JP2000230402A - 温度制御構造を有する流体機器、同機器を適用したガスタービン、ガスタービン用燃焼器および冷凍サイクル装置 - Google Patents

温度制御構造を有する流体機器、同機器を適用したガスタービン、ガスタービン用燃焼器および冷凍サイクル装置

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JP2000230402A
JP2000230402A JP11030582A JP3058299A JP2000230402A JP 2000230402 A JP2000230402 A JP 2000230402A JP 11030582 A JP11030582 A JP 11030582A JP 3058299 A JP3058299 A JP 3058299A JP 2000230402 A JP2000230402 A JP 2000230402A
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fluid
cross
temperature control
control structure
ejection hole
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Kazutaka Ikeda
一隆 池田
Hisashi Matsuda
寿 松田
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Toshiba Corp
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/186Film cooling

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Abstract

(57)【要約】 【課題】温度制御用の第2の流体の噴き出し流に対し、
第1の流体の巻き込み等を十分に抑制できるとともに、
噴き出し流の下流側での持続距離を長くさせることがで
き、部材表面の保護等を一層効率よく行えるようにす
る。 【解決手段】流体接触部材22の噴き出し孔28aの出
口側を第1の流体31の流通方向下流側に向って次第に
傾斜させるとともに、その噴き出し孔28aの断面を、
その孔の中心を境として第1の流体31の流通方向にお
ける上流側部分34aと下流側部分35aとで曲率が互
いに異なる非対称な形状とし、かつ噴き出し孔28aの
断面積を、その孔の中心を境として第1の流体31の流
通方向における上流側と下流側とで異ならせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温または低温の
流体に接触する部材を有する流体機器、例えばガスター
ビンやガスタービン燃焼器、あるいは冷凍サイクル機器
等に適用される温度制御技術に係り、特に流体に接触す
る部材の噴き出し孔から表面温度制御用の流体を噴き出
させて部材表面に流体フィルムを形成するものにおい
て、この流体フィルムによる部材表面の保護機能または
部材表面での凍結防止機能の向上を図った温度制御構造
を有する流体機器に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の温度制御構造を有する流体機器
の従来技術について、ガスタービンを例として説明す
る。
【0003】周知のように、ガスタービンではタービン
入口の燃焼ガス温度を高くする程、効率を向上させるこ
とができるが、タービン入口温度を高くするには、これ
に対応させてタービンの第1段目に位置する静翼や第1
段目に位置する動翼等の耐熱性を向上させる必要があ
る。これらの耐熱性向上の手段として、翼の表面に内側
から空気等の冷却流体を噴出させてフィルム冷却を行う
手法が知られている。図29〜図33は、このフィルム
冷却構造を採用したガスタービンの動翼を例示してい
る。
【0004】図29に示すように、動翼1は、翼本体1
aと、この翼本体1aを図示しないロータに装着するた
めのベース2とを有する構成されている。ベース2内お
よび翼本体1a内には、図30および図31に示すよう
に、翼前縁側から順に独立した複数本の冷却流体通路3
a,3b,3cが形成されており、これら冷却流体通路
3a…の入口は図示しないロータに設けられた冷却流体
供給路に通じている。
【0005】冷却流体通路3a…に導かれた冷却流体
は、ベース2内を通り、翼本体1a内に流れる間に対流
冷却を行う。翼前縁側および中央部位の冷却流体通路3
a,3bに案内された冷却流体は、最終的に翼本体1a
の前縁4、腹側壁5、背側壁6および端壁7等に設けら
れたフィルム冷却用の噴き出し孔(以下、単に「噴き出
し孔」という)8を通って翼外へと流出する。また、翼
後縁側の冷却流体通路3cに案内された冷却流体は、最
終的に後縁9に設けられた対流冷却用の孔10を通って
翼外へと流出する。
【0006】腹側壁5および背側壁6を貫通して設けら
れる各噴き出し孔8は、通常、断面が円形に形成されて
いる。この各噴き出し孔8は、図32および図33に示
すように、各壁5,6に沿って流通する第1の流体であ
る燃焼ガス11の流通方向に対する噴き出し中心線12
を下流側に傾けた状態で設けられている。そして、噴き
出し孔8から温度制御用の第2の流体として噴き出され
た冷却流体14が、翼本体1aの表面に沿って高速で流
通する熱エネルギをもつ燃焼ガス11に混入し、翼本体
1aの表面上にフィルム状に広がって表面を冷却する。
【0007】なお、噴き出し孔8の配置としては、保護
膜領域の拡大および一様化等のため、図34および図3
5に示すように、燃焼ガス11の流れ方向と直交する方
向に複数列設けたり、または図36に示すように、上流
側に位置する噴き出し孔8を補完するように下流側の噴
き出し孔8の位置を変えて設けたりする場合もある。
【0008】しかしながら、上記のように翼表面に沿っ
て流通する燃焼ガス11の流通方向に対して噴き出し中
心線12が下流側に傾くように噴き出し孔8を設け、こ
の噴き出し孔8から噴出される冷却流体14によりフィ
ルム冷却を行うようにした動翼構造にあっては、次のよ
うな問題があった。
【0009】図37は、この問題を説明するための模式
図である。すなわち、噴き出し孔8から噴出する冷却流
体14には、翼本体1aの表面に沿って流通する燃焼ガ
ス11の流れを横切る方向の大きな運動エネルギが与え
られている。このため、翼面近傍では図37に示すよう
に、噴き出し孔8から噴出した冷却流体14が円柱状に
噴き抜ける噴き抜け現象が起こる。この結果、翼面近傍
では噴き出し孔8から噴き出した円柱状の冷却流体14
の外周面に沿って燃焼ガス11が分流して流れ、冷却流
体14の下流側において燃焼ガス11の巻き込み流15
が生じ、結局、冷却流体14が翼表面から離間する方向
に飛散し、翼表面を覆う流体フィルムが形成され難く、
大きな冷却効果が得られないという問題があった。
【0010】そこで従来では、噴き出し孔を分岐させた
り、また図38(a),(b)に示すように、噴き出し
孔8の出口部13を拡大斜面13aによって徐々に拡口
させたり(特開平2−28203号公報参照)、あるい
は図39に示すように、噴き出し孔8の出口部13aに
拡大斜面13aおよび対向面の拡張部13bを設けて段
階的に拡口させ、噴き出し流の拡散作用を強化すること
で、噴き抜けの低減と熱応力の低減を図る(特開平7−
158403号公報参照)等の提案がなされている。
【0011】さらに、図40(a),(b)に示すよう
に、燃焼ガス11の流通方向と平行な方向の冷却作用を
促進させるために、噴き出し孔8の噴き出し中心線12
を燃焼ガス11の流通方向と平行な面内で傾斜させた
り、図41(a),(b)に示すように、噴き出し孔8
の出口部13に噴き出し中心線12に対して、対称的に
拡散口部16を設けることも提案されている。
【0012】しかし、図38および図39に示すよう
に、噴き出し孔8の出口部13を徐々にあるいは段階的
に拡口させて噴き出し流の拡散作用の強化を図ったもの
においても、隣り合う噴き出し孔8の間隔の70%程度
しか流体フィルムを形成することができず、しかも噴き
出し孔8の出口部13の拡口に伴う噴き出し圧力の低下
により、出口部13の下流域において高温の燃焼ガス1
1と冷却流体14との混合作用が単に強くなるだけで、
噴き出し流領域が不明確となるため必ずしも高い冷却効
果が得られないという問題があった。
【0013】また、図40に示すように、冷却流体14
の噴き出し流をできるだけ広く拡散させるために燃焼ガ
ス11の流通方向と直交する方向に噴き出し孔8の出口
部13の領域を単に拡げたものでは、冷却流体14の噴
き出し方向が燃焼ガス11に対して平行なことから主流
と噴き出し流との混合が強く、噴き出し流の拡散が強く
なって下流方向への噴き出し流の持続性が低減する問題
があった。
【0014】さらに図41に示すように、冷却流体14
の噴き出し方向が燃焼ガス11の流通方向に対して直交
する方向に傾斜するように噴き出し孔8を設け、出口部
13に、噴き出し中心線12に対して対称的な拡散口部
16を設けたものにあっては、拡散口部16の向く方向
が噴き出し中心線12と同一方向であるため、燃焼ガス
11と冷却流体14との強く混合し、噴き出した冷却流
体14の下流側での持続距離を長くすることが困難であ
った。
【0015】なお、その他の従来技術として、図示しな
いが例えば特開平7−63002号公報に示されている
ように、噴き出し孔の出口を燃焼ガスの流通方向と直交
する方向に長軸が向く長円形とし、これにより冷却流体
を幅広く燃焼ガスの流れに対して噴き出すようにしたも
のや、また特開平9−119322号公報に示されてい
るように、噴き出し孔を入口部から出口に向って拡大さ
せるとともに、噴き出し孔の断面を前記同様の長円形と
して、拡散性をさらに向上させるようにしたものも提案
されている。
【0016】しかし、これらの公報に掲載されている技
術でも、燃焼ガスの流れに対して冷却流体の拡散性が向
上するだけで、冷却流体をフィルム状に形成して冷却効
果をさらに高めることに関しては、必ずしも大きく寄与
することができないものであった。
【0017】なお、以上のことはガスタービン用燃焼器
の燃焼器ライナ内に冷却用空気を吹込む場合や、大型冷
凍装置の冷媒流通路における凍結防止用流体の吹込みを
行う構造においても、同様に問題となっていた。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、熱的エネ
ルギをもつ第1の流体に接触する部材表面に噴き出し孔
の出口部を位置させ、この噴き出し口から温度制御用の
第2の流体を噴き出させて部材表面に流体フィルムを形
成し、この流体フィルムで部材表面の保護や凍結防止等
を図る構成を採用した従来の流体機器にあっては、第1
の流体の巻き込みによって第2の流体の流体フィルムの
形成領域が狭くなったり、噴き出し流の強い混合によっ
て噴き出し流が下流方向に持続しない等の問題があっ
た。
【0019】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、温度制御用の第2の流体の噴き出し流に対し、
第1の流体の巻き込み等を十分に抑制できるとともに、
噴き出し流の下流側での持続距離を長くさせることがで
き、部材表面の保護等を一層効率よく行える温度制御構
造を有する流体機器、同機器を適用したガスタービン、
ガスタービン用燃焼器および冷凍サイクル装置を提供す
ることを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、熱的エネルギをもつ第1の
流体がほぼ一方向に沿って流れる領域に、その第1の流
体と表面が接する流体接触部材を配設し、この流体接触
部材にその内部側から前記第1の流体と接する表面にそ
の第1の流体と温度が異なる温度制御用の第2の流体を
噴き出す複数の噴き出し孔を形成し、前記流体接触部材
の表面の温度を前記第2の流体によって制御する流体接
触部材の温度制御構造を有する流体機器において、前記
流体接触部材の噴き出し孔の出口側を前記第1の流体の
流通方向下流側に向って次第に傾斜させるとともに、そ
の噴き出し孔の断面を、その孔の中心を境として前記第
1の流体の流通方向における上流側部分と下流側部分と
で曲率が互いに異なる非対称な形状とし、かつ前記噴き
出し孔の断面積を、その孔の中心を境として前記第1の
流体の流通方向における上流側と下流側とで異ならせた
ことを特徴とする温度制御構造を有する流体機器を提供
する。
【0021】請求項2の発明では、請求項1記載の温度
制御構造を有する流体機器において、流体接触部材の噴
き出し孔を、第2の流体が流入する入口部からその流体
が噴き出す出口部までに亘ってほぼ同一の断面形状とし
たことを特徴とする温度制御構造を有する流体機器を提
供する。
【0022】請求項3の発明では、請求項1または2記
載の温度制御構造を有する流体機器において、噴き出し
孔の流路断面積を、入口部から出口部までに亘って同一
としたことを特徴とする温度制御構造を有する流体機器
を提供する。
【0023】請求項4の発明では、請求項1または2記
載の温度制御構造を有する流体機器において、噴き出し
孔の流路断面積を、入口部から出口部側に向って、また
は出口部にて次第に拡大させたことを特徴とする温度制
御構造を有する流体機器を提供する。
【0024】請求項5の発明では、請求項4記載の温度
制御構造を有する流体機器において、噴き出し孔の流路
断面積を入口側から出口部側に向って、または出口部に
て次第に拡大させる手段は、第1の流体の流通方向に対
して上流側、下流側またはその流通方向と直交する方向
の少くともいずれかの壁面の角度を変化させるものとし
たことを特徴とする温度制御構造を有する流体機器を提
供する。
【0025】請求項6の発明では、請求項4または5記
載の温度制御構造を有する流体機器において、噴き出し
孔の断面積を拡大する手段は、第1の流体の流通方向に
おける下流側の壁が少くとも2つの傾斜角を有するもの
としたことを特徴とする温度制御構造を有する流体機器
を提供する。
【0026】請求項7の発明では、請求項1から6まで
のいずれかに記載の温度制御構造を有する流体機器にお
いて、流体噴き出し孔の入口部から出口部に向う軸線
は、第1の流体の流通方向に対して交差する方向に傾斜
していることを特徴とする温度制御構造を有する流体機
器を提供する。
【0027】請求項8の発明では、請求項1から7まで
のいずれかに記載の温度制御構造を有する流体機器にお
いて、噴き出し孔の断面形状は、楕円の一部、長円の一
部、円の一部のうちの2つ以上を組合わせた形状である
ことを特徴とする温度制御構造を有する流体機器を提供
する。
【0028】請求項9の発明では、請求項1から8まで
のいずれかに記載の流体接触部材の温度制御構造を有す
る流体機器における噴き出し孔の断面形状において、第
1の流体の流通方向を基準にして、噴き出し孔の中心よ
り上流側の断面積が、下流側の断面積よりも小さいこと
を特徴とする流体機器を提供する。
【0029】請求項10の発明では、請求項1から8ま
でのいずれかに記載の温度制御構造を有する流体機器に
おける噴き出し孔の断面形状において、第1の流体の流
通方向を基準にして、噴き出し孔の中心より上流側の断
面積が、下流側の断面積よりも大きいことを特徴とする
流体機器を提供する。
【0030】請求項11の発明では、請求項1から10
までのいずれかに記載の温度制御構造を有する流体機器
において、噴き出し孔の出口部に、第1の流体の流通方
向およびこれと交差する方向の少なくともいずれかの方
向に沿って次第に拡がる拡散部を設けたことを特徴とす
る温度制御構造を有する流体機器を提供する。
【0031】請求項12の発明では、請求項1から11
までのいずれかに記載の温度制御構造を有する流体機器
において、流体噴き出し孔の入口部の断面形状が円形で
あることを特徴とする温度制御構造を有する流体機器を
提供する。
【0032】請求項13の発明では、請求項1から12
までのいずれかに記載の温度制御構造を有する流体機器
において、流体接触部材は、異なる断面形状の2種以上
の噴き出し孔を含むことを特徴をする温度制御構造を有
する流体機器を提供する。
【0033】請求項14の発明では、請求項1から13
までのいずれかに記載の第1の流体に燃焼ガスを適用
し、流体接触部材に動翼、静翼または燃焼器ライナを適
用し、第2の流体に翼またはライナ冷却用流体を適用し
たことを特徴とするガスタービンまたはガスタービン用
燃焼器を提供する。
【0034】請求項15の発明では、請求項1から13
までのいずれかに記載の第1の流体に冷媒を適用し、流
体接触部材に流路構成部材を適用し、第2の流体に流路
構成部材加熱用流体を適用したことを特徴とする冷凍サ
イクル装置を提供する。
【0035】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図1〜図28を参照して説明する。なお、以下の実
施形態においては、主として本発明の流体機器をガスタ
ービンとして適用した場合について述べる。
【0036】第1実施形態(図1〜図3) 図1はガスタービンの第1段の動翼(流体接触部材)を
示す全体図であり、図2はその動翼の一部を拡大して示
す図である。図3は本実施形態の効果を従来構成の場合
と比較して示す特性図である。
【0037】図1に示すように、本実施形態の動翼21
は、翼本体22と、この翼本体22を図示しないロータ
に装着するためのベース23とを有する構成とされてい
る。ベース23内および翼本体22内には、図30に示
した従来例と同様に、翼前縁側から順に独立した複数本
の冷却流体通路が形成されており、これら冷却流体通路
の入口はロータに設けられた冷却流体供給路に通じてい
る。
【0038】冷却流体通路に導かれた冷却流体は、ベー
ス23内を通り、翼本体22内に流れる間に対流冷却を
行う。翼前縁側および中央部位の冷却流体通路に案内さ
れた冷却流体は、最終的に翼本体22の前縁24、腹側
壁25、背側壁26および端壁27等に設けられたフィ
ルム冷却用の噴き出し孔28を通って翼外へと流出す
る。また、翼後縁側の冷却流体通路に案内された冷却流
体は、最終的に後縁29に設けられた対流冷却用の孔3
0を通って翼外へと流出する。
【0039】なお、後に具体的に示すが、腹側壁25、
背側壁26および端壁27を貫通して設けられる各噴き
出し孔28aは、冷却流体の入口部から出口部に向う軸
心、すなわち噴き出し中心線32を、各壁25,26に
沿って流通する第1の流体である燃焼ガス11の流通方
向における下流側に向って傾けた状態で設けられてい
る。そして、噴き出し孔28aから温度制御用の第2の
流体として噴き出された冷却流体33が、翼本体22の
表面に沿って高速で流通する熱エネルギをもつ燃焼ガス
31に混入し、翼本体22の表面上にフィルム状に広が
ってその表面を冷却するようになっている。
【0040】図2(a)は図1に示した翼本体22の腹
側壁25の一部を拡大して示す図であり、図2(b),
(c)は図2(a)のA1線およびB1線に沿う矢視図
である。図2(d),(e)は噴き出し孔28aの形状
を説明するための図である。
【0041】図2(a)に示すように、各噴き出し孔2
8aの断面は、その噴き出し孔28aの中心線32を境
として燃焼ガス31の流通方向に沿う上流側部分34a
と下流側部分35aとで曲率が互いに異なる非対称な形
状とされている。
【0042】本実施形態では、この噴き出し孔28aの
上流側部分34aと下流側部分35aとを非対称な形状
する要素として、アスペクト比の異なる2つの楕円を組
合せた形状を採用している。
【0043】ここで、「楕円」とは、円錐体をその中心
線に或る傾斜角度をもって交差する平面に沿って切断し
た場合に、その切断面に表わされる曲線をいうものとす
る。この楕円は、円錐体の高さや径、または切断角度に
よって縦横軸長の比であるアスペクト比が異なる。
【0044】本実施形態の噴き出し孔28aの上流側部
分34aの形状は、図2(d)に示す横軸が長い楕円の
一部(左半分)であり、下流側部分35aの形状は、図
2(e)に示す横軸が短い楕円の一部(右半分)であ
り、各楕円のアスペクト比b/a,c/bは互いに異な
る(b/a≠c/b)。これら2つのアスペクト比が異
なる楕円を組合せることにより、噴き出し孔28aの断
面形状を上流側部分34aと下流側部分35bとで曲率
が互いに異なる非対称な形状としてある。すなわち、本
実施形態においては、図2(a)に示すように、上流側
部分34aの曲率半径を、下流側部分35aの曲率半径
よりも小さくしてある。
【0045】そして、本実施形態では、噴き出し孔28
aの断面積を、その噴き出し孔28aの中心線32を境
として燃焼ガス31の流通方向における上流側と下流側
とで異ならせてある。
【0046】また、噴き出し孔28aは、冷却流体33
が流入する入口部36aからその冷却流体33が噴き出
す出口部37aまでに亘って同一の断面形状としてある
とともに、出口部37の開口面積と入口部36aの開口
面積とは、途中の流路部分を含めて同一としてある。
【0047】このような構成であると、冷却流体33は
噴き出し孔28aに入口部36aから流入した後、その
内部を通り、出口部37aから噴き出し中心線32に沿
い、翼表面における燃焼ガス31の流通方向下流側に向
って噴出される。この場合において、噴き出し孔28a
の出口部37aでは、下流側部分35aの楕円の曲率半
径およびその部分の流路断面積が上流側部分34aの楕
円の曲率半径およびその部分の流路断面積よりも大きい
ため、両部分34a,35aから噴き出す冷却流体33
の運動量に差が生じる。
【0048】すなわち、流路断面積の小さい上流側部分
34a付近からの噴き出し流の運動量は相対的に大き
く、かつ燃焼ガス31の流通方向に対して直交する方向
への広がりは、曲率半径が小さいため少い。一方、流路
断面積の大きい下流側部分35a付近からの噴き出し流
の運動量は相対的に小さく、かつ燃焼ガス31の流通方
向に対して直交する方向への広がりは曲率半径が大きい
ため多くなる。このため、上流側部分34a付近から噴
き出した冷却流体33は燃焼ガス41の冷却流体に対す
る混合を抑制する機能を果たし、翼表面には、下流側部
分35aから噴き出した冷却流体33が流れ込み、翼表
面に付着した状態で流動する。そして、この冷却流体3
3は下流側部分35aの緩かな曲線に沿って燃焼ガス3
1の流通方向と直交する方向に拡散しながら広がり易い
ため、流体フィルム形成が良好な状態で行われ、しか
も、その流体フィルムが下流側に沿って長く持続する。
【0049】また、本実施形態では噴き出し孔28aの
断面形状および断面積が冷却流体33の入口部36aか
ら出口部37aまでに亘って同一であるため、その噴き
出し孔28a内を冷却流体33が通過する際、上流側部
分34a付近を通る冷却流体33と下流側部分35a付
近を通る冷却流体33とは、それぞれ流量変動が小さ
い。したがって、翼表面への噴き出し流の状態は安定
し、前記の流体フィルム形成作用の持続に寄与する。
【0050】図3は本実施形態による冷却効率を従来例
と比較して示したもので、縦軸に膜(フィルム)冷却効
率を表し、横軸に噴き出し孔中心から下流方向の距離
(孔径Dとの相対値により無次元化したもの)を表して
いる。
【0051】この図3において、特性線X1,X2はそ
れぞれ図35および図36に示した従来例の試験結果と
して得られたものであり、特性線X3は本実施形態の試
験結果として得られたものである。これらの各特性線X
1,X2,X3から、本実施形態の冷却効率は従来例の
場合に比してかなり高く、冷却性能を大幅に向上できる
ことが分る。特に噴き出し孔28aの下流側では、冷却
効率の向上幅がより拡大している。
【0052】したがって、本実施形態によれば、冷却流
体33の噴き出し流に対し、燃焼ガス31の巻き込みを
十分に抑制できるとともに、冷却流体33の下流側での
持続距離を長くすることができ、ガスタービンの動翼表
面のフィルム冷却を一層効率よく行え、動翼の保護性能
の向上を図ることができる。特に、本実施形態は、燃焼
ガス31の流通方向における噴き出し孔28aの上流側
の冷却流体33が、その噴き出し孔28aにおける下流
側の冷却流体に比べて運動量が大きい状態で噴き出し、
下流側で拡散し易い構造となっているので、燃焼ガスが
高圧で流動する領域、例えば翼前縁側に適用する場合に
有効なものとなる。
【0053】なお、以上の構成は、ガスタービンの動翼
に限らず、静翼またはガスタービン燃焼器の燃焼器ライ
ナ等の冷却構造としても適用することができ、それによ
り前記同様の効果が得られるものであり、下記の実施形
態についても同様である。
【0054】第2実施形態(図4) 図4(a)に本発明の第2実施形態を示す。図4
(b),(c)はそれぞれ図4(a)のA2,B2矢視
図である。
【0055】本実施形態も、噴き出し孔28bの断面形
状を、図2(d),(e)に示したアスペクト比の異な
る2つの楕円を組合せた形状としたものであるが、各楕
円の配置を第1実施形態と逆にし、これにより、図4
(a)に示すように、上流側部分34bの曲率半径およ
びその部分の流路断面積を下流側部分35bの曲率半径
およびその部分の流路断面積よりも大きくしてある。
【0056】なお、他の構成については第1実施形態と
ほぼ同様であるから、図4(a),(b),(c)の対
応部分に図2(a),(b),(c)と同一の符号を付
し、重複する部分の説明は省略する。
【0057】この第2実施形態の構成によると、噴き出
し孔28bの出口部37bから噴き出し中心線32に沿
って燃焼ガス31の通流方向下流側に向けて冷却流体が
噴出される際、噴き出し孔28bの流路は上流側部分3
4b付近よりも下流側部分35b付近が幅狭くなってい
ることにより、出口部37bから噴き出す冷却流体33
の運動量が第1実施形態と逆になる。つまり、上流側部
分34b付近から噴き出される冷却流体33は運動量が
相対的に小さく、噴き出し孔28bの近傍から燃焼ガス
31の流通方向と直行する方向に拡散し易い。一方、下
流側部分35b付近から噴き出される冷却流体33の運
動量は相対的に大きく、この冷却流体33は、上流側部
分34b付近からの冷却流体33の拡散作用によって燃
焼ガス31の巻込みの可能性が低下した領域に噴き出さ
れることになる。これにより、燃焼ガス31の流れの直
交方向にも拡散しながら一様に広がる。
【0058】したがって、本実施形態の場合は第1実施
形態と逆に、燃焼ガス31の圧力が比較的低い状態下で
適用することにより、巻き込み等による冷却流体33の
円柱状化等の不具合を効果的に解消することができ、こ
れにより良好な流体フィルムが翼表面に形成でき、翼表
面の温度分布を一様化することができる。
【0059】第3実施形態(図5) 図5(a)に本発明の第3実施形態を示す。図5
(b),(c)はそれぞれ図5(a)のA3,B3矢視
図である。
【0060】本実施形態が第1,第2実施形態と異なる
のは、噴き出し孔28cの断面形状を楕円と長円との組
合せ形状とした点にある。
【0061】ここで、「長円」とは、円を長く引き延ば
した形状、すなわち円の中心を通って対向する弧上の2
点を分離し、その分離した部分を平行な直線で連結した
曲線をいうものとする。
【0062】本実施形態の噴き出し孔28cの上流側部
分34cは、図5(d)に示す横長な楕円の一部であ
り、下流側部分35cは、図5(e)に示す縦長な長円
の一部である。これらの楕円および長円の一部、例えば
2分割したもの同士を組合せることにより、噴き出し孔
28cの断面形状を上流側部分34cと下流側部分35
cとで曲率が互いに異なる非対称な形状としてある。
【0063】そして、本実施形態においては、噴き出し
孔の通路部28cの断面形状は、燃焼ガス31の通流方
向に沿う上流側が楕円の一部で形成され、下流側が半長
円で形成されている。
【0064】なお、他の構成については第1実施形態と
ほぼ同様であるから、図5(a),(b),(c)の対
応部分に、図2(a),(b),(c)と同一の符号
(但し、数字の付属文字aをcとする)を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
【0065】このような構成によると、噴き出し孔28
cの断面形状が第1実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が行われるが、本実施
形態では、噴き出し孔28cの出口部37cの下流側端
縁が直線的であることから、下流側に向かう冷却流体3
3の流れが円滑となり、燃焼ガス31の流通方向と直交
する方向にも拡散しながら一様に広がるとともに、燃焼
ガス31による噴き出し流に対する巻き込みがより有効
に防止され、これにより翼表面の温度分布を一様化する
ことができる。
【0066】第4実施形態(図6) 図6(a)に本発明の第4実施形態を示す。図6
(b),(c)はそれぞれ図6(a)のA4,B4矢視
図である。
【0067】本実施形態は第3実施形態と同様に、噴き
出し孔28dの断面形状を楕円と長円との組合せ形状と
したものであるが、楕円と長円との配置を第3実施形態
と逆にしてある。これにより、図6(a)に示すよう
に、上流側部分34dの曲率半径を下流側部分35dの
曲率半径よりも大きくしてある。
【0068】すなわち、本実施形態の噴き出し孔28d
の上流側部分34dは、図5(e)に示す縦長な長円の
一部であり、下流側部分35dは、図5(d)に示す横
長な楕円の一部である。
【0069】なお、他の構成については第3実施形態と
ほぼ同様であるから、図6(a),(b),(c)の対
応部分に、図5(a),(b),(c)と同一の符号
(但し、数字の付属文字cをdとする)を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
【0070】このような構成によると、噴き出し孔28
dの断面形状が第2実施形態のものと類似した形状であ
るため、第2実施形態とほぼ同様の噴き出し作用が得ら
れる。本実施形態では、噴き出し孔28dの出口部37
dの上流側端縁が直線的であるため、上流側部分34b
付近から噴き出される冷却流体33が均一的となり、燃
焼ガス31への拡散も均一的に行われるようになる。
【0071】本実施形態の場合も第2実施形態と同様
に、燃焼ガス31の圧力が比較的低い状態下で、適用す
ることにより、巻き込み等による冷却流体33の円柱状
化等の不具合を効果的に解消することができ、これによ
り良好な流体フィルムが翼表面に形成でき、翼表面の温
度分布を一様化することができる。
【0072】第5実施形態(図7) 図7(a)に本発明の第5実施形態を示す。図7
(b),(c)はそれぞれ図7(a)のA5,B5矢視
図である。
【0073】本実施形態は、噴き出し孔28eの断面形
状を楕円と半円との組合せ形状としてある。
【0074】本実施形態の噴き出し孔28eの上流側部
分34eは、図5(d)に示したものと同様の横長な楕
円の一部であり、下流側部分35eは、図示しない半円
である。これらの楕円および半円を組合せることによ
り、噴き出し孔28eの上流側部分34eを下流側部分
35eよりも曲率半径が小さい形状としてある。
【0075】なお、他の構成については第1実施形態と
ほぼ同様であるから、図7(a),(b),(c)の対
応部分に、図2(a),(b),(c)と同一の符号
(但し、数字の付属文字aをeとする)を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
【0076】このような構成によると、噴き出し孔28
eの断面形状が第1実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。
【0077】したがって、燃焼ガス31による噴き出し
流に対する巻き込みがより有効に防止され、これにより
流体フィルムの形成が確実に行われ、翼表面の温度分布
を一様化することができる。
【0078】第6実施形態(図8) 図8(a)に本発明の第6実施形態を示す。図8
(b),(c)はそれぞれ図8(a)のA6,B6矢視
図である。
【0079】本実施形態は第5実施形態と同様に、噴き
出し孔28fの断面形状を、楕円と半円とを組合せた形
状としたものであるが、楕円と半円との配置を第5実施
形態と逆にし、これにより、図8(a)に示すように、
上流側部分34fの曲率半径を下流側部分35fの曲率
半径よりも大きくしてある。
【0080】なお、他の構成については第5実施形態と
ほぼ同様であるから、図8(a),(b),(c)の対
応部分に図7(a),(b),(c)と同一の符号(但
し、数字の付属文字eをfとする)を付し、重複する部
分の説明は省略する。
【0081】このような構成によると、噴き出し孔28
fの断面形状が第2実施形態のものと類似した形状であ
るため、第2実施形態とほぼ同様の噴き出し作用が得ら
れる。
【0082】本実施形態の場合も第2実施形態と同様
に、燃焼ガス31の圧力が比較的低い状態下で、適用す
ることにより、巻き込み等による冷却流体33の円柱状
化等の不具合を効果的に解消することができ、これによ
り良好な流体フィルムが翼表面に形成でき、翼表面の温
度分布を一様化することができる。
【0083】第7実施形態(図9) 図9(a)に本発明の第7実施形態を示す。図9
(b),(c)はそれぞれ図9(a)のA7,B7矢視
図である。
【0084】本実施形態が前記各実施形態と異なるの
は、噴き出し孔28gの断面形状を半円と半長円との組
合せ形状とした点にある。
【0085】すなわち、本実施形態の噴き出し孔28g
の上流側部分34gは半円であり、下流側部分35g
は、図5(e)に示したものと同様の長円の一部(半長
円)である。これらの半円および半長円を組合せること
により、噴き出し孔28gの下流側部分34gの曲率半
径を上流側部分35gよりも大きい形状としてある。
【0086】なお、他の構成については第1実施形態と
ほぼ同様であるから、図9(a),(b),(c)の対
応部分に、図2(a),(b),(c)と同一の符号
(但し、数字の付属文字aをgとする)を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
【0087】このような構成によると、噴き出し孔28
gの断面形状が第1実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の作用が得られる。本実施形態では、
噴き出し孔28gの出口部37gの上流側端縁が円弧状
であるとともに、下流側端縁が直線的であることから、
燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の拡散および広
がりが均一に行われ、燃焼ガス31による噴き出し流に
対する巻き込みがより防止され、これにより翼表面の温
度分布を一様化することができる。
【0088】第8実施形態(図10) 図10(a)に本発明の第8実施形態を示す。図10
(b),(c)はそれぞれ図10(a)のA8,B8矢
視図である。
【0089】本実施形態も、噴き出し孔28hの断面形
状を第7実施形態と同様に、半円と半長円とを組合せた
形状としたものであるが、これらの半円と半長円との配
置を第7実施形態と逆にし、これにより、図10(a)
に示すように、上流側部分34hの曲率半径を下流側部
分35hの曲率半径よりも大きくしてある。
【0090】なお、他の構成については第7実施形態と
ほぼ同様であるから、図10(a),(b),(c)の
対応部分に図9(a),(b),(c)と同一の符号
(但し、数字の付属文字gをhとする)を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
【0091】このような構成によると、噴き出し孔28
hの断面形状が第2実施形態のものと類似した形状であ
るため、第2実施形態とほぼ同様の噴き出し作用が得ら
れる。本実施形態では、噴き出し孔28hの出口部37
hの下流側端縁が円弧状であるとともに、上流側端縁が
直線的であることから、燃焼ガス31の流通方向と直交
する方向の拡散および広がりが均一的に行われ、燃焼ガ
ス31による噴き出し流に対する巻き込みがより有効に
防止され、これにより翼表面の温度分布を一様化するこ
とができる。
【0092】第9実施形態(図11) 図11(a)に本発明の第9実施形態を示す。図11
(b),(c)はそれぞれ図11(a)のA9,B9矢
視図である。
【0093】本実施形態は、噴き出し孔28iの断面形
状を半円形状としたものである。
【0094】本実施形態の噴き出し孔28iの上流側部
分34iは円弧状であり、下流側部分35iは直線状で
ある。これにより、噴き出し孔28iの上流側部分34
iの曲率半径が下流側部分35iの曲率半径よりも小さ
い非対称な形状としてある。
【0095】なお、他の構成については第1実施形態と
ほぼ同様であるから、図11(a),(b),(c)の
対応部分に、図2(a),(b),(c)と同一の符号
(但し、数字の付属文字aをiとする)を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
【0096】このような構成によると、噴き出し孔28
iの断面形状が第1実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28iの出口部37iの上流側端縁
が円弧状であるとともに、下流側端縁が直線的であるこ
とから、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の拡散
および広がりが均一的に行われ、燃焼ガス31による噴
き出し流に対する巻き込みがより有効に防止され、これ
により流体フィルムの形成が確実に行われ、翼表面の温
度分布を一様化することができる。
【0097】第10実施形態(図12) 図12(a)に本発明の第10実施形態を示す。図12
(b),(c)はそれぞれ図12(a)のA10,B1
0矢視図である。
【0098】本実施形態も、噴き出し孔28jの断面形
状を半円としたものであるが、半円の向きを第9実施形
態と逆にし、これにより、図12(a)に示すように、
上流側部分34jの曲率半径を下流側部分35jの曲率
半径よりも大きくしてある。
【0099】なお、他の構成については第9実施形態と
ほぼ同様であるから、図12(a),(b),(c)の
対応部分に、図11(a),(b),(c)と同一の符
号(但し、数字の付属文字iをjとする)を付し、重複
する部分の説明は省略する。
【0100】このような構成によると、噴き出し孔28
jの断面形状が第2実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28jの出口部37jの下流側端縁
が円弧状であるとともに、上流側端縁が直線的であるこ
とから、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の拡散
および広がりが均一的に行われ、燃焼ガス31による噴
き出し流に対する巻き込みがより有効に防止され、これ
により流体フィルムの形成が確実に行われ、翼表面の温
度分布を一様化することができる。
【0101】第11実施形態(図13) 図13(a)に本発明の第9実施形態を示す。図13
(b),(c)はそれぞれ図13(a)のA9,B9矢
視図である。
【0102】本実施形態は、噴き出し孔28kの断面形
状を半長円形状としたものである。
【0103】本実施形態の噴き出し孔28kの上流側部
分34kは円弧状であり、下流側部分35kは直線状で
ある。これにより、噴き出し孔28kの上流側部分34
kの曲率半径が下流側部分35kの曲率半径よりも小さ
い非対称な形状としてある。
【0104】なお、他の構成については第1実施形態と
ほぼ同様であるから、図13(a),(b),(c)の
対応部分に、図2(a),(b),(c)と同一の符号
(但し、数字の付属文字aをkとする)を付し、重複す
る部分の説明は省略する。
【0105】このような構成によると、噴き出し孔28
kの断面形状が第1実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28kの出口部37kの上流側端縁
が円弧状であるとともに、下流側端縁が直線的であるこ
とから、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の拡散
および広がりが均一的に行われ、燃焼ガス31による噴
き出し流に対する巻き込みがより有効に防止され、これ
により流体フィルムの形成が確実に行われ、翼表面の温
度分布を一様化することができる。
【0106】第12実施形態(図14) 図14(a)に本発明の第10実施形態を示す。図14
(b),(c)はそれぞれ図14(a)のA10,B1
0矢視図である。
【0107】本実施形態も、噴き出し孔28lの断面形
状を半長円としたものであるが、半長円の向きを第9実
施形態と逆にし、これにより、図14(a)に示すよう
に、上流側部分34lの曲率半径を下流側部分35lの
曲率半径よりも大きくしてある。
【0108】なお、他の構成については第9実施形態と
ほぼ同様であるから、図14(a),(b),(c)の
対応部分に、図13(a),(b),(c)と同一の符
号(但し、数字の付属文字iをlとする)を付し、重複
する部分の説明は省略する。
【0109】このような構成によると、噴き出し孔28
lの断面形状が第2実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28lの出口部37lの下流側端縁
が円弧状であるとともに、上流側端縁が直線的であるこ
とから、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の拡散
および広がりが均一的に行われ、燃焼ガス31による噴
き出し流に対する巻き込みがより有効に防止され、これ
により流体フィルムの形成が確実に行われ、翼表面の温
度分布を一様化することができる。
【0110】第13実施形態(図15) 図15(a)に本発明の第13実施形態を示す。図15
(b),(c)はそれぞれ図15(a)のA13,B1
3矢視図である。
【0111】本実施形態の噴き出し孔28mの流路断面
形状は基本的に第1実施形態とほぼ同様であるが、この
噴き出し孔28mを入口部36m側から出口部37m側
に向って流路断面積を次第に拡大させている。
【0112】本実施形態では、この噴き出し孔28bの
壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の
面を、入口部36mから出口部37mまでに亘って全体
的に傾斜させ、これにより流路を拡大している。
【0113】なお、他の構成については図15(a),
(b),(c)の対応部分に、図2(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字aをmとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0114】このような構成によると、噴き出し孔28
mの断面形状が第1実施形態のものと類似した形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28mの流路断面積が次第に出口部
37m側に向って拡大しているので、出口部37mにお
いて冷却流体33の運動量を低減させ、それにより噴き
出し流を翼表面に付着させ易くすることができるととも
に、冷却流体33の拡散性を向上させることができる。
したがって、燃焼ガス31による噴き出し流に対する巻
き込みがより有効に防止され、これにより翼表面の温度
分布を一様化することができる。
【0115】第14実施形態(図16) 図16(a)に本発明の第14実施形態を示す。図16
(b),(c)はそれぞれ図16(a)のA13,B1
3矢視図である。
【0116】本実施形態は第2実施形態とほぼ同様であ
るが、第13実施形態と同様に、噴き出し孔28nを入
口部36n側から出口部37n側に向って流路断面積を
次第に拡大させている。
【0117】本実施形態でも、噴き出し孔28bの壁面
のうち、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の面を
入口部36nから出口部37nまでに亘って全体的に傾
斜させ、これにより流路を拡大している。
【0118】なお、他の構成については図16(a),
(b),(c)の対応部分に、図4(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字bをnとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0119】このような構成によると、噴き出し孔28
nの断面形状が基本的に第2実施形態のものと類似した
形状であるため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。
本実施形態でも、噴き出し孔28nの流路断面積が次第
に出口部37n側に向って拡大しているので、冷却流体
33の出口部37nにおける運動量低減が図れるととも
に、拡散性を向上させることができる。したがって、燃
焼ガス31による噴き出し流に対する巻き込みがより有
効に防止され、これにより翼表面の温度分布を一様化す
ることができる。
【0120】第15実施形態(図17) 図17(a)に本発明の第15実施形態を示す。図17
(b),(c)はそれぞれ図17(a)のA15,B1
5矢視図である。
【0121】本実施形態の噴き出し孔28oの断面形状
は第9実施形態のものとほぼ同様であるが、その噴き出
し孔28oを入口部36o側から出口部37o側に向っ
て流路断面積を次第に拡大させている。
【0122】本実施形態でも、噴き出し孔28bの壁面
のうち、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の面を
入口部36oから出口部37oまでに亘って全体的に傾
斜させることにより流路拡大を行っている。
【0123】なお、他の構成については図17(a),
(b),(c)の対応部分に、図12(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字iをoとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0124】このような構成によると、噴き出し孔28
oの断面形状が第9実施形態のものと同様の形状である
ため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形態
では、噴き出し孔28oの流路断面積が次第に出口部3
7o側に向って拡大しているので、冷却流体33の運転
量の低減および拡散性を向上させることができ、燃焼ガ
ス31による噴き出し流に対する巻き込みがより有効に
防止され、これにより流体フィルムの形成が確実に行わ
れ、翼表面の温度分布を一様化することができる。
【0125】第16実施形態(図18) 図18(a)に本発明の第16実施形態を示す。図18
(b),(c)はそれぞれ図18(a)のA16,B1
6矢視図である。
【0126】本実施形態は第10実施形態とほぼ同様で
あるが、噴き出し孔28pを入口部36p側から出口部
37p側に向って流路断面積を次第に拡大させたもので
ある。
【0127】本実施形態では、この噴き出し孔28bの
壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の
面を入口部36pから出口部37pまでに亘って全体的
に傾斜させ、これにより流路を拡大している。
【0128】なお、他の構成については図18(a),
(b),(c)の対応部分に、図12(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字jをpとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0129】このような構成によると、噴き出し孔28
pの断面形状が第10実施形態のものと同様の形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28pの流路断面積が次第に出口部
37p側に向って拡大しているので、冷却流体33の拡
散性を向上させることができ、燃焼ガス31による噴き
出し流に対する巻き込みがより有効に防止され、これに
より翼表面の温度分布を一様化することができる。
【0130】第17実施形態(図19) 図19(a)に本発明の第17実施形態を示す。図19
(b),(c)はそれぞれ図19(a)のA17,B1
7矢視図である。
【0131】本実施形態は第11実施形態とほぼ同様で
あるが、噴き出し孔28qを入口部36q側から出口部
37q側に向って流路断面積を次第に拡大させたもので
ある。
【0132】本実施形態では、この噴き出し孔28bの
壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の
面を入口部36qから出口部37qまでに亘って全体的
に傾斜させ、これにより流路を拡大している。
【0133】なお、他の構成については図19(a),
(b),(c)の対応部分に、図12(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字kをqとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0134】このような構成によると、噴き出し孔28
qの断面形状が第11実施形態のものと同様の形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28qの流路断面積が次第に出口部
37q側に向って拡大しているので、冷却流体33の拡
散性を向上させることができ、燃焼ガス31による噴き
出し流に対する巻き込みがより有効に防止され、これに
より翼表面の温度分布を一様化することができる。
【0135】第18実施形態(図20) 図20(a)に本発明の第18実施形態を示す。図20
(b),(c)はそれぞれ図20(a)のA18,B1
8矢視図である。
【0136】本実施形態は第12実施形態とほぼ同様で
あるが、噴き出し孔28rを入口部36r側から出口部
37r側に向って流路断面積を次第に拡大させたもので
ある。
【0137】本実施形態では、この噴き出し孔28bの
壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向の
面を入口部36rから出口部37rまでに亘って全体的
に傾斜させることにより流路を拡大している。
【0138】なお、他の構成については図20(a),
(b),(c)の対応部分に、図12(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字lをrとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0139】このような構成によると、噴き出し孔28
rの断面形状が第12実施形態のものと同様の形状であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28rの流路断面積が次第に出口部
37r側に向って拡大しているので、冷却流体33の拡
散性を向上させることができ、燃焼ガス31による噴き
出し流に対する巻き込みがより有効に防止され、これに
より流体フィルムの形成が確実に行われ、翼表面の温度
分布を一様化することができる。
【0140】第19実施形態(図21) 図21(a)に本発明の第19実施形態を示す。図21
(b),(c)はそれぞれ図21(a)のA19,B1
9矢視図である。
【0141】本実施形態は第1実施形態とほぼ同様であ
るが、噴き出し孔28sの流路断面積を出口部37sに
おいて次第に拡大させたものである。
【0142】本実施形態では、この噴き出し孔28bの
壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向における下流側の
面を出口部37sの部位で、部分的に傾斜角度を異なら
せる拡散部38を設けることにより流路を拡大してい
る。
【0143】なお、他の構成については図21(a),
(b),(c)の対応部分に、図2(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字aをsとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0144】このような構成によると、噴き出し孔28
sの断面形状が第1実施形態のものと同様の形状である
ため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形態
では、噴き出し孔28sが出口部37sにおいて拡散部
38により拡大しているので、冷却流体33の拡散性を
出口部37sの位置で向上させることができる。したが
って、燃焼ガス31による噴き出し流に対する巻き込み
がより有効に防止され、これにより翼表面の温度分布を
一様化することができる。
【0145】第20実施形態(図22) 図22(a)に本発明の第20実施形態を示す。図22
(b),(c)はそれぞれ図22(a)のA20,B2
0矢視図である。
【0146】本実施形態は第13実施形態と第19実施
形態とを複合させた構成のものである。すなわち、噴き
出し孔28tを入口部36t側から出口部37t側に向
って流路断面積を次第に拡大させる手段として、噴き出
し孔28tの壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向と直
交する方向の面を入口部36tから出口部37tまでに
亘って全体的に傾斜させるとともに、噴き出し孔28t
の壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向における下流側
の面を出口部37tの部位で部分的に傾斜角度を異なら
せる拡散部38の両手段を採用し、これにより流路を拡
大している。
【0147】なお、他の構成については図22(a),
(b),(c)の対応部分に、図2(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字aをtとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0148】このような構成によると、噴き出し孔28
tの断面形状が基本的に第1実施形態のものと同様であ
るため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形
態では、噴き出し孔28tの流路断面積が、燃焼ガス3
1の流通方向と直交する方向に次第に出口部37t側に
向って拡大した後、さらに出口部37tの拡散部38に
おいて、燃焼ガス31の下流側に向って拡大しているの
で、冷却流体33の拡散性を両方向に向上させることが
できる。また、噴き出す冷却流体の運動量が出口部37
t部位で大きく低下するため、噴き出し流が翼表面によ
く付着する。したがって、燃焼ガス31による噴き出し
流に対する巻き込みがより有効に防止され、これにより
翼表面の温度分布を一様化することができる。
【0149】第21実施形態(図23) 図23(a)に本発明の第21実施形態を示す。図23
(b),(c)はそれぞれ図23(a)のA21,B2
1矢視図である。
【0150】本実施形態は、第15実施形態に対し、第
20実施形態と同様の流路拡大手段を適用したものであ
る。すなわち、噴き出し孔28uを入口部36u側から
出口部37u側に向って流路断面積を次第に拡大させる
手段として、噴き出し孔28uの壁面のうち、燃焼ガス
31の流通方向と直交する方向の面を入口部36uから
出口部37uまでに亘って全体的に傾斜させるととも
に、噴き出し孔28uの壁面のうち、燃焼ガス31の流
通方向における下流側の面を出口部37uの部位で部分
的に傾斜角度を異ならせる拡散部38の両手段を採用
し、これにより流路拡大を行っている。
【0151】なお、他の構成については図23(a),
(b),(c)の対応部分に、図15(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字mをuとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0152】このような構成によると、噴き出し孔28
uの断面形状が基本的に第15実施形態のものと同様で
あるため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施
形態では、噴き出し孔28uの流路断面積が燃焼ガス3
1の流通方向と直交する方向に次第に出口部37u側に
向って拡大した後、さらに出口部37uにおいて、燃焼
ガス31の下流側に向って拡大しているので、冷却流体
33の拡散性を両方向に向上させることができる。ま
た、噴き出す冷却流体の運動量が出口部37u部位で大
きく低下するため、噴き出し流が翼表面によく付着す
る。したがって、燃焼ガス31による噴き出し流に対す
る巻き込みがより有効に防止され、これにより翼表面の
温度分布を一様化することができる。
【0153】第22実施形態(図24) 図24(a)に本発明の第22実施形態を示す。図24
(b),(c)はそれぞれ図24(a)のA22,B2
2矢視図である。
【0154】本実施形態は第18実施形態に第20実施
形態と同様の流路拡大手段を適用したものである。すな
わち、噴き出し孔28vを入口部36v側から出口部3
7v側に向って流路断面積を次第に拡大させる手段とし
て、噴き出し孔28vの壁面のうち、燃焼ガス31の流
通方向と直交する方向の面を入口部36vから出口部3
7vまでに亘って全体的に傾斜させるとともに、噴き出
し孔28vの壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向にお
ける下流側の面を出口部37vの部位で部分的に傾斜角
度を異ならせる拡散部38の両手段を採用し、これによ
り流路拡大を行っている。
【0155】なお、他の構成については図24(a),
(b),(c)の対応部分に、図18(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字rをvとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0156】このような構成によると、噴き出し孔28
vの断面形状が基本的に第18実施形態のものと同様で
あるため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施
形態では、噴き出し孔28vの流路断面積が燃焼ガス3
1の流通方向と直交する方向に次第に出口部37v側に
向って拡大した後、さらに出口部37vにおいて、燃焼
ガス31の下流側に向って拡大しているので、冷却流体
33の拡散性を両方向に向上させることができる。ま
た、噴き出す冷却流体の運動量が出口部37v部位で大
きく低下するため、噴き出し流が翼表面によく付着す
る。したがって、燃焼ガス31による噴き出し流に対す
る巻き込みがより有効に防止され、これにより翼表面の
温度分布を一様化することができる。
【0157】第23実施形態(図25) 図25(a)に本発明の第23実施形態を示す。図25
(b),(c)はそれぞれ図25(a)のA23,B2
3矢視図である。
【0158】本実施形態は第8実施形態とほぼ同様であ
るが、噴き出し孔28wの入口部36w側に拡散部38
を設けて流路断面積を拡大させたものである。
【0159】すなわち、噴き出し孔28bの壁面のう
ち、燃焼ガス31の流通方向における下流側の面を出口
部37wの部位で部分的に傾斜角度を異ならせた拡散部
38を設けることにより、燃焼ガス31の流通方向に沿
う方向とこれに直交する方向とで流路を拡大している。
【0160】なお、他の構成については図25(a),
(b),(c)の対応部分に、図10(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字hをwとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0161】このような構成によると、噴き出し孔28
wの断面形状が第1実施形態のものと同様の形状である
ため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形態
では、噴き出し孔28wが出口部37w側において両方
向に拡大しているので、冷却流体33の運動量低減が図
れるとともに拡散性を向上させることができる。したが
って、燃焼ガス31による噴き出し流に対する巻き込み
がより有効に防止され、これにより翼表面の温度分布を
一様化することができる。
【0162】第24実施形態(図26) 図26(a)に本発明の第24実施形態を示す。図26
(b),(c)はそれぞれ図26(a)のA24,B2
4矢視図である。
【0163】本実施形態は第9実施形態とほぼ同様であ
るが、噴き出し孔28xを入口部36x側から出口部3
7x側に向って流路断面積を次第に拡大させたものであ
る。
【0164】本実施形態でも、この噴き出し孔28bの
壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向における下流側の
面を出口部37xの部位で部分的に傾斜角度を異ならせ
ることにより燃焼ガス31の流通方向に沿う方向とこれ
に直交する方向とに流路を拡大している。
【0165】なお、他の構成については図26(a),
(b),(c)の対応部分に、図9(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字iをxとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0166】このような構成によると、噴き出し孔28
xの断面形状が第1実施形態のものと同様の形状である
ため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形態
では、噴き出し孔28xが出口部37x側において両方
向に拡大しているので、冷却流体33の運動量低減が図
れるとともに拡散性を向上させることができる。したが
って、燃焼ガス31による噴き出し流に対する巻き込み
がより有効に防止され、これにより翼表面の温度分布を
一様化することができる。
【0167】第25実施形態(図27) 図27(a)に本発明の第25実施形態を示す。図27
(b),(c)はそれぞれ図27(a)のA25,B2
5矢視図である。
【0168】本実施形態の噴き出し孔28yは第4実施
形態とほぼ同様であるが、その噴き出し孔28yを入口
部36y側から出口部37y側に向い、流路方向を燃焼
ガス31の流通方向と交差する方向に傾斜させている。
【0169】なお、他の構成については図27(a),
(b),(c)の対応部分に、図6(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字dをyとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0170】このような構成によると、噴き出し孔28
yの断面形状が第4実施形態のものと同様の形状である
ため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本実施形態
では、噴き出し孔28yが出口部37y側に向って、燃
焼ガス31の流通方向と交差する方向に傾斜しているの
で、冷却流体33が、全体的に燃焼ガス31に対して傾
斜方向で拡散するようになる。したがって、拡散性を出
口部37yの位置で向上させることができ、燃焼ガス3
1による噴き出し流に対する巻き込みがより防止され、
これにより翼表面の温度分布を一様化することができ
る。
【0171】第26実施形態(図28) 図28(a)に本発明の第26実施形態を示す。図28
(b),(c)はそれぞれ図28(a)のA26,B2
6矢視図である。
【0172】本実施形態は第1実施形態とほぼ同様であ
るが、噴き出し孔28zの入口部36zの断面形状を円
形とし、その入口部36z側から出口部37z側に向っ
て流路断面積を次第に拡大させたものである。
【0173】本実施形態では、この噴き出し孔28zの
壁面のうち、燃焼ガス31の流通方向と直交する方向に
沿う面を出口部37zに向って次第に傾斜させることに
より流路を拡大している。
【0174】なお、他の構成については図28(a),
(b),(c)の対応部分に、図2(a),(b),
(c)と同一の符号(但し、数字の付属文字aをzとす
る)を付し、重複する部分の説明は省略する。
【0175】このような構成によると、噴き出し孔28
zの断面形状が基本的に第1実施形態のものと同様の形
状であるため、ほぼ同様の噴き出し作用が得られる。本
実施形態では、噴き出し孔28zが次第に出口部37z
側に向って拡大しているので、冷却流体33の拡散性を
向上させることができ、燃焼ガス31による噴き出し流
に対する巻き込みがより有効に防止され、これにより流
体フィルムの形成が確実に行われ、翼表面の温度分布を
一様化することができる。
【0176】他の実施形態 以上の実施形態のほか、本発明では上述した各構成の噴
き出し孔を任意に選択して、ガスタービンの動翼等の部
位に最適な状態で複数種類の異なる噴き出し孔を種々配
列して適用することが可能である。
【0177】また、本発明は上記各実施形態で述べたガ
スタービンに限らず、第1の流体に冷媒を適用し、流体
接触部材に流路構成部材を適用し、第2の流体に流路構
成材加熱用流体を適用した冷凍サイクル装置等に対して
も適宜実施することが可能である。
【0178】
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、流体接触部材の表面に噴き出し孔を設け、この噴き
出し孔から表面温度制御用の流体を噴き出させて部材表
面に流体フィルムを形成し、この流体フィルムで部材表
面の保護または凍結防止を図る構造の流体機器にあっ
て、広い範囲に亘って効率よく流体フィルムを形成させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示すもので、ガスター
ビンの動翼を示す斜視図。
【図2】(a)は前記第1実施形態による吹き出し孔の
形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA1矢視断
面図、(c)は(a)におけるB1切矢視図。
【図3】本発明に係わる構造機器の冷却効率と従来例の
冷却効率とを比較して示す図。
【図4】(a)は本発明の第2実施形態による吹き出し
孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA2矢
視断面図、(c)は(a)におけるB2矢視図。
【図5】(a)は本発明の第3実施形態による吹き出し
孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA3矢
視断面図、(c)は(a)におけるB3矢視図。
【図6】(a)は本発明の第4実施形態による吹き出し
孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA4矢
視断面図、(c)は(a)におけるB4矢視図。
【図7】(a)は本発明の第5実施形態による吹き出し
孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA5矢
視断面図、(c)は(a)におけるB5矢視図。
【図8】(a)は本発明の第6実施形態による吹き出し
孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA6矢
視断面図、(c)は(a)におけるB6矢視図。
【図9】(a)は本発明の第7実施形態による吹き出し
孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA7矢
視断面図、(c)は(a)におけるB7矢視図。
【図10】(a)は本発明の第8実施形態による吹き出
し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA8
矢視断面図、(c)は(a)におけるB8矢視図。
【図11】(a)は本発明の第9実施形態による吹き出
し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA9
矢視断面図、(c)は(a)におけるB9矢視図。
【図12】(a)は本発明の第10実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
10矢視断面図、(c)は(a)におけるB10矢視
図。
【図13】(a)は本発明の第11実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
11矢視断面図、(c)は(a)におけるB11矢視
図。
【図14】(a)は本発明の第12実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
12矢視断面図、(c)は(a)におけるB12矢視
図。
【図15】(a)は本発明の第13実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
13矢視断面図、(c)は(a)におけるB13矢視
図。
【図16】(a)は本発明の第14実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
14矢視断面図、(c)は(a)におけるB14矢視
図。
【図17】(a)は本発明の第15実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
15矢視断面図、(c)は(a)におけるB15矢視
図。
【図18】(a)は本発明の第16実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
16矢視断面図、(c)は(a)におけるB16矢視
図。
【図19】(a)は本発明の第17実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
17矢視断面図、(c)は(a)におけるB17矢視
図。
【図20】(a)は本発明の第18実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
18矢視断面図、(c)は(a)におけるB18矢視
図。
【図21】(a)は本発明の第19実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
19矢視断面図、(c)は(a)におけるB19矢視
図。
【図22】(a)は本発明の第20実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
20矢視断面図、(c)は(a)におけるB20矢視
図。
【図23】(a)は本発明の第21実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
21矢視断面図、(c)は(a)におけるB21矢視
図。
【図24】(a)は本発明の第22実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
22矢視断面図、(c)は(a)におけるB22矢視
図。
【図25】(a)は本発明の第23実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
23矢視断面図、(c)は(a)におけるB23矢視
図。
【図26】(a)は本発明の第24実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
24矢視断面図、(c)は(a)におけるB24矢視
図。
【図27】(a)は本発明の第25実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
25矢視断面図、(c)は(a)におけるB25矢視
図。
【図28】(a)は本発明の第26実施形態による吹き
出し孔の形状を示す拡大図、(b)は(a)におけるA
26矢視断面図、(c)は(a)におけるB26矢視
図。
【図29】従来のガスタービン動翼を示す斜視図。
【図30】図29におけるK矢視断面図。
【図31】図29におけるJ矢視断面図。
【図32】従来例における吹き出し孔の配置例を示す
図。
【図33】図32におけるL矢視断面図。
【図34】従来例における他の吹き出し孔の配置例を示
す図。
【図35】従来例におけるさらに他の吹き出し孔の配置
例を示す図。
【図36】従来例における別の吹き出し孔の配置例を示
す図。
【図37】従来のフィルム冷却用噴き出し孔の問題点を
説明するための図。
【図38】(a)は従来のフィルム冷却噴き出し孔の異
なる構成例を説明するための図、(b)は(a)におけ
るN矢視断面図。
【図39】従来のフィルム冷却噴き出し孔のさらに異な
る構成例を説明するための図。
【図40】(a)は従来のフィルム冷却噴き出し孔の別
の構成例を説明するための図、(b)は(a)における
P矢視断面図。
【図41】(a)は従来のフィルム冷却噴き出し孔のさ
らに別の構成例を説明するための図、(b)は(a)に
おけるP矢視断面図。
【符号の説明】
21 動翼 22 翼本体 23 ベース 24 前縁 25 腹側壁 26 背側壁 27 端壁 28,28a〜28z 噴き出し孔 29 後縁 30 孔 31 燃焼ガス 32 噴き出し中心線 33 冷却流体 34a〜34l 上流側部分 35b〜35z 下流側部分 36a〜36z 入口部 37a〜37z 出口部 38 拡散部

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱的エネルギをもつ第1の流体がほぼ一
    方向に沿って流れる領域に、その第1の流体と表面が接
    する流体接触部材を配設し、この流体接触部材にその内
    部側から前記第1の流体と接する表面にその第1の流体
    と温度が異なる温度制御用の第2の流体を噴き出す複数
    の噴き出し孔を形成し、前記流体接触部材の表面の温度
    を前記第2の流体によって制御する流体接触部材の温度
    制御構造を有する流体機器において、前記流体接触部材
    の噴き出し孔の出口側を前記第1の流体の流通方向下流
    側に向って次第に傾斜させるとともに、その噴き出し孔
    の断面を、その孔の中心を境として前記第1の流体の流
    通方向における上流側部分と下流側部分とで曲率が互い
    に異なる非対称な形状とし、かつ前記噴き出し孔の断面
    積を、その孔の中心を境として前記第1の流体の流通方
    向における上流側と下流側とで異ならせたことを特徴と
    する温度制御構造を有する流体機器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の温度制御構造を有する流
    体機器において、流体接触部材の噴き出し孔を、第2の
    流体が流入する入口部からその流体が噴き出す出口部ま
    でに亘ってほぼ同一の断面形状としたことを特徴とする
    温度制御構造を有する流体機器。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の温度制御構造を
    有する流体機器において、噴き出し孔の流路断面積を、
    入口部から出口部までに亘って同一としたことを特徴と
    する温度制御構造を有する流体機器。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の温度制御構造を
    有する流体機器において、噴き出し孔の流路断面積を、
    入口部から出口部側に向って、または出口部にて次第に
    拡大させたことを特徴とする温度制御構造を有する流体
    機器。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の温度制御構造を有する流
    体機器において、噴き出し孔の流路断面積を入口側から
    出口部側に向って、または出口部にて次第に拡大させる
    手段は、第1の流体の流通方向に対して上流側、下流側
    またはその流通方向と直交する方向の少くともいずれか
    の壁面の角度を変化させるものとしたことを特徴とする
    温度制御構造を有する流体機器。
  6. 【請求項6】 請求項4または5記載の温度制御構造を
    有する流体機器において、噴き出し孔の断面積を拡大す
    る手段は、第1の流体の流通方向における下流側の壁が
    少くとも2つの傾斜角を有するものとしたことを特徴と
    する温度制御構造を有する流体機器。
  7. 【請求項7】 請求項1から6までのいずれかに記載の
    温度制御構造を有する流体機器において、流体噴き出し
    孔の入口部から出口部に向う軸線は、第1の流体の流通
    方向に対して交差する方向に傾斜していることを特徴と
    する温度制御構造を有する流体機器。
  8. 【請求項8】 請求項1から7までのいずれかに記載の
    温度制御構造を有する流体機器において、噴き出し孔の
    断面形状は、楕円の一部、長円の一部、円の一部のうち
    の2つ以上を組合わせた形状であることを特徴とする温
    度制御構造を有する流体機器。
  9. 【請求項9】 請求項1から8までのいずれかに記載の
    流体接触部材の温度制御構造を有する流体機器における
    噴き出し孔の断面形状において、第1の流体の流通方向
    を基準にして、噴き出し孔の中心より上流側の断面積
    が、下流側の断面積よりも小さいことを特徴とする流体
    機器。
  10. 【請求項10】 請求項1から8までのいずれかに記載
    の温度制御構造を有する流体機器における噴き出し孔の
    断面形状において、第1の流体の流通方向を基準にし
    て、噴き出し孔の中心より上流側の断面積が、下流側の
    断面積よりも大きいことを特徴とする流体機器。
  11. 【請求項11】 請求項1から10までのいずれかに記
    載の温度制御構造を有する流体機器において、噴き出し
    孔の出口部に、第1の流体の流通方向およびこれと交差
    する方向の少なくともいずれかの方向に沿って次第に拡
    がる拡散部を設けたことを特徴とする温度制御構造を有
    する流体機器。
  12. 【請求項12】 請求項1から11までのいずれかに記
    載の温度制御構造を有する流体機器において、流体噴き
    出し孔の入口部の断面形状が円形であることを特徴とす
    る温度制御構造を有する流体機器。
  13. 【請求項13】 請求項1から12までのいずれかに記
    載の温度制御構造を有する流体機器において、流体接触
    部材は、異なる断面形状の2種以上の噴き出し孔を含む
    ことを特徴をする温度制御構造を有する流体機器。
  14. 【請求項14】 請求項1から13までのいずれかに記
    載の第1の流体に燃焼ガスを適用し、流体接触部材に動
    翼、静翼または燃焼器ライナを適用し、第2の流体に翼
    またはライナ冷却用流体を適用したことを特徴とするガ
    スタービンまたはガスタービン用燃焼器。
  15. 【請求項15】 請求項1から13までのいずれかに記
    載の第1の流体に冷媒を適用し、流体接触部材に流路構
    成部材を適用し、第2の流体に流路構成部材加熱用流体
    を適用したことを特徴とする冷凍サイクル装置。
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