(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼面を備える翼本体を内周壁面と外周壁面との間に挟持してなる翼構造体を、回転軸に対する円周方向に複数配列して前記内周壁面と前記外周壁面を環状に形成し、当該内周壁面と当該外周壁面の間を軸方向の流路に構成したタービン翼列を有するターボ機械において、
前記翼構造体のそれぞれは、前記内周壁面及び前記外周壁面の少なくともいずれかと前記翼本体との一体削り出し構造として前記翼面との境界部に隅肉部を有し、
隣接する前記翼構造体の前記内周壁面及び外周壁面の間にそれぞれ分割線を備え、
円周方向に隣接する翼構造体の前記隅肉部同士が互いに干渉する隅肉干渉部を少なくとも一部分有し、かつ、
前記分割線における、前記翼構造体の背側翼面側の隅肉部の高さと前記翼構造体の腹側の隅肉部の高さの差で定義される段差Ｈが、前記隅肉干渉部において、
Ｈ≦＋１．０ｍｍ
であることを特徴とするターボ機械。
【請求項２】
前記段差Ｈが、
−１．０≦Ｈ≦＋０．５ｍｍ
であることを特徴とする請求項１記載のターボ機械。
【請求項３】
前記翼本体は動翼であり、当該動翼を有する前記翼構造体が前記回転軸であるロータの外周に植え込まれてなることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のターボ機械。
【請求項４】
前記翼本体は静翼であり、当該静翼を有する前記翼構造体がケーシングに係止されてなることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のターボ機械。
【請求項５】
少なくとも１つの変曲点が、前記流路を流れる媒体の流れが加速される場合、前記翼本体の前記回転軸の前記軸方向に沿った長さ方向における中心点に対して下流側に位置し、前記複数の翼本体によって前記流動媒体の流れが減速される場合、前記翼の前記回転軸方向に沿った長さ方向における中心点に対して上流側に位置することを特徴とする、請求項４に記載のターボ機械。
【請求項６】
円周方向に隣接する前記翼本体の前記翼面間の距離は、前記流動媒体の出口端で最短となってスロート部を形成し、前記曲線の前記変曲点は、前記スロート部における隣接する前記翼面間の中点に形成されることを特徴とする、請求項５に記載のターボ機械。
【請求項７】
前記隅肉干渉部における前記分割線は、円周方向に隣接する翼本体の翼面からの法線方向の最短距離が等しくなる位置を通過するように設定したことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に軸流タービンとして好適に用いることが可能なターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンや蒸気タービンなど、発電プラントに用いられるターボ機械は、ロータ回転軸の周方向に静翼及び動翼がそれぞれ複数毎配置されて静翼列及び動翼列を構成し、これらの静翼列及び動翼列がロータ回転軸の軸方向に交互に複数配設されることによって、いわゆる軸流タービンと呼ばれる構造を採る。なお、静翼は内輪及び外輪間に配設され、外輪は静止部であるケーシングに係止され、内輪はロータの表面に間隙を有してロータと略同心に保持される。また、動翼の上部にはカバーが設けられており、動翼、静翼ともそれぞれ、複数枚が周方向に配置されて全体として環状の動翼列、静翼列を構成している。したがって動翼列、静翼列とも、その内周端部及び外周端部においては、各動翼及び静翼と周方向に隣接する動翼及び静翼との分割線が形成されている。
【０００３】
このような構造のターボ機械の動翼及び静翼を精度よく製造するには、一般には、これらの動翼及び静翼を、根元部及び先端部の周方向の壁面を含めた構造体として削り出し加工して得る場合が多い。しかしながら、このような削り出しによって根元部及び先端部の周方向壁面（すなわち、内周壁面および外周壁面）を一体的な構造体として形成する場合、例えば動翼と動翼根元の周方向壁面（内周壁面）との境界部には円弧状の隅肉と呼ばれる部分が形成されるようになる。
【０００４】
この場合において、ターボ機械の高性能化の観点などから、各静翼及び動翼の翼長を小さくして周方向に配置される翼の枚数を増加させると、例えば周方向に隣接する静翼同士及び動翼同士において、それぞれ各静翼及び各動翼に付随する隅肉同士が干渉するようになる。このような状態においては、周方向に隣接する翼の間の上述した分割線は、隅肉の部分に配置せざるを得ない。
【０００５】
一方、発電プラントの運転経済性を改善し、発電効率を向上させる観点から、上述した軸流タービン等のターボ機械においては、二次流れ損失に伴う性能劣化を考慮し、これを低減することが大きな課題となっている（特許文献１）。
【０００６】
しかしながら、上述のように隅肉が干渉し、この隅肉の部分に分割線を形成する場合は、分割線によって隅肉の裾野部分が分断されることとなるので、動翼及び静翼を動翼列及び静翼列に組み立てた際に周方向に隣接する動翼及び静翼との間に段差が生じ、これらの段差によって二次流れ損失が生じてターボ機械の性能劣化を引き起こす虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平０４−７８８０３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、周方向に隣接する翼の端部の周方向壁面、すなわち内周壁面あるいは外周壁面に付随した隅肉が互いに干渉する隅肉干渉部を有する場合においても、二次流れ損失を低く抑えて、ターボ機械の性能劣化を抑制したターボ機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく、本発明の一態様は、翼面を備える翼本体を内周壁面と外周壁面との間に挟持してなる翼構造体を、回転軸に対する円周方向に複数配列して前記内周壁面と前記外周壁面を環状に形成し、当該内周壁面と当該外周壁面の間を軸方向の流路に構成したタービン翼列を有するターボ機械において、 前記翼構造体のそれぞれは、前記内周壁面及び前記外周壁面の少なくともいずれかと前記翼本体との一体削り出し構造として前記翼面との境界部に隅肉部を有し、 隣接する前記翼構造体の前記内周壁面及び外周壁面の間にそれぞれ分割線を備え、 円周方向に隣接する翼構造体の前記隅肉部同士が互いに干渉する隅肉干渉部を少なくとも一部分有し、かつ、 前記分割線における、前記翼構造体の背側翼面側の隅肉部の高さと前記翼構造体の腹側の隅肉部の高さの差で定義される段差Ｈが、前記隅肉干渉部において、
Ｈ≦＋１．０ｍｍ
であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、周方向に隣接する翼の端部の周方向壁面、すなわち内周壁面あるいは外周壁面に付随した隅肉が互いに干渉する隅肉干渉部を有する場合においても、二次流れ損失を低く抑えて、ターボ機械の性能劣化を抑制したターボ機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態におけるターボ機械の一部を、軸方向に沿って切った場合の断面を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るターボ機械の、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図２に示す動翼の一部をＢ−Ｂ線に沿って切った場合の断面を拡大して示す図である。
【図４】性能劣化量ηに関する説明図である。
【図５】第２の実施形態に係るターボ機械の、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図６】図５に示す動翼の一部をＢ−Ｂ線に沿って切った場合の断面を拡大して示す図である。
【図７】第２の実施形態に係るターボ機械の、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図８】図７に示す動翼の一部をＢ−Ｂ線に沿って切った場合の断面を拡大して示す図である。
【図９】段差Ｈと性能劣化量Δηとの関係を示すグラフである。
【図１０】段差Ｈの符号と性能劣化量Δηとの関係を説明するための図である。
【図１１】段差Ｈの符号と性能劣化量Δηとの関係を説明するための図である。
【図１２】段差Ｈを計算するための模式図である。
【図１３】第２の実施形態における分割線の一例を示す図である。
【図１４】第２の実施形態における分割線の一例を示す図である。
【図１５】第１の実施形態及び第２の実施形態の変形例における分割線の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるターボ機械の一部を、ロータの中心軸を含むように軸方向に沿って切った断面（子午断面）を示す図である。また、図２は、図１に示すターボ機械の動翼のＡ−Ａ矢視図である。さらに、図３は、図２に示す動翼の一部をＢ−Ｂ線に沿って切った場合の断面を拡大して示す図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のターボ機械１０は、周方向に回転するように構成されたロータ回転軸１１と、内輪１３及び外輪１４間に固定配設された複数の静翼１２とを有している。なお、ロータ回転軸１１の外表面に形成された複数の凸部１１Ｂには第１の接合部１７を介してそれぞれ複数の動翼１５が配設されており、各動翼１５の、第１の接合部１７と相対向する側には、第２の接合部１８を介してカバー１６が配設されている。また、内輪１３は、凸部１１Bの上流側の空間１１Ａに、ロータ回転軸１１の外表面と間隙を有して対向するように配設されている。さらに、外輪１４は、図示しないケーシングなど静止部材に係止されており、静翼１２、内輪１３とともに軸流タービンの静止部材の一部を構成している。
【００１５】
なお、特に図示しないが、本実施形態のターボ機械１０においては、図１に示す構成単位、すなわち翼本体である静翼１２及び動翼１５を円周方向に配列したタービン翼列である静翼列および動翼列が一対となって１つのタービン段落を構成しており、このタービン段落がロータ回転軸１１の軸方向に沿って複数配列されて、いわゆる軸流タービンを構成している。
【００１６】
本実施形態で例示する動翼列では、特にロータ回転軸１１に設けられる凸部１１Bの外周端部がロータ回転軸１１に植え込まれて固定される、すなわち係止されるように構成されており、凸部１１Bの外周壁面、動翼１５及びカバー１６は、例えば削り出し加工によって一体的に形成された構造体となっている。このような一体的な加工を実施した場合、その加工精度の限界から、動翼１５の根元部と先端部における動翼１５と周方向壁面（内周壁面あるいは外周壁面）との境界部である第１の接合部１７及び第２の接合部１８には、それぞれ円弧状の隅肉１７Ａ及び１８Ａが形成されるようになる。また、動翼１５を高速で回転させた際に、遠心力に起因した応力集中が第１の接合部１７とロータ回転軸１１との間、及び第２の接合部１８とカバー１６との間に生じないように、上述のような隅肉１７Ａ及び１８Ａを敢えて形成する場合がある。
【００１７】
翼本体である動翼１５は、上述のようにそのそれぞれが、内周壁面（凸部１１Bの外周壁面）と外周壁面（カバー１６の内周壁面）とを一体的に形成する翼構造体となっており、これを回転軸の周囲に全周に亘って一体の動翼列（タービン翼列）とする場合、内周壁面と外周壁面との間に翼本体である各動翼１５を挟持してなる上記の翼構造体を、円周方向複数配列することにより内周壁面と外周壁面とを環状に形成し、この内周壁面と外周壁面との間を軸方向の流路とすることとなる。このため、内周壁面（凸部１１Ｂの外周壁面）や外周壁面（カバー１６の内周壁面）には、円周方向に隣接する翼本体（動翼１５）を含む各構造物の間に所定の分割線が形成されることとなる。
【００１８】
本実施形態では、周方向に隣接する動翼１５の隅肉１７Ａ及び１８Ａが干渉する場合に、この分割線の位置を、周方向に隣接する翼１５の相対向する翼面からの法線の最短距離が互いに等しくなるような位置に設定したものである。具体的には、図２に点線で示す各動翼１５の根元部における隅肉１７Ａが、周方向に隣接する動翼１５の隅肉１７Ａと干渉する範囲（隅肉干渉部）において、１つの動翼１５の背側翼面１５Ａからの最短の法線距離Ｓ１と、隣接する一方の動翼の腹側翼面１５Ｂからの最短の法線距離Ｓ２とが一致（Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ）するような位置を通過するように分割線１９を設定している。換言すれば、１つの動翼１５の背側翼面１５Ａからの法線と、隣接する一方の動翼の腹側翼面１５Ｂからの法線とが、互いの距離が最も短くかつ等しくなるように交わり、その結果得られた交点を通過するようにして分割線１９を設定するようにしている。なお、ここで、背側翼面１５Ａ、腹側翼面１５Ｂのからの分割線１９までの距離は、翼本体である動翼１５の根元側の翼面における隅肉１７Ａの開始部の翼断面形状を、内周壁面（凸部１１Ｂの外周壁面）に半径方向内側に投影した投影翼断面から分割線１９までの距離として定義される。
【００１９】
この場合、図２及び図３に示すように、分割線１９は、互いに隣接する動翼１５の第１の接合部１７に関する第１の隅肉１７Ａ間の中点Ｓ０を通過するようにして設定することになる。したがって、図３に示すように、一方の動翼１５の背側翼面１５Ａの第１の隅肉１７Ａの分割線１９による切断面の高さと、他方の動翼１５の腹側翼面１５Ｂの第１の隅肉１７Ａの分割線１９による切断面の高さとが互いに等しくなり、分割線１９において段差が生じなくなり、段差をゼロとできる。
【００２０】
この結果、隣接する動翼１５間を流動媒体である蒸気が流れるような場合において、その二次流れの通過渦が前記段差によってせき止められ、前記段差を乗り越えようとするような上向きの速度（すなわち半径方向外側への速度）を増加させるようなことがない。したがって、二次流れの通過渦の速度損失を生じることがないので、ターボ機械の性能劣化を低減することができる。
【００２１】
なお、ターボ機械の性能劣化とは、次のように定義することができる。
図４は、蒸気タービンの一対の静翼と動翼とで構成される段落における蒸気の状態変化を蒸気のエンタルピ（Ｈ）−エントロピ（Ｓ）線図に示したものである。Ｐは圧力を表し、符号０１、０３は、それぞれ段落入口、段落出口の静止座標系における、せき止め状態を示す。また、符号１，３は、それぞれ段落入口、段落出口の静止座標系における、静的状態を示す。小文字のsは断熱変化における仮想状態を示す。タービン段落における有効出力は図中で示される熱落差Ｂに相当し、理論出力は熱落差Ａに相当する。熱落差は単位流量当たりの仕事量である。熱落差ＡからＢを差し引いた分が損失熱落差Ｃとなる。夫々エンタルピで表示すると下記のようになる。
Ａ＝Ｈ０１−Ｈ０３ｓ
Ｂ＝Ｈ０１−Ｈ０３
Ｃ＝Ａ−Ｂ＝Ｈ０３−Ｈ０３ｓ
【００２２】
段落の効率定義にはいくつかあるが、段落出入口での静止座標系における、せき止め状態での状態量を用いた効率ηは下記となる。性能劣化した状態においては、損失熱落差Ｃ（使用できないエネルギー）が増加し段落出口のエンタルピＨ０３が上昇しＨ０３´となる。このため有効熱落差Ｂが減少し効率ηが低下する。その低下量が性能劣化量となる。
η＝Ｂ／Ａ＝（Ｈ０１−Ｈ０３）／（Ｈ０１−Ｈ０３ｓ）
【００２３】
本実施形態では、図２及び図３に示すように、主として動翼１５の根元側に分割線１９を形成する場合について説明したが、動翼１５の先端側、すなわちカバー１６側の第２の接合部１８に起因した隅肉１８Ａに対して分割線を形成する場合にも上記同様にして行うことができる。但し、この場合において、形成した分割線において段差が生じた場合、蒸気の二次流れの通過渦の通過に伴って下向きの速度（すなわち半径方向内側への速度）を増加させるようになるが、本実施形態によれば、上記同様に、このような下向きの速度の増加を抑制し、二次流れの通過渦の速度損失を生じることなく、ターボ機械の性能劣化を低減することができる。
【００２４】
また、本実施形態は、上述のような動翼１５のみでなく静翼１２に対しても適用することができる。例えば、静翼１２の内輪１３に対して分割線を形成する場合は、上述した動翼１５の内周壁面（凸部１１Ｂの外周壁面）に分割線を形成する場合と同様であり、静翼１２の外輪１４に対して分割線を形成する場合は、上述した動翼１５の外周壁面（カバー１６の内周壁面）に分割線を形成する場合と同様である。
【００２５】
本実施形態では、分割線１９の形成位置を接合部の隅肉に関連して生じる利益及び不利益に言及して述べたが、本発明は、かかる形態に限定されるものではなく、ターボ機械の製造工程上の問題から生じる隅肉と等価なあらゆる構成要素に関しても適用することができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態のターボ機械について説明する。第１の実施形態では、周方向に隣接する翼１５の周方向壁面（内周壁面あるいは外周壁面）における隅肉部が干渉する範囲である隅肉干渉部において、翼１５の相対向する翼面からの法線の最短距離が互いに等しくなるような位置に分割線１９を設定し、互いに隣接する動翼１５の第１の接合部１７に関する第１の隅肉１７Ａ間の中点Ｓ０を通過するようにして、動翼１５の背側翼面１５Ａの第１の隅肉１７Ａの分割線１９による切断面の高さと、動翼１５の腹側翼面１５Ｂの第１の隅肉１７Ａの分割線１９による切断面の高さとを互いに等しくし、分割線１９において段差が生じなくなるようにした。
【００２７】
これに対して、本実施形態では、分割線が中点Ｓ０を通過せず、互いに隣接する動翼に関する隅肉の、分割線による切断面の高さが異なり、これによって段差が生じた場合においてもターボ機械の性能劣化をできるだけ抑制可能な条件について述べる。すなわち、第１の実施の形態のように段差をゼロとする分割線は隅肉の干渉部の形状が決まれば幾何学的に１本に決まってしまうため、場合によっては設計の自由度を阻害する虞がある。本実施の形態においては設計の自由度を確保しつつ、性能劣化をできるだけ抑え得る段差の大きさについて考察したものである。
【００２８】
なお、ターボ機械の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるので、本実施形態ではその特徴部分についての説明を行い、第１の実施形態と重複する特徴部分については説明を省略する。また、類似あるいは同一の構成要素については同一の参照数字を用いている。
【００２９】
本実施の形態に係るターボ機械も、ロータの中心軸を含むように軸方向に沿って切った断面（子午断面）の形状は図１に示したものと同様である。また、図５及び図７は、本実施の形態に係るターボ機械の動翼の一部の、図１におけるＡ−Ａ矢視図である。さらに、図６及び図８は、それぞれ図５及び図７に示す動翼の一部をＢ−Ｂ線に沿って切った場合の断面を拡大して示す図である。
【００３０】
図５及び図６は、分割線１９が互いに隣接する動翼１５の第１の接合部１７に関する第１の隅肉１７Ａ間の中点Ｓ０よりも一方の動翼１５の背側翼面１５ＡにＸだけシフトした位置（＋Ｘ）に形成された場合を示し、図７及び図８は、分割線１９が互いに隣接する動翼１５の第１の接合部１７に関する第１の隅肉１７Ａ間の中点Ｓ０よりも他方の動翼１５の腹側翼面１５ＢにＸだけシフトした位置（−Ｘ）に形成された場合を示している。
【００３１】
前者の場合は、分割線１９による一方の動翼１５の背側翼面１５Ａにおける隅肉１７Ａの切断面の高さが、他方の動翼１５の腹側翼面１５Ｂにおける隅肉１７Ａの切断面の高さよりも大きいので、一方の動翼１５の背側翼面１５Ａにおける隅肉１７Ａに段差Ｈが生じるようになる。この場合、すなわち、分割線を段差ゼロの場合から全体的に＋Ｘだけシフトした場合の段差Ｈを正の段差と定義する。
【００３２】
後者の場合は、分割線１９による一方の動翼１５の背側翼面１５Ａにおける隅肉１７Ａの切断面の高さが、他方の動翼１５の腹側翼面１５Ｂにおける隅肉１７Ａの切断面の高さよりも小さいので、他方の動翼１５の腹側翼面１５Ｂにおける隅肉１７Ａに段差Ｈが生じるようになる。この場合、すなわち、分割線を段差ゼロの場合から全体的に−Ｘだけシフトした場合の段差Ｈは、図６の場合と逆となり、負の段差となる。
【００３３】
すなわち、分割線１９が互いに隣接する動翼１５の第１の接合部１７に関する第１の隅肉１７Ａ間の中点Ｓ０よりも動翼１５の背側翼面１５ＡにＸだけ全体的にシフトした場合を“＋Ｘ”とし、この際に形成された段差Ｈには正の符号を付す。このように定義すると、分割線１９が互いに隣接する動翼１５の第１の接合部１７に関する第１の隅肉１７Ａ間の中点Ｓ０よりも動翼１５の腹側翼面１５ＢにＸだけ全体的にシフトした場合は背側に“−Ｘ”シフトしたこととなり、この際に形成された段差Ｈは負の段差Ｈとなる。換言すると、分割線１９の位置における、背側翼面１５Ａ側の隅肉１７Ａの高さと腹側翼面１５Ｂ側の隅肉１７Ａの高さの差が段差Ｈとなる。
【００３４】
図５及び図６の場合、図７及び図８の場合とも、分割線は段差ゼロの場合から全体的に背側あるいは腹側にＸだけシフトしているため、段差Ｈの大きさは分割線の全体に亘って等しくなる。このような状態を仮定し、この段差Ｈの大きさと性能劣化量Δηとの関係を解析により求めた結果を図９に示す。すなわち、図９の結果によると、性能劣化量Δηは、分割線１９による隅肉１７Ａにおける段差Ｈが＋１．０ｍｍより大きくなると、急激に性能が劣化していることがわかる。すなわち、段差Ｈが＋１．０ｍｍ以下であれば、性能劣化量Δηは許容できる範囲に抑えられる。さらに、段差Ｈが−１．０ｍｍ以上＋０．５ｍｍ以下であれば、性能劣化量Δηは十分低く抑えられており、この範囲とすれば好適な性能のターボ機械を提供することができる。
【００３５】
また、図９から明らかなように、段差Ｈが正の場合は、段差Ｈが負の場合に比較して、Ｈの増大とともに性能劣化量Δηの増大が顕著になっている。これは、図１０及び図１１に示すように、段差Ｈが正の場合には、段差Ｈが負の場合と比較して、段差Ｈが二次流れの通過渦に対するより大きな抵抗となり、段差Ｈを乗り越えようとしてより大きな上向きの速度ｖが生成することによる。この場合、図４では、損失熱落差Ｃが比較的大きく増加し、段落出口におけるエンタルピＨ０３が増大することになる（Ｈ０３’）。したがって、有効熱落差Ｂの値が減少することになるので、性能劣化量Δηが増大することになる。
【００３６】
なお、図９に示すように、性能劣化量Δηは正の段差Ｈであって、その大きさが１mm以上となると、急激に増大するようになるが、その理由は定性的には次のように理解される。すなわち、小さな段差による性能劣化は、段差Ｈの壁面近傍の流速が極端に遅い領域、つまり境界層の厚さと密接な関係があると考えられる。つまり境界層厚さ以上の表面の凸凹があると急激に摩擦損失が増大すると考えられ、それより小さく境界層内に凸凹が埋もれていれば、それほどの性能悪化要因とならない。
【００３７】
境界層の厚さは隣接する翼間を流れる蒸気のレイノルズ数と呼ばれる無次元数と関係がある。一般的に高レイノルズ数のタービン内では非常に薄い境界層厚さとなる。またレイノルズ数は流速と粘性係数により、高流速で低粘性係数（高温、高圧）ほど高くなる。つまりタービン出入口で大きく温度圧力が変化するタービン内ではレイノルズ数も大きく変化する。つまり性能劣化が無視しうる段差量はタービン段落により異なると推定されるが、最も高レイノルズ数となる高圧タービンで閾値を検討し、適用すれば誤りはないと考えられる。よってレイノルズ数と翼長の両面から見て、低翼長で高レイノルズ数の高圧タービンで最大効果を発揮すると考える。
【００３８】
以上より、第１の実施形態に示した段差がゼロとなる理想的な分割線から、翼の周方向の分割線を多少ずらす場合には、段差Ｈを１．０ｍｍ以下とすべきであり、より好ましくは、段差Ｈが−０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とするとよいことが分かる。また、段差Ｈが負、すなわち、翼腹側で高く、翼背側で低くなる方向にする事が好ましいことがわかる。
なおこの場合、段差Ｈが上述の範囲内に入るのであれば、分割線１９を段差ゼロの場合から背側あるいは腹側に一様にずらす必要はない。段差Ｈが上述の範囲内であれば、例えば、分割線１９を段差ゼロの場合の分割線から、翼の入口側では背側にずらし、翼の出口側では腹側にずらすといったように適宜設定することができる。このようにすることで、隅肉１７Ａが周方向に隣接する翼１５で干渉する場合であっても、翼を含む構造体の製造性を保ち、かつ性能劣化を十分低く抑えることが可能である。
【００３９】
また、分割線を段差ゼロの場合の分割線からシフトさせた場合の段差Ｈの値は幾何学的に計算可能である。例えば図１２に示すように、単純な一つの隅肉（半径Ｒ）を裾野端からｘｘにわたって切断した場合の段差Ｈは下記式で計算できる。隅肉が干渉していない部分で、隅肉切断する事により発生する段差が計算できる。
【数１】
0005426305.tif 000002
【００４０】
一方、図６に示すように、例えば正の段差Ｈが形成されている場合は、
Ｈ＝Ｌ１−Ｌ２                            （２）
で表わすことができ、Ｌ１及びＬ２は、上記（１）式より
【数２】
0005426305.tif 000003
【数３】
0005426305.tif 000004
で表わすことができる。したがって、（２）式は、下記式（５）のように書き表わすことができる。
【数４】
0005426305.tif 000005
【００４１】
したがって、Ｒ，Ｘ及びＳはターボ機械の設計の観点から予め公知であるので、これらの値を（５）式に代入することによって段差Ｈを導出することができる。
【００４２】
なお、上記においては、正の段差Ｈの場合について考慮したが、負の段差Ｈの場合も同様にして考慮することができる。
【００４３】
上述した要件を満足する分割線としては、例えば図１３及び図１４に示すようなものになり、少なくとも１つの変曲点を有するような曲線となる。
【００４４】
特に図１３に示す例では、高性能化の為、出口端２２を薄くしており、出口端２２は翼１５の形状を定義する曲線の中で最も小さな曲率半径を有する曲線とする事が多い。すると翼腹翼面１５Ｂ側を定義する曲線は隣接する翼間の距離が最小となる、スロート部２４で変曲点を持つ事が多くなる。したがって、分割線１９の変曲点も、スロート部２４の中点とする事が理想的である。これは、スロート部２４の中点が隣接翼面からの最短距離が等しい点に相当し、蒸気の流れが最も速くなるので、当該位置に変曲点を設定し、蒸気の流れが最も速くなる箇所で段差Ｈによる性能劣化を抑制すれば、ターボ機械全体の性能劣化量Δηを抑制することができるからである。
【００４５】
また、図１４のように、翼腹翼面１５Ｂ側を定義する曲線の変曲点２５が、スロート部２４より上流側に位置する翼型の場合は、必然的に分割線１９の変曲点１９Ａもスロート部２４より上流側に移動する。ただし翼入口から出口に掛けて翼間距離を徐々に小さくして、流体を加速する増速翼においては、腹側翼面の変曲点２５は通常翼出口側に近いほうに設定される。このような場合は分割線１９の変曲点も翼出口側、すなわちロータ軸方向の翼幅の５０％より下流側に位置することになる。逆に翼入口から出口に掛けて翼間距離を徐々に大きくする減速翼においては、スロート部２４も翼入口側に設置される。この場合、分割線１９の変曲点も翼入口側、すなわちロータ軸方向の翼幅の５０％より上流側に位置することになる。
【００４６】
本実施形態でも、分割線１９の形成位置を接合部の隅肉に関連して生じる利益及び不利益に言及して述べたが、本発明は、かかる形態に限定されるものではなく、ターボ機械の製造工程上の問題から生じる隅肉と等価なあらゆる構成要素に関しても適用することができる。
【００４７】
（変形例）
図１５は、図１３及び図１４に示す分割線の変形例に相当するものである。図１５において、翼１５は翼出口端２２側で一部隣接する隅肉１７Ａが干渉する形状となるが、隅肉１７Ａが大きくないため翼入口側では干渉しない。各実施の形態は、隅肉１７Ａが干渉する隅肉干渉部において、第１の実施形態で述べたように分割線１９を段差Ｈが生じないように決定し、あるいは第２の実施形態で述べたように分割線１９により隅肉１７Aに生じる段差Ｈが１ｍｍ以内となるように分割線１９を決定するものである。しかしながら、隅肉１７Aが干渉しない部分においては、隅肉１７Aが翼１５の翼面と周方向壁面（内周壁面あるいは外周壁面）との間に完全に形成されるので、そもそも段差Ｈが生じない。
【００４８】
したがって、分割線１９は、図１５に示すように、例えば隅肉１７Ａが干渉しない部分では、加工の容易な直線あるいは曲線とすることで、分割線１９を簡易に形成し、また翼１５を含む構造体の製造性を良好に保つことができる。
【００４９】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記態様に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変更や変形が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ターボ機械
１１  ロータ回転軸
１２  静翼
１３  内輪
１４  外輪
１５  動翼
１５Ａ  動翼の背側翼面
１５Ｂ  動翼の腹側翼面
１６  カバー
１７  第１の接合部
１７Ａ  第１の隅肉
１８  第２の接合部
１８Ａ  第２の隅肉
１９  分割線
２２  出口端
２４  スロート部
２５  動翼の腹側の変曲点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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