【誤訳訂正書】
【提出日】平成30年1月29日(2018.1.29)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】タービンロータブレードに対する内部構成
【技術分野】
【０００１】
本出願は一般的に、タービンエンジンにおけるロータブレードの設計及び動作に関連する装置及びアセンブリに関する。より具体的には、しかし限定としてではなく、本出願はタービンロータブレード内の冷却通路の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下に示すように、本出願の発明を、燃焼タービンエンジンのタービン部分内での典型的な応用例に関して説明する。当業者であれば分かるように、本発明は、他のタイプの燃焼タービン（たとえば民間航空機で用いられるもの）において用いてもよい。
【０００３】
燃焼タービンエンジンは一般的に、圧縮機、燃焼器、及びタービン部分を備えていることが分かる。圧縮機及びタービン部分では一般的に、ブレードの列が軸方向に段階的に積み重ねられている。各段は、円周方向に離間配置されたステータブレード（固定されている）の列と、ロータブレード（中央のタービン軸又はシャフトの周りに回転する）の列とを備えている。動作時には、一般的に、圧縮機ロータブレードは、シャフトの周りに回転して、ステータブレードと共に作用して、空気の流れを圧縮する。圧縮空気の供給を次に、燃焼器内で、燃料の供給を燃焼させるために用いる。その結果、高温膨張ガスの流れ（すなわち、作動流体）がこの燃焼から生じ、ガスの流れはエンジンのタービン部分を通って膨張する。作動流体の流れがタービンを通ることによって、ロータブレードが回転する。ロータブレードは中心シャフトに接続されていて、ロータブレードの回転によってシャフトが回転するようになっている。このように、燃料に含まれるエネルギーは回転シャフトの機械的エネルギーに変換される。回転シャフトは、たとえば、圧縮機のロータブレードを回転させて燃焼に必要な圧縮空気の供給を形成するために、また発電機のコイルを回転させて電力を発生させるために用いる場合がある。
【０００４】
動作中、高温ガス経路の極度の温度のために、作動流体の速度と、エンジン及びタービンブレード（述べたように、一般的に、回転ロータブレードと、固定の、円周方向に離間配置されたステータブレードとの両方を含む）の回転速度とに、極度の機械的及び熱的負荷によって高い応力が加わる。
【０００５】
エネルギー需要は絶えず増加しているために、より効率的な燃焼タービンエンジンを設計するという目標は、中断することのない重要なものになっている。タービンエンジンの効率を高めるための方法は複数知られているが、これは困難な目的のままである。なぜならば、これらの代替案（たとえば、エンジンのサイズを大きくすること、高温ガス経路を通して温度を上げること、及びロータブレードの回転速度を増加させることが含まれる）では一般的に、すでに高い応力が加わっている部品にさらなる歪みが加わるからである。その結果、タービンブレードに加わる動作上の応力を軽減するように装置及びアセンブリを改善することが強く求められている。
【０００６】
当業者であれば分かるように、ブレードに加わる熱応力を軽減するための１つの方法は、動作中の能動冷却によるものである。これによって、ブレードがより高い燃焼温度に耐えること、ブレードが高い動作温度においてより大きな機械的応力に耐えること、及び／又はブレードの寿命を延ばすことが可能になる場合がある。これらはすべて、タービンエンジンの動作の費用対効果及び効率を高められる場合がある。動作中にブレードを冷却する１つの方法は、内部冷却通路又は回路を用いることによる。一般的に、これには、比較的低温の圧縮空気供給を送ることが伴う。圧縮空気は、タービンエンジンの圧縮機から、ブレード内の内部冷却通路を通して供給される場合がある。圧縮空気がブレードを通過するときに、ブレードは対流的に冷却される。その結果、部品は、本来は耐えられないであろう燃焼温度に耐えることができる。
【０００７】
複数の理由から、これらの冷却通路の構成を設計及び製造する際に十分注意する必要があることが分かる。第１に、冷却用空気を用いることは高く付く。すなわち、圧縮機からエンジンのタービン部分に分流されて冷却を図る空気は燃焼器を迂回するため、エンジンの効率が下がる。こうして、空気を非常に効果的な方法で用いて、すなわち必要な有効範囲及び冷却効率を実現して、このために必要な空気量が最小となるように、冷却通路を設計しなければならない。第２に、機械的負荷を減らすために、冷却通路を形成して不要な重量をブレードから取り除かなくてはならないが、ブレードはやはり、大きな機械的負荷に耐えるために強固な状態のままでなければならない。したがって、冷却通路の設計は、タービンブレードが軽量だが強い構造を有する一方で、ブレードの弾性に悪影響を与えるであろう応力集中が回避されるように、行なわなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，２９０，４６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
簡単に言えば、必要なのは、タービンブレード冷却構成として、より積極的に成形されたより薄い空気力学的ブレード構成において良好に機能し、より軽いブレード内部構造を容易にし、タービンブレードの構造支持体を維持し、高い冷却効率を実現する冷却構成である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、本出願では、燃焼タービンエンジンのロータブレードの翼形部内に形成された内部冷却構成について説明する。一例では、内部冷却構成は、内側位置と外側位置との間のセグメント内で半径方向に並列に延在する第１の流路及び第２の流路と、第１の流路と第２の流路との間に直線的に延在し、第１の流路を第２の流路と流体連通する複数の横方向の横断通路であって、セグメント内で半径方向に規則的な間隔で離間配置される横断通路と、を備えていてもよい。基準面は第１の流路と第２の流路とを二分してもよく、横断通路を基準面に対して千鳥配置してもよい。
【００１１】
本出願のこれら及び他の特徴は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を、図面及び添付の請求項とともに検討することで明らかになる。
【００１２】
本発明のこれら及び他の特徴は、以下の本発明の代表的な実施形態のより詳細な説明を添付図面とともに注意深く検討することによって、より完全に理解及び認識される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本出願の特定の実施形態を用いてもよい典型的なタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１の燃焼タービンエンジンの圧縮機部分の断面図である。
【図３】図１の燃焼タービンエンジンのタービン部分の断面図である。
【図４】本発明の実施形態を用いてもよいタイプのタービンロータブレードの斜視図である。
【図５】従来の設計の内部冷却通路を有するタービンロータブレードの側断面図である。
【図６】図５の６−６に沿って見た断面図であり、横断通路の従来の配列を例示する図である。
【図７】従来の設計によるタービンロータブレードに対する鋳造コアの斜視図である。
【図８】本発明の実施形態による横断孔の千鳥配列を示す概略的な翼形部設計の上断面図である。
【図９】本発明の代替的な実施形態による横断孔の千鳥配列を示す概略的な翼形部設計の上断面図である。
【図１０】本発明の代替的な実施形態による横断孔の千鳥配列を示すタービンロータブレードの上断面図である。
【図１１】図６の断面図として向けられた断面図であり、本発明の実施形態による横断孔の千鳥配列を示す図である。
【図１２】図６の断面図として向けられた断面図であり、本発明の代替的な実施形態による横断孔の千鳥配列を示す図である。
【図１３】図６の断面図として向けられた断面図であり、本発明の代替的な実施形態による横断孔の千鳥配列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
最初の問題として、本願の発明を明瞭に詳細に記述するために、燃焼タービンエンジン内の特定の部品又は機械部品を指して記述する専門用語を選ぶ必要がある場合がある。述べたように、本明細書で示される実施例は主に、燃焼タービンエンジンに向けられているが、当業者であれば分かるように、本発明は、燃焼又は蒸気タービンエンジンで用いられるロータブレードに適用される。可能ならいつでも、一般的な業界用語を、その通義と一致する方法で使用及び採用する。しかし、意味しているのは、任意のこのような専門用語に広い意味を与えて、本明細書で意図される意味及び添付の請求項の範囲が不合理に制限されるような狭い解釈を行なわないということである。当業者であれば分かるように、多くの場合に、特定の構成部品を、複数の異なる用語を用いて指してもよい。加えて、本明細書で単一部分であると説明される場合があるものは、複数の部品が含まれている場合があり、また別の文脈では、複合部品からなると言われる場合がある。又は、本明細書で複数の部品を含んでいると説明される場合があるものは、他の箇所では、単一部分であると言われる場合がある。こうして、本発明の範囲を理解する際、注意を払うべきは、本明細書で示される専門用語及び説明だけでなく、構成部品の構造、構成、機能、及び／又は使用法、特に添付の請求項において示されるものである。
【００１５】
加えて、複数の記述用語を本明細書において恒常的に用いてもよく、これらの用語をこのセクションの始まりで定義することが有用であることが分かるはずである。したがって、これらの用語及びそれらの定義は、他に記載がない限り、以下のようになる。本明細書で用いる場合、「下流」及び「上流」は、流体（たとえばタービンエンジンを通る作動流体）の流れ、又は、たとえば、燃焼器を通る空気もしくはタービンの構成部品システムのうちの１つを通る冷媒の流れに対する方向を示す用語である。こうして、用語「下流」は、流体の流れの方向に対応し、用語「上流」流れと反対の方向を指す。用語「前部」及び「後部」は、それ以上に何ら特定するものがない状態で、方向を指す。「前部」は、エンジンの前部又は圧縮機端部を指し、「後部」は、エンジンの後部又はタービン端部を指す。用語「半径方向の」は、軸に垂直な動き又は位置を指す。中心軸に関して異なる半径方向位置にある部品を記述する必要があることが多い。このような場合に、第１の構成部品が、第２の構成部品よりも軸の近くに存在する場合には、本明細書では、第１の構成部品は第２の構成部品の「半径方向内側」又は「内側」にあると述べる。他方で、第１の構成部品が、第２の構成部品よりも軸から遠くに存在する場合には、本明細書では、第１の構成部品は第２の構成部品の「半径方向外側」又は「外側」にあると述べる場合がある。用語「軸方向の」は、軸に平行な動き又は位置を指す。最後に、用語「円周の」は、軸の周りの動き又は位置を指す。上記の用語は、タービンの中心軸に関して適用してもよいことが分かる。
【００１６】
背景として、次に図を参照して、図１〜３に、本出願の実施形態を用いてもよい典型的な燃焼タービンエンジンを例示する。当業者であれば分かるように、本発明はこのタイプの使用法に限定されない。述べたように、本発明は、燃焼タービンエンジンにおいて用いてもよい。たとえば、発電及び飛行機で用いるエンジン、蒸気タービンエンジン、及び他のタイプのロータリーエンジンである。示した実施例は、タービンエンジンのタイプを限定することは意図されていない。
【００１７】
図１は燃焼タービンエンジン１０の概略図である。一般的に、燃焼タービンエンジンは、圧縮空気のストリーム中で燃料を燃焼させることによって生成される高温ガスの加圧流体からエネルギーを取り出すことによって動作する。図１に例示するように、燃焼タービンエンジン１０は、軸流式圧縮機１１（共通のシャフト又はロータによって下流タービン部分又はタービン１３に機械的に結合されている）と、燃焼器１２（圧縮機１１とタービン１３との間に位置する）とによって構成してもよい。
【００１８】
図２に、図１の燃焼タービンエンジンにおいて用いてもよい典型的な多段型軸流式圧縮機１１の図を例示する。図示したように、圧縮機１１は複数の段を備えていてもよい。各段は、圧縮機ロータブレード１４の列に続いて圧縮機ステータブレード１５の列を備えていてもよい。したがって、第１段は、圧縮機ロータブレード１４（中心シャフトの周りに回転する）の列に続いて、圧縮機ステータブレード１５（動作中、固定されたままである）の列を備えていてもよい。
【００１９】
図３に、図１の燃焼タービンエンジンにおいて用いてもよい典型的なタービン部分又はタービン１３の部分図を例示する。タービン１３は複数の段を備えていてもよい。３つの典型的な段を例示しているが、それよりも多いか又は少ない段がタービン１３内に存在していてもよい。第１段は、複数のタービン動翼又はタービンロータブレード１６（動作中、シャフトの周りに回転する）と、複数のノズル又はタービンステータブレード１７（動作中、固定されたままである）とを備えている。タービンステータブレード１７は一般的に、互いに円周方向に離間配置され、回転軸の周りに固定されている。タービンロータブレード１６を、タービンホイール（図示せず）上に取り付けて、シャフト（図示せず）の周りの回転を図ってもよい。第２のタービン段１３も例示している。第２段は、同様に、複数の円周方向に離間配置されたタービンステータブレード１７に続いて、複数の円周方向に離間配置されたタービンロータブレード１６を備えている。これらも、回転用のタービンホイール上に取り付けられている。第３の段も例示する。第３の段は、同様に、複数のタービンステータブレード１７とロータブレード１６とを備えている。タービンステータブレード１７とタービンロータブレード１６とは、タービン１３の高温ガス経路内に配置されていることが分かる。高温ガス経路を通る高温ガスの流れの方向を矢印で示している。当業者であれば分かるように、タービン１３の段は、図３に例示したものよりも多くてもよいし、場合によっては少なくてもよい。各付加的な段は、タービンステータブレード１７の列に続いてタービンロータブレード１６の列を備えていてもよい。
【００２０】
動作の一実施例では、軸流式圧縮機１１内で圧縮機ロータブレード１４が回転することによって、空気の流れが圧縮されてもよい。燃焼器１２では、エネルギーの放出が、圧縮空気が燃料と混合されて点火されたときに生じてもよい。結果として生じる燃焼器１２からの高温ガスの流れ（作動流体と言われる場合がある）を次に、タービンロータブレード１６上に送る。作動流体の流れによって、シャフトの周りにタービンロータブレード１６の回転が誘起される。その結果、作動流体の流れのエネルギーは、回転ブレード及び（ロータブレードとシャフトとが接続しているため）回転シャフトの機械的エネルギーに変換される。シャフトの機械的エネルギーを次に用いて、圧縮機ロータブレード１４の回転を駆動して、必要な圧縮空気供給がもたらされるようにしてもよく、また、たとえば電気を発生させる発電機を駆動してもよい。
【００２１】
図４は、本発明の実施形態を用いてもよいタイプのタービンロータブレード１６の斜視図である。タービンロータブレード１６は、ロータブレード１６をローターディスクに取り付けるときに用いる根元２１を備えている。根元２１は、ダブテールであって、ローターディスクの周囲にある対応するダブテールスロット内に取り付けるように構成されたダブテールを備えていてもよい。根元２１はさらに、ダブテールとプラットフォーム２４との間に延在するシャンクを備えていてもよい。プラットフォーム２４は、翼形部２５と根元２１との接合部に配置され、タービン１３を通る流路の内側境界の一部を画定している。翼形部２５は、作動流体の流れを遮断してローターディスクを回転させるロータブレード１６の能動部品であることが分かる。この実施例のブレードはタービンロータブレード１６であるが、本発明は、タービンエンジン１０内の他のタイプのブレード、たとえば、タービンステータブレード１７にも適用してもよいことが分かる。ロータブレード１６の翼形部２５は、凹状の正圧側壁２６と、円周方向又は横方向に対向する凸状の負圧側壁２７とを備えている。これらは、対向する前縁及び後縁２８、２９の間をそれぞれ軸方向に延在していることが分かる。また側壁２６及び２７は、プラットフォーム２４から半径方向に外側先端３１まで延在している。
【００２２】
図５〜７に、従来設計の構成を有する内部冷却通路の複数の図を示す。これらは、以下で図８〜１３に関連して述べるように本発明を用いてもよい典型的な内部配置を例示している。一般的に、内部冷却通路には、翼形部２５内に形成された複数の流路３６に接続する１以上の供給通路５２が含まれていてもよい。供給通路５２は、冷媒供給源にロータブレード１６の根元２１を通して接続してもよく、また流路３６に加圧冷媒を供給してもよい。例示したように、流路３６の一部には、複数の軸方向に積み重ねられた蛇行通路が含まれていてもよい。この設計タイプは、翼形部２５の外側先端３１の近傍に位置する１８０度方向転換点まで外側に延在する流路３６と、ロータブレード１６のプラットフォーム２４の近傍に位置する別の１８０度方向転換点まで内側に延在する流路３６と、を備えている場合がある。また図５及び７に示すように、翼形部２５は、蛇行回路の一部ではない別の流路３６を備えていてもよい。たとえば、図５に示すように、前縁流路３８が、翼形部２５の前縁２８に平行かつ近接して延在している。一方、この流路３８の側面には、ある距離又はその長さのセグメントだけ並列に延在する流路３８が位置している。
【００２３】
セグメント内でこのように並列に延在する場合、この流路３６対を、複数の横断通路４３によって接続してもよい。図示したように、横断通路４３は、並列に延在する流路３６間で延在してこれらを接続する狭い衝突通路である。横断通路４３は通常、それらが接続する流路３６の長手軸に略垂直に配向されている。例示したように、多くの横断通路４３が含まれていてもよい。横断通路３６は、直線状の構成であってもよく、また流路３６が並列に延在する距離に渡って離間間隔で存在していてもよい。特定の設計において用いる横断通路４３の具体的な数は、並列セグメントの長さ、翼形部２５の冷却の必要性、及び他の関連する基準に応じて変化してもよいことが分かる。
【００２４】
図６は、図５の６−６に沿って見た断面図であり、横断通路４３の従来の配列を例示する図である。図示したように、横断通路４３を基準面４４内で配列してもよい。このタイプの配列の結果、横断通路４３は直線的に配列される。
【００２５】
図７は、別の従来設計による内部冷却配置を有するタービンロータブレード１４用の鋳造コアの斜視図である。図示したように、この場合、後縁流路３９は、翼形部２５の後縁２９に対して平行に延在する。一方、後縁流路３９は、それに対して離間関係で存在する別の流路３６と並列に延在している。後縁流路３９を、この隣接する流路３６に、複数の同様に形成された横断通路４３を介して接続してもよい。図６に最も明瞭に示すように、流路４３を共通面内に配列してもよく、その結果、線状配列になる。
【００２６】
横断通路４３を設けるのは通常、翼形部２５の対象領域内の冷媒の冷却効率を高めるためであることが分かる。より具体的には、横断通路４３の狭断面流れ領域は、前縁又は後縁流路３８、３９に流れ込む冷媒に当たって熱伝達率又は冷却効率を向上させるように構成されている。このタイプの冷却構成を用いて、動作中に最も極度の熱負荷を受ける翼形部２５の部品に対処してもよい。このような部品には、翼形部２５の前縁２８及び後縁２９を囲む領域が含まれていてもよい。
【００２７】
図５〜７に示すように、横断通路４３の従来の配置では、それらは半径方向に規則的に離間配置された間隔で積み重ねられ、共通面又は直線軸内に配列されている。この従来の配列によって、ロータブレード１６の製造中の鋳造プロセスの特定の態様が単純にはなっているが、翼形部２５の構造安全性が、延長軸に沿って弱まることによって低下することが分かっている。より具体的には、内部空洞（たとえば、横断通路４３）を形成することによって、弱い領域が翼形構造内に形成される。使用中に負荷を受けると、翼形構造は、弱いスポットを囲む構造領域に負荷を移動させることによって補い、その結果、応力集中が生じる。内部特徴物を共通面又は直線状の軸に従って配列すると（従来の設計が横断通路４３の場合に行なっているように）、構造は、応力集中をいかに分散又は放散し得るかに限定され、その結果、負荷が集中して、疲労及びクリープがロータブレード１６に悪影響を与える速度が速くなる。その結果、従来の配置では、ロータブレード１６の強度及び堅固性に悪影響が及ぼされるため、動作中に翼形部が劣化する速度が増す。さらに加えて、翼形部２５の重要な領域に渡って伸びる共通面又は軸に沿って弱いスポット及び応力集中が並ぶことによって、突然のより大規模な故障事象がロータブレード１６内で生じる可能性が大きくなる。このような故障事象は、タービンエンジンに対する大規模損傷に至る可能性がある。これらの従来設計の欠点によって一般的に、タービンエンジン１０の運転に付随するコストが増えることが分かる。
【００２８】
図８〜１３を参照して、本発明の複数の典型的な実施形態を例示する。当業者であれば分かるように、本発明はこれらの具体的な構成のみに限定されることはなく、添付の請求項と同様に広範囲に適用してもよい。図８は、本発明の実施形態による横断通路４３の千鳥配列を示す概略的な翼形部２５の設計の上断面図である。図９に、代替的な実施形態による横断通路４３の千鳥配列を示す同様の図を示す。それぞれの典型的な場合に示したように、第１の流路３６と第２の流路３６とが、内側及び外側位置内に画定されたセグメント内で、他方と平行かつ離間関係で延在していてもよい。内側位置はロータブレード１６のプラットフォーム２４の近傍であってもよく、外側位置は翼形部２５の外側先端３１の近傍であってもよい。当業者であれば分かるように、本発明を、ここで説明したものと異なる構成を有する翼形部２５において用いてもよい。このセグメント内では、複数の横方向の横断通路４３によって流路３６を接続してもよい。横断通路４３は、流路３６間を直線的に延在することによって、それらを流体連通してもよい。前述と同様に、横断通路４３を、セグメント内で一定の半径方向の間隔で離間配置してもよく、すなわち、流路３６の長手軸に沿って離間配置してもよい。
【００２９】
本発明によれば、横断通路４３を千鳥配置してもよい。ある実施形態では、横断通路４３を、基準面４４に対して千鳥配置してもよいし、又はその周りに千鳥配置してもよい。すなわち、基準面４４によって基本的に、千鳥た非直線構成を実現するために横断通路４３を配置する相対位置を示す目印が得られる。基準面４４を、本発明により、複数の方法で規定してもよい。
【００３０】
基準面４４によって流路３６は二分されていることが分かる。各流路３６を、近接内壁４６を備えるとして説明する場合がある。近接内壁４６は、他方の流路に「面する」か又はそれに向けられた内壁である。図８及び９に、異なる断面形状を有する流路３６の概略図を示す。近接内壁４６をそれぞれにおいて示して、この用語の意味に関する例を示す。図８では、流路３６の断面形状が矩形であり、近接内壁４６は、他方の流路に面する矩形の一面である。図９では、流路３６の断面形状はより曲線的であり、近接内壁４６は、他方の流路に面する円形の円周の略半分であり、これは、並列流路３６の他方の視野から「見える」であろう内壁４６を指していると記述してもよい。このことを念頭において、基準面４４を、内側の対向壁４６をそれぞれ二分するものと記述してもよい。
【００３１】
基準面４４を、近接内壁４６の寸法に対して、より具体的に規定してもよい。たとえば、各近接内壁４６上にある半径方向に延在する基準線を、たとえば、内側の対向壁の外縁又は中心を基準にして規定してもよい。したがって、ある場合には、この半径方向に延在する基準線は、内側の対向壁４６を二分する中心線として規定してもよく、又は、他の場合には、内側の対向壁４６の外縁の１つから特定の距離だけずれて存在する基準線として規定してもよい。次に基準面４４を、このようにして内側の対向壁４６上に形成された各基準線を含む滑らかな面として規定してもよいことが分かる。図８及び９の両方において、基準面４４が各流路３６の近接内壁４６の略中央に配置されていることが分かる。
【００３２】
図８及び９の断面図を考えると、単一の横断通路４３のみが目に見えるが、目に見えない他の２つの横断通路４３も破線によって示されている。これらの目に見えない横断通路４３は、並列流路３６の長手軸に沿った異なる箇所にあることが分かる。さらに、基準面４４がラインのような図で示されていることが分かる。本発明の実施形態によれば、また図８に例示したように、千鳥構成には、基準面４４の両側だけでなく基準面４４上に配置された横断通路４３が含まれていてもよい。本発明の他の実施形態によれば、また図９に例示したように、千鳥構成には、基準面４４の両側に配置された横断通路４３のみが含まれていてもよい。特定の好ましい実施形態では、横断通路４３の箇所を基準面に対して変えることを、繰り返しパターンとして行なってもよいが、これは必要条件ではない。
【００３３】
基準面４４は、平面又は平坦面であってもよい。翼形部２５の形状を考えると、基準面４４は、滑らかな湾曲を含む面であってもよいことが分かる。このような場合、基準面４４を、セグメント内で変化する翼形部２５又は流路３６の寸法を基準にして規定してもよい。前述したように、基準面４４を、流路の厚み又は中心線を基準にして規定してもよい。翼形部２５は湾曲した狭い性質を有し、またその断面形状が変化するために、その内部に形成される流路３６も、湾曲して狭く、また断面形状が変化している場合がある。したがって、基準面４４を並列流路の厚み又は中心線を介して形成した場合、基準面４４は曲面であってもよい。述べたように、基準面４４を翼形部２５の寸法を基準にして規定してもよい。たとえば、ある実施形態では、基準面を、正圧側壁２６もしくは負圧側壁２７又は両方の位置を基準にして規定する。
【００３４】
図１０は、タービンロータブレードの翼形部２５の上断面図であり、本発明の代替的な実施形態による横断通路４３の千鳥配列を示す図である。この場合、翼形部２５はまた、流路３６として、その長さのセグメントに沿って並列に延在し、基準面４４の周りに千鳥配置された複数の横断通路４３によって接続された流路３６を備えている。横断通路４３は、流路３６に、内壁内に形成されたポート４９において接続している。本発明の千鳥構成には、横断通路４３又はそれらによって形成されたポート４９が直線的に配列されたものが含まれていてもよいことが分かる。このタイプの構成によって、動作上の応力が、従来設計の線状配列よりも大きな領域上に分散され、その結果、より耐久性のあるロータブレード１６が得られることが分かる。
【００３５】
図１０をより詳しく見て、翼形部２５は、２つの典型的な流路３６対を備えている。これらは、それらの長さのセグメントに渡って並列に延在しており、千鳥配置された横断通路４３によって接続されていてもよい。それぞれの場合において、流路３６は、翼形部２５と根元２１との接合部の近傍の位置から翼形部２５の外側先端３１の近傍の位置まで並列に延在していてもよく、また、半径方向に積み重ねられているが千鳥配置されている多くの横断通路４３を、それらの間に備えていてもよい。流路３６のうちの１つを、動作中にロータブレード１６の根元２１を通して冷媒の流れを受け取るように構成された供給通路５２に接続してもよいことが分かる。ある実施形態では、他方の流路３６は前縁流路３８であってもよい。前縁流路３８は、翼形部２５の前縁２８に近接して平行な流路である。別の実施形態では、他方の流路３６は後縁流路３９であってもよい。後縁流路３９は、翼形部２５の後縁２９に近接して平行な流路である。
【００３６】
図１０の断面図では、流路３６の各並列対を接続する多くの横断通路４３のうちの１つのみを示している。本発明によれば、横断通路４３は、所望の冷媒衝突特性が動作中に達成されるように、狭くてもよい。横断通路４３は、直線状の構成であってもよく、またそれぞれが接続する流路３６に対して実質的に垂直となるように配列されていてもよい。横断通路４３を、基準面４４の周りに千鳥配置することで、図５及び６の横断通路４３が図示でされているように共通面に従って配列されることがないようにしてもよい。１つの好ましい実施形態では、基準面４４は、流路３６に平行に延在する面であって、各流路３６を二分して、セグメント内において、半径方向に積み重ねられた横断通路４３が、次の３つの位置のうちの２以上に交互に位置し得るようになっている面であってもよい。（１）基準面４４の片側の位置（翼形部２５の前縁２８の方に位置する流路３６間に示す）、（２）基準面４４の反対側の位置（図１０の例では示さず）、又は（３）基準面４４上の位置（翼形部２５の後縁２９の方に位置する流路３６間に示す）。図１０に示すように、１つの好ましい実施形態では、基準面４４を、翼形部２５の中心線５５に対して形成してもよい。中心線５５は、翼形部２５の正圧側壁２６と負圧側壁２７との間の中間点を介して形成されたラインであることが分かる。基準面４４を、複数の中心線５５をセグメント内に含むようにか、以上の中心線５５からの所望の千鳥をセグメント内に含むように形成してもよいことが分かる。
【００３７】
図１０では、翼形部２５の前縁２８の方に位置する流路３６対を接続する単一の横断通路４３とともに、翼形部２５の後縁２９の方に位置する流路３６対を接続する単一の横断通路４３のみを例示している。本発明の実施形態に従って、各流路３６対は、基準面４４に対して異なる位置を有する横断通路４３を備えていることが分かる。たとえば、翼形部２５の前縁２８の方の流路３６対は、基準面４４の反対側に位置する横断通路４３を有していてもよい。加えて、たとえば、翼形部２５の後縁２９の方に位置する流路３６対は、基準面４４の片側又は両側に位置する横断通路４３を有していてもよい。
【００３８】
述べたように、横断通路４３は、流路３６にポート４９において接続している。横断通路４３の千鳥構成を達成し得る１つの方法は、横断通路４３の構成を、流路３６のうちの１以上の上にあるポート４９が、その上に規定される基準軸の周りに千鳥配置されるように設けることである。ある実施形態では、この基準軸は直線状の構成であってもよく、流路３６の一方又は両方が有する近接内壁４６上に規定してもよい。基準軸は、流路の近接内壁４６上で、長手方向に延在してもよい。ある実施形態では、基準軸を、たとえば、翼形部２５又は流路３６を基準にして規定してもよい。これには、前述した基準面４４のうちの１つが流路３６と交差する箇所を介して規定することが含まれていてもよい。加えて、基準軸は、ポート４９をその周りに千鳥配置することが非直線的な配列になる限り、任意に規定してもよい。ポート３９を基準軸の周りに千鳥た配置の構成は、横断通路４３及び基準面４４に関して説明したものと同様であってもよく、そのさらなる実施例について図１１〜１３に関して以下に説明する。
【００３９】
次に図１１〜１３を参照して、本発明により、基準面４４に対して千鳥配置された横断通路４３の複数の典型的な構成を示す。すぐ上で述べたとおり、これらの千鳥構成は、直線状の基準軸の周りに千鳥配置されたポート４９にも適用してもよい。特定の実施形態によれば、千鳥構成は、横断通路４３が直線的に配列されていないものであってもよい。他の実施形態によれば、図１１に示すように、千鳥構成を、１以上の横断通路４３が基準面４４の片側に位置すると同時に、残りの横断通路４３が基準面４４上に留まるものとして規定してもよい。他の実施形態によれば、図１２に示すように、千鳥構成を、５つの連続する横断通路からなるすべてのグループにおいて、１以上の横断通路４３が基準面４４の両側に位置するものとして規定してもよい。また図１２に示すように、千鳥構成を、５つの連続する横断通路からなるすべてのグループにおいて、１以上の横断通路４３が基準面４４の両側に位置し、１以上の横断通路が基準面４４上に位置するものとして規定してもよい。
【００４０】
ある実施形態では、図１３に示すように、横断通路４３は、非対称な断面形状を有していてもよい。このような場合、本発明による千鳥構成には、非対称に形成された横断通路４３の基準面４４に対する角度方向を変えることが含まれていてもよい。好ましい実施形態では、非対称な形状の横断通路４３は長円形状を有していてもよい。例示したように、長円形状の主軸の角度方向を、交互に、基準面４４に平行か又は垂直にしてもよい。図１１〜１３は、特定の好ましいか又は典型的な配置を表しており、他の千鳥配置が可能であることが分かる。
【００４１】
当業者であれば分かるように、複数の典型的な実施形態に関して前述した多くの様々な特徴及び構成をさらに選択的に適用して、本発明のその他の可能な実施形態を形成してもよい。簡単にするために、また当業者の能力を考慮して、考えられる繰り返しのすべてを示してはおらずまた詳細にも説明してはいないが、すべての組み合わせ及び可能な実施形態が、以下の複数の請求項に包含されているか、そうでなければ、本願の一部であることが意図されている。加えて、本発明の複数の典型的な実施形態の前述の説明から、当業者であれば、改善、変形、及び変更が分かる。当該技術におけるこのような改善、変形、及び変更も、添付の請求項に含まれることが意図されている。また、前述したことは本出願の説明した実施形態にのみ関係すること、また以下の請求項及びその均等物によって規定される本明細書の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書において多くの変形及び変更を施してもよいことが明らかである。