JP6985197B2

JP6985197B2 - 回転機械

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Publication number: JP6985197B2
Application number: JP2018062629A
Authority: JP
Inventors: 晴子白石; 隆一梅原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP2019173650A

Description

本発明は、回転機械に関する。

ガスタービンやジェットエンジン等の回転機械では、隣り合うタービン動翼の間のそれぞれにダンパを設けた構成が知られている。ダンパは、回転機械の回転時にタービン動翼に接触する。そして、タービン動翼に励振力が作用して振動が生じた際には、該ダンパとタービン動翼との接触箇所での摩擦力によって当該振動を減衰させる。
例えば特許文献１には、隣り合うタービン動翼のプラットフォームの双方に接触するダンパピンを備えた回転機械が開示されている。

特開２０１６−２１７３４９号公報

ところで、タービン動翼を備えた回転機械の起動中や高負荷運転時にはフラッタと呼ばれる振動現象が発生する場合がある。当該フラッタを効果的に抑えるためには、幅広い範囲の励振力に対して振動減衰を与える必要がある。
しかしながら、一般的なダンパを有する回転機械では、複数のダンパは互いに同一構造をなしており、振動減衰を効果的に発揮できる励振力の範囲が限定的であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、耐フラッタ性を向上させることができる回転機械を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転する回転軸と、前記回転軸の外周側で周方向に配列された複数の動翼であって、前記回転軸に取り付けられる翼根、該翼根の径方向外側に設けられたプラットフォーム、及び該プラットフォームから径方向外側に延びる翼本体を有する動翼と、互いに隣り合う前記動翼の間にそれぞれ設けられて、これら隣り合う動翼のプラットフォームの双方に表面が当接する複数のダンパ部材と、を備え、前記ダンパ部材は、前記軸線方向に延びるピン状をなすとともに、前記軸線方向に接続された複数の分割ピンから構成されており、前記複数の分割ピンは互いに、材料、大きさ、形状の少なくとも一つが異なり、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材が、他の前記ダンパ部材とは異なる前記分割ピンの組み合わせから構成されていることによって、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つが、他の前記ダンパ部材と異なる構造をなしている。

このような回転機械によれば、複数のダンパ部材のうち一部のダンパ部材の構造を異なるものとすることにより、ダンパ部材とプラットフォームとの接触態様がダンパ部材毎に相違する。そのため、励振力の幅広い範囲で効果的に減衰を発揮することができる。
また、各ダンパ部材の摩擦係数や重量を容易に調整することができる。よって、幅広い範囲の励振力に容易に対応することができる。

上記回転機械では、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの表面の摩擦係数が、他の前記ダンパ部材の表面の摩擦係数と異なっていてもよい。

これによって、ダンパ部材とプラットフォームとの接触時の摩擦特性がダンパ部材毎に相違するものとなる。そのため、回転時にプラットフォームと接触する各ダンパ部材が滑り出すタイミングが異なるものとなる。これによって、励振力の幅広い範囲で効果的に減衰を発揮することができる。

上記回転機械では、前記ダンパ部材は、ダンパ部材本体と、該ダンパ部材本体の外面を覆うコーティング層と、を有し、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の前記コーティング層の材料が、他の前記ダンパ部材の前記コーティング層の材料と異なっていてもよい。

これによって、ダンパ部材毎の表面の摩擦係数を容易に調整することができ、幅広い励振力の範囲に容易に対応することができる。

上記回転機械では、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の重量が、他の前記ダンパ部材の重量と異なっていてもよい。

これによって、各ダンパ部材に遠心力が作用した場合におけるダンパ部材からプラットフォームへの押し付け荷重がダンパ部材毎に相違するものとなる。これによって、ダンパ部材毎の摩擦特性を変えることができるとともにダンパ部材毎の復元特性を変えることができる。よって、幅広い励振力に対応することが可能となる。

上記回転機械では、前記ダンパ部材は、母材から形成されたダンパ部材本体を有し、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材本体の母材の材料が、他の前記ダンパ部材の前記ダンパ部材本体の母材の材料と異なっていてもよい。

ダンパ部材の母材の材料が異なることにより、ダンパ部材毎の密度が相違することになる。これによって、各ダンパ部材に遠心力が作用した場合におけるダンパ部材からプラットフォームへの押し付け荷重を変化させることができる。したがって、回転機械全体として幅広い励振力に対して減衰を付与することができる。また、ダンパ部材の母材が表面に露出している場合には、母材の材料毎の摩擦係数に基づく摩擦力を発揮することができる。

上記回転機械では、前記ダンパ部材は、前記軸線方向に延びるピン状をなしており、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の外径が、他の前記ダンパ部材の外径と異なっていてもよい。

ダンパ部材の径が異なることにより、ダンパ部材毎の重量が相違する他、プラットフォームにおけるダンパ部材の当接箇所が各プラットフォームで異なるものとなる。これによって、幅広い範囲の励振力に対して減衰を付与することができる。

本発明の一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転する回転軸と、前記回転軸の外周側で周方向に配列された複数の動翼であって、前記回転軸に取り付けられる翼根、該翼根の径方向外側に設けられたプラットフォーム、及び該プラットフォームから径方向外側に延びる翼本体を有する動翼と、互いに隣り合う前記動翼の間にそれぞれ設けられて、これら隣り合う動翼のプラットフォームの双方に表面が当接する複数のダンパ部材と、を備え、前記ダンパ部材は、前記軸線方向に延びるダンパ本体と、該ダンパ本体の外周面における前記軸線方向の一部のみの領域を覆うコーティング層を有し、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の前記コーティング層の前記軸線方向の位置が、他の前記ダンパ部材の前記コーティング層の前記軸線方向の位置と異なる。

ここでダンパ部材の振幅は、振動モード形状によって軸線方向に一様でない場合がある。これにより、ダンパ部材における振幅が大きい軸線方向位置での摩耗が大きくなってしまう。本態様では、このように振幅が大きくなる軸線方向位置のみにコーティング層を形成することで、ダンパ部材の摩耗を抑制することができる。また、ダンパピン毎でコーティングの軸線方向位置を変えることで、ダンパピン毎の振動特性に変化を与えることができ、幅広い範囲の励振力に対応することが可能となる。

本発明の一の態様に係る回転機械は、軸線回りに回転する回転軸と、前記回転軸の外周側で周方向に配列された複数の動翼であって、前記回転軸に取り付けられる翼根、該翼根の径方向外側に設けられたプラットフォーム、及び該プラットフォームから径方向外側に延びる翼本体を有する動翼と、互いに隣り合う前記動翼の間にそれぞれ設けられて、これら隣り合う動翼のプラットフォームのダンパ当接面の双方に対して表面が当接する複数のダンパ部材と、を備え、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つが当接する前記ダンパ当接面の摩擦係数が、他の前記ダンパ部材が当接する前記ダンパ当接面の摩擦係数と異なり、前記ダンパ当接面の一部は、前記プラットフォームの表面に積層されたコーティング層によって形成されており、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材が当接するダンパ当接面における前記コーティング層の軸線方向位置が、他の前記ダンパ部材が当接する前記ダンパ当接面における前記コーティング層の軸線方向位置と異なる。

これによって、ダンパ部材とプラットフォームとの接触時の摩擦特性がダンパ部材毎に相違するものとなる。そのため、回転時にプラットフォームと接触する各ダンパ部材が滑り出すタイミングが異なるものとなる。これによって、励振力の幅広い範囲で減衰を発揮することができる。
ここでダンパ部材の振幅は、振動モード形状によって軸線方向に一様でない場合がある。そのため、ダンパ部材における振幅が大きい軸線方向位置ではプラットフォームの摩耗が大きくなってしまう。本態様では、このように振幅が大きくなる軸線方向位置のみにコーティング層を形成することで、プラットフォームの摩耗を抑制することができる。また、プラットフォーム毎でコーティングの軸線方向位置を変えることで、当該プラットフォームに当接するダンパ部材毎の振動特性に変化を与えることができ、幅広い範囲の励振力に対応することが可能となる。

上記態様の回転機械では、前記ダンパ当接面は、前記プラットフォームの表面に積層されたコーティング層によって形成されており、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つが当接する前記ダンパ当接面における前記コーティング層の摩擦係数が、他の前記ダンパ部材が当接する前記ダンパ当接面における前記コーティング層の摩擦係数と異なっていてもよい。

これによって、プラットフォーム毎の表面の摩擦係数を容易に調整することができ、幅広い励振力の範囲に容易に対応することができる。

本発明の回転機械によれば、耐フラッタ性を向上させることができる。

第一実施形態に係るガスタービンの模式的な縦断面図である。第一実施形態に係るガスタービンの動翼群を軸線方向から見た模式的な図である。（ａ）、（ｂ）は、異なる材料からなるコーティング層を有するダンパピンがプラットフォームに当接している状態を示す図である。第一実施形態の第一変形例を説明する図であって、（ａ）、（ｂ）は異なる材料の母材からなるダンパピンがプラットフォームに当接している状態を示す図である。第一実施形態の第二変形例を説明する図であって、（ａ）、（ｂ）は異なる直径のダンパピンがプラットフォームに当接している状態を示す図である。第一実施形態の第三変形例を説明する図であって、（ａ）、（ｂ）は異なる分割ピンの組み合わせのダンパピンを説明する図である。第一実施形態の第四変形例を説明する図であって、（ａ）、（ｂ）はコーティング層の軸線方向の位置が異なるダンパピンを説明する図である。第二実施形態に係るガスタービンの互いに隣り合うプラットフォームを軸線方向から見た図である。第三実施形態に係るガスタービンの動翼群の斜視図である。図９のＸ−Ｘ断面図である。

＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態に係るガスタービン１について、図１〜図３を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン１は、圧縮空気を生成する圧縮機２と、圧縮空気に燃料を混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器９と、燃焼ガスによって駆動されるタービン１０と、を備えている。

圧縮機２は、軸線Ｏ回りに回転する圧縮機ロータ３と、圧縮機ロータ３を外周側から覆う圧縮機ケーシング４と、を有している。圧縮機ロータ３は、軸線Ｏに沿って延びる柱状をなしている。圧縮機ロータ３の外周面上には、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼段５が設けられている。各圧縮機動翼段５は、圧縮機ロータ３の外周面上で軸線Ｏの周方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機動翼６を有している。

圧縮機ケーシング４は、軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。圧縮機ケーシング４の内周面には、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼段７が設けられている。これらの圧縮機静翼段７は、上記の圧縮機動翼段５に対して、軸線Ｏ方向から見て交互に配列されている。各圧縮機静翼段７は、圧縮機ケーシング４の内周面上で、軸線Ｏの周方向に間隔をあけて配列された複数の圧縮機静翼８を有している。

燃焼器９は、上記の圧縮機ケーシング４と、後述するタービンケーシング１２との間に設けられている。圧縮機２で生成された圧縮空気は、燃焼器９内部で燃料と混合されて予混合ガスとなる。燃焼器９内で、この予混合ガスが燃焼することで高温高圧の燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、タービンケーシング１２内に導かれてタービン１０を駆動する。

タービン１０は、軸線Ｏ回りに回転するタービンロータ１１（回転軸）と、タービンロータ１１を外周側から覆うタービンケーシング１２と、を有している。タービンロータ１１は、軸線Ｏに沿って延びる柱状をなしている。タービンロータ１１の外周面上には、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼段２０が設けられている。各タービン動翼段２０は、タービンロータ１１の外周面上で、軸線Ｏの周方向に間隔をあけて配列された複数のタービン動翼３０を有している。このタービンロータ１１は、上記の圧縮機ロータ３に対して軸線Ｏ方向に一体に連結されることで、ガスタービンロータを形成する。

タービンケーシング１２は、軸線Ｏを中心とする筒状をなしている。タービンケーシング１２の内周面には、軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼段１３が設けられている。これらのタービン静翼段１３は、上記のタービン動翼段２０に対して、軸線Ｏ方向から見て交互に配列されている。各タービン静翼段１３は、タービンケーシング１２の内周面上で、軸線Ｏの周方向に間隔をあけて配列された複数のタービン静翼１４を有している。タービンケーシング１２は、上記の圧縮機ケーシング４に対して軸線Ｏ方向に連結されることで、ガスタービンケーシングを形成する。すなわち、上記のガスタービンロータは、このガスタービンケーシング内で、軸線Ｏ回りに一体に回転可能とされている。

＜タービン動翼＞
次にタービン動翼３０について図２を参照してより詳細に説明する。タービン動翼３０は、タービンロータ１１の外周側で周方向に複数が配列されている。
タービン動翼３０は、翼根３１、プラットフォーム３２及び翼本体４１を有している。
翼根３１は、タービン動翼３０におけるタービンロータ１１に取り付けられる部分である。タービンロータ１１は、軸線Ｏを中心する円盤状をなすディスク１１ａを軸線Ｏ方向に複数積層させることで構成されている。翼根３１は、当該ディスク１１ａの外周面に形成されたディスク１１ａの凹溝（図示省略）に軸線Ｏ方向からはめ込まれることで、ディスク１１ａに一体に取り付けられている。これによって、ディスク１１ａに対して周方向に間隔をあけるようにタービン動翼３０が放射状に配置されている。

プラットフォーム３２は、翼根３１の径方向外側に一体に設けられている。プラットフォーム３２は、翼根３１の径方向外側の端部から軸線Ｏ方向及び周方向に張り出している。プラットフォーム３２における径方向外側を向く外周面３３は、タービン１０を通過する燃焼ガスに晒されている。

プラットフォーム３２における周方向を向く側面３４は、径方向かつ軸線Ｏ方向に延びている。プラットフォーム３２の側面３４は、互いに隣り合うタービン動翼３０のプラットフォーム３２同士で互いに周方向に対向している。

プラットフォーム３２の側面３４には、該側面３４から凹むとともに軸線Ｏ方向に延びる凹部３７が形成されている。隣り合うプラットフォーム３２の凹部３７同士によって、これら凹部３７の形状に従ってプラットフォーム３２を軸線Ｏ方向に貫通するように延びるダンパ収容空間Ｒ１が区画形成されている。ダンパ収容空間Ｒ１は、隣り合う全てのプラットフォーム３２同士の間に形成されている。そのためダンパ収容空間Ｒ１はタービン動翼３０と同数が形成されている。

各プラットフォーム３２の側面３４は、当該凹部３７によって径方向に分割されている。プラットフォーム３２の側面３４のうち、当該凹部３７の径方向外側の部分が外周側側面３５とされており、凹部３７の径方向内側の部分が内周側側面３６とされている。

図２及び図３に示すように、プラットフォーム３２の凹部３７における径方向内側を向く面は、ダンパ当接面３８とされている。ダンパ当接面３８は、軸線Ｏに平行な平面状をなしている。ダンパ当接面３８は、各タービン動翼３０の径方向外側に向かうに従って、周方向外側に向かって傾斜して延びてプラットフォーム３２の外周側側面３５に接続されている。互いに隣り合うプラットフォーム３２のダンパ当接面３８は、互い周方向に対向している。これらダンパ当接面３８は、径方向外側に向かうに従って対向距離が短くなるように傾斜している。なお、一対のダンパ当接面３８のうち、一方のみが傾斜し、他方は径方向に沿った構成であってもよい。

図３に示すように、ダンパ当接面３８における外周側側面３５とは反対側の端部は、軸線Ｏに平行かつ径方向に延びる凹部底面３９の径方向外側の端部に接続されている。凹部底面３９における径方向内側の端部と内周側側面３６の径方向外側の端部との間には、軸線Ｏに平行かつ周方向に延びる凹部下面４０が形成されている。ダンパ収容空間Ｒ１は、互いに隣り合うプラットフォーム３２同士のダンパ当接面３８、凹部底面３９及び凹部下面４０によって区画形成されている。

翼本体４１は、プラットフォーム３２の外周面３３から径方向外側に向かって延びている。即ち、翼本体４１の基端がプラットフォーム３２の径方向外側の端部に対して一体に接続されている。翼本体４１は、該翼本体４１の延在方向に直交する断面形状が翼型をなしている。

＜ダンパピン＞
図２及び図３に示すように、各ダンパ収容空間Ｒ１にはダンパピン５０（ダンパ部材）が収容されている。即ち、ダンパピン５０は、ダンパ収容空間Ｒ１に対応して該ダンパ収容空間Ｒ１と同数が設けられている。ダンパピン５０は、軸線Ｏ方向に延びるピン状をなす部材である。ダンパピン５０は軸線Ｏに直交する断面視が円形をなしており、一様の外径で軸線Ｏ方向に延びている。ダンパピン５０の外径は、隣り合うプラットフォーム３２の外周側側面３５同士の間隔よりも大きく設定されている。各ダンパピン５０の外形は互いに同一とされている。

本実施形態のダンパピン５０は、ダンパピン本体５１（ダンパ部材本体）及びコーティング層５２を有している。
ダンパピン本体５１は、ダンパピン５０の基部となる部分であって、軸線Ｏ方向に延びるピン状をなしている。ダンパピン本体５１は、軸線Ｏに直交する断面形状がダンパピン５０の断面形状よりも一回り小さい円形をなしている。ダンパピン本体５１は一様な外径で軸線Ｏ方向に延びている。ダンパピン本体５１は、例えば鋼材等の金属によって形成されている。各ダンパピン５０のダンパピン本体５１の外形は互いに同一とされている。

コーティング層５２は、ダンパピン本体５１の外周面を覆う部材である。コーティング層５２はダンパピン本体５１の外周面上に一様な厚さで積層されている。コーティング層５２は、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やタングステンカーバイド等の材料から形成されている。コーティング層５２の外周面は、ダンパピン５０の外周面として外部に露出している。各ダンパピン５０のコーティング層５２の外形は互いに同一とされている。

ここで本実施形態では、図３に示すように、ダンパピン５０Ａとダンパピン５０Ｂとは互いに異なる構造とされている。

より詳細には、ダンパピン５０Ａのコーティング層５２Ａは、第一の材料としてのダイヤモンドライクカーボンから形成されている。また、ダンパピン５０Ｂのコーティング層５２Ｂは、第二の材料としてのタングステンカーバイドから形成されている。ダイヤモンドライクカーボンとタングステンカーバイドの摩擦係数は互いに異なる。ダイヤモンドライクカーボンの摩擦係数は、タングステンカーバイトの摩擦係数よりも小さい。したがって、本実施形態では、ダンパピン５０Ａの外周面の摩擦係数が、他のダンパピン５０Ｂの外周面の摩擦係数よりも小さい。

＜作用効果＞
タービン１０の回転時には、各ダンパピン５０に対して径方向外側に向かう遠心力が作用する。これによってダンパピン５０は、図３に示すように、互いに隣り合うプラットフォーム３２の外周側側面３５同士の隙間を閉塞しつつ、これらプラットフォーム３２のダンパ当接面３８の双方に外周面が当接する。この際、タービン動翼３０に励振力が作用すると、ダンパピン５０がダンパ当接面３８に対して滑ることでこれらダンパピン５０とダンパ当接面３８との間での摩擦が発生する。これにより、当該摩擦力による振動の減衰を得ることができる。

ここで、例えば全てのダンパピン５０が同一構造の場合、各ダンパピン５０がダンパ当接面３８に対して滑り出すタイミングは同一となる。即ち、ある励振力が作用した際に全てのダンパ当接面３８とダンパピン５０との間で摩擦力が発生する。これによって、ある特定の励振力に対しては適切な減衰を付与することができるものの、当該減衰を発揮できるのは非常に限られた範囲の励振力のみとなる。

これに対して、本実施形態では、外周面の摩擦係数が異なる二種類のダンパピン５０Ａ，５０Ｂが設けられている。そのため、これら二種類のダンパピン５０Ａ，５０Ｂが滑り始めるタイミングが異なる。摩擦係数が相対的に小さいダイヤモンドライクカーボンのコーティング層５２Ａを有するダンパピン５０Ａは、比較的小さい励振力が作用する際に滑ることで、摩擦による減衰を付与する。一方、摩擦係数が相対的に大きいタングステンカーバイドのコーティング層５２Ｂを有するダンパピン５０Ｂは、比較的大きい励振力が作用する際に滑ることで、摩擦による減衰を付与する。これによって、励振力の幅広い範囲に対して効果的に振動を抑えることができる。

また、タービン動翼３０のダンパ当接面３８に対するダンパピン５０の滑り出しが異なることで、タービン動翼３０全体としてミスチューン構造とすることができる。これによって、耐フラッタ性を向上させることもできる。

また、タービン動翼３０同士でダンパピン５０が滑り出す励振力が異なってくるため、励振力及び振動レベルが変化しても、タービン動翼段２０全体としての振動数変化も小さくすることができる。
一方で、励振力が小さく、ダンパピン５０が滑り出す前の段階では、各ダンパピン５０の外周面の摩擦係数の差がタービン動翼３０全体の振動数に及ぼす影響は小さい。そのため、励振力が比較的小さい段階では、振動特性の予測は容易に行うことができる。

さらに本実施形態では、コーティング層５２の材料を変えることでダンパピン５０の外周面の摩擦係数を安価かつ容易に変えることができる。

なお、本実施形態ではコーティング層５２の材料を変えることでダンパピン５０の外周面の摩擦係数を変化させる構成としたが、これに限定されることはない。例えば、コーティング層５２の表面の面粗さを変えることによって摩擦係数を変化させてもよい。また、コーティング層５２を設けずに、ダンパピン本体５１の表面の面粗さを変えることによって摩擦係数を変化させてもよい。表面粗さは機械加工や化学的処理によって容易に変化させることができる。

また、第一実施形態では、２つの材料のコーティング層５２Ａ，５２Ｂを用いた例について説明したが、三種類以上のコーティング層を用いて、三種類以上のダンパピン５０を構成してもよい。即ち、互いに摩擦特性の異なる複数のダンパピン５０を構成してもよい。

なお、少なくとも一のダンパピン５０の摩擦特性が他のダンパピン５０の摩擦特性と異なるように、ダンパピン５０の構造が相違していればよい。また、タービン１０の回転時に、少なくとも一のダンパピン５０のダンパ当接面３８に対する押し付け荷重が、他のダンパピン５０のダンパ当接面３８に対する押し付け荷重と異なる構成とされていればよい。これによって、摩擦特性をダンパピン５０同士で異なるものとすることができる。即ち、複数のダンパピン５０が同一構造とされているのではなく、複数のダンパピン５０のうちの少なくとも一つが、他のダンパピン５０と異なる構造をなしていればよい。その結果、ミスチューン構造とすることができ、耐フラッタ性を向上させることができる。

さらに、複数のダンパピン５０のうちの少なくとも一つが当接するダンパ当接面３８の摩擦係数が、他のダンパピン５０が当接するダンパ当接面３８の摩擦係数と異なる構成としてもよい。
また、例えば、ダンパ当接面３８の表面にコーティング層を形成し、当該コーティング層の材料をダンパ当接面３８毎に変えることで上記構成を実現してもよい。また、ダンパ当接面３８の面粗さを変えることで上記構成を実現してもよい。

＜第一実施形態の第一変形例＞
ここで、第一実施形態の第一変形例として、例えば図４に示すように、各ダンパピン６０Ａ，６０Ｂをダンパピン本体６１Ａ，６１Ｂのみから形成し、ダンパピン本体６１Ａ，６１Ｂを形成する材料である母材をダンパピン６０Ａ，６０Ｂ同士で異なるものとしてもよい。即ち、ダンパピン６１Ａの母材を第一の材料から形成し、ダンパピン６１Ｂの母材を第二の材料から形成してもよい。

ダンパピン６０Ａ，６０Ｂ（ダンパピン本体６１Ａ，６１Ｂ）の母材の材料が異なることにより、ダンパピン６０Ａ，６０Ｂ毎の密度が相違することになる。このため、ダンパピン６０Ａ，６０Ｂ全体としての重量も異なる。これによって、各ダンパピン６０Ａ，６０Ｂに遠心力が作用した場合におけるダンパピン６０Ａ，６０Ｂからプラットフォーム３２のダンパ当接面３８への押し付け荷重を変化させることができる。押し付け荷重がダンパピン６０Ａ，６０Ｂ毎に異なれば、該ダンパピン６０Ａ，６０Ｂとダンパ当接面３８との間の摩擦力も変化する。したがって第一実施形態同様、幅広い励振力に対して減衰を付与することができる。

また、ダンパピン６０Ａ，６０Ｂの母材が表面に露出しているため、母材の材料毎の摩擦係数に基づく摩擦力が生じることになる。これによっても、ダンパピン６０Ａ，６０Ｂ毎に異なる摩擦力を生じさせることができる。

＜第一実施形態の第二変形例＞
第一実施形態の第二変形例として、例えば図５に示すように、複数のダンパピン７０Ａ，７０Ｂの外周面の直径を互いに異なるものとしてもよい。ダンパピン７０Ａの直径を相対的に小さくし、ダンパピン７０Ｂの直径を相対的に大きくしてもよい。

ダンパピン７０Ａ，７０Ｂの直径が異なることにより、ダンパピン７０Ａ，７０Ｂ毎の重量が相違する他、ダンパ当接面３８におけるダンパピン７０Ａ，７０Ｂの当接箇所が各プラットフォーム３２で異なるものとなる。これによって、ダンパピン７０Ａ，７０Ｂが滑り始めるタイミングを変えることで、幅広い範囲の励振力に対して減衰を付与することができる。

＜第一実施形態の第三変形例＞
第一実施形態の第三変形例として、例えば図６に示すようにダンパピン８０Ａ，８０Ｂを複数の分割ピン８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄから構成してもよい。即ち、第三変形例では、ダンパピン８０Ａ，８０Ｂは、複数の分割ピン８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄを軸線Ｏ方向に接合した構成をなしている。複数の分割ピン８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄは、材料、大きさ、形状の異なる種々の構造のものがある。そして、図６（ａ），（ｂ）に例として示すように、複数のダンパピン８０Ａ，８０Ｂは、互いに異なる分割ピン８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄの組み合わせから構成されている。これによって、複数のダンパピン８０Ａ，８０Ｂの重量、密度を互いに異なるものとすることができる。したがって、第一実施形態同様、幅広い範囲の励振力に対応することができる。

＜第一実施形態の第四変形例＞
第一実施形態の第四変形例として、例えば図７に示す構成であってもよい。即ち、第四変形例のダンパピン９０Ａ，９０Ｂは、ダンパピン本体９１の外周面の軸線Ｏ方向の一部の領域のみにコーティング層９２Ａ，９２Ｂが形成されている。そして、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、複数のダンパピン９０Ａ，９０Ｂのうちの少なくとも一つのダンパピン９０Ａのコーティング層９２Ａの軸線Ｏ方向の位置が、他のダンパピン９０Ｂのコーティング層９２Ｂの軸線Ｏ方向の位置と異なっている。

ここで励振時におけるダンパピン９０Ａ，９０Ｂの振幅は、振動モード形状によって軸線Ｏ方向に一様でない場合がある。このため、ダンパピン９０Ａ，９０Ｂにおける振幅が大きい軸線Ｏ方向位置での摩耗が大きくなってしまう。本変形例では、このように振幅が大きくなる軸線Ｏ方向位置のみにコーティング層９２Ａ，９２Ｂを形成することで、ダンパピン９０Ａ，９０Ｂの摩耗を抑制することができる。
また、ダンパピン９０Ａ，９０Ｂ毎でコーティング層９２Ａ，９２Ｂの軸線Ｏ方向位置を変えることで、ダンパピン９０Ａ，９０Ｂ毎の振動特性に変化を与えることができ、幅広い範囲の励振力に対応することが可能となる。

＜第二実施形態＞
次に第二実施形態について図８を参照して説明する。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、タービン動翼３０のプラットフォーム３２の側面３４に、該側面３４から凹み軸線Ｏ方向に延びる溝部１００が形成されている。そして、隣り合うプラットフォーム３２の溝部１００同士によって、これら溝部１００の形状に従ってプラットフォーム３２を軸線Ｏ方向に貫通するように延びる板バネ収容空間Ｒ２が形成されている。

各プラットフォーム３２の側面３４は、当該溝部１００によって径方向に分割されている。プラットフォーム３２の側面３４のうち、当該溝部１００の径方向外側の部分が外周側側面３５とされており、溝部１００の径方向内側の部分が内周側側面３６とされている。

プラットフォーム３２の溝部１００における径方向内側を向く面は、溝部上面１０１とされている。溝部上面１０１は、外周側側面３５の下端に接続されている。溝部上面１０１における外周側側面３５とは反対側の端部は、軸線Ｏに平行かつ径方向に延びる溝部底面１０２の径方向外側の端部に接続されている。溝部底面１０２における径方向内側の端部と内周側側面３６の径方向外側の端部との間には、軸線Ｏに平行かつ周方向に延びて径方向外側を向く溝部下面１０３が形成されている。板バネ収容空間Ｒ２は、互いに隣り合うプラットフォーム３２同士の溝部上面１０１、溝部底面１０２及び溝部下面１０３によって区画形成されている。

＜板バネダンパ＞
本実施形態では、板バネ収容空間Ｒ２に板バネダンパ１１０（ダンパ部材）が収容されている。板バネダンパ１１０は、軸線Ｏに直交する断面形状が、径方向外側に開口するＣ字状をなしている。板バネダンパ１１０は、一様な断面形状で軸線Ｏ方向に延びている。

板バネダンパ１１０は、断面Ｃ字状の両端側の部分が、溝部１００における溝部上面１０１に面接触している。板バネダンパ１１０の断面Ｃ字状における開口は、一対の外周側側面３５の間に位置している。そして、板バネダンパ１１０は、断面Ｃ字状の両端側よりも内側の部分が、溝部底面１０２、溝部下面１０３に順次当接している。板バネダンパ１１０における一対の溝部下面１０３の間の部分は、これら溝部下面１０３にわたっている。板バネダンパ１１０は、断面Ｃ字状の開口を開く方向に付勢されている。

板バネダンパ１１０は、板バネダンパ本体１１１及びコーティング層１１２を有している。
板バネダンパ本体１１１は、金属から形成されており、板バネダンパ１１０における断面Ｃ字状の内側の部分を構成する。コーティング層１１２は、板バネダンパ１１０における断面Ｃ字状の外側の部分を構成しており、板バネダンパ１１０の外面（断面Ｃ字の外側を向く面）に積層されている。コーティング層１１２が、溝部１００の溝部上面１０１、溝部底面１０２及び溝部下面１０３にそれぞれ当接している。このような板バネダンパ１１０は、各板バネ収容空間Ｒ２に対応して複数が設けられている。

ここで本実施形態では、複数の板バネダンパ１１０のうちの一部の板バネダンパ１１０のコーティング層１１２は、第一の材料としてのダイヤモンドライクカーボンから形成されている。また、複数の板バネダンパ１１０のうちの一部の板バネダンパ１１０を除く他の板バネダンパ１１０のコーティング層１１２は、第二の材料としてのタングステンカーバイドから形成されている。そのため、一部の板バネダンパ１１０の外面の摩擦係数は、他の板バネダンパ１１０の外面の摩擦係数よりも小さい。

＜作用効果＞
板バネダンパ１１０は、隣り合うプラットフォーム３２の溝部１００の内面を付勢力によって押圧している。タービンに励振力が作用すると、板バネダンパ１１０の外面が溝部１００の内面に対して滑ることで、板バネダンパ１１０と溝部１００の内面との間で摩擦力が発生する。これにより、当該摩擦力による振動の減衰を得ることができる。

これに対して、本実施形態では、外周の摩擦係数が異なる二種類の板バネダンパ１１０が設けられている。そのため、これら二種類の板バネダンパ１１０が滑り始めるタイミングが異なる。したがって、第一実施形態と同様、励振力の幅広い範囲に対して効果的に振動を抑えることができる。

第二実施形態では、少なくとも一の板バネダンパ１１０の摩擦特性が他の板バネダンパ１１０の摩擦特性と異なるように、板バネダンパ１１０の構造が相違していればよい。

さらに、複数の板バネダンパ１１０のうちの少なくとも一つが当接する溝部１００の内面の摩擦係数が、他の板バネダンパ１１０が当接する溝部１００の内面の摩擦係数と異なる構成としてもよい。例えば、溝部１００の内面にコーティング層を形成し、溝部１００同士で当該コーティング層の材料を変えることで実現してもよい。また、溝部１００の内面の面粗さを変えることで実現してもよい。
さらに三種類以上のコーティング層を用いて三種類以上の板バネダンパ１１０を適用してもよい。

板バネダンパ１１０を板バネダンパ本体１１１のみから構成し、当該板バネダンパ本体１１１を構成する材料を板バネダンパ１１０同士で異なるものとしてもよい。
板バネダンパ１１０の大きさを板バネダンパ１１０同士で異なるものとしてもよい。
コーティング層１１２を板バネダンパ本体１１１の軸線Ｏ方向の一部の領域のみに形成してもよい。この場合、板バネダンパ１１０同士のコーティング層１１２の軸線Ｏ方向の位置を異なるものとしてもよい。
板バネダンパ１１０を複数の板バネダンパ片を組み合わせて構成してもよい。この場合、板バネダンパ１１０同士で異なる板バネダンパ片の組み合わせからこれら板バネダンパ１１０を構成してもよい。

＜第三実施形態＞
次に第三実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。第三実施形態では第一及び第二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。
第三実施形態のタービン動翼３０は、翼本体４１の径方向外側の端部にシュラウド１２０を有している。シュラウド１２０は翼本体４１の先端から軸線Ｏ方向及び周方向に張り出すように設けられている。シュラウド１２０における周方向を向く側面１２１の一部は、タービン１０の回転時に周方向に隣り合うシュラウド１２０同士で当接し合うコンタクト面１３０とされている。

本実施形態では、図１０に示すように、シュラウド１２０の側面１２１の一部にコーティング層１４０が形成されている。そして、当該コーティング層１４０の表面が、隣り合うシュラウド１２０同士で当接し合うコンタクト面１３０とされている。隣り合うシュラウド１２０のコンタクト面１３０同士によって、摩擦ダンパ１５０が構成されている。本実施形態では、各コンタクト面１３０の当接箇所に摩擦ダンパ１５０が構成されており、即ち、複数の摩擦ダンパ１５０が構成されている。

ここで本実施形態では、複数の摩擦ダンパ１５０のうち一部の摩擦ダンパ１５０を構成するコンタクト面１３０のコーティング層１４０の材料が、当該一部の摩擦ダンパ１５０を除く他の摩擦ダンパ１５０を構成するコンタクト面１３０のコーティング層１４０の材料と異なる。具体的には、一部の摩擦ダンパ１５０のコーティング層１４０は第一の材料から構成されており、他の摩擦ダンパ１５０のコーティング層１４０は第二の材料から構成されている。第一の材料と第二の材料とは互いに摩擦係数の異なる材料である。例えば第一実施形態同様、第一の材料としてダイヤモンドライクカーボン、第二の材料としてタングステンカーバイドを用いることができる。

＜作用効果＞
本実施形態では、一部の摩擦ダンパ１５０と他の摩擦ダンパ１５０とをそれぞれ構成するコーティング層１４０の摩擦係数が異なる。そのため、各摩擦ダンパ１５０での摩擦特性が異なることになる。そのため、第一、第二実施形態同様、これら摩擦ダンパ１５０によって幅広い範囲の励振力に対して振動減衰を与えることができる。よって、耐フラッタ耐性の向上を図ることができる。

なお、三種類以上のコーティング層１４０を用いて三種類以上の摩擦ダンパ１５０を構成してもよい。
また、例えば第三実施形態の変形例として、摩擦ダンパ１５０のコンタクト面１３０の接触面積を、摩擦ダンパ１５０毎に異なるものとすることによって各摩擦ダンパ１５０の摩擦特性を変化させてもよい。この場合も上記同様、幅広い範囲の励振力に対して振動減衰を与えることができる。
さらに、コーティング層１４０を用いることなく、シュラウド１２０の側面をコンタクト面１３０として、これら側面同士を直接的に接触させることで摩擦ダンパ１５０を構成してもよい。この際、シュラウド１２０の側面の面粗さを摩擦ダンパ１５０毎に異なるものとすることで摩擦特性を変化させてもよい。

＜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、本発明をガスタービン１のタービン動翼３０に適用した例について説明したが、例えばジェットエンジンの動翼や蒸気タービンの動翼等、他の回転機械の動翼に本発明を適用してもよい。

１ガスタービン
２圧縮機
３圧縮機ロータ
４圧縮機ケーシング
５圧縮機動翼段
６圧縮機動翼
７圧縮機静翼段
８圧縮機静翼
９燃焼器
１０タービン
１１タービンロータ（回転軸）
１１ａディスク
１２タービンケーシング
１３タービン静翼段
１４タービン静翼
２０タービン動翼段
３０タービン動翼
３１翼根
３２プラットフォーム
３３外周面
３４側面
３５外周側側面
３６内周側側面
３７凹部
３８ダンパ当接面
３９凹部底面
４０凹部下面
４１翼本体
５０ダンパピン（ダンパ部材）
５０Ａダンパピン
５０Ｂダンパピン
５１ダンパピン本体
５２コーティング層
５２Ａコーティング層
５２Ｂコーティング層
６０Ａダンパピン
６０Ｂダンパピン
６１Ａダンパピン本体
６１Ｂダンパピン本体
７０Ａダンパピン
７０Ｂダンパピン
８０Ａダンパピン
８０Ｂダンパピン
８１ａ分割ピン
８１ｂ分割ピン
８１ｃ分割ピン
８１ｄ分割ピン
９０Ａダンパピン
９０Ｂダンパピン
９１ダンパピン本体
９２Ａコーティング層
９２Ｂコーティング層
１００溝部
１０１溝部上面
１０２溝部底面
１０３溝部下面
１１０板バネダンパ（ダンパ部材）
１１１板バネダンパ本体
１１２コーティング層
１２０シュラウド
１２１側面
１３０コンタクト面
１４０コーティング層
１５０摩擦ダンパ
Ｒ１ダンパ収容空間
Ｒ２板バネ収容空間
Ｏ軸線

Claims

軸線回りに回転する回転軸と、
前記回転軸の外周側で周方向に配列された複数の動翼であって、前記回転軸に取り付けられる翼根、該翼根の径方向外側に設けられたプラットフォーム、及び該プラットフォームから径方向外側に延びる翼本体を有する動翼と、
互いに隣り合う前記動翼の間にそれぞれ設けられて、これら隣り合う動翼のプラットフォームの双方に表面が当接する複数のダンパ部材と、
を備え、
前記ダンパ部材は、前記軸線方向に延びるピン状をなすとともに、前記軸線方向に接続された複数の分割ピンから構成されており、
前記複数の分割ピンは互いに、材料、大きさ、形状の少なくとも一つが異なり、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材が、他の前記ダンパ部材とは異なる前記分割ピンの組み合わせから構成されていることによって、複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つが、他の前記ダンパ部材と異なる構造をなしている回転機械。
軸線回りに回転する回転軸と、
前記回転軸の外周側で周方向に配列された複数の動翼であって、前記回転軸に取り付けられる翼根、該翼根の径方向外側に設けられたプラットフォーム、及び該プラットフォームから径方向外側に延びる翼本体を有する動翼と、
互いに隣り合う前記動翼の間にそれぞれ設けられて、これら隣り合う動翼のプラットフォームの双方に表面が当接する複数のダンパ部材と、
を備え、
前記ダンパ部材は、
前記軸線方向に延びるダンパ本体と、
該ダンパ本体の外周面における前記軸線方向の一部のみの領域を覆うコーティング層を有し、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の前記コーティング層の前記軸線方向の位置が、他の前記ダンパ部材の前記コーティング層の前記軸線方向の位置と異なる回転機械。
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの表面の摩擦係数が、他の前記ダンパ部材の表面の摩擦係数と異なる請求項１又は２に記載の回転機械。
前記ダンパ部材は、
ダンパ部材本体と、
該ダンパ部材本体の外面を覆うコーティング層と、を有し、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の前記コーティング層の材料が、他の前記ダンパ部材の前記コーティング層の材料と異なる請求項１から３のいずれか一項に記載の回転機械。
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の重量が、他の前記ダンパ部材の重量と異なる請求項１から４のいずれか一項に記載の回転機械。
前記ダンパ部材は、母材から形成されたダンパ部材本体を有し、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材本体の母材の材料が、他の前記ダンパ部材の前記ダンパ部材本体の母材の材料と異なる請求項１から５のいずれか一項に記載の回転機械。
前記ダンパ部材は、前記軸線方向に延びるピン状をなしており、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材の外径が、他の前記ダンパ部材の外径と異なる請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機械。
軸線回りに回転する回転軸と、
前記回転軸の外周側で周方向に配列された複数の動翼であって、前記回転軸に取り付けられる翼根、該翼根の径方向外側に設けられたプラットフォーム、及び該プラットフォームから径方向外側に延びる翼本体を有する動翼と、
互いに隣り合う前記動翼の間にそれぞれ設けられて、これら隣り合う動翼のプラットフォームのダンパ当接面の双方に対して表面が当接する複数のダンパ部材と、
を備え、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つが当接する前記ダンパ当接面の摩擦係数が、他の前記ダンパ部材が当接する前記ダンパ当接面の摩擦係数と異なり、
前記ダンパ当接面の一部は、前記プラットフォームの表面に積層されたコーティング層によって形成されており、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つの前記ダンパ部材が当接するダンパ当接面における前記コーティング層の軸線方向位置が、他の前記ダンパ部材が当接する前記ダンパ当接面における前記コーティング層の軸線方向位置と異なる回転機械。
前記ダンパ当接面は、前記プラットフォームの表面に積層されたコーティング層によって形成されており、
複数の前記ダンパ部材のうちの少なくとも一つが当接する前記ダンパ当接面における前記コーティング層の摩擦係数が、他の前記ダンパ部材が当接する前記ダンパ当接面における前記コーティング層の摩擦係数と異なる請求項８に記載の回転機械。