JP6462332B2 - タービン動翼及びガスタービン - Google Patents

Description

本開示は、タービン動翼及びガスタービンに関する。

一般に、ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えており、圧縮機で圧縮した空気と燃料を燃焼器で燃焼させ、その高温高圧の燃焼ガスによってタービンを駆動して動力を得るようになっている。タービンは、ケーシング内に複数のタービン静翼及びタービン動翼が交互に配設された翼列を有する。そして、ケーシング内に導入された燃焼ガスにより、タービン動翼が回転駆動され、該タービン動翼に連結されたロータを回転させる。

このようなタービンにおいては、通常、ケーシングとタービン動翼の熱伸び差等によってラビングが発生しないように、ケーシングとタービン動翼のチップ端との間にクリアランスが設けられている。
しかしながら、ガスタービンの運転時、タービン動翼の腹側と背側の圧力差に起因して、燃焼ガスの主流の一部がこのクリアランスを通って腹側から背側へ仕事をせずに漏れ出てしまう。クリアランスにおけるリーク流れは、タービンの翼列へ仕事をしないだけでなく、クリアランスの出口側でロールアップして縦渦を形成するため、主流とのミキシングにより圧力損失の発生原因となる。クリアランスのリーク流れに起因した損失は、タービン効率低下の主要な要因となっている。

そこで、クリアランスのリーク流れに起因した損失低減を目的として、例えば、特許文献１及び２に示されるように、タービン動翼のチップ端にスキーラリブを設けた構成が知られている。スキーラリブは、タービン動翼のチップ端面の外周に沿って設けられたフェンス状の突起のことであり、スキーラとも呼ばれる。タービン動翼のチップ端にスキーラリブを設けることにより、クリアランスの流路抵抗が増大し、縮流効果によってクリアランスのリーク流量を低減できる。また、特許文献１及び２には、スキーラリブの側面を傾斜させた構成も開示されている。

米国特許第８６８４６９１号明細書 特開２０１１−１６３１２３号公報

しかしながら、特許文献１及び２では、スキーラリブを設けることによりある程度の縮流効果は得られるものの、スキーラリブ側面の傾斜面に沿った流体の流れがケーシングの内壁面とスキーラリブの端面との間の隙間を通過する際、該流体の流れの一部がスキーラリブの端面に付着し、端面に沿って流れるため、縮流効果が必ずしも効果的に得られるとは限らない。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、タービン動翼とケーシングとの間のクリアランスを漏れ出るリーク流量を低減し、リーク流れに起因した損失を効果的に抑制し得るタービン動翼及びガスタービンを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン動翼は、
タービンに用いられるタービン動翼であって、
腹面及び背面によって形成される翼型を有する翼型部と、
前記タービン動翼の先端面において、前縁側から後縁側に向かって延在する一本以上のスキーラリブと、を備え、
前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、前記スキーラリブの延在方向に連なる稜線を有し、
前記先端面に対向する前記タービンのケーシング内壁面と前記先端面の間の隙間は、前記稜線上において極小値を有し、
前記スキーラリブの幅方向における前記稜線の両側において、前記隙間は前記極小値よりも大きくなることを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、スキーラリブは、タービンのケーシング内壁面とタービン動翼の先端面との間の隙間が、スキーラリブの延在方向に連なる稜線上において極小値を有するように構成されている。これにより、スキーラリブの稜線とケーシング内壁面との間の隙間を流体が通過する際、縮流効果によって実効的な流路面積が縮小し、リーク流量及びリーク流れに起因した圧損が低減される。よって、リーク流れに起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。
さらに、スキーラリブは、稜線の両側において、ケーシング内壁面とタービン動翼の先端面との間の隙間が極小値よりも大きくなるように構成されている。すなわち、スキーラリブは、スキーラリブの稜線の両側において、タービン動翼の先端面とケーシング内壁面との間における極小の隙間を形成する平面を有していない。そのため、スキーラリブの稜線を通過する際にスキーラリブから剥離した流体の流れがスキーラリブの稜線の後流側においてスキーラリブに再付着しようとしても、極小の隙間を形成する平面がスキーラリブの稜線の後流側に存在するわけではないから、流体の流れのスキーラリブへの再付着を抑制できる。これにより、流れの再付着に起因したスキーラリブの縮流効果の低下を抑制し、リーク流れに起因した損失（クリアランスロス）を一層低減できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、腹面側の腹側エッジと、前記腹側エッジよりも背面側に位置する前記稜線との間において、前記腹側エッジから前記稜線に向かって前記隙間を単調減少させる絞り面を有する。
このように、腹側エッジから稜線に向かって前記隙間を単調減少させる絞り面を設けることによって、絞り面に沿って半径方向外方へ向かう流体の流れを形成することができ、縮流効果を高めることができる。なお、半径方向外方とは、タービンの半径方向において内側から外側へ向かう方向をいう。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、背面側の背側エッジと、前記背側エッジよりも腹面側に位置する前記稜線との間において、前記稜線から前記背側エッジに向かって前記隙間を単調増加させる後退面を有する。
この場合、タービン動翼の先端面とケーシング内壁面との間の隙間が背側エッジに向かって単調増加する後退面が稜線から背側エッジにわたって延在することになり、稜線で剥離した流体の流れのスキーラリブ（後退面）への再付着がより一層起こりにくくなる。よって、流れの再付着に起因したスキーラリブの縮流効果の低下を効果的に抑制できる。

（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、前記一本以上のスキーラリブは、
腹面側に設けられる第１スキーラリブと、
前記第１スキーラリブと間隔をあけて、背面側に設けられる第２スキーラリブと、を含み、
前記第１スキーラリブ又は前記第２スキーラリブの少なくとも一方が、前記隙間が極小値となる前記稜線を有する。
このように、腹面側及び背面側にそれぞれスキーラリブ（第１スキーラリブ及び第２スキーラリブ）を設けることで、リーク流量の低減効果が向上する。その上、少なくとも一方のスキーラリブが、上記（１）乃至（３）の何れかに記載の稜線を含むようにしたので、上記（１）で述べた理由からも、優れたリーク流量の低減効果を享受することができる。

（５）一実施形態では、上記（４）の構成において、前記第１スキーラリブ及び前記第２スキーラリブは、それぞれ、腹面側の腹側エッジと、前記腹側エッジよりも背面側に位置する前記稜線との間において、前記腹側エッジから前記稜線に向かって前記隙間を単調減少させる絞り面を有する。
上記実施形態では、第１スキーラリブにおいて第１の縮流効果が得られる。第１スキーラリブの絞り面に沿った第１の縮流は第１スキーラリブの稜線の後流側で拡散するが、この拡散した流れの少なくとも一部は第２スキーラリブの絞り面によって捕捉され、第２スキーラリブの絞り面による第２の縮流効果が得られる。こうして、第１スキーラリブ及び第２スキーラリブによって、リーク流量を効果的に低減することが可能となる。

（６）一実施形態では、上記（５）の構成において、前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記絞り面に比べて、前記タービン動翼の翼高さ方向において広い範囲に設けられている。
これにより、第１スキーラリブの稜線の後流側で拡散した流れを第２スキーラリブの絞り面においてより広い範囲で捕捉することができ、第２スキーラリブによる縮流効果を高めることができる。

（７）一実施形態では、上記（６）の構成において、前記第１スキーラリブの前記絞り面および前記第２スキーラリブの前記絞り面は、それぞれ、前記ケーシング内壁面に対して傾斜しており、
前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記絞り面に比べて、前記ケーシング内壁面に対する傾斜角が大きい。
第１スキーラリブの稜線の後流側で拡散した流れの翼高さ方向における捕捉範囲を広げるためには、第２スキーラリブの絞り面をスキーラリブの幅方向において拡大するか、第２スキーラリブの絞り面のケーシング内壁面に対する傾斜角を大きくするか、という２通りの工夫が考えられる。後者の場合、前者の場合に比べて、第２スキーラリブの絞り面で捕捉した流れを第２スキーラリブの絞り面によって変向し、半径方向外方に向かう速度成分を強めることができる。
この点、上記（７）の構成では、第２スキーラリブの絞り面のケーシング内壁面に対する傾斜角を、第１スキーラリブの絞り面のケーシング内壁面に対する傾斜角よりも大きくしている。よって、第１スキーラリブの絞り面と第２スキーラリブの絞り面とが同一角度でケーシング内壁面に対して傾斜している場合に比べて、第２スキーラリブの絞り面に沿って流れる流体の半径方向外方に向かう速度成分が強くなり、第２スキーラリブによる縮流効果を向上させることができる。

（８）他の実施形態では、上記（５）の構成において、前記第１スキーラリブの前記絞り面および前記第２スキーラリブの前記絞り面は、それぞれ、前記ケーシング内壁面に対して傾斜しており、
前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記絞り面と同じ平面上に存在する。
これにより、第１スキーラリブの絞り面で半径方向外側への速度成分を強めた流れを、第１スキーラリブの絞り面と同一平面上に存在する第２スキーラリブの絞り面に送ることができ、第２スキーラリブにおける縮流効果を向上させることができる。

（９）他の実施形態では、上記（４）の構成において、前記第１スキーラリブは、背面側の背側エッジと、前記背側エッジよりも腹面側に位置する前記稜線との間において、前記稜線から前記背側エッジに向かって前記隙間を単調増加させる後退面を有し、
前記第２スキーラリブは、腹面側の腹側エッジと、前記腹側エッジよりも背面側に位置する前記稜線との間において、前記腹側エッジから前記稜線に向かって前記隙間を単調減少させる絞り面を有する。
上記実施形態によれば、第１スキーラリブにおいて稜線の後流側で流体の第１スキーラリブへの再付着を抑制できるため、第１スキーラリブによる第１の縮流効果を高めることができる。また、第１スキーラリブを通過した流れは稜線の後流側で拡散するが、この拡散した流れの少なくとも一部は第２スキーラリブの絞り面によって捕捉され、第２スキーラリブの絞り面による第２の縮流効果を得ることができる。

（１０）一実施形態では、上記（９）の構成において、前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記後退面に比べて、前記タービン動翼の翼高さ方向において広い範囲に設けられている。
これにより、第１スキーラリブの稜線の後流側で拡散した流れを第２スキーラリブの絞り面においてより広い範囲で捕捉することができ、第２スキーラリブによる縮流効果を高めることができる。

（１１）一実施形態では、上記（１０）の構成において、前記第１スキーラリブの前記後退面および前記第２スキーラリブの前記絞り面は、それぞれ、前記ケーシング内壁面に対して傾斜しており、
前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記後退面に比べて、前記ケーシング内壁面に対する傾斜角の絶対値が大きい。
これにより、第２スキーラリブの絞り面に沿って流れる流体の半径方向外方に向かう速度成分を強めて、第２スキーラリブによる縮流効果を向上させることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れかの構成において、前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、前記稜線を含む角部が面取りされている。
これにより、角部の酸化減肉を低減でき、タービン動翼の信頼性を向上させることができる。

（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン動翼（上記（１）で述べたものとは別の構成を有するタービン動翼）は、
タービンに用いられるタービン動翼であって、
腹面及び背面によって形成される翼型を有する翼型部と、
前記タービン動翼の先端面のうち背面側又は腹面側の縁部に設けられ、前縁側から後縁側に向かって延在するスキーラリブと、を備え、
前記先端面のうち前記スキーラリブ以外の領域は、前記先端面に対向する前記タービンのケーシング内壁面に対して傾斜しており、
前記領域における前記先端面と前記ケーシング内壁面との間の隙間が、前記スキーラリブの幅方向において、前記スキーラリブから離れるにつれて大きくなるように傾斜していることを特徴とする。

上記（１３）の構成によれば、タービン動翼の先端面のうちスキーラリブ以外の領域はケーシング内壁面に対して傾斜しており、スキーラリブから離れるにつれてタービン動翼の先端面とケーシング内壁面との間の隙間が広がるようになっている。
このため、スキーラリブがタービン動翼の先端面のうち背面側の縁部に設けられている場合、スキーラリブよりも腹面側に位置する傾斜面（タービン動翼の先端面のうちスキーラリブ以外の領域）によって、半径方向外方へ向かう流体の流れを形成することができ、スキーラリブにおける縮流効果を高めることができる。したがって、スキーラリブによる高い縮流効果によりリーク流量を低減し、リーク流れに起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。
一方、スキーラリブがタービン動翼の先端面のうち腹面側の縁部に設けられている場合、スキーラリブの後流側において、スキーラリブよりも背面側に位置する傾斜面（タービン動翼の先端面のうちスキーラリブ以外の領域）への流れの再付着を抑制できる。よって、流れの再付着に起因したスキーラリブの縮流効果の低下を抑制し、リーク流れに起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１３）の何れかの構成において、前記タービンがガスタービンである。
上記（１４）の構成を有するタービン動翼によれば、上記（１）又は（１３）で述べたように、タービン動翼の先端面とケーシング内壁面との間の隙間を介したリーク流れに起因した損失（クリアランスロス）を低減可能であるため、このタービン動翼の適用対象であるガスタービンの効率を向上させることができる。

（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上記（１４）の構成を有するタービン動翼が周方向に取り付けられたロータシャフトと、前記ロータシャフトを収容するタービンケーシングと、を有する前記タービンと、
前記タービンケーシング内に形成されて前記タービン動翼が存在する燃焼ガス通路に燃焼ガスを供給するための燃焼器と、
前記タービンによって駆動され、前記燃焼器に供給される圧縮空気を生成するように構成された圧縮機と、を備えることを特徴とする。
上記（１５）の構成によれば、上記（１４）で述べたタービン動翼を備えるため、ガスタービンの効率を向上させることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、タービン動翼に設けられたスキーラリブによる高い縮流効果を維持可能である。このため、タービン動翼の先端面とケーシング内壁面との間のクリアランスにおけるリーク流量を低減し、リーク流れに起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。

幾つかの実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。 幾つかの実施形態に係るタービン動翼を示す斜視図である。 図２に示すタービン動翼のＸ方向矢視図である。 一実施形態におけるタービン動翼のチップ端周辺を示す断面図である。 図４Ａの一変形例を示す断面図である。 図４Ａの他の変形例を示す断面図である。 図４Ａのタービン動翼に関して、スキーラリブの幅方向におけるクリアランス量を示す図である。 図４Ｂのタービン動翼に関して、スキーラリブの幅方向におけるクリアランス量を示す図である。 他の実施形態におけるタービン動翼のチップ端周辺を示す断面図である。 他の実施形態におけるタービン動翼のチップ端周辺を示す断面図である。 図７Ａの一変形例を示す断面図である。 図７Ａの他の変形例を示す断面図である。 他の実施形態におけるタービン動翼のチップ端周辺を示す断面図である。 他の実施形態におけるタービン動翼のチップ端周辺を示す断面図である。 図９Ａの一変形例を示す断面図である。

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。

最初に、本実施形態に係るガスタービン１について、図１を参照して説明する。なお、図１は、幾つかの実施形態に係るガスタービン１を示す概略構成図である。

図１に示すように、幾つかの実施形態に係るガスタービン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、タービン６の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。

ガスタービン１における各部位の具体的な構成例について説明する。
圧縮機２は、圧縮機車室１０と、圧縮機車室１０の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口１２と、圧縮機車室１０及び後述するタービン車室２２を共に貫通するように設けられたロータシャフト８と、圧縮機車室１０内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口１２側に設けられた入口案内翼１４と、圧縮機車室１０側に固定された複数の圧縮機静翼１６と、圧縮機静翼１６に対して交互に配列されるようにロータシャフト８に植設された複数の圧縮機動翼１８と、を含む。なお、圧縮機２は、不図示の抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機２において、空気取入口１２から取り込まれた空気は、複数の圧縮機静翼１６及び複数の圧縮機動翼１８を通過して圧縮されることで圧縮空気が生成される。そして、圧縮空気は圧縮機２から後段の燃焼器４に送られる。

燃焼器４は、ケーシング（燃焼器車室）２０内に配置される。図１に示すように、燃焼器４は、ケーシング２０内にロータシャフト８を中心として環状に複数配置されていてもよい。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、燃料を燃焼させることによって、タービン６の作動流体である高温高圧の燃焼ガスを発生させる。そして、燃焼ガスは燃焼器４から後段のタービン６に送られる。

タービン６は、タービン車室（ケーシング）２２と、タービン車室２２内に配置された各種のタービン翼と、を備える。各種のタービン翼は、タービン車室２２側に固定された複数のタービン静翼２４と、タービン静翼２４に対して交互に配列されるようにロータシャフト８に植設された複数のタービン動翼２６と、を含む。タービン動翼２６は、タービン静翼２４とともにタービン車室２２内を流れる高温高圧の燃焼ガスから回転駆動力を発生させるように構成される。この回転駆動力はロータシャフト８に伝達される。なお、タービン動翼２６の具体的な構成例については後述する。また、タービン６は、出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。上記構成を有するタービン６においては、燃焼ガスが複数のタービン静翼２４及び複数のタービン動翼２６を通過することでロータシャフト８が回転駆動する。これにより、ロータシャフト８に連結された発電機が駆動されるようになっている。
タービン車室２２の下流側には、排気車室２８を介して排気室２９が連結されている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室２８及び排気室２９を通って外部へ排出される。

ここで、図２及び図３を参照して、タービン動翼２６の構成例について説明する。なお、図２は、幾つかの実施形態に係るタービン動翼２６を示す斜視図である。図３は、図２に示すタービン動翼２６のＸ方向矢視図である。

図２に示すように、一実施形態に係るタービン動翼２６は、タービン６（図１参照）に用いられ、ロータシャフト８（図１参照）の外周面に沿って周方向に等間隔で複数設けられる。タービン動翼２６は、ロータシャフト８側から半径方向外方へ向けて延在するように配置される。なお、本実施形態において、半径方向外方とは、ロータシャフト８の回転軸を中心としたタービン６の半径方向内側（ロータシャフト８側）から外側（ケーシング２２側）へ向かう方向をいう。この実施形態におけるタービン動翼２６は、シュラウドを有しないフリースタンディング型の翼である。タービン動翼２６は、プラットフォーム３７上に立設されている。プラットフォーム３７の基部（プラットフォーム３７を挟んでタービン動翼２６とは反対側）には、ロータシャフト８に固定される嵌め込み部３８が設けられている。

一実施形態に係るタービン動翼２６は、翼型を有する翼型部３０と、タービン動翼２６のチップ端に設けられたスキーラリブ４０と、を備える。なお、チップ端とは、タービン動翼２６における半径方向外側の端部のことである。

翼型部３０は、比較的高圧な燃焼ガスが流れる腹面（圧力面）３１と、腹面３１よりも低圧な燃焼ガスが流れる背面（負圧面）３２と、さらに前縁３３及び後縁３４と、を有する。タービン動翼２６に対して主として仕事をする燃焼ガス流れ（以下、主流という）の方向において、前縁３３は翼型部３０の上流側の端部であり、後縁３４は翼型部３０の下流側の端部である。
タービン動翼２６の半径方向外側の端部には、ケーシング２２の内壁面に対向する先端面３５が形成されている。なお、タービン動翼２６の先端面３５は、翼型部３０で形成される部位およびスキーラリブ４０で形成される部位を含む。また、先端面３５は、ケーシング２２の内壁面２３に対して、平行に又は傾斜して対向している領域を含む。

スキーラリブ４０は、タービン動翼２６の先端面３５において、前縁３３側から後縁３４側に向かって延在するように、タービン動翼２６に少なくとも一本設けられている。すなわち、スキーラリブ４０は、タービン動翼２６のチップ端において、半径方向外方へ向かって延びるフェンス状の突起のことである。図２に示す例では、スキーラリブ４０は、翼型部３０の外周に沿うように、該翼型部３０の全周に亘って連続して一本設けられている。ただし、スキーラリブ４０は、翼型部３０の全周に亘って設けられた構成に限定されるものではなく、翼型部３０の外周に沿った部位以外に設けられてもよいし、翼型部３０の外周に沿って部分的に１本または２本以上設けられていてもよい。例えば、スキーラリブ４０は、腹面３１及び背面３２のそれぞれに沿って一本ずつ設けられていてもよいし、腹面３１又は背面３２の何れか一方に沿って一本のみ設けられていてもよいし、あるいは、翼型部３０の全周に亘って連続して一本設けられるとともに翼型部３０の中央を横切るようにさらにもう一本設けられていてもよい。

また、スキーラリブ４０の側面は、翼型部３０の軸線方向に延在していてもよい。すなわち、スキーラリブ４０が翼型部３０の腹面３１及び背面３２に沿って設けられる場合、スキーラリブ４０の外周側の側面は、腹面３１及び背面３２と同一の面をなすように形成される。

上記構成を有するタービン動翼２６のチップ端においては、通常、腹面３１と背面３２との圧力差によって、ケーシング２２の内壁面２３とタービン動翼２６の先端面３５との間のクリアランス（隙間）１００を通って主流の一部が腹面３１側から背面３２側へ向けて漏れ出るリーク流れ１０２が生じる（図２参照）。そこで、上記構成のスキーラリブ４０を設けることにより、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間のクリアランス１００が小さくなってこの領域における流路抵抗が増大し、縮流効果によってクリアランス１００のリーク流量を低減できる。

幾つかの実施形態に係るタービン動翼２６は、スキーラリブ４０による縮流効果を高く維持するために、図４乃至図９の何れかに示す構成をさらに備えている。なお、図４Ａ〜図４Ｃ、図６、図７Ａ〜図７Ｃ、図８、図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、各実施形態におけるタービン動翼２６のチップ端周辺を示す断面図である。各断面は、図２に示すタービン動翼２６のＹ−Ｙ線断面に相当する。
各実施形態を表す図４乃至図９において、同一の部材については同一の符号を付している。ただし、同一の部材であっても各実施形態においてその構成が部分的に相違する場合もあり、相違点については各実施形態ごとに後に説明する。

図４乃至図８に示す各実施形態における共通の構成として、上記タービン動翼２６におけるスキーラリブ４０は、腹面３１側に設けられる第１スキーラリブ４２と、該第１スキーラリブ４２と間隔をあけて、背面３２側に設けられる第２スキーラリブ４４と、を含んでいる。なお、図９に示す実施形態については後述する。

第１スキーラリブ４２又は第２スキーラリブ４４の少なくとも一方のスキーラリブ４０（以下、スキーラリブ４０（４２，４４）と記載する）は、その延在方向に連なる稜線４３，４５を有している。この稜線４３，４５において、ケーシング２２の内壁面２３とタービン動翼２６の先端面３５の間の隙間（クリアランス）１００は極小値を有し、スキーラリブ４０（４２，４４）の幅方向（以下、単に幅方向と呼ぶ）における稜線４３，４５の両側において、隙間１００は極小値よりも大きくなる。ただし、例えば、図４Ａに示す第２スキーラリブ４４や図４Ｂ及び図４Ｃに示す第１スキーラリブ４２のように、稜線４３，４５を有しないスキーラリブ４０（４２，４４）については、上記構成を備えていなくてもよい。
なお、スキーラリブ４２，４４の外周側の側面が、腹面３１又は背面３２と同一の面をなし、且つ、スキーラリブ４２，４４の外周側の側面上に稜線４３，４５が設けられている場合、幅方向における稜線４３，４５の外周側には隙間１００は存在しないことになるが、本実施形態に係るタービン動翼２６は、この構成も含む。例えば、図４Ｂにおいて、第２スキーラリブ４４の外周側の側面は背面３２と同一の面をなし、第２スキーラリブ４４の稜線４５は外周側の側面上に設けられている。この場合、稜線４５の外周側（図面において右側）には隙間１００は存在しないが、本実施形態に係るタービン動翼２６はこの構成をも含むものである。

上記実施形態によれば、スキーラリブ４０（４２，４４）は、ケーシング２２の内壁面２３とタービン動翼２６の先端面３５との間の隙間１００が、スキーラリブ４０（４２，４４）の延在方向に連なる稜線４３，４５上において極小値を有するように構成されている。これにより、スキーラリブ４０（４２，４４）の稜線４３，４５とケーシング２２の内壁面２３との間の隙間１００を流体が通過する際、縮流効果によって実効的な流路面積が縮小し、リーク流量及びリーク流れ１０２（図３参照）に起因した圧損が低減される。よって、リーク流れ１０２に起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。

さらに、スキーラリブ４０（４２，４４）は、稜線４３，４５の両側において、ケーシング２２の内壁面２３とタービン動翼２６の先端面３５との間の隙間１００が極小値よりも大きくなるように構成されている。すなわち、スキーラリブ４０（４２，４４）は、スキーラリブ４０（４２，４４）の稜線４３，４５の両側において、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間における極小の隙間１００を形成する平面を有していない。そのため、稜線４３，４５を通過する際にスキーラリブ４０（４２，４４）から剥離した流体の流れが、稜線４３，４５の後流側においてスキーラリブ４０（４２，４４）に再付着しようとしても、極小の隙間１００を形成する平面が稜線４３，４５の後流側に存在するわけではないから、流体の流れのスキーラリブ４０（４２，４４）への再付着を抑制できる。これにより、流れの再付着に起因したスキーラリブ４０（４２，４４）の縮流効果の低下を抑制し、リーク流れ１０２に起因した損失（クリアランスロス）を一層低減できる。なお、後流側とは、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間を通過する気体の流れ方向（リーク流れ方向）における下流側を意味する。

例えば、極小の隙間１００が幅方向に続くような平面がスキーラリブ４０（４２，４４）に設けられている場合、隙間１００に流入した時点で流体の流れには半径方向外方への速度成分が含まれているが、隙間１００を通過する際に、流体の流れは、スキーラリブ４０（４２，４４）の前記平面が近くに存在することから該平面に引き寄せられ、該平面に対して平行に流れるため、半径方向外方への速度成分が弱まる。そのため、スキーラリブ４０（４２，４４）による縮流効果が低減してしまう。
この点、上記実施形態によれば、稜線４３，４５の両側に、極小の隙間１００が幅方向に続くような平面が存在しないため、流体の流れが前記平面に引き寄せられて半径方向外方への速度成分が弱まることがなく、よってスキーラリブ４０（４２，４４）による高い縮流効果を維持できる。

また、腹面３１側及び背面３２側にそれぞれ第１スキーラリブ４２及び第２スキーラリブ４４を設けることで、リーク流量の低減効果が向上する。その上、スキーラリブ４０（４２，４４）が、稜線４３，４５を含むようにしたので、優れたリーク流量の低減効果を享受することができる。

幾つかの実施形態では、スキーラリブ４０（４２，４４）は、腹面３１側の腹側エッジ５１，５５と、腹側エッジ５１，５５よりも背面３２側に位置する稜線４３，４５との間において、腹側エッジ５１，５５から稜線４３，４５に向かって隙間１００を単調減少させる絞り面５３，５７を有する。

具体的には、スキーラリブ４０（４２，４４）は、幅方向において稜線４３，４５よりも腹面３１側に腹側エッジ５１，５５を有している。例えば、第１スキーラリブ４２の腹側エッジ５１は、第１スキーラリブ４２の外周側の側面と先端面３５との境界の縁部（角部）である。なお、この場合、第１スキーラリブ４２の外周側の側面は、翼型部３０の腹面３１と同一面をなしている。あるいは、第２スキーラリブ４４の腹側エッジ５５は、第２スキーラリブ４４の内周側の側面と、先端面３５との境界の縁部（角部）である。但し、腹側エッジ５１，５５は、スキーラリブ４０（４２，４４）の側面上に設けられた構成に限定されるものではない。
また、スキーラリブ４０（４２，４４）は、腹側エッジ５１，５５から稜線４３，４５に向かって、ケーシング２２の内壁面２３とタービン動翼２６の先端面３５との間の隙間１００を単調減少する絞り面５３，５７を有している。例えば、絞り面５３，５７は、図示されるように断面が直線状の傾斜面であってもよいし、図示されないが断面が曲率を有した湾曲面（半径方向外方に凸または半径方向内方に凸の湾曲面）であってもよい。

このように、腹側エッジ５１，５５から稜線４３，４５に向かって隙間１００を単調減少させる絞り面５３，５７を設けることによって、絞り面５３，５７に沿って半径方向外方へ向かう流体の流れを形成することができ、縮流効果を高めることができる。

幾つかの実施形態では、第１スキーラリブ４２又は第２スキーラリブ４４の少なくとも一方のスキーラリブ４０は、背面３２側の背側エッジ５２，５６と、背側エッジ５２，５６よりも腹面３１側に位置する稜線４３，４５との間において、稜線４３，４５から背側エッジ５２，５６に向かって隙間１００を単調増加させる後退面５４を有する。
この場合、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間の隙間１００が背側エッジ５２，５６に向かって単調増加する後退面５４が稜線４３，４５から背側エッジ５２，５６にわたって延在することになり、稜線４３，４５で剥離した流体の流れの後退面５４への再付着がより一層起こりにくくなる。よって、流れの再付着に起因したスキーラリブ４０（４２，４４）の縮流効果の低下を効果的に抑制できる。

具体的には、スキーラリブ４０（４２，４４）は、幅方向において稜線４３，４５よりも背面３２側に背側エッジ５２，５６を有している。例えば、第１スキーラリブ４２の背側エッジ５２は、第１スキーラリブ４２の内周側の側面と先端面３５との境界の縁部（角部）である。あるいは、第２スキーラリブ４４の背側エッジ５６は、第２スキーラリブ４４の外周側の側面と、先端面３５との境界の縁部（角部）である。なお、この場合、第２スキーラリブ４４の外周側の側面は、翼型部３０の背面３２と同一面をなしている。但し、背側エッジ５２，５６は、スキーラリブ４０（４２，４４）の側面上に設けられた構成に限定されるものではない。
また、スキーラリブ４０（４２，４４）は、背側エッジ５２，５６から稜線４３，４５に向かって、ケーシング２２の内壁面２３とタービン動翼２６の先端面３５との間の隙間１００を単調増加する後退面５４を有している。例えば、後退面５４は、図示されるように断面が直線状の傾斜面であってもよいし、図示されないが断面が曲率を有した湾曲面（半径方向外方に凸または半径方向内方に凸の湾曲面）であってもよい。図示した例では、図６及び図８において、第１スキーラリブ４２が後退面５４を有する構成を示しているが、第２スキーラリブ４４が後退面を有していてもよい。

上記タービン動翼２６は、以下の構成をさらに備えていてもよい。
一実施形態において、タービン動翼２６の先端面３５の上面視において、スキーラリブ４０（４２，４４）の絞り面５３，５７又は後退面５４のうち少なくとも一部（スキーラリブ延在方向における少なくとも一部の領域）の法線がリーク流れ１０２に沿っている。
これにより、スキーラリブ４０（４２，４４）に向かってくるリーク流れ１０２に絞り面５３，５７又は後退面５４を正対させ、絞り面５３，５７又は後退面５４によるリーク流量低減作用を効果的に発揮させることができる。

なお、他の実施形態では、タービン動翼２６の先端面３５の上面視において、スキーラリブ４０（４２，４４）の絞り面５３，５７又は後退面５４のうち少なくとも一部の法線が、スキーラリブ延在方向の位置によらず同一方向を向いている。
この場合、スキーラリブ４０（４２，４４）の絞り面５３，５７又は後退面５４の加工が容易である。

また、一実施形態において、スキーラリブ４０（４２，４４）の外表面に、熱遮蔽コーティング（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ：ＴＢＣ）が施工されていてもよい。その場合、スキーラリブ４０（４２，４４）の外表面の全体にＴＢＣが施工されていてもよいし、スキーラリブ４０（４２，４４）の外表面の一部、例えば絞り面５３，５７又は後退面５４に、ＴＢＣが施工されていてもよい。

以下、図４乃至図８に示す実施形態の各々について、具体的に説明する。

図４Ａは、一実施形態におけるタービン動翼２６のチップ端周辺を示す断面図である。図４Ｂは、図４Ａの一変形例を示す断面図である。図４Ｃは、図４Ａの他の変形例を示す断面図である。図５Ａは、図４Ａのタービン動翼２６に関して、スキーラリブ４０（４２，４４）の幅方向におけるクリアランス量を示す図である。図５Ｂは、図４Ｂのタービン動翼２６に関して、スキーラリブ４０（４２，４４）の幅方向におけるクリアランス量を示す図である。

図４Ａに示す実施形態では、第１スキーラリブ４２が、腹面３１側の腹側エッジ５１と、腹側エッジ５１よりも背面３２側に位置する稜線４３との間において、腹側エッジ５１，から稜線４３に向かって隙間１００を単調減少させる絞り面５３を有する。なお、同図に示す例では、第１スキーラリブ４２の背側エッジ５２が稜線４３に一致している。第２スキーラリブ４４は、稜線や絞り面を有しない。
この実施形態によれば、第１スキーラリブ４２及び第２スキーラリブ４４において縮流効果が得られるとともに、第１スキーラリブ４２が絞り面５３を有するので、絞り面５３に沿って半径方向外方へ向かう流体の流れを形成することができ、縮流効果を高めることができる。

図４Ｂに示す実施形態では、第２スキーラリブ４４が、腹面３１側の腹側エッジ５５と、腹側エッジ５５よりも背面３２側に位置する稜線４５との間において、腹側エッジ５５，から稜線４５に向かって隙間１００を単調減少させる絞り面５７を有する。なお、同図に示す例では、第２スキーラリブ４４の背側エッジ５６が稜線４５に一致している。第１スキーラリブ４２は、稜線や絞り面を有しない。
この実施形態によれば、第１スキーラリブ４２及び第２スキーラリブ４４において縮流効果が得られるとともに、第２スキーラリブ４４が絞り面５７を有するので、絞り面５７に沿って半径方向外方へ向かう流体の流れを形成することができ、縮流効果を高めることができる。

図４Ｃに示す実施形態では、第２スキーラリブ４４が、腹面３１側の腹側エッジ５５と、腹側エッジ５５よりも背面３２側に位置する稜線４５との間において、腹側エッジ５５，から稜線４５に向かって隙間１００を単調減少させる絞り面５７を有する。さらに第２スキーラリブ４４は、稜線４５を含む角部が面取りされている。なお、第２スキーラリブ４４の稜線４５を含まない角部も面取りされていてもよいし、第１スキーラリブ４２の角部も面取りされていてもよい。
これにより、第１スキーラリブ４２又は第２スキーラリブ４４の角部の酸化減肉を低減でき、タービン動翼２６の信頼性を向上させることができる。

図５Ａ及び図５Ｂに示すグラフでは、スキーラリブ４０（４２，４４）の幅方向位置において、腹面３１の位置、すなわち第１スキーラリブ４２の腹側エッジ５１の位置を０とし、第１スキーラリブ４２の背側エッジ５２の位置をｘ_１とし、第２スキーラリブ４４の腹側エッジ５５の位置をｘ_２とし、第２スキーラリブ４４の背側エッジ５６の位置をｘ_３として、幅方向におけるクリアランス量を表している。
図５Ａは、第１スキーラリブ４２の背側エッジ５２に稜線４３が設けられたタービン動翼２６（図４Ａ参照）のクリアランス量を示しており、稜線４３の位置ｘ_１において、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間のクリアランス量が極小値Ｃ_ｌｍとなっている。図５Ｂは、第２スキーラリブ４４の背側エッジ５６に稜線４５が設けられたタービン動翼２６（図４Ｂ参照）のクリアランス量を示しており、稜線４５の位置ｘ_３において、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間のクリアランス量が極小値Ｃ_ｌｍとなっている。なお、Ｃ_１は、稜線４３，４５を含む絞り面５３，５７のうちケーシング２２の内壁面２３と最も離れた位置におけるクリアランス量である。
ここで、本明細書において、極小値Ｃ_ｌｍとは、位置ｘ_１（又はｘ_３）におけるクリアランス量Ｃ（ｘ_１）と、その近傍の任意の位置ｘにおけるクリアランス量Ｃ（ｘ）とが、Ｃ（ｘ）＞Ｃ（ｘ_１）の関係を満たすときのクリアランス量Ｃ（ｘ_１）をいう。そのため、例えば図７Ｃに示すように、第１スキーラリブ４２の稜線４３の位置におけるクリアランス量が、第２スキーラリブ４４の稜線４５の位置におけるクリアランス量よりも大きい場合であっても、稜線４３，４５の各位置にて、クリアランス１００は上記のように定義された極小値をとるため、稜線４３，４５の両方において、縮流効果を高める効果が期待できる。

図６は、他の実施形態におけるタービン動翼のチップ端周辺を示す断面図である。
図６に示す実施形態では、第１スキーラリブ４２が、背面３２側の背側エッジ５２と、背側エッジ５２よりも腹面３１側に位置する稜線４３との間において、稜線４３から背側エッジ５２に向かって隙間１００を単調増加させる後退面５４を有する。第２スキーラリブ４４は、稜線や絞り面を有しない。
この実施形態によれば、第１スキーラリブ４２及び第２スキーラリブ４４において縮流効果が得られるとともに、第１スキーラリブ４２が後退面５４を有するので、稜線４３で剥離した流体の流れの後退面５４への再付着がより一層起こりにくくなる。よって、流れの再付着に起因した縮流効果の低下を効果的に抑制できる。

図７Ａ〜図７Ｃに示す実施形態では、第１スキーラリブ４２及び第２スキーラリブ４４は、それぞれ、腹面３１側の腹側エッジ５１，５５と、腹側エッジ５１，５５よりも背面３２側に位置する稜線４３，４５との間において、腹側エッジ５１，５５から稜線４３，４５に向かって隙間１００を単調減少させる絞り面５３，５７を有する。

上記実施形態によれば、第１スキーラリブ４２において第１の縮流効果が得られる。第１スキーラリブ４２の絞り面５３に沿った第１の縮流は第１スキーラリブ４２の稜線４３の後流側で拡散するが、この拡散した流れの少なくとも一部は第２スキーラリブ４４の絞り面５７によって捕捉され、第２スキーラリブ４４の絞り面５７による第２の縮流効果が得られる。こうして、第１スキーラリブ４２及び第２スキーラリブ４４によって、リーク流量を効果的に低減することが可能となる。

図７Ａに示す実施形態によれば、スキーラリブ４０の幅方向において、第１スキーラリブ４２の稜線４３の位置におけるクリアランス量と、第２スキーラリブ４４の稜線４５の位置におけるクリアランス量とは一致しており、クリアランス量は極小値Ｃ_ｌｍとなっている。
また、ケーシング２２の内壁面２３に対する第１スキーラリブ４２の絞り面５３の角度θ_１と、ケーシング２２の内壁面２３に対する第２スキーラリブ４４の絞り面５７の角度θ_２とが、同一である。

図７Ｂに示す一変形例では、第２スキーラリブ４４の絞り面５７は、第１スキーラリブ４２の絞り面５３に比べて、タービン動翼２６の翼高さ方向において広い範囲に設けられている。
これにより、第１スキーラリブ４２の稜線４３の後流側で拡散した流れを第２スキーラリブ４４の絞り面５７においてより広い範囲で捕捉することができ、第２スキーラリブ４４による縮流効果を高めることができる。
この場合、第１スキーラリブ４２の絞り面５３および第２スキーラリブ４４の絞り面５７は、それぞれ、ケーシング２２の内壁面２３に対して傾斜しており、ケーシング２２の内壁面２３に対する、第２スキーラリブ４４の絞り面５７の角度θ_２は、第１スキーラリブ４２の絞り面５３の角度θ_１に比べて大きくてもよい。
これにより、第１スキーラリブ４２の絞り面５３と第２スキーラリブ４４の絞り面５７とが同一角度でケーシング２２の内壁面２３に対して傾斜している場合に比べて、第２スキーラリブ４４の絞り面５７に沿って流れる流体の半径方向外方に向かう速度成分が強くなり、第２スキーラリブ４４による縮流効果を向上させることができる。なお、背面３２側に設けられた第２スキーラリブ４４は、高温の燃焼ガスと冷却空気とが混合して温度が低下しているため、第２スキーラリブ４４の絞り面５７の角度θ_２を大きくしても第２スキーラリブ４４の稜線４３周辺の酸化減肉のリスクは小さい。

図７Ｃに示す他の変形例では、第１スキーラリブ４２の絞り面５３および第２スキーラリブ４４の絞り面５７は、それぞれ、ケーシング２２の内壁面２３に対して角度θ_１および角度θ_２を有するように傾斜している。また、第２スキーラリブ４４の絞り面５７は、第１スキーラリブ４２の絞り面５３と同じ平面Ｍ上に存在する。すなわち、第１スキーラリブ４２の絞り面５３の角度θ_１と、第２スキーラリブ４４の絞り面５７の角度θ_２とが同一であり、且つ、第１スキーラリブ４２の絞り面５３の翼高さ方向位置が第２スキーラリブ４４の絞り面５７の翼高さ方向位置よりも低く（すなわち第１スキーラリブ４２の絞り面５３は第２スキーラリブ４４の絞り面５７よりも内壁面２３から離れている）、絞り面５３及び絞り面５７が同一の平面Ｍ上に存在する。
これにより、第１スキーラリブ４２の絞り面５３で半径方向外側への速度成分を強めた流れを、第１スキーラリブ４２の絞り面５３と同一の平面Ｍ上に存在する第２スキーラリブ４４の絞り面５７に送ることができ、第２スキーラリブ４４における縮流効果を向上させることができる。

図８は、他の実施形態におけるタービン動翼２６のチップ端周辺を示す断面図である。
図８に示す実施形態において、第１スキーラリブ４２は、背面３２側の背側エッジ５２と、背側エッジ５２よりも腹面３１側に位置する稜線４３との間において、稜線４３から背側エッジ５２に向かって隙間１００を単調増加させる後退面５４を有する。また、第２スキーラリブ４４は、腹面３１側の腹側エッジ５５と、腹側エッジ５５よりも背面３２側に位置する稜線４５との間において、腹側エッジ５５から稜線４５に向かって隙間１００を単調減少させる絞り面５７を有する。すなわち、第１スキーラリブ４２の後退面５４と、第２スキーラリブ４４の絞り面５７とが角度を有するように対向して配置される。この場合、ケーシング２２の内壁面２３に対する第１スキーラリブ４２の後退面５４の角度θ_３と、ケーシング２２の内壁面２３に対する第２スキーラリブ４４の絞り面５７の角度θ_２とは同一であってもよいし、異なってもよい。
上記実施形態によれば、第１スキーラリブ４２において稜線４３の後流側で流体の第１スキーラリブ４２への再付着を抑制できるため、第１スキーラリブ４２による第１の縮流効果を高めることができる。また、第１スキーラリブ４２を通過した流れは稜線４３の後流側で拡散するが、この拡散した流れの少なくとも一部は第２スキーラリブ４４の絞り面５７によって捕捉され、第２スキーラリブ４４の絞り面５７による第２の縮流効果を得ることができる。

また、第２スキーラリブ４４の絞り面５７は、第１スキーラリブ４２の後退面５４に比べて、タービン動翼２６の翼高さ方向において広い範囲に設けられていてもよい。
これにより、第１スキーラリブ４２の稜線４３の後流側で拡散した流れを第２スキーラリブ４４の絞り面５７においてより広い範囲で捕捉することができ、第２スキーラリブ４４による縮流効果を高めることができる。
さらに、第１スキーラリブ４２の後退面５４および第２スキーラリブ４４の絞り面５７は、それぞれ、ケーシング２２の内壁面２３に対して傾斜しており、第２スキーラリブ４４の絞り面５７は、第１スキーラリブ４２の後退面５４に比べて、ケーシング２２の内壁面２３に対する傾斜角の絶対値が大きくてもよい。すなわち、第２スキーラリブ４４の絞り面５７の角度θ_２は、第１スキーラリブ４２の後退面５４の角度θ_３より大きくてもよい。
これにより、第２スキーラリブ４４の絞り面５７に沿って流れる流体の半径方向外方に向かう速度成分を強めて、第２スキーラリブ４４による縮流効果を向上させることができる。なお、背面３２側に設けられた第２スキーラリブ４４は、高温の燃焼ガスと冷却空気とが混合して温度が低下しているため、第２スキーラリブ４４の絞り面５７の傾斜角度（θ_２）を大きくしても第２スキーラリブ４４の稜線４３周辺の酸化減肉のリスクは小さい。

上述した図４乃至図８に示される実施形態とは別の実施形態として、タービン動翼２６は、図９に示す構成を備えていてもよい。もちろん、タービン動翼２６は、図４乃至図８に示す実施形態と、図９に示す実施形態とを組み合わせた構成を有していてもよい。なお、９Ａは、他の実施形態におけるタービン動翼のチップ端周辺を示す断面図である。図９Ｂは、図９Ａの一変形例を示す断面図である。

図９Ａに示す実施形態では、タービン動翼２６は、該タービン動翼２６の先端面３５のうち腹面３１側の縁部６１に設けられ、前縁３３側から後縁３４側に向かって延在する少なくとも一本のスキーラリブ４０を備える。先端面３５のうちスキーラリブ４０以外の領域には、先端面３５に対向するケーシング２２の内壁面２３に対して傾斜した傾斜面６３が形成されている。また、傾斜面６３における先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間の隙間１００が、スキーラリブ４０の幅方向において、スキーラリブ４０から離れるにつれて大きくなるように傾斜している。
これにより、スキーラリブ４０の後流側において、スキーラリブ４０よりも背面３２側に位置する傾斜面（タービン動翼２６の先端面のうちスキーラリブ以外の領域）６３への流れの再付着を抑制できる。よって、流れの再付着に起因したスキーラリブ４０の縮流効果の低下を抑制し、リーク流れ１０２に起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。

図９Ｂに示す実施形態では、タービン動翼２６は、該タービン動翼２６の先端面３５のうち背面３２側の縁部６２に設けられ、前縁３３側から後縁３４側に向かって延在するスキーラリブ４０を備える。先端面３５のうちスキーラリブ４０以外の領域には、先端面３５に対向するケーシング２２の内壁面２３に対して傾斜した傾斜面６４が形成されている。また、傾斜面６４における先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間の隙間が、スキーラリブ４０の幅方向において、スキーラリブ４０から離れるにつれて大きくなるように傾斜している。
これにより、スキーラリブ４０よりも腹面３１側に位置する傾斜面（タービン動翼２６の先端面のうちスキーラリブ以外の領域）６４によって、半径方向外方へ向かう流体の流れを形成することができ、スキーラリブ４０における縮流効果を高めることができる。したがって、スキーラリブ４０による高い縮流効果によりリーク流量を低減し、リーク流れ１０２に起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。

幾つかの実施形態では、図４乃至図９に示すタービン動翼２６がガスタービン１（図１参照）に適用される。
上述した各実施形態に係るタービン動翼２６によれば、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間の隙間１００を介したリーク流れ１０２に起因した損失（クリアランスロス）を低減可能であるため、このタービン動翼２６の適用対象であるガスタービン１の効率を向上させることができる。

幾つかの実施形態では、図１に示すガスタービン１が、図４乃至図９に示すタービン動翼２６を備える。すなわち、図１に示すように、ガスタービン１は、上記タービン動翼２６が周方向に複数取り付けられたロータシャフト８と、ロータシャフト８を収容するケーシング（タービンケーシング）２２と、を有するタービン６と、ケーシング２２内に形成されてタービン動翼２６が存在する燃焼ガス通路に燃焼ガスを供給するための燃焼器４と、タービン６によって駆動され、燃焼器４に供給される圧縮空気を生成するように構成された圧縮機２と、を備える。
上述した各実施形態に係るタービン動翼２６によれば、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間の隙間１００を介したリーク流れ１０２に起因した損失（クリアランスロス）を低減可能であるため、上記ガスタービン１の効率を向上させることができる。

上述したように、本発明の実施形態によれば、タービン動翼２６に設けられたスキーラリブ４０（４２，４４）による高い縮流効果を維持可能である。このため、タービン動翼２６の先端面３５とケーシング２２の内壁面２３との間のクリアランス１００におけるリーク流量を低減し、リーク流れ１０２に起因した損失（クリアランスロス）を低減できる。

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。

例えば、上記実施形態では、スキーラリブ４０（４２，４４）の稜線４３，４５が、スキーラリブ４０の側面上に設けられた構成を例示したが、稜線４３，４５の位置はこれに限定されるものではない。例えば、稜線４３，４５は、スキーラリブ４０（４２，４４）の幅方向中央領域に設けられ、稜線４３，４５を中心として幅方向両側に絞り面および後退面がそれぞれ設けられてもよい。この場合、スキーラリブ４０（４２，４４）は、その断面（図２のＹ−Ｙ方向断面）において中央領域の稜線４３，４５が半径方向外側に突出した山型形状となる。

あるいは、上記実施形態では、スキーラリブ４０（４２，４４）は、該稜線４３，４５が一本で、且つ、先端面３５が絞り面又は後退面からなる一つの傾斜面のみで形成された構成を例示したが、先端面３５の構成はこれに限定されるものではない。例えば、先端面３５には、段差部が設けられていてもよいし、一本のスキーラリブ４０（４２，４４）に対して複数の稜線が設けられていてもよい。

例えば、「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。
例えば、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。
一方、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 ロータシャフト
１０ 圧縮機車室
１６ 圧縮機静翼
１８ 圧縮機動翼
２０ ケーシング（燃焼器車室）
２２ ケーシング（タービン車室）
２３ 内壁面
２４ タービン静翼
２６ タービン動翼
２８ 排気車室
３０ 翼型部
３１ 腹面
３２ 背面
３３ 前縁
３４ 後縁
３５ 先端面
４０ スキーラリブ
４２ 第１スキーラリブ
４３，４５ 稜線
４４ 第２スキーラリブ
５１，５５ 腹側エッジ
５２，５６ 背側エッジ
５３，５７ 絞り面
５４ 後退面
６１，６２ 縁部
６３，６４ 傾斜面
１００ 隙間（クリアランス）
１０２ リーク流れ

Claims (15)

1. タービンに用いられるタービン動翼であって、
   腹面及び背面によって形成される翼型を有する翼型部と、
   前記タービン動翼の先端面において、前縁側から後縁側に向かって延在する一本以上のスキーラリブと、を備え、
   前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、前記スキーラリブの延在方向に連なる稜線を有し、
   前記先端面に対向する前記タービンのケーシング内壁面と前記先端面の間の隙間は、前記稜線上において極小値を有し、
   前記スキーラリブの幅方向における前記稜線の両側において、前記隙間は前記極小値よりも大きくなるとともに、
   前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、腹面側の腹側エッジと、前記腹側エッジよりも背面側に位置する前記稜線との間において、前記腹側エッジから前記稜線に向かって前記隙間を単調減少させる絞り面を有することを特徴とするタービン動翼。
2. 前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、背面側の背側エッジと、前記背側エッジよりも腹面側に位置する前記稜線との間において、前記稜線から前記背側エッジに向かって前記隙間を単調増加させる後退面を有することを特徴とする請求項１に記載のタービン動翼。
3. 前記一本以上のスキーラリブは、
   腹面側に設けられる第１スキーラリブと、
   前記第１スキーラリブと間隔をあけて、背面側に設けられる第２スキーラリブと、を含み、
   前記第１スキーラリブ又は前記第２スキーラリブの少なくとも一方が、前記隙間が極小値となる前記稜線を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン動翼。
4. 前記第１スキーラリブ及び前記第２スキーラリブは、それぞれ、腹面側の腹側エッジと、前記腹側エッジよりも背面側に位置する前記稜線との間において、前記腹側エッジから前記稜線に向かって前記隙間を単調減少させる絞り面を有することを特徴とする請求項３に記載のタービン動翼。
5. 前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記絞り面に比べて、前記タービン動翼の翼高さ方向において広い範囲に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のタービン動翼。
6. 前記第１スキーラリブの前記絞り面および前記第２スキーラリブの前記絞り面は、それぞれ、前記ケーシング内壁面に対して傾斜しており、
   前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記絞り面に比べて、前記ケーシング内壁面に対する傾斜角が大きいことを特徴とする請求項５に記載のタービン動翼。
7. 前記第１スキーラリブの前記絞り面および前記第２スキーラリブの前記絞り面は、それぞれ、前記ケーシング内壁面に対して傾斜しており、
   前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記絞り面と同じ平面上に存在することを特徴とする請求項４に記載のタービン動翼。
8. 前記第１スキーラリブは、背面側の背側エッジと、前記背側エッジよりも腹面側に位置する前記稜線との間において、前記稜線から前記背側エッジに向かって前記隙間を単調増加させる後退面を有し、
   前記第２スキーラリブは、腹面側の腹側エッジと、前記腹側エッジよりも背面側に位置する前記稜線との間において、前記腹側エッジから前記稜線に向かって前記隙間を単調減少させる絞り面を有することを特徴とする請求項３に記載のタービン動翼。
9. 前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記後退面に比べて、前記タービン動翼の翼高さ方向において広い範囲に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のタービン動翼。
10. 前記第１スキーラリブの前記後退面および前記第２スキーラリブの前記絞り面は、それぞれ、前記ケーシング内壁面に対して傾斜しており、
    前記第２スキーラリブの前記絞り面は、前記第１スキーラリブの前記後退面に比べて、前記ケーシング内壁面に対する傾斜角の絶対値が大きいことを特徴とする請求項９に記載のタービン動翼。
11. 前記スキーラリブのうち少なくとも一本は、前記稜線を含む角部が面取りされていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のタービン動翼。
12. 前記第１スキーラリブの前記稜線上における前記隙間の前記極小値と、前記第２スキーラリブの前記稜線上における前記隙間の前記極小値とが一致していることを特徴とする請求項３乃至１０の何れか一項に記載のタービン動翼。
13. 前記スキーラリブは、前記先端面において、前記翼型部の外周に沿って、少なくとも部分的に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のタービン動翼。
14. 前記タービンがガスタービンであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載のタービン動翼。
15. 請求項１４に記載のタービン動翼が周方向に取り付けられたロータシャフトと、前記ロータシャフトを収容するタービンケーシングと、を有する前記タービンと、
    前記タービンケーシング内に形成されて前記タービン動翼が存在する燃焼ガス通路に燃焼ガスを供給するための燃焼器と、
    前記タービンによって駆動され、前記燃焼器に供給される圧縮空気を生成するように構成された圧縮機と、を備えることを特徴とするガスタービン。

Images