照して説明する。
【００８８】
本実施形態の翼も、ガスタービンの静翼である。本実施形態の静翼は、第二実施形態における外側シュラウド６０ｏ及び内側シュラウド６０ｉの冷却空気Ａｃが通る通路を変更したもので、その他の構成は、第二実施形態の翼と同様である。
【００８９】
図１０に示すように、本実施形態の外側シュラウド６０ｏにも、第二実施形態の翼と同様、腹側通路７３ｐ、背側通路７３ｎ、及び複数の後通路７５ａが形成されている。但し、本実施形態の外側シュラウド６０ｏには、第二実施形態における後ヘッダ通路７４がない。このため、複数の後通路７５ａは、それぞれ、外側シュラウド６０ｏの内側キャビティ６９と連通し、この内側キャビティ６９から直接冷却空気Ａｃが流入するようになっている。
【００９０】
腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５ａの内径は、本実施形態においても、ｄ１で、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの内径ｄ２よりも小さい。よって、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５ａの濡れ縁長さｓ１は、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの濡れ縁長さｓ２より短い。
【００９１】
本実施形態では、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５ａの開口の間隔ｐ１、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５ａの開口の間隔ｐ２、及び、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５ａの開口の間隔ｐ３は、いずれも第二実施形態と同様である。
【００９２】
このため、本実施形態では、中領域ＭＰにおける複数の後通路７５ａの開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５ａの開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５ａの開口密度ａ３（＝ｓ１／ｐ３又はｓ２／ｐ３）は、いずれも第二実施形態と同様である。
【００９３】
従って、本実施形態でも、第二実施形態と実質的に同様の効果を得ることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、複数の後通路７５ａに流入する冷却空気Ａｃが、第二実施形態のように腹側通路７３ｐ又は背側通路７３ｎ及び後ヘッダ通路７４を経ずに、内側キャビティ６９から流入する。すなわち、本実施形態では、第二実施形態とは異なり、衝突板６７の空気孔６８を経て内側キャビティ６９内に流入した冷却空気Ａｃは、内側キャビティ６９を形成する面に衝突して、この面を衝突冷却した後、直接内側キャビティ６９から後通路７５に流入する。従って、本実施形態では、後通路７５に流入する冷却空気Ａｃが、第一及び第二実施形態の後ヘッダ通路７４内を流れる冷却空気Ａｃのようにはヒートアップしない。このため、本実施形態では、複数の後通路７５ａに流入する冷却空気Ａｃの温度が、第二実施形態で複数の後通路７５に流入する冷却空気Ａｃの温度よりも低い。よって、本実施形態では、第二実施形態よりも、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分を冷却することができる。
【００９５】
このように、複数の後通路７５ａに流入する冷却空気Ａｃは、第二実施形態のように腹側通路７３ｐ又は背側通路７３ｎ及び後ヘッダ通路７４を経なくてもよい。例えば、外側シュラウド６０ｏ、翼体５１、内側シュラウド６０ｉ内に連なって形成されている複数の翼空気通路７１（空洞）のいずれかに、複数の後通路のそれぞれを直接連通させてもよい。
【００９６】
なお、本実施形態は、第二実施形態の変形例としての実施形態であるが、第一及び第三実施形態においても、その変形例として、複数の後通路を内側キャビティ６９（空洞）や翼空気通路７１（空洞）と直接連通させてよい。
【００９７】
「翼の第五実施形態」
以下、本発明に係る翼の第五実施形態について、図１１及び図１３を参照して説明する。
【００９８】
第五実施形態の翼も、ガスタービンの静翼である。第五実施形態の静翼は、第一実施形態における二つの静翼を一体化したものである。
【００９９】
図１１に示すように、第五実施形態の静翼５０ａは、第一実施形態における二つの静翼５０の外側シュラウド６０ｏ相互をボルト及びナットで連結すると共に、内側シュラウド６０ｉ相互をボルト７９ｂ及びナット７９ｎで連結したものである。この結果、二つの静翼５０の外側シュラウド６０ｏが一体化する共に、二つの静翼５０の内側シュラウド６０ｉが一体化する。このように、二つの静翼５０をボルト７９ｂ及びナット７９ｎで連結したものを結合静翼と呼ぶことがあるが、ここでは、単に静翼５０ａと呼ぶ。
【０１００】
本実施形態では、第一実施形態における二つの静翼５０の外側シュラウド６０ｏが一体化したものを単に外側シュラウド６０ｏａと呼び、第一実施形態における二つの静翼５０の各外側シュラウド６０ｏを分割外側シュラウド部６０ｏｃと呼ぶ。また、第一実施形態における二つの静翼５０の内側シュラウド６０ｉが一体化したものを単に内側シュラウドと呼び、第一実施形態における二つの静翼５０の各内側シュラウド６０ｉを分割内側シュラウド部と呼ぶ。このため、本実施形態の静翼５０ａでは、一つの外側シュラウド６０ｏａ及び一つの内側シュラウドに対して、二つの翼体５１が設けられていることになる。さらに、本実施形態では、第一実施形態における二つの静翼５０の外側シュラウド本体６１が一体化したものを単に外側シュラウド本体６１ａと呼ぶ。
【０１０１】
なお、一体化された複数の分割外側シュラウド部６０ｏｃの相互間、又は一体化された複数の分割内側シュラウドの相互間には、第一実施形態のようなシール板が存在せず、両者は隙間なく周方向Ｄｃに締結されている。但し、複数の分割外側シュラウド部６０ｏｃを一体化した外側シュラウド６０ｏａと、これに周方向Ｄｃに隣接して配置される外側シュラウド６０ｏａとの間には、第一実施形態と同様に、隙間が形成され、シール板が配置されている。分割内側シュラウドの場合も同様である。
【０１０２】
分割外側シュラウド部６０ｏｃの構成は、第一実施形態の外側シュラウド６０ｏの構成と基本的に同じである。このため、各分割外側シュラウド部６０ｏｃには、腹側通路７３ｐ、背側通路７３ｎ、後ヘッダ通路７４、及び複数の後通路７５が形成されている。
【０１０３】
本実施形態においても、外側シュラウド本体６１ａの後端面６２ｂ中で、背側端面６３ｎとの縁及び腹側端面６３ｐの縁を含まない中領域ＭＰとする。また、後端面６２ｂ中で背側端面６３ｎとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する背側領域ＮＰとする。また、後端面６２ｂ中で腹側端面６３ｐとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する腹側領域ＰＰとする。さらに、本実施形態では、中領域ＭＰ中で二つの翼体５１の相互間を含む領域を翼間領域ＭＰｂとし、中領域ＭＰ中で翼体５１に対する軸方向下流側Ｄａｄであって翼間領域ＭＰｂを除く領域を翼下流領域ＭＰｄとする。各領域ＭＰｂ，ＭＰｄ，ＮＰ，ＰＰには、周方向Ｄｃに並ぶ３以上の後通路７５の開口が形成されている。
【０１０４】
腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の内径は、本実施形態においても、ｄ１で、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの内径ｄ２よりも小さい。よって、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の濡れ縁長さｓ１は、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの濡れ縁長さｓ２より短い。
【０１０５】
本実施形態において、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ２である。中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ１（＜ｐ２）である。中領域ＭＰ中の翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ４である。この翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ４は、翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ１より大きく、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ２より小さい。
【０１０６】
このため、図１３に示すように、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）は、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高い。また、本実施形態では、中領域ＭＰ中で翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口密度ａ４（＝ｓ１／ｐ４又はｓ２／ｐ４）は、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）より低く、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）より高い。
【０１０７】
本実施形態では、外側シュラウド６０ｏａのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分を除く外側シュラウド６０ｏａの中央部分は、第一実施形態と同様に、翼体５１の背側面５４に沿って流れる燃焼ガスＧの影響により、燃焼ガスＧとの熱伝達率が高くなり、周方向Ｄｃに隣接する他の部分に比べて燃焼ガスＧにより加熱される。この領域が、翼下流領域ＭＰｄに相当する。一方、この翼下流領域ＭＰｄと周方向Ｄｃに隣接する部分で、翼体５１の背側面５４に沿って流れる燃焼ガスＧにより加熱されるガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分である領域は、翼体５１の後縁部５３から流出する冷却空気Ａｃにより幾分冷却される。この領域が、翼間領域ＭＰｂに相当する。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、中領域ＭＰ中で翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口密度ａ４（＝ｓ１／ｐ４又はｓ２／ｐ４）を、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）より低くしている。この結果、本実施形態では、外側シュラウド６０ｏａのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分に存在する複数の後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの総流量を抑えることができる。
【０１０９】
「翼の第六実施形態」
以下、本発明に係る翼の第六実施形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。
【０１１０】
第六実施形態の翼も、ガスタービンの静翼である。第六実施形態の静翼も、第五実施形態と同様、第一実施形態における二つの静翼を一体化したものである。
【０１１１】
但し、本実施形態の静翼５０ｂは、図１２に示すように、第一実施形態における二つの静翼５０の外側シュラウド６０ｏ相互をボルト及びナットで連結したものではなく、二つの静翼５０を一体鋳造したものである。このように、二つの静翼５０を一体鋳造したものを静翼セグメントと呼ぶことがあるが、ここでは、単に静翼５０ｂと呼ぶ。このため、本実施形態の静翼５０ｂでは、一つの外側シュラウド６０ｏｂ及び一つの内側シュラウドに対して、二つの翼体５１が設けられていることになる。
【０１１２】
本実施形態の外側シュラウド６０ｏｂも、第一実施形態の外側シュラウド６０ｏと同様、外側シュラウド本体６１ｂ、前周壁６５ｆ、後周壁６５ｂ、及び一対の側周壁６５ｐ，６５ｎと、を有する。但し、本実施形態の外側シュラウド６０ｏｂには、第五実施形態の外側シュラウド６０ｏｂにおける二つの翼体５１の相互間の側周壁６５ｐ，６５ｎは設けられていない。
【０１１３】
本実施形態の外側シュラウド６０ｏｂにも、第一実施形態の外側シュラウド６０ｏと同様に、腹側通路７３ｐ、背側通路７３ｎ、後ヘッダ通路７４、及び複数の後通路７５が形成されている。
【０１１４】
本実施形態においても、外側シュラウド本体６１ｂの後端面６２ｂ中で、背側端面６３ｎとの縁及び腹側端面６３ｐの縁を含まない中領域ＭＰとする。また、後端面６２ｂ中で背側端面６３ｎとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する背側領域ＮＰとする。また、後端面６２ｂ中で腹側端面６３ｐとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する腹側領域ＰＰとする。さらに、本実施形態では、第五実施形態と同様、中領域ＭＰ中で二つの翼体５１の相互間を含む領域を翼間領域ＭＰｂとし、中領域ＭＰ中で翼体５１に対する軸方向下流側Ｄａｄであって翼間領域ＭＰｂを除く領域を翼下流領域ＭＰｄとする。各領域ＭＰｂ，ＭＰｄ，ＮＰ，ＰＰには、周方向Ｄｃに並ぶ３以上の後通路７５の開口が形成されている。
【０１１５】
腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の内径は、本実施形態においても、ｄ１で、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの内径ｄ２よりも小さい。よって、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎを除く後通路７５の濡れ縁長さｓ１は、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎの濡れ縁長さｓ２より短い。
【０１１６】
本実施形態において、各領域ＭＰｂ，ＭＰｄ，ＮＰ，ＰＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、第五実施形態と同じである。すなわち、本実施形態において、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ２である。中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ１（＜ｐ２）である。中領域ＭＰ中の翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口の間隔は、ｐ４である。この翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ４は、翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ１より大きく、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口の間隔ｐ２より小さい。
【０１１７】
このため、本実施形態においても、図１３に示すように、第五実施形態と同様、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）は、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高い。また、本実施形態では、中領域ＭＰ中で翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口密度ａ４（＝ｓ１／ｐ４又はｓ２／ｐ４）は、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）より低く、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）より高い。
【０１１８】
よって、本実施形態でも、第五実施形態と同様に、外側シュラウド６０ｏｂのガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分に存在する複数の後通路７５を流れる冷却空気Ａｃの総流量を抑えることができる。
【０１１９】
なお、第五実施形態及び第六実施形態では、いずれも、中領域ＭＰ中で翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口密度ａ４（＝ｓ１／ｐ４又はｓ２／ｐ４）を、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）より低くしている。しかしながら、中領域ＭＰ中で翼間領域ＭＰｂにおける複数の後通路７５の開口密度と、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度と、を同じくしてもよい。すなわち、中領域ＭＰ中における複数の後通路７５の開口密度を一定にしてもよい。
【０１２０】
また、第五実施形態及び第六実施形態の静翼は、いずれも、第一実施形態の二つの静翼５０を一体化したものであるが、三以上の静翼５０を一体化してもよい。
【０１２１】
また、第五実施形態及び第六実施形態の静翼は、いずれも、第一実施形態の静翼５０を一体化したものであるが、第二実施形態の静翼を一体化しても、第三実施形態の静翼を一体化してもよい。
【０１２２】
第二実施形態の静翼を一体化した場合、図１４に示すように、背側領域ＮＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ３（＝ｓ１／ｐ３又はｓ２／ｐ３）は、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）より小さくなる。
【０１２３】
また、第三実施形態の静翼を一体化した場合、図１５に示すように、腹側領域ＰＰにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１又はｓ２／ｐ１）は、中領域ＭＰ中の翼下流領域ＭＰｄにおける複数の後通路７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）と実質的に同じとなる。
【０１２４】
また、第五実施形態及び第六実施形態においても、第四実施形態と同様、複数の後通路７５を内側キャビティ６９や翼空気通路７１と直接連通させてよい。
【０１２５】
また、以上の各実施形態の内側シュラウド６０ｉは、前述したように、外側シュラウド６０ｏと基本的構造が同じである。このため、内側シュラウド６０ｉは、軸方向Ｄａ及び周方向Ｄｃに広がる板状の内側シュラウド本体と、内側シュラウド本体の外周縁に沿って内側シュラウド本体から径方向内側Ｄｒｉに突出する周壁と、を有する。
【０１２６】
「翼の第七実施形態」
以下、本発明に係る翼の第七実施形態について、図１６及び図１７を参照して説明する。
【０１２７】
本実施形態の翼も、ガスタービンの静翼である。本実施形態の静翼は、第一実施形態における外側シュラウド６０ｏ及び内側シュラウド６０ｉに、冷却空気Ａｃが通る通路を追加したもので、その他の構成は、第一実施形態の翼と同様である。
【０１２８】
図１６に示すように、本実施形態の外側シュラウド６０ｏにも、第一実施形態の翼と同様、腹側通路７３ｐ、背側通路７３ｎ、後ヘッダ通路７４、及び複数の後通路７５が形成されている。本実施形態の外側シュラウド６０ｏには、さらに、第一ガスパス面噴出通路８１及び第二ガスパス面噴出通路８２が形成されている。なお、図１６は、外側シュラウド６０ｏを径方向内側Ｄｒｉから見た平面図である。
【０１２９】
複数の第一ガスパス面噴出通路８１は、図１７に示すように、軸方向Ｄａに延びている。複数の第一ガスパス面噴出通路８１の上流側Ｄａｕの端は、後ヘッダ通路７４につながっている。また、複数の第一ガスパス面噴出通路８１の下流側Ｄａｄの端は、ガスパス面６４で開口している。複数の第一ガスパス面噴出通路８１におけるガスパス面６４での開口は、翼体５１の後縁部５３よりも下流側Ｄａｄの領域で外側シュラウド６０ｏの後端面６２ｂに沿って並んでいる。よって、複数の第一ガスパス面噴出通路８１におけるガスパス面６４での開口は、周方向Ｄｃに並んでいる。
【０１３０】
複数の第二ガスパス面噴出通路８２は、軸方向Ｄａに延びている。複数の第二ガスパス面噴出通路８２の上流側Ｄａｕの端は、後周壁６５ｂの面であって凹部６６に面する内面と、この凹部６６の底面との角近傍で開口している。複数の第二ガスパス面噴出通路８２の下流側Ｄａｄの端は、ガスパス面６４で開口している。複数の第二ガスパス面噴出通路８２におけるガスパス面６４での開口は、翼体５１の後縁部５３よりも下流側Ｄａｄの領域で外側シュラウド６０ｏの後端面６２ｂに沿って並んでいる。よって、複数の第二ガスパス面噴出通路８２におけるガスパス面６４での開口も、周方向Ｄｃに並んでいる。
【０１３１】
複数の第一ガスパス面噴出通路８１におけるガスパス面６４での開口、及び複数の第二ガスパス面噴出通路８２におけるガスパス面６４での開口は、いずれも、ガスパス面６４中で周方向Ｄｃにおける中領域ＭＰに形成されている。また、複数の第一ガスパス面噴出通路８１、及び複数の第二ガスパス面噴出通路８２は、いずれも、ガスパス面６４に近づく連れて次第に下流側Ｄａｄに向くようガスパス面６４に対して傾斜している。なお、中領域ＭＰの意義については後述する。
【０１３２】
後ヘッダ通路７４を流れる冷却空気Ａｃの一部は、複数の第一ガスパス面噴出通路８１に流入する。複数の第一ガスパス面噴出通路８１に流入した冷却空気は、燃焼ガス流路４９に流出する。この際、この冷却空気Ａｃは、ガスパス面６４に沿って流れ、このガスパス面６４をフィルム冷却する。また、内側キャビティ６９内の冷却空気Ａｃの一部は、複数の第二ガスパス面噴出通路８２に流入する。複数の第二ガスパス面噴出通路８２に流入した冷却空気Ａｃは、燃焼ガス流路４９に流出する。この際、この冷却空気Ａｃは、ガスパス面６４に沿って流れ、このガスパス面６４をフィルム冷却する。
【０１３３】
腹側通路７３ｐからの冷却空気Ａｃは、後ヘッダ通路７４の周方向腹側Ｄｃｐの端から後ヘッダ通路７４内に流入する。この冷却空気Ａｃは、後ヘッダ通路７４内を周方向背側Ｄｃｎに流れる過程で、順次、複数の後通路７５に流入する。また、背側通路７３ｎからの冷却空気Ａｃは、後ヘッダ通路７４の周方向背側Ｄｃｎの端から後ヘッダ通路７４内に流入する。この冷却空気Ａｃは、後ヘッダ通路７４内を周方向腹側Ｄｃｐに流れる過程で、順次、複数の後通路７５に流入する。このため、後ヘッダ通路７４における周方向Ｄｃの中領域ＭＰで流れる冷却空気Ａｃの流量は、後ヘッダ通路７４における周方向Ｄｃの両端側で流れる冷却空気Ａｃの流量よりも少なくなる。このように、後ヘッダ通路７４における周方向Ｄｃの中領域ＭＰで流れる冷却空気Ａｃの流量が少なくなると、後ヘッダ通路７４における周方向Ｄｃの中領域ＭＰで流れる冷却空気の流速は、後ヘッダ通路７４における周方向Ｄｃの両端側で流れる冷却空気Ａｃの流速よりも少なくなる。従って、後ヘッダ通路７４を流れる冷却空気Ａｃと外側シュラウド６０ｏとの間の熱伝達率は、後ヘッダ通路７４における周方向Ｄｃの中領域ＭＰが後ヘッダ通路７４における周方向Ｄｃの両端側よりも小さくなる。しかも、後ヘッダ通路７４を流れる冷却空気Ａｃは、周方向Ｄｃの両端側から周方向Ｄｃの中領域ＭＰに流れる過程で次第に加熱される。このため、後ヘッダ通路７４を流れる冷却空気Ａｃによる対流冷却の効果は、周方向Ｄｃの両端側よりも周方向Ｄｃの中領域ＭＰで低くなる。
【０１３４】
さらに、前述したように、ガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中領域ＭＰでは、燃焼ガスＧとガスパス面６４との間の熱伝達率が高なり、他の部分に比べて燃焼ガスＧにより加熱され易い。
【０１３５】
すなわち、ガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中領域ＭＰでは、後ヘッダ通路７４を流れる冷却空気Ａｃによる対流冷却の効果が低い上に、燃焼ガスＧにより加熱され易い。
【０１３６】
そこで、本実施形態では、ガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中領域ＭＰの冷却能力を高めるため、ガスパス面６４中の後端面６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中領域ＭＰで開口する複数の第一ガスパス面噴出通路８１及び複数の第二ガスパス面噴出通路８２を設けている。
【０１３７】
なお、本実施形態では、複数の第一ガスパス面噴出通路８１と複数の第二ガスパス面噴出通路８２とを設けているが、いずれか一方のガスパス面噴出通路のみを設けてもよい。
【０１３８】
また、本実施形態では、複数の第一ガスパス面噴出通路８１におけるガスパス面６４での開口は、周方向Ｄｃに一列に並んでいる。しかしながら、周方向Ｄｃに並ぶ開口の列は、複数あってもよい。また、本実施形態では、複数の第二ガスパス面噴出通路８２におけるガスパス面６４での開口も、周方向Ｄｃに一列に並んでいる。しかしながら、周方向Ｄｃに並ぶこの開口の列も、複数あってもよい。
【０１３９】
また、本実施形態は、第一実施形態の外側シュラウド６０ｏの変形例である。しかしながら、以上の各実施形態及び以下の実施形態における流路形成板に、本実施形態と同様に、複数の第一ガスパス面噴出通路８１、及び／又は複数の第二ガスパス面噴出通路８２を設けてもよい。
【０１４０】
「翼の第八実施形態」
以下、本発明に係る翼の第八実施形態について、図１８及び図１９を参照して説明する。
【０１４１】
第七実施形態の翼は、以上の各実施形態と異なり、ガスタービンの動翼である。図１８に示すように、本実施形態の動翼１５０は、径方向Ｄｒに延びる翼体１５１と、翼体１５１の径方向内側Ｄｒｉに形成されているプラットフォーム１６０と、プラットフォーム１６０の径方向内側Ｄｒｉに形成されている翼根１５７と、を有している。翼体１５１は、燃焼ガス流路４９（図２参照）内に配置されている。プラットフォーム１６０は、環状の燃焼ガス流路４９の径方向内側Ｄｒｉの位置を画定する。よって、プラットフォーム１６０は、燃焼ガス流路４９の一部を画定する流路形成板である。
【０１４２】
翼体１５１は、上流側Ｄａｕの端部が前縁部１５２を成し、下流側Ｄａｄの端部が後縁部１５３を成す。この翼体１５１の表面で、周方向Ｄｃを向く面のうち、凸状の面が背側面１５４（＝負圧面）を成し、凹状の面が腹側面１５５（＝正圧面）を成す。なお、以下の説明の都合上、周方向Ｄｃで翼体１５１の腹側（＝正圧面側）を周方向腹側Ｄｃｐ、翼体１５１の背側（＝負圧面側）を周方向背側Ｄｃｎとする。この動翼１５０の周方向背側Ｄｃｎは、ロータ軸４２の回転方向前方側である。一方、先に説明した静翼５０の周方向背側Ｄｃｎは、ロータ軸４２の回転方向後方側である。よって、この動翼１５０の周方向背側Ｄｃｎは、周方向Ｄｃにおいて、静翼５０の周方向背側Ｄｃｎとは逆側である。また、軸方向Ｄａの上流側Ｄａｕを前側、軸方向Ｄａの下流側Ｄａｄを後側ということもある。
【０１４３】
翼根１５７は、翼体１５１の翼弦に対して垂直な断面形状が径方向内側Ｄｒｉ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１５７が嵌まり込む翼根溝が形成されている。
【０１４４】
プラットフォーム１６０は、軸方向Ｄａ及び周方向Ｄｃに広がる板状のプラットフォーム本体１６１と、プラットフォーム本体１６１の下流側Ｄａｄから下流側Ｄａｄに突出する後突出部１６７ｂと、プラットフォーム本体１６１の上流側Ｄａｕから上流側Ｄａｕに突出する前突出部１６７ｆと、を有する。
【０１４５】
プラットフォーム本体１６１は、上流側Ｄａｕの端面である前端面１６２ｆと、下流側Ｄａｄの端面である後端面１６２ｂと、周方向腹側Ｄｃｐの端面である腹側端面１６３ｐと、周方向背側Ｄｃｎの端面である背側端面１６３ｎと、径方向外側Ｄｒｏを向くガスパス面１６４と、が形成されている。前端面１６２ｆと後端面１６２ｂとは、ほぼ平行である。また、腹側端面１６３ｐと背側端面１６３ｎとは、ほぼ平行である。よって、プラットフォーム本体１６１は、径方向Ｄｃから見た場合、図１７に示すように、平行四辺形状を成している。周方向Ｄｃで隣り合っている二つの動翼１５０のプラットフォーム１６０のうち、一方の動翼１５０におけるプラットフォーム１６０の腹側端面１６３ｐと、他方の動翼１５０におけるプラットフォーム１６０の背側端面１６３ｎとは対向する。また、動翼１５０の前端面１６２ｆは、この動翼１５０の上流側Ｄａｕに隣接する静翼における内側シュラウドの後端面と対向する。動翼１５０の後端面１６２ｂは、この動翼１５０の下流側Ｄａｄに隣接する静翼における内側シュラウドの前端面と対向する。
【０１４６】
後突出部１６７ｂは、プラットフォーム本体１６１の後端面１６２ｂに対して、径方向内側Ｄｒｉにシフトした位置から下流側Ｄａｄに突出している。この後突出部１６７ｂは、プラットフォーム本体１６１の後端面１６２ｂに沿って形成されている。前突出部１６７ｆは、プラットフォーム本体１６１の前端面１６２ｆに対して、径方向内側Ｄｒｉにシフトした位置から上流側Ｄａｕに突出している。この前突出部１６７ｆは、プラットフォーム本体１６１の前端面１６２ｆに沿って形成されている。
【０１４７】
動翼１５０には、径方向Ｄｃに延びる複数の翼空気通路１７１（空洞）が形成されている。各翼空気通路１７１は、いずれも、翼体１５１、プラットフォーム１６０、翼根１５７のうち、少なくとも翼体１５１からプラットフォーム１６０にかけて連なって形成されている。複数の翼空気通路１７１は、翼体１５１の翼弦に沿って並んでいる。隣接する翼空気通路１７１の一部は、翼体１５１内の径方向外側Ｄｒｏの部分、又はプラットフォーム１６０の径方向内側Ｄｒｉの部分で互いに連通している。また、複数の翼空気通路１７１のうち、いずれかは、翼体１５１、プラットフォーム１６０、翼根１５７にかけて連なって形成されて、翼根１５７の径方向内側Ｄｒｉの端で開口している。この翼空気通路１７１には、この開口から、ロータ軸４２の冷却空気通路４２ｐ（図２参照）を流れて冷却空気Ａｃが流入する。
【０１４８】
翼体１５１の前縁部１５２及び後縁部１５３には、翼空気通路１７１から燃焼ガス流路４９へ貫通する複数の翼面噴出通路１７２が形成されている。翼体１５１は、翼空気通路１７１内を冷却空気Ａｃが流れる過程で冷却される。また、翼空気通路１７１に流入した冷却空気Ａｃは、この翼面噴出通路１７２から燃焼ガス流路４９内に流出する。このため、翼体１５１の前縁部１５２及び後縁部１５３は、冷却空気Ａｃが翼面噴出通路１７２を流れる過程で冷却される。さらに、翼面噴出通路１７２から燃焼ガス流路４９に流出した冷却空気Ａｃの一部は、翼体１５１の表面を部分的に覆ってフィルム空気としての役目も果たす。
【０１４９】
プラットフォーム本体１６１には、図１９に示すように、複数の翼空気通路１７１のうち、最も上流側Ｄａｕの第一翼空気通路１７１ａと連通している腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎとが形成されている。腹側通路１７３ｐは、第一翼空気通路１７１ａから周方向腹側Ｄｃｐに向かって、腹側端面１６３ｐ近くまで延びる周方向通路部１７３ｐｃと、この周方向通路部１７３ｐｃの周方向腹側Ｄｃｐの端から腹側端面１６３ｐに沿って軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びる軸方向通路部１７３ｐａとを有する。背側通路１７３ｎは、第一翼空気通路１７１ａから周方向背側Ｄｃｎに向かって、背側端面１６３ｎ近くまで延びる周方向通路部１７３ｎｃと、この周方向通路部１７３ｎｃの周方向背側Ｄｃｎの端から背側端面１６３ｎに沿って軸方向Ｄａ成分を有する方向に延びる軸方向通路部１７３ｎａとを有する。腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎは、いずれも、その下流端でプラットフォーム本体１６１の後端面１６２ｂで開口している。プラットフォーム本体１６１には、後端面１６２ｂに沿って周方向Ｄｃに延びる後ヘッダ通路１７４が形成されている。さらに、プラットフォーム本体１６１には、後ヘッダ通路１７４から下流側Ｄａｄに延び、後端面１６２ｂで開口する複数の後通路１７５が形成されている。複数の後通路１７５は、周方向Ｄｃに並んでいる。腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎ中で、後ヘッダ通路１７４と連通している位置よりも下流側Ｄａｄの部分は、後端面１６２ｂで開口する後通路１７５を成す。
【０１５０】
腹側通路１７３ｐ、背側通路１７３ｎを含む後通路１７５の断面形状は、いずれも円形である。腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎを除く後通路１７５の内径ｄ１は、互いに同じで、腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎの内径ｄ２よりも小さい。よって、腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎを除く後通路１７５の濡れ縁長さｓ１は、互いに同じで、腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎの濡れ縁長さｓ２より短い。
【０１５１】
ここで、プラットフォーム本体１６１の後端面１６２ｂ中で、背側端面１６３ｎとの縁及び腹側端面１６３ｐの縁を含まない中領域ＭＰとする。また、後端面１６２ｂ中で背側端面１６３ｎとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する背側領域ＮＰとする。さらに、後端面１６２ｂ中で腹側端面１６３ｐとの縁を含み中領域ＭＰと周方向Ｄｃで隣接する腹側領域ＰＰとする。各領域ＭＰ，ＮＰ，ＰＰには、周方向Ｄｃに並ぶ３以上の後通路１７５の開口が形成されている。
【０１５２】
中領域ＭＰにおける複数の後通路１７５の開口の間隔は、ｐ１である。背側領域ＮＰにおける複数の後通路１７５の開口の間隔、及び腹側領域ＰＰにおける複数の後通路１７５の開口の間隔は、いずれもｐ２である。中領域ＭＰにおける複数の後通路１７５の開口の間隔ｐ１は、背側領域ＮＰ及び腹側領域ＰＰにおける複数の後通路１７５の開口の間隔ｐ２より小さい。
【０１５３】
このため、図５に示すように、中領域ＭＰにおける複数の後通路１７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）は、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路１７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高い。
【０１５４】
動翼１５０においても、先に説明した静翼と同様、プラットフォーム本体１６１のガスパス面１６４中の後端面１６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中央部分では、他の部分に比べて燃焼ガスＧにより加熱され易い。しかも、この中央部分に存在する一つの後通路１７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力が、他の部分に存在する一つの後通路１７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力よりも低い。逆に、プラットフォーム１６０のガスパス面１６４中の後端面１６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分では、周方向Ｄｃの中央部分に比べて、燃焼ガスＧによる加熱量が少ない。しかも、プラットフォーム１６０のガスパス面１６４中の後端面１６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分に存在する一つの後通路１７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力が、周方向Ｄｃの中央部分に存在する一つの後通路１７５を流れる冷却空気Ａｃの冷却能力よりも高い。
【０１５５】
そこで、本実施形態では、第一実施形態の静翼と同様、中領域ＭＰにおける複数の後通路１７５の開口密度ａ１（＝ｓ１／ｐ１）を、腹側領域ＰＰ及び背側領域ＮＰにおける複数の後通路１７５の開口密度ａ２（＝ｓ１／ｐ２又はｓ２／ｐ２）よりも高めている。この結果、本実施形態では、プラットフォーム１６０のガスパス面１６４中の後端面１６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの中央部分における冷却能力を高めることができ、翼の耐久性を向上させることができる。さらに、本実施形態では、プラットフォーム１６０のガスパス面１６４中の後端面１６２ｂ寄りの部分で且つ周方向Ｄｃの端側部分に存在する複数の後通路１７５を流れる冷却空気Ａｃの総流量を抑えることができる。
【０１５６】
よって、本実施形態では、プラットフォーム１６０のガスパス面１６４中の後端面１６２ｂ寄りの部分を効果的に冷却して、このプラットフォーム１６０の耐久性を向上させつつも、この部分を冷却するための冷却空気Ａｃの流量を抑えることができる。
【０１５７】
なお、本実施形態では、複数の翼空気通路１７１のうち、最も上流側Ｄａｕの第一翼空気通路１７１ａに対して、腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎを連通させているが、他の翼空気通路１７１に腹側通路１７３ｐ及び背側通路１７３ｎを連通させてもよい。また、腹側通路１７３ｐと背側通路１７３ｎとは、同一の翼空気通路１７１に連通させる必要はなく、互いに異なる翼空気通路１７１に連通させてもよい。
【０１５８】
また、本実施形態では、複数の後通路１７５に流入する冷却空気Ａｃは、翼空気通路１７１から腹側通路１７３ｐ又は背側通路１７３ｎ及び後ヘッダ通路１７４を経なくてもよい。例えば、複数の翼空気通路１７１のいずれかに、複数の後通路１７５のそれぞれを直接連通させてもよい。
【０１５９】
また、本実施形態は、第一実施形態の静翼で空気が流れる通路の構成を動翼に適用したものであるが、第二実施形態及び第三実施形態の静翼で空気が流れる通路の構成を動翼に適用してもよい。
【０１６０】
「変形例」
以上の実施形態では、腹側通路及び背側通路を含む後通路の断面形状は、全て円形である。しかしながら、腹側通路及び背側通路を含む後通路の断面形状は、例えば、四角形等、他の形状であってもよい。また、複数の後通路の断面形状が互いに同一である必要もない。例えば、腹側通路及び背側通路の断面形状が四角形で、腹側通路及び背側通路を除く後通路の断面形状が円形であってもよい。
【０１６１】
また、以上の実施形態では、腹側通路及び背側通路を除く複数の後通路の内径が相互で同じであるが、これらの後通路の内径が相互で異なっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明の一態様によれば、翼を効果的に冷却して耐久性の向上を図りつつも、冷却用の空気の使用量を抑えることができる。
【符号の説明】
【０１６３】
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，４５ｐ：冷却空気通路、４３:動翼段、４３ａ：動翼、４５:タービン車室、４６:静翼段、４６ａ：静翼、５０，５０ａ，５０ｂ：静翼、５１：翼体、５２：前縁部、５３：後縁部、５４：背側面、５５：腹側面、６０ｏ：外側シュラウド（流路形成板）、６０ｉ：内側シュラウド（流路形成板）、６１，６１ａ，６１ｂ：外側シュラウド本体、６２ｆ：前端面、６２ｂ：後端面、６３ｐ：腹側端面、６３ｎ：背側端面、６４：ガスパス面、６５：周壁、６６：凹部、６７：衝突板、６９：内側キャビティ（空洞）、７１：翼空気通路（空洞）、７２：翼面噴出通路、７３ｐ：腹側通路、７３ｎ：背側通路、７４：後ヘッダ通路、７５，７５ａ：後通路、７６：シール板、７７：シール溝、７８：隙間、８１：第一ガスパス面噴出通路、８２：第二ガスパス面噴出通路、１５０：動翼、１５１：翼体、１５２：前縁部、１５３：後縁部、１５４：背側面、１５５：腹側面、１５７：翼根、１６０：プラットフォーム（流路形成板）、１６１：プラットフォーム本体、１６２ｆ：前端面、１６２ｂ：後端面、１６３ｐ：腹側端面、１６３ｎ：背側端面、１６４：ガスパス面、１６７ｆ：前突出部、１６７ｂ：後突出部、１７１：翼空気通路（空洞）、１７２：翼面噴出通路、１７３ｐ：腹側通路、１７３ｎ：背側通路、１７４：後ヘッダ通路、１７５：後通路、Ｄａ：軸方向、Ｄａｕ：上流側、Ｄａｄ：下流側、Ｄｃ：周方向、Ｄｃｐ：周方向腹側、Ｄｃｎ：周方向背側、Ｄｒ：径方向、Ｄｒｉ：径方向内側、Ｄｒｏ：径方向外側、Ａｃ：冷却空気、Ｇ：燃焼ガス、ＭＰ：中領域、ＭＰｂ：翼間領域、ＭＰｄ：翼下流領域、ＰＰ：腹側領域、ＮＰ：背側領域
【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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【国際調査報告】
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