(57)【要約】【課題】リーク流量を低減してシール性能を向上させることができるガスタービンのシール装置を提供する。【解決手段】シール装置は、セグメント２１ａ，２１ｂの対向面にそれぞれ形成されたシール溝３０ａ，３０ｂと、シール溝３０ａ，３０ｂからそれぞれ分岐したシール溝３１ａ，３１ｂと、シール溝３０ａ，３０ｂに架け渡されたシールプレート５０と、シール溝３１ａ，３１ｂに架け渡されたシールプレート５１とを有している。シール溝３１ａ，３１ｂの底面に対向するシールプレート５０の側面５４ａ，５４ｂにて、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置に、軟質部材６１ａ，６１ｂを突出するように設ける。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して互いに対向する構成部材の対向面にそれぞれ形成され、直線状に延びる少なくとも一対の第１シール溝と、
前記構成部材の対向面にそれぞれ形成され、前記第１シール溝から分岐して直線状に延びる少なくとも一対の第２シール溝と、
前記第１シール溝に架け渡された第１シールプレートと、
前記第２シール溝に架け渡された第２シールプレートとを有し、
前記第２シールプレートの端面が前記第１シールプレートのシール面に接触して若しくは間隙を隔てて対峙するガスタービンのシール装置において、
前記第１シール溝の底面にそれぞれ対向する前記第１シールプレートの両側面にて、少なくとも、前記第２シールプレートの端面が前記第１シールプレートのシール面に対峙する前記第１シールプレートの長手方向の位置に、軟質部材を突出するように設けたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項２】
請求項１記載のガスタービンのシール装置において、
ガスタービン停止時に前記第１シールプレートの側面から前記軟質部材が突出する部分の長さをＬｘとし、
ガスタービン停止時における前記第１シール溝の底面と前記第１シールプレートの側面との間隔をＳｇｃとし、
ガスタービン運転時における前記第１シール溝の底面と前記第１シールプレートの側面との間隔をＳｇｈとするとき、
Ｓｇｃ＞Ｌｘ＞Ｓｇｈの関係となるように構成したことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項３】
請求項２記載のガスタービンのシール装置において、
前記第１シールプレートの側面から前記軟質部材が突出する部分は、ガスタービン停止時に、その幅寸法が前記第１シールプレートの厚みと同程度かそれより小さく、ガスタービン運転時に変形して、その幅寸法が前記第１シール溝の幅寸法と同程度かそれより大きくなるように構成されたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項４】
請求項１記載のガスタービンのシール装置において、
前記第２シールプレートの端面が前記第１シールプレートのシール面に対峙する前記第１シールプレートの長手方向の位置で、前記第１シールプレートの両側面にそれぞれ形成された一対の非貫通孔を有し、
一対の前記軟質部材は、前記第１シールプレートの両側面から突出するように、前記一対の非貫通孔にそれぞれ挿入されたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項５】
請求項４記載のガスタービンのシール装置において、
前記軟質部材は、前記非貫通孔の深さより長くなるように構成されたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項６】
請求項１記載のガスタービンのシール装置において、
前記第２シールプレートの端面が前記第１シールプレートのシール面に対峙する前記第１シールプレートの長手方向の位置で、前記第１シールプレートの両側面間を貫通するように形成された貫通孔を有し、
前記軟質部材は、前記第１シールプレートの両側面から突出するように、前記貫通孔に挿入されたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項７】
請求項６記載のガスタービンのシール装置において、
前記軟質部材は、前記貫通孔の深さより長くなるように構成されたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項８】
請求項７記載のガスタービンのシール装置において、
前記軟質部材は、ガスタービン停止時に、前記第１シールプレートの一側面から突出する部分の断面積が前記貫通孔の断面積より小さい一方で、前記第１シールプレートの他の側面から突出する部分の断面積が前記貫通孔の断面積より大きくなるように構成されたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【請求項９】
請求項１記載のガスタービンのシール装置において、
前記軟質部材は、ガスタービン運転時における前記第１シールプレートのメタル温度の最大値より高い融点を有する金属で構成されたことを特徴とするガスタービンのシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を燃料と共に燃焼して得た燃焼ガス（作動ガス）によって回転動力を得るガスタービンに係り、特に、構成部材間の間隙をシールするシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のガスタービンにおいては、熱効率の向上を目的として、作動ガスの高温化が図られている。タービンの静翼や動翼は、高温環境に耐えられるように、耐熱材料を使用するとともに、翼内部に冷却媒体を供給するように構成している。この種のガスタービンで一般的に採用されている冷却方式は、空気を用いたオープン冷却方式である。すなわち、ガスタービンの構成要素の一つである圧縮機から抽気した空気を、冷却空気として、ケーシングやタービンロータ内部を経由させて静翼や動翼の内部に導入する。そして、静翼内部を冷却した空気を、翼外表面のフィルム冷却孔や翼後縁の噴出孔等から、ガスパス中に排出する。また、静翼に供給された空気の一部を、シール空気として、ダイアフラムを経由させてタービンホイールスペースに導入する。このシール空気も、イングレス抑制用にガスパスに排出する。
【０００３】
ところで、例えば静翼体（詳細には、静翼及びエンドウォール等からなるもの）やダイアフラム等は、複数のセグメント（構成部材）で構成されており、セグメントの熱伸びを考慮して、セグメント間に間隙を設けている。このセグメント間の間隙は、ガスタービン運転時においても、隣接するセグメントどうしが接触して熱応力が発生しないように設定されている。そのため、冷却空気又はシール空気の流路（高圧側）はセグメント間の間隙を介してガスパス（低圧側）に連通し、空気の一部がガスパス中に漏洩してしまう。こうした空気のリークは、それ自体が損失であるとともに、ガスパス中の作動ガスの温度低下や空気が混入するときに発生する混合損失となり、タービンの出力低下をもたらす。
【０００４】
そのため、一般的に、セグメント間の間隙をシールするシール装置を設けている。詳細には、間隙を介して互いに対向するセグメントの対向面にシール溝を形成し、それらシール溝に例えば平板状のシールプレートを架け渡して、セグメント間の間隙を塞ぐ。シールプレートを単独で配置するよりも、複数枚のシールプレートを組合せて高圧側と低圧側を区画遮断するような形で配置することのほうが多い。２枚のシールプレートを組合せて配置する場合を例にとって説明すると、セグメントの対向面に、直線状に延びる第１シール溝と、この第１シール溝から分岐して直線状に延びる第２シール溝を形成する。そして、第１シール溝に第１シールプレートを装着し、第２シール溝に第２シールプレートを装着する。このとき、第２シールプレートの端面を第１シールプレートのシール面に接触して対峙させるか、若しくは間隔を隔てて対峙させる。特許文献１に記載のシール装置では、第２シールプレートの端面と第１シールプレートのシール面の間の間隙を塞ぐために、第２シールプレートと第１シールプレートをコネクタで連結している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４２７４８号公報（図４及び図５等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シール装置は、セグメント間の間隙を介した空気のリークを抑制するのに有効な手段であるものの、リークが若干生じる。上述したように複数枚のシールプレートを組合せて配置するようなシール装置においては、シール装置自体にリーク流路が存在するからである。本願発明者らは、第２シールプレートの端面が第１シールプレートのシール面に対峙する第１シールプレートの長手方向の位置であって、第１シールプレートの側面と第１シール溝との間で形成されたリーク流路の存在に着目し、このリーク流路を部分的に又は全体的に塞げば、リーク流量を低減することが可能であることを見出した。
【０００７】
本発明の目的は、リーク流量を低減してシール性能を向上させることができるガスタービンのシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、間隙を介して互いに対向する構成部材の対向面にそれぞれ形成され、直線状に延びる少なくとも一対の第１シール溝と、前記構成部材の対向面にそれぞれ形成され、前記第１シール溝から分岐して直線状に延びる少なくとも一対の第２シール溝と、前記第１シール溝に架け渡された第１シールプレートと、前記第２シール溝に架け渡された第２シールプレートとを有し、前記第２シールプレートの端面が前記第１シールプレートのシール面に接触して若しくは間隙を隔てて対峙するガスタービンのシール装置において、前記第１シール溝の底面にそれぞれ対向する前記第１シールプレートの両側面にて、少なくとも、前記第２シールプレートの端面が前記第１シールプレートのシール面に対峙する前記第１シールプレートの長手方向の位置に、軟質部材を突出するように設ける。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１シールプレートの側面と第１シール溝との間で形成されたリーク流路を、軟質部材で部分的に又は全体的に塞ぐので、リーク流量を低減することができる。したがって、シール性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の適用対象であるガスタービンの構成を表す概念図である。
【図２】本発明の適用対象であるガスタービンのタービン部の上流側部分の構造を表す断面図である。
【図３】本発明の適用部位である静翼体セグメント及びダイアフラムセグメントの構造を表す側面図である。
【図４】本発明の適用部位である静翼体セグメントを半径方向外側から見た図である。
【図５】従来技術におけるシール装置の構造を表す斜視図である。
【図６】従来技術におけるシール装置のリーク経路を説明するための断面図である。
【図７】図６中断面Ａ−Ａによる断面図であり、ガスタービン停止時及び運転時の状態を示す。
【図８】本発明の第１の実施形態におけるシール装置のシールプレートの構造を表す斜視図である。
【図９】図８中断面Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態におけるシール装置の構造を表す断面図であり、ガスタービン停止時及び運転時の状態を示す。
【図１１】本発明の第２の実施形態におけるシール装置の構造を表す断面図であり、ガスタービン停止時及び運転時の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
まず、図１及び図２を用いて、本発明の適用対象であるガスタービンの構成を説明するとともに、ガスタービンのタービン部の構造を説明する。図１は、ガスタービンの構成を表す概念図である。図２は、タービン部の上流側部分（詳細には、２段目までの静翼及び動翼等）の構造を表す断面図である。
【００１２】
ガスタービン１は、主として、燃焼用の圧縮空気を生成する圧縮機２と、この圧縮機２からの圧縮空気を燃料と共に燃焼する燃焼器３と、この燃焼器３からの燃焼ガス（高温高圧の作動ガス）により軸動力（回転動力）を得るタービン４とを備えている。タービン４で得られた軸動力は、圧縮機２及び発電機５の駆動力として用いられる。本実施形態では、発電機５を圧縮機２に連結しているが、タービン４に連結する構成としてもよい。
【００１３】
圧縮機２から抽気した空気は、第２段静翼１２を冷却するための静翼冷却空気経路６ａ、第１段静翼１０を冷却するための静翼冷却空気経路６ｂ、また第２段動翼１３及び第１段動翼１１を冷却するための動翼冷却空気経路７を経て、タービン４の被冷却部に供給される。このとき、抽気空気は、各翼でのガスパス圧力に応じた圧力を選定しており、静翼冷却空気経路６ｂ及び動翼冷却空気経路７には圧縮機２の最終段からの抽気空気、静翼冷却空気経路６ａには圧縮機２の中圧段からの抽気空気を導入している。
【００１４】
静翼冷却空気経路６ａ及びケーシング１４の導入孔（図示せず）を介して供給された空気は、第２段静翼供給キャビティ８を経て、第２段静翼体２０の内部に供給される。第２段静翼体２０に供給された空気は、第２段静翼体２０の冷却パス（図示せず）を通過するときに熱交換して第２段静翼１２等を冷却する。第２段静翼１２を冷却した空気は、図示しない翼外表面のフィルム冷却孔または翼後縁の噴出孔等から噴出されてガスパス９中に排出される。
【００１５】
また、第２段静翼体２０に供給された空気の一部は、第２段静翼体２０とダイアフラム１６との間で形成されたダイアフラムキャビティ１５を経て、第1段ホイール１９ａ、スペーサ１８、及びダイアフラム１６で形成された第１段動翼後側ホイールスペース１７ａに供給される。また、第１段動翼後側ホイールスペース１７ａに供給された空気の一部は、ダイアフラム１６とスペーサ１８の間で協働するシールフィン２９によって流量を絞られた後、第２段ホイール１９ｂ、スペーサ１８、及びダイアフラム１６ａで形成された第２段動翼前側ホイールスペース１７ｂに分配される。そして、ガスパス９からホイールスペース１７ａ，１７ｂへの作動ガスの侵入を抑制するためのシール空気として使用される。
【００１６】
上述した静翼体２０及びダイアフラム１６等は、それぞれ、周方向に分割された複数のセグメントで構成されている。図３は、静翼体セグメント２１ａ及びダイアフラムセグメント２４ａの構造を表す側面図である（但し、便宜上、側面近傍の断面図としてハッチングをかけている）。図４は、隣接する静翼体セグメント２１ａ，２１ｂを半径方向外側から見た図である。なお、この図４では代表的に２つの静翼体セグメント２１ａ，２１ｂを示しているが、さらに多数の静翼体セグメントが環状に配置されている。
【００１７】
静翼体セグメント２１ａは、主として、外径側エンドウォール２２ａ、静翼１２、及び内径側エンドウォール２３ａからなる。同様に、静翼体セグメント２１ｂは、主として、外径側エンドウォール２２ｂ、静翼１２、及び内径側エンドウォール２３ｂ（図示せず）からなる。
【００１８】
隣接する静翼体セグメント２１ａ，２１ｂは、それらの熱伸びを考慮して、互いの間に周方向の間隙σｃを持たせて組み立てられている。ガスタービン運転時には、その間隙が縮小するものの零になることはない。したがって、そのままでは、上述したキャビティ８とガスパス９が連通して、キャビティ８からガスパス９へ空気が漏洩してしまう（図３中矢印９０参照）。また、上述したキャビティ１５とガスパス９が連通して、キャビティ１５からガスパス９へ空気が漏洩してしまう。そこで、静翼体セグメント間の間隙をシールするためのシール装置が設けられている。
【００１９】
詳しく説明すると、静翼体セグメント２１ａの外径側エンドウォール２２ａの側面には、概ねタービン軸方向に直線状に延びるシール溝３０ａと、このシール溝３０ａの長手方向一方側（図３中右側）から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３１ａと、シール溝３０ａの長手方向他方側（図３中左側）から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３２ａが形成されている。一方、静翼体セグメント２１ｂの外径側エンドウォール２２ｂの側面にも、概ねタービン軸方向に直線状に延びるシール溝３０ｂと、このシール溝３０ｂの長手方向一方側から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３１ｂと、シール溝３０ｂの長手方向他方側から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３２ｂが形成されている。このようにして、互いに対向する外径側エンドウォール２２ａ，２２ｂの側面には、３対のシール溝３０ａ，３０ｂ〜３２ａ，３２ｂが形成されている。そして、シール溝３０ａ，３０ｂに平板状のシールプレート５０が架け渡され、シール溝３１ａ，３１ｂに平板状のシールプレート５１が架け渡され、シール溝３２ａ，３２ｂに平板状のシールプレート５２が架け渡されている。このとき、シールプレート５１，５２の端面がシールプレート５０のシール面に対峙するように配置されている。このような構成により、隣接する静翼体セグメントの外径側エンドウォール間の間隙をシールするようになっている。
【００２０】
静翼体セグメント２１ａの内径側エンドウォール２３ａの側面には、概ねタービン軸方向に直線状に延びるシール溝３３ａと、このシール溝３３ａの長手方向一方側（図３中右側）から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３４ａと、シール溝３３ａの長手方向他方側（図３中左側）から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３５ａが形成されている。一方、図示しないが、静翼体セグメント２１ｂの内径側エンドウォール２３ｂの側面にも、概ねタービン軸方向に直線状に延びるシール溝３３ｂと、このシール溝３３ｂの長手方向一方側から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３４ｂと、シール溝３３ｂの長手方向他方側から分岐して概ねタービン半径方向に直線状に延びるシール溝３５ｂが形成されている。このようにして、互いに対向する内径側エンドウォール２３ａ，２３ｂの側面には、３対のシール溝３３ａ，３３ｂ〜３５ａ，３５ｂが形成されている。そして、図示しないが、各対のシール溝に平板状のシールプレートが架け渡されている。このとき、２つのシールプレートの端面が１つのシールプレートのシール面に対峙するように配置されている。このような構成により、隣接する静翼体セグメントの内径側エンドウォール間の間隙をシールするようになっている。
【００２１】
隣接するダイアフラムセグメント２４ａ，２４ｂ（但し、２４ａのみ図示）は、それらの熱伸びを考慮して、互いの間に周方向の間隙を持たせて組み立てられている。したがって、そのままでは、上述したキャビティ１５からホイールスペース１７ａ，１７ｂへ空気が漏洩してしまう。そこで、ダイアフラムセグメント２４ａ，２４ｂ間の間隙をシールするためのシール装置が設けられている。
【００２２】
詳しく説明すると、ダイアフラムセグメント２４ａの側面には、互いに交差するように（言い換えれば、互いに分岐するように）シール溝３６ａ〜４１ａが形成されている。一方、図示しないが、ダイアフラムセグメント２４ｂの側面にも、互いに交差するようにシール溝３６ｂ〜４１ｂが形成されている。このようにして、互いに対向するダイアフラムセグメント２４ａ，２４ｂの側面には、６対のシール溝３６ａ，３６ｂ〜４１ａ，４１ｂが形成されている。そして、図示しないが、各対のシール溝に平板状のシールプレートが架け渡されている（但し、シール溝３６ａ，３６ｂは上述したシール溝３４ａ，３４ｂとともに共通のシールプレートが架け渡されてもよいし、シール溝３９ａ，３９ｂは上述したシール溝３５ａ，３５ｂとともに共通のシールプレートが架け渡されてもよい）。このとき、一方のシールプレートの端面が他方のシールプレートのシール面に対峙するように配置されている。このような構成により、隣接するダイアフラムセグメント間の間隙をシールするようになっている。
【００２３】
上述したシール装置においては、複数枚のシールプレートを組合せて高圧側と低圧側を区画遮断するような形で配置しており、リーク流路が存在する。以降、シールプレート５１の端面がシールプレート５０のシール面に対峙する部分を例にとって説明する。
【００２４】
図５〜図７を用いて、従来技術（すなわち、後述する軟質部材を設けない場合）のシール装置の構造を説明するとともに、リーク流路を説明する。図５は、従来技術のシール装置の構造を表す斜視図である（但し、便宜上、外径側エンドウォール２２ｂの図示を省略する）。図６は、従来技術のシール装置のリーク流路を説明するための断面図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図６中断面Ａ−Ａによる断面図であり、図７（ａ）がガスタービン１の停止時の状態、図７（ｂ）がガスタービン１の運転時の状態を示す。
【００２５】
シールプレート５０は、六面体プレートであって、長手方向一方側の端面５３、長手方向他方側の端面（図示せず）、幅方向一方側の側面５４ａ、幅方向他方側の側面５４ｂ、及びシール面５５ａ，５５ｂを有している。同様に、シールプレート５１は、六面体プレートであって、長手方向一方側の端面５６、長手方向他方側の端面（図示せず）、幅方向一方側の側面５７ａ、幅方向他方側の側面５７ｂ、及びシール面５８ａ，５８ｂを有している。
【００２６】
そして、キャビティ８とガスパス９の圧力差による押付力によってシールプレート５０のシール面５５ａとシール溝３０ａ，３０ｂの一方側（図５及び図６中下側）の側面が接触して、図６中矢印９０ａで示すリーク流れを抑制する。また、キャビティ８とガスパス９の圧力差による押付力によってシールプレート５１のシール面５８ａとシール溝３１ａ，３１ｂの一方側（図５及び図６中右側）の側面が接触し、またシールプレート５１の端面５６とシールプレート５０のシール面５５ｂが接触して、図６中矢印９０ｂで示すリーク流れを抑制する。
【００２７】
しかし、外径側エンドウォール２２ａ，２２ｂの熱伸びを考慮して、シール溝３０ａの底面とこれに対向するシールプレート５０の側面５４ａとの間隔や、シール溝３０ｂの底面とこれに対向するシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が設定されている。そのため、シールプレート５０の側面５４ａとシール溝３１ａで形成されたリーク流路（図７（ａ）中部分Ｂ１及び図７（ｂ）中部分Ｂ２参照）や、シールプレート５０の側面５４ｂとシール溝３１ｂで形成されたリーク流路（図７（ａ）中部分Ｂ３及び図７（ｂ）中部分Ｂ４参照）が存在することになり、図６中矢印９０ｃで示すリーク流れが発生する。そして、前述したリーク流路を通過した空気は、シールプレート５０の端面５３の近傍に形成された外径側エンドウォール２２ａ，２２ｂ間の間隙から、ガスパス９中に漏洩する（図６中矢印９０ｄ参照）。
【００２８】
なお、図５で示すように、シール溝３３ａ，３３ｂの深さをＨｇとし、図７（ａ）で示すように、シールプレート５０の幅をＷｐ、ガスタービン１の停止時における外径側エンドウォール２２ａ，２２ｂ間の間隙をσｃとし、ガスタービン１の停止時におけるシール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔とシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が同じであると仮定すれば、その間隔Ｓｇｃは（（２×Ｈｇ＋σｃ）−Ｗｐ）／２で算出される。そして、図５で示すように、シール溝３３ａ，３３ｂの幅をＷｇとすれば、ガスタービン１の停止時における各リーク流路の面積はＳｇｃ×Ｗｇで算出される。また、図７（ｂ）で示すように、ガスタービン１の運転時における外径側エンドウォール２２ａ，２２ｂ間の間隙をσｈとし、ガスタービン１の運転時におけるシール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔とシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が同じであると仮定すれば、その間隔Ｓｇｈは（（２×Ｈｇ＋σｈ）−Ｗｐ）／２で算出される。そして、ガスタービン１の運転時における各リーク流路の面積はＳｇｈ×Ｗｇで算出される。
【００２９】
次に、図８、図９、図１０（ａ）、及び図１０（ｂ）を用いて、本発明の第１の実施形態におけるシール装置について説明する。図８は、本実施形態におけるシール装置のシールプレートの構造を表す斜視図であり、図９は、図８中断面Ｃ−Ｃによる断面図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本実施形態におけるシール装置の構造を表す断面図（図６中断面Ａ−Ａによる断面図に相当）であり、図１０（ａ）がガスタービン１の停止時の状態、図１０（ｂ）がガスタービン１の運転時の状態を示している。
【００３０】
本実施形態のシールプレート５０の側面５４ａには、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置にて、非貫通穴（本実施形態では、円孔）６０ａが形成されている。
【００３１】
軟質部材（本実施形態では、軟質円柱体）６１ａは、ガスタービン運転時におけるシールプレート５０のメタル温度の最大値より高い融点を有する金属で構成されている。この軟質部材６１ａは、非貫通孔６０ａに挿入されて接着剤等で固定されており、シールプレート５０の側面５４ａから突出するようになっている。なお、接着剤を用いた理由は、シールプレート５０の組立時の利便性と効率性を図るためである。
【００３２】
軟質部材６１ａは、その長さ方向（図９中左右方向）に沿って径寸法Ｄｍ（言い換えれば、断面積Ａｍ）が一定となっている。軟質部材６１ａの径寸法Ｄｍは、非貫通孔６０ａの径寸法Ｄｈより小さく、すなわちシールプレート５０の厚みｔより小さくなっている。軟質部材６１ａの断面積Ａｍは、非貫通孔６０ａの断面積Ａｈより小さくなっている。軟質部材６１ａの長さＬｍは、非貫通孔６０ａの深さ（有効長）Ｌｈより大きくなっている。これにより、軟質部材６１ａを固定する接着剤の効果が薄れても、シールプレート５０の側面５４ａから軟質部材６１ａが突出する部分の長さＬｘ（＝Ｌｍ−Ｌｈ）を確保するようになっている。また、上述したようにガスタービン１の運転時におけるシール溝３０ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔をＳｇｈとし、ガスタービン１の停止時におけるシール溝３０ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔をＳｇｃとするとき、Ｓｇｃ＞Ｌｘ＞Ｓｇｈの関係となるように設定されている。
【００３３】
同様に、シールプレート５０の側面５４ｂには、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置（言い換えれば、非貫通孔６０ａとほぼ同じ位置）にて、非貫通穴（本実施形態では、円孔）６０ｂが形成されている。軟質部材（本実施形態では、軟質円柱体）６１ｂは、ガスタービン運転時におけるシールプレート５０のメタル温度の最大値より高い融点を有する金属で構成されている。この軟質部材６１ｂは、非貫通孔６０ｂに挿入されて接着剤等で固定されており、シールプレート５０の側面５４ｂから突出するようになっている。
【００３４】
また、本実施形態では、シール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔とシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が同じである場合を想定し、軟質部材６１ｂ及び非貫通孔６０ｂの各寸法は、上述した軟質部材の６１ａ及び非貫通孔６０ａの各寸法と同じにしている。
【００３５】
そして、ガスタービン１の起動直後は、静翼体セグメントの熱伸びがほとんど生じないので、ガスタービン１の停止時の状態と同様、図１０（ａ）で示すような状態となる。このとき、軟質部材６１ａ，６１ｂは、上述の図７（ａ）中部分Ｂ１，Ｂ２で示したリーク流路を部分的に塞ぐ。詳細には、各リーク流路の面積が（（Ｓｇｃ×Ｈｇ）−（Ｌｘ×Ｄｍ））まで減少する。これにより、シール装置のリーク流量を低減することができる。
【００３６】
その後のガスタービン１の定格運転時は、作動ガス等が加熱源となって、静翼体セグメントの温度が上昇して熱伸びが生じる。これにより、シール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔及びシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が縮小するものの、その間隔Ｓｇｈは零にならない。このとき、軟質部材６１ａ、６１ｂは、押し潰されて変形して、上述の図７（ｂ）中部分Ｂ３，Ｂ４で示したリーク流路を全体的に塞ぐ。詳細には、図１０（ｂ）で示した軟質部材６１ａ，６１ｂの突出変形部の幅Ｈｇは、シール溝３０ａ，３０ｂの幅Ｗｇと同程度かそれよりも大きくなる。これにより、シール装置のリーク流量を低減することができる。なお、ガスタービン１の運転時におけるシール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔Ｓｇｈ及びシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔Ｓｇｈは、数ｍｍ以下の小さな値であるが、セグメント数及び段数で掛け合せると、員数効果によって比較的大きな面積となる。
【００３７】
したがって、本実施形態においては、リーク流量を低減してシール性能を向上させることができる。
【００３８】
なお、上記第１の実施形態においては、シール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔とシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が同じである場合を想定して、軟質部材６１ａの突出長さＬｘと軟質部材６１ｂの突出長さＬｘを同じ（言い換えれば、軟質部材６１ａの突出面積（Ｌｘ×Ｄｍ）と軟質部材６１ｂの突出面積（Ｌｘ×Ｄｍ）を同じ）にしたが、これに限られない。すなわち、シール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔とシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が異なる場合を想定して、軟質部材６１ａの突出長さと軟質部材６１ｂの突出長さを異ならせてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、上記第１の実施形態においては、軟質部材６１ａ又は６１ｂは、その長さ方向に沿って径寸法Ｄｍ（言い換えれば、断面積Ａｍ）が一定となるように構成された場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、軟質部材６１ａ又は６１ｂは、例えば、シールプレート５０の側面５４ａ又は５４ｂから突出する部分の断面積が非貫通孔６０ａ，６０ｂの断面積より大きく且つシールプレート５０の厚みｔと同程度かそれよりも小さくなるように構成されてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００４０】
次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を用いて、本発明の第２の実施形態におけるシール装置の構造を説明する。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本実施形態のシール装置の構造を表す断面図（図６中断面Ａ−Ａによる断面図に相当）であり、図１１（ａ）がガスタービン１の停止時の状態、図１１（ｂ）がガスタービン１の運転時の状態を示している。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。
【００４１】
本実施形態のシールプレート５０は、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置で、シールプレート５０の側面５４ａ，５４ｂ間を貫通するように形成された貫通孔（本実施形態では、貫通円孔）６２を有している。
【００４２】
軟質部材（本実施形態では、軟質円柱体）６３は、ガスタービン運転時におけるシールプレート５０のメタル温度の最大値より高い融点を有する金属で構成されており、その一端側（図１１（ａ）及び図１１（ｂ）中右側）に形成されたフランジ部６４を有している。軟質部材６３のフランジ部６４は、その径寸法Ｄｍ１が貫通孔６２の径寸法Ｄｈより大きく且つシールプレート５０の厚みｔより小さくなっている（但し、シールプレート５０の厚みｔ程度としてもよい）。軟質部材６３のフランジ部６４の断面積Ａｍ１が貫通孔６２の断面積Ａｈより大きくなっている。軟質部材６３のフランジ部６４以外の部分は、その径寸法Ｄｍ２が長さ方向に沿って一定で、貫通孔６２の径寸法Ｄｈより小さく、すなわちシールプレート５０の厚みｔより小さくなっている。軟質部材６３のフランジ部６４以外の部分の断面積Ａｍ２が貫通孔６２の断面積Ａｈより小さくなっている。軟質部材６３の長さは、貫通孔６２の深さより大きくなっている。
【００４３】
そして、軟質部材６３は、そのフランジ部６４以外の部分が貫通孔６２に挿入されて接着剤等で固定されている。これにより、シールプレート５０の側面５４ａから軟質部材６３のフランジ部６４が突出し、シールプレート５０の側面５４ｂから軟質部材６３の先端部が突出するようになっている。なお、接着剤を用いた理由は、シールプレート５０の組立時の利便性と効率性を図るためである。
【００４４】
ガスタービン１の運転時におけるシール溝３０ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔をＳｇｈとし、ガスタービン１の停止時におけるシール溝３０ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔をＳｇｃとするとき、シールプレート５０の側面５４ａから突出する軟質部材６３のフランジ部６４の長さＬｘ１は、Ｓｇｃ＞Ｌｘ１＞Ｓｇｈの関係となるように設定されている。シールプレート５０の側面５４ｂから突出する軟質部材６３の先端部の長さＬｘ２（但し、Ｌｘ２≠Ｌｘ１）は、Ｓｇｃ＞Ｌｘ２＞Ｓｇｈの関係となるように設定されている。なお、本実施形態では、シールプレート５０の側面５４ａから突出する軟質部材６３のフランジ部６４の面積（Ｌｘ１×Ｄｍ１）とシールプレート５０の側面５４ｂから突出する軟質部材６３の先端部の面積（Ｌｘ２×Ｄｍ２）が同じとなるように設定されている。
【００４５】
そして、ガスタービン１の起動直後は、静翼体セグメントの熱伸びがほとんど生じないので、ガスタービン１の停止時の状態と同様、図１１（ａ）で示すような状態となる。このとき、軟質部材６３は、上述の図７（ａ）中部分Ｂ１，Ｂ２で示したリーク流路を部分的に塞ぐ。詳細には、各リーク流路の面積が（（Ｓｇｃ×Ｈｇ）−（Ｌｘ１×Ｄｍ１））又は（（Ｓｇｃ×Ｈｇ）−（Ｌｘ２×Ｄｍ２））まで減少する。これにより、シール装置のリーク流量を低減することができる。
【００４６】
その後のガスタービン１の定格運転時は、作動ガス等が加熱源となって、静翼体セグメントの温度が上昇して熱伸びが生じる。これにより、シール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔及びシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が縮小するものの、その間隔Ｓｇｈは零にならない。このとき、軟質部材６３は、押し潰されて変形して、上述の図７（ｂ）中部分Ｂ３，Ｂ４で示したリーク流路を全体的に塞ぐ。詳細には、図１１（ｂ）で示した軟質部材６３の突出変形部の幅Ｈｇは、シール溝３０ａ，３０ｂの幅Ｗｇと同程度かそれよりも大きくなる。これにより、シール装置のリーク流量を低減することができる。
【００４７】
したがって、本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、リーク流量を低減してシール性能を向上させることができる。
【００４８】
なお、上記第２の実施形態においては、シール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔とシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が同じである場合を想定して、軟質部材６３のフランジ部６４の突出面積（Ｌｘ１×Ｄｍ１）と先端部の突出面積（Ｌｘ２×Ｄｍ２）を同じにしたが、これに限られない。すなわち、シール溝３３ａの底面とシールプレート５０の側面５４ａとの間隔とシール溝３３ｂの底面とシールプレート５０の側面５４ｂとの間隔が異なる場合を想定して、軟質部材６３のフランジ部６４の突出面積と先端部の突出面積を異ならせてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、上記第２の実施形態においては、軟質部材６３がフランジ部６４を有している場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、軟質部材６３は、フランジ部６４を有せず、その全体に亘って径寸法Ｄｍ（言い換えれば、断面積Ａｍ）が一定となるように構成されてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、シールプレート５０の側面５４ａ，５４ｂにて、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置のみに、軟質部材を突出するように設けた場合を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、例えば、シールプレート５０の側面５４ａ，５４ｂにて、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置だけでなく、長手方向の他の位置にも、他の軟質部材を突出するように設けてもよい。あるいは、例えば、シールプレート５０の側面５４ａ，５４ｂにて、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置だけでなく、その位置及び他の位置を含む領域全体に亘って、軟質部材を突出するように設けてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、シールプレート５０，５１は、六面体プレートとして説明したが、六面体プレートのエッジ部を面取りした多面体であってもよい。また、例えばドックボーンプレートのように厚みが変化するものでもよく、その場合は、シール溝の幅方向における軟質部材の幅寸法がプレートの最大厚みと同程度かそれより小さくなるように構成されればよい。
【００５２】
なお、以上においては、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ａに接触して対峙する部分を例にとって説明したが、これに限られず、シールプレート５１の端面５６がシールプレート５０のシール面５５ａに間隙を介して対峙する部分に適用してもよい。すなわち、シールプレート５０の側面５４ａ，５４ｂにて、シールプレート５２の端面がシールプレート５０のシール面５５ｂに対峙するシールプレート５０の長手方向の位置に、軟質部材を突出するように設けてもよい。あるいは、例えば、隣接する内径側エンドウォールの間隙をシールするシール装置や、隣接するダイアフラムセグメントの間隙をシールするシール装置などに、本発明を適用してもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
２１ａ，２１ｂ    静翼体セグメント
２４ａ，２４ｂ    ダイアフラムセグメント
３０ａ，３０ｂ    シール溝（第１シール溝）
３１ａ，３１ｂ    シール溝（第２シール溝）
３２ａ，３２ｂ    シール溝（第２シール溝）
３３ａ，３３ｂ    シール溝（第１シール溝）
３４ａ，３４ｂ    シール溝（第２シール溝）
３５ａ，３５ｂ    シール溝（第２シール溝）
３６ａ，３６ｂ〜４２ａ，４２ｂ    シール溝
５０              シールプレート（第１シールプレート）
５１              シールプレート（第２シールプレート）
５２              シールプレート（第２シールプレート）
５３              端面
５４ａ，５４ｂ    側面
５５ａ，５５ｂ    シール面
５６              端面
５７ａ，５７ｂ    側面
５８ａ，５８ｂ    シール面
６０ａ，６０ｂ    非貫通孔
６１ａ，６１ｂ    軟質部材
６２              貫通孔
６３              軟質部材
６４              フランジ部
【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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