(57)【要約】【課題】ターボ回転機械の稼動状態に応じて、回転部材の全周に亘ってシール間隙を調整しうる自動調整シールを提供する。【解決手段】自動調整シール１は、静止部材に支持され、ロータ２の全周に亘って設けられて、ターボ回転機械の高圧側と低圧側とを仕切る複数のフィン部材１０と、ターボ回転機械の稼動状態に応じて複数のフィン部材１０を回転させる回転機構２０，５２とを備える。回転機構２０，５２によって、ターボ回転機械の稼動状態に応じてフィン部材１０が回転して、フィン部材１０とロータ２との間隙が調節される。【選択図】図１
2012180874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材が静止部材に対峙しながら回転し、該回転部材と流体とのエネルギーの受け渡しを行うターボ回転機械に用いる自動調整シールであって、
前記静止部材に支持され、前記回転部材の全周に亘って設けられる複数のフィン部材と、
前記ターボ回転機械の稼動状態に応じて前記複数のフィン部材を回転させて、該フィン部材と前記回転部材との間隙を調節する回転機構とを備えることを特徴とする自動調整シール。
【請求項２】
前記回転機構は、少なくとも前記ターボ回転機械の定格運転時において、流体の圧力により前記複数のフィン部材を前記回転部材に向けて回転させることを特徴とする請求項１に記載の自動調整シール。
【請求項３】
前記回転機構は、
流体によって押圧されるとともに、該流体からの押圧力を前記フィン部材に伝える受圧部材と、
前記受圧部材を介して前記フィン部材に伝わる流体からの押圧力を、前記回転部材に向かう前記フィン部材の回転運動に変換するヒンジ部とを有することを特徴とする請求項２に記載の自動調整シール。
【請求項４】
前記受圧部材は、前記静止部材に固定されたハウジングに収納され、該ハウジングの内部空間を、前記ターボ回転機械の高圧側及び低圧側にそれぞれ連通する高圧室と低圧室とに隔てる仕切板であり、
前記仕切板は、前記高圧室と前記低圧室との圧力差によって前記ハウジング内を摺動することを特徴とする請求項３に記載の自動調整シール。
【請求項５】
前記仕切板の一方の表面に当接するとともに、前記ハウジングの底面を貫通し、前記ターボ回転機械の高圧側の前記フィン部材の表面に固定された第１ピンと、
前記仕切板の他方の表面に当接するとともに、前記ハウジングの底面を貫通し、前記ターボ回転機械の低圧側の前記フィン部材の表面に固定された第２ピンと、
前記ハウジングの底面に設けられ、前記仕切板の摺動方向に沿って前記第１ピン及び前記第２ピンが動くように該第１ピン及び第２ピンをそれぞれ案内する第１スリット及び第２スリットとをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の自動調整シール。
【請求項６】
前記第１ピンに固定され、前記ターボ回転機械の高圧側から前記ハウジングの低圧室への前記第１スリットを介した流体の流入を防止するように、前記第１スリットうち少なくとも前記低圧室に属する部分をシールする第１シールプレートと、
前記第２ピンに固定され、前記ハウジングの高圧室から前記ターボ回転機械の低圧側への前記第２スリットを介した流体の流出を防止するように、前記第２スリットのうち少なくとも前記高圧室に属する部分をシールする第２シールプレートと、
前記第１ピン及び前記第２ピンを前記仕切板に向けて付勢するピン付勢手段とをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の自動調整シール。
【請求項７】
前記ハウジングの低圧室から高圧室に向かう方向に前記仕切板を付勢する付勢手段をさらに備えることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の自動調整シール。
【請求項８】
前記受圧部材は、前記フィン部材の背面に取り付けられるとともに、前記静止部材に設けた溝に嵌め込まれることによって、前記フィン部材を前記静止部材に支持する支持部材であり、
前記溝の内部が前記ターボ回転機械の高圧側に連通しており、該高圧側から前記溝の内部に流入した流体によって、前記受圧部材としての前記支持部材は前記回転部材の径方向内方に押圧されることを特徴とする請求項３に記載の自動調整シール。
【請求項９】
前記支持部材を前記回転部材の径方向外方に付勢する付勢手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の自動調整シール。
【請求項１０】
前記フィン部材は、前記回転部材の軸方向に沿って配設された複数枚のシールフィンからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の自動調整シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、蒸気タービン、ガスタービン、コンプレッサ等のターボ回転機械に用いられる自動調整シールに関する。ここで、自動調整シールとは、ターボ回転機械の稼動状態に応じてシール間隙が自動的に調整されるシールをいう。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン、ガスタービン、コンプレッサ等のターボ回転機械では、運転効率の向上の観点から、回転部材（ロータや動翼）と静止部材（車室や静翼）との間隙を介した作動流体の漏洩を防止するシールが様々な箇所に設けられている。
例えば、高中圧室一体型の蒸気タービンの高圧部と中圧部の間などに設けられるダミー環シール、ロータが車室を貫通する部位に設けられるグランドシール、動翼先端と車室の間に設けられる動翼チップシール、静翼先端とロータの間に設けられる静翼チップシール等が挙げられる。
【０００３】
この種のシールは、従来、複数条のフィンを有するラビリンスブロックと、ラビリンスブロックを背面から弾性的に支持する板ばねとで構成されるラビリンスシールを用いるのが一般的であった。この場合、静止部材に形成された溝にラビリンスブロックを嵌着した状態で、該ラビリンスブロックを板ばねで背面から押さえつけることで、フィンと回転部材との間隙が一定に維持されるようになっている。これにより、フィンと回転部材との微小な隙間の通過時に、流体は急激に膨張して圧力が低下するので、流体の漏れが抑制される。
【０００４】
ところが、上記構成のラビリンスシールでは、フィンと回転部材との隙間が小さすぎると、ターボ回転機械の稼動状態によっては（特に、起動時・停止中）、回転部材と静止部材の熱伸び差等の影響で、フィンが回転部材と接触してしまい、フィンの摩耗や軸振動が発生することがあった。一方、フィンと回転部材の隙間を大きくすると、流体の漏れを十分に防止することができず、ターボ回転機械の運転効率が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、従来のラビリンスシールに代わるものとして、特許文献１には、ターボ回転機械の稼動状態に応じてシール間隙が自動的に調整される自動調整シールが記載されている。
このシールは、回転部材の外周面に沿って配置された固定シールリングと可動シールリングとで構成されており、固定シールリングは車室の水平分割面の周辺にロータの左右両側に一対設けられ、可動シールリングはロータの上下両側に一対設けられている。このうち可動シールリングは、弾性体（波板ばね、皿ばね、金属ベローズ等）により半径方向外方に付勢されており、ターボ回転機械の起動時・停止中におけるシール間隙が十分に確保されるようになっている。一方、ターボ回転機械の定格運転時では、可動シールリングは、ターボ回転機械内の流体の圧力によって、弾性体の付勢力に抗して半径方向内方に押されるので、シール間隙を最小限にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２９３７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の自動調整シールでは、ターボ回転機械の稼動状態に応じて動きうるのは可動シールリングのみであって、固定シールリングは基本的に不動であるから、固定シールリングと回転部材との間のシール間隙は自動調整されない。
【０００８】
このため、固定シールリングと回転部材との間を介した流体の漏れを十分に防止することが難しく、さらなる運転効率向上のためには固定シールリングと回転部材との間のシール間隙をも自動的に調整する必要があった。特に、上記自動調整シールを小径のダミー環等に用いる場合、可動シールリングによる流体漏れの低減効果に対して、固定シールリングと回転部材との間を介した流体の漏れの影響が大きく、ターボ回転機械の運転効率を十分に向上させることが難しかった。
【０００９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、ターボ回転機械の稼動状態に応じて、回転部材の全周に亘ってシール間隙を調整しうる自動調整シール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】
【００１０】
本発明に係るターボ回転機械用の自動調整シールは、回転部材が静止部材に対峙しながら回転し、該回転部材と流体とのエネルギーの受け渡しを行うターボ回転機械に用いられる自動調整シールであって、前記静止部材に支持され、前記回転部材の全周に亘って設けられる複数のフィン部材と、前記ターボ回転機械の稼動状態に応じて前記複数のフィン部材を回転させて、該フィン部材と前記回転部材との間隙を調節する回転機構とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この自動調整シールによれば、複数のフィン部材を回転部材の全周に亘って設け、ターボ回転機械の稼動状態に応じてフィン部材を回転させることで、各フィン部材と回転部材との間隙を調節するようにしたので、回転部材の全周に亘ってシール間隙を調整することができる。
【００１２】
上記自動調整シールにおいて、前記回転機構は、少なくとも前記ターボ回転機械の定格運転時において、前記ターボ回転機械の高圧側に発生する流体の圧力によって、前記複数のフィン部材を前記回転部材に向けて回転させることが好ましい。
【００１３】
このように、ターボ回転機械の運転中に高圧側に発生する流体の圧力を利用すれば、ターボ回転機械の稼動状態に応じたシール間隙の自動調整を簡単な装置構成で実現することができる。
【００１４】
具体的には、前記回転機構は、前記ターボ回転機械の高圧側の流体によって押圧されるとともに、該流体からの押圧力を前記フィン部材に伝える受圧部材と、前記受圧部材を介して前記高圧側の流体から前記フィン部材に伝わる押圧力を、前記回転部材に向かう前記フィン部材の回転運動に変換するヒンジ部とを有するように構成する。
【００１５】
これにより、ターボ回転機械の運転中に高圧側に発生する流体の圧力によって、受圧部材が押圧され、この押圧力は受圧部材を介してフィン部材に伝わる。そして、フィン部材に作用する押圧力は、ヒンジ部によって、回転部材に向かうフィン部材の回転運動に変換されるので、ターボ回転機械の運転中におけるシール間隙は狭まるように自動的に調整される。
【００１６】
例えば、前記受圧部材は、前記静止部材に固定されたハウジングに収納され、該ハウジングの内部空間を、前記ターボ回転機械の高圧側及び低圧側にそれぞれ連通する高圧室と低圧室とに隔てる仕切板であり、前記仕切板は、前記高圧室と前記低圧室との圧力差によって前記ハウジング内を摺動するようにしてもよい。
【００１７】
これにより、ターボ回転機械の運転中に発生するハウジング内の高圧室と低圧室との流体の圧力差によって、仕切板は高圧室から低圧室に向かう方向に摺動し、仕切板を介してフィン部材に伝わった押圧力がヒンジ部によってフィン部材の回転運動に変換され、シール間隙が自動的に調整される。
【００１８】
この場合、上記自動調整シールは、前記仕切板の一方の表面に当接するとともに、前記ハウジングの底面を貫通し、前記ターボ回転機械の高圧側の前記フィン部材の表面に固定された第１ピンと、前記仕切板の他方の表面に当接するとともに、前記ハウジングの底面を貫通し、前記ターボ回転機械の低圧側の前記フィン部材の表面に固定された第２ピンと、前記ハウジングの底面に設けられ、前記仕切板の摺動方向に沿って前記第１ピン及び前記第２ピンが動くように該第１ピン及び第２ピンをそれぞれ案内する第１スリット及び第２スリットとをさらに備えていてもよい。
【００１９】
このように、仕切板の両面に当接するように設けた（即ち、仕切板を挟んで設けた）第１ピン及び第２ピンをフィン部材に連結することで、仕切板の摺動に伴って、第１ピン及び第２ピンのいずれか一方が仕切板に押圧され、この押圧力がフィン部材に伝わる。
また、ハウジングの底面に第１スリット及び第２スリットを設けることで、仕切板の摺動に伴って第１ピン及び第２ピンが動く際のハウジング底面との干渉が防止され、高圧室と低圧室との圧力差に起因して仕切板に作用した押圧力を確実にフィン部材に伝えることができる。
【００２０】
さらにこの場合、上記自動調整シールは、前記第１ピンに固定され、前記ターボ回転機械の高圧側から前記ハウジングの低圧室への前記第１スリットを介した流体の流入を防止するように、前記第１スリットうち少なくとも前記低圧室に属する部分をシールする第１シールプレートと、前記第２ピンに固定され、前記ハウジングの高圧室から前記ターボ回転機械の低圧側への前記第２スリットを介した流体の流出を防止するように、前記第２スリットのうち少なくとも前記高圧室に属する部分をシールする第２シールプレートと、前記第１ピン及び前記第２ピンを前記仕切板に向けて付勢するピン付勢手段とを備えることが好ましい。
【００２１】
このように、第１シールプレート及び第２シールプレートを第１ピン及び第２ピンにそれぞれ固定し、ピン付勢手段によって第１ピン及び第２ピンを仕切板に向けて付勢することで、仕切板がいずれの方向に摺動しても、第１ピン及び第２ピンとともにシールプレートを仕切板の摺動に合わせて移動させることができる。したがって、ハウジングの内部空間を高圧室と低圧室とに隔てる仕切板が摺動しても、第１シールプレート及び第２シールプレートによって、ハウジング底面に形成された第１スリット及び第２スリットを介した流体の漏れを防止することができる。
なお、ハウジング内の高圧室はターボ回転機械の高圧側にもともと連通しているから、ターボ回転機械の高圧側のフィン部材の表面に固定された第１ピンを案内する第１スリットは、少なくとも低圧室に属する部分が第１シールプレートでシールされれば足りる。同様に、ハウジング内の低圧室はターボ回転機械の低圧側にもともと連通しているから、ターボ回転機械の低圧側のフィン部材の表面に固定された第２ピンを案内する第２スリットは、少なくとも高圧室に属する部分が第２シールプレートでシールされれば足りる。
【００２２】
上記自動調整シールにおいて、前記ハウジングの低圧室から高圧室に向かう方向に前記仕切板を付勢する付勢手段をさらに備えることが好ましい。
【００２３】
これにより、ターボ回転機械の起動時・停止中、ハウジング内の高圧室と低圧室との流体の圧力差がない（あるいは殆どない）ので、仕切板は、付勢手段の付勢力によって低圧室から高圧室に向かう方向に摺動する。したがって、ターボ回転機械の運転中とは逆方向の押圧力がフィン部材に作用し、この逆方向の押圧力はヒンジ部材によって回転部材から離れるようなフィン部材の回転運動に変換されるので、ターボ回転機械の起動時・停止中におけるシール間隙は広がるように自動的に調整される。
【００２４】
あるいは、前記受圧部材は、前記フィン部材の背面に取り付けられるとともに、前記静止部材に設けた溝に嵌め込まれることによって、前記フィン部材を前記静止部材に支持する支持部材であり、前記溝の内部が前記ターボ回転機械の高圧側に連通しており、該高圧側から前記溝の内部に流入した流体によって、前記受圧部材としての前記支持部材は前記回転部材の径方向内方に押圧されるようにしてもよい。
【００２５】
これにより、ターボ回転機械の運転中に高圧側から溝内部に流入した流体の圧力によって、支持部材は回転部材の径方向内側に押圧され、この支持部材を介してフィン部材に伝わった押圧力がヒンジ部によってフィン部材の回転運動に変換される。
このように、静止部材に設けた溝の内部空間にターボ回転機械の高圧側の流体を導くとともに、かかる流体の圧力によって、受圧部材としての支持部材を押圧するようにすれば、上述のような高圧室と低圧室とを有するハウジングや、該ハウジングのシール性を維持するための構成が不要となる。
【００２６】
この場合、前記支持部材を前記回転部材の径方向外方に付勢する付勢手段をさらに備えることが好ましい。
【００２７】
これにより、ターボ回転機械の起動時・停止中、ターボ回転機械の高圧側からの溝内部への流体の流入がない（あるいは殆どない）ので、支持部材は付勢手段の付勢力によって径方向外方に押圧される。したがって、ターボ回転機械の運転中とは逆方向の押圧力がフィン部材に作用し、この逆方向の押圧力がヒンジ部材によって回転部材から離れるようなフィン部材の回転運動に変換されるので、ターボ回転機械の起動時・停止中におけるシール間隙は広がるように自動的に調整される。
【００２８】
上記自動調整シールにおいて、前記フィン部材は、前記回転部材の軸方向に沿って配設された複数枚のシールフィンからなることが好ましい。
【００２９】
このように、回転部材の全周に亘って設けられた複数のフィン部材を、それぞれ、回転部材の軸方向に沿って配設された複数枚のシールフィンで構成することで、全体としてラビリンスシール構造が形成され、シール間隙を介した流体の漏れをより確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数のフィン部材を回転部材の全周に亘って設け、ターボ回転機械の稼動状態に応じてフィン部材を回転させることで、各フィン部材と回転部材との間隙を調節するようにしたので、回転部材の全周に亘ってシール間隙を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ターボ回転機械用の自動調整シールの概略的な構成を示す正面図であり、（ａ）はターボ回転機械の起動時・停止中における様子を示し、（ｂ）はターボ回転機械の定格運転中の様子を示している。
【図２】第１実施形態に係る自動調整シールを示す一部断面斜視図である。
【図３】（ａ）は複数のフィン部材の配置例を示す図であり、（ｂ）は隣接するフィン部材が重なり合う箇所を示す拡大図である。
【図４】図２における矢印Ａ方向から見た一部断面上面図である。
【図５】図２における矢印Ｂ方向から見た一部断面正面図である。
【図６】第２実施形態に係る自動調整シールを示す斜視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３３】
［第１実施形態］
図１はターボ回転機械用の自動調整シールの概略的な構成を示す正面図であり、図１（ａ）はターボ回転機械の起動時・停止中における様子を示し、図１（ｂ）はターボ回転機械の定格運転中の様子を示している。
【００３４】
自動調整シール１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、静止部材（不図示）に支持された複数のフィン部材１０が、回転部材としてのロータ２の全周に亘って設けられて構成されている。複数のフィン部材１０は互いに重なり合っており、全体として、ターボ回転機械の高圧側と低圧側とを隔てている。なお、自動調整シール１は、ダミー環シール、グランドシール、動静翼チップシール等を含む種々の用途に用いることができる。
【００３５】
自動調整シール１は、後述する回転機構によって各フィン部材１０を回転させることで、シール間隙が調整される。すなわち、ターボ回転機械の起動時・停止中にはフィン部材１０とロータ２との間のシール間隔が大きいが（図１（ａ）参照）、ターボ回転機械が運転を開始すると、フィン部材１０が図１（ａ）における矢印方向に回転し、ターボ回転機械の運転中（少なくとも定格運転状態）ではシール間隙は狭まるようになっている（図１（ｂ）参照）。なお、図１に示した例では、後述する回転機構の構造上の理由から、フィン部材１０は、純粋な回転運動だけでなく、ロータ２の周方向に沿った移動も同時に起こっており、フィン部材１０の回転運動と周方向に沿った移動とが相まってシール間隙が狭まっている。
【００３６】
フィン部材１０の形状は、ターボ回転機械の定格運転状態において、ロータ２の全周に亘ってシール間隙が略均一となるように決定されることが好ましい。すなわち、ターボ回転機械の定格運転中において、各フィン部材１０が重なり合ってなす全体形状の内周が、ロータ２の略同心円となるように、フィン部材１０の形状を決定することが好ましい。これにより、ターボ回転機械の定格運転状態におけるシール間隙をロータ２の全周に亘って均一に小さくして、流体の漏れを最小限にすることができる。
【００３７】
図２は、自動調整シール１の具体的な構成例を示す一部断面斜視図である。図３（ａ）は複数のフィン部材１０の配置例を示す図であり、図３（ｂ）は隣接するフィン部材１０が重なり合う箇所を示す拡大図である。また、図４は図２における矢印Ａ方向から見た一部断面上面図であり、図５は図２における矢印Ｂ方向から見た一部断面正面図である。
【００３８】
図２に示すように、自動調整シール１は、フィン部材１０を回転させる回転機構２０を備えている。なお、ここでは、説明の便宜上、フィン部材１０とこれに対応する回転機構２０とを一組だけ示しているが、実際には、ロータ２の全周に亘ってフィン部材１０及び回転機構２０が複数セット設けられている。
【００３９】
フィン部材１０は、図２に示すように、ロータ２の軸方向に沿って配設された複数枚のシールフィン１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）からなることが好ましい。
このように、ロータ２の全周に亘って設けられた複数のフィン部材１０を、それぞれ、ロータ２の軸方向に沿って配設された複数枚のシールフィン１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）で構成することで、全体としてラビリンスシール構造が形成され、シール間隙を介した流体の漏れをより確実に抑制することができる。
【００４０】
また、複数枚のシールフィン１２からなるフィン部材１０をロータ２の周方向に配置する際、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、フィン部材１０が自己のシールフィン１２の間に、隣接するフィン部材１０のシールフィン１２を可能な限り多く挟むように、重ね合わせることが好ましい。ここで、「可能な限り多く」とは、各フィン部材１０がｎ枚のシールフィン１２からなる場合、隣接するフィン部材１０の（ｎ−１）枚のシールフィン１２を挟むことを意味する。例えば、図３（ａ）及び（ｂ）では、各フィン部材１０は３枚のシールフィン１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）からなり、フィン部材１０−１は、隣接するフィン部材１０−２の２枚のシールフィン１２Ａ及び１２Ｂを挟んでいる。
これにより、隣接するフィン部材１０が重なり合う箇所における、流体の漏れをより確実に抑制することができる。
【００４１】
また、複数のフィン部材１０は、（一枚のシールフィン１２の厚さｔ２）＋（隣接するフィン部材１０が重なり合う箇所におけるシールフィン１２同士の間隙ｇ）の距離だけロータ軸方向に交互にずらして配置することが好ましい。これにより、自動調整シール１全体としてのロータ軸方向における厚さｔ１を小さくして、ターボ回転機械のコンパクト化を実現できる。
【００４２】
各フィン部材１０を回転させる回転機構２０は、図２に示すように、ターボ回転機械の高圧側の流体によって押圧されるとともに、この押圧力をフィン部材１０に伝える仕切板（受圧部材）２２と、仕切板２２からフィン部材１０に伝わる押圧力をフィン部材１０の回転運動に変換するヒンジ部３０とを含んでいる。
【００４３】
仕切板２２は、図４に示すように、静止部材（不図示）に固定されたハウジング２４に収納されており、ハウジング２４の内部空間を、ターボ回転機械の高圧側と連通する高圧室２４Ａと、ターボ回転機械の低圧側と連通する低圧室２４Ｂとに隔てている。
【００４４】
ターボ回転機械の運転中、高圧室２４Ａにはターボ回転機械の高圧側から高圧の流体が流入する一方で、低圧室２４Ｂにはターボ回転機械の低圧側から低圧の流体が流入するので、高圧室２４Ａと低圧室２４Ｂとの間には流体の圧力差が生じる。このため、仕切板２２は、ターボ回転機械の運転時に、高圧室２４Ａから低圧室２４Ｂに向かう方向（図３の矢印方向）にハウジング２４内を摺動する。なお、ハウジング２４の内壁面には案内溝２６が形成されており、摺動する仕切板２２を案内するようになっている。
【００４５】
またハウジング２４内には、仕切板２２を低圧室２４Ｂから高圧室２４Ａに向かう方向に付勢する付勢手段２８が設けられている。
したがって、ターボ回転機械の起動時・停止中、高圧室２４Ａと低圧室２４Ｂとの流体の圧力差がない（あるいは殆どない）から、仕切板２２は、付勢手段２８の付勢力によって低圧室２４Ｂから高圧室２４Ａに向かう方向に摺動する。
【００４６】
このように、仕切板２２は、ターボ回転機械の運転時にはハウジング２４内の圧力差によって高圧室２４Ａから低圧室２４Ｂに向かって摺動しようとし、ターボ回転機械の起動時・停止中には付勢手段２８の付勢力によって低圧室２４Ｂから高圧室２４Ａに向かって摺動しようとする。仕切板２２の摺動しようとする力は、仕切板２２を挟むように設けられた第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂを介してフィン部材１０に伝えられる。
【００４７】
第１ピン４０Ａは、図４及び５に示すように、仕切板２２の一方の表面に当接しており、ハウジング２４の底面を貫通し、ターボ回転機械の高圧側に臨むフィン部材１０の表面（即ち、シールフィン１２Ａの一方の表面）に固定されている。一方、第２ピン４０Ｂは、仕切板２２の他方の表面に当接しており、ハウジング２４の底面を貫通し、ターボ回転機械の低圧側に臨むフィン部材１０の表面（即ち、シールフィン１２Ｃの一方の表面）に固定されている。
【００４８】
このように、仕切板２２の両面に当接するように設けた（即ち、仕切板２２を挟んで設けた）第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂをフィン部材１０に連結することで、仕切板２２の摺動に伴って、第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂのいずれか一方が仕切板２２に押圧され、この押圧力がフィン部材１０に伝わる。
【００４９】
なお、第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂのフィン部材１０への連結は、第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂに対してフィン部材１０が共通の支点４１を中心に回動しうるように行われている。これにより、フィン部材１０のスムーズな回転運動が実現される。
【００５０】
また、ハウジング２４の底面には第１スリット４２Ａ及び第２スリット４２Ｂが設けられており、第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂを仕切板２２の摺動方向に沿って案内するようになっている。これにより、仕切板２２の摺動に伴って第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂが動く際のハウジング２４底面との干渉が防止され、仕切板２２に作用した押圧力を確実にフィン部材１０に伝えることができる。
【００５１】
さらに、スリット４２（４２Ａ，４２Ｂ）には、第１シールプレート４４Ａ及び第２シールプレート４４Ｂが設けられている。第１シールプレート４４Ａは、第１ピン４０Ａに固定されており、第１スリット４２Ａのうち少なくとも低圧室２４Ｂに属する部分をシールして、ターボ回転機械の高圧側から低圧室２４Ｂへの第１スリット４２Ａを介した流体の流入を阻止するようになっている。一方、第２シールプレート４４Ｂは、第２ピン４０Ｂに固定されており、第２スリット４２Ｂのうち少なくとも高圧室２４Ａに属する部分をシールして、ハウジング２４の高圧室２４Ａからターボ回転機械の低圧側への第２スリット４２Ｂを介した流体の流出を阻止するようになっている。
なお、シールプレート４４（４４Ａ，４４Ｂ）が設けられた第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂは、図５に示すように、ピン付勢手段４６（４６Ａ，４６Ｂ）によって仕切板２２に向けて付勢されている。
【００５２】
このように、第１シールプレート４４Ａ及び第２シールプレート４４Ｂを第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂにそれぞれ固定し、ピン付勢手段４６（４６Ａ，４６Ｂ）によって第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂを仕切板２２に向けて付勢することで、仕切板２２がいずれの方向に摺動しても、第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂとともにシールプレート４４（４４Ａ，４４Ｂ）を仕切板２２の摺動に合わせて移動させることができる。したがって、高圧室２４Ａと低圧室２４Ｂとを隔てる仕切板２２がいずれの方向に摺動しても（すなわち、高圧室２４Ａ及び低圧室２４Ｂの大きさが変化しても）、第１シールプレート４４Ａ及び第２シールプレート４４Ｂによって、ハウジング２４の底面に形成された第１スリット４２Ａ及び第２スリット４２Ｂを介した流体の漏れを防止することができる。
【００５３】
なお、高圧室２４Ａはターボ回転機械の高圧側にもともと連通しているから、ターボ回転機械の高圧側に臨むフィン部材１０の表面（シールフィン１２Ａの一方の表面）に固定された第１ピン４０Ａを案内する第１スリット４４Ａは、少なくとも低圧室２４Ｂに属する部分が第１シールプレート４４Ａでシールされれば足りる。同様に、低圧室２４Ｂはターボ回転機械の低圧側にもともと連通しているから、ターボ回転機械の低圧側に臨むフィン部材１０の表面（シールフィン１２Ｃの一方の表面）に固定された第２ピン４０Ｂを案内する第２スリット４２Ｂは、少なくとも高圧室２４Ａに属する部分が第２シールプレート４４Ｂでシールされれば足りる。
また、より一層のシール性を確保する観点から、第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂをシールピンで構成して、第１ピン４０Ａ及び第２ピン４０Ｂとスリット４２（４２Ａ，４２Ｂ）との間を介した流体の漏れを防止してもよい。
【００５４】
回転機構２０のヒンジ部３０は、図５に示すように、下端がフィン部材１０に連結されており、上端がハウジング２４の内壁に設けられた案内溝３２によって移動方向が規制されている。この案内溝３２は、高圧室２４Ａから低圧室２４Ｂに向かう方向に進むに従って上昇するように傾斜している。
【００５５】
これにより、フィン部材１０が高圧室２４Ａから低圧室２４Ｂに向かう方向（図５の右方向）に移動しようとすると、フィン部材１０に連結されたヒンジ部３０は案内溝３２に沿って上昇するから、フィン部材１０のヒンジ部３０が連結された箇所が上方に持ち上げられて、結果的にフィン部材１０は支点４１を中心として時計回りに回転する。
逆に、フィン部材１０が低圧室２４Ｂから高圧室２４Ａに向かう方向（図５の左方向）に移動しようとすると、フィン部材１０に連結されたヒンジ部３０は案内溝３２に沿って下降するから、フィン部材１０のヒンジ部３０が連結された箇所が下方に押し下げられて、結果的にフィン部材１０は支点４１を中心として反時計回りに回転する。
【００５６】
したがって、ターボ回転機械の運転中にハウジング２４内の圧力差によって仕切板２２が高圧室２４Ａから低圧室２４Ｂに向かって摺動し、フィン部材１０が同方向に押圧されると、この押圧力はヒンジ部３０によってロータ２に向かうフィン部材１０の回転運動に変換され、シール間隙が自動的に狭められる。
一方、ターボ回転機械の起動時・停止中に付勢手段２８の付勢力によって仕切板２２が低圧室２４Ｂから高圧室２４Ａに向かって摺動し、フィン部材が同方向に押圧されると、この押圧力はヒンジ部３０によってロータ２から遠ざかるフィン部材１０の回転運動に変換され、シール間隙が自動的に狭められる。
【００５７】
なお、回転機構２０では、仕切板２２の摺動方向に沿ってフィン部材１０が移動しようとする動きを利用して、ヒンジ部３０によってフィン部材１０を回転させるから、上述のように、フィン部材１０は、純粋な回転運動だけでなく、ロータ２の周方向に沿った移動も同時に起こる。よって自動調整シール１では、フィン部材１０の回転運動と周方向に沿った移動とが相まってシール間隙が調整されるようになっている。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の自動調整シール１では、複数のフィン部材１０をロータ２の全周に亘って設け、ターボ回転機械の稼動状態に応じて回転機構２０でフィン部材１０を回転させて、各フィン部材１０とロータ２との間隙を調節するようにしたので、ロータ２の全周に亘ってシール間隙を調整することができる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る自動調整シール５０について説明する。本実施形態の自動調整シール５０は、フィン部材１０を回転させる回転機構の構成を除けば、上述の第１実施形態の自動調整シール１と共通する。よって、第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付してその説明を省略することとし、ここでは回転機構の構成を中心に説明する。
【００６０】
図６は、第２実施形態の自動調整シール５０の構成例を示す斜視図である。図７は、図６におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００６１】
自動調整シール５０は、図６に示すように、フィン部材１０を回転させるための回転機構５２を備えている。そして、回転機構５２は、フィン部材１０を静止部材（不図示）に支持するとともに、ターボ回転機械の高圧側の流体からの押圧力をフィン部材１０に伝える支持部材（受圧部材）６０と、支持部材６０からフィン部材１０に伝わる押圧力をフィン部材１０の回転運動に変換するヒンジ部７０とを含んでいる。
【００６２】
支持部材６０は、図７に示すように、車室に取り付けられたダミー環４に形成された溝６に嵌着されており、フィン部材１０の背面を支持している。なお、ダミー環４は静止部材の一例である。
支持部材６０には、ターボ回転機械の高圧側を溝６の内部空間に連通するための連通孔６２が設けられている。これにより、ターボ回転機械の高圧側から溝６の内部に流入した流体によって、支持部材６０はロータ径方向内方に押圧される。
【００６３】
また、ダミー環４の溝６の内部には、支持部材６０の上板部６０Ａをロータ２の径方向外方に付勢する皿ばね６４と、皿ばね６４を下方から支持する支持板６６とが設けられている。これにより、支持部材６０は、皿ばね６４によって、フィン部材１０がロータ２から遠ざかるようにロータ径方向外方に付勢される。なお、皿ばね６４に代えて、板ばね、金属ベローズ等の任意の付勢手段を用いてもよい。
【００６４】
図６に示すヒンジ部７０は、静止部材（不図示）に支持されており、支持部材６０を介してフィン部材１０にロータ径方向内方または外方に向かう押圧力が伝わったとき、フィン部材１０を回転させるための支点として機能する。すなわち、フィン部材１０は、支持部材６０から押圧力を受けると、ヒンジ部７０を中心としてロータ２に向かう方向あるいはロータ２から遠ざかる方向に回転する。
【００６５】
上記構成の回転機構５２によれば、ターボ回転機械の運転中に高圧側から溝６の内部に流入した流体の圧力によって、ロータ径方向内方に向かう押圧力が支持部材６０を介してフィン部材１０に伝わり、この押圧力がヒンジ部７０によってロータ２に向かうフィン部材１０の回転運動に変換されるので、ターボ回転機械の運転中におけるシール間隙は狭まるように自動的に調整される。
一方、ターボ回転機械の起動時・停止中、ターボ回転機械の高圧側からの溝６の内部への流体の流入がない（あるいは殆どない）ので、支持部材６０は皿ばね６４の付勢力によってロータ径方向外方に押圧される。したがって、ターボ回転機械の運転中とは逆方向の押圧力がフィン部材１０に作用し、この逆方向の押圧力がヒンジ部材７０によってロータ２から離れるようなフィン部材１０の回転運動に変換されるので、ターボ回転機械の起動時・停止中におけるシール間隙は広がるように自動的に調整される。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００６７】
例えば、上述の実施形態では、ターボ回転機械の高圧側に発生する流体の圧力を利用して、回転機構２０，５２によりフィン部材１０を回転させて、シール間隙を狭めるように自動的に調整する例について説明したが、ターボ回転機械の運転中にシール間隙を狭めることが可能であれば、フィン部材１０を回転させるためにどのような手法を採ってもよい。
また上述の実施形態では、ターボ回転機械の起動時・停止時において付勢手段（付勢手段２８だけでなく、皿ばね６４も含む。）の付勢力を利用して、ターボ回転機械の運転中とは逆方向にフィン部材１０を回転させ、シール間隙を広げるように自動的に調整する例を示したが、ターボ回転機械の起動時・停止時にシール間隙を広げることが可能であれば、フィン部材１０を回転させるためにどのような手法を採ってもよい。
例えば、ターボ回転機械の稼動状態（例えば、ロータ回転数、流体温度、圧力、車室とロータとの伸び差量）をセンサで検出して、この検出信号に基づいてアクチュエータを制御して、フィン部材１０を回転させてもよい。この場合、アクチュエータの駆動源として、外部から導入した流体（蒸気）を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１            自動調整シール
２            ロータ
４            ダミー環
６            溝
１０          フィン部材
１２Ａ        シールフィン
１２Ｂ        シールフィン
１２Ｃ        シールフィン
２０          回転機構
２２          仕切板
２４          ハウジング
２４Ａ        高圧室
２４Ｂ        低圧室
２６          案内溝
２８          付勢手段
３０          ヒンジ部
３２          案内溝
４０Ａ        第１ピン
４０Ｂ        第２ピン
４１          支点
４２Ａ        第１スリット
４２Ｂ        第２スリット
４４Ａ        第１シールプレート
４４Ｂ        第２シールプレート
４６Ａ        ピン付勢手段
４６Ｂ        ピン付勢手段
５０          自動調整シール
５２          回転機構
６０          支持部材
６０Ａ        上板部
６２          連通孔
６４          皿ばね
６６          支持板
７０          ヒンジ部
【図１】
2012180874.tif 000003
【図２】
2012180874.tif 000004
【図３】
2012180874.tif 000005
【図４】
2012180874.tif 000006
【図５】
2012180874.tif 000007
【図６】
2012180874.tif 000008
【図７】
2012180874.tif 000009