(57)【要約】  この冷却構造は、高温燃焼ガスの進行方向を中心に蛇行する冷却流路が構造体に形成され、冷却流路が、前記構造体の内部に形成された冷却用空気の流入路と、軸線方向に対して間隔をおいて配された少なくとも一つ以上の直線流路と、前記流入路と前記直線流路の端部同士を連通し、又は前記直線流路の端部同士を交互に連通する折り返し流路とを備えている。
2007094212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの略軸線方向に流れる高温燃焼ガスに沿って設けられた壁面を有して前記タービンを構成する構造体の冷却構造であって、
前記高温燃焼ガスの進行方向を中心に蛇行する冷却流路が前記構造体に形成され、
前記冷却流路が、前記軸線方向と略直交する方向に延びて前記構造体の内部に形成された冷却用空気の流入路と、
該流入路の長さと略同一長さが流路幅とされて、前記壁面の略法線方向に有限長さに延びて形成されて、略前記軸線方向に対して間隔をおいて配された少なくとも一つ以上の直線流路と、
前記流入路と前記直線流路の端部同士を連通し、又は前記各直線流路の端部同士を交互に連通する折り返し流路とを備えていることを特徴とする冷却構造。
【請求項２】
前記壁面が、タービン翼の背側翼面と腹側翼面であり、
前記冷却流路が、前記タービン翼の中央部から前縁側に向かう第一流路及び後縁側に向かう第二流路を有して、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれが、前記流入路、前記直線流路及び折り返し流路を備え、
前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれの前記流入路が、前記タービン翼の高さ方向に沿って形成されて互いに隣接して配されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項３】
前記タービン翼のチップ面又はハブ面に形成されて前記冷却流路に冷却用空気を導入する空気導入口が、前記第一流路の略全域に連通するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項４】
前記流入路に沿って複数の乱流促進体が配されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造。
【請求項５】
前記背側翼面と前記腹側翼面とに端部がそれぞれ接続された複数のフィン若しくは乱流促進体が、前記第二流路よりも後縁側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造。
【請求項６】
前記第一流路の基端が、前記タービン翼の前縁に設けられた出口孔に連通されていることを特徴とする請求項２記載の冷却構造。
【請求項７】
前記直線流路及び前記折り返し流路を翼高さ方向に複数分割する仕切り部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造。
【請求項８】
前記壁面が、タービン翼の背側翼面と腹側翼面であり、
前記冷却流路が、前記タービン翼の中央部から前縁側に向かう第一流路及び後縁側から中央部に向かう第二流路を有して、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれが、前記流入路、前記直線流路、及び前記折り返し流路を備え、
前記第二流路よりも後縁側に、前記流入路と略同一の形状を有する冷却用空気の後縁側流入路が、前記流入路と略同一方向に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項９】
前記第一流路の前記流入路を第一流入路とし、及び前記第二流路の前記流入路を第二流入路としたとき、
前記第一流入路及び前記第二流入路が、前記タービン翼の高さ方向に漸次狭窄して形成され、
前記第一流入路と前記第二流入路とを流れる冷却用空気が互いに対向するように配されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造。
【請求項１０】
前記折り返し流路の途中にフィンが立設されていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造。
【請求項１１】
前記フィンが乱流促進体であることを特徴とする請求項１０に記載の冷却構造。
【請求項１２】
前記壁面が、前記高温燃焼ガスと直接接触する内壁面と、該内壁面よりも前記タービンの径方向外側に配された外壁面とを備え、
前記内壁面及び前記外壁面間に前記冷却流路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項１３】
前記内壁面側における前記折り返し流路の流路高さが、前記外壁面側の高さよりも高いことを特徴とする請求項１２に記載の冷却構造。
【請求項１４】
前記壁面が、タービン翼の背側翼面と腹側翼面であり、
前記冷却流路が、前記タービン翼の中央部から前縁側に向かう第一流路及び後縁側に向かう第二流路を有して、
前記第一流路が少なくとも前記流入路を備え、
前記第二流路が前記流入路、前記直線流路及び折り返し流路を備え、
前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれの前記流入路が、前記タービン翼の高さ方向に沿って形成されて互いに隣接して配されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項１５】
前記第一流路を翼前後方向に二分割する仕切り部が設けられ、
前記仕切り部には仕切られた前方空間と後方空間とを連通する複数の冷却孔が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の冷却構造。
【請求項１６】
前記第一流路を翼前後方向に二分割する仕切り部が設けられ、
前記仕切り部には仕切られた前方空間と後方空間とを連通する、翼高さ方向に伸びるスリットが形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンを構成するタービン翼やタービン壁等の構造体の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、熱効率向上のために、タービンの高温化が進められており、タービン入口温度が１２００℃から１７００℃にまで達する。かかる高温下においては、タービンの構造体である金属製部品は、材料の耐用限界温度を超えないように冷却する必要がある。このようなタービン部品を冷却するために、部品内部に冷却用空気の流路を形成し、部品内部から冷却している。この際、冷却用空気として、通常、圧縮機で生成される高圧空気を使用する。そのため、冷却用空気として使用する空気量が、直接的にガスタービンの性能に影響を及ぼす。【０００３】
冷却を特に要するタービン部品としてタービン翼がある。このタービン翼の冷却構造として、冷却用空気を流通させるためのインサート部品を別部品として用意してタービン翼の内部に組み込むインピンジメント冷却構造（例えば、非特許文献１参照。）や、タービン翼内に折り返し流路を形成して冷却用空気を流通させるサーペンタイン流路冷却構造（例えば、特許文献１、非特許文献２参照。）が開示されている。
【特許文献１】特開平０６−１６７２０１号公報
【非特許文献１】Shigemichi Yamawaki, “Verifying Heat Transfer Analysis of High Pressure Cooled Turbine Blades and Disk”, Heat transfer in gas turbine systems(Annals of the New York Academy of Science), （米国）, the New York Academy of Science, 2001, Volume 934, pp.505-512
【非特許文献２】Je-chin Han, 他２名, “Gas Turbine heat transfer and cooling technology”, （英国）, Taylor & Francis, 2000, pp.20
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記非特許文献１に記載の冷却構造では、タービン翼としての一体的な組立てができず、インサート部品を組み込むための余計な製造コストがかかる。また、空力性能を向上させる三次元バウ翼（翼高さ方向に弓形となった形状）に適用しようとしても、インサート部品を三次元形状にした場合、翼に挿入するのが困難となって、本冷却構造を採用することができない。【０００５】
また、上記非特許文献２に記載の冷却構造では、冷却流路が１８０度で折り返される部分において冷却流路の断面積が極めて小さくなって、冷却用空気の圧損が大きくなってしまい、十分な冷却性能を得ることができない。さらに、非特許文献２に記載の構造を実現させるためには、セラミックスコアの形状が複雑になり製作性が悪い。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、タービンを構成する構造体の内部を流通する冷却用空気の圧損を最小限に抑えて冷却用空気を節約しながら、冷却性能の維持・向上を図ることができる冷却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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１の解決手段として、タービンの略軸線方向に流れる高温燃焼ガスに沿って設けられた壁面を有して前記タービンを構成する構造体の冷却構造であって、前記高温燃焼ガスの進行方向を中心に蛇行する冷却流路が前記構造体に形成され、前記冷却流路が、前記軸線方向と略直交する方向に延びて前記構造体の内部に形成された冷却用空気の流入路と、該流入路の長さと略同一長さが流路幅とされて、前記壁面の略法線方向に有限長さに延びて形成されて、略前記軸線方向に対して間隔をおいて配された少なくとも一つ以上の直線流路と、前記流入路と前記直線流路の端部同士を連通し、又は前記各直線流路の端部同士を交互に連通する折り返し流路とを備えていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、直線流路で流速を高めることができ、冷却用空気の壁面への衝突速度を高めることができる。【０００８】
また、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記壁面が、タービン翼の背側翼面と腹側翼面であり、前記冷却流路が、前記タービン翼の中央部から前縁側に向かう第一流路及び後縁側に向かう第二流路を有して、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれが、前記流入路、前記直線流路及び折り返し流路を備え、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれの前記流入路が、前記タービン翼の高さ方向に沿って形成されて互いに隣接して配されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、直線流路を流通する冷却用空気が折り返し流路にて背側翼面又は腹側翼面に衝突するので、そのときに翼面を冷却することができる。【０００９】
また、第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記タービン翼のチップ面又はハブ面に形成されて前記冷却流路に冷却用空気を導入する空気導入口が、前記第一流路の略全域に連通するように形成されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、第一流路内を冷却用空気が略均一に流れるので、前縁を略均等に冷却することができる。【００１０】
また、第４の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記流入路に沿って複数の乱流促進体が配されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、乱流促進体により、流入路における冷却を強化することができる。【００１１】
また、第５の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記背側翼面と前記腹側翼面とに端部がそれぞれ接続された複数のフィン若しくは乱流促進体が、前記第二流路よりも後縁側に設けられていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、第二流路で使用した冷却用空気を排出する前にピンに衝突させることによってさらに冷却を強化することができ、冷却用空気の節約を図りながら冷却効率を向上することができる。【００１２】
また、第６の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第一流路の基端が、前記タービン翼の前縁に設けられた出口孔に連通されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、第一流路を流通した冷却用空気を前縁から翼面に沿って排出させることができ、翼面をさらにフィルム冷却することができる。【００１３】
また、第７の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記直線流路及び前記折り返し流路を翼高さ方向に複数分割する仕切り部が、前記直線流路に設けられていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、直線流路の途中でタービン翼の高さ方向に流れようとする冷却用空気の流れを仕切り部にて規制することができる。そのため、翼内部における冷却用空気の流れに応じて仕切り部の配設位置を調整することによって、冷却流路内を流れる冷却用空気の流量配分をタービン翼の高さ方向で均一にすることができる。また、仕切り部において翼面にかかる荷重を支えることができ、翼の剛性を高めることができる。【００１４】
また、第８の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記壁面が、タービン翼の背側翼面と腹側翼面であり、前記冷却流路が、前記タービン翼の中央部から前縁側に向かう第一流路、及び後縁側から中央部に向かう第二流路を有して、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれが、前記流入路、前記直線流路、及び前記折り返し流路を備え、前記第二流路よりも後縁側に、前記流入路と略同一の形状を有する冷却用空気の後縁側流入路が、前記流入路と略同一方向に設けられていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、温度上昇が小さい空気をタービン翼の後縁側の冷却用空気として利用することができ、翼面の冷却をより均一に行うことができる。【００１５】
また、第９の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第一流路の前記流入路を第一流入路及び前記第二流路の前記流入路を第二流入路としたとき、前記第一流入路及び前記第二流入路が、前記タービン翼の高さ方向に漸次狭窄して形成され、前記第一流入路と前記第二流入路とを流れる冷却用空気が互いに対向するように配されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、各流入路に導入された冷却用空気が直線流路に漸次導入されて先端側の空気流量が漸次減少しても、流路幅が狭くなっていくので、流速を維持することができ、流入路高さ方向に冷却を均一化することができる。【００１６】
また、第１０の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記折り返し流路の途中にフィンが立設されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、折り返し流路を流れる冷却用空気の伝熱面積を拡大して冷却性能を高めることができる。また、フィンの配置、形状、大きさを調整することによって、翼面の温度の均一化をより好適に図ることができる。【００１７】
また、第１１の解決手段として、上記第１０の解決手段において、前記フィンが乱流促進体であることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、折り返し流路内を流れる冷却用空気に強い乱れを生じさせて翼面の冷却をより強化することができ、冷却性能をより高めることができる。【００１８】
また、第１２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記壁面が、前記高温燃焼ガスと直接接触する内壁面と、該内壁面よりも前記タービンの径方向外側に配された外壁面とを備え、前記内壁面及び前記外壁面間に前記冷却流路が形成されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、直線流路を流通する冷却用空気が折り返し流路にて内壁面又は外壁面に衝突するので、そのときに内壁面や外壁面をインピンジ冷却することができる。【００１９】
また、第１３の解決手段として、上記第１２の解決手段において、前記内壁面側における前記折り返し流路の流路高さが、前記外壁面側の高さよりも高いことを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、内壁面側のみで流速を高め、冷却を強化する一方、冷却を必要としない外壁面側では、冷却用空気の圧力損失を最小限にすることができる。【００２０】
また、第１４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記壁面が、タービン翼の背側翼面と腹側翼面であり、前記冷却流路が、前記タービン翼の中央部から前縁側に向かう第一流路及び後縁側に向かう第二流路を有して、前記第一流路が少なくとも前記流入路を備え、前記第二流路が前記流入路、前記直線流路及び折り返し流路を備え、前記第一流路及び前記第二流路のそれぞれの前記流入路が、前記タービン翼の高さ方向に沿って形成されて互いに隣接して配されていることを特徴とする冷却構造を採用する。
この発明は、直線流路を流通する冷却用空気が折り返し流路にて背側翼面又は腹側翼面に衝突するので、そのときに翼面を冷却することができる。【００２１】
また、第１５の解決手段として、前記第一流路を翼前後方向に二分割する仕切り部が設けられ、前記仕切り部には仕切られた前方空間と後方空間とを連通する複数の冷却孔が形成されていることを特徴とする。
この発明は、折り返し流路を備えているのと同様な作用効果を得ることができる。【００２２】
また、第１６の解決手段として、前記第一流路を翼前後方向に二分割する仕切り部が設けられ、前記仕切り部には仕切られた前方空間と後方空間とを連通する、翼高さ方向に伸びるスリットが形成されていることを特徴とする。
この発明は、折り返し流路を備えているのと同様な作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、タービンを構成する構造体の内部を流通される冷却用空気の圧損を最小限に抑えて冷却用空気を節約しながら、冷却性能の維持・向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタービン翼を示す斜視図である。
【図２Ａ】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図２Ｂ】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＢ−Ｂ断面に相当する位置の断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第２の実施形態に係るタービン翼の変形例を示す図である。
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第３の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＢ−Ｂ断面に相当する位置の断面図である。
【図５Ａ】本発明の第４の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第４の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＢ−Ｂ断面に相当する位置の断面図である。
【図６Ａ】本発明の第５の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第５の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＢ−Ｂ断面に相当する位置の断面図である。
【図７Ａ】本発明の第６の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面図である。
【図７Ｂ】本発明の第６の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＢ−Ｂ断面に相当する位置の断面図である。
【図８】本発明の第７の実施形態に係るタービンノズルバンドを示す断面図である。
【図９】本発明の第８の実施形態に係るタービン翼１における冷却用空気の流れのシミュレーション結果を示す図である。
【図１０Ａ】図９のＡ−Ａ断面図である。
【図１０Ｂ】図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】本発明の第８の実施形態に係るタービン翼における冷却用空気のシミュレーション結果（第一流路内の冷却用空気の流れ場の概略図）を示す図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係るタービン翼における冷却用空気のシミュレーション結果（第一流路内の静圧分布）を示す図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態に係るタービン翼における冷却用空気のシミュレーション結果（第一流路内の熱伝達率分布）を示す図である。
【図１４Ａ】本発明の第９の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面図である。
【図１４Ｂ】本発明の第９の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＢ−Ｂ断面に相当する位置の断面図である。
【図１４Ｃ】本発明の第９の実施形態に係るタービン翼であって、図１４BのP矢視図である。
【図１５Ａ】本発明の第１０の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＡ−Ａ断面に相当する位置の断面図である。
【図１５Ｂ】本発明の第１０の実施形態に係るタービン翼であって、図１のＢ−Ｂ断面に相当する位置の断面図である。
【図１５Ｃ】本発明の第１０の実施形態に係るタービン翼であって、図１５BのQ矢視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，２２，３０，４０，５０，６０，１００，１２０，１３０…タービン翼（構造体）
１ａ，３０ａ，５０ａ，１００ａ，１２０ａ，１３０ａ…前縁
１ｂ，３０ｂ，５０ｂ，１００ｂ，１２０ｂ，１３０ｂ…後縁
１ｃ，３０ｃ，５０ｃ，１００ｃ，１２０ｃ，１３０ｃ…背側翼面（壁面）
１ｄ，３０ｄ，５０ｄ，１００ｄ，１２０ｄ，１３０ｄ…腹側翼面（壁面）
１ｅ，３０ｅ，５０ｅ，１００ｅ，１２０ｅ，１３０ｅ…チップ面
１ｆ，３０ｆ，５０ｆ，１００ｆ，１２０ｆ，１３０ｆ…ハブ面
２，２６，３１，４１，５１，６１，７２，１０１，１２１，１３１…冷却流路
３，４２，５２，６２，１０２，１２２，１３２…第一流路
５，２３，３２，４５，５３，６３…第二流路
６，４３…第一流入路（流入路）
７，２４，７５…スロット（直線流路）
８，２５，７６…折り返し流路
１１，１１１…第一導入口（空気導入口）
１７…ピンフィン（フィン）
２０Ａ…フィルム孔（出口孔）
２７…仕切り部
３３…後縁側流入路
５５…フィン
６５…乱流促進体
７１…タービンノズルバンド（構造体）
７１ａ…内壁面（壁面）
７１ｂ…外壁面（壁面）
７３…流入路
１２３，１３３…前縁部空洞
１２６，１３６…仕切板（仕切り部）
１２７…冷却孔
１３８…スリット
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施例について説明する。
本発明の第１の実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態に係る冷却構造は、略タービン軸線Ｃ１方向に壁面に沿って流れる高温燃焼ガスの進行方向を中心に蛇行してタービン翼（構造体）１内に形成された冷却構造であって、冷却用空気が流れる冷却流路２を備えている。【００２７】
タービン翼１は、三次元バウ翼として形成された静翼であって、軸線Ｃ１に対して径方向に立設されている。冷却流路２は、タービン翼１の中央部から前縁１ａ側に向かう第一流路３及び後縁１ｂ側に向かう第二流路５を備えている。【００２８】
第一流路３は、タービンの略径方向となるタービン翼１の高さ方向に延びてタービン翼１の内部に形成された冷却用空気の第一流入路（流入路）６と、第一流入路６の長さと略同一長さが流路幅とされて、タービン翼１の背側翼面（壁面）１ｃ又は腹側翼面（壁面）１ｄの略法線方向に延びて形成されて、軸線Ｃ１方向に対して間隔をおいて複数配されたスロット（直線流路）７と、各スロット７の端部同士を交互に連通する折り返し流路８とを備えている。【００２９】
第二流路５は、第一流入路６と略同一の形状を有し第一流入路６と略同一方向に延びる第二流入路１０と、第一流路３と同様に設けられたスロット７及び折り返し流路８とを備えている。【００３０】
タービン翼１のチップ面１ｅには、第一流入路６及び第二流入路１０とそれぞれ連通する冷却用空気の第一導入口１１及び第二導入口１２が形成されている。何れの流入路６，１０もタービン翼１の高さ方向に沿ってチップ面１ｅ近傍に向けて形成されて、隔壁１３を挟んで隣接して配されている。第一流入路６及び第二流入路１０には、所定の形状に形成された乱流促進体１５が所定の配置で配されている。なお、タービン翼１が動翼の場合には、ハブ面１ｆ側に第一導入口１１及び第二導入口１２が配される。【００３１】
背側翼面１ｃ及び腹側翼面１ｄには、翼内部に向かって複数のリブ１６が、それぞれ翼の中心線Ｃ２方向に一定の間隔を空けて交互に並ぶように立設されており、リブ１６間にスロット７が形成されている。そして、リブ１６の先端と背側翼面１ｃ又は腹側翼面１ｄとの間に折り返し流路８が形成されている。スロット７及び折り返し流路８の流路幅は、タービン翼１のチップ面１ｅ近傍からハブ面１ｆ近傍にかけて形成されている。これらのリブ１６の一つは、第一流入路６及び第二流入路１０にそれぞれ最も近いスロット７と各流入路６，１０との間にも配されている。従って、第一流入路６及び第二流入路１０にそれぞれ最も近いスロット７と各流入路６，１０とは、折り返し流路８によって連通されている。【００３２】
第二流路５の基端は、背側翼面１ｃと腹側翼面１ｄとが接近する領域に連通されている。この領域には、背側翼面１ｃと腹側翼面１ｄとに挟まれて形成された空間内に、端部が背側翼面１ｃ及び腹側翼面１ｄとそれぞれ接続された略円柱状のピンフィン（ピン）１７がリブ１６の代わりに設けられて、冷却流路２の一部であるピンフィン領域１８が形成されている。ピンフィン１７は、所定の大きさにて所定の範囲に所定の間隔で配されている。【００３３】
第一流路３の基端は、タービン翼１の前縁１ａに設けられた複数のフィルム孔（出口孔）２０Ａに連通されている。ピンフィン領域１８は、タービン翼１の後縁１ｂに設けられた複数のスロット冷却孔２１に連通されている。なお、背側翼面１ｃ及び腹側翼面１ｄにも、折り返し流路８に連通された複数のフィルム孔２０Ｂが設けられている。【００３４】
次に、本実施形態に係るタービン翼１の冷却構造の作用について説明する。
図示しない圧縮機側から導入された空気は、図示しない燃焼器で燃料が混合され、燃焼されて高温燃焼ガスとなり、タービン翼１の前縁１ａに衝突した後、背側翼面１ｃ及び腹側翼面１ｄに沿って後縁１ｂ側に流れる。一方、空気の一部はタービン翼１の冷却用空気として、第一導入口１１及び第二導入口１２からそれぞれ第一流入路６及び第二流入路１０内に、互いに混合されることなく導入される。【００３５】
各流入路６，１０内を流れる冷却用空気は、ハブ面１ｆ側に向かって流れながら乱流促進体１５にて冷却を強めながら折り返し流路８に漸次流入していく。そして、折り返し流路８とスロット７との間を蛇行しながらそれぞれの流路の基端に向かって流れていく。このとき、スロット７から折り返し流路８に冷却用空気が流入する際に、冷却用空気が背側翼面１ｃ又は腹側翼面１ｄと衝突することにより、各翼面がインピンジ冷却される。また、リブ１６との間でも熱交換が行われて冷却される。【００３６】
ここで、スロット７の幅が、折り返し流路８の高さよりも低い場合は、スロット７にて流路が絞られるので、スロット７での圧損が大きくなるが折り返し流路８での圧損は基本的に小さい。また、スロット７では冷却用空気の流速が上昇するので、冷却用空気の背側翼面１ｃ及び腹側翼面１ｄへの衝突速度が高くなる。【００３７】
第一流路３を流れた冷却用空気は、前縁１ａのフィルム孔２０Ａから翼外へ排出される。排出された空気は、背側翼面１ｃ及び腹側翼面１ｄに沿って流れて、各翼面を外側からも冷却する。一方、第二流路５を流れた冷却用空気は、スロット７及び折り返し流路８からピンフィン１７が配されたピンフィン領域１８内に流入する。ピンフィン領域１８内で冷却用空気がピンフィン１７の側面に衝突しながら流れる際、ピンフィン１７との間でも熱交換が行われて冷却される。その後、スロット冷却孔２１から冷却用空気が翼外へ排出される。【００３８】
この冷却構造によれば、タービン翼１の内部を流通する冷却用空気の圧損を最小限に抑えて、冷却用空気を節約しながら冷却性能の維持・向上を図ることができる。特に、背側翼面１ｃ及び腹側翼面１ｄに冷却用空気を衝突させるに際して、スロット７での流速を高めることも可能であり、この場合には、翼面のインピンジ冷却をより効率よく行うことができる。【００３９】
また、第一流路３及び第二流路５とで冷却用空気が別々に導入されるので、第一流路３を流れる冷却用空気と第二流路５を流れる冷却用空気とが交わらず、前縁１ａ側を冷却した空気が後縁１ｂ側に向かうのを規制することができ、後縁１ｂ側の冷却効率を向上させることができる。さらに、第一流入路６及び第二流入路１０に導入された冷却用空気に各流入路６，１０に設けられた乱流促進体１５を通過させることで第一流入路６及び第二流入路１０における冷却を強化することができる。【００４０】
また、第二流路５で使用した冷却用空気を翼外へ排出する前にピンフィン１７に衝突させることによって、さらに冷却を強化させることができ、冷却用空気の節約を図りながら冷却効率を向上することができる。また、第一流路３を流通した冷却用空気を前縁１ａから翼面に沿って排出させることができ、翼面を外側からフィルム冷却することができる。【００４１】
次に、第２の実施形態について図３を参照して説明する。なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタービン翼２２の冷却構造として、第二流路２３のスロット２４及び折り返し流路２５を冷却流路２６の翼高さ方向に所定の間隔で複数分割する仕切り部２７が設けられているとした点である。【００４２】
仕切り部２７は、例えば板状とされて、タービン翼２２の中心線Ｃ２に沿う方向に並ぶように設けられている。なお、図３Ｃに示すように、仕切り部２７が必要な箇所に対して部分的に設けられていても構わない。【００４３】
次に、本実施形態に係るタービン翼２２の冷却構造の作用について説明する。
第１の実施形態と同様にして、チップ面２２ｅ側の第一導入口１１及び第二導入口１２からそれぞれ第一流入路６及び第二流入路１０内に導入されたタービン翼２２の冷却用空気は、乱流促進体１５を通過しながらハブ面２２ｆ側に流れるにつれて折り返し流路２５に漸次流入されていく。【００４４】
そして、折り返し流路２５とスロット２４との間を蛇行しながら第一流路３及び第二流路２３のそれぞれの基端に向かって流れていく。このとき、スロット２４及び折り返し流路２５に仕切り部２７が設けられているので、冷却用空気がスロット２４及び折り返し流路２５内でタービン翼２２の高さ方向、即ち流路幅方向に流れようとしても、仕切り部２７によって途中で流れが規制される。そのため、翼高さ方向の流量配分がより均一化され、それぞれの流路の基端に向かって冷却用空気が流れていく。この間に、第１の実施形態と同様の熱交換が行われ、フィルム孔２０Ａ及びスロット冷却孔２１から冷却用空気がそれぞれ翼外へ排出される。【００４５】
このタービン翼２２の冷却構造によれば、翼内部における冷却用空気の流れに応じて仕切り部２７の配設位置を調整することによって、冷却流路２６内を流れる冷却用空気の流量配分をタービン翼２２の高さ方向でより均一にすることができる。また、仕切り部２７において翼面にかかる荷重を支えることができ、翼の剛性を高めることができる。【００４６】
次に、第３の実施形態について図４を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタービン翼３０の冷却流路３１に係る第二流路３２が、タービン翼３０の後縁３０ｂ側から中央部に向かって冷却用空気が流れるように形成され、ピンフィン領域１８に冷却用空気を供給する後縁側流入路３３が第二流路３２のさらに後縁３０ｂ側に設けられているとした点である。【００４７】
第二流入路１０は、第１の実施形態とは異なり、第一流入路６から離間してピンフィン領域１８の前縁３０ａ側に隣接されている。第二流路３２の基端は、第一流入路６の近傍の背側翼面３０ｃ及び腹側翼面３０ｄに設けられたフィルム孔２０Ｂに連通されている。【００４８】
後縁側流入路３３は、各流入路６，１０と略同一の形状を有して略同一方向に延びて設けられている。第二流入路１０と後縁側流入路３３とは、隔壁３５を挟んで隣接して配されている。タービン翼３０のチップ面３０ｅには、後縁側流入路３３と連通する冷却用空気の後縁側導入口３６が形成されている。後縁側流入路３３にも乱流促進体１５が配されている。【００４９】
次に、本実施形態に係るタービン翼３０の冷却構造の作用について説明する。
第１の実施形態と同様にして第一導入口１１、第二導入口１２及び後縁側導入口３６から冷却用空気をそれぞれ第一流入路６、第二流入路１０、及び後縁側流入路３３に導入する。第一流路３及び第二流路３２に導入された冷却用空気は、乱流促進体１５に衝突しながらハブ面３０ｆ側に流れるにつれて折り返し流路８に漸次流入されていく。【００５０】
この際、第一流路３では、第１の実施形態と同様の作用によりタービン翼３０が冷却される。第二流路３２では、冷却用空気がタービン翼３０の後縁３０ｂ側から前縁３０ａ側に向かって流れる。このときの作用は、第１の実施形態と同様である。ただし、ピンフィン領域１８に流れずに、第一流入路６近傍の背側翼面３０ｃ及び腹側翼面３０ｄに設けられたフィルム孔２０Ｂから翼外へ排出される。【００５１】
後縁側流入路３３に導入された冷却用空気は、乱流促進体１５を通過しながらハブ面３０ｆ側に流れるにつれて、ピンフィン領域１８に漸次流入されていく。ピンフィン領域１８では、冷却用空気がピンフィン１７の側面に衝突しながら流れ、第１の実施形態と同様の熱交換を行った後、スロット冷却孔２１から冷却用空気が翼外へ排出される。【００５２】
このタービン翼３０の冷却構造によれば、スロット７や折り返し流路８を冷却用空気が流通することによって、圧損が増大したり、温度が上昇するといった悪影響を受けない空気を後縁側流入路３３に導入するので、比較的低温で圧損の小さい空気をタービン翼３０の後縁側の冷却用空気として利用することができ、翼面の冷却をより均一に行うことができる。【００５３】
次に、第４の実施形態について図５を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第４の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタービン翼４０の冷却流路４１に係る第一流路４２の第一流入路４３及び第二流路４５の第二流入路４６が、タービン翼４０の高さ方向に漸次狭窄して形成され、第一流入路４３と第二流入路４６とを流れる冷却用空気が互いに対向するように配されているとした点である。【００５４】
第一流入路４３と連通された第一導入口１１は、タービン翼４０のチップ面４０ｅに設けられ、第二流入路４６と連通された第二導入口１２は、タービン翼４０のハブ面４０ｆに設けられている。そして、第一流入路４３及び第二流入路４６を合わせた流路幅は、翼の高さ方向における任意の位置にて略同一の大きさとなるように、隔壁４７がリブ１６に対して傾斜して設けられている。第一流入路４３及び第二流入路４６に配された乱流促進体１５は、流路幅に応じて形成されている。なお、第一導入口１１がハブ面４０ｆに設けられ、第二導入口１２がチップ面４０ｅに設けられていても構わない。【００５５】
次に、本実施形態に係るタービン翼４０の冷却構造の作用について説明する。
図示しない圧縮機側から導入された空気の一部はタービン翼４０の冷却用空気として、第一導入口１１及び第二導入口１２からそれぞれ第一流入路４３及び第二流入路４６内に、互いに混合されることなく導入される。【００５６】
第一流入路４３内を流れる冷却用空気は、乱流促進体１５を通過しながら、ハブ面４０ｆ側に向かって流れるにつれて折り返し流路８に漸次流入していく。この際、流路が狭窄されているので、ハブ面４０ｆに近づくにつれて第一流入路４３内を流れる冷却用空気の流量が漸次減少しても、流速は維持される。【００５７】
第二流入路４６内を流れる冷却用空気は、乱流促進体１５を通過しながら、チップ面４０ｅ側に向かって流れるにつれて折り返し流路８に漸次流入していく。この際、第一流入路４３と同様に流路が狭窄されているので、チップ面４０ｅに近づくにつれて第二流入路４６内を流れる冷却用空気の流量が漸次減少しても、流速は維持される。【００５８】
流速が維持された状態で冷却用空気が折り返し流路８内に流入し、チップ面４０ｅ側とハブ面４０ｆ側とで略均一な流速にて折り返し流路８とスロット７との間を蛇行しながら基端に向かって流れていく。この際に、第１の実施形態と同様の熱交換を行った後、冷却用空気が翼外へ排出される。【００５９】
このタービン翼４０の冷却構造によれば、各流入路４３，４６に導入された冷却用空気が、各流入路４３，４６内を流通する際、その流速を維持することができ、チップ面４０ｅ側及びハブ面４０ｆ側とで冷却性能を均一にすることができる。【００６０】
次に、第５の実施形態について図６を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第５の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタービン翼５０の冷却流路５１の第一流路５２及び第二流路５３のそれぞれに係る折り返し流路８の途中に、フィン５５が立設されているとした点である。【００６１】
フィン５５は、リブ１６の先端と、背側翼面５０ｃ又は腹側翼面５０ｄとの間を接続するように略円柱状に形成されている。そして、各折り返し流路８に一つずつ配されており、前縁５０ａ側から後縁５０ｂ側に向かって中心線Ｃ２に沿って並ぶように配されている。なお、フィン５５の形状、大きさ、配置についてはこれに限らず、冷却を要する箇所に集中して配しても構わない。【００６２】
次に、本実施形態に係るタービン翼５０の冷却構造の作用について説明する。
第１の実施形態と同様にして第一導入口１１及び第二導入口１２からそれぞれ第一流入路６及び第二流入路１０内に導入されたタービン翼５０の冷却用空気は、乱流促進体１５に衝突しながらハブ面５０ｆ側に流れるにつれて折り返し流路８に漸次流入されていく。【００６３】
そして、折り返し流路８とスロット７との間を蛇行しながら第一流路５２及び第二流路５３のそれぞれの基端に向かって流れていく。このとき、折り返し流路８にフィン５５が立設されているので、冷却用空気が、フィン５５の側面に衝突しながら流れる際、フィン５５との間でも熱交換が行われて冷却される。こうして、第１の実施形態と同様の熱交換を行った後、フィルム孔２０Ａ及びスロット冷却孔２１から冷却用空気がそれぞれ翼外へ排出される。【００６４】
このタービン翼５０の冷却構造によれば、折り返し流路８内でフィン５５に沿って冷却用空気を流すことができ、折り返し流路８を流れる冷却用空気の伝熱面積を拡大して冷却性能を高めることができる。また、フィン５５の配置、形状、大きさを調整することによって、翼面の温度の均一化をより好適に図ることができる。【００６５】
次に、第６の実施形態について図７を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第６の実施形態と第５の実施形態との異なる点は、第５の実施形態に係るフィン５５の代わりに、本実施形態に係るタービン翼６０の冷却流路６１の第一流路６２及び第二流路６３における折り返し流路８に乱流促進体６５が配されているとした点である。【００６６】
乱流促進体６５は、背側翼面６０ｃ及び腹側翼面６０ｄに、リブ１６の先端との間に隙間が形成されるように設けられている。乱流促進体６５は、第５の実施形態におけるフィン５５と同様に、前縁６０ａ側から後縁６０ｂ側に向かって中心線Ｃ２に沿って並ぶように配されている。なお、乱流促進体６５の形状、大きさ、配置についてはこれに限らず、冷却を要する箇所に集中して配しても構わない。【００６７】
本実施形態に係るタービン翼６０の冷却構造は、上記第５の実施形態に係るタービン翼５０の冷却構造と同様の作用・効果を奏することができる。【００６８】
次に、第７の実施形態について図８を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第７の実施形態と上記他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る冷却構造が、タービン翼ではなくタービン翼７０が立設されるタービンノズルバンド７１に形成された冷却流路７２であるとした点である。【００６９】
タービンノズルバンド７１は、タービン径方向内側に配された内壁面（壁面）７１ａと、内壁面７１ａよりもタービンの径方向外側に配された外壁面（壁面）７１ｂとを備えている。そして、冷却流路７２が内壁面７１ａと外壁面７１ｂとの間に形成されている。【００７０】
冷却流路７２は、タービンノズルバンド７１の周方向に沿って形成された流入路７３と、流入路７３の長さと略同一長さが流路幅とされて、内壁面７１ａ及び外壁面７１ｂの略法線方向に内壁面７１ａ及び外壁面７１ｂとの間に延びて形成されたスロット７５と、各スロット７５の端部同士を交互に連通する折り返し流路７６とを備えている。【００７１】
スロット７５と折り返し流路７６とは、内壁面７１ａ又は外壁面７１ｂから立設されたリブ７７によって形成されている。外壁面７１ｂには、孔状又はスリット状の導入口７８が設けられ、流入路７３と連通されている。冷却流路７２の基端となる内壁面７１ａには、出口冷却孔８０が形成されている。ここで、内壁面７１ａ側の折り返し流路７６の高さが、外壁面７１ｂ側の高さよりも高く形成されている。【００７２】
次に、本実施形態に係るタービンノズルバンド７１の冷却構造の作用について説明する。
図示しない圧縮機側から導入された空気は、図示しない燃焼器にて燃料が混合され、燃焼されて高温燃焼ガスとなり、タービン翼７０の翼面及びタービンノズルバンド７１の内壁面７１ａの内径側に沿って流れる。一方、圧縮機側から導入された空気の一部はタービンノズルバンド７１の冷却用空気として、導入口７８から流入路７３内に導入され、内壁面７１ａをインピンジ冷却する。【００７３】
流入路７３内を流れる冷却用空気は、外壁面７１ｂ側から内壁面７１ａ側に向かって流れながら折り返し流路７６に漸次流入していく。そして、折り返し流路７６とスロット７５との間を蛇行しながら軸線Ｃ１方向に流れていく。この間、第１の実施形態と同様、スロット７５から折り返し流路７６に流入する際に、冷却用空気が内壁面７１ａ又は外壁面７１ｂと衝突することにより、壁面がインピンジ冷却される。また、リブ７７との間でも熱交換が行われて冷却される。こうして冷却用空気は、内壁面７１ａの出口冷却孔８０から排出されて高温燃焼ガスの主流に戻される。【００７４】
このタービンノズルバンド７１の冷却構造によれば、スロット７５にて流路が絞られ、スロット７５を流通する冷却用空気が速い速度で内壁面７１ａ又は外壁面７１ｂに衝突するので、そのときに内壁面７１ａや外壁面７１ｂをより好適にインピンジ冷却することができる。【００７５】
次に、第８の実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第８の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、タービン翼１００のチップ面１００ｅに形成される冷却用空気の第一導入口１１１が前縁１００ａ側に大きく開口するように形成されているとした点である。すなわち、第一導入口１１１は、第一流入路６のみならず、スロット７及び折り返し流路８にも連通するように形成されている。
また、第一流路１０２は、第一流入路６とスロット７と折り返し流路８とを備えている点で第１の実施形態と同一であるが、スロット７及び折り返し流路８がそれぞれ一つしか形成されていない点で異なっている。【００７６】
このように、チップ面１００ｅに形成される冷却用空気の第一導入口１１１の開口面積を拡大し、更に第一流路１０２のスロット７及び折り返し流路８の数を減らしているのは、第一流路１０２に流入する冷却用空気を前縁１００ａの全面に略均一に行き渡らせて、前縁１００ａを略均等に冷却するためである。
第１の実施形態のタービン翼１の場合には、チップ面１００ｅに形成された第一導入口１１１から第一流路１０２に流入した冷却用空気は、ハブ面１００ｆ側に向けて勢いよく流れ込み、その大半がハブ面１００ｆ側に向けて流れる。これにより、第一導入口１１１の前縁１００ａ側近傍において過大な静圧低下が発生し、前縁１００ａのチップ面１００ｅ側で冷却用空気のよどみが発生して、前縁１００ａのチップ面１ｅ側の冷却が不十分になるか、更に悪い場合には高温主流ガスが冷却通路内に逆流し、タービン翼の破壊に至るおそれがある。【００７７】
このため、タービン翼１００では、チップ面１００ｅに形成される冷却用空気の第一導入口１１１の開口面積を拡大し、更に第一流路１０２のスロット７及び折り返し流路８の数を減らしたりすることで、第一導入口１１１の前縁１００ａ側において急激に圧力損失が増加しないようにしている。
これにより、第一流路１０２内において過大な静圧低下が発生することが抑制され、冷却用空気が前縁１００ａの全面に略均一に行き渡るようになる。したがって、前縁１００ａのチップ面１００ｅ側からハブ面１００ｆ側の全体が略均等に冷却されるようになる。この結果、冷却用空気の削減が可能となる。【００７８】
このように、冷却用空気の第一導入口１１１の開口面積が拡大することで低圧損を実現できる。更に、局所的な低静圧領域が形成されてしまうことがなくなるので、タービン翼１００の内外圧力差を確保でき、高温主流ガスがタービン翼１００内部に逆流しにくくなる。その結果、より多くの冷却用空気を流すことができるので、冷却効率の向上が可能になり、タービン翼がより高温の主流ガスに耐えることができるようになる。
なお、タービン翼１００が動翼の場合には、ハブ面１００ｆ側に第一導入口１１１及び第二導入口１２が配される。【００７９】
図１１〜１３は、第８の実施形態に係るタービン翼１００における冷却用空気のシミュレーション結果を示す図であって、図１１は第一流路１０２内の冷却用空気の流れ場の概略図を、図１２は第一流路１０２内の静圧分布を、図１３は第一流路１０２内の熱伝達率分布を示す図である。
図１１に示すように、第８の実施形態のタービン翼１００では、チップ面１００ｅに形成された第一導入口１１１から第一流路１０２に流入した冷却用空気は、前縁１００ａのチップ面１００ｅ側からハブ面１００ｆ側に向けて略均一に流れ、澱みが発生している様子は見受けられない。
また、図１２に示すように、第８の実施形態のタービン翼１００では、第一流路１０２内の熱伝達率分布が略均等であって、局所的な低静圧領域が形成されてしまうことがない。
更に、図１３に示すように、第８の実施形態のタービン翼１００では、前縁１００ａのチップ面１００ｅ側からハブ面１００ｆ側に向けて略均一な熱伝達率分布が得られる。熱伝達率が前縁１００ａのチップ面１００ｅ側からハブ面１００ｆ側に渡って略同一であるため、前縁１００ａが略全面に渡って略均一に冷却されることとなる。
このように、第８の実施形態のタービン翼１００では、第一流路１０２に流入した冷却用空気の流れに澱みが発生することなく、前縁１００ａが略全面に渡って略均一に冷却される。【００８０】
次に、第９の実施形態について図１４を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第９の実施形態と第８の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタービン翼１２０の冷却流路１２１の第一流路１２２には、隔壁１３と略平行に立設されて第一流路１２２を２つの空間（第一流入路６と前縁部空洞１２３）に仕切る仕切板１２６が設けられ、この仕切板１２６には、複数の冷却孔１２７が一列に並んで形成されているとした点である（図１４Ｃ参照）。
なお、タービン翼１２０のチップ面１２０ｅに形成される冷却用空気の第一導入口１１１は、前縁１２０ａ側に大きく開口するように形成されている点は、第８の実施形態と同様である。【００８１】
次に、本実施形態に係るタービン翼１２０の冷却構造の作用について説明する。
第８の実施形態と同様にして、第一導入口１１１から第一流入路６に導入された冷却用空気は、仕切板１２６に形成された複数の冷却孔１２７から漸次に前縁部空洞１２３に向けて流入していく。このとき、冷却用空気が前縁部空洞１２３の内壁に衝突する際、前縁部空洞１２３の内壁との間で熱交換が行われて冷却される。こうして、熱交換を行った後、フィルム孔２０Ａ及びスロット冷却孔２１から冷却用空気がそれぞれ翼外へ排出される。【００８２】
また、第８の実施形態と同様に、冷却用空気が第一導入口１１１から前縁部空洞１２３にも流入するため、前縁１２０ａのチップ面１２０ｅ側において、冷却用空気の澱みが発生してしまうことはない。これにより、前縁１２０ａのチップ面１２０ｅ側からハブ面１２０ｆ側に向けて略均一な熱伝達率分布が得られる。そして、前縁１２０ａが略全面に渡って略均一に冷却されることとなる。【００８３】
次に、第１０の実施形態について図１５を参照して説明する。なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第１０の実施形態と第９の実施形態との異なる点は、本実施形態に係るタービン翼１３０の冷却流路１３１の第一流路１３２には、隔壁１３と略平行に立設されて第一流路１３２を２つの空間（第一流入路６と前縁部空洞１３３）に仕切る仕切板１３６が設けられ、この仕切板１３６に、チップ面１３０ｅ側からハブ面１３０ｆ側に渡って１つのスリット１３８が形成されているとした点である（図１５Ｃ参照）。
なお、タービン翼１３０のチップ面１３０ｅに形成される冷却用空気の第一導入口１１１は、前縁１３０ａ側に大きく開口するように形成されている点は、第８，９の実施形態と同様である。【００８４】
次に、本実施形態に係るタービン翼１３０の冷却構造の作用について説明する。
第９の実施形態と同様にして、第一導入口１１１から第一流入路６に導入された冷却用空気は、仕切板１３６に形成されたスリット１３８から漸次に前縁部空洞１３３に向けて流入していく。このとき、冷却用空気が前縁部空洞１３３の内壁に衝突する際、前縁部空洞１３３の内壁との間で熱交換が行われて冷却される。こうして、熱交換を行った後、フィルム孔２０Ａ及びスロット冷却孔２１から冷却用空気がそれぞれ翼外へ排出される。【００８５】
また、第８，９の実施形態と同様に、冷却用空気が第一導入口１１１から前縁部空洞１３３にも流入するため、前縁１３０ａのチップ面１３０ｅ側において、冷却用空気の澱みが発生してしまうことはない。これにより、前縁１３０ａのチップ面１３０ｅ側からハブ面１３０ｆ側に向けて略均一な熱伝達率分布が得られる。したがって、前縁１３０ａが略全面に渡って略均一に冷却されることとなる。【００８６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。【００８７】
例えば、上記実施形態では、タービン翼やタービンノズルバンドの冷却構造について記載しているが、本構造については、タービンシュラウドやその他高温に晒される壁面の冷却構造としても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の冷却構造は、タービン翼やタービンノズルバンドに適用できる。更に、タービンシュラウドやその他高温に晒される壁面に適用できる。
【図１】
2007094212.tif 000003
【図２Ａ】
2007094212.tif 000004
【図２Ｂ】
2007094212.tif 000005
【図３Ａ】
2007094212.tif 000006
【図３Ｂ】
2007094212.tif 000007
【図３Ｃ】
2007094212.tif 000008
【図４Ａ】
2007094212.tif 000009
【図４Ｂ】
2007094212.tif 000010
【図５Ａ】
2007094212.tif 000011
【図５Ｂ】
2007094212.tif 000012
【図６Ａ】
2007094212.tif 000013
【図６Ｂ】
2007094212.tif 000014
【図７Ａ】
2007094212.tif 000015
【図７Ｂ】
2007094212.tif 000016
【図８】
2007094212.tif 000017
【図９】
2007094212.tif 000018
【図１０Ａ】
2007094212.tif 000019
【図１０Ｂ】
2007094212.tif 000020
【図１１】
2007094212.tif 000021
【図１２】
2007094212.tif 000022
【図１３】
2007094212.tif 000023
【図１４Ａ】
2007094212.tif 000024
【図１４Ｂ】
2007094212.tif 000025
【図１４Ｃ】
2007094212.tif 000026
【図１５Ａ】
2007094212.tif 000027
【図１５Ｂ】
2007094212.tif 000028
【図１５Ｃ】
2007094212.tif 000029
【国際調査報告】
2007094212.tif 000030
2007094212.tif 000031
2007094212.tif 000032
2007094212.tif 000033
2007094212.tif 000034
2007094212.tif 000035