JP2017044092A - タービン動翼、及び、ガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】熱反りを抑制するとともに十分な強度を確保することが可能なタービン動翼、及び、ガスタービンを提供する。
【解決手段】前縁５５と後縁５６とを有し、これら前縁５５と後縁５６との間に負圧面５３及び正圧面５４を有する翼本体５１を備え、前記翼本体５１は、前記前縁５５に近い側に設けられる第一冷却通路部５８と、前記後縁５６に近い側に設けられる第二冷却通路部５９と、前記第一冷却通路部５８と前記第二冷却通路部５９との間に設けられて、前記翼本体５１の基部と端部との間に連続して形成される柱部６０と、前記第一冷却通路部５８の内壁面と、前記第二冷却通路部５９の内壁面とから突出する複数の突出部とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、タービン動翼、及び、ガスタービンに関する。

ガスタービンにおけるタービン動翼は、高温・高圧の作動流体に曝されるため、内部に冷却構造を有している。具体的には、例えば、冷却構造として内部に流路を有し、圧縮機から抽気された圧縮空気を冷却空気としてこの流路に流通させることで、内部からタービン動翼を冷却している。ガスタービンの前段側のタービン動翼と後段側のタービン動翼とでは、周囲を流れる作動流体の温度、タービン動翼自体の長さ等が異なり、それ故に冷却条件が異なる。従って、前段側と後段側では、タービン動翼内部の冷却流路の構造も異なっている。

例えば、特許文献１には、後段側の冷却構造の一例が開示されている。具体的には、特許文献１に記載のタービン動翼は、ハブ部及び翼付根部の内部に、内壁からピンフィンを突起させた空洞を設けるとともに、ハブ部より翼端側の翼内部に、空洞と翼端部に設けた開口と連通し空洞から開口へ冷却空気を通過させるマルチホールが穿設されている。

特開平９−５３４０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のタービン動翼では、冷却空気は翼端側を冷却するためにマルチホールの内部を流通することになる。マルチホールは、必要な熱伝達率を確保するために、その内部に流通する冷却媒体となる冷却空気の流速を高くする必要があり、結果として圧損が大きくなってしまう。このため、上流側となる翼付根部側で高い供給圧となるように冷却空気を供給する必要がある。そして、高い供給圧の冷却空気を供給することになると、翼付根部側での漏れ流れが多くなるため、冷却空気の供給量が増大してしまう問題があった。上記のとおりガスタービン動翼において冷却媒体となる冷却空気は、例えば、圧縮機から抽気して生成される。このように圧縮機から抽気された空気は、タービンを回転させる仕事に使われることなくタービン翼などの冷却に用いられる。すなわち、ガスタービンの性能を向上させるためには、タービン翼に用いられる冷却媒体の量を最小限に抑える必要があった。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、冷却媒体の供給量を最小限に抑えつつ効果的に冷却を行うことが可能なタービン動翼、及び、ガスタービンを提供することを目的とする。

この発明の第一態様によれば、タービン動翼は、前縁と後縁とを有し、これら前縁と後縁との間に正圧面及び負圧面を有する翼本体を備え、前記翼本体は、前記前縁に近設され冷却媒体が流れる第一冷却通路部と、前記後縁に近設され冷却媒体が流れる第二冷却通路部と、前記第一冷却通路部と前記第二冷却通路部との間に設けられ前記翼本体の基部と端部との間に連続して形成される柱部と、前記第一冷却通路部の内壁面及び前記第二冷却通路部の内壁面から突出する複数の突出部とを備える。
内壁面に突出部が形成された第一冷却通路部に冷却媒体を流すことで、翼本体の前縁に近い側を効率よく冷却できる。同様に、内壁面に突出部が形成された第二冷却通路部に冷却媒体を流すことで、翼本体の後縁に近い側を冷却できる。このように、特に高温となりやすい前縁側及び後縁側を第一冷却通路部及び第二冷却通路部により効果的に冷却することができるとともに、相対的に高温となりにくい前縁側と後縁側との間において柱部を設けることで冷却通路全体の断面積を小さくすることができる。そして、冷却通路自体も上記のとおり突出部を備えた構造とすることで、マルチホールと比べて一定の断面積を確保しつつ冷却効果を得ることができ、これにより冷却通路を流通する際の圧損を最小限にすることができ、供給圧を抑制することができる。このため、タービン翼を冷却するのに必要な冷却媒体の供給量を最小限にすることができる。

この発明の第二態様によれば、タービン動翼は、第一態様における第一冷却通路部が、前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って配設されて、最も前記前縁の近くに配設される前縁側冷却通路と、前記前縁側冷却通路よりも前記柱部に近い側に配設されて前記前縁側冷却通路よりも大きい流路断面積を有する第一中間冷却通路と、を含む複数の冷却通路を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、冷却媒体を前縁側冷却通路と第一中間冷却通路とにそれぞれ供給した場合、前縁側冷却通路に流れる冷却媒体の流速を相対的に高めることができる。これにより、前縁に近いほど冷却性能を向上することができる。その結果、第一中間冷却通路が設けられた部分と比べて相対的に高温になりやすい前縁側冷却通路が設けられた前縁側を効果的に冷却することができる。

この発明の第三態様によれば、タービン動翼は、第一又は第二態様における第二冷却通路部が、前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って配設されて、最も前記後縁の近くに配設される後縁側冷却通路と、前記後縁側冷却通路よりも前記柱部に近い側に配設されて前記後縁側冷却通路よりも大きい流路断面積を有する第二中間冷却通路と、を含む複数の冷却通路を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、冷却媒体を後縁側冷却通路と第二中間冷却通路とにそれぞれ供給した場合、後縁側冷却通路に流れる冷却媒体の流速を相対的に高めることができる。これにより、後縁に近いほど冷却性能を向上することができる。その結果、第二中間冷却通路が設けられた部分と比べて相対的に高温になりやすい後縁側冷却通路が設けられた後縁側を効果的に冷却することができる。

この発明の第四態様によれば、タービン動翼は、第二又は第三態様における突出部が、第一突出部と、前記第一突出部よりも小さい第二突出部と、を有し、前記第一突出部は、前記第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路の少なくとも一方に設けられ、前記第二突出部は、前記前縁側冷却通路及び前記後縁側冷却通路の少なくとも一方に設けられるようにしても良い。
このように構成することで、第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路と比較して、前縁側冷却通路及び後縁側冷却通路に流れる冷却媒体の圧損を抑制できる。これにより、前縁側冷却通路及び後縁側冷却通路に流れる冷却媒体の流速に対して、第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路に流れる冷却媒体の流速を低減することができる。その結果、前縁側及び後縁側を効果的に冷却することができるとともに、第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路に流通する冷却媒体の量を低減することで、全体として冷却媒体の供給量を抑制することができる。

この発明の第五態様によれば、タービン動翼は、第一態様において、前記翼本体の翼端に設けられるチップシュラウドを備え、前記第一冷却通路部は、前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶ複数の冷却通路を備え、前記第二冷却通路部は、前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶ複数の冷却通路を備え、前記チップシュラウドは、前記第一冷却通路部の複数の冷却通路のうち最も前記前縁の近くに配設される前縁側冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第一排出通路と、前記第二冷却通路部の複数の冷却通路のうち最も前記後縁の近くに配設される後縁側冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第二排出通路と、前記前縁側冷却通路と前記後縁側冷却通路との間に設けられる中間冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第三排出通路と、を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、チップシュラウドを有している場合に、翼本体の基部から翼端に向かい前縁側冷却通路を流れる冷却媒体を、チップシュラウドの第一排出通路を介して外部に排出できる。さらに、翼本体の基部から翼端に向かい後縁側冷却通路を流れる冷却媒体を、チップシュラウドの第二排出通路を介して外部に排出できる。加えて、翼本体の基部から翼端に向かい中間冷却通路を流れる冷却媒体を、チップシュラウドの第三排出通路を介して外部に排出できる。

この発明の第六態様によれば、タービン動翼は、第五態様における第一排出通路が、前記前縁側冷却通路の延びる方向に、前記チップシュラウドを貫通するようにしてもよい。
このように構成することで、第一排出通路をより短く形成できる。そのため、前縁側冷却通路を流れる冷却媒体の圧損が増大することを抑制して、冷却媒体の流速が低下することを抑制できる。その結果、翼本体の前縁を効率よく冷却できる。

この発明の第七態様によれば、タービン動翼は、第五又は第六態様における第二排出通路が、前記後縁側冷却通路の延びる方向に、前記チップシュラウドを貫通するようにしてもよい。
このように構成することで、第二排出通路をより短く形成できる。そのため、後縁側冷却通路を流れる冷却媒体の圧損が増大することを抑制して、冷却媒体の流速が低下することを抑制できる。その結果、翼本体の後縁を効率よく冷却できる。

この発明の第八態様によれば、タービン動翼は、第五から第七態様の何れか一つの態様における第三排出通路が、前記前縁側冷却通路の延びる方向と交差する方向に延びる通路本体部を備え、前記通路本体部が、前記チップシュラウドの側面に開口するようにしてもよい。
このように構成することで、中間冷却通路を流れる冷却媒体が第三排出通路を通じて外部に排出される途中で、第三排出通路を流れる冷却媒体によりチップシュラウドを冷却することができる。さらに、第一排出通路や第二排出通路と比較して第三排出通路を長くできる。このため、前縁側冷却通路や後縁側冷却通路に比べて、中間冷却通路に流通する冷却媒体の量を低減することでき、全体として冷却媒体の供給量を抑制することができる。

この発明の第九態様によれば、タービン動翼は、第八態様における第三排出通路が、前記中間冷却通路に連通されるとともに前記中間冷却通路よりも流路断面積が大きいキャビティ部を備え、前記通路本体部が、前記キャビティ部から前記翼高さ方向と交差する方向に延びて前記チップシュラウドの側面に開口するようにしても良い。
このように構成することで、チップシュラウドに第三排出通路を容易に形成することができる。

この発明の第十態様によれば、ガスタービンは、第一から第九態様の何れか一つの態様のタービン動翼を備えている。
このように構成することで、タービン動翼を冷却するための冷却媒体の量を低減できるため、効率を向上することができる。

上記タービン動翼、及び、ガスタービンによれば、冷却媒体の供給量を最小限に抑えつつ効果的に冷却を行うことが可能となる。

この発明の実施形態におけるガスタービンの模式的な断面図である。 この発明の実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。 この発明の実施形態における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 この発明の実施形態における動翼のキャンバーラインに沿う断面である。 この発明の実施形態における柱状ピンフィンを示す部分断面図である。 この発明の実施形態における図３の動翼の翼端近くを拡大した拡大図である。 この発明の実施形態におけるチップシュラウドの平面図である。 この発明の実施形態の変形例における図５に相当する部分断面図である。

次に、この発明の実施形態におけるタービン翼、及び、ガスタービンを図面に基づき説明する。
図１は、この発明の実施形態におけるガスタービンの模式的な断面図である。
図１に示すように、この実施形態のガスタービン１０は、圧縮機２０と、燃焼器３０と、タービン４０とを備えている。

以下の説明においては、軸線Ａｒが延びる方向を軸方向Ｄａとする。さらに、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとする。さらに、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。さらに、軸方向Ｄａでタービン４０を基準にして圧縮機２０側を上流側Ｄａｕ、その反対側を下流側Ｄａｄとする。さらに、径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。

圧縮機２０は、空気Ａを圧縮して燃焼器３０に供給する。この圧縮機２０は、圧縮機ロータ２１と、圧縮機車室２５と、複数列の動翼列２３と、複数列の静翼列２６と、ＩＧＶ（inlet guide vane）２７とを備えている。

圧縮機ロータ２１は、軸線Ａｒを中心として回転する。この圧縮機ロータ２１は、ロータ軸２２と、複数列の動翼列２３と、を備えている。ロータ軸２２は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる。動翼列２３は、軸方向Ｄａに配設されている。これら動翼列２３は、周方向Ｄｃに複数の動翼２３ａをそれぞれ備えている。これら複数の動翼２３ａは、ロータ軸２２に取り付けられている。

圧縮機車室２５は、圧縮機ロータ２１を覆っている。
複数列の静翼列２６は、動翼列２３の下流側Ｄａｄに、それぞれ配設されている。これら静翼列２６は、圧縮機車室２５と圧縮機ロータ２１との間に配され、周方向Ｄｃに複数の静翼２６ａをそれぞれ備えている。
ＩＧＶ２７は、圧縮機車室２５の吸込み口に設けられる。このＩＧＶ２７は、圧縮機車室２５内に吸い込まれる空気Ａの流量を調整する。ＩＧＶ２７は、複数のガイドベーン２８と、これら複数のガイドベーン２８を駆動する駆動器２９と、を備えている。

燃焼器３０は、圧縮機２０で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて、高温・高圧の燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスは、タービン４０に供給される。

タービン４０は、燃焼器３０により生成された燃焼ガスを用いて駆動する。このタービン４０は、タービンロータ４１と、タービン車室４５と、複数列の動翼列４３と、複数列の静翼列４６と、を備えている。
タービンロータ４１は、軸線Ａｒを中心として回転する。このタービンロータ４１と、上述した圧縮機ロータ２１とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されている。これらタービンロータ４１と圧縮機ロータ２１とによって、ガスタービンロータ１１が構成されている。ガスタービンロータ１１は、例えば、発電機ＧＥＮのロータ等に接続される。

タービン車室４５は、タービンロータ４１を覆う。このタービン車室４５と、圧縮機車室２５とは、互いに接続されている。これらタービン車室４５と圧縮機車室２５とによって、ガスタービン車室１５が構成されている。

図２は、この発明の実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。
図２に示すように、タービンロータ４１は、ロータ軸４２と、複数列の動翼列４３と、を備えている。
ロータ軸４２は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる。
複数列の動翼列４３は、軸方向Ｄａに配設されている。この実施形態におけるタービンロータ４１は、四列の動翼列４３を備えている。これら動翼列４３は、周方向Ｄｃに並ぶ複数の動翼（タービン動翼）４３ａをそれぞれ備えている。これら複数の動翼４３ａは、ロータ軸４２に取り付けられている。

複数列の静翼列４６は、動翼列４３の上流側Ｄａｕに、それぞれ配設されている。これら複数列の静翼列４６は、周方向Ｄｃに複数の静翼４６ａをそれぞれ備えている。

タービン車室４５は、外側車室４５ａと、内側車室４５ｂと、複数の分割環４５ｃと、を備えている。
外側車室４５ａは、タービン車室４５の外殻をなす筒状に形成されている。
内側車室４５ｂは、外側車室４５ａの内側にあり、複数の円環により筒状に形成されている。内側車室４５ｂは、外側車室４５ａに固定されている。
分割環４５ｃは、内側車室４５ｂの内側にあり、軸方向Ｄａで隣り合う静翼列４６同士の間に配設されている。言い換えれば、分割環４５ｃの径方向内側Ｄｒｉには、動翼列４３が配設されている。

ロータ軸４２とタービン車室４５との間には、静翼４６ａ及び動翼４３ａが配置される環状の空間が形成される。この環状の空間は、燃焼器３０から供給された燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路４９となっている。

ロータ軸４２は、冷却空気を流すための冷却空気通路４２ｐが形成されている。この冷却空気通路４２ｐを通った冷却空気は、動翼４３ａの内部に導入されて、この動翼４３ａの冷却に利用される。

同様に、内側車室４５ｂは、冷却空気を流すための冷却空気通路４５ｐが形成されている。この冷却空気通路４５ｐは、内側車室４５ｂを径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉに貫通している。この冷却空気通路４５ｐを通った冷却空気は、静翼４６ａの内部及び分割環４５ｃの内部に導入されて、これら静翼４６ａ及び分割環４５ｃの冷却に利用される。

図３は、この発明の実施形態における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、この発明の実施形態における動翼のキャンバーラインに沿う断面である。
図３に示す動翼４３ａは、例えば、上述した四列設けられた動翼列４３のうち、上流側から見て三列目の動翼列４３を構成する動翼４３ａである。図４に示すように、動翼４３ａは、翼根５０と、翼本体５１と、チップシュラウド５２と、を備えている。

図３に示すように、翼本体５１は、凸面状の負圧面５３と、凹面状の正圧面５４と、前縁５５と、後縁５６と、を備えている。前縁５５は、翼型中心線であるキャンバーラインＣの延びる方向で最も上流側Ｄａｕの端部であり、後縁は、キャンバーラインＣの延びる方向で最も下流側Ｄａｄの端部である。翼本体５１は、負圧面５３と正圧面５４とが前縁５５及び後縁５６を介して連続してなる翼型断面となっている。この三列目の動翼列４３の備える動翼４３ａの翼本体５１は、一列目や二列目の動翼列４３の動翼４３ａの翼本体５１と比較して、翼高さＨ（図２参照）が大きい。さらに、翼本体５１は、翼根５０から翼端５７に向かって漸次幅が小さくなるテーパー状に形成されている。

動翼４３ａは、その内部に第一冷却通路部５８と、第二冷却通路部５９と、柱部６０と、を備えている。第一冷却通路部５８は、前縁５５に近設されている。第二冷却通路部５９は、後縁５６に近設されている。これら第一冷却通路部５８と第二冷却通路部５９は、図４に示すように、上述した翼型断面と交差する方向である翼高さ方向（径方向Ｄｒ）に延びている。さらに、第一冷却通路部５８と第二冷却通路部５９は、動翼４３ａの翼根５０（基部）から翼端５７（端部）に至るように貫通している。

また、第一冷却通路部５８の内部と第二冷却通路部５９の内部は、翼根５０側で冷却空気通路４２ｐと連通している。これにより、冷却空気通路４２ｐの冷却空気が、動翼４３ａの翼根５０側から第一冷却通路部５８及び第二冷却通路部５９に流入する。この第一冷却通路部５８及び第二冷却通路部５９に流入した冷却空気は、翼根５０から翼端５７に流れて、動翼４３ａの翼根５０から翼端５７までの翼高さ方向の全域を冷却する。

柱部６０は、第一冷却通路部５８と第二冷却通路部５９との間に設けられている。この柱部６０は、翼本体５１の翼根５０と翼端５７との間を連続するように形成されている。さらに、柱部６０は、負圧面５３と正圧面５４との間に渡るように形成されている。この実施形態における柱部６０は、翼本体５１と同様に、翼端５７に近づくにつれて漸次幅が小さくなるテーパー状に形成されている。ここで、上述した柱部６０において、キャンバーラインＣに沿う方向を幅方向と称している。

第一冷却通路部５８は、複数の冷却通路６３により構成される。これら複数の冷却通路６３は、柱部６０と前縁５５との間に設けられ、翼高さ方向に延びている。さらに、これら第一冷却通路部５８を構成する冷却通路６３は、キャンバーラインＣに沿って設けられている。この実施形態において第一冷却通路部５８は、二つの冷却通路６３を備えている。以下、二つの冷却通路６３のうち、前縁５５に近い冷却通路６３を前縁側冷却通路６４と称し、柱部６０に近い冷却通路６３を柱側冷却通路６５（第一中間冷却通路）と称する。

第一冷却通路部５８の前縁側冷却通路６４と柱側冷却通路６５との間には、仕切壁７０が形成されている。この仕切壁７０は、キャンバーラインＣ方向の幅が、上述した柱部６０の幅と比較して十分に小さく形成されている。

第二冷却通路部５９は、第一冷却通路部５８と同様に、複数の冷却通路６３により構成される。これら複数の冷却通路６３は、柱部６０と後縁５６との間に設けられ、翼高さ方向に延びている。さらに、これら第二冷却通路部５９を構成する冷却通路６３は、キャンバーラインＣに沿って設けられている。この実施形態において第二冷却通路部５９は、二つの冷却通路６３を備えている。以下、二つの冷却通路６３のうち、後縁５６に近い冷却通路６３を後縁側冷却通路６７と称し、柱部６０に近い冷却通路６３を柱側冷却通路６６（第二中間冷却通路）と称する。

第二冷却通路部５９の後縁側冷却通路６７と柱側冷却通路６６との間には、第一冷却通路部５８と同様に、仕切壁７０が形成されている。この仕切壁７０は、キャンバーラインＣ方向の幅が、上述した柱部６０の幅と比較して十分に小さく形成され、第一冷却通路部５８の仕切壁７０と同等の幅とされている。

ここで、柱部６０の幅や、キャンバーラインＣ方向における柱部６０の配置は、前縁５５及び後縁５６と、キャンバーラインＣ方向における翼本体５１の中間部Ｍとの間に生じ得る温度差に応じて設定される。
例えば、前縁５５及び後縁５６と、中間部Ｍとの間に生じ得る温度差が大きくなると想定される場合に、キャンバーラインＣ方向における柱部６０の幅を拡大することで、上記温度差を抑制できる。これは、柱部６０が配置される箇所の冷却が妨げられて、温度低下が抑制されるためである。

さらに、前縁５５及び後縁５６と、中間部Ｍとの間に生じ得る温度差が大きいと想定される場合には、キャンバーラインＣ方向における中間部Ｍのうち、特に低温となる箇所を中心にして柱部６０を配置してもよい。このようにすることで、温度低下が生じ易い箇所が温度低下することを効率よく抑制できる。

第一冷却通路部５８において、前縁側冷却通路６４の流路断面積は柱側冷却通路６５の流路断面積よりも小さくなっている。前縁側冷却通路６４と柱側冷却通路６５には、それぞれ冷却空気が供給される。柱側冷却通路６５は、翼根５０側又は翼端５７側に冷却空気の流れを妨げる機構を有している。例えば、この機構としては、翼根５０側に設けられるオリフィスや翼端５７に設けられるチップシュラウド５２のキャビティ部である。そのため、前縁側冷却通路６４を流れる冷却空気の流速は、柱側冷却通路６５を流れる冷却空気の流速よりも高い。言い換えれば、第一冷却通路部５８においては、前縁側冷却通路６４を流れる冷却空気の熱伝達率が柱側冷却通路６５を流れる冷却空気の熱伝達率よりも高くなるため、前縁側冷却通路６４は、柱側冷却通路６５よりも冷却能力が高くなる。

第二冷却通路部５９は、第一冷却通路部５８と同様に、後縁側冷却通路６７の流路断面積が第二冷却通路部５９の柱側冷却通路６６の流路断面積よりも小さい。後縁側冷却通路６７と柱側冷却通路６６には、それぞれ冷却空気が供給される。柱側冷却通路６６は、柱側冷却通路６６と同様に冷却空気の流れを妨げる機構を有している。そのため、後縁側冷却通路６７を流れる冷却空気の流速は、柱側冷却通路６６を流れる冷却空気の流速よりも高い。つまり、後縁側冷却通路６７は、柱側冷却通路６６よりも冷却能力が高くなる。

図５は、この発明の実施形態における柱状ピンフィンを示す部分断面図である。
図４、図５に示すように、第一冷却通路部５８及び第二冷却通路部５９には、柱状ピンフィン８２が設けられている。柱状ピンフィン８２は、複数の突出部８３を備えている。これら突出部８３は、負圧面５３の内面と正圧面５４の内面とに渡る柱状に形成されている。ここで、図４において、柱状ピンフィン８２が、前縁側冷却通路６４、後縁側冷却通路６７及び柱側冷却通路６５，６６の各内壁面５８ａ，５９ａの全面に設けられる場合を例示した。しかし、柱状ピンフィン８２を設ける範囲は全面に限られない。例えば、翼高さ方向において内壁面５８ａ，５９ａの一部に柱状ピンフィン８２が形成されない領域を設けてもよく、キャンバーラインＣの延びる方向において内壁面５８ａ，５９ａの一部に柱状ピンフィン８２が形成されない領域を設けてもよい。ここで、図３においては、柱状ピンフィン８２の図示を省略している。

図４に示すように、柱状ピンフィン８２は突出部８３として、それぞれ大きさの異なる第一突出部８３ａと第二突出部８３ｂがある。第一突出部８３ａは、柱側冷却通路６５，６６の内壁面５８ａ，５９ａに設けられている。第二突出部８３ｂは、前縁側冷却通路６４及び後縁側冷却通路６７の各内壁面５８ａ，５９ａに設けられている。この第二突出部８３ｂは、第一突出部８３ａよりも相対的に小さく形成されている。例えば、第二突出部８３ｂは、第一突出部８３ａよりも、その表面積が小さくなるように形成されている。

図６は、この発明の実施形態における図３の動翼の翼端近くを拡大した拡大図である。図７は、この発明の実施形態におけるチップシュラウドの平面図である。
図６、図７に示すように、チップシュラウド５２は、翼本体５１の翼端５７に一体に設けられている。チップシュラウド５２は、複数の動翼４３ａが周方向に配置されることで、周方向Ｄｃに連なって円環状を成している。

このチップシュラウド５２には、その外周面の軸方向Ｄａの中心位置等に、フィンＦ（図７参照）が設けられている。このフィンＦは、径方向外側Ｄｒｏに向けて突出している。このため、フィンＦと分割環４５ｃとの間は僅かな隙間となり、燃焼ガスＧの漏れる量を少なくすることができる。このフィンＦは、動翼４３ａと分割環４５ｃとの隙間が何らかの原因により減少するような場合に、最初に分割環４５ｃと接触する。このようにフィンＦが最初に分割環４５ｃに接触することで、分割環４５ｃや動翼４３ａのダメージを軽減することが可能となっている。

チップシュラウド５２は、第一排出通路７２と、第二排出通路７３と、第三排出通路７４とを備えている。これら第一排出通路７２、第二排出通路７３及び第三排出通路７４は、上述した翼本体５１の内部を流れる冷却空気をそれぞれ翼本体５１の外部に排出する。図６に示すように、第一排出通路７２、第三排出通路７４及び第二排出通路７３は、チップシュラウド５２に前縁５５側から後縁５６側に向かって、この順で形成されている。

第一排出通路７２は、前縁側冷却通路６４を流れる冷却空気を排出する。第一排出通路７２は、前縁側冷却通路６４の延びる方向（翼高さ方向）にチップシュラウド５２を貫通するように形成されている。言い換えれば、第一排出通路７２は、前縁側冷却通路６４を径方向外側Ｄｒｏに延長するように延び、径方向外側Ｄｒｏを向いて開口している。この実施形態における第一排出通路７２は、前縁側冷却通路６４と同じ流路断面形状となっている。つまり、前縁側冷却通路６４を流れる冷却空気は、動翼４３ａの翼根５０から翼端５７に向かって径方向外側Ｄｒｏに流れて、そのまま流れの向きを変えることなく、チップシュラウド５２の径方向外側Ｄｒｏに向かって排出される。このように、冷却空気がチップシュラウド５２からふき抜けるため、前縁側冷却通路６４は低圧損の流路となり、冷却空気の流速を高くすることができる。

第二排出通路７３は、後縁側冷却通路６７を流れる冷却空気を排出する。第二排出通路７３は、チップシュラウド５２を後縁側冷却通路６７の延びる方向に貫通するように形成されている。言い換えれば、第二排出通路７３は、第一排出通路７２と同様に、後縁側冷却通路６７を径方向外側Ｄｒｏに延長するように延び、径方向外側Ｄｒｏを向いて開口している。この実施形態における第二排出通路７３は、後縁側冷却通路６７と同じ流路断面形状となっている。つまり、後縁側冷却通路６７を流れる冷却空気は、動翼４３ａの翼根５０から翼端５７に向かって径方向外側Ｄｒｏに流れて、そのまま流れの向きを変えることなく、チップシュラウド５２の径方向外側Ｄｒｏに向かって排出される。このように、冷却空気がチップシュラウド５２からふき抜けるため、後縁側冷却通路６７は低圧損の流路となり、冷却空気の流速を高くすることができる。

第三排出通路７４は、柱側冷却通路６５，６６を流れる冷却空気を動翼４３ａの外部へ排出する。第三排出通路７４は、キャビティ部７５と、通路本体部７６と、を備えている。この実施形態におけるキャビティ部７５は、二つ設けられている。これらキャビティ部７５は、第一冷却通路部５８の柱側冷却通路６５の径方向外側Ｄｒｏに設けられ、第二冷却通路部５９の柱側冷却通路６６の径方向外側Ｄｒｏに設けられている。これらキャビティ部７５は、第一冷却通路部５８の柱側冷却通路６５と連通し、第二冷却通路部５９の柱側冷却通路６６と連通している。言い換えれば、キャビティ部７５は、前縁側冷却通路６４と後縁側冷却通路６７には連通されていない。

通路本体部７６は、図７に示すように、チップシュラウド５２に沿って延びている。言い換えれば、通路本体部７６は、柱側冷却通路６５，６６の延びる方向（翼高さ方向）と交差する方向に延びている。通路本体部７６は複数設けられて、それぞれチップシュラウド５２の側面に開口している。この実施形態における通路本体部７６は、キャビティ部７５からチップシュラウド５２に沿って延びてチップシュラウド５２の側面７７に開口している。これら通路本体部７６は、翼本体５１の負圧面５３の向く方向と、正圧面５４の向く方向とにそれぞれ延びている。この実施形態においては、複数の通路本体部７６は、それぞれキャビティ部７５から最も近いチップシュラウド５２の側面７７に向かって延びている。

より具体的には、第三排出通路７４は、前縁５５側のキャビティ部７５の正圧面５４に近い内側面７８と、上流側Ｄａｕを向くチップシュラウド５２の側面７７ａとの間に、複数の通路本体部７６が形成されている。同様に、第三排出通路７４は、前縁５５側のキャビティ部７５の負圧面５３に近い内側面７９と、周方向Ｄｃを向くチップシュラウド５２の側面７７ｂとの間に、複数の通路本体部７６が形成されている。
さらに、第三排出通路７４は、後縁５６側のキャビティ部７５の正圧面５４に近い内側面８０と、周方向Ｄｃを向くチップシュラウド５２の側面７７ｃとの間に、複数の通路本体部７６が形成されている。同様に、第三排出通路７４は、後縁５６側のキャビティ部７５の負圧面５３に近い内側面８１と、下流側Ｄａｄを向くチップシュラウド５２の側面７７ｄとの間に複数の通路本体部７６が形成されている。

この実施形態においては、通路本体部７６が直線状に形成される場合を例示した。しかし、通路本体部７６は直線状に限られない。例えば、通路本体部７６を円弧状や、Ｓ字状など、曲線を含む形状としても良い。さらに、同一の側面７７に開口する通路本体部７６同士が平行に配される場合を例示したが、平行に限られない。側面７７に近づくにつれて互いに離間するように配しても良い。

上述した実施形態によれば、内壁面５８ａに突出部８３が形成された第一冷却通路部５８に冷却空気が流れるので、翼本体５１の前縁５５側を効率よく冷却することができる。同様に、内壁面５９ａに突出部８３が形成された第二冷却通路部５９に冷却空気が流れるので、翼本体５１の後縁５６側を冷却することができる。特に、高温となりやすい前縁５５側及び後縁５６側を第一冷却通路部５８及び第二冷却通路部５９により効果的に冷却することができるとともに、相対的に高温となりにくい前縁５５と後縁５６との間の部分に柱部６０を設けることで冷却通路全体の断面積を小さくすることができる。
そして、この柱部６０は、第一冷却通路部５８と第二冷却通路部５９との間において、翼本体５１の翼根５０と翼端５７との間に連続して形成されているため、柱部６０の形成箇所には冷却空気が流れない。したがって、本実施形態のタービン動翼は、第一冷却通路部５８と第二冷却通路部５９との間の中間部Ｍの温度低下を抑制できる。つまり、前縁５５及び後縁５６と、第一冷却通路部５８と第二冷却通路部５９との間の中間部Ｍとに温度差が生じることを抑制できると共に、冷却通路を流れる冷却空気のヒートアップを抑制できる。さらに、柱部６０を設けることで、動翼４３ａの強度を向上できる。その結果、熱反りを抑制するとともに十分な強度を確保することが可能となる。
また、本実施形態のタービン動翼では、第一冷却通路部５８及び第二冷却通路部５９に柱状ピンフィン８２を備えた構造とすることで、従来のマルチホールと比べて一定の断面積を確保しつつ冷却効果を得ることができ、これにより冷却空気が冷却通路を流れる際の圧損を最小限にすることができ、冷却空気の供給圧を抑制することができる。このため、動翼４３ａを冷却するために必要な冷却空気の供給量を最小限にすることができる。

さらに、上述した実施形態によれば、第一冷却通路部５８において前縁側冷却通路６４は、柱側冷却通路６５の流路断面積よりも小さい流路断面積を有し、低圧損の流路となる。これに対して、柱側冷却通路６５は、冷却空気の流れを妨げる機構（例えば、翼根５０側に設けられるオリフィスやチップシュラウド５２のキャビティ部７５）により、高圧損の流路となる。このため、本実施形態のタービン動翼は、前縁側冷却通路６４に流れる冷却空気の流速を高くすることができ、前縁５５に近いほど冷却性能を向上させることができる。その結果、柱側冷却通路６５が設けられた部分と比べて相対的に高温になりやすい前縁側冷却通路６４が設けられた前縁５５側を効果的に冷却することができ、前縁５５と柱部６０との間に温度差が生じることを更に抑制することができると共に、動翼４３ａの前縁５５側を冷却するために必要な冷却空気の供給量を最小限にすることができる。

同様に、第二冷却通路部５９において後縁側冷却通路６７は、柱側冷却通路６６の流路断面積よりも小さい流路断面積を有し、低圧損の流路となる。これに対して、柱側冷却通路６６は、冷却空気の流れを妨げる機構（例えば、翼根５０側に設けられるオリフィスやキャビティ部７５）により、高圧損の流路となる。このため、本実施形態のタービン動翼は、後縁側冷却通路６７に流れる冷却空気の流速を高くすることができ、後縁５６に近いほど冷却性能を向上させることができる。その結果、柱側冷却通路６６が設けられた部分と比べて相対的に高温になりやすい後縁側冷却通路６７が設けられた後縁５６側を効果的に冷却することができ、後縁５６と柱部６０との間に温度差が生じることを更に抑制することができると共に、動翼４３ａの後縁５６側を冷却するために必要な冷却空気の供給量を最小限にすることができる。

さらに、上述した実施形態によれば、第一突出部８３ａが第二突出部８３ｂよりも小さく形成されている。このため、本実施形態のタービン動翼は、前縁側冷却通路６４及び後縁側冷却通路６７に流れる冷却空気の圧損を抑制できる。その一方で、前縁側冷却通路６４及び後縁側冷却通路６７と比較して、柱側冷却通路６５，６６に流れる冷却空気の圧損を大きくできる。これにより、前縁側冷却通路６４及び後縁側冷却通路６７に流れる冷却空気の流速に対して、柱側冷却通路６５，６６に流れる冷却空気の流速を低減することができる。その結果、前縁５５側及び後縁５６側を効果的に冷却することができるとともに、柱側冷却通路６５，６６に流通する冷却空気の量を低減することで、全体として冷却空気の供給量を抑制することができる。さらに、前縁５５及び後縁５６と、これら前縁５５及び後縁５６の間の中間部Ｍとの温度差が大きくなり易い環境下であっても、前縁５５及び後縁５６と、中間部Ｍとに温度差が生じることをより一層抑制できる。

さらに、本実施形態のタービン動翼は、動翼４３ａがチップシュラウド５２を有している場合に、翼本体５１の翼根５０から翼端５７に向かい前縁側冷却通路６４を流れる冷却空気を、チップシュラウド５２の第一排出通路７２を介して外部に排出できる。さらに、翼本体５１の翼根５０から翼端５７に向かい後縁側冷却通路６７を流れる冷却空気を、チップシュラウド５２の第二排出通路７３を介して外部に排出できる。加えて、翼本体５１の翼根５０から翼端５７に向かい柱側冷却通路６５，６６を流れる冷却空気を、チップシュラウド５２の第三排出通路７４を介して外部に排出できる。その結果、前縁側冷却通路６４、後縁側冷却通路６７、及び、柱側冷却通路６５，６６を流れる冷却空気を個別に動翼４３ａの外部に排出することができる。さらに、第一排出通路７２、第二排出通路７３、及び、第三排出通路７４のそれぞれの流路断面積を変えるだけで、前縁側冷却通路６４、後縁側冷却通路６７、及び、柱側冷却通路６５，６６を流れる各冷却空気の流速を容易に異ならせることもできる。

さらに、本実施形態のタービン動翼は、第一排出通路７２と第二排出通路７３とが、それぞれチップシュラウド５２を翼高さ方向に貫通することで、第一排出通路７２と第二排出通路７３とをより短く形成できる。そのため、前縁側冷却通路６４及び後縁側冷却通路６７を流れる冷却空気の圧損が増大することを抑制して、冷却空気の流速が低下することを抑制できる。その結果、翼本体５１の前縁５５及び後縁５６を効率よく冷却できる。

さらに、本実施形態のタービン動翼は、第三排出通路７４の通路本体部７６がチップシュラウド５２に沿って形成されることで、柱側冷却通路６５，６６を流れる冷却空気が、第三排出通路７４を通じて外部に排出される途中で、チップシュラウド５２を冷却することができる。

さらに、本実施形態のタービン動翼は、第一排出通路７２や第二排出通路７３と比較して第三排出通路７４の通路長を長くできる。そのため、前縁側冷却通路６４や後縁側冷却通路６７に比べて、柱側冷却通路６５，６６に流通する冷却空気の量を低減することでき、全体として冷却空気の供給量を抑制することができる。

さらに、チップシュラウド５２に断面積の大きなキャビティ部７５が形成されることで、例えば、キャビティ部７５に向けて側面７７から通路本体部７６を加工しようとした場合に、多少の位置ずれが許容される。そのため、第三排出通路７４を容易に形成することができる。また、チップシュラウド５２が軽くなるため、遠心荷重を低減できる。

さらに、動翼２３ａを冷却するための冷却空気量を低減できるため、ガスタービン１０の効率を向上することができる。

この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

図８は、この発明の実施形態の変形例における図５に相当する部分断面図である。
例えば、上述した実施形態においては、柱状ピンフィン８２が形成される場合を一例に説明した。しかし、柱状ピンフィン８２に限られない。例えば、図８に示す変形例のように、柱状ピンフィン８２に代えて片側ピンフィン７１を設けるようにしても良い。片側ピンフィン７１は、第一冷却通路部５８及び第二冷却通路部５９の内壁面５８ａ，５９ａから内側に向かって突出する突起部（突出部）Ｔであり、前縁側冷却通路６４、後縁側冷却通路６７及び柱側冷却通路６５，６６のそれぞれの内壁面５８ａ，５９ａに設けてもよい。この片側ピンフィン７１は、上述した柱状ピンフィン８２と同様に、互いに大きさの異なる第一突起部（第一突出部：図示せず）と第二突起部（第二突出部：図示せず）を備えるようにしてもよい。さらに、例えば、第一突起部を柱側冷却通路６５，６６の内壁面５８ａ，５９ａに設け、第二突起部を前縁側冷却通路６４及び後縁側冷却通路６７の内壁面５８ａ，５９ａに設けてもよい。この場合、第二突起部は、第一突起部よりも相対的に小さく形成してもよい。例えば、第二突起部は、第一突起部よりも、その表面積を小さく形成してもよい。

さらに、上述した実施形態においては、翼本体５１が、前縁側冷却通路６４と後縁側冷却通路６７との両方を備える場合について説明した。しかし、この構成に限られない。例えば、翼本体が前縁側冷却通路６４と後縁側冷却通路６７との何れか一方のみを備えるようにしても良い。

同様に、上述した実施形態においては、第一冷却通路部５８が２つの冷却通路６３（前縁側冷却通路６４、柱側冷却通路６５）を備え、第二冷却通路部５９が２つの冷却通路６３（後縁側冷却通路６７、柱側冷却通路６６）を備える場合について説明した。しかし、第一冷却通路部５８は、一つの冷却通路６３により形成されても良く、同様に第二冷却通路部５９は、一つの冷却通路６３により形成されても良い。

さらに、実施形態においては、第二突出部８３ｂが第一突出部８３ａよりも小さい場合を一例に説明した。しかし、この構成に限られるものではない。例えば、第一突出部８３ａと第二突出部８３ｂとを同じ大きさで形成しつつ、単位面積当たりの第二突出部８３ｂの数量を、単位面積当たりの第一突出部８３ａの数量よりも少なくしても良い。さらに、第一突出部８３ａと第二突出部８３ｂとを同一の構成、すなわち同じ大きさ、同じ数量で形成するようにしても良い。

さらに、上述した実施形態においては、冷却媒体が空気の場合を一例に説明したが、冷却媒体は空気に限られない。
さらに、上述した実施形態においては、第三排出通路７４がキャビティ部７５を有する場合について説明した。しかし、キャビティ部７５を省略するようにしても良い。

さらに、上述した各実施形態においては、第三排出通路７４の通路本体部７６がチップシュラウド５２に沿って形成され、側面７７に開口する場合について説明した。しかし、この構成に限られない。通路本体部７６が、例えば、側面７７近傍のチップシュラウド５２上に開口していても良い。

さらに、上述した各実施形態においては、第一排出通路７２と、第二排出通路７３とが、それぞれ翼高さ方向にチップシュラウド５２を貫通する場合について説明した。しかし、第一排出通路７２と、第二排出通路７３との貫通する方向は、第三排出通路７４よりも短く形成できれば良く、翼高さ方向に限られない。

さらに、上述した実施形態においては、三列目の動翼列４３の動翼４３ａを一例に説明した。しかし、動翼４３ａはチップシュラウド５２を備える動翼であればよく、三列目以外の動翼列４３における動翼４３ａであっても良い。

１０…ガスタービン １１…ガスタービンロータ １５…ガスタービン車室 ２０…圧縮機 ２１…圧縮機ロータ ２２…ロータ軸 ２３…動翼列 ２５…圧縮機車室 ２６…静翼列 ２６ａ…静翼 ３０…燃焼器 ４０…タービン ４１…タービンロータ ４２…ロータ軸 ４２ｐ…冷却空気通路 ４３…動翼列 ４３ａ…動翼 ４５…タービン車室 ４５ａ…外側車室 ４５ｂ…内側車室 ４５ｃ…分割環 ４５ｐ…冷却空気通路 ４６…静翼列 ４６ａ…静翼 ４９…燃焼ガス流路 ５０…翼根 ５１…翼本体 ５２…チップシュラウド ５３…負圧面 ５４…正圧面 ５５…前縁 ５６…後縁 ５７…翼端 ５８…第一冷却通路部 ５８ａ…内壁面 ５９…第二冷却通路部 ５９ａ…内壁面 ６０…柱部 ６２…第一端部 ６３…冷却通路 ６４…前縁側冷却通路 ６５…柱側冷却通路 ６６…柱側冷却通路 ６７…後縁側冷却通路 ７０…仕切壁 ７１…片側ピンフィン ７２…第一排出通路 ７３…第二排出通路 ７４…第三排出通路 ７５…キャビティ部 ７６…通路本体部 ７７…側面 ７７ａ…側面 ７７ｂ…側面 ７７ｃ…側面 ７７ｄ…側面 ７８…内側面 ７９…内側面 ８０…内側面 ８１…内側面 ８２…柱状ピンフィン ８３…突出部 ８３ａ…第一突出部 ８３ｂ…第二突出部 Ｔ…突起部 Ｆ…フィン Ｍ…中間部

この発明の第一態様によれば、タービン動翼は、前縁と後縁とを有し、これら前縁と後縁との間に正圧面及び負圧面を有する翼本体を備え、前記翼本体は、前記前縁に近設され冷却媒体が流れる第一冷却通路部と、前記後縁に近設され冷却媒体が流れる第二冷却通路部と、前記第一冷却通路部と前記第二冷却通路部との間に設けられ前記翼本体の基部と端部との間に連続して形成される柱部と、を備え、前記第一冷却通路部は、前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶように、前記翼本体の基部と端部との間に連続して形成される仕切壁によって区画された複数の冷却通路を備え、前記第二冷却通路部は、前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶように仕切壁によって区画された複数の冷却通路を備え、前記柱部の前記翼型中心線の延びる方向の厚さが、各前記仕切壁の翼型中心線の延びる方向の厚さよりも大きい。
また、タービン動翼は、前縁と後縁とを有し、これら前縁と後縁との間に正圧面及び負圧面を有する翼本体を備え、前記翼本体は、前記前縁に近設され冷却媒体が流れの向きを流れる第一冷却通路部と、前記後縁に近設され冷却媒体が流れる第二冷却通路部と、前記第一冷却通路部と前記第二冷却通路部との間に設けられ前記翼本体の基部と端部との間に連続して形成される柱部と、を備え、前記第一冷却通路部は、前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶように、仕切壁によって区画される、前記冷却媒体が前記翼本体の基部から端部に向かって流れの向きを変えることなく流れる複数の冷却通路を備え、前記第二冷却通路部は、前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶように仕切壁によって区画され、前記冷却媒体が前記翼本体の基部から端部に向かって流れの向きを変えることなく流れる複数の冷却通路を備え、前記柱部の前記翼型中心線の延びる方向の厚さが、各前記仕切壁の翼型中心線の延びる方向の厚さよりも大きくてもよい。
さらに、タービン動翼は、前縁と後縁とを有し、これら前縁と後縁との間に正圧面及び負圧面を有する翼本体を備え、前記翼本体は、前記前縁に近設され冷却媒体が流れる第一冷却通路部と、前記後縁に近設され冷却媒体が流れる第二冷却通路部と、前記第一冷却通路部と前記第二冷却通路部との間に設けられ前記翼本体の基部と端部との間に連続して形成される柱部と、を備え、前記第一冷却通路部は、前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶように、仕切壁によって区画された複数の冷却通路を備え、前記第二冷却通路部は、前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶように仕切壁によって区画された複数の冷却通路を備え、前記柱部の前記翼型中心線の延びる方向の厚さが、各前記仕切壁の翼型中心線の延びる方向の厚さよりも大きく、前記柱部に前記冷却媒体が流れる冷却通路が形成されていなくてもよい。
内壁面に突出部が形成された第一冷却通路部に冷却媒体を流すことで、翼本体の前縁に近い側を効率よく冷却できる。同様に、内壁面に突出部が形成された第二冷却通路部に冷却媒体を流すことで、翼本体の後縁に近い側を冷却できる。このように、特に高温となりやすい前縁側及び後縁側を第一冷却通路部及び第二冷却通路部により効果的に冷却することができるとともに、相対的に高温となりにくい前縁側と後縁側との間において柱部を設けることで冷却通路全体の断面積を小さくすることができる。そして、冷却通路自体も上記のとおり突出部を備えた構造とすることで、マルチホールと比べて一定の断面積を確保しつつ冷却効果を得ることができ、これにより冷却通路を流通する際の圧損を最小限にすることができ、供給圧を抑制することができる。このため、タービン翼を冷却するのに必要な冷却媒体の供給量を最小限にすることができる。

この発明の第二態様によれば、前記第一冷却通路部の前記複数の冷却通路は、前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って配設されて、最も前記前縁の近くに配設される前縁側冷却通路と、前記前縁側冷却通路よりも前記柱部に近い側に配設されて前記前縁側冷却通路よりも大きい流路断面積を有する第一中間冷却通路と、を含み、前記第二冷却通路部の前記複数の冷却通路は、前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って配設されて、最も前記後縁の近くに配設される後縁側冷却通路と、前記後縁側冷却通路よりも前記柱部に近い側に配設されて前記後縁側冷却通路よりも大きい流路断面積を有する第二中間冷却通路と、を含んでいてもよい。
このように構成することで、冷却媒体を前縁側冷却通路と第一中間冷却通路とにそれぞれ供給した場合、前縁側冷却通路に流れる冷却媒体の流速を相対的に高めることができる。これにより、前縁に近いほど冷却性能を向上することができる。その結果、第一中間冷却通路が設けられた部分と比べて相対的に高温になりやすい前縁側冷却通路が設けられた前縁側を効果的に冷却することができる。
また、冷却媒体を後縁側冷却通路と第二中間冷却通路とにそれぞれ供給した場合、後縁側冷却通路に流れる冷却媒体の流速を相対的に高めることができる。これにより、後縁に近いほど冷却性能を向上することができる。その結果、第二中間冷却通路が設けられた部分と比べて相対的に高温になりやすい後縁側冷却通路が設けられた後縁側を効果的に冷却することができる。
この発明の第三態様によれば、前記第一冷却通路部の内壁面及び前記第二冷却通路部の内壁面から突出する複数の突出部を備えていてもよい。

この発明の第四態様によれば、タービン動翼は、第四態様における突出部が、第一突出部と、前記第一突出部よりも小さい第二突出部と、を有し、前記第一突出部は、前記第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路の少なくとも一方に設けられ、前記第二突出部は、前記前縁側冷却通路及び前記後縁側冷却通路の少なくとも一方に設けられるようにしても良い。
このように構成することで、第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路と比較して、前縁側冷却通路及び後縁側冷却通路に流れる冷却媒体の圧損を抑制できる。これにより、前縁側冷却通路及び後縁側冷却通路に流れる冷却媒体の流速に対して、第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路に流れる冷却媒体の流速を低減することができる。その結果、前縁側及び後縁側を効果的に冷却することができるとともに、第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路に流通する冷却媒体の量を低減することで、全体として冷却媒体の供給量を抑制することができる。

この発明の第五態様によれば、タービン動翼は、第一態様において、前記翼本体の翼端に設けられるチップシュラウドを備え、前記チップシュラウドは、前記第一冷却通路部の複数の冷却通路のうち最も前記前縁の近くに配設される前縁側冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第一排出通路と、前記第二冷却通路部の複数の冷却通路のうち最も前記後縁の近くに配設される後縁側冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第二排出通路と、前記前縁側冷却通路と前記後縁側冷却通路との間に設けられる中間冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第三排出通路と、を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、チップシュラウドを有している場合に、翼本体の基部から翼端に向かい前縁側冷却通路を流れる冷却媒体を、チップシュラウドの第一排出通路を介して外部に排出できる。さらに、翼本体の基部から翼端に向かい後縁側冷却通路を流れる冷却媒体を、チップシュラウドの第二排出通路を介して外部に排出できる。加えて、翼本体の基部から翼端に向かい中間冷却通路を流れる冷却媒体を、チップシュラウドの第三排出通路を介して外部に排出できる。

Claims (10)

1. 前縁と後縁とを有し、これら前縁と後縁との間に正圧面及び負圧面を有する翼本体を備え、
   前記翼本体は、
   前記前縁に近設され冷却媒体が流れる第一冷却通路部と、
   前記後縁に近設され冷却媒体が流れる第二冷却通路部と、
   前記第一冷却通路部と前記第二冷却通路部との間に設けられ前記翼本体の基部と端部との間に連続して形成される柱部と、
   前記第一冷却通路部の内壁面及び前記第二冷却通路部の内壁面から突出する複数の突出部とを備えるタービン動翼。
2. 前記第一冷却通路部は、前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って配設されて、最も前記前縁の近くに配設される前縁側冷却通路と、前記前縁側冷却通路よりも前記柱部に近い側に配設されて前記前縁側冷却通路よりも大きい流路断面積を有する第一中間冷却通路と、を含む複数の冷却通路を備える請求項１に記載のタービン動翼。
3. 前記第二冷却通路部は、前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って配設されて、最も前記後縁の近くに配設される後縁側冷却通路と、前記後縁側冷却通路よりも前記柱部に近い側に配設されて前記後縁側冷却通路よりも大きい流路断面積を有する第二中間冷却通路と、を含む複数の冷却通路を備える請求項１又は請求項２に記載のタービン動翼。
4. 前記突出部は、
   第一突出部と、前記第一突出部よりも小さい第二突出部と、を有し、
   前記第一突出部は、前記第一中間冷却通路及び前記第二中間冷却通路の少なくとも一方に設けられ、
   前記第二突出部は、前記前縁側冷却通路及び前記後縁側冷却通路の少なくとも一方に設けられる請求項２又は請求項３に記載のタービン動翼。
5. 前記翼本体の翼端に設けられるチップシュラウドを備え、
   前記第一冷却通路部は、
   前記柱部と前記前縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶ複数の冷却通路を備え、
   前記第二冷却通路部は、
   前記柱部と前記後縁との間に、翼高さ方向に延びるとともに翼型中心線に沿って並ぶ複数の冷却通路を備え、
   前記チップシュラウドは、
   前記第一冷却通路部の複数の冷却通路のうち最も前記前縁の近くに配設される前縁側冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第一排出通路と、
   前記第二冷却通路部の複数の冷却通路のうち最も前記後縁の近くに配設される後縁側冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第二排出通路と、
   前記前縁側冷却通路と前記後縁側冷却通路との間に設けられる中間冷却通路を流れる冷却媒体を排出する第三排出通路と、
   を備える請求項１に記載のタービン動翼。
6. 前記第一排出通路は、
   前記前縁側冷却通路の延びる方向に、前記チップシュラウドを貫通する請求項５に記載のタービン動翼。
7. 前記第二排出通路は、
   前記後縁側冷却通路の延びる方向に、前記チップシュラウドを貫通する請求項５又は請求項６に記載のタービン動翼。
8. 前記第三排出通路は、
   前記チップシュラウドに沿って延びる通路本体部を備え、
   前記通路本体部は、前記チップシュラウドの側面に開口する請求項５から請求項７の何れか一項に記載のタービン動翼。
9. 前記第三排出通路は、
   前記中間冷却通路に連通されるとともに前記中間冷却通路よりも流路断面積が大きいキャビティ部を備え、
   前記通路本体部は、
   前記キャビティ部から前記翼高さ方向と交差する方向に延びて前記チップシュラウドの側面に開口する請求項８に記載のタービン動翼。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項に記載のタービン動翼を備えるガスタービン。

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