JPH1054203A

JPH1054203A - 構造要素

Info

Publication number: JPH1054203A
Application number: JP13530297A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Ikeda; 一隆池田; Akinori Koga; 昭紀古閑; Junji Ishii; 潤治石井; Makoto Kubo; 良久保; Yoshitaka Fukuyama; 佳孝福山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】噴出し流体が下流方向の広い領域に拡散して一
様な流体フィルムを形成でき、表面の一様な冷却や一様
な加熱に寄与できる構造要素を提供する。【解決手段】ガス流に接触する雰囲気で用いられる構造
要素本体と、この構造要素本体のガス流に接触する表面
にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、各噴出し
口から表面温度制御用の流体を噴出させて上記表面を流
体フィルムで覆うのに供される複数の流体噴出し用通路
とを備えた構造要素において、前記複数の流体噴出し用
通路は、噴出し中心線３１を表面２２に沿って通流する
ガス流２３の通流方向を基準にして下流側に傾けて設け
られた主噴出し孔２５と、噴出し中心線３２を上記通流
方向を基準にして上流側に傾けて設けられた副噴出し孔
２６との組合せで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温または低温の
ガス流に接触する雰囲気で用いられる構造要素に係り、
特にガス流に接触する表面に噴出し口を位置させ、この
噴出し口から表面温度制御用の流体を噴出させて表面に
流体フィルムを形成し、この流体フィルムで表面の保護
または表面の凍結防止を図る構成の構造要素に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ガスタービンではタービ
ン入口のガス温度を高くする程、効率を向上させること
ができる。しかし、タービン入口のガス温度を高くする
には、これに対応させてタービンの第１段目に位置する
静翼や第１段目に位置する動翼の耐熱性を向上させる必
要がある。

【０００３】ところで、ガスタービンにおける翼の耐熱
性を向上させる１つの手段として、翼の表面を冷却流体
を使ってフィルム冷却する手法が知られている。図３０
から図３４には表面をフィルム冷却するようにしたガス
タービンの動翼が示されている。

【０００４】この動翼は、翼本体１と、この翼本体１を
図示しないロータに装着するためのベース２とで構成さ
れている。ベース２内および翼本体１内には、図３１お
よび図３２に示すように、独立した３本の冷却流体通路
３ａ，３ｂ，３ｃが形成されており、これら冷却流体通
路の入口は図示しないロータに設けられた冷却流体供給
路に通じている。

【０００５】冷却流体通路３ａ，３ｂ，３ｃに導かれた
冷却流体は、ベース２内を通り翼本体１内を流れる間に
対流冷却を行う。そして、冷却流体通路３ａ，３ｂに案
内された冷却流体は、最終的に前縁壁４，腹側壁５，背
側壁６，端壁７に設けられたフィルム冷却用の噴出し孔
（噴出し用通路）８を通って翼外へと流出する。また、
冷却流体通路３ｃに案内された冷却流体は、最終的に後
縁壁９に設けられた対流冷却用の孔１０を通って翼外へ
と流出する。

【０００６】フィルム冷却用の噴出し孔８は、通常、断
面が円形に形成されている。そして、腹側壁５および背
側壁６を貫通して設けられる噴出し孔８は、図３３およ
び図３４に示すように、これらの壁に沿って通流するガ
ス流１１の通流方向に対して噴出し中心線１２を下流側
に傾けて設けられている。噴出し孔８から噴出された冷
却流体は、翼本体１の表面に沿って高速で通流する高温
のガス流１１に混入し、翼本体１の表面上にフィルム状
に広がって表面を冷却する。

【０００７】なお、噴出し孔８の設け方としては、保護
膜領域を拡大したり、一様化したりするために、図３５
および図３６に示すようにガス流１１の流れ方向と直交
する方向に複数列設けたり、図３７に示すように上流側
に位置する噴出し孔８を補間するように下流側の噴出し
孔８の位置を違えて設けたりする場合もある。また、噴
出し孔を分岐させたり、図３８に示すように噴出し口部
１３を徐々に拡口させたり、あるいは図３９に示すよう
に噴出し口部１３ａを段階的に拡口させて噴出し流の拡
散作用を強化することで噴き抜けの低減と熱応力の低減
を図るようにしたものもある。

【０００８】さらに、ガス流１１の通流方向と直交する
方向の冷却作用を促進させるために図４０に示すよう
に、吹出し孔８の噴出し中心線１２をガス流１１の通流
方向と水平な面内で傾斜させたり、図４１に示すよう
に、噴出し孔８ｃの噴出し口に噴出し中心線１２を中心
にして対称的に拡散口部１６を設けたものもある。

【０００９】しかしながら、上記のように壁に沿って通
流するガス流１１の通流方向に対して噴出し中心線１２
が下流側に傾くように噴出し孔８を設けてフィルム冷却
を行うようにした翼にあっては次のような問題があっ
た。

【００１０】すなわち、噴出し孔８から噴出した冷却流
体には、壁に沿って通流するガス流１１の流れを横切る
方向の大きな運動エネルギが与えられている。このた
め、壁面近傍では図４２に示すように、噴出し孔８から
噴出した冷却流体１４が円柱状に吹抜ける吹抜け現象が
起こる。この結果、壁面近傍では噴出し孔８から噴出し
た冷却流体柱の外面に沿ってガス流１１が分流して流
れ、冷却流体柱の下流側においてガス流１１の巻込み１
５が生じ、結局、壁面を覆うように流体フィルムが形成
され難く、大きな冷却効果が得られないという問題があ
った。

【００１１】一方、図３８および図３９に示すように、
噴出し口部１３（１３ａ）を徐々にあるいは段階的に拡
口させて噴出し流の拡散作用の強化を図ったものにおい
ても、隣り合う噴出し孔の間隔の70% 程度しか流体フィ
ルムを形成することができず、しかも噴出し口部１３
（１３ａ）の拡口に伴う噴出し圧力の低下により、噴出
し口部１３（１３ａ）の下流域において主流と噴出し流
との混合作用が強くなり、噴出し流領域が明確でなくな
るため、高い冷却効果が得られないという問題があっ
た。

【００１２】一方、図４０に示すように、噴出し流をで
きるだけ拡散し、作動流体１１の通流方向を基準として
水平方向に冷却領域を拡げるため、噴出し方向が主流方
向に対して水平な方向に傾斜するように噴出し孔８を設
けたものでは、噴出し方向が主流方向と水平なために、
主流との混合が強く、噴出し流の拡散が強くなり、下流
方向への噴出し流の持続性が低減する問題があった。ま
た、噴出し孔８から噴出した冷却流体１４が円柱状に噴
き抜ける。この結果、壁面近傍では噴出し孔８から噴出
した冷却流体柱の外面に沿って作動流体１１が分流して
流れ、冷却流体柱の下流側において作動流体１１の巻込
み１５が生じる問題もあった。

【００１３】さらに、図４１に示すように、噴出し方向
が作動流体１１の通流方向に対して水平な方向に傾斜す
るように噴出し孔８ｃを設けるとともに、噴出し口に噴
出し中心線１２を中心にして対称的に拡散口部１６を設
けたものにあっては、拡散口部１６の延びる方向が噴出
し中心線１２と同じ方向であるため、主流と噴出し流と
の強い混合によって噴出し流の下流方向への持続距離を
長くすることが困難であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、ガス流に
接触する表面に噴出し口を位置させ、この噴出し口から
表面温度制御用の流体を噴出させて表面に流体フィルム
を形成し、この流体フィルムで表面の保護などを図る構
成を採用したガスタービンの翼等の従来の構造要素にあ
っては、特にガス流の巻込みにより、流体フィルムの形
成される領域が狭くなり、より広い領域に一様な流体フ
ィルムを形成することが困難であった。また、ガス流の
巻込みを抑制するために、噴出し方向をガス流の通流方
向に対して水平方向に傾斜させる噴出し構造を採用した
ものにあっても、ガス流と噴出し流との強い混合によっ
て噴出し流が下流方向に持続しないという問題があっ
た。

【００１５】そこで本発明は、噴出し流体に対するガス
流の巻込みを抑制できるとともに、噴出し流体が下流方
向へ持続して下流側に一様な流体フィルムを形成でき、
表面の一様な冷却や一様な加熱に寄与できる構造要素を
提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、ガス流に接触する雰囲気
で用いられる構造要素本体と、この構造要素本体の前記
ガス流に接触する表面にそれぞれの噴出し口を位置させ
て設けられ、上記各噴出し口から流体を噴出させて上記
表面を流体フィルムで覆うための複数の流体噴出し用通
路とを備えた構造要素において、前記複数の流体噴出し
用通路は、第１の噴出し用通路と、これら第１の噴出し
用通路の噴出し口の近傍を通流する前記ガス流に噴出し
流体を作用させて、上記ガス流の通流方向を基準とする
上記噴出し口の下流域における上記ガス流の巻込みを抑
制する第２の噴出し用通路とを含んでいることを特徴と
している。

【００１７】なお、請求項１の発明に係る構造要素にあ
って、前記第２の噴出し用通路における噴出し口の面積
は、前記第１の噴出し用通路における噴出し口の面積よ
り小に設定されていてもよい。

【００１８】また、前記第１の噴出し用通路の噴出し中
心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向
を基準にして下流側に傾いており、前記第２の噴出し用
通路の噴出し中心線が上記通流方向を基準にして上流側
に傾いていてもよい。

【００１９】また、前記第１の噴出し用通路の噴出し中
心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向
を基準にして上流側に傾いており、前記第２の噴出し用
通路の噴出し中心線が上記通流方向を基準にして下流側
に傾いていてもよい。

【００２０】また、前記第１の噴出し用通路および前記
第２の噴出し用通路の噴出し中心線がそれぞれ前記表面
に沿って通流する前記ガス流の通流方向を基準にして下
流側に傾いていてもよい。

【００２１】また、前記第１の噴出し用通路の噴出し中
心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向
を基準にして下流側に傾いており、前記第２の噴出し用
通路の噴出し中心線が上記ガス流の通流方向に対してほ
ぼ直交していてもよい。

【００２２】また、前記第１の噴出し用通路および前記
第２の噴出し通路の少なくとも一方の噴出し通路は、噴
出し中心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通
流方向を基準にして水平方向に傾いていてもよい。

【００２３】さらにまた、前記第１の噴出し用通路およ
び前記第２の噴出し通路は、互いの噴出し中心線が平行
し、かつ上記噴出し中心線が前記表面に沿って通流する
前記ガス流の通流方向を基準にして水平方向に傾いてい
てもよい。

【００２４】上記目的を達成するために、請求項９に係
る発明は、ガス流に接触する雰囲気で用いられる構造要
素本体と、この構造要素本体の前記ガス流に接触する表
面にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、上記各
噴出し口から流体を噴出させて上記表面を流体フィルム
で覆うための複数の流体噴出し用通路とを備えた構造要
素において、前記複数の流体噴出し用通路は、噴出し中
心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向
を基準にして上流側に傾いていることを特徴としてい
る。

【００２５】なお、請求項９の発明に係る構造要素にあ
って、前記流体噴出し用通路は、前記表面より前記構造
要素本体の厚み方向に所定だけ入り込んだ位置から上記
表面に至る通路を構成する壁で前記ガス流の通流方向を
基準にして下流側に位置している部分が下流側に傾斜し
ていてもよい。

【００２６】また、前記流体噴出し用通路は、前記表面
より前記構造要素本体の厚み方向に所定だけ入り込んだ
位置から上記表面に至る通路を構成する壁で前記ガス流
の通流方向を基準にして上流側に位置している部分が上
流側に傾斜していてもよい。

【００２７】さらに、前記流体噴出し用通路は、前記表
面より前記構造要素本体の厚み方向に所定だけ入り込ん
だ位置から上記表面に至る通路を構成する壁で前記ガス
流の通流方向を基準にして上流側に位置している部分が
上流側に傾斜しており、下流側に位置している部分が下
流側に傾斜していてもよい。

【００２８】上記目的を達成するために、請求項１３に
係る発明は、ガス流に接触する雰囲気で用いられる構造
要素本体と、この構造要素本体の前記ガス流に接触する
表面にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、上記
各噴出し口から流体を噴出させて上記表面を流体フィル
ムで覆うための複数の流体噴出し用通路とを備えた構造
要素において、前記複数の流体噴出し用通路は、噴出し
中心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方
向を基準にして下流側に傾いており、前記表面より前記
構造要素本体の厚み方向に所定だけ入り込んだ位置から
上記表面に至る通路を構成する壁で上記ガス流の通流方
向を基準にして上流側に位置している部分が上流側に傾
斜していることを特徴としている。

【００２９】上記目的を達成するために、請求項１４に
係る発明は、ガス流に接触する雰囲気で用いられる構造
要素本体と、この構造要素本体の前記ガス流に接触する
表面にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、上記
各噴出し口から流体を噴出させて上記表面を流体フィル
ムで覆うための複数の流体噴出し用通路とを備えた構造
要素において、前記複数の流体噴出し用通路は、噴出し
口の周縁部に噴出し中心線を中心にして非対称な幾何学
的形状をなす拡散口部を備えていることを特徴としてい
る。

【００３０】なお、請求項１４の発明に係る構造要素に
あって、前記拡散口部の前記表面に沿って通流するガス
流の通流方向を基準にして下流側の端部が、上記ガス流
の通流方向に対して直交していてもよい。また、前記複
数の流体噴出し用通路は、噴出し中心線が前記表面に沿
って通流する前記ガス流の通流方向を基準にして水平方
向に傾いていてもよい。

【００３１】また、前記拡散口部は、前記噴出し口の周
縁部で前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向
を基準にして上流側に位置している側に設けられていて
もよい。

【００３２】また、各請求項に記載されている構造要素
本体は、タービンの翼に適用可能である。

【００３３】請求項１に係る構造要素では、流体フィル
ムを形成するための流体噴出し用通路を、第１の噴出し
用通路と第２の噴出し用通路との組合せで構成してい
る。

【００３４】したがって、たとえば噴出し中心線がガス
流の通流方向を基準にして下流側に傾くように設けられ
た第１の噴出し用通路と噴出し中心線が上記通流方向を
基準にして上流側に傾くように設けられた第２の噴出し
用通路との組合せの場合を例にとると、第２の噴出し用
通路から噴出された噴出し流体が第１の噴出し用通路の
噴出し口近傍を通流するガス流に衝突し、この衝突によ
って第１の噴出し用通路の噴出し口から噴出された噴出
し流体柱の下流側へのガス流の巻込みが抑制される。こ
のため、第１の噴出し用通路の噴出し口から噴出された
噴出し流体柱が下流側へ、いわゆる倒れ易くなり、上記
噴出し口の下流側に流体フィルムを良好に形成させるこ
とができる。また、第２の噴出し用通路から噴出された
噴出し流体のガス流への衝突による混合によって、ガス
流の温度を低下させることができ、この温度の低下した
ガス流を第１の噴出し用通路の噴出し口間に通流させる
ことができるので、第１の噴出し用通路の噴出し口間の
冷却も実現でき、ガス流の通流方向と直交する方向の温
度分布の一様化も図ることができる。

【００３５】また、たとえば噴出し中心線がガス流の通
流方向を基準にして上流側に傾くように設けられた第１
の噴出し用通路と噴出し中心線が上記通流方向を基準に
して下流側に傾くように設けられた第２の噴出し用通路
との組合せの場合を例にとると、この場合には第１の噴
出し用通路から噴出された噴出し流体のガス流への衝突
および第２の噴出し用通路から噴出された噴出し流体に
よる通路規制作用によって、第１の噴出し用通路の噴出
し口から噴出された噴出し流体柱の下流側へのガス流の
巻込みが抑制される。そして、第１の噴出し用通路から
噴出された噴出し流体のガス流への衝突・混合によって
ガス流の温度を低下させることができ、この温度の低下
したガス流を第１の噴出し用通路の噴出し口の下流側に
通流させることができるので、結果的に第１の噴出し用
通路の噴出し口の下流側に流体フィルムを良好に形成さ
せることができる。

【００３６】さらに、噴出し中心線がそれぞれガス流の
通流方向を基準にして下流側に傾くように第１の噴出し
用通路および第２の噴出し用通路を設けた場合や、噴出
し中心線がガス流の通流方向を基準にして下流側に傾く
ように設けられた第１の噴出し用通路と噴出し中心線が
ガス流の通流方向に対してほぼ直交するように設けられ
た第２の噴出し用通路とを組合せた場合を例にとると、
これらの場合には第１の噴出し用通路の噴出し口近傍を
通流するガス流の通路を第２の噴出し用通路から噴出さ
れた噴出し流体によって遮ることができ、この結果とし
て第１の噴出し用通路の噴出し口から噴出された噴出し
流体柱の下流側へのガス流の巻込みを抑制できる。した
がって、第１の噴出し用通路の噴出し口から噴出された
噴出し流体柱の下流側への倒れ込みを容易化でき、上記
噴出し口の下流側に流体フィルムを良好に形成させるこ
とができる。

【００３７】一方、請求項９および１３に係る構造要素
では、噴出し流体の少なくとも一部をガス流の通流方向
を基準にして上流側に向けて噴出させている。

【００３８】したがって、上流側への噴出し流体とガス
流との衝突によって噴出し用通路の噴出し口から噴出さ
れた噴出し流体柱の下流側へのガス流の巻込みが抑制さ
れる。そして、衝突によって減速した混合流が残りの噴
出し流体を下流側へと押出す。このため、噴出し口の下
流側に流体フィルムを良好に形成させることができる。

【００３９】また、請求項１４に係る構造要素、たとえ
ば噴出し中心線がガス流の通流方向を基準にして下流側
に傾くように設けられた噴出し口の下流側の噴出し中心
線に対し、下流側の端部がガス流の通流方向に対して直
交する非対称な拡散口部を設けた場合を例にとると、噴
出し用通路から噴出した流体の噴抜けを抑制することが
できるとともに、噴出し流体に対するガス流の巻込みを
低減させることができることができる。また噴出し流体
の下流方向への持続性を向上させることができる。さら
に噴出し流体を水平方向へ一様に拡げることができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。

【００４１】図１(a) には本発明の第１の実施形態に係
る構造要素の平面図が示されており、図１(b) には断面
図が示されている。

【００４２】これらの図において、２１は金属材などで
形成された構造要素本体を示している。この構造要素本
体２１は、一方の表面２２が図中太矢印で示す方向に流
れる高温ガス流２３に接触し、他方の表面２４が高温ガ
ス流２３には接触しない雰囲気で使用される。

【００４３】構造要素本体２１には、表面２２のフィル
ム冷却を実現する複数の主噴出し孔（第１の噴出し通
路）２５と複数の副噴出し孔（第２の噴出し通路）２６
とが設けられている。これら主噴出し孔２５と副噴出し
孔２６とは、それぞれ断面がほぼ円形に形成されてお
り、それぞれの噴出し口２７，２８を表面２２で、高温
ガス流２３の流れ方向とはほぼ直交する線上に交互に位
置させ、またそれぞれの流体供給口２９，３０を表面２
４に位置させている。各主噴出し孔２５は噴出し中心線
３１が高温ガス流２３の通流方向を基準にして下流側に
傾くように設けられており、各副噴出し孔２６は噴出し
中心線３２が高温ガス流２３の通流方向を基準にして上
流側に傾くように設けられている。そして、各主噴出し
孔２５の流体供給口２９と各副噴出し孔２６の流体供給
口３０とは図示しない冷却流体供給系に接続される。な
お、主噴出し孔２５の断面寸法は副噴出し孔２８の断面
寸法に対し大きいことが好ましい。また主噴出し孔２５
の下流側方向に対する傾斜角は副噴出し孔２６の上流側
方向に対する傾斜角に対し小さいことが好ましい。さら
に、主噴出し孔２５の高温ガス流２３とはほぼ直交する
方向の配設ピッチは、噴出し口２７における短径の３〜
５倍程度が好ましい。

【００４４】このような構成であると、各主噴出し孔２
５の噴出し口２７から噴出し中心線３１に沿って高温ガ
ス流２３の通流方向を基準にして下流側に向けて冷却流
体が噴出され、また各副噴出し孔２６の噴出し口２８か
ら噴出し中心線３２に沿って高温ガス流２３の通流方向
を基準にして上流側に向けて冷却流体が噴出される。こ
の場合、噴出し口２８から噴出される冷却流体は、噴出
し口２７の側方を通流しようとする高温ガス流２３に衝
突する。この衝突によって噴出し口２７から噴出された
冷却流体柱の下流側への高温ガス流２３の巻込みが抑制
される。このため、噴出し口２７から噴出された冷却流
体柱が下流側へ倒れ易くなり、この結果、噴出し口２７
の下流側に冷却流体フィルムを良好に形成させることが
できる。また、噴出し口２８から噴出された冷却流体が
高温ガス流２３へ衝突することによる混合によって、高
温ガス流２３の温度を低下させることができ、この温度
の低下した高温ガス流２３を噴出し口２７間に通流させ
ることができるので、噴出し口２７間の冷却も行うこと
ができ、表面２２で高温ガス流２３の通流方向とほぼ直
交する方向の温度分布を一様化することができる。

【００４５】なお、主噴出し孔２５の噴出し口部を拡口
させて噴出し流の拡散作用の強化を図ってもよい。

【００４６】図２(a) には本発明の第２の実施形態に係
る構造要素の平面図が示されており、図２(b) には断面
図が示されている。なお、この図では図１と同一機能部
分が同一符号で示されている。したがって、重複する部
分の詳しい説明は省略する。この例に係る構造要素で
は、１つの主噴出し孔２５の噴出し口２７を挟むように
２つの副噴出し孔２６の噴出し口２８を位置させてい
る。主噴出し孔２５を挟む２つの副噴出し孔２６の噴出
し中心線３２は、主噴出し孔２５から噴出される冷却流
体に対して巻込まれようとする高温ガス流に対向する方
向、すなわち高温ガス流２３の通流方向を基準にして噴
出し口２７より上流位置で互いに交わるように傾斜して
いる。なお、この例において、主噴出し孔２５の断面寸
法は副噴出し孔２６の断面寸法に比較して大に設定され
ている。

【００４７】このように構成すると、１つの主噴出し孔
２５の噴出し口２７を挟むように２つの副噴出し孔２６
の噴出し口２８を配置したことによって、副噴出しの機
能をより強化することができ、噴出し口２７から噴出し
た冷却流体の下流域への高温ガス流２３の巻込みをより
確実に阻止することができるので、噴出し口２７より下
流側に冷却流体フィルムを確実に形成させることがで
き、良好な冷却効果を発揮させることができる。

【００４８】このような構成は、たとえば高温ガス流２
３が加速されるような場所への設置に適している。

【００４９】なお、この例においても主噴出し孔２５の
噴出し口部を拡口させて噴出し流の拡散作用の強化を図
ってもよい。

【００５０】図３(a) には本発明の第３の実施形態に係
る構造要素の平面図が示されており、図３(b) には断面
図が示されている。なお、この図においても図１と同一
機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。

【００５１】この例に係る構造要素では、主噴出し孔２
５の噴出し口２７が配列されている線上より下流位置で
主噴出し孔２５の間に噴出し口２８が位置するように副
噴出し孔２６を設けている。

【００５２】このように構成しても、図１の例と同様
に、副噴出し孔２６の噴出し口２８から噴出される冷却
流体が高温ガス流２３と衝突することによって、主噴出
し孔２５の噴出し口２７から噴出した冷却流体の下流側
への高温ガス流の巻込みを抑制でき、噴出し口２７より
下流領域に冷却流体フィルムを形成させることができ
る。また、噴出し口２８から噴出された冷却流体の高温
ガス流２３への衝突による混合によって、高温ガス流２
３の温度を低下させることができ、この温度の低下した
高温ガス流２３を噴出し口２７間に通流させることがで
きるので、噴出し口２７間の冷却も行うことができる。

【００５３】なお、この例においても主噴出し孔２５の
噴出し口部を拡口させて噴出し流の拡散作用の強化を図
ってもよい。

【００５４】図４(a) には本発明の第４の実施形態に係
る構造要素の平面図が示されており、図４(b) には断面
図が示されている。なお、この図においても図１と同一
機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。

【００５５】この例に係る構造要素では、各主噴出し孔
２５の噴出し口２７を挟むように２つの副噴出し孔２６
の噴出し口２８を配置している。主噴出し孔２５を挟む
２つの副噴出し孔２６の噴出し中心線３２は、主噴出し
孔２５の噴出し中心線３１と平行、すなわち高温ガス流
２３の通流方向を基準にして下流側に傾斜している。

【００５６】このような構成であると、主噴出し孔２５
の噴出し口２７の両側方を通流しようとする高温ガス流
２３の通路を副噴出し孔２６の噴出し口２８から噴出さ
れた冷却流体によって遮ることができ、この結果として
噴出し口２７から噴出された冷却流体柱の下流側への高
温ガス流２３の巻込みを抑制することができる。したが
って、噴出し口２７から噴出された冷却流体柱の下流側
への倒れ込みを容易化でき、噴出し口２７の下流側に冷
却流体フィルムを良好に形成させることができる。

【００５７】このような構成は、たとえば高温ガス流２
３が加速しない領域への設置に適している。

【００５８】なお、この例においても主噴出し孔２５の
噴出し口部を拡口させて噴出し流の拡散作用の強化を図
ってもよい。

【００５９】また、図１から図４に示す例では、各主噴
出し孔２５については噴出し中心線３１が高温ガス流２
３の通流方向を基準にして下流側に傾くように設け、各
副噴出し孔２６については噴出し中心線３２が高温ガス
流２３の通流方向を基準にして上流側または下流側に傾
くように設けている。

【００６０】しかし、この組合せに限らず、各主噴出し
孔については噴出し中心線が高温ガス流の通流方向を基
準にして上流側に傾くように設け、各副噴出し孔につい
てもそれに対応して噴出し中心線が高温ガス流の通流方
向を基準にして下流側または上流側に傾くように設けて
もよい。

【００６１】この場合には、主噴出し孔の噴出し口から
噴出された冷却流体の高温ガス流への衝突および副噴出
し孔の噴出し口から噴出された冷却流体による障壁作用
によって、主噴出し孔の噴出し口から噴出された冷却流
体柱の下流側への高温ガス流の巻込みが抑制される。そ
して、主噴出し孔の噴出し口から噴出された冷却流体の
高温ガス流への衝突・混合によって高温ガス流の温度を
低下させることができ、この温度の低下したガス流を主
噴出し孔の噴出し口より下流側に通流させることができ
るので、結果的に主噴出し孔の噴出し口より下流側に流
体フィルムを良好に形成させることができる。

【００６２】図５(a) には本発明の第５の実施形態に係
る構造要素の平面図が示されており、図５(b) には断面
図が示されている。なお、この図においても図１と同一
機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。

【００６３】この例に係る構造要素では、主噴出し孔２
５の噴出し口２７間に噴出し口２８が位置するように副
噴出し孔２６を設け、この副噴出し孔２６の噴出し中心
線３２を高温ガス流２３の流れ方向とはほぼ垂直な面内
で傾斜させている。

【００６４】このような構成であると、噴出し口２７の
側方を通流しようとする高温ガス流２３の通路を副噴出
し孔２６の噴出し口２８から噴出された冷却流体によっ
て遮ることができ、この結果として噴出し口２７から噴
出された冷却流体柱の下流側への高温ガス流２３の巻込
みを抑制することができる。したがって、噴出し口２７
から噴出された冷却流体柱の下流側への倒れ込みを容易
化でき、噴出し口２７の下流側に冷却流体フィルムを良
好に形成させることができる。

【００６５】なお、この例においても主噴出し孔２５の
噴出し口部を拡口させて噴出し流の拡散作用の強化を図
ってもよい。

【００６６】図６(a) には本発明の第６の実施形態に係
る構造要素の平面図が示されており、図６(b) には断面
図が示されている。なお、この図においても図１と同一
機能部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。

【００６７】この例に係る構造要素では、各主噴出し孔
２５の噴出し口２７を挟むように２つの副噴出し孔２６
の噴出し口２８を位置させている。そして、主噴出し孔
２５を挟む２つの副噴出し孔２６の噴出し中心線３２
は、それぞれ主噴出し孔２５の真上で表面２２から所定
だけ離れた位置において互いに交わるように設定されて
いる。

【００６８】このように構成しても、噴出し口２７の両
側方を通流しようとする高温ガス流２３の通路を２つの
噴出し口２８から噴出された冷却流体によって遮ること
ができ、この結果として噴出し口２７から噴出された冷
却流体柱の下流側への高温ガス流２３の巻込みを抑制す
ることができる。したがって、噴出し口２７から噴出さ
れた冷却流体柱の下流側への倒れ込みを容易化でき、噴
出し口２７の下流側に冷却流体フィルムを良好に形成さ
せることができる。

【００６９】このような構成は、たとえば高温ガス流２
３が加速している場所への設置に適している。

【００７０】なお、この例においても主噴出し孔２５の
噴出し口部を拡口させて噴出し流の拡散作用の強化を図
ってもよい。

【００７１】図７(a) には本発明を適用したガスタービ
ンの動翼が示されている。

【００７２】この動翼は、図１４に示したものと同様
に、翼本体４１と、この翼本体４１を図示しないロータ
に装着するためのベース４２とで構成されている。そし
て、ベース４２内および翼本体４１内には、複数の冷却
流体通路が形成されており、これら通路の入口は図示し
ないロータに設けられた冷却流体通路に通じている。冷
却流体通路に案内された冷却流体は、ベース４２内を通
り翼本体４１内を流れる間に対流冷却を行った後、外部
へと流出する。

【００７３】この例では、図１に示した本発明の第１の
実施形態を適用し、前縁壁４３、腹側壁４４および背側
壁４５に、主噴出し孔４６と副噴出し孔４７とを高温ガ
ス流の流れ方向と直交する方向に交互に、かつ一列に配
置している。ここで、主噴出し孔４６については噴出し
中心線を高温ガス流の通流方向を基準にして下流側に傾
け、副噴出し孔４７については噴出し中心線を高温ガス
流の通流方向を基準にして上流側に傾けている。

【００７４】なお、図の噴出し孔の設置において、前縁
においては主噴出し孔４６の断面を副噴出し孔４７の断
面と等しいか、また大にすることが好ましい。

【００７５】このように構成することによって、翼を良
好にフィルム冷却することができる。

【００７６】図８には先行技術と上述した例との下流方
向における冷却効率の比較が示されている。図中、Ｘ1
は図３６に示す噴出し孔構成の場合を、Ｘ2 は図３７に
示す噴出し孔構成の場合を、Ｘ3 は本発明の図２に示す
噴出し孔構成の場合である。この図から判るように、本
発明の適用によって冷却効率を向上させることができ
る。

【００７７】図９(a) には本発明の第７の実施形態に係
る構造要素の平面図が示されており、図９(b) には断面
図が示されている。なお、この図では図１と同一機能部
分が同一符号で示されている。したがって、重複する部
分の詳しい説明は省略する。

【００７８】この例に係る構造要素では、主噴出し孔２
５の噴出し口２７と副噴出し孔２６の噴出し口２８とを
表面２２で、高温ガス流２３の流れ方向に対してほぼ直
交する線上に交互に位置させている。各主噴出し孔２５
は高温ガス流２３の通流方向を基準にして下流側に傾斜
し、かつ水平方向にも傾斜するように設けられている。
また、各副噴出し孔２６は高温ガス流２３の通流方向を
基準にして上流側に傾斜している。

【００７９】なお、主噴出し孔２５の孔径と副噴出し孔
２６の孔径とは等しくてもよいし、等しくなくてもよ
い。

【００８０】このような構成であると、主噴出し孔２５
の噴出し口２７から高温ガス流２３の通流方向を基準に
して水平方向下流側に向けて冷却流体が噴出され、副噴
出し孔２６の噴出し口２８から高温ガス流２３の通流方
向を基準にして上流側に向けて冷却流体が噴出される。

【００８１】この場合、噴出し口２８から噴出される冷
却流体は、噴出し口２７より噴出される冷却流体に対す
る高温ガス流２３の巻込みを抑制する。また、噴出し口
２８より噴出される冷却流体は、高温ガス流２３の通流
方向を基準にして上流側に噴出される。このため、噴出
し口２８より噴出された冷却流体と高温ガス流２３とが
混合し、高温ガス流２３の通流方向を基準にして水平方
向に一様なフィルムを形成することができる。さらに、
噴出し口２７から噴出される冷却流体は、高温ガス流２
３の通流方向を基準にして水平方向に噴出される。この
ため、噴出し口２７より噴出された冷却流体が水平方向
に一様に広がり、結局、構造要素を良好にフィルム冷却
することができる。

【００８２】図１０(a) には本発明の第８の実施形態に
係る構造要素の平面図が示されており。図１０(b) には
断面図が示されている。なお、この図では図１と同一機
能部分が同一符号で示されている。したがって、重複す
る部分の詳しい説明は省略する。

【００８３】この例に係る構造要素では、主噴出し孔２
５の噴出し口２７と副噴出し孔２６の噴出し口２８とを
表面２２で、高温ガス流２３の通流方向に対してほぼ直
交する線上に交互に位置させている。各主噴出し孔２５
は高温ガス流２３の通流方向を基準にして下流側に傾斜
し、かつ水平方向にも傾斜するように設けられている。
また、各副噴出し孔２６は高温ガス流２３の通流方向を
基準にして上流側に傾斜し、かつ水平方向にも傾斜する
ように設けられている。すなわち、この例では、主噴出
し孔２５の噴出し中心線３１と副噴出し孔２６の噴出し
中心線３２とが平行するように両孔２５，２６が設けら
れている。

【００８４】なお、主噴出し孔２５の孔径と副噴出し孔
２６の孔径とは等しくてもよいし、等しくなくてもよ
い。

【００８５】このような構成であると、噴出し口２８か
ら噴出される冷却流体は、噴出し口２７より噴出される
冷却流体に対する高温ガス流２３の巻込みを抑制する。
また、噴出し口２８より噴出される冷却流体は、高温ガ
ス流２３の通流方向を基準にして上流側に噴出される。
このため、噴出し口２８より噴出された冷却流体と高温
ガス流２３とが混合し、高温ガス流２３の通流方向を基
準にして水平方向に一様なフィルムを形成することがで
きる。さらに、噴出し口２７から噴出される冷却流体
は、高温ガス流２３の通流方向を基準にして水平方向に
噴出される。このため、噴出し口２７より噴出された冷
却流体が水平方向に一様に広がり、結局、構造要素を良
好にフィルム冷却することができる。

【００８６】図１１(a) には本発明の第９の実施形態に
係る構造要素の平面図が示されており。図１１(b) には
断面図が示されている。なお、この図では図１と同一機
能部分が同一符号で示されている。したがって、重複す
る部分の詳しい説明は省略する。

【００８７】この例に係る構造要素では、主噴出し孔２
５の噴出し口２７と副噴出し孔２６の噴出し口２８とを
表面２２で、高温ガス流２３の通流方向に対してほぼ直
交する線上に交互に位置させている。各主噴出し孔２５
は高温ガス流２３の通流方向を基準にして下流側に傾斜
し、かつ水平方向にも傾斜するように設けられている。
また、各副噴出し孔２６は高温ガス流２３の通流方向を
基準にして上流側に傾斜し、かつ水平方向にも傾斜する
ように設けられている。すなわち、この例では、主噴出
し孔２５の噴出し中心線３１の傾きと副噴出し孔２６の
噴出し中心線３２の傾きとが水平方向に互いに逆関係と
なるように両孔２５，２６が設けられている。

【００８８】なお、主噴出し孔２５の孔径と副噴出し孔
２６の孔径とは等しくてもよいし、等しくなくてもよ
い。

【００８９】このような構成であると、噴出し口２８か
ら噴出される冷却流体は、噴出し口２７より噴出される
冷却流体に対する高温ガス流２３の巻込みを抑制する。
また、噴出し口２８より噴出される冷却流体は、高温ガ
ス流２３の通流方向を基準にして上流側に噴出される。
このため、噴出し口２８より噴出された冷却流体と高温
ガス流２３とが混合し、高温ガス流２３の通流方向を基
準にして水平方向に一様なフィルムを形成することがで
きる。さらに、噴出し口２７から噴出される冷却流体
は、高温ガス流２３の通流方向を基準にして水平方向に
噴出される。このため、噴出し口２７より噴出された冷
却流体が水平方向に一様に広がり、結局、構造要素を良
好にフィルム冷却することができる。

【００９０】図１２(a) には本発明の第１０の実施形態
に係る構造要素の平面図が示されており、図１２(b) に
は断面図が示されている。なお、この図においても図１
と同一機能部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。

【００９１】この例に係る構造要素では、主噴出し孔と
副噴出し孔という概念はなく、フィルム冷却を実現する
ための１種類の噴出し孔（噴出し通路）５１を複数設け
ている。

【００９２】各噴出し孔５１は、噴出し口５２を表面２
２に位置させ、流体供給口５３を表面２４に位置させて
いる。これら噴出し孔５１は噴出し中心線５４を高温ガ
ス流２３の通流方向を基準にして上流側に傾斜させて設
けられている。なお、噴出し孔５１の噴出し口５２の形
状は円形でも矩形でも特に形状は限定されない。また、
傾斜角は噴出し孔５１が設置される高温ガス流２３の条
件および表面２２の曲率に合せて設定される。

【００９３】このような構成であると、噴出し口５２か
ら上流側へ向けて噴出された冷却流体の高温ガス流２３
との衝突によって、噴出し口５２から噴出された冷却流
体の下流側への高温ガス流２３の巻込みが抑制される。
そして、衝突によって減速した混合流が残りの冷却流体
を下流側へと緩やかに押し流す。このため、噴出し口５
２の下流側に冷却流体フィルムを良好に形成させること
ができる。

【００９４】図１３(a) には本発明の第１１の実施形態
に係る構造要素の平面図が示されており、図１３(b) に
は断面図が示されている。なお、この図においては図１
２と同一機能部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。

【００９５】この例に係る構造要素では、各噴出し孔５
１ａの噴出し口部５５で、噴出し口５２ａの位置（表面
２２の位置）より構造要素本体２１ｇの厚み方向に所定
だけ入り込んだ位置から表面２２に至る通路を構成する
壁で高温ガス流２３の通流方向を基準にして下流側に位
置している部分５６を下流側に傾斜させている。

【００９６】この例では上記構成によって実線矢印５４
に沿って上流側に噴出される冷却流体の流量が実線矢印
５７に沿って下流側へ噴出される冷却流体の流量より大
きくなるようにしている。特に、よどみ圧力領域下流等
のように高温ガス流の運動量が大きな領域においては、
下流側への噴出し流量が上流側への噴出し流量に比較し
て小さいことが好ましいこのように構成しても、図１２
の例と同様の効果を発揮させることができる。

【００９７】このような構成は、たとえば高温ガス流２
３が加速する領域への設置に適している。

【００９８】図１４(a) には本発明の第１２の実施形態
に係る構造要素の平面図が示されており、図１４(b) に
は断面図が示されている。なお、この図においては図１
３と同一機能部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。

【００９９】この例に係る構造要素では、図１３に示し
た構成に加えて、各噴出し孔５１ｂの噴出し口部５５ａ
で、噴出し口５２ｂの位置（表面２２の位置）より構造
要素本体２１ｈの厚み方向に所定だけ入り込んだ位置か
ら表面２２に至る通路を構成する壁で高温ガス流２３の
通流方向を基準にして上流側に位置している部分５８を
上流側に傾斜させている。

【０１００】このような構成であると、図１３に示した
構造要素と同様の効果が得られることは勿論のこと、図
中実線５９で示す方向へも冷却流体が噴出されるので、
上流側への噴出し流量をさらに増加させることができ
る。したがって、高温ガス流２３の運動量が大きな領域
において高温ガス流２３と噴出し流体との混合作用を強
化することができる。

【０１０１】なお、噴出し孔が設置される位置における
高温ガス流２３の状態および表面２２の曲率によって噴
出し孔５１ｂにおける噴出し口部５５ａにおける部分５
６，５８の傾斜角が決定される。

【０１０２】図１５(a) には本発明の第１３の実施形態
に係る構造要素の平面図が示されており、図１５(b) に
は断面図が示されている。なお、この図においては図１
２と同一機能部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。

【０１０３】この例に係る構造要素では、各噴出し孔５
１ｃの全体を高温ガス流２３の通流方向を基準にして下
流側に傾斜させるとともに、噴出し口部５５ｂで、噴出
し口５２ｃの位置（表面２２の位置）より構造要素本体
２１ｉの厚み方向に所定だけ入り込んだ位置から表面２
２に至る通路を構成する壁で高温ガス２３の通流方向を
基準にして上流側に位置している部分６０を上流側に傾
斜させている。

【０１０４】このような構成であると、冷却流体の一部
６１を上流側に向けて噴出すことができるので、図１２
に示した構造要素と同様の効果が期待できるとともに、
噴出し孔５１ｃの全体を高温ガス流２３の通流方向を基
準にして下流側に傾斜させているので、噴出し口５２ｃ
の下流における冷却流体の壁面付着力の強化を図ること
ができ、広い領域に亘って冷却流体フィルムを形成する
ことである。

【０１０５】なお、噴出し孔が設置される位置における
高温ガス流の状態および表面２２の曲率によって噴出し
孔の各傾斜角が設定される。

【０１０６】図１６にはガスタービンの動翼における前
縁部に図１５に示した噴出し孔構成を採用してフイルム
冷却を行った例が示されている。

【０１０７】図１２から図１５に示す噴出し孔構成を採
用した場合においても従来例と比較して図８に示した結
果と同様の結果が得られることが確認されている。

【０１０８】図１２から図１５に示される例を纏めると
次のようにいえる。

【０１０９】すなわち、噴出される冷却流体の少なくと
も一部を上流側に向けて噴出すようにしているので、噴
出し口の上流で高温ガス流と噴出した冷却流体とを混合
して高温ガス流の温度を低下させるとともに、高温ガス
流の運動量を低下させることで噴出し口下流における高
温ガス流の巻込みを抑制することができ、下流領域に一
様な冷却流体フィルムを形成することができる。また、
噴出し口部における下流側側壁を高温ガス流の通流方向
を基準にして下流側に傾斜させることで、噴出し口から
噴出された冷却流体の拡散を促進させるとともに、噴出
し口の下流側において構造要素本体の表面に沿う冷却流
体の流れを強化することで下流領域への一様な冷却流体
フィルムを形成することができる。また、この下流方向
の傾斜角を設置位置により変更することで、噴出し流の
上流方向と下流方向への流量比を適切に設定することが
できるとともに下流方向への噴出し流の噴抜けを抑制す
ることができ、噴出し口より下流側に一様な冷却流体フ
ィルムを形成することができる。

【０１１０】図１７(a) には本発明の第１４の実施形態
に係る構造要素の平面図が示されており、図１７(b) に
は断面図が示されている。なお、この図においては図１
５と同一機能部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の詳しい説明は省略する。

【０１１１】この例に係る構造要素では、各噴出し孔５
１ｄを高温ガス流２３の通流方向を基準にして下流側に
傾斜させて設けるとともに噴出し口５２ｄの周縁部で高
温ガス流の通流方向を基準にして下流側に位置する部分
に噴出し中心線５４を中心にして非対称な幾何学的形状
を有する拡散口部６３を設けている。この例の場合、拡
散口部６３は、下流側の端部がガス流の通流方向に対し
て直交するように形成されている。なお、拡散口部６３
は厚い部分が噴出し孔５１ｄの中心側に位置するように
部材を例えば楔状に削り取って形成されたもので、その
形状は高温ガス流２３の通流方向に対して水平な方向に
傾斜するとともに高温ガス流２３の通流方向と鉛直な方
向にも傾斜していることが望ましい。

【０１１２】このような構成であると、噴出し口５２ｄ
から噴出し中心線５４に沿い、かつ高温ガス流２３の通
流方向を基準にして下流側に向けて冷却流体が噴出され
るとともに、冷却流体の一部が拡散口部６３に沿って高
温ガス流２３の通流方向を基準にして水平方向に噴出さ
れる。

【０１１３】この場合、噴出し口５２ｄおよび拡散口部
６３から噴出される冷却流体は、高温ガス流２３の通流
方向を基準として鉛直方向に噴抜ける性質が低下し、高
温ガス流２３の通流方向を基準にして水平方向に噴出
す。

【０１１４】このため、高温ガス流２３の巻込みを抑制
することができる。また、噴出した冷却流体が高温ガス
流２３の通流方向を基準にして水平方向に拡散するの
で、表面２２の温度分布を高温ガス流２３の通流方向に
一様化することができる。

【０１１５】なお、図１８，図１９，図２３，図２４，
図２５に示すように、各噴出し孔５１ｅ，５１ｆ，５１
ｊ，５１ｋ，５１ｌの噴出し中心線５４を高温ガス流２
３の通流方向を基準にして下流側で、かつ水平方向に傾
斜させるとともに噴出し口５２ｅ，５２ｆ，５２ｊ，５
２ｋ，５２ｌの周縁部で噴出し中心線５４を中心にして
非対称な関係（特に高温ガス流２３の通流方向を基準に
して上流側位置）に噴出し流を拡散するための拡散口部
６３ａ，６３ｂ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈを設けても先
の例と同様の効果を発揮させることができる。この場
合、拡散口部６３ａ，６３ｂ，６３ｆ，６３ｇ，６３ｈ
は、下流側の端部が高温ガス流２３の通流方向に対して
直交していればより良い。

【０１１６】さらに、図２０に示すように、各噴出し孔
５１ｇの噴出し中心線５４を高温ガス流２３の通流方向
を基準にして上流側に傾斜させるとともに噴出し口５２
ｇの周縁部で特に高温ガス流２３の通流方向を基準にし
て上流側位置に噴出し中心線５４を中心にして非対称な
関係に噴出し流を拡散するための拡散口部６３ｃを設け
ても先の例と同様の効果を発揮させることができる。こ
の場合も、拡散口部６３ｃは、下流側の端部が高温ガス
流２３の通流方向に対して直交していればより良い。

【０１１７】さらにまた、図２１，図２２，図２６，図
２７，図２８に示すように、各噴出し孔５１ｈ，５１
ｉ，５１ｍ，５１ｎ，５１ｏの噴出し中心線５４を高温
ガス流２３の通流方向を基準にして上流側で、かつ水平
方向に傾斜させるとともに噴出し口５２ｈ，５２ｉ，５
２ｍ，５２ｎ，５２ｏの周縁部（特に高温ガス流２３の
通流方向を基準にして上流側位置）に噴出し中心線５４
を中心にして非対称な関係に噴出し流を拡散するための
拡散口部６３ｄ，６３ｅ，６３ｉ，６３ｊ，６３ｋを設
けても先の例と同様の効果を発揮させることができる。
この場合も、拡散口部６３ｄ，６３ｅ，６３ｉ，６３
ｊ，６３ｋは、下流側の端部が高温ガス流２３の通流方
向に対して直交していればより良い。

【０１１８】図２９にはガスタービンの動翼における前
縁部壁および腹側壁に図１７に示した噴出し孔構成を採
用してフイルム冷却を行った例が示されている。

【０１１９】図１７から図２８に示す噴出し孔構成を採
用した場合においても従来例と比較して図８に示した結
果と同様の結果が得られることが確認されている。

【０１２０】なお、上述した各例は、ガス流が高温ガス
流である場合を対象にしているが、低温ガス流を対象に
し、噴出し口から高温流体を噴出させて表面への凍結を
防止する場合においても本発明を適用できる。また、高
温ガス流を対象としたものでもガスタービンの翼に限ら
ず、燃焼機の壁材等にも適用できる。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス流に接触する表面に噴出し口を設け、この噴出し口
から表面温度制御用の流体を噴出させて表面に流体フィ
ルムを形成し、この流体フィルムで表面の保護または表
面の凍結防止を図る構成の構造要素にあって、広い範囲
に亘って効率よく流体フィルムを形成させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明の第１の実施形態に係る構造要素
の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＡ−Ａ線切断矢
視図

【図２】(a) は本発明の第２の実施形態に係る構造要素
の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＢ−Ｂ線切断矢
視図

【図３】(a) は本発明の第３の実施形態に係る構造要素
の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＣ−Ｃ線切断矢
視図

【図４】(a) は本発明の第４の実施形態に係る構造要素
の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＭ−Ｍ線切断矢
視図

【図５】(a) は本発明の第５の実施形態に係る構造要素
の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＤ−Ｄ線切断矢
視図

【図６】(a) は本発明の第６の実施形態に係る構造要素
の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＥ−Ｅ線切断矢
視図

【図７】(a) は本発明を適用したガスタービンの動翼を
示す斜視図で、(b) は同動翼に設けられて噴出し孔の構
成例を示す図

【図８】本発明に係る構造要素の冷却効率と従来例の冷
却効率とを比較して示す図

【図９】(a) は本発明の第７の実施形態に係る構造要素
の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＡＡ−ＡＡ線切
断矢視図

【図１０】(a) は本発明の第８の実施形態に係る構造要
素の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＢＢ−ＢＢ線
切断矢視図

【図１１】(a) は本発明の第９の実施形態に係る構造要
素の局部的平面図で、(b) は(a)におけるＣＣ−ＣＣ線
切断矢視図

【図１２】(a) は本発明の第１０の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＦ−Ｆ線切
断矢視図

【図１３】(a) は本発明の第１１の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＧ−Ｇ線切
断矢視図

【図１４】(a) は本発明の第１２の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＨ−Ｈ線切
断矢視図

【図１５】(a) は本発明の第１３の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＩ−Ｉ線切
断矢視図

【図１６】本発明を適用したガスタービンの動翼を示す
斜視図

【図１７】(a) は本発明の第１４の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＤＤ−ＤＤ
線切断矢視図

【図１８】(a) は本発明の第１５の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＥＥーＥＥ
線切断矢視図

【図１９】(a) は本発明の第１６の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＦＦ−ＦＦ
線切断矢視図

【図２０】(a) は本発明の第１７の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＧＧ−ＧＧ
線切断矢視図

【図２１】(a) は本発明の第１８の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＨＨ−ＨＨ
線切断矢視図

【図２２】(a) は本発明の第１９の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＩＩーＩＩ
線切断矢視図

【図２３】(a) は本発明の第２０の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＪＪ−ＪＪ
線切断矢視図

【図２４】(a) は本発明の第２１の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＫＫ−ＫＫ
線切断矢視図

【図２５】(a) は本発明の第２２の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＬＬ−ＬＬ
線切断矢視図

【図２６】(a) は本発明の第２３の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＭＭ−ＭＭ
線切断矢視図

【図２７】(a) は本発明の第２４の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＮＮーＮＮ
線切断矢視図

【図２８】(a) は本発明の第２５の実施形態に係る構造
要素の局部的平面図で、(b) は(a) におけるＯＯ−ＯＯ
線切断矢視図

【図２９】本発明を適用したガスタービンの動翼を示す
斜視図

【図３０】従来のガスタービンの動翼を示す斜視図

【図３１】図３０におけるＫ−Ｋ線切断矢視図

【図３２】図３０におけるＪ−Ｊ線切断矢視図

【図３３】同ガスタービンの翼に設けられたフィルム冷
却用噴出し孔の構成例を説明するための図

【図３４】図３３におけるＬ−Ｌ線切断矢視図

【図３５】ガスタービンの翼に設けられるフィルム冷却
用噴出し孔の別の構成例を説明するための図

【図３６】ガスタービンの翼に設けられるフィルム冷却
用噴出し孔のさらに別の構成例を説明するための図

【図３７】ガスタービンの翼に設けられるフィルム冷却
用噴出し孔のさらに別の構成例を説明するための図

【図３８】(a) はガスタービンの翼に設けられるフィル
ム冷却用噴出し孔の異なる構成例を説明するための平面
図で、(b) は(a) におけるＮ−Ｎ線切断矢視図

【図３９】ガスタービンの翼に設けられるフィルム冷却
用噴出し孔の異なる構成例の断面図

【図４０】(a) はガスタービンの翼に設けられるフィル
ム冷却用噴出し孔のさらに異なる構成例を説明するため
の平面図で、(b) は(a) におけるＰ−Ｐ線切断矢視図

【図４１】(a) はガスタービンの翼に設けられるフィル
ム冷却用噴出し孔の別の例の構成例を説明するための平
面図で、(b) は(a) におけるＱ−Ｑ線切断矢視図

【図４２】従来のフィルム冷却用噴出し孔の問題点を説
明するための図

【符号の説明】

２１，２１ａ〜２１ｙ…構造要素本体２２…一方の表面２３…高温ガス流２４…他方の表面２５，４６…主噴出し孔（第１の噴出し通路）２６，４７…副噴出し孔（第２の噴出し通路）２７，２８，５２，５２ａ〜５２ｏ…噴出し口２９，３０，５３…流体供給口３１，３２，５４…噴出し中心線５５，５５ａ，５５ｂ…噴出し口部５６，５８，６０…通路壁を構成する部分６３，６３ａ〜６３ｋ…拡散口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保良神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者福山佳孝神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス流に接触する雰囲気で用いられる構造
要素本体と、この構造要素本体の前記ガス流に接触する
表面にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、上記
各噴出し口から流体を噴出させて上記表面を流体フィル
ムで覆うための複数の流体噴出し用通路とを備えた構造
要素において、前記複数の流体噴出し用通路は、第１の噴出し用通路
と、これら第１の噴出し用通路の噴出し口の近傍を通流
する前記ガス流に噴出し流体を作用させて上記ガス流の
通流方向を基準とする上記噴出し口の下流域における上
記ガス流の巻込みを抑制する第２の噴出し用通路とを含
んでいることを特徴とする構造要素。
【請求項２】前記第２の噴出し用通路における噴出し口
の面積は、前記第１の噴出し用通路におけるの噴出し口
の面積より小に設定されていることを特徴とする請求項
１に記載の構造要素。
【請求項３】前記第１の噴出し用通路は噴出し中心線が
前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向を基準
にして下流側に傾いており、前記第２の噴出し用通路は
噴出し中心線が上記通流方向を基準にして上流側に傾い
ていることを特徴とする請求項１に記載の構造要素。
【請求項４】前記第１の噴出し用通路は噴出し中心線が
前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向を基準
にして上流側に傾いており、前記第２の噴出し用通路は
噴出し中心線が上記通流方向を基準にして下流側に傾い
ていることを特徴とする請求項１に記載の構造要素。
【請求項５】前記第１の噴出し用通路および前記第２の
噴出し用通路は、噴出し中心線がそれぞれ前記表面に沿
って通流する前記ガス流の通流方向を基準にして下流側
に傾いていることを特徴とする請求項１に記載の構造要
素。
【請求項６】前記第１の噴出し用通路は噴出し中心線が
前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向を基準
にして下流側に傾いており、前記第２の噴出し用通路は
噴出し中心線が上記ガス流の通流方向に対してほぼ直交
していることを特徴とする請求項１に記載の構造要素。
【請求項７】前記第１の噴出し用通路および前記第２の
噴出し通路の少なくとも一方の噴出し通路は、噴出し中
心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向
を基準にして水平方向にも傾いていることを特徴とする
請求項１に記載の構造要素。
【請求項８】前記第１の噴出し用通路および前記第２の
噴出し通路は、互いの噴出し中心線が平行し、かつ上記
噴出し中心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の
通流方向を基準にして水平方向に傾いていることを特徴
とする請求項１に記載の構造要素。
【請求項９】ガス流に接触する雰囲気で用いられる構造
要素本体と、この構造要素本体の前記ガス流に接触する
表面にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、上記
各噴出し口から流体を噴出させて上記表面を流体フィル
ムで覆うための複数の流体噴出し用通路とを備えた構造
要素において、前記複数の流体噴出し用通路は、噴出し中心線が前記表
面に沿って通流する前記ガス流の通流方向を基準にして
上流側に傾いていることを特徴とする構造要素。
【請求項１０】前記流体噴出し用通路は、前記表面より
前記構造要素本体の厚み方向に所定だけ入り込んだ位置
から上記表面に至る通路を構成する壁で前記ガス流の通
流方向を基準にして下流側に位置している部分が下流側
に傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の構造
要素。
【請求項１１】前記流体噴出し用通路は、前記表面より
前記構造要素本体の厚み方向に所定だけ入り込んだ位置
から上記表面に至る通路を構成する壁で前記ガス流の通
流方向を基準にして上流側に位置している部分が上流側
に傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の構造
要素。
【請求項１２】前記流体噴出し用通路は、前記表面より
前記構造要素本体の厚み方向に所定だけ入り込んだ位置
から上記表面に至る通路を構成する壁で前記ガス流の通
流方向を基準にして上流側に位置している部分が上流側
に傾斜しており、下流側に位置している部分が下流側に
傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の構造要
素。
【請求項１３】ガス流に接触する雰囲気で用いられる構
造要素本体と、この構造要素本体の前記ガス流に接触す
る表面にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、上
記各噴出し口から流体を噴出させて上記表面を流体フィ
ルムで覆うための複数の流体噴出し用通路とを備えた構
造要素において、前記複数の流体噴出し用通路は、噴出し中心線が前記表
面に沿って通流するガス流の通流方向を基準にして下流
側に傾いており、前記表面より前記構造要素本体の厚み
方向に所定だけ入り込んだ位置から上記表面に至る通路
を構成する壁で上記ガス流の通流方向を基準にして上流
側に位置している部分が上流側に傾斜していることを特
徴とする構造要素。
【請求項１４】ガス流に接触する雰囲気で用いられる構
造要素本体と、この構造要素本体の前記ガス流に接触す
る表面にそれぞれの噴出し口を位置させて設けられ、上
記各噴出し口から流体を噴出させて上記表面を流体フィ
ルムで覆うための複数の流体噴出し用通路とを備えた構
造要素において、前記複数の流体噴出し用通路は、噴出し口の周縁部に噴
出し中心線を中心にして非対称な幾何学的形状をなす拡
散口部を備えていることを特徴とする構造要素。
【請求項１５】前記拡散口部の、前記表面に沿って通流
するガス流の通流方向を基準にして下流側の端部が、上
記ガス流の通流方向に対して直交していることを特徴と
する請求項１４に記載の構造要素。
【請求項１６】前記複数の流体噴出し用通路は、噴出し
中心線が前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方
向を基準にして水平方向に傾いていることを特徴とする
請求項１４に記載の構造要素。
【請求項１７】前記拡散口部は、前記噴出し口の周縁部
で前記表面に沿って通流する前記ガス流の通流方向を基
準にして上流側に位置している側に設けられていること
を特徴とする請求項１４、１５，１６のいずれか１項に
記載の構造要素。
【請求項１８】前記構造要素本体は、ガスタービンの翼
であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１
項に記載の構造要素。