JP6508499B1

JP6508499B1 - ガスタービン静翼、これを備えているガスタービン、及びガスタービン静翼の製造方法

Info

Publication number: JP6508499B1
Application number: JP2018197053A
Authority: JP
Inventors: 秀勝渥美; 豪通小藪
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2038-10-18
Also published as: JP2020063719A; KR102503313B1; US11499435B2; US20220003124A1; CN112867846A; KR20210044897A; CN112867846B; DE112019005190T5; WO2020080142A1

Abstract

【課題】検査用プローブ等による点検を可能にしつつも、より耐久性を向上させることができるタービン静翼を提供する。【解決手段】静翼は、翼体５１と、外側シュラウド６０oと、インピンジ板８１と、を備える。外側シュラウド６０oは、凹部を備える。インピンジ板８１は、凹部の内部にキャビティを形成する。インピンジ板８１及び外側シュラウド６０oには、連通孔８９が設けられている。インピンジ板８１には、外側空間とキャビティを連通させる複数の貫通孔８８が形成されている。インピンジ板８１の表面には、開口率が大きい第二領域９２と開口率が小さい第一領域９１が存在する。【選択図】図５

Description

本発明は、ガスタービン静翼、これを備えているガスタービン、及びガスタービン静翼の製造方法に関する。

ガスタービンは、軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆う車室と、を備えている。ロータは、ロータ軸と、このロータ軸に取り付けられている複数の動翼とを有する。また、車室の内側には、複数の静翼が設けられている。

静翼は、軸線に対して径方向に伸びて翼形をなす翼体と、翼体の径方向内側に設けられている内側シュラウドと、翼体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有する。

ガスタービンの静翼は、高温の燃焼ガスに晒される。このため、静翼は、一般的に、空気等で冷却される。

例えば、以下の特許文献１に記載の静翼には、ガスタービンに適用される静翼の冷却構造が開示されている。詳細には、静翼の翼体には、冷却媒体が流通する流路が形成されている。また、外側シュラウドは、径方向内側に向かって凹んで、径方向外側に開口している凹み部を有している。さらに当該凹み部を覆うようにインピンジ板が設けられ、凹み部との間にキャビティが形成されている。インピンジ板の表面には、冷却媒体が流通する貫通孔が設けられている。さらに、外側シュラウドは、凹み部の底面から突出するパイプ状突起部を有する。パイプ状突起部には、径方向に貫通する貫通孔が形成されている。この貫通孔に、検査用のプローブが挿入される。

この静翼では、パイプ状突起部を外側シュラウドの一部として形成することにより、キャビティを流通する冷却媒体のシール性能の向上を図っている。

特開２００３−１２０２０７号公報

ガスタービンの静翼には、検査用プローブ等による点検を可能にしつつも、耐久性を向上させることが望まれている。

本発明は、検査用プローブ等による点検を可能にしつつも、耐久性を向上させることができるタービン静翼、これを備えているガスタービン、及びガスタービン静翼の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービン静翼は、
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、を備える。前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有する。戦記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成する。前記インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成されている。前記インピンジ板及び前記シュラウドには、前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔が形成されている。前記インピンジ板の表面中には、単位面積あたりの複数の前記貫通孔による開口面積である開口率が小さい第一領域と、前記第一領域より前記開口率が大きい第二領域と、が存在する。前記インピンジ板には、前記インピンジ板における前記連通孔の開口周りに前記第二領域が形成されている。

本態様によれば、インピンジ板上にプローブ等の検査機器を挿入するための連通孔を設けたとしても、貫通孔によって開口している割合が大きい第二領域を設けることにより、シュラウドの冷却効率の低下を抑制することができる。
また、本態様によれば、検査機器を挿入するための連通孔が設けられた開口の周りに第二領域を設けることにより、連通孔周りを効率的に冷却することができる。

以上のいずれかの前記態様のガスタービン静翼において、前記第二領域に含まれる前記貫通孔の単位面積当たりの数は、前記第一領域に含まれる複数の前記貫通孔の単位面積当たりの数よりも多くてもよい。

本態様によれば、第二領域における単位面積当たりの貫通孔の数を第１の領域よりも多くすることで、第二領域における開口率が第一領域の開口率よりも高くなり、シュラウドの冷却効率の低下を抑制することができる。

以上のいずれかの前記態様のガスタービン静翼において、前記第二領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径は、前記第一領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径よりも大くてもよい。

本態様によれば、第二領域に含まれる貫通孔の内径が第一領域に含まれる貫通孔の内径よりも大きく形成されているため、貫通孔の配置数に制限がある場合に、貫通孔の数を増やすことなく、シュラウドの冷却効率の低下を抑制することができる。

前記目的を達成するための発明に係る他の態様のガスタービン静翼は、
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、を備える。前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有する。戦記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成する。前記インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成されている。前記インピンジ板及び前記シュラウドには、前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔が形成されている。前記インピンジ板の表面中には、単位面積あたりの複数の前記貫通孔による開口面積である開口率が小さい第一領域と、前記第一領域より前記開口率が大きい第二領域と、が存在する。前記第二領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径は、前記第一領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径よりも大きい。前記第一領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離と前記第二領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離とは同一である。

本態様によれば、第一領域において隣り合う二つの貫通孔の開口中心間の間隔と、第二領域において隣り合う二つの貫通孔の開口中心間の間隔を同一にすることで、加工指示を送る際の指示が簡潔になり、加工性を良好にすることができる。

以上のいずれかの前記態様のガスタービン静翼において、前記シュラウドは、前記凹部の底面から前記第一側に延びる筒部を有し、前記筒部の前記第一側の端は、前記インピンジ板に接続され、前記筒部の内部空間は、前記連通孔内の内部空間の一部を形成してもよい。

前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービンは、
以上のいずれかの前記態様のガスタービン静翼と、軸線を中心として回転するロータと、前記ロータの外周側を覆う車室と、燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、を備える。前記ガスタービン静翼は、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向を向き、且つ前記第一側が前記軸線に対する径方向外側になるよう、前記車室内で前記車室に固定されている。

前記目的を達成するための発明に係る他の態様のガスタービンは、
複数のガスタービン静翼と、軸線を中心として回転するロータと、前記ロータの外周側を覆う車室と、燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、を備える。複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、を有する。複数の前記ガスタービン静翼は、前記軸線に対する周方向に並び、複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向を向き、且つ前記第一側が前記軸線に対する径方向外側になるよう、前記車室の内側で前記車室に固定されている。
前記周方向で隣り合う二つの前記ガスタービン静翼のうち、一方のガスタービン静翼である第一ガスタービン静翼は、以上のいずれかの前記態様のいずれかのガスタービン静翼である。前記二つのガスタービン静翼のうち、他方のガスタービン静翼である第二ガスタービン静翼の前記シュラウドである第二シュラウドは、前記軸線に対する径方向内側に向かって凹み、前記軸線に対する径方向外側が開口している第二凹部を有する。前記第二ガスタービン静翼の前記インピンジ板である第二インピンジ板は、前記第二凹部の開口に設けられ、前記第二凹部の内部に前記キャビティである第二キャビティを形成する。前記第二インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記第二インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記第二キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成されている。前記第二インピンジ板及び前記第二シュラウドには、前記第一タービン静翼の前記連通孔が形成されていない。
前記目的を達成するための発明に係るさらに他の態様のガスタービンは、
複数のガスタービン静翼と、軸線を中心として回転するロータと、前記ロータの外周側を覆う車室と、燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、を備える。複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、を有する。複数の前記ガスタービン静翼は、前記軸線に対する周方向に並ぶ。複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向を向き、且つ前記第一側が前記軸線に対する径方向外側になるよう、前記車室の内側で前記車室に固定されている。前記周方向で隣り合う二つの前記ガスタービン静翼のうち、一方のガスタービン静翼である第一ガスタービン静翼は、前記シュラウドである第一シュラウドが、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している第一凹部を有し、前記インピンジ板である第一インピンジ板が、前記第一凹部の開口に設けられ、前記第一凹部の内部に前記キャビティを形成し、前記第一インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記第一インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成され、前記第一インピンジ板及び前記第一シュラウドには、前記第一インピンジ板及び前記第一シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記第一シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔が形成され、前記第一インピンジ板の表面中には、単位面積あたりの複数の前記貫通孔による開口面積である開口率が小さい第一領域と、前記第一領域より前記開口率が大きい第二領域と、が存在する、ガスタービン静翼である。前記二つのガスタービン静翼のうち、他方のガスタービン静翼である第二ガスタービン静翼は、前記第二ガスタービン静翼の前記シュラウドである第二シュラウドが、前記第一シュラウドに前記周方向で隣り合っており、前記第二シュラウドが、前記軸線に対する径方向内側に向かって凹み、前記軸線に対する径方向外側が開口し、前記第一凹部に前記周方向で隣り合っている第二凹部を有し、前記第二ガスタービン静翼の前記インピンジ板である第二インピンジ板は、前記第二凹部の開口に設けられ、前記第二凹部の内部に前記キャビティである第二キャビティを形成し、前記第二インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記第二インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記第二キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成され、前記第二インピンジ板及び前記第二シュラウドには、前記第一タービン静翼の前記連通孔が形成されておらず、前記第二インピンジ板には、前記第一ガスタービン静翼における前記第二領域に相当する領域が存在しない、ガスタービン静翼である。

前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービン静翼の製造方法は、
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、有する翼本体を設計する翼本体設計工程と、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板を設計するインピンジ板設計工程と、前記翼本体設計工程で設計された前記翼本体、及び前記インピンジ板設計工程で設計された前記インピンジ板を製造する製造工程と、前記製造工程で製造された前記翼本体に前記インピンジ板を組み付ける組み立て工程と、を実行する。前記翼本体設計工程で設計する前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有する。前記インピンジ板設計工程で設計する前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成する。前記インピンジ板設計工程は、前記インピンジ板を前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔の配置を決定する第一配置決定工程と、前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔の配置を決定する第二配置決定工程と、を含む。前記第一配置決定工程では、前記インピンジ板の表面のうちの第一領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第一貫通孔の配置を決定するとともに、前記インピンジ板の表面のうちで、前記第一領域を除く第二領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第二貫通孔の単位面積当たりの数が、複数の前記第一貫通孔の単位面積当たりの数よりも多くなるよう複数の前記第二貫通孔の配置を決定し、前記第二領域を前記インピンジ板における前記連通孔の開口周りを前記第二領域にする。

また、前記目的を達成するための発明に係る他の態様のガスタービン静翼の製造方法は、
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、有する翼本体を設計する翼本体設計工程と、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板を設計するインピンジ板設計工程と、前記翼本体設計工程で設計された前記翼本体、及び前記インピンジ板設計工程で設計された前記インピンジ板を製造する製造工程と、前記製造工程で製造された前記翼本体に前記インピンジ板を組み付ける組み立て工程と、を実行する。前記翼本体設計工程で設計する前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有する。前記インピンジ板設計工程で設計する前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成する。前記インピンジ板設計工程は、前記インピンジ板を前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔の配置を決定する第一配置決定工程と、前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔の配置を決定する第二配置決定工程と、前記インピンジ板の表面のうちの第一領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第一貫通孔の内径を決定するとともに、前記インピンジ板の表面のうちで、前記第一領域を除く第二領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第二貫通孔の内径を前記第一貫通孔の内径よりも大きくすることを決定する内径決定工程と、を含む。前記第一配置決定工程では、前記第二領域を前記インピンジ板における前記連通孔の開口周りを前記第二領域にする。
また、前記目的を達成するための発明に係るさらに他の態様のガスタービン静翼の製造方法は、
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、有する翼本体を設計する翼本体設計工程と、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板を設計するインピンジ板設計工程と、前記翼本体設計工程で設計された前記翼本体、及び前記インピンジ板設計工程で設計された前記インピンジ板を製造する製造工程と、前記製造工程で製造された前記翼本体に前記インピンジ板を組み付ける組み立て工程と、を実行する。前記翼本体設計工程で設計する前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有する。前記インピンジ板設計工程で設計する前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成する。前記インピンジ板設計工程は、前記インピンジ板を前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔の配置を決定する第一配置決定工程と、前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔の配置を決定する第二配置決定工程と、前記インピンジ板の表面のうちの第一領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第一貫通孔の内径を決定するとともに、前記インピンジ板の表面のうちで、前記第一領域を除く第二領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第二貫通孔の内径を前記第一貫通孔の内径よりも大きくすることを決定する内径決定工程と、を含む。前記第一配置決定工程では、前記第一領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離と前記第二領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離とを同一にする。

本発明の一態様によれば、タービン静翼の過不足なく冷却することができ、タービン静翼の耐久性を向上させることができる。

本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの模式的断面図である。本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン静翼の斜視図である。図２におけるIII−III線断面図である。図３におけるIV−IV線断面図である。図２におけるV矢視図である。本発明に係る第一実施形態に係る静翼列の一部を径方向外側から見た図である。本発明に係る第一実施形態で、プローブを挿入した状態におけるガスタービンの断面図である。本発明に係る第一実施形態で、プラグを装着した状態におけるガスタービン静翼の縦断面図である。本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン静翼の製造方法を示すフローチャートである。本発明に係る第一実施形態におけるインピンジ板設計工程の詳細を示すフローチャートである。本発明に係る第二実施形態におけるガスタービン静翼を径方向外側から見た図である。本発明に係る第二実施形態におけるインピンジ板設計工程の詳細を示すフローチャートである。本発明に係る第三施形態におけるガスタービン静翼を径方向外側から見た図である。

［ガスタービンの実施形態］
以下、本発明に係るガスタービンの実施形態について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態のガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機２０と、圧縮機２０で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスＧを生成する燃焼器３０と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン４０と、を備えている。

圧縮機２０は軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、圧縮機ロータ２１を覆う圧縮機車室２５と、複数の圧縮機静翼列２６と、を有する。タービン４０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４１と、タービンロータ４１を覆うタービン車室４５と、複数のタービン静翼列４６と、を有する。

圧縮機ロータ２１とタービンロータ４１とは、同一軸線上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ１１を成す。このガスタービンロータ１１上には、例えば、発電機ＧＥＮのロータが接続されている。また、圧縮機車室２５とタービン車室４５とは、互いに接続されてガスタービン車室１５を成す。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。また、軸線方向Ｄａでタービン４０を基準にして圧縮機２０側を軸線上流側Ｄａｕ、その反対側を軸線下流側Ｄａｄとする。また、径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。

圧縮機ロータ２１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びる圧縮機ロータ軸２２と、この圧縮機ロータ軸２２に取り付けられている複数の圧縮機動翼列２３と、を有する。複数の圧縮機動翼列２３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。圧縮機動翼列２３のそれぞれは、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の圧縮機動翼２３ａで構成されている。複数の圧縮機動翼列２３の各軸線下流側Ｄａｄには、圧縮機静翼列２６が配置されている。圧縮機静翼列２６のそれぞれは、圧縮機車室２５の内側に設けられている。圧縮機静翼列２６のそれぞれは、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の圧縮機静翼２６ａで構成されている。

タービンロータ４１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるタービンロータ軸４２と、このタービンロータ軸４２に取り付けられている複数のタービン動翼列４３と、を有する。複数のタービン動翼列４３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。タービン動翼列４３のそれぞれは、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数のタービン動翼４３ａで構成されている。複数のタービン動翼列４３の軸線上流側Ｄａｕには、タービン静翼列４６が配置されている。タービン静翼列４６のそれぞれは、タービン車室４５の内側に設けられている。タービン静翼列４６のそれぞれは、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数のタービン静翼４６ａで構成されている。なお、以下では、タービン静翼を単に静翼と呼ぶ。

タービンロータ軸４２の外周側とタービン車室４５の内周側との間であって、軸線方向Ｄａで静翼４６ａ及び動翼４３ａが配置されている空間は、燃焼器３０からの燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路４９を成す。この燃焼ガス流路４９は、軸線Ａｒを中心として環状を成し、軸線方向Ｄａに長い。

圧縮機２０は、空気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する。この圧縮空気は、燃焼器３０内に流入する。燃焼器３０には、燃料Ｆが供給される。燃焼器３０内では、圧縮空気中で燃料Ｆが燃焼して、高温高圧の燃焼ガスＧが生成される。この燃焼ガスＧは、燃焼器３０からタービン４０内の燃焼ガス流路４９に送られる。燃焼ガスＧは、燃焼ガス流路４９を軸線下流側Ｄａｄへ流れる過程で、タービンロータ４１を回転させる。このタービンロータ４１の回転で、ガスタービンロータ１１に接続されている発電機ＧＥＮのロータが回転する。

以下では、ガスタービン１０の静翼４６ａに関する各種実施形態について説明する。

［静翼の実施形態］
以下、本発明に係る静翼の第一実施形態について、図２〜図１０を参照して説明する。

図２に示すように、本実施形態の静翼５０は、翼形を成し、翼高さ方向Ｄｈに延びる翼体５１と、翼体５１の翼高さ方向Ｄｈにおける第一側Ｄｈ１と第二側Ｄｈ２のうち第二側Ｄｈ２の端に形成されている内側シュラウド６０ｉと、翼体５１の第一側Ｄｈ１の端に形成されている外側シュラウド６０ｏと、を有する。静翼５０がタービン車室４５に取り付けられた際に、径方向Ｄｒと翼高さ方向Ｄｈは一致するため、以下では、翼高さ方向Ｄｈを径方向Ｄｒと呼ぶ。静翼５０がタービン車室４５に取り付けられた際、翼体５１は、燃焼ガスＧが通る燃焼ガス流路４９内に配置されている。内側シュラウド６０ｉは、環状の燃焼ガス流路４９の径方向内側Ｄｒｉの位置を画定する。また、外側シュラウド６０ｏは、管状の燃焼ガス流路４９の径方向外側Ｄｒｏの位置を画定する。

翼体５１は、この静翼５０がタービン車室４５に取り付けられた際に、軸線上流側Ｄａｕの端になる部分が前縁部５２を成し、軸線下流側Ｄａｄの端になる部分が後縁部５３を成す。この翼体５１の表面で、周方向Ｄｃを向く面のうち、凸状の面が背側面５４（＝負圧面）を成し、凹状の面が腹側面５５（＝正圧面）を成す。なお、以下の説明の都合上、周方向Ｄｃを側方向Ｄｃと呼ぶこともある。また、周方向Ｄｃで背側面５４に対して腹側面５５が存在する側を周方向腹側Ｄｃｐ、周方向Ｄｃで腹側面５５に対して背側面５４が存在する側を周方向背側Ｄｃｎとする。また、軸線方向Ｄａの軸線上流側Ｄａｕを前側、軸線方向Ｄａの軸線下流側Ｄａｄを後側ということもある。

以下では、外側シュラウド６０ｏの構造について述べる。外側シュラウド６０ｏは、図２〜図５に示すように、軸線方向Ｄａ及び周方向Ｄｃに広がる板状の外側シュラウド本体６１と、外側シュラウド本体６１の外周縁に沿って外側シュラウド本体６１から径方向外側Ｄｒｏに突出する周壁６５と、を有する。

外側シュラウド本体６１には、軸線方向上流側Ｄａｕの端面である前端面６２ｆと、軸線下流側Ｄａｄの端面である後端面６２ｂと、周方向腹側Ｄｃｐの端面である腹側端面６３ｐと、周方向背側Ｄｃｎの端面である背側端面６３ｎと、径方向内側Ｄｒｉを向くガスパス面６４ｐと、が形成されている。前端面６２ｆと後端面６２ｂとは、ほぼ平行である。また、腹側端面６３ｐと背側端面６３ｎとは、ほぼ平行である。よって、外側シュラウド本体６１は、径方向Ｄｃから見た場合、図５に示すように、平行四辺形を成している。

周壁６５は、軸線方向Ｄａで互いに対向する前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂと、周方向Ｄｃで互いに対向する一対の側周壁６５ｐ，６５ｎと、を有する。前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂは、いずれも、外側シュラウド本体６１に対して、一対の側周壁６５ｐ，６５ｎよりも径方向外側Ｄｒｏに突出しており、フック部を成す。フック部を成す前周壁６５ｆ及び後周壁６５ｂは、静翼５０をタービン車室４５（図１参照）の内周側に取り付ける役目を担う。外側シュラウド６０ｏには、外側シュラウド本体６１と周壁６５とにより、径方向内側Ｄｒｉに向かって凹む凹部６６が形成されている。

静翼５０は、さらに、外側シュラウド６０ｏの凹部６６内の空間を径方向外側Ｄｒｏの外側空間６４ｏと径方向内側Ｄｒｉのキャビティ６４ｉとに仕切るインピンジ板８１を備えている。図５に示すように、このインピンジ板８１には、インピンジ板８１を径方向Ｄｒに貫通する複数の貫通孔８８が形成されている。インピンジ板８１の径方向外側Ｄｒｏに存在する冷却空気Ａｃの一部は、このインピンジ板８１上に設けられた複数の貫通孔８８を経て、キャビティ６４ｉに流入する。

図２及び図３に示すように、外側シュラウド６０ｏ及びインピンジ板８１には、これらを翼高さ方向Ｄｈ（Ｄｒ）に貫通して、外側シュラウド６０ｏを基準にして、インピンジ板８１の径方向外側Ｄｒｏの外側空間６４ｏと、前述の燃焼ガス流路（内側空間）４９とを連通させる連通孔８９が形成されている。外側シュラウド６０ｏは、凹部６６の底面から径方向外側Ｄｒｏに延びる筒部６７を有している。筒部６７の径方向外側Ｄｒｏの端は、インピンジ板８１に接続され、筒部６７の内部空間は、連通孔８９の内部空間の一部を形成する。

ここで、インピンジ板８１の表面中、連通孔８９周りの領域を第二領域９２とし、その他の領域を第一領域９１とする。第一領域９１及び第二領域９２における複数の貫通孔８８の内径の大きさは、ほぼ均一である。また、第一領域９１及び第二領域９２における複数の貫通孔８８は、規則的に配置されている。ただし、第二領域９２における複数の貫通孔８８の開口中心間の間隔は、第一領域９１における複数の貫通孔８８の開口中心間の間隔よりも狭い。これより、第二領域９２における開口数密度は第一領域９１における開口数密度よりも高くなる。開口数密度とは、インピンジ板８１の表面における、単位面積当たりの貫通孔８８の個数である。このため、第二領域９２における開口率は、第一領域９１における開口率より高い。開口率とは、それぞれの領域の全面積に対する複数の貫通孔８８による開口面積が占める割合である。

図３に示すように、翼体５１、外側シュラウド６０ｏ及び内側シュラウド６０ｉには、径方向Ｄｒに延びる複数の翼空気通路７５が形成されている。翼空気通路７５のそれぞれは、いずれも、外側シュラウド６０ｏから、翼体５１を経て、内側シュラウド６０ｉにまで連なって形成されている。複数の翼空気通路７５は、翼体５１のキャンバーラインに沿って並んでいる。隣接する翼空気通路７５の一部は、径方向外側Ｄｒｏの部分、又は径方向内側Ｄｒｉの部分で互いに連通している。外側シュラウド６０ｏは、凹部６６の底面から径方向外側Ｄｒｏに向かって延びる翼空気筒部７７を有する。翼空気筒部７７の内部空間は、翼空気通路７５の内部空間の一部を形成する。翼空気筒部７７は、インピンジ板８１を貫通し、径方向外側Ｄｒｏの端で開口している。翼体５１の前縁部５２及び後縁部５３には、翼空気通路７５から燃焼ガス流路４９へ貫通する複数の翼面噴出通路７６が形成されている。

図４に示すように、外側シュラウド６０ｏの一対の側周壁６５ｐ，６５ｎのうち、周方向腹側Ｄｃｐの側周壁（腹側周壁）６５ｐには、腹側端面６３ｐに沿って軸線方向Ｄａ成分を有する方向に延びる腹側通路７３ｐが形成されている。また、周方向背側Ｄｃｎの側周壁（背側周壁）６５ｎには、背側端面６３ｎに沿って軸線方向Ｄａ成分を有する方向に延びる背側通路７３ｎが形成されている。腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎは、いずれも、その上流端でキャビティ６４ｉに連通している。また、腹側通路７３ｐ及び背側通路７３ｎは、後端面６２ｂの向きと平行に形成された接続通路７２を介して接続されている。また、外側シュラウド本体６１には、キャビティ６４ｉを基準にして軸線下流側Ｄａｄであってその上流端が接続通路７２と接続されている複数の後端通路７１が形成されている。複数の後端通路７１は、外側シュラウド本体６１の後端面６２ｂで開口している。複数の後端通路７１は、周方向（側方向）Ｄｃに平行に並んでいる。

燃焼ガスＧは、静翼５０の外側シュラウド６０ｏと内側シュラウド６０ｉとの間を流れる。したがって、外側シュラウド６０ｏと内側シュラウドと６０ｉの間に配置されている翼体５１が、この燃焼ガスＧにより加熱される。そのため、翼空気通路７５内を冷却空気Ａｃが流れることで、翼体５１を冷却する。また、翼空気通路７５に流入した冷却空気Ａｃは、翼面噴出通路７６から燃焼ガス流路４９内に流出する。そのため、翼体５１の前縁部５２及び後縁部５３は、冷却空気Ａｃが翼面噴出通路７６から流出する過程で、この冷却空気Ａｃにより冷却される。さらに、翼面噴出通路７６から燃焼ガス流路４９に流出した冷却空気Ａｃの一部は、翼体５１の表面を部分的に覆ってフィルム空気としての役目も果たす。

図６に示すように、タービン静翼列４６の一部を径方向外側Ｄｒｏから見た場合、このタービン静翼列４６を構成する一の静翼が、以上で説明した第一静翼５０を構成し、この第一静翼列に対して周方向Ｄｒで隣り合う静翼が、第二静翼５０ａを構成する。第二静翼５０ａは、第二翼体５１ａと、図示しない第二内側シュラウドと、第二外側シュラウド６０ｏａと、を有している。第二翼体５１ａは、第一静翼５０における翼体５１と基本的に同一である。第二内側シュラウドは、第一静翼５０における内側シュラウド６０ｉと基本的に同一である。第二外側シュラウド６０ｏａは、第一静翼５０における外側シュラウド６０ｏと基本的に同一である。第二外側シュラウド６０ｏａは、径方向内側Ｄｒｉに向かって凹み、径方向外側Ｄｒｏが開口している第二凹部６６ａを有している。第二凹部６６ａは、第一静翼５０における凹部６６に相当する。第一静翼５０のインピンジ板８１に対応する第二インピンジ板８１ａは、第二凹部６６ａの開口に設けられて、第二凹部６６ａの内部に第二キャビティ６４ｉａを形成する。第二インピンジ板８１ａには、径方向Ｄｒに貫通して、第二インピンジ板８１ａを基準にして径方向外側Ｄｒｏの空間である第二外側空間６４ｏａと第二キャビティ６４ｉａとを連通させる複数の第二貫通孔８８ａが形成されている。第二インピンジ板８１ａ及び第二外側シュラウド６０ｏａには、第一静翼５０における連通孔８９が形成されていない。また、第二貫通孔８８ａは、規則的に配置されており、第一静翼５０における第二領域９２に相当する領域が存在しない。

次に、図９及び図１０を参照して、静翼５０の製造方法について説明する。図９に示すように、静翼５０の製造では、翼本体設計工程（Ｓ１）と、インピンジ板設計工程（Ｓ２）と、製造工程（Ｓ３）と、組み立て工程（Ｓ４）と、が実行される。

翼本体設計工程（Ｓ１）では、翼体５１と、外側シュラウド６０ｏと、内側シュラウド６０ｉと、で構成される翼本体を設計する。翼本体設計工程（Ｓ１）で設計する外側シュラウド６０ｏは、第二側Ｄｈ２に向かって凹み、第一側Ｄｈ１が開口している凹部６６を有している。

インピンジ板設計工程（Ｓ２）では、外側シュラウド６０ｏとの間にキャビティ６４ｉを形成するインピンジ板８１を設計する。インピンジ板設計工程（Ｓ２）で設計するインピンジ板は、凹部６６の開口に設けられ、凹部６６の内部にキャビティ６４ｉを形成する。ここで、図１０に示すように、インピンジ板設計工程（Ｓ２）は、第１配置決定工程（Ｓ２１）と、第二配置決定工程（Ｓ２２）と、を含む。第一配置決定工程（Ｓ２１）では、インピンジ板８１を翼高さ方向Ｄｈに貫通して、インピンジ板８１を基準にして第一側Ｄｈ１の空間である外側空間６４ｏとキャビティ６４ｉとを連通させる複数の貫通孔８８の配置を決定する。この際、インピンジ板８１の表面における第一領域９１に含まれる複数の貫通孔８８の配置を決定する。さらに、インピンジ板８１の表面のうちで、第二領域９２の開口率が第一領域９１の開口率よりも高くなるように、第二領域９２における複数の貫通孔８８の配置を決定する。具体的には、第二領域９２における開口数密度が第一領域９１における開口数密度よりも高くなるように複数の貫通孔８８の配置を決定する。第二配置決定工程（Ｓ２２）では、インピンジ板８１及び外側シュラウド６０ｏを翼高さ方向Ｄｈに貫通して、外側シュラウド６０ｏを基準にして第二側Ｄｈ２の空間である燃焼ガス流路（内側空間）４９と外側空間６４ｏとを連通する連通孔８９の配置を決定する。

製造工程（Ｓ３）では、翼本体設計工程Ｓ１で設計された翼本体及びインピンジ板設計工程Ｓ２で設計されたインピンジ板８１を製造する。この製造工程（Ｓ３）では、例えば、鋳造で翼本体を製造する。また、この製造工程（Ｓ３）では、金属板に、ドリル等の工具で孔を開けて、インピンジ板８１を製造する。組み立て工程（Ｓ４）では、製造工程Ｓ３で製造された翼本体にインピンジ板８１を組み付ける。具体的には、外側シュラウド６０ｏの凹部６６の開口にインピンジ板８１を溶接する。さらに、外側シュラウド６０ｏの筒部６７及び翼空気筒部７７にもインピンジ板８１を溶接する。

外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４ｐ及び内側シュラウド６０ｉのガスパス面は、燃焼ガスＧにより加熱されるため、冷却する必要がある。ここで、内側シュラウド６０ｉの冷却方法の説明を省略し、外側シュラウド６０ｏの冷却方法について説明する。

外側シュラウド６０ｏの径方向外側Ｄｒｏに存在する冷却空気Ａｃは、インピンジ板８１の複数の貫通孔８８を経て、キャビティ６４ｉに流入する。外側シュラウド６０ｏの凹部６６の底面には、インピンジ板８１の複数の貫通孔８８から噴出された冷却空気Ａｃが衝突し、この底面がインピンジメント冷却される。この結果、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４ｐ中で、凹部６６の底面に対応する領域が冷却される。

外側シュラウド６０ｏのキャビティ６４ｉに流入した冷却空気Ａｃの一部は、腹側通路７３ｐに流入して、接続通路７２から後端通路７１へと流れ、後端面６２ｂの開口から流出する。外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４ｐ中で、腹側端面６３ｐに沿った領域は、冷却空気Ａｃが腹側通路７３ｐを流れる過程で、この冷却空気Ａｃにより冷却される。外側シュラウド６０ｏのキャビティ６４ｉに流入した冷却空気Ａｃの他の一部は、背側通路７３ｎに流入して、接続通路７２から後端通路７１へと流れ、後端面６２ｂの開口から流出する。外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４ｐ中で、背側端面６３ｎに沿った領域は、冷却空気Ａｃが背側通路７３ｎを流れる過程で、冷却される。

外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４ｐ中で、後端面６２ｂに沿った領域は、冷却空気Ａｃが複数の後端通路７１を流れる過程で、この冷却空気Ａｃにより冷却される。なお、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４ｐ中で、背側端面６３ｎに沿い且つ後端面６２ｂに沿った領域は、背側通路７３ｎを流れる冷却空気Ａｃにより冷却される。また、外側シュラウド６０ｏのガスパス面６４ｐ中で、腹側端面６３ｐに沿い且つ後端面６２ｂに沿った領域は、腹側通路７３ｐを流れる冷却空気Ａｃにより冷却される。

ところで、図２及び図７に示すように、インピンジ板８１に静翼５０を検査するためのプローブ１００を挿入する連通孔８９を設けた場合、インピンジ板８１中で連通孔８９が存在する領域には、貫通孔８８が形成されない。このため、連通孔８９の周りは冷却されづらい。連通孔８９は、ガスタービン１０の運転中は、図８に示すプラグ１０１を用いて塞がれている。一方で、定期点検時には、プラグ１０１を取り外し、図７に示すように、静翼５０の径方向外側Ｄｒｏからプローブ１００を挿入して、静翼５０の損傷の状態を検査する。

本実施形態の外側シュラウド６０ｏに係るインピンジ板８１は、前述したように連通孔８９とともに複数の貫通孔８８を備え、インピンジ板８１の表面上には、第一領域９１よりも開口数密度が高い第二領域９２が存在する。このため、インピンジ板８１の全域を第一領域９１とした場合に比べて、キャビティ６４ｉ内に流入する冷却空気Ａｃの量が多くなり、外側シュラウド６０ｏ全体を過不足なく冷却することができる。さらに、第二領域を、冷却されづらい連通孔８９の周りに配置することにより、凹部６６の底面のうち、連通孔８９の周りの領域に流入する冷却空気Ａｃの量が多くなり、連通孔８９の周りを効果的に冷却することができる。これにより、連通孔８９周りの熱応力によるひずみを抑制することができる。

以上のように、本実施形態では、冷却されづらい連通孔８９の周りに第二領域９２を配置することによって、冷却能力を強化することができる。よって、本実施形態によれば、検査プローブを挿入するための連通孔８９を設けた場合においても、静翼５０の耐久性を向上させることができる。

本実施形態のインピンジ板８１は、第二領域９２を設けることでこの第二領域９２における冷却能力を強化している。また、本実施形態では、複数の貫通孔８８の内径を同一サイズすることができる。このため、穴あけ加工に用いるドリルの種類が一つに限定され、複数の貫通孔８８を形成するためにドリルを交換する必要がなく、加工作業を簡易に行うことができる。

［静翼の第二実施形態］
以下、本発明に係る静翼の第二実施形態について、図１１を参照して説明する。

第二実施形態の静翼５０ｘは、第一実施形態のインピンジ板８１における複数の貫通孔８８の一部の大きさを変更したもので、その他の構成は第一実施形態の静翼５０と同じである。このため、本実施例において、第一実施形態と同じ構成要素については詳細な説明を省略する。

本実施形態のインピンジ板８１ｘでは、インピンジ板８１ｘ上に形成された第二領域９２ｘ（図１１中、点線でかかった領域）に含まれる複数の貫通孔８８ｘの内径が、第一領域９１ｘに含まれる複数の貫通孔８８の内径よりも大きい。

また、第一領域９１ｘにおいて隣り合う二つの貫通孔８８の開口中心の間隔と、第二領域９２ｘにおいて隣り合う二つの貫通孔８８ｘの開口中心の間隔は等しい。したがって、第一領域９１ｘと第二領域９２ｘにおける開口数密度は同じである。そのため、第二領域９２ｘの開口率は第一領域９１ｘの開口率よりも高くなる。第二領域９２ｘにおいて内径が大きく形成された貫通孔８８ｘは連通孔８９と被らないように形成される。

図１２に示すように、第二実施形態に係る静翼５０ｘの製造方法は、第一実施形態に係る静翼５０の製造方法と、インピンジ板設計工程が相違する。第二実施形態に係るインピンジ板設計工程（Ｓ２ａ）は、第一配置決定工程（Ｓ２１ａ）と、第二配置決定工程（Ｓ２２ａ）と、内径決定工程（Ｓ２３）と、を含む。第一配置決定工程（Ｓ２１ａ）では、インピンジ板８１ｘを翼高さ方向Ｄｈに貫通して、インピンジ板８１ｘを基準にして第二側Ｄｈ１の空間である外側空間６４ｏｘとキャビティ６４ｉｘとを連通させる複数の貫通孔８８，８８ｘの配置を、第一領域９１ｘと第二領域９２ｘを区別することなく決定する。第二配置決定工程（Ｓ２２ａ）では、インピンジ板８１ｘ及び外側シュラウド６０ｏｘを翼高さ方向Ｄｈに貫通して、外側シュラウド６０ｏｘを基準にして第二側Ｄｈ２の空間である燃焼ガス流路４９（内側空間）と外側空間６４ｏｘとを連通させる連通孔８９の配置を決定する。内径決定工程（Ｓ２３）では、インピンジ板８１ｘの表面のうちの第一領域９１ｘに含まれる複数の貫通孔８８の内径を決定するとともに、第二領域９２ｘに含まれる複数の貫通孔８８ｘの内径を決定する。この際、第二領域９２ｘに含まれる複数の貫通孔８８ｘの内径を第一領域９１ｘに含まれる複数の貫通孔８８の内径よりも大きくする。

インピンジ板設計工程（Ｓ２ａ）が実行された後、第１の実施形態と同様に、製造工程（Ｓ３）、組み付け工程（Ｓ４）の実施により、本実施形態の静翼５０ｘが完成する。

本実施形態の構成によれば、第二領域９２ｘの開口率が第一領域９１ｘの開口率よりも高いので、インピンジ板８１ｘの全域を第一領域９１ｘとした場合に比べて、キャビティ６４ｉｘ内に流入する冷却空気Ａｃの量が多くなり、外側シュラウド６０ｏｘ全体を過不足なく冷却することができる。また、第二領域９２ｘを冷却されづらい連通孔８９の周りに配置することで、凹部６６ｘの底面のうち、連通孔８９の周りの領域に流入する冷却空気Ａｃの量が多くなり、連通孔８９の周りを効果的に冷却することができる。これにより、連通孔８９周りの熱応力によるひずみを抑制することができる。

加えて、第二領域９２ｘにおいて隣り合う複数の貫通孔８８ｘ、第一領域９１ｘにおいて隣り合う複数の貫通孔８８の開口中心の間隔は同一に形成されているため、貫通孔８８，８８ｘの数を増やすことなく、連通孔８９の周りの冷却能力を強化することができる。

また、マシニングセンタなどの機械を用いて穴あけ加工を行う場合に、第一領域９１ｘにおける複数の貫通孔８８の配列と第二領域９２ｘにおける複数の貫通孔８８ｘの配列とが同じであるため、工具の位置決めがしやすくなり、加工の条件設定を簡潔にできる。

［静翼の第三実施形態］
以下、本発明に係る静翼の第三実施形態について、図１３を参照して説明する。

本実施形態の静翼５０ｙは、第一実施形態の静翼５０における第二領域９２の位置を変えたものである。

本実施形態の静翼５０ｙは、図１３に示すように、第二領域９２ｙ（図１３中、点線で囲った領域）がインピンジ板８１ｙの腹側辺８２と前側辺８３とによって形成される隅部に設けられている。この第二領域９２ｙにおける開口数密度は、第一実施形態と同様に第一領域９１ｙにおける開口数密度よりも高くなっている。

本実施形態でも、第一実施形態と同様、第二領域９２ｙが設けられているので、キャビティ６４ｉｙ内に流入する冷却空気Ａｃの量が多くなる。したがって、インピンジ板８１ｙに第二領域９２ｙを設けることにより、外側シュラウド６０ｏｙ全体を過不足なく冷却できる。すなわち、第二領域は、連通孔８９の周りに限らず、インピンジ板中であれば、いずれの位置に配置してもよい。ただし、第１及び第２実施形態のように、第二領域９２ｙを連通孔８９ｙの周りに配置することが好ましい。

なお、第二実施形態で述べたように、第二領域９２ｙは、貫通孔８８の内径を大きくして、第一領域９１ｙよりも開口率を高くすることにより形成されてもよい。また、第二領域９２ｙを連通孔８９から離れた位置と連通孔８９の周りに配置してもよい。この場合、外側シュラウド６０ｏｙ全体を過不足なく冷却できるうえに、連通孔８９周りの冷却能力を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明に係る実施の具体的な構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、貫通孔は大きさが異なるものが二つ以上あってもよいし、貫通孔の開口の形状は、丸に限られない、例えば、四角であってもよい。

１０：ガスタービン
１１：ガスタービンロータ
１５：ガスタービン車室
２０：圧縮機
２１：圧縮機ロータ
２２：圧縮機ロータ軸
２３：圧縮機動翼列
２３ａ：圧縮機動翼
２５：圧縮機車室
２６：圧縮機静翼列
２６ａ：圧縮機静翼
３０：燃焼器
４０：タービン
４１：タービンロータ
４２：タービンロータ軸
４３：タービン動翼列
４３ａ：タービン動翼
４５：タービン車室
４６：タービン静翼列
４６ａ：タービン静翼
４９：燃焼ガス流路
５０，５０ｘ，５０ｙ：静翼
５０ａ：第二静翼
５１：翼体
５１ａ：第二翼体
５２：前縁部
５３：後縁部
５４：背側面
５５：腹側面
６０ｉ：内側シュラウド
６０ｏ，６０ｏｘ，６０ｏｙ：外側シュラウド
６０ｏａ：第二外側シュラウド
６１：外側シュラウド本体
６２ｆ：前端面
６２ｂ：後端面
６３ｎ：背側端面
６３ｐ：腹側端面
６４ｉ，６４ｉｘ，６４ｉｙ：キャビティ
６４ｉａ：第二キャビティ
６４ｏ，６４ｏｘ：外側空間
６４ｏａ：第二外側空間
６４ｐ：ガスパス面
６５ｏ：周壁
６５ｆ：前周壁
６５ｂ：後周壁
６５ｎ：背側周壁
６５ｐ：腹側周壁
６６：凹部
６６ａ：第二凹部
６７：筒部
７１：後端通路
７２：接続通路
７３ｎ：背側通路
７３ｐ：腹側通路
７５：翼空気通路
７６：翼面噴出通路
７７：翼空気筒部
８１，８１ｘ，８１ｙ：インピンジ板
８１ａ：第二インピンジ板
８２：腹側辺
８３：前側辺
８８，８８ｘ：貫通孔
８８ａ：第二貫通孔
８９：連通孔
９１，９１ｘ,９１ｙ：第一領域
９２，９２ｘ，９２ｙ：第二領域
１００：プローブ
１０１：プラグ
Ａ：空気
Ａｃ：冷却空気
Ａｒ：軸線
Ｆ：燃料
Ｇ：燃焼ガス
ＧＥＮ：発電機
Ｄｃ：周方向（側方向）
Ｄｃｐ：周方向腹側
Ｄｃｎ：周方向背側
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側
Ｄｈ：翼高さ方向
Ｄｈ１：第一側
Ｄｈ２：第二側

Claims

翼形を成す翼体と、
前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、
前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、
を備え、
前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有し、
前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成し、
前記インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成され、
前記インピンジ板及び前記シュラウドには、前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔が形成され、
前記インピンジ板の表面中には、単位面積あたりの複数の前記貫通孔による開口面積である開口率が小さい第一領域と、前記第一領域より前記開口率が大きい第二領域と、が存在し、
前記インピンジ板には、前記インピンジ板における前記連通孔の開口周りに前記第二領域が形成されている、
ガスタービン静翼。
請求項１に記載のガスタービン静翼において、
前記第二領域に含まれる複数の前記貫通孔の単位面積当たりの数は、前記第一領域に含まれる複数の前記貫通孔の単位面積当たりの数よりも多い、
ガスタービン静翼。
請求項１に記載のガスタービン静翼において、
前記第二領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径は、前記第一領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径よりも大きい、
ガスタービン静翼。
翼形を成す翼体と、
前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、
前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、
を備え、
前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有し、
前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成し、
前記インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成され、
前記インピンジ板及び前記シュラウドには、前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔が形成され、
前記インピンジ板の表面中には、単位面積あたりの複数の前記貫通孔による開口面積である開口率が小さい第一領域と、前記第一領域より前記開口率が大きい第二領域と、が存在し、
前記第二領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径は、前記第一領域に含まれる複数の前記貫通孔の内径よりも大きく、
前記第一領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離と前記第二領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離とは同一である、
ガスタービン静翼。
請求項１から４のいずれか一項に記載のガスタービン静翼において、
前記シュラウドは、前記凹部の底面から前記第一側に延びる筒部を有し、
前記筒部の前記第一側の端は、前記インピンジ板に接続され、
前記筒部の内部空間は、前記連通孔内の内部空間の一部を形成する、
ガスタービン静翼。
請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービン静翼と、
軸線を中心として回転するロータと、
前記ロータの外周側を覆う車室と、
燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、
を備え、
前記ガスタービン静翼は、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向を向き、且つ前記第一側が前記軸線に対する径方向外側になるよう、前記車室内で前記車室に固定されている、
ガスタービン。
複数のガスタービン静翼と、
軸線を中心として回転するロータと、
前記ロータの外周側を覆う車室と、
燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、
を備え、
複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、を有し、
複数の前記ガスタービン静翼は、前記軸線に対する周方向に並び、
複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向を向き、且つ前記第一側が前記軸線に対する径方向外側になるよう、前記車室の内側で前記車室に固定され、
前記周方向で隣り合う二つの前記ガスタービン静翼のうち、一方のガスタービン静翼である第一ガスタービン静翼は、請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービン静翼であり、
前記二つのガスタービン静翼のうち、他方のガスタービン静翼である第二ガスタービン静翼の前記シュラウドである第二シュラウドは、前記軸線に対する径方向内側に向かって凹み、前記軸線に対する径方向外側が開口している第二凹部を有し、
前記第二ガスタービン静翼の前記インピンジ板である第二インピンジ板は、前記第二凹部の開口に設けられ、前記第二凹部の内部に前記キャビティである第二キャビティを形成し、
前記第二インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記第二インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記第二キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成され、
前記第二インピンジ板及び前記第二シュラウドには、前記第一タービン静翼の前記連通孔が形成されていない、
ガスタービン。
複数のガスタービン静翼と、
軸線を中心として回転するロータと、
前記ロータの外周側を覆う車室と、
燃料の燃焼により燃焼ガスを生成し、前記車室内に前記燃焼ガスを送る燃焼器と、
を備え、
複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板と、を有し、
複数の前記ガスタービン静翼は、前記軸線に対する周方向に並び、
複数の前記ガスタービン静翼は、いずれも、前記翼高さ方向が前記軸線に対する径方向を向き、且つ前記第一側が前記軸線に対する径方向外側になるよう、前記車室の内側で前記車室に固定され、
前記周方向で隣り合う二つの前記ガスタービン静翼のうち、一方のガスタービン静翼である第一ガスタービン静翼は、
前記シュラウドである第一シュラウドが、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している第一凹部を有し、
前記インピンジ板である第一インピンジ板が、前記第一凹部の開口に設けられ、前記第一凹部の内部に前記キャビティを形成し、
前記第一インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記第一インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成され、
前記第一インピンジ板及び前記第一シュラウドには、前記第一インピンジ板及び前記第一シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記第一シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔が形成され、
前記第一インピンジ板の表面中には、単位面積あたりの複数の前記貫通孔による開口面積である開口率が小さい第一領域と、前記第一領域より前記開口率が大きい第二領域と、が存在する、
ガスタービン静翼であり、
前記二つのガスタービン静翼のうち、他方のガスタービン静翼である第二ガスタービン静翼は、
前記第二ガスタービン静翼の前記シュラウドである第二シュラウドが、前記第一シュラウドに前記周方向で隣り合っており、
前記第二シュラウドが、前記軸線に対する径方向内側に向かって凹み、前記軸線に対する径方向外側が開口し、前記第一凹部に前記周方向で隣り合っている第二凹部を有し、
前記第二ガスタービン静翼の前記インピンジ板である第二インピンジ板は、前記第二凹部の開口に設けられ、前記第二凹部の内部に前記キャビティである第二キャビティを形成し、
前記第二インピンジ板には、前記翼高さ方向に貫通して、前記第二インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記第二キャビティとを連通させる複数の貫通孔が形成され、
前記第二インピンジ板及び前記第二シュラウドには、前記第一タービン静翼の前記連通孔が形成されておらず、
前記第二インピンジ板には、前記第一ガスタービン静翼における前記第二領域に相当する領域が存在しない、
ガスタービン静翼である、
ガスタービン。
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、有する翼本体を設計する翼本体設計工程と、
前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板を設計するインピンジ板設計工程と、
前記翼本体設計工程で設計された前記翼本体、及び前記インピンジ板設計工程で設計された前記インピンジ板を製造する製造工程と、
前記製造工程で製造された前記翼本体に前記インピンジ板を組み付ける組み立て工程と、
を実行し、
前記翼本体設計工程で設計する前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有し、
前記インピンジ板設計工程で設計する前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成し、
前記インピンジ板設計工程は、
前記インピンジ板を前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔の配置を決定する第一配置決定工程と、
前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔の配置を決定する第二配置決定工程と、
を含み、
前記第一配置決定工程では、前記インピンジ板の表面のうちの第一領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第一貫通孔の配置を決定するとともに、前記インピンジ板の表面のうちで、前記第一領域を除く第二領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第二貫通孔の単位面積当たりの数が、複数の前記第一貫通孔の単位面積当たりの数よりも多くなるよう複数の前記第二貫通孔の配置を決定し、前記第二領域を前記インピンジ板における前記連通孔の開口周りを前記第二領域にする、
ガスタービン静翼の製造方法。
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、有する翼本体を設計する翼本体設計工程と、
前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板を設計するインピンジ板設計工程と、
前記翼本体設計工程で設計された前記翼本体、及び前記インピンジ板設計工程で設計された前記インピンジ板を製造する製造工程と、
前記製造工程で製造された前記翼本体に前記インピンジ板を組み付ける組み立て工程と、
を実行し、
前記翼本体設計工程で設計する前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有し、
前記インピンジ板設計工程で設計する前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成し、
前記インピンジ板設計工程は、
前記インピンジ板を前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔の配置を決定する第一配置決定工程と、
前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔の配置を決定する第二配置決定工程と、
前記インピンジ板の表面のうちの第一領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第一貫通孔の内径を決定するとともに、前記インピンジ板の表面のうちで、前記第一領域を除く第二領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第二貫通孔の内径を前記第一貫通孔の内径よりも大きくすることを決定する内径決定工程と、
を含み、
前記第一配置決定工程では、前記第二領域を前記インピンジ板における前記連通孔の開口周りを前記第二領域にする、
ガスタービン静翼の製造方法。
翼形を成す翼体と、前記翼体の翼高さ方向における第一側と第二側とのうち、前記第一側に設けられているシュラウドと、有する翼本体を設計する翼本体設計工程と、
前記シュラウドとの間にキャビティを形成するインピンジ板を設計するインピンジ板設計工程と、
前記翼本体設計工程で設計された前記翼本体、及び前記インピンジ板設計工程で設計された前記インピンジ板を製造する製造工程と、
前記製造工程で製造された前記翼本体に前記インピンジ板を組み付ける組み立て工程と、
を実行し、
前記翼本体設計工程で設計する前記シュラウドは、前記第二側に向かって凹み、前記第一側が開口している凹部を有し、
前記インピンジ板設計工程で設計する前記インピンジ板は、前記凹部の開口に設けられ、前記凹部の内部に前記キャビティを形成し、
前記インピンジ板設計工程は、
前記インピンジ板を前記翼高さ方向に貫通して、前記インピンジ板を基準にして前記第一側の空間である外側空間と前記キャビティとを連通させる複数の貫通孔の配置を決定する第一配置決定工程と、
前記インピンジ板及び前記シュラウドを前記翼高さ方向に貫通して、前記シュラウドを基準にして前記第二側の空間である内側空間と前記外側空間とを連通させる連通孔の配置を決定する第二配置決定工程と、
前記インピンジ板の表面のうちの第一領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第一貫通孔の内径を決定するとともに、前記インピンジ板の表面のうちで、前記第一領域を除く第二領域に含まれる複数の前記貫通孔である複数の第二貫通孔の内径を前記第一貫通孔の内径よりも大きくすることを決定する内径決定工程と、
を含み、
前記第一配置決定工程では、前記第一領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離と前記第二領域において隣り合う二つの前記貫通孔の開口中心間の距離とを同一にする、
ガスタービン静翼の製造方法。