(57)【要約】【課題】簡素な構成で自励振動を抑制可能な静翼及び蒸気タービンを提供する。【解決手段】静翼２０には、翼幅方向に延びる空洞４０が内部に形成されており、かつ空洞４０と外部とを連通させるスリット２８ａ，２８ｃが形成されている。空洞４０より腹側の部分である腹側部材２５と、空洞４０より背側の部分である背側部材２７との間に、腹側部材２５と背側部材２７のうち少なくとも一方と摺接する波形板バネ４４が設けられている。静翼２０が弾性変形すると、波形板バネ４４は、腹側部材２５と背側部材２７のうち少なくとも一方との間に摩擦を生じさせる。この摩擦により、腹側部材２５と背側部材２７の間の相対的な位置変動が減衰される。これにより、静翼２０に生じる自励振動を抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンに用いられ、内部に空洞が形成され、且つ該空洞と外部とを連通させるスリットが形成されている静翼であって、
空洞から翼内面に摺接可能な摺接部材が設けられていることを特徴とする静翼。
【請求項２】
請求項１に記載の静翼であって、
空洞より腹側の部分である腹側部と、空洞より背側の部分である背側部とを有し、
摺接部材は、腹側部と背側部との間に設けられ、腹側部と背側部のうち少なくとも一方と接することを特徴とする静翼。
【請求項３】
請求項２に記載の静翼であって、
摺接部材は、腹側部と背側部を、それぞれ翼厚方向外向きに付勢する付勢部材であることを特徴とする静翼。
【請求項４】
請求項３に記載の静翼であって、
付勢部材は、翼幅方向に沿って延びる板状を呈し、撓みによる弾性力によって腹側部と背側部を押圧する板状バネ部材であることを特徴とする静翼。
【請求項５】
請求項４に記載の静翼であって、
板状バネ部材は、断面が波形状を呈し、腹側部と背側部には波形の頂部が接していることを特徴とする静翼。
【請求項６】
請求項４に記載の静翼であって、
板状バネ部材は、断面が略Ｃ字形状を呈し、腹側部と背側部のいずれか一方にはＣ字形の開端部が接しており、他方にはＣ字形の基部が接していることを特徴とする静翼。
【請求項７】
請求項４に記載の静翼であって、
板状バネ部材は、断面が弓形状を呈し、腹側部と背側部のいずれか一方には弓形の端部が接しており、他方には弓形の基部が接していることを特徴とする静翼。
【請求項８】
請求項４に記載の静翼であって、
断面が弓形状を呈する板状バネ部材が、翼厚方向に沿って二つ配置されており、かつ、各板状バネ部材の基部の裏面同士が、互いに摺接するように構成されていることを特徴とする静翼。
【請求項９】
請求項７または８に記載の静翼であって、
板状バネ部材の端部が、板厚方向に複数枚の板状に分割された分割構造あるいはスリット構造となっていることを特徴とする静翼。
【請求項１０】
請求項４に記載の静翼であって、
板状バネ部材は、断面がコの字形状を呈し、腹側部と背側部にはコの字形の腕部が接していることを特徴とする静翼。
【請求項１１】
請求項４〜１０のいずれか１項に記載の静翼であって、
腹側部と背側部は、前縁部と後縁部で互いに結合されるものであり、
板状バネ部材は、腹側部と背側部のうち一方に結合されることを特徴とする静翼。
【請求項１２】
請求項４〜１１のいずれか１項に記載の静翼であって、
板状バネ部材により仕切られた空洞のうち、スリット介して外部と連通していない空洞には、制振材が設けられていることを特徴とする静翼。
【請求項１３】
翼の平均反り線に対して略直交して設けられて、内部に形成された空洞を前縁側の空洞と後縁側の空洞とに区画する板状の仕切壁を備えており、かつ、後縁側の空洞内に、制振材が充填されていることを特徴とする静翼。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の静翼が、ロータ軸の周方向に所定の間隔で配列されていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１５】
請求項１４に記載の蒸気タービンであって、
中実静翼が混在して配列されていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１６】
請求項１５に記載の蒸気タービンであって、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の静翼と中実静翼が交互に配列されていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１７】
請求項１４に記載の蒸気タービンであって、
異なる固有振動数を有する複数種類の静翼が配列されていることを特徴とする蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンに用いられる静翼に関し、特に、静翼の内部構造と、この内部構造の静翼を有する蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蒸気タービンにおいては、軽量化を図るため、静翼の内部に空洞を形成した中空構造とする技術が知られている。さらに、性能の向上を図るため、静翼の空洞と外部とを連通させるスリットを設け、静翼の表面に付着した水滴を空洞に取り込んで除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。空洞に取り込まれた水は、静翼と結合されているシュラウドに向けて流されて排出される。
【０００３】
このような蒸気タービンの静翼には、その外装形状（幾何学的形状）や質量、タービン作動時における静翼周囲の環境（例えば、静翼を通過する蒸気の流速や質量）に応じて、自励振動（フラッタ）が生じることがある。特に、静翼の質量が小さい場合や、翼幅（翼の全長）が長い場合、自励振動が生じ易くなることが知られている。
【０００４】
このような自励振動を抑制するため、静翼とシュラウドの結合部に減衰機構（ダンパ）を設けることで、静翼に生じた振動を減衰させる技術が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３６５０３号公報
【特許文献２】特許第３４６１５６２号公報
【特許文献３】特許第２８７７８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のような内部に空洞を有する静翼（以下、中空静翼と記す）は、内部に空洞を有しない中実の静翼（以下、中実静翼と記す）に比べて軽量なものとなる。よって、中空静翼には、中実静翼に比べて自励振動が生じ易く、これを抑制する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上述の減衰機構を、中空静翼を採用する蒸気タービンに適用することは、設計構造上、極めて困難である。例えば、中空静翼とシュラウドとの結合部に、特許文献１，２のような減衰機構を設けようとすると、減衰機構が中空静翼からシュラウドに続く空洞を塞いでしまうこととなり、空洞に取り込まれた水をシュラウドに向けて良好に排出することができないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡素な構成で自励振動を抑制可能な静翼及び蒸気タービン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】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る静翼は、蒸気タービンに用いられ、内部に空洞が形成され、且つ該空洞と外部とを連通させるスリットが形成されている静翼であって、空洞から翼内面に摺接可能な摺接部材が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る静翼は、前記静翼であって、空洞より腹側の部分である腹側部と、空洞より背側の部分である背側部とを有し、摺接部材は、腹側部と背側部との間に設けられ、腹側部と背側部のうち少なくとも一方と接するものとする。
【００１１】
請求項３に係る静翼は、前記静翼であって、摺接部材は、腹側部と背側部を、それぞれ翼厚方向外向きに付勢する付勢部材であるものとする。
【００１２】
請求項４に係る静翼は、前記静翼であって、付勢部材は、翼幅方向に沿って延びる板状を呈し、撓みによる弾性力によって腹側部と背側部を押圧する板状バネ部材であるものとする。
【００１３】
請求項５に係る静翼は、前記静翼であって、板状バネ部材は、断面が波形状を呈し、腹側部と背側部には波形の頂部が接しているものとする。
【００１４】
請求項６に係る静翼は、前記静翼であって、板状バネ部材は、断面が略Ｃ字形状を呈し、腹側部と背側部のいずれか一方にはＣ字形の開端部が接しており、他方にはＣ字形の基部が接しているものとする。
【００１５】
請求項７に係る静翼は、前記静翼であって、板状バネ部材は、断面が弓形状を呈し、腹側部と背側部のいずれか一方には弓形の端部が接しており、他方には弓形の基部が接しているものとする。
【００１６】
請求項８に係る静翼は、前記静翼であって、断面が弓形状を呈する板状バネ部材が、翼厚方向に沿って二つ配置されており、かつ、各板状バネ部材の基部の裏面同士が、互いに摺接しているものとする。
【００１７】
請求項９に係る静翼は、前記静翼であって、板状バネ部材の端部が、板厚方向に複数枚の板状に分割された分割構造あるいはスリット構造となっているものとする。
【００１８】
請求項１０に係る静翼は、前記静翼であって、板状バネ部材は、断面がコの字形状を呈し、腹側部と背側部にはコの字形の腕部が接しているものとする。
【００１９】
請求項１１に係る静翼は、前記静翼であって、腹側部と背側部は、前縁部と後縁部で互いに結合されるものであり、板状バネ部材は、腹側部と背側部のうち一方に結合されるものとする。
【００２０】
請求項１２に係る静翼は、前記静翼であって、板状バネ部材により仕切られた空洞のうち、スリット介して外部と連通していない空洞には、制振材が設けられているものとする。
【００２１】
請求項１３に係る静翼は、前記静翼であって、翼の平均反り線に対して略直交して設けられて、内部に形成された空洞を前縁側の空洞と後縁側の空洞とに区画する板状の仕切壁を備えており、かつ、後縁側の空洞内に、制振材が充填されているものとする。
【００２２】
請求項１４に係る蒸気タービンは、前記静翼が、ロータ軸の周方向に所定の間隔で配列されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１５に係る蒸気タービンは、前記蒸気タービンであって、中実静翼が混在して配列されているものとする。
【００２４】
請求項１６に係る蒸気タービンは、前記蒸気タービンであって、前記静翼と中実静翼が交互に配列されているものとする。
【００２５】
請求項１７に係る蒸気タービンは、前記蒸気タービンであって、異なる固有振動数を有する複数種類の静翼が配列されているものとする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に係る静翼によれば、空洞から翼内面に摺接可能な摺接部材を設けることとしたので、静翼が弾性変形すると、摺接部材は、空洞から翼内面に摺接し、翼内面との間に摩擦を生じさせる。この摩擦により静翼の弾性変形を減衰することで、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【００２７】
請求項２に係る静翼によれば、摺接部材を、腹側部と背側部との間に設けられ、腹側部と背側部のうち少なくとも一方と接するものとしたので、静翼が弾性変形すると、摺接部材と、腹側部と背側部のうち少なくとも一方との間に摩擦が生じ、この摩擦により腹側部と背側部の間で生じる相対的な位置変動を減衰することができる。これにより、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【００２８】
請求項３に係る静翼によれば、摺接部材を、腹側部と背側部をそれぞれ翼厚方向外向きに付勢する付勢部材としたので、腹側部と背側部の間に相対的な位置変動が生じると、付勢部材は、この付勢力に応じた大きさの動摩擦力を、腹側部と背側部のうち少なくとも一方との間に生じさせることができる。付勢部材の剛性の選定や、空洞に配設した状態（初期状態）における付勢力を調節することで、腹側部と背側部との間における位置変動の減衰特性を、所望の特性に設定することができる。
【００２９】
請求項４に係る静翼によれば、付勢部材を、板状を呈し、撓みによる弾性力によって腹側部と背側部を押圧する板状バネ部材としたので、矩形状の板状部材をプレス成形等により幅方向に湾曲させるだけで、板状バネ部材の長手方向すなわち静翼の翼幅方向に延びる付勢部材を容易に実現することができる。
【００３０】
請求項５に係る静翼によれば、板状バネ部材を、断面が波形状を呈するものとしたので、腹側部又は背側部に、波形状の複数の頂部で摺接することができ、腹側部又は背側部との間に良好に摩擦を生じさせることができる。
【００３１】
請求項６に係る静翼によれば、板状バネ部材を断面がＣ字形状を呈するものとしたので、板状バネ部材は、腹側部又は背側部に対して十分な面積をもって摺接することができ、腹側部又は背側部との間に良好に摩擦を生じさせることができる。平らな板状部材を、幅方向に丸めるよう湾曲させるだけで容易に板状バネ部材を実現することができる。
【００３２】
請求項７に係る静翼によれば、板状バネ部材を断面が弓形状を呈するものとしたので、板状バネ部材は、腹側部又は背側部に対して十分な面積をもって摺接することができ、腹側部又は背側部との間に良好に摩擦を生じさせることができる。平らな板状部材に緩やかな山折りと谷折りをそれぞれ２箇所形成するだけで容易に板状バネ部材を実現することができる。
【００３３】
請求項８に係る静翼によれば、基部の裏面同士を互いに摺接させることにより摩擦を生じさせることができるようになっているので、板状バネ部材の端部を、例えば、溶接により背側部または腹側部に固定することができるので、板バネの寸法公差、及び翼（腹側部及び背側部）の寸法公差から発生する、端部と背側部との片当たり、および端部と腹側部材との片当たりを確実に防止することができる。
なお、基部の裏面同士の片当たりは、板状バネ部材の材料を適宜選択する（裏面同士が片当たりしないような材料を選択する）ことにより回避することができる。
【００３４】
請求項９に係る静翼によれば、静翼が弾性変形すると、分割された板と板との間に摩擦減衰が発生することとなる。これにより、腹側部と背側部との間における相対的な位置変動をさらに減衰させることができ、静翼に生じる自励振動をより一層抑制することができる。
【００３５】
請求項１０に係る静翼によれば、板状バネ部材を断面がコの字形状を呈するものとしたので、板状バネ部材をコンパクトなものとすることができ、空洞への配設が容易になる。平らな板状部材に折曲を２箇所形成するだけで容易に板状バネ部材を実現することができる。
【００３６】
請求項１１に係る静翼によれば、板状バネ部材を腹側部と背側部のうち一方に結合されるものとしたので、板状バネ部材を空洞の所望の位置に固定することができる。これにより、腹側部と背側部との間における位置変動の減衰特性に、バラツキが生じることを抑制することが可能となる。
【００３７】
請求項１２に係る静翼によれば、スリット介して外部と連通していない空洞には、制振材を設けるものとしたので、制振材の変形抵抗により腹側部材と背側部材との間における相対的な位置変動を減衰することができる。
【００３８】
請求項１３に係る静翼によれば、仕切板により仕切られた後縁側の空洞内には、制振材が設けられている。制振材の変形抵抗を利用して腹側部と背側部との間における相対的な位置変動を減衰することができる。
また、板状バネ部材の代わりに、後縁側の空洞内に、制振材が充填されることとなるので、板バネの寸法公差、及び翼（腹側部及び背側部）の寸法公差から発生する板バネの片当たりを防止することができる。
【００３９】
請求項１４に係る蒸気タービンによれば、前記静翼を、ロータ軸の周方向に所定の間隔で配列されるものとしたので、同一の段の翼群に、中実静翼に比べて自励振動（フラッタ）の生じにくい中空の静翼を配列して、自励振動を抑制することができる。
【００４０】
請求項１５に係る蒸気タービンによれば、中実静翼が混在して配列されているものとしたので、静翼の外装形状を異ならせることなく、固有振動数が大きく異なる静翼を隣り合わせに配置することが可能となる。これにより、同一の段の翼群において固有振動数が略等しいものが隣り合って配置されることに起因する自励振動を抑制することが可能となる。
【００４１】
請求項１６に係る蒸気タービンによれば、前記静翼と中実静翼が交互に配列されているものとしたので、同一の段の翼群において隣り合う静翼は、確実に固有振動数が異なるものとすることができる。これにより、固有振動数が略等しいものが隣り合って配置されることに起因する自励振動をより抑制することができる。
【００４２】
請求項１７に係る蒸気タービンによれば、異なる固有振動数の静翼が配列されるものとしたので、翼表面に付着した水分を空洞に取り込み除去できる中空の静翼を同一の段の翼群になるべく多く配列することができる。これにより、固有振動数が略等しいものが隣り合って配置されることに起因する自励振動を抑制すると共に、蒸気タービンの性能向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００４４】
まず、本実施例に係る蒸気タービンの構成について図１〜図３を用いて説明する。図１は、蒸気タービンの概略構成を模式的に示す図であり、図２は、蒸気タービンを低圧最終段側から見た外観図であり、図３は、図２に示される静翼を背側から見た拡大図である。
【００４５】
本実施例に係る蒸気タービンは、原子力発電プラント等で用いられるものであり、このようなプラントには、図１に示すように、高圧の蒸気を発生する蒸気発生器３と、蒸気発生器３から高圧の蒸気が直接供給される高圧蒸気タービン５と、蒸気発生器３及び高圧蒸気タービン５からの蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器７と、湿分分離加熱器７から低圧の蒸気が供給される低圧蒸気タービン１が設けられている。本実施例では、一例として、湿分分離加熱器７から蒸気の供給を受ける低圧の蒸気タービン１について説明する。
【００４６】
蒸気タービン１において、湿分分離加熱器７からの蒸気は、蒸気入口１０に供給され、蒸気タービン１に形成されている蒸気通路１２を、ロータ軸１４の軸方向（図中、矢印Ａで示す）に沿って流れる。蒸気通路１２には、動翼１６と静翼２０が交互に配置されており、蒸気タービン１は、静翼２０での圧力降下によって運動エネルギを生じさせ、これを動翼１６によって回転トルクに変換している。
【００４７】
動翼１６は、ロータ軸１４に結合されており、これを回転駆動する。一方、静翼２０は、図１〜図３に示すように、ロータ軸１４の径方向（図中、矢印Ｒで示す）内側の端２２ａがシュラウド３０に、径方向外側の端２２ｃが翼根リング３２に、それぞれ溶接により結合されている（図３に溶接部を符号３４で示す）。
【００４８】
動翼１６と静翼２０は、図１に示すように、一対となって一個の「段」を構成しており、蒸気タービン１には、多数の段１８，１８ａ，・・・，１８ｚが設けられている。これら段１８，１８ａ，・・・，１８ｚは、蒸気通路１２を上流側から下流側に向かうに従って、動翼１６及び静翼２０の翼幅（ロータ軸１４に略直交する方向の翼の長さ）が、長くなるよう構成されている。蒸気通路１２の最も下流側にある段１８を「低圧最終段」という。低圧最終段１８の静翼２０は、上流側の段１８ａにある静翼２０ａに比べて、特に翼幅が長いものとなっている。低圧最終段１８において、静翼２０は、図２及び図３に示すように、ロータ軸１４の周方向（図中、矢印Ｐで示す）に所定の間隔で複数配列されており、翼群１９を形成している。
【００４９】
次に、本実施例に係る静翼２０の構成について、図３〜図６を用いて説明する。図４は、静翼の翼形を示す図であり、図５は、静翼を腹側から見た図であり、図６は、板状バネ部材の斜視図である。なお、図４は、図５のＡ−Ａ線による断面図となっている。
【００５０】
静翼２０は、図４に示すように、主に腹側を構成する腹側部材２５と、主に背側を構成する背側部材２７とを有している。腹側部材２５と背側部材２７は、それぞれ金属製の板状部材を、互いに異なる反り方で湾曲させたものである。腹側部材２５は、その表面が静翼２０の腹面２４をとなるよう反りが形成されている。一方、背側部材２７は、その表面が静翼２０の背面２６となるよう反りが形成されている。
【００５１】
腹側部材２５と背側部材２７は、図５に示すように、略同一の長さに亘って翼幅方向（矢印Ｓで示す）に延びている。加えて、腹側部材２５には、前縁側スリット２８ａと，後縁側スリット２８ｃが複数形成されている。
【００５２】
なお、「翼幅方向」とは、図４に示す翼形の断面に垂直な方向であり、翼の平均反り線（骨格線ともいう、図中、一点鎖線Ｃで示す）に直交する方向である。本実施例において「翼幅方向」は、ロータ軸１４の径方向Ｒと略同一のものとなっている。
【００５３】
静翼２０は、腹側部材２５と背側部材２７を組み合わせ、前縁部３６と後縁部３８において溶接して結合することで（溶接部を符号３７，３９で示す）、その外装形状が形成される。これにより、静翼２０の内部、すなわち腹側部材２５の裏面２５ａと背側部材２７の裏面２７ａとの間には、翼幅方向Ｓに沿って延びる空洞４０が形成される。また、静翼２０の内部には、腹側部材２５の裏面２５ａと背側部材２７の裏面２７ａにより、翼内面（２５ａ，２７ａ）が形成されることになる。
【００５４】
このように本実施例の静翼２０においては、腹側部材２５が、静翼２０の空洞４０より腹側の部分となる本発明の腹側部を構成し、背側部材２７が、静翼２０の空洞４０より背側の部分となる本発明の背側部を構成している。
【００５５】
静翼２０の内部に形成された空洞４０は、腹側部材２５に形成されているスリット２８ａ，２８ｃを介して、静翼２０の外部と連通している。空洞４０とスリット２８ａ，２８ｃが形成された静翼２０において、腹面２４に付着している水は、例えば図４に矢印Ｗで示すように、蒸気圧力を受けて腹面２４を移動し、スリット２８ａから空洞４０に流入可能となっている。
【００５６】
空洞４０に取り込まれた水は、翼幅方向Ｓをシュラウド３０に向けて流れる。シュラウド３０には、図３に示すように、静翼２０の空洞４０と連通する開口３１が形成されており、空洞４０の水は、矢印Ｅで示すように、この開口３１から排出可能となっている。
【００５７】
このように内部に空洞４０を有する中空の静翼２０は、内部に空洞を有しない中実静翼に比べて固有振動数が比較的小さなものとなっており、蒸気タービン１の作動時において、自励振動（フラッタ）が生じ易くなっている。自励振動が生じると、静翼２０には弾性変形による撓みや捩れが生じ、静翼２０の腹側部材２５と背側部材２７との間には、相対的な位置変動が生じる。
【００５８】
この相対的な位置変動を減衰するため、本実施例に係る静翼２０においては、空洞４０から、翼内面（２５ａ，２７ａ）に摺接可能な摺接部材が設けられており、静翼２０が弾性変形すると、この摺接部材は、翼内面（２５ａ，２７ａ）との間に摩擦が生じるようにしており、以下に詳細を説明する。
【００５９】
本実施例の静翼２０においては、図４に示すように、上記摺接部材として、断面が波形状を呈する波形板バネ４４が、腹側部材２５と背側部材２７の間に設けられている。波形板バネ４４は、表側の頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅ（以下、表側頂部と記す）が腹側部材２５の裏面２５ａに接している。また波形板バネ４４は、裏側の頂部４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇ（以下、裏側頂部と記す）が背側部材２７の裏面２７ａに接している。
【００６０】
波形板バネ４４は、図６に示すように、長手方向（図中、矢印Ｌで示す）に延びる金属製の平らな板状の部材を、幅方向（図中、矢印Ｗで示す）に、山折りと谷折りが交互に連続するよう湾曲させたものである。波形板バネ４４は、表側頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅを結ぶ包絡線が、腹側部材２５を裏面２５ａに沿うように形成されており、裏側頂部４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇを結ぶ包絡線が、背側部材２７の裏面２７ａに沿うように形成されている。波形板バネ４４は、長手方向Ｌが、静翼２０の翼幅方向Ｓとなるように位置決めされて、腹側部材２５と背側部材２７との間にある空洞４０に挿入される。
【００６１】
このように空洞４０に配設された状態（初期状態）において、波形板バネ４４は、撓みにより僅かに弾性変形するように形成されている。この弾性力により、波形板バネ４４は、図４に示すように、表側頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅが腹側部材２５を裏面２５ａから押圧すると共に、裏側頂部４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇが背側部材２７を裏面２７ａから押圧するようになっている。つまり、波形板バネ４４は、空洞４０に配設すると、腹側部材２５と背側部材２７とを、それぞれ静翼２０の翼厚方向外向きに付勢する（押し広げる）ように構成されている。
【００６２】
なお、「翼厚方向」とは、図４に示す翼形の断面に平行な方向であり、翼の平均反り線（図中、一点鎖線Ｃで示す）と直交する方向を意味している。
【００６３】
以上のように構成された静翼２０において、波形板バネ４４の表側頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅと腹側部材２５との裏面２５ａとの間、および波形板バネの裏側頂部４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇと背側部材２７の裏面２７ａとの間には、波形板バネ４４の撓みによる付勢力（押圧力）が作用しており、静翼２０が弾性変形して腹側部材２５の裏面２５ａと背側部材２７との間に相対的な位置変動が生じると、この付勢力に応じた大きさの動摩擦力が作用可能となっている。
【００６４】
次に、本実施例に係る静翼２０の作用及び効果について、図４を用いて説明する。蒸気タービン１の作動時において、その運転条件によっては、静翼２０に自励振動が生じ、静翼２０が弾性変形することがある。例えば、腹側部材２５が後縁部３８側に弾性変形すると共に、背側部材２７が前縁部３６側に弾性変形するなどして、腹側部材２５の裏面２５ａと背側部材２７の裏面２７ａとの間には、相対的な位置変動が生じることがある。
【００６５】
このとき、波形板バネ４４は、表側頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅと腹側部材２５の裏面２５ａの間、および裏側頂部４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇと背側部材２７の裏面２７ａとの間のうち少なくとも一方との間には、腹側部材２５と背側部材２７の相対的な位置変動を抑制する方向に動摩擦力が生じる。この動摩擦力により、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【００６６】
以上に説明したように本実施例の静翼２０では、空洞から翼内面に摺接可能な摺接部材として波形板バネ４４が設けられている。静翼２０が弾性変形すると、波形板バネ４４は、空洞４０から翼内面（２５ａ，２７ａ）に摺接し、翼内面（２５ａ，２７ａ）との間に摩擦を生じさせる。この摩擦により静翼２０の弾性変形を減衰することで、静翼２０に生じる自励振動を抑制することができる。
【００６７】
また、本実施例の静翼２０では、空洞４０より腹側の部分である腹側部材２５と、空洞４０より背側の部分である背側部材２７との間に、腹側部材２５と背側部材２７のうち少なくとも一方と摺接する摺接部材として波形板バネ４４が設けられている。静翼２０が弾性変形すると、波形板バネ４４は、腹側部材２５と背側部材２７のうち少なくとも一方との間に摩擦を生じさせる。この摩擦により、腹側部材２５と背側部材２７の間における相対的な位置変動が減衰される。
【００６８】
また、本実施例の静翼２０では、腹側部材２５と背側部材２７とを、それぞれ翼厚方向外向きに付勢する付勢部材として波形板バネ４４が設けられている。腹側部材２５と背側部材２７の間に相対的な位置変動が生じると、波形板バネ４４は、この付勢力に応じた大きさの動摩擦力を、腹側部材２５と背側部材２７のうち少なくとも一方との間に生じさせることができる。付勢部材としての波形板バネ４４の剛性の選定や、空洞に配設した状態（初期状態）における付勢力を調節することで、腹側部材２５と背側部材２７との間における位置変動の減衰特性を、所望の特性に設定することができる。
【００６９】
また、本実施例の静翼２０では、翼幅方向に沿って延びる板状を呈し、撓みによる弾性力によって腹側部材２５と背側部材２７を押圧する板状バネ部材として波形板バネ４４が設けられている。矩形状の板状部材をプレス成形等により幅方向に湾曲させるだけで、板状部材の長手方向すなわち静翼の翼幅方向に延びる付勢部材を容易に実現することができる。
【００７０】
また、本実施例の静翼２０において、波形板バネ４４は、断面が波形状を呈しており、腹側部材２５と背側部材２７には、波形の頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅ，４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇが接している。板状バネ部材をこのような波形状とすることで、腹側部材２５と背側部材２７の双方に複数の頂部で摺接することができる。これにより、波形板バネ４４は、腹側部材２５及び／又は背側部材２７との間に良好に摩擦を生じさせることができる。
【実施例２】
【００７１】
本実施例に係る静翼について、図７を用いて説明する。図７は、静翼の翼形を示す図である。本実施例に係る静翼は、板状バネ部材と背側部材が結合されて製作される点で、実施例１に係る静翼と異なり、以下に製作工程について詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７２】
静翼２０Ｂは、以下のようにして製作される。まず、背側部材２７には、波形板バネ４４が固定される。具体的には、背側部材２７の裏面２７ａに波形板バネ４４の裏側頂部４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇがスポット溶接により結合される（溶接部を符号５０ａ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｇで示す）。
【００７３】
なお、本実施例において、背側部材２７と波形板バネ４４との固定には、スポット溶接を用いるものとしたが、結合方法はこれに限定されるものではない。背側部材２７に孔をあけて、この孔を埋めるように溶接する、いわゆる「プラグ溶接」を用いて結合することも好適である。
【００７４】
そして、波形板バネ４４が結合された背側部材２７と、腹側部材２５とを組み合わせ、静翼２０Ｂの前縁部３６と後縁部３８において溶接により結合する。具体的には、背側部材２７の前縁端２７ｆと腹側部材２５の前縁端２５ｆを溶接により結合すると共に、背側部材２７の後縁側端部２７ｔと腹側部材２５の後縁側端部２５ｔを溶接により結合する。
【００７５】
このように構成された静翼２０Ｂは、波形板バネ４４の表側頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅが腹側部材２５の裏面２５ａに摺接している。静翼２０Ｂが弾性変形すると、波形板バネ４４は、表側頂部４６ａ，４６ｃ，４６ｅと腹側部材２５の裏面２５ａの間に摩擦を生じさせる。この摩擦により、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【００７６】
以上に説明したように本実施例に係る静翼２０Ｂでは、腹側部材２５と背側部材２７は、静翼２０Ｂの前縁部３６と後縁部３８で互いに結合されており、板状バネ部材としての波形板バネ４４は、背側部材２７に結合されている。これにより、腹側部材２５と背側部材２７の間に板状バネ部材を設けた静翼を、板状部材を溶接により結合するだけで、静翼２０を容易に製作することができる。また、波形板バネ４４を、腹側部材２５と背側部材２７との間の所望の位置に固定することができるため、腹側部材２５と背側部材２７との間における位置変動の減衰特性にバラツキが生じることを抑制することができる。
【００７７】
なお、本実施例に係る静翼２０Ｂにおいて、波形板バネ４４は、背側部材２７と結合されるものとしたが、波形板バネ４４が結合される相手は、これに限定されるものではない。波形板バネ４４を、腹側部材２５に結合するものとしても良い。
【実施例３】
【００７８】
本実施例に係る静翼について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、静翼の翼形を示す図であり、図９は、板状バネ部材の斜視図である。本実施例に係る静翼は、板状バネ部材として、断面が略Ｃ字形状を呈する「Ｃ字形板バネ」が設けられている点で、実施例１に係る静翼と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７９】
図８に示すように、本実施例に係る静翼２０Ｃにおいては、板状バネ部材として、断面が略Ｃ字形状を呈するＣ字形板バネ５２が、腹側部材２５と背側部材２７の間に設けられている。Ｃ字形板バネ５２は、開端部５４，５５の外面５４ａ，５５ａが腹側部材２５の裏面２５ａに接している。加えて、Ｃ字形板バネ５２は、基部５６の外面５６ａが背側部材２７の裏面２７ａに接している。つまり、Ｃ字形板バネ５２は、空洞４０に配設されると、開端部５４，５５が腹側部材２５に接し、且つ基部５６が背側部材２７に接することとなる。
【００８０】
Ｃ字形板バネ５２は、図９に示すように、長手方向Ｌに延びる金属製の板状の部材を、幅方向Ｗに丸めるよう湾曲させたものである。なお、Ｃ字形板バネ５２は、開端部５４，５５が腹側部材２５の裏面２５ａに沿うように形成されており、基部５６が背側部材２７の裏面２７ａに沿うように形成されている。Ｃ字形板バネ５２は、その長手方向Ｌが静翼の翼幅方向となるように位置決めされて、図８に示すように、基部５６が背側部材２７に溶接により固定される（溶接部を符号５８で示す）。このようにして、Ｃ字形板バネ５２は、空洞４０に配設される。
【００８１】
このように空洞４０に配設された状態（初期状態）において、Ｃ字形板バネ５２は、撓みにより僅かに弾性変形するように形成されている。この弾性力により、Ｃ字形板バネ５２は、開端部５４，５５の外面５４ａ，５５ａが腹側部材２５を裏面２５ａから押圧すると共に、基部５６の外面５６ａが背側部材２７を裏面２７ａから押圧するようになっている。つまり、Ｃ字形板バネ５２は、腹側部材２５と背側部材２７とを、それぞれ静翼２０Ｃの翼厚方向（図８の一点差線Ｃに直交する方向）を外向きに付勢するように構成されている。
【００８２】
このように構成された静翼２０Ｃは、Ｃ字形板バネ５２の開端部５４，５５の外面５４ａ，５５ａが腹側部材２５の裏面２５ａに接すると共に、外面５４ａ，５５ａと裏面２５ａとの間には、Ｃ字形板バネ５２の撓みによる付勢力が作用している。
【００８３】
静翼２０Ｃが弾性変形すると、Ｃ字形板バネ５２は、開端部５４，５５の外面５４ａ，５５ａと腹側部材２５の裏面２５ａとの間に、付勢力に応じた動摩擦力を生じさせる。この動摩擦力により、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【００８４】
以上説明したように本実施例に係る静翼２０Ｃでは、板状バネ部材として、断面がＣ字形状を呈し、腹側部材２５にＣ字形の開端部５４，５５が接し、背側部材２７にはＣ字形の基部５６が接するＣ字形板バネ５２が設けられている。板状バネ部材をこのようなＣ字形とすることで、腹側部材２５に対して十分な面積をもって摺接することができ、静翼が弾性変形すると腹側部材との間に良好に摩擦を生じさせることができる。
【００８５】
なお、本実施例に係る静翼２０Ｃにおいては、Ｃ字形板バネ５２は、基部５６が背側部材２７に固定されるものとしたが、Ｃ字形板バネ５２の固定相手は、これに限定されるものではない。Ｃ字形板バネ５２は、開端部５４，５５が腹側部材２５に固定されるものとしても良い。この場合は、Ｃ字形板バネ５２の基部５６が背側部材２７に対して十分な面積をもって摺接することができ、静翼が弾性変形すると背側部材２７との間に良好に摩擦を生じさせることができる。
【実施例４】
【００８６】
本実施例に係る静翼について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、静翼の翼形を示す図であり、図１１は、板状バネ部材の斜視図である。本実施例に係る静翼は、板状バネ部材として、断面が弓形状を呈する「弓形板バネ」が設けられている点で、実施例１に係る静翼と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８７】
図１０に示すように、本実施例に係る静翼２０Ｄにおいては、板状バネ部材として、断面が弓形状を呈する弓形板バネ６０が腹側部材２５と背側部材２７の間に設けられている。弓形板バネ６０は、その端部６２，６３の表面６２ａ，６３ａが、腹側部材２５の裏面２５ａに接している。加えて、弓形板バネ６０は、その基部６４の裏面６４ａが、背側部材２７の裏面２７ａに接している。つまり、弓形板バネ６０は、空洞４０に配設されると、弓形板バネ６０の端部６２，６３が腹側部材２５に接し、且つ基部６４が背側部材２７に接する。
【００８８】
弓形板バネ６０は、図１１に示すように、長手方向Ｌに延びる金属製の板状の部材を、幅方向Ｗに緩やかな山折りと谷折りをそれぞれ２箇所形成して湾曲させたものである。なお、弓形板バネ６０は、端部６２，６３が腹側部材２５の裏面２５ａに沿うように形成されており、基部６４が背側部材２７の裏面２７ａに沿うように形成されている。弓形板バネ６０は、その長手方向Ｌが、静翼２０Ｄの翼幅方向となるように位置決めされて基部６４が背側部材２７に溶接により固定されている（溶接部を符号６６で示す）。このようにして弓形板バネ６０は、空洞４０に配設される。
【００８９】
このように空洞４０に配設された状態（初期状態）において、弓形板バネ６０は、撓みにより僅かに弾性変形するように形成されている。この弾性力により、弓形板バネ６０は、端部６２，６３の表面６２ａ，６３ａが腹側部材２５を裏面２５ａから押圧すると共に、基部６４の裏面６４ａが背側部材２７を裏面２７ａから押圧するようになっている。つまり、弓形板バネ６０は、腹側部材２５と背側部材２７とを、それぞれ静翼２０Ｄの翼厚方向（図１０の一点差線Ｃに直交する方向）外向きに付勢するように構成されている。
【００９０】
このように構成された静翼２０Ｄは、弓形板バネ６０の端部６２，６３の表面６２ａ，６３ａが腹側部材２５の裏面２５ａに摺接すると共に、表面６２ａ，６３ａと裏面２５ａとの間には、弓形板バネ６０の撓みによる付勢力が作用している。
【００９１】
静翼２０Ｄが弾性変形すると、弓形板バネ６０は、端部６２，６３の表面６２ａ，６３ａと腹側部材２５の裏面２５ａとの間に、付勢力に応じた動摩擦力を生じさせる。この動摩擦力により、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【００９２】
なお、本実施例において、図１１に示すように、弓形板バネ６０は、基部６４と接続部６８がなす折り曲げ角度θを変更することにより、腹側部材２５及び背側部材２７に作用する付勢力、すなわち静翼２０Ｄが弾性変形するときに生じる動摩擦力を、容易に調整することが可能となっている。
【００９３】
以上説明したように本実施例に係る静翼２０Ｄでは、板状バネ部材として、断面が弓形状を呈し、腹側部材２５に弓形の端部６２，６３が接し、且つ背側部材２７に弓形の基部６４が接する弓形板バネ６０が設けられている。板状バネ部材をこのような弓形とすることで、腹側部材に対して十分な面積をもって摺接することができ、静翼が弾性変形すると腹側部材との間に良好に摩擦を生じさせることができる。平らな板状部材に緩やかな山折りと谷折りをそれぞれ２箇所形成するだけで、板状バネ部材を実現することができる。
【００９４】
なお、本実施例に係る静翼２０Ｄにおいては、弓形板バネ６０は、その基部６４が背側部材２７に固定されるものとしたが、弓形板バネ６０の固定相手は、これに限定されるものではない。弓形板バネ６０は、その端部６２，６３が腹側部材２５に固定されるものとしても良い。この場合は、弓形板バネの基部が背側部材に対して十分な面積をもって摺接することができ、静翼が弾性変形すると背側部材との間に良好に摩擦を生じさせることができる。
【実施例５】
【００９５】
本実施例に係る静翼について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、静翼の翼形を示す図であり、図１３は、板状バネ部材の斜視図である。本実施例に係る静翼は、板状バネ部材として、断面がコの字形状を呈する「コの字形板バネ」が複数設けられている点で、実施例１に係る静翼と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９６】
図１２に示すように、本実施例に係る静翼２０Ｅにおいては、板状バネ部材として、断面が略コの字形状を呈するコの字形板バネ７０，７２，７４が腹側部材２５と背側部材２７の間に設けられている。コの字形板バネ７０は、前縁側スリット２８ａよりも前縁部３６側に配設されており、コの字形板バネ７２は、前縁側スリット２８ａと後縁側スリット２８ｃの間に配設されており、コの字形板バネ７４は、後縁側スリット２８ｃよりも後縁部３８側に配設されている。
【００９７】
これらコの字形板バネ７０，７２，７４は、それぞれの第１腕部７６，８２，８８の外面７６ａ，８２ａ，８８ａが腹側部材２５の裏面２５ａに接している。加えて、コの字形板バネ７０，７２，７４は、それぞれの第２腕部７８，８４，９０の外面７８ａ，８４ａ，９０ａが背側部材２７の裏面２７ａに接している。
【００９８】
コの字形板バネ７０は、図１３に示すように、長手方向Ｌに延びる金属製の板状の部材を、幅方向Ｗに同一の向きに２箇所、約９０度折り曲げて湾曲させたものである。なお、コの字形板バネ７０は、第１腕部７６が腹側部材２５の裏面２５ａに沿うように形成されており、第２腕部７８が背側部材２７の裏面２７ａに沿うように形成されている。コの字板バネ７２，７４は、コの字状板バネ７０と略共通の構成となっている。コの字形板バネ７０，７２，７４は、その長手方向Ｌが静翼２０Ｅの翼幅方向となるように位置決めされて、それぞれの第２腕部７８，８４，９０が背側部材２７に溶接により固定されている（溶接部をそれぞれ符号９４，９６，９８で示す）。このようにしてコの字形板バネ７０，７２，７４は、空洞４０に配設される。
【００９９】
このように空洞４０に配設された状態（初期状態）において、コの字形板バネ７０，７２，７４は、撓みにより僅かに弾性変形するように形成されている。この弾性力により、コの字形板バネ７０，７２，７４は、第１腕部７６，８２，８８の外面７６ａ，８２ａ，８８ａが腹側部材２５を裏面２５ａから押圧すると共に、第２腕部７８，８４，９０の外面７８ａ，８４ａ，９０ａが背側部材２７を裏面２７ａから押圧するようになっている。つまり、コの字形板バネ７０，７２，７４は、腹側部材２５と背側部材２７とを、それぞれ静翼２０Ｅの翼厚方向（図１２の一点差線Ｃに直交する方向）外向きに付勢するように構成されている。
【０１００】
このように構成された静翼２０Ｅは、コの字形板バネ７０，７２，７４の第１腕部７６，８２，８８の外面７６ａ，８２ａ，８８ａが腹側部材２５の裏面２５ａに摺接すると共に、これら外面７６ａ，８２ａ，８８ａと裏面２５ａとの間には、コの字形板バネ７０，７２，７４の撓みによる付勢力が作用している。静翼２０Ｅが弾性変形すると、コの字形板バネ７０，７２，７４は、第１腕部７６，８２，８８の外面７６ａ，８２ａ，８８ａと、腹側部材２５の裏面２５ａとの間に付勢力に応じた動摩擦力を生じさせる。この動摩擦力により、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【０１０１】
以上に説明したように本実施例に係る静翼２０Ｅでは、板状バネ部材として、断面が略コの字形状を呈し、腹側部材２５にコの字形の第１腕部７６，８２，８８が接し、背側部材２７には第２腕部７８，８４，９０が接する、コの字形板バネ７０，７２，７４が設けられている。板状バネ部材をこのようなコの字形とすることで、板状バネ部材の製作を容易なものすることができる。また、板状バネ部材がコンパクトなものとなるため、空洞への配設が容易になる。
【実施例６】
【０１０２】
本実施例に係る静翼について、図１４を用いて説明する。図１４は、静翼の翼形を示す図である。本実施例に係る静翼は、スリットを介して外部と連通していない空洞には制振材が充填されている点で、実施例５に係る静翼と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１０３】
図１４に示すように、本実施例に係る静翼２０Ｆにおいては、板状バネ部材として、コの字形板バネ７０が腹側部材２５と背側部材２７の間に設けられている。コの字形板バネ７０は、前縁側スリット２８ａよりも前縁部３６側に配設されている。コの字形板バネ７０は、第１腕部７６の外面７６ａが腹側部材２５の裏面２５ａに接しており、第２腕部７８が背側部材２７に溶接により固定されている。
【０１０４】
このようにコの字形板バネ７０を配設することで、腹側部材２５と背側部材２７との間にある空間は、コの字形板バネ７０の基部８０よりも前縁部３６側の空洞４０ａと、コの字形板バネ７０の基部８０よりも後縁部３８側の空洞４０ｃに仕切られる。
【０１０５】
後縁３８側の空洞４０ｃは、スリット２８ａ，２８ｃを介して静翼２０Ｆの外部と連通している。静翼２０Ｆの腹面２４に付着している水は、スリット２８ａ，２８ｃから空洞４０ｃに流入する。空洞４０ｃに取り込まれた水は、翼幅方向をシュラウド（図３を参照）に向けて流れる。
【０１０６】
一方、前縁３６側の空洞４０ａは、スリット（２８ａ，２８ｃ）を介して静翼２０Ｆの外部とは連通していない。つまり、この空洞４０ａには、腹面からの水を取り込み、シュラウドに向けて流すという機能を有していない。
【０１０７】
そこで本実施例に係る静翼２０Ｆにおいては、この空洞４０ａに制振材１１０が設けられている。制振材には、例えば、ゴム系やプラスチック系の材料等がある。
【０１０８】
このように構成された静翼２０Ｆは、コの字形板バネ７０の第１腕部７６の外面７６ａが腹側部材２５の裏面２５ａに接すると共に、これら外面７６ａと裏面２５ａとの間には、コの字形板バネ７０の付勢力が作用している。
【０１０９】
静翼２０Ｆが弾性変形すると、コの字形板バネ７０は、第１腕部７６の外面７６ａと、腹側部材２５の裏面２５ａとの間に付勢力に応じた動摩擦力を生じさせると共に、空洞４０ａに設けられた制振材１１０が変形し、腹側部材２５及び背側部材２７には制振材１１０の変形抵抗が作用する。これにより、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【０１１０】
以上に説明したように本実施例に係る静翼２０Ｆでは、コの字形板バネ７０により仕切られた空洞（４０ａ，４０ｃ）のうち、スリット（２８ａ，２８ｃ）を介して外部と連通していない空洞４０ａには、制振材１１０が設けられている。制振材１１０の変形抵抗を利用して腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動を減衰することができる。
【実施例７】
【０１１１】
本実施例に係る蒸気タービンについて、図１５を用いて説明する。図１５は、蒸気タービンの低圧最終段における静翼の配列を示す斜視図である。本実施例に係る蒸気タービンは、上記実施例の静翼（以下、中空静翼と記す）と、内部に空洞を有しない中実静翼が同一の段において混在して配列されている点で、実施例１に係る蒸気タービン１と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１２】
図１５に示すように、本実施例に係る蒸気タービン１Ｂは、その低圧最終段１８Ｂの翼群１９Ｂにおいて、実施例１の中空静翼２０と、内部に空洞を有しない中実静翼１２０がロータ軸周方向Ｐに交互に配列されている。中実静翼１２０は、中空静翼２０と略同一の外装形状（幾何学的形状）のものが用いられている。中空静翼２０及び中実静翼１２０は、それぞれ一端が翼根リング３２に固定されており、他端が内側シュラウド３０に固定されている。
【０１１３】
内側シュラウド３０において、中空静翼２０の空洞４０に対応した位置には、空洞４０と連通する開口３１が形成されている。中空静翼２０がスリット（図４参照）から空洞４０に取り込んだ水分は、この開口３１から排出される。
【０１１４】
以上のように本実施例に係る蒸気タービン１Ｂでは、内部に空洞４０を有する中空静翼２０と内部に空洞を有しない中実静翼１２０が同一の段１８Ｂの翼群１９Ｂにおいて混在して配列されている。このため、静翼の外装形状を異ならせることなく、固有振動数が大きく異なる中空静翼と中実静翼を隣り合わせに配置することが可能となる。これにより、同一の段の翼群において固有振動数が略等しいものが隣り合って配置されることに起因する自励振動を抑制することができる。
【０１１５】
また、本実施例に係る蒸気タービン１Ｂでは、同一の段１８Ｂの翼群１９Ｂにおいて中空静翼２０は、ロータ軸周方向Ｐに所定の間隔で配列されている。これにより中空静翼２０の隣には、同一の外装形状で固有振動数の異なる中実静翼１２０が、高い確率で配置されることとなる。軽量のため自励振動（フラッタ）の生じやすい中空静翼の隣に、自励振動（フラッタ）の生じにくい中実静翼を配置することができ、上述の自励振動を抑制することができる。
【０１１６】
また、本実施例に係る蒸気タービン１Ｂでは、同一の段１８Ｂの翼群１９Ｂにおいて中空静翼２０と中実静翼１２０が交互に配列されている。同一の段の翼群において隣り合う静翼は、確実に固有振動数が異なるものとすることができる。
【０１１７】
なお、本実施例に係る蒸気タービン１Ｂでは、中空静翼２０と中実静翼１２０を交互に配列されるものとしたが、中空静翼の配列はこれに限定されるものではない。固有振動数の異なる中空静翼と中実静翼が極力隣り合うように配列されればよく、例えば、中空静翼２つおきに中実静翼を１つ配列しても良い。これにより、中空静翼の隣りには、必ず一つの中実静翼を配置することができる。翼表面に付着した水分を空洞に取り込み除去できる中空静翼を、同一の段になるべく多く配列しつつ、静翼に生じる自励振動を極力抑制することができる。
【実施例８】
【０１１８】
本実施例に係る蒸気タービンについて、図１６を用いて説明する。図１６は、蒸気タービンの低圧最終段における静翼の配列を示す斜視図である。本実施例に係る蒸気タービンは、実施例１〜６の中空静翼のうち、固有振動数が互いに異なる第１の静翼と第２の静翼が同一の段において混在して配列されている点で、実施例１に係る蒸気タービン１と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１９】
図１６に示すように、本実施例に係る蒸気タービン１Ｃは、その低圧最終段１８Ｃの翼群１９Ｃにおいて、実施例１の中空の静翼２０（以下、第１静翼と記す）と、実施例３の中空の静翼２０Ｃ（以下、第２静翼と記す）がロータ軸１４の周方向Ｐに交互に配列されている。第１静翼２０と第２静翼２０Ｃは、上述のように空洞４０に設けられる板状バネ部材の形状が異なっているため、固有振動数も異なるものとなっている。なお、第１静翼２０と第２静翼２０Ｃでは、腹側部材２５と背側部材２７が同一のものであり、略同一の外装形状（幾何学的形状）となっている。
【０１２０】
第１静翼２０及び第２静翼２０Ｃは、それぞれ一端が翼根リング３２に固定されており、他端が内側シュラウド３０に固定されている。内側シュラウド３０において、第１静翼２０及び第２静翼２０Ｃの空洞４０に対応した位置には、空洞４０と連通する開口３１が形成されている。第１静翼２０及び第２静翼２０Ｃがスリット（図４参照）から空洞４０に取り込んだ水分は、開口３１から排出される。
【０１２１】
以上のように本実施例に係る蒸気タービン１Ｃでは、固有振動数が互いに異なる第１静翼２０と第２静翼２０Ｃが、同一の段１８Ｃの翼群１９Ｃにおいて混在して配列されている。このため、静翼の外装形状を異ならせることなく、固有振動数が異なる中空の静翼を隣り合わせに配置することが可能となる。これにより、翼表面に付着した水分を空洞に取り込み除去できる中空の静翼のみを用いつつ、同一の段に固有振動数が略等しい静翼が隣り合って配置されることに起因する自励振動を抑制することができる。
【０１２２】
また、本実施例に係る蒸気タービン１Ｃでは、第１静翼２０は、ロータ軸周方向Ｐに所定の間隔で配列されている。このため、第１静翼２０の隣には、固有振動数の異なる第２静翼２０Ｃが確実に配置されることとなる。同一の段の翼群に中空の静翼のみを用いても、固有振動数が略等しいものが隣り合って配置されることに起因する自励振動が生じることをより確実に抑制することができる。
【０１２３】
また、本実施例に係る蒸気タービン１Ｃでは、第１中空静翼２０と第２中空静翼２０Ｃが交互に配列されている。同一の段の翼群において隣り合う中空静翼は、確実に固有振動数が異なるものとすることができる。
【０１２４】
なお、本実施例に係る蒸気タービン１Ｃでは、第１静翼２０と第２静翼２０Ｃを交互に配列されるものとしたが、中空の静翼の配列はこれに限定されるものではない。実施例１〜６に記載した中空の静翼のうち、固有振動数が極力異なるものを２種類選定し、これを同一の段の翼群に交互に配列することが好ましい。
【実施例９】
【０１２５】
本実施例に係る静翼について、図１７を用いて説明する。図１７は、静翼の翼形を示す図である。本実施例に係る静翼２０Ｇは、翼の平均反り線（前縁と後縁とを結ぶ中心線）Ｃに対して略直交して設けられて、空洞（静翼２０Ｇの内部）４０を前縁側の空洞（キャビティ）Ｃ１と後縁側の空洞（キャビティ）Ｃ２とに区画する板状のリブ（隔壁：仕切壁）１３０を備えており、かつ、後縁側の空洞Ｃ２内に、制振材１３１が充填されているという点で上記実施例に係る静翼と異なり、以下に詳細を説明する。なお、上記実施例に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２６】
本実施例に係る制振材１３１としては、例えば、図１７に示すような鋼球を挙げることができる。また、実施例６のところで説明したゴム系やプラスチック系の材料等で作られた制振材１１０を、後縁側の空洞Ｃ２内に充填することもできる。
【０１２７】
本実施例に係る静翼２０Ｇによれば、当該静翼２０Ｇが弾性変形すると、空洞Ｃ２内に充填された鋼球１３１同士がぶつかり合い（擦れ合い）、摩擦減衰が発生することとなる（あるいは、空洞Ｃ２内に設けられたゴム系やプラスチック系の材料等からなる制振材１３１が変形し、腹側部材２５及び背側部材２７には制振材１３１の変形抵抗が作用することとなる）。これにより、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼に生じる自励振動を抑制することができる。
【０１２８】
以上に説明したように本実施例に係る静翼２０Ｇでは、リブ１３０により仕切られた空洞Ｃ２内には、制振材１３１が設けられている。制振材１３１の変形抵抗を利用して腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動を減衰することができる。
また、本実施例に係る静翼２０Ｇでは、板バネの代わりに、後縁側の空洞Ｃ２内に、制振材１３１が充填されることとなるので、板バネの寸法公差、及び翼（腹側部材２５及び背側部材２７）の寸法公差から発生する板バネの片当たりを防止することができる。
その他の作用効果は、上述した実施例と同じであるので、ここではその説明を省略する。
【実施例１０】
【０１２９】
本実施例に係る静翼について、図１８を用いて説明する。図１８は、静翼の翼形を示す図である。本実施例に係る静翼２０Ｈは、弓形板バネ６０の端部６２，６３が背側部材２７の裏面２７ａに沿うように配置されており、基部６４が腹側部材２５の裏面２５ａに沿うように配置されているという点で、実施例４に係る静翼２０Ｄと異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例４に係る静翼２０Ｄと略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３０】
本実施例に係る静翼２０Ｈによれば、弓形板バネ６０を空洞４０内に組み込んだ際に、弓形板バネ６０の端部６２，６３が、腹側部材２５の裏面２５ａの曲率よりも大きな曲率を有する背側部材２７の裏面２７ａに確実に押圧されるように形成されているので、弓形板バネ６０の端部６２，６３を、背側部材２７の裏面２７ａに確実に当接（接触）させることができて、板バネの寸法公差、及び翼（腹側部材２５及び背側部材２７）の寸法公差から発生する板バネの片当たりを防止することができる。
その他の作用効果は、上述した実施例４と同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、図１８中の二点鎖線は、空洞４０内に組み入れる前の弓形板バネ６０の断面形状を示している。
【実施例１１】
【０１３１】
本実施例に係る静翼について、図１９を用いて説明する。図１９（ａ）は、静翼の翼形を示す図である。本実施例に係る静翼２０Ｊは、板状バネ部材として、断面が弓形状を呈する「弓形板バネ」が二つ設けられているという点で、実施例１に係る静翼２０と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３２】
図１９に示すように、本実施例に係る静翼２０Ｊにおいては、板状バネ部材として、断面が弓形状を呈する弓形板バネ１４０，１４１の、基部１４２，１４３の裏面１４２ａ，１４３ａ同士が摺動可能に当接（接触）しているとともに、端部１４４，１４５の表面１４４ａ，１４５ａが背側部材２７の裏面２７ａに接し、端部１４６，１４７の表面１４６ａ，１４７ａが腹側部材２５の裏面２５ａに接している。また、各端部１４４，１４５，１４６，１４７は、溶接により固定されている（溶接部を符号１４８で示す）。
【０１３３】
本実施例に係る静翼２０Ｊによれば、弓形板バネ１４０の端部１４４，１４５は、溶接により背側部材２７に固定され、弓形板バネ１４１の端部１４６，１４７は、溶接により腹側部材２５に固定されているので、板バネの寸法公差、及び翼（腹側部材２５及び背側部材２７）の寸法公差から発生する、端部１４４，１４５と背側部材２７との片当たり、および端部１４６，１４７と腹側部材２５との片当たりを確実に防止することができる。
また、基部１４２の裏面１４２ａと基部１４３の裏面１４３ａとの片当たりは、弓形板バネ１４０，１４１の材料を適宜選択する（裏面１４２ａ，１４３ａ同士が片当たりしないような材料を選択する）ことにより回避することができる。
その他の作用効果は、上述した実施例１と同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、図１９（ｂ）は、空洞４０内に組み入れる前の弓形板バネ１４０，１４１の断面形状を示している。
【実施例１２】
【０１３４】
本実施例に係る静翼について、図２０を用いて説明する。図２０は、静翼の翼形を示す図である。本実施例に係る静翼２０Ｋは、弓形板バネ６０の代わりに、弓形板バネ１５０が設けられているという点で、実施例１０に係る静翼２０Ｈと異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１０に係る静翼と略共通の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３５】
図２０に示すように、本実施例に係る弓形板バネ１５０は、基部１５１と端部１５２，１５３との間に、第１の折曲部１５４および第２の折曲部１５５がそれぞれ設けられている。また、基部１５１は、その表面１５１ａが腹側部材２５の裏面２５ａの曲率と略同じ曲率を有するように形成されており、各端部１５２，１５３は、その裏面１５２ａ，１５３ａが背側部材２７の裏面２７ａの曲率と略同じ曲率を有するように形成されている。
【０１３６】
本実施例に係る静翼２０Ｋによれば、弓形板バネ１５１を空洞４０内に組み込んだ際に、弓形板バネ１５０の端部１５２，１５３の裏面１５２ａ，１５３ａが、背側部材２７の裏面２７ａとより多く（広く）接触することとなるので、板バネの寸法公差、及び翼（腹側部材２５及び背側部材２７）の寸法公差から発生する板バネの片当たりをより一層防止することができるとともに、面圧（単位面積あたりの押圧力）を低減させることができて、弓形板バネ１５０の端部１５２，１５３および背側部材２７の摩耗を低減させることができる。
その他の作用効果は、上述した実施例１０と同じであるので、ここではその説明を省略する。
【０１３７】
なお、上述した実施例では、腹側部材２５が静翼２０の腹側部を構成し、背側部材２７が静翼２０の背側部を構成するものとしたが、腹側部及び背側部の構成はこれに限定されるものではない。腹側部と背側部との間に空洞が形成される静翼であれば良く、例えば、管状の部材を扁平な形状に潰し、さらに湾曲させることで、管状部材の表面に翼の腹面及び背面となる反りを形成すると共に、管状の部材の内部に空洞が形成されるような静翼にも、本発明を適用することができる。
【０１３８】
また、上述した実施例では、摺接部材として板状バネ部材（Ｃ字形板バネ５２；弓形板バネ６０，１４０，１４１，１５０；コの字形板バネ７０，７２，７４）を設けるものとしたが、摺接部材はこれに限定されるものではない。空洞から翼内面に摺接可能なもの、あるいは基部の裏面同士が摺接可能なものであれば良く、例えば、プラスチック系の部材やゴム系の部材を用いることもできる。
【０１３９】
さらに、上述した実施例では、付勢部材として板状バネ部材（Ｃ字形板バネ５２；弓形板バネ６０，１４０，１４１，１５０；コの字形板バネ７０，７２，７４）を設けるものとしたが、付勢部材はこれに限定されるものではない。腹側部と背側部をそれぞれ翼厚方向外向きに付勢できれば良く、例えば、コイルスプリングを用いることもできる。
【０１４０】
さらにまた、上述した実施例において、板状バネ部材（Ｃ字形板バネ５２；弓形板バネ６０，１５０；コの字形板バネ７０，７２，７４）の端部が、図２１に示すような板厚方向に複数枚の板状に分割された分割構造（あるいはスリット構造）となっているとさらに好適である。
このような板状バネ部材を採用した場合、静翼が弾性変形すると、分割された板と板との間に摩擦減衰が発生することとなる。これにより、腹側部材２５と背側部材２７との間における相対的な位置変動をさらに減衰させることができ、静翼に生じる自励振動をより一層抑制することができる。
なお、図２１は、弓形板バネ１５０の端部１５２，１５３を分割構造とした場合の一具体例を示している。
【０１４１】
さらにまた、板厚と減衰との間には、図２２に示すような関係、すなわち、板厚が増していく（例えば、板厚が１．２ｍｍから１．５ｍｍ、あるいは１．５ｍｍから２ｍｍに増加する）と、減衰も大きくなるという特性がある。ここで、「減衰」とは、構造減衰、材料減衰、および摩擦減衰が足し合わさったものである。
したがって、上述した実施例においては、板状バネ部材（Ｃ字形板バネ５２；弓形板バネ６０，１５０；コの字形板バネ７０，７２，７４）の厚みを変える（コントロールする）ことで、所望の減衰を得るようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
以上のように、本発明に係る静翼は、蒸気タービンに有用であり、特に、湿分分離加熱器から蒸気の供給を受ける低圧蒸気タービンに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】実施例１に係る蒸気タービンの概略構成を模式的に示す図である。
【図２】実施例１に係る蒸気タービンを低圧最終段側から見た外観図である。
【図３】図２に示される静翼を背側から見た拡大図である。
【図４】実施例１に係る静翼の翼形を示す図であり、図５のＡ−Ａ線による断面図である。
【図５】実施例１に係る静翼を腹側から見た図である。
【図６】実施例１に係る板状バネ部材（波形板バネ）の斜視図である。
【図７】実施例２に係る静翼の翼形を示す図である。
【図８】実施例３に係る静翼の翼形を示す図である。
【図９】実施例３に係る板状バネ部材（Ｃ字形板バネ）の斜視図である。
【図１０】実施例４に係る静翼の翼形を示す図である。
【図１１】実施例４に係る板状バネ部材（弓形板バネ）の斜視図である。
【図１２】実施例５に係る静翼の翼形を示す図である。
【図１３】実施例５に係る板状バネ部材（コの字形板バネ）の斜視図である。
【図１４】実施例６に係る静翼の翼形を示す図である。
【図１５】実施例７に係る蒸気タービンの低圧最終段の翼群における静翼の配列を示す斜視図である。
【図１６】実施例８に係る蒸気タービンの低圧最終段の翼群における静翼の配列を示す斜視図である。
【図１７】実施例９に係る静翼の翼形を示す図である。
【図１８】実施例１０に係る静翼の翼形を示す図である。
【図１９】実施例１１に係る静翼を示す図であって、（ａ）は翼形、（ｂ）は空洞内に組み入れる前の弓形板バネの断面形状を示している。
【図２０】実施例１２に係る静翼の翼形を示す図である。
【図２１】板状バネ部材の他の実施例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図２２】板厚と減衰との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４４】
１，１Ｂ，１Ｃ  蒸気タービン
１８，１８Ｂ，１８Ｃ  段
１９，１９Ｂ，１９Ｃ   翼群
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ，２０Ｊ，２０Ｋ  静翼
２４  腹面
２５  腹側部材（腹側部）
２６  背面
２７  背側部材（背側部）
２８ａ，２８ｃ  スリット
３０  内側シュラウド
３２  翼根リング
３６  前縁部
３８  後縁部
４０，４０ａ，４０ｃ  空洞
４４  波形板バネ（板状バネ部材、付勢部材、摺接部材）
４６ａ，４６ｃ，４６ｅ  表側頂部
４８ａ，４８ｃ，４８ｅ，４８ｇ  裏側頂部
５２  Ｃ字形板バネ（板状バネ部材、付勢部材、摺接部材）
６０  弓形板バネ（板状バネ部材、付勢部材、摺接部材）
７０，７２，７４  コの字形板バネ（板状バネ部材、付勢部材、摺接部材）
１１０  制振材
１２０  中実静翼
１３０  リブ（仕切壁）
１３１  制振材
１４０  弓形板バネ（板状バネ部材、付勢部材、摺接部材）
１４１  弓形板バネ（板状バネ部材、付勢部材、摺接部材）
１５０  弓形板バネ（板状バネ部材、付勢部材、摺接部材）
【図１】
2008133825.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】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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