JPH11270353A - ガスタービン及びガスタービンの静翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】多量の冷却空気の供給圧力をより昇圧すること
のない高温度化に適応した冷媒回収型のガスタービンを
提供する。 【解決手段】この静翼１３の内部に冷却媒体流路を有す
るとともに、この冷却媒体流路に圧縮機２からの空気２
０がプリクーラ２１および昇圧圧縮機２２を介して供給
されるように形成されているガスタービン１において、
前記静翼の前縁側と後縁側の内部にそれぞれ独立した冷
却媒体流路を設けるとともに、前記前縁側の冷却媒体流
路に、前記プリクーラおよび前記昇圧圧縮機にて冷却昇
圧された空気２４を流通させ、かつ翼流通後の空気を燃
焼空気室１８に回収し、かつ前記後縁側の冷却媒体流路
に、前記プリクーラを流通し前記昇圧圧縮機へ流入する
前の空気２５を流通させ、かつ翼流通後の空気を翼表面
から燃焼ガス流通路へ排出するように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンおよび
その静翼の改良に係わり、特に静翼およびその周囲を冷
却した冷却媒体が回収されるように形成されているガス
タービンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば発電プラントなどに採用さ
れているガスタービンは、一つの軸上にタービンと圧縮
機とが配置され、この圧縮機により圧縮された高圧力の
空気を酸化剤として燃焼器内で燃料を燃焼させ、発生し
た高温高圧ガスによりタービンを駆動するように形成さ
れている。そして、タービン軸に結合された発電機によ
り発電するように形成されている。すなわち熱エネルギ
ーを機械的なエネルギーに変換し、さらに電力エネルギ
ーに変換するようになされている。

【０００３】消費された燃料に対して得られる電力エネ
ルギーは、当然のことながらできるだけ多い方が望まし
く、このためにはガスタービンの性能向上が重要で、ま
すますその要求が高まってきている。最近においては、
ガスタービンの性能向上を図る一つの手段として作動ガ
スの高温高圧化が進められ、さらにガスタービン作動ガ
スの高温化を図かるとともにその高温排気ガスを利用し
た蒸気タービンシステムとのコンバイドプラントによっ
て、ガスタービンと蒸気タービンとを含めた総合エネル
ギー変換効率の向上を図るようにしたものも提案されて
いる。

【０００４】ガスタービン作動ガスの高温化は、その高
温部に用いられる使用材料によって制限されているのが
実情である。すなわちガス温度に起因する熱応力に耐え
得る材料能力によって制限されると言っても過言ではな
い。したがって作動ガス温度の高温化に際しては、材料
の開発が最も重要となるが、しかしながら要望に応じた
材料が簡単に開発できるわけではなく、現在のガスター
ビンおよびそのタービン翼おいては最も高温燃焼ガスに
曝されるであろう翼の耐用温度を満足させるために、翼
を中空構造とし、かかる中空部に冷却媒体を供給し内部
から翼を冷却する方法が一般に採られている。

【０００５】具体的には、タービン翼の内部に１つある
いはそれ以上の通路を形成させ、冷却媒体（一般的には
冷却空気あるいは蒸気）を通過させることによって翼を
内部から冷却し、翼部材の温度下げるようにしている。
また比較的作動ガス温度の高いガスタービン翼では、中
空翼の表面に翼内部から作動ガス側に連通する多数の孔
を設け、かかる孔より冷却空気を翼表面に噴出するフィ
ルム冷却構造を採用している。

【０００６】これらの場合において重要なことは、ガス
タービンにおいては、この冷却空気を圧縮機から抽気し
て用いることが多く、したがって、冷却空気の多量の消
費はガスタービン効率の低下をきたすことになる。より
ガスタービン性能を向上させるため、翼冷却空気をガス
タービン燃焼器に回収して燃焼用空気に活用する、いわ
ゆる回収型ガスタービンも提案されている。

【０００７】かかる冷却空気回収型ガスタービンの一つ
の例として、例えば特開平７−１８９７３８号公報が挙
げられる。このガスタービンは、圧縮空気の冷却用部分
を圧縮空気受入室より抽気し、さらにファンで加圧して
静翼に供給し、静翼を冷却することによりこの空気の加
熱を行ない、この空気を空気受入室に戻す構成になって
いる。

【０００８】しかし、この静翼冷却方式では、近年の作
動ガス温度のさらなる高温化に対し静翼が充分に冷却さ
れない恐れがある。すなわち静翼冷却後の冷却空気を空
気受入室に回収することを可能にするために、圧縮空気
をさらにファンで加圧して使用することになり、冷却空
気の温度が空気源である圧縮機出口空気温度よりさらに
高まり、タービン翼を冷却する能力が低下して高温ガス
タービンには対応できない恐れがあるということであ
る。

【０００９】これに対し、もう一つの冷却空気回収型ガ
スタービンの例として、例えば、EFFECTS OF CLOSED-CI
RCUIT GAS TURBINE COOLING SYSTEMS ON COMBIND CYCLE
PERFORMANCE、ASME 94-JPGC-GT-8 に提案されているよ
うなガスタービンがある。

【００１０】すなわち、この例は、圧縮空気の冷却用部
分を圧縮空気受入室より抽気し、かかる空気をプリ・ク
ーラにより冷却低温化し、さらにブースター圧縮機によ
り昇圧して静翼に供給し静翼を冷却するようにしたもの
である。勿論この場合も、冷却した後の空気は空気受入
室に回収される構成になっている。

【００１１】このように形成されたガスタービンである
と、冷却空気は高圧、かつ低温であることから、前述し
たガスタービンに比し、タービン翼を冷却する能力が低
下する恐れはなく、また、充分冷却空気を空気受入室に
回収することが可能であるということである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように形成された
ガスタービンでは、冷却空気の回収を可能にして、より
低温度の冷却空気により静翼が冷却されるので翼冷却性
能の向上が図られ、高温ガスタービンに対応可能である
と思われるが、それでもなお翼後縁の冷却不足が生じる
恐れがある。

【００１３】すなわち、翼後縁は翼厚みが薄いため、冷
却流路の流路面積を充分確保することができず、冷却空
気の流量不足，すなわち冷却が充分に行われず、翼メタ
ル温度が翼材の許容温度を維持できない場合が生じてし
まう恐れがあるということである。

【００１４】この場合、ブースター圧縮圧力をさらに上
昇させることによって冷却空気量を増加させることも考
えられるが、冷却空気の供給圧力をより昇圧するには、
ブースター動力をより消費することであり、ガスタービ
ンの性能に影響を及ぼすことになってしまう。このよう
なことから、冷却空気の供給圧力は可能なかぎり低い方
が好ましいのである。このように従来の冷却空気回収型
高温ガスタービンでは、近年の作動ガス温度のさらなる
高温化の要望に対し、特に翼後縁の冷却が充分にできな
い恐れがあった。

【００１５】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、特に冷却空気の供給圧力をより昇
圧することなく、すなわちガスタービンの効率を低下さ
せることなくガスタービンの高温度化に適応した冷媒回
収型のガスタービンを提供するにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、圧縮
機からの圧縮空気が流入する空気室と、この空気室の空
気を酸化剤として燃料を燃焼させ高温高圧ガスを発生さ
せる燃焼器と、この燃焼器にて発生した高温高圧のガス
を高速加速する静翼と、この高温高圧のガスにて駆動さ
れるタービンとを備え、前記静翼がその内部に冷却媒体
流路を有するとともに、この冷却媒体流路に前記圧縮機
からの空気がプリクーラおよび昇圧圧縮機を介して供給
されるように形成されているガスタービンにおいて、前
記静翼の前縁側と後縁側の内部にそれぞれ独立した冷却
媒体流路を設けるとともに、前記前縁側の冷却媒体流路
に、前記プリクーラおよび前記昇圧圧縮機にて冷却昇圧
された空気を流通させ、かつ翼流通後の空気を前記燃焼
空気室に回収し、かつ前記後縁側の冷却媒体流路に、前
記プリクーラを流通し前記昇圧圧縮機へ流通する以前の
空気を流通させ、かつ翼流通後の空気を翼表面から燃焼
ガス流通路へ排出するように形成し所期の目的を達成す
るようにしたものである。

【００１７】また本発明は、圧縮機からの圧縮空気が流
入する燃焼器空気室と、この空気室の空気を酸化剤とし
て燃料を燃焼させ高温高圧ガスを発生させる燃焼器と、
この燃焼器にて発生した高温高圧のガスを高速加速する
静翼と、この高温高圧のガスにて駆動されるタービンと
を備え、前記静翼がその内部に冷却媒体流路を有すると
ともに、この冷却媒体流路に前記圧縮機からの空気が供
給されるように形成されているガスタービンにおいて、
前記静翼の前縁側と後縁側の内部にそれぞれ独立した冷
却媒体流路を設け、かつ前記前縁側の冷却媒体流路に、
前記燃焼器空気室の空気圧より高圧で、かつ低温の空気
を流通させるとともに、翼流通後の空気を前記燃焼器空
気室に回収し、かつ前記後縁側の冷却媒体流路に、前記
燃焼器空気室の空気より低温の空気を流通させるととも
に、翼流通後の空気を翼表面から燃焼ガス流通路へ排出
するように形成したものである。

【００１８】またこの場合、前記後縁側の冷却媒体流路
に流通する低温の冷却空気として、前記圧縮機の空気を
空気冷却器にて冷却した空気を用い、かつ前縁側の冷却
媒体流路に流通する低温高圧の冷却空気として、前記空
気冷却器により冷却された空気を昇圧圧縮機により昇圧
した空気を用いるようにしたものである。

【００１９】また本発明は、翼部と、この翼部の外周側
に配置され、燃焼ガス流路を形成する外周側流路壁と、
前記翼部の内周側に配置され、燃焼ガス流路を形成する
内周側流路壁とを備え、前記翼部および内外周側流路壁
が、その内部に冷却流路を有し、冷却媒体の流通により
内部から冷却されるように形成されているガスタービン
静翼において、前記冷却流路が、外周側の第１の入口孔
と内周側の出口孔に連通する第１の冷却流路と、外周側
の第２の入口孔に連通する第２の冷却流路および第３の
冷却流路を有し、前記第１の冷却流路に第１の冷却空気
を供給するとともに、前記第２の冷却流路および第３の
冷却流路に第２の冷却空気を供給し、かつ前記内周側流
路壁に第３の冷却空気を供給するようにしたものであ
る。

【００２０】また、翼部と、この翼部の外周側に配置さ
れ、燃焼ガス流路を形成する外周側流路壁と、前記翼部
の内周側に配置され、燃焼ガス流路を形成する内周側流
路壁とを備え、前記翼部および内外周側流路壁が、その
内部に冷却流路を有し、冷却媒体の流通により内部から
冷却されるように形成されているガスタービン静翼にお
いて、前記冷却流路が、外周側の第１の入口孔と内周側
の出口孔に連通する第１の冷却流路と、外周側の第２の
入口孔に連通する第２の冷却流路および第２の入口孔に
連通する第３の冷却流路を有し、前記第１の冷却流路に
第１の冷却空気を供給するとともに、前記第２の冷却流
路に第２の冷却空気を供給し、かつ前記第３の冷却流路
に第２の冷却流路を冷却した後の第２の冷却空気を供給
し、かつ前記内周側流路壁に第３の冷却空気を供給する
ようにしたものである。

【００２１】またこの場合、前記第２の冷却流路および
第３の冷却流路を、翼後縁側に設るようにしたものであ
る。また、前記外周側流路壁を冷却した後の空気を、前
記第２の冷却流路および第３の冷却流路に供給するよう
にしたものである。また、前記第２の冷却流路および第
３の冷却流路に供給された空気をタービン作動ガス中に
放出するようにしたものである。また、前記第２の冷却
流路に、中空構造でその表面に複数の小孔を有するイン
サートを挿入するとともに、翼表面に複数のフィルム孔
を設け、かつ前記インサートに前記第２の冷却空気を供
給して前記小孔より第２の冷却流路面に冷却空気を噴射
して翼部を冷却し、かつこの空気を前記複数の冷却とフ
ィルム孔より翼表面に放出するようにしたものである。

【００２２】また、前記第３の冷却流路を翼スパン方向
に流れる流路とし、かつその流路にピンフィン若しくは
冷却リブを設けるようにしたものである。また、前記第
１の冷却流路を複数の中空流路で構成するとともに、そ
の内表面に複数のリブを設けるようにしたものである。
また、前記第１の冷却流路の複数の中空流路に、中空構
造でその表面に複数の小孔を有するインサートを挿入す
るとともに、前記インサートに前記第１の冷却空気を供
給して前記小孔より第１の冷却流路面に冷却空気を噴射
して翼部を冷却し、かつこの空気を前記出口孔より空気
室に戻すようにしたものである。

【００２３】すなわちこのように形成された冷却構造お
よび冷却システムであると、作動ガス温度の高温化に対
応した充分な冷却、特に翼後縁の充分な冷却が可能であ
り、高温ガスタービンに対応した冷媒回収型のガスター
ビンとすることができるのである。すなわち、翼の前縁
側から中心部にかけて（第１の冷却流路）は、冷却器お
よび昇圧圧縮機を流通昇圧された低温高圧の冷却空気
（第２の冷却空気）により充分に冷却され、かつこの冷
却後の空気は高圧であることから、燃焼用空気として回
収することができ、一方、翼の後縁側においては、昇圧
圧縮機を流通しない冷却空気により冷却されるのであ
る。すなわち、昇圧圧縮機は、翼冷却用の冷却空気の一
部を昇圧するだけでよいので、小さい容量で充分となる
のである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはそのガスタービンが断
面で示されている。１がガスタービンであり、２が圧縮
機部、３が燃焼器部、４がタービン部である。ガスター
ビンは、大きく分けてこの３つの区分で構成されてい
る。

【００２５】圧縮機部２は、複数の圧縮機ディスク５
と、この圧縮機ディスクにリング状に設けられた複数の
圧縮機動翼６、圧縮機ケーシング７の内側にリング状に
設けられた複数の圧縮機静翼８とで構成されている。タ
ービン部４は、複数のタービン・ディスク９とタービン
・ディスクにリング状に設けられた複数のタービン動翼
１０、タービン・ケーシング１１の内側にリング状に設
けられた複数のタービン静翼１２，１３で構成されてい
る。なお、圧縮機ディスク５とタービン・ディスク９と
は、シリンダー１４によって結合され、ロータ１５を構
成している。

【００２６】このロータ１５の周囲には、前記複数の燃
焼器がリング状に設置されている。燃焼器部３は、圧縮
機部２に連通するリング状の空気室１８およびこの空気
室１８に連通する複数の燃焼器１６と燃料噴射器１７に
よって構成され、燃焼器１６の一方端は、燃焼器尾筒２
５を介してタービン部４のガスパス入口部に連通してい
る。

【００２７】図中２０は、燃焼器部３の空気室１８より
圧縮空気の一部を導き出す配管であり、２１はかかる空
気を冷却し第１の冷却空気を得る後部冷却器、２２は後
部冷却器２１により低温化した第１の冷却空気を昇圧し
第２の冷却空気を得る昇圧圧縮機、２３は第１の冷却空
気を後部冷却器２１より昇圧圧縮機に導くための空気配
管、２４は昇圧圧縮機により低温高圧した第２の冷却空
気をタービン４に導き、タービン部４内においてかかる
冷却空気をタービン静翼１３に供給する配管、２５は配
管２３の途中より後部冷却器２１により低温化した第１
の冷却空気の一部をタービン部４に導く配管である。

【００２８】なお、１１はタービン・ケーシングであ
り、２７および２８はタービン・ケーシング１１内の隔
壁であり、この隔壁２７，２８とタービン・ケーシング
１１とにより空気室２９が形成されている。

【００２９】かかるタービン部を図２によりもう少し詳
しく説明すると、この図は、図１におけるＡ部、すなわ
ちタービン静翼１３の周囲を断面して示すもので、３４
はタービン静翼１３の翼部、３５は外周側流路壁、３６
は内周側流路壁である。さらに３９はガスタービン・ケ
ーシングの隔壁２７，２８に設置された外リテーナリン
グ、４０は内リテーナリングである。タービン静翼１３
は、そのフック３１，３２が外リテーナリング３９に架
けられ、鍔３３が内リテーナリング４０で保持されてい
る。しかして、タービン静翼１３は燃焼器尾筒３０とと
もに作動ガスの流路パスを形成している。

【００３０】次に、図３および図４により、タービン静
翼１３の詳細構造を説明する。図３はタービン静翼１３
の縦断面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面視図、すなわちタ
ービン静翼１３の横断面図である。これらの図におい
て、６２は静翼１３の外周側流路壁３５の外周側に一体
構造で設けられた隔壁であり、外周側流路壁３５と囲ま
れたキャビティ６３を形成し、配管２６と接続されてい
る。

【００３１】３７は外周側流路壁３５の外周側に設けら
れたプレートであり、プレート３７には複数の小孔７４
が開けられている。また、３８は内周側流路壁３６の内
周側に設けられたプレートであり、プレート３８には複
数の小孔７５が開けられている。内周側流路壁３６に
は、その内周側から外周側、すなわち作動ガスパス流路
側に連通する複数の孔７２を有する。７９は内周側流路
壁３６のプレート３８の内周側に、内周側流路壁３６と
鍔３３との間に設けた仕切り板である。しかして仕切り
板７９は空気室１８と、静翼１３動翼１０との間隙８４
とを分離する。

【００３２】翼部３４は中空構造であり、複数の仕切り
壁５０ａ，５０ｂ…により複数の冷却流路、すなわち第
１の冷却流路５１ａ，５１ｂ…、第２の冷却流路５５、
第３の冷却流路８３に仕切られる。第１の冷却流路５１
ａ，５１ｂ…は、例えば図３の実施例ではサーペンタイ
ン状の流路パスを構成し、その一端となる流路５１ａの
入口孔５６はキャビティ６３に連通し、他の一端となる
出口孔５７は空気室１８に連通する。

【００３３】なお、本例では第１の冷却流路に一つの冷
却パスを有する構成を示したが、流路数、流路パスの構
成はガスタービンの規模、冷却翼の大きさ、翼冷却設計
の思想により異なる。冷却流路５１ａ，５１ｂ…の冷却
面８８ａ，８８ｂ…には翼冷却性能向上を目的にした乱
流促進リブ５２ａ，５２ｂ…を翼部３４と一体構造に設
けられる。乱流促進リブ５２ａ，５２ｂ…の形状は、冷
却空気流に対して直交した構造、傾斜した構造などが考
えられ、またピンフィン構造でも良い。すなわち本発明
の目的は冷却伝熱促進構造に関するものではなく、冷却
促進構造は翼冷却設計の思想によりいろいろの構造の適
用が考えられる。

【００３４】第２の冷却流路５５には、中空構造でその
外周側に空気入口５９があり、その表面に複数の小孔８
５を有するインサート５３が挿入されている。さらに翼
部３４には、第２の冷却流路５５より翼表面に連通する
複数のフィルム孔８６が設けられている。

【００３５】第３の冷却流路８３は、外周側の空気入口
６１から翼スパン方向に伸びる流路にて形成されてい
る。また、その流路には複数の伝熱促進ピンフィン８３
が設けられている。さらに、第３の内周側は内周側流路
壁３６内の放出孔６８に連通している。

【００３６】次に、ガスタービンの作動を図１により説
明する。圧縮機部２では大気空気を吸込み高圧力に圧縮
して燃焼器部３の空気室１８に送り込む。かかる圧縮空
気の多くは燃焼器１６に導かれ、燃料噴射器１７から吹
き出だされる燃料の酸化剤として作用して燃焼させ、発
生する高温高圧ガスをタービン部４に供給してタービン
を駆動する。高温燃焼ガスに曝されるタービン静翼１
２、動翼１０は、圧縮機の中間段の抽気管１９より抽気
した抽気空気、あるいは空気室１８の圧縮機吐出空気の
一部を抽気して冷却するが、これは従来のタービン翼の
冷却方法と同じである。

【００３７】本願発明の作用を図１、図２、図３および
図４により説明する。燃焼器部３の空気室１８より圧縮
空気の一部を配管２０を経てガスタービン外に導き出
し、後部冷却器２１で冷却してその温度を下げて第１の
冷却空気を発生させ、その低温の第１の冷却空気の一部
を配管２３で昇圧圧縮機２２によりその圧力を高めて第
２の冷却空気を発生させ、配管２４でタービン部４に供
給する。タービン部４ではタービン・ケーシング１１を
通して空気室２９内の冷却空気供給管２６を経由し、タ
ービン静翼１３のキャビティ６３に冷却空気８０を供給
する。第１の冷却空気の他の一部は配管２５よりタービ
ン・ケーシング１１を通して冷却空気８１として空気室
２９内に導く。

【００３８】タービン静翼１３では、前記第２の冷却空
気８０が配管２６を経てキャビティ６３より前記第１冷
却流路５１ａ，５１ｂ…に供給し、翼冷却面８８ａ，８
８ｂ…を通して翼部３４を冷却する。翼部３４を冷却し
た空気は熱を吸収することにより温度が上昇し、第１の
冷却流路の出口孔５７より静翼内周側に回収空気流６７
として排出され、さらに燃焼器部３の空気室１８に導か
れ回収される。

【００３９】この空気は圧縮機の吐出空気と混合し、そ
の一部の空気は再び配管２０より導き出されて前記説明
のごとく翼冷却に寄与するが、大部分の空気は燃焼器に
供給されて燃焼用空気として作用し、タービン駆動用ガ
スとなる。なお、仕切板７９により空気室１８と、ター
ビン静翼１３とタービン動翼１０との間隙８４とは仕切
られ、空気室１８と間隙８４とを分離する。したがっ
て、空気室１８の圧縮機吐出空気あるいは翼部３４を冷
却した回収空気６７が間隙８４よりガスパス中に放出さ
れることはない。

【００４０】空気室２９に導かれた前記第１の冷却空気
流８１は、プレート３７の小孔７４より外周側流路壁３
５の冷却壁９０に噴射して内側から冷却する。プレート
３７と外周側流路壁３５と間隙である小室６０よりその
冷却空気の一部６５は第２の冷却流路５５のコアプラグ
５３のコアプラグ中空５８内に供給され、小孔８５より
冷却面８９に噴射し、さらに翼部に設けられたフィルム
孔８６より翼面を覆うようにフィルム空気８７を主流ガ
スパス中に放出して主流ガスから翼部に入る熱量を軽減
する。小室６０の他の空気６６は第３の冷却流路８３
に、翼後縁部を冷却し排出孔６８よりガスパス中に排出
流６９として放出される。

【００４１】静翼入口の作動ガス圧力に対して翼部後流
側の翼面静圧は充分低いので、昇圧していない第１の冷
却空気でも充分に空気流量が得られる。

【００４２】しかして第１の冷却流路では、低温高圧の
前記第２の冷却空気により翼部を充分に冷却でき、翼部
を冷却そることにより熱回収した空気を燃焼用空気とし
て利用することができる。さらに外周側流路壁および第
２、第３の冷却流路は、低温の前記第１の冷却空気によ
り充分に冷却できる。また、昇圧圧縮機の動力を削減で
きるので、従来ガスタービンのようにガスタービン効率
の低下をきたすことはない。なお第３の冷却流路８３内
のピンフィン５４は冷却促進の目的に設けられるのは当
然のことである。

【００４３】一方内周側流路壁３６の冷却方法は空気室
１８から圧縮空気の一部８２をタービン静翼１３の内周
側に導き、プレート３８の小孔７５より内周側流路壁３
６の冷却壁７７に噴射して内側から冷却し、さらに孔７
２より内周側流路壁３６の作動ガス側に排出し、作動高
温ガスに対して流路壁を空気で被い、作動ガスからの入
熱を緩和させる。なお、タービン静翼内周側における回
収空気６７と圧縮機の吐出空気の一部８２とは混合する
が、その混合空気により内周側流路壁３６を冷却しても
さしつかえない。

【００４４】以上は本願発明の主要部を記述した。本願
発明は特に静翼の構造について種々の変形が考えられ
る。図５から図８により静翼の構造例が示されている。

【００４５】図５は本願発明の第２の実施例を示す静翼
１３の縦断面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ断面図、し
なわち翼部３４の横断面図である。図５および図６にお
いて前記図１から図４と同一部品は同一番号で示してい
る。図５、図６において９１ａ，９１ｂ…は翼部３４の
中空部の複数の仕切り壁であり、９５ａ，９５ｂ…は仕
切り壁９１ａ，９１ｂ…により仕切られた複数の第１冷
却流路である。

【００４６】第１の冷却流路９５ａ，９５ｂ…の冷却面
１０４ａ，１０４ｂ…には、翼と一体構造の乱流促進リ
ブ５２ａ，５２ｂ…が設けられる。複数の第１の冷却流
路９５ａ，９５ｂ…には、それぞれインサート５２ａ，
５２ｂ…が冷却面１０４ａ，１０４ｂ…との間隙９４
ａ，９４ｂ…を確保して設置される。

【００４７】第１の冷却流路９５ａ，９５ｂ…の外周側
はキャビティ６３に、内周側は出口孔９３に連通してい
る。翼後流側の冷却構造、すなわち第２および第３の冷
却流路は前記第１の実施例と同じである。

【００４８】本実施例の静翼のガスタービンにおける運
用方法は前記第１の実施例と同じである。本実施例にお
いてキャビティ６３に供給された第２の冷却空気は第１
の冷却流路９５ａ，９５ｂ…に導かれ、間隙９４ａ，９
４ｂ…を通過するさいに翼部３４を冷却し、出口孔９３
より空気室１８に回収される。第２および第３の冷却方
法は前記第１の実施例と同じである。

【００４９】すなわち前記第１の冷却空気により冷却
し、冷却空気はフィルム孔８６、排出孔６８よりガスパ
ス中に排出する。第２の実施例においても前記だい１の
実施例と同一効果があり、さらに第１の冷却流路におい
てインサートにより冷却空気量（第２の冷却空気）を削
減できる効果があり、ガスタービン効率を向上させるこ
とができる。

【００５０】図７は本願発明の第３の実施例を示す静翼
１３の縦断面図であり、図８は図７のＤ−Ｄ断面図、し
なわち翼部３４の横断面図である。図７および図８にお
いて前記図１から図４と同一部品は同一番号で示してい
る。図７、図８において９７翼部３４の中空部の仕切り
壁であり、９６ａ，９６ｂは仕切り壁９７により仕切ら
れた複数の第１冷却流路である。複数の第１の冷却流路
９５ａ，９５ｂ…には、内部に空間９９ａ，９９ｂがあ
りその表面に複数の小孔１０１ａ，１０１ｂのあるコア
プラグ９８ａ，９８ｂが、その内部空間９９ａ，９９ｂ
がキャビティ６３に連通して設置される。

【００５１】キャビティ６３より第２の冷却空気はコア
プラグ９８ａ，９８ｂに導かれ、小孔１０１ａ，１０１
ｂより翼冷却面１０３ａ，１０３ｂに噴射して翼部３４
を冷却する。翼を冷却した空気は、冷却面１０３ａ，１
０３ｂとコアプラグ９８ａ，９８ｂとの間隙１０２ａ，
１０２ｂを翼内周側に流れ、排出孔１００より空気室１
８に回収される。第２および第３の冷却方法は前記第１
の実施例と同じである。第３の実施例においても前記だ
い１の実施例と同一効果がある。

【００５２】本願発明の変形例を説明する。前記図４、
図６および図８には、第２の冷却流路のフィルム孔８６
を第２の冷却流路の下流側に位置して図示した。しかし
設計の思想により上流側でも良い。また第２冷却流路と
第３の冷却流路とをそれぞれ独立した別個の冷却流路と
して記述した。しかし図９に翼部３４の後流側の横断面
図を示すように、第２冷却流路と第３の冷却流路とが連
通した構造であってもよい。

【００５３】すなわち第２の冷却流路と第３の冷却流路
とが連通し、第２の冷却流路を冷却した空気の一部は前
記説明と同様にフィルム孔８６より翼面を覆うように排
出されるが、他に一部は連通スリット１０５より第３の
冷却流路に流入して翼部を冷却し、翼後縁端の排出孔１
０６よりガスパス中に排出する。

【００５４】前記図４、図６において第１の冷却流路の
乱流促進リブの形状を冷却空気流に直交した形状を示し
たが、流れに傾斜した構造など他の形状であっても良い
こたは無論であり、また第３の冷却流路の冷却促進体に
ピンフィンを示したが、第１の冷却流路と同様に乱流促
進リブであってもよい。

【００５５】以上種々説明してきたように、このように
形成されたスタービンであると、昇圧圧縮機を大容量化
することなく、作動ガス温度の高温化に対応した充分な
翼の冷却、特に翼後縁部の充分な冷却が可能となり、高
温ガスタービンに対応した冷媒回収型のカスタービンと
することができるのである。

【００５６】すなわち、翼の前縁側から中心部にかけて
（第１の冷却流路）は、冷却器および昇圧圧縮機を流通
昇圧された低温高圧の冷却空気（第２の冷却空気）によ
り充分に冷却され、かつこの冷却後の空気は高圧である
ことから、燃焼用空気として回収することができ、一
方、翼の後縁側においては、昇圧圧縮機を流通しない冷
却空気により冷却されるのである。すなわち、昇圧圧縮
機は、翼冷却用の冷却空気の一部を昇圧するだけでよい
ので、小さい容量で充分なのである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、静翼を冷却するための多量の冷却空気圧をより昇圧
させることなく充分な冷却が可能であり、したがってガ
スタービンの効率を低下させることなく、高温度化に適
応したこの種の冷媒回収型のガスタービンを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスタービンの一実施例を示す縦断側
面図である。

【図２】図１のＡ枠部の拡大断面図である。

【図３】本発明のガスタービン静翼の一実施例を示す縦
断側面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】本発明のガスタービン静翼の他の実施例を示す
縦断側面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図７】本発明のガスタービン静翼の他の実施例を示す
縦断側面図である。

【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図９】本発明のガスタービン静翼の他の実施例を示す
断面図である。

【符号の説明】

１…ガスタービン、２…圧縮機部、３…燃焼器部、４…
タービン部、５…圧縮機ディスク、６…圧縮機動翼、９
…タービン・ディスク、１０…タービン動翼、１１…タ
ービン・ケーシング、１２…タービン静翼、１３…ター
ビン静翼、１４…シリンダー、１５…ロータ、１６…燃
焼器、１７…燃料噴射器、１８…空気室、１９…抽気
管、２０…配管、２１…後部冷却器、２２…昇圧圧縮
機、２３，２４，２５，２６…配管、２７，２８…隔
壁、３０…燃焼器尾筒、３１，３２…フック、３３…
鍔、３４…翼部、３５…外周側流路壁、３６…内周側流
路壁、３７，３８…プレート、３９…外リテーナリン
グ、４０…内リテーナリング、５０ａ，５０ｂ…仕切り
壁、５１ａ，５１ｂ…第１の冷却流路、５２ａ，５２ｂ
…乱流促進リブ、５３…コアプラグ、５４…ピンフィ
ン、５５…第２の冷却流路、５６…入口孔、５７…出口
孔、５８…コアプラグ中空、５９…入口孔、６０…小
室、６１…入口孔、６２…隔壁、６３…キャビティ、６
４，６５，６６…冷却空気流、６７…回収空気流、６８
…排出孔、６９…排出空気流、７０…噴流、７１…ガス
パス面、７３…空気フィルム流、７４，７５…小孔、７
６…噴流、７７…冷却壁、７８…小室、７９…仕切り
板、８０…第２の冷却空気供給流、８１…第１の冷却空
気供給流、８２…圧縮空気の一部、８３…第３の冷却流
路、８５…小孔、８６…フィルム孔、８７…フイルム空
気流、８８ａ，８８ｂ…翼冷却面、８９…翼冷却面、９
０…冷却壁、９１ａ，９１ｂ…仕切り壁、９２ａ，９２
ｂ…インサート、９３…出口孔、９４ａ，９４ｂ…間
隙、９５ａ，９５ｂ…第１の冷却流路、９６ａ，９６ｂ
…第１の冷却流路、９７…仕切り壁、９８ａ，９８ｂ…
コアプラグ、９９ａ，９９ｂ…コアプラグ中空、１００
…出口孔、１０１ａ，１０１ｂ…小孔、１０２ａ，１０
２ｂ…間隙、１０３ａ，１０３ｂ…翼冷却面、１０４
ａ，１０４ｂ…翼冷却面、１０５…連通スリット、１０
６…排出孔。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機からの圧縮空気が流入する燃焼器
   空気室と、この空気室の空気を酸化剤として燃料を燃焼
   させ高温高圧ガスを発生させる燃焼器と、この燃焼器に
   て発生した高温高圧のガスを高速加速する静翼と、この
   高温高圧のガスにて駆動されるタービンとを備え、前記
   静翼がその内部に冷却媒体流路を有するとともに、この
   冷却媒体流路に前記圧縮機からの空気がプリクーラおよ
   び昇圧圧縮機を介して供給されるように形成されている
   ガスタービンにおいて、 前記静翼の前縁側と後縁側の内部にそれぞれ独立した冷
   却媒体流路を設けるとともに、前記前縁側の冷却媒体流
   路に、前記プリクーラおよび前記昇圧圧縮機にて冷却昇
   圧された空気を流通させ、かつ翼流通後の空気を前記燃
   焼器空気室に回収し、かつ前記後縁側の冷却媒体流路
   に、前記プリクーラを流通し前記昇圧圧縮機へ流通する
   以前の空気を流通させ、かつ翼流通後の空気を翼表面か
   ら燃焼ガス流通路へ排出するように形成したことを特徴
   とするガスタービン。
2. 【請求項２】 圧縮機からの圧縮空気が流入する燃焼器
   空気室と、この空気室の空気を酸化剤として燃料を燃焼
   させ高温高圧ガスを発生させる燃焼器と、この燃焼器に
   て発生した高温高圧のガスを高速加速する静翼と、この
   高温高圧のガスにて駆動されるタービンとを備え、前記
   静翼がその内部に冷却媒体流路を有するとともに、この
   冷却媒体流路に前記圧縮機からの空気が供給されるよう
   に形成されているガスタービンにおいて、 前記静翼の前縁側と後縁側の内部にそれぞれ独立した冷
   却媒体流路を設け、かつ前記前縁側の冷却媒体流路に、
   前記燃焼器空気室の空気圧より高圧で、かつ低温の空気
   を流通させるとともに、翼流通後の空気を前記燃焼器空
   気室に回収し、かつ前記後縁側の冷却媒体流路に、前記
   燃焼器空気室の空気より低温の空気を流通させるととも
   に、翼流通後の空気を翼表面から燃焼ガス流通路へ排出
   するように形成したことを特徴とするガスタービン。
3. 【請求項３】 前記後縁側の冷却媒体流路に流通される
   低温の冷却空気は、前記圧縮機の空気を空気冷却器によ
   り冷却した空気であり、かつ前縁側の冷却媒体流路に流
   通される低温高圧の冷却空気が、前記空気冷却器により
   冷却された空気を昇圧圧縮機により昇圧された空気であ
   る請求項２記載のガスタービン。
4. 【請求項４】 翼部と、この翼部の外周側に配置され、
   燃焼ガス流路を形成する外周側流路壁と、前記翼部の内
   周側に配置され、燃焼ガス流路を形成する内周側流路壁
   とを備え、前記翼部および内外周側流路壁が、その内部
   に冷却流路を有し、冷却媒体の流通により内部から冷却
   されるように形成されているガスタービン静翼におい
   て、 前記冷却流路が、外周側の第１の入口孔と内周側の出口
   孔に連通する第１の冷却流路と、外周側の第２の入口孔
   に連通する第２の冷却流路および第３の冷却流路を有
   し、前記第１の冷却流路に第１の冷却空気を供給すると
   ともに、前記第２の冷却流路および第３の冷却流路に第
   ２の冷却空気を供給し、かつ前記内周側流路壁に第３の
   冷却空気を供給するようにしたことを特徴とするガスタ
   ービンの静翼。
5. 【請求項５】 翼部と、この翼部の外周側に配置され、
   燃焼ガス流路を形成する外周側流路壁と、前記翼部の内
   周側に配置され、燃焼ガス流路を形成する内周側流路壁
   とを備え、前記翼部および内外周側流路壁が、その内部
   に冷却流路を有し、冷却媒体の流通により内部から冷却
   されるように形成されているガスタービン静翼におい
   て、 前記冷却流路が、外周側の第１の入口孔と内周側の出口
   孔に連通する第１の冷却流路と、外周側の第２の入口孔
   に連通する第２の冷却流路および第２の入口孔に連通す
   る第３の冷却流路を有し、前記第１の冷却流路に第１の
   冷却空気を供給するとともに、前記第２の冷却流路に第
   ２の冷却空気を供給し、かつ前記第３の冷却流路に第２
   の冷却流路を冷却した後の第２の冷却空気を供給し、か
   つ前記内周側流路壁に第３の冷却空気を供給するように
   したことを特徴とするガスタービンの静翼。
6. 【請求項６】 前記第２の冷却流路および第３の冷却流
   路が、翼後縁側に設けられてなる請求項４または５記載
   のガスタービンの静翼。
7. 【請求項７】 前記外周側流路壁を冷却した後の空気
   を、前記第２の冷却流路および第３の冷却流路に供給す
   るようにした請求項４または５記載のガスタービンの静
   翼。
8. 【請求項８】 前記第２の冷却流路および第３の冷却流
   路に供給された空気をタービン作動ガス中に放出するよ
   うにした請求項４または５記載のガスタービンの静翼。
9. 【請求項９】 前記第２の冷却流路に、中空構造でその
   表面に複数の小孔を有するインサートを挿入するととも
   に、翼表面に複数のフィルム孔を設け、かつ前記インサ
   ートに前記第２の冷却空気を供給して前記小孔より第２
   の冷却流路面に冷却空気を噴射して翼部を冷却し、かつ
   この空気を前記複数の冷却とフィルム孔より翼表面に放
   出するようにした請求項４または５記載のガスタービン
   の静翼。
10. 【請求項１０】 前記第３の冷却流路を翼スパン方向に
    流れる流路とし、かつその流路にピンフィン若しくは冷
    却リブを設けるようにした請求項４または５記載のガス
    タービンの静翼。
11. 【請求項１１】 前記第１の冷却流路を複数の中空流路
    で構成するとともに、その内表面に複数のリブを設ける
    ようにした請求項４または５記載のガスタービンの静
    翼。
12. 【請求項１２】 前記第１の冷却流路の複数の中空流路
    に、中空構造でその表面に複数の小孔を有するインサー
    トを挿入するとともに、前記インサートに前記第１の冷
    却空気を供給して前記小孔より第１の冷却流路面に冷却
    空気を噴射して翼部を冷却し、かつこの空気を前記出口
    孔より空気室に戻すようにした請求項４または５記載の
    ガスタービンの静翼。