JP3006174B2 - 内部に冷却通路を有する部材 - Google Patents

内部に冷却通路を有する部材

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JP3006174B2
JP3006174B2 JP3164219A JP16421991A JP3006174B2 JP 3006174 B2 JP3006174 B2 JP 3006174B2 JP 3164219 A JP3164219 A JP 3164219A JP 16421991 A JP16421991 A JP 16421991A JP 3006174 B2 JP3006174 B2 JP 3006174B2
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    • 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
    • F05D2260/2212—Improvement of heat transfer by creating turbulence

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内部に冷却通路を有する
部材の改良に係り、特にその冷却通路の壁面に冷却用の
リブを有している部材の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内部に冷却通路を有する部材は種々存在
するが、ここでは最も代表的なガスタービンの翼を例に
とって述べる。
【０００３】ガスタービンは圧縮機により圧縮された高
圧力の空気を酸化剤として燃料を燃焼させ、発生した高
温高圧ガスによりタービンを駆動し、たとえば電力等の
エネルギーに変換するものである。当然消費された燃料
にたいして得られる電力エネルギーは出来るだけ多い方
が望ましく、この点からガスタービンの性能向上が期待
されており、ガスタービンの性能向上を図る手段の一つ
として作動ガスの高温高圧化が進められている。一方ガ
スタービン作動ガスの高温化を図り、高温排気ガスを利
用した蒸気タービンシステムとのコンバイドプラントに
よって、ガスタービンと蒸気タービンとを含めた総合エ
ネルギー変換効率向上方法も提案されている。
【０００４】ガスタービンの作動ガス温度は、タービン
翼材がガス温度に起因する熱応力に耐え得る能力によっ
て制限される。作動ガス温度の高温化に際し、タービン
翼の耐用温度を満足させるため、タービン翼母体に中空
部、すなわち冷却通路を設け、この通路内に空気などの
冷却媒体を流通させ、翼を冷却する方法が良く採られて
いる。具体的には、タービン翼の内部に１つあるいはそ
れ以上の通路を形成させ、冷却空気を通過させることに
よってタービン翼を内部から冷却し、さらにタービン翼
の表面、先端あるいは後縁に設けられた冷却孔から冷却
空気が翼外に出るようにし、この部分でも冷却するよう
にする。
【０００５】かかる冷却空気は一般に圧縮機から抽気し
た空気の一部を利用するので、冷却空気の多量の消費は
燃焼用空気を少なくすることになり、ガスタービン効率
の低下をきたすことになる。したがってより少ない空気
量により効率良く冷却することが重要である。
【０００６】より高温のガスタービンを実現する為に
は、翼内部の伝熱性能を改善し供給する冷却空気量に対
して冷却効果をさらに良くすることが肝要であり、冷却
面に対していろいろな伝熱促進対策が施されている。
【０００７】伝熱促進対策の方法には、伝熱面表面の空
気の流れを乱流とすることあるいは境界層を破壊するこ
となどにより改善されることが良く知られており、翼内
部の冷却面に多数の突起を設ける方法がある。このよう
な伝熱促進対策構造を施した例の１つは、例えばエフィ
クト オブ レングス コンフィグレションオブ トラ
ンスブァース デスクレート リブズ オン ヒート
トランファーアンドフリックション フォー タービュ
レント フロー イン ア スケアー チャンネル，エ
ー・エス・エム・イー／ジー・エス・エム・イー サー
マルエンジニアリング ジョイント カンファレンス，
ボリューム−３ ｐ２１３−２１８（１９９１)（Efect
s of Length Configuration of Transverse Discrete R
ibson heat Transfer and Friction for Turbulent Flo
w in a Square Channel,ASME／JSME Thermal Engineeri
ng Joint Conference，Volume-3 ｐ213−218(１９９
１)）に記載されている。この伝熱促進対策構造は、流
路幅の半分の長さのリブを左右交互に且つ冷却空気流に
対して直角に配置することにより、流れ境界層を破壊し
リブ後の再付着流と空気流の乱れを増すことにより伝熱
促進を図るものであり、そのリブのピッチと高さの比は
１０程度が良いとされている。
【０００８】また伝熱促進対策構造の２つ目の例として
は、エー・エス・エム・イー・８４−ダブリュ・エー／
エーチ・ティー−７２ ヒート トランファ エンハン
スメント イン チャンネルズ ウェズ タービュレン
ス プロモータ（１９８４），（ＡＳＭＥ／８４−ＷＡ
／ＨＴ−７２ Heat Transfer Enhanncement inChannel
s With Turbulence Promoters(１９８４)）に記載され
ている。この伝熱促進対策構造は、冷却空気流に対して
直角あるいは斜めに置かれたリブにより前記第１の例と
同様の作用効果により伝熱促進を図るものであり、その
リブの傾斜角度は空気流にたいして６０度から７０度が
伝熱的に良いとされている。またリブのピッチと高さの
比は１０程度が良いことも明らかになっている。この２
つ目の例を応用し更に伝熱促進効果を改善した例とし
て、特開昭60−101202号が提案されている。この伝熱促
進対策構造は、前記冷却空気流に斜めに置かれたリブに
さらに伝熱促進スリットを施した構造である。係る伝熱
促進リブ構造では、スリット後流の空気流の乱れにより
更に高い冷却伝熱性能が得られ、さらにかかるスリット
によってリブ周囲にごみが留まることを防止し伝熱性能
が低下することを防ぐことが出来るとされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記したごとくタービ
ン翼の冷却空気には圧縮機からの抽気空気を使用するた
め、冷却空気消費量の増加はガスタービンとしての熱効
率を低下させる。したがってガスタービンの冷却には少
ない空気量で効率良く冷却することが肝要であるが、前
記従来のガスタービン翼冷却構造では作動ガス温度のさ
らなる高温化に対して冷却空気量を増加させて対処する
必要があり、ガスタービン熱効率の改善効果が小さい嫌
いがあった。
【００１０】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、部材内部の冷却通路中の冷却媒体
流れに乱流を発生させ、高い冷却熱伝達率を得て、少な
い冷却媒体量で効率よく部材を冷却することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の内部に冷却通路
を有する部材は、内部に、冷却リブを取り付けた壁面を
有する内部冷却通路を備え、冷却媒体が前記壁面を這う
ように該内部冷却通路内に冷却媒体を流通させて母体を
冷却するようになした内部に冷却通路を有する部材にお
いて、前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面
を這う冷却媒体が、その壁面中央から壁面両側端へ流動
するように冷却媒体流れ方向に対して傾斜配置したこと
を特徴とする。
【００１２】
【作用】すなわちこのように形成すると、冷却空気の流
れがこのリブにより２方向の屈折流になること、三次元
的乱流渦が発生すること、またこの三次元的乱流渦によ
りリブ後流の再付着距離が短くなること、さらにリブの
先端エッジが冷却空気流に晒されることなどより、高い
冷却熱伝達率を得ることが出来るのである。
【００１３】
【実施例】以下図示した実施例に基づき本発明を詳細に
説明する。
【００１４】図１は、本発明を実施したガスタービン翼
（部材）１の縦断面構造を示し、この図において２は翼
軸部、３は翼部、４および５は翼軸部２の内部から翼部
３の内部にかけて設けられた複数の内部通路（冷却媒体
通路）である。
【００１５】内部通路４および５は、翼部３において複
数の仕切壁６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにより複数の冷却通
路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに仕切られ、先端曲部８ａ，
８ｂ、下端曲部９ａ，９ｂにより折流通路を形成する。
すなわちこの実施例の場合、第１の内部通路４は冷却通
路７ａ，先端曲部８ａ，通路７ｂ，下端曲部９ａ，通路
７ｃおよび翼先端壁１０に設けた吹き出し孔１１により
構成されるわけである。同様に第２の内部通路５は冷却
通路７ｄ，先端曲部８ｂ，通路７ｅ，下端曲部９ｂ，通
路７ｆおよび翼後縁１２に設けた吹き出し部１３により
構成される。
【００１６】タービン翼１にはそれを設置したロータ軸
（図示省略）などから冷却空気が空気流入口１４に供給
され、内部通路４および５を通過する過程で翼を内部か
ら冷却する。翼を冷却した空気流１５は、翼先端壁１０
に設けた吹き出し孔１１および翼後縁１２の吹き出し部
１３から作動ガス主流中に吹き出される。
【００１７】冷却通路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの冷却壁
面には、本発明による伝熱促進リブが一体構造で設けら
れている。その伝熱促進リブは、特に冷却通路における
冷却空気の流れ方向に対して傾斜した特殊な形状に形成
されている。
【００１８】すなわちこの伝熱促進リブは図からも明ら
かなように、壁面を這う冷却媒体が、壁面中央から壁面
両側端へ流動するように形成されているのである。図を
用いもう少し詳しくその構造及びその作用を図２から図
５により説明する。
【００１９】図２において２０および２１はタービン翼
１の翼部３を構成する翼背側壁および翼腹側壁を示し、
冷却通路７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄはこの翼背側壁２０，
翼腹側壁２１および仕切壁６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによ
り形成される。たとえば冷却通路７ｃは、翼背側壁２
０，翼腹側壁２１および仕切壁６ｂ，６ｃから成る。こ
れらの冷却通路の平面形状はその設計思想により異な
り、台形，菱形などあるが、概ね矩形形状となる。冷却
通路７ｃの背側冷却面２３には翼背側壁２０と一体構造
の伝熱促進リブ２５ａ，２５ｂが設けられ、腹側冷却面
２４には翼腹側壁２１と一体構造の伝熱促進リブ２６
ａ，２６ｂが設けられる。
【００２０】図３は冷却通路の縦断面図で、背側冷却面
２３の伝熱促進リブ２５ａ，２５ｂは、背側冷却面２３
のほぼ中央から左右交互に、かつ冷却空気流れ方向に対
し異なる角度で設置されている。すなわち伝熱促進リブ
２５ａは冷却空気流れ方向に対して反時計廻り方向α，
伝熱促進リブ２５ｂはβの角度で設置し、あたかも「ハ
の字」型スタッガード配置リブを冷却空気の流れに対し
て上流側にその頭部２９ａ，２９ｂを向けて設けた「逆
ハの字型スタッガードリブ」配置している。同様に図４
に図２のＣ−Ｃ断面を示した。ここでも腹側冷却面２４
の伝熱促進リブ２６ａ，２６ｂは、腹側冷却面２４のほ
ぼ中央から左右交互に、かつ冷却空気流れ方向に対し異
なる角度で設置されている。すなわち伝熱促進リブ２６
ａは冷却空気流れ方向に対してα，伝熱促進リブ２６ｂ
はβの角度で設けた「逆ハの字型スタッガードリブ」構
造となっている。尚αの値は９５度から１４０度の間が
好ましく、βの値は４０度から８５度の間が好ましい。
【００２１】図３および図４には冷却通路７ｃ、すなわ
ち冷却空気流れ上昇流（図１の図示上において）となる
冷却通路について示したが、下降流となる冷却通路の場
合でも冷却空気流れ方向に対して同様に「逆ハの字型ス
タッガードリブ」構造にすることは勿論である。
【００２２】次に本発明の伝熱促進リブ構造による冷却
壁面近傍の冷却空気の流れを、図５により説明する。尚
この図は冷却通路７ｃを斜めにみた図である。
【００２３】冷却空気流れ１５は、背側冷却面２３側で
は空気流に対し互いに逆向きに傾斜させた伝熱促進リブ
２５ａおよび２５ｂにより鋸状の屈折乱れ流２７ａ，２
７ｂとなり、さらにリブの後流では三次元的旋回乱流渦
２８ａ，２８ｂが発生し、高い冷却熱伝達率を得ること
が出来る。さらにはリブの先端エッジ(頭部)２９ａ，２
９ｂが冷却空気流に晒されることもあり、これらの相乗
効果により更に高い冷却熱伝達率を得ることが出来る。
図示説明を省略するが背側冷却面２４側でも、同様の伝
熱促進効果がある。
【００２４】かかる伝熱促進効果をモデル伝熱実験によ
り確認した。実験は前記従来構造第１の例と、第２の例
すなわち特開昭60−101202号に記載されている伝熱促進
スリットのある傾斜リブ構造と本発明構造とについて実
施し、それぞれの伝熱性能を比較した。表１に各実験モ
デル形状および実験条件を示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】実験モデルは流路幅１０mm、流路高さ１０
mmの矩形流路を形成し、一方の相対する２面を表１に示
した伝熱促進リブを設けた伝熱面とし、他の相対する２
面を断熱層とした。表１から明らかなようにそれぞれ伝
熱促進リブは、形状的にほぼ等価（リブ高さ，幅，ピッ
チ（ピッチ／リブ高さ＝１０）が同じなので）である。
実験は伝熱面側を加熱し、流路側に低温空気を供給して
実施した。
【００２７】図６にそれぞれの伝熱特性実験結果を比較
してしめした。図６は冷却空気の流れ状況を示す無次元
値レイノルズ数を横軸とし、熱の流れ状況を示す無次元
値平均ヌセルト数と伝熱促進リブを施していない平滑伝
熱面の平均ヌセルト数との比を縦軸として比較した。こ
の図において同じレイノルズ数（同じ冷却条件）で縦軸
の値が大きいほど冷却性能が良いことを示す。図に示さ
れるように、従来構造に比較して本発明構造の伝熱性能
は高いことが明らかである。ガスタービンの定格運転時
の冷却空気供給条件にほぼ近いレイノズル数１０5 で
は、本発明構造の方が第１の従来構造に比較して約１８
％、第２の従来構造に比較して約２０％伝熱性能が高
く、本発明がいかに優れているかわかるであろう。
【００２８】本モデル伝熱実験では、本発明構造につい
て伝熱性能に与える伝熱促進リブのピッチとの高さの比
の影響も確認した。図７に、伝熱促進リブのピッチと高
さの比を横軸に伝熱促進効果を示した。ここに冷却条件
は、レイノルズ数において１０5 の場合である。図に示
されるように伝熱促進リブのピッチと高さとの比が４以
上１５以下において顕著な伝熱促進効果がある。前記従
来構造の伝熱促進効果は、伝熱促進リブのピッチとの高
さの比が１０程度が良いとされているが、本願発明構造
ではさらに広い範囲で促進効果がある。これは前記した
ように空気流に対し互いに逆向きに傾斜させた伝熱促進
リブにより鋸状の屈折乱れ流となり、さらにリブの後流
では三次元的旋回乱流渦が発生し、さらにはリブの先端
エッジが冷却空気流に晒されることにより高い冷却熱伝
達率を得ることが出来るが、とくにリブの後流の三次元
的旋回乱流渦は、リブ後流における空気流の再付着距離
をそれ自身の旋回力により短くし、従来以上の効果が得
られる。
【００２９】以上は本発明の基本構成を説明したもので
あるが、このほかにも種々の実施例，変形例，応用例が
考えられる。
【００３０】図８から図１１は、本発明を実施した伝熱
促進リブの他の構造例を示すものであり、いずれの図も
前記図３と同様に冷却通路７ｃのＢ−Ｂ断面部を示し
た。
【００３１】図８に示す伝熱促進リブ３０ａ，３０ｂの
構造は円弧形の曲線型リブ構造をし、その頭部３５ａ，
３５ｂを冷却空気流１５の上流方向に向け、かつ冷却空
気流れ方向に対して左右交互なスタッガード配置にして
いる。
【００３２】図９の伝熱促進リブ３１ａ，３１ｂの構造
は、前記第１の実施例に示した伝熱促進リブ２５ａ，２
６ｂの仕切板６ａ，６ｂ側の先端を冷却空気流に直角に
した構造であり、その頭部３６ａ，３６ｂを冷却空気流
１５の上流方向に向け、かつ冷却空気流れ方向に対して
左右交互なスタッガード配置にしている。
【００３３】図１０の伝熱促進リブ３２ａ，３２ｂの構
造は、「ヘの字」型スタッガード配置リブを冷却空気の
流れに対してその頭部３７ａ，３７ｂを向けて設けた構
造をし、さらに図１１の伝熱促進リブ３３ａ，３３ｂの
構造は、「ヘの字」型スタッガード配置リブを冷却空気
の流れに対してその頭部３８ａ，３８ｂを向けて設けた
「逆ヘの字型スタッガードリブ」構造である。これら他
のいずれの実施例においても、鋸状の屈折乱れ流となる
こと、リブの後流で三次元的旋回乱流渦が発生するこ
と、さらにはリブの先端エッジが冷却空気流に晒される
ことにより、本発明の主旨を変えることなく前記第１の
実施例と同様に高い冷却熱伝達率を得ることが出来る。
すなわち本発明のリブの形状は、直線型，直線型あるい
は鍵型などが考えられ、いずれにしても少なくとも該リ
ブが流路冷却面の冷却空気流れ方向に左右交互のスタッ
ガード配置とし、その冷却面中央側頭部が冷却空気流の
上流方向を向く配置であれば良い。
【００３４】本発明の変形例を、前記第１の実施例の変
形例を例に図１２から図１５により説明する。図１２
は、伝熱促進リブ２５ａ，２５ｂの仕切板６ａ，６ｂ側
の先端４０ａ，４０ｂと仕切板６ａ，６ｂとの間に隙間
４１ａ，４１ｂを設けた構造である。隙間４１ａ，４１
ｂを流れる冷却空気によりリブ後流の乱れ度があがり、
より伝熱性能が向上するとともに、ごみ留まり防止の効
果により伝熱性能の低下を防ぐことが出来る。
【００３５】図１３は、伝熱促進リブ２５ａ，２５ｂの
流路中心側の頭部２９ａ，２９ｂの間に隙間４２を設け
た構造である。また図１４は、伝熱促進リブ２５ａ，２
５ｂの流路中心側の頭部２９ａ，２９ｂを互いにオーバ
ーラップさせた構造である。さらに図１５は、図１４に
おける伝熱促進リブ２５ａ，２５ｂの仕切板６ａ，６ｂ
側の先端４０ａ，４０ｂと仕切板６ａ，６ｂとの間に隙
間４１ａ，４１ｂを設けた構造である。いずれの変形例
においても「逆ハの字型スタッガードリブ」配置を基本
にし、本発明の主旨のなかで前記同等以上の伝熱性能効
果、さらにはごみ留まり防止の効果もある。図１２から
図１５は、いずれも前記第１の実施例の変形例を示した
ものであるが、前記図８から図１１の他の実施例におい
ても同様な変形例も考えられる。
【００３６】前記ガスタービン翼１の仕切壁６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄは冷却空気流路を形成するとともに冷却
放熱面としても作用する。作動ガス温度がより高温のガ
スタービンでは、この仕切壁もより積極的に冷却に活用
することも考えられる。
【００３７】図１６は、仕切壁を利用した積極的な冷却
に本願発明を活用した応用例を示すものである。ここで
は前記図５に示した第１の実施例の斜め断面視図と対比
して示した。図１６において図５と同一部品は同一番号
で示してあり、４５ａ，45ｂは冷却通路７ｃを形成する
仕切壁６ｂに設けた仕切壁６ｂと一体の「逆ハの字型ス
タッガードリブ」伝熱促進リブであり、冷却空気流１５
に対して上流側にその頭部４６ａ，４６ｂを向けて設け
てある。同様に仕切壁６ｃには、伝熱促進リブ４７ａ，
４７ｂを設けている。本構造によりさらに作動ガス温度
が高温なガスタービンのタービン翼を提供出来る。なお
伝熱促進リブ４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂの形状
は、前記図８から図１１に示した他の構造でも良いこと
は当然のことである。
【００３８】ガスタービン翼は翼を出来るだけ一様温度
にすることが強度上望ましい。一方タービン翼の外部熱
的条件は、翼周囲で異なる。従って翼を一様温度に冷却
するには、翼の背側，腹側および仕切壁の伝熱促進リブ
構造を外部熱的条件に合致した構造にすることが適切で
ある。すなわち具体的には前記各実施例あるいは変形例
に示した伝熱促進リブの構造，形状，配置仕様を各冷却
面の要求に合わせて採用する。
【００３９】なお、以上の説明ではガスタービンを例に
とって説明してきたが、前述したように本発明はガスタ
ービンに限らず内部に冷却通路を有する部材であれば適
用可能であることは言うまでもない。また以上の説明で
は、２本の内部構造を有したリターンフロー型構造を例
にしめしたが、本発明の適用に冷却通路数の限定を与え
るものではない。また、冷却媒体を空気として説明した
が蒸気等他の媒体でも良いことは当然のことである。な
お、本発明構造を採用したガスタービン翼は、構成簡単
であり現状の精密鋳造方法にても製作可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明によると、部材内部の冷却通路中
の冷却媒体流れに乱流を発生させ、高い冷却熱伝達率を
得て、少ない冷却媒体量で効率よく部材を冷却すること
ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービン翼の一部縦断側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図４】図２のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図５】冷却通路を示す斜視図。
【図６】伝熱特性の実験結果を示す特性図。
【図７】伝熱特性の実験結果を示す特性図。
【図８】冷却通路の周辺断面図。
【図９】冷却通路の周辺断面図。
【図１０】冷却通路の周辺断面図。
【図１１】冷却通路の周辺断面図。
【図１２】冷却通路の周辺断面図。
【図１３】冷却通路の周辺断面図。
【図１４】冷却通路の周辺断面図。
【図１５】冷却通路の周辺断面図。
【図１６】冷却通路を示す斜視図。
【符号の説明】１ …ガスタービン翼、２…翼軸部、３…翼部、４，５…
内部通路、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…仕切壁、７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄ…冷却通路、８ａ，８ｂ…先端曲部、９
ａ，９ｂ…下端曲部、１０…翼先端壁、１１…翼先端吹
き出し孔、１２…翼後縁、１３…翼後縁吹き出し部、１
４…空気流入口、１４，１５…冷却空気流、２０…翼背
側壁、２１…翼腹側壁、２３…背側冷却面、２４…腹側
冷却面、２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ…伝熱促進リ
ブ、２７ａ，２７ｂ…屈折乱れ流、２８ａ，２８ｂ…三
次元的旋回乱流渦、２９ａ，２９ｂ…伝熱促進リブ頭
部、３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２
ｂ，３３ａ，３３ｂ…伝熱促進リブ、３５ａ，３５ｂ，
３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ…伝
熱促進リブの頭部、４０ａ，４０ｂ…伝熱促進リブの仕
切板側先端、４１ａ，４１ｂ，４２…隙間、４５ａ，４
５ｂ，４７ａ，４７ｂ…伝熱促進リブ、４６ａ，４６ｂ
…伝熱促進リブ頭部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹田 哲男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 鳥谷 初 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平３−141801（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−223602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−101202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1805（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−8505（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 5/18

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部に、冷却リブを取り付けた壁面を有す
    る内部冷却通路を備え、冷却媒体が前記壁面を這うよう
    に該内部冷却通路内に冷却媒体を流通させて母体を冷却
    するようになした内部に冷却通路を有する部材におい
    て、 前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面を這う
    冷却媒体が、その壁面中央から壁面両側端へ流動するよ
    うに冷却媒体流れ方向に対して傾斜配置したことを特徴
    とする内部に冷却通路を有する部材。
  2. 【請求項２】 内部に、対向する壁面を有する内部冷却通
    路を備え、冷却媒体が前記壁面を這うように該内部冷却
    通路内に冷却媒体を流通させて母体を冷却するようにな
    した内部に冷却通路を有する部材において、 前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面を這う
    冷却媒体がその壁面の中央側から壁面の端側へ流動し乱
    流が発生するように、壁面の中央から壁面の一方側端へ
    冷却媒体流れ方向に対して傾斜して配置された第一のリ
    ブと、前記壁面の中央から壁面の他方側端へ冷却媒体流
    れ方向に対して傾斜して配置された第二のリブとより形
    成したことを特徴とする内部に冷却通路を有する部材。
  3. 【請求項３】 内部に、冷却リブを取り付けた壁面を有す
    る内部冷却通路を備え、冷却媒体が前記壁面を這うよう
    に該内部冷却通路内に冷却媒体を流通させて母体を冷却
    するようになした内部に冷却通路を有する部材におい
    て、 前記部材はガスタービン翼であって、 該ガスタービン翼の内部冷却通路における翼背側壁及び
    翼腹側壁の壁面に冷却リブが設けられ、 前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面を這う
    冷却媒体が、その壁面中央から壁面両側端へ流動するよ
    うに冷却媒体流れ方向に対して傾斜配置したことを特徴
    とする内部に冷却通路を有する部材。
  4. 【請求項４】 内部に、対向する壁面を有する内部冷却通
    路を備え、冷却媒体が前記壁面を這うように該内部冷却
    通路内に冷却媒体を流通させて母体を冷却するようにな
    した内部に冷却通路を有する部材において、 前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面を這う
    冷却媒体がその壁面の中央側から壁面の端側へ流動し乱
    流が発生するように、壁面の中央から壁面の一方側端へ
    冷却媒体流れ方向に対して傾斜して配置された第一のリ
    ブと、前記壁面の中央から壁面の他方側端へ冷却媒体流
    れ方向に対して傾斜して配置された第二のリブとより形
    成するとともに、前記第一のリブと前記第二のリブを、
    冷却媒体の流れ方向に対して千鳥状となるように配置し
    たことを特徴とする内部に冷却通路を有する部材。
  5. 【請求項５】 前記第一，第二のリブの傾斜角を、冷却媒
    体の流れ方向に対して４０度から８５度の範囲内に形成
    したことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の内部
    に冷却通路を有する部材。
  6. 【請求項６】前記第一，第二のリブを、冷却媒体の流れ
    に対し凹面となる湾曲状、若しくは折曲状に形成したこ
    とを特徴とする請求項５記載の内部に冷却通路を有する
    部材。
  7. 【請求項７】 内部に、対向する壁面を有する内部冷却通
    路を備え、冷却媒体が前記壁面を這うように該内部冷却
    通路内に冷却媒体を流通させて母体を冷却するようにな
    した内部に冷却通路を有する部材において、 前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面を這う
    冷却媒体がその壁面の中央側から壁面の端側へ流動し乱
    流が発生するように、壁面の中央から壁面の一方側端へ
    冷却媒体流れ方向に対して傾斜して配置された第一のリ
    ブと、前記壁面の中央から壁面の他方側端へ冷却媒体流
    れ方向に対して傾斜して配置された第二のリブとより形
    成するとともに、前記第一，第二のリブを冷却媒体の流
    れに対し千鳥状に配置したことを特徴とする内部に冷却
    通路を有する部材。
  8. 【請求項８】 前記第一，第二のリブの壁面中央側が冷却
    媒体の流れに対し重なるように配置したことを特徴とす
    る請求項７記載の内部に冷却通路を有する部材。
  9. 【請求項９】 内部に、断面が矩形形状で対向する壁面を
    有する内部冷却通路を備え、冷却媒体が前記壁面を這う
    ように該内部冷却通路内に冷却媒体を流通させて母体を
    冷却するようになした内部に冷却通路を有する部材にお
    いて、 前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面を這う
    冷却媒体がその壁面の中央側から壁面の端側へ流動し乱
    流が発生するように、壁面の中央から壁面の一方側端へ
    冷却媒体流れ方向に対して傾斜して配置された第一のリ
    ブと、前記壁面の中央から壁面の他方側端へ冷却媒体流
    れ方向に対して傾斜して配置された第二のリブとより形
    成したことを特徴とする内部に冷却通路を有する部材。
  10. 【請求項１０】前記第一，第二のリブの壁面端側端部と
    該リブの付いている壁面に隣接している壁面との間に、
    間隙を設けることを特徴とする請求項９記載の内部に冷
    却通路を有する部材。
  11. 【請求項１１】前記第一のリブと第二のリブとの間に、
    間隙を設けたことを特徴とする請求項９若しくは請求項
    １０記載の内部に冷却通路を有する部材。
  12. 【請求項１２】 内部に、対向する壁面を有する内部冷却
    通路を備え、冷却媒体が前記壁面を這うように該内部冷
    却通路内に冷却媒体を流通させて母体を冷却するように
    なした内部に冷却通路を有する部材において、 前記内部冷却通路における冷却リブを、前記壁面を這う
    冷却媒体がその壁面の中央側から壁面の端側へ流動し乱
    流が発生するように、壁面の中央から壁面の一方側端へ
    冷却媒体流れ方向に対して傾斜して配置された複数の第
    一のリブと、前記壁面の中央から壁面の他方側端へ冷却
    媒体流れ方向に対して傾斜して配置された複数の第二の
    リブとより形成するとともに、前記第一，第二のリブを
    冷却媒体の流れに対し千鳥状に配置したことを特徴とす
    る内部に冷却通路を有する部材。
  13. 【請求項１３】前記第一，第二のリブの配列ピッチとリ
    ブの高さの比を、それぞれ４から１５の範囲に形成し
    た、ことを特徴とする請求項１２記載の内部に冷却通路
    を有する部材。
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