JPH11241602A - ガスタービン翼 - Google Patents

ガスタービン翼

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JPH11241602A
JPH11241602A JP10045776A JP4577698A JPH11241602A JP H11241602 A JPH11241602 A JP H11241602A JP 10045776 A JP10045776 A JP 10045776A JP 4577698 A JP4577698 A JP 4577698A JP H11241602 A JPH11241602 A JP H11241602A
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JP
Japan
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passage
blade
cooling medium
heat transfer
leading edge
Prior art date
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Pending
Application number
JP10045776A
Other languages
English (en)
Inventor
Akinori Koga
昭紀 古閑
Hiroyuki Kawagishi
裕之 川岸
Takanari Okamura
隆成 岡村
Tsuneo Hijikata
常夫 土方
Katsuyasu Ito
勝康 伊藤
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Technology Corp
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Publication date
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Priority to DE69936243T priority patent/DE69936243T2/de
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Priority to US09/258,194 priority patent/US6227804B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2212—Improvement of heat transfer by creating turbulence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】中空の翼有効部の冷却通路に、冷却媒体を流す
際、冷却媒体の熱伝達率を向上させるとともに冷却媒体
の圧力損失を低く抑えたガスタービン翼を提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービン翼は、中空の翼
有効部２の翼前縁９側に、翼植込部３の供給通路７から
冷却媒体を案内する前縁通路１１と、これに続く前縁中
間通路１４，１７と、上記翼有効部２の翼後縁１０側
に、上記翼植込部３の供給通路７からの冷却媒体を案内
する後縁通路２０とを設けるとともに、上記前縁通路１
１に、冷却媒体を上記翼植込部３側から翼チップ部１２
側、または翼チップ部１２側から上記翼植込部３側に流
すとき、冷却媒体の前進流れ方向に対し、右上り傾斜ま
たは左上り傾斜に配置した伝熱促進エレメント２５ａ
と、上記後縁通路２０に、冷却媒体を上記翼植込部３側
から翼チップ部１２側に流すとき、冷却媒体の前進流れ
方向に対し、左上り傾斜に配置した伝熱促進エレメント
２５ｂとを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン翼に
係り、特に翼内の冷却通路に改良を加えたガスタービン
翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のガスタービンプラントは、高温化
の進歩・発展が目覚ましく、ガスタービン入口燃焼ガス
温度をひところの１０００℃から１３００℃を経て１５
００℃以上に移行しつつある。
【０００３】ガスタービンの入口燃焼ガス温度を１５０
０℃以上にする場合、耐熱材料が開発されているとは言
え、ガスタービン静翼やガスタービン動翼で代表される
ガスタービン翼の許容熱応力は既に限界に達しており、
起動・停止回数の多い運転や長時間に亘る連続運転のと
きに材料の亀裂・破損などの事故につながる可能性があ
る。このため、ガスタービンの入口燃焼ガス温度を上昇
させても、ガスタービン翼を許容熱応力値以内に維持さ
せる代替技術として空気を用いてその翼内を冷却するこ
とが行われている。
【０００４】しかし、空気を用いてガスタービン翼を冷
却する場合、その供給源は、ガスタービンに直結した空
気圧縮機から求めているために、空気圧縮機からガスタ
ービンに供給される数十％の高圧空気がガスタービン翼
の冷却用に廻され、入熱に対する出熱の関係では、冷却
翼を採用していないガスタービンプラントに較べて低下
しており、プラント熱効率の改善上、好ましくない。
【０００５】最近、ガスタービンプラントは、プラント
熱効率の改善上、ガスタービン翼内に供給した空気を循
環させて再び回収する、いわゆる閉ループ状のものが見
直されている。
【０００６】また、ガスタービンプラントは、ガスター
ビンの入口燃焼ガス温度を高温化して高出力を確保する
必要上、冷却媒体に蒸気を用い、ガスタービン翼内に供
給した蒸気を循環させる技術が検討されている。
【０００７】このように、最近のガスタービンプラント
では、冷却媒体として空気を用いるにしろ、蒸気を用い
るにしろ、翼内に供給した冷却媒体を再び回収し、回収
した冷却媒体を他の機器への熱利用に供給するので、プ
ラント熱効率のより一層の向上が期待されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービン翼内に冷
却媒体を供給する場合、その冷却媒体は、翼内を循環さ
せて冷却後、他の機器への熱利用に供給するので、従来
のように翼内冷却後の冷却媒体をガスタービン駆動ガス
（主流）に合流させるのと異なってプラント熱効率をよ
り一層向上させることができる点で魅力的である。ま
た、冷却媒体は、翼内を冷却後、回収させているので、
ガスタービン駆動ガスの流線を乱すことがなく、翼効率
の点からも魅力的である。
【０００９】このように有望視されている冷却媒体回収
式のガスタービンプラントであっても、翼内に冷却媒体
を供給して循環させる場合、いくつかの問題点があり、
その一つに翼内の熱伝達率の向上と冷却媒体の圧力損失
の低減がある。
【００１０】通常、ガスタービン翼の前縁や後縁は、ガ
スタービン駆動ガスの高い熱負荷を受けているにもかか
わらず流力性能向上のために薄肉が要求され、さらに曲
率の大きい流線形状のものが要求されているので、冷却
面積が翼中央に較べて必然的に小さくなっている。冷却
面積が小さいと、冷却媒体回収式の場合、翼壁にガスタ
ービン駆動ガスに合流させる吹き出し口を設けることが
できず、このため冷却媒体をただ単に循環させるだけの
対流冷却だけでは設計値通りに冷却効果を高めることが
できない問題点がある。また、冷却面積が小さいと、冷
却媒体の圧力損失が大きくなり、これに伴って流速の低
下や淀みができ、局所的に過加熱を引き起す等の問題点
がある。
【００１１】最近、冷却媒体の熱伝達率を向上させる技
術として、翼内の冷却通路に棒状リブを設けた技術が、
数多く提案されている。
【００１２】しかし、翼内の冷却通路に伝熱促進エレメ
ントとしてのリブを設ける場合、その伝熱促進エレメン
トを適正な位置に設置しておかないと、圧力損失が増加
する結果、むやみに冷却媒体の流量が増加し、設計値通
りの熱伝達率を向上させることができず、ガスタービン
翼を効果的に冷却できない問題点がある。
【００１３】本発明は、このような背景技術に基づいて
なされたもので、冷却面積が小さくとも伝熱促進エレメ
ントを適正な位置に配置し、圧力損失を少なくさせて冷
却媒体の効果的な冷却ができるように図ったガスタービ
ン翼を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン翼は、上記目的を達成するために、請求項１に記載し
たように、中空の翼有効部の翼前縁側に、翼植込部の供
給通路から冷却媒体を案内する前縁通路と、これに続く
前縁中間通路と、上記翼有効部の翼後縁側に、上記翼植
込部の供給通路からの冷却媒体を案内する後縁通路とを
設けるとともに、上記前縁通路に、冷却媒体を上記翼植
込部側から翼チップ部側、または翼チップ部側から上記
翼植込部側に流すとき、冷却媒体の前進流れ方向に対
し、右上り傾斜または左上り傾斜に配置した伝熱促進エ
レメントと、上記後縁通路に、冷却媒体を上記翼植込部
側から翼チップ部側に流すとき、冷却媒体の前進流れ方
向に対し、左上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントと
を備えたものである。
【００１５】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２に記載したように、中空の
翼有効部の翼前縁側に、翼植込部の供給通路からの冷却
媒体を案内する前縁通路と、翼チップ部側および翼植込
側に形成する前縁曲り部を介して冷却媒体をサーペンタ
イン状に流す前縁中間通路と、上記翼植込部の回収通路
に上記前縁中間通路からの冷却媒体を回収させる前縁戻
り通路と、上記翼有効部の翼後縁側に、上記翼植込部の
供給通路からの冷却媒体を案内する後縁通路と、翼チッ
プ部側に形成する後縁曲り部を介して冷却媒体を上記翼
植込部の回収通路に回収させる後縁戻り通路と、上記前
縁通路、前縁中間通路および前縁戻り通路に、冷却媒体
の前進流れ方向に対し、右上り傾斜に配置した伝熱促進
エレメントと、上記後縁通路および後縁戻り通路に、冷
却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置した伝
熱促進エレメントとを備えたものである。
【００１６】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項３に記載したように、前縁通
路または後縁通路に設置した伝熱促進エレメントを、腹
側および背側の翼壁に対し、一つ置きに互い違いに配置
したものである。
【００１７】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項４に記載したように、前縁通
路または後縁通路に設置した伝熱促進エレメントを、複
数段列に配置したものである。
【００１８】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項５に記載したように、前縁通
路または後縁通路に設置した伝熱促進エレメントを、複
数段列に配置するとともに、一つの段列に配置する伝熱
促進エレメントを、隣りの段列に配置する伝熱促進エレ
メントに対し、一つ置きに互い違いに配置したものであ
る。
【００１９】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項６に記載したように、後縁通
路に設置した伝熱促進エレメントを、腹側の翼壁にのみ
配置したものである。
【００２０】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項７に記載したように、前縁中
間通路の翼植込部側の前縁曲り部に、案内板を設置した
ものである。
【００２１】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項８に記載したように、中空の
翼有効部の翼後縁側に、翼植込部の翼後縁側外側供給通
路からの冷却媒体を案内する後縁通路と、翼チップ部側
に形成する翼チップ部通路を介して上記後縁通路からの
冷却媒体を、上記翼植込部の翼前縁側外側回収通路に回
収させる前縁通路と、上記後縁通路、翼チップ部通路、
および前縁通路の内側に形成し、上記翼後縁側外側供給
通路と独立の翼後縁側内側供給通路からの冷却媒体を案
内する翼後縁内側通路と、上記翼チップ部通路側および
翼プラットホーム側に形成する曲り部を介して冷却媒体
をサーペンタイン状に流す内側中間通路と、上記翼前縁
側外側回収通路と独立の翼前縁側内側回収通路に上記内
側中間通路からの冷却媒体を回収させる前縁側内側通路
と、上記後縁通路、翼チップ部通路、前縁通路、翼後縁
内側通路、内側中間通路、および前縁側内側通路に、冷
却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置した伝
熱促進エレメントとを備えたものである。
【００２２】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項９に記載したように、内側中
間通路の翼プラットホーム側の曲り部に、案内板を設置
したものである。
【００２３】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１０に記載したように、中空
の翼有効部の翼前縁側に、翼植込部の供給通路からの冷
却媒体を案内する前縁通路と、翼チップ部側および翼植
込部側に形成する前縁曲り部を介して冷却媒体をサーペ
ンタイン状に流す前縁中間通路と、上記翼植込部の回収
通路に上記前縁中間通路からの冷却媒体を回収させる前
縁戻り通路と、上記翼有効部の翼後縁側に、上記翼植込
部の供給通路からの冷却媒体を案内する後縁通路と、翼
チップ部側に形成する後縁曲り部を介して冷却媒体を上
記翼植込部の回収通路に回収させる後縁戻り通路と、上
記前縁通路に冷却媒体の前進流れ方向に対し、右上り傾
斜に配置した伝熱促進エレメントと、上記前縁中間通路
のうち、冷却媒体の上流側の前縁中間通路に、冷却媒体
の前進流れ方向に対し、右上り傾斜に配置した伝熱促進
エレメントと、隣りの冷却媒体の下流側の前縁中間通路
に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置
した伝熱促進エレメントと、上記前縁戻り通路に、冷却
媒体の前進流れ方向に対し、右上り傾斜に配置した伝熱
促進エレメントと、上記後縁通路および後縁戻り通路に
冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置した
伝熱促進エレメントとを備えたものである。
【００２４】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１１に記載したように、中空
の翼有効部の翼前縁側に、翼植込部の供給通路からの冷
却媒体を案内する前縁通路と、翼チップ部側および翼植
込部側に形成する前縁曲り部を介して上記冷却媒体をサ
ーペンタイン状に流す前縁中間通路と、上記翼植込部の
回収通路に上記前縁中間通路からの冷却媒体を回収させ
る前縁戻り通路と、上記翼有効部の翼後縁側に、上記翼
植込部の供給通路からの冷却媒体を案内する後縁通路
と、翼チップ部側に形成する後縁曲り部を介して上記冷
却媒体を上記翼植込部の回収通路に回収させる後縁戻り
通路と、上記前縁通路に冷却媒体の前進流れ方向に対
し、右上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントと、上記
前縁中間通路のうち、冷却媒体の上流側の前縁中間通路
に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、右上り傾斜に配置
した伝熱促進エレメントと、上記前縁中間通路の翼植込
部側の前縁曲り部から隣りの冷却媒体の下流側の前縁中
間通路に亘って冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上り
傾斜に配置し、かつ腹側および背側に設置した伝熱促進
エレメントと、上記前縁戻り通路に、冷却媒体の前進流
れ方向に対し、左上り傾斜に配置した伝熱促進エレメン
トと、上記後縁通路および後縁戻り通路に、冷却媒体の
前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置した伝熱促進エ
レメントとを備えたものである。
【００２５】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１２に記載したように、腹側
および背側に設置した伝熱促進エレメントを、一つ置き
に互い違いに配置したものである。
【００２６】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１３に記載したように、腹側
および背側に設置した伝熱促進エレメントのうち、背側
に設置した伝熱促進エレメントの、冷却媒体の前進流れ
方向に対する交差角度を、腹側に設置した伝熱促進エレ
メントの、冷却媒体の前進流れ方向に対する交差角度よ
りも相対的に大きくしたものである。
【００２７】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１４に記載したように、前縁
中間通路の翼チップ部側の前縁曲り部から隣りの前縁戻
り通路に亘り、冷却媒体の前進流れ方向に対し、右上り
傾斜配置から左上り傾斜配置に切替える伝熱促進エレメ
ントを、切替える際に、比較的短い伝熱促進エレメント
から順次、相対的に長い伝熱促進エレメントに形成した
ものである。
【００２８】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１５に記載したように、前縁
中間通路の翼チップ部側の前縁曲り部から隣りの前縁戻
り通路に亘り、冷却媒体の前進流れ方向に対し、右上り
傾斜に配置した比較的短い伝熱促進エレメントと、冷却
媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置した比較
的短い伝熱促進エレメントとを混在させて設置したもの
である。
【００２９】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１６に記載したように、中空
の翼有効部の翼前縁側に、翼植込部の供給通路からの冷
却媒体を案内する前縁通路と、翼チップ部側および翼植
込部側に形成する前縁曲り部を介して上記冷却媒体をサ
ーペンタイン状に流す前縁中間通路と、上記翼植込部の
回収通路に上記前縁中間通路からの冷却媒体を回収させ
る前縁戻り通路と、上記翼有効部の翼後縁側に、上記翼
植込部の供給通路からの冷却媒体を案内する後縁通路
と、翼チップ部側に形成する後縁曲り部を介して上記冷
却媒体を上記翼植込部の回収通路に回収させる後縁戻り
通路と、上記前縁通路に冷却媒体の前進流れ方向に対
し、右上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントと、上記
前縁中間通路および上記前縁戻り通路に冷却媒体の前進
流れ方向に対し、左上り傾斜および右上り傾斜に交互に
配置し、かつ少なくとも２段列以上に配置した伝熱促進
エレメントと、上記後縁通路および後縁戻り通路に冷却
媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置した伝熱
促進エレメントとを備えたものである。
【００３０】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１７に記載したように、前縁
中間通路および前縁戻り通路に冷却媒体の前進流れ方向
に対し、左上り傾斜および右上り傾斜に交互に配置し、
かつ少なくとも２段列以上に配置した伝熱促進エレメン
トを、腹側および背側の翼壁に対し、一つ置きに互い違
いに配置したものである。
【００３１】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１８に記載したように、伝熱
促進エレメントを、断面角形の棒状のリブおよび断面丸
形の棒状のリブのいずれかに選択したものである。
【００３２】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項１９に記載したように、冷却
媒体の前進流れ方向に向い、上流側を伝熱促進エレメン
ト前縁とし、後流側を伝熱促進エレメント後縁とする
と、上記伝熱促進エレメント前縁と上記伝熱促進エレメ
ント後縁とを結ぶ腹側線を直線に形成し、上記伝熱促進
エレメント前縁と上記伝熱促進エレメント後縁とを結ぶ
背側線を外側に向って膨出状の湾曲線に形成した伝熱促
進エレメントを、中空の翼有効部の冷却通路に複数段列
に設置したものである。
【００３３】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２０に記載したように、複数
段列に設置した伝熱促進エレメントのうち、同じ段列の
上流側の伝熱促進エレメントと後流側の伝熱促進エレメ
ントとのピッチをＰとし、伝熱促進エレメントの高さを
ｅとすると、ピッチＰに対する高さｅの比を、
【数６】Ｐ／ｅ＝３〜２０ の範囲に設定したものである。
【００３４】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２１に記載したように、冷却
媒体の前進流れ方向に向い、上流側を伝熱促進エレメン
ト前縁とし、後流側を伝熱促進エレメント後縁とする
と、伝熱促進エレメント前縁と伝熱促進エレメント後縁
との中間部分に転向部を形成し、上記伝熱促進エレメン
ト前縁と上記転向部とを結ぶ腹側面を直線に形成し、上
記伝熱促進エレメント前縁と上記転向部とを結ぶ背側面
を、最初に外側に向って膨出状の湾曲面に形成し、中間
部分から上記転向部に結ぶ上記背側面を直線面に形成す
る一方、上記転向部と上記伝熱促進エレメント後縁とを
結ぶ転向腹側面を直線形状にして上記背側面に向って折
り曲げるとともに、上記転向部と上記伝熱促進エレメン
ト後縁とを結ぶ転向背側面を直線形状に形成した伝熱促
進エレメントを、中空の翼有効部の冷却通路の翼壁に設
置したものである。
【００３５】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２２に記載したように、腹側
面を、冷却通路の翼壁から頂部に向う高さ方向の傾斜角
度をθa とすると、傾斜角度θa を、
【数７】３０゜≦θa ≦６０゜ の範囲に設定したものである。
【００３６】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２３に記載したように、伝熱
促進エレメント後縁を、冷却通路の翼壁に対し、傾斜角
度をθb とすると、傾斜角度θb を、
【数８】３０゜≦θb ≦６０゜ の範囲に設定したものである。
【００３７】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２４に記載したように、転向
部の転向腹側面および転向背側面を、冷却通路の翼壁に
対し、傾斜角度をθc 、θd とすると、傾斜角度θc 、
θd を、
【数９】３０゜≦θc 、θd ≦６０゜ の範囲に設定したものである。
【００３８】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２５に記載したように、伝熱
促進エレメント前縁と転向部とを結び、直線に形成した
腹側面を、冷却媒体の前進流れ方向に対し、交差角度を
θe とすると、交差角度θeを、
【数１０】３０゜≦θe ≦６０゜ の範囲に設定したものである。
【００３９】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２６に記載したように、冷却
媒体を、空気および蒸気のいずれかを選択したものであ
る。
【００４０】本発明に係るガスタービン翼は、上記目的
を達成するために、請求項２７に記載したように、冷却
媒体としての蒸気を、蒸気タービンのタービン抽気に選
定したものである。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
翼の実施形態を図面および図中に付した符号を引用して
説明する。
【００４２】図１は、本発明に係るガスタービン翼の実
施形態を示す概略縦断面図である。
【００４３】全体を符号１で示すガスタービン翼は、ガ
スタービン駆動ガス（主流）Ｇを通過させ、膨張仕事を
させる翼有効部２と、タービン軸（図示せず）に植設す
る翼植込部３と、翼有効部２および翼植込部３とを互い
に連続一体に接続させる翼シャンク部４と、翼有効部２
に取付けられる翼プラットホーム５とから構成される。
【００４４】翼有効部２は、冷却媒体ＣＳ、例えば空気
または蒸気の通路を形成するための中空形状になってお
り、その翼内部に翼冷却通路６が形成される。また、翼
植込部３には、ガスタービン翼１の半径方向（翼高さ方
向）に延びる二つの通路７，８が形成される。通路７，
８のうち、一方は、冷却媒体ＣＳの供給通路７で、ガス
タービン翼１の翼前縁９側に、他方は、冷却媒体ＣＳの
回収通路８で、ガスタービン翼１の翼後縁１０側にそれ
ぞれ独立して設けられる。
【００４５】冷却媒体ＣＳの供給通路７は、翼植込部３
の底部からガスタービン翼１の半径方向（翼高さ方向）
に延び、翼シャンク部４で、二股に分かれ、冷却媒体Ｃ
Ｓを翼植込部２の翼前縁９および翼後縁１０に供給でき
るように前縁側供給通路７ａと後縁側供給通路７ｂに分
かれている。後縁側供給通路７ｂは、翼シャンク部４で
冷却媒体ＣＳの回収通路８と立体交差し、供給通路７と
回収通路８とを独立させている。
【００４６】前縁側供給通路７ａは、翼有効部２の翼前
縁９を半径方向（翼高さ方向）に延びる翼冷却通路６の
前縁通路１１に通じている。この前縁通路１１は、翼有
効部２の翼先端である翼チップ部１２の前縁第１曲り部
１３で、向きを１８０゜反転させて前縁第１中間通路１
４に通じている。
【００４７】前縁第１中間通路１４は、内径方向（翼プ
ラットホーム側）に向って前縁第２曲り部１５まで真直
ぐに延び、ここで案内板１６を介して再び向きを１８０
゜反転させて前縁第２中間通路１７に通じ、さらに前縁
第２中間通路１７を翼チップ部１２の前縁第３曲り部１
８で向きを１８０゜反転させてサーペンタイン状に形成
し、前縁戻り通路１９に連通される。
【００４８】この前縁戻り通路１９は翼前縁９と翼後縁
１０との間の翼中央部付近である翼有効部２の内径方向
に向って延びており、翼プラットホーム５である翼ルー
ト部で回収通路８に連通される。
【００４９】一方、後縁側供給通路７ｂも同様に、翼有
効部２の翼後縁１０を半径方向（翼高さ方向）に向って
延びる翼冷却通路６の後縁通路２０に通じている。この
後縁通路２０は、翼有効部２の翼チップ部１２の後縁曲
り部２１で向きを１８０゜反転させて後縁戻り通路２２
の内径方向（翼プラットホーム側）に向ってサーペンタ
イン状に延び、翼プラットホーム５の翼ルート部で回収
通路８に連通される。
【００５０】また、翼有効部２内の翼前縁９側と翼後縁
１０側との間に独立して形成した翼前縁側冷却通路２３
および翼後縁側冷却通路２４には、図１および図２に示
すように、翼プラットホーム５である翼ルート部から翼
チップ部１２に向い、かつ腹側２６および背側２７のそ
れぞれの翼壁に沿い、冷却媒体ＣＳの進行流れ方向に対
し、角度θの傾斜状に設置した、いわゆる右上りまたは
左上りの傾斜の伝熱促進エレメント２５ａ，２５ｂ、具
体的には断面角形または丸形の棒状のリブが各通路１
１，１４，１７，１９，２０，２２を画成する隔壁から
隣りの隔壁まで延びて設けられる。
【００５１】伝熱促進エレメント２５ａ，２５ｂのう
ち、翼前縁側冷却通路２３に設置し、冷却媒体ＣＳの進
行流れ方向に対し、右上り傾斜の伝熱促進エレメント２
５ａは、図３に示すように、腹側２６の伝熱促進エレメ
ント２５ａ1 と背側２７の伝熱促進エレメント２５ａ2
とを内径方向（翼プラットホーム側）から半径方向（翼
高さ方向）に向って一つ置きに互い違いに設置し、冷却
媒体ＣＳが矢印Ｘで示すように、腹側２６および背側２
７の伝熱促進エレメント２５ａ1 ，２５ａ2 を跳び超え
て流れるとき、隣りの背側２７および腹側２６のそれぞ
れの空間部分を流れる冷却媒体ＣＳを巻き上げる構成に
している。
【００５２】また、翼後縁側冷却通路２４のうち、翼後
縁１０側に設置し、冷却媒体ＣＳの進行流れ方向に対し
て、いわゆる左上り傾斜の伝熱促進エレメント２５ｂ
も、図４および図５に示すように、長さを短くして二段
列に配置し、腹側２６の伝熱促進エレメント２５ｂ
1 （二点鎖線部分）と背側２７の伝熱促進エレメント２
５ｂ2 （実線部分）とを半径方向（翼高さ方向）に向っ
て一つ置きに互い違いに設置し、上述と同様に、冷却媒
体ＣＳが腹側２６および背側２７の伝熱促進エレメント
２５ｂ1 ，２５ｂ2 を跳び超えて流れるとき、隣りの背
側２７および腹側２６のそれぞれの空間部を流れる冷却
媒体ＣＳを巻き上げる構成にしている。
【００５３】また、翼後縁側冷却通路２４の後縁戻り通
路２２に設置し、冷却媒体ＣＳの進行流れ方向に対し
て、左上り傾斜の伝熱促進エレメント２５ｂも、上述の
翼前縁側冷却通路２３に設置した伝熱促進エレメント２
５ａと同様に腹側２６の伝熱促進エレメント２５ｂ1 と
背側２７の伝熱促進エレメント２５ｂ2 とを翼チップ１
２から翼プラットホーム５である翼ルート部に向って一
つ置きに互い違いに設置される。
【００５４】なお、翼後縁１０側に設置する伝熱促進エ
レメント２５ｂは、図６に示すように、腹側２６の片側
のみに伝熱促進エレメント２５ｂ1 を設けてもよい。伝
熱促進エレメント２５ｂ1 を腹側２６の片側のみに設置
する場合、図７および図８に示すように、腹側２６の翼
壁に沿い、かつ翼プラットホーム５である翼ルート部か
ら翼チップ部１２に向い、冷却媒体ＣＳの進行流れ方向
に対し、角度θの、いわゆる左上り傾斜に配置される。
翼後縁１０側により多くの冷却媒体ＣＳを流す場合、伝
熱促進エレメント２５ｂ1 を腹側１８の片側のみに設置
しておけば、特にガスタービン駆動ガスの高い熱負荷を
受ける腹側１８の強度を高く維持できることはもとよ
り、冷却媒体ＣＳの圧力損失を少なくさせる点で有効で
ある。
【００５５】次に本発明に係るガスタービン翼の作用を
説明する。
【００５６】本実施形態に係るガスタービン翼１は、ガ
スタービン運転時、冷却媒体ＣＳのより一層高い熱伝達
率と、より一層少ない圧力損失で効果的に冷却される。
【００５７】ガスタービン運転時、翼植込部３の供給通
路７に供給された冷却媒体ＣＳは、翼シャンク部４で前
縁側供給通路７ａと後縁側供給通路７ｂとに分流され、
翼冷却通路６の翼前縁側冷却通路２３と翼後縁側冷却通
路とにそれぞれ案内される。
【００５８】翼前縁側冷却通路２３に案内された冷却媒
体ＣＳは、まず最初に、翼有効部２の前縁通路１１に導
かれる。前縁通路１１に導かれた冷却媒体ＣＳは、進行
流れ方向に横断する速度成分を持っているので、いわゆ
る右上り傾斜の伝熱促進エレメント２５ａに沿って流
れ、ここで図２に示すように、腹側２６および背側２７
のそれぞれに対し、いわゆる二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 を
誘起する。これら二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 は、矢印の方
向に向う循環渦である。このとき、冷却媒体ＣＳには、
図１０に示すように、コリオリの力が発生しており、こ
のコリオリの力に基づく循環渦の方向と同じになってい
る。このため、二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 は、その方向性
が助長され、熱伝達率を高く維持することができる。
【００５９】このように、冷却媒体ＣＳは、コリオリの
力により二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 の方向性が助長される
ことに伴う熱伝達率を高く維持させることと相まって、
上述の図３で示した腹側２６および背側２７のそれぞれ
の伝熱促進エレメント２５ａ1 ，２５ａ2 を跳び超える
とき、腹側２６および背側２７のそれぞれの空間部分の
冷却媒体ＣＳを巻き上げ、新たな冷却媒体ＣＳの連続的
な入れ替えが加わって熱伝達率を増加させるので、前縁
通路１１の壁面を効果的に冷却することができる。
【００６０】前縁通路１１を通過した冷却媒体ＣＳは、
翼チップ部１２の前縁第１曲り部１３で１８０゜反転し
て前縁第１中間通路１４に流れる。この場合、冷却媒体
ＣＳの二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 は、前縁第１曲り部１３
を通過する際、図９に示すように、循環渦の方向が矢印
で示す方向になっている。この循環渦の方向は、図２に
示すように、前縁第１中間通路１４を流れる冷却媒体Ｃ
Ｓの循環渦の方向と一致し、また、図１０に示すように
コリオリの力による循環渦の方向とも一致している。
【００６１】したがって、冷却媒体ＣＳは、二次流れＳ
Ｆ1 ，ＳＦ2 の循環渦の方向が互いに一致しているの
で、熱伝達率を高く維持することができる。
【００６２】前縁第１中間通路１４を通過した冷却媒体
ＣＳは、前縁第２曲り部１５で１８０゜反転して前縁中
間通路１７に流れる際、案内板１６で導かれる。
【００６３】通常、冷却媒体ＣＳの二次流れＳＦ1 ，Ｓ
Ｆ2 による循環渦の方向は、前縁第２曲り部１５で１８
０゜反転する際、逆向きになり、さらにコリオリの力に
よる循環渦の方向も逆向きになり、これら逆向きの方向
の循環渦が加わって当初の冷却媒体ＣＳの循環渦の方向
が互いに打ち消し合い、熱伝達率を高く維持できなくな
る。このため、本実施形態では、前縁第２曲り部１５に
案内板１６を設けるとともに、前縁第２曲り部１５の横
断面積を比較的大きくし、流速を低げ、その結果、図２
で示す循環渦の方向と図９の破線で示す循環渦の方向と
を互いに一致させ、冷却媒体ＣＳの熱伝達の低下を低く
抑えている。なお、図９の破線で示す循環渦は、翼プラ
ットホーム５である翼ルート部から観察したものであ
る。
【００６４】前縁第２中間通路１７から半径方向（翼高
さ方向）に向って真直ぐ進んだ冷却媒体ＣＳは、前縁第
３曲り部１８で１８０゜反転する際、二次流れＳＦ1 ，
ＳＦ2 による循環渦の方向を、図９で示す方向と、図２
および図１０で示す方向とを互いに一致させて熱伝達率
を高く維持させ、前縁戻り通路１９を効果的に冷却させ
た後、回収通路８に案内される。
【００６５】一方、翼後縁側冷却通路２４のうち、後縁
通路２０に案内された冷却媒体ＣＳも同様に、冷却媒体
ＣＳの進行流れ方向に対して、いわゆる左上り傾斜の二
段列に設置した伝熱促進エレメント２５ｂに沿って流
れ、図２に示すように腹側２６および背側２７のそれぞ
れに対し、二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 を誘起する。これら
二次流ＳＦ1 ，ＳＦ2 は、矢印の方向に向う循環渦であ
る。このとき、冷却媒体ＣＳには、図１０に示すよう
に、コリオリの力が発生しており、このコリオリの力に
基づく循環渦の方向と同じになっている。このため、二
次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 は、その方向性が助長され、熱伝
達率を高く維持することができる。
【００６６】このように，冷却媒体ＣＳは、コリオリの
力により二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 の方向性が助長させる
ことに伴う熱伝達率を高く維持させることと相まって上
述の図４および図５で示した腹側２６および背側２７の
それぞれの伝熱促進エレメント２５ｂ1 ，２５ｂ2 を跳
び超えるとき、腹側２６および背側２７のそれぞれの空
間部の冷却媒体ＣＳを巻き上げ、新たな冷却媒体ＣＳの
連続的な入れ替えが加わって熱伝達率を増加させるの
で、比較的狭い通路面積の後縁通路２０でも、その壁面
を良好に冷却させることができる。
【００６７】翼後縁２０を通過した冷却媒体ＣＳは、翼
チップ部１２の後縁曲り部２１で１８０゜反転して後縁
戻り通路２２に流れる際、ここでも図９で示す循環渦の
方向を図２および図１０で示す方向に一致させて熱伝達
率を高く維持し、後縁戻り通路２２を良好に冷却させた
後、回収通路８で前縁戻り通路１９からの冷却媒体ＣＳ
と合流する。
【００６８】このように、本実施形態では、冷却媒体Ｃ
Ｓをガスタービン翼１の翼前縁側冷却通路２３および翼
後縁側冷却通路２４を冷却する際、冷却媒体ＣＳの進行
流れ方向に対して、右上り傾斜または左上り傾斜の伝熱
促進エレメント２５ａ，２５ｂで二次流れＳＦ1 ，ＳＦ
2 を誘起し、二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦で
熱伝達率を高める一方、腹側２６および背側２７のそれ
ぞれに設けた伝熱促進エレメント２５ａ，２５ｂを半径
方向（翼高さ方向）に向って一つ置きに互い違いに設置
し、腹側２６および背側２７のそれぞれの伝熱促進エレ
メント２５ａ，２５ｂを冷却媒体ＣＳが跳び超える際、
隣りの腹側２６および背側２７のそれぞれの空間部分の
冷却媒体ＣＳを巻き上げ、新たな冷却媒体ＣＳを入れ替
えて熱伝達率を、さらに相乗的に高めたので、前縁通路
１１および後縁通路２０の各壁面をより一層効果的に冷
却させることができる。
【００６９】また、本実施形態では、各冷却通路２３，
２４で誘起した二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦
の方向性に、コリオリの力でさらに助長させ、各曲り部
１３，１８，２１での循環渦の方向性を一致させたの
で、冷却媒体ＣＳの圧力損失をより一層低く抑えること
ができる。なお、冷却媒体ＣＳが前縁第２曲り部１５を
１８０゜反転するとき、前縁第１中間通路１４の二次流
れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦の方向性とコリオリの
力による二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦の方向
性とは互いに逆向きになり、冷却媒体ＣＳの熱伝達率を
低くさせることになるが、前縁第２曲り部１５の横断面
積を比較的大きくして流速を下げる一方、案内板１６を
設けて、冷却媒体ＣＳの流れを円滑にさせているので、
冷却媒体ＣＳの熱伝達率の低下を低く抑えることができ
る。
【００７０】図１１は、本発明に係るガスタービン翼の
第２実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実
施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符
号を付す。
【００７１】本実施形態に係るガスタービン翼１は、翼
有効部２内を二つに分けて冷却する通路２８ａ，２８ｂ
を設けたものである。通路２８ａ，２８ｂのうち、一つ
は冷却媒体ＣＳの翼後縁側供給通路２８ａで、ガスター
ビン翼１の翼後縁１０側に、残りの一つは冷却媒体ＣＳ
の翼後縁側内側供給通路２８で、上述の翼後縁側外側供
給通路２８ａの内側にそれぞれ独立して形成される。
【００７２】冷却媒体ＣＳの翼縁側外側供給通路２８ａ
は、翼植込部３から翼有効部２の翼後縁１０を半径方向
（翼高さ方向）に延びる後縁通路２０に通じている。こ
の後縁通路２０は、翼有効部２の先端部である翼チップ
部１２で向きを横断面的に折り曲げて翼チップ部通路２
９を形成し、翼チップ部通路２９を翼前縁９側まで延ば
し、さらに翼チップ部通路２９の端部で再び折り曲げ、
翼前縁９の内径方向（翼プラットホーム５の翼ルート
部）に向う前縁通路１１を介して翼前縁側外側回収通路
３０ａに連通される。
【００７３】また、翼後縁側内側供給通路２８ｂも同様
に、翼有効部３の底部から翼有効部２の翼後縁１０を半
径方向（翼高さ方向）に延び、上述の後縁通路２０と平
行に配置した翼後縁内側通路３１に通じている。この翼
後縁内側通路３１は、翼チップ部通路２９側の第１曲り
部３２で、向きを１８０゜反転して翼前縁９の内径方向
に向うに内側第１中間通路３３に通じ、さらに内側第１
中間通路３３の第２曲り部３４に設けた案内板１６を介
して再び１８０゜反転して内側第２中間通路３５にサー
ペンタイン状に延び、再び内側第２中間通路３５の第３
曲り部３６で１８０゜反転し、翼前縁９の内径方向に向
う前縁側内側通路３７を介して翼前縁側内側回収通路３
０ｂに連通される。
【００７４】また、翼有効部２内を独立して二つに区分
けした外側冷却通路３８および内側冷却通路３９には、
翼プラットホーム５である翼ルート部から翼チップ部１
２および翼チップ部通路２９のそれぞれに向う冷却媒体
ＣＳの進行流れ方向に対し、角度θの傾斜状に設置し
た、いわゆる左上りの傾斜の伝熱促進エレメント２５
ａ，２５ｂ、具体的には断面角形または丸形の棒状リブ
が各通路２０，２９，１１，３１，３３，３５，３７を
画成する隔壁から隣りの隔壁まで延びて設けられる。な
お、各伝熱促進エレメント２５ａ，２５ｂは、第１実施
形態と同様に、腹側および背側に対し、互いに一つ置き
違いに設けられる。
【００７５】このように、本実施形態では、翼有効部２
内を独立して二つに区分けした外側冷却通路３８および
内側冷却通路３９を設けて翼後縁１０および翼前縁９に
より多くの冷却媒体を流すとともに、各通路３８，３９
に左上りの傾斜の伝熱促進エレメント２５ａ，２５ｂを
設けて冷却媒体ＣＳの熱伝達率をより一層向上させたの
で、通路面積が比較的少ないために冷却が充分でなかっ
た翼前縁９および翼後縁１０を良好に冷却することがで
きる。
【００７６】また、本実施形態では、翼有効部２内の外
側冷却通路３８および内側冷却通路３９のそれぞれの構
造を簡素化しているので、冷却媒体ＣＳを比較的円滑に
流すことができる。特に、外側冷却通路３８は、一つの
直進パスに形成しているので、冷却媒体ＣＳの圧力損失
を低く抑えることができる。
【００７７】図１２は、本発明に係るガスタービン翼の
第３実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実
施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符
号を付す。
【００７８】本実施形態に係るガスタービン翼１は、基
本的に第１実施形態の構成と同一にするとともに、前縁
第１中間通路１４から前縁第２曲り部１５を介して前縁
第２中間通路１７に亘って設けた伝熱促進エレメント２
５ａを、冷却媒体ＣＳの進行流れ方向に対し、角度θ
の、いわゆる右上りの傾斜から左上りの傾斜に切替えて
設置する一方、後縁戻り通路２２に設置した伝熱促進エ
レメント２５ｂを、冷却媒体ＣＳの進行流れ方向に対
し、角度θの傾斜の、いわゆる左上りの二段列に配置し
たものである。
【００７９】このように、本実施形態では、冷却媒体Ｃ
Ｓが前縁第２曲り部１５を１８０゜反転するとき、前縁
第１中間通路１４の二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循
環渦の方向性とコリオリの力による二次流れＳＦ1 ，Ｓ
Ｆ2 に基づく循環渦の方向性が互いに逆向きになり、冷
却媒体ＣＳの熱伝達率を低くさせることがないように、
伝熱促進エレメント２５ａを、冷却媒体ＣＳの進行流れ
方向に対し、いわゆる左上りの傾斜に設置して前縁第１
中間通路１４の二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦
の方向性と、前縁第２曲り部１５を介して前縁第２中間
通路１７を流れる冷却媒体ＣＳの二次流れＳＦ1 ，ＳＦ
2 に基づく循環渦の方向性およびコリオリの力による二
次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦の方向性とを互い
に一致させたので、冷却媒体ＣＳの熱伝達率を高い状態
に維持させることができる。
【００８０】また、本実施形態では、後縁戻り通路２２
に設置した伝熱促進エレメント２５ｂを二段列に配置し
たので冷却媒体の熱伝達をより一層高くすることができ
る。
【００８１】図１３は、本発明に係るガスタービン翼の
第４実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実
施形態の構成部分と同一または対応する部分には同一符
号を付す。
【００８２】本実施形態に係るガスタービン翼１は、基
本的に第３実施形態の構成と同一にするとともに、前縁
第２中間通路１７の腹側の翼壁に伝熱促進エレメント２
５ａ1 （二点鎖線）を、また背側の翼壁に伝熱促進エレ
メント２５ａ2 （実線部分）をそれぞれ設置し、これら
伝熱促進エレメント２５ａ1 ，２５ａ2 のうち、腹側に
設置した伝熱促進エレメント２５ａ1 を冷却媒体ＣＳの
前進流れ方向に対し、いわゆる左上りの傾斜の角度θ1
とし、背側に設置した伝熱促進エレメント２５ａ2 を冷
却媒体ＣＳの前進流れ方向に対し、左上りの傾斜の角度
θ2 とするとき、θ2 ＞θ1 の関係を持たせたものであ
る。
【００８３】一般にガスタービン翼１は、ガスタービン
駆動ガスＧが通過する際、背側の方が腹側に較べて高い
熱負荷を受ける。このため、背側に設置した伝熱促進エ
レメント２５ａ2 による二次流れＳＦ2 に基づく循環渦
をより大きくし、冷却媒体ＣＳの熱伝達率を高くするこ
とが好ましい。しかし、実際には、腹側にコリオリの力
による二次流れＳＦ1 に基づく循環渦が発生しており、
この腹側の循環渦の方が背側に発生するそれに較べて大
きくなっている。
【００８４】本実施形態は、このような技術的な背景か
ら、腹側に発生する循環渦を小さくし、背側に発生する
循環渦を相対的に大きくするために、背側に設置した伝
熱促進エレメント２５ａ2 の冷却媒体ＣＳの前進流れ方
向に対する傾斜角θ2 を、腹側に設置した伝熱促進エレ
メント２５ａ1 の冷却媒体ＣＳの前進流れ方向に対する
傾斜角度θ1 よりも大きくしたものである。
【００８５】したがって、本実施形態では、背側に発生
する循環渦を、腹側に発生する循環渦よりも相対的に大
きくし、冷却媒体ＣＳの熱伝達率の均衡化を図ったの
で、背側および腹側を均等に冷却させることができる。
【００８６】また、本実施形態は、前縁第２中間通路１
７から前縁第３曲り部１８を介して前縁戻り通路１９に
亘って設置した伝熱促進エレメント２５ａを、冷却媒体
ＣＳの進行流れ方向に対し、角度θの、いわゆる左上り
傾斜から右上り傾斜を介して左上り傾斜に交互に切替え
たものである。
【００８７】このように、本実施形態では、前縁第２中
間通路１７から前縁第３曲り部１８を介して前縁戻り通
路１９に亘って設置した伝熱促進エレメント２５ａを、
いわゆる左上り傾斜から右あがり傾斜を介して再び左上
り傾斜に交互に切替え、伝熱促進エレメント２５ａによ
る二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦の方向性と、
コリオリの力による二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循
環渦の方向性を常に一致させたので、冷却媒体ＣＳの熱
伝達率を高い状態に維持させることができる。なお、冷
却媒体の進行流れ方向に対し、角度θの、いわゆる右上
り傾斜から左上り傾斜に切替えた伝熱促進エレメント２
５ａは、図１４に示すように前縁戻り通路１９で、その
通路を画成する壁面に一杯に延びるものから比較的短い
ものに切替えるか、あるいは図１５に示すように、前縁
戻り通路１９で、その通路を画成する壁面に一杯に延び
るものから順次短くし、これらに対向して順次長くして
も良い。
【００８８】また、前縁戻り通路１９に、角度θの右上
り傾斜から角度θの左上り傾斜に切替えた伝熱促進エレ
メント２５ａは、図１６に示すように、比較的短いもの
を最初に右上り傾斜にし、続いて左上り傾斜に順序良く
整理配置しても良く、また、図１７に示すように、比較
的短いものを右上り傾斜と左上り傾斜とに混在させても
良い。
【００８９】図１４〜図１７に示したいずれの場合も、
冷却媒体ＣＳが前縁第３曲り部１８を１８０゜反転する
とき、前縁戻り通路１９における伝熱促進エレメント２
５ａによる二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基づく循環渦の方
向性とコリオリの力による二次流れＳＦ1 ，ＳＦ2 に基
づく循環渦の方向性を互いに一致させたので、冷却媒体
ＣＳの熱伝達率を高い状態に維持させることができる。
【００９０】また、本実施形態は、前縁第１曲り部１
３、前縁第２曲り部１５、前縁第３曲り部１８のそれぞ
れの周辺を除く前縁第１中間通路１４、前縁第２中間通
路１７、前縁戻り通路１９のそれぞれの中間部分に、図
１８に示すように、比較的短い伝熱促進エレメント２５
ａを、冷却媒体ＣＳの前進流れ方向に対し、順次、左上
り傾斜、右上り傾斜、右上り傾斜に配置し、これらを少
なくとも３段列以上にするとともに、少なくとも３段列
以上に配置した伝熱促進エレメント２５ａを腹側（二点
鎖線部分）と背側（実線部分）とに設置しても良い。こ
の場合、伝熱促進エレメント２５ａは、図１９に示すよ
うに、腹側２６に設置した伝熱促進エレメント２５ａ1
と背側２７に設置した伝熱促進エレメント２５ａ2 とを
冷却媒体ＣＳの前進流れ方向に対し、一つ置きに互い違
いに設置される。
【００９１】このように、本実施形態では、冷却媒体Ｃ
Ｓの前進流れ方向に対し、右上り傾斜および左上り傾斜
の伝熱促進エレメント２５ａを、少なくとも３段列以上
に配置するとともに、腹側２６に設置した伝熱促進エレ
メント２５ａ1 と背側２７に設置した伝熱促進エレメン
ト２５ａ2 とを一つ置きに互い違いに設置し、冷却媒体
ＣＳの熱伝達率をより一層向上させたので、各通路１
４，１７，１９のそれぞれの中間部分を良好に対流冷却
させることができる。
【００９２】図２０は、本発明に係るガスタービン翼の
翼有効部内に形成した冷却通路に設置した伝熱促進エレ
メントの他の実施形態を示す概略図である。
【００９３】本発明に係るガスタービン翼１は、翼有効
部２内に翼前縁側冷却通路２３と翼後縁側冷却通路２４
を形成しているが、これら各通路２３，２４には、本実
施形態に係る伝熱促進エレメント４０が設置される。
【００９４】本実施形態に係る伝熱促進エレメント４０
は、翼有効部２内の翼前縁側冷却通路２３および翼後縁
側冷却通路２４を流れる冷却媒体ＣＳの前進流れ方向に
交差する横断方向に、複数段列に配置し、上流側の伝熱
促進エレメント４０と下流側の伝熱促進エレメント４０
とのピッチＰを一定にし、冷却媒体ＣＳの前進流れ方向
に対し、角度θの右上り傾斜に配置される。
【００９５】また、伝熱促進エレメント４０は、冷却媒
体ＣＳの上流側を、伝熱促進エレメント前縁４１とし、
その下流側を、伝熱促進エレメント後縁４２とすると
き、図２０および図２１に示すように、伝熱促進エレメ
ント前縁４１と伝熱促進エレメント後縁４２とを結ぶ腹
側線４３を直線に形成し、伝熱促進エレメント前縁４１
と伝熱促進エレメント後縁４２とを結ぶ背側線４４を外
側に向って膨出状（凸状）の湾曲線に形成される。
【００９６】腹側線４３は、外側に向って膨出状（凸
状）の湾曲線に形成すると、冷却媒体ＣＳが伝熱促進エ
レメント前縁４１に衝突して誘起する二次流れに基づく
循環渦の流れを悪くし、停滞させる傾向にあり、また内
側に向って膨出状（凹状）の湾曲線にすると、上述の二
次流れに基づく循環渦を伝熱促進エレメント後縁４２で
停滞させる傾向になるので、直線に形成することが最も
適正である。
【００９７】また、背側線４４は、冷却媒体ＣＳが伝熱
促進エレメント前縁４１に衝突して誘起する二次流れに
基づく循環渦を伝熱促進エレメント後縁４２に良好に導
くために、外側に向って膨出状（凸状）の湾曲線が適正
である。
【００９８】一方、冷却媒体ＣＳの上流側および下流側
の伝熱促進エレメント４０の高さをｅとし、その上流側
の伝熱促進エレメント４０とその下流側の伝熱促進エレ
メント４０とのピッチをＰとすると、ピッチＰの高さｅ
に対比する比Ｐ／ｅは、図２２に示すように、Ｐ／ｅ＝
３〜２０にすることが適正値である。
【００９９】一般に、上流側の伝熱促進エレメント４０
の背側線４４から剥離した冷却媒体ＣＳは、下流側に向
って流れ翼壁に再付着したときに熱伝達率が高くなり、
その再付着の前後で熱伝達率が低下している。本実施形
態は、この点に着目したもので、冷却媒体ＣＳの翼壁へ
の再付着の距離と伝熱促進エレメント４０の高さｅとの
比は、背側線４４から観察するとせいぜい２〜３程度で
ある。このため、上流側の伝熱促進エレメント４０と下
流側の伝熱促進エレメント４０とのピッチＰを小さくす
ると、冷却媒体ＣＳの翼壁への再付着が阻害され、また
ピッチＰを大きくする高い熱伝達の分布がまばらにな
り、いずれの場合も平均熱伝達率が低下し、図２２に示
すように変化する。
【０１００】したがって、本実施形態では、上流側の伝
熱促進エレメント４０と下流側の伝熱促進エレメント４
０とのピッチＰと伝熱促進エレメント４０の高さｅとの
比Ｐ／ｅを、Ｐ／ｅ＝３〜２０にすることが適正値であ
る。
【０１０１】このように、本実施形態では、翼有効部内
に形成した翼前縁側冷却通路２３および翼後縁側冷却通
路２４に設置し、冷却媒体ＣＳの前進流れ方向に向っ
て、角度θの、いわゆる右上り傾斜の伝熱促進エレメン
ト４０を複数段列に配置し、その伝熱促進エレメント４
０の伝熱促進エレメント前縁４１と伝熱促進エレメント
後縁４２とを結ぶ腹線４３を直線に形成する一方、背側
線４４を外側に向って膨出状（凸状）の湾曲線に形成
し、冷却媒体ＣＳが伝熱促進エレメント前縁４１に衝突
して誘起する二次流れに基づく縦渦ｖを直線状の腹側線
４３で巻き上げ、巻き上げた縦渦ｖは背側線４４で巻き
下げて縦渦ｖを効果的に活用し、冷却媒体ＣＳの熱伝達
率を向上させたので、ガスタービン翼１の翼有効部２内
を良好に冷却させることができる。
【０１０２】また、本実施形態では、伝熱促進エレメン
ト４０から剥離した冷却媒体ＣＳを翼壁に再付着させる
ために、上流側の伝熱促進エレメント４０と下流側の伝
熱促進エレメント４０とのピッチをＰとし、伝熱促進エ
レメント４０の高さをｅとすると、ピッチＰに対する高
さｅの比を、Ｐ／ｅ＝３〜２０に設定したので、冷却媒
体ＣＳの再付着を確保して熱伝達率を高くすることがで
き、ガスタービン翼１の翼有効部２内をより一層効果的
に冷却することができる。
【０１０３】図２３は、本発明に係るガスタービン翼の
翼有効部内に形成した冷却通路に設置した伝熱促進エレ
メントの他の別の実施形態を示す概略斜視図である。
【０１０４】本実施形態に係る伝熱促進エレメント４５
は、冷却媒体ＣＳに向う上流側を伝熱促進エレメント前
縁４６とし、下流側を伝熱促進エレメント後縁４７とす
ると、伝熱促進エレメント前縁４６と伝熱促進エレメン
ト後縁４７との中間部分に転向部４８を形成し、伝熱促
進エレメント前縁４６と転向部４８とを結ぶ腹側面４９
を直線に形成し、伝熱促進エレメント前縁４６と転向部
４８とを結ぶ背側面５０を、最初に外側に向って膨出状
（凸状）の湾曲面５１に形成し、中間部分から転向部４
８に結ぶ背側面５０を、直線面５２に形成する一方、転
向部４８と伝熱促進エレメント後縁４７とを結ぶ転向腹
側面５３を直線形状にして背側面５０に向って徐々に折
り曲げるとともに、転向部４８と伝熱促進エレメント後
縁４７とを結ぶ転向背側面５４を直線形状で形成したも
のである。
【０１０５】また、本実施形態に係る伝熱促進エレメン
ト４５は、Ｇ矢視方向から見ると、頂部５５を平坦状に
形成し、底部５６を翼壁５７に固設し、その横断面を略
平行四辺形に形成される。
【０１０６】一方、腹側面４９は、図２５に示すよう
に、冷却通路の翼壁５７から頂部５５に向う高さ方向の
傾斜角度をθa とすると、傾斜角度θa を、
【数１１】３０゜≦θa ≦６０゜の範囲に設定される。
【０１０７】腹側面４９を上式の範囲に設定したのは、
図２８に示すように、傾斜角度θaを翼壁５７に対し６
０゜を超えて鉛直にすると、冷却媒体ＣＳが頂部５５を
超える場合もあるが、多くは衝突し、渦が発生し、冷却
媒体ＣＳの圧力損失を増加させ、逆に傾斜角度θa を３
０゜よりも小さくすると、冷却媒体ＣＳの熱伝達率が低
くなることに基づく。渦を抑制するには、冷却媒体ＣＳ
の翼壁５７における剥離点Ｓから頂部５５に向って破線
で結ぶ傾斜角が４５゜になるよう腹側面４９の傾斜角θ
a を設定することが望ましい。
【０１０８】また、伝熱促進エレメント後縁４７は、図
２７に示すように、冷却通路の翼壁５７に対し、傾斜角
度θb とすると、傾斜角度θb を、
【数１２】３０゜≦θb ≦６０゜ の範囲に設定される。
【０１０９】伝熱促進エレメント後縁４７は、翼壁５７
に対し、傾斜角度θb が６０゜を超えると、腹側面４９
と転向部４８の転向腹側面５３とが急角度で交叉し、図
２９に示すように、転向部４８で冷却媒体ＣＳの二次流
れが剥離し、圧力損失を増加させる。その反面、傾斜角
度θb が３０゜よりも小さいと、伝熱促進エレメント後
縁４７は、複数段列に配置された隣りの伝熱促進エレメ
ントの後流側の伝熱促進エレメント前縁まで延び、隣り
の後流側の伝熱促進エレメントを流れる冷却媒体ＣＳの
流れを阻害する。
【０１１０】一方、転向部４８は、図２６に示すよう
に、転向腹側面５３および転向背側面５４ともに、冷却
通路の翼壁５７に対し、傾斜角度θc ，θd とすると、
【数１３】３０゜≦θc 、θd ≦６０゜ の範囲に設定される。
【０１１１】一般に、伝熱促進エレメント４５の背側面
５０に沿って流れる冷却媒体ＣＳの二次流れは、伝熱促
進エレメント前縁４６の曲率の大きい部分で最大流速と
なり、以後、慣性で流れるが、伝熱促進エレメント後縁
４７に向うにつれて減速、剥離が生じやすくなる。この
場合、減速、剥離が著しいと、伝熱促進エレメント後縁
４７から伝熱促進エレメント前縁４６に向う逆流を生
じ、圧力損失が大きくなる。このため、本実施形態は、
背側面５０を外側に向う湾曲面５１と直線面５２と組み
合わせて転向部４８に結ぶとともに、転向部４８から伝
熱促進エレメント後縁４７にかけて直線形状の転向腹側
面５３および転向背側面５４を形成したものである。
【０１１２】転向腹側面５３および転向背側面５４は、
ともに、図３０に示すように、翼壁５７に対し、傾斜角
度θc ，θd が６０゜を超えると、冷却媒体ＣＳのカウ
ンターボルテックス（二次流れに伴って発生する渦）を
生じて圧力損失が大きくなる。また、傾斜角度θc ，θ
d が３０゜よりも小さくなると、冷却媒体ＣＳの熱伝達
率を高くすることができない。
【０１１３】したがって、本実施形態は、冷却媒体ＣＳ
の上述の挙動を勘案して転向腹側面５３および転向背側
面５４の翼壁５７に対する傾斜角度θc ，θd を３０゜
〜６０゜の範囲に設定したものである。なお、傾斜角度
θc ，θd は、冷却媒体ＣＳの圧力損失を低く抑え、熱
伝達率を高く維持することを考慮すると、４５゜に設定
することが望ましい。
【０１１４】他方、冷却通路の翼壁５７から頂部５５に
向う高さ方向の傾斜角度θa を３０゜〜６０゜の範囲に
設定し、伝熱促進エレメント前縁４５から転向部４８に
向う腹側面４９は、直線に形成されるが、その直線は、
図２３に示すように、冷却媒体ＣＳの前進流れ方向に対
し、交差角度をθe とすると、傾斜角度θe を、
【数１４】３０゜≦θe ≦６０゜ の範囲に設定される。
【０１１５】腹側４９の直線と冷却媒体ＣＳの前進流れ
方向との交差角度θe を上述の範囲に設定したのは、交
差角度θe が６０゜を超えると、冷却媒体ＣＳの二次流
れが抑制され、また３０゜よりも小さくなると、図２１
で示した縦渦ｖが効果的に利用できなくなり、冷却媒体
ＣＳの熱伝達率を高くすることができないことに基づ
く。なお、図２０および図２１に示した腹側線４３の直
線と冷却媒体ＣＳの前進流れ方向との交差角度θも上述
と同様に、３０゜〜６０゜の範囲に設定される。
【０１１６】図３１は、本発明に係るガスタービン翼の
翼有効部内の冷却通路に設置した伝熱促進エレメントに
冷却媒体として蒸気を供給・回収する際の、蒸気冷却供
給・回収系統を示す概略系統図である。
【０１１７】最近の火力発電プラントは、発電機５８、
空気圧縮機５９、ガスタービン燃焼器６０、ガスタービ
ン６１で構成したガスタービンプラント６２に、蒸気タ
ービン６３および排熱回収ボイラ６４を組み合わせたコ
ンバインドサイクル発電プラントが主流を占めつつあ
る。
【０１１８】このコンバインドサイクル発電プラント
は、ガスタービン６１で膨張仕事を終えた排ガスＧを熱
源として排熱回収ボイラ６４で蒸気を発生させ、その蒸
気を蒸気タービン６３に案内し、ここで膨張仕事をさせ
て発電機６５を駆動するものである。この場合、ガスタ
ービン６１には、図１、図１１、図１２、図１３で示し
たガスタービン翼１が組み込まれており、ガスタービン
翼１に蒸気タービン６３からのタービン抽気を案内する
冷却用の蒸気供給系６６と、ガスタービン翼１を冷却
後、蒸気タービン６３に回収させる蒸気回収系６７とが
設けられる。
【０１１９】このように、本実施形態は、ガスタービン
翼１内に設置した伝熱促進エレメントに、蒸気タービン
６３の蒸気供給系６６からのタービン抽気を冷却媒体と
して供給し、ガスタービン翼１を冷却後、蒸気回収系６
７を介して蒸気タービン６３に回収させたので、ガスタ
ービン駆動ガスの温度を高温化させてもガスタービン翼
１の強度を高く維持させることができ、プラント熱効率
を向上させることができる。
【０１２０】
【発明の効果】以上の説明の通り、本発明に係るガスタ
ービン翼は、翼有効部内の各冷却通路に設置した伝熱促
進エレメントを、冷却媒体の前進流れ方向に対し、いわ
ゆる右上り傾斜に配置するとともに、伝熱促進エレメン
トを腹側および背側で一つ置きに互い違いに配置し、二
次流れに基づく循環渦を誘起させたので、冷却媒体の熱
伝達率をより一層増加させることができる。
【０１２１】その際、一方の冷却通路から曲り部を介し
て隣りの冷却通路に冷却媒体を案内するとき、一方の冷
却通路に配置した右上り傾斜の伝熱促進エレメントを、
隣りの冷却通路で伝熱促進エレメントを左上り傾斜に配
置変更し、一方の冷却通路で誘起させた二次流れに基づ
く循環渦の方向性と、隣りの冷却通路で誘起させた二次
流れに基づく循環渦の方向性およびコリオリの力による
二次流れに基づく循環渦の方向性とを互いに一致させた
ので、冷却媒体の熱伝達率を高い状態に維持させて圧力
損失を低く抑えることができる。
【０１２２】また、本発明に係るガスタービン翼の翼有
効部内に設置した伝熱促進エレメントは、冷却媒体の前
進流れ方向に向い、腹側線を直線に形成し、背側線を外
側に向って膨出状（凸状）の湾曲線に形成するととも
に、直線に形成した腹側線を、冷却媒体の前進流れ方向
に対し、設定した交差角度にするか、あるいは、伝熱促
進エレメント前縁と伝熱促進エレメント後縁とを結ぶ中
間部分に転向部を形成し、伝熱促進エレメント前縁と転
向部とを結ぶ背側面を、最初に、外側に膨出状の湾曲面
に形成し、中間部分から直線面に形成する一方、転向部
から伝熱促進エレメント後縁に至る転向腹側面および転
向背側面を、翼壁に対し、設定した傾斜角度にしたの
で、冷却媒体の熱伝達率をより一層向上させることがで
き、圧力損失をより一層低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスタービン翼の第１実施形態を
示す概略縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向に沿う切断断面で、伝熱
促進エレメントにより誘起される二次流れに基づく循環
渦の方向性を説明する図。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視方向に沿う切断断面図。
【図４】図１のガスタービン翼の翼後縁を示す部分拡大
縦断面図。
【図５】図４のＥ−Ｅ矢視方向に沿う断面図。
【図６】本発明に係るガスタービン翼の翼後縁の他の実
施形態を示す部分拡大横断面図。
【図７】図６のＣ−Ｃ矢視方向に沿う縦断面図。
【図８】図６のＤ−Ｄ矢視方向に沿う縦断面図。
【図９】図１のＡ1 −Ａ1 矢視方向に沿う切断断面図
で、冷却通路の各曲り部で誘起される二次流れに基づく
循環渦の方向性を説明する図。
【図１０】図１のＡ−Ａ矢視方向に沿う切断断面図で、
コリオリの力により誘起される二次流れに基づく循環渦
の方向性を説明する図。
【図１１】本発明に係るガスタービン翼の第２実施形態
を示す概略縦断面図。
【図１２】本発明に係るガスタービン翼の第３実施形態
を示す概略縦断面図。
【図１３】本発明に係るガスタービン翼の第４実施形態
を示す概略縦断面図。
【図１４】図１３のガスタービン翼の中間通路に設置し
た伝熱促進エレメントの第２実施例を示す概略縦断面
図。
【図１５】図１３のガスタービン翼の中間通路に設置し
た伝熱促進エレメントの第３実施例を示す概略縦断面
図。
【図１６】図１３のガスタービン翼の中間通路に設置し
た伝熱促進エレメントの第４実施例を示す概略縦断面
図。
【図１７】図１３のガスタービン翼の中間通路に設置し
た伝熱促進エレメントの第５実施例を示す概略縦断面
図。
【図１８】本発明に係るガスタービン翼の翼有効部内の
中間通路に設置した伝熱促進エレメントの配列を示す
図。
【図１９】図１８のＦ−Ｆ矢視方向に沿う切断断面図。
【図２０】本発明に係るガスタービン翼の翼有効部内に
形成した冷却通路に設置した伝熱促進エレメントの他の
実施形態を示す概略図。
【図２１】図２０で示した伝熱促進エレメントの概略斜
視図。
【図２２】図２０で示した伝熱促進エレメントを複数段
列に配置し、同じ段列の上流側に配置した伝熱促進エレ
メントと、下流側に配置した伝熱促進エレメントとのピ
ッチに対する伝熱促進エレメントの高さとから冷却媒体
の熱伝達率を求める線図。
【図２３】本発明に係るガスタービン翼の翼有効部内に
形成した冷却通路に設置した伝熱促進エレメントの他の
別の実施形態を示す概略斜視図。
【図２４】図２３のＧ矢視方向から観察した伝熱促進エ
レメントの側面図。
【図２５】図２３のＨ−Ｈ矢視方向に沿う切断断面図。
【図２６】図２３のＩ−Ｉ矢視方向に沿う切断断面図。
【図２７】図２３のＪ−Ｊ矢視方向に沿う切断断面図。
【図２８】図２５で示した伝熱促進エレメントの腹側面
を流れる冷却媒体の挙動を説明する図。
【図２９】図２７で示した伝熱促進エレメントの伝熱促
進エレメント後縁を流れる冷却媒体の挙動を説明する
図。
【図３０】図２６で示した伝熱促進エレメントの転向腹
側面および転向背側面を流れる冷却媒体の挙動を説明す
る図。
【図３１】本発明に係るガスタービン翼の翼有効部内の
冷却通路に設置した伝熱促進エレメントに冷却媒体とし
て蒸気を供給・回収する際の、蒸気冷却供給・回収系統
を示す概略系統図。
【符号の説明】 １ ガスタービン翼 ２ 翼有効部 ３ 翼植込部 ４ 翼シャンク部 ５ 翼プラットホーム ６ 翼冷却通路 ７ 供給通路 ７ａ 前縁側供給通路 ７ｂ 後縁側供給通路 ８ 回収通路 ９ 翼前縁 １０ 翼後縁 １１ 前縁通路 １２ 翼チップ部 １３ 前縁第１曲り部 １４ 前縁第１中間通路 １５ 前縁第２曲り部 １６ 案内板 １７ 前縁第２中間通路 １８ 前縁第３曲り部 １９ 前縁戻り通路 ２０ 後縁通路 ２１ 後縁曲り部 ２２ 後縁戻り部 ２３ 翼前縁側冷却通路 ２４ 翼後縁側冷却通路 ２５ａ，２５ｂ 伝熱促進エレメント ２６ 腹側 ２７ 背側 ２８ａ 翼後縁側外側供給通路 ２８ｂ 翼後縁側内側供給通路 ２９ 翼チップ部通路 ３０ａ 翼前縁側外側回収通路 ３０ｂ 翼前縁側内側回収通路 ３１ 翼後縁内側通路 ３２ 第１曲り部 ３３ 内側第１中間通路 ３４ 第２曲り部 ３５ 内側第２中間通路 ３６ 第３曲り部 ３７ 前縁側内側通路 ３８ 外側冷却通路 ３９ 内側冷却通路 ４０ 伝熱促進エレメント ４１ 伝熱促進エレメント前縁 ４２ 伝熱促進エレメント後縁 ４３ 腹側線 ４４ 背側線 ４５ 伝熱促進エレメント ４６ 伝熱促進エレメント前縁 ４７ 伝熱促進エレメント後縁 ４８ 転向部 ４９ 腹側面 ５０ 背側面 ５１ 湾曲面 ５２ 直線面 ５３ 転向腹側面 ５４ 転向背側面 ５５ 頂部 ５６ 底部 ５７ 翼壁 ５８ 発電機 ５９ 空気圧縮機 ６０ ガスタービン燃焼器 ６１ ガスタービン ６２ ガスタービンプラント ６３ 蒸気タービン ６４ 排熱回収ボイラ ６５ 発電機 ６６ 蒸気供給系 ６７ 蒸気回収系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 隆成 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 土方 常夫 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 伊藤 勝康 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中空の翼有効部の翼前縁側に、翼植込部
    の供給通路から冷却媒体を案内する前縁通路と、これに
    続く前縁中間通路と、上記翼有効部の翼後縁側に、上記
    翼植込部の供給通路からの冷却媒体を案内する後縁通路
    とを設けるとともに、上記前縁通路に、冷却媒体を上記
    翼植込部側から翼チップ部側、または翼チップ部側から
    上記翼植込部側に流すとき、冷却媒体の前進流れ方向に
    対し、右上り傾斜または左上り傾斜に配置した伝熱促進
    エレメントと、上記後縁通路に、冷却媒体を上記翼植込
    部側から翼チップ部側に流すとき、冷却媒体の前進流れ
    方向に対し、左上り傾斜に配置した伝熱促進エレメント
    とを備えたことを特徴とするガスタービン翼。
  2. 【請求項２】 中空の翼有効部の翼前縁側に、翼植込部
    の供給通路からの冷却媒体を案内する前縁通路と、翼チ
    ップ部側および翼植込側に形成する前縁曲り部を介して
    冷却媒体をサーペンタイン状に流す前縁中間通路と、上
    記翼植込部の回収通路に上記前縁中間通路からの冷却媒
    体を回収させる前縁戻り通路と、上記翼有効部の翼後縁
    側に、上記翼植込部の供給通路からの冷却媒体を案内す
    る後縁通路と、翼チップ部側に形成する後縁曲り部を介
    して冷却媒体を上記翼植込部の回収通路に回収させる後
    縁戻り通路と、上記前縁通路、前縁中間通路および前縁
    戻り通路に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、右上り傾
    斜に配置した伝熱促進エレメントと、上記後縁通路およ
    び後縁戻り通路に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、左
    上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントとを備えたこと
    を特徴とするガスタービン翼。
  3. 【請求項３】 前縁通路または後縁通路に設置した伝熱
    促進エレメントを、腹側および背側の翼壁に対し、一つ
    置きに互い違いに配置したことを特徴とする請求項１ま
    たは２に記載のガスタービン翼。
  4. 【請求項４】 前縁通路または後縁通路に設置した伝熱
    促進エレメントを、複数段列に配置したことを特徴とす
    る請求項１または２に記載のガスタービン翼。
  5. 【請求項５】 前縁通路または後縁通路に設置した伝熱
    促進エレメントを、複数段列に配置するとともに、一つ
    の段列に配置する伝熱促進エレメントを、隣りの段列に
    配置する伝熱促進エレメントに対し、一つ置きに互い違
    いに配置したことを特徴とする請求項４に記載のガスタ
    ービン翼。
  6. 【請求項６】 後縁通路に設置した伝熱促進エレメント
    を、腹側の翼壁にのみ配置したことを特徴とする請求項
    １または２に記載のガスタービン翼。
  7. 【請求項７】 前縁中間通路の翼植込部側の前縁曲り部
    に、案内板を設置したことを特徴とする請求項２に記載
    のガスタービン翼。
  8. 【請求項８】 中空の翼有効部の翼後縁側に、翼植込部
    の翼後縁側外側供給通路からの冷却媒体を案内する後縁
    通路と、翼チップ部側に形成する翼チップ部通路を介し
    て上記後縁通路からの冷却媒体を、上記翼植込部の翼前
    縁側外側回収通路に回収させる前縁通路と、上記後縁通
    路、翼チップ部通路、および前縁通路の内側に形成し、
    上記翼後縁側外側供給通路と独立の翼後縁側内側供給通
    路からの冷却媒体を案内する翼後縁内側通路と、上記翼
    チップ部通路側および翼プラットホーム側に形成する曲
    り部を介して冷却媒体をサーペンタイン状に流す内側中
    間通路と、上記翼前縁側外側回収通路と独立の翼前縁側
    内側回収通路に上記内側中間通路からの冷却媒体を回収
    させる前縁側内側通路と、上記後縁通路、翼チップ部通
    路、前縁通路、翼後縁内側通路、内側中間通路、および
    前縁側内側通路に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、左
    上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントとを備えたこと
    を特徴とするガスタービン翼。
  9. 【請求項９】 内側中間通路の翼プラットホーム側の曲
    り部に、案内板を設置したことを特徴とする請求項８に
    記載のガスタービン翼。
  10. 【請求項１０】 中空の翼有効部の翼前縁側に、翼植込
    部の供給通路からの冷却媒体を案内する前縁通路と、翼
    チップ部側および翼植込部側に形成する前縁曲り部を介
    して冷却媒体をサーペンタイン状に流す前縁中間通路
    と、上記翼植込部の回収通路に上記前縁中間通路からの
    冷却媒体を回収させる前縁戻り通路と、上記翼有効部の
    翼後縁側に、上記翼植込部の供給通路からの冷却媒体を
    案内する後縁通路と、翼チップ部側に形成する後縁曲り
    部を介して冷却媒体を上記翼植込部の回収通路に回収さ
    せる後縁戻り通路と、上記前縁通路に冷却媒体の前進流
    れ方向に対し、右上り傾斜に配置した伝熱促進エレメン
    トと、上記前縁中間通路のうち、冷却媒体の上流側の前
    縁中間通路に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、右上り
    傾斜に配置した伝熱促進エレメントと、隣りの冷却媒体
    の下流側の前縁中間通路に、冷却媒体の前進流れ方向に
    対し、左上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントと、上
    記前縁戻り通路に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、右
    上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントと、上記後縁通
    路および後縁戻り通路に冷却媒体の前進流れ方向に対
    し、左上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントとを備え
    たことを特徴とするガスタービン翼。
  11. 【請求項１１】 中空の翼有効部の翼前縁側に、翼植込
    部の供給通路からの冷却媒体を案内する前縁通路と、翼
    チップ部側および翼植込部側に形成する前縁曲り部を介
    して上記冷却媒体をサーペンタイン状に流す前縁中間通
    路と、上記翼植込部の回収通路に上記前縁中間通路から
    の冷却媒体を回収させる前縁戻り通路と、上記翼有効部
    の翼後縁側に、上記翼植込部の供給通路からの冷却媒体
    を案内する後縁通路と、翼チップ部側に形成する後縁曲
    り部を介して上記冷却媒体を上記翼植込部の回収通路に
    回収させる後縁戻り通路と、上記前縁通路に冷却媒体の
    前進流れ方向に対し、右上り傾斜に配置した伝熱促進エ
    レメントと、上記前縁中間通路のうち、冷却媒体の上流
    側の前縁中間通路に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、
    右上り傾斜に配置した伝熱促進エレメントと、上記前縁
    中間通路の翼植込部側の前縁曲り部から隣りの冷却媒体
    の下流側の前縁中間通路に亘って冷却媒体の前進流れ方
    向に対し、左上り傾斜に配置し、かつ腹側および背側に
    設置した伝熱促進エレメントと、上記前縁戻り通路に、
    冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配置した
    伝熱促進エレメントと、上記後縁通路および後縁戻り通
    路に、冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜に配
    置した伝熱促進エレメントとを備えたことを特徴とする
    ガスタービン翼。
  12. 【請求項１２】 腹側および背側に設置した伝熱促進エ
    レメントを、一つ置きに互い違いに配置したことを特徴
    とする請求項１１に記載のガスタービン翼。
  13. 【請求項１３】 腹側および背側に設置した伝熱促進エ
    レメントのうち、背側に設置した伝熱促進エレメント
    の、冷却媒体の前進流れ方向に対する交差角度を、腹側
    に設置した伝熱促進エレメントの、冷却媒体の前進流れ
    方向に対する交差角度よりも相対的に大きくしたことを
    特徴とする請求項１１に記載のガスタービン翼。
  14. 【請求項１４】 前縁中間通路の翼チップ部側の前縁曲
    り部から隣りの前縁戻り通路に亘り、冷却媒体の前進流
    れ方向に対し、右上り傾斜配置から左上り傾斜配置に切
    替える伝熱促進エレメントを、切替える際に、比較的短
    い伝熱促進エレメントから順次、相対的に長い伝熱促進
    エレメントに形成したことを特徴とする請求項１１に記
    載のガスタービン翼。
  15. 【請求項１５】 前縁中間通路の翼チップ部側の前縁曲
    り部から隣りの前縁戻り通路に亘り、冷却媒体の前進流
    れ方向に対し、右上り傾斜に配置した比較的短い伝熱促
    進エレメントと、冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上
    り傾斜に配置した比較的短い伝熱促進エレメントとを混
    在させて設置したことを特徴とする請求項１１に記載の
    ガスタービン翼。
  16. 【請求項１６】 中空の翼有効部の翼前縁側に、翼植込
    部の供給通路からの冷却媒体を案内する前縁通路と、翼
    チップ部側および翼植込部側に形成する前縁曲り部を介
    して上記冷却媒体をサーペンタイン状に流す前縁中間通
    路と、上記翼植込部の回収通路に上記前縁中間通路から
    の冷却媒体を回収させる前縁戻り通路と、上記翼有効部
    の翼後縁側に、上記翼植込部の供給通路からの冷却媒体
    を案内する後縁通路と、翼チップ部側に形成する後縁曲
    り部を介して上記冷却媒体を上記翼植込部の回収通路に
    回収させる後縁戻り通路と、上記前縁通路に冷却媒体の
    前進流れ方向に対し、右上り傾斜に配置した伝熱促進エ
    レメントと、上記前縁中間通路および上記前縁戻り通路
    に冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜および右
    上り傾斜に交互に配置し、かつ少なくとも２段列以上に
    配置した伝熱促進エレメントと、上記後縁通路および後
    縁戻り通路に冷却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾
    斜に配置した伝熱促進エレメントとを備えたことを特徴
    とするガスタービン翼。
  17. 【請求項１７】 前縁中間通路および前縁戻り通路に冷
    却媒体の前進流れ方向に対し、左上り傾斜および右上り
    傾斜に交互に配置し、かつ少なくとも２段列以上に配置
    した伝熱促進エレメントを、腹側および背側の翼壁に対
    し、一つ置きに互い違いに配置したことを特徴とする請
    求項１６に記載のガスタービン翼。
  18. 【請求項１８】 伝熱促進エレメントを、断面角形の棒
    状のリブおよび断面丸形の棒状のリブのいずれかに選択
    したことを特徴とする請求項１、８、１０、１１または
    １６に記載のガスタービン翼。
  19. 【請求項１９】 冷却媒体の前進流れ方向に向い、上流
    側を伝熱促進エレメント前縁とし、後流側を伝熱促進エ
    レメント後縁とすると、上記伝熱促進エレメント前縁と
    上記伝熱促進エレメント後縁とを結ぶ腹側線を直線に形
    成し、上記伝熱促進エレメント前縁と上記伝熱促進エレ
    メント後縁とを結ぶ背側線を外側に向って膨出状の湾曲
    線に形成した伝熱促進エレメントを、中空の翼有効部の
    冷却通路に複数段列に設置したことを特徴とするガスタ
    ービン翼。
  20. 【請求項２０】 複数段列に設置した伝熱促進エレメン
    トのうち、同じ段列の上流側の伝熱促進エレメントと後
    流側の伝熱促進エレメントとのピッチをＰとし、伝熱促
    進エレメントの高さをｅとすると、ピッチＰに対する高
    さｅの比を、 【数１】Ｐ／ｅ＝３〜２０ の範囲に設定したことを特徴とする請求項１９に記載の
    ガスタービン翼。
  21. 【請求項２１】 冷却媒体の前進流れ方向に向い、上流
    側を伝熱促進エレメント前縁とし、後流側を伝熱促進エ
    レメント後縁とすると、伝熱促進エレメント前縁と伝熱
    促進エレメント後縁との中間部分に転向部を形成し、上
    記伝熱促進エレメント前縁と上記転向部とを結ぶ腹側面
    を直線に形成し、上記伝熱促進エレメント前縁と上記転
    向部とを結ぶ背側面を、最初に外側に向って膨出状の湾
    曲面に形成し、中間部分から上記転向部に結ぶ上記背側
    面を直線面に形成する一方、上記転向部と上記伝熱促進
    エレメント後縁とを結ぶ転向腹側面を直線形状にして上
    記背側面に向って折り曲げるとともに、上記転向部と上
    記伝熱促進エレメント後縁とを結ぶ転向背側面を直線形
    状に形成した伝熱促進エレメントを、中空の翼有効部の
    冷却通路の翼壁に設置したことを特徴とするガスタービ
    ン翼。
  22. 【請求項２２】 腹側面を、冷却通路の翼壁から頂部に
    向う高さ方向の傾斜角度をθa とすると、傾斜角度θa
    を、 【数２】３０゜≦θa ≦６０゜ の範囲に設定したことを特徴とする請求項２１に記載の
    ガスタービン翼。
  23. 【請求項２３】 伝熱促進エレメント後縁を、冷却通路
    の翼壁に対し、傾斜角度をθb とすると、傾斜角度θb
    を、 【数３】３０゜≦θb ≦６０゜ の範囲に設定したことを特徴とする請求項２１に記載の
    ガスタービン翼。
  24. 【請求項２４】 転向部の転向腹側面および転向背側面
    を、冷却通路の翼壁に対し、傾斜角度をθc 、θd とす
    ると、傾斜角度θc 、θd を、 【数４】３０゜≦θc 、θd ≦６０゜ の範囲に設定したことを特徴とする請求項２１に記載の
    ガスタービン翼。
  25. 【請求項２５】 伝熱促進エレメント前縁と転向部とを
    結び、直線に形成した腹側面を、冷却媒体の前進流れ方
    向に対し、交差角度をθe とすると、交差角度θe を、 【数５】３０゜≦θe ≦６０゜ の範囲に設定したことを特徴とする請求項２１に記載の
    ガスタービン翼。
  26. 【請求項２６】 冷却媒体を、空気および蒸気のいずれ
    かを選択したことを特徴とする請求項１、２、８、１
    ０、１１、１６、１９または２１に記載のガスタービン
    翼。
  27. 【請求項２７】 冷却媒体としての蒸気を、蒸気タービ
    ンのタービン抽気に選定したことを特徴とする請求項２
    ６に記載のガスタービン翼。
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