(57)【要約】【課題】保持機構を有するスプリング上のリーフシールリーチを提供する。【解決手段】ガスタービンシールアセンブリは、第１の静止ガスタービン壁と、第２の静止ガスタービン壁と、第１の面及び第２の面を有するリーフシールとを含む。第１の静止ガスタービン壁は、第１の位置において第２の面と接触し、第２の静止ガスタービン壁は、第２の位置において第２の面に接触する。スプリングは、第１の面に力を加える。スプリングは、第１の静止ガスタービン壁に結合された第１のスプリング壁を含む。第２のスプリング壁は、第１のスプリング壁から半径方向外向きに延在する。第３のスプリング壁は、第２のスプリング壁から軸方向に離れて延在する。第４のスプリング壁は、第３のスプリング壁から半径方向内向きに延在し、半径方向内側端部を含む。第４のスプリング壁の半径方向内側端部は、第１の位置と第２の位置との間のリーフシールの第１の面と接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンシールアセンブリ（１００）であって、
第１の静止ガスタービン壁と、
第２の静止ガスタービン壁と、
第１の面（１５２）及び第２の面（１５４）を含むリーフシール（１０２）であって、第１の静止ガスタービン壁は、第１の位置（１５６）においてリーフシールの第２の面と接触し、第２の静止ガスタービン壁は、第２の位置（１５８）においてリーフシールの第２の面に接触する、リーフシールと、
リーフシールの第１の面に軸方向の力を加えるスプリング（１０８）と
を備えており、スプリングが、
第１の静止ガスタービン壁に結合された第１のスプリング壁（１１２）と、
第１のスプリング壁から半径方向外向きに延在する第２のスプリング壁（１１４）と、
第２のスプリング壁から軸方向に離れて延在する第３のスプリング壁（１１６）と、
第３のスプリング壁から半径方向内向きに延在する第４のスプリング壁（１１８）と
を含んでいて、第４のスプリング壁が、半径方向内側端部を含み、第４のスプリング壁の半径方向内側端部は、第１の位置と第２の位置との間のリーフシールの第１の面と接触する、ガスタービンシールアセンブリ。
【請求項２】
第１の静止ガスタービン壁がステータベーンアセンブリマウント（９２，９４）を含み、第２の静止ガスタービン壁がタービンシュラウドアセンブリマウント（８４）を含む、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項３】
第１の静止ガスタービン壁及び第１のスプリング壁を結合するための締結具（１１０）をさらに含んでおり、第３のスプリング壁が、締結具を取り付けるための間隙を与える開口部を画成する、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項４】
第１のスプリング壁が第２のスプリング壁に一体的に接続され、第２のスプリング壁が第３のスプリング壁に一体的に接続され、第３のスプリング壁が第４のスプリング壁に一体的に接続される、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項５】
第４のスプリング壁の半径方向内側端部が第３の屈曲部（１２４）に対して軸方向に移動可能であり、第３の屈曲部が第２の屈曲部（１２２）に対して半径方向に移動可能であり、第２の屈曲部が第１の屈曲部（１２０）に対して軸方向に移動可能である、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項６】
第４のスプリング壁が第２のスプリング壁よりも半径方向に長く、第３のスプリング壁が第１のスプリング壁よりも軸方向に長い、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項７】
リーフシールが、第１のリーフシールと、第１のリーフシールから周方向に離間した第２のリーフシールとを含む、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項８】
スプリングが第１のスプリング及び第２のスプリングを含み、第１のスプリングの第４のスプリング壁が第１のリーフシール又は第２のリーフシールの第１の面に接触し、第２のスプリングの第４のスプリング壁がバッカーシール（１０４）に接触する、請求項７に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項９】
第４のスプリング壁が、第１のアーム（１３８）と、第１のアームに平行な第２のアーム（１４０）とを含む、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項１０】
リーフシールの周方向の移動を防止するために、第１の静止ガスタービン壁及びリーフシールに結合された保持具（１０６）をさらに含む、請求項１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
【請求項１１】
圧縮機（２２，２４）と、
燃焼セクション（２６）と、
タービン（２８，３０）と
を備えるガスタービン（１４）であって、タービンが、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のガスタービンシールアセンブリ（１００）を備えている、ガスタービン。
【請求項１２】
低圧スプール（３６）とファンスプール（３８）との間に配置された減速ギヤ（３９）をさらに含む、請求項１１に記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般的には、ガスタービンエンジン用シールアセンブリに関する。より具体的には、本主題は、リーフシールを固定するためのスプリングを有する、ガスタービンエンジンの隣接する固定部品のためのシールアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般的に、流れの順に、圧縮器セクション、燃焼セクション、タービンセクション、及び排気セクションを含む。動作時には、空気が圧縮器セクションの入口に入り、空気が燃焼セクションに到達するまで、１以上の軸流圧縮機が徐々に空気を圧縮する。燃料が圧縮空気と混合され、燃焼セクション内で燃焼し、それによって燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、タービンセクション内で画成された高温ガス流路を通って燃焼セクションから流れ、その後排気セクションを経由してタービンセクションから出る。
【０００３】
特定の構成では、タービンセクションは、流れの順に、高圧（ＨＰ）タービン及び低圧（ＬＰ）タービンを含む。ＨＰタービン及びＬＰタービンは、タービンセクションを通る高温ガス流路を少なくとも部分的に画成する種々の固定タービン部品（例えば、ステータベーン又はノズル、タービンシュラウド、シュラウド支持体など）をそれぞれ含む。これらの固定部品は、通常、高温ガスへの長期暴露に耐えることができる材料（例えば、セラミックマトリクス複合材）から構成される。にもかかわらず、高温ガス流路（例えば、ケーシング）から半径方向外側に配置された固定部品は、好ましい熱特性を有しない場合がある。この点で、リーフシールは、高温ガス流路に沿って隣接する固定部品の間に配置され、高温の排気ガスが隣接する固定部品の間を流れるのを防止することができる。
【０００４】
従来のリーフシール構成は、隣接する固定部品のシール表面にリーフシールを押圧するためのチェックマークスプリングを使用することができる。しかし、チェックマークスプリングは、材料疲労を受ける可能性がある。したがって、低減された疲労を受けるガスタービンエンジンの隣接する固定部品のためのシールアセンブリは、当該技術において歓迎されるであろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、或いは説明から明らかになり、或いは本発明の実施を通して知ることができる。
【０００６】
一態様では、本開示は、ガスタービンシールアセンブリに関する。ガスタービンシールアセンブリは、第１の静止ガスタービン壁及び第２の静止ガスタービン壁を含む。ガスタービンシールアセンブリは、第１の面及び第２の面を有するリーフシールを含む。第１の静止ガスタービン壁は、第１の位置においてリーフシールの第２の面と接触し、第２の静止ガスタービン壁は、第２の位置においてリーフシールの第２の面に接触する。ガスタービンシールアセンブリは、リーフシールの第１の面に軸方向の力を加えるスプリングを含む。スプリングは、第１の静止ガスタービン壁に結合された第１のスプリング壁を含む。第２のスプリング壁は、第１のスプリング壁から半径方向外向きに延在する。第３のスプリング壁は、第２のスプリング壁から軸方向に離れて延在する。第４のスプリング壁は、第３のスプリング壁から半径方向内向きに延在し、半径方向内側端部を含む。第４のスプリング壁の半径方向内側端部は、第１の位置と第２の位置との間のリーフシールの第１の面と接触する。
【０００７】
さらなる態様では、本開示は、ガスタービンに関する。ガスタービンは、圧縮機と、燃焼セクションと、第１の静止壁及び第２の静止壁を有するタービンとを含む。ガスタービンは、第１の面及び第２の面を有するリーフシールを含む。第１の静止壁は、第１の位置においてリーフシールの第２の面と接触し、第２の静止壁は、第２の位置においてリーフシールの第２の面に接触する。スプリングは、リーフシールの第１の面に軸方向の力を加える。スプリングは、第１のタービン壁に結合された第１のスプリング壁を含む。第２のスプリング壁は、第１のスプリング壁から半径方向外向きに延在する。第３のスプリング壁は、第２のスプリング壁から軸方向に離れて延在する。第４のスプリングは、第３のスプリング壁から半径方向内向きに延在する。第４のスプリングは、半径方向内側端部を含む。第４のスプリング壁の半径方向内側端部は、第１の位置と第２の位置との間のリーフシールの第１の面と接触する。
【０００８】
本発明のこれらの、並びに他の特徴、態様及び利点は、以下の説明及び添付の図面を参照すれば、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成しており、本発明の実施形態を例示し、説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【０００９】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書で開示される実施形態による、例示的な高バイパスターボファンジェットエンジンの概略的な断面図である。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの高圧タービンセクション分の拡大した側断面図であり、高圧（ＨＰ）タービン内のシールアセンブリの位置を示す。
【図３】シールアセンブリの断面図であり、リーフシール、保持具、及びスプリングを示す。
【図４】シールアセンブリの斜視図であり、リーフシール、保持具、及びスプリングの特徴をさらに示す。
【図５】本明細書に開示される実施形態によるスプリングの斜視図である。
【図６】シールアセンブリの斜視図であり、第１のスプリング、第２のスプリング、第１のリーフシール、及び第２のリーフシールを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を示すために、ここで詳細に参照を行うが、それの１以上の実施例を添付の図面に示す。詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字及び文字の符号を用いる。図面及び説明の同様の又は類似の符号は、本発明の同様の又は類似の部材を指すために用いている。本明細書において、「第１の」、「第２の」、及び「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を示すことを意図しない。「上流」及び「下流」という用語は、流体経路における流体の流れについての相対的な流れの方向を示す。例えば、「上流」は流体がそこから流れる流れの方向を示し、「下流」は流体がそこへ流れる流れの方向を示す。
【００１２】
各実施例は本発明の説明のために提供するものであって、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、修正及び変更が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示又は記載する特徴は、さらに別の実施形態を与えるために、別の実施形態で用いることができる。したがって、本発明は、添付の請求の範囲及びそれらの等価物の範囲に入るこのような修正及び変更を包括することが意図されている。本発明の例示的な実施形態は、例示の目的のためにターボファンジェットエンジンに組み込まれたタービンシュラウドの文脈で一般的に説明されるが、当業者であれば、本発明の実施形態は、ターボ機械に組み込まれた任意のタービンに適用することができ、特許請求の範囲で特に記載されない限り、ガスターボファンジェットエンジンに限定されるものではないことを容易に理解するであろう。
【００１３】
ここで図面を参照すると、図面全体を通して同じ符号は同じ要素を示しており、図１は、本発明の様々な実施形態を組み込むことができる、本明細書では「ターボファン１０」と呼ぶ例示的な高バイパスターボファン式ガスタービンエンジン１０の概略的な断面図である。図１に示すように、ターボファン１０は、参照目的のために、それを貫通して延びる長手方向又は軸方向中心軸線１２を有する。一般に、ターボファン１０は、ファン部１６の下流に配置されたコアタービン又はガスタービンエンジン１４を含むことができる。
【００１４】
ガスタービンエンジン１４は、一般的に、環状入口２０を画成する実質的に管状の外側ケーシング１８を含むことができる。外側ケーシング１８は、複数のケーシングから形成することができる。外側ケーシング１８は、直列の流れの関係で、ブースタもしくは低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を有する圧縮器セクションと、燃焼セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を有するタービンセクションと、ジェット排気ノズル部３２とを収容する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動的に連結する。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動的に連結する。ＬＰスプール３６はまた、ファン部１６のファンスプール又はシャフト３８に接続することができる。特定の実施形態では、図１に示すように、直接駆動構成などのように、ＬＰスプール３６はファンスプール３８に直接接続することができる。代替的な構成では、間接駆動又はギヤ駆動構成などのように、ＬＰスプール３６は減速ギヤ３９を介してファンスプール３８に接続することができる。
【００１５】
図１に示すように、ファン部１６は、ファンスプール３８に結合され、それから半径方向外向きに延在する複数のファンブレード４０を含む。環状ファンケーシング又はナセル４２は、ファン部１６及び／又はガスタービンエンジン１４の少なくとも一部を周方向に囲む。ナセル４２は、周方向に離間した複数の出口ガイドベーン４４により、ガスタービンエンジン１４に対して支持されるように構成することができることを、当業者であれば理解されたい。さらに、ナセル４２の下流部４６は、ガスタービンエンジン１４の外側部分を覆うように延在して、それらの間にバイパス空気流路４８を画成することができる。
【００１６】
図２は、本明細書に開示する種々の実施形態を組み込むことができる、図１に示すガスタービンエンジン１４のＨＰタービン２８の部分の拡大した断面図である。図２に示すように、ＨＰタービン２８は、直列の流れの関係で、１以上のタービンロータブレード５８（１つのみ示す）の列５６から軸方向に離間した１以上のステータベーン５４（１つのみ示す）の列５２を有する第１段５０を含む。ＨＰタービン２８はさらに、１以上のタービンロータブレード６８（１つのみ示す）の列６６から軸方向に離間した１以上のステータベーン６４（１つのみ示す）の列６２を有する第２段６０をさらに含む。ＨＰタービン２８は、１以上のステータベーン９０（１つのみ示す）の列８８を有する第３段８６を含むことができる。図２には示していないが、第３段８６はまた、タービンロータブレードの列を含むことができる。
【００１７】
タービンロータブレード５８、６８は、ＨＰスプール３４（図１）から半径方向外向きに延在し、かつそれに結合されている。図２に示すように、ステータベーン５４、６４、９０及びタービンロータブレード５８、６８は、燃焼セクション２６（図１）からＨＰタービン２８を通って燃焼ガスを導く高温ガス流路７０を少なくとも部分的に画成する。図１に示すように、ステータベーン５４、６４、９０の列５２、６２、８８は、ＨＰスプール３４の周りに環状に配置され、タービンロータブレード５８、６８の列５６、６６は、ＨＰスプール３４の周りに周方向に離間されている。ステータベーン５４、６４、９０は、半径方向内側ステータベーンマウント９２ａ、９２ｂ、９２ｃ及び半径方向外側ステータベーンマウント９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、或いは他の任意の適切なハードウェア部品を介してＨＰタービン２８にそれぞれ取り付けられる。
【００１８】
図２に示すように、ＨＰタービン２８の様々な実施形態は、１以上のタービンシュラウドアセンブリ７２を含む。例えば、ＨＰタービン２８は、第１のタービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）及び第２のタービンシュラウドアセンブリ７２（ｂ）を含むことができる。タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）、７２（ｂ）は、一般的に、タービンロータブレード５８、６８の対応する列５６、６６の周りにリング又はシュラウドを形成する。タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）、７２（ｂ）は、タービンロータブレード５８、６８のブレード先端部７６、７８から半径方向に離間したタービンシュラウド又はシュラウドシール７４（ａ）、７４（ｂ）を含む。この配置は、ブレード先端部７６、７８とシール表面又は高温側表面８０（ａ）、８０（ｂ）との間に間隙ギャップを形成する。ブレード先端部７６、７８上の高温ガス流路７０から間隙ギャップを通しての漏れを減少させるために、特にターボファン１０の巡航動作時に、ブレード先端部７６、７８とタービンシュラウド７４（ａ）、７４（ｂ）との間の間隙ギャップを最小にすることが一般に望ましい。
【００１９】
特定の実施形態では、タービンシュラウド７４（ａ）、７４（ｂ）の少なくとも一方は、連続した、一体の、又は継ぎ目のないリングとして形成することができる。タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）、７２（ｂ）は、シュラウドアセンブリマウント８４（ａ）、８４（ｂ）又は他の適切なハードウェア部品を介して、ガスタービンエンジン１４のバックボーン又はケーシング８２などの静止した構造に接続することができる。
【００２０】
図１に示すように、空気２００は、動作中にターボファン１０の入口部分２０２に入る。矢印２０４で示す空気２００の第１の部分は、バイパス流路４８に流入し、矢印２０６で示す空気２００の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２の入口２０に入る。ＬＰ圧縮機２２は、ＨＰ圧縮機２４への途中にそれを通って流れる空気の第２の部分２０６を徐々に圧縮する。ＨＰ圧縮機２４は、それを通って流れる空気の第２の部分２０６をさらに圧縮して、矢印２０８で示す圧縮空気を燃焼セクション２６に供給し、燃焼セクション２６では圧縮空気が燃料と混合して燃焼し、矢印２１０で示す燃焼ガスを与える。
【００２１】
燃焼ガス２１０は、ＨＰタービン２８を通って流れ、そこではステータベーン５４、６４、９０及びタービンロータブレード５８、６８が、燃焼ガス２１０から運動及び／又は熱エネルギーの第１の部分を抽出する。このエネルギー抽出は、ＨＰ圧縮機２４の動作を助ける。次に燃焼ガス２１０は、ＬＰタービン３０を通って流れ、そこではＬＰタービンステータベーン２１２及びＬＰシャフトもしくはスプール３６に結合されたＬＰタービンロータブレード２１４の一連の段が、燃焼ガス２１０から熱及び運動エネルギーの第２の部分を抽出する。このエネルギー抽出によってＬＰシャフト又はスプール３６が回転し、ＬＰ圧縮機２２の動作及び／又はファンスプールもしくはシャフト３８の回転を助ける。次に燃焼ガス２１０は、ガスタービンエンジン１４のジェット排気ノズル部３２を通って流れる。
【００２２】
ターボファン１０と共に、陸上用ガスタービン、空気の第２の部分２０６に対する空気の第１の部分２０４の比がターボファンよりも小さいターボジェットエンジン、及びファン部１６がナセル４２を欠いているアンダクテッドファンエンジンにおいて、コアタービン１４は同様の目的を果たし、また同様の環境を見ている。ターボファン、ターボジェット、及びアンダクテッドエンジンの各々では、減速装置（例えば、減速ギヤボックス３９）を任意のシャフトとスプールとの間に含むことができる。例えば、減速ギヤボックス３９は、ファン部１６のＬＰスプール３６とファンシャフト３８との間に配置することができる。
【００２３】
ＨＰ及びＬＰタービンセクション２８、３０を通って、特に、ＨＰタービン２８を通って流れる燃焼ガス２１０の温度は、極端であり得る。例えば、ＨＰタービン２８により／内に画成される高温ガス流路７０を通って流れる燃焼ガス２１０は、華氏２０００度を超える場合がある。この点で、高温ガス流路７０（例えば、ステータベーン５４、６４、９０、タービンロータブレード５８、６８、タービンシュラウドアセンブリ７２ａ、７２ｂなど）に沿って配置される部品は、通常、金属、セラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）、又は高温ガスへの長期暴露に耐えることができる他の任意の材料から構成される。
【００２４】
にもかかわらず、高温ガス流路７０から半径方向外側に配置された部品（例えば、ケーシング８２）は、好ましい熱特性を有しない場合がある。この点で、シールアセンブリ１００は、高温ガス流路７０に沿って隣接する固定部品の間に配置され、高温の排気ガスが隣接する固定部品の間を流れるのを防止することができる。図２に示す実施形態では、例えば、シールアセンブリ１００は、シュラウドアセンブリマウント８４（ｂ）と半径方向外側ステータベーンマウント９４（ｂ）との間に配置される。ただし、シールアセンブリ１００は、ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、又はガスタービンエンジン１０の他の任意の場所にある隣接する固定部品の間に配置することができる。シールアセンブリ１００は、好ましくは、ＨＰタービン２８又はＬＰタービン３０の全周の周りに延在する。
【００２５】
図３〜図６は、シールアセンブリ１００上の様々な特徴を示す。具体的には、図３は、シールアセンブリ１００の断面図であり、リーフシール１０２、保持具１０６、及びスプリング１０８を示す。図４は、シールアセンブリ１００の斜視図であり、リーフシール１０２、保持具１０６、及びスプリング１０８の特徴をさらに示す。図５は、本明細書に開示される実施形態によるスプリング１０８の斜視図である。図６は、２つの隣接するシールアセンブリ１００の斜視図であり、第１のスプリング１０８ａ、第２のスプリング１０８ｂ、第１のリーフシール１０６ａ、及び第２のリーフシール１０６ｂを示す。
【００２６】
図３、図４、及び図６に示すように、シールアセンブリ１００は、軸方向９６、半径方向９７、及び周方向９８を規定する。一般に、軸方向９６は長手方向軸線１２に沿って延び、半径方向９７は長手方向軸線１２から直角に外向きに延び、周方向９８は長手方向軸線１２の周りに同心状に延びる。
【００２７】
図３、図４、及び図６は、ターボファン１０の任意のシュラウドアセンブリマウントを指すことができる例示的なシュラウドアセンブリマウント８４と、ターボファン１０の任意の半径方向外側ステータベーンマウントを指すことができる例示的な半径方向外側ステータベーンマウント９４とを含む。
【００２８】
図３及び図４について、シールアセンブリ１００はリーフシール１０２を含み、それはシュラウドアセンブリマウント８４と半径方向外側ステータベーンマウント９４との間の空間にまたがっている。より具体的には、リーフシール１０２は、ほぼ平坦であり、第１の面１５２及び第２の面１５４を含む。半径方向外側ステータベーンマウント９４のスロット１５０は、リーフシール１０２を受け取る。いくつかの実施形態では、スロット１５０は、半径方向外側ステータベーンマウント９４に取り付けられるインサート１３０内に形成することができる。リーフシール１０２は、第１の位置１５６において半径方向外側ステータベーンマウント９４又はインサート１３０に接触する。リーフシール１０２の他方の端部は、シュラウドアセンブリマウントボス１２８に対して配置され、シュラウドアセンブリマウントボス１２８はシュラウドアセンブリマウント８４から軸方向外向きに延在する。この点では、リーフシール１０２は、第２の位置１５８においてシュラウドアセンブリマウント８４に接触する。シュラウドアセンブリマウント８４及び半径方向外側ステータベーンマウント９４もしくはインサート１３０は、リーフシールに同じ面で、すなわち第２の面１５４で接触する。スプリング１０８は、第３の位置１６０においてリーフシール１０２の第１の面１５２に力を加えるが、第３の位置１６０は、第１の位置１５６と第２の位置１５８との間で半径方向に位置している。このように、スプリング１０８は、シュラウドアセンブリマウント８４及び半径方向外側ステータベーンマウント９４に対してリーフシール１０２を保持している。
【００２９】
シールアセンブリ１００は、バッカーシール１０４を含むことができる。バッカーシール１０４は、リーフシール１０２の第１の面１５２に対して配置することができるほぼ平坦なシールである。この点で、スプリング１０８がバッカーシール１０４に力を加えることができ、次にバッカーシール１０４がリーフシール１０２の第１の面１５２に力を加える。バッカーシール１０４はまた、バッカーシールボス１７６を含み、それはバッカーシール１０４から半径方向外向きに延在する。以下でより詳細に説明されるように、バッカーシール１０４は、隣接するリーフシール１０２の間のギャップにまたがることができる（図６）。
【００３０】
シールアセンブリ１００は、保持具１０６をさらに含むことができ、それはリーフシール１０２の半径方向外側への移動を防止することができる。保持具１０６は、例えば締結具１１０を介して半径方向外側ステータベーンマウント９４に取り付けられる。保持具１０６は、シュラウドアセンブリマウント８４と半径方向外側ステータベーンマウント９４との間のギャップ内に軸方向外向きに延在し、保持具開口部１３６（図４）を画成する。リーフシール１０２から半径方向外向きに延在するリーフシールボス１３４は、保持具開口部１３６内に嵌合する。この点で、リーフシールボス１３４と保持具開口部１３６との係合は、リーフシール１０２と保持具１０６との間の相対的な半径方向及び周方向の移動を防止する。
【００３１】
スプリング１０８は、第１の壁１１２、第２の壁１１４、第３の壁１１６、及び第４の壁１１８を含む。第１の壁１１２は、保持具１０６と実質的に平行であって、例えば、締結具１１０を介して半径方向外側ステータベーンマウント９４に接続される。第２の壁１１４は、第１の壁１１２から半径方向外向きに延在する。第１の屈曲部１２０は、第１の壁１１２と第２の壁１１４とを接続する。第３の壁１１６は、第２の壁１１４から軸方向外向きに延在する。第２の屈曲部１２２は、第２の壁１１４と第３の壁１１６とを接続する。第４の壁１１８は、第３の壁１１６から半径方向内向きに延在し、第３の壁１１６はリーフシール１０２に接触する。第３の屈曲部１２４は、第３の壁１１６と第４の壁１１８とを接続する。この点では、第１の壁１１２及び第３の壁１１６は、実質的に平行であり、半径方向に離間している。図４に示すように、第２の壁１１４及び第４の壁１１８は、軸方向に離間し、互いに実質的に平行にすることができ、或いは角度をもって配向することができる。一実施形態では、第１の壁１１２、第２の壁１１４、第３の壁１１６、及び第４の壁１１８は、図３に示すように、直線状に（すなわち、各々がまっすぐに）延在する。にもかかわらず、第１の壁１１２、第２の壁１１４、第３の壁１１６、及び第４の壁１１８は、曲がっていてもよいし、そうでなければ非直線状に延在してもよい。好ましくは、第１の壁１１２、第２の壁１１４、第３の壁１１６、及び第４の壁１１８は、一体的に接続されている。第１の壁１１２は、第４の壁１１８に接続してはならない。
【００３２】
第１の、第２の、第３の、及び第４の壁１１２、１１４、１１６、１１８は、第１の壁長１６２、第２の壁長１６４、第３の壁長１６６、及び第４の壁長１６８（図５）をそれぞれ含む。第４の壁長１６８は、第２の壁長１６４よりも相対的に長いので、第４の壁１１８は、リーフシール１０２に接触するように、シュラウドアセンブリマウント８４と半径方向外側ステータベーンマウント９４との間のギャップ内に半径方向内向きに延在することができるが、スプリング１０８の残りの部分（すなわち、第１の、第２の、及び第３の壁１１２、１１４、１１６）は、リーフシール１０２から半径方向外側に位置している。第４の壁長１６８が第２の壁長１６４よりも相対的に長くなり得るように、第３の壁長１６６は第１の壁長１６２よりも相対的に長い。この点で、第４の壁１１８は、第１の壁１１２から軸方向外側に配置されて、第４の壁１１８を越えて半径方向内向きに延在するように間隙を形成する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、締結具１１０は、第１の壁１１２を保持具１０６に嵌合し、保持具１０６は、半径方向外側ステータベーンマウント９４に結合する。この点では、締結具１１０は、第１の壁１１２を半径方向外側ステータベーンマウント９４に間接的に結合する。代替的な実施形態では、締結具１１０は、第１の壁１１２を半径方向外側ステータベーンマウント９４に直接結合することができる。第３の壁１１６は、締結具１１０を第１の壁１１２に取り付けるための間隙を与える第３の壁開口部１３２（図４）を含むことができる。好ましくは、締結具１１０のヘッド１７２は、第１の壁１１２と第３の壁１１６との間に半径方向に配置することができる。締結具１１０は、ねじ付き締結具（例えば、ボルト、ねじなど）であることが好ましく、工具（図示せず）が締結具１１０を係合するか、或いは回転させることができるように締結具空洞部１２６を含むことができる。ただし、締結具１１０は、任意の適切な締結具（例えば、リベット、溶接など）であってもよい。
【００３４】
図４及び図５は、スプリング１０８の特徴を示す。第１の壁１１２及び第２の壁１１４は、明瞭化のため図５では省略してあることに留意されたい。例えば、第４の壁１１８は、第１のアーム１３８及び第２のアーム１４０を含み、それらは両者間に第４の壁ノッチ部１４６を画成する。第１のアーム１３８及び第２のアーム１４０は、第１のアーム先端部１４８及び第２のアーム先端部１７０まで半径方向内向きにそれぞれ延在する。先端部１４８、１７０は、リーフシール１０２の第１の面１５２に接触し、その上に力を加える。ノッチ部１４６は、保持具１０６のための軸方向間隙を与える。すなわち、第４の壁ノッチ部１４６によって、保持具１０６が、リーフシールボス１３４と係合するように、半径方向外側ステータベーンマウント９４から軸方向外向きに延在することができる。
【００３５】
一実施形態では、第３の壁１１６は、周方向９８において第４の壁１１８よりも相対的に狭くすることができる。さらに、第３の壁１１６は、第３の屈曲部１２４から第２の屈曲部１２２まで軸方向に狭くすることができる。したがって、第３の壁１１６は、第３の屈曲部１２４では、第２の屈曲部１２２よりも周方向に幅が広い。
【００３６】
リーフシール１０２、バッカーシール１０４、保持具１０６、及び／又はスプリング１０８は、好ましくは、適切なニッケル又はコバルト合金から構成される。適切なニッケル及びコバルト合金としては、米国ニューヨーク州Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙのジェネラルエレクトリック社によって生産されるＲｅｎｅ４１（登録商標）合金、米国インディアナ州Ｋｏｋｏｍｏのヘインズインターナショナル社によって生産されるＨＡＹＮＥＳ（登録商標）合金１８８、及び米国ニューヨーク州Ｎｅｗ  ＨａｒｔｆｏｒｄのＳｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって生産されるＵＤＩＭＥＴ（登録商標）合金Ｌ−６０５が挙げられる。他の適切な材料も同様に使用することができる。
【００３７】
ターボファン１０にシールアセンブリ１００を取り付けるために、リーフシール１０２は、半径方向外側ステータベーンマウント９４又はインサート１３０のスロット１５０内に配置される。この位置では、リーフシール１０２は、第２の位置１５８においてシュラウドアセンブリマウントボス１２８に、かつ、第１の位置１５６において半径方向外側ステータベーンマウント９４又はインサート１３０に寄りかかっている。以下でより詳細に議論されるように、バッカーシール１０４は、リーフシール１０２の第１の面１５２に対して配置されてもよいし、されなくてもよい。保持具１０６がシュラウドアセンブリマウント８４と半径方向外側ステータベーンマウント９４との間の空間内に外向きに延在するように、保持具１０６は、半径方向外側ステータベーンマウント９４上に配置される。保持具１０６は、リーフシールボス１３４が保持具開口部１３６を通って延在するように配置しなければならない。スプリング１０８の第１の壁１１２は、保持具１０６の上部に配置される。この点で、第４の壁１１８は、半径方向内向きに延在し、第３の位置１６０においてリーフシール１０２又はバッカーシール１０４に接触して、それに力を加える。締結具１１０は、第３の壁開口部１３２を通して取り付けられ、第１の壁１１２及び保持具１０６を半径方向外側ステータベーンマウント９４に同時に固定することができる。
【００３８】
リーフシール１０２が伸縮し（例えば、熱膨張により）、又は振動する（例えば、空気の乱流により）場合には、スプリング１０８は、これらの変化に適応するように偏向しなければならない。具体的には、第４の壁１１８の先端部１４８、１７０は第３の屈曲部１２４に対して軸方向に移動可能であり、第３の屈曲部１２４は第２の屈曲部１２２に対して半径方向に移動可能であり、第２の屈曲部１２２は第１の屈曲部１２０に対して軸方向に移動可能である。在来型のシール構成とは異なり、この偏向は、３つの屈曲部（すなわち、第１の屈曲部１２０、第２の屈曲部１２２、及び第３の屈曲部１２４）と、複数の壁（すなわち、少なくとも第２の壁１１４、第３の壁１１６、及び第４の壁１１８）と、にわたって分配される。これは、スプリング１０８が経験する応力の最大値を低減し、それによってその運用寿命を長くする。
【００３９】
さらに、第１の壁１１２、第２の壁１１４、及び第３の壁１１６は、リーフシール１０２から半径方向外側に配置される。上述したように、第４の壁１１８は、リーフシール１０２に接触するように、第３の壁１１６から半径方向内向きに延在する。この点では、第１の、第２の、及び第３の壁１１２、１１４、１１６並びに屈曲部１２０、１２２、１２４は、第４の壁１１８、特に先端部１４８、１７０の部分よりも相対的に低い温度を経験する。このように、屈曲部１２０、１２２、１２４は、より低いレベルの疲労を経験し、したがって従来のリーフシール構成に使用される、シール近傍に配置された、従来のスプリングよりも長い運用寿命を有する。
【００４０】
図６は、２つの隣接するスプリング及び２つの隣接するリーフシールを含むシールアセンブリ１００の斜視図である。より具体的には、シールアセンブリ１００は、第１のリーフシール１０２ａ及び第２のリーフシール１０２ｂを含む。リーフシール１０２ａ、１０２ｂは両方とも、熱膨張を吸収するためにリーフシール１０２ａ、１０２ｂの間にギャップ１７４を形成するように、周方向に離間してスロット１３０内に配置される。バッカーシール１０４は、ギャップ１７４を橋絡するために、リーフシール１０２ａ、１０２ｂの第１の面１５２と接触するように配置される。
【００４１】
第１の保持具１０６ａは第１のリーフシール１０２ａと係合し、第２の保持具１０６ｂはバッカーシール１０４と係合する。より具体的には、第１のリーフシール１０２ａのリーフシールボス１３４は、第１の保持具１０６ａの保持具開口部１３６を通って延在する。同様に、バッカーシール１０４のバッカーシールボス１７６は、第２の保持具１０６ｂの保持具開口部１３６を通って延在する。この点では、第１の保持具１０６ａは、第１のリーフシール１０２ａと第１の保持具１０６ａとの間の相対的な半径方向及び周方向の移動を防止する。同様に、第２の保持具１０６ｂは、バッカーシール１０４と第２の保持具１０６ｂとの間の相対的な半径方向及び周方向の移動を防止することができる。第３の保持具（図示せず）はまた、第２のリーフシール１０２ｂ上のリーフシールボス（図示せず）と係合する。第１の、及び第２の保持具１０６ａ、１０６ｂは、保持具１０６と実質的に同様であり、上述したように、半径方向外側ステータベーンマウント９４に結合する。
【００４２】
第１のスプリング１０８ａは第１のリーフシール１０２ａに力を加え、第２のスプリング１０８ｂはバッカーシール１０４に力を加える。より具体的には、第１のスプリング１０８ａのアーム１３８、１４０の先端部１４８、１７０が、第１のリーフシール１０２ａの第１の面１５２に接触し、それに圧力を加える。同様に、第２のスプリング１０８ｂのアーム１３８、１４０の先端部１４８、１７０は、バッカーシール１０４に接触し、それに圧力を加える。次にバッカーシール１０４は、第１の、及び第２のリーフシール１０２ａ、１０２ｂに力を加える。第３のスプリング（図示せず）は、第２のリーフシール１０２ｂの第１の面１５２と接触する。第１の、及び第２の保持具１０６ａ、１０６ｂは、それぞれ第１の、及び第２のスプリング１０８ａ、１０８ｂのノッチ部１４６を通って延在する。第１の、及び第２のスプリング１０８ａ、１０８ｂは、スプリング１０８と実質的に同様であり、上述したように、半径方向外側ステータベーンマウント９４に結合する。
【００４３】
一実施形態では、１以上のリーフシール１０２は、ＨＰタービン２８又はＬＰタービン３０の周りに周方向に延在する。すなわち、１つもしくは複数のリーフシール１０２及び１つもしくは複数のバッカーシール１０４は、ＨＰタービン２８又はＬＰタービン３０の周りに連続した円を形成する。図６では２つのリーフシール１０２ａ、１０２ｂ、２つの保持具１０６ａ、１０６ｂ、及び２つのスプリング１０８ａ、１０８ｂのみ示しているが、必要又は所望に応じて、シールアセンブリ１００は、より多くの又はより少ないリーフシール、保持具、及びスプリングを含むことができる。
【００４４】
さらに、シールアセンブリ１００の隣接するスプリング１０８は、好ましくは、リーフシール１０２とバッカーシール１０４とに交互に接触する。すなわち、第１のスプリング１０８ａは第１のリーフシール１０２ａに接触し、第２のスプリング１０８ｂはバッカーシール１０４に接触し、第３のスプリング（図示せず）は第２のリーフシール１０２ｂに接触し、第４のスプリング（図示せず）は第２のバッカーシール（図示せず）に接触する、などである。
【００４５】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を含む場合、又は、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
ガスタービンシールアセンブリ（１００）であって、
第１の静止ガスタービン壁と、
第２の静止ガスタービン壁と、
第１の面（１５２）及び第２の面（１５４）を含むリーフシール（１０２）であって、第１の静止ガスタービン壁は、第１の位置（１５６）においてリーフシールの第２の面と接触し、第２の静止ガスタービン壁は、第２の位置（１５８）においてリーフシールの第２の面に接触する、リーフシールと、
リーフシールの第１の面に軸方向の力を加えるスプリング（１０８）と
を備えており、スプリングが、
第１の静止ガスタービン壁に結合された第１のスプリング壁（１１２）と、
第１のスプリング壁から半径方向外向きに延在する第２のスプリング壁（１１４）と、
第２のスプリング壁から軸方向に離れて延在する第３のスプリング壁（１１６）と、
第３のスプリング壁から半径方向内向きに延在する第４のスプリング壁（１１８）と
を含んでいて、第４のスプリング壁が、半径方向内側端部を含み、第４のスプリング壁の半径方向内側端部は、第１の位置と第２の位置との間のリーフシールの第１の面と接触する、ガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様２］
第１の静止ガスタービン壁がステータベーンアセンブリマウント（９２，９４）を含み、第２の静止ガスタービン壁がタービンシュラウドアセンブリマウント（８４）を含む、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様３］
第１の静止ガスタービン壁及び第１のスプリング壁を結合するための締結具（１１０）をさらに含んでおり、第３のスプリング壁が、締結具を取り付けるための間隙を与える開口部を画成する、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様４］
第１のスプリング壁が第２のスプリング壁に一体的に接続され、第２のスプリング壁が第３のスプリング壁に一体的に接続され、第３のスプリング壁が第４のスプリング壁に一体的に接続される、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様５］
第４のスプリング壁の半径方向内側端部が第３の屈曲部（１２４）に対して軸方向に移動可能であり、第３の屈曲部が第２の屈曲部（１２２）に対して半径方向に移動可能であり、第２の屈曲部が第１の屈曲部（１２０）に対して軸方向に移動可能である、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様６］
第４のスプリング壁が第２のスプリング壁よりも半径方向に長く、第３のスプリング壁が第１のスプリング壁よりも軸方向に長い、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様７］
リーフシールが、第１のリーフシールと、第１のリーフシールから周方向に離間した第２のリーフシールとを含む、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様８］
スプリングが第１のスプリング及び第２のスプリングを含み、第１のスプリングの第４のスプリング壁が第１のリーフシール又は第２のリーフシールの第１の面に接触し、第２のスプリングの第４のスプリング壁がバッカーシール（１０４）に接触する、実施態様７に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様９］
第４のスプリング壁が、第１のアーム（１３８）と、第１のアームに平行な第２のアーム（１４０）とを含む、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様１０］
リーフシールの周方向の移動を防止するために、第１の静止ガスタービン壁及びリーフシールに結合された保持具（１０６）をさらに含む、実施態様１に記載のガスタービンシールアセンブリ。
［実施態様１１］
圧縮機（２２，２４）と、
燃焼セクション（２６）と、
タービン（２８，３０）と
を備えるガスタービン（１４）であって、タービンが、
第１の静止壁と、
第２の静止壁と、
第１の面（１５２）及び第２の面（１５４）を含むリーフシール（１０２）であって、第１の静止壁は、第１の位置においてリーフシールの第２の面と接触し、第２の静止壁は、第２の位置においてリーフシールの第２の面に接触する、リーフシールと、
リーフシールの第１の面に軸方向の力を加えるスプリング（１０８）と
を含んでおり、スプリングが、
第１のタービン壁に結合された第１のスプリング壁（１１２）と、
第１のスプリング壁から半径方向外向きに延在する第２のスプリング壁（１１４）と、
第２のスプリング壁から軸方向に離れて延在する第３のスプリング壁（１１６）と、
第３のスプリング壁から半径方向内向きに延在する第４のスプリング壁（１１８）と
を含んでおり、第４のスプリング壁が、半径方向内側端部を含み、第４のスプリング壁の半径方向内側端部は、第１の位置と第２の位置との間のリーフシールの第１の面と接触する、ガスタービン。
［実施態様１２］
第１の静止壁及び第１のスプリング壁を結合するための締結具（１１０）をさらに含んでおり、第３のスプリング壁が、締結具を取り付けるための間隙を与える開口部を画成する、実施態様１１に記載のガスタービン。
［実施態様１３］
第１のスプリング壁が第２のスプリング壁に一体的に接続され、第２のスプリング壁が第３のスプリング壁に一体的に接続され、第３のスプリング壁が第４のスプリング壁に一体的に接続される、実施態様１１に記載のガスタービン。
［実施態様１４］
第４のスプリング壁の半径方向内側端部が、第３の屈曲部（１２４）に対して軸方向に移動可能であり、第３の屈曲部が、第２の屈曲部（１２２）に対して半径方向に移動可能であり、第２の屈曲部が、第１の屈曲部（１２０）に対して軸方向に移動可能である、実施態様１１に記載のガスタービン。
［実施態様１５］
第４のスプリング壁が第２のスプリング壁よりも半径方向に長く、第３のスプリング壁が第１のスプリング壁よりも軸方向に長い、実施態様１１に記載のガスタービン。
［実施態様１６］
リーフシールが、第１のリーフシールと、第１のリーフシールから周方向に離間した第２のリーフシールとを含む、実施態様１１に記載のガスタービン。
［実施態様１７］
第１のリーフシール及び第２のリーフシールに接触するバッカーシール（１０４）をさらに含む、実施態様１６に記載のガスタービン。
［実施態様１８］
スプリングが第１のスプリング及び第２のスプリングを含んでおり、第１のスプリングの第４のスプリング壁が、第１のリーフシール又は第２のリーフシールの第１の面に接触し、第２のスプリングの第４のスプリング壁が、バッカーシールに接触する、実施態様１７に記載のガスタービン。
［実施態様１９］
リーフシールの周方向の移動を防止するために、第１の静止ガスタービン壁及びリーフシールに結合された保持具（１０６）をさらに含む、実施態様１１に記載のガスタービン。
［実施態様２０］
低圧スプール（３６）とファンスプール（３８）との間に配置された減速ギヤ（３９）をさらに含む、実施態様１１に記載のガスタービン。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向中心線又は軸方向中心線
１４  コア／ガスタービンエンジン
１６  ファン部
１８  外側ケーシング
２０  入口
２２  低圧圧縮機
２４  高圧圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  高圧タービン
３０  低圧タービン
３２  ジェット排気ノズル部
３４  高圧シャフト／スプール
３６  低圧シャフト／スプール
３８  ファンスプール／シャフト
３９  減速ギヤ
４０  ファンブレード
４２  ファンケーシング又はナセル
４４  出口ガイドベーン
４６  下流部
４８  バイパス空気流路
５０  第１段
５２、５６、６２、６６、８８  列
５４、６４、９０  ステータベーン
５８、６８  タービンロータブレード
６０  第２段
７０  高温ガス流路
７２  タービンシュラウドアセンブリ
７２（ａ）  第１のタービンシュラウドアセンブリ
７２（ｂ）  第２のタービンシュラウドアセンブリ
７４（ａ）、７４（ｂ）  シュラウドシール
７６、７８  ブレード先端部
８０  シール表面
８０（ａ）  第１のシール表面
８０（ｂ）  第２のシール表面
８２  ケーシング
８４  シュラウドアセンブリマウント
８４（ａ）  第１のシュラウドアセンブリマウント
８４（ｂ）  第２のシュラウドアセンブリマウント
８６  第３段
９２  半径方向内側ステータベーンマウント
９２（ａ）  第１の半径方向内側ステータベーンマウント
９２（ｂ）  第２の半径方向内側ステータベーンマウント
９２（ｃ）  第３の半径方向内側ステータベーンマウント
９４  半径方向外側ステータベーンマウント
９４（ａ）  第１の半径方向外側ステータベーンマウント
９４（ｂ）  第２の半径方向外側ステータベーンマウント
９４（ｃ）  第３の半径方向外側ステータベーンマウント
９６  軸方向
９７  半径方向
９８  周方向
１００  シールアセンブリ
１０２  リーフシール
１０４  バッカーシール
１０６  保持具
１０８  スプリング
１１０  締結具
１１２  第１のスプリング壁
１１４  第２のスプリング壁
１１６  第３のスプリング壁
１１８  第４のスプリング壁
１２０  第１の屈曲部
１２２  第２の屈曲部
１２４  第３の屈曲部
１２６  締結具空洞部
１２８  シュラウドアセンブリマウントボス
１３０  ステータベーンマウントのインサート
１３２  第３の壁開口部
１３４  リーフシールボス
１３６  保持具開口部
１３８  第１のアーム
１４０  第２のアーム
１４２  バッカーシールボス
１４６  第４の壁ノッチ部
１４８  第１のアーム先端部
１５０  スロット
１５２  リーフシールの第１の面
１５４  リーフシールの第２の面
１５６  第１の位置
１５８  第２の位置
１６０  第３の位置
１６２  第１の壁長
１６４  第２の壁長
１６６  第３の壁長
１６８  第４の壁長
１７０  第２のアーム先端部
１７２  締結具のヘッド
１７４  リーフシール間のギャップ
１７６  バッカーシールボス
２００  空気
２０２  入口部分
２０４  空気の第１の部分
２０６  空気の第２の部分
２０８  圧縮空気
２１０  燃焼ガス
２１２  ＬＰタービンベーン
２１４  ＨＰタービンベーン
【図１】
2017082778.tif 000003
【図２】
2017082778.tif 000004
【図３】
2017082778.tif 000005
【図４】
2017082778.tif 000006
【図５】
2017082778.tif 000007
【図６】
2017082778.tif 000008
【外国語明細書】
2017082778000001.pdf