特許 6209787 シール構造及び回転機械

(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】6209787

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月11日

(54)【発明の名称】シール構造及び回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/447 20060101AFI20171002BHJP

   F01D 11/02 20060101ALI20171002BHJP

   F01D 11/08 20060101ALI20171002BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20171002BHJP

   F01D 25/24 20060101ALI20171002BHJP

   F02C 7/28 20060101ALI20171002BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/447

   F01D11/02

   F01D11/08

   F01D25/00 M

   F01D25/24 P

   F02C7/28 A

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-246107(P2013-246107)

(22)【出願日】2013年11月28日

(65)【公開番号】特開2015-102236(P2015-102236A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年3月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】松本 和幸

【審査官】 山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５９６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４７３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３４６９１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／４４７

Ｆ０１Ｄ １１／０２

Ｆ０１Ｄ １１／０８

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０１Ｄ ２５／２４

Ｆ０２Ｃ ７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングとを備える回転機械のシール構造であって、
前記ケーシングのキャビティの内周面から動翼の先端に向かって延びて、前記動翼の先端との間で間隙を形成するシールフィンを備え、
前記シールフィンに前記軸線方向に貫通する貫通部が形成されており、
前記貫通部は、該貫通部を通過して前記キャビティの前記シールフィン間の区画に噴出される流体が、前記間隙を流通するリークジェットに基づく前記キャビティでの渦流れのうち前記ケーシング内周面に沿って上流側に向かう流れ衝突するように、前記シールフィンの根元部に形成されている
ことを特徴とするシール構造。

【請求項2】

軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングとを備える回転機械のシール構造であって、
前記ケーシングのキャビティの内周面から動翼の先端に向かって延びて、前記動翼の先端との間で間隙を形成するシールフィンを備え、
前記シールフィンに前記軸線方向に貫通する貫通部が形成されており、
前記キャビティの前記内周面に、前記軸線方向に沿って配列された複数の前記シールフィンを備え、
互いに隣り合う複数の前記シールフィンに設けられたそれぞれの前記貫通部は、前記軸線方向から見て互いに径方向にずれて形成される
ことを特徴とするシール構造。

【請求項3】

互いに隣り合う複数の前記シールフィンに設けられたそれぞれの前記貫通部は、前記軸線方向から見て互いに周方向にずれて形成される
ことを特徴とする請求項２に記載のシール構造。

【請求項4】

前記貫通部は、前記軸線方向において流体の流通する上流側から下流側に向かうに従って、前記ロータの回転方向と反対の方向に向かって延びる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシール構造。

【請求項5】

前記貫通部に挿入された筒状部を備える
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシール構造。

【請求項6】

軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングとを備える回転機械のシール構造であって、
前記ケーシングのキャビティの内周面から動翼の先端に向かって延びて、前記動翼の先端との間で間隙を形成するシールフィンを備え、
前記シールフィンに前記軸線方向に貫通する貫通部が形成されており、
前記貫通部の前記軸線方向下流側の出口に設けられて、前記ロータの回転方向と反対の方向に向かって突出するとともに、前記出口を前記ロータの回転方向側から覆う案内部を備える
ことを特徴とするシール構造。

【請求項7】

前記シールフィンの周方向に沿って、複数の前記貫通部が配列される
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のシール構造。

【請求項8】

軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、
前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングと、
請求項１から７のいずれか一項に記載のシール構造とを備える
ことを特徴とする回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シール構造及び回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービン、ガスタービンなどの回転機械においては、静止側（ケーシング）と回転側（動翼）との間に間隙を形成することは、回転機械のスムーズな動作を促す上でやむを得ない措置である。その一方で、この間隙を通じて蒸気やガス等の作動流体が漏洩することで生じる漏洩損失は看過できるものではない。

【0003】

回転機械における上述のような漏洩損失を抑止するための手段として、ケーシングから径方向内側に向かって延びる複数のシールフィン等を設けることによってシール構造を形成する技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。

【0004】

ところで、回転機械においては、低周波振動などの自励振動が発生することがある。この自励振動の原因の一つとして着目されているのが、上述のシールフィン同士の間に画成される領域（キャビティ）で発生する旋回流を伴った気体の流れである。
シールフィンの前段を通過した蒸気流はスワール成分（周方向速度成分）を含んでおり、このスワール成分がキャビティ内の周方向における圧力分布を不均一化することが、回転機械の自励振動の原因の一つであるとされている。
上述の事情により、回転機械のシール機構では、スワール成分を低減・減衰させるための構造が望まれている。これに対して例えば特許文献１に記載の技術では、シールフィンのクリアランスを介してキャビティ内にスワール成分とは逆方向成分を有するリークジェットを供給している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−１５９６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、旋回流におけるスワール成分の低減効果が十分とは言えず、より効果的なシール構造への要請が高まっている。

【0007】

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、キャビティ内部で発生する旋回流をより効果的に低減することができるシール構造、及び、該シール構造を備えた回転機械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】

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係るシール構造は、軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングとを備える回転機械のシール構造であって、前記ケーシングのキャビティの内周面から動翼の先端に向かって延びて、前記動翼の先端との間で間隙を形成するシールフィンを備え、前記シールフィンに前記軸線方向に貫通する貫通部が形成されており、前記貫通部は、該貫通部を通過して前記キャビティの前記シールフィン間の区画に噴出される流体が、前記間隙を流通するリークジェットに基づく前記キャビティでの渦流れのうち前記ケーシング内周面に沿って上流側に向かう流れ衝突するように、前記シールフィンの根元部に形成されていることを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、貫通部を通過したスワール成分を持たない流れが、強いスワール成分を持つキャビティ内部の流れに混合されることで、キャビティ内部における流れのスワール成分を低減することができる。

【0010】

また、本発明の一態様に係るシール構造においては、貫通部は軸線方向に沿って流体の流通する上流側から下流側に向かうに従って、蒸気タービンロータの回転方向と反対方向に向かって延びることを特徴とする。

【0011】

この構成によれば、貫通部を通過した蒸気タービンロータの回転方向と反対方向に向かうスワール成分を持つ流れが、強いスワール成分を持つキャビティ内部の流れに混合されることで、より効果的にスワール成分を低減することができる。

【0012】

さらに、本発明の一態様に係るシール構造は、貫通部に挿入された筒状部を備えることを特徴とする。

【0013】

この構成によれば、筒状部を通過したスワール成分を持たない流れが、強いスワール成分を持つキャビティ内部の流れに対して混合されることで、キャビティ内部における流れのスワール成分を低減することができる。

【0014】

さらに、本発明の一態様に係るシール構造は、軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングとを備える回転機械のシール構造であって、前記ケーシングのキャビティの内周面から動翼の先端に向かって延びて、前記動翼の先端との間で間隙を形成するシールフィンを備え、前記シールフィンに前記軸線方向に貫通する貫通部が形成されており、貫通部の軸線方向下流側の出口に設けられて、蒸気タービンロータの回転方向後方側に向かって突出するとともに、出口を蒸気タービンロータの回転方向側から覆う案内部を備えることを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、貫通部を通過したスワール成分を持たない流れが、案内部によって偏向されて、強いスワール成分を持つキャビティ内部の流れに対して混合されるので、キャビティ内部における流れのスワール成分を低減することができる。

【0016】

また、本発明の一態様に係るシール構造において、シールフィンの周方向に沿って複数の貫通部が配列されることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、シールフィンの周方向にわたって貫通部が配列されるので、キャビティの周方向全体で形成されるスワール成分を均等かつ効果的に低減することができる。

【0018】

また、本発明の一態様に係るシール構造は、軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングとを備える回転機械のシール構造であって、前記ケーシングのキャビティの内周面から動翼の先端に向かって延びて、前記動翼の先端との間で間隙を形成するシールフィンを備え、前記シールフィンに前記軸線方向に貫通する貫通部が形成されており、前記キャビティの前記内周面に、前記軸線方向に沿って配列された複数の前記シールフィンを備え、互いに隣り合う複数の前記シールフィンに設けられたそれぞれの前記貫通部は、前記軸線方向から見て互いに径方向にずれて形成されることを特徴とする。

【0019】

この構成によれば、複数のシールフィンが設けられることで、シール効果の多重度を高め、作動流体の漏洩をより効果的に低減し、回転機械としての漏洩損失を低減することができる。
加えて、それぞれのシールフィンに貫通部が設けられることにより、軸線方向下流側で形成されるスワール成分をも、より効果的に低減することができる。
さらに、上流側のシールフィンに形成された貫通部を通過する作動流体は、隣り合う下流側のシールフィンに形成された貫通部に直接流入しない。したがって、上流側の貫通部と下流側の貫通部との間で生じる吹き抜け効果の発現が低減され、ひいては作動流体の漏洩による漏洩損失を効果的に抑制することができる。

【0020】

また、本発明の一態様に係るシール構造において、互いに隣り合う複数のシールフィンに設けられたそれぞれの貫通部は、軸線方向から見て互いに周方向にずれて形成されることを特徴とする。

【0021】

この構成によれば、上流側のシールフィンに形成された貫通部を通過する作動流体は、隣り合う下流側のシールフィンに形成された貫通部に直接流入しない。したがって、上流側の貫通部と下流側の貫通部との間で生じる吹き抜け効果の発現が低減される。また、シール性能が向上することにより作動流体の漏洩による漏洩損失を効果的に抑制することができる。

【0024】

本発明の一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転するロータ本体及び該ロータ本体から径方向外側に延びる動翼を有するロータと、前記ロータを外周側から覆い、前記動翼の先端が入り込むキャビティが形成されたケーシングと、上記いずれかのシール構造とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明のシール構造及び回転機械によれば、キャビティ内部におけるスワール成分を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に係る蒸気タービンの模式図である。

【図2】本発明に係る蒸気タービンの要部拡大断面図である。

【図3】本発明に係る蒸気タービンのキャビティ周辺を示す要部拡大図である。

【図4】本発明の第一実施形態に係るシールフィンを径方向外側から見た図である。

【図5】本発明の第二実施形態に係るシールフィンを径方向外側から見た図である。

【図6】本発明の第二実施形態の変形例を示す図である。

【図7】本発明の第三実施形態に係るシールフィンを径方向外側から見た図である。

【図8】本発明の第三実施形態の変形例を示す図である。

【図9】本発明の第四実施形態に係るシールフィンを径方向外側から見た図である。

【図10】本発明の第五実施形態に係るシールフィンを径方向外側から見た図である。

【図11】本発明の第五実施形態の変形例を示す図である。

【図12】本発明の第五実施形態の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
まず、本発明の第一実施形態において、回転機械である蒸気タービン１について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、蒸気タービンプラント１００は、軸線Ｏを中心に回転するロータ本体１１と、ロータ本体１１に接続される蒸気タービンロータ３と、作動流体としての蒸気Ｓを蒸気供給源（不図示）から蒸気タービン１に供給する蒸気供給管１２と、蒸気タービン１の下流側に接続されて蒸気を排出する蒸気排出管１３とを備えている。

【0028】

図１において、蒸気供給管１２が位置する側を上流側と呼び、蒸気排出管１３が位置する側を下流側と呼び、これに準じて以降の説明をする。

【0029】

図１に示すように、蒸気タービン１は、軸線Ｏ方向に沿って延びる蒸気タービンロータ３と、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う蒸気タービンケーシング２と、ロータ本体１１を軸線Ｏ回りに回転可能に支持する軸受部４とを備えている。

【0030】

蒸気タービンロータ３は複数の動翼３１を備えている。動翼３１は蒸気タービンロータ３の外表面から径方向外側に突出して設けられる。さらに、蒸気タービンロータ３の周方向に一定の間隔をもって複数の動翼３１が配列される。同様に、軸線Ｏ方向においても、一定の間隔を持って複数の動翼３１の列が配列される。動翼３１は径方向から見て翼型の断面を有する部材である。また、動翼３１の先端部（径方向外側の端部）には、動翼チップシュラウド３４が設けられている。

【0031】

蒸気タービンケーシング２は、蒸気タービンロータ３を外周側から覆うように設けられた概略筒状の部材である。さらに、蒸気タービンケーシング２の内周面２５に沿って複数の静翼２１が設けられている。静翼２１は、静翼台座２４を介して蒸気タービンケーシング２の内周面２５に接続される羽根状の部材である。さらに、静翼２１の先端部（径方向内側の端部）には、静翼ハブシュラウド２２が設けられている。動翼３１と同様に、静翼２１は内周面２５の周方向及び軸線Ｏ方向に沿って複数配列される。さらに、動翼３１は、隣り合う複数の静翼２１の間の領域に入り込むようにして配置される。

【0032】

蒸気タービンケーシング２の内部において、静翼２１と動翼３１が配列された領域は、作動流体である蒸気Ｓが流通する主流路２０を形成する。
さらに、蒸気タービンケーシング２の内周面２５と動翼チップシュラウド３４との間には空間が形成されており、この空間をキャビティ５０と称する。

【0033】

主蒸気Ｓ１は、上流側の蒸気供給管１２を介して、上述のように構成された蒸気タービン１に供給される。その後、蒸気タービンロータ３の回転に伴って静翼２１と動翼３１の列を通過し、やがて下流側の蒸気排出管１３を通じて後続の装置（不図示）に向かって排出される。ここで、静翼２１と動翼３１の列を通過する際、前述のキャビティ５０にも蒸気Ｓは流入する。

【0034】

図３は、キャビティ５０の周辺を拡大した図である。キャビティ５０には、シールフィン（シール構造）４０が設けられている。シールフィン４０は、蒸気タービンケーシング２の内周面２５から径方向内側に向かって突出する円環状の部材である。より詳細には、シールフィン４０は径方向外側から径方向内側に向かうに従って次第に軸線Ｏ方向の厚みが減少する形状を有するようにケーシング２の内周面２５から突出している。本実施形態においては、軸線Ｏ方向に沿ってキャビティ５０の内部に３列のシールフィン４０が配列されている。
また、主流路２０と、最も上流側に位置するシールフィン４０とで囲われる領域は、流入区画５１を形成する。さらに、流入区画５１の下流側においては、隣り合うシールフィン４０同士によって、第一区画５２が形成される。

【0035】

また、シールフィン４０の径方向内側の先端部は動翼チップシュラウド３４の外表面３５と、微小な間隙ｍを介して対向している。蒸気タービンロータ３の径方向における間隙ｍの寸法は、蒸気タービンケーシング２や、動翼３１の熱膨張量や、動翼３１の遠心伸び量等を考慮して、シールフィン４０と動翼チップシュラウド３４とが接触することがない範囲で決定される。

【0036】

本実施形態においては、シールフィン４０に貫通部４１が形成されている。貫通部４１は、シールフィン４０を軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔であり、シールフィン４０の根元部分（蒸気タービンケーシング２に近い部分）に形成されている。図３に示すように、断面視において貫通部４１は蒸気タービンケーシング２の内周面２５、及び動翼チップシュラウド３４の外表面３５とそれぞれ平行を成して設けられている。

【0037】

図４は、蒸気タービンロータ３の径方向外側から見たキャビティ５０を示す図である。図５に示すように、本実施形態における貫通部４１は、蒸気タービンロータ３の径方向外側から見た場合においても、軸線Ｏと平行をなして形成されている。さらに、シールフィン４０の周方向にわたって、複数の貫通部４１が一定の間隔をもって配列されている。なお、図４における矢印Ｒは、蒸気タービンロータ３の回転する方向を表している。

【0038】

次に、図３から図５を参照して、本実施形態における蒸気タービン１の作用を説明する。
上述の蒸気タービンプラント１００では、蒸気供給源からの蒸気Ｓが蒸気供給管１２を介して蒸気タービン１に供給される。
蒸気タービン１に供給された蒸気Ｓは、主流路２０に到達する。主流路２０を到達した蒸気Ｓは、主流路２０を流通するにともなって膨張と流れの転向を繰り返しながら、下流側に向かって流通する。動翼３１は翼型断面を有するため、動翼３１に蒸気Ｓが衝突したり、動翼３１内部でも蒸気が膨張する際の反力を受けたりすることで、蒸気タービンロータ３が回転する。これにより、蒸気Ｓの有するエネルギーは、蒸気タービン１の回転動力として取り出される。

【0039】

上述の過程において主流路２０を流通する蒸気Ｓの作用について、図２と図３を参照してさらに詳しく説明する。
図２はキャビティ５０の周辺を拡大して示した図である。図２に示すように、主流路２０に流入した蒸気Ｓは静翼２１を通過した後、主蒸気流ＳＭと偏向蒸気流ＳＬとに分かれる。主蒸気流ＳＭは、偏向せずに動翼３１に導入される。
偏向蒸気流ＳＬは、動翼チップシュラウド３４と蒸気タービンケーシング２との間を介して流入区画５１に流入する。ここで、蒸気Ｓは、静翼２１を通過した後にスワール成分（周方向速度成分）が増大した状態になり、この蒸気Ｓの一部が分離して偏向蒸気流ＳＬとして流入区画５１に流入する。したがって、偏向蒸気流ＳＬも蒸気Ｓ同様スワール成分を含んでいる。
そして、流入区画５１に流入した偏向蒸気流ＳＬは、図３に示すように、間隙ｍに向かって流れるリークジェットＳＬ１と、貫通部４１に向かって流れる貫通蒸気流ＳＬ２とに分かれる。これらリークジェットＳＬ１及び貫通蒸気流ＳＬ２も偏向蒸気流ＳＬ同様、スワール成分を含んでいる。

【0040】

間隙ｍに向かって流れたリークジェットＳＬ１は、流入区画５１を経て間隙ｍを通過し、第一区画５２に流入する。第一区画５２に流入したリークジェットＳＬ１は、動翼チップシュラウド３４の外表面３５に沿って、軸線Ｏ方向下流側に流れる。軸線Ｏ方向下流側に流れたリークジェットＳＬ１は、下流側のシールフィン４０に衝突して向きを変え、蒸気タービンケーシング２の内周面２５に向かって流れる。その後、リークジェットＳＬ１は、蒸気タービンケーシング２の内周面２５に衝突して再び向きを変え、内周面２５の近傍で軸線Ｏ方向上流側に向かって流れる。この結果、第一区画５２に流入したリークジェットＳＬ１は、図３に示す紙面内で反時計回りに旋回する成分を含む渦流れＳＳとなる。

【0041】

また、リークジェットＳＬ１は、間隙ｍを通過して第一区画５２内に流入した後も依然としてスワール成分を含んでいる。そのため、このリークジェットＳＬ１は、図４に示すように、第一区画内５２内で下流側に向かうに従って蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒに向かう旋回流となる。

【0042】

一方で、貫通蒸気流ＳＬ２は、貫通部４１から第一区画５２内部に流入する。この貫通部４１から第一区画５２内部に流入する貫通蒸気流ＳＬ２は、貫通部４１が延びる軸線Ｏ方向に沿って下流側に噴出され、旋回流としてのリークジェットＳＬ１と混合される。ここで、貫通蒸気流ＳＬ２は、貫通部４１を通過するため、スワール成分を含まない。つまり、スワール成分を含まない貫通蒸気流ＳＬ２が強いスワール成分を含む旋回流であるリークジェットＳＬ１に混合される。すると、これらリークジェットＳＬ１及び貫通蒸気流ＳＬ２の混合により、リークジェットＳＬ１のスワール成分が低減される。これにより、蒸気タービン２に生じる自励振動を誘発する旋回流が抑制される。

【0043】

さらに、図３に示すように、貫通部４１から第一区画５２に流入した貫通蒸気流ＳＬ２は、蒸気タービンケーシング２の内周面２５の近傍において、内周面２５近傍を軸線Ｏ方向上流側に向かって流れる渦流れＳＳと衝突する。即ち、蒸気タービンケーシング２の内周面２５の近傍では、渦流れＳＳは上流側（図３の左側）に向かう流れとなっているため、この流れ進行方向に対して逆方向から噴出される貫通蒸気流ＳＬ２が渦流れＳＳに衝突する。その結果、渦流れＳＳが弱められる。

【0044】

ここで、渦流れＳＳが強い場合には、リークジェットＳＬ１の間隙ｍの吹き抜け効果が大きくなる他、渦流れＳＳの内側の静圧が小さくなることでシールフィン４０前後の差圧が大きくなってしまう。これに対して本実施形態では、貫通蒸気流ＳＬ２によって渦流れＳＳが弱められるため、リークジェットＳＬ１の吹き抜け効果の増大を軽減することができるとともに、シールフィン４０前後の差圧の増大を抑制することができる。

【0045】

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態について、図５を参照して説明する。なお、第一実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図５は、本発明の第二実施形態において、蒸気タービンロータ３の径方向外側から見たキャビティ５０を示す図である。
本実施形態にでは、シールフィン４０に設けられた貫通部４２が、軸線Ｏ方向上流側から下流側に向かうに従って、蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒと反対の方向に向かって延びている。言い換えると、蒸気タービンロータ３の径方向外側から見て、貫通部４２は軸線Ｏに対して一定の角度を保って斜めに延在している。

【0046】

上述の構成によれば、蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒ（リークジェットＳＬ１の旋回流におけるスワール成分方向）の反対の方向に向かうスワール成分を伴う貫通蒸気流ＳＬ２が、第一区画５２内に噴出されてリークジェットＳＬ１と混合される。そのため、リークジェットＳＬ１の旋回流におけるスワール成分の一部を打ち消すことができる。これにより、蒸気タービン２に生じる自励振動をより一層抑制することができる。

【0047】

次に、本実施形態における変形例について、図６を参照して説明する。図６においては、シールフィン４０に設けられた貫通部４３が、軸線Ｏ方向上流側から下流側に向かうに従って次第に湾曲して形成されている。換言すると、貫通部４３の入口４３Ａが貫通蒸気流ＳＬ２に対して緩やかな角度を保って設けられる。したがって、貫通蒸気流ＳＬ２を、より効率的に貫通部４３で捕捉することが可能となり、貫通蒸気流ＳＬ２を安定的に供給することができる。

【0048】

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態について、図７を参照して説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図７は、本発明の第三実施形態において、蒸気タービンロータ３の径方向外側から見たキャビティ５０を示す図である。
本実施形態において、貫通部４４はシールフィン４０に挿入された筒状部４４Ｔによって形成されている。筒状部４４Ｔは、例えばシールフィン４０と同一の素材によって形成された筒状部材であり、その軸方向において貫通された貫通孔を有している。さらに、第二実施形態と同様に、貫通部４４は軸線Ｏ方向上流側から下流側に向かうに従って、蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒと反対の方向に向かって延びている。

【0049】

上述の構成によれば、蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒ（リークジェットＳＬ１の旋回流におけるスワール成分方向）の反対の方向に向かうスワール成分を伴う貫通蒸気流ＳＬ２が、第一区画５２内に噴出されてリークジェットＳＬ１と混合される。そのため、第二実施形態同様、リークジェットＳＬ１の旋回流におけるスワール成分の一部を打ち消すことができ、蒸気タービン２に生じる自励振動をより一層抑制することができる。

【0050】

次に、本実施形態における変形例について、図８を参照して説明する。本実施形態においては、貫通部４５を形成する筒状部４５Ｔが、軸線Ｏ方向上流側から下流側に向かうに従って次第に湾曲して形成されている。換言すると、貫通部４５の入口４５Ａが貫通蒸気流ＳＬ２に対して緩やかな角度を保って設けられる。したがって、貫通蒸気流ＳＬ２を、より効率的に貫通部４５で捕捉することが可能となり、貫通蒸気流ＳＬ２が安定的に供給される。

【0051】

（第四実施形態）
続いて、本発明の第四実施形態について、図９を参照して説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図９は、本発明の第四実施形態において、蒸気タービンロータ３の径方向外側から見たキャビティ５０を示す図である。
本実施形態では、シールフィン４０において軸線Ｏ方向に沿って形成された貫通部４６の下流側出口に、貫通部４６の軸線Ｏ方向下流側に位置する出口４６Ｂから蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒと反対の方向に向かって突出する案内部４６Ｗをさらに備えている。案内部４６Ｗは、貫通部４６の出口４６Ｂを、蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒ側から覆うようにして設けられている。

【0052】

上述の構成によれば、蒸気タービンロータ３の回転方向Ｒ（リークジェットＳＬ１の旋回流におけるスワール成分方向）の反対の方向に向かうスワール成分を伴う貫通蒸気流ＳＬ２が、第一区画５２内に噴出されてリークジェットＳＬ１と混合される。そのため、第二、第三実施形態同様、リークジェットＳＬ１の旋回流におけるスワール成分の一部を打ち消すことができ、蒸気タービン２に生じる自励振動をより一層抑制することができる。

【0053】

（第五実施形態）
さらに、本発明の第五実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
図１０は、それぞれ蒸気タービンロータ３の軸線Ｏ方向における上流側から見た、上流側シールフィン４０Ｆ、下流側シールフィン４０Ｒを示す図である。上流側シールフィン４０Ｆ、下流側シールフィン４０Ｒはともに軸線Ｏに沿って一定の間隔を持って配列されている。

【0054】

上流側シールフィン４０Ｆには上流貫通部４７Ｆが周方向に沿って等間隔に配列されている。同様に、下流側シールフィン４０Ｒには下流貫通部４７Ｒが周方向に沿って等間隔に配列されている。
ここで、図１０に示すように、上流貫通部４７Ｆと下流貫通部４７Ｒは、軸線Ｏ方向から見て互いに周方向の位相を違えて配列されている。
したがって、上流貫通部４７Ｆを通過した貫通蒸気流ＳＬ２は、下流貫通部４７Ｒに直接吹き抜けることがない。

【0055】

このような構成であれば、上述の各実施形態と同様の作用による自励振動の抑制効果に加えて、上流貫通部４７Ｆを通過した貫通蒸気流ＳＬ２の吹き抜け効果が抑制されるため、シール効果を向上することができ、キャビティ５０における蒸気の漏洩をより効果的に低減することができる。

【0056】

本実施形態においては、上流貫通部４７Ｆと下流貫通部４７Ｒの周方向における位相を互いに違えて配列したが、図１１、図１２にそれぞれ示すように、径方向に位相をずらしてもよいし、周方向と径方向の双方において位相を違えてもよい。
このような構成においても、自励振動の抑制効果に加えて、上流貫通部４８Ｆ，４９Ｆを通過した貫通蒸気流ＳＬ２の吹き抜け効果が抑制されるため、シール効果を向上させ、蒸気の漏洩をより効果的に低減することができる。

【符号の説明】

【0057】

１ …蒸気タービン
２ …蒸気タービンケーシング
３ …蒸気タービンロータ
４ …軸受部
２０ …主流路
２１ …静翼
２２ …静翼ハブシュラウド
３１ …動翼
３４ …動翼チップシュラウド
４０ …シールフィン（シール構造）
４１ …貫通部
５０ …キャビティ
Ｓ …蒸気
ＳＬ …偏向蒸気流
ＳＬ１ …リークジェット
ＳＬ２ …貫通蒸気流
ＳＳ …渦流れ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】