JP6763636B1 - タービン静翼組品及びガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく冷却効果を強化できるタービン静翼を提供する。【解決手段】第一静翼４６ａＡ及び第二静翼４６ａＢの外側シュラウド６０ｏは、キャビティ６９からシュラウド本体６１の後端面６２ｂに貫通し、背側端面６３ｎと腹側端面６３ｐとが並ぶ側方向に並ぶ複数の後端通路７６を有している。第一静翼４６ａＡの後端通路７６のうち、最も周方向背側の後端通路７６である背側後端通路７６ｎは、軸線下流側に向かうに連れて次第に、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近づくように、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに対して傾斜している。さらに、第二静翼４６ａＢの後端通路７６のうち、最も周方向腹側の後端通路７６である腹側後端通路７６ｐは、軸線下流側に向かうに連れて次第に、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近づくように、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに対して傾斜している。【選択図】図４

Description

本開示は、タービン静翼組品及びガスタービンに関する。

特許文献１には、第一静翼と第二静翼とボルトとを有する静翼組品が開示されている。この静翼組品は、二段目の静翼列の一部を構成している。第一静翼と第二静翼とは、第一静翼におけるシュラウドの背側端面と第二静翼におけるシュラウドの腹側端面とが接触した状態でボルト結合されている。

この特許文献１の各静翼には、冷却空気が通る各種通路が形成されている。より具体的には、各静翼のシュラウドの周囲は、フランジ（周壁）で囲まれており、このフランジよりもシュラウド内側に、冷却空気が流入するキャビティが形成されている。さらに、これら各静翼のシュラウドのフランジには、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。

シュラウドの背側通路を流れる冷却空気は、シュラウドの背側端面、及びシュラウドのうちキャビティよりも下流側で且つ背側端面寄りの部分を冷却する。シュラウドの腹側通路を流れる冷却空気は、シュラウドの腹側端面、及びシュラウドのうちキャビティよりも下流側で且つ腹側端面寄りの部分を冷却する。

特開２００１−２５４６０５号公報

特許文献１に記載されているような複数の静翼列のうち、いずれかの段の静翼列の一部を構成する静翼組品では、ボルトで固定された第一静翼と第二静翼との各シュラウドのうち、第一静翼と第二静翼とが接触している互いの側端面に近い側で且つキャビティよりも下流側の部分における冷却効果を強化することが要望されている。しかしながら、特許文献１の静翼の冷却通路で冷却効果を強化しようとすると、冷却用の空気の使用量が増加してしまうという課題がある。
そこで、本開示は、効率よく冷却効果を強化することができるタービン静翼組品及びガスタービンを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示に係るタービン静翼組品は、第一静翼と、第二静翼と、前記第一静翼と前記第二静翼とを結合する結合具と、を備える。前記第一静翼及び前記第二静翼は、いずれも、燃焼ガスの流れる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、を有する。前記シュラウドは、前記燃焼ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有するシュラウド本体と、前記シュラウド本体の周縁に沿って設けられ、前記内面から、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出して、冷却空気が流入するキャビティを形成する周壁と、を有する。前記シュラウド本体は、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の側である背側を向く背側端面と、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の側である腹側を向く腹側端面と、前記キャビティから前記後端面に貫通し、前記背側端面と前記腹側端面とが並ぶ側方向に並んでいる複数の後端通路と、を有する。前記結合具は、前記第一静翼の前記背側端面と前記第二静翼の前記腹側端面とが接触している状態を維持できるように、前記第一静翼と前記第二静翼とを結合する。前記第一静翼の前記複数の後端通路のうち、最も前記背側の後端通路である背側後端通路は、前記下流側に向かうに連れて次第に、前記第一静翼の前記背側端面に近づくよう、前記第一静翼の前記背側端面に対して傾斜している。前記第二静翼の前記複数の後端通路のうち、最も前記腹側の後端通路である腹側後端通路は、前記下流側に向かうに連れて次第に前記第二静翼の前記腹側端面に近づくよう、前記第二静翼の前記腹側端面に対して傾斜している。前記第一静翼における前記複数の後端通路のうち、前記背側後端通路を除く全ての後端通路は、互に平行である。前記第二静翼における前記複数の後端通路のうち、前記腹側後端通路を除く全ての後端通路は、互に平行である。

本開示に係るガスタービンは、上記タービン静翼組品を複数備えていると共に、軸線を中心として回転可能なロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングと、燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記ケーシング内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、を備えている。複数の前記タービン静翼組品は、前記ケーシングの内周側に取り付けられている。

上記タービン静翼組品によれば、効率よく冷却効果を強化することができる。

本開示に係る一実施形態におけるガスタービンの模式的断面図である。 本開示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。 本開示に係る一実施形態における静翼を径方向外側から見た静翼の斜視図である。 本開示に係る一実施形態における静翼組品の外側シュラウドを径方向外側から見た図である。 図４の第一静翼の背側後端通路と第二静翼の腹側後端通路との拡大図である。

以下、本開示の実施形態のガスタービン静翼組品及びガスタービンを図面に基づき説明する。

《ガスタービンの構成》
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、以下の説明では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、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。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。

図１、図２に示すように、タービンロータ４１は、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、以下の説明では、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。

径方向Ｄｒにおけるロータ軸４２とタービン車室４５との間であって、静翼４６ａ及び動翼４３ａが配置されている空間は、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、ガスタービン車室１５内の空気が冷却空気通路４５ｐを介して静翼段４６に冷却空気として供給される場合について説明したが、静翼４６ａへ冷却空気を供給する経路は、上記に限られない。

《ガスタービンの動作》
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。その結果、発電機ＧＥＮは発電する。

《静翼組品の構成》
図３に示すように、本実施形態の静翼段（ガスタービン）４６は、周方向Ｄｃに並んで配置された複数の静翼組品４６Ａｓを備えている。この静翼組品４６Ａｓは、二つの静翼４６ａである第一静翼４６ａＡ及び第二静翼４６ａＢと、これら第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとを結合する結合具Ｂｔと、を少なくとも備えている。言い換えれば、本実施形態の静翼組品４６Ａｓは、周方向Ｄｃで隣り合う二つの静翼４６ａを、結合具Ｂｔにより結合させた組品である。

図３、図４に示すように、第一静翼４６ａＡ及び第二静翼４６ａＢは、何れも、翼体５１と、内側シュラウド６０ｉと、外側シュラウド６０ｏと、を少なくとも有している。
翼体５１は、翼形を成し径方向Ｄｒに延びている。つまり、翼体５１の翼高さ方向は、径方向Ｄｒとなる。この翼体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、翼体５１の径方向内側Ｄｒｉの端に形成されている。この内側シュラウド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。外側シュラウド６０ｏは、翼体５１の径方向外側Ｄｒｏの端に形成されている。この外側シュラウド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のうち軸線上流側Ｄａｕの端部は、前縁部５２を成す。また、翼体５１のうち軸線下流側Ｄａｄの端部は、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５５ｎ（＝負圧面）を成し、凹状の面が腹側面５５ｐ（＝正圧面）を成す。翼体５１には、径方向Ｄｒ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（図示せず）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、後述する外側シュラウド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。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５５ｎに対して腹側面５５ｐが存在する側を周方向腹側Ｄｃｐ、周方向Ｄｃで腹側面５５ｐに対して背側面５５ｎ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。

《外側シュラウドの構成》
外側シュラウド６０ｏは、外側シュラウド本体６１と、周壁６５と、を有する。
外側シュラウド本体６１は、軸線方向Ｄａ及び周方向Ｄｃに広がる板状に形成されている。外側シュラウド本体６１は、前端面６２ｆと、後端面６２ｂと、腹側端面６３ｐと、背側端面６３ｎと、ガスパス面６４と、内面６４ａとを有している。前端面６２ｆは、軸線上流側Ｄａｕを向く端面である。後端面６２ｂは、前端面６２ｆと背合わせの関係を成し、軸線下流側Ｄａｄを向く端面である。腹側端面６３ｐは、前端面６２ｆと後端面６２ｂとを翼体５１の腹側面５５ｐに近い側でつなぎ、周方向腹側Ｄｃｐを向く端面である。背側端面６３ｎは、前端面６２ｆと後端面６２ｂとを翼体５１の背側面５５ｎに近い側でつなぎ、周方向背側Ｄｃｎを向く端面である。ガスパス面６４は、燃焼ガスＧに接する面であり、径方向内側Ｄｒｉを向いている。内面６４ａは、ガスパス面６４と反対側を向く面である。本実施形態の前端面６２ｆと後端面６２ｂとは、ほぼ平行であり、本実施形態の腹側端面６３ｐと背側端面６３ｎとは、ほぼ平行である。これにより、外側シュラウド本体６１は、径方向Ｄｒから見て（図４参照）、平行四辺形状を成している。

周壁６５は、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に突出している。本実施形態の周壁６５は、外側シュラウド本体６１の外周縁に沿って全周に形成されている。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、を有している。

前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂは、いずれも側周壁６５ｐ，６５ｎよりも径方向外側Ｄｒｏに大きく突出して、フック部を成している。このフック部を成す前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂにより、静翼４６ａは、タービン車室４５（図２参照）の内周側に取り付けられる。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。なお、上記の如く周壁６５が形成された静翼４６ａは、軸線上流側Ｄａｕから数えて三つ目の静翼段４６（言い換えれば、三段静翼）に用いることができる。周壁６５は、外側シュラウド本体６１の剛性を高めており、これにより外側シュラウド本体６１をより薄板に形成することができるため、外側シュラウド本体６１の冷却効率を向上可能となっている。

図３に示すように、衝突板６７は、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の領域であるキャビティ６９とに仕切っている。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４６ａ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、キャビティ６９内に流入する。キャビティ６９は、外側シュラウド６０ｏのうち、ガスパス面６４とは径方向外側Ｄｒｏを向く面と、衝突板６７の径方向内側Ｄｒｉを向く面と、周壁６５（前周壁６５ｆ、後周壁６５ｂ、側周壁６５ｐ，６５ｎ）の内壁面６５ａとで囲まれた領域内に形成される。

図３、図４に示すように、本実施形態の第一静翼４６ａＡ及び第二静翼４６ａＢの側周壁６５ｎには、背側フランジ部６５Ｆｎが形成され、側周壁６５ｐには、腹側フランジ部６５Ｆｐが形成されている。背側フランジ部６５Ｆｎは、側周壁６５ｎから径方向外側Ｄｒｏに向かって突出している。腹側フランジ部６５Ｆｐは、側周壁６５ｐから径方向外側Ｄｒｏに向かって突出している。これら背側フランジ部６５Ｆｎと腹側フランジ部６５Ｆｐとは、それぞれ軸線方向Ｄａにおける側周壁６５ｎ，６５ｐの中間部に配置されている。これら背側フランジ部６５Ｆｎ及び腹側フランジ部６５Ｆｐは、周方向Ｄｃで対称に配置されている。

結合具Ｂｔは、一つの静翼組品４６Ａｓを構成する第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとを結合する。本実施形態で例示する結合具Ｂｔは、ボルトＢ及びナットＮからなる。結合具Ｂｔは、第一静翼４６ａＡの背側フランジ部６５Ｆｎと、第二静翼４６ａＢの腹側フランジ部６５Ｆｐとを結合する。

本実施形態の第一静翼４６ａＡの背側フランジ部６５Ｆｎと、第二静翼４６ａＢの腹側フランジ部６５Ｆｐとには、結合具Ｂｔ用のボルト孔が形成されている。その一方で、本実施形態の第一静翼４６ａＡの腹側フランジ部６５Ｆｐと、第二静翼４６ａＢの背側フランジ部６５Ｆｎとは、結合具Ｂｔ用のボルト孔を有していない。つまり、第一静翼４６ａＡの腹側フランジ部６５Ｆｐと、第二静翼４６ａＢの背側フランジ部６５Ｆｎとは、静翼４６同士の結合に用いられない。

本実施形態における腹側フランジ部６５Ｆｐと、背側フランジ部６５Ｆｎとは、外側シュラウド６０ｏ及び内側シュラウド６０ｉにそれぞれ形成されている。つまり、結合具Ｂｔは、一つの静翼組品４６Ａｓを構成する第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとを、径方向外側Ｄｒｏ及び径方向内側Ｄｒｉの二個所で結合している。腹側フランジ部６５Ｆｐと背側フランジ部６５Ｆｎとを結合具Ｂｔで結合することで、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎと第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐとが接触する。なお、静翼４６同士の結合に用いていない第一静翼４６ａＡの腹側フランジ部６５Ｆｐと、第二静翼４６ａＢの背側フランジ部６５Ｆｎとは、省略してもよい。

ここで、静翼段４６は、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとの間に、それぞれシールＳｉを備えている。これらシールＳｉは、静翼４６ａの腹側端面６３ｐ及び背側端面６３ｎに沿って延びている。そして、静翼組品４６Ａｓは、結合具Ｂｔで結合された第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとの間に、シール溝を介してシールＳｉを挟み込んでいる。この挟み込まれたシールＳｉは、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとによって押圧されて弾性変形した状態となる。これにより結合具Ｂｔで結合された第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとの間のシールＳｉによる気体の遮断が強固なものとなる。その一方で、周方向Ｄｃで隣り合う静翼組品４６Ａｓ同士は、結合具Ｂｔで結合されていない。そのため、これら結合具Ｂｔによって結合されていない静翼組品４６Ａｓ同士の間には、僅かな隙間が形成されて気体の流通を許容した状態となる。これにより、周方向Ｄｃにおける静翼組品４６Ａｓ同士の間には、径方向外側Ｄｒｏから径方向内側Ｄｒｉに向かって冷却空気Ａｃが僅かに流れる状態となる。

《後端通路の構成》
図４に示すように、外側シュラウド本体６１には、複数の後端通路７６が形成されている。これら複数の後端通路７６は、キャビティ６９から後端面６２ｂに貫通している。また複数の後端通路７６は、背側端面６３ｎと腹側端面６３ｐとが並ぶ周方向（側方向）Ｄｃに並んでいる。第一静翼４６ａＡの後端通路７６は、主後端通路７６ｍと、背側後端通路７６ｎと、を有している。一方で、第二静翼４６ａＢの後端通路７６は、主後端通路７６ｍと、腹側後端通路７６ｐと、を備えている。

第一静翼４６ａＡの主後端通路７６ｍと、第二静翼４６ａＢの主後端通路７６ｍとは、同一構成である。これら主後端通路７６ｍは、キャビティ６９を基準にして軸線下流側Ｄａｄに形成されている。主後端通路７６ｍは、周方向Ｄｃに間隔をあけて複数並んでいる。本実施形態の複数の主後端通路７６ｍは、何れも外側シュラウド６０ｏの側周壁６５ｐ，６５ｎの延びる方向と同方向に延びている。言い換えれば、複数の主後端通路７６ｍは、外側シュラウド本体６１の背側端面６３ｎ及び腹側端面６３ｐと平行に延びるとともに、互いに平行に延びている。本実施形態の複数の主後端通路７６ｍは、周方向Ｄｃで等間隔に並んでいる。

図４、図５に示すように、第一静翼４６ａＡの背側後端通路７６ｎは、第一静翼４６ａＡに形成された後端通路７６のうち最も周方向背側Ｄｃｎに形成された後端通路７６である。背側後端通路７６ｎは、主後端通路７６ｍと同様に、キャビティ６９を基準にして軸線下流側Ｄａｄに配置されている。本実施形態では、背側後端通路７６ｎが一つだけ形成されている場合を例示している。

背側後端通路７６ｎは、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近づくよう、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに対して傾斜している。言い換えれば、背側後端通路７６ｎは、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に、周方向Ｄｃで隣り合う第一静翼４６ａＡの主後端通路７６ｍから離れるよう、主後端通路７６ｍに対して傾斜している。背側後端通路７６ｎは、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎと後端面６２ｂとが交差する隅部Ｃ１の近くの後端面６２ｂに開口７６ｎｏを有している。本実施形態の背側後端通路７６ｎの流路断面積は、背側後端通路７６ｎの長さ方向で一定とされ、第一静翼４６ａＡの主後端通路７６ｍの流路断面積と同一になっている。

第二静翼４６ａＢの腹側後端通路７６ｐは、第二静翼４６ａＢに形成された後端通路７６のうち最も周方向腹側Ｄｃｐに形成された後端通路７６である。腹側後端通路７６ｐは、第二静翼４６ａＢの主後端通路７６ｍと同様に、キャビティ６９を基準にして軸線下流側Ｄａｄに配置されている。本実施形態では、背側後端通路７６ｎと同様に腹側後端通路７６ｐが一つだけ形成されている場合を例示している。

腹側後端通路７６ｐは、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近づくよう、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに対して傾斜している。言い換えれば、腹側後端通路７６ｐは、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に、周方向Ｄｃで隣り合う第二静翼４６ａＢの主後端通路７６ｍから離れるよう、主後端通路７６ｍに対して傾斜している。腹側後端通路７６ｐは、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐと後端面６２ｂとが交差する隅部Ｃ２の近くの、後端面６２ｂに開口７６ｐｏを有している。本実施形態の腹側後端通路７６ｐの流路断面積は、腹側後端通路７６ｐの長さ方向で一定とされ、第二静翼４６ａＢの主後端通路７６ｍの流路断面積と同一になっている。さらに本実施形態の腹側後端通路７６ｐの流路断面積は、上述した背側後端通路７６ｎの流路断面積と同一になっている。

図５示すように、周方向Ｄｃにおける背側後端通路７６ｎの開口７６ｎｏから第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎまでの長さ寸法Ｌ１は、周方向Ｄｃにおける第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎから第一静翼４６ａＡのキャビティ６９までの寸法Ｄ１よりも短い。本実施形態では、寸法Ｄ１は、第一静翼４６ａＡの背側周壁６５ｎの厚さ寸法と等しい。同様に、周方向Ｄｃにおける腹側後端通路７６ｐの開口７６ｐｏから第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐまでの長さ寸法Ｌ２は、周方向Ｄｃにおける第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐから第二静翼４６ａＢのキャビティ６９までの寸法Ｄ２よりも短い。

本実施形態では、寸法Ｄ２は、第二静翼４６ａＢの腹側周壁６５ｐの厚さ寸法と等しい。そして、本実施形態では、上記長さ寸法Ｌ１と長さ寸法Ｌ２とは同一となっている。なお、長さ寸法Ｌ１と長さ寸法Ｌ２とは異なっていてもよい。また、本実施形態では、図４、図５に示す断面において背側後端通路７６ｎは、流路断面積が一定の直線状に形成されている場合を例示しているが、この構成に限られない。例えば、背側後端通路７６ｎは、上記断面において、流路断面積が変化したり、湾曲したりしてもよい。

《作用効果》
本実施形態のタービン静翼組品４６Ａｓは、第一静翼４６ａＡと、第二静翼４６ａＢと、結合具Ｂｔとを備えている。第一静翼４６ａＡ及び第二静翼４６ａＢの外側シュラウド６０ｏは、キャビティ６９から外側シュラウド本体６１の後端面６２ｂに貫通し、背側端面６３ｎと腹側端面６３ｐとが並ぶ周方向（側方向）Ｄｃに並ぶ複数の後端通路７６を有している。そして、第一静翼４６ａＡの後端通路７６のうち、最も周方向背側Ｄｃｎの後端通路７６である背側後端通路７６ｎは、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近づくように、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに対して傾斜している。さらに、第二静翼４６ａＢの後端通路７６のうち、最も周方向腹側Ｄｃｐの後端通路７６である腹側後端通路７６ｐは、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近づくように、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに対して傾斜している。

上記実施形態のタービン静翼組品４６Ａｓでは、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとが結合具Ｂｔによって結合されているため、これら第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとの間に冷却空気Ａｃが殆ど流れない。そのため、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとが接触している互いの腹側端面６３ｐ及び背側端面６３ｎに近い側で且つキャビティ６９よりも軸線下流側Ｄａｄの部分の冷却が不十分になる可能性が有る。

しかし、本実施形態のタービン静翼組品４６Ａｓでは、背側後端通路７６ｎ及び腹側後端通路７６ｐによって、キャビティ６９から、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとが接触している第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近い側、及び第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近い側で、且つキャビティ６９よりも軸線下流側Ｄａｄの部分に、冷却空気Ａｃを供給できるため、当該部分の冷却効果を向上できる。また、背側後端通路７６ｎ及び腹側後端通路７６ｐは、主後端通路７６ｍと同様にキャビティ６９の軸線下流側Ｄａｄから冷却空気Ａｃを供給しているので、腹側後端通路７６ｐと背側後端通路７６ｎとを短く形成できる。そのため、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとが接触している第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近い側、及び第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近い側で、且つキャビティ６９よりも軸線下流側Ｄａｄの部分に冷却空気Ａｃが到達する前に冷却空気Ａｃが温度上昇することを抑制できる。したがって、冷却空気Ａｃの使用量が増加することを抑制して、効率よく冷却効果を強化することが可能となる。

上記実施形態のタービン静翼組品４６Ａｓでは、更に、周方向Ｄｃにおける第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎから背側後端通路７６ｎの軸線下流側Ｄａｄの開口７６ｎｏまでの長さ寸法Ｌ１は、周方向Ｄｃにおける第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎから第一静翼４６ａＡのキャビティ６９までの長さ寸法Ｄ１より短い。同様に、周方向Ｄｃにおける第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐから腹側後端通路７６ｐの軸線下流側Ｄａｄの開口７６ｐｏまでの長さ寸法Ｌ２は、周方向Ｄｃにおける第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐから第二静翼４６ａＢのキャビティ６９までの長さ寸法Ｄ２より短い。

このようにすることで、腹側後端通路７６ｐと背側後端通路７６ｎとを、より隅部Ｃ１，Ｃ２の近くに形成できる。したがって、冷却空気Ａｃの使用量が増加することを更に抑制し、冷却効果の強化の効率をより一層向上することが可能となる。

上記実施形態のガスタービン１０では、上記タービン静翼組品４６Ａｓを備えているため、タービン静翼組品４６Ａｓに生じる熱応力を緩和して、信頼性及び商品性を向上することが可能となる。

《その他の実施形態》
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態では、静翼組品４６Ａｓが二つの静翼４６ａである第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとを結合具Ｂｔにより結合してなる場合を例示した。しかし、静翼組品４６Ａｓは、周方向Ｄｃで並ぶ三つ以上の静翼４６ａを、複数の結合具Ｂｔを用いて結合してなるようにしてもよい。そして、例えば、三つ以上の静翼４６ａを結合する場合、周方向Ｄｃで中間位置に配置された静翼４６ａには、腹側後端通路７６ｐと背側後端通路７６ｎとの両方を設けてもよい。

上記実施形態では、更に、腹側後端通路７６ｐと背側後端通路７６ｎとを外側シュラウド６０ｏに設ける場合について説明した。しかし、内側シュラウド６０ｉに対しても、必要に応じて、外側シュラウド６０ｏと同様に、後端通路７６（主後端通路７６ｍ、腹側後端通路７６ｐ、背側後端通路７６ｎ）を設けるようにしてもよい。

＜付記＞
上記実施形態に記載の静翼組品４６Ａｓ及びガスタービン１０は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係るタービン静翼組品４６Ａｓは、第一静翼４６ａＡと、第二静翼４６ａＢと、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとを結合する結合具Ｂｔと、を備え、第一静翼４６ａＡ及び第二静翼４６ａＢは、いずれも、燃焼ガス流路４９内に配置され、翼形を成す翼体５１と、翼体５１の翼高さ方向における端に設けられているシュラウド６０ｏと、を有し、シュラウド６０ｏは、燃焼ガス流路４９の側を向くガスパス面６４と、ガスパス面６４と相反する側を向く内面６４ａとを有するシュラウド本体６１と、シュラウド本体６１の周縁に沿って設けられ、内面６４ａから、ガスパス面６４を基準にして内面６４ａの側である反流路側に突出して、冷却空気Ａｃが流入するキャビティ６９を形成する周壁６５と、を有し、シュラウド本体６１は、燃焼ガス流路４９内で燃焼ガスＧが流れてくる側である上流側Ｄａｕを向く前端面６２ｆと、前端面６２ｆと背合わせの関係を成し、燃焼ガス流路４９内で燃焼ガスＧが流れて行く側である下流側を向く後端面６２ｂと、前端面６２ｆと後端面６２ｂとを、翼体５１の背側面５５ｎに近い側でつなぐ背側端面６３ｎと、背側端面６３ｎと背合わせの関係を成し、前端面６２ｆと後端面６２ｂとを、翼体５１の腹側面５５ｐに近い側でつなぐ腹側端面６３ｐと、キャビティ６９から後端面６２ｂに貫通し、背側端面６３ｎと腹側端面６３ｐとが並ぶ側方向に並んでいる複数の後端通路７６と、を有し、結合具Ｂｔは、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎと第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐとが接触している状態を維持可能に、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとを結合し、第一静翼４６ａＡの複数の後端通路７６のうち、最も背側Ｄｃｎの後端通路７６である背側後端通路７６ｎは、下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近づくよう、第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに対して傾斜しており、第二静翼４６ａＢの複数の後端通路７６のうち、最も腹側Ｄｃｐの後端通路７６である腹側後端通路７６ｐは、下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近づくよう、第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに対して傾斜している。

このタービン静翼組品４６Ａｓでは、背側後端通路７６ｎ及び腹側後端通路７６ｐによって、キャビティ６９から、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとが接触している第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近い側、及び第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近い側で、且つキャビティ６９よりも下流側Ｄａｄの部分に、冷却空気Ａｃを供給できるため、当該部分の冷却効果を向上できる。また、背側後端通路７６ｎ及び腹側後端通路７６ｐは、キャビティ６９の下流側Ｄａｄから冷却空気Ａｃを供給するので、腹側後端通路７６ｐと背側後端通路７６ｎとを短く形成できる。そのため、第一静翼４６ａＡと第二静翼４６ａＢとが接触している第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐに近い側、及び第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎに近い側で、且つキャビティ６９よりも下流側Ｄａｄの部分に冷却空気Ａｃが到達する前に冷却空気Ａｃが温度上昇することを抑制できる。したがって、冷却空気Ａｃの使用量が増加することを抑制して、効率よく冷却効果を強化することが可能となる。

（２）第２の態様に係るタービン静翼組品４６Ａｓは、（１）のタービン静翼組品４６Ａｓであって、側方向Ｄｃにおける第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎから背側後端通路７６ｎの下流側Ｄａｄの開口までの長さ寸法は、前記側方向Ｄｃにおける前記第一静翼４６ａＡの背側端面６３ｎから前記第一静翼４６ａＡのキャビティ６９までの長さ寸法より短く、側方向Ｄｃにおける第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐから腹側後端通路７６ｐの下流側Ｄａｄの開口までの長さ寸法は、側方向Ｄｃにおける第二静翼４６ａＢの腹側端面６３ｐから第二静翼４６ａＢのキャビティ６９までの長さ寸法より短い。

このタービン静翼組品４６Ａｓでは、腹側後端通路７６ｐと背側後端通路７６ｎとを、より隅部Ｃ１，Ｃ２の近くに形成できる。したがって、冷却空気Ａｃの使用量が増加することを更に抑制し、冷却効果の強化の効率をより一層向上することが可能となる。

（３）第３の態様に係るタービン静翼組品４６Ａｓは、（１）又は（２）の静翼組品４６Ａｓであって、第一静翼４６ａＡにおける複数の後端通路７６のうち、背側後端通路７６ｎを除く複数の後端通路７６ｍは、互に平行であり、第二静翼４６ａＢにおける複数の後端通路７６のうち、腹側後端通路７６ｐを除く複数の後端通路７６ｍは、互に平行である。
背側後端通路７６ｎを除く複数の後端通路７６ｍや、腹側後端通路７６ｐを除く複数の後端通路７６ｍの例としては、主後端通路７６ｍを例示できる。

（４）第４の態様に係るタービン静翼組品４６Ａｓは、（１）から（３）の何れか一つのタービン静翼組品４６Ａｓであって、結合具Ｂｔは、ボルトＢとナットＮとを有する。

（５）第５の態様に係るタービン静翼組品４６Ａｓは、（１）から（４）の何れか一つのタービン静翼組品４６Ａｓであって、第一静翼４６ａＡ及び第二静翼４６ａＢは、いずれも、複数の空気孔６８が形成され、内面６４ａに対してガスパス面６４の側である流路側Ｄｒｉと反流路側Ｄｒｏとに、キャビティ６９を仕切る衝突板６７を備える。

（６）第６の態様に係るガスタービン１０は、（１）から（５）の何れか一つのタービン静翼組品４６Ａｓと、軸線Ａｒを中心として回転可能なロータ４１と、ロータ４１の外周側Ｄｒｏを覆うケーシング４５と、燃料の燃焼により燃焼ガスＧを生成し、ケーシング４５内に燃焼ガスＧを送る燃焼器３０と、を備え、複数のタービン静翼組品４６Ａｓは、ケーシング４５の内周側Ｄｒｉに取り付けられている。
このガスタービン１０によれば、タービン静翼組品４６Ａｓのシュラウド６０ｏに生じる熱応力を緩和して、信頼性及び商品性を向上することが可能となる。

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 動翼段
２３ａ 複数の動翼
２５ 圧縮機車室
２６ 静翼段
２６ａ 静翼
３０ 燃焼器
４０ タービン
４１ タービンロータ（ロータ）
４２ ロータ軸
４３ 動翼段
４３ａ 動翼
４５ タービン車室（ケーシング）
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（ガスタービン静翼）
４６ａＡ 第一静翼
４６ａＢ 第二静翼
４６Ａｓ 静翼組品（タービン静翼組品）
４９ 燃焼ガス流路
５１ 翼体
５２ 前縁部
５３ 後縁部
５５ｎ 背側面
５５ｐ 腹側面
６０ｉ 内側シュラウド
６０ｏ 外側シュラウド（シュラウド）
６１ 外側シュラウド本体（シュラウド本体）
６２ｂ 後端面
６２ｆ 前端面
６３ｎ 背側端面
６３ｐ 腹側端面
６４ ガスパス面
６４ａ 内面
６５ 周壁
６５ａ 内壁面
６５ｂ 後周壁
６５ｆ 前周壁
６５Ｆｎ 背側フランジ部
６５Ｆｐ 腹側フランジ部
６５ｎ 背側周壁（側周壁）
６５ｐ 腹側周壁（側周壁）
６６ 凹部
６７ 衝突板
６８ 空気孔
６９ キャビティ
７１ 翼空気通路
７６ 後端通路
７６ｍ 主後端通路
７６ｎ 背側後端通路
７６ｎｏ 開口
７６ｐ 腹側後端通路
７６ｐｏ 開口
Ａ 空気
ａＢ 及び第二静翼
Ａｃ 冷却空気
Ａｒ 軸線
Ｂ ボルト
Ｂｔ 結合具
Ｆ 燃料
Ｇ 燃焼ガス
ＧＥＮ 発電機
Ｎ ナット
Ｓｉ シール

Claims (5)

1. 第一静翼と、
   第二静翼と、
   前記第一静翼と前記第二静翼とを結合する結合具と、
   を備え、
   前記第一静翼及び前記第二静翼は、いずれも、
   燃焼ガスの流れる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、
   を有し、
   前記シュラウドは、
   前記燃焼ガス流路の側を向くガスパス面と、前記ガスパス面と相反する側を向く内面とを有するシュラウド本体と、
   前記シュラウド本体の周縁に沿って設けられ、前記内面から、前記ガスパス面を基準にして前記内面の側である反流路側に突出して、冷却空気が流入するキャビティを形成する周壁と、
   を有し、
   前記シュラウド本体は、
   前記燃焼ガス流路内で前記燃焼ガスが流れて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、前記翼体の背側面に近い側でつなぐ背側端面と、
   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、前記翼体の腹側面に近い側でつなぐ腹側端面と、
   前記キャビティから前記後端面に貫通し、前記背側端面と前記腹側端面とが並ぶ側方向に並んでいる複数の後端通路と、
   を有し、
   前記結合具は、前記第一静翼の前記背側端面と前記第二静翼の前記腹側端面とが接触している状態を維持可能に、前記第一静翼と前記第二静翼とを結合し、
   前記第一静翼の前記複数の後端通路のうち、最も前記背側の後端通路である背側後端通路は、前記下流側に向かうに連れて次第に、前記第一静翼の前記背側端面に近づくよう、前記第一静翼の前記背側端面に対して傾斜しており、
   前記第二静翼の前記複数の後端通路のうち、最も前記腹側の後端通路である腹側後端通路は、前記下流側に向かうに連れて次第に前記第二静翼の前記腹側端面に近づくよう、前記第二静翼の前記腹側端面に対して傾斜し、
   前記第一静翼における前記複数の後端通路のうち、前記背側後端通路を除く全ての後端通路は、互に平行であり、
   前記第二静翼における前記複数の後端通路のうち、前記腹側後端通路を除く全ての後端通路は、互に平行である、
   タービン静翼組品。
2. 請求項１に記載のタービン静翼組品において、
   前記側方向における前記第一静翼の前記背側端面から前記背側後端通路の下流側の開口までの長さ寸法は、前記側方向における前記第一静翼の背側端面から前記第一静翼のキャビティまでの長さ寸法より短く、
   前記側方向における前記第二静翼の前記腹側端面から前記腹側後端通路の下流側の開口までの長さ寸法は、前記側方向における前記第二静翼の腹側端面から前記第二静翼のキャビティまでの長さ寸法より短い、
   タービン静翼組品。
3. 請求項１又は２に記載のタービン静翼組品において、
   前記結合具は、ボルトとナットとを有する、
   タービン静翼組品。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のタービン静翼組品において、
   前記第一静翼及び前記第二静翼は、いずれも、複数の空気孔が形成され、前記内面に対して前記ガスパス面の側である流路側と前記反流路側とに、前記キャビティを仕切る衝突板を備える、
   タービン静翼組品。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のタービン静翼組品を複数備えていると共に、
   軸線を中心として回転可能なロータと、
   前記ロータの外周側を覆うケーシングと、
   燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記ケーシング内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、
   を備え、
   複数の前記タービン静翼組品は、前記ケーシングの内周側に取り付けられている、
   ガスタービン。

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