JP7242421B2 - タービン静翼、ガスタービン及びタービン静翼の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、タービン静翼、ガスタービン及びタービン静翼の製造方法に関する。

例えば、ガスタービンなどに用いられるタービン静翼は、燃焼ガス等の高温の流体に曝されるため、冷却のための構造を有している。例えば特許文献１に記載のタービン静翼では、静翼本体（翼形部）と、内側シュラウドと、外側シュラウドとを、それぞれ冷却空気で冷却するようにしている（特許文献１参照）。

特開２０１８－１４１３９３号公報

例えば内側シュラウドには、ガスタービン静翼をガスタービンの車室に固定するためのリテーナがガスタービンの径方向内側に向かって突出するように形成されていることがある。内側リテーナは、径方向内側の面が冷却空気と接触しており、この冷却空気によって冷却される。しかし、上記リテーナの接続位置では、該領域の径方向内側に上記リテーナが存在するため、該接続位置における径方向外側の領域は、冷却空気による冷却効果が低減して、他の領域に比べて温度が高くなるおそれがある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、タービン静翼のシュラウドにおける冷却効果を向上することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン静翼は、
翼形部と、
前記翼形部の先端部側又は基端部側の少なくとも一方に設けられるシュラウドと、
ガスパス面を挟んで前記翼形部とは径方向反対側に向かって突出する突出部と、
を備え、
前記シュラウドは、
後縁側に配置され周方向に延在する周方向通路と、
前記後縁側の周方向に複数配列され、第１端部が前記周方向通路に接続され、第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する後縁端部通路と、
を含み、
前記周方向通路は、周方向断面視で、第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記第３端部より前記後縁側に形成され、前記突出部の後縁側端面に蓋部により閉塞された開口部を有する傾斜通路を含み、
前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する前記第１端部の軸方向位置は、前記突出部が前記シュラウドに接続する位置における前記突出部の後縁側端面の位置より前縁側に配置されている。

例えば、シュラウドにおけるガスパス面とは反対側の面に冷却空気を接触させてシュラウドを対流冷却するようにしていた場合、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域は、ガスパス面とは反対側の面に突出部が存在するため、冷却空気による冷却効果が低減して、他の領域に比べて温度が高くなるおそれがある。
上記（１）の構成によれば、後縁端部通路が周方向通路に接続する第１端部の軸方向位置は、突出部がシュラウドに接続する位置における突出部の後縁側端面の位置より前縁側に配置されている。そのため、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。したがって、該領域が他の領域と比べて温度が高くなることを抑制でき、タービン静翼のシュラウドにおける冷却効果を向上できる。
また、上記（１）の構成によれば、周方向通路に含まれる傾斜通路は、突出部の後縁側端面に開口部を有する。また、傾斜通路は、周方向断面視で、第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記一方側の端部より後縁側に形成されている。したがって、例えば、上記（１）の構成によるタービン静翼を鋳造で製造する場合、突出部の後縁側端面の開口部、及び、この開口部に連なる傾斜通路の少なくとも一部を、タービン静翼の鋳造の時点で形成することが容易となる。これにより、タービン静翼の製造コストを抑制できる。

（２）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン静翼は、
翼形部と、
前記翼形部の先端部側又は基端部側の少なくとも一方に設けられるシュラウドと、
ガスパス面を挟んで前記翼形部とは径方向反対側の外側に向かって突出する突出部と、を備え、
前記シュラウドは、
後縁側に配置され周方向に延在する周方向通路と、
前記後縁側の前記周方向に複数配列され、第１端部が前記周方向通路に接続され、第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する後縁端部通路と、
を含み、
前記周方向通路は、中央通路と、前記中央通路の周方向両端に接続し前記シュラウドの前記周方向の端部まで延びる複数の周方向端部通路と、を含み、
前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する位置における前記中央通路の軸方向通路幅は、前記周方向端部通路の軸方向通路幅より小さく形成され、
前記後縁端部通路が接続する前記中央通路の軸方向位置は、前記突出部が前記シュラウドに接続する位置における前記突出部の後縁側端面の位置より前縁側に配置されている。

上述したように、例えば、シュラウドにおけるガスパス面とは反対側の面に冷却空気を接触させてシュラウドを冷却するようにしていた場合、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域は、ガスパス面とは反対側の面に突出部が存在するため、冷却空気による冷却効果が低減して、他の領域に比べて温度が高くなるおそれがある。
上記（２）の構成によれば、以下で述べるように、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって一層効率的に冷却できる。
すなわち、上記（２）の構成によれば、後縁端部通路が周方向通路に接続する位置における中央通路の軸方向通路幅は、周方向端部通路の軸方向通路幅より小さく形成されている。つまり、周方向端部通路の軸方向通路幅は、該位置における中央通路の軸方向通路幅よりも大きい。
例えば、シュラウドの周方向の端面側から周方向端部通路に冷却空気を供給することで、中央通路に冷却空気を供給するように構成されている場合について考える。周方向に複数配列された後縁端部通路に対し、複数の後縁端部通路のそれぞれにおける供給量のばらつきを抑制しつつ、周方向通路を介して冷却空気を供給するためには、周方向通路における冷却空気の流れに関する上流側の領域の流路断面積を大きくして圧力損失を抑制することが望ましい。上記（２）の構成によれば、冷却空気の流れに関して中央通路よりも上流側に位置する周方向端部通路の方が、軸方向通路幅が大きいこととなる。したがって、周方向に複数配列された後縁端部通路に対し、複数の後縁端部通路のそれぞれにおける供給量のばらつきを抑制しつつ、周方向通路を介して冷却空気を供給することができる。これにより、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって一層効率的に冷却できる。
また、上記（２）の構成によれば、後縁端部通路が接続する中央通路の軸方向の位置が、突出部がシュラウドに接続する位置における突出部の後縁側端面の位置より前縁側に配置されている。そのため、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。したがって、該領域が他の領域と比べて温度が高くなることを抑制でき、タービン静翼のシュラウドにおける冷却効果を向上できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記後縁端部通路における前記第１端部は、前記軸方向上流端において前記周方向通路に接続されている。

上記（３）の構成によれば、後縁端部通路における第１端部が、後縁端部通路の軸方向上流端に接続されていれば、後縁端部通路をガスパス面に近づけることができるとともに、後縁端部通路の開始位置（上流端位置）を前縁側に近づけることができる。これにより、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記中央通路は、周方向から見た断面視で、第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記第３端部より後縁側に形成され、前記突出部の後縁側端面に蓋部により閉塞された開口部を有する傾斜通路を含む。

上記（４）の構成によれば、周方向通路に含まれる中央通路は、突出部の後縁側端面に開口部を有する。また、中央通路は、周方向断面視で、前記第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記前記第３端部より後縁側に形成されている。したがって、例えば、上記（４）の構成によるタービン静翼を鋳造で製造する場合、突出部の後縁側端面の開口部、及び、この開口部に連なる中央通路の少なくとも一部を、タービン静翼の鋳造と同時に形成することが容易となる。これにより、タービン静翼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（１）又は（３）の構成において、
前記周方向通路は、前記開口部を有する中央通路と、該中央通路の周方向両端に接続し、前記シュラウドの周方向の端部まで延びる周方向端部通路と、を含み、
前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する位置における前記中央通路の軸方向通路幅は、前記周方向端部通路の軸方向通路幅より小さく形成されている。

上記（５）の構成によれば、上記（２）の構成に関して述べたように、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって一層効率的に冷却できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（４）又は（５）の何れかの構成において、前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する前記第１端部の翼高さ方向の位置は、前記周方向端部通路の翼高さ方向の位置より前記ガスパス面側に接近している。

上記（６）の構成によれば、後縁端部通路をガスパス面に近づけることができるので、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（４）乃至（６）の何れかの構成において、前記中央通路は、前記ガスパス面側に形成された第１中央通路と、該第１中央通路より前記ガスパス面から翼高さ方向外側に形成され、前記第１中央通路に連通し、前記突出部の後縁側端面に形成された開口部を含む第２中央通路と、
を含んでいてもよい。

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記第１中央通路の軸方向通路幅は、前記第２中央通路の軸方向通路幅より小さく形成され、
前記第１中央通路の前記ガスパス面側の端部の軸方向位置は、前記第２中央通路の前記第１中央通路との接続位置における軸方向位置より前縁側に接近している。

上記（８）の構成によれば、第１中央通路の軸方向通路幅が第２中央通路の軸方向通路幅より小さく形成されており、第１中央通路のガスパス面側の端部の軸方向位置が第２中央通路の第１中央通路との接続位置における軸方向位置より前縁側に接近している。そのため、第１中央通路の軸方向の前縁側の端部とは軸方向に関して反対側の端部は、第２中央通路の軸方向の前縁側の端部とは軸方向に関して反対側の端部よりも、前縁側に位置することになる。したがって、第１中央通路に後縁端部通路の一端部を接続すれば、後縁端部通路の開始位置（上流端位置）を前縁側に近づけることができる。これにより、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記周方向に複数配列された前記後縁端部通路は、
前記第１端部が前記第１中央通路に接続され、前記第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する第１後縁端部通路と、
前記第１端部が前記周方向端部通路に接続され、前記第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する第２後縁端部通路と、
を含む。

上記（９）の構成によれば、上記（８）の構成を備えるので、上述したように、第１中央通路の軸方向の前縁側の端部とは軸方向に関して反対側の端部は、第２中央通路の軸方向の前縁側の端部とは軸方向に関して反対側の端部よりも、前縁側に位置することになる。そして、上記（９）の構成によれば、第１後縁端部通路の第１端部が第１中央通路に接続されているので、第１後縁端部通路の開始位置（上流端位置）を前縁側に近づけることができる。これにより、突出部の接続位置におけるシュラウドのガスパス面に近い領域を後縁側の周方向に複数配列された後縁端部通路を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。
また、上記（９）の構成によれば、第２後縁端部通路の第１端部が周方向端部通路に接続されているので、シュラウドにおける周方向両端側の領域は、第２後縁端部通路を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（９）のいずれかの構成において、前記第２中央通路の前記開口部は、前記突出部の前記後縁側端面から前記シュラウドの前記ガスパス面を挟んで前記翼形部とは反対側の端面までの間に延在していてもよい。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）のいずれかの構成において、
前記シュラウドは、
底面と該底面から翼高さ方向に延在する外壁部とから形成される空間部と、
前記周方向の側端部の前縁側から後縁側に形成され、前縁端面が前記空間部に連通し、後縁端面が前記周方向通路に連通する側部通路と、を含む。

上記（１１）の構成によれば、上記空間部から側部通路に冷却空気を供給することで、シュラウドの周方向の側端部の近傍の領域を前縁側から後縁側にかけて冷却できる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）のいずれかの構成において、前記シュラウドは、前記翼形部の先端部側に形成された内側シュラウドと、前記翼形部の基端部側に形成された外側シュラウドである。

上記（１２）の構成によれば、内側シュラウド及び外側シュラウドがそれぞれ上記（１）又は（２）の構成を有することで、内側シュラウド及び外側シュラウドのそれぞれにおいて、冷却効果を向上できる。

（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、（１）乃至（１２）の何れかの構成のタービン静翼を備えるので、タービン静翼のシュラウドにおける冷却効果を向上できる。これにより、ガスタービンの耐久性向上に寄与する。

（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係る製造方法は、
タービン静翼の製造方法であって、
前記タービン静翼は、
翼形部と、
前記翼形部の先端部側又は基端部側の少なくとも一方に設けられるシュラウドと、
ガスパス面を挟んで前記翼形部とは反対側に向かって突出する突出部と、
を備え、
前記突出部の後縁側端面に蓋部により閉塞された開口部を有し、周方向に延在する第２中央通路を鋳造により形成する工程と、
周方向断面視で、第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記第２中央通路に連通し、周方向に延在する第１中央通路を放電加工又は機械加工により形成する工程と、
前記後縁側の周方向に複数配列され、第１端部が前記第１中央通路に接続され、第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する後縁端部通路を前記放電加工又は機械加工により形成する工程と、
を少なくとも含む。

上記（１４）の方法によれば、鋳造のみにて形成することが困難な周方向通路のうち、少なくとも第１中央通路及び後縁端部通路は放電過去又は機械加工により形成し、第２中央通路は鋳造にて形成するので、加工が容易になり、加工時間の短縮がされ、
タービン静翼の製造コストを抑制できる。

（１５）幾つかの実施形態では、上記（１４）の構成において、
前記第１中央通路に接続され、前記シュラウドの側端部と前記第１中央通路との間に配置され、周方向に延在する周方向端部通路を放電加工又は機械加工により形成する工程を更に含む。

上記（１５）の構成によれば、周方向端部通路を放電加工又は機械加工により形成するので、周方向端部通路の加工が容易になる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、タービン静翼のシュラウドにおける冷却効果を向上できる。

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。 幾つかの実施形態に係る静翼を表す正面図である。 図３のＡ－Ａ矢視に示す静翼の内側シュラウドの平面図である。 図４のＢ－Ｂ矢視断面図である。 図４のＣ－Ｃ矢視断面図である。 図６において、Ｄ方向から見た周方向通路の斜視図である。 幾つかの実施形態に係る静翼の製造方法についての手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明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、本発明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、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の基端部２３ｆ側が内側シュラウド２５に固定され、先端部２３ｅ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２３の基端部２３ｆ側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２３ｅ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。なお、図４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。

ここで、幾つかの実施形態に係る静翼２１について説明する。図３は、幾つかの実施形態に係る静翼を表す正面図である。図４は、図３のＡ－Ａ矢視図であり、蓋部２９を設けない状態での平面図である。図５は、図４のＢ－Ｂ矢視図である。図６は、図４のＣ－Ｃ矢視図である。

図３に示すように、幾つかの実施形態に係る静翼２１は、翼形部２３の基端部２３ｆ側、すなわち翼高さ方向の一端部（径方向Ｄｒの内側端部）に内側シュラウド２５が設けられ、先端部２３ｅ側、すなわち翼高さ方向の他端部（径方向Ｄｒの外側端部）に外側シュラウド２７が設けられている。

図３に示すように、幾つかの実施形態に係る静翼２１は、例えば内側シュラウド２５において、ガスパス面２５ａを挟んで翼形部２３とは反対側の径方向Ｄｒ内側方向に向かって延伸する前縁側リテーナ６１及び後縁側リテーナ６３（突出部）を備えている。前縁側リテーナ６１は、翼形部２３の前縁２３ａ側に形成され、後縁側リテーナ６３は、翼形部２３の後縁２３ｂ側に形成されている。前縁側リテーナ６１及び後縁側リテーナ６３は、サポートリング３１（図２参照）を介して車室３０に取り付けられる。

以下、幾つかの実施形態に係る静翼２１の内側シュラウド２５における冷却空気の通路について説明する。
図４に示すように、一実施形態に係るガスタービン１０では、幾つかの実施形態に係る静翼２１の内側シュラウド２５は、ガスパス面２５ａとは反対側の面である径方向Ｄｒ内側に、外部から供給された冷却空気を貯留可能な空間である内側領域（空間部）２５５を備える。内側領域２５５（空間部）は、内側シュラウド２５の周縁部、すなわち、内側シュラウド２５の周方向の両端部を形成する腹側翼面２３ｃ側の側端部２５１及び背側翼面２３ｄ側の側端部２５２及び軸方向Ｄａの前縁２３ａ側の前縁端部２５３及び後縁２３ｂ側の後縁端部２５４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２５７及びインピンジメント空間２５６（後述）を形成している。内側領域２５５の底面を形成する内側領域底面２５５ａは、ガスパス面２５ａの径方向反対側の内側の面を形成する。すなわち、空間部２５７及びインピンジメント空間２５６は、内側領域底面２５５ａと、該内側領域底面２５５ａから翼高さ方向（径方向）に延在する外壁部である側端部２５１、２５２及び前縁端部２５３並びに後縁端部２５４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、外部から該空間部２５７に冷却空気ＣＡが供給されるように構成されている。

図６に示すように、内側領域２５５には、内側領域底面２５５ａの全体を覆うように複数の貫通孔７１を備えた衝突板７０が配置されている。なお、図４では、貫通孔７１を備えた衝突板７０の一部だけを表示している。空間部を形成する内側領域２５５は、衝突板７０により区分され、径方向Ｄｒ内側の空間部２５７と径方向Ｄｒ外側のインピンジメント空間２５６に区分けされている。空間部２５７とインピンジメント空間２５６は、衝突板７０の貫通孔７１を介して連通している。

空間部２５７に供給された冷却空気ＣＡは、貫通孔７１を介してインピンジメント空間２５６に供給され、内側領域底面２５５ａをインピンジメント冷却（衝突冷却）している。内側領域底面２５５ａをインピンジメント冷却することにより、ガスパス面２５ａの燃焼ガスによる過熱を抑制している。衝突板７０と内側領域底面２５５ａに囲まれたインピンジメント空間２５６に排出された冷却空気ＣＡは、内側領域底面２５５ａをインピンジメント冷却後、後述する側部通路１１０、１１１（空気通路１００）に供給され、或いは、内側領域底面２５５ａに形成されたフィルム冷却孔（不図示）から燃焼ガス中に排出される際、ガスパス面２５ａをフィルム冷却している。また、翼形状によっては、内側領域底面２５５ａをインピンジメント冷却した後又はインピンジメント冷却する前の冷却空気ＣＡが、翼形部２３に形成された冷却空気通路（不図示）に供給され、翼形部２３を冷却する場合もある。

幾つかの実施形態に係る静翼２１は、上記空間部２５７に供給された冷却空気ＣＡを内側シュラウド２５の後縁端部２５４に流通させるための空気通路１００を備えている。空気通路１００は、側部通路１１０、１１１と、周方向通路１３０と、後縁端部通路１８０とを有している。
側部通路１１０、１１１は、内側シュラウド２５の側端部２５１、２５２において、前縁２３ａ側から後縁２３ｂ側に形成された空気通路であり、側部通路１１０、１１１の前縁端面１１０ａ、１１１ａ側に形成された開口がインピンジメント空間２５６に連通し、側部通路１１０、１１１の後縁端面１１０ｂ、１１１ｂ側が周方向通路１３０に連通する。側部通路１１１は、背側翼面２３ｄ側に接近して配置された空気通路であり、側部通路１１０は、腹側翼面２３ｃ側に接近して配置された空気通路である。

周方向通路１３０は、後縁端部２５４に配置され周方向に延在する空気通路である。周方向通路１３０の周方向Ｄｃの両方の端部は、後述する通路蓋１５０ａ、１５０ｂにより閉塞され、軸方向Ｄａの上流側で、側部通路１１０、１１１の後縁端面１１０ｂ、１１１ｂに接続されている。周方向通路１３０については、後で詳述する。

後縁端部通路１８０は、後縁端部２５４の周方向に複数配列された冷却孔１８０ａからなる空気通路であり、上流端（第１端部）１８０ｂが周方向通路１３０に接続され、軸方向Ｄａの下流端である他端部（第２端部）１８０ｃが内側シュラウド２５の後縁端面２５ｃに開口する。

このように構成される幾つかの実施形態に係る空気通路１００では、空間部２５７の冷却空気ＣＡは、インピンジメント空間２５６を介して側部通路１１０、１１１に供給され、側部通路１１０、１１１の前縁端面１１０ａ、１１１ａから空気通路１００の内部に流入する。冷却空気ＣＡは、側部通路１１０、１１１を前縁２３ａ側から後縁２３ｂ側に向かって流れ、主として側端部２５１、２５２を対流冷却する。側部通路１１０、１１１を後縁２３ｂ側に向かって流れた冷却空気ＣＡは、側部通路１１０、１１１から周方向通路１３０に流入し、周方向通路１３０を介して複数の後縁端部通路１８０のそれぞれに流入する。複数の後縁端部通路１８０のそれぞれに流入した冷却空気ＣＡは、後縁端部通路１８０の上流端１８０ｂから内側シュラウド２５の後縁端面２５ｃに向かって流れ、主として後縁端部２５４を対流冷却する。冷却空気ＣＡは、後縁端面２５ｃから燃焼ガス中に排出される。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、周方向通路１３０は、中央通路（傾斜通路）１４０を含んでいる。中央通路１４０は、例えば図６に示すように、周方向から見た断面視で、径方向外側の端部である第３端部（第１頂面１４１１）がガスパス面２５ａに接近すると共に軸方向Ｄａの上流側である前縁２３ａ側に突出している。中央通路１４０の径方向内側端部１４１２であり、後述する接続開口１４２２が形成された第４端部１４１２は、径方向外側の端部（第１頂面１４１１）より後縁２３ｂ側に形成されている。中央通路１４０は、突出部である後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａ及び後縁端部２５４の後縁側下部端面２５４ｂに形成され、蓋部２９により閉塞された開口部１４５を有する（後述する図７参照）。
幾つかの実施形態に係る静翼２１では、後縁端部通路１８０が周方向通路１３０に接続する上流端１８０ｂの軸方向Ｄａ位置は、突出部である後縁側リテーナ６３が内側シュラウド２５に接続する位置における後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａの位置より前縁２３ａ側に配置されている。なお、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａと内側シュラウド２５が接続する位置は、後縁側端面６３ａの径方向Ｄｒの外側方向に延伸する延長線と内側シュラウド２５が交わる位置である。

上述したように、内側シュラウド２５におけるガスパス面２５ａとは径方向の内側の面である内側領域底面２５５ａに冷却空気を吹き付けて内側シュラウド２５をインピンジメント冷却する場合、後縁側リテーナ６３が接続する近傍は、冷却空気によるインピンジメント冷却のみでは、後縁側リテーナ６３の冷却としては十分とは言えない。

幾つかの実施形態に係る静翼２１によれば、後縁端部通路１８０が周方向通路１３０に接続する上流端１８０ｂの軸方向位置は、後縁側リテーナ６３が内側シュラウド２５に接続する位置における後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａの位置より前縁２３ａ側に配置されている。そのため、リテーナ６３の接続位置における内側シュラウド２５のガスパス面２５ａに近い領域を後縁端部２５４の周方向に複数配列された後縁端部通路１８０を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。したがって、該領域が他の領域と比べて温度が高くなることを抑制でき、静翼２１の内側シュラウド２５における冷却効果を向上できる。

また、幾つかの実施形態に係る静翼２１によれば、周方向通路１３０に含まれる中央通路１４０は、リテーナ６３の後縁側端面６３ａから後縁端部２５４の後縁側下部端面２５４ｂに渡って形成された開口部１４５を有する。また、中央通路１４０は、周方向断面視で、径方向外側の端部（第１頂面１４１１）がガスパス面２５ａに接近すると共に前縁２３ａ側に突出し、径方向内側の端部が径方向外側の端部（第１頂面１４１１）より後縁２３ｂ側に形成されている。したがって、例えば、幾つかの実施形態に係る静翼２１を鋳造で製造する場合、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａから後縁端部２５４の後縁側下部端面２５４ｂに渡って延在する開口部１４５、及び、この開口部１４５に連なる中央通路１４０の少なくとも一部を、静翼２１の鋳造の時点で形成することが容易となる。これにより、静翼２１の製造コストを抑制できる。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、周方向通路１３０は、中央通路１４０と、該中央通路１４０の周方向両端に接続し内側シュラウド２５の周方向の側端部２５１、２５２の端面２５１ａ、２５２ａまで延びる２つの周方向端部通路１５０、１５１と、を含んでいる。すなわち、幾つかの実施形態に係る静翼２１では、中央通路１４０は、周方向端部通路１５０、１５１を介して側部通路１１０、１１１と連通する。
また、幾つかの実施形態に係る静翼２１では、後縁端部通路１８０が周方向通路１３０に接続する位置における中央通路１４０の軸方向通路幅Ｗ１は、周方向端部通路１５０、１５１の軸方向通路幅Ｗ２より小さく形成されている（図６参照）。
すなわち、周方向端部通路１５０、１５１の軸方向通路幅Ｗ２は、後縁端部通路１８０が周方向通路１３０に接続する位置における中央通路１４０の軸方向通路幅Ｗ１よりも大きい。

例えば、幾つかの実施形態に係る静翼２１のように、内側シュラウド２５の周方向の側端部２５１、２５２の端面２５１ａ、２５２ａ側から周方向端部通路１５０、１５１に冷却空気ＣＡを供給することで、中央通路１４０に冷却空気ＣＡを供給する構成について考える。周方向に複数配列された後縁端部通路１８０に対し、複数の後縁端部通路１８０のそれぞれにおける供給量のばらつきを抑制しつつ、周方向通路１３０を介して冷却空気ＣＡを供給するためには、周方向通路１３０における冷却空気ＣＡの上流側の領域の流路断面積を十分に大きくして圧損を抑制することが望ましい。幾つかの実施形態に係る静翼２１によれば、中央通路１４０よりも上流側に位置する周方向端部通路１５０、１５１の方が、軸方向通路幅が大きくなり、周方向通路１３０の冷却空気ＣＡが流れる入口側の圧力損失が低減される。また、周方向端部通路１５０、１５１の流路断面積は、側部通路１１０、１１１の流路断面積よりも大きく形成されている。

周方向通路１３０の圧力損失を抑制することにより、周方向通路１３０の周方向の圧力勾配がなくなり、後縁端部通路１８０の上流端１８０ｂにおける冷却空気ＣＡの入口圧力が平準化され、後縁端部通路１８０の供給量のばらつきが抑制される。したがって、周方向に複数配列された後縁端部通路１８０に対し、複数の後縁端部通路１８０のそれぞれにおける供給量のばらつきを抑制しつつ、周方向通路１３０を介して冷却空気ＣＡを供給することができる。これにより、後縁側リテーナ６３の接続位置における内側シュラウド２５のガスパス面２５ａに近い領域を後縁端部２５４の周方向に複数配列された後縁端部通路１８０を流れる冷却空気によって一層効率的に冷却できる。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、後縁端部通路１８０における上流端１８０ｂは、周方向通路１３０の径方向外側の端部（第１頂面１４１１近傍）に接続されている。
上述したように、周方向通路１３０は、周方向断面視で、径方向外側の端部（第１頂面１４１１近傍）がガスパス面２５ａに接近すると共に前縁２３ａ側に突出している。したがって、後縁端部通路１８０における上流端１８０ｂが、周方向通路１３０の径方向外側の端部（第１頂面１４１１近傍）に接続されていれば、後縁端部通路１８０をガスパス面２５ａに近づけることができるとともに、後縁端部通路１８０が形成されている上流端１８０ｂを前縁２３ａ側に近づけることができる。これにより、後縁側リテーナ６３の接続位置における内側シュラウド２５のガスパス面２５ａに近い領域を後縁端部２５４の周方向に複数配列された後縁端部通路１８０を流れる冷却空気ＣＡによって効率的に冷却できる。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、図６に示すように、後縁端部通路１８０が周方向通路１３０に接続する上流端１８０ｂの翼高さ方向の位置は、周方向端部通路１５０、１５１の翼高さ方向の中心の位置よりガスパス面２５ａ側に接近している。
これにより、後縁端部通路１８０をガスパス面２５ａに近づけることができるので、後縁側リテーナ６３の接続位置における内側シュラウド２５のガスパス面２５ａに近い領域を後縁端部２５４の周方向に複数配列された後縁端部通路１８０を流れる冷却空気ＣＡによって効率的に冷却できる。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、図６に示すように、中央通路１４０は、ガスパス面２５ａ側に形成された第１中央通路１４１０と、第２中央通路１４２０とを含んでいてもよい。第２中央通路１４２０は、第１中央通路１４１０よりガスパス面２５ａから翼高さ方向内側に形成され、第１中央通路１４１０に連通し、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａから後縁端部２５４の後縁側下部端面２５４ｂまでの範囲に形成された開口部１４５を含む。
第１中央通路１４１０の軸方向通路幅Ｗ１は、第２中央通路１４２０の軸方向通路幅Ｗ３より小さく形成されている。また、第１中央通路１４１０のガスパス面２５ａ側の第１頂面１４１１の前縁端の軸方向位置は、第２中央通路１４２０の第１中央通路１４１０との接続位置における接続開口１４２２より前縁２３ａ側に接近している。

そのため、第１中央通路１４１０の軸方向Ｄａの前縁２３ａ側の前縁側側面１４１５と軸方向Ｄａで対面する後縁２３ｂ側の後縁側側面１４１７は、第２中央通路１４２０の軸方向Ｄａの前縁２３ａ側であって、後縁側リテーナ６３より前縁２３ａ側の前縁側端面１４２５よりも、前縁２３ａ側に位置することになる。したがって、第１中央通路１４１０に後縁端部通路１８０の上流端１８０ｂを接続すれば、後縁端部通路１８０の上流端１８０ｂを前縁２３ａ側に近づけることができる。これにより、後縁側リテーナ６３の接続位置における内側シュラウド２５のガスパス面２５ａに近い領域を後縁端部２５４の周方向に複数配列された後縁端部通路１８０を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。

ここで、周方向通路１３０を構成する中央通路１４０と周方向端部通路１５０、１５１の構造及び側部通路１１０、１１１との接合部分の構造について、図５～図７を用いて、以下に具体的に説明する。図７は、図６において、Ｄ方向から見た周方向通路１３０及び側部通路１１０、１１１の一部を示した斜視図である。

図５～図７に示すように、周方向通路１３０は、中央通路１４０と周方向端部通路１５０、１５１とを含んでいる。中央通路１４０は、周方向通路１３０の周方向の中間部に形成されている。周方向端部通路１５０、１５１の中央通路１４０側の一方の端部のそれぞれは、中央通路１４０の周方向Ｄｃの端部１４０ａ（図４参照）に接続されている。周方向端部通路１５０、１５１の他方の端部のそれぞれは、内側シュラウド２５の側端部２５１、２５２に配置された側部通路１１０に接続されている。周方向通路１３０が、内側シュラウド２５の側端部２５１と側端部２５２の間を一つの通路で形成せずに、少なくとも複数の通路（本実施形態では、中央通路１４０と２つの周方向端部通路１５０、１５１の３つの通路）で形成される理由を、以下に説明する。

図２～図７に示すように、静翼２１の翼形部２３は軸方向下流側方向に向けて燃焼ガスからガス圧を受けるため、内側シュラウド２５から径方向内側に突出する突出部である後縁側リテーナ６３は、軸方向にその反力を受ける。従って、後縁側リテーナ６３は、強度部材として剛性が要求され、軸方向にある程度の板厚を備えた構造が要求される。一方、後縁側リテーナ６３のガスパス面２５ａに接近した位置に形成される周方向通路１３０の軸方向通路幅は、第１中央通路１４１０の通路幅Ｗ１と同程度であり、後縁側リテーナ６３の軸方向の板厚ｔと比較して相対的に小さい軸方向通路幅である。

後縁側リテーナ６３に周方向通路１３０を形成する方法の一つに鋳造がある。しかし、上述のように、後縁側リテーナ６３の板厚と比較して周方向通路１３０の通路断面が小さいため、鋳造時に用いる中子が折損しやすく、鋳造が困難になる可能性がある。そのため、本実施形態では、加工方法として、鋳造ではなく放電加工又は機械加工を適用して、周方向通路１３０を形成している。本実施形態における具体的な製造方法は後述するが、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａ及び後縁端部２５４の後縁側下部端面２５４ｂに、後縁側端面６３ａ及び後縁端部２５４の後縁側下部端面２５４ｂに沿って周方向に長い矩形状の開口部１４５を形成する。開口部１４５から後縁側リテーナ６３と翼形部２３が接続するガスパス面２５ａであって、後縁側リテーナ６３の前縁側端面６３ｂとが交差する方向に向かって、周方向通路１３０の通路断面が形成される。

但し、開口部１４５からの放電加工又は機械加工のみの加工方法では、第１中央通路１４１０と比較して第２中央通路１４２０の容量が格段に大きく、加工時間が長時間となる。従って、本実施形態では、鋳造と放電加工又は機械加工の組合せにより周方向通路１３０を形成している。すなわち、上述のように、周方向通路１３０の中間部を形成する中央通路１４０は、径方向内側に鋳造で形成された第２中央通路１４２０と、第２中央通路１４２０の径方向外側であって、通路断面がガスパス面２５ａに向かって前縁２３ａ方向に傾斜して延びる放電加工で形成される第１中央通路１４１０と、から形成されている。この２つの加工方法の組合せにより、加工時間の短縮を図っている。

一方、上述した放電加工又は機械加工と鋳造を組み合わせた中央通路１４０の構造を周方向の側端部２５１、２５２の端面２５１ａ、２５２ａまで延ばして、周方向通路１３０を形成する方法は、後縁側リテーナ６３の剛性の点から望ましくない。つまり、この加工方法によれば、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａに開口する開口部１４５が、側端部２５１の端面２５１ａから側端部２５２の端面２５２ａまで形成され、ある程度の剛性が要求される後縁側リテーナ６３にとっては、強度面から望ましくない。従って、周方向通路１３０の中間部を形成する中央通路１４０の端部１４０ａと側端部２５１、２５２の側部通路１１０、１１１の間を接続する通路として、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａ及び前縁側端面６３ｂのいずれにも開口を設けることなく、必要な強度が維持される周方向の貫通孔で形成された繋ぎ通路が後縁側リテーナ６３内に形成されることが望ましい。

図７は、図６のＤ方向から周方向通路１３０を見た斜視図である。側部通路１１０、１１１及び周方向通路１３０以外の構造は、仮想線で表示されている。また、周方向通路１３０は実線（一部破線）で表示され、側部通路１１０、１１１は破線で表示されている。
図６及び図７に示すように、中央通路１４０の一部を形成する空洞部１４６（第２中央通路１４２０）を挟んで、周方向の両側に周方向端部通路１５０、１５１が形成されている。上述のように、周方向端部通路１５０、１５１が配置された周方向の位置には、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａ及び前縁側端面６３ｂの両端面共に、開口が形成されていない。つまり、第２中央通路１４２０の周方向端面１４２３、１４２４と内側シュラウド２５の周方向端面２５１ａ、２５２ａの間には、後縁側リテーナ６３の内部を周方向に貫通する周方向端部通路１５０、１５１が存在するだけで、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａ及び前縁側端面６３ｂには開口が形成されていない。後縁側リテーナ６３の必要な剛性を確保するため、後縁側リテーナ６３の中間部と内側シュラウド２５の端面２５１ａ、２５２ａの間には、後縁側リテーナ６３の前縁２３ａ側及び後縁２３ｂ側の外表面に直結する開口は設けずに、後縁側リテーナ６３の内部を周方向に貫通する周方向端部通路１５０、１５１を配置した構造である。周方向端部通路１５０、１５１は、後縁側リテーナ６３の剛性を維持しつつ周方向通路１３０の一部を形成する繋ぎ通路である。

側部通路１１０、１１１は、鋳造又は放電加工又は機械加工のいずれの方法でも形成できる。従って、側端部２５１、２５２に側部通路１１０、１１１を形成後、側部通路１１０、１１１の後縁端面１１０ｂ、１１１ｂ近傍と周方向端部通路１５０，１５１が、径方向断面視で重複するように周方向端部通路１５０、１５１を形成すれば、一度の加工で、側部通路１１０、１１１と周方向端部通路１５０、１５１と中央通路１４０を結合させることが可能になる。周方向端部通路１５０、１５１を加工する場合は、側端部２５１、２５２の端面２５１ａ、２５２ａ側から中央通路１４０（第１中央通路１４１０）に到達するまで周方向に延びる通路を形成する。つまり、一対の周方向端部通路１５０、１５１は、中央通路１４０と側部通路１１０、１１１とは異なる加工手順で形成される繋ぎ通路の役割も果たしている。なお、繋ぎ通路を適用する対象として、本実施形態のように、通路間（側部通路１１０、１１１と第１中央通路１４１０）を接続する場合だけではなく、いずれか一方が、空間であってもよい。

図５～図７を用いて更に具体的な構造に説明する。中央通路１４０の一部を構成する第２中央通路１４２０は、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａから後縁側下部端面２５４ｂに渡って形成された開口部１４５を含み、周方向及び前縁２３ａ方向に延びる空洞部１４６として形成されている。開口部１４５は蓋部２９が溶接により固定され、閉塞されている。空洞部１４６の開口部１４５は、後縁側端面６３ａ及び後縁側下部端面２５４ｂに跨って形成されている。空洞部１４６は、第２中央通路１４２０の前縁側端面１４２５と後縁側端面１４２７とガスパス面２５ａに接近する第２頂面１４２１と周方向の両端に形成された周方向端面１４２３、１４２４とにより囲まれた空間である。空洞部１４６の径方向上端の第２頂面１４２１の前縁２３ａ側には、第１中央通路１４１０に接続する接続開口１４２２が開口している。

接続開口１４２２から、前縁２３ａ方向で且つ径方向外側方向に延びる第１中央通路１４１０が形成されている。第１中央通路１４１０は、軸方向に対向し周方向に延びる前縁側側面１４１５と後縁側側面１４１７により形成され、周方向に延びる平板形状の通路である。第１中央通路１４１０の径方向外側端は、放電加工における加工末端であり、第１頂面１４１１により閉塞されている。後縁側側面１４１７は、後縁端部通路１８０の上流端１８０ｂが接続する位置であり、後縁側側面１４１７に後縁端部通路１８０が開口している。後縁側リテーナ６３と翼形部２３が接続するガスパス面２５ａ近傍の後縁側リテーナ６３の冷却を強化するためには、後縁側側面１４１７を出来るだけ前縁２３ａ側に近づけて、後縁端部通路１８０と後縁側リテーナ６３とが径方向に見て重なる長さを長く取ることが望ましい。接続開口１４２２は、第１中央通路１４１０に接続し、第１中央通路１４１０を放電加工で形成する加工開始位置である。

次に、第１中央通路１４１０と周方向端部通路１５０、１５１と側部通路１１０、１１１の位置関係について説明する。図５に示すように、側部通路１１０、１１１と周方向端部通路１５０、１５１とが接続する位置における周方向端部通路１５０、１５１の前縁側端面１５０ｂ、１５１ｂの径方向高さは、側部通路１１０、１１１の径方向高さ以上とすることが望ましい。また、周方向端部通路１５０、１５１の通路断面を形成する径方向外側の天上面１５０ｄ、１５１ｄの位置は、側部通路１１０、１１１の上面１１０ｃ、１１１ｃと同じ位置か又は上面１１０ｃ、１１１ｃを上回り、上面１１０ｃ、１１１ｃよりガスパス面２５ａに近い位置とするのが望ましい。側部通路１１０、１１１を加工した後、繋ぎ通路として周方向端部通路１５０、１５１の放電加工を行う際、側部通路１１０、１１１の通路断面の全面が周方向端部通路１５０、１５１の前縁側端面１５０ｂ、１５１ｂを貫通する。その結果、側部通路１１０、１１１と周方向端部通路１５０、１５１との接続位置に形成される接続開口１１０ｅ、１１１ｅの通路断面積が十分に確保され、接続開口１１０ｅ、１１１ｅにおける冷却空気の過大な圧力損失の発生が抑制される。

また、図５～図７に示すように、周方向端部通路１５０、１５１が側部通路１１０、１１１と接続する周方向外側端部１５０ｆ、１５１ｆの周方向の反対側の周方向内側端部１５０ｇ、１５１ｇは、第１中央通路１４１０に接続している。第１中央通路１４１０と周方向端部通路１５０、１５１の径方向の位置関係は、第１中央通路１４１０の第１頂面１４１１の径方向Ｄｒの位置が、周方向端部通路１５０、１５１の天上面１５０ｄ、１５１ｄの径方向Ｄｒの位置と同じ高さか又は幾分径方向外側に形成され、ガスパス面２５ａにより近くに形成するのが望ましい。第１中央通路１４１０の第１頂面１４１１の径方向Ｄｒの位置をガスパス面２５ａに接近させることが出来れば、第１中央通路１４１０に接続する後縁端部通路１８０の径方向の位置をガスパス面２５ａに接近させることが可能になり、後縁側リテーナ６３の下部（後縁側リテーナ６３と内側シュラウド２５が接続する接続端）の冷却が強化される。

また、図５及び図６に示すように、第１中央通路１４１０と周方向端部通路１５０、１５１の軸方向（前縁―後縁方向）の位置関係は、周方向端部通路１５０、１５１の前縁側端面１５０ｂ、１５１ｂの位置が、第１中央通路１４１０の第１頂面１４１１の前縁端１４１３ａ及び後縁側リテーナ６３の前縁側端面６３ｂに可能な限り接近させた位置に配置することが望ましい。但し、後縁側リテーナ６３の強度面から、周方向端部通路１５０、１５１の前縁側端面１５０ｂ、１５１ｂと後縁側リテーナ６３の前縁側端面６３ｂとの間には、ある程度の距離を設け、最小板厚を維持する必要がある。従って、周方向端部通路１５０、１５１の前縁側端面１５０ｂ、１５１ｂの位置は、強度面に必要な所定の板厚を残す範囲内で、出来るだけ後縁側リテーナ６３の前縁側端面６３ｂに接近した軸方向下流側（後縁２３ｂ側）に形成することが望ましい。

周方向端部通路１５０、１５１の通路断面積は、冷却空気の流れ方向の上流側に配置された側部通路１１０、１１１の通路断面積より大きくすることが望ましい。一方、周方向端部通路１５０、１５１は、前縁側端面１５０ｂ、１５１ｂと後縁側端面１５０ｃ、１５１ｃと天上面１５０ｄ、１５１ｄと底面１５０ｅ、１５１ｅの４面で囲われた矩形断面形状を有する。上述のように、周方向端部通路１５０、１５１は、側端部２５１、２５２の端面２５１ａ、２５２ａを貫通するため、矩形断面の径方向高さは、側部通路１１０、１１１の通路高さと大略同程度の高さに制限される。一方、矩形断面を有する周方向端部通路１５０、１５１の軸方向通路幅Ｗ２の最小必要通路幅は、周方向端部通路１５０、１５１の通路断面積から定まる通路幅又は第１中央通路１４１０の軸方向通路幅Ｗ１のいずれか大きい通路幅から定まる。従って、冷却空気の圧力損失を低減する観点から、周方向端部通路１５０、１５１の軸方向通路幅Ｗ２は、少なくとも軸方向通路幅Ｗ１の２倍以上とし、周方向端部通路１５０、１５１の通路断面積が側部通路１１０、１１１の通路断面積より大きくなる通路幅とすることが望ましい。

図７に示すように、側部通路１１０、１１１に供給された冷却空気ＣＡは、側部通路１１０、１１１と周方向端部通路１５０、１５１が接続する周方向端部通路１５０、１５１の前縁側端面１５０ｂ、１５１ｂに形成された接続開口１１０ｅ、１１１ｅを介して周方向端部通路１５０、１５１に流入する。更に、第１中央通路１４１０と周方向端部通路１５０、１５１とが接続する周方向端部通路１５０、１５１の周方向内側端部１５０ｇ、１５１ｇには、第１中央通路１４１０と周方向端部通路１５０、１５１とが接続する接続開口１５０ｈ、１５１ｈが形成されている。周方向端部通路１５０、１５１に供給された冷却空気ＣＡは、接続開口１５０ｈ、１５１ｈを介して第１中央通路１４１０に供給される。なお、第２中央通路１４２０の接続開口１４２２から前縁２３ａ方向及び径方向外側方向に延びる第１中央通路１４１０は破線で示され、周方向端部通路１５０、１５１との接続は、接続開口１５０ｈ、１５１ｈを介して連通している。

上述のように、周方向端部通路１５０、１５１が、内側シュラウド２５の後縁端部２５４に配置された周方向通路１３０の中間部ではなく、側端部２５１、２５２に接続する周方向の両端部に配置されている。従って、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａ及び前縁側端面６３ｂのいずれにも開口を備えず、周方向Ｄｃに後縁側リテーナ６３を貫通する通路として形成されているため、後縁側リテーナ６３に必要な剛性が保持される。

また、後縁端部通路１８０が接続する中央通路１４０のガスパス面２５ａに近接する径方向外側の後縁側端面（後縁側側面１４１７）が、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａの軸方向Ｄａの位置より前縁２３ａ側に近い位置に配置されている。また、中央通路１４０を周方向Ｄｃから見た場合、中央通路１４０の軸方向Ｄａの位置は、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａの軸方向Ｄａの位置より前縁２３ａ側に配置されている。特に、後縁端部通路１８０が接続する中央通路（第１中央通路１４１０）は、前縁２３ａ側に傾斜し、前縁２３ａに接近すると共に、ガスパス面２５ａに接近する傾斜通路を形成し、中央通路１４０の一部である第２中央通路１４２０より前縁２３ａ側に接近して配置されている。従って、中央通路（第１中央通路１４１０）の軸方向Ｄａの位置は、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａの軸方向Ｄａの位置より前縁２３ａ側に配置され、後縁側リテーナ６３と内側シュラウド２５が接続する位置近傍の前縁２３ａ側の内側シュラウドの冷却に有効である。従って、径方向Ｄｒ断面視で、後縁側リテーナ６３と後縁端部通路１８０とが重なるように配置され、後縁側リテーナ６３の足元、すなわち、後縁側リテーナ６３が内側シュラウド２５に接続する位置が後縁端部通路１８０により効率よく冷却され、翼の信頼性が向上する。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、周方向に複数配列された後縁端部通路１８０は、第１後縁端部通路１８１と、第２後縁端部通路１８２とを含む。第１後縁端部通路１８１は、上流端１８０ｂが第１中央通路１４１０に接続され、後縁端面２５４ａが内側シュラウド２５の後縁端面２５ｃに開口する。第２後縁端部通路１８２は、上流端１８０ｂが周方向端部通路１５０、１５１に接続され、後縁端面２５４ａが内側シュラウド２５の後縁端面２５ｃに開口する。

上述したように、第１中央通路１４１０における後縁側側面１４１７は、第２中央通路１４２０における後縁側端面１４２７よりも、前縁２３ａ側に位置することになる。そして、第１後縁端部通路１８１の上流端１８０ｂが第１中央通路１４１０に接続されているので、第１後縁端部通路１８１の上流端位置である上流端１８０ｂを前縁２３ａ側に近づけることができる。これにより、リテーナ６３の接続位置における内側シュラウド２５のガスパス面２５ａに近い領域を後縁端部２５４の周方向Ｄｃに複数配列された後縁端部通路１８０（第１後縁端部通路１８１）を流れる冷却空気ＣＡによって効率的に冷却できる。
また、幾つかの実施形態に係る静翼２１によれば、第２後縁端部通路１８２の上流端１８０ｂが周方向端部通路１５０、１５１に接続されているので、内側シュラウド２５における周方向Ｄｃの両端側の領域は、第２後縁端部通路１８２を流れる冷却空気ＣＡによって効率的に冷却できる。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、第２中央通路１４２０の開口部１４５は、リテーナ６３の後縁側端面６３ａから内側シュラウド２５のガスパス面２５ａを挟んで翼形部２３とは反対側の後縁側下部端面２５４ｂまでの間に延在していてもよい。

幾つかの実施形態に係る静翼２１では、上述したように、シュラウド２は、空間部２５７及びインピンジメント空間２５６と、側部通路１１０、１１１と、を含む。
これにより、空間部２５７からインピンジメント空間２５６を介して側部通路１１０、１１１に冷却空気ＣＡを供給することで、内側シュラウド２５の周方向Ｄｃの側端部２５１、２５２の近傍の領域を前縁２３ａ側から後縁２３ｂ側にかけて冷却できる。

なお、上述の説明では、内側シュラウド２５における空気通路１００について説明したが、外側シュラウド２７における空気通路が内側シュラウド２５における空気通路１００と同様の構成を備えていてもよい。これにより、内側シュラウド２５及び外側シュラウド２７のそれぞれにおいて、冷却効果を向上できる。

上述した一実施形態に係るガスタービン１０は、幾つかの実施形態に係る静翼２１を備えるので、静翼２１のシュラウド２における冷却効果を向上できる。これにより、ガスタービン１０の耐久性向上に寄与する。

（静翼２１の製造方法）
以下、上述した幾つかの実施形態に係る静翼２１の製造方法について説明する。上述したように、幾つかの実施形態では、鋳造と放電加工又は機械加工とを含む製造方法によって静翼２１を製造する。
図８は、幾つかの実施形態に係る静翼２１の製造方法についての手順を示すフローチャートである。幾つかの実施形態に係る静翼２１の製造方法は、鋳造工程Ｓ１０と、放電・機械加工工程Ｓ２０と、開口閉鎖工程Ｓ３０とを備えている。

鋳造工程Ｓ１０は、翼形部２３と、内側シュラウド２５と、外側シュラウド２７とが一体的に形成された静翼２１を鋳造によって形成する工程である。幾つかの実施形態に係る鋳造工程Ｓ１０では、上述した各通路のうち、側部通路１１０、１１１と、開口部１４５を含む第２中央通路１４２０とを鋳造によって形成する。すなわち、幾つかの実施形態に係る鋳造工程Ｓ１０は、周方向通路１３０の一部である第２中央通路１４２０を鋳造によって形成する第１工程（周方向通路形成第１工程Ｓ１１）を含んでいる。
なお、側部通路１１０、１１１は、鋳造工程Ｓ１０で形成せずに、次に述べる放電・機械加工工程Ｓ２０において形成してもよい。

放電・機械加工工程Ｓ２０は、鋳造工程Ｓ１０によって形成された静翼２１に対して、放電加工又は機械加工によって、第１中央通路１４１０と、周方向端部通路１５０、１５１と、後縁端部通路１８０とを形成する工程である。すなわち、幾つかの実施形態に係る放電・機械加工工程Ｓ２０は、周方向通路形成第１工程Ｓ１１で鋳造にて第２中央通路１４２０を形成した後、周方向通路１３０の未加工部分である第１中央通路１４１０を放電加工又は機械加工によって形成する第２工程（周方向通路形成第２工程Ｓ２１）と、周方向端部通路１５０、１５１を放電加工又は機械加工によって形成する第３工程（周方向通路形成第３工程Ｓ２２）を含んでいる。また、幾つかの実施形態に係る放電・機械加工工程Ｓ２０は、後縁端部通路１８０を形成する後縁端部通路形成工程Ｓ２３を含んでいる。

周方向通路形成第２工程Ｓ２１では、第２中央通路１４２０の開口部１４５から空洞部１４６内に放電加工用の電極又は機械加工用工具等を挿入して、該電極又は工具等をガスパス面２５ａに向かって前縁２３ａ方向に傾斜させて移動させ、周方向Ｄｃに移動させることで、第１中央通路１４１０を形成する。

周方向通路形成第３工程Ｓ２２では、周方向通路形成第２工程Ｓ２１の加工を終えた後、内側シュラウド２５の周方向Ｄｃの一方（腹側翼面２３ｃ側）の側端部２５１の端面２５１ａから他方（背側翼面２３ｄ側）の側端部２５２に向かって第１中央通路１４１０の一方の端部まで放電加工用の電極又は機械加工用工具等を移動させることで、一方の周方向端部通路１５０を形成する。
同様に、周方向通路形成第３工程Ｓ２２では、他方（背側翼面２３ｄ側）の側端部２５２の端面２５２ａから一方（腹側翼面２３ｃ側）の側端部２５１に向かって第１中央通路１４１０の他方の端部まで放電加工用の電極を移動させることで、他方の周方向端部通路１５１を形成する。
このように、幾つかの実施形態に係る静翼２１の製造方法では、周方向通路１３０を内側シュラウド２５に形成する工程は、周方向通路形成第１工程Ｓ１１と、周方向通路形成第２工程Ｓ２１と、周方向通路形成第３工程Ｓ２２とを含む。

後縁端部通路形成工程Ｓ２３では、内側シュラウド２５の後縁端面２５ｃから前縁２３ａ側に向かって第１中央通路１４１０の後縁側側面１４１７まで放電加工用の電極又は機械加工用工具等を移動させることで、後縁端部通路１８０を形成する。

開口閉鎖工程Ｓ３０は、第２中央通路１４２０の開口部１４５や、周方向通路形成第３工程Ｓ２２において放電加工又は機械加工によって側端部２５１、２５２の端面２５１ａ、２５２ａに形成された開口を閉鎖する工程である。幾つかの実施形態に係る開口閉鎖工程Ｓ３０では、第２中央通路１４２０の開口部１４５に蓋部２９を溶接により固定して、閉塞する。また、幾つかの実施形態に係る開口閉鎖工程Ｓ３０では、周方向通路形成第３工程Ｓ２２において放電加工又は機械加工によって側端部２５１、２５２の端面２５１ａ、２５２ａに形成された開口に通路蓋１５０ａ、１５１ａを溶接により固定して、閉塞する。

幾つかの実施形態に係る静翼２１の製造方法によれば、第１中央通路１４１０に後縁端部通路１８０が接続する上流端１８０ｂの軸方向位置が、突出部である後縁側リテーナ６３が内側シュラウド２５に接続する位置における後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａの位置より前縁２３ａ側に配置されるように後縁端部通路１８０が形成される。そのため、内側シュラウド２５と後縁側リテーナ６３の接続位置における内側シュラウド２５のガスパス面２５ａに近い領域を後縁端部２５４の周方向に複数配列された後縁端部通路１８０を流れる冷却空気によって効率的に冷却できる。したがって、該領域が他の領域と比べて温度が高くなることを抑制でき、静翼２１の内側シュラウド２５における冷却効果を向上できる。
また、幾つかの実施形態に係る静翼２１の製造方法によれば、周方向通路１３０に含まれる中央通路１４０は、リテーナ６３の後縁側端面６３ａに開口部１４５を有するように形成される。また、中央通路１４０は、周方向断面視で、径方向外側の端部（第１頂面１４１１）がガスパス面２５ａに接近すると共に前縁２３ａ側に突出し、径方向内側の端部が径方向外側の端部（第１頂面１４１１）より後縁２３ｂ側に形成されている。したがって、例えば、静翼２１を鋳造で製造する場合、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａの開口部１４５、及び、開口部１４５に連なる中央通路１４０の少なくとも一部である第２中央通路１４２０は、静翼２１の鋳造の過程で一体に形成することが容易となる。これにより、静翼２１の製造コストを抑制できる。

各工程における製造方法の特徴について、以下に述べる。
上述のように、後縁側リテーナ６３に周方向通路１３０を鋳造で成形することが困難であり、また周方向通路１３０を放電加工又は機械加工で形成することは、加工時間として長時間を必要とし、コスト面で不利となる。従って、本実施形態においては、周方向通路形成第１工程Ｓ１１においては、周方向通路１３０の一部である第２中央通路１４２０は、鋳造で形成されている。また、周方向通路形成第２工程Ｓ２１においては、周方向通路１３０の一部である第１中央通路１４１０は放電加工又は機械加工で形成されている。また、周方向通路形成第３工程Ｓ２２においては、周方向通路１３０の一部である周方向端部通路１５０、１５１は放電加工又は機械加工で形成されている。更に、後縁端部通路形成工程Ｓ２３においては、後縁端部通路１８０は放電加工又は機械加工で形成されている。

本実施形態における周方向通路１３０の一部を構成する第１中央通路１４１０の位置は、所定の加工精度が要求される。すなわち、後縁端部通路１８０が軸方向の上流側で第１中央通路１４１０の後縁側側面１４１７に接続する上流端１８０ｂの位置は、後縁側リテーナ６３の後縁側端面６３ａより出来るだけ軸方向上流側に配置することが望ましく、第１中央通路１４１０の径方向Ｄｒ外側の第１頂面１４１１は出来るだけガスパス面２５ａに接近させて形成することが望ましい。そのため、第１中央通路１４１０を加工する際は、所定の加工精度が要求され、機械加工や放電加工より第１中央通路１４１０を形成することが望ましい。

後縁端部通路１８０は、周方向に複数の冷却孔１８０ａを配置する構造であり、内側シュラウド２５との接続位置における後縁側リテーナ６３の周方向のメタル温度分布を均一に維持するためには、冷却孔１８０ａの孔径及び配列ピッチ等を精度よく形成することが望ましい。そのため、所定の加工精度が要求され、機械加工や放電加工より後縁端部通路１８０を形成することが望ましい。

一方、第２中央通路１４２０は、第１中央通路１４１０に比較して、加工精度は要求されないが、空洞部１４６の容積は大きく、加工範囲及び加工容量が大きい。従って、鋳造により第２中央通路１４２０を形成することで、加工時間の短縮が図れる。

また、幾つかの実施形態に係る静翼２１の製造方法によれば、周方向通路１３０の一部を鋳造によって形成できるので、放電加工又は機械加工によって形成する部位を少なくすることができ、静翼２１の製造コストを抑制できる。本実施形態における静翼２１の製造方法によれば、鋳造と放電加工又は機械加工を組み合わせることにより、静翼２１の加工が容易になると共に、加工コストの抑制が可能になる。

本発明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。

２ シュラウド
１０ ガスタービン
２１ タービン静翼（静翼）
２３ 翼形部
２３ａ 前縁
２３ｂ 後縁
２３ｃ 腹側翼面
２３ｄ 背側翼面
２３ｅ 先端部
２３ｆ 基端部
２５ 内側シュラウド
２５ａ ガスパス面
２５ｃ 後縁端面
２７ 外側シュラウド
２９ 蓋部
６１ 前縁側リテーナ
６３ 後縁側リテーナ（突出部）
６３ａ 後縁側端面
６３ｂ 前縁側端面
７０ 衝突板
７１ 貫通孔
１００ 空気通路
１１０、１１１ 側部通路
１１０ａ、１１１ａ 前縁端面
１１０ｂ、１１１ｂ 後縁端面
１１０ｃ、１１１ｃ 上面
１１０ｅ、１１１ｅ 接続開口
１３０ 周方向通路
１４０ 中央通路（傾斜通路）
１４０ａ 端部
１４５ 開口部
１４６ 空洞部
１５０、１５１ 周方向端部通路
１５０ａ、１５１ａ 通路蓋
１５０ｂ、１５１ｂ 前縁側端面
１５０ｃ、１５１ｃ 後縁側端面
１５０ｄ、１５１ｄ 天上面
１５０ｅ、１５１ｅ 底面
１５０ｆ、１５１ｆ 周方向外側端部
１５０ｇ、１５１ｇ 周方向内側端部
１５０ｈ、１５１ｈ 接続開口
１８０ 後縁端部通路
１８０ａ 冷却孔
１８０ｂ 上流端（第１端部）
１８０ｃ 他端部（第２端部）
１８１ 第１後縁端部通路
１８２ 第２後縁端部通路
２５１、２５２ 側端部
２５１ａ、２５２ａ 周方向端面
２５３ 前縁端部
２５３ａ 前縁端面
２５４ 後縁端部
２５４ａ 後縁端面
２５４ｂ 後縁側下部端面
２５５ 内側領域（空間部）
２５５ａ 内側領域底面
２５６ インピンジメント空間
２５７ 空間部
１４１０ 第１中央通路
１４１１ 第１頂面（第３端部）
１４１２ 径方向内側端部（第４端部）
１４１５ 前縁側側面
１４１７ 後縁側側面
１４２０ 第２中央通路
１４２１ 第２頂面
１４２２ 接続開口
１４２３、１４２４ 周方向端面
１４２５ 前縁側端面
１４２７ 後縁側端面

Claims (15)

1. 翼形部と、
   前記翼形部の先端部側又は基端部側の少なくとも一方に設けられるシュラウドと、
   ガスパス面を挟んで前記翼形部とは径方向反対側に向かって突出する突出部と、
   を備え、
   前記シュラウドは、
   後縁側に配置され周方向に延在する周方向通路と、
   前記後縁側の周方向に複数配列され、第１端部が前記周方向通路に接続され、第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する後縁端部通路と、
   を含み、
   前記周方向通路は、周方向断面視で、第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記第３端部より前記後縁側に形成され、前記突出部の後縁側端面に蓋部により閉塞された開口部を有する傾斜通路を含み、
   前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する前記第１端部の軸方向位置は、前記突出部が前記シュラウドに接続する位置における前記突出部の後縁側端面の位置より前縁側に配置されている
   タービン静翼。
2. 翼形部と、
   前記翼形部の先端部側又は基端部側の少なくとも一方に設けられるシュラウドと、
   ガスパス面を挟んで前記翼形部とは径方向反対側の外側に向かって突出する突出部と、を備え、
   前記シュラウドは、
   後縁側に配置され周方向に延在する周方向通路と、
   前記後縁側の前記周方向に複数配列され、第１端部が前記周方向通路に接続され、第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する後縁端部通路と、
   を含み、
   前記周方向通路は、中央通路と、前記中央通路の周方向両端に接続し前記シュラウドの前記周方向の端部まで延びる複数の周方向端部通路と、を含み、
   前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する位置における前記中央通路の軸方向通路幅は、前記周方向端部通路の軸方向通路幅より小さく形成され、
   前記後縁端部通路が接続する前記中央通路の軸方向位置は、前記突出部が前記シュラウドに接続する位置における前記突出部の後縁側端面の位置より前縁側に配置されているタービン静翼。
3. 前記後縁端部通路における前記第１端部は、軸方向上流端において前記周方向通路に接続されている、
   請求項１に記載のタービン静翼。
4. 前記中央通路は、周方向から見た断面視で、第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記第３端部より後縁側に形成され、前記突出部の後縁側端面に蓋部により閉塞された開口部を有する傾斜通路を含む、
   請求項２に記載のタービン静翼。
5. 前記周方向通路は、前記開口部を有する中央通路と、前記中央通路の周方向両端に接続し、前記シュラウドの周方向の端部まで延びる周方向端部通路と、を含み、
   前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する位置における前記中央通路の軸方向通路幅は、前記周方向端部通路の軸方向通路幅より小さく形成されている、
   請求項１又は３に記載のタービン静翼。
6. 前記後縁端部通路が前記周方向通路に接続する前記第１端部の翼高さ方向の位置は、前記周方向端部通路の翼高さ方向の位置より前記ガスパス面側に接近している、
   請求項２又は４又は５のいずれか一項に記載のタービン静翼。
7. 前記中央通路は、
   前記ガスパス面側に形成された第１中央通路と、
   該第１中央通路より前記ガスパス面から翼高さ方向外側に形成され、前記第１中央通路に連通し、前記突出部の後縁側端面に形成された開口部を含む第２中央通路と、
   を含む、
   請求項２又は４乃至６のいずれか一項に記載のタービン静翼。
8. 前記第１中央通路の軸方向通路幅は、前記第２中央通路の軸方向通路幅より小さく形成され、
   前記第１中央通路の前記ガスパス面側の端部の軸方向位置は、前記第２中央通路の前記第１中央通路との接続位置における軸方向位置より前縁側に接近している、
   請求項７に記載のタービン静翼。
9. 前記周方向に複数配列された前記後縁端部通路は、
   前記第１端部が前記第１中央通路に接続され、前記第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する第１後縁端部通路と、
   前記第１端部が前記周方向端部通路に接続され、前記第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する第２後縁端部通路と、
   を含む、
   請求項８に記載のタービン静翼。
10. 前記第２中央通路の前記開口部は、前記突出部の前記後縁側端面から前記シュラウドの前記ガスパス面を挟んで前記翼形部とは反対側の端面までの間に延在する、
    請求項７乃至９のいずれか一項に記載のタービン静翼。
11. 前記シュラウドは、
    底面と該底面から翼高さ方向に延在する外壁部とから形成される空間部と、
    前記周方向の側端部の前縁側から後縁側に形成され、前縁端面が前記空間部に連通し、後縁端面が前記周方向通路に連通する側部通路と、を含む、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のタービン静翼。
12. 前記シュラウドは、前記翼形部の先端部側に形成された内側シュラウドと、前記翼形部の基端部側に形成された外側シュラウドである
    請求項１乃至１１の何れか一項に記載のタービン静翼。
13. 請求項１乃至１２の何れか一項に記載のタービン静翼
    を備えるガスタービン。
14. タービン静翼の製造方法であって、
    前記タービン静翼は、
    翼形部と、
    前記翼形部の先端部側又は基端部側の少なくとも一方に設けられるシュラウドと、
    ガスパス面を挟んで前記翼形部とは反対側に向かって突出する突出部と、
    を備え、
    前記突出部の後縁側端面に蓋部により閉塞された開口部を有し、周方向に延在する第２中央通路を鋳造により形成する工程と、
    周方向断面視で、第３端部が前記ガスパス面に接近すると共に前縁側に突出し、第４端部が前記第２中央通路に連通し、周方向に延在する第１中央通路を放電加工又は機械加工により形成する工程と、
    前記後縁側の周方向に複数配列され、第１端部が前記第１中央通路に接続され、第２端部が前記シュラウドの後縁端面に開口する後縁端部通路を前記放電加工又は機械加工により形成する工程と、
    を少なくとも含む
    タービン静翼の製造方法。
15. 前記第１中央通路に接続され、前記シュラウドの側端部と前記第１中央通路との間に配置され、周方向に延在する周方向端部通路を放電加工又は機械加工により形成する工程を更に含む、
    請求項１４に記載のタービン静翼の製造方法。

Images