JP6801973B2 - 回転機械翼及び回転機械 - Google Patents

Description

本開示は回転機械翼、回転機械及びダンパ装置に関する。

回転機械には中空の翼（回転機械翼）を有するものがある。そして、例えば特許文献１が開示する静翼は、翼内部の空洞部にダンパ装置として板ばねを有している。当該静翼では、静翼が振動したときに、板ばねと翼内面とが摺動することにより、摩擦減衰効果が得られる。

特開２０１３−７２３３３号

静翼が振動したときの振動数や摩擦減衰特性は、板ばねと翼内面との間での接触面の大きさや位置で大きく異なるが、従来、板ばねと翼内面との間での接触面の大きさや位置のばらつきを小さくすることは困難であった。このため、ダンパ装置として板ばねを有する翼については、振動時の振動数や摩擦減衰特性を製造上管理することが難しかった。また、このようなばらつきの存在により、ダンパ装置として板ばねを有する翼については、設計時に、振動時の振動数や摩擦減衰特性を予測することも困難であった。

上記事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化が図られた回転機械翼、該回転機械翼を備える回転機械、及び、該回転機械翼のためのダンパ装置を提供することにある。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械翼は、
腹面及び背面のうち一方を構成する第１壁部と、
前記腹面及び前記背面のうち他方を構成し、前記第１壁部と結合された第２壁部と、
前記第１壁部と前記第２壁部との間に形成された空間に、前記第１壁部及び前記第２壁部の両方に接するように弾性変形状態で配置された、少なくとも１つの板ばねと、
前記空間に配置された少なくとも１つのガイド部と、を備える回転機械翼であって、
前記少なくとも１つの板ばねは、
前記第１壁部に固定された固定部と、
前記第１壁部及び前記第２壁部によって構成される翼型において、翼弦線方向にて前記固定部よりも後縁側に位置する板ばね側対向領域であって、前記固定部と反対側に自由端を有し、前記弾性変形状態に起因する付勢方向にて前記第２壁部と対向する板ばね側対向領域と、
前記回転機械翼の高さ方向と直交する断面でみて、前記固定部と前記板ばね側対向領域との間に湾曲部と、を含み、
前記第２壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第２壁部側対向領域を含み、
前記第１壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第１壁部側対向領域を含み、
前記少なくとも１つのガイド部は、
前記板ばね側対向領域と前記第２壁部側対向領域との間の隙間の大きさを制限するように、前記板ばね側対向領域と前記第１壁部側対向領域との間に配置された少なくとも１つの第１ガイド部と、
前記湾曲部の曲率を規定するように前記湾曲部と前記第２壁部との間に配置された少なくとも１つの第２ガイド部と、を含む。

上記構成（１）によれば、第１ガイド部によって、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置が決定される。この結果として、接触面の大きさ及び位置のばらつきが抑制され、回転機械翼の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化が図られる。
また、上記構成（１）によれば、第２ガイド部によって板ばねの湾曲部の曲率が規定されることで、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置がより一層的確に決定される。この結果として、回転機械翼の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化をより一層図ることができる。

（２）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械翼は、
腹面及び背面のうち一方を構成する第１壁部と、
前記腹面及び前記背面のうち他方を構成し、前記第１壁部と結合された第２壁部と、
前記第１壁部と前記第２壁部との間に形成された空間に、前記第１壁部及び前記第２壁部の両方に接するように弾性変形状態で配置された、少なくとも１つの板ばねと、
前記空間に配置された少なくとも１つのガイド部と、を備える回転機械翼であって、
前記少なくとも１つの板ばねは、
前記第１壁部に固定された固定部と、
前記第１壁部及び前記第２壁部によって構成される翼型において、翼弦線方向にて前記固定部よりも後縁側に位置する板ばね側対向領域であって、前記固定部と反対側に自由端を有し、前記弾性変形状態に起因する付勢方向にて前記第２壁部と対向する板ばね側対向領域と、
前記回転機械翼の高さ方向と直交する断面でみて、前記固定部と前記板ばね側対向領域との間に湾曲部と、を含み、
前記第２壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第２壁部側対向領域を含み、
前記第１壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第１壁部側対向領域を含み、
前記少なくとも１つのガイド部は、
前記板ばね側対向領域と前記第２壁部側対向領域との間の隙間の大きさを制限するように、前記板ばね側対向領域と前記第１壁部側対向領域との間に配置された少なくとも１つの第１ガイド部と、
前記湾曲部の曲率を規定するように前記湾曲部と前記第１壁部との間に配置された少なくとも１つの第３ガイド部と、を含む。

上記構成（２）によれば、第１ガイド部によって、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置が決定される。この結果として、接触面の大きさ及び位置のばらつきが抑制され、回転機械翼の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化が図られる。
また、上記構成（２）によれば、第３ガイド部によって板ばねの湾曲部の曲率が規定されることで、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置がより一層的確に決定される。この結果として、回転機械翼の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化をより一層図ることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記回転機械翼の高さ方向に配列された複数の第１ガイド部を含む。

第１ガイド部が回転機械翼の高さ方向に長い場合、高さ方向位置によって、第１ガイド部と板ばね側対向領域との間の接触状態にばらつきが生じ、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置にばらつきが生じる可能性がある。特に、第１壁部や第２壁部が３次元的な形状を有している場合、ばらつきが大きくなる可能性がある。この点、上記構成（３）では、複数の第１ガイド部が、回転機械翼の高さ方向に配列されることで、第１ガイド部と板ばね側対向領域との間の接触状態のばらつきが抑制され、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置を、的確に決定することができる。この結果、回転機械翼の高さにかかわらずに、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記第１壁部に固定されている。

上記構成（４）によれば、第１ガイド部が第１壁部に固定されているので、簡単な構成にて、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記板ばね側対向領域から前記第１壁部に向かって突出する凸部によって構成されている。

上記構成（５）によれば、第１ガイド部が板ばねに固定されているので、簡単な構成にて、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記板ばね側対向領域を跨いで前記第２壁部に固定されている。

上記構成（６）によれば、第１ガイド部が第２壁部に固定されているので、簡単な構成にて、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記少なくとも１つの板ばねは、前記回転機械翼の高さ方向と直交する断面でみて、前記固定部と前記板ばね側対向領域との間に湾曲部を有し、
前記少なくとも１つのガイド部は、前記湾曲部の曲率を規定するように前記湾曲部と前記第１壁部との間に配置された少なくとも１つの第３ガイド部を含む。

上記構成（７）によれば、第３ガイド部によって板ばねの湾曲部の曲率が規定されることで、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置がより一層的確に決定される。この結果として、回転機械翼の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化をより一層図ることができる。

（８）本発明の一実施形態に係る回転機械は、
上記構成（１）乃至（７）の何れか１つに記載の回転機械翼を備える。

上記構成（８）によれば、回転機械翼において、板ばね側対向領域と第１壁部側対向領域との間に第１ガイド部が設けられており、第１ガイド部によって、板ばね側対向領域と第２壁部側対向領域との間の接触面の大きさ及び位置が決定される。これにより、接触面の大きさ及び位置のばらつきが抑制され、回転機械翼の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化が図られる。この結果として、上記構成（６）の回転機械では、回転機械翼の振動が抑制され、全体としても振動が抑制される。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化が図られた回転機械翼、該回転機械翼を備える回転機械、及び、該回転機械翼のためのダンパ装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る回転機械として、蒸気タービンの概略的な構成を示す図である。 図１の蒸気タービンに用いられている複数の静翼を、シュラウド及び翼根リングとともに概略的に示す斜視図である。 図２中の静翼を概略的に示す斜視図である。 図３の静翼を概略的に示す横断面図である。 図４の静翼に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す断面図である。 図５中の第１ガイド部を概略的に示す斜視図である。 他の一実施形態に係る静翼を概略的に示す斜視図である。 他の一実施形態に係る静翼を概略的に示す横断面図である。 図８の静翼に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す断面図である。 他の一実施形態に係る静翼を概略的に示す横断面図である。 図１０の静翼に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す断面図である。 他の一実施形態に係る静翼を概略的に示す横断面図である。 図１０の静翼に用いられているダンパ装置としての板ばねの一部及びガイド部を概略的に示す斜視図である。 他の一実施形態に係る静翼を概略的に示す横断面図である。 図１４の静翼に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す平面図である。 他の一実施形態に係る静翼を概略的に示す横断面図である。 他の一実施形態に係る静翼を概略的に示す横断面図である。

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、凹突起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。

図１は、本発明の一実施形態に係る回転機械として、蒸気タービン１の概略的な構成を示す図である。図２は、図１の蒸気タービン１に用いられている複数の静翼３を、シュラウド及び翼根リングとともに概略的に示す斜視図である。図３は、図２中の静翼３（３ａ）を概略的に示す斜視図である。図４は、図３の静翼３（３ａ）を概略的に示す、静翼３（３ａ）の高さ方向と直交する断面図（横断面図）である。図５は、図４の静翼３（３ａ）に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す、静翼３（３ａ）の高さ方向と直交する断面図である。図６は、図５中の第１ガイド部を概略的に示す斜視図である。図７は、他の一実施形態に係る静翼３（３ｂ）を概略的に示す斜視図である。図８は、他の一実施形態に係る静翼３（３ｃ）を概略的に示す横断面図である。図９は、図８の静翼３（３ｃ）に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す、静翼３（３ｃ）の高さ方向と直交する断面図である。図１０は、他の一実施形態に係る静翼３（３ｄ）を概略的に示す横断面図である。図１１は、図１０の静翼３（３ｄ）に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す、静翼３（３ｄ）の高さ方向と直交する断面図である。図１２は、他の一実施形態に係る静翼３（３ｅ）を概略的に示す横断面図である。図１３は、図１２の静翼３（３ｅ）に用いられているダンパ装置としての板ばねの一部及び第１ガイド部を概略的に示す斜視図である。図１４は、他の一実施形態に係る静翼３（３ｆ）を概略的に示す横断面図である。図１５は、図１４の静翼３（３ｆ）に用いられているダンパ装置としての板ばね及び第１ガイド部を概略的に示す平面図である。図１６は、他の一実施形態に係る静翼３（３ｇ）を概略的に示す横断面図である。図１６は、他の一実施形態に係る静翼３（３ｈ）を概略的に示す横断面図である。図４、図８、図１０、図１２、図１４及び図１６においては、円内に、ガイド部を含む領域を拡大して示している。
なお、以下の説明では、静翼３ａ〜３ｈを一括して静翼３とも称する。

図１に示したように、本発明の一実施形態に係る回転機械としての蒸気タービン１は、ハウジング１０と、ロータ（回転軸）１２と、複数の動翼列１４と、複数の静翼列１６と、を備えている。
ハウジング１０は、例えば中央上部に、蒸気のための入口１８を有し、下部に蒸気のための出口２０を有している。入口１８には、例えば湿分分離加熱器（不図示）によって水滴が除去された、蒸気が供給される。出口２０から流出した蒸気は、例えば復水器（不図示）に送られ、復水器によって冷却されて凝縮させられる。ハウジング１０内には、ロータ１２の周りに円筒形状の内部流路２２が区画され、内部流路２２を通じて、入口１８と出口２０とが連通している。

ロータ１２は、ハウジング１０の端壁を貫通して回転可能に延在している。ロータ１２の端部には、例えば図示しない発電機が連結される。

複数の動翼列１４は、ハウジング１０内に位置するロータ１２の中間部分に取り付けられ、ロータ１２とともに回転可能である。複数の動翼列１４は、内部流路２２に位置しており、ロータ１２の軸線方向にて相互に離間している。各動翼列１４は、ロータ１２の周方向に配列された複数の動翼２４によって構成されている。

複数の静翼列１６は、ハウジング１０に取り付けられ、内部流路２２に位置している。複数の静翼列１６はロータ１２の軸線方向にて相互に離間し、複数の静翼列１６と複数の動翼列１４は、ロータ１２の軸線方向にて交互に配置されている。各静翼列１６は、ロータ１２の周方向に配列された複数の静翼３によって構成されている。
なお、蒸気の流れ方向にて入口１８から出口２０に近づくにつれて、ロータ１２の径方向での、動翼列１４を構成する動翼２４の高さ、及び、静翼列１６を構成する静翼３の高さが徐々に大きくなる。

蒸気タービン１では、入口１８から流入した蒸気のエネルギが、複数の動翼列１４及び複数の静翼列１６を通過する際に機械的なエネルギに変換され、得られた機械的なエネルギをロータ１２が回転トルクとして出力可能である。蒸気タービン１から出力された回転トルクは、例えば発電機によって電力に変換される。

図２は、複数の静翼列１６のうち、蒸気の流れ方向にて最も下流に位置する静翼列１６の一部を、シュラウド２６、及び、翼根リング２８とともに概略的に示している。図２に示したように、複数の静翼３は、ロータ１２の周方向に間隔を存して配列されている。ロータ１２の径方向にて内側に位置する静翼３の内端に、シュラウド２６が取り付けられ、ロータ１２の径方向にて外側に位置する静翼３の外端に、翼根リング２８が取り付けられている。静翼３は、翼根リング２８を介してハウジング１０に取り付けられている。

図３、図４、図７、図８、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１７に示したように、静翼３は、２つの壁部３０，３２と、少なくとも１つの板ばね３４と、少なくとも１つのガイド部３５と、を有している。
２つの壁部３０，３２のうち一方の壁部３０は、静翼３の腹面（凹面）を構成しており、他方の壁部３２は、静翼３の背面（凸面）を構成している。２つの壁部３０，３２は、静翼３の前縁側及び後縁側にて、例えば溶接により結合され、この場合、溶接部３６，３８によって結合されている。壁部３０と壁部３２との間には空間３３が形成され、空間３３は、静翼３の高さ方向に延びている。

板ばね３４は、空間３３内に配置されている。板ばね３４は、壁部３０，３２の両方に接するように弾性変形させられた状態で配置されている。
板ばね３４は、壁部３０，３２のうち一方に固定された固定部４０を有している。固定部４０は、例えば溶接により、壁部３０，３２のうち一方に固定される。
また、板ばね３４は、弾性変形状態に起因する付勢方向にて、壁部３０，３２のうち他方に対向する板ばね側対向領域４２を有する。図５、図９及び図１１は、板ばね３４の付勢方向を説明するための図であり、付勢方向は、２点鎖線Ａで示した弾性変形させられる前の状態へ復元しようとする方向である。

図４、図８、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１７は、静翼３の高さ方向の断面、すなわち翼型を示しており、板ばね側対向領域４２は、静翼３の前縁と後縁とを結ぶ翼弦線４３に沿う方向（翼弦線方向）にて、固定部４０よりも後縁側に位置する。

なお、以下では、壁部３０，３２のうち、固定部４０によって板ばね３４が固定されている方を第１壁部４４とも称し、他方を第２壁部４６とも称する。このような定義によれば、図３、図４、図７、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１７に示した静翼３ａ，３ｂ，３ｄ〜３ｈでは、腹面を構成する壁部３０が第１壁部４４であり、背面を構成する壁部３２が第２壁部４６である。これとは逆に、図８に示した静翼３ｆでは、腹面を構成する壁部３０が第２壁部４６であり、背面を構成する壁部３２が第１壁部４４である。

第２壁部４６は、板ばね側対向領域４２と対向する第２壁部側対向領域４８を有する。
第１壁部４４は、板ばね側対向領域４２と対向する第１壁部側対向領域４９を有する。

少なくとも１つのガイド部３５は、空間３３に配置されている。少なくとも１つのガイド部３５は、図３、図４、図７、図８、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１７に示したように、少なくとも１つの第１ガイド部５０を含む。
第１ガイド部５０は、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の隙間の大きさを制限するように、板ばね側対向領域４２と第１壁部側対向領域４９との間に配置されている。

第１ガイド部５０が無い場合、空間３３において、固定部４０とは反対側の板ばね側対向領域４２の端部５２は自由端である。そしてこの場合、第１壁部４４、第２壁部４６及び板ばね３４の形状寸法の公差や、第１壁部４４に対する第２壁部４６の相対的な位置の公差や、第１壁部４４に対する固定部４０の相対的な位置の公差等に起因して、図５、図９及び図１１に２点鎖線Ｂで示したように、端部５２が設計位置から第１壁部側対向領域４９側に偏位してしまうことがある。
このように、端部５２が第１壁部側対向領域４９側に偏位してしまうと、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の隙間が大きくなり、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の接触面の面積が小さくなったり、接触面の位置がばらついてしまう。

この点、上記構成によれば、第１ガイド部５０と第２壁部側対向領域４８が共同して、第２壁部側対向領域４８と第１壁部側対向領域４９との間の間隔よりも狭いスロットを形成しており、板ばね側対向領域４２がスロットに摺接状態で挿入されている。このため、第１ガイド部５０によって、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の隙間の大きさが制限され、これにより、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の接触面の大きさ及び位置が決定される。この結果として、接触面の大きさ及び位置のばらつきが抑制され、回転機械翼の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化が図られる。

そして、静翼３において、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化が図られる結果として、上記構成の蒸気タービン１では、静翼３の振動が抑制され、全体としても振動が抑制される。
なお、接触面の大きさ（面積）のばらつきの抑制は、摩擦減衰特性の安定化に寄与し、接触面の位置のばらつきの抑制は、振動数の安定化及び摩擦減衰特性の安定化に寄与する。

幾つかの実施形態では、図７に示した静翼３ｂのように、少なくとも１つの第１ガイド部５０は、静翼３の高さ方向に配列された複数の第１ガイド部５０を含む。

第１ガイド部５０が静翼３の高さ方向に長い場合、高さ方向位置によって、第１ガイド部５０と板ばね側対向領域４２との間の接触状態にばらつきが生じ、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の接触面の大きさ及び位置にばらつきが生じる可能性がある。特に、第１壁部４４や第２壁部４６が３次元的な形状を有している場合、ばらつきが大きくなる可能性がある。この点、上記構成では、複数の第１ガイド部５０が、静翼３の高さ方向に配列されることで、第１ガイド部５０と板ばね側対向領域４２との間の接触状態のばらつきが抑制され、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の接触面の大きさ及び位置を、的確に決定することができる。この結果、静翼３の高さにかかわらずに、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、図７に示した静翼３ｂのように、少なくとも１つの板ばね３４は、静翼３の高さ方向に配列された複数の板ばね３４を含み、複数の板ばね３４に対応して複数の第１ガイド部５０が設けられている。

幾つかの実施形態では、図３、図４、図７、図８、図１０、図１６及び図１８に示した静翼３ａ〜３ｄ，３ｇ，３ｈのように、少なくとも１つの第１ガイド部５０は、第１壁部４４に固定されている。第１ガイド部５０は、例えば溶接によって第１壁部４４に固定可能である。
上記構成によれば、第１ガイド部５０が第１壁部４４に固定されているので、簡単な構成にて、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、第１壁部４４に固定される第１ガイド部５０は、図６に示したように、山形形状に折り曲げられた部材５４によって構成される。部材５４は、板ばね側対向領域４２と摺接可能なガイド面５６を有する。ガイド面５６は、第２壁部側対向領域４８に沿うように湾曲していてもよい。例えば、部材５４は板金加工によって製造可能である。

幾つかの実施形態では、図１２及び図１３に示したように、少なくとも１つの第１ガイド部５０は、板ばね側対向領域４２を跨いで第２壁部４６に固定されている。第１ガイド部５０は、例えば溶接によって第２壁部４６に固定可能である。
上記構成によれば、第１ガイド部５０が第２壁部４６に固定されているので、簡単な構成にて、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、第２壁部側対向領域４８に固定される第１ガイド部５０は、図１３に示したように、溝形状に折り曲げられた部材５８によって構成される。部材５８は、板ばね側対向領域４２と摺接可能なガイド面６０を有する。ガイド面６０は、第２壁部側対向領域４８に沿うように湾曲していてもよい。例えば、部材５８は板金加工によって製造可能である。

幾つかの実施形態では、図１４及び図１５に示したように、少なくとも１つの第１ガイド部５０は、板ばね側対向領域４２から第１壁部４４に向かって突出する凸部６２によって構成されている。
上記構成によれば、第１ガイド部５０が板ばね３４に固定されているので、簡単な構成にて、振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化を図ることができる。

幾つかの実施形態では、凸部６２は、板ばね３４にエンボス加工を施すことによって、一体に形成されている。例えば、凸部６２は、図１４及び図１５に示したように、角錐台形状を有し、第１壁部側対向領域４９と摺接可能なガイド面６４を有する。ガイド面６４は、第１壁部側対向領域４９に沿うように湾曲していてもよい。

幾つかの実施形態では、図４、図５、図８〜図１２、図１４、図１６及び図１７に示したように、板ばね３４は、静翼３の高さ方向と直交する断面でみて、固定部４０と板ばね側対向領域４２との間に湾曲した湾曲部６６を有する。そして、図１６及び図１７に示したように、少なくとも１つのガイド部３５は、湾曲部６６の曲率を規定するように湾曲部６６と第２壁部４６との間に配置された少なくとも１つの第２ガイド部６８を含む。

上記構成によれば、第２ガイド部６８によって板ばね３４の湾曲部６６の曲率が規定されることで、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の接触面の大きさ及び位置がより一層的確に決定される。この結果として、静翼３の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化をより一層図ることができる。

幾つかの実施形態では、第２ガイド部６８は、図１６及び図１７に示したように、山形形状に折り曲げられた部材７０によって構成される。部材７０は、湾曲部６６と摺接可能なガイド面７２を有する。ガイド面７２は、所望の曲率を有する曲面によって構成されている。例えば、部材７０は板金加工によって製造可能であり、溶接によって第２壁部４６に固定可能である。

幾つかの実施形態では、図４、図５、図８〜図１２、図１４、図１６及び図１７に示したように、少なくとも１つの板ばね３４は、静翼３の高さ方向と直交する断面でみて、固定部４０と板ばね側対向領域４２との間に湾曲部６６を有する。そして、図１７に示したように、少なくとも１つのガイド部３５は、湾曲部６６の曲率を規定するように湾曲部６６と第１壁部４４との間に配置された少なくとも１つの第３ガイド部７４を含む。

上記構成によれば、第３ガイド部７４によって板ばね３４の湾曲部６６の曲率が規定されることで、板ばね側対向領域４２と第２壁部側対向領域４８との間の接触面の大きさ及び位置がより一層的確に決定される。この結果として、静翼３の振動時の振動数や摩擦減衰特性の安定化をより一層図ることができる。

幾つかの実施形態では、第３ガイド部７４は、図１７に示したように、丸棒形状の部材７６によって構成される。部材７６は、湾曲部６６の固定部４０側と摺接可能なガイド面７８を有する。ガイド面７８は、所望の曲率を有する曲面によって構成されている。例えば、部材７６は、溶接によって第１壁部４４に固定可能である。

幾つかの実施形態では、図３、図４、図７、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１７に示したように、板ばね３４の固定部４０は、第１壁部４４として腹面を構成する壁部３０に固定されており、板ばね３４の板ばね側対向領域４２は、付勢方向にて、第２壁部４６として背面を構成する壁部３２と対向している。

幾つかの実施形態では、図８に示したように、板ばね３４の固定部４０は、第１壁部４４として背面を構成する壁部３２に固定されており、板ばね３４の板ばね側対向領域４２は、付勢方向にて、第２壁部４６として腹面を構成する壁部３０と対向している。

幾つかの実施形態では、図１０に示したように、板ばね３４は、固定部４０に対し板ばね側対向領域（第１板ばね側対向領域）４２とは反対側に、他の板ばね側対向領域（第２板ばね側対向領域）８０を有している。第２板ばね側対向領域８０は、翼弦線方向にて、固定部４０よりも前縁側に位置している。固定部４０と反対側の第２板ばね側対向領域８０の端部８２は自由端である。そして図１１に示したように、第２板ばね側対向領域８０は、弾性変形状態に起因した付勢方向にて、第２壁部４６と対向し、且つ摺接している。なお、第２板ばね側対向領域８０による付勢方向は、２点鎖線Ｃで示した状態に戻ろうとする復元方向である。

幾つかの実施形態では、図４、図８、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１７に示したように、静翼３の高さ方向と直交する断面でみて、板ばね側対向領域４２は、第２壁部側対向領域４８に沿って延在するように、第２壁部側対向領域４８に対応する形状又は相似形状を有している。

幾つかの実施形態では、図４、図５、図８〜図１２、図１４、図１６及び図１７に示したように、静翼３の高さ方向と直交する断面でみて、板ばね３４は、固定部４０と、固定部４０に連なる湾曲部（第１湾曲部）６６と、湾曲部６６に連なる直線状の板ばね側対向領域４２とを有する。そして、静翼３の前縁と後縁とを結ぶ翼弦線４３に沿う方向にて、第１ガイド部５０は、翼弦線４３の中央よりも後縁側に位置し、固定部４０は、翼弦線４３の中央よりも前縁側に位置している。なお、板ばね側対向領域４２は、第１壁部４４又は第２壁部４６の形状に応じて多少湾曲していてもよく、板ばね側対向領域４２が直線状であるとは、板ばね側対向領域４２の曲率が、湾曲部６６よりも小さいという意味である。

幾つかの実施形態では、図１０に示したように、静翼３の高さ方向と直交する断面でみて、板ばね３４は、固定部４０と、固定部４０の一方の側に連なる湾曲部（第１湾曲部）６６と、湾曲部６６に連なる直線状の板ばね側対向領域（第１板ばね側対向領域）４２と、固定部４０の他方の側に連なる湾曲部（第２湾曲部）８４とを有する。固定部４０とは反対側の湾曲部８４の一部が、第２板ばね側対向領域８０を構成している。そして、静翼３の前縁と後縁とを結ぶ翼弦線４３に沿う方向にて、第１ガイド部５０は、翼弦線４３の中央よりも後縁側に位置し、固定部４０は、翼弦線４３の中央よりも前縁側に位置し、そして、第２板ばね側対向領域８０は、固定部４０よりも更に前縁側に位置している。

幾つかの実施形態では、図１６及び図１７に示したように、第２ガイド部６８は、湾曲部６６の曲率中心とは反対側に位置している。
幾つかの実施形態では、図１６及び図１７に示したように、第２ガイド部６８は、静翼３の前縁と後縁とを結ぶ翼弦線４３に沿う方向にて、翼弦線４３の中央と固定部４０との間に位置している。

幾つかの実施形態では、図３及び図７に示したように、各板ばね３４は、静翼３の高さ方向に延在しており、静翼３の高さ方向と直交する各板ばね３４の断面形状は、静翼３の高さ方向位置によらずに同一である。

幾つかの実施形態では、図５、図９及び図１１に示したように、板ばね３４は、板ばね側対向領域４２を有し、板ばね側対向領域４２に対応して第１ガイド部５０が設けられる。図５、図９及び図１３に示した板ばね３４は、第１ガイド部５０とともに、静翼３に用いられるダンパ装置を構成可能である。

幾つかの実施形態では、図３、図４、図７、図８、図１０、図１２、図１４、図１６及び図１７に示すように、腹面を構成する壁部３０には、複数のスリット８６，８８が形成されている。腹面に沿って流れる蒸気に含まれる水滴は、複数のスリット８６，８８を通じて静翼３内の空間３３に流入可能である。空間３３に流入した水滴は、壁部３０の内面に沿って流下し、例えば、シュラウド２６に形成された排水孔９０（図２参照）を通じて排出される。
なお、複数のスリット８６，８８が形成される場合、板ばね３４によってスリット８６，８８が完全に閉塞されないように、板ばね３４又はスリット８６，８８の配置が決定される。

上述した静翼３は、壁部３０又は壁部３２に、板ばね３４の固定部４０を固定した後、板ばね３４を弾性変形させながら、壁部３０と壁部３２とを接合することによって製造可能である。

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更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、回転機械として蒸気タービンについて説明したが、回転機械は蒸気タービンに限定されることはなく、ガスタービン等であってもよい。また例えば、上記した蒸気タービン１は、低圧タービンであったが、中圧タービンや高圧タービンであってもよい。ただし、静翼３の振動は、静翼３の高さが高くなるほど問題になるので、上述した実施形態の静翼３は、低圧タービンに適しており、特に低圧タービンの最終段に適している。

例えば、上述した実施形態では、板ばね３４を有する回転機械翼として、静翼３について説明したが、動翼が中空であれば、板ばね３４を有する回転機械翼は動翼であってもよい。
例えば、上述した実施形態では、静翼３の高さ方向の開口端がシュラウド２６及び翼根リング２８によって覆われていたが、シュラウド２６や翼根リング２８とは別体の蓋体によって覆われていてもよい。

例えば、上述した実施形態では、静翼３の高さ方向と直交する断面での、壁部３０，３２、板ばね３４及びガイド部３５の断面形状が、高さ方向位置にかかわらずに同一であったが、高さ方向位置に応じて変化していてもよい。
例えば、上述した実施形態では、静翼３の腹面は凹面によって構成され、背面は凸面によって構成されていたが、回転機械翼の腹面及び背面の両方が凸面によって構成されていてもよい。
例えば、上述した実施形態では、凸部６２は角錘台形状を有していたが、半円筒形状等を有していてもよい。

１ 蒸気タービン（回転機械）
３，３ａ〜３ｈ 静翼（回転機械翼）
１０ ハウジング
１２ ロータ
１４ 動翼列
１６ 静翼列
１８ 入口
２０ 出口
２２ 内部流路
２４ 動翼
２６ シュラウド
２８ 翼根リング
３０ 壁部
３２ 壁部
３３ 空間
３４ 板ばね
３５ ガイド部
３６ 溶接部
３８ 溶接部
４０ 固定部
４２ 板ばね側対向領域（第１板ばね側対向領域）
４３ 翼弦線
４４ 第１壁部
４６ 第２壁部
４８ 第２壁部側対向領域
４９ 第１壁部側対向領域
５０ 第１ガイド部
５２ 板ばね側対向領域の端部
５４ 部材
５６ ガイド面
５８ 部材
６０ ガイド面
６２ 凸部
６４ ガイド面
６６ 湾曲部（第１湾曲部）
６８ 第２ガイド部
７０ 部材
７２ ガイド面
７４ 第３ガイド部
７６ 部材
７８ ガイド面
８０ 板ばね側対向領域（第２板ばね側対向領域）
８２ 板ばね側対向領域の端部
８４ 湾曲部（第２湾曲部）
８６ スリット
８８ スリット
９０ 排水孔

Claims (8)

1. 腹面及び背面のうち一方を構成する第１壁部と、
   前記腹面及び前記背面のうち他方を構成し、前記第１壁部と結合された第２壁部と、
   前記第１壁部と前記第２壁部との間に形成された空間に、前記第１壁部及び前記第２壁部の両方に接するように弾性変形状態で配置された、少なくとも１つの板ばねと、
   前記空間に配置された少なくとも１つのガイド部と、を備える回転機械翼であって、
   前記少なくとも１つの板ばねは、
   前記第１壁部に固定された固定部と、
   前記第１壁部及び前記第２壁部によって構成される翼型において、翼弦線方向にて前記固定部よりも後縁側に位置する板ばね側対向領域であって、前記固定部と反対側に自由端を有し、前記弾性変形状態に起因する付勢方向にて前記第２壁部と対向する板ばね側対向領域と、
   前記回転機械翼の高さ方向と直交する断面でみて、前記固定部と前記板ばね側対向領域との間に湾曲した湾曲部と、を含み、
   前記第２壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第２壁部側対向領域を含み、
   前記第１壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第１壁部側対向領域を含み、
   前記少なくとも１つのガイド部は、
   前記板ばね側対向領域と前記第２壁部側対向領域との間の隙間の大きさを制限するように、前記板ばね側対向領域と前記第１壁部側対向領域との間に配置された少なくとも１つの第１ガイド部と、
   前記湾曲部の曲率を規定するように前記湾曲部と前記第２壁部との間に配置された少なくとも１つの第２ガイド部と、を含む
   ことを特徴とする回転機械翼。
2. 腹面及び背面のうち一方を構成する第１壁部と、
   前記腹面及び前記背面のうち他方を構成し、前記第１壁部と結合された第２壁部と、
   前記第１壁部と前記第２壁部との間に形成された空間に、前記第１壁部及び前記第２壁部の両方に接するように弾性変形状態で配置された、少なくとも１つの板ばねと、
   前記空間に配置された少なくとも１つのガイド部と、を備える回転機械翼であって、
   前記少なくとも１つの板ばねは、
   前記第１壁部に固定された固定部と、
   前記第１壁部及び前記第２壁部によって構成される翼型において、翼弦線方向にて前記固定部よりも後縁側に位置する板ばね側対向領域であって、前記固定部と反対側に自由端を有し、前記弾性変形状態に起因する付勢方向にて前記第２壁部と対向する板ばね側対向領域と、
   前記回転機械翼の高さ方向と直交する断面でみて、前記固定部と前記板ばね側対向領域との間に湾曲部と、を含み、
   前記第２壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第２壁部側対向領域を含み、
   前記第１壁部は、前記板ばね側対向領域と対向する第１壁部側対向領域を含み、
   前記少なくとも１つのガイド部は、
   前記板ばね側対向領域と前記第２壁部側対向領域との間の隙間の大きさを制限するように、前記板ばね側対向領域と前記第１壁部側対向領域との間に配置された少なくとも１つの第１ガイド部と、
   前記湾曲部の曲率を規定するように前記湾曲部と前記第１壁部との間に配置された少なくとも１つの第３ガイド部と、を含む
   ことを特徴とする回転機械翼。
3. 前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記回転機械翼の高さ方向に配列された複数の第１ガイド部を含む
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転機械翼。
4. 前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記第１壁部に固定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転機械翼。
5. 前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記板ばね側対向領域から前記第１壁部に向かって突出する凸部によって構成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転機械翼。
6. 前記少なくとも１つの第１ガイド部は、前記板ばね側対向領域を跨いで前記第２壁部に固定されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転機械翼。
7. 前記少なくとも１つの板ばねは、前記回転機械翼の高さ方向と直交する断面でみて、前記固定部と前記板ばね側対向領域との間に湾曲部を有し、
   前記少なくとも１つのガイド部は、前記湾曲部の曲率を規定するように前記湾曲部と前記第１壁部との間に配置された少なくとも１つの第３ガイド部を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転機械翼。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の回転機械翼を備えることを特徴とする回転機械。

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