(57)【要約】【課題】複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼の過負荷時の異常振動を防止できる流体機械を提供する。【解決手段】流体機械は、回転自在に保持されたロータ１と、ロータ１の外周部において周方向に配置された複数の動翼２と、ロータ１を内包するケーシング３と、ケーシング３の内周部において周方向に配置された複数の静翼１０とを備え、ケーシング３は、周方向に延在する翼固定溝４を有し、静翼１０は、横断面形状が翼型で作動流体の流れＳを転向する翼プロファイル部１１と、翼プロファイル部１１が立設され、翼固定溝４に嵌合してケーシング３に取り付けられる翼固定部２０とを有し、翼固定部２０は、その軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性又は強度がその軸方向上流側における周方向上流側の部分（脚部２２）よりも低くなるように構成されている。【選択図】  図２
2017020425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に保持されたロータと、
前記ロータの外周部において周方向に配置された複数の動翼と、
前記ロータを内包するケーシングと、
前記ケーシングの内周部において周方向に配置された複数の静翼とを備え、
前記ケーシングは、周方向に延在する翼固定溝を有し、
前記静翼は、横断面形状が翼型で作動流体の流れを転向する翼プロファイル部と、前記翼プロファイル部が立設され、前記翼固定溝に嵌合して前記ケーシングに取り付けられる翼固定部とを有し、
前記翼固定部は、その軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性又は強度がその軸方向上流側における周方向上流側の部分よりも低くなるように構成されている
ことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の流体機械において、
前記翼固定部は、
前記翼固定溝に嵌合する本体部と、
前記本体部の軸方向上流側における周方向下流側に配置され、前記本体部の軸方向上流側における周方向上流側の部分よりも剛性が低い低剛性部材とを有する
ことを特徴とする流体機械。
【請求項３】
請求項２に記載の流体機械において、
前記低剛性部材は、所定の大きさ以上の力が作用した場合に座屈する非線形な弾性部材である
ことを特徴とする流体機械。
【請求項４】
請求項２に記載の流体機械において、
前記低剛性部材は、力の大きさに比例して変形するばね部材である
ことを特徴とする流体機械。
【請求項５】
請求項２に記載の流体機械において、
前記低剛性部材は、前記本体部の軸方向上流側における周方向上流側の部分よりも剛性の低い材料で形成された弾性部材である
ことを特徴とする流体機械。
【請求項６】
請求項１に記載の流体機械において、
前記翼固定部の軸方向上流側における周方向下流側の部分は、軸方向上流側における周方向上流側の部分よりも剛性の低い形状である
ことを特徴とする流体機械。
【請求項７】
請求項１に記載の流体機械において、
前記翼固定部は、
前記翼固定溝に嵌合する本体部と、
前記本体部の軸方向上流側における周方向下流側に配置され、前記本体部の軸方向上流側における周方向上流側の部分よりも強度が低く、所定の大きさ以上の力が作用した場合に塑性変形する低強度部材とを有する
ことを特徴とする流体機械。
【請求項８】
ロータを内包するケーシングの周方向に延在する翼固定溝に取り付けられる静翼であって、
横断面形状が翼型で作動流体の流れを転向する翼プロファイル部と、
前記翼プロファイル部が立設され、前記翼固定溝に嵌合して前記ケーシングに取り付けられる翼固定部とを有し、
前記翼固定部は、その軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性又は強度がその軸方向上流側における周方向上流側の部分よりも低くなるように構成されている
ことを特徴とする静翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械及びそれに用いる静翼に係り、更に詳しくは、ガスタービンや蒸気タービンなど、ケーシングの内周に静翼が配置される流体機械及びそれに用いる静翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンや蒸気タービン、軸流圧縮機などの流体機械は、回転自由に保持されたロータと、ロータの外周部において周方向に列を成すように配置された複数の動翼と、ロータを内包するケーシングと、ケーシングの内周部において周方向に列を成すように配置された複数の静翼などを備えている。このような流体機械では、周方向に配置された複数の動翼及び複数の静翼により段落が構成され、複数段の段落を備えることが一般的である。
【０００３】
このような流体機械には、低速回転運転や高速回転運転などの様々な運転状態に対して効率の維持又は向上を図るために、静翼の取付角を外部の制御装置により変更することで静翼の迎え角を制御する可変静翼を備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。可変静翼を備えた流体機械では、周方向に配置した複数の静翼の取付角のすべてを略同一に変更できるように、リンク機構などの可変機構を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、何らかの要因により作動流体の流入角（作動流体の流れ方向とロータ軸方向との成す角）が大きくなって静翼の迎え角が大きくなると、静翼の負荷、すなわち、静翼に対する静的な流体力が増加し、加えて、静翼に対する流体加振力も増加する。したがって、静翼の翼負荷が過大な場合、過大な翼振動が発生し、静翼が疲労破壊する虞がある。
【０００６】
上記した可変静翼を備えた流体機械においては、静翼の迎え角が適切となるように静翼の取付角を制御することで流体加振力を低減できるが、複雑な制御装置やリンク機構などの可変機構を必要とする。そのため、可変機構の設置スペースやコストの観点から、採用可能な段落が制限されるという問題がある。
【０００７】
また、可変静翼を備えた流体機械においては、予め設定された制御シーケンスにしたがって静翼の取付角が制御されるので、予期せぬ過負荷に対して、静翼の取付角を変更できずに静翼の異常振動の発生を防止できない虞もある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼の過負荷時の異常振動を防止できる流体機械及びそれに用いる静翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転自在に保持されたロータと、前記ロータの外周部において周方向に配置された複数の動翼と、前記ロータを内包するケーシングと、前記ケーシングの内周部において周方向に配置された複数の静翼とを備え、前記ケーシングは、周方向に延在する翼固定溝を有し、前記静翼は、横断面形状が翼型で作動流体の流れを転向する翼プロファイル部と、前記翼プロファイル部が立設され、前記翼固定溝に嵌合して前記ケーシングに取り付けられる翼固定部とを有し、前記翼固定部は、その軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性又は強度がその軸方向上流側における周方向上流側の部分よりも低くなるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、静翼に作用する過負荷時の作動流体の流体力により静翼の翼固定部の軸方向上流側における周方向下流側の部分が変形し、静翼の取付角が受動的に変化することで、静翼に対する流体加振力が低減するので、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼の過負荷時の異常振動を防止できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の流体機械及の第１の実施の形態の要部構造を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。
【図３】本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の変形例の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。
【図４】本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第２の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。
【図５】本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第３の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。
【図６】本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第４の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の実施の形態を図面を用いて説明する。本発明は、ガスタービンや蒸気タービン、軸流圧縮機など、ケーシングに静翼を取り付ける各種の流体機械に適用可能である。
［第１の実施の形態］
まず、本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の構成を図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の流体機械の第１の実施の形態の要部構造を示す概略縦断面図、図２は本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。図２中、上下方向はケーシング又はロータの周方向Ｃを、左右方向はケーシング又はロータの軸方向Ａを、左側は作動流体の軸方向上流側を、右側は作動流体の軸方向下流側を示している。
【００１３】
図１において、流体機械は、回転自由に保持されたロータ１と、ロータ１の外周部において周方向に列を成すように配置された複数の動翼２と、ロータ１を内包し、ロータ１と共に作動流体の流路Ｐを形成するケーシング３と、ケーシング３の内周部において周方向に列を成すように配置された複数の静翼１０を備えている。周方向に配置された複数の動翼２及び静翼１０により、それぞれ動翼列及び静翼列が形成される。静翼列は、作動流体の流れＳの上流側で動翼列に対向している。静翼列と動翼列とで段落が構成されている。流体機械は、ロータ１の軸方向に複数段（図１では３段）の段落を備えている。ケーシング３には、周方向に延在する環状の翼固定溝４がロータ１の軸方向に複数本（図１では３本）設けられている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、静翼１０は、流路Ｐ内に配置された翼プロファイル部１１と、翼プロファイル部１１が立設され、ケーシング３の翼固定溝４に嵌合する翼固定部２０とで構成されている。静翼１０は、翼固定溝４に翼固定部２０を嵌合させることでケーシング３に取り付けられている。
【００１５】
図２において、翼プロファイル部１１は、その横断面形状が翼型であり、上流端部の前縁１２が下流端部の後縁１３よりも左下側に位置している。翼プロファイル部１１は、作動流体の流れＳを転向するものであり、作動流体の流れＳが左下側から右上側に向かうようになる。なお、前縁１２と後縁１３を結ぶ破線の線分は翼弦線１４を、翼弦線１４と軸方向Ａとのなす角度は静翼１０の取付角γを、前縁１２における作動流体の流れＳと軸方向Ａとの成す角は流れＳの流入角β１を、後縁１３における作動流体の流れＳと軸方向Ａとの成す角は流れＳの流出角β２を、前縁１２における作動流体の流れＳと翼弦線１４とのなす角度は迎え角αを示している。
【００１６】
翼固定部２０は、翼固定溝４の溝幅より若干小さい幅を有する略板状の基部２１と、基部２１の軸方向上流側（図２の左側、又は、軸方向Ａの前縁１２側）の側面における周方向上流側（図２の下側、又は、周方向Ｃの前縁１２側）の端部から翼固定溝４の側面側に突出し、基部２１と一体で形成された脚部２２とで構成された本体部２３を備えている。本体部２３は、高剛性かつ高強度な材料、例えば鉄鋼材で形成されており、静翼１０の過負荷条件下で作用する流体力Ｆによる変形量が微小で無視できるものである。基部２１の軸方向上流側の側面における周方向下流側（図２の上側、又は、周方向Ｃの後縁１３側）の端部には、凹部２４が設けられている。
【００１７】
本体部２３の凹部２４には、２枚の板状部材を二等辺三角形の二辺となるように組み合わせた板ばね部材３１が配置されている。板ばね部材３１は、厚さや幅、高さなどの適切な設定及び材質の適切な選択により座屈強度が調整されており、本体部２３の基部２１及び脚部２２よりも剛性が低いもの（低剛性部材）である。つまり、板ばね部材３１は、所定の大きさの力が作用した場合、すなわち、静翼１０の過負荷時に想定される流体力Ｆが静翼１０に作用した場合に急激に変形するものであり、非線形な弾性部材である。板ばね部材３１は、本体部２３に用いられるような高剛性（高ヤング率）の材料、又は、それよりも低剛性（低ヤング率）の材料による形成が可能である。なお、板ばね部材３１の代わりに、本体部２３の脚部２２よりも剛性が低い低剛性部材として、所定の大きさ以上の力が作用した場合に座屈する任意の非線形な弾性部材を用いることができる。
【００１８】
次に、本発明の流体機械の第１の実施の形態の作用を図２を用いて説明する。
作動流体の流れＳは、（図２では左下方向から）ある流入角β１で静翼１０の前縁１２付近に流入し、その向きが周方向Ｃから軸方向Ａ側に若干転向されて静翼１０の後縁１３付近から流出角β２で流出する。このとき、静翼１０には、作動流体の流れＳの転向による流体力Ｆが図２の左上方向に向かって作用する。この流体力Ｆにより、翼固定部２０の脚部２２及び板ばね部材３１が、ケーシング３の翼固定溝４の軸方向上流側（図２の左側）の側面に押し付けられる。正常な負荷条件下においては、脚部２２及び板ばね部材３１は、ほとんど変形しないので、静翼１０の取付角γは保持された状態のままである。
【００１９】
一方、何らか原因により静翼１０が過負荷条件に陥った場合、作動流体の流入角β１の増加により、静翼１０の迎え角αが増加し、それに伴い静翼１０に対する流体力Ｆ及び流体加振力が正常な負荷条件下よりも増加する。この増加した流体力Ｆにより板ばね部材３１が座屈変形する一方、脚部２２はほとんど変形しない。このため、翼固定部２０は、脚部２２を支点として、本体部２３の凹部２４側が翼固定溝４の軸方向上流側の側面方向Ｄに変位し、静翼１０の取付角γが変化する。この結果、静翼１０の迎え角αが減少するので、それに応じて静翼１０に対する流体力Ｆ及び流体加振力が低減し、静翼１０の異常振動を防止することができる。
【００２０】
上述したように、本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態によれば、静翼１０に作用する過負荷時の作動流体の流体力Ｆにより、静翼１０の翼固定部２０の軸方向上流側における周方向下流側の部分（板ばね部材３１）が変形し、静翼１０の取付角γが受動的に変化することで、静翼１０に対する流体加振力が低減するので、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼１０の過負荷時の異常振動を防止することができる。
【００２１】
また、本実施の形態によれば、翼固定部２０の剛性の低い部分（低剛性部材）として、所定の大きさ以上の力が作用した場合に座屈する非線形な弾性部材である板ばね部材３１を用いているので、正常な負荷条件下においては、板ばね部材３１がほとんど変形せず、静翼１０は所定の性能を発揮することができる。
【００２２】
さらに、本実施の形態によれば、弾性部材である板ばね部材３１を本体部２３の凹部２４に配置することで、翼固定部２０に低剛性な部分を形成しているので、静翼１０に対する過負荷条件が多数回発生しても、板ばね部材３１が損傷せずに弾性復帰すれば、板ばね部材３１を交換する必要がない。また、板ばね部材３１が破損した場合でも、翼プロファイル部１１を含む静翼１０全体を交換する必要がなく、メンテナンス性に優れている。
【００２３】
［第１の実施の形態の変形例］
次に、本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の変形例を図３を用いて説明する。
図３は本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の変形例の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。図３中、上下方向はケーシング又はロータの周方向Ｃを、左右方向はケーシング又はロータの軸方向Ａを、左側は作動流体の軸方向上流側を、右側は作動流体の軸方向下流側を示している。なお、図３において、図１及び図２に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
本実施の形態と第１の実施の形態の相違点は、以下のとおりである。
第１の実施の形態は、非線形の弾性部材である板ばね部材３１を本体部２３の凹部２４に配置することにより、翼固定部２０の軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性を翼固定部２０の脚部２２よりも低下させるものである（図２参照）。それに対して、図３に示す本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の変形例は、力の大きさに比例して変形するばね部材３２を本体部２３の凹部２４に配置することにより、翼固定部２０Ａの軸方向上流側（図３の左側）における周方向下流側（図３の上側）の部分の剛性を翼固定部２０Ａの脚部２２よりも低下させるものである。つまり、ばね部材３２は、第１の実施の形態の板ばね部材３１と同様に、脚部２２よりも剛性が低い低剛性部材として機能する。ばね部材３２として、つるまきばねやその他の形式のばねが挙げられる。ばね部材３２のばね定数は、静翼１０Ａに作用する流体力Ｆを考慮して設定される。
【００２５】
本実施の形態では、正常な負荷条件下において、作動流体の流れＳの転向による流体力Ｆが静翼１０Ａに作用すると、その流体力Ｆの大きさに応じてばね部材３２が弾性変形する一方、脚部２２はほとんど変形しない。このため、静翼１０Ａの翼固定部２０Ａは、脚部２２を支点として本体部２３の凹部２４側が翼固定溝４の軸方向上流側の側面方向Ｄに流体力Ｆの大きさに応じて変位し、静翼１０Ａの取付角γが流体力Ｆの大きさに応じて変化する。この結果、流体力Ｆの大きさに応じて静翼１０Ａの迎え角αが適切な角度に維持される。つまり、静翼１０Ａは、作動流体の流入角β１の変動に応じて、静翼１０Ａの迎え角αが適切な角度となるように自動的に追従する。
【００２６】
一方、静翼１０Ａの過負荷条件下でも、正常な負荷条件下よりも増加した流体力Ｆの大きさに応じてばね部材３２が変位する一方、脚部２２はほとんど変形しないので、静翼１０Ａの取付角γが変化する。このため、静翼１０Ａの迎え角αが減少し、それに応じて静翼１０Ａに対する流体力Ｆ及び流体加振力が低減するので、静翼１０Ａの異常振動を防止することができる。
【００２７】
上述した本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第１の実施の形態の変形例によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼１０Ａの過負荷時の異常振動を防止することができる。
【００２８】
また、本実施の形態よれば、翼固定部２０Ａの本体部２３の軸方向上流側における周方向下流側の位置に、力の大きさに比例して変形するばね部材３２を配置しているので、作動流体の流入角β１の変動に応じて、静翼１０Ａの迎え角αが適切な角度となるように自動的に追従する。このため、流体機械の様々な運転状態に対して高効率を維持することができる。
【００２９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第２の実施の形態を図４を用いて説明する。
図４は本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第２の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。図４中、上下方向はケーシング又はロータの周方向Ｃを、左右方向はケーシング又はロータの軸方向Ａを、左側は作動流体の軸方向上流側を、右側は作動流体の軸方向下流側を示している。なお、図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
本実施の形態と第１の実施の形態の相違点は、以下のとおりである。
第１の実施の形態は、翼固定部２０の脚部２２よりも低剛性な形状である板ばね部材３１を配置することにより、翼固定部２０の軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性を脚部２２よりも低下させるものである（図２参照）。それに対して、図４に示す本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第２の実施の形態は、翼固定部２０Ｂの脚部２２の材料よりも低剛性（低ヤング率）の材料であるゴム材で形成した直方体状のゴム部材３３を本体部２３Ｂとケーシング３の翼固定溝４の側面とで形成される間隙に配置することにより、その部分の剛性を脚部２２よりも低下させるものである。なお、ゴム部材３３の代わりに、脚部２２よりも低剛性な材料で形成された任意の弾性部材３３を用いることができる。この弾性部材は、脚部２２よりも剛性の高い形状、例えば、軸方向Ａの断面積が脚部２２よりも大きい形状であっても、剛性の低い材料で形成されることにより、静翼１０Ｂの過負荷時に作用する流体力Ｆで変形するものである。つまり、脚部２２よりも剛性が低い低剛性部材として機能する。なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態と異なり、基部２１Ｂの軸方向上流側（図４の左側）における周方向下流側（図４の上側）の部分に凹部を設けていない。
【００３１】
静翼１０Ｂの過負荷時には、正常な負荷条件下よりも増加した流体力Ｆによりゴム部材（弾性部材）３３が弾性変形する一方、脚部２２はほとんど変形しない。このため、静翼１０Ｂの翼固定部２０Ｂは、脚部２２を支点として本体部２３Ｂの周方向下流側が翼固定溝４の軸方向上流側の側面方向Ｄに変位し、静翼１０Ｂの取付角γが変化する。この結果、静翼１０Ｂの迎え角αが減少するので、静翼１０Ｂに対する流体加振力が低減し、静翼１０Ｂの異常振動を防止することができる。
【００３２】
上述した本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼１０Ｂの過負荷時の異常振動を防止することができる。
【００３３】
また、本実施の形態よれば、本体部２３Ｂと翼固定溝４の側面とで形成された間隙部分に直方体状のゴム部材３３を配置するだけなので、第１の実施の形態のように２枚の板部材を組み合わせた板ばね部材３１を本体部２３の凹部２４に配置する場合より、静翼１０Ｂの部品点数や製作工数を削減でき、その結果、静翼１０Ｂの組立性が向上する。
【００３４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第３の実施の形態を図５を用いて説明する。
図５は本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第３の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。図５中、上下方向はケーシング又はロータの周方向Ｃを、左右方向はケーシング又はロータの軸方向Ａを、左側は作動流体の軸方向上流側を、右側は作動流体の軸方向下流側を示している。なお、図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
本実施の形態と第１の実施の形態の相違点は、以下のとおりである。
第１の実施の形態は、翼固定部２０の脚部２２よりも剛性の低い板ばね部材３１を翼固定部２０の本体部２３の凹部２４に配置することにより、翼固定部２０の軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性を脚部２２よりも低下させるものである（図２参照）。それに対して、図５に示す本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第３の実施の形態は、翼固定部２０Ｃの脚部２２よりも低強度な材料で形成された低強度部材３４を本体部２３の凹部２４に配置することにより、その部分の強度を脚部２２よりも低下させるものである。低強度部材３４は、所定の大きさ以上の力が作用した場合、すなわち、静翼１０Ｃの過負荷時に想定される流体力Ｆが静翼１０Ｃに作用した場合に塑性変形するように、材料や形状、大きさ等が設定されている。低強度な材料として、例えば、真鍮材が挙げられる。
【００３６】
静翼１０Ｃの過負荷時には、正常な負荷条件下よりも増加した流体力Ｆにより低強度部材３４が塑性変形する一方、脚部２２はほとんど変形しない。このため、静翼１０Ｃの翼固定部２０Ｃは、脚部２２を支点として本体部２３の凹部２４側が翼固定溝４の軸方向上流側の側面方向Ｄに変位し、静翼１０Ｃの取付角γが変化する。この結果、静翼１０Ｃの迎え角αが低減するので、静翼１０Ｃに対する流体加振力が低減し、静翼１０Ｃの異常振動を防止することができる。なお、塑性変形した低強度部材３４は交換可能である。
【００３７】
上述した本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第３の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼１０Ｃの過負荷時の異常振動を防止することができる。
【００３８】
また、本実施の形態によれば、静翼１０Ｃの過負荷時には、低強度部材３４が塑性変形して元に戻らないので、静翼１０Ｃの取付角γが確実に変更される。そのため、流体加振力による静翼１０Ｃの損傷を確実に防止することができる。
【００３９】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第４の実施の形態を図６を用いて説明する。
図６は本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第４の実施の形態の一部を構成する静翼の翼固定部を示す構造図である。図６中、上下方向はケーシング又はロータの周方向Ｃを、左右方向はケーシング又はロータの軸方向Ａを、左側は作動流体の軸方向上流側を、右側は作動流体の軸方向下流側を示している。なお、図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号ものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態と第１の実施の形態の基本的な相違点は、以下のとおりである。
第１の実施の形態は、翼固定部２０の脚部２２よりも剛性の低い板ばね部材３１を翼固定部２０の本体部２３の凹部２４に配置することにより、翼固定部２０の軸方向上流側における周方向下流側の部分の剛性を脚部２２よりも低下させるものである（図２参照）。それに対して、図６に示す本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第４の実施の形態は、翼固定部２０Ｄの本体部２３Ｄの軸方向上流側（図６の左側）における周方向下流側（図６の上側）の部分を本体部２３Ｄの脚部２２よりも剛性の低い形状に形成することにより、その部分の剛性を脚部２２よりも低下させるものである。
【００４１】
具体的には、翼固定部２０Ｄは、本体部２３Ｄのみで構成されている。本体部２３Ｄは、基部２１と脚部２２に加えて、さらに、基部２１の軸方向上流側の側面における周方向下流側の部分から翼固定溝４の側面側に突出し、基部２１と一体で形成された低剛性脚部３５とで構成されている。低剛性脚部３５は、脚部２２よりも剛性の低い形状に形成されている。例えば、低剛性脚部３５の横断面積を脚部２２の数分の１に、その高さ（軸方向Ａの長さ）を脚部２２の数倍とする。この場合、軸力が作用したときの低剛性脚部３５の変形量（縮み量）は、材料力学的な計算で脚部２２の変形量の数倍から十数倍となる。
【００４２】
静翼１０Ｄの過負荷時には、正常な負荷条件下よりも増加した流体力Ｆにより、低剛性脚部３５が脚部２２よりも大きく変形する。つまり、静翼１０Ｄの取付角γが変化し、その結果、静翼１０Ｄの迎え角αが低減する。このため、静翼１０Ｄに対する流体加振力が低減し、静翼１０Ｄの異常振動を防止することができる。
【００４３】
上述した本発明の流体機械及びそれに用いる静翼の第４の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼１０Ｄの過負荷時の異常振動を防止することができる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、翼固定部２０Ｄを、一体で形成された基部２１と脚部２２と低剛性脚部３５とから成る本体部２３Ｄのみで構成しているので、静翼１０Ｄの部品点数の削減及び静翼１０Ｄの組立性の向上を図ることができる。
【００４５】
［その他の実施形態］
なお、上述した第１乃至第４の実施の形態においては、翼固定部２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを翼プロファイル部１１毎に分割した静翼１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの例を示したが、複数の翼プロファイル部１１毎に翼固定部を分割する構成の静翼も可能である。つまり、複数の翼プロファイル部１１を共通の翼固定部に立設するように構成した静翼を採用することも可能である。この場合でも、上述した実施の形態と同様に、複雑な構造及び制御機構を用いることなく静翼の過負荷時の異常振動を防止できる。
【００４６】
また、本発明は上述した第１乃至第３の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ロータ
２  動翼
３  ケーシング
４  翼固定溝
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  静翼
１１  翼プロファイル部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ  翼固定部
２２  脚部
２３、２３Ｂ、２３Ｄ  本体部
３１  板ばね部材（座屈する非線形な弾性部材）
３２  ばね部材
３３  ゴム部材（低剛性な材料で形成された弾性部材）
３４  低強度部材
３５  低剛性脚部
【図１】
2017020425.tif 000003
【図２】
2017020425.tif 000004
【図３】
2017020425.tif 000005
【図４】
2017020425.tif 000006
【図５】
2017020425.tif 000007
【図６】
2017020425.tif 000008