(57)【要約】      （修正有）【課題】翼構造に関わらず、冷却効率及び加工効率に優れた拡散フィルム孔を備えたガスタービン翼を提供する。【解決手段】作動流体に曝される作動流体流路側に位置する第１翼面と、冷却媒体が流通する冷却流路側に位置する第２翼面と、第１翼面と第２翼面を連通する複数のフィルム孔１０とを備え、複数のフィルム孔は、それぞれ、第２翼面に開口する入口部１１と、入口部と第１翼面を連通し第１翼面に向かって流路断面積が拡大する出口部１２とを有し、複数のフィルム孔における出口部を形成する全ての面は、一の方向から全て見えるものとする。【選択図】図３
2013167205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体に曝される作動流体流路側に位置する第１の面と、
冷却媒体が流通する冷却流路側に位置する第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面を連通する複数のフィルム孔とを備え、
前記複数のフィルム孔は、それぞれ、前記第２の面に開口する入口部と、当該入口部と前記第１の面を連通し当該第１の面に向かって流路断面積が拡大する出口部とを有し、
前記複数のフィルム孔における前記出口部を形成する全ての面は、一の方向から全て見えることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン翼において、
前記出口部は、
当該出口部が前記第１の面と交差して現れる第１の図形を前記一の方向からみたときに当該第１の図形の内部に包含される第２の図形であって前記第１の面と前記第２の面の間に設けられたものと、
当該第２の図形と前記第１の図形を連結する１又は複数の面とを備えることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガスタービン翼において、
前記出口部は、前記入口部の中心軸が鋭角で交差する面に対して対称に形成されていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項４】
請求項２に記載のガスタービン翼において、
前記出口部は、前記第２の図形として前記第１の面と前記第２の面の間に設けられた頂点を有し、当該頂点と前記第１の図形を連結する１又は複数の錐体面を有することを特徴とするガスタービン翼。
【請求項５】
請求項２に記載のガスタービン翼において、
前記出口部における前記第２の図形は、前記第１の図形と頂点の数が同じであることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項６】
請求項２、４又は５に記載のガスタービン翼において、
前記出口部における前記第１の図形は多角形であり、当該多角形の一辺は作動流体の流通方向と略直交することを特徴とするガスタービン翼。
【請求項７】
請求項２、４又は５に記載のガスタービン翼において、
前記出口部における前記第１の図形は楕円であることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のガスタービン翼において、
前記出口部を形成する点及び辺のうち少なくとも１つには丸みが加えられていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のガスタービン翼において、
前記複数のフィルム孔は、前記ガスタービン翼の翼部、プラットフォーム部及びエンドウォール部のうち少なくとも１つに設けられていることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項１０】
作動流体に曝される作動流体流路側に位置する第１の面と、
冷却媒体が流通する冷却流路側に位置する第２の面と、
前記第１の面と前記第２の面を連通するフィルム孔とを備え、
前記フィルム孔は、前記第２の面に開口する入口部と、当該入口部と前記第１の面を連通し当該第１の面に向かって流路断面積が拡大する出口部とを有し、
前記出口部を形成する全ての面は、前記第１の面に対する鉛直方向から全て見えることを特徴とするガスタービン翼。
【請求項１１】
ガスタービン翼の放電加工用工具であって、
前記ガスタービン翼において作動流体に曝される面に対して複数の凹部を同時に加工するための複数の電極部と、
当該複数の電極部を保持するための保持部とを備え、
前記複数の電極部は、それぞれ、先端に向かって断面積が縮小するように形成された縮小部を有し、
前記複数の電極部において前記縮小部を形成する全ての面は、一の方向から全て見えることを特徴とする放電加工用工具。
【請求項１２】
請求項１１に記載の放電加工用具において、
前記複数の電極部における少なくとも１つは、前記保持部に対して着脱自在に取り付けられていることを特徴とする放電加工用工具。
【請求項１３】
前記ガスタービン翼において作動流体に曝される面に対して請求項１１に記載の放電加工用工具を前記一の方向から近接させることで、当該面上に複数の凹部を同時に加工する手順と、
前記ガスタービン翼において冷却媒体に曝される他の面と前記複数の凹部とを連通する貫通孔を形成する手順とを含むことを特徴とするガスタービン翼の加工方法。
【請求項１４】
前記ガスタービン翼において作動流体に曝される第１の面と冷却媒体に曝される第２の面とを連通する複数の貫通孔を形成する手順と、
前記第１の面に対して請求項１１に記載の放電加工用工具を前記一の方向から近接させることで、前記複数の貫通孔に連通する複数の凹部を前記第１の面上に同時に加工する手順とを含むことを特徴とするガスタービン翼の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスタービンが備える動翼及び静翼の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼器で燃料と混合して燃焼して高温高圧の作動流体（燃焼ガス）を発生させ、この作動流体を複数の動翼及び静翼を備えたタービンに導いて当該タービンを駆動させて回転動力（運動エネルギー）を得る熱機関である。例えば、タービンの回転動力は発電機を介して電力エネルギーに変換されることがある。
【０００３】
ガスタービンでは、消費された燃料に対して得られる電気エネルギーはできるだけ多い方が望ましく、タービン入口における燃焼ガスの高温化による性能向上が期待されている。しかし、ガスタービンの燃焼ガス温度は、翼材が主にガス温度に起因する高温酸化腐食に耐え得る能力および熱応力に耐え得る能力によって制限される。そこで、燃焼ガス温度の高温化に際し、翼材の耐用温度を満足させるため、ガスタービン翼に冷却媒体を供給し、様々な手法でガスタービン翼を冷却する方法が採られている。
【０００４】
燃焼ガス温度が高温となる翼の冷却構造としては、フィルム冷却が利用されることがある。フィルム冷却は、翼部の表面に設けたフィルム孔（フィルム冷却孔）から燃焼ガスが通過するガスパス部に冷却空気を放出し、翼表面の燃焼ガスの温度を低下させることで翼を冷却するものである。一般に、このフィルム孔は翼表面に線状に等間隔で配値されたフィルム孔列として翼面に加工される。フィルム孔の穴径と間隔は、その位置での熱負荷に応じて最適に選択することが好ましい。
【０００５】
また、冷却孔の性能を向上させるために、翼表面に向かって流路断面積が拡大するようにフィルム孔を形成することで冷却流拡散を行うことがある。一般的に、フィルム孔からガスパスへ放出された冷却空気は、ただちに燃焼ガスに流されて、燃焼ガスの流線方向に沿って帯状に流れる。しかし、上記のように冷却流を拡散させると、フィルム孔からの冷却空気の吐出速度が低下するとともにその静圧が増大する。これにより冷却空気が翼表面上で膜状に広がることが促進されるので、単純な円孔のフィルム孔よりも冷却性能を向上できる。この種の拡散フィルム孔（拡散冷却孔）は、適切なブローレシオ及び逆流マージンでフィルム冷却効率の向上を図った公知の技術で見られる。
【０００６】
例えば、米国特許第５７７９４３７号（特許文献１）には、冷却空気の入口は円孔で、翼表面に近づくにつれて断面の面積比を適切に増大させた円錐形とした出口拡大部を設けることで冷却効率を高める円錐形の拡散フィルム孔の技術が開示されている。また、米国特許第５６８３６００号、第５３８２１３３号（特許文献２，３）には矩形形状の拡散フィルム孔（拡散冷却孔）が開示されている。矩形の拡散フィルム孔もまた、円錐形の拡散フィルム孔と同様に、冷却空気が翼面に沿って吐出されるときに、三次元の拡散を生じる。
【０００７】
このような円錐形及び矩形の出口拡大部を有する拡散フィルム孔をタービン翼に加工する技術としては、棒状、筒状又は線状の電極（以下、「棒状の電極」と称する）による放電加工（EDM：Electrical discharge machining）を利用するものがある（例えば、特表平２−５００３４７号、特開昭６３−１９２９０２号、特開昭６２−２２８３２８号）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５７７９４３７号
【特許文献２】米国特許第５６８３６００号
【特許文献３】米国特許第５３８２１３３号
【特許文献４】特表平２−５００３４７号
【特許文献５】特開昭６３−１９２９０２号
【特許文献６】特開昭６２−２２８３２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般にガスタービン翼の表面付近の燃焼ガスの流線方向（作動流体の流通方向）は、翼形状等に起因して場所によって異なるが、フィルム冷却による冷却性能を向上させる観点からは、その燃焼ガスの流線方向に応じて拡散フィルム孔からの冷却空気の拡散方向を設定することが好ましい。具体的には、冷却空気の拡散方向が燃焼ガス流に対して垂直に近づくように、拡散フィルム孔の出口拡大部を形成することが好ましい。このように拡散フィルム孔における出口拡大部を形成すると、冷却空気の拡散効果が最大化するので、翼表面を冷却空気で容易に覆うことができる。
【００１０】
ところで、上記技術のように棒状の電極を利用する場合には、拡散フィルム孔の軸方向に沿って当該電極をガスタービン翼に近づける必要がある。しかしながら、実際のガスタービン翼の形状（構造）は複雑なため、その形状に阻害されて当該軸方向から電極を近づけることができず、所望の位置に所望の形状の拡散フィルム孔を形成できないことが少なくない。例えば、ガスタービンの静翼では、複数の翼部と、内径側エンドウォールと外径側エンドウォールが一体となったセグメント構造が採用されることがあるが（後の図１，２等参照）、各エンドウォールにおいて２つの翼部に挟まれた領域では、棒状の電極を近づける方向が著しく制限されることになる。所望の拡散フィルム孔が形成できなかった場合に冷却性能を向上する方策としては、圧縮空気（冷却空気）の抽気量を増加して拡散フィルム孔から放出する冷却空気量を増加するものがあるが、これではガスタービン効率が低下してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、翼構造に関わらず、冷却効率及び加工効率に優れた拡散フィルム孔を備えたガスタービン翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するために、作動流体に曝される作動流体流路側に位置する第１の面と、冷却媒体が流通する冷却流路側に位置する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面を連通する複数のフィルム孔とを備え、前記複数のフィルム孔は、それぞれ、前記第２の面に開口する入口部と、当該入口部と前記第１の面を連通し当該第１の面に向かって流路断面積が拡大する出口部とを有し、前記複数のフィルム孔における前記出口部を形成する全ての面を、一の方向から全て見えるように構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガスタービン翼に電極を近づける方向の制限が緩和されるので、容易にガスタービン翼の冷却効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン静翼の斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン静翼のエンドウォール図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る放電加工用工具の一例を示す図。
【図６】図５に示した放電加工用工具を所定の方向Ｄから翼部に近づけて出口部を加工するときの様子を示す図。
【図７】翼部に拡散フィルム孔が設けられた従来のガスタービン静翼を示す図。
【図８】内側エンドウォールに拡散フィルム孔が設けられた従来のガスタービン静翼を示す図。
【図９】図７，８に示した従来の拡散フィルム孔の上面図。
【図１０】図９に示した従来の拡散フィルム孔の断面図。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る放電加工用工具の一例を示す図。
【図１２】図１１における電極部８１Ａを示す図。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る放電加工用工具の一例を示す図。
【図１４】図１３に示した放電加工用工具を所定の方向Ｄからエンドウォールに近づけて出口部を加工するときの様子を示す図。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る放電加工用工具の一例を示す図。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図１８】本発明の第３の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図１９】本発明の第３の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図２１】本発明の第４の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図２２】本発明の第５の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図２３】本発明の第５の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図２４】本発明の第６の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図２５】本発明の第６の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図２６】本発明の第７の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図２７】本発明の第７の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図２８】本発明の第８の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図２９】本発明の第８の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【図３０】本発明の第９の実施の形態に係る拡散フィルム孔の上面図。
【図３１】本発明の第９の実施の形態に係る拡散フィルム孔の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係るガスタービン静翼の斜視図であり、図２は図１中のII-II断面図（内径側エンドウォール図）である。なお、図１は、ガスタービンケーシングの内周に環状配列されたガスタービン静翼を構成する複数のセグメントのうちの１つを背側から斜視したものである。
【００１６】
これらの図に示すガスタービン静翼１は、ガスタービンロータ（以下、ロータと称することがある）の回転軸心を中心にして湾曲した外径側エンドウォール１５及び内径側エンドウォール１６と、これら２つのエンドウォール１５，１６の間に設けられた２つの翼部１７，１８を備えている。
【００１７】
ガスタービン静翼１をガスタービンに組み込む際には、図１に示したセグメントをガスタービンケーシングの内周に円周方向に複数連ね、これにより２つのエンドウォール１５，１６によって仕切られた環状の作動流体（燃焼ガス）用の流路６０（ガスパス）が形成される。これによりエンドウォール１５，１６及び翼部１７，１８において作動流体流路６０側に位置する面（第１翼面７１（図４等参照））は、ガスタービン稼働中に高温高圧の作動流体に曝されることになる。
【００１８】
エンドウォール１５，１６の側面にはシール溝３０が設けられている。シール溝３０は、ロータ回転軸に対して周方向及び／又は軸方向で隣接する他のセグメントのシール溝３０との間にシール部材（例えば、プレート（図示せず））を架け渡すことで、ガスパス６０からの作動流体の漏洩を抑制するためのものである。
【００１９】
また、内径側エンドウォール１６における内径側と外径側エンドウォール１５の外径側にはそれぞれフック３１が設けられている。外径側エンドウォール１５はフック３１を介してケーシング（図示せず）の内周壁に保持されており、内径側エンドウォール１６はフック３１を介して当該ケーシングに取り付けられたサポートリング（図示せず）に保持されている。これにより、外径側エンドウォール１５の外径側とケーシングの内周壁との間には外径キャビティ２３が形成され、内径側エンドウォール１６の内径側とサポートリングの外周壁との間には内径キャビティ２４が形成される。外径キャビティ２３及び内径キャビティ２４には静翼１を冷却するための冷却媒体が供給され、これらキャビティ２３，２４は冷却流路として機能する。なお、以下においては、外径キャビティ２３及び内径キャビティ２４をそれぞれ冷却流路２３，２４と表記することがある。
【００２０】
また、図２に示すように、翼部１７，１８の内部には冷却媒体を流すための冷却流路１９，２０が設けられている。各冷却流路１９，２０はパーティション（隔壁）２１，２２によって仕切られている。特に図示しないが、冷却流路１９，２０は、エンドウォール１５，１６によって形成される冷却流路２３，２４の一方（又は双方）に開口しており、冷却流路２３，２４から冷却流路１９，２０内に冷却媒体が導入されるように構成されている。これによりエンドウォール１５，１６及び翼部１７，１８において冷却流路１９，２０，２３，２４側に位置する面（第２翼面７２（図４等参照））は、ガスタービン稼働中に冷却媒体に曝されることになる。なお、冷却流路２３，２４に導入する冷却媒体としては、ガスタービン圧縮機（図示せず）から抽気した圧縮空気が利用できる。また、空気以外にも、蒸気などの冷媒を使用しても良い。
【００２１】
翼部１７，１８及びエンドウォール１５，１６には、ガスパス６０側に位置する第１翼面７１に開口する複数の拡散フィルム孔１０が設けられている。拡散フィルム孔１０は、冷却流路１９，２０，２３，２４側に位置する第２翼面７２と第１翼面７１を連通する貫通孔であり、冷却流路１９，２０，２３，２４から供給される冷却媒体を第１翼面７１側に導いて燃焼ガス８との間に温度境界層を形成することにより第１翼面７１を冷却する。
【００２２】
図３は本発明の第１の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０ａ，１０ｂの上面図（第１翼面７１に鉛直な方向からフィルム孔１０ａ，１０ｂを見た図）であり、図４は図３中のIV-IV面（図３の紙面と直交し入口部１１の中心軸Ａを通過する面）による拡散フィルム孔１０の断面図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明を適宜省略することがある（後の各図でも同様とする）。
【００２３】
これらの図に示すように、拡散フィルム孔１０ａ，１０ｂは、冷却流路から冷却媒体を取り込むための入口部（円孔部）１１ａ，１１ｂと、入口部１１ａ，１１ｂから取り込んだ冷却媒体を第１翼面７１上の開口部５１ａ，５１ｂからガスパス６０に放出するための出口部（拡大部）１２ａ，１２ｂを備えている。なお、図中の２つの拡散フィルム孔１０ａ，１０ｂは、同じ構成要素を有しているため、以下においては、２つの拡散フィルム孔１０ａ，１０ｂ及びその構成要素について、特に区別する必要が無い場合には、添字の小文字のアルファベットを省略して説明することがある。
【００２４】
入口部１１は、第２翼面７２に開口しており、その断面形状は円である。入口部１１の中心軸Ａは当該円の中心を通過している。
【００２５】
出口部１２は、入口部１１と連通しており、第１翼面７１に向かって流路断面積が拡大するように形成されている。出口部１２が第１翼面７１と交差することで第１翼面７１上に現れる開口部５１の平面形状は、図３に示すように三角形となっている。そして、出口部１２全体の立体形状は、開口部５１を底面とみなしたとき、第１翼面７１と第２翼面７２の間に頂点５３を有し、頂点５３と開口部５１を連結する３つの三角形状の側面（錐体面）を有する三角錐となっている。また、開口部５１は、中心軸Ａを通り図３の紙面（第１翼面）に垂直な平面に対して面対称に形成されている。このように出口部１２を面対称に形成すると、ガスパス６０に対して冷却媒体を略均等に放出させることができる。
【００２６】
２つの拡散フィルム孔１０ａ，１０ｂに係る頂点５３ａ，５３ｂは、図３のように一の方向Ｄ（ここでは、第１翼面７１に対して鉛直上方向（図４参照））からみたとき、それぞれ、開口部５１ａ，５１ｂが形成する三角形の３辺の内部に位置するように配置されている。これにより、２つの拡散フィルム孔１０ａ，１０ｂにおける出口部１２ａ，１２ｂを構成する全ての面（三角錐から底面を除いたすべての面）は、方向Ｄから全てみることができる（もちろん、当該全ての面に係る辺（図の場合は直線）も方向Ｄから全て見ることができる）。すなわち、出口部１２を構成する３つの側面（錐体面）を方向Ｄに沿って所定の投影面（例えば、方向Ｄに直交する面）に対して射影すると、当該錐体面上のすべての点は投影面上で異なる点として射影される。方向Ｄは後述する放電加工用工具７９における電極部８１のガスタービン翼への挿入方向と同じである。
【００２７】
なお、本実施の形態を含め他の各実施の形態に係る出口部１２は、当該出口部が第１翼面７１と交差して現れる開口部５１が描く図形（第１の図形）を方向Ｄからみたときに当該第１の図形の内部に包含される第２の図形であって、第１翼面７１と第２翼面７２の間に設けられたもの（図２６の辺５３Ｆ）と、当該第１の図形と当該第２の図形を連結する１又は複数の面（側面）とを備えるものであれば他の形状でも良い。すなわち、出口部１２の形状は、図に示した三角錐のみに限られず、後述のように、第１翼面７１上に底面を有し、第１翼面７１と第２翼面７２の間に頂点を有する錐体（三角錐、四角錐、円錐など）でも良い。さらに、出口部１２に形状は、当該錐体における頂点と底面の間を通過する平面で当該錐体を切断して得られるもののうち底面側の形状（すなわち、錐台）としても良い。
【００２８】
三角形状の開口部５１を構成する３辺のうち、作動流体の流通方向において最も下流側に位置する辺５２は、出口部１２からガスパス６０に放出される冷却媒体の拡散方向を規定する。すなわち、冷却媒体７は辺５２の軸方向と同方向に拡散される。そのため、辺５２の近傍を流れる作動流体の流通方向８に合わせて辺５２の向きを調節することが好ましい。冷却空気で第１翼面７１を広く覆ってフィルム冷却効果を向上させる観点からは、辺５２の近傍を流れる作動流体の流通方向８と辺５２のなす角が直角に近づくように出口部１２を形成することが好ましい。そのため図３の例では、作動流体の流通方向８に対して辺５２が略直交するように設定されている。
【００２９】
また、図４に示すように、入口部１１が第１翼面７１に対して傾斜している角度をαとする（すなわち、αは入口部１１の中心軸Ａが第１翼面７１と成す角）。このとき、拡散フィルム孔１０から第１翼面７１に放出されたときに冷却媒体７が第１翼面７１から大きく剥離することを抑制する観点からは、角度αは４０度以下とすることが好ましく、さらには３０度以下にすることが好ましい。これにより、冷却空気が翼面に対して浅い角度でガスパスへ放出されるので、冷却空気が翼面から剥離することが抑制され、ガスタービン翼の冷却性能の低下を抑制できる。
【００３０】
ところで、図３中に二点鎖線で示した形状４１は、中心軸Ａに沿って入口部１１を第１翼面７１まで仮想的に延長して形成したものである。図３に示すように、出口部１２は当該形状４１が内部に全て含まれるように形成されている。
【００３１】
次に上記のように構成される拡散フィルム孔１０の加工手順について説明する。ここでは、２つのエンドウォール１５，１６と２つの翼部１７，１８を鋳造等の加工方法で一体に成形した後に、電極を利用した放電加工で拡散フィルム孔１０を機械加工する場合について説明する。放電加工は、電極と加工物の間に電圧をかけ、アーク放電によって加工物表面の一部を除去することで電極の形状に対応した凹部を当該加工物表面に設ける手法である。
【００３２】
図５は図３，４に示した複数の拡散フィルム孔１０における出口部１２を翼部１７に同時に放電加工するための工具（加工具）の一例を示す図であり、図６は図５に示した加工具７９を所定の方向（方向Ｄ）から翼部１７に近づけて出口部１２を加工するときの様子を示す図である。
【００３３】
これらの図に示す加工具７９は、複数の電極部８１と、複数の電極部８１を保持するための保持部８０を備えている。
【００３４】
複数の電極部８１は、放電加工により第１翼面７１に対して複数の出口部１２（凹部）を同時に形成するためのものであり、各電極部８１の形状は、先に説明した方向Ｄに沿って当該電極部８１をガスタービン翼（翼部１７）に近づけること（図６参照）を前提として規定されている。また、各電極８１の先端には、方向Ｄに沿って当該先端まで断面積が徐々に縮小する縮小部８５が設けられている。縮小部８５は、出口部１２の形状と相補関係になるように形成されている。すなわち、方向Ｄから縮小部８５をみたとき、縮小部８５を形成する面からその底面（図５の例では保持部８０との接合面）を除いた全ての面が当該方向Ｄから見ることができるように縮小部８５は形成されている。
【００３５】
上記のように構成された加工具７９を用いて、図６に示すように方向Ｄに沿って複数の電極部８１を翼部１７に近接させて放電させると、翼部１７から縮小部８５の形状が除去されて第１翼面７１上に複数の出口部１２が同時に形成される。なお、図５に示した例では、縮小部８５は三角錐状に形成されており、各電極部８１は縮小部８５のみで形成されている（すなわち、電極部８１と縮小部８５が一致する）。また、図５中には作動流体の流通方向を１点鎖線の矢印８で示しており、各縮小部８５の底面の一辺（三角形の一辺）は矢印８と略直交するように形成されている。なお、一列に配列された複数の電極部８１のうちの両端及びその付近に位置するいくつかの電極部８１に係る矢印８は、電極部８１の列の中央部に向くようになっている。
【００３６】
なお、図５，６に示した保持部８０は、方向Ｄと直交する平面を有しているが、複数の電極部８１を保持する機能が担保されれば当該平面を有する必要は無い。また、保持部８０を方向Ｄに沿って移動する駆動装置を利用して放電加工を行っても良い。
【００３７】
上記のように加工具７９により翼部１７（第１翼面７１）の面上に複数の出口部（凹部）１２を同時に加工する手順が終了したら、略円筒型の電極（図示せず）を用意し、当該電極により第２翼面７２と各出口部１２とを連通する入口部（貫通孔）１１を形成し、拡散フィルム孔１０の加工を完了する。このように出口部１２を先に加工すると、入口部１１を加工するための電極の位置決め精度を向上させることができるので、拡散フィルム孔１０の加工精度を向上させることができる。
【００３８】
次に、先に入口部１１を形成し、その後に出口部１２を形成する場合について説明する。この場合には、まず、第１翼面７１と第２翼面７２を連通する入口部１１（貫通孔）を略円筒型の電極で複数形成する。そして、当該複数の入口部１１において第１翼面７１側の断面積が拡大するように、加工具７９を方向Ｄに沿って第１翼面に近接させることで複数の出口部（凹部）１２を同時に形成し、入口部１１の第１翼面７１側が当該凹部によって除外されるようにする。このような順番で加工しても、拡散フィルム孔１０を形成することができる。なお、上記においてガスタービン翼に入口部（貫通孔）１１を機械加工する場合には、放電加工に代えてレーザ穿孔法を利用しても良い。
【００３９】
図７は翼部に拡散フィルム孔１００が設けられた従来のガスタービン静翼を示す図であり、図８は内側エンドウォールに拡散フィルム孔１００が設けられた従来のガスタービン静翼を示す図である。図９は図７，８に示した従来の拡散フィルム孔１００の上面図であり、図１０は図９に示した従来の拡散フィルム孔１００の中心断面図である。
【００４０】
既述の通り、冷却空気の拡散方向が作動流体の流通方向と略直交するように拡散フィルム孔の出口部を形成する観点からは、拡散フィルム孔の形成方向（軸方向）を、作動流体（燃焼ガス）の流通方向と同じにすることが望ましく、当該方向は拡散フィルム孔ごとに異なることが多い。そのため、棒状の電極を利用して拡散フィルム孔を形成する従来の方法では、出口部の軸方向を作動流体の流通方向に合わせる必要があるため、軸方向の異なる複数の出口部を同時に加工することができなかった。図７，８に示すように複数の拡散フィルム孔の向きを揃えることで複数の出口部を同時に加工する技術があるが、これでは冷却空気の拡散方向が作動流体の流通方向と直交しないものが発生し易くなるので冷却性能を損なう恐れがある。また、特にエンドウォールではガスタービン翼の形状に阻害されて電極を近づけることができず、所望の位置に所望の形状の拡散フィルム孔を形成できないことも少なくない。
【００４１】
これに対して、上記のように構成した本実施の形態に係るガスタービン翼によれば、拡散フィルム孔１０における複数の出口部１２を所定の方向D（例えば、翼面の鉛直上方）から同時に加工することが可能である。すなわち、本実施の形態によれば、ガスタービン翼に電極を近づける方向の制限が緩和されるので、ガスタービン翼の構造に関わらず、当該ガスタービン翼の冷却効率及び加工効率を容易に向上できる。さらには、冷却効率の向上により、長期の運転に対しても、高温酸化による腐食や、温度差に起因する翼の局所熱応力による亀裂等の発生を抑制できるので、ガスタービン翼の信頼性を向上させることができる。
【００４２】
図１１は、図３，４に示した複数の拡散フィルム孔１０における出口部１２を翼部１７に同時に放電加工するための工具の他の例を示す図である。この図に示す加工具７９Ａは、保持部８０Ａに対して着脱自在に取り付けられた複数の電極部８１Ａを備えている。図１２は図１１における電極部８１Ａを示す図である。この図に示すように、電極部８１Ａは、三角錐状の縮小部８５と、縮小部８５の下方に連結された三角柱状の柱部８４と、保持部８０Ａに設けられた凹部（図示せず）に着脱可能に嵌合される凸部８６とを有している。
【００４３】
このように構成した加工具７９Ａを利用すれば、放電加工を繰り返すことで使用不能となった電極部８１Ａのみを取り替えることができたり、柱部８４の高さの異なる電極部８１Ａを利用することで翼部１７の形状変化にも対応することができたりする。なお、加工具７９Ａ上の複数の電極部のうち、少なくとも１つを電極部８１Ａとし、残りを電極部８１としても良いことは言うまでもない。
【００４４】
図１３は図３，４に示した複数の拡散フィルム孔１０における出口部１２を内径側エンドウォール１６に同時に放電加工するための工具の一例を示す図であり、図１４は図１３に示した加工具７９Ｂを所定の方向（方向Ｄ）からエンドウォール１６に近づけて出口部１２を加工するときの様子を示す図である。エンドウォールにおいては、翼面付近の燃焼ガス流８は翼部の場合と比較して非常に複雑となる。
【００４５】
図１３に示した加工具７９Ｂは、内径側エンドウォール１６の形状にあわせて湾曲した保持部８０Ｂに、複数の電極部８１を有する形状となっている。各電極部８１における縮小部８５は、それぞれの位置においてエンドウォール翼面付近の作動流体の流通方向８の方向に合わせて形成されている。方向Ｄは、保持部８０Ｂに対してほぼ垂直な方向に設定されている。
【００４６】
上記のように構成された加工具７９Ｂを用いて、図１４に示すように方向Ｄに沿って複数の電極部８１をエンドウォール１６に近接させて放電させると、エンドウォール１６から縮小部８５の形状が除去されて第１翼面７１上に複数の出口部１２が同時に形成される。なお、図６の例では、方向Ｄは、エンドウォール１６に対してもほぼ垂直な方向となっている。
【００４７】
図１５は、図１３，１４に示した複数の拡散フィルム孔１０における出口部１２を内径側エンドウォール１６に同時に放電加工するための工具の他の例を示す図である。この図に示す加工具７９Ｃは、平面状に形成された保持部８０Ｃに対して着脱自在に取り付けられた複数の電極部８１Ｃを備えている。各電極部８１Ｃは、電極部８１Ａと同じ構成を備えるので、説明は省略する。このように保持部８０Ｃに対して着脱可能に電極部８１Ｃを構成すると、平面状の保持部８０Ｃを利用しても、電極部８１Ｃにおける柱部の高さを調整することで内径側エンドウォール１６の湾曲形状に合わせることができる。
【００４８】
上記のように、エンドウォール１６の場合にも、先に説明した翼部１７の場合と同様に所定の方向Ｄ（エンドウォール鉛直上方）から電極を近づけることで複数の出口部１２を同時に形成することができるので、ガスタービン翼の構造に関わらず、当該ガスタービン翼の冷却効率及び加工効率を容易に向上できる。
【００４９】
なお、上記の説明では、静翼の翼部１７と内径側エンドウォール１６に拡散フィルム孔１１０を形成する場合について説明したが、静翼の外径側エンドウォール１５や動翼の翼部についても同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、上記の説明では、出口部１２の形状が三角錐の拡散フィルム孔１０を加工する場合について説明したが、電極部８１の形状を変更すれば、他の形状の出口部についても同様の方法及び工具で容易に形成することができる。次にこの場合について説明する。
【００５１】
図１６は本発明の第２の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ａの上面図であり、図１７は図１６中のXVII-XVII面による拡散フィルム孔１０Ａの断面図である。なお、以下の各実施の形態に係る図中には拡散フィルム孔を１つだけ示しているが、これと同様の形状を有するものが第１の実施の形態と同様に翼面上に複数設けられているものとする。
【００５２】
これらの図に示す拡散フィルム孔１０Ａは出口部１２Ａを備えている。出口部１２Ａの形状は、第１の実施の形態の出口部１２に係る三角錐の頂上部を所定の平面で切断して得られる三角錐台となっている。すなわち、出口部１２Ａは、開口部５２と頂点数が同じ図形（三角形）５３Ａを第１翼面７１と第２翼面７２の間に備えている。このように出口部１２Ａを形成しても、出口部１２Ａを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
図１８は本発明の第３の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ｂの上面図であり、図１９は図１８中のXIX-XIX面による拡散フィルム孔１０Ｂの断面図である。
【００５４】
これらの図に示す拡散フィルム孔１０Ｂは出口部１２Ｂを備えている。出口部１２Ｂが第１翼面７１と交差することで第１翼面７１上に現れる開口部５１Ｂの平面形状は、図１４に示すように四角形となっている。そして、出口部１２Ｂ全体の立体形状は、開口部５１Ｂを底面とみなしたとき、第１翼面７１と第２翼面７２の間に頂点５３Ｂを有し、頂点５３Ｂの周囲に４つの三角形状の側面（錐体面）を有する四角錐となっている。このように出口部１２Ｂを形成しても、出口部１２Ｂを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図２０は本発明の第４の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ｃの上面図であり、図２１は図２０中のXXI-XXI面による拡散フィルム孔１０Cの断面図である。
【００５６】
これらの図に示す拡散フィルム孔１０Ｃは出口部１２Ｃを備えている。出口部１２Ｃの形状は、第３の実施の形態の出口部１２Ｂに係る四角錐の頂上部を所定の平面で切断して得られる四角錐台となっている。このように出口部１２Ｃを形成しても、出口部１２Ｃを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
図２２は本発明の第５の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ｄの上面図であり、図２３は図２２中のXXIII-XXIII面による拡散フィルム孔１０Ｄの断面図である。
【００５８】
これらの図に示す拡散フィルム孔１０Ｄは出口部１２Ｄを備えている。出口部１２Ｄが第１翼面７１と交差することで第１翼面７１上に現れる開口部５１Ｄの平面形状は、図２２に示すように楕円形となっている。そして、出口部１２Ｄ全体の立体形状は、開口部５１Ｄを底面とみなしたとき、第１翼面７１と第２翼面７２の間に頂点５３Ｄを有する楕円錐となっている。このように出口部１２Ｄを形成しても、出口部１２Ｄを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
図２４は本発明の第６の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ｅの上面図であり、図２５は図２４中のXXV-XXV面による拡散フィルム孔１０Eの断面図である。
【００６０】
これらの図に示す拡散フィルム孔１０Ｅは出口部１２Ｅを備えている。出口部１２Ｅの形状は、第５の実施の形態の出口部１２Ｄに係る楕円錐の頂上部を所定の平面で切断して得られる楕円錐台となっている。このように出口部１２Ｅを形成しても、出口部１２Ｅを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
図２６は本発明の第７の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ｆの上面図であり、図２７は図２６中のXXVII-XXVII面による拡散フィルム孔１０Ｆの断面図である。
【００６２】
これらの図に示す拡散フィルム孔１０Ｆは出口部１２Ｆを備えている。出口部１２Ｆが第１翼面７１と交差することで第１翼面７１上に現れる開口部５１Ｆの平面形状は、図２６に示すように台形となっている。そして、出口部１２Ｆ全体の立体形状は、開口部５１Ｆを底面とみなしたとき、第１翼面７１と第２翼面７２の間に辺（２点を接続して得られる直線）５３Ｆを有する五面体となっている。このように出口部１２Ｆを形成しても、出口部１２Ｆを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
図２８は本発明の第８の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ｇの上面図であり、図２９は図２８中のXXIX-XXIX面による拡散フィルム孔１０Ｇの断面図である。
【００６４】
これらの図に示す拡散フィルム孔１０Ｇは出口部１２Ｇを備えている。出口部１２Ｇの形状は、第１の実施の形態の出口部１２に係る三角錐の頂点及び辺に丸み（面取り加工）を加えたものに相当する。このように出口部１２Ｇを形成しても、出口部１２Ｇを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、ここでは出口部１２Ｇを構成する点及び辺のすべてに面取り加工部を設けたが、これらのうち少なくとも１つを面取り加工部とすれば良い。また、他の実施の形態に係る出口部に面取り加工を施しても良い。
【００６５】
図３０は本発明の第９の実施の形態に係る複数の拡散フィルム孔１０Ｈの上面図であり、図３１は図３０中のXXXI-XXXI面による拡散フィルム孔１０Hの断面図である。
【００６６】
これらの図に示すように、拡散フィルム孔１０Ｈは、第２翼面７２に開口する入口部１１Ｈと、出口部１２Ｈを備えている。出口部１２Ｈは、第１の実施の形態の出口部１２と同様に面対称で形成されており、ここでは当該対称面をＢとする。出口部１２Ｈは、対称面Ｂを挟んで対向する２つの平面を側面として有している。入口部１１Ｈの中心軸Ａは、出口部１２Ｈの対称面Ｂと鋭角βで交差している。このとき、中心軸Ａは、対称面Ｂ上に存在しない連結点Ｐにおいて出口部１２Ｈと交差する。また、出口部１２Ｈは、中心軸Ａに沿って入口部１１Ｈを第１翼面７１まで仮想的に延長した形状４１が内部に全て含まれるように形成されている。このように出口部１２Ｈを形成しても、出口部１２Ｈを構成する全ての面を方向Ｄから全てみることができるので、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では下記のような特別な効果が得られる。
【００６７】
既述のように、拡散フィルム孔の位置、間隔、及び形状（入口部１１の径及び第１翼面７１に対する仰角、出口部１２の形状等）等は、当該フィルム孔の設置位置における熱負荷に応じて最適に選択することが好ましい。しかし、図１に示した静翼１では、翼部１７，１８内のパーティション２１，２２の存在によって拡散フィルム孔の設計が制限される。例えば、既述のように翼面とフィルム孔の成す角（仰角）は小さくすることが好ましいが、入口部と出口部の中心軸を略一致させた従来型の拡散フィルム孔（図７〜１０参照）では、パーティション２１，２２が存在すると翼コード長方向（前縁と後縁を結んだ直線方向）に延びる長いフィルム孔を設計することが難しいので、仰角を小さくすることが難しくなってしまう。また、フィルム孔の仰角を小さくすることを優先させる（例えば、翼高さ方向にフィルム孔を設ける）と、出口部からの冷却媒体の拡散方向が作動流体の流通方向と無関係になる可能性が高くなる。
【００６８】
これに対して、本実施の形態では、図３０，３１に示すような拡散フィルム孔１０Ｈを設けた。この拡散フィルム孔１０Ｈは、翼高さ方向に斜めに延びる入口部１１Ｈと、冷却媒体の拡散方向と作動流体８の流通方向が直角に近づくように形成した出口部１２Ｈを備えており、入口部１１Ｈの中心軸Ａと出口部１２Ｈの対称面Ｂは鋭角βで交差している。すなわち、本実施の形態に係る拡散フィルム孔１０Ｈでは、入口部１１Ｈと出口部１２Ｈの形成方向が異なるものとした。このように拡散フィルム孔１０Ｈを形成すると、拡散フィルム孔１０Ｈの仰角が小さくなるように入口部１１Ｈを設けることができるとともに、作動流体８の流通方向に冷却媒体の拡散方向が対応するように出口部１２Ｈを設けることができる。すなわち、入口部１１Ｈと出口部１２Ｈのそれぞれを冷却に最適な形状にすることができるので、翼構造に起因する拡散フィルム孔の加工制限を緩和することができ、フィルム冷却の冷却効率をさらに向上できる。
【００６９】
なお、上記では、翼部１７（１８）及びエンドウォール１６（１５）のいずれか一方に複数の出口部１２を設けるための加工具７９，７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃについて説明したが、翼部とエンドウォールの双方に複数の出口部１２を同時に設けることができるような加工具を利用しても良い。
【００７０】
また、上記の各実施の形態では翼部１７，１８及びエンドウォール１５，１６のすべてに拡散フィルム孔を設けた場合について説明したが、この中の少なくとも１つに拡散フィルム孔を設けて静翼を構成しても良い。さらに、上記の各実施の形態では静翼を例に挙げて説明したが、ガスタービン動翼の翼部やプラットフォーム部に拡散フィルム孔を設けても上記と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７１】
１    ガスタービン静翼
８    作動流体（燃焼ガス）
１０  拡散フィルム孔
１１  入口部（円孔部）
１２  出口部（拡大部）
１５  外径側エンドウォール
１６  内径側エンドウォール
１７，１８  翼部
１９，２０，２３，２４  冷却流路
４１  入口部１１の仮想形状
５１  開口部（出口部１２の開口端（第１の図形））
５３  第２の図形（頂点、上面、辺）
５５  開口部５１の辺
６０  作動流体流路（ガスパス）
７９  放電加工用工具
８０  保持部
８１  電極部８１
８４  柱部
８５  縮小部
８６  凸部
７１  第１翼面（高温翼面）
７２  第２翼面（低温翼面）
Ａ    入口部１１の中心軸
Ｂ    出口部１２の対称面
Ｄ    電極部８１の移動方向
Ｐ    連結点
β    対称面Ｂと中心軸Ａのなす角
【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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【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】
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【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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