JP7178874B2 - 回転機械の翼の制振装置及びこれを備えた回転機械 - Google Patents

Description

本開示は、回転機械の翼の制振装置及びこれを備えた回転機械に関する。

近年、回転機械（例えば航空エンジンやガスタービン等）の回転に伴う翼の振動の抑制が求められている。

例えば特許文献１に記載の部品では、ガスタービンの翼に振動ダンパを封入した空洞を組み込むことで、翼の振動を抑制している。

特表２０１６－５２８４４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の部品のように、回転機械の翼に形成された空洞に振動ダンパを封入する場合には翼が肉厚となるため、コンパクト化が求められる回転機械への適用が難しいことがある。また、翼の空洞に封入された振動ダンパは、劣化しても、容易に交換できない虞があった。

よって、本発明の幾つかの実施形態は、上記の事情に鑑みて、省スペースかつ交換容易な回転機械の翼の制振装置及びこれを備えた回転機械を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る制振装置は、
回転機械の翼の制振装置であって、
前記翼のプラットフォームの下方に形成された空洞に収容可能、かつ、前記翼に対して着脱可能に構成された１以上の筐体と、
前記筐体の内部に形成される制振空間に設けられた減衰材と、
を備える。

上記（１）の構成によれば、スペースを確保しやすい翼のプラットフォームの下方に制振装置を設置可能となり、省スペース化を実現できる。
また、制振装置が回転機械からの熱等により劣化しても、翼のプラットフォームの下方に形成された空洞に設置された筐体ごと取り換え可能であるため、交換容易である。
こうして、上記（１）の構成により、省スペースかつ交換容易な回転機械の翼の制振装置を提供することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記筐体は、前記制振空間から独立して前記筐体内に形成された空間を含み、
前記減衰材は、前記筐体内のうち前記制振空間に選択的に設けられる。

上記（２）の構成によれば、制振装置の筐体内に、減衰材が設けられない空間を含むので、制振装置を軽量化することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、
前記筐体は、
前記減衰材よりも密度が大きい材料からなり、かつ、前記筐体に着脱可能に構成された重量部材をさらに備える。

上記（３）の構成によれば、重量部材が筐体に着脱可能に構成されているため、回転機械の各々の翼の固有振動数を重量部材の変更によって調整することで（所謂、ミスチューニング）、フラッタを抑制できる。
こうして、上記（３）の構成により、減衰材による翼の振動の減衰効果に加えて、重量部材を用いたミスチューニングによるフラッタ抑制効果をも享受することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、
前記筐体は、前記翼のコード方向に沿って延在するように構成され、
前記制振空間は、前記筐体の内部空間のうち前記翼の前縁側の領域又は後縁側の領域の少なくとも一方に形成される。

上記（４）の構成によれば、プラットフォームのうち翼厚さ方向において翼型部の前縁及び後縁を挟んで両側に位置する領域といった振幅が大きい領域に制振空間を設置できるため、より効果的に翼の振動を抑制できる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか一つに記載の構成において、
前記制振空間は、
前記プラットフォームの下方の前記空洞のうち、前記翼の高さ方向において、前記プラットフォーム寄りに設けられる。

上記（５）の構成によれば、制振空間を、より振幅の大きいプラットフォーム寄りに設置できるため、より一層効果的に翼の振動を抑制できる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか一つに記載の構成において、
前記筐体は、前記翼の厚さ方向において、前記翼の翼型部に対して前記翼の負圧面側又は圧力面側にずれた位置に設けられる。

上記（６）の構成によれば、振幅が比較的大きい翼型部から翼の厚さ方向に離れた位置に制振空間が設けられることになり、減衰材による制振効果を高めることができる。
また、上記（６）の構成によれば、翼の翼型部に対してずれた位置に制振装置の筐体が設置されるため、筐体を収容するためにプラットフォームの下方に形成される空洞に起因した翼の強度低下を抑制できる。このため、遠心力に起因して翼に大きな荷重が作用しても、翼の損傷を回避することができる。このように、上記（６）の構成によれば、翼の強度を落とすことなく、翼の振動を抑制できる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の構成において、
前記翼の厚さ方向において前記翼の翼型部を挟んで前記翼の負圧面側と圧力面側とにそれぞれ一対の前記筐体が設けられる。

上記（７）の構成によれば、翼の負圧面側と圧力面側の双方に制振装置を設置することができるため、より効果的に翼の振動を抑制できる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れか一つに記載の構成において、
前記制振空間は、前記翼の前縁又は後縁のうち少なくとも一方のエッジに対して下記条件（ａ）又は（ｂ）の何れかを満たす。
（ａ）前記翼のコード方向において、前記制振空間が前記エッジにオーバラップしている
（ｂ）前記コード方向において、前記エッジに対する前記制振空間のずれ量の前記翼のコード長に対する割合が０．１以下である。

上記（８）の構成によれば、振幅が大きい翼のエッジ（前縁又は後縁）付近に制振空間を設置できるため、より効果的に翼の振動を抑制できる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか一つに記載の構成において、
前記筐体は、前記制振空間内に設けられる少なくとも一つの壁部材を含み、
各々の前記壁部材は、前記制振空間を、該壁部材を挟んで対向して互いに連通する一対の領域を含む複数の領域に区分けするとともに、
前記減衰材は、前記一対の領域間で移動可能に構成される。

上記（９）の構成によれば、制振空間のうち壁部材を挟んで対向する一対の領域は互いに連通しており、これら一対の領域間で減衰材が移動可能である。このため、一対の領域の一方側から他方側の領域へ減衰材が移動する際に、減衰材と、壁部材又は制振空間の内壁との間で摩擦が起き、翼の振動エネルギーを効果的に吸収できる。その結果、より一層効果的に翼の振動を抑制できる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載の構成において、
前記制振空間内において、前記少なくとも一つの壁部材と、前記制振空間を画定する前記筐体の内壁面との間の距離が最小となる最小間隙部が、前記翼の厚さ方向において前記筐体の中央位置よりも前記翼の翼型部から離れた位置に形成される。

上記（１０）の構成によれば、翼厚さ方向において翼型部から比較的遠い位置に最小間隙部が位置することとなる。その結果、プラットフォームのうち振幅が大きい翼型部から離れた領域付近で減衰材と該最小間隙部を形成する壁部材及び制振空間の内壁との間で摩擦が起き、より効果的に翼の振動を抑制できる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）に記載の構成において、
前記制振空間内において、前記少なくとも一つの壁部材と、前記制振空間を画定する前記筐体の内壁面との間の距離が最小となる最小間隙部が形成され、
前記壁部材は、前記最小間隙部から離れるにつれて前記内壁面との間の距離が拡大するように前記内壁面に対して傾斜した傾斜面を有する。

上記（１１）の構成によれば、壁部材を挟んで対向して互いに連通する一対の領域のうち一方の領域は、前述の傾斜面が設けられたことにより、容積が十分に確保される。このため、翼の振動に伴って、最小間隙部を通って傾斜面が存在する領域への減衰材の移動が阻害されにくくなる。その結果、より一層効果的に翼の振動の抑制が可能となる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１１）の何れか一つに記載の構成において、
前記壁部材は、
前記翼のコード方向に沿って延在する軸方向壁部と、
前記翼の厚さ方向に沿って延在する周方向壁部と、
を含む。

上記（１２）の構成によれば、翼の厚さ方向の振動を伴う振動モードと、コード方向の振動を伴う振動モードとを含む複数の振動モードへの対応が可能となる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１２）の何れか一つに記載の構成において、
前記壁部材は、
前記壁部材で区分けされた前記一対の領域を互いに連通させる複数の穴を含む。

上記（１３）の構成によれば、翼の振動に伴い、減衰材が複数の穴を介して、壁部材で区分けされた一対の領域間を移動することで、複数の穴と減衰材との摩擦により翼の振動エネルギーが吸収され、より一層効果的に翼の制振が可能となる。

（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
プラットフォームおよび該プラットフォームに立設された翼型部を含む翼と、
前記プラットフォームの下方において前記翼に取り付けられた、上記（１）乃至（１３）の何れか一つに記載の制振装置と、
を備える。

上記（１４）の構成によれば、スペースを確保しやすい翼のプラットフォームの下方に制振装置を設置可能となり、省スペース化を実現できる。
また、制振装置が回転機械からの熱により劣化しても、翼のプラットフォームの下方に形成された空洞に設置された筐体ごと取り換え可能であるため、交換容易である。
こうして、上記（１４）の構成により、省スペースかつ交換容易に翼の振動を抑制可能な回転機械を提供することができる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、省スペースかつ交換容易な回転機械の翼の制振装置及びこれを備えた回転機械を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る回転機械の構成を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る回転機械の翼の構成を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る翼のＡ－Ａ断面概略図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の他の実施形態に係る制振装置の平面視図である。 本発明の一実施形態に係る壁部材の概略図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
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、凹凸部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の構成を示す概略構成図である。

図１に示す回転機械３００は、翼１と、翼１に取り付けられた制振装置１００と、を備える。
図１に示す例では、制振装置１００が取り付けられる翼１は、周方向に配列された複数の動翼であり、各々の動翼は、ロータディスク３０２の外周面から径方向外側に向かって延在する。より具体的には、各々の翼１（動翼）は、ロータディスク３０２の外周面に設けられた溝３０４に各々の翼１の翼根部３が嵌合されることでロータディスク３０２に取り付けられる。
なお、回転機械３００は、任意の回転機械であってよく、例えば圧縮機であってもよいし、航空エンジン又はガスタービンであってもよい。例えば回転機械３００が圧縮機である場合、翼１は圧縮機の回転軸に複数取り付けられ、回転軸を中心に回転することによって、外部から取り込んだ空気を圧縮する。一方、回転機械３００が航空エンジン又はガスタービンであった場合、翼１は航空エンジン又はガスタービンの回転軸に複数取り付けられ、燃焼ガスによって駆動される。

図２は、本発明の一実施形態に係る回転機械の翼の構成を示す概略構成図である。
図２に示すように、翼１は、翼根部３と、プラットフォーム５０と、翼型部５と、シュラウド７と、を含む。
翼根部３は、例えば図１に示すロータディスク３０２の溝３０４に篏合され、これにより翼１が回転軸に固定される。なお、翼根部３は、翼厚さ方向Ｔに突出する複数のリブ部３ａを有していてもよい。図２に示す一実施形態における翼１の翼根部３には、リブ部３ａが６つ形成されている。

プラットフォーム５０は、翼根部３と一体的に構成されている。プラットフォーム５０は、翼１のコード方向Ｃにおいて、翼根部３から前方および後方にそれぞれ突出する一対の突出部５０ａを有する。プラットフォーム５０の下方には、空洞５２が形成されている。
ここで、コード方向Ｃは、後述する基端部５ａにおいて、後述する翼型部５の前縁５ｅ及び後縁５ｆを結ぶコードに沿った方向である。図２に示す例では、コード方向Ｃは、翼根部３の溝３０４への挿入方向と略一致する。また、翼根部３からみて「前方」とは、後述の翼型部５の後縁５ｆから前縁５ｅに向かう方向を指し、翼根部３からみて「後方」とは、前縁５ｅから後縁５ｆに向かう方向を指す。さらに、プラットフォーム５０の下方とは、翼高さ方向Ｈにおいて、プラットフォーム５０からみて翼根部３側を意味する。

上記構成のプラットフォーム５０には、翼型部５が立設される。
翼型部５は、負圧面（背面）５ｃ及び圧力面（腹面）５ｄを有する。負圧面５ｃは、凸状湾曲面によって形成されていてもよい。他方、圧力面５ｄは、凹状湾曲面によって形成されていてもよい。負圧面５ｃおよび圧力面５ｄは、前縁５ｅ及び後縁５ｆにおいて、互いに接続される。
翼型部５は、翼高さ方向Ｈにおいて、プラットフォーム５０の翼根部３が設けられる面とは反対側の面に設けられて、プラットフォーム５０を挟んで翼根部３とは反対側において翼高さ方向Ｈに沿って延在している。翼型部５は、プラットフォーム５０に固定される基端部５ａと、翼１の高さ方向Ｈにおいて基端部５ａと反対側の端部に位置する先端部５ｂとを有する。翼型部５は、翼１の高さ方向Ｈに向かって基端部５ａから離れるにつれて（即ち先端部５ｂに近づくにつれて）、捩られた形状を有していてもよい。

シュラウド７は、翼型部５の先端部５ｂに固定されている。隣接する複数の翼１の、各々のシュラウド７は、互いに押圧しあうように設置されていてもよく、翼１の回転時に発生する振動を摩擦減衰している。
なお、シュラウド７を具備しない翼１についても、後述の制振装置１００を適用可能である。

これまで、翼１の全体構成について述べてきた。
以下、図２を用いて、本発明の一実施形態にかかる翼１に設置される制振装置１００の構成について説明する。
本発明の一実施形態に係る制振装置１００は、上記構成の翼１のプラットフォーム５０の下方に形成された空洞５２に収容可能、かつ、翼１に対して着脱可能に構成された１以上の筐体１０２と、筐体１０２の内部に形成される制振空間１５０に設けられた減衰材と、を備える。

図２に示すように、制振装置１００のケーシングとしての筐体１０２は、プラットフォーム５０の下方に形成された空洞５２に収容できるように形成されている。さらに、筐体１０２は、空洞５２から着脱可能である。
なお、筐体１０２は、空洞５２の全部に設けられてもよいし、空洞５２の一部に設けられてもよい。また、筐体１０２は、筐体１０２全体が空洞５２に収まるように設けられてもよいし、一部が空洞５２から飛び出るように設けられていてもよい。
また、一対の空洞５２が、プラットフォーム５０の下方において、翼根部３からみて負圧面５ｃ側および圧力面５ｄ側にそれぞれ設けられていてもよい。この場合、一対の筐体１０２が、負圧面５ｃ側および圧力面５ｄ側に設けられた一対の空洞５２にそれぞれ収容されてもよい。

上記実施形態によれば、筐体１０２の内部には、減衰材が設けられた制振空間１５０が形成されるので、翼１の振動を抑制可能である。なお、減衰材については、後で詳述するが、減衰材は、例えば制振空間１５０内を移動可能な粉体や液体等である。
また、スペースを確保しやすい翼１のプラットフォーム５０の下方に制振装置１００を設置可能となり、省スペース化を実現できる。
さらに、回転機械３００の運転中に制振装置１００が高温環境に曝される場合、制振装置１００が熱等により劣化しても、翼１のプラットフォーム５０の下方に形成された空洞５２に設置された筐体１０２ごと着脱して取り換え可能であるため、交換容易である。
こうして、上記実施形態により、省スペースかつ交換容易な回転機械３００の翼１の制振装置を提供することができる。

上記構成の筐体１０２の内部に形成される制振空間１５０は、プラットフォーム５０の下方の空洞５２のうち、翼高さ方向Ｈにおいて、プラットフォーム５０寄りに設けられていてもよい。
図２に示すように、幾つかの実施形態では、翼厚さ方向Ｔに視たときの制振空間１５０の図心Ｅが、空洞５２のうち翼高さ方向Ｈにおける中央位置、又は筐体１０２のうち翼高さ方向Ｈにおける中央位置よりも上になるように、制振空間１５０が設けられている。
このように、制振空間１５０を翼１の翼高さ方向Ｈにおいてプラットフォーム５０寄りに設けることで、制振空間１５０をより振幅の大きいプラットフォーム５０寄りに設置できるため、より一層効果的に翼１の振動を抑制できる。

図３は、本発明の一実施形態に係る翼１のＡ－Ａ断面概略図である。
上述した筐体１０２は、翼厚さ方向Ｔにおいて翼１の翼型部５を挟んで翼１の負圧面５ｃ側と圧力面５ｄ側とにそれぞれ一対に設けられていてもよい。
幾つかの実施形態では、上述した制振装置１００の筐体１０２は、プラットフォーム５０の下方に、図３に示すように、翼型部５を挟んで翼厚さ方向Ｔにおける両側に形成された、各々の空洞５２に設けられる。即ち、負圧面５ｃ側の筐体１０２ａと、圧力面５ｄ側の筐体１０２ｂの、一対の筐体１０２が、翼１に設けられている。
さらに、制振空間１５０が各々の筐体１０２に形成されており、負圧面５ｃ側の筐体１０２ａに形成された制振空間１５０ａと、圧力面５ｄ側の筐体１０２ｂに形成された制振空間１５０ｂとを含む一対の制振空間１５０が、制振装置１００に設けられている。
このように、翼厚さ方向Ｔにおいて翼型部５を挟んで負圧面５ｃ側および圧力面５ｄ側の両方に筐体１０２を設けることで、より効果的に翼１の振動を抑制できる。

さらに、上記構成の筐体１０２は、翼厚さ方向Ｔにおいて、翼１の翼型部５に対して翼１の負圧面５ｃ側又は圧力面５ｄ側にずれた位置に設けられていてもよい。
図３に示す例示的な実施形態では、空洞５２に設けられた各々の筐体１０２と翼型部５とは、翼高さ方向Ｈに視た平面視において重なっていない。翼型部５の負圧面５ｃ側の筐体１０２ａの全体が翼１の負圧面５ｃ側にずれて位置しており、翼型部５の圧力面５ｄ側の筐体１０２ｂの全体が翼１の圧力面５ｄ側にずれて位置している。
このように、筐体１０２が、翼型部５に対して翼１の負圧面５ｃ側又は圧力面５ｄ側にずれた位置に設けられることで、振幅が比較的大きい翼型部５から翼厚さ方向Ｔに離れた位置に制振空間１５０が設けられることになり、減衰材による制振効果を高めることができる。
また、翼１の翼型部５に対してずれた位置に制振装置１００の筐体１０２が設置されるため、筐体１０２を収容するためにプラットフォーム５０の下方に形成される空洞５２に起因した翼１の強度低下を抑制できる。このため、遠心力に起因して翼１に大きな荷重が作用しても、翼１の損傷を回避することができる。このように、上記実施形態によれば、翼１の強度を落とすことなく、翼１の振動を抑制できる。

また、上述した筐体１０２は、翼１のコード方向Ｃに沿って延在するように構成されていてもよい。制振空間１５０は、筐体１０２の内部空間のうち翼１の前縁５ｅ側の領域又は後縁５ｆ側の領域の少なくとも一方に形成されていてもよい。
図３に示す例では、各々の筐体１０２には、仕切り壁１５１によって互いに隔てられた一対の制振空間１５０が形成されており、一方の制振空間１５０が筐体１０２の内部空間のうち前縁５ｅ側の領域に位置し、他方の制振空間１５０が筐体１０２の内部空間のうち後縁５ｆ側の領域に位置する。他の実施形態では、筐体１０２の内部空間のうち前縁５ｅ側の領域又は後縁５ｆ側の領域のうち何れか一方にのみ、制振空間１５０が形成される。例えば、後述する図９に示す例では、制振空間１５０が筐体１０２の内部空間のうち後縁５ｆ側の領域に位置するように設けられているが、筐体１０２の内部空間のうち前縁５ｅ側には制振空間１５０が設けられていない。
このように、筐体１０２の内部空間のうち前縁５ｅ側の領域又は後縁５ｆ側の領域に制振空間１５０が形成されることによって、プラットフォーム５０のうち翼厚さ方向Ｔにおいて翼型部５の前縁５ｅ及び後縁５ｆを挟んで両側に位置する領域といった振幅が大きい領域に制振空間１５０を設置できるため、より効果的に翼１の振動を抑制できる。
なお、図３に示す制振装置１００においては、翼型部５のコード長Ｌよりも、コード方向Ｃに沿った制振空間１５０の設置範囲の長さＮの方が長く、制振空間１５０の設置範囲の両端は、コード方向Ｃにおいて、翼型部５の前縁５ｅ及び後縁５ｆを越えて前方及び後方に延在している。それにより、プラットフォーム５０のうち翼厚さ方向Ｔにおいて翼型部５の前縁５ｅ及び後縁５ｆを挟んで両側に位置する４個の領域の各々に制振空間１５０が形成されている。

さらに、上記構成の筐体１０２の内部に形成される制振空間１５０は、翼１の前縁５ｅ又は後縁５ｆのうち少なくとも一方のエッジに対して下記（ａ）又は（ｂ）の条件を満たしてもよい。
（ａ）コード方向Ｃにおいて、制振空間１５０が前記エッジにオーバラップしている。
（ｂ）コード方向Ｃにおいて、前記エッジに対する制振空間１５０のずれ量のコード長Ｌに対する割合が０．１以下である。
図３に示す制振装置１００においては、一対の制振空間１５０がそれぞれ、前縁５ｅ及び後縁５ｆとオーバラップしている。さらに、前縁５ｅと、一方の制振空間１５０の前方側の端部との間のコード方向Ｃにおけるずれ量δが、翼１のコード長Ｌに対して、δ＜０．１Ｌとなっている。
このように、翼１のエッジ（前縁５ｅ又は後縁５ｆ）付近といった振幅が大きい位置に、制振空間１５０が設けられることで、より効果的に翼１の振動を抑制できる。

なお、負圧面５ｃ側又は圧力面５ｄ側に設けられた１以上の制振空間１５０のうち、少なくとも１つの制振空間１５０において、コード方向Ｃに沿った制振空間１５０の設置範囲の長さＮが、翼型部５のコード長Ｌに対して０．９Ｌ＜Ｎ＜１．１Ｌの長さを有していてもよい。

図４～図６及び図８～図１３は、本発明の一実施形態に係る制振装置１００を、翼高さ方向Ｈから視た平面視図である。図７は、本発明の一実施形態に係る制振装置１００の斜視図である。
これまで、制振装置１００の構成について述べてきた。
以下、図４～図１３を用いて、制振装置１００の筐体１０２内部の構成を説明する。なお、図４～図６及び図８～図１３に図示した制振装置１００において、紙面上側が翼厚さ方向Ｔにおいて翼１に近づく方向であり、紙面下側が翼厚さ方向Ｔにおいて翼１から離れる方向である。
図４～１３に示すように、制振装置１００の筐体１０２の内部には、制振空間１５０が形成されている。制振空間１５０の内部には、減衰材１８０が設けられている。

さらに、図４～図６及び図８～図１３に示すように、上述した筐体１０２は、制振空間１５０内に設けられる少なくとも一つの壁部材１６０を含み、各々の壁部材１６０は、制振空間１５０を、壁部材１６０を挟んで対向して互いに連通する一対の領域を含む複数の領域に区分けするとともに、減衰材１８０は、一対の領域間で移動可能に構成されてもよい。
このように、制振空間１５０のうち壁部材１６０を挟んで対向する一対の領域が互いに連通しており、減衰材１８０が、一対の領域の一方側から他方側の領域へ、連通している箇所を通って移動することで、減衰材１８０と、制振空間１５０を画定する筐体１０２の内壁又は壁部材１６０との間で摩擦が起き、翼１の振動エネルギーを効果的に吸収できる。その結果、より一層効果的に翼１の振動を抑制できる。
なお、壁部材１６０の、部材の長さや形状、設けられる数や、制振空間１５０内において設けられる場所等は特に限定されない。壁部材１６０は、制振空間１５０内で翼高さ方向Ｈに沿った一方側の端部及び他方側の端部の何れもが制振空間１５０の内壁面１０４と接続されていてもよく、翼高さ方向Ｈに沿った一方側の端部又は他方側の端部の少なくとも何れ一方が、少なくとも一部分において制振空間１５０の内壁面１０４から離間していてもよい。

図４に示す実施形態では、制振装置１００の筐体１０２の内部には、制振空間１５０が、仕切り壁１５１によって互いに隔てられるように翼１のコード方向Ｃに並んで２つ形成されており、各々の制振空間１５０に、１つの壁部材１６０と、減衰材１８０とが設けられている。各々の制振空間１５０において、壁部材１６０は、仕切り壁１５１からコード方向Ｃに沿って前方又は後方に延在している。各々の制振空間１５０は、壁部材１６０によって、翼厚さ方向Ｔにおいて壁部材１６０を挟んで一対の領域に区分けされる。壁部材１６０によって区分けされた一対の領域は、翼のコード方向Ｃにおいて制振空間１５０の前方又は後方の端部（即ち、各制振空間１５０のうち仕切り壁１５１とは反対側の端部）の近傍で連通する。減衰材１８０は、この連通した箇所において、制振空間１５０の内壁面１０４と、壁部材１６０の先端部との間を、矢印Ａのように移動する。これにより、減衰材１８０と、壁部材１６０及び制振空間１５０の内壁面１０４との間で摩擦が起き、翼１の振動エネルギーを効果的に吸収できる。

上述した壁部材１６０は、図５に示すように、翼１のコード方向Ｃに沿って延在する軸方向壁部１６２と、翼厚さ方向Ｔに沿って延在する周方向壁部１６４と、を含んでいてもよい。
このように、壁部材１６０が、翼１のコード方向Ｃと、翼厚さ方向Ｔに沿って延在することで、翼厚さ方向Ｔの振動を伴う振動モードと、コード方向Ｃの振動を伴う振動モードとを含む複数の振動モードへの対応が可能となる。

図５に示す実施形態では、制振装置１００の筐体１０２の内部には、制振空間１５０が、仕切り壁１５１によって互いに隔てられるように翼１のコード方向Ｃに並んで２つ形成されており、各々の制振空間１５０に、２つの壁部材１６０と、減衰材１８０とが設けられている。前方の制振空間１５０においては、翼１のコード方向Ｃに沿って延在する軸方向壁部１６２が２つ設けられており、後方の制振空間１５０においては、軸方向壁部１６２が１つ及び翼厚さ方向Ｔに沿って延在する周方向壁部１６４が１つ設けられている。減衰材１８０は、壁部材１６０を挟んで対向して互いに連通する一対の領域を含む複数の領域を、連通した箇所を通って矢印Ａのように移動する。これにより、減衰材１８０と、壁部材１６０及び筐体１０２の内壁面１０４との間で摩擦が起き、翼厚さ方向Ｔの振動を伴う振動モードと、コード方向Ｃの振動を伴う振動モードとの翼１の振動エネルギーを効果的に吸収できる。

さらに、上記構成の筐体１０２は、図６～図１０及び図１２～図１３に示すように、制振空間１５０から独立して形成された空間１１０を含み、減衰材１８０は、筐体１０２内のうち制振空間１５０に選択的に設けられていてもよい。
このように、筐体１０２内に、減衰材１８０が設けられない空間１１０を形成することで、制振装置１００を軽量化することができる。
なお、筐体１０２内において、空間１１０の、設けられる位置や大きさ、数などは特に限定されない。

図６～図８、図１０、図１２及び図１３に示す実施形態では、コード方向Ｃにおいて、筐体１０２のうち前方側領域及び後方側領域にそれぞれ制振空間１５０が設けられており、この２つの制振空間１５０に挟まれるように空間１１０が設けられている。

なお、図７に示すように、幾つかの実施形態では、空間１１０は、制振装置１００を翼厚さ方向Ｔに貫通して筐体１０２内に形成されていてもよい。また、他の実施形態では、空間１１０は、筐体１０２の何れかの外壁面に開口するように筐体１０２内に形成されていてもよいし、閉空間として筐体１０２内に形成されていてもよい。

さらに、図８～図１３に示すように、上記構成の筐体１０２の制振空間１５０内において、少なくとも一つの壁部材１６０と、制振空間１５０を画定する筐体１０２の内壁面１０４との間の距離が最小となる最小間隙部１７０が、翼厚さ方向Ｔにおいて筐体１０２の中央位置よりも翼１の翼型部５から離れた位置に形成されていてもよい。
このように、翼厚さ方向Ｔにおいて翼型部５から比較的遠い位置に最小間隙部１７０が位置することで、プラットフォーム５０のうち振幅が大きい翼型部５から離れた領域付近で減衰材１８０と該最小間隙部１７０を形成する壁部材１６０、及び、筐体１０２の制振空間１５０の内壁面１０４との間で摩擦が起き、より効果的に翼１の振動を抑制できる。

図８に示す実施形態では、コード方向Ｃにおいて、筐体１０２のうち前方側及び後方側にそれぞれ制振空間１５０が設けられており、各々の制振空間１５０に、３つの壁部材１６０と、減衰材１８０が設けられている。各々の制振空間１５０において、各々の壁部材１６０は、仕切り壁１５１から前方又は後方にコード方向Ｃに沿って延在している。各々の制振空間１５０に設けられた３つの壁部材１６０は、それぞれ長さが異なっており、最も長い壁部材１６０ａが翼厚さ方向Ｔにおいて最も翼型部５から離れた側（即ち紙面下側）に設けられ、最も短い壁部材１６０ｃが翼厚さ方向Ｔにおいて最も翼型部５に近い側（即ち紙面上側）に設けられ、中間の長さの壁部材１６０ｂが、最も長い壁部材１６０ａと最も短い壁部材１６０ｃの間の、翼厚さ方向Ｔにおいて筐体１０２の中央領域に設けられる。即ち、３つの壁部材１６０は、翼厚さ方向Ｔにおいて翼型部５に近づくにつれ（即ち紙面上側にいくにつれて）、その長さが短くなっていく。よって、最も長い壁部材１６０ａと、制振空間１５０の内壁面１０４との間に形成された最小間隙部１７０が、翼厚さ方向Ｔにおいて筐体１０２の中央位置よりも翼１の翼型部５から離れた位置に形成される。このように壁部材１６０の長さを調整して最小間隙部１７０を翼１の翼型部５から離れた位置に形成することで、最も振幅が大きい翼型部５から離れた側において摩擦を大きくすることが出来る。
なお、最小間隙部１７０は、筐体１０２の制振空間１５０内部において、翼１から離れた位置にあるほど、より効果的に翼１の振動を抑制できる。

また、図９～図１０及び図１２～図１３に示すように、壁部材１６０は、上述した最小間隙部１７０から離れるにつれて筐体１０２の内壁面１０４との間の距離が拡大するように筐体１０２の内壁面１０４に対して傾斜した傾斜面１６６を有していてもよい。
壁部材１６０を挟んで対向して互いに連通する一対の領域のうち一方の領域１５３は、傾斜面１６６が設けられたことにより、容積が十分に確保される。このため、翼１の振動に伴って、最小間隙部１７０を通って傾斜面１６６が存在する領域１５３への減衰材１８０の移動が阻害されにくくなる。その結果、より一層効果的に翼１の振動の抑制が可能となる。

図９に示す実施形態では、コード方向Ｃにおいて、筐体１０２のうち後方側に制振空間１５０が設けられており、前方側に空間１１０が設けられている。制振空間１５０には、１つの壁部材１６０と、減衰材１８０が設けられている。壁部材１６０は、翼型部５から離れる方向（即ち紙面下側）に向かって斜めに、筐体１０２の角に向かって延在している。この壁部材１６０の先端と筐体１０２の角における制振空間１５０の内壁面との間に、最小間隙部１７０が形成されている。
壁部材１６０は、翼厚さ方向Ｔにおいて、翼型部５から離れた方向に位置する制振空間１５０の内壁面１０４と対向する側面（即ち、壁部材１６０の両側面のうち翼型部５とは反対側の側面）が、壁部材１６０の先端（及び最小間隙部１７０）から離れるにつれて該内壁面１０４との間の距離が拡大するように筐体１０２の該内壁面１０４に対して傾斜した傾斜面１６６を有する。
壁部材１６０の該側面が、該内壁面１０４に対して平行である場合と比べ、傾斜した傾斜面１６６を有している方が、壁部材１６０の傾斜面１６６と該内壁面１０４との間に形成される領域１５３の容積が大きくなり、最小間隙部１７０を経由した領域１５３への減衰材１８０の移動（矢印Ａ参照）が阻害されにくくなる。

図１０に示す別の実施形態では、コード方向Ｃにおいて、筐体１０２のうち前方側と後方側にそれぞれ制振空間１５０が設けられており、この２つの制振空間１５０に挟まれるように空間１１０が設けられている。各々の制振空間１５０に１つの壁部材１６０と、減衰材１８０が設けられている。各々の壁部材１６０は、図９と同様に、翼型部５から離れる方向（即ち紙面下側）に向かって斜めに、筐体１０２の角に向かって延在している。

なお、上記構成の制振空間１５０に設けられた減衰材１８０の種類は特に限定されず、図４～図６及び図８～図１３に示すように粉体１８２であってもよいし、図１１に示すように液体１８４であってもよいし、図１２に示すように球体１８６であってもよい。減衰材１８０として粉体１８２を使用する際、その種類は特に限定されず、ニッケル合金であってもよいし、ステンレス鋼であってもよい。また、粉体１８２の粒径も特に限定されず、１００－３００μｍであってもよい。なお、粉体１８２の粒径は、粒子画像から計測した粒子径の分布から求めたメジアン径（ｄ５０）を指す。さらに、制振空間１５０の容積に対する減衰材１８０の充填率は特に限定されないが、減衰材１８０の自由度を確保し、かつ摩擦減衰効果が十分に発揮できる、６０～７０％程度の充填率であってもよい。

図１２及び図１３に示すように、筐体１０２は、筐体１０２に着脱可能に構成された重量部材２００をさらに備えていてもよい。重量部材２００は、上述した減衰材１８０よりも密度が大きい材料からなる。
筐体１０２に着脱可能に構成された重量部材２００を制振装置１００に設けることで、回転機械３００の各々の翼１の固有振動数を重量部材２００の変更によって調整することができ（所謂、ミスチューニング）、フラッタを抑制できる。
なお、筐体１０２にスロットが設けられ、重量部材２００を該スロットに挿入して着脱可能に構成してもよい。

図１２及び図１３に示す実施形態では、制振空間１５０及び空間１１０に加えて、重量部材２００が設けられている。
なお、制振空間１５０及び空間１１０及び重量部材２００は、筐体１０２内において、その配置や大きさなどは特に限定されない。

図１４は、本発明の一実施形態に係る壁部材１６０の概略図である。
上記構成の制振空間１５０に設けられる壁部材１６０は、壁部材１６０で区分けされた一対の領域を互いに連通させる複数の穴１６８を含んでいてもよい。
図１４に示す実施形態では、壁部材１６０の穴１６８は円として示されているが、穴１６８は円状に特に限定されず、多角形であってもよい。また、翼１の振幅が大きい部分に近い壁部材１６０の穴１６８を複雑な形状としてもよい。これにより、減衰材１８０と穴１６８との摩擦を大きくして、より効果的に翼１を制振してもよい。
壁部材１６０に複数の穴１６８を設けることで、翼１の振動に伴い、減衰材１８０が複数の穴１６８を介して、壁部材１６０で区分けされた一対の領域間を移動することで、複数の穴１６８と減衰材１８０との摩擦により翼１の振動エネルギーが吸収され、より一層効果的に翼１の制振が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

１ 翼
３ 翼根部
５ 翼型部
７ シュラウド
５０ プラットフォーム
５２ 空洞
１００ 制振装置
１０２ 筐体
１１０ 空間
１５０ 制振空間
１６０ 壁部材
１７０ 最小間隙部
１８０ 減衰材
２００ 重量部材
Ｃ コード方向
Ｔ 翼厚さ方向
Ｈ 翼高さ方向
Ｌ コード長

Claims (14)

1. 回転機械の翼の制振装置であって、
   前記翼のプラットフォームの下方に形成された空洞に収容可能、かつ、前記翼に対して着脱可能に構成された１以上の筐体と、
   前記筐体の内部に形成される制振空間に設けられた減衰材と、
   を備え、
   前記筐体は、前記制振空間から独立して前記筐体内に形成された空間を含み、
   前記減衰材は、前記筐体内のうち前記制振空間に選択的に設けられた
   制振装置。
2. 前記筐体は、
   前記減衰材よりも密度が大きい材料からなり、かつ、前記筐体に着脱可能に構成された重量部材をさらに備える
   請求項１に記載の制振装置。
3. 回転機械の翼の制振装置であって、
   前記翼のプラットフォームの下方に形成された空洞に収容可能、かつ、前記翼に対して着脱可能に構成された１以上の筐体と、
   前記筐体の内部に形成される制振空間に設けられた減衰材と、
   を備え、
   前記筐体は、
   前記減衰材よりも密度が大きい材料からなり、かつ、前記筐体に着脱可能に構成された重量部材をさらに備える
   制振装置。
4. 前記筐体は、前記翼のコード方向に沿って延在するように構成され、
   前記制振空間は、前記筐体の内部空間のうち前記翼の前縁側の領域又は後縁側の領域の少なくとも一方に形成される
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の制振装置。
5. 前記制振空間は、
   前記プラットフォームの下方の前記空洞のうち、前記翼の高さ方向において、前記プラットフォーム寄りに設けられる
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の制振装置。
6. 前記筐体は、前記翼の厚さ方向において、前記翼の翼型部に対して前記翼の負圧面側又は圧力面側にずれた位置に設けられる
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の制振装置。
7. 前記翼の厚さ方向において前記翼の翼型部を挟んで前記翼の負圧面側と圧力面側とにそれぞれ一対の前記筐体が設けられる
   請求項６に記載の制振装置。
8. 前記制振空間は、前記翼の前縁又は後縁のうち少なくとも一方のエッジに対して下記条件（ａ）又は（ｂ）の何れかを満たす。
   （ａ）前記翼のコード方向において、前記制振空間が前記エッジにオーバラップしている
   （ｂ）前記コード方向において、前記エッジに対する前記制振空間のずれ量の前記翼のコード長に対する割合が０．１以下である
   請求項１乃至７の何れか一項に記載の制振装置。
9. 前記筐体は、前記制振空間内に設けられる少なくとも一つの壁部材を含み、
   各々の前記壁部材は、前記制振空間を、該壁部材を挟んで対向して互いに連通する一対の領域を含む複数の領域に区分けするとともに、
   前記減衰材は、前記一対の領域間で移動可能に構成される
   請求項１乃至８の何れか一項に記載の制振装置。
10. 前記制振空間内において、前記少なくとも一つの壁部材と、前記制振空間を画定する前記筐体の内壁面との間の距離が最小となる最小間隙部が、前記翼の厚さ方向において前記筐体の中央位置よりも前記翼の翼型部から離れた位置に形成される
    請求項９に記載の制振装置。
11. 前記制振空間内において、前記少なくとも一つの壁部材と、前記制振空間を画定する前記筐体の内壁面との間の距離が最小となる最小間隙部が形成され、
    前記壁部材は、前記最小間隙部から離れるにつれて前記内壁面との間の距離が拡大するように前記内壁面に対して傾斜した傾斜面を有する
    請求項９又は１０に記載の制振装置。
12. 前記壁部材は、
    前記翼のコード方向に沿って延在する軸方向壁部と、
    前記翼の厚さ方向に沿って延在する周方向壁部と、
    を含む請求項９乃至１１の何れか一項に記載の制振装置。
13. 前記壁部材は、
    前記壁部材で区分けされた前記一対の領域を互いに連通させる複数の穴を含む
    請求項９乃至１２の何れか一項に記載の制振装置。
14. プラットフォームおよび該プラットフォームに立設された翼型部を含む翼と、
    前記プラットフォームの下方において前記翼に取り付けられた、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の制振装置と、
    を備える回転機械。
    

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