(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、
該シール体の高圧側に沿うように前記ステータから前記径方向内側に向かって延出するとともに前記周方向に複数分割された高圧側側板とを備え、
該高圧側側板における前記高圧側領域を向く面の一部に前記軸線方向の剛性を付与する剛性付与手段を備え、
前記剛性付与手段は、
前記高圧側側板における前記高圧側領域を向く面に積層されるように前記ステータから前記径方向内側に向かって延出するとともに、該延出長が前記高圧側側板よりも短く設定された支持板部であることを特徴とする軸シール装置。
【請求項２】
前記支持板部は、前記軸線方向に積層された複数の板片からなり、該複数の板片は前記高圧側領域に配置されるほど前記延出長が短く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の軸シール装置。
【請求項３】
ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、
該シール体の高圧側に沿うように前記ステータから前記径方向内側に向かって延出するとともに前記周方向に複数分割された高圧側側板とを備え、
該高圧側側板における前記高圧側領域を向く面の一部に前記軸線方向の剛性を付与する剛性付与手段を備え、
前記剛性付与手段は、
前記高圧側側板における前記高圧側領域を向く面に、周方向に間隔をあけて複数設けられたリブであることを特徴とする軸シール装置。
【請求項４】
前記薄板シール片は、前記径方向内側に向かうにしたがって前記ロータの回転方向前方側に向かって延在し、
前記リブは、前記径方向内側に向かうにしたがって前記回転方向前方側に向かって延出することを特徴とする請求項３に記載の軸シール装置。
【請求項５】
ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、
前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、
該シール体の高圧側に沿うように前記ステータから前記径方向内側に向かって延出するとともに前記周方向に複数分割された高圧側側板とを備え、
該高圧側側板における前記高圧側領域を向く面の一部に前記軸線方向の剛性を付与する剛性付与手段を備え、
前記剛性付与手段は、前記高圧側側板の一部を前記高圧側領域側から低圧側領域側に向かって押圧する弾性部材であることを特徴とする軸シール装置。
【請求項６】
前記剛性付与手段の前記高圧側領域側に、前記径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて複数が設けられて、それぞれ前記周方向に流通する流体を抑制するフィンを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の軸シール装置を備えることを特徴とする回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータとステータとの間の環状空間を封止して、この環状空間を低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置及びこれを備える回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン、蒸気タービン等の回転機械におけるロータの周囲には、高圧側から低圧側に流れる作動流体の漏れ量を少なくするために、軸シール装置が設けられている。この軸シール装置の一例として、例えば、以下の特許文献１に記載された軸シール装置が知られている。
【０００３】
この軸シール装置は、ステータに設けられたハウジングと、多数の薄板シール片からなるシール体とを備えている。
シール体は、多数の薄板シール片がそれぞれの厚さ方向をロータの周方向に向け、互いに微小間隙をあけて積層されている。各薄板シール片は、その径方向内側の端部（先端）がその径方向外側の端部（後端）よりもロータの回転方向前方側に位置するよう傾斜して配置され、後端が相互に連結されるとともに、先端が自由端とされている。
【０００４】
このように概略構成される軸シール装置においては、ロータが静止している際には各薄板シール片の先端がロータと接触している。そして、ロータが回転すると該ロータの回転によって生じる動圧効果により、薄板シール片の先端がロータの外周から浮上してロータと非接触状態となる。このため、この軸シール装置では、各薄板シール片の磨耗が抑制され、シール寿命が長くなる。
【０００５】
また、上記機構においては、シール体の流体低圧領域側の軸方向一端部を低圧側サイドシール板で覆うと共に、シール体の流体高圧領域側の軸方向他端部を高圧側サイドシール板で覆っている。そして、これら低圧側側板と高圧側側板とにより、薄板シール片の微小隙間への作動流体の流れを規制している。
【０００６】
ここで、低圧側側板及び高圧側側板は、通常、周方向に複数に分割されるとともに、互いに分割隙間を有して配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６１６０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、回転機械においては回転方向に旋回流が発生することがある。このような旋回流の速度の速い箇所に、上述した軸シール装置を適用すると、流体高圧領域側の旋回流及び高圧側側板・低圧側側板の分割部分近傍における不均一な流れにより、高圧側側板に圧力変動が生じ、高圧側側板にフラッタリングが生じる場合があった。
この場合、例えば、高圧側側板の分割部近傍をはじめとする箇所で、該高圧側側板が損傷を受けるおそれがあった。
【０００９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、フラッタリングを防止することができる軸シール装置及びこれを備える回転機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る軸シール装置は、ロータと該ロータの外周側を囲うステータとの間の環状空間に設けられ、該環状空間を前記ロータの軸線方向において低圧側領域と高圧側領域とに分ける軸シール装置であって、前記ステータから前記ロータの径方向内側に向かって延出する薄板シール片を前記ロータの周方向に複数積層させてなるシール体と、該シール体の高圧側に沿うように前記ステータから前記径方向内側に向かって延出するとともに前記周方向に複数分割された高圧側側板とを備え、該高圧側側板における前記高圧側領域を向く面の一部に前記軸線方向の剛性を付与する剛性付与手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
このような軸シール装置では、高圧側側板に剛性付与手段が設けられているため、該高圧側側板の厚み方向の剛性を強化することができる。これによって、振動に対する強度が増加し、フラッタリングを防止することができる。
また、剛性付与手段は、高圧側側板の一部に設けられているだけであるため、高圧側側板の剛性が過度に強化されることはない。よって、高圧側側板は剛性が強化されたとは言えども、シール体の形状変化に対応することができる程度の柔軟性を残しているため、該高圧側側板をシール体の側面に接触、追従させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る軸シール装置は、前記剛性付与手段は、前記高圧側側板における前
記高圧側領域を向く面に積層されるように前記ステータから前記径方向内側に向かって延
出するとともに、該延出長が前記高圧側側板よりも短く設定された支持板部であってもよい。
【００１３】
この構成によれば、支持板部により、高圧側側板の剛性を確実に強化することができる。
また、高圧側側板の径方向内側部分には支持板部が設けられていないため、該高圧側側板の径方向内側部分の柔軟性を確保し、当該部分をシール体に確実に追従させることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る軸シール装置は、前記支持板部は、前記軸線方向に積層された複数の板片からなり、該複数の板片は前記高圧側領域に配置されるほど前記延出長が短く設定されていることが好ましい。
【００１５】
これにより、径方向内側から径方向外側に向かって段階的に剛性を強化できるとともに、径方向外側から径方向内側に向かって段階的にシール体への追従性を確保することができる。
【００１６】
また、本発明に係る軸シール装置は、前記剛性付与手段は、前記高圧側側板における前記高圧側領域を向く面に、周方向に間隔をあけて複数設けられたリブであってもよい。
【００１７】
この構成によれば、高圧側側板はリブにより補強され、その剛性を確実に強化することができる。
また、リブが設けられていない箇所では柔軟性を確保できるため、シール体に確実に追従させることができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る軸シール装置は、前記薄板シール片は、前記径方向内側に向かうにしたがって前記ロータの回転方向前方側に向かって延在し、前記リブは、前記径方向内側に向かうにしたがって前記回転方向前方側に向かって延出することが好ましい。
【００１９】
これにより、高圧側側板の全域にわたってリブを設けることができるため、該高圧側側板の剛性を全域にわたって強化することができる。
【００２０】
また、本発明に係る軸シール装置は、前記剛性付与手段は、前記高圧側側板の一部を前記高圧側領域側から低圧側領域側に向かって押圧する弾性部材であってもよい。
【００２１】
この構成によれば、弾性部材が高圧側側板をシール体の方に向かって押圧することにより、高圧側側板に剛性を付与することができ、ロータが回転した場合における高圧側側板の振動を抑制することができる。
【００２２】
さらに、本発明に係る軸シール装置は、前記剛性付与手段の前記高圧側領域側に、前記径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて複数が設けられて、それぞれ前記周方向に流通する流体を抑制するフィンであってもよい。
【００２３】
この構成によれば、フィンにより、高圧側領域における旋回流を低減することができるとともに、不均一な流れを抑制できるため、高圧側側板のフラッタリングを確実に防止することができる。
【００２４】
また、本発明に係る回転機械は、上記のうちのいずれか一に記載の軸シール装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、上記のうちのいずれか一に記載の軸シール装置を備えるため、高圧側側板をシール体に追従させるとともに、該高圧側側板の剛性を強化し、フラッタリングを防止可能な回転機械にすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る軸シール装置及びこれを備える回転機械によれば、剛性付与手段によって高圧側側板の剛性を強化しつつも該高圧側側板のシール体への追従性を確保することができるため、フラッタリングを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係るガスタービン（回転機械）の概略全体構成図である。
【図２】図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る軸シール装置を、図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る軸シール装置を軸方向一方側から他方側に見た概略図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る軸シール装置の高圧側側板を軸方向一方側から他方側に見た概略図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る軸シール装置の径方向内側から径方向外側に見た概略図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る軸シール装置を、図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る軸シール装置の高圧側側板を軸方向一方側から他方側に見た概略図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る軸シール装置の径方向内側から径方向外側に見た概略図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係る軸シール装置を、図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係る軸シール装置の高圧側側板を軸方向一方側から他方側に見た概略図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る軸シール装置の径方向内側から径方向外側に見た概略図である。
【図１３】本発明の第三実施形態の変形例に係る軸シール装置の高圧側側板を軸方向一方側から他方側に見た概略図である。
【図１４】本発明の第四実施形態に係る軸シール装置の径方向内側から径方向外側に見た概略図である。
【図１５】本発明の第四実施形態に係る軸シール装置を、図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。
【図１６】本発明の第四実施形態に係る軸シール装置の高圧側側板を軸方向一方側から他方側に見た概略図である。
【図１７】本発明の第四実施形態に係る軸シール装置の径方向内側から径方向外側に見た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第一実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第一実施形態に係る回転機械について説明する。
図１は本発明の実施形態に係るガスタービン（回転機械）１の概略全体構成図である。
ガスタービン１は、図１に示すように、多量の空気を内部に取り入れて圧縮する圧縮機（回転機械）２と、この圧縮機２にて圧縮された圧縮空気に燃料を混合して燃焼させる燃焼器３と、燃焼器３から導入された燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換するガスタービン（回転機械）４とを備えている。
【００２９】
圧縮機２及びタービン４は、それぞれ一体回転するように連結されたロータ２Ａ，４Ａと、ロータ２Ａ，４Ａの外周側を囲うステータ２Ｂ，４Ｂとを備えている。なお、以下の説明においては、特に言及しない限り、ロータ２Ａ，４Ａの軸線Ｏ方向を単に「軸線Ｏ方向」と、ロータ２Ａ，４Ａの周方向を単に「周方向」と、ロータ２Ａ，４Ａの径方向を単に「径方向」という。
【００３０】
ロータ２Ａ，４Ａは、回転軸６ｃ，６と、軸線Ｏ方向に間隔を空けて固定されている複数の環状動翼群７ｃ，７と、を有している。各環状動翼群７ｃ，７は、回転軸６ｃ，６の外周に、周方向に互いの間隔を空けて固定されている複数の動翼を有して構成されている。
【００３１】
ステータ２Ｂ，４Ｂは、それぞれケーシング２ｂ，４ｂと、ケーシング２ｂ，４ｂ内において軸線Ｏ方向に間隔をあけて固定された複数の環状静翼群５ｃ，５とを備えている。環状静翼群５ｃ，５は、各ケーシング２ｂ，４ｂ内面に、周方向に互いの間隔をあけて固定されている複数の静翼を有している。各静翼の先端には、ハブシュラウドが形成されており、このハブシュラウド（ステータ）が周方向に連結されて全体として円環状になって回転軸６ｃ，６の外周を囲んでいる。
この環状静翼群５ｃ，５は、それぞれ、複数の環状動翼群７ｃ，７と、軸線Ｏ方向に交互に配置されている。
【００３２】
圧縮機２及びタービン４には、高圧側から低圧側に作動流体（圧縮空気又は燃焼ガス）ｇが軸線Ｏ方向に漏出するのを防止するため、図１に示すように、各環状静翼群５ｃ，５のハブシュラウドに軸シール装置１０ｃ，１０が設けられている。また、ケーシング２ｂ，４ｂが回転軸６ｃ，６を支持する軸受け部（ステータ）２ｃ，４ｃにおいても、作動流体ｇが高圧側から低圧側に漏出するのを防止するため、軸シール装置１０ｃ，１０が設けられている。
【００３３】
以下、タービン４の軸シール装置１０の実施形態について説明する。なお、以下では、タービン４の軸シール装置１０について説明するが、圧縮機２の軸シール装置１０ｃも、基本的に同様の構成なので、この説明を省略する。
【００３４】
図２は図１におけるＳ１−Ｓ１線断面図であり、図３は図２におけるＳ２−Ｓ２線断面図である。
図２に示すように、タービン４の軸シール装置１０は、環状静翼群５のハブシュラウドと軸受け部４ｃの内周面とにそれぞれ支持された環状空間であるハウジング９内に、円弧状に延びるシールセグメント１１が、周方向に複数（本実施形態では８つ）配置されることで構成されている。シールセグメント１１は、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方側に向かうように分割されている。
【００３５】
ハウジング９は、回転軸６の外周に沿って周方向全周に延びており（図３参照）、円環状の収容空間９ａが形成されている。図３に示すように、ハウジング９の収容空間９ａは、その開口側、すなわち径方向内側の部分が、幅寸法（軸線Ｏ方向の寸法）が小さく形成された内方側空間９ｂとされている。また、収容空間９ａの開口から径方向外側に離間した空間、すなわち内方側空間９ｂよりも径方向外側の空間が、幅寸法が大きく形成された外方側空間９ｃとされている。これら内方側空間９ｂと外方側空間９ｃとは互いに連通状態とされている。そして、この内方側空間９ｂの開放部９ｄが径方向内側の回転軸６に向いている。
【００３６】
シールセグメント１１は、図３に示すように、多数の薄板シール片２０からなるシール体１２（図４参照）と、断面Ｕ字状をなして多数の薄板シール片２０を保持する保持リング１３，１４と、シール体１２を軸線Ｏ方向から挟むように設けられた高圧側側板１６及び低圧側側板１７と、剛性付与手段３０とから構成されている。
【００３７】
図４は、シールセグメント１１を軸線Ｏ方向一方側から他方側に見た概略図である。
シール体１２は、図４に示すように、薄板状の薄板シール片２０が多数積層されてなり（図２参照）、これら多数の薄板シール片２０の径方向外側の端部、すなわち薄板シール片２０の後端２０ａ側が互いに連結されている。図２に示すように、多数の薄板シール片２０は、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方に向かうようにして配設されている。
また、薄板シール片２０は、主に薄い鋼板によって形成された部材であり、図３に示すように、回転軸６の周方向から見てＴ字状に形成され、その幅方向を回転軸６の軸線Ｏ方向に向けて配置されている。換言すれば、薄板シール片２０は、その厚さ方向を回転軸６の周方向に向けて配置されている。
【００３８】
薄板シール片２０は、頭部２１と、該頭部２１よりも幅寸法及び厚さ寸法が小さく形成されている胴部２３と、頭部２１と胴部２３との間に位置して、これらよりも幅寸法が小さく形成されている首部２２とを有している。該薄板シール片２０は、回転軸６の径方向外側から径方向内側に向かって、頭部２１、首部２２、胴部２３の順に連続するように形成されている。
【００３９】
多数の薄板シール片２０は、それぞれの頭部２１が互いに溶接されて、相互に連結されている。また、多数の薄板シール片２０の胴部２３は、弾性変形可能とされており、それぞれの胴部２３の径方向内側の端部、つまり当該薄板シール片２０の先端２０ｂが自由端とされている。そして、回転軸６の停止時においては、各薄板シール片２０の先端２０ｂ側が回転軸６に所定の予圧で接触するようになっている。
【００４０】
多数の薄板シール片２０は、図４に示すように、互いに周方向に微小間隙ｓを空けて配列されている。多数の薄板シール片２０は、頭部２１の厚さ寸法を首部２２及び胴部２３の厚さ寸法よりも大きくすることにより、それぞれの厚さ方向で相互に隣接する二つの薄板シール片２０の胴部２３間に微小間隙ｓを形成する。
【００４１】
このような多数の薄板シール片２０からなるシール体１２は、各薄板シール片２０の胴部２３の側端部２０ｃが多数集合して小口状となった高圧側端部（他端部）１２ｃが流体高圧領域（軸方向他方側）に向けられ、胴部２３の側端部２０ｄが多数集合して小口状となった低圧側端部１２ｄが流体低圧領域（軸方向一方側）に向けられている。
【００４２】
保持リング１３，１４は、回転軸６の周方向に延びる部材であって、いずれも軸線Ｏを含む断面においてＵ字状をなしている。薄板シール片２０の頭部２１の高圧側の部分は、保持リング１３の溝部内に嵌入され、薄板シール片２０の頭部２１の低圧側の部分は、保持リング１４の溝部内に嵌入されている。これにより、多数の薄板シール片２０の頭部２１は、保持リング１３，１４により保持されている。
【００４３】
高圧側側板１６は、図２に示すように、厚さ方向を軸線Ｏ方向に向けて、回転軸６の軸線Ｏ方向から見た形状が円弧帯状をなしている。また、該高圧側側板１６は、周方向に複数（本実施形態では、８つ）に、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方側に向かうように分割されている。また、分割された高圧側側板片１６ｐは、それぞれ隣接する高圧側側板片１６ｐとの間に間隙を有して配設されている。
また、図３に示すように、高圧側側板１６は、径方向外側の端部のベース部１６ａと、該ベース部１６ａから径方向内側に向かって延びるシール板部１６ｂとを有している。
【００４４】
高圧側側板１６のベース部１６ａは、薄板シール片２０の頭部２１と胴部２３との間の高圧側の凹みに入り込んだ状態で、保持リング１３によって径方向へ脱落しないように保持されている。また、ベース部１６ａは、その厚さ（軸線Ｏ方向寸法）がシール板部１６ｂの厚さ（軸線Ｏ方向寸法）よりも厚く、シール板部１６ｂを基準にして軸線Ｏ方向に突出している。
【００４５】
高圧側側板１６のシール板部１６ｂは、その径方向外側の端部をベース部１６ａの径方向外側の端部と揃えるとともに、該ベース部１６ａの流体高圧領域を向く面に積層されるようにして、径方向内側に向って延在している。また、シール板部１６ｂの端部、すなわちシール板部１６ｂの先端は、収容空間９ａの径方向内側の開放部９ｄまで延在している。これによって、収容空間９ａから径方向内側に向かって延出する薄板シール片２０の先端２０ｂは、高圧側側板１６の先端よりも径方向内側に延出している。
【００４６】
剛性付与手段３０は、高圧側側板１６における流体高圧領域を向く面に積層されてように配置されており、高圧側側板１６の一部に軸線Ｏ方向の剛性を付与する。また、剛性付与手段３０は、本実施形態では支持板部３０ａで構成されている。支持板部３０ａは、シール板部１６ｂの流体高圧領域を向く面に積層された第一板片１６ｃと、該第一板片１６ｃの流体高圧領域を向く面に積層された第二板片１６ｄとを有している。
【００４７】
図３、図５及び図６に示すように、第一板片１６ｃは、その径方向外側の端部をシール板部１６ｂの径方向外側の端部と揃えるとともに、該シール板部１６ｂの流体高圧領域を向く面に積層されるようにして、径方向内側に向って延在している。また、第一板片１６ｃの径方向寸法（延出長）は、シール板部１６ｂの径方向寸法（延出長）よりも短くなっている。換言すると、第一板片１６ｃの端部、すなわち第一板片１６ｃの先端は、シール板部１６ｂの先端よりも径方向外側に延出している。
【００４８】
第二板片１６ｄは、その径方向外側の端部を第一板片１６ｃの径方向外側の端部と揃えるとともに、該第一板片１６ｃの流体高圧領域を向く面に積層されるようにして、径方向内側に向って延在している。また、第二板片１６ｄの径方向寸法（延出長）は、第一板片１６ｃの径方向寸法（延出長）よりも短くなっている。換言すると、第二板片１６ｄの端部、すなわち第二板片１６ｄの先端は、第一板片１６ｃの先端よりも径方向外側に延出している。
このように、シール板部１６ｂ、第一板片１６ｃ、第二板片１６ｄのそれぞれの径方向寸法（延出長）は、この順に短くなるようにして形成されている。換言すると、支持板部３０ａは、高圧側側板１６よりも径方向長さを短くしている。
また、第一板片１６ｃの径方向寸法（延出長）は、シール板部１６ｂの径方向寸法（延出長）の約２／３で形成されている。
また、ベース部１６ａ、シール板部１６ｂ、第一板片１６ｃ及び第二板片１６ｄは、径方向外側において例えばスポット溶接等により固定されている。一方、径方向内側においては自由端としてされている。
なお、上記寸法は一例であり、当該数字に限定されるものではない。
【００４９】
一方、低圧側側板１７は、厚さ方向を軸線Ｏ方向に向け、回転軸６の軸線Ｏ方向から見た形状が円弧帯状をなしている。また、低圧側側板１７は、径方向外側の端部のベース部１７ａと、該ベース部１７ａから径方向内側に向かって延びるシール板部１７ｂとを有している。
【００５０】
低圧側側板１７のベース部１７ａは、薄板シール片２０の頭部２１と胴部２３との間の低圧側の凹みに入り込んだ状態で、保持リング１４によって低圧側から押圧されている。また、ベース部１７ａは、その厚さ（軸線Ｏ方向寸法）がシール板部１７ｂの厚さよりも厚く、シール板部１７ｂを基準にして軸線Ｏ方向に突出している。
【００５１】
低圧側側板１７のシール板部１７ｂは、その径方向外側の端部をベース部１７ａの径方向外側の端部と揃えるとともに、該ベース部１６ａの流体高圧領域を向く面に積層されるようにして、径方向内側に向って延在している。また、シール板部１７ｂの端部、すなわちシール板部１７ｂの先端は、収容空間９ａの径方向内側の開放部９ｄよりも径方向内側まで延在している。また、シール板部１７ｂの径方向寸法は、シール板部１６ｂの径方向寸法よりも短くなっている。
また、ベース部１７ａ及びシール板部１７ｂは、径方向外側において例えばスポット溶接等により固定されている。
【００５２】
このシールセグメント１１は、図３に示すように、ハウジング９の収容空間９ａに遊びをもって収容されている。
より具体的には、薄板シール片２０の頭部２１を保持した保持リング１３，１４が収容空間９ａの外方側空間９ｃに収容されており、高圧側側板１６及び低圧側側板１７と、薄板シール片２０の胴部２３とが収容空間９ａの内方側空間９ｂに収容されている。そして、収容空間９ａの開口から回転軸６に向けて胴部２３の先端、すなわち薄板シール片２０の先端２０ｂが突出している。
【００５３】
このシールセグメント１１は、保持リング１３，１４がハウジング９の外方側空間９ｃの内壁面に干渉して径方向の変位が制限されているとともに、高圧側側板１６及び低圧側側板１７がハウジング９の内方側空間９ｂの内壁面に干渉して軸線Ｏ方向の変位が所定の範囲に制限されている。なお、このシールセグメント１１は、外方側空間９ｃに配設された弾性体（不図示）によって径方向内側に付勢されている。
【００５４】
上述したシールセグメント１１は、ガスタービン１を稼働させると、燃焼ガスｇの圧力によって流体低圧領域側に変位して、図３に示すように、低圧側側板１７の板面１７ｄが軸線Ｏ方向に対向するハウジング９（内方側空間９ｂ）の内壁面９ｅに押し付けられる。
【００５５】
次に、このように構成された軸シール装置１０における、燃焼ガスｇの流れ及び作用について説明する。
ガスタービン１が停止状態から起動されると、低圧側領域と高圧側領域との圧力差が大きくなっていき、これに比例してシールセグメント１１が低圧側領域に向けて燃焼ガスｇに押圧される。この際、高圧側領域から低圧側領域に流れる燃焼ガスｇは、シール体１２の薄板シール片２０の微小間隙ｓを通過する。
そして、流体低圧側領域と流体高圧側領域との圧力差が所定値以上に大きくなると、燃焼ガスｇがシール体１２及び低圧側側板１７を全体的に押圧することで、該低圧側側板１７の低圧側を向く板面１７ｄが内壁面９ｅに対して密着する。
また、流体高圧領域では、燃焼ガスｇが高圧側側板１６をシール体１２に向かって全体的に押圧する。
【００５６】
このように構成された軸シール装置１０では、支持板部３０ａがシール板部１６ｂにおける流体高圧領域を向く面に設けられているため、高圧側側板１６の剛性を確実に強化することができる。これによって、ガスタービン１が回転した場合に、高圧側側板１６に振動が生じても、該振動に抗することができる程に強度が強化される。また、高圧側側板１６は剛性が高いためフラッタリングが防止することができ、軸シール装置１０は破壊される虞がない。
また、支持板部３０ａの径方向寸法は、シール板部１６ｂの径方向寸法よりも短くなっているため、高圧側側板１６の剛性は過度に強化されることはなく、支持板部３０ａの径方向内側は自由端とされている。よって、ガスタービン１が回転した場合に、薄板シール片２０の自由端側である先端２０ｂが形状変化しても、該薄板シール片２０に対応することができる程度の柔軟性は残しているため、高圧側側板１６を薄板シール片２０に確実に追従させることができる。
【００５７】
さらに、支持板部３０ａの第二板片１６ｄの径方向寸法の方が、第一板片１６ｃの径方向寸法よりも短くなっているため、径方向内側から径方向外側に向かって、高圧側側板１６の剛性を段階的に強化することができる。さらに、径方向外側から径方向内側に向かって、薄板シール片２０への追従性を段階的に確保することができる。これにより、剛性の強化及び追従性の確保を、より柔軟に実現することができる。
【００５８】
また、支持板部３０ａを高圧側側板１６に取り付けるだけの簡易な構成であるため、容易に製造することができる。
【００５９】
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係る回転機械について、図７から図９を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６０】
第一実施形態における軸シール装置１０では、剛性付与手段３０は、支持板部３０ａで構成されていたのに対して、本実施形態の軸シール装置１０ｈでは、剛性付与手段３０は、リブ３０ｂで構成されている。
【００６１】
リブ３０ｂは、シール板部１６ｂの流体高圧領域を向く面に、周方向に間隙をあけて複数設けられている。
複数のリブ３０ｂは、それぞれシール板部１６ｂの径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方に向かうようにして配設されている。また、リブ３０ｂは、その径方向外側の端部をシール板部１６ｂの径方向外側の端部と揃え、その径方向内側の端部をシール板部１６ｂの径方向内側の端部と揃えている。
ここで、シール板部１６ｂにリブ３０ｂを設ける方法としては、エッチングによりシール板部１６ｂの流体高圧領域を向く面に表面加工を施して凹凸を設ける方法が採用される。または、シール板部１６ｂとリブ３０ｂとを別部材として、シール板部１６ｂの流体高圧領域を向く面にリブ３０ｂを熱圧着又は溶接にて固定する方法であってもよい。
【００６２】
このように構成された軸シール装置１０ｈでは、リブ３０ｂはシール板部１６ｂの流体高圧領域を向く面の径方向外側から径方向内側の全域にわたって、周方向に間隙をあけて複数設けられているため、高圧側側板１６の剛性を全域にわたって強化することができる。
また、リブ３０ｂが設けられていない箇所では柔軟性を確保できるため、高圧側側板１６を全域にわたって薄板シール片２０に追従させることができる。
【００６３】
また、流体高圧側領域側に突出しているリブ３０ｂは、周方向に発生する旋回流に直交する軸線Ｏ方向に設けられているため、ガスタービン１が回転した場合に生じる旋回流の構成成分を低減し、不均一な流れを抑制することができる。よって、高圧側側板１６のフラッタリングを確実に防止することができる。
【００６４】
また、高圧側側板１６の分割部分の回転方向前方側では、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方へ向かうように突出した形状となっている。ここで、リブ３０ｂは、薄板シール片２０と同様に、シール板部１６ｂの径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向前方に向かうようにして配設されている。よって、高圧側側板１６の全域にわたってリブ３０ｂを設けることができるため、該高圧側側板の剛性を全域にわたって強化することができる。
【００６５】
（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態に係る回転機械について、図１０から図１２を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６６】
第一実施形態における軸シール装置１０では、剛性付与手段３０は、支持板部３０ａで構成されていたのに対して、本実施形態の軸シール装置１０ｊでは、剛性付与手段３０は、弾性部材３０ｃで構成されている。
また、ハウジング９の流体高圧領域側に形成された内壁には凹部９ｊが設けられている。
【００６７】
弾性部材３０ｃは、軸線Ｏ方向一方側、軸線Ｏ方向他方側に交互に屈曲した板状の部材であり、シール板部１６ｂの流体高圧領域側に該シール板部１６ｂとの間に押さえ部材１６ｌを介在させて配設されている。弾性部材３０ｃは、シール板部１６ｂの一部を流体高圧領域側から流体低圧領域側に向かって押圧している。また、弾性部材３０ｃは、その屈曲した一方側がハウジング９の凹部９ｊの流体高圧領域側の内壁に支持され、屈曲した他方側が押さえ部材１６ｌに支持されている。ここで、弾性部材３０ｃは、例えばバネであり、押さえ部材１６ｌに対して、流体高圧領域側から流体低圧領域側に向かって付勢している。
押さえ部材１６ｌは、円弧状の部材であり、シール板部１６ｂの高圧側領域側に設けられている。また、押さえ部材１６ｌは弾性部材３０ｃに付勢されることにより、該弾性部材３０ｃの付勢力をシール板部１６ｂに対して伝達し、該シール板部１６ｂを薄板シール片２０に押圧している。
【００６８】
ハウジング９の凹部９ｊは、ハウジング９の内方側空間９ｂに面する流体高圧側領域の内壁面９ｋに設けられ、軸線Ｏ方向に形成された凹形状であり、その内部に弾性部材３０ｃを配設している。
【００６９】
このように構成された軸シール装置１０ｊでは、弾性部材３０ｃは押さえ部材１６ｌを介在させて、該シール板部１６ｂを流体高圧領域側から流体低圧領域側に押圧している。よって、薄板シール片２０が形状変化しても、高圧側側板１６を薄板シール片２０に確実に追従させることができるとともに、該高圧側側板１６の振動を抑制することができる。したがって、フラッタリングを確実に防止することができる。
また、押さえ部材１６ｌを介在させることで、押さえ部材１６ｌの付勢力を高圧側側板１６の全域にわたって伝達することがきるため、高圧側側板１６を薄板シール片２０の全域にわたって追従させることができる。
【００７０】
（第三実施形態の変形例）
第三実施形態の変形例として、弾性部材と押さえ部材とを一体として設けてもよい。すなわち、図１３及び図１４に示すように、剛性付与手段３０は、シール板部１６ｂを流体高圧領域側から流体低圧領域側に向かって押圧する弾性部材３０ｄで構成されている。
【００７１】
弾性部材３０ｄは、弾性変形可能な弾性本体１６ｓと、該弾性本体１６ｓと一体となった押さえ部材１６ｏとを有している。
弾性本体１６ｓは、軸線Ｏ方向からみて略矩形の部材であり、一辺が押さえ部材１６ｏに固着されて、対向する一辺が凹部９ｊの高圧領域側内壁に支持されている。ここで、弾性本体１６ｓは、凹部９ｊの高圧領域側内壁から加圧されて力を伝達させて、押さえ部材１６ｏに対して、流体高圧領域側から流体低圧領域側に向かって付勢している。
【００７２】
押さえ部材１６ｏは、シール板部１６ｂの高圧側領域側に設けられた、円弧状の部材である。また、押さえ部材１６ｏは、弾性本体１６ｓに付勢されることにより、該弾性本体１６ｓの付勢力をシール板部１６ｂに対して伝達し、該シール板部１６ｂを薄板シール片２０に押圧している。
なお、弾性本体１６ｓと押さえ部材１６ｏとは、例えばプレス加工により一体成形で形成されている。
【００７３】
このように構成された軸シール装置では、弾性本体１６ｓは押さえ部材１６ｏと一体として構成されているため、高圧側側板１６に対して付勢力を確実に加えることができため、追従性を確実に確保することができる。
また、弾性部材３０ｄのシール板部１６ｂへの取り付けが簡易であるとともに、回転機械による振動等により弾性本体１６ｓが押さえ部材１６ｏからはずれてしまう虞がない。
【００７４】
（第四実施形態）
以下、本発明の第四実施形態に係る回転機械について、図１５から図１７を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
軸シール装置１０ｖは、第一実施形態の構成に加えて、ハウジング９の流体高圧領域側の内壁面９ｋであって、高圧側側板１６と対抗する面に複数設けられたフィン１６ｗを有している。
複数のフィン１６ｗは、ハウジング９の流体高圧領域側の内壁面９ｋから流体低圧領域側に突出して設けられ、径方向に延びるとともに、周方向に間隔をあけて設けられている。
【００７６】
このように構成された軸シール装置１０ｖでは、流体高圧領域側における周方向に流通する流体である旋回流を低減することができるとともに、不均一な流れを抑制することができるため、高圧側側板１６のフラッタリングをより一層確実に防止することができる。
【００７７】
なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７８】
例えば、剛性付与手段３０は、高圧側側板片１６ｐの端部近傍、すなわち高圧側側板１６の周方向の分割部分近傍にのみ設けられることとしてもよい。この場合は、旋回流と、該分割部分近傍における流れとにより不均一な流れが生じた場合でも、高圧側側板１６のフラッタリングを確実に防止することができる。
【００７９】
また、第一実施形態における支持板部３０ａは、第一板片１６ｃ及び第二板片１６ｄの２部品で構成されているが、第一板片１６ｃ及び第二板片１６ｄを一体として１部品してもよい。あるいは、第二板片１６ｄを設けない構成、シール板部１６ｂと支持板部３０ａとを一体化した１部品とした構成としてもよい。これにより、軸シール装置１０の部品点数を抑えることができ、部品管理が低減される。
一方、支持板部３０ａを第一板片１６ｃ及び第二板片１６ｄの２部品のみならず、さらに多くの板片から構成されるとしてもよい。これにより、高圧側側板１６の剛性を強化する位置、追従性を向上させる位置に対して、より柔軟に対応することができる。
【００８０】
また、第四実施形態では、第一実施形態の構成に加えてフィンを備えているが、第二実施形態または第三実施形態の構成に加えてフィンを備えるものとしてもよい。
【００８１】
また、第四実施形態で、フィンを、径方向外側から径方向内側に向かうにしたがって、回転方向後方に向かうようにして設けてもよい。この構成では、フィンが旋回流と交差する方向に設けられることにより、旋回流の流速をより確実に抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００８２】
１…ガスタービン（回転機械）
４Ａ…ロータ
４Ｂ…ステータ
９…環状空間
１０、１０ｃ、１０ｈ、１０ｊ、１０ｖ…軸シール装置
１２…シール体
２０…薄板シール片
１６…高圧側側板
１６ｃ…第一板片（板片）
１６ｄ…第二板片（板片）
３０…剛性付与手段
３０ａ…支持板部
３０ｂ…リブ
３０ｃ、３０ｄ…弾性部材
１６ｗ…フィン
【図１】
0005804893.tif 000002
【図２】
0005804893.tif 000003
【図３】
0005804893.tif 000004
【図４】
0005804893.tif 000005
【図５】
0005804893.tif 000006
【図６】
0005804893.tif 000007
【図７】
0005804893.tif 000008
【図８】
0005804893.tif 000009
【図９】
0005804893.tif 000010
【図１０】
0005804893.tif 000011
【図１１】
0005804893.tif 000012
【図１２】
0005804893.tif 000013
【図１３】
0005804893.tif 000014
【図１４】
0005804893.tif 000015
【図１５】
0005804893.tif 000016
【図１６】
0005804893.tif 000017
【図１７】
0005804893.tif 000018