KR20210124423A

KR20210124423A - 터빈 날개 및 가스 터빈

Info

Publication number: KR20210124423A
Application number: KR1020217028831A
Authority: KR
Inventors: 스스무 와카조노; 야스오 미야히사; 사토시 하다
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2021-10-14
Also published as: KR102633909B1; US11788417B2; US20220154581A1; JP7406920B2; CN113574247B; CN113574247A; DE112020001346T5; WO2020189237A1; JP2020153320A

Abstract

터빈 날개 및 가스 터빈에 있어서, 내부에 냉각 공기 통로(60)를 갖는 익형부(41)와, 익형부(41)의 날개 높이 방향(Dh)의 익기단부(55)에 마련되는 플랫폼(42)과, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 접속부의 전체 둘레에 마련되는 필릿부(80)를 구비한다. 필릿부(80)는, 익형부(41)의 배측 익면(53) 측이며, 익형부(41)의 배측 익면(53)과 플랫폼(42)의 배측 단부(44)의 거리가 가장 짧은 위치보다 후연(52) 측에 마련되고, 필릿폭(W)이 필릿부(80)에 있어서의 다른 영역의 필릿폭(W)보다 큰 제1 필릿부(81)를 갖는다.

Description

터빈 날개 및 가스 터빈

본 발명은, 가스 터빈에 적용되는 동익(動翼)이나 정익(靜翼) 등의 터빈 날개, 이 터빈 날개를 구비한 가스 터빈에 관한 것이다.

가스 터빈은, 압축기와 연소기와 터빈을 갖는다. 압축기는, 공기 도입구로부터 도입된 공기를 압축함으로써 고온·고압의 압축 공기로 한다. 연소기는, 압축 공기에 연료를 공급하여 연소시킴으로써 고온·고압의 연소 가스를 얻는다. 터빈은, 연소 가스에 의하여 구동되고, 동축 상에 연결된 발전기를 구동한다.

가스 터빈에 있어서의 동익이나 정익 등의 터빈 날개에 있어서, 터빈 날개의 내부에 냉각 통로를 마련하고, 냉각 통로에 냉각 유체를 흐르게 함으로써, 고온의 가스 흐름에 노출되는 터빈 날개를 냉각하는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는, 동익의 내부에 냉각 공기 통로를 마련하고, 냉각 공기가 냉각 공기 통로를 통과한 후에, 후연(後緣) 측의 구멍으로부터 분출되는 것이 기재되어 있다. 또, 이 동익에 있어서, 익기단부(翼基端部)와 플랫폼의 접속부의 사이에 타원 형상을 이루는 필릿부를 마련함으로써, 열 응력을 저감시키는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평11-002101호

종래, 상술한 바와 같이, 동익 등의 터빈 날개에서는, 익기단부와 플랫폼의 접속부에 열 응력이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 익기단부와 플랫폼의 접속부에 있어서의 열 응력을 완화하기 위하여, 접속부에 필릿부를 형성하고 있다. 접속부에 필릿부를 형성함으로써, 열 응력을 저감시킬 수 있다. 한편, 터빈 날개는, 고온의 가스 흐름을 받는 점에서, 공기 역학적으로 익기단부와 플랫폼의 접속부의 필릿부를 작게 하고자 하는 요망이 있다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하는 것이며, 공력 성능의 저하를 억제하는 한편 필릿부에 있어서의 열 응력을 저감하는 터빈 날개 및 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개는, 내부에 냉각 공기 통로를 갖는 익형부(翼形部)와, 상기 익형부의 날개 높이 방향의 단부에 마련되는 익기단부와, 상기 익형부와 상기 익기단부의 접속부의 전체 둘레에 마련되는 필릿부를 포함하고, 상기 필릿부는, 상기 익형부의 배측(背側)이며, 상기 익형부의 배측 익면(翼面)과 상기 익기단부의 배측 단부의 거리가 가장 짧은 위치보다 후연 측에 마련되고, 필릿폭이 상기 필릿부에 있어서의 다른 영역의 상기 필릿폭보다 큰 제1 필릿부를 갖는다.

그 때문에, 필릿부에 있어서의 익형부의 배측의 후연 측의 부분은, 열 응력을 받기 쉽다. 이 부분에 필릿폭이 필릿부에 있어서의 다른 영역의 필릿폭보다 큰 제1 필릿부를 마련함으로써, 필릿부에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제1 필릿부는, 인접하는 상기 익형부와의 사이의 스로트부보다 후연 측에 마련된다.

그 때문에, 필릿부에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있는 한편, 공력 성능의 저하면에서는, 영향은 작다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제1 필릿부는, 상기 필릿폭에 대한 필릿 높이의 비인 애스펙트비가 상기 필릿부에 있어서의 다른 영역의 상기 애스펙트비보다 작다.

그 때문에, 제1 필릿부는, 다른 필릿부보다, 필릿폭이 큰 점에서, 필릿부에 있어서의 열 신장에 의한 열 응력의 발생을 저감할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제1 필릿부는, 상기 애스펙트비가 상기 필릿부의 둘레 방향을 따라 일정한 영역을 갖는다.

그 때문에, 필릿부의 둘레 방향에 있어서의 소정의 영역에서, 열 응력을 저감할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제1 필릿부는, 상기 애스펙트비가 1.0이다.

그 때문에, 제1 필릿부의 열 응력을 저감할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제1 필릿부는, 상기 필릿부의 익면을 따른 상기 익형부의 전연(前緣) 측에 마련되는 제1 단부와, 상기 필릿부의 상기 익면을 따른 상기 익형부의 후연 측에 마련되는 제2 단부를 갖고, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부는, 상기 필릿폭 또는 상기 필릿 높이가 상기 필릿부의 상기 익면을 따라 변화하는 필릿 변화부에 접속된다.

그 때문에, 제1 필릿부와 다른 필릿부를 필릿폭 또는 필릿 높이가 변화하는 필릿 변화부에 의하여 접속하는 점에서, 익형부와 익기단부의 접속부에 원활하게 연속되는 필릿부를 마련하게 되어, 공력 성능의 저하 및 급격한 열 응력의 변화를 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 익형부는, 후연부에 날개 높이 방향으로 소정 간격을 두고 복수 배열되며, 일단이 상기 냉각 공기 통로에 연통되고, 타단이 상기 후연부의 후연 에지면에 개구되는 복수의 냉각 구멍을 가지며, 상기 필릿부는, 상기 냉각 구멍에 접근시켜 날개 높이 방향의 내측에 인접하여 상기 후연 에지면에 마련되고, 상기 필릿 높이가 상기 필릿부에 있어서의 다른 영역의 상기 필릿 높이보다 작은 제2 필릿부를 포함한다.

그 때문에, 제2 필릿부는, 필릿 높이가 다른 필릿부의 필릿 높이보다 작은 점에서, 냉각 구멍의 날개 높이 방향의 위치가, 다른 영역보다 플랫폼의 상면에 접근하므로, 냉각 구멍을 흐르는 냉각 공기에 의하여 플랫폼의 상면을 효율적으로 냉각할 수 있어, 플랫폼(42)의 후연부 측의 열 응력을 저감할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 필릿부는, 상기 익형부의 전연을 사이에 두고 배측 익면을 따라 상기 필릿 변화부를 통하여 상기 제1 필릿부에 접속하며, 복측(復側) 익면을 따라 상기 필릿 변화부를 통하여 상기 제2 필릿부에 접속하는 제3 필릿부를 포함한다.

그 때문에, 제1 필릿 및 제2 필릿부에 더하여, 익형부의 전연을 사이에 두고 배측 익면으로부터 복측 익면에 걸쳐 제3 필릿부를 마련하는 점에서, 익형부와 익기단부의 사이의 전체 둘레에 적정 형상의 필릿을 마련할 수 있다. 또, 필릿 변화부를 마련함으로써, 공력 성능의 저하를 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제3 필릿부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 상기 필릿부의 상기 익면을 따라 일정한 영역을 갖는다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 필릿 변화부는, 상기 제1 단부와 상기 제3 단부의 사이에 마련되는 제1 필릿 변화부를 포함하고, 상기 제1 필릿 변화부는, 상기 제1 단부로부터 상기 제3 단부를 향하여 상기 필릿폭이 작아져, 상기 필릿 높이가 일정하게 유지된다.

그 때문에, 제1 필릿 변화부에 의하여 제1 필릿부와 제3 필릿부를 원활하게 접속할 수 있어, 공력 성능의 저하 및 급격한 열 응력의 변화를 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제1 필릿 변화부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상의 필릿을 갖는다.

그 때문에, 제1 필릿 변화부에 의하여 제1 필릿부와 제3 필릿부를 원활하게 접속할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 필릿 변화부는, 상기 제2 단부와 상기 제2 필릿부의 사이에 마련되는 제2 필릿 변화부를 포함하고, 상기 제2 필릿 변화부는, 상기 제2 단부로부터 상기 제2 필릿부를 향하여 상기 필릿폭 및 상기 필릿 높이가 작아진다.

그 때문에, 제2 필릿 변화부에 의하여 제1 필릿부와 제2 필릿부를 원활하게 접속할 수 있어, 공력 성능의 저하 및 급격한 열 응력의 변화를 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제2 필릿 변화부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상의 필릿을 갖는다.

그 때문에, 제2 필릿 변화부에 의하여 제1 필릿부와 제2 필릿부를 원활하게 접속할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 필릿 변화부는, 상기 제4 단부와 상기 제2 필릿부의 사이에 마련되는 제3 필릿 변화부를 포함하고, 상기 제3 필릿 변화부는, 상기 제4 단부로부터 상기 제2 필릿부를 향하여 상기 필릿폭이 일정하게 유지되어, 상기 필릿 높이가 작아진다.

그 때문에, 제3 필릿 변화부에 의하여 제2 필릿부와 제3 필릿부를 원활하게 접속할 수 있어, 성능의 저하를 억제할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제3 필릿 변화부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상의 필릿을 갖는다.

그 때문에, 제3 필릿 변화부에 의하여 제2 필릿부와 제3 필릿부를 원활하게 접속할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 복수의 냉각 구멍은, 상기 익형부에 있어서의 상기 익기단부 측에서 상기 제2 필릿부에 인접하는 위치에 개구 밀도가 다른 복수의 냉각 구멍의 개구 밀도보다 큰 단부 냉각 구멍을 포함하고, 상기 단부 냉각 구멍은, 상기 제2 필릿부에 있어서의 날개 높이 방향의 상기 익형부 측에 인접하여 배치된다.

그 때문에, 제2 필릿부에 접근시켜 개구 밀도가 높은 냉각 구멍을 배치하고 제2 필릿부 근방의 냉각 능력이 강화되어, 제2 필릿부의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 제1 필릿부는, 상기 냉각 공기 통로에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로의 익벽(翼壁)을 따라 마련된다.

그 때문에, 냉각 공기 통로에 있어서의 최종 통로를 흐르는 냉각 공기에 의하여 제1 필릿부를 효과적으로 냉각할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 냉각 공기 통로는, 상기 익형부의 내부에 마련되는 사행(蛇行) 통로를 갖고, 상기 제1 필릿부는, 상기 사행 통로에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 상기 최종 통로를 따라 마련되며, 상기 제1 필릿부에 있어서의 영역의 길이는, 상기 최종 통로의 코드 방향의 길이의 범위에 포함된다.

그 때문에, 제1 필릿부에 있어서의 영역의 길이보다 최종 통로의 코드 방향의 길이가 긴 점에서, 최종 통로를 흐르는 냉각 공기에 의하여 제1 필릿부를 적정하게 냉각할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 익기단부는, 상기 익형부의 날개 높이 방향에 직교하는 방향으로 뻗어 있는 플랫폼을 포함하고, 상기 플랫폼은, 상기 플랫폼의 후연부 에지면에 형성되며, 상기 후연부 에지면으로부터 전연 측을 향하여 파이는 파임부를 갖고, 상기 파임부는, 상기 플랫폼의 복측 단부부터 배측 단부까지 뻗어 있으며, 상기 파임부의 전연 측 단부가 상기 플랫폼의 상기 복측 단부로부터 상기 배측 단부를 향하여 상기 플랫폼의 상기 후연부 에지면에 접근하도록 마련된다.

그 때문에, 파임부의 전연 측 단부를 익형부의 복측으로부터 배측을 향하여 플랫폼의 후연부에 접근하도록 마련하는 점에서, 파임부를 마련한 부분에서는, 플랫폼(42)의 강성이 저하되기 때문에, 익형부의 익후연부에 있어서의 응력을 저감할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 파임부는, 상기 플랫폼에 있어서의 상기 전연 측부가, 상기 플랫폼의 평면시(平面視)에 있어서, 상기 냉각 공기 통로에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로와 상기 익형부의 후연 에지면의 사이에 위치한다.

그 때문에, 파임부가 냉각 공기 통로에 있어서의 최종 통로에 접근함으로써, 익형부의 익후연부와 플랫폼의 접속부의 근방에서, 파임부를 충분히 깊게 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 파임부는, 상기 플랫폼에 있어서의 상기 전연 측부가, 상기 플랫폼의 상기 복측 단부로부터 상기 배측 단부를 향하여 직선상으로 형성된다.

그 때문에, 파임부의 단부가 직선상을 이루는 점에서, 가공성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 플랫폼은, 상기 익형부 플랫폼에 있어서의 상기 배측 단부를 따라 전연으로부터 후연으로 뻗어 있는 제1 냉각 통로와, 상기 플랫폼에 있어서의 상기 복측 단부를 따라 전연으로부터 후연으로 뻗어 있는 제2 냉각 통로를 포함하고, 상기 제1 냉각 통로 및 상기 제2 냉각 통로는, 냉각 공기의 흐름 방향의 상류 측이 상기 익형부의 상기 냉각 공기 통로에 연통되며, 하류 측이 상기 후연부 에지면에서 연소 가스 중에 개구된다.

그 때문에, 플랫폼에 냉각 통로를 마련하고, 냉각 공기 통로에 연통하는 점에서, 익형부를 냉각한 냉각 공기를 플랫폼에 공급하여, 이 플랫폼을 효율적으로 냉각할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태인 터빈 날개에서는, 상기 터빈 날개는, 동익이다.

그 때문에, 동익의 성능의 저하를 억제할 수 있는 한편, 필릿부에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다.

또, 본 발명의 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기가 압축한 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기와, 상기 터빈 날개를 갖고 상기 연소기가 생성한 연소 가스에 의하여 회전 동력을 얻는 터빈을 구비한다.

그 때문에, 터빈의 성능의 저하를 억제할 수 있는 한편, 필릿부에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다.

본 발명의 터빈 날개 및 가스 터빈에 의하면, 공력 성능의 저하를 억제할 수 있는 한편, 필릿부에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다.

도 1은, 제1 실시형태의 가스 터빈의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 제1 실시형태의 터빈 날개로서의 동익의 단면(斷面)을 나타낸 배면도이다.
도 3은, 도 2의 III-III를 따른 화살표 방향에서 본 터빈 날개로서의 동익을 나타내는 단면도이다.
도 4는, 제1 필릿부의 단면도이다.
도 5는, 제2 필릿부의 단면도이다.
도 6은, 제3 필릿부의 단면도이다.
도 7은, 터빈 날개로서의 동익의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 8은, 제2 실시형태의 터빈 날개로서의 동익을 나타내는 단면도이다.
도 9는, 도 8의 IX-IX를 따른 화살표 방향에서 본 터빈 날개의 익기단부 둘레의 단면도이다.
도 10은, 도 9의 주요부 확대도이다.

이하에 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 또, 실시형태가 복수 존재하는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.

[제1 실시형태]

도 1은, 제1 실시형태의 가스 터빈의 전체 구성을 나타내는 개략도이다. 또한, 이하의 설명에서는, 가스 터빈의 로터의 중심 축선을 O로 했을 때, 중심 축선 O가 뻗는 방향을 축방향(Da)으로 하고, 로터의 중심 축선 O에 직교하는 로터의 직경 방향을 날개 높이 방향(Dh), 로터의 중심 축선 O를 중심으로 한 둘레 방향을 둘레 방향(Dc)으로 하여 설명한다.

제1 실시형태에 있어서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(10)은, 압축기(11)와 연소기(12)와 터빈(13)을 구비한다. 가스 터빈(10)은, 동축 상에 도시하지 않은 발전기가 연결되어, 발전기에 의하여 발전이 가능하다.

압축기(11)는, 공기를 도입하는 공기 도입구(20)를 갖고, 압축기 차실(21) 내에 입구 안내 날개(IGV: Inlet Guide Vane)(22)가 배치됨과 함께, 복수의 정익(23)과 동익(24)이 축방향(Da)에 교대로 배치되며, 그 외측에 추기실(25)이 마련된다. 연소기(12)는, 압축기(11)로 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고, 점화함으로써 연소 가능하다. 터빈(13)은, 터빈 차실(26) 내에 복수의 정익(27)과 동익(28)이 축방향(Da)에 교대로 배치된다. 터빈 차실(26)은, 하류 측에 배기 차실(29)을 통하여 배기실(30)이 배치되고, 배기실(30)은, 터빈(13)에 연속되는 배기 디퓨저(31)를 갖는다.

또, 압축기(11), 연소기(12), 터빈(13), 배기실(30)의 중심부를 관통하도록 로터(32)가 위치한다. 로터(32)는, 압축기(11) 측의 단부가 베어링부(33)에 의하여 회전 가능하게 지지되고, 배기실(30) 측의 단부가 베어링부(34)에 의하여 회전 가능하게 지지된다. 로터(32)는, 압축기(11)에서, 각 동익(24)이 장착된 디스크가 복수 겹쳐져 고정되고, 터빈(13)에서, 각 동익(28)이 장착된 디스크가 복수 겹쳐져 고정되며, 압축기(11) 측의 단부에 발전기(도시 생략)의 구동축이 연결된다.

가스 터빈(10)은, 압축기(11)의 압축기 차실(21)이 다리부(35)에 지지되고, 터빈(13)의 터빈 차실(26)이 다리부(36)에 의하여 지지되며, 배기실(30)이 다리부(37)에 의하여 지지된다.

그 때문에, 압축기(11)의 공기 도입구(20)로부터 도입된 공기가, 입구 안내 날개(22), 복수의 정익(23)과 동익(24)을 통과하여 압축됨으로써 고온·고압의 압축 공기가 된다. 연소기(12)에서, 압축 공기에 대하여 소정의 연료가 공급되어, 연소한다. 연소기(12)에서 생성된 작동 유체인 고온·고압의 연소 가스가, 터빈(13)을 구성하는 복수의 정익(27)과 동익(28)을 통과함으로써 로터(32)를 구동 회전하고, 로터(32)에 연결된 발전기를 구동한다. 한편, 터빈(13)을 구동한 연소 가스는, 배기가스로서 대기로 방출된다.

도 2는, 제1 실시형태의 터빈 날개로서의 동익의 단면을 나타낸 배면도, 도 3은, 도 2의 III-III를 따른 화살표 방향에서 본 터빈 날개로서의 동익을 나타내는 단면도, 도 4는, 제1 필릿부의 단면도, 도 5는, 제2 필릿부의 단면도, 도 6은, 제3 필릿부의 단면도이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 터빈 날개인 동익(28)은, 익형부(41)와, 익기단부로서의 플랫폼(42)과, 익근부(翼根部)(43)를 구비한다. 익형부(41)는, 날개 높이 방향(Dh)을 따라 배치되고, 익기단부(55) 측이 플랫폼(42)의 상면(71)에 접속하여, 플랫폼(42)과 함께 일체로 형성되어 있다. 익근부(43)는, 로터(32)(도 1 참조)에 고정된다. 그 때문에, 동익(28)은, 로터(32)와 함께 회전한다.

익형부(41)는, 날개 높이 방향(Dh)으로 뻗어 있는 부압면 측의 볼록면 형상을 갖는 배측 익면(53)과, 압력면 측의 오목면 형상을 갖는 복측 익면(54)으로 이루어지는 익면(57)과, 날개 높이 방향(Dh)의 익선단부(56) 측에 형성된 천판(59)에 의하여, 일체로 형성되어 있다. 익형부(41)는, 중공 형상을 구비하고, 배측 익면(53)과 복측 익면(54)은, 축방향(Da)을 따르는 연소 가스(FG)의 흐름 방향의 상류 측에서 접속되어 전연(51)이 형성되며, 하류 측에서 접속되어 후연(52)이 형성되고, 후연 하류 측 에지면에 후연 에지면(52Aa)이 형성되어 있다. 익형부(41)는, 익기단부(55)로부터 익선단부(56)를 향하여 끝이 좁아지는 형상을 구비하고, 날개 높이 방향(Dh)의 익선단부(56) 측에서 천판(59)에 접합한다.

익형부(41)는, 내부에 냉각 공기 통로(60)가 마련된다. 냉각 공기 통로(60)는, 제1 냉각 공기 통로(61)와, 제2 냉각 공기 통로(62)와, 제1 공급 통로(61a)와, 제2 공급 통로(62a)를 갖는다. 제1 냉각 공기 통로(61)는, 익형부(41)의 전연(51) 측에날개 높이 방향(Dh)을 따라 마련되고, 익기단부(55) 측에서 제1 공급 통로(61a)에 접속하여, 익선단부(56) 측에서 천판(59)에 개구하고 있다. 제1 공급 통로(61a) 및 제2 공급 통로(62a)는, 익근부(43)에 형성되고, 외부로부터 냉각 공기를 수용하고 있다. 제1 냉각 공기 통로(61)는, 제1 공급 통로(61a)로부터 공급된 냉각 공기가 전연(51)을 따라 날개 높이 방향(Dh)의 일 방향으로 흐르고, 익선단부(56) 측의 천판(59)에 형성된 개구로부터 외부의 연소 가스(FG) 중으로 배출된다. 제2 냉각 공기 통로(62)는, 익기단부(55) 측에서 제2 공급 통로(62a)에 접속하여, 제2 공급 통로(62a)로부터 냉각 공기가 공급되고 있다. 제2 냉각 공기 통로(62)는, 익형부(41)의 내부에 사행 통로(서펜타인 통로)로서 형성되고, 제1 냉각 공기 통로(61)에 인접하여 후연(52) 측에 마련된다. 제2 냉각 공기 통로(62)는, 제1 통로(63), 제1 리턴 통로(64), 제2 통로(65), 제2 리턴 통로(66), 제3 통로(67)를 갖는다. 제1 통로(63)와 제2 통로(65)와 제3 통로(67)가 날개 높이 방향(Dh)을 따라 마련되고, 제3 통로(67)의 익선단부(56) 측이 천판(59)에 형성된 개구에 접속하고 있다. 제2 냉각 공기 통로(62)는, 제2 공급 통로(62a)로부터 공급된 냉각 공기가 제1 통로(63), 제1 리턴 통로(64), 제2 통로(65), 제2 리턴 통로(66), 제3 통로(67)의 순서로 흐르고, 익선단부(56)의 천판(59)에 형성된 개구로부터 외부로 배출한다. 냉각 공기가, 제1 냉각 공기 통로(61) 및 제2 냉각 공기 통로(62)를 흐름으로써, 익형부(41)의 내벽이 대류 냉각된다.

또, 익형부(41)는, 후연(52) 측의 익후연부(52b)에 복수의 냉각 구멍(68)이 마련된다. 복수의 냉각 구멍(68)은, 날개 높이 방향(Dh)에 소정 간격을 두고 배열되어 있다. 복수의 냉각 구멍(68)은, 냉각 공기의 흐름 방향의 상류단인 일단(102)(도 9 참조)에서, 제3 통로(67)에 연통되고, 냉각 공기의 흐름 방향의 하류단인 타단(103)(도 9 참조)에서, 후연(52)의 후연 에지면(52a)에 개구된다. 냉각 공기가, 익후연부(52b)에 형성된 냉각 구멍(68)을 흐름으로써, 익후연부(52b)가 대류 냉각된다.

플랫폼(42)은, 익형부(41)에 있어서의 배측 익면(53) 측에 제1 냉각 통로(72)가 마련되고, 복측 익면(54) 측에 제2 냉각 통로(73)가 마련된다. 제1 냉각 통로(72)와 제2 냉각 통로(73)는, 플랫폼(42)의 전연부(74)로부터 후연부(75)를 향하여 축방향(Da)에 플랫폼(42)의 상면(71)을 따라 뻗어 있다. 제1 냉각 통로(72)는, 냉각 공기의 흐름 방향의 상류단이 익형부(41)의 제2 냉각 공기 통로(62)에 연통되고, 냉각 공기의 흐름 방향의 하류단이 후연부 에지면(75a)에 개구된다. 제2 냉각 통로(73)는, 냉각 공기의 흐름 방향의 상류단이 익형부(41)의 제2 냉각 공기 통로(62)에 연통되고, 냉각 공기의 흐름 방향의 하류단이 후연부 에지면(75a)에 개구된다. 제1 냉각 통로(72) 및 제2 냉각 통로(73)는, 익형부(41)의 제1 냉각 공기 통로(61) 및 제2 냉각 공기 통로(62)로부터 냉각 공기의 일부를 수용하여 플랫폼(42)의 배측 단부(44) 및 복측 단부(45)를 대류 냉각하고 있다. 또한, 제1 냉각 통로(72)가 접속하는 상류단은, 제1 냉각 공기 통로(61)여도 되고, 제2 냉각 통로(73)가 접속하는 상류단은, 제2 냉각 공기 통로(62)여도 된다.

도 3, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 플랫폼(42)은, 플랫폼(42)에 발생하는 열 응력을 억제하기 위하여, 후연부(75)에 파임부(111)가 마련된다. 파임부(111)는, 플랫폼(42)의 후연부(75)의 후연부 에지면(75a)에 형성되고, 전연(51) 측의 방향을 향하여 파이도록 마련된다. 즉, 파임부(111)는, 파임부(111)의 일부를 형성하는 전연 측 단부(112)를 축방향(Da)의 가장 상류 측의 단부로 하여, 플랫폼(42)의 후연부 에지면(75a)를 향하여 형성되고, 후연부 에지면(75a)에서 개구한다. 파임부(111)의 전연 측 단부(112)는, 플랫폼(42)의 배측 단부(44) 측으로부터 복측 단부(45) 측을 향하여 둘레 방향(Dc)을 따라 마련된다. 따라서, 파임부의 개구는, 플랫폼(42)의 후연부 에지면(75a)의 배측 단부(44) 측부터 복측 단부(45)까지 형성됨과 함께, 배측 단부(44) 측 및 복측 단부(45)의 일부이며, 후연부 에지면(75a)부터 축방향(Da)의 상류 측의 전연 측 단부(112)와의 접속 위치까지의 범위에 형성된다.

또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 동익(28)은, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 접속부(76)의 응력 집중을 회피하기 위하여, 익형부(41)의 익면(57)의 전체 둘레에 필릿부(80)가 마련된다. 필릿부(80)는, 제1 필릿부(81)와, 제2 필릿부(82)와, 제3 필릿부(83)를 갖는다. 도 4 내지 도 6에 나타내는 제1 필릿부(81), 제2 필릿부(82) 및 제3 필릿부(83)의 형상은, 익형부(41)의 익면(57)을 따라 각 필릿을 본 단면 형상이다.

제1 필릿부(81)는, 익형부(41)의 배측 익면(53) 측이며, 익형부(41)의 배측 익면(53)과 플랫폼(42)의 배측 단부(44)의 거리가 가장 짧고 폭이 좁은 위치(X)보다 플랫폼(42)의 후연부(75) 측에 마련된다. 제1 필릿부(81)는, 둘레 방향(Dc)에 인접하는 동익(28)의 익형부(41)의 사이에 형성되는 후술하는 스로트부(110)보다 후연부(75) 측에 마련된다. 제1 필릿부(81)는, 필릿폭(W1)이 제1 필릿부(81) 이외의 다른 필릿부(80)의 영역의 필릿폭(W)보다 크게 설정된다. 여기에서, 스로트부란, 둘레 방향(Dc)에 인접하는 동익(28) 간에 있어서, 연소 가스(FG)의 유동 방향의 최소 유로폭을 정하는 위치이다. 또한, 필릿부(80)의 필릿폭(W) 방향의 플랫폼(42)의 상면(71)에 형성되는 필릿부(80)의 선단은, 하부 외연(80b)을 형성하고, 익면(57)을 따른 날개 높이 방향(Dh)에 형성되는 필릿부(80)의 선단은, 상부 외연(80a)을 형성한다. 여기에서, 필릿폭(W)이란, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 상면(71)이 접합하는 접속부(76)와 필릿부(80)의 하부 외연(80b)의 사이의 길이 또는 거리이다. 필릿 높이(H)란, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 상면(71)이 접합하는 접속부(76)와 필릿부(80)의 상부 외연(80a)의 사이의 길이 또는 높이이다.

여기에서, 스로트부(110)와 제1 필릿부(81)의 위치 관계에 대하여, 도 3에 따라서 설명한다. 도 3에 있어서, 스로트부(110)는, 인접하는 동익(28)의 익형부(41)의 후연(52)의 위치로부터 동익(28)의 배측 익면(53)에 수직으로 수선 스로트선(SL)을 그어, 배측 익면(53)에 교차하는 배측 익면(53) 상의 위치를 말한다. 한편, 제1 필릿부(81)를 형성하는 가장 전연(51) 측에 가까운 제1 단부(81a)는, 스로트부(110)의 위치보다 후연(52) 측에 형성되어 있다.

제2 필릿부(82)는, 제1 필릿부(81)보다 후연(52) 측에 마련된다. 제2 필릿부(82)는, 익형부(41)의 후연 에지면(52a)에 형성되고, 날개 높이 방향(Dh)에 배열된 복수의 냉각 구멍(68)(도 2 참조)과 날개 높이 방향(Dh)에 인접하여 익기단부(55) 측에 형성되며, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 접속부(76)에 마련된다. 제2 필릿부(82)는, 필릿 높이(H)가 제2 필릿부(82) 이외의 다른 영역의 필릿부(80)의 필릿 높이(H)보다 작게 설정된다.

제3 필릿부(83)는, 익형부(41)의 전연(51)을 사이에 두고, 전연(51)부터 배측 익면(53) 측의 제1 필릿부(81)까지 뻗어 마련됨과 함께, 전연(51)부터 복측 익면(54)을 따라 후술하는 제3 필릿 변화부(86)까지 뻗어 마련된다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 필릿부(81)는, 익형부(41)의 배측 익면(53) 측의 익면(57)을 따른 영역(A1)에 마련된다. 제1 필릿부(81)는, 필릿폭(W1) 및 필릿 높이(H1)로 형성된다. 여기에서, 필릿부(80)의 단면은, 진원(眞圓) 또는 타원 형상으로 형성되고, 익면(57) 및 플랫폼(42)의 상면(71)에 외접하며, 외접하는 익면(57) 상의 위치가 상부 외연(80a)에 상당하고, 외접하는 플랫폼(42)의 상면(71) 상의 위치가, 하부 외연(80b)에 상당한다. 필릿부(80)는, 익형부(41)의 익면(57)과 플랫폼(42)의 상면(71)을 원활하게 접속하는 만곡부(만곡 오목면)로 형성된다. 제1 필릿부(81)의 필릿폭(W1)이란, 익형부(41)의 익면(57)에 직교하는 방향의 플랫폼(42)의 상면(71)을 따른 방향의 필릿부(80)의 길이이다. 필릿 높이(H1)란, 플랫폼(42)의 상면(71)에 직교하는 방향의 익면(57)을 따른 날개 높이(Dh) 방향의 필릿부(80)의 길이이다. 제1 필릿부(81)는, 익형부(41)의 익면(57)과 플랫폼(42)의 상면(71)이 접속하는 접속부(76)에 형성되고, 제1 필릿부(81)의 단면 형상은, 진원(R1)의 원호 형상으로 전연(51) 측으로부터 후연(52)의 방향으로 배측 익면(53)을 따라 연속하여 형성되어 있다. 그 때문에, 제1 필릿부(81)의 필릿폭(W1)은, 진원(R1)에 있어서의 필릿폭(W) 방향의 길이(직경)인 WR1의 대략 1/2(반직경)이며, 필릿 높이(H1)는, 진원(R1)에 있어서의 필릿 높이 방향의 길이(직경)(HR1)의 대략 1/2(반직경)의 길이이다.

도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 필릿부(82)는, 익형부(41)의 후연 에지면(52a)에 형성되고, 익면(57)의 후연 에지면(52a)을 따른 영역(A2)에 일정한 폭으로 둘레 방향으로 형성되어 있다. 제2 필릿부(82)는, 필릿폭(W2)이며, 필릿 높이(H2)이다. 제2 필릿부(82)는, 익형부(41)의 익면(57)과 플랫폼(42)의 상면(71)이 접속하는 접속부(76)에 형성되고, 제2 필릿부(82)의 형상은, 날개 높이 방향(Dh)이 장경이며, 플랫폼(42)의 상면(71)을 따르는 방향이 단경인 타원(R2)의 타원 형상으로 후연 에지면(52a)을 따라 연속하여 형성된다. 그 때문에, 필릿폭(W2)은, 타원(R2)에 있어서의 필릿폭 방향의 길이(단경)(WR2)의 대략 1/2이며, 필릿 높이(H2)는, 타원(R2)에 있어서의 필릿 높이 방향의 길이(장경)(HR2)의 대략 1/2이다. 또한, 제2 필릿부(82)의 필릿폭(W) 방향의 플랫폼(42)의 상면에 형성되는 제2 필릿부(82)의 선단은, 하부 외연(80b)을 형성하고, 도 5에 있어서의 익면(57)으로부터 필릿폭(W2)의 위치에 상당한다. 또, 익면(57)을 따른 날개 높이 방향(Dh)에 형성되는 제2 필릿부(82)의 선단은, 상부 외연(80a)을 형성하고, 도 5에 있어서의 플랫폼(42)의 상면(71)으로부터 필릿 높이(H2)의 위치에 상당한다. 또, 제2 필릿부(82)의 필릿 높이(H2)는, 다른 영역의 필릿부(80)의 필릿 높이(H)보다 낮아, 제2 필릿부(82)의 필릿 높이(H)가 가장 낮게 형성되어 있다.

도 3 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 제3 필릿부(83)는, 익형부(41)의 배측 익면(53) 측 및 복측 익면(54) 측의 익면(57)을 따른 영역(A3)에 마련된다. 제3 필릿부(83)는, 필릿폭(W3)이며, 필릿 높이(H3)이다. 제3 필릿부(83)는, 익형부(41)의 익면(57)과 플랫폼(42)의 상면(71)이 접속하는 접속부(76)에 형성된다. 제3 필릿부(83)의 형상은, 날개 높이 방향(Dh)이 장경이며, 플랫폼(42)의 상면(71)을 따르는 방향이 단경인 타원(R3)의 타원 형상으로 연속하여 형성된다. 그 때문에, 필릿폭(W3)은, 타원(R3)에 있어서의 필릿폭 방향의 길이(단경)(WR3)의 대략 1/2이며, 필릿 높이(H3)는, 타원(R3)에 있어서의 필릿 높이 방향의 길이(장경)(HR3)의 대략 1/2이다. 또한, 제3 필릿부(83)의 필릿폭(W) 방향의 플랫폼(42)의 상면(71)에 형성되는 제3 필릿부(83)의 선단은, 하부 외연(80b)을 형성하고, 도 6에 있어서의 익면(57)으로부터 필릿폭(W3)의 위치에 상당한다. 또, 익면(57)을 따른 날개 높이 방향(Dh)에 형성되는 제3 필릿부(83)의 선단의 위치는, 상부 외연(80a)을 형성하고, 도 6에 있어서의 플랫폼(42)의 상면(71)으로부터 필릿 높이(H3)의 위치에 상당한다. 또한, 제1 필릿부(81), 제2 필릿부(82) 및 제3 필릿부(83)의 필릿폭(W) 및 필릿 높이(H)는, 서로 다르기 때문에, 제1 필릿부(81)와 제2 필릿부(82)의 사이, 제2 필릿부(82)와 제3 필릿부(83)의 사이 및 제3 필릿부(83)와 제1 필릿부(81)의 사이에는, 각 필릿부를 원활하게 접속하는 필릿 변화부(87)(제1 필릿 변화부(84), 제2 필릿 변화부(85), 제3 필릿 변화부(86))가 배치되어 있다. 필릿 변화부(87)를 배치함으로써, 필릿부(80)의 급격한 형상 변화를 수반하지 않고, 제1 필릿부(81), 제2 필릿부(82) 및 제3 필릿부(83)가 원활하게 접속되어, 필릿부(80)의 공력 성능의 저하를 억제할 수 있다.

도 4 내지 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 필릿부(81)는, 필릿폭(W1)에 대한 필릿 높이(H1)의 애스펙트비(필릿 높이(H1)/필릿폭(W1))가, 제1 필릿부(81) 이외의 다른 영역의 필릿부(80)의 애스펙트비보다 작게 설정된다. 즉, 제1 필릿부(81)는, 필릿폭(W1)과 필릿 높이(H1)가 동일한 길이인 점에서, 애스펙트비가 1.0이다. 또한, 제1 필릿부(81)의 애스펙트비는, 1.0에 한정되지 않고, 제1 필릿부(81) 이외의 다른 영역의 필릿부(80)의 애스펙트비보다 작으면 된다. 한편, 제2 필릿부(82)는, 필릿폭(W2)에 대하여 필릿 높이(H2)가 큰 점에서, 애스펙트비가 1.0보다 크다. 또, 제3 필릿부(83)는, 필릿폭(W3)에 대하여 필릿 높이(H3)가 큰 점에서, 애스펙트비가 1.0보다 크다. 그 때문에, 제1 필릿부(81)의 애스펙트비는, 제2 필릿부(82)의 애스펙트비 및 제3 필릿부(83)의 애스펙트비보다 작아진다.

또, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 필릿부(81)는, 애스펙트비가 필릿부(80)의 익면(57)을 따라 일정한 비율을 유지하는 영역(A1)을 갖는다. 제2 필릿부(82)는, 애스펙트비가 익형부(41)의 후연 에지면(52a)의 익면(57)을 따라 일정한 비율을 유지하는 영역(A2)을 갖는다. 제3 필릿부(83)는, 애스펙트비가 필릿부(80)의 익면(57)을 따라 일정한 비율을 유지하는 영역(A3)을 갖는다.

제1 필릿부(81)는, 도 3 내지 도 6에 나타내는 바와 같이, 필릿부(80)의 익면(57)을 따른 익형부(41)의 배측 익면(53) 측의 전연(51) 측에 마련되는 제1 단부(81a)와, 필릿부(80)의 익면(57)을 따른 익형부(41)의 배측 익면(53) 측의 후연(52) 측에 마련되는 제2 단부(81b)를 갖는다. 제1 단부(81a) 및 제2 단부(81b)는, 필릿폭(W)과 필릿 높이(H)가 필릿부(80)의 익면(57)을 따라 변화하는 필릿 변화부(87)에 접속된다. 또, 제3 필릿부(83)는, 필릿부(80)의 익면(57)을 따른 익형부(41)의 배측 익면(53) 측에 형성된 제1 필릿부(81) 측에 마련되는 제3 단부(83a)와, 필릿부(80)의 익면(57)을 따른 익형부(41)의 복측 익면(54) 측에서 후연(52) 측에 형성된 제4 단부(83b)를 갖는다. 제3 단부(83a) 및 제4 단부(83b)는, 필릿폭(W)과 필릿 높이(H)가 필릿부(80)의 익면(57)을 따라 변화하는 필릿 변화부(87)에 접속된다.

필릿 변화부(87)는, 제1 필릿 변화부(84)와, 제2 필릿 변화부(85)와, 제3 필릿 변화부(86)를 갖는다. 제1 필릿 변화부(84)는, 제1 단부(81a)와 제1 단부(81a)보다 전연(51) 측에 배치된 제3 단부(83a)의 사이에 형성되고, 배측 익면(53)을 따른 영역(A11)에 마련된다. 제1 필릿 변화부(84)는, 제1 단부(81a)로부터 제3 단부(83a)의 방향을 향하여 필릿폭(W)이 작아지고, 필릿 높이(H)가 일정한 높이로 유지된다. 즉, 제1 필릿부(81)부터 제1 필릿 변화부(84)를 거쳐 제3 필릿부(83)의 제3 단부(83a)까지의 사이는, 필릿폭(W)이 작아지지만, 필릿 높이(H)가 일정한 높이로 유지된다.

제2 필릿 변화부(85)는, 제2 단부(81b)와 제2 필릿부(82)의 사이에 형성되고, 배측 익면(53)을 따른 영역(A12)에 마련된다. 제2 필릿 변화부(85)는, 제2 단부(81b)로부터 제2 필릿부(82)를 향하여 필릿폭(W) 및 필릿 높이(H)가 작아진다. 제3 필릿 변화부(86)는, 제4 단부(83b)와 제2 필릿부(82)의 사이에 형성되고, 복측 익면(54)을 따른 영역(A13)에 마련된다. 제3 필릿 변화부(86)는, 제4 단부(83b)로부터 제2 필릿부(82)를 향하여 필릿폭(W)이 일정한 폭으로 유지되어, 필릿 높이(H)가 작아진다.

또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 필릿부(81)는, 제2 냉각 공기 통로(62)에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로(70), 즉, 제3 통로(67)의 익벽(58)을 따라 마련된다. 또한, 제1 필릿부(81)는, 제2 냉각 공기 통로(62)에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로(70), 즉, 제3 통로(67)의 코드 방향으로 뻗어 있는 통로 단면을 따라 마련된다. 제1 필릿부(81)에 있어서의 영역(A1)의 길이는, 제3 통로(67)의 통로 단면의 코드 방향의 길이의 범위 내에 포함된다.

여기에서, 상술한 익형부(41)의 익면(57)을 따른 필릿부(80)의 위치에 따라, 필릿부(80)의 형상이 다른 이유를 이하에 설명한다.

먼저, 필릿부(80)의 형상에 영향을 주는 익형부(41)의 후연(52) 측의 냉각 구조에 대하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 익형부(41)에 형성된 제2 냉각 공기 통로(62)는, 제1 통로(63), 제1 리턴 통로(64), 제2 통로(65), 제2 리턴 통로(66), 제3 통로(67)로 이루어지는 사행 통로를 형성한다. 따라서, 제2 냉각 공기 통로(62)를 흐르는 냉각 공기는, 냉각 공기 통로(60) 내를 흐르는 과정에서 과열되어, 최종 통로(70)를 흐르는 냉각 공기의 온도는, 고온이 되기 때문에, 최종 통로(70)를 형성하는 후연(52) 측의 익벽(58)의 메탈 온도가 고온화되는 경향이 있다. 한편, 익형부(41)와 플랫폼(42)이 접속하는 필릿부(80)에는, 원심력 등에 기인하는 응력이 발생한다. 따라서, 후연(52) 측의 필릿부(80)에는, 높은 열 응력이 발생하는 경향이 있어, 어떠한 냉각 수단 및 열 응력의 억제 수단이 필요해지는 경우가 있다.

제1 필릿부(81)는, 익형부(41)의 배측 익면(53) 측에 형성되어 있다. 익형부(41)의 배측 익면(53)과 플랫폼(42)의 배측 단부(44)와 후연부 에지면(75a)에 의하여 둘러싸인 플랫폼(42)의 후연부(75)의 축방향 하류 측의 배측의 영역은, 상술한 제1 냉각 통로(72)가, 배측 단부(44)를 따라 전연(51)으로부터 후연(52)을 향하여 배열되어 있을 뿐이다. 따라서, 제1 냉각 통로(72)가 배치된 영역을 제외한 플랫폼(42)의 후연부(75)의 축방향 하류 측의 배측의 영역은 무냉각의 상태가 된다.

상술한 바와 같이, 익형부(41)의 제2 냉각 공기 통로(62)의 최종 통로(70)(제3 통로(67))는, 냉각 공기에 의한 과열과 원심력 등의 상호 작용에 의한 익형부(41)의 익기단부(55) 측에 발생하는 열 응력과, 플랫폼(42)의 무냉각 영역의 존재에 의한 열 신장차에 기인하는 열 응력의 발생이 겹쳐져, 익형부(41)의 배측 익면(53) 측의 축방향 하류 측 영역 근방의 제1 필릿부(81)에는, 플랫폼(42)의 상면(71)을 따라, 다른 영역의 필릿부(80)보다 높은 열 응력이 발생하는 경향이 있다.

도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 필릿부(81)에 발생하는 플랫폼(42)의 상면(71)을 따른 수평 방향의 열 응력을 허용값 이하로 억제하기 위하여, 제1 필릿(81)부를 형성하는 곡면 중, 플랫폼(42)의 상면(71)을 따른 방향의 필릿폭(W1)을 크게 하여, 응력을 저하시킬 필요가 있다. 따라서, 제1 필릿부(81)는, 다른 영역의 필릿부(80)의 필릿폭(W)보다 큰 폭이 선정된다. 도 4에 나타나는 제1 필릿부(81)는, 원형 형상의 오목면상의 곡면으로 형성되고, 필릿 높이(H1)와 필릿폭(W1)의 비인 애스펙트비가, 1.0이 되는 오목상 곡면 형상을 구비하며, 다른 필릿부(80)보다 애스펙트비가 가장 작은 형상이 되어 있다.

도 2, 도 3 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 제2 필릿부(82)는, 익형부(41)의 후연 에지면(52a)에 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 익형부(41)의 익후연부(52b)를 냉각하기 위하여, 익후연부(52b)에는 날개 높이 방향으로 복수 배열된 냉각 구멍(68)이 배치되고, 후연 에지면(52a)에 개구하고 있다. 한편, 후연 에지면(52a)에 형성된 제2 필릿부(82)를 냉각하기 위하여, 제2 필릿부(82)를 관통하여 냉각 구멍(68)을 형성하는 것은, 냉각 구멍(68) 둘레에 발생하는 응력 집중의 관점에서 바람직하지 않다. 따라서, 익후연부(52b)의 필릿부(80)이며, 특히 냉각 구멍(68)이 개구하는 후연 에지면(52a)에 있어서의 개구(68a)의 날개 높이 방향(Dh)의 위치는, 제2 필릿부(82)를 포함시킨 필릿부(80)를 냉각하기 위하여, 가공 가능한 범위에서 가능한 한 필릿부(80)의 상부 외연(80a)에 접근시켜 배치하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 후연 에지면(52a)에 형성되는 제2 필릿부(82)는, 다른 영역의 필릿부(80)와 비교하여, 필릿 높이(H2)를 가장 낮게 하고, 냉각 구멍(68)의 개구(68a)의 날개 높이 방향(Dh)의 위치를, 제2 필릿부(82)의 상부 외연(80a)에 가깝게 하고, 플랫폼(42)의 축방향 하류 측 영역의 상면(71)에 접근시켜 배치하고 있다.

제3 필릿부(83)는, 익형부(41)의 전연(51)을 사이에 두고 배측 익면(53) 측과 복측 익면(54)에 형성되어 있다. 제3 필릿부(83)의 단면 형상은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 필릿폭(W3)보다 필릿 높이(H3)의 쪽이 크고, 필릿 높이(H3)와 필릿폭(W3)의 비인 애스펙트비가 1.0을 초과하여, 날개 높이 방향(Dh)에 긴 타원 형상의 필릿으로서 형성되어 있다. 제3 필릿부(83)가 형성된 플랫폼(42)과 익형부(41)의 접속부(76)에는, 제1 필릿부(81)가 형성된 플랫폼(42)의 축방향 하류 측 영역만큼의 높은 열 응력이 발생하지 않는다. 따라서, 공력 성능의 점에서는 애스펙트비가 큰 쪽이 유리한 점을 감안하여, 제3 필릿부(83)는, 제1 필릿부와 비교하여, 필릿 높이(H)는 변경하지 않고, 필릿폭(W)을 작게 함으로써, 애스펙트비가 1보다 커지는 것 같은 필릿 형상을 선정하고 있다.

또한, 제1 필릿부(81)의 영역(A1) 및 제2 필릿부(82)의 영역(A2) 및 제3 필릿부(83)의 영역(A3)은, 모두 필릿 높이(H) 및 필릿폭(W)은 변함없이 일정한 높이(H) 및 필릿폭(W)을 유지하고 있지만, 각각의 필릿부(80)를 연결하는 중간에 배치된 필릿 변화부(87)는, 필릿 높이(H) 또는 필릿폭(W)을 서서히 변경하여 원활하게 접속하도록 형성되어 있다. 각 접속점(제1 단부(81a), 제2 단부(81b), 제3 단부(83a), 제4 단부(83b))에서, 필릿의 형상을 급변시키는 것은, 공력 성능 및 응력 집중의 점에서 바람직하지 않기 때문이다.

또한, 본 발명의 터빈 날개는, 상술한 구성의 동익(28)에 한정되는 것은 아니다. 도 7은, 터빈 날개로서의 동익의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 변형예의 동익(28A)은, 상술한 도 2 내지 도 6에 나타내는 동익(28)의 제1 실시형태에 대하여, 익형부(41)의 냉각 공기 통로의 구성이 상이하고, 그 외의 구성은 동일하다. 동익(28A)은, 익형부(41)와 플랫폼(42)과 익근부(43)(도 2 참조)를 구비한다.

익형부(41)는, 내부에 냉각 공기 통로(90)가 마련된다. 냉각 공기 통로(90)는, 제1 냉각 공기 통로(91)와, 제2 냉각 공기 통로(92)를 갖는다. 제1 냉각 공기 통로(91)는, 익형부(41)의 전연(51) 측에 날개 높이 방향(Dh)을 따라 마련되고, 익선단부(56) 측에서 천판(59)에 개구하고 있다. 제1 냉각 공기 통로(91)는, 익근부(43) 측에 공급된 냉각 공기가 전연(51)을 따라 일 방향으로 흐르고, 익선단부(56) 측의 천판(59)에 형성된 개구로부터 외부의 연소 가스(FG) 중으로 배출한다. 제1 실시형태에 나타나는 동익(28)과 동일하게, 제2 냉각 공기 통로(92)는, 익형부(41)의 내부에 사행 통로(서펜타인 통로)로서 형성되고, 제1 냉각 공기 통로(91)에 인접하여 후연(52) 측에 마련된다. 제2 냉각 공기 통로(92)는, 제1 통로(93), 제1 리턴 통로(도시 생략), 제2 통로(94), 제2 리턴 통로(도시 생략), 제3 통로(95)와, 제3 리턴 통로(도시 생략), 제4 통로(96), 제4 리턴 통로(도시 생략), 제5 통로(97)를 갖는다. 제1 통로(93)와 제2 통로(94)와 제3 통로(95)와 제4 통로(96)와 제5 통로(97)가 날개 높이 방향(Dh)을 따라 마련되고, 제5 통로(97)의 익선단부(56) 측부가 천판(59)에 형성된 개구에 접속하고 있다. 제2 냉각 공기 통로(92)는, 익근부(43) 측에 공급된 냉각 공기가 제1 통로(93), 제1 리턴 통로, 제2 통로(94), 제2 리턴 통로, 제3 통로(95), 제3 리턴 통로, 제4 통로(96), 제4 리턴 통로, 제5 통로(97)의 순서로 흐르고, 익선단부(56)의 천판(59)에 형성된 개구로부터 외부로 배출한다. 제5 통로(97)는, 제2 냉각 공기 통로(92)의 최종 통로(70)이기도 하다.

또, 동익(28A)은, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 접속부(76)의 응력 집중을 회피하기 위하여, 익형부(41)의 익면(57)을 따라 전체 둘레에 필릿부(80)가 마련된다. 제1 실시형태에 나타내는 동익(28)과 동일하게, 필릿부(80)는, 제1 필릿부(81)와, 제2 필릿부(82)와, 제3 필릿부(83)를 갖는다. 그리고, 필릿 변화부로서, 제1 필릿 변화부(84)와, 제2 필릿 변화부(85)와, 제3 필릿 변화부(86)가 마련된다. 필릿부(80)와 필릿 변화부(87)의 구성은, 상술한 제1 실시형태의 구성과 동일한 점에서, 설명은 생략한다.

이와 같이 제1 실시형태의 터빈 날개에 있어서는, 내부에 냉각 공기 통로(60)를 갖는 익형부(41)와, 익형부(41)의 날개 높이 방향(Dh)의 익기단부(55)에 마련되는 플랫폼(익기단부)(42)과, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 접속부(76)의 익면(57)을 따라 전체 둘레에 마련되는 필릿부(80)를 구비한다. 필릿부(80)는, 익형부(41)의 배측 익면(53) 측이며, 익형부(41)의 배측 익면(53)과 플랫폼(42)의 배측 단부(44)의 거리가 가장 짧고 간격이 좁은 위치(X)보다 후연(52) 측에 마련되며, 필릿폭(W)이 필릿부(80)에 있어서의 다른 영역의 필릿폭(W)보다 큰 제1 필릿부(81)를 갖는다.

그 때문에, 필릿부(80)에 있어서의 플랫폼(42)의 배측 익면(53) 측의 후연(52) 측의 축방향(Da)의 하류 측 영역은, 다른 영역보다 높은 열 응력이 발생하기 쉽다. 이 영역에 필릿부(80)의 필릿폭(W)보다 큰 제1 필릿부(81)를 마련함으로써, 필릿부(80)에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다. 또, 플랫폼(42)의 배측 익면(53) 측의 후연(52) 측의 제1 필릿부(81)는, 전연(51) 측의 제3 필릿부(83)와 비교하여 스로트부(110)의 위치보다 축방향(Da)의 하류 측에 배치되어 있기 때문에, 필릿 형상이 공력 성능에 부여하는 영향이 작다. 따라서, 제1 필릿부(81)는, 제3 필릿부(83)보다 필릿폭(W)이 큰 필릿을 선정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 인접하는 익형부(41)의 사이에 형성되는 스로트부(110)보다 후연(52) 측에 제1 필릿부(81)를 마련한다. 그 결과, 필릿부(80)에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있는 한편, 필릿폭(W)을 크게 해도 공력 성능의 저하를 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제1 필릿부(81)는, 필릿폭(W)에 대한 필릿 높이(H)의 애스펙트비가 다른 필릿부에 있어서의 애스펙트비보다 작다. 그 때문에, 제1 필릿부(81)는, 다른 필릿부보다, 필릿폭(W)이 큰 점에서, 필릿부(80)에 있어서의 열 신장차 등에 의한 열 응력의 발생을 저감할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제1 필릿부(81)는, 애스펙트비가 필릿부(80)의 익면(57)을 따라 일정한 비율을 유지하는 영역이다. 그 때문에, 필릿부(80)의 익면(57)을 따른 소정의 영역(영역(A1))에서, 열 응력을 저감할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제1 필릿부(81)의 애스펙트비가 1.0이다. 그 때문에, 제1 필릿부(81)의 열 응력을 저감할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제1 필릿부(81)는, 필릿부(80)의 익면(57)을 따른 익형부(41)의 전연(51) 측에 마련되는 제1 단부(81a)와, 필릿부(80)의 익면(57)을 따른 익형부(41)의 후연(52) 측에 마련되는 제2 단부(81b)를 갖는다. 제1 필릿부(81)의 제1 단부(81a) 및 제2 단부(81b)는, 필릿폭(W) 또는 필릿 높이(H)가 다른 영역의 필릿부(80)의 익면(57)을 따라 변화하는 필릿 변화부(84, 85)에 접속된다. 그 때문에, 제1 필릿부(81)와 다른 필릿부(80)(제2 필릿부(82), 제3 필릿부(83))가, 필릿폭(W) 또는 필릿 높이(H)가 변화하는 필릿 변화부(84, 85)를 통하여 접속하는 점에서, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 접속부에 원활하게 접속하는 필릿부(80)를 마련하게 되어, 공력 성능의 저하와 응력 집중을 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 익형부(41)는, 후연(52) 측의 익후연부(52b)의 날개 높이 방향(Dh)에 소정 간격을 두고 복수 배열된 냉각 구멍(68)이 배치되어 있다. 냉각 구멍(68)은, 일단이 냉각 공기 통로(60)에 연통되고, 타단이 후연(52)의 후연 에지면(52a)에 개구하고 있다. 필릿부(80)는, 필릿 높이(H)가 다른 필릿부(80)의 필릿 높이(H)보다 작은 제2 필릿부(82)를 갖는다. 제2 필릿부(82)는, 날개 높이 방향(Dh)에서 냉각 구멍(68)보다 플랫폼(42) 측에 접근하여 인접시켜 후연 에지면(52a)에 마련된다. 그 때문에, 제2 필릿부(82)는, 필릿 높이(H)가 다른 필릿부(80)의 필릿 높이(H)보다 작기 때문에, 냉각 구멍(68)을 흐르는 냉각 공기에 의하여 제2 필릿부(82)를 포함시킨 익후연부(52b)의 필릿부(80) 및 플랫폼(42)의 후연(52) 측의 축방향 하류 측의 영역을 효율적으로 냉각할 수 있어, 제2 필릿부(82)를 포함시킨 익후연부(52b)의 필릿부(80)의 열 응력을 저감할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 필릿부(80)는, 익형부(41)의 전연(51)을 기점으로 하여, 배측 익면(53) 측이, 제3 필릿부(83), 제1 필릿 변화부(84), 제1 필릿부(81) 및 제2 필릿 변화부(85)를 통하여 제2 필릿부(82)까지 뻗어 있다. 복측 익면(54) 측이, 제3 필릿부(83) 및 제3 필릿 변화부(86)를 통하여 제2 필릿부(82)까지 뻗어 있다. 따라서, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 사이의 접속부의 전체 둘레에 적정 형상의 필릿부(80)를 마련할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제3 필릿부(83)는, 필릿폭(W)에 대한 필릿 높이(H)의 애스펙트비가 필릿부(80)의 익면(57)을 따라 일정한 비율을 유지한다. 그 때문에, 필릿부(80)의 익면(57)에 있어서의 소정의 영역에서, 공력 성능의 저하를 억제하면서 열 응력을 저감할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제1 단부(81a)와 제3 단부(83a)의 사이에 제1 필릿 변화부(84)를 마련하고 있다. 제1 필릿 변화부(84)는, 제1 단부(81a)로부터 제3 단부(83a)를 향하여 필릿폭(W)이 작아져, 필릿 높이(H)가 일정하게 유지된다. 이 경우, 제1 필릿 변화부(84)의 형상은, 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상을 이룬다. 그 때문에, 제1 필릿 변화부(84)에 의하여 제1 필릿부(81)와 제3 필릿부(83)를 원활하게 접속할 수 있고, 제1 필릿부(81)보다 필릿폭(W)을 작게 할 수 있으므로, 공력 성능의 저하와 응력 집중을 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제2 단부(81b)와 제2 필릿부(82)의 사이에 제2 필릿 변화부(85)를 마련하고 있다. 제2 필릿 변화부(85)는, 제2 단부(81b)로부터 제2 필릿부(82)를 향하여 필릿폭(W) 및 필릿 높이(H)가 작아진다. 또한, 제2 필릿 변화부(85)에서는, 필릿 높이(H)의 변화 비율과 비교하여 필릿폭(W)의 변화 비율이 크다. 이 경우, 제2 필릿 변화부(85)의 형상은, 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상을 이룬다. 그 때문에, 제2 필릿 변화부(85)에 의하여 제1 필릿부(81)와 제2 필릿부(82)를 원활하게 접속할 수 있고, 제1 필릿부(81)보다 필릿폭(W)을 작게 할 수 있으므로, 공력 성능의 저하와 응력 집중을 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제4 단부(83b)와 제2 필릿부(82)의 사이에 제3 필릿 변화부(86)를 마련하고 있다. 제3 필릿 변화부(86)는, 제4 단부(83b)로부터 제2 필릿부(82)를 향하여 필릿폭(W)이 일정한 폭으로 유지되어, 필릿 높이(H)가 작아진다. 이 경우, 제3 필릿 변화부(86)의 형상은, 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상을 이룬다. 그 때문에, 제3 필릿 변화부(86)에 의하여 제2 필릿부(82)와 제3 필릿부(83)를 원활하게 접속할 수 있고, 필릿 높이(H)를 작게 하여 냉각 구멍(68)의 위치를 플랫폼(42)의 상면(71)에 접근시켜, 공력 성능의 저하와 응력 집중을 억제할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 제1 필릿부(81)는, 냉각 공기 통로(60)에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로(70)인 제3 통로(67)의 익벽(58)을 따라 날개 높이 방향(Dh)에 마련된다. 그 때문에, 냉각 공기 통로(60)에 있어서의 제3 통로(67)를 흐르는 냉각 공기에 의하여 제1 필릿부(81)를 효과적으로 냉각할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 익형부의 내부에 사행 통로로서의 제2 냉각 공기 통로(62)를 마련하고, 제1 필릿부(81)는, 제2 냉각 공기 통로(62)에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로(70)인 제3 통로(67)의 코드 방향으로 뻗어 있는 통로 단면을 따라 마련되며, 제1 필릿부(81)에 있어서의 영역(A1)의 길이가 제3 통로(67)의 코드 방향의 길이의 범위 내에 포함된다. 그 때문에, 제1 필릿부(81)에 있어서의 영역(A1)의 길이보다 제3 통로(67)의 코드 방향의 길이가 긴 점에서, 제3 통로(67)를 흐르는 냉각 공기에 의하여 대류 냉각되어, 제1 필릿부(81)를 적정하게 냉각할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 익형부(41)에 있어서의 복측 익면(54) 측과 배측 익면(53) 측에, 플랫폼(42)의 전연부(74)로부터 후연부(75)로 뻗어 있는 제1 냉각 통로(72), 제2 냉각 통로(73)를 마련하고, 제1 냉각 통로(72), 제2 냉각 통로(73)에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 상류 측을 냉각 공기 통로(60)에 연통시키고 있다. 그 때문에, 익형부(41)에 공급되는 냉각 공기의 일부를 플랫폼(42)에 배치된 제1 냉각 통로(72), 제2 냉각 통로(73)에 공급하고, 플랫폼(42)을 대류 냉각하여, 플랫폼(42)을 효율적으로 냉각할 수 있다.

제1 실시형태의 터빈 날개에서는, 터빈 날개를 동익(28)에 적용한다. 그 때문에, 동익(28)의 성능의 저하를 억제할 수 있는 한편, 필릿부(80)에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다.

또, 제1 실시형태의 가스 터빈에 있어서는, 압축기(11)와, 압축기(11)가 압축한 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기(12)와, 터빈 날개로서의 동익(28)을 갖고 연소기(12)가 생성한 연소 가스(FG)에 의하여 회전 동력을 얻는 터빈(13)을 구비한다. 그 때문에, 터빈(13)의 성능의 저하를 억제할 수 있는 한편, 필릿부(80)에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다.

[제2 실시형태]

도 8은, 제2 실시형태의 터빈 날개로서의 동익을 나타내는 단면도, 도 9는, 도 8의 IX-IX를 따른 화살표 방향에서 본 터빈 날개의 익기단부 둘레의 단면도, 도 10은, 도 9의 주요부 확대도이다. 또한, 상술한 제1 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에는, 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

제2 실시형태에 있어서, 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 동익(28B)은, 상술한 제1 실시형태의 동익(28)과 동일하게, 익형부(41)와, 플랫폼(42)과, 익근부(43)(도 2 참조)를 구비한다.

또, 동익(28B)은, 익형부(41)와 플랫폼(42)의 접속부(76)의 응력 집중을 회피하기 위하여, 익형부(41)의 익면(57)을 따라 전체 둘레에 필릿부(80)가 마련된다. 제1 실시형태에 나타내는 동익(28)과 동일하게, 필릿부(80)는, 제1 필릿부(81)와, 제2 필릿부(82)와, 제3 필릿부(83)를 갖는다. 그리고, 필릿 변화부로서 제1 필릿 변화부(84)와, 제2 필릿 변화부(85)와, 제3 필릿 변화부(86)가 마련된다. 필릿부(80)와 필릿 변화부의 구성은, 상술한 제1 실시형태의 구성과 동일한 점에서, 설명은 생략한다.

익형부(41)는, 후연(52) 측의 익후연부(52b)에 복수의 냉각 구멍(68)이 마련된다. 복수의 냉각 구멍(68)은, 날개 높이 방향(Dh)에 소정 간격을 두고 배열되고, 일단이 제2 냉각 공기 통로(62)에 있어서의 제3 통로(67)에 연통되고, 타단이 후연(52)의 후연 에지면(52a)에 개구된다. 또, 냉각 구멍(68)은, 익형부(41)의 후연 에지면(52a)에 있어서의 플랫폼(42) 측에 접근한 위치에서, 제2 필릿부(82)의 상부 외연(80a)에 인접하는 날개 높이 방향(Dh)의 외측의 위치에 배치된다. 후술하는 바와 같이, 복수의 냉각 구멍(68)은, 개구 밀도가 다른 복수의 냉각 구멍(68)의 개구 밀도보다 큰 복수의 단부 냉각 구멍(101)을 포함하고 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 복수의 단부 냉각 구멍(101)은, 상류 측인 일단(102)이 제2 냉각 공기 통로(62)에 있어서의 제3 통로(67)에 연통되고, 하류 측인 타단(103)이 후연(52)의 후연 에지면(52a)에 개구된다.

제2 필릿부(82)가 마련되는 익기단부(55)(도 2 참조) 측에 위치하는 단부 냉각 구멍(101)은, 단부 냉각 구멍(101)보다 익선단부(56)(도 2 참조) 측에 위치하는 냉각 구멍(68)에 비하여, 날개 높이 방향(Dh)에 있어서 개구 밀도가 크다. 그 때문에, 단부 냉각 구멍(101)을 필릿부(80)의 상부 외연(80a)에 접근시켜 배치함으로써, 냉각 공기의 공급량을 충분히 확보함으로써, 제2 필릿부(82)의 대류 냉각을 보다 효과적으로 행할 수 있다. 또한, 냉각 구멍(68)의 개구 밀도 D는, 냉각 구멍(68)의 배열 피치 P로 하고, 냉각 구멍(68)의 습윤 길이 S로 하면, D=(S/P)로 표시된다. 즉, 냉각 구멍(68)의 배열 피치 P가 커지면, 개구 밀도 D는 작아지고, 습윤 길이 S가 커지면, 개구 밀도 D는 커진다. 습윤 길이 S는, 냉각 구멍(68)이 원형이면, 원주 길이에 상당한다.

도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 플랫폼(42)은, 후연부(75)에 파임부(111)가 마련된다. 파임부(111)는, 플랫폼(42)의 후연부 에지면(75a)에 형성되고, 후연부 에지면(75a)으로부터 전연(51) 측을 향하여 파이도록 마련된다. 즉, 파임부(111)는, 파임부(76111)의 일부를 형성하는 전연 측 단부(112)의 위치를 축방향(Da)의 가장 상류 측의 단부로 하여, 플랫폼(42)의 후연부 에지면(75a) 측을 향하여 개구한다. 파임부(111)의 전연 측 단부(112)는, 플랫폼(42)의 배측 단부(44) 측부터 복측 단부(45) 측까지 둘레 방향(Dc)을 따라 마련된다. 따라서, 파임부(111)의 개구는, 플랫폼(42)의 후연부 에지면(75a)의 배측 단부(44) 측부터 복측 단부(45)까지 형성됨과 함께, 배측 단부(44) 측 및 복측 단부(45)의 일부이며, 후연부 에지면(75a)부터 축방향(Da)의 상류 측의 전연 측 단부(112)와의 접속 위치까지의 범위에 형성된다.

파임부(111)는, 플랫폼(42)의 복측 단부(45) 측부터 배측 단부(44) 측까지 뻗어 있다. 파임부(111)의 전연 측 단부(112)는, 플랫폼(42)의 복측 단부(45) 측으로부터 배측 단부(44) 측을 향함과 함께, 플랫폼(42)의 후연부 에지면(75a)에 접근하도록 형성된다. 즉, 파임부(111)는, 플랫폼(42)에 있어서의 전연(51) 측의 전연 측 단부(112)가, 플랫폼(42)의 평면시(도 8)에 있어서, 익형부(41)의 제2 냉각 공기 통로(62)에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로(70), 즉, 제3 통로(67)의 후연(52) 측의 단부(일단(102))와 익형부(41)의 후연 에지면(52a)의 사이에 위치한다. 파임부(111)의 전연 측 단부(112)는, 플랫폼(42)의 복측 단부(45)로부터 배측 단부(44)를 향하여 직선상으로 형성되고, 또한, 둘레 방향(Dc)에 대하여 경사지며 후연부 에지면(75a)에 대해서도 경사져 형성되어 있다. 파임부(111)의 전연 측 단부(112)가, 직선상으로 형성되기 때문에, 가공이 용이하다.

플랫폼(42)의 후연부(75)에 파임부(111)를 마련함으로써, 플랫폼의 후연부(75)의 강성이 저하되어, 강성을 작게 하는 의의가 있다. 플랫폼의 후연부(75)의 강성을 작게 함으로써, 플랫폼의 후연부(75) 및 필릿부(80)의 열 응력을 저감할 수 있다.

플랫폼(42)의 폭방향(둘레 방향(Dc))에 있어서의 후연부(75)의 위치 근방에 있어서, 파임부(111)의 전연 측 단부(112)가 배측 단부(44) 측으로부터 복측 단부(45) 측을 향함에 따라 전연(51) 측에 가까워지도록, 플랫폼(42)의 폭방향(둘레 방향(Dc))에 대하여 경사져 마련되어 있다. 그 때문에, 응력 저감의 필요성이 높은 익형부(41)의 후연 에지면(52a)과 플랫폼(42)의 접속부(76)(제2 필릿부(82))의 근방에서 파임부(111)를 전연(51) 측의 방향으로 충분히 깊게 형성할 수 있고, 이로써 제2 필릿부(82)를 포함시킨 필릿부(80)와 플랫폼(42)의 후연부(75)에 있어서의 열 응력을 저감할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 본 발명의 터빈 날개를 동익(28)에 적용하여 설명했지만, 정익(27)에 적용해도 된다.

10 가스 터빈
11 압축기
12 연소기
13 터빈
27 정익
28, 28A, 28B 동익(터빈 날개)
32 로터
41 익형부
42 플랫폼(익기단부)
43 익근부
44 배측 단부
45 복측 단부
51 전연
52 후연
52a 후연 에지면
52b 익후연부
53 배측 익면
54 복측 익면
55 익기단부
56 익선단부
57 익면
58 익벽
59 천판
60, 90 냉각 공기 통로
61, 91 제1 냉각 공기 통로
61a 제1 공급 통로
62, 92 제2 냉각 공기 통로
62a 제2 공급 통로
68 냉각 구멍
68a 개구
70 최종 통로
71 상면
72 제1 냉각 통로
73 제2 냉각 통로
74 전연부
75 후연부
75a 후연부 에지면
76 접속부
80 필릿부
80a 상부 외연
80b 하부 외연
81 제1 필릿부
81a 제1 단부
81b 제2 단부
82 제2 필릿부
83 제3 필릿부
83a 제3 단부
83b 제4 단부
84 제1 필릿 변화부
85 제2 필릿 변화부
86 제3 필릿 변화부
87 필릿 변화부
101 단부 냉각 구멍
102 일단
103 타단
110 스로트부
111 파임부
112 전연 측 단부
Da 축방향
Dc 둘레 방향
Dh 날개 높이 방향
SL 스로트선

Claims

내부에 냉각 공기 통로를 갖는 익형부와,
상기 익형부의 날개 높이 방향의 단부에 마련되는 익기단부와,
상기 익형부와 상기 익기단부의 접속부의 전체 둘레에 마련되는 필릿부를 포함하고,
상기 필릿부는, 상기 익형부의 배측이며, 상기 익형부의 배측 익면과 상기 익기단부의 배측 단부의 거리가 가장 짧은 위치보다 후연 측에 마련되고, 필릿폭이 상기 필릿부에 있어서의 다른 영역의 상기 필릿폭보다 큰 제1 필릿부를 포함하는, 터빈 날개.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 필릿부는, 인접하는 상기 익형부와의 사이의 스로트부보다 후연 측에 마련되는 터빈 날개.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 필릿부는, 상기 필릿폭에 대한 필릿 높이의 비인 애스펙트비가 상기 필릿부에 있어서의 다른 영역의 상기 애스펙트비보다 작게 형성되어 있는 터빈 날개.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 필릿부는, 상기 애스펙트비가 상기 필릿부의 둘레 방향을 따라 일정한 영역을 포함하는, 터빈 날개.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제1 필릿부는, 상기 애스펙트비가 1.0인 터빈 날개.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 필릿부는, 상기 필릿부의 익면을 따른 상기 익형부의 전연 측에 마련되는 제1 단부와, 상기 필릿부의 상기 익면을 따른 상기 익형부의 후연 측에 마련되는 제2 단부를 갖고, 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부에 있어서, 상기 필릿폭 또는 상기 필릿 높이가 상기 필릿부의 상기 익면을 따라 변화하는 필릿 변화부에 접속되는 터빈 날개.
청구항 6에 있어서,
상기 익형부는, 후연부에 날개 높이 방향으로 소정 간격을 두고 복수 배열되며, 일단이 상기 냉각 공기 통로에 연통되고, 타단이 상기 후연부의 후연 에지면에 개구되는 복수의 냉각 구멍을 가지며, 상기 필릿부는, 상기 냉각 구멍에 접근시켜 날개 높이 방향의 내측에 인접하여 상기 후연 에지면에 마련되고, 상기 필릿 높이가 상기 필릿부에 있어서의 다른 영역의 상기 필릿 높이보다 작은 제2 필릿부를 포함하는 터빈 날개.
청구항 7에 있어서,
상기 필릿부는, 상기 익형부의 전연을 사이에 두고 배측 익면을 따라 상기 필릿 변화부를 통하여 상기 제1 필릿부에 접속하며, 복측 익면을 따라 상기 필릿 변화부를 통하여 상기 제2 필릿부에 접속하는 제3 필릿부를 포함하는 터빈 날개.
청구항 8에 있어서,
상기 제3 필릿부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 상기 필릿부의 상기 익면을 따라 일정한 영역을 갖는 터빈 날개.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 필릿 변화부는, 상기 제1 단부와 제3 단부의 사이에 마련되는 제1 필릿 변화부를 포함하고, 상기 제1 필릿 변화부는, 상기 제1 단부로부터 상기 제3 단부를 향하여 상기 필릿폭이 작아져, 상기 필릿 높이가 일정하게 유지되는 터빈 날개.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 필릿 변화부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상의 필릿을 갖는 터빈 날개.
청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필릿 변화부는, 상기 제2 단부와 상기 제2 필릿부의 사이에 마련되는 제2 필릿 변화부를 포함하고, 상기 제2 필릿 변화부는, 상기 제2 단부로부터 상기 제2 필릿부를 향하여 상기 필릿폭 및 상기 필릿 높이가 작아지는 터빈 날개.
청구항 12에 있어서,
상기 제2 필릿 변화부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상의 필릿을 갖는 터빈 날개.
청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필릿 변화부는, 제4 단부와 상기 제2 필릿부의 사이에 마련되는 제3 필릿 변화부를 포함하고, 상기 제3 필릿 변화부는, 상기 제4 단부로부터 상기 제2 필릿부를 향하여 상기 필릿폭이 일정하게 유지되어, 상기 필릿 높이가 작아지는 터빈 날개.
청구항 14에 있어서,
상기 제3 필릿 변화부는, 상기 필릿폭에 대한 상기 필릿 높이의 상기 애스펙트비가 1.0보다 큰 타원 형상의 필릿을 갖는 터빈 날개.
청구항 15에 있어서,
상기 복수의 냉각 구멍은, 상기 익형부에 있어서의 상기 기단부 측에서 상기 제2 필릿부에 인접하는 위치에 개구 밀도가 다른 복수의 냉각 구멍의 개구 밀도보다 큰 단부 냉각 구멍을 포함하고, 상기 단부 냉각 구멍은, 상기 제2 필릿부에 있어서의 날개 높이 방향의 상기 익형부 측에 인접하여 배치되는 터빈 날개.
청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 필릿부는, 상기 냉각 공기 통로에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로의 익벽을 따라 마련되는 터빈 날개.
청구항 17에 있어서,
상기 냉각 공기 통로는, 상기 익형부의 내부에 마련되는 사행 통로를 갖고, 상기 제1 필릿부는, 상기 사행 통로에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 상기 최종 통로를 따라 마련되며, 상기 제1 필릿부에 있어서의 영역의 길이는, 상기 최종 통로의 코드 방향의 길이의 범위에 포함되는 터빈 날개.
청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 익기단부는, 상기 익형부의 날개 높이 방향에 직교하는 방향으로 뻗어 있는 플랫폼을 포함하고, 상기 플랫폼은, 상기 플랫폼의 후연부 에지면에 형성되며, 상기 후연부 에지면으로부터 전연 측을 향하여 파이는 파임부를 갖고, 상기 파임부는, 상기 플랫폼의 복측 단부부터 배측 단부까지 뻗어 있으며, 상기 파임부의 전연 측의 단부가 상기 플랫폼의 상기 복측 단부로부터 상기 배측 단부를 향하여 상기 플랫폼의 상기 후연부 에지면에 접근하도록 마련되는 터빈 날개.
청구항 19에 있어서,
상기 파임부는, 상기 플랫폼에 있어서의 전연 측의 단부가, 상기 플랫폼의 평면시에 있어서, 상기 냉각 공기 통로에 있어서의 냉각 공기의 흐름 방향의 최하류 측의 최종 통로와 상기 익형부의 후연부의 사이에 위치하는 터빈 날개.
청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,
상기 파임부는, 상기 플랫폼에 있어서의 상기 전연 측의 단부가, 상기 플랫폼의 상기 복측 단부로부터 상기 배측 단부를 향하여 직선상으로 형성되는 터빈 날개.
청구항 19 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플랫폼은, 상기 플랫폼에 있어서의 상기 배측 단부를 따라 전연으로부터 후연으로 뻗어 있는 제1 냉각 통로와, 상기 플랫폼에 있어서의 상기 복측 단부를 따라 전연으로부터 후연으로 뻗어 있는 제2 냉각 통로를 포함하고, 상기 제1 냉각 통로 및 상기 제2 냉각 통로는, 냉각 공기의 흐름 방향의 상류 측이 상기 익형부의 상기 냉각 공기 통로에 연통되고, 하류 측이 상기 후연부 에지면에서 연소 가스 중에 개구되는 터빈 날개.
청구항 1 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 터빈 날개는, 동익인 터빈 날개.
공기를 압축하는 압축기와,
상기 압축기가 압축한 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기와,
청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 기재된 터빈 날개를 갖고 상기 연소기가 생성한 연소 가스에 의하여 회전 동력을 얻는 터빈을 구비하는 가스 터빈.