JP6726986B2 - シール装置、回転機械 - Google Patents

Description

本発明は、シール装置、及び回転機械に関する。

例えば蒸気タービンのような回転機械は、軸線に沿って延びるロータと、ロータを外周側から覆うケーシングと、を備えている。ロータの外周面には、軸線の周方向に配列された動翼が複数段にわたって設けられている。ケーシングの内周面には、上記の動翼に対して軸線方向に互い違いになるようにして複数段の静翼が設けられている。これら動翼と静翼との間に高温高圧の蒸気が流通することでロータは回転エネルギーを得て軸線回りに回転駆動される。ロータの回転運動は軸端に連結された発電機等を駆動するために利用される。

ここで、ロータの円滑な回転を実現するため、上記のような動翼の外周端部（シュラウド）とケーシングの内周面との間には一定のクリアランスが設けられることが一般的である。しかしながら、当該クリアランスを流通する蒸気は、動翼に衝突することなく下流側に流れ去ってしまうことから、ロータの回転駆動に際して何ら寄与するところがない。したがって、このクリアランスにおける蒸気の流通（漏れ）を可能な限り低減するための技術が必要となる。このような技術の一例として、下記特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された装置は、回転体を覆うケーシング（静止部）の内周面に間隔をあけて設けられた複数のラビリンスフィンを備えている。

さらに、隣り合う一対のラビリンスフィン同士の間の領域では、回転体の回転に伴って蒸気が当該回転体の回転方向に旋回することで旋回流（スワール）が形成される。このようなスワールが発達した場合、ロータ（回転体）の振れ回り振動（自励振動）が生じてしまうことが知られている。そこで、下記特許文献１に係る装置では、ラビリンスフィン同士の間に案内羽根が設けられている。

特開２００７−１２０４７６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、案内羽根が蒸気の流れに対して大きな抵抗となるため、蒸気が当該案内羽根を避けて、ラビリンスフィンとロータとの間の間隙に流れ込んでしまう可能性がある。つまり、蒸気の流れをシールするとの目的を十分に達成することができなくなってしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、十分なシール性能を有するとともに、スワールを低減することが可能なシール装置、及び回転機械を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、シール装置は、軸線回りに回転可能な回転体の外周面と、該回転体を外周側から覆うケーシングとの間を軸線方向一方側から他方側に向かって流通する流体の流れをシールするシール装置であって、前記ケーシングの内周面から軸線の径方向内側に向かって延びるとともに、軸線方向に配列された複数のシールフィンと、前記複数のシールフィンのうち、最も軸線方向一方側に位置する第一シールフィンと、該第一シールフィンの軸線方向他方側に隣接して設けられた第二シールフィンとを軸線方向に連結するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、を備え、前記第一シールフィンには、該第一シールフィンを軸線方向に貫通する貫通部が形成され、該貫通部は、前記第一シールフィン上において、周方向に隣接する一対の前記スワールブレーカによって画成される単位領域のうち、前記回転体の回転方向前方側、かつ前記第一シールフィンにおける径方向外側の領域に偏って形成されている。

この構成によれば、第一シールフィンに貫通部が形成されていることにより、当該貫通部を通じて、蒸気を第一シールフィンと第二シールフィンとの間の空間に円滑に導くことができる。当該空間に導かれた蒸気は、軸線の周方向に旋回するスワール流れを形成するが、スワールブレーカによってこのスワール流れの発達を抑制することができる。すなわち、貫通部が設けられることによって、スワールブレーカに向けて蒸気が積極的に案内されるため、当該スワールブレーカを十分に機能させることができる。
ここで、スワール流れは、回転体の回転に伴って発生する。すなわち、このスワール流れは、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって、回転体の回転方向後方側から前方側に向かうように流れる。上記のような構成によれば、第一シールフィン上における単位領域内のうち、回転方向前方側の領域に貫通部が形成されることから、スワール流れの流れ方向と、第一シールフィン上で貫通部が設けられる位置とを対応させることができる。これにより、当該貫通部にスワール流れを円滑に導くことができる。
さらに、この構成によれば、貫通部が第一シールフィン上の単位領域における径方向外側の領域に形成されていることから、当該貫通部を通じて第一シールフィンと第二シールフィンとの間の空間に導かれた蒸気を、当該空間に設けられたスワールブレーカに向けて積極的に案内することができる。すなわち、貫通部が形成されることによって、スワールブレーカを十分に機能させることができる。

本発明の第二の態様によれば、上記のシール装置では、前記スワールブレーカは、軸線の径方向から見て、該軸線の一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延びていてもよい。

この構成によれば、スワールブレーカが軸線の一方側から他方側に向かうにしたがって回転方向前方側から後方側に向かって延びている。すなわち、スワールブレーカの延びる方向と、スワール流れの流れ方向とがなす角度を直角に近づけることができる。これにより、当該スワール流れをスワールブレーカによって十分に遮ることができる。

本発明の第三の態様によれば、上記のシール装置では、軸線の径方向における前記貫通部の寸法は、軸線の径方向における前記第一シールフィンと前記回転体の外周面との間の離間寸法よりも大きく設定されていてもよい。

この構成によれば、スワール流れが第一シールフィンと回転体の外周面との間に流れ込む可能性が低減されるとともに、当該スワール流れを貫通部により円滑に導くことができる。

本発明の第四の態様によれば、シール装置は、軸線回りに回転可能な回転体の外周面と、該回転体を外周側から覆うケーシングとの間を軸線方向一方側から他方側に向かって流通する流体の流れをシールするシール装置であって、前記ケーシングの内周面から軸線の径方向内側に向かって延びるとともに、軸線方向に配列された複数のシールフィンと、前記複数のシールフィンのうち、最も軸線方向一方側に位置する第一シールフィンと、該第一シールフィンの軸線方向他方側に隣接して設けられた第二シールフィンとを軸線方向に連結するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、を備え、前記第一シールフィンには、該第一シールフィンを軸線方向に貫通する貫通部が形成され、該貫通部は、前記第一シールフィン上において、周方向に隣接する一対の前記スワールブレーカによって画成される単位領域のうち、前記単位領域における相対的に径方向外側の領域に形成された第一貫通孔、及び相対的に径方向内側の領域に形成された第二貫通孔であって、前記第一貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向後方側から前方側に向かって延びて、前記第二貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延びる。
本発明の第五の態様によれば、シール装置は、軸線回りに回転可能な回転体の外周面と、該回転体を外周側から覆うケーシングとの間を軸線方向一方側から他方側に向かって流通する流体の流れをシールするシール装置であって、前記ケーシングの内周面から軸線の径方向内側に向かって延びるとともに、軸線方向に配列された複数のシールフィンと、前記複数のシールフィンのうち、最も軸線方向一方側に位置する第一シールフィンと、該第一シールフィンの軸線方向他方側に隣接して設けられた第二シールフィンとを軸線方向に連結するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、を備え、前記第一シールフィンには、該第一シールフィンを軸線方向に貫通する貫通部が形成され、該貫通部は、前記第一シールフィン上において、周方向に隣接する一対の前記スワールブレーカによって画成される単位領域のうち、前記単位領域における相対的に径方向外側の領域に形成された第一貫通孔、及び相対的に径方向内側の領域に形成された第二貫通孔であって、前記第一貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向後方側から前方側に向かって延びて、前記第二貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延び、前記スワールブレーカは、軸線の径方向から見て、該軸線の一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延びている。

この構成によれば、径方向外側に位置する第一貫通孔を通過した蒸気は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって回転体の回転方向後方側から前方側に向かって流れる。他方で、径方向内側に位置する第二貫通孔を通過した蒸気は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって回転方向前方側から後方側に向かって流れる。これにより、第一シールフィンと第二シールフィンとの間に形成される空間内では、軸線方向一方側から見て時計回りに流れる渦が形成される。すなわち、回転体の外周面近傍（第一シールフィン、又は第二シールフィンの径方向内側の端部近傍）では、軸線方向一方側から見て、上記の渦の流れ方向と、スワール流れの流れ方向とが互いに対向した状態となる。したがって、上記の構成によれば、第一貫通孔、及び第二貫通孔によって形成された渦の流れによって、スワール流れを減殺することができる。

本発明の第六の態様に係る回転機械は、前記回転体としてのロータと、前記ケーシングと、上記のいずれか一の態様に係るシール装置と、を備える。

この構成によれば、十分なシール性能とスワールの低減性能とに基づいて、ロータの自励振動が十分に低減された回転機械を得ることができる。

本発明によれば、十分なシール性能を有するとともに、スワールを低減することが可能なシール装置、及び回転機械を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る回転機械（蒸気タービン）の構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態に係る回転機械の要部拡大断面図であって、シール装置の構成を示す図である。 本発明の第一実施形態に係るシール装置を軸線の径方向外側から見た断面図である。 本発明の第一実施形態に係るシール装置を軸線方向一方側から見た図である。 本発明の第二実施形態に係るシール装置を軸線の径方向外側から見た断面図である。 本発明の第三実施形態に係るシール装置を軸線方向一方側から見た図である。 本発明の第四実施形態に係るシール装置を軸線方向一方側から見た図である。 本発明の第四実施形態に係るシール装置を軸線の径方向外側から見た断面図であって、（ａ）は図７のＡ−Ａ線矢視図であり、（Ｂ）は図７のＢ−Ｂ線矢視図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る蒸気タービン１（回転機械）は、軸線Ａｃ回りに回転するロータ２（回転体）と、このロータ２を外周側から覆うケーシング３と、ロータ２とケーシング３との間に設けられたシール装置４と、を備えている。

ロータ２は、軸線Ａｃに沿って延びる柱状の部材であって、軸線Ａｃ方向両側の端部で、ジャーナル軸受５、及びスラスト軸受６によって支持されている。ロータ２は、その外周面上で軸線Ａｃ方向に間隔をあけて配列された複数の動翼段７を有している。各動翼段７は、ロータ２の外周面上で、軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて配列された複数の動翼を有している。

ケーシング３の内周面には、上記の動翼段７に対して軸線Ａｃ方向に互い違いとなるように配列された複数の静翼段８が設けられている。言い換えれば、軸線Ａｃ方向一方側から他方側にかけて、静翼段８と動翼段７とが交互に配列されている。これら静翼段８は、ケーシング３の内周面上で、軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて配列された複数の静翼を有している。

ケーシング３の軸線Ａｃ方向一方側には、外部から供給された高温高圧の蒸気をケーシング３内部に導くための吸気口９が形成されている。また、ケーシング３の軸線Ａｃ方向他方側には、ケーシング３内を通過した蒸気を排気するための排気口１０が形成されている。

さらに、ケーシング３の内周面と、動翼の径方向外側の端部との間に形成される間隙（クリアランス）には、当該クリアランスを通じて軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かって流れる蒸気（漏れ蒸気）を遮るためのシール装置４が設けられている。

上記のように構成された蒸気タービン１では、吸気口９を通じてケーシング３内部に導かれた蒸気が、各動翼段７、及び各静翼段８に順次衝突する。これにより、蒸気の持つエネルギーによってロータ２が軸線Ａｃ回りに回転駆動される。ロータ２の回転エネルギーは、軸端に連結されたジェネレータ（図示省略）等によって取り出されて発電等に用いられる。なお、以降の説明で参照する図２及び図４では、ロータ２の回転する方向をＤｒと表記している。具体的には、本実施形態では、軸線Ａｃ方向一方側から見て、ロータ２は時計回りに回転する。

次に、図２から図４を参照して、シール装置４の詳細な構成について説明する。図２に示すように、本実施形態に係るシール装置４は、ケーシング３の内周面上で軸線Ａｃ方向に間隔をあけて配列された複数のシールフィン１１と、これらシールフィン１１同士の間に設けられたスワールブレーカ１２と、を有している。

より具体的には、各シールフィン１１は、ケーシング３の内周面から軸線Ａｃの径方向内側に向かって延びている。各シールフィン１１は、ケーシング３の内周面上で、軸線Ａｃの周方向に広がることで環状をなしている。本実施形態では、１つの動翼段７に対して、計３つのシールフィン１１が径方向外側から対向している。各シールフィン１１は、径方向外側から内側に向かうにしたがって次第に先細りとなるように形成されている。また、各シールフィン１１の先端（径方向内側の端部）と、ロータ２の外周面（動翼の径方向外側の端部）との間には、一定の間隙が形成されている。

なお、以降の説明では、これら３つのシールフィン１１のうち、軸線Ａｃ方向における最も一方側に位置するシールフィン１１を第一シールフィン１１Ａと呼ぶ。さらに、この第一シールフィン１１Ａに対して軸線Ａｃ方向の他方側に隣接するシールフィン１１を第二シールフィン１１Ｂと呼ぶ。

第一シールフィン１１Ａと第二シールフィン１１Ｂとの間には、複数のスワールブレーカ１２が設けられている。スワールブレーカ１２は、これら第一シールフィン１１Ａ、及び第二シールフィン１１Ｂを軸線Ａｃ方向に連結している。より具体的には図３に示すように、各スワールブレーカ１２は、第一シールフィン１１Ａと第二シールフィン１１Ｂとの間で、軸線Ａｃの周方向に間隔をあけて配列された板状の部材である。図４に示すように、軸線Ａｃ方向一方側から見て、各スワールブレーカ１２は、軸線Ａｃの径方向に平行に延びている。図２、及び図４に示すように、各スワールブレーカ１２の径方向内側の端部は、第一シールフィン１１Ａの径方向内側の端部よりもわずかに径方向外側に位置している。ここで、第一シールフィン１１Ａ上において、周方向に隣接する一対のスワールブレーカ１２によって画成される領域を、「単位領域Ｓ」と呼ぶ。言い換えれば、第一シールフィン１１Ａ上には、複数の単位領域Ｓが周方向に配列されている。

各単位領域Ｓには、第一シールフィン１１Ａを軸線Ａｃ方向に貫通する貫通部１３がそれぞれ形成されている。より具体的には図４に示すように、貫通部１３は、軸線Ａｃ方向から見て矩形状に開口された貫通孔である。この貫通部１３は、軸線Ａｃ方向一方側から見て、単位領域Ｓ内の右上の領域に位置している。言い換えれば、貫通部１３は、単位領域Ｓ内における回転方向Ｄｒの前方側、かつ軸線Ａｃの径方向外側に偏った位置に形成されている。さらに、軸線Ａｃの径方向における貫通部１３の寸法は、第一シールフィン１１Ａとロータ２の外周面（動翼の径方向外側の端部）との間の離間寸法よりも大きく設定されている。

次に、本実施形態に係る蒸気タービン１、及びシール装置４の動作について説明する。上述したように、この蒸気タービン１では、外部から導かれた高温高圧の蒸気によってロータ２が回転駆動される。ロータ２の回転に伴って、ケーシング３とロータ２（動翼）との間に形成される間隙（クリアランス）では、該ロータ２の回転方向Ｄｒに旋回する旋回流（スワール流れ）が形成される。より具体的には、このスワール流れは、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうにしたがって、回転方向Ｄｒ後方側から前方側に向かって螺旋状に流れる。このようなスワール流れが発達した場合、ロータ２の振れ回り振動（自励振動）が生じてしまうことが知られている。

そこで、本実施形態に係る蒸気タービン１には、第一シールフィン１１Ａ、及び第二シールフィン１１Ｂを軸線Ａｃ方向に連結するスワールブレーカ１２が設けられている。スワールブレーカ１２を設けることによって、上記のようなスワール流れを遮ることができる。すなわち、スワール流れの不用意な発達に起因して生じる上記のロータ２の自励振動を抑制することができる。

さらに、上記の構成によれば、第一シールフィン１１Ａに貫通部１３が形成されていることにより、当該貫通部１３を通じて、スワール流れを第一シールフィン１１Ａと第二シールフィン１１Ｂとの間の空間に積極的に導くことができる。すなわち、貫通部１３が設けられることによって、スワールブレーカ１２を十分に機能させることができる。他方で、上記のような貫通部１３が形成されていない場合、スワールブレーカ１２が蒸気の流れに対して大きな抵抗となるため、蒸気が当該スワールブレーカ１２を避けて、第一シールフィン１１Ａとロータ２の外周面との間の間隙に流れ込んでしまう可能性がある。つまり、蒸気の流れをシールするとの目的を十分に達成することができなくなってしまう。しかしながら、上記のような構成によれば、このような可能性を低減することができる。

また、上記のスワール流れは、ロータ２の回転に伴って発生する。すなわち、このスワール流れは、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうにしたがって、ロータ２の回転方向Ｄｒ後方側から前方側に向かうように流れる。このため、上記のような構成によれば、第一シールフィン１１Ａ上における単位領域Ｓ内のうち、回転方向Ｄｒ前方側の領域に貫通部１３が形成されることから、スワール流れの流れ方向と、第一シールフィン１１Ａ上で貫通部１３が設けられる位置とを対応させることができる。これにより、当該貫通部１３にスワール流れを円滑に導くことができる。

加えて、上記の構成によれば、貫通部１３が第一シールフィン１１Ａ上の単位領域Ｓにおける径方向外側の領域に形成されていることから、当該貫通部１３を通じて第一シールフィン１１Ａと第二シールフィン１１Ｂとの間の空間に導かれた蒸気を、当該空間に設けられたスワールブレーカ１２に向けて積極的に案内することができる。すなわち、貫通部１３が形成されることによって、スワールブレーカ１２を十分に機能させることができる。

特に、上記のシール装置４では、軸線Ａｃの径方向における貫通部１３の寸法が、軸線Ａｃの径方向における第一シールフィン１１Ａとロータ２の外周面（動翼の先端部）との間の離間寸法よりも大きく設定されている。これにより、スワール流れが第一シールフィン１１Ａと動翼の先端部との間に流れ込む可能性が低減されるとともに、当該スワール流れを貫通部１３により円滑に導くことができる。

なお、上記実施形態では、軸線Ａｃ方向一方側から見て、貫通部１３が単位領域Ｓ内における径方向外側、かつ回転方向Ｄｒ前方の領域に設けられた開孔である例について説明した。しかしながら、貫通部１３の態様は上記に限定されず、例えば図５に示すように、単位領域Ｓ内における回転方向Ｄｒ前方側の領域のおおむね全てが軸線Ａｃ方向に貫通されていてもよい。このような構成によれば、上記の実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、第一シールフィン１１Ａに対して施すべき加工処理をさらに簡素化することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図６を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係るシール装置２４では、スワールブレーカ２２の構成が上記第一実施形態におけるスワールブレーカ１２と異なっている。より具体的には、このスワールブレーカ２２は、軸線Ａｃの径方向から見て、当該軸線Ａｃに対して斜めに延びている。言い換えれば、スワールブレーカ２２は、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうにしたがって、ロータ２の回転方向Ｄｒ前方側から後方側に向かって延びている。

上記第一実施形態で述べたように、第一シールフィン１１Ａの軸線Ａｃ方向一方側では、ロータ２の回転方向Ｄｒと同じ方向に旋回するスワール流れが形成されている。このスワール流れは、貫通部１３を通過した後、スワールブレーカ２２に衝突する。
ここで、スワールブレーカ２２は、軸線Ａｃの一方側から他方側に向かうにしたがって回転方向Ｄｒ後方側から前方側に向かって延びている。すなわち、スワールブレーカ２２の延びる方向と、スワール流れの流れ方向とがなす角度を直角に近づけることができる。これにより、当該スワール流れをスワールブレーカ２２によって十分に遮ることができる。

なお、径方向から見て軸線Ａｃに対してスワールブレーカ２２がなす角度（傾斜角度α）は、測定等によって得られるスワール流れの旋回角度βに応じて適宜に設定されることが望ましい。例えば、旋回角度βが比較的に大きい場合には、スワールブレーカ２２の傾斜角度αは比較的に小さい値に設定されることが望ましい。反対に、旋回角度βが比較的に小さい場合には、スワールブレーカ２２の傾斜角度αは比較的に大きい値に設定されることが望ましい。より一般的には、上記の傾斜角度αと旋回角度βとの和（α＋β）が、７０以上１１０°以下の範囲内であることが望ましく、８０°以上１００°以下の範囲内であることがさらに望ましい。最も望ましくは、上記（α＋β）の値は９０°とされる。

なお、本実施形態では、上記スワールブレーカ２２が、径方向から見て直線状に延びる板状をなしている例について説明した。しかしながら、スワールブレーカ２２の態様はこれに限定されず、スワールブレーカ２２は例えば径方向から見て翼型断面を有していてもよい。このような構成によっても、上記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図７と図８とを参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態に係るシール装置３４では、貫通部３２として、第一シールフィン１１Ａの単位領域Ｓ内で径方向に間隔をあけて配列された２つの貫通孔（第一貫通孔３２Ａ、第二貫通孔３２Ｂ）が形成されている。

第一貫通孔３２Ａは、単位領域Ｓ内において、相対的に径方向外側の領域に形成されている。第二貫通孔３２Ｂは、単位領域Ｓ内において、相対的に径方向内側の領域に形成されている。また、これら第一貫通孔３２Ａ及び第二貫通孔３２Ｂの入口側端部（軸線Ａｃ方向一方側の端部）を結んだ線は、軸線Ａｃに対する径方向に平行をなしている。言い換えると、第一シールフィン１１Ａの軸線Ａｃ方向一方側において、これら第一貫通孔３２Ａの入口側端部と第二貫通孔３２Ｂの入口側端部とは、周方向において同一の位置に形成されている。さらに、これら第一貫通孔３２Ａの入口側端部と第二貫通孔３２Ｂの入口側端部とは、単位領域Ｓ内における周方向中央に位置している。

これら第一貫通孔３２Ａと第二貫通孔３２Ｂとは、径方向から見て軸線Ａｃに対して傾斜して延びている。より具体的には図８（ａ）に示すように、第一貫通孔３２Ａは、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうにしたがってロータ２の回転方向Ｄｒ後方側から前方側に向かって延びている。他方で、図８（ｂ）に示すように、第二貫通孔３２Ｂは、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうにしたがってロータ２の回転方向Ｄｒ前方側から後方側に向かって延びている。これにより、第一シールフィン１１Ａの軸線Ａｃ方向他方側において、これら第一貫通孔３２Ａ及び第二貫通孔３２Ｂの出口側端部は、周方向に互いに異なる位置に形成されている。なお、本実施形態では、第一貫通孔３２Ａ、第二貫通孔３２Ｂはともに矩形の断面形状を有している。

このような構成によれば、径方向外側に位置する第一貫通孔３２Ａを通過した蒸気は、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうにしたがってロータ２の回転方向Ｄｒ後方側から前方側に向かって流れる。他方で、径方向内側に位置する第二貫通孔３２Ｂを通過した蒸気は、軸線Ａｃ方向一方側から他方側に向かうにしたがって回転方向Ｄｒ前方側から後方側に向かって流れる。これにより、第一シールフィン１１Ａと第二シールフィン１１Ｂ、及び周方向に互いに隣接する一対のスワールブレーカ１２によって形成される空間内では、軸線Ａｃ方向一方側から見て時計回りに流れる渦が形成される。すなわち、回転体の外周面近傍（第一シールフィン１１Ａ、又は第二シールフィン１１Ｂの径方向内側の端部近傍）では、軸線Ａｃ方向一方側から見て、上記の渦の流れ方向と、スワール流れの流れ方向とが互いに対向した状態となる。したがって、上記の構成によれば、第一貫通孔３２Ａ、及び第二貫通孔３２Ｂによって形成された渦の流れによって、スワール流れを減殺することができる。

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいては、種々の変更を加えることが可能である。
なお、上記の第一、第三実施形態では、第一貫通孔３２Ａ、及び第二貫通孔３２Ｂがともに矩形の断面形状を有する例について説明した。しかしながら、これら第一貫通孔３２Ａ、及び第二貫通孔３２Ｂの態様は上記に限定されず、例えば円形や楕円形の断面形状を有していてもよい。

１…蒸気タービン
２…ロータ
３…ケーシング
４…シール装置
５…ジャーナル軸受
６…スラスト軸受
７…動翼段
８…静翼段
９…吸気口
１０…排気口
１１…シールフィン
１２…スワールブレーカ
１１Ａ…第一シールフィン
１１Ｂ…第二シールフィン
１３…貫通部
２４…シール装置
２２…スワールブレーカ
３４…シール装置
３２…貫通部
３２Ａ…第一貫通孔
３２Ｂ…第二貫通孔
Ａｃ…軸線
Ｄｒ…回転方向
Ｓ…単位領域

Claims (6)

1. 軸線回りに回転可能な回転体の外周面と、該回転体を外周側から覆うケーシングとの間を軸線方向一方側から他方側に向かって流通する流体の流れをシールするシール装置であって、
   前記ケーシングの内周面から軸線の径方向内側に向かって延びるとともに、軸線方向に配列された複数のシールフィンと、
   前記複数のシールフィンのうち、最も軸線方向一方側に位置する第一シールフィンと、該第一シールフィンの軸線方向他方側に隣接して設けられた第二シールフィンとを軸線方向に連結するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、
   を備え、
   前記第一シールフィンには、該第一シールフィンを軸線方向に貫通する貫通部が形成され、
   該貫通部は、前記第一シールフィン上において、周方向に隣接する一対の前記スワールブレーカによって画成される単位領域のうち、前記回転体の回転方向前方側、かつ前記第一シールフィンにおける径方向外側の領域に偏って形成されているシール装置。
2. 前記スワールブレーカは、軸線の径方向から見て、該軸線の一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延びている請求項１に記載のシール装置。
3. 軸線の径方向における前記貫通部の寸法は、軸線の径方向における前記第一シールフィンと前記回転体の外周面との間の離間寸法よりも大きく設定されている請求項１又は２に記載のシール装置。
4. 軸線回りに回転可能な回転体の外周面と、該回転体を外周側から覆うケーシングとの間を軸線方向一方側から他方側に向かって流通する流体の流れをシールするシール装置であって、
   前記ケーシングの内周面から軸線の径方向内側に向かって延びるとともに、軸線方向に配列された複数のシールフィンと、
   前記複数のシールフィンのうち、最も軸線方向一方側に位置する第一シールフィンと、該第一シールフィンの軸線方向他方側に隣接して設けられた第二シールフィンとを軸線方向に連結するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、
   を備え、
   前記第一シールフィンには、該第一シールフィンを軸線方向に貫通する貫通部が形成され、
   該貫通部は、前記第一シールフィン上において、周方向に隣接する一対の前記スワールブレーカによって画成される単位領域のうち、前記単位領域における相対的に径方向外側の領域に形成された第一貫通孔、及び相対的に径方向内側の領域に形成された第二貫通孔であって、
   前記第一貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向後方側から前方側に向かって延びて、
   前記第二貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延びるシール装置。
5. 軸線回りに回転可能な回転体の外周面と、該回転体を外周側から覆うケーシングとの間を軸線方向一方側から他方側に向かって流通する流体の流れをシールするシール装置であって、
   前記ケーシングの内周面から軸線の径方向内側に向かって延びるとともに、軸線方向に配列された複数のシールフィンと、
   前記複数のシールフィンのうち、最も軸線方向一方側に位置する第一シールフィンと、該第一シールフィンの軸線方向他方側に隣接して設けられた第二シールフィンとを軸線方向に連結するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、
   を備え、
   前記第一シールフィンには、該第一シールフィンを軸線方向に貫通する貫通部が形成され、
   該貫通部は、前記第一シールフィン上において、周方向に隣接する一対の前記スワールブレーカによって画成される単位領域のうち、前記単位領域における相対的に径方向外側の領域に形成された第一貫通孔、及び相対的に径方向内側の領域に形成された第二貫通孔であって、
   前記第一貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向後方側から前方側に向かって延びて、
   前記第二貫通孔は、軸線方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延び、
   前記スワールブレーカは、軸線の径方向から見て、該軸線の一方側から他方側に向かうにしたがって前記回転体の回転方向前方側から後方側に向かって延びているシール装置。
6. 前記回転体としてのロータと、
   前記ケーシングと、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のシール装置と、
   を備える回転機械。

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