JP2023150867A - 回転機械 - Google Patents

Abstract

【課題】接触リスクを低減しながらリーク流の流量を抑制ことができる回転機械を提供する。【解決手段】軸線回りに回転するロータと、ロータを囲うステータと、ステータに支持されて、ロータとステータとの間の空間を軸線方向一方側の高圧側空間と軸線方向他方側の低圧側空間とに区画するシールリングと、とを備え、シールリングは、軸線方向に延びる一様な内径の円筒面状をなすリング内周面と、リング内周面に開口するとともに軸線方向に配列された複数の第一穴部と、を有し、ロータは、リング内周面に対して径方向に対向するとともに軸線方向に延びる一様な外径の円筒面状をなし、リング内周面とともに軸線方向にわたって延びる環状空間を区画形成する対向外周面と、対向外周面に開口するとともに、軸線方向に配列された複数の第二穴部と、を有する。【選択図】図３

Description

本開示は、回転機械に関する。

特許文献１には、ロータとステータとの間の空間を高圧側と低圧側とに区画するシールリングを有する回転機械が開示されている、シールリングにおけるロータの外周面に対向するシール面には、複数の穴部が形成されている。また、シールリングには、径方向内側に向かって突出する複数のフィンが設けられている。ロータの外周面には、複数の段差部が設けられている。シールリングのフィンとロータの段差部が交互に配置されることにより、リーク流を低減させるラビリンス構造が構成されている。

国際公開第２０１７／１４６１３６号

ところで上記の回転機械では、ロータに軸線方向の変位が生じた場合に、シールリングのフィンとロータの段差部とが互いに接触するおそれがある。また、ロータとステータとのクリアランスを通過するリーク流の流量を低減することが望まれている。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、接触リスクを低減しながらリーク流を抑制することができる回転機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る回転機械は、軸線回りに回転するロータと、前記ロータを囲うステータと、前記ステータに支持されて、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記軸線方向一方側の高圧側空間と前記軸線方向他方側の低圧側空間とに区画するシールリングと、とを備え、前記シールリングは、前記軸線方向に延びる一様な内径の円筒面状をなすリング内周面と、前記リング内周面に開口するとともに前記前記軸線方向に配列された複数の第一穴部と、を有し、前記ロータは、前記リング内周面に対して径方向に対向するとともに前記軸線方向に延びる一様な外径の円筒面状をなし、前記リング内周面とともに前記軸線方向にわたって延びる環状空間を区画形成する対向外周面と、前記対向外周面に開口するとともに、前記軸線方向に配列された複数の第二穴部と、を有する。

本開示の回転機械によれば、接触リスクを低減しながらリーク流の流量を抑制することができる。

本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンの概略構成を示す模式図である。 本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンのシールリングの斜視図である。 本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンにおけるシール構造の軸線を含む縦断面図である。 図３の要部拡大図である。 本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンの第一変形例に係る要部拡大図である。 本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンの第二変形例に係る要部拡大図である。 本開示の第二実施形態に係る蒸気タービンにおけるシール構造の軸線を含む縦断面図である。 図７の要部拡大図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態について図１～図４を参照して詳細に説明する。

＜蒸気タービンの基本構成＞
図１に示すように、本実施形態に係る回転機械としての蒸気タービン１は、ロータ２、内車室５、翼環６、ステータとしてのダミーリング１０、外車室１１、蒸気供給管１３及びシールリング２０を備えている。

ロータ２は、回転軸３と複数の動翼４とを有している。回転軸３は、水平方向に延びる軸線Ｏに沿って延びている。ロータ２は、図示しない軸受装置によって軸線Ｏ回りに回転可能とされている。
動翼４は、ロータ２における軸線Ｏ方向一方側（図１における右側）寄りの部分に、該ロータ２と一体に固定されている。動翼４は、回転軸３の外周面から径方向外側に向かって延びており、周方向に間隔をあけて設けられることで動翼列を構成している、このような動翼列が軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数設けられている。

内車室５は、ロータ２における軸線Ｏ方向の中央よりも軸線Ｏ方向他方側（図１における左側）の部分を囲う筒状をなしている。
翼環６は、ロータ２における軸線Ｏ方向一方側の部分を囲う筒状をなす翼環本体７を有している。翼環本体７の軸線Ｏ方向他方側の部分が内車室５に接続されている。翼環本体７の内周側には、静翼８が設けられている。静翼８は、翼環本体７から径方向内側に延びるとともに周方向に間隔をあけて設けられることで静翼列を構成している。このような静翼列が軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数設けられている。静翼列と動翼列とは軸線Ｏ方向に順次交互に配置されている。

ダミーリング１０は、ロータ２における軸線Ｏ方向他方側の部分を覆う筒状をなしている。ダミーリング１０は、軸線Ｏ方向一方側の部分が内車室５に接続されている。
外車室１１は、ロータ２、内車室５、翼環６及びダミーリング１０を覆っている。ロータ２の軸線Ｏ方向の端部はダミーリング１０の内外を貫通している。外車室１１の一部には、該外車室１１を内外に貫通する排気口１２が形成されている。

蒸気供給管１３は、外車室１１の内外を貫通するとともに内車室５の内外を貫く管状の部材である。蒸気供給管１３の一端は蒸気の供給口とされており、他端は内車室５の内側の空間に連通している。蒸気供給管１３を介して内車室５の内側の空間に導入される蒸気は、軸線Ｏ方向一方側に向かって流通する過程で、動翼４及び回転軸３を軸線Ｏ回りに回転駆動させる。そして、蒸気は翼環６における軸線Ｏ方向一方側の端部から外車室１１の内側の空間に排出され、その後、排気口１２を介して外車室１１の外部に排出される。

ここで、内車室５内側は高圧の蒸気が導入される高圧側空間Ｈとされている一方、内車室５の外側の外車室１１内の空間は、動翼４及び回転軸３を駆動させた後の蒸気が存在する低圧側空間Ｌとされている。これら高圧側空間Ｈと低圧側空間Ｌとの圧力差によって、内車室５に導入された蒸気の一部は、ダミーリング１０と回転軸３との間を軸線Ｏ方向他方側に向かってリーク流Ｆとして流通しようとする。ダミーリング１０は、このようなリーク流Ｆを低減するために設けられている。

＜シールリング＞
図１に示すように、シールリング２０は、ダミーリング１０と回転軸３との間の空間に設けられている。
図２及び図３（図３は図１と左右を反転させている。）に示すように、シールリング２０は軸線Ｏを中心とする環状をなしており、本実施形態では、軸線Ｏ方向一方側（図３における左側）から軸線Ｏ方向他方側（図３における右側）にわたって延びる円筒形状をなしている。

シールリング２０は、ダミーリング１０と回転軸３との間の空間を高圧側空間Ｈと低圧側空間Ｌとに区画している。シールリング２０の外周面は、ダミーリング１０に一体に固定されている。したがって、シールリング２０は回転することのない静止側の部材である。

シールリング２０の内周面は、回転軸３の外周面とクリアランスを介して径方向に対向するリング内周面２１とされている。リング内周面２１は、軸線Ｏ方向にわたって一様な内径の円筒面状をなしている。即ち、リング内周面２１は、シールリング２０の軸線Ｏ方向一方側の端部から軸線Ｏ方向他方側の端部にわたって、突起物等のない一様な円筒面状とされている。

リング内周面２１には、該リング内周面２１に開口するとともに該リング内周面２１から回転軸３の径方向外側に凹む複数の第一穴部３０が形成されている。第一穴部３０は、リング内周面２１の全域に複数が形成されている。第一穴部３０は同一の軸線Ｏ方向位置で周方向に複数が配列されることで第一穴群を形成している。このような第一穴群は、リング内周面２１を敷き詰めるように軸線Ｏ方向に複数が配列されている。即ち、第一穴部３０は、軸線Ｏ方向及び周方向に間隔をあけてリング内周面２１の全域にマトリックス状に配列されている。

図４に示すように、第一穴部３０は、回転軸３の径方向に一致して延びる第一中心軸線Ｏ１を中心として延びている。第一穴部３０は、第一中心軸線Ｏ１に直交する断面形状が円形をなしている。即ち、第一穴部３０は、断面形状が延在方向全域にわたって一様な円形をなしている。第一穴部３０の内周となる第一内壁面は、第一中心軸線Ｏ１を中心とする円筒面状をなしている。第一穴部３０における径方向外側の底部は、第一内壁面に接続された第一底面３２とされている。第一底面３２は、第一穴部３０における径方向外側の端部である。

＜ロータの対向外周面＞
ロータ２の外周面におけるシールリング２０のリング内周面２１の径方向内側に対向する部分は、対向外周面４０とされている。対向外周面４０は、軸線Ｏ方向にわたって一様な外径の円筒面状をなしている。即ち、対向外周面４０は、軸線Ｏ方向及び周方向の全域において、突起物等のない一様な円筒面状をなしている。

対向外周面４０の外径は、シールリング２０のリング内周面２１の内径よりも一回り小さい。これによって、対向外周面４０とリング内周面２１との間には、軸線Ｏ方向にわたって一様な形状の環状空間Ｓが形成されている。環状空間Ｓは、軸線Ｏを中心とした円筒形状をなす空間である。

対向外周面４０には、該対向外周面４０に開口するとともに該対向外周面４０から回転軸３の径方向内側に凹む複数の第二穴部５０が形成されている。第二穴部５０は、対向外周面４０の全域に複数が形成されている。第二穴部５０は同一の軸線Ｏ方向位置で周方向に複数が配列されることで第二穴群を形成している。このような第二穴群は、対向外周面４０を敷き詰めるように軸線Ｏ方向に複が配列されている。即ち、第二穴部５０は、軸線Ｏ方向及び周方向に間隔をあけて対向外周面４０の全域にマトリックス状に配列されている。

図４に示すように、第二穴部５０は、径方向に一致して延びる第二中心軸線Ｏ２を中心として延びている。第二穴部５０は、第二中心軸線Ｏ２に直交する断面形状が円形をなしている。即ち、第二穴部５０は、断面形状が延在方向全域にわたって一様な円形をなしている。第二穴部５０の内周となる第二内壁面は、第二中心軸線Ｏ２を中心とする円筒面状をなしている。第二穴部５０における径方向内側の底部は、第二内壁面に接続された第二底面５２とされている。第二底面５２は、第二穴部５０における径方向内側の端部である。

＜第一穴部及び第二穴部の詳細構造＞
詳しくは図４に示すように、リング内周面２１における第一穴部３０の開口面積と対応外周面における第二穴部５０の開口面積を比較した場合、第一穴部３０の開口面積の方が第二穴部５０の開口面積よりも大きい。即ち。第一穴部３０の断面形状（開口形状）の円形は、第二穴部５０の断面形状（開口形状）の円形よりも直径が大きい。軸線Ｏを含む断面視においては、第一穴部３０の軸線Ｏ方向の開口寸法（最大開口寸法）は、第二穴部５０の軸線Ｏ方向の開口寸法（最大開口寸法）よりも小さい。

また、開口面積・開口寸法の大きさに応じて、第一穴部３０の深さ（リング内周面２１への開口から第一底面３２までの寸法）は、第二穴部５０の深さ（対向外周面４０への開口から第二底面５２までの寸法）よりも大きい。第一穴部３０及び第二穴部５０における開口寸法と深さとの比であるアスペクト比は、それぞれ第一穴部３０内及び第二穴部５０内にて適切に渦が形成される値の範囲に設定されている。

ここで、同一の軸線Ｏ方向位置で周方向に配列された複数の第一穴部３０からなる各第一穴群と、同一の軸線Ｏ方向位置で周方向に配列された複数の第二穴部５０からなる各第二穴群とは、それぞれ互いに対応するように径方向に対向して設けられている。これにより、互いに対応する第一穴群と第二穴群とでは、これらを構成する第一穴部３０と第二穴部５０とが同一の軸線Ｏ方向位置に位置することで互いに対応している。互いに対応する第一穴部３０と第二穴部５０とは、いずれかの相対回転位置で互いに回転軸３の径方向に対向することになる。

本実施形態では、互いに対応する第一穴部３０と第二穴部５０とでは、第一穴部３０の第一中心軸線Ｏ１が第二穴部５０の第二中心軸線Ｏ２よりも、リーク流Ｆの上流側となる軸線Ｏ方向一方側に位置している。これにより、互いに対応する第一穴部３０と第二穴部５０とでは、第二穴部５０が軸線Ｏ方向他方側（下流側）に偏って配置されている。第一穴部３０における軸線Ｏ方向他方側の端部と第二穴部５０における軸線Ｏ方向他方側の端部との軸線Ｏ方向位置は互いに一致している。第一穴部３０における軸線Ｏ方向一方側の端部は、第二穴部５０における軸線Ｏ方向一方側の端部よりもさらに軸線Ｏ方向一方側に位置している。

＜作用効果＞
次に本実施形態の作用効果について説明する。蒸気タービン１の運転時には、高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌに向かって、シールリング２０とロータ２との間の環状空間Ｓを蒸気のリーク流Ｆが流通する。このリーク流Ｆは、圧力差に基づく軸方向成分とロータ２の回転に伴う周方向成分が存在する。このようなリーク流Ｆは、環状空間Ｓを通過する過程でシールリング２０側の第一穴部３０、ロータ２側の第二穴部５０に導入される。第一穴部３０、第二穴部５０に導入されたリーク流Ｆの運動エネルギーは、これら第一穴部３０内、第二穴部５０内で渦として散逸される。これにより、高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌに漏れ出てしまうリーク流Ｆの流量が低減される。

ここで本実施形態では、互いに対向するシールリング２０側のリング内周面２１とロータ２側の対向外周面４０とは、それぞれ軸線Ｏ方向にわたって一様な径の円筒面状をなしている。そして、これらリング内周面２１、対向外周面４０にはそれぞれ突起物が形成されておらず、リング内周面２１、対向外周面４０のそれぞれが最表面に位置した構成とされている。そのため、例えばロータ２が軸線Ｏ方向に変位した場合であっても、ロータ２とシールリング２０とが互いに接触してしまうことはない。即ち、ロータ２とシールリング２０との接触のリスクを低減させることができる。

一方で、リング内周面２１、対向外周面４０の双方に突起物がないことから、これらの間にはリーク流Ｆが通過し易い環状空間Ｓが形成されてしまう。リング内周面２１と対向外周面４０と間のクリアランス（環状空間Ｓの径方向の厚さ）を小さくすればリーク流Ｆを低減させることができるがクリアランスの最小寸法には限界がある。

これに対して本実施形態では、リング内周面２１と対向外周面４０との双方に第一穴部３０、第二穴部５０といった穴部を設けたことで、リーク流Ｆの軸線Ｏ方向成分を径方向内側、径方向外側の双方で穴部内に誘導することができる。これにより、リーク流Ｆのエネルギーの散逸を効果的に図ることができる。そのため、接触リスクを低減させるためにリング内周面２１、対向外周面４０の双方を非突起構造としても、第一穴部３０と第二穴部５０の寄与によってリーク流Ｆが極端に増大してしまうことは。即ち、接触リスクを回避しながらリーク流Ｆの流量の低減を図ることが可能となる。

ここで図４に示すように、第一穴部３０に導入されたリーク流Ｆの軸線Ｏ方向成分によって、第一穴部３０内では軸線Ｏを含む断面で縦渦としての第一渦Ｖ１が形成される。そして、この第一渦Ｖ１の一部が剥離することで、リーク流Ｆの下流側かつ径方向内側に向かって飛び出すような剥離流れＰが形成される。この剥離流れＰによってリーク流Ｆを径方向内側に効果的に誘導することができる。

本実施形態では、第一穴部３０に対応する第二穴部５０が、軸線Ｏ方向他方側となる下流側に偏って配置されている。そのため、第一穴部３０の剥離流れＰの延長方向に第二穴部５０の開口が位置することになる。その結果、剥離流れＰによっ当該リーク流Ｆを、第二穴部５０内に効果的に誘導することができる。これにより、第二穴部５０内での縦渦である第二渦Ｖ２を強めることができ、第一穴部３０、第二穴部５０双方でのリーク流Ｆのエネルギー散逸効果をより効果的に得ることが可能となる。

＜第一実施形態の第一変形例＞
なお、第一実施形態の第一変形例として、例えば図５に示す構成であってもよい。第一変形例は、対応する第一穴部３０と第二穴部５０との配置関係が第一実施形態と相違する。
即ち、第一変形例では、互いに対応する第一穴部３０と第二穴部５０とでは、第一穴部３０の第一中心軸線Ｏ１が第二穴部５０の第二中心軸線Ｏ２よりも、下流側となる軸線Ｏ方向他方側に位置している。これにより、互いに対応する第一穴部３０と第二穴部５０とでは、第二穴部５０が上流側となる軸線Ｏ方向一方側に偏って配置されている。第一穴部３０における軸線Ｏ方向一方側の端部と第二穴部５０における軸線Ｏ方向一方側の端部との軸線Ｏ方向位置は互いに一致している。第一穴部３０における軸線Ｏ方向一方側の端部は、第二穴部５０における軸線Ｏ方向一方側の端部よりもさらに軸線Ｏ方向他方側に位置している。

この第二変形例では、第二穴部５０に形成された第二渦Ｖ２からの剥離流れＰの延長方向に第一穴部３０の開口が位置している。そのため、第二渦Ｖ２からの剥離流れＰによって、第一穴部３０内にリーク流Ｆをより誘導させることができ、第一穴部３０内に入り込むリーク流Ｆの流量を増大させることができる。そのため、第一穴部３０でのリーク流Ｆのエネルギー散逸効果をより一層得ることができる。
＜第一実施形態の第二変形例＞

なお、第一実施形態の第二変形例として、例えば図６に示す構成であってもよい。第二変形例は、第一穴部３０と第二穴部５０との配置関係が第一実施形態と相違する。
即ち、第二変形例では、同一の軸線Ｏ方向位置で周方向に配列された複数の第一穴部３０からなる各第一穴群と、同一の軸線Ｏ方向位置で周方向に配列された複数の第二穴部５０からなる各第二穴群とは、軸線Ｏ方向に交互に並ぶように対向配置されている。これによって、軸線Ｏ方向に隣り合う第一穴群（第一穴部３０）同士の間の軸線Ｏ方向位置に第二穴群（第二穴部５０）が位置することになる

これによって、上流側の第一穴部３０の第一渦Ｖ１から剥離した剥離流れＰにより、第二穴部５０内にリーク流Ｆを誘導し易くすることができる。さらに、第二穴部５０の第二渦Ｖ２から剥離した剥離流れＰにより、下流側の第二穴部５０内にリーク流Ｆを誘導し易くすることができる。その結果、より効果的にリーク流Ｆの低減効果を得ることができる。

＜第二実施形態＞
次に本発明の第二実施形態について図７及び図８を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態では、第二穴部５０が傾斜配置されている点でが第一実施形態とは異なる。

即ち、図８に示すように、第二実施形態では、第一穴部３０の第一中心軸線Ｏ１が径方向に一致している一方、第二穴部５０の第二中心軸線Ｏ２は、軸線Ｏ方向他方側（下流側）に向かうにしたがって径方向内側に向かって延びている。これにより、第二穴部５０は、径方向に対して軸線Ｏ方向に向かって傾斜している。

そのため、第二穴部５０は、上流側かつ径方向外側に向かって開口した形状となる。したがって、リーク流Ｆの流通方向に対して第二穴部５０の開口が対向した配置となるため、第二穴部５０内にリーク流Ｆを導入し易くすることができる。これにより、第二穴部５０内での第二渦Ｖ２を強くすることができ、エネルギー散逸効果をより一層得ることができる。

本実施形態では、第一実施形態同様、互いに対応する第一穴部３０及び第二穴部５０のうち、第二穴部５０が第一穴部３０に対して下流側に偏って配置されている。第二穴部５０の開口における軸線Ｏ方向他方側の軸線Ｏ方向位置は、第一穴部３０の開口における軸線Ｏ方向他方側の軸線Ｏ方向位置と一致している。第二穴部５０の開口における軸線Ｏ方向一方側の軸線Ｏ方向位置は、第一穴部３０の開口における軸線Ｏ方向一方側の軸線Ｏ方向位置よりも軸線Ｏ方向他方側に位置している。
これにより、第一穴部３０内で生成された第一渦Ｖ１の剥離渦の流通方向に対しても第二穴部５０の開口が正面から対向することになる。これにより、第二穴部５０内にリーク流Ｆをより誘導し易くすることができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば実施形態では、第一穴部３０、第二穴部５０をそれぞれ断面円形の穴としたが、これに限定されることはなく、断面形状は多角形状やその他の任意の形状であってもよい。また、第一穴部３０、第二穴部５０の断面形状は、延在方向に一様でなくともよく、変化する構成であってもよい。例えば、断面形状が底部に近づくにつれて小さくなる形状であってもよい。

また、第一穴部３０、第二穴部５０は、周方向に延びるスリット状をなしていてもよい。スリット状の第一穴部３０、第二穴部５０は、周方向の全域に環状に延びていてもよい。この場合、第一穴部３０及び第二穴部５０の軸線Ｏ方向の中心を通り回転軸３の径方向に延びる仮想線が第一中心軸線Ｏ１、第二中心軸線Ｏ２となる。これによっても、実施形態同様の作用効果を奏することができる。

例えば、実施形態では、第一穴部３０の開口寸法を第二穴部５０の開口寸法よりも大きく形成した例について説明したが、これに限定されることはない。第一穴部３０と第二穴部５０との開口寸法を同一としてもよいし、第二穴部５０の開口寸法の方を第一穴部３０よりも大きく形成してもよい。

第一、第二実施形態では、各第一穴部３０の開口寸法・開口面積を同一とし、さらに各第二穴部５０の開口寸法・面積を同一とした例について説明した。しかしながらこれに限定されることはなく、例えば、第一穴部３０、第二穴部５０の開口面積を下流側の軸線Ｏ方向他方側に向かう程大きくしてもよい。
リーク流Ｆは下流側に向かう程、第一穴部３０、第二穴部５０の寄与により流速が小さくなる。流速が小さいリーク流Ｆは第一穴部３０、第二穴部５０に導入し難くなる。これに対して、下流側になるに連れて第一穴部３０、第二穴部５０の開口寸法・開口面積を大きくすることで、リーク流Ｆの流速の小さい下流側でも当該リーク流Ｆを第一穴部３０、第二穴部５０に導入し易くすることができる。

第二実施形態では、第一穴部３０と第二穴部５０とのうち第二穴部５０のみを傾斜させた例について説明した。しかしながらこれに限定されることはなく、第一穴部３０も第二穴部５０と同様に傾斜させてもよいし、第二穴部５０を径方向に一致させる一方、第一穴部３０のみを傾斜させてよい。これによっても、軸線Ｏ方向に傾斜させた穴部にリーク流Ｆを導入し易くすることができる。

なお、第二穴部５０の傾斜角度を、軸線Ｏ方向他方側に向かうにしたがって徐々に大きくなるように、または徐々に小さくなるように変化させてもよい。

例えば実施形態では、回転機械として蒸気タービン１のダミーリング１０に本発明を適用した例について説明した。しかしながらこれに限定されることはなく、蒸気タービン１の他のシール箇所や、コンプレッサ、ガスタービン等の他の回転機械のシール箇所に本発明を適用してもよい。

＜付記＞
各実施形態に記載の回転機械は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る回転機械は、軸線Ｏ回りに回転するロータ２と、前記ロータ２を囲うステータ１０と、前記ステータ１０に支持されて、前記ロータ２と前記ステータ１０との間の空間を前記軸線Ｏ方向一方側の高圧側空間Ｈと前記軸線Ｏ方向他方側の低圧側空間Ｌとに区画するシールリング２０と、とを備え、前記シールリング２０は、前記軸線Ｏ方向に延びる一様な内径の円筒面状をなすリング内周面２１と、前記リング内周面２１に開口するとともに前記軸線Ｏ方向に配列された複数の第一穴部３０と、を有し、前記ロータ２は、前前記リング内周面２１に対して径方向に対向するとともに前記前記軸線Ｏ方向に延びる一様な外径の円筒面状をなし、前記リング内周面２１とともに前記軸線Ｏ方向にわたって延びる環状空間Ｓを区画形成する対向外周面４０と、前記対向外周面４０に開口するとともに、前記軸線Ｏ方向に配列された複数の第二穴部５０と、を有する。

リング内周面２１及び対向外周面４０には軸線Ｏ方向にわたって延びる環状空間Ｓが形成されており、即ち、リング内周面２１及び対向外周面４０にはそれぞれ突出部が設けられていない。そのため、ロータ２とステータ１０とが軸線Ｏ方向に相対移動したとしても、互いに接触してしまうことはない。
また、環状空間Ｓを高圧側空間Ｈから低圧側空間Ｌに向かって流通するリーク流Ｆは、第一穴部３０及び第二穴部５０の双方に入り込むことで当該リーク流Ｆの軸線Ｏ方向成分が低減される。これによって、シールリング２０を突き抜けてしまうリーク流Ｆの流量を低減することができる。

（２）第２の態様に係る回転機械１は、前記第一穴部３０の方が第二穴部５０よりも前記軸線Ｏ方向の開口面積が大きい（１）に記載の回転機械１である。

これによって第一穴部３０にリーク流Ｆを誘導し易くすることができる。

（３）第３の態様に係る回転機械１は、前記第一穴部３０及び前記第二穴部５０は、互いに対応するように同一の軸線Ｏ方向位置に形成されており、互いに対応する前記第一穴部３０及び前記第二穴部５０とは、前記第二穴部５０の方が前記軸線Ｏ方向他方側に偏って配置されている（２）に記載の回転機械１である。

第一穴部３０に導入されたリーク流Ｆは第一穴部３０内で渦を形成する。当該渦からの剥離流れＰが環状空間Ｓに飛び出し、当該第一穴部３０よりもリーク流Ｆの下流側となる第二穴部５０に向かって進行する。これによって、リーク流Ｆを第二穴部５０内に誘導することができ、第二穴部５０内に効果的にリーク流Ｆを導入することができる。

（４）第４の態様に係る回転機械１は、前記第一穴部３０及び前記第二穴部５０は、互いに対応するように同一の軸線Ｏ方向位置に形成されており、互いに対応する前記第一穴部３０及び前記第二穴部５０とは、前記第二穴部５０の方が前記軸線Ｏ方向一方側に偏って配置されている（２）に記載の回転機械１である。

第二穴部５０に導入されたリーク流Ｆは第二穴部５０内で渦を形成する。当該渦から環状空間Ｓに飛び出した剥離流れＰにより、当該リーク流Ｆを第一穴部３０内に誘導することができる。これによって、第一穴部３０内により効果的にリーク流Ｆを導入することができる。

（５）第５の態様に係る回転機械１は、前記第二穴部５０は、前記軸線Ｏ方向に互いに隣り合う前記第一穴部３０同士の間の前記軸線Ｏ方向位置に配置されている請求項（１）又は（２）に記載の回転機械１である。

これにより、上流側の第一穴部３０内の渦の剥離流れＰによって、その下流側となる第二穴部５０内にリーク流Ｆを誘導することができる。一方で、第二穴部５０で生じた渦からの剥離流れＰによって、該第二穴部５０の下流側の第一穴部３０内にリーク流Ｆを誘導することができる。これにより、第一穴部３０及び第二穴部５０の双方に効果的にリーク流Ｆを導入することができる。

（６）第６の態様に係る回転機械１は、前記第一穴部３０と前記第二穴部５０との少なくとも一方の中心軸線Ｏが、底部に向かうに従って前記軸線Ｏ方向他方側に向かって傾斜するように延びている（１）から（５）のいずれかに記載の回転機械１である。

このように第一穴部３０及び第二穴部５０が傾斜していることでこれら第一穴部３０、第二穴部５０の開口をリーク流Ｆの流通方向に対向させることができる。したがって、第一穴部３０、第二穴部５０によりリーク流Ｆを導入し易くすることができる。

（７）第７の態様に係る回転機械１は、前記第一穴部３０の中心軸線Ｏが前記径方向に一致して延びており、前記第二穴部５０の中心軸線Ｏが、底部に向かうに従って前記軸線Ｏ方向他方側に向かって傾斜するように延びている（６）の回転機械１である。

これにより、第一穴部３０内で生じた渦の剥離流れＰを、第二穴部５０内に導入し易くすることができる。そのため、当該剥離流れＰに伴ってリーク流Ｆを第二穴部５０内により効果的に導入することができる。

１ 蒸気タービン
２ ロータ
３ 回転軸
４ 動翼
５ 内車室
６ 翼環
７ 翼環本体
８ 静翼
１０ ダミーリング（ステータ）
１１ 外車室
１２ 排気口
１３ 蒸気供給管
２０ シールリング
２１ リング内周面
３０ 第一穴部
３１ 第一内周壁
３２ 第一底面
４０ 対向外周面
５０ 第二穴部
５１ 第二内周壁
５２ 第二底面
Ｏ 軸線
Ｏ１ 第一中心軸線
Ｏ２ 第二中心軸線
Ｖ１ 第一渦
Ｖ２ 第二渦
Ｐ 剥離流れ
Ｓ 環状空間
Ｆ リーク流
Ｈ 高圧側空間
Ｌ 低圧側空間

Claims (7)

1. 軸線回りに回転するロータと、
   前記ロータを囲うステータと、
   前記ステータに支持されて、前記ロータと前記ステータとの間の空間を前記軸線方向一方側の高圧側空間と前記軸線方向他方側の低圧側空間とに区画するシールリングと、
   を備え、
   前記シールリングは、
   前記軸線方向に延びる一様な内径の円筒面状をなすリング内周面と、
   前記リング内周面に開口するとともに前記前記軸線方向に配列された複数の第一穴部と、
   を有し、
   前記ロータは、
   前記リング内周面に対して径方向に対向するとともに前記軸線方向に延びる一様な外径の円筒面状をなし、前記リング内周面とともに前記軸線方向にわたって延びる環状空間を区画形成する対向外周面と、
   前記対向外周面に開口するとともに、前記軸線方向に配列された複数の第二穴部と、
   を有する回転機械。
2. 前記第一穴部の方が前記第二穴部よりも前記軸線方向の開口寸法が大きい請求項１に記載の回転機械。
3. 前記第一穴部及び前記第二穴部は、互いに対応するように同一の軸線方向位置に形成されており、
   互いに対応する前記第一穴部及び前記第二穴部とは、前記第二穴部の方が前記軸線方向他方側に偏って配置されている請求項２に記載の回転機械。
4. 前記第一穴部及び前記第二穴部は、互いに対応するように同一の軸線方向位置に形成されており、
   互いに対応する前記第一穴部及び前記第二穴部とは、前記第二穴部の方が前記軸線方向一方側に偏って配置されている請求項２に記載の回転機械。
5. 前記第二穴部は、前記軸線方向に互いに隣り合う前記第一穴部同士の間の前記軸線方向位置に配置されている請求項１又は２に記載の回転機械。
6. 前記第一穴部と前記第二穴部との少なくとも一方の中心軸線が、前記第一穴部と前記第二穴部とのそれぞれの底部に向かうに従って前記軸線方向他方側に向かって傾斜するように延びている請求項１から５のいずれか一項に記載の回転機械。
7. 前記第一穴部の中心軸線が前記径方向に一致して延びており、
   前記第二穴部の中心軸線が、前記第二穴部の底部に向かうに従って前記軸線方向他方側に向かって傾斜するように延びている請求項６に記載の回転機械。

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