JP7186908B1 - 翼セグメント及び回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】回転機械の効率の低下を抑制しつつ、回転機械の組立てを容易化することを目的とする。
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る翼セグメントは、１つの第１翼形部と、１つの第１翼形部の翼高さ方向の外側に設けられる第１外側シュラウドと、１つの第１翼形部の翼高さ方向の内側に設けられる第１内側シュラウドと、を含む第１セグメントと、１つの第２翼形部と、１つの第２翼形部の翼高さ方向の外側に設けられる第２外側シュラウドと、１つの第２翼形部の翼高さ方向の内側に設けられる第２内側シュラウドと、を含む第２セグメントと、を備える。第１外側シュラウドと、第２外側シュラウドとはボルト結合され、第１内側シュラウドと、第２内側シュラウドとはボルト結合され、第１外側シュラウドと第２外側シュラウドとに跨って形成された凹部を有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、翼セグメント及び回転機械に関する。

例えば回転機械の一例としてのガスタービンにおいて、タービンの静翼として、１つの外側シュラウド及び１つの内側シュラウドに対して２つの翼形部が配置された連翼構造を有するタービン静翼が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５－０９０１０８号公報

しかし、特許文献１に記載タービン静翼のように連翼構造を有するタービン静翼では、２つの翼形部が近接して配置されているので、例えば溶射等によって翼形部に遮熱コーティングを施工する際、２つの翼形部同士で向かい合う翼面では、一方の翼形部の翼面が他方の翼形部の陰に隠れてしまうこととなる。そのため、２つの翼形部同士で向かい合う翼面には遮熱コーティングを施工し難くなるという課題があった。

そこで、１つの外側シュラウド及び１つの内側シュラウドに対して１つの翼形部が配置されるようにすれば、上記の課題は解決できる。しかし、外側シュラウド及び内側シュラウドの周方向の分割数が増えることになるため、周方向で隣り合う外側シュラウド同士、及び内側シュラウド同士の間の隙間から冷却空気が燃焼ガスの流路内に流入する流量が増えるおそれがある。冷却空気が燃焼ガスの流路内に流入する流量が増えると、ガスタービンの効率に悪影響を及ぼす。

冷却空気が燃焼ガスの流路内に流入する流量を抑制するため、１つの外側シュラウド及び１つの内側シュラウドに対して１つの翼形部が配置されているセグメントの２つを例えばボルト結合で連結すれば、２つのセグメントの外側シュラウド同士、及び内側シュラウド同士の間の隙間をなくすことができる。

ところで、タービン静翼は、燃焼ガスの流れる方向を転向させるため、燃焼ガスからタービン静翼を周方向に回転させようとする力を受ける。そのため、タービン静翼がケーシング内で周方向に回転しないようにするため、及び、タービン静翼の位置決めのために、ケーシングに取り付けられた位置決めピンがタービン静翼と係合するように構成されている。

タービン静翼は周方向に熱伸びをするため、この熱伸びを考慮して位置決めピンと係合する部位において位置決めピンとの隙間を設定する必要がある。
例えば、上述したように２つのセグメントをボルト結合することで１つの翼セグメントを構成した場合、例えば周方向で隣り合う２つの翼セグメント同士の間の位置で位置決めピンをと係合するようにすると、周方向の全長に亘っての翼セグメントの熱伸びを吸収可能な隙間を位置決めボルトとの間に設けなければならず、該隙間の大きさが比較的大きくなってしまう。

該隙間の大きさが比較的大きくなると、タービンの組立て時に翼セグメントが周方向に該隙間の分だけ移動可能となるので、例えば翼セグメントに隣接するシールリング等の他の部材の組付けがし難くなる等、タービンの組立てに影響を及ぼすおそれがある。

本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、回転機械の効率の低下を抑制しつつ、回転機械の組立てを容易化することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る翼セグメントは、
１つの第１翼形部と、前記１つの第１翼形部の翼高さ方向の外側に設けられる第１外側シュラウドと、前記１つの第１翼形部の前記翼高さ方向の内側に設けられる第１内側シュラウドと、を含む第１セグメントと、
１つの第２翼形部と、前記１つの第２翼形部の翼高さ方向の外側に設けられる第２外側シュラウドと、前記１つの第２翼形部の前記翼高さ方向の内側に設けられる第２内側シュラウドと、を含む第２セグメントと、
を備え、
前記第１外側シュラウドと、前記第２外側シュラウドとはボルト結合され、
前記第１内側シュラウドと、前記第２内側シュラウドとはボルト結合され、
前記第１外側シュラウドと前記第２外側シュラウドとに跨って形成された凹部を有する。

（２）本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記（１）の構成の翼セグメントと、
前記翼セグメントを覆うケーシングと、
前記ケーシングに取り付けられ、先端部が前記凹部と係合する位置決めピンと、
を備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、回転機械の効率の低下を抑制しつつ、回転機械の組立てを容易化できる。

回転機械の一例としてのガスタービンの全体構成を表す概略図である。 タービンのガス流路を表す断面図である。 一実施形態に係るタービン静翼を径方向外側から見た図である。 図３のＩＶ－ＩＶ矢視図である。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、回転機械の一例としてのガスタービンの全体構成を表す概略図であり、図２は、タービンのガス流路を表す断面図である。

本実施形態において、図１に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３がロータ１４により同軸上に配置されて構成され、ロータ１４の一端部に発電機１５が連結されている。なお、以下の説明では、ロータ１４の軸線が延びる方向を軸方向Ｄａ、このロータ１４の軸線を中心とした周方向を周方向Ｄｃとし、ロータ１４の軸線Ａｘに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。なお、径方向Ｄｒを翼高さ方向と呼ぶ。

圧縮機１１は、空気取入口から取り込まれた空気ＡＩが複数の静翼及び動翼を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気ＡＣを生成する。燃焼器１２は、この圧縮空気ＡＣに対して所定の燃料ＦＬを供給し、燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスＦＧが生成される。タービン１３は、燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスＦＧが複数の静翼及び動翼を通過することでロータ１４を駆動回転し、このロータ１４に連結された発電機１５を駆動する。

また、図２に示すように、タービン１３にて、タービン静翼（静翼）２１は、翼形部２３のハブ側が内側シュラウド２５に固定され、先端側が外側シュラウド２７に固定されて構成されている。タービン動翼（動翼）４１は、翼形部４３の基端部がプラットフォーム４５に固定されて構成されている。そして、外側シュラウド２７と動翼４１の先端部側に配置される分割環５１とが遮熱環５３を介して車室（タービン車室）３０に支持され、内側シュラウド２５がサポートリング３１に支持されている。そのため、燃焼ガスＦＧが通過する燃焼ガス流路３２は、内側シュラウド２５と、外側シュラウド２７と、プラットフォーム４５と、分割環５１により囲まれた空間として軸方向Ｄａに沿って形成される。

図３は、一実施形態に係るタービン静翼２１を径方向Ｄｒ外側から見た図である。
図４は、図３のＩＶ－ＩＶ矢視図である。
一実施形態に係るタービン静翼２１は、１つの外側シュラウド２７及び１つの内側シュラウド２５に対して１つの翼形部２３が配置されたセグメント１０１の２つがボルト結合で連結された、１つの翼セグメント１００として構成されている。
一実施形態に係る翼セグメント１００の詳細については後で詳述する。

なお、図３に示すように、翼形部２３は、圧力面である凹面で形成された腹側翼面２３ｃと負圧面である凸面で形成された背側翼面２３ｄと、から形成され、軸方向の上流側の前縁２３ａ及び下流側の後縁２３ｂで腹側翼面２３ｃ及び背側翼面２３ｄが接続され、一体化された翼形部２３が形成されている。

なお、内側シュラウド２５と外側シュラウド２７は、ガスパス面形成部材として機能する。ガスパス面形成部材とは、燃焼ガス流路３２を区画すると共に燃焼ガスＦＧが接触するガスパス面を有するものである。内側シュラウド２５と外側シュラウド２７とを特に区別する必要がない場合、内側シュラウド２５及び外側シュラウド２７を単にシュラウド２と呼ぶこともある。

（翼セグメント１００について）
一実施形態に係る翼セグメント１００は、上述したように、ボルト結合された２つのセグメント１０１を含んでいる。以下の説明では、説明の便宜上、腹側翼面２３ｃが相手側のセグメント１０１の背側翼面２３ｄと対向するように配置されたセグメント１０１を第１セグメント１０１Ａとし、背側翼面２３ｄが相手側のセグメント１０１の腹側翼面２３ｃと対向するように配置されたセグメント１０１を第２セグメント１０１Ｂとする。図３において図示左側のセグメント１０１が第１セグメント１０１Ａであり、図示右側のセグメントが第２セグメント１０１Ｂである。

第１セグメント１０１Ａは、１つの第１翼形部２３Ａと、１つの第１翼形部２３Ａの翼高さ方向の外側に設けられる第１外側シュラウド２７Ａと、１つの第１翼形部２３Ａの翼高さ方向の内側に設けられる第１内側シュラウド２５Ａと、を含む。
同様に、第２セグメント１０１Ｂは、１つの第２翼形部２３Ｂと、１つの第２翼形部２３Ｂの翼高さ方向の外側に設けられる第２外側シュラウド２７Ｂと、１つの第２翼形部２３Ｂの翼高さ方向の内側に設けられる第２内側シュラウド２５Ｂと、を含む。

一実施形態に係る翼セグメント１００の第１セグメント１０１Ａでは、第１外側シュラウド２７Ａは、ガスパス面２７ａとは反対側の面である径方向Ｄｒ外側に、外部から供給された冷却空気を貯留可能な空間である外側領域１５５を備える。第１セグメント１０１Ａの外側領域１５５は、第１外側シュラウド２７Ａの周縁部、すなわち、第１外側シュラウド２７Ａの周方向の両端部を形成する腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａ及び背側翼面２３ｄ側の第１側端部１５１Ａ及び軸方向の前縁２３ａ側の第１前縁端部１５３Ａ及び後縁２３ｂ側の第１後縁端部１５４Ａに囲まれた領域であり、径方向Ｄｒ内側方向に凹んだ空間部１５７を形成している。外側領域１５５の底面を形成する外側領域底面１５５ａは、ガスパス面２７ａの径方向外側の面を形成する。すなわち、第１セグメント１０１Ａの空間部１５７は、外側領域底面１５５ａと、該外側領域底面１５５ａから翼高さ方向（径方向）に延在する外壁部である第１側端部１５１Ａ及び第１前縁端部１５３Ａ並びに第１後縁端部１５４Ａと、から形成された空間である。
一実施形態に係るガスタービン１０では、外部から第１セグメント１０１Ａの該空間部１５７に冷却空気ＣＡが供給されるように構成されている。

一実施形態に係る翼セグメント１００の第１セグメント１０１Ａでは、第１内側シュラウド２５Ａは、第１内側シュラウド２５Ａの周方向の端部を形成する腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５６Ａを有する。

同様に、一実施形態に係る翼セグメント１００の第２セグメント１０１Ｂでは、第２外側シュラウド２７Ｂは、ガスパス面２７ａとは反対側の面である径方向Ｄｒ外側に、外部から供給された冷却空気を貯留可能な空間である外側領域１５５を備える。第２セグメント１０１Ｂの外側領域１５５は、第２外側シュラウド２７Ｂの周縁部、すなわち、第２外側シュラウド２７Ｂの周方向の両端部を形成する腹側翼面２３ｃ側の第２側端部１５１Ｂ及び背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂ及び軸方向の前縁２３ａ側の第２前縁端部１５３Ｂ及び後縁２３ｂ側の第２後縁端部１５４Ｂに囲まれた領域であり、径方向Ｄｒ内側方向に凹んだ空間部１５７を形成している。外側領域１５５の底面を形成する外側領域底面１５５ａは、ガスパス面２７ａの径方向外側の面を形成する。すなわち、第２セグメント１０１Ｂの空間部１５７は、外側領域底面１５５ａと、該外側領域底面１５５ａから翼高さ方向（径方向）に延在する外壁部である第２側端部１５１Ｂ及び第２前縁端部１５３Ｂ並びに第２後縁端部１５４Ｂと、から形成された空間である。
一実施形態に係るガスタービン１０では、外部から第２セグメント１０１Ｂの該空間部１５７に冷却空気ＣＡが供給されるように構成されている。

一実施形態に係る翼セグメント１００の第２セグメント１０１Ｂでは、第２内側シュラウド２５Ｂは、第２内側シュラウド２５Ｂの周方向の端部を形成する背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５８Ｂを有する。

（第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとのボルト結合について）
一実施形態に係る翼セグメント１００の第１セグメント１０１Ａでは、第１外側シュラウド２７Ａにおける腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａ、及び、第１内側シュラウド２５Ａにおける腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５６Ａを周方向に貫通するボルト孔１６１が形成されている。
一実施形態に係る翼セグメント１００の第１セグメント１０１Ａでは、第１外側シュラウド２７Ａの第１側端部１５１Ａには軸方向に間隔を開けて複数のボルト孔１６１が形成されているとよい。図３に示した例では、ボルト孔１６１は２つであるが、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
図示はしていないが、第１内側シュラウド２５Ａの第１側端部１５６Ａには、１つのボルト孔１６１が形成されているが、軸方向に間隔を開けて複数のボルト孔１６１が形成されていてもよい。

一実施形態に係る翼セグメント１００の第２セグメント１０１Ｂでは、第２外側シュラウド２７Ｂにおける背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂ、及び、第２内側シュラウド２５Ｂにおける背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５７Ｂを周方向に貫通するボルト孔１６２が形成されている。
一実施形態に係る翼セグメント１００の第２セグメント１０１ｂでは、第２外側シュラウド２７Ｂの第２側端部１５１Ｂには軸方向に間隔を開けて複数のボルト孔１６２が形成されているとよい。図３及び図４に示した例では、ボルト孔１６２は２つであるが、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。
図４に示した例では、第２内側シュラウド２５Ｂの第２側端部１５７Ｂには、１つのボルト孔１６１が形成されているが、軸方向に間隔を開けて複数のボルト孔１６１が形成されていてもよい。

第１セグメント１０１Ａのボルト孔１６１と第２セグメント１０１Ｂのボルト孔１６２とは、ボルト孔１６１とボルト孔１６２とにボルト１７１を挿通することができるようにそれぞれの位置が設定されている。
一実施形態に係る翼セグメント１００では、ボルト孔１６１とボルト孔１６２とにボルト１７１を挿通してナット１７２を装着することで、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとがボルト結合される。
なお、一実施形態に係るガスタービン１０のタービン１３では、上述した翼セグメント１００が周方向に複数配置される。周方向で隣り合う翼セグメント１００同士はボルト結合はされない。周方向で隣り合う翼セグメント１００同士の間には、周方向で隣り合う翼セグメント１００同士の間からの冷却空気ＣＡの漏れを防止するための不図示のシール板が配置される。

（凹部について）
一実施形態に係る翼セグメント１００は、第１外側シュラウド２７Ａと第２外側シュラウド２７Ｂとに跨って形成された凹部１８１を有する。
具体的には、凹部１８１は、第１セグメント１０１Ａにおける腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａ、及び、第２セグメント１０１Ｂにおける背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂの軸方向下流側の領域において、第１側端部１５１Ａと第２側端部１５１Ｂとに跨って、径方向内側に向かって凹むように形成されている。
凹部１８１は、一実施形態に係る翼セグメント１００が翼セグメント１００を覆うケーシングであるタービン車室３０内で翼セグメント１００の周方向への移動を規制するための位置決めピン１９１と係合するように構成されている。
すなわち、一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１外側シュラウド２７Ａと第２外側シュラウド２７Ｂとによって周方向から位置決めピン１９１を挟むように凹部１８１が形成されている。

翼セグメント１００は、燃焼ガスＦＧの流れる方向を転向させるため、燃焼ガスＦＧから翼セグメント１００を周方向に回転させようとする力を受ける。そのため、翼セグメント１００がタービン車室３０内で周方向に回転しないようにするため、及び、翼セグメント１００の位置決めのために、タービン車室３０に取り付けられた位置決めピン１９１が凹部１８１と係合するように構成されている。

一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとの外側シュラウド２７同士、及び内側シュラウド２５同士の間の隙間をなくすことができ、該隙間からの冷却空気ＣＡの漏れを抑制できるので、一実施形態に係る翼セグメント１００を備えるガスタービン１０において効率低下を抑制できる。
また、一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとをボルト結合した翼セグメント１００をガスタービン１０のタービン車室３０に取り付けて、タービン車室３０に取り付けられた位置決めピン１９１を凹部１８１に係合させることで翼セグメント１００の周方向への移動を規制できる。また、翼セグメント１００が周方向に熱伸びしても、位置決めピン１９１が係合する凹部１８１を中心に周方向の一方側の第１セグメント１０１Ａは主として凹部１８１から一方側に熱伸びし、位置決めピン１９１が係合する凹部１８１を中心に周方向の他方側の第２セグメント１０１Ｂは主として凹部１８１から他方側に熱伸びすることとなる。そのため、翼セグメント１００が冷えている状態において、位置決めピン１９１と凹部１８１との隙間を比較的小さくすることができる。これにより、翼セグメント１００に隣接するシールリング等の他の部材の組付けが比較的容易となり、翼セグメント１００を備えるガスタービン１０の組立てを容易化できる。

一実施形態に係るガスタービン１０は、一実施形態に係る翼セグメント１００と、翼セグメント１００を覆うタービン車室３０と、タービン車室３０に取り付けられ、先端部が凹部１８１と係合する位置決めピン１９１と、を備える。
これにより、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０２Ａとの外側シュラウド２７同士、及び内側シュラウド２５同士の間の隙間をなくすことができ、該隙間からの冷却空気ＣＡの漏れを抑制できるので、ガスタービン１０の効率低下を抑制できる。
また、一実施形態に係るガスタービン１０によれば、翼セグメント１００に隣接するシールリング等の他の部材の組付けが比較的容易となり、ガスタービン１０の組立てを容易化できる。

（外側シュラウド２７の冷却構造について）
以下、外側シュラウド２７の冷却構造について説明する。
第１セグメント１０１Ａ、及び、第２セグメント１０１Ｂの外側領域１５５には、外側領域底面１５５ａの全体を覆うように複数の貫通孔を備えた不図示の衝突板が配置されている。なお、不図示の衝突板は、図３においてハッチングを施した領域を覆う。
空間部１５７を形成する外側領域１５５は、不図示の衝突板により区分され、径方向Ｄｒ外側の空間部１５７と径方向Ｄｒ内側の空間部１５７に区分けされている。径方向Ｄｒ外側の空間部１５７と径方向Ｄｒ内側の空間部１５７とは、不図示の衝突板の貫通孔を介して連通している。

空間部１５７に供給された冷却空気は、不図示の衝突板の貫通孔を介して径方向Ｄｒ内側の空間部１５７に供給され、外側領域底面１５５ａをインピンジメント冷却（衝突冷却）している。外側領域底面１５５ａをインピンジメント冷却することにより、ガスパス面２７ａの燃焼ガスによる過熱を抑制している。外側領域底面１５５ａをインピンジメント冷却した冷却空気は、後述する第１周方向通路１２１、第２周方向通路１２２、第１側部通路１３１、及び第２側部通路１３２に供給される。
外側領域底面１５５ａをインピンジメント冷却した後の冷却空気は、第１前縁端部１５３Ａ及び第２前縁端部１５３Ｂにおいて軸方向に沿って形成された不図示の複数の貫通孔に供給されて第１前縁端部１５３Ａ及び第２前縁端部１５３Ｂを冷却した後、外側シュラウド２７の前縁側の端部２７ｃから外側シュラウドの外部に排出されるようになっていてもよい。
また、外側領域底面１５５ａをインピンジメント冷却した後の冷却空気は第１後縁端部１５４Ａ及び第２後縁端部１５４Ｂにおいて軸方向に沿って形成された不図示の複数の貫通孔に供給されて第１後縁端部１５４Ａ及び第２後縁端部１５４Ｂを冷却した後、外側シュラウド２７の後縁側の端部２７ｄから外側シュラウドの外部に排出されるようになっていてもよい。

一実施形態に係る第１セグメント１０１Ａでは、第１前縁端部１５３Ａにおける後縁２３ｂ側を向いた面、すなわち、径方向Ｄｒ内側の空間部１５７に面した壁面に第１開口部１１１が形成されている。
一実施形態に係る第１セグメント１０１Ａでは、第１前縁端部１５３Ａに周方向に延在する第１周方向通路１２１が形成されている。
一実施形態に係る第１セグメント１０１Ａでは、腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａに軸方向に延在する第１側部通路１３１が形成されている。

一実施形態に係る第１セグメント１０１Ａにおいて、第１周方向通路１２１は、第１開口部１１１と第１側部通路１３１とを連通する通路である。
一実施形態に係る第１セグメント１０１Ａにおいて、第１側部通路１３１は、腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａに前縁２３ａ側から後縁２３ｂ側にかけて形成された通路であり、上流側の端部が第１周方向通路１２１に接続され、下流側の端部が第１外側シュラウド２７Ａの後縁側の端部２７ｄに開口している。
第１側部通路１３１は、軸方向から見たときに凹部１８１と重複している。

一実施形態に係る第１セグメント１０１Ａでは、外側領域底面１５５ａをインピンジメント冷却した冷却空気は、第１開口部１１１から第１前縁端部１５３Ａ内の第１周方向通路１２１に流入して第１周方向通路１２１を流通することで第１前縁端部１５３Ａを冷却する。
第１周方向通路１２１を流通した冷却空気は、第１側部通路１３１を流通して、腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａと、凹部１８１の周辺とを冷却した後、第１外側シュラウド２７Ａの後縁側の端部２７ｄから第１外側シュラウド２７Ａの外部に排出される。

一実施形態に係る第２セグメント１０１Ｂでは、第２前縁端部１５３Ｂにおける後縁２３ｂ側を向いた面、すなわち、径方向Ｄｒ内側の空間部１５７に面した壁面に第２開口部１１２が形成されている。
一実施形態に係る第２セグメント１０１Ｂでは、第２前縁端部１５３Ｂに周方向に延在する第２周方向通路１２２が形成されている。
一実施形態に係る第２セグメント１０１Ｂでは、背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂに軸方向に延在する第２側部通路１３２が形成されている。

一実施形態に係る第２セグメント１０１Ｂにおいて、第２周方向通路１２２は、第２開口部１１２と第２側部通路１３２とを連通する通路である。
一実施形態に係る第２セグメント１０１Ｂにおいて、第２側部通路１３２は、背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂに前縁２３ａ側から後縁２３ｂ側にかけて形成された通路であり、上流側の端部が第２周方向通路１２２に接続され、下流側の端部が第２外側シュラウド２７Ｂの後縁側の端部２７ｄに開口している。
第２側部通路１３２は、軸方向から見たときに凹部１８１と重複している。

一実施形態に係る第２セグメント１０１Ｂでは、外側領域底面１５５ａをインピンジメント冷却した冷却空気は、第２開口部１１２から第２前縁端部１５３Ｂ内の第２周方向通路１２２に流入して第２周方向通路１２２を流通することで第２前縁端部１５３Ｂを冷却する。
第２周方向通路１２２を流通した冷却空気は、第２側部通路１３２を流通して、背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂと、凹部１８１の周辺とを冷却した後、第２外側シュラウド２７Ｂの後縁側の端部２７ｄから第２外側シュラウド２７Ｂの外部に排出される。

このように、一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１側部通路１３１を流通する冷却空気ＣＡ、及び、第２側部通路１３２を流通する冷却空気ＣＡによって、凹部１８１の近傍を冷却できる。
凹部１８１は、上述したように位置決めピン１９１と係合するように構成されているため、凹部１８１を例えばインピンジメント冷却することが困難である。そのため、凹部１８１の近傍のメタル温度は比較的高くなる傾向にある。
一実施形態に係る翼セグメント１００によれば、第１側部通路１３１及び第２側部通路１３２に冷却空気を流通させることで、第１側部通路１３１及び第２側部通路１３２を流通する冷却空気ＣＡによって凹部１８１の近傍をできる。これにより、メタル温度が比較的高くなる傾向にある領域を効果的に冷却できる。

なお、一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１側部通路１３１、又は、第２側部通路１３２の少なくとも何れか一方を流通する冷却空気ＣＡによって凹部１８１の近傍をできるように構成されていてもよい。すなわち、第１側部通路１３１、又は、第２側部通路１３２の何れか一方だけが、軸方向から見たときに凹部１８１と重複していてもよい。

一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１外側シュラウド２７Ａの背側翼面２３ｄ側の第１側端部１５１Ａは、周方向で隣り合う他の翼セグメント１００における第２外側シュラウド２７Ｂの腹側翼面２３ｃ側の第２側端部１５１Ｂと周方向への熱伸びを吸収するための隙間を介して対向する。そのため、該隙間から僅かに漏れる冷却空気による冷却が期待できる。
同様に、第２外側シュラウド２７Ｂの腹側翼面２３ｃ側の第２側端部１５１Ｂは、周方向で隣り合う他の翼セグメント１００における第１外側シュラウド２７Ａの背側翼面２３ｄ側の第１側端部１５１Ａと周方向への熱伸びを吸収するための隙間を介して対向する。そのため、該隙間から僅かに漏れる冷却空気による冷却が期待できる。

一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１外側シュラウド２７Ａは、２つの第１側端部１５１Ａの内、第２外側シュラウド２７Ｂと対向する腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａとは反対側に位置する背側翼面２３ｄ側の第１側端部１５１Ａにおいて、第１側部通路１３１を含まなくてもよい。
同様に、第２外側シュラウド２７Ｂは、２つの第２側端部１５１Ｂの内、第１外側シュラウド２７Ａと対向する背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂとは反対側に位置する腹側翼面２３ｃ側の第２側端部１５１Ｂにおいて、第２側部通路１３２を含まなくてもよい。
これにより、比較的必要性が低い、第１外側シュラウド２７Ａの背側翼面２３ｄ側の第１側端部１５１Ａ、及び、第２外側シュラウド２７Ｂの腹側翼面２３ｃ側の第２側端部１５１Ｂにおいて、第１側部通路１３１及び第２側部通路１３２を設けるための加工を省略できるので、翼セグメント１００の製造コストを抑制できる。

一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１開口部１１１、第２開口部１１２、第１周方向通路１２１、第２周方向通路１２２、第１側部通路１３１、及び第２側部通路１３２を含むとよい。
一実施形態に係る翼セグメント１００によれば、第１開口部１１１から流入した冷却空気を第１周方向通路１２１を介して第１側部通路１３１へ流通させることができる。また、第１開口部１１１から流入した流体を第１周方向通路１２１に流通させることで、メタル温度が比較的高くなる傾向にある第１前縁端部１５３Ａを効率的に冷却できる。
同様に、一実施形態に係る翼セグメント１００によれば、第２開口部１１２から流入した流体を第２周方向通路１２２を介して第２側部通路１３２へ流通させることができる。また、第２開口部１１２から流入した流体を第２周方向通路１２２に流通させることで、メタル温度が比較的高くなる傾向にある第２前縁端部１５３Ｂを効率的に冷却できる。

一実施形態に係る翼セグメント１００では、第１翼形部２３Ａに対する第１開口部１１１の位置は、第２翼形部２３Ｂに対する第２開口部１１２の位置と同じであるとよい。
例えば第１セグメント１０１Ａ及び第２セグメント１０１Ｂを鋳造によって製造する場合、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとを同一形状の鋳造物から得る場合に、第１開口部１１１及び第２開口部１１２に相当する開口部も鋳造段階で形成できる。これにより、鋳造後の加工の工数を削減でき、翼セグメント１００の製造コストを抑制できる。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る翼セグメント１００は、１つの第１翼形部２３Ａと、１つの第１翼形部２３Ａの翼高さ方向の外側に設けられる第１外側シュラウド２７Ａと、１つの第１翼形部２３Ａの翼高さ方向の内側に設けられる第１内側シュラウド２５Ａと、を含む第１セグメント１０１Ａを備える。本開示の少なくとも一実施形態に係る翼セグメント１００は、１つの第２翼形部２３Ｂと、１つの第２翼形部２３Ｂの翼高さ方向の外側に設けられる第２外側シュラウド２７Ｂと、１つの第２翼形部２３Ｂの翼高さ方向の内側に設けられる第２内側シュラウド２５Ｂと、を含む第２セグメント１０１Ｂと、を備える。第１外側シュラウド２７Ａと、第２外側シュラウド２７Ｂとはボルト結合されている。第１内側シュラウド２５Ａと、第２内側シュラウド２５Ｂとはボルト結合されている。本開示の少なくとも一実施形態に係る翼セグメント１００は、第１外側シュラウド２７Ａと第２外側シュラウド２７Ｂとに跨って形成された凹部１８１を有する。

上記（１）の構成によれば、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとの外側シュラウド２７同士、及び内側シュラウド２５同士の間の隙間をなくすことができ、該隙間からの流体（冷却空気ＣＡ）の漏れを抑制できるので、翼セグメント１００を備える回転機械（ガスタービン１０）において効率低下を抑制できる。
また、上記（１）の構成によれば、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとをボルト結合した翼セグメント１００を回転機械（ガスタービン１０）のケーシング（タービン車室３０）に取り付けて、ケーシング（タービン車室３０）に取り付けられた位置決めピン１９１を凹部１８１に係合させることで翼セグメント１００の周方向への移動を規制できる。また、翼セグメント１００が周方向に熱伸びしても、位置決めピン１９１が係合する凹部１８１を中心に周方向の一方側の第１セグメント１０１Ａは主として凹部１８１から一方側に熱伸びし、位置決めピン１９１が係合する凹部１８１を中心に周方向の他方側の第２セグメント１０１Ｂは主として凹部１８１から他方側に熱伸びすることとなる。そのため、翼セグメント１００が冷えている状態において、位置決めピン１９１と凹部１８１との隙間を比較的小さくすることができる。これにより、翼セグメント１００に隣接するシールリング等の他の部材の組付けが比較的容易となり、翼セグメント１００を備える回転機械（ガスタービン１０）の組立てを容易化できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、第１外側シュラウド２７Ａは、周方向の２つの第１側端部１５１Ａの内、第２外側シュラウド２７Ｂと対向する第１側端部１５１Ａ（腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａ）において前縁２３ａ側から後縁２３ｂ側にかけて形成された第１側部通路１３１を含むとよい。第２外側シュラウド２７Ｂは、周方向の２つの第２側端部１５１Ｂの内、第１外側シュラウド２７Ａと対向する第２側端部１５１Ｂ（背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂ）において前縁２３ａ側から後縁２３ｂ側にかけて形成された第２側部通路１３２を含むとよい。第１側部通路１３１、又は、第２側部通路１３２の少なくとも何れか一方は、翼高さ方向から見たときに凹部１８１と重複するとよい。

上記（２）の構成によれば、第１側部通路１３１及び第２側部通路１３２に流体（冷却空気ＣＡ）を流通させることで、第１側部通路１３１、又は、第２側部通路１３２の少なくとも何れか一方を流通する流体（冷却空気ＣＡ）によって凹部１８１の近傍をできる。これにより、メタル温度が比較的高くなる傾向にある領域を効果的に冷却できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、第１側部通路１３１、及び、第２側部通路１３２は、翼高さ方向から見たときに凹部１８１と重複するとよい。

上記（３）の構成によれば、メタル温度が比較的高くなる傾向にある領域をさらに効果的に冷却できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、第１外側シュラウド２７Ａは、２つの第１側端部１５１Ａの内、第２外側シュラウド２７Ｂと対向する第１側端部１５１Ａ（腹側翼面２３ｃ側の第１側端部１５１Ａ）とは反対側に位置する第１側端部１５１Ａ（背側翼面２３ｄ側の第１側端部１５１Ａ）において、第１側部通路１３１を含まなくてもよい。第２外側シュラウド２７Ｂは、２つの第２側端部１５１Ｂの内、第１外側シュラウド２７Ａと対向する第２側端部１５１Ｂ（背側翼面２３ｄ側の第２側端部１５１Ｂ）とは反対側に位置する第２側端部１５１Ｂ（腹側翼面２３ｃ側の第２側端部１５１Ｂ）において、第２側部通路１３２を含まなくてもよい。

上記（４）の構成によれば、比較的必要性が低い領域において第１側部通路１３１及び第２側部通路１３２を設けるための加工を省略できるので、翼セグメント１００の製造コストを抑制できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、第１外側シュラウド２７Ａは、前縁２３ａ側の端部において第１翼形部２３Ａとは翼高さ方向の反対側に向かって第１外側シュラウド２７Ａから突出する第１前縁端部１５３Ａを含むとよい。第１外側シュラウド２７Ａは、第１前縁端部１５３Ａの後縁２３ｂ側を向いた面に形成された第１開口部１１１を有するとよい。第１外側シュラウド２７Ａは、第１前縁端部１５３Ａに形成され、第１開口部１１１と第１側部通路１３１とを連通する第１周方向通路１２１を含むとよい。第２外側シュラウド２７Ｂは、前縁２３ａ側の端部において第２翼形部２３Ｂとは翼高さ方向の反対側に向かって第２外側シュラウド２７Ｂから突出する第２前縁端部１５３Ｂを含むとよい。第２外側シュラウド２７Ｂは、第２前縁端部１５３Ｂの後縁２３ｂ側を向いた面に形成された第２開口部１１２を有するとよい。第２外側シュラウド２７Ｂは、第２前縁端部１５３Ｂに形成され、第２開口部１１２と第２側部通路１３２とを連通する第２周方向通路１２２を含むとよい。

上記（５）の構成によれば、第１開口部１１１から流入した流体（冷却空気ＣＡ）を第１周方向通路１２１を介して第１側部通路１３１へ流通させることができる。また、第１開口部１１１から流入した流体（冷却空気ＣＡ）を第１周方向通路１２１に流通させることで、メタル温度が比較的高くなる傾向にある第１前縁端部１５３Ａを効率的に冷却できる。
また、上記（５）の構成によれば、第２開口部１１２から流入した流体（冷却空気ＣＡ）を第２周方向通路１２２を介して第２側部通路１３２へ流通させることができる。また、第２開口部１１２から流入した流体（冷却空気ＣＡ）を第２周方向通路１２２に流通させることで、メタル温度が比較的高くなる傾向にある第２前縁端部１５３Ｂを効率的に冷却できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、第１翼形部２３Ａに対する第１開口部１１１の位置は、第２翼形部２３Ｂに対する第２開口部１１２の位置と同じであるとよい。

上記（６）の構成によれば、例えば第１セグメント１０１Ａ及び第２セグメント１０１Ｂを鋳造によって製造する場合、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとを同一形状の鋳造物から得る場合に、第１開口部１１１及び第２開口部１１２に相当する開口部も鋳造段階で形成できる。これにより、鋳造後の加工の工数を削減でき、翼セグメント１００の製造コストを抑制できる。

（７）本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械（ガスタービン１０）は、上記（１）乃至（６）の何れかの構成の翼セグメント１００と、翼セグメント１００を覆うケーシング（タービン車室３０）と、ケーシング（タービン車室３０）に取り付けられ、先端部が凹部１８１と係合する位置決めピン１９１と、を備える。

上記（７）の構成によれば、第１セグメント１０１Ａと第２セグメント１０１Ｂとの外側シュラウド２７同士、及び内側シュラウド２５同士の間の隙間をなくすことができ、該隙間からの流体（冷却空気ＣＡ）の漏れを抑制できるので、回転機械（ガスタービン１０）の効率低下を抑制できる。
また、上記（７）の構成によれば、翼セグメント１００に隣接するシールリング等の他の部材の組付けが比較的容易となり、回転機械（ガスタービン１０）の組立てを容易化できる。

１０ ガスタービン
１３ タービン
２３、２３Ａ、２３Ｂ 翼形部
２５、２５Ａ、２５Ｂ 内側シュラウド
２７、２７Ａ、２７Ｂ 外側シュラウド
３０ 車室（タービン車室、ケーシング）
２３ａ 前縁
２３ｂ 後縁
２３ｃ 腹側翼面
２３ｄ 背側翼面
２３Ａ 第１翼形部
２３Ｂ 第２翼形部
２５ 内側シュラウド
２５Ａ 第１内側シュラウド
２５Ｂ 第２内側シュラウド
２７ 外側シュラウド
２７Ａ 第１外側シュラウド
２７Ｂ 第２外側シュラウド
１００ 翼セグメント
１０１ セグメント
１０１Ａ 第１セグメント
１０１Ｂ 第２セグメント
１１１ 第１開口部
１１２ 第２開口部
１３１ 第１側部通路
１３２ 第２側部通路
１８１ 凹部
１９１ 位置決めピン

Claims (7)

1. １つの第１翼形部と、前記１つの第１翼形部の翼高さ方向の外側に設けられる第１外側シュラウドと、前記１つの第１翼形部の前記翼高さ方向の内側に設けられる第１内側シュラウドと、を含む第１セグメントと、
   １つの第２翼形部と、前記１つの第２翼形部の翼高さ方向の外側に設けられる第２外側シュラウドと、前記１つの第２翼形部の前記翼高さ方向の内側に設けられる第２内側シュラウドと、を含む第２セグメントと、
   を備え、
   前記第１外側シュラウドと、前記第２外側シュラウドとはボルト結合され、
   前記第１内側シュラウドと、前記第２内側シュラウドとはボルト結合され、
   前記第１外側シュラウドと前記第２外側シュラウドとに跨って形成された凹部を有し、
   前記凹部は、前記凹部を周方向から挟む領域よりも前記翼高さ方向の内側に向かって凹んでいる、
   翼セグメント。
2. 前記第１外側シュラウドは、前記周方向の２つの第１側端部の内、前記第２外側シュラウドと対向する前記第１側端部において前縁側から後縁側にかけて形成された第１側部通路を含み、
   前記第２外側シュラウドは、前記周方向の２つの第２側端部の内、前記第１外側シュラウドと対向する前記第２側端部において前記前縁側から前記後縁側にかけて形成された第２側部通路を含み、
   前記第１側部通路、又は、前記第２側部通路の少なくとも何れか一方は、前記翼高さ方向から見たときに前記凹部と重複する、
   請求項１に記載の翼セグメント。
3. 前記第１側部通路、及び、前記第２側部通路は、前記翼高さ方向から見たときに前記凹部と重複する、
   請求項２に記載の翼セグメント。
4. 前記第１外側シュラウドは、前記２つの第１側端部の内、前記第２外側シュラウドと対向する前記第１側端部とは反対側に位置する前記第１側端部において、前記第１側部通路を含まず、
   前記第２外側シュラウドは、前記２つの第２側端部の内、前記第１外側シュラウドと対向する前記第２側端部とは反対側に位置する前記第２側端部において、前記第２側部通路を含まない、
   請求項２又は３に記載の翼セグメント。
5. 前記第１外側シュラウドは、
   前記前縁側の端部において前記第１翼形部とは前記翼高さ方向の反対側に向かって前記第１外側シュラウドから突出する第１前縁端部を含み、
   前記第１前縁端部の前記後縁側を向いた面に形成された第１開口部を有し、
   前記第１前縁端部に形成され、前記第１開口部と前記第１側部通路とを連通する第１周方向通路を含み、
   前記第２外側シュラウドは、
   前記前縁側の端部において前記第２翼形部とは前記翼高さ方向の反対側に向かって前記第２外側シュラウドから突出する第２前縁端部を含み、
   前記第２前縁端部の前記後縁側を向いた面に形成された第２開口部を有し、
   前記第２前縁端部に形成され、前記第２開口部と前記第２側部通路とを連通する第２周方向通路を含む、
   請求項２乃至４の何れか一項に記載の翼セグメント。
6. 前記第１翼形部に対する前記第１開口部の位置は、前記第２翼形部に対する前記第２開口部の位置と同じである、
   請求項５に記載の翼セグメント。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の翼セグメントと、
   前記翼セグメントを覆うケーシングと、
   前記ケーシングに取り付けられ、先端部が前記凹部と係合する位置決めピンと、
   を備える、
   回転機械。
   

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