JP2003322002A - リフレッシュ用孔のメータリング板を備えるタービン翼形部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービンのロータブレード及びステータ羽根
の冷却空気回路に関する。 【解決手段】 翼形部（１２）内の冷却回路は、半径方
向に延びた第１、中間、最終流路（４０、４１、４２）
を有し、第１流路（４０）が、翼形部（１２）外側から
の冷却空気源と流体連通している。最終流路（４２）
は、前縁及び後縁の１つと流体連通している。リフレッ
シュ用通路（６６）は、最終流路（４２）の半径方向内
側部分の境界となる半径方向内側壁を貫通して延び、か
つ冷却空気源と流体連通している。リフレッシュ用通路
（６６）は、第１流路（４０）とは別で、該第１流路か
ら離間して配設され、かつ独立している。１つの実施形
態において、メータリング板（８０）はリフレッシュ用
通路（６６）の流入口（６８）を覆い、メータリング板
（８０）は流入口上にメータリング孔（８２）を有し、
メータリング孔（８２）は調整可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、ガスター
ビンエンジンにおけるタービンロータブレード及びステ
ータ羽根の冷却空気回路に関し、より具体的には、ブレ
ード及び羽根の翼形部内の冷却回路への流量をメータリ
ングするために用いられる根元部底部のメータリング板
に関する。

【０００２】

【発明の背景】ガスタービンエンジンは、燃焼器に流路
を介して流される空気を圧縮する圧縮機を含み、空気は
燃焼器において燃料と混合され、点火されて燃焼ガスを
発生する。燃焼ガスは、一つ又はそれ以上のタービン段
を通って下流に流れ、該タービン段は、燃焼ガスからエ
ネルギーを取出して圧縮機を駆動し、例えば飛行中の航
空機を推進するファンを駆動するために、追加の出力を
生成する。タービン段は、ロータディスクの外周に固定
されたタービンロータブレードの列を含み、その上流側
に複数のステータ羽根を有する固定タービンノズルが設
けられる。燃焼ガスは、ロータディスクを回転させるエ
ネルギーを取出すために、ステータ羽根の間及びタービ
ンブレードの間を流れる。ガスタービン内の温度は華氏
２５００度を超える場合があり、ブレード寿命の観点か
らはタービンブレードの冷却が非常に重要である。冷却
なしでは、タービンブレードは急速に劣化する。タービ
ンブレードの冷却を改善することは非常に望ましく、冷
却を高めるために、ブレードの冷却技術において当業者
は、タービンブレード内の内部キャビティの改良された
幾何学構造を考案しようとする多くの努力を傾注してき
た。燃焼ガスは高温であるため、タービン羽根及びブレ
ードは、通常、この目的のために圧縮機から抽出された
圧縮空気の一部によって冷却される。圧縮機空気のどの
一部であっても、燃焼器内での使用から転用すること
は、エンジンの全体効率を必然的に低下させる。そのた
め、圧縮機の抽出空気を可能な限り少なくして羽根及び
ブレードを冷却することが望ましい。

【０００３】通常のタービン羽根及びブレードは、翼形
部を含み、その上を燃焼ガスが流れる。典型的なもので
は、翼形部は、内部に１つ又はそれ以上の蛇行冷却通路
を備え、それらを通して、圧縮機抽気である冷却空気が
翼形部を冷却するために流される。翼形部は、冷却効果
を高めるための種々の乱流発生器を含むことができ、冷
却空気は翼形部の外面の周りに配設された種々のフィル
ム冷却孔を介して通路から排出される。より高度な冷却
効果を追求して、結局のところ、近代のブレードは多重
経路の冷却回路に到達している。

【０００４】蛇行冷却空気回路及びその他のブレード内
部の通路を介して冷却空気を流すことは公知であり、こ
れらは、冷却空気が通路を通して移動する過程で、ブレ
ード前縁に衝突冷却する前に空気を予熱する。ブレード
前縁を横切る温度差は、衝突冷却するようにブレードの
根元を通して冷却空気を導く場合より小さくなり、その
結果ブレード前縁における熱応力を低くし、ブレード寿
命を高めることができる。これは、冷却流がブレード翼
形部の外部をフィルム冷却するために半径方向の前縁冷
却孔から流出する前に、ブレード中間スパン部の多くの
部分を内部的に冷却することができるため、冷却流の効
率的利用となる。

【０００５】しかしながら、この技術はまた、「逆流マ
ージン」に悪影響を与える。空気流はブレードの内部通
路を通って移動するため、折り返し及び乱流促進部によ
る圧力損失は、ある作動条件のもとではブレード前縁へ
の高温ガス吸込みが生じてしまうような状態にまで冷却
流圧力を低下させることになる。この望ましくない状態
は、逆流と呼ばれる。逆流マージンをより大きくするた
めの１つの手法は、ブレードに供給される冷却空気の流
入圧力を増加させることである。供給圧力の増加は、冷
却流の漏洩を望ましくない状態にまで増加させることに
なるので、この手法は常に実行可能なわけではない。こ
の問題を克服するために、衝突のための冷却空気を供給
する前縁流の通路にリフレッシュ用通路が備えられた。
このリフレッシュ用通路は、ブレード根元部にある冷却
流回路の第１流路部分に連結される。この回路は、衝突
冷却空気を、ここでは前縁供給流路と呼ばれるその最終
流路から、前縁キャビティに供給する。リフレッシュ用
通路は、空気流が残りの回路を通ることによって予熱さ
れた後に、この最終流路にある空気流をリフレッシュす
る。米国特許第５，３８７，０８６号及び第５，８１
３，８２６号を参照されたい。

【０００６】前縁供給流路へのリフレッシュ用通路は、
ブレードの根元部を通過する蛇行冷却回路の流入口流路
に連結され、その結果、蛇行冷却回路の流量に合流す
る。前縁供給流路への流量及び圧力を調整するために、
蛇行冷却回路を通る流れと独立して、リフレッシュ用通
路を通る冷却流を調整できるようにすることが望まし
い。これは、蛇行通路又は衝突孔圧力低下が所望の値よ
り高い鋳造ブレードが製造される場合に、特に有用であ
る。これは又、ブレードの冷却回路調整にも望ましいも
のであり、詰り及び磨耗によって引き起こされたような
ブレード孔及び蛇行回路の劣化に有用であり、必要なも
のである。

【０００７】公知のタービン翼形部の冷却技術には、蛇
行冷却回路を形成する内部キャビティの使用が含まれ
る。具体的には、蛇行通路、前縁衝突ブリッジ、乱流促
進部及び乱流発生器、フィルム孔、ピンフィン、後縁孔
又は正圧側の抽気スロットが、ブレード冷却のために利
用される。改善されたブレード冷却を提供することが望
ましい。更により良いブレード冷却を提供するに際して
は、ブレードの製造費用の大幅増加を避けることが望ま
しい。

【０００８】

【発明の概要】ガスタービンエンジンの中空翼形部は、
幅方向に間隔を置いて配置され、翼弦方向に離れて配置
された翼形部の前縁及び後縁において互いに接合された
正圧側及び負圧側の壁を有し、半径方向内側の底部から
半径方向外側の翼形部先端まで半径方向に延びる翼形部
外壁を備える。翼形部内の冷却回路は、半径方向に延
び、それぞれが直列に配置された第１、中間、及び最終
流路を有し、第１流路が翼形部外側からの冷却空気源に
流体連通している。最終流路は、前縁又は後縁の一つに
流体連通する。リフレッシュ用通路は、最終流路の半径
方向内側部分の境界となる半径方向内側の壁を通って延
び、かつ冷却空気源と流体連通する。リフレッシュ用通
路は、第１流路とは別で、該第１流路から間隔を置いて
配置され、かつ独立している。

【０００９】本発明の一つの例示的な実施形態には、最
終流路と前縁及び後縁の一つとの間に配置された縁冷却
室、及び最終流路と該縁冷却室との間で半径方向に延び
るリブを貫通して配設された冷却空気の排出孔が更に含
まれる。縁冷却室を前縁冷却室にすることができ、冷却
空気排出孔を衝突冷却孔にすることができ、かつ縁冷却
室から前縁の周りの外壁を貫通して導き出される前縁冷
却孔を含むこともできる。別の例示的な実施形態におい
ては、最終流路は後縁が境界となり、該後縁を貫通して
冷却空気排出孔が配設され、この孔は、後縁冷却スロッ
トとすることもできる。

【００１０】本発明の例示的な実施形態は、リフレッシ
ュ用通路への流入口を覆うメータリング板を更に含み、
該メータリング板は流入口上のメータリング孔を有し、
該メータリング孔は調整可能である。本発明の別の例示
的な実施形態は、根元部から半径方向外向きに延びる中
空翼形部を有するガスタービンエンジンのブレードであ
る。第１流路は、根元部を貫通して延び、根元部底面に
入口を有する。リフレッシュ用通路は、最終流路の半径
方向内側部分の境界となる半径方向の内側壁と、根元部
とを貫通して延びる。リフレッシュ用通路への流入口は
根元部底面に配置され、第１流路の入口とは別で、該第
１流路から離間して配設される。メータリング板は根元
部底面に配設される。

【００１１】本発明の別の実施形態においては、前方に
流れる蛇行冷却回路及び後方に流れる蛇行冷却回路が翼
形部内に配置される。冷却回路の各々は、半径方向に延
びる第１、中間及び最終流路を有し、それぞれが直列に
配置され、各第１流路の各々が根元部を貫通して延び、
根元部底面に入口を有する。前方に流れる蛇行冷却回路
の最終流路は前縁と流体連通し、後方に流れる蛇行冷却
回路の最終流路は後縁と流体連通する。前方及び後方の
リフレッシュ用通路は、前方及び後方流路のそれぞれの
半径方向内側部分の境界となる前方及び後方の半径方向
内側壁を貫通し、根元部を貫通して延びる。リフレッシ
ュ用通路は根元部底面に流入口を有し、流入口は第１流
路の入口とは別で、該入口から離間して配設される。

【００１２】本発明の冷却回路構成は、より低い冷媒供
給圧力の使用を可能にする。３流路からなる蛇行経路は
また、流路及び経路をより多く有する回路に比べて、鋳
造特性がもたらす圧力低下の変化に対して、脆弱性がよ
り少ない。前縁及び後縁の冷却のための専用回路即ち流
路は、外部の熱負荷が最も高い前縁及び後縁において、
より良い内部冷却を提供する。リフレッシュ用通路は、
前縁及び後縁のために、より低温の空気を混合させ、か
くして、蛇行冷却回路を通さなければならない冷媒量を
減少させ、摩擦及び折り返しによる流れ損失を減少させ
る。リフレッシュ用通路は、従前のものに比べ、より高
いタービン温度でも、冷却のためのキャビティがより少
ない状態でより軽い設計を実用的にする。本発明は、翼
形部及びブレードの重量を減らすことを可能にし、前縁
及び後縁における冷却流量をより多くすることを可能に
する。本発明はまた、異物による損傷、激しい擦過、又
はその他の蛇行部の折り返し先端部に孔があく原因とな
るものによる破壊から翼形部及びブレードを保護するこ
とに役立てることができる。他の回路は、冷媒を孔にお
いて失い、残りの蛇行冷却回路において冷媒不足を生じ
させる。リフレッシュ用回路は、蛇行回路からの冷媒の
喪失による熱疲労を減らすために、各キャビティの根元
部に流れを供給する。本発明の翼形部及びブレードの設
計により、鋳造の結果として蛇行回路又は衝突孔におけ
る圧力低下が所望の値より高いものとなった場合には、
リフレッシュ用孔を調整して前縁及び後縁への流量及び
圧力がより多くなるようにできるため、生産性及び製造
歩留まりが増加する。従来技術の設計によれば、この状
況では、部品をスクラップとし、鋳造用の中子の金型再
加工を持つ必要があった。本発明は、調整可能なメータ
リング板を備えるので、前縁及び後縁への冷却流量を調
整するのに用いることが可能である。メータリング孔を
有するメータリング板は、リフレッシュ用通路の流入口
上に鑞付けでき、鋳造における堅牢な中子及び軽量シャ
ンクの使用を許容し、リフレッシュ用の流量の調整可能
なメータリングを可能にする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明を特徴づける新規な特徴
は、特許請求の範囲に記載され、特定されている。本発
明を、その更に別の目的及び利点と併せて、より具体的
に添付図面を用いて説明する。

【００１４】図１には、軸流下流方向Ｆに流れる高温ガ
ス流中で作動するように設計された、ガスタービンエン
ジン用の例示的タービンブレード１０を示す。ブレード
１０は、根元部１４から半径方向外向きに延びる中空翼
形部１２を含む。根元部１４は、エンジンの中心線１１
の周りに配設されるエンジンのロータディスク（図示せ
ず）にブレード１０を固定するために用いられる。図２
における翼形部１２の断面図に更に示すように、翼形部
１２は、幅方向即ち横方向に間隔を置いて配置され、上
流側前縁２０と弦方向に前縁から離れて配置された下流
側後縁２２とに沿ってそれぞれ互いに接合された正圧側
壁１６及び負圧側壁１８を有する外壁１５を含む。翼形
部１２は、翼形部１２のスパン方向である半径方向２４
にエンジン中心線１１から離れるように、該翼形部のス
パンＳに沿って半径方向内側の底部２６から半径方向外
側の翼形部先端２８まで半径方向に延びる。翼形部先端
２８は、外壁１５からの外方延長部分即ちスキーラ壁２
９を有するスキーラ先端部として示されており、該スキ
ーラ壁は、外側先端壁３１の周りを囲んで該先端壁から
半径方向外向きに延び、その内側にスキーラ先端キャビ
ティ３３を形成する。中空翼形部１２の内部から外側先
端壁３１を貫通してスキーラ先端キャビティ３３まで延
びる先端部冷却孔５９が、先端キャビティを冷却するた
めに用いられる。半径方向内側の底部２６が通常のプラ
ットフォーム３０に形成され、ブレード１０の内側流れ
の境界部を形成し、そこから下方には根元部１４が延び
る。

【００１５】ブレード１０の作動中には、燃焼ガス３２
が燃焼器（図示せず）によって生成され、翼形部外壁１
５の正圧側壁１６及び負圧側壁１８の両方の上をそれぞ
れ下流方向に流れる。ここに示す本発明の例示的な実施
形態では、燃焼ガス３２から翼形部１２への熱負荷の分
布により良く対応するように、翼形部１２に効率的な冷
却をもたらす設計がなされる。図１から図３までに示す
ガスタービンブレード１０は例示的なものであり、本発
明は、同様な冷却ができる同様の翼形部を有するタービ
ンステータ羽根にも同じように適用される。

【００１６】図２を参照すると、より具体的には、外壁
１５を有する中空翼形部１２が断面図で示されており、
正圧側壁１６及び負圧側壁１８が、前縁２０と後縁２２
との間において、互いに周方向即ち横方向に間隔を置い
て配置されている。正圧側壁１６及び負圧側壁１８は、
正圧側壁１６と負圧側壁１８の間をそれぞれ延びる全体
を３４で示す複数の内部横断リブによって互いに一体に
接合されている。横断リブ３４の第１、第２、第３及び
第４のリブ１〜４は、それぞれが図３に示すように、単
一の前方に流れる３経路蛇行冷却回路３６を定める。第
４リブ４、第５リブ５、第６リブ６及び後縁２２は、単
一の後方に流れる３経路蛇行冷却回路３８を定める。

【００１７】図３には、前方及び後方に流れる蛇行冷却
回路３６及び３８を通る図２における冷却回路切断線４
６に沿って平らに配列された翼形部１２を示す。前方に
流れる蛇行冷却回路３６は、冷却回路３６内の蛇行冷却
流３５が、前方に流れる蛇行冷却回路３６内を後縁２２
から前縁２０に前方に向かう前方翼弦流れ方向４５に流
れるように構成される。前方に流れる冷却回路３６は、
根元部１４の底面４９に入口３７を備え、前方に流れる
蛇行冷却流回路の末端部３９より後方に、蛇行冷却流３
５が、後縁２２から前縁２０に前方に向かう前方翼弦流
れ方向４５に流れるように配置される。後方に流れる蛇
行冷却回路３８は、後方に流れる蛇行冷却回路３８内の
蛇行冷却流３５が、後方に流れる蛇行冷却流回路３８内
を前縁２０から後縁２２に後方に向かう後方翼弦流れ方
向４３に流れるように構成される。後方に流れる蛇行冷
却流回路３８は、根元部１４の底面４９に入口３７を備
え、後方に流れる蛇行冷却流回路の末端部３９の前方
に、蛇行冷却流３５が、前縁２０から後縁２２に後方に
向かう後方翼弦流れ方向４３に流れるように配置され
る。これは、燃焼ガス３２から加えられる熱負荷により
良く対応させ、翼形部１２の熱負荷に対して蛇行冷却流
３５がより効率的に適合するようにし、翼形部をより効
果的に冷却するためである。

【００１８】前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及
び３８が３経路回路と呼ばれるのは、それぞれが第１流
路４０、中間流路４１、最終流路４２として表わされる
半径方向に延びる３流路を備えるためである。本発明
は、ここに例示的な実施形態として示したような１つの
中間流路より多い中間流路を有してもよい。前方に流れ
る蛇行冷却回路３６の第１流路４０、中間流路４１、最
終流路４２は、図３において、それぞれ第１リブから第
４リブ１〜４として示した、翼弦方向に間隔を置いて配
置された内部リブ３４によって定められ、該リブ３４の
間に形成され、かつそれらの横方向側部４７は、正圧側
壁１６及び負圧側壁１８が（図２に示す）境界となる。

【００１９】前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及
び３８の第１流路４０は、翼形部１２の底部２６及びブ
レード１０の根元部１４を半径方向に貫通して、半径方
向外側の第１折り返し流路５０まで半径方向上向きに延
びる。前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８
の第１流路４０は、翼形部１２の根元部１４の底面４９
の入口３７に始まる。第１折り返し流路５０は、冷却空
気を中間冷却流路４１（又は１つ以上の中間冷却流路が
ある場合の中間冷却流路）に向かうように半径方向内向
きに折り返させ、該流路４１は冷却流を半径方向内向き
に半径方向内側の第２折り返し流路５２に向かわせ、次
に、冷却空気を半径方向上向きに最終冷却流路４２に向
かわせる。最終冷却流路４２及び前方及び後方に流れる
蛇行冷却回路３６及び３８は、外側先端壁３１で終わ
り、この先端壁３１では、１つ又はそれ以上の先端冷却
孔５９を蛇行冷却流回路のベント孔として用いることが
できる。翼形部のスキーラ先端部は、外側先端壁３１に
ある先端冷却孔５９によって冷却される。

【００２０】ここに示す例示的な実施形態において、前
縁冷却室７２が外壁１５の前縁２０と第１リブ１との間
に配置される。例示的な実施形態の機能において、排出
孔は衝突冷却孔７４であり、前方に流れる蛇行冷却回路
３６の最終流路４２から前縁冷却室７２に第１リブ１を
貫通して配設される。衝突冷却孔７４は、前方に流れる
蛇行冷却回路３６の最終流路４２から前縁冷却室７２
に、冷却空気を供給し、そこからフィルム冷却孔を介し
て冷却空気が流される。フィルム冷却孔は、以下のも
の、即ちそれぞれシャワーヘッド、正圧側壁及び負圧側
壁のフィルム冷却孔６０、６２、６４の１つ又はそれ以
上を含む。

【００２１】ここに示す例示的な実施形態において、後
縁２２は、後縁２２の対流冷却を与えるように設計され
た後縁冷却スロット７６の形状の排出孔を通る冷却空気
によって冷却される。これら２つの装置は、前縁２０及
び後縁２２をそれぞれ冷却するために用いられる。

【００２２】リフレッシュ用通路６６は、前方及び後方
に流れる蛇行冷却回路３６及び３８の前記最終流路４２
の半径方向内側部分７０の境界となる半径方向内側壁を
貫通して延びる。リフレッシュ用通路６６は、根元部１
４を完全に貫通して延び、翼形部１２の外部の冷却空気
源と流体連通し、更にリフレッシュ用通路６６は、前方
及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８とは独立
し、別に作動する。リフレッシュ用通路６６は、根元部
１４の底面４９に流入口６８を有し、該流入口は前方及
び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８の入口３７か
ら離間して配設される。２つのメータリング板８０が根
元部１４の底面４９に配置され、それぞれが、リフレッ
シュ用通路６６の各流入口６８を覆う。メータリング板
の各々は、流入口上の中心に位置決めされたメータリン
グ孔８２を有する。メータリング板は調整可能であるの
で前縁及び後縁への冷却流の量を調整するのに用いるこ
とができる。調整可能にすることは、孔径又は孔面積を
拡大して孔を拡げることによってなされるか、異なる口
径を有する板を用いることによってなされる。メータリ
ング板８０は、鋳造が終わり、ブレード又は翼形部の流
れ試験が完了した後に、リフレッシュ用通路６６への流
入口６８上に鑞付けすることができる。独立して設けら
れるリフレッシュ用通路及びメータリング板は、鋳造に
おける堅牢な中子及び軽量シャンクの使用を許容し、リ
フレッシュ用の流量の調整可能なメータリングを可能に
する。

【００２３】図２に示すのは、本発明の例示的な翼形部
の断面図である。前方に流れる蛇行冷却回路３６は、フ
ィルム冷却孔を持たないものとして示されているが、後
方に流れる蛇行冷却回路３８は、第１、中間、最終回路
４０、４１、４２に正圧側壁のフィルム冷却孔６２を有
するように示されている。正圧側壁のフィルム冷却孔６
２は、後方に流れる蛇行冷却回路３８の外壁１５の正圧
側壁１６に沿って、外壁１５を貫通して配設される。フ
ィルム冷却孔は、エンジンの中心線１１に対して下流側
で、かつ、半径方向外向きの合成角度に配置され、外壁
１５を貫通して流路及び前縁冷却室７２から導き出され
る。フィルム冷却孔は、外壁１５の正圧側壁１６及び負
圧側壁１８の両方にそれぞれ沿って設置することができ
る。

【００２４】翼形部１２は、この技術分野において周知
の乱流発生器又はピン（図示せず）のような翼形部の冷
却を高めるためのあらゆる従来特性のものを備えてもよ
い。技術としては周知の熱障壁被覆（ＴＢＣ）を、翼形
部１２の熱的特徴を改善するために用いてもよい。

【００２５】本発明を、図に示す例示的なタービンブレ
ード１０に関して説明してきたが、本発明は、燃焼ガス
３２により加えられる半径方向温度分布により良く対応
するように、スパン方向の優先冷却を行うことで利点が
見出される同様の翼形部を備えるタービンのノズル羽根
に用いることもできる。前方及び後方に流れる蛇行冷却
回路の翼形部及びブレードは、従来の多重経路の蛇行通
路に用いられる通常の鋳造技術を用いて容易に製造する
ことができる。

【００２６】これまで本発明の好ましい例示的な実施形
態と考えられるものについて記載してきたが、本明細書
の教示から本発明の他の変形形態は当業者にとっては明
らかであり、従って、本発明の技術思想及び技術的範囲
に含まれる全てのこうした変形形態が、添付した特許請
求の範囲の記載において保護されることを望む。

【００２７】特許請求の範囲に記載の参照番号は、本発
明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定
することを意図するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の翼形部に組み入れるガスタービンエ
ンジンのロータブレードの斜視図。

【図２】 図１の翼形部の線２−２を通る翼形部のスパ
ン方向中間部の概略横断面図。

【図３】 下流方向に流れる蛇行冷却回路を通る図２の
切断線に沿って平らに配列された、図１及び図２に示す
例示的なガスタービンエンジン翼形部の断面図。

【符号の説明】

１、２、３、４、５、６ リブ １２ 翼形部 １４ 根元部 ２０ 前縁 ２２ 後縁 ２６ 底部 ２８ 翼形部先端 ３０ プラットフォーム ３４ 内部リブ ３６ 前方に流れる蛇行冷却回路 ３７ 入口 ３８ 後方に流れる蛇行冷却回路 ４０ 第１流路 ４１ 中間流路 ４２ 最終流路 ４９ 根元部の底面 ５０ 第１折り返し流路 ５２ 第２折り返し流路 ５９ 先端冷却孔 ６０ フィルム冷却孔 ６６ リフレッシュ用通路 ６８ 流入口 ７０ 最終流路の半径方向内側部分 ７２ 前縁冷却室 ７４ 衝突冷却孔 ７６ 後縁冷却スロット ８０ メータリング板 ８２ メータリング孔

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年６月１９日（２００２．６．１
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 幅方向に間隔を置いて配置され、翼弦方
   向に離れて配置された翼形部（１２）の前縁及び後縁
   （２０、２２）において互いに接合された正圧側壁及び
   負圧側壁（１６、１８）を有し、半径方向内側の底部
   （２６）から半径方向外側の翼形部先端（２８）まで半
   径方向に延びる翼形部外壁（１５）と、 前記翼形部（１２）内にある冷却回路と、を備え、 該冷却回路が、半径方向に延び、それぞれが直列に配置
   された第１、中間及び最終流路（４０、４１、４２）を
   有し、 前記第１流路（４０）が、前記翼形部（１２）外側から
   の冷却空気源と流体連通しており、 前記最終流路（４２）が、前記前縁及び後縁の１つと流
   体連通しており、 リフレッシュ用通路（６６）が、前記最終流路（４２）
   の半径方向内側部分の境界となる半径方向内側壁を貫通
   して延び、かつ前記冷却空気源と流体連通しており、 前記リフレッシュ用通路が、前記第１流路（４０）とは
   別で、該第１流路から離間して配設され、かつ独立して
   いる、ことを特徴とするガスタービンエンジンの中空翼
   形部（１２）。
2. 【請求項２】 前記最終流路（４２）と前記前縁及び後
   縁の前記一つとの間に配置された縁冷却室（７２）、及
   び前記最終流路（４２）と前記縁冷却室（７２）との間
   で半径方向に延びるリブを貫通して配設された冷却空気
   の排出孔を更に備えることを特徴とする、請求項１に記
   載の翼形部（１２）。
3. 【請求項３】 前記縁冷却室（７２）が前縁の冷却室で
   あり、前記冷却空気排出孔が衝突冷却孔（７４）である
   ことを特徴とする、請求項２に記載の翼形部（１２）。
4. 【請求項４】 前記縁冷却室（７２）から前記前縁（２
   ０）の周りの前記外壁（１５）を貫通して導き出される
   前縁冷却孔（７４）を更に備えることを特徴とする、請
   求項３に記載の翼形部（１２）。
5. 【請求項５】 前記最終流路（４２）は、前記後縁（２
   ２）が境界となることを特徴とする、請求項１に記載の
   翼形部（１２）。
6. 【請求項６】 前記後縁（２２）を貫通して配設された
   冷却空気排出孔を更に備えることを特徴とする、請求項
   ５に記載の翼形部（１２）。
7. 【請求項７】 前記冷却空気排出孔が後縁冷却スロット
   （７６）であることを特徴とする、請求項６に記載の翼
   形部（１２）。
8. 【請求項８】 前記リフレッシュ用通路（６６）への流
   入口（６８）を覆うメータリング板（８０）を更に備
   え、該メータリング板は、前記流入口上にメータリング
   孔（８２）を有することを特徴とする、請求項１に記載
   の翼形部（１２）。
9. 【請求項９】 前記メータリング孔（８２）が調整可能
   であることを特徴とする、請求項８に記載の翼形部（１
   ２）。
10. 【請求項１０】 根元部（１４）から半径方向外向きに
    延びる中空翼形部（１２）を備え、 該翼形部（１２）は、幅方向に間隔を置いて配置され、
    翼弦方向に離れて配置された該翼形部（１２）の前縁及
    び後縁（２０、２２）において互いに接合された正圧側
    壁及び負圧側壁（１６、１８）を有し、前記根元部（１
    ４）の半径方向内側の底部（２６）から半径方向外側の
    翼形部先端（２８）まで半径方向に延びる翼形部外壁
    （１５）を備え、 前記翼形部（１２）内に冷却回路が設けられ、 前記冷却回路が、半径方向に延び、それぞれが直列に配
    置された第１、中間及び最終流路（４０、４１、４２）
    を有し、 前記第１流路（４０）が、前記根元部（１４）を貫通し
    て延び、かつ、前記根元部（１４）の底面に入口（３
    ７）を有し、 前記最終流路（４２）が前記前縁及び後縁の１つと流体
    連通しており、 前記最終流路（４２）の半径方向内側部分の境界となる
    半径方向内側壁と前記根元部（１４）とを貫通して延び
    るようにリフレッシュ用通路（６６）が設けられ、 該リフレッシュ用通路（６６）が、前記根元部（１４）
    の底面に流入口（６８）を有し、該流入口が前記入口
    （３７）とは別で、該入口から離間して配設された、こ
    とを特徴とするガスタービンエンジンのブレード（１
    ０）。
11. 【請求項１１】 前記最終流路（４２）と前記前縁及び
    後縁の前記一つとの間に配置された縁冷却室（７２）、
    及び前記最終流路（４２）と前記縁冷却室（７２）との
    間で半径方向に延びるリブを貫通して配設された冷却空
    気の排出孔を更に備えることを特徴とする、請求項１０
    に記載のブレード（１０）。
12. 【請求項１２】 前記縁冷却室（７２）が前縁の冷却室
    であり、前記冷却空気排出孔が衝突冷却孔（７４）であ
    ることを特徴とする、請求項１１に記載のブレード（１
    ０）。
13. 【請求項１３】 前記縁冷却室（７２）から前記前縁
    （２０）の周りの前記外壁（１５）を貫通して導き出さ
    れる前縁冷却孔（７４）を更に備えることを特徴とす
    る、請求項１２に記載のブレード（１０）。
14. 【請求項１４】 前記最終流路（４２）は、前記後縁
    （２２）が境界となることを特徴とする、請求項１０に
    記載のブレード（１０）。
15. 【請求項１５】 前記後縁（２２）を貫通して配設され
    た冷却空気排出孔を更に備えることを特徴とする、請求
    項１４に記載のブレード（１０）。
16. 【請求項１６】 前記冷却空気排出孔が後縁冷却スロッ
    ト（７６）であることを特徴とする、請求項１５に記載
    のブレード（１０）。
17. 【請求項１７】 前記根元部（１４）の前記底面にメー
    タリング板（８０）を備え、該メータリング板（８０）
    が前記リフレッシュ用通路（６６）への前記流入口（６
    ８）を覆い、前記メータリング板は、前記流入口上にメ
    ータリング孔（８２）を有することを特徴とする、請求
    項１０に記載のブレード（１０）。
18. 【請求項１８】 前記メータリング孔（８２）が調整可
    能であることを特徴とする、請求項１７に記載のブレー
    ド（１０）。
19. 【請求項１９】 根元部（１４）から半径方向外向きに
    延びる中空翼形部（１２）を備え、 該翼形部（１２）は、幅方向に間隔を置いて配置され、
    翼弦方向に離れて配置された該翼形部（１２）の前縁及
    び後縁（２０、２２）において互いに接合された正圧側
    壁及び負圧側壁（１６、１８）を有し、前記根元部（１
    ４）の半径方向内側の底部（２６）から半径方向外側の
    翼形部先端（２８）まで半径方向に延びる翼形部外壁
    （１５）を備え、 前記翼形部（１２）内に前方に流れる蛇行冷却回路（３
    ６）と後方に流れる蛇行冷却回路（３８）とが形成さ
    れ、 前記冷却回路の各々が、半径方向に延び、それぞれが直
    列に配置された第１、中間及び最終流路（４０、４１、
    ４２）を有し、 前記第１流路（４０）の各々が、前記根元部（１４）を
    貫通して延び、かつ、前記根元部（１４）の底面に入口
    （３７）有し、 前記前方に流れる蛇行冷却回路（３６）の前記最終流路
    （４２）が、前記前縁（２０）と流体連通し、 前記後方に流れる蛇行冷却回路（３８）の前記最終流路
    （４２）が、前記後縁（２２）と流体連通しており、 前記前方及び後方の最終流路の半径方向内側部分の境界
    となる前方及び後方の半径方向内側壁のそれぞれと前記
    根元部（１４）とを貫通して延びるように前方及び後方
    のリフレッシュ用通路（６６）が形成され、 前記リフレッシュ用通路（６６）が、前記根元部（１
    ４）の底面に流入口を有し、前記流入口が前記入口（３
    ７）とは別で、該入口から離間して配設された、ことを
    特徴とするガスタービンエンジンのブレード（１０）。
20. 【請求項２０】 前記前方に流れる蛇行冷却回路（３
    ６）の前記最終流路（４２）の間に配置された前縁冷却
    室（７２）、及び前記前方に流れる蛇行冷却回路（３
    ６）の前記最終流路（４２）と前記前縁冷却室（７２）
    との間で半径方向に延びるリブを貫通して配設された衝
    突冷却孔（７４）を更に備えることを特徴とする、請求
    項１９に記載のブレード（１０）。
21. 【請求項２１】 前記前縁冷却室（７２）から前記前縁
    （２０）の周りの前記外壁（１５）を貫通して導き出さ
    れる前縁冷却孔（７４）を更に備えることを特徴とす
    る、請求項２０に記載のブレード（１０）。
22. 【請求項２２】 前記最終流路（４２）は、前記後方に
    流れる蛇行冷却回路（３８）の前記後縁（２２）が境界
    となることを特徴とする、請求項２１に記載のブレード
    （１０）。
23. 【請求項２３】 前記後縁（２２）を貫通して配設され
    た冷却空気排出孔を更に備えることを特徴とする、請求
    項２２に記載のブレード（１０）。
24. 【請求項２４】 前記冷却空気排出孔が後縁冷却スロッ
    ト（７６）であることを特徴とする、請求項２３に記載
    のブレード（１０）。
25. 【請求項２５】 前記根元部（１４）の前記底面上にメ
    ータリング板（８０）を備え、該メータリング板（８
    ０）が前記リフレッシュ用通路（６６）への前記流入口
    （６８）を覆い、前記メータリング板（８０）が、前記
    流入口上にメータリング孔（８２）を有することを特徴
    とする、請求項２４に記載のブレード（１０）。
26. 【請求項２６】 前記メータリング孔（８２）が調整可
    能であることを特徴とする、請求項２５に記載のブレー
    ド（１０）。
27. 【請求項２７】 前記根元部（１４）の前記底面上にメ
    ータリング板（８０）を備え、該メータリング板（８
    ０）が前記リフレッシュ用通路（６６）への前記流入口
    （６８）を覆い、前記メータリング板（８０）が、前記
    流入口上にメータリング孔（８２）を有することを特徴
    とする、請求項１９に記載のブレード（１０）。
28. 【請求項２８】 前記メータリング孔（８２）が調整可
    能であることを特徴とする、請求項２７に記載のブレー
    ド（１０）。