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公開番号2025113971
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024200102
出願日2024-11-15
発明の名称タービンコンポーネントのピン-フィン冷却構造物およびこれを含むガスタービン
出願人ドゥサンエナービリティーカンパニーリミテッド
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類F01D 5/18 20060101AFI20250728BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】タービンコンポーネントの内部に形成された冷却流路キャビティに複数のピン-フィン冷却構造物を形成することにより、優れた熱伝達性能を発揮するタービンコンポーネントのピン-フィン冷却構造物およびこれを含むガスタービンを提供する。
【解決手段】本発明のエアフォイルは、タービンブレードまたはタービンベーンのエアフォイルにおいて、前記エアフォイルの内部後縁部に形成される冷却流路キャビティと、前記冷却流路キャビティの一側面および他側面に接するように形成された複数のピン-フィン冷却構造物とを含み、前記ピン-フィン冷却構造物は、前記冷却流路キャビティの一側面および他側面に連結される冷却ピンと、前記冷却ピンの両側に所定の距離離隔し、前記冷却ピンを取り囲むように形成された1対のガイドピンとを含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
タービンブレードまたはタービンベーンのエアフォイルにおいて、
前記エアフォイルの内部後縁部に形成される冷却流路キャビティと、
前記冷却流路キャビティの一側面および他側面に接するように形成された複数のピン－フィン冷却構造物とを含み、
前記複数のピン－フィン冷却構造物は、
前記冷却流路キャビティの一側面および他側面に連結される冷却ピンと、
前記冷却ピンの両側に所定の距離離隔し、前記冷却ピンを取り囲むように形成された１対のガイドピンとを含むエアフォイル。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記冷却ピンは、円柱の形状に形成され、
前記ガイドピンは、前記円柱の中心から所定の角度範囲で配置される弧状リブ形状に形成された請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項３】
前記ガイドピンは、前記冷却ピンの直径（Ｄ）の１／３～１／６の高さ（ｈ）を有するように形成され、
下側のガイドピンは、前記冷却流路キャビティの一側面に接し、上側のガイドピンは、前記冷却流路キャビティの他側面に接するように配置される請求項２に記載のエアフォイル。
【請求項４】
前記１対のガイドピンは、上流側端部から下流側端部まで前記円柱の中心から配置される角度（ａ）が８０～１００度である請求項３に記載のエアフォイル。
【請求項５】
前記１対のガイドピンは、冷却流路の上流側端部間の角度（２ｂ）が下流側端部間の角度（２ｃ）より大きいように配置される請求項４に記載のエアフォイル。
【請求項６】
前記ガイドピンは、前記冷却ピンの直径（Ｄ）の１／３～１／６の幅（ｗ）を有するように形成される請求項３から５のいずれか一項に記載のエアフォイル。
【請求項７】
前記冷却ピンは、円柱の形状に形成され、
前記ガイドピンは、空気の流動方向に垂直であり、前記円柱の中心を通る平面から下流方向に所定の角度範囲で配置される弧状リブ形状に形成された請求項１に記載のエアフォイル。
【請求項８】
前記ガイドピンは、前記円柱の中心を通る平面から下流方向に配置される角度（ａ）が５０～６５度である請求項７に記載のエアフォイル。
【請求項９】
前記ガイドピンは、前記円柱の中心から前記ガイドピンの幅方向中心までの距離（Ｌ）が前記冷却ピンの直径（Ｄ）の１．０～２．０倍となるように配置される請求項８に記載のエアフォイル。
【請求項１０】
前記ガイドピンは、前記冷却ピンの直径（Ｄ）の１／３～１／６の幅（ｗ）を有するように形成される請求項８または９に記載のエアフォイル。
（【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】
本発明は、タービンコンポーネントのピン－フィン冷却構造物およびこれを含むガスタービンに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
タービンとは、蒸気、ガスのような圧縮性流体の流れを利用して衝動力または反動力で回転力を得る機械装置であり、蒸気を用いる蒸気タービンおよび高温の燃焼ガスを用いるガスタービンなどがある。
【０００３】
このうち、ガスタービンは、大きく、圧縮機と、燃焼器と、タービンとで構成される。前記圧縮機は、空気を導入する空気導入口が備えられ、圧縮機ハウジング内に複数の圧縮機ベーンと、圧縮機ブレードとが交互に配置されている。
【０００４】
燃焼器は、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することにより、高温高圧の燃焼ガスが生成される。
【０００５】
タービンは、タービンハウジング内に複数のタービンベーンと、タービンブレードとが交互に配置されている。また、圧縮機と燃焼器とタービンおよび排気室の中心部を貫通するようにロータが配置されている。
【０００６】
前記ロータは、両端部がベアリングによって回転可能に支持される。そして、前記ロータに複数のディスクが固定されて、それぞれのブレードが連結されると同時に、排気室側の端部に発電機などの駆動軸が連結される。
【０００７】
このようなガスタービンは、４行程機関のピストンのような往復運動機構がないため、ピストン－シリンダのような相互摩擦部分がなくて潤滑油の消費が極めて少なく、往復運動機械の特徴である振幅が大幅に減少し、高速運動が可能というメリットがある。
【０００８】
ガスタービンの作動について簡略に説明すれば、圧縮機で圧縮された空気が燃料と混合されて燃焼されることにより、高温の燃焼ガスが作られ、このように作られた燃焼ガスはタービン側に噴射される。噴射された燃焼ガスが前記タービンベーンおよびタービンブレードを通過しながら回転力を生成し、これによって前記ロータが回転する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、タービンコンポーネントの内部に形成された冷却流路キャビティに複数のピン－フィン冷却構造物を形成することにより、優れた熱伝達性能を発揮するタービンコンポーネントのピン－フィン冷却構造物およびこれを含むガスタービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための、本発明のエアフォイルは、タービンブレードまたはタービンベーンのエアフォイルにおいて、前記エアフォイルの内部後縁部に形成される冷却流路キャビティと、前記冷却流路キャビティの一側面および他側面に接するように形成された複数のピン－フィン冷却構造物とを含み、前記ピン－フィン冷却構造物は、前記冷却流路キャビティの一側面および他側面に連結される冷却ピンと、前記冷却ピンの両側に所定の距離離隔し、前記冷却ピンを取り囲むように形成された１対のガイドピンとを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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