(57)【要約】【課題】  軸流タービンの駆動時に、タービン動翼群を構成する各動翼を隣接する動翼により確実に支持して、各動翼に生じた振動を低減、減衰させることができる軸流タービンを提供する。【解決手段】  軸流タービンは、回転自在なロータ３と、ロータ３に取り付けられ正規位置に配置された複数の動翼１から構成されるタービン動翼群と、を備えている。各動翼１はシュラウド５を有している。すべての動翼１が正規位置に取り付けられる前におけるシュラウド５のロータ外周方向長さの総和は、すべての動翼１が正規位置に取り付けられた後におけるシュラウド５のロータ外周方向長さの総和よりも大きい。このため、タービン動翼群を構成する正規位置に配置された各動翼１のシュラウド５は隣接する動翼１のシュラウド５と所定の圧力をもって接触して、各動翼１は隣接する動翼１により支持されている。【選択図】  図１
2007064074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ外周に沿って予め決められた位置に複数枚の動翼を植設し、かつ、複数枚の動翼のうち予め定めた動翼をオフセット翼として半径方向にオフセットさせて装着し、残りの動翼を正規翼として正規位置に装着することにより隣接する動翼のシュラウド同士を所定の圧力をもって接触させるように構成された軸流タービンにおいて、
前記動翼の植設部としての植込み溝を形成したロータと、
このロータに形成された植込み溝に嵌合されるとともに、前記植込み溝の軸方向下流側側面に接触し、軸方向上流側に隙間を形成するように形状された植込み部を有するオフセット翼と、
前記ロータに形成された植込み溝に嵌合されるとともに、前記植込み溝の軸方向上流側側面に接触し、軸方向下流側に隙間を形成するように形状された植込み部を有する正規翼と、
前記オフセット翼を前記正規翼に対して一枚おきあるいは数枚おきに配置したことを特徴とする軸流タービン。
【請求項２】
各動翼の植え込み部には動翼ピン孔が形成され、
ロータの植え込み溝にはロータピン孔が形成され、
各動翼の動翼ピン孔およびロータのロータピン孔に挿入されて、各動翼とロータとを固定する楔状の止めピンを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の軸流タービン。
【請求項３】
動翼の植え込み部は、ロータの植え込み溝に嵌合する嵌合歯を有し、
ロータの植え込み溝の側壁および動翼の嵌合歯の側壁のうち少なくともいずれか一方に、植え込み溝の横断面方向へ突出する突出部が設けられ、
動翼が正規位置に取り付けられる前における植え込み溝の横断面径は、嵌合歯の横断面径と突出部の突出量とを加えたものよりも小さく、
ロータの植え込み溝に嵌合した動翼の嵌合歯は、突出部と所定の圧力をもって接触するとともに、突出部に押圧されて植え込み溝の側壁と所定の圧力をもって接触する、
ことを特徴とする請求項１乃至２のうちいずれか１項に記載の軸流タービン。
【請求項４】
タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドとこの動翼に隣接する動翼のシュラウドとの接触面の角度は、この動翼の植え込み部とロータの植え込み溝の側壁との接触面の角度と相違する
ことを特徴とする請求項１乃至２のうちいずれか１項に記載の軸流タービン。
【請求項５】
各動翼のシュラウドの上面には凹部と凸部とが形成され、
タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウド上面と所定の間隙を介して対向するように、ロータの回転半径方向の外側に設けられたノズルダイアフラムと、
ノズルダイアフラムに取り付けられ、シュラウド上面の凹部に向かって延びる凹部フィンとシュラウド上面の凸部に向かって延びる凸部フィンと、を更に備え、
シュラウド上面の凸部と凸部フィンとの間で形成される間隙は、シュラウド上面の凹部と凹部フィンとの間で形成される間隙よりも小さい
ことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の軸流タービン。
【請求項６】
タービン動翼群を構成する動翼は、コバルト系あるいはニッケル系の超合金材料によって作製されている
ことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の軸流タービン。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の軸流タービンを製造する方法において、
タービン動翼群を構成する複数の動翼の全部を、正規位置からオフセットされた位置に配置してロータの外周に沿って取り付ける仮組み立て工程と、
正規位置からオフセットされた位置に配置された動翼を移動させて正規位置に配置して、正規位置に配置されている各動翼のシュラウドを隣接する動翼のシュラウドと所定の圧力をもって接触させる最終組み立て工程と、
を備えたことを特徴とする軸流タービンの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の軸流タービンを製造する方法において、
タービン動翼群を構成する複数の動翼のうち、一部の動翼を正規位置からオフセットされた位置に配置してローターの外周に沿って取り付けるとともに、他の動翼を正規位置に配置してロータの外周に沿って取り付ける仮組み立て工程と、
正規位置からオフセットされた位置に配置された動翼を移動させて正規位置に配置して、正規位置に配置されている各動翼のシュラウドを隣接する動翼のシュラウドと所定の圧力をもって接触させる最終組み立て工程と、
を備えたことを特徴とする軸流タービンの製造方法。
【請求項９】
請求項７乃至８のうちいずれか１項に記載の軸流タービンの製造方法において、
仮組み立て工程において、正規位置からオフセットされた位置に配置される動翼は、所定の厚さを有するシムを介してロータに取り付けられ、正規位置からのオフセット量は、シムの所定の厚さを調整することにより調節可能であり、
最終組み立て工程において、シムを除去することにより、正規位置からオフセットされた位置に配置された動翼を移動させて正規位置に配置する
ことを特徴とする軸流タービンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各動翼に生じた振動を効果的に低減、減衰させることができる軸流タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流タービンは、一群の翼列をなすようにロータの外周方向に配列された動翼を具備しており、各動翼間に作動流体を流すことにより駆動される。軸流タービンが駆動されると、各動翼には、遠心応力、熱応力、曲げ応力、ねじり応力、等の種々の力が、共同して或は個別に作用することとなる。特に近年の発電プラントの大容量化は、軸流タービンで流す作動流体量の増大や運転環境の高温高圧化という作動条件の高度化を招いており、これに伴って動翼に作用する種々の力も益々増大している。そして、増大した種々の力は、動翼に対する励振力として作用し、動翼に激しい振動を引き起こすことがある。
【０００３】
動翼に激しい振動が生じることは、軸流タービンを安全、効率的に運転する観点からは好ましくない。従って、各動翼に対する振動低減および振動減衰の機能を軸流タービンに持たせることは非常に重要である。
【０００４】
このような動翼の振動を低減、減衰させるための手段として、種々の手段が考えられている。例えば、隣接する動翼を剛性連結部材によって互いに連結することにより動翼の振動を低減、減衰させる方法や、動翼に孔を設けて連結ワイヤ等で動翼同士を連結する方法等がある。
【０００５】
しかしながら、これらの方法では、剛性連結部材と動翼との結合点において応力集中を生じることがある。また、ねじれを有する動翼がロータを中心に回動することにより動翼にねじれの戻りが生じて逆に剛性連結部材にねじり応力が発生するので、動翼には振動が生じやすくなる。また、動翼に設けられた孔の周りには応力集中が生じやすく、孔内部には年月とともに腐食成分が堆積しやすい。更に、剛性連結部材により連結された動翼の着脱は作業が煩雑化するので、動翼を取り外してロータや動翼植え込み部の余寿命検査等の品質確認を行うことが難しく、特に、発電プラント等における経年劣化ユニットが増加しつつある現状に対して、適切に対応させることが難しい。
【０００６】
一方、動翼の振動を低減させるための他の手段として、スナッバ構造を有するタービン動翼群が考えられる。スナッバ構造とは、動翼の頂部に翼と一体に形成されたシュラウドを設け、隣接する動翼のシュラウド同士がロータの回転時に接触するように構成したものであり、代表的なスナッバ構造が図１２乃至図１５に示されている。
【０００７】
図１２は、動翼根元部から動翼先端部にかけて大きなねじりを有する動翼をロータに組込んだ状態を示している。動翼１の先端部にはシュラウド５が設けられており、隣接する動翼１のシュラウド５同士が回転中に接触するようになっている。この隣接する動翼１のシュラウド５同士は、通常、組み立て時には微少な間隙をもって組み立てられている。そして、ロータ３の回転中には動翼１に遠心力が作用して翼部６のねじれが戻るアンツイスト現象によりシュラウド５相互間の間隙がなくなる。そして、隣接するシュラウド５同士は所定の圧力をもって接触支持され、このシュラウド５相互間の摩擦による制振効果によって、各動翼１に生じた振動が抑制される。
【０００８】
このように図１２に示すスナッバ構造は、ロータ３の回転時に翼部６のねじれが戻る現象を利用して、微少な間隙をもって隣接するシュラウド５同士をロータ３の回転中に所定の圧力をもって接触させる。そして、この接触摩擦による制振効果によって、動翼１に生じた振動を低減および減衰させることができる。
【０００９】
図１３（ａ）、（ｂ）は、タービン動翼群のスナッバ構造の他の例を示す図であって動翼先端部より動翼を見た状態を示し、（ａ）は単独の翼の状態を示し、（ｂ）は動翼を組み立てた状態を示す。図１３（ａ）に示すように、シュラウド５の接触面は軸流タービンの軸方向に対して所定角度θ１を有しており、両側の接触面間のピッチｌ１は、接触部の直径及び動翼の枚数から算出される幾何学的ピッチより若干大きく設定してある。しかして、組み立て時には、図１３（ｂ）に示すように、動翼１の根元部からシュラウド５までの間にねじりθ２、すなわちプリツイストを与え、シュラウド５の接触部のピッチが幾何学的ピッチに合わせられている。このため、タービン動翼群が組み立てられた状態では、動翼１のプリツイストの戻る力によって各シュラウド５同士の接触面に所定圧力が生じて、動翼１に生じた振動を低減及び減衰させることができる。
【００１０】
図１４は、上記のプリツイストを有するスナッバ構造の他の例を示す図であって、動翼１先端部より動翼を見た状態を示す。シュラウド５はロータ３の回転方向前面で凸状、背面で凹状なる多角形状を有しており、相互に隣接するシュラウド５のうち一方の凹状部に他方の凸状部が嵌め込まれている。しかも、この凹状部を形成する一方のシュラウド５の一部５ｃと凸状部を形成する他方のシュラウド５の一部５ｄとは、組み立て時に動翼１に与えられたプリツイストの戻る力によって所定の圧力をもって接触し、動翼１の振動低減、減衰の効果をもたらすようにしている。なお、隣接シュラウド５の接触部分以外の凹状部と凸状部との間では、微少間隙が形成されている。
【００１１】
図１５（ａ）、（ｂ）は、スナッバ構造の更に他の構造の例を示す図であり、図１５（ａ）は動翼が組み立てられた状態をロータの軸方向から見た部分図であり、図１５（ｂ）は動翼をロータの外周方向から見た断面図である。図中１ｃはオフセット動翼と称し、シュラウド５ｃには、ロータ３の回転軸を中心とする回転半径方向（図１５（ａ）の矢印Ｒ方向）外側に向かって狭くなるようなテーパ面を形成している。このオフセット動翼１ｃに隣接する動翼１ｄを正規動翼１ｄと称する。この正規動翼１ｄのシュラウド５ｄには、回転半径方向内側に向って狭くなるテーパ面が形成されている（図１５（ａ）参照）。また、ロータ３の外周面に形成された外周方向の翼植込み溝９には、動翼１ｃ、１ｄの翼植込み部７ｃ、７ｄが挿入嵌合されており、オフセット動翼１ｃ、正規動翼１ｄの組み立て時には、それぞれの動翼１ｃ、１ｄの植え込み加重面７ａとロータの植え込み加重面９ａとの間に間隙ｍが設けられている（図１５（ｂ）参照）。そして、オフセット動翼１ｃは、ロータ３の回転軸を中心とする動翼の回転半径方向内側にオフセットされた位置に配置されている。そして、ロータ３の回転時に、このオフセット動翼１ｃは遠心力によって半径方向外側に浮き上がってシフトする構造になっている。このオフセット動翼１ｃの浮き上がりにより、オフセット動翼１ｃのシュラウド５ｃと、この動翼１ｃに隣接しロータ３に固定された動翼１ｄのシュラウド５ｄと、は密着連結する。そして、各動翼１ｃ、１ｄによってロータ３の外周に亘る一群の構造が形成されて、動翼１ｃ、１ｄに生じた振動を低減、減衰させる効果がもたらされる。
【００１２】
複数の動翼を剛性連結部材により連結した群翼構造では、各動翼が同位相で一体となって周方向に揺れ動く振動モードの影響を受けることがある。特に低次の周方向振動モードは、共振時の振動応答レベルが高いので、各動翼で激しい振動が生じやすい。
【００１３】
しかしながら、上述の図１２乃至図１５に示すスナッバ構造では、ロータの回転時に、隣接する動翼のシュラウド同士が接触して、各動翼は一群となって一体的に形成される。このため、スナッバ構造を有する動翼に、振動モードを励振する強制外力が働いた場合でも、ロータの外周に渡るタービン動翼群全体としては振動エネルギーが相殺されることとなる。このため、各動翼に強制外力が加えられても、動翼の振動応答としては殆ど現れてこないという優れた特性がある。
【００１４】
またタービン動翼のスロートピッチ比を運転前にオフセットしておき、運転時に発生する翼捩り戻りの際、適正値に維持させてより多くのタービン駆動蒸気を流すものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−０４５７０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところが、図１２に示すアンツイスト型スナッバ翼構造では、各動翼１におけるねじれの十分な戻りを確保した状態でロータ３にタービン動翼群を一体的に形成するために、翼部６の翼長を大きくして動翼根元部から動翼先端部にかけてねじれの程度を大きくする必要がある。また、翼長が十分に大きくてもロータ３の回転が低い状態では、動翼１に働く遠心力が小さいので、各動翼のねじれの戻りが小さい。このため、隣接するシュラウド５同士が相互に接触せずに、各動翼１に生じた振動を低減、減衰させる効果が期待できない場合がある。更に、多くの蒸気タービンでは翼部６の翼長が比較的小さい動翼１が使用されているが、このような動翼１ではねじれそのものが小さいので、ロータ３の定格回転時においても動翼１のねじれの戻りはほとんど生じない。従ってこのような軸流タービンに対して、図１２に示すアンツイスト型スナッバ翼構造を適用することは難しい。
【００１６】
図１３に示すプリツイスト型スナッバ翼構造は、前述のように、動翼根元部から動翼先端部にかけてプリツイストが与えられた状態で組み立てられている。そして、このねじれを戻そうとする動翼１の反発力を利用することにより、スナッバ接触面に初期圧力を生ぜしめるものである。
【００１７】
しかしながら動翼１のねじり剛性は一般に極めて高く、隣接するシュラウド５同士を接触させるためのプリツイストを与えるためには、翼有効部或は植え込み部に過大な応力を発生させることになる。殊に、動翼側植え込み部のねじれ変形のために、動翼１の固定部分である植え込み部では、ロータ側の植え込み溝との間に片当りを生じさせることがあり、局所的な高応力が発生する原因となって好ましくない。特に翼部６の翼長の小さい動翼１では、翼有効部におけるねじり変形が殆ど期待できないため、植え込み部で発生する応力は一層大きくなる。更に、翼長の小さな動翼１は一般に高温高圧部で使用されるので、動翼１の材料強度面における裕度が少ない場合には、付加的なねじり応力や局所的な応力の増大が、動翼１の信頼性そのものに影響を及ぼすことになる。
【００１８】
図１４に示されるプリツイスト型スナッバ翼構造の変形例では、プリツイスト型の特性として、隣接するシュラウド５同士が凹凸をなすシュラウド５の形状の一部においてのみ接触する。このため上記に示す問題点に加えて、動翼１にねじり振動を与えるような強制外力に対して十分な制振力を発揮することができない場合がある。
【００１９】
図１５に示した遠心力によるラジアルシフト型スナッバ翼構造は、動翼１の植え込み部７とロータ３の植え込み溝９との間の間隙ｍを利用して、ロータ３の回転時に半径方向外側へ動翼１をシフトさせることを可能とする構成である。従って、動翼１の植え込み部７とロータ３の植え込み溝９との間に間隙がない場合には、各動翼１に対して全く適用することできない。
【００２０】
ところで、動翼の理想的な状態は、回転上昇時、回転降下時、定格回転時等のあらゆる運転状況下で、動翼に対して常に振動低減、振動減衰の効果をもたらすような状態である。このためにはスナッバ間隙を常時ゼロに保ち、どのような運転状況下でも隣接する動翼同士が接触していることが好ましい。そのためには、少なくとも組み立て時からスナッバ間隙をゼロとする必要があるので、組み立て時に隣接するシュラウド同士を軽く接触させておく方法が考えられる。しかしながら、運転時には遠心力や高温の作動流体による熱膨張によってロータが半径方向に伸びるとともに動翼自身も伸びるので、ロータの回転軸を中心とするシュラウドの回転半径は組み立て時より大きくなる。このため軸流タービンの運転時には、隣接するシュラウド間にシュラウドの回転半径の増大に応じた僅かな隙間が生じてしまい、隣接する動翼の接触状態を維持することが難しい。また、運転時に隣接する動翼間で間隙が生じていたりただ互いに当接しているだけの状態では、動翼相互間の衝突や摩耗により動翼が損傷してしまうことがあるので、動翼の信頼性、安全性の観点から好ましくない。
【００２１】
一方、運転時に、隣接する動翼同士がある程度の圧力を持って相互に密着している状態では、大きな振動減衰の効果が得られ、またこのような条件下にあって初めて安定的に、ロータの全周で動翼が一群として一体的に連結されて、群翼としての制振効果が期待できる。
【００２２】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、軸流タービンの駆動時に、タービン動翼群を構成する各動翼を隣接する動翼により確実に支持して、各動翼に生じた振動を低減、減衰させることができる軸流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】
【００２３】
本発明は、ロータ外周に沿って予め決められた位置に複数枚の動翼を植設し、かつ、複数枚の動翼のうち予め定めた動翼をオフセット翼として半径方向にオフセットさせて装着し、残りの動翼を正規翼として正規位置に装着することにより隣接する動翼のシュラウド同士を所定の圧力をもって接触させるように構成された軸流タービンにおいて、前記動翼の植設部としての植込み溝を形成したロータと、このロータに形成された植込み溝に嵌合されるとともに、前記植込み溝の軸方向下流側側面に接触し、軸方向上流側に隙間を形成するように形状された植込み部を有するオフセット翼と、前記ロータに形成された植込み溝に嵌合されるとともに、前記植込み溝の軸方向上流側側面に接触し、軸方向下流側に隙間を形成するように形状された植込み部を有する正規翼と、前記オフセット翼を前記正規翼に対して一枚おきあるいは数枚おきに配置したことを特徴とする軸流タービンである。
【００２４】
本発明は、回転自在なロータと、ロータの外周に沿って予め決められた位置に植設された複数の動翼から構成されるタービン動翼群と、を備えた軸流タービンにおいて、各動翼はシュラウドを有し、タービン動翼群を構成するすべての動翼が正規位置に取り付けられる前における、タービン動翼群を構成する各動翼の有するシュラウドの周方向長さの総和は、タービン動翼群を構成するすべての動翼が正規位置に取り付けられた後における、タービン動翼群を構成する各動翼の有するシュラウドの周方向長さの総和よりも大きく、タービン動翼群を構成する正規位置に配置された各動翼のシュラウドは隣接する動翼のシュラウドと所定の圧力をもって接触して、各動翼は隣接する動翼により支持されていることを特徴とする軸流タービンである。
【００２５】
本発明によれば、タービン動翼群を構成する正規位置に配置された各動翼のシュラウドと隣接する動翼のシュラウドとの接触面における所定の圧力を適宜調整することにより、軸流タービンの駆動時に各動翼を隣接する動翼によって適切に支持することができる。
【００２６】
本発明は、上述の軸流タービンを製造する方法において、タービン動翼群を構成する複数の動翼の全部を、正規位置からオフセットされた位置に配置してロータの外周に沿って取り付ける仮組み立て工程と、正規位置からオフセットされた位置に配置された動翼を移動させて正規位置に配置して、正規位置に配置されている各動翼のシュラウドを隣接する動翼のシュラウドと所定の圧力をもって接触させる最終組み立て工程と、を備えたことを特徴とする軸流タービンの製造方法である。
【００２７】
本発明によれば、仮組み立て工程において正規位置からオフセットされた位置に配置された動翼を、最終組み立て工程において正規位置に配置するので、タービン動翼群の全ての動翼を容易かつ確実に正規位置に配置することができ、また隣接する動翼のシュラウド同士を所定の圧力をもって適切に接触させることができる。
【００２８】
本発明は、上述の軸流タービンを製造する方法において、タービン動翼群を構成する複数の動翼のうち、一部の動翼を正規位置からオフセットされた位置に配置してローターの外周に沿って取り付けるとともに、他の動翼を正規位置に配置してロータの外周に沿って取り付ける仮組み立て工程と、正規位置からオフセットされた位置に配置された動翼を移動させて正規位置に配置して、正規位置に配置されている各動翼のシュラウドを隣接する動翼のシュラウドと所定の圧力をもって接触させる最終組み立て工程と、を備えたことを特徴とする軸流タービンの製造方法である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、タービン動翼群を構成する各動翼の有するシュラウドの周方向長さの総和は、各動翼をロータに取り付ける後より各動翼をロータに取り付ける前のほうが大きいので、正規位置に配置された各動翼のシュラウドは隣接する動翼のシュラウドと所定の圧力をもって接触して、各動翼は支持される。特に、シュラウド相互間における所定圧力を調整することにより、各動翼の回動状態にかかわらず、シュラウド相互間における接触を維持することができる。このため、軸流タービンを運転する際、各動翼は隣接する動翼により確実に支持され、各動翼に生じた振動を効果的に低減、減衰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００３１】
第１の実施の形態
図１乃至図５は本発明の第１の実施の形態を示す図である。図１は、ロータに動翼を取り付けた状態を示す概略構成図であり、図２（ａ）は、仮組み立て状態のロータ及び動翼を示す図であり、図２（ｂ）は、最終組み立て状態のロータ及び動翼を示す図である。図３（ａ）は、仮組み立て状態においてオフセットされた位置に配置された動翼即ち、オフセット翼の植え込み部とロータの植え込み溝との構成を示す図であり、図３（ｂ）は、仮組み立て状態において正規位置に配置された動翼即ち、正規翼の植え込み部とロータの植え込み溝との構成を示す図である。図４（ａ）は、止めピンで正規翼の植え込み部をロータの植え込み溝に嵌合固定する状態を示す構成図であり、図４（ｂ）は、動翼の動翼ピン孔とロータのロータピン孔との位置関係を示す図である。図５は、ノズルダイアフラム、凸部フィン及び凹部フィンから成る漏洩防止構造と動翼のシュラウドとの構成関係を説明する図である。
【００３２】
まず、軸流タービンの構成について概説する。
【００３３】
軸流タービンは、回転自在なロータ３と、ロータ３の外周に沿って植設された複数のタービン動翼群５０とを備えている。各タービン動翼群５０は、同一種類の複数の動翼１から構成されており、この動翼１は圧縮可能なコバルト系あるいはニッケル系の超合金材料によって製作されている。また、タービン動翼群５０を構成する各動翼１は、図１および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、所定のねじれを有する翼部６と、翼部６の先端部に設けられたシュラウド５と、翼部６の基端部に設けられフォーク形状の嵌合歯８を具備する植え込み部７とを有している。
【００３４】
図１および図５に示すように、各動翼１のシュラウド５の上面には、ロータ３の周方向（図１に示す矢印Ａの方向）に切り欠かれたシュラウド凹部１１ａが複数箇所形成されており、各シュラウド５は、上面で凹凸形状を有する略直方体形状となっている。なお、各シュラウド５上面のロータ軸方向（図１に示す矢印Ｂの方向）の両端部および中央部に凸形状のシュラウド凸部１１ｂが形成されており、各シュラウド凸部１１ｂ間には凹形状のシュラウド凹部１１ａが形成されている。隣接する動翼１のシュラウド５同士は、側面部分で相互に密着接触して周方向へ圧縮可能となっている。そして、後述するタービン動翼群５０の最終組み立て工程を経てロータ３に正規位置で取り付けられている隣接する動翼１のシュラウド５同士は、周方向へ所定の圧力をもって圧縮された状態で接触している。従って、タービン動翼群５０の最終組み立てが行われる前のシュラウド５の周方向長さαは、最終組み立てが行われた後のシュラウド５の外周方向長さβよりも大きい（図２（ａ）、（ｂ）参照）。また植え込み部７には、後述する止めピン２１を挿入するための動翼ピン孔１３が所定箇所に形成されている。
【００３５】
一方、図１に示すように、ロータ３の外周部分には複数の植え込み溝９が形成されており、また、植え込み溝９を形成するロータ３の側面部分の所定箇所には、止めピン２１を挿入するためのロータピン孔１５が形成されている。なお、このロータピン孔１５は、動翼１の嵌合歯８を植え込み溝９に挿入して動翼１およびロータ３の位置を決めた後にリーマ加工が施されて、動翼ピン孔１３よりも大きく形成される（図４（ｂ）参照）。
【００３６】
そして、動翼１の植え込み部７を形成するフォーク型の嵌合歯８を植え込み溝９に嵌合させて（図１参照）、ロータ３のロータピン孔１５および動翼１の動翼ピン孔１３に楔状の止めピン２１が挿入されるようになっている。楔状の止めピン２１の先端部は動翼ピン孔１３に嵌合可能な形態を有し、止めピン２１の胴体部はロータピン孔１５に嵌合可能な形態を有しており、ロータピン孔１５および動翼ピン孔１３に嵌合挿入されている止めピン２１によって、正規位置に配置された動翼１およびロータ３がガタなく固定されるとともに、隣接する動翼１のシュラウド５相互間で接触連結状態を保持することが可能である。なお、止めピン２１を挿入する際のロータピン孔１５及び対応する動翼ピン孔１３の配置関係は、止めピン２１の挿入方向（図４の矢印Ｄの方向）から見た場合に、動翼ピン孔１３がロータピン孔１５の内側に位置するような配置関係を有している（図４（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３７】
更に、軸流タービンにはロータ３の径方向（図２（ａ）、（ｂ）に示す矢印Ｒの方向）の外側にノズルダイアフラム２３が設けられており、このノズルダイアフラム２３は、タービン動翼群５０を構成する各動翼１のシュラウド５の上面と所定の間隙を介して対向するように、配置されている。また、ノズルダイアフラム２３からシュラウド５の上面に向かって凸部フィン２５ａと凹部フィン２５ｂとが突出している。凸部フィン２５ａは、シュラウド５の上面の対応するシュラウド凸部１１ｂに向かって突出しており、凸部フィン２５ａとシュラウド凸部１１ｂとの間には凸部間隙Ｃ１が形成されている。同様に、凹部フィン２５ｂは、対応するシュラウド５の上面のシュラウド凹部１１ａに向かって突出しており、凹部フィン２５ｂとシュラウド凹部１１ａとの間には凹部間隙Ｃ２が形成されている。そして、凸部間隙Ｃ１は凹部間隙Ｃ２よりも小さく設定されている。このように、ノズルダイアフラム２３と凸部フィン２５ａと凹部フィン２５ｂとによってラビリンス型の漏洩防止構造が構成され、タービン動翼群５０の動翼１間から作動流体が漏洩してしまうことを防ぐようになっている。
【００３８】
次に、ロータ３の外周にタービン動翼群５０を取り付ける方法について詳説する。
【００３９】
タービン動翼群５０は、仮組み立て工程および最終組み立て工程を経て、ロータ３の外周に植設される。
【００４０】
仮組み立て工程では、タービン動翼群５０を構成する複数の動翼１のうち一部の数枚の動翼１が、最終組み立て状態で配置される正規位置からロータ３の回転半径方向の外側へオフセットされた位置に配置され、ロータ３の外周に沿って取り付けられる。他方、このタービン動翼群５０を構成する他の動翼１は、正規位置に配置されてロータ３の外周に沿って取り付けられる。そして、各動翼１のシュラウド５は、側面部分において隣接する動翼１のシュラウド５と接触して配置される（図２（ａ）参照）。
【００４１】
この時、正規位置に配置された動翼１ｂは、動翼１ｂの植え込み部７におけるロータ軸方向の両最外部に位置する植え込み肩部７ｂの下面と、ロータ３においてロータ軸方向の両最外部に位置して植え込み溝９の凸部を形成するロータ側受け棚１０の上面と、の接触位置により、この動翼１のロータ回転半径方向における位置が決定される（図３（ｂ）参照）。他方、オフセットされた位置に配置された動翼１ａの植え込み肩部７ａとロータ３のロータ側受け棚１０との間には、所定の厚さｈを有するシム２７が挟まれて配置されており（図３（ａ）参照）、動翼１ａの植え込み部７は、シム２７を介してロータ３の植え込み溝９に嵌合している。このため、オフセットされた位置に配置された動翼１のオフセット量は、シム２７の厚さｈにより調整される。
【００４２】
そして最終組み立て工程では、正規位置からオフセットされた位置に配置された動翼１ａを移動させて正規位置に配置する（図２（ｂ）参照）。これにより、タービン動翼群５０を構成するすべての動翼１が正規位置に配置されることとなる。また、正規位置に配置されている各動翼１のシュラウド５を、隣接する動翼１のシュラウド５と所定の圧力をもって接触させることができ、タービン動翼群５０を構成する各動翼１は、シュラウド５部分で隣接する動翼１と連結し、シュラウド５はロータ３の外周に沿った環状を形成する（環状連結シュラウド）。
【００４３】
ところで、タービン動翼群５０を構成するすべての動翼１が正規位置に配置される最終組み立て状態では、各動翼１のシュラウド５の回転方向前面と回転方向後面との間の周方向長さβは、タービン動翼群５０を構成する動翼１の全枚数によって決定される。一方、仮組み立て状態では、各動翼１のシュラウド５同士は圧縮されていないので、各動翼１のシュラウド５の周方向長さαは、最終組み立て状態におけるシュラウド５の周方向長さβよりも大きい。このため、最終組み立て工程においてオフセットされた位置に配置された動翼１ａを正規位置に移動させると、楔効果が生じて、各動翼１のシュラウド５は周方向に圧縮されることとなる。従って、正規位置に配置された各動翼１ｂのシュラウド５は、隣接する動翼１のシュラウド５と所定の圧力をもって接触することとなる。なお、各動翼１の植え込み部７における嵌合歯８の先端とロータ３の溝の底部との間には若干の間隙が設けられており、この間隙を利用して、オフセットされた位置に配置された動翼１を正規位置に調整することができるようになっている（図３（ａ）参照）。
【００４４】
なお、各動翼１が正規位置に配置されると、ロータピン孔１５および動翼ピン孔１３に止めピン２１が挿入され、止めピン２１の先端部がロータピン孔１５に嵌合するとともに止めピン２１の胴体部が動翼ピン孔１３に嵌合し、隣接する動翼１のシュラウド５相互間の接触状態を保持して、各動翼１とロータ３とは確実に固定されるようになっている。止めピン２１による固定は、仮組み立て工程で正規位置に配置された動翼１にも、最終組み立て工程で正規位置に配置された動翼１にも適用することができる。
【００４５】
次に、タービン動翼群５０の各動翼１の関係を更に詳しく説明する。
【００４６】
図２（ａ）に示されているように、オフセットされた位置に配置されている動翼１ａのオフセット量をｈ、タービン動翼群５０を構成する動翼１の全枚数をｎ、そのうちオフセットされた位置に配置された動翼１の枚数をΔｎ、タービン動翼群５０の最終組み立て状態における環状連結シュラウドのロータ３の回転軸を中心とした場合の平均回転半径をｒとする。この時、タービン動翼群５０の最終組み立て状態における環状連結シュラウド５の周方向への周長Ｌは、上述の環状連結シュラウド５の平均回転半径ｒを用いて以下の式（１）で与えられる。
Ｌ＝２πｒ      （１）
これに対し、仮組み立て状態における、オフセット位置に配置された動翼１ａの有するシュラウド５の周方向長さと、正規位置に配置された動翼１の有する周方向長さとの総和は、最終組み立て状態における環状連結シュラウド５の周長Ｌより大きくなるように設定されている。仮組み立て状態での、オフセット位置に配置された動翼１の有するシュラウド５の周方向長さの合計値Ｌａと、正規位置に配置された動翼１の有するシュラウド５の周方向長さの合計値Ｌｂとは、それぞれ以下の式（２）、（３）によって与えられる。
Ｌａ＝２π（ｒ＋ｈ）Δｎ／ｎ      （２）
Ｌｂ＝２πｒ（ｎ−Δｎ）／ｎ      （３）
そして、オフセット位置に配置された動翼１ａを正規位置に押し込むことによって、各シュラウド５は周方向に圧縮され、タービン動翼群５０を構成する各動翼１のシュラウド５について、周方向への圧縮量の合計値ΔＬは以下の式（４）によって与えられる。
ΔＬ＝（Ｌａ＋Ｌｂ）−Ｌ＝２πｈΔｎ／ｎ      （４）
このため動翼１の材料のヤング率をＥとすると、タービン動翼群５０の最終組み立て状態で、各シュラウド５に周方向へ負荷される平均圧縮応力σは以下の式（５）によって与えられる。
σ＝ＥΔＬ／Ｌ＝（ｈ／ｒ）（Δｎ／ｎ）Ｅ      （５）
しかして、タービン動翼群５０が最終的に組み立てられると、隣接するシュラウド５相互間の接触面には、この圧縮応力σに応じた所定の圧力が生ずる。
【００４７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４８】
各タービン動翼群５０の動翼１間に、ロータ３の回転軸方向の上流から下流へ向かって水蒸気等の所定の作動流体を流すことにより、各タービン動翼群５０はロータ３とともにロータ３の外周方向に回動し、軸流タービンは駆動される。
【００４９】
この時、隣接する動翼１のシュラウド５同士は所定の圧力をもって離間することなく圧縮連結しているので、各動翼１はシュラウド５部分で隣接する動翼１によって接触支持されている。このため、作動流体等により各動翼１に対して外力が作用した場合でも、各動翼１は隣接する動翼１によって支持され、各動翼１に生じる振動は低減するとともに素早く減衰する。
【００５０】
このような軸流タービンの運転中には、遠心力が働いてロータ３および各動翼１自身はロータ回転半径方向に伸び、ロータ３の回転軸を中心とする環状連結シュラウド５の回転半径は軸流タービンの停止時より大きくなるので、隣接する動翼１のシュラウド５相互間は開き易くなっている。このため、軸流タービンの駆動時においても各動翼がシュラウド部分で隣接動翼によって支持されるためには、軸流タービン運転時のシュラウド５相互間の圧力の緩みを考慮して、隣接シュラウド５相互間の所定の圧力を設定する必要がある。
【００５１】
しかしながら上記の式（５）から明らかなように、本発明では、オフセット量ｈ、オフセット動翼１の枚数Δｎを適宜選定することによって、隣接シュラウド５相互間の所定の圧力を自由に設定することが可能である。また、最終組み立て状態における各動翼１のシュラウド５ａの回転方向前面と回転方向後面とで形成される接触面角度は、タービン動翼群５０を構成する全枚数から計算可能であり、この接触面角度を変えることによっても隣接動翼１のシュラウド５相互間の所定の圧力を変えることが可能である。このように、隣接動翼１のシュラウド５相互間における所定の圧力の設定に関しては自由度が非常に高い。このため、軸流タービンの運転時にもシュラウド５相互間が離間することなく接触を維持するような適切なシュラウド５相互間の圧力を、容易に確保することが可能である。
【００５２】
これにより軸流タービンの停止時、運転時にかかわらず、各動翼１が隣接する動翼１によって接触支持され、各動翼１に励振力が加えられて振動が生じても、隣接する動翼１の支持により振動は低減、減衰する。
【００５３】
ところで、軸流タービンの運転中、ロータ３の回転軸方向の上流から下流へ、所定の作動流体が各動翼１間に流されるが、この作動流体の一部は、動翼１の外側へ流れ込んでしまうことがある（図５参照）。このように動翼１の外側へ流れ込んだ作動流体は、凸部フィン２５ａおよび凹部フィン２５ｂによって遮られて蛇行しながら、凸部間隙Ｃ１および凹部間隙Ｃ２へ流入する。そして、作動流体は、凸部間隙Ｃ１および凹部間隙Ｃ２を進む間に運動エネルギーを失って、ノズルダイアフラム２３とシュラウド５との間で停滞するようになる。これにより、動翼１の外側へ流れ込もうとする新たな作動流体が凸部間隙Ｃ１および凹部間隙Ｃ２へ流入するのを防ぐことができ、作動流体を効果的に各動翼１間に流すことができる。
【００５４】
一般に、運転時の遠心力による動翼１の伸び、熱による膨張、および起動時等の熱的に非定常の状態でのケーシングの変形、等を考慮して、シュラウド５とフィン２５ａ、２５ｂとが接触しないように、シュラウド５とフィン２５ａ、２５ｂとの間に間隙が設けられる。しかしながら本実施の形態のように、各動翼１のシュラウド５同士が一体となって構成されている場合、万一軸流タービンの起動時にシュラウド凹部１１ａと凹部フィン２５ｂとが接触していると、ロータの回転に伴って、シュラウド凹部１１ａと凹部フィン２５ｂとの間で摩擦熱が生じる。この時、シュラウド凹部１１ａはシュラウド凸部１１ｂに比べて熱の逃げ場が少ないので、シュラウド５は非常に高温となるが、シュラウド５同士が一体となって構成されているので、各シュラウド５は膨張することができない。このため、凹部フィン２５ｂと接触するシュラウド凹部１１ａは降伏してしまう。そして、定常状態となってシュラウド凹部１１ａと凹部フィン２５ｂとの接触がなくなると、シュラウド凹部１１ａでは温度が下がって、シュラウド５は収縮してしまう。このシュラウド５の収縮によってシュラウド５相互間には間隙が生じてしまうことがあるので、シュラウド５同士を一体的に構成することができなくなってしまい、タービン動翼群５０の信頼性を著しく低下させてしまう場合がある。他方、シュラウド５とフィン２５ａ、２５ｂとの間の間隙を大きく設定することは、作動流体が動翼１の外側へ流れ込もうとするのを防ぐという性能面からは好ましくない。
【００５５】
しかしながら、本発明では、凸部間隙Ｃ１は、凹部間隙Ｃ２よりも小さく設定されているので、軸流タービンの運転中に生じる遠心力等により各動翼１のシュラウド５がロータ３の回転半径方向外側に移動した場合でも、凹部フィン２５ｂがシュラウド凹部１１ａと接触する前に、凸部フィン２５ａがシュラウド凸部１１ｂと接触する。また、シュラウド凸部１１ｂはシュラウド凹部１１ａに比べて熱が逃がし易い。
【００５６】
従って、凸部フィン２５ａとシュラウド凸部１１ｂとの間で摩擦熱が生じた場合でも、シュラウド凸部１１ｂの幅と高さを適切に選定することにより、フィン効果や漏洩蒸気による冷却効果を向上させることができる。これにより、凸部フィン２５ａとシュラウド凸部１１ｂとの接触部において、過熱により材料が降伏してしまうことを避けることができる。更に軸流タービン起動時には、軸流タービンのケーシング（図示せず）とロータ３との間で軸方向伸び差が生じる。このため、シュラウド凸部１１ｂの幅とフィンの軸方向位置とを適切に設定して、ケーシングとロータ３との間における軸方向伸び差による軸方向位置のずれを利用すれば、接触そのものの回避すら可能となる。
【００５７】
このように、ノズルダイアフラム２３と凸部フィン２５ａと凹部フィン２５ｂとによって構成されるラビリンス型の漏洩防止構造により、軸流タービンの信頼性を損なうことなく、作動流体の漏洩を効果的に防止することができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態では、タービン動翼群５０を構成する各動翼１のシュラウド５が、圧縮された状態で隣接する動翼１のシュラウド５と所定の圧力をもって接触する。これにより、タービン動翼群５０がロータ３を中心に回動している際にも、シュラウド５同士は圧縮連結されるので、シュラウド５部分で各動翼１は隣接する動翼１によって確実に支持される。従って、作動流体等により各動翼１に励振力が作用した場合でも、各動翼１は隣接する動翼１によって支持されているので、各動翼１に生じた振動は低減し素早く減衰する。
【００５９】
また、シュラウド５相互間における所定圧力をもった接触により各動翼１を支持しているので、連結ワイヤ等の剛性連結部材により隣接する動翼１同士を連結する必要がない。このため、剛性連結部材と動翼１との間で生じる応力集中、腐食成分の堆積、等の剛性連結部材の導入に伴う不都合を考慮する必要がない。
【００６０】
また、軸流タービン運転時に各動翼１に働く遠心力の大きさ、各動翼１に形成されているねじれの程度、各動翼１の大きさ、等にかかわらず、シュラウド５相互間の圧力を適切な大きさに調整することにより、各動翼１は隣接する動翼１によって適切に支持され、各動翼１に生じた振動は効果的に低減、減衰される。この点において、図１２乃至図１５に示されているような従来の軸流タービンとは異なっている。従って、本発明の軸流タービンは、プリツイスト型スナッバ動翼１を有する従来の軸流タービンにみられるような、動翼有効部や植え込み部７における過大なねじり応力の発生や局所的な片当たりによる応力の増大といった現象がなく、信頼性・安全性の観点から非常に望ましい構造を有している。
【００６１】
従って、軸流タービンの高温高圧段や既設機のリプレース等に本発明を適用することにより、信頼性、安定性の向上、装置の長寿命化、更には軸流タービン性能の向上といった著しい効果がある。
【００６２】
また動翼１は、固有の高温特性を有するコバルト系あるいはニッケル系超合金材料により製作されている。このため、これらの超合金の高温特性も加わって、運転環境が高温化している軸流タービンの運転効率の向上、環境への負荷低減、等の効果も期待される。
【００６３】
また、各タービン動翼群５０は、上述の仮組み立て工程と最終組み立て工程とを経てロータ３に取り付けられるので、タービン動翼群５０を構成する各動翼１を正規位置に容易に配置することが可能である。特に、仮組み立て工程でオフセットされた位置に配置された動翼１を最終組み立て工程において正規位置まで押し込むことにより、タービン動翼群５０を構成するすべての動翼１が正規位置に配置されるので、確実に各動翼１を正規位置に配置することが可能である。
【００６４】
なお本実施の形態では、タービン動翼群５０を構成する動翼１のうち数枚の動翼１を、仮組み立て工程においてオフセットされた位置に配置する場合について説明したが、タービン動翼群５０を構成するすべての動翼１を、仮組み立て工程でオフセットされた位置に配置してもよい。この場合にも、オフセットされた位置に配置された動翼１は、最終組み立て工程において正規位置に適切に配置される。従って、このような変形例においても、容易かつ確実に各動翼１を適切な正規位置に配置することが可能である。
【００６５】
仮組み立て工程においてオフセットされた位置に配置される動翼１のオフセット量は、各動翼１とロータ３との間に介在するシム２７の厚さにより調整される。このため、シム２７の厚さを所望の厚さに調節することにより動翼１のオフセット量を容易かつ確実に調整することができ、各シュラウド５間の圧力を確実にコントロールすることが可能となり、動翼１の信頼性、安定性の維持、向上を図ることができる。
【００６６】
また、ロータピン孔１５及び動翼ピン孔１３に挿入された止めピン２１により、各動翼１とロータ３とは嵌合された状態で固定され、また隣接する動翼１のシュラウド５同士の接触状態を保持することができる。このように、止めピン２１によって、動翼１をロータ３に確実、簡単に取り付けて保持することができる。
【００６７】
なお本実施の形態では、同一形状の動翼１によってタービン動翼群５０が構成されている場合について説明したが、各動翼１は必ずしも同一形状である必要はない。すなわち、タービン動翼群５０を構成するすべての動翼１が正規位置に取り付けられる前における、タービン動翼群５０を構成する各動翼１の有するシュラウド５の周方向長さαの総和が、タービン動翼群５０を構成するすべての動翼１が正規位置に取り付けられた後における、タービン動翼群５０を構成する各動翼１の有するシュラウド５の周方向長さβの総和よりも大きくなるような形状を、各動翼１が有していればよい。この場合にも、タービン動翼群５０を構成する正規位置に配置された各動翼１のシュラウド５は、隣接する動翼１のシュラウド５と所定の圧力をもって接触し、各動翼１は隣接する動翼１によって支持される。このため、各動翼１に生じた振動は、隣接する動翼１の支持によって低減されるとともに、素早く減衰されることとなる。
【００６８】
第２の実施の形態
図６及び図７（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態を示す図である。図６は、タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図である。図７（ａ）は、タービン動翼群を構成する所定の動翼の植え込み部とロータの植え込み溝との嵌合固定状態を示す図であり、図７（ｂ）は、この所定の動翼に隣接する動翼の植え込み部とロータの植え込み溝との嵌合固定状態を示す図である。
【００６９】
第２の実施の形態では、図６に示すように、タービン動翼群５０を構成する各動翼１のシュラウド５が、ロータ３の回転軸方向に対して傾斜した側面部分を有しており、上述の最終組み立て工程を経てロータ３に取り付けられた各動翼１のシュラウド５と、この動翼１に隣接する動翼１のシュラウド５と、は所定の圧力をもって接触し、シュラウド５相互間の接触面は、ロータ回転軸方向に対して傾斜した斜面を形成している。
【００７０】
また、タービン動翼群５０は植え込み部７が異なる２種類の動翼１によって構成されており、図７（ａ）に示す植え込み部７を有する動翼１ａと、図７（ｂ）に示す植え込み部７を有する動翼１ｂと、がロータ３の外周に沿って交互に配置されている。従って、各動翼１の植え込み部７は、隣接する動翼１の植え込み部７とは異なるタイプを有している。
【００７１】
図７（ａ）に示す植え込み部７を有する動翼１ａがロータ３に取り付けられると、植え込み部７の各嵌合歯８は、ロータ３の植え込み溝９の側壁のうちロータ３の回転軸方向の下流側側壁に所定の圧力をもって接触する。従って、この動翼１ａの植え込み部７はロータ３の植え込み溝９の下流側側壁によって支持される。他方、図７（ｂ）に示す植え込み部７を有する動翼１ｂがロータ３に取り付けられると、植え込み部７の各嵌合歯８は、ロータ３の植え込み溝９の側壁のうちロータ３の回転軸方向の上流側側壁に所定の圧力をもって接触する。従って、この動翼１ｂの植え込み部７はロータ３の植え込み溝９の下流側側壁によって支持される。なお、各動翼１の各嵌合歯８とロータ３の植え込み溝９との間には、ロータの回転軸方向に若干の間隙が存在する。
【００７２】
他の構成は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００７３】
図６及び図７（ａ）、（ｂ）において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施の形態では、図６に示すように、正規位置に配置された各動翼１のシュラウド５が、隣接する動翼１のシュラウド５と所定の圧力をもって接触しており、このシュラウド５相互間の接触面は、ロータ３の回転軸方向に対して所定の斜面を形成している。このため、上述の最終組み立て工程を経た各動翼１は、シュラウド５相互間の接触面方向から支持される。このため、動翼１に生じた振動のうちシュラウド５相互間の接触面方向成分を、効果的に低減、減衰させることができる。
【００７５】
また本実施の形態では、シュラウド５の側面部をロータ３の回転軸方向と平行に設けた場合に比べて、シュラウド５相互間の接触面積が大きくなっているので、
各動翼１はシュラウド５部分で堅固に支持され、各動翼１に生じた振動を低減、減衰させることができる。
【００７６】
また、各動翼１は、植え込み部７において止めピン２１を介して取り付け固定されているロータ３によっても支持されており、このロータ３による各動翼１の支持によっても、各動翼１に生じた振動が低減、減衰される。特に、本実施の形態では図７（ａ）、（ｂ）に示すように、シュラウド５相互間の接触面の角度が、各動翼１の植え込み部７とロータ３の植え込み溝９の側壁との接触面の角度と相違している。従って、各動翼１は、シュラウド５部分における支持方向に加えて、植え込み部７におけるロータ３による支持方向からも支持されることとなる。
【００７７】
更に、隣接する動翼１はシュラウド５部分で相互に圧縮連結されているので、隣接する動翼１同士は、シュラウド５部分を介して一体となって正規位置で支持されている。このため、各動翼１は、自らが嵌合する植え込み溝９の側壁からの支持方向、隣接する両隣の動翼１からのシュラウド５部分における支持方向、及び隣接する動翼１が嵌合するロータ３の植え込み溝９の側壁からの支持方向、という４方向から支持されている。
【００７８】
このように各動翼１は多方向（４方向）から支持され、様々な方向から加えられる励振力に対して柔軟に対応することができ、大きな制振作用を発揮することができる。従って、様々な方向に進む振動が各動翼１に生じた場合でも、シュラウド５部分における支持および植え込み部７におけるロータ３による支持によって、この振動を効果的に低減、減衰させることができる。
【００７９】
第３の実施の形態
図８は、本発明の第３の実施の形態を示す図であり、タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図である。
【００８０】
第３の実施の形態では、図８に示すように、タービン動翼群５０を構成する各動翼１のシュラウド５が、ロータ回転方向の前側面部およびロータ回転方向の後側面部において、ロータ３の回転軸方向に対して傾斜を有している。また各動翼１におけるロータ回転方向前側面部の傾斜角とロータ回転方向後側面部の傾斜角とは相異しており、各シュラウド５を上方から見た場合には、各シュラウド５の上面が台形状となっている。
【００８１】
そして、シュラウド５の上流側側面部と下流側側面部とが逆転して配置された動翼１が、ロータ３の外周に沿って交互に配置されてタービン動翼群５０が構成されている。このため、正規位置に配置された各動翼１の有する傾斜角の大きいシュラウド５の側面部５ａは、隣接する一方の動翼１の有する傾斜角の大きいシュラウド５の側面部５ａと所定の圧力を持って圧縮接触することとなる。他方、各動翼１の有する傾斜角の小さいシュラウド５の側面部５ｂは、隣接する他方の動翼１の有する傾斜角の小さいシュラウド５の側面部５ｂと所定の圧力を持って圧縮接触することとなる。このため、各動翼１は、傾斜角の小さい接触面を介して隣接する一方の動翼により接触支持され、傾斜角の大きい接触面を介して隣接する他方の動翼により接触支持されている。
【００８２】
他の構成は図６及び図７（ａ）、（ｂ）に示す第２の実施の形態と略同一である。
【００８３】
図８において、第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施の形態では、各動翼１のシュラウド５が、ロータ回転方向前側面部およびロータ回転方向後側面部において、ロータ３の回転軸方向に対して傾斜をもって、隣接する動翼１のシュラウド５と所定の圧力をもって接触している。従って、各動翼１は、隣接する動翼１によりシュラウド５相互間の接触面方向から支持され、動翼１に生じた振動の低減、減衰が図られている。特に、ロータ回転方向前側面部における接触面の角度とロータ回転方向後側面部における接触面の角度とは互いに相異しているので、各動翼１は、シュラウド５部分において異なる二方向から支持されることとなる。
【００８５】
また、各動翼１の植え込み部７はロータ３の植え込み溝９の一側面に圧縮接触しており、各動翼１は、この圧縮接触するロータ３の植え込み溝９からも支持される。更に、各動翼１は、シュラウド５の部分で連結され、隣接する動翼と一体的に形成されている。このため、各動翼１は、隣接する動翼１がロータ３により支持される方向からも支持されていることとなる。
【００８６】
このように、各動翼１はシュラウド５部分および植え込み部７において様々な方向から支持されているので、様々な方向から加えられる励振力に対して柔軟に対応することができ、各動翼１で様々な方向に進む振動が各動翼１に生じた場合でも、この振動を効果的に低減、減衰させることができる。
【００８７】
第４の実施の形態
図９は、本発明の第４の実施の形態を示す図であり、タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図である。
【００８８】
第４の実施の形態では、図９に示すように、タービン動翼群５０を構成する各動翼１のシュラウド５が、ロータ回転方向の前方側面部で凸形多角形状を有し、ロータ回転方向の後方側面部で凹形多角形状を有している。ロータ回転方向前方側面部は、作動流体が流れるロータ３の回転軸方向の上流側から下流側に向かって、上流背側側面部分５ｅと中流背側側面部分５ｆと下流背側側面部分５ｇとを順次形成しており、各面はそれぞれ異なる傾斜角を有している。同様に、ロータ回転方向後方側面部は、ロータ３の回転軸方向の上流側から下流側に向かって、上流腹側側面部分５ｈと中流腹側側面部分５ｉと下流腹側側面部分５ｊとを順次形成しており、各面はそれぞれ異なる傾斜角を有している。
【００８９】
そして、隣接する動翼１のうち、一方の動翼１の有するシュラウド５の凹形後方側面部に、他方の動翼１の有するシュラウド５の凸形前方側面部が圧縮嵌合して、正規位置に配置された隣接する動翼１同士が、シュラウド５部分で連結される。
【００９０】
このように隣接する動翼１同士が連結される際、一方の動翼１が有するシュラウド５の上流腹側側面部分５ｈと他方の動翼１が有するシュラウド５の上流背側側面部分５ｅとが所定の圧力を持って接触するとともに、一方の動翼１が有するシュラウド５の下流腹側側面部分５ｊと他方の動翼１が有するシュラウド５の下流背側側面部分５ｇとが所定の圧力を持って接触するようになっている。
【００９１】
なお、一方の動翼１が有するシュラウド５の中流腹側側面部分５ｉと、他方の動翼１が有するシュラウド５の中流背側側面部分５ｆとの間には間隙が設けられている。そして各動翼１に付着した水分等が、この間隙から逃がされるようになっており、各動翼１の腐食等を効果的に防いでいる。
【００９２】
他の構成は図６及び図７（ａ）、（ｂ）に示す第２の実施の形態と略同一である。
【００９３】
図９において、第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９４】
タービン動翼群５０を構成する各動翼１のシュラウド５は、傾斜角が異なる上流背側側面部分５ｅおよび下流背側側面部分５ｇにおいて、隣接する一方の動翼１のシュラウド５と所定の圧力を持って圧縮接触するとともに、傾斜角の異なる上流腹側側面部分５ｈおよび下流腹側側面部分５ｊにおいて、隣接する他方の動翼１のシュラウド５と所定の圧力を持って圧縮接触する。従って、タービン動翼群５０の各動翼１シュラウド５は、両隣のシュラウド５と４面で圧縮接触し、各動翼１は、シュラウド５部分において４箇所で支持されることとなる。
【００９５】
特に、シュラウド５の後方側面部あるいは前方側面部における接触二面は、互いに異なる傾斜角を形成しているので、隣接するシュラウド５同士は相互に二方向から支持されることとなる。従って、励振力が様々な方向から各動翼１に作用した場合でも、隣接する動翼１同士は、シュラウド５における傾斜角の異なる各接触面を介して支持されて、各動翼１に生じた振動の低減、減衰が図られている。
【００９６】
このように、シュラウド５同士が角度の異なる二面（多面）において所定の圧力を持って接触し、各接触面はそれぞれ異なる角度をもって形成されているので、
隣接する動翼１同士が相互に二方向（多方向）から支持されている。これにより、各動翼１に生じた様々な方向へ進む振動を効果的に低減、減衰させることができる。また当然のことながら、各動翼１には、動翼１に振動を与えるような強制外力に対しても十分な振動低減、減衰の効果が与えられている。このため本発明では、図１４に示されている従来のプリツイスト構造の弱点が克服されている。
【００９７】
なお、本実施の形態では、隣接する動翼１のシュラウド５同士が角度の相違する二面を介して接触している場合について説明したが、角度の相違する二面以上の複数面で所定の圧力をもって接触している場合にも同様の作用、効果を奏することができる。この場合にも、隣接する動翼１同士が複数方向から相互に支持され、様々な方向から励振力が各動翼１に作用した場合でも、各動翼１に生じた振動を効果的に低減、減衰させることができる。
【００９８】
第５の実施の形態
図１０は、本発明の第５の実施の形態を示す図であり、タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図である。
【００９９】
第５の実施の形態では、図１０に示すように、タービン動翼群５０を構成する各動翼１がシュラウド５部分で連結される際、各動翼１が有するシュラウド５の上流腹側側面部分５ｈと、隣接する一方の動翼１が有するシュラウド５の上流背側側面部分５ｅと、が所定の圧力を持って圧縮接触するようになっている。また、各動翼１が有するシュラウド５の下流背側側面部分５ｇと、隣接する他方の動翼１が有するシュラウド５の下流腹側側面部分５ｊと、が所定の圧力を持って圧縮接触するようになっている。
【０１００】
そして、図１０に示す動翼１ａのシュラウド５では上流側から下流側に向かう力により支持され他方、隣接する動翼１ｂのシュラウド５では下流側から上流側に向かう力によって支持されている。
【０１０１】
すなわち、各動翼１の植え込み部７は、ロータ３の植え込み溝９に嵌合する際、シュラウド５部分におけるロータ回転軸方向への支持方向とは逆方向へ支持されるようになっている。例えば、図１０に示す動翼１ａの植え込み部７の各嵌合歯８は、図３（ａ）に示すように植え込み溝９の下流側側面と所定の圧力をもって接触しており、この動翼１ａは植え込み部７において下流側から上流側へ支持されている。また、図１０示す動翼１ｂの植え込み部７の各嵌合歯８は、図３（ｂ）に示すように植え込み溝９の上流側側面と所定の圧力をもって接触しており、この動翼１ｂは植え込み部７において上流側から下流側へ支持されている。
【０１０２】
なお、シュラウド５のロータの回転方向前方側面部およびロータ回転方向後方側面部のうち、隣接する動翼１のシュラウド５に接触していない部分と、隣接する動翼１のシュラウド５と、の間には間隙が設けられている。
【０１０３】
他の構成は図９に示す第４の実施の形態と略同一である。
【０１０４】
図１０において、第４の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０５】
図１０において、タービン動翼群５０を構成する各動翼１は、シュラウド５部分において隣接する動翼１によって支持されるとともに、植え込み部７においてロータ３によって支持される。従って、各動翼１に生じた振動は、シュラウド５部分およびロータ３部分における支持により、低減、減衰される。
【０１０６】
特に、各動翼１の植え込み部７におけるロータ３からの支持方向と、シュラウド５部分における隣接動翼１からの支持方向とは、互いに逆方向となっている。
【０１０７】
このように各動翼１は、シュラウド５部分および植え込み部７において多方向から支持されているので、様々な方向から各動翼１に励振力が加えられた場合でも、各動翼１に生じた振動は効果的に低減、減衰される。
【０１０８】
第６の実施の形態
図１１は、本発明の第６の実施の形態を示す図であり、動翼の植え込み部がロータの植え込み溝に嵌合する際の構成を示す図である。
【０１０９】
第６の実施の形態では、図１１に示すように、動翼１の植え込み部７における所定の嵌合歯８ａの根本部分に突出部１７が設けられている。この突出部１７は、嵌合歯８ａの伸長方向に対して所定の傾斜角を有する斜面を形成しており、嵌合歯８ａが植え込み溝９に嵌合する際に、突出部１７が植え込み溝９の横断面方向へ突出するように設けられている。
【０１１０】
そして、動翼１が正規位置でロータ３に取り付けられる前の植え込み溝９の横断面径が、嵌合歯８ａの横断面径と突出部１７の突出量とを加えたものよりも小さくなるように突出部１７の突出量が設定されている。これにより、植え込み部７の嵌合歯８をロータ３の植え込み溝９に嵌合させる際、各嵌合歯８の一側面部は、植え込み溝９の下流側側面部と所定の圧力をもって接触するようになっている。また、所定の嵌合歯８ａの他側面部は、突出部１７を介して、対応する植え込み溝９の側面部のうち上流側側面部と所定の圧力をもって接触するようになっている。
【０１１１】
なお、植え込み溝９が形成されているロータ３のうち、動翼１の植え込み部７とロータ３の植え込み溝９とが嵌合固定する際に突起部が押し当てられる部分は、面取り加工が施されて面取り部１９が形成されている。そして、面取り部１９の形状によって、植え込み部７と植え込み溝９との間に生じる所定の圧力を調整することができるようになっている。
【０１１２】
他の構成は図１乃至図５に示す第１の実施の形態と略同一である。
【０１１３】
図１１において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１４】
タービン動翼群５０を構成する各動翼１の植え込み部７の各嵌合歯８は、それぞれロータ３の対応する植え込み溝９に嵌合している。この時、図１１に示すように、各嵌合歯８は、植え込み溝９の下流側側面に所定の面圧をもって接触するので、各動翼１はロータ３によって下流側から上流側に向かってロータ回転軸方向へ支持される。また、突出部１７が設けられている嵌合歯８ａは、突出部１７を介して対応する植え込み溝９の上流側側面に所定の面圧をもって接触するので、この動翼１は、ロータ３によって上流側から下流側に向かってロータ回転軸方向へ支持される。
【０１１５】
従って、ロータ３に嵌合固定された各動翼１は、植え込み部７においてロータ３により、上流側から下流側に向かってロータ回転軸方向へ支持されるとともに、下流側から上流側に向かってロータ回転軸方向へ支持される。
【０１１６】
また各動翼１は、シュラウド５部分において、隣接する動翼１によってロータ回転方向へ支持される。
【０１１７】
このように各動翼１は、シュラウド５部分および植え込み部７において多方向から支持されて大きな振動抑制力を発揮することができ、様々な方向から励振力が加えられても、各動翼１に生じた振動は効果的に低減、減衰される。特に、植え込み部７では上流側から下流側、下流側から上流側という双方向から支持されているので、各動翼１に生じた振動を植え込み部７において効果的に低減、減衰させることができる。
【０１１８】
なお、突出部１７を動翼の１植え込み部７側に設ける代わりに、ロータ３の植え込み溝９の側壁に設けた場合にも、動翼１が正規位置でロータ３に取り付けられる前の植え込み溝９の横断面径が、嵌合歯８ａの横断面径と突出部１７の突出量とを加えたものよりも小さくなるように突出部１７の突出量が設定されていればよい。この場合にも、植え込み部７の嵌合歯８をロータ３の植え込み溝９に嵌合させる際、各嵌合歯８の一側面部は、植え込み溝９の下流側側面部と所定の圧力をもって接触するようになっている。また、所定の嵌合歯８ａの他側面部は、突出部１７を介して、対応する植え込み溝９の側面部のうち上流側側面部と所定の圧力をもって接触するようになっているので、上述した本実施の形態における作用、効果と同様の作用、効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】ロータに動翼を取り付けた状態を示す概略構成図。
【図２】ロータ及び動翼の組み立て状態を示す図。
【図３】動翼の植え込み部とロータの植え込み溝との構成を示す図。
【図４】止めピンで正規位置に配置された動翼の植え込み部をロータの植え込み溝に嵌合固定する状態を示す図。
【図５】ノズルダイアフラム、凸部フィン及び凹部フィンから成る漏洩防止構造と動翼のシュラウドとの構成関係を説明する図。
【図６】タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図。
【図７】動翼の植え込み部とロータの植え込み溝との嵌合固定状態を示す図。
【図８】タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図。
【図９】タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図。
【図１０】タービン動翼群を構成する各動翼のシュラウドを、ロータの回転軸を中心とする回転半径方向外側から見た図。
【図１１】動翼の植え込み部がロータの植え込み溝に嵌合する際の構成を示す図。
【図１２】動翼根元部から動翼先端部にかけて大きなねじりを有する動翼をロータに組込んだ状態を示す図。
【図１３】スナッバ構造を有するタービン動翼群の各動翼の一例を示す図。
【図１４】スナッバ構造を有するタービン動翼群の各動翼の一例を示す図。
【図１５】スナッバ構造を有するタービン動翼群の各動翼の一例を示す図。
【符号の説明】
【０１２０】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ  動翼
３  ロータ
５  シュラウド
６  翼部
７  植え込み部
８  嵌合歯
９  植え込み溝
１０  ロータ側受け棚
１１ａ  シュラウド凹部
１１ｂ  シュラウド凸部
１３  動翼ピン孔
１５  ロータピン孔
１７  突出部
１９  面取り部
２１  止めピン
２３  ノズルダイアフラム
２５ａ  凹部フィン
２５ｂ  凸部フィン
２７  シム
Ｃ１  凸部間隙
Ｃ２  凹部間隙
５０  タービン動翼群
ｈ  オフセット量
ｌ１、ｌ２  動翼のピッチ
ｍ  間隙
ｒ  シュラウドの平均回転半径
α、β  シュラウドの周方向長さ
θ１  シュラウドの面角度
θ２  動翼のねじり角度
【図１】
2007064074.tif 000003
【図２】
2007064074.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007064074.tif 000006
【図５】
2007064074.tif 000007
【図６】
2007064074.tif 000008
【図７】
2007064074.tif 000009
【図８】
2007064074.tif 000010
【図９】
2007064074.tif 000011
【図１０】
2007064074.tif 000012
【図１１】
2007064074.tif 000013
【図１２】
2007064074.tif 000014
【図１３】
2007064074.tif 000015
【図１４】
2007064074.tif 000016
【図１５】
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