涡轮动叶以及燃气轮机的制作方法

本公开涉及涡轮动叶以及燃气轮机。

背景技术：

通常，燃气轮机具备压缩机、燃烧器以及涡轮，使燃料和由压缩机压缩后的空气在燃烧器中燃烧，利用该高温高压的燃烧气体驱动涡轮而获得动力。涡轮在外壳内具有多个涡轮静叶以及涡轮动叶交替配设而成的叶片列。而且，利用被导入外壳内的燃烧气体来驱动涡轮动叶旋转，从而使与该涡轮动叶连结的转子旋转。

在上述那样的涡轮中，通常，在外壳与涡轮动叶的末端之间设有余隙，以免因外壳与涡轮动叶的热延伸差等而产生摩擦。

然而，在燃气轮机运转时，因涡轮动叶的腹侧与背侧的压力差而使燃烧气体的主流的一部分穿过该余隙并从腹侧向背侧不做功地漏出。余隙中的漏流不仅是没有对涡轮的叶片列做功，还在余隙的出口侧上翻而形成纵向涡流，因此因与主流之间的混合而成为压力损失的产生原因。由余隙的漏流引起的损失成为涡轮效率降低的主要因素。

对此，以减少由余隙的漏流引起的损失为目的，例如，如专利文献1以及专利文献2所示，已知在涡轮动叶的末端设有凸肋(squealer rib)的结构。凸肋是沿着涡轮动叶的末端面的外周设置的栅栏状的突起，也被称作叶顶(squealer)。通过在涡轮动叶的末端设置凸肋，余隙的流路阻力增大，借助缩流效果而能够减少余隙的漏流量。另外，专利文献1以及2还公开有使凸肋的侧面倾斜的结构。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第8684691号说明书

专利文献2：日本特开2011-163123号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在专利文献1以及专利文献2中，通过设置凸肋而获得一定程度的缩流效果，但在沿着凸肋侧面的倾斜面的流体的流通过外壳的内壁面与凸肋的端面之间的间隙时，该流体的流的一部分附着于凸肋的端面并沿着端面流动，因此不一定可以有效地获得缩流效果。

鉴于上述情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，提供能够减少在涡轮动叶与外壳之间的余隙漏出的漏流量、有效地抑制由漏流引起的损失的涡轮动叶以及燃气轮机。

用于解决课题的手段

(1)本发明的至少一实施方式所涉及的涡轮动叶应用于轮机，其特征在于，

所述涡轮动叶具备：

翼型部，其具有由腹面以及背面形成的翼型；以及

一根以上的凸肋，其在所述涡轮动叶的前端面中从前缘侧朝向后缘侧延伸，

所述凸肋中的至少一根具有在所述凸肋的延伸方向上相连的棱线，

与所述前端面对置的涡轮的外壳内壁面和所述前端面之间的间隙在所述棱线上具有极小值，

在所述凸肋的宽度方向上的所述棱线的两侧，所述间隙比所述极小值大。

根据上述(1)的结构，凸肋构成为，涡轮的外壳内壁面与涡轮动叶的前端面之间的间隙在沿凸肋的延伸方向相连的棱线上具有极小值。由此，在流体通过凸肋的棱线与外壳内壁面之间的间隙时，因缩流效果而使实际有效的流路面积缩小，漏流量以及由漏流引起的压力损失减少。因而，能够减少由漏流引起的损失(余隙损失)。

此外，凸肋构成为在棱线的两侧外壳内壁面与涡轮动叶的前端面之间的间隙比极小值大。即，凸肋在凸肋的棱线的两侧不具有形成涡轮动叶的前端面与外壳内壁面之间的极小的间隙的平面。因此，即便在通过凸肋的棱线时从凸肋剥离的流体的流想要在凸肋的棱线的后流侧再次附着于凸肋，由于在凸肋的棱线的后流侧不存在形成极小的间隙的平面，因此能够抑制流体的流向凸肋的再次附着。由此，能够抑制由流的再次附着引起的凸肋的缩流效果的降低，能够进一步减少由漏流引起的损失(余隙损失)。

(2)在一些实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，所述凸肋中的至少一根在腹面侧的腹侧边缘与位于比所述腹侧边缘靠背面侧的所述棱线之间，具有从所述腹侧边缘朝向所述棱线而使所述间隙单调减小的节流面。

这样，通过设置从腹侧边缘朝向棱线而使所述间隙单调减小的节流面，能够沿着节流面而形成朝向半径方向外侧的流体的流，从而能够提高缩流效果。需要说明的是，半径方向外侧是指，在涡轮的半径方向上从内侧朝向外侧的方向。

(3)在一些实施方式中，在上述(1)或者(2)的结构的基础上，所述凸肋中的至少一根在背面侧的背侧边缘与位于比所述背侧边缘靠腹面侧的所述棱线之间，具有从所述棱线朝向所述背侧边缘而使所述间隙单调增大的后退面。

在该情况下，涡轮动叶的前端面与外壳内壁面之间的间隙朝向背侧边缘而单调增大的后退面从棱线遍及背侧边缘进行延伸，更难以引起在棱线处剥离的流体的流向凸肋(后退面)的再次附着。因而，能够有效地抑制由流的再次附着引起的凸肋的缩流效果的降低。

(4)在一些实施方式中，在上述(1)至(3)中的任一结构的基础上，所述一根以上的凸肋包括：

第一凸肋，其设于腹面侧；以及

第二凸肋，其与所述第一凸肋隔开间隔而设于背面侧，

所述第一凸肋或者所述第二凸肋中的至少一方具有所述间隙成为极小值的所述棱线。

这样，通过在腹面侧以及背面侧分别设置凸肋(第一凸肋以及第二凸肋)，漏流量的减少效果提高。在此基础上，至少一方的凸肋包括上述(1)至(3)中任一项所记载的棱线，因此根据上述(1)所述的理由，也能够享受优异的漏流量的减少效果。

(5)在一实施方式中，在上述(4)的结构的基础上，所述第一凸肋以及所述第二凸肋分别在腹面侧的腹侧边缘与位于比所述腹侧边缘靠背面侧的所述棱线之间，具有从所述腹侧边缘朝向所述棱线而使所述间隙单调减小的节流面。

在上述实施方式中，在第一凸肋处获得第一缩流效果。沿着第一凸肋的节流面的第一缩流在第一凸肋的棱线的后流侧扩散，但该扩散后的流的至少一部分被第二凸肋的节流面捕捉，从而获得基于第二凸肋的节流面的第二缩流效果。这样一来，能够利用第一凸肋以及第二凸肋有效地减少漏流量。

(6)在一实施方式中，在上述(5)的结构的基础上，与所述第一凸肋的所述节流面相比，所述第二凸肋的所述节流面在所述涡轮动叶的叶片高度方向上设于大范围内。

由此，能够在第二凸肋的节流面中以更大的范围捕捉在第一凸肋的棱线的后流侧扩散的流，从而能够提高基于第二凸肋的缩流效果。

(7)在一实施方式中，在上述(6)的结构的基础上，所述第一凸肋的所述节流面以及所述第二凸肋的所述节流面分别相对于所述外壳内壁面倾斜，

与所述第一凸肋的所述节流面相比，所述第二凸肋的所述节流面相对于所述外壳内壁面的倾斜角大。

为了扩大在第一凸肋的棱线的后流侧扩散后的流在叶片高度方向上的捕捉范围，考虑在如下两方面下功夫：在凸肋的宽度方向上扩大第二凸肋的节流面、或者增大第二凸肋的节流面相对于外壳内壁面的倾斜角。在后者的情况下，与前者的情况相比，利用第二凸肋的节流面来改变由第二凸肋的节流面捕捉到的流的朝向，能够增强朝向半径方向外侧的速度成分。

关于该点，在上述(7)的结构中，使第二凸肋的节流面相对于外壳内壁面的倾斜角大于第一凸肋的节流面相对于外壳内壁面的倾斜角。因而，与第一凸肋的节流面和第二凸肋的节流面以相同的角度相对于外壳内壁面倾斜的情况相比，沿着第二凸肋的节流面流动的流体朝向半径方向外侧的速度成分变强，能够提高基于第二凸肋的缩流效果。

(8)在另一实施方式中，在上述(5)的结构的基础上，所述第一凸肋的所述节流面以及所述第二凸肋的所述节流面分别相对于所述外壳内壁面倾斜，

所述第二凸肋的所述节流面存在于与所述第一凸肋的所述节流面相同的平面上。

由此，能够将由第一凸肋的节流面增强向半径方向外侧的速度成分后的流输送至存在于与第一凸肋的节流面相同的平面上的第二凸肋的节流面，从而能够提高第二凸肋中的缩流效果。

(9)在另一实施方式中，在上述(4)的结构的基础上，所述第一凸肋在背面侧的背侧边缘与位于比所述背侧边缘靠腹面侧的所述棱线之间，具有从所述棱线朝向所述背侧边缘而使所述间隙单调增大的后退面，

所述第二凸肋在腹面侧的腹侧边缘与位于比所述腹侧边缘靠背面侧的所述棱线之间，具有从所述腹侧边缘朝向所述棱线而使所述间隙单调减小的节流面。

根据上述实施方式，由于能够在第一凸肋中的棱线的后流侧抑制流体向第一凸肋的再次附着，因此能够提高基于第一凸肋的第一缩流效果。另外，通过第一凸肋后的流在棱线的后流侧扩散，但该扩散后的流的至少一部分被第二凸肋的节流面捕捉，能够获得基于第二凸肋的节流面的第二缩流效果。

(10)在一实施方式中，在上述(9)的结构的基础上，与所述第一凸肋的所述后退面相比，所述第二凸肋的所述节流面在所述涡轮动叶的叶片高度方向上设于大范围内。

由此，能够在第二凸肋的节流面中以更大的范围捕捉在第一凸肋的棱线的后流侧扩散的流，从而能够提高基于第二凸肋的缩流效果。

(11)在一实施方式中，在上述(10)的结构的基础上，所述第一凸肋的所述后退面以及所述第二凸肋的所述节流面分别相对于所述外壳内壁面倾斜，

与所述第一凸肋的所述后退面相比，所述第二凸肋的所述节流面相对于所述外壳内壁面的倾斜角的绝对值大。

由此，能够增强沿着第二凸肋的节流面流动的流体朝向半径方向外侧的速度成分，从而提高基于第二凸肋的缩流效果。

(12)在一些实施方式中，在上述(1)至(11)中任一结构的基础上，所述凸肋中的至少一根凸肋的包括所述棱线的角部被倒角。

由此，能够减少角部的氧化减薄，从而能够提高涡轮动叶的可靠性。

(13)本发明的至少一实施方式所涉及的涡轮动叶(具有与上述(1)所述的结构不同的结构的涡轮动叶)应用于轮机，其特征在于，

所述涡轮动叶具备：

翼型部，其具有由腹面以及背面形成的翼型；以及

凸肋，其设于所述涡轮动叶的前端面中的背面侧或者腹面侧的缘部，且从前缘侧朝向后缘侧延伸，

所述前端面中的所述凸肋以外的区域相对于与所述前端面对置的涡轮的外壳内壁面倾斜，

所述区域中的所述前端面与所述外壳内壁面之间的间隙在所述凸肋的宽度方向上以随着远离所述凸肋而变大的方式倾斜。

根据上述(13)的结构，涡轮动叶的前端面中的凸肋以外的区域相对于外壳内壁面倾斜，随着远离凸肋而使涡轮动叶的前端面与外壳内壁面之间的间隙扩大。

因此，在凸肋设于涡轮动叶的前端面中的背面侧的缘部的情况下，利用位于比凸肋靠腹面侧的倾斜面(涡轮动叶的前端面中的凸肋以外的区域)，能够形成朝向半径方向外侧的流体的流，从而能够提高凸肋中的缩流效果。因此，能够利用基于凸肋的高缩流效果来减少漏流量，从而能够减少由漏流引起的损失(余隙损失)。

另一方面，在凸肋设于涡轮动叶的前端面中的腹面侧的缘部的情况下，能够在凸肋的后流侧抑制流向位于比凸肋靠背面侧的倾斜面(涡轮动叶的前端面中的凸肋以外的区域)的再次附着。因而，能够抑制由流的再次附着引起的凸肋的缩流效果的降低，减少由漏流引起的损失(余隙损失)。

(14)在一些实施方式中，在上述(1)至(13)中任一结构的基础上，所述轮机为燃气轮机。

根据具有上述(14)的结构的涡轮动叶，如上述(1)或者(13)所述那样，由于能够减少以经由涡轮动叶的前端面与外壳内壁面之间的间隙的漏流为起因的损失(余隙损失)，因此能够提高该涡轮动叶的适用对象即燃气轮机的效率。

(15)本发明的至少一实施方式所涉及的燃气轮机的特征在于，

所述燃气轮机具备：

具有供具有上述(14)的结构的涡轮动叶沿周向安装的转子轴和收容所述转子轴的涡轮外壳的所述涡轮；

燃烧器，其用于向形成于所述涡轮外壳内且供所述涡轮动叶存在的燃烧气体通路供给燃烧气体；以及

压缩机，其被所述涡轮驱动，且生成向所述燃烧器供给的压缩空气。

根据上述(15)的结构，由于具备上述(14)所述的涡轮动叶，因此能够提高燃气轮机的效率。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，能够维持设于涡轮动叶的凸肋所带来的高缩流效果。因此，能够减少涡轮动叶的前端面与外壳内壁面之间的余隙中的漏流量，能够减少由漏流引起的损失(余隙损失)。

附图说明

图1是示出一些实施方式所涉及的燃气轮机的简要结构图。

图2是示出一些实施方式所涉及的涡轮动叶的立体图。

图3是图2所示的涡轮动叶的X方向的向视图。

图4A是示出一实施方式中的涡轮动叶的末端周边的剖视图。

图4B是示出图4A的一变形例的剖视图。

图4C是示出图4A的另一变形例的剖视图。

图5A是关于图4A的涡轮动叶而示出凸肋的宽度方向上的余隙量的图。

图5B是关于图4B的涡轮动叶而示出凸肋的宽度方向上的余隙量的图。

图6是示出另一实施方式中的涡轮动叶的末端周边的剖视图。

图7A是示出另一实施方式中的涡轮动叶的末端周边的剖视图。

图7B是示出图7A的一变形例的剖视图。

图7C是示出图7A的另一变形例的剖视图。

图8是示出另一实施方式中的涡轮动叶的末端周边的剖视图。

图9A是示出另一实施方式中的涡轮动叶的末端周边的剖视图。

图9B是示出图9A的一变形例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一些实施方式进行说明。其中，作为实施方式而记载或者附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状及其相对的配置等并非意图将本发明的范围限定于此，仅是单纯的说明例。

首先，参照图1对本实施方式所涉及的燃气轮机1进行说明。需要说明的是，图1是示出一些实施方式所涉及的燃气轮机1的简要结构图。

如图1所示，一些实施方式所涉及的燃气轮机1具备：用于生成压缩空气的压缩机2；用于使用压缩空气以及燃料而产生燃烧气体的燃烧器4；以及构成为由燃烧气体驱动进行旋转的涡轮6。在发电用的燃气轮机1的情况下，涡轮6连结未图示的发电机，利用涡轮6的旋转能量进行发电。

对燃气轮机1中的各部位的具体结构例进行说明。

压缩机2具备：压缩机机室10；设于压缩机机室10的入口侧且用于导入空气的空气导入口12；设为同时贯穿压缩机机室10以及后述的涡轮机室22的转子轴8；以及配置于压缩机机室10内的各种叶片。各种叶片包括：设于空气导入口12侧的入口引导叶片14；固定于压缩机机室10侧的多个压缩机静叶16；以与压缩机静叶16交替排列的方式植设于转子轴8的多个压缩机动叶18。需要说明的是，压缩机2也可以具备未图示的抽气室等其他结构要素。在上述那样的压缩机2中，从空气导入口12导入的空气通过多个压缩机静叶16以及多个压缩机动叶18而被压缩，由此生成压缩空气。然后，压缩空气从压缩机2被送至后级的燃烧器4。

燃烧器4配置于外壳(燃烧器机室)20内。如图1所示，燃烧器4也可以在外壳20内以转子轴8为中心而呈环状配置有多个。向燃烧器4供给燃料和由压缩机2生成的压缩空气，并使燃料燃烧，由此产生涡轮6的工作流体即高温高压的燃烧气体。然后，燃烧气体从燃烧器4被送至后级的涡轮6。

涡轮6具备：涡轮机室(外壳)22；配置于涡轮机室22内的各种涡轮叶片。各种涡轮叶片包括：固定于涡轮机室22侧的多个涡轮静叶24；以与涡轮静叶24交替排列的方式植设于转子轴8的多个涡轮动叶26。涡轮动叶26构成为，与涡轮静叶24一起由在涡轮机室22内流动的高温高压的燃烧气体产生旋转驱动力。该旋转驱动力被传递至转子轴8。需要说明的是，关于涡轮动叶26的具体结构例见后述。另外，涡轮6也可以具备出口引导叶片等其他结构要素。在具有上述结构的涡轮6中，燃烧气体通过多个涡轮静叶24以及多个涡轮动叶26而驱动转子轴8旋转。由此，与转子轴8连结的发电机被驱动。

在涡轮机室22的下游侧，经由排气机室28而连结有排气室29。驱动涡轮6后的燃烧气体通过排气机室28以及排气室29而向外部排出。

在此，参照图2以及图3对涡轮动叶26的结构例进行说明。需要说明的是，图2是示出一些实施方式所涉及的涡轮动叶26的立体图。图3是图2所示的涡轮动叶26的X方向的向视图。

如图2所示，一实施方式所涉及的涡轮动叶26用于涡轮6(参照图1)，且沿着转子轴8(参照图1)的外周面而沿周向以等间隔设有多个。涡轮动叶26配置为从转子轴8侧朝向半径方向外侧延伸。需要说明的是，在本实施方式中，半径方向外侧是指，从以转子轴8的旋转轴为中心的涡轮6的半径方向内侧(转子轴8侧)朝向外侧(外壳22侧)的方向。该实施方式中的涡轮动叶26是不具有护罩的独立(freestanding)型的叶片。涡轮动叶26竖立设置于平台37上。在平台37的基部(夹着平台37而与涡轮动叶26相反的一侧)设有向转子轴8固定的嵌入部38。

一实施方式所涉及的涡轮动叶26具备：具有翼型的翼型部30和设于涡轮动叶26的末端的凸肋40。需要说明的是，末端是指，涡轮动叶26中的半径方向外侧的端部。

翼型部30具有：供相对高压的燃烧气体流动的腹面(压力面)31；供比起腹面31而低压的燃烧气体流动的背面(负压面)32；前缘33以及后缘34。在主要相对于涡轮动叶26做功的燃烧气体流(以下，称作主流)的方向上，前缘33为翼型部30的上游侧的端部，后缘34为翼型部30的下游侧的端部。

在涡轮动叶26的半径方向外侧的端部上形成有与外壳22的内壁面对置的前端面35。需要说明的是，涡轮动叶26的前端面35包括由翼型部30形成的部位以及由凸肋40形成的部位。另外，前端面35包括相对于外壳22的内壁面23平行或者倾斜地对置的区域。

凸肋40以在涡轮动叶26的前端面35中从前缘33侧朝向后缘34侧延伸的方式在涡轮动叶26上设有至少一根。即，凸肋40是在涡轮动叶26的末端朝向半径方向外侧延伸的栅栏状的突起。在图2所示的例子中，凸肋40以沿着翼型部30的外周的方式遍及该翼型部30的整周连续而设有一根。但是，凸肋40并不局限于遍及翼型部30的整周设置的结构，可以设于翼型部30的沿着外周的部位以外，也可以沿着翼型部30的外周而局部地设有一根或者两根以上。例如，凸肋40可以分别沿着腹面31以及背面32而一根根地设置，可以沿着腹面31或者背面32中的任一方仅设有一根，或者也可以遍及翼型部30的整周连续而设有一根，并且以横穿翼型部30的中央的方式设有另一根。

另外，凸肋40的侧面也可以沿翼型部30的轴线方向延伸。即，在凸肋40沿着翼型部30的腹面31以及背面32设置的情况下，凸肋40的外周侧的侧面形成为呈与腹面31以及背面32相同的面。

在具有上述结构的涡轮动叶26的末端，通常，根据腹面31与背面32之间的压力差，产生主流的一部分穿过外壳22的内壁面23与涡轮动叶26的前端面35之间的余隙(间隙)100而从腹面31侧朝向背面32侧漏出的漏流102(参照图2)。对此，通过设置上述结构的凸肋40，涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的余隙100变小而使该区域中的流路阻力增大，根据缩流效果而能够减少余隙100的漏流量。

一些实施方式所涉及的涡轮动叶26为了将基于凸肋40的缩流效果维持得较高，还具备图4至图9中任一项所示的结构。需要说明的是，图4A～图4C、图6、图7A～图7C、图8、图9A以及图9B分别是示出各实施方式中的涡轮动叶26的末端周边的剖视图。各剖面相当于图2所示的涡轮动叶26的Y-Y线剖面。

在表示各实施方式的图4至图9中，对相同的构件标注相同的附图标记。其中，即便是相同的构件，在各实施方式中其结构有时也局部不同，针对不同点以各实施方式为单位在后面进行说明。

作为图4至图8所示的各实施方式中的通用的结构，上述涡轮动叶26中的凸肋40包括：设于腹面31侧的第一凸肋42；与该第一凸肋42隔开间隔而设于背面32侧的第二凸肋44。需要说明的是，图9所示的实施方式见后述。

第一凸肋42或者第二凸肋44中的至少一方的凸肋40(以下，记载为凸肋40(42、44))具有在其延伸方向上相连的棱线43、45。在该棱线43、45处，外壳22的内壁面23与涡轮动叶26的前端面35之间的间隙(余隙)100具有极小值，在凸肋40(42、44)的宽度方向(以下，仅称作宽度方向)上的棱线43、45的两侧，间隙100比极小值大。但是，例如，也可以如图4A所示的第二凸肋44、图4B以及图4C所示的第一凸肋42那样，不具有棱线43、45的凸肋40(42、44)不具备上述结构。

需要说明的是，在凸肋42、44的外周侧的侧面呈与腹面31或者背面32相同的面且在凸肋42、44的外周侧的侧面上设有棱线43、45的情况下，间隙100不存在于宽度方向上的棱线43、45的外周侧，但本实施方式所涉及的涡轮动叶26也包括该结构。例如，在图4B中，第二凸肋44的外周侧的侧面呈与背面32相同的面，第二凸肋44的棱线45设于外周侧的侧面上。在该情况下，间隙100不存在于棱线45的外周侧(在附图中为右侧)，但本实施方式所涉及的涡轮动叶26也包含该结构。

根据上述实施方式，凸肋40(42、44)构成为，外壳22的内壁面23与涡轮动叶26的前端面35之间的间隙100在沿凸肋40(42、44)的延伸方向相连的棱线43、45上具有极小值。由此，在流体通过凸肋40(42、44)的棱线43、45与外壳22的内壁面23之间的间隙100时，根据缩流效果而使实际有效的流路面积缩小，漏流量以及由漏流102(参照图3)引起的压力损失减少。因而，能够减少由漏流102引起的损失(余隙损失)。

此外，凸肋40(42、44)构成为，在棱线43、45的两侧，外壳22的内壁面23与涡轮动叶26的前端面35之间的间隙100比极小值大。即，凸肋40(42、44)在凸肋40(42、44)的棱线43、45的两侧不具有形成涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的极小的间隙100的平面。因此，即便在通过棱线43、45时从凸肋40(42、44)剥离出的流体的流想要在棱线43、45的后流侧再次附着于凸肋40(42、44)，由于在棱线43、45的后流侧不存在形成极小的间隙100的平面，因此也能够抑制流体的流向凸肋40(42、44)的再次附着。由此，能够抑制由流的再次附着引起的凸肋40(42、44)的缩流效果的降低，能够进一步减少由漏流102引起的损失(余隙损失)。需要说明的是，后流侧是指，通过涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的气体的流动方向(漏流方向)上的下游侧。

例如，在将沿宽度方向连续有极小的间隙100那样的平面设于凸肋40(42、44)的情况下，在流入到间隙100的时刻，流体的流包含向半径方向外侧的速度成分，但在通过间隙100时，流体的流因凸肋40(42、44)的所述平面存在于附近而被拉向该平面，并与该平面平行地流动，因此向半径方向外侧的速度成分减弱。因此，基于凸肋40(42、44)的缩流效果减少。

关于该点，根据上述实施方式，由于在棱线43、45的两侧不存在沿宽度方向连续有极小的间隙100那样的平面，因此流体的流不会被拉向所述平面而使向半径方向外侧的速度成分减弱，因而，能够维持基于凸肋40(42、44)的高缩流效果。

另外，通过在腹面31侧以及背面32侧分别设置第一凸肋42以及第二凸肋44，漏流量的减少效果提高。在此基础上，由于凸肋40(42、44)包括棱线43、45，因此能够享受优异的漏流量的减少效果。

在一些实施方式中，凸肋40(42、44)在腹面31侧的腹侧边缘51、55与位于比腹侧边缘51、55靠背面32侧的棱线43、45之间具有从腹侧边缘51、55朝向棱线43、45而使间隙100单调减小的节流面53、57。

具体来说，凸肋40(42、44)在宽度方向上比棱线43、45靠腹面31侧的位置具有腹侧边缘51、55。例如，第一凸肋42的腹侧边缘51是第一凸肋42的外周侧的侧面与前端面35的边界的缘部(角部)。需要说明的是，在该情况下，第一凸肋42的外周侧的侧面呈与翼型部30的腹面31相同的面。或者，第二凸肋44的腹侧边缘55是第二凸肋44的内周侧的侧面与前端面35的边界的缘部(角部)。但是，腹侧边缘51、55并非局限于在凸肋40(42、44)的侧面上设置的结构。

另外，凸肋40(42、44)具有从腹侧边缘51、55朝向棱线43、45而使外壳22的内壁面23与涡轮动叶26的前端面35之间的间隙100单调减小的节流面53、57。例如，节流面53、57可以如图所示使剖面为直线状的倾斜面，也可以虽未图示使剖面为具有曲率的弯曲面(向半径方向外侧凸出或者向半径方向内侧凸出的弯曲面)。

这样，通过设置从腹侧边缘51、55朝向棱线43、45而使间隙100单调减小的节流面53、57，能够形成沿着节流面53、57而朝向半径方向外侧的流体的流，从而能够提高缩流效果。

在一些实施方式中，第一凸肋42或者第二凸肋44中的至少一方的凸肋40在背面32侧的背侧边缘52、56与位于比背侧边缘52、56靠腹面31侧的棱线43、45之间，具有从棱线43、45朝向背侧边缘52、56而使间隙100单调增大的后退面54。

在该情况下，涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的间隙100朝向背侧边缘52、56而单调增大的后退面54从棱线43、45遍及背侧边缘52、56而延伸，更难以引起在棱线43、45处剥离出的流体的流向后退面54的再次附着。因而，能够有效地抑制由流的再次附着引起的凸肋40(42、44)的缩流效果的降低。

具体来说，凸肋40(42、44)在宽度方向上比棱线43、45靠背面32侧的位置具有背侧边缘52、56。例如，第一凸肋42的背侧边缘52是第一凸肋42的内周侧的侧面与前端面35的边界的缘部(角部)。或者，第二凸肋44的背侧边缘56是第二凸肋44的外周侧的侧面与前端面35的边界的缘部(角部)。需要说明的是，在该情况下，第二凸肋44的外周侧的侧面呈与翼型部30的背面32相同的面。但是，背侧边缘52、56并不局限于在凸肋40(42、44)的侧面上设置的结构。

另外，凸肋40(42、44)具有从背侧边缘52、56朝向棱线43、45而使外壳22的内壁面23与涡轮动叶26的前端面35之间的间隙100单调增大的后退面54。例如，后退面54可以如图示那样使剖面为直线状的倾斜面，也可以虽未图示使剖面为具有曲率的弯曲面(向半径方向外侧凸出或者向半径方向内侧凸出的弯曲面)。在图示的例子中，在图6以及图8中示出第一凸肋42具有后退面54的结构，但第二凸肋44也可以具有后退面。

上述涡轮动叶26还具备以下的结构。

在一实施方式中，在涡轮动叶26的前端面35的俯视下，凸肋40(42、44)的节流面53、57或者后退面54中的至少一部分(凸肋延伸方向上的至少一部分的区域)的法线沿着漏流102。

由此，使节流面53、57或者后退面54与朝向凸肋40(42、44)的漏流102正对，能够有效地发挥基于节流面53、57或者后退面54的漏流量减少作用。

需要说明的是，在另一实施方式中，在涡轮动叶26的前端面35的俯视下，凸肋40(42、44)的节流面53、57或者后退面54中的至少一部分的法线与凸肋延伸方向的位置无关地朝向相同方向。

在该情况下，凸肋40(42、44)的节流面53、57或者后退面54的加工较为容易。

另外，在一实施方式中，也可以对凸肋40(42、44)的外表面实施热障涂层(Thermal Barrier Coating：TBC)。在该情况下，可以对凸肋40(42、44)的外表面的整体实施TBC，也可以对凸肋40(42、44)的外表面的一部分例如节流面53、57或者后退面54实施TBC。

以下，分别针对图4至图8所示的实施方式进行具体说明。

图4A是示出一实施方式中的涡轮动叶26的末端周边的剖视图。图4B是示出图4A的一变形例的剖视图。图4C是示出图4A的另一变形例的剖视图。图5A是关于图4A的涡轮动叶26而示出凸肋40(42、44)的宽度方向上的余隙量的图。图5B是关于图4B的涡轮动叶26而示出凸肋40(42、44)的宽度方向上的余隙量的图。

在图4A所示的实施方式中，第一凸肋42在腹面31侧的腹侧边缘51与位于比腹侧边缘51靠背面32侧的棱线43之间，具有从腹侧边缘51朝向棱线43而使间隙100单调减小的节流面53。需要说明的是，在该图4A所示的例子中，第一凸肋42的背侧边缘52与棱线43一致。第二凸肋44不具有棱线、节流面。

根据该实施方式，由于在第一凸肋42以及第二凸肋44处获得缩流效果并且第一凸肋42具有节流面53，因此能够沿着节流面53而形成朝向半径方向外侧的流体的流，从而能够提高缩流效果。

在图4B所示的实施方式中，第二凸肋44在腹面31侧的腹侧边缘55与位于比腹侧边缘55靠背面32侧的棱线45之间，具有从腹侧边缘55朝向棱线45而使间隙100单调减小的节流面57。需要说明的是，在图4B所示的例子中，第二凸肋44的背侧边缘56与棱线45一致。第一凸肋42不具有棱线、节流面。

根据该实施方式，由于在第一凸肋42以及第二凸肋44处获得缩流效果并且第一凸肋42具有节流面57，因此能够沿着节流面57而形成朝向半径方向外侧的流体的流，从而能够提高缩流效果。

在图4C所示的实施方式中，第二凸肋44在腹面31侧的腹侧边缘55与位于比腹侧边缘55靠背面32侧的棱线45之间，具有从腹侧边缘55朝向棱线45而使间隙100单调减小的节流面57。此外，第二凸肋44的包括棱线45的角部被倒角。需要说明的是，可以是第二凸肋44的不包括棱线45的角部被倒角，也可以是第一凸肋42的角部也被倒角。

由此，能够减少第一凸肋42或者第二凸肋44的角部的氧化减薄，从而能够提高涡轮动叶26的可靠性。

在图5A以及图5B所示的图表中，对于凸肋40(42、44)的宽度方向位置，将腹面31的位置即第一凸肋42的腹侧边缘51的位置设为0，将第一凸肋42的背侧边缘52的位置设为x₁，将第二凸肋44的腹侧边缘55的位置设为x₂，将第二凸肋44的背侧边缘56的位置设为x₃，从而表示宽度方向上的余隙量。

图5A示出在第一凸肋42的背侧边缘52设有棱线43的涡轮动叶26(参照图4A)的余隙量，在棱线43的位置x₁处，涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的余隙量成为极小值C_lm。图5B示出在第二凸肋44的背侧边缘56设有棱线45的涡轮动叶26(参照图4B)的余隙量，在棱线45的位置x₃处，涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的余隙量成为极小值C_lm。需要说明的是，C₁是包括棱线43、45的节流面53、57中的最远离外壳22的内壁面23的位置处的余隙量。

在此，在本说明书中，极小值C_lm是指，位置x₁(或者x₃)处的余隙量C(x₁)和其附近的任意的位置x处的余隙量C(x)满足C(x)＞C(x₁)的关系时的余隙量C(x₁)。因此，例如图7C所示，即便在第一凸肋42的棱线43的位置处的余隙量大于第二凸肋44的棱线45的位置处的余隙量的情况下，在棱线43、45的各位置处，余隙100采用如上述那样定义的极小值，因此能够在棱线43、45这两者期待提高缩流效果的效果。

图6是示出另一实施方式中的涡轮动叶的末端周边的剖视图。

在图6所示的实施方式中，第一凸肋42在背面32侧的背侧边缘52与位于比背侧边缘52靠腹面31侧的棱线43之间，具有从棱线43朝向背侧边缘52而使间隙100单调增大的后退面54。第二凸肋44不具有棱线、节流面。

根据该实施方式，由于在第一凸肋42以及第二凸肋44中获得缩流效果并且第一凸肋42具有后退面54，因此更难以引起在棱线43处剥离出的流体的流向后退面54的再次附着。因而，能够有效地抑制由流的再次附着引起的缩流效果的降低。

在图7A～图7C所示的实施方式中，第一凸肋42以及第二凸肋44分别在腹面31侧的腹侧边缘51、55与位于比腹侧边缘51、55靠背面32侧的棱线43、45之间，具有从腹侧边缘51、55朝向棱线43、45而使间隙100单调减小的节流面53、57。

根据上述实施方式，在第一凸肋42处获得第一缩流效果。沿着第一凸肋42的节流面53的第一缩流在第一凸肋42的棱线43的后流侧扩散，而该扩散后的流的至少一部分被第二凸肋44的节流面57捕捉，从而获得基于第二凸肋44的节流面57的第二缩流效果。这样一来，利用第一凸肋42以及第二凸肋44，能够有效地减少漏流量。

根据图7A所示的实施方式，在凸肋40的宽度方向上，第一凸肋42的棱线43的位置处的余隙量与第二凸肋44的棱线45的位置处的余隙量一致，余隙量成为极小值C_lm。

另外，第一凸肋42的节流面53相对于外壳22的内壁面23的角度θ₁与第二凸肋44的节流面57相对于外壳22的内壁面23的角度θ₂相同。

在图7B所示的一变形例中，与第一凸肋42的节流面53相比，第二凸肋44的节流面57在涡轮动叶26的叶片高度方向上设于大范围内。

由此，能够在第二凸肋44的节流面57中以更大的范围捕捉在第一凸肋42的棱线43的后流侧扩散的流，从而能够提高基于第二凸肋44的缩流效果。

在该情况下，第一凸肋42的节流面53以及第二凸肋44的节流面57分别相对于外壳22的内壁面23倾斜，第二凸肋44的节流面57相对于外壳22的内壁面23的角度θ₂大于第一凸肋42的节流面53相对于外壳22的内壁面23的角度θ₁。

由此，与第一凸肋42的节流面53和第二凸肋44的节流面57以相同角度相对于外壳22的内壁面23倾斜的情况相比，沿着第二凸肋44的节流面57流动的流体的朝向半径方向外侧的速度成分增强，能够提高基于第二凸肋44的缩流效果。需要说明的是，由于设于背面32侧的第二凸肋44将高温的燃烧气体与冷却空气混合而使温度降低，因此即便增大第二凸肋44的节流面57的角度θ₂，第二凸肋44的棱线43周边的氧化减薄的风险也较小。

在图7C所示的另一变形例中，第一凸肋42的节流面53以及第二凸肋44的节流面57分别以相对于外壳22的内壁面23具有角度θ₁以及角度θ₂的方式倾斜。另外，第二凸肋44的节流面57存在于与第一凸肋42的节流面53相同的平面M上。即，第一凸肋42的节流面53的角度θ₁与第二凸肋44的节流面57的角度θ₂相同，且第一凸肋42的节流面53的叶片高度方向位置比第二凸肋44的节流面57的叶片高度方向位置低(即第一凸肋42的节流面53比第二凸肋44的节流面57更远离内壁面23)，节流面53以及节流面57存在于相同的平面M上。

由此，能够将以第一凸肋42的节流面53增强了向半径方向外侧的速度成分的流送至存在于与第一凸肋42的节流面53相同的平面M上的第二凸肋44的节流面57，从而能够提高第二凸肋44中的缩流效果。

图8是示出另一实施方式中的涡轮动叶26的末端周边的剖视图。

在图8所示的实施方式中，第一凸肋42在背面32侧的背侧边缘52与位于比背侧边缘52靠腹面31侧的棱线43之间，具有从棱线43朝向背侧边缘52而使间隙100单调增大的后退面54。另外，第二凸肋44在腹面31侧的腹侧边缘55与位于比腹侧边缘55靠背面32侧的棱线45之间，具有从腹侧边缘55朝向棱线45而使间隙100单调减小的节流面57。即，第一凸肋42的后退面54与第二凸肋44的节流面57以具有角度的方式对置配置。在该情况下，第一凸肋42的后退面54相对于外壳22的内壁面23的角度θ₃与第二凸肋44的节流面57相对于外壳22的内壁面23的角度θ₂可以相同，也可以不同。

根据上述实施方式，由于在第一凸肋42中利用棱线43的后流侧能够抑制流体向第一凸肋42的再次附着，因此能够提高基于第一凸肋42的第一缩流效果。另外，通过第一凸肋42后的流在棱线43的后流侧扩散，而该扩散后的流的至少一部分被第二凸肋44的节流面57捕捉，从而能够获得基于第二凸肋44的节流面57的第二缩流效果。

另外，也可以与第一凸肋42的后退面54相比，将第二凸肋44的节流面57在涡轮动叶26的叶片高度方向上设于大范围内。

由此，能够在第二凸肋44的节流面57中以更大范围捕捉在第一凸肋42的棱线43的后流侧扩散的流，从而能够提高基于第二凸肋44的缩流效果。

此外，第一凸肋42的后退面54以及第二凸肋44的节流面57分别相对于外壳22的内壁面23倾斜，也可以与第一凸肋42的后退面54相比，使第二凸肋44的节流面57相对于外壳22的内壁面23的倾斜角的绝对值大。即，第二凸肋44的节流面57的角度θ₂也可以大于第一凸肋42的后退面54的角度θ₃。

由此，能够增强沿着第二凸肋44的节流面57流动的流体的朝向半径方向外侧的速度成分，从而提高基于第二凸肋44的缩流效果。需要说明的是，由于设于背面32侧的第二凸肋44将高温的燃烧气体与冷却空气混合而使温度降低，因此即便增大第二凸肋44的节流面57的倾斜角度(θ₂)，第二凸肋44的棱线43周边的氧化减薄的风险也较小。

作为与上述的图4至图8所示的实施方式不同的实施方式，涡轮动叶26也可以具备图9所示的结构。当然，涡轮动叶26也可以具有将图4至图8所示的实施方式与图9所示的实施方式组合而成的结构。需要说明的是，图9A是示出另一实施方式中的涡轮动叶的末端周边的剖视图。图9B是示出图9A的一变形例的剖视图。

在图9A所示的实施方式中，涡轮动叶26具备至少一根凸肋40，该凸肋40设于该涡轮动叶26的前端面35中的腹面31侧的缘部61，且从前缘33侧朝向后缘34侧延伸。在前端面35中的凸肋40以外的区域形成有相对于与前端面35对置的外壳22的内壁面23倾斜的倾斜面63。另外，倾斜面63中的前端面35与外壳22的内壁面23之间的间隙在凸肋40的宽度方向上以随着远离凸肋40而变大的方式倾斜。

由此，能够在凸肋40的后流侧抑制流向位于比凸肋40靠背面32侧的倾斜面(涡轮动叶26的前端面中的凸肋以外的区域)63的再次附着。因而，能够抑制由流的再次附着引起的凸肋40的缩流效果的降低，并减少由漏流102引起的损失(余隙损失)。

在图9B所示的实施方式中，涡轮动叶26具备凸肋40，该凸肋40设于该涡轮动叶26的前端面35中的背面32侧的缘部62，且从前缘33侧朝向后缘34侧延伸。在前端面35中的凸肋40以外的区域形成有相对于与前端面35对置的外壳22的内壁面23倾斜的倾斜面64。另外，倾斜面64中的前端面35与外壳22的内壁面23之间的间隙在凸肋40的宽度方向上以随着远离凸肋40而变大的方式倾斜。

由此，利用位于比凸肋40靠腹面31侧的倾斜面(涡轮动叶26的前端面中的凸肋以外的区域)64，能够形成朝向半径方向外侧的流体的流，从而能够提高凸肋40中的缩流效果。因此，能够通过基于凸肋40的高缩流效果来减少漏流量，并减少由漏流102引起的损失(余隙损失)。

在一些实施方式中，将图4至图9所示的涡轮动叶26应用于燃气轮机1(参照图1)。

根据上述的各实施方式所涉及的涡轮动叶26，由于能够减少以经由涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的间隙100后的漏流102为起因的损失(余隙损失)，因此能够提高该涡轮动叶26的适用对象即燃气轮机1的效率。

在一些实施方式中，图1所示的燃气轮机1具备图4至图9所示的涡轮动叶26。即，如图1所示，燃气轮机1具备：涡轮6，其具有在周向上安装有多个上述涡轮动叶26的转子轴8和收容转子轴8的外壳(涡轮外壳)22；燃烧器4，其用于向形成于外壳22内而供涡轮动叶26存在的燃烧气体通路供给燃烧气体；以及压缩机2，其被涡轮6驱动且生成向燃烧器4供给的压缩空气。

根据上述的各实施方式所涉及的涡轮动叶26，由于能够减少以经由涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的间隙100后的漏流102为起因的损失(余隙损失)，因此能够提高上述燃气轮机1的效率。

如上述那样，根据本发明的实施方式，能够维持基于在涡轮动叶26上设置的凸肋40(42、44)的高缩流效果。因此，能够减少涡轮动叶26的前端面35与外壳22的内壁面23之间的余隙100中的漏流量，能够减少由漏流102引起的损失(余隙损失)。

本发明并不局限于上述的实施方式，还包括对上述的实施方式加以变形而成的方式、适宜组合这些方式而成的方式。

例如，在上述实施方式中，虽然例示出凸肋40(42、44)的棱线43、45设于凸肋40的侧面上的结构，但棱线43、45的位置并不局限于此。例如，棱线43、45也可以设于凸肋40(42、44)的宽度方向中央区域，以棱线43、45为中心而在宽度方向两侧分别设有节流面以及后退面。在该情况下，凸肋40(42、44)成为在其剖面(图2的Y-Y方向剖面)处中央区域的棱线43、45向半径方向外侧突出的山型形状。

或者，在上述实施方式中，针对凸肋40(42、44)，例示出该棱线43、45为一根且前端面35仅由一个倾斜面形成的结构，该一个倾斜面由节流面或者后退面构成，但前端面35的结构并不局限于此。例如，可以在前端面35设有台阶部，也可以相对于一根凸肋40(42、44)而设有多条棱线。

例如，“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或者“同轴”等表示相对或绝对的配置的表现不仅是严格表示这样的配置，还表示在具有公差或者获得相同功能的程度的角度、距离时进行相对位移的状态。

例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事项相等的状态的表现不仅是严格表示相等的状态，也表示存在公差、或者得到相同功能的程度的差异的状态。

例如，表示四边形、圆筒形状等形状的表现不仅表示几何学上严格意义的四边形、圆筒形状等形状，还表示在获得相同的效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。

另一方面，“具备”、“包含”或者“具有”一个构成要素这样的表现并非是除去其他构成要素的存在的排他性表现。

附图标记说明：

1 燃气轮机

2 压缩机

4 燃烧器

6 涡轮

8 转子轴

10 压缩机机室

16 压缩机静叶

18 压缩机动叶

20 外壳(燃烧器机室)

22 外壳(涡轮机室)

23 内壁面

24 涡轮静叶

26 涡轮动叶

28 排气机室

30 翼型部

31 腹面

32 背面

33 前缘

34 后缘

35 前端面

40 凸肋

42 第一凸肋

43、45 棱线

44 第二凸肋

51、55 腹侧边缘

52、56 背侧边缘

53、57 节流面

54 后退面

61、62 缘部

63、64 倾斜面

100 间隙(余隙)

102 漏流