JP2002266603A - タービン動翼、タービン静翼、タービン用分割環、及び、ガスタービン - Google Patents
タービン動翼、タービン静翼、タービン用分割環、及び、ガスタービンInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制可
能なタービン動翼、タービン静翼、タービン分割環、及
び、燃焼ガス温度を高めてエネルギ効率を向上させるこ
とができるガスタービンの提供。 【解決手段】 ガスタービン１を構成するタービン３に
備えられたタービン動翼Ｒは、燃焼ガス流通方向に延び
るガスパス面２２ａをもったプラットホーム２２と、プ
ラットホーム２２から起立する翼部２３とを備える。ガ
スパス面２２ａを覆う遮熱層２５は、ガスパス面２２ａ
から、プラットホーム２２の外周面のうち、上流側端面
２２ｂおよび下流側端面２２ｃにまで廻り込むように形
成されている。
能なタービン動翼、タービン静翼、タービン分割環、及
び、燃焼ガス温度を高めてエネルギ効率を向上させるこ
とができるガスタービンの提供。 【解決手段】 ガスタービン１を構成するタービン３に
備えられたタービン動翼Ｒは、燃焼ガス流通方向に延び
るガスパス面２２ａをもったプラットホーム２２と、プ
ラットホーム２２から起立する翼部２３とを備える。ガ
スパス面２２ａを覆う遮熱層２５は、ガスパス面２２ａ
から、プラットホーム２２の外周面のうち、上流側端面
２２ｂおよび下流側端面２２ｃにまで廻り込むように形
成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービン動翼、タ
ービン静翼、タービン用分割環、及び、これらタービン
動翼等を備えたガスタービンに関する。
ービン静翼、タービン用分割環、及び、これらタービン
動翼等を備えたガスタービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ガスタービンは、動力発生源
として、様々な分野において幅広く利用されている。こ
の種のガスタービンは、圧縮機、燃焼器、及び、タービ
ンを備えており、圧縮機によって圧縮された後、燃焼器
で燃焼させられた高温・高圧の燃焼ガスをタービンで膨
張させて動力を得る。このようなガスタービンについて
は、エネルギ効率を高める観点から、燃焼ガス温度（タ
ービン入口温度）をより高くすることが指向されてい
る。そして、近年では、燃焼ガス温度が約１３００℃に
も達するガスタービンが開発されており、燃焼ガス温度
を約１５００℃とするガスタービンも提案されている。
として、様々な分野において幅広く利用されている。こ
の種のガスタービンは、圧縮機、燃焼器、及び、タービ
ンを備えており、圧縮機によって圧縮された後、燃焼器
で燃焼させられた高温・高圧の燃焼ガスをタービンで膨
張させて動力を得る。このようなガスタービンについて
は、エネルギ効率を高める観点から、燃焼ガス温度（タ
ービン入口温度）をより高くすることが指向されてい
る。そして、近年では、燃焼ガス温度が約１３００℃に
も達するガスタービンが開発されており、燃焼ガス温度
を約１５００℃とするガスタービンも提案されている。
【０００３】このように、ガスタービンのタービンに
は、１０００℃以上もの高温の燃焼ガスが導入されるこ
とから、タービンに設けられるタービン動翼、タービン
静翼、分割環といった各種部材は、何れも、インコネル
といった耐熱合金により形成される。そして、これら各
種部材の表面には、耐熱性をより高めるために、遮熱層
（サーマルバリアコーティング）が設けられる。ここ
で、これら各種部材の基本構成について、タービン動翼
を例にとって説明する。
は、１０００℃以上もの高温の燃焼ガスが導入されるこ
とから、タービンに設けられるタービン動翼、タービン
静翼、分割環といった各種部材は、何れも、インコネル
といった耐熱合金により形成される。そして、これら各
種部材の表面には、耐熱性をより高めるために、遮熱層
（サーマルバリアコーティング）が設けられる。ここ
で、これら各種部材の基本構成について、タービン動翼
を例にとって説明する。
【０００４】図１０は、従来のタービン動翼の一例を示
す断面図である。同図に示すタービン動翼１０１は、プ
ラットホーム１０２と、このプラットホーム１０２から
起立する翼部１０３とを備える。このタービン動翼１０
１に対しては、同図の矢印方向に燃焼ガスが流通させら
れる。そして、翼部１０３の表面と、プラットホーム１
０２のガス流通方向に延びるガスパス面１０４とは、遮
熱層１０５で覆われる。遮熱層１０５は、トップコート
１０６とアンダーコート１０７とからなる。このような
遮熱層１０５によって、プラットホーム１０２および翼
部１０３の内部に対する熱伝導が抑制される。
す断面図である。同図に示すタービン動翼１０１は、プ
ラットホーム１０２と、このプラットホーム１０２から
起立する翼部１０３とを備える。このタービン動翼１０
１に対しては、同図の矢印方向に燃焼ガスが流通させら
れる。そして、翼部１０３の表面と、プラットホーム１
０２のガス流通方向に延びるガスパス面１０４とは、遮
熱層１０５で覆われる。遮熱層１０５は、トップコート
１０６とアンダーコート１０７とからなる。このような
遮熱層１０５によって、プラットホーム１０２および翼
部１０３の内部に対する熱伝導が抑制される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように構成された従来のタービン動翼では、プラット
ホームの周縁部付近で、遮熱層が劣化・剥離してしまう
という問題が存在している。例えば、プラットホーム１
０２の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差（直交）
する上流側端面１０８に対しては、高温・高圧の燃焼ガ
スが高速で衝突する。このため、上流側端面１０８付近
から、遮熱層１０５が劣化し、剥離してしまうことがあ
った。同様に、プラットホーム１０２の燃焼ガス流通方
向と交差（直交）する下流側端面１１０に対しても、タ
ービン内で生じる渦流等に起因して、燃焼ガスがある程
度高速で衝突することから、下流側端面１１０付近で、
遮熱層１０５が劣化し、場合によっては、剥離してしま
うおそれがあった。そして、遮熱層の劣化・剥離の問題
は、タービン動翼のシュラウド、タービン静翼のシュラ
ウド、タービン用分割環等においても見受けられる。
たように構成された従来のタービン動翼では、プラット
ホームの周縁部付近で、遮熱層が劣化・剥離してしまう
という問題が存在している。例えば、プラットホーム１
０２の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差（直交）
する上流側端面１０８に対しては、高温・高圧の燃焼ガ
スが高速で衝突する。このため、上流側端面１０８付近
から、遮熱層１０５が劣化し、剥離してしまうことがあ
った。同様に、プラットホーム１０２の燃焼ガス流通方
向と交差（直交）する下流側端面１１０に対しても、タ
ービン内で生じる渦流等に起因して、燃焼ガスがある程
度高速で衝突することから、下流側端面１１０付近で、
遮熱層１０５が劣化し、場合によっては、剥離してしま
うおそれがあった。そして、遮熱層の劣化・剥離の問題
は、タービン動翼のシュラウド、タービン静翼のシュラ
ウド、タービン用分割環等においても見受けられる。
【０００６】そこで、本発明は、遮熱層の劣化・剥離を
容易かつ確実に抑制可能なタービン動翼、タービン静
翼、タービン分割環、及び、燃焼ガス温度を高めてエネ
ルギ効率を向上させることができるガスタービンの提供
を目的とする。
容易かつ確実に抑制可能なタービン動翼、タービン静
翼、タービン分割環、及び、燃焼ガス温度を高めてエネ
ルギ効率を向上させることができるガスタービンの提供
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
によるガスタービン動翼は、燃焼ガス流通方向に延びる
ガスパス面をもったプラットホームと、このプラットホ
ームから起立する翼部とを備え、プラットホームのガス
パス面が遮熱層で覆われているタービン動翼において、
遮熱層が、プラットホームのガスパス面から、プラット
ホームの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むように
形成されていることを特徴とする。
によるガスタービン動翼は、燃焼ガス流通方向に延びる
ガスパス面をもったプラットホームと、このプラットホ
ームから起立する翼部とを備え、プラットホームのガス
パス面が遮熱層で覆われているタービン動翼において、
遮熱層が、プラットホームのガスパス面から、プラット
ホームの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むように
形成されていることを特徴とする。
【０００８】このタービン動翼では、耐熱性をより向上
させるべく、プラットホームのガスパス面を、アンダー
コートとトップコートとからなる遮熱層で覆っている
が、従来、この種のタービン動翼には、プラットホーム
の周縁部、特に、燃焼ガス流通方向と交差する上流側端
面、下流側端面付近で遮熱層が劣化・剥離してしまうと
いう問題が存在していた。このため、本発明者らは、こ
のような遮熱層の劣化・剥離を抑制すべく、鋭意研究を
進めた結果、次のような事実を見出した。
させるべく、プラットホームのガスパス面を、アンダー
コートとトップコートとからなる遮熱層で覆っている
が、従来、この種のタービン動翼には、プラットホーム
の周縁部、特に、燃焼ガス流通方向と交差する上流側端
面、下流側端面付近で遮熱層が劣化・剥離してしまうと
いう問題が存在していた。このため、本発明者らは、こ
のような遮熱層の劣化・剥離を抑制すべく、鋭意研究を
進めた結果、次のような事実を見出した。
【０００９】すなわち、従来のタービン動翼では、遮熱
層の端面が、プラットホームの外周面（例えば、上流側
端面や下流側端面）と面一になる。従って、プラットホ
ームの周縁部付近では、遮熱層のアンダーコートは何ら
被覆されることなく、剥き出しになってしまっている。
このため、例えば、プラットホームの上流側端部では、
高温の燃焼ガスが、トップコートと比して耐熱性が劣る
アンダーコートに対して真正面から高速で直接衝突する
ので、遮熱層全体の劣化、剥離が促進されてしまう。ま
た、プラットホームの下流側端部においても、遮熱層の
アンダーコートに対し、タービン内で生じる渦流等に起
因する燃焼ガスがある程度高速で衝突してしまうので、
遮熱層全体の劣化、剥離が促進されてしまう。
層の端面が、プラットホームの外周面（例えば、上流側
端面や下流側端面）と面一になる。従って、プラットホ
ームの周縁部付近では、遮熱層のアンダーコートは何ら
被覆されることなく、剥き出しになってしまっている。
このため、例えば、プラットホームの上流側端部では、
高温の燃焼ガスが、トップコートと比して耐熱性が劣る
アンダーコートに対して真正面から高速で直接衝突する
ので、遮熱層全体の劣化、剥離が促進されてしまう。ま
た、プラットホームの下流側端部においても、遮熱層の
アンダーコートに対し、タービン内で生じる渦流等に起
因する燃焼ガスがある程度高速で衝突してしまうので、
遮熱層全体の劣化、剥離が促進されてしまう。
【００１０】このような事実を踏まえて、本発明による
タービン動翼では、遮熱層を、プラットホームのガスパ
ス面から、プラットホームの外周面の少なくとも一部
（上流側端面、下流側端面、側端面のうちの少なくとも
何れか）にまで廻り込むように形成している。これによ
り、遮熱層を外周面にまで廻り込ませた領域では、遮熱
層端部の外面、すなわち、トップコートの表面が、プラ
ットホームの外周面と略平行をなす。従って、遮熱層の
アンダーコートに対して、燃焼ガスが真正面から高速で
直接衝突してしまうことを防止可能となる。このよう
に、遮熱層を、その端面（アンダーコートの端面）に燃
焼ガスが直接衝突し難くなるように、プラットホームの
外周面の少なくとも一部にまで廻り込ませておくことに
より、プラットホームの周縁部付近における遮熱層の劣
化・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。
タービン動翼では、遮熱層を、プラットホームのガスパ
ス面から、プラットホームの外周面の少なくとも一部
（上流側端面、下流側端面、側端面のうちの少なくとも
何れか）にまで廻り込むように形成している。これによ
り、遮熱層を外周面にまで廻り込ませた領域では、遮熱
層端部の外面、すなわち、トップコートの表面が、プラ
ットホームの外周面と略平行をなす。従って、遮熱層の
アンダーコートに対して、燃焼ガスが真正面から高速で
直接衝突してしまうことを防止可能となる。このよう
に、遮熱層を、その端面（アンダーコートの端面）に燃
焼ガスが直接衝突し難くなるように、プラットホームの
外周面の少なくとも一部にまで廻り込ませておくことに
より、プラットホームの周縁部付近における遮熱層の劣
化・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。
【００１１】この場合、プラットホームの周縁部の少な
くとも一部には、段部が形成されており、遮熱層は、段
部まで廻り込むと共に、その端面が段部の上面と当接す
るように形成されていると好ましい。
くとも一部には、段部が形成されており、遮熱層は、段
部まで廻り込むと共に、その端面が段部の上面と当接す
るように形成されていると好ましい。
【００１２】このように、遮熱層をプラットホームの周
縁部に形成した段部にまで回り込ませると共に、遮熱層
の端面を段部の上面と当接させることにより、段部の近
傍において、遮熱層のアンダーコートは外部に露出され
ないことになる。従って、このような構成のもとでは、
段部の近傍において、遮熱層のアンダーコートが燃焼ガ
スに曝されてしまうことを完全に防止することができ
る。従って、プラットホームの周縁部付近における遮熱
層の劣化・剥離を極めて確実に抑制することができる。
縁部に形成した段部にまで回り込ませると共に、遮熱層
の端面を段部の上面と当接させることにより、段部の近
傍において、遮熱層のアンダーコートは外部に露出され
ないことになる。従って、このような構成のもとでは、
段部の近傍において、遮熱層のアンダーコートが燃焼ガ
スに曝されてしまうことを完全に防止することができ
る。従って、プラットホームの周縁部付近における遮熱
層の劣化・剥離を極めて確実に抑制することができる。
【００１３】請求項３に記載の本発明によるタービン動
翼は、プラットホームと、このプラットホームから起立
する翼部と、翼部の先端に設けられたシュラウドとを備
え、シュラウドの燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面
が遮熱層で覆われているタービン動翼において、遮熱層
が、シュラウドのガスパス面から、シュラウドの外周面
の少なくとも一部にまで廻り込むように形成されている
ことを特徴とする。
翼は、プラットホームと、このプラットホームから起立
する翼部と、翼部の先端に設けられたシュラウドとを備
え、シュラウドの燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面
が遮熱層で覆われているタービン動翼において、遮熱層
が、シュラウドのガスパス面から、シュラウドの外周面
の少なくとも一部にまで廻り込むように形成されている
ことを特徴とする。
【００１４】このタービン動翼では、翼部の先端に設け
られたシュラウドの周縁部付近における遮熱層の劣化・
剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。
られたシュラウドの周縁部付近における遮熱層の劣化・
剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。
【００１５】この場合、シュラウドの周縁部の少なくと
も一部には、段部が形成されており、遮熱層は、段部ま
で廻り込むと共に、その端面が段部の上面と当接するよ
うに形成されていると好ましい。
も一部には、段部が形成されており、遮熱層は、段部ま
で廻り込むと共に、その端面が段部の上面と当接するよ
うに形成されていると好ましい。
【００１６】請求項５に記載の本発明によるタービン静
翼は、それぞれ燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面を
もった一対のシュラウドと、これらシュラウドによって
挟持された翼部とを備え、少なくとも何れか一方のシュ
ラウドのガスパス面が遮熱層で覆われているタービン静
翼において、遮熱層が、シュラウドのガスパス面から、
シュラウドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むよ
うに形成されていることを特徴とする。
翼は、それぞれ燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面を
もった一対のシュラウドと、これらシュラウドによって
挟持された翼部とを備え、少なくとも何れか一方のシュ
ラウドのガスパス面が遮熱層で覆われているタービン静
翼において、遮熱層が、シュラウドのガスパス面から、
シュラウドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むよ
うに形成されていることを特徴とする。
【００１７】このタービン静翼では、翼部の両端に設け
られたシュラウドの少なくとも何れか一方の周縁部付近
における遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制する
ことが可能となる。
られたシュラウドの少なくとも何れか一方の周縁部付近
における遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制する
ことが可能となる。
【００１８】この場合、シュラウドの周縁部の少なくと
も一部には、段部が形成されており、遮熱層は、段部ま
で廻り込むと共に、その端面が段部の上面と当接するよ
うに形成されていると好ましい。
も一部には、段部が形成されており、遮熱層は、段部ま
で廻り込むと共に、その端面が段部の上面と当接するよ
うに形成されていると好ましい。
【００１９】請求項７に記載の本発明によるタービン用
分割環は、燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面を有
し、ガスパス面が遮熱層によって覆われているタービン
用分割環において、遮熱層は、ガスパス面から外周面の
少なくとも一部にまで廻り込むように形成されているこ
とを特徴とする。
分割環は、燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面を有
し、ガスパス面が遮熱層によって覆われているタービン
用分割環において、遮熱層は、ガスパス面から外周面の
少なくとも一部にまで廻り込むように形成されているこ
とを特徴とする。
【００２０】このタービン用分割環では、周縁部付近に
おける遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制するこ
とが可能となる。
おける遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制するこ
とが可能となる。
【００２１】この場合、周縁部の少なくとも一部に形成
された段部を有し、遮熱層は、段部まで廻り込むと共
に、その端面が段部の上面と当接するように形成されて
いると好ましい。
された段部を有し、遮熱層は、段部まで廻り込むと共
に、その端面が段部の上面と当接するように形成されて
いると好ましい。
【００２２】請求項９に記載の本発明によるガスタービ
ンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービン
動翼とで膨張させることによって動力を発生するガスタ
ービンにおいて、タービン動翼が、燃焼ガス流通方向に
延びるガスパス面をもったプラットホームと、このプラ
ットホームから起立する翼部と、プラットホームのガス
パス面を覆う遮熱層とを備え、遮熱層が、プラットホー
ムのガスパス面から、プラットホームの外周面の少なく
とも一部にまで廻り込むように形成されていることを特
徴とする。
ンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービン
動翼とで膨張させることによって動力を発生するガスタ
ービンにおいて、タービン動翼が、燃焼ガス流通方向に
延びるガスパス面をもったプラットホームと、このプラ
ットホームから起立する翼部と、プラットホームのガス
パス面を覆う遮熱層とを備え、遮熱層が、プラットホー
ムのガスパス面から、プラットホームの外周面の少なく
とも一部にまで廻り込むように形成されていることを特
徴とする。
【００２３】このガスタービンでは、タービン動翼のプ
ラットホーム周縁部付近における遮熱層の劣化・剥離を
容易かつ確実に抑制することができることから、燃焼ガ
ス温度をより高めることが可能となり、エネルギ効率を
容易に向上させることができる。
ラットホーム周縁部付近における遮熱層の劣化・剥離を
容易かつ確実に抑制することができることから、燃焼ガ
ス温度をより高めることが可能となり、エネルギ効率を
容易に向上させることができる。
【００２４】請求項１０に記載の本発明によるガスター
ビンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービ
ン動翼とで膨張させることによって動力を発生するガス
タービンにおいて、タービン動翼が、プラットホーム
と、このプラットホームから起立する翼部と、当該翼部
の先端に設けられたシュラウドと、このシュラウドの燃
焼ガス流通方向に延びるガスパス面を覆う遮熱層とを備
え、遮熱層が、シュラウドのガスパス面から、シュラウ
ドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むように形成
されていることを特徴とする。
ビンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービ
ン動翼とで膨張させることによって動力を発生するガス
タービンにおいて、タービン動翼が、プラットホーム
と、このプラットホームから起立する翼部と、当該翼部
の先端に設けられたシュラウドと、このシュラウドの燃
焼ガス流通方向に延びるガスパス面を覆う遮熱層とを備
え、遮熱層が、シュラウドのガスパス面から、シュラウ
ドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むように形成
されていることを特徴とする。
【００２５】このガスタービンでは、タービン動翼のシ
ュラウド周縁部付近における遮熱層の劣化・剥離を容易
かつ確実に抑制することができることから、燃焼ガス温
度をより高めることが可能となり、エネルギ効率を容易
に向上させることができる。
ュラウド周縁部付近における遮熱層の劣化・剥離を容易
かつ確実に抑制することができることから、燃焼ガス温
度をより高めることが可能となり、エネルギ効率を容易
に向上させることができる。
【００２６】請求項１１に記載の本発明によるガスター
ビンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービ
ン動翼とで膨張させることによって動力を発生するガス
タービンにおいて、タービン静翼が、それぞれ燃焼ガス
流通方向に延びるガスパス面をもった一対のシュラウド
と、これらシュラウドによって挟持された翼部と、少な
くとも何れか一方のシュラウドのガスパス面を覆う遮熱
層とを備え、遮熱層が、シュラウドのガスパス面から、
シュラウドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むよ
うに形成されていることを特徴とする。
ビンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービ
ン動翼とで膨張させることによって動力を発生するガス
タービンにおいて、タービン静翼が、それぞれ燃焼ガス
流通方向に延びるガスパス面をもった一対のシュラウド
と、これらシュラウドによって挟持された翼部と、少な
くとも何れか一方のシュラウドのガスパス面を覆う遮熱
層とを備え、遮熱層が、シュラウドのガスパス面から、
シュラウドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むよ
うに形成されていることを特徴とする。
【００２７】このガスタービンでは、タービン静翼のシ
ュラウド周縁部付近における遮熱層の劣化・剥離を容易
かつ確実に抑制することができることから、燃焼ガス温
度をより高めることが可能となり、エネルギ効率を容易
に向上させることができる。
ュラウド周縁部付近における遮熱層の劣化・剥離を容易
かつ確実に抑制することができることから、燃焼ガス温
度をより高めることが可能となり、エネルギ効率を容易
に向上させることができる。
【００２８】請求項１２に記載の本発明によるガスター
ビンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービ
ン動翼とで膨張させることによって動力を発生するガス
タービンにおいて、タービン動翼の外周に設けられてお
り、燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面と、ガスパス
面を覆う遮熱層とを有する分割環を備え、遮熱層は、分
割環のガスパス面から、分割環の外周面の少なくとも一
部にまで廻り込むように形成されていることを特徴とす
る。
ビンは、高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼とタービ
ン動翼とで膨張させることによって動力を発生するガス
タービンにおいて、タービン動翼の外周に設けられてお
り、燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面と、ガスパス
面を覆う遮熱層とを有する分割環を備え、遮熱層は、分
割環のガスパス面から、分割環の外周面の少なくとも一
部にまで廻り込むように形成されていることを特徴とす
る。
【００２９】このガスタービンでは、分割環の周縁部付
近における遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制す
ることができることから、燃焼ガス温度をより高めるこ
とが可能となり、エネルギ効率を容易に向上させること
ができる。
近における遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制す
ることができることから、燃焼ガス温度をより高めるこ
とが可能となり、エネルギ効率を容易に向上させること
ができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
によるタービン動翼、タービン静翼、タービン用分割
環、及び、ガスタービンの好適な実施形態について詳細
に説明する。
によるタービン動翼、タービン静翼、タービン用分割
環、及び、ガスタービンの好適な実施形態について詳細
に説明する。
【００３１】図１は、本発明によるガスタービンを示す
模式図である。同図に示すガスタービン１は、互いに連
結された圧縮機２とタービン３とを備える。圧縮機２
は、例えば軸流圧縮機として構成されており、大気又は
所定のガスを吸込口から吸い込んで昇圧させる。この圧
縮機２の吐出口には、燃焼器４が接続されている。圧縮
機２から吐出された流体は、燃焼器４によって所定のタ
ービン入口温度（例えば、約１３００〜１５００℃）ま
で加熱される。そして所定温度まで昇温された流体は、
燃焼ガスとしてタービン３に供給される。
模式図である。同図に示すガスタービン１は、互いに連
結された圧縮機２とタービン３とを備える。圧縮機２
は、例えば軸流圧縮機として構成されており、大気又は
所定のガスを吸込口から吸い込んで昇圧させる。この圧
縮機２の吐出口には、燃焼器４が接続されている。圧縮
機２から吐出された流体は、燃焼器４によって所定のタ
ービン入口温度（例えば、約１３００〜１５００℃）ま
で加熱される。そして所定温度まで昇温された流体は、
燃焼ガスとしてタービン３に供給される。
【００３２】図１及び図２に示すように、タービン３
は、ケーシング５の内部に固定された複数のタービン静
翼Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を備える。また、タービン３
のロータ（主軸）６には、各タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４と
１組の段をそれぞれ形成するタービン動翼Ｒ１，Ｒ２、
Ｒ３，Ｒ４が取り付けられている。また、図２に示すよ
うに、ケーシング５の内部には、タービン動翼Ｒ１の外
周を囲むように、分割環１０が翼環を介して取り付けら
れている。ロータ６の一端は、圧縮機２の回転軸に接続
されており、その他端には、発電機７の回転軸が接続さ
れている。
は、ケーシング５の内部に固定された複数のタービン静
翼Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を備える。また、タービン３
のロータ（主軸）６には、各タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４と
１組の段をそれぞれ形成するタービン動翼Ｒ１，Ｒ２、
Ｒ３，Ｒ４が取り付けられている。また、図２に示すよ
うに、ケーシング５の内部には、タービン動翼Ｒ１の外
周を囲むように、分割環１０が翼環を介して取り付けら
れている。ロータ６の一端は、圧縮機２の回転軸に接続
されており、その他端には、発電機７の回転軸が接続さ
れている。
【００３３】これにより、燃焼器４からタービン３のケ
ーシング５内に高温・高圧の燃焼ガスを供給すれば、ケ
ーシング５内で燃焼ガスが膨張することにより、ロータ
６が回転し、発電機７が駆動される。すなわち、ケーシ
ング５内に供給された燃焼ガスは、ケーシング５に固定
されている各タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４によって圧力降下
させられ、これにより発生した運動エネルギは、ロータ
６に取り付けられた各タービン動翼Ｒ１〜Ｒ４を介して
回転トルクに変換される。そして、各タービン動翼Ｒ１
〜Ｒ４で発生した回転トルクは、ロータ６に伝達され、
発電機７が駆動される。
ーシング５内に高温・高圧の燃焼ガスを供給すれば、ケ
ーシング５内で燃焼ガスが膨張することにより、ロータ
６が回転し、発電機７が駆動される。すなわち、ケーシ
ング５内に供給された燃焼ガスは、ケーシング５に固定
されている各タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４によって圧力降下
させられ、これにより発生した運動エネルギは、ロータ
６に取り付けられた各タービン動翼Ｒ１〜Ｒ４を介して
回転トルクに変換される。そして、各タービン動翼Ｒ１
〜Ｒ４で発生した回転トルクは、ロータ６に伝達され、
発電機７が駆動される。
【００３４】このようなガスタービン１では、エネルギ
効率を高める観点から、燃焼ガス温度（タービン入口温
度）を例えば、約１３００〜１５００℃と極めて高くす
ることが指向されている。このため、ガスタービン１の
タービン３に備えられているタービン動翼Ｒ１〜Ｒ４，
タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４、及び、分割環１０に対して
は、以下に説明するような対策が施されている。以下、
これら本発明によるタービン動翼、タービン静翼、及
び、タービン用分割環について説明する。
効率を高める観点から、燃焼ガス温度（タービン入口温
度）を例えば、約１３００〜１５００℃と極めて高くす
ることが指向されている。このため、ガスタービン１の
タービン３に備えられているタービン動翼Ｒ１〜Ｒ４，
タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４、及び、分割環１０に対して
は、以下に説明するような対策が施されている。以下、
これら本発明によるタービン動翼、タービン静翼、及
び、タービン用分割環について説明する。
【００３５】図３は、上述したガスタービン１のタービ
ン３に備えられているタービン動翼を示す斜視図であ
る。各タービン動翼Ｒ１〜Ｒ４は、基本的に同様の構成
を有することから、以下、タービン動翼Ｒとして説明す
る。同図に示すように、タービン動翼Ｒは、ロータ６に
嵌め込まれる基部２１と、基部２１の上部に設けられた
プラットホーム２２と、プラットホームから起立する翼
部２３とを備える。これら基部２１、プラットホーム２
２、及び、翼部２３は、いずれも、インコネルといった
耐熱合金により形成されている。そして、タービン動翼
Ｒでは、耐熱性をより向上させるべく、図４に示すよう
に、翼部２３の表面と、プラットホーム２２の燃焼ガス
流通方向（図中矢印方向）に延びるガスパス面２２ａと
を、トップコート２６とアンダーコート２７とからなる
遮熱層２５で覆っている。
ン３に備えられているタービン動翼を示す斜視図であ
る。各タービン動翼Ｒ１〜Ｒ４は、基本的に同様の構成
を有することから、以下、タービン動翼Ｒとして説明す
る。同図に示すように、タービン動翼Ｒは、ロータ６に
嵌め込まれる基部２１と、基部２１の上部に設けられた
プラットホーム２２と、プラットホームから起立する翼
部２３とを備える。これら基部２１、プラットホーム２
２、及び、翼部２３は、いずれも、インコネルといった
耐熱合金により形成されている。そして、タービン動翼
Ｒでは、耐熱性をより向上させるべく、図４に示すよう
に、翼部２３の表面と、プラットホーム２２の燃焼ガス
流通方向（図中矢印方向）に延びるガスパス面２２ａと
を、トップコート２６とアンダーコート２７とからなる
遮熱層２５で覆っている。
【００３６】トップコート２６としては、例えばＹＳＺ
（Yttria Stabilized Zirconia）といった耐熱性に優
れ、かつ、熱伝導度の低い材料が用いられる。また、ア
ンダーコート２７としては、例えばNiCoCrAlY（特に、N
iCoCrAlYTaReHfSi）といった耐蝕性及び耐酸化性に優れ
る材料が用いられる。このように、遮熱層２５にアンダ
ーコート２７を設けることにより、遮熱層２５全体と、
翼部２３やガスパス面２２ａとの間における密着性を向
上させることができる。また、アンダーコート２７は、
トップコート２６の熱膨張率と、母材（翼部２３やガス
パス面２２ａ）の熱膨張率とのほぼ中間となる熱膨張率
を有する。これにより、熱履歴に起因する遮熱層２５の
剥離を防止可能となる。
（Yttria Stabilized Zirconia）といった耐熱性に優
れ、かつ、熱伝導度の低い材料が用いられる。また、ア
ンダーコート２７としては、例えばNiCoCrAlY（特に、N
iCoCrAlYTaReHfSi）といった耐蝕性及び耐酸化性に優れ
る材料が用いられる。このように、遮熱層２５にアンダ
ーコート２７を設けることにより、遮熱層２５全体と、
翼部２３やガスパス面２２ａとの間における密着性を向
上させることができる。また、アンダーコート２７は、
トップコート２６の熱膨張率と、母材（翼部２３やガス
パス面２２ａ）の熱膨張率とのほぼ中間となる熱膨張率
を有する。これにより、熱履歴に起因する遮熱層２５の
剥離を防止可能となる。
【００３７】ここで、この種のタービン動翼には、プラ
ットホームの周縁部、特に、燃焼ガス流通方向と交差す
る上流側端面、下流側端面付近で遮熱層が劣化・剥離し
てしまうという問題が存在していた。すなわち、再度、
図９を参照すると、従来のタービン動翼１０１では、遮
熱層１０５の端面１０５ａ，１０５ｂが、プラットホー
ムの上流側端面１０８や下流側端面１１０と面一となっ
ている。従って、プラットホーム１０２の上流側端面１
０８や下流側端面１１０において、遮熱層１０５のアン
ダーコート１０７は何ら被覆されることなく、剥き出し
になっている。
ットホームの周縁部、特に、燃焼ガス流通方向と交差す
る上流側端面、下流側端面付近で遮熱層が劣化・剥離し
てしまうという問題が存在していた。すなわち、再度、
図９を参照すると、従来のタービン動翼１０１では、遮
熱層１０５の端面１０５ａ，１０５ｂが、プラットホー
ムの上流側端面１０８や下流側端面１１０と面一となっ
ている。従って、プラットホーム１０２の上流側端面１
０８や下流側端面１１０において、遮熱層１０５のアン
ダーコート１０７は何ら被覆されることなく、剥き出し
になっている。
【００３８】このため、プラットホーム１０２の上流側
端部では、高温の燃焼ガスが、トップコート１０６と比
して耐熱性が劣るアンダーコート１０７に対して真正面
から高速で直接衝突するので、遮熱層１０５全体の劣
化、剥離が促進されてしまう。同様に、プラットホーム
１０２の下流側端部においても、遮熱層１０５のアンダ
ーコート１０７に対し、タービン内で生じる渦流等に起
因する燃焼ガスがある程度高速で衝突してしまうので、
遮熱層全体の劣化、剥離が促進されてしまう。
端部では、高温の燃焼ガスが、トップコート１０６と比
して耐熱性が劣るアンダーコート１０７に対して真正面
から高速で直接衝突するので、遮熱層１０５全体の劣
化、剥離が促進されてしまう。同様に、プラットホーム
１０２の下流側端部においても、遮熱層１０５のアンダ
ーコート１０７に対し、タービン内で生じる渦流等に起
因する燃焼ガスがある程度高速で衝突してしまうので、
遮熱層全体の劣化、剥離が促進されてしまう。
【００３９】このような事実に鑑みて、本発明によるタ
ービン動翼Ｒでは、図４に示すように、遮熱層２５を、
プラットホーム２２のガスパス面２２ａから、プラット
ホーム２２の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差
（直交）する上流側端面２２ｂ、及び、下流側端面２２
ｃにまで廻り込むように形成している。
ービン動翼Ｒでは、図４に示すように、遮熱層２５を、
プラットホーム２２のガスパス面２２ａから、プラット
ホーム２２の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差
（直交）する上流側端面２２ｂ、及び、下流側端面２２
ｃにまで廻り込むように形成している。
【００４０】すなわち、プラットホーム２２の上側周縁
部のうち、上流側端面２２ｂに沿った周縁部には、段部
２２ｄが形成されており、下流側端面２２ｃに沿った周
縁部には、段部２２ｅが形成されている。遮熱層２５
は、段部２２ｄおよび段部２２ｅまで廻り込むようにプ
ラットホーム２２に対して装着されている。そして、遮
熱層２５（トップコート２６およびアンダーコート２
７）の上流側端面は、段部２２ｄの上面２２ｆと当接
し、下流側端面は、段部２２ｅの上面２２ｇと当接す
る。また、プラットホーム２２の上流側端部と下流側端
部とにおいて、遮熱層２５の両端部の外面、すなわち、
トップコート２６の表面は、プラットホームの上流側端
面２２ｂまたは下流側端面２２ｃと面一となる。なお、
段部２２ｅにおける遮熱層２５の密着性を高めるため
に、プラットホーム２２の周縁部に面取り部２２ｒを形
成しておくと好ましい。
部のうち、上流側端面２２ｂに沿った周縁部には、段部
２２ｄが形成されており、下流側端面２２ｃに沿った周
縁部には、段部２２ｅが形成されている。遮熱層２５
は、段部２２ｄおよび段部２２ｅまで廻り込むようにプ
ラットホーム２２に対して装着されている。そして、遮
熱層２５（トップコート２６およびアンダーコート２
７）の上流側端面は、段部２２ｄの上面２２ｆと当接
し、下流側端面は、段部２２ｅの上面２２ｇと当接す
る。また、プラットホーム２２の上流側端部と下流側端
部とにおいて、遮熱層２５の両端部の外面、すなわち、
トップコート２６の表面は、プラットホームの上流側端
面２２ｂまたは下流側端面２２ｃと面一となる。なお、
段部２２ｅにおける遮熱層２５の密着性を高めるため
に、プラットホーム２２の周縁部に面取り部２２ｒを形
成しておくと好ましい。
【００４１】このように、遮熱層２５をプラットホーム
２２の周縁部に形成した段部２２ｄ，２２ｅにまで回り
込ませると共に、遮熱層２５の端面を段部２２ｄ，２２
ｅの上面２２ｆ，２２ｇと当接させることにより、プラ
ットホーム２２の上流側端部と下流側端部とにおいて、
遮熱層２５のアンダーコート２７は外部に露出されない
ことになる。従って、このような構成のもとでは、段部
２２ｄ，２２ｅの近傍において、遮熱層２５のアンダー
コート２７が燃焼ガスに曝されてしまうことを完全に防
止することができる。従って、プラットホーム２２の周
縁部付近における遮熱層２５の劣化・剥離を極めて確実
に抑制することができる。
２２の周縁部に形成した段部２２ｄ，２２ｅにまで回り
込ませると共に、遮熱層２５の端面を段部２２ｄ，２２
ｅの上面２２ｆ，２２ｇと当接させることにより、プラ
ットホーム２２の上流側端部と下流側端部とにおいて、
遮熱層２５のアンダーコート２７は外部に露出されない
ことになる。従って、このような構成のもとでは、段部
２２ｄ，２２ｅの近傍において、遮熱層２５のアンダー
コート２７が燃焼ガスに曝されてしまうことを完全に防
止することができる。従って、プラットホーム２２の周
縁部付近における遮熱層２５の劣化・剥離を極めて確実
に抑制することができる。
【００４２】この場合、段部２２ｄ，２２ｅの上面２２
ｆ，２２ｇは、図４に示すように、燃焼ガスの流通方向
に対して多少傾斜させておくと好ましい。これにより、
アンダーコート２７に対する燃焼ガスの熱の影響を低減
させることができる。また、必ずしも、段部２２ｄ，２
２ｅを設ける必要はない。段部２２ｄ，２２ｅを省略し
た状態で、遮熱層２５を、プラットホーム２２のガスパ
ス面２２ａから、プラットホームの上流側端面２２ｂや
下流側端面２２ｃにまで廻り込ませてもよい。このよう
な構成のもとでは、プラットホーム２２の上流側端部や
下流側端部において、遮熱層２５の端部外面、すなわ
ち、トップコート２６の表面が、プラットホーム２２の
上流側端面２２ｂや下流側端面２２ｃと略平行をなす。
従って、遮熱層２５のアンダーコート２７に対して、燃
焼ガスが真正面から高速で直接衝突してしまうことを防
止可能となる。
ｆ，２２ｇは、図４に示すように、燃焼ガスの流通方向
に対して多少傾斜させておくと好ましい。これにより、
アンダーコート２７に対する燃焼ガスの熱の影響を低減
させることができる。また、必ずしも、段部２２ｄ，２
２ｅを設ける必要はない。段部２２ｄ，２２ｅを省略し
た状態で、遮熱層２５を、プラットホーム２２のガスパ
ス面２２ａから、プラットホームの上流側端面２２ｂや
下流側端面２２ｃにまで廻り込ませてもよい。このよう
な構成のもとでは、プラットホーム２２の上流側端部や
下流側端部において、遮熱層２５の端部外面、すなわ
ち、トップコート２６の表面が、プラットホーム２２の
上流側端面２２ｂや下流側端面２２ｃと略平行をなす。
従って、遮熱層２５のアンダーコート２７に対して、燃
焼ガスが真正面から高速で直接衝突してしまうことを防
止可能となる。
【００４３】更に、図示は省略するが、遮熱層２５を、
プラットホーム２２のガスパス面２２ａから、プラット
ホームの側端面２２ｈ（図３参照）にまで廻り込ませて
もよい。そして、この場合、プラットホーム２２の上側
周縁部のうち、側端面２２ｈに沿った周縁部に段部を形
成しておき、遮熱層２５の側端面を当該段部の上面と当
接させると好ましい。このように、遮熱層２５を、その
端面（アンダーコート２７の端面）に燃焼ガスが直接衝
突し難くなるように、プラットホーム２２の外周面の少
なくとも一部にまで廻り込ませておくことにより、プラ
ットホーム２２の周縁部付近における遮熱層２５の劣化
・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。
プラットホーム２２のガスパス面２２ａから、プラット
ホームの側端面２２ｈ（図３参照）にまで廻り込ませて
もよい。そして、この場合、プラットホーム２２の上側
周縁部のうち、側端面２２ｈに沿った周縁部に段部を形
成しておき、遮熱層２５の側端面を当該段部の上面と当
接させると好ましい。このように、遮熱層２５を、その
端面（アンダーコート２７の端面）に燃焼ガスが直接衝
突し難くなるように、プラットホーム２２の外周面の少
なくとも一部にまで廻り込ませておくことにより、プラ
ットホーム２２の周縁部付近における遮熱層２５の劣化
・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。
【００４４】図５に、本発明によるタービン動翼の他の
態様を示す。同図に示すタービン動翼Ｒ’は、図示を省
略するプラットホームから起立する翼部２３の先端に設
けられたシュラウド２８を備えるものである。この場
合、シュラウド２８の燃焼ガス流通方向に延びるガスパ
ス面２８ａは、トップコート２６とアンダーコート２７
とからなる遮熱層２５で覆われている。そして、遮熱層
２５は、シュラウド２８のガスパス面２８ａから、シュ
ラウド２８の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差
（直交）する上流側端面２８ｂ、及び、下流側端面２８
ｃにまで廻り込むように形成されている。
態様を示す。同図に示すタービン動翼Ｒ’は、図示を省
略するプラットホームから起立する翼部２３の先端に設
けられたシュラウド２８を備えるものである。この場
合、シュラウド２８の燃焼ガス流通方向に延びるガスパ
ス面２８ａは、トップコート２６とアンダーコート２７
とからなる遮熱層２５で覆われている。そして、遮熱層
２５は、シュラウド２８のガスパス面２８ａから、シュ
ラウド２８の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差
（直交）する上流側端面２８ｂ、及び、下流側端面２８
ｃにまで廻り込むように形成されている。
【００４５】すなわち、シュラウド２８の上側周縁部の
うち、上流側端面２８ｂに沿った周縁部には、段部２８
ｄが形成されており、下流側端面２８ｃに沿った周縁部
には、段部２８ｅが形成されている。遮熱層２５は、段
部２８ｄおよび段部２８ｅまで廻り込むようにシュラウ
ド２８に対して装着されている。そして、遮熱層２５
（トップコート２６およびアンダーコート２７）の上流
側端面は、段部２８ｄの上面２８ｆと当接し、下流側端
面は、段部２８ｅの上面２８ｇと当接する。また、シュ
ラウド２８の上流側端部と下流側端部とにおいて、遮熱
層２５の両端部の外面、すなわち、トップコート２６の
表面は、シュラウド２８の上流側端面２８ｂまたは下流
側端面２８ｃと面一となる。
うち、上流側端面２８ｂに沿った周縁部には、段部２８
ｄが形成されており、下流側端面２８ｃに沿った周縁部
には、段部２８ｅが形成されている。遮熱層２５は、段
部２８ｄおよび段部２８ｅまで廻り込むようにシュラウ
ド２８に対して装着されている。そして、遮熱層２５
（トップコート２６およびアンダーコート２７）の上流
側端面は、段部２８ｄの上面２８ｆと当接し、下流側端
面は、段部２８ｅの上面２８ｇと当接する。また、シュ
ラウド２８の上流側端部と下流側端部とにおいて、遮熱
層２５の両端部の外面、すなわち、トップコート２６の
表面は、シュラウド２８の上流側端面２８ｂまたは下流
側端面２８ｃと面一となる。
【００４６】このように構成されたタービン動翼Ｒ’で
は、翼部２３の先端に設けられたシュラウド２８の上流
側端部および下流側端部付近における遮熱層２５の劣化
・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。な
お、この場合も、遮熱層２５を、シュラウド２８のガス
パス面２８ａから、シュラウド２８の側端面にまで廻り
込ませてもよい。そして、この場合、シュラウド２８の
上側周縁部のうち、側端面に沿った周縁部に段部を形成
し、遮熱層２５の側端面を当該段部の上面と当接させる
とよい。
は、翼部２３の先端に設けられたシュラウド２８の上流
側端部および下流側端部付近における遮熱層２５の劣化
・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能となる。な
お、この場合も、遮熱層２５を、シュラウド２８のガス
パス面２８ａから、シュラウド２８の側端面にまで廻り
込ませてもよい。そして、この場合、シュラウド２８の
上側周縁部のうち、側端面に沿った周縁部に段部を形成
し、遮熱層２５の側端面を当該段部の上面と当接させる
とよい。
【００４７】図６は、上述したガスタービン１のタービ
ン３に備えられているタービン静翼を示す斜視図であ
る。各タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４は、基本的に同様の構成
を有することから、以下、タービン静翼Ｓとして説明す
る。同図に示すように、タービン静翼Ｓは、それぞれ燃
焼ガス流通方向に延びるガスパス面をもった一対のシュ
ラウド３１，３２と、これらシュラウド３１とシュラウ
ド３２とによって挟持された翼部３３とを備える。ター
ビン静翼Ｓでは、耐熱性をより向上させるべく、図７に
示すように、翼部３３の表面と、シュラウド３１，３２
の燃焼ガス流通方向（図中矢印方向）に延びるガスパス
面３１ａ，３２ａとを、トップコート３６とアンダーコ
ート３７とからなる遮熱層３５で覆っている。
ン３に備えられているタービン静翼を示す斜視図であ
る。各タービン静翼Ｓ１〜Ｓ４は、基本的に同様の構成
を有することから、以下、タービン静翼Ｓとして説明す
る。同図に示すように、タービン静翼Ｓは、それぞれ燃
焼ガス流通方向に延びるガスパス面をもった一対のシュ
ラウド３１，３２と、これらシュラウド３１とシュラウ
ド３２とによって挟持された翼部３３とを備える。ター
ビン静翼Ｓでは、耐熱性をより向上させるべく、図７に
示すように、翼部３３の表面と、シュラウド３１，３２
の燃焼ガス流通方向（図中矢印方向）に延びるガスパス
面３１ａ，３２ａとを、トップコート３６とアンダーコ
ート３７とからなる遮熱層３５で覆っている。
【００４８】そして、遮熱層３５は、シュラウド３１，
３２のガスパス面３１ａ，３２ａから、シュラウド３
１，３２の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差（直
交）する上流側端面３１ｂ，３２ｂ、及び、下流側端面
３１ｃ，３２ｃにまで廻り込むように形成されている。
すなわち、シュラウド３１の上側周縁部のうち、上流側
端面３１ｂに沿った周縁部には、段部３１ｄが形成され
ており、下流側端面３１ｃに沿った周縁部には、段部３
１ｅが形成されている。同様に、シュラウド３２の上側
周縁部のうち、上流側端面３２ｂに沿った周縁部には、
段部３２ｄが形成されており、下流側端面３２ｃに沿っ
た周縁部には、段部３２ｅが形成されている。
３２のガスパス面３１ａ，３２ａから、シュラウド３
１，３２の外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差（直
交）する上流側端面３１ｂ，３２ｂ、及び、下流側端面
３１ｃ，３２ｃにまで廻り込むように形成されている。
すなわち、シュラウド３１の上側周縁部のうち、上流側
端面３１ｂに沿った周縁部には、段部３１ｄが形成され
ており、下流側端面３１ｃに沿った周縁部には、段部３
１ｅが形成されている。同様に、シュラウド３２の上側
周縁部のうち、上流側端面３２ｂに沿った周縁部には、
段部３２ｄが形成されており、下流側端面３２ｃに沿っ
た周縁部には、段部３２ｅが形成されている。
【００４９】タービン静翼Ｓの上部において、遮熱層３
５は、段部３１ｄおよび段部３１ｅまで廻り込むように
シュラウド３１に対して装着されている。そして、遮熱
層３５（トップコート３６およびアンダーコート３７）
の上流側端面は、段部３１ｄの上面３１ｆと当接し、下
流側端面は、段部３１ｅの上面３１ｇと当接する。ま
た、シュラウド３１の上流側端部と下流側端部とにおい
て、遮熱層３５の両端部の外面、すなわち、トップコー
ト３６の表面は、シュラウド３１の上流側端面３１ｂま
たは下流側端面３１ｃと面一となる。
５は、段部３１ｄおよび段部３１ｅまで廻り込むように
シュラウド３１に対して装着されている。そして、遮熱
層３５（トップコート３６およびアンダーコート３７）
の上流側端面は、段部３１ｄの上面３１ｆと当接し、下
流側端面は、段部３１ｅの上面３１ｇと当接する。ま
た、シュラウド３１の上流側端部と下流側端部とにおい
て、遮熱層３５の両端部の外面、すなわち、トップコー
ト３６の表面は、シュラウド３１の上流側端面３１ｂま
たは下流側端面３１ｃと面一となる。
【００５０】同様に、タービン静翼Ｓの下部において、
遮熱層３５は、段部３２ｄおよび段部３２ｅまで廻り込
むようにシュラウド３２に対して装着されている。そし
て、遮熱層３５（トップコート３６およびアンダーコー
ト３７）の上流側端面は、段部３２ｄの上面３２ｆと当
接し、下流側端面は、段部３２ｅの上面３２ｇと当接す
る。また、シュラウド３２の上流側端部と下流側端部と
において、遮熱層３５の両端部の外面、すなわち、トッ
プコート３６の表面は、シュラウド３２の上流側端面３
２ｂまたは下流側端面３２ｃと面一となる。
遮熱層３５は、段部３２ｄおよび段部３２ｅまで廻り込
むようにシュラウド３２に対して装着されている。そし
て、遮熱層３５（トップコート３６およびアンダーコー
ト３７）の上流側端面は、段部３２ｄの上面３２ｆと当
接し、下流側端面は、段部３２ｅの上面３２ｇと当接す
る。また、シュラウド３２の上流側端部と下流側端部と
において、遮熱層３５の両端部の外面、すなわち、トッ
プコート３６の表面は、シュラウド３２の上流側端面３
２ｂまたは下流側端面３２ｃと面一となる。
【００５１】このように構成されたタービン静翼Ｓで
は、翼部２３の両端に設けられたシュラウド３１，３２
の上流側端部および下流側端部付近における遮熱層３５
の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能とな
る。なお、この場合も、遮熱層３５を、シュラウド３
１，３２のガスパス面３１ａ，３２ａから、シュラウド
３１，３２の側端面３１ｈ，３２ｈ（図６参照）にまで
廻り込ませてもよい。そして、この場合、シュラウド３
１，３２の上側周縁部のうち、側端面３１ｈ，３２ｈに
沿った周縁部に段部を形成し、遮熱層３５の側端面を当
該段部の上面と当接させるとよい。
は、翼部２３の両端に設けられたシュラウド３１，３２
の上流側端部および下流側端部付近における遮熱層３５
の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制することが可能とな
る。なお、この場合も、遮熱層３５を、シュラウド３
１，３２のガスパス面３１ａ，３２ａから、シュラウド
３１，３２の側端面３１ｈ，３２ｈ（図６参照）にまで
廻り込ませてもよい。そして、この場合、シュラウド３
１，３２の上側周縁部のうち、側端面３１ｈ，３２ｈに
沿った周縁部に段部を形成し、遮熱層３５の側端面を当
該段部の上面と当接させるとよい。
【００５２】図８は、上述したガスタービン１のタービ
ン３に備えられている分割環を示す斜視図であり、図９
は、タービン３に備えられている分割環の要部を示す拡
大部分断面図である。これらの図面に示すように、分割
環１０は、燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面１０ａ
を有する。そして、この分割環１０では、ガスパス面１
０ａを覆う遮熱層４５（トップコート４６およびアンダ
ーコート４７）が、ガスパス面１０ａから、外周面のう
ち、燃焼ガス流通方向と交差（直交）する上流側端面１
０ｂにまで廻り込むように形成されており、上流側端面
１０ｂは、遮熱層４５によって完全に覆われている。こ
の場合、分割環１０の下側周縁部のうち、上流側端面１
０ｂに沿った周縁部には、遮熱層４５の密着性を高める
ために、面取り部１０ｒが形成されている。
ン３に備えられている分割環を示す斜視図であり、図９
は、タービン３に備えられている分割環の要部を示す拡
大部分断面図である。これらの図面に示すように、分割
環１０は、燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面１０ａ
を有する。そして、この分割環１０では、ガスパス面１
０ａを覆う遮熱層４５（トップコート４６およびアンダ
ーコート４７）が、ガスパス面１０ａから、外周面のう
ち、燃焼ガス流通方向と交差（直交）する上流側端面１
０ｂにまで廻り込むように形成されており、上流側端面
１０ｂは、遮熱層４５によって完全に覆われている。こ
の場合、分割環１０の下側周縁部のうち、上流側端面１
０ｂに沿った周縁部には、遮熱層４５の密着性を高める
ために、面取り部１０ｒが形成されている。
【００５３】このように構成されたタービン用分割環１
０では、上流側端部における遮熱層４５の劣化・剥離を
容易かつ確実に抑制することが可能となる。もちろん、
ガスパス面１０ａを覆う遮熱層４５を、ガスパス面か
ら、外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差（直交）す
る下流側端面や、側端面１０ｈ（図８参照）にまで廻り
込ませてもよい。更に、分割環１０の周縁部の少なくと
も一部に段部を形成し、遮熱層４５を、段部まで廻り込
ませると共に、遮熱層４５の端面を段部の上面と当接さ
せてもよい。
０では、上流側端部における遮熱層４５の劣化・剥離を
容易かつ確実に抑制することが可能となる。もちろん、
ガスパス面１０ａを覆う遮熱層４５を、ガスパス面か
ら、外周面のうち、燃焼ガス流通方向と交差（直交）す
る下流側端面や、側端面１０ｈ（図８参照）にまで廻り
込ませてもよい。更に、分割環１０の周縁部の少なくと
も一部に段部を形成し、遮熱層４５を、段部まで廻り込
ませると共に、遮熱層４５の端面を段部の上面と当接さ
せてもよい。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるガス
タービン動翼、ガスタービン静翼、及び、ガスタービン
用分割環では、遮熱層が、プラットホーム、シュラウ
ド、分割環本体のガスパス面から、外周面の少なくとも
一部にまで廻り込むように形成されている。この結果、
プラットホーム、シュラウド、分割環本体の周縁部にお
ける遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制すること
が可能である。
タービン動翼、ガスタービン静翼、及び、ガスタービン
用分割環では、遮熱層が、プラットホーム、シュラウ
ド、分割環本体のガスパス面から、外周面の少なくとも
一部にまで廻り込むように形成されている。この結果、
プラットホーム、シュラウド、分割環本体の周縁部にお
ける遮熱層の劣化・剥離を容易かつ確実に抑制すること
が可能である。
【００５５】従って、これらガスタービン動翼、ガスタ
ービン静翼、又は、ガスタービン用分割環をガスタービ
ンに適用すれば、燃焼ガス温度を高めてエネルギ効率を
容易に向上させることができる
ービン静翼、又は、ガスタービン用分割環をガスタービ
ンに適用すれば、燃焼ガス温度を高めてエネルギ効率を
容易に向上させることができる
【図１】本発明によるガスタービンを示す概略構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明によるガスタービンのタービンを示す要
部断面図である。
部断面図である。
【図３】本発明によるガスタービン動翼を示す斜視図で
ある。
ある。
【図４】本発明によるガスタービン動翼を示す縦断面図
である。
である。
【図５】本発明によるガスタービン動翼の他の態様を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図６】本発明によるガスタービン静翼を示す斜視図で
ある。
ある。
【図７】本発明によるガスタービン静翼を示す縦断面図
である。
である。
【図８】本発明によるガスタービン用分割環を示す斜視
図である。
図である。
【図９】本発明によるガスタービン用分割環の要部を示
す拡大部分断面図である。
す拡大部分断面図である。
【図１０】従来のガスタービン動翼を示す縦断面図であ
る。
る。
【符号の説明】 １…ガスタービン、２…圧縮機、３…タービン、４…燃
焼器、５…ケーシング、６…ロータ、７…発電機、１０
…タービン用分割環、１０ａ，２２ａ，２８ａ，３１
ａ，３２ａ…ガスパス面，１０ｂ，２２ｂ，２８ｂ，３
１ｂ，３２ｂ…上流側端面、１０ｈ，２２ｈ，３１ｈ，
３２ｈ…側端面、１０ｒ，２２ｒ，３１ｒ，３２ｒ，２
８ｒ…面取り部、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…タービ
ン動翼、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…タービン静翼、
２１…基部、２２…プラットホーム、２２ｄ，２２ｅ，
２８ｄ，２８ｅ，３１ｄ，３１ｅ，３２ｄ，３２ｅ…段
部、２２ｆ，２２ｇ，２８ｆ，２８ｇ，３１ｆ，３１
ｇ，３２ｆ，３２ｇ…上面、２２ｃ，２８ｃ，３１ｃ，
３２ｃ…下流側端面、２３，３３…翼部、２５，３５，
４５…遮熱層、２６，３６，４６…トップコート、２
７，３７，４７…アンダーコート、２８，３１，３２…
シュラウド。
焼器、５…ケーシング、６…ロータ、７…発電機、１０
…タービン用分割環、１０ａ，２２ａ，２８ａ，３１
ａ，３２ａ…ガスパス面，１０ｂ，２２ｂ，２８ｂ，３
１ｂ，３２ｂ…上流側端面、１０ｈ，２２ｈ，３１ｈ，
３２ｈ…側端面、１０ｒ，２２ｒ，３１ｒ，３２ｒ，２
８ｒ…面取り部、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…タービ
ン動翼、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…タービン静翼、
２１…基部、２２…プラットホーム、２２ｄ，２２ｅ，
２８ｄ，２８ｅ，３１ｄ，３１ｅ，３２ｄ，３２ｅ…段
部、２２ｆ，２２ｇ，２８ｆ，２８ｇ，３１ｆ，３１
ｇ，３２ｆ，３２ｇ…上面、２２ｃ，２８ｃ，３１ｃ，
３２ｃ…下流側端面、２３，３３…翼部、２５，３５，
４５…遮熱層、２６，３６，４６…トップコート、２
７，３７，４７…アンダーコート、２８，３１，３２…
シュラウド。
フロントページの続き (72)発明者 山口 健吾 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 金子 秀明 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 大島 功太郎 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3G002 BA06 BA08 BB04 EA05 EA06 EA08 GA07 GA10 GB04
Claims (12)
- 【請求項１】 燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面を
もったプラットホームと、このプラットホームから起立
する翼部とを備え、前記プラットホームのガスパス面が
遮熱層で覆われているタービン動翼において、 前記遮熱層は、前記プラットホームのガスパス面から、
前記プラットホームの外周面の少なくとも一部にまで廻
り込むように形成されていることを特徴とするタービン
動翼。 - 【請求項２】 前記プラットホームの周縁部の少なくと
も一部には、段部が形成されており、前記遮熱層は、前
記段部まで廻り込むと共に、その端面が前記段部の上面
と当接するように形成されていることを特徴とする請求
項１に記載のタービン動翼。 - 【請求項３】 プラットホームと、このプラットホーム
から起立する翼部と、当該翼部の先端に設けられたシュ
ラウドとを備え、前記シュラウドの燃焼ガス流通方向に
延びるガスパス面が遮熱層で覆われているタービン動翼
において、 前記遮熱層は、前記シュラウドのガスパス面から、前記
シュラウドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むよ
うに形成されていることを特徴とするタービン動翼。 - 【請求項４】 前記シュラウドの周縁部の少なくとも一
部には、段部が形成されており、前記遮熱層は、前記段
部まで廻り込むと共に、その端面が前記段部の上面と当
接するように形成されていることを特徴とする請求項３
に記載のタービン動翼。 - 【請求項５】 それぞれ燃焼ガス流通方向に延びるガス
パス面をもった一対のシュラウドと、これらシュラウド
によって挟持された翼部とを備え、少なくとも何れか一
方のシュラウドのガスパス面が遮熱層で覆われているタ
ービン静翼において、 前記遮熱層は、前記シュラウドのガスパス面から、前記
シュラウドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むよ
うに形成されていることを特徴とするタービン静翼。 - 【請求項６】 前記シュラウドの周縁部の少なくとも一
部には、段部が形成されており、前記遮熱層は、前記段
部まで廻り込むと共に、その端面が前記段部の上面と当
接するように形成されていることを特徴とする請求項５
に記載のタービン静翼。 - 【請求項７】 燃焼ガス流通方向に延びるガスパス面を
有し、前記ガスパス面が遮熱層によって覆われているタ
ービン用分割環において、 前記遮熱層は、前記ガスパス面から外周面の少なくとも
一部にまで廻り込むように形成されていることを特徴と
するタービン用分割環。 - 【請求項８】 周縁部の少なくとも一部に形成された段
部を有し、前記遮熱層は、前記段部まで廻り込むと共
に、その端面が前記段部の上面と当接するように形成さ
れていることを特徴とする請求項７に記載のタービン用
分割環。 - 【請求項９】 高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼と
タービン動翼とで膨張させることによって動力を発生す
るガスタービンにおいて、 前記タービン動翼は、燃焼ガス流通方向に延びるガスパ
ス面をもったプラットホームと、このプラットホームか
ら起立する翼部と、前記プラットホームのガスパス面を
覆う遮熱層とを備え、前記遮熱層は、前記プラットホー
ムのガスパス面から、前記プラットホームの外周面の少
なくとも一部にまで廻り込むように形成されていること
を特徴とするガスタービン。 - 【請求項１０】 高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼
とタービン動翼とで膨張させることによって動力を発生
するガスタービンにおいて、 前記タービン動翼は、プラットホームと、このプラット
ホームから起立する翼部と、当該翼部の先端に設けられ
たシュラウドと、このシュラウドの燃焼ガス流通方向に
延びるガスパス面を覆う遮熱層とを備え、前記遮熱層
は、前記シュラウドのガスパス面から、前記シュラウド
の外周面の少なくとも一部にまで廻り込むように形成さ
れていることを特徴とするガスタービン。 - 【請求項１１】 高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼
とタービン動翼とで膨張させることによって動力を発生
するガスタービンにおいて、 前記タービン静翼は、それぞれ燃焼ガス流通方向に延び
るガスパス面をもった一対のシュラウドと、これらシュ
ラウドによって挟持された翼部と、少なくとも何れか一
方のシュラウドのガスパス面を覆う遮熱層とを備え、前
記遮熱層は、前記シュラウドのガスパス面から、前記シ
ュラウドの外周面の少なくとも一部にまで廻り込むよう
に形成されていることを特徴とするガスタービン。 - 【請求項１２】 高温・高圧の燃焼ガスをタービン静翼
とタービン動翼とで膨張させることによって動力を発生
するガスタービンにおいて、 前記タービン動翼の外周に設けられており、燃焼ガス流
通方向に延びるガスパス面と、前記ガスパス面を覆う遮
熱層とを有する分割環を備え、前記遮熱層は、前記分割
環のガスパス面から、前記分割環の外周面の少なくとも
一部にまで廻り込むように形成されていることを特徴と
するガスタービン。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062442A JP2002266603A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | タービン動翼、タービン静翼、タービン用分割環、及び、ガスタービン |
| US10/067,947 US6811373B2 (en) | 2001-03-06 | 2002-02-08 | Turbine moving blade, turbine stationary blade, turbine split ring, and gas turbine |
| EP02003340A EP1239058A3 (en) | 2001-03-06 | 2002-02-13 | Coating for gas turbine blades |
| CA002372016A CA2372016C (en) | 2001-03-06 | 2002-02-14 | Turbine moving blade, turbine stationary blade, turbine split ring, and gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001062442A JP2002266603A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | タービン動翼、タービン静翼、タービン用分割環、及び、ガスタービン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002266603A true JP2002266603A (ja) | 2002-09-18 |
Family
ID=18921578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001062442A Pending JP2002266603A (ja) | 2001-03-06 | 2001-03-06 | タービン動翼、タービン静翼、タービン用分割環、及び、ガスタービン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6811373B2 (ja) |
| EP (1) | EP1239058A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002266603A (ja) |
| CA (1) | CA2372016C (ja) |
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| WO2018047523A1 (ja) * | 2016-09-08 | 2018-03-15 | 三菱重工航空エンジン株式会社 | コーティング法及びコーティング膜並びにタービンシュラウド |
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| EP1591625A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-02 | ALSTOM Technology Ltd | Gas turbine blade shroud |
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