JP2003193805A - 産業用ガスタービンエンジン用の冷却可能なロータブレード - Google Patents
産業用ガスタービンエンジン用の冷却可能なロータブレードInfo
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- JP2003193805A JP2003193805A JP2002359256A JP2002359256A JP2003193805A JP 2003193805 A JP2003193805 A JP 2003193805A JP 2002359256 A JP2002359256 A JP 2002359256A JP 2002359256 A JP2002359256 A JP 2002359256A JP 2003193805 A JP2003193805 A JP 2003193805A
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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
- F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
- F05D2260/22141—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 許容できる熱伝達効果および製造コストを提
供する産業用ガスタービンエンジン用の総合的な冷却機
構を提供する。 【解決手段】 ２つの蛇行流路（１２２，１２４）を備
えるエアフォイル（６４）を有する冷却可能なロータブ
レード（４２）が開示されている。エアフォイル（６
４）の前縁領域（６８）および後縁領域（７４）に冷却
を提供するために、種々の構造詳細が開発されている。
１つの詳細な実施例では、流路内のエアフォイルトリッ
プストリップは、エアフォイル（６４）の縁領域（６
８，７４）に最も近接するレッグ部（１２２ｃ，１２４
ｃ）以外の大部分の流路のレッグ部にわたって、一定の
高さおよび一定のピッチを有する。
供する産業用ガスタービンエンジン用の総合的な冷却機
構を提供する。 【解決手段】 ２つの蛇行流路（１２２，１２４）を備
えるエアフォイル（６４）を有する冷却可能なロータブ
レード（４２）が開示されている。エアフォイル（６
４）の前縁領域（６８）および後縁領域（７４）に冷却
を提供するために、種々の構造詳細が開発されている。
１つの詳細な実施例では、流路内のエアフォイルトリッ
プストリップは、エアフォイル（６４）の縁領域（６
８，７４）に最も近接するレッグ部（１２２ｃ，１２４
ｃ）以外の大部分の流路のレッグ部にわたって、一定の
高さおよび一定のピッチを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ガスタービ
ンエンジンで使用される種類の冷却可能なエアフォイル
構造体に関し、特に、エアフォイルの重要な位置に空気
などの冷却流体を供給する構造体に関する。
ンエンジンで使用される種類の冷却可能なエアフォイル
構造体に関し、特に、エアフォイルの重要な位置に空気
などの冷却流体を供給する構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機用のガスタービンエンジンは、一
般に熱応力を減少させるために冷却されるロータブレー
ドを有する。応力を減少させることよって、ロータブレ
ードの充分な構造的完全性および疲労寿命が得られる。
ブレードの内部の非常に複雑な冷却設計が開発されてお
り、この設計では、空気などの冷却流体用の冷却流路を
提供するために蛇行流路を使用している。
般に熱応力を減少させるために冷却されるロータブレー
ドを有する。応力を減少させることよって、ロータブレ
ードの充分な構造的完全性および疲労寿命が得られる。
ブレードの内部の非常に複雑な冷却設計が開発されてお
り、この設計では、空気などの冷却流体用の冷却流路を
提供するために蛇行流路を使用している。
【０００３】上述の用途では、乱流を引き起こすトリッ
プストリップなどの熱伝達機構が通常使用される。トリ
ップストリップの設計は、複雑になっており、トリップ
ストリップの高さ、連続性、および流路において接近す
る冷却流に対する角度などが変化する。これらの設計
は、一般にエアフォイル全体に適用されるように示され
ているが、エアフォイルの非常に小さい領域における熱
伝達を増加させるというミクロなレベルに焦点を合わせ
ている。
プストリップなどの熱伝達機構が通常使用される。トリ
ップストリップの設計は、複雑になっており、トリップ
ストリップの高さ、連続性、および流路において接近す
る冷却流に対する角度などが変化する。これらの設計
は、一般にエアフォイル全体に適用されるように示され
ているが、エアフォイルの非常に小さい領域における熱
伝達を増加させるというミクロなレベルに焦点を合わせ
ている。
【０００４】このような熱伝達機構は、エアフォイルを
通って流れる冷却流体に熱を伝達するエアフォイル構造
体の能力を増加させる。１つの測定基準は、構造体の熱
伝達効果であり、これは、レッグ部を境界づける壁と、
所定の流速および温度でレッグ部を通って流れる冷却流
体と、の基準温度差における流路の一部の熱伝達能力で
ある。熱伝達効果の増加は、所定の動作条件において、
トリップストリップの高さを増加すること、またはトリ
ップストリップの間のピッチを減少して、流れがこれら
の機構を通過するときの流れの圧力損失を増加させるこ
とによって達成される。相関する結果を検証する上で便
利なパラメータの１つは、正規化されたトリップストリ
ップ高さ対ピッチ比、すなわちトリップストリップの高
さをピッチで割って１００を掛けた値である。
通って流れる冷却流体に熱を伝達するエアフォイル構造
体の能力を増加させる。１つの測定基準は、構造体の熱
伝達効果であり、これは、レッグ部を境界づける壁と、
所定の流速および温度でレッグ部を通って流れる冷却流
体と、の基準温度差における流路の一部の熱伝達能力で
ある。熱伝達効果の増加は、所定の動作条件において、
トリップストリップの高さを増加すること、またはトリ
ップストリップの間のピッチを減少して、流れがこれら
の機構を通過するときの流れの圧力損失を増加させるこ
とによって達成される。相関する結果を検証する上で便
利なパラメータの１つは、正規化されたトリップストリ
ップ高さ対ピッチ比、すなわちトリップストリップの高
さをピッチで割って１００を掛けた値である。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５７３８４９３号明細書
【０００６】
【特許文献２】米国特許第５６９５３２１号明細書
【０００７】
【特許文献３】米国特許第４５１４１４４号明細書
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】これらの特定の機構
は、エアフォイルの小さい領域のために開発されたが、
熱伝達を促進し、かつ製造コストが許容できないほど増
加しない方法でこれらの機構を使用することが課題とな
っている。関心分野の１つは、産業用ガスタービンエン
ジン用のエアフォイルであり、この分野では、航空機用
ガスタービンエンジンに比べて産業用ガスタービンエン
ジンの動作条件が過酷でないために、慣例的に複雑な設
計が使用されていない。
は、エアフォイルの小さい領域のために開発されたが、
熱伝達を促進し、かつ製造コストが許容できないほど増
加しない方法でこれらの機構を使用することが課題とな
っている。関心分野の１つは、産業用ガスタービンエン
ジン用のエアフォイルであり、この分野では、航空機用
ガスタービンエンジンに比べて産業用ガスタービンエン
ジンの動作条件が過酷でないために、慣例的に複雑な設
計が使用されていない。
【０００９】よって、許容できるレベルの熱伝達効果お
よび製造コストを提供する産業用ガスタービンエンジン
用の総合的な冷却機構の開発が求められている。
よび製造コストを提供する産業用ガスタービンエンジン
用の総合的な冷却機構の開発が求められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、産業用ガス
タービンエンジンのロータブレードは、定常時の動作条
件において最大の熱負荷にさらされ、かつこのような最
大熱負荷のエアフォイル上の位置が長期にわたって比較
的一定であるという認識に一部基づいている。最大熱負
荷の位置は、筒形または環状多筒形燃焼室などで起こり
うるように、周方向で流路温度が変動する場合でも変化
しない。よって、航空機用ガスタービンエンジンのエア
フォイルに比べて、温度位置における時間（ｔｉｍｅ
ａｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ）が
比較的固定されている。航空機用ガスタービンエンジン
では、一般に海面離陸条件における過渡時に熱負荷が最
大となり、定常状態の巡航条件で熱負荷の大きさが減少
する。これらの条件における最大熱負荷の大きさおよび
位置は、条件の間での冷却空気流の変化、および流路の
異なる温度およびガス速度によるエアフォイル上の流路
熱負荷の変化のためにエアフォイル上で移動する。この
ため、産業用ガスタービンエンジンの内部冷却流路をさ
らに調整することが可能であり、かつ航空機用ガスター
ビンエンジン用のエアフォイルよりも製造が容易なブレ
ードが形成可能となるように設計に柔軟性を持たせるこ
とができる。産業用エンジンエアフォイルでは、動作条
件の間での最大熱伝達位置の移動を許容する必要がある
航空機用エンジンエアフォイルに比べて、例えばトリッ
プストリップの列の設計の変動を減少させることができ
る。さらに、本発明は、中間翼弦領域から縁領域（前縁
領域，後縁領域）へ冷却空気を導くために、連続する３
つの翼幅方向レッグ部をそれぞれ備える２つの蛇行流路
を有するエアフォイルを含む１つの周知の産業用ガスタ
ービンエンジン構成では、最大熱負荷が前縁領域および
後縁領域で生じるという認識に一部基づいている。冷却
空気は、エアフォイルの対応する縁領域に最も近接する
各々の蛇行流路の第３のレッグ部に導かれ、この第３の
レッグ部を介して蛇行流路から排出される。この周知の
構成では、蛇行冷却空気流路と前縁との間に前縁冷却空
気流路が設けられている。
タービンエンジンのロータブレードは、定常時の動作条
件において最大の熱負荷にさらされ、かつこのような最
大熱負荷のエアフォイル上の位置が長期にわたって比較
的一定であるという認識に一部基づいている。最大熱負
荷の位置は、筒形または環状多筒形燃焼室などで起こり
うるように、周方向で流路温度が変動する場合でも変化
しない。よって、航空機用ガスタービンエンジンのエア
フォイルに比べて、温度位置における時間（ｔｉｍｅ
ａｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ）が
比較的固定されている。航空機用ガスタービンエンジン
では、一般に海面離陸条件における過渡時に熱負荷が最
大となり、定常状態の巡航条件で熱負荷の大きさが減少
する。これらの条件における最大熱負荷の大きさおよび
位置は、条件の間での冷却空気流の変化、および流路の
異なる温度およびガス速度によるエアフォイル上の流路
熱負荷の変化のためにエアフォイル上で移動する。この
ため、産業用ガスタービンエンジンの内部冷却流路をさ
らに調整することが可能であり、かつ航空機用ガスター
ビンエンジン用のエアフォイルよりも製造が容易なブレ
ードが形成可能となるように設計に柔軟性を持たせるこ
とができる。産業用エンジンエアフォイルでは、動作条
件の間での最大熱伝達位置の移動を許容する必要がある
航空機用エンジンエアフォイルに比べて、例えばトリッ
プストリップの列の設計の変動を減少させることができ
る。さらに、本発明は、中間翼弦領域から縁領域（前縁
領域，後縁領域）へ冷却空気を導くために、連続する３
つの翼幅方向レッグ部をそれぞれ備える２つの蛇行流路
を有するエアフォイルを含む１つの周知の産業用ガスタ
ービンエンジン構成では、最大熱負荷が前縁領域および
後縁領域で生じるという認識に一部基づいている。冷却
空気は、エアフォイルの対応する縁領域に最も近接する
各々の蛇行流路の第３のレッグ部に導かれ、この第３の
レッグ部を介して蛇行流路から排出される。この周知の
構成では、蛇行冷却空気流路と前縁との間に前縁冷却空
気流路が設けられている。
【００１１】本発明では、産業用ガスタービンエンジン
用の冷却可能なロータブレードは、２つの蛇行流路を備
えるエアフォイルを有し、これらの蛇行流路は、中間翼
弦領域からエアフォイルの対応する縁領域へと冷却空気
を導くために連続するように接続された３つの翼幅方向
レッグ部をそれぞれ有している。各々の蛇行流路の各レ
ッグ部は、該レッグ部の少なくとも一部にわたって、上
流に位置するレッグ部よりも大きいトリップストリップ
高さ対ピッチ比を有し、これにより、各々の蛇行流路に
おいて冷却空気がエアフォイルの対応する縁領域に近づ
くに従って、上流のレッグ部に比べて各々の下流のレッ
グ部の熱伝達効果が増加している。また、（流路に沿っ
て冷却空気を排出する最も下流のレッグ部を除いて）各
々のレッグ部におけるトリップストリップの列のピッチ
が一定であり、これにより、中間翼弦領域に比べて縁領
域から優先的に熱が除去されるとともに、製造および点
検が容易となる。
用の冷却可能なロータブレードは、２つの蛇行流路を備
えるエアフォイルを有し、これらの蛇行流路は、中間翼
弦領域からエアフォイルの対応する縁領域へと冷却空気
を導くために連続するように接続された３つの翼幅方向
レッグ部をそれぞれ有している。各々の蛇行流路の各レ
ッグ部は、該レッグ部の少なくとも一部にわたって、上
流に位置するレッグ部よりも大きいトリップストリップ
高さ対ピッチ比を有し、これにより、各々の蛇行流路に
おいて冷却空気がエアフォイルの対応する縁領域に近づ
くに従って、上流のレッグ部に比べて各々の下流のレッ
グ部の熱伝達効果が増加している。また、（流路に沿っ
て冷却空気を排出する最も下流のレッグ部を除いて）各
々のレッグ部におけるトリップストリップの列のピッチ
が一定であり、これにより、中間翼弦領域に比べて縁領
域から優先的に熱が除去されるとともに、製造および点
検が容易となる。
【００１２】本発明の１つの実施例では、前方蛇行流路
および後方蛇行流路の第３のレッグ部は、この第３のレ
ッグ部の少なくとも一部にわたって他のレッグ部に比べ
て増加したトリップストリップ高さを有する。
および後方蛇行流路の第３のレッグ部は、この第３のレ
ッグ部の少なくとも一部にわたって他のレッグ部に比べ
て増加したトリップストリップ高さを有する。
【００１３】本発明では、前方蛇行流路および後方蛇行
流路の第３のレッグ部は、この第３のレッグ部の少なく
とも一部にわたって、第２のレッグ部に比べて大きいト
リップストリップ高さおよび正規化された高さ対ピッチ
比を有し、これにより、冷却空気の流れが下流方向に進
むに従って、第２のレッグ部と第１のレッグ部との間に
おける熱伝達効果の増加に比べて、第２のレッグ部に対
する第３のレッグ部の熱伝達効果の増加が大きくなって
いる。
流路の第３のレッグ部は、この第３のレッグ部の少なく
とも一部にわたって、第２のレッグ部に比べて大きいト
リップストリップ高さおよび正規化された高さ対ピッチ
比を有し、これにより、冷却空気の流れが下流方向に進
むに従って、第２のレッグ部と第１のレッグ部との間に
おける熱伝達効果の増加に比べて、第２のレッグ部に対
する第３のレッグ部の熱伝達効果の増加が大きくなって
いる。
【００１４】本発明の１つの実施例では、２つの蛇行流
路の各々の第３のレッグ部は、第２のレッグ部から冷却
空気を受け入れる第１の部分と、この第１の部分の外側
に位置する第２の部分と、を備えており、第２の部分
は、第１の部分よりも大きいトリップストリップ高さお
よびトリップストリップ高さ対ピッチを有し、第２のレ
ッグ部は、下流方向で第２のレッグ部および第３のレッ
グ部の熱伝達効果が連続的に増加するように第１のレッ
グ部よりも大きいトリップストリップ高さまたはトリッ
プストリップ高さ対ピッチを有する。
路の各々の第３のレッグ部は、第２のレッグ部から冷却
空気を受け入れる第１の部分と、この第１の部分の外側
に位置する第２の部分と、を備えており、第２の部分
は、第１の部分よりも大きいトリップストリップ高さお
よびトリップストリップ高さ対ピッチを有し、第２のレ
ッグ部は、下流方向で第２のレッグ部および第３のレッ
グ部の熱伝達効果が連続的に増加するように第１のレッ
グ部よりも大きいトリップストリップ高さまたはトリッ
プストリップ高さ対ピッチを有する。
【００１５】本発明の１つの実施例では、トリップスト
リップの列を含む各々の蛇行流路の第１のレッグ部およ
び第２のレッグ部は、第１のレッグ部全体および第２の
レッグ部全体にわたって、トリップストリップ高さおよ
びトリップストリップ高さ対ピッチが増加していない。
リップの列を含む各々の蛇行流路の第１のレッグ部およ
び第２のレッグ部は、第１のレッグ部全体および第２の
レッグ部全体にわたって、トリップストリップ高さおよ
びトリップストリップ高さ対ピッチが増加していない。
【００１６】本発明の１つの実施例では、ロータブレー
ドは、前縁と最も前方の蛇行流路の第３のレッグ部との
間に配置された第３の流路を有し、この第３の流路は、
根部に隣接する第１の部分と、先端部に隣接するととも
に第１の部分よりも大きいトリップストリップ高さおよ
びトリップストリップ高さ対ピッチ比を有する第２の部
分と、を備えている。
ドは、前縁と最も前方の蛇行流路の第３のレッグ部との
間に配置された第３の流路を有し、この第３の流路は、
根部に隣接する第１の部分と、先端部に隣接するととも
に第１の部分よりも大きいトリップストリップ高さおよ
びトリップストリップ高さ対ピッチ比を有する第２の部
分と、を備えている。
【００１７】本発明の主な特徴は、前方蛇行流路と後方
蛇行流路とを有する冷却可能なエアフォイルであって、
中間翼弦領域に配置された前方蛇行流路の入口レッグ部
にはトリップストリップが設けられているが、後方蛇行
流路の入口レッグ部にはトリップストリップが設けられ
ていないことである。他の特徴は、各々の流路のレッグ
部におけるトリップストリップの高さが、大部分のレッ
グ部についてレッグ部の全長にわたって変化しないこと
である。また他の特徴は、各々の流路のレッグ部におけ
るトリップストリップのピッチが、大部分のレッグ部に
ついてレッグ部の全長にわたって変化しないことであ
る。さらに他の特徴は、レッグ部の間でのトリップスト
リップの変化と下流方向で連続的に増加するレッグ部の
熱伝達効果である。また他の特徴は、各々の蛇行流路を
境界づける隣接構造体と鋭角を成すトリップストリップ
の配置角度である。１つの実施例における他の特徴は、
前方蛇行流路のリブとトリップストリップの上流側で鋭
角を成す、第３の流路におけるトリップストリップの配
置角度である。
蛇行流路とを有する冷却可能なエアフォイルであって、
中間翼弦領域に配置された前方蛇行流路の入口レッグ部
にはトリップストリップが設けられているが、後方蛇行
流路の入口レッグ部にはトリップストリップが設けられ
ていないことである。他の特徴は、各々の流路のレッグ
部におけるトリップストリップの高さが、大部分のレッ
グ部についてレッグ部の全長にわたって変化しないこと
である。また他の特徴は、各々の流路のレッグ部におけ
るトリップストリップのピッチが、大部分のレッグ部に
ついてレッグ部の全長にわたって変化しないことであ
る。さらに他の特徴は、レッグ部の間でのトリップスト
リップの変化と下流方向で連続的に増加するレッグ部の
熱伝達効果である。また他の特徴は、各々の蛇行流路を
境界づける隣接構造体と鋭角を成すトリップストリップ
の配置角度である。１つの実施例における他の特徴は、
前方蛇行流路のリブとトリップストリップの上流側で鋭
角を成す、第３の流路におけるトリップストリップの配
置角度である。
【００１８】本発明の主な利点は、エアフォイルの冷却
流路の大部分のレッグ部に比較的一定の高さと一定のピ
ッチを有するトリップストリップを有する冷却可能なエ
アフォイルの点検および製造が容易であるために、エア
フォイルのコストが低下することである。他の利点は、
冷却負荷の一部を中間翼弦領域から前方蛇行流路に移動
させ、かつ前方蛇行流路によって冷却される領域の冷却
を前縁流路によって補うとともに、エアフォイルの前縁
領域と後縁領域を適切に冷却する事によって得られる、
作動状態におけるエアフォイルの耐久性である。
流路の大部分のレッグ部に比較的一定の高さと一定のピ
ッチを有するトリップストリップを有する冷却可能なエ
アフォイルの点検および製造が容易であるために、エア
フォイルのコストが低下することである。他の利点は、
冷却負荷の一部を中間翼弦領域から前方蛇行流路に移動
させ、かつ前方蛇行流路によって冷却される領域の冷却
を前縁流路によって補うとともに、エアフォイルの前縁
領域と後縁領域を適切に冷却する事によって得られる、
作動状態におけるエアフォイルの耐久性である。
【００１９】本発明の上述の特徴および利点は、以下の
発明の詳細な説明および添付図面によってさらに明らか
になる。
発明の詳細な説明および添付図面によってさらに明らか
になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、産業用ガスタービンエン
ジン１２の設備１０の一部切り欠き説明図である。この
設備１０は、建物１４として示されたハウジングを含
み、このハウジングは、建物内への空気の入口１６と建
物から排出される作動媒体ガスの出口１８とを有する。
ジン１２の設備１０の一部切り欠き説明図である。この
設備１０は、建物１４として示されたハウジングを含
み、このハウジングは、建物内への空気の入口１６と建
物から排出される作動媒体ガスの出口１８とを有する。
【００２１】産業用ガスタービンエンジン１２は、圧縮
部２２、燃焼部２４、およびフリータービン（図示省
略）を含むタービン部２６を有する。また、産業用ガス
タービンエンジンは、軸Ａを中心に配置されたシャフト
（図示省略）を備えるロータアセンブリを有する。この
シャフトは、圧縮部２２にエネルギを伝達するとともに
フリータービンを駆動するためにフリータービンに向か
ってガスを排出する。フリータービンは、第２のシャフ
ト２８を介して発電機３２などの機械に接続されてお
り、発電機に機械的な回転エネルギを伝達する。
部２２、燃焼部２４、およびフリータービン（図示省
略）を含むタービン部２６を有する。また、産業用ガス
タービンエンジンは、軸Ａを中心に配置されたシャフト
（図示省略）を備えるロータアセンブリを有する。この
シャフトは、圧縮部２２にエネルギを伝達するとともに
フリータービンを駆動するためにフリータービンに向か
ってガスを排出する。フリータービンは、第２のシャフ
ト２８を介して発電機３２などの機械に接続されてお
り、発電機に機械的な回転エネルギを伝達する。
【００２２】作動媒体ガス用の流路３４が、圧縮部２
２、燃焼部２４、およびタービン部２６を通って延びて
いる。空気である作動媒体ガスが、圧縮部２２に流入し
てここで圧縮される。圧縮された作動媒体ガス（空気）
の大部分が燃焼室に流入する。この空気は、燃焼室内で
燃料と混合されるとともに燃焼してガスにエネルギを与
える。高温高圧の作動媒体ガスは、タービン部２６を通
って膨張して圧縮部２２でガスを圧縮するようにロータ
アセンブリを駆動するとともに、排出されてフリーター
ビンを駆動する。圧縮された作動媒体ガス（空気）の比
較的小さい部分は、圧縮部２２からタービン部２６に流
入し、タービン部における重要部品を冷却する。
２、燃焼部２４、およびタービン部２６を通って延びて
いる。空気である作動媒体ガスが、圧縮部２２に流入し
てここで圧縮される。圧縮された作動媒体ガス（空気）
の大部分が燃焼室に流入する。この空気は、燃焼室内で
燃料と混合されるとともに燃焼してガスにエネルギを与
える。高温高圧の作動媒体ガスは、タービン部２６を通
って膨張して圧縮部２２でガスを圧縮するようにロータ
アセンブリを駆動するとともに、排出されてフリーター
ビンを駆動する。圧縮された作動媒体ガス（空気）の比
較的小さい部分は、圧縮部２２からタービン部２６に流
入し、タービン部における重要部品を冷却する。
【００２３】図２は、図１の産業用ガスタービンエンジ
ン１２用のロータアセンブリ３６の一部を示す斜視図で
ある。このロータアセンブリ３６は、ロータディスク３
８と、ロータディスクと係合するロータブレード４２と
を含む。ロータブレード４２は、外部４４と内部４６を
有する。冷却可能なロータブレード４２は、翼幅方向Ｄ
ｓと翼弦方向Ｄｃを有する。また、冷却可能なロータブ
レード４２は、作動状態において、高温の作動媒体流路
３４内に延在する。
ン１２用のロータアセンブリ３６の一部を示す斜視図で
ある。このロータアセンブリ３６は、ロータディスク３
８と、ロータディスクと係合するロータブレード４２と
を含む。ロータブレード４２は、外部４４と内部４６を
有する。冷却可能なロータブレード４２は、翼幅方向Ｄ
ｓと翼弦方向Ｄｃを有する。また、冷却可能なロータブ
レード４２は、作動状態において、高温の作動媒体流路
３４内に延在する。
【００２４】冷却空気は、圧縮部２２から冷却空気供給
領域４８として示されている冷却可能なロータブレード
用の冷却空気供給源へと流れる。内部４６は、ロータブ
レードの作動温度をロータブレードの製造に使用された
材料の許容可能な限度内に維持するために、冷却空気を
受け入れてロータブレードを冷却するように設けられて
いる。
領域４８として示されている冷却可能なロータブレード
用の冷却空気供給源へと流れる。内部４６は、ロータブ
レードの作動温度をロータブレードの製造に使用された
材料の許容可能な限度内に維持するために、冷却空気を
受け入れてロータブレードを冷却するように設けられて
いる。
【００２５】冷却可能なロータブレード４２は、内側端
部５２と外側端部５４とを有する。また、ロータブレー
ド４２は、ロータブレードの外側端部５４に先端部領域
５６を有する。ロータブレード４２の内側端部に設けら
れた根部５８は、ロータブレードがロータディスク３８
と係合可能となるように設けられている。ロータブレー
ド４２は、プラットフォーム６２とこのプラットフォー
ム６２から外向きに延在するエアフォイル６４とを含
む。エアフォイル６４は、径方向に方向づけられたスタ
ッキングライン（図示省略）を有し、このスタッキング
ラインは、エンジンの軸Ａに垂直に設けられている。エ
アフォイル６４は、スタッキングラインを中心に配置さ
れた翼弦方向に延在する複数のエアフォイル断面から構
成される。
部５２と外側端部５４とを有する。また、ロータブレー
ド４２は、ロータブレードの外側端部５４に先端部領域
５６を有する。ロータブレード４２の内側端部に設けら
れた根部５８は、ロータブレードがロータディスク３８
と係合可能となるように設けられている。ロータブレー
ド４２は、プラットフォーム６２とこのプラットフォー
ム６２から外向きに延在するエアフォイル６４とを含
む。エアフォイル６４は、径方向に方向づけられたスタ
ッキングライン（図示省略）を有し、このスタッキング
ラインは、エンジンの軸Ａに垂直に設けられている。エ
アフォイル６４は、スタッキングラインを中心に配置さ
れた翼弦方向に延在する複数のエアフォイル断面から構
成される。
【００２６】エアフォイル６４は、前縁６６と前縁６６
から後方に延在する前縁領域６８とを有する。また、エ
アフォイル６４は、後縁７２と後縁７２から前方に延在
する後縁領域７４とを有する。後縁領域７４は、前縁領
域６８から翼弦方向で離間されている。エアフォイル６
４は、前縁領域６８から後縁領域７４までそれぞれ延在
する負圧側壁７６と正圧側壁７８とを含む。さらに、エ
アフォイルは、前縁領域と後縁領域との間で翼弦方向で
かつ翼幅方向に延在する中間翼弦領域８２を有する。
から後方に延在する前縁領域６８とを有する。また、エ
アフォイル６４は、後縁７２と後縁７２から前方に延在
する後縁領域７４とを有する。後縁領域７４は、前縁領
域６８から翼弦方向で離間されている。エアフォイル６
４は、前縁領域６８から後縁領域７４までそれぞれ延在
する負圧側壁７６と正圧側壁７８とを含む。さらに、エ
アフォイルは、前縁領域と後縁領域との間で翼弦方向で
かつ翼幅方向に延在する中間翼弦領域８２を有する。
【００２７】図３は、図２に示したロータブレード４２
の側面図であり、ロータブレードの内部４６を示すよう
に切り欠かれている。正圧側壁７８は、前縁領域６８で
負圧側壁７６と接続されており、前縁壁８４として示さ
れる翼幅方向に延在するエアフォイル構造体が構成され
ている。また、正圧側壁７８は、後縁領域７４で負圧側
壁７６と接続されており、後縁壁８６などの翼幅方向に
延在するエアフォイル構造体が構成されている。正圧側
壁７８は、翼弦方向の平面において負圧側壁７６から離
間されており、これらの間には供給領域から冷却空気を
受け入れるキャビティ８８が形成される。
の側面図であり、ロータブレードの内部４６を示すよう
に切り欠かれている。正圧側壁７８は、前縁領域６８で
負圧側壁７６と接続されており、前縁壁８４として示さ
れる翼幅方向に延在するエアフォイル構造体が構成され
ている。また、正圧側壁７８は、後縁領域７４で負圧側
壁７６と接続されており、後縁壁８６などの翼幅方向に
延在するエアフォイル構造体が構成されている。正圧側
壁７８は、翼弦方向の平面において負圧側壁７６から離
間されており、これらの間には供給領域から冷却空気を
受け入れるキャビティ８８が形成される。
【００２８】ロータブレード４２は、冷却空気用の前方
流路９２と冷却空気用の後方流路９４とを有する。根部
５８は、これらの流路が貫通する翼弦方向に延在する根
部壁９６を有する。先端部領域５６は、先端壁９８を有
する。開口部１０２，１０４，１０６として示される先
端壁９８に設けられた複数の開口部によって、ロータブ
レード４２の内部の冷却空気キャビティ８８とエアフォ
イル６４の外部４４とが流体的に連通している。また、
後縁壁８６も実質的に翼弦方向に後縁壁を貫通する複数
の冷却孔１０８を有しており、これらの冷却孔１０８に
よってキャビティ８８とエアフォイルの外側とが流体的
に連通している。
流路９２と冷却空気用の後方流路９４とを有する。根部
５８は、これらの流路が貫通する翼弦方向に延在する根
部壁９６を有する。先端部領域５６は、先端壁９８を有
する。開口部１０２，１０４，１０６として示される先
端壁９８に設けられた複数の開口部によって、ロータブ
レード４２の内部の冷却空気キャビティ８８とエアフォ
イル６４の外部４４とが流体的に連通している。また、
後縁壁８６も実質的に翼弦方向に後縁壁を貫通する複数
の冷却孔１０８を有しており、これらの冷却孔１０８に
よってキャビティ８８とエアフォイルの外側とが流体的
に連通している。
【００２９】図３に示すように、根部５８は、第１の冷
却空気ダクト１１２を有し、この冷却空気ダクト１１２
によって、ブレードと圧縮部２２とが供給領域４８を介
して流体的に連通している。第１の冷却空気ダクト１１
２は、第１のプレナム１１４と、第１のプレナム１１４
の上流の第１の流路断面積と、第１の流路断面積よりも
大きい第１のプレナムの第２の流路断面積と、を有す
る。根部は、さらに第２の冷却空気ダクト１１６を有
し、この冷却空気ダクトもまた、ロータブレードと冷却
空気の供給源とを流体的に連通させる。第２の冷却空気
ダクト１１６は、第２のプレナム１１８と、第２のプレ
ナムの上流の第１の流路断面積と、第１の流路断面積よ
りも大きい第２のプレナムの第２の流路断面積と、を有
する。供給領域は、両方の流路に冷却空気を同一の圧力
で供給する。別の実施例では、供給領域は、互いに分離
され、かつ圧縮部から異なる圧力を有する冷却空気の供
給を受ける前部および後部を有することができる。
却空気ダクト１１２を有し、この冷却空気ダクト１１２
によって、ブレードと圧縮部２２とが供給領域４８を介
して流体的に連通している。第１の冷却空気ダクト１１
２は、第１のプレナム１１４と、第１のプレナム１１４
の上流の第１の流路断面積と、第１の流路断面積よりも
大きい第１のプレナムの第２の流路断面積と、を有す
る。根部は、さらに第２の冷却空気ダクト１１６を有
し、この冷却空気ダクトもまた、ロータブレードと冷却
空気の供給源とを流体的に連通させる。第２の冷却空気
ダクト１１６は、第２のプレナム１１８と、第２のプレ
ナムの上流の第１の流路断面積と、第１の流路断面積よ
りも大きい第２のプレナムの第２の流路断面積と、を有
する。供給領域は、両方の流路に冷却空気を同一の圧力
で供給する。別の実施例では、供給領域は、互いに分離
され、かつ圧縮部から異なる圧力を有する冷却空気の供
給を受ける前部および後部を有することができる。
【００３０】図４は、約４０パーセント翼幅位置Ｓ（Ｌ
１＝０．３８Ｓ）における図３のエアフォイルの断面図
である。図３，図４に示すようにロータブレードは、前
方蛇行流路１２２、後方蛇行流路１２４、および第３の
前縁流路１２６を有する。図４は、異なる翼弦位置で測
定された（１〜７の番号を付した）流路の最小高さＨｍ
を示している。この最小高さは、翼弦方向に延びる平面
において、蛇行流路および第３の前縁流路についてそれ
ぞれ異なる位置で測定される。最小高さＨｍは、負圧側
壁７６から正圧側壁７８まで負圧側壁７６に対して垂直
に測定される。これらの流路は、図示の目的のために高
さが誇張して示されたトリップストリップＴを有する。
１＝０．３８Ｓ）における図３のエアフォイルの断面図
である。図３，図４に示すようにロータブレードは、前
方蛇行流路１２２、後方蛇行流路１２４、および第３の
前縁流路１２６を有する。図４は、異なる翼弦位置で測
定された（１〜７の番号を付した）流路の最小高さＨｍ
を示している。この最小高さは、翼弦方向に延びる平面
において、蛇行流路および第３の前縁流路についてそれ
ぞれ異なる位置で測定される。最小高さＨｍは、負圧側
壁７６から正圧側壁７８まで負圧側壁７６に対して垂直
に測定される。これらの流路は、図示の目的のために高
さが誇張して示されたトリップストリップＴを有する。
【００３１】エアフォイルは、以下のリブによって示さ
れるリブを備えており、これらのリブは、負圧側壁７６
から正圧側壁７８まで翼幅方向に延在して、蛇行流路に
隣接する翼幅方向のエアフォイル構造体を構成してい
る。これらのリブは、蛇行流路を翼弦方向で境界づけ
る。さらに、前縁流路１２６に隣接する前縁壁８４と後
方蛇行流路１２４に隣接する後縁壁８６も、関連する流
路を翼弦方向に境界づける隣接するエアフォイル構造体
である。各々の蛇行流路は、３つのレッグ部を有する
（すなわち、第１の蛇行流路は、レッグ部１２２ａ，１
２２ｂ，１２２ｃ、第２の蛇行流路は、レッグ部１２４
ａ，１２４ｂ，１２４ｃをそれぞれ有する）。各々のレ
ッグ部は、翼幅方向に延びるとともに、以下に説明する
リブによって境界づけられている。第１のリブ１３２
は、中間翼弦領域８２において先端壁９８まで翼幅方向
に延在しており、キャビティ８８を前方部分８８ａと後
方部分８８ｂとに分ける。前方部分８８ａは、根部壁９
６から先端壁９８まで延在する第２のリブ１３４を有
し、この第２のリブ１３４は、間に第３の前縁流路１２
６が形成されるように前縁から離間されている。第３の
前縁流路１２６は、第１の冷却空気ダクト１１２と流体
的に連通する単一のレッグ部を有している。
れるリブを備えており、これらのリブは、負圧側壁７６
から正圧側壁７８まで翼幅方向に延在して、蛇行流路に
隣接する翼幅方向のエアフォイル構造体を構成してい
る。これらのリブは、蛇行流路を翼弦方向で境界づけ
る。さらに、前縁流路１２６に隣接する前縁壁８４と後
方蛇行流路１２４に隣接する後縁壁８６も、関連する流
路を翼弦方向に境界づける隣接するエアフォイル構造体
である。各々の蛇行流路は、３つのレッグ部を有する
（すなわち、第１の蛇行流路は、レッグ部１２２ａ，１
２２ｂ，１２２ｃ、第２の蛇行流路は、レッグ部１２４
ａ，１２４ｂ，１２４ｃをそれぞれ有する）。各々のレ
ッグ部は、翼幅方向に延びるとともに、以下に説明する
リブによって境界づけられている。第１のリブ１３２
は、中間翼弦領域８２において先端壁９８まで翼幅方向
に延在しており、キャビティ８８を前方部分８８ａと後
方部分８８ｂとに分ける。前方部分８８ａは、根部壁９
６から先端壁９８まで延在する第２のリブ１３４を有
し、この第２のリブ１３４は、間に第３の前縁流路１２
６が形成されるように前縁から離間されている。第３の
前縁流路１２６は、第１の冷却空気ダクト１１２と流体
的に連通する単一のレッグ部を有している。
【００３２】第３のリブ１３６が、根部壁９６から延在
している。この第３のリブ１３６は、間に前方蛇行流路
１２２の第１のレッグ部１２２ａが形成されるように第
１のリブ１３２から翼弦方向で離間されている。第３の
リブ１３６は、第２のレッグ部１２２ｂを境界づけてい
る。さらに、第３のリブ１３６は、先端壁９８から翼幅
方向で離間されており、これらの間には第１のレッグ部
と第２のレッグ部とを接続する第１の方向転換領域１３
８が形成される。
している。この第３のリブ１３６は、間に前方蛇行流路
１２２の第１のレッグ部１２２ａが形成されるように第
１のリブ１３２から翼弦方向で離間されている。第３の
リブ１３６は、第２のレッグ部１２２ｂを境界づけてい
る。さらに、第３のリブ１３６は、先端壁９８から翼幅
方向で離間されており、これらの間には第１のレッグ部
と第２のレッグ部とを接続する第１の方向転換領域１３
８が形成される。
【００３３】第４のリブ１４２が先端壁９８から翼幅方
向に延在している。第４のリブ１４２は、第３のリブ１
３６から翼弦方向で離間されており、第２のレッグ部１
２２ｂを境界づけている。また、第４のリブ１４２は、
間に第３のレッグ部１２２ｃを形成するように第２のリ
ブ１３４から翼弦方向で離間されている。第４のリブ１
４２は、さらに根部壁９６から翼幅方向で離間されてお
り、これらの間には前方蛇行流路１２２の第２の方向転
換領域１４４が形成される。
向に延在している。第４のリブ１４２は、第３のリブ１
３６から翼弦方向で離間されており、第２のレッグ部１
２２ｂを境界づけている。また、第４のリブ１４２は、
間に第３のレッグ部１２２ｃを形成するように第２のリ
ブ１３４から翼弦方向で離間されている。第４のリブ１
４２は、さらに根部壁９６から翼幅方向で離間されてお
り、これらの間には前方蛇行流路１２２の第２の方向転
換領域１４４が形成される。
【００３４】キャビティの後部８８ｂは、根部壁９６か
ら延在する第５のリブ１４６を有する。第５のリブ１４
６は、間に後方蛇行流路１２４の第１のレッグ部が形成
されるように第１のリブ１３２から翼弦方向で離間され
ている。第５のリブは、第２のレッグ部１２４ｂを境界
づける。また、第５のリブは、先端壁９８から翼幅方向
で離間されており、これらの間には、後方蛇行流路の第
１のレッグ部と第２のレッグ部とを接続する第１の方向
転換領域１４８が形成される。
ら延在する第５のリブ１４６を有する。第５のリブ１４
６は、間に後方蛇行流路１２４の第１のレッグ部が形成
されるように第１のリブ１３２から翼弦方向で離間され
ている。第５のリブは、第２のレッグ部１２４ｂを境界
づける。また、第５のリブは、先端壁９８から翼幅方向
で離間されており、これらの間には、後方蛇行流路の第
１のレッグ部と第２のレッグ部とを接続する第１の方向
転換領域１４８が形成される。
【００３５】後部８８ｂは、先端壁９８から翼幅方向に
延在する第６のリブ１５２を有する。第６のリブは、第
２のレッグ部１２４ｂを境界づけるために、第５のリブ
から翼弦方向で離間されている。また、第６のリブは、
間に第３のレッグ部１２４ｃが形成されるように後縁壁
８６から翼弦方向で離間されている。第６のリブは、さ
らに根部壁９６からも翼幅方向で離間されており、これ
らの間には後方蛇行流路の第２の方向転換領域１５４が
形成される。
延在する第６のリブ１５２を有する。第６のリブは、第
２のレッグ部１２４ｂを境界づけるために、第５のリブ
から翼弦方向で離間されている。また、第６のリブは、
間に第３のレッグ部１２４ｃが形成されるように後縁壁
８６から翼弦方向で離間されている。第６のリブは、さ
らに根部壁９６からも翼幅方向で離間されており、これ
らの間には後方蛇行流路の第２の方向転換領域１５４が
形成される。
【００３６】前方蛇行流路１２２、後方蛇行流路１２
４、および第３の前縁流路１２６は、流路端部１５８，
１６２，１５６として示される流路端部をそれぞれ有す
る。各流路端部は、エアフォイル６４の先端部領域５６
を貫通してエアフォイルの外部４４まで延びる関連する
排出開口部１０４，１０６，１０２と流体的に連通す
る。これらの排出開口部によって、関連する流路の端部
とエアフォイルの外部とが流体的に連通している。
４、および第３の前縁流路１２６は、流路端部１５８，
１６２，１５６として示される流路端部をそれぞれ有す
る。各流路端部は、エアフォイル６４の先端部領域５６
を貫通してエアフォイルの外部４４まで延びる関連する
排出開口部１０４，１０６，１０２と流体的に連通す
る。これらの排出開口部によって、関連する流路の端部
とエアフォイルの外部とが流体的に連通している。
【００３７】前方蛇行流路１２２、後方蛇行流路１２
４、および第３の前縁流路１２６は、負圧側壁７６に設
けられたトリップストリップの少なくとも１つの列Ｔｓ
と、正圧側壁７８に設けられたトリップストリップの少
なくとも１つの列Ｔｐと、をそれぞれ有し、各流路に対
して少なくとも２つのトリップストリップの列が形成さ
れている。図示の実施例では、前方蛇行流路１２２は、
各々のレッグ部の負圧側壁７６と正圧側壁７８とにトリ
ップストリップの列を有する。これらの列は、実質的に
レッグ部の全長（９０パーセント以上）にわたって延在
するが、本発明の利点を部分的に実現するようにこれよ
りも短くすることもできる。従って、第１のレッグ部１
２２ａは、正圧側壁トリップストリップの列Ｔ４ｐと、
負圧側壁トリップストリップの列Ｔ４ｓとを有する。第
２のレッグ部１２２ｂは、正圧側壁トリップストリップ
の列Ｔ３ｐと負圧側壁トリップストリップの列Ｔ３ｓと
を有する。第３のレッグ部１２２ｃは、正圧側壁トリッ
プストリップの列Ｔ２ｐと負圧側壁トリップストリップ
の列Ｔ２ｓとを有する。第３のレッグ部１２２ｃは、さ
らにトリップストリップの列の内側部分１２２ｃａと外
側部分１２２ｃｂとを有し、列の外側部分は、内側部分
とはいくつかの特性が異なる。
４、および第３の前縁流路１２６は、負圧側壁７６に設
けられたトリップストリップの少なくとも１つの列Ｔｓ
と、正圧側壁７８に設けられたトリップストリップの少
なくとも１つの列Ｔｐと、をそれぞれ有し、各流路に対
して少なくとも２つのトリップストリップの列が形成さ
れている。図示の実施例では、前方蛇行流路１２２は、
各々のレッグ部の負圧側壁７６と正圧側壁７８とにトリ
ップストリップの列を有する。これらの列は、実質的に
レッグ部の全長（９０パーセント以上）にわたって延在
するが、本発明の利点を部分的に実現するようにこれよ
りも短くすることもできる。従って、第１のレッグ部１
２２ａは、正圧側壁トリップストリップの列Ｔ４ｐと、
負圧側壁トリップストリップの列Ｔ４ｓとを有する。第
２のレッグ部１２２ｂは、正圧側壁トリップストリップ
の列Ｔ３ｐと負圧側壁トリップストリップの列Ｔ３ｓと
を有する。第３のレッグ部１２２ｃは、正圧側壁トリッ
プストリップの列Ｔ２ｐと負圧側壁トリップストリップ
の列Ｔ２ｓとを有する。第３のレッグ部１２２ｃは、さ
らにトリップストリップの列の内側部分１２２ｃａと外
側部分１２２ｃｂとを有し、列の外側部分は、内側部分
とはいくつかの特性が異なる。
【００３８】後方蛇行流路は、第１のレッグ部１２４ａ
にトリップストリップの列を含まない。第２のレッグ部
１２４ｂおよび第３のレッグ部１２４ｃは、トリップス
トリップの列をそれぞれ含む。すなわち、第２のレッグ
部１２４ｂは、正圧側壁トリップストリップの列Ｔ６ｐ
と負圧側壁トリップストリップの列Ｔ６ｓとを有する。
また、第３のレッグ部１２４ｃは、正圧側壁トリップス
トリップの列Ｔ７ｐと負圧側壁トリップストリップの列
Ｔ７ｓとを有する。第３のレッグ部１２４ｃは、さらに
トリップストリップの列の内側部分１２４ｃａと外側部
分１２４ｃｂとを有し、外側部分は、内側部分とはいく
つかの特性が異なる。
にトリップストリップの列を含まない。第２のレッグ部
１２４ｂおよび第３のレッグ部１２４ｃは、トリップス
トリップの列をそれぞれ含む。すなわち、第２のレッグ
部１２４ｂは、正圧側壁トリップストリップの列Ｔ６ｐ
と負圧側壁トリップストリップの列Ｔ６ｓとを有する。
また、第３のレッグ部１２４ｃは、正圧側壁トリップス
トリップの列Ｔ７ｐと負圧側壁トリップストリップの列
Ｔ７ｓとを有する。第３のレッグ部１２４ｃは、さらに
トリップストリップの列の内側部分１２４ｃａと外側部
分１２４ｃｂとを有し、外側部分は、内側部分とはいく
つかの特性が異なる。
【００３９】各側壁７６，７８のトリップストリップＴ
は、あるピッチでもって互いに翼幅方向で離間されてお
り、かつ他方の側壁のトリップストリップからも翼幅方
向で離間されている。各々のトリップストリップは、関
連する冷却空気流路とそのトリップストリップがどの側
壁から延在しているかを基準として上流側と下流側とを
有する。例えば、流路１２２ｂのトリップストリップ
は、負圧側壁７６にトリップストリップＴ３（Ｔ３ｓ）
を有し、このトリップストリップは、上流側（Ｔ３ｓ
ｕ）と下流側（Ｔ３ｓｄ）とを有する。各列のトリップ
ストリップは、互いに平行でかつ対向する側壁のトリッ
プストリップにも平行に設けられている。各々のトリッ
プストリップは、一般に“ｅ”と呼ばれる隣接する側壁
部分から測定した高さＨと、トリップストリップ高さ対
ピッチ比（ｅ／ｐ）とを有する。高さ対ピッチ比は、１
００を掛けることによって正規化することができる。ま
た、各々のトリップストリップは、蛇行流路を境界づけ
る隣接する翼幅方向のエアフォイル構造体と上流側で約
４５度の鋭角を成す。
は、あるピッチでもって互いに翼幅方向で離間されてお
り、かつ他方の側壁のトリップストリップからも翼幅方
向で離間されている。各々のトリップストリップは、関
連する冷却空気流路とそのトリップストリップがどの側
壁から延在しているかを基準として上流側と下流側とを
有する。例えば、流路１２２ｂのトリップストリップ
は、負圧側壁７６にトリップストリップＴ３（Ｔ３ｓ）
を有し、このトリップストリップは、上流側（Ｔ３ｓ
ｕ）と下流側（Ｔ３ｓｄ）とを有する。各列のトリップ
ストリップは、互いに平行でかつ対向する側壁のトリッ
プストリップにも平行に設けられている。各々のトリッ
プストリップは、一般に“ｅ”と呼ばれる隣接する側壁
部分から測定した高さＨと、トリップストリップ高さ対
ピッチ比（ｅ／ｐ）とを有する。高さ対ピッチ比は、１
００を掛けることによって正規化することができる。ま
た、各々のトリップストリップは、蛇行流路を境界づけ
る隣接する翼幅方向のエアフォイル構造体と上流側で約
４５度の鋭角を成す。
【００４０】各列のトリップストリップは、製造部品の
壁圧の測定を可能とするように、列の特定の位置で取り
除くことができる。これにより、品質管理のためにエア
フォイルを検査することが可能となる。このような領域
は、位置Ｑとして示されている。この目的でトリップス
トリップの一部または全体を除去することは、トリップ
ストリップの列のピッチを変更することとは見なされな
い。典型的には、品質管理のためのトリップストリップ
の一部または全体の除去は、各々のレッグ部の各側壁に
おいてそれぞれ３つの位置で行われる。
壁圧の測定を可能とするように、列の特定の位置で取り
除くことができる。これにより、品質管理のためにエア
フォイルを検査することが可能となる。このような領域
は、位置Ｑとして示されている。この目的でトリップス
トリップの一部または全体を除去することは、トリップ
ストリップの列のピッチを変更することとは見なされな
い。典型的には、品質管理のためのトリップストリップ
の一部または全体の除去は、各々のレッグ部の各側壁に
おいてそれぞれ３つの位置で行われる。
【００４１】以下の表は、本発明の１つの実施例に関し
て、トリップストリップの各列の径方向内側部分と径方
向外側部分とにおける、トリップストリップ高さ（ミ
ル）、トリップストリップピッチ、およびトリップスト
リップ高さ対トリップストリップピッチ比に１００を掛
けて正規化した値を示している。また、以下の表は、約
４０パーセント翼幅位置（Ｌｓ＝０．３８Ｓ）における
負圧側壁と正圧側壁との間の最小高さＨｍも示してい
る。
て、トリップストリップの各列の径方向内側部分と径方
向外側部分とにおける、トリップストリップ高さ（ミ
ル）、トリップストリップピッチ、およびトリップスト
リップ高さ対トリップストリップピッチ比に１００を掛
けて正規化した値を示している。また、以下の表は、約
４０パーセント翼幅位置（Ｌｓ＝０．３８Ｓ）における
負圧側壁と正圧側壁との間の最小高さＨｍも示してい
る。
【００４２】
【表１】
【００４３】図５は、蛇行流路の一部の断面図であり、
流路の各レッグ部に隣接してエアフォイルの選択された
翼幅位置に設けられたトリップストリップの列を示して
おり、エアフォイルの残りの部分は簡略化のために切り
欠かれている。１つの部分は、図３の５−５線に沿った
ロータブレードの一部切り欠き断面図であり、翼弦方向
位置１，３，４，５については、エアフォイルの約４０
パーセント翼幅位置（Ｓ＝０．３８）、翼弦方向位置２
については、約３０パーセント翼幅位置（Ｓ＝０．２
９）、翼弦方向位置７については、約５０パーセント翼
幅位置（Ｓ＝０．４７）が示されている。
流路の各レッグ部に隣接してエアフォイルの選択された
翼幅位置に設けられたトリップストリップの列を示して
おり、エアフォイルの残りの部分は簡略化のために切り
欠かれている。１つの部分は、図３の５−５線に沿った
ロータブレードの一部切り欠き断面図であり、翼弦方向
位置１，３，４，５については、エアフォイルの約４０
パーセント翼幅位置（Ｓ＝０．３８）、翼弦方向位置２
については、約３０パーセント翼幅位置（Ｓ＝０．２
９）、翼弦方向位置７については、約５０パーセント翼
幅位置（Ｓ＝０．４７）が示されている。
【００４４】図５に示すように、各々のトリップストリ
ップは、トリップストリップの高さの２分の１に等しい
半径（Ｒｖｘ＝Ｈ／２＝ｅ／２）を有する凸状の円筒形
頂部と、トリップストリップの高さの２分の１に等しい
半径（Ｒａｖ＝Ｈ／２＝ｅ／２）を有するとともに、側
壁への円筒形の遷移部を成す凹状の上流側Ｔ３ｓｕと下
流側３ｓｄと、をそれぞれ有する。第１、第２、および
第３の流路におけるトリップストリップの高さＨ（ｅ）
は、約１０ミル〜約３０ミルの範囲である（１０≦高
さ，ｅ，Ｈ≦３０）。
ップは、トリップストリップの高さの２分の１に等しい
半径（Ｒｖｘ＝Ｈ／２＝ｅ／２）を有する凸状の円筒形
頂部と、トリップストリップの高さの２分の１に等しい
半径（Ｒａｖ＝Ｈ／２＝ｅ／２）を有するとともに、側
壁への円筒形の遷移部を成す凹状の上流側Ｔ３ｓｕと下
流側３ｓｄと、をそれぞれ有する。第１、第２、および
第３の流路におけるトリップストリップの高さＨ（ｅ）
は、約１０ミル〜約３０ミルの範囲である（１０≦高
さ，ｅ，Ｈ≦３０）。
【００４５】図６は、図５に示した流路部分の概略的な
断面図であり、流路の最小高さおよびトリップストリッ
プのピッチに対するトリップストリップの相対的な高さ
を概略的に示している。
断面図であり、流路の最小高さおよびトリップストリッ
プのピッチに対するトリップストリップの相対的な高さ
を概略的に示している。
【００４６】図７は、前方蛇行流路の連続するレッグ部
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと、後方蛇行流路の連続
するレッグ部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃに関して、
トリップストリップの高さをミルで示すとともに、トリ
ップストリップ高さ対ピッチ比（ｅ／ｐ）に１００を掛
けて正規化した非寸法値（ｎｏｎ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ
ａｌ）のグラフである。
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃと、後方蛇行流路の連続
するレッグ部１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃに関して、
トリップストリップの高さをミルで示すとともに、トリ
ップストリップ高さ対ピッチ比（ｅ／ｐ）に１００を掛
けて正規化した非寸法値（ｎｏｎ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ
ａｌ）のグラフである。
【００４７】図８，図９は図７と類似する、前方蛇行流
路と後方蛇行流とに関するグラフであり、各流路の３つ
のレッグ部を互いに隣接するように示しており、かつト
リップストリップ高さをミルで示すとともに高さ対ピッ
チ比に１００を掛けた非寸法値を示している。
路と後方蛇行流とに関するグラフであり、各流路の３つ
のレッグ部を互いに隣接するように示しており、かつト
リップストリップ高さをミルで示すとともに高さ対ピッ
チ比に１００を掛けた非寸法値を示している。
【００４８】図１０は、１つの流路の一部の部分説明図
であり、隣接するエアフォイル構造体および流路の冷却
空気と、トリップストリップと、の関係を示している。
図１０に示されているように、トリップストリップは、
縁領域に最も近いリブに対して、上流側で鋭角を成して
おり、半時計回りの流れによって冷却空気の一部をリブ
に向かって、そして続いて流路内に導いている。これに
より、流路内の乱流が増し、エアフォイルの縁領域に最
も近いリブからの熱伝達が促進される。
であり、隣接するエアフォイル構造体および流路の冷却
空気と、トリップストリップと、の関係を示している。
図１０に示されているように、トリップストリップは、
縁領域に最も近いリブに対して、上流側で鋭角を成して
おり、半時計回りの流れによって冷却空気の一部をリブ
に向かって、そして続いて流路内に導いている。これに
より、流路内の乱流が増し、エアフォイルの縁領域に最
も近いリブからの熱伝達が促進される。
【００４９】ガスタービンエンジンの動作時には、冷却
可能なロータブレードは、作動媒体流路により熱せられ
る。熱流束は、中間翼弦領域に比べて、前縁領域および
比較的薄い後縁領域で高くなる。冷却空気は、前方蛇行
流路１２２および後方蛇行流路１２４を通して中間翼弦
領域に流入する。
可能なロータブレードは、作動媒体流路により熱せられ
る。熱流束は、中間翼弦領域に比べて、前縁領域および
比較的薄い後縁領域で高くなる。冷却空気は、前方蛇行
流路１２２および後方蛇行流路１２４を通して中間翼弦
領域に流入する。
【００５０】前方蛇行流路の第１のレッグ部１２２ａ
は、トリップストリップを有するが、後方蛇行流路の第
１のレッグ部１２４ａは、トリップストリップを有して
いない。前方蛇行領域は、中間翼弦領域において後方蛇
行領域よりも多くの熱を取り除く。結果として、後方蛇
行流路では、流路内の流れとの干渉、および後方蛇行流
路の第３のレッグ部１２４ｃを通るように流路内の流れ
を押すために利用可能な圧力との干渉がより小さくな
る。後方蛇行流路の第３の流路は、前方蛇行流路の第３
のレッグ部よりも流路断面積が小さいので、このことは
重要である。さらに、第１のレッグ部にトリップストリ
ップがないために、冷却空気は、前方蛇行流路内の冷却
空気ほど熱せられない。このため、後方蛇行流路内の冷
却空気は、後方蛇行流路の第１のレッグ部にトリップス
トリップが設けられていた場合に、これらのトリップス
トリップに衝突した後の比較的高温の冷却空気に比べ
て、後縁領域から熱を取り除く能力が高い。従って、こ
の設計は、中間翼弦領域から熱を確実に除去するととも
に、重要な後縁領域を冷却するための冷却空気の圧力お
よび温度に関する能力を高める。
は、トリップストリップを有するが、後方蛇行流路の第
１のレッグ部１２４ａは、トリップストリップを有して
いない。前方蛇行領域は、中間翼弦領域において後方蛇
行領域よりも多くの熱を取り除く。結果として、後方蛇
行流路では、流路内の流れとの干渉、および後方蛇行流
路の第３のレッグ部１２４ｃを通るように流路内の流れ
を押すために利用可能な圧力との干渉がより小さくな
る。後方蛇行流路の第３の流路は、前方蛇行流路の第３
のレッグ部よりも流路断面積が小さいので、このことは
重要である。さらに、第１のレッグ部にトリップストリ
ップがないために、冷却空気は、前方蛇行流路内の冷却
空気ほど熱せられない。このため、後方蛇行流路内の冷
却空気は、後方蛇行流路の第１のレッグ部にトリップス
トリップが設けられていた場合に、これらのトリップス
トリップに衝突した後の比較的高温の冷却空気に比べ
て、後縁領域から熱を取り除く能力が高い。従って、こ
の設計は、中間翼弦領域から熱を確実に除去するととも
に、重要な後縁領域を冷却するための冷却空気の圧力お
よび温度に関する能力を高める。
【００５１】前方蛇行流路および後方蛇行流路の第１の
レッグ部１２２ａと第２のレッグ部１２２ｂ，１２４ｂ
に配置されたトリップストリップの列では、関連するレ
ッグ部全体にわたってトリップストリップ高さおよび高
さ対ピッチ比が増加していない。この設計は、ロータブ
レードの製造で使用される型の作成を簡略化するととも
に、エアフォイルの製造時の点検をより容易とする。
レッグ部１２２ａと第２のレッグ部１２２ｂ，１２４ｂ
に配置されたトリップストリップの列では、関連するレ
ッグ部全体にわたってトリップストリップ高さおよび高
さ対ピッチ比が増加していない。この設計は、ロータブ
レードの製造で使用される型の作成を簡略化するととも
に、エアフォイルの製造時の点検をより容易とする。
【００５２】前方蛇行流路１２２と後方蛇行流路１２４
は、各々の流路の第３のレッグ部１２２ｃ，１２４ｃの
少なくとも一部にわたって、トリップストリップ高さお
よびトリップストリップ高さ対ピッチ比が、第２のレッ
グ部１２２ｂ，１２４ｂよりも大きいトリップストリッ
プを有する。これにより、冷却空気の流れが下流方向に
進むに従って、第２のレッグ部に対する第３のレッグ部
の熱伝達効果の増加が、第１のレッグ部と第２のレッグ
部との間の熱伝達効果の増加よりも大きくなる。
は、各々の流路の第３のレッグ部１２２ｃ，１２４ｃの
少なくとも一部にわたって、トリップストリップ高さお
よびトリップストリップ高さ対ピッチ比が、第２のレッ
グ部１２２ｂ，１２４ｂよりも大きいトリップストリッ
プを有する。これにより、冷却空気の流れが下流方向に
進むに従って、第２のレッグ部に対する第３のレッグ部
の熱伝達効果の増加が、第１のレッグ部と第２のレッグ
部との間の熱伝達効果の増加よりも大きくなる。
【００５３】さらに、前方蛇行流路と後方蛇行流路の各
々の第３のレッグ部は、第２の部分１２２ｃｂ，１２４
ｃｂに配置されたトリップストリップの列を有し、これ
らのトリップストリップは、第１の部分１２２ｃａ，１
２４ｃａよりも大きく、かつ第２のレッグ部１２２ｂ，
１２４ｂにおける対応する列よりも大きいトリップスト
リップ高さおよびトリップストリップ高さ対ピッチ比を
有している。第２のレッグ部におけるトリップストリッ
プの列は、トリップストリップ高さとトリップストリッ
プ高さ対ピッチ比とから選択されるトリップストリップ
特性を有し、このトリップストリップ特性は、第２およ
び第３のレッグ部の熱伝達効果が下流方向で連続的に増
加するように、第１のレッグ部の対応するトリップスト
リップ特性よりも大きい。従って、前縁領域から比較的
多くの熱を伝達する必要性と、中間翼弦領域から比較的
少量の熱を取り除く必要性との釣合いをとる設計となっ
ている。
々の第３のレッグ部は、第２の部分１２２ｃｂ，１２４
ｃｂに配置されたトリップストリップの列を有し、これ
らのトリップストリップは、第１の部分１２２ｃａ，１
２４ｃａよりも大きく、かつ第２のレッグ部１２２ｂ，
１２４ｂにおける対応する列よりも大きいトリップスト
リップ高さおよびトリップストリップ高さ対ピッチ比を
有している。第２のレッグ部におけるトリップストリッ
プの列は、トリップストリップ高さとトリップストリッ
プ高さ対ピッチ比とから選択されるトリップストリップ
特性を有し、このトリップストリップ特性は、第２およ
び第３のレッグ部の熱伝達効果が下流方向で連続的に増
加するように、第１のレッグ部の対応するトリップスト
リップ特性よりも大きい。従って、前縁領域から比較的
多くの熱を伝達する必要性と、中間翼弦領域から比較的
少量の熱を取り除く必要性との釣合いをとる設計となっ
ている。
【００５４】前縁６６と前方蛇行流路の第３のレッグ部
１２２ｃとの間に配置された第３の流路１２６は、根部
５８に隣接する第１の部分１２６ａと、先端部領域５６
に隣接する第２の部分１２６ｂとを有する。第３の流路
１２６の第２の部分１２６ｂは、第１の部分１２６ａよ
りも大きいトリップストリップ高さｅおよびトリップス
トリップ高さ対ピッチ比（ｅ／ｐ）を有する。また、第
３の流路は、前縁領域６８に位置する前方蛇行流路から
熱を除去するのを補う。この熱伝達能力は、第１のレッ
グ部にトリップストリップが設けられているために、第
１のレッグ部にトリップストリップがない設計に比べて
中間翼弦領域からより多くの熱を受け取る前方蛇行流路
の熱伝達能力を補う。よって、後方蛇行流路の比較的低
温の冷却空気の熱伝達能力は、前方蛇行流路およびある
程度は第３の流路によって可能となっている。
１２２ｃとの間に配置された第３の流路１２６は、根部
５８に隣接する第１の部分１２６ａと、先端部領域５６
に隣接する第２の部分１２６ｂとを有する。第３の流路
１２６の第２の部分１２６ｂは、第１の部分１２６ａよ
りも大きいトリップストリップ高さｅおよびトリップス
トリップ高さ対ピッチ比（ｅ／ｐ）を有する。また、第
３の流路は、前縁領域６８に位置する前方蛇行流路から
熱を除去するのを補う。この熱伝達能力は、第１のレッ
グ部にトリップストリップが設けられているために、第
１のレッグ部にトリップストリップがない設計に比べて
中間翼弦領域からより多くの熱を受け取る前方蛇行流路
の熱伝達能力を補う。よって、後方蛇行流路の比較的低
温の冷却空気の熱伝達能力は、前方蛇行流路およびある
程度は第３の流路によって可能となっている。
【００５５】図１０に示されているように、前方蛇行流
路および後方蛇行流路のレッグ部におけるトリップスト
リップの列は、対応する縁領域に最も近接するとともに
流路を境界づける翼幅方向のエアフォイル構造体に対し
てトリップストリップの上流側で鋭角を成す。これによ
り、第１の流路における冷却空気流れの一部が、作動状
態においてエアフォイルの対応する縁に最も近接する構
造体に向かって導かれる。また、これにより、熱伝達能
力がエアフォイルの縁領域に向かって強化されている。
第３の流路１２６では、各々のトリップストリップがそ
の上流側で第２のリブと鋭角を成すように配置されてお
り、これにより、作動状態において第１の蛇行流路１２
２を境界づける最も前方のリブに向かって冷却空気流の
一部が導かれる。さらに、第３の流路１２６の熱伝達能
力は、前縁領域６８に位置する第１の蛇行流路１２２の
熱伝達能力を補っている。
路および後方蛇行流路のレッグ部におけるトリップスト
リップの列は、対応する縁領域に最も近接するとともに
流路を境界づける翼幅方向のエアフォイル構造体に対し
てトリップストリップの上流側で鋭角を成す。これによ
り、第１の流路における冷却空気流れの一部が、作動状
態においてエアフォイルの対応する縁に最も近接する構
造体に向かって導かれる。また、これにより、熱伝達能
力がエアフォイルの縁領域に向かって強化されている。
第３の流路１２６では、各々のトリップストリップがそ
の上流側で第２のリブと鋭角を成すように配置されてお
り、これにより、作動状態において第１の蛇行流路１２
２を境界づける最も前方のリブに向かって冷却空気流の
一部が導かれる。さらに、第３の流路１２６の熱伝達能
力は、前縁領域６８に位置する第１の蛇行流路１２２の
熱伝達能力を補っている。
【００５６】本発明を詳細な実施例に従って開示および
説明したが、当業者であれば分かるように、請求項に係
る発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態お
よび詳細に種々の変更を加えることができる。
説明したが、当業者であれば分かるように、請求項に係
る発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態お
よび詳細に種々の変更を加えることができる。
【図１】設置された状態の産業用ガスタービンエンジン
を示す一部切り欠き説明図である。
を示す一部切り欠き説明図である。
【図２】ロータディスクと冷却可能なロータブレードの
一部を示す、図１の産業用ガスタービンエンジン用のロ
ータアセンブリの一部切り欠き説明図である。
一部を示す、図１の産業用ガスタービンエンジン用のロ
ータアセンブリの一部切り欠き説明図である。
【図３】図２のロータブレードの内部を示す一部切り欠
き側面図である。
き側面図である。
【図４】前方蛇行流路、後方蛇行流路、第３の前縁流
路、および翼弦方向に延びる平面で測定された流路の最
小高さを示す、エアフォイルの約４０パーセント翼幅位
置における図３の断面図である。
路、および翼弦方向に延びる平面で測定された流路の最
小高さを示す、エアフォイルの約４０パーセント翼幅位
置における図３の断面図である。
【図５】エアフォイルの選択された翼幅位置で流路の各
レッグ部に隣接するトリップストリップの列を示す、蛇
行流路の一部切り欠き断面図である。
レッグ部に隣接するトリップストリップの列を示す、蛇
行流路の一部切り欠き断面図である。
【図６】流路の最小高さに対するトリップストリップの
おおよその相対高さを示す、図５の流路の概略的な断面
図である。
おおよその相対高さを示す、図５の流路の概略的な断面
図である。
【図７】前方蛇行流路と後方蛇行流路の連続するレッグ
部についてミルで表したトリップストリップ高さと、高
さ対ピッチ比に１００を掛けた非寸法値とを示すグラフ
である。
部についてミルで表したトリップストリップ高さと、高
さ対ピッチ比に１００を掛けた非寸法値とを示すグラフ
である。
【図８】隣接する３つのレッグ部を示し、かつミルで表
したトリップストリップ高さと高さ対ピッチ非に１００
を掛けた非寸法値とを示した前方蛇行流路のグラフであ
る。
したトリップストリップ高さと高さ対ピッチ非に１００
を掛けた非寸法値とを示した前方蛇行流路のグラフであ
る。
【図９】隣接する３つのレッグ部を示し、かつミルで表
したトリップストリップ高さと高さ対ピッチ非に１００
を掛けた非寸法値とを示した後方蛇行流路のグラフであ
る。
したトリップストリップ高さと高さ対ピッチ非に１００
を掛けた非寸法値とを示した後方蛇行流路のグラフであ
る。
【図１０】トリップストリップと隣接するエアフォイル
構造体と流路の冷却空気との関係を示す、冷却空気流路
に対して下流方向で示した１つの流路の概略部分説明図
である。
構造体と流路の冷却空気との関係を示す、冷却空気流路
に対して下流方向で示した１つの流路の概略部分説明図
である。
４２…ロータブレード
６４…エアフォイル
６８…前縁領域
７４…後縁領域
８４…中間翼弦領域
１２２…前方蛇行流路
１２２ａ，１２４ａ…第１のレッグ部
１２２ｂ，１２４ｂ…第２のレッグ部
１２２ｃ，１２４ｂ…第３のレッグ部
１２４…後方蛇行流路
１２６…第３の前縁流路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ブライアン ディー．メリー
アメリカ合衆国，コネチカット，アンドバ
ー，ベアー スワンプ ロード 220
Ｆターム(参考） 3G002 CA05 CA06 CA07 CA08 CB01
CB05
Claims (20)
- 【請求項１】 産業用ガスタービンエンジン用の冷却可
能なロータブレードであって、冷却空気用の前方流路お
よび冷却空気用の後方流路と、前縁領域、後縁領域、前
記前縁領域と前記後縁領域との間に位置する中間翼弦領
域、を有するエアフォイルと、を有しており、 前記エアフォイルは、前記前縁領域および前記後縁領域
において接続されている負圧側壁と正圧側壁とを備え、
これらの側壁は、前記冷却空気用の流路の少なくとも一
部が延びるキャビティが間に形成されるように離間され
ており、さらに前記キャビティ内に延びる前方蛇行流路
および後方蛇行流路を有し、これらの蛇行流路は、上流
側と下流側とをそれぞれ有するとともに、前記負圧側
壁、前記正圧側壁、およびこれらの側壁の間で翼幅方向
に延在する隣接エアフォイル構造体によって境界づけら
れており、各々の蛇行流路は、連続するように接続され
た第１の翼幅方向レッグ部と、第２の翼幅方向レッグ部
と、第３の翼幅方向レッグ部とを備え、作動状態におい
て、前記中間翼弦領域から前記第１のレッグ部を通って
エアフォイルの前記縁領域の一方に位置する前記第３の
レッグ部へと冷却空気の流れを連続的に導くために、前
記流路の対応する部分が前記レッグ部を通って延びてお
り、前記第３のレッグ部からは、作動状態において冷却
空気の流れが排出され、 前記前方蛇行流路を境界づける負圧側壁と正圧側壁とに
それぞれ少なくとも１つずつ設けられたトリップストリ
ップの列と、 前記後方蛇行流路を境界づける負圧側壁と正圧側壁とに
それぞれ少なくとも１つずつ設けられたトリップストリ
ップの列と、を有し、 前記トリップストリップの列は、各々の流路に対して少
なくとも２つのトリップストリップの列を構成してお
り、前記各側壁に設けられた各々の列のトリップストリ
ップは、あるピッチでもって互いに翼幅方向で離間され
ているとともに、他方の側壁の隣接するトリップストリ
ップから翼幅方向でかつ実質的に平行に離間されてお
り、各々のトリップストリップは、関連する流路のレッ
グ部内に延在しているとともに、隣接する側壁部分から
測定したトリップストリップ高さと、前記レッグ部にお
けるトリップストリップ高さ対ピッチ比と、を有してお
り、 前記各蛇行流路において、他のレッグ部の下流に位置す
る各々のレッグ部は、該レッグ部の少なくとも一部にわ
たって、上流に位置するレッグ部に比べてトリップスト
リップ高さ対ピッチ比が大きく、これにより、作動状態
において、いずれかの蛇行流路において冷却空気が前記
エアフォイルの対応する縁領域に近づくにつれて、下流
に位置する各々のレッグ部の熱伝達効果が上流に位置す
るレッグ部に比べて増加し、 前記後方蛇行流路の第３のレッグ部を除いて、トリップ
ストリップを有する各々のレッグ部におけるトリップス
トリップの列のピッチは一定であり、これにより、製造
および点検が容易になるとともに前記中間翼弦領域に比
べて前記縁領域における熱の除去が強化されることを特
徴とする産業用ガスタービンエンジン用の冷却可能なロ
ータブレード。 - 【請求項２】 前記前方蛇行流路の第１、第２、および
第３のレッグ部は、トリップストリップの列をそれぞれ
有し、かつ前記後方蛇行流路の第２のレッグ部および第
３のレッグ部は、トリップストリップの列をそれぞれ有
することを特徴とする請求項１記載の産業用ガスタービ
ンエンジン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項３】 前記エアフォイルは、さらに前縁と後縁
とを有し、前記各々のトリップストリップは、上流側を
備えており、前記各蛇行流路を境界づける翼幅方向のエ
アフォイル構造体は、対応する縁領域に最も近接する部
分を有し、前記前方蛇行流路および前記後方蛇行流路の
各々のレッグ部におけるトリップストリップの列は、隣
接するエアフォイル構造体の前記部分に対して各々のト
リップストリップの上流側で鋭角を成しており、これに
より、作動状態において、前記構造体に向かって前記流
路の一部を導くことで前記エアフォイルの縁領域が優先
的に冷却されることを特徴とする請求項１記載の産業用
ガスタービンエンジン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項４】 冷却空気用の前記キャビティは、前記前
方蛇行流路を含む前方部分と、前記後方蛇行流路を含む
後方部分と、を有し、前記ロータブレードは、前記冷却
空気用の前方流路が通過する第１の冷却空気ダクトと、
前記冷却空気用の後方流路が通過する第２の冷却空気ダ
クトと、を備える根部を有し、前記第１の冷却空気ダク
トは、前縁流路と前記前方蛇行流路とに冷却空気を供給
するために冷却空気用の前記キャビティの前方部分と流
体的に連通しており、前記第２の冷却空気用ダクトは、
前記後方蛇行流路に冷却空気を供給するために冷却空気
用の前記キャビティの後方部分と流体的に連通してお
り、前記各々のダクトは、関連する流路に沿った各々の
位置において該流路に対して垂直に測定された平均断面
積を有するとともに、前記キャビティに隣接しかつプレ
ナムの上流の平均断面積に比べて平均断面積が増加して
いる対応するプレナムを有し、このような断面積の増加
は、冷却空気の静圧を前記エアフォイルに流入する前に
増加させるために、作動状態において冷却空気速度を減
少させるように設けられているとともに、前記ダクト内
の流量損失を減少させていることを特徴とする請求項１
記載の産業用ガスタービンエンジン用の冷却可能なロー
タブレード。 - 【請求項５】 前記エアフォイルは、さらに前縁と後縁
とを有し、第３の前縁流路が、前記前縁と前記前方蛇行
流路との間で翼幅方向に延びるように設けられており、
前記冷却空気用の前方流路は、第１の流路の一部を前記
前方蛇行流路に提供し、かつ前記第１の流路の一部を前
記第３の前縁流路に提供するように分かれており、この
第３の流路は、負圧側壁と正圧側壁とにそれぞれ少なく
とも１つずつ設けられたトリップストリップの列を有
し、これらのトリップストリップの列は、前記第３の流
路に対して少なくとも２つのトリップストリップの列を
構成しており、各々の側壁のトリップストリップは、一
定のピッチで互いから翼幅方向で離間されており、かつ
他方の側壁のトリップストリップから翼幅方向でかつ平
行に離間されていることを特徴とする請求項１記載の産
業用ガスタービンエンジン用の冷却可能なロータブレー
ド。 - 【請求項６】 前記ロータブレードは、根部と先端部と
を有し、前記第３の流路の各々のトリップストリップ
は、隣接する側壁部分から測定したトリップストリップ
高さと、トリップストリップ高さ対ピッチ比と、を有し
ており、前記第３の流路は、前記根部に隣接する第１の
部分と前記先端部に隣接する第２の部分とを備え、前記
第２の部分は、前記第１の部分よりも大きいトリップス
トリップ高さおよびトリップストリップ高さ対ピッチ比
を有することを特徴とする請求項５記載の産業用ガスタ
ービンエンジン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項７】 前記エアフォイルは、さらに前縁と後縁
とを有し、第３の流路が、前記前縁と前記前方蛇行流路
の第３のレッグ部との間に設けられており、前記各々の
トリップストリップは、上流側を備えており、前記各々
のトリップストリップは、前記第３のレッグ部を境界づ
けている隣接するステータ構造体に対して、前記トリッ
プストリップの上流側で鋭角を成し、これにより、作動
状態において前記蛇行流路を境界づける翼幅方向のエア
フォイル構造体の対応する縁領域に最も近接する部分に
向かって冷却空気の流れの一部が導かれるように、前記
構造体に向かって冷却空気の流れの一部が導かれること
を特徴とする請求項１記載の産業用ガスタービンエンジ
ン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項８】 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行流
路のレッグ部におけるトリップストリップの列は、前記
対応する縁領域に最も近接し、かつ前記流路を境界づけ
る翼幅方向のエアフォイル構造体に対して、前記トリッ
プストリップの上流側で鋭角を成しており、これによ
り、作動状態において、対応するエアフォイルの縁に最
も近接する前記構造体に向かって冷却空気の流れの一部
が導びかれることを特徴とする請求項７記載の産業用ガ
スタービンエンジン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項９】 前記各々のトリップストリップは、上流
側を備えており、前記前方蛇行流路および前記後方蛇行
流路の各々のレッグ部におけるトリップストリップの列
は、対応する縁領域に最も近接し、かつ前記流路を境界
づけるエアフォイルの翼幅方向構造体に対して、前記ト
リップストリップの上流側で鋭角を成しており、これに
より、作動状態において、前記エアフォイルの対応する
縁に最も近接する前記構造体に向かって冷却空気の流れ
の一部が導かれることを特徴とする請求項１記載の産業
用ガスタービンエンジン用の冷却可能なロータブレー
ド。 - 【請求項１０】 前記ロータブレードは、内部と外部と
を有し、前記エアフォイルは、先端部領域を有し、前記
前方蛇行流路、前記後方蛇行流路、および前記第３の前
縁流路は、前記各流路の端部が前記エアフォイルの外部
と流体的に連通するように、前記先端部領域に位置する
端部と、前記エアフォイルの先端部領域から該エアフォ
イルの外部まで延びる排出開口部と、をそれぞれ有して
おり、前記後縁領域は、前記後方流路の第３のレッグ部
が前記エアフォイルの外部と流体的に連通するように、
前記後縁領域を実質的に翼弦方向に貫通する複数の冷却
孔を有することを特徴とする請求項５記載の産業用ガス
タービンエンジン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項１１】 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行
流路の第３のレッグ部は、該第３のレッグ部の少なくと
も一部にわたって、関連する流路の他のレッグ部に比べ
て大きいトリップストリップ高さを有することを特徴と
する請求項１０記載の産業用ガスタービンエンジン用の
冷却可能なロータブレード。 - 【請求項１２】 前記前方蛇行流路と前記後方蛇行流路
とは、各々の流路の第３のレッグ部において、該第３の
レッグ部の少なくとも一部にわたって前記第２のレッグ
部よりも大きいトリップストリップ高さおよびトリップ
ストリップ高さ対ピッチ比を有するトリップストリップ
を有しており、これにより、冷却空気の流れが下流方向
に進むに従って、前記第１のレッグ部に対する前記第２
のレッグ部の熱伝達効果の増加に比べて、前記第２のレ
ッグ部に対する前記第３のレッグ部の熱伝達効果の増加
が大きくなることを特徴とする請求項１１記載の産業用
ガスタービンエンジン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項１３】 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行
流路の各々の流路の第３のレッグ部は、前記第２のレッ
グ部から冷却空気を受け入れる第１の部分と、この第１
の部分の外側に設けられた第２の部分と、を有し、前記
第３のレッグ部の第２の部分に設けられたトリップスト
リップの列は、前記第１の部分における関連する列より
も大きく、かつ関連する第２のレッグ部における対応す
る列よりも大きいトリップストリップ高さおよびトリッ
プストリップ高さ対ピッチ比を有し、前記第２のレッグ
部におけるトリップストリップの列は、トリップストリ
ップ高さとトリップストリップ高さ対ピッチ比とから選
択されるトリップストリップ特性を有しており、このト
リップストリップ特性は、前記第１のレッグ部の対応す
るトリップストリップ特性よりも大きく、これにより、
前記第１のレッグ部および前記第２のレッグ部の熱伝達
効果が下流方向に連続的に増加していることを特徴とす
る請求項１２記載の産業用ガスタービンエンジン用の冷
却可能なロータブレード。 - 【請求項１４】 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行
流路の第１のレッグ部と第２のレッグ部とに設けられた
トリップストリップの列は、関連するレッグ部の翼幅全
体にわたってトリップストリップ高さおよびトリップス
トリップ高さ対ピッチ比が増加しておらず、これによ
り、エアフォイルの製造時における点検および組立てが
容易になるとともに、レッグ部の１つの部分から次の部
分への流れにおける乱れが増加しないことを特徴とする
請求項１１記載の産業用ガスタービンエンジン用の冷却
可能なロータブレード。 - 【請求項１５】 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行
流路の各々の第３のレッグ部は、前記第２のレッグ部か
ら冷却空気を受け入れる第１の部分と、この第１の部分
の外側に設けられた第２の部分と、を有し、前記第３の
レッグ部の第２の部分に設けられたトリップストリップ
の列は、前記第１の部分における関連する列よりも大き
く、かつ関連する第２のレッグ部における対応する列よ
りも大きいトリップストリップ高さおよびトリップスト
リップ高さ対ピッチ比を有し、前記第２のレッグ部にお
けるトリップストリップの列は、トリップストリップ高
さとトリップストリップ高さ対ピッチ比とから選択され
るトリップストリップ特性を有しており、このトリップ
ストリップ特性は、前記第１のレッグ部の対応するトリ
ップストリップ特性よりも大きく、これにより、前記第
１のレッグ部および前記第２のレッグ部の熱伝達効果が
下流方向に連続的に増加していることを特徴とする請求
項１１記載の産業用ガスタービンエンジン用の冷却可能
なロータブレード。 - 【請求項１６】 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行
流路の第１のレッグ部と第２のレッグ部とに設けられた
トリップストリップの列は、関連するレッグ部の翼幅全
体にわたってトリップストリップ高さおよびトリップス
トリップ高さ対ピッチ比が増加しておらず、これによ
り、エアフォイルの製造時における点検および組立てが
容易になるとともに、レッグ部の１つの部分から次の部
分への流れにおける乱れが増加しないことを特徴とする
請求項１５記載の産業用ガスタービンエンジン用の冷却
可能なロータブレード。 - 【請求項１７】 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行
流路の第１のレッグ部と第２のレッグ部とに設けられた
トリップストリップの列は、関連するレッグ部の翼幅全
体にわたってトリップストリップ高さおよびトリップス
トリップ高さ対ピッチ比が増加しておらず、これによ
り、エアフォイルの製造時における点検および組立てが
容易になるとともに、レッグ部の１つの部分から次の部
分への流れにおける乱れが増加しないことを特徴とする
請求項１１記載の産業用ガスタービンエンジン用の冷却
可能なロータブレード。 - 【請求項１８】 前記各々のトリップストリップは、前
記トリップストリップ高さの２分の１に等しい半径を有
する凸状でかつ円筒形の頂部と、前記トリップストリッ
プ高さの２分の１に等しい半径を有するとともに、前記
側壁への円筒形の遷移部を成す凹状の上流側と下流側
と、を有することを特徴とする請求項１記載の産業用ガ
スタービンエンジン用の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項１９】 前記第１、第２、および第３の流路に
おける前記トリップストリップ高さｅは、約１０ミル〜
約３０ミル（１０≦高さ≦３０）の範囲であることを特
徴とする請求項１記載の産業用ガスタービンエンジン用
の冷却可能なロータブレード。 - 【請求項２０】 ロータアセンブリを有する産業用ガス
タービンエンジン用の冷却可能なロータブレードであっ
て、前記冷却可能なロータブレードは、外部を有し、該
冷却可能なロータブレードは、 前記ロータブレードを前記ロータアセンブリの一部と係
合可能とする根部を有し、この根部は、 翼弦方向に延在する根部壁と、 前記ブレードと冷却空気の供給源とを流体的に連通させ
るとともに、第１のプレナム、前記第１のプレナムの上
流の第１の流路断面積、および前記第１の流路断面積よ
りも大きい前記第１のプレナムの第２の流路断面積を有
する第１の冷却空気ダクトと、 前記ブレードと冷却空気の供給源とを流体的に連通させ
るとともに、第２のプレナム、前記第２のプレナムの上
流の第１の流路断面積、および前記第１の流路断面積よ
りも大きい前記第２のプレナムの第２の流路断面積を有
する第２の冷却空気ダクトと、を備えており、 翼幅方向長さＳと、それぞれ翼幅方向に延在するととも
にリブによって境界づけられる３つのレッグ部を有する
前方蛇行流路および後方蛇行流路と、負圧側壁から正圧
側壁まで延在して前記流路を翼弦方向で境界づける翼幅
方向のエアフォイル構造体を構成する前記リブと、を備
えるエアフォイルを有しており、このエアフォイルは、 前縁と、前縁領域と、前記前縁領域から翼弦方向に離間
された後縁および後縁領域と、 前記前縁領域と前記後縁領域との間で翼弦方向でかつ翼
幅方向に延在する中間翼弦領域と、 負圧側壁と、正圧側壁と、を備え、前記正圧側壁は、隣
接する流路を翼弦方向で境界づける翼幅方向のエアフォ
イル構造体を構成するように前記負圧側壁と接続されて
おり、前記翼幅方向のエアフォイル構造体は、前記前縁
領域における前縁壁と前記後縁領域における後縁壁と、
含み、前記正圧側壁は、冷却空気を受け入れるためのキ
ャビティが間に形成されるように、前記前縁壁と前記後
縁壁との間で前記負圧側壁から離間されており、 さらに、前記負圧側壁と前記正圧側壁との間で翼弦方向
に延在する先端壁を有する先端部領域と、 前記キャビティを前方部分と後方部分とに分割するよう
に、前記中間翼弦領域において翼幅方向に延在する第１
のリブと、を有し、 前記前方部分は、 前記根部壁から前記先端壁まで延在するとともに、前記
第１の冷却空気ダクトと流体的に連通する単一のレッグ
部を有する第３の前縁流路が間に形成されるように前記
前縁から離間された第２のリブと、前記根部壁から延在
するとともに、前記前方蛇行流路の第１のレッグ部が間
に形成されるように前記第１のリブから翼弦方向で離間
され、かつ第２のレッグ部を境界づけており、さらに第
１のレッグ部と第２のレッグ部とを接続する第１の方向
転換領域が間に形成されるように前記先端壁から翼幅方
向で離間された第３のリブと、 前記先端壁から翼幅方向に延在するとともに、前記第２
のレッグ部を境界づけるように前記第３のリブから翼弦
方向で離間され、かつ第３のレッグ部が間に形成される
ように前記第２のリブから翼弦方向で離間されており、
さらに前記前方蛇行流路の第２の方向転換領域が間に形
成されるように前記根部壁から翼幅方向で離間された第
４のリブと、を有し、 前記後方部分は、 前記根部壁から延在するとともに、前記後方蛇行流路の
第１のレッグ部が間に形成されるように前記第１のリブ
から離間され、かつ第２のレッグ部を境界づけており、
さらに前記後方蛇行流路の第１のレッグ部と第２のレッ
グ部とを接続する第１の方向転換領域が間に形成される
ように前記先端壁から翼幅方向で離間された第５のリブ
と、 前記先端壁から翼幅方向に延在するとともに、前記第２
のレッグ部を境界づけるように前記第５のリブから翼弦
方向で離間され、かつ第３のレッグ部が間に形成される
ように前記後縁壁から翼弦方向で離間されており、さら
に前記後方蛇行流路の第２の方向転換領域が間に形成さ
れるように前記根部壁から翼幅方向で離間された第６の
リブと、を有し、 前記第１の冷却空気ダクトは、前記前縁流路および前記
前方蛇行流路に冷却空気を供給するために前記キャビテ
ィの前方部分と流体的に連通しており、前記第２の冷却
空気ダクトは、前記後方蛇行流路に冷却空気を供給する
ために前記キャビティの後方部分と流体的に連通してお
り、前記各々の冷却空気ダクトの対応するプレナムは、
前記キャビティに隣接しているとともに、前記プレナム
の上流の第１の平均断面積に比べて増加した平均断面積
を有しており、作動状態において、冷却空気速度を減少
させて冷却空気の静圧を増加させるとともにダクト内の
流量損失を減少させるように設けられており、 前記前方蛇行流路、前記後方蛇行流路、および前記第３
の前縁流路は、これらの流路の端部が前記エアフォイル
の外部と流体的に連通するように、前記エアフォイルの
先端部領域から該エアフォイルの外部まで貫通する排出
開口部をそれぞれ有しており、前記後縁壁は、前記後方
流路の第３のレッグ部が前記エアフォイルの外部と流体
的に連通するように、該後縁壁を実質的に翼弦方向に貫
通する複数の冷却孔を有しており、 前記前方蛇行流路、前記後方蛇行流路、および前記第３
の前縁流路は、各々の流路に少なくとも２つのトリップ
ストリップの列が形成されるように、前記負圧側壁およ
び前記正圧側壁にそれぞれ少なくとも１つずつ設けられ
たトリップストリップの列を有しており、各々の側壁の
トリップストリップは、あるピッチでもって互いに翼幅
方向で離間されており、かつ他方の側壁のトリップスト
リップからも翼幅方向で離間されており、各々のトリッ
プストリップは、前記側壁の隣接部分から測定されたト
リップストリップ高さと、トリップストリップ高さ対ピ
ッチ比と、を有するとともに、前記蛇行流路を境界づけ
る翼幅方向のエアフォイル構造体と上流側で鋭角を成し
ており、 前記前縁と最も前方の蛇行流路の第３のレッグ部との間
に設けられた第３の流路は、前記根部に隣接する第１の
部分と、前記先端部に隣接するとともに前記第１の部分
よりも大きいトリップストリップ高さおよびトリップス
トリップ高さ対ピッチ比を有する第２の部分と、を備え
ており、各々のトリップストリップは、作動状態におい
て、最も前方に位置する第２のリブに向かって冷却空気
の流れの一部を導くように、前記トリップストリップの
上流側で該第２のリブと鋭角を成しており、 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行流路のレッグ部に
おけるトリップストリップの列は、対応する縁領域に最
も近接し、かつ流路を境界づける翼幅方向のエアフォイ
ル構造体と前記トリップストリップの上流側で鋭角を成
しており、これにより、作動状態において、エアフォイ
ルの対応する縁に最も近接する前記構造体に向かって冷
却空気の流れの一部が導かれ、 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行流路の第１のレッ
グ部および第２のレッグ部に配置されたトリップストリ
ップの列は、関連するレッグ部全体にわたってトリップ
ストリップ高さおよびトリップストリップ高さ対ピッチ
比が増加しておらず、これにより、エアフォイルの製造
時における点検および組立てが容易となっており、 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行流路の第３のレッ
グ部は、該第３のレッグ部の少なくとも一部にわたって
前記第２のレッグ部よりも大きいトリップストリップ高
さおよびトリップストリップ高さ対ピッチ比を有してお
り、これにより、冷却空気の流れが下流方向に進むに従
って、第１のレッグ部に対する第２のレッグ部の熱伝達
効果の増加に比べて、第２のレッグ部に対する第３のレ
ッグ部の熱伝達効果の増加が大きくなり、 前記前方蛇行流路および前記後方蛇行流路の第３のレッ
グ部は、前記第２のレッグ部から冷却空気を受け入れる
第１の部分と、前記第１の部分の外側に位置する第２の
部分と、を備えており、前記第３のレッグ部の第２の部
分に配置されたトリップストリップの列は、前記第１の
部分における関連する列よりも大きく、かつ前記第２の
レッグ部における関連する列よりも大きいトリップスト
リップ高さおよびトリップストリップ高さ対ピッチ比を
有しており、前記第２のレッグ部におけるトリップスト
リップの列は、トリップストリップ高さとトリップスト
リップ高さ対ピッチ比とから選択されるトリップストリ
ップ特性を有し、このトリップストリップ特性は、前記
第１のレッグ部の対応するトリップストリップ特性より
も大きく、これにより、下流方向で前記第２のレッグ部
および前記第３のレッグ部の熱伝達効果が連続的に増加
していることを特徴とする産業用ガスタービンエンジン
用の冷却可能なロータブレード。
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