涡轮叶片及燃气轮机的制作方法

本发明涉及涡轮叶片及燃气轮机。

背景技术：

在燃气轮机等的涡轮叶片中，已知通过使冷却流体在形成于涡轮叶片的内部的冷却通路中流动，来对暴露于高温的气体流动等的涡轮叶片进行冷却。在这样的冷却通路的内壁面上，为了促进冷却通路中的冷却流体的流动的紊乱而提高冷却流体与涡轮叶片之间的热传递率，有时设置肋状的湍流器。

例如，在专利文献1中，公开了在沿着叶片高度方向延伸的冷却通路的内壁面上沿着冷却流体的流动方向设置有多个湍流器的涡轮叶片。

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

但是，近年来，例如在燃气轮机中，随着高输出化，作用于涡轮叶片的负载有增大的倾向。为了使涡轮叶片具有能够承受这样具有增大倾向的负载的强度，有时使涡轮叶片的背腹方向的叶片宽度在涡轮的径向(即涡轮叶片的叶片高度方向)的一侧比另一侧大。

这样，在径向的一侧增大涡轮叶片的背腹方向的叶片宽度的情况下，形成于涡轮叶片的内部的冷却通路的宽度(或流路截面积)也有时在径向上该一侧变大。

期望如下一种的叶片结构，其具备对应于涡轮叶片的叶片宽度的变化来选择适当的湍流器、从而使冷却通路的内部冷却最佳化的冷却通路。

鉴于上述情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，提供一种能够实现高效的冷却的涡轮叶片及燃气轮机。

用于解决课题的方案

(1)本发明的至少一实施方式的涡轮叶片具备：

叶片主体，其具有作为叶片高度方向上的两端部的第一端部和第二端部；

冷却通路，其在所述叶片主体的内部沿着所述叶片高度方向延伸；以及

多个湍流器，它们设置于所述冷却通路的内壁面，且沿着所述冷却通路排列，

所述第二端部处的所述叶片主体的背腹方向上的所述冷却通路的通路宽度，大于所述第一端部处的所述冷却通路的所述通路宽度，

所述多个湍流器的高度在所述叶片高度方向上随着从所述第一端部侧朝向所述第二端部侧而变高。

在上述(1)的结构中，随着在叶片高度方向上从冷却通路的通路宽度较小的第一端部侧接近冷却通路的通路宽度较大的第二端部侧，湍流器的高度变高，因此在第二端部侧，能够与第一端部侧相同程度地得到由湍流器带来的热传递率的提高效果。另外，在上述(1)的结构中，在叶片高度方向上，在第一端部侧湍流器高度较低，因此在冷却通路的通路宽度较窄而具有压力损失变大的倾向的第一端部侧，能够抑制由于湍流器的存在所导致的压力损失。因此，根据上述(1)的结构，能够高效地冷却在叶片高度方向上冷却通路的通路宽度变化的涡轮叶片。

(2)在几个实施方式中，在上述(1)的结构的基础上，

所述多个湍流器的高度e与该多个湍流器的所述叶片高度方向的位置处的所述冷却通路的所述背腹方向上的通路宽度d之比(e/d)、和关于所述多个湍流器的所述比(e/d)的平均(e/d)ave的关系满足0.5≤(e/d)/(e/d)ave≤2.0。

根据上述(2)的结构，与设置于冷却通路的多个湍流器中的某个湍流器相关的湍流器的高度e与通路宽度d之比(e/d)成为接近作为与设置于该冷却通路的多个湍流器相关的(e/d)的平均的(e/d)ave的值，因此能够抑制叶片高度方向上的热传递率的降低或冷却流体的压力损失的增加的极端变化。因此，能够高效地冷却涡轮叶片。

(3)在几个实施方式中，在上述(1)或(2)的结构的基础上，

在将所述多个湍流器中的在所述叶片高度方向上位于最靠所述第一端部侧处的湍流器的位置处的所述冷却通路的所述通路宽度设为d1，将所述多个湍流器中的在所述叶片高度方向上位于最靠所述第二端部侧处的湍流器的位置处的所述冷却通路的所述通路宽度设为d2时，所述通路宽度d1与所述通路宽度d2之比(d2/d1)满足1.5≤(d2/d1)的关系。

根据上述(3)的结构，在第二端部侧的冷却通路的通路宽度d2大幅度大于第一端部侧的冷却通路的通路宽度d1的涡轮叶片中，在冷却通路的通路宽度较大的第二端部侧的叶片高度方向位置处，湍流器的高度变高，因此如上述(1)所述，能够高效地冷却涡轮叶片。

(4)在几个实施方式中，在上述(1)至(3)中任一个结构的基础上，

在所述叶片高度方向上相邻的一对湍流器的所述叶片高度方向上的间距在所述叶片高度方向上随着从所述第一端部朝向所述第二端部而增大。

由湍流器带来的热传递率的提高效果根据在叶片高度方向上相邻的湍流器之间的间距而变化，存在可得到高的热传递率的湍流器的间距与高度之比。关于这一点，根据上述(4)的结构，在叶片高度方向上随着从第一端部接近第二端部、即随着湍流器的高度变高，在叶片高度方向上相邻的湍流器之间的间距增大，因此能够在冷却通路内设置有湍流器的叶片高度方向范围内得到高的热传递率。

(5)在几个实施方式中，在上述(1)至(4)中任一个结构的基础上，

所述多个湍流器中的在所述叶片高度方向上相邻的一对湍流器之间的间距p与该一对湍流器的高度的平均ea之比(p/ea)、和关于所述多个湍流器的所述比(p/ea)的平均(p/ea)ave的关系满足0.5≤(p/ea)/(p/ea)ave≤2.0。

根据上述(5)的结构，与设置于冷却通路的多个湍流器中的某一对湍流器相关的(p/ea)成为接近作为与设置于该冷却通路的多个湍流器相关的(p/ea)的平均的(p/ea)ave的值，因此成为在叶片高度方向上随着从第一端部接近第二端部、即随着湍流器的高度变高，而相邻的湍流器之间的间距增大的倾向。因此，通过适当地设定(p/ea)或(p/ea)ave，能够在冷却通路内设置有湍流器的叶片高度方向范围内得到高的热传递率。

(6)在几个实施方式中，在上述(1)至(5)中任一个结构的基础上，

所述冷却通路是构成在所述叶片主体的内部形成的弯曲流路的多个通道中的一个。

在上述(6)的结构中，在作为冷却流体流动的内部流路而设置有弯曲流路的涡轮叶片中，构成弯曲流路的通道是具有上述(1)所述的结构的冷却通路。因此，在上述的通道(冷却通路)的第二端部侧，能够与第一端部侧相同程度地得到由湍流器带来的热传递率的提高效果，并且在上述的通道(冷却通路)的通路宽度较窄而具有压力损失变大的倾向的第一端部侧，能够抑制由于湍流器的存在所导致的压力损失。因此，根据上述(6)的结构，能够高效地冷却在叶片高度方向上弯曲流路的通道(冷却通路)的通路宽度发生变化的涡轮叶片。

(7)在几个实施方式中，在上述(6)的结构的基础上，

所述冷却通路是构成所述弯曲流路的所述多个通道中的、位于最靠后缘侧处的最终通道以外的通道，

所述涡轮叶片具备设置于所述最终通道的背侧和腹侧的内壁面、且沿着所述叶片高度方向排列的多个最终通道湍流器，

在将所述湍流器或所述最终通道湍流器的高度设为e，将该湍流器或最终通道湍流器的所述叶片高度方向的位置处的所述冷却通路或所述最终通道的所述背腹方向上的通路宽度设为d时，

关于所述多个湍流器中的在所述叶片高度方向上位于最靠所述第一端部侧处的湍流器的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)e1、关于所述多个湍流器的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)的平均(e/d)ave、关于所述多个最终通道湍流器中的在所述叶片高度方向上位于最靠所述第一端部侧处的最终通道湍流器的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)t_e1、以及关于所述多个最终通道湍流器的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)t的平均(e/d)t_ave的关系满足

[(e/d)e1/(e/d)ave]＜[(e/d)t_e1/(e/d)t_ave]。

如上述(1)所述，对于设置于最终通道以外的通道(冷却通路)的湍流器，湍流器的高度随着从冷却通路的通路宽度较窄的第一端部侧朝向冷却通路的通路宽度较宽的第二端部侧而变高，因此成为湍流器的高度e与通路宽度d之比(e/d)接近恒定的倾向(即，上述关系式的左边接近1)。由此，上述的关系式意味着，在最终通道中，在叶片高度方向上随着从第二端部侧朝向第一端部侧而最终通道的通路宽度d减少，相对于此，最终通道湍流器的高度e不会减少如上述通路宽度d那样的量。

即，根据上述(7)的结构，在弯曲流路的最终通道中，多个最终通道湍流器的高度e在叶片高度方向上不会大幅变化。因此，在弯曲流路中冷却流体成为较高温的最终通道中，能够使通常位于冷却流体的流动的下游侧的第一端部侧的冷却流体的流速增大。由此，能够通过流过最终通道的冷却流体更高效地冷却涡轮叶片。

(8)在几个实施方式中，在上述(1)至(7)的结构的基础上，

所述冷却通路是构成在所述叶片主体的内部形成的弯曲流路的所述多个通道中的、位于最靠后缘侧处的最终通道以外的通道，

所述涡轮叶片具备设置于所述最终通道的背侧和腹侧的内壁面、且沿着所述叶片高度方向排列的多个最终通道湍流器，

所述最终通道的以所述第二端部为基准的叶片高度方向上的所述最终通道湍流器的高度，为位于冷却流体的流动方向的上游侧的其他通道的叶片高度方向的相同位置处的湍流器的高度以下。

根据上述(8)的结构，对于最终湍流器和其他通道的湍流器，在比较叶片高度方向的相同位置处的湍流器的高度的情况下，最终湍流器的高度为其他通道的湍流器的高度以下，因此能够维持最终湍流器的高的热传递率，同时能够抑制对流过最终通道的冷却流体造成的过大的压力损失的产生。

(9)在几个实施方式中，在上述(1)至(8)中的任一结构的基础上，

所述冷却通路是构成在所述叶片主体的内部形成的弯曲流路的所述多个通道中的、位于最靠后缘侧处的最终通道以外的通道，

所述涡轮叶片具备设置于所述最终通道的背侧和腹侧的内壁面、且沿着所述叶片高度方向排列的多个最终通道湍流器，

所述最终通道的所述最终通道湍流器的高度，为所述多个通道中的位于在冷却流体的流动方向的上游侧与所述最终通道邻接处且与所述最终通道相互连通的上游侧冷却通路的所述湍流器的高度以下。

根据上述(9)的结构，由于在弯曲流路中位于最靠后缘侧处的最终通道的湍流器(最终通道湍流器)的高度为与该最终通道相邻连通的上游侧冷却通路的湍流器的高度以下，因此在构成弯曲流路的多个通道中的、流路面积较窄且冷却流体成为较高温的最终通道中，能够设置更多的湍流器。由此，能够通过流过最终通道的冷却流体更高效地冷却涡轮叶片。

(10)在几个实施方式中，在上述(1)至(9)中任一结构的基础上，

所述涡轮叶片还具备：

前缘侧通路，其在比所述冷却通路靠所述叶片主体的前缘侧处设置于所述叶片主体的内部，且沿着所述叶片高度方向延伸；以及

多个前缘侧湍流器，它们设置于所述前缘侧通路的内壁面，且沿着所述叶片高度方向排列，

在将所述湍流器或所述前缘侧湍流器的高度设为e，将该湍流器或前缘侧湍流器的所述叶片高度方向的位置处的所述冷却通路或所述前缘侧通路的所述背腹方向上的通路宽度设为d时，

关于所述多个湍流器中的在所述叶片高度方向上位于最靠所述第二端部侧处的湍流器的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)e2、关于所述多个湍流器的所述高度与所述通路宽度之比e/d的平均(e/d)ave、关于所述多个前缘侧湍流器中的在所述叶片高度方向上位于最靠所述第二端部侧处的前缘侧湍流器的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)l_e2、以及关于所述多个前缘侧湍流器的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)l的平均(e/d)l_ave的关系满足

[(e/d)e2/(e/d)ave]＞[(e/d)l_e2/(e/d)l_ave]。

如上述(1)所述，对于设置于冷却通路的湍流器，湍流器的高度随着从冷却通路的通路宽度较窄的第一端部侧朝向冷却通路的通路宽度较宽的第二端部侧而变高，因此成为湍流器的高度e与通路宽度d之比(e/d)接近恒定的倾向(即，上述关系式的左边接近1)。由此，上述的关系式意味着，在叶片高度方向上随着从第一端部侧朝向第二端部侧而最终通道的通路宽度d增大，相对于此，前缘侧湍流器的高度e不会增大如上述通路宽度d那样的量。

即，根据上述(10)的结构，在前缘侧通路中，多个前缘侧湍流器的高度e在叶片高度方向上不会大幅变化。因此，在供给有较低温的冷却流体的前缘侧通路中，抑制由位于冷却流体的流动的上游侧的第二端部侧的湍流器带来的热传递率的提高效果，从而能够抑制朝向第一端部侧流动的冷却流体的温度上升。由此，能够更高效地冷却涡轮叶片。

(11)在几个实施方式中，在上述(1)至(10)中任一结构的基础上，

所述冷却通路的流路截面积在所述叶片高度方向上随着从所述第一端部朝向所述第二端部而增大。

根据上述(11)的结构，湍流器的高度在叶片高度方向上随着从冷却通路的流路截面积较小的第一端部接近冷却通路的流路截面积较大的第二端部而变高，因此，在第二端部侧，能够与第一端部侧相同程度地得到由湍流器带来的热传递率的提高效果。另外，在上述(11)的结构中，在叶片高度方向上，湍流器高度在第一端部侧较低，因此在流路截面积较窄而具有压力损失变大的倾向的第一端部侧，能够抑制由于湍流器的存在所导致的压力损失。因此，根据上述(11)的结构，能够高效地冷却在叶片高度方向上冷却通路的流路截面积变化的涡轮叶片。

(12)在几个实施方式中，在上述(1)至(11)中任一个结构的基础上，

所述多个湍流器相对于所述冷却通路中的冷却流体的流动方向的倾斜角θ与关于所述多个湍流器的所述倾斜角的平均θave的关系满足0.5≤θ/θave≤2.0。

由湍流器带来的热传递率的提高效果根据湍流器相对于冷却通路中的冷却流体的流动方向的倾斜角θ而变化，存在可得到高的热传递率的湍流器的倾斜角。关于这一点，根据上述(12)的结构，由于在叶片高度方向上使湍流器的倾斜角θ大致恒定，因此能够在冷却通路内设置有湍流器的叶片高度方向范围内得到高的热传递率。

(13)在几个实施方式中，在上述(1)至(12)中任一个结构的基础上，

所述涡轮叶片为动叶，

所述第一端部位于所述第二端部的径向外侧。

根据上述(13)的结构，由于作为涡轮叶片的燃气轮机的动叶具有上述(1)至(12)中任一个结构，因此能够高效地冷却动叶，因此能够提高燃气轮机的热效率。

(14)在几个实施方式中，在上述(1)至(12)中任一个结构的基础上，

所述涡轮叶片为静叶，

所述第一端部位于所述第二端部的径向内侧。

根据上述(14)的结构，由于作为涡轮叶片的燃气轮机的静叶具有上述(1)至(12)中任一结构，因此能够高效地冷却静叶，因此能够提高燃气轮机的热效率。

(15)本发明的至少一实施方式的燃气轮机具备：

上述(1)至(14)中任一项所述的涡轮叶片；以及

燃烧器，其用于生成在设置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(15)的结构，由于涡轮叶片具有上述(1)～(14)中任一结构，因此能够削减为了冷却涡轮叶片而向蛇形流路供给的冷却流体的量，从而能够提高燃气轮机的热效率。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，实现了涡轮叶片的冷却通路的最佳化，降低了冷却流体量，且涡轮的热效率提高。

附图说明

图1是应用一实施方式的涡轮叶片的燃气轮机的概要结构图。

图2是一实施方式的动叶(涡轮叶片)的沿着叶片高度方向的局部剖视图。

图3是表示图2的b-b剖面的图。

图4a是图2的a-a剖面中的动叶的剖视图。

图4b是图2的b-b剖面中的动叶的剖视图。

图4c是图2的c-c剖面中的动叶的剖视图。

图5是用于说明一实施方式的湍流器的结构的示意图。

图6是用于说明一实施方式的湍流器的结构的示意图。

图7是图2～图4c所示的动叶(涡轮叶片)的示意性剖视图。

图8是表示图7的d-d剖面的示意图。

图9是一实施方式的静叶(涡轮叶片)的示意性剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中，作为实施方式所记载或附图中所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并不旨在将本发明的范围限定于此，而只不过是简单的说明例。

首先，对应用几个实施方式的涡轮叶片的燃气轮机进行说明。

图1是应用一实施方式的涡轮叶片的燃气轮机的概要结构图。如图1所示，燃气轮机1具备用于生成压缩空气的压缩机2、用于使用压缩空气及燃料来产生燃烧气体的燃烧器4、以及构成为由燃烧气体驱动而旋转的涡轮6。在发电用的燃气轮机1的情况下，在涡轮6连结有未图示的发电机。

压缩机2包括固定于压缩机机室10侧的多个静叶16、以及以相对于静叶16交替地排列的方式植设于转子8的多个动叶18。

从空气导入口12导入的空气被输送至压缩机2，该空气通过多个静叶16及多个动叶18而被压缩，从而成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，在该燃烧器4中燃料和压缩空气被混合燃烧，生成作为涡轮6的工作流体的燃烧气体。如图1所示，也可以在外壳20内以转子为中心沿着周向配置多个燃烧器4。

涡轮6具有形成于涡轮机室22内的燃烧气体流路28，包括设置于该燃烧气体流路28的多个静叶24及动叶26。

静叶24固定于涡轮机室22侧，沿转子8的周向排列的多个静叶24构成静叶栅。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构成动叶栅。静叶栅和动叶栅在转子8的轴向上交替地排列。

在涡轮6中，流入燃烧气体流路28的来自燃烧器4的燃烧气体通过多个静叶24和多个动叶26而驱动转子8旋转，由此，驱动与转子8连结的发电机生成电力。驱动涡轮6后的燃烧气体经由排气室30向外部排出。

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

以下，主要参照作为涡轮叶片40的动叶26的图来进行说明，但对于作为涡轮叶片40的静叶24，基本上也能够适用同样的说明。

图2是一实施方式的动叶26(涡轮叶片40)的沿着叶片高度方向的局部剖视图，图3是表示图2的b-b剖面的图。需要说明的是，图中的箭头表示冷却流体的流动的朝向。另外，图4a～图4c分别是在叶片高度方向上不同的三个位置处的动叶26的剖视图，图4a是表示图2的顶端48附近的a-a剖面的图，图4b是表示图2的叶片高度方向的中间区域附近的b-b剖面的图(即，与图3等同的图)，图4c是表示图2的基端50附近的c-c剖面的图。

如图2及图3所示，作为一实施方式的涡轮叶片40的动叶26具备叶片主体42、平台80和叶片根部82。叶片根部82埋设于转子8(参照图1)中，动叶26与转子8一起旋转。平台80与叶片根部82一体地构成。

叶片主体42以沿着转子8的径向(以下，有时简称为“径向”或“翼展方向”。)延伸的方式设置，具有：基端50，其固定平台80；以及顶端48，其在叶片高度方向(转子8的径向)上位于与基端50相反的一侧(径向外侧)，由形成叶片主体42的顶部的顶板49构成。

另外，动叶26的叶片主体42从基端50到顶端48具有前缘44和后缘46，该叶片主体42的叶片面在基端50与顶端48之间包括沿着叶片高度方向延伸的叶片面形成为凹状的压力面(腹面)56和叶片面形成为凸状的负压面(背面)58。

在叶片主体42的内部设置有用于供冷却涡轮叶片40的冷却流体(例如空气)流动的冷却流路。在图2及图3所示的例示性的实施方式中，在叶片主体42中，作为冷却流路，形成有两个弯曲流路(蛇形流路)61a、61b和比弯曲流路61a、61b靠前缘44侧的前缘侧通路36。将来自外部的冷却流体分别经由内部流路84a、84b、85向弯曲流路61a、61b和前缘侧通路36供给。

这样，通过向弯曲流路61a、61b、前缘侧通路36等冷却流路供给冷却流体，从而从叶片主体42的内壁面侧对设置于涡轮6的燃烧气体流路28且暴露于高温的燃烧气体的叶片主体42进行对流冷却。

两个弯曲流路包括位于前缘44侧的弯曲流路61a和位于后缘46侧的弯曲流路61b，该弯曲流路61a、61b由设置于叶片主体42的内部且沿着叶片高度方向延伸的肋(隔壁)31分隔开。

另外，位于前缘侧的弯曲流路61a与前缘侧通路36由设置于叶片主体42的内部且沿着叶片高度方向延伸的肋29分隔开。

另外，两个弯曲流路61a、61b分别具有沿着叶片高度方向延伸的多个通道60(通道60a～60c、60d～60f)。

在各弯曲流路61a、61b中相互相邻的通道60由设置于叶片主体42的内部且沿着叶片高度方向延伸的肋32分隔开。

另外，在各弯曲流路61a、61b中相互相邻的通道60在顶端48侧或基端50侧相互连接，在该连接部形成有冷却流体的流动的方向在叶片高度方向上反向折返的回流流路33，从而弯曲流路61a、61b整体上具有在径向上蜿蜒的形状。即，多个通道60a～60c和多个通道60d～60f分别彼此经由回流流路33连通而形成弯曲流路61a、61b。

在图2及图3所示的例示性的实施方式中，前缘侧的弯曲流路61a包括三条通道60a～60c，这些通道60a～60c从后缘46侧朝向前缘44侧依次排列。另外，后缘侧的弯曲流路61b包括三条通道60d～60f，这些通道60d～60f从前缘44侧朝向后缘46侧依次排列。

形成弯曲流路61a、61b的多个通道60包括位于冷却流体的流动的最下游侧的最终通道66。即，在弯曲流路61a中，位于最前缘44侧的通道60c为最终通道66，在弯曲流路61b中，位于最后缘46侧的通道60f为最终通道66。

在具有上述的弯曲流路61a、61b的涡轮叶片40中，冷却流体例如经由在叶片根部82的内部形成的内部流路84a、84b而导入于弯曲流路61a、61b的最上游侧的通道(图2及图3所示的例子中为通道60a及通道60d)，在构成各弯曲流路61a、61b的多个通道60中朝向下游侧依次流动。而且，在多个通道60中的冷却流体流动方向的最下游侧的最终通道66中流动的冷却流体经由设置于叶片主体42的顶端48侧的出口开口64a、64b而向涡轮叶片40的外部的燃烧气体流路28流出。出口开口64a、64b是形成于顶板49的开口。在最终通道66中流动的冷却流体的至少一部分从出口开口64b排出。通过将出口开口64b设置于后缘46侧的最终通道66，从而在最终通道66的顶板49附近的空间中产生冷却流体的停滞空间，能够抑制顶板49的内壁面过热。

需要说明的是，弯曲流路61a、61b的形状并不限定于图2及图3所示的形状。例如，形成于一个涡轮叶片40的叶片主体42的内部的弯曲流路的数量不限于两个，也可以是一个或三个以上。或者，弯曲流路也可以在该弯曲流路上的分支点分支成多个流路。无论哪一个情况，构成弯曲流路的通道中的位于最后缘侧的通道通常是该弯曲流路的最终通道。

另外，前缘侧通路36是最接近前缘44配置的冷却通路59，且是热负载最高的通路。前缘侧通路36在基端50侧与内部流路85连通，并与形成于顶端48侧的顶板49的出口开口38连通。经由内部流路85供给到前缘侧通路36的冷却流体在作为单向通路的前缘侧通路36中从基端50侧向顶端48侧流动，并从出口开口38向燃烧气体流路28排出。冷却流体在流经前缘侧通路36的过程中，对前缘侧通路36的内壁面进行对流冷却。

在几个实施方式中，如图2所示，在叶片主体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与形成于叶片主体42的内部的冷却流路(在图示的例中为后缘侧的弯曲流路61b的最终通道66即通道60f)连通，并且在叶片主体42的后缘部47的表面即后缘端面46a开口。需要说明的是，在图3中，省略了冷却孔70的图示。

在冷却流路中流动的冷却流体的一部分通过与该冷却流路连通的上述的冷却孔70，并从叶片主体42的后缘部47的后缘端面46a的开口向涡轮叶片40的外部的燃烧气体流路28流出。通过像这样冷却流体通过冷却孔70，从而对叶片主体42的后缘部47进行对流冷却。

动叶26的叶片主体42具有叶片高度方向上的两端部即第一端部101及第二端部102。其中，第一端部101是叶片主体42的顶端48侧的端部，第二端部102是叶片主体42的基端50侧的端部。即，在动叶26中，第一端部101位于第二端部102的径向外侧。

如图4a～图4c所示，叶片主体42的背腹(背面58-腹面56)方向上的叶片宽度在第二端部102侧(基端50侧)比第一端部101侧(顶端48侧)大。即，在叶片主体42中，第二端部102的背腹方向上的叶片宽度与第一端部的背腹方向上的叶片宽度大。

另外，如图4a～图4c所示，在动叶26中，第二端部102(即基端50侧)处的叶片主体42的背腹方向上的弯曲流路61a、61b的各通道60及前缘侧通路36的通路宽度d2(图4c所示的dl2、da2、db2...等；以下，也统一表述为“d2”。)比第一端部101(即顶端48侧)处的冷却流路的通路宽度d1(图4a所示的dl1、da1、db1...等；以下，也统一表述为“d1”。)大。

在此，叶片主体42的背腹方向上的冷却流路的通路宽度d(dl、da、db...等；以下，也统一表述为“d”。)被定义为，在各通路(各通道60及前缘侧通路36)中，从叶片主体42的压力面56侧的内壁面63p(参照图4b)测量的该内壁面63p与负压面58侧的内壁面63s(参照图4b)之间的距离的最大值。

需要说明的是，关于冷却流路的通路宽度d，考虑到不是矩形剖面而例如是如菱形状剖面、梯形形状剖面、三角形状剖面那样变形后的通路形状的情况，有时也由下述式(i)所示的等效直径ed表示。等效直径ed相当于上述的通路宽度d。

ed＝4a/l···(i)

在上述式(i)中，ed表示等效直径，a表示通路截面积，l表示通路剖面的湿周长度(一个通路剖面的整周的长度)。因此，在以下的说明中，通路宽度d也可以被理解为等效直径ed。

例如，在着眼于设置于叶片主体42的多个通路(弯曲流路61a、61b的各通道60及前缘侧通路36)中的、从前缘44侧数起至第三个通路的通道60b的情况下，第一端部101侧(顶端48侧)的通路宽度db1与第二端部102侧(基端50侧)的通路宽度db2满足db1＜db2的关系。另外，对于其他通路而言，同样的关系也成立。

需要说明的是，也可以是，在叶片高度方向上随着从第一端部101侧朝向第二端部102侧而通路宽度d逐渐增大。

另外，也可以是，在叶片高度方向上随着从所述第一端部接近所述第二端部而通道60各自的流路截面积增大。

在构成弯曲流路61a、61b的多个通道60中的至少几个的内壁面63(压力面56侧的内壁面63p和/或负压面58侧的内壁面63s)上设置有肋状的湍流器34。在图2～图4c所示的例示性的实施方式中，在多个通道60的各自的压力面56侧的内壁面63p及负压面58侧的内壁面63s沿着叶片高度方向设置有多个湍流器34。

另外，在几个实施方式中，如图2～图4c所示，在前缘侧通路36的内壁面也沿着叶片高度方向设置有多个湍流器35(前缘侧湍流器35)。

在此，图5和图6分别是用于说明一实施方式的湍流器34的结构的示意图，图5是图2～图4c所示的涡轮叶片40的沿着包含叶片高度方向(转子8的径向)及背腹方向(略转子8的周向)的平面的局部剖面的示意图，图6是图2～图4c所示的涡轮叶片40的沿着包含叶片高度方向(转子8的径向)及转子8的轴向的平面的局部剖面的示意图。

如图5所示，各湍流器34设置于通道60的内壁面63，该湍流器34的以该内壁面63为基准的高度为e。另外，如图5和图6所示，在通道60中，多个湍流器34以间距p的间隔设置。另外，如图6所示，通道60中的冷却流体的流动方向(图6的箭头lf)与各湍流器34之间所成的角度(其中为锐角；以下，也称为“倾斜角”。)为倾斜角θ。

若在通道60中设置有上述的湍流器34，则当冷却流体在通道60中流动时，在湍流器34附近促进涡流的产生等流动的紊乱。即，越过湍流器34的冷却流体在配置于下游侧的相邻的湍流器34之间形成涡流。由此，在冷却流体的流动方向上相邻的湍流器34彼此的中间位置附近，形成冷却流体的紊流的涡流与通道60的内壁面63接触，从而能够增大冷却流体与叶片主体42之间的热传递率，能够高效地冷却涡轮叶片40。

即，伴随燃气轮机的高输出化，施加于涡轮叶片的热负载增大，因此存在想要增大支承涡轮叶片的基端50侧的第二端部102的背腹方向的叶片宽度、并且使顶端48侧的第一端部101小型化的情况。在该情况下，选定减小第一端部101侧的叶片宽度、且增大第二端部102侧的叶片宽度的叶片形状，因此配置于叶片主体的内部的冷却流路选定为，第一端部101侧的冷却流路的流路截面积较小，第二端部102侧的冷却流路的流路截面积较大。湍流器34是用于增大冷却流路的内壁面的热传递的紊流促进构件，根据冷却流路的流路截面积的变化，选择适当的湍流器的高度e、间距p、倾斜角θ，以使叶片主体发挥最大限的冷却性能是重要的。

由湍流器34带来的热传递率的提高效果根据湍流器的高度e、间距p、倾斜角θ、以及通道(通路)的通路宽度d而变化。

例如，根据湍流器34的倾斜角θ，冷却流体的涡流的产生状态变化，影响与叶片内壁之间的热传递率。另外，在与湍流器34的间距p相比而湍流器的高度e过高的情况下，有时涡流不与内壁面63接触的情况。因此，在热传递率和湍流器34的倾斜角θ之间、以及热传递率和间距p与高度e的比率(p/e)之间，如后述那样存在适当的范围。另外，若湍流器34的高度e与通路宽度d相比过高，则使冷却流体的压力损失增大。另一方面，若与湍流器34的高度e相比而背腹方向上的通道(通路)的通路宽度d过宽，则不能期待由涡流带来的热传递率的增大效果，成为热传递率降低而冷却性能降低的原因。即，存在根据冷却流路的形状的变化，得到高的热传递率的湍流器34的适当高度e、间距p、倾斜角θ。

需要说明的是，与上述的湍流器34的情况同样地，由设置于前缘侧通路36的湍流器35(前缘侧湍流器35)带来的热传递率的提高效果也根据湍流器35的倾斜角、间距、高度、及背腹方向上的前缘侧通路36的通路宽度而变化。

以下，参照图2～图4c、及图7～9，针对几个实施方式的涡轮叶片40的特征，包括湍流器34的特征在内进行更详细的说明，但之前，参照图9对一实施方式的静叶24(涡轮叶片40)的结构进行说明。

在此，图7是图2～图4c所示的动叶26(涡轮叶片40)的示意性剖视图，图8是表示图7的d-d剖面的示意图。另外，图9是一实施方式的静叶24(涡轮叶片40)的示意性剖视图。图中的箭头表示冷却流体lf的流动的方向。

如图9所示，一实施方式的静叶24(涡轮叶片40)具备叶片主体42、相对于叶片主体42位于径向内侧的内侧护罩86、以及相对于叶片主体42位于径向外侧的外侧护罩88。外侧护罩88支承于涡轮机室22(参照图1)，静叶24经由外侧护罩88支承于涡轮机室22。叶片主体42具有位于外侧护罩88侧(即径向外侧)的外侧端52、以及位于内侧护罩86侧(即径向内侧)的内侧端54。

静叶24的叶片主体42从外侧端52到内侧端54具有前缘44和后缘46，叶片主体42的叶片面包括在外侧端52与内侧端54之间沿着叶片高度方向延伸的压力面(腹面)56和负压面(背面)58。

在静叶24的叶片主体42的内部形成有由多个通道60形成的弯曲流路61。在图9所示的例示性的实施方式中，由五条通道60a～60e形成弯曲流路61。通道60a～60e从前缘44侧朝向后缘46侧依次排列。

在图9所示的静叶24(涡轮叶片40)中，冷却流体经由形成于外侧护罩88的内部的内部流路(未图示)导入于弯曲流路61，并在多个通道60中朝向下游侧依次流动。并且，在多个通道60中的冷却流体的流动方向的最下游侧的最终通道66(通道60e)中流动的冷却流体经由设置于叶片主体42的内侧端54侧(内侧护罩86侧)的出口开口64向静叶24(涡轮叶片40)的外部的燃烧气体流路28流出、或者从后述的后缘部47的冷却孔70向燃烧气体中排出。

在静叶24中，在多个通道60中的至少几个的内壁面设置有上述的湍流器34。在图9所示的例示性的实施方式中，在多个通道60各自的内壁面设置有多个湍流器34。

在静叶24中，在叶片主体42的后缘部47也可以以沿着叶片高度方向排列的方式形成有多个冷却孔70。

静叶24的叶片主体42具有作为叶片高度方向上的两端部的第一端部101和第二端部102。其中，第一端部101是叶片主体42的内侧端54侧的端部，第二端部102是叶片主体42的外侧端52侧的端部。即，在静叶24中，第一端部101位于第二端部102的径向内侧。

静叶24(涡轮叶片40)的叶片主体42的背腹方向的叶片宽度在外侧端52侧(第二端部102侧)比内侧端54侧(第一端部101侧)大。即，在叶片主体42中，第二端部102的叶片宽度比第一端部101的叶片宽度大。

另外，虽未特别图示，但关于通道60的通路宽度d，与上述的动叶26的情况同样地，第二端部102(即外侧端52侧)处的叶片主体42的背腹方向上的弯曲流路61的各通道60的通路宽度d2比第一端部101(即内侧端54侧)处的通路宽度d1大。

也可以是，通路宽度d在叶片高度方向上随着从第一端部101侧朝向第二端部102侧而逐渐增大。

另外，也可以是，通道60各自的流路截面积在叶片高度方向上随着从所述第一端部接近所述第二端部而增大。需要说明的是，前述的等效直径ed的想法也可以适用于静叶24的通路宽度d。

接着，参照图2～图4c、以及图7～图9，对几个实施方式的涡轮叶片40的更具体的特征进行说明。

在几个实施方式的涡轮叶片40(动叶26或静叶24)中，特征在于，关于设置于作为通道60a～60f的至少一个的冷却通路59的多个湍流器34的高度，在叶片高度方向上随着从第一端部101侧(动叶26中的顶端48侧、静叶24中的内侧端54侧)朝向第二端部102(动叶26中的基端50侧、静叶24中的外侧端52侧)侧而变高。即，在叶片高度方向上，随着从第一端部101侧朝向第二端部102侧而冷却通路59的通路宽度d增大，湍流器34的高度e变高。或者，在叶片高度方向上，随着从第一端部101侧朝向第二端部102侧而冷却通路59的流路截面积增大，湍流器34的高度e(以冷却通路59的内壁面63为基准的高度)变高。

也可以是，多个湍流器34的高度在叶片高度方向上针对每个湍流器34逐渐变化。即，也可以以叶片高度方向位置不同的任意两个湍流器34中的靠近第二端部102的一方的湍流器34的高度e比另一方的湍流器34(即靠近第一端部101的湍流器34)的高度高的方式，来对设置于该冷却通路59的多个湍流器34各自的高度e进行设定。

或者，也可以是，多个湍流器34的高度针对每个叶片高度方向上的区域阶段性地变化。即，也可以将冷却通路59划分为叶片高度方向的多个区域，同属于各叶片高度方向区域的湍流器34成为相同的高度e，在此基础上，以属于更靠近第二端部102的叶片高度方向区域的湍流器34的高度e比属于与其相比更靠近第一端部101的叶片高度方向区域的湍流器34的高度e高的方式，来对多个湍流器34各自的高度e进行设定。

这样，参照图8对多个湍流器34的高度针对每个叶片高度方向的区域变化的情况的一例进行说明。在此，图8是表示构成弯曲流路61的冷却通路59中的一个(在此为动叶26的弯曲流路61a的通道60b)的剖面的图。

图8所示的例示性的冷却通路59在叶片高度方向上被划分为三个区域。并且，设置于该冷却通路59的多个湍流器34包括在上述的三个区域中的、属于最靠近第一端部101的区域(顶端48侧的区域)的湍流器34a、属于最靠近第二端部102的区域(基端50侧的区域)的湍流器34c、以及属于上述两个之间的区域(中间区域)的湍流器34b。

属于顶端48侧的区域的湍流器34a的位置处的冷却通路59的背腹方向上的代表性的通路宽度da、属于中间区域的湍流器34b的位置处的冷却通路59的背腹方向上的代表性的通路宽度db、以及属于基端50侧的区域的湍流器34c的位置处的冷却通路59的背腹方向上的代表性的通路宽度ddc满足da＜db＜dc的关系。

需要说明的是，各区域中的冷却通路59的背腹方向上的代表性的通路宽度d也可以是属于该区域的湍流器34各自的叶片高度方向的位置处的冷却通路59的通路宽度d的平均值。

另外，属于各叶片高度方向的区域的多个湍流器34a、34b、34c分别具有相同的高度，属于顶端48侧的区域的湍流器34a的高度ea、属于中间区域的湍流器34b的高度eb、以及属于基端50侧的区域的湍流器34c的高度ec满足ea＜eb＜ec的关系。

这样，也可以是，设置于冷却通路59的多个湍流器34的高度e针对每个叶片高度方向的区域阶段性地变化。

需要说明的是，在图7所示的涡轮叶片40(动叶26)和图9所示的涡轮叶片40(静叶24)中，针对构成弯曲流路61的通道60a～60f中的、最终通道66(图7中的通道60f、以及图9中的通道60e)以外的冷却通路59，与图8的例子同样地，多个湍流器34针对每个叶片高度方向的区域阶段性地变化。

需要说明的是，在图8所示的例子中，冷却通路59在叶片高度方向上被划分为三个区域，湍流器34的高度以三个阶段变化，但在其他的例子中(其他冷却通路59中)，也可以是，冷却通路59在叶片高度方向上被划分为n个区域，湍流器34的高度以n个阶段变化(其中，n为2以上的整数)。

需要说明的是，图7所示的动叶26中的通道60a～60e(冷却通路)。以及图9所示的静叶24中的通道60a～60d(冷却通路)分别在叶片高度方向上被划分为n个(其中，n为2以上且5以下)的区域，湍流器34的高度在叶片高度方向上以n个阶段变化。

通过在冷却通路59的内壁面63设置湍流器34，与该内壁面63没有湍流器34的平滑面的情况相比，提高了冷却流体与涡轮叶片40之间的热传递率。但是，冷却通路59的通路宽度d在叶片高度方向上变化的情况下，若将湍流器34的高度e设为恒定的相同高度，则在冷却通路59的通路宽度d较宽的叶片高度方向的位置上，与冷却通路59的通路宽度d较窄的叶片高度方向的位置相比，使热传递率提高的效果降低。这是因为，若相对于冷却通路59的通路宽度d而湍流器34的高度相对较低，则难以在流过相对较宽的冷却通路59的冷却流体中高效地生成形成紊流的涡流。

关于这一点，在上述的实施方式中，优选以即使冷却通路59的通路宽度d在叶片高度方向上变化也维持叶片面上的热传递率的方式，来选定湍流器34的高度e。在叶片高度方向上，随着从冷却通路59的通路宽度d较小的第一端部101接近冷却通路59的通路宽度d较大的第二端部102，以维持叶片面中的热传递率的方式，使湍流器34的高度变高。其结果是，在第二端部102侧，能够通过湍流器34高效地生成涡流，能够与第一端部101侧相同程度地得到由湍流器34带来的热传递率的提高效果。

另一方面，与通路宽度d较大的第二端部102侧相比，从冷却流体的压力损失增大的观点出发，不期望使通路宽度d较小的第一端部101侧的湍流器高度e高于适当的高度。在上述的实施方式中，冷却通路59的通路宽度d在叶片高度方向的第一端部101侧变小，并且将湍流器34的高度e设定得较低。因此，从在冷却流路中流动的冷却流体的压力损失的观点出发，在由于冷却通路59的通路宽度d较窄而具有压力损失变大的倾向的第一端部101侧，能够抑制由于湍流器34的存在所导致的压力损失的增加。

因此，根据上述的实施方式，能够高效地冷却在叶片高度方向上冷却通路59的通路宽度d变化的涡轮叶片40。

在几个实施方式中，设置于上述的冷却通路(通道60a～60f中的至少一个)的多个湍流器34中的任意一个湍流器34的高度e与在该湍流器34的叶片高度方向的位置处的该冷却通路59的背腹方向上的通路宽度d之比(e/d)、和关于设置于该冷却通路59的多个湍流器34(即，设置于该冷却通路59的全部湍流器34)的所述比(e/d)的平均(e/d)ave满足0.5≤(e/d)/(e/d)ave≤2.0的关系。

另外，在几个实施方式中，上述的(e/d)和(e/d)ave也可以满足0.9≤(e/d)/(e/d)ave≤1.1。

或者，在几个实施方式中，上述的(e/d)和(e/d)ave也可以满足(d1/d2)≤(e/d)/(e/d)ave≤(d2/d1)。在此，d1是多个湍流器34中的在叶片高度方向上位于最靠第一端部101侧的湍流器34的位置处的冷却通路59的通路宽度。d2是在叶片高度方向上位于最靠第二端部102侧的湍流器34的位置处的冷却通路59的通路宽度。

需要说明的是，也可以是，对于设置于上述的冷却通路59的多个湍流器34的每一个(全部)，使上述关系式的关系成立。

在上述的实施方式中设定为，与设置于冷却通路59的多个湍流器34中的任意的湍流器34相关的(e/d)成为接近作为设置于该冷却通路的全部的多个湍流器的(e/d)的平均的(e/d)ave的值。或者设定为，在叶片高度方向上从第一端部101朝向第二端部102，上述(e/d)的变化比冷却通路的通路宽度d的变化小。因此，能够抑制叶片高度方向上的热传递率的极端降低或压力损失的极端增大，从而能够抑制叶片壁的金属温度的不均匀分布，并且高效地冷却涡轮叶片40。

在几个实施方式中，将设置于上述的冷却通路59(通道60a～60f中的至少一个)的多个湍流器34中的、在叶片高度方向上位于最靠第一端部101侧的湍流器34的位置处的冷却通路59的通路宽度d设为d1，将在叶片高度方向上位于最靠第二端部102侧的湍流器34的位置处的冷却通路59的通路宽度d设为d2时，所述通路宽度d1与所述通路宽度d2之比(d2/d1)满足1.5≤(d2/d1)的关系。

或者，所述通路宽度d1和所述通路宽度d2也可以满足2.0≤(d2/d1)的关系。

或者，所述通路宽度d1和所述通路宽度d2也可以满足2.5≤(d2/d1)的关系。

在上述的实施方式中，在第二端部102侧的冷却通路59的通路宽度d2大幅度大于第一端部101侧的冷却通路59的通路宽度d1的涡轮叶片40中，由于湍流器34的高度在冷却通路59的通路宽度d较大的第二端部102侧的叶片高度方向的位置处变高，因此能够高效地冷却冷却通路59的通路宽度d在叶片高度方向上变化的涡轮叶片40。

在几个实施方式中，设置于上述的冷却通路59(通道60a～60f中的至少一个)的多个湍流器34中的、在叶片高度方向上相邻的一对湍流器34的叶片高度方向上的间距p在叶片高度方向上随着从第一端部101接近第二端部102而增大。

由湍流器34带来的热传递率的提高效果根据在叶片高度方向上相邻的湍流器34之间的间距p而变化，存在可得到高的热传递率的湍流器34的间距p与高度e之比(p/e)。关于这一点，根据上述的实施方式，在叶片高度方向上随着从第一端部101接近第二端部102、即随着湍流器34的高度e变高，在叶片高度方向上相邻的湍流器34之间的间距p增大。因此，在该冷却通路59内，能够在设置有湍流器34的叶片高度方向的从第一端部101到第二端部102的整个范围内得到高的热传递率。

需要说明的是，在上述的实施方式中，也可以是，在叶片高度方向上相邻的一对湍流器34的叶片高度方向上的间距p在叶片高度方向上针对每一对湍流器34而逐渐变化。即，也可以以在叶片高度方向位置不同的任意两组的一对湍流器34中的、靠近第二端部102的一方的一对湍流器34的间距p大于另一方的一对湍流器34(即靠近第一端部101的一对湍流器34)的间距p的方式，来设定在该冷却通路59设置的多个湍流器34各自的间距p。

或者，也可以是，在叶片高度方向上相邻的一对湍流器34的叶片高度方向上的间距p针对每个叶片高度方向的区域阶段性地变化。即，也可以将冷却通路59划分为叶片高度方向的多个区域，使同属于各叶片高度方向的区域的多个湍流器34成为相同的间距p，且在此基础上，以属于靠近第二端部102的叶片高度方向区域的多个湍流器34的间距p比属于与其相比靠近第一端部101的叶片高度方向区域的湍流器34的间距p大的方式，来设定在该冷却通路59设置的多个湍流器34各自的间距p。

例如，如上所述，图8所示的例示性的冷却通路59在叶片高度方向上被划分为三个区域，设置于该冷却通路59的多个湍流器34包括属于最靠近第一端部101的区域(顶端48侧的区域)的湍流器34a、属于最靠近第二端部102的区域(基端50侧的区域)的湍流器34c、以及属于上述两个之间的区域(中间区域)的湍流器34b。

属于顶端48侧的区域的多个湍流器34a的间距pa、属于中间区域的多个湍流器34b的间距pb、以及属于基端50侧的区域的多个湍流器34c的间距pb满足pa＜pb＜pc的关系。

这样，也可以是，设置于冷却通路59的多个湍流器34的间距p针对每个叶片高度方向的区域阶段性地变化。

即，在某一冷却通路59中，也可以是，该冷却通路59在叶片高度方向上被划分为n个区域，湍流器34的间距p以n个阶段变化(其中，n为2以上的整数)。

在几个实施方式中，设置于上述的冷却通路59(通道60a～60f中的至少一个)的多个湍流器34中的在叶片高度方向上相邻的任意的一对湍流器34之间的间距p与该一对湍流器34的高度的平均ea之比(p/ea)、和关于多个湍流器34的所述比(p/ea)的平均(p/ea)ave满足0.5≤(p/ea)/(p/ea)ave≤2.0的关系。

另外，在几个实施方式中，上述的(p/ea)和(p/ea)ave也可以满足0.9≤(p/ea)/(p/ea)ave≤1.1。

在上述的实施方式中，与设置于冷却通路59的多个湍流器34中的任意的一对湍流器34相关的(p/ea)成为接近作为与设置于该冷却通路59的多个湍流器34(全部的湍流器34)相关的(p/ea)的平均的(p/ea)ave的值，因此成为在叶片高度方向上随着从第一端部101接近第二端部102、即随着湍流器34的高度e变高，而相邻的湍流器34之间的间距p增大的倾向。因此，通过适当地设定(p/ea)或(p/ea)ave，能够在该冷却通路59内设置有湍流器34的叶片高度方向范围内得到高的热传递率。

在几个实施方式中，任意的湍流器34相对于上述的冷却通路59(通道60a～60f中的至少一个)中的冷却流体的流动方向的倾斜角θ、和关于多个湍流器(设置于该冷却通路59的全部的湍流器)的倾斜角θ的平均θave满足0.5≤θ/θave≤2.0的关系。

由湍流器34带来的热传递率的提高效果根据湍流器34相对于冷却通路59中的冷却流体的流动方向的倾斜角θ而变化，存在可得到高的热传递率的湍流器34的倾斜角。关于这一点，根据上述的实施方式，由于在叶片高度方向上使湍流器34的倾斜角θ大致恒定，因此能够在冷却通路59内设置有湍流器34的叶片高度方向范围内得到高的热传递率。

在几个实施方式中，上述的冷却通路59是构成弯曲流路61的多个通道60a～60f中的除最终通道(动叶26中的通道60f(参照图7)、静叶24中的通道60e(参照图9))以外的通道60中的至少一个。在最终通道(图7的通道60f、图9的通道60e)的背侧(负压面58)和腹侧(正压面56)的内壁面63设置有沿着叶片高度方向排列的多个最终通道湍流器37。

并且，在将湍流器34或最终通道湍流器37的高度设为e，将该湍流器34或最终通道湍流器37的叶片高度方向的位置处的冷却通路59或最终通道66的背腹方向上的通路宽度设为d时，下述式(ii)的关系成立。

[(e/d)e1/(e/d)ave]＜[(e/d)t_e1/(e/d)t_ave]

···(ii)

在上述式(ii)中，(e/d)e1是关于多个湍流器34中的在叶片高度方向上位于最靠第一端部101侧处的湍流器34t(参照图7及图9)的所述高度与所述通路宽度之比，(e/d)ave是关于多个湍流器34的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)的平均，(e/d)t_e1是关于多个最终通道湍流器37中的在叶片高度方向上位于最靠第一端部101侧处的最终通道湍流器37t(参照图7及图9)的所述高度与所述通路宽度之比，(e/d)t_ave是关于多个最终通道湍流器37的所述高度与所述通路宽度之比(e/d)t的平均。

如上所述，对于设置于作为最终通道66以外的通道60的冷却通路59的湍流器34，随着从冷却通路59的通路宽度d较窄的第一端部101侧朝向冷却通路59的通路宽度d较宽的第二端部102侧而湍流器34的高度e变高，因此成为湍流器34的高度e与通路宽度d之比(e/d)接近恒定的倾向(即，上述关系式的左边接近1)。由此，上述的关系式意味着，在最终通道66中，在叶片高度方向上随着从第二端部102侧朝向第一端部101侧而最终通道66的通路宽度d减少，相对于此，最终通道湍流器37的高度e不会减少如上述通路宽度d那样的量。

即，在上述的实施方式中，在弯曲流路61的最终通道66中，多个最终通道湍流器37的高度e与其他通道60相比在叶片高度方向上不会大幅变化。也就是说，在后缘部47附近的最终通道66中，最终通道66的通路宽度d变窄，难以选定与前述的冷却通路59的通路宽度d对应的湍流器高度e。即，存在由于相对于最终通道66的通路宽度d而最终湍流器37的高度e变得过小，从而湍流器的加工变得困难的情况。因此，存在在允许在最终通道66中流动的冷却流体的压力损失的范围内，来选定高度e比湍流器34相对于通路宽度d的适当的高度e相对大的最终湍流器37。形成于最终通道66的最终湍流器37的高度e比最终通道66以外的其他通道60的湍流器34小，但高度e与通路宽度d之比(e/d)比应用于其他通道60的高度e与通路宽度d之比(e/d)大。另外，如前所述，最终湍流器37的间距p与高度e之比(p/e)以在叶片高度方向上成为恒定的方式被选定。由于最终湍流器37的高度e比其他通道60小，因此所配置的最终湍流器37的数量比其他通道多。因此，从高度e与通路宽度d之比(e/d)和间距p与高度e之比(p/e)的两方面来看，最终通道66与其他通道60相比热传递率变高。

进而，在弯曲流路61中冷却流体成为较高温的最终通道66中，随着从第二端部102朝向第一端部101而减小最终通道66的流路截面积，从而使冷却流体的流速比其他通道60增大。由此，在最终通道66中，在冷却通路59中流动的冷却流体的流速的增大效果和最终湍流器37的高度e与通路宽度d之比(e/d)、以及最终湍流器37的设置数量的增大效果会重叠作用，可形成热传递率比其他通道60高的冷却通路59。因此，能够通过在热负载严格的最终通道66中流动的冷却流体更高效地冷却涡轮叶片40。

在几个实施方式中，设置于最终通道66的最终通道湍流器37的高度e，为多个通道60中的位于在冷却流体的流动方向的上游侧邻接于最终通道66处并且与最终通道66相互连通的上游侧冷却通路的湍流器34的高度以下。

例如，在图7所示的动叶26的实施方式中，位于在冷却流体的流动方向的上游侧邻接于最终通道66(通道60f)处且与最终通道66相互连通的上游侧冷却通路是通道60e。并且，设置于最终通道66(通道60f)的最终通道湍流器37的高度为设置于作为上游侧冷却通路的通道60e的湍流器34的高度以下。

另外，例如，在图9所示的静叶24的实施方式中，位于在冷却流体的流动方向的上游侧邻接于最终通道66(通道60e)且与最终通道66相互连通的上游侧冷却通路是通道60d。并且，设置于最终通道66(通道60e)的最终通道湍流器37的高度为设置于作为上游侧冷却通路的通道60d的湍流器34的高度以下。

另外，在以第二端部102处的基端50为基准而在叶片高度方向上到第一端部101的顶端48为止之间的高度为相同的位置处的、各通道60的湍流器高度e进行比较的情况下，最终通道66的最终湍流器37的高度e被选定为成为位于冷却流体的流动方向的上游侧的其他通道60的相同叶片高度的位置处的湍流器34的高度e以下。其结果是，能够在维持最终湍流器的高的热传递率的同时，抑制提供给流过最终通道的冷却流体的过大的压力损失的产生。

根据上述的实施方式，由于在弯曲流路61中位于最靠后缘侧的最终通道66的湍流器(最终通道湍流器37)的高度被选定为成为与该最终通道66邻接且连通的上游侧冷却通路的湍流器的高度以下，因此在构成弯曲流路61的多个通道60中的、流路面积较窄且冷却流体成为较高温的最终通道66中，能够设置更多的湍流器(最终通道湍流器37)。由此，能够通过在最终通道66中流动的冷却流体更高效地冷却涡轮叶片40。

在几个实施方式中，将设置于冷却通路59的湍流器34或前缘侧通路36的前缘侧湍流器35的高度设为e，将该湍流器34或前缘侧湍流器35的叶片高度方向的位置处的冷却通路59或前缘侧通路36的背腹方向上的通路宽度设为d时，下述式(iii)成立。

[(e/d)e2/(e/d)ave]＞[(e/d)l_e2/(e/d)l_ave]

···(iii)

在上述式(iii)中，(e/d)e2是关于多个湍流器34中的在叶片高度方向上位于最靠第二端部102侧处的湍流器34h(参照图7)的所述高度与所述通路宽度之比，(e/d)ave是关于多个湍流器34的所述高度e与所述通路宽度d之比(e/d)的平均，(e/d)l_f2是关于多个前缘侧湍流器35中的在叶片高度方向上位于最靠第二端部102侧处的前缘侧湍流器35h的所述高度e与所述通路宽度d之比，(e/d)l_ave是关于多个前缘侧湍流器35的所述高度e与所述通路宽度d之比(e/d)l的平均。

如上所述，关于设置于冷却通路59的湍流器34，随着从冷却通路59的通路宽度d较窄的第一端部101侧朝向冷却通路59的通路宽度d较宽的第二端部102侧而湍流器的高度e变高，因此成为湍流器34的高度e与通路宽度d之比(e/d)接近恒定的倾向(即，上述关系式的左边接近1)。由此，上述的关系式意味着，在叶片高度方向上随着从第一端部101侧朝向第二端部102侧而最终通道66的通路宽度d增大，相对于此，前缘侧湍流器35的高度e不会增大如上述通路宽度d那样的量。

即，根据上述的实施方式，在前缘侧通路36中，多个前缘侧湍流器35的高度e在叶片高度方向上不会大幅变化。因此，在供给有较低温的冷却流体的前缘侧通路36中，能够抑制由在位于冷却流体的流动的上游侧的第二端部102侧的湍流器(前缘侧湍流器35)带来的热传递率的提高效果，并能够抑制朝向第一端部101侧流动的冷却流体的温度上升。由此，能够更高效地冷却涡轮叶片40。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加变形的方式、适当地组合这些方式而得到的方式。

在本说明书中，“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述不仅严格地表示这样配置，还表示具有公差、或者可得到相同功能的程度的角度、距离而相对位移了的状态。

例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示物事相等的状态的表述不仅表示严格相等的状态，也表示存在公差、或者可得到相同功能的程度的差异的状态。

另外，在本说明书中，四边形状、圆筒形状等表示形状的表述不仅表示几何学上严格意义的四边形状、圆筒形状等形状，也表示在可得到相同效果的范围内包含凹凸部、倒角部等的形状。

另外，在本说明书中，“具备”、“包含”、或“具有”一构成要素这样的表述不是将其他构成要素的存在排出在外的排他性表述。

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；

10...压缩机机室；

12...空气导入口；

16...静叶；

18...动叶；

20...外壳；

22...涡轮机室；

24...静叶；

26...动叶；

28...燃烧气体流路；

29...肋；

30...排气室；

31...肋；

32...肋；

33...回流流路；

34...湍流器；

35...前缘侧湍流器；

36...前缘侧通路；

38...出口开口；

37...最终通道湍流器；

40...涡轮叶片；

42...叶片主体；

44...前缘；

46...后缘；

46a...后缘端面；

47...后缘部；

48...顶端；

49...顶板；

50...基端；

52...外侧端；

54...内侧端；

56...压力面(腹面)；

58...负压面(背面)；

59...冷却通路；

60、60a-60f...通道；

61、61a、61b...弯曲流路；

63...内壁面；

64...出口开口；

66...最终通道；

70...冷却孔；

80...平台；

82...叶片根部；

84a、84b...内部流路；

85...内部流路；

86...内侧护罩；

88...外侧护罩；

101...第一端部；

102...第二端部；

d...通路宽度；

p..湍流器间距；

e...湍流器高度；

θ...倾斜角。