JP2023160018A - ガスタービン動翼及びガスタービン - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービン動翼に生じる熱応力を効果的に抑制する。【解決手段】一実施形態に係るガスタービン動翼のプラットフォームは、後縁側の端面から前縁側に向かって凹む溝部を有する。溝部の底部は、径方向から見て少なくとも翼形部と重複する。底部についてのプラットフォームの腹側の端部を第１点としたときに、第１点において径方向と交差する面に沿って延在する、底部についての接線を第１接線とし、径方向から見て翼形部の内部に受けられたサーペンタイン冷却流路の後縁側の端部と翼形部の後縁側の端部とを結ぶ線分と底部との交点を第２点としたときに、第２点におい上記面に沿って延在する、底部についての接線を第２接線とし、径方向から見て第１接線と第２接線との交点を第３点とする。径方向から見て第３点は、第１点と第２点とを結ぶ直線を挟んで翼形部の後縁側の端部とは反対側に存在している。【選択図】図３Ａ

Description

本開示は、ガスタービン動翼及びガスタービンに関する。

ガスタービン動翼では、ガスタービンの運転開始時や運転の停止時等の過渡状態において、翼型部とプラットフォームとで温度差が生じ易く、熱応力が発生し易い。この熱応力は翼型部の後縁とプラットフォームとの付根部分の近傍で特に大きくなり易いことが分かっている。そのため、プラットフォームの後縁側の端部から前縁側に向かって凹むように形成され、ロータの周方向に延在する溝部をプラットフォームに形成することで、上述した熱応力を低減するように構成されたガスタービン動翼が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平８－２５４１０３号公報

タービン動翼では、翼型部の冷却のためにサーペンタイン冷却流路が翼型部の内部に形成されている。このサーペンタイン冷却流路は、プラットフォームの少なくとも一部を含む翼高さ方向の範囲にわたって延在している。したがって、プラットフォームに形成された上記の溝部は、サーペンタイン冷却流路との壁厚を確保した位置に形成される必要がある。そのため、該溝部の深さには制限がある。

本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、ガスタービン動翼に生じる熱応力を効果的に抑制できるガスタービン動翼を提供することを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン動翼は、
ロータに固定される基端部と、
前記ロータの径方向に延在し、前縁と後縁との間における翼形状を形成する腹側及び背側の翼面を有する翼形部と、
前記基端部と前記翼形部との間に設けられたプラットフォームと、
を備え、
前記プラットフォームは、前記後縁側の端面から前記前縁側に向かって凹み、前記ロータの周方向に延在する溝部を有し、
前記溝部の底部は、前記径方向から見たときに少なくとも前記翼形部と重複し、
前記底部についての前記プラットフォームの前記腹側の端部を第１点としたときに、前記第１点において前記径方向と交差する面に沿って延在する、前記底部についての接線を第１接線とし、
前記径方向から見たときに前記翼形部の内部に受けられたサーペンタイン冷却流路の前記後縁側の端部と前記翼形部の前記後縁側の端部とを結ぶ線分と前記底部との交点を第２点としたときに、前記第２点において前記面に沿って延在する、前記底部についての接線を第２接線とし、
前記径方向から見たときに前記第１接線と前記第２接線との交点を第３点としたときに、
前記径方向から見たときに、前記第３点は、前記第１点と前記第２点とを結ぶ直線を挟んで前記翼形部の前記後縁側の端部とは反対側に存在している。

（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、
前記ロータと、
前記ロータに前記基端部で固定される上記（１）の構成のガスタービン動翼と、
を備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービン動翼に生じる熱応力を効果的に抑制できる。

幾つかの実施形態に係るガスタービン動翼が適用され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動翼（ガスタービン動翼）を背側から見た図である。 図２のＡ－Ａ断面の一例を示す図である。 図２のＡ－Ａ断面の他の一例を示す図である。 図２のＡ－Ａ断面のさらに他の一例を示す図である。 図２のＡ－Ａ断面のさらに他の一例を示す図である。 溝部の形状について説明するための図である。

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。

（ガスタービン１）
まず、幾つかの実施形態に係るガスタービン動翼が適用されるガスタービンについて説明する。

図１は、幾つかの実施形態に係るガスタービン動翼が適用されるガスタービンの概略構成図である。図１に示すように、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る。

圧縮機２は、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。
圧縮機２には、空気取入口１２から取り込まれた空気が送られるようになっており、この空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。

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るようになっており、該燃焼器４において燃料が燃焼され、タービン６の作動流体である燃焼ガスが生成される。燃焼器４は、図１に示すように、ケーシング２０内にロータ８を中心として周方向に沿って複数配置されていてもよい。

タービン６は、タービン車室２２内に形成される燃焼ガス流路２８を有し、該燃焼ガス流路２８に設けられる複数の静翼２４及び動翼２６を含む。
静翼２４はタービン車室２２側に固定されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の静翼２４が静翼列を構成している。また、動翼２６はロータ８に植設されており、ロータ８の周方向に沿って配列される複数の動翼２６が動翼列を構成している。静翼列と動翼列とは、ロータ８の軸方向において交互に配列されている。
タービン６では、燃焼ガス流路２８に流れ込んだ燃焼器４からの燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動され、これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されて電力が生成されるようになっている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気室３０を介して外部へ排出される。

幾つかの実施形態において、タービン６の動翼２６は、以下に説明するガスタービン動翼４０であってもよい。

（ガスタービン動翼４０）
図２は、幾つかの実施形態に係る動翼２６（ガスタービン動翼４０）を背側から見た図である。
図３Ａは、図２のＡ－Ａ断面の一例を示す図である。
図３Ｂは、図２のＡ－Ａ断面の他の一例を示す図である。
図３Ｃは、図２のＡ－Ａ断面のさらに他の一例を示す図である。
図３Ｄは、図２のＡ－Ａ断面のさらに他の一例を示す図である。
図４は、溝部７０の形状について説明するための図であり、図３Ａに示す溝部７０を例に挙げている。
なお、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すＡ－Ａ断面は、後述するフィレット部３６におけるロータ８の径方向（以下、単に「径方向」とも称する。）外側の端部における翼部４２の断面を表している。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、幾つかの実施形態に係るガスタービン動翼４０である動翼２６は、翼部（翼型部）４２と、プラットフォーム３２と、翼根部（基端部）３４と、を備えている。翼根部３４は、ロータ８（図１参照）に埋設され、動翼２６は、ロータ８と共に回転する。プラットフォーム３２は、翼根部３４と一体的に構成されている。

翼部４２は、ロータ８の径方向（以下、単に「径方向」とも称する。）に沿って延在するように設けられており、プラットフォーム３２に固定される基端５０と、翼高さ方向（ロータ８の径方向）において基端５０とは反対側に位置する先端４８と、を有する。
また、動翼２６の翼部４２は、基端５０から先端４８にかけて前縁４４及び後縁４６を有し、該翼部４２の翼面は、基端５０と先端４８との間において翼高さ方向（径方向）に沿って延在する圧力面（腹面）５６と負圧面（背面）５８とを含む。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、翼部４２の内部には、翼部４２の翼高さ方向に沿って延在する冷却流路６０が設けられている。冷却流路６０には、ガスタービン動翼４０を冷却するための冷却流体（例えば空気）が流れるようになっている。冷却流路６０に冷却流体を供給することにより、タービン６の燃焼ガス流路２８に設けられて高温の燃焼ガスに曝される翼部４２が冷却される。
幾つかの実施形態では、冷却流路６０は、翼部４２及びプラットフォーム３２の少なくとも一部を含む翼高さ方向の範囲にわたって延在している。
なお、ガスタービン動翼４０は、複数の冷却流路６０を有していてもよい。また冷却流路６０はさらに、翼根部３４にわたって延在していてもよい。

翼部４２の基端５０側の部分である基端部５１には、フィレット部３６が形成されている。そして、翼部４２はフィレット部３６を介してプラットフォーム３２に接続されている。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、幾つかの実施形態に係る動翼２６では、プラットフォーム３２は、後縁４６側の端面３２ａから前縁４４側に向かって凹み、ロータ８の周方向（以下、単に「周方向」とも称する。）に延在する溝部７０を有する。
動翼２６では、ガスタービン１の運転開始時や運転の停止時等の過渡状態において、翼部４２とプラットフォーム３２とで温度差が生じ易く、熱応力が発生し易い。この熱応力は翼部４２の後縁４６とプラットフォーム３２との付根部分の近傍で特に大きくなり易いことが分かっている。そのため、プラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａから前縁４４側に向かって凹むように形成され、ロータ８の周方向に延在する溝部７０をプラットフォーム３２に形成することで、上述した熱応力を低減するようにしている。
溝部７０については、後で詳細に説明する。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、幾つかの実施形態に係る動翼２６では、プラットフォーム３２は、該プラットフォーム３２と、周方向で隣り合う他の動翼２６のプラットフォーム３２との間の隙間をシールするための不図示のシールピンが配置されるシールピン溝８１を有する。幾つかの実施形態に係る動翼２６では、シールピン溝８１は、プラットフォーム３２の負圧面５８側（背側）の端面３２ｂに形成されている。
幾つかの実施形態に係る動翼２６では、プラットフォーム３２の圧力面５６側（腹側）の端面３２ｃは、該端面３２ｃと対向する位置に配置される不図示のシールピンと当接可能な平面３２ｐを含む。

（溝部７０について）
上述したように、溝部７０は、プラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａから前縁４４側に向かって凹むように形成されている。また、翼部４２の後縁４６は、プラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａに近接して設けられている。
そのため、溝部７０の底部７１は、翼部４２の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）よりもプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａから前縁４４側に向かって奥まった位置に形成される。
なお、幾つかの実施形態に係る動翼２６では、溝部７０の底部７１は、周方向から見たときの動翼２６の断面において、最も前縁４４側、すなわちロータ８の軸方向（以下、単に「軸方向」とも称する。）に沿ったタービン６の上流側に最も近い位置のことである。

ガスタービン１の運転開始時や運転の停止時等の過渡状態において翼部４２に作用する熱応力は、翼部４２の後縁４６とプラットフォーム３２との付根部分の近傍で特に大きくなり易い。
発明者らが鋭意検討した結果、特に大きな熱応力となりがちな翼部４２の後縁４６とプラットフォーム３２との付根部分の近傍の熱応力を効果的に抑制するためには、翼部４２の後縁端４６ａの直下（径方向内側）に溝部７０が存在するように溝部７０を形成することで、プラットフォーム３２の内、該付根部分を拘束する領域の強度を抑制するとよいことが判明した。

しかし、動翼２６では、翼部４２の冷却のためにサーペンタイン冷却流路（冷却流路６０）が翼部４２の内部に形成されている。上述したように、冷却流路６０は、プラットフォーム３２の少なくとも一部を含む翼高さ方向の範囲にわたって延在している。したがって、プラットフォーム３２に形成された上記の溝部７０は、冷却流路６０との壁厚を確保した位置に形成される必要がある。そのため、該溝部７０の深さには制限がある。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、翼部４２の後縁４６の近傍は、翼部４２の内、プラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａ、及び、プラットフォーム３２の圧力面５６側の端面３２ｃに最も接近している部位である。
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、プラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａに最も接近している冷却流路６０は、最も後縁４６側の冷却流路６１である。この冷却流路６１における後縁４６側の端部（後縁端６１ａ）の近傍は、プラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａ、及び、プラットフォーム３２の圧力面５６側の端面３２ｃに最も接近している部位である。

そこで、幾つかの実施形態に係る動翼２６では、上述した翼部４２の後縁４６の位置、及び、最も後縁４６側の冷却流路６１の位置を考慮して、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示すように、溝部７０の深さが径方向から見たときに翼部４２の後縁端４６ａの近傍で比較的深く、翼部４２の後縁端４６ａから周方向に離れた位置では比較的浅くなるように溝部７０を形成するようにしている。
具体的には、溝部７０は、翼部４２の後縁端４６ａから周方向に離れた位置で比較的浅い背側領域７２と、翼部４２の後縁端４６ａの近傍で比較的深い腹側領域７３と、背側領域７２と腹側領域７３とを接続する中間領域７４とを含んでいる。

より具体的には、図４に示すように、溝部７０の底部７１は、径方向から見たときに少なくとも翼部４２と重複する。
底部７１についてのプラットフォーム３２の圧力面５６側の端部７１ａを第１点Ｐ１としたときに、第１点Ｐ１における底部７１の接線であって径方向と交差する面ＰＬ（例えば図４における紙面に相当する面）に沿って延在する接線を第１接線Ｌｔ１とする。
径方向から見たときに翼部４２の内部に受けられた最も後縁４６側の冷却流路６１の後縁端６１ａと翼部４２の後縁端４６ａとを結ぶ線分Ｌｓと底部７１との交点を第２点Ｐ２としたときに、第２点Ｐ２における底部７１の接線であって上記面ＰＬに沿って延在する接線を第２接線Ｌｔ２とする。径方向から見たときに第１接線Ｌｔ１と第２接線Ｌｔ２との交点を第３点Ｐ３とする。径方向から見たときに、第３点Ｐ３は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ直線ＳＬを挟んで翼部４２の後縁端４６ａとは反対側に存在している。
なお、上記の条件は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示す何れの溝部７０でも満たしている。

なお、第１点Ｐ１は、径方向から見たときの底部７１とプラットフォーム３２の圧力面５６側の端面３２ｃとの交点であるので、厳密に言えば第１接線Ｌｔ１は一意に定まらない。そのため、上記第１点Ｐ１は、該交点の極めて近くであって、該交点における面取り又は糸面取りが施された部位から面取り又は糸面取りの影響のない位置まで周方向に離れた位置を指すものとする。

溝部７０を上述のように構成することで、底部７１は、翼部４２の後縁端４６ａよりもプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａから前縁４４側に向かって奥まった位置に形成されることとなる。そのため、径方向から見たときに翼部４２の後縁端４６ａと重複する位置に溝部７０が存在することとなるので、翼部４２の後縁端４６ａの直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を抑制して、ガスタービン１の過渡状態において翼部４２の後縁端４６ａの近傍に生じる熱応力を効果的に低減できる。

また、溝部７０を上述のように構成することで、底部７１は、第２点Ｐ２から負圧面５８に向うにつれてプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａに向かうように、すなわちロータ８の軸方向下流側に向かうように形成されることとなる。そのため、底部７１は、第２点Ｐ２から負圧面５８に向うにつれて冷却流路６１に接近していくことが抑制されるので、溝部７０と冷却流路６１との間の壁厚を確保し易くなる。
したがって、幾つかの実施形態に係る動翼２６によれば、溝部７０と冷却流路６１との間の壁厚を確保しつつ、ガスタービン１の過渡状態において翼部４２の後縁端４６ａの近傍に生じる熱応力を効果的に低減できる。
また、上述のように構成された溝部７０を有する動翼２６を備えたガスタービン１では、溝部７０と冷却流路６１との間の壁厚を確保しつつ、ガスタービン１の過渡状態において翼部４２の後縁端４６ａの近傍に生じる熱応力を効果的に低減できるので、ガスタービン１の耐久性を向上できる。

幾つかの実施形態に係る動翼２６では、径方向から見たときに、底部７１は、翼部４２の後縁端４６ａを中心とし、上記線分Ｌｓ上を通過する第１仮想円Ｃｖ１よりも外側で負圧面５８及び圧力面５６と交差するとよい。なお、この条件は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示す何れの溝部７０でも満たしている。
第１仮想円Ｃｖ１の半径は、例えば、ガスタービン１の過渡状態において翼部４２の後縁端４６ａの近傍に生じる熱応力を効果的に低減できる大きさとして、例えば応力解析等によって求めることができる。
これにより、翼部４２の後縁端４６ａの直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を効率的に抑制できる。

幾つかの実施形態に係る動翼２６では、径方向から見たときに、底部７１は、冷却流路６１の後縁端６１ａを中心とし、上記線分Ｌｓ上を通過する第２仮想円Ｃｖ２よりも外側で負圧面５８と交差するとよい。なお、この条件は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示す何れの溝部７０でも満たしている。
第２仮想円Ｃｖ２の半径は、例えば、溝部７０と冷却流路６１との間の壁厚として必要な厚さであるとよい。
これにより、少なくとも第２仮想円Ｃｖ２の半径の分だけ、溝部７０と冷却流路６１との間の壁厚を確保できる。

幾つかの実施形態に係る動翼２６では、溝部７０における後縁４６側の端面（すなわちプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａ）から前縁４４側に向かって凹む深さｄｐは、圧力面５６側の方が負圧面５８側よりも深いとよい。具体的には、腹側領域７３の深さｄｐは、背側領域７２の深さｄｐよりも深いとよい。なお、この条件は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示す何れの溝部７０でも満たしている。
これにより、翼部４２の後縁端４６ａの直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を抑制することに対して寄与度が低い、後縁端４６ａよりも周方向に沿って負圧面５８側に向かって離れた位置における溝部７０（すなわち背側領域７２）の深さｄｐが比較的浅くなる。一般的に溝部７０は、放電加工によって形成するので、溝部７０の深さが浅い方が加工コストを抑制できる。
よって、幾つかの実施形態に係る動翼２６によれば、翼部４２の後縁端４６ａの直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を効果的に抑制しつつ、加工コストを抑制できる溝部７０を提供できる。
また、背側領域７２の深さｄｐが比較的浅くなることで、溝部７０とシールピン溝８１とが干渉し難くなるので、シールピン溝８１をプラットフォーム３２の負圧面５８側の端面３２ｂに形成し易くなる。これにより、プラットフォーム３２の圧力面５６側の端面３２ｃにはシールピン溝８１を設けなくてもよくなるため、腹側領域７３の深さｄｐを比較的深くし易い。

幾つかの実施形態に係る動翼２６では、溝部７０の深さｄｐは、径方向から見たときの底部７１と負圧面５８との交差位置Ｐ４よりも翼部４２の後縁端４６ａから離れた位置では、一定であってもよい。具体的には、背側領域７２は少なくとも一部の領域で深さｄｐが一定であってもよい。なお、この条件は、図３Ａ、及び図３Ｂに示す溝部７０で満たしている。
これにより、溝部７０の形状を単純化でき、溝部７０の加工コストを抑制できる。

幾つかの実施形態に係る動翼２６では、溝部７０の深さｄｐは、第１点Ｐ１を含み、第１点Ｐ１と径方向から見たときの底部７１と圧力面５６との交差位置Ｐ５との間の少なくとも一部の領域で一定であってもよい。具体的には、腹側領域７３は少なくとも一部の領域で深さｄｐが一定であってもよい。なお、この条件は、図３Ａ、図３Ｃ及び図３Ｄに示す溝部７０で満たしている。
これにより、腹側（圧力面５６側）における溝部７０の深さを確保しつつ、周方向で隣り合う他の動翼２６のプラットフォーム３２との間の隙間をシールするための不図示のシールピンと溝部７０との干渉を回避し易くなる。

なお、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示す溝部７０では、径方向から見たときに底部７１は、直線状に延在しているが、曲線状に延在していてもよい。

幾つかの実施形態に係る動翼２６では、上述したように、シールピン溝８１は、プラットフォーム３２の負圧面５８側の端面３２ｂに形成されるとよい。プラットフォーム３２の圧力面５６側の端面３２ｃは、該端面３２ｃと対向する位置に配置される不図示のシールピンと当接可能な平面３２ｐを含むとよい。
これにより、プラットフォーム３２の圧力面５６側の端面３２ｃにおいて平面となる領域（平面３２ｐ）を確保し易くなる。そのため、プラットフォーム３２の圧力面５６側の端面３２ｃの近傍において溝部７０を深くし易くなる。よって、翼部４２の後縁端４６ａの直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を抑制し易くなる。

本開示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、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示した背側領域７２と腹側領域７３と中間領域７４とを適宜組み合わせた溝部７０を有する動翼２６であっても、上述した作用効果を奏する。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン動翼４０（動翼２６）は、ロータ８に固定される基端部（翼根部３４）と、ロータ８の径方向に延在し、前縁４４と後縁４６との間における翼形状を形成する腹側及び背側の翼面を有する翼形部（翼部４２）と、基端部（翼根部３４）と翼形部（翼部４２）との間に設けられたプラットフォーム３２と、を備える。プラットフォーム３２は、後縁４６側の端面３２ａから前縁４４側に向かって凹み、ロータ８の周方向に延在する溝部７０を有する。溝部７０の底部７１は、径方向から見たときに少なくとも翼形部（翼部４２）と重複する。底部７１についてのプラットフォーム３２の腹側（圧力面５６側）の端部７１ａを第１点Ｐ１としたときに、第１点Ｐ１における底部７１の接線であって径方向と交差する面ＰＬに沿って延在する接線を第１接線Ｌｔ１とする。径方向から見たときに翼形部（翼部４２）の内部に受けられたサーペンタイン冷却流路（冷却流路６１）の後縁４６側の端部（後縁端６１ａ）と翼部４２の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）とを結ぶ線分Ｌｓと底部７１との交点を第２点Ｐ２としたときに、第２点Ｐ２における底部７１の接線であって上記面ＰＬに沿って延在する接線を第２接線Ｌｔ２とする。径方向から見たときに第１接線Ｌｔ１と第２接線Ｌｔ２との交点を第３点Ｐ３とする。径方向から見たときに、第３点Ｐ３は、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結ぶ直線ＳＬを挟んで翼部４２の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）とは反対側に存在している。

上記（１）の構成によれば、底部７１は、翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）よりもプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａから前縁４４側に向かって奥まった位置に形成されることとなる。そのため、翼高さ方向（径方向）から見たときに翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）と重複する位置に溝部７０が存在することとなるので、翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を抑制して、ガスタービン１の過渡状態において翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の近傍に生じる熱応力を効果的に低減できる。
また、上記（１）の構成によれば、底部７１は、第２点Ｐ２から背側の翼面（負圧面５８）に向うにつれてプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａに向かうように、すなわちロータ８の軸方向下流側に向かうように形成されることとなる。そのため、底部７１は、第２点Ｐ２から背側の翼面（負圧面５８）に向うにつれてサーペンタイン冷却流路（冷却流路６１）に接近していくことが抑制されるので、溝部７０とサーペンタイン冷却流路（冷却流路６１）との間の壁厚を確保し易くなる。
したがって、上記（１）の構成によれば、溝部７０とサーペンタイン冷却流路（冷却流路６１）との間の壁厚を確保しつつ、ガスタービン１の過渡状態において翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の近傍に生じる熱応力を効果的に低減できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、径方向から見たときに、底部７１は、翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）を中心とし、上記線分Ｌｓ上を通過する第１仮想円Ｃｖ１よりも外側で背側の翼面（負圧面５８）及び腹側の翼面（圧力面５６）と交差するとよい。

上記（２）の構成によれば、翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を効率的に抑制できる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、径方向から見たときに、底部７１は、サーペンタイン冷却流路（冷却流路６１）の後縁４６側の端部（後縁端６１ａ）を中心とし、上記線分Ｌｓ上を通過する第２仮想円Ｃｖ２よりも外側で背側の翼面（負圧面５８）と交差するとよい。

上記（３）の構成によれば、少なくとも第２仮想円Ｃｖ２の半径の分だけ、溝部７０とサーペンタイン冷却流路（冷却流路６１）との間の壁厚を確保できる。

（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、溝部７０における後縁４６側の端面（すなわちプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａ）から前縁４４側に向かって凹む深さｄｐは、腹側（圧力面５６側）の方が背側（負圧面５８側）よりも深いとよい。

上記（４）の構成によれば、翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を抑制することに対して寄与度が低い、該端部（後縁端４６ａ）よりも周方向に沿って背側（負圧面５８側）に向かって離れた位置における溝部７０の深さｄｐが比較的浅くなる。一般的に溝部７０は、放電加工によって形成するので、溝部７０の深さが浅い方が加工コストを抑制できる。
上記（４）の構成によれば、翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を効果的に抑制しつつ、加工コストを抑制できる溝部７０を提供できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、溝部７０における後縁４６側の端面（すなわちプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａ）から前縁４４側に向かって凹む深さｄｐは、径方向から見たときの底部７１と背側の翼面（負圧面５８）との交差位置Ｐ４よりも翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）から離れた位置では、一定であってもよい。

上記（５）の構成によれば、溝部７０の形状を単純化でき、溝部７０の加工コストを抑制できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、溝部７０における後縁４６側の端面（すなわちプラットフォーム３２の後縁４６側の端面３２ａ）から前縁４４側に向かって凹む深さｄｐは、第１点Ｐ１を含み、第１点Ｐ１と径方向から見たときの底部７１と腹側の翼面（圧力面５６）との交差位置Ｐ５との間の少なくとも一部の領域で一定であってもよい。

上記（６）の構成によれば、腹側（圧力面５６）における溝部７０の深さｄｐを確保しつつ、周方向で隣り合う他のガスタービン動翼４０（動翼２６）のプラットフォーム３２との間の隙間をシールするためのシールピンと溝部７０との干渉を回避し易くなる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、プラットフォーム３２は、プラットフォーム３２と、周方向で隣り合う他のガスタービン動翼４０（動翼２６）のプラットフォーム３２との間の隙間をシールするためのシールピンが配置されるシールピン溝８１を有するとよい。シールピン溝８１は、プラットフォーム３２の背側（負圧面５８側）の端面３２ｂに形成されるとよい。プラットフォーム３２の腹側（圧力面５６）の端面３２ｃは、該端面３２ｃと対向する位置に配置されるシールピンと当接可能な平面３２ｐを含むとよい。

上記（７）の構成によれば、プラットフォーム３２の腹側（圧力面５６）の端面３２ｃにおいて平面となる領域（平面３２ｐ）を確保し易くなる。そのため、プラットフォーム３２の腹側（圧力面５６）の端面３２ｃの近傍において溝部７０を深くし易くなる。これにより、翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の直下（径方向内側）におけるプラットフォーム３２の強度を抑制し易くなる。

（８）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン１は、ロータ８と、ロータ８に基端部（翼根部３４）で固定される上記（１）乃至（７）の何れかの構成のガスタービン動翼４０（動翼２６）と、を備える。

上記（８）の構成によれば、溝部７０とサーペンタイン冷却流路（冷却流路６１）との間の壁厚を確保しつつ、ガスタービン１の過渡状態において翼形部（翼部４２）の後縁４６側の端部（後縁端４６ａ）の近傍に生じる熱応力を効果的に低減できるので、ガスタービン１の耐久性を向上できる。

１ ガスタービン
８ ロータ
２６ 動翼
３２ プラットフォーム
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 端面
３２ｐ 平面
３４ 翼根部（基端部）
４０ ガスタービン動翼
４２ 翼部（翼型部）
４４ 前縁
４６ 後縁
４６ａ 後縁端
５６ 圧力面（腹面）
５８ 負圧面（背面）
６０、６１ 冷却流路（サーペンタイン冷却流路）
６１ａ 後縁端
７０ 溝部
７１ 底部
８１ シールピン溝

Claims (8)

1. ロータに固定される基端部と、
   前記ロータの径方向に延在し、前縁と後縁との間における翼形状を形成する腹側及び背側の翼面を有する翼形部と、
   前記基端部と前記翼形部との間に設けられたプラットフォームと、
   を備え、
   前記プラットフォームは、前記後縁側の端面から前記前縁側に向かって凹み、前記ロータの周方向に延在する溝部を有し、
   前記溝部の底部は、前記径方向から見たときに少なくとも前記翼形部と重複し、
   前記底部についての前記プラットフォームの前記腹側の端部を第１点としたときに、前記第１点における前記底部の接線であって前記径方向と交差する面に沿って延在する接線を第１接線とし、
   前記径方向から見たときに前記翼形部の内部に受けられたサーペンタイン冷却流路の前記後縁側の端部と前記翼形部の前記後縁側の端部とを結ぶ線分と前記底部との交点を第２点としたときに、前記第２点における前記底部の接線であって前記面に沿って延在する接線を第２接線とし、
   前記径方向から見たときに前記第１接線と前記第２接線との交点を第３点としたときに、
   前記径方向から見たときに、前記第３点は、前記第１点と前記第２点とを結ぶ直線を挟んで前記翼形部の前記後縁側の端部とは反対側に存在している
   ガスタービン動翼。
2. 前記径方向から見たときに、前記底部は、前記翼形部の前記後縁側の端部を中心とし、前記線分上を通過する第１仮想円よりも外側で前記背側の翼面及び前記腹側の翼面と交差する、
   請求項１に記載のガスタービン動翼。
3. 前記径方向から見たときに、前記底部は、前記サーペンタイン冷却流路の前記後縁側の端部を中心とし、前記線分上を通過する第２仮想円よりも外側で前記背側の翼面と交差する、
   請求項１又は２に記載のガスタービン動翼。
4. 前記溝部における前記後縁側の端面から前記前縁側に向かって凹む深さは、前記腹側の方が前記背側よりも深い、
   請求項１に記載のガスタービン動翼。
5. 前記溝部における前記後縁側の端面から前記前縁側に向かって凹む深さは、前記径方向から見たときの前記底部と前記背側の翼面との交差位置よりも前記翼形部の前記後縁側の端部から離れた位置では、一定である、
   請求項１に記載のガスタービン動翼。
6. 前記溝部における前記後縁側の端面から前記前縁側に向かって凹む深さは、前記第１点を含み、前記第１点と前記径方向から見たときの前記底部と前記腹側の翼面との交差位置との間の少なくとも一部の領域で一定である、
   請求項１に記載のガスタービン動翼。
7. 前記プラットフォームは、前記プラットフォームと、前記周方向で隣り合う他のガスタービン動翼のプラットフォームとの間の隙間をシールするためのシールピンが配置されるシールピン溝を有し、
   前記シールピン溝は、前記プラットフォームの背側の端面に形成され、
   前記プラットフォームの腹側の端面は、該端面と対向する位置に配置されるシールピンと当接可能な平面を含む、
   請求項１に記載のガスタービン動翼。
8. 前記ロータと、
   前記ロータに前記基端部で固定される請求項１に記載のガスタービン動翼と、
   を備える、
   ガスタービン。

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