(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023084574
(43)【公開日】2023-06-19
(54)【発明の名称】回転機械
(51)【国際特許分類】
F02C 7/28 20060101AFI20230612BHJP
F16J 15/447 20060101ALI20230612BHJP
F01D 25/00 20060101ALI20230612BHJP
F01D 11/02 20060101ALI20230612BHJP
【ＦＩ】
F02C7/28 B
F16J15/447
F01D25/00 F
F01D25/00 M
F01D11/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021198839
(22)【出願日】2021-12-07
(71)【出願人】
【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】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】岩▲崎▼ 真人
(72)【発明者】
【氏名】朝原 元夢
(72)【発明者】
【氏名】大村 尚登
【テーマコード（参考）】
3G202
3J042
【Ｆターム（参考）】
3G202KK06
3G202KK17
3J042AA03
3J042BA01
3J042CA01
3J042CA10
3J042DA01
(57)【要約】
【課題】ホールパターンシールとロータとの接触リスクを低減しつつ、ダンピングを向上させることができる回転機械を提供する。
【解決手段】回転機械は、軸線方向にわたって一様な外径の外周面を有するロータと、ロータの外周側に配置され、ロータに対して軸線回りに相対回転する環状部材と、環状部材に固定されてロータと環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、を備え、ホールパターンシールは、ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、シール本体の内周面に設けられ、ロータの外周面に対向する複数の穴部が軸線方向及び軸線の周方向に間隔をあけて形成された穴群と、シール本体の内周面に設けられ、ロータ側に向かって延出して周方向に延びるとともに、厚さがシール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、を有し、フィン部は、穴群に対して軸線方向で少なくとも高圧側及び低圧側に設けられている。
【選択図】図３
【解決手段】回転機械は、軸線方向にわたって一様な外径の外周面を有するロータと、ロータの外周側に配置され、ロータに対して軸線回りに相対回転する環状部材と、環状部材に固定されてロータと環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、を備え、ホールパターンシールは、ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、シール本体の内周面に設けられ、ロータの外周面に対向する複数の穴部が軸線方向及び軸線の周方向に間隔をあけて形成された穴群と、シール本体の内周面に設けられ、ロータ側に向かって延出して周方向に延びるとともに、厚さがシール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、を有し、フィン部は、穴群に対して軸線方向で少なくとも高圧側及び低圧側に設けられている。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向にわたって一様な外径の外周面を有するロータと、
前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに対して前記軸線回りに相対回転する環状部材と、
前記環状部材に固定されて前記ロータと前記環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、
を備え、
前記ホールパターンシールは、
前記ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、
前記シール本体の内周面に設けられ、前記ロータの前記外周面に対向する複数の穴部が前記軸線方向及び前記軸線の周方向に間隔をあけて形成された穴群と、
前記シール本体の前記内周面に設けられ、前記ロータ側に向かって延出して前記周方向に延びるとともに、厚さが前記シール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、
を有し、
前記フィン部は、前記穴群に対して前記軸線方向で少なくとも高圧側及び低圧側に設けられている回転機械。
前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに対して前記軸線回りに相対回転する環状部材と、
前記環状部材に固定されて前記ロータと前記環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、
を備え、
前記ホールパターンシールは、
前記ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、
前記シール本体の内周面に設けられ、前記ロータの前記外周面に対向する複数の穴部が前記軸線方向及び前記軸線の周方向に間隔をあけて形成された穴群と、
前記シール本体の前記内周面に設けられ、前記ロータ側に向かって延出して前記周方向に延びるとともに、厚さが前記シール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、
を有し、
前記フィン部は、前記穴群に対して前記軸線方向で少なくとも高圧側及び低圧側に設けられている回転機械。
【請求項2】
前記周方向に並ぶ複数の前記穴部は、円環状に配列され、
前記軸線方向に並ぶ複数の前記穴部は、直線状に配列されている請求項１に記載の回転機械。
前記軸線方向に並ぶ複数の前記穴部は、直線状に配列されている請求項１に記載の回転機械。
【請求項3】
前記フィン部は、前記穴群に対して前記軸線方向で高圧側及び低圧側にのみ設けられ、
各前記フィン部は、前記シール本体の前記内周面の全体にわたって円環状に延びている請求項１又は２に記載の回転機械。
各前記フィン部は、前記シール本体の前記内周面の全体にわたって円環状に延びている請求項１又は２に記載の回転機械。
【請求項4】
前記穴群は、複数の前記穴部が前記周方向に間隔をあけて円環状に形成された穴列を、前記軸線方向に間隔をあけて複数有し、
前記フィン部は、全ての前記穴列に対して前記軸線方向で高圧側に設けられ、
各前記フィン部は、前記シール本体の前記内周面の全体にわたって円環状に延びている請求項１又は２に記載の回転機械。
前記フィン部は、全ての前記穴列に対して前記軸線方向で高圧側に設けられ、
各前記フィン部は、前記シール本体の前記内周面の全体にわたって円環状に延びている請求項１又は２に記載の回転機械。
【請求項5】
前記ホールパターンシールは、前記周方向で隣り合う前記穴部同士の間に設けられ、前記周方向に並ぶ複数の前記穴部を連通させるスリットを有する請求項１から４のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項6】
前記穴部は、前記ロータから離間するにしたがって前記軸線方向で低圧側に位置するように傾斜するとともに、前記ロータから離間するにしたがって前記ロータの回転方向に位置するように傾斜している請求項１から５のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項7】
前記フィン部は、前記軸線の径方向から見て、前記穴部を囲うように前記軸線方向で高圧側に凸の半円弧状に形成された半円弧部を有する請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項8】
複数の前記穴部は、多角形格子状に配列され、
前記フィン部は、各前記穴部の開口部の全周を囲うように多角形格子状に設けられているとともに、前記ロータに接近するにしたがって先細る形状に形成されている請求項１に記載の回転機械。
前記フィン部は、各前記穴部の開口部の全周を囲うように多角形格子状に設けられているとともに、前記ロータに接近するにしたがって先細る形状に形成されている請求項１に記載の回転機械。
【請求項9】
前記ホールパターンシールよりも前記軸線方向で高圧側に、前記周方向に交差する板状のスワールブレーカを備える請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項10】
軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向にわたって一様な外径の外周面を有するロータと、
前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに対して前記軸線回りに相対回転する環状部材と、
前記環状部材に固定されて前記ロータと前記環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、
を備え、
前記ホールパターンシールは、
前記ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、
前記シール本体の内周面に、前記軸線方向及び前記軸線の周方向に間隔をあけて複数形成され、前記ロータの前記外周面に対向する穴部と、
前記シール本体の前記内周面に設けられ、前記ロータ側に向かって延出して前記周方向に延びるとともに、厚さが前記シール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、
を有し、
複数の前記穴部は、多角形格子状に配列され、
前記フィン部は、各前記穴部の開口部の全周を囲うように多角形格子状に設けられているとともに、前記ロータに接近するにしたがって先細る形状に形成されている回転機械。
前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに対して前記軸線回りに相対回転する環状部材と、
前記環状部材に固定されて前記ロータと前記環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、
を備え、
前記ホールパターンシールは、
前記ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、
前記シール本体の内周面に、前記軸線方向及び前記軸線の周方向に間隔をあけて複数形成され、前記ロータの前記外周面に対向する穴部と、
前記シール本体の前記内周面に設けられ、前記ロータ側に向かって延出して前記周方向に延びるとともに、厚さが前記シール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、
を有し、
複数の前記穴部は、多角形格子状に配列され、
前記フィン部は、各前記穴部の開口部の全周を囲うように多角形格子状に設けられているとともに、前記ロータに接近するにしたがって先細る形状に形成されている回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、回転機械に関する。
【背景技術】
【0002】
タービン等の回転機械では、静止側と回転側との隙間から流体が漏洩することを防止するために、ロータの外周面にシール流路が設けられている。シール流路内には、ロータの回転によって周方向の速度成分を有するスワールが発生する。ロータに変位が発生した際、シール流路内のスワールが大きい場合には、ロータの変位と直角方向の励振力がロータに作用する。この励振力は、ロータの触れ回りを助長して軸系の安定性を低下させ、不安定な自励振動を引き起こす。このため、スワールを低減し、自励振動を抑制することが求められている。
【0003】
例えば特許文献１には、回転軸（ロータ）とステータとの間の空間を高圧側と低圧側とに区画するとともに、ロータの外周面に対向する複数の穴部が周方向に間隔をあけて形成された穴列を有するホールパターンシールを備える回転機械が開示されている。ホールパターンシールは、穴列の高圧側に回転軸側に向かって延出し、周方向に延びるフィン部を有し、ロータは、外周面から穴部に向かって突出して周方向に延びるとともに、フィン部の低圧側で穴部に対向する凸部を備える。これにより、フィン部とロータとの隙間から入り込んだ流体を、ロータの凸部に接触させてホールパターンシールの穴部に向かって流し、旋回方向への流体の流れを阻害してスワールを低減することができる。その結果、スワールによる自励振動が抑制される。また、このようなホールパターンシールでは、穴部に発生するスワール等による運動量変動に起因して得られる減衰効果が大きい。
以下では、自励振動を抑制することをダンピングと称する。
以下では、自励振動を抑制することをダンピングと称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１４／０７７０５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ロータに変位が生じると、フィン部及び凸部の広範囲でホールパターンシールとロータとが接触する場合がある。この場合、ホールパターンシールとロータとの接触熱によってロータが変形してロータの偏心量（アンバランス）が増大し、強制振動（アンバランス振動）が増加することが予想される。このようなホールパターンシールとロータとの接触リスクを低減しつつ、ダンピングを向上させるという点で改善の余地が残されていた。
【0006】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、ホールパターンシールとロータとの接触リスクを低減しつつ、ダンピングを向上させることができる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】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示に係る回転機械は、軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向にわたって一様な外径の外周面を有するロータと、前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに対して前記軸線回りに相対回転する環状部材と、前記環状部材に固定されて前記ロータと前記環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、を備え、前記ホールパターンシールは、前記ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、前記シール本体の内周面に設けられ、前記ロータの前記外周面に対向する複数の穴部が前記軸線方向及び前記軸線の周方向に間隔をあけて形成された穴群と、前記シール本体の前記内周面に設けられ、前記ロータ側に向かって延出して前記周方向に延びるとともに、厚さが前記シール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、を有し、前記フィン部は、前記穴群に対して前記軸線方向で少なくとも高圧側及び低圧側に設けられている。
【0008】
本開示に係る回転機械は、軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向にわたって一様な外径の外周面を有するロータと、前記ロータの外周側に配置され、前記ロータに対して前記軸線回りに相対回転する環状部材と、前記環状部材に固定されて前記ロータと前記環状部材との間の空間を高圧側と低圧側とに区画するホールパターンシールと、を備え、前記ホールパターンシールは、前記ロータを外周側から覆う環状のシール本体と、前記シール本体の内周面に、前記軸線方向及び前記軸線の周方向に間隔をあけて複数形成され、前記ロータの前記外周面に対向する穴部と、前記シール本体の前記内周面に設けられ、前記ロータ側に向かって延出して前記周方向に延びるとともに、厚さが前記シール本体の最小肉厚以下であるフィン部と、を有し、複数の前記穴部は、多角形格子状に配列され、前記フィン部は、各前記穴部の開口部の全周を囲うように多角形格子状に設けられているとともに、前記ロータに接近するにしたがって先細る形状に形成されている。
【発明の効果】
【0009】
本開示の回転機械によれば、ホールパターンシールとロータとの接触リスクを低減しつつ、ダンピングを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンを示す模式図である。
【図2】本開示の第一実施形態に係るホールパターンシールを示す斜視図である。
【図3】本開示の第一実施形態に係るホールパターンシールの周方向視の部分断面図である。
【図5】本開示の第一実施形態に係るホールパターンシールの内周面の部分展開図である。
【図6】本開示の第一実施形態に係る穴部内の蒸気の流れを説明する図である。
【図7】本開示の第二実施形態に係るホールパターンシールの周方向視の部分断面図である。
【図8】本開示の第二実施形態に係るホールパターンシールの内周面の部分展開図である。
【図9】本開示の第三実施形態に係るホールパターンシールの内周面の部分展開図である。
【図10】本開示の第三実施形態に係るホールパターンシールのスリットを示す拡大斜視図である。
【図11】本開示の第三実施形態に係る穴部内の蒸気の流れを説明する平面図である。
【図12】本開示の第四実施形態に係るホールパターンシールの周方向視の部分断面図である。
【図13】本開示の第四実施形態に係るホールパターンシールの軸線方向で高圧側から見た部分断面図である。
【図14】本開示の第五実施形態に係るホールパターンシールの内周面の部分展開図である。
【図16】本開示の第六実施形態に係るホールパターンシールの内周面の部分展開図である。
【図18】本開示の第七実施形態に係るスワールブレーカ周辺の部分断面図である。
【図19】本開示の第七実施形態に係るスワールブレーカを軸線方向で高圧側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
＜第一実施形態＞
（回転機械）
以下、本開示の第一実施形態に係る回転機械について、図１から図６を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る蒸気タービン１（回転機械の例示）は、軸線Ｏ回りに回転するロータ２と、ロータ２を外周側から囲うダミーリング３（環状部材の例示）と、ダミーリング３の内周面３ａに設けられたシール部材４と、ダミーリング３に対して軸線Ｏ方向に間隔をあけて配置された翼環５と、ダミーリング３及び翼環５のそれぞれ少なくとも一部を外周側から囲う内車室６と、ダミーリング３、翼環５、及び内車室６を外周側から囲う外車室７と、内車室６と外車室７の間に設けられた蒸気供給管１０と、を備える。
以下、軸線Ｏ方向の周方向Ｄｃを単に「周方向Ｄｃ」と称し、軸線Ｏ方向の径方向を単に「径方向」と称する場合がある。
（回転機械）
以下、本開示の第一実施形態に係る回転機械について、図１から図６を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る蒸気タービン１（回転機械の例示）は、軸線Ｏ回りに回転するロータ２と、ロータ２を外周側から囲うダミーリング３（環状部材の例示）と、ダミーリング３の内周面３ａに設けられたシール部材４と、ダミーリング３に対して軸線Ｏ方向に間隔をあけて配置された翼環５と、ダミーリング３及び翼環５のそれぞれ少なくとも一部を外周側から囲う内車室６と、ダミーリング３、翼環５、及び内車室６を外周側から囲う外車室７と、内車室６と外車室７の間に設けられた蒸気供給管１０と、を備える。
以下、軸線Ｏ方向の周方向Ｄｃを単に「周方向Ｄｃ」と称し、軸線Ｏ方向の径方向を単に「径方向」と称する場合がある。
【0012】
（ロータ）
ロータ２は、軸線Ｏを中心とする柱状に形成されている。ロータ２は、軸線Ｏに沿って延びている。ロータ２は、軸線Ｏ方向にわたって一様な外径の外周面２ａを有する。ロータ２は、外車室７を軸線Ｏ方向に貫通している。外車室７の内部では、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かって、ロータ２の外周面２ａを囲うようにしてダミーリング３、内車室６、及び翼環５が順に設けられている。
ロータ２は、軸線Ｏを中心とする柱状に形成されている。ロータ２は、軸線Ｏに沿って延びている。ロータ２は、軸線Ｏ方向にわたって一様な外径の外周面２ａを有する。ロータ２は、外車室７を軸線Ｏ方向に貫通している。外車室７の内部では、軸線Ｏ方向一方側から他方側に向かって、ロータ２の外周面２ａを囲うようにしてダミーリング３、内車室６、及び翼環５が順に設けられている。
【0013】
（ダミーリング）
ダミーリング３は、ロータ２の外周側に配置され、外車室７の内側に固定されている。ダミーリング３の内周面３ａとロータ２の外周面２ａとの間には、僅かな隙間が形成されている。ダミーリング３の内周面３ａには、シール部材４が設けられている。シール部材４は、ロータ２とダミーリング３との間を流通する蒸気Ｇをシールするために設けられる。シール部材４は、軸線Ｏ方向に並んで５つ設けられている。５つのシール部材４のうち、軸線Ｏ１方向で最も翼環５側に位置するシール部材４は、ホールパターンシール２０である。
ダミーリング３は、ロータ２の外周側に配置され、外車室７の内側に固定されている。ダミーリング３の内周面３ａとロータ２の外周面２ａとの間には、僅かな隙間が形成されている。ダミーリング３の内周面３ａには、シール部材４が設けられている。シール部材４は、ロータ２とダミーリング３との間を流通する蒸気Ｇをシールするために設けられる。シール部材４は、軸線Ｏ方向に並んで５つ設けられている。５つのシール部材４のうち、軸線Ｏ１方向で最も翼環５側に位置するシール部材４は、ホールパターンシール２０である。
【0014】
詳しくは図示しないが、翼環５は、軸線Ｏ方向に配列された複数の静翼列（不図示）を有する。各静翼列は軸線Ｏに対する周方向Ｄｃに配列された複数の静翼を有している。ロータ２の外周面２ａには、これら静翼列同士の間に入り込むようにして軸線Ｏ方向に間隔をあけて配列された複数の動翼列（不図示）が設けられている。各動翼列は、軸線Ｏに対する周方向Ｄｃに配列された複数の動翼を有している。
【0015】
ダミーリング３の外周面と翼環５の外周面のそれぞれ少なくとも一部は環状の内車室６によって外側から囲われている。内車室６の内周側の空間（供給空間Ｖ）と、外車室７の外側とは、蒸気供給管１０によって連通されている。蒸気供給管１０を通じて外部の蒸気供給源（不図示）から蒸気タービン１に蒸気Ｇが供給される。蒸気供給管１０を通じて供給された蒸気は、供給空間Ｖを経て、軸線Ｏ方向両側に向かって流通し、上述のダミーリング３の内周側、及び翼環５の内周側に流入する。
【0016】
翼環５の内周側に蒸気Ｇが流入することで、上記の静翼列、及び動翼列を通じてロータ２に回転力が与えられる。これにより、ロータ２は、軸線Ｏを中心として翼環５側から見て反時計回りの回転方向Ｄｒに回転する。ここで、ダミーリング３は外車室７内に固定されている。このため、ダミーリング３は、ロータ２に対して軸線Ｏ回りに相対回転することになる。ロータ２の回転は軸端から取り出されて発電機等の外部機器（不図示）を駆動する。翼環５を通過した蒸気Ｇは、外車室７に形成された排気口１２を経て外部（例えば、不図示の復水器等）に排出される。
【0017】
（ホールパターンシール）
ホールパターンシール２０は、ダミーリング３の内周面３ａに固定されている。図２、図３に示すように、ホールパターンシール２０は、円環状に形成されている。ホールパターンシール２０は、ロータ２とダミーリング３との間の空間を軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰと低圧側ＬＰに区画する。ホールパターンシール２０を挟んで、軸線Ｏ方向で供給空間Ｖ側が高圧側ＨＰとなり、軸線Ｏ方向で供給空間Ｖとは反対側が低圧側ＬＰとなる。ホールパターンシール２０は、ロータ２の外周面２ａを外周側から覆う円環状のシール本体２１と、シール本体２１の内周面２１ａに設けられ、複数の穴部２５が軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに間隔を空けて形成された穴群２２と、シール本体２１の内周面２１ａのうち穴群２２とは異なる位置に設けられた複数のフィン部２６と、を有する。
ホールパターンシール２０は、ダミーリング３の内周面３ａに固定されている。図２、図３に示すように、ホールパターンシール２０は、円環状に形成されている。ホールパターンシール２０は、ロータ２とダミーリング３との間の空間を軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰと低圧側ＬＰに区画する。ホールパターンシール２０を挟んで、軸線Ｏ方向で供給空間Ｖ側が高圧側ＨＰとなり、軸線Ｏ方向で供給空間Ｖとは反対側が低圧側ＬＰとなる。ホールパターンシール２０は、ロータ２の外周面２ａを外周側から覆う円環状のシール本体２１と、シール本体２１の内周面２１ａに設けられ、複数の穴部２５が軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに間隔を空けて形成された穴群２２と、シール本体２１の内周面２１ａのうち穴群２２とは異なる位置に設けられた複数のフィン部２６と、を有する。
【0018】
（シール本体）
図３から図５に示すように、シール本体２１は、ロータ２の外周面２ａとの間にキャビティＣ１を形成している。キャビティＣ１の径方向の寸法Ｌ１は、自励振動が発生しロータ２が多少変位したとしてもシール本体２１とロータ２とが接触しない程度の大きさとなっている。
図３から図５に示すように、シール本体２１は、ロータ２の外周面２ａとの間にキャビティＣ１を形成している。キャビティＣ１の径方向の寸法Ｌ１は、自励振動が発生しロータ２が多少変位したとしてもシール本体２１とロータ２とが接触しない程度の大きさとなっている。
【0019】
（穴群）
穴群２２は、複数の穴部２５が周方向Ｄｃに間隔を空けて円環状に（展開図では直線状に）形成された穴列２４を、複数有する。
穴群２２は、複数の穴部２５が周方向Ｄｃに間隔を空けて円環状に（展開図では直線状に）形成された穴列２４を、複数有する。
【0020】
（穴列）
複数の穴列２４は、軸線Ｏ方向に間隔をあけて設けられている。穴列２４は、シール本体２１の内周面２１ａに、周方向Ｄｃ全体にわたって設けられている。
複数の穴列２４は、軸線Ｏ方向に間隔をあけて設けられている。穴列２４は、シール本体２１の内周面２１ａに、周方向Ｄｃ全体にわたって設けられている。
【0021】
（穴部）
各穴部２５は、ロータ２の外周面２ａに対向し、内周側に向けて開口している。これらの穴部２５は、径方向に延び、穴径が略等しい断面円形に形成されている。周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５は、円環状に（展開図では直線状に）配列され、軸線Ｏ方向に並ぶ複数の穴部２５は、直線状に配列されている。これらの穴部２５の開口部２５ｂは、軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに等間隔に並んでいる。また、各穴部２５の底面２５ｃは、平坦な円形状に形成されている。
各穴部２５は、ロータ２の外周面２ａに対向し、内周側に向けて開口している。これらの穴部２５は、径方向に延び、穴径が略等しい断面円形に形成されている。周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５は、円環状に（展開図では直線状に）配列され、軸線Ｏ方向に並ぶ複数の穴部２５は、直線状に配列されている。これらの穴部２５の開口部２５ｂは、軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに等間隔に並んでいる。また、各穴部２５の底面２５ｃは、平坦な円形状に形成されている。
【0022】
（フィン部）
フィン部２６は、穴群２２に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰにのみ設けられている。各フィン部２６は、ロータ２側に向かって延出し、シール本体２１の内周面２１ａの周方向Ｄｃ全体にわたって円環状に（展開図では直線状に）延びている。高圧側ＨＰのフィン部２６は、シール本体２１の軸線Ｏ方向の端面２１ｃに沿っている。低圧側ＬＰのフィン部２６は、軸線Ｏ方向で最も低圧側ＬＰの穴列２４よりも低圧側ＬＰに位置するとともに、最も低圧側ＬＰの穴列２４に沿っている。
フィン部２６は、穴群２２に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰにのみ設けられている。各フィン部２６は、ロータ２側に向かって延出し、シール本体２１の内周面２１ａの周方向Ｄｃ全体にわたって円環状に（展開図では直線状に）延びている。高圧側ＨＰのフィン部２６は、シール本体２１の軸線Ｏ方向の端面２１ｃに沿っている。低圧側ＬＰのフィン部２６は、軸線Ｏ方向で最も低圧側ＬＰの穴列２４よりも低圧側ＬＰに位置するとともに、最も低圧側ＬＰの穴列２４に沿っている。
【0023】
フィン部２６は、径方向で、軸線Ｏ方向の厚さＷ２が一様となるように形成されている。フィン部２６の厚さＷ２は、シール本体２１の最小肉厚Ｗ１以下であり、例えば最小肉厚Ｗ１の０．０１倍より大きく０．５倍未満となる。
【0024】
フィン部２６のうち径方向内側の端面２６ａは、ロータ２の外周面２ａとの間にクリアランスＣ２を形成している。クリアランスＣ２の径方向の寸法Ｌ２は、フィン部２６を通過する蒸気Ｇがロータ２に向けて縮流される程度の大きさに設定されている。キャビティＣ１の径方向の寸法Ｌ１は、クリアランスＣ２の径方向の寸法Ｌ２の１．１倍以上１０倍以下となっている。
【0025】
（作用効果）
次に、上述したホールパターンシール２０によるスワール低減の作用について図３、図４及び図６を参照して説明する。
ここで、上述したロータ２が回転すると、ロータ２の周囲の蒸気Ｇには、ロータ２から回転方向Ｄｒにせん断力が作用する。このせん断力の作用によって周方向Ｄｃの速度成分を有するスワールが発生する。このスワールを含む蒸気Ｇが、軸線Ｏ方向両側の圧力差によって高圧側ＨＰから低圧側ＬＰに向かって流れようとする。
次に、上述したホールパターンシール２０によるスワール低減の作用について図３、図４及び図６を参照して説明する。
ここで、上述したロータ２が回転すると、ロータ２の周囲の蒸気Ｇには、ロータ２から回転方向Ｄｒにせん断力が作用する。このせん断力の作用によって周方向Ｄｃの速度成分を有するスワールが発生する。このスワールを含む蒸気Ｇが、軸線Ｏ方向両側の圧力差によって高圧側ＨＰから低圧側ＬＰに向かって流れようとする。
【0026】
まず、上記スワールを含む蒸気Ｇは、ホールパターンシール２０の最も高圧側ＨＰのフィン部２６の端面２６ａとロータ２の外周面２ａとのクリアランスＣ２によって、径方向内側に向けて縮流される。縮流された蒸気Ｇの一部は、ロータ２の外周面２ａに衝突した後、径方向外側に向けて膨張される。膨張された蒸気Ｇは、最も高圧側ＨＰの穴部２５（１列目の穴列２４に属する穴部２５）に導かれる。穴部２５に導かれた蒸気Ｇは、周方向Ｄｃの速度成分によって、図６に示すような穴部２５の内周面に沿う螺旋状の渦となる。これにより、蒸気Ｇに含まれるスワールが穴部２５の内周面に衝突して低減される。
【0027】
その後、底面２５ｃで開口部２５ｂに向かうように折り返され、１つ低圧側ＬＰの穴部２５（２列目の穴列２４に属する穴部２５）に向けて移動する。蒸気Ｇは、２つの穴部２５間を移動する際に、径方向内側に向けて再び縮流される。縮流された蒸気Ｇの一部は、径方向外側に向けて再び膨張されて、２列目の穴部２５に導かれる。２列目の穴部２５内でも同様に、蒸気Ｇは穴部２５の内周面に沿う螺旋状の渦となり、１列目と同様にして、スワールが低減される。その後、蒸気Ｇは、低圧側ＬＰに向けて進み、その過程で、蒸気Ｇの一部が上述したように縮流と膨張とを繰り返す。すなわち、穴列２４の列数だけ、上述した作用が繰り返されることとなる。このようにして、蒸気Ｇに含まれるスワールが低減される。
【0028】
本実施形態では、ホールパターンシール２０は、シール本体２１の内周面２１ａに設けられ、ロータ２側に向かって延出して周方向Ｄｃに延びるとともに、厚さＷ２がシール本体２１の最小肉厚Ｗ１以下であるフィン部２６を有する。フィン部２６は、穴群２２に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰに設けられている。
【0029】
本実施形態によれば、高圧側ＨＰから低圧側ＬＰに向かう蒸気Ｇがフィン部２６によって軸線Ｏの径方向内側に向けて縮流される。縮流された蒸気Ｇは、ロータ２の外周面２ａに衝突して径方向外側に向けて膨張する。これにより、穴部２５に流入する蒸気Ｇの流量が増加し、穴部２５内に生じる蒸気Ｇの渦を増強させることができる。よって、穴部２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。穴部２５内での蒸気Ｇの定常運動量が増加するほど、穴部２５に流入出する蒸気Ｇの運動量の変動が大きくなり、スワールに起因してロータ２に作用する励振力が低減される。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール２０によるダンピングを向上させることができる。
【0030】
さらに、フィン部２６の厚さＷ２は、シール本体２１の最小肉厚Ｗ１以下であるため、ホールパターンシール２０とロータ２との接触面積を縮小することができる。これにより、ロータ２に変位が発生したとしても、ホールパターンシール２０とロータ２との接触熱が増大することを抑制することができる。したがって、接触熱によってロータ２が変形してロータ２の偏心量（アンバランス）が増大し、強制振動（アンバランス振動）が増加する等の接触リスクを低減することができる。
【0031】
本実施形態では、周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５は、円環状に配列され、軸線Ｏ方向に並ぶ複数の穴部２５は、直線状に配列されている。
【0032】
これにより、穴部２５の配列パターンを周方向Ｄｃで一様化して、蒸気Ｇの周方向Ｄｃの流れの規則性を向上させることができる。このため、穴部２５が不規則に配列される場合と比較して、穴部２５内に生じる蒸気Ｇの渦が増強し、穴部２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。これにより、スワールに起因してロータ２に作用する励振力が低減される。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール２０によるダンピングをより一層向上させることができる。
【0033】
本実施形態では、フィン部２６は、穴群２２に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰにのみ設けられている。各フィン部２６は、シール本体２１の内周面２１ａの全体にわたって円環状に延びている。
【0034】
これにより、各フィン部２６でホールパターンシール２０とロータ２との間に入り込む蒸気Ｇを適度に縮流することができるので、穴部２５内の蒸気Ｇの渦を増強させて、穴部２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。このため、スワールに起因してロータ２に作用する励振力が低減される。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール２０によるダンピングをより一層向上させることができる。
さらに、穴群２２に対して高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰの両方で、蒸気Ｇの漏れ量を低減することができる。したがって、ホールパターンシール２０のシール性を維持することができる。
さらに、穴群２２に対して高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰの両方で、蒸気Ｇの漏れ量を低減することができる。したがって、ホールパターンシール２０のシール性を維持することができる。
【0035】
また、穴列２４間にフィン部２６が設けられている場合と比較して、ホールパターンシール２０とロータ２との接触面積をより一層縮小することができる。これにより、ロータ２に変位が発生したとしても、ホールパターンシール２０とロータ２との接触熱が増大することを抑制することができる。したがって、接触熱によってロータ２が変形してロータ２の偏心量（アンバランス）が増大し、強制振動（アンバランス振動）が増加する等の接触リスクを低減することができる。
【0036】
第一実施形態では、フィン部２６は、径方向で、軸線Ｏ方向の厚さＷ２が一様となるように形成されているとしたが、これに限られない。例えば、フィン部２６は、ロータ２に接近するにしたがって先細るように形成されていてもよい。
また、第一実施形態では、周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５が、円環状に配列され、軸線Ｏ方向に並ぶ複数の穴部２５が、直線状に配列されるように、複数の穴部２５が規則的に形成される場合について説明したが、これに限られない。例えば、複数の穴部２５は、周方向Ｄｃ及び軸線Ｏ方向にジグザグ状に配置されていてもよい。また、複数の穴部２５は、不規則に形成されていてもよい。
また、第一実施形態では、周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５が、円環状に配列され、軸線Ｏ方向に並ぶ複数の穴部２５が、直線状に配列されるように、複数の穴部２５が規則的に形成される場合について説明したが、これに限られない。例えば、複数の穴部２５は、周方向Ｄｃ及び軸線Ｏ方向にジグザグ状に配置されていてもよい。また、複数の穴部２５は、不規則に形成されていてもよい。
【0037】
＜第二実施形態＞
以下、本開示の第二実施形態に係る蒸気タービン２０１（回転機械の例示）について、図７、図８を参照して説明する。第二実施形態のうち第一実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
以下、本開示の第二実施形態に係る蒸気タービン２０１（回転機械の例示）について、図７、図８を参照して説明する。第二実施形態のうち第一実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
【0038】
図７、図８に示すように、本実施形態のホールパターンシール２２０では、第一実施形態と同様に、穴群２２は、複数の穴部２５が周方向Ｄｃに間隔をあけて円環状に形成された穴列２４を、軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数有する。また、フィン部２２６は、全ての穴列２４に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられている。さらに、フィン部２２６は、軸線Ｏ方向で最も低圧側ＬＰの穴列２４に対して低圧側ＬＰにも設けられている。各フィン部２２６は、軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに隣り合う穴列２４に沿って周方向Ｄｃに円環状に（展開図では直線状に）延びている。軸線Ｏ方向で最も高圧側ＨＰに位置するフィン部２２６は、シール本体２１の軸線Ｏ方向の端面２１ｃに沿って周方向Ｄｃに（展開図では直線状に）延びている。
【0039】
各フィン部２２６の径方向内側の端面２２６ａは、径方向で全て略同じ位置に配置されている。すなわち、各フィン部２２６のクリアランスＣ２の径方向の寸法Ｌ２は、全て略同じ大きさとなっている。
【0040】
第二実施形態の蒸気タービン２０１は、第１実施形態の蒸気タービン１と共通する構成について、第１実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【0041】
本実施形態では、フィン部２２６は、全ての穴列２４に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられ、各フィン部２２６は、シール本体２１の内周面２１ａの全体にわたって円環状に延びている。
【0042】
これにより、穴群２２の高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰに加えて、各穴列２４の高圧側ＨＰにクリアランスＣ１を形成することができる。このため、蒸気Ｇのリーク量を低減し、ホールパターンシール２２０のシール性を向上させることができる。
さらに、各穴列２４の高圧側ＨＰで縮流することができるので、各穴部２５に流入する蒸気Ｇの流量を増加させることができる。このため、各穴部２５には、流速の大きい蒸気Ｇの渦が発生し、穴部２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール２２０によるダンピングをより一層向上させることができる。
さらに、各穴列２４の高圧側ＨＰで縮流することができるので、各穴部２５に流入する蒸気Ｇの流量を増加させることができる。このため、各穴部２５には、流速の大きい蒸気Ｇの渦が発生し、穴部２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール２２０によるダンピングをより一層向上させることができる。
【0043】
＜第三実施形態＞
以下、本開示の第三実施形態に係る蒸気タービン３０１（回転機械の例示）について、図９から図１１を参照して説明する。第三実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
以下、本開示の第三実施形態に係る蒸気タービン３０１（回転機械の例示）について、図９から図１１を参照して説明する。第三実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
【0044】
図９、図１０に示すように、本実施形態のホールパターンシール３２０は、シール本体２１、穴群２２、及びフィン部２２６に加えて、周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５を連通させる複数のスリット３３０をさらに有する。
【0045】
スリット３３０は、周方向Ｄｃで隣り合う穴部２５同士の間に設けられ、同一の穴列２４に属する穴部２５を連通させる。周方向Ｄｃに並ぶ複数のスリット３３０は、円環状に（展開図では直線状に）配列されている。スリット３３０は、径方向に延び、ロータ２の外周面に向けて開口している。スリット３３０の径方向の寸法は、穴部２５の径方向の寸法と略等しい。スリット３３０の軸線Ｏ方向の厚さは、径方向及び周方向Ｄｃにおいて、一様となっている。
【0046】
図１１に示すように、本実施形態では、上述した第二実施形態と同様に、蒸気Ｇはフィン部２２６によって縮流されてから各穴部２５に流入するため、各穴部２５の内部には、流速の大きい蒸気Ｇの渦が発生する。この蒸気Ｇの渦は、穴部２５の内周面に沿って螺旋状に流れる。
【0047】
第三実施形態の蒸気タービン３０１は、第１実施形態の蒸気タービン１と共通する構成について、第１実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【0048】
本実施形態では、ホールパターンシール３２０は、周方向Ｄｃで隣り合う穴部２５同士の間に設けられ、周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５を連通させるスリット３３０を有する。
【0049】
これにより、穴部２５の内周面に沿って流れる螺旋状の蒸気Ｇの渦に、周方向で隣り合う穴部２５からスリット３３０を通じて蒸気Ｇを適度に導くことができる。周方向Ｄｃから導かれた蒸気Ｇによって、穴部２５内の蒸気Ｇの渦が加速されるので、穴部２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール３２０によるダンピングをより一層向上させることができる。
【0050】
第三実施形態では、ホールパターンシール３２０が、第二実施形態と同様に、全ての穴列２４に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられたフィン部２２６を有する場合について説明したが、これに限られない。第三実施形態でのフィン部２２６は、一部の穴列４２４に対してのみ軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられていてもよく、例えば第一実施形態と同様に、フィン部２２６は、穴群２２に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰにのみ設けられていてもよい。
【0051】
＜第四実施形態＞
以下、本開示の第四実施形態に係る蒸気タービン４０１（回転機械の例示）について、図１２、図１３を参照して説明する。第四実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
以下、本開示の第四実施形態に係る蒸気タービン４０１（回転機械の例示）について、図１２、図１３を参照して説明する。第四実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
【0052】
【0053】
穴群４２２では、第一実施形態と同様に、周方向Ｄｃに延びる各穴列４２４が、軸線Ｏ方向に間隔をあけて設けられている。
また、第一実施形態と同様に、周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部４２５は、円環状に（展開図では直線状に）配列され、軸線Ｏ方向に並ぶ複数の穴部４２５は、直線状に配列されている。これらの穴部４２５は、穴径が略等しい断面円形に形成されている。これらの穴部４２５の開口部４２５ｂは、軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに等間隔に並んでいる。また、各穴部４２５の底面４２５ｃは、平坦な円形状に形成されている。
また、第一実施形態と同様に、周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部４２５は、円環状に（展開図では直線状に）配列され、軸線Ｏ方向に並ぶ複数の穴部４２５は、直線状に配列されている。これらの穴部４２５は、穴径が略等しい断面円形に形成されている。これらの穴部４２５の開口部４２５ｂは、軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに等間隔に並んでいる。また、各穴部４２５の底面４２５ｃは、平坦な円形状に形成されている。
【0054】
図１２に示すように、穴部４２５は、ロータ２から径方向に離間するにしたがって軸線Ｏ方向で低圧側ＬＰに位置するように傾斜している。さらに、図１３に示すように、穴部４２５は、ロータ２から径方向に離間するにしたがってロータ２の回転方向Ｄｒに位置するように傾斜している。
【0055】
穴部４２５の傾斜角度は、適宜変更可能であるが、穴部４２５は、シール本体２１の内周面２１ａに対して、軸線Ｏ方向及び周方向に例えば２０度以上７０度以下の範囲で傾斜していることが好ましく、軸線Ｏ方向及び周方向に４５度で傾斜していることがより好ましい。
【0056】
第四実施形態の蒸気タービン４０１は、第１実施形態の蒸気タービン１と共通する構成について、第１実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【0057】
蒸気Ｇは、ロータ２の外周面２ａに沿って高圧側ＨＰから低圧側ＬＰに向かって流れるが、その際、ロータ２から回転方向Ｄｒにせん断力が作用する。この作用によって、蒸気Ｇは、回転方向Ｄｒに回転しながら低圧側ＬＰ側に向かってらせん状に流れる。
【0058】
本実施形態では、穴部４２５は、ロータ２から離間するにしたがって軸線Ｏ方向で低圧側ＬＰに位置するように傾斜するとともに、ロータ２から離間するにしたがってロータ２の回転方向Ｄｒに位置するように傾斜している。すなわち、穴部４２５は、ロータ２の外周面２ａに沿う蒸気Ｇの流れを迎え入れるように形成されている。
【0059】
このため、蒸気Ｇを各穴部４２５に向けて良好に流入させることができる。これにより、穴部４２５に流入する蒸気Ｇの流量が増加し、穴部４２５内に生じる蒸気Ｇの渦を増強させることができる。よって、穴部４２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール４２０によるダンピングをより一層向上させることができる。
【0060】
第四実施形態では、ホールパターンシール４２０が、第二実施形態と同様に、全ての穴列４２４に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられたフィン部２２６を有する場合について説明したが、これに限られない。第四実施形態でのフィン部２２６は、一部の穴列４２４に対してのみ軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられていてもよく、例えば第一実施形態と同様に、フィン部２２６は、穴群４２２に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰにのみ設けられていてもよい。
また、第三実施形態と同様にスリット３３０を設け、スリット３３０が周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部４２５を連通していてもよい。
また、第三実施形態と同様にスリット３３０を設け、スリット３３０が周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部４２５を連通していてもよい。
【0061】
＜第五実施形態＞
以下、本開示の第五実施形態に係る蒸気タービン５０１（回転機械の例示）について、図１４、図１５を参照して説明する。第五実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
以下、本開示の第五実施形態に係る蒸気タービン５０１（回転機械の例示）について、図１４、図１５を参照して説明する。第五実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
【0062】
図１４、図１５に示すように、本実施形態のホールパターンシール５２０では、フィン部５２６は、全ての穴列２４に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられている。フィン部５２６は、シール本体２１の内周面２１ａの周方向Ｄｃで全体にわたって設けられている。各フィン部５２６は、径方向から見て、各穴部２５の全周を囲うように軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに凸の半円弧状に形成された複数の半円弧部５２８と、周方向Ｄｃで隣り合う半円弧部５２８同士を接続するフィン接続部５２７と、を有する。具体的に、各半円弧部５２８は、軸線Ｏ方向で低圧側ＬＰに隣り合う穴部２５の開口部２５ｂにそって半円弧状に形成されている。半円弧部５２８は、径方向内側に延出している。周方向Ｄｃで隣り合う半円弧部５２８同士は、フィン接続部５２７によって周方向Ｄの端部同士を接続されている。フィン接続部５２７は、半円弧部５２８と同程度の高さで径方向内側に延出し、周方向Ｄｃに延びている。周方向Ｄｃに並ぶ複数の半円弧部５２８及びフィン接続部５２７は、環状に一体形成されている。
【0063】
ただし、軸線Ｏ方向で最も低圧側ＬＰに位置するフィン部５２６は、第一実施形態のフィン部２６と同様に、シール本体２１の内周面２１ａに周方向Ｄｃ全体にわたって円環状（展開図では直線状）に設けられている。
【0064】
各フィン部５２６の径方向内側の端面５２６ａは、径方向で全て略同じ位置に配置されている。すなわち、各フィン部５２６のクリアランスＣの寸法Ｌ２は、全て略同じ大きさとなっている。
【0065】
第五実施形態の蒸気タービン５０１は、第１実施形態の蒸気タービン１と共通する構成について、第１実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【0066】
本実施形態では、フィン部５２６は、軸線Ｏの径方向から見て、穴部５２５を囲うように軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに凸の半円弧状に形成された半円弧部５２８を有する。
【0067】
穴部２５には、周方向Ｄｃから蒸気Ｇが流入しようとするが、本実施形態によれば、半円弧部５２８によって穴部２５の高圧側ＨＰから周方向Ｄｃに流れる蒸気Ｇが流入することを抑制することができる。さらに、穴部２５の低圧側ＨＰには半円弧部５２８が存在しないため、周方向Ｄｃに流れる蒸気Ｇは、穴部２５に低圧側ＨＰから容易に流入することができる。
【0068】
ところで、穴部２５内に生じる蒸気Ｇの渦は、高圧側ＨＰでは周方向Ｄｃから流入しようとする蒸気Ｇと反対の向きに流れ、低圧側ＬＰでは周方向Ｄｃから流入しようとする蒸気Ｇと同じ向きに流れる。このため、穴部２５の低圧側ＬＰから周方向Ｄｃに流れる蒸気Ｇを流入させることによって、穴部２５内に生じる蒸気Ｇの渦を増強させることができる。よって、穴部２５内での定常運動量を増加させることができる。したがって、スワールによるロータ２の自励振動を抑制し、ホールパターンシール５２０によるダンピングをより一層向上させることができる。
【0069】
第五実施形態では、フィン接続部５２７が周方向Ｄｃで隣り合う半円弧部５２８同士を接続する場合について説明したが、これに限るものではない。フィン接続部５２７が存在せず、複数の半円弧部５２８は、互いに独立して設けられていてもよい。また、複数のフィン部５２６のうち、一部のフィン部５２６のみがフィン接続部５２７と半円弧部５２８とを有してもよい。また、一つのフィン部５２６において、軸線Ｏ方向で隣り合う２４列に属する全ての穴部２５に対してではなく、一部の穴部２５に対して半円弧部５２８を有していてもよい。
【0070】
第五実施形態では、ホールパターンシール５２０が、第二実施形態と同様に、全ての穴列２４に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられたフィン部５２６を有する場合について説明したが、これに限られない。第四実施形態でのフィン部５２６は、一部の穴列２４に対してのみ軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられていてもよく、例えば第一実施形態と同様に、フィン部５２６は、穴群２２に対して軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰにのみ設けられていてもよい。
また、第三実施形態と同様にスリット３３０を設け、スリット３３０が周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５を連通していてもよい。
また、第三実施形態と同様にスリット３３０を設け、スリット３３０が周方向Ｄｃに並ぶ複数の穴部２５を連通していてもよい。
【0071】
＜第六実施形態＞
以下、本開示の第六実施形態に係る蒸気タービン６０１（回転機械の例示）について、図１６、図１７を参照して説明する。第六実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
以下、本開示の第六実施形態に係る蒸気タービン６０１（回転機械の例示）について、図１６、図１７を参照して説明する。第六実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
【0072】
【0073】
穴群６２２を構成する複数の穴部６２５は、径方向視で多角形格子状に配列されている。具体的には、複数の穴部６２５は、正六角形格子状に配列されている。
また、第一実施形態と同様に、これらの穴部６２５は、径方向に延び、穴径が等しい略楕円形に形成されている。これらの穴部６２５の開口部６２５ｂは、軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに等間隔に並んでいる。また、各穴部６２５の底面６２５ｃは、平坦な円形状に形成されている。
また、第一実施形態と同様に、これらの穴部６２５は、径方向に延び、穴径が等しい略楕円形に形成されている。これらの穴部６２５の開口部６２５ｂは、軸線Ｏ方向及び周方向Ｄｃに等間隔に並んでいる。また、各穴部６２５の底面６２５ｃは、平坦な円形状に形成されている。
【0074】
フィン部６２６は、各穴部６２５のロータ２側の開口部６２５ｂの全周を囲うように、径方向視で多角形格子状に複数設けられている。具体的には、複数のフィン部６２６は、正六角形が複数ならんで形成されたハニカム状に設けられている。さらに、隣り合うフィン部６２６同士は端部同士で接続されている。また、各フィン部６２６は、ロータ２に接近するにしたがって先細る形状に形成されている。
【0075】
各フィン部６２６の径方向内側の端面６２６ａは、径方向で全て略同じ位置に配置されている。すなわち、各フィン部６２６のクリアランスＣ２の寸法Ｌ２は、全て略同じ大きさとなっている。
【0076】
第六実施形態の蒸気タービン６０１は、第１実施形態の蒸気タービン１と共通する構成について、第１実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【0077】
複数の穴部６２５は、多角形格子状に配列されている。フィン部６２６は、各穴部６２５の開口部６２５ｂを囲うように設けられるとともに、ロータ２に接近するにしたがって先細る形状に形成されている。
【0078】
これにより、フィン部６２６によって、各穴部６２５の高圧側ＨＰで縮流することができるので、各穴部６２５に流入する蒸気Ｇの流量を増加させることができる。このため、各穴部６２５には、流速の大きい蒸気Ｇの渦が発生し、穴部６２５内での蒸気Ｇの定常運動量を増加させることができる。したがって、フィン部６２６が周方向に延びる環状に形成される場合と同程度に、スワールに起因してロータ２に作用する励振力を低減し、ホールパターンシール２２０によるダンピングを向上させることができる。
さらに、フィン部６２６は、ロータ２に接近するにしたがって先細るため、ホールパターンシール６２０とロータ２との接触面積を縮小することができる。これにより、ロータ２に変位が発生したとしても、ホールパターンシール６２０とロータ２との接触熱が増大することを抑制することができる。したがって、接触熱によってロータ２が変形してロータ２の偏心量（アンバランス）が増大し、強制振動（アンバランス振動）が増加する等の接触リスクを低減することができる。
さらに、フィン部６２６は、ロータ２に接近するにしたがって先細るため、ホールパターンシール６２０とロータ２との接触面積を縮小することができる。これにより、ロータ２に変位が発生したとしても、ホールパターンシール６２０とロータ２との接触熱が増大することを抑制することができる。したがって、接触熱によってロータ２が変形してロータ２の偏心量（アンバランス）が増大し、強制振動（アンバランス振動）が増加する等の接触リスクを低減することができる。
【0079】
第六実施形態では、複数の穴部６２５が六角形格子状に配列され、複数のフィン部６２６は、各穴部６２５を囲うように六角形が複数並んで形成されたハニカム状に設けられているとしたが、これに限るものではない。例えば、複数のフィン部６２６は、各穴部６２５を囲うように、正三角形が複数並んだ形状に設けられていてもよい。また、複数の穴部６２５が第一実施形態と同様に直線状に配列されて、複数の穴部６２５の配列パターンが四角格子状となる場合、複数のフィン部６２６は、各穴部６２５を囲うように四角形が複数並んだ形状に設けられていてもよい。
【0080】
＜第七実施形態＞
以下、本開示の第七実施形態に係る蒸気タービン７０１（回転機械の例示）について、図１８、図１９を参照して説明する。第七実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
以下、本開示の第七実施形態に係る蒸気タービン７０１（回転機械の例示）について、図１８、図１９を参照して説明する。第七実施形態のうち上述した各実施形態と同様の構成については、同一の名称、同一の符号を付す等して適宜説明を省略する。
【0081】
図１８、図１９に示すように、本実施形態の蒸気タービン７０１は、第一実施形態のホールパターンシール２０と、ホールパターンシール２０よりも軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰにスワールブレーカ７４０と、を備える。スワールブレーカ７４０は、ダミーリング３の内周面３ａに固定されるとともに、ロータ２の外周側に周方向Ｄｃに並ぶように複数設けられている。スワールブレーカ７４０は、軸線Ｏ方向及び径方向に延在する薄板状の部材である。すなわち、スワールブレーカ７４０は、周方向Ｄｃに交差している。スワールブレーカ７４０は、周方向Ｄｃから見て、軸線Ｏ方向に延びる１辺を有する矩形状に形成されている。スワールブレーカ７４０の径方向内側の端面７４０ａは、シール本体２１の内周面２１ａよりも径方向内側（ロータ２側）に位置し、フィン部２６の径方向内側の端面２６ａよりも径方向外側に位置している。
【0082】
第七実施形態の蒸気タービン７０１は、第１実施形態の蒸気タービン１と共通する構成について、第１実施形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【0083】
本実施形態では、ホールパターンシール２０よりも軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに、周方向Ｄｃと交差する板状のスワールブレーカ７４０を備える。
【0084】
これにより、スワールブレーカ７４０で周方向Ｄｃへの蒸気Ｇの流れを阻害してスワールを低減した後で、ホールパターンシール２０に蒸気Ｇを流入させることができる。したがって、蒸気タービン７０１全体としてのダンピングをより一層向上させることが可能となる。
【0085】
第七実施形態では、第一実施形態のホールパターンシール２０に対してスワールブレーカ７４０を設ける場合について説明したが、これに限るものではない。第二から第六実施形態のホールパターンシール２２０，３２０，４２０，５２０，６２０に対してスワールブレーカ７４０が設けられていてもよい。
【0086】
第七実施形態では、スワールブレーカ７４０の径方向内側の端面７４０ａは、フィン部２６の径方向内側の端面２６ａよりも径方向外側に位置しているとしたが、フィン部２６の端面２６ａと径方向の位置が同じであってもよい。
【0087】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。
なお、上記実施形態では、回転機械の例として、蒸気タービン１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１を挙げたが、これに限るものではない。回転機械は、例えば遠心圧縮機であってもよい。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。
なお、上記実施形態では、回転機械の例として、蒸気タービン１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１を挙げたが、これに限るものではない。回転機械は、例えば遠心圧縮機であってもよい。
【0088】
なお、上記実施形態では、穴部２５，４２５，６２５は、穴径が略等しい断面円形に形成されているとしたが、これに限るものではない。穴部２５，４２５，６２５の形状は、上記形状に限られず、例えば、断面多角形状としてもよい。穴部２５，４２５，６２５の内径は、必ずしも全て同一である必要はなく、必要に応じて内径を変化させてもよい。
【0089】
＜付記＞
各実施形態に記載の回転機械は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の回転機械は、例えば以下のように把握される。
【0090】
（１）第１の態様に係る回転機械（蒸気タービン１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１）は、軸線Ｏに沿って延びるとともに、前記軸線Ｏ方向にわたって一様な外径の外周面２ａを有するロータ２と、前記ロータ２の外周側に配置され、前記ロータ２に対して前記軸線Ｏ回りに相対回転する環状部材（ダミーリング３）と、前記環状部材に固定されて前記ロータ２と前記環状部材との間の空間を高圧側ＨＰと低圧側ＬＰとに区画するホールパターンシール２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０と、を備え、前記ホールパターンシール２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０は、前記ロータ２を外周側から覆う環状のシール本体２１と、前記シール本体２１の内周面２１ａに設けられ、前記ロータ２の前記外周面２ａに対向する複数の穴部２５が前記軸線Ｏ方向及び前記軸線Ｏの周方向Ｄｃに間隔をあけて形成された穴群２２，４２２，６２２と、前記シール本体２１の前記内周面２１ａに設けられ、前記ロータ２側に向かって延出して前記周方向Ｄｃに延びるとともに、厚さＷ２が前記シール本体の最小肉厚Ｗ１以下であるフィン部２６，２２６，５２６，６２６と、を有し、前記フィン部２６，２２６，５２６，６２６は、前記穴群２２，４２２，６２２に対して前記軸線Ｏ方向で少なくとも高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰに設けられている。
【0091】
本態様によれば、高圧側ＨＰから低圧側ＬＰに向かう流体がフィン部２６，２２６，５２６，６２６によって軸線Ｏの径方向内側に向けて縮流される。縮流された流体は、ロータ２の外周面２ａに衝突して径方向外側に向けて膨張する。これにより、穴部２５，４２５，６２５に流入する流体の流量が増加し、穴部２５，４２５，６２５内に生じる流体の渦を増強させることができる。よって、穴部２５，４２５，６２５内での流体の定常運動量を増加させることができるので、スワールに起因してロータ２に作用する励振力を低減することができる。さらに、フィン部２６，２２６，５２６，６２６の厚さＷ２は、シール本体２１の最小肉厚Ｗ１以下であるため、ホールパターンシール２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０とロータ２との接触面積を縮小することができる。
各態様では、回転機械の例として、蒸気タービンの他に遠心圧縮機等が挙げられる。また、流体の例として、例えば蒸気Ｇ等が挙げられる。
各態様では、回転機械の例として、蒸気タービンの他に遠心圧縮機等が挙げられる。また、流体の例として、例えば蒸気Ｇ等が挙げられる。
【0092】
（２）第２の態様の回転機械（蒸気タービン１，２０１，３０１，４０１，５０１，７０１）は、（１）の回転機械であって、前記周方向Ｄｃに並ぶ複数の前記穴部２５，４２５は、円環状に配列され、前記軸線Ｏ方向に並ぶ複数の前記穴部２５，４２５は、直線状に配列されていてもよい。
【0093】
これにより、穴部２５，４２５の配列パターンを周方向Ｄｃで一様化して、流体の周方向Ｄｃの流れの規則性を向上させることができる。このため、穴部２５，４２５が不規則に配列される場合と比較して、穴部２５，４２５内に生じる流体の渦が増強し、穴部２５，４２５内での流体の定常運動量を増加させることができる。
【0094】
（３）第３の態様の回転機械（蒸気タービン１）は、（１）又は（２）の回転機械であって、前記フィン部２６は、前記穴群２２に対して前記軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰ及び低圧側ＬＰにのみ設けられ、各前記フィン部２６は、前記シール本体２１の前記内周面２１ａの全体にわたって円環状に延びていてもよい。
【0095】
これにより、各フィン部２６でホールパターンシール２０とロータ２との間に入り込む流体を適度に縮流することができるので、穴部２５内の流体の渦を増強させて、穴部２５内での流体の定常運動量を増加させることができる。さらに、ホールパターンシール２０のシール性を維持しつつ、ホールパターンシール２０とロータ２との接触面積をより一層縮小することができる。
【0096】
（４）第４の態様の回転機械（蒸気タービン２０１，３０１，４０１）は、（１）又は（２）の回転機械であって、前記穴群２２，４２２は、複数の前記穴部２５，４２５が前記周方向Ｄｃに間隔をあけて円環状に形成された穴列２４，４２４を、前記軸線Ｏ方向に間隔をあけて複数有し、前記フィン部２２６は、全ての前記穴列２４に対して前記軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに設けられ、各前記フィン部２２６は、前記シール本体２１の前記内周面２１ａの全体にわたって円環状に延びていてもよい。
【0097】
これにより、流体のリーク量を低減し、ホールパターンシール２２０，３２０，４２０のシール性を向上させることができる。さらに、各穴列２４の高圧側ＨＰで縮流することができるので、各穴部２５に流入する流体の流量を増加させることができる。このため、各穴部２５には、流速の大きい蒸気Ｇの渦が発生し、穴部２５内での流体の定常運動量を増加させることができる。
【0098】
（５）第５の態様の回転機械（蒸気タービン３０１）は、（１）から（４）のいずれかの回転機械であって、前記ホールパターンシール３２０は、前記周方向Ｄｃで隣り合う前記穴部２５同士の間に設けられ、前記周方向Ｄｃに並ぶ複数の前記穴部２５を連通させるスリット３３０を有してもよい。
【0099】
これにより、穴部２５の内周面に沿って流れる螺旋状の流体の渦に、周方向で隣り合う穴部２５からスリット３３０を通じて流体を適度に導くことができる。周方向Ｄｃから導かれた流体によって、穴部２５内の流体の渦が加速されるので、穴部２５内での流体の定常運動量を増加させることができる。
【0100】
（６）第６の態様の回転機械（蒸気タービン４０１）は、（１）から（５）のいずれかの回転機械であって、前記穴部４２５は、前記ロータ２から離間するにしたがって前記軸線Ｏ方向で低圧側ＬＰに位置するように傾斜するとともに、前記ロータ２から離間するにしたがって前記ロータ２の回転方向Ｄｒに位置するように傾斜していてもよい。
【0101】
流体は、軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰから低圧側ＬＰに向けて流れて、且つ、周方向Ｄｃでロータ２の回転方向に向けて流れる。このため、本態様によれば、流体を各穴部４２５に向けて良好に流入させることができる。これにより、穴部４２５に流入する流体の流量が増加し、穴部４２５内に生じる流体の渦を増強させることができる。よって、穴部４２５内での流体の定常運動量を増加させることができる。
【0102】
（７）第７の態様の回転機械（蒸気タービン５０１）は、（１）から（６）のいずれかの回転機械であって、前記フィン部５２６は、前記軸線Ｏの径方向から見て、前記穴部２５を囲うように前記軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに凸の半円弧状に形成された半円弧部５２８を有してもよい。
【0103】
穴部２５には、周方向Ｄｃから流体が流入しようとするが、本態様によれば、半円弧部５２８によって穴部２５の高圧側ＨＰから周方向Ｄｃに流れる流体が流入することを抑制することができる。さらに、穴部２５の低圧側ＨＰには半円弧部５２８が存在しないため、周方向Ｄｃに流れる流体は、穴部２５に低圧側ＨＰから容易に流入することができる。これにより、周方向Ｄｃに流れる流体によって、穴部２５内に生じる流体の渦を増強させることができる。よって、穴部２５内での定常運動量を増加させることができる。
【0104】
（８）第８の態様の回転機械（蒸気タービン６０１）は、（１）の回転機械であって、複数の前記穴部６２５は、多角形格子状に配列され、前記フィン部６２６は、各前記穴部６２５の開口部６２５ｂの全周を囲うように多角形格子状に設けられているとともに、前記ロータ２に接近するにしたがって先細る形状に形成されていてもよい。
【0105】
これにより、フィン部６２６によって、各穴部６２５の高圧側ＨＰで縮流することができるので、各穴部６２５に流入する流体の流量を増加させることができる。このため、各穴部６２５には、流速の大きい流体の渦が発生し、穴部６２５内での流体の定常運動量を増加させることができる。したがって、フィン部６２６が周方向に延びる環状に形成される場合と同程度に、スワールに起因してロータ２に作用する励振力を低減することができる。さらに、フィン部６２６は、ロータ２に接近するにしたがって先細るため、ホールパターンシール６２０とロータ２との接触面積を縮小することができる。
【0106】
（９）第９の態様の回転機械（蒸気タービン７０１）は、（１）から（８）のいずれかの回転機械であって、前記ホールパターンシール２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０よりも前記軸線Ｏ方向で高圧側ＨＰに、前記周方向Ｄｃに交差する板状のスワールブレーカ７４０を備えてもよい。
【0107】
これにより、スワールブレーカ７４０で周方向Ｄｃへの流体の流れを阻害してスワールを低減した後で、ホールパターンシール２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０に流体を流入させることができる。
【0108】
（１０）第１０の態様の回転機械（蒸気タービン６０１）は、軸線Ｏに沿って延びるとともに、前記軸線Ｏ方向にわたって一様な外径の外周面２ａを有するロータ２と、前記ロータ２の外周側に配置され、前記ロータ２に対して前記軸線Ｏ回りに相対回転する環状部材（ダミーリング３）と、前記環状部材に固定されて前記ロータ２と前記環状部材との間の空間を高圧側ＨＰと低圧側ＬＰとに区画するホールパターンシール６２０と、を備え、前記ホールパターンシール６２０は、前記ロータ２を外周側から覆う環状のシール本体２１と、前記シール本体２１の内周面２１ａに、前記軸線Ｏ方向及び前記軸線Ｏの周方向Ｄｃに間隔をあけて複数形成され、前記ロータ２の前記外周面２ａに対向する穴部２５と、前記シール本体２１の前記内周面２１ａに設けられ、前記ロータ２側に向かって延出して前記周方向Ｄｃに延びるとともに、厚さＷ２が前記シール本体Ｗ１の最小肉厚Ｗ２以下であるフィン部６２６と、を有し、複数の前記穴部６２５は、多角形格子状に配列され、前記フィン部６２６は、各前記穴部６２５の開口部６２５ｂの全周を囲うように多角形格子状に設けられているとともに、前記ロータ２に接近するにしたがって先細る形状に形成されている。
【符号の説明】
【0109】
１…蒸気タービン（回転機械） ２…ロータ ２ａ…外周面 ３…ダミーリング（環状部材） ３ａ…内周面 ４…シール部材 ５…翼環 ６…内車室 ７…外車室 ８…流路 １０…蒸気供給管 １２…排気口 ２０…ホールパターンシール ２１…シール本体 ２１ａ…内周面 ２１ｃ…端面 ２２…穴群 ２４…穴列 ２５…穴部 ２５ｂ…開口部 ２５ｃ…底面 ２６…フィン部 ２６ａ…端面 ２０１…蒸気タービン（回転機械） ２２０…ホールパターンシール ２２６…フィン部 ２２６ａ…端面 ３０１…蒸気タービン（回転機械） ３２０…ホールパターンシール ３３０…スリット ４０１…蒸気タービン（回転機械） ４２０…ホールパターンシール ４２２…穴群 ４２４…穴列 ４２５…穴部 ４２５ｂ…開口部 ４２５ｃ…底面 ５０１…蒸気タービン（回転機械） ５２０…ホールパターンシール ５２６…フィン部 ５２６ａ…端面 ５２７…フィン接続部 ５２８…半円弧部 ６０１…蒸気タービン（回転機械） ６２０…ホールパターンシール ６２２…穴群 ６２５…穴部 ６２５ｂ…開口部 ６２５ｃ…底面 ６２６…フィン部 ６２６ａ…端面 ７０１…蒸気タービン（回転機械） ７４０…スワールブレーカ ７４０ａ…端面 Ｃ１…キャビティ Ｃ２…クリアランス Ｄｃ…周方向 Ｄｒ…回転方向 Ｇ…蒸気 ＨＰ…高圧側 Ｌ１…寸法 Ｌ２…寸法 ＬＰ…低圧側 Ｏ…軸線 Ｗ１…最小肉厚 Ｗ２…厚さ
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】