(57)【要約】【課題】本発明は、冷却に伴う熱応力の発生を抑制して、高い効率で静翼を冷却するガスタービンの静翼を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、翼プロファイル部と、翼プロファイル部の外周側と内周側とに夫々設けられてガス流路を形成するエンドウォールとを有するガスタービン用の静翼であって、このガス流路に面した前記エンドウォールの裏面となる非ガス流路側に、ケーシング部材と係合する凸状部を有する係合部を設け、この係合部の前記凸状部に、前記エンドウォールの非ガス流路側に面して夫々開口したインピンジメント冷却用の貫通流路を複数個配設し、前記貫通流路を通じて冷却媒体を流下させて前記エンドウォールをインピンジメント冷却するよう構成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼プロファイル部と、翼プロファイル部の外周側と内周側とに夫々設けられてガス流路を形成するエンドウォールとを有するガスタービン用の静翼において、
このガス流路に面した前記エンドウォールの裏面となる非ガス流路側に、ケーシング部材と係合する凸状部を有する係合部を設け、この係合部の前記凸状部に、前記エンドウォールの非ガス流路側に面して夫々開口したインピンジメント冷却用の貫通流路を複数個配設し、前記貫通流路を通じて冷却媒体を流下させて前記エンドウォールをインピンジメント冷却するようにしたことを特徴とするガスタービンの静翼。
【請求項２】
翼プロファイル部と、翼プロファイル部の外周側と内周側とに夫々設けられ、ガス流路を形成するエンドウォールとを有する静翼を、環状に複数個配置したガスタービンにおいて、
静翼の前記エンドウォールの裏面側である非ガス流路側に、半径方向に突出する凸状部を形成したケーシング部材に保持される係合部を設け、前記エンドウォールとケーシング部材との間で区画される領域を前記係合部の凸状部によって上流側と下流側の領域に区分して前記上流側の領域には冷却媒体が供給されるキャビティを形成し、前記係合部の凸状部には、前記エンドウォールの裏面側に面して前記上流側の領域と下流側の領域に夫々開口したインピンジメント冷却用の貫通流路を複数個配設して、前記キャビティの冷却媒体を前記貫通流路を通じて流下させて前記エンドウォールをインピンジメント冷却するようにしたことを特徴とする静翼を備えたガスタービン。
【請求項３】
静翼の前記翼プロファイル部の外周側に設けられたエンドウォールの裏面側に形成した係合部と、この係合部を保持するケーシング部材との間にシール機能をもたせていることを特徴とする請求項２に記載のガスタービン。
【請求項４】
翼プロファイル部と、翼プロファイル部の外周側と内周側とに夫々設けられ、ガス流路を形成するエンドウォールとを有する静翼を複数個配置したガスタービンにおいて、
静翼のガス流路に面した前記エンドウォールの裏面となる非ガス流路側に、前記静翼をケーシング部材に保持するための係合部を設け、前記エンドウォールとケーシング部材との間で区画する非ガス流路側の領域を前記係合部で上流側と下流側の領域に区分して、前記上流側の領域に冷却媒体が供給されるキャビティを形成し、前記係合部には、前記エンドウォールの非ガス流路側で、上流側の領域と下流側の領域とを連通して冷却媒体を流通させるインピンジメント冷却用の複数の冷却通路を設けて、前記キャビティの冷却媒体を前記冷却通路を通じて流下させて前記エンドウォールの非ガス流路側の該係合部の下流側に導き、前記エンドウォールをインピンジメント冷却するようにしたことを特徴とする静翼を備えたガスタービン。
【請求項５】
前記冷却通路または貫通流路の出口から流出する冷却媒体は、加圧されたジェット噴流状となって静翼の前記エンドウォールをインピンジ冷却することを特徴とする請求項１，請求項２，請求項４に記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに係わり、特にガスタービンに用いられている翼の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に発電用，動力駆動用に採用されているガスタービンは、圧縮機で圧縮した作動流体に燃料を加えて燃焼器で燃焼させ、燃焼により生成した高温高圧の作動流体でタービンを駆動するように構成されている。駆動されたタービンの回転エネルギーは、通常、タービンに連結されている発電機等の負荷装置により電気エネルギー等に変換されて取り出されるようになっている。
【０００３】
近年においては、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた発電用のコンバインドサイクルの効率向上に大きな期待が寄せられており、その一手段としてガスタービンの作動ガスの高温高圧化が図られている。
【０００４】
また、最近、ガスタービン作動ガスに湿分を添加して高効率化を図る高湿分ガスタービン（ＨＡＴ：Humaid Air Turbine）発電プラントが注目されており、燃焼用空気に水分を付加して増湿することでエネルギーポテンシャルを上げ、ガスタービンの出力の増加を図り、発電プラントとして熱効率の向上を目指すものである。
【０００５】
ここで、ガスタービンを構成するタービン高温部の部品について、翼を例にとって説明すると、翼内部に中空部となる冷却通路を設け、この冷却通路内に圧縮機の吐出空気、或いは圧縮機から抽気した空気を供給することにより、翼材を許容温度以下に冷却している。しかしながら、かかる冷却に用いる空気は、圧縮機で圧縮した空気を用いているため、冷却空気の流量が増えれば燃焼器で使用する燃焼用の空気が少なくなり、その分だけ作動流体の量が減少してガスタービンの出力が低下する。
【０００６】
また、翼を冷却した後の空気はガスタービン内の主流ガス中に排出されるため、冷却空気量の増加は主流ガス温度の低下をもたらし、ガスタービン全体の熱効率も低下させてしまう。したがって、翼の冷却には、少ない空気量で翼を効率よく冷却することが重要である。
【０００７】
ガスタービンを構成するタービン部の最上流に位置する第１段静翼は、燃焼器からの高温ガスを直にうけるため、最も冷却を必要とし、かつ効果的な冷却を必要とする部品である。この第１段静翼で、特にガスパス側壁を形成するエンドウォールは下流ほど主流ガスの速度が速くなるため熱負荷が高くなり、冷却を強化する必要があるが、静翼をケーシングに固定するエンドウォールのフック部よりも下流の領域については、構造上の制約から有効な冷却伝熱面積を確保することが難しく、対流冷却孔やフィルム冷却孔をエンドウォールに多数設けることにより冷却する技術が採られていた。
【０００８】
例えば、静翼のエンドウォールの外周側とケーシングの内周壁との間に冷却空気を導く中空キャビティを設け、このキャビティの冷却空気をエンドウォールの外周側から内周側に貫通してガスパス側に流下させるフィルム孔を設けてエンドウォールを冷却する技術が特許文献１に開示されている。
【０００９】
また、静翼のエンドウォールの外周側とケーシングの内周壁との間に設けた中空のキャビティに導かれた冷却空気を、前記エンドウォールの外周側から後縁端に貫通し、その内部にピンフィン行列を形成した対流冷却孔を通じて流下させてエンドウォールを冷却する技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２３９０５号
【特許文献２】特開平４−２３１６０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示された冷却技術は、エンドウォールの外周面から内周面に貫通するフィルム冷却孔から主流ガス中に冷却空気を放出し、エンドウォール内周面に温度の低い層を形成させて冷却するものである。しかしながら、エンドウォール内周面に均一にフィルム冷却層を形成させて効果的な冷却を得るには、フィルム冷却孔を密に多数配置する必要があり、多量の冷却空気が必要となる。このため、静翼の冷却で多量の冷却空気が主流ガス中に流入して主流ガス温度の低下をもたらし、ガスタービン全体の熱効率を低下させてしまう。
【００１２】
特許文献２に開示された冷却技術は、エンドウォールの外周面から後縁端に貫通した対流冷却流路を通じて冷却空気を流下させて、エンドウォールを冷却するものである。しかしながら、対流冷却流路の内部にピンフィン行列を形成する必要があり、静翼の冷却構造が非常に複雑になる。しかも、対流冷却流路はエンドウォールの後縁まで貫通しており、主流ガスより熱負荷を受けるエンドウォール外周側とシール空気の雰囲気にあるエンドウォール内周側に同じ負荷の冷却を施すこの構造は、対流冷却流路を挟んだエンドウォール内周側とエンドウォール外周側との間に大きな温度差が生じるので、エンドウォールに過大な熱応力を発生させてしまう。
【００１３】
本発明の目的は、冷却に伴う熱応力の発生を抑制して、効率良く静翼の冷却を可能とする簡単な構造のガスタービンの静翼を提供することにある。また、本発明の目的は、熱応力の発生を抑制した静翼の冷却効率の向上と、ガスタービンの熱効率の向上とを両立させたガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、翼プロファイル部と、翼プロファイル部の外周側と内周側とに夫々設けられてガス流路を形成するエンドウォールとを有するガスタービン用の静翼において、このガス流路に面した前記エンドウォールの裏面となる非ガス流路側に、ケーシング部材と係合する凸状部を有する係合部を設け、この係合部の前記凸状部に、前記エンドウォールの非ガス流路側に面して夫々開口したインピンジメント冷却用の貫通流路を複数個配設し、前記貫通流路を通じて冷却媒体を流下させて前記エンドウォールをインピンジメント冷却するよう構成したものである。
【００１５】
また、本発明は、翼プロファイル部と、翼プロファイル部の外周側と内周側とに夫々設けられ、ガス流路を形成するエンドウォールとを有する静翼を、環状に複数個配置したガスタービンにおいて、静翼の前記エンドウォールの裏面側である非ガス流路側に、半径方向に突出する凸状部を形成したケーシング部材に保持される係合部を設け、前記エンドウォールとケーシング部材との間で区画される領域を前記係合部の凸状部によって上流側と下流側の領域に区分して前記上流側の領域には冷却媒体が供給されるキャビティを形成し、前記係合部の凸状部には、前記エンドウォールの裏面側に面して前記上流側の領域と下流側の領域に夫々開口したインピンジメント冷却用の貫通流路を複数個配設して、前記キャビティの冷却媒体を前記貫通流路を通じて流下させて前記エンドウォールをインピンジメント冷却するように構成した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱応力の発生を抑制して、効率良く静翼のエンドウォールを冷却する簡易な構造のガスタービンの静翼を提供することが可能となる。また、本発明によれば、熱応力の発生を抑制した静翼の冷却効率の向上と、ガスタービンの熱効率の向上との両立が図れるガスタービンを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例である静翼を備えたガスタービンを示す要部断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す静翼の断面図である。
【図３】本発明の一実施例を示す静翼の要部斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す静翼の断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す静翼の断面図である。
【図６】本発明が適用されるガスタービンの概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
ガスタービンに使用される静翼について、熱応力の発生を抑制して、効率良く静翼を冷却するという目的を、簡単な静翼の冷却構造で実現した。
【００１９】
また、熱応力の発生を抑制した静翼の冷却効率の向上と、ガスタービン全体の熱効率の向上との両立を図るという目的を、冷却空気量を抑制した構造の静翼をガスタービンに採用することによって実現した。
【実施例１】
【００２０】
以下、図面を用いて本発明の一実施例である静翼、並びに該静翼を備えたガスタービンについて詳細に説明する。図６は、本発明が適用されるガスタービンの基本構成を示すもので、圧縮機１０１で圧縮された空気は燃焼器１０２に供給される。燃焼器１０２では、この空気と共に供給された燃料を燃焼して高温，高圧の駆動流体を生成し、この駆動流体によってタービン１０３を駆動して負荷である発電機１０４から電機出力を取り出すようになっている。タービン１０３で仕事をした駆動流体は外部に排ガスとして排出される。
【００２１】
また、圧縮機１０１の出口から分岐した空気、或いは圧縮機１０１の途中段落から抽気した空気は、冷却流路１０５を通じてタービン１０３に導かれ、タービン１０３に設置された静翼，動翼等の冷却空気として使用されるようになっている。
【００２２】
図１は、このタービン１０３の要部（翼段落部）を断面で示したものである。図中、矢印４０が、燃焼器１０２の出口５からタービン１０３の内部に導かれた高温，高圧の駆動流体である主流ガスの流れ方向を示しており、この主流ガス４０が第１段静翼１及び第１段動翼２からなる第１段段落，第２段静翼３及び第２段動翼４からなる第２段段落を、順次流下して第１段動翼２，第２段動翼４を駆動するようになっている。前記第１段静翼１及び第２段静翼３は、ケーシング１１の内周側に夫々取り付けられている。
【００２３】
第１段動翼２はロータディスク７に、第２段動翼４はロータディスク９にそれぞれ固定されている。ロータディスク７と９との間には第２段静翼３の位置に対応してディスクスペーサ８が配置されている。そして、ディスタントピース６が、ロータディスク７，ディスクスペーサ８，ロータディスク９と、スタブシャフト１０により一体的に固定されており、これらのタービン部品がロータ部材としての回転体を形成している。
【００２４】
ガスタービンの作動原理について簡単に説明すると、圧縮機１０１と燃焼器１０２により高温・高圧となった駆動流体、すなわち主流ガス４０は、タービン１０３を構成する静翼１及び３によりその高圧エネルギーを流速のエネルギーに変換し、動翼２及び４を回転させる。この回転エネルギーによって発電機１０４を駆動して電気出力を得ているが、回転エネルギーの一部は圧縮機１０１の駆動にも用いられる。一般に、タービン１０３の主流ガス４０の温度は、ガスタービンの耐熱材の温度によっても異なるが、通常の発電用のガスタービンにおいては、静翼１,３、並びに動翼２,４の翼材の許容温度以上の１１００℃〜１３００℃となっており、このような高温ガスにさらされる前記静翼，動翼の翼部は冷却して翼材の許容温度より低い温度に保つ必要がある。
【００２５】
第１段静翼１を例にとってみると、静翼１は燃焼器１０２の出口５の下流、すなわちタービン１０３部の最上流に位置するため、燃焼器１０２から流入する前記高温ガスを直にうけることで熱負荷が大きく、最も冷却を必要とするタービン部品の一つである。
【００２６】
図２に示した第１段静翼１の廻りの要部拡大図を用いて静翼の冷却構造を詳細に説明する。第１段静翼１は、翼プロファイル部５１と、翼プロファイル部５１の外周側に設けられ、外周ガスパス側壁を形成する外周エンドウォール５０と、翼プロファイル部５１の内周側に設けられ、内周ガスパス側壁を形成する内周エンドウォール５２とで１１００℃〜１３００℃の駆動流体である主流ガス４０が流れる流路となるガスパスを形成している。
【００２７】
前記外周エンドウォール５０で、主流ガス４０が流下するガスパスに面した外周ガスパス側壁の裏面側、即ち非ガスパス側となる外周エンドウォール５０の外周側には、凸部形状のフック１４が形成されている。また、前記内周エンドウォール５２で、主流ガス４０が流下するガスパスに面した内周ガスパス側壁の裏面側、即ち非ガスパス側となる内周エンドウォール５２の内周側にも、凸部形状のフック１５が形成されている。
【００２８】
そして、第１段静翼１の外周エンドウォール５０は、外周エンドウォール５０の外周側に形成した前記フック１４によってケーシング１１の内周壁に保持されており、また、第１段静翼１の内周エンドウォール５２は、内周エンドウォール５２の内周側に形成した前記フック１５によって該ケーシング１１に取り付けられたサポートリング１２に保持されている。
【００２９】
このように構成された静翼の冷却構造において、第１段静翼１を冷却するための空気は、圧縮機１０１から前記冷却流路１０５を通じて導かれ、ケーシング１１の内周壁と外周エンドウォール５０の外周側との間に形成された外周キャビティ２０と、ケーシング１１に取り付けたサポートリング１２の内周壁と内周エンドウォール５２の外周側との間に形成された内周キャビティ２１に、例えば、約８ＭＰａ，約３００℃程度の高圧の冷却空気として夫々供給され、静翼１の冷却に用いられる。
【００３０】
前記したように、静翼は高温高圧の駆動流体のエネルギーを流速のエネルギーに変換する役割を持つため、一般にガスパスにおける静翼１の上流３０の静圧に対し、下流３１の静圧は約半分程度に低下するように静翼を設計している。ここで、静翼１の外周エンドウォール５０の非ガスパス側に設けた凸部形状のフック１４は、ケーシング１１と軸方向接触部１６を形成するように配置されて、外周エンドウォール５０がケーシング１１に保持される構成となっている。また、静翼１の内周エンドウォール５２の非ガスパス側に設けた凸部形状のフック１５も、同様に、ケーシング１１に取り付けられたサポートリング１２と軸方向接触部１７を形成するように配置されて、内周エンドウォール５２がサポートリング１２に保持される構成となっている。そして、これらの軸方向接触部１６，１７は、共にシール部も兼ねており、外周キャビティ２０や内周キャビティ２１に流入した前記の約０.８ＭＰａ ，約３００℃程度の高圧の冷却空気が、圧力の低い静翼１の下流３１にリークしないようにしている。
【００３１】
静翼の熱負荷を考えた場合、静翼１では、上流から下流に行くほど駆動流体のエネルギーが流速のエネルギーに変換されて主流ガス４０の流速が早くなるため、静翼１は翼下流側の方が翼上流側よりも熱負荷が高くなる。第１段静翼１の外周エンドウォール５０の冷却を考えた場合、翼下流の方が翼上流よりも熱負荷が高く、より冷却を強化する必要がある。外周エンドウォール５０の非ガスパス側に設けたフック１４より下流に位置する外周エンドウォール５０の下流部分である外周エンドウォール下流部６０は、構造上、冷却空気の供給キャビティに面していないので冷却が困難な箇所でもある。
【００３２】
そこで、本実施例の静翼では、外周エンドウォール５０の非ガスパス側に設けたフック１４に、キャビティ２０から前記外周エンドウォール下流部６０とケーシング１１の内周壁との間に形成される空間６２に貫通する貫通孔７０を設け、冷却流路１０５を通じて外周キャビティ２０に導いた約０.８ＭＰａ ，約３００℃程度の高圧の冷却空気を前記貫通孔７０を流下する冷却空気８０として供給するようにした。
【００３３】
図３は、外周エンドウォール５０に形成した凸部形状のフック１４の廻りを下流側から見た斜視図を示す。前記フック１４には、周方向に所定のピッチをもってフック１４の上流側からフック１４の下流側に連通した、冷却空気を流下させる複数の貫通孔７０が設けられており、これらの貫通孔７０の出口開口は冷却空気８０の吹出し方向が外周エンドウォール５０のフック１４の下流に位置する外周エンドウォール下流部６０の非ガスパス面６４に向くように配置されている。
【００３４】
前記した静翼の冷却構造において、外周エンドウォール５０のフック１４は前述したようにケーシング１１の内周面との間で形成する軸方向接触部１６によってシール機能も兼ねていることから、外周キャビティ２０から圧力差を利用して貫通孔７０を通りジェット噴流状に勢いよく流下した冷却空気８０は、外周エンドウォール下流部６０の非ガスパス面６４を冷却して空間６２に流入する。空間６２に流入した冷却空気８０は、例えば約０.３〜０.４Ｍｐａ程度にまで圧力が低下している。
【００３５】
このように、貫通孔７０の前後差圧は約０.４〜０.５ＭＰａと大きく、貫通孔７０から吹出す冷却空気８０は、外周エンドウォール下流部６０の非ガスパス面６４に勢いよく衝突して冷却を行う。即ち、外周エンドウォール下流部６０の非ガスパス面６４を貫通孔７０を通じて噴出した冷却空気８０によってインピンジメント冷却することにより、外周エンドウォール下流部６０を効果的に冷却する。
【００３６】
本実施例で示した静翼の冷却構造では、外周エンドウォール下流部６０を貫通孔７０を流れる冷却空気８０によってインピンジメント冷却するため、伝熱面積は非ガスパス面６４の全体となり、対流冷却孔による冷却の場合に比較して伝熱面積を大きくとることができる。そのため、少ない冷却空気で静翼のエンドウォールの冷却、即ち静翼を効果的に冷却することが可能となるものである。
【００３７】
また、図２において、本実施例の静翼の冷却構造では、第１段静翼１の外周エンドウォール５０の下流側に位置し、第１段動翼２の外周に面した位置のケーシング１１の内周壁に、第１段動翼２の第１段シュラウド２３が取り付けられている。前記第１段シュラウド２３の非ガスパス側にはケーシング１１の内周壁との間に外周キャビティ２０と連通して加圧された冷却空気が導かれている空間２６を形成している。また、第１段シュラウド２３には、ガスパスに沿ってシュラウドを貫通し、冷却空気２５を空間２６から流下させる対流冷却孔２４が設けられており、この対流冷却孔２４の出口２７は前記空間６２に面した静翼１の外周エンドウォール下流部６０の後縁端に対向して開口されている。よって、第１段シュラウド２３は対流冷却孔２４を流下する冷却空気２５によって効果的に冷却される。そして、第１段シュラウド２３を冷却した後の冷却空気２５は、第１段シュラウド２３の絶縁の出口２７を経て第１段動翼２の上流のガスパスに放出される。この場合、対流冷却孔２４を流れる冷却空気２５は、当然のことながら、該対流冷却孔２４の入口から出口２７に行くに従って、ガスパスを流下する高温の主流ガス４０に晒される第１段シュラウド２３の冷却による熱交換で温度上昇するので、冷却能力が下がっていく。ところが、本実施例では、貫通孔７０を流下して第１段シュラウド２３よりも上流に位置する第１段静翼１の外周エンドウォール下流部６０を冷却した冷却空気８０が、前記第１段シュラウド２３の上流の領域の空間６２を経てガスパスに流入する際に、第１段シュラウド２３の前縁部において主流ガスと局部的に混合し、主流ガスの温度を下げるので、第１段シュラウド２３を冷却する冷却空気２５の冷却能力の低下を補うことができ、第１段シュラウド２３の冷却に必要な冷却空気量を削減することが可能となるのである。そして、この外周エンドウォール下流部６０を冷却した後の冷却空気８０は、該第１段シュラウド２３を冷却した後の冷却空気２５と合流してガスパス面に放出される。
【実施例２】
【００３８】
次に、図４に本発明の他の実施例であるガスタービンの静翼の冷却構造を示す。基本的な構成は図１乃至図３に示して説明した前述の実施例であるガスタービン静翼の冷却構造と同じ構成であるので、構成が相違する部分についてのみ説明する。
【００３９】
本実施例では、外周キャビティ２０に面しており、外周エンドウォール５０に形成した凸部形状のフック１４が係合されているケーシング１１の内周壁に、このフック１４との係合部を迂回して形成され、外周キャビティ２０から静翼１の外周エンドウォール下流部６０とケーシング１１の内周面との間に形成された空間６２に至るように貫通した貫通孔７１を設けたものである。そして、前記約０.８ＭＰａ ，約３００℃程度の高圧の冷却空気８１を前記貫通孔７１を通じて外周キャビティ２０から前記空間６２にジェット噴流状に勢いよく流下させて、静翼１の外周エンドウォール下流部６０の非ガスパス面６４を冷却している。
【００４０】
前記貫通孔７１は、空間６２に面したケーシング１１の内周面に、周方向に所定のピッチをもって複数個設けられており、貫通孔７１から噴出される冷却空気８１の吹出し方向が外周エンドウォール５０のフック１４の下流に位置する外周エンドウォール下流部６０の非ガスパス面６４に向くように配置されている。
【００４１】
前記した静翼の冷却構造において、外周エンドウォール５０のフック１４は前述したようにケーシング１１の内周面との間で形成する軸方向接触部１６によってシールも兼ねていることから、貫通孔７１の前後差圧は約４〜５気圧と大きく、貫通孔７１から吹出す冷却空気８１は、外周エンドウォール下流６０の非ガスパス面６４に勢いよく衝突して冷却を行う。即ち、外周エンドウォール下流部６０の非ガスパス面６４を貫通孔７１を通じて噴出した冷却空気８１によってインピンジメント冷却することにより、外周エンドウォール下流部６０を効果的に冷却する。
【００４２】
本実施例で示した静翼の構造においても、実施例１で示した静翼の構造と同様の効果が達成されるものであり、外周エンドウォール下流部６０をインピンジメント冷却するため、伝熱面積は非ガスパス面６４の全体となり、対流冷却孔による冷却の場合に比較して伝熱面積を大きくとることができる。そのため、少ない冷却空気で静翼のエンドウォールの冷却、即ち静翼を効果的に冷却することが可能となるものである。
【００４３】
また、本実施例の静翼の冷却構造においても、第１段静翼１の外周エンドウォール５０の下流側に位置し、第１段動翼２の外周に面した位置のケーシング１１の内周壁に、第１段動翼２の第１段シュラウド２３にはガスパスに沿ってシュラウドを貫通し、冷却空気２５を空間２６から流下させる対流冷却孔２４が設けられていて第１段シュラウド２３を冷却するように構成されている。
【００４４】
本実施例では、貫通孔７１を流下して第１段シュラウド２３よりも上流に位置する第１段静翼１の外周エンドウォール下流部６０を冷却した冷却空気８１が、前記第１段シュラウド２３の上流の領域の空間６２を経てガスパスに流入する際に、第１段シュラウド２３の前縁部において主流ガスと局部的に混合し、主流ガスの温度を下げるので、前記実施例で説明した場合と同様に、第１段シュラウド２３を冷却する冷却空気２５の冷却能力の低下を補うことができ、第１段シュラウド２３の冷却に必要な冷却空気量を削減することが可能となるのである。そして、この第１段シュラウド２３の前縁部を冷却した後の冷却空気８１は、該第１段シュラウド２３を冷却した後の冷却空気２５と合流してガスパス面に放出される。
【実施例３】
【００４５】
次に、図５に、本発明を静翼１の内周エンドウォール５２に適用した場合の実施例であるガスタービンの静翼の冷却構造を示す。基本的な構成は図１乃至図３に示して説明した前述の実施例であるガスタービン静翼の冷却構造と同じ構成であるので、構成が相違する部分についてのみ説明する。
【００４６】
本実施例では、内周キャビティ２１に面しており、静翼１の内周エンドウォール５２に形成した凸部形状のフック１５が係合されている、ケーシング１１に取り付けられたサポートリング１２の内周壁に、このフック１５との係合部を迂回して形成され、内周キャビティ２１から静翼１の内周エンドウォール下流部６１と該サポートリング１２の内周面との間に形成された空間６３に至るように貫通した貫通孔７２を設けたものである。
【００４７】
そして、約０.８ＭＰａ ，約３００℃程度の高圧の冷却空気８２を前記貫通孔７２を通じて内周キャビティ２１の前記空間６３にジェット噴流状に勢いよく流下させて、静翼１の内周エンドウォール下流部６１の非ガスパス面６５を冷却している。
【００４８】
前記貫通孔７２は、空間６３に面したサポートリング１２の内周面に、周方向に所定のピッチをもって複数個設けられており、貫通孔７２から噴出される冷却空気８２の吹出し方向が内周エンドウォール５２のフック１５の下流に位置する内周エンドウォール下流部６１の非ガスパス面６５に向くように配置されている。
【００４９】
前記した静翼の冷却構造において、内周エンドウォール５２のフック１５は前述したようにサポートリング１２の内周面との間で形成する軸方向接触部１７によってシールも兼ねていることから、貫通孔７２の前後差圧は約４〜５気圧と大きく、貫通孔７２から吹出す冷却空気８２は、内周エンドウォール下流部６１の非ガスパス面６５に勢いよく衝突して冷却を行う。即ち、内周エンドウォール下流部６１の非ガスパス面６５を貫通孔７２を通じて噴出した冷却空気８２によってインピンジメント冷却することにより、内周エンドウォール下流部６１を効果的に冷却する。
【００５０】
本実施例で示した静翼の構造においても、実施例１で示した静翼の構造と同様の効果が達成されるものであり、内周エンドウォール下流部６１をインピンジメント冷却するため、伝熱面積は非ガスパス面６５の全体となり、対流冷却孔による冷却の場合に比較して伝熱面積を大きくとることができる。そのため、少ない冷却空気で静翼のエンドウォールの冷却、即ち静翼を効果的に冷却することが可能となるものである。
【００５１】
以上、本発明の実施例について第１段静翼を例にとって説明してきたが、主流ガス温度の条件によっては、第２段静翼あるいはさらに後段に位置する静翼のエンドウォールの冷却を必要とする場合も有り、この場合にも本実施例を適用することができ、特に限定されるものではない。また、本実施例では、冷却媒体として空気を用いて説明してきたが、他に蒸気，増湿空気等の他の媒体でも良く、特に限定されるものではない。さらにまた、本実施例では冷却媒体を供給する貫通孔を円孔として示してきたが、流路形状に特に制限はなく、スリットや角穴でも得られる効果に変わりは無い。尚、本発明構造は、構成が簡単であり、現状の静翼を特に大きな改造または部品を追加することなく適用でき、コスト低減も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
ガスタービンの静翼、並びに静翼を備えたガスタービンに適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…第１段静翼、２…第１段動翼、３…第２段静翼、４…第２段動翼、５…燃焼器出口、６…ディスタントピース、７…第１段動翼ロータディスク、８…ディスクスペーサ、９…第２段動翼ロータディスク、１０…スタブシャフト、１１…ケーシング、１２…サポートリング、１４…静翼外周フック、１５…静翼内周フック、１６…外周フック軸方向接触部、１７…内周フック軸方向接触部、２０…外周キャビティ、２１…内周キャビティ、２３…第１段シュラウド、２４…対流冷却孔、２５，８０，８１，８２…冷却空気、２６…空間、２７…対流冷却孔出口、３０…第１段静翼上流、３１…第１段静翼下流、４０…主流ガス、５０…第１段静翼の外周エンドウォール、５１…第１段静翼の翼プロファイル部、５２…第１段静翼の内周エンドウォール、６０…外周エンドウォールの下流、６１…内周エンドウォールの下流、６２，６３…空間、６４…外周エンドウォールの下流の非ガスパス面、６５…内周エンドウォールの下流の非ガスパス面、７０，７１，７２…貫通孔、１０１…圧縮機、１０２…燃焼器、１０３…タービン、１０４…発電機、１０５…冷却流路。
【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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