(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼を製造する翼の製造方法において、
前記翼は、
内部に中空空間が形成される翼本体と、
前記翼本体の前記中空空間内に設けられる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、前記翼本体の内面に固定される固定部と、前記翼本体の内面に接触して押圧する接触部と、を有しており、
三次元積層造形法により、前記弾性部材と、前記弾性部材の前記固定部が固定される前記翼本体の固定部位と、を一体に造形して、部分翼を製造する第１造形工程と、
前記第１造形工程後、前記部分翼の前記弾性部材を収縮させた状態で拘束する拘束工程と、
前記拘束工程後、三次元積層造形法により、前記部分翼に対して、前記翼本体の残りの残存部位を一体に造形しながら、前記弾性部材の拘束状態を解除して、前記翼を製造する第２造形工程と、を備えることを特徴とする翼の製造方法。
【請求項２】
前記拘束工程では、拘束ベルトを前記部分翼に巻き掛けて、前記部分翼の前記弾性部材を収縮させることを特徴とする請求項１に記載の翼の製造方法。
【請求項３】
前記翼本体は、翼腹側の部位である腹側部位と、翼背側の部位である背側部位とを有し、
前記第１造形工程では、前記翼本体の前記固定部位として、前記腹側部位を造形し、
前記第２造形工程では、前記翼本体の前記残存部位として、前記背側部位を造形することを特徴とする請求項１または２に記載の翼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンの静翼等に用いられる翼を製造する翼の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、翼として、翼本体の内部に画成される空洞部に、付勢部材を設けた蒸気タービンの静翼が知られている（例えば、特許文献１参照）。この静翼は、腹側部材と背側部材とを組み合わせ、前縁部と後縁部とを溶接して結合することで、内部に空洞部が画成される翼本体を形成している。
【０００３】
また、タービン動翼の製造方法として、三次元積層造形技術を用いて、タービン動翼を製造する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２４７１７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の蒸気タービンの静翼は、翼本体の前縁部及び後縁部を溶接することから、溶接の品質によって、静翼の性能にばらつきが生じてしまう可能性がある。また、特許文献２では、三次元積層造形技術によりタービン動翼を製造しているものの、内部に付勢部材を設けた構成ではないことから、特許文献１のような静翼を製造することは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、品質の安定した翼を製造することができる翼の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、翼を製造する翼の製造方法において、前記翼は、内部に中空空間が形成される翼本体と、前記翼本体の前記中空空間内に設けられる弾性部材と、を備え、前記弾性部材は、前記翼本体の内面に固定される固定部と、前記翼本体の内面に接触して押圧する接触部と、を有しており、三次元積層造形法により、前記弾性部材と、前記弾性部材の前記固定部が固定される前記翼本体の固定部位と、を一体に造形して、部分翼を製造する第１造形工程と、前記第１造形工程後、前記部分翼の前記弾性部材を収縮させた状態で拘束する拘束工程と、前記拘束工程後、三次元積層造形法により、前記部分翼に対して、前記翼本体の残りの残存部位を一体に造形しながら、前記弾性部材の拘束状態を解除して、前記翼を製造する第２造形工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、三次元積層造形法により、弾性部材を内部に収容する翼を製造することができる。このため、溶接等を行う必要がないことから、翼の性能がばらつくことを抑制することができるため、翼の品質を安定させることができる。
【０００９】
また、前記拘束工程では、拘束ベルトを前記部分翼に巻き掛けて、前記部分翼の前記弾性部材を収縮させることが、好ましい。
【００１０】
この構成によれば、部分翼の弾性部材を、拘束ベルトを用いて、簡単に収縮させることができる。なお、拘束ベルトの巻き掛け方としては、部分翼の周囲を全周に亘って拘束ベルトを巻き付ける方法と、部分翼の弾性部材が設けられる部位に拘束ベルトを巻き掛ける方法とがある。
【００１１】
また、前記翼本体は、翼腹側の部位である腹側部位と、翼背側の部位である背側部位とを有し、前記第１造形工程では、前記翼本体の前記固定部位として、前記腹側部位を造形し、前記第２造形工程では、前記翼本体の前記残存部位として、前記背側部位を造形することが、好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１造形工程において、弾性部材と腹側部位とが一体となる部分翼を形成することができ、第２造形工程において、部分翼と背側部位とが一体となる翼を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る翼の製造方法により製造される蒸気タービンの静翼を表す断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る翼の製造方法に関する一例の説明図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る翼の製造方法に関する一例の説明図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る翼の製造方法に関する一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
【００１５】
［実施形態］
図１は、本実施形態に係る翼の製造方法により製造される蒸気タービンの静翼を表す断面図である。図２から図４は、本実施形態に係る翼の製造方法に関する一例の説明図である。
【００１６】
本実施形態の翼の製造方法により製造される翼は、例えば、蒸気タービンの静翼１に適用される。なお、本実施形態では、蒸気タービンの静翼１に適用したが、特に限定されず、他の翼に適用してもよい。先ず、静翼１の製造方法の説明に先立ち、図１を参照して、静翼１について説明する。
【００１７】
図１は、静翼１の長手方向に直交する面で切った断面図である。静翼１は、翼本体１１と、翼本体１１の内部に設けられる弾性部材１２とを備えており、三次元積層造形法によって一体に形成されている。
【００１８】
翼本体１１は、腹側部位２１と背側部位２２とを有しており、その内部に中空空間２５が形成されている。腹側部位２１は、その外面側が、蒸気タービンに流入する蒸気が高圧となる高圧面側となっており、その内面側が、中空空間２５に接する面となっている。そして、腹側部位２１は、外面側から内面側に凸となる湾曲面に形成されている。背側部位２２は、その外面側が、蒸気タービンに流入する蒸気が低圧となる低圧面側となっており、その内面側が、中空空間２５に接する面となっている。そして、背側部位２２は、内面側から外面側に凸となる湾曲面に形成されている。このとき、腹側部位２１の湾曲（反り）と、背側部位２２の湾曲（反り）とは、異なっている。
【００１９】
上記の腹側部位２１と背側部位２２とは、蒸気の流通方向において、上流側の部位となる前縁部２３、及び下流側の部位となる後縁部２４において、それぞれ接続されている。このように構成される翼本体１１は、腹側部位２１と背側部位２２とにより囲まれた空間が中空空間２５として画成される。
【００２０】
弾性部材１２は、中空空間２５に設けられており、中空空間２５の前縁側から後縁側に亘って設けられている。この弾性部材１２は、固定部２７と、接触部２８と、連結部２９とを有している。固定部２７は、弾性部材１２の一方側（前縁側）の端部と他方側（後縁側）の端部との間の中央部に位置しており、翼本体１１の腹側部位２１の内面に固定される部位となっている。この固定部２７は、翼本体１１と一体となっている。接触部２８は、弾性部材１２の両側の端部にそれぞれ設けられ、翼本体１１の背側部位２２の内面に接触する部位となっている。接触部２８は、背側部位２２の内面の形状に倣って設けられる。連結部２９は、固定部２７と両側の接触部２８との間にそれぞれ設けられ、固定部２７と各接触部２８とをそれぞれ連結している。
【００２１】
このように構成される静翼１は、弾性部材１２が翼本体１１の内面から外面へ向かって押圧する。このため、静翼１が振動する場合、弾性部材１２の接触部２８が、翼本体１１の内面と擦れ合うことで、静翼１の振動を減衰させ、これにより、静翼１の振動が抑制させる。
【００２２】
次に、図２から図４を参照して、上記の静翼１の製造方法について説明する。この製造方法では、図２に示す第１造形工程Ｓ１と、図３に示す拘束工程Ｓ２と、図４に示す第２造形工程Ｓ３と、を順に行っている。
【００２３】
第１造形工程Ｓ１では、図２に示すように、三次元積層造形法により、弾性部材１２と、弾性部材１２の固定部２７が固定される翼本体１１の腹側部位２１と、を一体に造形して、部分静翼（部分翼）３０を製造する。つまり、第１造形工程Ｓ１では、三次元積層造形機を用いて部分静翼３０を製造する。このとき、弾性部材１２は、弾性変形前の状態で造形されることから、後工程で形成される背側部位２２の内面よりも外側に位置する。また、第１造形工程Ｓ１において、弾性部材１２は、弾性変形後のばね力が所定のばね力となるように造形される。
【００２４】
拘束工程Ｓ２では、図３に示すように、部分静翼３０の弾性部材１２を収縮させた状態で拘束している。この拘束工程Ｓ２では、複数の拘束ベルト３２が用いられ、複数の拘束ベルト３２は、部分静翼３０の長手方向に所定の間隔を空けて並べて配置される。そして、各拘束ベルト３２は、部分静翼３０に巻き掛けられることで、部分静翼３０の弾性部材１２を腹側部位２１に収縮させている。このとき、弾性部材１２は、後工程で形成される背側部位２２の内面よりも内側に位置するように、複数の拘束ベルト３２によって収縮させられる。ここで、図３に示すように、各拘束ベルト３２は、部分静翼３０の周囲の全周に亘って巻き付けられている。
【００２５】
第２造形工程Ｓ３では、図４に示すように、三次元積層造形法により、拘束された部分静翼３０と、翼本体１１の残りの残存部位である背側部位２２とを、一体に造形しながら、弾性部材１２の拘束状態を解除して、静翼１を製造する。つまり、第２造形工程Ｓ３においても、三次元積層造形機を用いて静翼１を製造する。具体的に、第２造形工程Ｓ３では、静翼１の長手方向における一方側の端部から他方側の端部に向かって、背側部位２２を造形する（ステップＳ３ａ）。そして、背側部位２２が拘束ベルト３２の近傍まで造形されると、背側部位２２の近傍に位置する拘束ベルト３２を取り外す（ステップＳ３ｂ）。この後、再び、静翼１の長手方向における一方側の端部から他方側の端部に向かって、背側部位２２を造形する（ステップＳ３ｃ）。ステップＳ３ａからステップＳ３ｃまでを繰り返し行うことで、静翼１を製造する。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、三次元積層造形法により、弾性部材１２を内部に収容する静翼１を製造することができる。このため、溶接等を行う必要がないことから、静翼１の性能がばらつくことを抑制することができるため、静翼１の品質を安定させることができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、拘束工程Ｓ２において、部分静翼３０の弾性部材１２を、拘束ベルト３２を用いて、簡単に収縮させることができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、第１造形工程Ｓ１において、弾性部材１２と腹側部位２１とを一体に造形して部分静翼３０を形成することができ、また、第２造形工程Ｓ３において、部分静翼３０と背側部位２２とを一体に造形して、静翼１を形成することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、造形する弾性部材１２の接触部２８の形状を、背側部位２２の内面に倣った形状としたが、この形状に限定されない。第１造形工程Ｓ１では、三次元積層造形法を用いることから、弾性部材１２の接触部２８を複雑な形状とすることができ、例えば、背側部位２２の内面に対して複数の点接触または線接触する凹凸形状に形成してもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、拘束工程Ｓ２において、拘束ベルト３２を用いて、部分静翼３０の弾性部材１２を収縮させたが、例えば、三次元積層造形機とは別体の装置を用いて、部分静翼３０の弾性部材１２を収縮させてもよく、特に限定されない。
【００３１】
また、本実施形態では、拘束工程Ｓ２において、部分静翼３０の全周に亘って拘束ベルト３２を巻き付けたが、少なくとも部分静翼３０の弾性部材１２を収縮させればよい。このため、拘束工程Ｓ２において、部分静翼３０の弾性部材１２が設けられる部位に拘束ベルト３２を巻き掛けて、部分静翼３０の弾性部材１２を収縮させてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  静翼
１１  翼本体
１２  弾性部材
２１  腹側部位
２２  背側部位
２３  前縁部
２４  後縁部
２５  中空空間
２７  固定部
２８  接触部
２９  連結部
３０  部分静翼
３２  拘束ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0006594192.tif 000005