ガスタービン動翼及びその製造方法

【課題】チップシュラウドを冷却空気で冷却する構造を有するガスタービン動翼を備えたガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を向上させる。
【解決手段】ガスタービン動翼１が、翼形部３と、翼形部３の先端に接合された内周面４ｂと、外周面４ｃを有するチップシュラウド４とを具備する。翼形部３は、チップシュラウド４に冷却空気を供給するように構成されている。チップシュラウド４は、その内部空間を介して供給された冷却空気７を外部に放出するように構成されている。チップシュラウド４は、供給された冷却空気７の全量のうち、５０％よりも多い流量の冷却空気をガスタービン動翼の回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出するように構成されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン動翼及びその製造方法に関し、特に、ガスタービン動翼のチップシュラウドの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン動翼の先端には、しばしば、ガスタービン動翼の先端から軸方向及び周方向に突出するチップシュラウドと呼ばれる構造物が取り付けられる。チップシュラウドには概略的には２つの役割がある。１つは、燃焼器からの高温ガスをより多くガスタービン動翼の翼面に誘導してエネルギー効率を向上させることである。もう１つは、ガスタービンが運転されてガスタービン動翼が高速回転している時に、隣接するガスタービン動翼のチップシュラウドが互いに当接され、これにより、ガスタービン動翼の振動を抑制することである。
【０００３】
ガスタービンの運転中にはガスタービン動翼が高温になるので、ガスタービン動翼の内部空間に冷却空気を供給することでガスタービン動翼が冷却される。このとき、チップシュラウドも同様に、その内部空間に冷却空気を供給することで冷却空気によって冷却される。
【０００４】
特開平１１−１３４０２号公報及び特許第３４０３０５１号は、チップシュラウドに冷却通路を設けることでチップシュラウドを冷却する技術を開示している。また、特開２００９−１６８０１７号公報は、チップシュラウドの内部に冷却空洞を設けることでチップシュラウドを冷却する技術を開示している。
【０００５】
これらの特許文献に開示されているガスタービン動翼は高温ガスを受けて特定の回転方向に回転する。これらの３つの特許文献のガスタービン動翼の構造では、チップシュラウドから放出される冷却空気が回転方向の速度成分を持つ向き、及び、回転方向と反対方向の速度成分を持つ向きの両方に放出されるように構成されている。
【０００６】
しかしながら、発明者の検討によれば、上記の特許文献に開示されたチップシュラウドの構造には、ガスタービンの出力、エネルギー効率の改良の余地がある。
【０００７】
なお、特開２００７−７７９８６号公報、特開２００６−１０５０８４号公報、及び、特開２００８−９５６９５号公報は、ガスタービン動翼の先端部の冷却構造を開示している。しかしながら、これらの特許文献は、チップシュラウドを備えるガスタービン動翼の冷却に関するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１３４０２号公報
【特許文献２】特許第３４０３０５１号
【特許文献３】特開２００９−１６８０１７号公報
【特許文献４】特開２００７−７７９８６号公報
【特許文献５】特開２００６−１０５０８４号公報
【特許文献６】特開２００８−９５６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、チップシュラウドを冷却空気で冷却する構造を有するガスタービン動翼について、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を向上させるための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の観点では、高温ガスを受けて特定の回転方向に回転するガスタービン動翼が提供される。当該ガスタービン動翼は、翼面が形成された翼形部と、翼形部の先端に接合された内周面と、内周面に対向する外周面を有するチップシュラウドとを具備する。翼形部は、チップシュラウドに冷却空気を供給するように構成されている。チップシュラウドは、その内部空間を介して供給された冷却空気をチップシュラウドの外部に放出するように構成されている。チップシュラウドは、供給された冷却空気の全量のうち、５０％よりも多い流量の冷却空気を回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出されるように構成されている。このようなガスタービン動翼では、チップシュラウドから冷却空気が放出される反作用がガスタービン動翼に仕事をすることにより、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を向上させることができる。
【００１１】
ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を向上させるためには、チップシュラウドが、供給された冷却空気の全量のうち、７０％以上の流量の冷却空気を回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出されるように構成されていることがより好ましい。また、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を一層に向上させるためには、チップシュラウドが、それに供給された冷却空気の全量を回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出するように構成されていることが一層に好ましい。
【００１２】
一実施形態では、翼形部がチップシュラウドに冷却空気を供給する冷却通路を有し、チップシュラウドが冷却通路から供給された冷却空気を放出する冷却空気孔を有している。
【００１３】
他の実施形態では、翼形部がチップシュラウドに冷却空気を供給する空洞を有しており、チップシュラウドが空洞から供給された冷却空気を放出する複数の冷却空気孔を有している。
【００１４】
更に他の実施形態では、翼形がチップシュラウドに冷却空気を供給する複数の冷却通路を有し、チップシュラウドが、複数の冷却通路に連通するキャビティと、キャビティに接続されて冷却空気を放出する冷却空気孔とを有している。
【００１５】
更に他の実施形態では、チップシュラウドが、翼形部から供給される位置から回転方向の成分を有する方向に延伸して特定位置に到達し、特定位置から回転方向と反対方向の成分を有するように延伸して冷却空気を放出する開口に到達する流路を有している。
【００１６】
本発明の他の観点では、ガスタービン動翼の製造方法が、チップシュラウドを貫通する貫通穴を作製する工程と、貫通穴の回転方向の前方側の開口を閉塞して冷却空気孔を形成する工程とを具備する。
【００１７】
本発明の更に他の観点では、ガスタービン動翼の製造方法が、チップシュラウドを貫通する複数の貫通穴と、貫通穴を連通する連通部を形成する工程と、連通部の回転方向の前方側の開口を閉塞して冷却空気孔を形成する工程とを具備する。この場合、貫通穴と連通部は、複数の放電棒とそれを支持する根元部分とで構成されている放電電極をチップシュラウドに挿入することで形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、チップシュラウドを冷却空気で冷却する構造を有するガスタービン動翼について、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態のガスタービン動翼の構造を示す側面図である。
【図２】図１のガスタービン動翼の外周側から見た構造を示す上面図である。
【図３】図１のガスタービン動翼の構造を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態におけるチップシュラウドの構造を示す平面図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態におけるチップシュラウドの構造を示す平面図である。
【図５】図４Ａ、図４Ｂのチップシュラウドの構造を示す断面図である。
【図６】ガスタービン動翼の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウドから放出される冷却空気の流量の占める割合と、チップシュラウドの回転方向における先端の近傍の最も温度が上昇する部分の温度上昇の関係の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施形態のガスタービン動翼の構造を示す断面図である。
【図８】図７のガスタービン動翼のチップシュラウドの構造を示す平面図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態におけるチップシュラウドの構造を示す平面図である。
【図１０】図９のチップシュラウドの構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の更に他の実施形態におけるチップシュラウドの構造を示す平面図である。
【図１２Ａ】図１１の構造のチップシュラウドを備えるガスタービン動翼の製造工程を示す平面図である。
【図１２Ｂ】図１１の構造のチップシュラウドを備えるガスタービン動翼の製造工程を示す平面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施形態におけるチップシュラウドの構造を示す平面図である。
【図１４】図１３のチップシュラウドに設けられた冷却空気孔の構造を示す断面図である。
【図１５】本発明の更に他の実施形態におけるチップシュラウドの構造を示す断面図である。
【図１６】本発明の更に他の実施形態におけるチップシュラウドの構造を示す平面図である。
【図１７】図１６のチップシュラウドの構造を示す断面図である。
【図１８】図１６のチップシュラウドに設けられたスリットの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態のガスタービン動翼の構造を示す側面図である。ガスタービン動翼１は、概略的には、ガスタービンのロータディスク（図示されない）に接続される翼根部２と、翼面が形成されている翼形部３と、翼形部３の先端に接合されているチップシュラウド４と、チップシュラウド４の外周面（翼形部３が接合されている面（内周面）と対向する面）に接合されているフィン５とを備えている。フィン５は、チップシュラウド４の外周面からロータディスクの半径方向外側に突出するように設けられている。
【００２１】
図２は、チップシュラウド４及びそれに接合されたフィン５の構造を示す上面図である。ガスタービン動翼１は、ロータディスクの周方向に並んで配置されている。隣接するガスタービン動翼１のチップシュラウド４は互いに近接しており、ガスタービンの運転時には、隣接するチップシュラウド４のＡ部が、ガスタービン動翼１が高速回転することによって自律的に当接する。これは、運転時のガスタービン動翼１の振動を低減することに貢献する。また、フィン５は、その周方向に延伸するように設けられている。フィン５を挟んで高温ガスが流れてくる上流側は相対的に高圧の領域であり、その反対側（下流側）は相対的に低圧の領域である。
【００２２】
図３は、図１のガスタービン動翼１の構造を示す断面図である。ガスタービン動翼１は、翼根部２に供給された冷却空気７で冷却されるような構造を有している。詳細には、翼形部３のうち翼根部２に近い部分には空洞１１が設けられており、その空洞１１の内部にはピンフィン１２が設けられている。翼形部３の翼根部２に近い部分は、ピンフィン１２によって冷却空気７の流れが乱されることによって効果的に冷却される。一方、ガスタービン動翼１の先端に近い部分には、ロータディスクの半径方向に略平行な方向に延伸する冷却流路１３が設けられている。冷却流路１３は、翼形部３の先端に設けられたチップシュラウド４の内部にまで延伸しており、冷却空気７は、冷却流路１３を介してチップシュラウド４の内部に導入される。
【００２３】
図４Ａ、図４Ｂは、本発明の一実施形態におけるチップシュラウド４の構造を示す平面図であり、図５は、図４Ａ、図４ＢのＢ−Ｂ断面における断面図である。ガスタービン動翼１は、タービンシャフトの周方向に回転する。図４Ａ、図４Ｂには、ガスタービン動翼１の回転方向が矢印によって図示されている。
【００２４】
チップシュラウド４の内部には、翼形部３の冷却流路１３に連通する冷却空気孔６が設けられている。冷却空気７は、冷却流路１３から冷却空気孔６に導入され、これにより、チップシュラウド４が冷却される。
【００２５】
本実施形態のガスタービン動翼１の一つの特徴は、チップシュラウド４の冷却空気孔６から冷却空気７が放出される態様にある。本実施形態のガスタービン動翼１では、冷却空気孔６から冷却空気７が放出される方向とガスタービン動翼１の回転方向との関係が最適化され、これにより、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を向上させている。
【００２６】
より具体的には、本実施形態では、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量のうち、５０％よりも多い流量の冷却空気７が回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されるか、又は、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される。このような方向に冷却空気７が放出されると、反作用によってガスタービン動翼１に対して仕事をするので、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率を向上させることができる。
【００２７】
ここで、図４Ａは、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量のうち、５０％よりも多い流量の冷却空気７が回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されるような構造の一例を示している。図４Ａのチップシュラウド４では、複数の冷却空気孔６のうち冷却空気孔６ａのみが冷却空気７を回転方向と同一方向の速度成分を持つように放出しており、他の冷却空気孔６は、冷却空気７を回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出している。一方、図４Ｂは、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量が、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されるような構造を図示している。
【００２８】
ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率の向上の観点では、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される冷却空気７の流量が多いことが有利である。例えば、チップシュラウド４に供給される冷却空気７の全量を１００％とした場合に、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される冷却空気７の流量の占める割合が７０％以上であることが好ましい。また、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率の向上の観点では、チップシュラウド４に供給される冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されることが最も有利である。
【００２９】
しかしながら、その一方で、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される冷却空気７の流量を多くすることは冷却空気孔６の配置に制約を加えることになるため、特に、チップシュラウド４の、回転方向における先端４ａの近傍の部分の冷却が不十分になる場合があり得る。図６は、チップシュラウド４に供給される冷却空気７の全流量を特定値で一定とした時における、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される冷却空気７の流量の占める割合と、チップシュラウド４の、回転方向における先端４ａの近傍の最も温度が上昇する部分の部材の温度上昇の関係を示すグラフである。温度上昇は、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出された冷却空気７の流量の占める割合が５０％である場合に０であるとして定義されている。強度の観点からチップシュラウド４において部材の温度上昇は２０℃以下とすることが好ましく、この場合には、図６によると、温度上昇の観点から、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される冷却空気７の流量の占める割合が７０％以下に制限されることになる。この場合、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される冷却空気７の流量の占める割合が７０％であることが好ましい。
【００３０】
しかしながら、後述のように、複数設けられている冷却空気孔６のうちの少なくとも一本が、翼形部３からの冷却空気７が供給される位置からガスタービン動翼１の回転方向の成分を有する方向に延伸する部分を持つように構成されている場合には、チップシュラウド４の、回転方向における先端４ａの近傍の部分の冷却の問題は小さい。この場合には、ガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される冷却空気７の流量の占める割合を増大させることができ、設計によっては冷却空気孔６から放出される冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出される構造を採用することもできる。
【００３１】
上述の実施形態において、ガスタービン動翼１の翼形部３の内部の冷却構造は、図３に図示されている冷却構造以外にも様々に変更可能である。図７は、他の冷却構造の一例である。図７の翼形部３の冷却構造では、翼形部３の内部の空洞１６に、コア支持リブ１４と傾斜タービュレータ１５とが設けられている。コア支持リブ１４は、翼形部３の構造を保持するための構造部材である。空洞１６は、冷却空気７が翼形部３の内面を冷却しながら流れて翼形部３の先端に到達するように構成されており、傾斜タービュレータ１５が冷却空気７の流れを乱すことで、翼形部３が効果的に冷却される。
【００３２】
翼形部３の冷却構造が変更される場合には、その変更に応じて冷却空気孔６の構造も変更され得る。例えば、図７の冷却構造が採用される場合には、図８に図示されているように、冷却空気孔６は、翼形部３の内部の空洞１６に連通するように構成される。
【００３３】
図９は、本発明の他の実施形態におけるチップシュラウド４の構造を示す平面図であり、図１０は、図９のＪ−Ｊ断面における断面図である。図９、図１０のチップシュラウド４の構造では、チップシュラウド４の内部に、翼形部３の複数の冷却流路１３に連通するキャビティ８が設けられ、チップシュラウド４の冷却空気孔６は、そのキャビティ８に接続される。キャビティ８は、冷却空気７の配分の自由度を向上し、冷却空気７の適正な配分を実現することに寄与する。例えば、チップシュラウド４のうち大きい熱応力が作用する部分に多くの冷却空気７を供給する一方で、熱応力が小さい部分には相対的に少量の冷却空気７を供給するというような冷却空気７の配分が実現できる。
【００３４】
図１１は、本発明の更に他の実施形態におけるチップシュラウド４の構造を示す平面図である。例えば図４Ｂに図示されているように、チップシュラウド４に供給される冷却空気７の全量をガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出する構造では、チップシュラウド４の回転方向における先端４ａの近傍の部分の冷却が不十分になる場合があり得る。そこで、図１１のチップシュラウド４は、チップシュラウド４の回転方向における先端４ａの近傍の部分の冷却に関する問題に対処するための構造を有している。
【００３５】
図１１のチップシュラウド４では、冷却空気孔６の少なくとも一つ（図１１では符号６ｂで図示されている冷却空気孔）が、翼形部３からの冷却空気７が供給される位置（図１１では、冷却流路１３の位置）からガスタービン動翼１の回転方向の成分を有する方向に延伸して特定位置に到達し、更に、その特定位置からガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の成分を有するように延伸して冷却空気７を放出する開口に到達するような構造を有している。このような構造では、たとえチップシュラウド４に供給される冷却空気７の多くの割合（最も端的には全量）をガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出する構造であっても、チップシュラウド４の回転方向における先端４ａの近傍の部分を十分に冷却することができる。
【００３６】
上述されたようなチップシュラウド４の冷却空気孔６の構造は、その製作工程が複雑になり得る。チップシュラウド４の冷却空気孔６は、放電加工によって形成され得る。放電加工は、金属の構造体に貫通穴を設ける最も典型的な方法である。しかしながら、この放電加工によって冷却空気孔６を製作する場合には、図４Ａ、図４Ｂに図示されているようなチップシュラウド４を貫通していない冷却空気孔６を精度よく作製することは困難な場合がある。図１１に図示されているような屈曲した形状の冷却空気孔６は、その作製は一層に困難になる。以下では、貫通していない冷却空気孔６や屈曲した形状の冷却空気孔６を製作するための製作工程について述べる。
【００３７】
図１２Ａ、図１２Ｂは、本発明の一実施形態における冷却空気孔６の製作工程を示す平面図である。まず、図１２Ａに図示されているように、チップシュラウド４を貫通する貫通穴２１が形成される。この貫通穴２１は、例えば、放電加工で形成することが簡便である。ここで、後の工程により、翼形部３からの冷却空気７が供給される位置からガスタービン動翼１の回転方向の成分を有する方向に延伸して特定位置に到達し、更に、その特定位置からガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の成分を有するように延伸して冷却空気７を放出する開口に到達するような構造を有している冷却空気孔６に加工される貫通穴２１については、隣接する貫通穴２１を連通させる連通部２２が形成され、その連通部２２に接続するように貫通穴２１が形成される。連通部２２は、チップシュラウド４に設けられた開口として形成されている。貫通穴２１を放電加工するために使用される放電電極が複数の放電棒とそれを支持する根元部分とで構成されている場合には、このような連通部２２は、放電電極の根元部分までチップシュラウド４に挿入することで容易に形成できる。
【００３８】
続いて、図１２Ｂに図示されているように、貫通穴２１及び連通部２２の不必要な開口が閉塞され、冷却空気孔６の製作が完了する。本実施形態では、貫通穴２１及び連通部２２の、ガスタービン動翼１の回転方向の前方側の開口を閉塞して冷却空気孔６が形成される。開口の閉塞は、例えば、閉止板２３をチップシュラウド４に溶接することで行ってもよく、ろう付けによって金属ろう２４を貫通穴２１の開口付近に充填することで行ってもよい。このときに重要なことは、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量のうち、５０％よりも多い流量の冷却空気７が回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されるか、又は、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される構造を実現することである。
【００３９】
図４Ａ、図４Ｂ、及び図５に図示されている構造では、チップシュラウド４の側面（即ち、翼形部３が接合されている内周面４ｂ及びフィン５が接合されている外周面４ｃとを連結する面）に冷却空気孔６が開口されている。しかしながら、冷却空気孔６は、フィン５が接合されている外周面４ｃに開口されてもよい。
【００４０】
図１３は、冷却空気孔６が外周面４ｃに設けられたチップシュラウド４の構造を示す平面図であり、図１４は、図１３のＫ−Ｋ断面におけるチップシュラウド４の構造を示す断面図である。冷却空気孔６が、チップシュラウド４の側面に開口しているか、外周面４ｃに開口しているかは、ガスタービンの出力及び／又はエネルギー効率の向上の観点では本質的には重要でない。上述のように、重要なことは、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量のうち、５０％よりも多い流量の冷却空気７が回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されるか、又は、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される構造を実現することである。
【００４１】
加えて、図１３のように冷却空気孔６が外周面４ｃに設けられた構造では、冷却空気孔６の形状の自由度が高くなり、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量のうち回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出される割合を増加させることができる。例えば、図１３において、チップシュラウド４の先端４ａに最も近い冷却流路１３に接続された冷却空気孔６ｃについて考えよう。冷却空気孔６ｃは、回転方向の成分を持つ方向に延伸する流路部分６ｄと、回転方向と反対方向の成分を持つ方向に延伸する流路部分６ｅとを備えている。流路部分６ｅは、図１４に図示されているように、チップシュラウド４の外周面４ｃに開口（６ｆ）している。このような構造では、チップシュラウド４の先端４ａの近傍の部分を十分に冷却できる。一方、冷却空気孔６がチップシュラウド４の側面に開口している構造では、図１３に図示されているような配置の冷却空気孔６ｃを実現することは困難である。
【００４２】
上記では、冷却空気孔６が、翼形部３の冷却流路１３（又は空洞１６）から延伸する流路として構成されている実施形態について記載されているが、チップシュラウド４の冷却構造及びチップシュラウド４から冷却空気７を放出する構造はこれに限定されない。チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量のうち、５０％よりも多い流量の冷却空気７が回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されるか、又は、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される構造は、様々な構造で実現され得る。例えば、図１５乃至図１８に図示されているように、内部に空洞３０が設けられるような冷却構造を採用するチップシュラウド４についても、本発明は適用可能である。
【００４３】
詳細には、図１５に図示されているチップシュラウド４の構造では、翼形部３の冷却流路１３は、チップシュラウド４の空洞３０に連通しており、冷却空気７が冷却流路１３から空洞３０の内部に導入される。空洞３０にはピンフィン３１が設けられており、そのピンフィン３１に冷却空気７が接触することでチップシュラウド４が冷却される。チップシュラウド４の内部の空洞３０に導入された冷却空気７は、チップシュラウド４の端に設けられた開口３３から放出される。ここで、図１５に図示されているチップシュラウド４の構造では、開口３３の近傍に設けられた隔壁３２によって冷却空気７が整流され、これにより、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出される。
【００４４】
図１６乃至図１８に図示されているチップシュラウド４の構造では、翼形部３の内部に設けられた空洞１６が、チップシュラウド４の空洞３０に連通しており、冷却空気７が空洞１６から空洞３０の内部に導入される。空洞３０の内部にはピンフィン３１が設けられており、そのピンフィン３１によって冷却空気７の流れが乱されることでチップシュラウド４が効果的に冷却される。チップシュラウド４の冷却に用いられた冷却空気７は、チップシュラウド４の端に設けられた開口３３（図１７参照）から放出されると共に、空洞３０からチップシュラウド４の外周面４ｃに連通するように設けられたスリット３４から放出される（図１６及び図１８参照）。図１６及び図１７のＬ−Ｌ断面におけるチップシュラウド４の構造を示す断面図である図１８に図示されているように、スリット３４は、チップシュラウド４に供給された冷却空気７の全量がガスタービン動翼１の回転方向と反対方向の速度成分を持つようにチップシュラウド４から放出されるような構造を有している。
【００４５】
以上には本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されると解釈してはならず、当業者に自明的な様々な変更がなされて実施され得る。また、上記の実施形態は、技術的に相反しない限り、複数が組み合わせて実施され得ることに留意されたい。
【符号の説明】
【００４６】
１：ガスタービン動翼
２：翼根部
３：翼形部
４：チップシュラウド
４ａ：先端
４ｂ：内周面
４ｃ：外周面
５：フィン
６、６ａ、６ｂ、６ｃ：冷却空気孔
６ｄ、６ｅ：流路部分
６ｆ：開口
７：冷却空気
８：キャビティ
１１：空洞
１２：ピンフィン
１３：冷却流路
１４：コア支持リブ
１５：傾斜タービュレータ
１６：空洞
２１：貫通穴
２２：連通部
２３：閉止板
２４：金属ろう
３０：空洞
３１：ピンフィン
３２：隔壁
３３：開口
３４：スリット
３５：流路

【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガスを受けて特定の回転方向に回転するガスタービン動翼であって、
翼面が形成された翼形部と、
前記翼形部の先端に接合された内周面と、前記内周面に対向する外周面を有するチップシュラウド
とを具備し、
前記翼形部は、前記チップシュラウドに冷却空気を供給するように構成され、
前記チップシュラウドは、供給された前記冷却空気をその内部空間を介して前記チップシュラウドの外部に放出するように構成され、
前記チップシュラウドが、前記供給された前記冷却空気の全量のうち、５０％よりも多い流量の前記冷却空気を前記回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出するように構成された
ガスタービン動翼。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン動翼であって、
前記チップシュラウドが、前記供給された前記冷却空気の全量のうち、７０％以上の流量の前記冷却空気を前記回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出するように構成された
ガスタービン動翼。
【請求項３】
高温ガスを受けて特定の回転方向に回転するガスタービン動翼であって、
翼面が形成された翼形部と、
前記翼形部の先端に接合された内周面と、前記内周面に対向する外周面を有するチップシュラウド
とを具備し、
前記翼形部は、前記チップシュラウドに冷却空気を供給するように構成され、
前記チップシュラウドは、供給された前記冷却空気を、その内部空間を介して前記チップシュラウドの外部に放出するように構成され、
前記チップシュラウドが、前記供給された前記冷却空気の全量を回転方向と反対方向の速度成分を持つように放出するように構成された
ガスタービン動翼。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービン動翼であって、
前記翼形部は、前記チップシュラウドに前記冷却空気を供給する冷却通路を有し、
前記チップシュラウドは、前記冷却通路から供給された前記冷却空気を放出する冷却空気孔を有する
ガスタービン動翼。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービン動翼であって、
前記翼形部は、前記チップシュラウドに前記冷却空気を供給する空洞を有し、
前記チップシュラウドは、前記空洞から供給された前記冷却空気を放出する複数の冷却空気孔を有する
ガスタービン動翼。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかに記載のガスタービン動翼であって、
前記翼形部は、前記チップシュラウドに前記冷却空気を供給する複数の冷却通路を有し、
前記チップシュラウドは、前記複数の冷却通路に連通するキャビティと、前記キャビティに接続されて前記冷却空気を放出する冷却空気孔とを有する
ガスタービン動翼。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のガスタービン動翼であって、
前記チップシュラウドは、前記翼形部から前記供給される位置から前記回転方向の成分を有する方向に延伸して特定位置に到達し、前記特定位置から前記回転方向と反対方向の成分を有するように延伸して冷却空気を放出する開口に到達する流路を有している
ガスタービン動翼。
【請求項８】
請求項４又は５に記載のガスタービン動翼を製造する製造方法であって、
前記チップシュラウドを貫通する貫通穴を作製する工程と、
前記貫通穴の前記回転方向の前方側の開口を閉塞して前記冷却空気孔を形成する工程
とを具備する
ガスタービン動翼の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のガスタービン動翼を製造する製造方法であって、
前記チップシュラウドを貫通する複数の貫通穴と、前記貫通穴を連通する連通部を形成する工程と、
前記連通部の前記回転方向の前方側の開口を閉塞して前記冷却空気孔を形成する工程
とを具備する
ガスタービン動翼の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法であって、
前記貫通穴と前記連通部は、複数の放電棒とそれを支持する根元部分とで構成されている放電電極を前記チップシュラウドに挿入することで形成される
ガスタービン動翼の製造方法。

【図１】