(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ルート部と、
内部に冷却空気が流動する冷却チャネルを備えた、前縁部および後縁部が形成された翼部と、
前記翼部と前記ルート部との間に備えられるプラットホーム部と
を備え、
前記ルート部または前記プラットホーム部は、内部に前記冷却チャネルに流体連通する入口部を有し、
前記入口部は、前記冷却空気が前記翼部の長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成されたスワール部を含み、
前記冷却チャネルは、前記前縁部に隣接して形成され、前記翼部の長手方向に延びる第１冷却チャネルと、前記第１冷却チャネルと前記後縁部との間に形成され、前記長手方向に延びる第２冷却チャネルとを含み、
前記入口部は、前記第１冷却チャネルに流体連通する第１入口部と、前記第２冷却チャネルに流体連通する第２入口部とを備え、
前記スワール部は、前記第１入口部に備えられる第１スワール部と、前記第２入口部に備えられる第２スワール部とを備え、
前記第１スワール部は、前記第１入口部の内周面から突出して形成され、前記長手方向に対して所定の第１傾斜角を形成しながら前記長手方向に延びる複数の第１ガイドリブを含み、
前記第２スワール部は、前記第２入口部の内周面から突出して形成され、前記長手方向に対して所定の第２傾斜角を形成しながら前記長手方向に延びる複数の第２ガイドリブを含み、
前記第１傾斜角が前記第２傾斜角よりも大きい
タービンブレード。
【請求項２】
前記第１ガイドリブおよび前記第２ガイドリブは、直線状に前記長手方向に延びる請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項３】
前記第１ガイドリブおよび前記第２ガイドリブは、曲線状に前記長手方向に延びる請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項４】
前記第１傾斜角と前記第２傾斜角とは互いに異なる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のタービンブレード。
【請求項５】
前記複数の第１ガイドリブのうち互いに隣接する第１ガイドリブ間の間隔と、前記複数の第２ガイドリブのうち互いに隣接する第２ガイドリブ間の間隔とが互いに異なる請求項１に記載のタービンブレード。
【請求項６】
前記第１ガイドリブ間の間隔が、前記第２ガイドリブ間の間隔よりも小さい請求項５に記載のタービンブレード。
【請求項７】
前記複数の第１ガイドリブの個数と、前記複数の第２ガイドリブの個数とが互いに異なる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のタービンブレード。
【請求項８】
前記複数の第１ガイドリブの個数が、前記複数の第２ガイドリブの個数より多い請求項７に記載のタービンブレード。
【請求項９】
前記複数の第１ガイドリブが前記第１入口部の内周面から突出する高さと、前記複数の第２ガイドリブが前記第２入口部の内周面から突出する高さとが互いに異なる請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のタービンブレード。
【請求項１０】
前記複数の第１ガイドリブが前記第１入口部の内周面から突出する高さが、前記複数の第２ガイドリブが前記第２入口部の内周面から突出する高さよりも大きい請求項９に記載のタービンブレード。
【請求項１１】
前記長手方向に垂直な方向における前記第１入口部の断面積と、前記長手方向に垂直な方向における前記第２入口部の断面積とが互いに異なる請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のタービンブレード。
【請求項１２】
前記長手方向に垂直な方向における前記第１入口部の断面積が、前記長手方向に垂直な方向における前記第２入口部の断面積よりも大きい請求項１１に記載のタービンブレード。
【請求項１３】
ルート部と、内部に冷却空気が流動する冷却チャネルを備えると共に前縁部および後縁部が形成された翼部と、前記翼部と前記ルート部との間に備えられるプラットホーム部とを備え、前記ルート部または前記プラットホーム部が内部に前記冷却チャネルに流体連通する入口部を有し、前記入口部が前記冷却空気が前記翼部の長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成されたスワール部を含むタービンブレードの冷却方法において、
前記冷却チャネルに流体連通し、前記入口部に冷却空気を供給するステップと、
前記入口部を通過する冷却空気に対して、前記スワール部を用いて渦流を発生させるステップとを含み、
前記入口部に冷却空気を供給するステップは、
前記前縁部に隣接して前記翼部の長手方向に延びて形成される第１冷却チャネルに流体連通する第１入口部に冷却空気を供給するステップと、
前記第１冷却チャネルと前記後縁部との間に前記長手方向に延びて形成される第２冷却チャネルに流体連通する第２入口部に冷却空気を供給するステップとを含み、
前記スワール部を用いて渦流を発生させるステップは、
前記第１入口部に備えられる第１スワール部を用いて渦流を形成するステップと、
前記第２入口部に備えられる第２スワール部を用いて渦流を形成するステップとを含み、
前記第１スワール部を用いて渦流を発生させるステップは、前記第１入口部の内周面から突出して形成される複数の第１ガイドリブを用いて冷却空気に対して渦流を発生させるステップを含み、
前記第２スワール部を用いて渦流を発生させるステップは、前記第２入口部の内周面から突出して形成される複数の第２ガイドリブを用いて冷却空気に対して渦流を発生させるステップを含み、
前記複数の第１ガイドリブは、前記長手方向に対して所定の第１傾斜角を形成しながら前記長手方向に延び、前記複数の第２ガイドリブは、前記長手方向に対して所定の第２傾斜角を形成しながら前記長手方向に延び、
前記第１傾斜角が前記第２傾斜角よりも大きい
タービンブレードの冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンブレードに関するものであって、より詳細には、内部に冷却空気が流動する冷却チャネルを備え、前記冷却チャネルの入口部に冷却空気に対して渦流を形成するように構成されたスワール部（ｓｗｉｒｌ  ｐｏｒｔｉｏｎ）が備えられるタービンブレードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガスタービンは、圧縮機部で高圧に圧縮された空気に燃料を混合させた後、燃焼させて生成される高温、高圧の燃焼ガスをタービンに噴射させて回転させることにより、熱エネルギーを力学的エネルギーに変換する内燃機関の一種である。
【０００３】
このようなタービンを構成するために、一般的に、外周面に複数のタービンブレードが配列される複数のタービンロータディスクを多段に構成して、前記高温、高圧の燃焼ガスがタービンブレードを通過させるようにする構成が広く用いられている。
【０００４】
しかし、最近、ガスタービンの大型化および高効率化の傾向によって燃焼器の出口温度が次第に高くなるに伴い、高温の燃焼ガスに耐えられるように、タービンブレード冷却手段が共通に採用されている。
【０００５】
特に、タービンブレードの内部の冷却空気が流動可能な一定の冷却チャネルが備えられ、前述の圧縮機ロータ部から抽気された圧縮空気を冷却空気として活用するために、前記冷却チャネルに圧縮空気を流動させる構成が広く知られている。
【０００６】
これに関連し、米国特許公開公報ＵＳ７４１３４０６には、図１に示されているように、ルート部１と、前縁部４および後縁部５が形成された翼部２と、前記ルート部１と翼部２との間に備えられるプラットホーム部３とを備えたタービンブレード１０であって、前記翼部２の内部には、冷却空気入口部９に流体連通し、複数の隔壁６で分割される複数の冷却チャネル７が形成され、前記それぞれの冷却チャネル７には、流動する冷却空気に乱流を発生させる複数のタビュレータ８が備えられるタービンブレード１０が提案されている。
【０００７】
しかし、前記文献は、翼部２の内部の熱伝達効率を増加させるためのタビュレータ８に限られており、ルート部１およびプラットホーム部３に対する冷却手段については全く言及していない。
【０００８】
すなわち、高速で回転する翼部２による荷重はルート部１に集中するしかないことから、ルート部１に対して高水準の強度が要求される。
【０００９】
しかし、ガスタービンの駆動時、高温の燃焼ガスに露出する翼部２を介してプラットホーム部３とルート部１に相当水準の熱が伝達され続けるため、図１に示されているように、プラットホーム部３およびルート部１に対する適切な冷却手段が備えられていなければ、ルート部１の強度は顕著に低くなり、これは、結果的にルート部１の破壊につながる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許公開公報ＵＳ７４１３４０６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
冷却空気が流動する冷却チャネルの入口部にスワール部が備えられるようにすることで、ルート部の冷却性能を増加させることができ、ひいては、ルート部の剛性を顕著に増加させることができるタービンブレードを提供することを目的とする。
【００１２】
冷却空気が流動する冷却チャネルの入口部にスワール部が備えられるようにすることで、翼部の内部の熱伝達効率を顕著に高めることができるタービンブレード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】
【００１３】
本発明の一態様にかかるタービンブレードは、ルート部と、内部に冷却空気が流動する冷却チャネルを備えた、前縁部および後縁部が形成された翼部と、翼部とルート部との間に備えられるプラットホーム部とを備え、ルート部またはプラットホーム部は、内部に冷却チャネルに流体連通する入口部を有し、入口部は、冷却空気が翼部の長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成されたスワール部を含む。
【００１４】
また、冷却チャネルは、前縁部に隣接して形成され、翼部の長手方向に延びる第１冷却チャネルと、第１冷却チャネルと後縁部との間に形成され、長手方向に延びる第２冷却チャネルとを含み、入口部は、第１冷却チャネルに流体連通する第１入口部と、第２冷却チャネルに流体連通する第２入口部とを備え、スワール部は、第１入口部に備えられる第１スワール部と、第２入口部に備えられる第２スワール部とを備える。
【００１５】
また、第１スワール部は、第１入口部の内周面から突出して形成され、長手方向に対して所定の第１傾斜角を形成しながら長手方向に延びる複数の第１ガイドリブを含み、第２スワール部は、第２入口部の内周面から突出して形成され、長手方向に対して所定の第２傾斜角を形成しながら長手方向に延びる複数の第２ガイドリブを含む。
【００１６】
また、第１ガイドリブおよび第２ガイドリブは、直線状に長手方向に延びる。
【００１７】
また、第１ガイドリブおよび第２ガイドリブは、曲線状に長手方向に延びる。
【００１８】
また、第１傾斜角と第２傾斜角とは互いに異なるか、第１傾斜角が第２傾斜角よりも大きくてよい。
【００１９】
また、複数の第１ガイドリブのうち互いに隣接する第１ガイドリブ間の間隔と、複数の第２ガイドリブのうち互いに隣接する第２ガイドリブ間の間隔とが互いに異なるか、第１ガイドリブ間の間隔が、第２ガイドリブ間の間隔よりも小さくてよい。
【００２０】
また、複数の第１ガイドリブの個数と、複数の第２ガイドリブの個数とが互いに異なるか、複数の第１ガイドリブの個数が、複数の第２ガイドリブの個数より多くてよい。
【００２１】
また、複数の第１ガイドリブが第１入口部の内周面から突出する高さと、複数の第２ガイドリブが第２入口部の内周面から突出する高さとが互いに異なるか、複数の第１ガイドリブが第１入口部の内周面から突出する高さが、複数の第２ガイドリブが第２入口部の内周面から突出する高さよりも大きくてよい。
【００２２】
また、長手方向に垂直な方向における第１入口部の断面積と、長手方向に垂直な方向における第２入口部の断面積とが互いに異なるか、長手方向に垂直な方向における第１入口部の断面積が、長手方向に垂直な方向における第２入口部の断面積よりも大きくてよい。
【００２３】
一方、本発明の一態様にかかるタービンブレードの冷却方法は、ルート部と、内部に冷却空気が流動する冷却チャネルを備えると共に前縁部および後縁部が形成された翼部と、翼部とルート部との間に備えられるプラットホーム部とを備え、ルート部またはプラットホーム部が内部に冷却チャネルに流体連通する入口部を有し、入口部が冷却空気が翼部の長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成されたスワール部を含むタービンブレードの冷却方法において、冷却チャネルに流体連通し、入口部に冷却空気を供給するステップと、入口部を通過する冷却空気に対して、スワール部を用いて渦流を発生させるステップとを含む。
【００２４】
また、入口部に冷却空気を供給するステップは、前縁部に隣接して翼部の長手方向に延びて形成される第１冷却チャネルに流体連通する第１入口部に冷却空気を供給するステップと、第１冷却チャネルと後縁部との間に長手方向に延びて形成される第２冷却チャネルに流体連通する第２入口部に冷却空気を供給するステップとを含む。
【００２５】
また、スワール部を用いて渦流を発生させるステップは、第１入口部に備えられる第１スワール部を用いて渦流を形成するステップと、第２入口部に備えられる第２スワール部を用いて渦流を形成するステップとを含む。
【００２６】
また、第１スワール部を用いて渦流を発生させるステップは、第１入口部の内周面から突出して形成される複数の第１ガイドリブを用いて冷却空気に対して渦流を発生させるステップを含み、第２スワール部を用いて渦流を発生させるステップは、第２入口部の内周面から突出して形成される複数の第２ガイドリブを用いて冷却空気に対して渦流を発生させるステップを含み、複数の第１ガイドリブは、長手方向に対して所定の第１傾斜角を形成しながら長手方向に延び、複数の第２ガイドリブは、長手方向に対して所定の第２傾斜角を形成しながら長手方向に延びる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の一態様にかかるタービンブレードは、冷却空気が流動する冷却チャネルの入口部にスワール部が備えられるようにすることで、ルート部の冷却性能を増加させることができ、ひいては、ルート部の剛性を顕著に増加させることができる効果を有する。
【００２８】
また、本発明の一態様にかかるタービンブレードは、冷却空気が流動する冷却チャネルの入口部にスワール部が備えられるようにすることで、翼部の内部の熱伝達効率を顕著に高めることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来技術にかかるタービンブレードの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるスワール部を備えたタービンブレードの長手方向断面図である。
【図３】図２に示されたタービンブレードの部分拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかるスワール部を備えたタービンブレードの長手方向断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態にかかるスワール部を備えたタービンブレードの部分拡大図である。
【図６】本発明の第４実施形態にかかるスワール部を備えたタービンブレードの冷却空気入口部の断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態にかかるスワール部を備えたタービンブレードの冷却空気入口部の断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態にかかる、互いに異なる断面積を有する冷却空気入口部を備えたタービンブレードの冷却空気入口部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施のための具体的な実施形態を、添付した図面を参照して説明する。
【００３１】
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示して詳細に説明する。これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとする意図ではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むと理解できる。
【００３２】
本発明を説明するにあたり、第１、第２などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使用できるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲内で第１構成要素は第２構成要素と名づけられてよく、類似して、第２構成要素も第１構成要素と名づけられてよい。
【００３３】
ある構成要素が他の構成要素に連結または接続されていると言及される場合は、その他の構成要素に直接的に連結または接続されていてもよいが、中間に別の構成要素が存在してもよいと理解できる。反面、ある構成要素が他の構成要素に直接連結または直接接続されていると言及された場合は、中間に別の構成要素が存在しないと理解できる。
【００３４】
本明細書で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたもので、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに異なって意味しない限り、複数の表現を含むことができる。
【００３５】
本明細書において、含む、または備えるなどの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性を予め排除しないと理解できる。
【００３６】
また、別途に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含む本明細書で使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有することができる。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈され得、本明細書で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。
【００３７】
また、以下の実施形態は、当業界における平均的な知識を有する者により明確に説明するために提供されるものであり、図面における要素の形状および大きさなどは、より明確な説明のために誇張されることがある。
【００３８】
図２は、本発明の第１実施形態にかかるスワール部８０を備えたタービンブレード１００の長手方向断面図であり、図３は、図２に示されたタービンブレード１００の部分拡大図である。
【００３９】
まず、図２を参照すれば、本実施形態にかかるタービンブレード１００は、ルート部１０と、前縁部２１および後縁部２２が形成された翼部２０と、前記翼部２０と前記ルート部１０との間に備えられるプラットホーム部３０とを含むが、前記翼部２０は、内部に冷却空気が流動する冷却チャネル７０を備え、前記冷却チャネル７０は、前記前縁部２１に隣接して形成され、前記翼部２０の長手方向に延びる第１冷却チャネル７１と、前記第１冷却チャネル７１と前記後縁部２２との間に形成され、前記長手方向に延びる第２冷却チャネル７２とを含み、前記ルート部１０または前記プラットホーム部３０の内部には、前記第１冷却チャネル７１に流体連通する第１入口部９１と、前記第２冷却チャネル７２に流体連通する第２入口部９２とが備えられ、前記第１入口部９１は、通過する前記冷却空気が前記長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成された第１スワール部８１を備え、前記第２入口部９２は、通過する前記冷却空気が前記長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成された第２スワール部８２を備えるように構成される。
【００４０】
すなわち、本実施形態にかかるタービンブレード１００は、図示しない圧縮機ロータ部から抽気された圧縮空気を冷却空気として活用するために、前記翼部２０の内部は、複数の冷却チャネル７０、より詳細には、複数の隔壁６０により分割され、前記冷却空気が流動する少なくとも第１冷却チャネル７１および第２冷却チャネル７２に分割されるように構成される。この時、前記第１冷却チャネル７１および第２冷却チャネル７２の内部には、従来技術と類似して、流動する冷却空気に対して渦流を発生させるための複数のタビュレータ（図２の各冷却チャネルに斜線で表示された部分）が備えられてよい。
【００４１】
ただし、前記冷却チャネル７０に流入する冷却空気による翼部２０の内部の熱伝達効率を増加させると同時に、ルート部１０の冷却性能を強化するために、冷却チャネルの入口部９０には、流入する冷却空気が翼部２０の長手方向に進行しながら一定の渦流を形成するように構成されるスワール部８０が備えられる。
【００４２】
この時、前記入口部９０は、前記第１冷却チャネル７１に流体連通する第１入口部９１と、前記第２冷却チャネル７２に流体連通する第２入口部９２とに分割され、第１入口部９１には、通過する前記冷却空気が前記長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成された第１スワール部８１が備えられ、第２入口部９２には、通過する前記冷却空気が前記長手方向に進行しながら渦流を形成するように構成された第２スワール部８２がそれぞれ備えられるように構成される。
【００４３】
一方、前記スワール部８０は、流入する冷却空気の流動に一定の渦流を形成するための構造としてガイドリブの形態で備えられてよく、より詳細には、前記第１スワール部８１および第２スワール部８２には、それぞれ前記第１入口部９１および第２入口部９２の内周面から一体に突出して形成され、翼部２０の長手方向軸Ｘに対して所定の傾斜角を形成しながら上側方向に、すなわち、翼部２０の長手方向に延びる複数のガイドリブ８３、８４が備えられてよく、第１入口部９１に備えられる第１ガイドリブ８３と、第２入口部９２に備えられる第２ガイドリブ８４とは互いに同一の形状に構成されてよく、後述のように互いに異なる構造を有するように備えられてもよい。
【００４４】
本実施形態にかかる第１ガイドリブ８３および第２ガイドリブ８４は形状に制限がなく、冷却空気入口部９０に流入する冷却空気に一定の渦流を形成してルート部１０の冷却性能を強化させ、冷却チャネル７０の内部の熱伝達効率を高めることができる構成であれば制限なく適用可能であるが、好ましくは、冷却空気入口部９０の構成をより単純化するために、図３に示された第１実施形態のように、それぞれ複数個備えられる第１ガイドリブ８３および第２ガイドリブ８４が入口部９０の内周面から突出し、直線形状に各冷却チャネル７１、７２に向かって連続して延びるように構成されるか、図４に示された第２実施形態のように、曲線形状に各冷却チャネル７１、７２に向かって連続して延びるように構成されてよい。
【００４５】
一方、冷却空気の流動に基づいて本実施形態にかかるタービンブレード１００の冷却過程を説明すれば、まず、図示しないタービンロータの冷却空気チャネルを介して冷却空気がルート部１０に流入する。ここで、タービンブレード１００への冷却空気の供給のためのタービンロータの冷却チャネルの構成は、タービンブレード１００のルート部１００への円滑な冷却空気の供給が可能であれば制限なく本発明に適用可能であり、このようなタービンロータの冷却チャネルの構成に関する詳細な説明は省略する。
【００４６】
次に、ルート部１０に流入した冷却空気は、翼部２０の内部に形成された冷却チャネル７０に流体連通する入口部９０に供給される。より詳細には、ルート部１０に流入した冷却空気は、図２および図３に示されているように、第１冷却チャネル７１に流体連通する第１入口部９１に供給され、隔壁６０によって第１冷却チャネル７１と分割されて形成される第２冷却チャネル７２に流体連通する第２入口部９２に供給されるように構成される。
【００４７】
次に、前記第１入口部９１に流入した冷却空気は、前記第１入口部９１に備えられる第１スワール部８１を通過しながら渦流が形成され、前記第２入口部９２に流入した冷却空気は、第２スワール部８２を通過しながら渦流が形成される。このように、それぞれの第１スワール部８１および第２スワール部８２を介して渦流が形成された冷却空気は、それぞれの入口部９１、９２を通過しながら入口部９１、９２から熱を効果的に吸収して、ルート部１０の冷却効率が顕著に増加可能になる。
【００４８】
次に、前記第１入口部９１を通過しながら渦流が形成された冷却空気は、第１冷却チャネル７１の内部を流動し、前記第２入口部９２を通過しながら渦流が形成された冷却空気は、第２冷却チャネル７２の内部を流動する。この時、前述のように、第１冷却チャネル７１および第２冷却チャネル７２の内部には複数のタビュレータが備えられているため、前記第１入口部９１および第２入口部９２を通過しながら形成された渦流の強度が前記タビュレータを介してより強化され得、これにより、翼部２０の冷却性能が従来に比べて顕著に増加可能になる。
【００４９】
図５は、本発明の第３実施形態にかかるスワール部８０を備えたタービンブレード１００の部分拡大図である。
【００５０】
図５を参照すれば、本発明の第３実施形態にかかるスワール部８０は、第１入口部９１に備えられる第１スワール部８１と、第２入口部９２に備えられる第２スワール部８２とを含むが、前記第１スワール部８１は、前記第１入口部９１の内周面から突出して形成され、前記長手方向に対して所定の第１傾斜角ａ１を形成しながら上側方向に、すなわち、前記翼部２０の長手方向に延びる複数の第１ガイドリブ８３を含み、前記第２スワール部８２は、前記第２入口部９２の内周面から突出して形成され、前記長手方向に対して所定の第２傾斜角ａ２を形成しながら上側方向に、すなわち、前記翼部２０の長手方向に延びる複数の第２ガイドリブ８４を含むように構成され、第１傾斜角ａ１と前記第２傾斜角ａ２とは互いに異なるように、より好ましくは、第１傾斜角ａ１が前記第２傾斜角ａ２よりも大きく形成されてよい。
【００５１】
本実施形態にかかる第１スワール部８１および第２スワール部８２は、前述のように、互いに異なる構造を有するように備えられてもよい。
【００５２】
すなわち、翼部２０の前縁部２１に隣接して形成され、より高い熱伝達効率が要求される第１冷却チャネル７１で流動する冷却空気に対して相対的に程度の大きい渦流を形成する必要があり、このために、第１冷却チャネル７１の第１入口部９１に備えられる第１スワール部８１と、第２冷却チャネル７２の第２入口部９２に備えられる第２スワール部８２との渦流の発生程度を異ならせる必要がある。
【００５３】
したがって、図５に示されているように、第１ガイドリブ８３の渦流の発生程度を高めるために、第１ガイドリブ８３と長手方向軸Ｘとの間に形成される第１傾斜角ａ１が、第２ガイドリブ８４と長手方向軸Ｘとの間に形成される第２傾斜角ａ２と異なるように構成されてよく、より好ましくは、前記第１傾斜角ａ１が、前記第２傾斜角ａ２より大きく構成されてよい。
【００５４】
図６および図７は、本発明の第４実施形態および第５実施形態にかかるスワール部８０を備えたタービンブレードの冷却空気入口部の断面図であり、互いに異なる構造を有する第１スワール部８１および第２スワール部８２に関する他の構成が示されている。
【００５５】
まず、図６を参照すれば、本発明の第４実施形態にかかるスワール部８０は、第１入口部に備えられる第１スワール部８１と、第２入口部に備えられる第２スワール部８２とを含むが、前記第１スワール部８１に備えられる第１ガイドリブ８３の個数と、第２スワール部８２に備えられる第２ガイドリブ８４の個数とが互いに異なるように、好ましくは、前記第１ガイドリブ８３の個数が、第２ガイドリブ８４の個数よりも多く構成されてよい。
【００５６】
すなわち、第１スワール部８１に備えられる第１ガイドリブ８３の個数と、第２スワール部８２に備えられる第２ガイドリブ８４の個数とを互いに異なるように構成することで、第１スワール部８１の渦流の発生程度と、第２スワール部８２の渦流の発生程度とを調整することができ、好ましくは、より高い熱伝達効果を達成するために、第１ガイドリブ８３の個数が、第２ガイドリブ８４の個数よりも多くなるように構成することができる。
【００５７】
図６には、第１スワール部８１に備えられる第１ガイドリブ８３の個数が１２個であり、第２スワール部８２に備えられる第２ガイドリブ８４の個数が８個として示されているが、本実施形態はこのような特定個数のガイドリブに限定されるものではなく、第１スワール部８１および第２スワール部８２の渦流の発生程度の調整のために、第１ガイドリブ８３と第２ガイドリブ８４の多様な個数の組み合わせも可能であると見なし、このような変形例も本発明の範囲に属することは当然である。
【００５８】
また、第１スワール部８１の渦流の発生程度と、第２スワール部８２の渦流の発生程度とを調整するための他の構成として、第１スワール部８１に備えられる第１ガイドリブ８３間の幅と、第２スワール部８２に備えられる第２ガイドリブ８４間の幅とを互いに異なるように、好ましくは、前記第１ガイドリブ８３間の間隔が、前記第２ガイドリブ８４間の間隔よりも小さくなるように構成することができる。
【００５９】
図６には、第１ガイドリブ８３間の幅Ｌ１と、第２ガイドリブ８４との間の幅Ｌ２とが互いに異なるように、より詳細には、第１ガイドリブ８３間の幅Ｌ１が、第２ガイドリブ８４間の幅Ｌ２よりも小さく構成された実施形態が示されている。
【００６０】
一方、図７には、第１スワール部８１の渦流の発生程度と、第２スワール部８２の渦流の発生程度とを調整するための他の構成として、第１ガイドリブ８３が第１入口部９１の内周面から突出する高さと、第２ガイドリブ８４が第２入口部９２の内周面から突出する高さとが互いに異なるように構成される実施形態が示されている。
【００６１】
図７を参照すれば、第１ガイドリブ８３が第１入口部９１の内周面から突出する高さＨ１と、第２ガイドリブ８４が第２入口部９２の内周面から突出する高さＨ２とを互いに異なるように構成することで、第１スワール部８１の渦流の発生程度と、第２スワール部の渦流の発生程度とを互いに異なるように設定することができる。
【００６２】
この場合には、前述のように、第１スワール部８１の渦流の発生程度を高めるために、第１ガイドリブ８３の突出高さＨ１が、第２ガイドリブ８４の突出高さＨ２よりも大きく設定することができる。
【００６３】
一方、より高い熱伝達効率が要求される第１冷却チャネル７１により多い冷却空気流量を導入可能にするための構成も考慮することができる。
【００６４】
このために、図８に示されているように、本発明の第６実施形態により、翼部２０の長手方向に垂直な方向における第１入口部９１の断面積Ａ１と、前記長手方向に垂直な方向における前記第２入口部９２の断面積Ａ２とが互いに異なるように構成することができ、好ましくは、第１入口部９１の断面積Ａ１を第２入口部９２の断面積Ａ２よりも大きく構成して、第１冷却チャネル７１に流入する冷却空気の流量を第２冷却チャネル７２に流入する冷却空気の流量よりも大きく設定することができる。
【００６５】
ただし、図８には、第１入口部９１に備えられる第１ガイドリブ８３と、第２入口部９２に備えられる第２ガイドリブ８４とが互いに同一の形状および構造を有するものとして示されているが、第１入口部９１の断面積Ａ１と第２入口部９２の断面積Ａ２とを互いに異なるように設定するが、前述の実施形態により、第１スワール部８１の構造と第２スワール部８２の構造とを互いに異なるようにする構成も当然適用可能であり、このような実施形態も本発明の範囲に属することは当然のことと見なす。
【００６６】
また、図６〜図８には、翼部２０の長手方向に垂直な方向における第１入口部９１の断面形状と第２入口部９２の断面形状が円形または楕円形になるものとして示されているが、これは例示的なものに過ぎず、他の形状に第１入口部９１の断面形状と第２入口部９２の断面形状を構成することも適用可能であり、これは本発明の範囲に属することは当然のことと見なす。
【００６７】
このように、上述した本発明の技術的構成は、本発明の属する技術分野における当業者が本発明の技術的思想や必須的特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができる。
【００６８】
そのため、以上に述べた実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解されなければならず、本発明の範囲は、上述の詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその等価的概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
【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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