JPH09303103A

JPH09303103A - 閉ループ冷却形タービン動翼

Info

Publication number: JPH09303103A
Application number: JP12188696A
Authority: JP
Inventors: Katsuyasu Ito; 勝康伊藤; Takanari Okamura; 隆成岡村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】タービン翼の冷却を効果的に行ないメタル温度
を均一化するとともに冷却効率を増大せしめ、熱効率の
向上が図れる閉ループ冷却形タービン動翼を提供する。【解決手段】タービン動翼２０は、タービン翼の翼内部
を中空にして翼冷却流路２５を形成し、翼植込部２２の
底部から供給通路２６を経て翼冷却流路２５に冷却媒体
Ｍを供給し、翼内部を冷却する。翼植込部２２には供給
通路２６から独立させた回収通路２７を設け、この回収
通路２７で翼冷却流路２５で翼有効部２１を冷却した冷
却媒体Ｍを案内して翼外に回収可能となる。タービン翼
冷却後の冷却媒体Ｍは回収通路２７で全量回収され、閉
ループ形冷却構造を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの冷
却翼において翼内部を中空構造とし、翼根元部より翼内
部に冷却媒体を導入する閉ループ冷却形タービン動翼に
関する。

【０００２】

【従来の技術】発電プラントに用いられるガスタービン
は、図１３に示すように、一般に構成されており、ター
ビン１と同軸に設けられた圧縮機２の駆動によって圧縮
された圧縮空気を燃焼器３に供給し、燃焼器３のライナ
部分３ａで燃料を燃焼させ、その燃焼による高温の燃焼
ガスをトランジションピース４及びタービン１の静翼５
を経て動翼６に案内し、この動翼６を回転駆動させてタ
ービンｌの仕事をさせるように構成されている。

【０００３】ガスタービンの熱効率を向上させるために
は、タービン入口温度を高温にするとよいことが知られ
ており、そのために、タービン入口温度の上昇が図られ
ている。タービン入口温度の上昇に伴い、タービン１の
燃焼器３や静翼５，動翼６にも高温に耐え得る材料を使
用する必要性が高まり、耐熱性超合金材料がタービン部
品として開発され、用いられるようになっている。

【０００４】現在ガスタービンの高温部材として使用し
ている耐熱性超合金材料の限界温度は、８００〜９００
℃である一方、タービン入口温度は約１３００℃程度に
達し、耐熱性超合金材料の限界温度をはるかに超えてい
る。したがって、ガスタービンのタービン翼を限界温度
内に保持し、ガスタービンの信頼性を維持するために、
内部冷却構造の開発が要求され、さらには遮熱コーティ
ングを採用した冷却翼の使用が必須となっている。

【０００５】一般にタービン翼の冷却は圧縮機２の途中
段や吐出空気の一部を抽出し、冷却媒体として燃焼器３
をバイパスして温度が低い状態でガスタービン１の静翼
５や動翼６に送ることが多い。燃焼器３からの燃焼ガ
ス、ひいてはガス通路部の温度が高くなればなるほど多
くの冷却媒体Ｍが必要になるが、冷却媒体Ｍは燃焼器３
とガス通路部をパイパスするため、タービン翼冷却後に
ガス通路部に混合するまでは出力の発生に寄与しない。

【０００６】したがって、この冷却媒体Ｍの量が多いほ
ど燃焼器への供給量が減少し、ガスタービンの熱効率は
低下し、ガス通路部の入口温度の上昇で得られた、より
高い熱効率を冷却媒体Ｍの増加で相殺してしまう場合も
あり得る。したがって、ガスタービンの熱効率の上昇の
ためには、できるだけ少ない冷却媒体Ｍで、効率よくタ
ービン翼の冷却を実施することが重要である。

【０００７】現在採用されている１３００℃級の代表的
なガスタービンの冷却動翼６の縦断面を図１４に示す。
動翼６は翼有効部７、翼植込み部８、翼シャンク部９お
よび翼有効部７が取り付く翼プラットホーム１０から構
成されている。冷却媒体Ｍは３個の供給通路１１ａ，１
１ｂ，１１ｃに分割されて供給される。各供給通路１１
ａ，１１ｂ，１１ｃは翼有効部７において、対流冷却効
果を高めるために絞りを形成し、それぞれ絞り冷却流路
１２ａ，１２ｂ，１２ｃとして冷却媒体Ｍの流速を高め
ると共に乱流促進リブ１３を設けて流れの乱れを促進さ
せ、温度の均一化を図っている。

【０００８】動翼６の前縁部供給通路１１ａに流入した
冷却媒体Ｍは翼有効部内径側から外径側の方向に流れな
がら、内部対流冷却を行いつつフィルム冷却孔１５から
外部に吹き出し、動翼６の前縁部側にフィルム膜をつく
って高温の主流ガス（燃焼ガス）から翼を保護する。ま
た、動翼６のタービン軸方向中央部供給通路１１ｂに流
人した冷却媒体Ｍは翼有効部内径側から外径側に流れた
後、反転して再び内径側に案内されるというように、い
わゆるサーペンタインと呼ばれる曲がりくねった流路
（ジグザグ流路）を形成しながら対流冷却し、同様にフ
ィルム冷却孔１５からタービン翼背側の外部に吹き出
し、高温の主流ガスから翼を保護する。動翼６の後縁部
供給通路１１ｃも同様に冷却媒体Ｍは外径側に流れなが
ら対流冷却し、後縁吹き出し孔１６から外部に流れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ガスタービンプラント
においては、ガスタービンの熱効率向上のために、ター
ビン入口温度を高くすることが効果的である。しかし、
ガスタービン入口温度が１３００℃を超えると必要な冷
却媒体量（現在では圧縮機の吐出空気が主流）が著しく
増大する。

【００１０】動翼６冷却後の冷却媒体Ｍを燃焼ガス中に
吹き出す開ループ形のガスタービン冷却構造の場合、冷
却媒体Ｍの増大はガス温度の希釈、主流ガス（燃焼ガ
ス）との混合損失、ポンピング動力の増大によりガスタ
ービンの性能低下を招くおそれがある。また冷却媒体量
の増大はガスタービンを用いた発電プラントの熱効率の
低下をも招く。さらに不純物が混在するような粗悪燃料
に対しては、翼表面に形成した小孔が目詰まりを生じ、
フィルム冷却機能を損うので適用できない。

【００１１】またタービン翼の冷却においては以下の課
題が挙げられる。

【００１２】(1) タービン翼の前縁部と後縁部は主流ガ
ス側との熱伝達率が大きく、更に翼構造上、翼面の伝熱
面積に対して冷却側の伝熱面積を余り大きくすることが
できなく、冷却が困難な部位でありメタル温度が他のタ
ービン翼部位に比べて相対的に高くなる傾向がある。特
にタービン翼の後縁部は冷却通路面積を大きくできない
ため、冷却媒体Ｍの流量の割には流入する熱量が大きく
なり、図１５のように他のタービン翼部位に対して、相
対的に流れ方向の冷却媒体Ｍの圧力低下および温度上昇
が大きくなり、冷却能力が低下する。

【００１３】(2) タービン翼の先端部は冷却媒体Ｍの吹
き出しによって、冷却媒体Ｍが温度上昇するため、効果
的な冷却が難しくなりメタル温度が相対的に高くなる傾
向がある。

【００１４】(3) タービン翼の翼面の熱伝達率分布は、
図１６のようにタービン翼の背側と腹側で大きな差があ
り、従来は翼背側のフィルム冷却併用により翼面メタル
温度を均一に冷却している。しかしながら、フィルム冷
却孔から吹き出される冷却媒体Ｍと主流ガスとの混合に
よるガスタービンの性能低下を防ぐために、冷却媒体Ｍ
の吹き出しによるフィルム冷却を無くしタービン翼内部
からの対流冷却とした場合、タービン翼の背側のメタル
温度を許容値内に冷却しようとすると腹側は過冷却にな
り背側と腹側との温度差が大きくなる。これは、タービ
ン翼の冷却に無駄な冷却媒体量の増加や熱応力の増加を
招く恐れがある。

【００１５】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、タービン翼の冷却を効果的に行ないメタル温
度を均一化するとともに、冷却効率を増大して熱効率の
向上を図るようにした閉ループ冷却形タービン動翼を提
供することを目的とする。

【００１６】本発明の他の目的は、燃焼ガス温度が高温
の場合にも良好な冷却を行い、かつ粗悪燃料に対しても
適用可能で翼冷却機能が損われることがない閉ループ冷
却形タービン動翼を提供するにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る閉ループ冷
却形タービン動翼は、上述した課題を解決するために、
請求項１に記載したように、タービン翼の翼内部を中空
にして翼冷却流路を形成し、翼植込部の底部から供給通
路を経て翼冷却流路に冷却媒体を供給し、翼内部を冷却
するタービン動翼において、前記翼植込部に翼冷却流路
から冷却媒体をタービン翼外に回収可能な回収通路を供
給通路から独立して設け、上記回収通路でタービン翼冷
却後の冷却媒体全量を回収するように構成したものであ
る。

【００１８】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求項２に
記載したように、タービン翼の翼植込部に形成される冷
却媒体の供給通路をタービン翼の前縁側および後縁側の
いずれか一方に、その他方に冷却媒体の回収通路をそれ
ぞれ独立させて設けたものである。

【００１９】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求項３
に記載したように、タービン翼の翼内部に形成される翼
冷却流路は、供給通路からの冷却媒体が最初に翼有効部
の前縁部および後縁部に供給可能な流路構造に形成され
たものである。

【００２０】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求
項４に記載したように、タービン翼の翼植込部に形成さ
れる供給通路は、翼シャンク部で前側供給通路と後側供
給通路に分岐され、分岐された供給通路の一方は、翼シ
ャンク部で回収通路と交差させたものである。

【００２１】また、上述した課題を解決するために、本
発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求項５に
記載したように、タービン翼の翼有効部に形成される翼
冷却流路は、前側冷却流路と後側冷却流路とを備え、前
側冷却流路は、翼シャンク部の前側供給通路に連通して
タービン翼前縁側の翼有効部を外径方向に流れ、翼チッ
プ部で流れの向きを反転させて内径方向に向う流路構造
とする一方、後側冷却流路は、翼シャンク部の後側供給
通路に連通してタービン翼後縁側の翼有効部を外径方向
に流れ、翼チップ部で流れの向きを反転させて内径方向
に向う流路構造に構成し、タービン翼の前縁と後縁間の
翼中央付近に形成される戻り流路に前側冷却流路と後側
冷却流路とが合流せしめられて回収通路に連通されたも
のである。

【００２２】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求項６
に記載したように、タービン翼の前縁と後縁間の翼中央
部付近に形成される戻り流路は翼チップ部に形成される
入口側に合流部を形成し、この合流部に冷却媒体の流れ
を内径方向に案内する案内壁を備えたものである。

【００２３】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求
項７に記載したように、タービン翼は翼プラットホーム
内に翼前縁側キャビティ，中央キャビティ，および翼後
縁側キャビティを形成し、翼チップ部内に先端キャビテ
ィを形成する一方、冷却媒体の供給通路は、分岐されて
翼前縁側キャビティおよび翼後縁側キャビティに連通
し、中央キャビティは冷却媒体の回収通路に連通してお
り、前記翼前縁側、中央および翼後縁側キャビティから
翼有効部の翼面に沿って複数の冷却流路が延びて翼チッ
プ部の先端キャビティに連通されたものである。

【００２４】一方、上述した課題を解決するために、本
発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求項８に
記載したように、タービン翼の翼冷却流路は翼シャンク
部で外側冷却流路と内側冷却流路に分岐される一方、外
側冷却流路は、翼有効部の前縁部を翼チップ部に向って
延び、翼チップ部で向きを変えて翼前縁側から翼後縁側
に延びた後、翼チップ部の後縁側で向きを変えて翼有効
部の後縁部を翼シャンク部に向って延びるように形成さ
れ、また内側冷却流路は、外側冷却流路の内側をジグザ
グ状に流れる流路構造に構成され、翼シャンク部で外側
冷却流路と内側冷却流路とが合流して回収通路に連通さ
れたものである。

【００２５】他方、上述した課題を解決するために、本
発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求項９に
記載したように、タービン翼の翼プラットホーム内に翼
背側キャビティと翼腹側キャビティを有し、翼背側およ
び翼腹側キャビティの一方に冷却媒体の供給通路を連通
させ、他方のキャビティに冷却媒体の回収通路を連通さ
せる一方、翼背側および翼腹側キャビティから翼有効部
の翼面に沿って翼背側冷却流路と翼腹側冷却流路がそれ
ぞれ延びて翼チップ部に形成される先端キャビティに連
通させたものである。

【００２６】さらに、上述した課題を解決するために、
本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求項１
０に記載したように、タービン翼の翼有効部の翼面に沿
って配置された複数の冷却流路は、翼有効部の翼面側の
内壁に冷却媒体の乱流促進用リブを設けたものである。

【００２７】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼は、請求
項１１に記載したように、タービン翼の翼プラットホー
ム内に形成されるキャビティと翼チップ部に形成される
先端キャビティに連通する翼有効部の複数の冷却流路
は、流路入口部および流路出口部の少なくとも一方に流
路絞り部を設けたものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。

【００２９】［第１実施形態］図１は本発明に係る閉ル
ープ冷却形タービン動翼の第１実施形態を示す縦断面図
であり、図２は図１のII−II線に沿う横断面図、図３は
図１の III−III 線に沿う断面図である。

【００３０】閉ループ冷却形タービン動翼２０は、図１
３に示される従来のガスタービンと同様にガスタービン
のタービン軸に周方向に沿って多数植設される。タービ
ン動翼２０は、高温の主流ガス（燃焼ガス）を通過さ
せ、膨張させるタービン翼（羽根）を形成する翼有効部
２１と、タービン軸のロータディスク（図示せず）に植
設される翼根元部としての翼植込部２２と、翼有効部２
１および翼植込部２２を接続する翼シャンク部２３と、
翼有効部２１が取り付けられる翼プラットホーム２４と
から構成される。

【００３１】タービン動翼２０の内部は、冷却媒体Ｍの
通路を形成するために中空形状になっており、翼内部に
タービン翼を冷却する翼冷却流路２５が形成される。ま
た、翼植込部２２にはタービン翼の軸方向（長手方向）
に延びる２つの通路２６，２７が形成される。通路の一
方は冷却媒体Ｍの供給通路２６でタービン動翼２０の前
縁側に、通路の他方は冷却媒体Ｍの回収通路２７でター
ビン動翼２０の後縁側にそれぞれ独立して形成される。
冷却媒体Ｍには空気や蒸気・水が考えられる。

【００３２】冷却媒体Ｍの供給通路２６は翼植込部２２
の底部からタービン翼長手方向（外径方向）に延び、翼
シャンク部２３において、２股に分岐され、冷却媒体Ｍ
を翼有効部２１の前縁部および後縁部に供給できるよう
に前側供給通路２６ａと後側供給通路２６ｂに分かれて
いる。後側供給通路２６ｂは翼シャンク部２３で冷却媒
体Ｍの回収通路７２と立体に交差し、供給通路２６と回
収通路２７とを独立させている。

【００３３】前側供給通路２６ａは翼有効部２１のター
ビン翼前縁部を外径方向（タービン翼長手方向外側）に
延びる翼冷却流路２５の前縁流路２８に通じている。こ
の前縁流路２８は翼有効部２１の翼先端部である翼チッ
プ部２９で向きを１８０度反転して内径方向（タービン
翼長手方向内側）に向って延び、さらに翼プラットホー
ム２４である翼ルート部で再び向きを１８０度反転して
外径方向に延設されてジグザグ状に延び、翼チップ部２
９で戻り流路３０に連通される。この戻り流路３０はタ
ービン翼の前縁と後縁間の翼中央部付近で翼有効部２１
の長手方向に亘って延びており、翼ルート部２４で回収
通路２７に連通される。

【００３４】一方、後側供給通路２６ｂも同様に、翼有
効部２１のタービン翼後縁部を外径方向（長手方向外
側）に延びる翼冷却流路２５の後縁流路３１に通じてい
る。この後縁流路３１は翼有効部２１の翼チップ部２９
で向きを１８０度反転して内径方向（長手方向内側）に
向って延び、さらに翼プラットホーム２４であるルート
部で再び１８０度向きを反転させて外径方向に延設され
てジグザグ状に延び、翼チップ部２９で戻り流路３０に
合流して内径方向に向い、冷却媒体Ｍの回収通路２７に
案内される。戻り流路３０の入口側である翼チップ部２
９の合流部には、案内壁３２を設けて冷却媒体Ｍの合流
がスムーズに行われるように案内している。案内壁３２
は冷却媒体Ｍの流れをスムーズに案内するように、戻り
流路３０の入口部内に先細形状に突出し、滑かな湾曲案
内面を形成している。

【００３５】このタービン動翼２０においては、タービ
ン翼の翼有効部２１の前側と後側にジクザグ状冷却流路
３３，３４を２系統独立させて形成し、閉ループ形の翼
冷却流路２５を構成している。このタービン動翼２０
は、タービン翼の翼有効部２１内に形成される翼冷却流
路２５の２系統の冷却流路３３，３４は、タービン翼を
冷却する冷却媒体Ｍが初めに前縁流路２８と後縁流路３
１に案内され、タービン翼の前縁側および後縁側を積極
的に冷却している。

【００３６】タービン翼の前側および後側冷却流路３
３，３４には、冷却流路を横断するように複数の乱流促
進リブ１３を流路長手方向に間隔をおいて設けている。
乱流促進リブ１３は、翼有効部７の対流冷却効果を高め
るための絞りを兼ねており、この乱流促進リブ１３によ
り冷却流路３３，３４内を流れる冷却媒体Ｍの流速を高
めるとともに流れの乱れを促進させ、冷却媒体Ｍの温度
の均一化を図っている。

【００３７】次に、閉ループ冷却形のタービン動翼の通
常時の動作を説明する。

【００３８】この閉ループ冷却形タービン動翼２０は、
ガスタービンのタービン軸に形成されるロータディスク
（図示せず）に周方向に多数植込される。タービン動翼
２０は図示しないタービン動翼とタービン軸方向に対向
してタービン段落が構成される。

【００３９】タービン動翼２０は、ガスタービンの運転
時に冷却媒体Ｍにより冷却される。ガスタービンの冷却
時には、翼植込部２２の供給通路２６に供給される冷却
媒体Ｍは、翼シャンク部２３で前側供給通路２６ａと後
側供給通路２６ｂに分流して翼冷却流路２５の前側冷却
流路３３と後側冷却流路３４にそれぞれ案内される。

【００４０】前側供給流路３３に案内された冷却媒体Ｍ
は最初に翼有効部２１の前縁流路２８に導かれ、翼有効
部２１の前縁部を冷却しながら外径方向（タービン翼長
手方向外側）に流れ、翼チップ部２９で流れを１８０度
反転させる。翼チップ部２９で反転した冷却媒体Ｍは続
いて内径方向に向って流れた後、翼ルート部２４で再度
反転しながら前側冷却流路３３をジグザグ状に流れ、タ
ービン翼の翼前縁側から翼中間部にかけてタービン動翼
２０を対流冷却していた。

【００４１】一方、後側供給流路３４に案内された冷却
媒体Ｍも同様に最初に翼有効部２１の後縁流路３１に導
かれ、翼冷却部２１の後縁部を冷却しながら外径方向
（タービン翼長手方向外側）に流れ、翼チップ部２９で
流れを１８０度反転させる。翼チップ部２９で流れが反
転した冷却媒体Ｍは続いて内径方向に向って流れた後、
さらに翼ルート部２４で再度反転して外径方向に流れ、
後側冷却流路３４をジングザグ状に流れ、タービン翼の
翼後縁側から翼中間部にかけてタービン動翼２０を対流
冷却している。

【００４２】タービン翼の翼有効部２１に形成された前
側および後側冷却流路３３，３４を通ってタービン動翼
２０を対流冷却した冷却媒体Ｍは、最終的に翼チップ部
２９で合流しながら合流流路である戻り流路３０に案内
され、流れを内径方向（タービン翼の長手方向内側）に
変えて、さらに翼中央部付近の翼有効部２１を冷却しつ
つ冷却媒体Ｍの回収通路２７に導かれる。この回収通路
２７から冷却媒体Ｍはタービン翼の翼外に全量が取り出
される。

【００４３】このタービン動翼２０においては、翼内部
に冷却媒体Ｍの閉じた翼冷却流路２５を構成し、冷却媒
体Ｍを翼有効部２１から翼外に吹き出すことがないの
で、主流ガス（燃焼ガス）のガス通路に案内されること
はない。冷却媒体Ｍは、主流ガスのガス通路に吹き出さ
れることなく、タービン翼の翼全体を閉ループで有効に
冷却している。

【００４４】このタービン動翼２０は、まだ温度上昇し
ていない冷却媒体Ｍをタービン翼の前縁部と後縁部に最
初に供給し、熱伝達率の大きなタービン翼の翼外表面、
特に、翼前縁部と後縁部の翼外表面を初めに効率よく対
流冷却することができ、局所的なホットスポットの発生
を有効的に防止する一方、タービン翼の翼全体のメタル
温度を少ない冷却媒体で均一に冷却している。

【００４５】また、このタービン動翼２０においては、
タービン翼の翼有効部２１にジグザグ状の翼冷却流路２
５が形成され、冷却媒体Ｍは翼有効部２１の前側および
後側冷却流路３３，３４をジグザグ状に流れて対向冷却
した後、合流部に設けられた案内壁３２により、流れを
内径方向（タービン翼の長手方向内側）に揃えてからス
ムーズに合流せしめられる。合流部から戻り流路３０に
案内される冷却媒体Ｍは、各冷却流路３３，３４を流れ
る冷却媒体Ｍの動圧を打ち消しあう流れ（合流）を避け
ることができ、冷却媒体Ｍの圧力損失の増加を抑えるこ
とができる。

【００４６】図４は、閉ループ冷却形タービン動翼２０
の第１実施形態における変形例を示すものである。

【００４７】この変形例に示されたタービン動翼２０
は、タービン翼の翼植込部２２のタービン軸方向後縁側
を冷却媒体Ｍの供給通路２６Ａとし、前縁側を回収通路
２７Ａとしたものであり、タービン軸のタービンロータ
（図示せず）内に形成される冷却媒体Ｍの流路形態に応
じて供給通路２６Ａと回収通路２７Ａを選択することが
できる。

【００４８】他の構成は、図１に示したタービン動翼２
０と異ならないので同一符号を付して説明を省略する。

【００４９】［第２の実施形態］図５は本発明に係る閉
ループ冷却形タービン動翼の第２実施形態を示す縦断面
図であり、図６はおよび図７は図５のVI−VI線およびVI
I −VII 線に沿う断面図である。

【００５０】第２実施形態に示された閉ループ冷却形タ
ービン動翼２０Ａは図１に示すタービン動翼２０と外形
形状や構造を同じくするとともに、翼植込部２２や翼シ
ャンク部２３の通路構成を同じくするので、共通部分に
は、同一符号を付して説明を省略する。

【００５１】図５に示されたタービン動翼２０Ａは、タ
ービン翼の翼プラットホーム（翼ルート部）２４の内部
に３つの独立したキャビティ３７ａ，３７ｂ，３７ｃを
翼前縁から翼後縁に向って順次形成する一方、翼チップ
部２９に共通の先端キャビティ３８を形成する。翼プラ
ットホーム２４内に形成される翼前縁側キャビティ３７
ａと翼後縁側キャビティ３７ｃには、冷却媒体Ｍの共通
通路２６から分岐された前側供給通路２６ａと後側供給
通路２６ｂとがそれぞれ連通している。また、中間キャ
ビティ３７ｂには冷却媒体Ｍの回収通路２７が連通して
いる。

【００５２】一方、タービン翼の翼プラットホーム２４
内に形成された各キャビティ３７ａ，３７ｂ，３７ｃか
ら翼有効部２１を長手方向に延びる冷却孔３９ａ，３９
ｂ，３９ｃが複数個づつ列状に、タービン翼面に沿って
形成され、翼冷却流路３９が構成される。翼冷却流路３
９を構成する各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃはタービ
ン翼の前縁側と中間と後縁側とに大別され、前縁側冷却
孔列３９Ａ、中間冷却孔列３９Ｂおよび後縁側冷却孔列
３９Ｃからなる冷却流路を構成する。これらの冷却孔列
３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃからなる冷却流路は翼チップ部
２９に設けた共通の先端キャビティ３８に連通してい
る。

【００５３】このタービン動翼２０Ａにおいては、図６
に示すように、前縁側冷却孔列３９Ａは３個の冷却孔３
９ａを、中間冷却孔列３９Ｂは７個の冷却孔３９ｂを、
後縁側冷却孔列３９Ｃは４個の冷却孔３９ｃをそれぞれ
列状に備えた冷却流路の構成例が開示されているが、各
冷却流路を構成する冷却孔の個数は図６の例示内容に限
定されない。また、先端キャビティ３８は共通化され、
図５には１個形成した例を示したが、必ずしも一個に限
定されず、前縁側キャビティと後縁側キャビティとにほ
ぼ翼中央部で分けて形成してもよい。

【００５４】さらに、タービン翼の翼有効部２１に形成
される各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃにタービン翼の
翼外面側に対向する内壁にのみ冷却媒体Ｍの乱流促進リ
ブ３５が設けられる一方、前縁側および後縁側冷却孔列
３９Ａ，３９Ｃの各冷却孔３９ａ，３９ｃと先端キャビ
ティ３８との連通部に流路絞り部４０，４０がそれぞれ
形成される。また、中間冷却孔列３９Ｂの各冷却孔３９
ｂと翼ルート部２４の中間キャビティ３７ｂとの接続部
にも流路絞り部４１が形成されており、各流路絞り部４
０，４１で各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃの流路断面
積を絞り、流速を速めている。流路絞り部４０，４１は
各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃの仕切壁４３の端部に
膨出部を形成することにより構成される。

【００５５】流路絞り部４０，４１は、複数の冷却流路
を構成する各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃの流路入口
部および流路出口部の少なくとも一方に設けるようにし
てもよい。

【００５６】ガスタービン運転時におけるタービン動翼
２０Ａの冷却は次のようにして行なわれる。

【００５７】ガスタービンの冷却時には、空気あるいは
蒸気等の冷却媒体Ｍがタービン動翼２０Ａに供給され
る。タービン動翼２０Ａの翼植込部２２の供給通路２６
に案内された冷却媒体Ｍは、翼シャンク部２３で前側お
よび後側供給通路２６ａ，２６ｂに分岐され、翼前縁側
および翼後縁側キャビティ３７ａ，３７ｃに流入せしめ
られる。

【００５８】翼前縁側キャビティ３７ａに案内された冷
却媒体Ｍは、このキャビティ３７ａから翼有効部２１の
前縁側冷却流路である前縁側冷却孔列３９Ａに導かれ、
この冷却孔列３９Ａの各冷却孔３９ａを外径方向（ター
ビン翼の長手方向外側）に流れて翼チップ部２９の先端
キャビティ３８に導かれる。

【００５９】一方、後縁側キャビティ３７ｃに案内され
た冷却媒体Ｍも同様に、翼有効部２１の後縁側冷却流路
である後縁側冷却孔列３９Ｃに導かれ、この冷却孔列３
９Ｃの各冷却孔３９ｃを外径方向に流れて翼チップ部２
９の先端キャビティ３８に至る。

【００６０】冷却媒体Ｍは翼有効部２１の前縁側冷却孔
列３９Ａと後縁側冷却孔列３９Ｃを半径方向に流れなが
ら、タービン翼の前縁部と後縁部を最初に内部から積極
的に対流冷却する。

【００６１】このとき、各冷却孔列３９Ａ，３９Ｃの冷
却孔３９ａ，３９ｂには乱流促進リブ３５が設けられて
おり、このリブ効果により流れの乱れが促進され、温度
の均一化を図って対流冷却効果を増大させている。

【００６２】タービン翼の前縁部および後縁部を半径方
向に流れながら冷却した冷却媒体Ｍは翼チップ部２９の
先端キャビティ３８に案内され、この先端キャビティ３
８で合流した後、中間冷却孔列３９Ｂの各冷却孔３９ｂ
を内径方向に流れながら、乱流促進リブ３５で冷却効果
を増加させつつ対流冷却し、翼ルート部２４の中間キャ
ビティ３７ｂを経て回収通路２７に導かれ、この回収通
路２７からタービン翼の翼外に取り出される。

【００６３】閉ループ冷却形タービン動翼２０Ａによれ
ば、まだ温度上昇していない冷却媒体Ｍが翼根元部であ
る翼植込部２２および翼シャンク部２３を経て翼有効部
２１の前縁側冷却孔列３９Ａおよび後縁側冷却孔列３９
Ｃに最初に案内され、各冷却孔列３９Ａ，３９Ｃの冷却
孔３９ａ，３９ｃ内を外径方向に流れながら乱流促進リ
ブ３５のリブ効果により、タービン翼の前縁部および後
縁部を積極的に内部から冷却する。このため、第１実施
形態のタービン動翼２０と同様に、図５に示されたター
ビン動翼２０Ａは、冷却困難なタービン翼の前縁部およ
び後縁部を効果的に冷却し、翼有効部全体を均一に冷却
することが可能となる。しかも、分岐された冷却媒体Ｍ
を一箇所から回収することが可能となる。

【００６４】この閉ループ冷却形タービン動翼は、図６
に示すように、少なくともタービン翼の翼面を対向する
各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃに乱流促進リブ３５を
設け、熱交換可能な冷却面積を増大させる一方、各冷却
孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃを通る冷却媒体Ｍの流れを乱
し、乱流を促進させて均一冷却するようにしたので、タ
ービン翼の翼面に対向する冷却側面の熱伝達率を増大さ
せることができ、冷却媒体Ｍの流量減少を図ることがで
きる。

【００６５】タービン翼の翼有効部２１に形成される冷
却孔列３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃの各冷却孔３９ａ，３９
ｂ，３９ｃの内部側面には乱流促進リブ３５を設けない
ため、各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃを通る冷却媒体
Ｍの圧力損失の増加を最小限に抑えることができる。ま
た、翼有効部２１に形成される冷却孔列３９Ａ，３９
Ｂ，３９Ｃの各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃは冷却流
路３９を構成しているが、各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３
９ｃに形成される流路絞り部４０，４１の絞り量を予め
調節することにより、各冷却孔３９ａ，３９ｂ，３９ｃ
内を流れる冷却媒体Ｍの流量をタービン翼の翼面熱伝達
率に応じて調整することができ、タービン動翼のメタル
温度のより均一化を図ることができる。

【００６６】このタービン動翼はタービン翼の翼植込部
２２の翼前側に冷却媒体Ｍの供給通路２６を、翼後側に
回収通路２７を形成した例を示したが、冷却媒体Ｍの供
給通路２６と回収通路２７は、図４に示すように構成し
てもよい。

【００６７】［第３の実施形態］図８は本発明に係る閉
ループ冷却形タービン動翼の第３実施形態を示す縦断面
図である。

【００６８】この実施形態に示されたタービン動翼２０
Ｂは、図１に示したタービン動翼２０と全体的な構成は
実質的に異ならないので、対応部分には同一符号を付し
て説明を省略する。

【００６９】図８に示されたタービン動翼２０Ｂは、タ
ービン翼内部に冷却媒体Ｍの翼冷却流路２５を形成する
ために中空形状となっており、翼植込部２２に２個の通
路２６，２７がタービン軸方向に沿って形成されてい
る。２個の通路２６，２７はタービン翼の軸方向（長手
方向）に沿って延びるように並設される一方、通路の一
方は冷却媒体Ｍの供給通路２６でタービン動翼２０Ｂの
前縁側に、他方の通路は冷却媒体Ｍの回収通路２７でタ
ービン動翼２０Ｂの後縁側にそれぞれ形成される。

【００７０】冷却媒体Ｍの供給通路２６に連通される翼
冷却部流路２５は、翼シャンク部２３、すなわちタービ
ン翼の翼有効部２１の入口側で翼プラットホーム２４か
ら２つの冷却流路４５，４６に分岐されている。第１の
冷却流路４５は翼有効部２１のタービン翼前縁・後縁側
を流れる外側冷却流路として、第２の冷却流路４６はタ
ービン翼中間部を流れる内側冷却流路として、それぞれ
形成される。

【００７１】外側冷却流路４５は、翼根元側の翼シャン
ク部２３あるいは翼プラットホーム２４で供給通路２６
から分岐され、翼有効部２１のタービン翼前縁部を外径
方向に延びて翼先端部（翼チップ部）２９に至り、翼先
端部２９で翼前縁側から翼後縁側に延び、翼先端部２９
の後縁側で向きを変え、翼有効部２１のタービン翼後縁
部を内径方向に延びて翼ルート部２４に導かれる流路構
造に構成される。冷却媒体Ｍは、翼前縁部では翼有効部
２１を翼ルート部２４から翼先端部２９に向って流れ、
翼後縁部では翼有効部２１を翼チップ部２９から翼ルー
ト部（翼プラットホーム）２４に流れるように案内され
る。内側冷却流路４６は外側冷却流路４５の内側領域
に、ジグザグ状の冷却流路を構成しており、タービン翼
の前縁と後縁間の翼中間部分を冷却している。

【００７２】内側冷却流路４６は、タービン翼の翼有効
部２１を長手方向外方（外径方向）に向って延び、翼チ
ップ部２９側で外側冷却流路４５の内側で１８０度反転
して流路の向きを変え、以下、翼有効部２１の翼ルート
部２４と翼チップ部２９側とで方向を１８０度反転させ
ながらジグザグ状に翼前縁側から翼後縁側に向かう冷却
流路構造に構成される。最終的に内側冷却流路４６はタ
ービン翼の後縁側翼ルート部（翼プラットホーム）２４
で外側冷却流路４５に合流して回収通路２７に通じてい
る。

【００７３】この閉ループ冷却形タービン動翼２０Ｂの
冷却は、次のようにして行なわれる。

【００７４】ガスタービンの通常運転時には、翼根元部
である翼植込部２２の底部から導入通路である供給通路
２６に冷却媒体Ｍが流入せしめられる。この冷却媒体Ｍ
はタービン翼の翼有効部入口側で分岐され、外側冷却流
路４５と内側冷却流路４６に案内される。

【００７５】冷却媒体Ｍの供給通路２６から分岐されて
外側冷却流路４５に案内された冷却媒体Ｍは、タービン
翼の翼有効部２１前縁側から翼チップ部２９、翼有効部
２１後縁側を通りながら、タービン翼の翼前縁部、翼先
端部、翼後縁部を内側から有効的に冷却する。

【００７６】さらに、冷却媒体Ｍの供給通路２６から内
側冷却流路４６に案内された冷却媒体Ｍは、内側冷却流
路４６をジグザグ状に流れて翼中間部を対向冷却した
後、外側冷却流路４５からの冷却媒体Ｍと合流して回収
通路２７に案内され、この回収通路２７から全量の冷却
媒体Ｍをタービン翼の翼外に回収させている。

【００７７】このタービン動翼２０Ｂにおいては、ター
ビン翼の翼有効部２１から主流ガス（燃焼ガス）の通路
内に冷却媒体Ｍを吹き出すことがなく、冷却媒体Ｍを閉
ループ構造に案内してタービン動翼２０Ｂの翼全体を冷
却することができる。その後、タービン動翼２０Ｂに案
内される冷却媒体Ｍは一部をタービン翼前縁部の外側冷
却流路４５に案内して、タービン翼前縁部を翼ルート部
２４から翼チップ部２９にかけて最初に効果的に冷却す
ることができる。まだ温度上昇していない冷却媒体Ｍを
用いて、翼有効部２１の前縁部側を効率よく冷却でき
る。タービン翼の後縁部に関しても、翼前縁部および翼
先端部を通る外側冷却流路４５はジグザグ状流路を形成
しておらず、流路長が短く、熱交換面積が小さいので、
冷却媒体Ｍの温度上昇が大きくなく、充分な冷却効果が
期待できる。

【００７８】図８に示すタービン動翼２０Ｂにおいて
は、タービン翼の翼植込部２２の前縁側に供給通路２６
を、後縁側に回収通路２７を形成した例を示したが、逆
であってもよい。すなわち、翼植込部２２の後縁側を供
給通路とし、この供給通路に案内される冷却媒体Ｍを図
８に示すタービン動翼２０Ｂとは流れを逆にして、ター
ビン翼の前縁側の回収通路に回収させるようにしてもよ
い。

【００７９】この場合にも、冷却媒体Ｍを主流ガス（燃
焼ガス）の通路内に吹き出すことなく、閉ループ構造を
採用してタービン翼の翼全体を冷却でき、更に翼後縁
部、翼先端部のみならず、翼前縁部を効果的に、翼全面
にわたり均一に冷却することができる。

【００８０】［第４の実施形態］図９は、本発明に係る
閉ループ冷却形タービン動翼の第４実施形態を示す縦断
面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿う縦断面図、図１１
は図９のXI−XI線に沿う横断面図（平断面図）、図１２
は図９のXII −XII 線に沿う横断面図である。

【００８１】この実施形態に示されたタービン動翼２０
Ｃの全体的構成は、図１に示したタービン動翼２０と実
質的に異ならないので、対応部分には同一符号を付して
説明を省略する。

【００８２】図９に示されたタービン動翼２０Ｃは、タ
ービン翼の内部に冷却媒体Ｍの翼冷却流路２５を形成す
るために、タービン翼の翼植込部２２に２つの通路２
６，２７が長手方向に延びるように並設されている。通
路の一方は冷却媒体Ｍの供給通路２６で、他方の通路は
冷却媒体Ｍの回収通路２７である。冷却媒体Ｍの供給通
路２６と回収通路２７はタービン翼の翼プラットホーム
（翼ルート部）２４あるいは翼シャンク部２３内に形成
される２つのキャビティ４８，４９にそれぞれ連通され
る。

【００８３】キャビティ４８，４９の１つは、図１１に
示すようにタービン翼の前縁部を含む翼背側キャビティ
４８であり、他のキャビティはタービン翼後縁部を含む
翼腹側キャビティ４９である。２つのキャビティ４８，
４９は図１１に示すように、タービン翼の翼腹側と翼背
側とに区分けされる。

【００８４】翼背側キャビティ４８からタービン翼の翼
有効部２１を長手方向（外径方向）に延びる複数個、例
えば７つの冷却孔５０が列状に配列されて冷却孔列から
なる翼背側冷却流路５１を構成し、この翼背側冷却通路
５１に冷却媒体Ｍを流すことにより、タービン動翼２０
Ｃは翼有効部２１の前縁部から後縁側に向う翼背側を冷
却している。翼背側冷却流路５１はタービン翼長手方向
に延び、翼チップ部２９で１つの先端キャビティ３８に
連通される。

【００８５】先端キャビティ３８はタービン翼の翼チッ
プ部２９内に形成され、この先端キャビティ３８で翼背
側冷却流路５１を流れてきた冷却媒体Ｍは流れの向きを
１８０度変え、反転して翼腹側冷却流路５２に案内され
る。翼腹側冷却流路５２はタービン翼の翼表面腹側を、
翼有効部２１の長手方向に延びる例えば７つの冷却孔５
３が列状に形成され、翼ルート部２４で翼腹側キャビテ
ィ４９に連通される。翼腹側キャビティ４９は、冷却媒
体Ｍの回収通路２７に通じている。

【００８６】このタービン動翼２０Ｃの翼有効部２１に
形成される翼背側冷却流路５１と翼腹側冷却流路５２は
図１２に示すように複数個づつの冷却孔５０，５３によ
り、翼表面に沿う冷却孔列を構成している。各冷却孔列
には少なくとも翼外面側に対向する内壁に乱流促進リブ
３５が形成され、この乱流促進リブ３５で冷却媒体Ｍの
流れを乱して冷却効果を高めている。

【００８７】また、翼背側冷却通路５１や翼腹側冷却通
路５２は各冷却孔５０，５３の出口側に流路絞り部５
４，５５が形成され、この流路絞り部５４，５５で冷却
孔列の流路面積を絞って小さくし、流速を速める一方、
各冷却孔５０，５３毎に冷却媒体Ｍの流量調整が行ない
得るようになっている。翼背側冷却流路５１の翼前縁部
側冷却孔５０には、冷却媒体Ｍの流量を充分に確保する
ため、乱流促進リブを必ずしも設けなくてもよい。乱流
促進リブを設けないときには翼前縁部は冷却媒体Ｍの流
量を大きくすることにより、冷却効率の向上を図ってい
る。

【００８８】図９に示された閉ループ冷却形タービン動
翼２０Ｃの冷却は、次のように行なわれる。

【００８９】ガスタービンの通常運転時には、翼植込部
２２の底部から供給通路２６に冷却媒体Ｍが流入せしめ
られる。この冷却媒体Ｍは供給通路２６から翼ルート部
２４に形成された翼背側キャビティ４８に案内され、翼
背側キャビティ４８から翼背側冷却流路５１を構成する
各冷却孔５０に案内される。

【００９０】タービン翼の翼有効部２１に形成される翼
背側冷却流路５１は、翼前縁部および翼背側に、まだ温
度上昇していない冷却媒体Ｍを最初に案内して流すこと
により、翼前縁部と翼背側を内部から対流冷却してい
る。このとき、乱流促進リブ３５のリブ効果により冷却
媒体Ｍの流れを乱して温度の均一化を図り、冷却効果を
増加させて対流冷却効果を増大させている。

【００９１】タービン翼の翼先端部で先端キャビティ３
８に流入し、合流せしめられた冷却媒体Ｍは向きを１８
０度変えて翼腹側冷却流路５２に案内され、この翼腹側
冷却流路５２の冷却孔列を内径方向に流れながら、乱流
促進リブ３５で冷却効果を増大させて対流冷却し、翼ル
ート部２４に形成される翼腹側キャビティ４９に案内さ
れる。冷却媒体Ｍは翼腹側キャビティ４９から回収通路
２７に導かれ、最終的にこの回収通路２７を通って全量
がタービン翼の翼外に取り出される。

【００９２】このタービン動翼２０Ｃにおいては、ター
ビン翼の翼有効部２１を冷却する冷却媒体Ｍが、翼有効
部２１や翼チップ部２９から主流ガス（燃焼ガス）の通
路内に吹き出すことはなく、閉ループ構造の翼冷却流路
２５でタービン翼の翼全体を冷却できる。

【００９３】しかも、このタービン動翼２０Ｃでは、タ
ービン翼の翼背側と翼腹側を独立した冷却流路５１，５
２で冷却でき、翼面の熱伝達率が高いタービン翼の翼背
側および翼前縁側に、温度上昇していない冷却媒体Ｍを
最初に供給でき、翼背側を翼腹側に対して冷却を相対的
に強化できる。さらに、翼背側および翼腹側冷却流路５
１，５２の各冷却孔５０，５３に乱流促進リブ３５を複
数個づつ設けることで、タービン翼の翼外表面に対向す
る翼面の熱伝達率を大きくすることが可能となる。逆に
言えば冷却媒体Ｍの流量を減少させることが可能とな
る。しかも各冷却流路５１，５２の内側面には乱流促進
リブ３５を設けない場合には、冷却媒体Ｍの圧力損失の
増加を最小限に抑えることができる。また、各冷却流路
５１，５２ごとに流路絞り部５４，５５を設けて対向す
る翼面熱伝達率に応じて冷却媒体Ｍの流量を調整するこ
とができ、よりメタル温度の均一化を図ることができ
る。

【００９４】このタービン動翼２０Ｃでは、背側キャビ
ティ４８にタービン翼の前縁部を含み、また、翼腹側キ
ャビティ４９にタービン翼の後縁部を含んでいるが、逆
に翼背側キャビティにタービン翼の後縁部を含み、翼腹
側キャビティにタービン翼の前縁部を含む構成とする事
もでき、この場合には、翼背側と後縁側の冷却が相対的
に強化される。

【００９５】また、翼腹側キャビティ４９に供給通路２
６を接続し、翼背側キャビティ４８に回収通路２７を接
続する構成とすることもできる。

【００９６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る閉ル
ープ冷却形タービン動翼においては、構造的に冷却の難
しいタービン翼の前縁部と後縁部に対して冷却媒体を効
果的に供給可能となり冷却効果が向上し、タービン翼の
メタル温度をより均一化でき信頼性が向上できる一方、
冷却媒体の消費量の低減が可能となる。また、この閉ル
ープ冷却形タービン動翼は閉ループ冷却構造で有効的に
冷却できるので、このタービン動翼を適用したガスター
ビンの熱効率は大幅に向上し、今後のガスタービンの高
温化にも対応可能となる。

【００９７】本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼
は、請求項１に記載の構成とすることにより、タービン
翼冷却後の冷却媒体の全量を翼植込部の回収通路から翼
外に回収することができ、冷却媒体を主流ガス（燃焼ガ
ス）中に吹き出すことがないので、燃焼ガスの温度低下
を避けることができる一方、閉ループ冷却流路構造でタ
ービン翼の冷却を行なうことができるので、コンバイン
ドサイクルプラントの場合、冷却媒体として排熱回収ボ
イラで発生した蒸気等の一部を利用することができ、タ
ービン動翼冷却後の蒸気を蒸気タービンで熱回収し、プ
ラント熱効率の向上を図ることができる。

【００９８】本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼
は、請求項２に記載の構成とすることにより、ガスター
ビンの設計条件に対応させて冷却媒体の供給通路と回収
通路を選択でき、タービン動翼に形成される通路構成の
自由度を選択可能とする。

【００９９】さらに、本発明に係る閉ループ冷却形ター
ビン動翼は、請求項３に記載の構成とすることにより、
タービン翼の翼内部に供給される冷却媒体を、翼有効部
の前縁部および後縁部に供給されるので、翼有効部の前
縁部および後縁部を温度上昇していない冷却媒体で積極
的にかつ有効的に冷却することができる。

【０１００】また、本発明に係る閉ループ冷却形タービ
ン動翼は、請求項４に記載の構成とすることにより、タ
ービン翼の前縁部および後縁部に温度上昇していない冷
却媒体を並列に供給でき、主流ガス側の熱伝達率が大き
なタービン翼の前縁側と後縁側を有効的に効率よく冷却
できる。

【０１０１】さらに、本発明に係る閉ループ冷却形ター
ビン動翼は、請求項５に記載の構成とすることにより、
冷却が困難なタービン翼の前縁部および後縁部を効果的
に冷却することができ翼有効部全体を均一に冷却するこ
とが可能となり、かつ分岐した冷却媒体を一カ所から回
収することが可能となる。

【０１０２】また一方、本発明に係る閉ループ冷却形タ
ービン動翼は、請求項６に記載の構成とすることによ
り、タービン翼の前側冷却流路と後側冷却流路とが合流
する合流部に設けられた案内壁により、冷却媒体の流れ
が対向する合流を避けることができ、合流損失を低減で
きる。

【０１０３】他方、本発明に係る閉ループ冷却形タービ
ン動翼は、請求項７に記載の構成とすることにより、冷
却の困難なタービン翼の前縁部および後縁部を効果的に
冷却することができ翼有効部全体を均一に冷却すること
が可能となり、かつ分岐した冷却媒体を一カ所から回収
することが可能となる。

【０１０４】また、本発明に係る閉ループ冷却形タービ
ン動翼は、請求項８に記載の構成とすることにより、外
側冷却流路でタービン翼の前縁側および後縁側を、ジグ
ザグ状の内側冷却流路でタービン翼前縁と後縁間の翼中
央部領域を効率よく冷却することができ、かつ冷却媒体
は翼植込部の底部から供給し、冷却後の冷却媒体全量を
回収することが可能となり、また、タービン翼の前縁部
あるいは後縁部には温度上昇していない冷却媒体を供給
して翼前縁部、翼先端部および翼後縁部を効果的に冷却
できる。

【０１０５】また、本発明に係る閉ループ冷却形タービ
ン動翼は、請求項９に記載の構成とすることにより、タ
ービン翼の翼背側と翼腹側を独立した冷却流路で冷却で
き、翼背側および翼腹側のうち冷却を強化したい方に温
度上昇していない冷却媒体を供給できる。

【０１０６】さらに、本発明に係る閉ループ冷却形ター
ビン動翼は、請求項１０に記載の構成とすることによ
り、タービン翼の翼有効部の翼面に対向する冷却側面の
熱伝達率を増大させることが可能となり、冷却媒体の流
量を減少させることが可能となる。しかも他の面には乱
流促進リブを設けない場合、冷却媒体の圧力損失の増加
を最小限に抑えることができる。

【０１０７】さらにまた、本発明に係る閉ループ冷却形
タービン動翼は、請求項１１に記載の構成とすることに
より、翼有効部に形成される複数の冷却流路は、各冷却
流路ごとに対向する翼面熱伝達率に応じて冷却媒体の流
量を調整することができ、よりメタル温度の均一化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼の第
１実施形態を示す縦断面図。

【図２】図１のII−II線に沿う横断面図。

【図３】図１のIII −III 線に沿う縦断面図。

【図４】本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼の第
１実施形態における変形例を示す縦断面図。

【図５】本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼の第
２実施形態を示す縦断面図。

【図６】図５のVI−VI線に沿う横断面図。

【図７】図５のVII −VII 線に沿う横断面図。

【図８】本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼の第
３実施形態を示す縦断面図。

【図９】本発明に係る閉ループ冷却形タービン動翼の第
４実施形態を示す縦断面図。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う部分的な縦断面図。

【図１１】図９のXI−XI線に沿う横断面図。

【図１２】図９のXII −XII 線に沿う横断面図。

【図１３】一般的なガスタービンを示す部分的断面図。

【図１４】従来のガスタービンに適用されるタービン動
翼の縦断面図。

【図１５】（Ａ）はタービン翼の後縁部における冷却媒
体の圧力低下を、（Ｂ）はタービン翼の後縁部における
冷却媒体の温度上昇を、それぞれ示す図。

【図１６】タービン翼の翼外表面における主流ガス熱伝
達率分布を示す図。

【符号の説明】

２０タービン動翼２１翼有効部２２翼植込部２３シャンク部２４翼プラットホーム（翼ルート部）２５翼冷却流路２６供給通路２６ａ前側供給通路２６ｂ後側供給通路２７回収通路２８前縁流路２９翼チップ部（翼先端部）３０戻り流路３１後縁流路３３前側冷却流路３４後側冷却流路３５乱流促進リブ３７ａ，３７ｂ，３７ｃキャビティ３８先端キャビティ３９翼冷却流路３９ａ，３９ｂ，３９ｃ冷却孔３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ冷却孔列（冷却流路）４０，４１流路絞り部４５外側冷却流路４６内側冷却流路４８翼背側キャビティ４９翼腹側キャビティ５０，５３冷却孔５１翼背側冷却流路５２翼腹側冷却流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タービン翼の翼内部を中空にして翼冷却
流路を形成し、翼植込部の底部から供給通路を経て翼冷
却流路に冷却媒体を供給し、翼内部を冷却するタービン
動翼において、前記翼植込部に翼冷却流路から冷却媒体
をタービン翼外に回収可能な回収通路を供給通路から独
立して設け、上記回収通路でタービン翼冷却後の冷却媒
体全量を回収するように構成したことを特徴とする閉ル
ープ冷却形タービン動翼。
【請求項２】タービン翼の翼植込部に形成される冷却
媒体の供給通路をタービン翼の前縁側および後縁側のい
ずれか一方に、その他方に冷却媒体の回収通路をそれぞ
れ独立させて設けた請求項１に記載の閉ループ冷却形タ
ービン動翼。
【請求項３】タービン翼の翼内部に形成される翼冷却
流路は、供給通路からの冷却媒体が最初に翼有効部の前
縁部および後縁部に供給可能な流路構造に形成された請
求項１に記載の閉ループ冷却形タービン動翼。
【請求項４】タービン翼の翼植込部に形成される供給
通路は、翼シャンク部で前側供給通路と後側供給通路に
分岐され、分岐された供給通路の一方は、翼シャンク部
で回収通路と交差させた請求項１ないし３のいずれかに
記載の閉ループ冷却形タービン動翼。
【請求項５】タービン翼の翼有効部に形成される翼冷
却流路は、前側冷却流路と後側冷却流路とを備え、前側
冷却流路は、翼シャンク部の前側供給通路に連通してタ
ービン翼前縁側の翼有効部を外径方向に流れ、翼チップ
部で流れの向きを反転させて内径方向に向う流路構造と
する一方、後側冷却流路は、翼シャンク部の後側供給通
路に連通してタービン翼後縁側の翼有効部を外径方向に
流れ、翼チップ部で流れの向きを反転させて内径方向に
向う流路構造に構成し、タービン翼の前縁と後縁間の翼
中央付近に形成される戻り流路に前側冷却流路と後側冷
却流路とが合流せしめられて回収通路に連通された請求
項４に記載の閉ループ冷却形タービン動翼。
【請求項６】タービン翼の前縁と後縁間の翼中央部付
近に形成される戻り流路は翼チップ部に形成される入口
側に合流部を形成し、この合流部に冷却媒体の流れを内
径方向に案内する案内壁を備えた請求項５に記載の閉ル
ープ冷却形タービン動翼。
【請求項７】タービン翼は翼プラットホーム内に翼前
縁側キャビティ，中央キャビティ，および翼後縁側キャ
ビティを形成し、翼チップ部内に先端キャビティを形成
する一方、冷却媒体の供給通路は、分岐されて翼前縁側
キャビティおよび翼後縁側キャビティに連通し、中央キ
ャビティは冷却媒体の回収通路に連通しており、前記翼
前縁側、中央および翼後縁側キャビティから翼有効部の
翼面に沿って複数の冷却流路が延びて翼チップ部の先端
キャビティに連通された請求項４に記載の閉ループ冷却
形タービン動翼。
【請求項８】タービン翼の翼冷却流路は翼シャンク部
で外側冷却流路と内側冷却流路に分岐される一方、外側
冷却流路は、翼有効部の前縁部を翼チップ部に向って延
び、翼チップ部で向きを変えて翼前縁側から翼後縁側に
延びた後、翼チップ部の後縁側で向きを変えて翼有効部
の後縁部を翼シャンク部に向って延びるように形成さ
れ、また内側冷却流路は、外側冷却流路の内側をジグザ
グ状に流れる流路構造に構成され、翼シャンク部で外側
冷却流路と内側冷却流路とが合流して回収通路に連通さ
れた請求項１または２に記載の閉ループ冷却形タービン
動翼。
【請求項９】タービン翼の翼プラットホーム内に翼背
側キャビティと翼腹側キャビティを有し、翼背側および
翼腹側キャビティの一方に冷却媒体の供給通路を連通さ
せ、他方のキャビティに冷却媒体の回収通路を連通させ
る一方、翼背側および翼腹側キャビティから翼有効部の
翼面に沿って翼背側冷却流路と翼腹側冷却流路がそれぞ
れ延びて翼チップ部に形成される先端キャビティに連通
させた請求項１に記載の閉ループ冷却形タービン動翼。
【請求項１０】タービン翼の翼有効部の翼面に沿って
配置された複数の冷却流路は、翼有効部の翼面側の内壁
に冷却媒体の乱流促進用リブを設けた請求項７または９
に記載の閉ループ冷却形タービン動翼。
【請求項１１】タービン翼の翼プラットホーム内に形
成されるキャビティと翼チップ部に形成される先端キャ
ビティとを連通する翼有効部の複数の冷却流路は、流路
入口部および流路出口部の少なくとも一方に流路絞り部
を設けた請求項７または９に記載の閉ループ冷却形ター
ビン動翼。