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公開番号2024174303
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2023092059
出願日2023-06-05
発明の名称タービン動翼及びガスタービン
出願人三菱重工業株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F01D 5/18 20060101AFI20241210BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】タービン動翼に作用する応力を低減する。
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン動翼は、第2冷却流路と、翼高さ方向に延在し、第2冷却流路よりも前縁側で形成されていて、翼型部の基端側の第1折り返し流路で第2冷却流路と接続されて、第2冷却流路とは仕切り壁で仕切られた第1冷却流路とを含む。腹側内壁面のうち第1冷却流路を区画する第1腹側内壁面と仕切り壁の前縁側壁面とを接続する第1腹側フィレット部、及び、腹側内壁面のうち第2冷却流路を区画する第2腹側内壁面と仕切り壁の後縁側壁面とを接続する第2腹側フィレット部では、翼高さ方向の少なくとも基端側の領域の一部において、翼型部の先端側から基端側に向かうにつれてフィレット半径が漸増する。
【選択図】図3A
特許請求の範囲【請求項１】
複数の冷却流路を内部に有する翼型部を含む翼体、
を備え、
前記複数の冷却流路は、前記翼型部の後縁側から順に、
翼高さ方向に延在し、翼の根元で開口する第３冷却流路と、
前記翼高さ方向に延在し、前記第３冷却流路よりも前記翼型部の前縁側で形成されていて、前記翼型部の先端側の第２折り返し流路で前記第３冷却流路と接続されている第２冷却流路と、
前記翼高さ方向に延在し、前記第２冷却流路よりも前記前縁側で形成されていて、前記翼型部の基端側の第１折り返し流路で前記第２冷却流路と接続されている第１冷却流路と、
を含み、
前記第１冷却流路と前記第２冷却流路とを仕切る仕切り壁、
を備え、
前記仕切り壁
は、前記翼体の腹側壁部の腹側内壁面及び前記翼体の背側壁部の背側内壁面とフィレット部を介して接続されており、
前記フィレット部は、
前記腹側内壁面のうち前記第１冷却流路を区画する第１腹側内壁面と、前記仕切り壁の前縁側壁面とを接続する第１腹側フィレット部と、
前記背側内壁面のうち前記第１冷却流路を区画する第１背側内壁面と、前記仕切り壁の前縁側壁面とを接続する第１背側フィレット部と、
前記腹側内壁面のうち前記第２冷却流路を区画する第２腹側内壁面と、前記仕切り壁の後縁側壁面とを接続する第２腹側フィレット部と、
前記背側内壁面のうち前記第２冷却流路を区画する第２背側内壁面と、前記仕切り壁の後縁側壁面とを接続する第２背側フィレット部と、
を含み、
前記第１腹側フィレット部、及び、前記第２腹側フィレット部は、前記翼高さ方向の少なくとも前記基端側の領域の一部において、前記先端側から前記基端側に向かうにつれてフィレット半径が漸増する、
タービン動翼。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記フィレット部は、
前記腹側内壁面のうち前記第１折り返し流路を区画する第３腹側内壁面と、前記仕切り壁の基端部の端面とを接続する第３腹側フィレット部と、
前記背側内壁面のうち前記第１折り返し流路を区画する第３背側内壁面と、前記端面とを接続する第３背側フィレット部と、
を含み、
前記第１腹側フィレット部と前記第２腹側フィレット部とは、前記第３腹側フィレット部を介して接続されており、
前記第３腹側フィレット部との接続位置における前記第１腹側フィレット部のフィレット半径は、前記第３腹側フィレット部のフィレット半径と等しく、
前記第３腹側フィレット部との接続位置における前記第２腹側フィレット部のフィレット半径は、前記第３腹側フィレット部のフィレット半径と等しい、
請求項１に記載のタービン動翼。
【請求項３】
前記第２冷却流路を前記先端側から前記基端側に向かって辿って行ったときに前記第２腹側フィレット部において前記フィレット半径が漸増を開始する腹側第２位置は、前記第１冷却流路を前記先端側から前記基端側に向かって辿って行ったときに前記第１腹側フィレット部において前記フィレット半径が漸増を開始する腹側第１位置と異なる、
請求項１又は２に記載のタービン動翼。
【請求項４】
前記腹側第２位置は、前記腹側第１位置よりも前記先端側に位置する、
請求項３に記載のタービン動翼。
【請求項５】
前記第１背側フィレット部、及び、前記第２背側フィレット部は、前記翼高さ方向の少なくとも前記基端側の領域の一部において、前記先端側から前記基端側に向かうにつれてフィレット半径が漸増する、
請求項１又は２に記載のタービン動翼。
【請求項６】
前記第２冷却流路を前記先端側から前記基端側に向かって辿って行ったときに前記第２背側フィレット部において前記フィレット半径が漸増を開始する背側第２位置は、前記第１冷却流路を前記先端側から前記基端側に向かって辿って行ったときに前記第１背側フィレット部において前記フィレット半径が漸増を開始する背側第１位置よりも前記先端側に位置する、
請求項５に記載のタービン動翼。
【請求項７】
前記第１腹側フィレット部、及び、前記第２腹側フィレット部は、前記翼高さ方向の少なくとも前記基端側の領域の一部において、前記先端側から前記基端側に向かうにつれてフィレット半径が０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下の範囲内で漸増する、
請求項１又は２に記載のタービン動翼。
【請求項８】
前記第１冷却流路と前記第２冷却流路と前記第３冷却流路とは、前記前縁側に向かって蛇行しながら延びる前縁側蛇行流路を構成し、
前記翼型部は、前記前縁側蛇行流路とは独立した流路であって、前記前縁側蛇行流路よりも前記後縁側において前記後縁側に向かって蛇行しながら延びる後縁側蛇行流路を内部に有する、
請求項１又は２に記載のタービン動翼。
【請求項９】
前記第１冷却流路は、前記翼型部の前記前縁側の翼壁を介して前縁と隣り合っている、
請求項１又は２に記載のタービン動翼。
【請求項１０】
前記複数の冷却流路は、前記第１冷却流路とは独立した流路であって、前記翼高さ方向に延在し、前記第１冷却流路よりも前記前縁側で形成されている冷却流路を含む、
請求項１又は２に記載のタービン動翼。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、タービン動翼及びガスタービンに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、ガスタービンなどに用いられるタービン動翼は、高温の燃焼ガス中で使用されるため、冷却のための冷却流路を内部に備えており、冷却流路に冷却空気を流通させることで翼メタルの温度上昇を抑制している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－１７７３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスタービンにおける効率向上の観点からは、タービン動翼の冷却空気の流量を抑制することが望ましい。そのため、タービン動翼の冷却空気の流量を抑制しつつもタービン動翼に作用する応力を低減することが求められている。
【０００５】
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、タービン動翼に作用する応力を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン動翼は、
複数の冷却流路を内部に有する翼型部を含む翼体、
を備え、
前記複数の冷却流路は、前記翼型部の後縁側から順に、
翼高さ方向に延在し、翼の根元で開口する第３冷却流路と、
前記翼高さ方向に延在し、前記第３冷却流路よりも前記翼型部の前縁側で形成されていて、前記翼型部の先端側の第２折り返し流路で前記第３冷却流路と接続されている第２冷却流路と、
前記翼高さ方向に延在し、前記第２冷却流路よりも前記前縁側で形成されていて、前記翼型部の基端側の第１折り返し流路で前記第２冷却流路と接続されている第１冷却流路と、
を含み、
前記第１冷却流路と前記第２冷却流路とを仕切る仕切り壁、
を備え、
前記仕切り壁は、前記翼体の腹側壁部の腹側内壁面及び前記翼体の背側壁部の背側内壁面とフィレット部を介して接続されており、
前記フィレット部は、
前記腹側内壁面のうち前記第１冷却流路を区画する第１腹側内壁面と、前記仕切り壁の前縁側壁面とを接続する第１腹側フィレット部と、
前記背側内壁面のうち前記第１冷却流路を区画する第１背側内壁面と、前記仕切り壁の前縁側壁面とを接続する第１背側フィレット部と、
前記腹側内壁面のうち前記第２冷却流路を区画する第２腹側内壁面と、前記仕切り壁の後縁側壁面とを接続する第２腹側フィレット部と、
前記背側内壁面のうち前記第２冷却流路を区画する第２背側内壁面と、前記仕切り壁の後縁側壁面とを接続する第２背側フィレット部と、
を含み、
前記第１腹側フィレット部、及び、前記第２腹側フィレット部は、前記翼高さ方向の少なくとも前記基端側の領域の一部において、前記先端側から前記基端側に向かうにつれてフィレット半径が漸増する。
【０００７】
（２）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
上記（１）の構成のタービン動翼を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、タービン動翼に作用する応力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
幾つかの実施形態に係るガスタービンの概略構成図である。
幾つかの実施形態に係るタービン動翼を周方向から見た模式図である。
幾つかの実施形態に係るタービン動翼についての翼型部のキャンバーラインに沿った断面を模式的に示した図である。
図３Ａの要部拡大図である。
図３ＢのＣ－Ｃ矢視断面図である。
図３ＢのＤ－Ｄ矢視断面図である。
幾つかの実施形態に係るタービン動翼の基端近傍の翼型部の模式的な断面図であり、図３ＡのＩＶ－ＩＶ矢視断面を模式的に示している。
図３ＣのＶ－Ｖ矢視図である。
図３ＣのＶＩ－ＶＩ矢視図である。
他の実施形態に係るタービン動翼についての翼型部のキャンバーラインに沿った断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本開示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、本開示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。
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」、「具える」、「具備する」、「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。
（【００１１】以降は省略されています）

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