(57)【要約】【課題】静翼とロータとの間の流体の漏れ流れを低減可能なシール装置を備えるタービンを提供する。【解決手段】タービンはシール装置を備える。シール装置は、ロータの径方向にて静翼のシュラウドと対向するロータの外周面の領域に設けられるとともに流体の流れ方向にて上流を向き、外周面の領域をロータの軸方向にて少なくとも２つの区画に区画する少なくとも１つの段差面と、静翼から少なくとも２つの区画に向かってそれぞれ突出し、少なくとも２つの区画とシール隙間を存してそれぞれ対向する少なくとも２つのシールフィンと、ロータの軸方向にて静翼のシュラウドの一端側に設けられ、シール隙間に向かって流れる流体に旋回成分を付与可能な旋回成分付与部と、を有する。【選択図】  図３
2016138483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングの内部を延びるロータと、
前記ロータに固定され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の動翼と、
前記ケーシングに対し固定され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の静翼であって、翼本体、及び、前記翼本体に連なり、前記ロータの径方向にて前記ロータの外周面と隙間を存して対向するシュラウドをそれぞれ有する複数の静翼と、
前記隙間における流体の流れを制限可能なシール装置とを備え、
前記シール装置は、
前記ロータの径方向にて前記静翼のシュラウドと対向する前記ロータの外周面の領域に設けられるとともに前記流体の流れ方向にて上流を向き、前記外周面の領域を前記ロータの軸方向にて少なくとも２つの区画に区画する少なくとも１つの段差面と、
前記静翼から前記少なくとも２つの区画に向かってそれぞれ突出し、前記少なくとも２つの区画とシール隙間を存してそれぞれ対向する少なくとも２つのシールフィンと、
前記ロータの軸方向にて前記静翼のシュラウドの一端側に設けられ、前記シール隙間に向かって流れる流体に旋回成分を付与可能な旋回成分付与部と、
を有する
ことを特徴とするタービン。
【請求項２】
前記旋回成分付与部は、前記シュラウドの一端側に形成され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の溝によって構成され、
前記複数の溝の各々は、前記ロータの径方向にて外側に位置する外端部、及び、前記ロータの径方向にて内側に位置する内端部を有し
前記複数の溝の少なくとも前記内端部は、前記ロータの径方向に対し傾斜して延びている
ことを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
前記複数の溝の各々において、前記内端部は、前記ロータの回転方向にて前記外端部よりも前方に位置している
ことを特徴とする請求項２に記載のタービン。
【請求項４】
前記複数の溝の各々において、前記ロータの径方向に対する前記内端部の傾斜角度は、前記ロータの径方向に対する前記外端部の傾斜角度よりも大である
ことを特徴とする請求項２乃至３の何れか１項に記載のタービン。
【請求項５】
前記複数の溝の各々は、前記径方向に対し傾斜して真っ直ぐに延びている
ことを特徴とする請求項２乃至３の何れか１項に記載のタービン。
【請求項６】
前記複数の溝の各々は、前記ロータの径方向にて外側から内側に近付くにつれて、前記ロータの径方向から徐々に逸れるように湾曲して延びている
ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載のタービン。
【請求項７】
前記複数の溝の各々は一定の幅を有する
ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載のタービン。
【請求項８】
前記複数の溝の各々は相互に幅が異なる部分を有する
ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載のタービン。
【請求項９】
前記複数の溝は、前記シュラウドの一端側に形成され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の翼部によって形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載のタービン。
【請求項１０】
前記翼部は、前記ロータの径方向にて外側に位置する前縁部、及び、前記ロータの径方向にて内側に位置する後縁部を有し、
前記後縁部は、前記ロータの回転方向にて前記前縁部よりも前方に位置している
ことを特徴とする請求項９に記載のタービン。
【請求項１１】
前記翼部は、前記ロータの径方向にて外側に位置する前縁部、及び、前記ロータの径方向にて内側に位置する後縁部を有し、
前記ロータの径方向に対する前記後縁部の傾斜角度は、前記ロータの径方向に対する前記前縁部の傾斜角度よりも大である
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のタービン。
【請求項１２】
前記シュラウドの一端側の端面は、前記ロータの径方向に対し傾斜している
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載のタービン。
【請求項１３】
前記複数の溝の各々は、相互に深さが異なる部分を有する
ことを特徴とする請求項２乃至１２の何れか１項に記載のタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンやガスタービンは、通常、静止部品と回転部品との間の隙間、例えば、動翼と動翼を囲繞する部材との間の隙間や静翼とロータとの間の隙間、における流体の流れを制限可能なシール装置を備えている。
例えば、特許文献１が開示する蒸気タービンのシール装置は、ブレードの先端部に設けられたステップ部と、構造体に設けられたシールフィンとを有している。ステップ部は、上流側に面する少なくとも１つの段差面を有して構造体側に突出し、シールフィンは、ステップ部に向かって延出し、ステップ部との間に微小隙間を形成する。
この蒸気タービンのシール装置では、シールフィンの上流側に剥離渦及び主渦が形成され、剥離渦の縮流効果によって、微小隙間を流れる蒸気漏洩が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５１８０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の少なくとも一実施形態の目的は、漏れ流れを従来よりも低減可能な改良されたシール装置を備えるタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、上述の目的を達成するために検討を重ねたところ、シールフィン間の空洞の流れ場が、ロータの周方向に一様であるときに、空洞における主渦及び剥離渦の渦構造が最適になるとの知見を得た。そして、渦構造の最適化により、子午面内の剥離渦の強さが最大になり、シール性能が高くなるとの知見を得た。
一方、本発明者等は、現実には、空洞において周方向の速度変動（２次流れ）が発生して子午面内の流体の運動エネルギが低下し、主渦及び剥離渦が期待していたよりも弱くなることがあるとの知見を得た。そして、主渦や剥離渦の中心位置が周方向にうねり、渦構造が壊れてしまうことがあるとの知見を得た。更に、シールフィンがロータの径方向に対し傾斜している場合に、このような傾向が強くなるとの知見も得た。また、空洞に流入する流体の周方向速度の絶対速度が零に近い場合にも、このような傾向が強くなるとの知見も得た。
これらの知見に基づき、本発明者等は更に検討を重ね、シールフィン間の空洞の流れ場をロータの周方向に一様にすることが可能な構成を見出し、本発明を創作するに至った。
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
ケーシングと、
前記ケーシングの内部を延びるロータと、
前記ロータに固定され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の動翼と、
前記ケーシングに対し固定され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の静翼であって、翼本体、及び、前記翼本体に連なり、前記ロータの径方向にて前記ロータの外周面と隙間を存して対向するシュラウドをそれぞれ有する複数の静翼と、
前記隙間における流体の流れを制限可能なシール装置とを備え、
前記シール装置は、
前記ロータの径方向にて前記静翼のシュラウドと対向する前記ロータの外周面の領域に設けられるとともに前記流体の流れ方向にて上流を向き、前記外周面の領域を前記ロータの軸方向にて少なくとも２つの区画に区画する少なくとも１つの段差面と、
前記静翼から前記少なくとも２つの区画に向かってそれぞれ突出し、前記少なくとも２つの区画とシール隙間を存してそれぞれ対向する少なくとも２つのシールフィンと、
前記ロータの軸方向にて前記静翼のシュラウドの一端側に設けられ、前記シール隙間に向かって流れる流体に旋回成分を付与可能な旋回成分付与部と、
を有する。
【０００７】
上記構成（１）のタービンでは、旋回成分付与部によって流体の流れに旋回成分が付与されることで、シールフィンの下流側で渦構造が安定になって周方向の不安定な２次流れが抑制され、子午面内で主渦及び剥離渦が強くなる。この結果、剥離渦によるダウンフローを効率的に発生させることができ、これによりシール隙間を通過する流体の流量が減少してシール性能が向上する。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記旋回成分付与部は、前記シュラウドの一端側に形成され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の溝によって構成され、
前記複数の溝の各々は、前記ロータの径方向にて外側に位置する外端部、及び、前記ロータの径方向にて内側に位置する内端部を有し
前記複数の溝の少なくとも前記内端部は、前記ロータの径方向に対し傾斜して延びている。
【０００９】
上記構成（２）のタービンでは、シュラウドに形成された複数の溝の内端部が径方向に対し傾斜して延びているので、簡単な構成にて、内端部を流れる流体に旋回成分が付与される。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記構成（２）において、
前記複数の溝の各々において、前記内端部は、前記ロータの回転方向にて前記外端部よりも前方に位置している。
【００１１】
上記構成（３）では、複数の溝の内端部が外端部よりもロータの回転方向にて前方に位置しているので、内端部を流れる流体に対し、ロータの回転方向と同じ方向の旋回成分を付与することができる。この場合、旋回成分の方向がロータの回転方向と同じであることで、ロータと流体との間での摩擦損失を減らすことができる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記複数の溝の各々において、前記ロータの径方向に対する前記内端部の傾斜角度は、前記ロータの径方向に対する前記外端部の傾斜角度よりも大である。
【００１３】
上記構成（４）では、ロータの径方向に対する外端部の傾斜角度が内端部の傾斜角度よりも小さいので、流体が溝の外端部に流入しやすく、流入損失を低減することができる。一方で、ロータの径方向に対する内端部の傾斜角度が外端部の傾斜角よりも大きいので、溝を流れる流体に大きな旋回成分を付与することができる。この結果、より多くの流体に大きな旋回成分を付与することができ、シール性能がより一層向上する。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記複数の溝の各々は、前記径方向に対し傾斜して真っ直ぐに延びている。
上記構成（５）では、溝が真っ直ぐに伸びているので、容易に溝を形成することができる。
【００１５】
（６）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記複数の溝の各々は、前記ロータの径方向にて外側から内側に近付くにつれて、前記ロータの径方向から徐々に逸れるように湾曲して延びている。
【００１６】
上記構成（６）では、溝が、ロータの径方向にて外側から内側に近付くにつれて、ロータの径方向から徐々に逸れるように湾曲して延びているので、溝を流れる流体に大きな旋回成分を付与することができる。
【００１７】
（７）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（６）の何れか１つにおいて、
前記複数の溝の各々は一定の幅を有する。
上記構成（７）では、溝の幅が一定であるので、容易に溝を形成することができる。
【００１８】
（８）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（６）の何れか１つにおいて、
前記複数の溝の各々は相互に幅が異なる部分を有する。
上記構成（８）では、幅が異なる部分を溝が有するので、溝を流れる流体に対し旋回成分を付与しながら、溝における損失を低減することができる。
【００１９】
（９）幾つかの実施形態では、上記構成（２）において、
前記複数の溝は、前記シュラウドの一端側に形成され且つ前記ロータの周方向に配列された複数の翼部によって形成されている。
上記構成（９）では、翼部によって複数の溝が形成されているので、溝を流れる流体に対し旋回成分を付与しながら、溝における損失を低減することができる。
【００２０】
（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（９）において、
前記翼部は、前記ロータの径方向にて外側に位置する前縁部、及び、前記ロータの径方向にて内側に位置する後縁部を有し、
前記後縁部は、前記ロータの回転方向にて前記前縁部よりも前方に位置している。
【００２１】
上記構成（１０）では、翼部の後縁部が前縁部よりもロータの回転方向にて前方に位置しているので、翼部の間を流れる流体に対し、ロータの回転方向と同じ方向の旋回成分を付与することができる。この場合、旋回成分の方向がロータの回転方向と同じであることで、ロータと流体との間での摩擦損失を減らすことができる。
【００２２】
（１１）幾つかの実施形態では、上記構成（９）又は（１０）において、
前記翼部は、前記ロータの径方向にて外側に位置する前縁部、及び、前記ロータの径方向にて内側に位置する後縁部を有し、
前記ロータの径方向に対する前記後縁部の傾斜角度は、前記ロータの径方向に対する前記前縁部の傾斜角度よりも大である。
【００２３】
上記構成（１１）では、ロータの径方向に対する前縁部の傾斜角度が後縁部の傾斜角度よりも小さいので、流体が溝の外端部に流入しやすく、流入損失を低減することができる。一方で、ロータの径方向に対する後縁部の傾斜角度が前縁部の傾斜角よりも大きいので、溝を流れる流体に大きな旋回成分を付与することができる。この結果、より多くの流体に大きな旋回成分を付与することができ、シール性能がより一層向上する。
【００２４】
（１２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（１１）の何れか１つにおいて、
前記シュラウドの一端側の端面は、前記ロータの径方向に対し傾斜している。
上記構成（１２）では、シュラウドの一端面の端面が傾斜していることで、より大きな旋回成分を流体に付与することができる。
【００２５】
（１３）幾つかの実施形態では、上記構成（２）乃至（１２）の何れか１つにおいて、
前記複数の溝の各々は、相互に深さが異なる部分を有する。
上記構成（１３）では、溝が、相互に深さが異なる部分を有することで、流体に付与する旋回成分の大きさを調整することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、静翼とロータとの間の流体の漏れ流れを低減可能なシール装置を備えるタービンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るタービンの概略的な構成を示す断面図である。
【図２】図１の一部を拡大して概略的に示す子午断面図である。
【図３】図２中の領域ＩＩＩを拡大して概略的に示す子午断面図である。
【図４】幾つかの実施形態に係るタービンの図３に対応する図である。
【図５】幾つかの実施形態に係るタービンの図３に対応する図である。
【図６】図３中のＶＩ−ＶＩ線に沿うシュラウドの概略的な断面を、翼本体の横断面とともに概略的に示す図である。
【図７】幾つかの実施形態に係るタービンの図６に対応する図である。
【図８】幾つかの実施形態に係るタービンの図６に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示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、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。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係るタービン１の概略的な構成を示す断面図である。タービン１は、中圧蒸気タービンであり、ケーシング（車室）３と、ロータ５とを備えている。ケーシング３はロータ５の中間部を囲んでおり、ロータ５の両端部が、ラジアル軸受７によって回転可能に支持されている。
【００３０】
タービン１は軸流タービンであり、ロータ５には、ロータ５の軸方向（以下、単に軸方向ともいう。）に相互に離間して複数の動翼列９が固定されている。一方、ケーシング３には、翼環１３，１４を介して、軸方向に相互に離間した複数の静翼列１６が固定されている。
【００３１】
翼環１３，１４とロータ５との間には筒状の内部流路１８が形成され、内部流路１８に静翼列１６及び動翼列９が配置される。各静翼列１６は、ロータ５の周方向（以下、単に周方向ともいう。）に配列された複数の静翼２０からなり、各静翼２０が翼環１３，１４に対して固定されている。各動翼列９は、周方向に配列された複数の動翼（タービン動翼）２２からなり、各動翼２２は、ロータ５に対して固定されている。各静翼列１６では、蒸気の流れが加速され、各動翼列９では、蒸気のエネルギがロータ５の回転エネルギに変換される。ロータ５は、例えば発電機２３に接続され、ロータ５によって発電機２３が駆動される。
【００３２】
なお、ケーシング３は、軸方向にて中央に蒸気入口３ａを有するとともに、蒸気入口３ａの両側に２つの蒸気出口３ｂを有しており、タービン１は複流排気式のタービンである。このため、ケーシング３の内部には、軸方向にて中央から互いに反対側に向かう２つの内部流路１８が形成されている。
【００３３】
図２は、図１の一部を拡大して概略的に示す子午断面図である。具体的には、図２は、異なる静翼列１６に属する２つの静翼２０，２０と、静翼２０，２０の隣に配置された２つの動翼２２，２２を、ロータ５及び翼環１３とともに概略的に示している。
【００３４】
図２に示したように、ロータ５には、周方向に沿って延びる翼溝２４が形成されている。一方、動翼２２は、相互に一体に形成された翼根部２６、翼本体（翼プロフィル部）２７及びシュラウド（チップシュラウド部）２８を有する。翼根部２６が翼溝２４に嵌合されることにより、動翼２２はロータ５に固定される。動翼２２のシュラウド２８と対向する翼環１３の部分には、シール部材３０が取り付けられ、シール部材３０は、シュラウド２８と翼環１３との間の隙間の漏れ流れを制限可能である。
なお、ロータ５と動翼２２をまとめてロータアセンブリとも称する。
【００３５】
また図２に示したように、翼環１３は周方向に延びる翼溝３２を有する。一方、静翼２０は、相互に一体に形成された翼根部３３、翼本体（翼プロフィル部）３４及びシュラウド（ハブシュラウド部）３５を有する。翼根部３３が翼溝３２に嵌合されることにより、静翼２０は翼環１３に固定され、翼環１３を介してケーシング３に固定される。なお、静翼２０のシュラウド３５には、シール部材３７がロータ５側に取り付けられ、シール部材３７は、シュラウド３５とロータ５との間の隙間の漏れ流れを制限可能なシール装置４０の一部を構成している。
【００３６】
図３は、図２中の領域ＩＩＩを拡大して概略的に示す子午断面図である。図４及び図５は、幾つかの実施形態に係るタービン１の図３に対応する図である。図６は、図３中のＶＩ−ＶＩ線に沿うシュラウド３５の概略的な断面を、翼本体３４の横断面とともに概略的に示す図である。図７及び図８は、幾つかの実施形態に係るタービン１の図６に対応する図である。
【００３７】
図３〜図５に示したように、シール装置４０は、少なくとも１つの段差面４２、少なくとも２つのシールフィン４４Ａ，４４Ｂ、及び、旋回成分付与部４６を有する。
段差面４２は、径方向にて静翼２０のシュラウド３５と対向するロータ５の外周面の領域に設けられ、シュラウド３５とロータ５の外周面との隙間４８における流体の流れ方向にて上流を向いている。そして、段差面４２は、シュラウド３５と対向するロータ５の外周面の領域をロータ５の軸方向にて少なくとも２つの区画５０Ａ，５０Ｂに区画している。つまり、区画５０Ａ，５０Ｂは、段差面４２を介して連なっており、流体の流れ方向にて下流の区画５０Ｂは、上流の区画５０Ａよりも、径方向にて外側に位置している。区画５０Ｂは、段差面４２を有して区画５０Ａから径方向に突出したステップ部５１によって構成されている。
【００３８】
少なくとも２つのシールフィン４４Ａ，４４Ｂは、シール部材３７に設けられ、フィン形状を有している。具体的には、シール部材３７は、シュラウド３５に面一に固定されるベース部３８を有し、少なくとも２つのシールフィン４４Ａ，４４Ｂは、ベース部３８から突出している。シール部材３７がシュラウド３５に固定された状態において、少なくとも２つのシールフィン４４Ａ，４４Ｂは、静翼２０から少なくとも２つの区画５０Ａ，５０Ｂに向かってそれぞれ突出し、少なくとも２つの区画５０Ａ，５０Ｂとシール隙間５２Ａ，５２Ｂを存してそれぞれ対向している。シール隙間５２Ｂは段差面４２から軸方向に離れており、シールフィン４４Ａ，４４Ｂ間の空洞は、段差面４２を跨いで軸方向に延在している。
旋回成分付与部４６は、ロータ５の軸方向にて静翼２０のシュラウド３５の一端側に設けられ、シール隙間５２Ａに向かって流れる流体に旋回成分を付与可能である。
【００３９】
上記構成では、シールフィン４４Ａ，４４Ｂ間の空洞が、段差面４２を跨いで軸方向に延在しているので、空洞内の上流側に主渦ＭＶが形成される一方、下流側に剥離渦ＣＶが形成される。そして、上記構成では、旋回成分付与部４６によって流体の流れに旋回成分が付与されることで、シールフィン４４Ａの下流側、すなわちシールフィン４４Ａとシールフィン４４Ｂとの間の空洞で渦構造が安定になって周方向の不安定な２次流れが抑制され、子午面内で主渦ＭＶ及び剥離渦ＣＶが強くなる。この結果、剥離渦ＣＶによるダウンフローを効率的に発生させることができ、これによりシール隙間５２Ｂを通過する流体の流量が減少してシール性能が向上する。
【００４０】
幾つかの実施形態では、図３〜図８に示したように、旋回成分付与部４６は、シュラウド３５の一端側に形成され且つロータ５の周方向に配列された複数の溝５４によって構成されている。複数の溝５４の各々は、径方向にて外側に位置する外端部５６、及び、径方向にて内側に位置する内端部５８を有し、複数の溝５４の少なくとも内端部５８は、径方向に対し傾斜して延びている。
上記構成では、シュラウド３５に形成された複数の溝５４の内端部５８が径方向に対し傾斜して延びているので、簡単な構成にて、内端部５８を流れる流体に旋回成分が付与される。
【００４１】
幾つかの実施形態では、図６〜図８に示したように、複数の溝５４の各々において、内端部５８は、ロータ５の回転方向（以下、単に回転方向ともいう。）にて外端部５６よりも前方に位置している。
【００４２】
上記構成では、複数の溝５４の内端部５８が外端部５６よりも回転方向にて前方に位置しているので、内端部５８を流れる流体に対し、回転方向と同じ方向の旋回成分を付与することができる。この場合、旋回成分の方向がロータ５の回転方向と同じであることで、ロータ５と流体との間での摩擦損失を減らすことができる。
【００４３】
幾つかの実施形態では、図７及び図８に示したように、複数の溝５４Ｄ，５４Ｅの各々において、ロータ５の径方向に対する内端部５８Ｄ，５８Ｅの傾斜角度θｂは、径方向に対する外端部５６Ｄ，５６Ｅの傾斜角度θａよりも大である。
上記構成では、ロータ５の径方向に対する外端部５６Ｄ，５６Ｅの傾斜角度θａが内端部５８Ｄ，５８Ｅの傾斜角度θｂよりも小さいので、流体が溝５４Ｄ，５４Ｅの外端部５６Ｄ，５６Ｅに流入しやすく、流入損失を低減することができる。一方で、径方向に対する内端部５８Ｄ，５８Ｅの傾斜角度θａが外端部５６Ｄ，５６Ｅの傾斜角よりも大きいので、溝５４を流れる流体に大きな旋回成分を付与することができる。この結果、より多くの流体に大きな旋回成分を付与することができ、シール性能がより一層向上する。
【００４４】
幾つかの実施形態では、図６に示したように、複数の溝５４Ａの各々は、径方向に対し傾斜して真っ直ぐに延びている。
上記構成では、溝５４Ａが真っ直ぐに伸びているので、容易に溝５４Ａを形成することができる。
【００４５】
幾つかの実施形態では、図７及び図８に示したように、複数の溝５４Ｄ，５４Ｅの各々は、ロータ５の径方向にて外側から内側に近付くにつれて、径方向から徐々に逸れるように湾曲して延びている。
上記構成では、溝５４Ｄ，５４Ｅが、ロータ５の径方向にて外側から内側に近付くにつれて、ロータ５の径方向から徐々に逸れるように湾曲して延びているので、溝５４Ｄ，５４Ｅを流れる流体に大きな旋回成分を付与することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態では、図６及び図７に示したように、複数の溝５４Ａ，５４Ｄの各々は一定の幅Ｗを有する。
上記構成では、溝５４Ａ，５４Ｄの幅Ｗが一定であるので、容易に溝５４Ａ，５４Ｄを形成することができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、複数の溝５４Ｅの各々は相互に幅が異なる部分を有する。
上記構成では、幅が異なる部分を溝５４Ｅが有するので、溝５４Ｅを流れる流体に対し旋回成分を付与しながら、溝５４における損失を低減することができる
【００４８】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、複数の溝５４Ｅの各々の幅は、ロータ５の径方向にて外側から内側に近付くにつれて徐々に狭くなっている。
上記構成では、複数の溝５４Ｅの幅が徐々に狭くなることで、溝５４Ｅを流れる流体の速度を増大させることができ、溝５４Ｅを流れる流体に対しより強い旋回成分を付与することができる。
【００４９】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、複数の溝５４Ｅは、シュラウド３５の一端側に形成され且つロータ５の周方向に配列された複数の翼部６０によって形成されている。
上記構成では、翼部６０によって複数の溝５４が形成されているので、溝５４を流れる流体に対し旋回成分を付与しながら、溝５４における損失を低減することができる。
【００５０】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、複数の溝５４Ｅの各々の幅は、ロータ５の径方向にて外側から内側に近付くにつれて徐々に狭くなっており、径方向にて最も内側のスロート部が最小の幅Ｗｓを有する。
上記構成では、複数の溝５４Ｅの幅が徐々に狭くなりスロート部で最小になることで、溝５４Ｅを流れる流体の速度を増大させることができ、溝５４Ｅを流れる流体に対しより強い旋回成分を付与することができる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、翼部６０は、ロータ５の径方向にて外側に位置する前縁部６２、及び、ロータ５の径方向にて内側に位置する後縁部６４を有し、後縁部６４は、ロータ５の回転方向にて前縁部６２よりも前方に位置している。
【００５２】
上記構成では、翼部６０の後縁部６４が前縁部６２よりもロータ５の回転方向にて前方に位置しているので、翼部６０の間を流れる流体に対し、ロータ５の回転方向と同じ方向の旋回成分を付与することができる。この場合、旋回成分の方向がロータ５の回転方向と同じであることで、ロータ５と流体との間での摩擦損失を減らすことができる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、ロータ５の径方向に対する後縁部６４の傾斜角度θｄは、ロータ５の径方向に対する前縁部６２の傾斜角度θｃよりも大である。
上記構成では、ロータ５の径方向に対する前縁部６２の傾斜角度θｃが後縁部６４の傾斜角度θｄよりも小さいので、流体が溝５４Ｅの外端部５６Ｅに流入しやすく、流入損失を低減することができる。一方で、ロータ５の径方向に対する後縁部６４の傾斜角度θｄが前縁部６２の傾斜角θｃよりも大きいので、溝５４Ｅを流れる流体に大きな旋回成分を付与することができる。この結果、より多くの流体に大きな旋回成分を付与することができ、シール性能がより一層向上する。
【００５４】
幾つかの実施形態では、図８に示したように、翼部６０の後縁部６４の幅は、前縁部６２の幅よりも小さい。
上記構成では、後縁部６４の幅が小さいことで、ウエイクが低減され、流動損失が低減される。この結果、流体に大きな旋回成分を付与することができ、シール性能がより一層向上する。
【００５５】
幾つかの実施形態では、図４及び図５に示したように、シュラウド３５の一端側の端面６６は、ロータ５の径方向に対し傾斜している。
上記構成では、シュラウド３５の一端面の端面６６が傾斜していることで、より大きな旋回成分を流体に付与することができる。
【００５６】
幾つかの実施形態では、図５に示したように、複数の溝５４Ｃの各々は、相互に深さが異なる部分を有する。
上記構成では、溝５４Ｃが、相互に深さが異なる部分を有することで、流体に付与する旋回成分の大きさを調整することができる
【００５７】
幾つかの実施形態では、図３〜図５に示したように、溝５４が形成されるシュラウド３５の一端側は、主流の流れ方向にて上流側に位置する。溝５４はシュラウド３５の端部を径方向に貫通して延在し、シュラウド３５の径方向両側に開口している。
また、幾つかの実施形態では、図３〜図５に示したように、溝５４は、シュラウド３５の端面６６に開口している。
【００５８】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
【００５９】
例えば、シールフィンの数は２つに限定されることはなく、３つ以上であってもよい。これに対応して、段差面の数も２つ以上であってもよい。
また例えば、シュラウド３５はインテグラルシュラウドに限定されることはなく、ノズルダイヤフラムの一部を構成する内輪であってもよい。つまり、タービン１は、反動タービンに限定されることはなく、衝動タービンであってもよい。
更に例えば、タービン１は、中圧蒸気タービンに限定されることはなく、高圧や低圧の蒸気タービンであってもよい。また、タービン１は、単流式であってもよい。更に、タービン１は、ガスタービンであってもよく、作動流体は蒸気に限定されることはない。また更に、上述したシール装置は、タービン以外にも、圧縮機や軸端シールなど全ての回転機械に適用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１      タービン
３      ケーシング（車室）
３ａ    蒸気入口
３ｂ    蒸気出口
５      ロータ
７      ラジアル軸受
９      動翼列
１３    翼環
１４    翼環
１６    静翼列
１８    内部流路
２０    静翼
２２    動翼
２３    発電機
２４    翼溝
２６    翼根部
２７    翼本体（翼プロフィル部）
２８    シュラウド（チップシュラウド部）
３０    シール部材
３２    翼溝
３３    翼根部
３４    翼本体（翼プロフィル部）
３５    シュラウド（ハブシュラウド部）
３７    シール部材
３８    ベース部
４０    シール装置
４２    段差面
４４Ａ，４４Ｂ  フィンシール
４６    旋回成分付与部
５０Ａ，５０Ｂ  区画
５１    ステップ部
５２Ａ，５２Ｂ  シール隙間
５３    空洞
５４（５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ，５４Ｅ）    溝
５６（５６Ａ，５６Ｂ，５４Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅ）    外端部
５８（５８Ａ，５８Ｂ，５４Ｃ，５８Ｄ，５８Ｅ）    内端部
６０  翼部
６２  前縁部
６４  後縁部
６６  端面
ＭＶ  主渦
ＣＶ  剥離渦
θａ，θｂ，θｃ，θｄ  傾斜角度
【図１】
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【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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