KR102526809B1 - 터빈 동익 및 가스 터빈 - Google Patents

Abstract

터빈 동익은 복측 날개벽과, 배측 날개벽을 포함하는 날개체를 구비하는 터빈 동익이다. 상기 날개체는, 상기 복측 날개벽과 상기 배측 날개벽을 접속하는 격벽에 있어서 상기 날개체의 높이방향을 따라서 연장되는 격벽에 의해 복수로 구획된 냉각 유로로 이루어지는 서펜타인 유로와, 일단이 상기 복측 날개벽의 내벽면 또는 상기 배측 날개벽의 내벽면에 형성된 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 상기 복측 날개벽의 외벽면 또는 상기 배측 날개벽의 외벽면에 형성된 제 1 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍에 있어서, 상기 제 1 입구측 개구로부터 상기 제 1 출구측 개구를 향하여 전연방향으로 연신하는 제 1 냉각 구멍을 포함한다.

Description

터빈 동익 및 가스 터빈

본 개시는 터빈 동익 및 가스 터빈에 관한 것이다.

예를 들면, 가스 터빈 등에 이용되는 터빈 동익은 고온의 연소 가스 중에서 사용되기 때문에, 냉각을 위한 냉각 유로를 내부에 구비하고 있으며, 냉각 유로에 냉각 공기를 유통시키는 것에 의해 날개 메탈의 온도 상승을 억제하고 있다(특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제 2003-322002 호 공보

특허문헌 1에 기재된 가스 터빈 날개에서는, 날개체 내에 서펜타인 유로를 구비하고, 이 서펜타인 유로에 냉각 공기를 유통시켜 날개체를 냉각하고, 또한 날개벽에 마련한 필름 냉각 구멍에서 날개벽 및 격벽을 냉각하고 있다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 필름 냉각 구멍에서는, 냉각 공기의 냉각 능력을 효율적으로 이용하고 있다고는 말할 수 없다.

상술의 사정을 감안하여, 본 발명 중 적어도 일 실시형태는 냉각 유체의 냉각 능력을 효율적으로 이용하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 터빈 동익은,

복측 날개벽과, 배측 날개벽을 포함하는 날개체를 구비하는 터빈 동익에 있어서,

상기 날개체는,

　 상기 복측 날개벽과 상기 배측 날개벽을 접속하는 격벽에 있어서 상기 날개체의 높이방향을 따라서 연장되는 격벽에 의해 복수로 구획된 냉각 유로로 이루어지는 서펜타인 유로와,

제 1 단이 상기 복측 날개벽의 내벽면 또는 상기 배측 날개벽의 내벽면에 형성된 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 냉각 유로에 연통하며, 제 2 단이 상기 날개체의 상기 복측 날개벽의 외벽면 또는 상기 배측 날개벽의 외벽면에 형성된 제 1 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍에 있어서, 상기 제 1 입구측 개구로부터 상기 제 1 출구측 개구를 향하여 전연방향으로 연신하는 제 1 냉각 구멍을 포함하며,
상기 냉각 유로는, 상기 제 1 냉각 구멍이 연통되는 후연측 냉각 유로와, 상기 후연측 냉각 유로의 전연측에 인접하여 배치되는 전연측 냉각 유로를 포함하며,
냉각 유로를 흐르는 냉각 공기는, 상기 전연측 냉각 유로를 흐른 후에, 상기 후연측 냉각 유로에 유입되도록 구성되어 있다.

상기 (1)의 구성에 의하면, 제 1 입구 개구를 거쳐서 냉각 유로에 연통하는 제 1 냉각 구멍은, 상기 냉각 유로를 형성하는 격벽의 냉각 유체의 흐름방향의 하류측의 유로(후연측 냉각 유로)의 내벽면에 형성된다. 제 1 냉각 구멍에 공급되는 냉각 유체는, 상기 격벽을 거쳐서 냉각 유로의 상류측에 배치된 상류측 냉각 유로(전연측 냉각 유로)를 냉각한 후의 냉각 유체이다. 공급된 냉각 유체는 격벽 하류측의 냉각 유로(후연측 냉각 유로)를 냉각한 후, 제 1 냉각 구멍을 흐르는 과정에서 격벽 근방의 날개체를 대류 냉각한다. 따라서, 냉각 유체의 재사용에 의해, 냉각 유체의 냉각 능력을 효율적으로 이용할 수 있다.

(2) 몇 가지의 실시형태에서는 상기 (1)의 구성에 있어서,

상기 제 1 냉각 구멍은,

상기 제 1 단이 상기 복측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 복측 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 냉각 유로에 연통하며, 상기 제 2 단이 상기 날개체의 상기 복측 날개벽의 상기 외벽면에 형성된 복측 제 1 출구측 개구에 연통하는 상기 냉각 구멍에 있어서, 상기 복측 제 1 입구측 개구로부터 상기 복측 제 1 출구측 개구를 향하여 상기 전연방향으로 연신하는 복측 제 1 냉각 구멍과,

상기 제 1 단이 상기 배측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 배측 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 냉각 유로에 연통하며, 상기 제 2 단이 상기 날개체의 상기 배측 날개벽의 상기 외벽면에 형성된 배측 제 1 출구측 개구에 연통하는 상기 냉각 구멍에 있어서, 상기 배측 제 1 입구측 개구로부터 상기 배측 제 1 출구측 개구를 향하여 상기 전연방향으로 연신하는 배측 제 1 냉각 구멍 중 적어도 한쪽을 포함한다.

상기 (2)의 구성에 의하면, 제 1 냉각 구멍이 복측 제 1 냉각 구멍과 배측 제 1 냉각 구멍 중 적어도 한쪽을 포함하므로, 날개체를 복측과 배측 중 적어도 한쪽을 냉각할 수 있다.

(3) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 또는 (2)의 구성에 있어서,

삭제

상기 날개체는,

제 3 단이 상기 복측 날개벽의 상기 내벽면 또는 상기 배측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 제 2 입구측 개구를 거쳐서 상기 전연측 냉각 유로에 연통하며, 제 4 단이 상기 날개체의 상기 외벽면에 형성된 제 2 출구측 개구에 연통하는 상기 냉각 구멍에 있어서, 상기 제 2 입구측 개구로부터 상기 제 2 출구측 개구를 향하여 후연방향으로 연신하는 제 2 냉각 구멍을 포함하고 있다.

상기 (3)의 구성에 의하면, 상술한 제 1 냉각 구멍에 부가하여, 제 2 냉각 구멍을 더 포함하므로, 날개체의 냉각 유로를 형성하는 격벽의 냉각하기 어려운 영역의 냉각이 더욱 강화되어, 날개체를 보다 효과적으로 냉각할 수 있다.

(4) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (3)의 구성에 있어서,

상기 제 2 냉각 구멍은,

상기 제 3 단이 상기 복측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 복측 제 2 입구측 개구를 거쳐서 상기 전연측 냉각 유로에 연통하며, 상기 제 4 단이 상기 날개체의 상기 복측 날개벽의 상기 외벽면에 형성된 복측 제 2 출구측 개구에 연통하는 상기 냉각 구멍에 있어서, 상기 복측 제 2 입구측 개구로부터 상기 복측 제 2 출구측 개구를 향하여 상기 후연방향으로 연신하는 복측 제 2 냉각 구멍과,

상기 제 3 단이 상기 배측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 배측 제 2 입구측 개구를 거쳐서 상기 전연측 냉각 유로에 연통하며, 상기 제 4 단이 상기 날개체의 상기 배측 날개벽의 상기 외벽면에 형성된 배측 제 2 출구측 개구에 연통하는 상기 냉각 구멍에 있어서, 상기 배측 제 2 입구측 개구로부터 상기 배측 제 2 출구측 개구를 향하여 상기 후연방향으로 연신하는 배측 제 2 냉각 구멍 중 적어도 한쪽을 포함한다.

상기 (4)의 구성에 의하면, 제 2 냉각 구멍이 복측 제 2 냉각 구멍과 배측 제 2 냉각 구멍 중 적어도 한쪽을 포함하므로, 날개체의 냉각 유로를 형성하는 격벽을 복측과 배측 중 적어도 한쪽으로부터 대류 냉각되어, 날개체를 더욱 효율적으로 냉각할 수 있다.

(5) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (3) 또는 (4)의 구성에 있어서,

상기 제 1 출구측 개구의 위치와 상기 제 2 출구측 개구의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이는, 상기 제 1 입구측 개구의 위치와 상기 제 2 입구측 개구의 위치 사이의 상기 전연-후연방향의 길이보다 짧다.

상기 (5)의 구성에 의하면, 제 1 출구측 개구의 위치와 제 2 출구측 개구의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이가, 제 1 입구측 개구의 위치와 제 2 입구측 개구의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이보다 짧으므로, 격벽을 사이에 두고 배치된 제 1 냉각 구멍과 제 2 냉각 구멍이, 출구측 개구에 가까워지는 동시에 격벽에 더욱 접근하게 되어, 격벽의 냉각하기 어려운 영역의 냉각이 더욱 강화된다.

(6) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (3) 내지 (5)의 구성에 있어서, 상기 제 1 출구측 개구의 위치와 상기 제 2 출구측 개구의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이는 상기 격벽의 두께보다 짧다.

상기 (6)의 구성에서는, 제 1 냉각 구멍의 제 1 출구측 개구의 위치와 제 2 출구측 개구의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이가, 격벽의 두께보다 짧으므로, 제 1 출구측 개구의 위치와 제 2 출구측 개구의 위치가 더욱 접근한다. 따라서, 제 1 냉각 구멍과 제 2 냉각 구멍이, 전연-후연방향으로 더욱 접근하여, 격벽의 냉각하기 어려운 영역의 냉각이 더욱 강화된다.

(7) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (3) 내지 (6) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 복측 날개벽 및 상기 배측 날개벽은, 상기 격벽이 접합되는 격벽 접합 영역을 각각 포함하며,

상기 제 1 냉각 구멍 및 상기 제 2 냉각 구멍의 중 적어도 한쪽은, 상기 격벽 접합 영역의 일부를 통과한다.

상술한 바와 같이, 격벽 접합 영역은, 냉각 유로에 직접 접하고 있지 않기 때문에 냉각되기 어려운 영역이며, 냉각 유로를 흐르는 냉각 유체에 의한 냉각 효과를 얻기 어렵다.

그 점, 상기 (7)의 구성에 의하면, 제 1 냉각 구멍 및 제 2 냉각 구멍 중 적어도 한쪽이 격벽 접합 영역의 일부를 통과하므로, 냉각하기 어려운 격벽 접합 영역을 제 1 냉각 구멍 및 제 2 냉각 구멍 중 적어도 한쪽을 흐르는 냉각 유체에 의해 냉각할 수 있다.

(8) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (7)의 구성에 있어서, 상기 제 1 출구측 개구 및 상기 제 2 출구측 개구 중 적어도 한쪽은, 중심 위치가 상기 격벽 접합 영역에 존재하도록 상기 날개체의 상기 외벽면에 형성된다.

상기 (8)의 구성에 의하면, 제 1 출구측 개구 및 제 2 출구측 개구 중 적어도 한쪽의 중심 위치가 격벽 접합 영역에 존재하도록 날개체의 외벽면에 형성되므로, 격벽 접합 영역을 효과적으로 냉각할 수 있다.

(9) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (3) 내지 (8) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 날개체는 선단측에 형성된 천장판을 구비하고,

상기 제 1 출구측 개구 및 상기 제 2 출구측 개구 중 적어도 한쪽은, 전기 천장판의 외벽면에 형성되어 있다.

일반적으로, 터빈 동익에서는 천장판과, 천장판과 대향하는 케이싱 사이를 연소 가스가 빠져나갈 때, 천장판과 케이싱 사이의 간극이 작기 때문에, 연소 가스의 유속이 높아져, 날개체에 대한 열전달율이 향상하기 때문에, 천장판에 있어서의 열부하가 다른 부위보다 높다.

상기 (9)의 구성에 의하면, 제 1 출구측 개구 및 제 2 출구측 개구 중 적어도 한쪽이 천장판의 외벽면에 형성되어 있으므로, 제 1 냉각 구멍 및 제 2 냉각 구멍 중 적어도 한쪽을 통과한 냉각 유체에 의해, 다른 부위보다 열부하가 높은 천장판을 효과적으로 냉각할 수 있다.

(10) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (3) 내지 (8) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 날개체는 선단측에 형성된 천장판을 구비하고,

상기 복측 날개벽과 상기 천장판의 접속부에 있어서, 상기 날개체의 상기 외벽면측에는 상기 복측 날개벽 및 상기 천장판에 대하여 경사진 경사면이 형성되고,

상기 제 1 출구측 개구 및 상기 제 2 출구측 개구 중 적어도 한쪽은, 상기 경사면으로 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 일반적으로 터빈 동익에서는 천장판과, 천장판과 대향하는 케이싱 사이를 연소 가스가 빠져나갈 때, 천장판과 케이싱 사이의 간극이 작기 때문에 연소 가스의 유속이 높아져, 날개체에 대한 열전달율이 향상하기 때문에, 천장판에 있어서의 열부하가 다른 부위보다 높다. 그 때문에, 복측 날개벽과 천장판의 접속부의 온도는 천장판으로부터의 전열에 의해 높아지기 쉽다.

또한, 날개체에 있어서의 복측 날개벽과 천장판 접속부에서는, 상기 접속부 근방에서의 연소 가스의 흐름의 교란을 억제하기 위해서나, 상기 접속부의 면취를 위해, 날개체의 외부측에서 복측 날개벽 및 천장판의 쌍방에 대하여 경사진 경사면이 마련되는 일이 있다.

그 점, 상기 (10)의 구성에 의하면, 제 1 출구측 개구 및 제 2 출구측 개구 중 적어도 한쪽이 상기 경사면에 형성되어 있으므로, 제 1 냉각 구멍 및 제 2 냉각 구멍 중 적어도 한쪽을 통과한 냉각 유체에 의해, 다른 부위보다 열부하가 높은 천장판을 냉각하면서, 온도가 높아지기 쉬운 복측 날개벽과 천장판의 접속부를 효과적으로 냉각할 수 있다.

(11) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (9) 또는 (10) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 제 1 입구측 개구 및 상기 제 2 입구측 개구는, 상기 서펜타인 유로에 면하며 상기 천장판으로부터 상기 날개체의 기단측에 이격된 위치에 형성된다.

천장판과 날개벽의 접속부에서는, 연장방향이 상이한 천장판과 날개벽이 접속되어 있기 때문에, 응력 집중이 발생하기 쉽다. 상기 (11)의 구성에 의하면, 제 1 입구측 개구 및 제 2 입구측 개구가 서펜타인 유로에 면하며 천장판으로부터 날개체의 기단측에 이격된 위치에 형성되므로, 응력 집중이 발생하기 쉬운 장소에 제 1 입구측 개구 및 제 2 입구측 개구가 형성되는 것을 피할 수 있다.

(12) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (2) 내지 (11) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 제 1 입구측 개구는 상기 서펜타인 유로 중, 가장 후연측에서 상기 날개체의 높이방향을 따라서 연장되는 상기 냉각 유로에 면하여 형성된다.

상기 (12)의 구성에 의하면, 제 1 입구측 개구가 서펜타인 유로 중, 가장 후연측의 냉각 유로에 면하여 형성되므로, 상기 냉각 유로보다 상류측의 냉각 유로에 제 1 입구측 개구가 형성된 경우와 비교하여, 제 1 냉각 구멍으로부터 날개체의 외부에 배출되는 냉각 유체는, 서펜타인 유로를 따라서 보다 긴 거리를 흐르게 되어, 보다 많은 열을 빼앗을 수 있다. 이와 같이, 상기 (12)의 구성에 의하면, 제 1 냉각 구멍으로부터 날개체의 외부에 배출되는 냉각 유체에 의해 많은 열을 빼앗게 할 수 있으므로, 냉각 유체의 유량을 억제할 수 있으며, 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

(13) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (2) 내지 (12) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 복측 제 1 입구측 개구는, 상기 배측 제 1 입구측 개구보다 상기 날개체의 기단측에 형성된다.

상술한 바와 같이, 천장판과 날개벽의 접속부에서는, 연장방향이 상이한 천장판과 날개벽이 접속되어 있기 때문에, 응력 집중이 발생하기 쉽다. 또한, 일반적으로, 터빈 동익에서는 배측에 비하여 복측이 날개체의 온도가 높아지기 쉽다.

그 점, 상기 (13)의 구성에 의하면, 복측 제 1 입구측 개구가 배측 제 1 입구측 개구보다 날개체의 기단측에 형성되어 있으므로, 배측에 비하여 온도가 높아지기 쉬운 복측에 있어서, 응력 집중이 발생하기 쉬운 천장판과 복측 날개벽의 접속부로부터 더욱 이격된 위치에 복측 제 1 입구측 개구를 형성할 수 있다.

(14) 몇 가지의 실시형태에서는, 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 격벽은 상기 복측 날개벽 및 상기 배측 날개벽 중 어느 한쪽으로부터 다른쪽을 향하는 상기 격벽의 중심선이 캠버 라인에 대하여 경사져 있다.

상기 (14) 구성에서는, 복측 날개벽 및 배측 날개벽 중 어느 한쪽으로부터 다른쪽을 향하는 격벽의 중심선이 캠버 라인에 대하여 경사져 있으므로, 격벽의 단면형상이 변형되어, 복측 격벽 접합 영역이나 배측 격벽 접합 영역의 전연-후연방향의 폭이 커져, 냉각하기 어려운 영역이 확대되는 경향이 된다. 그 점, 상기 (14)의 구성에서는, 제 1 냉각 구멍과 제 2 냉각 구멍의 조합에 의해, 복측의 격벽 접합 영역이나 배측의 격벽 접합 영역 중 적어도 한쪽의 온도 상승을 억제할 수 있다.

(15) 본 발명의 적어도 일 실시형태에 따른 가스 터빈은, 상기 구성 (1) 내지 (14) 중 어느 하나의 터빈 동익을 구비하므로, 냉각 유체의 냉각 능력을 효율적으로 이용하여, 날개체를 효과적으로 냉각할 수 있다. 이에 의해, 냉각 유체의 유량을 억제할 수 있으며, 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 냉각 유체의 냉각 능력을 효율적으로 이용할 수 있다.

도 1은 몇 가지의 실시형태에 따른 터빈 동익이 이용되는 일 실시형태의 가스 터빈을 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 일 실시형태의 터빈 동익의 내부 단면도이다.
도 3은 일 실시형태의 터빈 동익의 도 2에 있어서의 A-A 화살표에서 본 단면도이다.
도 4a는 일 실시형태의 터빈 동익의 후연 근방을 터빈 동익(1)의 선단측으로부터 직경방향 내측방향으로 본 도면이다.
도 4b는 도 4a의 격벽 주위의 확대 단면도이다.
도 5는 도 4a에 도시한 일 실시형태의 터빈 동익의 날개체에 있어서의 각 냉각 구멍의 연장 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 6은 도 4a에 도시한 일 실시형태의 터빈 동익의 날개체에 있어서의 각 냉각 구멍의 다른 실시형태에 대하여, 각 냉각 구멍의 연장 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.
도 7은 다른 실시형태의 터빈 동익의 후연 근방을 터빈 동익의 선단측으로부터 본 도면(도 8에 있어서의 B-B 화살표에서 본 단면도)이다.
도 8은 도 7에 도시한 다른 실시형태의 터빈 동익의 날개체에 있어서의 각 냉각 구멍의 연장 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇 가지의 실시형태에 대해 설명한다. 단, 실시형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 본 발명의 범위를 이것으로 한정하는 취지는 아니며, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

예를 들면, "어느 방향으로", "어느 방향을 따라서", "평행", "직교", "중심", "동심" 혹은 "동축" 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그와 같은 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능을 얻을 수 있을 정도의 각도나 거리를 갖고서 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들면, "동일", "동일하다" 및 "균질" 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 동일한 기능을 얻을 수 있을 정도의 차이가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.

예를 들면, 사각형상이나 원통형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각형상이나 원통형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 동일한 효과를 얻을 수 있는 범위에서, 요철부나 면취부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.

한편, 하나의 구성 요소를 "마련한다", "갖춘다", "구비한다", "포함한다", 또는, "갖는다"라는 표현은 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.

몇 가지의 실시형태에 따른 터빈 동익이 이용되는 가스 터빈에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 또한, 도 1은 몇 가지의 실시형태에 따른 터빈 동익이 이용되는 일 실시형태의 가스 터빈(100)을 도시하는 개략 구성도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 일 실시형태에 따른 가스 터빈(100)은, 압축 공기를 생성하기 위한 압축기(102)와, 압축 공기 및 연료를 이용하여 연소 가스를 발생시키기 위한 연소기(104)와, 연소 가스에 의해 회전 구동되도록 구성된 터빈(106)을 구비한다. 발전용의 가스 터빈(100)의 경우, 터빈(106)에는 도시하지 않은 발전기가 연결되고, 터빈(106)의 회전 에너지에 의해 발전이 실행되도록 되어 있다.

가스 터빈(100)에 있어서의 각 부위의 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.

압축기(102)는 압축기 차실(110)과, 압축기 차실(110)의 입구측에 마련되며, 공기를 취입하기 위한 공기 취입구(112)와, 압축기 차실(110) 및 후술하는 터빈 차실(122)을 함께 관통하도록 마련된 로터 샤프트(108)와, 압축기 차실(110) 내에 배치된 각종 날개를 구비한다. 각종 날개는, 공기 취입구(112)측에 마련된 입구 안내 날개(114)와, 압축기 차실(110)측에 고정된 복수의 압축기 정익(116)과, 압축기 정익(116)에 대하여 축방향으로 교대로 배열되도록 로터 샤프트(108)에 식설된 복수의 압축기 동익(118)을 포함한다. 또한, 압축기(102)는 도시하지 않은 추기실 등의 다른 구성 요소를 구비하고 있어도 좋다. 이와 같은 압축기(102)에 있어서, 공기 취입구(112)로부터 취입된 공기는, 복수의 압축기 정익(116) 및 복수의 압축기 동익(118)을 통과하고 압축되는 것에 의해 압축 공기가 생성된다. 그리고, 압축 공기는 압축기(102)로부터 후단의 연소기(104)로 이송된다.

연소기(104)는 케이싱(연소기 차실)(120) 내에 배치된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 연소기(104)는 케이싱(120) 내에 로터 샤프트(108)를 중심으로 하여 환상으로 복수 배치되어 있어도 좋다. 연소기(104)에는 연료와 압축기(102)에서 생성된 압축 공기가 공급되고, 연료를 연소시키는 것에 의해, 터빈(106)의 작동 유체인 고온 고압의 연소 가스를 발생시킨다. 그리고, 연소 가스는 연소기(104)로부터 후단의 터빈(106)으로 이송된다.

터빈(106)은 터빈 차실(케이싱)(122)과, 터빈 차실(122) 내에 배치된 각종 터빈 날개를 구비한다. 각종 터빈 날개는 터빈 차실(122)측에 고정된 복수의 터빈 정익(124)과, 터빈 정익(124)에 대하여 축방향으로 교대로 배열되도록 로터 샤프트(108)에 식설된 복수의 터빈 동익(1)을 포함한다.

또한, 터빈(106)에서는, 로터 샤프트(108)는 축방향으로 연장되며, 연소 가스는, 도 1에 있어서의 좌측으로부터 우측을 향하여 흐른다. 도 1에서는 도시 좌측이 축방향 상류측이며, 도시 우측이 축류방향 하류측이다.

터빈 동익(1)은 터빈 정익(124)과 함께 터빈 차실(122) 내를 흐르는 고온 고압의 연소 가스로부터 회전 구동력을 발생시키도록 구성된다. 이 회전 구동력이 로터 샤프트(108)에 전달되는 것에 의해, 로터 샤프트(108)에 연결된 발전기가 구동된다. 또한, 터빈 동익(1)의 구체적인 구성예에 대해서는 후술한다.

터빈 차실(122)의 하류측에는 배기 차실(128)을 거쳐서 배기실(129)이 연결되어 있다. 터빈(106)을 구동한 후의 연소 가스는, 배기 차실(128) 및 배기실(129)을 지나 외부로 배출된다.

도 2는 일 실시형태의 터빈 동익(1)의 내부 단면도이다. 도 3은 일 실시형태의 터빈 동익(1)의 도 2에 있어서의 A-A 화살표에서 본 단면도이다. 도 4a는 일 실시형태의 터빈 동익(1)의 후연 근방을 터빈 동익(1)의 선단(17a)측으로부터 직경방향 내측방향으로 본 도면이다. 도 4b는 도 4a에 있어서의 격벽(10) 주위의 확대 단면도이다. 일 실시형태의 터빈 동익(1)은, 터빈(106)에 이용되는 터빈 동익으로서, 플랫폼과 기단(17b)측인 섕크부(2)와 날개부(날개체)(3)를 구비하고 있으며, 날개체(3)가 고온 고압의 연소 가스에 노출된다.

날개체(3)는, 날개면이 오목형상으로 형성된 정압면인 복측의 벽부(복측 날개벽)(13)와, 날개면이 볼록형상으로 형성된 부압면인 배측의 벽부(배측 날개벽)(14)와, 선단(17a)측의 천장판(15)을 갖는다. 날개체(3)의 내부에는, 대향하는 복측 날개벽(13)의 내벽면(13a)과 배측 날개벽(14)의 내벽면(14a) 사이에 냉각 유체(냉각 매체)로서의 냉각 공기를 흘리는 전연측 서펜타인 유로(6)와 후연측 서펜타인 유로(7)가 형성되며, 전체적으로 서펜타인 유로(5)를 형성하고 있다.

구체적으로는, 날개체(3)의 내부에는 복측 날개벽(13)과 배측 날개벽(14)을 접속하는 격벽(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)이 마련되어 있으며, 격벽(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)과 복측 날개벽(13)과 배측 날개벽(14)에 의해 둘러싸인 냉각 유로(4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f)가 형성된다. 각 냉각 유로(4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f)는 터빈 동익(1)의 직경방향, 즉 로터 샤프트(108)에 직교하며, 직경방향을 따라서 연장되는 유로이다.

즉, 날개체(3)는 복측 날개벽(13)과 배측 날개벽(14)을 접속하는 격벽(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 있어서 날개체(3)의 높이방향을 따라서 연장되는 격벽(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)에 의해 복수로 구획된 냉각 유로(4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f)로 이루어지는 서펜타인 유로(5)(전연측 서펜타인 유로(6), 후연측 서펜타인 유로(7))를 내부에 갖는다.

또한, 이하의 설명에서는, 각 격벽(10a, 10b, 10c, 10d, 10e)을 구별할 필요가 없는 경우에는, 부호에 있어서의 번호 뒤의 알파벳의 기재를 생략하고, 간략히 격벽(10)이라 칭하는 일이 있다. 마찬가지로 이하의 설명에서는, 각 냉각 유로(4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f)를 구별할 필요가 없는 경우에는, 부호에서의 번호 뒤의 알파벳의 기재를 생략하고, 간략히 냉각 유로(4)라 칭하는 일이 있다.

전연측 서펜타인 유로(6)는, 후연측 서펜타인 유로(7)보다 전연(18)측에 마련된 냉각 유로로서, 냉각 유로(4a, 4b, 4c)를 포함한다. 냉각 유로(4a)와 냉각 유로(4b)는 전향부(4g)에 의해 접속되며, 냉각 유로(4b)와 냉각 유로(4c)는 전향부(4h)에 의해 접속되어 있다.

전연측 서펜타인 유로(6)의 냉각 공기의 공급 유로(9a)의 입구(9c)는 터빈 동익(1)의 기단(17b)측에 마련되며, 냉각 공기의 출구(6b)는 날개체(3)의 선단(17a)측의 단부에 마련되어 있다.

후연측 서펜타인 유로(7)는 전연측 서펜타인 유로(6)보다 후연(19)측에 마련된 냉각 유로로서, 냉각 유로(4d, 4e, 4f)를 포함한다. 냉각 유로(4d)와 냉각 유로(4e)는 전향부(4i)에 의해 접속되며, 냉각 유로(4e)와 냉각 유로(4f)는 전향부(4j)에 의해 접속되어 있다.

후연측 서펜타인 유로(7)의 냉각 공기의 공급 유로(9b)의 입구(9d)는, 터빈 동익(1)의 기단(17b)측에 마련되며, 냉각 공기의 출구(7b)는 후연측 서펜타인 유로(7)에 있어서 냉각 공기의 흐름에 대하여 가장 하류측의 냉각 유로(4f)에 연통하며 날개체(3)의 후연(19)의 후연 단면(19a)에 개구되어 있다.

서펜타인 유로(5)(전연측 서펜타인 유로(6), 후연측 서펜타인 유로(7)) 내에는, 냉각 공기로의 열전달을 촉진하기 위한 제방형상의 리브(12)가 복수 마련되어 있다. 또한, 후연측 서펜타인 유로(7)에 있어서 가장 하류측의 냉각 유로(4f)에는, 후연(19)의 후연 단면(19a)에 개구되는 후연 냉각 유로(8)가 형성되며, 후연 영역을 대류 냉각하고 있다. 후연 냉각 유로(8)에는, 냉각 공기로의 열전달을 촉진하기 위한 복수의 핀 핀(pin fin)(20)이 마련되어 있다. 또한, 후연 냉각 유로(8)에는 핀 핀(20)으로 교체하여, 복수의 냉각 구멍을 배치한 냉각 구조를 마련하여도 좋다.

터빈 동익(1)에 공급되는 냉각 공기에는, 예를 들면, 압축기(102)로부터 추기한 압축 공기가 이용된다.

전연측 서펜타인 유로(6)에서는, 입구(9c)로부터 유입된 냉각 공기는, 공급 유로(9a)를 거쳐서 냉각 유로(4a, 4b, 4c)를 순서대로 흐르는 것에 의해 날개체(3)의 선단(17a)측과 기단(17b)측 사이에서 사행하며, 출구(6b)로부터 터빈 동익(1)의 외부에 유출된다. 이와 같이, 전연측 서펜타인 유로(6)에서는, 냉각 공기는 냉각 유로(4a, 4b, 4c)를 순서대로 흐르는 것에 의해, 날개체(3) 내에서 전연(18)측으로부터 후연(19)측을 향하여, 즉, 연소 가스의 흐름방향의 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐른다.

후연측 서펜타인 유로(7)에서는, 입구 유로(9b)로부터 유입된 냉각 공기는 공급 유로(9b)를 거쳐서 냉각 유로(4d, 4e, 4f)를 순서대로 흐르는 것에 의해 날개체(3)의 선단(17a)측과 기단(17b)측 사이에서 사행 유로를 형성하고, 출구(7b)로부터 터빈 동익(1)의 외부에 유출된다. 이와 같이, 후연측 서펜타인 유로(7)에서는, 냉각 공기는 냉각 유로(4d, 4e, 4f)를 순서대로 흐르는 것에 의해, 날개체(3) 내에서 전연(18)측으로부터 후연(19)측을 향하여, 즉, 연소 가스의 흐름방향의 상류측으로부터 하류측을 향하여 흐른다. 후연(19)측에 가장 가까운 냉각 유로(4f)는 후연측 서펜타인 유로(7)의 최종 유로를 형성하고, 최종 유로를 흐르는 냉각 공기의 일부는, 선단(17a)측의 천장판(15)에 형성된 출구(7a)로부터 외부의 연소 가스 중에 배출된다. 그 외의 냉각 공기는, 후연 냉각 유로(8)에 의해 후연 영역을 대류 냉각하고, 후연 단면(19a)으로부터 연소 가스 중에 배출된다.

또한, 냉각 유로(4c)와 냉각 유로(4d)가 전향부에 의해 접속되고, 전연측 서펜타인 유로(6)와 후연측 서펜타인 유로(7)가 일체화되어 있어도 좋다. 이 경우, 냉각 공기의 공급 유로(9a)로부터 유입된 냉각 공기는, 냉각 유로(4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f)를 순서대로 흐르는 것에 의해 날개체(3)의 선단(17a)측과 기단(17b)측 사이에서 사행 유로를 형성하고, 출구(7b)로부터 터빈 동익(1)의 외부로 유출된다.

도 2에 도시하는 날개 구조는, 서펜타인 유로(5)에 냉각 공기를 유통시켜 날개체를 대류 냉각하고, 또한 날개벽(복측 날개벽(13), 배측 날개벽(14))에 마련한 필름 냉각 구멍(도시하지 않음)에서 날개벽을 필름 냉각하고 있다.

도 4a 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 날개체(3)는 일단(제 1 단)이 복측 날개벽(13)의 내벽면(13a)에 형성된 복측 제 1 입구측 개구(32A)(제 1 입구측 개구(31A))를 거쳐서 냉각 유로(4)에 연통하고, 타단(제 2 단)이 날개체(3)의 복측 날개벽(13)의 외벽면(13b)에 형성된 복측 제 1 출구측 개구(32B)(제 1 출구측 개구(31B))에 연통하는 복측 제 1 냉각 구멍(32)을 포함한다. 복측 제 1 냉각 구멍(32)은, 제 1 입구측 개구(31A)(복측 제 1 입구측 개구(32A))로부터 제 1 출구측 개구(31B)(복측 제 1 출구측 개구(32B))를 향하며 전연(18)방향으로 연신한다. 환언하면, 날개체(3)의 캠버 라인(C)을 따라서 제 1 출구측 개구(31B) 복측 제 1 출구측 개구(32B))가 제 1 입구측 개구(31A)(복측 제 1 입구측 개구(32A))보다 전연(18)측에 위치하도록 복측 제 1 냉각 구멍(32)이 형성되어 있다. 또한, 도 4a 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 날개체(3)는 일단(제 1 단)이 배측 날개벽(14)의 내벽면(14a)에 형성된 배측 제 1 입구측 개구(33A)를 거쳐서 냉각 유로(4)에 연통하며, 타단(제 2 단)이 날개체(3)의 외벽면(14b)에 형성된 배측 제 1 출구측 개구(33B)에 연통하는 배측 제 1 냉각 구멍(33)을 포함한다. 배측 제 1 냉각 구멍(33)은 배측 제 1 입구측 개구(33A)로부터 배측 제 1 출구측 개구(33B)를 향하며 전연(18)방향으로 연신한다. 환언하면, 날개체(3)의 캠버 라인(C)을 따라서 배측 제 1 출구측 개구(33B)가 배측 제 1 입구측 개구(33A)보다 전연(18)측에 위치하도록 배측 제 1 냉각 구멍(33)이 형성되어 있다.

서펜타인 유로(5)를 냉각 유체가 흐르는 과정에서, 냉각 유체는 날개체(3)를 대류 냉각하여, 냉각 유체의 온도는 상승한다. 한편, 서펜타인 유로(5)를 흐르는 과정에서, 냉각 유체의 압력 손실에 의해 냉각 유체의 압력은 저하한다. 냉각 유체의 흐름방향의 하류측을 흐르는 냉각 유체는, 상류측을 흐르는 냉각 유체와 비교하여 냉각 유체의 재사용에 의해 효율적으로 이용되게 된다.

예를 들면, 도 2 및 도 3에 있어서, 인접하는 냉각 유로(4e, 4f)와 비교한 경우, 격벽(10e)을 사이에 두고 상류측의 냉각 유로(4e)(후술의 상류측 냉각 유로(4U))를 흘러, 날개체(3)를 대류 냉각한 냉각 유체는, 전향부(4j)를 거쳐서 격벽(10e)의 냉각 유체의 흐름방향의 하류측에 인접하는 냉각 유로(4f)(후술의 하류측 냉각 유로(4d))에 유입된다. 냉각 유체는 냉각 유로(4e)를 흐르는 과정에서, 압력 손실에 의해 압력을 낮추고 냉각 유로(4f)에 공급된다. 또한, 냉각 유체는 냉각 유로(4f)를 흐르는 과정에서, 냉각 유로(4f)의 날개벽 등을 더욱 냉각한다.

즉, 격벽(10e)을 사이에 두고 냉각 유체의 흐름방향의 상류측의 냉각 유로(4e)를 흐르는 냉각 유체는, 이때까지 냉각 유체 자체의 온도가 낮고, 압력이 높으며, 냉각 능력을 충분히 구비하고 있는 것에 관계없이, 후술의 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43)으로부터 연소 가스 중에 배출되므로, 냉각 능력을 갖는 냉각 유체를 불필요하게 버리게 된다. 한편, 격벽(10e)의 냉각 유체의 흐름방향의 상류측의 냉각 유로(4e)를 냉각한 후, 격벽(10e)의 하류측의 냉각 유로(4f)에 공급된 냉각 유체는, 냉각 유로(4f)를 더욱 냉각한 후, 상술의 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)으로부터 연소 가스 중에 배출되게 된다. 따라서, 격벽(10e)을 사이에 두고 하류측의 냉각 유로(4f)를 흐르는 냉각 유체는, 격벽(10e)을 사이에 두고 상류측의 냉각 유로(4e)로부터 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43)을 거쳐서 연소 가스 중에 배출되는 냉각 유체와 비교하여, 하류측의 냉각 유로(4f)를 냉각한 후, 또한 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)을 흐른다. 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)을 흐르는 과정에서, 날개체(3)를 대류 냉각하므로, 냉각 유체의 재사용이 이루어져, 효율적인 냉각이 실행되고 있다. 특히, 냉각 유로(4f)가 후연(19)에 가장 가까운 최종 유로의 경우, 다른 상류측의 유로와 비교하여, 그 효과가 가장 크다.

이에 의해, 냉각 유로(4)에 면한 복측 제 1 입구측 개구(32A)로부터 유입된 냉각 공기는, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 내를 복측 제 1 출구측 개구(32B)를 향하여 전연(18)방향으로 흐르는 것에 의해, 격벽(10) 근방의 복측 날개체(3)를 대류 냉각한다.

마찬가지로, 냉각 유로(4)에 면한 배측 제 1 입구측 개구(33A)로부터 유입된 냉각 공기는, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 내를 배측 제 1 출구측 개구(33B)를 향하여 전연(18)방향으로 흐르는 것에 의해, 격벽(10) 근방의 배측 날개체(3)를 대류 냉각한다.

또한, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)이 격벽(10)의 냉각 유체의 흐름방향의 하류측의 냉각 유로에 연통하고 있으므로, 냉각 유체의 효율적인 재사용이 이루어지고 있다. 따라서, 냉각 공기의 냉각 능력을 효율적으로 이용하여, 날개체(3)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 몇 가지의 실시형태에 따른 가스 터빈(100)에서는, 몇 가지의 실시형태에 따른 터빈 동익(1)을 구비하므로, 냉각 공기의 냉각 능력을 효율적으로 이용하여, 날개체(3)를 효과적으로 냉각할 수 있다. 이에 의해, 냉각 공기의 유량을 억제할 수 있으며, 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 날개체(3)에는 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33) 중 적어도 한쪽이 마련되어 있으면 좋다. 날개체(3)에 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 쌍방을 마련하면, 날개체(3)를 복측과 배측의 양측으로부터 효율적으로 냉각할 수 있다.

서펜타인 유로(5)(전연측 서펜타인 유로(6), 후연측 서펜타인 유로(7))의 냉각 유로(4) 중, 냉각 공기의 흐름방향에 대하여, 임의의 격벽(10)의 상류측에 위치하는 냉각 유로(4)를 상류측 냉각 유로(4U)로 하고, 냉각 공기의 흐름에 대하여 상기 격벽(10)의 하류측에 위치하는 냉각 유로(4)를 하류측 냉각 유로(4d)라 한다.

예를 들면 냉각 유로(4e)는 격벽(10e)에 대해서는 상류측 냉각 유로(4U)이지만, 격벽(10d)에 대해서는 하류측 냉각 유로(4d)이다.

또한, 상류측 냉각 유로(4U)는 하류측 냉각 유로(4d)에 대하여 전연(18)측에 인접하여 배치되어 있다. 따라서, 이하의 설명에서는, 상류측 냉각 유로(4U)를 전연측 냉각 유로(4U)라 하는 일도 있다. 또한, 하류측 냉각 유로(4d)는 상류측 냉각 유로(4U)에 대해 후연(19)측에 인접하여 배치되어 있다. 따라서, 이하의 설명에서는, 하류측 냉각 유로(4d)를 후연측 냉각 유로(4d)라 하는 일도 있다.

서펜타인 유로(5)(전연측 서펜타인 유로(6), 후연측 서펜타인 유로(7))를 형성하는 격벽(10)과 날개체(3)의 접합 구조에 대해, 도 2, 도 4a 및 도 4b를 이용하여 이하에 설명한다.

격벽(10)은 냉각 유로(4)를 구획하고, 서펜타인 유로(5)(전연측 서펜타인 유로(6), 후연측 서펜타인 유로(7))를 형성하는 칸막이 벽의 역할을 수행하지만, 날개벽(13, 14)과 함께 주조에 의해 일체로 형성된다. 격벽(10)은 선단(17a)측의 전향부(4g, 4i) 및 기단(17b)측의 전향부(4h, 4j)를 제외하고, 선단(17a)측으로부터 기단(17b)측까지 직경방향으로 연장되며, 각 통로를 형성하고 있다.

도 4b를 이용하여, 날개체를 직경방향으로 본 경우의 격벽(10, 10e) 주위의 단면 구조를 설명한다. 격벽(10)은 복측의 내벽면(13a)과 배측의 내벽면(14a)에 매끄럽게 내접하도록 형성되어 있다. 즉, 격벽(10)의 일부를 형성하고 날개체(3)의 내벽면(13a, 14a)에 내접하는 접합부(10A1, 10A2, 10B1, 10B2)는 제조 상의 사정으로 인해 곡면형상의 형상을 갖게 하여 형성되어 있다. 각 접합부(10A1, 10A2, 10B1, 10B2)가 날개체(3)의 내벽면(13a, 14a)에 내접하는 내연을 점(P11, P12, P21, P22)으로 하면, 각 접합부(10A1, 10A2, 10B1, 10B2)가 내벽면(13a, 14a)에 접하는 말단이 점(P11, P12, P21, P22)에 상당한다. 또한, 날개체(3)의 전연-후연방향의 중심축을 규정하는 캠버 라인(C)이 격벽과 교차하는 전연측의 위치를 점(P51), 후연측의 위치를 점(P52)으로 하면, 점(P51)과 점(P52) 사이의 길이가, 격벽(10)의 최소 두께에 상당한다. 이하의 설명에서는, 어느 2개점의 사이를 연결하는 선분을, 양단의 점의 부호를 하이픈을 사이에 두고 병기하여 나타내는 일도 있다. 예를 들면, 점(P51)과 점(P52)을 연결하는 선분을 간략히 도면부호(P51-P52)로 나타내는 일도 있다.

도 4b에 도시하는 바와 같이, 내연(P11, P12, P21, P22)을 지나며, 격벽(10)의 중심선(Wx)에 평행한 라인이 날개체(3)의 외표면인 복측 날개벽(13), 배측 날개벽(14)과 교차하는 위치를 점(P13, P14, P23, P24)으로 하면, 점(P11, P12, P13, P14)으로 둘러싸인 영역을 복측 격벽 접합 영역(52)이라 하고, 점(P21, P22, P23, P24)으로 둘러싸인 영역을 배측 격벽 접합 영역(53)이라 한다. 도 4b에 도시하는 바와 같이, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)은 모두, 냉각 유로(4)에 직접 접하고 있지 않기 때문에, 냉각 유체에 의한 냉각을 실행하기 어려운 영역이다. 복측 격벽 접합 영역(52)과 배측 격벽 접합 영역(53)을 포함하는 영역을, 총칭하여 격벽 접합 영역(51)이라 하고 있다. 또한, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)의 내측의 영역을 형성하는 내연(P11과 P12) 및 내연(P21과 P22)의 각각의 전연-후연방향의 길이는, 모두 격벽(10)의 두께(최소 두께(P51-P52))보다 커진다. 즉, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)의 전연-후연방향의 폭은 격벽(10)의 두께보다 커진다. 또한, 격벽(10)의 중심선(Wx)은 복측 날개벽(13)의 내벽면(13a)에 형성된 내연(P11과 P12)을 연결하는 라인(경계선 P11-P12)의 중점 및 배측 날개벽(14)의 내벽면(14a)에 형성된 내연(P21과 P22)을 연결하는 라인(경계선(P21-P22))의 중점 및 격벽의 최소 두께(P51-P52)의 중간점을 연결하는 라인으로 규정된다

복측 날개벽(13)과 배측 날개벽(14)은 격벽(10)에 의해 결합된 구조체이다. 따라서, 연소 가스측으로부터의 입열에 의해 날개벽(13, 14)은 열신장을 일으킨다. 한편, 날개벽(13, 14)과 격벽(10)의 접합 부분은 격벽(10)에 의해 구속되어 있기 때문에, 날개벽(13, 14)과 격벽(10)의 접합 부분인 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)에는, 큰 열응력이 발생하는 경향이 있다. 또한, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)은, 냉각 유로(4)에 직접 접하고 있지 않기 때문에, 연소 가스측으로부터의 입열에 의해 메탈 온도가 높아지기 쉽다. 한편, 격벽(10)은 냉각 공기의 흐름방향 상류측 및 하류측의 양측에서 냉각 유로(4)(상류측 냉각 유로(4U) 및 하류측 냉각 유로(4d))에 직접 접하고 있기 때문에, 메탈 온도는 비교적 낮아진다. 양자의 온도 차이의 상이에 의해, 열응력이 더욱 커지는 경향이 있다.

복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)의 내벽면(13a, 14a)측의 위치를 획정하는 경계선(P11-P12, P21-P22)(내연(P11)과 내연(P12) 및 내연(P21)과 내연(P22)을 접속하는 라인)이 길어질수록, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)은 더욱 냉각되기 어려워져, 열응력은 더욱 높아진다.

그 때문에, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)을 냉각하기 위해, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33) 및 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43)이 배치되어 있다. 그 배치의 구조의 상세는 후술한다.

복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)을 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33) 또는 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43) 중 어느 한쪽의 냉각 구멍 하나로만 냉각하는 구조도 상정된다. 연소 가스 흐름으로부터의 입열이 비교적 작고, 열응력이 크지 않은 날개 구조의 경우는, 어느 한쪽의 냉각 구멍을 배치하는 것만으로도 냉각 가능한 경우도 있다. 그렇지만, 연소 가스측으로부터의 입열이 크고 구조 상의 구속에 의해, 열응력이 높아지는 날개 구조인 경우, 어느 한쪽의 냉각 구멍에만 의한 냉각으로는, 냉각 부족이 되어, 과대한 열응력의 발생을 억제할 수 없는 경우가 있다.

도 4b를 이용하여, 일 예를 들어 설명한다. 복측 격벽 접합 영역(52)을 냉각하기 위해, 복측 제 1 냉각 구멍(32)만을 배치하는 경우를 상정한다. 이 경우, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 내벽면(13a)에 형성되는 복측 제 1 입구측 개구(32A)의 개구는, 적어도 격벽(10)의 접합부(10A1)의 내연(P11)과 간섭하지 않도록, 내연(P11)의 위치보다 후연측이 되는 위치에 배치할 필요가 있다. 한편, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 다른쪽의 개구에서, 외벽면(13b)에 형성된 복측 제 1 출구측 개구(32B)는, 복측 격벽 접합 영역(52)의 전연측의 위치를 획정하는 경계선(P12-P14(La2)) 근방까지 연신하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 복측 제 1 입구 개구(32A)를 내연(P11)보다 더욱 후연측에 배치하며, 복측 제 1 출구측 개구(32B)를 전연측의 경계선(P12-P14) 근방까지 연신시켜, 복측 제 1 냉각 구멍(32)을 복측 날개벽(13)의 내부에 형성하기 위해서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 중심축(AXa1)이 복측 날개벽(13) 또는 복측의 내벽면(13a)에 대하여, 경사각(θ)(도 4b)을 작게 하는 것이 바람직하다. 즉, 냉각 구멍은 방전 가공 또는 기계 가공 등으로 형성되지만, 가공 노즐의 날개 외표면에 대한 경사 각도에는 한계가 있으며, 가공 노즐의 전연-후연방향의 중심축(캠버 라인(C))에 대한 경사가 작아지면, 구멍 가공이 곤란해진다. 이 상황은 배측 제 1 냉각 구멍(33)이어도 마찬가지이며, 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43)이어도 마찬가지이다.

또한, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)에 의해서만 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)을 냉각하는 경우, 냉각 부족이 되는 경우가 있다. 즉, 냉각 유로(4f)를 흘러, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)에 공급되는 냉각 공기는, 냉각 유로(4e)에 개구되는 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43)에 공급되는 냉각 공기보다, 압력이 저하하고 있다. 한편, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)을 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)에 의해서만 냉각하게 되면, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)은, 격벽 접합 영역(51, 52, 53)의 전연측의 경계선(P12-P14 및 P22-P24) 근방까지 연신시키게 된다. 즉, 냉각 구멍의 길이를 연장시키면 압력 손실이 커지고, 한편, 연소 가스측과 냉각 유로(4f) 사이의 차압은 작아진다. 따라서, 운전 조건에 따라서는, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)을 흐르는 냉각 공기의 유량이, 충분히 확보 가능한 경우가 있다.

상기와 같은 터빈 날개의 경우에는, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33) 단독의 배치로는 냉각 부족이 되어, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33) 및 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43)의 조합이 바람직한 경우가 있다.

날개체(3)는 후연에 가까워지면 날개폭이 작아지고, 냉각 유로(4)의 배복방향의 유로 폭이 작아진다. 따라서, 냉각 유로(4)의 형상은, 배복방향의 유로 폭이 작고, 전연-후연방향의 유로의 길이가 길어져, 사다리꼴 형상, 능형형상이나 삼각형상 등의 변형된 유로 형상이 된다. 그 때문에, 내벽면(13a, 14a)을 결합하는 격벽(10)의 단면 형상도 능형형상으로 변형되어, 캠버 라인(C)에 대한 격벽(10)의 중심선(Wx)의 경사가 작아지는 경향이 된다. 즉, 캠버 라인(C)에 대한 격벽(10)의 중심선(Wx)의 경사가 작아지면, 격벽(10)의 접합부(10A1, 10A2, 10B1, 10B2)의 곡률이 커져, 격벽(10)의 두께(P51-P52)와 비교하여, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)의 전연-후연방향의 길이가 상대적으로 길어져, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)은 더욱 냉각하기 어려운 구조가 된다. 이와 같은 경우는, 설치 공간의 점에서, 복측 격벽 접합 영역(52) 및 배측 격벽 접합 영역(53)에는 각각의 격벽 접합 영역에 대하여, 복수의 냉각 구멍을 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 냉각 구멍(31, 32, 33)과 제 2 냉각 구멍(41, 42, 43)의 조합, 즉, 적어도 복측 제 1 냉각 구멍(32)과 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 조합, 또는 배측 제 1 냉각 구멍(33)과 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 조합 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다.

복측 격벽 접합 영역(52)은 전연-후연방향의 전연측의 위치를 획정하는 경계선(La2)과 전연-후연방향의 후연측의 위치를 획정하는 경계선(La1)에 의해 획정되며, 배측 격벽 접합 영역(53)은, 전연-후연방향의 전연측의 위치를 획정하는 경계선(Lb2)과 전연-후연방향의 후연측의 위치를 확정하는 경계선(Lb1)에 의해 확정된다. 또한, 복측 격벽 접합 영역(52)과 배측 격벽 접합 영역(53)을 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 이하의 설명에서는 간략히 격벽 접합 영역(51)이라 하는 일도 있다.

도 4a, 도 4b, 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 냉각 유로(4)는 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33)이 연통되는 후연측 냉각 유로(하류측 냉각 유로)(4D)와, 후연측 냉각 유로(4d)의 전연(18)측에 인접하여 배치되는 전연측 냉각 유로(상류측 냉각 유로)(4U)를 포함한다.

날개체(3)는, 일단(제 3 단)이 복측 날개벽(13)의 내벽면(13a)에 형성된 복측 제 2 입구측 개구(42A)를 거쳐서 전연측 냉각 유로(4U)에 연통하며, 타단(제 4 단)이 날개체(3)의 외벽면(13b)에 형성된 복측 제 2 출구측 개구(42B)에 연통하는 복측 제 2 냉각 구멍(42)을 포함한다. 복측 제 2 냉각 구멍(42)은 복측 제 2 입구측 개구(42A)로부터 복측 제 2 출구측 개구(42B)를 향하여 후연(19) 방향으로 연신한다.

　또한, 도 4a, 4b 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 날개체(3)는 일단(제 3 단)이 배측 날개벽(14)의 내벽면(14a)에 형성된 배측 제 2 입구측 개구(43A)를 거쳐서 전연측 냉각 유로(4U)에 연통하며, 타단(제 4 단)이 날개체(3)의 외벽면(14b)에 형성된 배측 제 2 출구측 개구(43B)에 연통하는 배측 제 2 냉각 구멍(43)을 포함한다. 배측 제 2 냉각 구멍(43)은 배측 제 2 입구측 개구(43A)로부터 배측 제 2 출구측 개구(43B)를 향하여 후연(19) 방향으로 연신한다.

날개체(3)가 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33) 중 적어도 한쪽을 포함하므로, 날개체(3) 중, 제 1 입구측 개구(31A)의 형성 위치와 제 1 출구측 개구(31B)의 형성 위치 사이의 격벽(10)에 접합하는 영역을 대류 냉각할 수 있다. 즉, 복측 제 1 입구측 개구(32A)의 형성 위치와 복측 제 1 출구측 개구(32B)의 형성 위치 사이의 격벽(10)에 접합하는 영역 또는 배측 제 1 입구측 개구(33A)의 형성 위치와 배측 제 1 출구측 개구(33B)의 형성 위치 사이의 격벽(10)에 접합하는 영역을 대류 냉각할 수 있다.

또한, 날개체(3)가 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43) 중 적어도 한쪽을 포함하므로, 날개체(3) 중, 복측 제 2 입구측 개구(42A)의 형성 위치와 복측 제 2 출구측 개구(42B)의 형성 위치 사이의 격벽(10)에 접합하는 영역 또는 배측 제 2 입구측 개구(43A)의 형성 위치와 배측 제 2 출구측 개구(43B)의 형성 위치 사이의 격벽(10)에 접합하는 영역 중 적어도 한쪽을 대류 냉각할 수 있다.

상기의 구성에 의해, 제 2 입구측 개구(41A, 42A, 43A)의 형성 위치와 제 2 출구측 개구(41B, 42B, 43B)의 형성 위치 사이의 영역에 있어서, 냉각이 곤란한 격벽(10)에 접합하는 영역을 대류 냉각할 수 있다.

또한, 복측 제 2 출구측 개구(42B) 및 배측 제 2 출구측 개구(43B) 중 적어도 한쪽으로부터 유출되고 날개의 표면을 따라서 후연측을 흐르는 냉각 공기에 의해, 복측 제 2 출구측 개구(42B)보다 후연측의 날개체의 외표면 및, 배측 제 2 출구측 개구(43B)보다 후연측의 날개체의 외표면 중 적어도 한쪽을 필름 냉각할 수 있다. 이에 의해, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33) 중 적어도 한쪽에 의한 냉각 효과와, 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43) 중 적어도 한쪽에 의한 냉각 효과가 더불어, 날개체(3)를 보다 효과적으로 냉각할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면 날개체(3)에 있어서 온도가 높아지는 경향이 있는 부위를 2개의 냉각 구멍의 조합에 의해 보다 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 날개체(3)에는 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43) 중 적어도 한쪽이 마련되어 있으면 좋다. 날개체(3)에 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 쌍방을 마련하면, 날개체(3)를 복측과 배측의 양측으로부터 효율적으로 냉각할 수 있다.

도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)은 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 적어도 일부가 복측 격벽 접합 영역(52)을 통과한다.

도 4a, 도 7 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 복측 제 2 냉각 구멍(42)은 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 적어도 일부가 복측 격벽 접합 영역(52)을 통과한다.

도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33)은, 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 적어도 일부가 배측 격벽 접합 영역(53)을 통과한다.

도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 배측 제 2 냉각 구멍(43)은, 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 적어도 일부가 배측 격벽 접합 영역(53)을 통과한다.

도 5는 도 4a에 도시한 일 실시형태의 터빈 동익(1)의 날개체(3)에 있어서의 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)의 연장 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다. 도 6은 도 4a에 도시한 일 실시형태의 터빈 동익(1)의 날개체(3)에 있어서의 각 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)의 다른 실시형태에 대해, 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)의 연장 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다. 도 7은 다른 실시형태의 터빈 동익(1)의 후단 근방을 터빈 동익(1)의 선단(17a)측으로부터 본 도면이다. 도 8은 도 7에 도시한 다른 실시형태의 터빈 동익(1)의 날개체(3)에 있어서의 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)의 연장 상태를 설명하기 위한 모식적인 단면도이다.

또한, 도 5, 도 6 및 도 8에서 도시된 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)의 단면은, 설명의 편의상, 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)을 각각의 연장방향을 따라서 절단했을 때에 나타나는 단면을 전연(18)측으로부터 투영한 모식적인 것이다.

도 4a, 도 4b, 도 7에 도시하는 몇 가지의 실시형태에서는, 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)은, 냉각 공기의 흐름을 따라서 가장 하류측에 위치하는 격벽(10e)을 사이에 두고 상류측과 하류측의 날개벽에 배치되어 있다. 상류측과 하류측에 위치하는 상류측 냉각 유로(4U) 또는 하류측 냉각 유로(4d)로부터의 냉각 공기가, 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)에 공급되도록 구성되어 있다. 그러나, 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)은, 격벽(10e) 이외 중 어느 하나의 격벽(10a 내지 10d)을 사이에 두고 상류측과 하류측에 위치하는 상류측 냉각 유로(4U) 또는 하류측 냉각 유로(4d)로부터 냉각 공기가 공급되도록 구성되어 있어도 좋다. 이하의 설명에서는, 도 4a, 도 4b, 도 7을 참조하여 설명하는 경우라도, 특별히 언급하고 있지 않는 한, 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)은 어느 하나의 격벽(10a 내지 10e)을 사이에 두고 상류측과 하류측에 위치하는 상류측 냉각 유로(4U) 또는 하류측 냉각 유로(4d)로부터 냉각 공기가 공급되도록 구성되어 있는 것으로 한다.

도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 날개체(3)는 복측 제 1 냉각 구멍(32)과, 복측 제 2 냉각 구멍(42)과, 배측 제 1 냉각 구멍(33)과, 배측 제 2 냉각 구멍(43)을 갖는다. 그러나, 날개체(3)는 냉각 구멍(32, 33, 42, 43) 중 적어도 어느 하나를 갖고 있으면, 적어도 어느 하나의 냉각 구멍의 적어도 일부가 통과하는 격벽 접합 영역(51)을 냉각할 수 있다.

예를 들면, 날개체(3)는 복측 제 1 냉각 구멍(32)과 배측 제 1 냉각 구멍(33) 중 적어도 한쪽을 갖고 있어도 좋다.

도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)에 있어서의, 복측 제 1 출구측 개구(32B)의 위치와 복측 제 2 출구측 개구(42B)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이, 즉 전연(18)과 후연(19)을 연결하는 익현방향의 길이는, 복측 제 1 입구측 개구(32A)의 위치와 복측 제 2 입구측 개구(42A)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이보다 짧다.

이에 의해, 격벽(10e)을 사이에 두고 배치된 복측 제 1 냉각 구멍(32)과 복측 제 2 냉각 구멍(42)이 복측 제 1 출구측 개구(32B) 및 복측 제 2 출구측 개구(42B)에 가까워지는 동시에 격벽(10e)에 더욱 접근하게 되어, 격벽(10e)의 냉각하기 어려운 영역의 냉각이 더욱 강화된다.

마찬가지로, 도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 몇 가지의 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)에 있어서의, 배측 제 1 출구측 개구(33B)의 위치와 배측 제 2 출구측 개구(43B)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이는, 배측 제 1 입구측 개구(33A)의 위치와 배측 제 2 입구측 개구(43A)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이보다 짧다.

이에 의해, 격벽(10e)을 사이에 두고 배치된 배측 제 1 냉각 구멍(33)과 배측 제 2 냉각 구멍(43)이, 배측 제 1 출구측 개구(33B) 및 배측 제 2 출구측 개구(43B)에 가까워지는 동시에 격벽(10e)에 더욱 접근하게 되어, 격벽(10e)의 냉각하기 어려운 영역의 냉각이 더욱 강화된다.

도 4a 및 도 4b에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 복측 제 1 출구측 개구(32B)의 위치와, 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 2 출구측 개구(42B)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이는 격벽(10e)의 두께보다 짧다.

마찬가지로, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 배측 제 1 출구측 개구(33B)의 위치와, 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 2 출구측 개구(43B)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이는 격벽(10e)의 두께보다 짧다.

몇 가지의 실시형태에서는, 격벽(10)을 사이에 두고 인접하여 배치되는 전연측 냉각 유로(4U)와 후연측 냉각 유로(4d) 중, 전연측 냉각 유로(4U)에는 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)이 연통하며, 후연측 냉각 유로(4d)에는 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33)이 연통된다.

따라서, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 복측 제 1 출구측 개구(32B)의 위치와, 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 2 출구측 개구(42B)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이가 격벽(10e)의 두께보다 짧은 경우, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)이 격벽(10e)에 더욱 접근하여, 복측 격벽 접합 영역(52)의 냉각이 강화된다.

마찬가지로, 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 배측 제 1 출구측 개구(33B)의 위치와, 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 2 출구측 개구(43B)의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이가 격벽(10e)의 두께보다 짧은 경우, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)이 격벽(10e)에 더욱 접근하여, 배측 격벽 접합 영역(53)의 냉각이 강화된다.

이에 의해, 복측 날개벽(13)에 있어서 냉각 유로(4)와 대면하고 있는 영역과 비교하여 냉각하기 어려운 복측 격벽 접합 영역(52)을 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42) 중 적어도 한쪽을 흐르는 냉각 공기에 의해 냉각할 수 있다. 마찬가지로, 배측 날개벽(14)에 있어서 냉각 유로(4)와 대면하고 있는 영역과 비교하여 냉각하기 어려운 배측 격벽 접합 영역(53)을 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43) 중 적어도 한쪽을 흐르는 냉각 공기에 의해 냉각할 수 있다.

예를 들면 도 6에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)은 서펜타인 유로(5)에 면하여 형성되는 복측 제 1 입구측 개구(32A) 및 복측 제 2 입구측 개구(42A)와 천장판(15)의 표면(외벽면)(15b)에 형성되는 복측 제 1 출구측 개구(32B) 및 복측 제 2 출구측 개구(42B)를 각각 갖는다.

복측 제 1 냉각 구멍(32)의 복측 제 1 출구측 개구(32B)는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 복측 제 1 입구측 개구(32A)보다 복측 날개벽(13)의 두께방향을 따라서 날개체(3)의 외벽면(13b)측에 형성되어 있다.

복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 2 출구측 개구(42B)는, 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 2 입구측 개구(42A)보다 복측 날개벽(13)의 두께방향을 따라서 날개체(3)의 외벽면(13b)측에 형성되어 있다.

일반적으로, 터빈 동익(1)에서는, 천장판(15)과, 천장판(15)과 대향하는 터빈 차실(케이싱)(122) 사이를 연소 가스가 빠져나갈 때, 천장판(15)과 케이싱(122) 사이의 간극이 작기 때문에 연소 가스의 유속이 높아지고, 날개체(3)에 대한 열전달율이 높아지기 때문에, 천장판(15)에 있어서의 열부하가 다른 부위보다 높다.

도 6에 도시하는 실시형태와 마찬가지로, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 1 출구측 개구(32B) 및 복측 제 2 출구측 개구(42B)가 천장판(15)의 표면(15b)에 형성되고, 그 위치가 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 1 입구측 개구(32A) 및 복측 제 2 입구측 개구(42A)보다 복측 날개벽(13)의 두께방향을 따라서 날개체(3)의 외벽면(13b)측이면, 복측 제 1 입구측 개구(32A) 및 복측 제 2 입구측 개구(42A)로부터 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)에 유입된 냉각 공기에 의해, 다른 부위보다 열부하가 높은 천장판(15)을 효과적으로 냉각하면서, 복측 격벽 접합 영역(52)을 냉각할 수 있다.

또한, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 1 출구측 개구(32B) 및 복측 제 2 출구측 개구(42B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

또한, 배측에 대해서도 마찬가지여도 좋다. 즉, 예를 들면, 도 6에 도시하는 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)은, 서펜타인 유로(5)에 면하여 형성되는 배측 제 1 입구측 개구(33A) 및 배측 제 2 입구측 개구(43A)와, 천장판(15)의 외벽면(15b)에 형성되는 배측 제 1 출구측 개구(33B) 및 배측 제 2 출구측 개구(43B)를 각각 갖는다.

배측 제 1 냉각 구멍(33)의 배측 제 1 출구측 개구(33B)는, 배측 제 1 냉각 구멍의 배측 제 1 입구측 개구(33A)보다 배측 날개벽(14)의 두께방향을 따라서 날개체(3)의 외벽면(14b)측에 형성되어 있다.

배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 2 출구측 개구(43B)는, 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 2 입구측 개구(43A)보다 배측 날개벽(14)의 두께방향을 따라서 날개체(3)의 외벽면(14b)측에 형성되어 있다.

이에 의해, 배측 제 1 입구측 개구(33A) 및 배측 제 2 입구측 개구(43A)로부터 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)에 유입된 냉각 공기에 의해, 다른 부위보다 열부하가 높은 천장판(15)을 효과적으로 냉각하면서, 배측 격벽 접합 영역(53)을 냉각할 수 있다.

또한, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 1 출구측 개구(33B) 및 배측 제 2 출구측 개구(43B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

예를 들면 도 5에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)은, 서펜타인 유로(5)에 면하여 형성되는 복측 제 1 입구측 개구(32A) 및 복측 제 2 입구측 개구(42A)와, 복측 날개벽(13)의 표면에 형성되는 복측 제 1 출구측 개구(32B) 및 복측 제 2 출구측 개구(42B)를 각각 갖는다.

복측 제 1 냉각 구멍(32)의 복측 제 1 출구측 개구(32B)는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 복측 제 1 입구측 개구(32A)보다 선단(17a)측에 형성되어 있다.

복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 2 출구측 개구(42B)는, 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 2 입구측 개구(42A)보다 선단(17a)측에 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 일반적으로, 터빈 동익(1)에서는 천장판(15)에 있어서의 열부하가 다른 부위보다 높기 때문에, 선단(17a) 근방의 날개벽의 온도는, 천장판(15)으로부터의 열전달에 의해 선단(17a)측이 높아지기 쉽다.

도 5에 도시하는 실시형태와 마찬가지로, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 1 출구측 개구(32B) 및 복측 제 2 출구측 개구(42B)가 복측 날개벽(13)의 표면에 형성되며, 그 위치가 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 1 입구측 개구(32A) 및 복측 제 2 입구측 개구(42A)보다 선단(17a)측이면, 입구측 개구(32A, 42A)로부터 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)에 유입된 냉각 공기에 의해, 복측 격벽 접합 영역(52)을 냉각할 수 있는 동시에, 선단(17a)측 근방의 복측 날개벽(13)을 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 복측 제 1 출구측 개구(32B) 및 복측 제 2 출구측 개구(42B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

또한, 배측에 대해서도 마찬가지여도 좋다. 즉, 예를 들면 도 5에 도시하는 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)은, 서펜타인 유로(5)(전연측 서펜타인 유로(6), 후연측 서펜타인 유로(7))에 면하여 형성되는 배측 제 1 입구측 개구(33A) 및 배측 제 2 입구측 개구(43A)와, 배측 날개벽(14)의 표면에 형성되는 배측 제 1 출구측 개구(33B) 및 배측 제 2 출구측 개구(43B)를 각각 갖는다.

배측 제 1 냉각 구멍(33)의 배측 제 1 출구측 개구(33B)는, 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 배측 제 1 입구측 개구(33A)보다 선단(17a)측에 형성되어 있다.

배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 2 출구측 개구(43B)는, 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 2 입구측 개구(43A)보다 선단(17a)측에 형성되어 있다.

이에 의해, 배측 제 1 입구측 개구(33A) 및 배측 제 2 입구측 개구(43A)로부터 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)에 유입된 냉각 공기에 의해, 배측 격벽 접합 영역(53)을 냉각할 수 있는 동시에, 선단(17a)측 근방의 배측 날개벽(14)을 효과적으로 냉각할 수 있다. 또한, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 배측 제 1 출구측 개구(33B) 및 배측 제 2 출구측 개구(43B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

도 7 및 도 8에 도시하는 일 실시형태에서는, 날개체(3)에 있어서의 복측 날개벽(13)과 천장판(15) 접속부의 근방에서의 연소 가스의 흐름의 혼란을 억제하기 위해서나, 상기 접속부의 면취를 위해서, 날개체(3)의 외부측에서 복측 날개벽(13) 및 천장판(15)의 쌍방에 대하여 경사진 경사면(16a)을 갖는 접속부(16)가 마련되어 있다.

또한, 몇 가지의 실시형태에 따른 날개체(3)에는 천장판(15)과, 천장판(15)과 대향하는 케이싱(122)의 클리어런스의 리크 흐름에 기인한 손실 저감을 목적으로 하여, 예를 들면, 도 7및 도 8에 도시하는 바와 같이, 천장판(15)에 스퀼러 리브(squealer rib)(27)를 마련하여도 좋다.

예를 들면 도 7및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 날개체(3)는 복측 날개벽(13)과 천장판(15)의 접속부에 있어서, 날개체(3)의 외부측에서 복측 날개벽(13) 및 천장판(15)의 쌍방에 대하여 경사진 경사면(16a)을 갖는 접속부(16)를 갖는다.

복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)은, 서펜타인 유로(5)에 면하여 형성되는 입구측 개구(32A, 42A)와, 접속부(16)의 경사면(16a)에 형성되는 출구측 개구(32B, 42B)를 각각 갖는다. 복측 날개벽(13)과 천장판(15)의 접속부(16)에 경사면(16a)을 마련하는 것에 의해, 복측 날개면으로부터 천장판(15)을 흐르는 연소 가스 흐름의 박리가 감소하여, 연소 가스 흐름의 교란에 의한 천장판의 과열이 억제된다.

상술한 바와 같이, 일반적으로 터빈 동익(1)에서는, 천장판(15)에 있어서의 열부하가 다른 부위보다 높아지는 경향이 있다.

또한, 도 7 및 도 8에 도시하는 일 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 경사면(16a)을 갖는 접속부(16)가 마련되어 있다.

도 7 및 도 8에 도시하는 실시형태와 같이, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 출구측 개구(32B, 42B)가 경사면(16a)에 형성되어 있으면, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)에 유입된 냉각 공기에 의해, 다른 부위보다 열부하가 높은 천장판(15)을 냉각하면서, 선단(17a)측의 영역인 복측 날개벽(13)과 천장판(15)의 접속부(16)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 출구측 개구(32B, 42B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

또한, 도시는 하지 않지만, 도 7및 도 8에 도시하는 실시형태의 경사면(16a)과 같이, 배측 날개벽(14)과 천장판(15)의 접속부에 날개체(3)의 외부측에서 배측 날개벽(14) 및 천장판(15)의 쌍방에 대하여 경사진 경사면이 형성되어 있는 경우, 상술한 구성과 마찬가지로, 상기 경사면에 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 출구측 개구(33B, 43B)를 형성하여도 좋다.

이에 의해, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)에 유입된 냉각 공기에 의해, 다른 부위보다 열부하가 높은 천장판(15)을 냉각하면서, 배측 격벽 접합 영역(53) 중 온도가 보다 높아지기 쉬운 선단(17a)측의 영역을 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 출구측 개구(33B, 43B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

또한, 도 7및 도 8에 도시하는 바와 같이, 천장판(15)에 스퀼러 리브(27)가 마련되어 있으면, 상술한 구성과 마찬가지로, 스퀼러 리브(27)에 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 출구측 개구(33B, 43B)를 형성하여도 좋다.

또한, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 스퀼러 리브(27)에 배측 날개벽(14) 및 천장판(15)의 쌍방에 대하여 경사진 경사면(27a)이 형성되어 있는 경우, 스퀼러 리브(27)의 경사면(27a)에 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 출구측 개구(33B, 43B)를 형성하여도 좋다. 이들과 같은 구성에 의해서도, 다른 부위보다 열부하가 높은 천장판(15)을 냉각하면서, 선단(17a)측의 배측 날개벽(14) 및 스퀼러 리브(27)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

예를 들면 도 4a 및 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)은 서펜타인 유로(5)에 면하여 형성되는 입구측 개구(32A, 42A)와, 개구의 중심 위치가 복측 격벽 접합 영역(52)에 존재하도록 날개체(3)의 표면에 형성되는 출구측 개구(32B, 42B)를 각각 갖는다. 또한, 여기에서, 날개체(3)의 표면이란, 날개벽(13, 14)의 표면만이 아닌, 천장판(15)이나 접속부(16), 스퀼러 리브(27)의 표면도 포함한다.

이와 같이, 예를 들면 도 4a 및 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 출구측 개구(32B, 42B)가, 개구의 중심 위치가 복측 격벽 접합 영역(52)에 존재하도록 날개체(3)의 표면에 형성되므로, 출구측 개구(32B, 42B)의 개구의 중심 위치가 복측 격벽 접합 영역(52)에 존재하지 않는 경우와 비교하여, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)이 복측 격벽 접합 영역(52)을 통과하는 거리를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 복측 격벽 접합 영역(52)을 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 출구측 개구(32B, 42B)를 그 중심 위치가 복측 격벽 접합 영역(52)에 존재하도록 날개체(3)의 표면에 형성하는 것에 의해, 복측 격벽 접합 영역(52)에 있어서의 날개면을 출구측 개구(32B, 42B)로부터 유출된 냉각 공기에 의해 효과적인 냉각을 실행할 수 있다.

또한, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 출구측 개구(32B, 42B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

또한, 배측에 대해서도 마찬가지여도 좋다. 즉, 예를 들면 도 4a 및 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)은, 서펜타인 유로(5)에 면하여 형성되는 입구측 개구(33A, 43A)와, 중심 위치가 배측 격벽 접합 영역(53)에 존재하도록 날개체(3)의 표면에 형성되는 출구측 개구(33B, 43B)를 각각 갖는다.

이와 같이, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 출구측 개구(33B, 43B)의 형성 위치를 상술한 바와 같이 설정하는 것에 의해, 출구측 개구(33B, 43B)의 개구의 중심 위치가 배측 격벽 접합 영역(53)에 존재하지 않는 경우와 비교하여, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)이 배측 격벽 접합 영역(53)을 통과하는 거리를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 배측 격벽 접합 영역(53)을 효과적으로 냉각할 수 있다.

또한, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 출구측 개구(33B, 43B)를, 개구의 중심 위치가 배측 격벽 접합 영역(53)에 존재하도록 날개체(3)의 표면에 형성하는 것에 의해, 배측 격벽 접합 영역(53)에 있어서의 날개면을 출구측 개구(33B, 43B)로부터 유출된 냉각 공기에 의해 효과적인 냉각을 실행할 수 있다.

또한, 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 출구측 개구(33B, 43B) 중 어느 한쪽만이 상술한 바와 같이 구성되어 있어도 좋다.

예를 들면 도 4a 및 도 7에서는, 몇 가지의 실시형태에 따른 복측 제 1 냉각 구멍(32)은 서펜타인 유로(5) 중, 가장 하류측, 즉 가장 후연(19)측에 가까운 위치에 있어서 터빈 동익(1)의 직경방향을 따라서 연장되는 냉각 유로(4c, 4f)에 면하여 형성되는 입구측 개구(32A)를 갖는다.

이에 의해, 냉각 유로(4c, 4f)보다 상류측에 있어서, 터빈 동익(1)의 직경방향을 따라서 연장되는 냉각 유로 중 어느 하나에 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 복측 제 1 입구측 개구(32A)가 형성된 경우와 비교하여, 복측 제 1 냉각 구멍(32)으로부터 날개체(3)의 외부에 배출되는 냉각 공기는, 서펜타인 유로(5)를 따라서 보다 긴 거리를 흐르게 되어, 냉각 유로를 형성하는 날개체로부터, 보다 많은 열을 빼앗을 수 있다. 따라서, 복측 제 1 냉각 구멍(32)으로부터 날개체(3)의 외부에 배출되는 냉각 공기에 의해 날개체(3)가 더욱 냉각되므로, 냉각 공기의 유량을 억제할 수 있으며, 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

또한, 전연측 서펜타인 유로(6)의 냉각 유로(4c)에 면하여 형성되는 입구측 개구(32A)를 갖는 복측 제 1 냉각 구멍(32)과, 후연측 서펜타인 유로(7)의 냉각 유로(4f)에 면하여 형성되는 입구측 개구(32A)를 갖는 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 쌍방을 마련하여도 좋으며, 어느 한쪽만을 마련하여도 좋다. 이 점은, 다음에 설명하는 배측에 대해서도 마찬가지이다.

즉, 예를 들면 도 4a 및 도 7에서는, 몇 가지의 실시형태에 따른 배측 제 1 냉각 구멍(33)은 서펜타인 유로(5) 중, 가장 하류측에 있어서 터빈 동익(1)의 직경방향을 따라서 연장되는 냉각 유로(4c, 4f)에 면하여 형성되는 입구측 개구(33A)를 갖는다.

이에 의해, 냉각 유로(4c, 4f)보다 상류측에 있어서 터빈 동익(1)의 직경방향을 따라서 연장되는 냉각 유로 중 어느 하나에 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 입구측 개구(33A)가 형성된 경우와 비교하여, 배측 제 1 냉각 구멍(33)으로부터 날개체(3)의 외부에 배출되는 냉각 공기는, 서펜타인 유로(5)를 따라서 보다 긴 거리를 흐르게 되어, 보다 많은 열을 날개체(3)로부터 빼앗을 수 있다. 따라서, 배측 제 1 냉각 구멍(33)으로부터 날개체(3)의 외부에 배출되는 냉각 공기에 의해 날개체(3)가 더욱 냉각되므로, 냉각 공기의 유량을 억제할 수 있으며, 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

예를 들면 도 5, 도 6, 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)은 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측의 이격된 위치에 형성되는 입구측 개구(32A)를 각각 갖는다.

천장판(15)과 복측 날개벽(13)의 접속부에서는, 연장방향이 상이한 천장판(15)과 복측 날개벽(13)이 접속되어 있기 때문에, 열응력이 발생하기 쉽다. 그 점, 예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 입구측 개구(32A)가 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측의 이격된 위치에 형성되므로, 열응력이 발생하기 쉬운 장소에 입구측 개구(32A)가 형성되는 것을 피할 수 있다.

또한, 배측에 대해서도 마찬가지여도 좋다. 즉, 예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33)은, 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측에 이격된 위치에 형성되는 입구측 개구(33A)를 각각 갖는다.

천장판(15)과 배측 날개벽(14)의 접속부에서는, 연장방향이 상이한 천장판(15)과 배측 날개벽(14)이 접속되어 있기 때문에, 열응력이 발생하기 쉽다. 그 점, 예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 입구측 개구(33A)가 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측에 이격된 위치에 형성되므로, 열응력이 발생하기 쉬운 장소에 입구측 개구(33A)가 형성되는 것을 피할 수 있다.

예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 날개체(3)는 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33)을 갖는다.

복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33)은 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측에 이격된 위치에 형성되는 입구측 개구(32A, 33A)를 각각 갖는다.

복측 제 1 냉각 구멍(32)의 입구측 개구(32A)는, 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 입구측 개구(33A)보다 날개체(3)의 기단(17b)측에 형성된다.

상술한 바와 같이, 천장판(15)과 복측 날개벽(13)의 접속부에서는, 연장방향이 상이한 천장판(15)과 복측 날개벽(13)이 접속되어 있기 때문에, 열응력이 발생하기 쉽다. 마찬가지로, 천장판(15)과 배측 날개벽(14)의 접속부에서는, 연장방향이 상이한 천장판(15)과 배측 날개벽(14)이 접속되어 있기 때문에, 열응력이 발생하기 쉽다. 그 점, 예를 들면 도 5, 도 6, 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 각각의 입구측 개구(32A, 33A)가 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측에 이격된 위치에 형성되므로, 열응력이 발생하기 쉬운 장소에 입구측 개구(32A, 33A)가 형성되는 것을 피할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 일반적으로, 터빈 동익(1)에서는 배측에 비하여 복측이 날개체(3)의 온도가 높아지기 쉽다. 예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 입구측 개구(32A)가 배측 제 1 냉각 구멍(33)의 입구측 개구(33A)보다 날개체(3)의 기단(17b)측에 형성되어 있으므로, 배측에 비하여 온도가 높아지기 쉬운 복측에 있어서, 열응력이 발생하기 쉬운 천장판(15)과 복측 날개벽(13)의 접속부로부터 더욱 이격된 위치에 복측 제 1 냉각 구멍(32)의 입구측 개구(32A)를 형성할 수 있다.

또한, 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)에 대해서도 마찬가지여도 좋다. 즉, 예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 날개체(3)는, 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)을 갖는다.

복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)은 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측에 이격된 위치에 형성되는 입구측 개구(42A, 43A)를 각각 갖는다.

복측 제 2 냉각 구멍(42)의 입구측 개구(42A)는, 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 입구측 개구(43A)보다 날개체의 기단(17b)측에 형성된다.

상술한 바와 같이, 천장판(15)과 복측 날개벽(13)의 접속부 및, 천장판(15)과 배측 날개벽(14)의 접속부에서는, 열응력이 발생하기 쉽다. 예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 각각의 입구측 개구(42A, 43A)가 서펜타인 유로(5)에 면하며 천장판(15)으로부터 날개체(3)의 기단(17b)측에 이격된 위치에 형성되므로, 열응력이 발생하기 쉬운 장소에 입구측 개구(42A, 43A)가 형성되는 것을 피할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 일반적으로, 터빈 동익(1)에서는, 배측에 비하여 복측이 날개체(3)의 온도가 높아지기 쉽다. 예를 들면 도 5, 도 6 및 도 8에 도시하는 실시형태에서는, 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 입구측 개구(42A)가 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 입구측 개구(43A)보다 날개체(3)의 기단(17b)측에 형성되어 있으므로, 배측에 비하여 온도가 높아지기 쉬운 복측에 있어서, 열응력이 발생하기 쉬운 천장판(15)과 복측 날개벽(13)의 접속부로부터 더욱 이격된 위치에 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 입구측 개구(42A)를 형성할 수 있다.

예를 들면 도 4a 및 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 격벽(10)은 복측 날개벽(13) 및 배측 날개벽(14)중 어느 한쪽으로부터 다른쪽을 향하는 격벽(10)의 중심선(Wx)이 캠버 라인(C)에 대하여 경사져 있다. 즉, 도 4a 및 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 격벽(10)은 복측 날개벽(13) 및 배측 날개벽(14) 중 어느 한쪽으로부터 다른쪽을 향하는 격벽(10)의 중심선(Wx)이 캠버 라인(C)에 직교하는 선분과 교차한다.

이와 같이, 예를 들면 도 4a 및 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 격벽의 중심선(Wx)이 날개형의 중심선인 캠버 라인(C)에 대하여 경사져 있으므로, 복측 날개벽(13) 및 배측 날개벽(14)에 대하여 경사진 상태로 접속되어 있다. 그 때문에, 복측 격벽 접합 영역(52)이나 배측 격벽 접합 영역(53)이 커진다. 복측 격벽 접합 영역(52)이나 배측 격벽 접합 영역(53)이 커지면 좋으며, 서펜타인 유로(5)를 흐르는 냉각 공기에 의해 복측 격벽 접합 영역(52)이나 배측 격벽 접합 영역(53)을 냉각하기 어려워진다.

그 점, 예를 들면 도 4a 및 도 7에 도시하는 실시형태에서는, 적어도 일부가 복측 격벽 접합 영역(52)을 통과하는 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 복측 제 2 냉각 구멍(42)의 조합 및, 적어도 일부가 배측 격벽 접합 영역(53)을 통과하는 배측 제 1 냉각 구멍(33) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)의 조합 중 적어도 한쪽을 가지므로, 복측 격벽 접합 영역(52)이나 배측 격벽 접합 영역(53)이 상술한 이유에 의해 커져도, 복측 격벽 접합 영역(52)이나 배측 격벽 접합 영역(53) 중 적어도 한쪽의 온도 상승을 억제할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 일은 없으며, 상술한 실시형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.

예를 들면, 상술한 바와 같이, 날개체(3)는 각 냉각 구멍(32, 33, 42, 43)의 적어도 어느 1개를 갖고 있으면, 그 적어도 어느 하나의 냉각 구멍의 적어도 일부가 통과하는 격벽 접합 영역(51)을 냉각할 수 있다.

또한, 날개체(3)를 각 냉각 구멍(32, 33, 42, 43) 중 적어도 어느 하나를 갖도록 구성하는 경우, 상술한 몇 가지의 실시형태에 따른 각 냉각 구멍(32, 33, 42, 43) 중 어느 하나의 실시형태의 냉각 구멍을 채용할 수 있다. 또한, 날개체(3)를 각 냉각 구멍(32, 33, 42, 43) 중 적어도 2개 이상을 갖도록 구성하는 경우, 상술한 몇 가지의 실시형태에 따른 각 냉각 구멍(32, 33, 42, 43) 중에서 상이한 실시형태의 냉각 구멍을 적절히 조합하여 채용할 수 있다. 또한, 특별히 기재가 없는 한, 제 1 냉각 구멍(31)은, 복측 제 1 냉각 구멍(32) 및 배측 제 1 냉각 구멍(33)을 포함하며, 제 2 냉각 구멍(41)은, 복측 제 2 냉각 구멍(42) 및 배측 제 2 냉각 구멍(43)을 포함한다. 또한, 특별히 기재가 없는 한, 간략히, 입구측 개구라 표시하는 경우, 복측 제 1 입구측 개구(32A), 복측 제 2 입구측 개구(42A), 배측 제 1 입구측 개구(33A), 배측 제 2 입구측 개구(43A)를 포함한다. 또한, 특별히 기재가 없는 한, 간략히, 출구측 개구라 표시하는 경우, 복측 제 1 출구측 개구(32B), 복측 제 2 출구측 개구(42B), 배측 제 1 출구측 개구(33B), 배측 제 2 출구측 개구(43B)를 포함하는 것으로 한다.

1: 터빈 동익 3: 날개부(날개체)
4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f: 냉각 유로
4U: 상류측 냉각 유로(전연측 냉각 유로)
4D: 하류측 냉각 유로(후연측 냉각 유로)
5: 서펜타인 유로 6: 전연측 서펜타인 유로
7: 후연측 서펜타인 유로 8: 후연 냉각 유로
9a, 9b: 공급 유로 10: 격벽
13: 복측의 벽부(복측 날개벽) 14: 배측의 벽부(배측 날개벽)
13a, 14a: 내벽면 13b, 14b, 15b: 외벽면
15: 천장판 16: 접속부
16a: 경사면 17a: 선단
17b: 기단 31: 제 1 냉각 구멍
31A: 제 1 입구측 개구 31B: 제 1 출구측 개구
32: 복측 제 1 냉각 구멍 32A: 복측 제 1 입구측 개구
32B: 복측 제 1 출구측 개구 33: 배측 제 1 냉각 구멍
33A: 배측 제 1 입구측 개구 33B: 배측 제 1 출구측 개구
41: 제 2 냉각 구멍 41A: 제 2 입구측 개구
41B: 제 2 출구측 개구 42: 복측 제 2 냉각 구멍
42A: 복측 제 2 입구측 개구 42B: 복측 제 2 출구측 개구
43: 배측 제 2 냉각 구멍 43A: 배측 제 2 입구측 개구
43B: 배측 제 2 출구측 개구
AXa1, AXa2, AXb1, AXb2: 중심축 C: 캠버 라인
51: 격벽 접합 영역 52: 복측 격벽 접합 영역
53: 배측 격벽 접합 영역 Wx: 중심선

Claims (15)

1. 복측 날개벽과, 배측 날개벽과, 선단측에 형성된 천장판과, 상기 복측 날개벽과 상기 천장판의 접속부에 형성되고, 상기 복측 날개벽 및 상기 천장판에 대하여 경사진 경사면을 포함하는 날개체를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
   상기 날개체는,
   상기 복측 날개벽과 상기 배측 날개벽을 접속하는 격벽에 있어서 상기 날개체의 높이방향을 따라서 연장되는 격벽에 의해 복수로 구획된 냉각 유로로 이루어지는 서펜타인 유로를 포함하고,
   상기 냉각 유로는,
   제 1 냉각 구멍이 연통되는 후연측 냉각 유로와,
   상기 후연측 냉각 유로의 전연측에 상기 격벽을 사이에 두고 인접하여 배치되며, 제 2 냉각 구멍이 연통되는 전연측 냉각 유로를 포함하며,
   상기 제 1 냉각 구멍은 복측 제 1 냉각 구멍을 포함하고,
   상기 복측 제 1 냉각 구멍은,
   일단이 상기 복측 날개벽의 내벽면에 형성된 복측 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 후연측 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 경사면에 형성된 복측 제 1 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 복측 제 1 입구측 개구로부터 상기 복측 제 1 출구측 개구를 향하여 전연방향으로 연신하며,
   상기 제 2 냉각 구멍은 복측 제 2 냉각 구멍을 포함하고,
   상기 복측 제 2 냉각 구멍은,
   일단이 상기 복측 날개벽의 내벽면에 형성된 복측 제 2 입구측 개구를 거쳐서 상기 전연측 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 경사면에 형성된 복측 제 2 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 복측 제 2 입구측 개구로부터 상기 복측 제 2 출구측 개구를 향하여 후연방향으로 연신하며,
   상기 복측 제 1 출구측 개구의 위치와 상기 복측 제 2 출구측 개구의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이는, 상기 복측 제 1 입구측 개구의 위치와 상기 복측 제 2 입구측 개구의 위치 사이의 상기 전연-후연방향의 길이보다 짧은
   터빈 동익.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 냉각 구멍은 배측 제 1 냉각 구멍을 더 포함하고,
   상기 배측 제 1 냉각 구멍은,
   일단이 상기 배측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 배측 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 상기 배측 날개벽의 외벽면에 형성된 배측 제 1 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 배측 제 1 입구측 개구로부터 상기 배측 제 1 출구측 개구를 향하여 상기 전연방향으로 연신하는
   터빈 동익.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 냉각 구멍은 배측 제 2 냉각 구멍을 더 포함하고,
   상기 배측 제 2 냉각 구멍은,
   일단이 상기 배측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 배측 제 2 입구측 개구를 거쳐서 상기 전연측 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 상기 배측 날개벽의 외벽면에 형성된 배측 제 2 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 배측 제 2 입구측 개구로부터 상기 배측 제 2 출구측 개구를 향하여 상기 후연방향으로 연신하는
   터빈 동익.
5. 삭제
6. 복측 날개벽과, 배측 날개벽과, 선단측에 형성된 천장판과, 상기 복측 날개벽과 상기 천장판의 접속부에 형성되고, 상기 복측 날개벽 및 상기 천장판에 대하여 경사진 경사면을 포함하는 날개체를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
   상기 날개체는,
   상기 복측 날개벽과 상기 배측 날개벽을 접속하는 격벽에 있어서 상기 날개체의 높이방향을 따라서 연장되는 격벽에 의해 복수로 구획된 냉각 유로로 이루어지는 서펜타인 유로를 포함하고,
   상기 냉각 유로는,
   제 1 냉각 구멍이 연통되는 후연측 냉각 유로와,
   상기 후연측 냉각 유로의 전연측에 상기 격벽을 사이에 두고 인접하여 배치되며, 제 2 냉각 구멍이 연통되는 전연측 냉각 유로를 포함하며,
   상기 제 1 냉각 구멍은 복측 제 1 냉각 구멍을 포함하고,
   상기 복측 제 1 냉각 구멍은,
   일단이 상기 복측 날개벽의 내벽면에 형성된 복측 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 후연측 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 경사면에 형성된 복측 제 1 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 복측 제 1 입구측 개구로부터 상기 복측 제 1 출구측 개구를 향하여 전연방향으로 연신하며,
   상기 제 2 냉각 구멍은 복측 제 2 냉각 구멍을 포함하고,
   상기 복측 제 2 냉각 구멍은,
   일단이 상기 복측 날개벽의 내벽면에 형성된 복측 제 2 입구측 개구를 거쳐서 상기 전연측 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 경사면에 형성된 복측 제 2 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 복측 제 2 입구측 개구로부터 상기 복측 제 2 출구측 개구를 향하여 후연방향으로 연신하며,
   상기 복측 제 1 출구측 개구의 위치와 상기 복측 제 2 출구측 개구의 위치 사이의 전연-후연방향의 길이는, 상기 격벽의 두께보다 짧은
   터빈 동익.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복측 날개벽 및 상기 배측 날개벽은, 상기 격벽이 접합되는 격벽 접합 영역을 각각 포함하며,
   상기 복측 제 1 냉각 구멍 및 상기 복측 제 2 냉각 구멍 중 적어도 한쪽은, 상기 격벽 접합 영역의 일부를 통과하는
   터빈 동익.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 복측 제 1 출구측 개구 및 상기 복측 제 2 출구측 개구 중 적어도 한쪽은, 중심 위치가 상기 격벽 접합 영역에 존재하도록 상기 날개체의 외벽면에 형성되는
   터빈 동익.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복측 제 1 입구측 개구 및 상기 복측 제 2 입구측 개구는, 상기 서펜타인 유로에 면하며 상기 천장판으로부터 상기 날개체의 기단측의 이격된 위치에 형성되는
    터빈 동익.
12. 제 2 항에 있어서,
    상기 복측 제 1 입구측 개구는, 상기 서펜타인 유로 중, 가장 후연측에 있어서 상기 날개체의 높이방향을 따라서 연장되는 상기 냉각 유로에 면하여 형성되는
    터빈 동익.
13. 복측 날개벽과, 배측 날개벽과, 선단측에 형성된 천장판과, 상기 복측 날개벽과 상기 천장판의 접속부에 형성되고, 상기 복측 날개벽 및 상기 천장판에 대하여 경사진 경사면을 포함하는 날개체를 구비하는 터빈 동익에 있어서,
    상기 날개체는,
    상기 복측 날개벽과 상기 배측 날개벽을 접속하는 격벽에 있어서 상기 날개체의 높이방향을 따라서 연장되는 격벽에 의해 복수로 구획된 냉각 유로로 이루어지는 서펜타인 유로를 포함하고,
    상기 냉각 유로는,
    제 1 냉각 구멍이 연통되는 후연측 냉각 유로와,
    상기 후연측 냉각 유로의 전연측에 상기 격벽을 사이에 두고 인접하여 배치되며, 제 2 냉각 구멍이 연통되는 전연측 냉각 유로를 포함하며,
    상기 제 1 냉각 구멍은 복측 제 1 냉각 구멍을 포함하고,
    상기 복측 제 1 냉각 구멍은,
    일단이 상기 복측 날개벽의 내벽면에 형성된 복측 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 후연측 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 경사면에 형성된 복측 제 1 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 복측 제 1 입구측 개구로부터 상기 복측 제 1 출구측 개구를 향하여 전연방향으로 연신하며,
    상기 제 2 냉각 구멍은 복측 제 2 냉각 구멍을 포함하고,
    상기 복측 제 2 냉각 구멍은,
    일단이 상기 복측 날개벽의 내벽면에 형성된 복측 제 2 입구측 개구를 거쳐서 상기 전연측 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 경사면에 형성된 복측 제 2 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 복측 제 2 입구측 개구로부터 상기 복측 제 2 출구측 개구를 향하여 후연방향으로 연신하며,
    상기 제 1 냉각 구멍은 배측 제 1 냉각 구멍을 더 포함하고,
    상기 배측 제 1 냉각 구멍은,
    일단이 상기 배측 날개벽의 상기 내벽면에 형성된 배측 제 1 입구측 개구를 거쳐서 상기 냉각 유로에 연통하며, 타단이 상기 날개체의 상기 배측 날개벽의 외벽면에 형성된 배측 제 1 출구측 개구에 연통하는 냉각 구멍으로서, 상기 배측 제 1 입구측 개구로부터 상기 배측 제 1 출구측 개구를 향하여 상기 전연방향으로 연신하며,
    상기 복측 제 1 입구측 개구는, 상기 배측 제 1 입구측 개구보다 상기 날개체의 기단측에 형성되는
    터빈 동익.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 격벽은, 상기 복측 날개벽 및 상기 배측 날개벽의 어느 한쪽으로부터 다른쪽을 향하는 상기 격벽의 중심선이 캠버 라인에 대하여 경사져 있는
    터빈 동익.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 터빈 동익을 구비하는
    가스 터빈.

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