JP5848439B2 - シール部材、タービン、及びガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、タービン静翼におけるシール部材の配置に関する。
本願は、２０１２年３月２８日に出願された特願２０１２−０７３７０７号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来より、圧縮機に空気を取り込んで圧縮空気を生成し、この圧縮空気を燃焼器に供給して燃料を燃焼させることで燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスをタービン静翼列及びタービン動翼列が複数列交互に配列された主流路内を通過させ、回転軸の軸線に沿って上流から下流へ流通させることにより回転軸を回転駆動させるガスタービンが周知となっている。

ここで、図８に、このようなガスタービン１００の一例を示す（特許文献１参照）。図８に示すように、このガスタービン１００は、タービン静翼列２１と、タービン動翼列２２と、タービン動翼列２２が取り付けられたタービンディスク２３と、中間軸カバー２４と、中間軸カバー２４にボルト２６を介して固定されたサポートリング２５等を備えている。

なお、以下の説明においては、タービン静翼列２１は、燃焼器の尾筒２７が接続される最上流側の一段目のタービン静翼列２１（以下、第一静翼列２１と称する。）とし、タービン動翼列２２は、この第一静翼列２１の下流側に隣接する一段目のタービン動翼列２２（以下、第一動翼列２２と称する。）として説明する。

第一静翼列２１は、複数の静翼をタービン周方向に沿って配列することで円環状をなしている。各静翼は、回転軸の径方向に延びる静翼本体２１ｃと、静翼本体２１ｃの径方向外側端部に設けられた外側シュラウド２１ａ及び径方向内側端部に設けられた内側シュラウド２１ｂと、内側シュラウド２１ｂの径方向内側の面となる裏面（図示下方）から径方向内側に突出したリテーナ２１ｄとを有している。また、この第一静翼列２１は、リテーナ２１ｄの下流側の面がサポートリング２５に突き当たるように、中間軸カバー２４にボルト締結されたサポートリング２５にピン２８を介して固定されている。

また、図９に示すように、第一静翼列２１の各静翼の内側シュラウド２１ｂは、正面視略平行四辺形（菱形）に形成されて、回転軸の軸線の周方向に一辺同士を突き合わせるように接続され、分割面には若干の間隙Ｋが形成されている。また、静翼本体２１ｃは、弧状をなして、下流側（図８の紙面右側）に向かうに従って周方向の幅寸法が小さくなる先細り形状となっている。さらに、リテーナ２１ｄは、その下流側の面をサポートリング２５に突き当てることにより、静翼本体２１ｃにかかる燃焼ガスＧの差圧によるスラスト方向、即ち、軸線方向の荷重を受け止め、第一静翼列２１が第一動翼列２２に接近する方向に変位することを抑制している。

第一動翼列２２は、複数の動翼をタービン周方向に沿って配列することで円環状をなしている。各動翼は、回転軸の径方向に延びる動翼本体２２ｂと、動翼本体２２ｂの径方向内側端部に設けられたプラットフォーム２２ａとを備えている。第一動翼列２２の径方向外側には、動翼本体２２ｂの先端に対向するように、不図示のタービンケーシングの内周に位置する分割環２９が配置されている。

これにより、外側シュラウド２１ａ及び分割環２９と、内側シュラウド２１ｂ及びプラットフォーム２２ａとに囲まれた空間には、静翼本体２１ｃ、動翼本体２２ｂが配置されており、この空間は燃焼ガスＧが通過する主流路ＦＣ１となっている。

一方、第一静翼列２１の内側シュラウド２１ｂの径方向内側には、圧縮機を出た冷却空気を貯める車室Ｓ１が存在する。内側シュラウド２１ｂには、燃焼ガスＧが流れる主流路ＦＣ１と車室Ｓ１を遮断するため、隣接する内側シュラウド２１ｂ間の分割面に沿って回転軸の軸線方向にシール板３１が配置され、隣接するリテーナ２１ｄ間では、径方向にはシール板３２が配置され、間隙Ｋを閉塞している。通常、車室Ｓ１側の空気圧は主流路ＦＣ１の燃焼ガス圧より高く、燃焼ガスＧが車室Ｓ１内へ漏れ出すことはない。

特開平１０−２６６８０７号公報

しかしながら、図８に示すように、内側シュラウド２１ｂのリテーナ２１ｄの位置から下流側端部までの間の内側シュラウド２１ｂの裏面（径方向の内側を向く面）とサポートリング２５との間には、わずかな間隙である環状の空間Ｎ１が存在する。この空間Ｎ１は、リテーナ２１ｄとサポートリング２５とで車室Ｓ１側との間が仕切られているため、第一静翼列２１と第一動翼列２２との間の段間圧力とほぼ同じ圧力となる。即ち、空間Ｎ１の位置に対応する主流路ＦＣ１を流れる燃焼ガスＧの圧力は、空間Ｎ１より圧力が高いため、燃焼ガスＧが間隙Ｋからシール板３１に沿って空間Ｎ１に流入し易い状況になる。つまり、燃焼ガスＧの一部のリークガスＬＧが、間隙Ｋから空間Ｎ１に流入し、内側シュラウド２１ｂの裏面及びサポートリング２５の上面を焼損させてしまう可能性がある。

本発明は、隣接する内側シュラウド同士の間からの燃焼ガスによるリークガスの流入を抑制し、構成部材の焼損を防止可能なシール部材、タービン、及びガスタービンを提供する。

本発明の第一態様に係るシール部材は、タービンの軸線の周方向に並んで配置された複数の静翼で構成される静翼列に設けられるシール部材であって、複数の前記静翼は、前記軸線の径方向に延びる静翼本体と、該静翼本体の前記径方向の外側端部に設けられた外側シュラウドと、該静翼本体の前記径方向の内側端部に設けられて該外側シュラウドとの間に燃焼ガスの主流路を形成する内側シュラウドと、該内側シュラウドの前記径方向の内側面から該径方向の内側に突出するリテーナと、を有し、前記周方向で隣接する前記静翼における前記内側シュラウドの相互は、該周方向で第一間隙を介して隣接しており、前記周方向で隣接する前記静翼における前記静翼本体の相互は、該周方向で第二間隙を介して隣接しており、前記周方向で隣接する前記静翼における前記リテーナの相互は、該周方向で第三間隙を介して隣接しており、一端に対して、前記タービン中の燃焼ガスの流れる方向における前記軸線に沿う方向の下流側に他端が位置して、前記第三間隙を閉塞し、前記一端は、前記第二間隙において、隣接する前記静翼本体同士に接する最小内接円の接点間を結ぶスロートラインと前記第一間隙との交点よりも、前記燃焼ガスが流れる方向における前記軸線に沿う方向の上流側に位置し、前記他端は、前記交点よりも下流側に位置する。

リテーナの上流側であって、内側シュラウドの径方向内側の空間（以下、第一空間とする）は、主流路内に比べて相対的に高圧となっている。また、翼本体の設けられた位置において、主流路の上流側の空間（以下、第二空間とする）に比べて下流側の空間（以下、第三空間とする）は相対的に低圧となっている。さらに、主流路における上記第三空間はリテーナの下流側であって内側シュラウドの径方向内側の空間（以下、第四空間とする）は上記第三空間に連通しているため第三空間と同等の圧力となっている。従って、圧力の状態は、第一空間＞第二空間＞第三空間＝第四空間となる。
本発明では、シール部材の他端が一端に比べて下流側に位置するように設けたことで、上記第一空間を、より下流側まで拡張できる。即ち、第二空間に比べて高圧な第一空間を、より下流側まで拡張できることになり、差圧によって上記第二空間から上記第四空間に向って第一間隙を介してリークする燃焼ガスの抑制が可能となる。
また、主流路における上記交点よりも上流側の空間（第二空間）よりも下流側の空間（第四空間）が相対的に低圧となっている。よって、シール部材の他端が、この交点よりも下流側に位置するようにシール部材を設けたことで、上記交点の下流側まで上記第一空間を拡張して第二空間よりも高圧とすることができるため、より効果的に第二空間から第四空間への燃焼ガスのリークを抑制できる。

また、本発明の第二態様に係るシール部材は、タービンの軸線の周方向に並んで配置された複数の静翼で構成される静翼列に設けられるシール部材であって、複数の前記静翼は、前記軸線の径方向に延びる静翼本体と、該静翼本体の前記径方向の外側端部に設けられた外側シュラウドと、該静翼本体の前記径方向の内側端部に設けられて該外側シュラウドとの間に燃焼ガスの主流路を形成する内側シュラウドと、該内側シュラウドの前記径方向の内側面から該径方向の内側に突出するリテーナと、を有し、前記周方向で隣接する前記静翼における前記内側シュラウドの相互は、該周方向で第一間隙を介して隣接しており、前記周方向で隣接する前記静翼における前記静翼本体の相互は、該周方向で第二間隙を介して隣接しており、前記周方向で隣接する前記静翼における前記リテーナの相互は、該周方向で第三間隙を介して隣接しており、一端に対して、前記タービン中の燃焼ガスの流れる方向における前記軸線に沿う方向の下流側に他端が位置して、前記第三間隙を閉塞し、前記リテーナより下流側でかつ前記内側シュラウドの前記径方向の内側における圧力と同じ圧力となる前記主流路内の位置である同圧位置よりも、前記一端は、前記燃焼ガスの流れる方向における前記軸線に沿う方向の上流側に位置し、前記他端は、前記同圧位置よりも下流側に位置している。

主流路内の同圧位置よりも上流側の空間（第二空間）よりも、下流側の空間（第四空間）が相対的に低圧となっている。シール部材の他端が、この同圧位置よりも下流側に位置するようにシール部材を設けたことで、この同圧位置の下流側まで上記第一空間を拡張して第二空間よりも高圧とすることができるため、より効果的に第二空間から第四空間への燃焼ガスのリークを抑制できる。

また、本発明の第三態様に係るシール部材は、タービンの軸線の周方向に並んで配置された複数の静翼で構成される静翼列に設けられるシール部材であって、複数の前記静翼は、前記軸線の径方向に延びる静翼本体と、該静翼本体の前記径方向の外側端部に設けられた外側シュラウドと、該静翼本体の前記径方向の内側端部に設けられて該外側シュラウドとの間に燃焼ガスの主流路を形成する内側シュラウドと、該内側シュラウドの前記径方向の内側面から該径方向の内側に突出するリテーナと、を有し、前記周方向で隣接する前記静翼における前記内側シュラウドの相互は、該周方向で第一間隙を介して隣接しており、前記周方向で隣接する前記静翼における前記静翼本体の相互は、該周方向で第二間隙を介して隣接しており、前記周方向で隣接する前記静翼における前記リテーナの相互は、該周方向で第三間隙を介して隣接しており、一端に対して、前記タービン中の燃焼ガスの流れる方向における前記軸線に沿う方向の下流側に他端が位置して、前記第三間隙を閉塞し、前記リテーナの前記径方向の内側の端部から前記径方向の外側の中途位置まで延在する板状をなす縦シール板と、該縦シール板の前記径方向の外側の端部に一端が接するとともに、前記下流側に向かうに従って、前記径方向の内側から外側に向かって傾斜して延在する板状をなす斜めシール板とを有している。
また、本発明の第四の態様に係るシール部材では、第一態様又は第二態様における前記リテーナの前記径方向の内側の端部から前記径方向の外側の中途位置まで延在する板状をなす縦シール板と、該縦シール板の前記径方向の外側の端部に一端が接するとともに、前記下流側に向かうに従って、前記径方向の内側から外側に向かって傾斜して延在する板状をなす斜めシール板とを有していてもよい。

このように、シール部材が縦シール板と斜めシール板とを有しており、第一空間を下流側まで拡張して、より下流側まで第二空間よりも高圧とすることができるため、確実に第二空間から第四空間へ燃焼ガスが流入してしまうことを抑制でき、また、圧縮空気のリーク量の増大による温度上昇の緩和によって、構成部材の焼損を防止することが可能となる。

さらに、本発明の第五態様に係るタービンは、上記第一態様から第四態様のいずれかのシール部材を備える。

このようなタービンによると、シール部材によって、確実に、上記第二空間から第四空間への燃焼ガスのリークを抑制して、構成部材の焼損を防止することが可能となる。

また、本発明の第六態様に係るガスタービンは、上記第五態様のタービンを備えることを特徴とする。

このようなガスタービンによると、シール部材を備えたタービンによって、タービンにおいて、上記第二空間から第四空間への燃焼ガスのリークを抑制して、構成部材の焼損を防止することが可能となる。

本発明の上記各態様に係るシール部材、タービン、及びガスタービンによると、内側シュラウド同士の間の第一間隙からの燃焼ガスの流入をシール部材によって抑制でき、構成部材の焼損を防止できる。

本発明の第一実施形態に係るガスタービンの全体概略断面図である。 本発明の第一実施形態に係るガスタービンに関し、第一静翼列の周辺を拡大して示す図である。 本発明の第一実施形態に係るガスタービンに関し、第一静翼列の内側シュラウドを径方向外側面から見た図であって、図２の矢視Ａを示すものである。 本発明の第一実施形態に係るガスタービンに関し、第一静翼列の内側シュラウド及びリテーナを軸線方向から見た図であって、図３のＢ−Ｂ断面を示すものである。 本発明の第一実施形態に係るガスタービンに関し、第一静翼列の内側シュラウド及びリテーナを周方向から見た図であって、図４の矢視Ｃを示すものである。 本発明の第一実施形態に係るガスタービンの変形例であって、第一静翼列の内側シュラウド及びリテーナを周方向から見た図である。 本発明の第二実施形態に係るガスタービンに関し、第一静翼列の周辺を拡大して示す図である。 従来のガスタービンに関し、第一静翼列の周辺を拡大して示す図である。 従来のガスタービンに関し、第一静翼列の内側シュラウドを径方向外側面から見た図であって、図５の矢視Ｃを示すものである。

〔第一実施形態〕
以下、本発明の実施形態に係るガスタービン１について説明する。
図１に示すように、ガスタービン１は、圧縮空気Ｗを生成する圧縮機２と、圧縮機２から供給される圧縮空気Ｗを一旦車室Ｓに貯めた後、この圧縮空気Ｗと燃料とを混合して燃焼ガスＧを生成する複数の燃焼器３と、燃焼器３から供給される燃焼ガスＧにより回転動力を発生させ、回転軸６を軸線Ｏを回転中心として回転させるタービン４とを備えている。さらに、ガスタービン１は、タービン４を通過した燃焼ガスＧを排気する排気室５を備え、これらの構成要素を、圧縮空気Ｗ及び燃焼ガスＧの供給方向となる上流側から排気方向となる下流側に向けてこの順に備えている。
ここで、上流側、下流側とは、燃焼ガスＧにおける回転軸６の軸線Ｏに沿った流通方向の上流側、下流側を示す。

そして、このようにして燃焼ガスＧの熱エネルギーが回転エネルギーに変換され、回転軸６を介して、例えば不図示の発電装置が接続されることで電力を得る。

タービン４は、回転軸６の軸線Ｏ方向に沿って交互に配設された複数のタービン静翼列８及びタービン動翼列９を内部に備えている。

ここで、本実施形態においては、タービン静翼列８は、燃焼器３の尾筒３ａが接続される最上流側の一段目のタービン静翼列８（以下、第一静翼列８と称する。）とし、タービン動翼列９は、この第一静翼列８の下流側に隣接する一段目のタービン動翼列９（以下、第一動翼列９と称する。）とする。

図２に示すように、第一動翼列９は、複数の動翼が軸線Ｏの周方向（以下、単に周方向とする）に所定の間隔をあけて、複数のタービンディスク７を軸線Ｏ方向に接続してなる回転軸６において、最も上流側のタービンディスク７の外周面に嵌め込まれることで環状をなしている。
そして、各々の動翼は、タービン４の内壁を構成するプラットフォーム９ａと、プラットフォーム９ａの表面から軸線Ｏの径方向（以下、単に径方向とする）の外側に突出された動翼本体９ｂとを備えている。
また、第一動翼列９の径方向外側の先端には、この先端に対向するように、不図示のタービンケーシングの径方向内側に、第一動翼列９を径方向外側から覆う分割環１５が周方向にわたって配置されている。

次に、第一静翼列８について説明する。
第一静翼列８は、複数の静翼が周方向に隣り合って配列され、環状をなしている。
また、各々の静翼は、回転軸６の径方向に延びる静翼本体８ｃと、静翼本体８ｃの径方向外側端部に設けられた外側シュラウド８ａ及び径方向内側端部に設けられた内側シュラウド８ｂと、内側シュラウド８ｂの径方向内側の面となる裏面から径方向内側に突出したリテーナ８ｄとを有している。

また、外側シュラウド８ａは、分割環１５の上流側の端面に接するように、周方向にわたって環状に配置されている。

図３に示すように、内側シュラウド８ｂは、各々が正面視略平行四辺形（菱形）に形成されており、また、各々が第一間隙Ｋ１を介して周方向を向く面同士を突き合わせるように隣接して、周方向にわたって環状に配置されている。そして、内側シュラウド８ｂと外側シュラウド８ａとの間には環状空間が画成され（図２参照）、この空間が燃焼ガスＧの流通する主流路ＦＣとなっている。

また、図４に示すように、内側シュラウド８ｂ各々の周方向を向く面には、周方向に凹む第一凹部１６が形成されている。互いに対向する第一凹部１６同士の間には、軸線Ｏ方向に延在する板状をなす横シール板１４が架設され、これにより第一間隙Ｋ１を閉塞している。

静翼本体８ｃは、各々が周方向一方側を向く面が凹状とされ、他方側を向く面が凸状とされ、下流側に向う程に先細りとなるように弧状をなす翼形状となっており、各々が第二間隙Ｋ２を介して周方向を向く面同士を突き合わせるようにして、周方向にわたって環状に配置されている。そして、これら静翼本体８ｃは、径方向外側の端部で外側シュラウド８ａに結合されている。即ち、静翼本体８ｃは、主流路ＦＣ内で、内側シュラウド８ｂと外側シュラウド８ａとの間に架設されている。
ここで、本実施形態においては、一つの内側シュラウド８ｂに対して一つの静翼本体８ｃが設けられているが、一つの内側シュラウド８ｂに対して複数の静翼本体８ｃが設けられていてもよい。

リテーナ８ｄは、内側シュラウド８ｂ各々の裏面から径方向内側に突出する部材である。リテーナ８ｄは、内側シュラウド８ｂ各々の径方向内側を向く裏面から、周方向全域にわたって突出する板状をなす凸部１８ａを有している。さらに、この凸部１８ａの下流側を向く面における径方向の中途位置からは、下流側に向かうに従って径方向の内側から外側に向かって傾斜する傾斜面１９が、凸部１８ａの周方向全域にわたって形成されている。そして、この傾斜面１９は、下流側の端縁で内側シュラウド８ｂの裏面に接続されている。リテーナ８ｄは、これら凸部１８ａの下流側を向く面、内側シュラウド８ｂの裏面、傾斜面１９によって囲まれる領域が中実とされることで周方向視で直角三角形状をなす、凸部１８ａに一体に設けられた傾斜部１８ｂを有している。

さらに、このリテーナ８ｄは、ピン１１によって固定されている。傾斜部１８ｂよりも径方向内側における凸部１８ａの下流側を向く面が、回転軸６周りに設けられた環状の中間軸カバー１２に、ボルト１３によって固定された環状のサポートリング１０に突き当てられている。このサポートリング１０によって、第一静翼列８が第一動翼列９に接近する方向に変位することを抑制している。

ここで、サポートリング１０とリテーナ８ｄとは、サポートリング１０の径方向外側を向く端面と、傾斜部１８ｂ及び内側シュラウド８ｂの裏面との間にわずかな間隙が形成された状態で固定されている。即ち、この間隙は環状の空間Ｎとなっており、この空間Ｎは、第一静翼列８と第一動翼列９との間の間隙を介して、主流路ＦＣに連通している。

また、リテーナ８ｄは、各々が周方向を向く面同士を突き合わせるように第三間隙Ｋ３を介して設けられている。図５に示すように、リテーナ８ｄ各々の周方向を向く面には、周方向に凹む第二凹部１７が形成されている。そして、この第二凹部１７は、リテーナ８ｄにおける凸部１８ａに径方向に形成された縦凹部１７ａと、傾斜部１８ｂに傾斜面１９に沿って形成された斜め凹部１７ｂとを有している。

縦凹部１７ａは、第一凹部１６に接続されるとともに、凸部１８ａの径方向内側の端部の手前まで形成されている。

斜め凹部１７ｂは、縦凹部１７ａと第一凹部１６とを連通して形成されている。そして、斜め凹部１７ｂと第一凹部１６との接続部分は、軸線Ｏ方向における所定の位置よりも下流側に配置されている。

ここで、上記所定の位置とは、第二間隙Ｋ２において隣接する上記静翼の静翼本体８ｃ同士に接する最小内接円ＣＩの接点間を結ぶスロートラインＰと、第一間隙Ｋ１との交点Ｑとなっている。

そして、互いに対向する第二凹部１７同士の間には、シール部材２０が架設され、これにより第三間隙Ｋ３を閉塞している。より具体的には、上記シール部材２０は、縦シール板２０ａ及び斜めシール板２０ｂを有している。縦シール板２０ａは対向する縦凹部１７ａ同士の間に架設され、斜めシール板２０ｂは対向する斜め凹部１７ｂ同士の間に架設されている。

ここで、縦シール板２０ａは、第一凹部１６における横シール板１４と非接触となるように径方向寸法が縦凹部１７ａの径方向寸法よりも短くなっている。即ち、横シール板１４と縦シール板２０ａとの間で、第三間隙Ｋ３は開放されている状態となっている。

また、斜めシール板２０ｂの一端は、縦シール板２０ａの径方向外側の端部に接するように、また他端は、横シール板１４に接するように設けられている。即ち、斜めシール板２０ｂの一端は交点Ｑより上流側に位置し、他端は交点Ｑより下流側に位置している。このようにして、第三間隙Ｋ３は完全に閉塞され、リテーナ８ｄを境に上流側と下流側とが仕切られている。

このようなガスタービン１においては、主流路ＦＣにおいて交点Ｑよりも下流側の空間は、上流側に比べ圧力が低い状態となっている。また、リテーナ８ｄよりも下流側であって内側シュラウド８ｂの径方向内側の空間Ｎは、主流路ＦＣにおける交点Ｑよりも下流側の空間に連通している。このため、空間Ｎにおける圧力は、主流路ＦＣにおける交点Ｑよりも下流側の空間の圧力と同等となっており、即ち、主流路ＦＣにおける交点Ｑよりも上流側の空間に比べ低圧となっている。

一方で、リテーナ８ｄよりも上流側であって内側シュラウド８ｂの径方向内側の空間は圧縮空気Ｗが貯留された車室Ｓとなっており、主流路ＦＣにおける交点Ｑよりも上流側の空間の圧力に比べ、高圧となっている。
このように、圧力は、車室Ｓ＞主流路ＦＣの交点Ｑよりも上流側＞空間Ｎとなる。

そして、第三間隙Ｋ３を閉塞しているシール部材２０は、他端が交点Ｑよりも下流側に位置するように設けられているため、車室Ｓと同等圧力を有する空間を交点Ｑの下流側まで拡張することができる。

ここで、仮に、斜めシール板２０ｂが設けられず、縦シール板２０ａのみによって第三間隙Ｋ３を閉塞した場合には、空間Ｎと、主流路ＦＣにおける交点Ｑよりも上流側の空間とが、内側シュラウド８ｂを挟んで接することとなる。

この場合には、差圧によって、主流路ＦＣの燃焼ガスＧの一部が、第一間隙Ｋ１と横シール板１４との隙間から漏れ出し、リークガスとなって空間Ｎに流入してしまう。

この点、本実施形態では、斜めシール板２０ｂを設けたことで、車室Ｓと同等の圧力空間と、主流路ＦＣにおける交点Ｑよりも上流側の空間とが、内側シュラウド８ｂを挟んで接することとなる。従って、主流路ＦＣにおける交点Ｑよりも上流側の空間よりも車室Ｓの方が高圧となっていることにより、燃焼ガスＧの一部が、空間Ｎに流入することを抑制できる。

さらに、シール部材２０に斜めシール板２０ｂを用いたことで、シールの長さ寸法を大きくすることが可能となり、即ち第二凹部１７の長さ寸法を大きくすることができる。このため、車室Ｓから空間Ｎへの圧縮空気Ｗのリーク量を増大させることが可能となり、空間Ｎの温度上昇を緩和できる。

本実施形態のガスタービン１によると、斜めシール板２０ｂによって、空間Ｎへの燃焼ガスＧの流入を抑制でき、また、圧縮空気Ｗのリーク量を増大できるため、内側シュラウド８ｂの裏面やサポートリング１０の上面を、高温酸化減肉等して、焼損してしまうことを防止可能となる。

なお、本実施形態では、斜めシール板２０ｂは、傾斜面１９に沿って配置されていなくともよく、即ち斜め凹部１７ｂは、傾斜面１９に沿って形成されている必要はない。

また例えば、図６に示すように、シール部材４０は、縦シール板２０ａと、一端が縦シール板２０ａに接するとともに軸線Ｏ方向に延在する板状をなす第二横シール板４０ａと、一端が第二横シール板４０ａに接するとともに径方向に延在する板状をなす第二縦シール板４０ｂとを有していてもよい。

この場合、リテーナ８ｄの傾斜部４８ｂにおいては、第二凹部４７は、上述した縦凹部１７ａと、縦凹部１７ａと傾斜面１９の外側の空間Ｎとを連通し、軸線Ｏ方向に形成された横凹部４７ａと、この横凹部４７ａと第一凹部１６とを連通するとともに、スロートラインＰと第一間隙Ｋ１との交点Ｑよりも下流側に、径方向に形成された第二縦凹部４７ｂとを有している。

この他にも、図示はしないが、シール部材２０、４０は、縦シール板２０ａを有しておらず、斜めに配置されたシール板のみから構成されていてもよい。また、その他の形状であってもよく、少なくともシール部材２０、４０の他端が、上記交点Ｑよりも下流側に配置され、また一端が交点Ｑよりも上流側に配置されてリテーナ８ｄ同士の間の第三間隙Ｋ３に位置し、この第三間隙Ｋ３を閉塞可能であればよい。なおこの場合、シール部材２０、４０がリテーナ８ｄの内部に位置するように、凸部１８ａ及び傾斜部１８ｂ、４８ｂの形状を決定する必要がある。

さらに、リテーナ８ｄは、凸部１８ａと傾斜部１８ｂ、４８ｂとによって構成されている場合に限定されず、シール部材２０、４０の他端が、上記交点Ｑよりも下流側に位置するように、また一端が交点Ｑより上流側に位置するように配置され、第三間隙Ｋ３を形成可能であれば、どのような形状であってもよい。

〔第二実施形態〕
次に本発明の第二実施形態に係るガスタービン１００Ａについて説明する。
第一実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、第一静翼列５８における静翼のリテーナ５８ｄ、及び、第三間隙Ｋ３を閉塞するシール部材６０が第一実施形態と異なっている。

図７に示すように、シール部材６０は、縦シール板６０ａ及び斜めシール板６０ｂを有している。
縦シール板６０ａは、対向するリテーナ５８ｄの縦凹部６７a同士の間に架設されている。
そして、斜めシール板６０ｂは、対向するリテーナ５８ｄの斜め凹部６７ｂ同士の間に架設されている。
縦凹部６７ａは、一端が第一凹部１６に接続されるとともに、他端が凸部１８ａの径方向内側の端部の手前まで形成されている。斜め凹部６７ｂは、一端が縦凹部６７ａに接続され、他端が第一凹部１６と接続され、縦凹部６７ａ及び第一凹部１６と連通して形成されている。そして、斜め凹部１７ｂと第一凹部１６との接続部分は、軸線Ｏ方向における位置Ｑ１よりも下流側に配置されている。

また、斜めシール板６０ｂの他端は、空間Ｎと同じ圧力となる主流路ＦＣ内の軸線Ｏ方向の位置である同圧位置（図７の点Ｑ１）よりも下流側に位置している。即ち、斜め凹部６７ｂの傾斜角度は、第一実施形態の場合と比べると、周方向視で軸線Ｏに対する径方向外側へ向かう傾斜角度がより大きくなっている。
ここで本実施形態では、このような点Ｑ１の位置は、第一実施形態の交点Ｑよりも上流側となっているが、実際には、ガスタービン１００Ａの運転条件等によって交点Ｑの下流側に位置することもあり、この点Ｑ１の位置は変動する。

本実施形態のガスタービン１００Ａによると、運転条件によらず、斜めシール板６０ｂによって、空間Ｎへの燃焼ガスＧの流入を抑制でき、また、圧縮空気Ｗのリーク量を増大できるため、内側シュラウド８ｂの裏面やサポートリング１０の上面を、高温酸化減肉等して、焼損してしまうことを防止可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

例えば、上述の実施形態では、シール部材２０（４０、６０）の他端は、交点Ｑ若しくは点Ｑ１よりも下流側に位置しているが、少なくとも他端が一端に比べて下流側となるように、シール部材２０（４０、６０）が設けられていれば、主流路ＦＣ１から空間Ｎへの燃焼ガスＧのリークを抑制する効果を得ることができる。

本発明は、タービン静翼におけるシール部材の配置に関する。本発明のシール部材、タービン、及びガスタービンによれば、内側シュラウド同士の間の第一間隙からの燃焼ガスの流入をシール部材によって抑制でき、構成部材の焼損を防止できる。

１…ガスタービン、２…圧縮機、３…燃焼器、３ａ…尾筒、４…タービン、５…排気室、６…回転軸、７…タービンディスク、８…タービン静翼列（第一静翼列）、８ａ…外側シュラウド、８ｂ…内側シュラウド、８ｃ…静翼本体、８ｄ…リテーナ、９…タービン動翼列（第一動翼列）、９ａ…プラットフォーム、９ｂ…動翼本体、１０…サポートリング、１１…ピン、１２…中間軸カバー、１３…ボルト、１４…横シール板、１５…分割環、１６…第一凹部、１７…第二凹部、１７ａ…縦凹部、１７ｂ…斜め凹部、１８ａ…凸部、１８ｂ…傾斜部、１９…傾斜面、２０…シール部材、２０ａ…縦シール板、２０ｂ…斜めシール板、Ｗ…圧縮空気、Ｇ…燃焼ガス、Ｏ…軸線、Ｓ…車室、ＦＣ…主流路、Ｎ…空間、Ｐ…スロートライン、Ｑ…交点、ＣＩ…内接円、Ｋ１…第一間隙、Ｋ２…第二間隙、Ｋ３…第三間隙、Ｋ…間隙、Ｎ１…空間、ＦＣ１…主流路、Ｓ１…車室、ＬＧ…リークガス、２１…タービン静翼列（第一静翼列）、２１ａ…外側シュラウド、２１ｂ…内側シュラウド、２１ｃ…静翼本体、２１ｄ…リテーナ、２２…タービン動翼列（第一動翼列）、２２ａ…プラットフォーム、２２ｂ…動翼本体、２３…タービンディスク、２４…中間軸カバー、２５…サポートリング、２６…ボルト、２７…尾筒、２８…ピン、２９…分割環、３１、３２…シール板、４０…シール部材、４０ａ…第二横シール板、４０ｂ…第二縦シール板、４８ｂ…傾斜部、４７…第二凹部、４７ａ…横凹部、４７ｂ…第二縦凹部、１００…ガスタービン、５８…第一静翼列、５８ｄ…リテーナ、６０…シール部材、６０ａ…縦シール板、６０ｂ…斜めシール板、６７ｂ…斜め凹部、Ｑ１…点、１００Ａ…ガスタービン

Claims (6)

1. タービンの軸線の周方向に並んで配置された複数の静翼で構成される静翼列に設けられるシール部材であって、
   複数の前記静翼は、前記軸線の径方向に延びる静翼本体と、
   該静翼本体の前記径方向の外側端部に設けられた外側シュラウドと、
   該静翼本体の前記径方向の内側端部に設けられて該外側シュラウドとの間に燃焼ガスの主流路を形成する内側シュラウドと、
   該内側シュラウドの前記径方向の内側面から該径方向の内側に突出するリテーナと、
   を有し、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記内側シュラウドの相互は、該周方向で第一間隙を介して隣接しており、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記静翼本体の相互は、該周方向で第二間隙を介して隣接しており、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記リテーナの相互は、該周方向で第三間隙を介して隣接しており、
   一端に対して、前記タービン中の燃焼ガスが流れる方向における前記軸線に沿う方向の下流側に他端が位置して、前記第三間隙を閉塞し、
   前記一端は、前記第二間隙において、隣接する前記静翼本体同士に接する最小内接円の接点間を結ぶスロートラインと前記第一間隙との交点よりも、前記燃焼ガスが流れる方向における前記軸線に沿う方向の上流側に位置し、
   前記他端は、前記交点よりも下流側に位置するシール部材。
2. タービンの軸線の周方向に並んで配置された複数の静翼で構成される静翼列に設けられるシール部材であって、
   複数の前記静翼は、前記軸線の径方向に延びる静翼本体と、
   該静翼本体の前記径方向の外側端部に設けられた外側シュラウドと、
   該静翼本体の前記径方向の内側端部に設けられて該外側シュラウドとの間に燃焼ガスの主流路を形成する内側シュラウドと、
   該内側シュラウドの前記径方向の内側面から該径方向の内側に突出するリテーナと、
   を有し、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記内側シュラウドの相互は、該周方向で第一間隙を介して隣接しており、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記静翼本体の相互は、該周方向で第二間隙を介して隣接しており、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記リテーナの相互は、該周方向で第三間隙を介して隣接しており、
   一端に対して、前記タービン中の燃焼ガスが流れる方向における前記軸線に沿う方向の下流側に他端が位置して、前記第三間隙を閉塞し、
   前記リテーナより下流側でかつ前記内側シュラウドの前記径方向の内側における圧力と同じ圧力となる前記主流路内の位置である同圧位置よりも、前記一端は、前記燃焼ガスが流れる方向における前記軸線に沿う方向の上流側に位置し、
   前記他端は、前記同圧位置よりも下流側に位置するシール部材。
3. タービンの軸線の周方向に並んで配置された複数の静翼で構成される静翼列に設けられるシール部材であって、
   複数の前記静翼は、前記軸線の径方向に延びる静翼本体と、
   該静翼本体の前記径方向の外側端部に設けられた外側シュラウドと、
   該静翼本体の前記径方向の内側端部に設けられて該外側シュラウドとの間に燃焼ガスの主流路を形成する内側シュラウドと、
   該内側シュラウドの前記径方向の内側面から該径方向の内側に突出するリテーナと、
   を有し、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記内側シュラウドの相互は、該周方向で第一間隙を介して隣接しており、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記静翼本体の相互は、該周方向で第二間隙を介して隣接しており、
   前記周方向で隣接する前記静翼における前記リテーナの相互は、該周方向で第三間隙を介して隣接しており、
   一端に対して、前記タービン中の燃焼ガスが流れる方向における前記軸線に沿う方向の下流側に他端が位置して、前記第三間隙を閉塞し、
   前記リテーナの前記径方向の内側の端部から前記径方向の外側の中途位置まで延在する板状をなす縦シール板と、
   該縦シール板の前記径方向の外側の端部に一端が接するとともに、前記下流側に向かうに従って、前記径方向の内側から外側に向かって傾斜して延在する板状をなす斜めシール板とを有するシール部材。
4. 前記リテーナの前記径方向の内側の端部から前記径方向の外側の中途位置まで延在する板状をなす縦シール板と、
   該縦シール板の前記径方向の外側の端部に一端が接するとともに、前記下流側に向かうに従って、前記径方向の内側から外側に向かって傾斜して延在する板状をなす斜めシール板とを有する請求項１又は２に記載のシール部材。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のシール部材を備えるタービン。
6. 請求項５に記載のタービンを備えるガスタービン。

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