JP2023165485A - タービン翼及びガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】タービン翼の過冷却を抑制し、タービン翼を効果的に冷却可能なタービン翼及びガスタービンを提供する。【解決手段】タービン翼は、翼体の内部において翼高さ方向に沿って延在する蛇行流路を形成する複数の冷却通路を備え、前記複数の冷却通路は、前記複数の冷却通路のうち、最上流通路と、最下流通路と、前記最上流通路と前記最下流通路との間に設けられる少なくとも１本の中間通路を含み、前記最上流通路は、前記翼体のコード方向にて最も前縁側に位置し、前記最上流通路の内壁面に設けられる複数の第１タービュレータと、前記中間通路の内壁面に設けられる複数の第２タービュレータと、前記最下流通路の内壁面に設けられる複数の第３タービュレータを備え、前記冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第１タービュレータがなす第１角度の平均値は、前記冷却流体の流れ方向に対して第２タービュレータがなす第２角度の平均値よりも小さい。【選択図】図２

Description

本開示は、タービン翼及びガスタービンに関する。

ガスタービン等のタービン翼において、タービン翼の内部に形成された冷却通路に冷却流体を流すことにより、高温のガス流れ等に曝されるタービン翼を冷却することが知られている。

例えば、特許文献１～４には、翼高さ方向に沿って延びる複数の冷却通路により形成される蛇行流路（サーペンタイン流路）が翼部の内部に設けられたタービン翼が開示されている。これらのタービン翼の冷却通路の内壁面には、リブ状のタービュレータが設けられている。タービュレータは、冷却通路における冷却流体の流れの乱れを促進させて、冷却流体とタービン翼との間の熱伝達率を向上させることを目的として設けられるものである。

また、特許文献４には、蛇行流路を構成する冷却通路における冷却流体流れの方向に対するタービュレータの傾き角を、上流側通路よりも下流側通路において小さくすることで、上流側通路においてタービン翼の冷却を抑制するとともに、下流側通路においてタービン翼の冷却を強化することが記載されている。

特開平１１－２２９８０６号公報 特開２００４－１３７９５８号公報 特開２０１５－２１４９７９号公報 特開２０１９－０８５９７３号公報

ところで、蛇行流路にタービュレータが設けられたタービン翼では、タービンにおけるタービン翼の設置位置等によっては、部分的に過冷却が生じることがあった。タービン翼において過冷却が生じると、冷却空気の利用効率が低下し、タービン全体としての効率が低下するおそれがある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、タービン翼の過冷却を抑制しながら、タービン翼を効果的に冷却可能なタービン翼及びガスタービンを提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン翼は、
翼体と、
前記翼体の内部において翼高さ方向に沿ってそれぞれ延在するとともに、前記翼高さ方向における端部に位置する折り返し部を介して互いに接続されて蛇行流路を形成する複数の冷却通路と、を備え、
前記複数の冷却通路は、
前記複数の冷却通路のうち、冷却流体の流れの最上流側に位置する最上流通路と、
前記複数の冷却通路のうち、前記冷却流体の流れの最下流側に位置する最下流通路と、
前記複数の冷却通路のうち、前記最上流通路と前記最下流通路との間に設けられる少なくとも１本の中間通路と、
を含み、
前記最上流通路は、前記翼体の内部に形成され前記高さ方向に沿って延在する複数の冷却通路のうち、前記翼体のコード方向にて最も前縁側に位置し、
前記最上流通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第１タービュレータと、
前記少なくとも１本の中間通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第２タービュレータと、
前記最下流通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第３タービュレータと、
を備え、
前記最上流通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第１タービュレータがそれぞれなす第１角度の平均値は、前記少なくとも１本の中間通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第２タービュレータがそれぞれなす第２角度の平均値よりも小さい。

また、本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上述のタービン翼を含むタービンと、
前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器と、を備える。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、タービン翼の過冷却を抑制しながら、タービン翼を効果的に冷却可能なタービン翼及びガスタービンが提供される。

一実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。 一実施形態に係る静翼（タービン翼）の翼高さ方向に沿った概略的な部分断面図である。 図２のＡ－Ａ断面を示す概略図である。 一実施形態に係る静翼（タービン翼）の模式的な断面図である。 一実施形態に係る静翼（タービン翼）の模式的な断面図である。 一実施形態に係る静翼（タービン翼）の模式的な断面図である。 一実施形態に係る静翼（タービン翼）の模式的な断面図である。 一実施形態に係る動翼（タービン翼）の模式的な断面図である。 一実施形態に係る静翼（タービン翼）の翼高さ方向に沿った概略的な部分断面図である。 一実施形態に係るタービュレータの構成を説明するための模式図である。 一実施形態に係るタービュレータの構成を説明するための模式図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（ガスタービンの構成）
まず、幾つかの実施形態に係るタービン翼が適用されるガスタービンについて説明する。図１は、一実施形態に係るタービン翼が適用されるガスタービンの概略構成図である。図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器４と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結される。

圧縮機２は、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。圧縮機２には、空気取入口１２から取り込まれた空気が送られるようになっており、この空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。

燃焼器４には、燃料と、圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給されるようになっており、該燃焼器４において燃料と圧縮空気が混合され、燃焼され、タービン６の作動流体である燃焼ガスが生成される。燃焼器４は、図１に示すように、ケーシング２０内にロータを中心として周方向に沿って複数配置されていてもよい。

タービン６は、タービン車室２２内に形成される燃焼ガス流路２８を有し、該燃焼ガス流路２８に設けられる複数の静翼２４及び動翼２６を含む。静翼２４はタービン車室２２側に固定されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の静翼２４が静翼列を構成している。また、動翼２６はロータ８に植設されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の動翼２６が動翼列を構成している。静翼列と動翼列とは、ロータ８の軸方向において交互に配列されている。

タービン６では、燃焼ガス流路２８に流れ込んだ燃焼器４からの燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動され、これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されて電力が生成されるようになっている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気室３０を介して外部へ排出される。

幾つかの実施形態において、タービン６の動翼２６又は静翼２４の少なくとも一方は、以下に説明するタービン翼４０である。以下においては、主としてタービン翼４０としての静翼２４の図を参照しながら説明するが、タービン翼４０としての動翼２６についても、基本的には同様の説明が適用できる。

（タービン翼の構成）
図２は、一実施形態に係る静翼２４（タービン翼４０）の翼高さ方向に沿った概略的な部分断面図であり、図３は、図２のＡ－Ａ断面を示す概略図である。なお、図中の矢印は、冷却流体の流れの向きを示す。また、図中の「径方向」「軸方向」及び「周方向」は、タービン翼４０がタービン６に設置された状態におけるタービンロータの径方向、軸方向及び周方向をそれぞれ示す。

図２及び図３に示すように、一実施形態に係る静翼２４（タービン翼４０）は、翼体４２と、翼体４２の翼高さ方向における両端部に接続される内側シュラウド８６及び外側シュラウド８８と、を含む。ここで、タービン翼４０の翼高さ方向（すなわち翼体４２の翼高さ方向）は、タービン翼４０が設置されるタービンロータの径方向に相当する。静翼２４がタービン６に設置された状態において、内側シュラウド８６は翼体４２に対して径方向内側に位置し、外側シュラウド８８は翼体４２に対して径方向外側に位置する。

外側シュラウド８８はタービン車室２２（図１参照）に支持され、静翼２４は外側シュラウド８８を介してタービン車室２２に支持される。翼体４２は、外側シュラウド８８側（すなわち径方向外側）に位置する径方向外側端５２と、内側シュラウド８６側（すなわち径方向内側）に位置する径方向内側端５４と、を有する。

静翼２４の翼体４２は、径方向外側端５２から径方向内側端５４にかけて前縁４４及び後縁４６を有し、翼体４２の翼面は、径方向外側端５２と径方向内側端５４との間において、翼高さ方向に沿って延在する圧力面（腹面）５６と負圧面（背面）５８を含む。

翼体４２の内部には、タービン翼４０を冷却するための冷却流体（例えば空気）を流すための冷却流路が設けられている。図２及び図３に示す例示的な実施形態では、翼体４２には、冷却流路として、複数の冷却通路６０を含む蛇行流路６１が設けられている。

タービン翼４０において、蛇行流路６１は、翼高さ方向に沿ってそれぞれ延在する複数の冷却通路６０ａ，６０ｂ，６０ｃ…（以下、まとめて「冷却通路６０」ともいう。）を含む。タービン翼４０の翼体４２の内部には、翼高さ方向に沿って複数のリブ３２が設けられており、各々のリブ３２によって、互いに隣り合う冷却通路６０が仕切られている。

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、蛇行流路６１は、５本の冷却通路６０ａ～６０ｅを含み、冷却通路６０ａ～６０ｅは、コード方向において前縁４４側から後縁４６側に向かってこの順に配列されている。

蛇行流路６１を形成する複数の冷却通路６０のうち互いに隣り合う冷却通路（例えば冷却通路６０ａと冷却通路６０ｂ）は、翼高さ方向における端部（径方向外側端５２側の端部又は径方向内側端５４側の端部）に位置する折り返し部５８を介して互いに接続されている。この折り返し部５８において、冷却流体の流れの方向が翼高さ方向において逆向きに折り返すリターン流路が形成され、蛇行流路６１全体として径方向に蛇行した形状を有している。すなわち、複数の冷却通路６０は、互いに連通して蛇行流路（サーペンタイン流路）６１を形成している。

蛇行流路６１を形成する複数の冷却通路６０は、これらの複数の冷却通路６０のうち冷却流体の流れの最上流側に位置する最上流通路６５と、冷却流体の流れの最下流側に位置する最下流通路６６と、最上流通路６５と最下流通路６６との間に設けられる中間通路６７と、を含む。図２及び図３に示す例示的な実施形態では、複数の冷却通路６０のうち最も前縁４４側に位置する冷却通路６０ａが最上流通路６５であり、最も後縁４６側に位置する冷却通路６０ｅが最下流通路６６であり、冷却通路６０ａと冷却通路６０ｅとの間に設けられる冷却通路６０ｂ、６０ｃ及び６０ｄが中間通路６７である。

図２及び図３に示す例示的な実施形態では、蛇行流路６１を構成する最上流通路６５（即ち冷却通路６０ａ）は、翼体４２の内部に形成され高さ方向に沿って延在する複数の冷却通路のうち、翼体４２のコード方向にて最も前縁４４側に位置する通路である。すなわち、翼体４２の内部において、コード方向にて蛇行流路６１よりも前縁４４寄りの位置には、翼高さ方向に沿って延在する他の冷却通路は存在しない。

上述した蛇行流路６１を有するタービン翼４０では、冷却流体は、外側シュラウド８８の内部に形成された内部流路８９及び翼体４２の径方向外側端５２側に設けられた入口開口６２を介して蛇行流路６１に導入され、複数の冷却通路６０を下流側に向かって順に流れる。そして、複数の冷却通路６０のうち、冷却流体の流れ方向の最も下流側の最下流通路６６を流れる冷却流体は、翼体４２の径方向内側端５４側（内側シュラウド８６側）に設けられた出口開口６４及び内側シュラウド８６の内部に形成された内部流路８７を介して静翼２４（タービン翼４０）の外部の燃焼ガス流路２８に流出するか、又は後述する後縁部の冷却孔７０から燃焼ガス中に排出されるようになっている。このように、蛇行流路６１に冷却流体が供給されることにより、タービン６の燃焼ガス流路２８に設けられて高温の燃焼ガスに曝される翼体４２が冷却されるようになっている。

幾つかの実施形態では、図２及び図３に示すように、翼体４２の後縁部（後縁４６を含む部分）には、翼高さ方向に沿って配列するように複数の冷却孔７０が形成されている。複数の冷却孔７０は、翼体４２の内部に形成された冷却流路（図示する例においては蛇行流路６１の最下流通路６６）に連通するとともに、翼体４２の後縁部における表面に開口している。

冷却流路（図示する例においては蛇行流路６１の最下流通路６６）を流れる冷却流体の一部は、冷却孔７０を通過して、翼体４２の後縁部の開口からタービン翼４０の外部の燃焼ガス流路２８に流出する。このようにして冷却流体が冷却孔７０を通過することにより、翼体４２の後縁部４７が対流冷却されるようになっている。

複数の冷却通路６０のうち少なくとも幾つかの内壁面６３には、リブ状のタービュレータ３４が設けられている。図２及び図３に示す例示的な実施形態では、複数の冷却通路６０（６０ａ～６０ｅ）の各々の内壁面６３に、複数のタービュレータ３４が設けられている。

ここで、図１０及び図１１は、それぞれ、一実施形態に係るタービュレータ３４の構成を説明するための模式図である。図１０は、図２及び図３に示すタービン翼４０の翼高さ方向及び翼厚さ方向（ロータ８の周方向）を含む平面に沿った部分的な断面の模式図であり、図１１は、図２及び図３に示すタービン翼４０の翼高さ方向及び翼幅方向（ロータ８の軸方向）を含む平面に沿った部分的な断面の模式図である。

図１０に示すように、各タービュレータ３４は、冷却通路６０の内壁面６３に設けられており、内壁面６３を基準としたタービュレータ３４の高さはｅである。また、図１０及び図１１に示すように、冷却通路６０において、複数のタービュレータ３４は、ピッチＰの間隔で設けられている。また、図１１に示すように、冷却通路６０における冷却流体の流れ方向（図１１の矢印ＬＦ）と、各タービュレータ３４との間に形成される鋭角の角度（以下、「傾き角」ともいう。）は、傾き角θである。言い換えると、冷却通路６０の延在方向（翼高さ方向に沿う方向）と、該冷却通路６０の内壁面６３に設けられるタービュレータ３４の延在方向との間に形成される鋭角の角度が、タービュレータ３４の傾き角θである。

冷却通路６０に上述のタービュレータ３４が設けられていると、冷却流体が冷却通路６０を流れるときに、タービュレータ３４近傍で渦の発生等の流れの乱れが促進される。すなわち、タービュレータ３４を乗り越えた冷却流体は、下流側に配置された隣接のタービュレータ３４の間に渦流を形成する。これにより、冷却流体の流れ方向において隣り合うタービュレータ３４同士の中間位置付近では、冷却流体の渦流が冷却通路６０の内壁面６３に付着し、冷却流体と、翼体４２との間の熱伝達率を増大させることができ、タービン翼４０を効果的に冷却することができる。

なお、タービュレータ３４の傾き角θにより、冷却流体の渦流の発生状態が変化し、冷却流体と翼体４２の内壁面６３との間の熱伝達率に影響する。また、タービュレータ３４のピッチＰと比較して、タービュレータ３４の高さｅが高すぎる場合、渦流が内壁面６３に付着しない場合がある。従って、熱伝達率とタービュレータ３４の傾き角θ並びに熱伝達率とピッチＰと高さｅとの比率との間には、適正な範囲が存在する。

以下、幾つかの実施形態に係るタービン翼４０について、より具体的に説明する。図４～図７は、それぞれ、一実施形態に係る静翼２４（タービン翼４０）の模式的な断面図である。図８は、一実施形態に係る動翼２６（タービン翼４０）の模式的な断面図である。図中の矢印は、冷却流体の流れの向きを示す。

幾つかの実施形態に係るタービン翼４０のタービュレータ３４の特徴について説明する前に、図４～図８に示す各実施形態に係るタービン翼４０の構成について説明する。

図４～図７に示す静翼２４（タービン翼４０）は、基本的には、図２及び図３に示す静翼２４と同様の構成を有する。ただし、図６に示す例示的な実施形態では、タービン翼４０に形成された蛇行流路６１は、３本の冷却通路６０ａ、６０ｂ及び６０ｅから形成されており、このうち、最も前縁４４側に位置する冷却通路６０ａが最上流通路６５であり、最も後縁４６側に位置する冷却通路６０ｅが最下流通路６６であり、最上流通路６５と最下流通路６６の間に位置する冷却通路６０ｂが中間通路６７である。

図８に示す動翼２６（タービン翼４０）は、翼体４２と、プラットフォーム８０と、を備えている。翼体４２は、翼高さ方向（又はロータ８の径方向）に沿って延在するように設けられており、プラットフォーム８０に固定され、径方向内側に位置する基端（径方向内側端）５０と、翼高さ方向において基端５０とは反対側（径方向外側）に位置し、翼体４２の頂部を形成する先端（径方向外側端）４８と、を有する。

動翼２６の翼体４２は、図２及び図３を参照して説明した静翼２４の翼体４２と、基本的には同様の構成を有する。すなわち、動翼２６の翼体４２は、先端４８から基端５０にかけて前縁４４及び後縁４６を有し、翼体４２の翼面は、先端４８と基端５０との間において、翼高さ方向に沿って延在する圧力面（腹面）５６と負圧面（背面）５８を含む。動翼２６の翼体４２の内部には、複数の冷却通路６０により形成される蛇行流路６１が形成される。図８に示す例示的な実施形態では、５本の冷却通路６０ａ～６０ｅにより蛇行流路６１が形成されている。

図８に示す動翼２６（タービン翼４０）では、冷却流体は、プラットフォーム８０の内部に形成された内部流路（不図示）及び翼体４２の基端５０側に設けられた入口開口６２を介して蛇行流路６１に導入され、複数の冷却通路６０を下流側に向かって順に流れる。そして、複数の冷却通路６０のうち、冷却流体の流れ方向の最も下流側の最下流通路６６を流れる冷却流体は、翼体４２の先端４８側に設けられた出口開口６４を介して動翼２６（タービン翼４０）の外部の燃焼ガス流路２８に流出するか、又は、後縁部の冷却孔７０から燃焼ガス中に排出されるようになっている。

動翼２６において、複数の冷却通路６０のうち少なくとも幾つかの内壁面には、上述したタービュレータ３４が設けられている。図８に示す例示的な実施形態では、複数の冷却通路６０の各々の内壁面に、複数のタービュレータ３４が設けられている。

以下、図４～図８を参照して、幾つかの実施形態に係るタービン翼４０のタービュレータ３４の特徴について説明する。

ここで、図４～図８に示すタービン翼４０において、冷却通路６０ａ～６０ｅの各々におけるタービュレータ３４の傾き角を、それぞれθａ、θｂ、θｃ、θｄ、θｅとし、冷却通路６０ａ～６０ｅの各通路における隣り合うタービュレータ３４のピッチを、それぞれＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、Ｐｅとし、各通路における該隣り合うタービュレータ３４の高さ（又は平均高さを）、それぞれ、ｅａ、ｅｂ、ｅｃ、ｅｄ、ｅｅとする。なお、図４～図８に示す例示的な実施形態では、冷却通路６０（６０ａ～６０ｅ）の各々について、内壁面６３に設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角は等しい。

図４、図５及び図７に示す静翼２４では、冷却通路６０ａ～６０ｅにおけるタービュレータ３４の傾き角は、θａ＜θｂ＝θｃ＝θｄであるとともに、θｅ＜θｂ＝θｃ＝θｄである。また、θａ＝θｅである。図４及び図５に示す静翼２４では、θｂ＝θｃ＝θｄ＝９０度である。図７に示す静翼２４では、θｂ＝θｃ＝θｄ＜９０度である。

図６に示す静翼２４では、冷却通路６０ａ、６０ｂ及び６０ｅにおけるタービュレータ３４の傾き角は、θａ＜θｂであるとともに、θｅ＜θｂである。図６に示す静翼２４では、θｂ＝９０度である。また、θａ＝θｅである。

図８に示す動翼２６では、冷却通路６０ａ～６０ｅにおけるタービュレータ３４の傾き角は、θａ＜θｂ＝θｃ＝θｄであるとともに、θｅ＜θｂ＝θｃ＝θｄである。また、θａ＝θｅである。図８に示す動翼２６では、θｂ＝θｃ＝θｄ＝９０度である。

幾つかの実施形態では、最上流通路６５に設けられる複数のタービュレータ３４（第１タービュレータ）の傾き角（第１角度）の平均値は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角（第２角度）の平均値よりも小さい。例えば図４～図８に示す例示的な実施形態では、最上流通路６５である冷却通路６０ａに設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角θａ（第１角度）の平均値は、中間通路６７である冷却通路６０ｂ、６０ｃ又は６０ｄに設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角θｂ、θｃ又はθｄ（第２角度）の平均値よりも小さい。なお、本明細書における平均値とは、算術平均を意味する。

幾つかの実施形態では、最上流通路６５に設けられる複数のタービュレータ３４（第１タービュレータ）の傾き角（第１角度）の各々は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角（第２角度）の各々よりも小さい。例えば図４～図８に示す例示的な実施形態では、最上流通路６５である冷却通路６０ａに設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角θａ（第１角度）の各々は、中間通路６７である冷却通路６０ｂ、６０ｃ又は６０ｄに設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角θｂ、θｃ又はθｄ（第２角度）の各々よりも小さい。

上述の実施形態では、最上流通路６５（冷却通路６０ａ）に設けられる第１タービュレータの傾き角である第１角度（θａ）が比較的小さいので、最上流通路６５において冷却流体と翼体４２との間の熱伝達率を比較的大きくすることができ、冷却負荷の高い翼体４２の前縁部（最上流通路６５が設けられる部分）を効果的に冷却することができる。また、上述の実施形態では、蛇行流路６１を形成する中間通路６７（冷却通路６０ｂ、６０ｃ又は６０ｄ）に設けられる第２タービュレータの傾き角である第２角度（θｂ、θｃ又はθｄ）が比較的大きいので、中間通路６７において冷却流体と翼体４２との間の熱伝達率を比較的小さくすることができ、タービン翼４０の設置位置（軸方向における設置位置等）によっては翼体４２の中間部（中間通路６７が設けられる部分）で生じやすいタービン翼４０の過冷却を抑制することができる。また、上述したように、中間通路６７における熱伝達率が比較的小さいため、中間通路６７における冷却流体の温度上昇を抑制することができる。このため、温度があまり上昇していない空気を最下流通路６６（冷却通路６０ｅ）に供給することができ、翼体４２を効果的に冷却することができる。よって、上述の実施形態によれば、過冷却を抑制しながら、タービン翼４０を効果的に冷却することができる。

幾つかの実施形態では、最下流通路６６に設けられる複数のタービュレータ３４（第３タービュレータ）の傾き角（第３角度）の平均値は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角（第２角度）の平均値よりも小さい。例えば図４～図８に示す例示的な実施形態では、最下流通路６６である冷却通路６０ｅに設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角θｅ（第３角度）の平均値は、中間通路６７である冷却通路６０ｂ、６０ｃ又は６０ｄに設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角θｂ、θｃ又はθｄ（第２角度）の平均値よりも小さい。

幾つかの実施形態では、最下流通路６６に設けられる複数のタービュレータ３４（第３タービュレータ）の傾き角（第３角度）の各々は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角（第２角度）の各々よりも小さい。例えば図４～図８に示す例示的な実施形態では、最下流通路６６である冷却通路６０ｅに設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角θｅ（第３角度）の各々は、中間通路６７である冷却通路６０ｂ、６０ｃ又は６０ｄに設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角θｂ、θｃ又はθｄ（第２角度）の各々よりも小さい。

上述の実施形態によれば、蛇行流路６１を形成する最下流通路６６に設けられる第３タービュレータの傾き角である第３角度（θｅ）が第２角度（θｂ、θｃ又はθｄ）に比べて小さいので、最下流通路６６において冷却流体と翼体４２との間の熱伝達率を比較的大きくすることができる。よって、最上流通路６５及び中間通路６７を通過した比較的高温の冷却流体が供給される蛇行流路６１の下流側領域においてタービン翼４０の冷却を強化することができる。よって、過冷却をより効果的に抑制しながら、タービン翼４０をより効果的に冷却することができる。

幾つかの実施形態では、上述の第２角度の平均値は、８５度以上９０度以下である。幾つかの実施形態では、上述の第２角度の各々は、８５度以上９０度以下である。

タービュレータ３４の傾き角が９０度付近の範囲では、該傾き角が小さいほど、冷却流体とタービン翼との間の熱伝達率が大きい傾向がある。この点、上述の実施形態によれば、中間通路６７における複数の第２タービュレータについての第２角度（θｂ、θｃ又はθｄ）を８５度以上９０度以下としたので、中間通路６７における上述の熱伝達率を効果的に抑制することができる。よって、タービン翼４０の過冷却を効果的に抑制することができる。

幾つかの実施形態では、上述の第１角度の平均値と上述の第３角度の平均値との差の絶対値が０度以上５度以下である。例えば、図４～図８に示す例示的な実施形態において、最上流通路６５である冷却通路６０ａに設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角θａ（第１角度）の平均値と、中間通路６７である冷却通路６０ｂ、６０ｃ又は６０ｄに設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の傾き角θｂ、θｃ又はθｄ（第２角度）の平均値との差の絶対値（例えば｜θａ－θｂ｜、｜θａ－θｃ｜又は｜θａ－θｄ｜）が０度以上５度以下であってもよい。

幾つかの実施形態では、複数の第１タービュレータの第１角度と複数の第３タービュレータの第３角度との差の絶対値の各々が０度以上５度以下である。例えば、図４～図８に示す例示的な実施形態において、最上流通路６５である冷却通路６０ａに設けられる複数のタービュレータ３４のうちの任意の１つの傾き角θａ（第１角度）と、中間通路６７である冷却通路６０ｂ、６０ｃ又は６０ｄに設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）のうちの任意の１つの傾き角θｂ、θｃ又はθｄ（第２角度）との差の絶対値（例えば｜θａ－θｂ｜、｜θａ－θｃ｜又は｜θａ－θｄ｜）が０度以上５度以下であってもよい。

幾つかの実施形態では、最上流通路６５に設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角（第１角度）の平均値、及び、最下流通路６６に設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角（第３角度）の平均値は、それぞれ、５０度以上７０度以下であってもよく、あるいは５５度以上６５度以下であってもよい。

幾つかの実施形態では、最上流通路６５に設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角（第１角度）の各々、及び、最下流通路６６に設けられる複数のタービュレータ３４の傾き角（第３角度）の各々は、それぞれ、５０度以上７０度以下であってもよく、あるいは５５度以上６５度以下であってもよい。

幾つかの実施形態では、上述の第２角度の平均値と上述の第１角度の平均値との差が１５度以上４５度以下である。

上述の実施形態によれば、第２角度（θｂ、θｃ又はθｄ）の平均値と第１角度（θａ）の平均値との差を１５度以上４５度以上としたので、第１タービュレータが設けられる最上流通路６５における熱伝達率と、第２タービュレータが設けられる中間通路６７における熱伝達率との差をある程度大きくすることができる。よって、冷却負荷の高い翼体４２の前縁部（最上流通路６５が設けられる部分）を効果的に冷却することができるとともに、翼体４２の中間部（中間通路６７が設けられる部分）における過冷却を抑制することができ、また、最下流通路６６に供給される冷却流体の温度上昇を抑制することができる。よって、上述の実施形態によれば、過冷却を効果的に抑制しながら、タービン翼４０を効果的に冷却することができる。

幾つかの実施形態では、上述の第２角度の平均値と上述の第３角度の平均値との差が１５度以上４５度以下である。

上述の実施形態によれば、第２角度（θｂ、θｃ又はθｄ）の平均値と第３角度（θｅ）の平均値との差を１５度以上４５度以上としたので、第３タービュレータが設けられる最下流通路６６における熱伝達率と、第２タービュレータが設けられる中間通路６７における熱伝達率との差をある程度大きくすることができる。これにより、中間通路６７を流れる冷却流体の温度上昇を抑制することができるとともに、最下流通路６６における冷却流体と翼体４２との間の熱伝達を促進することができる。よって、タービン翼４０の過冷却を効果的に抑制しながら、蛇行流路６１の下流側領域においてタービン翼４０の冷却を強化することができる。

幾つかの実施形態では、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）のうち隣り合う一対のタービュレータ３４のピッチＰ２と高さｅ２との比Ｐ２／ｅ２は、外径側領域Ｒ_ＯＤにおける上述の比を［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤとし、内径側領域Ｒ_ＩＤにおける上述の比を［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤとし、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比を［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮとしたとき、［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮ、かつ、［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤの関係を満たす。ここで、上述の中央領域Ｒ_ＭＥＡＮは、翼高さ方向における翼体４２の中間位置Ｐｃを含む領域であり、外径側領域Ｒ_ＯＤは、翼高さ方向において中央領域Ｒ_ＭＥＡＮよりも径方向外側端５２（又は先端４８）寄りの領域であり、内径側領域Ｒ_ＩＤは、翼高さ方向において中央領域Ｒ_ＭＥＡＮよりも径方向内側端５４（又は基端５０）寄りの領域である（図５参照）。なお、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮ、外径側領域Ｒ_ＯＤ及び内径側領域Ｒ_ＩＤは、それぞれ、翼高さ方向における翼体４２の延在領域を３等分にしたうちの１つであってもよい。

幾つかの実施形態では、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）について、外径側領域Ｒ_ＯＤにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤの平均値は中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの平均値よりも小さく、かつ、外径側領域Ｒ_ＯＤにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤの平均値は内径側領域Ｒ_ＩＤにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤの平均値よりも小さい。

幾つかの実施形態では、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）について、外径側領域Ｒ_ＯＤにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤの各々は、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの各々よりも小さく、かつ、外径側領域Ｒ_ＯＤにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤの各々は内径側領域Ｒ_ＩＤにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤの各々よりも小さい。

幾つかの実施形態では、例えば図５に示すように、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）について、外径側領域Ｒ_ＯＤにおける上述のピッチＰ２は中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述のピッチＰ２よりも小さく、かつ、外径側領域Ｒ_ＯＤにおける上述のピッチＰ２は内径側領域Ｒ_ＩＤにおける上述のピッチＰ２よりも小さい。

タービュレータ３４のピッチＰと高さｅとがある程度の範囲内では、当該ピッチＰと高さｅとの比Ｐ／ｅが小さいほど、冷却流体と翼体４２との間の熱伝達率が大きくなる傾向がある。また、タービン翼４０が配置される燃焼ガス流路２８における燃焼ガスの温度分布は、タービン翼４０の設置位置（軸方向における設置位置等）によっては、径方向外側領域において高くなる場合がある。この点、上述の実施形態によれば、中間通路６７における第２タービュレータのピッチＰ２と高さｅ２との比Ｐ２／ｅ２が、翼高さ方向における中央領域Ｒ_ＭＥＡＮ及び内径側領域Ｒ_ＩＤよりも外径側領域Ｒ_ＯＤにて小さくなるようにしたので、外径側領域Ｒ_ＯＤにおけるタービン翼４０の冷却効果を高めることができる。よって、上述のように燃焼ガス温度が比較的高い外径側領域Ｒ_ＯＤにてタービン翼４０の温度が過剰に高くならないように、タービン翼４０を効果的に冷却することができる。

幾つかの実施形態では、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける、最上流通路６５に設けられる複数のタービュレータ３４（第１タービュレータ）のうち隣り合う一対のタービュレータ３４（第１タービュレータ）のピッチＰ１と最上流通路６５の内壁面６３を基準とした一対のタービュレータ３４（第１タービュレータ）の高さｅ１との比［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮと、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）のうち隣り合う一対のタービュレータ３４（第２タービュレータ）のピッチＰ２と中間通路６７の内壁面６３を基準とした一対のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮとが、［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの関係を満たす。

幾つかの実施形態では、最上流通路６５に設けられる複数のタービュレータ３４（第１タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮの平均値は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの平均値よりも小さい。

幾つかの実施形態では、最上流通路６５に設けられる複数のタービュレータ３４（第１タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮの各々は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの各々よりも小さい。

上述の実施形態によれば、翼高さ方向における中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおいて、最上流通路６５における第１タービュレータのピッチＰ１と高さｅ１との比［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮが中間通路６７における第２タービュレータのピッチＰ２と高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮよりも小さい。よって、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおいて、冷却負荷の高い翼体４２の前縁部（最上流通路６５が設けられる部分）を効果的に冷却することができるとともに、翼体４２の中間部（中間通路６７が設けられる部分）における過冷却を抑制することができ、また、最下流通路６６に供給される冷却流体の温度上昇を抑制することができる。よって、過冷却を効果的に抑制しながら、タービン翼４０を効果的に冷却することができる。

幾つかの実施形態では、
中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける、最下流通路６６に設けられる複数のタービュレータ３４（第３タービュレータ）のうち隣り合う一対のタービュレータ３４（第３タービュレータ）のピッチＰ３と最下流通路６６の内壁面６３を基準とした一対のタービュレータ３４（第３タービュレータ）の高さｅ３との比［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮと、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）のうち隣り合う一対のタービュレータ３４（第２タービュレータ）のピッチＰ２と中間通路６７の内壁面６３を基準とした一対のタービュレータ３４（第２タービュレータ）の高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮとが、［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの関係を満たす。

幾つかの実施形態では、最下流通路６６に設けられる複数のタービュレータ３４（第３タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮの平均値は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの平均値よりも小さい。

幾つかの実施形態では、最下流通路６６に設けられる複数のタービュレータ３４（第３タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮの各々は、中間通路６７に設けられる複数のタービュレータ３４（第２タービュレータ）についての中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおける上述の比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの各々よりも小さい。

上述の実施形態によれば、翼高さ方向における中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおいて、最下流通路６６における第３タービュレータのピッチＰ３と高さｅ３との比［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮが中間通路６７における第２タービュレータのピッチＰ２と高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮよりも小さい。よって、中央領域Ｒ_ＭＥＡＮにおいて、最下流通路６６における冷却流体と翼体４２との間の熱伝達率を比較的大きくすることができる。よって、最上流通路６５及び中間通路６７を通過した比較的高温の冷却流体が供給される蛇行流路６１の下流側領域においてタービン翼４０の冷却を強化することができる。

図９は、一実施形態に係る静翼２４（タービン翼４０）の翼高さ方向に沿った概略的な部分断面図である。図９に示す静翼２４は、基本的には、図２に示す静翼２４と同様の構成を有する。

幾つかの実施形態では、静翼２４（タービン翼４０）は、例えば図９に示すように、翼高さ方向に沿って延びるように翼体４２を貫通し、かつ、少なくとも１本の中間通路６７の何れかを通過するように設けられるシールチューブ９０を備える。図９に示す例示的な実施形態では、シールチューブ９０は、静翼２４の外側シュラウド８８及び内側シュラウド８６を貫通し、冷却通路６０ｂ（中間通路６７）を通過するように設けられている。

シールチューブ９０は、一端側に入口開口９２を有し、他端側に出口開口９４を有する。入口開口９２を介してシールチューブ９０にシール流体が供給され、シールチューブ９０内に形成される通路を通過したシール流体が、内側シュラウド８６の径方向内側に形成されるキャビティ８５内に出口開口９４を介して放出されるようになっている。これにより、キャビティ８５内に、燃焼ガス流路２８からの燃焼ガスが引き込まれるのを抑制することができる。なお、シールチューブ９０には、シール流体として、冷却流体と同一の供給源からの流体（空気等）が供給されるようになっていてもよい。

翼形を有する翼体４２の厚さ（コード方向に直交する方向の大きさ）は、コード方向において、前縁部及び後縁部で比較的小さく、前縁部と後縁部との間の中間部で比較的大きい。この点、上述の実施形態によれば、流路面積を確保しやすい中間通路６７（中間部に設けられた冷却通路６０）を利用して、タービュレータ３４が設けられた冷却通路６０（中間通路６７）を通過するシールチューブ９０を設けることができる。このシールチューブ９０を介して、タービン翼４０にシール流体を供給することができる。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン翼（４０）は、
翼体（４２）と、
前記翼体の内部において翼高さ方向に沿ってそれぞれ延在するとともに、前記翼高さ方向における端部に位置する折り返し部（５８）を介して互いに接続されて蛇行流路（６１）を形成する複数の冷却通路（６０）と、を備え、
前記複数の冷却通路は、
前記複数の冷却通路のうち、冷却流体の流れの最上流側に位置する最上流通路（６５）と、
前記複数の冷却通路のうち、前記冷却流体の流れの最下流側に位置する最下流通路（６６）と、
前記複数の冷却通路のうち、前記最上流通路と前記最下流通路との間に設けられる少なくとも１本の中間通路（６７）と、
を含み、
前記最上流通路は、前記翼体の内部に形成され前記高さ方向に沿って延在する複数の冷却通路のうち、前記翼体のコード方向にて最も前縁（４４）側に位置し、
前記最上流通路の内壁面（６３）に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第１タービュレータ（３４）と、
前記少なくとも１本の中間通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第２タービュレータ（３４）と、
前記最下流通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第３タービュレータ（３４）と、
を備え、
前記最上流通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第１タービュレータがそれぞれなす第１角度（θａ）の平均値は、前記少なくとも１本の中間通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第２タービュレータがそれぞれなす第２角度（θｂ、θｃ又はθｄ）の平均値よりも小さい。

以下、冷却通路における冷却流体の流れ方向と、該冷却通路の内壁面に設けられるタービュレータとがなす角度（θ）を、タービュレータの傾き角ともいう。

上記（１）の構成では、最上流通路に設けられる第１タービュレータの傾き角である第１角度が比較的小さいので、最上流通路において冷却流体と翼体との間の熱伝達率を比較的大きくすることができ、冷却負荷の高い翼体の前縁部（最上流通路が設けられる部分）を効果的に冷却することができる。また、上記（１）の構成では、蛇行流路を形成する中間通路に設けられる第２タービュレータの傾き角である第２角度が比較的大きいので、中間通路において冷却流体と翼体との間の熱伝達率を比較的小さくすることができ、タービン翼の設置位置等によっては翼体の中間部（中間通路が設けられる部分）で生じやすいタービン翼の過冷却を抑制することができる。また、上述したように、中間通路における熱伝達率が比較的小さいため、中間通路における冷却流体の温度上昇を抑制することができる。このため、温度があまり上昇していない空気を最下流通路に供給することができ、翼体を効果的に冷却することができる。よって、上記（１）の構成によれば、過冷却を抑制しながら、タービン翼を効果的に冷却することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記最下流通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第３タービュレータがそれぞれなす第３角度（θｅ）の平均値は、前記第２角度の平均値よりも小さい。

上記（２）の構成によれば、蛇行流路を形成する最下流通路に設けられる第３タービュレータの傾き角である第３角度が第２角度に比べて小さいので、最下流通路において冷却流体と翼体との間の熱伝達率を比較的大きくすることができる。よって、最上流通路及び中間通路を通過した比較的高温の冷却流体が供給される蛇行流路の下流側領域においてタービン翼の冷却を強化することができる。よって、過冷却をより効果的に抑制しながら、タービン翼をより効果的に冷却することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記第１角度の平均値と前記第３角度の平均値との差の絶対値が０度以上５度以下である。

上記（３）の構成によれば、最上流通路における複数の第１タービュレータについての第１角度と、最下流通路における複数の第３タービュレータについての第３角度とが同程度の大きさであるので、タービン翼の製作が比較的容易である。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記第２角度の各々は、８５度以上９０度以下である。

タービュレータの傾き角が９０度付近の範囲では、該傾き角が小さいほど、冷却流体とタービン翼との間の熱伝達率が大きい傾向がある。この点、上記（４）の構成によれば、中間通路における複数の第２タービュレータについての第２角度を８５度以上９０度以下としたので、中間通路における上述の熱伝達率を効果的に抑制することができる。よって、タービン翼の過冷却を効果的に抑制することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記第２角度の平均値と前記第１角度の平均値との差が１５度以上４５度以下である。

上記（５）の構成によれば、第２角度の平均値と第１角度の平均値との差を１５度以上４５度以上としたので、第１タービュレータが設けられる最上流通路における熱伝達率と、第２タービュレータが設けられる中間通路における熱伝達率との差をある程度大きくすることができる。よって、冷却負荷の高い翼体の前縁部（最上流通路が設けられる部分）を効果的に冷却することができるとともに、翼体の中間部（中間通路が設けられる部分）における過冷却を抑制することができ、また、最下流通路に供給される冷却流体の温度上昇を抑制することができる。よって、上記（５）の構成によれば、過冷却を効果的に抑制しながら、タービン翼を効果的に冷却することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記タービン翼は、
前記翼高さ方向に沿って延びるように前記翼体を貫通し、かつ、前記少なくとも１本の中間通路の何れかを通過するように設けられるシールチューブ（９０）を備える。

翼形を有する翼体の厚さは、前縁部及び後縁部で比較的小さく、前縁部と後縁部との間の中間部で比較的大きい。この点、上記（６）の構成によれば、流路面積を確保しやすい中間通路（中間部に設けられた冷却通路）を利用して、タービュレータが設けられた冷却通路（中間通路）を通過するシールチューブを設けることができる。このシールチューブを介して、タービン翼にシール流体を供給することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、
前記翼体は、前記翼高さ方向における径方向外側端（５２）及び径方向内側端（５４）を有するとともに、前記翼高さ方向における前記翼体の中間位置（Ｐｃ）を含む中央領域（Ｒ_ＭＥＡＮ）、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向外側端寄りの外径側領域（Ｒ_ＯＤ）、及び、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向内側端寄りの内径側領域（Ｒ_ＩＤ）を含む範囲内を前記翼高さ方向に沿って延在し、
前記複数の第２タービュレータのうち隣り合う一対の第２タービュレータのピッチＰ２と、前記少なくとも１本の中間通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第２タービュレータの高さｅ２との比Ｐ２／ｅ２は、前記外径側領域における前記比を［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤとし、前記内径側領域における前記比を［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤとし、前記中央領域における前記比を［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮとしたとき、
［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮ、かつ、［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤの関係を満たす。

タービュレータのピッチＰと高さｅとがある程度の範囲内では、当該ピッチＰと高さｅとの比Ｐ／ｅが小さいほど、冷却流体と翼体との間の熱伝達率が大きくなる傾向がある。また、タービン翼が配置される燃焼ガス流路における燃焼ガスの温度分布は、タービン翼の設置位置によっては、径方向外側領域において高くなる場合がある。この点、上記（７）の構成によれば、中間通路における第２タービュレータのピッチＰ２と高さｅ２との比Ｐ２／ｅ２が、翼高さ方向における中央領域及び内径側領域よりも外径側領域にて小さくなるようにしたので、外径側領域におけるタービン翼の冷却効果を高めることができる。よって、上述のように燃焼ガス温度が比較的高い外径側領域にてタービン翼の温度が過剰に高くならないように、タービン翼を効果的に冷却することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
前記翼体は、前記翼高さ方向における径方向外側端及び径方向内側端を有するとともに、前記翼高さ方向における前記翼体の中間位置を含む中央領域、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向外側端寄りの外径側領域、及び、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向内側端寄りの内径側領域を含む範囲内を前記翼高さ方向に沿って延在し、
前記中央領域における、前記複数の第１タービュレータのうち隣り合う一対の第１タービュレータのピッチＰ１と前記最上流通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第１タービュレータの高さｅ１との比［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮと、前記中央領域における、前記複数の第２タービュレータのうち隣り合う一対の第２タービュレータのピッチＰ２と前記少なくとも１本の中間通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第２タービュレータの高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮとが、
［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの関係を満たす。

上記（８）の構成によれば、翼高さ方向における中央領域において、最上流通路における第１タービュレータのピッチＰ１と高さｅ１との比［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮが中間通路における第２タービュレータのピッチＰ２と高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮよりも小さい。よって、中央領域において、冷却負荷の高い翼体の前縁部（最上流通路が設けられる部分）を効果的に冷却することができるとともに、翼体の中間部（中間通路が設けられる部分）における過冷却を抑制することができ、また、最下流通路に供給される冷却流体の温度上昇を抑制することができる。よって、上記（８）の構成によれば、過冷却を効果的に抑制しながら、タービン翼を効果的に冷却することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮと、前記中央領域における、前記複数の第３タービュレータのうち隣り合う一対の第３タービュレータのピッチＰ３と前記最下流通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第３タービュレータの高さｅ３との比［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮとが、
［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの関係を満たす。

上記（９）の構成によれば、翼高さ方向における中央領域において、最下流通路における第３タービュレータのピッチＰ３と高さｅ３との比［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮが中間通路における第２タービュレータのピッチＰ２と高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮよりも小さい。よって、中央領域において、最下流通路における冷却流体と翼体との間の熱伝達率を比較的大きくすることができる。よって、最上流通路及び中間通路を通過した比較的高温の冷却流体が供給される蛇行流路の下流側領域においてタービン翼の冷却を強化することができる。

（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン（１）は、
上記（１）乃至（９）の何れか一項に記載のタービン翼（４０）を含むタービン（６）と、
前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路（２８）を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器（４）と、を備える。

上記（１０）の構成では、最上流通路に設けられる第１タービュレータの傾き角である第１角度が比較的小さいので、最上流通路において冷却流体と翼体との間の熱伝達率を比較的大きくすることができ、冷却負荷の高い翼体の前縁部（最上流通路が設けられる部分）を効果的に冷却することができる。また、上記（１０）の構成では、蛇行流路を形成する中間通路に設けられる第２タービュレータの傾き角である第２角度が比較的大きいので、中間通路において冷却流体と翼体との間の熱伝達率を比較的小さくすることができ、タービン翼の設置位置等によっては翼体の中間部（中間通路が設けられる部分）で生じやすいタービン翼の過冷却を抑制することができる。また、上述したように、中間通路における熱伝達率が比較的小さいため、中間通路における冷却流体の温度上昇を抑制することができる。このため、温度があまり上昇していない空気を最下流通路に供給することができ、翼体を効果的に冷却することができる。よって、上記（１０）の構成によれば、過冷却を抑制しながら、タービン翼を効果的に冷却することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１ ガスタービン
２ 圧縮機
４ 燃焼器
６ タービン
８ ロータ
１０ 圧縮機車室
１２ 空気取入口
１６ 静翼
１８ 動翼
２０ ケーシング
２２ タービン車室
２４ 静翼
２６ 動翼
２８ 燃焼ガス流路
３０ 排気室
３２ リブ
３４ タービュレータ
４０ タービン翼
４２ 翼体
４４ 前縁
４６ 後縁
４７ 後縁部
４８ 先端
５０ 基端
５２ 径方向外側端
５４ 径方向内側端
５８ 折り返し部
６０ 冷却通路
６０ａ 冷却通路
６０ｂ 冷却通路
６０ｃ 冷却通路
６０ｄ 冷却通路
６０ｅ 冷却通路
６１ 蛇行流路
６２ 入口開口
６３ 内壁面
６４ 出口開口
６５ 最上流通路
６６ 最下流通路
６７ 中間通路
７０ 冷却孔
８０ プラットフォーム
８５ キャビティ
８６ 内側シュラウド
８７ 内部流路
８８ 外側シュラウド
８９ 内部流路
９０ シールチューブ
９２ 入口開口
９４ 出口開口
Ｐ ピッチ
Ｐｃ 中間位置
Ｒ_ＩＤ 内径側領域
Ｒ_ＭＥＡＮ 中央領域
Ｒ_ＯＤ 外径側領域
ｅ 高さ
θ 傾き角

Claims (10)

1. 翼体と、
   前記翼体の内部において翼高さ方向に沿ってそれぞれ延在するとともに、前記翼高さ方向における端部に位置する折り返し部を介して互いに接続されて蛇行流路を形成する複数の冷却通路と、を備え、
   前記複数の冷却通路は、
   前記複数の冷却通路のうち、冷却流体の流れの最上流側に位置する最上流通路と、
   前記複数の冷却通路のうち、前記冷却流体の流れの最下流側に位置する最下流通路と、
   前記複数の冷却通路のうち、前記最上流通路と前記最下流通路との間に設けられる少なくとも１本の中間通路と、
   を含み、
   前記最上流通路は、前記翼体の内部に形成され前記高さ方向に沿って延在する複数の冷却通路のうち、前記翼体のコード方向にて最も前縁側に位置し、
   前記最上流通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第１タービュレータと、
   前記少なくとも１本の中間通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第２タービュレータと、
   前記最下流通路の内壁面に設けられ、前記翼高さ方向に沿って配列される複数の第３タービュレータと、
   を備え、
   前記最上流通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第１タービュレータがそれぞれなす第１角度の平均値は、前記少なくとも１本の中間通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第２タービュレータがそれぞれなす第２角度の平均値よりも小さい
   タービン翼。
2. 前記最下流通路における冷却流体の流れ方向に対して前記複数の第３タービュレータがそれぞれなす第３角度の平均値は、前記第２角度の平均値よりも小さい
   請求項１に記載のタービン翼。
3. 前記第１角度の平均値と前記第３角度の平均値との差の絶対値が０度以上５度以下である
   請求項２に記載のタービン翼。
4. 前記第２角度の各々は、８５度以上９０度以下である
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン翼。
5. 前記第２角度の平均値と前記第１角度の平均値との差が１５度以上４５度以下である
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン翼。
6. 前記翼高さ方向に沿って延びるように前記翼体を貫通し、かつ、前記少なくとも１本の中間通路の何れかを通過するように設けられるシールチューブを備える
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン翼。
7. 前記翼体は、前記翼高さ方向における径方向外側端及び径方向内側端を有するとともに、前記翼高さ方向における前記翼体の中間位置を含む中央領域、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向外側端寄りの外径側領域、及び、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向内側端寄りの内径側領域を含む範囲内を前記翼高さ方向に沿って延在し、
   前記複数の第２タービュレータのうち隣り合う一対の第２タービュレータのピッチＰ２と、前記少なくとも１本の中間通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第２タービュレータの高さｅ２との比Ｐ２／ｅ２は、前記外径側領域における前記比を［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤとし、前記内径側領域における前記比を［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤとし、前記中央領域における前記比を［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮとしたとき、
   ［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮ、かつ、［Ｐ２／ｅ２］_ＯＤ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＩＤの関係を満たす
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン翼。
8. 前記翼体は、前記翼高さ方向における径方向外側端及び径方向内側端を有するとともに、前記翼高さ方向における前記翼体の中間位置を含む中央領域、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向外側端寄りの外径側領域、及び、前記翼高さ方向において前記中央領域よりも前記径方向内側端寄りの内径側領域を含む範囲内を前記翼高さ方向に沿って延在し、
   前記中央領域における、前記複数の第１タービュレータのうち隣り合う一対の第１タービュレータのピッチＰ１と前記最上流通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第１タービュレータの高さｅ１との比［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮと、前記中央領域における、前記複数の第２タービュレータのうち隣り合う一対の第２タービュレータのピッチＰ２と前記少なくとも１本の中間通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第２タービュレータの高さｅ２との比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮとが、
   ［Ｐ１／ｅ１］_ＭＥＡＮ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの関係を満たす
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン翼。
9. 前記比［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮと、前記中央領域における、前記複数の第３タービュレータのうち隣り合う一対の第３タービュレータのピッチＰ３と前記最下流通路の前記内壁面を基準とした前記一対の第３タービュレータの高さｅ３との比［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮとが、
   ［Ｐ３／ｅ３］_ＭＥＡＮ＜［Ｐ２／ｅ２］_ＭＥＡＮの関係を満たす
   請求項８に記載のタービン翼。
10. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のタービン翼を含むタービンと、
    前記タービン翼が設けられる燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスを生成するための燃焼器と、を備えることを特徴とするガスタービン。

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