蒸気タービンを含む熱機関の流体シール構造及びその製作方法
【課題】気タービンを含む熱機関の流体シール構造におおいて、環状のリング溝にシール部材の挿入を確実におこない、且つ運転時のシール性を高精度に維持するとともに、片当たり等の発生のない熱機関の流体シール構造及びその製作方法を提供する。
【解決手段】熱機関の流体シール構造において、シール部材は第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるとともに、前記リング溝内の内周面入口側に突起部を形成し、該突起部は常温時にはシール部材をリング溝内に保持し温度上昇にともない該シール部材の該突起部による係止を解除可能にして該シール部材を前記第２のケース部材のシール部に摺接するように構成したことを特徴とする。
【解決手段】熱機関の流体シール構造において、シール部材は第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるとともに、前記リング溝内の内周面入口側に突起部を形成し、該突起部は常温時にはシール部材をリング溝内に保持し温度上昇にともない該シール部材の該突起部による係止を解除可能にして該シール部材を前記第２のケース部材のシール部に摺接するように構成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンを含む熱機関に適用される。蒸気タービン含む熱機関において、第１のケース部材に形成された環状のリング溝に環状のシール部材を挿入し、前記熱機関の昇温時に該シール部材を第２のケース部材のシール部に摺接して、第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行うように構成された蒸気タービンを含む熱機関の流体シール構造及びかかる流体シール構造の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの翼環と車室のシールは、図１３に示すように、車室２の軸直角面に形成された環状のリング溝４に、環状のシール部材（Ｃシール）８０を該リング溝４内で微動可能に挿入し、蒸気タービンの昇温時に前記シール部材８０がリング溝内４で微移動して、翼環１の軸直角面な翼環側壁１ａに摺接して、前記車室２と翼環１との間の静翼３側からのシールを行うように構成されている。
【０００３】
前記環状のリング溝４に挿入する環状のシール部材８０は、いわゆる面タッチでシールしており、蒸気の圧力荷重によるロータ軸方向（図１３の紙面上で左右方向）にかかるスラスト力により、リング溝を設けた接合面に面圧が発生し、それにより蒸気のリークを防止し、シール機能を持たせる構造となっている。
【０００４】
かかる前記蒸気タービンの翼環と車室のシール構造において、隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制するように構成された技術として、特許文献１（特開２００７−４０１５６号公報）等がある。
【特許文献１】特開２００７−４０１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１３に示される蒸気タービン、翼環と車室のシールにおいて、リング溝４にシール部材８０を挿入する場合、一体物の環状のシール部材では物理的に挿入が不可能であり、少なくとも１つ以上に分割して、ロータの周方向からリング溝４に沿って挿入し、リング溝４内をロータの周方向にスライドさせながら挿入していくのが通常である。
しかし、このようにリング溝４に沿って、ロータ周方向にシール部材８０を挿入すると、リング溝内面との接触により、シール部材の表面に傷がつき易い。シール面に傷がつくと蒸気のリークが発生し易い。
【０００６】
また、図１３に示すように、前記リング溝４形成部近傍の車室形状は、車室内部の温度分布に従い、ロータ軸方向の高温部側に傾いた変形を生じたり、軸方向にもうねった変形となる。この場合、例えば、車室２と翼環１の嵌合部の剛性が、車室２が翼環１より高すぎるなど、バランスが悪い場合などに、前記うねりに対する追従性が低下し、前記接合部５ａ近傍で口開きを発生させたり、また均一な接触面が得られず、面当たりではなく片当たり（線当たり）などを招いたりする。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、蒸気タービンを含む熱機関の流体シール構造におおいて、環状のリング溝にシール部材の挿入を確実におこない、且つ運転時のシール性を高精度に維持するとともに、片当たり等の発生のない熱機関の流体シール構造及びその製作方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる目的を達成するもので、熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
該シール構造は、前記第２のケース部材との接合面に形成される環状のリング溝を備えた第１のケース部材と、前記第１のケース部材の対向面を形成する第２のケース部材と、前記リング溝内に設置される柔構造で前記第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材と、から構成され、前記リング溝は、内周面入口側に前記シール部材を係止する環状の突起部を備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる発明において、好ましくは、前記リング溝の下部に、該リング溝の下面と前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通する圧力供給手段を備える。
【００１０】
かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、ピッチ円径が小径の第１リング及び該第１リングに平行に配置されたピッチ円径が大径の第２リング並びにこれらを連結する板状の中間材から構成されるシール片が複数連結されて、ロータ軸線を含む断面視で、台形状で環状一体に形成されるとともに、前記シール部材の幅は、前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール部材の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記第１リングの内径は前記突起部の外径より小さく形成され、且つ前記第２リングが前記第１リングよりもロータ軸方向で前記リング溝内の内奥に配置されている。
【００１１】
また、かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成される。
【００１２】
また、かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成される。
【００１３】
また、かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されている。
【００１４】
また、かかる発明において、好ましくは、前記突起部を、接着材で構成し該接着材を前記突起部と同一形態に仕上げて形成する。
【００１５】
前記のように構成された流体シール構造の製作方法に関する発明は、
熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、前記第１のケース部材に形成された環状のリング溝に、環状のシール部材を該リング溝内で微動可能に挿入し、前記熱機関の昇温時に前記シール部材がリング溝内で移動して前記第２のケース部材のシール部に摺接して前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造の製作方法において、
前記シール部材に第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料を用い、常温時に、係止手段にて前記シール部材を該リング溝に係止し、熱機関の稼動時に温度上昇にともない係止手段が解除されてシール部材がリング溝内で微動可能して、前記第２のケース部材のシール部に摺接するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
かかる制作方法発明において、好ましくは、前記係止手段として、前記リング溝内の内周面入口側に突起部を形成し、該突起部は、常温時は前記シール部材を前記リング溝内に保持し、温度上昇にともない該シール部材の係止を解除可能に構成される。
【００１７】
また、かかる制作方法発明において、好ましくは、前記係止手段として、接着剤で前記シール部材を前記リング溝に貼着し、前記接着剤は前記シール部材を一定温度以下で前記リング溝内に保持し、一定温度を超えると該シール部材とリング溝との貼着が解除可能に設定される。
【００１８】
また、第１のケース部材と第２のケース部材との間をメタルタッチ面にてシールする発明の１つは、
熱機関の第１のケース部材に設けられた軸直角面と熱機関の第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記第１のケース部材の軸方向の厚さ（Ａ）と第２のケース部材の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記軸方向の厚さ（Ａ）の面と軸方向の厚さ（Ｂ）の面とを圧着したことを特徴とする。
【００１９】
また、前記第１のケース部材と第２のケース部材との間をメタルタッチ面にてシールする発明の、他の１つは、
熱機関に用いられ、薄肉に形成された第１のケース部材と、該第１のケース部材よりも厚肉に形成された第２のケース部材との間の軸方向の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
前記第１のケース部に設けられた軸直角面と第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の第１のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記第２のケース部材に当接したことを特徴とする。
【００２０】
そして、前記のように構成された流体シール構造を適用した蒸気タービンの発明は、次の６つである。
（１）前記請求項１，２，３を併せ備えた流体シール構造を適用した蒸気タービンの流体シール構造において、前記第１のケース部材を車室に構成するとともに第２のケース部材を翼環に構成し、前記車室の内壁に環状のリング溝を設けて該リング溝内に環状のシール部材を装填して、該シール部材を前記翼環の側面に接触させて、該シール部材により前記車室と翼環間の流体シールを行うように構成されてなる。
【００２１】
（２）前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成されてなる。
【００２２】
（３）前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成される。
【００２３】
（４）前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されている。
【００２４】
（５）請求項１１からなるメタルタッチの流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造において、
前記第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成し、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成され、前記車室の軸方向の厚さ（Ａ）と翼環の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記車室の厚さ（Ａ）の面と翼環の厚さ（Ｂ）の面とを圧着する。
【００２５】
（６）請求項１２からなるメタルタッチの流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造であって、
薄肉に形成された第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに厚肉に形成された第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成して、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の車室の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記翼環に当接する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、シール構造は、前記第２のケース部材との接合面に形成される環状のリング溝を備えた第１のケース部材と、前記第１のケース部材の対向面を形成する第２のケース部材と、前記リング溝内に設置される柔構造で前記第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材と、から構成され、前記リング溝は、内周面入口側に前記シール部材を係止する環状の突起部を備えたので、
第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材をロータ軸方向からリング溝内に挿入して、シール部材の温度上昇に伴い該シール部材が突起部から外れて機械的にシールができるので、シール部材の表面に傷をつけるおそれがない。
また、熱機関の稼動時に車室内に温度分布が生じて、第１のケース部材と第２のケース部材の接合面に変形やうねり等が発生しても、常に漏れのないシールが維持である。
【００２７】
また、シール部材に、第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料を用い、シール部材の取付け時に、リング溝内の入口部分に設けた突起部あるいはシール部材を該リング溝に貼着する接着剤等の係止手段にて、前記シール部材を該リング溝に係止するので、この場合、挿入時にシール部材にプリテンション力を残留するように付与して、該リング溝内に挿入する。
従って、ピッチ円径が大径で円環状のリング溝に略円錐台状のシール部材を挿入する際に、シール部材は前記リング溝内の突起部あるいは接着剤等の係止手段により、リング溝に該係止手段を用いて係止しておくので、横方向からの挿入作業がシール部材の落下等を起こすことなく簡単に、且つ確実に行うことができる。
【００２８】
そして、熱機関の稼動時にシール部材の温度が一定温度以上になると、シール部材にリング溝の構成部品よりも線膨張率の大きい材料を用いているので、該シール部材が前記熱膨張の力と及び前記リング溝の圧力差によって、さらに前記プリテンション力も加わって、係止手段から外れてリング溝の外周側に微動し、ケース部材のシール部に摺接する。
これにより、ピッチ円径が大径で円環状のリング溝に略円錐台形状のシール部材のロータ軸方向からの挿入作業が容易にでき、蒸気のリークが発生を確実に防止できる。
【００２９】
リング溝の下部に、該リング溝の下面と前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通する圧力供給手段を備えるので、前記圧力供給手段によりリング溝の下面と第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通して均圧するので、かかる均圧作用によりシール部材が背圧による変形を防止できて、シール部材の変位を防止できる。
【００３０】
また、かかる発明において、前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成し、
あるいは、前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成して構成するので、
シール部材の、円周方向の接続部に、ソケットと嵌合体との組み合わせによる円周方向の連結、あるいはシール片の末端に当板を設けることにより、隣接するシール片に当接して環状で一体に形成する構成を、とることによりシール部材の円周方向位置を確実にかつ強固に連結できる。
【００３１】
また、かかる発明においては、シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されるので、
前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成することにより、シール部材の突起部内側への組み付けが、前記各実施例よりも簡単になる。
【００３２】
また、一方側のケース部材に設けられた軸直角面と他方側のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面でシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記一方側のケース部材の軸方向の厚さ（Ａ）と他方側のケース部材の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成するので、
一方側が軸方向の厚さＡで柔らかく、他方側が軸方向の厚さＢで硬いので、熱機関の温度が上昇すると柔らかい厚さＡの部分の変形量が大きくなって変形し、硬い軸方向の厚さＢの部分に、厚さＡの部分が追従して密着することとなり、前記メタルタッチ面でのシール効果が向上する。
即ち、前記Ｂ＞Ａに構成したことにより、一方側が軸方向の厚さＡの部分が柔軟性を有するため、相手方に追従できて、メタルタッチ面での一方側が自在に変形できてシール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
【００３３】
また、薄肉に形成された一方側のケース部材と、該ケース部材よりも厚肉に形成された他方側のケース部材との間の軸方向の流体シールを行い、前記一方側のケース部材に設けられた軸直角面と他方側のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面でシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の一方側のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成したので、薄肉の一方側のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成したので、熱機関の温度が上昇すると、該一方側のケース部材がテーパー面で構成されているため根元が柔らかくなって、厚肉に形成された前記他方側のケース部材の部分に、テーパー面が形成された一方側のケース部材が追従して変形して、密着することとなり、前記メタルタッチ面でのシール効果が向上する。
即ち、テーパー面の部分が柔軟性を有するため、相手方に自在に追従できて、メタルタッチ面での一方側が自在に変形できて、シール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
【００３４】
また、本発明にかかる流体シール構造を、最適の適用例として蒸気タービンの、車室と翼環間の流体シールを行うように構成している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例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特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００３６】
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例を示す蒸気タービンの流体シール構造を示す概略図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその１、（Ｃ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその２を示す。
【００３７】
（第１実施例）
第1実施例に示す流体シール構造は、図１３に示す従来技術において、Ｃシールを組み込んだ流体シール構造に代わり、断面が台形状のシール部材を組み込んだ流体シール構造に係わるものである。
図１（Ａ）に示すように、第1実施例の流体シール構造７は、翼環１との接合面を形成する車室側壁２ａに設けられるリング溝４（リング溝４の深さＬ，リング溝４の幅Ｘ）を備えた車室２（第１のケース部材）と、車室２の対向面を形成する翼環側壁１ａを備えた翼環１（第２のケース部材）と、リング溝４内に挿入される柔構造のシール部材５と、シール部材５の取付けの際、シール部材５をリング溝４内に一時的に拘束するための突起部６とから構成される。
【００３８】
前記リング溝４は、車室２の翼環１との接合面である車室側壁２ａに設けられ、ロータ軸線Ｙを中心として環状に配置される。
突起部６は、リング溝４の内周面４ｂの入口側で車室側壁２ａに沿って環状に配置されている。
また、リング溝４は、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、一端は車室側壁２ａに開口し、他端はリング溝４の内周面４ｂに開口する圧力供給手段としての圧力供給孔８が設けられる。圧力供給手段としては、図１（Ｂ）に示すように、突起部６を貫通する圧力供給孔８でもよいし、図１（Ｃ）に示す歯形状の圧力供給溝８でもよい。該圧力供給手段８は、ロータ軸心線Ｙを中心に複数個設けられる。
【００３９】
第１実施例に係わる流体シール構造の詳細を以下に説明する。
図２（Ａ）は前記シール部材の外観斜視図、図２（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図２（Ａ）に示すように、第１実施例に係わるシール部材５は、複数に分割されたシール片２１と、複数のシール片２１を連結して環状の一体シールを形成するためのソケット２２を備えている。
図２（Ｂ）に示すように、シール片２１は、円形状の断面を備え、ピッチ円径が小径で円弧状の第１リング２３及び、ピッチ円径が大径で円弧状の第２リング２４と、両者を接合する薄板状の中間材２５から構成されている。
【００４０】
前記シール片２１は、一体に削り出しで製作してもよいし、第１リング２３、第２リング２４、中間材２５を個別に製作し、溶接等で接合して一体のシール片としてもよい。
一体に成形されたシール部材５は、ロータ軸線Ｙを含む断面視で台形の形状をしており、上辺が第１リング２３、下辺が第２リング２４からなり、両者を連結する中間材２５で台形の高さ方向の辺が形成される。円弧状に形成された第１リング２３（上辺）のピッチ円直径ｄ１は、円弧状に形成された第２リング２４（下辺）のピッチ円直径ｄ２より小さい。
【００４１】
図２（Ａ）に示すように、一体化により環状に組まれた第１リング２３及び第２リング２４の直径（平均ピッチ円直径）ｄ１、ｄ２が、１０００〜２０００ｍｍ程度（幅Ｗ＝（ｄ２−ｄ１）／２）であるのに対して、シール部材５の厚さＴは５〜２０ｍｍ程度で非常に小さい。また、第１リング２３、第２リング２４の素線の太さに比較して、中間材の板厚は非常に薄い。
従って、シール部材５は、全体として弾性があり、フレキシブルな柔構造を備える。
即ち、図２（Ｂ）に示すように、弾性変形の範囲内で、ロータ軸方向に力Ｆを第１リング２３にかけると、破線のようにシール部材全体がロータ軸方向に弾性変形して、中間材２５が第２リング２４を支点として時計方向に捩じられ、シール部材５の厚さＴが薄くなる。軸方向の力Ｆを除くと、元の形状に復帰する。
【００４２】
図３は、シール片２１（図2（Ａ）参照）の長手方向の端部の拡大図である。
図３（Ａ）はシール片２１の端部の平面図、図３（Ｂ）はシール片２１の端部の側面図（図３（Ａ）のＹ矢視図）を示す。
また、図４はソケット２２（図2（Ａ）参照）の１例を示す。図４（Ａ）は、ソケット２２の平面図、図４（Ｂ）はソケット２２の側面図（図４（Ａ）のＸ矢視図）を示す。
図３において、各シール片２１の第１リング２３及び第２リング２４の端部は、ソケット２２との接続が容易となるよう、先細り形状のテーパ部２３ａ、２４ａを備える。
一方、図４において、ソケット２２は、前記シール片２１のテーパ部２３ａ、２４ａを受入れ可能なように、ソケット２２の両端面２２ａ、２２ｂにテーパ孔２２ｃを設けている。
【００４３】
図４（Ａ）に示す例では、端面２２ａ、２２ｂに設けたテーパ孔２２ｃと同軸の貫通孔２２ｄを設けているが、端面２２ａ、２２ｂに設けるテーパ孔２２ｃが同軸に維持できれば、貫通孔２２ｄを設けなくてもよい。
なお、前記シール部材５は、テーパ部２３ａ、２４ａ及びテーパ孔２２ｃを介して、各シール片２１の端部２１ａをソケット２２に差し込んで、一体化される。
【００４４】
前記シール部材５の一体化に際して、第１実施例の第１変形例を図５に示す。
この変形例は、前記ソケット２２を用いずに、シール片２１の端部２１ａ同士をスポット溶接Ｒで接合して一体化した例である。接合部のスポット溶接Ｒは、１箇所あたりに１点スポットでもよいし、２点スポット以上でもよい。本変形例では、ソケットを必要としないので部品数が少なくなり、構造が簡単になる。
【００４５】
次に、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、シール部材５をリング溝４に取り付け、車室２と翼環１との間の接合面（翼環側壁１ａ、車室側壁２ａ）で密着したシールが完成する過程を説明する。（Ａ）が組付け前、（Ｂ）が組付け後である。
図６（ａ）に示すように、まず第１リング２３、第２リング２４及び中間材２５からなるシール片２１が、ロータ軸方向からリング溝４に挿入される。挿入に際して、第２リング２４は第１リング２３よりリング溝４の内奥に配置され、第１リング２３はリング溝４から翼環側壁１ａ側へ露出した状態でシール片２１を配置する。
即ち、シール片２１にプリテンションを与えていない状態では、シール部材５の厚さＴはリング溝４の深さＬより大きく形成される。この状態で、隣接するシール片２１をリング溝内に搬入し、各シール片２１とソケット２２を連結して、一体のシール部材５を形成する。
【００４６】
なお、一体化したシール部材５をリング溝４内に取り付ける際は、あらかじめシール部材５をリング溝４内に一時的に固定するための係止手段を備えることが望ましい。前述のリング溝４内に設ける突起部６が、本実施例の場合の係止手段の一手段となる。シール部材の係止手段を設けず、シール部材の一部をリング溝４から翼環側壁１ａ側へ露出させた状態で、車室２に翼環１を組み込むと、シール部材の表面に傷がつき易い。車室２と翼環１を接合させる場合、車室に対して翼環はロータ径方向から挿入しなければならず、翼環側壁１ａとシール部材５が擦りあうためである。
【００４７】
また、図６（Ａ）に示すように、第１リング２３の内径ｄ１１が突起部６の外径Ｄ３より小さく、リング溝４の内周面４ｂの外径Ｄ１よりも大きくすることが望ましい（（Ｄ３−Ｄ１）／２＝ｈ）。このような寸法を選択するのは、シール部材５をリング溝４内に固定し易くするためである。
即ち、シール部材５を一体化させて、ロータ軸方向に力Ｆで第１リング２３を押し込めば、シール部材５の復元力で第１リング２３が突起部６の内壁６ａに押し付けられ、突起部６は第１リング２３が押し込み前の形状に復元するのを阻止する係止手段として働くからである。
このようにすれば、取付け前にあらかじめシール部材５をリング溝内に確実に拘束できるので、シール部材の取付け時におけるシール部材の表面に傷がつくのを防止できる。
【００４８】
各シール片２１を接合せずに一体化を図る第２変形例を図７に示す。図７（Ａ）は、本変形例のシール片の平面図、図７（Ｂ）はシール片の断面図（図７（Ａ）の断面Ｃ−Ｃ）、図７（Ｃ）は当板の平面図（図７（Ａ）の断面Ｄ−Ｄ）を示す。
本変形例は、図７（Ａ）に示すように、一体化したシール片２１の末端に当板２６を配置したものである。図７（Ａ）に示す例は、シール部材５を２分割した場合であるが、この例に限らず、３分割以上でもよい。各分割箇所に、当板２６が一枚ずつ配置されている。図７（Ｂ）に示すように、当板２６はシール片の端部に載置するのみで、溶接等で固定する必要はない。即ち、当板２６は、第１リング２３、第２リング２４及び中間材２５のいずれの端部にも固着されていない。
その他の構成は、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００４９】
図７（Ａ）は、当板２６近傍がリング溝４内に挿入された状態の平面図を示す。
当板２６は、リング溝の矩形状の断面に嵌まり込み、出来るだけ隙間のない形状とするのが望ましい。リング溝と当板２６との間の隙間が大きいと、熱ひずみに伴うシール部材５の自由な変形が拘束され、シールの密着性が維持できないおそれがあるからである。
【００５０】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す本変形例で、シール部材５をリング溝内に挿入して、リング溝内に係止する手順を説明する。
図７（Ａ）はシール部材の平面図、（Ｂ）はＣ−Ｃ断面図、（Ｃ）はＤ−Ｄ断面図である。
図７（Ａ）に示すように、リング溝４内にシール片２１を挿入する。シール片２１を配置した状態では、当板２６はリング溝４内に納まり、シール部材５の一部（例えば、第１リング２３）はリング溝４の外側に露出された状態である。
この状態から、第１実施例と同様に、第１リング２３に力Ｆを付加してシール部材５を変形させ、シール部材５を突起部６により係止させ、リング溝４内に拘束する。
次に、シール部材５がリング溝４に係止された状態で、シール片２１の両端部２１ａに当板２６を載置する。この場合、シール片２１と当板２６は、溶接等で接合する必要はない。
【００５１】
更に、隣接するシール部材５の端部２１ａが当板２６に当接するように、リング溝４内に配置し、力Ｆを付加して変形させ、同様にリング溝４内に拘束する。シール片同士は、当板２６を介して互いに当接するのみで、固着されない。
最終的に、複数の当板２６を介して複数のシール片２１を環状に配置して、一体化されたシール部材５が出来上がる。
【００５２】
蒸気温度の上昇にともないシール部材５の拘束がはずれ、第１リング２３、第２リング２４の熱伸びにより、翼環側壁及びリング溝４内壁に摺接してタイトシールが成立する過程で、リング溝４の外周面４ａから受ける反力を隣接するシール片２１に伝える必要がある。
当板２６があれば、シール片２１同士は互いに当接するだけで、当板２６を介して互いに反力を伝えることができる。また、当板２６とシール片２１は固着されていないので、熱ひずみ等によりシール部材が変形する際、当板２６に拘束されずにリング溝４内を自由に動き得るのは他の例と同様である。
【００５３】
次に、かかる第１実施例に関して、図1を参照して、蒸気タービン稼動後、密着したシールが完成するまでの過程を以下に説明する。
蒸気タービンの稼動状態では、蒸気入口側から蒸気出口側に向かって差圧が働き、車室側壁２ａで翼環１側からのスラスト力を受けて、車室２と翼環１との接合面（翼環側壁１ａ、車室側壁２ａ）には高い面圧が発生する。
また、メイン蒸気を流す蒸気通路（図示せず）は、翼環１の内周側に配置されており、リング溝４内のシール部材５を挟んで、シール部材５の内周側で高圧（Ｐ１）となり、シール部材５の外周側で低圧（Ｐ２）となる。
【００５４】
即ち、図１に示すように、稼動状態では、シール部材５は、リング溝４内に押し込まれ、ロータ中心側から外周側に向かって差圧（Ｐ１−Ｐ２）が働く。つまり、シール部材５は、差圧（Ｐ１−Ｐ２）により、リング溝４内で外周方向に押し付けられ、リング溝４の外周面４ａと翼環側壁１ａの２箇所で接触して、密着したシールが完成する。
【００５５】
本発明の特徴は、シール部材５と車室２（第１のケース部材）との熱膨張の差を利用して、タービンの運転温度の上昇とともに、シール部材５と車室２との熱膨張差が拡大し、シール部材５の突起部６による拘束が外れて、シール部材５にかかる差圧を利用して、機械的にシール部材５とリング溝４内壁及び翼環側壁１ａとの間で自動的にシールされる点に特徴がある。
【００５６】
具体的には、シール部材５と車室１の材料に関して、線膨張率の差の大きい材料の組み合わせを選択し、熱伸びの差を利用して、蒸気の温度上昇とともにシール部材５の拘束が自動的にはずれ、シール部材５の復元力を利用して、シール部材５とリング溝４の内壁２ａ、翼環側壁１ａの間でシールされる構造を採用している。
即ち、シール部材５には線膨張係数の大きい材料を選定し、車室２には線膨張率の小さい材料を選定する。
【００５７】
例えば、シール部材５は、オーステナイト系ステンレス鋼やインコネル等が適用でき、車室２は低合金鋼（クロムモリブデン鋼）等が適用できる。蒸気温度の上昇とともに、シール部材５の第１リング２３全体が熱伸びを生じて、図6（Ａ）、（Ｂ）に示すように、その内径ｄ１１が拡大する。
一方、シール部材５をリング溝４に係止している突起部６は、相対的に線膨張率の小さい材料（車室２と同一）を用いているため、その外径Ｄ３の熱伸びは小さい。
従って、所定の運転条件に達する前に、シール部材５の第１支持材の内径寸法ｄ１１が、リング溝４の突起部６の外径寸法Ｄ３を上回り、シール部材５はリング溝４との係止状態から開放され、元の形状に復帰する。
【００５８】
なお、車室２の重量は、シール部材５の重量より圧倒的に大きいため、車室２の熱容量はシール部材５の熱容量より格段に大きい。つまり、シール部材５の温度は蒸気温度の上昇に追随するが、車室２の温度上昇は非常に緩慢である。
従って、蒸気温度が比較的低い温度条件において、シール部材５は突起部６の係止状態から開放される。
【００５９】
ここで、リング溝４に設ける圧力供給手段の機能を、図1を参照して説明する。
シール部材５が、突起部６に拘束されている状態で車室２内へ蒸気が導入された場合、車室２内には蒸気圧力がかかる。即ち、リング溝４内に拘束されているシール部材５の外側（径方向の外方側）には、翼環側壁１ａ側から、翼環１と車室２の接合面を介して蒸気圧力を背圧として受ける。
一方、リング溝４内には、前述の圧力供給手段（圧力供給孔８又は圧力供給溝８）が設けられている。従って、前記圧力供給手段８を介して、シール部材５の内側（径方向の内方側）にも、蒸気圧力が伝達され、シール部材５の外側と内側は、均圧の状態が維持される。
【００６０】
リング溝４が圧力供給手段８を備えない場合、シール部材５の熱伸びにより、シール部材５が、突起部６の拘束から開放されるまでの間、シール部材５は翼環側面１ａ側から常に背圧を受けているため、シール部材５が突起部６から開放されても、元の形状に復帰しにくい。また、蒸気圧力によっては、シール部材５が外圧（背圧）により変形して、本来のシール機能を果たさない可能性もある。前述の圧力供給手段８は、このような問題を防止するのに有効である。
【００６１】
図２のように、各シール片２１を構成する第１リング２３、第２リング２４及び中間材２５は同じ材料を使用しているため、第１リング２３及び第２リング２４ともに、径方向の外方へ同程度の熱伸びを生ずる。
図１（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、リング溝４内にシール部材５を取付ける際、シール部材５の幅Ｗは、リング溝４の幅Ｘより突起部６の高さｈだけ小さく形成するのが望ましい。
シール部材５の幅Ｗとは、図２（Ｂ）においてロータ軸方向からの正面視で、第１リング２３の内側半径（ｄ１／２）と第２リング２５の外側半径（ｄ２／２）との差（Ｗ）を意味する。
なお、シール部材５が突起部６に拘束されている場合と突起部６の拘束から開放されている場合の幅Ｗの差違は、突起部６の高さｈ（図６Ａ参照）に比較してリング溝４の幅Ｘは十分に大きいので、ほとんど無視できるほど小さい。
従って、シール部材５の幅Ｗは、シール部材５にプリテンション（力Ｆ）が与えられていない静置状態での幅と略同じと考えてよい。
【００６２】
上述のように、リング溝４の形状との関係で、図２（Ｂ）におけるシール部材５の厚さＴ及び幅Ｗを選定すれば、第１リング２３が熱伸びにより突起部６の拘束から開放されるのと同時に、第２リング２４の外面がリング溝４の外周面４ａ（図１（Ａ）参照）に当接し、シール部材５の全体は元の形状に復帰する。
なお、突起部６の高さｈ（図６（Ａ）参照）は、車室２とシール部材５の線膨張率の違いと稼動状態の運転温度から選定できる。
【００６３】
次に、図６（Ｂ）を参照しながら、稼動状態における流体シール構造の動きを説明する図６（Ｂ）は、稼動状態における流体シール構造の概略配置を示す。
突起部６の拘束から開放されたシール部材５は元の形状に復帰しようとするが、第１リング２３の外面が車室側壁２ａの対向面である翼環側壁１ａに摺接したところで、シール部材の形状の復元が止まる。
この状態で、高圧側（Ｐ１）の蒸気通路側（図６（Ｂ）の下方）と低圧側（Ｐ２）の車室側（図６（Ｂ）の上方）との間が、シール部材５を境としてシールされる。一旦、シール部材の前後でシールが形成されると、車室内圧力が常圧に戻らない限り、シール部材には高圧側（Ｐ１）から低圧側（Ｐ２）へ向かって、常時差圧（Ｐ１−Ｐ２）がかかり続ける。
【００６４】
その後、通常の稼動状態に達するまでの昇温過程では、第１リング２３及び第２リング２４ともに熱伸びが持続する。通常の稼動状態に達した状態では、シール部材５に差圧（Ｐ１−Ｐ２）がかかった状態で、第１リング２３は翼環側壁１ａに摺接し、第２リング２４はリング溝４の外周面４ａに摺接して固定される。
この昇温過程で、シール部材５に熱ひずみが生じても、第１リング２３及び第２リング２４のそれぞれが摺接している翼環側壁１ａ及びリング溝４の外周面４ａから反力を受けるので、シール部材５とリング溝４との密着性が維持され、シール部材５によるシールは十分に確保できる。
【００６５】
（第２実施例）
図８（Ａ）、（Ｂ）に基づき、第２実施例に係わる流体シール構造を説明する。
図８（Ａ）は、シール部材５が、リング溝４内に拘束される前の状態を示し、図８（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
第２実施例では、図８（Ａ）に示すように、シール部材５として断面がＵ字形状を備えた流体シール構造７であり、複数に分割されたシール片２１をロータ軸方向からリング溝４内に挿入して、環状に形成したものである。
シール片２１が、リング溝４内に挿入され、プリテンションがかからない状態では、シール片２１の厚さＴ（シール片の外表面間の長さ）は、リング溝の深さＬより大きい。また、図８（Ｂ）に示すように、シール片２１の幅Ｗ（シール片２１の端部と曲がり部の外表面との長さ）は、シール片２１を突起部６の高さｈを乗り越えてリング溝４内へ挿入し易いように、幅Ｗはリング溝４の幅Ｘより突起部６の高さｈだけ小さく形成するのが望ましい。
【００６６】
また、図８（Ａ）に示すように、突起部６を乗り越えて、リング溝４内に挿入されたシール片２１は、ロータ軸方向から力Ｆを付加して弾性変形させ、シール片２１の幅Ｔを小さくして、内周面４ｂ内に押し込む。
図８（Ｂ）に示すように、シール片２１は、復元力で元の形状に復帰しようとするが、突起部６の内壁６ａに当接し、リング溝４内に拘束される。
更に、隣接するシール片２１を同様の手順で挿入し、リング溝４内に拘束させる。内周面４ｂ内に嵌め込んだ各シール片２１を環状に配置すれば、各シール片２１は、互いに隣接するシール片２１の端部同士を接合することなく、端部を当接した状態で一体化されたシール部材５が形成される。なお、複数のシール片を一体化する方法は、上述のように、端部同士を当接させる方法でもよく、第１実施例に示すソケットを介在させてもよく、第１変形例に示す溶接方法でもよく、第２変形例に示す当板を介在させる方法でもよい。
【００６７】
第２実施例の流体シール構造７が、蒸気タービンの昇温過程から稼動状態に至るまでの間で、密着したシールが完成する手順は、以下の過程である。
蒸気温度の上昇にともなう熱伸びのため、シール部材５は径方向の外方に膨張する。車室２よりも線膨張率の大きい材料を選定することにより、シール部材５の内径ｄ１２が突起部６の外径Ｄ３を上廻り、シール部材５は突起部６の拘束から開放される。
同時に、シール部材５の外端５ａがリング溝４の外周面４ａに当接する。シール部材５が突起部６の拘束から開放された後、密着シールが完成するまでの過程は、第１実施例と同じである。
その他の構成は、図１（Ａ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００６８】
（第３実施例）
次に、図９には、第３実施例に係わる流体シール構造を示す。
図９（Ａ）は、シール部材が、リング溝内に拘束される前の状態を示し、図９（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
この第３実施例は、第２実施例と比較して、シール部材５の断面がＥ字形状である点が異なっている。
図９（Ａ）に示すように、シール片２１の厚さＴはリング溝４の深さＬより大きく、シール片２１の幅Ｗは、リング溝４の幅Ｘより突起部６の高さｈだけ小さくするのが望ましい。その他の構成及び作用、効果は、第２実施例の場合と同じである。
【００６９】
（第４実施例）
図１０には、本発明の第４実施例に係わる他の係止手段に関する流体シール構造を示す図１０に示すように、前記のシール部材５をリング溝４内に係止する手段として、突起部６を設ける方法に変えて、シール部材５を該リング溝４に接着する接着剤７０を設けてもよい。
接着剤７０は、常温では液状で、運転温度で蒸発する材料であれば、公知の接着剤７０を使用できる。また、接着剤７０は、第１支持材に沿って全周に塗布する必要はなく、断続塗布で仮付けしてよい。
その他の構成は、図１（Ａ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００７０】
以上のように、シール部材５を該リング溝４に組み付ければ、図１０のように、環状のリング溝４に略円錐台形状のシール部材５を挿入する際に、シール部材５は前記リング溝４内の突起部６あるいは接着剤７０の係止手段により、あらかじめリング溝４内に該係止手段を用いて係止しておくので、車室２に翼環１を組み付ける際、シール部材の表面に傷をつけることなく確実に組み付け作業を行うことができる。
また、面開きが発生しても、シール部材５の密着性が維持できるので、蒸気のリークの発生を確実に防止できる
その他の構成は、図１（Ａ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００７１】
（第５実施例）
図１１は、本発明の第５実施例を示すメタルシール部の要部断面図である。
図１１において、車室２の内周突部１０に形成された軸直角なシール面と、翼環１の外周突部１１に設けられた軸直角なシール面とが摺接し、このメタルタッチ面１１ａで翼環１の静翼３側からのシールを行うように構成されている。
この第５実施例においては、車室２の内周突部１０の軸方向の厚さ（Ａ）と外周突部１１の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成している。
【００７２】
このように、前記内周突部１０の軸方向の厚さ（Ａ）と外周突部１１の軸方向厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成したことにより、内周突部１０が軸方向の厚さ（Ａ）で柔らかく、外周突部１１側が軸方向の厚さ（Ｂ）で硬いので、タービンの温度が上昇すると、柔らかい内周突部１０の厚さＡの部分の変形量が大きくなって変形し、硬い外周突部１１側の軸方向の厚さ（Ｂ）の部分に、内周突部１０の厚さ（Ａ）の部分が追従して密着することとなり、前記メタルタッチ面１１ａでのシール効果が向上する。
即ち、前記Ｂ＞Ａに構成したことにより、内周突部１０の厚さ（Ａ）の部分が柔軟性を有するため、相手方に追従できて、メタルタッチ面１１ａでの変形が自在に変形できてシール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
【００７３】
（第６実施例）
図１２は、本発明の第６実施例を示すメタルタッチ部の要部断面図である。
この第６実施例においては、車室２の薄肉の内周突部１０に形成された軸直角なシール面と、前記内周突部１０よりも厚肉に形成されている翼環１の外周突部１１に設けられた軸直角なシール面とが摺接し、このメタルタッチ面１１ａで翼環１の静翼３側からのガスのシールを行うように構成されている。
そして、前記薄肉の内周突部１０の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面１２に形成し、該テーパ面１２をメタルタッチ面１１ａに構成している。
【００７４】
従って、薄肉の内周突部１０の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面１２に形成しているので、タービンの温度が上昇すると、該内周突部１０がテーパー面１２で構成されているため根元が柔らかくなって、厚肉に形成された前記外周突部１１の部分に、テーパー面１２が形成された内周突部１０が追従して変形して、密着することとなり、前記メタルタッチ面１１ａでのシール効果が向上する。
即ち、テーパー面１２の部分が柔軟性を有するため、相手方に自在に追従できて、メタルタッチ面１１ａでの一方側が自在に変形できて、シール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
その他の構成は図１１に示す第５実施例と同様であり、同一の部材は同一の符号で示す。
【００７５】
尚、本発明は、蒸気タービンのみならず、ガスタービン等の熱機関に広く適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によれば、気タービンを含む熱機関の流体シール構造におおいて、環状のリング溝にシール部材の挿入を確実におこない、且つ運転時のシール性を高精度に維持するとともに、片当たり等の発生のない熱機関の流体シール構造及びその製作方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（Ａ）は、本発明の第１実施例を示す蒸気タービンの流体シール構造を示す概略図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその１、（Ｃ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその２を示す。。
【図２】図２（Ａ）は前記シール部材の外観斜視図、図２（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】（Ａ）はシール片の端部の平面図、（Ｂ）はシール片の端部の側面図（（Ａ）のＹ矢視図）を示す。
【図４】（Ａ）はソケットの側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ矢視図である。
【図５】シール部材の斜視図である。
【図６】（Ａ）はシール部材の組付け前、（Ｂ）シール部材のが組付け後である。
【図７】（Ａ）は、本変形例のシール片の平面図、（Ｂ）はシール片の断面（（Ａ）の断面Ｃ−Ｃ）、（Ｃ）は当板の平面図（（Ａ）の断面Ｄ−Ｄ）を示す。
【図８】第２実施例に係わる（Ａ）はシール部材がリング溝内に拘束される前の状態を示し、（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
【図９】（Ａ）はシール部材が、リング溝内に拘束される前の状態を示し、（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例に係わる他の係止手段に関する流体シール構造を示す。
【図１１】本発明の第５実施例を示すメタルタッチ部の要部断面図である。
【図１２】本発明の第６実施例を示すメタルタッチ部の要部断面図である。
【図１３】従来技術の流体シール構造の断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 翼環
１ａ 翼環側壁
２ 車室
２ａ 車室側壁
４ リング溝
５ シール部材
６ 突起部
７ 流体シール構造
８ 圧力供給孔（圧力供給溝）
９ 接着剤
１０ 内周突部
１１ 外周突部
１１ａ メタルタッチ面
１２ テーパー面
２１ シール片
２２ ソケット
２３ 第１リング
２４ 第２リング
２５ 中間材
２６ 当板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンを含む熱機関に適用される。蒸気タービン含む熱機関において、第１のケース部材に形成された環状のリング溝に環状のシール部材を挿入し、前記熱機関の昇温時に該シール部材を第２のケース部材のシール部に摺接して、第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行うように構成された蒸気タービンを含む熱機関の流体シール構造及びかかる流体シール構造の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの翼環と車室のシールは、図１３に示すように、車室２の軸直角面に形成された環状のリング溝４に、環状のシール部材（Ｃシール）８０を該リング溝４内で微動可能に挿入し、蒸気タービンの昇温時に前記シール部材８０がリング溝内４で微移動して、翼環１の軸直角面な翼環側壁１ａに摺接して、前記車室２と翼環１との間の静翼３側からのシールを行うように構成されている。
【０００３】
前記環状のリング溝４に挿入する環状のシール部材８０は、いわゆる面タッチでシールしており、蒸気の圧力荷重によるロータ軸方向（図１３の紙面上で左右方向）にかかるスラスト力により、リング溝を設けた接合面に面圧が発生し、それにより蒸気のリークを防止し、シール機能を持たせる構造となっている。
【０００４】
かかる前記蒸気タービンの翼環と車室のシール構造において、隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制するように構成された技術として、特許文献１（特開２００７−４０１５６号公報）等がある。
【特許文献１】特開２００７−４０１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１３に示される蒸気タービン、翼環と車室のシールにおいて、リング溝４にシール部材８０を挿入する場合、一体物の環状のシール部材では物理的に挿入が不可能であり、少なくとも１つ以上に分割して、ロータの周方向からリング溝４に沿って挿入し、リング溝４内をロータの周方向にスライドさせながら挿入していくのが通常である。
しかし、このようにリング溝４に沿って、ロータ周方向にシール部材８０を挿入すると、リング溝内面との接触により、シール部材の表面に傷がつき易い。シール面に傷がつくと蒸気のリークが発生し易い。
【０００６】
また、図１３に示すように、前記リング溝４形成部近傍の車室形状は、車室内部の温度分布に従い、ロータ軸方向の高温部側に傾いた変形を生じたり、軸方向にもうねった変形となる。この場合、例えば、車室２と翼環１の嵌合部の剛性が、車室２が翼環１より高すぎるなど、バランスが悪い場合などに、前記うねりに対する追従性が低下し、前記接合部５ａ近傍で口開きを発生させたり、また均一な接触面が得られず、面当たりではなく片当たり（線当たり）などを招いたりする。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、蒸気タービンを含む熱機関の流体シール構造におおいて、環状のリング溝にシール部材の挿入を確実におこない、且つ運転時のシール性を高精度に維持するとともに、片当たり等の発生のない熱機関の流体シール構造及びその製作方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はかかる目的を達成するもので、熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
該シール構造は、前記第２のケース部材との接合面に形成される環状のリング溝を備えた第１のケース部材と、前記第１のケース部材の対向面を形成する第２のケース部材と、前記リング溝内に設置される柔構造で前記第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材と、から構成され、前記リング溝は、内周面入口側に前記シール部材を係止する環状の突起部を備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる発明において、好ましくは、前記リング溝の下部に、該リング溝の下面と前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通する圧力供給手段を備える。
【００１０】
かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、ピッチ円径が小径の第１リング及び該第１リングに平行に配置されたピッチ円径が大径の第２リング並びにこれらを連結する板状の中間材から構成されるシール片が複数連結されて、ロータ軸線を含む断面視で、台形状で環状一体に形成されるとともに、前記シール部材の幅は、前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール部材の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記第１リングの内径は前記突起部の外径より小さく形成され、且つ前記第２リングが前記第１リングよりもロータ軸方向で前記リング溝内の内奥に配置されている。
【００１１】
また、かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成される。
【００１２】
また、かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成される。
【００１３】
また、かかる発明において、好ましくは、前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されている。
【００１４】
また、かかる発明において、好ましくは、前記突起部を、接着材で構成し該接着材を前記突起部と同一形態に仕上げて形成する。
【００１５】
前記のように構成された流体シール構造の製作方法に関する発明は、
熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、前記第１のケース部材に形成された環状のリング溝に、環状のシール部材を該リング溝内で微動可能に挿入し、前記熱機関の昇温時に前記シール部材がリング溝内で移動して前記第２のケース部材のシール部に摺接して前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造の製作方法において、
前記シール部材に第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料を用い、常温時に、係止手段にて前記シール部材を該リング溝に係止し、熱機関の稼動時に温度上昇にともない係止手段が解除されてシール部材がリング溝内で微動可能して、前記第２のケース部材のシール部に摺接するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
かかる制作方法発明において、好ましくは、前記係止手段として、前記リング溝内の内周面入口側に突起部を形成し、該突起部は、常温時は前記シール部材を前記リング溝内に保持し、温度上昇にともない該シール部材の係止を解除可能に構成される。
【００１７】
また、かかる制作方法発明において、好ましくは、前記係止手段として、接着剤で前記シール部材を前記リング溝に貼着し、前記接着剤は前記シール部材を一定温度以下で前記リング溝内に保持し、一定温度を超えると該シール部材とリング溝との貼着が解除可能に設定される。
【００１８】
また、第１のケース部材と第２のケース部材との間をメタルタッチ面にてシールする発明の１つは、
熱機関の第１のケース部材に設けられた軸直角面と熱機関の第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記第１のケース部材の軸方向の厚さ（Ａ）と第２のケース部材の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記軸方向の厚さ（Ａ）の面と軸方向の厚さ（Ｂ）の面とを圧着したことを特徴とする。
【００１９】
また、前記第１のケース部材と第２のケース部材との間をメタルタッチ面にてシールする発明の、他の１つは、
熱機関に用いられ、薄肉に形成された第１のケース部材と、該第１のケース部材よりも厚肉に形成された第２のケース部材との間の軸方向の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
前記第１のケース部に設けられた軸直角面と第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の第１のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記第２のケース部材に当接したことを特徴とする。
【００２０】
そして、前記のように構成された流体シール構造を適用した蒸気タービンの発明は、次の６つである。
（１）前記請求項１，２，３を併せ備えた流体シール構造を適用した蒸気タービンの流体シール構造において、前記第１のケース部材を車室に構成するとともに第２のケース部材を翼環に構成し、前記車室の内壁に環状のリング溝を設けて該リング溝内に環状のシール部材を装填して、該シール部材を前記翼環の側面に接触させて、該シール部材により前記車室と翼環間の流体シールを行うように構成されてなる。
【００２１】
（２）前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成されてなる。
【００２２】
（３）前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成される。
【００２３】
（４）前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されている。
【００２４】
（５）請求項１１からなるメタルタッチの流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造において、
前記第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成し、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成され、前記車室の軸方向の厚さ（Ａ）と翼環の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記車室の厚さ（Ａ）の面と翼環の厚さ（Ｂ）の面とを圧着する。
【００２５】
（６）請求項１２からなるメタルタッチの流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造であって、
薄肉に形成された第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに厚肉に形成された第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成して、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の車室の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記翼環に当接する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、シール構造は、前記第２のケース部材との接合面に形成される環状のリング溝を備えた第１のケース部材と、前記第１のケース部材の対向面を形成する第２のケース部材と、前記リング溝内に設置される柔構造で前記第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材と、から構成され、前記リング溝は、内周面入口側に前記シール部材を係止する環状の突起部を備えたので、
第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材をロータ軸方向からリング溝内に挿入して、シール部材の温度上昇に伴い該シール部材が突起部から外れて機械的にシールができるので、シール部材の表面に傷をつけるおそれがない。
また、熱機関の稼動時に車室内に温度分布が生じて、第１のケース部材と第２のケース部材の接合面に変形やうねり等が発生しても、常に漏れのないシールが維持である。
【００２７】
また、シール部材に、第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料を用い、シール部材の取付け時に、リング溝内の入口部分に設けた突起部あるいはシール部材を該リング溝に貼着する接着剤等の係止手段にて、前記シール部材を該リング溝に係止するので、この場合、挿入時にシール部材にプリテンション力を残留するように付与して、該リング溝内に挿入する。
従って、ピッチ円径が大径で円環状のリング溝に略円錐台状のシール部材を挿入する際に、シール部材は前記リング溝内の突起部あるいは接着剤等の係止手段により、リング溝に該係止手段を用いて係止しておくので、横方向からの挿入作業がシール部材の落下等を起こすことなく簡単に、且つ確実に行うことができる。
【００２８】
そして、熱機関の稼動時にシール部材の温度が一定温度以上になると、シール部材にリング溝の構成部品よりも線膨張率の大きい材料を用いているので、該シール部材が前記熱膨張の力と及び前記リング溝の圧力差によって、さらに前記プリテンション力も加わって、係止手段から外れてリング溝の外周側に微動し、ケース部材のシール部に摺接する。
これにより、ピッチ円径が大径で円環状のリング溝に略円錐台形状のシール部材のロータ軸方向からの挿入作業が容易にでき、蒸気のリークが発生を確実に防止できる。
【００２９】
リング溝の下部に、該リング溝の下面と前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通する圧力供給手段を備えるので、前記圧力供給手段によりリング溝の下面と第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通して均圧するので、かかる均圧作用によりシール部材が背圧による変形を防止できて、シール部材の変位を防止できる。
【００３０】
また、かかる発明において、前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成し、
あるいは、前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成して構成するので、
シール部材の、円周方向の接続部に、ソケットと嵌合体との組み合わせによる円周方向の連結、あるいはシール片の末端に当板を設けることにより、隣接するシール片に当接して環状で一体に形成する構成を、とることによりシール部材の円周方向位置を確実にかつ強固に連結できる。
【００３１】
また、かかる発明においては、シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されるので、
前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成することにより、シール部材の突起部内側への組み付けが、前記各実施例よりも簡単になる。
【００３２】
また、一方側のケース部材に設けられた軸直角面と他方側のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面でシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記一方側のケース部材の軸方向の厚さ（Ａ）と他方側のケース部材の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成するので、
一方側が軸方向の厚さＡで柔らかく、他方側が軸方向の厚さＢで硬いので、熱機関の温度が上昇すると柔らかい厚さＡの部分の変形量が大きくなって変形し、硬い軸方向の厚さＢの部分に、厚さＡの部分が追従して密着することとなり、前記メタルタッチ面でのシール効果が向上する。
即ち、前記Ｂ＞Ａに構成したことにより、一方側が軸方向の厚さＡの部分が柔軟性を有するため、相手方に追従できて、メタルタッチ面での一方側が自在に変形できてシール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
【００３３】
また、薄肉に形成された一方側のケース部材と、該ケース部材よりも厚肉に形成された他方側のケース部材との間の軸方向の流体シールを行い、前記一方側のケース部材に設けられた軸直角面と他方側のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面でシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の一方側のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成したので、薄肉の一方側のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成したので、熱機関の温度が上昇すると、該一方側のケース部材がテーパー面で構成されているため根元が柔らかくなって、厚肉に形成された前記他方側のケース部材の部分に、テーパー面が形成された一方側のケース部材が追従して変形して、密着することとなり、前記メタルタッチ面でのシール効果が向上する。
即ち、テーパー面の部分が柔軟性を有するため、相手方に自在に追従できて、メタルタッチ面での一方側が自在に変形できて、シール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
【００３４】
また、本発明にかかる流体シール構造を、最適の適用例として蒸気タービンの、車室と翼環間の流体シールを行うように構成している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例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特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００３６】
図１（Ａ）は、本発明の第１実施例を示す蒸気タービンの流体シール構造を示す概略図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその１、（Ｃ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその２を示す。
【００３７】
（第１実施例）
第1実施例に示す流体シール構造は、図１３に示す従来技術において、Ｃシールを組み込んだ流体シール構造に代わり、断面が台形状のシール部材を組み込んだ流体シール構造に係わるものである。
図１（Ａ）に示すように、第1実施例の流体シール構造７は、翼環１との接合面を形成する車室側壁２ａに設けられるリング溝４（リング溝４の深さＬ，リング溝４の幅Ｘ）を備えた車室２（第１のケース部材）と、車室２の対向面を形成する翼環側壁１ａを備えた翼環１（第２のケース部材）と、リング溝４内に挿入される柔構造のシール部材５と、シール部材５の取付けの際、シール部材５をリング溝４内に一時的に拘束するための突起部６とから構成される。
【００３８】
前記リング溝４は、車室２の翼環１との接合面である車室側壁２ａに設けられ、ロータ軸線Ｙを中心として環状に配置される。
突起部６は、リング溝４の内周面４ｂの入口側で車室側壁２ａに沿って環状に配置されている。
また、リング溝４は、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、一端は車室側壁２ａに開口し、他端はリング溝４の内周面４ｂに開口する圧力供給手段としての圧力供給孔８が設けられる。圧力供給手段としては、図１（Ｂ）に示すように、突起部６を貫通する圧力供給孔８でもよいし、図１（Ｃ）に示す歯形状の圧力供給溝８でもよい。該圧力供給手段８は、ロータ軸心線Ｙを中心に複数個設けられる。
【００３９】
第１実施例に係わる流体シール構造の詳細を以下に説明する。
図２（Ａ）は前記シール部材の外観斜視図、図２（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図２（Ａ）に示すように、第１実施例に係わるシール部材５は、複数に分割されたシール片２１と、複数のシール片２１を連結して環状の一体シールを形成するためのソケット２２を備えている。
図２（Ｂ）に示すように、シール片２１は、円形状の断面を備え、ピッチ円径が小径で円弧状の第１リング２３及び、ピッチ円径が大径で円弧状の第２リング２４と、両者を接合する薄板状の中間材２５から構成されている。
【００４０】
前記シール片２１は、一体に削り出しで製作してもよいし、第１リング２３、第２リング２４、中間材２５を個別に製作し、溶接等で接合して一体のシール片としてもよい。
一体に成形されたシール部材５は、ロータ軸線Ｙを含む断面視で台形の形状をしており、上辺が第１リング２３、下辺が第２リング２４からなり、両者を連結する中間材２５で台形の高さ方向の辺が形成される。円弧状に形成された第１リング２３（上辺）のピッチ円直径ｄ１は、円弧状に形成された第２リング２４（下辺）のピッチ円直径ｄ２より小さい。
【００４１】
図２（Ａ）に示すように、一体化により環状に組まれた第１リング２３及び第２リング２４の直径（平均ピッチ円直径）ｄ１、ｄ２が、１０００〜２０００ｍｍ程度（幅Ｗ＝（ｄ２−ｄ１）／２）であるのに対して、シール部材５の厚さＴは５〜２０ｍｍ程度で非常に小さい。また、第１リング２３、第２リング２４の素線の太さに比較して、中間材の板厚は非常に薄い。
従って、シール部材５は、全体として弾性があり、フレキシブルな柔構造を備える。
即ち、図２（Ｂ）に示すように、弾性変形の範囲内で、ロータ軸方向に力Ｆを第１リング２３にかけると、破線のようにシール部材全体がロータ軸方向に弾性変形して、中間材２５が第２リング２４を支点として時計方向に捩じられ、シール部材５の厚さＴが薄くなる。軸方向の力Ｆを除くと、元の形状に復帰する。
【００４２】
図３は、シール片２１（図2（Ａ）参照）の長手方向の端部の拡大図である。
図３（Ａ）はシール片２１の端部の平面図、図３（Ｂ）はシール片２１の端部の側面図（図３（Ａ）のＹ矢視図）を示す。
また、図４はソケット２２（図2（Ａ）参照）の１例を示す。図４（Ａ）は、ソケット２２の平面図、図４（Ｂ）はソケット２２の側面図（図４（Ａ）のＸ矢視図）を示す。
図３において、各シール片２１の第１リング２３及び第２リング２４の端部は、ソケット２２との接続が容易となるよう、先細り形状のテーパ部２３ａ、２４ａを備える。
一方、図４において、ソケット２２は、前記シール片２１のテーパ部２３ａ、２４ａを受入れ可能なように、ソケット２２の両端面２２ａ、２２ｂにテーパ孔２２ｃを設けている。
【００４３】
図４（Ａ）に示す例では、端面２２ａ、２２ｂに設けたテーパ孔２２ｃと同軸の貫通孔２２ｄを設けているが、端面２２ａ、２２ｂに設けるテーパ孔２２ｃが同軸に維持できれば、貫通孔２２ｄを設けなくてもよい。
なお、前記シール部材５は、テーパ部２３ａ、２４ａ及びテーパ孔２２ｃを介して、各シール片２１の端部２１ａをソケット２２に差し込んで、一体化される。
【００４４】
前記シール部材５の一体化に際して、第１実施例の第１変形例を図５に示す。
この変形例は、前記ソケット２２を用いずに、シール片２１の端部２１ａ同士をスポット溶接Ｒで接合して一体化した例である。接合部のスポット溶接Ｒは、１箇所あたりに１点スポットでもよいし、２点スポット以上でもよい。本変形例では、ソケットを必要としないので部品数が少なくなり、構造が簡単になる。
【００４５】
次に、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、シール部材５をリング溝４に取り付け、車室２と翼環１との間の接合面（翼環側壁１ａ、車室側壁２ａ）で密着したシールが完成する過程を説明する。（Ａ）が組付け前、（Ｂ）が組付け後である。
図６（ａ）に示すように、まず第１リング２３、第２リング２４及び中間材２５からなるシール片２１が、ロータ軸方向からリング溝４に挿入される。挿入に際して、第２リング２４は第１リング２３よりリング溝４の内奥に配置され、第１リング２３はリング溝４から翼環側壁１ａ側へ露出した状態でシール片２１を配置する。
即ち、シール片２１にプリテンションを与えていない状態では、シール部材５の厚さＴはリング溝４の深さＬより大きく形成される。この状態で、隣接するシール片２１をリング溝内に搬入し、各シール片２１とソケット２２を連結して、一体のシール部材５を形成する。
【００４６】
なお、一体化したシール部材５をリング溝４内に取り付ける際は、あらかじめシール部材５をリング溝４内に一時的に固定するための係止手段を備えることが望ましい。前述のリング溝４内に設ける突起部６が、本実施例の場合の係止手段の一手段となる。シール部材の係止手段を設けず、シール部材の一部をリング溝４から翼環側壁１ａ側へ露出させた状態で、車室２に翼環１を組み込むと、シール部材の表面に傷がつき易い。車室２と翼環１を接合させる場合、車室に対して翼環はロータ径方向から挿入しなければならず、翼環側壁１ａとシール部材５が擦りあうためである。
【００４７】
また、図６（Ａ）に示すように、第１リング２３の内径ｄ１１が突起部６の外径Ｄ３より小さく、リング溝４の内周面４ｂの外径Ｄ１よりも大きくすることが望ましい（（Ｄ３−Ｄ１）／２＝ｈ）。このような寸法を選択するのは、シール部材５をリング溝４内に固定し易くするためである。
即ち、シール部材５を一体化させて、ロータ軸方向に力Ｆで第１リング２３を押し込めば、シール部材５の復元力で第１リング２３が突起部６の内壁６ａに押し付けられ、突起部６は第１リング２３が押し込み前の形状に復元するのを阻止する係止手段として働くからである。
このようにすれば、取付け前にあらかじめシール部材５をリング溝内に確実に拘束できるので、シール部材の取付け時におけるシール部材の表面に傷がつくのを防止できる。
【００４８】
各シール片２１を接合せずに一体化を図る第２変形例を図７に示す。図７（Ａ）は、本変形例のシール片の平面図、図７（Ｂ）はシール片の断面図（図７（Ａ）の断面Ｃ−Ｃ）、図７（Ｃ）は当板の平面図（図７（Ａ）の断面Ｄ−Ｄ）を示す。
本変形例は、図７（Ａ）に示すように、一体化したシール片２１の末端に当板２６を配置したものである。図７（Ａ）に示す例は、シール部材５を２分割した場合であるが、この例に限らず、３分割以上でもよい。各分割箇所に、当板２６が一枚ずつ配置されている。図７（Ｂ）に示すように、当板２６はシール片の端部に載置するのみで、溶接等で固定する必要はない。即ち、当板２６は、第１リング２３、第２リング２４及び中間材２５のいずれの端部にも固着されていない。
その他の構成は、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００４９】
図７（Ａ）は、当板２６近傍がリング溝４内に挿入された状態の平面図を示す。
当板２６は、リング溝の矩形状の断面に嵌まり込み、出来るだけ隙間のない形状とするのが望ましい。リング溝と当板２６との間の隙間が大きいと、熱ひずみに伴うシール部材５の自由な変形が拘束され、シールの密着性が維持できないおそれがあるからである。
【００５０】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す本変形例で、シール部材５をリング溝内に挿入して、リング溝内に係止する手順を説明する。
図７（Ａ）はシール部材の平面図、（Ｂ）はＣ−Ｃ断面図、（Ｃ）はＤ−Ｄ断面図である。
図７（Ａ）に示すように、リング溝４内にシール片２１を挿入する。シール片２１を配置した状態では、当板２６はリング溝４内に納まり、シール部材５の一部（例えば、第１リング２３）はリング溝４の外側に露出された状態である。
この状態から、第１実施例と同様に、第１リング２３に力Ｆを付加してシール部材５を変形させ、シール部材５を突起部６により係止させ、リング溝４内に拘束する。
次に、シール部材５がリング溝４に係止された状態で、シール片２１の両端部２１ａに当板２６を載置する。この場合、シール片２１と当板２６は、溶接等で接合する必要はない。
【００５１】
更に、隣接するシール部材５の端部２１ａが当板２６に当接するように、リング溝４内に配置し、力Ｆを付加して変形させ、同様にリング溝４内に拘束する。シール片同士は、当板２６を介して互いに当接するのみで、固着されない。
最終的に、複数の当板２６を介して複数のシール片２１を環状に配置して、一体化されたシール部材５が出来上がる。
【００５２】
蒸気温度の上昇にともないシール部材５の拘束がはずれ、第１リング２３、第２リング２４の熱伸びにより、翼環側壁及びリング溝４内壁に摺接してタイトシールが成立する過程で、リング溝４の外周面４ａから受ける反力を隣接するシール片２１に伝える必要がある。
当板２６があれば、シール片２１同士は互いに当接するだけで、当板２６を介して互いに反力を伝えることができる。また、当板２６とシール片２１は固着されていないので、熱ひずみ等によりシール部材が変形する際、当板２６に拘束されずにリング溝４内を自由に動き得るのは他の例と同様である。
【００５３】
次に、かかる第１実施例に関して、図1を参照して、蒸気タービン稼動後、密着したシールが完成するまでの過程を以下に説明する。
蒸気タービンの稼動状態では、蒸気入口側から蒸気出口側に向かって差圧が働き、車室側壁２ａで翼環１側からのスラスト力を受けて、車室２と翼環１との接合面（翼環側壁１ａ、車室側壁２ａ）には高い面圧が発生する。
また、メイン蒸気を流す蒸気通路（図示せず）は、翼環１の内周側に配置されており、リング溝４内のシール部材５を挟んで、シール部材５の内周側で高圧（Ｐ１）となり、シール部材５の外周側で低圧（Ｐ２）となる。
【００５４】
即ち、図１に示すように、稼動状態では、シール部材５は、リング溝４内に押し込まれ、ロータ中心側から外周側に向かって差圧（Ｐ１−Ｐ２）が働く。つまり、シール部材５は、差圧（Ｐ１−Ｐ２）により、リング溝４内で外周方向に押し付けられ、リング溝４の外周面４ａと翼環側壁１ａの２箇所で接触して、密着したシールが完成する。
【００５５】
本発明の特徴は、シール部材５と車室２（第１のケース部材）との熱膨張の差を利用して、タービンの運転温度の上昇とともに、シール部材５と車室２との熱膨張差が拡大し、シール部材５の突起部６による拘束が外れて、シール部材５にかかる差圧を利用して、機械的にシール部材５とリング溝４内壁及び翼環側壁１ａとの間で自動的にシールされる点に特徴がある。
【００５６】
具体的には、シール部材５と車室１の材料に関して、線膨張率の差の大きい材料の組み合わせを選択し、熱伸びの差を利用して、蒸気の温度上昇とともにシール部材５の拘束が自動的にはずれ、シール部材５の復元力を利用して、シール部材５とリング溝４の内壁２ａ、翼環側壁１ａの間でシールされる構造を採用している。
即ち、シール部材５には線膨張係数の大きい材料を選定し、車室２には線膨張率の小さい材料を選定する。
【００５７】
例えば、シール部材５は、オーステナイト系ステンレス鋼やインコネル等が適用でき、車室２は低合金鋼（クロムモリブデン鋼）等が適用できる。蒸気温度の上昇とともに、シール部材５の第１リング２３全体が熱伸びを生じて、図6（Ａ）、（Ｂ）に示すように、その内径ｄ１１が拡大する。
一方、シール部材５をリング溝４に係止している突起部６は、相対的に線膨張率の小さい材料（車室２と同一）を用いているため、その外径Ｄ３の熱伸びは小さい。
従って、所定の運転条件に達する前に、シール部材５の第１支持材の内径寸法ｄ１１が、リング溝４の突起部６の外径寸法Ｄ３を上回り、シール部材５はリング溝４との係止状態から開放され、元の形状に復帰する。
【００５８】
なお、車室２の重量は、シール部材５の重量より圧倒的に大きいため、車室２の熱容量はシール部材５の熱容量より格段に大きい。つまり、シール部材５の温度は蒸気温度の上昇に追随するが、車室２の温度上昇は非常に緩慢である。
従って、蒸気温度が比較的低い温度条件において、シール部材５は突起部６の係止状態から開放される。
【００５９】
ここで、リング溝４に設ける圧力供給手段の機能を、図1を参照して説明する。
シール部材５が、突起部６に拘束されている状態で車室２内へ蒸気が導入された場合、車室２内には蒸気圧力がかかる。即ち、リング溝４内に拘束されているシール部材５の外側（径方向の外方側）には、翼環側壁１ａ側から、翼環１と車室２の接合面を介して蒸気圧力を背圧として受ける。
一方、リング溝４内には、前述の圧力供給手段（圧力供給孔８又は圧力供給溝８）が設けられている。従って、前記圧力供給手段８を介して、シール部材５の内側（径方向の内方側）にも、蒸気圧力が伝達され、シール部材５の外側と内側は、均圧の状態が維持される。
【００６０】
リング溝４が圧力供給手段８を備えない場合、シール部材５の熱伸びにより、シール部材５が、突起部６の拘束から開放されるまでの間、シール部材５は翼環側面１ａ側から常に背圧を受けているため、シール部材５が突起部６から開放されても、元の形状に復帰しにくい。また、蒸気圧力によっては、シール部材５が外圧（背圧）により変形して、本来のシール機能を果たさない可能性もある。前述の圧力供給手段８は、このような問題を防止するのに有効である。
【００６１】
図２のように、各シール片２１を構成する第１リング２３、第２リング２４及び中間材２５は同じ材料を使用しているため、第１リング２３及び第２リング２４ともに、径方向の外方へ同程度の熱伸びを生ずる。
図１（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、リング溝４内にシール部材５を取付ける際、シール部材５の幅Ｗは、リング溝４の幅Ｘより突起部６の高さｈだけ小さく形成するのが望ましい。
シール部材５の幅Ｗとは、図２（Ｂ）においてロータ軸方向からの正面視で、第１リング２３の内側半径（ｄ１／２）と第２リング２５の外側半径（ｄ２／２）との差（Ｗ）を意味する。
なお、シール部材５が突起部６に拘束されている場合と突起部６の拘束から開放されている場合の幅Ｗの差違は、突起部６の高さｈ（図６Ａ参照）に比較してリング溝４の幅Ｘは十分に大きいので、ほとんど無視できるほど小さい。
従って、シール部材５の幅Ｗは、シール部材５にプリテンション（力Ｆ）が与えられていない静置状態での幅と略同じと考えてよい。
【００６２】
上述のように、リング溝４の形状との関係で、図２（Ｂ）におけるシール部材５の厚さＴ及び幅Ｗを選定すれば、第１リング２３が熱伸びにより突起部６の拘束から開放されるのと同時に、第２リング２４の外面がリング溝４の外周面４ａ（図１（Ａ）参照）に当接し、シール部材５の全体は元の形状に復帰する。
なお、突起部６の高さｈ（図６（Ａ）参照）は、車室２とシール部材５の線膨張率の違いと稼動状態の運転温度から選定できる。
【００６３】
次に、図６（Ｂ）を参照しながら、稼動状態における流体シール構造の動きを説明する図６（Ｂ）は、稼動状態における流体シール構造の概略配置を示す。
突起部６の拘束から開放されたシール部材５は元の形状に復帰しようとするが、第１リング２３の外面が車室側壁２ａの対向面である翼環側壁１ａに摺接したところで、シール部材の形状の復元が止まる。
この状態で、高圧側（Ｐ１）の蒸気通路側（図６（Ｂ）の下方）と低圧側（Ｐ２）の車室側（図６（Ｂ）の上方）との間が、シール部材５を境としてシールされる。一旦、シール部材の前後でシールが形成されると、車室内圧力が常圧に戻らない限り、シール部材には高圧側（Ｐ１）から低圧側（Ｐ２）へ向かって、常時差圧（Ｐ１−Ｐ２）がかかり続ける。
【００６４】
その後、通常の稼動状態に達するまでの昇温過程では、第１リング２３及び第２リング２４ともに熱伸びが持続する。通常の稼動状態に達した状態では、シール部材５に差圧（Ｐ１−Ｐ２）がかかった状態で、第１リング２３は翼環側壁１ａに摺接し、第２リング２４はリング溝４の外周面４ａに摺接して固定される。
この昇温過程で、シール部材５に熱ひずみが生じても、第１リング２３及び第２リング２４のそれぞれが摺接している翼環側壁１ａ及びリング溝４の外周面４ａから反力を受けるので、シール部材５とリング溝４との密着性が維持され、シール部材５によるシールは十分に確保できる。
【００６５】
（第２実施例）
図８（Ａ）、（Ｂ）に基づき、第２実施例に係わる流体シール構造を説明する。
図８（Ａ）は、シール部材５が、リング溝４内に拘束される前の状態を示し、図８（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
第２実施例では、図８（Ａ）に示すように、シール部材５として断面がＵ字形状を備えた流体シール構造７であり、複数に分割されたシール片２１をロータ軸方向からリング溝４内に挿入して、環状に形成したものである。
シール片２１が、リング溝４内に挿入され、プリテンションがかからない状態では、シール片２１の厚さＴ（シール片の外表面間の長さ）は、リング溝の深さＬより大きい。また、図８（Ｂ）に示すように、シール片２１の幅Ｗ（シール片２１の端部と曲がり部の外表面との長さ）は、シール片２１を突起部６の高さｈを乗り越えてリング溝４内へ挿入し易いように、幅Ｗはリング溝４の幅Ｘより突起部６の高さｈだけ小さく形成するのが望ましい。
【００６６】
また、図８（Ａ）に示すように、突起部６を乗り越えて、リング溝４内に挿入されたシール片２１は、ロータ軸方向から力Ｆを付加して弾性変形させ、シール片２１の幅Ｔを小さくして、内周面４ｂ内に押し込む。
図８（Ｂ）に示すように、シール片２１は、復元力で元の形状に復帰しようとするが、突起部６の内壁６ａに当接し、リング溝４内に拘束される。
更に、隣接するシール片２１を同様の手順で挿入し、リング溝４内に拘束させる。内周面４ｂ内に嵌め込んだ各シール片２１を環状に配置すれば、各シール片２１は、互いに隣接するシール片２１の端部同士を接合することなく、端部を当接した状態で一体化されたシール部材５が形成される。なお、複数のシール片を一体化する方法は、上述のように、端部同士を当接させる方法でもよく、第１実施例に示すソケットを介在させてもよく、第１変形例に示す溶接方法でもよく、第２変形例に示す当板を介在させる方法でもよい。
【００６７】
第２実施例の流体シール構造７が、蒸気タービンの昇温過程から稼動状態に至るまでの間で、密着したシールが完成する手順は、以下の過程である。
蒸気温度の上昇にともなう熱伸びのため、シール部材５は径方向の外方に膨張する。車室２よりも線膨張率の大きい材料を選定することにより、シール部材５の内径ｄ１２が突起部６の外径Ｄ３を上廻り、シール部材５は突起部６の拘束から開放される。
同時に、シール部材５の外端５ａがリング溝４の外周面４ａに当接する。シール部材５が突起部６の拘束から開放された後、密着シールが完成するまでの過程は、第１実施例と同じである。
その他の構成は、図１（Ａ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００６８】
（第３実施例）
次に、図９には、第３実施例に係わる流体シール構造を示す。
図９（Ａ）は、シール部材が、リング溝内に拘束される前の状態を示し、図９（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
この第３実施例は、第２実施例と比較して、シール部材５の断面がＥ字形状である点が異なっている。
図９（Ａ）に示すように、シール片２１の厚さＴはリング溝４の深さＬより大きく、シール片２１の幅Ｗは、リング溝４の幅Ｘより突起部６の高さｈだけ小さくするのが望ましい。その他の構成及び作用、効果は、第２実施例の場合と同じである。
【００６９】
（第４実施例）
図１０には、本発明の第４実施例に係わる他の係止手段に関する流体シール構造を示す図１０に示すように、前記のシール部材５をリング溝４内に係止する手段として、突起部６を設ける方法に変えて、シール部材５を該リング溝４に接着する接着剤７０を設けてもよい。
接着剤７０は、常温では液状で、運転温度で蒸発する材料であれば、公知の接着剤７０を使用できる。また、接着剤７０は、第１支持材に沿って全周に塗布する必要はなく、断続塗布で仮付けしてよい。
その他の構成は、図１（Ａ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００７０】
以上のように、シール部材５を該リング溝４に組み付ければ、図１０のように、環状のリング溝４に略円錐台形状のシール部材５を挿入する際に、シール部材５は前記リング溝４内の突起部６あるいは接着剤７０の係止手段により、あらかじめリング溝４内に該係止手段を用いて係止しておくので、車室２に翼環１を組み付ける際、シール部材の表面に傷をつけることなく確実に組み付け作業を行うことができる。
また、面開きが発生しても、シール部材５の密着性が維持できるので、蒸気のリークの発生を確実に防止できる
その他の構成は、図１（Ａ）と同様であり、これらと同一の部材は同一の符号で示す。
【００７１】
（第５実施例）
図１１は、本発明の第５実施例を示すメタルシール部の要部断面図である。
図１１において、車室２の内周突部１０に形成された軸直角なシール面と、翼環１の外周突部１１に設けられた軸直角なシール面とが摺接し、このメタルタッチ面１１ａで翼環１の静翼３側からのシールを行うように構成されている。
この第５実施例においては、車室２の内周突部１０の軸方向の厚さ（Ａ）と外周突部１１の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成している。
【００７２】
このように、前記内周突部１０の軸方向の厚さ（Ａ）と外周突部１１の軸方向厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成したことにより、内周突部１０が軸方向の厚さ（Ａ）で柔らかく、外周突部１１側が軸方向の厚さ（Ｂ）で硬いので、タービンの温度が上昇すると、柔らかい内周突部１０の厚さＡの部分の変形量が大きくなって変形し、硬い外周突部１１側の軸方向の厚さ（Ｂ）の部分に、内周突部１０の厚さ（Ａ）の部分が追従して密着することとなり、前記メタルタッチ面１１ａでのシール効果が向上する。
即ち、前記Ｂ＞Ａに構成したことにより、内周突部１０の厚さ（Ａ）の部分が柔軟性を有するため、相手方に追従できて、メタルタッチ面１１ａでの変形が自在に変形できてシール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
【００７３】
（第６実施例）
図１２は、本発明の第６実施例を示すメタルタッチ部の要部断面図である。
この第６実施例においては、車室２の薄肉の内周突部１０に形成された軸直角なシール面と、前記内周突部１０よりも厚肉に形成されている翼環１の外周突部１１に設けられた軸直角なシール面とが摺接し、このメタルタッチ面１１ａで翼環１の静翼３側からのガスのシールを行うように構成されている。
そして、前記薄肉の内周突部１０の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面１２に形成し、該テーパ面１２をメタルタッチ面１１ａに構成している。
【００７４】
従って、薄肉の内周突部１０の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面１２に形成しているので、タービンの温度が上昇すると、該内周突部１０がテーパー面１２で構成されているため根元が柔らかくなって、厚肉に形成された前記外周突部１１の部分に、テーパー面１２が形成された内周突部１０が追従して変形して、密着することとなり、前記メタルタッチ面１１ａでのシール効果が向上する。
即ち、テーパー面１２の部分が柔軟性を有するため、相手方に自在に追従できて、メタルタッチ面１１ａでの一方側が自在に変形できて、シール効果があがり、片当たり（線当たり）の発生を防止でき、経年変化やメインテナンス性の低下を阻止できる。
その他の構成は図１１に示す第５実施例と同様であり、同一の部材は同一の符号で示す。
【００７５】
尚、本発明は、蒸気タービンのみならず、ガスタービン等の熱機関に広く適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によれば、気タービンを含む熱機関の流体シール構造におおいて、環状のリング溝にシール部材の挿入を確実におこない、且つ運転時のシール性を高精度に維持するとともに、片当たり等の発生のない熱機関の流体シール構造及びその製作方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（Ａ）は、本発明の第１実施例を示す蒸気タービンの流体シール構造を示す概略図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその１、（Ｃ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図のその２を示す。。
【図２】図２（Ａ）は前記シール部材の外観斜視図、図２（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】（Ａ）はシール片の端部の平面図、（Ｂ）はシール片の端部の側面図（（Ａ）のＹ矢視図）を示す。
【図４】（Ａ）はソケットの側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ矢視図である。
【図５】シール部材の斜視図である。
【図６】（Ａ）はシール部材の組付け前、（Ｂ）シール部材のが組付け後である。
【図７】（Ａ）は、本変形例のシール片の平面図、（Ｂ）はシール片の断面（（Ａ）の断面Ｃ−Ｃ）、（Ｃ）は当板の平面図（（Ａ）の断面Ｄ−Ｄ）を示す。
【図８】第２実施例に係わる（Ａ）はシール部材がリング溝内に拘束される前の状態を示し、（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
【図９】（Ａ）はシール部材が、リング溝内に拘束される前の状態を示し、（Ｂ）は拘束後の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例に係わる他の係止手段に関する流体シール構造を示す。
【図１１】本発明の第５実施例を示すメタルタッチ部の要部断面図である。
【図１２】本発明の第６実施例を示すメタルタッチ部の要部断面図である。
【図１３】従来技術の流体シール構造の断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１ 翼環
１ａ 翼環側壁
２ 車室
２ａ 車室側壁
４ リング溝
５ シール部材
６ 突起部
７ 流体シール構造
８ 圧力供給孔（圧力供給溝）
９ 接着剤
１０ 内周突部
１１ 外周突部
１１ａ メタルタッチ面
１２ テーパー面
２１ シール片
２２ ソケット
２３ 第１リング
２４ 第２リング
２５ 中間材
２６ 当板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
該シール構造は、前記第２のケース部材との接合面に形成される環状のリング溝を備えた第１のケース部材と、前記第１のケース部材の対向面を形成する第２のケース部材と、 前記リング溝内に設置される柔構造で前記第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材と、から構成され、前記リング溝は、内周面入口側に前記シール部材を係止する環状の突起部を備えることを特徴とする熱機関の流体シール構造。
【請求項２】
前記リング溝の下部に、該リング溝の下面と前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通する圧力供給手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項３】
前記シール部材は、ピッチ円径が小径の第１リング及び該第１リングに平行に配置されたピッチ円径が大径の第２リング並びにこれらを連結する板状の中間材から構成されるシール片が複数連結されて、ロータ軸線を含む断面視で、台形状で環状一体に形成されるとともに、前記シール部材の幅は、前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール部材の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記第１リングの内径は前記突起部の外径より小さく形成され、且つ前記第２リングが前記第１リングよりもロータ軸方向で前記リング溝内の内奥に配置されていることを特徴とする請求項１に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項４】
前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成されたことを特徴とする請求項３に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項５】
前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成されたことを特徴とする請求項３に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項６】
前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されていることを特徴とする請求項２に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項７】
前記突起部を、接着材で構成し該接着材を前記突起部と同一形態に仕上げて形成することを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項８】
熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、前記第１のケース部材に形成された環状のリング溝に、環状のシール部材を該リング溝内で微動可能に挿入し、前記熱機関の昇温時に前記シール部材がリング溝内で移動して前記第２のケース部材のシール部に摺接して前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造の製作方法において、
前記シール部材に第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料を用い、常温時に、係止手段にて前記シール部材を該リング溝に係止し、熱機関の稼動時に温度上昇にともない係止手段が解除されてシール部材がリング溝内で微動可能して、前記第２のケース部材のシール部に摺接するようにしたことを特徴とする熱機関の流体シール構造の製作方法。
【請求項９】
前記係止手段として、前記リング溝内の内周面入口側に突起部を形成し、該突起部は、常温時は前記シール部材を前記リング溝内に保持し、温度上昇にともない該シール部材の係止を解除可能に構成されたことを特徴とする請求項８に記載された熱機関の流体シール構造の製作方法。
【請求項１０】
前記係止手段として、接着剤で前記シール部材を前記リング溝に貼着し、前記接着剤は
前記シール部材を一定温度以下で前記リング溝内に保持し、一定温度を超えると該シール部材とリング溝との貼着が解除可能に設定されたことを特徴とする請求項８に記載された熱機関の流体シール構造の製作方法。
【請求項１１】
熱機関の第１のケース部材に設けられた軸直角面と熱機関の第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記第１のケース部材の軸方向の厚さ（Ａ）と第２のケース部材の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記軸方向の厚さ（Ａ）の面と軸方向の厚さ（Ｂ）の面とを圧着したことを特徴とする熱機関の流体シール構造。
【請求項１２】
熱機関に用いられ、薄肉に形成された第１のケース部材と、該第１のケース部材よりも厚肉に形成された第２のケース部材との間の軸方向の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
前記第１のケース部に設けられた軸直角面と第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の第１のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記第２のケース部材に当接したことを特徴とする熱機関の流体シール構造。
【請求項１３】
前記請求項１，２，３を併せ備えた流体シール構造を適用した蒸気タービンの流体シール構造において、前記第１のケース部材を車室に構成するとともに第２のケース部材を翼環に構成し、前記車室の内壁に環状のリング溝を設けて該リング溝内に環状のシール部材を装填して、該シール部材を前記翼環の側面に接触させて、該シール部材により前記車室と翼環間の流体シールを行うように構成されてなる、蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１４】
前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成されたことを特徴とする請求項１３に記載の蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１５】
前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１６】
前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１７】
請求項１１からなる流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造において、
前記第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成し、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成され、前記車室の軸方向の厚さ（Ａ）と翼環の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記車室の厚さ（Ａ）の面と翼環の厚さ（Ｂ）の面とを圧着したことを特徴とする蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１８】
請求項１２からなる流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造において、
薄肉に形成された第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに厚肉に形成された第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成して、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、
前記薄肉の車室の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記翼環に当接したことを特徴とする蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１】
熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
該シール構造は、前記第２のケース部材との接合面に形成される環状のリング溝を備えた第１のケース部材と、前記第１のケース部材の対向面を形成する第２のケース部材と、 前記リング溝内に設置される柔構造で前記第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料からなるシール部材と、から構成され、前記リング溝は、内周面入口側に前記シール部材を係止する環状の突起部を備えることを特徴とする熱機関の流体シール構造。
【請求項２】
前記リング溝の下部に、該リング溝の下面と前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の隙間とを連通する圧力供給手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項３】
前記シール部材は、ピッチ円径が小径の第１リング及び該第１リングに平行に配置されたピッチ円径が大径の第２リング並びにこれらを連結する板状の中間材から構成されるシール片が複数連結されて、ロータ軸線を含む断面視で、台形状で環状一体に形成されるとともに、前記シール部材の幅は、前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール部材の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記第１リングの内径は前記突起部の外径より小さく形成され、且つ前記第２リングが前記第１リングよりもロータ軸方向で前記リング溝内の内奥に配置されていることを特徴とする請求項１に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項４】
前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成されたことを特徴とする請求項３に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項５】
前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成されたことを特徴とする請求項３に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項６】
前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されていることを特徴とする請求項２に記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項７】
前記突起部を、接着材で構成し該接着材を前記突起部と同一形態に仕上げて形成することを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載された熱機関の流体シール構造。
【請求項８】
熱機関の第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、前記第１のケース部材に形成された環状のリング溝に、環状のシール部材を該リング溝内で微動可能に挿入し、前記熱機関の昇温時に前記シール部材がリング溝内で移動して前記第２のケース部材のシール部に摺接して前記第１のケース部材と第２のケース部材との間の流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造の製作方法において、
前記シール部材に第１のケース部材よりも線膨張率の大きい材料を用い、常温時に、係止手段にて前記シール部材を該リング溝に係止し、熱機関の稼動時に温度上昇にともない係止手段が解除されてシール部材がリング溝内で微動可能して、前記第２のケース部材のシール部に摺接するようにしたことを特徴とする熱機関の流体シール構造の製作方法。
【請求項９】
前記係止手段として、前記リング溝内の内周面入口側に突起部を形成し、該突起部は、常温時は前記シール部材を前記リング溝内に保持し、温度上昇にともない該シール部材の係止を解除可能に構成されたことを特徴とする請求項８に記載された熱機関の流体シール構造の製作方法。
【請求項１０】
前記係止手段として、接着剤で前記シール部材を前記リング溝に貼着し、前記接着剤は
前記シール部材を一定温度以下で前記リング溝内に保持し、一定温度を超えると該シール部材とリング溝との貼着が解除可能に設定されたことを特徴とする請求項８に記載された熱機関の流体シール構造の製作方法。
【請求項１１】
熱機関の第１のケース部材に設けられた軸直角面と熱機関の第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記第１のケース部材の軸方向の厚さ（Ａ）と第２のケース部材の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記軸方向の厚さ（Ａ）の面と軸方向の厚さ（Ｂ）の面とを圧着したことを特徴とする熱機関の流体シール構造。
【請求項１２】
熱機関に用いられ、薄肉に形成された第１のケース部材と、該第１のケース部材よりも厚肉に形成された第２のケース部材との間の軸方向の流体シールを行う熱機関の流体シール構造であって、
前記第１のケース部に設けられた軸直角面と第２のケース部材に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、前記薄肉の第１のケース部材の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記第２のケース部材に当接したことを特徴とする熱機関の流体シール構造。
【請求項１３】
前記請求項１，２，３を併せ備えた流体シール構造を適用した蒸気タービンの流体シール構造において、前記第１のケース部材を車室に構成するとともに第２のケース部材を翼環に構成し、前記車室の内壁に環状のリング溝を設けて該リング溝内に環状のシール部材を装填して、該シール部材を前記翼環の側面に接触させて、該シール部材により前記車室と翼環間の流体シールを行うように構成されてなる、蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１４】
前記シール部材は、前記複数のシール片を円周方向に接続するソケットと嵌合体との組み合わせにて円周方向に連結して構成されたことを特徴とする請求項１３に記載の蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１５】
前記シール部材は、前記シール片の末端に当板を備え、前記シール片は該当板を介して隣接するシール片に当接して環状で一体に形成されたことを特徴とする請求項１３に記載の蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１６】
前記シール部材は、断面形状がＵ字形状又はＥ字形状のいずれか１つの複数のシール片から構成され、前記シール片の幅は前記リング溝の幅より前記突起部高さだけ小さく形成され、前記シール片の厚さは前記リング溝の深さより大きく形成され、前記シール片の内径は前記突起部の外径より小さく形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１７】
請求項１１からなる流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造において、
前記第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成し、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にて流体シールを行うように構成され、前記車室の軸方向の厚さ（Ａ）と翼環の軸方向の厚さ（Ｂ）との関係をＢ＞Ａに構成して、前記車室の厚さ（Ａ）の面と翼環の厚さ（Ｂ）の面とを圧着したことを特徴とする蒸気タービンの流体シール構造。
【請求項１８】
請求項１２からなる流体シール構造を用いた蒸気タービンの流体シール構造において、
薄肉に形成された第１のケース部材を蒸気タービンの車室に構成するとともに厚肉に形成された第２のケース部材を蒸気タービンの翼環に構成して、前記車室に設けられた軸直角面と翼環に設けられた軸直角面とを摺接して、メタルタッチ面にてシールを行うように構成された熱機関の流体シール構造において、
前記薄肉の車室の軸直角面を内周方向から外周方向に厚いテーパー面に形成し、該テーパー面を前記メタルタッチ面に構成して前記翼環に当接したことを特徴とする蒸気タービンの流体シール構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１４４７０７（Ｐ２０１０−１４４７０７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２６５３６（Ｐ２００８−３２６５３６）
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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