(57)【要約】【課題】翼及びガスタービンにおいて、シュラウドを効率的に冷却することで冷却性能の向上を図る。【解決手段】中空形状をなす静翼本体２２と、静翼本体２２における長手方向の一端部に連結される内側シュラウド２３と、静翼本体２２における長手方向の他端部に連結される外側シュラウド２４と、冷却空気を外側シュラウド２４から静翼本体２２の内部を通して内側シュラウド２３に供給する冷却装置とを備え、冷却装置として、各シュラウド２３，２４における側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３に、静翼本体２２への最接近位置の配置密度が高くなるようにタービュレータ６６，７５，９４，１０４を設ける。【選択図】図２
2018141393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状をなす翼本体と、
前記翼本体における長手方向の一端部に連結されてガスパス面を形成するガスパス面形成部材と、
冷却空気を前記翼本体の内部を通して供給する冷却装置と、
を備え、
前記冷却装置は、
前記ガスパス面形成部材における側端部に沿って設けられて前記翼本体の内部の冷却空気が供給される側端部側冷却通路と、
前記翼本体への最接近位置の配置密度が前記最接近位置以外の位置より高くなるように前記側端部側冷却通路に設けられるタービュレータと、
を備えることを特徴とする翼。
【請求項２】
前記タービュレータは、前記翼本体への最接近位置を含む予め設定された第１領域の配置密度が、前記翼本体への最離間位置を含む予め設定された第２領域の配置密度より高くなるように前記側端部側冷却通路に設けられることを特徴とする請求項１に記載の翼。
【請求項３】
前記第１領域は、前記側端部側冷却通路の長さの１０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の翼。
【請求項４】
前記側端部側冷却通路は、前記タービュレータが配置されるタービュレータ配置領域と、前記タービュレータ配置領域より冷却空気の流れ方向の上流側または下流側で前記タービュレータが配置されないタービュレータ非配置領域とが設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の翼。
【請求項５】
前記タービュレータは、前記側端部側冷却通路における前記翼本体への最接近位置を含む予め設定された所定領域のみに設けられることを特徴とする請求項４に記載の翼。
【請求項６】
前記ガスパス面形成部材は、前記側端部側冷却通路における冷却空気の流れ方向の上流側の裏面から突出して上流側取付部が設けられると共に、前記側端部側冷却通路における冷却空気の流れ方向の下流側の裏面から突出して下流側取付部が設けられ、前記タービュレータは、前記上流側取付部より下流側に設けられることを特徴とする請求項５に記載の翼。
【請求項７】
前記タービュレータは、前記下流側取付部より上流側に設けられることを特徴とする請求項６に記載の翼。
【請求項８】
前記所定領域は、前記側端部側冷却通路の長さの１０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項５に記載の翼。
【請求項９】
前記所定領域は、前記上流側取付部と前記下流側取付部との間の長さの３０％以上６０％以下であることを特徴とする請求項６に記載の翼。
【請求項１０】
前記ガスパス面形成部材は、前縁部に設けられると共に一端部が前記静本体の内部に連通する前縁部側冷却通路と、一端部が前記前縁部側冷却通路の他端部に連通して他端部が外部に開放される前記側端部側冷却通路とを有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の翼。
【請求項１１】
空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機が圧縮した圧縮空気と燃料を混合して燃焼する燃焼器と、
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の翼を有して前記燃焼器が生成した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、
を備えることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ガスタービンに適用される静翼や動翼などの翼、この翼を備えたガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。圧縮機は、空気取入口から取り込まれた空気を圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とする。燃焼器は、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを得る。タービンは、この燃焼ガスにより駆動し、同軸上に連結された発電機を駆動する。
【０００３】
このガスタービンにおいて、タービンは、車室内に静翼と動翼が燃焼ガスの流動方向に沿って交互に複数配設されて構成されており、各静翼が車室の内側に装着されるシュラウドに支持され、動翼がロータに支持されている。そのため、燃焼器で生成された燃焼ガスは、ガス流路を流れるとき、複数の静翼と動翼を通過することでロータが駆動回転する。このガス流路は、外側シュラウド及び内側シュラウドと動翼のプラットフォーム及び分割環で囲まれた空間として形成されている。
【０００４】
上述したタービンにて、静翼は、長手方向の一端部が外側シュラウドに連結され、他端部が内側シュラウドに連結されている。即ち、外側シュラウド及び内側シュラウドは、矩形状をなす枠体の内側に取付部が設けられて構成され、静翼は、中空形状をなし、長手方向の各端部が各シュラウドの取付部にそれぞれ固定されている。冷却空気は、外側シュラウド内へ供給され、内面を冷却した後に静翼内に流入し、内部の冷却通路へ流れることで静翼を冷却し、冷却後に内側シュラウド内へ流入し、内面を冷却して外部へ流出する。また、外側シュラウド内へ供給された冷却空気は、各端部の冷却通路を通って外部へ流出し、内側シュラウド内へ供給された冷却空気は、各端部の冷却通路を通って外部へ流出する。
【０００５】
このようなガスタービンとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７８２６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
静翼を支持する外側シュラウド及び内側シュラウドは、複数周方向に連結されることでリング形状をなすガス流路を形成している。そのため、外側シュラウド及び内側シュラウドは、連結される端部同士が燃焼ガスにより高温となるため、前述したように、冷却空気を各端部の冷却通路へ供給してシュラウドを冷却している。この冷却通路は、冷却効果を高めるためにタービュレータが設けられている。ところが、冷却空気は、冷却通路を流れるときに高温のシュラウドと熱交換することから、その下流側で温度が上昇する。すると、冷却通路は、下流側でシュラウドを十分に冷却することが困難となる。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、ガスパス面形成部材を効率的に冷却することで冷却性能の向上を図る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】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の翼は、中空形状をなす翼本体と、前記翼本体における長手方向の一端部に連結されてガスパス面を形成するガスパス面形成部材と、冷却空気を前記翼本体の内部を通して供給する冷却装置と、を備え、前記冷却装置は、前記ガスパス面形成部材における側端部に沿って設けられて前記翼本体の内部の冷却空気が供給される側端部側冷却通路と、前記翼本体への最接近位置の配置密度が前記最接近位置以外の位置より高くなるように前記側端部側冷却通路に設けられるタービュレータと、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
従って、ガスパス面形成部材における側端部側冷却通路にて、翼本体への最接近位置の配置密度が高くなるようにタービュレータを設けており、冷却空気が側端部側冷却通路を流れるとき、翼本体への最接近位置でタービュレータにより冷却空気の流れが攪拌されて熱伝達効果を高められる。そのため、ガスパス面形成部材における高温領域を効率的に冷却することとなり、冷却性能を向上することができる。
【００１１】
本発明の翼では、前記タービュレータは、前記翼本体への最接近位置を含む予め設定された第１領域の配置密度が、前記翼本体への最離間位置を含む予め設定された第２領域の配置密度より高くなるように前記側端部側冷却通路に設けられることを特徴としている。
【００１２】
従って、翼本体への最接近位置を含む領域の配置密度を翼本体への最離間位置を含む領域の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路にタービュレータを設けることで、翼本体が接近して拘束された後に応力となりやすいガスパス面形成部材の部分を効率的に冷却し、強度を向上することができる。
【００１３】
本発明の翼では、前記第１領域は、前記側端部側冷却通路の長さの１０％以上４０％以下であることを特徴としている。
【００１４】
従って、第１領域を側端部側冷却通路の長さの１０％以上４０％以下とすることで、ガスパス面形成部材の部分を効率的に冷却することができる。
【００１５】
本発明の翼では、前記側端部側冷却通路は、前記タービュレータが配置されるタービュレータ配置領域と、前記タービュレータ配置領域より冷却空気の流れ方向の上流側または下流側で前記タービュレータが配置されないタービュレータ非配置領域とが設けられることを特徴としている。
【００１６】
従って、タービュレータ配置領域に対して冷却空気の流れ方向の上流側や下流側にタービュレータ非配置領域を設けることで、タービュレータを所定のタービュレータ配置領域だけに設けることとなり、製造コストを低減することができる。
【００１７】
本発明の翼では、前記タービュレータは、前記側端部側冷却通路における前記翼本体への最接近位置を含む予め設定された所定領域のみに設けられることを特徴としている。
【００１８】
従って、翼本体への最接近位置を含む所定領域のみにタービュレータを設けており、側端部側冷却通路の全域にタービュレータを設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００１９】
本発明の翼では、前記ガスパス面形成部材は、前記側端部側冷却通路における冷却空気の流れ方向の上流側の裏面から突出して上流側取付部が設けられると共に、前記側端部側冷却通路における冷却空気の流れ方向の下流側の裏面から突出して下流側取付部が設けられ、前記タービュレータは、前記上流側取付部より下流側に設けられることを特徴としている。
【００２０】
従って、タービュレータをガスパス面形成部材における上流側取付部より下流側に設けることで、翼本体の腹部が接近するガスパス面形成部材の側端部をタービュレータにより効率的に冷却することができる。
【００２１】
本発明の翼では、前記タービュレータは、前記下流側取付部より上流側に設けられることを特徴としている。
【００２２】
従って、タービュレータを内側ガスパス面形成部材における下流側取付部より上流側に設けることで、タービュレータを通過した後の冷却空気の早期高温化を抑制し、ガスパス面形成部材における下流側を安定して冷却することができる。
【００２３】
本発明の翼では、前記所定領域は、前記側端部側冷却通路の長さの１０％以上４０％以下であることを特徴としている。
【００２４】
従って、所定領域を側端部側冷却通路の長さの１０％以上４０％以下とすることで、ガスパス面形成部材の部分を効率的に冷却することができる。
【００２５】
本発明の翼では、前記所定領域は、前記上流側取付部と前記下流側取付部との間の長さの３０％以上６０％以下であることを特徴としている。
【００２６】
従って、所定領域を上流側取付部と下流側取付部との間の長さの３０％以上６０％以下とすることで、ガスパス面形成部材の部分を効率的に冷却することができる。
【００２７】
本発明の翼では、前記ガスパス面形成部材は、前縁部に設けられると共に一端部が前記翼本体の内部に連通する前縁部側冷却通路と、一端部が前記前縁部側冷却通路の他端部に連通して他端部が外部に開放される前記側端部側冷却通路とを有することを特徴としている。
【００２８】
従って、前縁部側冷却通路と側端部側冷却通路とを設け、タービュレータを側端部側冷却通路に設けることで、翼本体が接近して拘束された後に応力となりやすいガスパス面形成部材の部分を効率的に冷却し、強度を向上することができる。
【００２９】
また、本発明のガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機が圧縮した圧縮空気と燃料を混合して燃焼する燃焼器と、前記翼を有して前記燃焼器が生成した燃焼ガスにより回転動力を得るタービンと、を備えることを特徴とするものである。
【００３０】
従って、タービンの翼にて、冷却空気が側端部側冷却通路を流れるとき、翼本体への最接近位置でタービュレータにより冷却空気の流れが攪拌されて熱伝達効果を高められる。そのため、ガスパス面形成部材における高温領域を効率的に冷却することとなり、冷却性能を向上することができ、発電効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の翼及びガスタービンによれば、冷却装置として、ガスパス面形成部材の側端部側冷却通路に翼本体への最接近位置の配置密度が高くなるようにタービュレータを設けるので、ガスパス面形成部材における高温領域を効率的に冷却することとなり、冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本実施形態の静翼を表す正面図である。
【図２】図２は、図１のII−II断面図である。
【図３】図３は、図１のIII矢視図である。
【図４】図４は、内側シュラウドにおける冷却通路を表す断面図である。
【図５】図５は、図４のIV−IV断面図である。
【図６】図６は、ガスタービンの全体構成を表す概略図である。
【図７】図７は、タービンのガス流路を表す断面図である。
【図８】図８は、本実施形態の静翼の変形例を表す断面図である。
【００３３】
以下、図面に基づいて本発明に係る静翼及びガスタービンの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００３４】
図６は、ガスタービンの全体構成を表す概略図、図７は、タービンのガス流路を表す断面図である。
【００３５】
本実施形態において、図６に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３がロータ１４により同軸上に配置されて構成され、ロータ１４の一端部に発電機１５が連結されている。なお、以下の説明では、ロータ１４の軸線が延びる方向を軸方向Ｄａ、このロータ１４の軸線を中心とした周方向を周方向Ｄｃとし、ロータ１４の軸線に対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。
【００３６】
圧縮機１１は、空気取入口から取り込まれた空気ＡＩが複数の静翼及び動翼を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気ＡＣを生成する。燃焼器１２は、この圧縮空気ＡＣに対して所定の燃料ＦＬを供給し、燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスＦＧが生成される。タービン１３は、燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスＦＧが複数の静翼及び動翼を通過することでロータ１４を駆動回転し、このロータ１４に連結された発電機１５を駆動する。
【００３７】
また、図７に示すように、タービン１３にて、静翼２１は、静翼本体（翼本体）２２の一端部が内側シュラウド（ガスパス面形成部材）２３に固定され、他端部が外側シュラウド（ガスパス面形成部材）２４に固定されて構成されている。動翼２５は、動翼本体２６の基端部がプラットフォーム２７に固定されて構成されている。そして、外側シュラウド２４と動翼２５の先端部側に配置される分割環２８とが遮熱環２９を介して車室（タービン車室）３０に支持され、内側シュラウド２３がサポートリング３１に支持されている。そのため、燃焼ガスＦＧが通過する燃焼ガス流路３２は、内側シュラウド２３と、外側シュラウド２４と、プラットフォーム２７と、分割環２８により囲まれた空間として軸方向Ｄａに沿って形成される。
【００３８】
なお、内側シュラウド２３と外側シュラウド２４は、ガスパス面形成部材として機能する。ガスパス面形成部材とは、燃焼ガス流路３２を区画すると共に燃焼ガスＦＧが接触するガスパス面を有するものである。
【００３９】
ここで、静翼２１を構成する静翼本体２２、内側シュラウド２３、外側シュラウド２４について詳細に説明する。図１は、本実施形態の静翼を表す正面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、図１のIII矢視図、図４は、内側シュラウドにおける冷却通路を表す断面図、図５は、図４のIV−IV断面図である。
【００４０】
図１から図３に示すように、静翼２１は、例えば、２段静翼であって、静翼本体２２の長手方向の一端部（径方向Ｄｒの内端部）が内側シュラウド２３に固定され、長手方向の他端部（径方向Ｄｒの外端部）が外側シュラウド２４に固定されている。また、静翼２１は、冷却空気ＣＡを外側シュラウド２４から静翼本体２２の内部を通して内側シュラウド２３に供給する後述する冷却装置が設けられている。
【００４１】
静翼本体２２は、中空形状をなし、燃焼ガスＦＧの流れ方向（軸方向Ｄａ）の上流側（図２にて、左側）となる前端部４１が湾曲断面形状をなし、燃焼ガスＦＧの流れ方向（軸方向Ｄａ）の下流側（図２にて、右側）となる後端部４２が先細断面形状をなしている。また、静翼本体２２は、燃焼ガスＦＧの流れ方向に交差する方向（径方向Ｄｒ）の一方（図２にて、上側）となる腹部４３が凸状の湾曲断面形状をなし、燃焼ガスＦＧの流れ方向に交差する方向（径方向Ｄｒ）の他方（図２にて、下側）となる背部４４が凹状の湾曲断面形状をなしている。
【００４２】
また、この静翼本体２２は、内部が隔壁４５により２つのキャビティ４６，４７に区画されている。第１キャビティ４６は、静翼本体２２の前端部４１側に配置され、第２キャビティ４７は、静翼本体２２の後端部４２側に配置されている。そして、静翼本体２２は、図示しないが、各キャビティ４６，４７に対応して所定の位置にそれぞれ内部と外部を貫通する複数の冷却孔が形成されている。また、静翼本体２２は、各キャビティ４６，４７の内側に多孔板が配置されており、各キャビティ４６，４７に供給された冷却空気ＣＡにより静翼本体２２をインピンジメント冷却した後、この冷却空気ＣＡを各冷却孔から外部に噴出することで静翼本体２２を対流冷却する。
【００４３】
内側シュラウド２３は、４個のフランジ部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄにより形成された矩形状をなす枠体５１の内部に取付部５２が一体に形成されて構成されている。静翼本体２２は、長手方向の一端部が取付部５２の表面部に固定される。内側シュラウド２３は、取付部５２の裏面部に各リテーナ５３，５４が突出した形成されている。リテーナ５３は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側に上流側取付部として設けられ、リテーナ５４は、燃焼ガスＦＧの流れ方向の下流側に下流側取付部として設けられており、各リテーナ５３，５４は、サポートリング３１（図２参照）に固定される。この場合、内側シュラウド２３は、フランジ部５１ｃ，５１ｄが周方向Ｄｃに対して平行に配置され、フランジ部５１ａ，５１ｂが軸方向Ｄａに対して周方向Ｄｃに傾斜したひし形に近似した形状となっている。
【００４４】
また、内側シュラウド２３は、上述した冷却装置として、冷却空気ＣＡを外側シュラウド２４から静翼本体２２を通して内側シュラウド２３の側端部としてのフランジ部５１ａ，５１ｂに供給する内側シュラウド用第１冷却装置６０及び内側シュラウド用第２冷却装置７０が設けられている。内側シュラウド用第１冷却装置６０は、第１冷却通路６１とタービュレータ６６を有している。また、内側シュラウド用第２冷却装置７０は、第２冷却通路７１とタービュレータ７５を有している。
【００４５】
第１冷却通路６１は、内側シュラウド２３に設けられる中央部側冷却通路６２と、前縁部側冷却通路６３と、側端部側冷却通路６４とを有している。中央部側冷却通路６２は、内側シュラウド２３における静翼本体２２より燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の前縁部で、且つ、幅方向（周方向Ｄｃ）のほぼ中間位置にフランジ部５１ａに沿って設けられている。前縁部側冷却通路６３は、内側シュラウド２３における静翼本体２２より燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の前縁部で、且つ、幅方向で静翼本体２２の腹部４３側にフランジ部５１ｃに沿って設けられている。側端部側冷却通路６４は、内側シュラウド２３における幅方向（周方向Ｄｃ）で静翼本体２２の腹部４３側にフランジ部５１ａに沿って設けられている。
【００４６】
そして、中央部側冷却通路６２は、一端部が静翼本体２２の連通孔６５を介して内部に連通し、前縁部側冷却通路６３は、フランジ部５１ｃに設けられて一端部が中央部側冷却通路６２の他端部に連通し、側端部側冷却通路６４は、フランジ部５１ａに設けられて一端部が前縁部側冷却通路６３の他端部に連通して他端部がフランジ部５１ａの後縁部を外部に貫通している。
【００４７】
一方、第２冷却通路７１は、内側シュラウド２３に設けられる前縁部側冷却通路７２と、側端部側冷却通路７３とを有している。前縁部側冷却通路７２は、内側シュラウド２３における静翼本体２２より燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の前縁部で、且つ、幅方向（周方向Ｄｃ）で静翼本体２２の背部４４側にフランジ部５１ｂに直交する方向に沿って設けられている。側端部側冷却通路７３は、内側シュラウド２３における幅方向（周方向Ｄｃ）で静翼本体２２の背部４４側にフランジ部５１ｂに沿って設けられている。
【００４８】
そして、前縁部側冷却通路７２は、一端部が静翼本体２２の連通孔７４を介して内部に連通し、側端部側冷却通路７３は、フランジ部５１ｂに設けられて一端部が前縁部側冷却通路７２の他端部に連通して他端部がフランジ部５１ｂの後縁部を外部に貫通している。
【００４９】
また、内側シュラウド用第１冷却装置６０にて、タービュレータ６６は、静翼本体２２への最接近位置Ｐ１の配置密度が最接近位置Ｐ１以外の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路６４に設けられている。このタービュレータ６６は、静翼本体２２への最接近位置Ｐ１を含む予め設定された第１領域の配置密度が、静翼本体２２への最離間位置Ｐ１１を含む予め設定された第２領域の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路６４に設けられている。
【００５０】
本実施形態にて、タービュレータ６６は、側端部側冷却通路６４における静翼本体２２への最接近位置Ｐ１を含む予め設定された所定領域（第１領域）のみに設けられている。ここで、所定領域（第１領域）は、側端部側冷却通路７３の長さの１０％以上４０％以下であることが好ましい。具体的に説明すると、内側シュラウド２３は、第１冷却通路６１を構成する側端部側冷却通路６４がフランジ部５１ａに沿って冷却領域Ａとして設けられている。この冷却領域Ａは、前縁部側冷却通路６３が連通する側端部側冷却通路６４の一端部から、側端部側冷却通路６４が外部に貫通する他端部までのフランジ部５１ａに沿った領域である。そして、側端部側冷却通路６４は、タービュレータ６６が配置されるタービュレータ配置領域（第１領域）Ａ２と、タービュレータ配置領域Ａ２より冷却空気ＣＡの流れ方向の上流側と下流側でタービュレータ６６が配置されないタービュレータ非配置領域（第２領域）Ａ１，Ａ３とが設けられている。
【００５１】
即ち、タービュレータ配置領域Ａ２は、静翼本体２２の腹部４３が最も接近する側端部側冷却通路６４の位置を含む所定の長さにわたって設けられている。タービュレータ配置領域Ａ２の長さは、側端部側冷却通路６４と静翼本体２２との最短距離、静翼本体２２の湾曲形状、燃焼ガスＦＧの温度などにより適宜設定することが望ましい。
【００５２】
例えば、タービュレータ配置領域Ａ２は、側端部側冷却通路６４の冷却空気ＣＡの流れ方向または燃焼ガスＦＧの流れ方向（軸方向Ｄａ）にて、リテーナ５３より下流側で、且つ、リテーナ５４より上流側に設けられることが望ましい。但し、タービュレータ配置領域Ａ２をこの領域に設ける構成に限定されるものではなく、側端部側冷却通路６４の冷却領域Ａに対して、タービュレータ非配置領域Ａ１とタービュレータ配置領域Ａ２だけ設けたり、タービュレータ配置領域Ａ２とタービュレータ非配置領域Ａ３だけ設けたりしてもよい。また、タービュレータ配置領域Ａ２を複数設けてもよい。この場合、所定領域（タービュレータ配置領域Ａ２は、）は、リテーナ５３とリテーナ５３との間の長さの３０％以上６０％以下とすることが好ましい。
【００５３】
図４及び図５に示すように、側端部側冷却通路６４は、内側シュラウド２３のフランジ部５１ａを長手方向に貫通する貫通孔として設けられ、この側端部側冷却通路６４の底面と側面にそれぞれタービュレータ６６としての突起部６７，６８が形成されている。この突起部６７，６８は、交互に所定間隔を空けて形成されている。なお、本実施形態では、突起部６７，６８を側端部側冷却通路６４の底面と側面に形成したが、側端部側冷却通路６４の天井面ともう一つの側面に形成してもよい。突起部６７，６８の形成位置、形成間隔、形状、大きさなどは、適宜設定すればよいものである。
【００５４】
更に、内側シュラウド用第２冷却装置７０にて、タービュレータ７５は、静翼本体２２への最接近位置Ｐ２の配置密度が最接近位置Ｐ２以外の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路７３に設けられている。このタービュレータ７５は、静翼本体２２への最接近位置Ｐ２を含む予め設定された第１領域の配置密度が、静翼本体２２への最離間位置Ｐ１２を含む予め設定された第２領域の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路７３に設けられている。
【００５５】
本実施形態にて、タービュレータ７５は、側端部側冷却通路７３における静翼本体２２への最接近位置Ｐ２を含む予め設定された所定領域（第１領域）のみに設けられている。具体的に説明すると、内側シュラウド２３は、第２冷却通路７１を構成する側端部側冷却通路７３がフランジ部５１ｂに沿って冷却領域Ｂとして設けられている。この冷却領域Ｂは、前縁部側冷却通路７２が連通する側端部側冷却通路７３の一端部から、側端部側冷却通路７３が外部に貫通する他端部までのフランジ部５１ｂに沿った領域である。そして、側端部側冷却通路７３は、タービュレータ７５が配置されるタービュレータ配置領域Ｂ（第１領域）１と、タービュレータ配置領域Ｂ１より冷却空気ＣＡの流れ方向の下流側でタービュレータ７５が配置されないタービュレータ非配置領域（第２領域）Ｂ２とが設けられている。
【００５６】
即ち、タービュレータ配置領域Ｂ１は、静翼本体２２の前端部４１が最も接近する側端部側冷却通路７３の位置を含む所定の長さにわたって設けられている。タービュレータ配置領域Ｂ１の長さは、側端部側冷却通路７３と静翼本体２２との最短距離、静翼本体２２の湾曲形状、燃焼ガスＦＧの温度などにより適宜設定することが望ましい。但し、タービュレータ配置領域Ｂ１をこの領域に設ける構成に限定されるものではなく、側端部側冷却通路６４の冷却領域Ｂに対して、タービュレータ配置領域Ｂ１より上流側にタービュレータ非配置領域を設けたり、静翼本体２２の後端部４２が最も接近する側端部側冷却通路７３の位置を含む所定の長さにわたってタービュレータ配置領域を設けたりしてもよい。なお、側端部側冷却通路７３やタービュレータ７５の形状は、上述した側端部側冷却通路６４やタービュレータ６６の形状とほぼ同様である。
【００５７】
一方、図１から図３に示すように、外側シュラウド２４は、４個のフランジ部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄにより形成された矩形状をなす枠体８１の内部に取付部８２が一体に形成されて構成されている。静翼本体２２は、長手方向の一端部が取付部８２の表面部に固定される。この場合、外側シュラウド２４は、フランジ部８１ｃ，８１ｄが周方向Ｄｃに対して平行に配置され、フランジ部８１ａ，８１ｂが軸方向Ｄａに対して周方向Ｄｃに傾斜したひし形に近似した形状となっている。
【００５８】
また、外側シュラウド２４は、上述した冷却装置として、外部からの冷却空気ＣＡを外側シュラウド２４から側端部としてのフランジ部８１ａ，８１ｂに供給する外側シュラウド用第１冷却装置９０及び外側シュラウド用第２冷却装置１００が設けられている。外側シュラウド用第１冷却装置９０は、第１冷却通路９１とタービュレータ９４を有している。また、外側シュラウド用第２冷却装置１００は、第２冷却通路１０１とタービュレータ１０４を有している。
【００５９】
第１冷却通路９１は、外側シュラウド２４に設けられる前縁部側冷却通路９２と、側端部側冷却通路９３とを有している。前縁部側冷却通路９２は、外側シュラウド２４における静翼本体２２より燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の前縁部で、且つ、幅方向で静翼本体２２の腹部４３側にフランジ部８１ｃに沿って設けられている。側端部側冷却通路９３は、外側シュラウド２４における幅方向（周方向Ｄｃ）で静翼本体２２の腹部４３側にフランジ部８１ａに沿って設けられている。
【００６０】
そして、前縁部側冷却通路９２は、一端部がフランジ部８１ａの前縁側部を外部に貫通し、側端部側冷却通路９３は、フランジ部８１ａに設けられて一端部が前縁部側冷却通路９２の他端部に連通して他端部がフランジ部８１ａの後縁部を外部に貫通している。
【００６１】
一方、第２冷却通路１０１は、外側シュラウド２４に設けられる前縁部側冷却通路１０２と、側端部側冷却通路１０３とを有している。前縁部側冷却通路１０２は、外側シュラウド２４における静翼本体２２より燃焼ガスＦＧの流れ方向の上流側の前縁部で、且つ、幅方向で静翼本体２２の背部４４側にフランジ部８１ｃに沿って設けられている。側端部側冷却通路１０３は、外側シュラウド２４における幅方向（周方向Ｄｃ）で静翼本体２２の背部４４側にフランジ部８１ｂに沿って設けられている。
【００６２】
そして、前縁部側冷却通路１０２は、一端部がフランジ部８１ａの前縁側部を外部に貫通し、側端部側冷却通路１０３は、フランジ部８１ａに設けられて一端部が前縁部側冷却通路１０２の他端部に連通して他端部がフランジ部８１ａの後縁部を外部に貫通している。
【００６３】
また、外側シュラウド用第１冷却装置９０にて、タービュレータ９４は、静翼本体２２への最接近位置の配置密度が高くなるように側端部側冷却通路９３に設けられている。このタービュレータ９４は、静翼本体２２への最接近位置を含む予め設定された領域の配置密度が、静翼本体２２への最離間位置を含む予め設定された領域の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路９３に設けられている。本実施形態にて、タービュレータ９４は、側端部側冷却通路６４における静翼本体２２への最接近位置を含む予め設定された所定領域のみに設けられている。即ち、タービュレータ９４は、側端部側冷却通路６４における静翼本体２２の腹部４３への最接近位置を含むタービュレータ配置領域Ｃ１に設けられている。
【００６４】
更に、外側シュラウド用第２冷却装置１００にて、タービュレータ１０４は、静翼本体２２への最接近位置の配置密度が高くなるように側端部側冷却通路１０３に設けられている。このタービュレータ１０４は、静翼本体２２への最接近位置を含む予め設定された領域の配置密度が、静翼本体２２への最離間位置を含む予め設定された領域の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路１０３に設けられている。本実施形態にて、タービュレータ１０４は、側端部側冷却通路１０３における静翼本体２２への最接近位置を含む予め設定された所定領域のみに設けられている。即ち、タービュレータ１０４は、側端部側冷却通路１０３における静翼本体２２の前端部４１への最接近位置を含むタービュレータ配置領域Ｄ１に設けられている。
【００６５】
なお、タービュレータ配置領域Ｃ１，Ｄ１の位置や長さなどは、内側シュラウド２３におけるタービュレータ６６，７５のタービュレータ配置領域Ａ２，Ｂ１とほぼ同様であることから詳細な説明は省略する。
【００６６】
なお、上述の説明にて、各シュラウド２３，２４に設けられた各タービュレータ６６，７５，９４，１０４は、静翼本体２２への最接近位置の配置密度が高くなるように各側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３に設けている。この場合、タービュレータ６６，７５，９４，１０４の配置密度とは、各側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３の所定長さにおけるタービュレータ６６，７５，９４，１０４の個数、配置間隔、高さ、長さ、幅などによって設定されるものである。例えば、上述した実施形態のように、タービュレータ配置領域とタービュレータ非配置領域とを設けた場合、タービュレータ配置領域の配置密度がタービュレータ非配置領域の配置密度より高くなる。また、各側端部側冷却通路の所定長さ領域に１０個のタービュレータを設けると、各側端部側冷却通路の所定長さ領域に５個のタービュレータを設けるものに対して配置密度が高くなる。タービュレータの配置密度については、タービュレータの高さ、長さ、幅などが大きくなれば、小さいものに比べて配置密度が高くなる。そのため、タービュレータ非配置領域を設けずに、タービュレータ配置領域だけを設け、静翼本体２２への最接近位置の配置密度が最も高くなるようにタービュレータを配置してもよい。
【００６７】
以下、本実施形態の静翼２１の冷却装置の作用について説明する。
【００６８】
静翼２１において、外部から外側シュラウド２４の外面に流入した冷却空気ＣＡは、外側シュラウド２４を冷却した後、外側シュラウド２４から静翼本体２２の各キャビティ４６，４７に供給され、静翼本体２２をインピンジメント冷却した後、一部が各冷却孔から外部に噴出して静翼本体２２を対流冷却し、残りが内側シュラウド２３へ流入する。
【００６９】
また、外側シュラウド２４にて、一部の冷却空気ＣＡが外側シュラウド用第１冷却装置９０及び外側シュラウド用第２冷却装置１００に供給されて外側シュラウド２４の各側端部を冷却する。即ち、外側シュラウド用第１冷却装置９０にて、冷却空気ＣＡは、前縁部側冷却通路９２から側端部側冷却通路９３を通って外部に排出されることで、外側シュラウド２４の側端部（フランジ部８１ａ）を冷却する。このとき、側端部側冷却通路９３における静翼本体２２の腹部４３への最接近位置を含むタービュレータ配置領域Ｃ１にタービュレータ９４が設けられていることから、冷却空気ＣＡがこのタービュレータ９４により流れが攪拌されて熱伝達効果を高められる。また、外側シュラウド用第２冷却装置１００にて、冷却空気ＣＡは、前縁部側冷却通路１０２から側端部側冷却通路１０３を通って外部に排出されることで、外側シュラウド２４の側端部（フランジ部８１ｂ）を冷却する。このとき、側端部側冷却通路１０３における静翼本体２２の前端部４１への最接近位置を含むタービュレータ配置領域Ｄ１にタービュレータ１０４が設けられていることから、冷却空気ＣＡがこのタービュレータ１０４により流れが攪拌されて熱伝達効果を高められる。
【００７０】
更に、静翼本体２２から内側シュラウド２３へ流入した一部の冷却空気ＣＡが内側シュラウド用第１冷却装置６０及び内側シュラウド用第２冷却装置７０に供給されて内側シュラウド２３の各側端部を冷却する。即ち、内側シュラウド用第１冷却装置６０にて、冷却空気ＣＡは、連通孔６５から中央部側冷却通路６２に流入し、前縁部側冷却通路６３から側端部側冷却通路６４を通って外部に排出されることで、内側シュラウド２３の側端部（フランジ部５１ａ）を冷却する。このとき、側端部側冷却通路６４における静翼本体２２の腹部４３への最接近位置を含むタービュレータ配置領域Ａ２にタービュレータ６６が設けられていることから、冷却空気ＣＡがこのタービュレータ６６により流れが攪拌されて熱伝達効果を高められる。
【００７１】
また、内側シュラウド用第２冷却装置７０にて、冷却空気ＣＡは、連通孔７４から前縁部側冷却通路７２に流入し、側端部側冷却通路７３を通って外部に排出されることで、内側シュラウド２３の側端部（フランジ部５１ｂ）を冷却する。このとき、側端部側冷却通路７３における静翼本体２２の前端部４１への最接近位置を含むタービュレータ配置領域Ｂ１にタービュレータ７５が設けられていることから、冷却空気ＣＡがこのタービュレータ７５により流れが攪拌されて熱伝達効果を高められる。
【００７２】
なお、上述の実施形態では、内側シュラウド用第１冷却装置６０にて、第１冷却通路６１を中央部側冷却通路６２と前縁部側冷却通路６３と側端部側冷却通路６４とにより構成し、キャビティ４６の冷却空気ＣＡを第１冷却通路６１に供給するように構成したが、この構成に限定されるものではない、図８は、本実施形態の静翼の変形例を表す断面図である。例えば、図８に示すように、内側シュラウド用第１冷却装置１１０にて、第１冷却通路１１１として、内側シュラウド２３の裏面側に開口する空気取込口１１２と側端部側冷却通路６４とにより構成し、冷却空気ＣＡを空気取込口１１２から側端部側冷却通路６４に直接供給するように構成してもよい。また、内側シュラウド用第２冷却装置１２０にて、第２冷却通路１２１として、内側シュラウド２３の裏面側に開口する空気取込口１２２と側端部側冷却通路７３とにより構成し、冷却空気ＣＡを空気取込口１２２から側端部側冷却通路７３に直接供給するように構成してもよい。
【００７３】
このように本実施形態の静翼にあっては、中空形状をなす静翼本体２２と、静翼本体２２における長手方向の一端部に連結される内側シュラウド２３と、静翼本体２２における長手方向の他端部に連結される外側シュラウド２４と、冷却空気を外側シュラウド２４から静翼本体２２の内部を通して内側シュラウド２３に供給する冷却装置とを備え、冷却装置として、各シュラウド２３，２４における側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３に、静翼本体２２への最接近位置の配置密度が高くなるようにタービュレータ６６，７５，９４，１０４を設けている。
【００７４】
従って、冷却空気ＣＡが側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３を流れるとき、静翼本体２２への最接近位置でタービュレータ６６，７５，９４，１０４により冷却空気ＣＡの流れが攪拌されて熱伝達効果を高められる。そのため、各シュラウド２３，２４における高温領域を効率的に冷却することとなり、冷却性能を向上することができる。
【００７５】
静翼２１は、燃焼ガス流路３２に配置されて燃焼ガスＦＧが接触することから高温状態となる。そのため、静翼２１は、冷却空気ＣＡが外側シュラウド２４から流入し、静翼本体２２の内部を通って内側シュラウド２３へ流入する。ここで、外側シュラウド２４と静翼本体２２と内側シュラウド２３が冷却される。このとき、静翼本体２２は、冷却空気ＣＡが内部を流れることで十分に冷却され、外側シュラウド２４及び内側シュラウド２３は、各側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３を冷却空気ＣＡが流れることで、各側端部まで冷却される。しかし、冷却空気ＣＡは、各側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３を流れるときに高温のシュラウド２３，２４と熱交換することから、流側で温度が上昇し、必要な部分を十分に冷却することが困難となる。
【００７６】
そこで、本実施形態では、静翼本体２２に最も接近した側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３の領域の配置密度が高くなるようにタービュレータ６６，７５，９４，１０４を設けていることから、静翼本体２２に最も接近した各シュラウド２３，２４の側端部を効率良く冷却することができる。静翼本体２２が十分に冷却され、各シュラウド２３，２４の側端部の冷却が不十分であると、静翼本体２２と各シュラウド２３，２４との連結部で熱応力が作用しやすく、低サイクル疲労が発生する原因となる。本実施形態では、各シュラウド２３，２４の拘束された後に応力となりやすい領域を効率良く冷却することで、静翼本体２２と各シュラウド２３，２４との連結部における熱応力を低減し、低サイクル疲労の発生を抑制することができる。
【００７７】
本実施形態の静翼では、タービュレータ６６，７５，９４，１０４は、静翼本体２２への最接近位置を含む予め設定された第１領域の配置密度が、静翼本体２２への最離間位置を含む予め設定された第２領域の配置密度より高くなるように側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３に設けている。従って、静翼本体２２が接近して拘束された後に応力となりやすい各シュラウド２３，２４の部分を効率的に冷却し、強度を向上することができる。
【００７８】
本実施形態の静翼では、タービュレータ６６，７５，９４，１０４を側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３における静翼本体２２への最接近位置を含む予め設定された所定領域のみに設けている。従って、側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３の全域にタービュレータ６６，７５，９４，１０４を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００７９】
本実施形態の静翼では、側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３に、タービュレータ６６，７５，９４，１０４が配置されるタービュレータ配置領域Ａ２，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と、タービュレータ配置領域Ａ２，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１より冷却空気ＣＡの流れ方向の上流側または下流側でタービュレータ６６，７５，９４，１０４が配置されないタービュレータ非配置領域Ａ１，Ａ３，Ｂ２を設けている。従って、タービュレータ６６，７５，９４，１０４を所定のタービュレータ配置領域Ａ２，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１だけに設けることとなり、製造コストを低減することができる。
【００８０】
本実施形態の静翼では、タービュレータ６６，７５，９４，１０４をリテーナ５３より冷却空気ＣＡの流れ方向の下流側に設けている。従って、静翼本体２２の腹部４３が接近する各シュラウド２３，２４の側端部をタービュレータ６６，７５，９４，１０４により効率的に冷却することができる。
【００８１】
本実施形態の静翼では、タービュレータ６６，７５，９４，１０４をリテーナ５４より冷却空気ＣＡの流れ方向の上流側に設けている。従って、タービュレータ６６，７５，９４，１０４を通過した後の冷却空気ＣＡの早期高温化を抑制し、内側シュラウド２３における下流側を安定して冷却することができる。
【００８２】
本実施形態の静翼では、内側シュラウド２３に前縁部側冷却通路６３，７２と側端部側冷却通路６４，７３を設け、タービュレータ６６，７５を側端部側冷却通路６４，７３に設けている。従って、静翼本体２２が接近して拘束された後に応力となりやすい内側シュラウド２３の側端部を効率的に冷却し、強度を向上することができる。
【００８３】
なお、上述した実施形態では、タービュレータ６６，７５，９４，１０４を内側シュラウド２３及び外側シュラウド２４における各側端部側冷却通路６４，７３，９３，１０３の全てに設けたが、例えば、内側シュラウド２３における各側端部側冷却通路６４，７３だけに設けたりしてもよい。
【００８４】
また、上述した実施形態では、本発明の翼を静翼２１に適用して説明したが、動翼２５に適用してもよい。この場合、ガスパス面形成部材は、プラットフォーム２７であり、このプラットフォーム２７に側端部側冷却通路とタービュレータが設けられることとなる。
【符号の説明】
【００８５】
１０  ガスタービン
１１  圧縮機
１２  燃焼器
１３  タービン
１４  ロータ
１５  発電機
２１  静翼（翼）
２２  静翼本体（翼本体）
２３  内側シュラウド（ガスパス面形成部材）
２４  外側シュラウド（ガスパス面形成部材）
２５  動翼
３１  サポートリング
３２  燃焼ガス流路
４１  前端部
４２  後端部
４３  腹部
４４  背部
５１，８１  枠体
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ  フランジ部
５２  取付部
５３  リテーナ（上流側取付部）
５４  リテーナ（下流側取付部）
６０，１１０  内側シュラウド用第１冷却装置
６１，９１，１１１  第１冷却通路
６２  中央部側冷却通路
６３，７２，９２，１０２  前縁部側冷却通路
６４，７３，９３，１０３  側端部側冷却通路
６５，７４  連通孔
６６，７５，９４，１０４  タービュレータ
７０，１２０  内側シュラウド用第２冷却装置
７１，１０１，１２１  第２冷却通路
９０  外側シュラウド用第１冷却装置
１００  外側シュラウド用第２冷却装置
１１１，１２１  空気取込口
Ａ  冷却領域
Ａ１，Ａ３，Ｂ２  タービュレータ非配置領域
Ａ２，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１  タービュレータ配置領域
ＡＩ  空気
ＡＣ  圧縮空気
ＣＡ  冷却空気
ＦＬ  燃料
ＦＧ  燃焼ガス
【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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