JP2001214706A - ガスタービン蒸気冷却静翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン蒸気冷却静翼に関し、前縁、後
縁、シュラウドを全面蒸気冷却し、蒸気圧損を低減し、
空気を不要として冷却効果を向上させる。 【解決手段】 静翼１、外側、内側シュラウド５０，５
１からなる翼には通路３０Ａ〜３０Ｄが設けられ、それ
ぞれ中心部に丸棒からなる２本のスペーサ２１〜２７で
仕切板により背側と腹側に区分する。蒸気入口２から蒸
気４０ａが蒸気溜り３から通路３０Ａの周囲の隙間を通
り、リブの穴１０から４０ｂのように通路３０Ｂへ、穴
１１から４０Ｃのように３０Ｃへ、穴１２から４０ｄの
ように３０Ｄへ、それぞれ周囲隙間を流れ、通路３０Ｄ
内の蒸気と合流する。又、通路３０Ｂ，３０Ｃへは蒸気
溜り３より蒸気が内側へ流れ、一部はキャビティ１６か
ら通路３０Ａ、後縁通路３０Ｅへ流れ、残りは通路３０
Ｄへ流れ、蒸気出口１４より回収される。又、蒸気溜り
３から後縁側の隙間３１Ｅ、３１Ｆ，３１Ｇへも流れ、
内側より後縁通路３０Ｅを通り蒸気出口１５より流出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン蒸気冷
却静翼に関し、蒸気冷却方式を採用して静翼を冷却し、
蒸気の圧損を低減させ、冷却効果を高めるようにしたも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンの静翼は、従来から空気で
冷却する方式が一般的であるが、その概要をまず、図５
により説明する。図５は、ガスタービンの代表的な一段
静翼を示す断面図である。図において、７０は一段静翼
を示し、６０は外側シュラウド、６１は内側シュラウド
である。７０ａは静翼の前縁部、７０ｂは後縁部、７０
ｃ，７０ｄ，７０ｅは翼中央部、後縁にそれぞれ設けら
れた空気冷却穴である。静翼７０の内部には前縁側の通
路６２、中央部の通路６３、後縁部の通路６８が設けら
れており、通路６２内にはインサート６４が挿入され、
通路６３にはインサート６５が挿入されている。これら
インサート６４，６５はそれぞれ通路６２，６３の内壁
に所定の隙間を保って挿入され、多点で支持されてい
る。インサート６４，６５は中空の筒状体であり、周囲
にはそれぞれ多数の空気吹出し穴６６，６７が明けられ
ている。

【０００３】上記の一段静翼において、冷却用空気８
０，８１，８２は図示省略の車室空間より外側シュラウ
ド６０を通り、静翼７０内へ導かれるが、冷却空気８０
は前縁側のインサート６４に流入し、インサート６４周
囲の空気吹出し穴６６より通路６２とインサート６４と
で形成する隙間に流出し、冷却穴７０ａ及び通路６２の
周囲をインピンジ冷却した後、翼に穿設されている冷却
穴７０ｃより翼表面に流出し、翼表面をシャワーヘッド
及びフィルム冷却する。

【０００４】同様に冷却空気８１もインサート６５内に
流入し、インサート６５の空気吹出し穴６７よりインサ
ート６５と通路６３とで形成される隙間に流出し、通路
６３内周囲をインピンジ冷却し、同様に翼に設けられた
フィルム冷却穴７０ｄより翼表面に流出し翼表面をフィ
ルム冷却する。又、冷却空気８２は後縁の通路６８に入
り、後翼部を冷却し、後縁のフィルム冷却穴７０ｅより
外部へ流出する。

【０００５】上記の一段静翼では空気冷却方式である
が、近年のガスタービンの高温化に伴い、特にコンバイ
ンドサイクルの発電プラントでは、蒸気タービンのボト
ミング系から蒸気を一部抽気して静翼に導き、蒸気によ
り冷却する方式が開発されており、実機に適用され始め
ている。この蒸気冷却方式においても、空気冷却方式と
同じような通路、あるいはサーペンタイン冷却通路を静
翼内に設け、蒸気を流入させ、冷却通路に流して冷却後
の蒸気を回収し、蒸気供給側に戻すようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ガスタ
ービンの冷却には、空気に代わって蒸気を導き冷却する
方式が採用され始めているが、空気冷却方式と同じよう
に、サーペンタイン方式の通路を設け、静翼を冷却する
構造では蒸気圧損が大きく、蒸気冷却方式では冷却後の
蒸気を回収し、これを蒸気供給側に戻して有効利用する
サイクルを構成しており、圧損を小さくすることが必要
となっている。

【０００７】又、静翼の後縁は、その薄い形状より蒸気
冷却がされておらず、後縁側は空気冷却としており、冷
却系統が２系統となって複雑となり、性能上からも何ら
かの対策を検討する余地があった。

【０００８】そこで本発明は、静翼内に狭い蒸気通路を
前縁のみならず、後縁にも形成し、翼全体を効果的に蒸
気で冷却し、かつ蒸気の圧損を小さくし、蒸気を回収す
ることのできるガスタービン蒸気冷却静翼を提供するこ
とを課題としてなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の（１）〜（７）の手段を提供する。

【００１０】（１）翼前半部、翼後縁前部、翼後縁部か
らなり、同翼前半部及び翼後縁部には、それぞれ前後を
リブで区分し外側シュラウドから内側シュラウドへ貫通
する複数の通路を形成し、同翼後縁前部には、それぞれ
前後をリブで区分し外側シュラウドから内側シュラウド
へ貫通する翼背側と翼腹側に所定の隙間を保った複数の
隙間通路を形成し、外側蒸気供給用キャビティを前記翼
前半部の通路及び前記翼後縁前部の隙間通路にそれぞれ
連通させ、内側蒸気用キャビティを前記翼前半部の通路
及び前記翼後縁部の通路にそれぞれ連通させて構成され
た静翼であって；前記翼前半部の各通路には、同通路内
を翼背側と翼腹側に区分すると共に前記通路周囲及び前
記リブ壁面との間に所定の隙間を形成するように挿入さ
れた一対の筒状インサートと、同一対の筒状インサート
間に挿入され、両インサートを支持し、固定するスペー
サとを設け、更に、前記各通路を区分する前記翼前半部
のリブには複数の貫通穴を配列し、前記各隙間を連通さ
せ、かつ、同隙間は最後部の筒状インサート内と連通さ
せる構成とし；前記外側蒸気供給用キャビティから翼前
半部最後尾通路を除いて前記筒状インサートに蒸気を流
し、前記内側蒸気用キャビティから前記翼後縁部の通路
へ流入させて外側へ流出させると共に、前記翼前半部の
前記隙間にも蒸気を流入させ、前記リブの穴を通って最
後部の筒状インサート内へ混入させることを特徴とする
ガスタービン蒸気冷却静翼。

【００１１】（２）前記翼後縁前部の隙間通路は蒸気の
一部を後方の隙間通路から外側シュラウドに流出させる
と共に、残りの蒸気を前記翼後縁部の最前段の通路へ流
入させるように構成したことを特徴とする（１）記載の
ガスタービン蒸気冷却静翼。

【００１２】（３）前記翼前半部の各通路の一対の筒状
インサートは、互いに対向する側面が仕切板で構成さ
れ、同仕切板と接続して筒状中空部を形成し、同互いに
対向する仕切板を前記スペーサで支持することを特徴と
する（１）記載のガスタービン蒸気冷却静翼。

【００１３】（４）前記翼前半部の最前方の通路及び最
後方の通路の前記対向する仕切板には、それぞれ複数の
貫通穴を配列させたことを特徴とする（３）記載のガス
タービン蒸気冷却静翼。

【００１４】（５）前記スペーサは、円形断面の棒状で
あり、各通路にそれぞれ２本が外側シュラウドから内側
シュラウドへ向かって挿通され、前記仕切板を支持して
いることを特徴とする（１）記載のガスタービン蒸気冷
却静翼。

【００１５】（６）前記スペーサは、弾性部材からなる
ことを特徴とする（１）記載のガスタービン蒸気冷却静
翼。

【００１６】（７）前記翼前半部の前縁側の一対の筒状
インサートの前方には、それぞれ蒸気流出用穴が設けら
れ、前記筒状インサート内と前記隙間とを連通させ、同
筒状インサートから流出する蒸気を前記穴から隙間へ流
入させるよう構成したことを特徴とする（１）記載のガ
スタービン蒸気冷却静翼。

【００１７】本発明のガスタービン蒸気冷却静翼は、
（１）の発明を基本としている。蒸気は外側の蒸気供給
用キャビティから、それぞれ翼前半部の通路の筒状イン
サート内へ流入し、各筒状インサート内を流れて翼前半
部を内部から冷却して内側蒸気用キャビティに流出す
る。内側蒸気用キャビティ内の蒸気は、一部は翼前半部
の最後部の通路の筒状インサートを流れて外側シュラウ
ドより流出し、残りは後縁部へ流入し、後縁部の通路を
流れて、外側シュラウドへ流出する。一方、翼前半部の
筒状インサートへ流入した蒸気は先端部と筒状インサー
トとが連通しているので、隙間へ流入し、翼前半部の前
縁側から後方に向かって翼背側、翼腹側の隙間を流れ、
リブの穴を通って次の通路の両側の隙間へ順次流入し、
翼前半部の最後部通路の両側隙間から筒状インサート内
の蒸気に混入する。又、外側蒸気供給用キャビティから
翼後縁前部の隙間通路にも蒸気が流入し、各両側の隙間
通路内を流れ、内側で合流し、翼後縁部最後部の隙間通
路を通り、外側シュラウドへ流出する。

【００１８】上記のように、本発明の（１）において
は、翼前半部の一対の筒状インサートによる狭い蒸気通
路と、各筒状インサートと通路及びリブの壁との隙間、
翼後縁前部の両側の狭い隙間通路とで狭い蒸気流路を形
成し、少ない蒸気で効果的な冷却が可能となり、又蒸気
は外側シュラウドより回収し、蒸気供給源へ戻すので、
蒸気の圧損が低減する。又、後縁側も蒸気で冷却するの
で従来のような空気が不要となり、冷却系統が簡略化さ
れる。

【００１９】本発明の（２）では、翼後縁前部を冷却し
た蒸気の一部は翼後縁部の最前段の通路へ流入するので
（１）の翼後縁部の冷却が強化される。又、（３）の発
明では、両側の筒状インサートはそれぞれ仕切板を対向
させて、仕切板とで中空筒状を形成し、両側の仕切板間
をスペーサで支持し、固定するので背側、腹側の各筒状
インサートの支持、固定が確実になされる。又、（５）
ではスペーサが丸棒、（６）では弾性材であり、同じ効
果が得られるので、設計上の選択肢が広まる。

【００２０】又、（４）の発明では、（３）の発明の翼
前半部の最前方と最後方との仕切板には複数の穴を上下
に配列しており、これら穴により両側の筒状インサート
が内側シュラウドから外側シュラウド全体にわたって互
いに連通し、最前方においては流入する蒸気が、最後方
においては流出する蒸気が、それぞれ攪拌作用により均
一化され、均一な冷却を可能とする。

【００２１】本発明の（７）では、翼前半部最前側の筒
状インサートからの蒸気は穴を介して隙間に流入するの
で、最前方の筒状インサート内の蒸気が隙間へ容易に流
入し、隙間の蒸気流れがスムーズとなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の一形態に係るガスタービン蒸気冷却静翼の縦断面図で
あり、１段静翼の例で示している。図において、外側シ
ュラウド５０と内側シュラウド５１、静翼１とで翼全体
を構成し、内側シュラウド５０から蒸気を供給し、内部
を冷却し、冷却後の蒸気を再び外側シュラウド５０から
回収する。

【００２３】図１において、静翼１内には、前縁側より
通路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄがそれぞれ外側シ
ュラウド５０と内側シュラウド５１間に設けられ、翼前
半部を構成し、又、通路３０Ｄより後縁側には、後述す
るように、それぞれ蒸気通路となる隙間３１Ｅ，３１
Ｆ，３１Ｇを有する翼後縁前部を形成し、後縁側の複数
の後縁通路３０Ｅが設けられている。又、通路３０Ａに
は、後述する仕切板を介し、翼の背側と腹側に区分する
筒状インサートを支持するスペーサ２０，２１が、通路
３０Ｂにはスペーサ２２，２３が、通路３０Ｃにはスペ
ーサ２４，２５が、更に通路３０Ｄにもスペーサ２６，
２７が、それぞれ上下に配設されている。

【００２４】上記静翼において、２は蒸気入口であり、
外側シュラウド５０の外側から蒸気を導く。３は蒸気溜
り（外側蒸気供給用キャビティ）、４は前縁の通路へ蒸
気を均一に流入させるためのインピンジ板、５は前縁の
通路３０Ａを背側と腹側とに区分する仕切板で、仕切板
５には背側と腹側とを連通する穴６が内側から外側へ向
かって上下に複数設けられている。７はインピンジ板で
あり、内側シュラウド５１から前縁の通路３０Ａに蒸気
を均一に流入させる。８はタービュレータであり、前縁
の通路３０Ａ内壁に設けられ、流れを攪拌し、冷却効果
を向上させるものである。

【００２５】１０は通路３０Ａと３０Ｂとを仕切るリブ
の上下に配列して設けられた多数の穴であり、蒸気を通
路３０Ａ周囲の隙間から３０Ｂの隙間へ導く通路を構成
している。１１も穴であり、通路３０Ｂと３０Ｃを区分
するリブに設けられ、蒸気を同時に通路３０Ｂの隙間か
ら３０Ｃの隙間へ導くものである。１２も同様な穴であ
り、通路３０Ｃと通路３０Ｄとを区分するリブに設けら
れ、通路３０Ｃから３０Ｄの隙間へ蒸気を導くものであ
る。１３は通路３０Ｄを背側と腹側に仕切る仕切板に設
けられた多数の穴であり、筒状インサートで両側に仕切
られた通路を連通させるものである。

【００２６】１４は蒸気出口であり、前縁側の通路３０
Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを流れ、３０Ｄに流入した冷却後の
蒸気を外側シュラウドへ流出させて回収する。１５も蒸
気出口であり、後縁側の隙間３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇ及
び後縁通路３０Ｅを通った冷却後の蒸気を外側シュラウ
ド側へ回収する。１６は内側シュラウド５１側のキャビ
ティであり、通路３０Ｂより流出した蒸気を他の通路へ
分配するための蒸気溜りとなっている。１７はインピン
ジ板であり、内側シュラウド５１のキャビティ１６から
蒸気を多数の後縁通路３０Ｅへ均一に分配して流入させ
るものである。１８もインピンジ板であり、外側シュラ
ウド５０の蒸気溜り３から蒸気を隙間３１Ｅ，３１Ｆに
均一に流入させるものである。

【００２７】上記構成の静翼において、冷却用の蒸気４
０ａは蒸気入口２より流入し、蒸気溜り３へ入る。蒸気
溜り３からは、インピンジ板４を通って通路３０Ａへ外
側から均一に分配されて流入し、通路３０Ｂ，３０Ｃ，
及び後縁側の隙間３１Ｅ，３１Ｆへも流入する。

【００２８】通路３０Ａに流入した蒸気は、背側と腹側
に仕切板５及び筒状インサートで区分された両通路を上
下に配列した多数の穴６で両側に連通して流れを攪拌さ
せて、図２で後述するように、通路３０Ａの周囲に形成
された両側の隙間３１Ａに流れ、前縁部を冷却し、穴１
０より隣接する後方の通路３０Ｂの隙間３１Ｂへ４０ｂ
のように流れる。

【００２９】通路３０Ｂでは、通路３０Ａの隙間３１Ａ
から４０ｂのように穴１０を通って流入した蒸気により
背側と腹側の通路側面の隙間３１Ｂを通り、通路両側を
冷却し、冷却後の隙間３１Ｂを通った蒸気は４０Ｃで示
すように穴１１を通って隣接する後方の通路３０Ｃの隙
間３１Ｃに流入し、同様に通路３０Ｃの背側、腹側の両
面を冷却し、４０ｄで示すように穴１２を通り、隣接す
る後方の通路３０Ｄの隙間３１Ｄに流入する。

【００３０】通路３０Ｄの両側隙間３１Ｄに流入した蒸
気は、図２で後述するように隙間３１Ｄを通って両側面
を冷却した後、通路３０Ｄの筒状インサート内に入り、
背側と腹側とを仕切る仕切板５Ｄ−１に設けられた多数
の上下の穴１３で両側の通路内を連通して流れ、内側シ
ュラウド５１側から流入してくる蒸気と混合し、外側シ
ュラウド５０の蒸気出口１４から流出して回収される。

【００３１】一方、通路３０Ｂ内の筒状インサート内に
流入した蒸気４０ｅは、通路３０Ｂを冷却しながら、外
側から内側シュラウド５１内のキャビティ１６に流出
し、又、通路３０Ｃ内の筒状インサート内に流入した蒸
気４０ｆも、通路３０Ｃを冷却しながら、外側から内側
シュラウドへ流れてキャビティ１６へ同様に流出する。
キャビティ１６に流出し、ここで溜まった蒸気のうち、
４０ｇはインピンジ板７より前縁の通路３０Ａに流入
し、通路３０Ａでは、外側シュラウドから流入した蒸気
と内側シュラウドから流入した蒸気が混合し、前縁側通
路３０Ａを効果的に冷却し、前述のように両側の隙間３
０Ａへも流入して隣接する通路３０Ｂへ多数の穴１０か
ら４０ｂで示すように流入する。

【００３２】キャビティ１６内の蒸気のうち４０ｈは通
路３０Ｄに流入し、通路３０Ｃから４０ｄのように隙間
３１Ｄに流入して通路３０Ｄに入ってきた蒸気と混合
し、通路３０Ｄを効果的に冷却して外側シュラウドの蒸
気出口１４より流出して回収される。又、キャビティ１
６内の蒸気４０ｉは後縁側に流れて４０ｊで示すように
後縁通路３０Ｅの最後部の通路へ、他方インピンジ板１
７を通して４０ｋのように残りの多数の通路へ均一に分
配されて流入する。後縁通路３０Ｅに流入した蒸気４０
ｊ，４０ｋは後縁通路３０Ｅを流れて、これら複数の通
路を冷却し、蒸気出口１５から４０Ｍのように流出して
回収される。

【００３３】又、外側シュラウド５０の蒸気溜り３へ流
入した蒸気のうち、４０Ｎは後縁側の隙間３１Ｅ，３１
Ｆへそれぞれ４０ｐ，４０Ｑのように流入し、それぞれ
背側と腹側の両側隙間３１Ｅ，３１Ｆを冷却して外側シ
ュラウド５１のキャビティ３３へ流出し、キャビティ３
３から、それぞれ後縁通路３１Ｇへ４０ｒ，また翼後縁
部３０Ｅの最前段通路へ４０ｓ，４０ｔのように流れ
て、これらを冷却し、蒸気出口１５へ４０Ｕのように流
出して回収される。

【００３４】図２は図１に示す静翼の断面図である。図
において、通路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは図１
でも説明したように、背側と腹側とに区分されている。
まず、通路３０Ａは中心部に２本の円形断面のスペーサ
２０，２１が上下に挿通されており、このスペーサ２
０，２１で仕切板５Ａ−１，５Ａ−２を支持し、中心部
に空間を形成している。仕切板５Ａ−１，５Ａ−２に
は、図１にも示したように穴６がそれぞれ上下に多数配
列して設けられている。

【００３５】仕切板の両周囲には筒状インサートを２本
挿入して通路３０Ａ−１と３０Ａ−２を形成し、内壁面
との間に所定の隙間３１Ａを周囲に形成している。背側
と腹側に形成された通路３０Ａ−１，３０Ａ−２のイン
サートの前縁先端部には、上下方向に穴３２を多数配列
して設け、通路３０Ａ−１，３０Ａ−２を流れる蒸気が
両側の隙間３１Ａに流入するように穴３２と隙間３１Ａ
とを連通させている。又、前縁先端の内壁周囲にはター
ビュレータ８が設けられ、先端部の蒸気の流れを攪拌す
ることにより、冷却効果を高めるようにしている。

【００３６】又、スペーサ２０，２１は丸形断面の棒状
部材で示したが、このスペーサ２０，２１は仕切板５Ａ
−１，５Ａ−２を両側外方向へ押し付けて固定するもの
であり、必ずしも丸形断面の棒でなくても良く、図３に
示すような形状でも良いものである。図３において、
（ａ）は中空チューブ状のスペーサ２０ａ，２１ａとし
たものであり、（ｂ）は，例えば断面短形状の弾性部材
２１ａ，２１ｂで両側に押し付けるスペーサとしてい
る。このような例でもスペーサ２０，２１と同様の効果
を有するものである。

【００３７】通路３０Ａと隣接する通路３０Ｂとの間に
はリブ（仕切壁）で区分され、リブには穴１０が設けら
れている。通路３０Ｂは、３０Ａと同様に仕切板５Ｂ−
１，５Ｂ−２により背側と腹側に区分され、それぞれ筒
状インサートを挿通することにより３０Ｂ−１，３０Ｂ
−２の通路が形成されている。両仕切板５Ｂ−１，５Ｂ
−２の間には同様に丸形断面の棒状のスペーサ２２，２
３が挿通され、両仕切板を固定し、支持している。又、
通路３０Ｂ−１，３０Ｂ−２は２本の筒状インサートを
挿入し、両側の仕切板とで周囲に隙間３１Ｂを形成する
ように配設され、この周囲の隙間３１Ｂは穴１０を介し
て通路３０Ａ側の隙間３１Ａと連通している。なお、上
記のスペーサ２２，２３も又、図３に示すスペーサ２０
ａ，２１ａ又は２０ｂ，２１ｂと同様なスペーサを用い
ても良い。

【００３８】通路３０Ｂと３０Ｃとの間もリブで区分さ
れ、穴１１で互いに連通している。通路３０Ｃも同様に
仕切板５Ｃ−１，５Ｃ−２により背側と腹側に区分さ
れ、３０Ｃ−１，３０Ｃ−２の通路を形成している。両
仕切板５Ｃ−１，５Ｃ−２との間にはスペーサ２４，２
５が挿通され、両仕切板を固定し、支持している。又、
通路３０Ｃ−１と３０Ｃ−２は２本の筒状インサートを
挿入し、両側の仕切板２４，２５とで周囲に隙間３１Ｃ
を形成するように配設され、この周囲の隙間３１Ｃは穴
１１を介して通路３０Ｂ側の隙間３１Ｂと連通してい
る。なお、この場合もスペーサ２４，２５は同時に図３
（ａ），（ｂ）に示すスペーサを用いても良い。

【００３９】通路３０Ｃと３０Ｄとの間もリブで区分さ
れ、同様に穴１２が設けられ互いに連通している。通路
３０Ｄも同様に仕切板５Ｄ−１，５Ｄ−２、スペーサ２
６，２７とにより背側と腹側に区分され、仕切板５Ｄ−
１，５Ｄ−２はそれぞれ穴１３が設けられ、両側を互い
に連通して通路３０Ｄ−１，３０Ｄ−２を形成してい
る。通路３０Ｄ−１，３０Ｄ−２も同様に２本の筒状イ
ンサートを挿入し、仕切板５Ｄ−１，５Ｄ−２とで周囲
に隙間３１Ｄを形成するように配設され、この周囲の隙
間３１Ｄは穴１２を介して通路３０Ｃ側の隙間３１Ｃと
連通している。なお、この場合もスペーサ２６，２７は
同様に図３（ａ），（ｂ）に示すスペーサを用いても良
い。又、通路３０Ｄ−１，３０Ｄ−２はそれぞれ穴３５
が上下に複数配列されており、両側の隙間３１Ｄに連通
している。

【００４０】後縁側の３本の通路は、内部が塞がれてお
り（中空部を閉塞することでも可）、翼内壁両側にのみ
隙間３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇが形成され、この隙間には
図１に示すように蒸気が流れる。即ち、隙間３１Ｅ，３
１Ｆには外側から内側シュラウドへ蒸気が流れ、キャビ
ティ３３で合流し、隙間３１Ｇへ内側から外側シュラウ
ドへ流れる。

【００４１】上記の断面形状の静翼において、前縁側の
通路３０Ａ−１，３０Ａ−２へ外側シュラウド５０の蒸
気入口２からの蒸気及び内側シュラウド５１のキャビテ
ィ１６からの蒸気が流入し（図１参照）、３０Ａ−１，
３０Ａ−２の穴３２から周囲両側の隙間３１Ａへそれぞ
れ流れ、又３０Ａ−１，３０Ａ−２間には仕切板５Ａ−
１，５Ａ−２の穴６で互いに連通し、かつタービュレー
タ８の作用も加わり、蒸気を攪拌して前縁部を効果的に
冷却する。通路３０Ａ−１，３０Ａ−２を冷却した蒸気
は隙間３１Ａから穴１０を通り、隣接する通路３０Ｂ−
１，３０Ｂ−２周囲の隙間３１Ｂへ流入する（図１の４
０ｂ参照）。

【００４２】隙間３１Ｂへ流入した蒸気は、通路の周囲
を冷却し、穴１１より次の通路３０Ｃ−１，３０Ｃ−２
の周囲の隙間３１Ｃへ流入する（図１の４０Ｃ参照）。
一方、通路３０Ｂ−１，３０Ｂ−２においては、図１で
説明したように、外側シュラウド５０の蒸気溜り３より
内側に向かって蒸気が流入しており、この周囲と内部の
両蒸気により効果的に冷却がなされる。

【００４３】隙間３１Ｃに流入した蒸気は通路の周囲を
冷却し、穴１２より次の通路３０Ｄ−１，３０Ｄ−２の
周囲の隙間３１Ｄへ流入する（図１の４０ｄ参照）。一
方、通路３０Ｃ−１，３０Ｃ−２においては、図１で説
明したように、外側シュラウド５０の蒸気溜り３より内
側に向かって蒸気が流入しており、この周囲隙間への蒸
気と内部通路への蒸気の両蒸気により効果的な冷却がな
される。

【００４４】隙間３１Ｄに流入した蒸気は通路の周囲を
冷却し、両側の穴３５より、それぞれ通路３０Ｄ−１，
３０Ｄ−２へ流入する。一方、通路３０Ｄ−１，３０Ｄ
−２へは、図１でも説明したように、内側シュラウド５
１のキャビティ１６から蒸気４０ｈが流入し、外側シュ
ラウドへ流れており、穴３５より流入した隙間からの蒸
気と混合し、更に通路３０Ｄ−１，３０Ｄ−２内は仕切
板５Ｄ−１，５Ｄ−２の穴１３で連通しているので、蒸
気は充分に攪拌され、通路３０Ｄ−１，３０Ｄ−２の内
外を効果的に冷却して外側シュラウド５０の蒸気出口１
４から流出して回収される。

【００４５】図４は図１に示す静翼の外側シュラウドを
内側から外側を見た内部断面図である。図において外側
シュラウド５０には、図２に示す構成の翼が接続されて
おり、外側シュラウド５０から蒸気が供給され、図１，
図２で説明したように蒸気で冷却される。一方、外側シ
ュラウド５０は、図示のようにインピンジ板３２，３
３，３４，３５，３６，３７が配置され、鋭角の隅部を
３２，３５で小さな径の穴から蒸気を流出させ、中央部
を３３，３４及び３６，３７で大小の穴を組合せて蒸気
を流出させ熱的に特に厳しい部分に均一に蒸気がシュラ
ウド底面に当り、また、回収できるようにして効果的な
冷却がなされるようにしている。

【００４６】以上説明の実施の形態によれば、冷却通路
を前縁側の通路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、背
側と腹側に仕切板で区分し、各通路の周囲には隙間３１
Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを形成させ、各通路と周囲
の隙間に蒸気を流す構成とし、後縁側前部には壁内部の
背側と腹側にそれぞれ隙間３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇを設
け、この隙間に蒸気を流し、後縁側は通路３０Ｅに蒸気
を流して静翼全体を蒸気冷却するように構成したので、
通路内部が仕切板やインサートで細く仕切リ、狭い通路
構成のため耐圧上強度が向上する。又、各通路３０Ａ−
１，３０Ａ−２，３０Ｂ−１，３０Ｂ−２，３０Ｃ−
１，３０Ｃ−２、隙間３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１
Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇと細い通路と狭い隙間に蒸
気を通すので、少ない蒸気で効果的な冷却が可能とな
る。

【００４７】又、後縁側は隙間３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇ
の狭い隙間で蒸気冷却を可能とし、従来空気冷却をして
いた後縁も前縁と共に蒸気で統一して冷却する方式とし
たので、空気が不要となり、熱を回収し、高温となった
蒸気はすべて回収され、蒸気供給源へ戻されて有効利用
され、効果的な冷却がなされる。又、シュラウドの面は
蒸気でインピンジメント冷却を採用するのでシュラウド
の冷却も効果的になされ、結果として蒸気の圧損が著し
く低減され、静翼の寿命が延びるものである。

【００４８】なお、上記に説明の実施の形態では、一段
静翼の例で説明したが、本発明は一段静翼に限定され
ず、二段静翼、又はその他の静翼にも当然適用され、同
様の効果を奏するものである。

【００４９】

【発明の効果】本発明のガスタービン蒸気冷却静翼は、
（１）翼前半部、翼後縁前部、翼後縁部からなり、同翼
前半部及び翼後縁部には、それぞれ前後をリブで区分し
外側シュラウドから内側シュラウドへ貫通する複数の通
路を形成し、同翼後縁前部には、それぞれ前後をリブで
区分し外側シュラウドから内側シュラウドへ貫通する背
側と腹側に所定の隙間を保った複数の隙間通路を形成
し、外側蒸気供給用キャビティを前記翼前半部の通路及
び前記翼後縁前部の隙間通路にそれぞれ連通させ、内側
蒸気用キャビティを前記翼前半部の通路及び前記翼後縁
部の通路にそれぞれ連通させて構成された静翼であっ
て；前記翼前半部の各通路には、同通路内を背側と腹側
に区分すると共に前記通路周囲及び前記リブ壁面との間
に所定の隙間を形成するように挿入された一対の筒状イ
ンサートと、同一対の筒状インサート間に挿入され、両
インサートを支持し、固定するスペーサとを設け、更
に、前記各通路を区分する前記翼前半部のリブには複数
の貫通穴を上下に配列し、前記各隙間を連通させ、かつ
同隙間は最後部の筒状インサート内と連通させる構成と
し；前記外側蒸気供給用キャビティから翼前半部最後尾
通路を除いて前記筒状インサートに蒸気を流し、前記内
側蒸気用キャビティから前記翼後縁部の通路へ流入させ
て外側シュラウドへ流出させると共に、前記翼前半部の
前記隙間にも蒸気を流入させ、前記リブの穴を通って最
後部の筒状インサート内へ混入させることを特徴として
いる。

【００５０】上記（１）の発明により、翼前半部の一対
の筒状インサートによる狭い蒸気通路と、各筒状インサ
ートと通路及びリブの壁との隙間、翼後縁前部の両側の
狭い隙間通路とで狭い蒸気流路を形成し、少ない蒸気で
効果的な冷却が可能となり、又蒸気は外側シュラウドよ
り回収し、蒸気供給源へ戻すので、蒸気の圧損が低減す
る。又、後縁側も蒸気で冷却するので従来のような空気
が不要となり、冷却系統が簡略化される。

【００５１】本発明の（２）では、翼後縁前部を冷却し
た蒸気の一部は翼後縁部の最前段の通路へ流入するので
（１）の翼後縁部の冷却が強化される。又、（３）の発
明では、両側の筒状インサートはそれぞれ仕切板を対向
させて、仕切板とで中空筒状を形成し、両側の仕切板間
をスペーサで支持し、固定するので背側、腹側の各筒状
インサートの支持、固定が確実になされる。又、（５）
ではスペーサが丸棒、（６）では弾性材であり、同じ効
果が得られるので、設計上の選択肢が広まる。

【００５２】又、（４）の発明では、（３）の発明の翼
前半部の最前方と最後方との仕切板には上下に複数の穴
を配列しており、これら穴により両側の筒状インサート
の蒸気が内側から外側全体にわたって互いに連通し、最
前方においては流入する蒸気が、最後方においては流出
する蒸気がそれぞれ攪拌作用により均一化され、均一な
冷却を可能とする。

【００５３】本発明の（７）では、翼前半部の筒状イン
サートからの蒸気は穴を介して隙間に流入するので、最
前方の筒状インサート内の蒸気が隙間へ容易に流入し、
隙間の蒸気流れがスムーズとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービン蒸気
冷却静翼の縦断面図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係るガスタービン蒸気
冷却静翼の断面図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係るガスタービン蒸気
冷却静翼の冷却通路を区分するスペーサの他の応用例を
示し、（ａ）は中空状のチューブ、（ｂ）は弾性材を使
用した部分断面図である。

【図４】本発明の実施の一形態に係るガスタービン蒸気
冷却静翼の外側シュラウドの断面図である。

【図５】従来のガスタービンの一段静翼の一例を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１ 静
翼 ２ 蒸
気入口 ３ 蒸
気溜り ４，７，１７，１８ イ
ンピンジ板 ５ 仕
切板 ６，１０，１１，１２，１３ 穴 ８ タ
ービュレータ １４，１５ 蒸
気出口 １６ キ
ャビティ ２１，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７ ス
ペーサ ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 通
路 ３０Ａ−１，３０Ａ−２，３０Ｂ−１，３０Ｂ−２ 通
路 ３０Ｃ−１，３０Ｃ−２，３０Ｄ−１，３０Ｄ−２ 通
路 ３０Ｅ 後
縁通路 ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ 隙
間 ３１Ｅ，３１Ｆ，３１Ｇ 隙
間 ３２ 穴 ３３，３４，３５，３６，３７ イ
ンピンジ板 ４０ａ〜４０ｕ 蒸
気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 康意 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 チャフチャニジェ・イー・ケイ ロシア国、194021、セント−ピーターズバ ーグ、ポリテクニッチェスカヤ ストリー ト、24、ポルズノフ サイエンティフィッ ク アンド ディベロップメント アソシ エイション オン リサーチ アンド デ サイン オブ パワー イクイップメント 内 (72)発明者 ミカイル・エス・ゾロトゴロフ ロシア国、194021、セント−ピーターズバ ーグ、ポリテクニッチェスカヤ ストリー ト、24、ポルズノフ サイエンティフィッ ク アンド ディベロップメント アソシ エイション オン リサーチ アンド デ サイン オブ パワー イクイップメント 内 (72)発明者 ヴィタリー・エフ・ナリシュキン ロシア国、194021、セント−ピーターズバ ーグ、ポリテクニッチェスカヤ ストリー ト、24、ポルズノフ サイエンティフィッ ク アンド ディベロップメント アソシ エイション オン リサーチ アンド デ サイン オブ パワー イクイップメント 内 (72)発明者 パヴェル・エイ・イェルモラエーフ ロシア国、194021、セント−ピーターズバ ーグ、ポリテクニッチェスカヤ ストリー ト、24、ポルズノフ サイエンティフィッ ク アンド ディベロップメント アソシ エイション オン リサーチ アンド デ サイン オブ パワー イクイップメント 内 Ｆターム(参考） 3G002 GA08 GB01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 翼前半部、翼後縁前部、翼後縁部からな
   り、同翼前半部及び翼後縁部には、それぞれ前後をリブ
   で区分し外側シュラウドから内側シュラウドへ貫通する
   複数の通路を形成し、同翼後縁前部には、それぞれ前後
   をリブで区分し外側シュラウドから内側シュラウドへ貫
   通する翼背側と翼腹側に所定の隙間を保った複数の隙間
   通路を形成し、外側蒸気供給用キャビティを前記翼前半
   部の通路及び前記翼後縁前部の隙間通路にそれぞれ連通
   させ、内側蒸気用キャビティを前記翼前半部の通路及び
   前記翼後縁部の通路にそれぞれ連通させて構成された静
   翼であって；前記翼前半部の各通路には、同通路内を翼
   背側と翼腹側に区分すると共に前記通路周囲及び前記リ
   ブ壁面との間に所定の隙間を形成するように挿入された
   一対の筒状インサートと、同一対の筒状インサート間に
   挿入され、両インサートを支持し、固定するスペーサと
   を設け、更に、前記各通路を区分する前記翼前半部のリ
   ブには上下に複数の貫通穴を配列し、前記各隙間を連通
   させ、かつ同隙間は最後部の筒状インサート内と連通さ
   せる構成とし；前記外側蒸気供給用キャビティから翼前
   半部最後尾通路を除いて前記筒状インサートに蒸気を流
   し、前記内側蒸気用キャビティから前記翼後縁部の通路
   へ流入させて外側シュラウドへ流出させると共に、前記
   翼前半部の前記隙間にも蒸気を流入させ、前記リブの穴
   を通って最後部の筒状インサート内へ混入させることを
   特徴とするガスタービン蒸気冷却静翼。
2. 【請求項２】 前記翼後縁前部の隙間通路は蒸気の一部
   を後方の隙間通路から外側シュラウドに流出させると共
   に、残りの蒸気を前記翼後縁部の最前段の通路へ流入さ
   せるように構成したことを特徴とする請求項１記載のガ
   スタービン蒸気冷却静翼。
3. 【請求項３】 前記翼前半部の各通路の一対の筒状イン
   サートは、互いに対向する側面が仕切板で構成され、同
   仕切板と接続して筒状中空部を形成し、同互いに対向す
   る仕切板を前記スペーサで支持することを特徴とする請
   求項１記載のガスタービン蒸気冷却静翼。
4. 【請求項４】 前記翼前半部の最前方の通路及び最後方
   の通路の前記対向する仕切板には、それぞれ複数の貫通
   穴を配列させたことを特徴とする請求項３記載のガスタ
   ービン蒸気冷却静翼。
5. 【請求項５】 前記スペーサは、円形断面の棒状であ
   り、各通路にそれぞれ２本が外側から内側へ向かって挿
   通され、前記仕切板を支持していることを特徴とする請
   求項１記載のガスタービン蒸気冷却静翼。
6. 【請求項６】 前記スペーサは、弾性部材からなること
   を特徴とする請求項１記載のガスタービン蒸気冷却静
   翼。
7. 【請求項７】 前記翼前半部の前縁側の一対の筒状イン
   サートの前方には、それぞれ蒸気流出用穴が設けられ、
   前記筒状インサート内と前記隙間とを連通させ、同筒状
   インサートから流出する蒸気を前記穴から隙間へ流入さ
   せるよう構成したことを特徴とする請求項１記載のガス
   タービン蒸気冷却静翼。