(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023183113
(43)【公開日】2023-12-27
(54)【発明の名称】動翼、及びこれを備えているガスタービン
(51)【国際特許分類】
F01D 5/18 20060101AFI20231220BHJP
【ＦＩ】
F01D5/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022096561
(22)【出願日】2022-06-15
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】仁内 隆志
(72)【発明者】
【氏名】宮久 靖夫
(72)【発明者】
【氏名】鳥井 俊介
【テーマコード（参考）】
3G202
【Ｆターム（参考）】
3G202CA08
3G202CB02
3G202JJ02
3G202JJ19
3G202JJ27
(57)【要約】
【課題】冷却空気の使用量を抑えつつも、動翼の耐久性を高める。
【解決手段】動翼の冷却空気通路は、冷却空気が流入可能な主通路と、翼面中で前側を向く部分である前縁周り部から冷却空気を噴出可能な複数の前噴出孔と、翼体の負圧面で開口している翼面噴出口を有し、冷却空気を前記翼面噴出口から翼面に沿って噴出可能な複数のフィルム孔と、を有する。前記主通路は、前記翼体内で前記翼高さ方向に延びる３以上の奇数個の翼内通路を有する。前記複数の前噴出孔は、奇数個の前記翼内通路のうちで最も前側の第一翼内通路に連通している。前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路に隣接する第二翼内通路に連通している。前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記ハブ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率が、前記チップ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率より高い。
【選択図】図２
【解決手段】動翼の冷却空気通路は、冷却空気が流入可能な主通路と、翼面中で前側を向く部分である前縁周り部から冷却空気を噴出可能な複数の前噴出孔と、翼体の負圧面で開口している翼面噴出口を有し、冷却空気を前記翼面噴出口から翼面に沿って噴出可能な複数のフィルム孔と、を有する。前記主通路は、前記翼体内で前記翼高さ方向に延びる３以上の奇数個の翼内通路を有する。前記複数の前噴出孔は、奇数個の前記翼内通路のうちで最も前側の第一翼内通路に連通している。前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路に隣接する第二翼内通路に連通している。前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記ハブ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率が、前記チップ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率より高い。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向に延びる翼体と、
前記翼高さ方向におけるチップ側とハブ側とうち、前記翼体の前記ハブ側の端に設けられているプラットフォームと、
前記プラットフォームの前記ハブ側に設けられている翼根と、
前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な冷却空気通路と、
を備え、
前記翼体は、前記翼高さ方向に対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面と、前記翼高さ方向における前記チップ側を向くチップ面と、を有し、
前記翼面は、前記翼高さ方向に延びる前縁及び後縁と、前記前縁から前記後縁にまで広がっている正圧面及び負圧面と、を有し、
前記冷却空気通路は、
前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な入口を有する主通路と、
前記翼面中で、前記前縁を含み且つ前記後縁に対して前記前縁の側である前側を向く部分である前縁周り部で開口している前噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記前噴出口から噴出可能な複数の前噴出孔と、
前記翼面中で、前記前縁周り部を除き、且つ前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方の翼面で開口している翼面噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記翼面噴出口から前記少なくとも一方の翼面に沿って外部に噴出可能な複数のフィルム孔と、
を有し、
前記主通路は、前記入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている導入通路部と、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる３以上の奇数個の翼内通路を有する翼体冷却通路部と、を有し、
奇数個の前記翼内通路は、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記導入通路部から前記前側に並び、
前記翼体冷却通路部が前記翼高さ方向に通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、奇数個の前記翼内通路のうちで互に隣り合う翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通し、
前記複数の前噴出孔は、奇数個の前記翼内通路のうちで、最も前記前側の第一翼内通路に連通し、
前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路と、前記第一翼内通路に隣接する第二翼内通路との少なくとも一の翼内通路に連通し、
前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記ハブ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率が、前記チップ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率より高い、
動翼。
前記翼高さ方向におけるチップ側とハブ側とうち、前記翼体の前記ハブ側の端に設けられているプラットフォームと、
前記プラットフォームの前記ハブ側に設けられている翼根と、
前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な冷却空気通路と、
を備え、
前記翼体は、前記翼高さ方向に対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面と、前記翼高さ方向における前記チップ側を向くチップ面と、を有し、
前記翼面は、前記翼高さ方向に延びる前縁及び後縁と、前記前縁から前記後縁にまで広がっている正圧面及び負圧面と、を有し、
前記冷却空気通路は、
前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な入口を有する主通路と、
前記翼面中で、前記前縁を含み且つ前記後縁に対して前記前縁の側である前側を向く部分である前縁周り部で開口している前噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記前噴出口から噴出可能な複数の前噴出孔と、
前記翼面中で、前記前縁周り部を除き、且つ前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方の翼面で開口している翼面噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記翼面噴出口から前記少なくとも一方の翼面に沿って外部に噴出可能な複数のフィルム孔と、
を有し、
前記主通路は、前記入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている導入通路部と、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる３以上の奇数個の翼内通路を有する翼体冷却通路部と、を有し、
奇数個の前記翼内通路は、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記導入通路部から前記前側に並び、
前記翼体冷却通路部が前記翼高さ方向に通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、奇数個の前記翼内通路のうちで互に隣り合う翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通し、
前記複数の前噴出孔は、奇数個の前記翼内通路のうちで、最も前記前側の第一翼内通路に連通し、
前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路と、前記第一翼内通路に隣接する第二翼内通路との少なくとも一の翼内通路に連通し、
前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記ハブ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率が、前記チップ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率より高い、
動翼。
【請求項2】
請求項１に記載の動翼において、
前記翼面噴出口の数は、前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして前記チップ側よりも前記ハブ側の方が多い、
動翼。
前記翼面噴出口の数は、前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして前記チップ側よりも前記ハブ側の方が多い、
動翼。
【請求項3】
請求項１に記載の動翼において、
前記翼面噴出口は、前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして前記ハブ側にのみ存在し、前記チップ側には存在しない、
動翼。
前記翼面噴出口は、前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして前記ハブ側にのみ存在し、前記チップ側には存在しない、
動翼。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一項に記載の動翼において、
前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路のみに連通している、
動翼。
前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路のみに連通している、
動翼。
【請求項5】
請求項１から３のいずれか一項に記載の動翼において、
前記翼面噴出口は、前記負圧面のみに形成されている、
動翼。
前記翼面噴出口は、前記負圧面のみに形成されている、
動翼。
【請求項6】
請求項１から３のいずれか一項に記載の動翼において、
前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記チップ側の単位面積当たりの前記前噴出口の面積である開口率が、前記ハブ側の単位面積当たりの前記前噴出口の面積である開口率より高い、
動翼。
前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記チップ側の単位面積当たりの前記前噴出口の面積である開口率が、前記ハブ側の単位面積当たりの前記前噴出口の面積である開口率より高い、
動翼。
【請求項7】
請求項１から３のいずれか一項に記載の動翼において、
前記冷却空気通路は、前記第一翼内通路の前記チップ側の端と連通し、前記第一翼内通路内を通ってきた冷却空気を前記チップ面から噴出可能なチップ抜き孔を有する、
動翼。
前記冷却空気通路は、前記第一翼内通路の前記チップ側の端と連通し、前記第一翼内通路内を通ってきた冷却空気を前記チップ面から噴出可能なチップ抜き孔を有する、
動翼。
【請求項8】
請求項１から３のいずれか一項に記載の動翼において、
前記冷却空気通路である第一冷却空気通路の他に、前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な第二冷却空気通路を備え、
前記第二冷却空気通路は、
前記第一冷却空気通路を基準にして、前記前縁に対して前記後縁の側である後側に配置され、
前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な入口を有する主通路と、
前記主通路を通ってきた冷却空気を、前記後縁から外部に噴出可能な後噴出口を有する複数の後噴出孔、
を有し、
前記第二冷却空気通路における前記主通路は、前記第二冷却空気通路における前記入口から前記プラットフォームと前記翼体の境まで延びている導入通路部と、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる複数個の翼内通路を有する翼体冷却通路部と、を有し、
前記第二冷却空気通路における複数個の前記翼内通路は、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記第二冷却空気通路における前記導入通路部から前記後側に並び、
前記第二冷却空気通路における前記翼体冷却通路部が前記翼高さ方向に通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、前記第二冷却空気通路における複数個の前記翼内通路のうち、互に隣り合う翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通し、
前記複数の後噴出孔は、前記第二冷却空気通路における複数個の前記翼内通路のうちで、最も前記後側の最後部翼内通路に連通している、
動翼。
前記冷却空気通路である第一冷却空気通路の他に、前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な第二冷却空気通路を備え、
前記第二冷却空気通路は、
前記第一冷却空気通路を基準にして、前記前縁に対して前記後縁の側である後側に配置され、
前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な入口を有する主通路と、
前記主通路を通ってきた冷却空気を、前記後縁から外部に噴出可能な後噴出口を有する複数の後噴出孔、
を有し、
前記第二冷却空気通路における前記主通路は、前記第二冷却空気通路における前記入口から前記プラットフォームと前記翼体の境まで延びている導入通路部と、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる複数個の翼内通路を有する翼体冷却通路部と、を有し、
前記第二冷却空気通路における複数個の前記翼内通路は、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記第二冷却空気通路における前記導入通路部から前記後側に並び、
前記第二冷却空気通路における前記翼体冷却通路部が前記翼高さ方向に通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、前記第二冷却空気通路における複数個の前記翼内通路のうち、互に隣り合う翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通し、
前記複数の後噴出孔は、前記第二冷却空気通路における複数個の前記翼内通路のうちで、最も前記後側の最後部翼内通路に連通している、
動翼。
【請求項9】
請求項１から３のいずれか一項に記載の動翼を複数備えると共に、
軸線を中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線に対する周方向に並んで取り付けられているロータ軸と、
複数の前記動翼及び前記ロータ軸の外周側を覆うタービンケーシングと、
を備え、
前記動翼は、前記翼高さ方向が、前記軸線に対する径方向になり、前記ハブ側が前記軸線に対する径方向における径方向内側と径方向外側とのうちの前記径方向外側になり、前記前側が、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうちの前記軸線上流側になるよう、前記ロータ軸に取り付けられている、
ガスタービン。
軸線を中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線に対する周方向に並んで取り付けられているロータ軸と、
複数の前記動翼及び前記ロータ軸の外周側を覆うタービンケーシングと、
を備え、
前記動翼は、前記翼高さ方向が、前記軸線に対する径方向になり、前記ハブ側が前記軸線に対する径方向における径方向内側と径方向外側とのうちの前記径方向外側になり、前記前側が、前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうちの前記軸線上流側になるよう、前記ロータ軸に取り付けられている、
ガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、動翼、及びこれを備えているガスタービンに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスで駆動するタービンと、を備える。タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、このロータを覆うタービンケーシングと、複数の静翼列と、を備える。タービンロータは、軸線を中心とするロータ軸と、ロータ軸に取り付けられている複数の動翼列と、を有する。複数の動翼列は、軸線が延びる軸線方向に並んでいる。各動翼列は、いずれも、軸線に対する周方向に並ぶ複数の動翼を有する。複数の静翼列は、軸線方向に並んで、タービンケーシングの内周側に取り付けられている。複数の静翼列のそれぞれは、複数の動翼列のうちのいずれか一の動翼列の軸線上流側に配置されている。各静翼列は、いずれも、軸線に対する周方向に並ぶ複数の静翼を有する。
【0003】
動翼は、一般的に、翼体と、プラットフォームと、翼根と、を有する。翼体は、軸線に対する径方向に垂直な断面が翼形を成し、径方向に延びている。プラットフォームは、翼体の径方向内側に端に設けられている。翼根は、プラットフォームの径方向内側に設けられている。この翼根は、動翼をロータ軸に取り付ける部分である。
【0004】
ガスタービンの動翼は、高温の燃焼ガスに晒される。このため、動翼は、一般的に、空気等で冷却される。
【0005】
例えば、以下の特許文献１に記載の動翼は、静翼の翼体には、冷却空気が流通可能な二つの冷却空気通路が形成されている。二つの冷却空気通路は、いずれも、翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な入口を有する主通路と、主通路を通ってきた冷却空気を翼体の端部から外部に噴出可能な複数の端部孔と、を有する。各冷却空気通路の主通路は、翼根の入口からプラットフォームと翼体との境まで延びている導入通路部と、翼体内で径方向に延びる３つの翼内通路を有する翼体冷却通路部と、を有する。三つの翼内通路は、翼体のキャンバーラインに沿って並んでいる。翼体冷却通路部が径方向に通路がうねって一つのサーペンタイン通路を構成するよう、３つの翼内通路のうち、互に隣り合う翼内通路は、径方向内側の端と径方向外側の端とのうち、一方の端で互いに連通している。二つの冷却空気通路のうち、第一冷却空気通路は、翼体中の前側に配置され、第二冷却空気通路は、翼体中の後側に配置されている。第一冷却空気通路が有する３つの翼内通路のうち、最も前側の翼内通路には、前述した複数の端部孔としての複数の前噴出孔が連通している。複数の前噴出孔は、翼面中で前縁を含む前縁周り部で開口している。また、第二冷却空気通路が有する３つの翼内通路のうち、最も後側の翼内通路には、前述した複数の端部孔としての複数の後噴出孔が連通している。複数の後噴出孔は、翼体の後縁で開口している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１４－００１６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
高温の燃焼ガスに晒されるガスタービンの動翼には、冷却空気の使用量を抑えつつ、耐久性を高めることが求められる。
【0008】
そこで、本開示は、冷却空気の使用量を抑えつつも、耐久性を高めることができる動翼、及びこの動翼を備えるガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するための発明に係る一態様の動翼は、
断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向に延びる翼体と、前記翼高さ方向におけるチップ側とハブ側とうち、前記翼体の前記ハブ側の端に設けられているプラットフォームと、前記プラットフォームの前記ハブ側に設けられている翼根と、前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な冷却空気通路と、を備える。前記翼体は、前記翼高さ方向に対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面と、前記翼高さ方向における前記チップ側を向くチップ面と、を有する。前記翼面は、前記翼高さ方向に延びる前縁及び後縁と、前記前縁から前記後縁にまで広がっている正圧面及び負圧面と、を有する。前記冷却空気通路は、前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な入口を有する主通路と、前記翼面中で、前記前縁を含み且つ前記後縁に対して前記前縁の側である前側を向く部分である前縁周り部で開口している前噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記前噴出口から噴出可能な複数の前噴出孔と、前記翼面中で、前記前縁周り部を除き、且つ前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方の翼面で開口している翼面噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記翼面噴出口から前記少なくとも一方の翼面に沿って外部に噴出可能な複数のフィルム孔と、を有する。前記主通路は、前記入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている導入通路部と、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる３以上の奇数個の翼内通路を有する翼体冷却通路部と、を有する。奇数個の前記翼内通路は、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記導入通路部から前記前側に並んでいる。前記翼体冷却通路部が前記翼高さ方向に通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、奇数個の前記翼内通路のうちで互に隣り合う翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通している。前記複数の前噴出孔は、奇数個の前記翼内通路のうちで、最も前記前側の第一翼内通路に連通している。前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路と、前記第一翼内通路に隣接する第二翼内通路との少なくとも一の翼内通路に連通している。前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記ハブ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率が、前記チップ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率より高い。
断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向に延びる翼体と、前記翼高さ方向におけるチップ側とハブ側とうち、前記翼体の前記ハブ側の端に設けられているプラットフォームと、前記プラットフォームの前記ハブ側に設けられている翼根と、前記翼根、前記プラットフォーム及び前記翼体にかけて形成され、冷却空気が流通可能な冷却空気通路と、を備える。前記翼体は、前記翼高さ方向に対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面と、前記翼高さ方向における前記チップ側を向くチップ面と、を有する。前記翼面は、前記翼高さ方向に延びる前縁及び後縁と、前記前縁から前記後縁にまで広がっている正圧面及び負圧面と、を有する。前記冷却空気通路は、前記翼根の表面で開口して冷却空気が流入可能な入口を有する主通路と、前記翼面中で、前記前縁を含み且つ前記後縁に対して前記前縁の側である前側を向く部分である前縁周り部で開口している前噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記前噴出口から噴出可能な複数の前噴出孔と、前記翼面中で、前記前縁周り部を除き、且つ前記正圧面と前記負圧面とのうち少なくとも一方の翼面で開口している翼面噴出口を有し、前記主通路を通ってきた冷却空気を前記翼面噴出口から前記少なくとも一方の翼面に沿って外部に噴出可能な複数のフィルム孔と、を有する。前記主通路は、前記入口から前記プラットフォームと前記翼体との境まで延びている導入通路部と、前記翼体内で、前記翼高さ方向に延びる３以上の奇数個の翼内通路を有する翼体冷却通路部と、を有する。奇数個の前記翼内通路は、前記翼体のキャンバーラインに沿って、前記導入通路部から前記前側に並んでいる。前記翼体冷却通路部が前記翼高さ方向に通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、奇数個の前記翼内通路のうちで互に隣り合う翼内通路は、前記ハブ側の端と前記チップ側の端とのうち、一方の端で互いに連通している。前記複数の前噴出孔は、奇数個の前記翼内通路のうちで、最も前記前側の第一翼内通路に連通している。前記複数のフィルム孔は、奇数個の前記翼内通路のうち、前記第一翼内通路と、前記第一翼内通路に隣接する第二翼内通路との少なくとも一の翼内通路に連通している。前記翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、前記ハブ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率が、前記チップ側の単位面積当たりの前記翼面噴出口の面積である開口率より高い。
【0010】
本態様では、冷却空気通路における主通路の入口から主通路内に流入した冷却空気が、主通路の導入通路部を経て、主通路の翼体冷却通路部内に流入する。冷却空気は、この翼体冷却通路部における３以上の奇数個の翼内通路内を流れる過程で、各翼内通路周りを対流冷却する。３以上の奇数個の翼内通路内を流れる冷却空気の一部は、複数のフィルム孔から正圧面又は負圧面に沿って外部に噴出される。この冷却空気の一部は、複数のフィルム孔内を流れる過程で、フィルム孔周りを対流冷却する。さらに、複数のフィルム孔から噴出された冷却空気は、正圧面又は負圧面をフィルム冷却する。３以上の奇数個の翼内通路のうち、最も前側で、冷却空気の流れの下流側に位置する第一翼内通路に流入した冷却空気の一部は、複数の前噴出孔から外部に噴出される。この冷却空気の一部は、複数の前噴出孔内を流れる過程で、前噴出孔周りを対流冷却する。さらに、複数の前噴出孔から噴出された冷却空気は、翼面の一部である前縁周り部に高温の燃焼ガスが直接衝突するのを抑制する。
【0011】
ところで、正圧面と負圧面との間隔である翼幅は、翼体のチップ側からハブ側に向かうに連れて次第に大きくなる。また、翼内通路の内面と翼面との間隔は、翼面を冷却する観点から、所定の範囲内の間隔である。この関係で、翼高さ方向に延びる複数の翼内通路の幅も、翼体のチップ側からハブ側に向かうに連れて次第に大きくなる。翼内通路の幅が、翼体のチップ側からハブ側に向かうに連れて次第に大きくなっていると、この翼内通路を流れる冷却空気の流速は、チップ側よりもハブ側の方が低くなる。このため、翼内通路のハブ側の部分を流れる冷却空気と翼体との間の熱伝達率は、この翼内通路のチップ側の部分を流れる冷却空気と翼体との間の熱伝達率よりも低くなる。従って、翼内通路を流れる冷却空気による対流冷却効果は、翼体のハブ側の部分で低くなる。
【0012】
そこで、本態様では、翼体における前記翼高さ方向の中央位置を基準にして、ハブ側の単位面積当たりの翼面噴出口の面積である開口率を、チップ側の単位面積当たりの翼面噴出口の面積である開口率より高くして、ハブ側の部分でのフィルム冷却効果を向上させて、動翼５０の耐久性を高めている。
【0013】
また、本態様において、複数のフィルム孔に流入する冷却空気は、３以上の奇数個の翼内通路のうち、最も後側の翼内通路から少なくとも第二翼内通路の下流側部分まで流れてきた冷却空気で、既に、ある程度加熱された冷却空気である。なお、ここでの下流側とは冷却空気の流れの下流側である。本態様では、このように、ある程度加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気をフィルム冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気を無駄にせず、効率的に翼面を冷却することができる。さらに、本態様において、複数の前噴出孔に流入する冷却空気は、３以上の奇数個の翼内通路のうち、最も後側の翼内通路から第一翼内通路まで流れてきた冷却空気で、既に、かなり加熱された冷却空気である。なお、ここでの上流側とは冷却空気の流れの下流側である。本態様では、このように、かなり加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気を、翼面の一部である前縁周り部の冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気を無駄にせず、効率的に翼面を冷却することができる。
【0014】
よって、本態様では、冷却空気の使用量を抑えつつも、動翼の耐久性を高めることができる。
【0015】
前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービンは、
前記一態様における動翼を複数備えると共に、軸線を中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線に対する周方向に並んで取り付けられているロータ軸と、複数の前記動翼及び前記ロータ軸の外周側を覆うタービンケーシングと、を備える。前記動翼は、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向になり、前記ハブ側が前記軸線に対する径方向における径方向内側と径方向外側とのうちの前記径方向外側になり、前記前側が前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうちの前記軸線上流側になるよう、前記ロータ軸に取り付けられている。
前記一態様における動翼を複数備えると共に、軸線を中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線に対する周方向に並んで取り付けられているロータ軸と、複数の前記動翼及び前記ロータ軸の外周側を覆うタービンケーシングと、を備える。前記動翼は、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向になり、前記ハブ側が前記軸線に対する径方向における径方向内側と径方向外側とのうちの前記径方向外側になり、前記前側が前記軸線が延びる軸線方向における軸線上流側と軸線下流側とのうちの前記軸線上流側になるよう、前記ロータ軸に取り付けられている。
【発明の効果】
【0016】
本開示の一態様によれば、冷却空気の使用量を抑えつつも、動翼の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本開示に係る一実施形態におけるガスタービンの模式的な断面図である。
【図2】本開示に係る第一実施形態における動翼の斜視図である。
【図3】本開示に係る第一実施形態における動翼の側面図（動翼を負圧面側から見た側面図）である。
【図4】本開示に係る第一実施形態における動翼の断面図である。
【図7】本開示に係る第二実施形態における動翼の側面図（動翼を負圧面側から見た側面図）である。
【図9】本開示に係る第三実施形態における動翼の側面図（動翼を正圧面側から見た側面図）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本開示の静翼、及びこの静翼を備えるガスタービンの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
「ガスタービンの実施形態」
ガスタービンの実施形態について、図１を参照して説明する。
ガスタービンの実施形態について、図１を参照して説明する。
【0020】
図１に示すように、本実施形態のガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機２０と、圧縮機２０で圧縮された空気Ａ中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスＧを生成する燃焼器３０と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン４０と、を備えている。
【0021】
圧縮機２０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、圧縮機ロータ２１を覆う圧縮機ケーシング２５と、複数の静翼列２６と、を有する。タービン４０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４１と、タービンロータ４１を覆うタービンケーシング４５と、複数の静翼列４６と、を有する。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。また、軸線方向Ｄａの一方側を軸線上流側Ｄａｕ、その反対側を軸線下流側Ｄａｄとする。また、径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。
【0022】
圧縮機２０は、タービン４０に対して軸線上流側Ｄａｕに配置されている。
【0023】
圧縮機ロータ２１とタービンロータ４１とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ１１を成す。このガスタービンロータ１１には、例えば、発電機ＧＥＮのロータが接続されている。ガスタービン１０は、さらに、中間ケーシング１４を備える。この中間ケーシング１４は、軸線方向Ｄａで、圧縮機ケーシング２５とタービンケーシング４５との間に配置されている。圧縮機ケーシング２５と中間ケーシング１４とタービンケーシング４５とは、互いに接続されてガスタービンケーシング１５を成す。
【0024】
圧縮機ロータ２１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸２２と、このロータ軸２２に取り付けられている複数の動翼列２３と、を有する。複数の動翼列２３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列２３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列２３の各軸線下流側Ｄａｄには、複数の静翼列２６のうちのいずれか一の静翼列２６が配置されている。各静翼列２６は、圧縮機ケーシング２５の内側に設けられている。各静翼列２６は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。
【0025】
タービンロータ４１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸４２と、このロータ軸４２に取り付けられている複数の動翼列４３と、を有する。複数の動翼列４３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列４３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列の各軸線上流側Ｄａｕには、複数の静翼列４６のうちのいずれか一の静翼列４６が配置されている。各静翼列４６は、タービンケーシング４５の内側に設けられている。各静翼列４６は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。
【0026】
燃焼器３０は、中間ケーシング１４に取り付けられている。
【0027】
圧縮機２０は、空気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する。この圧縮空気は、燃焼器３０内に流入する。燃焼器３０には、燃料Ｆが供給される。燃焼器３０内では、圧縮空気中で燃料Ｆが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスＧが生成される。この燃焼ガスＧは、燃焼器３０からタービンケーシング４５内の環状の燃焼ガス流路４９に送られる。燃焼ガスＧは、燃焼ガス流路４９内を軸線下流側Ｄａｄへ流れる過程で、タービンロータ４１を回転させる。このタービンロータ４１の回転で、ガスタービンロータ１１に接続されている発電機ＧＥＮのロータが回転する。この結果、発電機ＧＥＮは発電する。
【0028】
以下、タービン４０の初段の動翼列４３を構成する動翼に関する実施形態、及びその変形例について説明する。
【0029】
【0030】
【0031】
翼体５１は、断面が翼形を成し、断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向Ｄｈに延びている。この翼体５１は、翼高さ方向Ｄｈに対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面５２と、翼高さ方向Ｄｈにおけるチップ側Ｄｈｔとハブ側Ｄｈｈとのうち、チップ側Ｄｈｔを向くチップ面５５と、を有する。翼面５２は、翼高さ方向Ｄｈに延びる前縁５３ｆ及び後縁５３ｂと、前縁５３ｆから後縁５３ｂにまで広がっている正圧面５４ｐ及び負圧面５４ｎと、を有する。正圧面５４ｐと負圧面５４ｎとは、互に背合わせの関係である。正圧面５４ｐは、凹曲面であり、負圧面５４ｎは凸曲面である。
【0032】
この動翼５０を前述のロータ軸４２に取り付けると、翼高さ方向Ｄｈが径方向Ｄｒになり、チップ側Ｄｈｔが径方向外側Ｄｒｏになり、ハブ側Ｄｈｈが径方向内側Ｄｒｉになる。また、後縁５３ｂに対して前縁５３ｆが存在する前側Ｄｆが軸線上流側Ｄａｕになり、前縁５３ｆに対して後縁５３ｂが存在する後側Ｄｂが軸線下流側Ｄａｄになる。さらに、正圧面５４ｐと負圧面５４ｎとが並んでいる方向が周方向Ｄｃになる。また、この動翼５０をロータ軸４２に取り付けると、翼体５１が燃焼ガス流路４９中に位置することになる。
【0033】
プラットフォーム５８は、翼体５１のハブ側Ｄｈｈに設けられている。このプラットフォーム５８は、翼高さ方向Ｄｈである径方向Ｄｒに垂直な方向の方向成分を含む方向に広がる四角板状の部材である。
【0034】
翼根５９は、プラットフォーム５８のハブ側Ｄｈｈに設けられている。この翼根５９は、動翼５０をロータ軸４２に取り付けるための部分である。この翼根５９は、断面形状がクリスマスツリー形状を成している。
【0035】
第一冷却空気通路６０及び第二冷却空気通路８０は、いずれも、翼根５９、プラットフォーム５８及び翼体５１にかけて形成され、冷却空気Ａｃが流通可能な通路である。第二冷却空気通路８０は、動翼５０中で、第一冷却空気通路６０よりも後側Ｄｂに配置されている。
【0036】
第一冷却空気通路６０は、主通路６１と、チップ抜き孔７１と、複数の前噴出孔７２と、複数のフィルム孔７４と、を有する。主通路６１は、翼根５９の底面５９ｂで開口し、ロータ軸４２からの冷却空気Ａｃが流入可能な入口６３を有する。なお、翼根５９の底面５９ｂとは、翼根５９の表面中で、最もハブ側Ｄｈｈに位置しハブ側Ｄｈｈを向く面である。この主通路６１は、入口６３から翼高さ方向Ｄｈにプラットフォーム５８と翼体５１との境まで延びている導入通路部６２と、翼体５１内で、翼高さ方向Ｄｈに延びる３個の翼内通路６６を有する翼体冷却通路部６５と、を有する。
【0037】
３個の翼内通路６６は、翼体５１のキャンバーラインＣＬに沿って、導入通路部６２から前側Ｄｆに並んでいる。ここで、３個の翼内通路６６のうち、最も前側Ｄｆの翼内通路６６を第一翼内通路６６ａ、この第一翼内通路６６ａに隣接する翼内通路６６を第二翼内通路６６ｂ、最も後側Ｄｂの翼内通路６６であって第二翼内通路６６ｂに隣接する翼内通路６６を第三翼内通路６６ｃとする。第三翼内通路６６ｃは、導入通路部６２から翼高さ方向Ｄｈに延びている。
【0038】
翼体冷却通路部６５は、翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、３個の翼内通路６６のうちで互に隣り合う翼内通路６６が、ハブ側Ｄｈｈの端とチップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。具体的に、第三翼内通路６６ｃのチップ側Ｄｈｔの端と第二翼内通路６６ｂのチップ側Ｄｈｔの端とが連通し、第二翼内通路６６ｂのハブ側Ｄｈｈの端と第一翼内通路６６ａのハブ側Ｄｈｈの端とが連通している。
【0039】
チップ抜き孔７１は、第一翼内通路６６ａのチップ側Ｄｈｔの端と連通し、チップ面５５で開口している。
【0040】
複数の前噴出孔７２は、いずれも、翼面５２中で、前縁５３ｆを含み且つ前側Ｄｆを向く部分である前縁周り部５６で開口している前噴出口７３を有する。この前縁周り部５６は、翼面５２中で、前縁５３ｆから正圧面５４ｐに沿って後側Ｄｂに所定の距離までの範囲と、前縁５３ｆから負圧面５４ｎに沿って後側Ｄｂに所定の距離までの範囲とを合わせた範囲の部分である。ここで、所定の距離とは、例えば、正圧面５４ｐ（又は負圧面５４ｎ）に沿って前縁５３ｆから後縁５３ｂまでの距離の例えば１／２０の距離である。複数の前噴出孔７２は、いずれも、第一翼内通路６６ａに連通し、この第一翼内通路６６ａから所定の方向に延びて、翼面５２中の前縁周り部５６で開口している。ここで、所定の方向とは、前噴出口７３の位置における翼面５２の接線と平行な方向の成分よりも、前噴出口７３の位置における翼面５２の法線と平行な方向の成分の方が多い方向である。
【0041】
複数の前噴出孔７２毎の前噴出口７３は、前縁周り部５６におけるハブ側Ｄｈｈからチップ側Ｄｈｔにかけて形成されている。但し、前縁周り部５６における翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、チップ側Ｄｈｔの部分における単位面積当たりの前噴出口７３の面積である開口率は、ハブ側Ｄｈｈの部分における単位面積当たりの前噴出口７３の面積である開口率より高い。具体的に、本実施形態では、前縁周り部５６における翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、チップ側Ｄｈｔの前噴出口７３の数が、ハブ側Ｄｈｈの前噴出口７３の数より多い。
【0042】
複数のフィルム孔７４は、いずれも、翼面５２中で、前縁周り部５６を除き、且つ正圧面５４ｐと負圧面５４ｎとのうち少なくとも一方の翼面５２で開口する翼面噴出口７５を有する。複数のフィルム孔７４は、いずれも、３つの翼内通路６６のうち、少なくとも一つの翼内通路６６に連通し、この翼内通路６６から所定の方向に延びて、前述の少なくとも一方の翼面５２で開口している。ここで、所定の方向とは、翼面噴出口７５の位置における翼面５２の法線と平行な方向の成分よりも、翼面噴出口７５の位置における翼面５２の接線と平行な方向の成分の方が多い方向で、且つ後側Ｄｂに向かう方向である。なお、本実施形態における複数のフィルム孔７４は、第二翼内通路６６ｂに連通し、その翼面噴出口７５は、いずれも、負圧面５４ｎのみで開口している。
【0043】
前述の少なくとも一方の翼面５２における翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、ハブ側Ｄｈｈの部分における単位面積当たりの翼面噴出口７５の面積である開口率は、チップ側Ｄｈｔの部分における単位面積当たりの翼面噴出口７５の面積である開口率より高い。具体的に、本実施形態では、前述の少なくとも一方の翼面５２における翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、ハブ側Ｄｈｈの部分における翼面噴出口７５の数が、チップ側Ｄｈｔの部分における翼面噴出口７５の数より多い。より具体的に、本実施形態では、ハブ側Ｄｈｈの部分にのみ複数の翼面噴出口７５が形成され、チップ側Ｄｈｔの部分には翼面噴出口７５が形成されていない。なお、翼面噴出口７５の数は、前述の少なくとも一方の翼面５２における翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にしてチップ側Ｄｈｔよりもハブ側Ｄｈｈの方が多ければ、チップ側Ｄｈｔに翼面噴出口７５が形成されていてもよい。
【0044】
第二冷却空気通路８０は、主通路８１と、複数の後噴出孔８８と、を有する。主通路８１は、翼根５９の底面５９ｂで開口し、ロータ軸４２からの冷却空気Ａｃが流入可能な入口８３を有する。この第二冷却空気通路８０における主通路８１の入口８３は、第一冷却空気通路６０における主通路６１の入口６３よりも後側Ｄｂに形成されている。この主通路８１は、入口８３から翼高さ方向Ｄｈにプラットフォーム５８と翼体５１との境まで延びている導入通路部８２と、翼体５１内で、翼高さ方向Ｄｈに延びる３個の翼内通路８６を有する翼体冷却通路部８５と、を有する。
【0045】
３個の翼内通路８６は、翼体５１のキャンバーラインＣＬに沿って、導入通路部８２から後側Ｄｂに並んでいる。ここで、３個の翼内通路８６のうち、最も前側Ｄｆの翼内通路８６を第四翼内通路８６ａ、この第四翼内通路８６ａに隣接する翼内通路８６を第五翼内通路８６ｂ、最も後側Ｄｂの翼内通路８６であって第五翼内通路８６ｂに隣接する翼内通路８６を第六翼内通路８６ｃとする。第四翼内通路８６ａは、導入通路部８２から翼高さ方向Ｄｈに延びている。
【0046】
翼体冷却通路部８５は、翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、３個の翼内通路８６のうち、互に隣り合う翼内通路８６が、ハブ側Ｄｈｈの端とチップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。具体的に、第四翼内通路８６ａのチップ側Ｄｈｔの端と第五翼内通路８６ｂのチップ側Ｄｈｔの端とが連通し、第五翼内通路８６ｂのハブ側Ｄｈｈの端と第六翼内通路８６ｃのハブ側Ｄｈｈの端とが連通している。
【0047】
複数の後噴出孔８８は、いずれも、後縁５３ｂで開口している後噴出口８９を有する。複数の後噴出孔８８は、翼高さ方向Ｄｈに並んでいる。複数の後噴出孔８８は、いずれも、第二冷却空気通路８０における複数の翼内通路８６のうち、最も後側Ｄｂの第六翼内通路８６ｃ、言い換えると最後部翼内通路８６ｃに連通し、この最後部翼内通路８６ｃから後縁５３ｂにまで延びている。
【0048】
なお、本実施形態の第二冷却空気通路８０における翼内通路８６の数は、３個であるが、２個であっても、４個以上であってもよい。また、第二冷却空気通路８０における翼内通路８６の数が本実施形態のように、奇数個である場合、第二冷却空気通路８０は、最後部翼内通路８６ｃ（第六翼内通路８６ｃ）のチップ側Ｄｈｔの端と連通し、チップ面５５で開口しているチップ抜き孔を有してもよい。さらに、第二冷却空気通路８０は、複数の翼内通路８６のうち、いずれかに翼内通路８６に連通し、正圧面５４ｐ又は負圧面５４ｎで開口する複数のフィルム孔を有してもよい。
【0049】
本実施形態では、第一冷却空気通路６０における主通路６１の入口６３から主通路６１内に流入した冷却空気Ａｃが、主通路６１の導入通路部６２を経て、主通路６１の翼体冷却通路部６５内に流入する。冷却空気Ａｃは、この翼体冷却通路部６５における３個の翼内通路６６内を流れる過程で、各翼内通路６６周りを対流冷却する。３個の翼内通路６６内を流れる冷却空気Ａｃの一部は、複数のフィルム孔７４から正圧面５４ｐ又は負圧面５４ｎに沿って外部に噴出される。この冷却空気Ａｃの一部は、複数のフィルム孔７４内を流れる過程で、フィルム孔７４周りを対流冷却する。さらに、複数のフィルム孔７４から噴出された冷却空気Ａｃは、正圧面５４ｐ又は負圧面５４ｎをフィルム冷却する。３個の翼内通路６６のうち、最も前側Ｄｆで、冷却空気Ａｃの流れの下流側に位置する第一翼内通路６６ａに流入した冷却空気Ａｃの一部は、複数の前噴出孔７２から外部に噴出される。この冷却空気Ａｃの一部は、複数の前噴出孔７２内を流れる過程で、前噴出孔７２周りを対流冷却する。さらに、複数の前噴出孔７２から噴出された冷却空気Ａｃは、翼面５２の一部である前縁周り部５６に高温の燃焼ガスが直接衝突するのを抑制する。さらに、第一翼内通路６６ａに流入した冷却空気Ａｃの残りは、チップ抜き孔７１から外部に噴出される。
【0050】
本実施形態では、第二冷却空気通路８０における主通路８１の入口８３から主通路８１内に流入した冷却空気Ａｃが、主通路８１の導入通路部８２を経て、主通路８１の翼体冷却通路部８５内に流入する。冷却空気Ａｃは、この翼体冷却通路部８５における３個の翼内通路８６内を流れる過程で、各翼内通路８６周りを対流冷却する。３個の翼内通路８６内を流れる冷却空気Ａｃの一部は、３個の翼内通路８６のうち、最も後側Ｄｂで、冷却空気Ａｃの流れの下流側に位置する第六翼内通路（最後部翼内通路）８６ｃから、複数の後噴出孔８８を経て、外部に噴出される。この冷却空気Ａｃは、複数の後噴出孔８８内を流れる過程で、後噴出孔８８周りを対流冷却する。さらに、複数の後噴出孔８８から噴出された冷却空気Ａｃは、後縁５３ｂの後側Ｄｂに燃焼ガスのウェイクが生成されるのを抑制する。
【0051】
ところで、正圧面５４ｐと負圧面５４ｎとの間隔である翼幅は、翼体５１のチップ側Ｄｈｔからハブ側Ｄｈｈに向かうに連れて次第に大きくなる。また、翼内通路６６の内面と翼面５２との間隔は、翼面５２を冷却する観点から、所定の範囲内の間隔である。この関係で、図５及び図６に示すように、翼高さ方向Ｄｈに延びる複数の翼内通路６６の幅も、翼体５１のチップ側Ｄｈｔからハブ側Ｄｈｈに向かうに連れて次第に大きくなる。翼内通路６６の幅が、翼体５１のチップ側Ｄｈｔからハブ側Ｄｈｈに向かうに連れて次第に大きくなっていると、この翼内通路６６を流れる冷却空気Ａｃの流速は、チップ側Ｄｈｔよりもハブ側Ｄｈｈの方が低くなる。このため、翼内通路６６のハブ側Ｄｈｈの部分を流れる冷却空気Ａｃと翼体５１との間の熱伝達率は、この翼内通路６６のチップ側Ｄｈｔの部分を流れる冷却空気Ａｃと翼体５１との間の熱伝達率よりも低くなる。従って、翼内通路６６を流れる冷却空気Ａｃによる対流冷却効果は、翼体５１のハブ側Ｄｈｈの部分で低くなる。
【0052】
そこで、本実施形態では、翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの翼面噴出口７５の面積である開口率を、チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの翼面噴出口７５の面積である開口率より高くして、ハブ側Ｄｈｈの部分でのフィルム冷却効果を向上させて、動翼５０の耐久性を高めている。
【0053】
本実施形態の翼体冷却通路部６５は、３個の翼内通路６６を有するため、最も前側Ｄｆの第一翼内通路６６ａ内では、冷却空気Ａｃがハブ側Ｄｈｈからチップ側Ｄｈｔに向かって流れる。このため、第一翼内通路６６ａ内のチップ側Ｄｈｔの冷却空気Ａｃは、この第一翼内通路６６ａ内のハブ側Ｄｈｈの冷却空気Ａｃよりも加熱されることになる。
【0054】
そこで、本実施形態では、翼体５１における翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの前噴出口７３の面積である開口率を、ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの前噴出口７３の面積である開口率より高くしている。この結果、本実施形態では、チップ側Ｄｈｔの前噴出口７３から噴出する冷却空気Ａｃの流量が、ハブ側Ｄｈｈの前噴出口７３からの冷却空気Ａｃの流量よりも多くなり、動翼５０の耐久性を高めることができる。
【0055】
また、本実施形態において、複数のフィルム孔７４に流入する冷却空気Ａｃは、３個の翼内通路６６のうち、最も後側Ｄｂの第三翼内通路６６ｃから第二翼内通路６６ｂの下流側部分まで流れてきた冷却空気Ａｃで、既に、ある程度加熱された冷却空気Ａｃである。なお、ここでの下流側とは冷却空気Ａｃの流れの下流側である。本実施形態では、このように、ある程度加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気Ａｃをフィルム冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気Ａｃを無駄にせず、効率的に翼面５２を冷却することができる。また、本実施形態において、複数の前噴出孔７２に流入する冷却空気Ａｃは、３個の翼内通路６６のうち、最も後側Ｄｂの第三翼内通路６６ｃから第一翼内通路６６ａまで流れてきた冷却空気Ａｃで、既に、かなり加熱された冷却空気Ａｃである。本実施形態では、このように、かなり加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気Ａｃを、翼面５２の一部である前縁周り部５６の冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気Ａｃを無駄にせず、効率的に翼面５２を冷却することができる。
【0056】
凸曲面である負圧面５４ｎに沿って流れる燃焼ガスＧの流速は、凹曲面である正圧面５４ｐに沿って流れる燃焼ガスＧの流速よりも高い。このため、負圧面５４ｎに沿って流れる燃焼ガスＧとこの負圧面５４ｎとの間の熱伝達率は、正圧面５４ｐに沿って流れる燃焼ガスＧとこの正圧面５４ｐとの間の熱伝達率より高い。すなわち、負圧面５４ｎの方が正圧面５４ｐよりも、燃焼ガスＧにより加熱され易い。
【0057】
そこで、本実施形態では、翼面噴出口７５を負圧面５４ｎのみに形成し、負圧面５４ｎをフィルム冷却して、動翼５０の耐久性の向上を図る一方で、負圧面５４ｎよりも燃焼ガスＧにより加熱されにくい正圧面５４ｐに翼面噴出口７５を形成せず、冷却空気Ａｃの使用を抑えている。
【0058】
よって、本実施形態では、冷却空気Ａｃの使用量を抑えつつも、動翼５０の耐久性を高めることができる。
【0059】
【0060】
本実施形態における動翼５０ａは、第一実施形態における動翼５０と同様、翼体５１と、プラットフォーム５８と、第一冷却空気通路６０ａと、第二冷却空気通路８０と、を備える。本実施形態における動翼５０ａで第一冷却空気通路６０ａの構成を除く構成は、第一実施形態における動翼５０で第一冷却空気通路６０の構成を除く構成と同じである。
【0061】
本実施形態における第一冷却空気通路６０ａも、第一実施形態における第一冷却空気通路６０と同様、主通路６１と、チップ抜き孔７１と、複数の前噴出孔７２と、複数のフィルム孔７４ａと、を有する。主通路６１は、翼根５９の底面５９ｂで開口し、ロータ軸４２からの冷却空気Ａｃが流入可能な入口６３を有する。この主通路６１は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０の主通路６１と同様、入口６３から翼高さ方向Ｄｈにプラットフォーム５８と翼体５１との境まで延びている導入通路部６２と、翼体５１内で、翼高さ方向Ｄｈに延びる３個の翼内通路６６を有する翼体冷却通路部６５と、を有する。翼体冷却通路部６５は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０の翼体冷却通路部６５と同様、翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、３個の翼内通路６６のうち、互に隣り合う翼内通路６６が、ハブ側Ｄｈｈの端とチップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。チップ抜き孔７１は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０のチップ抜き孔７１と同様、第一翼内通路６６ａのチップ側Ｄｈｔの端と連通し、チップ面５５で開口している。複数の前噴出孔７２は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０の複数の前噴出孔７２と同様、いずれも、翼面５２中で、前縁５３ｆを含み且つ前側Ｄｆを向く部分である前縁周り部５６で開口している前噴出口７３を有し、第一翼内通路６６ａと連通している。
【0062】
本実施形態における複数のフィルム孔７４ａも、第一実施形態における複数のフィルム孔７４と同様、翼面５２中で、前縁周り部５６を除く負圧面５４ｎで開口する翼面噴出口７５を有する。本実施形態においても、負圧面５４ｎにおける翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、ハブ側Ｄｈｈの部分における単位面積当たりの翼面噴出口７５の面積である開口率は、チップ側Ｄｈｔの部分における単位面積当たりの翼面噴出口７５の面積である開口率より高い。但し、本実施形態における複数のフィルム孔７４ａは、３個の翼内通路６６のうち、最も前側Ｄｆの第一翼内通路６６ａに連通している。
【0063】
このため、複数のフィルム孔７４ａに流入する冷却空気Ａｃは、３個の翼内通路６６のうち、最も後側Ｄｂの第三翼内通路６６ｃから第二翼内通路６６ｂを経て第一翼内通路６６ａの上流側部分まで流れてきた冷却空気Ａｃであり、既に、かなり加熱された冷却空気Ａｃである。本実施形態では、このように、かなり加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気Ａｃをフィルム冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気Ａｃを無駄にせず、第一実施形態よりも、効率的に翼面５２を冷却することができる。
【0064】
「動翼の第三実施形態」
動翼の第三実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は、図３及び図７と同様、動翼の側面図であるが、負圧面側から見た動翼の側面図ではなく、正圧面側から見た動翼の側面図である。
動翼の第三実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、図９は、図３及び図７と同様、動翼の側面図であるが、負圧面側から見た動翼の側面図ではなく、正圧面側から見た動翼の側面図である。
【0065】
本実施形態における動翼５０ｂは、第一実施形態における動翼５０と同様、翼体５１と、プラットフォーム５８と、第一冷却空気通路６０ｂと、第二冷却空気通路８０と、を備える。本実施形態における動翼５０ｂで第一冷却空気通路６０ｂの構成を除く構成は、第一実施形態における動翼５０で第一冷却空気通路６０の構成を除く構成と同じである。
【0066】
本実施形態における第一冷却空気通路６０ｂも、第一実施形態における第一冷却空気通路６０と同様、主通路６１と、チップ抜き孔７１と、複数の前噴出孔７２と、複数のフィルム孔７４ｂと、を有する。主通路６１は、翼根５９の底面５９ｂで開口し、ロータ軸４２からの冷却空気Ａｃが流入可能な入口６３を有する。この主通路６１は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０の主通路６１と同様、入口６３から翼高さ方向Ｄｈにプラットフォーム５８と翼体５１の境まで延びている導入通路部６２と、翼体５１内で、翼高さ方向Ｄｈに延びる３個の翼内通路６６を有する翼体冷却通路部６５と、を有する。翼体冷却通路部６５は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０の翼体冷却通路部６５と同様、翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、３個の翼内通路６６のうち、互に隣り合う翼内通路６６が、ハブ側Ｄｈｈの端とチップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。チップ抜き孔７１は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０のチップ抜き孔７１と同様、第一翼内通路６６ａのチップ側Ｄｈｔの端と連通し、チップ面５５で開口している。複数の前噴出孔７２は、第一実施形態における第一冷却空気通路６０の複数の前噴出孔７２と同様、いずれも、翼面５２中で、前縁５３ｆを含み且つ前側Ｄｆを向く部分である前縁周り部５６で開口している前噴出口７３を有し、第一翼内通路６６ａと連通している。
【0067】
本実施形態における複数のフィルム孔７４ｂは、複数の負圧側フィルム孔７４ｂｎと、複数の正圧側フィルム孔７４ｂｐと、を有する。複数の負圧側フィルム孔７４ｂｎは、翼面５２中で、前縁周り部５６を除く負圧面５４ｎで開口する翼面噴出口としての負圧面噴出口７５ｎを有する。また、複数の正圧側フィルム孔７４ｂｐは、翼面５２中で、前縁周り部５６を除く正圧面５４ｐで開口する翼面噴出口としての正圧面噴出口７５ｐを有する。負圧側フィルム孔７４ｂｎは、第一実施形態におけるフィルム孔７４と同様、第二翼内通路６６ｂに連通している。一方、正圧側フィルム孔７４ｂｐは、第一翼内通路６６ａに連通している。
【0068】
本実施形態においても、負圧面５４ｎにおける翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、ハブ側Ｄｈｈの部分における単位面積当たりの負圧面噴出口７５ｎの面積である開口率は、チップ側Ｄｈｔの部分における単位面積当たりの負圧面噴出口７５ｎの面積である開口率より高い。また、正圧面５４ｐにおける翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、ハブ側Ｄｈｈの部分における単位面積当たりの正圧面噴出口７５ｐの面積である開口率は、チップ側Ｄｈｔの部分における単位面積当たりの正圧面噴出口７５ｐの面積である開口率より高い。但し、複数の正圧側フィルム孔７４ｂｐの数は、複数の負圧側フィルム孔７４ｂｎの数より少ない。
【0069】
本実施形態では、負圧面５４ｎのみならず正圧面５４ｐをフィルム冷却することができる。このように、本実施形態では、負圧面５４ｎのみならず正圧面５４ｐをフィルム冷却する関係で、以上の各実施形態よりも冷却空気Ａｃの使用量が増えることになる。そこで、本実施形態では、負圧面５４ｎより燃焼ガスＧで加熱されにくい正圧面５４ｐをフィルム冷却するための正圧側フィルム孔７４ｂｐの数を、負圧側フィルム孔７４ｂｎの数より少なくしている。さらに、本実施形態では、正圧側フィルム孔７４ｂｐを第一翼内通路６６ａに連通して、冷たい冷却空気Ａｃを無駄にせず、効率的に正圧面５４ｐをフィルム冷却している。
【0070】
なお、本実施形態は、第一実施形態の変形例であるが、第二実施形態においても、本実施形態と同様、複数の負圧側フィルム孔の他に、複数の正圧側フィルム孔を設けてよい。
【0071】
「動翼のその他の変形例」
以上の各実施形態及び各変形例では、ハブ側Ｄｈｈの部分における噴出口の開口率とチップ側Ｄｈｔの部分における噴出口の開口率とを異ならせるために、ハブ側Ｄｈｈの部分における噴出口の数とチップ側Ｄｈｔの部分における噴出口の数とを異ならせている。しかしながら、ハブ側Ｄｈｈの部分における各噴出口の開口面積とチップ側Ｄｈｔの部分における各噴出口の開口面積とを異ならせることで、ハブ側Ｄｈｈの部分における噴出口の開口率とチップ側Ｄｈｔの部分における噴出口の開口率とを異ならせてもよい。
以上の各実施形態及び各変形例では、ハブ側Ｄｈｈの部分における噴出口の開口率とチップ側Ｄｈｔの部分における噴出口の開口率とを異ならせるために、ハブ側Ｄｈｈの部分における噴出口の数とチップ側Ｄｈｔの部分における噴出口の数とを異ならせている。しかしながら、ハブ側Ｄｈｈの部分における各噴出口の開口面積とチップ側Ｄｈｔの部分における各噴出口の開口面積とを異ならせることで、ハブ側Ｄｈｈの部分における噴出口の開口率とチップ側Ｄｈｔの部分における噴出口の開口率とを異ならせてもよい。
【0072】
また、以上の各実施形態は、いずれも、初段の動翼を対象にしている。しかしながら、本発明は、初段を以外の例えば第二段の動翼を対象にしてもよい。
【0073】
本開示は、以上で説明した実施形態及び変形例に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。
【0074】
「付記」
以上の実施形態及び変形例における動翼は、例えば、以下のように把握される。
以上の実施形態及び変形例における動翼は、例えば、以下のように把握される。
【0075】
（１）第一態様における動翼は、
断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向Ｄｈに延びる翼体５１と、前記翼高さ方向Ｄｈにおけるチップ側Ｄｈｔとハブ側Ｄｈｈとうち、前記翼体５１の前記ハブ側Ｄｈｈの端に設けられているプラットフォーム５８と、前記プラットフォーム５８の前記ハブ側Ｄｈｈに設けられている翼根５９と、前記翼根５９、前記プラットフォーム５８及び前記翼体５１にかけて形成され、冷却空気Ａｃが流通可能な冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂと、を備える。前記翼体５１は、前記翼高さ方向Ｄｈに対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面５２と、前記翼高さ方向Ｄｈにおける前記チップ側Ｄｈｔを向くチップ面５５と、を有する。前記翼面５２は、前記翼高さ方向Ｄｈに延びる前縁５３ｆ及び後縁５３ｂと、前記前縁５３ｆから前記後縁５３ｂにまで広がっている正圧面５４ｐ及び負圧面５４ｎと、を有する。前記冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂは、前記翼根５９の表面で開口して冷却空気Ａｃが流入可能な入口６３を有する主通路６１と、前記翼面５２中で、前記前縁５３ｆを含み且つ前記後縁５３ｂに対して前記前縁５３ｆの側である前側Ｄｆを向く部分である前縁周り部５６で開口している前噴出口７３を有し、前記主通路６１を通ってきた冷却空気Ａｃを前記前噴出口７３から噴出可能な複数の前噴出孔７２と、前記翼面５２中で、前記前縁周り部５６を除き、且つ前記正圧面５４ｐと前記負圧面５４ｎとのうち少なくとも一方の翼面５２で開口している翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐを有し、前記主通路６１を通ってきた冷却空気Ａｃを前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐから前記少なくとも一方の翼面５２に沿って外部に噴出可能な複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂと、を有する。前記主通路６１は、前記入口６３から前記プラットフォーム５８と前記翼体５１との境まで延びている導入通路部６２と、前記翼体５１内で、前記翼高さ方向Ｄｈに延びる３以上の奇数個の翼内通路６６を有する翼体冷却通路部６５と、を有する。奇数個の前記翼内通路６６は、前記翼体５１のキャンバーラインＣＬに沿って、前記導入通路部６２から前記前側Ｄｆに並んでいる。前記翼体冷却通路部６５が前記翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、奇数個の前記翼内通路６６のうちで互に隣り合う翼内通路６６は、前記ハブ側Ｄｈｈの端と前記チップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。前記複数の前噴出孔７２は、奇数個の前記翼内通路６６のうちで、最も前記前側Ｄｆの第一翼内通路６６ａに連通している。前記複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂは、奇数個の前記翼内通路６６のうち、前記第一翼内通路６６ａと、前記第一翼内通路６６ａに隣接する第二翼内通路６６ｂとの少なくとも一の翼内通路６６に連通している。前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、前記ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの面積である開口率が、前記チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの面積である開口率より高い。
断面が翼形を成し、前記断面に対して垂直な方向成分を含む翼高さ方向Ｄｈに延びる翼体５１と、前記翼高さ方向Ｄｈにおけるチップ側Ｄｈｔとハブ側Ｄｈｈとうち、前記翼体５１の前記ハブ側Ｄｈｈの端に設けられているプラットフォーム５８と、前記プラットフォーム５８の前記ハブ側Ｄｈｈに設けられている翼根５９と、前記翼根５９、前記プラットフォーム５８及び前記翼体５１にかけて形成され、冷却空気Ａｃが流通可能な冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂと、を備える。前記翼体５１は、前記翼高さ方向Ｄｈに対して垂直な方向成分を有する方向を向く翼面５２と、前記翼高さ方向Ｄｈにおける前記チップ側Ｄｈｔを向くチップ面５５と、を有する。前記翼面５２は、前記翼高さ方向Ｄｈに延びる前縁５３ｆ及び後縁５３ｂと、前記前縁５３ｆから前記後縁５３ｂにまで広がっている正圧面５４ｐ及び負圧面５４ｎと、を有する。前記冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂは、前記翼根５９の表面で開口して冷却空気Ａｃが流入可能な入口６３を有する主通路６１と、前記翼面５２中で、前記前縁５３ｆを含み且つ前記後縁５３ｂに対して前記前縁５３ｆの側である前側Ｄｆを向く部分である前縁周り部５６で開口している前噴出口７３を有し、前記主通路６１を通ってきた冷却空気Ａｃを前記前噴出口７３から噴出可能な複数の前噴出孔７２と、前記翼面５２中で、前記前縁周り部５６を除き、且つ前記正圧面５４ｐと前記負圧面５４ｎとのうち少なくとも一方の翼面５２で開口している翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐを有し、前記主通路６１を通ってきた冷却空気Ａｃを前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐから前記少なくとも一方の翼面５２に沿って外部に噴出可能な複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂと、を有する。前記主通路６１は、前記入口６３から前記プラットフォーム５８と前記翼体５１との境まで延びている導入通路部６２と、前記翼体５１内で、前記翼高さ方向Ｄｈに延びる３以上の奇数個の翼内通路６６を有する翼体冷却通路部６５と、を有する。奇数個の前記翼内通路６６は、前記翼体５１のキャンバーラインＣＬに沿って、前記導入通路部６２から前記前側Ｄｆに並んでいる。前記翼体冷却通路部６５が前記翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、奇数個の前記翼内通路６６のうちで互に隣り合う翼内通路６６は、前記ハブ側Ｄｈｈの端と前記チップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。前記複数の前噴出孔７２は、奇数個の前記翼内通路６６のうちで、最も前記前側Ｄｆの第一翼内通路６６ａに連通している。前記複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂは、奇数個の前記翼内通路６６のうち、前記第一翼内通路６６ａと、前記第一翼内通路６６ａに隣接する第二翼内通路６６ｂとの少なくとも一の翼内通路６６に連通している。前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、前記ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの面積である開口率が、前記チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの面積である開口率より高い。
【0076】
本態様では、冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂにおける主通路６１の入口６３から主通路６１内に流入した冷却空気Ａｃが、主通路６１の導入通路部６２を経て、主通路６１の翼体冷却通路部６５内に流入する。冷却空気Ａｃは、この翼体冷却通路部６５における３以上の奇数個の翼内通路６６内を流れる過程で、各翼内通路６６周りを対流冷却する。３以上の奇数個の翼内通路６６内を流れる冷却空気Ａｃの一部は、複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂから正圧面５４ｐ又は負圧面５４ｎに沿って外部に噴出される。この冷却空気Ａｃの一部は、複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂ内を流れる過程で、フィルム孔７４，７４ａ，７４ｂ周りを対流冷却する。さらに、複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂから噴出された冷却空気Ａｃは、正圧面５４ｐ又は負圧面５４ｎをフィルム冷却する。３以上の奇数個の翼内通路６６のうち、最も前側Ｄｆで、冷却空気Ａｃの流れの下流側に位置する第一翼内通路６６ａに流入した冷却空気Ａｃの一部は、複数の前噴出孔７２から外部に噴出される。この冷却空気Ａｃの一部は、複数の前噴出孔７２内を流れる過程で、前噴出孔７２周りを対流冷却する。さらに、複数の前噴出孔７２から噴出された冷却空気Ａｃは、翼面５２の一部である前縁周り部５６に高温の燃焼ガスＧが直接衝突するのを抑制する。
【0077】
ところで、正圧面５４ｐと負圧面５４ｎとの間隔である翼幅は、翼体５１のチップ側Ｄｈｔからハブ側Ｄｈｈに向かうに連れて次第に大きくなる。また、翼内通路６６の内面と翼面５２との間隔は、翼面５２を冷却する観点から、所定の範囲内の間隔である。この関係で、翼高さ方向Ｄｈに延びる複数の翼内通路６６の幅も、翼体５１のチップ側Ｄｈｔからハブ側Ｄｈｈに向かうに連れて次第に大きくなる。翼内通路６６の幅が、翼体５１のチップ側Ｄｈｔからハブ側Ｄｈｈに向かうに連れて次第に大きくなっていると、この翼内通路６６を流れる冷却空気Ａｃの流速は、チップ側Ｄｈｔよりもハブ側Ｄｈｈの方が低くなる。このため、翼内通路６６のハブ側Ｄｈｈの部分を流れる冷却空気Ａｃと翼体５１との間の熱伝達率は、この翼内通路６６のチップ側Ｄｈｔの部分を流れる冷却空気Ａｃと翼体５１との間の熱伝達率よりも低くなる。従って、翼内通路６６を流れる冷却空気Ａｃによる対流冷却効果は、翼体５１のハブ側Ｄｈｈの部分で低くなる。
【0078】
そこで、本態様では、翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの面積である開口率を、チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの面積である開口率より高くして、ハブ側Ｄｈｈの部分でのフィルム冷却効果を向上させて、動翼５０の耐久性を高めている。
【0079】
また、本態様において、複数のフィルム孔７４，７４ａ，７４ｂに流入する冷却空気Ａｃは、３以上の奇数個の翼内通路６６のうち、最も後側Ｄｂの翼内通路６６から少なくとも第二翼内通路６６ｂの下流側部分まで流れてきた冷却空気Ａｃで、既に、ある程度加熱された冷却空気Ａｃである。なお、ここでの下流側とは冷却空気Ａｃの流れの下流側である。本態様では、このように、ある程度加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気Ａｃをフィルム冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気Ａｃを無駄にせず、効率的に翼面５２を冷却することができる。さらに、本態様において、複数の前噴出孔７２に流入する冷却空気Ａｃは、３以上の奇数個の翼内通路６６のうち、最も後側Ｄｂの翼内通路６６から第一翼内通路６６ａまで流れてきた冷却空気Ａｃで、既に、かなり加熱された冷却空気Ａｃである。なお、ここでの上流側とは冷却空気Ａｃの流れの下流側である。本態様では、このように、かなり加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気Ａｃを、翼面５２の一部である前縁周り部５６の冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気Ａｃを無駄にせず、効率的に翼面５２を冷却することができる。
【0080】
よって、本態様では、冷却空気Ａｃの使用量を抑えつつも、動翼の耐久性を高めることができる。
【0081】
（２）第二態様における動翼は、
前記第一態様における動翼において、前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの数は、前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして前記チップ側Ｄｈｔよりも前記ハブ側Ｄｈｈの方が多い。
前記第一態様における動翼において、前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐの数は、前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして前記チップ側Ｄｈｔよりも前記ハブ側Ｄｈｈの方が多い。
【0082】
（３）第三態様における動翼は、
前記第一態様における動翼において、前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐは、前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして前記ハブ側Ｄｈｈにのみ存在し、前記チップ側Ｄｈｔには存在しない。
前記第一態様における動翼において、前記翼面噴出口７５，７５ｎ，７５ｐは、前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして前記ハブ側Ｄｈｈにのみ存在し、前記チップ側Ｄｈｔには存在しない。
【0083】
（４）第四態様における動翼は、
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記複数のフィルム孔７４ａは、奇数個の前記翼内通路６６のうち、前記第一翼内通路６６ａのみに連通している。
前記第一態様から前記第三態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記複数のフィルム孔７４ａは、奇数個の前記翼内通路６６のうち、前記第一翼内通路６６ａのみに連通している。
【0084】
本態様において、複数のフィルム孔７４ａに流入する冷却空気Ａｃは、３以上の奇数個の翼内通路６６のうち、最も後側Ｄｂの翼内通路６６から第二翼内通路６６ｂを経て、第一翼通路部の上流側の部分まで流れてきた冷却空気Ａｃで、既に、かなり加熱された冷却空気Ａｃである。本態様では、このように、かなり加熱されて対流冷却効果が低くなった冷却空気Ａｃをフィルム冷却用の空気として利用するため、冷たい冷却空気Ａｃを無駄にせず、効率的に翼面５２を冷却することができる。
【0085】
（５）第五態様における動翼は、
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記翼面噴出口７５は、前記負圧面５４ｎのみに形成されている。
前記第一態様から前記第四態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記翼面噴出口７５は、前記負圧面５４ｎのみに形成されている。
【0086】
凸曲面である負圧面５４ｎに沿って流れる燃焼ガスＧの流速は、凹曲面である正圧面５４ｐに沿って流れる燃焼ガスＧの流速よりも高い。このため、負圧面５４ｎに沿って流れる燃焼ガスＧとこの負圧面５４ｎとの間の熱伝達率は、正圧面５４ｐに沿って流れる燃焼ガスＧとこの正圧面５４ｐとの間の熱伝達率より高い。すなわち、負圧面５４ｎの方が正圧面５４ｐよりも、燃焼ガスＧにより加熱され易い。
【0087】
そこで、本態様では、翼面噴出口７５を負圧面５４ｎのみに形成し、負圧面５４ｎをフィルム冷却して、動翼５０の耐久性の向上を図る一方で、負圧面５４ｎよりも燃焼ガスＧにより加熱されにくい正圧面５４ｐに翼面噴出口を形成せず、冷却空気Ａｃの使用を抑えている。
【0088】
（６）第六態様における動翼は、
前記第一態様から前記第五態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、前記チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの前記前噴出口７３の面積である開口率が、前記ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの前記前噴出口７３の面積である開口率より高い。
前記第一態様から前記第五態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記翼体５１における前記翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、前記チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの前記前噴出口７３の面積である開口率が、前記ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの前記前噴出口７３の面積である開口率より高い。
【0089】
本態様の翼体冷却通路部６５は、３以上の奇数個の翼内通路６６を有するため、最も前側Ｄｆの第一翼内通路６６ａ内では、冷却空気Ａｃがハブ側Ｄｈｈからチップ側Ｄｈｔに向かって流れる。このため、第一翼内通路６６ａ内のチップ側Ｄｈｔの冷却空気Ａｃは、この第一翼内通路６６ａ内のハブ側Ｄｈｈの冷却空気Ａｃよりも加熱されることになる。
【0090】
そこで、本態様では、翼体５１における翼高さ方向Ｄｈの中央位置を基準にして、チップ側Ｄｈｔの単位面積当たりの前噴出口７３の面積である開口率を、ハブ側Ｄｈｈの単位面積当たりの前噴出口７３の面積である開口率より高くしている。この結果、本態様では、チップ側Ｄｈｔの前噴出口７３から噴出する冷却空気Ａｃの流量が、ハブ側Ｄｈｈの前噴出口７３からの冷却空気Ａｃの流量よりも多くなり、動翼５０の耐久性を高めることができる。
【0091】
（７）第七態様における動翼は、
前記第一態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂは、前記第一翼内通路６６ａの前記チップ側Ｄｈｔの端と連通し、前記第一翼内通路６６ａ内を通ってきた冷却空気Ａｃを前記チップ面５５から噴出可能なチップ抜き孔７１を有する。
前記第一態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂは、前記第一翼内通路６６ａの前記チップ側Ｄｈｔの端と連通し、前記第一翼内通路６６ａ内を通ってきた冷却空気Ａｃを前記チップ面５５から噴出可能なチップ抜き孔７１を有する。
【0092】
本態様の翼体冷却通路部６５は、３以上の奇数個の翼内通路６６を有するため、最も前側Ｄｆの第一翼内通路６６ａ内では、冷却空気Ａｃがハブ側Ｄｈｈからチップ側Ｄｈｔに向かって流れる。仮に、チップ抜き孔７１がない場合、第一翼内通路６６ａ内のチップ側Ｄｈｔの部分で、冷却空気Ａｃの流れが滞り、このチップ側Ｄｈｔの部分における対流冷却効果が低下する。そこで、本態様では、チップ抜き孔７１を設けることで、第一翼内通路６６ａ内のチップ側Ｄｈｔの部分における冷却空気Ａｃの流れを確保し、このチップ側Ｄｈｔの部分における対流冷却効果の低下を抑えている。
【0093】
（８）第八態様における動翼は、
前記第一態様から前記第七態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂである第一冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂの他に、前記翼根５９、前記プラットフォーム５８及び前記翼体５１にかけて形成され、冷却空気Ａｃが流通可能な第二冷却空気通路８０を備える。前記第二冷却空気通路８０は、前記第一冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂを基準にして、前記前縁５３ｆに対して前記後縁５３ｂの側である後側Ｄｂに配置され、前記翼根５９の表面で開口して冷却空気Ａｃが流入可能な入口８３を有する主通路８１と、前記主通路８１を通ってきた冷却空気Ａｃを、前記後縁５３ｂから外部に噴出可能な後噴出口８９を有する複数の後噴出孔８８と、を有する。前記第二冷却空気通路８０における前記主通路８１は、前記第二冷却空気通路８０における前記入口８３から前記プラットフォーム５８と前記翼体５１の境まで延びている導入通路部８２と、前記翼体５１内で、前記翼高さ方向Ｄｈに延びる複数個の翼内通路８６を有する翼体冷却通路部８５と、を有する。前記第二冷却空気通路８０における複数個の前記翼内通路８６は、前記翼体５１のキャンバーラインＣＬに沿って、前記第二冷却空気通路８０における前記導入通路部８２から前記後側Ｄｂに並んでいる。前記第二冷却空気通路８０における前記翼体冷却通路部８５が前記翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、前記第二冷却空気通路８０における複数個の前記翼内通路８６のうち、互に隣り合う翼内通路８６は、前記ハブ側Ｄｈｈの端と前記チップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。前記複数の後噴出孔８８は、前記第二冷却空気通路８０における複数個の前記翼内通路８６のうちで、最も前記後側Ｄｂの最後部翼内通路８６ｃに連通している。
前記第一態様から前記第七態様のうちのいずれか一態様における動翼において、前記冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂである第一冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂの他に、前記翼根５９、前記プラットフォーム５８及び前記翼体５１にかけて形成され、冷却空気Ａｃが流通可能な第二冷却空気通路８０を備える。前記第二冷却空気通路８０は、前記第一冷却空気通路６０，６０ａ，６０ｂを基準にして、前記前縁５３ｆに対して前記後縁５３ｂの側である後側Ｄｂに配置され、前記翼根５９の表面で開口して冷却空気Ａｃが流入可能な入口８３を有する主通路８１と、前記主通路８１を通ってきた冷却空気Ａｃを、前記後縁５３ｂから外部に噴出可能な後噴出口８９を有する複数の後噴出孔８８と、を有する。前記第二冷却空気通路８０における前記主通路８１は、前記第二冷却空気通路８０における前記入口８３から前記プラットフォーム５８と前記翼体５１の境まで延びている導入通路部８２と、前記翼体５１内で、前記翼高さ方向Ｄｈに延びる複数個の翼内通路８６を有する翼体冷却通路部８５と、を有する。前記第二冷却空気通路８０における複数個の前記翼内通路８６は、前記翼体５１のキャンバーラインＣＬに沿って、前記第二冷却空気通路８０における前記導入通路部８２から前記後側Ｄｂに並んでいる。前記第二冷却空気通路８０における前記翼体冷却通路部８５が前記翼高さ方向Ｄｈに通路がうねっている一つのサーペンタイン通路を構成するよう、前記第二冷却空気通路８０における複数個の前記翼内通路８６のうち、互に隣り合う翼内通路８６は、前記ハブ側Ｄｈｈの端と前記チップ側Ｄｈｔの端とのうち、一方の端で互いに連通している。前記複数の後噴出孔８８は、前記第二冷却空気通路８０における複数個の前記翼内通路８６のうちで、最も前記後側Ｄｂの最後部翼内通路８６ｃに連通している。
【0094】
本態様では、第二冷却空気通路８０の複数の翼内通路８６を冷却空気Ａｃが流れる過程で、この冷却空気Ａｃにより、各翼内通路８６周りが対流冷却される。複数の翼内通路８６のうち、最も後側Ｄｂの最後部翼内通路８６ｃ内を流れる冷却空気Ａｃの一部は、複数の後噴出孔８８から外部に噴出される。この冷却空気Ａｃの一部は、複数の後噴出孔８８内を流れる過程で、後噴出孔８８周りを対流冷却する。さらに、複数の後噴出孔８８から噴出された冷却空気Ａｃは、後縁５３ｂの後側Ｄｂに燃焼ガスＧのウェイクが生成されるのを抑制する。
【0095】
以上の実施形態及び変形例におけるガスタービンは、例えば、以下のように把握される。
（９）第九態様におけるガスタービンは、
前記第一態様から前記第八態様のうちのいずれか一態様における動翼を複数備えると共に、軸線Ａｒを中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んで取り付けられているロータ軸４２と、複数の前記動翼及び前記ロータ軸４２の外周側を覆うタービンケーシング４５と、を備える。前記動翼は、前記翼高さ方向Ｄｈが、前記軸線Ａｒに対する径方向Ｄｒになり、前記ハブ側Ｄｈｈが前記軸線Ａｒに対する径方向Ｄｒにおける径方向内側Ｄｒｉと径方向外側Ｄｒｏとのうちの前記径方向外側Ｄｒｏになり、前記前側Ｄｆが、前記軸線Ａｒが延びる軸線方向Ｄａにおける軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄとのうちの前記軸線上流側Ｄａｕになるよう、前記ロータ軸４２に取り付けられている。
（９）第九態様におけるガスタービンは、
前記第一態様から前記第八態様のうちのいずれか一態様における動翼を複数備えると共に、軸線Ａｒを中心として回転可能で、複数の前記動翼が前記軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに並んで取り付けられているロータ軸４２と、複数の前記動翼及び前記ロータ軸４２の外周側を覆うタービンケーシング４５と、を備える。前記動翼は、前記翼高さ方向Ｄｈが、前記軸線Ａｒに対する径方向Ｄｒになり、前記ハブ側Ｄｈｈが前記軸線Ａｒに対する径方向Ｄｒにおける径方向内側Ｄｒｉと径方向外側Ｄｒｏとのうちの前記径方向外側Ｄｒｏになり、前記前側Ｄｆが、前記軸線Ａｒが延びる軸線方向Ｄａにおける軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄとのうちの前記軸線上流側Ｄａｕになるよう、前記ロータ軸４２に取り付けられている。
【符号の説明】
【0096】
１０：ガスタービン
１１：ガスタービンロータ
１４：中間ケーシング
１５：ガスタービンケーシング
２０：圧縮機
２１：圧縮機ロータ
２２：ロータ軸
２３：動翼列
２５：圧縮機ケーシング
２６:静翼列
３０：燃焼器
４０：タービン
４１：タービンロータ
４２：ロータ軸
４３：動翼列
４５：タービンケーシング
４９：燃焼ガス流路
５０，５０ａ，５０ｂ：動翼
５１：翼体
５２：翼面
５３ｆ：前縁
５３ｂ：後縁
５４ｎ：負圧面
５４ｐ：正圧面
５５：チップ面
５６：前縁周り部
５８：プラットフォーム
５９：翼根
５９ｂ：底面
６０，６０ａ，６０ｂ：第一冷却空気通路（又は単に冷却空気通路）
６１：主通路
６２：導入通路部
６３：入口
６５：翼体冷却通路部
６６：翼内通路
６６ａ：第一翼内通路
６６ｂ：第二翼内通路
６６ｃ：第三翼内通路
７１：チップ抜き孔
７２：前噴出孔
７３：前噴出口
７４，７４ａ，７４ｂ：フィルム孔
７４ｂｎ：負圧側フィルム孔
７４ｂｐ：正圧側フィルム孔
７５：翼面噴出口
７５ｎ：負圧面噴出口（翼面噴出口）
７５ｐ：正圧面噴出口（翼面噴出口）
８０：第二冷却空気通路
８１：主通路
８２：導入通路部
８３：入口
８５：翼体冷却通路部
８６：翼内通路
８６ａ：第四翼内通路
８６ｂ：第五翼内通路
８６ｃ：第六翼内通路（最後部翼内通路）
８８：後噴出孔
８９：後噴出口
Ａ：空気
Ａｃ：冷却空気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ａｒ：軸線
ＣＬ：キャンバーライン
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側
Ｄｈ：翼高さ方向
Ｄｈｈ：ハブ側
Ｄｈｔ：チップ側
Ｄｆ：前側
Ｄｂ：後側
１１：ガスタービンロータ
１４：中間ケーシング
１５：ガスタービンケーシング
２０：圧縮機
２１：圧縮機ロータ
２２：ロータ軸
２３：動翼列
２５：圧縮機ケーシング
２６:静翼列
３０：燃焼器
４０：タービン
４１：タービンロータ
４２：ロータ軸
４３：動翼列
４５：タービンケーシング
４９：燃焼ガス流路
５０，５０ａ，５０ｂ：動翼
５１：翼体
５２：翼面
５３ｆ：前縁
５３ｂ：後縁
５４ｎ：負圧面
５４ｐ：正圧面
５５：チップ面
５６：前縁周り部
５８：プラットフォーム
５９：翼根
５９ｂ：底面
６０，６０ａ，６０ｂ：第一冷却空気通路（又は単に冷却空気通路）
６１：主通路
６２：導入通路部
６３：入口
６５：翼体冷却通路部
６６：翼内通路
６６ａ：第一翼内通路
６６ｂ：第二翼内通路
６６ｃ：第三翼内通路
７１：チップ抜き孔
７２：前噴出孔
７３：前噴出口
７４，７４ａ，７４ｂ：フィルム孔
７４ｂｎ：負圧側フィルム孔
７４ｂｐ：正圧側フィルム孔
７５：翼面噴出口
７５ｎ：負圧面噴出口（翼面噴出口）
７５ｐ：正圧面噴出口（翼面噴出口）
８０：第二冷却空気通路
８１：主通路
８２：導入通路部
８３：入口
８５：翼体冷却通路部
８６：翼内通路
８６ａ：第四翼内通路
８６ｂ：第五翼内通路
８６ｃ：第六翼内通路（最後部翼内通路）
８８：後噴出孔
８９：後噴出口
Ａ：空気
Ａｃ：冷却空気
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
Ａｒ：軸線
ＣＬ：キャンバーライン
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側
Ｄｈ：翼高さ方向
Ｄｈｈ：ハブ側
Ｄｈｔ：チップ側
Ｄｆ：前側
Ｄｂ：後側
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】