(57)【要約】【課題】分割体の熱変形に対応可能で、かつシール性能の高いシール装置およびガスタービンを提供する。【解決手段】間隙を介して隣接する２つの分割体のそれぞれに設けられたシール溝に跨るように装着されることで前記間隙をシールし、高圧側の領域と低圧側の領域とを隔てるシール部材を備えたシール装置において、前記シール部材は複数の独立したシールプレートによって構成され、前記複数のシールプレートは、１つの主シールプレートと、前記シール溝の深さ方向の幅が前記主シールプレートよりも小さい１つ以上の副シールプレートとから構成されていることを特徴とするシール装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を介して隣接する２つの分割体のそれぞれに設けられたシール溝に跨るように装着されることで前記間隙をシールし、高圧側の領域と低圧側の領域とを隔てるシール部材を備えたシール装置において、
前記シール部材は複数の独立したシールプレートによって構成され、
前記複数のシールプレートは、１つの主シールプレートと、前記シール溝の深さ方向の幅が前記主シールプレートよりも小さい１つ以上の副シールプレートとから構成されていることを特徴とするシール装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたシール装置において、
少なくとも１つの前記副シールプレートが、前記シール溝の高圧側又は低圧側の面の一方に接触し、
前記主シールプレートが、前記シール溝の高圧側又は低圧側の面のうち、前記副シールプレートが接触する面とは異なる方の面と接触することを特徴とするシール装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたシール装置において、
前記主シールプレートおよび副シールプレートのシール溝方向断面の形状が、長方形の端面に円弧が取り付けられた形状、もしくは中央部の厚みを薄く外端部の断面を略円弧状としたドッグボーン形状であることを特徴としたシール装置。
【請求項４】
請求項２に記載されたシール装置において、
前記主シールプレートのシール溝方向断面の形状が、長方形の端面に円弧が取り付けられた形状、もしくは中央部の厚みを薄く外端部の断面を略円弧状としたドッグボーン形状であり、
前記副シールプレートのシール溝方向断面の形状が、円弧または楕円弧形状であることを特徴としたシール装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載されたシール装置において、
前記シール装置の運用時に、前記副シールプレートが前記主シールプレートを弾性変形させることを特徴とするシール装置。
【請求項６】
請求項５に記載されたシール装置において、
前記副シールプレートが１つであり、かつ前記主シールプレートより高圧側に取り付けられていることを特徴とするシール装置。
【請求項７】
請求項５に記載されたシール装置において、
前記副シールプレートのシール溝方向断面の形状が円弧または楕円弧形状であり、
前記副シールプレートのシール溝断面中央部の最大厚みが前記主シールプレート中央部の厚みより大きく、
前記副シールプレートが前記主シールプレートより低圧側に取り付けられていることを特徴とするシール装置。
【請求項８】
請求項５または６に記載されたシール装置において、
前記副シールプレートと前記シール溝が接触する前記シール溝の開口端部に面取りが施されていることを特徴とするシール装置。
【請求項９】
圧縮機と、燃焼器と、静翼および動翼を有するタービンとを備えたガスタービンにおいて、前記タービンを構成する複数の分割体同士の間隙をシールするシール装置が、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシール装置であることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱変形する複数の分割体の間隙をシールするシール装置及びシール装置を備えたガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、作動流体（通常は空気）の温度の増加によって全体の熱効率を向上させることを目的とした回転機械であり、他の回転機械に比べ作動流体の温度が高いという特徴がある。ガスタービンの主な構成要素は作動流体を圧縮する圧縮機、作動流体に燃料を噴霧して燃焼空気を生成して温度を上昇させる燃焼器、燃焼器で発生させた高温の作動流体によって翼を回転させることで動力を得るタービンの３つであるが、タービン内の作動流体温度は最大で１０００℃以上と非常に高温になる。このため、タービン内で作動流体の流路（ガスパス）を構成する静翼及び動翼が作動流体温度に耐えられるよう、翼の内部に冷却空気を導入して翼を冷却している。翼の冷却方式としては、圧縮機から抽気した冷却空気をケーシング側やタービンロータ側から翼内部に導入して冷却する方式が主に用いられる。この冷却方式において翼内部を冷却した冷却空気は、翼外表面をフィルム冷却するか、ホイールスペースのシール空気等として利用するかして、最終的にはガスパスに排出される。
【０００３】
ところで、タービンのガスパスの構成要素である静翼は、一般に、周方向に分割された複数の分割体から構成されている。周方向に隣接する分割体の間には、定格運転条件で分割体が熱膨張変形した際でも分割体同士の接触を抑制できるように間隙が設けられている。しかし、その間隙によって冷却空気がガスパスに漏洩する可能性がある。この場合、冷却空気の漏洩自体がエネルギー損失となるだけでなく、温度の低い冷却空気が作動流体に混合して温度低下や混合損失が発生し、タービン出力が低下する可能性もある。そのため、間隙をシールする目的で、従来は隣接する分割体に互いに対向するようにシール溝を設け、そのシール溝に長方形状のシールプレートを装着するのが一般的であった。ただし長方形状のシールプレートは、周方向に隣接する２つの分割体に径方向や周方向の熱変形が生じた場合にプレートが傾いてしまい、シール性能が低下するという問題もある。
【０００４】
このような問題に対し、例えば特許文献１では、隣接する分割体に互いに対向するようにシール溝を設け、これらのシール溝に所謂ドッグボーン形状のシールプレートを装着して、周方向の間隙をシールする構造が提案されている。このドッグボーン形状のシールプレートは、その中央部の厚みを薄くし、外端部の断面を略円弧状としている。このようなドッグボーン形状のシールプレートを用いて間隙をシールする構造とすることで、２つの分割体に径方向や周方向の熱変形が生じてシールプレートが傾いた場合でも、熱変形がない場合と同等のシール性能を保つことが可能である。
【０００５】
また、例えば特許文献２では、２枚の板バネをＸ字状に連結し、板バネの弾性力で接触面圧を増強するＸ字状のシールプレートを用いたシール構造が提案されている。このような構造とすることで、特許文献１のドッグボーン形状のシールプレートに比べて面圧が増強されるためシール性能を向上させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５１５８４３０号
【特許文献２】特開２００３−２８６８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のシール構造は、シールプレートの外端部が略円弧状になっており、外端部とシール溝とが線接触して摺動、回転するようになっていた。この構造では、長方形状のシールプレートを用いたシール構造を用いた場合と比べ、熱変形がない場合のシール面が比較的小さくなるためシール性能が低くなり、ガスパス中に漏洩する冷却空気の流量が大きくなっていた。
【０００８】
また、特許文献２のシール構造は、２枚の板バネの弾性力によって面圧を確保する構造となるためドッグボーン形状のシールプレートに比べて１枚当たりの板バネの厚さは薄くなる傾向にある。一般にシールプレート周辺の雰囲気温度は数百℃と高温であり、厚みが減少すると高温酸化の影響が大きくなるため、特許文献１に記載のドッグボーン形状のシールプレートに比べ、長期間使用した場合にシールプレートそのものの信頼性低下や板バネの弾性力低下によるシール性能の低下が懸念される。
【０００９】
そこで本発明の目的は、シール性能の向上とシールプレートの長期信頼性の向上とを両立したシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、間隙を介して隣接する２つの分割体のそれぞれに設けられたシール溝に跨るように装着されることで前記間隙をシールし、高圧側の領域と低圧側の領域とを隔てるシール部材を備えたシール装置において、前記シール部材は複数の独立したシールプレートによって構成され、前記複数のシールプレートは、１つの主シールプレートと、前記シール溝の深さ方向の幅が前記主シールプレートよりも小さい１つ以上の副シールプレートとから構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シール性能の向上とシールプレートの長期信頼性の向上とを両立したシール装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施例に関するシール装置の断面図。
【図２】本発明の第一実施例に関するガスタービンの全体構成図。
【図３】本発明の第一実施例に関するタービン周辺の概略図。
【図４】本発明の第一実施例に関する第２段静翼の子午面方向構成図。
【図５】本発明の第一実施例に関する第２段静翼の径方向構成図。
【図６】本発明の第一実施例の変形例に関するシール装置断面図。
【図７】本発明の第一実施例に関する、運用時のシール装置断面図。
【図８】本発明の第一実施例に関する、運用時に径方向熱伸び差が発生した場合のシール装置断面図。
【図９】本発明の第二実施例に関するシール装置断面図。
【図１０】本発明の第二実施例の変形例に関するシール装置断面図。
【図１１】本発明の第三実施例に関するシール装置断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１に本実施例におけるシール装置の断面図を、図２に本実施例におけるシール装置を適用したガスタービンの全体構成図を、図３にタービン周辺の概略図を示す。
【００１５】
まず、ガスタービンの全体構成について図２を用いて説明する。ガスタービン１の主要構成要素は空気を圧縮する圧縮機２と、圧縮空気と燃料を混合して燃焼させ高温の燃焼ガスを得る燃焼器３と、燃焼ガスによって駆動されるタービン４である。タービン４には軸５を介して発電機６が接続されており、タービン４の回転エネルギーから電力を得る構成となっている。
【００１６】
前述のようにタービン４を通過する燃焼ガスは高温となるので、タービン４の構成部品保護のためには冷却が必要となる。冷却の手段としては、圧縮機中もしくは通過後の作動流体の一部を抽気し冷却空気として利用するのが一般的である。本実施例ではタービン段数を３段と想定しており、３つの冷却空気流路７ａ、７ｂ、７ｃを用いて冷却空気を供給している。冷却に必要な空気の条件は冷却対象の圧力・温度条件によって異なるので、本実施例では冷却空気流路を３本としているが、冷却空気流路数はこれより多くても少なくても問題ない。
【００１７】
次にタービン周辺の構造について図３を用いて説明する。図３ではタービン４の上流側２段のみを記載している。タービン４は主として第１段および第２段静翼４１ａ、４１ｂ、第１段および第２段動翼４２ａ、４２ｂ、第１段および第２段シュラウド４３ａ、４３ｂ、ケーシング４４、ロータ４５から構成されている。この構成では、燃焼器３を通過した燃焼ガスがロータ４５と接続されている動翼４２ａ、４２ｂを通過することでロータが回転する構造となっている。
【００１８】
ロータ４５は第１段および第２段ホイール４６ａ、４６ｂと、これらのホイール間で保持されるスペーサ４７から構成されている。なお、各ホイール４６ａ、４６ｂと第１段、第２段動翼４２ａ、４２ｂがそれぞれ接続されている。
【００１９】
さらにシール構造と冷却空気の流れについて、第２段静翼を例にとって説明する。図４に第２段静翼を子午面方向から見た構成図を示す。図４において、第２段静翼４１ｂは周方向に分割され環状に配置された複数の静翼体セグメント５１と、これら静翼体セグメント５１の内周側に取り付けたダイアフラム５２とを備えている。この静翼体セグメント５１は、ガスパスの外周側および内周側を形成するエンドウォール５３、５４と、各エンドウォール間に設けられた翼部５５によって構成されている。
【００２０】
また静翼を冷却する構造は以下に示すとおりとなる。まずケーシング４４、シュラウド４３ａ、４３ｂ、および外周側エンドウォール５３によって形成された冷却空気チャンバー５６に、圧縮機から抽気した冷却空気が冷却空気流路７ｂを経由して供給される。外周側エンドウォール５３の冷却空気チャンバー側には、キャビティカバー５７が取り付けられ、外周側エンドウォールと共に冷却空気キャビティ５８を形成する。冷却空気チャンバー５６内の冷却空気は、キャビティカバー５７上の通気孔（図示せず）を経由して冷却空気キャビティ５８へ供給される。この冷却空気は翼部５５の内部にある冷却パス（図示せず）を通過することで翼部５５を冷却し、最終的にはガスパス中に放出される。
【００２１】
ここで冷却空気キャビティ５８内の冷却空気は、翼部だけでなくホイール側の冷却にも用いられる。冷却空気キャビティ５８内の冷却空気の一部は、ダイアフラム５２内のダイアフラムチャンバー５９を経由して、第１段ホイール４６ａ、スペーサ４７、ダイアフラム５２から構成される第１段動翼下流側ホイールスペース６０ａに導入される。さらに第１段動翼下流側ホイールスペース６０ａの冷却空気の一部は、ダイアフラム５２とスペーサ４７の間にあるシールフィン６１によって流量調節され、第２段ホイール４６ｂ、スペーサ４７、およびダイアフラム５２で形成される第２段動翼上流側ホイールスペース６０ｂに導入される。このとき各ホイールスペース６０ａ、６０ｂの圧力はそれぞれガスパスの圧力より高くなるよう設計されており、これによってホイールスペースを冷却した空気はシール空気としてガスパス中に放出されている。
【００２２】
次に、隣接する静翼体セグメント５１、５１に適用された本発明のシール装置の一実施形態について、図５を用いて説明する。図５は第２段静翼を径方向上部から見た構成図であり、本発明のシール装置の一実施形態の全体構造を表している。なお、図１は図５中のＩ−Ｉ断面図である。
【００２３】
図１、図４、図５において、隣接する静翼体セグメント５１、５１の間には定格点で熱膨張変形しても静翼体セグメント５１、５１同士が接触しないよう、周方向の間隙δｃが設けられている。このため、そのままでは冷却空気チャンバー５６から供給される冷却空気がガスパスに漏れるリーク流路Ａ、または第１段動翼下流側ホイールスペース６０ａの冷却空気がガスパス下流側に漏れるリーク流路Ｂが形成されることになる。
【００２４】
そこで本実施例では、間隙を介して隣接する２つの静翼体セグメント５１、５１のそれぞれの外周側エンドウォール５３、５３にシール溝７１、７２が設けられる。同様に隣接する静翼体セグメント５１、５１の内周側エンドウォール５４、５４にシール溝７３が設けられる。これらのシール溝に跨るように後述するシール部材が装着されることにより、間隙がシールされて高圧側の領域と低圧側の領域とが隔てられ、リーク流路Ａ、Ｂからのリークを抑制することができる。
【００２５】
次に、シール溝７１に装着されるシール部材７４の詳細について図１を用いて説明する。
【００２６】
本実施例において、２つの静翼体セグメント５１、５１は周方向に隣接しており、各シール溝７１は周方向をその深さ方向とする溝となっている。また、シール溝７１は図１の奥行き方向（以下、シール溝方向）に亘って設けられている。そして本実施例においてシール部材７４は、１つの主シールプレート７５と、周方向（即ち、挿入されるシール溝の深さ方向）の幅が主シールプレート７５よりも小さい１つの副シールプレート７６の、独立した２つのシールプレートから構成される。また、本実施例では主シールプレート７５および副シールプレート７６のシール溝方向に垂直な断面（シール溝方向断面）の形状として、長方形の端面に円弧が取り付けられた形状を想定している。なお変形例として図６のように、主シールプレート７５と副シールプレート７６のシール溝方向断面の形状として、中央部の厚みを薄く外端部の断面を略円弧状としたドッグボーン形状としても問題ない。また本実施例および図６の変形例において副シールプレート７６の個数は１個であり、取り付け位置は主シールプレート７５より高圧側になることを想定している。
【００２７】
副シールプレート７６は図１のように主シールプレート７５とシール溝７１の間の高圧側の間隙に挿入される。つまり本実施例では、副シールプレート７６がシール溝７１の高圧側の面と、主シールプレート７５がシール溝７１の低圧側の面とそれぞれ２箇所で線接触する。このため、シールプレートと間隙の接触位置は合計４箇所となる。この４箇所の接触点によって、間隙δｃからのリークが抑制される構造となっている。
【００２８】
一方シール溝７２、７３に装着されるシール部材は、図示しないが上記シール部材７４と同様の構造・構成である。これにより、間隙δｃからのリークが抑制される構造となっている。
【００２９】
なお上記において、静翼体セグメント５１、５１は各請求項記載の分割体を構成する。
【００３０】
ここで、本実施例のシール装置の具体的な動作について説明する。ガスタービン１の定格運転時、作動流体は圧縮機２と燃焼器３を通過し、高温・高圧の燃焼ガスとしてタービン４に流入する。このときの圧力は約１.５ＭＰａ、温度は約１３００℃である。燃焼ガスはタービン４内で第１段静翼４１ａ、第１段動翼４２ａ、第２段静翼４１ｂ、第２段動翼４２ｂをはじめとする翼に仕事をすることでその圧力と温度を低下させ、最終的には約５００℃で最終段動翼を通過する。燃焼ガスの通過によって動翼と接続しているロータ４５が駆動され、軸５を介して発電機６が回転し、電力が得られる。このとき、タービン４内の静翼４１ａ、４１ｂおよび動翼４２ａ、４２ｂは高温環境下で動作することになるため、圧縮機２から抽気した冷却空気を冷却空気流路７ａ、７ｂ、７ｃを介して供給し、翼材料の許容温度以下にメタル温度を下げている。
【００３１】
このようにガスタービン１を運用している際、環状に配置された複数の静翼体セグメント５１、５１等は、作動ガスや冷却空気を通じて温度上昇し熱変形する。図７は運用時のシール部材７４の詳細構造を表す断面図、図８は隣接する静翼体セグメント５１、５１に熱変形が生じた際のシール部材７４の詳細構造を表す断面図である。
【００３２】
図７において、運用時は隣接する静翼体セグメント５１、５１の外周側エンドウォール５３、５３に周方向（図７の左右方向）に熱伸びが発生する（すなわち、周方向間隙δｃが小さくなる）。同様に径方向（図７の上下方向）にも熱伸びが発生し、シール溝７１、７１の幅が小さくなる。本実施例では、このシール溝幅の減少によって、副シールプレート７６が主シールプレート７５を弾性変形させる。この弾性変形による復元力と反力が主シールプレート７５と副シールプレート７６に押し付け力として作用する。この状態を特許文献１のドッグボーン形状のように副シールプレート７６がない場合と比べると、接触箇所が２箇所から４箇所に増加している点、および各接触点に押し付け力が発生する点の２点によって発生するリーク量を減少させることが可能となる。
【００３３】
また図８に示すように運用時には、各静翼体セグメント５１、５１間には径方向の熱伸び差δｒが発生する可能性がある。特許文献１のドッグボーン形状では径方向の熱伸び差δｒが発生してもシール溝７１との接触箇所が略円弧状となっているため２点での線接触が維持され、シール性能が低下することはない。本実施例も同様に、主シールプレート７５も副シールプレート７６も接触箇所が円弧もしくは略円弧状となっているため、それぞれ２点ずつでの、合計４点での線接触が維持される。さらに各接触点に対する押し付け力も発生したままなので、熱伸び差δｒがある場合でも特許文献１に比べてリーク量の減少が達成可能である。
【００３４】
一方運用時の長期的信頼性については、主シールプレート７５の形状は特許文献１のドッグボーン形状とほぼ同等なので、主シールプレート７５については特許文献１と同等といえる。副シールプレート７６は主シールプレート７５に比べて小さく長期信頼性は劣ると考えられるが、本実施例では副シールプレート７６が高温酸化等により予想したシール性能を発揮できない場合でも、少なくとも特許文献１と同等のシール性能は維持される。一方特許文献２のＸ字状シールプレートは２枚の板バネを組み合わせた構造となっており、各板バネの厚みは特許文献１のシールプレートや本実施例の主シールプレートに比べて薄くなる。このため、本実施例のシール装置の長期信頼性は特許文献１と同等で、特許文献２よりも向上すると考えられる。
【００３５】
さらに本実施例では副シールプレート７６を冷却空気の供給側の高圧側に設置している。一般に低圧側に比べて高圧側では雰囲気温度が低いため、副シールプレート７６は主シールプレートに比べて高温酸化されにくくなる。これによって、比較的長期信頼性の劣る副シールプレート７６の信頼性を向上させることも可能となる。つまり、特許文献１よりシール性能が向上した状態を長期的に維持できる。
【００３６】
以上をまとめると、本実施例の利点は運転時の熱変形に対応可能で、かつ特許文献１のドッグボーン形状のシール装置よりもシール性能が高い点、および特許文献２のＸ字状のシール装置よりも長期信頼性が向上する点の２点であるといえる。なお、前述の利点は図１の形状だけでなく、主シールプレート７５と副シールプレート７６の形状を特許文献１のようなドッグボーン形状とした場合にも当てはまる。
【実施例２】
【００３７】
図９に本実施例におけるシール装置の断面図を示す。実施例１との相違は、副シールプレート７６の溝断面方向の形状が楕円弧となっている点である。なお、図１〜図８と重複する機器については番号を同一とし、詳細な説明は省略する。また本実施例では副シールプレート７６の溝断面方向の形状を楕円弧としているが、円弧状であっても問題ない。
【００３８】
本実施例では、副シールプレート７６はシール溝７１の高圧側の各静翼体セグメント５１、５１間の端部２点で線接触される。主シールプレート７５は実施例１と同様にシール溝７１の低圧側２点と線接触するため、本実施例のシール装置も合計４箇所でのシールが実現される。
【００３９】
また運用時に熱伸びによってシール溝幅が減少すると、実施例１と同様に主シールプレート７５が弾性変形し、その復元力によって主シールプレート７５と副シールプレート７６に押し付け力が発生し、特許文献１のシール装置に比べてシール性能が向上する。さらに各静翼体セグメント５１、５１間に径方向の熱伸び差δｒが発生する場合も、実施例１と同様に合計４点での線接触が維持され、シール性能の低下は起こらない。
【００４０】
一方、副シールプレート７６の溝断面方向の形状は楕円弧形状もしくは円弧形状であり、実施例１よりも単純な形状となっている。このため、製造の際の工数が削減できるという利点がある。さらに本実施例の副シールプレート形状は実施例１に比べて厚みが増加しているため、長期信頼性の観点でも本実施例の方が有利だと考えられる。
【００４１】
なお本実施例の変形例として、図１０に示すようにシール溝７１の高圧側の各静翼体セグメント５１、５１間の端部に面取りを施した形状としてもよい。この場合、シール溝の構造が複雑化するものの、シール溝７１の端部ではなく面で副シールプレート７６に線接触するため、図９の構成に比べて副シールプレート７６で発生するリーク量を低減することが可能である。さらに図９のようにシール溝７１の端部で線接触すると、運用時に押し付け力が発生した際に副シールプレート７６に応力集中が発生する可能性があるが、図１０のような構造とすることで副シールプレート７６の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【００４２】
以上をまとめると、本実施例の利点は実施例１のシール装置とほぼ同等のシール性能を有しつつ、製造の工数削減や長期信頼性の点で有利なシール装置を提供可能な点であるといえる。
【実施例３】
【００４３】
図１１に本実施例におけるシール装置の断面図を示す。実施例２の図１０との相違は、副シールプレート７６の設置箇所が高圧側ではなく低圧側となる点である。なお、図１〜図１０と重複する機器については番号を同一とし、詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施例において、副シールプレート７６の形状としては楕円弧状もしくは円弧形状で、その厚みは主シールプレート７５の中央部よりも大きくなることを想定している。この条件下で同一の材質を用いた場合、副シールプレート７６の高温酸化に対する長期信頼性は主シールプレート７５よりも向上すると予想される。前述の通り、低圧側では雰囲気温度が高圧側より高いため、副シールプレート７６を低圧側に、主シールプレート７５を高圧側に配置することで、シール装置全体の長期信頼性を向上させることが可能となる。なお本実施例ではシール溝７１の低圧側の各静翼体セグメント５１、５１間の端部に面取りを施した形状としているが、面取りがない場合でもほぼ同様の効果を得ることは可能である。ただし面取りを実施した場合に比べ、運用時に押し付け力が発生した際に副シールプレート７６に応力集中が発生する可能性があるため、本実施例のように面取りを施すのが望ましい。
【００４５】
また本実施例のように副シールプレート７６の設置箇所を低圧側にしても、高圧側に設置した実施例１や２と同様、運用時には副シールプレート７６によって主シールプレート７５が弾性変形され、その復元力によって押し付け力が発生し、特許文献１のシール装置に比べてシール性能が向上する。また長期信頼性については前述の通り実施例１や２よりも向上するため、特許文献２のシール装置と比べてさらに長期信頼性の面で有利となる。
【００４６】
以上をまとめると、本実施例の利点は実施例１および２とほぼ同等のシール性能を有しつつ、シール装置全体の長期信頼性をさらに向上させることが可能な点であるといえる。
【００４７】
なお上記の実施例１〜３において、分割体として静翼体セグメント５１を例にとって説明したが、間隙を介して隣接する部材であれば適用可能である。例えばダイアフラムセグメントやシュラウドセグメントといった、周方向に分割された分割体に対しても適用可能である。
【００４８】
以上で説明した本発明の実施例では、シール部材を独立した１つの主シールプレートと主シールプレートより小さい１つ以上の副シールプレートから構成することで、主シールプレートの厚みを特許文献１のドッグボーン形状のシールプレートと同等にすることが可能となるため、特許文献２のＸ字状のシールプレートに比べて長期信頼性を向上させることが可能となる。同時に主シールプレートと副シールプレートからなる構成とすることによって、シールプレートがシール溝に接触する点を４点にすることが可能となり、特許文献１に比べてシール性能が向上する。また副シールプレートによって主シールプレートを弾性変形させることで、主シールプレートに復元力が発生して接触点に対する押し付け力が発生してさらなるシール性能向上が達成可能となる。さらに副シールプレートが１つの場合、主シールプレートより高圧側に取り付けることで、主シールプレートより小さく長期信頼性の劣る副シールプレートの雰囲気温度を主シールプレートより下げることが可能となり、主シールプレートだけでなく副シールプレートの長期信頼性も確保することができる。また副シールプレートのシール溝断面方向の形状が円弧または楕円弧形状で、最大厚みが主シールプレートの中央部の厚みよりも大きい場合、長期信頼性は副シールプレートの方が勝るため、副シールプレートを雰囲気温度の高い低圧側に配置することでシール装置全体の長期信頼性を向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ガスタービン
２  圧縮機
３  燃焼器
４  タービン
５  軸
６  発電機
７ａ、７ｂ、７ｃ  冷却空気流路
４１ａ、４１ｂ  静翼
４２ａ、４２ｂ  動翼
４３ａ、４３ｂ  シュラウド
４４  ケーシング
４５  ロータ
４６ａ、４６ｂ  ホイール
４７  スペーサ
５１  静翼体セグメント
５２  ダイアフラム
５３、５４  エンドウォール
５５  翼部
５６  冷却空気チャンバー
５７  キャビティカバー
５８  冷却空気キャビティ
５９  ダイアフラムチャンバー
６０ａ、６０ｂ  ホイールスペース
６１  シールフィン
７１〜７３  シール溝
７４  シール部材
７５  主シールプレート
７６  副シールプレート
【図１】
2013155812.tif 000003
【図２】
2013155812.tif 000004
【図３】
2013155812.tif 000005
【図４】
2013155812.tif 000006
【図５】
2013155812.tif 000007
【図６】
2013155812.tif 000008
【図７】
2013155812.tif 000009
【図８】
2013155812.tif 000010
【図９】
2013155812.tif 000011
【図１０】
2013155812.tif 000012
【図１１】
2013155812.tif 000013