涡轮叶片及燃气涡轮的制作方法

本公开涉及涡轮叶片及燃气涡轮。

背景技术：

在燃气涡轮等的涡轮叶片中，已知通过使冷却介质流入在涡轮叶片的内部形成的冷却通路，从而对暴露在高温气流等中的涡轮叶片进行冷却。

例如，专利文献1中公开了在燃气涡轮的燃烧气体流路中排列并在内部设有供冷却介质流动的内部流路的涡轮动叶。在该涡轮动叶的后缘部沿着连结叶片根与叶片前端的方向排列有多个喷出口，这些喷出口以在后缘端开口的方式设置。从在涡轮动叶的叶根部设置的供给口供给至内部流路的冷却介质一边从该内部流路中通过一边使其一部分从在后缘部设置的多个喷出口喷出。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-225690号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，根据本申请的发明人的研究，可能在涡轮叶片内部形成的冷却通路内产生温度分布和/或压力分布。因此认为通过进行与冷却通路内的温度分布和/或压力分布对应的冷却而能够更有效地对叶片进行冷却。

但是，专利文献1中并未具体公开进行与冷却通路内的温度分布和/或压力分布对应的涡轮叶片的冷却。

鉴于上述情况，本发明至少一个实施方式的目的在于提供一种能够有效对涡轮叶片进行冷却的涡轮叶片及燃气涡轮。

用于解决课题的方案

(1)本发明至少一个实施方式的涡轮叶片具备：

叶片部；

冷却通路，其在所述叶片部的内部沿着叶片高度方向延伸；以及

多个冷却孔，它们以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片部的后缘部，并与所述冷却通路连通且在所述后缘部中的所述叶片部的表面开口，

所述后缘部中的所述多个冷却孔的形成区域包括：

中央区域，其包括所述叶片高度方向上的所述叶片部的第一端与第二端之间的中间位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_mid且恒定；

上游侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述冷却通路内的冷却介质流的上游侧，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_up且恒定；以及

下游侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述冷却介质流的下游侧，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_down且恒定，

满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。

在叶片部的内部形成的冷却通路内，由于冷却介质一边对叶片部进行冷却一边流动，因此存在形成随着趋向冷却介质流的下游侧而温度变高的温度分布的情况。在这一点上，在上述(1)的结构中，使冷却通路中的冷却介质流的下游侧位置的冷却孔的开口密度大于更上游侧的位置，因此在冷却介质温度相对变高的下游侧，能够使经由冷却孔的冷却介质的供给流量增加。由此，能够对应于冷却通路的温度分布适当地对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

(2)本发明至少一个实施方式的涡轮叶片具备：

叶片部；

冷却通路，其在所述叶片部的内部沿着叶片高度方向延伸；以及

多个冷却孔，它们以沿着所述叶片高度方向排列而对所述叶片部的后缘部进行对流冷却的方式形成于所述后缘部，并与所述冷却通路连通且贯通所述后缘部而在后缘端面开口，

在将包括所述叶片高度方向上的所述叶片部的第一端与第二端之间的中间位置的中央区域中的表示所述冷却孔的开口密度的指标设为d_mid，

将在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述冷却通路内的冷却介质流的上游侧的区域中的所述指标设为d_up，

将在所述叶片高度方向上位于所述中央区域更靠所述冷却介质流的下游侧的区域中的所述指标设为d_down时，

满足d_up＜d_down＜d_mid的关系，并且，

所述后缘部中的所述多个冷却孔的形成区域包括：

中央区域，其包括所述叶片高度方向上的所述叶片部的第一端与第二端之间的中间位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_mid且恒定；

最上游侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述冷却通路内的冷却介质流的上游侧且所述形成区域中的所述冷却介质流的最上游侧，并且，表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_up且恒定；以及

最下游侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述冷却介质流的下游侧且所述形成区域中的所述冷却介质流的最下游侧，并且，表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_down且恒定。

在配置有涡轮叶片的燃烧气体流路中流通的气体的温度在叶片高度方向上存在在中央区域中比叶片部的两端部(第一端及第二端)侧的区域高的倾向。另一方面，在叶片部的内部形成的冷却通路内，由于冷却介质一边对叶片部进行冷却一边流动，因此存在形成随着趋向冷却介质流的下游侧而温度变高的温度分布的情况。在这样的情况下，为了恰当地对后缘部进行冷却，希望使叶片高度方向的中央区域中的经由冷却孔的冷却介质流量最大，且使位于冷却通路的冷却介质流的下游侧的区域中经由冷却孔的冷却介质流量大于位于上游侧的区域。

在这一点上，根据上述(2)的结构，由于使中央区域中的冷却孔的开口密度大于相比于该中央区域位于上游侧的区域(上游侧区域)及位于下游侧的区域(下游侧区域)中的冷却孔的开口密度，因此能够在燃烧气体流路中流通的气体温度相对变高的中央区域中，使经由冷却孔的冷却介质的供给流量增加。另外，在上述(2)的结构中，使上述下游侧区域中的冷却孔的开口密度大于上述上游侧区域，因此能够在冷却介质温度高于上游侧区域的下游侧区域中，使经由冷却孔的冷却介质的供给流量增加。按照这种方式，能够对应于冷却通路的温度分布适当地对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

(3)本发明至少一个实施方式的涡轮叶片具备：

叶片部；

冷却通路，其在所述叶片部的内部沿着叶片高度方向延伸；以及

多个冷却孔，它们以沿着所述叶片高度方向排列的方式形成于所述叶片部的后缘部，并与所述冷却通路连通且在所述后缘部中的所述叶片部的表面开口，

其中，

所述涡轮叶片是动叶，

在将包括所述叶片高度方向上的所述叶片部的前端与基端之间的中间位置的中央区域中的表示所述冷却孔的开口密度的指标设为d_mid，将在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述前端侧的区域中的所述指标设为d_tip，将在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述基端侧的区域中的所述指标设为d_root时，

满足d_tip＜d_mid＜d_root的关系，并且，

表示所述开口密度的指标d_tip、d_mid以及d_root是以贯通所述后缘部的方式设置的所述冷却孔的贯通孔径d与在所述叶片高度方向上相邻的所述冷却孔之间的间距p的比d/p，

所述后缘部中的所述多个冷却孔的形成区域包括：

中央区域，其包括所述叶片高度方向上的所述叶片部的前端与基端之间的中间位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_mid且恒定；

前端侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述前端侧且所述形成区域中的最靠近所述前端的位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_tip且恒定；以及

基端侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述基端侧且所述形成区域中的最靠近所述基端的位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_root且恒定。

在涡轮运转时，在动叶的叶片部的内部形成的冷却通路内的冷却介质作用有离心力，因此存在在该冷却通路内形成随着趋向叶片部的前端侧而压力变高的压力分布的情况。在这一点上，在上述(3)的结构中，由于使叶片部的前端侧的位置处的冷却孔的开口密度小于更基端侧的位置，因此即使在存在上述压力分布的情况下，也能够减小经由冷却孔的冷却介质的供给流量在叶片高度方向上的偏差。由此，能够对应于冷却通路的压力分布适当地对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

(4)本发明至少一个实施方式的涡轮叶片具备：

叶片部；

冷却通路，其在所述叶片部的内部沿着叶片高度方向延伸；以及

多个冷却孔，它们以沿着所述叶片高度方向排列而对所述叶片部的后缘部进行对流冷却的方式形成于所述后缘部，并与所述冷却通路连通且贯通所述后缘部而在后缘端面开口，

其中，

所述涡轮叶片是动叶，

将包括所述叶片高度方向上的所述叶片部的前端与基端之间的中间位置的中央区域中的表示所述冷却孔的开口密度的指标设为d_mid，将在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述前端侧的区域中的所述指标设为d_tip，将在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述基端侧的区域中的所述指标设为d_root时，

满足d_tip＜d_root＜d_mid的关系，并且，

所述后缘部中的所述多个冷却孔的形成区域包括：

中央区域，其包括所述叶片高度方向上的所述叶片部的前端与基端之间的中间位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_mid且恒定；

前端侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述前端侧且所述形成区域中的最靠近所述前端的位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_tip且恒定；以及

基端侧区域，其在所述叶片高度方向上位于比所述中央区域更靠所述基端侧且所述形成区域中的最靠近所述基端的位置，并且表示多个所述冷却孔的开口密度的指标为d_root且恒定。

在配置有动叶(涡轮叶片)的燃烧气体流路中流通的气体的温度在叶片高度方向上存在在中央区域中高于叶片部的两端部(前端及基端)侧的区域的倾向。另一方面，在涡轮运转时，在动叶的叶片部的内部形成的冷却通路内的冷却介质作用有离心力，因此存在在该冷却通路内形成随着趋向叶片部的前端侧而压力变高的压力分布的情况。在这样的情况下，为了恰当地对后缘部进行冷却，希望使叶片高度方向的中央区域中的经由冷却孔的冷却介质流量最大，且在叶片高度方向上的位于前端侧的区域和位于基端侧的区域中减小经由冷却孔的冷却介质的供给流量的偏差。

在这一点上，根据上述(4)的结构，由于使中央区域中的冷却孔的开口密度大于相比于该中央区域位于前端侧的区域(前端侧区域)及位于基端侧的区域(基端侧区域)中的冷却孔的开口密度，因此能够在燃烧气体流路中流通的气体温度相对变高的中央区域中，使经由冷却孔的冷却介质的供给流量增加。另外，在上述(4)的结构中，使上述前端侧区域中的冷却孔的开口密度小于上述基端侧区域，因此，即使在存在上述压力分布的情况下，也能够在前端侧区域和基端侧区域中减小经由冷却孔的冷却介质的供给流量的偏差。按照这种方式，能够对应于冷却通路的压力分布适当地对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

(5)在几个实施方式中，在上述(1)至(4)中任一结构的基础上，所述中央区域包括相同直径的多个冷却孔，

相比于所述中央区域位于所述叶片部的前端侧的前端侧区域以及相比于所述中央区域位于所述叶片部的基端侧的基端侧区域包括直径与所述中央区域中的冷却孔相同的多个冷却孔。

(6)在几个实施方式中，在上述(1)至(5)中任一结构的基础上，所述叶片部的所述表面是所述后缘部的端面。

(7)在几个实施方式中，在上述(1)至(6)中任一结构的基础上，所述多个冷却孔以相对于与所述叶片高度方向正交的平面具有斜度的方式形成。

根据上述(7)的结构，由于多个冷却孔以相对于与叶片高度方向正交的平面具有斜度的方式形成，因此与以平行于与叶片高度方向正交的平面的方式形成该冷却孔的情况相比，能够使冷却孔增长。由此能够有效对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

(8)在几个实施方式中，在上述(1)至(7)中任一结构的基础上，所述多个冷却孔以相互平行的方式形成。

根据上述(8)的结构，由于多个冷却孔相互平行地形成，因此与多个冷却孔相互不平行的情况相比能够在叶片部形成形成更多冷却孔。由此能够有效对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

(9)在几个实施方式中，在上述(1)至(8)中任一结构的基础上，所述冷却通路是在所述叶片部的内部形成的弯曲流路中的最终路径。

根据上述(9)的结构，通过使与弯曲流路的最终路径连通的多个冷却孔在后缘部中的叶片部的表面开口，从而能够适当地对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

(10)在几个实施方式中，在上述(1)至(9)中任一结构的基础上，所述涡轮叶片是动叶，

在所述叶片部的前端侧形成有所述冷却通路的出口开口。

根据上述(10)的结构，作为涡轮叶片的动叶具有上述(1)～(9)中某一结构，因此能够恰当地对作为涡轮叶片的动叶的后缘部进行冷却。

(11)在几个实施方式中，在上述(1)或(2)中任一结构的基础上，所述涡轮叶片是静叶，

在所述叶片部的内侧护罩侧形成有所述冷却通路的出口开口。

根据上述(11)的结构，由于作为涡轮叶片的静叶具有上述(1)或(2)的结构，因此能够恰当地对作为涡轮叶片的静叶的后缘部进行冷却。

(12)本发明至少一个实施方式的燃气涡轮具备：

上述(1)至(11)中任一项所述的涡轮叶片；以及

燃烧器，其用于生成在设有所述涡轮叶片的燃烧气体流路中流动的燃烧气体。

根据上述(12)的结构，涡轮叶片具有上述(1)～(11)中某一结构，因此能够适当地对涡轮叶片的后缘部进行冷却。

发明效果

根据本发明的至少一个实施方式，提供能够使涡轮叶片有效冷却的涡轮叶片及燃气涡轮。

附图说明

图1是应用一实施方式的涡轮叶片的燃气涡轮的概略结构图。

图2是作为一实施方式的涡轮叶片的动叶的局部剖视图

图3是图2所示的动叶(涡轮叶片)的iii-iii剖面。

图4是图2所示的动叶(涡轮叶片)的示意性剖视图。

图5是作为一实施方式的涡轮叶片的静叶的示意性剖视图。

图6是示出一实施方式中的动叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图7是示出一实施方式中的动叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图8是示出一实施方式中的动叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图9是示出叶片高度方向上的燃烧气体的温度分布的一例的图表。

图10是示出一实施方式中的静叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图11是示出一实施方式中的静叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图12是示出一实施方式中的静叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图13是示出叶片高度方向上的燃烧气体的温度分布的一例的图表。

图14是示出一实施方式中的动叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图15是示出一实施方式中的动叶(涡轮叶片)的后缘部的开口密度分布的一例的图表。

图16是一实施方式的涡轮叶片的后缘部处的沿着叶片高度方向的剖视图。

图17是在从叶片部的后缘朝向前缘的方向上观察一实施方式的涡轮叶片的后缘部的图。

图18是示出一实施方式中的涡轮动叶的冷却通路的结构的示意图。

图19是示出一实施方式中的湍流器的结构的示意图。

图20a是说明本发明的基本结构的涡轮动叶的示意图。

图20b是示出以往叶片的冷却孔的开口密度分布的图。

图20c是示出本发明的基本结构的冷却孔的开口密度分布的一例的图。

图20d是示出对本发明的基本结构的冷却孔的开口密度分布进行了修正的例子的图。

图20e是示出蠕变极限曲线的图。

图20f是示出本发明的基本结构的冷却孔的开口密度分布的其他例。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的几个实施方式。但是，作为实施方式记载的或附图中示出的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并非旨在将本发明的范围限定于此，而只是说明例。

关于本发明的基本思想，以下以涡轮动叶为代表例进行说明。

燃气涡轮的动叶26固定于高速旋转的转子8(参照图1)，在高温的燃烧气体气氛中运行，因此使用冷却介质对叶片部42进行冷却。如图20a所示，在动叶26的叶片部42的内部形成冷却通路66，从基端50侧供给的冷却介质在冷却通路66内流动而对叶片部42进行冷却，并从后缘46侧的最终路径60e的前端48排出到燃烧气体中。另外，冷却介质在最终路径60e中流动并被向多个冷却孔70供给，该多个冷却孔70形成于后缘部47的转子8的轴向下游侧并在后缘46具有开口。在冷却介质在冷却孔70中流动并向燃烧气体中排出的过程中，冷却介质对后缘部47进行对流冷却。另外，如图20b所示，专利文献1中公开的冷却孔在后缘部47的叶片高度方向的全长范围内，将相同孔径的冷却孔70以相同的间距配置，并使冷却孔70的开口密度在叶片高度方向上均匀。本例是现有的冷却孔的配置的一例。

在冷却介质在相比于最终路径60e位于上游侧的冷却通路66中流动的过程中，冷却介质被从叶片部42加热并流入后缘46侧的最终路径60e。在冷却介质从最终路径60e的流动方向的入口侧的基端50向出口侧的前端48流动的过程中，冷却介质从叶片部42受热而进一步升温。因此，存在在最终路径60e中流动的冷却介质的前端侧区域的叶片部42的温度变为高温，变为严苛的使用条件的情况。在动叶26的情况下，叶片部42的叶片高度方向外侧(径向外侧)的前端侧区域变为与由氧化减薄容许量决定的使用极限温度接近的金属温度，需要对叶片部42进行冷却，以免超过使用极限温度。在前述的现有叶片构造的情况下，由于冷却介质升温，叶片部42的最终路径60e的前端侧区域的金属温度最高，叶片部42的中央区域低于前端侧区域，基端侧区域进一步低于中央区域。因此，从由冷却介质升温导致的叶片部42过热的观点出发，希望选定沿叶片高度方向排列的冷却孔70的开口密度，以实现均匀的金属温度分布，避免各区域的金属温度的偏差大。即，希望使动叶26的叶片高度方向外侧的前端侧区域且为冷却介质的流动方向的下游侧区域的冷却孔70的开口密度为最密分布，使中央区域的冷却孔70的开口密度为中间分布，在基端侧区域的冷却孔70为最稀疏分布。基于上述考虑，将作为本发明的一实施方式的冷却孔的示意图的一例示于图20c。

另一方面，最终路径60e的中央区域及基端侧区域需要一并考虑由离心力引起的蠕变强度。在动叶26的情况下，由于固定于旋转的转子8并一体高速旋转，因此在叶片部42作用离心力而在叶片壁的叶片高度方向上产生拉伸应力。图20e示出叶片材料的蠕变极限曲线的一例。纵轴表示容许应力，横轴表示金属温度。成为随着金属温度的增加而容许应力降低的下行曲线。若为相比于蠕变极限曲线位于下方的应力较小的区域，则不会发生叶片部42的蠕变断裂，但若是相比于曲线位于上方的应力较大的区域，则存在因蠕变断裂而叶片部42损伤的可能性。叶片部42的前端侧区域由于作用的离心力较小而不会发生蠕变断裂，但在叶片部42的中央区域和基端侧区域，即使与前端侧区域相比金属温度较低也需要考虑蠕变断裂的可能性。

图20d及图20e所示的例子示出中央区域及基端侧区域的蠕变强度成为关键的情况的一例。在图20e中，以中央区域的a1点和基端侧区域的b1点为例进行说明。本例示出a1点超过蠕变极限的状态，b1点示出落在蠕变极限内的状态。是否落在蠕变极限内受到相应部位的叶片的大小、壁厚、金属温度等影响。在本实施方式所示的例子的情况下，在位于中央区域的a1点的位置，由于超过蠕变极限，因此需要降低金属温度。也就是说，使中央区域的冷却孔70的开口密度更密以加强冷却，降低a2点位置的金属温度。另一方面，若使中央区域的冷却孔70的开口密度增大，则存在中央区域的冷却孔70中流动的冷却介质的流量增加，基端侧区域的冷却孔70中流动的冷却介质的流量下降的可能性。因此，在使中央区域的冷却加强了的情况下，基端侧区域的金属温度升高至b2点，若b2点的位置如图20e所示为蠕变极限内，则选定该开口密度即可。前端侧区域也能够同样地进行调整。也就是说，若减小前端侧区域的冷却孔70的开口密度，则能够缩减在前端侧区域的冷却孔70中流动的冷却介质的流量。通过在前端侧区域的金属温度不超过前述使用极限温度的范围内减少冷却介质的流量，从而能够增加在中央区域的冷却孔70中流动的冷却介质的流量而使中央区域的冷却加强。采用这样的步骤对冷却孔70的开口密度进行修正的例子示于图20d。实线是调整后的开口密度，虚线表示调整前的开口密度。能够确认各区域均落在使用极限温度或蠕变极限内，并决定各区域的冷却孔的适当的开口密度。

接下来，在前端48侧的金属温度低于使用极限温度且前端48侧的金属温度存在一定富余的动叶26的情况下，存在作用于在最终路径60e中流动的冷却介质的离心力影响冷却孔70的配置的情况。以下说明其一例。如图20a所示，在叶片部42的最终路径60e中流动的冷却介质在与冷却介质的流动方向相同的方向上作用有离心力。即，由于离心力的作用，冷却介质产生从基端50侧朝向前端48侧而压力上升的压力梯度。因此，在图20b所示的具有均匀开口密度的冷却孔的配置中，只是从叶片部42的前端48的出口开口64或从前端侧区域的冷却孔70排出到燃烧气体中的冷却介质的流量增加，而向中央区域及基端侧区域的冷却孔70供给的冷却介质的流量减少，存在中央区域及基端侧区域冷却不足的情况。在这样的情况下，需要使开口密度从基端侧区域趋向前端侧区域而以阶梯状减小，缩减从前端48侧的出口开口64或前端侧区域的冷却孔70排出到燃烧气体中的冷却介质的流量，增加向中央区域及基端侧区域的冷却孔70供给的冷却介质量。通过这样的适当的冷却孔的开口密度选定，能够使各区域的金属温度均匀。图20f示出考虑了离心力的影响的冷却孔70的开口密度分布的一例。

通过基于上述考虑来决定各区域的开口密度，从而能够避免与后缘部的氧化减薄及蠕变断裂等相伴的叶片的损伤，提高叶片的可靠性。需要说明的是，上述说明以涡轮动叶为例进行说明，但除了没有离心力作用这一点以外，也能够应用于涡轮静叶。接下来，说明本发明的具体实施方式。

首先，说明应用几个实施方式的涡轮叶片的燃气涡轮。

图1是应用一实施方式的涡轮叶片的燃气涡轮的概略结构图。如图1所示，燃气涡轮1具备用于生成压缩空气的压缩机2、用于使用压缩空气及燃料产生燃烧气体的燃烧器4、以及以由燃烧气体旋转驱动的方式构成的涡轮6。在发电用的燃气涡轮1的情况下，涡轮6与未图示的发电机连结。

压缩机2包括在压缩机机室10侧固定的多个静叶16、以及以相对于静叶16交替排列的方式植设于转子8的多个动叶18。

压缩机2输送从空气取入口12取入的空气，该空气从多个静叶16及多个动叶18中通过而被压缩，变为高温高压的压缩空气。

向燃烧器4供给燃料和由压缩机2生成的压缩空气，燃料在该燃烧器4中燃烧，从而生成作为涡轮6的工作流体的燃烧气体。如图1所示，燃烧器4可以在壳体20内以转子为中心沿周向配置有多个。

涡轮6具有在涡轮机机室22内形成的燃烧气体流路28，包括在该燃烧气体流路28中设置的多个静叶24及动叶26。

静叶24固定在涡轮机机室22侧，沿转子8的周向排列的多个静叶24构成静叶列。另外，动叶26植设于转子8，沿转子8的周向排列的多个动叶26构成动叶列。静叶列和动叶列在转子8的轴向上交替排列。

在涡轮6中，流入燃烧气体流路28的来自燃烧器4的燃烧气体从多个静叶24及多个动叶26中通过而驱动转子8旋转，由此，与转子8连结的发电机被驱动而生成电力。对涡轮6进行驱动后的燃烧气体经由排气室30被向外部排出。

在几个实施方式中，涡轮6的动叶26和静叶24中的至少一方是以下说明的涡轮叶片40。

图2是作为一实施方式的涡轮叶片40的动叶26的局部剖视图。需要说明的是，图2中示出了动叶26中的叶片部42的局部剖面。图3是图2所示的涡轮叶片40的iii-iii剖面。图4是图2所示的动叶26(涡轮叶片40)的示意性剖视图。另外，图5是作为一实施方式的涡轮叶片40的静叶24的示意性剖视图。需要说明的是，在图4及图5中，关于涡轮叶片40的部分结构省略图示。需要说明的是，图中的箭头表示冷却介质的流动方向。

如图2及图4所示，作为一实施方式的动叶26的涡轮叶片40具备叶片部42、平台80及叶根部82。叶根部82埋设在转子8(参照图1)中，动叶26与转子8一起旋转。平台80与叶根部82一体构成。叶片部42以沿转子8的径向(以下存在简称为“径向”的情况。)延伸的方式设置，并具有固定于平台80的基端50和在径向上位于与基端50相反一侧的前端48。

在几个实施方式中，涡轮叶片40也可以是静叶24。

如图5所示，作为静叶24的涡轮叶片40具备叶片部42、相对于叶片部42位于径向内侧的内侧护罩86及相对于叶片部42位于径向外侧的外侧护罩88。外侧护罩88支承于涡轮机机室22，静叶24借助外侧护罩88支承于涡轮机机室22。叶片部42具有位于外侧护罩88侧(即径向外侧)的外侧端52和位于内侧护罩86侧(即径向内侧)的内侧端54。

如图2～图5所示，关于涡轮叶片40的叶片部42，在动叶26的情况下，从基端50到前端48(参照图2～图4)具有前缘44及后缘46，在静叶24的情况下，从外侧端52到内侧端54(参照图5)具有前缘44及后缘46。另外，在动叶26的情况下，叶片部42的叶片表面在基端50与前端48之间由沿叶片高度方向延伸的压力面(腹面)56和负压面(背面)58(参照图3)形成，在静叶24的情况下，叶片部42的叶片表面在外侧端52与内侧端54之间由沿叶片高度方向延伸的压力面(腹面)56和负压面(背面)58(参照图3)形成。

在叶片部42的内部形成有沿叶片高度方向延伸的冷却通路66。冷却通路66是供用于对涡轮叶片40进行冷却的冷却介质(例如空气等)流动的流路。

在图2～图5所示的例示性实施方式中，冷却通路66形成于叶片部42的内部设置的弯曲流路60的一部分。

图2～图5所示的弯曲流路60包括分别沿叶片高度方向延伸的多个路径60a～60e，从前缘44侧朝向后缘46侧依次排列。该多个路径60a～60e中的相互相邻的路径(例如路径60a和路径60b)在前端48侧或基端50侧相互连接，在该连接部处形成冷却介质流的方向在叶片高度方向上反向折返的返回流路，作为弯曲流路60整体具有曲折的形状。

在图2～图5所示的例示性实施方式中，冷却通路66是弯曲流路60中的最终路径60e。典型来说，最终路径60e设置在构成弯曲流路60的多个路径60a～60e中的冷却介质流动方向的最下游侧的后缘46侧。

在涡轮叶片40为动叶26的情况下，冷却介质经由在例如叶根部82的内部形成的内部流路84及在叶片部42的基端50侧设置的入口开口62(参照图2及图4)被导入弯曲流路60，在多个路径60a～60e中依次流动。并且，在多个路径60a～60e中的冷却介质流动方向的最下游侧的最终路径60e中流动的冷却介质经由在叶片部42的前端48侧设置的出口开口64，流出到涡轮叶片40的外部的燃烧气体流路28。

在涡轮叶片40为静叶24的情况下，冷却介质经由例如在外侧护罩88的内部形成的内部流路(未图示)及在叶片部42的外侧端52侧设置的入口开口62(参照图5)被导入弯曲流路60，并在多个路径60a～60e中依次流动。并且，在多个路径60a～60e中的冷却介质流动方向的最下游侧的最终路径60e中流动的冷却介质经由在叶片部42的内侧端54侧(内侧护罩86侧)设置的出口开口64，流出到涡轮叶片40的外部的燃烧气体流路28。

作为用于对涡轮叶片40进行冷却的冷却介质，例如也可以将由压缩机2(参照图1)压缩的压缩空气的一部分导入冷却通路66。来自压缩机2的压缩空气也可以在通过与冷热源的热交换而被冷却后向冷却通路66供给。

需要说明的是，弯曲流路60的形状并不限定于图2及图3所示的形状。例如，也可以在一个涡轮叶片40的叶片部42的内部形成多条弯曲流路。或者，弯曲流路60也可以在该弯曲流路60上的分支点处分支为多条流路。

如图2及图3所示，在叶片部42的后缘部47(包括后缘46的部分)以沿着叶片高度方向排列的方式形成有多个冷却孔70。多个冷却孔70与在叶片部42的内部形成的冷却通路66(在图示例中为弯曲流路60的最终路径60e)连通，且在叶片部42的后缘部47中的叶片部42的表面开口。

在冷却通路66中流动的冷却介质的一部分从冷却孔70中通过，并从叶片部42的后缘部47的开口流出到涡轮叶片40的外部的燃烧气体流路28。冷却介质像这样从冷却孔70中通过，从而叶片部42的后缘部47被对流冷却。

需要说明的是，叶片部42的后缘部47的表面可以是包括叶片部42的后缘46的表面，或者也可以是叶片表面的后缘46附近的表面，还可以是后缘端面49的表面。叶片部42的后缘部47处的叶片部42的表面也可以是在连结前缘44与后缘46的弦方向(参照图3)上为叶片部42的包括后缘46的后缘46侧10％部分的叶片部42的表面。后缘端面49是指正压面(腹侧)56与负压面(背侧)在后缘46的转子8的轴向下游侧的末端处相交并朝向转子8的轴向下游侧的端面。

多个冷却孔70在叶片高度方向上具有非恒定的不均匀的开口密度分布。

以下说明几个实施方式的多个冷却孔70的开口密度分布。

图6～图8、图14及图15分别是示出一实施方式中的动叶26(涡轮叶片40)的后缘部47在叶片高度方向上的开口密度分布的一例的图表。图9及图13分别是叶片高度方向上的燃烧气体的温度分布的一例的图表。图10～图12分别是示出一实施方式中的静叶24(涡轮叶片40)的后缘部47的叶片高度方向上的开口密度分布的一例的图表。图16是一实施方式的涡轮叶片40的后缘部47的沿着叶片高度方向的剖视图，图17是在从叶片部的后缘朝向前缘的方向上观察一实施方式的涡轮叶片40的后缘部47的图。

以下的说明中，“上游侧”及“下游侧”分别是“冷却通路66内的冷却介质流的上游侧”及“冷却通路66内的冷却介质流的上游侧”。

在几个实施方式中，叶片部42的包括叶片高度方向上的两端即第一端与第二端之间的中间位置pm的中央区域中的表示冷却孔70的开口密度的指标(以下也称为开口密度指标)d_mid、相比于中央区域位于上游侧的上游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_up以及相比于中央区域rm位于下游侧的下游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_down满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。

另外，在几个实施方式中，上述中央区域中的冷却孔70的开口密度指标d_mid、上述上游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_up以及上述下游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_down满足d_up＜d_down＜d_mid的关系。

关于这些实施方式，分别说明涡轮叶片40为动叶26的情况和涡轮叶片40为静叶24的情况。

首先，参照图4及图6～图9说明上述实施方式中的涡轮叶片40为动叶26的几个实施方式。

在涡轮叶片40为动叶26的情况下，冷却介质在冷却通路66(弯曲流路60的最终路径60e)中从基端50侧朝向前端48侧流动(参照图2及图4)，因此，冷却通路66内的冷却介质流的“上游侧”及“下游侧”分别与冷却通路66中的叶片部42的基端50侧及前端48侧相当。另外，叶片部42的叶片高度方向上的两端即第一端及第二端分别与前端48及基端50相当。

在几个实施方式中，例如如图6及图7的图表所示，叶片部42的包括叶片高度方向上的前端48与基端50之间的中间位置pm的中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid、相比于中央区域rm位于上游侧(基端50侧)的上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up、以及相比于中央区域rm位于下游侧(前端48侧)的下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。

在图6的图表所涉及的实施方式中，叶片部42的叶片高度方向区域分割为包括中央区域rm、包括基端50且相比于中央区域rm位于基端50侧的上游侧区域rup、及包括前端48且相比于中央区域rm位于前端48侧的下游侧区域rdown的三个区域。并且，在三个区域中，冷却孔70的开口密度均匀且恒定，开口密度在叶片高度方向上阶梯状地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid恒定为中间位置pm处的开口密度指标dm，上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up恒定为相比于中间位置pm位于基端50侧的位置pr处的开口密度指标dr(其中dr＜dm)，下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down恒定为相比于中间位置pm位于前端48侧的位置pt处的开口密度指标dt(其中dm＜dt)。

需要说明的是，在图6中，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown各区域，也可以使各区域中的全部冷却孔70的开口密度相同且恒定，将各区域中的径向的区域中间位置的冷却孔70的开口密度指标分别设为d_up、d_mid以及d_down，且满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。作为各区域中的区域中间位置，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown分别以pdm、pcm、pum表示。在此，pdm、pcm及pum可以是在各区域中的径向最外侧配置的冷却孔70的位置与在径向最内侧配置的冷却孔70的位置之间的径向长度的中间位置。另外，也可以是各区域中的在与冷却孔的沿径向排列的冷却孔数量的中间数量相当的位置配置的冷却孔的位置。另外，冷却孔70的孔径d可以从前端48侧到基端50侧为相同孔径d，也可以是不同孔径d的冷却孔70的组合。另外，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown各区域，在包括开口密度不同的冷却孔70的情况下，各区域中的平均开口密度指标也可以满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。在此，各区域中的平均开口密度指标是指各区域中的表示全部冷却孔70的开口密度的平均值的指标。

需要说明的是，上游侧区域rup的区域中间位置pum希望包括相对于叶片高度方向的从前端48到基端50之间的全长l而长度为从基端50到1/4l的位置，且配置于靠近基端50侧的位置。中央区域rm的区域中间位置pcm希望配置为从距离基端50长度1/4l的位置到长度3/4l的位置为止。另外，下游侧区域rdown的区域中间位置pdm希望包括距离基端50长度3/4l的位置并配置为到前端48为止。

在图7的图表所涉及的实施方式中，在叶片部42的叶片高度方向上，冷却孔70的开口密度以随着从基端50侧朝向前端48侧而增大的方式连续地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid是包括中间位置pm处的开口密度指标dm的范围的值，上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up是基端50侧的位置pr处的开口密度指标dr以上且小于中间位置pm处的开口密度指标dm的值，下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down是前端48侧的位置pt处的开口密度指标dt以下且大于中间位置pm处的开口密度指标dm的值。

在动叶26(涡轮叶片40)的叶片部42的内部所形成的冷却通路66内，冷却介质一边对叶片部42进行冷却一边流动，因此存在形成随着趋向冷却介质流的下游侧(前端48侧)而温度变高的温度分布、即出现前述升温的情况。在这一点上，如上述实施方式的动叶26(涡轮叶片40)所示那样，通过使在冷却通路66中的冷却介质流的下游侧(前端48侧)的位置的冷却孔70的开口密度大于更上游侧(基端50侧)的位置的冷却孔70的开口密度，从而能够在冷却介质的温度相对变高的下游侧(前端48侧)使经由冷却孔70的冷却介质的供给流量增加。由此，能够对应于冷却通路66的温度分布，恰当地对动叶26(涡轮叶片40)的后缘部47进行冷却。

另外，在叶片部42的叶片高度方向上的一部分区域中，通过使冷却孔70的开口密度小于其他区域，从而能够作为叶片部42整体使冷却孔70的开口密度较小。由此容易维持冷却通路66的压力较高，因此能够适当地维持冷却通路66与涡轮叶片40外部(例如燃气涡轮1的燃烧气体流路28)的压力的差压，容易有效地向冷却孔70供给冷却介质。

需要说明的是，关于叶片高度方向上的冷却孔70的开口密度分布，只要上述开口密度指标d_mid、d_up及d_down满足d_up＜d_mid＜d_down的关系即可，不限定于图6或图7的图表所示的关系。

例如，也可以将叶片部42中的叶片高度方向的区域分割为超过三个的区域，使各区域中的冷却孔70的开口密度以随着从基端50侧趋向前端48侧而逐渐增大的方式阶梯状地变化。

另外，例如，也可以是，在叶片部42的叶片高度方向的区域中，在一部分区域中冷却孔70的开口密度连续地变化，并且，在其他一部分区域中冷却孔70的开口密度恒定。

在几个实施方式中，例如如图8的图表所示，中央区域中的冷却孔70的开口密度指标d_mid、相比于中央区域位于上游侧(基端50侧)的上游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_up、以及相比于中央区域位于下游侧(前端48侧)的下游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_down满足d_up＜d_down＜d_mid的关系。

在图8的图表所涉及的实施方式中，叶片部42的叶片高度方向区域被分割为中央区域rm、包括基端50且相比于中央区域rm位于基端50侧的上游侧区域rup、以及包括前端48且相比于中央区域rm位于前端48侧的下游侧区域rdown的三个区域。并且，三个区域中各自的冷却孔70的开口密度恒定，且开口密度在叶片高度方向上阶梯状地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid恒定为中间位置pm处的dm，上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up恒定为相比于中间位置pm位于基端50侧的位置pr处的开口密度指标dr(其中dr＜dm)，下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down恒定为相比于中间位置pm位于前端48侧的位置pt处的开口密度指标dt(其中dr＜dt＜dm)。

在配置有动叶26(涡轮叶片40)的燃烧气体流路28(参照图1)中流通的气体的温度成为例如图9的图表所示那样的分布，在叶片高度方向上，存在与叶片部42的前端48侧的区域及基端50侧的区域相比，在包括前端48与基端50的中间位置pm的中央区域中变高的倾向。

另一方面，在叶片部42的内部形成的冷却通路66内，冷却介质一边对叶片部42进行冷却一边流动，因此存在形成随着趋向冷却介质流的下游侧(前端48侧)而温度变高的温度分布的情况。在这样的情况下，为了恰当地对后缘部47进行冷却，希望使经由叶片高度方向的中央区域rm中的冷却孔70的冷却介质流量最大，且使在上述下游侧区域rdown中经由冷却孔70的冷却介质流量大于上游侧区域rup。

即，如前所述，冷却介质在最终路径60e内流动的过程中升温，且最终路径60e的前端48或下游侧区域rdown中的冷却孔70的金属温度最高。但是，在金属温度被抑制为不超过由氧化减薄容许量决定的使用极限温度的范围内的叶片的情况下，能够通过选定图20c及图6所示的冷却孔70的开口密度分布来抑制叶片损伤。另一方面，在表现出图9所示的燃烧气体温度分布的燃烧气体的气氛中运行的叶片的情况下，中央区域rm中的叶片部42从燃烧气体接受的输入热量很大，若是图20c及图6所示的中央区域rm的冷却孔70的开口密度指标，则存在中央区域rm的冷却孔70的金属温度超过使用极限温度的情况。在这样的情况下，需要使中央区域rm的冷却孔70的开口密度指标进一步增大以加强冷却。也就是说，能够通过减小下游侧区域rdown的冷却孔70的开口密度指标并增大中央区域rm的冷却孔70的开口密度指标，以缩减在下游侧区域rdown的冷却孔70中流动的冷却介质的供给流量，从而使在中央区域rm的冷却孔70中流动的冷却介质的供给流量增加。也可以根据金属温度，进一步减小上游侧区域rup的冷却孔70的开口密度指标，选定最终路径60e的前端48及下游侧区域rdown中的冷却孔70的金属温度以及中央区域rm中的金属温度落入使用极限温度内的开口密度分布。另外，也可以一并确认中央区域rm及上游侧区域rup中的前述蠕变强度落入蠕变极限内，以选定本实施方式中的各区域的冷却孔70的开口密度分布。

如上述实施方式的动叶26(涡轮叶片40)那样，通过使中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid大于上述上游侧区域rup及下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_up、d_down，从而能够在燃烧气体流路28中流通的气体温度相对变高的中央区域rm中，使经由冷却孔70的冷却介质的供给流量增加。另外，如上述实施方式的动叶26(涡轮叶片40)那样，通过使下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down大于上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up，从而能够在冷却介质温度高于上游侧区域rup的下游侧区域rdown中使经由冷却孔70的冷却介质的供给流量增加。由此，能够对应于冷却通路66的温度分布恰当地对动叶26(涡轮叶片40)的后缘部47进行冷却。

需要说明的是，在图8中，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown的各区域，也可以使各区域中的全部冷却孔70的开口密度相同且恒定，将各区域中的径向的区域中间位置的冷却孔70的开口密度指标分别设为d_up及d_mid以及d_down，并满足d_up＜d_down＜d_mid的关系。另外，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown各区域，在包括开口密度不同的冷却孔70的情况下，各区域中的平均开口密度指标也可以满足d_up＜d_down＜d_mid的关系。在此，各区域中的区域中间位置及平均开口密度指标的考虑及如前所述。另外，冷却孔70的孔径d可以从前端48侧到基端50侧为相同孔径d，也可以是不同孔径d的冷却孔70的组合。

需要说明的是，关于叶片高度方向上的冷却孔70的开口密度分布，只要上述开口密度指标d_mid、d_up及d_down满足d_up＜d_down＜d_mid的关系即可，不限定于图8的图表所示的关系。

例如，叶片部42中的叶片高度方向的区域被分割为超过三个的区域，使各区域中的冷却孔70的开口密度以满足上述关系的方式阶梯状地变化。

另外，例如，也可以是，在叶片部42的叶片高度方向的区域中，至少一部分区域中冷却孔70的开口密度连续地变化。在该情况下，叶片部42的叶片高度方向上的其他一部分区域中冷却孔70的开口密度也可以恒定。

接下来，参照图5及图10～图13说明上述实施方式中的涡轮叶片40为静叶24的几个实施方式。

在涡轮叶片40为静叶24的情况下，冷却介质在冷却通路66(弯曲流路60的最终路径60e)中从外侧端52侧朝向内侧端54侧流动(参照图5)，因此冷却通路66内的冷却介质流的“上游侧”及“下游侧”分别与冷却通路66内的叶片部42的外侧端52侧及内侧端54侧相当。另外，叶片部42的叶片高度方向上的两端即第一端及第二端分别与外侧端52及内侧端54相当。

在几个实施方式中，例如如图10及图11的图表所示，包括叶片部42的叶片高度方向上的外侧端52与内侧端54的中间位置pm的中央区域中的冷却孔70的开口密度指标d_mid、相比于中央区域位于上游侧(外侧端52侧)的上游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_up、相比于中央区域位于下游侧(内侧端54侧)的下游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_down满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。

在图10的图表所涉及的实施方式中，叶片部42的叶片高度方向区域被分割为中央区域rm、包括外侧端52且相比于中央区域rm位于外侧端52侧的上游侧区域rup、以及包括内侧端54且相比于中央区域rm位于内侧端54侧的下游侧区域rdown的三个区域。并且，三个区域各自的冷却孔70的开口密度恒定，且开口密度在叶片高度方向上阶梯状地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid恒定为中间位置pm处的开口密度指标dm，上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up恒定为相比于中间位置pm位于外侧端52侧的位置po处的开口密度指标do(其中do＜dm)，下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down恒定为相比于中间位置pm位于内侧端54侧的位置pi处的开口密度指标di(其中dm＜di)。

在图11的图表所涉及的实施方式中，在叶片部42的叶片高度方向上，冷却孔70的开口密度以随着从外侧端52侧趋向内侧端54侧而增大的方式连续地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid是包括中间位置pm处的开口密度指标dm的范围的值，上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up是外侧端52侧的位置po处的开口密度指标do以上且小于中间位置pm处的开口密度指标dm的值，下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down是侧端54侧的位置pi处的开口密度指标di以下且大于中间位置pm处的开口密度指标dm的值。

在静叶24(涡轮叶片40)的叶片部42的内部所形成的冷却通路66内，冷却介质一边对叶片部42进行冷却一边流动，因此存在形成随着趋向冷却介质流的下游侧(内侧端54侧)而温度变高的温度分布，即，出现前述升温的情况。在这一点上，如上述实施方式的静叶24(涡轮叶片40)那样，通过使冷却通路66中的冷却介质流动方向的下游侧(内侧端54侧)的位置的冷却孔70的开口密度大于更上游侧(外侧端52侧)的位置的冷却孔70的开口密度，从而在冷却介质的温度相对变高的下游侧(内侧端54侧)，能够使经由冷却孔70的冷却介质的供给流量增加。由此，能够对应于冷却通路66的温度分布，恰当地对静叶24(涡轮叶片40)的后缘部47进行冷却。

需要说明的是，在图10中，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown各区域，也可以使各区域中的全部冷却孔70的开口密度相同且恒定，将各区域中的径向的区域中间位置的冷却孔70的开口密度指标分别设为d_up及d_mid以及d_down，并满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。另外，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown各区域，在包括开口密度不同的冷却孔70的情况下，各区域中的平均开口密度指标也可以是满足d_up＜d_mid＜d_down的关系。在此，各区域中的区域中间位置及平均开口密度指标的考虑如前所述。另外，冷却孔70的孔径d可以是从前端48侧到基端50侧为相同孔径d，也可以是不同孔径d的冷却孔70的组合。

需要说明的是，关于叶片高度方向上的冷却孔70的开口密度分布，只要上述开口密度指标d_mid、d_up及d_down满足d_up＜d_mid＜d_down的关系即可，不限定于图10或图11的图表所示的关系。

例如，也可以将叶片部42中的叶片高度方向的区域分割为超过三个的区域，使各区域中的冷却孔70的开口密度以随着从内侧端54侧趋向外侧端52侧而逐渐增大的方式阶梯状地变化。

另外，例如，也可以是，在叶片部42的叶片高度方向的区域中，在一部分区域中冷却孔70的开口密度连续地变化，而在其他一部分区域中冷却孔70的开口密度恒定。

在几个实施方式中，例如如图12的图表所示，中央区域中的冷却孔70的开口密度指标d_mid、相比于中央区域位于上游侧(外侧端52侧)的上游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_up、以及相比于中央区域位于下游侧(内侧端54侧)的下游侧区域中的冷却孔70的开口密度指标d_down满足d_up＜d_down＜d_mid的关系。

在图12的图表所涉及的实施方式中，叶片部42的叶片高度方向区域分割为包括中央区域rm、包括外侧端52且相比于中央区域rm位于外侧端52侧的上游侧区域rup、以及包括内侧端54且相比于中央区域rm位于内侧端54侧的下游侧区域rdown的三个区域。并且，三个区域各自的冷却孔70的开口密度恒定，且开口密度在叶片高度方向上阶梯状地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid恒定为中间位置pm处的dm，上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up恒定为相比于中间位置pm位于外侧端52侧的位置po处的开口密度指标do(其中do＜dm)，下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down恒定为相比于中间位置pm位于内侧端54侧的位置pi处的开口密度指标di(其中do＜di＜dm)。

在配置有静叶24(涡轮叶片40)的燃烧气体流路28(参照图1)中流通的气体的温度成为例如图13的图表所示那样的分布，在叶片高度方向上，存在与叶片部42的外侧端52侧的区域及内侧端54侧的区域相比，在包括外侧端52与内侧端54的中间位置pm的中央区域中变高的倾向。

另一方面，在叶片部42的内部形成的冷却通路66内，冷却介质一边对叶片部42进行冷却一边流动，因此存在形成随着趋向冷却介质流的下游侧(内侧端54侧)而温度变高的温度分布的情况。在这样的情况下，为了恰当地对后缘部47进行冷却，希望使叶片高度方向的中央区域rm中的经由冷却孔70的冷却介质流量最大，且使在上述下游侧区域rdown中经由冷却孔70的冷却介质流量大于上游侧区域rup。

即，如前所述，冷却介质在最终路径60e内流动的过程中升温，最终路径60e的内侧端54或下游侧区域rdown中的冷却孔70的金属温度最高。但是，在抑制为不超过由氧化减薄容许量决定的使用极限温度的范围内的叶片的情况下，能够通过选定图10所示的冷却孔70的开口密度分布来抑制叶片损伤。另一方面，在表现图13所示的燃烧气体温度分布的燃烧气体的气氛中运行的叶片的情况下，中央区域rm中的叶片部42从燃烧气体接受的输入热量很大，若是图10所示的中央区域rm的冷却孔70的开口密度指标，则存在中央区域rm的冷却孔70的金属温度超过使用极限温度的情况。在这样的情况下，进一步增大中央区域rm的冷却孔70的开口密度指标以加强冷却。也就是说，通过减小下游侧区域rdown的冷却孔70的开口密度指标并增大中央区域rm的冷却孔70的开口密度指标，以缩减在下游侧区域rdown的冷却孔70中流动的冷却介质的供给流量，从而能够使在中央区域rm的冷却孔70中流动的冷却介质的供给流量增加。也可以根据金属温度，进一步减小上游侧区域rup的冷却孔70的开口密度指标，选定最终路径60e的内侧端54及下游侧区域rdown中的冷却孔70的金属温度以及中央区域rm中的金属温度落在使用极限温度内的开口密度分布。

如上述实施方式的静叶24(涡轮叶片40)那样，通过使中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid大于上述上游侧区域rup及下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_up、d_down，从而能够在燃烧气体流路28中流通的气体温度相对变高的中央区域rm中，使经由冷却孔70的冷却介质的供给流量增加。另外，如上述实施方式的静叶24(涡轮叶片40)那样，通过使下游侧区域rdown中的冷却孔70的开口密度指标d_down大于上游侧区域rup中的冷却孔70的开口密度指标d_up，从而能够在冷却介质温度高于上游侧区域rup的下游侧区域rdown中，使经由冷却孔70的冷却介质的供给流量增加。由此，能够对应于冷却通路66的温度分布，恰当地对静叶24(涡轮叶片40)的后缘部47进行冷却。

需要说明的是，在图12中，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown各区域，也可以使各区域中的全部冷却孔70的开口密度相同且恒定，将各区域中的径向的区域中间位置的冷却孔70的开口密度指标分别设为d_up及d_mid以及d_down，并满足d_up＜d_down＜d_mid的关系。另外，关于上游侧区域rup及中央区域rm以及下游侧区域rdown各区域，在包括开口密度不同的冷却孔70的情况下，各区域中的平均开口密度指标也可以满足d_up＜d_down＜d_mid的关系。在此，各区域中的区域中间位置及平均开口密度指标的考虑如前所述。另外，冷却孔70的孔径d可以从前端48侧到基端50侧为相同孔径d，也可以是不同孔径d的冷却孔70的组合。

需要说明的是，关于叶片高度方向上的冷却孔70的开口密度分布，只要上述开口密度指标d_mid、d_up及d_down满足d_up＜d_down＜d_mid的关系即可，不限定于图13的图表所示的关系。

例如，也可以将叶片部42中的叶片高度方向的区域分割为超过三个的区域，使各区域中的冷却孔70的开口密度以满足上述关系的方式阶梯状地变化。

另外，例如，也可以是，在叶片部42的叶片高度方向的区域中，在至少一部分区域中，冷却孔70的开口密度连续地变化。在该情况下，在叶片部42的叶片高度方向上的其他一部分区域中，冷却孔70的开口密度也可以恒定。

接下来，参照图4、图14及图15说明其他几个实施方式。在这些实施方式中，涡轮叶片40是动叶26(参照图4)。

在几个实施方式中，例如如图14的图表所示，包括叶片部42的叶片高度方向上的前端48与基端50之间的中间位置pm的中央区域中的冷却孔70的开口密度指标d_mid、相比于中央区域位于前端48侧的前端侧区域中的开口密度指标d_tip、以及相比于中央区域位于基端50侧的基端侧区域中的开口密度指标d_root满足d_tip＜d_mid＜d_root的关系。

在图14的图表所涉及的实施方式中，叶片部42的叶片高度方向区域被分割为包括中央区域rm、包括前端48且相比于中央区域rm位于前端48侧的前端侧区域rtip、以及包括基端50且相比于中央区域rm位于基端50侧的基端侧区域rroot的三个区域。并且，在三个区域各自中冷却孔70的开口密度恒定，开口密度在叶片高度方向上阶梯状地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid恒定为中间位置pm处的开口密度指标dm，前端侧区域rtip中的冷却孔70的开口密度指标d_tip恒定为相比于中间位置pm位于前端48侧的位置pt处的开口密度指标dt(其中dt＜dm)，基端侧区域rroot中的冷却孔70的开口密度指标d_root恒定为相比于中间位置pm位于基端50侧的位置pr处的开口密度指标dr(其中dm＜dr)。

在燃气涡轮1运转时，由于在动叶26的叶片部42的内部所形成的冷却通路66内的冷却介质作用有离心力，因此存在在该冷却通路66内形成随着趋向叶片部42的前端48侧而变为高压的压力分布的情况。在这一点上，如上述实施方式的动叶26(涡轮叶片40)那样，通过使叶片部42的前端48侧的位置的冷却孔70的开口密度小于更靠基端50侧的位置的冷却孔70的开口密度，从而即使在存在上述压力分布的情况下，也能够减小经由冷却孔70的冷却介质的供给流量在叶片高度方向上的偏差。由此，能够对应于冷却通路66的压力分布，恰当地对动叶26(涡轮叶片40)的后缘部47进行冷却。

需要说明的是，在图14中，关于基端侧区域rroot及中央区域rm以及前端侧区域rtip各区域，也可以使各区域中的全部冷却孔70的开口密度相同且恒定，将各区域中的径向的区域中间位置的冷却孔70的开口密度指标分别设为d_root及d_mid以及d_tip，并满足d_tip＜d_mid＜d_root的关系。作为各区域中的区域中间位置，针对基端侧区域rroot、中央区域rm以及前端侧区域rtip分别以prm、pcm、ptm表示。另外，关于基端侧区域rroot、中央区域rm以及前端侧区域rtip各区域，在包括开口密度不同的冷却孔70的情况下，各区域中的平均开口密度指标也可以满足d_tip＜d_mid＜d_root的关系。在此，各区域中的区域中间位置及平均开口密度指标的考虑如前所述。另外，冷却孔70的孔径d可以从前端48侧到基端50侧为相同孔径d，也可以是不同孔径d的冷却孔70的组合。

需要说明的是，关于叶片高度方向上的冷却孔70的开口密度分布，只要上述开口密度指标d_mid、d_tip及d_root满足d_tip＜d_mid＜d_root的关系即可，不限定于图14的图表所示的关系。

例如，也可以将叶片部42中的叶片高度方向的区域分割为超过三个的区域，使各区域中的冷却孔70的开口密度以满足上述关系的方式阶梯状地变化。

另外，例如，也可以是，在叶片部42的叶片高度方向的区域中，至少一部分区域中冷却孔70的开口密度连续地变化。在该情况下，在叶片部42的叶片高度方向上的其他一部分区域中，冷却孔70的开口密度也可以恒定。

另外，在几个实施方式中，例如如图15的图表所示，上述中央区域中的冷却孔70的开口密度指标d_mid、相比于中央区域位于前端48侧的前端侧区域中的开口密度指标d_tip、以及相比于中央区域位于基端50侧的基端侧区域中的开口密度指标d_root满足d_tip＜d_root＜d_mid的关系。

在图15的图表涉及的实施方式中，叶片部42的叶片高度方向区域被分割为包括中央区域rm、包括前端48且相比于中央区域rm位于前端48侧的前端侧区域rtip、及包括基端50且相比于中央区域rm位于基端50侧的基端侧区域rroot的三个区域。并且，三个区域各自的冷却孔70的开口密度恒定，开口密度在叶片高度方向上阶梯状地变化。

即，中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid恒定为中间位置pm处的开口密度指标dm，前端侧区域rtip中的冷却孔70的开口密度指标d_tip恒定为相比于中间位置pm位于前端48侧的位置pt处的开口密度指标dt(其中dt＜dm)，基端侧区域rroot中的冷却孔70的开口密度指标d_root恒定为相比于中间位置pm位于基端50侧的位置pr处的开口密度指标dr(其中dt＜dr＜dm)。

在配置有动叶26(涡轮叶片40)的燃烧气体流路28(参照图1)中流通的气体的温度成为例如图9的图表所示的分布，在叶片高度方向上，存在在包括前端48与基端50的中间位置pm的中央区域中高于叶片部42的前端48侧的区域及基端50侧的区域的倾向。

另一方面，在燃气涡轮1运转时，对在动叶26的叶片部42的内部所形成的冷却通路66内的冷却介质作用有离心力，因此存在在该冷却通路66内形成随着趋向叶片部42的前端48侧而变为高压的压力分布的情况。在这样的情况下，为了恰当地对后缘部47进行冷却，希望使叶片高度方向的中央区域中的经由冷却孔70的冷却介质流量最大，且在叶片高度方向上的位于前端48侧的区域和位于基端50侧的区域中，减小经由冷却孔的冷却介质的供给流量的偏差。

在这一点上，如上述实施方式的动叶26(涡轮叶片40)那样，通过使中央区域rm中的冷却孔70的开口密度指标d_mid大于上述前端侧区域rtip及基端侧区域rroot中的冷却孔70的开口密度指标d_tip、d_root，从而能够在燃烧气体流路28中流通的气体温度相对变高的中央区域rm中，使经由冷却孔70的冷却介质的供给流量增加。另外，如上述实施方式的动叶26(涡轮叶片40)那样，通过使前端侧区域rtip中的冷却孔70的开口密度指标d_tip小于基端侧区域rroot中的冷却孔70的开口密度指标d_root，从而即使在存在上述压力分布的情况下，也能够在前端侧区域rtip和基端侧区域rroot中减小经由冷却孔70的冷却介质的供给流量的偏差。按照这种方式，能够对应于冷却通路66的压力分布，恰当地对动叶26(涡轮叶片40)的后缘部47进行冷却。

需要说明的是，在图15中，关于基端侧区域rroot、中央区域rm以及前端侧区域rtip各区域，也可以使各区域中的全部冷却孔70的开口密度相同且恒定，将各区域中的径向的区域中间位置的冷却孔70的开口密度指标分别设为d_root、d_mid以及d_tip，并满足d_tip＜d_root＜d_mid的关系。作为各区域中的区域中间位置，针对基端侧区域rroot、中央区域rm以及前端侧区域rtip分别以prm、pcm、ptm表示。另外，关于基端侧区域rroot及中央区域rm以及前端侧区域rtip各区域，在包括开口密度不同的冷却孔70的情况下，各区域中的平均开口密度指标也可以满足d_tip＜d_root＜d_mid的关系。在此，各区域中的区域中间位置及平均开口密度指标的考虑如前所述。另外，冷却孔70的孔径d可以从前端48侧到基端50侧为相同孔径d，也可以是不同孔径d的冷却孔70的组合。

需要说明的是，关于叶片高度方向上的冷却孔70的开口密度分布，只要上述开口密度指标d_mid、d_tip及d_root满足d_tip＜d_root＜d_mid的关系即可，不限定于图15的图表所示的关系。

例如，也可以将叶片部42中的叶片高度方向的区域分割为超过三个的区域，使各区域中的冷却孔70的开口密度以满足上述关系的方式阶梯状地变化。

另外，例如，也可以是，在叶片部42的叶片高度方向的区域中，至少一部分区域中冷却孔70的开口密度连续地变化。在该情况下，在叶片部42的叶片高度方向上的其他一部分区域中，冷却孔70的开口密度也可以恒定。

需要说明的是，例如在上述图6、图8、图10、图12、图14及图15的图表所涉及的实施方式中，叶片部42的叶片高度方向上的各区域(中央区域rm、上游侧区域rup及下游侧区域rdown或前端侧区域rtip及基端侧区域rroot)中的冷却孔70的开口密度分别恒定，因此各区域中的冷却孔的加工容易。

作为上述涡轮叶片40的冷却孔70的开口密度的指标，例如也可以采用叶片高度方向上的冷却孔70的间距p(参照图16)与冷却孔70的直径d(参照图16)的比p/d。需要说明的是，作为冷却孔70的直径d，也可以使用冷却孔70的最大直径、最小直径或平均直径。

或者，作为上述开口密度指标，也可以采用冷却孔70在叶片部42的表面的开口端72(参照图17)处的湿周长度s(即叶片部42表面中的开口端72的周长)与叶片高度方向上的冷却孔70的间距p(参照图17)的比s/p。

或者，作为上述开口密度指标，也可以采用叶片部42的后缘部47中的叶片部42的表面的单位面积(或单位长度)的冷却孔70的个数。

在涡轮叶片40的叶片部42的后缘部47形成的冷却孔70也可以具有以下特征。

在几个实施方式中，冷却孔70也可以以相对于与叶片高度方向正交的平面具有斜度的方式形成。

像这样，通过使冷却孔70以相对于与叶片高度方向正交的平面具有斜度的方式形成，从而与以平行于与叶片高度方向正交的平面的方式形成该冷却孔70的情况相比，能够使冷却孔70增长。由此，能够有效地对涡轮叶片40的后缘部进行冷却。

在几个实施方式中，冷却孔70延伸的方向和与叶片高度方向正交的平面所成的角度a(参照图16)也可以是15°以上45°以下或20°以上40°以下。若所述角度a处于上述范围内，则能够在维持冷却孔70的加工容易性或者维持叶片部42的后缘部47的强度的同时，形成较长的冷却孔70。

另外，在几个实施方式中，冷却孔70也可以相互平行地形成。

通过像这样相互平行地形成多个冷却孔70，从而与多个冷却孔70相互不平行的情况相比，能够在叶片部42的后缘部47形成更多冷却孔70。由此，能够有效地对涡轮叶片40的后缘部47进行冷却。

接下来，关于最终路径60e与后缘部47的冷却孔70的开口密度的关系，在以下进行说明。通常，为了促进与冷却介质之间的热传递，在弯曲流路60的叶片内表面设有湍流器90。图18中示出在后缘部47附近形成的冷却孔70的配置、和与后缘部47相邻地在冷却介质的流动方向的上游侧配置的冷却通路66的最终路径60e的结构。在最终路径60e中，从基端50到前端48为止，在叶片部42的压力面(腹侧)56和负压面(背侧)58的各内壁面68配置有作为湍流促进构件的湍流器90。同样地，在与最终路径60e相比位于冷却介质的流动方向的上游侧的弯曲流路60中也配置有湍流器(未图示)。

如图19所示，在弯曲流路60中配置的湍流器90设置在各路径60a～60e中的至少一个路径的压力面(腹侧)56和负压面(背侧)58的内壁面68，且以湍流器90的内壁面68为基准形成为高度e。另外，各路径60a～60e的背腹方向的通路宽度形成为h，在各流路中，在径向上相邻配置的多个湍流器90以间距pp的间隔设置。湍流器90形成为，湍流器90的间距pp与高度e的比(pp/e)及湍流器90的高度e与背腹方向的通路宽度h的比(e/h)以及湍流器90相对于冷却介质的流动方向的倾角形成为从基端50到前端48为止大致恒定，且以能够在冷却介质之间获得最优热传递的方式配置。

但是，在最终路径60e中，最终路径60e的通路宽度h小于除了最终路径60e以外的其他路径60a～60d。因此，存在很难选定与能够获得前述适当的热传递的冷却通路66的湍流器90的高度e与通路宽度h的适当的比(e/h)对应的湍流器高度e的情况。即，在最终路径60e的情况下，与其他路径60a～60d相比，存在为了维持湍流器90的高度e与通路宽度h的适当的比(e/h)而使湍流器90的高度e过小，湍流器90的加工困难的情况。特别是，与基端50侧相比，前端48侧的的通路宽度h更小，因此存在湍流器90的适当的高度e的选定更加困难的情况。

另外，流入弯曲流路60的最终路径60e的冷却介质在相比于最终路径60e位于上游侧的各路径60a～60d中流下的过程中，由叶片部42的内壁面68加热，并向最终路径60e供给。因此，最终路径60e的金属温度容易高温化，特别是最终路径60e的前端48侧附近容易高温化。因此采用最终路径60e的金属温度不超过使用极限温度的方法。例如，存在选定从最终路径60e的叶片高度方向的中间位置到前端48的出口开口64使通路宽度h逐渐减小，减小通路截面积，以提高冷却介质流速的通路构造的情况。能够使最终路径60e的通路截面积随着趋向出口开口64而减小，提高冷却介质的流速，以促进与最终路径60e之间的热传递，将最终路径60e的金属温度抑制为使用极限温度以下。在应用这样的结构的情况下，最终路径60e的前端48附近的通路宽度h进一步减小。

因此，存在在最终路径60e中流动的冷却流体的压力损失的容许范围内，相对于湍流器90的关于通路宽度h的适当的高度e而选定高度e相对较大的湍流器90的情况。即，作为在最终路径60e中形成的湍流器90，存在虽然高度e比除了最终路径60e以外的其他路径60a～60d的湍流器90小，但使湍流器90的高度e从基端50到前端48为止不变而选定恒定的相同高度e的情况。其结果是，最终路径60e的湍流器90的高度e与通路宽度h的比(e/h)比其他路径60a～60d中所应用的高度e与通路宽度h的比(e/h)大。通过像这样在最终路径60e中选定高度e相对于适当值相对较大的湍流器90，从而能够促进最终路径60e的冷却介质产生湍流，与其他路径60a～60d相比，进一步促进最终路径60e中的与冷却介质之间的热传递。其结果，最终路径60e的金属温度被抑制为使用极限温度以下。

另一方面，在按照上述方式促进最终路径60e中的热传递的情况下，虽然最终路径60e的金属温度降低，但在最终路径60e中流动的冷却介质的温度进一步升高。伴有温度升高的冷却介质被向在后缘部47配置的冷却孔70供给，因此存在影响后缘部47的开口密度分布的情况。即，通过使最终路径60e中的通路宽度h随着趋向前端48侧而减小，或使最终路径60e的湍流器90的高度e相比于其他路径60a～60d相对增大等，从而加强最终路径60e的冷却，改善热应力产生等。另一方面，针对向后缘部47供给的冷却介质的温度升高，使后缘部47的从最终路径60e的叶片高度方向的中间位置到前端48的出口开口64为止的冷却孔70的开口密度增大，吸收所流入的冷却介质的温度升高，抑制后缘部47的金属温度的上升，从而能够实现包括最终路径60e的后缘部47的适当冷却。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，也包括对上述实施方式实施变形的方式、将这些方式适当组合得到的方式。

在本说明书中，“某方向”、“沿某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对或绝对配置的表现不仅严格表示相应的配置，而且也表示具有公差或能够获得相同功能的程度的角度和/或距离而相对位移的状态。

例如，“相同”、“相等”及“均质”等表示物体处于等同状态的表现不仅表示严格等同状态，还表示存在公差或能够获得相同功能的程度的差的状态。

另外，在本说明书中，四边形状或圆筒形状等表示形状的表现不仅表示几何学上严格意义的四边形状或圆筒形状等形状，也表示在获得相同效果的范围包括凹凸部或倒角部等的形状。

另外，在本说明书中，“包括”、“设有”、“具备”、“包括”或“具有”一个结构要素的表现，并不是排除其他结构要素存在的排他性表现。

附图标记说明：

1...燃气涡轮；

2...压缩机；

4...燃烧器；

6...涡轮；

8...转子；

10...压缩机机室；

12...空气取入口；

16...静叶；

18...动叶；

20...壳体；

22...涡轮机机室；

24...静叶；

26...动叶；

28...燃烧气体流路；

30...排气室；

40...涡轮叶片；

42...叶片部；

44...前缘；

46...后缘；

47...后缘部；

48...前端；

49...后缘端面；

50...基端；

52...外侧端；

54...内侧端；

56...压力面；

58...负压面；

60...弯曲流路；

60a～60e...路径；

60e...最终路径；

62...入口开口；

64...出口开口；

66...冷却通路；

68...内壁面；

70...冷却孔；

72...开口端；

80...平台；

82...叶根部；

84...内部流路；

86...内侧护罩；

88...外侧护罩；

90...湍流器；

pm...中间位置；

pcm...中央区域中间位置；

pum...上游侧区域中间位置；

pdm...下游侧区域中间位置；

ptm...前端侧区域中间位置；

prm...基端侧区域中间位置；

rtip...前端侧区域；

rm...中央区域；

rroot...基端侧区域；

rup...上游侧区域；

rdown...下游侧区域。