JP6308710B1 - ガスタービン静翼、及びこれを備えているガスタービン - Google Patents

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Abstract

【課題】効率的に冷却可能なガスタービン静翼を提供する。【解決手段】静翼のシュラウドは、キャビティ69と、背側通路73nと、腹側通路73pと、複数の後端通路76と、を有する。背側通路73nは、背側端面63nに沿って下流側に向って延び、後端面62bで開口している。腹側通路73pは、腹側端面63pに沿って下流側に向って延び、後端面62bで開口している。複数の後端通路76は、背側通路73nと腹側通路73pとの間に、側方向Dcに並んで配置され、後端面62bで開口している。複数の後端通路76のうち、背側通路73nに最も近い背側第一後端通路76n1は、下流側に向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。複数の後端通路76のうち、腹側通路73pに最も近い腹側第一後端通路76p1は、下流側に向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。【選択図】図4

Description

本発明は、ガスタービン静翼、及びこれを備えているガスタービンに関する。
ガスタービンは、軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆う車室と、を備えている。ロータは、ロータ軸と、このロータ軸に取り付けられている複数の動翼とを有する。また、車室の内側には、複数の静翼が設けられている。
静翼は、軸線に対する径方向に延びて翼形を成す翼体と、翼体の径方向内側に設けられている内側シュラウドと、翼体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有する。静翼の翼体は、燃焼ガスが通る燃焼ガス流路内に配置される。内側シュラウドは、燃焼ガス流路の径方向内側の位置を画定する。外側シュラウドは、燃焼ガス流路の径方向外側の位置を画定する。
ガスタービンの静翼は、高温の燃焼ガスに晒される。このため、静翼は、一般的に、空気等で冷却される。
例えば、以下の特許文献1に記載の静翼には、冷却空気が通る各種通路が形成されている。具体的に、静翼の翼体には、径方向に延びて冷却空気が流入する翼通路が形成されている。また、内側シュラウド及び外側シュラウドには、翼体の翼通路に冷却空気を供給するキャビティが形成されている。さらに、内側シュラウド及び外側シュラウドには、背側通路と、腹側通路と、複数の後端通路とが形成されている。背側通路は、キャビティに連通して、シュラウドの背側端面に沿って延びて、シュラウドの後端面で開口している。腹側通路は、キャビティに連通して、シュラウドの腹側端面に沿って延びて、シュラウドの後端面で開口している。複数の後端通路は、キャビティを基準にして後端面側であって背側通路と腹側通路との間に並んで配置され、キャビティに連通して後端面で開口している。
特開2004−060638号公報
ガスタービンの静翼に関しては、この静翼を効果的に冷却して、静翼の耐久性を向上させつつも、この静翼を冷却するための空気の使用量をできるかぎり減らすことが望まれている。
そこで、本発明は、効率的に冷却可能なガスタービン静翼、及びこのガスタービン静翼を備えているガスタービンを提供することを目的とする。
前記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービン静翼は、
燃焼ガス流路内に配置され、翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における端に設けられているシュラウドと、を備える。前記シュラウドは、前記燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスに接するガスパス面と、前記翼体の後縁に対する前縁側の端面であって、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れくる側である上流側を向く前端面と、前記前端面と背合わせの関係を成し、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れて行く側である下流側を向く後端面と、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の腹側面に対する背側面側の端面である背側端面と、前記背側端面と背合わせの関係を成し、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の前記背側面に対する前記腹側面側の端面である腹側端面と、前記前端面と前記後端面と前記背側端面と前記腹側端面とで囲まれた領域内に形成され、冷却空気が流入するキャビティと、前記背側端面と前記腹側端面とが並ぶ方向である側方向で、前記キャビティを基準にして前記背側端面側に配置され、前記キャビティに連通して前記背側端面に沿って前記下流側に向って延び、前記後端面で開口している背側通路と、前記側方向で、前記キャビティを基準にして前記腹側端面側に配置され、前記キャビティに連通して前記腹側端面に沿って前記下流側に向って延び、前記後端面で開口している腹側通路と、前記キャビティを基準にして前記後端面側であって前記背側通路と前記腹側通路との間に、前記側方向に並んで配置され、前記キャビティに連通して前記後端面で開口している複数の後端通路と、を有する。複数の前記後端通路のうち、前記側方向で前記背側通路に最も近い背側第一後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記背側通路に近づく側に延びている。複数の前記後端通路のうち、前記側方向で前記腹側通路に最も近い腹側第一後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記腹側通路に近づく側に延びている。前記背側第一後端通路を含み、前記背側第一後端通路から前記側方向へ連なって並ぶ複数の前記後端通路は、背側後端通路群を構成する。前記腹側第一後端通路を含み、前記腹側第一後端通路から前記側方向へ連なって並ぶ複数の前記後端通路は、腹側後端通路群を構成する。前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、互いに平行である。前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、互いに平行である。
翼体の後縁部より下流側であってキャンバーラインに沿った領域には、燃焼ガスのウェイクが形成される。このウェイクにより、燃焼ガスと外側シュラウドとの間の熱伝達率が高まる。このため、ガスパス面中で、翼体の後縁部より下流側であってキャンバーラインに沿った領域は、燃焼ガスにより加熱され易い。言い換えると、ガスパス面中で、後端面に沿い且つ周方向腹側(側方向の一方側)の領域は、燃焼ガスにより加熱され易い。第一静翼の翼体に起因して形成されるウェイク領域は、第一静翼の周方向腹側に隣接する第二静翼のガスパス面中で、後端面に沿い且つ周方向背側(周方向の他方側)の領域内まで広がる。よって、ガスパス面中で、後端面に沿い且つ周方向背側の領域も、燃焼ガスにより加熱され易い。
本態様の背側第一後端通路は、下流側に向うに連れて次第に背側通路に近づく側に延びている。このため、本態様では、後端面中で背側通路が開口している位置と背側第一後端通路が開口している位置との間の距離は、背側通路に対して背側第一後端通路が平行な場合よりも、短くなる。このため、本態様では、ガスパス面中で、後端面に沿い且つ周方向腹側の領域の冷却能力が強化される。
本態様の腹側第一後端通路は、下流側に向うに連れて次第に腹側通路に近づく側に延びている。このため、本態様では、後端面中で腹側通路が開口している位置と腹側第一後端通路が開口している位置との間の距離は、腹側通路に対して腹側第一後端通路が平行な場合よりも、短くなる。このため、本態様では、ガスパス面中で、後端面に沿い且つ周方向背側の領域の冷却能力が強化される。
本態様では、背側第一後端通路が下流側に向うに連れて次第に背側通路に近づく側に延び、腹側第一後端通路が下流側に向うに連れて次第に腹側通路に近づく側に延びている。このため、背側第一後端通路と腹側第一後端通路との間の複数の後端通路のうち、側方向で隣り合ういずれか二つの後端通路が開口している位置間の距離が、全ての後端通路が平行な場合の同距離よりも長くなる。このため、本態様では、側方向で背側第一後端通路と腹側第一後端通路との間の一部の領域の冷却能力が低下する。しかしながら、ガスパス面中で、後端面に沿い且つ側方向で背側第一後端通路と腹側第一後端通路との間の一部の領域は、ガスパス面中で、後端面に沿い且つ周方向背側の領域、及び後端面に沿い且つ周方向腹側の領域よりも加熱されにくい。よって、本態様では、ガスパス面中で、後端面に沿い且つ側方向で背側第一後端通路と腹側第一後端通路との間の一部の領域の冷却能力が低下しても、この領域の耐久性はあまり低下しない。
以上のように、本態様では、加熱され易い領域の冷却能力を強化し、相対的に加熱されにくい領域の冷却能力を低下させているので、静翼を効果的に冷却することができる。よって、本態様によれば、静翼の耐久性を向上させつつも、この静翼を冷却するための空気の使用量の増加を抑えることができる。
ここで、前記一態様のガスタービン静翼において、前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も腹側通路に近い後端通路と、前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も背側通路に近い後端通路との間に、前記側方向で互いに隣り合う前記後端通路の間の隙間であって前記下流側に向かうに連れて次第に大きくなる隙間を有してもよい。
また、以上のいずれかの態様のガスタービン静翼において、複数の前記後端通路のうち、前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路及び前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路を除く一部の複数の後端通路は、前記背側端面と平行であってもよい。
前記目的を達成するための発明に係る他の態様としてのガスタービン静翼は、
燃焼ガス流路内に配置され、翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における端に設けられているシュラウドと、を備える。前記シュラウドは、前記燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスに接するガスパス面と、前記翼体の後縁に対する前縁側の端面であって、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れくる側である上流側を向く前端面と、前記前端面と背合わせの関係を成し、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れて行く側である下流側を向く後端面と、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の腹側面に対する背側面側の端面である背側端面と、前記背側端面と背合わせの関係を成し、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の前記背側面に対する前記腹側面側の端面である腹側端面と、前記前端面と前記後端面と前記背側端面と前記腹側端面とで囲まれた領域内に形成され、冷却空気が流入するキャビティと、前記キャビティを基準にして前記後端面側に、前記背側端面と前記腹側端面とが並ぶ方向である側方向に並んで配置され、前記キャビティに連通して前記後端面で開口している複数の後端通路で構成される複数の後端通路群と、を有する。複数の前記後端通路群は、いずれも、群を構成する複数の前記後端通路が互いに平行である。複数の前記後端通路群のうち、前記側方向で前記背側端面に最も近い背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記背側端面に近づく側に延びている。複数の前記後端通路群のうち、前記側方向で前記腹側端面に最も近い腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記腹側端面に近づく側に延びている。
本態様でも、加熱され易い領域の冷却能力を強化し、相対的に加熱されにくい領域の冷却能力を低下させるので、静翼を効果的に冷却することができる。よって、本態様によれば、静翼の耐久性を向上させつつも、この静翼を冷却するための空気の使用量の増加を抑えることができる。
さらに、本態様の複数の後端通路群は、いずれも、群を構成する複数の後端通路が互いに平行である。このため、本態様では、複数の後端通路のそれぞれがいずれも異なる方向に延びている場合よりも、複数の後端通路を加工する手間を抑制することができる。
前記背側後端通路群と前記腹側後端通路群とを有する、以上のいずれかの態様のガスタービン静翼において、前記側方向で前記背側後端通路群と前記腹側後端通路群との間には、複数の前記後端通路のうちの一部の複数の前記後端通路で構成される中央後端通路群を有してもよい。
この場合、前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も前記腹側端面に近い前記後端通路と、前記中央後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も背側端面に近い後端通路との間に、前記側方向で互いに隣り合う前記後端通路の間の隙間であって前記下流側に向かうに連れて次第に大きくなる隙間と、前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も背側端面に近い前記後端通路と、前記中央後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も腹側端面に近い後端通路との間に、前記側方向で互いに隣り合う前記後端通路の間の隙間であって前記下流側に向かうに連れて次第に大きくなる隙間と、のうち、少なくとも一方の間隔を有してもよい。
また、以上の場合、前記中央後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、いずれも、前記背側端面に平行であってもよい。
また、以上のいずれかの態様のガスタービン静翼において、前記翼体を複数備え、複数の前記翼体は、一の前記シュラウドに設けられていてもよい。
前記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンは、
以上のいずれかの態様のガスタービン静翼と、軸線を中心として回転するロータと、前記ロータの外周側を覆う車室と、燃料の燃焼により前記燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、を備える。前記ガスタービン静翼は、前記車室の内周側に固定されている。
本発明の一態様によれば、ガスタービン静翼を効果的に冷却して、耐久性の向上を図りつつも冷却用の空気の使用量を抑えることができる。
本発明に係る一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。 本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。 本発明に係る第一実施形態における静翼の斜視図である。 図3におけるIV−IV線断面図である。 本発明に係る第二実施形態における静翼の断面図である。 本発明に係る第三実施形態における静翼の断面図である。 本発明に係る第四実施形態における静翼の断面図である。 本発明に係る第五実施形態における静翼の断面図である。 本発明に係る第六実施形態における静翼の断面図である。 本発明に係る第七実施形態における静翼の断面図である。 本発明に係る第八実施形態における静翼の断面図である。
以下、本発明の各種実施形態及びその変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
「ガスタービンの実施形態」
ガスタービンの実施形態について、図1及び図2を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態のガスタービン10は、空気Aを圧縮する圧縮機20と、圧縮機20で圧縮された空気A中で燃料Fを燃焼させて燃焼ガスGを生成する燃焼器30と、燃焼ガスGにより駆動するタービン40と、を備えている。
圧縮機20は、軸線Arを中心として回転する圧縮機ロータ21と、圧縮機ロータ21を覆う圧縮機車室25と、複数の静翼段26と、を有する。タービン40は、軸線Arを中心として回転するタービンロータ41と、タービンロータ41を覆うタービン車室45と、複数の静翼段46と、を有する。
圧縮機ロータ21とタービンロータ41とは、同一軸線Ar上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ11を成す。このガスタービンロータ11には、例えば、発電機GENのロータが接続されている。また、圧縮機車室25とタービン車室45とは、互いに接続されてガスタービン車室15を成す。なお、以下では、軸線Arが延びる方向を軸線方向Da、この軸線Arを中心とした周方向を単に周方向Dcとし、軸線Arに対して垂直な方向を径方向Drとする。また、軸線方向Daでタービン40を基準にして圧縮機20側を軸線上流側Dau、その反対側を軸線下流側Dadとする。また、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。
圧縮機ロータ21は、軸線Arを中心として軸線方向Daに延びるロータ軸22と、このロータ軸22に取り付けられている複数の動翼段23と、を有する。複数の動翼段23は、軸線方向Daに並んでいる。各動翼段23は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼23aで構成されている。複数の動翼段23の各軸線下流側Dadには、静翼段26が配置されている。各静翼段26は、圧縮機車室25の内側に設けられている。各静翼段26は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の静翼26aで構成されている。
タービンロータ41は、図2に示すように、軸線Arを中心として軸線方向Daに延びるロータ軸42と、このロータ軸42に取り付けられている複数の動翼段43と、を有する。複数の動翼段43は、軸線方向Daに並んでいる。各動翼段43は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数の動翼43aで構成されている。複数の動翼段43の各軸線上流側Dauには、静翼段46が配置されている。各静翼段46は、タービン車室45の内側に設けられている。各静翼段46は、いずれも、周方向Dcに並んでいる複数のガスタービン静翼46aで構成されている。なお、以下では、ガスタービン静翼を単に静翼と呼ぶ。タービン車室45は、その外殻を構成する筒状の外側車室45aと、外側車室45aの内側に固定されている内側車室45bと、内側車室45bの内側に固定されている複数の分割環45cとを有する。複数の分割環45cは、いずれも、複数の静翼段46の相互の間の位置に設けられている。従って、各分割環45cの径方向内側Driには、動翼段43が配置されている。
ロータ軸42の外周側とタービン車室45の内周側との間であって、軸線方向Daで静翼46a及び動翼43aが配置されている環状の空間は、燃焼器30からの燃焼ガスGが流れる燃焼ガス流路49を成す。この燃焼ガス流路49は、軸線Arを中心として環状を成し、軸線方向Daに長い。タービン車室45の内側車室45bには、径方向外側Droから径方向内側Driに貫通する冷却空気通路45pが形成されている。この冷却空気通路45pを通った冷却空気は、静翼46a内及び分割環45c内に導入されて、静翼46a及び分割環45cの冷却に利用される。なお、静翼段46によっては、ガスタービン車室15内の空気が、冷却空気として、タービン車室45の冷却空気通路45pを経ずにこの静翼段46を構成する静翼46aに供給される場合もある。
図1に示すように、圧縮機20は、空気Aを圧縮して圧縮空気を生成する。この圧縮空気は、燃焼器30内に流入する。燃焼器30には、燃料Fが供給される。燃焼器30内では、圧縮空気中で燃料Fが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスGが生成される。この燃焼ガスGは、燃焼器30からタービン40内の燃焼ガス流路49に送られる。燃焼ガスGは、燃焼ガス流路49を軸線下流側Dadへ流れる過程で、タービンロータ41を回転させる。このタービンロータ41の回転で、ガスタービンロータ11に接続されている発電機GENのロータが回転する。この結果、発電機GENは発電する。
以下、以上で説明したガスタービン10の静翼46aに関する各種実施形態について説明する。
「静翼の第一実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第一実施形態について、図3及び図4を参照して説明する。
図3に示すように、本実施形態の静翼(ガスタービン)50は、翼形を成し径方向Drに延びる翼体51と、翼体51の径方向内側Driの端に形成されている内側シュラウド60iと、翼体51の径方向外側Droの端に形成されている外側シュラウド60oと、を有する。翼体51は、燃焼ガスGが通る燃焼ガス流路49(図2参照)内に配置されている。内側シュラウド60iは、環状の燃焼ガス流路49の径方向内側Driの位置を画定する。また、外側シュラウド60oは、環状の燃焼ガス流路49の径方向外側Droの位置を画定する。
翼体51は、図4に示すように、軸線上流側Dauの端部が前縁部52を成し、軸線下流側Dadの端部が後縁部53を成す。この翼体51の表面で、周方向Dcを向く面のうち、凸状の面が背側面54(=負圧面)を成し、凹状の面が腹側面55(=正圧面)を成す。なお、以下の説明の都合上、周方向Dcを側方向Dcと呼ぶこともある。また、周方向Dcで背側面54に対して腹側面55が存在する側を周方向腹側Dcp、周方向Dcで腹側面55に対して背側面54が存在する側を周方向背側Dcnとする。また、軸線方向Daの軸線上流側Dauを前側、軸線方向Daの軸線下流側Dadを後側ということもある。また、径方向Drを翼高さ方向Drと呼ぶこともある。
内側シュラウド60iと外側シュラウド60oとは、基本的に同じ構造である。そこで、以下では、外側シュラウド60oについて説明する。
外側シュラウド60oは、図3及び図4に示すように、軸線方向Da及び周方向Dcに広がる板状の外側シュラウド本体61と、外側シュラウド本体61の外周縁に沿って外側シュラウド本体61から径方向外側Droに突出する周壁65と、を有する。
外側シュラウド本体61は、軸線上流側Dauの端面である前端面62fと、軸線下流側Dadの端面である後端面62bと、周方向腹側Dcpの端面である腹側端面63pと、周方向背側Dcnの端面である背側端面63nと、径方向内側Driを向くガスパス面64と、が形成されている。前端面62fと後端面62bとは、ほぼ平行である。また、腹側端面63pと背側端面63nとは、ほぼ平行である。よって、外側シュラウド本体61は、径方向Dcから見た場合、図4に示すように、平行四辺形状を成している。
周壁65は、軸線方向Daで互いに対向する前周壁65f及び後周壁65bと、周方向Dcで互いに対向する一対の側周壁65p,65nと、を有する。前周壁65f及び後周壁65bは、いずれも、外側シュラウド本体61に対して、一対の側周壁65p,65nよりも径方向外側Droに突出しており、フック部を成す。フック部を成す前周壁65f及び後周壁65bは、静翼50をタービン車室45(図2参照)の内周側に取り付ける役目を担う。外側シュラウド60oには、外側シュラウド本体61と周壁65とにより、径方向内側Driに向かって凹む凹部66が形成されている。
静翼50は、さらに、外側シュラウド60oの凹部66を径方向外側Droの領域と径方向内側Driの領域である内側キャビティ69とに仕切る衝突板67を備えている。この衝突板67には、径方向Drに貫通する複数の空気孔68が形成されている。静翼50の径方向外側Droに存在する冷却空気Acの一部は、この衝突板67の空気孔68を経て、内側キャビティ69内に流入する。この内側キャビティ69は、前端面62fと後端面62bと背側端面63nと腹側端面63pとで囲まれた領域内に形成されている。
翼体51、外側シュラウド60o及び内側シュラウド60iには、径方向Dcに延びる複数の翼空気通路71が形成されている。各翼空気通路71は、いずれも、外側シュラウド60oから、翼体51を経て、内側シュラウド60iにまで連なって形成されている。複数の翼空気通路71は、翼体51のキャンバーラインに沿って並んでいる。隣接する翼空気通路71の一部は、径方向外側Droの部分、又は径方向内側Driの部分で互いに連通している。また、複数の翼空気通路71のうち、いずれかは、外側シュラウド60oにおける凹部66の底で開口している。さらに、複数の翼空気通路71のうち、いずれかは、内側シュラウド60iにおける凹部の底で開口している。静翼50の径方向外側Dro又は径方向内側Driに存在する冷却空気Acの一部は、この翼空気通路71の開口から翼空気通路71内に流入する。翼体51の前縁部52及び後縁部53には、翼空気通路71から燃焼ガス流路49へ貫通する複数の翼面噴出通路72が形成されている。
図4に示すように、外側シュラウド60oの一対の側周壁65p,65nのうち、周方向腹側Dcpの側周壁65pには、腹側端面63pに沿って軸線方向Da成分を有する方向に延びる腹側通路73pが形成されている。また、周方向背側Dcnの側周壁65nには、背側端面63nに沿って軸線方向Da成分を有する方向に延びる背側通路73nが形成されている。腹側通路73p及び背側通路73nは、いずれも、その上流端で内側キャビティ69に連通している。また、腹側通路73p及び背側通路73nは、いずれも、その下流端が外側シュラウド本体61の後端面62bで開口している。外側シュラウド本体61には、内側キャビティ69を基準にして軸線下流側Dadであって背側通路73nと腹側通路73pとの間に配置されている複数の後端通路76が形成されている。複数の後端通路76は、周方向(側方向)Dcに並んでいる。複数の後端通路76は、いずれも、内側キャビティ69に連通し、後端面62bで開口している。
複数の後端通路76のうち、周方向(側方向)Dcで最も背側通路73nに近い、言い換えると背側端面63nに近い後端通路76は、背側第一後端通路76n1である。この背側第一後端通路76n1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。また、複数の後端通路76のうち、周方向(側方向)Dcで最も腹側通路73pに近い、言い換えると腹側端面63pに近い後端通路76は、腹側第一後端通路76p1である。この腹側第一後端通路76p1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。
背側第一後端通路76n1を含み、背側第一後端通路76n1から周方向腹側(側方向)Dcpへ連なって並ぶ複数の後端通路76は、背側後端通路群75nを構成する。また、腹側第一後端通路76p1を含み、腹側第一後端通路76p1から周方向背側(側方向)Dcnへ連なって並ぶ複数の後端通路76は、腹側後端通路群75pを構成する。本実施形態では、全ての後端通路76は、背側後端通路群75nと腹側後端通路群75pとのうちのいずれか一方の群に属する。
背側後端通路群75nを構成する複数の後端通路76nは、互いに平行である。よって、背側後端通路群75nを構成する複数の後端通路76nは、いずれも、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。また、腹側後端通路群75pを構成する複数の後端通路76pも、互いに平行である。よって、腹側後端通路群75pを構成する複数の後端通路76pは、いずれも、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。
燃焼ガスGは、静翼50の外側シュラウド60oと内側シュラウド60iとの間を流れる。このため、外側シュラウド60oと内側シュラウド60iとの間に配置されている翼体51が、この燃焼ガスGにより加熱される。この翼体51は、翼空気通路71内を冷却空気Acが流れる過程で、この冷却空気Acにより冷却される。また、翼空気通路71に流入した冷却空気Acは、この翼面噴出通路72から燃焼ガス流路49内に流出する。このため、翼体51の前縁部52及び後縁部53は、冷却空気Acが翼面噴出通路72から流出する過程で、この冷却空気Acにより冷却される。さらに、翼面噴出通路72から燃焼ガス流路49に流出した冷却空気Acの一部は、翼体51の表面を部分的に覆ってフィルム空気としての役目も果たす。
また、外側シュラウド60oのガスパス面64及び内側シュラウド60iのガスパス面も、燃焼ガスGにより加熱される。外側シュラウド60oと内側シュラウド60iとは、前述したように、基本的に同じ構造である。このため、外側シュラウド60oの冷却方法と内側シュラウド60iの冷却方法とは、基本的に同じ冷却方法である。そこで、以下では、外側シュラウド60oの冷却方法について説明する。
外側シュラウド60oの径方向外側Droに存在する冷却空気Acは、衝突板67の複数の空気孔68を経て、内側キャビティ69内に流入する。外側シュラウド60oの凹部66の底面には、衝突板67の複数の空気孔68から噴出された冷却空気Acが衝突し、この底面がインピンジメント冷却される。この結果、外側シュラウド60oのガスパス面64中で、凹部66の底面に対応する領域を含む領域は、底面のインピンジメント冷却で冷却される。
外側シュラウド60oの内側キャビティ69に流入した冷却空気Acの一部は、腹側通路73pに流入して、後端面62bの開口から流出する。外側シュラウド60oのガスパス面64中で、腹側端面63pに沿った領域は、冷却空気Acが腹側通路73pを流れる過程で、この冷却空気Acにより冷却される。外側シュラウド60oの内側キャビティ69に流入した冷却空気Acの他の一部は、背側通路73nに流入して、後端面62bの開口から流出する。外側シュラウド60oのガスパス面64中で、背側端面63nに沿った領域は、冷却空気Acが背側通路73nを流れる過程で、この冷却空気Acにより冷却される。
外側シュラウド60oの内側キャビティ69に流入した冷却空気Acのさらに他の一部は、複数の後端通路76に流入して、後端面62bの開口から流出する。外側シュラウド60oのガスパス面64中で、後端面62bに沿った領域は、冷却空気Acが複数の後端通路76を流れる過程で、この冷却空気Acにより冷却される。なお、外側シュラウド60oのガスパス面64中で、背側端面63nに沿い且つ後端面62bに沿った領域は、背側通路73nを流れる冷却空気Acにより冷却される。また、外側シュラウド60oのガスパス面64中で、腹側端面63pに沿い且つ後端面62bに沿った領域は、腹側通路73pを流れる冷却空気Acにより冷却される。
ところで、翼体51の後縁部53より下流側であってキャンバーラインに沿った領域には、燃焼ガスGのウェイクGwが形成される。このウェイクGwにより、燃焼ガスGと外側シュラウド60oとの間の熱伝達率が高まる。このため、ガスパス面64中で、翼体51の後縁部53より下流側であってキャンバーラインに沿った領域は、燃焼ガスGにより加熱され易い。言い換えると、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域の一部は、燃焼ガスGにより加熱され易い。第一静翼50の翼体51に起因して形成されるウェイク領域は、第一静翼50の周方向腹側Dcpに隣接する第二静翼50のガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域内まで広がる。よって、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域の一部も、燃焼ガスGにより加熱され易い。
さらに、腹側通路73pと腹側第一後端通路76p1とが互いに平行である場合、周方向Dcにおける両通路73p,76p1との間の無冷却領域が広くなる。このため、この間が燃焼ガスGにより加熱され易い。また、仮に、背側通路73nと背側第一後端通路76n1とが互いに平行である場合も、周方向Dcにおける両通路73n,76n1との間の無冷却領域が広くなる。このため、この間も燃焼ガスGにより加熱され易い。
本実施形態の背側第一後端通路76n1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。このため、本実施形態では、後端面62b中で背側通路73nが開口している位置と背側第一後端通路76n1が開口している位置との間の距離は、背側通路73nに対して背側第一後端通路76n1が平行な場合よりも、短くなる。このため、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域の冷却能力が強化される。
本実施形態の腹側第一後端通路76p1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。このため、本実施形態では、後端面62b中で腹側通路73pが開口している位置と腹側第一後端通路76p1が開口している位置との間の距離は、腹側通路73pに対して腹側第一後端通路76p1が平行な場合よりも、短くなる。このため、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域の冷却能力が強化される。
本実施形態では、背側後端通路群75nを構成する複数の後端通路76nは、いずれも、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。また、本実施形態では、腹側後端通路群75pを構成する複数の後端通路76pは、いずれも、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。このため、背側後端通路群75nを構成する複数の後端通路76nのうちで、最も周方向腹側Dcpの後端通路76nが開口している位置と、腹側後端通路群75pを構成する複数の後端通路76pのうちで、最も周方向背側Dcnの後端通路76pが開口している位置との間の距離は、両後端通路76n,76pが互いに平行である場合の同距離よりも、長くなる。言い換えると、背側後端通路群75nを構成する複数の後端通路76nのうちで、最も腹側通路73pに近い後端通路76nが開口している位置と、腹側後端通路群75pを構成する複数の後端通路76pのうちで、最も背側通路73nに近い後端通路76pが開口している位置との間の隙間は、両後端通路76n,76pが互いに平行である場合の同隙間より大きくなる。このため、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向Dcの中央部の領域の冷却能力が低下する。しかしながら、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向Dcの中央部の領域は、前述したウェイクの影響が小さいので、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域、及び後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域よりも加熱されにくい。よって、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向の中央部の領域の冷却能力が低下しても、この領域の耐久性は低下しない。
以上のように、本実施形態では、加熱され易い領域の冷却能力を強化し、相対的に加熱されにくい領域の冷却能力を低下させているので、静翼50を効果的に冷却することができる。よって、本実施形態によれば、静翼50の耐久性を向上させつつも、この静翼50を冷却するための空気の使用量の増加を抑えることができる。
本実施形態の複数の後端通路76は、例えば、放電加工で形成することができる。この放電加工では、直線上のワイヤを電極とし、このワイヤをワイヤが延びる方向に移動させて、母材に後端通路76を加工する。複数の後端通路76が互いに平行であれば、この後端通路76の数と同じ数のワイヤを互いに平行に配置し、これらのワイヤーを一体的に移動させれば、複数の後端通路76をまとめて形成することができる。
本実施形態では、全ての後端通路76が互いに平行でない。しかしながら、本実施形態では、全ての後端通路76が背側後端通路群75nと腹側後端通路群75pとのいずれかに属し、背側後端通路群75nを構成する複数の後端通路76nが互い平行で、腹側後端通路群75pを構成する複数の後端通路76pが互いに平行である。このため、本実施形態では、複数の後端通路76のそれぞれがいずれも異なる方向に延びている場合よりも、複数の後端通路76を加工する手間を抑制することができる。
「静翼の第二実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第二実施形態について、図5を参照して説明する。
本実施形態の静翼は、第一実施形態の静翼における複数の後端通路76の配置等を変更したもので、その他の構成は第一実施形態の静翼と同じである。
本実施形態の静翼は、後端通路群として、背側後端通路群75naと中央後端通路群75caと腹側後端通路群75paとを有する。複数の後端通路76aの全ては、背側後端通路群75naと中央後端通路群75caと腹側後端通路群75paとのうちのいずれかの群に属している。
背側後端通路群75naは、背側第一後端通路76na1と、この背側第一後端通路76na1から周方向腹側(側方向)Dcpへ連なって並ぶ複数の後端通路76naとで構成される。この背側後端通路群75naを構成する複数の後端通路76naは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。
腹側後端通路群75paは、腹側第一後端通路76pa1と、この腹側第一後端通路76pa1から周方向背側(側方向)Dcnへ連なって並ぶ複数の後端通路76paとで構成される。この腹側後端通路群75paを構成する複数の後端通路76paは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。
中央後端通路群75caは、周方向(側方向)Dcで、背側後端通路群75naと腹側後端通路群75paとの間に配置されている。中央後端通路群75caは、互いに平行な複数の後端通路76caで構成される。腹側通路73p又は背側通路73nに対する中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caの角度は、腹側通路73p又は背側通路73nに対する背側後端通路群75naを構成する複数の後端通路76naの角度と、腹側通路73p又は背側通路73nに対する腹側後端通路群75paを構成する複数の後端通路76paの角度との間の角度である。本実施形態では、腹側通路73p又は背側通路73nに対する中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caの角度は、0°である。言い換えると、本実施形態では、中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caと、腹側通路73p、背側通路73n、腹側端面63p、背側端面63nと平行である。
以上、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、腹側後端通路群75paを構成する複数の後端通路76paは、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。また、背側後端通路群75naを構成する複数の後端通路76naは、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。このため、本実施形態でも、第一実施形態と同様、加熱され易い領域、つまりガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域及び周方向腹側Dcpの領域の冷却能力を強化し、相対的に加熱されにくい領域の冷却能力を低下させるので、静翼50を効果的に冷却することができる。よって、本実施形態でも、静翼の耐久性を向上させつつも、この静翼を冷却するための空気の使用量の増加を抑えることができる。
ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域と周方向腹側Dcpの領域との間の中央領域は、主として、中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caを流れる冷却空気Acにより冷却される。
ところで、背側後端通路群75naを構成する複数の後端通路76naのうちで、最も腹側通路73pに近い後端通路76naが開口している位置と、中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caのうちで、最も背側通路73nに近い後端通路76caが開口している位置との間の隙間は、両後端通路76na,76caが互いに平行である場合の同隙間より大きくなる。また、腹側後端通路群75paを構成する複数の後端通路76paのうちで、最も背側通路73nに近い後端通路76paが開口している位置と、中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caのうちで、最も腹側通路73pに近い後端通路76caが開口している位置との間の隙間は、両後端通路76na,76caが互いに平行である場合の同隙間よりも、大きくなる。このため、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿うこれらの隙間領域の冷却能力が低下する。しかしながら、ガスパス面64中で、後端面62bに沿うこれらの隙間領域は、前述したウェイクの影響が小さいので、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域、及び後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域よりも加熱されにくい。よって、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿うこれらの隙間領域の冷却能力が低下しても、これらの隙間領域の耐久性は低下しない。
また、本実施形態では、全ての後端通路76aが背側後端通路群75naと腹側後端通路群75paと中央後端通路群75caのいずれかに属している。しかも、背側後端通路群75naを構成する複数の後端通路76naが互い平行で、腹側後端通路群75paを構成する複数の後端通路76paが互いに平行で、中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caが互いに平行である。このため、本実施形態でも、複数の後端通路76aのそれぞれがいずれも異なる方向に延びている場合よりも、複数の後端通路76aを加工する手間を抑制することができる。
なお、第一実施形態の静翼は二つの後端通路群75n,75pを有しているのに対して、本実施形態の静翼は三つの後端通路群75na,75ca,75paを有している。このため、本実施形態の方が複数の後端通路76aを加工する手間が第一実施形態よりもかかる。しかしながら、本実施形態では、周方向Dcに並ぶ二つの隙間がある関係で、周方向Dcで隣り合う二つの後端通路群75na,75ca(75ca,75pa)の間の隙間を、第一実施形態において、周方向Dcで隣り合う二つの後端通路群75n,75pの間の隙間よりも小さくすることができる。
「静翼の第三実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第三実施形態について、図6を参照して説明する。
本実施形態の静翼は、第二実施形態の静翼の変形例である。本実施形態の静翼も、第二実施形態の静翼と同様、後端通路群として、背側後端通路群75nbと中央後端通路群75cbと腹側後端通路群75pbとを有する。複数の後端通路76bの全ては、第二実施形態の静翼と同様、背側後端通路群75nbと中央後端通路群75cbと腹側後端通路群75pbとのうちのいずれかの群に属している。
本実施形態の背側後端通路群75nbも、第二実施形態の背側後端通路群75naと同様、背側第一後端通路76nb1と、この背側第一後端通路76nb1から周方向腹側(側方向)Dcpへ連なって並ぶ複数の後端通路76nbとで構成される。この背側後端通路群75nbを構成する複数の後端通路76nbは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。但し、本実施形態の背側後端通路群75nbを構成する複数の後端通路76nbの数は、第二実施形態の背側後端通路群75naを構成する複数の後端通路76naの数より少ない。
本実施形態の腹側後端通路群75pbも、第二実施形態の腹側後端通路群75paと同様、腹側第一後端通路76pb1と、この腹側第一後端通路76pb1から周方向背側(側方向)Dcnへ連なって並ぶ複数の後端通路76pbとで構成される。この腹側後端通路群75pbを構成する複数の後端通路76pbは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。但し、本実施形態の腹側後端通路群75pbを構成する複数の後端通路76pbの数は、第二実施形態の腹側後端通路群75paを構成する複数の後端通路76paの数より少ない。
本実施形態の中央後端通路群75cbは、第二実施形態の中央後端通路群75caと同様、周方向(側方向)Dcで、背側後端通路群75nbと腹側後端通路群75pbとの間に配置されている。中央後端通路群75cbは、互いに平行な複数の後端通路76cbで構成される。腹側通路73p又は背側通路73nに対する中央後端通路群75cbを構成する複数の後端通路76cbの角度は、腹側通路73p又は背側通路73nに対する背側後端通路群75nbを構成する複数の後端通路76nbの角度と、腹側通路73p又は背側通路73nに対する腹側後端通路群75pbを構成する複数の後端通路76pbの角度との間の角度である。但し、本実施形態の中央後端通路群75cbを構成する複数の後端通路76cbの数は、第二実施形態の中央後端通路群75caを構成する複数の後端通路76caの数より多い。
すなわち、本実施形態の静翼は、第二実施形態の静翼における背側後端通路群75naを構成する後端通路76naの数及び腹側後端通路群75paを構成する後端通路76paの数を減らす一方で、第二実施形態の静翼における中央後端通路群75caを構成する後端通路76caの数を増やしたものである。
以上のように、背側後端通路群75nbを構成する後端通路76nbの数、腹側後端通路群75pbを構成する後端通路76pbの数、及び中央後端通路群75cbを構成する後端通路76cbの数は、翼体51の形状等に応じて適宜変更してもよい。
「静翼の第四実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第四実施形態について、図7を参照して説明する。
本実施形態の静翼は、第一実施形態の静翼における複数の後端通路76の配置等を変更したもので、その他の構成は第一実施形態の静翼と同じである。以上の実施形態の静翼における複数の後端通路の全ては、複数の後端通路群のいずれかに属している。本実施形態では、複数の後端通路76cのうち、一部の複数の後端通路76cが後端通路群に属し、残りの後端通路76cは後端通路群に属していない。
本実施形態の静翼は、後端通路76cとして、背側第一後端通路76nc1と、背側第二後端通路76nc2と、中央後端通路群75ccを構成する複数の後端通路76ccと、腹側第一後端通路76pc1と、腹側第二後端通路76pc2と、を有する。本実施形態では、複数の後端通路76cのうち、背側第一後端通路76nc1と、背側第二後端通路76nc2と、腹側第一後端通路76pc1と、腹側第二後端通路76pc2とが、後端通路群に属していない。
本実施形態でも、複数の後端通路76cのうち、周方向(側方向)Dcで最も背側通路73nに近い後端通路76cが、背側第一後端通路76nc1である。この背側第一後端通路76nc1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。
背側第二後端通路76nc2は、複数の後端通路76cのうち、周方向(側方向)Dcで背側第一後端通路76nc1に最も近い後端通路76cである。この背側第二後端通路76nc2も、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。但し、この背側第二後端通路76nc2は、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する背側通路73nに近づく側への変位量が、背側第一後端通路76nc1の同変位量よりも小さい。言い換えると、背側通路73nに対する背側第二後端通路76nc2の角度は、背側通路73nに対する背側第一後端通路76nc1の角度よりも小さい。
本実施形態でも、複数の後端通路76cのうち、周方向(側方向)Dcで最も腹側通路73pに近い後端通路76cが、腹側第一後端通路76pc1である。この腹側第一後端通路76pc1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。
腹側第二後端通路76pc2は、複数の後端通路76cのうち、周方向(側方向)Dcで腹側第一後端通路76pc1に最も近い後端通路76cである。この腹側第二後端通路76pc2も、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。但し、この腹側第二後端通路76pc2は、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する腹側通路73pに近づく側への変位量が、腹側第一後端通路76pc1の同変位量よりも小さい。言い換えると、腹側通路73pに対する腹側第二後端通路76pc2の角度は、腹側通路73pに対する腹側第一後端通路76pc1の角度よりも小さい。
中央後端通路群75ccを構成する複数の後端通路76ccは、いずれも、周方向(側方向)Dcで背側第二後端通路76nc2と腹側第二後端通路76pc2との間に配置されている。この中央後端通路群75ccを構成する複数の後端通路76ccは、互いに平行である。腹側通路73p又は背側通路73nに対する中央後端通路群75ccを構成する複数の後端通路76ccの角度は、腹側通路73p又は背側通路73nに対する背側第二後端通路76nc2の角度と、腹側通路73p又は背側通路73nに対する腹側第二後端通路76pc2の角度との間の角度である。
以上、本実施形態でも、以上の実施形態と同様に、腹側第一後端通路76pc1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。また、背側第一後端通路76nc1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。このため、本実施形態でも、以上の実施形態と同様、加熱され易い領域、つまりガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域及び周方向腹側Dcpの領域の冷却能力を強化し、相対的に加熱されにくい領域の冷却能力を低下させるので、静翼を効果的に冷却することができる。よって、本実施形態でも、静翼の耐久性を向上させつつも、この静翼を冷却するための空気の使用量の増加を抑えることができる。
ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域と周方向腹側Dcpの領域との間の中央領域は、主として、中央後端通路群75ccを構成する複数の後端通路76ccを流れる冷却空気Acにより冷却される。
ところで、背側第二後端通路76nc2が開口している位置と、中央後端通路群75ccを構成する複数の後端通路76ccのうちで、最も背側通路73nに近い後端通路76ccが開口している位置との間の隙間は、両後端通路76nc2,76ccが互いに平行である場合の同隙間より大きくなる。また、腹側第二後端通路76pc2が開口している位置と、中央後端通路群75ccを構成する複数の後端通路76ccのうちで、最も腹側通路73pに近い後端通路76ccが開口している位置との間の隙間は、両後端通路76pc2,76ccが互いに平行である場合の同隙間よりも、大きくなる。このため、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿うこれらの隙間領域の冷却能力が低下する。しかしながら、ガスパス面64中で、後端面62bに沿うこれらの隙間領域は、前述したウェイクの影響が小さいので、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域、及び後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域よりも加熱されにくい。よって、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿うこれらの隙間領域の冷却能力が低下しても、これらの隙間領域の耐久性は低下しない。
本実施形態では、中央後端通路群75ccを基準にして周方向背側Dcnに存在する複数の後端通路76nc1,76nc2は、背側通路73nに近い後端通路76nc1ほど、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する背側通路73nに近づく側への変位量が大きくなる。また、本実施形態では、中央後端通路群75ccを基準にして周方向腹側Dcpに存在する複数の後端通路76pc1,76pc2は、腹側通路73pに近い後端通路76pc1ほど、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する腹側通路73pに近づく側への変位量が大きくなる。このため、本実施形態では、周方向(側方向)Dcで隣り合ういずれか二つの後端通路76cの開口位置間の距離のうちの最大距離が、複数の後端通路の全てがいずれかの後端通路群に属する以上の実施形態における同最大距離よりも短くすることができる。
「静翼の第五実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第五実施形態について、図8を参照して説明する。
本実施形態の静翼は、第一実施形態の静翼における背側通路73nを複数の背側端面通路74nに変更し、第一実施形態の静翼における腹側通路73pを複数の腹側端面通路74pに変更し、第一実施形態の静翼における複数の後端通路76の配置等を変更したものである。本実施形態の静翼の他の構成は第一実施形態の静翼と同じである。
複数の背側端面通路74nは、いずれも、内側キャビティ69に連通し、背側端面63nで開口している。本実施形態の複数の背側端面通路74nは、互いに平行である。但し、複数の背側端面通路74nは、互いに平行でなくてもよい。複数の腹側端面通路74pは、いずれも、内側キャビティ69に連通し、腹側端面63pで開口している。本実施形態の複数の腹側端面通路74pは、互いに平行である。但し、複数の腹側端面通路74pは、互いに平行でなくてもよい。
本実施形態の静翼は、後端通路群として、第一背側後端通路群75ndaと、第二背側後端通路群75ndbと、第三背側後端通路群75ndcと、中央後端通路群75cdと、第一腹側後端通路群75pdaと、第二腹側後端通路群75pdbと、第三腹側後端通路群75pdcと、を有する。複数の後端通路76dの全ては、複数の後端通路群のうちのいずれかの群に属している。
第一背側後端通路群75ndaは、背側第一後端通路76nd1と、この背側第一後端通路76nd1から周方向腹側(側方向)Dcpへ連なって並ぶ複数の後端通路76ndaとで構成される。この第一背側後端通路群75ndaを構成する複数の後端通路76ndaは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側端面63nに近づく側に延びている。
第二背側後端通路群75ndbは、周方向(側方向)Dcで第一背側後端通路群75ndaに隣接している。第二背側後端通路群75ndbは、周方向(側方向)Dcに並ぶ複数の後端通路76ndbで構成される。この第二背側後端通路群75ndbを構成する複数の後端通路76ndbは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側端面63nに近づく側に延びている。第二背側後端通路群75ndbを構成する複数の後端通路76ndbは、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する背側端面63nに近づく側への変位量が、第一背側後端通路群75ndaを構成する複数の後端通路76ndaの同変位量よりも小さい。言い換えると、背側端面63nに対する第二背側後端通路群75ndbを構成する複数の後端通路76ndbの角度は、背側端面63nに対する第一背側後端通路群75ndaを構成する複数の後端通路76ndaの角度より小さい。
第三背側後端通路群75ndcは、周方向(側方向)Dcで第二背側後端通路群75ndbに隣接している。第三背側後端通路群75ndcは、周方向(側方向)Dcに並ぶ複数の後端通路76ndcで構成される。この第三背側後端通路群75ndcを構成する複数の後端通路76ndcは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側端面63nに近づく側に延びている。第三背側後端通路群75ndcを構成する複数の後端通路76ndcは、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する背側端面63nに近づく側への変位量が、第二背側後端通路群75ndbを構成する複数の後端通路76ndbの同変位量よりも小さい。言い換えると、背側端面63nに対する第三背側後端通路群75ndcを構成する複数の後端通路76ndcの角度は、背側端面63nに対する第二背側後端通路群75ndbを構成する複数の後端通路76ndbの角度より小さい。
第一腹側後端通路群75pdaは、腹側第一後端通路76pd1と、この腹側第一後端通路76pd1から周方向腹側(側方向)Dcpへ連なって並ぶ複数の後端通路76pdaとで構成される。この第一腹側後端通路群75pdaを構成する複数の後端通路76pdaは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側端面63pに近づく側に延びている。
第二腹側後端通路群75pdbは、周方向(側方向)Dcで第一腹側後端通路群75pdaに隣接している。第二腹側後端通路群75pdbは、周方向(側方向)Dcに並ぶ複数の後端通路76pdbで構成される。この第二腹側後端通路群75pdbを構成する複数の後端通路76pdbは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側端面63pに近づく側に延びている。第二腹側後端通路群75pdbを構成する複数の後端通路76pdbは、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する腹側端面63pに近づく側への変位量が、第一腹側後端通路群75pdaを構成する複数の後端通路76pdaの同変位量よりも小さい。言い換えると、腹側端面63pに対する第二腹側後端通路群75pdbを構成する複数の後端通路76pdbの角度は、腹側端面63pに対する第一腹側後端通路群75pdaを構成する複数の後端通路76pdaの角度より小さい。
第三腹側後端通路群75pdcは、周方向(側方向)Dcで第二腹側後端通路群75pdbに隣接している。第三腹側後端通路群75pdcは、周方向(側方向)Dcに並ぶ複数の後端通路76pdcで構成される。この第三腹側後端通路群75pdcを構成する複数の後端通路76pdcは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側端面63pに近づく側に延びている。第三腹側後端通路群75pdcを構成する複数の後端通路76pdcは、軸線下流側Dadへの単位変位量に対する腹側端面63pに近づく側への変位量が、第二腹側後端通路群75pdbを構成する複数の後端通路76pdbの同変位量よりも小さい。言い換えると、腹側端面63pに対する第三腹側後端通路群75pdcを構成する複数の後端通路76pdcの角度は、腹側端面63pに対する第二腹側後端通路群75pdbを構成する複数の後端通路76pdbの角度より小さい。
以上、本実施形態でも、以上の実施形態と同様に、腹側第一後端通路76pd1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側端面63pに近づく側に延びている。また、背側第一後端通路76nd1は、軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側端面63nに近づく側に延びている。このため、本実施形態でも、以上の実施形態と同様、加熱され易い領域、つまりガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域及び周方向腹側Dcpの領域の冷却能力を強化し、相対的に加熱されにくい領域の冷却能力を低下させているので、静翼を効果的に冷却することができる。よって、本実施形態でも、静翼の耐久性を向上させつつも、この静翼を冷却するための空気の使用量の増加を抑えることができる。
なお、本実施形態でも、第二〜第四実施形態と同様、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域と周方向腹側Dcpの領域との間の中央領域は、主として、中央後端通路群75cdを構成する複数の後端通路76cdを流れる冷却空気Acにより冷却される。
また、本実施形態では、全ての後端通路76dが複数の後端通路群のうちのいずれかに属し、各後端通路群を構成する複数の後端通路が互いに平行である。このため、本実施形態では、複数の後端通路のそれぞれがいずれも異なる方向に延びている場合よりも、複数の後端通路76dを加工する手間を抑制することができる。
なお、本実施形態では、第一実施形態の静翼における背側通路73nを複数の背側端面通路74nに変更し、第一実施形態の静翼における腹側通路73pを複数の腹側端面通路74pに変更している。しかしながら、第一実施形態を含む以上の実施形態と同様、複数の背側端面通路74nの替りに背側通路73nを採用し、複数の腹側端面通路74pの替りに腹側通路73pを採用してもよい。
また、第一実施形態、第二実施形態、及び第三実施形態の静翼における背側通路73nを複数の背側端面通路74nに変更し、これらの実施形態の静翼における腹側通路73pを複数の腹側端面通路74pに変更してもよい。
静翼は、以上の各実施形態で説明したように、一のシュラウドに対して一の翼体が設けられているものの他、一のシュラウドに対して複数の翼体が設けられているものもある。そこで、以下では、一のシュラウドに対して複数の翼体が設けられている静翼の実施形態について説明する。なお、ここでの一のシュラウドとは、シュラウドの鋳造過程で一体成形されたものの他、複数の分割シュラウドをボルト等の連結具で連結して一体化したものも含まれる。
「静翼の第六実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第六実施形態について、図9を参照して説明する。
本実施形態は、一のシュラウドに対して二つの翼体が設けられている静翼に、第一実施形態の態様を適用した例である。
図9に示すように、二つの翼体51a,51bは、周方向Dcに並んでいる。二つの翼体51a,51bのうち、第一翼体51aの背側面54は、第二翼体51bの腹側面55と周方向Dcで対向している。
本実施形態のシュラウド60xにも、第二実施形態と同様に、内側キャビティ69と、背側通路73nと、腹側通路73pと、複数の後端通路76を有する複数の後端通路群と、が形成されている。本実施形態でも、後端通路群として、第一実施形態と同様、背側後端通路群75neと腹側後端通路群75peとを有する。複数の後端通路76の全ては、背側後端通路群75neと腹側後端通路群75peとのうちのいずれかの群に属している。
背側後端通路群75neを構成する複数の後端通路76nは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。
腹側後端通路群75peを構成する複数の後端通路76pは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。
本実施形態でも、第一実施形態と同様、背側後端通路群75neを構成する複数の後端通路76nのうちで、最も腹側通路73pに近い後端通路76nが開口している位置と、腹側後端通路群75peを構成する複数の後端通路76pのうちで、最も背側通路73nに近い後端通路76pが開口している位置との間の隙間79eは、両後端通路76n,76pが互いに平行である場合の同隙間より大きくなる。周方向Dcにおける背側後端通路群75neと腹側後端通路群75peとの間の以上の隙間79eは、周方向Dcで、第二翼体51bの後縁部53の周方向Dcの位置と背側通路73nとの間のほぼ中央に位置している。言い換えると、隙間79eは、第二翼体51bの後縁部53の周方向Dcの位置から周方向背側Dcnに第二翼体51bの最大翼厚さ分の距離以上で、且つ背側通路73nから周方向腹側Dcpに第二翼体51bの最大翼厚さ分の距離以上の位置に位置している。
以上のように、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、背側後端通路群75neを構成する複数の後端通路76nが、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びているので、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域の冷却能力を強化することができる。さらに、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、腹側後端通路群75peを構成する複数の後端通路76pが、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びているので、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域の冷却能力を強化することができる。
前述したように、翼体51の後縁部53より下流側であってキャンバーラインに沿った領域には、燃焼ガスGのウェイクが形成される。このため、ガスパス面64中で、第二翼体51の後縁部53より下流側であってキャンバーラインに沿った領域は、燃焼ガスGにより加熱され易い。そこで、本実施形態では、周方向Dcにおける背側後端通路群75neと腹側後端通路群75peとの間の隙間79eを、周方向Dcで第二翼体51bの後縁部53と背側通路73nとの間のほぼ中央に位置させている。すなわち、本実施形態では、この隙間79eの周方向Dcの位置をガスパス面64中で加熱され易い領域を避けた位置にしている。よって、本実施形態では、ガスパス面64中で、後端面62bに沿う隙間79eの冷却能力が低下しても、この隙間79eの耐久性は低下しない。
「静翼の第七実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第七実施形態について、図10を参照して説明する。
本実施形態は、第六実施形態の変形例である。本実施形態のシュラウド60xにも、第六実施形態と同様、後端通路群として、背側後端通路群75nfと腹側後端通路群75pfとを有する。但し、背側後端通路群75nfを構成する後端通路76nの数は、第六実施形態の背側後端通路群75neを構成する後端通路76nの数より多い。また、腹側後端通路群75pfを構成する後端通路76pの数は、第六実施形態の腹側後端通路群75peを構成する後端通路76pの数より少ない。このため、本実施形態では、背側後端通路群75nfと腹側後端通路群75pfと間の隙間79fの位置が、第六実施形態における背側後端通路群75neと腹側後端通路群75peとの間の隙間79eの位置より周方向腹側Dcpに寄った位置である。
本実施形態では、周方向Dcにおける背側後端通路群75nfと腹側後端通路群75pfとの間の隙間79fの位置が、第一翼体51aの後縁部53の周方向Dcの位置から周方向背側Dcnに第一翼体51aのほぼ最大翼厚さ分の距離の位置である。よって、本実施形態でも、第六実施形態と同様、この隙間79fの周方向Dcの位置をガスパス面64中で加熱され易い領域を避けた位置にしている。
本実施形態でも、第六実施形態と同様に、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域、及び後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域の冷却能力を強化することができる。また、前述の隙間79fの位置が加熱され易い領域を避けた位置であるため、後端面62bに沿う隙間79fの冷却能力が低下しても、この隙間79eの耐久性は低下しない。
「静翼の第八実施形態」
以下、本発明に係る静翼の第八実施形態について、図11を参照して説明する。
本実施形態は、一のシュラウドに対して二つの翼体が設けられている静翼に、第一実施形態の態様を適用した例である。
図11に示すように、二つの翼体51a,51bは、周方向Dcに並んでいる。二つの翼体51a,51bのうち、第一翼体51aの背側面54は、第二翼体51bの腹側面55と周方向Dcで対向している。
本実施形態のシュラウド60xにも、第二実施形態と同様に、内側キャビティ69と、背側通路73nと、腹側通路73pと、複数の後端通路76を有する複数の後端通路群と、が形成されている。本実施形態でも、後端通路群として、第二実施形態と同様、背側後端通路群75ngと中央後端通路群75cgと腹側後端通路群75pgとを有する。複数の後端通路76の全ては、背側後端通路群75ngと中央後端通路群75cgと腹側後端通路群75pgとのうちのいずれかの群に属している。
背側後端通路群75ngを構成する複数の後端通路76naは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びている。
腹側後端通路群75pgを構成する複数の後端通路76paは、互いに平行で、いずれも軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びている。
腹側通路73p又は背側通路73nに対する中央後端通路群75cgを構成する複数の後端通路76caの角度は、腹側通路73p又は背側通路73nに対する背側後端通路群75ngを構成する複数の後端通路76naの角度と、腹側通路73p又は背側通路73nに対する腹側後端通路群75pgを構成する複数の後端通路76paの角度との間の角度である。
本実施形態でも、第二実施形態と同様、背側後端通路群75ngを構成する複数の後端通路76naのうちで、最も腹側通路73pに近い後端通路76naが開口している位置と、中央後端通路群75cgを構成する複数の後端通路76caのうちで、最も背側通路73nに近い後端通路76caが開口している位置との間の隙間79gbは、両後端通路76na,76caが互いに平行である場合の同隙間より大きくなる。また、腹側後端通路群75pgを構成する複数の後端通路76paのうちで、最も背側通路73nに近い後端通路76paが開口している位置と、中央後端通路群75cgを構成する複数の後端通路76caのうちで、最も腹側通路73pに近い後端通路76caが開口している位置との間の隙間79gaは、両後端通路76pa,76caが互いに平行である場合の同隙間よりも、大きくなる。
周方向Dcにおける背側後端通路群75ngと中央後端通路群75cgとの間の隙間79gbは、周方向Dcで、第二翼体51bの後縁部53の周方向Dcの位置と背側通路73nとの間のほぼ中央に位置している。言い換えると、隙間79gbは、第二翼体51bの後縁部53の周方向Dcの位置から周方向背側Dcnに第二翼体51bの最大翼厚さ分の距離以上で、且つ背側通路73nから周方向腹側Dcpに第二翼体51bの最大翼厚さ分の距離以上の位置に位置している。すなわち、本実施形態では、この隙間79gbの周方向Dcの位置をガスパス面64中で加熱され易い領域を避けた位置にしている。また、周方向Dcにおける腹側後端通路群75pgと中央後端通路群75cgとの間の隙間79gaは、周方向Dcで、第一翼体51aの後縁部53の周方向Dcの位置から周方向背側Dcnに第一翼体51aのほぼ最大翼厚さ分の距離の位置に位置している。すなわち、本実施形態では、この隙間79gaの周方向Dcの位置をガスパス面64中で加熱され易い領域を避けた位置にしている。
本実施形態でも、第二実施形態と同様、背側後端通路群75ngを構成する複数の後端通路76naが軸線下流側Dadに向うに連れて次第に背側通路73nに近づく側に延びているので、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向背側Dcnの領域の冷却能力を強化することができる。さらに、本実施形態でも、第二実施形態と同様、腹側後端通路群75pgを構成する複数の後端通路76paが軸線下流側Dadに向うに連れて次第に腹側通路73pに近づく側に延びているので、ガスパス面64中で、後端面62bに沿い且つ周方向腹側Dcpの領域の冷却能力を強化することができる。
また、本実施形態において、前述の隙間79ga,79gbの位置が加熱され易い領域を避けた位置であるため、後端面62bに沿う隙間79ga,79gbの冷却能力が低下しても、これらの隙間79ga,79gbの耐久性は低下しない。
前述したように、第六実施形態及び第七実施形態は、一のシュラウドに対して二つの翼体が設けられている静翼に、第一実施形態の態様を適用した例である。また、第八実施形態は、一のシュラウドに対して二つの翼体が設けられている静翼に、第二実施形態の態様を適用した例である。しかしながら、一のシュラウドに対して二つの翼体が設けられている静翼に、第三〜第五実施形態のいずれかの態様を適用してもよい。
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
25:圧縮機車室
30:燃焼器
40:タービン
41:タービンロータ
42:ロータ軸
43:動翼段
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:静翼段
46a:静翼
49:燃焼ガス流路
50:静翼
51:翼体
51a:第一翼体
51b:第二翼体
52:前縁部
53:後縁部
54:背側面
55:腹側面
60o:外側シュラウド
60i:内側シュラウド
60x:シュラウド
61:外側シュラウド本体
62f:前端面
62b:後端面
63n:背側端面
63p:腹側端面
64:ガスパス面
65:周壁
66:凹部
67:衝突板
69:内側キャビティ
71:翼空気通路
72:翼面噴出通路
73n:背側通路
73p:腹側通路
74n:背側端面通路
74p:腹側端面通路
75n,75na,75nb,75ne,75nf,75ng:背側後端通路群
75nda:第一背側後端通路群
75ndb:第二背側後端通路群
75ndc:第三背側後端通路群
75p,75pa,75pb,75pe,75pf,75fg:腹側後端通路群
75pda:第一腹側後端通路群
75pdb:第二腹側後端通路群
75pdc:第三腹側後端通路群
75c,75ca,75cb,75cc,75cd,75cg:中央後端通路群
76,76a,76b,76c,76d,76n,76na,76nb,76p,76pa,76pb:後端通路
76n1,76na1,76nb1,76nc1,76nd1:背側第一後端通路
76p1,76pa1,76pb1,76pc1,76pd1:腹側第一後端通路
76nc2:背側第二後端通路
76pc2:腹側第二後端通路
79e,79f,79ga,79gb:隙間
A:空気
Ac:冷却空気
F:燃料
G:燃焼ガス
Gw:ウェイク
Da:軸線方向
Dau:軸線上流側
Dad:軸線下流側
Dc:周方向(側方向)
Dcp:周方向腹側
Dcn:周方向背側
Dr:径方向(翼高さ方向)
Dri:径方向内側
Dro:径方向外側

Claims (9)

  1. 燃焼ガス流路内に配置され、翼形を成す翼体と、
    前記翼体の翼高さ方向における端に設けられているシュラウドと、
    を備え、
    前記シュラウドは、
    前記燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスに接するガスパス面と、
    前記翼体の後縁に対する前縁側の端面であって、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れくる側である上流側を向く前端面と、
    前記前端面と背合わせの関係を成し、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れて行く側である下流側を向く後端面と、
    前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の腹側面に対する背側面側の端面である背側端面と、
    前記背側端面と背合わせの関係を成し、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の前記背側面に対する前記腹側面側の端面である腹側端面と、
    前記前端面と前記後端面と前記背側端面と前記腹側端面とで囲まれた領域内に形成され、冷却空気が流入するキャビティと、
    前記背側端面と前記腹側端面とが並ぶ方向である側方向で、前記キャビティを基準にして前記背側端面側に配置され、前記キャビティに連通して前記背側端面に沿って前記下流側に向って延び、前記後端面で開口している背側通路と、
    前記側方向で、前記キャビティを基準にして前記腹側端面側に配置され、前記キャビティに連通して前記腹側端面に沿って前記下流側に向って延び、前記後端面で開口している腹側通路と、
    前記キャビティを基準にして前記後端面側であって前記背側通路と前記腹側通路との間に、前記側方向に並んで配置され、前記キャビティに連通して前記後端面で開口している複数の後端通路と、
    を有し、
    複数の前記後端通路のうち、前記側方向で前記背側通路に最も近い背側第一後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記背側通路に近づく側に延び、
    複数の前記後端通路のうち、前記側方向で前記腹側通路に最も近い腹側第一後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記腹側通路に近づく側に延び、
    前記背側第一後端通路を含み、前記背側第一後端通路から前記側方向へ連なって並ぶ複数の前記後端通路は、背側後端通路群を構成し、
    前記腹側第一後端通路を含み、前記腹側第一後端通路から前記側方向へ連なって並ぶ複数の前記後端通路は、腹側後端通路群を構成し、
    前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、互いに平行であり、
    前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、互いに平行である、
    ガスタービン静翼。
  2. 請求項1に記載のガスタービン静翼において、
    前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も腹側通路に近い後端通路と、前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も背側通路に近い後端通路との間に、前記側方向で互いに隣り合う前記後端通路の間の隙間であって前記下流側に向かうに連れて次第に大きくなる隙間を有する、
    ガスタービン静翼。
  3. 請求項1又は2に記載のガスタービン静翼において、
    複数の前記後端通路のうち、前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路及び前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路を除く一部の複数の後端通路は、前記背側端面と平行である、
    ガスタービン静翼。
  4. 燃焼ガス流路内に配置され、翼形を成す翼体と、
    前記翼体の翼高さ方向における端に設けられているシュラウドと、
    を備え、
    前記シュラウドは、
    前記燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスに接するガスパス面と、
    前記翼体の後縁に対する前縁側の端面であって、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れくる側である上流側を向く前端面と、
    前記前端面と背合わせの関係を成し、前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れて行く側である下流側を向く後端面と、
    前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の腹側面に対する背側面側の端面である背側端面と、
    前記背側端面と背合わせの関係を成し、前記前端面と前記後端面とをつなぎ、前記翼体の前記背側面に対する前記腹側面側の端面である腹側端面と、
    前記前端面と前記後端面と前記背側端面と前記腹側端面とで囲まれた領域内に形成され、冷却空気が流入するキャビティと、
    前記キャビティを基準にして前記後端面側に、前記背側端面と前記腹側端面とが並ぶ方向である側方向に並んで配置され、前記キャビティに連通して前記後端面で開口している複数の後端通路で構成される複数の後端通路群と、
    を有し、
    複数の前記後端通路群は、いずれも、群を構成する複数の前記後端通路が互いに平行であり、
    複数の前記後端通路群のうち、前記側方向で前記背側端面に最も近い背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記背側端面に近づく側に延び、
    複数の前記後端通路群のうち、前記側方向で前記腹側端面に最も近い腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、前記下流側に向うに連れて次第に前記腹側端面に近づく側に延びている、
    ガスタービン静翼。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載のガスタービン静翼において、
    前記側方向で前記背側後端通路群と前記腹側後端通路群との間には、複数の前記後端通路のうちの一部の複数の前記後端通路で構成される中央後端通路群を有する、
    ガスタービン静翼。
  6. 請求項5に記載のガスタービン静翼において、
    前記背側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も前記腹側端面に近い前記後端通路と、前記中央後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も背側端面に近い後端通路との間に、前記側方向で互いに隣り合う前記後端通路の間の隙間であって前記下流側に向かうに連れて次第に大きくなる隙間と、
    前記腹側後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も背側端面に近い前記後端通路と、前記中央後端通路群を構成する複数の前記後端通路のうち最も腹側端面に近い後端通路との間に、前記側方向で互いに隣り合う前記後端通路の間の隙間であって前記下流側に向かうに連れて次第に大きくなる隙間と、
    のうち、少なくとも一方の間隔を有する、
    ガスタービン静翼。
  7. 請求項5又は6に記載のガスタービン静翼において、
    前記中央後端通路群を構成する複数の前記後端通路は、いずれも、前記背側端面に平行である、
    ガスタービン静翼。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載のガスタービン静翼において、
    前記翼体を複数備え、
    複数の前記翼体は、一の前記シュラウドに設けられている、
    ガスタービン静翼。
  9. 請求項1から8のいずれか一項に記載のガスタービン静翼と、
    軸線を中心として回転するロータと、
    前記ロータの外周側を覆う車室と、
    燃料の燃焼により前記燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、
    を備え、
    前記ガスタービン静翼は、前記車室の内周側に固定されている、
    を備えているガスタービン。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114087027B (zh) * 2021-11-23 2024-02-27 浙江燃创透平机械有限公司 一种具有导流管的燃气轮机静叶
US20240011398A1 (en) * 2022-05-02 2024-01-11 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Turbine component having platform cooling circuit
US20240159152A1 (en) * 2022-11-16 2024-05-16 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling method and structure of vane of gas turbine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609466A (en) * 1994-11-10 1997-03-11 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine vane with a cooled inner shroud
JP2001254605A (ja) * 2000-03-08 2001-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン冷却静翼
JP2004060638A (ja) * 2002-07-25 2004-02-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 静翼の冷却構造及びガスタービン
JP2004232634A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 United Technol Corp <Utc> ブレードおよびブレードの製造方法
WO2011132217A1 (ja) * 2010-04-20 2011-10-27 三菱重工業株式会社 分割環冷却構造およびガスタービン
WO2016039714A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-17 Siemens Energy, Inc. A cooled turbine vane platform comprising forward, midchord and aft cooling chambers in the platform
WO2016152573A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 三菱日立パワーシステムズ株式会社 翼、及びこれを備えているガスタービン
JP2017160892A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 三菱日立パワーシステムズ株式会社 流路形成板、これを備える翼、これを備えているガスタービン、及び流路形成板の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4017213A (en) 1975-10-14 1977-04-12 United Technologies Corporation Turbomachinery vane or blade with cooled platforms
US5779437A (en) * 1996-10-31 1998-07-14 Pratt & Whitney Canada Inc. Cooling passages for airfoil leading edge
US6004100A (en) * 1997-11-13 1999-12-21 United Technologies Corporation Trailing edge cooling apparatus for a gas turbine airfoil
US6506022B2 (en) * 2001-04-27 2003-01-14 General Electric Company Turbine blade having a cooled tip shroud
US8205458B2 (en) 2007-12-31 2012-06-26 General Electric Company Duplex turbine nozzle
US8632298B1 (en) 2011-03-21 2014-01-21 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine vane with endwall cooling
JP5906319B2 (ja) * 2012-09-12 2016-04-20 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン
JP5606648B1 (ja) * 2014-06-27 2014-10-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 動翼、及びこれを備えているガスタービン
CN204609952U (zh) * 2015-03-26 2015-09-02 三菱日立电力系统株式会社 插通静叶片的空气通路的插入件、静叶片装置以及燃气轮机
JP2017204676A (ja) 2016-05-09 2017-11-16 日本放送協会 アンテナ特性測定装置及びプログラム

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5609466A (en) * 1994-11-10 1997-03-11 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine vane with a cooled inner shroud
JP2001254605A (ja) * 2000-03-08 2001-09-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン冷却静翼
JP2004060638A (ja) * 2002-07-25 2004-02-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 静翼の冷却構造及びガスタービン
JP2004232634A (ja) * 2003-01-31 2004-08-19 United Technol Corp <Utc> ブレードおよびブレードの製造方法
WO2011132217A1 (ja) * 2010-04-20 2011-10-27 三菱重工業株式会社 分割環冷却構造およびガスタービン
WO2016039714A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-17 Siemens Energy, Inc. A cooled turbine vane platform comprising forward, midchord and aft cooling chambers in the platform
WO2016152573A1 (ja) * 2015-03-26 2016-09-29 三菱日立パワーシステムズ株式会社 翼、及びこれを備えているガスタービン
JP2017160892A (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 三菱日立パワーシステムズ株式会社 流路形成板、これを備える翼、これを備えているガスタービン、及び流路形成板の製造方法

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