JP2020084768A - ノズルダイアフラムの製造方法、及びノズルダイアフラム - Google Patents

Abstract

【課題】高い精度で組み立てることが可能なノズルダイアフラムの製造方法を提供する。【解決手段】ノズルダイアフラムの製造方法は、内輪、複数のノズル、外側シュラウドリング、及び外輪を準備する準備工程Ｓ１と、外側シュラウドリングを配置するリング配置工程Ｓ２と、外側シュラウドリングに形成された貫通孔にノズル本体の外周端部を挿入しながらノズルを配置するノズル配置工程Ｓ３と、内輪を配置する内輪配置工程Ｓ４と、外側シュラウドリングの外側に外輪を配置する外輪配置工程Ｓ５と、外輪と外側シュラウドリング、及び内輪と内側シュラウドをそれぞれ周方向にわたって溶接する溶接工程Ｓ６と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、ノズルダイアフラムの製造方法、及びノズルダイアフラムに関する。

蒸気タービンは、軸線回りに回転するロータと、ロータを外側から覆うとともにロータとの間に蒸気流路を形成するケーシングと、を主に備えている。ロータは、軸線に沿って延びる回転軸と、回転軸の外周面に配列された複数の動翼とを有している。ケーシングの内周面には、これら複数の動翼と軸線方向に互い違いとなるように配列された複数の静翼（ノズル）を有するノズルダイアフラムが設けられている。

このようなノズルダイアフラムの具体例として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたノズルダイアフラムは、ノズルリングと、ノズルリングの内周側に配置される内輪と、外周側に配置される外輪と、を有している。ノズルリングは、翼型断面を有する複数のノズル板と、ノズル板の内周側に配置された内輪当て板と、外周側に配置された外輪当て板と、を有している。内輪当て板及び外輪当て板には、ノズル板の断面形状に倣う形状の孔が形成されている。この孔にノズル板を挿入した状態で、ノズル板に対して内輪当て板及び外輪当て板がそれぞれ別に溶接されることで、ノズルリングが形成される。その後、内輪及び外輪の間にノズルリングが嵌め込まれ、それぞれの開先部に別々に溶接を施すことでノズルダイアフラムが形成されている。

特開平９−５３４１０号公報

ところで、ノズルダイアフラムを製造する際には、複数の部材を複数箇所でそれぞれ別々に溶接する必要があり、個体間における溶接時のずれが生じてしまうことがある。その結果、内輪当て板及び外輪当て板に対するノズル板の姿勢が周方向で均一にならない場合がある。これにより、蒸気タービンの性能を決定する要素であるスロートやピッチに複数のノズル間で差異が生じてしまう。そのため、より高い精度で組み立てたいという要望がある。

本発明は、上記要望を解決するためになされたものであって、高い精度で組み立てることが可能なノズルダイアフラムの製造方法、及びノズルダイアフラムを提供することを目的とする。

本発明の第一の態様に係るノズルダイアフラムの製造方法は、円環状をなす内輪、前記内輪の外周面に接する内側シュラウド及び前記内側シュラウドから径方向の外側に突出する一体構造とされたノズル本体を有する複数のノズル、各前記ノズル本体の外周端部が挿通可能な大きさで径方向に貫通する貫通孔を複数有する外側シュラウドリング、及び、円環状をなして前記外側シュラウドリングの外周側に配置される外輪を準備する準備工程と、前記外側シュラウドリングを配置するリング配置工程と、前記リング配置工程の後に、前記外側シュラウドリングに形成された前記貫通孔に前記外周端部を挿入しながら、前記内側シュラウドが並ぶように、前記ノズルを配置するノズル配置工程と、前記ノズル配置工程の後に、前記内輪の外周面が前記内側シュラウドに沿うように、前記内輪を環状に配置する内輪配置工程と、前記内輪配置工程の後に、前記外側シュラウドリングの外側に外輪を配置する外輪配置工程と、前記外輪と前記外側シュラウドリングとの間、及び前記内輪と前記内側シュラウドとの間をそれぞれ周方向にわたって溶接する溶接工程と、を含む。

上記方法によれば、ノズル配置工程において、外側シュラウドリングに形成された貫通孔にノズル本体の外周端部を挿入しながらノズルが配置される。ここで、ノズル本体の外周端部は貫通孔に対して隙間嵌めされる。そのため、ノズル配置工程では、外周端部が貫通孔に挿入された状態であっても、わずかにノズルの姿勢を調整することができる。姿勢が調整された状態で、後続の溶接工程を実行することによって、各ノズルが正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラムを形成することができる。

本発明の第二の態様に係るノズルダイアフラムの製造方法では、前記溶接工程では、前記貫通孔内の前記外周端部と前記外輪との間の領域にも溶接を施してもよい。

上記方法によれば、溶接工程において、外輪と外側シュラウドリングとの間の領域に加えて、ノズル本体の外周端部と外輪との間の領域にも溶接が施される。したがって、隙間嵌めによって貫通孔内で支持されているノズル本体を、外輪に対して固定することができる。これにより、各ノズルが正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラムを形成することができる。

本発明の第三の態様に係るノズルダイアフラムの製造方法では、前記外輪配置工程では、前記外輪は、前記外側シュラウドリングに対して焼き嵌めによって固定されてもよい。

本発明の第四の態様に係るノズルダイアフラムは、円環状をなす内輪と、周方向に複数設けられて、前記内輪の外周面に接する内側シュラウド及び前記内側シュラウドから径方向の外側に突出する一体構造とされたノズル本体を有するノズルと、各前記ノズル本体の外周端部が挿通されるよう径方向に貫通する貫通孔を複数有する外側シュラウドリングと、円環状をなして前記外側シュラウドリングの外周面に締まり嵌めされた外輪と、前記内輪と複数の前記内側シュラウドとの間に形成され、前記内輪と前記内側シュラウドとを接合している内側溶接部と、前記外輪と前記外側シュラウドリングとの間に形成され、前記外輪と前記外側シュラウドリングと接合している外側溶接部と、を備える。

本発明の第五の態様に係るノズルダイアフラムでは、前記外側溶接部は、前記貫通孔内の前記外周端部と前記外輪との間まで延びていてもよい。

本発明の第六の態様に係るノズルダイアフラムの製造方法は、円環状をなす外輪、前記外輪の内周面に接する外側シュラウド及び前記外側シュラウドから径方向の内側に突出する一体構造とされたノズル本体を有する複数のノズル、各前記ノズル本体の内周端部が挿通可能な大きさで径方向に貫通する貫通孔を複数有する内側シュラウドリング、及び、円環状をなして前記内側シュラウドリングの外周側に配置される内輪を準備する準備工程と、前記内側シュラウドリングを配置するリング配置工程と、前記リング配置工程の後に、前記内側シュラウドリングに形成された前記貫通孔に前記内周端部を挿入しながら、前記外側シュラウドが並ぶように、前記ノズルを配置するノズル配置工程と、前記ノズル配置工程の後に、前記外輪の内周面が前記外側シュラウドに沿うように、前記外輪を環状に配置する外輪配置工程と、前記外輪配置工程の後に、前記内側シュラウドリングの内側に内輪を配置する内輪配置工程と、前記内輪と前記内側シュラウドリングとの間、及び前記外輪と前記外側シュラウドとの間をそれぞれ周方向にわたって溶接する溶接工程と、を含む。

上記方法によれば、ノズル配置工程において、内側シュラウドリングに形成された貫通孔にノズル本体の内周端部を挿入しながらノズルが配置される。ここで、ノズル本体の内周端部は貫通孔に対して隙間嵌めされる。そのため、ノズル配置工程では、内周端部が貫通孔に挿入された状態であっても、わずかにノズルの姿勢を調整することができる。姿勢が調整された状態で、後続の溶接工程を実行することによって、各ノズルが正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラムを形成することができる。

本発明の第七の態様に係るノズルダイアフラムの製造方法では、前記溶接工程では、前記貫通孔内の前記内周端部と前記内輪との間の領域にも溶接を施してもよい。

上記方法によれば、溶接工程において、内輪と内側シュラウドリングとの間の領域に加えて、ノズル本体の内周端部と内輪との間の領域にも溶接が施される。したがって、隙間嵌めによって貫通孔内で支持されているノズル本体を、内輪に対して強固に固定することができる。これにより、各ノズルが正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラムを形成することができる。

本発明の第八の態様に係るノズルダイアフラムの製造方法では、前記内輪配置工程では、前記内輪は、前記内側シュラウドリングに対して冷やし嵌めによって固定されてもよい。

本発明の第九の態様に係るノズルダイアフラムは、円環状をなす外輪と、周方向に複数設けられて、前記外輪の内周面に接する外側シュラウド及び前記外側シュラウドから径方向の外側に突出する一体構造とされたノズル本体を有するノズルと、各前記ノズル本体の内周端部が挿通されるよう径方向に貫通する貫通孔を複数有する内側シュラウドリングと、円環状をなして前記内側シュラウドリングの内周面に締まり嵌めされた内輪と、前記外輪と複数の前記外側シュラウドとの間に形成され、前記外輪と前記外側シュラウドとを接合している外側溶接部と、前記内輪と前記内側シュラウドリングとの間に形成され、前記内輪と前記内側シュラウドリングとを接合している内側溶接部と、を備える。

本発明の第十の態様に係るノズルダイアフラムでは、前記内側溶接部は、前記貫通孔内の前記内周端部と前記内輪との間まで延びていてもよい。

本発明によれば、高い精度で組み立てることが可能なノズルダイアフラムの製造方法、及びノズルダイアフラムを提供することができる。

本発明の第一実施形態に係るノズルダイアフラムの構成を示す図であって、軸線に直交する面における断面図である。 本発明の第一実施形態に係るノズルダイアフラムの構成を示す図であって、軸線を含む面における断面図である。 本発明の第一実施形態に係るノズルダイアフラムの製造方法を示す工程図である。 本発明の第二実施形態に係るノズルダイアフラムの構成を示す図であって、軸線に直交する面における断面図である。 本発明の第二実施形態に係るノズルダイアフラムの構成を示す図であって、軸線を含む面における断面図である。 本発明の第二実施形態に係るノズルダイアフラムの製造方法を示す工程図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。本実施形態に係るノズルダイアフラム１００は、例えば蒸気タービンの蒸気流路中に露出するように配置されることで、タービン動翼に向かう蒸気の流れを整流及び案内するために用いられる。ノズルダイアフラム１００は、蒸気タービンの軸線を中心とする円環状をなしている。

なお、図１及び図２では、この蒸気タービンの軸線と平行となる方向を「軸線方向Ｄａ」として図示している。即ち、図１では、軸線方向Ｄａは紙面に垂直な方向であり、図２では、軸線方向Ｄａは紙面に平行な方向である。また、以降の説明では、上記の軸線を基準とする半径方向、及び周方向を単に「径方向」、「周方向」と呼ぶ。

図１又は図２に示すように、ノズルダイアフラム１００は、内輪１と、ノズル２と、外側シュラウドリング３と、外輪４と、内側溶接部５（図２参照）と、外側溶接部６（図２参照）と、を備えている。

内輪１は、周方向に配列された複数の内輪片１Ｐを有している。各内輪片１Ｐは、周方向に延びる円弧状をなしている。互いに隣接する一対の内輪片１Ｐ同士は、周方向に隙間なく当接している。このような内輪片１Ｐは、周方向に並んで接合されることで円環状の内輪１を形成している。内輪片１Ｐ同士は、電子ビーム溶接（ＥＢＷ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｂｅａｍ Ｗｅｌｄｉｎｇ）によって互いに繋がれている。内輪１における径方向の外側を向く面（内輪外周面１Ａ）には、ノズル２が取り付けられている。

ノズル２は、内輪片１Ｐの一つ一つに対応して複数設けられている。即ち、内輪片１Ｐの個数とノズル２の個数は同一である。各ノズル２は、内側シュラウド２１と、ノズル本体２２と、を有している。内側シュラウド２１とノズル本体２２とは一体構造をなしている。内側シュラウド２１は、内輪外周面１Ａに沿って広がる板状をなしている。内側シュラウド２１の内周面（内側シュラウド内周面２１Ａ）と内輪外周面１Ａとは互いに隙間なく径方向に当接している。即ち、内側シュラウド内周面２１Ａの曲率と内輪外周面１Ａの曲率は互いに同一である。内側シュラウド２１の外周面（内側シュラウド外周面２１Ｂ）上からノズル本体２２が延びている。

ノズル本体２２は、蒸気タービンの運用中に高温高圧の蒸気をタービン動翼に向けて案内及び整流する際に、蒸気が流通する流路を形成する部材である。ノズル本体２２は、内側シュラウド外周面２１Ｂから、径方向の外側に向かって延びている。詳しくは図示しないが、ノズル本体２２の断面形状（径方向における断面形状）は、蒸気の流れてくる側（上流側）を前縁とし、蒸気の流れ去る側（下流側）を後縁とする翼型形状をなしている。径方向におけるノズル本体２２の寸法は、径方向における内輪１及び外輪４の寸法よりも大きく設定されている。ノズル本体２２の径方向の外側の端部（外周端部２２Ｔ）は、外側シュラウドリング３及び外輪４に接合されている。

外側シュラウドリング３は、内輪１及び内側シュラウド２１と同心の円環状をなしている。外側シュラウドリング３は一の部材として一体に成形されている。外側シュラウドリング３には、ノズル本体２２の外周端部２２Ｔが挿入可能な貫通孔３Ｈが複数形成されている。図２に示すように、貫通孔３Ｈは、外側シュラウドリング３を径方向に貫通している。詳しくは図示しないが、貫通孔３Ｈの開口形状は、ノズル本体２２の外周端部２２Ｔと対応している。即ち、翼型形状を有する外周端部２２Ｔに合わせて、貫通孔３Ｈも径方向から見て翼型形状をなしている。なお、貫通孔３Ｈの寸法は、外周端部２２Ｔの寸法よりもわずかに大きく設定されている。即ち、貫通孔３Ｈに外周端部２２Ｔを挿入した状態において、ノズル本体２２と貫通孔３Ｈの内面との間にはわずかな隙間が形成されている。さらに言い換えれば、外周端部２２Ｔは貫通孔３Ｈに対して隙間嵌めされている。

外側シュラウドリング３の外周面（外側シュラウドリング外周面３Ａ）には、外輪４が当接している。外輪４は、内輪１、内側シュラウド２１、及び外側シュラウドリング３と同心の円環状をなしている。外輪４は一の部材によって一体に成形されている。図２に示すように、外輪４の内周面（外輪内周面４Ｂ）は、外側シュラウドリング外周面３Ａが面一となった状態で当接している。外輪内周面４Ｂは、ノズル本体２２の外周端部２２Ｔに対してわずかに隙間が形成された状態で配置されている。詳しくは後述するが、外輪４は外側シュラウドリング３に対して締まり嵌めされた状態で固定されている。外側シュラウドリング３の径方向における寸法（厚さ）は、撓むことが可能な寸法とされている。なお、外側シュラウドリング３の径方向における寸法とは、外側シュラウドリング外周面３Ａから外側シュラウドリング３の内周面（外側シュラウドリング内周面３Ｂ）までの径方向における寸法を指す。

図２中において破線で示すように、内輪１と内側シュラウド２１との間には内側溶接部５が形成されている。内側溶接部５は、軸線方向Ｄａを向く内輪１の端面（内輪端面１Ｓ）と、軸線方向Ｄａを向く内側シュラウド２１の端面（内側シュラウド端面２１Ｓ）との境界に形成されている。また、内側溶接部５は、周方向に連続して形成されている。さらに、内側溶接部５は、この境界から内輪端面１Ｓ及び内側シュラウド端面２１Ｓの軸線方向Ｄａにおける内側に向かって広がっている。つまり、内側溶接部５は、内輪１と内側シュラウド２１とを接合している。内側溶接部５は、電子ビーム溶接によって形成される。

同様に図２中において破線で示すように、外輪４と外側シュラウドリング３、及び外輪４とノズル本体２２（外周端部２２Ｔ）との間には外側溶接部６が形成されている。外側溶接部６は、軸線方向Ｄａを向く外輪４の端面（外輪端面４Ｓ）と、軸線方向Ｄａを向く外側シュラウドリング３の端面（外側シュラウドリング端面３Ｓ）との境界に形成されている。また、外側溶接部６は、周方向に連続して形成されている。さらに、外側溶接部６は、この境界から外輪端面４Ｓ及び外側シュラウドリング端面３Ｓの軸線方向Ｄａにおける内側に向かって広がっている。特に、外側溶接部６は、外輪内周面４Ｂとノズル本体２２の外周端部２２Ｔとの間の領域（即ち、貫通孔３Ｈ内における外輪内周面４Ｂと外周端部２２Ｔとが対向する領域）にも達している。つまり、外側溶接部６は、外輪４、外側シュラウドリング３、及びノズル本体２２を同時に接合している。外側溶接部６は、内側溶接部５と同様に、電子ビーム溶接によって形成される。なお、内側溶接部５及び外側溶接部６での「溶接部」とは、電子ビーム溶接によって生じた溶融地が冷却硬化した部分を指している。

続いて、本実施形態に係るノズルダイアフラム１００の製造方法について、図３を参照して説明する。同図に示すように、この製造方法は、準備工程Ｓ１と、リング配置工程Ｓ２と、ノズル配置工程Ｓ３と、内輪配置工程Ｓ４と、外輪配置工程Ｓ５と、溶接工程Ｓ６と、を含む。

準備工程Ｓ１では、内輪１、ノズル２、外側シュラウドリング３、及び外輪４が準備される。これら部品を得るに当たっては鋳造や鍛造、切削加工等の各種加工法から適宜選択された方法が用いられる。

準備工程Ｓ１の後で、リング配置工程Ｓ２が実行される。リング配置工程Ｓ２では、定盤上において、外側シュラウドリング３が円環状をなすように配置される。なお、このリング配置工程Ｓ２以後の各工程は、水平出し及び平面出しが施された定盤上で実行されることが望ましい。

リング配置工程Ｓ２の後で、ノズル配置工程Ｓ３が実行される。ノズル配置工程Ｓ３では、ノズル本体２２の外周端部２２Ｔを外側シュラウドリング３の貫通孔３Ｈに挿入しながら、内側シュラウド２１が並ぶように、複数のノズル２が配列される。

ノズル配置工程Ｓ３の後で、内輪配置工程Ｓ４が実行される。内輪配置工程Ｓ４では、内輪１の外周面（内輪外周面１Ａ）が内側シュラウド２１に沿うように配置される。具体的には、内輪外周面１Ａに接触した状態で内輪片１Ｐが周方向に配列され、溶接によって隣り合う内輪片１Ｐ同士が接合される。これにより、円環状の内輪１が形成される。したがって、定盤上において、内輪１と外側シュラウドリング３とは同心となるように配置される。即ち、外側シュラウドリング３は、内輪１の外周側を囲むように配置された状態となる。

内輪配置工程Ｓ４の後で、外輪配置工程Ｓ５が実行される。外輪配置工程Ｓ５では、外側シュラウドリング３の外側に外輪４が取り付けられる。より具体的には、外輪４は焼き嵌めによって外側シュラウドリング３の外側に取り付けられる。即ち、外輪配置工程Ｓ５の実行に先立って、外輪４を高温で加熱して熱膨張させた状態で、外側シュラウドリング３の外側に配置する。その後、外輪４を冷却することで収縮させ、外側シュラウドリング３及びノズル本体２２の外周端部２２Ｔに対して外輪４が固定される。

外輪配置工程Ｓ５の後で、溶接工程Ｓ６が実行される。溶接工程Ｓ６は、外輪溶接工程Ｓ６１と、内輪溶接工程Ｓ６２とを含む。外輪溶接工程Ｓ６１では、外側溶接部６が電子ビーム溶接によって形成される。内輪溶接工程Ｓ６２では、内側溶接部５が電子ビーム溶接によって形成される。以上により、本実施形態に係るノズルダイアフラム１００の製造方法の全工程が完了する。

上記の方法及び構成によれば、ノズル配置工程Ｓ３において、外側シュラウドリング３に形成された貫通孔３Ｈにノズル本体２２の外周端部２２Ｔを挿入しながらノズル２が配置される。ここで、ノズル本体２２の外周端部２２Ｔは貫通孔３Ｈに対して隙間嵌めされる。そのため、ノズル配置工程Ｓ３では、外周端部２２Ｔが貫通孔３Ｈに挿入された状態であっても、わずかにノズル２の姿勢を調整することができる。姿勢が調整された状態で、後続の溶接工程Ｓ６を実行することによって、各ノズル２が正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラム１００を形成することができる。

さらに、溶接工程Ｓ６において、外輪４と外側シュラウドリング３との間の領域に加えて、ノズル本体２２の外周端部２２Ｔと外輪４との間の領域（即ち、貫通孔３Ｈ内の領域）にも溶接が施される。したがって、隙間嵌めによって貫通孔３Ｈ内で支持されているノズル本体２２を、外輪４に対して固定することができる。これにより、各ノズル２が正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラム１００を形成することができる。

加えて、焼き嵌めを用いることによって、外輪４を外側シュラウドリング３に対してより強固に固定することができる。さらに、仮に、外側シュラウドリング３に形成された貫通孔３Ｈからノズル本体２２の外周端部２２Ｔが径方向の外側に突出している場合であっても、外輪４を焼き嵌めすることによって、ノズル２をより均一に配列させることができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４から図６を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同一の構成や工程には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係るノズルダイアフラム２００は、外輪２０４と、ノズル２０２と、内側シュラウドリング２０３と、内輪２０１と、内側溶接部２０５（図５参照）と、外側溶接部２０６（図５参照）と、を備えている。

外輪２０４は、周方向に配列された複数の外輪片２０４Ｐを有している。各外輪片２０４Ｐは、周方向に延びる円弧状をなしている。互いに隣接する一対の外輪片２０４Ｐ同士は、周方向に隙間なく当接している。このような外輪片２０４Ｐを周方向に配列し、接合することで円環状の外輪２０４が形成されている。外輪片２０４Ｐ同士を固定するに当たっては、電子ビーム溶接（ＥＢＷ）によって互いに繋がれている。外輪２０４の径方向の内側を向く面（外輪内周面２０４Ｂ）には、ノズル２０２が取り付けられている。

ノズル２０２は、外輪片２０４Ｐの一つ一つに対応して複数設けられている。即ち、外輪片２０４Ｐの個数とノズル２０２の個数は同一である。各ノズル２０２は、外側シュラウド２２１と、ノズル本体２２と、を有している。外側シュラウド２２１とノズル本体２２とは一体構造をなしている。外側シュラウド２２１は、外輪内周面２０４Ｂに沿って広がる板状をなしている。外側シュラウド２２１の外周面（外側シュラウド外周面２２１Ａ）と外輪内周面２０４Ｂとは互いに隙間なく径方向に当接している。即ち、外側シュラウド外周面２２１Ａの曲率と外輪内周面２０４Ｂの曲率は互いに同一である。外側シュラウド２２１の内周面（外側シュラウド内周面２２１Ｂ）上からノズル本体２２が延びている。第二実施形態のノズル本体２２の径方向の内側の端部（内周端部２２２Ｔ）は、内側シュラウドリング２０３及び内輪２０１に接合されている。

内側シュラウドリング２０３は、外輪２０４及び外側シュラウド２２１と同心の円環状をなしている。内側シュラウドリング２０３は一の部材として一体に形成されている。内側シュラウドリング２０３には、ノズル本体２２の内周端部２２２Ｔが挿入可能な貫通孔２０３Ｈが複数形成されている。図５に示すように、貫通孔２０３Ｈは、内側シュラウドリング２０３を径方向に貫通している。詳しくは図示しないが、貫通孔２０３Ｈの開口形状は、ノズル本体２２の内周端部２２２Ｔと対応している。即ち、翼型形状を有する内周端部２２２Ｔに合わせて、貫通孔２０３Ｈも径方向から見て翼型形状をなしている。なお、貫通孔２０３Ｈの寸法は、内周端部２２２Ｔの寸法よりもわずかに大きく設定されている。即ち、貫通孔２０３Ｈに内周端部２２２Ｔを挿入した状態において、ノズル本体２２と貫通孔２０３Ｈの内面との間にはわずかな隙間が形成されている。さらに言い換えれば、内周端部２２２Ｔは貫通孔２０３Ｈに対して隙間嵌めされている。

内側シュラウドリング２０３の内周面（内側シュラウドリング内周面２０３Ｂ）には、内輪２０１が当接している。内輪２０１は、上述の外輪２０４、外側シュラウド２２１、及び内側シュラウドリング２０３と同心の円環状をなしている。内輪２０１は一の部材によって一体に形成されている。図５に示すように、内輪２０１の外周面（内輪外周面２０１Ａ）は、内側シュラウドリング内周面２０３Ｂが面一となった状態で当接している。内輪外周面２０１Ａは、ノズル本体２２の内周端部２２２Ｔに対してわずかに隙間が形成された状態で配置されている。詳しくは後述するが、内輪２０１は内側シュラウドリング２０３に対して締まり嵌めされた状態で固定されている。内側シュラウドリング２０３の径方向における寸法（厚さ）は、撓むことが可能な寸法とされている。なお、内側シュラウドリング２０３の径方向における寸法とは、内側シュラウドリング内周面２０３Ｂから内側シュラウドリング２０３の外周面（内側シュラウドリング外周面２０３Ａ）までの径方向における寸法を指す。

図５中において破線で示すように、外輪２０４と外側シュラウド２２１との間には外側溶接部２０６が形成されている。外側溶接部２０６は、軸線方向Ｄａを向く外輪２０４の端面（外輪端面２０４Ｓ）と、軸線方向Ｄａを向く外側シュラウド２２１の端面（外側シュラウド端面２２１Ｓ）との境界に形成されている。また、外側溶接部２０６は、周方向に連続して形成されている。さらに、外側溶接部２０６は、この境界から外輪端面２０４Ｓ及び外側シュラウド端面２２１Ｓの軸線方向Ｄａにおける内側に向かって広がっている。つまり、外側溶接部２０６は、外輪２０４と外側シュラウド２２１とを接合している。外側溶接部２０６は、電子ビーム溶接によって形成される。

同様に図５中において破線で示すように、内輪２０１と内側シュラウドリング２０３、及び内輪２０１とノズル本体２２（内周端部２２２Ｔ）との間には内側溶接部２０５が形成されている。内側溶接部２０５は、軸線方向Ｄａを向く内輪２０１の端面（内輪端面２０１Ｓ）と、軸線方向Ｄａを向く内側シュラウドリング２０３の端面（内側シュラウドリング端面２０３Ｓ）との境界に形成されている。また、内側溶接部２０５は、周方向に連続して形成されている。さらに、内側溶接部２０５は、この境界から内輪端面２０１Ｓ及び内側シュラウドリング端面２０３Ｓの軸線方向Ｄａにおける内側に向かって広がっている。特に、内側溶接部２０５は、内輪外周面２０１Ａとノズル本体２２の内周端部２２２Ｔとの間の領域（即ち、貫通孔２０３Ｈ内における内輪外周面２０１Ａと内周端部２２２Ｔとが対向する領域）にも達している。つまり、内側溶接部２０５は、内輪２０１、内側シュラウドリング２０３、及びノズル本体２２を同時に接合している。内側溶接部２０５は、外側溶接部２０６と同様に、電子ビーム溶接によって形成される。

続いて、本実施形態に係るノズルダイアフラム２００の製造方法について、図６を参照して説明する。同図に示すように、この製造方法は、準備工程Ｓ２０１と、リング配置工程Ｓ２０２と、ノズル配置工程Ｓ２０３と、外輪配置工程Ｓ２０４と、内輪配置工程Ｓ２０５と、溶接工程Ｓ２０６と、を含む。

準備工程Ｓ２０１では、上述の内輪２０１、ノズル２０２、内側シュラウドリング２０３、及び外輪２０４が準備される。

準備工程Ｓ２０１の後で、リング配置工程Ｓ２０２が実行される。リング配置工程Ｓ２０２では、定盤上において、内側シュラウドリング２０３が円環状をなすように配置される。なお、このリング配置工程Ｓ２０２以後の各工程は、水平出し及び平面出しが施された定盤上で実行されることが望ましい。

リング配置工程Ｓ２０２の後で、ノズル配置工程Ｓ２０３が実行される。ノズル配置工程Ｓ２０３では、ノズル本体２２の内周端部２２２Ｔを内側シュラウドリング２０３の貫通孔２０３Ｈに挿入しながら、外側シュラウド２２１が並ぶように、複数のノズル２０２が配列される。

ノズル配置工程Ｓ２０３の後で、外輪配置工程Ｓ２０４が実行される。外輪配置工程Ｓ２０４では、外輪２０４の内周面（外輪内周面２０４Ｂ）が外側シュラウド２２１に沿うように配置される。具体的には、外輪内周面２０４Ｂに接触した状態で上述の外輪片２０４Ｐを周方向に配列し、溶接によって隣り合う外輪片２０４Ｐ同士が接合される。これにより、円環状の外輪２０４が形成される。したがって、定盤上において、外輪２０４と内側シュラウドリング２０３とは同心となるように配置される。即ち、内側シュラウドリング２０３は、外輪２０４の内周側に配置される。

外輪配置工程Ｓ２０４の後で、内輪配置工程Ｓ２０５が実行される。内輪配置工程Ｓ２０５では、内側シュラウドリング２０３の内側に内輪２０１が取り付けられる。より具体的には、内輪２０１は冷やし嵌めによって内側シュラウドリング２０３の内側に取り付けられる。即ち、内輪配置工程Ｓ２０５の実行に先立って、内輪２０１を冷却して熱収縮させた状態で、内側シュラウドリング２０３の内側に配置する。その後、内輪２０１を常温に戻すことで膨張させ、内側シュラウドリング２０３及びノズル本体２２の内周端部２２２Ｔに対して内輪２０１が固定される。

内輪配置工程Ｓ２０５の後で、溶接工程Ｓ２０６が実行される。溶接工程Ｓ２０６は、外輪溶接工程Ｓ２６１と、内輪溶接工程Ｓ２６２とを含む。外輪溶接工程Ｓ２６１では、外側溶接部２０６が電子ビーム溶接によって形成される。内輪溶接工程Ｓ２６２では、内側溶接部２０５が電子ビーム溶接によって形成される。以上により、第二実施形態に係るノズルダイアフラム２００の製造方法の全工程が完了する。

上記の方法及び構成によれば、ノズル配置工程Ｓ２０３において、内側シュラウドリング２０３に形成された貫通孔２０３Ｈにノズル本体２２の内周端部２２２Ｔを挿入しながらノズル２０２が配置される。ここで、ノズル本体２２の内周端部２２２Ｔは貫通孔２０３Ｈに対して隙間嵌めされる。そのため、ノズル配置工程Ｓ２０３では、内周端部２２２Ｔが貫通孔２０３Ｈに挿入された状態であっても、わずかにノズル２０２の姿勢を調整することができる。したがって、例えば複数のノズル２０２同士の間で製造誤差（寸法誤差）が生じている場合であっても、上記のようにノズル２０２の姿勢を調整することで、この誤差を吸収することができる。さらに、後続の外輪配置工程Ｓ２０４を実行した際に生じる外輪２０４と外側シュラウド２２１との間や内輪配置工程Ｓ２０５を実行した際に生じる内輪２０１とノズル本体２２との間の残留応力によるひずみも吸収することができる。このように姿勢が調整された状態で、後続の溶接工程Ｓ２０６を実行することによって、各ノズル２０２が正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラム２００を形成することができる。

さらに、溶接工程Ｓ２０６において、内輪２０１と内側シュラウドリング２０３との間の領域に加えて、ノズル本体２２の内周端部２２２Ｔと内輪２０１との間の領域（即ち、貫通孔２０３Ｈ内の領域）にも溶接が施される。したがって、隙間嵌めによって貫通孔２０３Ｈ内で支持されているノズル本体２２を、内輪２０１に対して強固に固定することができる。これにより、各ノズル２０２が正しい位置及び姿勢にあるノズルダイアフラム２００を形成することができる。

加えて、冷やし嵌めを用いることによって、内輪２０１を内側シュラウドリング２０３に対してより強固に固定することができる。さらに、仮に、内側シュラウドリング２０３に形成された貫通孔２０３Ｈからノズル本体２２の内周端部２２２Ｔが径方向の外側に突出している場合であっても、内輪２０１を冷やし嵌めすることによって、ノズル２０２をより均一に配列させることができる。

（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

例えば、第一実施形態において、内輪１が複数の内輪片１Ｐによって形成されている例について説明した。しかしながら、外側シュラウドリング３を用いた場合であっても、内輪１を一体に形成し、外輪４を複数の外輪片２０４Ｐを連結することによって形成することも可能である。同様に、第二実施形態において、外輪２０４が複数の外輪片２０４Ｐによって形成されている例について説明した。しかしながら、内側シュラウドリング２０３を用いた場合であっても、外輪２０４を一体に形成し、内輪２０１を上記第一実施形態と同様に複数の内輪片１Ｐを連結することによって形成することも可能である。

１ 内輪
１Ａ 内輪外周面
１Ｐ 内輪片
１Ｓ 内輪端面
２ ノズル
３ 外側シュラウドリング
３Ａ 外側シュラウドリング外周面
３Ｈ 貫通孔
３Ｓ 外側シュラウドリング端面
４ 外輪
４Ｂ 外輪内周面
４Ｓ 外輪端面
５ 内側溶接部
６ 外側溶接部
２１ 内側シュラウド
２１Ａ 内側シュラウド内周面
２１Ｂ 内側シュラウド外周面
２１Ｓ 内側シュラウド端面
２２ ノズル本体
１００ ノズルダイアフラム
２００ ノズルダイアフラム
２０１ 内輪
２０２ ノズル
２０３ 内側シュラウドリング
２０４ 外輪
２０５ 内側溶接部
２０６ 外側溶接部
２２１ 外側シュラウド
２０１Ａ 内輪外周面
２０１Ｓ 内輪端面
２０３Ｂ 内側シュラウドリング内周面
２０３Ｈ 貫通孔
２０３Ｓ 内側シュラウドリング端面
２０４Ｂ 外輪内周面
２０４Ｐ 外輪片
２０４Ｓ 外輪端面
２２１Ａ 外側シュラウド外周面
２２１Ｓ 外側シュラウド端面
２２２Ｔ 内周端部
２２Ｔ 外周端部
Ｄａ 軸線方向
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ リング配置工程
Ｓ３ ノズル配置工程
Ｓ４ 内輪配置工程
Ｓ５ 外輪配置工程
Ｓ６ 溶接工程
Ｓ６１ 外輪溶接工程
Ｓ６２ 内輪溶接工程
Ｓ２０１ 準備工程
Ｓ２０２ リング配置工程
Ｓ２０３ ノズル配置工程
Ｓ２０４ 外輪配置工程
Ｓ２０５ 内輪配置工程
Ｓ２０６ 溶接工程
Ｓ２６１ 外輪溶接工程
Ｓ２６２ 内輪溶接工程

Claims (10)

1. 円環状をなす内輪、前記内輪の外周面に接する内側シュラウド及び前記内側シュラウドから径方向の外側に突出する一体構造とされたノズル本体を有する複数のノズル、各前記ノズル本体の外周端部が挿通可能な大きさで径方向に貫通する貫通孔を複数有する外側シュラウドリング、及び、円環状をなして前記外側シュラウドリングの外周側に配置される外輪を準備する準備工程と、
   前記外側シュラウドリングを配置するリング配置工程と、
   前記リング配置工程の後に、前記外側シュラウドリングに形成された前記貫通孔に前記外周端部を挿入しながら、前記内側シュラウドが並ぶように、前記ノズルを配置するノズル配置工程と、
   前記ノズル配置工程の後に、前記内輪の外周面が前記内側シュラウドに沿うように、前記内輪を環状に配置する内輪配置工程と、
   前記内輪配置工程の後に、前記外側シュラウドリングの外側に外輪を配置する外輪配置工程と、
   前記外輪と前記外側シュラウドリングとの間、及び前記内輪と前記内側シュラウドとの間をそれぞれ周方向にわたって溶接する溶接工程と、を含むノズルダイアフラムの製造方法。
2. 前記溶接工程では、前記貫通孔内の前記外周端部と前記外輪との間の領域にも溶接を施す請求項１に記載のノズルダイアフラムの製造方法。
3. 前記外輪配置工程では、前記外輪は、前記外側シュラウドリングに対して焼き嵌めによって固定される請求項１又は２に記載のノズルダイアフラムの製造方法。
4. 円環状をなす内輪と、
   周方向に複数設けられて、前記内輪の外周面に接する内側シュラウド及び前記内側シュラウドから径方向の外側に突出する一体構造とされたノズル本体を有するノズルと、
   各前記ノズル本体の外周端部が挿通されるよう径方向に貫通する貫通孔を複数有する外側シュラウドリングと、
   円環状をなして前記外側シュラウドリングの外周面に締まり嵌めされた外輪と、
   前記内輪と複数の前記内側シュラウドとの間に形成され、前記内輪と前記内側シュラウドとを接合している内側溶接部と、
   前記外輪と前記外側シュラウドリングとの間に形成され、前記外輪と前記外側シュラウドリングと接合している外側溶接部と、を備えるノズルダイアフラム。
5. 前記外側溶接部は、前記貫通孔内の前記外周端部と前記外輪との間まで延びている請求項４に記載のノズルダイアフラム。
6. 円環状をなす外輪、前記外輪の内周面に接する外側シュラウド及び前記外側シュラウドから径方向の内側に突出する一体構造とされたノズル本体を有する複数のノズル、各前記ノズル本体の内周端部が挿通可能な大きさで径方向に貫通する貫通孔を複数有する内側シュラウドリング、及び、円環状をなして前記内側シュラウドリングの外周側に配置される内輪を準備する準備工程と、
   前記内側シュラウドリングを配置するリング配置工程と、
   前記リング配置工程の後に、前記内側シュラウドリングに形成された前記貫通孔に前記内周端部を挿入しながら、前記外側シュラウドが並ぶように、前記ノズルを配置するノズル配置工程と、
   前記ノズル配置工程の後に、前記外輪の内周面が前記外側シュラウドに沿うように、前記外輪を環状に配置する外輪配置工程と、
   前記外輪配置工程の後に、前記内側シュラウドリングの内側に内輪を配置する内輪配置工程と、
   前記内輪と前記内側シュラウドリングとの間、及び前記外輪と前記外側シュラウドとの間をそれぞれ周方向にわたって溶接する溶接工程と、を含むノズルダイアフラムの製造方法。
7. 前記溶接工程では、前記貫通孔内の前記内周端部と前記内輪との間の領域にも溶接を施す請求項６に記載のノズルダイアフラムの製造方法。
8. 前記内輪配置工程では、前記内輪は、前記内側シュラウドリングに対して冷やし嵌めによって固定される請求項６又は７に記載のノズルダイアフラムの製造方法。
9. 円環状をなす外輪と、
   周方向に複数設けられて、前記外輪の内周面に接する外側シュラウド及び前記外側シュラウドから径方向の外側に突出する一体構造とされたノズル本体を有するノズルと、
   各前記ノズル本体の内周端部が挿通されるよう径方向に貫通する貫通孔を複数有する内側シュラウドリングと、
   円環状をなして前記内側シュラウドリングの内周面に締まり嵌めされた内輪と、
   前記外輪と複数の前記外側シュラウドとの間に形成され、前記外輪と前記外側シュラウドとを接合している外側溶接部と、
   前記内輪と前記内側シュラウドリングとの間に形成され、前記内輪と前記内側シュラウドリングとを接合している内側溶接部と、を備えるノズルダイアフラム。
10. 前記内側溶接部は、前記貫通孔内の前記内周端部と前記内輪との間まで延びている請求項９に記載のノズルダイアフラム。

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