JP7213835B2 - タービンホイール - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンのタービンホイールに関する。

ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮機からの圧縮空気を燃料と混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器からの燃焼ガスによって軸動力を得るタービンとで大略構成されている。タービンは、燃焼ガスの運動エネルギを回転動力に変換するタービンロータを備えている。タービンロータは、外周縁部の全周に亘って複数のタービン動翼を配列した円盤状のタービンホイールを軸方向に複数段積層して構成されている。

タービンホイールとタービン動翼の結合構造の１つとして、ダブテール構造と称されているものがある。この結合構造は、タービンホイールの外周縁部に設けたスロット（嵌合溝部）に対してタービン動翼の翼根部（ダブテール部）をロータ軸方向から挿入して結合させるものである。タービンホイールのスロットは、ロータ軸方向に略平行な方向に延在しており、タービン動翼の翼根部に対して相補的な形状に形成されている。この結合構造では、タービンロータの回転に伴いタービン動翼に径方向外側の向きの遠心力が作用してタービン動翼の翼根部の凹凸がタービンホイールのスロット壁面の相補形の凹凸に係合することで、タービン動翼がタービンホイールに固定される。

この結合構造においては、タービン動翼のロータ径方向への移動は阻止されるが、タービンホイールのスロットに沿ったタービン動翼のロータ軸方向への移動が可能である。そこで、タービン動翼のロータ軸方向への移動を阻止するために、固定ワイヤを用いるものがある（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の技術では、タービンホイールのダブテールスロットを画成する複数の半径方向突出部の各々の軸方向一方側に、径方向外端部が閉じると共に径方向内端部が開放された第１のロックワイヤスロット（溝部）が形成されている。また、複数のタービン動翼のダブテール部（翼根部）の軸方向一方側に設けられたロックタブによって第２のロックワイヤスロット（溝部）が画成されている。タービンホイールの複数の第１のロックワイヤスロットと複数のタービン動翼の第２のロックワイヤスロットが整合することで、タービンホイールの外周縁部の全周に亘って延在する環状保持スロットが形成されている。環状保持スロット内にロックワイヤ（固定ワイヤ）を配置することで、ダブテールスロットに沿ったタービン動翼の移動を阻止している。

特開２０１１－２１６０５号公報

ところで、ガスタービンは高温高圧の燃焼ガスによってタービンロータの軸動力を得るものなので、タービンホイールやタービン動翼等のタービンロータを構成する各部を冷却空気によって冷却することで、各部の温度上昇を抑制する必要がある。ガスタービンでは、一般的に、圧縮機から抽出した圧縮空気を冷却空気として用いている。この場合、冷却空気の流量を増加させることは、圧縮機から抽気する圧縮空気の流量を増加させることを意味する。したがって、冷却空気の流量を増加させると、その分、タービンロータを駆動する燃焼ガスの流量が減少するので、ガスタービン全体の効率が低下する。

したがって、ガスタービンの高効率化の有効な手段の１つとして、タービンロータの各部を冷却する冷却空気を削減することが挙げられる。この場合、タービンホイールのロータ軸方向の前後に形成されたホイールスペース内の雰囲気温度が上昇する。そこで、タービンホイールの材質を従来の１２Ｃｒ鋼材よりも耐熱性の優れたＮｉ基合金に変更することが提案されている。ただし、Ｎｉ基合金の材料によって形成された部品は、残留引張応力が生じた状態において高温環境下で使用されると、残留引張応力に起因した割れの発生が懸念される。

特許文献１に記載の技術においては、タービン動翼のダブテール部（翼根部）の周方向両側の凹凸形状の加工よって、タービン動翼のロックタブの周方向両側にも凹凸部が形成されている。また、ダブテールスロットを画成する半径方向突出部の周方向両側の凹凸形状の加工よって、タービンホイールの第１のロックワイヤスロットを形成する半径方向突出部の軸方向一方側の突出部（ロックタブ）の周方向両側にも凹凸部が形成されている。そのため、タービンホイール側のロックタブの周方向の凹凸部とタービン動翼側のロックタブの周方向の凹凸部とが互いに相補的な形状となって係合する。

このような構成では、タービン動翼のタービンホイールに対する組付及び分解の際に、タービン動翼の一部分がタービンホイール側のロックタブの周方向の凸部に接触することがある。この場合、当該ロックタブの付け根部分に残留引張応力が発生する虞がある。したがって、特許文献１に記載のような構成のタービンホイールに対してＮｉ基合金を適用する場合、タービン動翼の組付及び分解時にタービンホイールのロックタブにタービン動翼が干渉することで生じた残留引張応力に起因したタービンホイールの割れの発生が懸念される。

また、タービンホイールの第１のロックワイヤスロット及びタービン動翼の第２のロックワイヤスロットによって形成された環状保持スロット内には、ロックワイヤ（固定ワイヤ）が保持されている。ロックワイヤは、タービンロータの高速回転時に、遠心力の作用によって環状保持スロットの底面に押し付けられる。ロックワイヤの耐久性を確保するためには、第１及び第２のロックワイヤスロット内にロックワイヤを保持する際に、局所的に過大な応力がロックワイヤに生じることを抑制する必要がある。

本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、タービンロータの回転時に固定ワイヤに対して局所的に過大な応力が生じることを抑制しつつ、組立及び分解時のタービン動翼との接触による残留引張応力の発生を抑制することができるタービンホイールを提供することである。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、中心軸線を中心として回転可能で、且つ、周方向両側に形成された凹凸状の翼側ネック部及び翼側フック部を径方向に複数段有する翼根部と前記翼根部の軸方向一方側に設けられて周方向両側及び径方向内側に開口する第１溝部を形成する翼側タブ部と含む複数のタービン動翼が外周縁部に結合可能なタービンホイールであって、前記外周縁部に周方向に間隔をあけて配置され、前記翼根部が軸方向から挿入されて係合するスロットを複数形成する複数の植込部と、前記複数の植込部の軸方向一方側にそれぞれ設けられて周方向両側及び径方向内側に開口する第２溝部を形成する複数のホイール側タブ部とを備え、前記複数の植込部の各々は、前記翼根部の前記翼側ネック部及び前記翼側フック部に係合する複数段のホイール側フック部及び複数段のホイール側ネック部を周方向両側に有し、前記複数のホイール側タブ部は、前記複数のタービン動翼の前記翼側タブ部と共に、前記複数のタービン動翼の前記スロットに沿った移動を阻止する環状の固定ワイヤを保持するためのワイヤ溝部を形成するように構成され、前記複数のホイール側タブ部の各々は、前記第２溝部の底面が隣接する周方向両側の前記第１溝部の底面と連続するように構成され、前記ホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状は、前記植込部を軸方向から見たときの輪郭形状のうち、径方向外端から径方向内側へ向かって少なくとも前記第２溝部の底面に径方向内側で隣接するホイール側フック部までの範囲を含む特定形状であって、少なくとも前記第２溝部の底面よりも径方向内側の部分のうちの所定の直線よりも周方向外側の部分を前記所定の直線に沿った直線部に置き換えた形状となるように構成され、前記所定の直線は、前記特定形状のうち前記第２溝部の底面との交点から前記第２溝部の底面に径方向内側で隣接するホイール側フック部の頂点までの範囲内のいずれかの点と、前記中心軸線とを通る直線であることを特徴とする。

本発明によれば、タービンロータの回転時に、遠心力の作用によって環状の固定ワイヤが第１溝部と第２溝部の連続した底面にほぼ均等に押し付けられるので、固定ワイヤに対して過大な応力が局所的に生じることを防ぐことができる。また、ホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状は、従来のタービンホイールのホイール側タブ部と比較して、少なくとも一部の凸部が削除されている形状なので、タービン動翼のタービンホイールに対する組付及び分解の際に、タービン動翼の翼根部または翼側タブ部のホイール側タブ部に対する引っ掛かりを抑制することができる。したがって、タービン動翼とホイール側タブ部との接触によるタービンホイールの残留引張応力の発生を抑制することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明のタービンホイールの第１の実施の形態を備えたガスタービンを下半部を省略した状態で示す縦断面図である。 図１に示す本発明のタービンホイールの第１の実施の形態を備えたタービンロータの一部分を拡大した状態で示す断面図である。 図２に示す本発明のタービンホイールの第１の実施の形態とタービン動翼の結合構造を矢視IIIから見た図である。 本発明のタービンホイールの第１の実施の形態に結合可能なタービン動翼を示す斜視図である。 本発明のタービンホイールの第１の実施の形態の一部分を示す正面図である。 図５の符号Ｚで示す本発明のタービンホイールの第１の実施の形態の植込部及びホイール側タブ部を示す斜視図である。 本発明のタービンホイールの第１の実施の形態における植込部及びホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状を示す説明図である。 比較例のタービンホイールにおける植込部及びホイール側タブ部を軸方向からみた見たときの輪郭形状を示す説明図である。 本発明のタービンホイールの第２の実施の形態における植込部及びホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状を示す説明図である。 本発明のタービンホイールの第３の実施の形態における植込部及びホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状を示す説明図である。

以下、本発明のタービンホイールの実施の形態について図面を用いて説明する。本発明は、軸流タービンのタービンホイールに適用するものである。

［第１の実施の形態］
まず、本発明のタービンホイールの第１の実施の形態を備えたガスタービンの構成について図１を用いて説明する。図１は本発明のタービンホイールの第１の実施の形態を備えたガスタービンを下半部を省略した状態で示す縦断面図である。

図１において、ガスタービンは、吸い込んだ空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１と、圧縮機１で生成された圧縮空気を燃料系統（図示せず）からの燃料と混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器２と、燃焼器２で生成された高温高圧の燃焼ガスによって回転駆動されるタービン３を備えている。本ガスタービンは、例えば、多缶型燃焼器であり、複数の燃焼器２が周方向に間隔をあけて環状に配列されている。タービン３は、圧縮機１を駆動すると共に図示しない負荷（発電機，ポンプ，プロセス圧縮機などの被駆動機）を駆動するものである。ガスタービンの圧縮機１及びタービン３は、中心軸線Ａｘを中心に回転可能である。タービン３の構成部品を冷却する冷却空気として、圧縮機１から抽気された圧縮空気が供給される。

圧縮機１は、タービン３により回転駆動される圧縮機ロータ１０と、圧縮機ロータ１０を回転可能に内包する圧縮機ケーシング１５とを備えている。圧縮機１は、例えば、軸流圧縮機である。圧縮機ロータ１０は、軸方向に複数積層された円盤状の圧縮機ホイール１１と、各圧縮機ホイール１１の外周縁部に結合された複数の圧縮機動翼１２とを備えている。圧縮機ロータ１０では、各圧縮機ホイール１１の外周縁部に環状に配列された複数の圧縮機動翼１２によって、１つの圧縮機動翼列が構成されている。

各圧縮機動翼列の作動流体の下流側には、複数の圧縮機静翼１６が環状に配列されている。環状に配列された複数の圧縮機静翼１６によって、１つの圧縮機静翼列が構成されている。圧縮機静翼列は、圧縮機ケーシング１５の内側に固定されている。圧縮機１では、各圧縮機動翼列とその直ぐ下流側の圧縮機静翼列とによって、１つの段落が構成されている。

タービン３は、燃焼器２からの燃焼ガスにより回転駆動されるタービンロータ３０と、タービンロータ３０を回転可能に内包するタービンケーシング３５とを備えている。タービンロータ３０とタービンケーシング３５の間には、燃焼ガスが流れる流路Ｐが形成されている。タービン３は、軸流タービンである。

タービンロータ３０は、軸方向に配列された複数の円盤状のタービンホイール組立体３１と、この複数のタービンホイール組立体３１の間に配置されたスペーサ３２とをスタッキングボルト３３により一体に固定することで構成されている。各タービンホイール組立体３１は、環状に配列された複数のタービン動翼５０を外周部に有している。環状に配列された複数のタービン動翼５０は、１つのタービン動翼列を構成する。各タービン動翼列は、流路Ｐ内に配置されている。

各タービン動翼列の作動流体の上流側には、複数のタービン静翼３６が環状に配列されている。環状に配列された複数のタービン静翼３６によって、１つのタービン静翼列が構成されている。タービン静翼列は、流路Ｐ内に配置されるように、タービンケーシング３５の内側に固定されている。タービン３では、各タービン静翼列とその直ぐ下流側のタービン動翼列とによって、１つの段落が構成されている。

タービンロータ３０は、中間軸３８を介して圧縮機ロータ１０に接続されている。タービンケーシング３５は、圧縮機ケーシング１５に接続されている。

次に、本発明のタービンホイールの第１の実施の形態を含むタービンロータの構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は図１に示す本発明のタービンホイールの第１の実施の形態を備えたタービンロータの一部分を拡大した状態で示す断面図である。図３は図２に示す本発明のタービンホイールの第１の実施の形態とタービン動翼の結合構造を矢視IIIから見た図である。

図２及び図３に示すように、タービンロータ３０の各タービンホイール組立体３１は、円盤状のタービンホイール４０と、タービンホイール４０の外周縁部に周方向に配列した状態で結合された複数のタービン動翼５０とを備えている。タービンホイール４０に結合された複数のタービン動翼５０は、固定ワイヤ６１によってタービンホイール４０に対する移動が阻止されている。固定ワイヤ６１は、一端部側と他端部側とを重ね合わせた環状の状態で、タービンホイール４０の外周縁部に保持されている。固定ワイヤ６１は、複数の保持ピン６２によってタービンホイール４０の外周縁部からの脱落が阻止されている。隣接するタービンホイール４０は、図２に示すように、スペーサ３２を介して連結されている。スペーサ３２は、隣接するタービンホイール４０に向かって延在する腕部３２ａを外周縁部に有している。スペーサ３２の腕部３２ａは、隣接するタービンホイール４０との隙間を封止するシール部として機能する。

次に、本発明のタービンホイールの第１の実施の形態に結合されるタービン動翼の構造について図２～図４を用いて説明する。図４は本発明のタービンホイールの第１の実施の形態に結合可能なタービン動翼を示す斜視図である。

図２～図４において、タービン動翼５０は、タービンロータ３０の径方向Ｒに翼形状が延在する翼部５１と、翼部５１の径方向内側Ｒｉの端部に設けられたプラットフォーム部５２と、プラットフォーム部５２から翼部５１の反対方向に延在するシャンク部５３と、シャンク部５３の径方向内側Ｒｉの端部に設けられた翼根部５４とが一体に形成されている。すなわち、タービン動翼５０は、翼部５１、プラットフォーム部５２、シャンク部５３、翼根部５４が順に、径方向内側Ｒｉへ向かって形成された構成である。

翼部５１は、燃焼ガスの流路Ｐ（図１参照）内に配置される部分である。プラットフォーム部５２は、燃焼ガスの流路Ｐの内周面の一部を構成するものである。シャンク部５３には、例えば、燃焼ガスの侵入を抑制するシールフィン５５が複数（図２及び図４中、４つ）設けられている。複数のシールフィン５５は、例えば、シャンク部５３から軸方向Ａに延在し、それらの先端部が径方向外側Ｒｏに折れ曲がっている。

翼根部５４は、図３及び図４に示すように、タービンホイール４０と結合する部分であり、径方向内側Ｒｉに向かって先細りの植込構造（例えば、逆クリスマスツリー型と称する植込構造）を有している。具体的には、翼根部５４は、その周方向Ｃの両側に、軸方向Ａに略平行な方向に延在する凸状の翼根側フック部５４ａを径方向Ｒに複数段有している。複数段の翼根側フック部５４ａの間には、翼根側フック部５４ａに対して周方向Ｃ側に相対的に凹む翼根側ネック部５４ｂが形成されている。

例えば、翼根部５４は、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第４段の翼根側フック部５４ａ１、５４ａ２、５４ａ３、５４ａ４を有している。翼根部５４は、第１段～第４段の翼根側フック部５４ａ１、５４ａ２、５４ａ３、５４ａ４に対応して、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第４段の翼根側ネック部５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３、５４ｂ４を有している。翼根部５４を軸方向Ａから見たときの複数段の翼根側フック部の両側の頂点は、第１段の翼根側フック部５４ａ１から第２段の翼根側フック部５４ａ２、第３段の翼根側フック部５４ａ３、第４段の翼根側フック部５４ａ４に向かうにつれて、その周方向の位置が徐々に接近するように構成されている。

翼根部５４の軸方向Ａの一方側（図４中、左側）におけるシャンク部５３側（径方向外側Ｒｏ）の端部には、径方向内側Ｒｉに突出する翼側タブ部５７が一体に設けられている。翼側タブ部５７は、周方向Ｃの両側及び径方向内側Ｒｉに開口する第１溝部５８を翼根部５４と共に形成している。すなわち、第１溝部５８は、径方向外側Ｒｏに底面５８ａが形成されている。第１溝部５８は、固定ワイヤ６１を保持するためのワイヤ溝部６３を、タービンホイール４０側の後述の第２溝部４６と共に構成するものである。第１溝部５８は、固定ワイヤ６１を径方向Ｒの内側から挿入可能である。第１溝部５８は、例えば、その底面５８ａの径方向位置が第２段の翼根側フック部５４ａ２の頂点の近傍に位置するように形成されている。

また、翼側タブ部５７は、軸方向Ａから見たときの周方向Ｃの両側の輪郭形状が翼根部５４と同様な凹凸形状を有している。すなわち、翼側タブ部５７を軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、翼根部５４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうちの径方向Ｒの外端（シャンク部５３側の端部）から中途部分までの範囲を含む形状とほぼ一致する（略同一の形状となる）ように形成されている。具体的には、翼側タブ部５７は、周方向Ｃの両側に凸状の翼タブ側フック部５７ａを径方向Ｒに複数段有している。複数段の翼タブ側フック部５７ａの間には、翼タブ側フック部５７ａに対して周方向Ｃ側に相対的に凹む翼タブ側ネック部５７ｂが複数形成されている。換言すると、翼側タブ部５７は、凹凸状のフック部５４ａ及びネック部５４ｂの加工が施された翼根部５４の所定の領域を軸方向Ａに延長した部分に相当する。

例えば、翼側タブ部５７は、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第３段の翼タブ側フック部５７ａ１、５７ａ２、５７ａ３を有している。翼側タブ部５７は、第１段～第３段の翼タブ側フック部５７ａ１、５７ａ２、５７ａ３に対応して、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第３段の翼タブ側ネック部５７ｂ１、５７ｂ２、５７ｂ３を有している。翼側タブ部５７を軸方向Ａから見たときの複数段の翼タブ側フック部５７ａの両側の頂点は、複数段の翼根側フック部５４ａの両側の頂点と同様に、第１段の翼タブ側フック部５７ａ１から第２段の翼タブ側フック部５７ａ２、第３段の翼タブ側フック部５７ａ３に向かうにつれて、その周方向位置が徐々に接近するように構成されている。すなわち、翼側タブ部５７を軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、翼根部５４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうちの径方向Ｒの外端（シャンク部５３側の端部）から径方向内側Ｒｉに向かって第３段の翼根側フック部５４ａ３までの範囲を含む形状とほぼ一致するように構成されている。

次に、本発明のタービンホイールの第１の実施の形態の構造について図２、図３、及び図５～図７を用いて説明する。図５は本発明のタービンホイールの第１の実施の形態の一部分を示す正面図である。図６は図５の符号Ｚで示す本発明のタービンホイールの第１の実施の形態の植込部及びホイール側タブ部を示す斜視図である。図７は本発明のタービンホイールの第１の実施の形態における植込部及びホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状を示す説明図である。

タービンホイール４０は、Ｎｉ基合金を基材として形成されている。図２及び図５に示すように、タービンホイール４０の径方向Ｒの中間部における環状の厚肉部分には、軸方向Ａに貫通するボルト穴４１が周方向Ｃに所定の間隔をあけて複数設けられている。各ボルト穴４１には、スタッキングボルト３３が挿通される。

タービンホイール４０の外周縁部には、図３及び図５に示すように、スロット４２が周方向Ｃに所定の間隔をあけて複数形成されている。スロット４２は、タービンホイール４０の軸方向Ａ（図３及び図５中、紙面に直交する方向）の一方側の側面から他方側の側面まで延在する溝部であり、軸方向Ａの両側及び径方向外側Ｒｏに開口している。スロット４２は、タービン動翼５０の翼根部５４の形状に対して相補形状に形成されており、タービン動翼５０の翼根部５４が軸方向から挿入されて嵌合する部分である。

換言すると、タービンホイール４０の外周縁部に径方向外側Ｒｏへ突出する複数の植込部４３が周方向に所定の間隔をあけて配置されることで、複数のスロット４２が形成されている。隣接する植込部４３は、タービン動翼５０の翼根部５４と係合するように構成されている。すなわち、各植込部４３は、径方向内側Ｒｉに向かって先細りの植込構造を有する翼根部５４に対応して、径方向外側Ｒｏに向かって先細りの構造を有している。

具体的には、図５及び図６に示すように、植込部４３は、その周方向Ｃの両側に、軸方向Ａに略平行な方向に延在する凸条の植込部側フック部４３ａを径方向Ｒに複数段有している。複数段の植込部側フック部４３ａの間には、植込部側フック部４３ａに対して周方向Ｃ側に相対的に凹む植込部側ネック部４３ｂが複数形成されている。

例えば図６及び図７に示すように、植込部４３は、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第４段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４を有している。植込部４３は、第１段～第４段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４に対応して、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第４段の植込部側ネック部４３ｂ１、４３ｂ２、４３ｂ３、４３ｂ４を有している。植込部４３を軸方向Ａから見たときの複数段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４の両側の頂点４３ａｐ１、４３ａｐ２、４３ａｐ３、４３ａｐ４は、第１段の植込部側フック部４３ａ１から第２段の植込部側フック部４３ａ２、第３段の植込部側フック部４３ａ３、第４段の植込部側フック部４３ａ４に向かうにつれて、その周方向位置が徐々に離れるように構成されている。

植込部４３の第１段～第４段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４は、図３に示すように、タービン動翼５０の翼根部５４の第１段～第４段の翼根側ネック部５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３、５４ｂ４にそれぞれ係合する。他方、植込部４３の第１段～第４段の植込部側ネック部４３ｂ１、４３ｂ２、４３ｂ３、４３ｂ４は、翼根部５４の第１段～第４段の翼根側フック部５４ａ１、５４ａ２、５４ａ３、５４ａ４にそれぞれ係合する。

各植込部４３の軸方向Ａの一方側における径方向外側Ｒｏの端部には、図２及び図６に示すように、径方向内側Ｒｉへ突出するホイール側タブ部４４が設けられている。ホイール側タブ部４４は、周方向Ｃの両側及び径方向内側Ｒｉに開口する第２溝部４６を植込部４３と共に形成している。すなわち、第２溝部４６は、径方向外側Ｒｏに底面４６ａが形成されている。ホイール側タブ部４４は、例えば図６及び図７に示すように、第２溝部４６の底面４６ａが第２段の植込部側フック部４３ａ２の頂点４３ａｐ２よりも径方向内側Ｒｉで、且つ、第３段の植込部側フック部４３ａ３の頂点４３ａｐ３よりも径方向外側Ｒｏである第２段の植込部側ネック部４３ｂ２の頂点の近傍に位置するように形成されている。

第２溝部４６は、図３及び図７に示すように、タービン動翼５０の第１溝部５８と共に、固定ワイヤ６１を保持するためのワイヤ溝部６３を構成する。第２溝部４６は、固定ワイヤ６１を径方向Ｒの内側から挿入可能である。すなわち、図３に示すように、タービンホイール４０のスロット４２にタービン動翼５０の翼根部５４が嵌合された状態において、タービンホイール４０の複数のホイール側タブ部４４と複数のタービン動翼５０の複数の翼側タブ部５７とが交互に係合することで、タービンホイール４０の複数の第２溝部４６と複数のタービン動翼５０の複数の第１溝部５８とが交互に連続して環状のワイヤ溝部６３が形成されている。

ワイヤ溝部６３は、径方向内側Ｒｉに向かって開口する環状の空間であり、径方向Ｒの内側から挿入された環状の固定ワイヤ６１の全体を保持することが可能である。固定ワイヤ６１は、ワイヤ溝部６３に保持されることで、複数のタービン動翼５０のタービンホイール４０のスロット４２に沿った移動を阻止する。

次に、本発明のタービンホイールの第１の実施の形態の特徴部分であるホイール側タブの形状を比較例と比較しつつ図５～図８を用いて説明する。図８は比較例のタービンホイールにおける植込部及びホイール側タブ部を軸方向からみた見たときの輪郭形状を示す説明図である。

まず、比較例のタービンホイールの植込部及びホイール側タブ部の形状を説明する。図８に示す比較例のタービンホイール１４０の植込部は、図６に示す本実施の形態のタービンホイール４０の植込部４３と同じ構造を備えている。

すなわち、比較例のタービンホイール１４０の植込部４３は、例えば、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第４段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４を有している。植込部４３は、第１段～第４段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４に対応して、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第４段の植込部側ネック部４３ｂ１、４３ｂ２、４３ｂ３、４３ｂ４を有している。植込部４３を軸方向Ａから見たときの複数段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４の両側の頂点４３ａp１、４３ａｐ２、４３ａｐ３、４３ａｐ４は、第１段の植込部側フック部４３ａ１から第２段の植込部側フック部４３ａ２、第３段の植込部側フック部４３ａ３、第４段の植込部側フック部４３ａ４に向かうにつれて、その周方向位置が徐々に離れるように構成されている。

比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４は、軸方向Ａから見たときの周方向Ｃの両側の輪郭形状が植込部４３と同様な凹凸形状を有している。すなわち、ホイール側タブ部１４４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうちの径方向Ｒの外端から中途部分までの範囲を含む形状とほぼ一致するように形成されている。具体的には、ホイール側タブ部１４４は、周方向Ｃの両側に凸状のホイールタブ側フック部を径方向Ｒに複数段有している。複数段の翼タブ側フック部の間には、ホイールタブ側フック部に対して周方向Ｃ側に相対的に凹むホイールタブ側ネック部が複数段形成されている。

例えば、ホイール側タブ部１４４は、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第４段のホイールタブ側フック部１４４ａ１、１４４ａ２、１４４ａ３、１４４ａ４を有している。ホイール側タブ部１４４は、第１段～第４段のホイールタブ側フック部１４４ａ１、１４４ａ２、１４４ａ３、１４４ａ４に対応して、径方向内側Ｒｉに向かって順に、第１段～第３段のホイールタブ側ネック部１４４ｂ１、１４４ｂ２、１４４ｂ３を有している。ホイール側タブ部１４４を軸方向Ａから見たときの複数段のホイールタブ側フック部１４４ａ１、１４４ａ２、１４４ａ３、１４４ａ４の両側の頂点１４４ａp１、１４４ａｐ２、１４４ａｐ３、１４４ａｐ４は、複数段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４の両側の頂点４３ａp１、４３ａｐ２、４３ａｐ３、４３ａｐ４と同様に、第１段のホイールタブ側フック部１４４ａ１から第２段のホイールタブ側フック部１４４ａ２、第３段のホイールタブ側フック部１４４ａ３、第４段のホイールタブ側フック部１４４ａ４に向かうにつれて、その周方向位置が徐々に離れるように構成されている。すなわち、ホイール側タブ部１４４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうちの径方向Ｒの外端（先端）から径方向内側Ｒｉへ向かって第４段の植込部側フック部４３ａ４までの範囲を含む特定形状Ｓｃとほぼ一致するように構成されている。

上述した構成の比較例のタービンホイール１４０においては、タービン動翼５０のタービンホイール１４０に対する組付及び分解の際に、タービン動翼５０の翼根部５４または翼側タブ部５７がタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４の凸状の第１段～第４段のホイールタブ側フック部１４４ａ１、１４４ａ２、１４４ａ３、１４４ａ４のいずれかにに接触することがある。この場合、ホイール側タブ部１４４の付け根部分（径方向外側Ｒｏの端部）に残留引張応力が発生する虞がある。したがって、比較例構造のタービンホイール１４０に対してＮｉ基合金を基材として用いる場合、ホイール側タブ部１４４に生じた残留引張応力に起因したタービンホイール１４０の割れの発生が懸念される。

また、Ｎｉ基合金製のタービンホイールでは、一般的に、タービンホイールの全面に亘ってショットピーニングを施工することで、タービンホイールに圧縮残留応力を発生させてタービンホイールの強度を高めている。上述した構成の比較例のタービンホイール１４０では、植込部４３の側面に対向するホイール側タブ部１４４が植込部４３と略同一の輪郭形状を有しているので、ショットピーニングを施工する際に、植込部４３の側面の大部分がホイール側タブ部１４４によって陰の部分となってしまう。そのため、ホイール側タブ部１４４に対向する植込部４３の側面に対してショットピーニングを十分に施工することが難しく、タービンホイール１４０の強度を十分に高めることができない懸念がある。

さらに、ショットピーニングの施工に際して、植込部４３やホイール側タブ部１４４の角部のめくれやバリの発生を防止する必要がある。そこで、植込部４３やホイール側タブ部１４４の角部を丸める加工（角Ｒ加工）を予め行っている。しかし、比較例のホイール側タブ部１４４の輪郭形状は植込部４３の輪郭形状とほぼ同一の凹凸形状なので、ホイール側タブ部１４４の角部の形状が複雑で角Ｒ加工の作業性を向上させることは難しい。

次に、本発明のタービンホイールの第１の実施の形態におけるホイール側タブ部の形状を説明する。本実施の形態のタービンホイール４０のホイール側タブ部４４は、図３および図７に示すように、第２溝部４６の底面４６ａが隣接する周方向両側のタービン動翼５０の第１溝部５８の底面５８ａと連続するように構成されている。すなわち、ワイヤ溝部６３は、その底面６３ａが連続して環状になるように形成されている（ただし、嵌合のための隙間を除く）。この構成では、タービンロータ３０（図２参照）の高速回転時に遠心力の作用によって、環状の固定ワイヤ６１の全体がワイヤ溝部６３の環状の底面６３ａにほぼ均一に押し付けられる。そのため、固定ワイヤ６１の全周に亘って略均等な応力が生じる。

それに対して、もし、第２溝部の底面と隣接する周方向両側のタービン動翼５０の第１溝部の底面との間に嵌合用の隙間よりも大きな隙間が形成されている場合、すなわち、第２溝部の底面と第１溝部の底面が不連続の場合、タービンロータ３０の回転の際、固定ワイヤ６１には、第１溝部の底面または第２溝部の底面に押し付けられて支持される部分と、第２溝部４６と第１溝部５８の間の隙間に位置して支持されない部分とが交互に存在することなる。この場合、固定ワイヤ６１には局所的に過大な応力が生じる虞がある。

また、本実施の形態のホイール側タブ部４４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端から径方向内側Ｒｉへ向かって少なくとも第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する植込部側フック部４３ａまでの範囲を含む特定形状であって、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側の部分のうちの所定の直線Ｌｃ１よりも周方向Ｃの外側の部分を所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃに置き換えた形状とほぼ一致するように構成されている。所定の直線Ｌｃ１は、特定形状のうち第２溝部４６の底面４６ａとの交点（底面４６ａの周端）から第２溝部４６の底面４６ａに径方向外側Ｒｏで隣接する植込部側フック部４３ａの頂点までの範囲内のいずれかの点と、中心軸線Ａｘ（図１参照）とを通る直線である。

例えば図７に示すように、ホイール側タブ部４４を軸方向Ａから見た輪郭形状は、植込部４３を軸方向Ａから見た輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端（先端）から径方向内側Ｒｉへ向かって第４段の植込部側フック部４３ａ４までの範囲を含む特定形状Ｓであって、すなわち、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状と同一の形状であって（図８参照）、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの部分のうちの所定の直線Ｌｃ１よりも周方向Ｃの外側に位置する部分を所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃに置き換えた形状である。

所定の直線Ｌｃ１は、上記の特定形状Ｓのうち第２溝部４６の底面４６ａとの交点Ｅ（底面４６ａの周端）から第２溝部４６の底面４６ａに径方向外側Ｒｏで隣接する第２段の植込部側フック部４３ａ２の第２頂点４３ａｐ２までの範囲Ｗ１内のいずれかの点と、中心軸線Ａｘとを通る直線である。換言すると、所定の直線Ｌｃ１は、中心軸線Ａｘを起点とし、特定形状Ｓにおける第２溝部４６の底面４６ａとの交点Ｅ（底面４６ａの周端）を通る直線と特定形状Ｓにおける第２段の植込部側フック部４３ａ２の第２頂点４３ａｐ２を通る直線との間の範囲内に形成される直線である。周方向の最も内側に位置する所定の直線Ｌｃ１は、第２溝部４６の底面４６ａとの交点Ｅおよび中心軸線Ａｘを通る直線Ｌｉ１となる。一方、周方向の最も外側に位置する所定の直線Ｌｃ１は、第２段の植込部側フック部４３ａ２の第２頂点４３ａｐ２および中心軸線Ａｘを通る直線Ｌｏ１となる。

つまり、ホイール側タブ部４４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向外側Ｒｏの部分は、植込部４３と同様な凹凸形状を有している。一方、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの部分は、植込部４３とは異なり、所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃを有している。

具体的には、ホイール側タブ部４４を軸方向Ａから見た輪郭形状は、径方向内側Ｒｉへ向かって順に、植込部４３の第１段～第２段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２の輪郭形状と同一の形状の第１段～第２段のホイールタブ側フック部４４ａ１、４４ａ２を有している（但し、図示の例では第１段のホイールタブ側フック部４４ａ１を軸方向Ａの直交面に対して傾斜するようにカットした形状としている）。ホイール側タブ部４４は、第１段～第２段のホイールタブ側フック部４４ａ１、４４ａ２に対応して、径方向内側Ｒｉに向かって順に、植込部４３の第１段～第２段の植込部側ネック部４３ｂ１、４３ｂ２の輪郭形状と同一の形状の第１段～第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ１、４４ｂ２を有している。直線部４４ｃは、第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ２よりも径方向内側Ｒｉの部分であり、第３段～第４段の植込部側フック部４３ａ３、４３ａ４および第３段の植込部側ネック部４３ｂ３に対応する径方向位置にある。

本実施の形態のホイール側タブ部４４は、以下のように加工することで形成することが可能である。スロット４２を複数形成した後のタービンホイール４０の母材（ワークピース）のうち、植込部４３の所定範囲が軸方向に延伸した部分（特定形状Ｓの部分）を、所定の直線Ｌｃ１に沿って内周側から外周側へ向かって切削等により除去加工を行う。ただし、除去加工の径方向外側Ｒｏの最終位置は第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接するフック部の表面であり、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向外側Ｒｏのフック部を除去しない。所定の直線Ｌｃ１は第２溝部４６の底面４６ａの周端Ｅよりも周方向外側に除去加工の加工ラインを規定するものであり（但し、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向外側Ｒｏの部分は除く）、第２溝部４６の底面４６ａが全く除去されずに底面４６ａ全体を残存させるように特定形状Ｓの除去領域を設定している。

したがって、ホイール側タブ部４４は、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４（図８参照）とは異なり、第３段～第４段のフック部および第３段のネック部を有していない構成となる。すなわち、本実施例のホイール側タブ部４４では、図８と対比すると、所定の直線Ｌｃ１より周方向外側の部位がカットされた形状となる。なお、所定の直線Ｌｃ１が第２溝部４６の底面４６ａの周端Ｅを通る直線Ｌｉ１である場合には、ホイール側タブ部４４は２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ２も有していない構成となる。

上述したように、本発明のタービンホイールの第１の実施の形態においては、第２溝部４６の底面４６ａが隣接する周方向両側の第１溝部５８の底面５８ａと連続するように複数のホイール側タブ部４４の各々を構成している。つまり、所定の直線Ｌｃ１に関して、その位置を第２溝部４６の底面４６ａの周端Ｅよりも周方向外側とすることにより、ホイール側タブ部４４の一部をカットしても、第２溝部４６の底面４６ａを周方向の全領域に亘って温存させることを可能としている。これにより、周方向に隣接するタービン動翼５０に対して連続的にワイヤ溝部６３を形成することができる。この構成によれば、タービンロータ３０の回転時に遠心力の作用によって環状の固定ワイヤ６１が第１溝部５８と第２溝部４６の連続した底面５８ａ、４６ａにほぼ均等に押し付けられる。したがって、タービンロータ３０の回転時に固定ワイヤ６１に対して局所的に過大な応力が生じることを防ぐことができる。

加えて、本実施の形態においては、ホイール側タブ部４４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状が、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端から径方向内側Ｒｉへ向かって少なくとも第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する植込部側フック部４３ａまでの範囲を含む特定形状Ｓであって、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの部分のうちの所定の直線Ｌｃ１よりも周方向Ｃの外側の部分を所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃに置き換えた形状とほぼ一致するように構成されている。所定の直線Ｌｃ１は、特定形状Ｓのうち第２溝部４６の底面４６ａとの交点Ｅから第２溝部４６の底面４６ａに径方向外側Ｒｏで隣接する植込部側フック部４３ａの頂点までの範囲内のいずれかの点と、中心軸線Ａｘとを通る直線である。

この構成によれば、軸方向Ａから見たときの輪郭形状が植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち径方向Ｒの外端から径方向内側Ｒｉへ向かって第４段の植込部側フック部４３ａ４までの範囲を含む特定形状Ｓｃとほぼ一致するように構成された比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４と比較して、ホイール側タブ部４４が第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの位置に凸状のフック部を備えていない。換言すると、本実施例のホイール側タブ部１４４の周方向両側の側面は、直線部４４ｃによって形成された平面部と、第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ２によって形成された凹部とで構成されている。すなわち、タービン動翼５０のタービンホイール４０に対する組付及び分解の際に、タービン動翼５０の翼根部５４または翼側タブ部５７に引っ掛かる虞のあるホイール側タブ部４４の凸状部分が少なくなっている。したがって、タービン動翼５０の翼根部５４または翼側タブ部５７とホイール側タブ部４４との接触による残留引張応力の発生を抑制することができ、その結果、残留引張応力に起因したタービンホイール４０の割れの発生が抑制される。

さらに、この構成によれば、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４と比較して、ショットピーニングの施工の際に、ホイール側タブ部４４に対向する植込部４３の側面に生じる陰の部分が小さくなる。したがって、比較例のタービンホイール１４０の構成よりも、ショットピーニングを十分に施工できる範囲が拡大するので、植込部４３の強度の向上を図ることができる。

また、この構成によれば、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４と比較して、ホイール側タブ部４４の輪郭形状の凹凸部分が少なくなり直線部分が増える。したがって、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４の構成よりも、ホイール側タブ部４４の角部の形状が単純化されているので、ホイール側タブ部４４の角Ｒ加工の作業性が向上する。

また、この構成によれば、タービン動翼５０の翼側タブ部５７に対するホイール側タブ部４４の係合構造が第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向外側Ｒｏの部分において維持され、当該係合構造の欠損部分が第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉに限定されている。したがって、タービン動翼５０をタービンホイール４０に組み付けたときに、ホイール側タブ部４４と翼側タブ部５７の係合部分に生じる隙間が限定的となるので、外観上好ましい（図３参照）。

［第２の実施の形態］
次に、本発明のタービンホイールの第２の実施の形態について図９を用いて説明する。図９は本発明のタービンホイールの第２の実施の形態におけるホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状を示す説明図である。なお、図９において、図１～図８に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図９に示す本発明のタービンホイールの第２の実施の形態が第１の実施の形態と相違する点は、ホイール側タブ部４４Ａの輪郭形状が異なることである。第１の実施の形態のタービンホイール４０は、ホイール側タブ部４４を軸方向Ａから見たときの輪郭形状が、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの部分においてのみ、所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃを有している（図７参照）。それに対して、第２の実施の形態のタービンホイール４０Ａは、ホイール側タブ部４４Ａを軸方向Ａから見たときの輪郭形状が、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向外側Ｒｏの部分および第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの部分の両方において、所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃ１、４４ｃ２を有している。

具体的には、本実施の形態のホイール側タブ部４４Ａを軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端から径方向内側Ｒｉへ向かって第４段の植込部側フック部４３ａ４までの範囲を含む特定形状Ｓ（比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４（図８参照）を軸方向Ａから見たときの輪郭形状）であって、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの部分のうちの所定の直線Ｌｃ１よりも周方向Ｃの外側に位置する部分を所定の直線Ｌｃ１に沿った第１直線部４４ｃ１に置き換えると共に、さらに、第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向外側Ｒｏの部分のうちの所定の直線Ｌｃ１よりも周方向Ｃの外側に位置する部分を所定の直線Ｌｃ１に沿った第２直線部４４ｃ２に置き換えた形状となるように構成されている。なお、所定の直線Ｌｃ１は、第１の実施の形態と同一の定義の直線である。

換言すると、ホイール側タブ部４４Ａを軸方向Ａから見た輪郭形状は、植込部４３の第１段の植込部側フック部４３ａ１の輪郭形状と同一形状の第１段のホイールタブ側フック部４４ａ１を有している。ホイール側タブ部４４Ａは、第１段のホイールタブ側フック部４４ａ１に対応して、径方向内側Ｒｉに向かって順に、植込部４３の第１段～第２段の植込部側ネック部４３ｂ１、４３ｂ２の輪郭形状と同一形状の第１段～第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ１、４４ｂ２を有している。第１直線部４４ｃ１は、第１の実施の形態の直線部４４ｃに相当するものであり、第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ２よりも径方向内側Ｒｉの部分である。一方、第２直線部４４ｃ２は、第１段のホイールタブ側ネック部４４ｂ１と第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ２との間に位置し、第２段の植込部側フック部４３ａ２に対応する径方向位置にある。

したがって、ホイール側タブ部４４Ａは、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４とは異なり、第２段～第４段のフック部および第３段のネック部を有していない構成となる。なお、所定の直線Ｌｃ１が第２溝部４６の底面４６ａの周端Ｅを通る直線Ｌｉ１である場合には、ホイール側タブ部４４Ａは第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ２も有していない構成となる。

上述した本発明のタービンホイールの第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。すなわち、タービンロータ３０の回転時に固定ワイヤ６１に対して局所的に過大な応力が生じることを防ぐことができる。また、タービン動翼５０の翼根部５４または翼側タブ部５７とホイール側タブ部４４Ａとの接触による残留引張応力の発生を抑制することができ、その結果、残留引張応力に起因したタービンホイール４０Ａの割れの発生を抑制できる。さらに、比較例のタービンホイール１４０の構成よりも、ショットピーニングを十分に施工できる範囲が拡大するので、植込部４３の強度の向上を図ることができる。加えて、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４の構成よりも、ホイール側タブ部４４Ａの角部の形状が単純化されるので、ホイール側タブ部４４Ａの角Ｒ加工の作業性が向上する。

また、本実施の形態においては、ホイール側タブ部４４Ａを軸方向Ａから見たときの輪郭形状を、さらに、特定形状Ｓ（比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４（図８参照）を軸方向Ａから見たときの輪郭形状）における第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向外側Ｒｏの部分のうちの所定の直線Ｌｃ１よりも周方向Ｃの外側に位置する部分を所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃ２に置き換えた形状となるように構成している。

この構成によれば、ホイール側タブ部４４Ｂを軸方向Ａから見たときの輪郭形状は特定形状Ｓの径方向Ｒの全範囲において所定の直線Ｌｃ１よりも周方向Ｃの外側に位置する部分を所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃ１、４４ｃ２に置き換えた形状となる。このため、スロット４２を複数形成した後のタービンホイール４０Ａの母材（ワークピース）のうち、植込部４３の所定範囲が軸方向に延伸した部分を、切削等により内周側から外周側へ所定の直線Ｌｃ１に沿って一直線に突っ切って除去加工をすることで、ホイール側タブ部４４Ａを成形することができる。したがって、ホイール側タブ部４４の加工の際に、タービンホイール４０の母材（ワークピース）の除去加工を径方向の途中で停止する必要がある第１の実施の形態の場合よりも、ホイール側タブ部４４Ａの加工が容易である。なお、所定の直線Ｌｃ１はホイール側タブ部４４Ａの加工ラインを規定するものである。

［第３の実施の形態］
次に、本発明のタービンホイールの第３の実施の形態について図１０を用いて説明する。図１０は本発明のタービンホイールの第３の実施の形態におけるホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状を示す説明図である。なお、図１０において、図１～図９に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１０に示す本発明のタービンホイールの第３の実施の形態が第２の実施の形態と相違する点は、ホイール側タブ部４４Ｂの輪郭形状が異なることである。第２の実施の形態のタービンホイール４０Ａは、ホイール側タブ部４４Ａを軸方向Ａから見たときの輪郭形状が所定の直線Ｌｃ１に沿った直線部４４ｃ１、４４ｃ２を有している（図９参照）。それに対して、第３の実施の形態のタービンホイール４０Ｂは、ホイール側タブ部４４Ｂを軸方向Ａから見たときの輪郭形状が直線Ｌｃ１とは異なる所定の直線Ｌｃ３に沿った直線部を有している。

具体的には、本実施の形態のホイール側タブ部４４Ｂを軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端から径方向内側Ｒｉへ向かって第４段の植込部側フック部４３ａ４までの範囲を含む特定形状Ｓ（比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４（図８参照）を軸方向Ａから見たときの輪郭形状）であって、所定の直線Ｌｃ３よりも周方向Ｃの外側に位置する部分を所定の直線Ｌｃ３に沿った直線部４４ｃ３、４４ｃ４に置き換えた形状とほぼ一致するように構成されている。

所定の直線Ｌｃ３は、特定形状Ｓのうち、第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する第３段の植込部側フック部４３ａ３と直線Ｌｉ３との交点Ｉから第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する第３段の植込部側フック部４３ａの頂点４３ａｐ３までの範囲Ｗ３内のいずれかの点と、中心軸線Ａｘとを通る直線である。直線Ｌｉ３は、第２溝部４６の底面４６ａに径方向外側Ｒｏで隣接する第２段の植込部側フック部４３ａ２の頂点４３ａｐ２及び中心軸線Ａｘ（図１参照）を通る直線である。換言すると、所定の直線Ｌｃ３は、中心軸線Ａｘを起点とし、特定形状Ｓにおける第２溝部４６の底面４６ａに径方向外側Ｒｏで隣接する第２段の植込部側フック部４３ａ２の頂点４３ａｐ２を通る直線と特定形状Ｓにおける第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する第３段の植込部側フック部４３ａの頂点４３ａｐ３を通る直線との間の範囲内に形成される直線である。周方向の最も内側に位置する所定の直線Ｌｃ３は、第２段の植込部側フック部４３ａ２の第２頂点４３ａｐ２及び中心軸線Ａｘを通る直線Ｌｉ３となる。一方、周方向の最も外側に位置する所定の直線Ｌｃ３は、第３段の植込部側フック部４３ａ３の第３頂点４３ａｐ３および中心軸線Ａｘを通る直線Ｌｏ３となる。

例えば、ホイール側タブ部４４Ｂを軸方向Ａから見た輪郭形状は、径方向内側Ｒｉへ向かって順に、植込部４３の第１段～第２段の植込部側フック部４３ａ１、４３ａ２の輪郭形状と同一形状の第１段～第２段のホイールタブ側フック部４４ａ１、４４ａ２を有している。ホイール側タブ部４４Ｂは、第１段～第２段のホイールタブ側フック部４４ａ１、４４ａ２に対応して、径方向内側Ｒｉへ向かって順に、植込部４３の第１段～第２段の植込部側ネック部４３ｂ１、４３ｂ２の輪郭形状と同一形状の第１段～第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ１、４４ｂ２を有していると共に、第３段のホイールタブ側ネック部４４ｂ３を有している。さらに、ホイール側タブ部４４Ｂは、所定の直線Ｌｃ３に沿った第１直線部４４ｃ３および第２直線部４４ｃ４の２つに分割された直線部分を有している。第１直線部４４ｃ３は、第３段のホイールタブ側ネック部４４ｂ３よりも径方向内側Ｒｉの部分であり、第４段の植込部側フック部４３ａ４に対応する径方向位置にある。第２直線部４４ｃ４は、第２段のホイールタブ側ネック部４４ｂ２と第３段のホイールタブ側ネック部４４ｂ３との間に位置し、第３段の植込部側フック部４３ａ３に対応する径方向位置にある。

したがって、ホイール側タブ部４４Ｂは、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４とは異なり、第３段～第４段のフック部を有していない構成となる。なお、所定の直線Ｌｃ３が第２段の植込部側フック部４３ａ２の第２頂点４３ａｐ２を通る直線Ｌｉ３である場合には、ホイール側タブ部４４Ｂは第３段のホイールタブ側ネック部４４ｂ３も有していない構成となる。一方、所定の直線Ｌｃ３が第３段の植込部側フック部４３ａ３の第３頂点４３ａｐ３を通る直線Ｌｏ３である場合には、ホイール側タブ部４４Ｂは第４段のフック部のみを有していない構成となる。

上述した本発明のタービンホイールの第３の実施の形態によれば、前述した第２の実施の形態と同様な効果を得ることができる。すなわち、タービンロータ３０の回転時に固定ワイヤ６１に対して局所的に過大な応力が生じることを防ぐことができる。また、タービン動翼５０の翼根部５４または翼側タブ部５７とホイール側タブ部４４Ｂとの接触による残留引張応力の発生を抑制することができ、その結果、残留引張応力に起因したタービンホイール４０Ｂの割れの発生を抑制できる。さらに、比較例のタービンホイール１４０の構成よりも、ショットピーニングを十分に施工できる範囲が拡大するので、植込部４３の強度の向上を図ることができる。加えて、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４の場合よりも、ホイール側タブ部４４Ｂの角部の形状が単純化されるので、ホイール側タブ部４４Ｂの角Ｒ加工の作業性が向上する。

また、本実施の形態においては、所定の直線Ｌｃ３が、中心軸線Ａｘを起点とし、特定形状Ｓにおける第２溝部４６の底面４６ａに径方向外側Ｒｏで隣接する植込部側フック部４３ａの頂点を通る直線と特定形状Ｓにおける第２溝部４６の底面に径方向内側Ｒｉで隣接する植込部側フック部の頂点を通る直線との間の範囲内に形成される直線である。この構成よれば、ホイール側タブ部４４Ｂを軸方向Ａから見たときの輪郭形状は特定形状Ｓの径方向Ｒの全範囲において所定の直線Ｌｃ３よりも周方向Ｃの外側に位置する部分を所定の直線Ｌｃ３に沿った直線部４４ｃ３、４４ｃ４に置き換えた形状となる。したがって、スロット４２を複数形成した後のタービンホイール４０Ｂの母材（ワークピース）のうち、植込部４３の所定範囲が軸方向Ａに延伸した部分を、切削等により内周側から外周側へ所定の直線Ｌｃ３に沿って一直線に突っ切って除去加工をすることで、ホイール側タブ部４４Ｂを成形することができる。したがって、ホイール側タブ部４４の加工の際に、タービンホイール４０の母材（ワークピース）の除去加工を径方向の途中で停止する必要がある第１の実施の形態の場合よりも、ホイール側タブ部４４Ｂの加工が容易である。なお、所定の直線Ｌｃ３はホイール側タブ部４４Ｂの加工ラインを規定するものである。

［その他の実施形態］
なお、本発明は上述した第１～第３の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述した第１～第３の実施の形態においては、タービンホイール４０、４０Ａ、４０Ｂの植込部４３が４段のフック部４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４および４段のネック部４３ｂ１、４３ｂ２、４３ｂ３、４３ｂ４を有すると共に、タービン動翼５０の翼根部５４が４段のフック部５４ａ１、５４ａ２、５４ａ３、５４ａ４および４段のネック部５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３、５４ｂ４を有する構成の例を示した。しかし、タービンホイールの植込部及びタービン動翼の翼根部はそれぞれ少なくとも２段のフック部を有する構成が可能である。

また、上述した実施の形態においては、第２溝部４６の底面４６ａの径方向位置が第１段の植込部側フック部４３ａ１の第１頂点４３ａｐ１よりも径方向内側Ｒｉである第２段の植込部側ネック部４３ｂ２の頂点の近傍に位置するようにホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂを形成した例を示した。しかし、第２溝部４６の底面４６ａが、複数段の植込部側フック部のうちの最も径方向外側Ｒｏに位置する第１段の植込部側フック部４３ａ１の第１頂点４３ａｐ１よりも径方向内側Ｒｉで、且つ、最も径方向内側Ｒｉに位置する第４段の植込部側フック部４３ａ４の第４頂点４３ａｐ４よりも径方向外側Ｒｏの任意の位置に形成することも可能である。

また、上述した実施の形態においては、タービンホイール４０、４０Ａ、４０Ｂのホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂを軸方向Ａから見たときの輪郭形状を規定するための特定形状Ｓが、植込部４３を軸方向Ａから見た輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端（先端）から径方向内側Ｒｉに向かって第４段の植込部側フック部４３ａ４までの範囲を含む例を説明した。しかし、特定形状Ｓは、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端（先端）から径方向内側Ｒｉに向かって、第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する第３段の植込部側フック部４３ａ３までの範囲を含むように構成することも可能である。また、第２溝部４６の底面４６ａが上述の任意の位置に形成されている場合には、特定形状Ｓは、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち、径方向Ｒの外端（先端）から径方向内側Ｒｉに向かって、少なくとも第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する植込部側フック部４３ａまでの範囲を含むように構成することが可能である。

［まとめ］
このように、上述した第１～第３の実施の形態およびその他の実施の形態においては、少なくとも次のような特徴を有している。すなわち、タービンホイール４０、４０Ａ、４０Ｂは、外周縁部に周方向に間隔をあけて配置され、翼根部５４が軸方向から挿入されて係合するスロット４２を複数形成する複数の植込部４３と、複数の植込部４３の軸方向一方側にそれぞれ設けられて周方向両側及び径方向内側に開口する第２溝部４６を形成する複数のホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂとを備えている。複数の植込部４３の各々は、翼根部５４の翼根側ネック部（翼側ネック部）５４ｂ及び翼根側フック部（翼側フック部）５４ａに係合する複数段の植込部側フック部（ホイール側フック部）４３ａ及び複数段の植込部側ネック部（ホイール側ネック部）４３ｂを周方向両側に有している。複数のホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂは、複数のタービン動翼５０の翼側タブ部５７と共に、複数のタービン動翼５０のスロット４２に沿った移動を阻止する環状の固定ワイヤ６１を保持するためのワイヤ溝部６３を形成するように構成されている。複数のホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂの各々は、第２溝部４６の底面４６ａが隣接する周方向両側の第１溝部５８の底面５８ａと連続するように構成されている。ホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂを軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、植込部４３を軸方向Ａから見たときの輪郭形状のうち、径方向外端から径方向内側Ｒｉへ向かって少なくとも第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側Ｒｉで隣接する植込部側フック部（ホイール側フック部）４３ａまでの範囲を含む特定形状Ｓであって、少なくとも第２溝部４６の底面４６ａよりも径方向内側Ｒｉの部分のうちの所定の直線Ｌｃ１、Ｌｃ３よりも周方向外側の部分を前記所定の直線Ｌｃ１、Ｌｃ３に沿った直線部４４ｃ、４４ｃ１、４４ｃ２、４４ｃ３、４４ｃ４に置き換えた形状と一致するように構成されている。所定の直線Ｌｃ１、Ｌｃ３は、特定形状Ｓのうち第２溝部４６の底面４６ａとの交点Ｅから第２溝部４６の底面４６ａに径方向内側で隣接する植込部側フック部（ホイール側フック部）４３ａの頂点までの範囲Ｗ１、Ｗ３内のいずれかの点と、中心軸線Ａｘとを通る直線である。

この構成によれば、タービンロータ３０の回転時に、遠心力の作用によって環状の固定ワイヤ６１が第１溝部５８と第２溝部４６の連続した底面５８ａ、４６ａにほぼ均等に押し付けられるので、固定ワイヤ６１に対して局所的に過大な応力が生じることを防ぐことができる。また、ホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂを軸方向Ａから見たときの輪郭形状は、比較例のタービンホイール１４０のホイール側タブ部１４４と比較して、少なくとも一部の凸部が削除されている形状なので、タービン動翼５０のタービンホイール４０、４０Ａ、４０Ｂに対する組付及び分解の際に、タービン動翼５０の翼根部５４または翼側タブ部５７のホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂに対する引っ掛かりを抑制することができる。したがって、タービン動翼５０とホイール側タブ部４４、４４Ａ、４４Ｂとの接触によるタービンホイール４０、４０Ａ、４０Ｂの残留引張応力の発生を抑制することができる。

４０、４０Ａ、４０Ｂ…タービンホイール、 ４２…スロット、 ４３…植込部、 ４３ａ（４３ａ１、４３ａ２、４３ａ３、４３ａ４）…植込部側フック部（ホイール側フック部）、４３ａ２…第２段の植込部側フック部（第２段のホイール側フック部）、 ４３ａ３…第３段の植込部側フック部（第３段のホイール側フック部）、４３ａ４…第４段の植込部側フック部（第４段のホイール側フック部）、 ４３ａｐ２…第２頂点（第２段のホイール側フック部の頂点）、 ４３ａｐ３…第３頂点（第３段のホイール側フック部の頂点）、 ４３ｂ（４３ｂ１、４３ｂ２、４３ｂ３、４３ｂ４）…植込部側ネック部（ホイール側ネック部）、 ４４、４４Ａ、４４Ｂ…ホイール側タブ部、 ４４ｃ、４４ｃ１、４４ｃ２、４４ｃ３、４４ｃ４…直線部、 ４６…第２溝部、 ４６ａ…底面、 ５０…タービン動翼、 ５４…翼根部、 ５４ａ（５４ａ１、５４ａ２、５４ａ３、５４ａ４）…翼根側フック部（翼側フック部）、 ５４ｂ（５４ｂ１、５４ｂ２、５４ｂ３、５４ｂ４）…翼根側ネック部（翼側ネック部）、 ５７…翼側タブ部、 ５８…第１溝部、 ５８ａ…底面、 ６１…固定ワイヤ、 ６３…ワイヤ溝部、 Ｌｃ１、Ｌｃ３…所定の直線、 Ａｘ…中心軸線、 Ｓ…特定形状、 Ｅ…第２溝部との交点。

Claims (7)

1. 中心軸線を中心として回転可能で、且つ、周方向両側に形成された凹凸状の翼側ネック部及び翼側フック部を径方向に複数段有する翼根部と前記翼根部の軸方向一方側に設けられて周方向両側及び径方向内側に開口する第１溝部を形成する翼側タブ部と含む複数のタービン動翼が外周縁部に結合可能なタービンホイールであって、
   前記外周縁部に周方向に間隔をあけて配置され、前記翼根部が軸方向から挿入されて係合するスロットを複数形成する複数の植込部と、
   前記複数の植込部の軸方向一方側にそれぞれ設けられて周方向両側及び径方向内側に開口する第２溝部を形成する複数のホイール側タブ部とを備え、
   前記複数の植込部の各々は、前記翼根部の前記翼側ネック部及び前記翼側フック部に係合する複数段のホイール側フック部及び複数段のホイール側ネック部を周方向両側に有し、
   前記複数のホイール側タブ部は、前記複数のタービン動翼の前記翼側タブ部と共に、前記複数のタービン動翼の前記スロットに沿った移動を阻止する環状の固定ワイヤを保持するためのワイヤ溝部を形成するように構成され、
   前記複数のホイール側タブ部の各々は、前記第２溝部の底面が隣接する周方向両側の前記第１溝部の底面と連続するように構成され、
   前記ホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状は、前記植込部を軸方向から見たときの輪郭形状のうち、径方向外端から径方向内側へ向かって少なくとも前記第２溝部の底面に径方向内側で隣接するホイール側フック部までの範囲を含む特定形状であって、少なくとも前記第２溝部の底面よりも径方向内側の部分のうちの所定の直線よりも周方向外側の部分を前記所定の直線に沿った直線部に置き換えた形状と一致するように構成され、
   前記所定の直線は、前記特定形状のうち前記第２溝部の底面との交点から前記第２溝部の底面に径方向内側で隣接するホイール側フック部の頂点までの範囲内のいずれかの点と、前記中心軸線とを通る直線である
   ことを特徴とするタービンホイール。
2. 請求項１に記載のタービンホイールにおいて、
   前記所定の直線は、前記中心軸線を起点とし、前記特定形状における前記第２溝部の底面との交点を通る直線と前記特定形状における前記第２溝部の底面に径方向外側で隣接するホイール側フック部の頂点を通る直線との間の範囲内に形成される直線である
   ことを特徴とするタービンホイール。
3. 請求項２に記載のタービンホイールにおいて、
   前記ホイール側タブ部を軸方向から見たときの輪郭形状は、さらに、前記特定形状における前記第２溝部の底面よりも径方向外側の部分のうちの前記所定の直線よりも周方向外側の部分を前記所定の直線に沿った直線部に置き換えた形状と一致するように構成されている
   ことを特徴とするタービンホイール。
4. 請求項１に記載のタービンホイールにおいて、
   前記所定の直線は、前記中心軸線を起点とし、前記特定形状における前記第２溝部の底面に径方向外側で隣接するホイール側フック部の頂点を通る直線と前記特定形状における前記第２溝部の底面に径方向内側で隣接するホイール側フック部の頂点を通る直線との間の範囲内に形成される直線である
   ことを特徴とするタービンホイール。
5. 請求項１に記載のタービンホイールにおいて、
   前記植込部は、前記ホイール側フック部を第１段から第４段まで有しており、
   前記第２溝部は、その底面が第２段のホイール側フック部の頂点よりも径方向内側で、且つ、第３段のホイール側フック部の頂点よりも径方向外側に位置するように形成され、
   前記特定形状は、前記植込部を軸方向から見たときの輪郭形状のうち、径方向外端から第４段のホイール側フック部までの範囲を含む形状であり、
   前記所定の直線は、前記特定形状のうち前記第２溝部の底面との交点から前記第３段のホイール側フック部の頂点までの範囲内のいずれかの点と、前記中心軸線とを通る直線である
   ことを特徴とするタービンホイール。
6. 請求項５に記載のタービンホイールにおいて、
   前記所定の直線は、前記中心軸線を起点とし、前記特定形状における前記第２溝部の底面との交点を通る直線と前記特定形状における前記第２段のホイール側フック部の頂点を通る直線との間の範囲内に形成される直線である
   ことを特徴とするタービンホイール。
7. 請求項５に記載のタービンホイールにおいて、
   前記所定の直線は、前記中心軸線を起点とし、前記特定形状における前記第２段のホイール側フック部の頂点を通る直線と前記特定形状における前記第３段のホイール側フック部の頂点を通る直線との間の範囲内に形成される直線である
   ことを特徴とするタービンホイール。

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