(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼体と、
前記翼体の翼高さ方向の端部に形成されたシュラウドと、
前記翼体と前記シュラウドを接合するフィレット部と、
を備えるタービン静翼であって、
前記シュラウドは、
燃焼ガス流路に接する底板と、
前記底板の周縁に沿って前記翼高さ方向に延びる周壁と、
前記周壁と前記底板に囲まれた空間を形成する凹部と、
を含み、
前記周壁は、
前記翼体の前縁側に延在する前縁端部と、
前記翼体の負圧面側の前縁から後縁に延びる負圧面側端部と、
を含み、
前記シュラウドは、
前記シュラウドの負圧面側前縁領域に形成され、前記底板に形成された複数の前記冷却孔を備え、
前記複数の冷却孔は、
第１端が前記底板に形成された入口開口に接続し、
第２端が前記底板のガスパス面に形成されて前記入口開口より軸方向下流側に形成された出口開口に接続し、
前記翼体の翼面から周方向の前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて所定間隔をあけて配置され、
前記入口開口と前記出口開口を結ぶ冷却孔中心線の軸方向に対する傾きが同一に維持され、
前記複数の冷却孔の前記出口開口の中心を結ぶ直線状の第１開口中心線と、前記冷却孔の前記入口開口の中心を結ぶ直線状の第２開口中心線と、が互いに平行に形成された一組の冷却孔列を構成し、
前記冷却孔列が、軸方向上流側から下流側に向けて前記翼面に沿って複数配置され、
前記複数の冷却孔列の前記冷却孔の前記冷却孔中心線の傾きが、軸方向下流側に向かうと共に小さくなる
タービン静翼。
【請求項２】
前記シュラウドは、
前記翼体の前記前縁を中心に前記フィレット部の外縁に内接し円状に形成された第１領域を備え、
前記第１開口中心線が、前記第１領域を起点に延伸する、
請求項１に記載のタービン静翼。
【請求項３】
前記シュラウドは、
前記翼体の内部に形成された第１キャビティ内に配置され、前記翼体の軸方向線上の前記前縁より軸方向下流側に配置され、前記翼体の前記前縁を中心に前記フィレット部の外縁に内接する円状に形成された領域に相当する大きさの第３領域を備え、
前記冷却孔列の内、少なくとも２つの前記冷却孔列の前記第１開口中心線が、前記第３領域を起点に延伸する、
請求項１に記載のタービン静翼。
【請求項４】
前記シュラウドは、
前記翼体の前記前縁より軸方向上流側の軸方向線上の前記第１領域と同じ半径の円状に形成された第２領域を備え、
前記第２開口中心線が、前記第２領域を起点に延伸する、
請求項２に記載のタービン静翼。
【請求項５】
前記シュラウドは、
前記第１キャビティ内に配置され、前記翼体の前記軸方向線上の前記前縁より軸方向下流側で前記第３領域より軸方向上流側に配置され、前記第３領域と同じ半径の円状に形成された第４領域を備え、
前記冷却孔列の内、少なくとも２つの前記冷却孔列の前記第２開口中心線が、前記第４領域を起点に延伸する、
請求項３に記載のタービン静翼。
【請求項６】
前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線は、前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線が延伸する方向に隣接する少なくとも２つの冷却孔により形成されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項７】
前記冷却孔中心線は、前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線と直交する方向より前記翼面の側に傾いている、
請求項１から６のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項８】
前記冷却孔列の前記冷却孔中心線の前記第１開口中心線に対する傾きは、軸方向のいずれの位置の前記冷却孔列においても、同一の傾きが維持される、
請求項１から７のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項９】
前記複数の冷却孔列の前記第１開口中心線は、軸方向下流方向に向かうと共に、軸方向に隣接して配置された前記冷却孔列の前記第１開口中心線との軸方向の間隔が拡大する
請求項１から８のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項１０】
前記冷却孔列の複数の前記冷却孔は、前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線が延伸する方向に同一の間隔を維持して配置されている、
請求項１〜９の何れか一項に記載のタービン静翼。
【請求項１１】
前記複数の冷却孔列を構成する複数の前記冷却孔の群は、前記第１領域から前記第４領域の内の少なくとも一つの領域を起点に
前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて放射状に延伸する、
請求項６から１０のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項１２】
前記複数の冷却孔列の前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線のいずれかが、前記第１領域から前記第４領域の内の少なくとも一つの領域を起点に前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて放射状に延伸する、
請求項６から１０のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項１３】
前記シュラウドは、
前記翼体と、前記前縁端部を接続する前縁仕切リブと、前記翼体と前記負圧面側端部を接続する負圧面側仕切リブと、により前記凹部が区分けされ、
前記翼体の外壁面と、前記前縁仕切リブと、前記負圧面側仕切リブとに囲まれて形成された第２キャビティを含み、
前記第２キャビティを前記翼高さ方向の外側に形成される第３キャビティと前記第３キャビティの内側に形成される第４キャビティと、に区分けされ、
前記第３キャビティと前記第４キャビティとを連通する複数の貫通孔を備えた衝突板と、
を含む、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項１４】
前記シュラウドは、
前記翼体の前記翼高さ方向の外側の端部に形成された外側シュラウドと、
前記翼体の前記翼高さ方向の内側の端部に形成された内側シュラウドと、
からなる請求項１〜１３のいずれか一項に記載のタービン静翼。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のタービン静翼と、
前記タービン静翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成する燃焼器と、
を備えるガスタービン。
【請求項１６】
翼体と、
前記翼体の翼高さ方向の端部に形成されたシュラウドと、
を備え、
前記シュラウドは、
燃焼ガス流路に接する底板と、
前記底板の周縁に沿って前記翼高さ方向に形成される周壁と、
前記周壁と前記底板に囲まれた空間を形成する凹部と、
前記底板と前記翼体と前記周壁を接続する複数の仕切リブと、により前記凹部を区分けし、前記負圧面側前縁領域に形成された第２キャビティと、
前記第２キャビティを前記翼高さ方向の外側に形成される第３キャビティと前記第３キャビティの内側に形成される第４キャビティとに区分けし、前記第３キャビティと前記第４キャビティとを連通する複数の貫通孔を備えた衝突板と、
を備え、
前記底板の内表面に形成された入口開口を介して前記第４キャビティに連通し、前記底板のガスパス面に形成された出口開口を介して燃焼ガス流路に連通する複数の冷却孔を有する冷却孔列を備えたタービン静翼の冷却方法であって、
外部から前記第３キャビティに冷却空気を供給する工程と、
前記冷却空気が、前記負圧面前縁キャビティに配置された前記衝突板に形成された前記貫通孔を介して、前記第３キャビティから前記第４キャビティに供給され、前記第４キャビティの冷却空気の圧力を減圧する工程と、
前記冷却空気が前記底板の内表面をインピンジメント冷却する工程と、
前記底板に形成され、燃焼ガスの等圧線に平行に配置された第１開口中心線を備えた前記冷却孔列を構成する複数の前記冷却孔から前記冷却空気を前記燃焼ガス流路に排出し、前記ガスパス面をフィルム冷却する工程と、
を含む、
タービン静翼の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タービン静翼およびガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮空気と燃料を混焼させ高温の燃焼ガスを発生させる。ガスタービンの一部を構成するタービン静翼は、発生した高温の燃焼ガス中に配置されているため、高温の燃焼ガスから熱損傷を受ける可能性がある。タービン静翼は、この熱損傷を防止するため、外部から圧縮空気の一部を冷却空気として受け入れ、翼体及びシュラウドを冷却している。タービン静翼の冷却空気を用いた冷却構造の一例が、特許文献１に示されている。特許文献１には、翼体及びシュラウドの高温領域及び低温領域に対して、それぞれの領域に必要な冷却孔を配置して、適正な冷却を行う例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８５２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示された冷却構造よりも、更に適正な冷却手段により、冷却空気量の低減を図ることが望まれる。
【０００５】
本開示は、タービン静翼のシュラウドの中でも、特に熱負荷の高いシュラウドの負圧面側前縁領域に対して、更に適正な冷却手段を適用し、冷却空気量の一層の低減が可能なタービン静翼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】
【０００６】
本開示に係る少なくとも一実施形態は、翼体と、前記翼体の翼高さ方向の端部に形成されたシュラウドと、前記翼体と前記シュラウドを接合するフィレット部と、を備えるタービン静翼であって、前記シュラウドは、燃焼ガス流路に接する底板と、前記底板の周縁に沿って前記翼高さ方向に延びる周壁と、前記周壁と前記底板に囲まれた空間を形成する凹部と、を含み、前記周壁は、前記翼体の前縁側に延在する前縁端部と、前記翼体の負圧面側の前縁から後縁に延びる負圧面側端部と、を含み、前記シュラウドは、前記シュラウドの負圧面側前縁領域に形成され、前記底板に形成された複数の前記冷却孔を備え、
前記複数の冷却孔は、第１端が前記底板に形成された入口開口に接続し、
第２端が前記底板のガスパス面に形成されて前記入口開口より軸方向下流側に形成された出口開口に接続し、前記翼体の翼面から周方向の前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて所定間隔をあけて配置され、前記入口開口と前記出口開口を結ぶ冷却孔中心線の軸方向に対する傾きが同一に維持され、前記複数の冷却孔の前記出口開口の中心を結ぶ直線状の第１開口中心線と、前記冷却孔の前記入口開口の中心を結ぶ直線状の第２開口中心線と、が互いに平行に形成された一組の冷却孔列を形成し、前記冷却孔列が、軸方向上流側から下流側に向けて前記翼面に沿って複数配置され、前記複数の冷却孔列の前記冷却孔の前記冷却孔中心線の傾きが、軸方向下流側に向かうと共に小さくなる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、シュラウドの負圧面側前縁領域に適正な冷却構造が形成され、底板のガスパス面が均等に冷却される。また、冷却空気量が低減されて、ガスタービンの効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示に係る一実施形態におけるガスタービンの構成図である。
【図２】図２は、本開示に係る一実施形態におけるガスタービン静翼の斜視図である。
【図３】図３は、本開示に係る一実施形態のシュラウドの平面図である。
【図４】図４は、図３のＡ―Ａ線に沿ったシュラウドの断面図である。
【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿ったシュラウドのガスパス面の平面断面を示す。
【図６】図６は、図４のＢ−Ｂ線に沿ったシュラウドのガスパス面の他の実施形態の平面断面を示す。
【図７】図７は、図６に示すシュラウドのガスパス面の平面断面の一部を示す詳細図である。
【図８】図８は、図５のＣ部詳細を示す冷却孔の平面図及び断面図である。
【図９】図９は、タービン静翼の冷却方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施形態について、添付図面に基づき説明する。
【００１０】
《ガスタービンの構成》
タービン静翼が適用されるガスタービンの構成について、図１を参照して説明する。なお、図１は、タービン静翼２４が適用される一実施形態のガスタービン１を示す概略構成図である。
【００１１】
図１に示すように、一実施形態に係るガスタービン１は、圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスＧを発生させるための燃焼器４と、燃焼ガスＧによって回転駆動されるタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結され、タービン６の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。
【００１２】
ガスタービン１における各構成について、図１を用いて説明する。
圧縮機２は、圧縮機車室１０と、圧縮機車室１０の入口側に設けられ、空気を取り込むための吸気室１２と、圧縮機車室１０及び後述するタービン車室２２を共に貫通するように設けられたロータ８と、圧縮機車室１０内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、吸気室１２側に設けられた入口案内翼１４と、圧縮機車室１０側に固定された複数の圧縮機静翼１６と、圧縮機静翼１６に対して軸方向に交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の圧縮機動翼１８と、を含む。なお、圧縮機２は、不図示の抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機２において、吸気室１２から取り込まれた空気は、複数の圧縮機静翼１６及び複数の圧縮機動翼１８を通過して圧縮されることで圧縮空気が生成される。圧縮空気は圧縮機２から軸方向下流側の燃焼器４に送られる。
【００１３】
燃焼器４は、ケーシング２０内に配置される。図１に示すように、燃焼器４は、ケーシング２０内にロータ８を中心として環状に複数配置されている。燃焼器４には燃料と圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン６の作動流体である高温高圧の燃焼ガスＧを発生させる。発生した燃焼ガスＧは燃焼器４から軸方向下流側のタービン６に送られる。
【００１４】
タービン６は、タービン車室（ケーシング）２２と、タービン車室２２内に配置された各種のタービン翼と、を備える。各種のタービン翼は、タービン車室２２側に固定された複数のタービン静翼２４と、タービン静翼２４に対して軸方向に交互に配列されるようにロータ８に植設された複数のタービン動翼２６と、を含む。
タービン６において、ロータ８は、軸方向に延在し、タービン車室２２から排出された燃焼ガスＧは、軸方向の下流側の排気車室２８に排出される。図１では、図示の左側が軸方向上流側であり、図示の右側が軸方向下流側である。また、以下の説明では、単に径方向と記載した場合、ロータ８に直交する方向を表す。また、周方向と記載した場合、ロータ８の回転方向を表す。径方向は、翼高さ方向と呼ぶ場合もある。
【００１５】
タービン動翼２４は、タービン静翼２４とともにタービン車室２２内を流れる高温高圧の燃焼ガスＧから回転駆動力を発生させるように構成される。この回転駆動力がロータ８に伝達され、ロータ８に連結された不図示の発電機が駆動される。
【００１６】
タービン車室２２の軸方向下流側には、排気車室２８を介して排気室２９が連結されている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスＧは、排気車室２８及び排気室２９を通って外部へ排出される。
【００１７】
《タービン静翼の構成》
図２は、タービン静翼２４の斜視図を示す。図２に示すように、タービン６の静翼２４は、翼高さ方向に延びる翼体４０と、翼体４０の翼高さ方向の外側及び内側の両端にシュラウド６０を有する。シュラウド６０は、翼体４０の翼高さ方向の外側に形成されている外側シュラウド６０ａと、翼体４０の翼高さ方向の内側に形成されている内側シュラウド６０ｂと、からなる。翼体４０は、燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路４７内に配置されている。外側シュラウド６０ａは、ロータ８廻りに環状に形成された燃焼ガス流路４７の翼高さ方向の外側の位置を画定している。内側シュラウド６０ｂは、環状の燃焼ガス流路４７の翼高さ方向の内側の位置を画定している。
【００１８】
静翼４０の外側シュラウド６０ａのうち、翼体４０の後縁４３側には、タービン静翼２４をタービン車室２２に支持するためのフック７６が設けられている。タービン静翼２４のフック７６は、外側シュラウド６０ａの後縁４３側の周壁６２に設けられている。
【００１９】
図２に示すように、翼体４０は、翼高さ方向に延在して、翼高さ方向の外側でフィレット部４６を介して外側シュラウド６０ａに接続し、翼高さ方向の内側でフィレット部４６を介して内側シュラウド６０ｂに接続している。翼体４０は、外側シュラウド６０ａ及び内側シュラウド６０ｂと一体となってタービン静翼２４を形成している。
【００２０】
図３は、燃焼ガス流路４７に対して反流路側である翼高さ方向の外側から外側シュラウド６０ａを見た平面断面を示す。以下の説明では、外側シュラウド６０ａ側を一例として説明する。図２及び図３に示すように、外側シュラウド６０ａにフィレット部４６を介して接続する翼体４０は、翼形状を形成する。翼体４０は、軸方向上流端に前縁４２を有し、軸方向下流端に後縁４３を有している。翼体４０は、翼面４１の周方向を向く面のうち、凸面状を形成する負圧面４４と、凹面状を形成する正圧面４５とを有している。負圧面４４及び正圧面４５は、前縁４２及び後縁４３で接合し、一体となって一つの翼体４０を形成している。なお、以下の説明では、周方向で翼体４０の正圧面４５側を腹側、翼体４０の負圧面４４側を背側と呼ぶこともある。
【００２１】
翼体４０は、翼高さ方向に延び、翼体４０の内部空間を冷却空気Ａｃが流れる翼体キャビティ５１（第１キャビティ）を備えている。翼体キャビティ５１は、外側シュラウド６０ａから内側シュラウド６０ｂまでの翼高さ方向に延在し、前縁４２から後縁４３までの間に複数の内部空間が連なって形成されている。図２及び図３に示す実施形態では、翼体４０の前縁４２と後縁４３とを結ぶ前縁−後縁方向に３つの翼体キャビティ５１（翼体前縁キャビティ５２、翼体中間キャビティ５３、翼体後縁キャビティ５４）を配置した例を一例として示している。
【００２２】
翼体キャビティ５１は、一端が負圧面４４側の翼壁４０ｂの内壁６２ａに接続し、他端が正圧面４５側の翼壁４０ｂの内壁６２ａに接続する複数の翼体仕切リブ４９により複数の内部空間に区分けされている。翼体キャビティ５１は、翼体４０の前縁４２側で、翼体仕切リブ４９を介して、翼体４０の前縁４２側に配置された翼体前縁キャビティ５２と、翼体前縁キャビティ５２の軸方向下流側に隣接して配置された翼体中間キャビティ５３に区分けされている。また、同様に、翼体キャビティ５１は、翼体４０の後縁４３側では、翼体仕切リブ４９を介して翼体中間キャビティ５３と、翼体中間キャビティ５３の軸方向下流側に隣接して配置された翼体後縁キャビティ５４に区分けされている。
【００２３】
それぞれの翼体キャビティ５１は、互いに連通することなく、外側シュラウド６０ａ又は内側シュラウド６０ｂのいずれか一方のシュラウド６０に開口し、他方の翼体キャビティ５１の翼体端部４０ａは蓋５６等を設け、閉塞されている。全ての翼体キャビティ５１は、外側シュラウド６０ａ又は内側シュラウド６０ｂのいずれか一方から冷却空気Ａｃを供給され、翼体４０を冷却して、翼面４１から燃焼ガス流路４７に排出される。なお、翼体キャビティ５１は、互いに連通してサーペンタイン流路を形成し、翼体前縁キャビティ５２の翼高さ方向の一方の開口５６ａから冷却空気Ａｃが供給され、翼体中間キャビティ５３及び翼体後縁キャビティ５４を流れ、後縁４３に形成された図示されていない冷却通路から燃焼ガス流路４７に排出されてもよい。
【００２４】
図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った翼体４０の翼体前縁キャビティ５２及び翼体前縁キャビティ５２廻りの外側シュラウド６０ａの断面を示す。図２、図３及び図４に示すように、外側シュラウド６０ａは、外側シュラウド６０ａの底面を形成する底板６９と、底板６９の外周縁の全周に形成され、底板６９の内表面７０から翼高さ方向に立設する周壁６２と、底板６９と周壁６２により形成される凹部７５を複数のキャビティ８０に区分けする仕切リブ７３と、キャビティ８０（凹部７５）を翼高さ方向の外側の外側キャビティ８２（第３キャビティ）と翼高さ方向の内側の内側キャビティ８３（第４キャビティ）と、に区分けする衝突板８５と、から構成されている。
【００２５】
キャビティ８０に配置される衝突板８５は、外側キャビティ８２と内側キャビティ８３を連通する複数の貫通孔８６を有する。外側キャビティ８２は、凹部７５の一部を構成し、外側シュラウド６０ａで１つの空間を形成する。一方、内側キャビティ８３は、凹部７５が衝突板８５で翼高さ方向に複数の空間に区分けされ、衝突板８５を間に挟んで外側キャビティ８２の翼高さ方向の内側に配置されている。
【００２６】
周壁６２は、軸方向上流側の前縁４２側に形成された前縁端部６４と、前縁端部６４に対して軸方向下流側に対向して配置され、後縁４３側の周方向に延在する後縁端部６５と、周方向の翼体４０の負圧面４４側の端部に形成された負圧面側端部６６と、負圧面側端部６６に対して周方向に対向して配置され、翼体４０の正圧面４５側の端部に形成された正圧面側端部６７と、から構成されている。
【００２７】
底板６９は、翼高さ方向の燃焼ガス流路４７の内側で燃焼ガスＧに接する外表面（ガスパス面）７１と、外表面（ガスパス面）７１とは翼高さ方向の反対側の反流路側で、翼高さ方向の外側を向く内表面（反流路面）７０と、を備えている。底板６９は、詳細は後述する複数の冷却孔８９を備えている。冷却孔８９は、底板６９を翼高さ方向に貫通し、冷却孔８９を介して内側キャビティ８３と外表面７１に面する燃焼ガス流路４７に連通している。翼体４０の翼高さ方向の外側（内側シュラウド６０ｂの場合は、翼高さ方向の内側）の端部は、外側シュラウド６０ａの底板６９の内表面７０から、翼高さ方向の外側又は内側にわずかに突出している翼体端部４０ａを有する。
【００２８】
図３に示すように、外側シュラウド６０ａの負圧面４４側の前縁４２側の領域は、断面が底板６９の内表面７０から外表面（ガスパス面）７１とは反対側の反流路側に突出する突起状の複数の仕切リブ７３を備えている。本実施形態においては、仕切リブ７３は、シュラウド６０の凹部７５内に形成された翼体４０の前縁４２側の翼体端部４０ａと前縁端部６４を接続する前縁仕切リブ７３ａと、翼体４０の翼体端部４０ａと負圧面側端部６６を接続する負圧面側中間仕切リブ７３ｂと、を含む。外側シュラウド６０ａの負圧面４４側の前縁４２側の領域には、前縁仕切リブ７３ａ及び負圧面側中間仕切リブ７３ｂを配置することにより、翼体端部４０ａと前縁端部６４と負圧面側端部６７と前縁仕切リブ７３ａと負圧面側中間仕切リブ７３ｂに囲まれた空間である負圧面側前縁キャビティ８１（第２キャビティ）の一部を構成する内側キャビティ８３が形成される。従って、内側キャビティ８３は、翼高さ方向の外側において、衝突板８５の貫通孔８６を介して外側キャビティ８２に連通し、翼高さ方向の内側において、底板６９の冷却孔８９を介して燃焼ガス流路４７に連通している。
【００２９】
内側シュラウド６０ｂの構成は、上述した外側シュラウド６０ａの構成とほぼ同様の構成である。すなわち、図３及び図４に示す構造は、外側シュラウド６０ａの例であるが、内側シュラウド６０ｂの構成も、図３及び図４に示す構造を適用できる。従って、内側シュラウド６０ｂの各構成の名称及び符号は、特段の説明がある場合を除き、外側シュラウド６０ａの各構成の説明をそのまま流用してもよい。以下の図４から図８を用いた説明においても、特段の説明がある場合を除き、外側シュラウド６０ａに係る説明は、内側シュラウド６０ｂにも適用可能である。なお、内側シュラウド６０ｂの場合、外側シュラウド６０ａの翼高さ方向の外側は、翼高さ方向の内側と読み替え、翼高さ方向の内側は、翼高さ方向の外側と読み替える。
【００３０】
一般に、タービン静翼２４の翼高さ方向の両端のシュラウド６０に挟まれた燃焼ガス流路４７を形成する領域は、軸方向上流側からタービン静翼２４に流入する高温の燃焼ガスＧが翼面４１及びガスパス面７１に沿って流れるため、シュラウド６０のガスパス面７１が過熱される。特に、前縁４２側の負圧面４４側のガスパス面７１は、正圧面４５側と比較して燃焼ガスＧの流速が早まるため、過熱の傾向が顕著である。従って、シュラウド６０の燃焼ガスＧからの熱損傷を抑制するための冷却手段が要求される。以下の説明では、タービン静翼２４のシュラウド６０の負圧面側前縁キャビティ８１の冷却構造について、いくつかの実施形態を説明する。以下の実施形態の説明にあたっては、外側シュラウド６０ａと内側シュラウド６０ｂを包含するシュラウド６０として説明する。従って、特段の説明のない限り、シュラウド６０は、外側シュラウド６０ａと内側シュラウド６０ｂの両方に適用できるものとする。
【００３１】
《第１実施形態》
本実施形態におけるシュラウド６０の負圧面側前縁キャビティ８１廻りの冷却構造は、図３、図４及び図５に示される。なお、図５、図６及び図７は、外側シュラウド６０ａを翼高さ方向の内側のガスパス面（外表面）７１側から見た負圧面４４側の前縁４２側の平面断面を示し、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
本実施形態の冷却構造は、複数の貫通孔８６を備えた衝突板８５と、複数の冷却孔８９を備えた底板６９と、衝突板８５の翼高さ方向の外側に形成された外側キャビティ８２と、衝突板８５の翼高さ方向の内側に形成された内側キャビティ８３と、から構成される。これらの構成の組合せにより、シュラウド６０は、衝突板８５に形成された貫通孔８６を介して外側キャビティ８２から供給された冷却空気Ａｃが、内側キャビティ８３に噴出して底板６９の内表面７０に衝突し、内表面７０をインピンジメント冷却（衝突冷却）するインピンジメント冷却構造と、インピンジメント冷却後の冷却空気Ａｃが底板６９に形成された冷却孔８９を介して燃焼ガス流路４７に排出する過程で、底板６９の外表面（ガスパス面）７１を冷却するフィルム冷却構造と、を組み合わせた冷却構造が形成される。
図３、図４、図５及び図９に基づき、負圧面側前縁キャビティ８１のインピンジメント冷却とフィルム冷却を組合わせた冷却構造について、以下に具体的に説明する。
【００３２】
シュラウド６０の負圧面側前縁キャビティ８１の外表面（ガスパス面）７１には、翼体４０の翼面４１に沿って、翼面４１を囲むように複数の冷却孔８９が配置されている。シュラウド６０の負圧面側前縁キャビティ８１には、複数の冷却孔８９を備えた複数の冷却孔列９０が、翼体４０の翼体キャビティ５１の負圧面４４側の翼面４１の外周を囲むように、所定の間隔を空けて翼面４１の曲面の変化に沿って配置されている。複数の冷却孔列９０は、軸方向下流側に向かうと共に次第に軸方向に対する傾きを変えて形成されている。
図５に示す冷却孔列９０（９１、９２、９３、９４）は、軸方向上流側から下流側に向けて、第１冷却孔列９１、第２冷却孔列９２、第３冷却孔列９３及び第４冷却孔列９４から構成されている。それぞれの各冷却孔列９１、９２、９３、９４は、それぞれが複数の冷却孔８９を備える。なお、各冷却孔列９１、９２、９３、９４を構成する複数の冷却孔８９の内で、第３冷却孔列９３及び第４冷却孔列９４を構成する冷却孔８９の符号は、最も翼面４１に接近する冷却孔８９と最も翼面４１から離れた冷却孔８９のみに符号を表示し、他の冷却孔８９の符号の表示は省略している。
【００３３】
各冷却孔列９１、９２、９３、９４の構成は、最も翼面４１に接近した位置に配置された冷却孔８９を基準にして、翼体４０の翼面４１側から前縁端部６４又は負圧面側端部６６に向かって、所定間隔を維持して配置された複数の冷却孔８９から構成される。ここで、冷却孔８９の入口開口８９ａの中心と出口開口８９ｂの中心を結ぶ直線を冷却孔中心線ＦＬとすれば、冷却孔８９が延伸する方向は、冷却孔中心線ＦＬが延伸する方向と一致する。上述のように、タービン静翼２４の前縁４２側のガスパス面７１に軸方向上流側から流入する燃焼ガスＧは、翼体４０の翼面４１に沿って、負圧面４４側及び正圧面４５側を流れる。翼体４０の負圧面４４側の翼面４１は、凸状の曲面を形成し、軸方向下流側に向かうと共に、翼面４１の形状が変化する。従って、翼面４１に沿って流れる燃焼ガスＧは、翼体４０の翼面４１の曲面の変化に伴なって流れ方向が変化する。一方、シュラウド６０の底板６９の冷却孔８９から燃焼ガス流路４７に排出される冷却空気Ａｃは、燃焼ガスＧの流れを乱さないように、流れ方向が変化する燃焼ガスＧの流れに沿った方向に排出することが望ましい。従って、複数の冷却孔列９０を形成する複数の冷却孔８９は、軸方向下流側に向かうと共に燃焼ガスＧの流れ方向の変化に合わせて、次第に軸方向に対する傾きを変えるように配置される。すなわち、複数の冷却孔列９０を形成する複数の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬの軸方向線ＡＬに対する傾きは、軸方向下流側に向かうと共に次第に小さくなる。
【００３４】
ここで、図５を参照しながら、冷却孔列９０（９１、９２、９３、９４）の構成を説明する。上述のように、図５に示す各冷却孔列９１、９２、９３、９４は、最も翼面４１に近い冷却孔８９の位置を基準にして、最も翼面４１に接近している冷却孔８９の位置から前縁端部６４又は負圧面側端部６６に向かって、翼面４１から離間する方向に、同一の冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９が、同一の間隔及び同一の軸方向線ＡＬに対する傾きを維持しつつ延在する構成が望ましい。また、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の群が延伸する方向は、後述する燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬが延在する方向に平行に配置することが望ましい。
【００３５】
図５に示すように、上述の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬは、冷却孔列９０を形成するそれぞれの各冷却孔列９１、９２、９３、９４を構成する複数の冷却孔８９の入口開口８９ａの中心と出口開口８９ｂの中心を結ぶ直線状の実線で示される。各冷却孔列９１、９２、９３、９４を形成する複数の冷却孔８９は、各冷却孔列９１、９２、９３、９４が配置される複数の冷却孔８９の翼面４１に接近する位置から前縁端部６４又は負圧面側端部６６に向かう方向に対して、互いに隣接する冷却孔８９の出口開口８９ｂの中心を結ぶ破線で示された直線状の第１開口中心線ＯＬ１を有する。また、同様に、同一の冷却孔列９０を形成する複数の冷却孔８９は、各冷却孔列９１、９２、９３、９４が配置される複数の冷却孔８９の翼面４１に接近する位置から前縁端部６４又は負圧面側端部６６に向かう方向に対して、互いに隣接する冷却孔８９の入口開口８９ａの中心を結ぶ破線で示された直線状の第２開口中心線ＯＬ２を有する。第１開口中心線ＯＬ１と第２開口中心線ＯＬ２を総称して、開口中心線ＯＬと呼ぶ。
【００３６】
冷却孔８９の構造は、図５に示す冷却孔のＣ部詳細として図８に示されている。図８のＣ部詳細に示すように、底板６９に形成された冷却孔８９は、内表面７０に開口する入口開口８９ａと外表面（ガスパス面）７１に開口する出口開口８９ｂを有する。入口開口８９ａの位置より軸方向下流側の後縁４３側の位置に出口開口８９ｂが形成されている。  冷却孔８９の底板６９の内表面７０又は外表面（ガスパス面）７１に対する傾きは同一であり、冷却孔８９の入口開口８９ａと出口開口８９ｂを結ぶ冷却孔８９の長さに相当する冷却孔中心線ＦＬの長さも同一である。
【００３７】
ここで、本実施形態における冷却孔列９０を定義すれば、冷却孔列９０は、最も翼面４１に近い冷却孔８９の位置を基準にして、最も翼面４１に接近している冷却孔８９の位置から前縁端部６４又は負圧面側端部６６に向かって、翼面４１から離間する方向に延びている。複数の冷却孔８９からなる各冷却孔列９１、９２、９３、９４は、同一の間隔及び同一の軸方向線ＡＬに対する傾きを維持しつつ延在する複数の冷却孔８９の一つの群と見ることができる。更に、同一の冷却孔列９１、９２、９３、９４を構成する複数の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬは、同一の冷却孔列９１、９２、９３、９４の中では、互いに平行に同一の間隔及び同一の軸方向線ＡＬに対する傾きを維持して配列されている。また、同一の冷却孔列９１、９２、９３、９４を形成する複数の冷却孔８９の第１開口中心線ＯＬ１と第２開口中心線ＯＬ２は、互いに平行に形成され、冷却孔中心線ＦＬに対して同一の傾きを備えて延伸している。なお、冷却孔中心線ＦＬの第１開口中心線ＯＬ１に対する傾きは、軸方向のいずれの位置においても、同一の冷却孔列９１、９２、９３、９４においては、同じ傾きを維持することが望ましい。
【００３８】
図５に示すように、軸方向上流側から下流側に配置された複数の冷却孔列９０（９１、９２、９３、９４）を比較した場合、軸方向下流側に向かうと共に、各冷却孔列９１、９２、９３、９４を形成する複数の冷却孔８９の群が延びる方向は、第１開口中心線ＯＬ１及び第２開口中心線ＯＬ２が延伸する方向と一致し、軸方向下流側に向かうと共に、軸方向に対する傾斜が大きくなり、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。また、冷却孔列９０の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬを比較した場合、各冷却孔列９１、９２、９３、９４を形成する複数の冷却孔８９の群の冷却孔中心線ＦＬが延びる方向は、構成する各冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬが延びる方向と一致し、軸方向下流側に向かうと共に、軸方向に対する傾きが小さくなり、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。更に、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の第１開口中心線ＯＬ１及び第２開口中心線ＯＬ２も、軸方向下流側に向かうと共に、軸方向に対する傾斜が大きくなり、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。
【００３９】
例えば、最も軸方向上流側に配置された第１冷却孔列９１は、翼面４１に最も接近する冷却孔９１ａを基準にして、前縁端部６４又は負圧面側端部６６に向かって、同一の間隔及び同一の冷却孔中心線ＦＬの軸方向に対する傾きを備えた５つの冷却孔９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅで構成されている。一方、第１冷却孔列９１に対して軸方向下流側に隣接して配置された第２冷却孔列９２は、翼面４１に最も接近する冷却孔９２ａを基準にして、負圧面側端部６６に向かって、同一の間隔及び同一の冷却孔中心線ＦＬの軸方向に対する傾きを備えた５つの冷却孔９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅで構成されている。また、第１冷却孔列９１の第１開口中心線ＯＬ１は、後述する燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬ１に平行に配置され、第２冷却孔列９２の第１開口中心線ＯＬ１は、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬ２に平行に配置されている。
【００４０】
第１冷却孔列９１と第２冷却孔列９２を比較した場合、第２冷却孔列９２の第１開口中心線ＯＬ１は、第１冷却孔列９１の第１開口中心線ＯＬ１より軸方向に対する傾斜が大きくなり、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。また、第２冷却孔列９２の冷却孔中心線ＦＬは、第１冷却孔列９１の冷却孔中心線ＦＬより軸方向に対する傾斜が大きくなり、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。
すなわち、後述する燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬは、軸方向下流側に向かい、且つ、負圧面側端部６６に接近すると共に、軸方向に対する傾斜が大きく、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。一方、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の開口中心線（第１開口中心線ＯＬ１）は、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬに平行に配置することが望ましい。従って、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の延在する方向である開口中心線ＯＬ及び冷却孔中心線ＦＬは、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬの軸方向線ＡＬに対する傾きの変化と共に、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の開口中心線（第１開口中心線ＯＬ１）の軸方向線ＡＬに対する傾きを変えることが望ましい。すなわち、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の開口中心線ＯＬ及び冷却孔中心線ＦＬは、軸方向下流側に向かうと共に、軸方向線ＡＬに対する傾きは次第に小さくなる。ここで、冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）又は冷却孔中心線ＦＬの軸方向線ＡＬに対する傾き又は角度とは、前縁４２を通り軸方向に延伸する軸方向線ＡＬに対して、開口中心線ＯＬ又は冷却孔中心線ＦＬと軸方向線ＡＬとが交差する位置より軸方向下流側の位置から開口中心線ＯＬ又は冷却孔中心線ＦＬを見た場合、反時計廻りの方向に軸方向線ＡＬと開口中心線ＯＬ又は冷却孔中心線ＦＬがなす傾き又は角度を意味する。
【００４１】
それぞれの冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の数及び配置は、シュラウド６０のガスパス面７１のメタル温度等を勘案して選定される。図５に示す実施形態は、負圧面側前縁キャビティ８１に、４つの冷却孔列９０（第１冷却孔列９１、第２冷却孔列９２、第３冷却孔列９３、第４冷却孔列９４）を軸方向上流側から下流方向に所定間隔を空けて配置した態様である。冷却孔列９０は、４つの冷却孔列９０の例に限らず、３つ以下でも良いし、５つ以上の冷却孔列９０の配置でもよい。また、図５に示す各冷却孔列９１、９２、９３、９４を構成する冷却孔８９の数は、一例であって、例えば、第１冷却孔列９１及び第２冷却孔列９２を構成する冷却孔８９の数は、５つ以上であっても良いし、４つ以下であってもよい。
第３冷却孔列９３及び第４冷却孔列９４の冷却孔８９の数は、３つ以上を配置してもよい。
【００４２】
次に、ガスパス面７１に形成される冷却孔８９の配置と燃焼ガス流路４７を流れる燃焼ガスＧの圧力分布との関係を以下に説明する。図５には、シュラウド６０の負圧面４４側の前縁４２のガスパス面７１を流れる燃焼ガスＧの圧力分布の一部が示されている。燃焼ガスＧの圧力（静圧）の等圧線ＩＢＬは、鎖線で示されている。タービン静翼２４に流入する燃焼ガスＧは、前縁４２から後縁４３までの負圧面４４側及び正圧面４５側の燃焼ガス流路４７を流れる過程で、圧力が低下する。燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬは、例えば、タービン静翼２４の負圧面４４側の翼面４１を起点Ｘａとし、周方向に隣接する図示していないタービン静翼２４の正圧面４５側の翼面４１を終点とする緩やかな曲線で描かれる。
ここで、等圧線ＩＢＬとは、燃焼ガス流路４７を流れる燃焼ガスＧの圧力（静圧）が同じ圧力を示す位置を繋ぐ曲線を意味する。
【００４３】
燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬの一例として図５に示される等圧線ＩＢＬ１は、翼体４０の翼面４１上の起点Ｘａと負圧面側端部６６の端面に配置された中間点Ｘｂを結び、鎖線で示された緩やかな曲線で示される。等圧線ＩＢＬ１は、等圧線の全長の一部を示したものであり、図示されていないが、中間点Ｘｂから更に隣接するタービン静翼２４の正圧面４５側の翼面４１まで延びる曲線である。燃焼ガスＧの圧力（静圧）は、ガスパス面７１の軸方向下流側に向かうと共に低下する。起点Ｘａから中間点Ｘｂに向かう等圧線ＩＢＬ１は、軸方向下流側へ向かい、且つ、翼面４１から離間し、負圧面側端部６６に接近すると共に、軸方向に対する傾斜が大きく、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。図５において、等圧線ＩＢＬ１と、等圧線ＩＢＬ１より軸方向下流側に形成された等圧線ＩＢＬ２を比較した場合、等圧線ＩＢＬ１より等圧線ＩＢＬ２の圧力（静圧）が低下している。また、ガスパス面７１の燃焼ガスＧの流れが、軸方向下流側へ向かい、負圧面側端部６６に接近すると共に、等圧線ＩＢＬ１と等圧線ＩＢＬ２の間の軸方向の間隔が拡大する。この等圧線ＩＢＬの軸方向の間隔が広がる傾向は、翼面４１の起点Ｘａ近傍での軸方向の間隔は小さく、翼面４１から離間すると共に次第に軸方向の間隔が広がり、中間点Ｘｂの近傍で最も広くなる。等圧線ＩＢＬの軸方向に対する傾きは、翼面４１の近傍での変化は大きいが、翼面４１から離れる共に負圧面側端部６６の中間点Ｘｂまでの間の変化は小さい。
【００４４】
図５において、複数の冷却孔列９０の内の最も軸方向上流側の前縁端部６４に接近して配置されている第１冷却孔列９１を一例に、冷却孔列９０の配置と燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬとの関係を説明する。第１冷却孔列９１は、５つの冷却孔８９（９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ）の群で構成され、翼面４１に接近する位置から等間隔に負圧面側端部６６の方向に配列されている。第１冷却孔列９１近傍の燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬの一例として等圧線ＩＢＬ１を挙げることが出来る。等圧線ＩＢＬ１は、翼体４０の前縁４２側の負圧面４４側の翼面４１上の起点Ｘａから負圧面側端部６６の端面上の中間点Ｘｂまで緩やかな曲線を描いて形成されている。
【００４５】
一方、第１冷却孔列９１の複数の冷却孔８９の配置は、第１冷却孔列９１の複数の冷却孔８９の出口開口８９ｂを結ぶ第１開口中心線ＯＬ１が、等圧線ＩＢＬ１と大略平行になるように設定されている。但し、等圧線ＩＢＬ１は緩やかな曲線を描くため、冷却孔８９の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１）を厳密に等圧線ＩＢＬ１に平行に配置するには、開口中心線ＯＬも直線ではなく、曲線にすることが望ましい。しかしながら、冷却孔８９は、機械加工又は放電加工で形成するため、加工作業の簡略化の点から、第１開口中心線ＯＬ１が直線となるように、複数の冷却孔８９を配置することが望ましい。従って、図５において、翼体４０の前縁４２側の翼面４１上の起点Ｘａから負圧面側端部６６の中間点Ｘｂまで延びる等圧線ＩＢＬ１に対して、その近傍に配置された第１冷却孔列９１の複数の冷却孔８９の第１開口中心線ＯＬ１は、最も翼面４１側に接近して配置された冷却孔９１ａと翼面４１から負圧面側端部６６の方向に隣接する冷却孔９１ｂの２つの冷却孔８９を選定し、冷却孔９１ａと冷却孔９１ｂの出口開口８９ｂの中心を結び、等圧線ＩＢＬ１に沿って平行に伸びる直線状の第１開口中心線ＯＬ１を選定することが望ましい。
【００４６】
上記の説明は、翼面４１に最も近い冷却孔９１ａと隣接する冷却孔９１ｂを選択したが、同一の冷却孔列９０の隣接する他の２つの冷却孔８９の組合せを選択してもよい。すなわち、同一の第１冷却孔列９１を構成する他の冷却孔８９の組合せである冷却孔９１ｄ及び冷却孔９１ｅから定まる第１開口中心線ＯＬ１が、等圧線ＩＢＬ１に平行になるように第１冷却孔列９１の冷却孔８９の配置を選定してもよい。同一の冷却孔列９０の隣接する２つの冷却孔８９の出口開口８９ｂに基づき直線状の第１開口中心線ＯＬ１を簡易的に選択することは、シュラウド６０の冷却性能面の改善と加工作業の簡略化の両面から望ましい選択である。この考え方は、第２開口中心線ＯＬ２の選定においても同様である。また、第２開口中心線ＯＬ２の選定の際に用いる隣接する２つの冷却孔８９は、第１開口中心線ＯＬ１を選定する際に用いた２つの隣接する冷却孔８９の組合せが望ましい。
【００４７】
上述のように、冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の配置は、シュラウド６０を形成する底板６９のメタル温度及熱応力等が許容値内に納まるように選定する。また、冷却孔８９及び冷却孔列９０の軸方向に対する傾きの選定は、ガスパス面７１を流れる燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬとの関係を考慮しつつ選定することが望ましい。上述のように、シュラウド６０の冷却構造は、衝突板８５によるインピンジメント冷却と底板６９の冷却孔８９によるフィルム冷却の組合せからなり、その２つの組合せを適用することにより、シュラウド６０の底板６９の燃焼ガスＧからの熱損傷が抑制されている。図４に示すように、外部からシュラウド６０に供給された冷却空気Ａｃは、外側キャビティ８２に供給され、衝突板８５に形成された貫通孔８６を介して内側キャビティ８３に供給される。冷却空気Ａｃは、衝突板８５の貫通孔８６を通る過程で減圧される。また、冷却空気Ａｃは、貫通孔８６から内側キャビティ８３に流入する過程で噴流となり、床板６９の内表面７０に衝突し、内表面７０をインピンジメント冷却（衝突冷却）する。内表面７０をインピンジメント冷却後の冷却空気Ａｃは、底板６９に形成された冷却孔８９からガスパス面７１側の燃焼ガス流路４７に排出する過程で、ガスパス面７１をフィルム冷却している。
【００４８】
負圧面側前縁キャビティ８１に配置された冷却孔列９０の冷却孔８９の配置が、シュラウド６０の冷却に影響を与える特徴的な要素は、冷却孔８９によるフィルム冷却である。上述のように、タービン静翼２４の燃焼ガス流路４７に流入した燃焼ガスＧは、シュラウド６０のガスパス面７１を軸方向下流側に流下する過程で、等圧線ＩＢＬの変化に示すように圧力（静圧）が低下する。一方、シュラウド６０の内側キャビティ８３から冷却孔８９を介して燃焼ガス流路４７中に排出される冷却空気量は、冷却孔８９の入口開口８９ａと出口開口８９ｂとの差圧、つまり、冷却孔８９の内側キャビティ８３と燃焼ガス流路４７の差圧（圧力差）に左右される。
燃焼ガスＧがガスパス面７１を流れる過程における燃焼ガスＧの圧力降下の違いにより、冷却孔列９０の冷却孔８９を流れる冷却空気量に違いが生ずる。冷却孔８９の上流側の入口開口８９ａが接続する内側キャビティ８３は、同一の空間内である限り、同一の圧力が維持される。一方、冷却孔８９の下流側の出口開口８９ｂが接続するガスパス面７１側の燃焼ガスＧの圧力は、軸方向下流側に向かうと共に低下する。従って、冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の配置によっては、同一の冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の中でも、冷却孔８９の差圧（圧力差）の違いが発生し、排出する冷却空気量のばらつきを生ずる可能性がある。冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の冷却空気量のばらつきは、不均一なフィルム冷却を生じ、底板６９の不均一なメタル温度分布を生ずる原因になる。この点を改善するため、同一の冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の第１開口中心線ＯＬ１が、各冷却孔列９１、９２、９３、９４近傍の燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬに大略平行になるように、同一の冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の配置を選定することが望ましい。同一の冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の配置を、冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１と燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬが大略平行となるように設定すれば、同一の冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９は同一の差圧を維持することできる。同一の冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の差圧を同一とすれば、同一の冷却孔列９０の複数の冷却孔８９からガスパス面７１に排出される冷却空気量が均一化され、同一の冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の位置から軸方向下流側のフィルム冷却が均一化される。その結果、シュラウド６０のガスパス面７１の温度分布が平準化され、底板６９の熱損傷が抑制され、底板６９の不均一な温度分布により生ずる熱応力が低減される。
【００４９】
上述のように、燃焼ガスＧの圧力（静圧）は、軸方向下流に向かうと共に低下するが、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬの軸方向の間隔は、軸方向下流に向かうと共に拡大する傾向にある。従って、等圧線ＩＢＬに平行に配置された各冷却孔列９１、９２、９３、９４の第１開口中心線ＯＬ１の軸方向の間隔も、軸方向下流に向かうと共に次第に拡大する。その結果、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の複数の冷却孔８９から軸方向下流側のガスパス面７１が均一に冷却される。
【００５０】
図５に示すように、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬは、軸方向下流側に向かい、負圧面側端部６６に接近すると共に、軸方向に対する傾斜が大きくなる。従って、複数の冷却孔列９０の直線状の第１開口中心線ＯＬ１の軸方向の傾きも、軸方向下流側に向かうと共に、等圧線ＩＢＬの変化に合わせて軸方向に対する傾斜が大きく、軸方向線ＡＬに対する傾きが次第に小さくなる。その結果、図５に示すように、複数の冷却孔列９０の第１開口中心線であって、最も翼面４１に接近する冷却孔８９（９１ａ、９２ａ、９３ａ、９４ａ）の位置に対して負圧面端部６６とは周方向の反対側の前縁４２側に延びる第１開口中心線ＯＬ１は、軸方向下流側に向かうと共に、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。一方、前縁４２の位置を中心として、前縁４２の位置より軸方向上流側に形成されたフィレット部４６の外縁４６ａに内接する破線で示す円状の前縁領域４２ａ（第１領域）を想定した場合、複数の冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１は、前縁領域４２ａ（第１領域）を通る。別の見方をすれば、負圧面側前縁キャビティ８１に形成されている複数の冷却孔８９から構成される複数の冷却孔列９０（９１、９２、９３、９４）は、前縁４２を中心として形成された円状の前縁領域４２ａ（第１領域）を起点として、冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の内の冷却孔列９０が延伸する負圧面側端部６６の方向に互いに隣接する少なくとも２つの冷却孔８９の出口開口８９ｂを結ぶ第１開口中心線ＯＬ１を備える。すなわち、負圧面側前縁キャビティ８１に形成されている複数の冷却孔８９から構成される複数の冷却孔列９０の内の少なくとも１つの冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１は、前縁４２を中心とする前縁領域４２ａ（第１領域）を起点とし、同一の冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の出口開口８９ｂの中心を結び、負圧面側端部６６まで延びる直線で形成される。かかる冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１の配置が成立する理由は、負圧面側前縁キャビティ８１に形成する複数の冷却孔列９０が、翼体４０の翼面４１に沿って翼面４１を囲むように放射状に配置され、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の第１開口中心線ＯＬ１が、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬに平行に配置される関係を維持しつつ、軸方向線ＡＬに対する傾きが軸方向下流側に向かうと共に小さくなることによる。
【００５１】
燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬが、本実施形態の冷却孔列９０の配置に影響する特徴的な要素として、冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１と等圧線ＩＢＬが平行な位置関係を有する点に加えて、前述のように、冷却孔列９０の冷却孔中心線ＦＬの軸方向に対する傾きがある。
図５に示すように、シュラウド６０の前縁４２側の負圧面４４側のガスパス面７１を流れる燃焼ガスＧは、凸状の曲面を有する翼面４１に沿って流れる。負圧面側前縁キャビティ８１に形成されている複数の冷却孔８９が配置されている領域は、軸方向上流側から下流側に向かうと共に、翼体４０の翼面４１が負圧面側端部６６に接近し、翼面４１の曲面の軸方向線ＡＬに対する傾きが次第に小さくなる領域である。この領域においては、複数の冷却孔８９の開口中心線ＯＬが延びる方向に対して、冷却孔中心線ＦＬは、開口中心線ＯＬに対して直交する方向より翼面４１側に傾く方向に配置されている。  また、複数の冷却孔列９０の開口中心線ＯＬは、軸方向下流側に向かうと共に、軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなるので、同一の冷却孔列９０の冷却孔中心線ＦＬも、軸方向下流側に向かうと共に軸方向線ＡＬに対する傾きが小さくなる。なお、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬが開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１）となす傾き又は角度は、軸方向のいずれの位置でも同一の傾き又は角度に維持されることが望ましい。同一の冷却孔列９０の冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬに対する傾きが維持されず、冷却孔列９０の軸方向の位置によって、冷却孔中心線ＦＬが翼面４１側へ過度に傾斜する場合は、冷却孔８９から排出される冷却空気Ａｃの流れが、燃焼ガスＧの流れを乱すことになる。
【００５２】
ここで、冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１と第２開口中心線ＯＬ２の位置関係について、第１冷却孔列９１を一例に挙げて説明する。上述のように、同一の冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬは、同一の長さ及び同一の傾きを備えている。従って、図５に示すように、第１冷却孔列９１の第１開口中心線ＯＬ１が、前縁領域（第１領域）４２ａを起点とする直線とすれば、同一の冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の入口開口８９ａを結ぶ前縁４２側に延びる第２開口中心線ＯＬ２も直線で形成される。
また、同一の第１冷却孔列９１の第２開口中心線ＯＬ２は、前縁４２を通る軸方向線ＡＬ上の前縁４２の位置より軸方向上流側の所定位置にある上流側前縁領域（第２領域）４２ｂを起点とする直線で形成される。ここで、上流側前縁領域（第２領域）４２ｂとは、前縁４２の位置より軸方向上流側の軸方向線ＡＬ上にあり、第１冷却孔列９１の冷却孔中心線ＦＬの軸方向長さに相当する距離にある位置を中心に、前縁領域４６ａと同じ半径の破線で示す円状に形成された領域を言う。
【００５３】
上記の説明は、第１冷却孔列９１を中心に、冷却孔８９の配置とその機能、作用及び効果を説明したが、他の冷却孔列９０（９２、９３、９４）の冷却孔８９の配置の選定も、上記の第１冷却孔列９１の場合と同様に設定できる。但し、他の冷却孔列９０の開口中心線ＯＬが、軸方向下流側に向かうと共に、軸方向線ＡＬに対する傾きが変化するのは、上述の通りである。従って、全ての冷却孔列９０の開口中心線ＯＬの内、少なくとも一つの冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１は、前縁領域（第１領域）４２ａを起点とし、第２開口中心線ＯＬ２は、上流側前縁領域（第２領域）４２ｂを起点として、前縁端部６４又は負圧面側端部６６の方向に延伸する。上述の冷却孔８９の配置を選定することにより、負圧面側前縁キャビティ８１の適切な冷却が行われ、シュラウド６０の底板６９の熱損傷及び熱応力の発生が抑制される。また、適正な冷却孔８９の配置により、冷却空気量が低減され、ガスタービンの効率が向上する。
【００５４】
《第２実施形態》
以下の説明は、シュラウド６０の負圧面側前縁キャビティ８１廻りの冷却構造の第２実施形態に係り、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、シュラウド６０の本実施形態の平面断面を示し、図４のＢ−Ｂ線に沿った平面図である。図７は、図６に示すシュラウド６０の本実施形態の平面図の一部を示す詳細図である。
本実施形態の冷却構造は、前述のシュラウド６０に形成された冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の第１実施形態の構造に対して、冷却孔８９の配置を変えた実施形態に関する。本実施形態を構成する冷却構造は、第１実施形態におけるインピンジメント冷却構造とフィルム冷却構造の組合せに対して、フィルム冷却構造を構成する複数の冷却孔８９の配置の考え方が、第１実施形態と異なる構成である。なお、図３及び図４に示すインピンジメント冷却構造は、本実施形態にも適用される。
【００５５】
図６に示す本実施形態の冷却孔列９５は、軸方向上流側から下流側に向けて、第１冷却孔列９６、第２冷却孔列９７、第３冷却孔列９８及び第４冷却孔列９９から構成されている。それぞれの各冷却孔列９６、９７、９８、９９は、それぞれが複数の冷却孔８９を備える。
図６では、本実施形態に係る複数の冷却孔列９５（９６、９７、９８、９９）の複数の冷却孔８９の配置を実線で示すと共に、比較のために、下記に説明する第１実施形態の変形例である複数の冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の複数の冷却孔８９の配置を破線で示している。
本実施形態においても、シュラウド６０の負圧面側前縁キャビティ８１のガスパス面７１に配置された複数の冷却孔列９５を構成する冷却孔列の数及び各冷却孔列９６、９７、９８、９９を構成する冷却孔８９の数は、第１実施形態と同じ構成である。
【００５６】
前述のように、図５に示す第１実施形態は、複数の冷却孔列９０の実線で示された複数の冷却孔８９が、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の第１開口中心線ＯＬ１近傍の燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬ１に大略平行になるように冷却孔８９の配置を選定している。しかし、燃焼ガス温度の違い等の異なるガスタービンの運転条件の下では、シュラウド６０のガスパス面７１の高温部分が第１実施形態よりも広がり、翼面４１に更に接近する位置まで冷却を強化したい場合がある。そのような場合、第１実施形態の冷却孔列９０を構成する複数の冷却孔８９の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）の延伸する方向は維持したまま、各冷却孔列９１、９２、９３、９４の複数の冷却孔８９の群の位置を、第１実施形態よりも更に翼面４１に接近させて配置したい場合がある。第１実施形態の変形例は、第１実施形態の冷却孔列９０の複数の冷却孔８９の配置を、更に翼面４１に接近させた態様が、冷却孔列９０ａの冷却孔８９の配置である。
【００５７】
しかしながら、冷却孔８９の加工は、機械加工又は放電加工により、底板６９を貫通する孔加工をガスパス面７１側から内側キャビティ８３側に向かって行なう場合がある。そのような孔加工を行う場合、各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の最も翼面４１に接近する冷却孔８９の位置及びその冷却孔中心線ＦＬの延伸する方向によっては、翼体４０が障害になり、冷却孔８９の加工が困難な場合がある。このような冷却孔８９の加工時の翼体４０との干渉を回避するため、冷却孔８９の延伸する方向を幾分変更して、冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬの軸方向に対する傾きを修正する方が望ましい場合がある。
【００５８】
上述の考え方に基づき、第１実施形態の変形例である冷却孔列９０ａの冷却孔８９の配置と、変更後の本実施形態の冷却孔列９５の複数の冷却孔８９の配置が、比較して図６に示されている。変形例の冷却孔列９０ａは、仮想の冷却孔列である。図６に示された冷却孔８９の配置は、第１実施形態の変形例である冷却孔列９０ａの複数の冷却孔８９を破線で示した配置と、本実施形態の冷却孔列９５（９６、９７、９８、９９）の複数の冷却孔８９を実線で示した配置を比較して示した図である。
【００５９】
図６及び図７に示す第１実施形態の変形例である冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）は、第１実施形態の各冷却孔列９１、９２、９３、９４を構成する複数の冷却孔８９の数及び各冷却孔列９１、９２、９３、９４の各群が延びる方向並びに冷却孔列９０が延びる方向の冷却孔８９の間隔及び冷却孔中心線ＦＬの軸方向の傾きは維持したまま、第１実施形態の各冷却孔列９１、９２、９３、９４の冷却孔８９の各群を翼面４１側に移動した配置である。従って、第１実施形態の変形例を構成する各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）の位置及び延伸する方向は、第１実施形態と同じである。また、変形例を構成する各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の複数の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬの軸方向に対する傾き及び冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の各群が延在する方向の冷却孔８９の間隔並びに冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬに対する傾きも、第１実施形態と同じである。
【００６０】
図６及び図７を参照しながら、第１実施形態の変形例である冷却孔列９０ａの冷却孔８９の配置を本実施形態の冷却孔列９５の冷却孔８９の配置に変更する考え方を説明する。上述のように、第１実施形態の変形例を示す各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の最も翼面４１に接近する冷却孔８９（９１ａａ、９２ａａ、９３ａａ、９４ａ）は、冷却孔８９の孔加工の際、翼体４０との干渉を回避するため、冷却孔８９の軸方向に対する傾きを修正することが望ましい。但し、第４冷却孔列９４は、冷却孔列９０ａの中で最も軸方向の下流側に配置され、冷却孔中心線ＦＬの軸方向線ＡＬに対する傾きが、軸方向上流側の他の冷却孔８９（９１ａａ、９２ａａ、９３ａａ）より小さく、翼体４０との干渉の可能性が小さい。従って、第４冷却孔列９４の翼面４１に最も近い冷却孔９４ａの傾きは変更せずに、変形例の冷却孔９４ａの配置を維持している。
【００６１】
一方、変形例の他の冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３）の最も翼面４１に接近する冷却孔８９は、加工時の翼体４０との干渉を避けるため、変形例の冷却孔列９０ａの第１冷却孔列９１の冷却孔９１ａａ、第２冷却孔列９２の冷却孔９２ａａ、第３冷却孔９３の冷却孔９３ａａの軸方向に対する傾きを変更している。このような手順で、翼面４１に最も接近する冷却孔８９の位置を変更した後の冷却孔８９の配置が、本実施形態の各冷却孔列９５（９６、９７、９８、９９）の最も翼面４１に接近させた冷却孔８９（９６ａ、９７ａ、９８ａ、９９ａ）である。なお、本実施形態の第４冷却孔列９９の冷却孔９９ａは、第１実施形態の変形例の冷却孔列９０ａの第４冷却孔列９４の冷却孔９４ａと同じ配置になり、位置の変更はない。図６に示す本実施形態の第４冷却孔列９９の構成は、変形例の冷却孔列９０ａの第４冷却孔列９４と同じ構成であるため、構成する冷却孔８９の符号は、本実施形態の翼面４１に最も接近する冷却孔９９ａと、最も翼面４１から離れた冷却孔９９ｃのみを表示し、変形例の冷却孔８９の符号の表示は省略している。
【００６２】
次に、本実施形態の冷却孔列９５の最も翼面４１に接近する冷却孔８９（９６ａ、９７ａ、９８ａ、９９ａ）の位置を設定した後、各冷却孔列９６、９７、９８、９９の翼面４１から離れる方向に配置する他の冷却孔８９の位置を選定する。その場合、各冷却孔列９６、９７、９８、９９を構成する冷却孔８９は、配置を変更後の最も翼面４１に接近する冷却孔８９（９６ａ、９７ａ、９８ａ、９９ａ）を基準に、冷却孔８９（９６ａ、９７ａ、９８ａ、９９ａ）と同じ軸方向に対する傾きを備え、第１実施形態の変形例の冷却孔列９０ａの冷却孔８９と同一の間隔及び同一の冷却孔中心線ＦＬの傾き及び間隔で配置され、前縁端部６４又は負圧面側端部６６に向かって翼面４１から離れる方向に形成される。
【００６３】
次に、各冷却孔列９６、９７、９８、９９が延在する方向は、第１実施形態の各冷却孔列９１、９２、９３、９４が延在する方向、すなわち、変形例の各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）が延伸する方向と同じ方向とせずに、第１実施形態の各冷却孔列９１、９２、９３、９４より軸方向上流側であって、軸方向に対する傾きが大きく、軸方向線ＡＬに対する傾き角が大きくなる配列とすることが望ましい。本実施形態の各冷却孔列９６、９７、９８、９９の冷却孔８９の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）を、第１実施形態の各冷却孔列９１、９２、９３、９４の開口中心線ＯＬと同一の方向に延在させた場合、開口中心線ＯＬに対する冷却孔中心線ＦＬの傾きが、第１実施形態の冷却孔中心線ＦＬの傾きより更に翼面４１側に傾斜させることになり、過度に傾斜された冷却孔８９から排出される冷却空気の流れが、翼面４１に沿って流れる燃焼ガスＧの流れを乱すことになるからである。
【００６４】
一方、本実施形態の各冷却孔列９６、９７、９８、９９の冷却孔８９の配置を、第１実施形態の各冷却孔列９１、９２、９３、９４の冷却孔８９の位置より軸方向上流側であって、軸方向に対する傾きが大きくなる配列とする場合、第１実施形態の冷却孔列９０の開口中心線ＯＬに対して、開口中心線ＯＬの近傍の燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬが延伸する方向より軸方向上流側に離れ、開口中心線ＯＬと等圧線ＩＢＬの平行関係が幾分崩れる。しかし、等圧線ＩＢＬより更に軸方向上流側の他の等圧線ＩＢＬに大略平行に開口中心線ＯＬが形成されるため、各冷却孔列ごとの冷却孔８９から排出される冷却空気量の変動は小さく抑えられる。上記の冷却孔８９の配置の変更の考え方に基づき、本実施形態の冷却孔列９５（９６、９７、９８、９９（９４））の冷却孔８９の配置が選定される。なお、第４冷却孔列９９は、第１実施形態の変形例の第４冷却孔列９４と同じ配置であり、変更する必要はない。なお、本実施形態の冷却孔列９５の開口中心線ＯＬは、図７において、冷却孔列９６、９７の第１開口中心線ＯＬ１及び第２開口中心線ＯＬ２が示されている。冷却孔列９８、９９の開口中心線ＯＬは、図６において、第１開口中心線ＯＬ１のみが表示されている。冷却孔列９８、９９の第２開口中心線ＯＬ２は、他の冷却孔列と同様に、第１開口中心線ＯＬ１と平行し、冷却孔８９の入口開口８９ａの中心を繋ぎ、中間前縁領域４２ｄを起点に負圧面側端部６６まで延びる直線と考えてよい。
【００６５】
次に、図７を参照しつつ、本実施形態の冷却孔列９５の配置及び配置変更の具体的な考え方を以下に説明する。図７は、図６に示す本実施形態の冷却孔列９５の内の第１冷却孔列９６及び第２冷却孔列９７の組合せと、第１実施形態の変形例の冷却孔列９０ａの第１冷却孔列９１及び第２冷却孔列９２の組合せを抜粋して、冷却孔８９の配置を比較して示した詳細図である。第１実施形態の変形例の冷却孔列９０ａの第１冷却孔列９１は、複数の冷却孔８９（９１ａａ、９１ｂｂ，９１ｃｃ、９１ｄｄ，９１ｅｅ）で構成され、第２冷却孔列９２は、複数の冷却孔８９（９２ａａ、９２ｂｂ，９２ｃｃ、９２ｄｄ，９２ｅｅ）で構成されている。本実施形態の第１冷却孔列９６は、複数の冷却孔８９（９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ、９６ｅ）で構成され、第２冷却孔列９７は、複数の冷却孔８９（９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、９７ｅ）で構成されている。
【００６６】
第１実施形態の変形例である冷却孔列９０ａの第１冷却孔列９１の冷却孔８９（９１ａａ、９１ｂｂ，９１ｃｃ、９１ｄｄ，９１ｅｅ）を例に挙げて、冷却孔８９の配置の変更の具体的な考え方を説明する。上述のように、冷却孔８９を孔加工する際の翼体４０との干渉を回避する必要性があるのは、最も翼面４１に接近する冷却孔９１ａａである。図７に示すように、冷却孔９１ａａの孔加工時の翼体４０との干渉を回避するためには、冷却孔９１ａａの出口開口８９ｂの位置を中心にして、冷却孔９１ａａの軸方向に対する傾きが、更に翼面４１に接近する側の反時計回りの方向に角度α1だけ回転させた変更をすることが望ましい。変更後の新たな冷却孔８９の位置が、本実施形態の冷却孔列９５の第１冷却孔列９６の最も翼面に接近する実線で表示された冷却孔９６ａの位置に相当する。
【００６７】
本実施形態における第１冷却孔列９６を構成する複数の冷却孔８９の群の配置は、上述の配置の修正方法に基づき変更された最も翼面４１に近い冷却孔９６ａの位置を基準にして、翼面４１側から前縁端部６４の方向に、冷却孔９６ａと同じ軸方向に対する傾きと、第１実施形態と同じ冷却孔８９の間隔を維持して配置される。第１冷却孔列９６が延在する方向は、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬ１が延伸する方向より軸方向上流側の等圧線ＩＢＬ１から離れた方向である。この方向は、第１開口中心線ＯＬ１と等圧線ＩＢＬ１が平行関係を有する方向からは幾分外れるが、第１開口中心線ＯＬ１は等圧線ＩＢＬ１より軸方向上流側の等圧線ＩＢＬ３に大略平行に形成される。また、第１冷却孔列９６の冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１）に対する傾き（角度）は、第１実施形態の第１冷却孔列９１の冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１）に対する傾きと同一とすることが望ましい。
【００６８】
本実施形態の第１冷却孔列９６が延在する方向を、変形例の冷却孔列９０ａの第１冷却孔列９１の第１開口中心線ＯＬ１が延伸する方向と同じとせずに、第１冷却孔列９１より軸方向上流側であって、軸方向に対する傾きが大きくなる方向の配列とし、第１実施形態の第１冷却孔列９１の冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１）に対する傾きと同一とする理由は、上述のように、冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬに対する傾きを同一に維持して、翼面４１側へ過度に傾斜された冷却孔８９から排出される冷却空気の流れが、燃焼ガスＧの流れを乱すことを回避するためである。
【００６９】
本実施態の第１冷却孔列９６を構成する冷却孔８９（９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ、９６ｅ）の数は、第１実施形態と同様である。本実施形態における第１冷却孔列９６を構成する冷却孔８９の群は、第１実施形態の第１冷却孔列９１と比較して、軸方向に対する傾きが大きくなる方向に配置され、軸方向上流側の前縁端部６４に接近する側に形成される。
【００７０】
次に、第１実施形態の変形例の第１冷却孔列９１の軸方向下流側に隣接して配置された第２冷却孔列９２の冷却孔８９の配置の変更の考え方も、第１冷却孔列９１と同様である。変形例の冷却孔列９０ａの第２冷却孔列９２の冷却孔８９（９２ａａ、９２ｂｂ，９２ｃｃ、９２ｄｄ，９２ｅｅ）を孔加工する際の翼体４０との干渉を回避する必要性があるのは、最も翼面４１に接近する冷却孔９２ａａである。図７に示すように、冷却孔９２ａａの孔加工時の翼体４０との干渉を回避するためには、冷却孔９２ａａの出口開口８９ｂの位置を中心にして、冷却孔９２ａａの軸方向に対する傾きが、更に翼面４１に接近する側に角度α2だけ回転させた方向に変更することが望ましい。変更後の新たな冷却孔８９の位置が、本実施形態の第２冷却孔列９７の最も翼面に接近する実線で表示された冷却孔９７ａの位置に相当する。本実施形態における第２冷却孔列９７を構成する冷却孔８９の配置は、上述の設定された冷却孔９７ａの位置を基準にして、翼面４１側から負圧面側端部６６の方向に、冷却孔９７ａと同じ軸方向に対する傾きと、第１実施形態と同じ冷却孔８９の間隔を維持して配置されている。第２冷却孔列９７を構成する冷却孔８９（９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄ、９７ｅ）の数は、第１実施形態と同様である。本実施形態における第２冷却孔列９７は、第１実施形態の第２冷却孔列９２と比較して、軸方向に対する傾きが大きくなる方向に配置され、軸方向上流側で前縁端部６４に接近する側に形成される。なお、本実施形態の第１冷却孔列９６と同様に、第２冷却孔列９７においても、冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１）に対する傾きは、第１実施形態の第２冷却孔列９２の冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１）に対する傾きと同一とすることが望ましい。
【００７１】
第１実施形態の変形例の第３冷却孔列９３及び第４冷却孔列９４の配置を修正して、本実施形態の第３冷却孔列９８及び第４冷却孔列９９の冷却孔８９の配置を選定する考え方も、上述の考え方と同様である。但し、本実施形態の第４冷却孔列９９の配置は、変形例の第４冷却孔列９４と同じ配置が維持され、修正の必要がない。なお、本実施形態の各冷却孔列９６、９７、９８、９９を構成する冷却孔８９の数及び冷却孔列の数は、ガスタービンの運転条件によっては、第１実施形態と異なる数であってもよい。
【００７２】
上述のように、第１実施形態の変形例の冷却孔列９０ａの冷却孔８９の配置を変更して、本実施形態の冷却孔列９５の冷却孔８９の配置を選定する際、最も翼面４１に接近する冷却孔８９の出口開口８９ｂの位置を中心に反時計方向に回転させて新たな冷却孔列９５の複数の冷却孔８９の配置を決定する。冷却孔８９の配置を反時計方向に回転させることで、第１実施形態の冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１と等圧線ＩＢＬの平行関係が崩れるが、配置変更後の本実施形態の冷却孔列９５の第１開口中心線ＯＬ１と上流側の他の等圧線ＩＢＬとの平行関係が維持されるので、各冷却孔列９６、９７、９８、９９の冷却孔８９から排出される冷却空気量は均一化され、冷却空気量の変動は小さい。
【００７３】
また、第１実施形態の冷却孔列９０と同様に、本実施形態の冷却孔列９５においても、冷却孔列９５を構成する複数の冷却孔８９の冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）に対する傾きは、軸方向のいずれの位置においても、同一とすることが望ましい。軸方向の冷却孔列９５の位置の違いで、冷却孔中心線ＦＬの開口中心線ＯＬに対する傾きを変えると、冷却孔中心線ＦＬを翼面４１側に過度に傾けたり、反翼面４１側に過度に傾けることになり、冷却孔８９から排出される冷却空気Ａｃの流れが、燃焼ガスＧの流れを乱すことになり、望ましくないからである。
【００７４】
上述のように、本実施形態の冷却孔列９５の冷却孔８９の配置は、第１実施形態の変形例の冷却孔列９０ａの冷却孔８９の配置に基づき、変形例の各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４の最も翼面４１に接近する冷却孔８９（９１ａａ、９２ａａ，９３ａａ、９４ａａ）の出口開口８９ｂの位置を中心にして、各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の群を反時計方向に回転させて本実施形態の各冷却孔列９６、９７、９８、９９の配置を選定している。なお、各冷却孔列９６、９７、９８、９９の反時計回りの方向に回転させる角度は、軸方向下流側の冷却孔列９５ほど小さくなる。その結果、最も翼面４１に接近する冷却孔８９の出口開口８９ｂ又は入口開口８９ａを通る本実施形態の各冷却孔列９６、９７、９８、９９の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）は、変形例の各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の開口中心線ＯＬより、軸方向に対する傾きが大きく、軸方向線ＡＬに対する傾きが大きくなる。また、各冷却孔列９６、９７、９８、９９の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）が、その延伸する方向の負圧面側端部６６とは周方向の反対側の翼体４０の前縁４２側の軸方向線ＡＬと交差する点Ｙ１、Ｙ２は、変形例の各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）が軸方向線ＡＬと交差する点Ｙ３，Ｙ４より、後縁４３側に配置される。なお、点Ｙ３は、前縁４２と一致する。
【００７５】
第１実施形態の各冷却孔列９１、９２、９３、９４の開口中心線ＯＬが軸方向線ＡＬと交差する位置は、第１実施形態の変形例の各冷却孔列９０ａ（９１、９２、９３、９４）の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）が軸方向線ＡＬと交差する位置である点Ｙ３、Ｙ４と一致するので、本実施形態の各冷却孔列９６、９７、９８、９９の冷却孔８９の開口中心線ＯＬ（第１開口中心線ＯＬ１、第２開口中心線ＯＬ２）が軸方向線ＡＬと交差する位置である点Ｙ１、Ｙ２は、第１実施形態の冷却孔列９０の開口中心線ＯＬが交差する位置より後縁４３側に配置される。なお、第１実施形態の冷却孔列９０の第１開口中心線ＯＬ１が軸方向線ＡＬと交差する位置である点Ｙ３は、前縁４２の位置と一致するので、本実施形態の冷却孔列９５の第１開口中心線ＯＬ１が軸方向線ＡＬと交差する位置である点Ｙ１は、前縁４２の位置より後縁４３側に配置される。
【００７６】
本実施形態の冷却孔列９５の第１開口中心線ＯＬ１の内の少なくとも２つの冷却孔列の第１開口中心線ＯＬ１が軸方向線ＡＬと交差する点Ｙ１は、前縁４２より後縁４３側の翼体前縁キャビティ５２内の下流側前縁領域４２ｃ（第３領域）内に配置される。従って、本実施形態の冷却孔列９５の第１開口中心線ＯＬ１は、前縁４２より軸方向下流側の下流側前縁領域４２ｃを起点として、冷却孔列９５を構成する少なくとも２つの隣接する冷却孔８９の出口開口８９ｂの中心を結び、前縁端部６４又は負圧面側端部６６まで延びる直線で形成されている。
ここで、下流側前縁領域４２ｃとは、軸方向線ＡＬ上に配置され、前縁領域４２ａと同一の半径を有する円状の領域を意味する。
【００７７】
次に、冷却孔列９５の第２開口中心線ＯＬ２は、第１開口中心線ＯＬ１と平行に、第１開口中心線ＯＬ１より冷却孔８９の長さだけ離して軸方向上流側に配置されている。従って、冷却孔列９５の第２開口中心線ＯＬ２の内の少なくとも２つの冷却孔列の第２開口中心線ＯＬ２が軸方向線ＡＬと交差する点Ｙ２は、第１開口中心線ＯＬ１が軸方向線ＡＬと交差する点ＹＩの位置より前縁４２側であって、翼体前縁キャビティ５２内の中間前縁領域４２ｄ（第４領域）内に配置される。ここで、中間前縁領域４２ｄとは、軸方向線ＡＬ上に配置され、前縁領域４２ａと同一の半径を有する円状の領域であって、前縁領域４２ａと下流側前縁領域４２ｃの間に配置される。
【００７８】
冷却孔列９５の内の少なくとも２つの冷却孔列の第２開口中心線ＯＬ２は、下流側前縁領域４２ｃの中心位置より冷却孔８９の長さだけ軸方向上流側の位置に形成された円状の中間前縁領域４２ｄを起点として、第１開口中心線ＯＬ１に平行に、冷却孔列９５を構成する少なくとも２つの隣接する冷却孔８９の入口開口８９ａの中心を結び、前縁端部６４又は負圧面側端部６６まで延びる直線で形成される。なお、第２開口中心線ＯＬ２を形成する少なくとも２つの隣接する冷却孔８９は、第１開口中心線ＯＬ１を選定する際の同じ冷却孔８９の組合せとすることが望ましい。
なお、下流側前縁領域４２ｃ及び中間前縁領域４２ｄが配置される中心位置である点Ｙ１及びＹ２の位置は、第１実施形態の変形例の冷却孔列９０ａの配置を本実施形態の冷却孔列９５に変更する際の冷却孔中心線ＦＬの傾き角αによって変動する。
【００７９】
上述の本実施形態の冷却孔列９５の冷却構造によれば、第１実施形態の冷却孔列９０の冷却構造と比較して翼面４１に更に接近する位置に複数の冷却孔８９からなる群を配置して、シュラウド６０のガスパス面７１の熱損傷及び熱応力の発生を抑制し、ガスパス面７１が適正に冷却される。また、冷却空気量も低減され、ガスタービンの効率も向上する。
【００８０】
《第３実施形態》
上述の第１実施形態及び第２実施形態に示すタービン静翼２４の冷却方法の手順について、図９に基づき説明する。
図９に示すように、タービン静翼２４の翼体４０の負圧面側前縁キャビティ８１の冷却方法は、シュラウド６０の外側キャビティ８２に冷却空気Ａｃを供給する工程Ｓ１と、冷却空気Ａｃを衝突板８５の貫通孔８６で減圧し、内側キャビティ８３に冷却空気Ａｃを供給する工程Ｓ２と、冷却空気で底板６９をインピンジメント冷却する工程Ｓ３と、冷却空気で底板６９のガスパス面７１をフィルム冷却する工程Ｓ４と、を含んでいる。
【００８１】
シュラウド６０の負圧面側前縁キャビティ８１の外側キャビティ８２に冷却空気Ａｃを供給する工程Ｓ１では、冷却空気Ａｃは、タービン静翼２４の外部のケーシング２０又はタービン車室２２からシュラウド６０に供給される（Ｓ１）。
【００８２】
冷却空気Ａｃを衝突板８５の貫通孔８６で減圧する工程Ｓ２では、衝突板８５に形成された複数の貫通孔８６を介して内側キャビティ８３に排出する過程で、内側キャビティ８３の圧力が減圧される（Ｓ２）。
【００８３】
冷却空気Ａｃで底板６９をインピンジメント冷却する工程Ｓ３では、衝突板８５の複数の貫通孔８６を介して内側キャビティ８３に噴出した冷却空気Ａｃは、底板６９の内表面７０に衝突して、内表面７０をインピンジメント冷却（衝突冷却）する（Ｓ３）。
【００８４】
冷却空気Ａｃで底板６９をフィルム冷却する工程Ｓ４では、底板６９の内表面７０をインピンジメント冷却した後の冷却空気Ａｃを、底板６９に形成された複数の冷却孔８９に供給し、冷却孔８９の出口開口８９ｂから燃焼ガス流路４７に排出する過程で、シュラウド６０の底板６９のガスパス面７１をフィルム冷却している（Ｓ４）。なお、上述のように、複数の冷却孔８９の冷却孔列９０、９５の第１開口中心線ＯＬ１は、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬに沿って平行に配置される。従って、冷却孔列９０、９５を構成する複数の冷却孔８９の各群の上流側が入口開口８９ａを介して接続する内側キャビティ８３と、下流側の出口開口８９ｂを介して接続する燃焼ガス流路４７と、の間の差圧（圧力差）が略同一になり、冷却孔列９０、９５を構成する複数の冷却孔８９の各群から排出される冷却空気量が、同一の流量に均一化される。
【００８５】
本実施形態のタービン静翼２４の冷却方法によれば、底板６９に形成された複数の冷却孔８９の冷却孔列９０、９５の第１開口中心線ＯＬ１を、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬに沿って平行に配置して、内側キャビティ８３の内圧変動を安定させている。また、複数の冷却孔８９の冷却孔列９０、９５の第１開口中心線ＯＬ１は、燃焼ガスＧの等圧線ＩＢＬに沿って平行に配置することにより、冷却孔列９０、９５の複数の冷却孔８９の上流側が接続する内側キャビティ８３と、下流側が接続する燃焼ガス流路４７の差圧（圧力差）を略同一の差圧となるように冷却孔８９の配置を選定している。その結果、冷却孔列９０、９５の複数の冷却孔８９から排出される冷却空気量が、一定化され、均一化される。従って、冷却孔８９からの過剰な冷却空気量の排出が抑制され、冷却空気量の低減が可能になる。また、冷却孔列９０、９５の冷却孔８９から排出される冷却空気量を均一化させて、底板６９のメタル温度の分布を均一化して、シュラウド６０の底板６９の熱応力の発生が抑制される。
【００８６】
上述の実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００８７】
上記の各実施形態に記載の内容は、以下のように把握される。
（１）第１の態様に係るタービン静翼は、翼体と、前記翼体の翼高さ方向の端部に形成されたシュラウドと、前記翼体と前記シュラウドを接合するフィレット部と、を備えるタービン静翼であって、前記シュラウドは、燃焼ガス流路に接する底板と、前記底板の周縁に沿って前記翼高さ方向に延びる周壁と、前記周壁と前記底板に囲まれた空間を形成する凹部と、を含み、前記周壁は、前記翼体の前縁側に延在する前縁端部と、前記翼体の負圧面側の前縁から後縁に延びる負圧面側端部と、を含み、前記シュラウドは、前記シュラウドの負圧面側前縁領域に形成され、前記底板に形成された複数の前記冷却孔を備え、前記複数の冷却孔は、第１端が前記底板に形成された入口開口に接続し、第２端が前記底板のガスパス面に形成されて前記入口開口より軸方向下流側に形成された出口開口に接続し、前記翼体の翼面から周方向の前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて所定間隔をあけて配置され、前記入口開口と前記出口開口を結ぶ冷却孔中心線の軸方向に対する傾きが同一に維持され、前記複数の冷却孔の前記出口開口の中心を結ぶ直線状の第１開口中心線と、前記冷却孔の前記入口開口の中心を結ぶ直線状の第２開口中心線と、が互いに平行に形成された一組の冷却孔列を形成し、前記冷却孔列が、軸方向上流側から下流側に向けて前記翼面に沿って複数配置され、前記複数の冷却孔列の前記冷却孔の前記冷却孔中心線の傾きが、軸方向下流側に向かうと共に小さくなる。
【００８８】
上記（１）に記載のタービン静翼によれば、シュラウドの負圧面側前縁領域に翼面に沿って複数の冷却孔列を配置し、複数の冷却孔列の冷却孔中心線の軸方向に対する傾きが、軸方向下流側に向かうと共に小さくなっている。一方、ガスパス面を流れる燃焼ガスは、翼面に沿って軸方向下流側に流れ、燃焼ガスの等圧線の軸方向に対する傾きは、翼面に沿って軸方向下流側に向かうと共に小さくなる。
従って、等圧線の軸方向に対する傾きが小さくなると共に、各冷却孔列の冷却孔中心線の傾きも翼面に沿って軸方向下流側に向けて小さくなり、各冷却孔列は、燃焼ガスの等圧線に平行に形成されている。従って、各冷却孔列の冷却孔から排出される冷却空気量が均一化され、ガスパス面が適正に冷却され、冷却空気量も低減される。
また、冷却孔から排出される冷却空気の流れも燃焼ガスの流れ方向に沿って排出され、燃焼ガス流を乱さない。従って、ガスタービンの空力性能への影響が抑制される。
【００８９】
（２）第２の態様に係るタービン静翼は、前記シュラウドは、前記翼体の前縁を中心に前記フィレット部の外縁に内接し円状に形成された第１領域を備え、前記第１開口中心線が、前記第１領域を起点に延伸する、
【００９０】
上記（２）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔列を構成する複数の冷却孔の第１開口中心線が、第１領域を起点に延伸するので、燃焼ガスの等圧線に略平行に形成され、冷却孔列から排出される冷却空気量が均一化される。
【００９１】
（３）第３の態様に係るタービン静翼は、前記シュラウドは、前記翼体の内部に形成された第１キャビティ内に配置され、前記翼体の軸方向線上の前記前縁より軸方向下流側に配置され、前記翼体の前記前縁を中心に前記フィレット部の外縁に内接する円状に形成された領域に相当する大きさの第３領域を備え、前記冷却孔列の内、少なくとも２つの前記冷却孔列の前記第１開口中心線が、前記第３領域を起点に延伸する。
【００９２】
上記（３）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔の穴加工時の翼体との干渉を回避するため、冷却孔の傾きを翼面の傾きに近づける冷却孔の配置からなる冷却構造においては、少なくとも２つの冷却孔列の第１開口中心線が、第３領域を起点に延伸するので、それぞれの冷却孔列の第１開口中心線が、燃焼ガスの等圧線に略平行に形成され、冷却孔列から排出される冷却空気量が均一化される。また、冷却孔の加工が容易になる。
【００９３】
（４）第４の態様に係るタービン静翼は、前記シュラウドは、前記翼体の前記前縁より軸方向上流側の軸方向線上の前記第１領域と同じ半径の円状に形成された第２領域を備え、
前記第２開口中心線が、前記第２領域を起点に延伸する。
【００９４】
上記（４）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔列を構成する複数の冷却孔の第２開口中心線が第１開口中心線に平行に軸方向上流側に形成され、第２開口中心線が、第２領域を起点に延伸するので、第２開口中心線も燃焼ガスの等圧線に略平行に形成され、冷却孔列から排出される冷却空気量が均一化される。
【００９５】
（５）第５の態様に係るタービン静翼は、前記シュラウドは、前記第１キャビティ内に配置され、前記翼体の前記軸方向線上の前記前縁より軸方向下流側で前記第３領域より軸方向上流側に配置され、前記第３領域と同一半径の円状に形成された第４領域を備え、前記冷却孔列の内、少なくとも２つの前記冷却孔列の前記第２開口中心線が、前記第４領域を起点に延伸する。
【００９６】
上記（５）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔列を構成する複数の冷却孔の第２開口中心線が第１開口中心線に平行に軸方向上流側に形成され、第２開口中心線が、第４領域を起点に延伸するので、第２開口中心線も燃焼ガスの等圧線に略平行に形成され、冷却孔列から排出される冷却空気量が均一化される。
【００９７】
（６）第６の態様に係るタービン静翼は、前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線は、前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線が延伸する方向に隣接する少なくとも２つの冷却孔により形成されている。
【００９８】
上記（６）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔列の第１開口中心線又は第２開口中心線は、第１開口中心線又は第２開口中心線が延伸する方向に隣接する少なくとも２つの冷却孔により形成されているので、冷却孔の加工が容易になる。
【００９９】
（７）第７の態様に係るタービン静翼は、前記冷却孔中心線は、前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線と直交する方向より前記翼面の側に傾いている。
【０１００】
上記（７）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔の冷却孔中心線が、第１開口中心線又は第２開口中心線と直交する方向より翼面側に傾いているので、冷却孔から排出される冷却空気は、ガスパス面を流れる燃焼ガスの流れを乱すことがない。
【０１０１】
（８）第８の態様に係るタービン静翼は、前記冷却孔列の前記冷却孔中心線の前記第１開口中心線に対する傾きは、軸方向のいずれの位置の前記冷却孔列においても、同一の傾きが維持される。
【０１０２】
上記（８）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔列の冷却孔中心線の第１開口中心線に対する傾きを、軸方向のいずれの位置にある冷却孔列についても同じ傾きを維持するので、冷却孔から排出される冷却空気が、ガスパス面を流れる燃焼ガスの流れを乱すことがない。
【０１０３】
（９）第９の態様に係るタービン静翼は、前記複数の冷却孔列の前記第１開口中心線は、軸方向下流方向に向かうと共に、軸方向に隣接して配置された前記冷却孔列の前記第１開口中心線との軸方向の間隔が拡大する。
【０１０４】
上記（９）に記載のタービン静翼によれば、第２キャビティにおける燃焼ガスの等圧線の間隔は、軸方向下流方向に向かうと共に拡大する。一方、各冷却孔列の第１開口中心線は、燃焼ガスの等圧線に平行に配置されている。従って、軸方向下流方向に向かうと共に、冷却孔列の第１開口中心線の間隔も拡大し、冷却空気が排出されるガスパス面が均一に冷却される。
【０１０５】
（１０）第１０の態様に係るタービン静翼は、前記冷却孔列の複数の前記冷却孔は、前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線が延伸する方向に同一の間隔を維持して配置されている。
【０１０６】
上記（１０）に記載のタービン静翼によれば、冷却孔列を構成する冷却孔が、第１開口中心線又は第２開口中心線が延伸する方向に同一の間隔を維持して配置されているので、冷却空気が排出されるガスパス面が均一に冷却される。
【０１０７】
（１１）第１１の態様に係るタービン静翼は、前記複数の冷却孔列を構成する複数の前記冷却孔の群は、前記第１領域から前記第４領域の内の少なくとも一つの領域を起点に前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて放射状に広がる。
【０１０８】
上記（１１）に記載のタービン静翼によれば、複数の冷却孔列を構成する複数の冷却孔の群が、第１領域から第４領域の内の少なくとも一つの領域を起点に前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて放射状に延伸する。その結果、冷却孔列を構成する冷却孔の群が、翼面の傾きと共に放射状に広がるので、ガスパス面が均一に冷却され、排出する冷却空気の流れが燃焼ガス流の流れを乱すことがない。
【０１０９】
（１２）第１２の態様に係るタービン静翼は、前記複数の冷却孔列の前記第１開口中心線又は前記第２開口中心線のいずれかが、前記第１領域から前記第４領域の内の少なくとも一つの領域を起点に前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて放射状に広がる。
【０１１０】
上記（１２）に記載のタービン静翼によれば、複数の冷却孔列を第１開口中心線又は第２開口中心線のいずれかが、第１領域から第４領域の内の少なくとも一つの領域を起点に前縁端部又は負圧面側端部に向けて放射状に広がる。その結果、冷却孔列の第１開口中心線又は第２開口中心線が、翼面の傾きと共に放射状に広がるので、ガスパス面が均一に冷却され、排出する冷却空気の流れが燃焼ガス流の流れを乱すことがない。
【０１１１】
（１３）第１３の態様に係るタービン静翼は、前記シュラウドは、前記翼体と、前記前縁端部を接続する前縁仕切リブと、前記翼体と前記負圧面側端部を接続する負圧面側仕切リブと、により前記凹部が区分けされ、前記翼体の外壁面と、前記前縁仕切リブと、前記負圧面側仕切リブとに囲まれて形成された第２キャビティを含み、前記第２キャビティを前記翼高さ方向の外側に形成される第３キャビティと前記第３キャビティの内側に形成される第４キャビティと、に区分けし、前記第３キャビティと前記第４キャビティとを連通する複数の貫通孔を備えた衝突板と、を含む。
【０１１２】
上記（１３）に記載のタービン静翼によれば、シュラウドは、翼体と、前縁端部を接続する前縁仕切リブと、翼体と負圧面側端部を接続する負圧面側仕切リブと、により凹部が区分けされ、翼体の外壁面と、前縁仕切リブと、負圧面側仕切リブで形成された第２キャビティを含む。更に、シュラウドは、第２キャビティを前記翼高さ方向の外側に形成される第３キャビティと前記第３キャビティの内側に形成される第４キャビティと、に区分けされ、前記第３キャビティと前記第４キャビティとを連通する複数の貫通孔を備えた衝突板を含む。その結果、衝突板を介して内側シュラウドに供給された冷却空気により、底板の内表面のインピンジメント冷却と、底板の冷却孔によるガスパス面のフィルム冷却の組合せにより、底板が効果的に冷却される。
【０１１３】
（１４）第１４の態様に係るタービン静翼は、前記シュラウドは、前記翼体の前記翼高さ方向の外側の端部に形成された外側シュラウドと、前記翼体の前記翼高さ方向の内側の端部に形成された内側シュラウドと、からなる。
【０１１４】
（１５）第１５の態様に係るガスタービンは、請求項１から１３のいずれか一項に記載のタービン静翼と、前記タービン静翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成する燃焼器と、を備える。
【０１１５】
上記（１５）に記載のガスタービンでは、タービン静翼の熱応力が低減され、信頼性が向上する。また、冷却空気量が低減され、ガスタービンの効率が向上する。
【０１１６】
（１６）第１６の態様に係るタービン静翼の冷却方法は、翼体と、前記翼体の翼高さ方向の端部に形成されたシュラウドと、を備え、前記シュラウドは、燃焼ガス流路に接する底板と、前記底板の周縁に沿って前記翼高さ方向に形成される周壁と、前記周壁と前記底板に囲まれた空間を形成する凹部と、前記底板と前記翼体と前記周壁を接続する複数の仕切リブと、により前記凹部を区分けし、前記負圧面側前縁領域に形成された第２キャビティと、前記第２キャビティを前記翼高さ方向の外側に形成される第３キャビティと前記第３キャビティの内側に形成される第４キャビティとに区分けし、前記第３キャビティと前記第４キャビティとを連通する複数の貫通孔を備えた衝突板と、を備え、前記底板の内表面に形成された入口開口を介して前記第４キャビティに連通し、前記底板のガスパス面に形成された出口開口を介して燃焼ガス流路に連通する複数の冷却孔を有する冷却孔列を備えたタービン静翼の冷却方法であって、外部から前記第３キャビティに冷却空気を供給する工程と、前記冷却空気が、前記負圧面前縁キャビティに配置された前記衝突板に形成された前記貫通孔を介して、前記第３キャビティから前記第４キャビティに供給され、前記第４キャビティの冷却空気の圧力を減圧する工程と、前記冷却空気が前記底板の内表面をインピンジメント冷却する工程と、前記底板に形成され、燃焼ガスの等圧線に平行に配置された第１開口中心線を備えた前記冷却孔列を構成する複数の前記冷却孔から前記冷却空気を前記燃焼ガス流路に排出し、前記ガスパス面をフィルム冷却する工程と、を含む。
【０１１７】
上記（１６）に記載のタービン静翼の冷却方法によれば、シュラウドは、シュラウドの負圧面側領域に衝突板を有する第２キャビティを備え、外部から供給された冷却空気は、衝突板の貫通孔を介して減圧され、底板の内表面をインピンジメント冷却する。また、冷却孔列を形成する冷却孔の出口開口を結ぶ第１開口中心線が、燃焼ガス流の等圧線に平行に配置されているので、冷却孔列を構成する冷却孔の出口開口における圧力が同一圧力に維持され、冷却孔の上流側に接続する第４キャビティの内圧変動が抑制される。従って、冷却孔から排出される冷却空気量が安定し、ガスパス面が適正に冷却され、冷却空気量が低減される。
【符号の説明】
【０１１８】
１  ガスタービン
２  圧縮機
４  燃焼器
６  タービン
８  ロータ
１０  圧縮機車室
１２  吸気室
１４  入口案内翼
１６  圧縮機静翼
１８  圧縮機動翼
２０  ケーシング
２２  タービン車室
２４  タービン静翼
２６  タービン動翼
２８  排気車室
２９  排気室
４０  翼体
４０ａ  翼体端部
４０ｂ  翼壁
４１  翼面
４２  前縁
４２ａ  前縁領域（第１領域）
４２ｂ  上流側前縁領域（第２領域）
４２ｃ  下流側前縁領域（第３領域）
４２ｄ  中間前縁領域（第４領域）
４３  後縁
４４  負圧面
４５  正圧面
４６  フィレット部
４６ａ  外縁
４７  燃焼ガス流路
４９  翼体仕切リブ
５１  翼体キャビティ（第１キャビティ）
５２  翼体前縁キャビティ
５３  翼体中間キャビティ
５４  翼体後縁キャビティ
５６  蓋
５６ａ  開口
６０  シュラウド（外側シュラウド６０ａ、内側シュラウド６０ｂ）
６２  周壁
６２ａ  内壁
６４  前縁端部
６５  後縁端部
６６  負圧面側端部
６７  正圧面側端部
６９  底板
７０  内表面
７１  外表面（ガスパス面）
７３  仕切リブ
７３ａ  前縁仕切リブ
７３ｂ  負圧面側中間仕切リブ
７５  凹部
７６  フック
８０  キャビティ
８１  負圧面側前縁キャビティ（第２キャビティ）
８２  外側キャビティ（第３キャビティ）
８３  内側キャビティ（第４キャビティ）
８５  衝突板
８６  貫通孔
８９  冷却孔
８９ａ  入口開口
８９ｂ  出口開口
９０  冷却孔列（第１冷却孔列９１（９１ａ〜９１ｅ）、第２冷却孔列９２（９２ａ〜９２ｅ）、第３冷却孔列９３（９３ａ〜９３ｃ）、第４冷却孔列９４（９４ａ〜９４ｃ））
９０ａ  冷却孔列（変形例）
９５  冷却孔列（第１冷却孔列９６（９６ａ〜９６ｅ）、第２冷却孔列９７（９７ａ〜９７ｅ）、第３冷却孔列９８（９８ａ〜９８ｃ）、第４冷却孔列９９（９９ａ〜９９ｃ））
Ｇ  燃焼ガス
Ａｃ  冷却空気
ＡＬ  軸方向線
ＦＬ  冷却孔中心線
ＯＬ  開口中心線
ＯＬ１  第１開口中心線
ＯＬ２  第２開口中心線
ＩＢＬ、ＩＢＬ１、ＩＢＬ２、ＩＢＬ３  等圧線
Ｘａ  起点
Ｘｂ  中間点
【要約】
【課題】タービン静翼のシュラウドの前縁背側領域に対して、適正な冷却手段を適用し、冷却空気量の低減が可能なタービン静翼を提供することを目的とする。
【解決手段】翼体と、前記翼体の翼高さ方向の端部に形成されたシュラウドと、前記翼体と前記シュラウドを接合するフィレット部と、を備えるタービン静翼であって、前記シュラウドは、燃焼ガス流路に接する底板と、前記底板の周縁に沿って前記翼高さ方向に延びる周壁と、前記周壁と前記底板に囲まれた空間を形成する凹部と、を含む。前記周壁は、前記翼体の前縁側に延在する前縁端部と、前記翼体の負圧面側の前縁から後縁に延びる負圧面側端部と、を含。前記シュラウドは、前記シュラウドの負圧面側前縁領域に形成され、前記底板に形成された複数の前記冷却孔を備える。前記複数の冷却孔は、第１端が前記底板に形成された入口開口に接続し、第２端が前記底板のガスパス面に形成されて前記入口開口より軸方向下流側に形成された出口開口に接続し、前記翼体の翼面から周方向の前記前縁端部又は前記負圧面側端部に向けて所定間隔をあけて配置される。前記入口開口と前記出口開口を結ぶ冷却孔中心線の軸方向に対する傾きが同一に維持され、前記複数の冷却孔の前記出口開口の中心を結ぶ直線状の第１開口中心線と、前記冷却孔の前記入口開口の中心を結ぶ直線状の第２開口中心線と、が互いに平行に形成された一組の冷却孔列を構成する。前記冷却孔列が、軸方向上流側から下流側に向けて前記翼面に沿って複数配置され、前記複数の冷却孔列の前記冷却孔の前記冷却孔中心線の傾きが、軸方向下流側に向かうと共に小さくなる。
【選択図】図５【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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