特許 5709447 タービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5709447

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年4月30日

(54)【発明の名称】タービン

(51)【国際特許分類】

   F01D 11/08 20060101AFI20150409BHJP

   F01D 5/20 20060101ALI20150409BHJP

【ＦＩ】

   F01D11/08

   F01D5/20

【請求項の数】4

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2010-217218(P2010-217218)

(22)【出願日】2010年9月28日

(65)【公開番号】特開2012-72689(P2012-72689A)

(43)【公開日】2012年4月12日

【審査請求日】2013年6月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】松本 和幸

(72)【発明者】

【氏名】桑村 祥弘

(72)【発明者】

【氏名】大山 宏治

(72)【発明者】

【氏名】田中 良典

(72)【発明者】

【氏名】町田 幸則

(72)【発明者】

【氏名】松尾 朝春

【審査官】 西中村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１８０２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３５２９９０４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公告第０１２２１２２９（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５３５５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１１２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ １／００−１１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流れる流路に配置されるブレードと、
該ブレードの先端側に隙間を介して設けられ、前記ブレードに対して相対回転する構造体と、
前記構造体から突出して軸方向に間隔をあけて複数が設けられ、前記ブレードとの間に微小隙間を形成するシールフィンと、を備えるタービンであって、
前記ブレード、前記構造体、及び前記複数のシールフィンによって形成され、内部で前記流体の渦流が発生する空間に、前記渦流が及ばない領域である死水域を埋めるようにして、死水域充填部が設けられており、
該死水域充填部は、
前記ブレードにおける軸方向に沿う上流側の軸方向壁面と、該上流側の軸方向壁面及び該軸方向壁面よりも前記構造体側かつ下流側の軸方向壁面を接続して径方向に沿う径方向壁面とによって形成される前記空間の隅部に、前記上流側の軸方向壁面と前記下流側の軸方向壁面とにわたって設けられるとともに、
前記構造体と前記下流側の軸方向壁面に対向する前記シールフィンの上流側を向く面とによって形成される前記空間の隅部に設けられていることを特徴とするタービン。

【請求項2】

前記死水域充填部が、前記流体の渦流に沿う傾斜面を有していることを特徴とする請求項１に記載のタービン。

【請求項3】

前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で凹状の曲線に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のタービン。

【請求項4】

前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で略直線状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、発電プラント、化学プラント、ガスプラント、製鉄所、船舶等に用いられるタービンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、蒸気タービンの一種として、ケーシングと、ケーシングの内部に回転自在に設けられた軸体（ロータ）と、ケーシングの内周部に固定配置された静翼と、この静翼の下流側において軸体に放射状に設けられた動翼とを複数段備えたものが知られている。この蒸気タービンは、作動方式の違いによって、衝動タービンと反動タービンとに大別される。衝動タービンとは、蒸気から受ける衝撃力だけによって動翼が回転するものである。衝動タービンとは、静翼がノズル形状を有し、この静翼を通過した蒸気が動翼に噴射され、蒸気から受ける衝撃力だけによって動翼が回転するものである。一方、反動タービンは、静翼の形状は動翼と同様であって、この静翼を通過した蒸気から受ける衝撃力と、動翼を通過する際に生じる蒸気の膨張に対する反動力とによって動翼が回転するものである。

【0003】

ところで、このような蒸気タービンでは、動翼の先端部とケーシングとの間に、径方向に所定幅の隙間が形成されており、また静翼の先端部と軸体との間にも、径方向に所定幅の隙間が形成されている。そして、軸体の軸線方向に流れる蒸気の一部が、これら動翼や静翼の先端部の隙間を通って下流側へリークする。ここで、動翼とケーシングとの間の隙間から下流側へリークする蒸気は、動翼に対して衝撃力も反動力も付与しないので、衝動タービンか反動タービンかによらず、動翼を回転させる駆動力としてほとんど寄与しない。また、静翼と軸体との間の隙間から下流側へリークする蒸気も、静翼を越えてもその速度が変化せずまた膨張も生じないため、衝動タービンか反動タービンかによらず、下流側の動翼を回転させるための駆動力としてほとんど寄与しない。従って、蒸気タービンの性能向上のためには、動翼や静翼の先端部の隙間における蒸気のリーク量を低減させることが重要となる。

【0004】

そこで、動翼や静翼の先端部の隙間から蒸気がリークすることを防止する手段として、シールフィンが従来用いられている。このシールフィンは、例えば動翼の先端部に用いる場合、動翼及びケーシングのいずれか一方から突出し、他方との間に微小な隙間を形成するように設けられる。

【0005】

また、蒸気タービンでは、ケーシングの壁面で形成される隅部において、ケーシングの熱伸び等に起因した応力集中が生じないよう、ケーシングの隅部を軸方向に沿った断面で曲線形状に形成することが従来知られている（例えば、特許文献１の図２を参照）。ここで、このケーシング隅部の曲線形状は、半径１ｍｍ程度の円弧形状とされるのが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−０７３７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、蒸気タービンの性能向上に対する要望は強く、動翼等の翼体とケーシング等の構造体との間の隙間からの蒸気のリーク量の一層の低減化が求められている。

【0008】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、動翼や静翼の先端部の隙間における蒸気のリーク量を低減化した高性能なタービンを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係るタービンは、流体が流れる流路に配置されるブレードと、該ブレードの先端側に隙間を介して設けられ、前記ブレードに対して相対回転する構造体と、前記構造体から突出して軸方向に間隔をあけて複数が設けられ、前記ブレードとの間に微小隙間を形成するシールフィンと、を備えるタービンであって、前記ブレード、前記構造体、及び前記複数のシールフィンによって形成され、内部で前記流体の渦流が発生する空間に、前記渦流が及ばない領域である死水域を埋めるようにして、死水域充填部が設けられており、該死水域充填部は、前記ブレードにおける軸方向に沿う上流側の軸方向壁面と、該上流側の軸方向壁面及び該軸方向壁面よりも前記構造体側かつ下流側の軸方向壁面を接続して径方向に沿う径方向壁面とによって形成される前記空間の隅部に、前記上流側の軸方向壁面と前記下流側の軸方向壁面とにわたって設けられるとともに、前記構造体と前記下流側の軸方向壁面に対向する前記シールフィンの上流側を向く面とによって形成される前記空間の隅部に設けられていることを特徴とする。

【0010】

このような構成によれば、空間の死水域が死水域充填部によって埋められるので、空間内部で生じる渦流が死水域に流入してそのエネルギーが損失することを低減させることができる。これにより、死水域充填部がない場合と比較して渦流を強めることができ、渦流が縮流効果を持つ場合には当該縮流効果が高まり、ブレード先端部と構造体との間の隙間における流体のリーク量を低減化することができる。
また、軸方向壁面と径方向壁面とによって形成される隅部に死水域充填部が設けられているので、熱伸びや遠心力による伸びによって、ブレードや構造体の隅部で応力集中が生じるのを緩和することができる。これにより、応力集中によるブレードや構造体の損傷を未然に防止することができる。

【0011】

また、本発明に係るタービンは、前記死水域充填部が、前記流体の渦流に沿う傾斜面を有していることを特徴とする。

【0012】

このような構成によれば、渦流が、空間の死水域を埋める死水域充填部の傾斜面に沿うように流れるため、死水域での渦流のエネルギー損失をより確実に低減させることができる。これにより、渦流をより強くすることができ、渦流が縮流効果を持つ場合には当該縮流効果が高まり、流体のリーク量を一層低減化することができる。

【0013】

また、本発明に係るタービンは、前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で凹状の曲線に形成されていることを特徴とする。

【0014】

このような構成によれば、曲線状の軌道を描く渦流に対し、死水域充填部の傾斜面をより正確に沿わせることができるので、死水域での渦流のエネルギー損失をより確実に低減させることができる。これにより、渦流をより強くすることができ、渦流が縮流効果を持つ場合には当該縮流効果が高まり、流体のリーク量を一層低減化することができる。

【0015】

また、本発明に係るタービンは、前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で略直線状に形成されていることを特徴とする。

【0016】

このような構成によれば、簡略な加工によって、または簡易な金型形状によって、ブレードや構造体に死水域充填部を設けることができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明に係るタービンによれば、ブレード先端部と構造体との間の隙間における流体のリーク量を低減化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンを示す概略断面図である。

【図2】図１における動翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。

【図3】剥離渦の縮流効果について説明する図であって、図２における第１シールフィンの先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。

【図4】第２実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。

【図5】第３実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。

【図6】第４実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。

【図7】第５実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。

【図8】第６実施形態の静翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。

【図9】第７実施形態の静翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。

【図10】第８実施形態の静翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。

【図11】第８実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。

【図12】第９実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図であって、特に、第１シールフィンの先端部について拡大した図である。

【図13】第１０実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る蒸気タービン１を示す概略断面図である。
蒸気タービン１は、中空のケーシング１０と、このケーシング１０の内部に流入する蒸気Ｓ（流体）の量と圧力を調整する調整弁２０と、ケーシング１０の内部に回転自在に設けられ、不図示の発電機等の機械に動力を伝達する軸体３０と、ケーシング１０に保持された環状静翼群４０と、軸体３０に設けられた環状動翼群５０（ブレード）と、軸体３０を軸回りに回転可能に支持する軸受部６０と、を備えている。

【0028】

ケーシング１０は、内部空間が気密に封止されているとともに、蒸気Ｓの流路とされている。このケーシング１０の内壁面には、軸体３０が挿通されたリング状の仕切板外輪１１（構造体）が強固に固定されている。

【0029】

調整弁２０は、ケーシング１０の内部に複数個取り付けられており、それぞれ図示しないボイラから蒸気Ｓが流入する調整弁室２１と、弁体２２と、弁座２３とを備えており、弁体２２が弁座２３から離れると蒸気流路が開いて、蒸気室２４を介して蒸気Ｓがケーシング１０の内部空間に流入するようになっている。

【0030】

軸体３０は、軸本体３１と、この軸本体３１の外周から径方向に延出した複数のディスク３２とを備えている。この軸体３０は、回転エネルギーを、図示しない発電機等の機械に伝達するようになっている。

【0031】

環状静翼群４０は、軸体３０を包囲して周方向に所定間隔で設けられ、その基端部が前記仕切板外輪１１によってそれぞれ保持された複数の静翼４１と、これら静翼４１の径方向先端部を周方向に互いに連結するリング状のハブシュラウド４２と、を有している。そして、このハブシュラウド４２には、径方向に所定幅の隙間を介するようにして、軸体３０が挿通されている。
そして、このように構成される６個の環状静翼群４０が、軸体３０の軸方向に所定間隔で設けられており、蒸気Ｓの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して、下流側に隣接する動翼５１側に案内するようになっている。

【0032】

軸受部６０は、ジャーナル軸受装置６１及びスラスト軸受装置６２を有し、軸体３０を回転可能に支持している。

【0033】

環状動翼群５０は、軸体３０を包囲して周方向に所定間隔で設けられ、その基端部が前記ディスク３２にそれぞれ固定された複数の動翼５１と、これら動翼５１の径方向先端部を周方向に互いに連結するリング状のチップシュラウド（図１には不図示）と、を有している。
そして、このように構成される６個の環状動翼群５０が、６個の環状静翼群４０の下流側に隣接するようにしてそれぞれ設けられている。これにより、１組１段とされる環状静翼群４０及び環状動翼群５０が、軸方向に沿って合計６段に構成されている。

【0034】

ここで、図２は、図１における動翼５１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。動翼５１の先端部には、前述のようにリング状のチップシュラウド５２が配設されている。このチップシュラウド５２は、階段状の断面形状を有し、軸方向に沿う３つの軸方向壁面５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃと、径方向に沿う３つの径方向壁面５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃと、を有している。尚、チップシュラウド５２の断面形状は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。

【0035】

一方、図２に示す仕切板外輪１１の内周面には、断面凹型の環状溝１１１が形成されている。そして、この環状溝の底面１１１ａには、３つのシールフィン１２が、径方向に突出するようにしてそれぞれ設けられている。

【0036】

ここで、３つのシールフィン１２のうち、蒸気の流通方向すなわち軸方向に沿って最も上流側に位置する第１シールフィン１２Ａは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ａより若干下流側に設けられ、その先端とチップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａとの間には、微小隙間１３Ａが径方向に形成されている。また、３つのシールフィン１２のうち、２番目に上流側に位置する第２シールフィン１２Ｂは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｂより若干下流側に設けられ、その先端とチップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｂとの間にも、微小隙間１３Ｂが径方向に形成されている。更に、３つのシールフィン１２のうち、最も下流側に位置する第３シールフィン１２Ｃは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｃより若干下流側に設けられ、その先端とチップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｃとの間にも、微小隙間１３Ｃが径方向に形成されている。このように構成されるシールフィン１２は、第１シールフィン１２Ａ，第２シールフィン１２Ｂ，及び第３シールフィン１２Ｃの順にその長さが短くなっている。

【0037】

尚、シールフィン１２の長さや形状や設置位置や個数等は本実施形態に限定されず、チップシュラウド５２および／または仕切板外輪１１の断面形状等に応じて適宜設計変更が可能である。また、微小隙間１３の寸法は、ケーシング１０や動翼５１の熱伸び量、動翼の遠心伸び量等を考慮した上で、シールフィン１２とチップシュラウド５２とが接触することがない安全な範囲内で、最小の値に設定することが好適である。本実施形態では、３つの微小隙間１３を全て同じ寸法に設定しているが、必要に応じて、各シールフィン１２によって微小隙間１３を異なる寸法に設定してもよい。
また、本実施形態では、シールフィン１２を仕切板外輪１１から突出して設け、チップシュラウド５２との間に微小隙間１３を形成したが、これとは逆に、シールフィン１２をチップシュラウド５２から突出して設け、仕切板外輪１１との間に微小隙間１３を形成してもよい。

【0038】

そして、このような動翼５１の先端部周辺の構成によれば、図２に示すように、仕切板外輪１１とシールフィン１２とチップシュラウド５２とによって、３つのキャビティＣ（空間）が形成されている。

【0039】

ここで、この３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１は、図２に示すように、環状溝１１１の底面１１１ａ及び側面１１１ｂと、第１シールフィン１２Ａと、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ａ及び軸方向壁面５２１ａとによって形成されている。このように形成される第１キャビティＣ１は、軸方向に沿った断面で略矩形形状を有している。但し、前述のように第１シールフィン１２Ａが径方向壁面５２２ａより若干下流側に設けられている分だけ、第１キャビティＣ１の軸方向下流部には、軸方向に若干拡幅された拡幅部１４が形成されている。

【0040】

そして、図２に示すように、この第１キャビティＣ１の２つの隅部、より詳細には環状溝１１１の底面１１１ａと側面１１１ｂとによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第１シールフィン１２Ａとによって形成される隅部には、死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。この２つの死水域充填部１５は、第１キャビティＣ１の隅部に生じる死水域を埋めて無くすためのものであって、その軸方向に沿った断面で、凹状の曲線に形成された傾斜面Ｋを有している。この凹状の曲線とは、後述するように、第１キャビティＣ１の内部で発生する蒸気Ｓの渦流に沿うような形状であって、本実施形態では半径５ｍｍ以上の円弧形状としている。従って、死水域充填部１５の大きさは、前述のように応力集中を防止するためにケーシングの隅部に形成する半径１ｍｍ程度の円弧形状の部分と比較すると、断面積比で約２５倍以上の大きさとなっている。

【0041】

尚、本実施形態では、死水域充填部１５を仕切板外輪１１とは別部材として構成したが、死水域充填部１５を仕切板外輪１１と一体的に構成してもよい。また、死水域充填部１５を設ける位置は、第１キャビティＣ１の隅部に限定されず、第１キャビティＣ１において死水域が発生する任意の位置とすることが可能である。また、傾斜面Ｋの形状は、本実施形態のように円弧形状だけでなく、蒸気Ｓの渦流の形状に応じて任意の形状とすることができる。

【0042】

また、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２は、図２に示すように、環状溝１１１の底面１１１ａと、第１シールフィン１２Ａと、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａ，５２１ｂ及び径方向壁面５２２ｂと、第２シールフィン１２Ｂとによって形成されている。そして、この第２キャビティＣ２の軸方向下流部にも、第１キャビティＣ１と同様に、軸方向に若干拡幅された拡幅部１６が形成されている。また、第２キャビティＣ２の２つの隅部、より詳細には環状溝１１１の底面１１１ａと第１シールフィン１２Ａとによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第２シールフィン１２Ｂとによって形成される隅部にも、死水域充填部１７がそれぞれ設けられている。この２つの死水域充填部１７の役割及びその形状は、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様である。

【0043】

また、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３は、図２に示すように、環状溝１１１の底面１１１ａと、第２シールフィン１２Ｂと、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｂ，５２１ｃ及び径方向壁面５２２ｃと、第３シールフィン１２Ｃとによって形成されている。そして、この第３キャビティＣ３の軸方向下流部にも、第１キャビティＣ１と同様に、軸方向に若干拡幅された拡幅部１８が形成されている。また、第３キャビティＣ３の２つの隅部、より詳細には環状溝１１１の底面１１１ａと第２シールフィン１２Ｂとによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第３シールフィン１２Ｃとによって形成される隅部にも、死水域充填部１９がそれぞれ設けられている。この２つの死水域充填部１９の役割及びその形状は、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様である。

【0044】

次に、第１実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示す調整弁２０を開状態にすると、不図示のボイラからケーシング１０の内部に蒸気Ｓが流入する。この蒸気Ｓは、各段の環状静翼群４０によって環状動翼群５０へと案内され、環状動翼群５０が回転を開始する。これにより、環状動翼群５０によって蒸気Ｓのエネルギーが回転エネルギーに変換され、この回転エネルギーが、環状動翼群５０と一体的に回転する軸体３０から不図示の発電機等に対して伝達される。

【0045】

この時、図２に示すように、環状静翼群４０を通過した蒸気Ｓの一部が、環状動翼群５０の回転駆動に寄与することなく、シールフィン１２と環状動翼群５０との間の微小隙間１３を通って下流側へリークする。

【0046】

この蒸気Ｓのリークについてより詳細に説明する。図２に示すように、環状静翼群４０を通過して軸方向に流れる蒸気Ｓは、その一部が、動翼５１に衝突することなく第１キャビティＣ１に流入する。第１キャビティＣ１に流入した蒸気Ｓは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ａに衝突することにより、例えば図２では反時計回りの主渦ＳＵ１（渦流）を形成する。そして、この主渦ＳＵ１がチップシュラウド５２の角部５２Ａにてその一部が剥離することによって、第１キャビティＣ１の拡幅部１４において、主渦ＳＵ１と逆回りすなわち図２では時計回りの剥離渦ＨＵ１（渦流）が発生する。この剥離渦ＨＵ１は、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、いわゆる縮流効果を発揮する。

【0047】

ここで、図３は、剥離渦ＨＵ１の縮流効果について説明する図であって、図２における第１シールフィン１２Ａの先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。時計回りの剥離渦ＨＵ１は、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａの直前位置で、径方向内向きの慣性力を有している。従って、微小隙間１３Ａを通って下流側へリークする蒸気Ｓは、剥離渦ＨＵ１の慣性力で押さえ込まれることにより、図３に一点鎖線で示すように径方向への幅が縮められる。このように、剥離渦ＨＵ１は、蒸気Ｓを径方向内向きに押し縮めることでそのリーク量を低減させる効果、すなわち縮流効果を有している。また、この縮流効果は、剥離渦ＨＵ１の慣性力が大きいほど、すなわち剥離渦ＨＵ１の流速が速いほど、その効果が大きくなる。

【0048】

更に、図２に示すように、第１キャビティＣ１には、その２つの隅部に、主渦ＳＵ１の流れに沿うように略円弧形状の死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。従って、第１キャビティＣ１の隅部には、死水域すなわち主渦ＳＵ１の及ばない領域が生じない。これにより、主渦ＳＵ１を形成する蒸気Ｓが死水域に流入することによって、蒸気Ｓのエネルギーが損失することを防止することができる。そうすると、主渦ＳＵ１を強めることができるので、その結果として、主渦ＳＵ１から剥離する剥離渦ＨＵ１も強めることができる。これにより、死水域充填部１５がない場合と比較すると剥離渦ＨＵ１の縮流効果が大きくなり、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0049】

また、図２に示すように、微小隙間１３Ａからリークした蒸気Ｓは、第２キャビティＣ２へ流入する。この蒸気Ｓは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｂに衝突することにより、反時計回りの主渦ＳＵ２を形成する。そして、この主渦ＳＵ２の一部が剥離することによって、第２キャビティＣ２の拡幅部１６において、時計回りの剥離渦ＨＵ２が発生する。この剥離渦ＨＵ２も、剥離渦ＨＵ１と同様に、第２シールフィン１２Ｂとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、縮流効果を発揮する。

【0050】

更に、図２に示すように、第２キャビティＣ２にも、その２つの隅部に略円弧形状の死水域充填部１７がそれぞれ設けられている。従って、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様に、主渦ＳＵ２を強めることができ、その結果として剥離渦ＨＵ２も強めることができる。これにより、死水域充填部１７がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ２の縮流効果が大きくなり、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0051】

また、図２に示すように、微小隙間１３Ｂからリークした蒸気Ｓは、第３キャビティＣ３へ流入する。この蒸気Ｓは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｃに衝突することにより、反時計回りの主渦ＳＵ３を形成する。そして、この主渦ＳＵ３の一部が剥離することによって、第３キャビティＣ３の拡幅部１８において、時計回りの剥離渦ＨＵ３が発生する。この剥離渦ＨＵ３も、剥離渦ＨＵ１と同様に、第３シールフィン１２Ｃとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、縮流効果を発揮する。

【0052】

更に、図２に示すように、第３キャビティＣ３にも、その２つの隅部に略円弧形状の死水域充填部１９がそれぞれ設けられている。従って、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様に、主渦ＳＵ３を強めることができ、その結果として剥離渦ＨＵ３も強めることができる。これにより、死水域充填部１９がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ３の縮流効果が大きくなり、微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0053】

このように、３つのキャビティＣ１，Ｃ２，Ｃ３において剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３の縮流効果によって蒸気Ｓのリーク量をそれぞれ低減させることにより、蒸気Ｓのリーク量を最小限に抑えることが可能となっている。尚、軸方向に沿ったキャビティＣの数は３つに限られず、任意の数だけ設けることができる。また、本実施形態では、第１キャビティＣに死水域充填部１５を、第２キャビティＣ２に死水域充填部１７を、第３キャビティＣ３に死水域充填部１９をそれぞれ設けたが、全てのキャビティＣに死水域充填部を設ける必要はなく、少なくとも１つのキャビティＣに死水域充填部を設ければ足りる。

【0054】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0055】

図４は、第２実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、死水域充填部が設けられていない。尚、図４では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。

【0056】

また、図４に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２には、その１つの隅部に、死水域充填部７０が設けられている。この死水域充填部７０は、軸方向に沿った断面で略円弧形状の傾斜面Ｋを有し、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａと径方向壁面５２２ｂとによって形成される隅部に設けられている。

【0057】

また、図４に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３には、その１つの隅部に、死水域充填部７１が設けられている。この死水域充填部７１も、略円弧形状の傾斜面Ｋを有し、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｂと径方向壁面５２２ｃとによって形成される隅部に設けられている。

【0058】

次に、第２実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図４に示す構成によれば、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａを通って下流側へリークした蒸気Ｓは、第２キャビティＣ２へ流入すると、第１実施形態と同様にして、主渦ＳＵ２及び剥離渦ＨＵ２を形成する。そして、この剥離渦ＨＵ２が、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、縮流効果を発揮する。

【0059】

更に、図４に示すように、第２キャビティＣ２の１つの隅部には、略円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７０が設けられている。従って、死水域にて蒸気Ｓのエネルギーが損失することを防止することによって主渦ＳＵ２を強めることができ、その結果として剥離渦ＨＵ２も強めることができる。これにより、死水域充填部７０がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ２の縮流効果が大きくなり、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0060】

加えて、本実施形態では、死水域充填部７０を、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａと径方向壁面５２２ｂとによって形成される隅部に設けている。従って、軸方向壁面５２１ａと径方向壁面５２２ｂとによって形成され、先鋭な形状を有するチップシュラウド５２の角部５２Ｂ，５２Ｃにおいて、熱伸びや遠心力による伸びによって応力集中が生じるのを緩和することができる。

【0061】

更に、図４に示すように、第３キャビティＣ３の１つの隅部にも、略円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７１が設けられている。従って、主渦ＳＵ３を強めることによって剥離渦ＨＵ３を強めることができるので、死水域充填部７１がない場合と比較すると、微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。加えて、死水域充填部７１を、チップシュラウドの５２の軸方向壁面５２１ｂと径方向壁面５２２ｃとによって形成される隅部に設けている。従って、先鋭な形状を有するチップシュラウド５２の角部５２Ｂ，５２Ｃにおいて、熱伸びや遠心力による伸びによって応力集中が生じるのを緩和することができる。

【0062】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンも、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0063】

図５は、第３実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。尚、図５では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。

【0064】

また、図５に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に死水域充填部１７がそれぞれ設けられるとともに、図４に示す第２実施形態と同じ１つの隅部にも死水域充填部７０が設けられている。

【0065】

また、図５に示すように、３つのキャビティのうち、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３にも、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に死水域充填部１９がそれぞれ設けられるとともに、図４に示す第２実施形態と同じ１つの隅部にも死水域充填部７１が設けられている。

【0066】

次に、第３実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図５に示す構成によれば、第２キャビティＣ２には２つの死水域充填部１７に加えて死水域充填部７０が更に設けられているので、第１実施形態と比較すると、蒸気Ｓのエネルギーが死水域で損失することを一層防止することができる。これにより、主渦ＳＵ２を一層強めることができるので剥離渦ＨＵ２も一層強めることができ、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を第１実施形態より更に低減させることができる。また、第３キャビティＣ３についても、第２キャビティＣ２と同様の理由により、微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を第１実施形態より更に低減させることができる。

【0067】

更に、本実施形態では、チップシュラウド５２の先鋭な角部５２Ｂ，５２Ｃに死水域充填部７０，７１をそれぞれ設けたことにより、第２実施形態と同様に、熱伸びや遠心力による伸びによって当該箇所で応力集中が生じるのを緩和することができる。

【0068】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置及びその形状が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0069】

図６は、第４実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣには、図５に示す第３実施形態と同じ隅部に死水域充填部がそれぞれ設けられているが、各死水域充填部が有する傾斜面Ｋの形状が第３実施形態とは異なっている。尚、図６では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。

【0070】

より詳細に説明すると、図６に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７２が設けられている。
また、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７３が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７４が設けられている。
更に、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７５が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７６が設けられている。

【0071】

次に、第４実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第３実施形態と異なる点を中心に説明する。図６に示す構成によれば、３つのキャビティＣに設けた死水域充填部７２〜７６の全てが略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有しているので、第３実施形態の蒸気タービン１が奏する効果に加えて、３つのキャビティＣの形状によっては、微小隙間１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を第３実施形態より更に低減させることができるという効果がある。
これは、３つのキャビティＣに発生する主渦ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３の軸方向に沿った断面形状は、真円よりも楕円になる方が一般的であるため、この主渦ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３の形状により正確に沿うように、死水域充填部７２〜７６の傾斜面Ｋの形状も略楕円弧形状とした方が、蒸気Ｓが死水域に流入してそのエネルギーが損失することを、第３実施形態より一層確実に防止できるからである。

【0072】

尚、図６に示すように、本実施形態では、仕切板外輪１１の側に設ける死水域充填部７２，７３，７５の傾斜面Ｋが、径方向に縦長の略楕円弧形状を有しているのに対し、チップシュラウド５２の側に設ける死水域充填部７４，７６の傾斜面Ｋは、軸方向に縦長の略楕円弧形状を有している。このような構成によれば、主渦ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３をチップシュラウド５２の角部へ正確に案内して衝突させることができるので、剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３の剥離方向を径方向に一致させることができる。これにより、微小隙間１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの直前位置で剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３が径方向への慣性力を有することとなるため、剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３の縮流効果を大きくすることができる。尚、死水域充填部７２〜７６の傾斜面Ｋを、軸方向及び径方向のいずれの方向に縦長の略楕円弧形状に形成するかは適宜設計変更が可能である。

【0073】

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置及びその形状が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0074】

図７は、第５実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣには、図５に示す第３実施形態と同じ隅部に死水域充填部がそれぞれ設けられているが、各死水域充填部が有する傾斜面Ｋの形状が第３実施形態とは異なっている。尚、図７では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。

【0075】

より詳細に説明すると、図７に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７７が設けられている。
また、軸方向に沿って２番面に上流側に位置する第２キャビティＣ２にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７８が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７９が設けられている。
更に、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部８０が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部８１が設けられている。

【0076】

次に、第５実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第３実施形態と異なる点を中心に説明する。図６に示す構成によれば、３つのキャビティＣに設けた死水域充填部７７〜８１の全てが略直線状の傾斜面Ｋを有しているので、第３実施形態の蒸気タービン１が奏する効果に加えて、死水域充填部７７〜８１の製作を第３実施形態より簡略化できるという効果がある。具体的には、死水域充填部７７〜８１を仕切板外輪１１やチップシュラウド５２とは別部材として構成する場合には、死水域充填部７７〜８１の加工作業を容易化することができる。一方、死水域充填部７７〜８１を、仕切板外輪１１やチップシュラウド５２と一体的に構成する場合には、仕切板外輪１１やチップシュラウド５２を形成するための金型の形状を簡素化することができる。

【0077】

尚、本実施形態では、死水域充填部７７〜８１が略直線状の傾斜面Ｋを１個だけ有する場合を例に説明したが、死水域充填部７７〜８１は略直線状の傾斜面Ｋを複数個有していてもよい。すなわち、死水域充填部７７〜８１の断面形状は、本実施形態のように三角形に限られず、多角形であってもよい。

【0078】

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、死水域充填部を設ける位置が、動翼５１の先端部周辺ではなく、静翼４１の先端部周辺である点で異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。尚、本実施形態では、環状静翼群４０が本願発明に係るブレードに相当し、軸体３０が本願発明に係る構造体に相当する。

【0079】

図８は、第６実施形態の静翼４１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。静翼４１の先端部には、前述のようにリング状のハブシュラウド４２が配設されている。そして、このハブシュラウド４２の外周面４２ａには、３つのシールフィン８４が、径方向に突出するようにしてそれぞれ設けられている。そして、この３つのシールフィン８４のうち軸方向に沿って最も上流側に設けられた第１シールフィン８４Ａは、ハブシュラウド４２の軸方向最上流部に位置する軸方向端面４２ｂと略同一面を形成するように設けられている。

【0080】

一方、軸体３０の外周面には断面凹型の環状溝３０１が形成されており、この環状溝３０１が形成されることで小径になった部分が、ハブシュラウド４２に挿通されている。これにより、環状溝３０１の底面３０１ａと各シールフィン８４との間には、微小隙間８５がそれぞれ径方向に形成されている。

【0081】

尚、シールフィン８４の長さや形状や設置位置や個数等は本実施形態に限定されず、ハブシュラウド４２および／または軸体３０の断面形状等に応じて適宜設計変更が可能である。また、微小隙間８５の寸法は、シールフィン８４と軸体３０とが接触することがない安全な範囲内で、最小の値に設定することが好適である。また、本実施形態では、シールフィン８４をハブシュラウド４２から突出して設け、軸体３０との間に微小隙間８５を形成したが、これとは逆に、シールフィン８４を軸体３０から突出して設け、ハブシュラウド４２との間に微小隙間８５を形成してもよい。

【0082】

そして、このような静翼４１の先端部周辺の構成によれば、図８に示すように、軸体３０とシールフィン８４とハブシュラウド４２とによって、３つのキャビティＣが形成されている。ここで、この３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第４キャビティＣ４は、図８に示すように、環状溝３０１の底面３０１ａ及び側面３０１ｂと、第１シールフィン８４Ａと、ハブシュラウド４２の軸方向端面４２ｂとによって形成されている。このように形成される第４キャビティＣ４は、軸方向に沿った断面で略矩形形状を有している。

【0083】

そして、図８に示すように、この第４キャビティＣ４の１つの隅部、より詳細には環状溝３０１の底面３０１ａと側面３０１ｂとによって形成される隅部には、死水域充填部８６が設けられている。この１つの死水域充填部８６は、その軸方向に沿った断面で、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有している。

【0084】

尚、死水域充填部８６の役割は、第１実施形態と同様である。また、死水域充填部８６の傾斜面Ｋの形状は、本実施形態のように略楕円弧形状だけでなく、略円弧形状や略直線形状であってもよい。また、本実施形態では、３つのキャビティＣのうち第４キャビティだけに死水域充填部８６を設けたが、２番目に上流側に位置する第５キャビティＣ５や、最も下流側に位置する第６キャビティＣ６にも死水域充填部を設けてもよい。すなわち、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第２シールフィン８４Ｂとによって形成される隅部や、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第３シールフィン８４Ｃとによって形成される隅部にも死水域充填部を設けてもよい。

【0085】

次に、第６実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について説明する。図１に示すケーシング１０の内部に流入した蒸気Ｓは、本来、環状静翼群４０を構成する複数の静翼４１の間を通過して環状動翼群５０へと案内されるが、その蒸気Ｓの一部は、環状静翼群４０と軸体３０との間の微小隙間８５（８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ）を通って下流側へリークする。

【0086】

この蒸気Ｓのリークについてより詳細に説明する。図８に示すように、軸方向に流れる蒸気Ｓは、その一部が、静翼４１によって下流側へ案内されることなく、第４キャビティＣ４に流入する。第４キャビティＣ４に流入した蒸気Ｓは、ハブシュラウド４２の軸方向端面４２ｂに衝突することにより、例えば図８では時計回りの主渦ＳＵ４を形成する。ここで、第１シールフィン８４Ａがハブシュラウド４２の軸方向端面４２ｂと略同一面を形成するように設けられているため、主渦ＳＵ４がハブシュラウド４２の角部４２Ａにて剥離渦が発生することはない。しかし、本実施形態では、主渦ＳＵ４が時計回りに回転するため、微小隙間８５Ａの直前位置において、主渦ＳＵ４が径方向外向きの慣性力を有している。従って、この主渦ＳＵ４は、微小隙間８５Ａを通って下流側へリークする蒸気Ｓを押し縮めることにより、そのリーク量を低減させる縮流効果を発揮する。

【0087】

更に、図８に示すように、第４キャビティＣ４には、その１つの隅部に、主渦ＳＵ４の流れに沿うように略楕円弧形状の死水域充填部８６が設けられている。従って、第４キャビティＣ４に生じる死水域を減らすことができ、蒸気Ｓが死水域に流入することによってそのエネルギーが損失することを低減させることができる。これにより、死水域充填部８６がない場合と比較して主渦ＳＵ４を強めることができるので、その結果主渦ＳＵ４の縮流効果が大きくなり、微小隙間８５Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0088】

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第６実施形態の蒸気タービンと比較すると、軸方向に沿って最も上流側に位置するキャビティの形状が異なっている。それ以外の構成については第６実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0089】

図９は、第７実施形態の静翼４１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。環状静翼群４０と軸体３０との間には、第６実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。但し、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第７キャビティＣ７が、すなわち第１シールフィン８４Ａより上流側の部分が、下流側の部分より径方向に段落ちして、すなわち本実施形態では径方向内側に位置するように形成されている。尚、第６実施形態では、シールフィン８４をハブシュラウド４２の側ではなく軸体３０から突出して設けることも可能としたが、本実施形態では、シールフィン８４をハブシュラウド４２の側に設けることが必須の構成であって、軸体３０に設けることはできない。尚、静翼４１の先端部周辺に限られず、動翼５１を構成するチップシュラウド５２からシールフィン８４を突出して設け、このシールフィン８４より上流側の部分を、下流側の部分より径方向に段落ちして、すなわち径方向外側に位置するように形成してもよい。

【0090】

そして、図９に示すように、第７キャビティＣ７の２つの隅部に死水域充填部８７，８８がそれぞれ設けられている。より詳細には、環状溝３０１の底面３０１ａと側面３０１ｂとによって形成される隅部には死水域充填部８７が設けられ、底面３０１ａと段差面３０１ｃとによって形成される隅部には死水域充填部８８が設けられている。これら２つの死水域充填部８７，８８は、その軸方向に沿った断面で、略楕円弧形状の傾斜面Ｋをそれぞれ有している。

【0091】

次に、第７実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第６実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態では、図９に示すように、第１シールフィン８４Ａがハブシュラウド４２から突出して設けられることにより、微小隙間８５Ａが形成される位置は軸体３０に近接した位置となっている。そして、この微小隙間８５Ａより上流側の第７キャビティＣ７が、下流側の第８キャビティＣ８及び第９キャビティＣ９より段落ちして形成されている。

【0092】

このような構成によれば、図９に示すように、第７キャビティＣ７の内部で時計回りに回転する主渦ＳＵ５は、微小隙間８５Ａを通過して更に下方（径方向内方）まで達する。従って、本実施形態の主渦ＳＵ５は、図８に示す第６実施形態のように段落ちの無い場合と比較すると、主渦ＳＵ５の旋回中心が微小隙間８５Ａに近付くことになる。従って、微小隙間８５Ａの付近における主渦ＳＵ５の径方向速度は、段落ちのある場合の方が段落ちの無い場合より速くなり、主渦ＳＵ５の縮流効果が高くなるため、微小隙間８５Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を一層低減化することができる。
また、本実施形態では、第７キャビティＣ７の２つの隅部に、死水域充填部８７，８８が設けられているので、第６実施形態のように第４キャビティＣ４の１つの隅部だけに死水域充填部８６が設けられている場合と比較すると、死水域を更に減らして主渦ＳＵ５を一層強めることができる。
これにより、本実施形態は、第６実施形態と比較して、微小隙間８５Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を一層低減させることができるという効果を奏する。

【0093】

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第６実施形態の蒸気タービンと比較すると、各キャビティの形状が異なっている。それ以外の構成については第６実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0094】

図１０は、第８実施形態の静翼４１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。環状静翼群４０と軸体３０との間には、第７実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。但し、３つのキャビティＣのうち、最も上流側に位置する第１０キャビティＣ１０は第７実施形態の第７キャビティＣ７と同じ構成であるが、その下流側に位置する第１１キャビティＣ１１及び第１２キャビティＣ１２の構成が、第７実施形態の第８キャビティＣ８及び第９キャビティＣ９とは異なっている。

【0095】

より詳細に説明すると、図１０に示すように、環状溝３０１の底面３０１ａには、互いに隣接する第１シールフィン８４Ａと第２シールフィン８４Ｂとの間の位置に、軸方向に沿って下流側が上流側より径方向内方に段落ちするような段差部８９が形成されている。これにより、第１１キャビティＣ１１の軸方向下流部には、径方向に若干拡幅された拡幅部９０が形成されている。そして、段差部８９より下流側では、底面３０１ａの径方向高さ位置は、第１０キャビティＣ１０を形成する底面３０１ａと略等しい高さ位置になっている。尚、段差部８９より下流側における底面３０１ａは、第１０キャビティＣ１０を形成する底面３０１ａと異なる高さ位置であってもよい。

【0096】

そして、図１０に示すように、第１０キャビティＣ１０の２つの隅部には、第７実施形態と同様に、死水域充填部８７，８８がそれぞれ設けられている。また、第１１キャビティＣ１１の３つの隅部には、死水域充填部８２及び死水域充填部８３がそれぞれ設けられている。より詳細に説明すると、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第１シールフィン８４Ａとによって形成される隅部、及び外周面４２ａと第２シールフィン８４Ｂとによって形成される隅部には、死水域充填部８２がそれぞれ設けられている。更に、段差部８９と底面３０１ａとによって形成される隅部には、死水域充填部８３が設けられている。

【0097】

次に、第８実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第７実施形態と異なる点を中心に説明する。図１０に示す構成によれば、第１０キャビティＣ１０の内部では、第７実施形態の第７キャビティＣ７と同様に、時計回りの主渦ＳＵ５が形成され、第７実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0098】

また、図１０に示す構成によれば、微小隙間８５Ａを通って第１０キャビティＣ１０から第１１キャビティＣ１１へ流入した蒸気Ｓは、第１１キャビティＣ１１の内部で反時計回りの主渦ＳＵ６を形成する。そして、この主渦ＳＵ６が、段差部８９の角部にてその一部が剥離することによって、時計回りの剥離渦ＨＵ４が発生する。ここで、この剥離渦ＨＵ４は、第２シールフィン８４Ｂと軸体３０との間の微小隙間８５Ｂの直前位置において径方向内向きの慣性力を有しているため、大きな縮流効果を発揮する。従って、第１１キャビティＣ１１に段差部８９が形成されず、その内部で反時計回りの主渦ＳＵ６しか発生しない場合と比較すると、本実施形態は、第２シールフィン８４Ｂの先端部に形成される微小隙間８５Ｂでの蒸気Ｓのリーク量を一層低減できるという効果を奏する。

【0099】

更に、図１０に示すように、第１１キャビティＣ１１には、その２つの隅部に、主渦ＳＵ６の流れに沿うように死水域充填部８２が設けられるとともに、１つの隅部に、剥離渦ＨＵ４の流れに沿うように死水域充填部８３が設けられている。従って、主渦ＳＵ６及び剥離渦ＨＵ４の両方について、死水域に流入することでエネルギーが損失することを低減させることができる。これにより、死水域充填部８２，８３のない場合と比較して、主渦ＳＵ６及び剥離渦ＨＵ４の両方を強めることができるので、微小隙間８５Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0100】

尚、本実施形態では、軸方向に沿って下流側が上流側より径方向内方に段落ちするように段差部８９を形成したが、これとは逆に、図１１に示すように、下流側が上流側より径方向外方に一段上がるように段差部９１を形成してもよい。この場合、第１１キャビティＣ１１の軸方向下流部には、軸方向に若干拡幅された拡幅部９２が形成される。
そして、図１０に示す構成と同様に、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第１シールフィン８４Ａとによって形成される隅部、及び外周面４２ａと第２シールフィン８４Ｂによって形成される隅部には、死水域充填部８２がそれぞれ設けられている。更に、段差部９１と底面３０１ａとによって形成される隅部には、死水域充填部１００が設けられている。

【0101】

このような構成によれば、微小隙間８５Ａを通って第１０キャビティＣ１０から第１１キャビティＣ１１へ流入した蒸気Ｓも、第１１キャビティＣ１１の内部で主渦ＳＵ７を形成する。そして、この主渦ＳＵ７が、段差部９１の角部にてその一部が剥離することによって、時計回りの剥離渦ＨＵ５が発生する。これにより、段差部９１を形成した場合も、段差部８９を形成した場合と同様の作用効果が得られる。

【0102】

更に、図１１に示すように、第１１キャビティＣ１１には、２つの隅部に死水域充填部８２が設けられているので、図１０の構成と同様に主渦ＳＵ７のエネルギー損失を低減させることができるとともに、１つの隅部に死水域充填部１００が設けられているので、剥離渦ＨＵ５のエネルギー損失も低減させることができる。これにより、図１１に示す構成によれば、死水域充填部８２，１００のない場合と比較して、微小隙間８５Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0103】

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。ここで、図１２は、第９実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図であって、特に、第１シールフィン９３の先端部について拡大した図である。尚、第１シールフィン９３以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0104】

本実施形態では、この第１シールフィン９３が、フィン本体部９３１と、このフィン本体部９３１より幅広に形成された空間制限部９３２と、を有している。これにより、第１シールフィン９３より上流側の第１キャビティＣ１は、その軸方向下流部に、軸方向に若干拡幅された拡幅部９４を有している。そして、この拡幅部９４の隅部には、より詳細にはフィン本体部９３１と空間制限部９３２とによって形成される隅部には、死水域充填部９５が設けられている。

【0105】

次に、第９実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図１２に示す構成によれば、第１キャビティＣ１で形成される反時計回りの主渦ＳＵ１が、チップシュラウド５２の角部にてその一部が剥離することによって、拡幅部９４の内部では、時計回りの剥離渦ＨＵ１が発生する。ここで、剥離渦ＨＵ１は、空間制限部９３２及びフィン本体部９３１に衝突してその流れ方向が案内されることによって、渦流の流れが強められる。更に、拡幅部９４の隅部には死水域充填部９５が設けられているので、剥離渦ＨＵ１が死水域に流入することで蒸気Ｓのエネルギーが損失することを低減することができる。これにより、死水域充填部９５がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ１を強めてその縮流効果を大きくすることができるので、微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0106】

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

【0107】

図１３は、第１０実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。ここで、本実施形態では、シールフィン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから径方向壁面５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃまでの軸方向への離間距離が、第１実施形態より長く設定されている。これにより、３つのキャビティＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、その拡幅部９６，９７，９８が第１実施形態より広く形成されている。

【0108】

そして、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、第１実施形態と同様に２つの隅部に、死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。より詳細には、環状溝１１１の底面１１１ａ及び側面１１１ｂによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第１シールフィン１２Ａとによって形成される隅部に、死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。

【0109】

更に、本実施形態では、第１キャビティＣ１には、前記２つの隅部に加えて、環状溝１１１の底面１１１ａにおける前記２つの隅部の中間位置に、死水域充填部９９が設けられている。この死水域充填部９９は、２つの傾斜面Ｋ１，Ｋ２を有しており、一方の傾斜面Ｋ１は、第１キャビティＣ１に発生する主渦ＳＵ１の流れに沿うように、他方の傾斜面Ｋ２は同じく第１キャビティＣ１の拡幅部９６に発生する剥離渦ＨＵ１の流れに沿うように、それぞれ形成されている。尚、第１キャビティＣ１と同様に、第２キャビティＣ２及び第３キャビティＣ３にも、その２つの隅部に死水域充填部１７及び１９がそれぞれ設けられるとともに、底面１１１ａにおける２つの隅部の中間位置に、死水域充填部９９がそれぞれ設けられている。

【0110】

次に、第１０実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図１３に示す構成によれば、前述のように拡幅部９６，９７，９８が第１実施形態より広く形成されているので、剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３が、環状溝１１１の底面１１１ａに達する程度の大きさとなる。

【0111】

ここで、本実施形態における第１キャビティＣ１では、合計３個の死水域充填部１５，１５，９９が設けられているので、主渦ＳＵ１及び剥離渦ＨＵ１の両方について、死水域に流入することで蒸気Ｓのエネルギーが損失することを低減させることができる。従って、主渦ＳＵ１を強めることで剥離渦ＨＵ１を間接的に強めることができるとともに、剥離渦ＨＵ１を直接的に強めることもできる。これにより、死水域充填部１５，１５，９９がない場合と比較して剥離渦ＨＵ１の縮流効果が大きくなるので、微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
同様に、本実施形態における第２キャビティＣ２及び第３キャビティＣ３においても、合計３個の死水域充填部１７，１７，９９及び１９，１９，９９がそれぞれ設けられており、第１キャビティＣ１と同様の作用効果が得られるため、微小隙間１３Ｂ，１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。

【0112】

尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【符号の説明】

【0113】

１ 蒸気タービン
１０ ケーシング
１１ 仕切板外輪（構造体）
１１１ 環状溝
１１１ａ 底面
１１１ｂ 側面
１２ シールフィン
１２Ａ 第１シールフィン
１２Ｂ 第２シールフィン
１２Ｃ 第３シールフィン
１３ 微小隙間
１３Ａ 微小隙間
１３Ｂ 微小隙間
１３Ｃ 微小隙間
１４ 拡幅部
１５ 死水域充填部
１６ 拡幅部
１７ 死水域充填部
１８ 拡幅部
１９ 死水域充填部
２０ 調整弁
２１ 調整弁室
２２ 弁体
２３ 弁座
２４ 蒸気室
３０ 軸体（構造体）
３０１ 環状溝
３０１ａ 底面
３０１ｂ 側面
３０１ｃ 段差面
３１ 軸本体
３２ ディスク
４０ 環状静翼群（ブレード）
４１ 静翼
４２ ハブシュラウド
４２Ａ 角部
４２ａ 外周面
４２ｂ 軸方向端面
５０ 環状動翼群（ブレード）
５１ 動翼
５２ チップシュラウド
５２Ａ 角部
５２１ａ 軸方向壁面
５２１ｂ 軸方向壁面
５２１ｃ 軸方向壁面
５２２ａ 径方向壁面
５２２ｂ 径方向壁面
５２２ｃ 径方向壁面
６０ 軸受部
６１ ジャーナル軸受装置
６２ スラスト軸受装置
７０ 死水域充填部
７１ 死水域充填部
７２ 死水域充填部
７３ 死水域充填部
７４ 死水域充填部
７５ 死水域充填部
７６ 死水域充填部
７７ 死水域充填部
７８ 死水域充填部
７９ 死水域充填部
８０ 死水域充填部
８１ 死水域充填部
８２ 死水域充填部
８３ 死水域充填部
８４ シールフィン
８４Ａ 第１シールフィン
８４Ｂ 第２シールフィン
８４Ｃ 第３シールフィン
８５ 微小隙間
８５Ａ 微小隙間
８５Ｂ 微小隙間
８５Ｃ 微小隙間
８６ 死水域充填部
８７ 死水域充填部
８８ 死水域充填部
８９ 段差部
９０ 拡幅部
９１ 段差部
９２ 拡幅部
９３ 第１シールフィン
９３１ フィン本体部
９３２ 空間制限部
９４ 拡幅部
９５ 死水域充填部
９６ 拡幅部
９７ 拡幅部
９８ 拡幅部
９９ 死水域充填部
Ｃ キャビティ
Ｃ１ 第１キャビティ
Ｃ１０ 第１０キャビティ
Ｃ１１ 第１１キャビティ
Ｃ１２ 第１２キャビティ
Ｃ２ 第２キャビティ
Ｃ３ 第３キャビティ
Ｃ４ 第４キャビティ
Ｃ５ 第５キャビティ
Ｃ６ 第６キャビティ
Ｃ７ 第７キャビティ
Ｃ８ 第８キャビティ
Ｃ９ 第９キャビティ
ＨＵ１ 剥離渦
ＨＵ２ 剥離渦
ＨＵ３ 剥離渦
ＨＵ４ 剥離渦
ＨＵ５ 剥離渦
Ｋ 傾斜面
Ｋ１ 傾斜面
Ｋ２ 傾斜面
Ｓ 蒸気
ＳＵ１ 主渦
ＳＵ２ 主渦
ＳＵ３ 主渦
ＳＵ４ 主渦
ＳＵ５ 主渦
ＳＵ６ 主渦
ＳＵ７ 主渦

【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】