(57)【要約】【課題】良好な被切削性を確保した被切削性ハニカムシール材を提供する。【解決手段】複数枚の波形薄板２１を重ね合わせて空所２２及び隔壁２３よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った六角形ハニカム構造体２４をなし、基材Ｂａ側に対してろう付けにより固定されることで該基材Ｂａ及び回転体間の隙間をシールするとともに、回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材２０において、波形薄板２１を重ね合わせる接合面間に、六角形ハニカム構造体２４の高さＨより低い仕切板２５を基材側Ｂａに設けて挟持した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材において、
前記波形薄板を重ね合わせる接合面間に、前記板状体の高さより低い仕切板を前記基材側に設けて挟持したことを特徴とする被切削性ハニカムシール材。
【請求項２】
前記仕切板は、前記接合面間で部分的に高くなる凸部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の被切削性ハニカムシール材。
【請求項３】
前記仕切板は、前記回転体の軸方向において前記回転体と接触する可能性のある範囲にのみ設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の被切削性ハニカムシール材。
【請求項４】
複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材において、
前記波形薄板は、波形の凹凸先端部となる一部を互いに嵌合させて重ね合わせた接合面を備えていることを特徴とする被切削性ハニカムシール材。
【請求項５】
複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材において、
前記回転体の軸方向へ前記ろう付けを行う領域は、前記回転体の回転方向において前記波形薄板を重ね合わせる接合面の２つおきに設けられていることを特徴とする被切削性ハニカムシール材。
【請求項６】
波形薄板と薄板とを交互に重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材とし、
前記回転体の軸方向へ前記ろう付けを行う領域には、前記回転体の回転方向において前記波形薄板が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたことを特徴とする被切削性ハニカムシール材。
【請求項７】
曲率の異なる波形薄板を交互に重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材とし、
前記回転体の軸方向へ前記ろう付けを行う領域には、前記回転体の回転方向において前記波形薄板の大曲率側が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたことを特徴とする被切削性ハニカムシール材。
【請求項８】
空気を導入して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される空気で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器から燃焼ガスの供給を受けるタービンとを具備し、前記タービンの内部に前記燃焼ガスの漏れをシールする請求項１から７のいずれかに記載の被切削性ハニカムシール材が設けられていることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば高温のタービン軸シール材等に適用される被切削性ハニカムシール材及びこの被切削性ハニカムシール材を備えたガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機、燃焼器及びタービンを主な構成要素とするガスタービンが公知である。
圧縮機は、通常タービン軸と直結して設けられ、タービンで取り出された軸出力の一部を利用して駆動される。この圧縮機は、空気を取り込んで圧縮し、高圧の圧縮空気を燃焼器へ吐出する。圧縮機から吐出された圧縮空気は、燃焼用空気として燃焼器に導入され、燃焼器に供給された燃料とともに燃焼して高温の燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスはタービンに導入され、動翼と静翼との間を流れることによりタービンを駆動してタービン軸を回転させる。
【０００３】
このようなガスタービンのタービンにおいては、タービン軸とともに回転する動翼と、ケーシング側に固定設置されている静翼との間を高温の燃焼ガスが流れるので、動翼の先端部等から燃焼ガスが漏れないようにするため、たとえば図８に示すように、ハニカムシールと呼ばれる板状の六角形ハニカム構造体１２を備えた被切削性ハニカムシール材が低圧段側に用いられている。
【０００４】
図９は、被切削性ハニカムシール材（以下では、「ハニカムシール材」と呼ぶ）１０を用いたガスタービンのシール構造を示す概略構成図であり、このハニカムシール材１０は、静翼１や分割環２等の静止側に貼り付けられている。一方、動翼３やタービン軸４等の回転側にはシールフィン５が突設され、シールフィン５の先端部５ａとハニカムシール面との隙間（離間距離）を管理することにより、燃焼ガスが高圧側から低圧側へ漏れないようにシールする。
なお、この場合のハニカムシール面は、板状体のハニカムシール材１０が静翼１等にろう付けして貼り付けられている面と反対側の面（裏面）になる。
【０００５】
このようなシール構造においては、図９（ｂ）に示すように、シールフィン５の先端部５ａがハニカムシール面に接触すると、相対的に柔らかい材料を用いた静止側のハニカムシール材１０が削れて凹部１０ａを形成する。すなわち、被切削性のハニカムシール材１０は、シールフィン５が接触すると容易に削られるシール材であり、ハニカムシール材１０側を削ることで動翼３等の回転側部材が損傷することを防止したものである。
【０００６】
上述したハニカムシール材１０は、たとえば図１０及び図１１に示すように、台形状の凹凸が交互に連続する薄板成形材１１を複数組み合わせて接合することにより、略六角形の空所及び隔壁よりなる蜂の巣状が連続して配置されるようにした六角形ハニカム構造体１２を形成し、この六角形ハニカム構造体１２を基材Ｂａにろう付けしたものである。
六角形ハニカム構造体１２は、基材Ｂａに対してシート状ろう材６を用いたろう付けにより貼り付けられている。
【０００７】
ハニカムシール材１０の製造時には、薄板材料をプレス成形した薄板成形材１１をスポット溶接により仮付けして六角形ハニカム構造体１２を形成する。この状態では、隣接する薄板成形材１１の接合面間に微小な隙間が形成されている。この後、基材Ｂａの貼付面と六角形ハニカム構造体１２との間にシート状ろう材６を挟み込み、この状態のまま炉内で加熱処理してシート状ろう材６を溶融させる。
この熱処理により、隣接する薄板成形材１１の接合面間には、毛細管現象により微小隙間を通って溶融したシート状ろう材６が侵入するので、薄板成形材１１間に形成された多数のろう付け部１３により、シールフィン５と接触するハニカムシール面を形成する六角形ハニカム構造体１２の剛性が確保されている。このろう付け部１３は、薄板成形材１１の先端部（上端部）までろう材が侵入（ろう上がり）している。なお、この場合のろう付け部１３は、六角形ハニカム構造体１２の隔壁となる。
【０００８】
上述したように、六角形ハニカム構造体１２をスポット溶接で製作し、基材Ｂａに対して六角形ハニカム構造体１２をろう付けすることにより、接合部の先端までろう上がりする金属セル状構造物は下記の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４０８３００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述したハニカムシール材１０のろう付け部１３では、薄板成形材１１より硬いろう材がハニカムシール面まで到達している。このため、シールフィン５によるハニカムシール材１０の被切削性は、回転するシールフィン５がろう付け部１３を通過して接触する状況になると、薄板成形材１１のみと接触する場合よりも低下することになる。
また、ろう付け部１３は、接合により薄板成形材１１の板厚も２倍になるため、これによっても被切削性が低下することとなる。
【００１１】
一方、ろう付け部１３は直線状になるが、図１２に示すように、ろう付け部１３の直線と動翼３の回転に伴うシールフィン５の移動方向とは略一致して平行になる。このような方向の一致は、シールフィン５が被切削性の低いろう付け部１３と接触して移動する距離を増大させるため、好ましいものではない。しかも、ろう付け部１３においては、２枚の薄板成形材１１及びろう材の厚み（幅）を有しているので、シールフィン５の接触面積が大きくなって減耗しやすい状況にある。
【００１２】
しかし、ろう付け部１３の直線方向とシールフィン５の移動方向とが一致することの回避は、細長い薄板をプレス成形するという六角形ハニカム構造体１２の製造上極めて困難なことである。
上述したように、ハニカムシール材１０側における被切削性の低下は、接触したシールフィン５側が削られる原因になることも考えられるため、ガスタービンの性能を維持する上で好ましくない。
【００１３】
さらに、ろう付け部１３のように２枚の薄板成形材１１が接合された２枚板部（隔壁）と、接合のない１枚板部とでは、六角形ハニカム構造体１２を形成する板厚に差があるため、板厚の薄い１枚板部において酸化減肉が先行して不均一になるという問題もある。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、良好な被切削性を確保した被切削性ハニカムシール材、及びこの被切削性ハニカム材を備えたガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の請求項１に係る被切削性ハニカムシール材は、複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材において、前記波形薄板を重ね合わせる接合面間に、前記板状体の高さより低い仕切板を前記基材側に設けて挟持したことを特徴とするものである。
【００１５】
このような本発明の被切削性ハニカムシール材によれば、波形薄板を重ね合わせる接合面間に、前記板状体の高さより低い仕切板を基材側に設けて挟持したので、仕切板の存在により接合部で対向する波形薄板の面間距離は、ハニカムシール面となる上端部側で広くなっている。このため、ろう付け時に毛細管現象によって発生するろう上がりは、基材側に設けた仕切板と波形薄板との間においてのみ発生するので、ろう上がりの上限は仕切板の上端位置となる。
すなわち、仕切板の板厚を毛細管現象が生じないように設定すれば、波形薄板より硬いろう材のろう上がりは、ハニカムシール面を形成する波形薄板の上端部まで到達することを防止でき、従って、被切削性ハニカムシール材の波形薄板として用いる素材によって規定される良好な被切削性を確保することができる。
【００１６】
上記の発明において、前記仕切板は、前記接合面間で部分的に高くなる凸部を備えていることが好ましく、これにより、波形薄板より硬いろう付けの領域を減らして被切削性を確保できる。すなわち、回転方向に延在する仕切板に対し、接合面の回転方向において部分的となる範囲に波形薄板の上端部またはその近傍まで高くなる凸部を設けるので、回転側と接触するろう付け部の回転方向長さを短縮することができる。
【００１７】
上記の発明において、前記仕切板は、前記回転体の軸方向において前記回転体と接触する可能性のある範囲にのみ設けられていることが好ましく、これにより、万が一波形薄板等にリーク等の不具合が生じてもシール機能の低下を最小限に抑えることができる。
【００１８】
本発明の請求項４に係る被切削性ハニカムシール材は、複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材において、前記波形薄板は、波形の凹凸先端部となる一部を互いに嵌合させて重ね合わせた接合面を備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
このような本発明の被切削性ハニカムシール材によれば、波形薄板は、波形の凹凸先端部となる一部を互いに嵌合させて重ね合わせた接合面を備えているので、回転方向と交差する方向のろう付け領域を低減して被切削性を確保することができる。
【００２０】
本発明の請求項５に係る被切削性ハニカムシール材は、複数枚の波形薄板を重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材において、前記回転体の軸方向へ前記ろう付けを行う領域は、前記回転体の回転方向において前記波形薄板を重ね合わせる接合面の２つおきに設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
このような本発明の被切削性ハニカムシール材によれば、前記回転体の軸方向へ前記ろう付けを行う領域は、前記回転体の回転方向において前記波形薄板を重ね合わせる接合面の２つおきに設けられているので、ろう付け領域を低減して被切削性を確保することができる。この場合、ろう付けを行う領域を２つおきにするのは、互いに隣接する波形薄板どうしが必ずろう付けされるようにしたためである。
【００２２】
本発明の請求項６に係る被切削性ハニカムシール材は、波形薄板と薄板とを交互に重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材とし、前記回転体の軸方向へ前記ろう付けを行う領域には、前記回転体の回転方向において前記波形薄板が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
このような本発明の被切削性ハニカムシール材によれば、波形薄板と薄板とを交互に重ね合わせて板状対を形成し、回転体の軸方向へろう付けを行う領域には、回転体の回転方向において波形薄板が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたので、ろう付け領域を低減して被切削性を確保することができる。この場合、ろう付けを行う領域に波形薄板が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたのは、隣接する波形薄板及び薄板が必ずろう付けされるようにしたためである。
【００２４】
本発明の請求項７に係る被切削性ハニカムシール材は、曲率の異なる波形薄板を交互に重ね合わせて空所及び隔壁よりなる蜂の巣状の小室区画構造を持った板状体をなし、基材側に対してろう付けにより固定されることで該基材及び回転体間の隙間をシールするとともに、前記回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性ハニカムシール材とし、前記回転体の軸方向へ前記ろう付けを行う領域には、前記回転体の回転方向において前記波形薄板の大曲率側が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
このような本発明の被切削性ハニカムシール材によれば、曲率の異なる波形薄板を交互に重ね合わせて板状体を形成し、回転体の軸方向へろう付けを行う領域には、回転体の回転方向において波形薄板の大曲率側が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたので、ろう付け領域を低減して被切削性を確保することができる。この場合、ろう付けを行う領域に波形薄板の大曲率側が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けたのは、隣接する波形薄板及び薄板が必ずろう付けされるようにしたためである。
【００２６】
本発明の請求項８に係るガスタービンは、空気を導入して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される空気で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器から燃焼ガスの供給を受けるタービンとを具備し、前記タービンの内部に前記燃焼ガスの漏れをシールする請求項１から７のいずれかに記載の被切削性ハニカムシール材が設けられていることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明のガスタービンによれば、タービンの内部に燃焼ガスの漏れをシールする請求項１から７のいずれかに記載の被切削性ハニカムシール材が設けられているので、タービン内を流れる燃焼ガスをシールする被切削性ハニカムシール材の良好な切削性を確保し、良好なシール性を維持することができる。
【発明の効果】
【００２８】
上述した本発明によれば、回転体と接触するろう付け部を低減して被切削性ハニカムシール材の良好な被切削性を確保し、この被切削性ハニカム材を備えたガスタービンにおいては、良好なシール性を維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る被切削性ハニカムシール材の第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は回転体側から見た平面図、（ｂ）は要部の分解斜視図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明に係る被切削性ハニカムシール材の第２の実施形態を示す図であり、（ａ）は回転体側から見た平面図、（ｂ）は要部の分解斜視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明に係る被切削性ハニカムシール材の第３の実施形態を示す図であり、（ａ）は回転体側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図４】本発明に係る被切削性ハニカムシール材の第４の実施形態を示す図で、回転体側から見た平面図である。
【図５】本発明に係る被切削性ハニカムシール材の第５の実施形態を示す図で、回転体側から見た平面図である。
【図６】本発明に係る被切削性ハニカムシール材の第６の実施形態を示す図で、回転体側から見た平面図である。
【図７】本発明に係る被切削性ハニカムシール材の第７の実施形態を示す図で、回転体側から見た平面図である。
【図８】ハニカム構造体の概要を示す斜視図である。
【図９】ハニカム構造体を用いたガスタービンのシール構造を示す要部の概略構成図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大図である。
【図１０】ハニカムシール材のろう付け概要を示す説明図である。
【図１１】従来のハニカムシール構造を説明するための図で、（ａ）は回転体側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】従来のハニカムシール構造に係る課題を説明するための図で、回転体側から見た平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る被切削性ハニカムシール材及びガスタービンの一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
ガスタービンコンバインドサイクル発電等に使用されるガスタービンは、空気を導入して圧縮する圧縮機と、圧縮機から供給される空気（圧縮空気）で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器から燃焼ガスの供給を受けるタービンとを具備して構成される。
【００３１】
このようなガスタービンのタービンにおいては、たとえば図９に示すように、タービン軸４とともに回転する動翼３と、ケーシング側に固定設置されている静翼１との間を高温の燃焼ガスが流れるので、動翼３の先端部等から燃焼ガスが漏れないようにするため、図１に基づいて以下に説明する被切削性ハニカムシール材（以下、「ハニカムシール材」と呼ぶ）２０が用いられている。
すなわち、ガスタービンのタービン内部には、固定側となる静翼１の先端部及び分割環２の内周面等にハニカムシール材２０が貼り付けられており、回転側の動翼３及びタービン軸４に設けたシールフィン５の先端部５ａとハニカムシール材２０との間からタービン内を流れる燃焼ガスが漏れないようにシールしている。
【００３２】
ハニカムシール材２０は、たとえば図１に示すように、波形薄板である複数枚の薄板成形材２１を重ね合わせることにより、空所２２及び隔壁２３よりなる蜂の巣状（ハニカム状）の小室区画（セル）構造を有する板状体である。すなわち、ハニカムシール材２０となる板状体は、台形状の凹凸が交互に繰り返すように成形した幅（高さ）Ｈの薄板成形材２１を重ね合わせることにより、略六角形の空所２２及び隔壁２３よりなる蜂の巣状のハニカム構造を形成した高さ（厚さ）Ｈの六角形ハニカム構造体（板状体）２４となる。
ここで使用する好適な薄板成形材２１には、たとえばニッケル基合金等のように、比較的柔らかく優れた被切削性を有している素材を用いており、細長い板材からプレス成形した波形薄板となる。
【００３３】
ハニカムシール材２０は、基材Ｂａ及び回転体（動翼３やタービン軸４等）間の隙間をシールするとともに、回転体が接触した場合に自ら削られるようにした被切削性を有している。換言すれば、上述したハニカムシール材２０は、基材Ｂａの貼付面に垂直な高さＨ方向（薄板成形材２１の幅方向）の被切削性と、基材Ｂａの貼付面と平行なシールフィン５の移動方向（回転方向）におけるシール性とを兼備させるため、空所２２及び隔壁２３よりなるハニカム状の小室区画構造を持った板状体の六角形ハニカム構造体２４となる。
【００３４】
このハニカムシール材２０は、たとえば静翼１や分割環２のように、静止側となる基材Ｂａに対してろう付けにより貼り付けして使用される。すなわち、本実施形態のハニカムシール材２０は、回転体である動翼３に対向するケーシング側の基材（分割環２等）Ｂａに対して、ろう付けにより貼付面（内周面）に固定されている。
なお、ハニカムシール材２０は、図１０に基づいて上述したように、ソート状ろう材６を用いて基材Ｂａにろう付けされる。
【００３５】
さらに、本実施形態のハニカムシール材２０は、薄板成形材２１の波形薄板を重ね合わせる接合面間に、すなわち隔壁２３を形成する部分に、板状体である六角形ハニカム構造体２４の高さＨより低い仕切板２５を基材Ｂａ側に設けて挟持している。
この仕切板２５には、薄板成形材２１と同じ素材が用いられ、隣接する薄板成形材２１の隔壁２３に挟み込んで配置した後、適所をスポット溶接して薄板成形材２１と一体化されている。なお、仕切板２５は、六角形ハニカム構造体２３が基材Ｂａと接するろう付け面側に寄せた位置に挟持されている。
【００３６】
仕切板２５の板厚Ｗについては、薄すぎるとろう付け時に溶融したろう材が毛細管現象によりろう上がりするので、ろう上がりを生じないような値に設定する。
この場合、板厚Ｗの下限値については、使用するろう材の種類、供給量、加熱時間及び温度の他、薄板成形材２１の素材（濡れ性）、六角形ハニカム構造体２４の大きさ（辺の長さ、薄板成形材２１の板厚及び高さＨ）等のように、毛細管現象に影響を及ぼす多数のパラメータが存在するため、実際の製品が有する諸条件に合わせた試験を行い、最適値を確認することが望ましい。
【００３７】
一方、仕切板２５の板厚Ｗは、厚すぎるとハニカムシール材２０としての機能が損なわれる。すなわち、板厚Ｗが厚すぎると、単に波形薄板が並列するだけとなり、上述した六角形ハニカム構造体２４としてのシール機能が損なわれる。そこで、板厚Ｗの上限値については、たとえば下記のような幾何学的定義により規定する。
図１（ｃ）において、ハニカムシール材２０を構成する薄板成形材２１は、ハニカム構造を形成する高さ（厚さ）をＨとし、仕切板２５の高さをｈ１とすれば、仕切板２５の高さｈ１がろう上がりによりろう付けされる領域となり、仕切板２５のない自由端高さｈ２（ｈ２＝Ｈ−ｈ１）がろう付けされない領域となる。
【００３８】
そして、薄板成形材２１が両面に作用する圧力差を受けて倒れ込んだ場合、隣接する薄板成形材２１に必ず接触することを必要条件にすれば、仕切板２５の板厚Ｗは、自由端高さｈ２より十分に小さい（Ｗ≪ｈ２）値が上限となる。すなわち、ろう材が侵入して被切削性を低下させるというろう付け部１３の問題がなければ、薄板成形材２１どうしを接触させて剛性を得ることが望ましいため、薄板成形材２１が両面に作用する圧力差を受けて倒れ込んだ場合には、隣接する薄板成形材２１に必ず接触ことを必要条件にしている。
【００３９】
このように、上述した本実施形態のハニカムシール材２０によれば、薄板成形材２１を重ね合わせる接合面間において、六角形ハニカム構造体２３の高さより低い仕切板２５を基材Ｂａ側に配設して挟持したので、仕切板２５の存在により接合部で対向する薄板成形材２１の面間距離は、ハニカムシール面となる上端部側（自由端高さｈ２）の領域で広くなっている。このため、ろう付け時に毛細管現象によって発生するろう上がりは、基材Ｂａ側に設けた仕切板２５と薄板成形材２１との間に限定される。
この結果、ろう上がりによるろう付け部２６は、図１（ｃ）に示すように、仕切板２５の両面に形成される。すなわち、ろう上がりの上限は仕切板２５の上端位置となり、従って、ハニカムシール面となる上端部側（自由端高さｈ２）の領域では、シールフィン５の先端部５ａと接触するのは薄板成形材２１のみとなる。
【００４０】
すなわち、ハニカムシール材２０の被切削性は、ろう材の影響を受けることなく、シールフィン５の先端部５ａと接触する薄板成形材２１の素材によってのみ規定されるため、素材の選択に応じて良好な被切削性を確保することができる。換言すれば、仕切板２５の板厚Ｗを毛細管現象が生じないように設定しておけば、薄板成形材２１より硬いろう材のろう上がりは、ハニカムシール面を形成する薄板成形材２１の上端部まで到達することができず、従って、ハニカムシール材２０の被切削性は、薄板成形材２１の被切削性によって規定される。
【００４１】
また、本実施形態のハニカムシール材２０は、ハニカムシール面となる部分におけるろう材の影響がなくなって被切削性を向上させので、この被切削性の向上分だけ薄板成形材２１の板厚を増すことも可能になる。このような板厚の増加は、酸化減肉の影響を低減し、ハニカムシール材２０の耐久性を向上させることができる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
本発明に係るハニカムシール材について、第２の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示のハニカムシール材２０Ａでは、上述した実施形態の仕切板２５に代えて、接合面間で部分的に高くなる凸部を備えた仕切板３０を採用している。この仕切板３０は、基板Ｂａ側となる下端部にシールフィン５の移動方向へ延在して設けられ、平板部３１及び凸成形部３２が交互に設けられている。なお、この仕切板３０は、毛細管現象によるろう上がりが生じない程度の板厚Ｗを有していればよい。
【００４３】
凸成形部３２は、平板部３１から略鉛直に上昇して略Ｕ字状に折り返した部分であり、接合面間で部分的に高い凸部となる。この凸成形部３２は、接合部となる隔壁２３の範囲内において、薄板成形材２１の高さと略一致する高さとなるように設けられている。この場合、凸成形部３２の幅は、すなわち、シールフィン５の回転方向長さＬは、隔壁２３より十分に小さい値（たとえば１／３程度）となっている。なお、凸成形部３２の頂点は、シールフィン５の回転方向において、隔壁３２の略中間位置にある。
【００４４】
このような仕切板３０を採用したことにより、図２（ｃ）に示すように、ろう上がりによるろう付け部３３は、仕切板３０と薄板成形材２１との接合部に形成される。
このため、シールフィン５の回転方向において、ろう付け部３３の長さは、最大で凸成形部３２の回転方向長さＬとなり、図１１に示した従来のろう付け部１３と比較すれば、大幅に短縮されている。すなわち、上述した仕切板３０の採用により、六角形ハニカム構造体２４Ａでは、薄板成形材２１より硬いろう付け部３３の領域を減らして被切削性を確保することができる。換言すれば、シールフィン５の回転方向に延在する仕切板３０に対して、接合面の回転方向において部分的となる範囲にのみ薄板成形材２１の上端部またはその近傍まで高くなる凸成形部３２を設けたので、回転側のシールフィン５と接触するろう付け部３３の回転方向長さＬを短縮することができる。
【００４５】
従って、ハニカムシール材２０Ａの被切削性は、ろう材の影響が最小限に抑えられているので、良好な被切削性を確保することができる。換言すれば、被切削性に悪影響を及ぼすろう付け部３３の回転方向長さＬを短縮したので、ハニカムシール材２０Ａの被切削性は良好となる。なお、この場合においても、被切削性の向上分だけ薄板成形材２１の板厚を増すことが可能になり、このような板厚の増加は、酸化減肉の影響を低減し、ハニカムシール材２０Ａの耐久性を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、隔壁２３の上端部付近まで仕切板３０の凸成形部３２が存在しているので、特にハニカムシール材２０Ａのハニカムシール面（上端部）側において、剛性確保が容易になる。なお、ハニカムシール材２０Ａの剛性確保に余裕があれば、凸成形部３２の高さを上端部より低く設定することも可能である。
【００４７】
＜第３の実施形態＞
本発明に係るハニカムシール材について、第３の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示のハニカムシール材２０Ｂでは、上述した仕切板２５が、回転体の軸方向において回転体と接触する可能性のある範囲にのみ設けられている。すなわち、ハニカムシール材２０Ｂは、ハニカムシール材動翼３を備えたタービン軸４の軸方向において、動翼３やタービン軸４に突設されて一体に回転するシールフィン５の先端部５ａと接触する可能性がある範囲に限定して仕切板２５を設け、接触する可能性のない範囲については、図１１に示した従来構造を採用している。
【００４８】
図１に示す実施形態の場合、隣接する空所２２は、仕切板２５の存在によりシールフィン５の移動方向（回転方向）である周方向に連通している。このため、全周方向に配列されている空所２２の一部において、万が一施工不良等によるリークが発生すると、ハニカムシール材２０のシール機能が一挙に損なわれることも考えられる。
そこで、上述したハニカムシール材２０Ｂは、図３に示すように、タービン軸４の軸方向において、回転体と接触する可能性のある仕切板設置範囲Ｓａと、回転体と接触する可能性のない成形材接合範囲Ｓｂとに区分し、接触する可能性のある仕切板設置範囲Ｓａにのみ仕切板２５を設けた六角形ハニカム構造体２４Ｂを採用している。
【００４９】
この場合、回転体と接触する可能性のある仕切板設置範囲Ｓａは、シールフィン５の先端部５ａと接触する可能性がある軸方向範囲と、その両端側となる高圧側及び低圧側に設定した適度な軸方向の余裕範囲とを加えたものとする。従って、回転体と接触する可能性がない成形材接合範囲Ｓｂは、ハニカムシール２０Ｂを貼り付ける軸方向範囲において、回転体と接触する可能性のある仕切板設置範囲Ｓａを除いたものとなる。この成形材接合範囲Ｓｂには、従来の六角形ハニカム構造体１２が採用されている。
【００５０】
このようにすれば、薄板成形材２１等に万が一リーク等の不具合が生じても、ハニカムシール材２０Ｂにおける軸方向のシール機能低下を最小限に抑えることができる。
すなわち、本実施形態のハニカムシール材２０Ｂにおいて、空所２２が周方向に連通しているのは軸方向の一部である仕切板設置範囲Ｓａに限定されるため、仕切板設置範囲Ｓａの高圧側及び低圧側にある成形材接合範囲Ｓｂによってシール機能を維持することができる。
なお、図示の構成例及びその説明では仕切板２５を採用しているが、薄板成形材２１の上端部より低い仕切板３０を採用した場合においても、同様の適用が可能である。
【００５１】
＜第４の実施形態＞
本発明に係るハニカムシール材について、第４の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示のハニカムシール材２０Ｃにおいて、薄板成形材４０は、波形の凹凸先端部４１となる一部を互いに嵌合させて重ね合わせた接合面４２を備えている。この場合の薄板成形材４０は、略六角形の空所２２を形成する薄板成形材２１と比較して、凹凸を形成する傾斜面の傾斜角度が異なっている。すなわち、凹凸先端部４１の傾斜面は、シールフィン５の移動方向に対して直交に近い大きな傾斜角度θを有している。
【００５２】
このため、隣接する凹凸先端部４１を互いに重ね合わせて勘合させると、凹凸先端部４１の先端部が早い段階で干渉するので、比較的短い接合面４２とともに、比較的大きな空所４３が形成される。図示の構成例では、凹凸先端部４１の凹部深さにおいて、１／３程度が勘合されて接合面４２を形成し、残る２／３程度領域に空所４３が形成されている。このハニカムシール材２０Ｃをろう付けすると、接合面４２の範囲にろう上がりが生じてろう付け部となる。
このような本実施形態のハニカムシール材２０Ｃによれば、傾斜角度θを大きく設定した波形の凹凸先端部４１とし、この凹凸先端部４１の一部を互いに嵌合させて重ね合わせた接合面４２を備えているので、シールフィン５の移動（回転）方向と交差する方向のろう付け領域を低減して被切削性を確保することができる。
【００５３】
＜第５の実施形態＞
本発明に係るハニカムシール材について、第５の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示のハニカムシール材２０Ｄにおいては、回転体の軸方向へろう付けを行う領域Ｒが異なっている。すなわち、回転体となるシールフィン５の移動方向において、全領域をろう付けするのではなく、薄板成形材２１を重ね合わせる接合面の２つおきにろう付け部２７が形成されるようにして、ろう付けの領域Ｒが設けられている。
【００５４】
換言すれば、隣接する薄板成形材２１が接合される隔壁２３には、シールフィン５の移動方向において、ろう付け部２７となる隔壁２３の間に、ろう付けされない隔壁２３が２箇所存在している。
このような本実施形態のハニカムシール材２０Ｄによれば、回転体の軸方向へ部分的にろう付けを行う領域Ｒを設定したので、ろう付け部２７となる隔壁２３の間に、ろう付けされない隔壁２３が２箇所存在している。このため、被切削性を低下させるろう付け部２７の領域を低減し、ハニカムシール材２０Ｄの被切削性を確保することができる。
【００５５】
この場合、ろう付けを行う領域Ｒが接合部２３の２つおきになっているのは、互いに隣接する薄板成形材２１どうしが必ずろう付けされるようにするためである。すなわち、接合部２３の１つおきにろう付けすると、シールフィン２１の移動方向と直交する方向において、隣接する空所２２が１つおきにしかろう付けされず、従って、スポット溶接による仮付けのみの接合状態となるためである。
【００５６】
ところで、上述したろう付け領域（図中のハッチング部分）Ｒの限定には、たとえば本出願人の先の出願である特開２００４−１７４５８０号公報に開示されているように、マスキングシート及びストップオフ剤を使用する方法を用いればよい。
この場合のマスキングシートは、ミクロン単位の隙間に侵入し、しかも離型性に優れていることが必要であり、たとえば、丸本ストルアル株式会社の「レプリセット」等が好適である。また、ストップオフ剤は、ろう材に対する濡れ性を低減して、ろう材の浸透を防止する役目を果たすものであり、作業後の除去性を考慮して、たとえばニクロブレース社製の「ホワイトストップオフ２」等が好適である。
【００５７】
＜第６の実施形態＞
本発明に係るハニカムシール材について、第６の実施形態を図６に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示のハニカムシール材２０Ｅにおいては、波形薄板５１と薄板５２とを交互に重ね合わせて空所５３及び隔壁５４よりなる蜂の巣状の小室区画構造を形成する。このような小区画構造を持った板状体は、ハニカム構造体のハニカムシール材２０Ｅとなる。このハニカムシール材２０Ｅは、基材Ｂａ側に対してろう付けにより固定されることにより、基材Ｂａ及び回転体との間に形成される隙間をシールするとともに、回転体が接触した場合に自ら削られるようになっている。
【００５８】
このような被切削性のハニカムシール材２０Ｅにおいて、回転体であるタービン軸４等の回転軸方向へろう付けを行う領域Ｒには、回転体の回転方向において波形薄板５１が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けてある。
すなわち、波形薄板５１及び薄板５２は、波形薄板５１の頂点で接しており、この接触部分が隔壁５４となる。図示の構成例では、波形薄板５１の位相が一致しているので、回転体の軸方向において隔壁５４は同一直線状にある。このため、全領域でろう付けしない場合、波形薄板５１を両側の薄板５２とろう付けするためには、波形薄板５１の凹凸一組分だけ間隔を設けて、換言すれば、２箇所の隔壁５４を挟んでろう付け部５５を設けることが必要となる。
【００５９】
この結果、被切削性の妨げとなるろう付け部５５の領域が低減し、良好な被切削性を確保することができる。
なお、この実施形態においても、ろう付け領域（図中のハッチング部分）Ｒの限定は、上述した第６の実施形態と同様に行えばよい。
【００６０】
＜第７の実施形態＞
本発明に係るハニカムシール材について、第７の実施形態を図７に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示のハニカムシール材２０Ｆにおいては、曲率の異なる波形薄板６１，６２を交互に重ね合わせて空所６３及び隔壁６４よりなる蜂の巣状の小室区画構造を形成している点が異なっている。
【００６１】
このようなハニカムシール材２０Ｆにおいても、回転体であるタービン軸４等の回転軸方向へろう付けを行う領域Ｒには、回転体の回転方向において大曲率を有している波形薄板６２が形成する、すなわち、曲がり具合のきつい曲面を有している波形薄板６２が形成する一組の凹凸分だけ間隔を設けてある。
すなわち、波形薄板６１，６２は、曲率の大きい波形薄板６２の頂点で接しており、この接触部分が隔壁６４となる。図示の構成例では、波形薄板６１，６２の位相が一致しているので、回転体の軸方向において隔壁６４は同一直線状にある。このため、全領域でろう付けしない場合、波形薄板６１，６２をろう付けするためには、曲率が大となる波形薄板６２の凹凸一組分だけ間隔を設けて、換言すれば、２箇所の隔壁６４を挟んでろう付け部６５を設けることが必要となる。
【００６２】
この結果、被切削性の妨げとなるろう付け部６５の領域が低減し、良好な被切削性を確保することができる。
なお、この実施形態においても、ろう付け領域（図中のハッチング部分）Ｒの限定は、上述した第６の実施形態と同様に行えばよい。
【００６３】
このように、上述した各実施形態によれば、回転体側となるシールフィン５の先端部５ａと接触するろう付け部の領域（長さや面積）を低減し、被切削性ハニカムシール材の良好な被切削性を確保することができる。
従って、この被切削性ハニカム材を備えたガスタービンは、タービンを流れる燃焼ガスの良好なシール性を維持し、効率や信頼性の高い運転が可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１    静翼
２    分割環
３    動翼
４    タービン軸
５    シールフィン
５ａ    先端部
６    シート状ろう材
２０，２０Ａ〜Ｆ    被切削性ハニカムシール材（ハニカムシール材）
２１，４０    薄板成形材（波形薄板）
２２，５３，６３    空所
２３，５４，６４    隔壁
２４，２４Ａ〜Ｂ    六角形ハニカム構造体（板状体）
２５，３０    仕切板
２６，２７，３３    ろう付け部
３２    凸成形部（凸部）
５１，６１，６２    波形薄板
５２    薄板
【図１】
2011226559.tif 000003
【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】
2011226559.tif 000009
【図８】
2011226559.tif 000010
【図９】
2011226559.tif 000011
【図１０】
2011226559.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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