(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に沿って延在する環状体と、
前記周方向に沿って延在するように、前記環状体から軸方向に突出するフローガイドと、
前記フローガイドに対して径方向にずれた位置において、前記周方向に間隔を空けて前記環状体に設けられる複数のスワールブレーカと、
ケーシング内で軸線周りに回転するロータディスクと、
前記ロータディスクに取り付けられた複数の動翼本体と、
を備え、
前記フローガイドは、前記径方向における前記複数のスワールブレーカ側を指向する案内面を有し、前記動翼本体よりも軸方向上流側、且つ、前記複数の動翼本体の各々の先端部に連なる外側シュラウドの径方向外側の外周面よりも径方向内側において、軸方向下流側に向かって突出し、
前記複数のスワールブレーカは、前記フローガイドよりも前記径方向外側において前記動翼本体よりも前記軸方向上流側の基端部から前記軸方向下流側に突出し、
前記複数のスワールブレーカの径方向内側の端部は、前記外側シュラウドの前記外周面より前記径方向外側に位置し、且つ、前記ケーシングから前記径方向に延材するシールフィンの先端部より前記径方向外側に位置し、
前記フローガイドの前記軸方向下流側への突出端は、前記外側シュラウドの前記軸方向上流側の端部より前記軸方向上流側に位置する
回転機械。
【請求項２】
前記複数のスワールブレーカは、前記フローガイドと前記軸方向に少なくとも部分的にオーバーラップしている
請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記フローガイドは、前記突出端についての前記軸方向の位置が前記軸方向に沿った前記複数のスワールブレーカの前記基端部と先端部との間に存在する
請求項１又は２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記環状体は、前記軸方向において前記案内面と対向する環状体側対向壁面と、前記案内面と前記環状体側対向壁面とを接続する環状体側壁面とを有し、
前記複数のスワールブレーカは、前記案内面と前記環状体側壁面と前記環状体側対向壁面との間の空間に存在する
請求項１乃至３の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項５】
前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向に沿った先端部が前記シールフィンと接続されている
請求項１乃至４の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項６】
前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向及び前記径方向に沿って延在する板形状を有する
請求項１乃至５の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項７】
前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向において前記基端部に向かうにつれて前記周方向の寸法が漸増する裾広がりとなる形状を有する
請求項１乃至６の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項８】
前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向における先端側の領域において前記径方向に見たときに前記フローガイド側の方が前記周方向の厚さが薄い
請求項１乃至７の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項９】
前記複数のスワールブレーカは、前記周方向に等間隔で離間して設けられている
請求項１乃至８の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項１０】
前記フローガイドは、径方向内側の面が前記回転機械における流体の流路の一部を形成している
請求項１乃至９の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項１１】
前記複数のスワールブレーカは、前記外側シュラウドよりも前記径方向外側において、該外側シュラウドと前記軸方向に重なる重複領域を有する
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の回転機械。
【請求項１２】
前記環状体、前記フローガイド、及び前記複数のスワールブレーカは、前記回転機械における調速段に設けられる
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スワールブレーカ組立体及び回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラント等に用いられる蒸気タービンやガスタービン等の回転機械が知られている。この回転機械は、ケーシングに対して回転自在なタービンロータ（以下、単にロータとする）に支持された動翼と、ケーシングに支持された静翼とを有し、ロータの軸線方向の上流から下流へと流れる作動流体のエネルギーをロータの回転エネルギーに変換するように構成されている。
【０００３】
上記回転機械では、ロータ又は動翼とケーシングとの間をシールするシール部において、主流路から逸れた作動流体がノズルを通過した際に与えられた旋回流成分を有したまま流入することにより、ロータの周方向に旋回流（所謂スワール流）が生ずることが知られている。スワール流により、ロータに偏心が発生した場合にロータの周方向にはロータの偏心方向と異なる方向にピークを有する正弦波状の圧力分布が生じ、例えば高出力の運転に伴ってスワール流が増加した際にはロータの自励振動の原因になることがある。このため、シール部におけるスワール流を抑制するための構造が種々考案されており、例えば、特許文献１には、タービン動翼の先端側の部分と回転機械の軸方向において対抗する静止部にタービン動翼側に突出する複数の突部（整流部）を設けた構造が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、蒸気タービン、ガスタービンなどの回転機械では、タービン効率の向上化のため、ロータ径が小径化され、翼が多段化される傾向にある。したがって、ロータが小径化及び長軸化するため、ロータの自励振動が発生し易くなる傾向にある。そのため、自励振動をより効果的に抑制する対策案が求められている。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、回転機械における自励振動の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るスワールブレーカ組立体は、
周方向に沿って延在する環状体と、
前記周方向に沿って延在するように、前記環状体から軸方向に突出するフローガイドと、
前記フローガイドに対して径方向にずれた位置において、前記周方向に間隔を空けて前記環状体に設けられる複数のスワールブレーカと、
を備える。
【０００８】
上記（１）の構成のスワールブレーカ組立体を、例えば回転機械の動翼の上流側において、以下のように配置する場合を考える。すなわち、上記（１）の構成のスワールブレーカ組立体を、例えばフローガイドが外側シュラウドの径方向外側の外周面よりも径方向内側において、軸方向下流側に向かって突出するように配置する。また、上記（１）の構成のスワールブレーカ組立体を、例えば複数のスワールブレーカがフローガイドよりも径方向外側において軸方向下流側に突出するように配置する。
例えば蒸気タービンのような回転機械では、外側シュラウドと回転機械のケーシングの内周面との間の空間に主流路から逸れた作動流体が上述したように旋回流成分を有したまま流れ込む。
上記（１）の構成のスワールブレーカ組立体を上述のように回転機械に配置した場合、主流路から逸れた作動流体は、主流路から上記空間に流れ込む際にフローガイドの径方向外側の面に沿って複数のスワールブレーカに向かって案内される。すなわち、上記（１）の構成によれば、主流路から逸れた作動流体を効率的にスワールブレーカに案内できる。これにより、主流路から逸れた作動流体が有する旋回流成分を複数のスワールブレーカで効率的に抑制できるので、スワール流によるロータの自励振動を効率的に抑制できる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記径方向の端部が前記フローガイドに接続されている。
【００１０】
複数のスワールブレーカの該端部がフローガイドに接続されていない場合、主流路から逸れた作動流体の一部については、該端部とフローガイドとの間から周方向に流れることとなり、該端部とフローガイドとが接続されている場合と比べてスワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が減ぜられてしまう。
これに対して、上記（２）の構成によれば、スワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が高まる。また、上記（２）の構成によれば、周方向から見たときのスワールブレーカの投影面積を増やすことができ、スワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記フローガイドと前記軸方向に少なくとも部分的にオーバーラップしている。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、複数のスワールブレーカがフローガイドと軸方向にオーバーラップしていることで、主流路から逸れた作動流体がフローガイドによって効率的にスワールブレーカに案内される。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、前記フローガイドは、前記軸方向への突出端についての前記軸方向の位置が前記軸方向に沿った前記複数のスワールブレーカの基端部と先端部との間に存在する。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、フローガイドの該突出端についての軸方向の位置が軸方向に沿った複数のスワールブレーカの基端部と先端部との間に存在することで、主流路から逸れた作動流体がフローガイドによって効率的にスワールブレーカに案内される。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、前記フローガイドは、前記径方向における前記複数のスワールブレーカ側を指向する案内面を有する。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、主流路から逸れた作動流体が上記案内面によって効率的にスワールブレーカに案内される。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記環状体は、前記軸方向において前記案内面と対向する環状体側対向壁面と、前記案内面と前記環状体側対向壁面とを接続する環状体側壁面とを有し、
前記複数のスワールブレーカは、前記案内面と前記環状体側壁面と前記環状体側対向壁面との間の空間に存在する。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、主流路から逸れた作動流体がフローガイドによって上記空間に案内される。そして、上記空間に案内された作動流体は、上記空間に存在する複数のスワールブレーカによって旋回流成分が抑制される。これにより、スワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向に沿った先端部が前記周方向に延在するシールフィンと接続されている。
【００２０】
複数のスワールブレーカの上記先端部が周方向に延在するシールフィンに接続されていない場合、主流路から逸れた作動流体の一部については、上記先端部とシールフィンとの間から周方向に流れるため、上記先端部とシールフィンとが接続されている場合と比べてスワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が減ぜられてしまう。
これに対して、上記（７）の構成によれば、スワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が高まる。また、上記（７）の構成によれば、周方向から見たときのスワールブレーカの投影面積を増やすことができ、スワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向及び前記径方向に沿って延在する板形状を有する。
【００２２】
上記（８）の構成によれば、複数のスワールブレーカの形状が単純な形状となるので、形成が容易である。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向において基端部に向かうにつれて前記周方向の寸法が漸増する裾広がりとなる形状を有する。
【００２４】
上記（９）の構成によれば、軸方向におけるスワールブレーカの基端部側の周方向の寸法が大きくなるので、スワールブレーカの周方向への曲げ強度が向上する。また、スワールブレーカの基端部側の形状が裾広がり形状となるので、環状体においてスワールブレーカを例えば削り出しによって形成する場合に形成し易くなる。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記軸方向における先端側の領域において前記径方向に見たときに前記フローガイド側の方が前記周方向の厚さが薄い。
【００２６】
上記（１０）の構成のスワールブレーカ組立体を、例えば回転機械の動翼の上流側において、以下のように配置する場合を考える。すなわち、上記（１０）の構成のスワールブレーカ組立体を、例えばフローガイドが外側シュラウドの径方向外側の外周面よりも径方向内側において、軸方向下流側に向かって突出するように配置する。また、上記（１０）の構成のスワールブレーカ組立体を、例えば複数のスワールブレーカがフローガイドよりも径方向外側において軸方向下流側に突出するように配置する。
上記（１０）の構成のスワールブレーカ組立体を上述のように回転機械に配置した場合、スワールブレーカにおいて、軸方向における先端側の領域において径方向に見たときにフローガイド側の部位は、動翼の径方向外側の端部に近い位置に配置される。そのため、回転機械の運転による熱伸び等によって該部位と動翼の径方向外側の端部とが接触するおそれがある。
上記（１０）の構成によれば、該部位の周方向の厚さが他の部位と同等であった場合と比べると、仮に、該部位と動翼の径方向外側の端部とが接触してしまっても、動翼に与える影響を抑制できる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記周方向に等間隔で離間して設けられている。
【００２８】
回転機械への作動流体の送入量が変動すると、主流路から逸れた作動流体の流れも変化するため、環状体に設けられる複数のスワールブレーカを周方向に沿って不均等に配置するよりも均等に配置することが望ましい。したがって、上記（１１）の構成によれば、複数のスワールブレーカにおける周方向に沿った配置位置が適切となる。
【００２９】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記（１）乃至（１１）の何れかの構成のスワールブレーカ組立体と、
ケーシング内で軸線周りに回転するロータディスクと、
前記ロータディスクに取り付けられた複数の動翼本体と、
前記複数の動翼本体の各々の先端部に連なる外側シュラウドと、
を備える。
【００３０】
上記（１２）の構成によれば、上記（１）乃至（１１）の何れかの構成のスワールブレーカ組立体を備えるので、スワール流によるロータの自励振動を効率的に抑制できる。
【００３１】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の構成において、
前記フローガイドは、前記動翼本体よりも軸方向上流側、且つ、前記外側シュラウドの径方向外側の外周面よりも径方向内側において、軸方向下流側に向かって突出し、
前記複数のスワールブレーカは、前記フローガイドよりも前記径方向外側において前記軸方向下流側に突出する。
【００３２】
上記（１３）の構成によれば、主流路から逸れた作動流体は、主流路から外側シュラウドと回転機械のケーシングの内周面との間の空間に流れ込む際にフローガイドの径方向外側の面に沿って複数のスワールブレーカに向かって案内される。すなわち、上記（１３）の構成によれば、主流路から逸れた作動流体を効率的にスワールブレーカに案内できる。これにより、主流路から逸れた作動流体が有する旋回流成分を複数のスワールブレーカで効率的に抑制できるので、スワール流によるロータの自励振動を効率的に抑制できる。
【００３３】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１２）又は（１３）の構成において、前記フローガイドは、径方向内側の面が前記回転機械における流体の流路の一部を形成していてもよい。
【００３４】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１２）乃至（１４）の何れかの構成において、前記複数のスワールブレーカは、前記外側シュラウドよりも径方向外側において、該外側シュラウドと前記軸方向に重なる重複領域を有する。
【００３５】
上記（１５）の構成によれば、上記重複領域を有していない場合と比べて、周方向から見たときのスワールブレーカの投影面積を増やすことができ、スワールブレーカによる旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００３６】
（１６）幾つかの実施形態では、上記（１５）の構成において、前記重複領域において前記複数のスワールブレーカと前記外側シュラウドの径方向外側の外周面との隙間は、前記外周面よりも前記径方向外側に設けられていて前記周方向に延在するシールフィンと前記外周面との隙間よりも大きい。
【００３７】
上記（１６）の構成によれば、スワールブレーカと外側シュラウドとが接触し難くなる。
【００３８】
（１７）幾つかの実施形態では、上記（１２）乃至（１６）の何れかの構成において、前記スワールブレーカ組立体は、前記回転機械における調速段に設けられる。
【００３９】
上記（１７）の構成によれば、スワール流による自励振動が発生し易い調速段において、自励振動の発生を抑制できる。
【００４０】
（１８）本発明の少なくとも一実施形態に係るスワールブレーカ組立体は、
静翼の径方向内側の端部に接続されていて周方向に沿って延在する環状体と、
前記環状体に対して前記周方向に回転可能な回転部材と、
前記周方向に間隔を空けて前記環状体に設けられる複数のスワールブレーカと、
前記複数のスワールブレーカに対して径方向外側にずれた位置において、前記周方向に沿って延在するように、前記回転部材から軸方向に突出するフローガイドと、
を備える。
【００４１】
例えば蒸気タービンのような回転機械では、上記環状体と環状体に対して周方向に回転可能な回転部材であるロータシャフトの表面との間の空間に主流路から逸れた作動流体が上述したような旋回流成分を有したまま流れ込むことが考えられる。
上記（１８）の構成によれば、主流路から逸れようとする作動流体は、主流路から上記空間に流れ込む前にフローガイドの径方向外側の面に沿って軸方向に案内される。そのため、作動流体は、主流路から逸れ難くなる。
フローガイドの径方向外側の面に沿って軸方向に案内された後に主流路から逸れた作動流体は、複数のスワールブレーカに向かうこととなる。すなわち、主流路から逸れた作動流体はスワールブレーカに案内されることとなる。これにより、主流路から逸れた作動流体が有する旋回流成分を複数のスワールブレーカで効率的に抑制できるので、スワール流によるロータの自励振動を効率的に抑制できる。
【００４２】
（１９）本発明の少なくとも一実施形態に係るスワールブレーカ組立体は、
タービンにおけるダミーシール部の少なくとも一部を構成し、周方向に沿って延在するダミー環と、
前記周方向に間隔を空けて前記ダミー環の内面に設けられ、軸方向に突出する複数のスワールブレーカと、
を備える。
【００４３】
例えば蒸気タービンのような回転機械では、主流路から逸れた作動流体が上述したような旋回流成分を有したままダミー環の内面と、この内面と対向するロータシャフトの表面との間の隙間を流れることが考えられる。
上記（１９）の構成によれば、周方向に間隔を空けてダミー環の内面に設けられ、軸方向に突出する複数のスワールブレーカによって主流路から逸れた作動流体が周方向に流れることが阻害される。これにより、主流路から逸れた作動流体が有する旋回流成分を複数のスワールブレーカで効率的に抑制できるので、スワール流によるロータの自励振動を効率的に抑制できる。
【００４４】
（２０）幾つかの実施形態では、上記（１９）の構成において、
前記内面と間隔を空けて配置され、前記周方向に回転可能なロータシャフトと、
前記複数のスワールブレーカに対して径方向内側にずれた位置において、前記周方向に沿って延在するように、前記ロータシャフトから前記軸方向に突出するフローガイドと、
をさらに備える。
【００４５】
上記（２０）の構成によれば、主流路から逸れた作動流体は、ダミー環の内面とロータシャフトの表面との間の隙間を流れると、フローガイドによって径方向外側に案内されて、複数のスワールブレーカに向かうこととなる。これにより、主流路から逸れた作動流体が有する旋回流成分を複数のスワールブレーカで効率的に抑制できるので、スワール流によるロータの自励振動を効率的に抑制できる。
【００４６】
（２１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、上記（１８）乃至（２０）の何れかの構成のスワールブレーカ組立体を備える。
【００４７】
上記（２１）の構成によれば、上記（１８）乃至（２０）の何れかの構成のスワールブレーカ組立体を備えるので、スワール流によるロータの自励振動を効率的に抑制できる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、回転機械における自励振動の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】幾つかの実施形態に係るスワールブレーカ組立体を備えるタービンの模式的な断面図である。
【図２】図１におけるＡ部について拡大した斜視図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ矢視図である。
【図４】一実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図である。
【図５】他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図である。
【図６】さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図である。
【図７】さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図である。
【図８】さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図である。
【図９】さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図である。
【図１０】軸方向に沿って隣り合う２つの段のうち軸方向上流側の段における動翼と、軸方向下流側の段における静翼とを模式的に示した図である。
【図１１】調速段よりも軸方向上流側におけるタービンの構造を模式的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
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。
【００５１】
図１は、幾つかの実施形態に係るスワールブレーカ組立体を備えるタービンの模式的な断面図である。
図１に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン１は、いわゆる軸流タービンであって、ケーシング２と、ロータシャフト４と、ロータシャフト４に固定されたロータディスク６と、調速段ノズル８と、動翼１２と、静翼１４とを備えている。
なお、以下の説明では、ロータシャフト４の延在方向を単に軸方向とも呼び、ロータシャフト４の周方向を単に周方向とも呼ぶ。また、軸方向に関し、ケーシング２内での作動流体の主たる流れの軸方向に沿った向きを下流方向、又は下流側とも呼び、該下流方向とは反対方向を上流方向、又は上流側とも呼ぶ。図１においては、図示右側が下流側であり、図示左側が上流側である。
また、以下の説明では、ロータシャフト４の径方向を単に径方向とも呼ぶ。径方向のうち、ロータシャフト４の軸線ＡＸに近づく方向を径方向内側とし、ロータシャフト４の軸線ＡＸから遠ざかる方向を径方向外側とする。
【００５２】
ロータディスク６の外周部には、周方向に間隔を空けて複数の動翼１２が取り付けられている。動翼１２は、動翼本体１２１と、複数の動翼本体１２１の各々の先端部に連なる外側シュラウド１２３とを有する。ロータディスク６と、該ロータディスク６に取り付けられた複数の動翼１２とによって動翼段３０が形成されている。
【００５３】
静翼１４は、周方向に間隔を空けて複数配置された状態で、径方向内側の端部が内周リング１６の外周面に取り付けられ、径方向外側の端部が外周リング１８の内周面に取り付けられている。内周リング１６と、外周リング１８と、各リング１６、１８に取り付けられた複数の静翼１４とを含む静翼環２２によって静翼段４０が形成されている。
幾つかの実施形態に係るタービン１では、動翼段３０と静翼段４０とが軸方向に沿って交互に配置されている。なお、図１では、調速段ノズル８の直下流側に配置された調速段動翼１２Ａを含む動翼段３１と、該動翼段３１の直下流側に配置された第１静翼段４１と、第１静翼段４１の直下流側に配置された第１動翼段３２とが図示されている。
【００５４】
幾つかの実施形態に係るタービン１では、動翼段３０と、この動翼段３０の軸方向上流側に隣接配置されている静翼段４０との組毎に、一つの段７が形成されている。
幾つかの実施形態に係るタービン１では、複数の段７のうち、最上流の段７が、調速段７ａを成している。調速段７ａは、この調速段７ａよりも軸方向下流側の段７へ送られる作動流体の流量を調節してロータシャフト４の回転数を調整する。
【００５５】
調速段ノズル８は、ケーシング２に固定された入口部５４に支持され、作動流体（蒸気、燃焼ガス）を送入する。
【００５６】
図１に示した幾つかの実施形態に係るタービン１では、ケーシング２に固定された作動流体供給管５２を経て、入口部５４内に流入した作動流体は、調速段ノズル８および調速段動翼１２Ａへ流入し、膨張仕事を行う。次いで作動流体は下流側の静翼段４０および動翼段３０へ流入し、膨張仕事を行う。これにより、ロータシャフト４が回転駆動される。
【００５７】
図１に示した幾つかの実施形態に係るタービン１では、主流路から逸れた作動流体が動翼１２の外側シュラウド１２３の外周面１２３ａとケーシング２との間の隙間から下流側に向かって流れることを抑制するためのシールフィン８１が設けられている。図１に示した幾つかの実施形態に係るタービン１では、後述する図４〜９に示すように、シールフィン８１は、径方向外側の基端部８１ａがケーシング２側に固定され、径方向内側の先端部８１ｂが外側シュラウド１２３の外周面と間隔を空けて対向している。
幾つかの実施形態では、動翼１２とケーシング２との間をシールするシール部８０は、シールフィン８１と外側シュラウド１２３とを含む。
【００５８】
幾つかの実施形態では、調速段７ａにおけるシールフィン８１の基端部８１ａは、入口部５４において調速段動翼１２Ａの外側シュラウド１２３と径方向で対向する内周面５４ａに固定されているが、入口部５４とは異なる部材に固定されていてもよい。
幾つかの実施形態では、第１動翼段３２についてのシールフィン８１の基端部８１ａは、外周リング１８において動翼１２の外側シュラウド１２３と径方向で対向する内周面１８ａに固定されているが、外周リング１８とは異なる部材に固定されていてもよい。
幾つかの実施形態では、シールフィン８１は、外側シュラウド１２３に対して少なくとも１つ以上設けられている。図１に例示的に示した実施形態では、シールフィン８１は、外側シュラウド１２３に対して軸方向に沿って互いに離間して２つ設けられている。
【００５９】
（タービン１における自励振動について）
上述したように、タービン１のような軸流回転機械では、ロータシャフト４又は動翼１２とケーシング２との間をシールするシール部において、主流路から逸れた作動流体が調速段ノズル８や静翼１４を通過した際に与えられた旋回流成分を有したまま流入することにより、周方向に旋回流（所謂スワール流）が生ずることが知られている。スワール流により、ロータシャフト４に偏心が発生した場合にロータシャフト４の周方向にはロータシャフト４の偏心方向と異なる方向にピークを有する正弦波状の圧力分布が生じ、例えば高出力の運転に伴ってスワール流が増加した際にはロータシャフト４の自励振動の原因になることがある。このため、シール部におけるスワール流を抑制するための構造が種々考案されている。
【００６０】
しかし、近年、蒸気タービン、ガスタービンなどの軸流回転機械では、タービン効率の向上化のため、ロータ径が小径化され、翼が多段化される傾向にある。したがって、ロータシャフト４が小径化及び長軸化するため、ロータシャフト４の自励振動が発生し易くなる傾向にある。そのため、自励振動をより効果的に抑制する対策案が求められている。
【００６１】
そこで、幾つかの実施形態では、次のようにしてスワール流を抑制することで、ロータシャフト４の自励振動を抑制するようにしている。以下、詳細に説明する。
図２は、図１において破線で囲んだＡ部、すなわち、入口部５４と調速段動翼１２Ａとが対向する部位のうち、入口部５４側について拡大した斜視図である。なお、図２では、調速段動翼１２Ａの記載を省略している。
図３は、図２におけるＩＩＩ矢視図であり、入口部５４を軸方向下流側から見た図である。
図４は、一実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図であり、図１において破線で囲んだＡ部についての図である。
図５は、他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図であり、図４に相当する図である。
図６は、さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図であり、図４に相当する図である。
図７は、さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図であり、図４に相当する図である。
図８は、さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図であり、図４に相当する図である。
図９は、さらに他の実施形態に係るスワールブレーカ組立体を説明するための図であり、図４に相当する図である。
【００６２】
入口部５４は、周方向に沿って延在する環状の部材である。以下の説明では、入口部５４のうち、調速段ノズル８よりも軸方向下流側、且つ、調速段ノズル８よりも径方向外側の領域を含む部位を環状体５６とも呼ぶ。
【００６３】
図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、環状体５６から軸方向下流側に突出するフローガイド１１０が形成されている。幾つかの実施形態では、フローガイド１１０は、動翼本体１２１よりも軸方向上流側、且つ、外側シュラウド１２３の径方向外側の外周面１２３ａよりも径方向内側において、軸方向下流側に向かって突出している。
【００６４】
幾つかの実施形態では、入口部５４は、作動流体が流れる流体流路６５を形成する内周面５４ｂを有する。内周面５４ｂは、調速段ノズル８よりも径方向外側において流体流路６５を形成する。
幾つかの実施形態では、内周面５４ｂの下流側の領域は、フローガイド１１０における径方向内側の内周面１１１である。すなわち、図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、フローガイド１１０の径方向内側を向いた内周面１１１がタービン１における流体流路６５の一部を形成する。
【００６５】
図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、フローガイド１１０は、径方向における後述する複数のスワールブレーカ側を指向する案内面１１５を有する。なお、図２〜９に示す実施形態では、案内面１１５は、径方向外側を指向する。図２〜９に示す実施形態では、案内面１１５は、軸方向上流側に向かうにつれて径方向外側に向かうように傾斜した円錐面を有するが、軸方向上流側の領域と下流側の領域とで径が等しい円柱面を有していてもよく、軸方向上流側に向かうにつれて径方向内側に向かうように傾斜した円錐面を有していてもよい。なお、フローガイド１１０は、周方向の全周にわたって形成されていてもよく、周方向の一部において形成されていない領域があってもよい。
【００６６】
図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、環状体５６は、径方向において案内面１１５と対向する環状体側対向壁面５７と、案内面１１５と環状体側対向壁面５７とを接続する環状体側壁面５８とを有する。
なお、図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、環状体側対向壁面５７は、入口部５４において調速段動翼１２Ａの外側シュラウド１２３と径方向で対向する内周面５４ａである。
図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、環状体側壁面５８は、案内面１１５と環状体側対向壁面５７との間で径方向及び周方向に延在する面であるが、径方向外側に向かうにつれて軸方向上流側又は下流側へ向かうように径方向に対して傾斜していてもよい。環状体側壁面５８は、フローガイド１１０の軸方向への突出端１１３よりも軸方向上流側に位置している。
【００６７】
図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、案内面１１５と環状体側壁面５８と環状体側対向壁面５７との間に空間が形成されており、この空間をキャビティ６７と称する。
【００６８】
図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、フローガイド１１０に対して径方向にずれた位置において、複数のスワールブレーカ１３０が周方向に間隔を空けて環状体５６に設けられる。より具体的には、複数のスワールブレーカ１３０のそれぞれは、フローガイド１１０よりも径方向外側において軸方向下流側に突出している。図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、複数のスワールブレーカ１３０のそれぞれは、少なくともその一部が案内面１１５と環状体側壁面５８と環状体側対向壁面５７との間のキャビティ６７に存在する。
【００６９】
図２〜９に示すように、幾つかの実施形態では、複数のスワールブレーカ１３０のそれぞれは、軸方向及び径方向に沿って延在する板形状を有する。
これにより、スワールブレーカ１３０の形状が単純な形状となるので、形成が容易である。なお、スワールブレーカ１３０の形状は上述したような板形状に限定されず、柱状であってもよい。
【００７０】
上述したフローガイド１１０と、複数のスワールブレーカ１３０とを含む環状体５６をスワールブレーカ組立体１００とも呼ぶ。
【００７１】
図１に示すように、幾つかの実施形態では、スワールブレーカ組立体１００は、調速段７ａ及び調速段７ａよりも下流側の段７に設けられている。なお、スワールブレーカ組立体１００は、少なくとも各段７のうちの何れか一つに設けられていてもよい。
なお、調速段７ａよりも下流側の段７に設けられたスワールブレーカ組立体１００Ｂでは、入口部５４に代えて外周リング１８にフローガイド１１０と、複数のスワールブレーカ１３０とが設けられている。
【００７２】
以下の説明では、調速段７ａに設けられたスワールブレーカ組立体１００Ａと、調速段７ａよりも下流側の段７に設けられたスワールブレーカ組立体１００Ｂとでは、基本的な構成が同じであるため、調速段７ａに設けられたスワールブレーカ組立体１００Ａについて詳述し、、調速段７ａよりも下流側の段７に設けられたスワールブレーカ組立体１００Ｂについての説明を省略する。なお、以下の説明では、調速段７ａに設けられたスワールブレーカ組立体１００Ａと、調速段７ａよりも下流側の段７に設けられたスワールブレーカ組立体１００Ｂとで特に区別する必要がない場合には、単に符号の数字の後のアルファベットの記載を省略して、単に、スワールブレーカ組立体１００と表記する。
【００７３】
図２〜９に示す幾つかの実施形態では、図４における矢印ａで示すように、主流路すなわち流体流路６５から逸れた作動流体は、流体流路６５から上記キャビティ６７を含む外側シュラウド１２３とケーシング２の内周面との間の空間に流れ込む際に、図４における矢印ｂで示すようにフローガイド１１０の径方向外側の面である案内面１１５に沿って案内される。案内面１１５に沿って案内された作動流体は、図４における矢印ｃで示すように、複数のスワールブレーカ１３０に向かって案内される。すなわち、図２〜９に示す幾つかの実施形態では、流体流路６５から逸れた作動流体を効率的にスワールブレーカ１３０に案内できる。
【００７４】
図２〜９に示す幾つかの実施形態では、上記キャビティ６７に流れ込んだ作動流体は、周方向に流れる旋回流成分を有するため、キャビティ６７内で径方向外側に流れつつも周方向に沿って流れる。図２〜９に示す幾つかの実施形態では、複数のスワールブレーカ１３０の各々は、キャビディ６７内で軸方向に突出しているので、作動流体が周方向に流れることを阻害する。
図２〜９に示す幾つかの実施形態では、上述したように、流体流路６５から逸れた作動流体を効率的にスワールブレーカ１３０に案内できるので、流体流路６５から逸れた作動流体が有する旋回流成分を複数のスワールブレーカ１３０で効率的に抑制できる。これにより、スワール流によるロータシャフト４の自励振動を効率的に抑制できる。
【００７５】
上述したように、図２〜９に示す幾つかの実施形態では、フローガイド１１０が案内面１１５を有するので、主流路から逸れた作動流体が案内面１１５によって効率的にスワールブレーカ１３０に案内される。
【００７６】
以下、図２〜９の各図を参照して、幾つかの実施形態に係るスワールブレーカ１３０についてさらに説明する。
図２〜４、図６、図７、及び図９に示す幾つかの実施形態では、スワールブレーカ１３０の径方向内側の端部１３１は、フローガイド１１０の案内面１１５から離間している。
これに対して、図５及び図８に示す実施形態に係るスワールブレーカ１３０は、径方向内側の端部１３１がフローガイド１１０の案内面１１５に接続されている。
【００７７】
複数のスワールブレーカ１３０の端部１３１がフローガイド１１０に接続されていない場合、主流路から逸れた作動流体の一部については、端部１３１とフローガイド１１０の案内面１１５との間から周方向に流れることとなる。
これに対して、図５及び図８に示す実施形態に係るスワールブレーカ１３０では、上述したように径方向内側の端部１３１がフローガイド１１０の案内面１１５に接続されているので、端部１３１とフローガイド１１０の案内面１１５との間から作動流体の一部が周方向に流れることを抑制でき、スワールブレーカ１３０による旋回流成分の抑制効果が高まる。また、図５及び図８に示す実施形態に係るスワールブレーカ１３０では、周方向から見たときのスワールブレーカ１３０の投影面積を増やすことができ、スワールブレーカ１３０による旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００７８】
図２〜９に示す幾つかの実施形態に係るスワールブレーカ１３０は、径方向外側の端部１３２が環状体側対向壁面５７に接続されている。なお、図２〜９に示す幾つかの実施形態において、スワールブレーカ１３０は、径方向外側の端部１３２が環状体側対向壁面５７と離間していてもよい。
【００７９】
図２〜９に示す幾つかの実施形態に係るスワールブレーカ１３０は、フローガイド１１０と軸方向に少なくとも部分的にオーバーラップしている。
このように、スワールブレーカ１３０がフローガイド１１０と軸方向にオーバーラップしていることで、主流路から逸れた作動流体がフローガイド１１０によって効率的にスワールブレーカ１３０に案内される。
【００８０】
図５及び図７に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０の軸方向に沿った先端部１３３は、フローガイド１１０の軸方向への突出端１１３よりも軸方向上流側に位置している。
これに対し、図２〜４、図６、図８、及び図９に示す幾つかの実施形態では、スワールブレーカ１３０の先端部１３３は、フローガイド１１０の突出端１１３よりも軸方向下流側に位置している。すなわち、図２〜４、図６、図８、及び図９に示す幾つかの実施形態では、フローガイド１１０は、軸方向への突出端１１３についての軸方向の位置が軸方向に沿ったスワールブレーカ１３０の基端部１３４と先端部１３３との間に存在する。
このように、フローガイド１１０の突出端１１３についての軸方向の位置がスワールブレーカ１３０の基端部１３４と先端部１３３との間に存在する場合、突出端１１３の径方向外側にはスワールブレーカ１３０の基端部１３４と先端部１３３との間の領域が存在することとなる。したがって、主流路から逸れた作動流体が周方向に流れながらフローガイド１１０の突出端１１３から径方向外側に流れると、スワールブレーカ１３０の側面、すなわち、スワールブレーカ１３０の基端部１３４と先端部１３３との間の領域に到達することとなる。したがって、図２〜４、図６、図８、及び図９に示す幾つかの実施形態によれば、主流路から逸れた作動流体がフローガイド１１０によって効率的にスワールブレーカ１３０に案内される。
なお、図８に示す実施形態のように、先端部１３３の軸方向における位置が径方向の位置によって異なっていてもよい。
【００８１】
上述したように、図２〜９に示す幾つかの実施形態では、複数のスワールブレーカ１３０がキャビティ６７に存在するので、キャビティ６７に案内された作動流体は、キャビティ６７に存在する複数のスワールブレーカ１３０によって旋回流成分が抑制される。これにより、スワールブレーカ１３０による旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００８２】
図２〜５、及び図７〜９に示す幾つかの実施形態では、スワールブレーカ１３０の先端部１３３は、シールフィン８１と離間している。
これに対して図６に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０は、先端部１３３が周方向に延在するシールフィン８１と接続されている。
図２〜５、及び図７〜９に示す幾つかの実施形態のように、スワールブレーカ１３０の先端部１３３がシールフィン８１に接続されていない場合、主流路から逸れた作動流体の一部については、先端部１３３とシールフィン８１との間から周方向に流れるため、先端部１３３とシールフィン８１とが接続されている場合と比べてスワールブレーカ１３０による旋回流成分の抑制効果が減ぜられてしまう。
これに対して、図６に示す実施形態によれば、スワールブレーカ１３０による旋回流成分の抑制効果が高まる。また、図６に示す実施形態によれば、周方向から見たときのスワールブレーカ１３０の投影面積を増やすことができ、スワールブレーカ１３０による旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００８３】
図２〜９に示す幾つかの実施形態では、例えば図４及び図９に示すように、スワールブレーカ１３０は、軸方向において基端部１３４に向かうにつれて記周方向の寸法が漸増する裾広がりとなる形状を有する。すなわち、図２〜９に示す幾つかの実施形態では、例えば図４及び図９に示すように、スワールブレーカ１３０の基端部１３４には、環状体側壁面５８となだらかに接続される曲面を有する接続部１３４ａが形成されている。
これにより、スワールブレーカ１３０の基端部１３４側の周方向の寸法が大きくなるので、スワールブレーカ１３０の周方向への曲げ強度が向上する。また、スワールブレーカ１３０の基端部１３４側の形状が裾広がり形状となるので、環状体５６においてスワールブレーカ１３０を例えば削り出しによって形成する場合に形成し易くなる。
なお、幾つかの実施形態に係るスワールブレーカ１３０において、径方向外側の端部１３２と環状体側対向壁面５７との接続部や、径方向内側の端部１３１と案内面１１５との接続部を上述した接続部１３４ａと同様に形成してもよい。
【００８４】
図５及び図７に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０は、軸方向において外側シュラウド１２３と重なっていない。
これに対し、図４、図６、図８、及び図９に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０は、外側シュラウド１２３よりも径方向外側において、該外側シュラウド１２３と軸方向に重なる重複領域１３７を有する。
これにより、図５及び図７に示す実施形態のように重複領域１３７を有していない場合と比べて、周方向から見たときのスワールブレーカ１３０の投影面積を増やすことができ、スワールブレーカ１３０による旋回流成分の抑制効果が高まる。
【００８５】
図４、図６、図８、及び図９に示す実施形態では、重複領域１３７においてスワールブレーカ１３０と外側シュラウド１２３の径方向外側の外周面１２３ａとの隙間６９ａは、シールフィン８１と外周面１２３ａとの隙間６９ｂよりも大きい。
これにより、スワールブレーカ１３０と外側シュラウド１２３とが接触し難くなる。
【００８６】
図９に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０は、軸方向における先端側の領域において径方向に見たときにフローガイド１１０側の方が周方向の厚さが薄い。すなわち、図９に示す実施形態に係るスワールブレーカ１３０は、軸方向における下流側の領域であって径方向内側の端部１３１の近傍において、他の領域よりも周方向の厚さが薄い薄肉部１３９を有する。
スワールブレーカ１３０の部位のうち、軸方向における先端側の領域において径方向に見たときにフローガイド１１０側の部位は、動翼１２の径方向外側の端部である外側シュラウド１２３に近い位置に配置される。そのため、タービン１の運転による熱伸び等によって該部位と外側シュラウド１２３とが接触するおそれがある。
その点、図９に示す実施形態に係るスワールブレーカ１３０では、該部位に薄肉部１３９が設けられている。これにより、該部位の周方向の厚さが他の部位と同等であった場合と比べると、仮に、該部位と外側シュラウド１２３とが接触してしまっても、動翼１２に与える影響を抑制できる。
なお、薄肉部１３９は、軸方向に沿って上記重複領域１３７を含むように形成されているとよい。
【００８７】
図２〜９に示す幾つかの実施形態では、複数のスワールブレーカ１３０は、周方向に等間隔で離間して設けられているとよい。
タービン１への作動流体の送入量が変動すると、主流路から逸れた作動流体の流れも変化するため、環状体５６に設けられる複数のスワールブレーカ１３０を周方向に沿って不均等に配置するよりも均等に配置することがスワール流の抑制の点で望ましい。したがって、図２〜９に示す幾つかの実施形態によれば、複数のスワールブレーカ１３０における周方向に沿った配置位置が適切となる。
【００８８】
図２〜９に示す幾つかの実施形態のうちのいずれかのスワールブレーカ組立体１００は、調速段７ａに設けられるとよい。
これにより、スワール流による自励振動が発生し易い調速段７ａにおいて、自励振動の発生を抑制できる。
【００８９】
なお、図２〜９に示す幾つかの実施形態のうちのいずれかのスワールブレーカ組立体１００は、既設のタービン１の補修時に既設のタービン１に取り付けてもよい。この場合、図２〜９に示す幾つかの実施形態のうちのいずれかのスワールブレーカ組立体１００を、既設のタービン１の動翼１２の上流側において、以下のように配置するとよい。すなわち、図２〜９に示す幾つかの実施形態のうちのいずれかのスワールブレーカ組立体１００を、例えばフローガイド１１０が外側シュラウド１２３の外周面１２３ａよりも径方向内側において、軸方向下流側に向かって突出するように配置するとよい。また、図２〜９に示す幾つかの実施形態のうちのいずれかのスワールブレーカ組立体１００を、例えば複数のスワールブレーカ１３０がフローガイド１１０よりも径方向外側において軸方向下流側に突出するように配置するとよい。
【００９０】
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形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した幾つかの実施形態では、上述したスワールブレーカ組立体１００を動翼１２とケーシング２との間をシールするシール部８０に適用した。しかし、ロータシャフト４とケーシング２との間（ロータシャフト４と静翼１４との間）をシールするシール部に上述したスワールブレーカ組立体１００を適用してもよい。例えば、入口部５４のうち、調速段ノズル８の径方向内側の端部が接続された環状の部位における軸方向下流側の面５４ｃ（図１参照）に、上述したフローガイド１１０及び複数のスワールブレーカ１３０を設けてもよい。また、例えば、静翼１４の径方向内側の端部に接続された内周リング１６において、軸方向下流側の面１６ｃ（図１参照）に上述したフローガイド１１０及び複数のスワールブレーカ１３０を設けてもよい。
【００９１】
図１０は、軸方向に沿って隣り合う２つの段７のうち軸方向上流側の段７における動翼１２と、軸方向下流側の段７における静翼１４とを模式的に示した図である。
例えば、図１０に示すように、静翼段４０における内周リング１６とロータシャフト４の表面４ａとの間の隙間を流れるスワール流を抑制するために、フローガイド１１０Ａとスワールブレーカ１３０Ａとを設けてもよい。
【００９２】
図１０に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン１では、主流路から逸れた作動流体が静翼段４０における内周リング１６の径方向内側の内周面１６ａと、この内周面１６ａと対向するロータシャフト４の表面４ａとの間の隙間から下流側に向かって流れることを抑制するためのシールフィン８３が設けられている。図１０に示した幾つかの実施形態に係るタービン１では、シールフィン８３は、径方向外側の基端部８３ａが内周リング１６の内周面１６ａに固定され、径方向内側の先端部８３ｂがロータシャフト４の表面４ａと間隔を空けて対向している。
【００９３】
図１０に示す実施形態では、フローガイド１１０Ａは、ロータディスク６における下流側の面６ａにおいて、軸方向下流側に向かって突出するように形成されている。図１０に示す実施形態では、フローガイド１１０Ａは、周方向の全周にわたって形成されていてもよく、周方向の一部において形成されていない領域があってもよい。また、図１０に示す実施形態では、フローガイド１１０Ａは、動翼１２における翼型部の基端部分が接続されている不図示のプラットフォームに形成されていてもよい。
【００９４】
図１０に示す実施形態では、フローガイド１１０Ａに対して径方向にずれた位置において、複数のスワールブレーカ１３０Ａが周方向に間隔を空けて内周リング１６の軸方向上流側の側面１６ｂに設けられる。より具体的には、複数のスワールブレーカ１３０Ａのそれぞれは、フローガイド１１０Ａよりも径方向内側において軸方向上流側に突出している。
【００９５】
すなわち、図１０に示す実施形態では、スワールブレーカ組立体１００は、静翼１４の径方向内側の端部に接続されていて周方向に沿って延在する環状体である内周リング１６を備える。図１０に示す実施形態では、スワールブレーカ組立体１００は、内周リング１６に対して周方向に回転可能な回転部材であるロータシャフト４を備える。図１０に示す実施形態では、スワールブレーカ組立体１００は、周方向に間隔を空けて内周リング１６に設けられる複数のスワールブレーカ１３０Ａを備える。図１０に示す実施形態では、スワールブレーカ組立体１００は、複数のスワールブレーカ１３０Ａに対して径方向外側にずれた位置において、周方向に沿って延在するように、ロータシャフト４から軸方向に突出するフローガイド１１０Ａを備える。
【００９６】
図１０に示す実施形態では、主流路すなわち流体流路６５から逸れようとする作動流体は、流体流路６５から内周リング１６の径方向内側の内周面１６ａとロータシャフト４の表面４ａとの間の隙間に流れ込む前に、図１０における矢印ｄで示すようにフローガイド１１０Ａの径方向外側の面である案内面１１５Ａに沿って軸方向下流側に案内される。そのため、作動流体は、軸方向下流側の段７における静翼１４に向かって案内されるので、流体流路６５から逸れ難くなる。
案内面１１５Ａに沿って軸方向下流側に案内された後に流体流路６５から逸れた作動流体は、矢印ｅで示すように、複数のスワールブレーカ１３０Ａに向かうこととなる。すなわち、図１０に示す実施形態では、流体流路６５から逸れた作動流体はスワールブレーカ１３０Ａに案内されることとなる。
【００９７】
図１０に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０Ａに案内された作動流体は、周方向に流れる旋回流成分を有していても、複数のスワールブレーカ１３０Ａの各々によって周方向に流れることが阻害される。
【００９８】
図１１は、調速段７ａよりも軸方向上流側におけるタービン１の構造を模式的に示した断面図である。幾つかの実施形態に係るタービン１では、調速段７ａよりも軸方向上流側においてダミーシール部７０が設けられている。ダミーシール部７０は、ダミー環７１と、シールフィン８５、８７とを含む。以下の説明では、これまで軸方向上流側と呼んでいた図示左方向をダミーシール側とも呼び、軸方向下流側と呼んでいた図示右方向を車室側とも呼ぶ。
【００９９】
図１１に示すように、幾つかの実施形態に係るタービン１では、シールフィン８５、８７は、調速段ノズル８と調速段動翼１２Ａとの間の流体流路６５から逸れた作動流体がダミー環７１の径方向内側の内面７１ａと、この内面７１ａと対向するロータシャフト４の表面４ａとの間の隙間からダミーシール側に向かって流れることを抑制するために設けられている。図１１に示した幾つかの実施形態に係るタービン１では、シールフィン８５、８７は、径方向外側の基端部８５ａ、８７ａがダミー環７１の内面７１ａに固定され、径方向内側の先端部８５ｂ、８７ｂがロータシャフト４の表面４ａと間隔を空けて対向している。
なお、図１１に示した実施形態では、ロータシャフト４の直径は、ダミー環７１の内面７１ａと対向する第２領域４０２において、上述した各段７が配置された第１領域４０１よりも大きい。また、図１１に示した実施形態では、ロータシャフト４の直径は、第２領域４０２よりもダミーシール側、すなわち図示左側の第３領域４０３において、第２領域４０２よりも大きくなるように構成されていてもよい。図１１に示した実施形態では、シールフィン８５は、ロータシャフト４の第２領域４０２において表面４ａと対向し、シールフィン８７は、ロータシャフト４の第３領域４０３において表面４ａと対向している。
【０１００】
図１１に示した実施形態では、第２領域４０２において表面４ａと対向して配置されたシールフィン８５よりも車室側において、ダミー環７１の内面７１ａに複数のスワールブレーカ１３０Ｂを周方向に間隔を空けて配置してもよい。
また、図１１に示した実施形態では、第３領域４０３において表面４ａと対向して配置されたシールフィン８７よりも車室側において、ダミー環７１の内面７１ａに複数のスワールブレーカ１３０Ｃを周方向に間隔を空けて配置してもよい。
【０１０１】
図１１に示した実施形態では、ロータシャフト４において、第１領域４０１から第２領域４０２にかけて径が漸増する領域に車室側に向かって突出するようフローガイド１１０Ｂを設けてもよい。図１１に示す実施形態では、フローガイド１１０Ｂは、周方向の全周にわたって形成されていてもよく、周方向の一部において形成されていない領域があってもよい。フローガイド１１０Ｂは、ロータシャフト４とは別に設けられた環状の部材であってロータシャフト４に取り付けられていてもよく、ロータシャフト４自体が図１１に示すようなフローガイド１１０Ｂの形状を有するようにロータシャフト４を形成してもよい。
【０１０２】
すなわち、図１１に示した実施形態では、スワールブレーカ組立体１００は、タービン１におけるダミーシール部７０の少なくとも一部を構成し、周方向に沿って延在するダミー環７１と、周方向に間隔を空けてダミー環７１の内面７１ａに設けられ、軸方向に突出する複数のスワールブレーカ１３０Ｂ、１３０Ｃとを備える。
また、図１１に示した実施形態では、スワールブレーカ組立体１００は、内面７１ａと間隔を空けて配置され、周方向に回転可能なロータシャフト４と、複数のスワールブレーカ１３０Ｂに対して径方向内側にずれた位置において、周方向に沿って延在するように、ロータシャフト４から軸方向に突出するフローガイド１１０Ｂとを備える。
【０１０３】
図１１に示す実施形態では、主流路すなわち流体流路６５から逸れようとする作動流体は、流体流路６５からダミー環７１の径方向内側の内面７１ａと、内面７１ａと対向するロータシャフト４の表面４ａとの間の隙間を流れ、図１１における矢印ｆで示すようにフローガイド１１０Ｂによって径方向外側に案内されて、複数のスワールブレーカ１３０Ｂに向かうこととなる。すなわち、図１１に示す実施形態では、流体流路６５から逸れた作動流体はフローガイド１１０Ｂによってスワールブレーカ１３０Ｂに案内されることとなる。
【０１０４】
図１１に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０Ｂに案内された作動流体は、周方向に流れる旋回流成分を有していても、複数のスワールブレーカ１３０Ｂの各々によって周方向に流れることが阻害される。
【０１０５】
図１１に示す実施形態では、第２領域４０２における表面４ａとシールフィン８５との間を通過した作動流体は、第３領域４０３において表面４ａと対向して配置されたシールフィン８７に向かって流れる。その際、作動流体は、例えば図１１に示すように、第２領域４０２と第３領域４０３との径の大きさの差によって生じる段部４０５が存在することで矢印ｇで示すように径方向外側に案内されて複数のスワールブレーカ１３０Ｃに向かうこととなる。すなわち、図１１に示す実施形態では、流体流路６５から逸れた作動流体は段部４０５によってスワールブレーカ１３０Ｃに案内されることとなる。
【０１０６】
図１１に示す実施形態では、スワールブレーカ１３０Ｃに案内された作動流体は、周方向に流れる旋回流成分を有していても、複数のスワールブレーカ１３０Ｃの各々によって周方向に流れることが阻害される。
なお、図１１に示す実施形態において、第２領域４０２から第３領域４０３に向かうつれてロータシャフト４の直径が漸増するようにロータシャフト４が形成されている場合には、上述したフローガイド１１０Ｂと同様に、第２領域４０２から第３領域４０３にかけて径が漸増する領域において車室側に向かって突出するよう不図示のフローガイドを設けてもよい。
【符号の説明】
【０１０７】
１  タービン
２  ケーシング
４  ロータシャフト
６  ロータディスク
７  段
７ａ  調速段
８  調速段ノズル
１２  動翼
１２Ａ  調速段動翼
５４  入口部
５６  環状体
５７  環状体側対向壁面
５８  環状体側壁面
６５  流体流路
８１  シールフィン
１００  スワールブレーカ組立体
１１０  フローガイド
１１３  突出端
１１５  案内面
１２１  動翼本体
１２３  外側シュラウド
１３０  スワールブレーカ
１３７  重複領域
１３９  薄肉部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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