(57)【要約】【課題】２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることのできるガスタービンの翼構造を提供すること。【解決手段】静翼２１の境界部２８よりも外方側に位置する部分をロータの回転方向側に曲げる。これにより、ケーシングの端壁と動翼のチップ部とのチップクリアランスから燃焼ガスが漏れ、チップ部１２付近のよどみ線３５が背面２４側に位置した場合でも、境界部２８よりも外方側に位置する部分は、ロータの回転方向側に曲げられているので、このよどみ線３５もロータ５の回転方向寄りに位置することになる。従って、静翼２１の高さ方向において異なる高さの位置に発生するよどみ線３５は、ロータの回転方向における位置がほぼ揃った位置になり、静翼２１に流れる燃焼ガスの、当該静翼２１の高さ方向における圧力分布の変化を低減することができる。この結果、２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。【選択図】        図３
2008169783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに円環に配列された静翼と、回転軸を中心として回転可能なロータに円環に配列された動翼とを備え、前記静翼と前記動翼とは前記回転軸方向に交互に設けられることにより複数の段を構成しており、さらに、前記動翼の外端部と前記ケーシングとの間には間隙が設けられたガスタービンの翼構造において、
前記ケーシングとの間に前記間隙が設けられた前記動翼の後段側の前記静翼は、前記ロータの径方向における前記静翼の高さを１００％とした場合に前記静翼の内端部から前記径方向における外方に向かって前記静翼の高さの８０％の位置が境界部となっており、前記境界部よりも前記径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部が、前記ロータの回転方向側に曲がっていることを特徴とするガスタービンの翼構造。
【請求項２】
さらに、前記静翼は、前記境界部よりも前記径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部の前記回転軸方向における幅が、前記境界部よりも前記径方向における内方側に位置する部分の前記回転軸方向における幅よりも狭くなっていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの翼構造。
【請求項３】
ケーシングに円環に配列された静翼と、回転軸を中心として回転可能なロータに円環に配列された動翼とを備え、前記静翼と前記動翼とは前記回転軸方向に交互に設けられることにより複数の段を構成しており、さらに、前記動翼の外端部と前記ケーシングとの間には間隙が設けられたガスタービンの翼構造において、
前記ケーシングとの間に前記間隙が設けられた前記動翼の後段側の前記静翼は、前記ロータの径方向における前記静翼の高さを１００％とした場合に前記静翼の内端部から前記径方向における外方に向かって前記静翼の高さの８０％の位置が境界部となっており、
前記境界部よりも前記径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部の前記回転軸方向における幅が、前記境界部よりも前記径方向における内方側に位置する部分の前記回転軸方向における幅よりも狭くなっていることを特徴とするガスタービンの翼構造。
【請求項４】
前記ケーシングにおける前記静翼が設けられている側の壁面である端壁は、前記ロータの回転方向で隣り合う前記静翼同士の間に位置する前記端壁のうち、前記静翼同士の中間部分よりも前記ロータの回転方向側に位置する部分は、前記中間部分よりも前記ロータの回転方向の反対方向側に位置する部分よりも凹んでいる部分を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスタービンの翼構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの翼構造に関するものである。特に、この発明は、動翼の外端部とケーシングとの間に間隙が設けられたガスタービンの翼構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１７は、従来のガスタービンの翼構造を示す動翼及び静翼の説明図である。図１８は、図１７のＤ−Ｄ断面図である。図１９は、図１８の動翼及び静翼の斜視図である。従来のガスタービンの翼構造は、ケーシング６１に円環に配列された複数段の静翼８１と、回転軸６６を中心に回転可能なロータ６５に円環に配列された複数段の動翼７１とを備えており、静翼８１と動翼７１とはロータ６５の回転軸６６方向に交互に配設されている。また、このようなガスタービンの翼構造では、ロータ６５の径方向における動翼７１の外端部側であるチップ部７２側にはシュラウド（図示省略）が設けられていないものがあり、特に動翼７１の高圧段で、シュラウドが設けられない場合が多い。この場合、動翼７１のチップ部７２とケーシング６１の端壁６２と間には間隙が設けられ、いわゆるチップクリアランス９０が設けられる。このように、チップクリアランス９０が設けられる場合、ロータ６５が回転した際にチップクリアランス９０から燃焼ガスが漏れて下流側に流れる場合があり、これにより、圧力損失が大きくなる虞がある。
【０００３】
つまり、ロータ６５が回転した場合には、燃焼ガスの主流９２は動翼７１の背面７４及び腹面７５の形状に沿って流れ、動翼７１の下流側に位置する静翼８１の方向に流れる。このように、静翼８１に燃焼ガスが流れた場合、この燃焼ガスは静翼８１の前縁８６付近の背面８４や腹面８５の形状にほぼ沿った形状で流れるが、一方、チップクリアランス９０から漏れて流れる燃焼ガスである漏れ流れ９３は、主流９２の燃焼ガスとは異なる角度で静翼８１に対して流れる。
【０００４】
即ち、動翼７１に沿って流れる燃焼ガスは、動翼７１の背面７４側と腹面７５側とで圧力差があり、背面７４側よりも腹面７５側の方が圧力が高くなっている。これにより、腹面７５側を流れる燃焼ガスはチップクリアランス９０から漏れて、漏れ流れ９３となって背面７４側に流れ、この漏れ流れ９３は、燃焼ガスの主流９２と交差する向きで流れる。このため、この漏れ流れ９３が静翼８１に流れた場合、燃焼ガスの主流９２とは異なる角度で静翼８１に対して流れ、この漏れ流れ９３の流れる方向は静翼８１の形状に沿った方向ではないことにより、圧力損失が大きくなる。
【０００５】
このため、従来のガスタービンの翼構造では、チップクリアランス９０から漏れる燃焼ガスによる圧力損失の低減を図っているものがある。例えば、特許文献１に記載のガスタービンにおける翼構造では、静翼の前縁付近における背面と腹面との角度である前縁インクルーディング角を、静翼の外端部であるチップ部とチップ部以外とで異ならせ、チップ部以外の前縁インクルーディング角よりチップ部の前縁インクルーディング角を大きくしている。これにより、静翼の前縁付近における、静翼の形成方向に対するチップクリアランスから漏れた燃焼ガスの流れ方向の角度であるインシデンス角と圧力損失との相対関係の変化が小さくなる。従って、動翼のチップクリアランスから燃焼ガスが漏れた場合における圧力損失を小さくすることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１３２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２０及び図２１は、図１７の静翼にガスが流れた場合の説明図である。ここで、動翼７１から静翼８１に燃焼ガスが流れた場合には、この燃焼ガスは静翼８１の前縁８６付近で静翼８１に当たり、静翼８１の背面８４側と腹面８５側とに分かれて流れるため、静翼８１の前縁８６付近には、背面８４側に流れる燃焼ガスと腹面８５側に流れる燃焼ガスとの境界となるよどみ線９６が発生する。このように、動翼７１から静翼８１に流れた燃焼ガスは、よどみ線９６を境界として背面８４側と腹面８５側とに分かれて流れるため、静翼８１の前縁８６付近におけるよどみ線９６の位置は、静翼８１の高さ方向のどの位置でも一定であるのが好ましいが、動翼７１のチップクリアランス９０から燃焼ガスが漏れて漏れ流れ９３が発生した場合には、よどみ線９６の位置は変化する。
【０００８】
つまり、チップクリアランス９０からの漏れ流れ９３が静翼８１に流れた場合、漏れ流れ９３による燃焼ガスは静翼８１の前縁８６付近における背面８４側寄りの位置から静翼８１に流れるため、静翼８１のチップ部８２付近では、よどみ線９６は背面８４側に位置する。即ち、静翼８１に発生するよどみ線９６は、チップ部８２付近のみが背面８４側に移動する。このため、静翼８１に流れる燃焼ガスの圧力分布は静翼８１の高さ方向において変化し、図２０及び図２１において等圧力線９９によって示すように、静翼８１の前縁８６付近の圧力は、チップ部８２付近で背面８４方向に圧力が歪む。これにより、静翼８１の背面８４側では、チップ部８２側から、静翼８１の高さ方向における内端部８３側へ向かう流れが誘起され、背面８４側を流れる燃焼ガスの流れ方向９８は、静翼８１の前縁８６側から後縁８７方向に向かいつつチップ部８２側から内端部８３方向に向かうため、強い２次流れが発生する。これにより、２次流れ損失が発生し、タービン効率が低下する虞があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることのできるガスタービンの翼構造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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るガスタービンの翼構造は、ケーシングに円環に配列された静翼と、回転軸を中心として回転可能なロータに円環に配列された動翼とを備え、前記静翼と前記動翼とは前記回転軸方向に交互に設けられることにより複数の段を構成しており、さらに、前記動翼の外端部と前記ケーシングとの間には間隙が設けられたガスタービンの翼構造において、  前記ケーシングとの間に前記間隙が設けられた前記動翼の後段側の前記静翼は、前記ロータの径方向における前記静翼の高さを１００％とした場合に前記静翼の内端部から前記径方向における外方に向かって前記静翼の高さの概略８０％の位置が境界部となっており、前記境界部よりも前記径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部が、前記ロータの回転方向側に曲がっていることを特徴とする。
【００１１】
この発明では、静翼の境界部よりも外方側に位置する部分の少なくとも一部を、ロータの回転方向側に曲げているので、ロータの回転方向におけるよどみ線の位置をほぼ揃えることができる。つまり、ケーシングと動翼との間隙から燃焼ガスが漏れた場合には、この燃焼ガスは動翼の後段側に位置する静翼の前縁付近で、且つ、外端部付近の背面側に流れるため、この部分付近のよどみ線は静翼の他の部分に発生するよどみ線よりも背面側に位置し易くなるが、静翼の境界部よりも外方側に位置する部分は、ロータの回転方向側に曲げられている。このため、この曲げられている部分に発生するよどみ線も、この部分が曲げられていない場合に発生するよどみ線の位置よりも、ロータの回転方向寄りに発生する。これにより、静翼の高さ方向において異なる高さの位置に発生するよどみ線は、ロータの回転方向における位置がほぼ揃った位置になる。従って、静翼に流れる燃焼ガスの、当該静翼の高さ方向における圧力分布の変化を低減することができる。この結果、２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００１２】
また、この発明に係るガスタービンの翼構造は、さらに、前記静翼は、前記境界部よりも前記径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部の前記回転軸方向における幅が、前記境界部よりも前記径方向における内方側に位置する部分の前記回転軸方向における幅よりも狭くなっていることを特徴とする。
【００１３】
この発明では、静翼の境界部よりも径方向の外方側に位置する部分の少なくとも一部の回転軸方向における幅を、境界部よりも径方向の内方側に位置する部分の回転軸方向における幅よりも狭くしている。これにより、回転軸方向における幅が狭くなった部分は、アスペクト比が大きくなった効果を得るため、動翼から静翼に流れてきた燃焼ガスの流れ方は、回転軸方向における幅が狭くなった部分と他の部分とで異なった流れ方になる。このため、ケーシングと動翼との間隙から漏れた燃焼ガスが、動翼の後段側に位置する静翼の前縁付近で、且つ、外端部付近の背面側に流れた場合でも、この部分は回転軸方向における幅が他の部分よりも狭く形成されていることにより燃焼ガスの流れ方が異なっているため、２次流れが発生し難くなっている。この結果、より確実に２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００１４】
また、この発明に係るガスタービンの翼構造は、ケーシングに円環に配列された静翼と、回転軸を中心として回転可能なロータに円環に配列された動翼とを備え、前記静翼と前記動翼とは前記回転軸方向に交互に設けられることにより複数の段を構成しており、さらに、前記動翼の外端部と前記ケーシングとの間には間隙が設けられたガスタービンの翼構造において、前記ケーシングとの間に前記間隙が設けられた前記動翼の後段側の前記静翼は、前記ロータの径方向における前記静翼の高さを１００％とした場合に前記静翼の内端部から前記径方向における外方に向かって前記静翼の高さの概略８０％の位置が境界部となっており、前記境界部よりも前記径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部の前記回転軸方向における幅が、前記境界部よりも前記径方向における内方側に位置する部分の前記回転軸方向における幅よりも狭くなっていることを特徴とする。
【００１５】
この発明では、静翼の境界部よりも径方向の外方側に位置する部分の少なくとも一部の回転軸方向における幅を、境界部よりも径方向の内方側に位置する部分の回転軸方向における幅よりも狭くしている。これにより、回転軸方向における幅が狭くなった部分は、アスペクト比が大きくなった効果を得るため、動翼から静翼に流れてきた燃焼ガスの流れ方は、回転軸方向における幅が狭くなった部分と他の部分とで異なった流れ方になる。このため、ケーシングと動翼との間隙から漏れた燃焼ガスが、動翼の後段側に位置する静翼の前縁付近で、且つ、外端部付近の背面側に流れた場合でも、この部分は回転軸方向における幅が他の部分よりも狭く形成されていることにより燃焼ガスの流れ方が異なっているため、２次流れが発生し難くなっている。この結果、２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００１６】
また、この発明に係るガスタービンの翼構造は、前記ケーシングにおける前記静翼が設けられている側の壁面である端壁は、前記ロータの回転方向で隣り合う前記静翼同士の間に位置する前記端壁のうち、前記静翼同士の中間部分よりも前記ロータの回転方向側に位置する部分は、前記中間部分よりも前記ロータの回転方向の反対方向側に位置する部分よりも凹んでいる部分を有していることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、ロータの回転方向で隣り合う静翼同士の間に位置する端壁を、静翼同士の中間部分よりもロータの回転方向側に位置する部分に、中間部分よりもロータの回転方向の反対方向側に位置する部分よりも凹んでいる部分を設けている。詳しくは、ロータの回転方向で隣り合う静翼同士において、ロータの回転方向側に位置する静翼は他方の静翼に対して背面を向けており、ロータの回転方向の反対方向側に位置する静翼は他方の静翼に対して腹面を向けている。また、ロータを回転させた場合には、動翼から静翼に流れる燃焼ガスにより、静翼では背面側と腹面側とでは腹面側の方が圧力が高くなり易くなり、この圧力差によって２次流れが発生しやすくなるが、上記のように端壁に凹んでいる部分を設けることにより、背面側付近の空間部分が大きくなるため、２次流れを低減できる。
【００１８】
つまり、静翼同士の中間部分よりもロータの回転方向側には、対向する静翼の背面と腹面とのうち背面が位置しており、中間部分よりもロータの回転方向の反対方向側には、対向する背面と腹面とのうち腹面が位置している。このため、静翼同士の中間部分よりもロータの回転方向側に位置する部分の端壁に、中間部分よりもロータの回転方向の反対方向側に位置する部分の端壁よりも凹んでいる部分を設けることにより、背面側付近の空間部分が大きくなる。このように、端壁に凹んでいる部分を設け、背面側付近の空間部分を大きくすることにより、背面側と腹面側との圧力は同程度になり、ケーシングと動翼との間隙から漏れた燃焼ガスが静翼の外端部付近に流れた場合でも、対向する静翼の背面付近と腹面付近との間の圧力差が低減するため、この圧力差に起因する２次流れを低減することができる。この結果、より確実に２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るガスタービンの翼構造は、２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係るガスタービンの翼構造の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。また、以下の説明において、回転軸方向とは、後述するロータ５の回転軸６と平行な方向をいい、径方向とは、回転軸６と直交する方向をいう。また、周方向とは、回転軸６を回転の中心となる軸としてロータ５が回転した際における円周方向をいい、回転方向とは、ロータ５が回転軸６を中心として回転する方向をいう。
【実施例１】
【００２１】
図１は、実施例１に係るガスタービンの翼構造を示す動翼及び静翼の説明図である。同図に示す実施例１に係るガスタービンの翼構造では、従来のガスタービンの翼構造と同様に、ケーシング１に円環に配列された複数段の静翼２１と、ガスタービンの運転時には回転軸６を中心に回転可能なロータ５に、円環に配列された複数段の動翼１１とを備えている。詳しくは、ロータ５は、ケーシング１の内側に設けられており、ケーシング１は、当該ケーシング１の内周面となりロータ５に対向している壁面である端壁２を有している。静翼２１は、この端壁２に接続されて端壁２からロータ５に向かって形成されており、複数が所定の間隔を開けて周方向に並んで設けられ、円環に配列されている。
【００２２】
また、動翼１１は、ロータ５に接続されてロータ５からケーシング１の端壁２に向かって形成されており、複数が所定の間隔を開けて周方向に並んで設けられ、円環に配列されている。これらのように形成される静翼２１と動翼１１とは、ロータ５の回転軸６と平行な方向である回転軸方向に交互に配設されており、回転軸方向において複数の段を構成している。また、動翼１１はケーシング１から離間しており、径方向における動翼１１の外端部であるチップ部１２とケーシング１の端壁２との間には、間隙であるチップクリアランス３０が設けられている。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３及び図４は、図２に示す静翼の斜視図である。動翼１１及び静翼２１は、径方向に見た場合おける形状が共に周方向に湾曲しており、動翼１１はロータ５の回転方向に向かって凸となるように湾曲し、静翼２１はロータ５の回転方向の反対方向、つまり、動翼１１が湾曲している方向の反対方向に凸となるように湾曲している。このように湾曲して形成される動翼１１と静翼２１とは、共に周方向における両面のうち凸となっている側の面が背面１４、２４となっており、凹となっている側の面が腹面１５、２５となっている。つまり、動翼１１では、回転方向側の面が背面１４となっており、回転方向と反対側の面が腹面１５となっている。これとは逆に、静翼２１は、回転方向と反対側の面が背面２４となっており、回転方向側の面が腹面２５となっている。
【００２４】
また、動翼１１は、ロータ５の回転時に動翼１１近傍を流れる燃焼ガスの流れ方向における上流側が前縁１６となっており、下流側が後縁１７となっている。これらの前縁１６と後縁１７とは、前縁１６が後縁１７よりも回転方向側に位置している。さらに、動翼１１は、前縁１６から後縁１７に向かうに従って、周方向における厚さ、即ち、背面１４と腹面１５との距離が変化しており、前縁１６から後縁１７に向かう方向で見た場合に、前縁１６から離れるに従って厚さが厚くなり、厚さが最も厚い位置から後縁１７に向かうに従って、厚さは薄くなっている。この最も厚さが厚い位置は、前縁１６と後縁１７との中間位置よりも前縁１６寄りに位置している。
【００２５】
同様に、静翼２１もロータ５の回転時に静翼２１近傍を流れる燃焼ガスの流れ方向における上流側が前縁２６となっており、下流側が後縁２７となっている。これらの前縁２６と後縁２７とは、動翼１１の前縁１６と後縁１７とは逆に、前縁２６が後縁２７よりも回転方向の反対方向側に位置している。さらに、静翼２１は、動翼１１と同様に前縁２６から後縁２７に向かうに従って周方向における厚さ、即ち、背面２４と腹面２５との距離が変化しており、最も厚さが厚い位置は、前縁２６と後縁２７との中間位置よりも前縁２６寄りに位置している。
【００２６】
この動翼１１と静翼２１とのうち、ロータ５の回転時に動翼１１と静翼２１とを流れる燃焼ガスの流れ方向における、チップクリアランス３０が設けられた動翼１１の後段側の静翼２１は、径方向における静翼２１の外端部であるチップ部２２近傍がロータ５の回転方向側に曲げられている。詳しくは、静翼２１は、径方向における静翼２１の内端部２３からチップ部２２までの径方向における距離、即ち、ロータ５の径方向における静翼２１の高さを１００％とした場合に、内端部２３から径方向における外方に向かって静翼２１の高さの概略８０％の位置が境界部２８となっている。静翼２１は、この境界部２８よりも径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部が、ロータ５の回転方向側に曲がっている。これにより、静翼２１は、チップ部２２が内端部２３よりも動翼１１の回転方向側にずれて形成されている。
【００２７】
なお、境界部２８の位置は、内端部２３から径方向における外方に向かって静翼２１の高さの概略８０％となっているが、境界部２８は、後述する漏れ流れ３３が流れる範囲（図５、図６参照）に基づいて設定するのが望ましい。ここで、流体が流れる際には、流体の境界部分は徐々に状態が変化して流れる、即ち、徐々に流量が変化して流れるので、流体が流れる際における流体の境界部分は明確な境界にはならず、幅を有して流れる。このため、静翼２１に対して主流３２のみが流れる範囲と、漏れ流れ３３を含んだ流体が流れる範囲との境界部分も、幅を有している。従って、漏れ流れ３３が流れる範囲に基づいて設定する境界部２８は、内端部２３から径方向における外方に向かって静翼２１の高さの８０％の位置でもよいが、正確には内端部２３から径方向における外方に向かって静翼２１の高さの概略８０％程度が望ましい。
【００２８】
この実施例１に係るガスタービンの翼構造は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。ガスタービンを運転させた場合には、回転軸６を中心としてロータ５が回転することにより、ロータ５に接続されている動翼１１も回転軸６を中心としてロータ５の回転方向に回転する。動翼１１が回転をすると、動翼１１は回転方向側に凸となっていると共に前縁１６が後縁１７よりも回転方向側に位置しているので、燃焼ガスは後段側の静翼２１に流れる。その際に、燃焼ガスは動翼１１の後縁１７付近の形状に沿った流れになるため、動翼１１から静翼２１に流れる際には燃焼ガスは、上流側から下流側に流れつつ回転方向の反対方向に向かって流れる。
【００２９】
このように、動翼１１から静翼２１に流れる大部分の燃焼ガスの流れである燃焼ガスの主流３２は、動翼１１が回転する方向の反対方向に流れるため、燃焼ガスの主流３２が静翼２１に流れる際には、回転方向側に位置する面である腹面２５側から流れ、静翼２１の前縁２６付近の形状に沿った向きで流れる。静翼２１に流れた燃焼ガスの主流３２は、静翼２１の形状、即ち、静翼２１の腹面２５と背面２４の形状に沿って流れるため、静翼２１によって整流されると同時に流れる向きが変えられて、当該静翼２１の後段側に位置する動翼１１に向かって流れる。
【００３０】
静翼２１によって向きが変えられた燃焼ガスの主流３２が静翼２１から動翼１１に流れる際には、静翼２１の後縁２７付近の形状に沿った流れになるため、静翼２１から動翼１１に流れる際には燃焼ガスの主流３２は、上流側から下流側に流れつつ回転方向に向かって流れる。これにより、燃焼ガスの主流３２は動翼１１における回転方向の反対方向側に位置する面である腹面１５側から流れ、動翼１１の前縁１６付近の形状に沿った向きで流れる。動翼１１に流れた燃焼ガスの主流３２は、動翼１１の形状、即ち、動翼１１の腹面１５と背面１４の形状に沿って流れるため、動翼１１によって流れる向きが変えられると同時に、動翼１１に対して回転方向への力を与える。換言すると、動翼１１は、燃焼ガスが流れる向きを変える際の反作用により、燃焼ガスから回転方向の力が与えられる。この燃焼ガスからの力により、動翼１１及び動翼１１が接続されたロータ５は回転方向に回転する。
【００３１】
燃焼ガスの主流３２が動翼１１に流れる際には、このように動翼１１の腹面１５側から流れるため、動翼１１に沿って流れる燃焼ガスの圧力は背面１４側よりも腹面１５側の方が高くなっているが、動翼１１のチップ部１２とケーシング１の端壁２との間には、チップクリアランス３０が設けられている。このため、動翼１１の腹面１５側に位置する燃焼ガスの一部は、腹面１５と背面１４との圧力差によって、チップクリアランス３０を通って圧力が高い腹面２５側から圧力が低い背面１４側に流れる。このチップクリアランス３０から漏れた燃焼ガスの流れである漏れ流れ３３は、燃焼ガスの上流側から下流側に流れつつ、回転方向に向かって流れる。このため、チップクリアランス３０から漏れた燃焼ガスの漏れ流れ３３が静翼２１に流れる際には、回転方向の反対方向側に位置する面である背面２４側から静翼２１の前縁２６付近で、且つ、静翼２１のチップ部２２付近の形状に沿った向きで流れる。静翼２１において、このようにチップクリアランス３０からの漏れ流れ３３が当たる部分は、主に径方向における境界部２８よりも外方側となっている。
【００３２】
図５は、静翼に流れる燃焼ガスの流入角を示す説明図である。図６は、静翼の高さ方向における燃焼ガスの流入角の分布図である。詳しくは、静翼２１に流れる燃焼ガスの流入角を、回転軸方向を０°として腹面２５側からの燃焼ガスの流入角を＋（プラス）とし、背面２４側からの燃焼ガスの流入角を−（マイナス）とする。つまり、燃焼ガスの主流３２を＋とし、漏れ流れ３３を−とする。この場合に、静翼２１に流れる燃焼ガスの流入角の分布は、静翼の高さの高さ方向において、静翼の高さの概略８０％の位置までは流入角は＋となり、概略８０％を越えて１００％に向かうに従って、流入角は−になる。即ち、静翼２１に流れる燃焼ガスは、静翼２１の高さの概略８０％の位置までは主流３２が流れ、概略８０％から１００％の間は、漏れ流れ３３を含む流体が流れる。
【００３３】
また、燃焼ガスが動翼１１から静翼２１に流れた場合には、燃焼ガスは静翼２１の背面２４側と腹面２５側とに分かれて流れるため、双方向の流れの分岐部分には、圧力が高くなる部分であるよどみ線３５が発生する。また、燃焼ガスが静翼２１に流れる際には、主流３２は静翼２１の腹面２５側から流れるが、漏れ流れ３３は静翼２１の背面２４側から流れる。このため、よどみ線３５は、燃焼ガスの主流３２が当たる部分と、チップクリアランス３０からの漏れ流れ３３が当たる部分とによって背面２４及び腹面２５に対する相対的な位置が変化する。具体的には、チップクリアランス３０からの漏れ流れ３３が当たる部分のよどみ線３５は、燃焼ガスの主流３２が当たる部分のよどみ線３５に対して、背面２４側に位置する。
【００３４】
背面２４及び腹面２５に対するよどみ線３５の相対的な位置は、このようにチップクリアランス３０からの漏れ流れ３３が当たる部分と、燃焼ガスの主流３２が当たる部分とで異なっているが、チップクリアランス３０から漏れる燃焼ガスが当たる部分である、径方向における境界部２８よりも外方側の部分は、ロータ５の回転方向側に曲がっている。つまり、静翼２１は、径方向における境界部２８よりも外方側の部分が、腹面２５側にずれて形成されている。
【００３５】
このため、この部分のよどみ線３５もロータ５の回転方向側、或いは静翼２１の腹面２５側にずれるため、径方向における境界部２８よりも外方側の部分のよどみ線３５と、境界部２８よりも内方側の部分、即ち、燃焼ガスの主流３２が当たる部分のよどみ線３５とは、ロータ５の回転方向における位置が、ほぼ同じ位置になる。従って、よどみ線３５は、ロータ５の径方向、或いは静翼２１の高さ方向にほぼ直線的に延びて形成される。このように、よどみ線３５は径方向にほぼ直線的に延びて形成されるため、静翼２１に沿って流れる燃焼ガスの圧力は、径方向においてほぼ等しくなり、燃焼ガスの圧力の分布状態を示す等圧力線３９も、図３及び図４に示すように、径方向にほぼ直線的に延びて形成される。
【００３６】
従って、よどみ線３５から背面２４側と腹面２５側とに分岐する燃焼ガスの流れ方向３８は、静翼２１の高さ方向にはあまり向かわずに、前縁２６側から後縁２７側へ流れる。このため、静翼２１に沿って流れる燃焼ガスの圧力は、静翼２１の高さ方向における変化が小さくなるため、２次流れ損失が低減する。
【００３７】
図７は、静翼の高さ方向における損失の分布を示す説明図である。このように、静翼２１を、径方向における境界部２８よりも外方側の部分を腹面２５側に曲げることにより、静翼２１を流れる燃焼ガスの２次流れ損失が低減するため、静翼２１に燃焼ガスが流れる際における損失は低減する。具体的には、静翼２１のチップ部２２付近、即ち、静翼２１の高さ方向における１００％付近には、主に燃焼ガスの漏れ流れ３３が流れるため、従来のガスタービンの翼構造における静翼の形状では、静翼２１の高さ方向における１００％付近で２次流れが発生して損失が大きくなる。このため、静翼２１の高さ方向における損失の分布は、静翼２１の高さ方向における１００％付近で大きくなり、境界部２８よりも外方側の部分を腹面２５側に曲げていない静翼２１の高さ方向における損失の分布を示す従来形状損失線１０５は、１００％付近の損失が大きくなる。
【００３８】
これに対し、静翼２１を、境界部２８よりも外方側の部分を腹面２５側に曲げた場合には、２次流れ損失が低減するため、静翼２１の高さ方向における損失の分布は、静翼２１の高さ方向における１００％付近が従来形状の静翼よりも低減する。このため、実施例１に係るガスタービンの翼構造における静翼２１の高さ方向における損失の分布を示す静翼曲げ形状損失線１０１は、１００％付近の損失が、従来形状損失線１０５よりも小さくなる。
【００３９】
以上のガスタービンの翼構造は、静翼２１の境界部２８よりも外方側に位置する部分の少なくとも一部を、ロータ５の回転方向側に曲げているので、ロータ５の回転方向におけるよどみ線３５の位置をほぼ揃えることができる。つまり、ケーシング１の端壁２と動翼１１のチップ部１２とのチップクリアランス３０から燃焼ガスが漏れた場合には、この燃焼ガスは動翼１１の後段側に位置する静翼２１の前縁２６付近で、且つ、当該静翼２１のチップ部２２付近の背面２４側に流れる。このため、この部分付近のよどみ線３５は、静翼２１の他の部分、即ち、径方向における境界部２８の内方側の部分に発生するよどみ線３５よりも背面２４側に位置し易くなるが、静翼２１の境界部２８よりも外方側に位置する部分は、ロータ５の回転方向側に曲げられている。
【００４０】
これにより、この曲げられている部分に発生するよどみ線３５も、この部分が曲げられていない場合に発生するよどみ線３５の位置よりも、ロータ５の回転方向寄りに発生する。従って、静翼２１の高さ方向において異なる高さの位置に発生するよどみ線３５は、ロータ５の回転方向における位置がほぼ揃った位置になり、静翼２１に流れる燃焼ガスの、当該静翼２１の高さ方向における圧力分布の変化を低減することができる。この結果、２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００４１】
なお、境界部２８よりも外方側の部分を腹面２５側に曲げる度合いは、境界部２８よりも外方側の部分のよどみ線と、境界部２８よりも内方側に部分のよどみ線３５とが周方向において一致する程度まで曲げるのが望ましい。図８は、周方向におけるよどみ線の位置と段効率との関係を示す説明図である。つまり、静翼２１が設けられている段の効率である段効率は、図８に示すように、境界部２８よりも外方側の部分のよどみ線３５と、境界部２８よりも内方側に部分のよどみ線３５とが周方向において一致した状態が最も高くなり、双方のよどみ線３５が周方向にずれるに従って、段効率は低くなる。このため、境界部２８よりも外方側の部分は、境界部２８よりも外方側の部分のよどみ線３５と、境界部２８よりも内方側の部分のよどみ線３５とが周方向において一致する程度まで曲げるのが望ましい。
【実施例２】
【００４２】
実施例２に係るガスタービンの翼構造は、実施例１に係るガスタービンの翼構造と略同様の構成であるが、静翼は、径方向において境界部よりも外方側に位置する部分が回転方向側に曲げられるのではなく、回転軸方向における幅が変化している点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図９は、本発明の実施例２に係るガスタービンの翼構造を示す説明図である。同図に示す実施例２に係るガスタービンの翼構造は、ケーシング１の内側に、回転軸６を中心として回転可能なロータ５が設けられており、ロータ５には円環に配列された複数の動翼１１が接続されている。ケーシング１には、端壁２からロータ５に向かって形成された複数の静翼４１が、円環に配列されて端壁２に接続されている。これらのように形成される静翼４１と動翼１１とは、ロータ５の回転軸方向に交互に配設されており、回転軸方向において複数の段を構成している。また、動翼１１のチップ部１２とケーシング１の端壁２との間には、チップクリアランス３０が設けられている。
【００４３】
図１０は、図９に示す静翼の斜視図である。これらのように形成される動翼１１と静翼４１とのうち、静翼４１は、内端部２３から径方向における外方に向かって静翼４１の高さの概略８０％の位置が境界部２８となっており、境界部２８よりも径方向における外方側に位置する部分の少なくとも一部の、回転軸方向における幅、即ち軸方向コードが、境界部２８よりも径方向における内方側に位置する部分の軸方向コードよりも狭くなっている。静翼４１において、このように境界部２８よりも径方向における外方側に位置して軸方向コードが狭くなっている部分は、幅狭部４２となっている。この幅狭部４２は、回転軸方向における前縁２６側と後縁２７側との距離が、境界部２８からチップ部２２に向かうに従って小さくなることにより、軸方向コードが狭くなっている。
【００４４】
また、幅狭部４２では、このように軸方向コードが、境界部２８よりも径方向における内方側に位置する部分の軸方向コードよりも狭くなっているため、幅狭部４２ではアスペクト比が大きくなった効果を得ることが出来る。
【００４５】
この実施例２に係るガスタービンの翼構造は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。ガスタービンを運転させた場合には、回転軸６を中心としてロータ５が回転することにより、ロータ５に接続されている動翼１１も回転軸６を中心としてロータ５の回転方向に回転する。これにより、燃焼ガスは動翼１１及び静翼４１の上流側から下流側に流れる。
【００４６】
このように、上流側から下流側に流れる燃焼ガスの主流３２が静翼４１に流れる場合には、回転方向側に位置する面である腹面２５側から流れ、静翼４１の前縁２６付近の形状に沿った向きで流れる。静翼４１に流れた燃焼ガスの主流３２は、静翼４１によって整流されると同時に流れる向きが変えられて、当該静翼４１の後段側に位置する動翼１１に向かって流れる。
【００４７】
静翼４１によって向きが変えられた燃焼ガスの主流３２が静翼４１から動翼１１に流れる際には、動翼１１の腹面１５側から流れ、動翼１１によって流れる向きが変えられると同時に、動翼１１に対して回転方向への力を与える。このため、動翼１１は、燃焼ガスが流れる向きを変える際の反作用により、燃焼ガスから回転方向の力が与えられ、この燃焼ガスからの力により、動翼１１及び動翼１１が接続されたロータ５は回転方向に回転する。
【００４８】
また、燃焼ガスの主流３２が動翼１１に流れる際には、このように動翼１１の腹面１５側から流れるため、動翼１１に沿って流れる燃焼ガスの圧力は背面１４側よりも腹面１５側の方が高くなっているが、動翼１１のチップ部１２とケーシング１の端壁２との間には、チップクリアランス３０が設けられている。このため、動翼１１の腹面１５側に位置する燃焼ガスの一部は、腹面１５と背面１４との圧力差によって、チップクリアランス３０を流れる漏れ流れ３３となって腹面１５側から背面１４側に流れる。また、この漏れ流れ３３は、燃焼ガスの上流側から下流側に流れつつ、回転方向に向かって流れるため、漏れ流れ３３が静翼４１に流れる際には、背面２４側から静翼４１の前縁２６付近で、且つ、静翼４１のチップ部２２付近の形状に沿った向きで、主に幅狭部４２に流れる。
【００４９】
また、燃焼ガスが動翼１１から静翼４１に流れた場合には、よどみ線３５が発生するが、静翼４１の高さ方向において、チップクリアランス３０からの漏れ流れ３３が当たる部分のよどみ線３５は、燃焼ガスの主流３２が当たる部分のよどみ線３５に対して、背面２４側に位置する。また、このよどみ線３５は、径方向に連続して発生するため、よどみ線３５が連続して発生することにより形成される線はよどみ線３５となっている。静翼４１に流れた燃焼ガスは、このよどみ線３５から分岐して背面２４側と腹面２５側とに分かれる。
【００５０】
これらのように、漏れ流れ３３は幅狭部４２に流れ、主流３２は境界部２８よりも径方向における内方側に位置する部分に流れるが、境界部２８では軸方向コードが短いためアスペクト比が大きくなった効果を得ることが出来る。
【００５１】
このため、チップクリアランス３０からの漏れ流れ３３が幅狭部４２に流れた場合における、静翼４１の前縁２６付近から後縁２７方向への燃焼ガスの流れである幅狭時流れ方向４５は、径方向にはあまり向かわずに、静翼４１の形状に沿って前縁２６付近から後縁２７方向へ流れる。つまり、幅狭時流れ方向４５は、幅狭部４２を設けず、静翼４１の回転軸方向における幅を一定にした場合に、漏れ流れ３３が上流側から流れきた場合における燃焼ガスの流れである幅一定時流れ方向４６よりも、径方向への流れが小さくなる。従って、幅狭部４２において前縁２６付近から後縁２７に流れる燃焼ガスの流れ方向は、静翼４１の高さ方向にはあまり向かわずに、前縁２６側から後縁２７側へ流れる。このため、静翼４１に沿って流れる燃焼ガスの圧力は、静翼４１の高さ方向における変化が小さくなるため、２次流れ損失が低減する。
【００５２】
以上のガスタービンの翼構造は、静翼４１の幅狭部４２の軸方向コードを、境界部２８よりも径方向の内方側に位置する部分の軸方向コードよりも狭くしている。これにより、幅狭部４２は、アスペクト比が大きくなった効果を得るため、動翼１１から静翼４１に流れてきた燃焼ガスの流れ方は、幅狭部４２と他の部分とで異なった流れ方になる。このため、チップクリアランス３０から漏れた燃焼ガスの流れである漏れ流れ３３が、動翼１１の後段側に位置する静翼４１の前縁２６付近で、且つ、チップ部２２付近の背面２４側に流れた場合でも、この部分は軸方向コードが他の部分よりも狭く形成されて燃焼ガスの流れ方が異なっているため、２次流れが発生し難くなっている。つまり、チップクリアランス３０からの漏れ流れ３３が、動翼１１の後段側に位置する静翼４１に流れることによる圧力分布の変化と、軸方向コードが異なって形成されることによる圧力分布の変化とが互いに打ち消し合い、２次流れの発生が低減する。この結果、２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００５３】
なお、幅狭部４２の軸方向コードを、境界部２８よりも径方向の内方側に位置する部分の軸方向コードよりも狭くする度合いは、１０〜３０％の範囲内で縮めるのが望ましい。図１１は、軸方向コードの削減の度合いと段効率との関係を示す説明図である。つまり、静翼４１が設けられている段の効率である段効率は、図１１に示すように、１０〜３０％の範囲内で縮めた状態が最も高くなり、軸方向コードの削減量がこの範囲から離れるに従って、段効率は低くなる。このため、幅狭部４２の軸コードは、境界部２８よりも径方向の内方側に位置する部分の軸方向コードの１０〜３０％の範囲内で縮めるのが望ましい。
【実施例３】
【００５４】
実施例３に係るガスタービンの翼構造は、実施例１に係るガスタービンの翼構造と略同様の構成であるが、ケーシングの端壁を凹ませている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図１２は、本発明の実施例３に係るガスタービンの翼構造を示す説明図である。同図に示す実施例３に係るガスタービンの翼構造は、ケーシング１の内側に、回転軸６を中心として回転可能なロータ５が設けられており、ロータ５には円環に配列された複数の動翼１１が接続されている。ケーシング１には、端壁５１からロータ５に向かって形成された複数の静翼２１が、円環に配列されて端壁５１に接続されている。これらのように形成される静翼２１と動翼１１とは、ロータ５の回転軸方向に交互に配設されており、回転軸方向において複数の段を構成している。また、動翼１１のチップ部１２とケーシング１の端壁５１との間には、チップクリアランス３０が設けられている。また、静翼２１は、実施例１に係るガスタービンの翼構造が有する静翼２１と同様に、境界部２８よりも外方側の部分が腹面２５側（図３、図４参照）に曲げられている。
【００５５】
図１３は、図１２のＢ−Ｂ断面図である。図１４は、図１３のＣ−Ｃ矢視図である。また、ケーシング１における静翼２１が設けられている側の壁面である端壁５１は、ロータ５の回転方向で隣り合う静翼２１同士の間の位置で凹んでいる部分を有している。詳しくは、ロータ５の回転方向で隣り合う静翼２１同士の間に位置する端壁５１のうち、静翼２１同士の中間部分よりもロータ５の回転方向側に位置する部分は、中間部分よりもロータの回転方向の反対方向側に位置する部分よりも凹んでいる部分を有している。
【００５６】
ロータ５の回転方向で隣り合う静翼２１同士は、一方の静翼２１の背面２４と他方の静翼２１の腹面２５とが対向して隣り合っており、ロータ５の回転方向側に位置する静翼２１の背面２４と、ロータ５の回転方向の反対側に位置する静翼２１の腹面２５とが対向して静翼２１同士が隣り合っている。このため、この静翼２１同士の間に位置する端壁５１は、対向する背面２４と腹面２５とのうち、腹面２５側に位置する部分よりも、背面２４側に位置する部分の方が凹んでおり、図１４の等高線５３で示すように、腹面２５寄りの位置から背面２４方向に向かうに従って、徐々に凹みの深さが深くなっている。これにより、この端壁５１は、対向する背面２４と腹面２５とのうち背面２４近傍に、最も凹んでいる部分である最深部５２を有している。
【００５７】
この実施例３に係るガスタービンの翼構造は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。ガスタービンを運転させた場合には、回転軸６を中心としてロータ５が回転することにより、ロータ５に接続されている動翼１１も回転軸６を中心としてロータ５の回転方向に回転する。これにより、燃焼ガスは動翼１１及び静翼２１の上流側から下流側に流れる。
【００５８】
このように、上流側から下流側に流れる燃焼ガスの主流３２が静翼に流れる場合には、回転方向側に位置する面である腹面２５側から流れ、静翼２１の前縁付近の形状に沿った向きで流れる（図２参照）。静翼２１に流れた燃焼ガスの主流３２は、静翼２１によって整流されると同時に流れる向きが変えられて、当該静翼２１の後段側に位置する動翼１１に向かって流れる。
【００５９】
燃焼ガスの主流３２が静翼２１に流れる場合には、このように腹面２５側から流れるが、ロータ５の回転方向で隣り合う静翼２１同士の間に位置する端壁５１は、隣り合う静翼２１において対向する背面２４と腹面２５とのうち、腹面２５寄り位置よりも背面２４寄りの位置の方が深く凹んでいる。このため、静翼２１と端壁５１との接続部分の近傍においては、腹面２５側付近の空間よりも背面２４側付近の空間の方が大きくなっている。これにより、動翼１１から静翼２１の腹面２５側に流れた燃焼ガスによる腹面２５付近と背面２４付近との圧力差は小さくなる。従って、静翼２１と端壁５１との接続部分における背面２４付近の圧力が低くなることに起因する２次流れが抑制され、２次流れ損失が低減する。
【００６０】
図１５は、静翼の高さ方向における損失の分布を示す説明図である。このように、ロータ５の回転方向において隣り合う静翼２１同士の間に位置する端壁５１を、静翼２１同士の対向する背面２４と腹面２５とのうち腹面２５側に位置する部分よりも背面２４側に位置する部分を凹ませることにより、静翼２１と端壁５１との接続部分における腹面２５付近と背面２４付近との圧力差を低減することができる。これにより、静翼２１を流れる燃焼ガスの２次流れ損失が低減するため、静翼２１に燃焼ガスが流れる際における損失は低減する。
【００６１】
具体的には、静翼２１はチップ部２２で端壁５１に接続されているため、静翼２１のチップ部２２付近、即ち、静翼２１の高さ方向における１００％付近では、２次流れが発生して損失が大きくなる。このため、ロータ５の回転方向において隣り合う静翼２１同士の間に位置する端壁５１を上記のように凹ませることにより２次流れ損失が低減するため、静翼２１の高さ方向における損失の分布は、静翼２１の高さ方向における１００％付近が、静翼２１を境界部２８よりも外方側の部分を腹面２５側に曲げた場合のみ場合よりも低減する。このため、実施例３に係るガスタービンの翼構造における静翼２１の高さ方向における損失の分布を示す端壁凹み形状損失線１０２は、１００％付近の損失が、静翼曲げ形状損失線１０１よりも小さくなる。
【００６２】
以上のガスタービンの翼構造は、ロータ５の回転方向で隣り合う静翼２１同士の間に位置する端壁５１を、静翼２１同士の中間部分よりもロータ５の回転方向側に位置する部分に、中間部分よりもロータ５の回転方向の反対方向側に位置する部分よりも凹んでいる部分を設けている。詳しくは、ロータ５の回転方向で隣り合う静翼２１同士では、背面２４と腹面２５とを対向させており、ロータ５を回転させた場合には、動翼１１から静翼２１に流れる燃焼ガスは、対向する静翼２１の背面２４と腹面２５とのうち腹面２５の方向に流れる。これにより、背面２４側と腹面２５側とでは腹面２５側の方が圧力が高くなり易くなり、この圧力差によって２次流れが発生しやすくなるが、上記のように端壁５１に凹んでいる部分を設けることにより、背面２４側付近の空間部分が大きくなるため、２次流れを低減できる。
【００６３】
つまり、静翼２１同士の中間部分よりもロータ５の回転方向側には、対向する静翼２１の背面２４と腹面２５とのうち背面２４が位置しており、中間部分よりもロータ５の回転方向の反対方向側には、対向する背面２４と腹面２５とのうち腹面２５が位置している。このため、静翼２１同士の中間部分よりもロータ５の回転方向側に位置する部分の端壁５１に、中間部分よりもロータ５の回転方向の反対方向側に位置する部分の端壁５１よりも凹んでいる部分を設けることにより、背面２４側付近の空間部分が大きくなる。このように、端壁５１に凹んでいる部分を設け、背面２４側付近の空間部分を大きくすることにより、背面２４側と腹面２５側との圧力差は小さくなり、チップクリアランス３０から燃焼ガスの漏れ流れ３３が静翼２１のチップ部２２付近に流れた場合でも、対向する静翼２１の背面２４付近と腹面２５付近との間の圧力差が低減するため、この圧力差に起因する２次流れを低減することができる。この結果、より確実に２次流れ損失を低減し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００６４】
なお、ロータ５の回転方向において隣り合う静翼２１同士に間に位置する端壁５１の深さ、或いは最深部５２の深さは、回転軸方向における静翼２１の幅である軸方向コードの１０〜３０％の範囲内で形成するのが望ましい。図１６は、端壁深さと段効率との関係を示す説明図である。つまり、複数の段からなる静翼２１においてロータ５の回転方向において隣り合う静翼２１同士の間に位置する端壁５１を凹ませた段の効率である段効率は、図１６に示すように、端壁５１の深さが軸方向コードの１０〜３０％の範囲内で凹ませた状態が最も高くなり、端壁５１の深さがこの範囲から離れるに従って、段効率は低くなる。このため、ロータ５の回転方向において隣り合う静翼２１同士に間に位置する端壁５１の深さは、軸方向コードの１０〜３０％の範囲内で形成するのが望ましい。
【００６５】
また、実施例１に係るガスタービンの翼構造では、静翼２１のチップ部２２付近をロータ５の回転方向に曲げており、実施例２に係るガスタービンの翼構造では、静翼４１のチップ部２２付近に軸方向コードを縮めているが、これらは合わせてもよい。つまり、静翼２１は、径方向における境界部２８よりも外方部分をロータ５の回転方向に曲げつつ、回転軸方向における幅を、境界部２８よりも内方側に位置する部分の回転軸方向における幅よりも狭くしてもよい。これにより、静翼２１に流れる燃焼ガスの、当該静翼２１の高さ方向における圧力分布の変化を、より確実に低減することができ、２次流れ損失を低減することができるので、より確実にタービン効率の向上を図ることができる。
【００６６】
また、実施例３に係るガスタービンの翼構造では、静翼２１の形状は実施例１に係るガスタービンの翼構造における静翼２１の形状になっているが、静翼２１の形状は実施例２に係るガスタービンの翼構造における静翼４１の形状、或いはこれらを合わせた形状でもよい。静翼２１の形状に関わらず、ケーシング１の端壁を実施例３に係るガスタービンの翼構造のように凹ませることにより、ロータ５の回転方向において隣り合う静翼２１同士の圧力差を低減でき、静翼２１と端壁５１との接続部分付近の圧力が高いことに起因する２次流れを抑制できる。この結果、２次流れ損失を低減することができ、より確実にタービン効率の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係るガスタービンの翼構造は、静翼と動翼とを有する場合に有用であり、特に、動翼とケーシングとの間にチップクリアランスが設けられている場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１に係るガスタービンの翼構造を示す動翼及び静翼の説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示す静翼の斜視図である。
【図４】図２に示す静翼の斜視図である。
【図５】静翼に流れる燃焼ガスの流入角を示す説明図である。
【図６】静翼の高さ方向における燃焼ガスの流入角の分布図である。
【図７】静翼の高さ方向における損失の分布を示す説明図である。
【図８】周方向におけるよどみ線の位置と段効率との関係を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例２に係るガスタービンの翼構造を示す説明図である。
【図１０】図９に示す静翼の斜視図である。
【図１１】軸方向コードの削減の度合いと段効率との関係を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例３に係るガスタービンの翼構造を示す説明図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ断面図である。
【図１４】図１３のＣ−Ｃ矢視図である。
【図１５】静翼の高さ方向における損失の分布を示す説明図である。
【図１６】端壁深さと段効率との関係を示す説明図である。
【図１７】従来のガスタービンの翼構造を示す動翼及び静翼の説明図である。
【図１８】図１７のＤ−Ｄ断面図である。
【図１９】図１８の動翼及び静翼の斜視図である。
【図２０】図１７の静翼にガスが流れた場合の説明図である。
【図２１】図１７の静翼にガスが流れた場合の説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、６１  ケーシング
２、６２  端壁
５、６５  ロータ
６、６６  回転軸
１１、７１  動翼
１２、７２  チップ部
１４、７４  背面
１５、７５  腹面
１６  前縁
１７  後縁
２１、４１、８１  静翼
２２、８２  チップ部
２３、８３  内端部
２４、８４  背面
２５、８５  腹面
２６、８６  前縁
２７、８７  後縁
２８  境界部
３０、９０  チップクリアランス
３２、９２  主流
３３、９３  漏れ流れ
３５、９６  よどみ線
３８、９８  流れ方向
３９、９９  等圧力線
４２  幅狭部
４５  幅狭時流れ方向
４６  幅一定時流れ方向
５１  端壁
５２  最深部
５３  等高線
１０１  静翼曲げ形状損失線
１０２  端壁凹み形状損失線
１０５  従来形状損失線
【図１】
2008169783.tif 000003
【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】
2008169783.tif 000015
【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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【図２０】
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【図２１】
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