特開 2024-127003 シール装置および回転機械

(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】P2024127003

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】シール装置および回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/44 20060101AFI20240912BHJP

   F16J 15/447 20060101ALI20240912BHJP

   F01D 11/02 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

F16J15/44 A

F16J15/447

F01D11/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035820

(22)【出願日】2023-03-08

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩津 広大

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 真人

(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）】

3G202KK05

3G202KK06

3G202KK17

3G202KK34

3J042AA03

3J042BA03

3J042CA02

3J042CA10

3J042CA13

3J042CA15

3J042DA01

3J042DA20

(57)【要約】

【課題】シール装置および回転機械において、静止体と回転体との間の流れを抑制することで回転体の不安定振動を抑制してシール性能の向上を図る。
【解決手段】静止体と回転体との間に配置されるシール装置において、静止体に設けられるシールリングと、シールリングの内周面における回転体側に開口する複数の凹部と、一端部が凹部の奥部に連通して他端部が別の凹部に連通する連通路と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

静止体と回転体との間に配置されるシール装置において、
前記静止体に設けられるシールリングと、
前記シールリングの内周面における前記回転体側に開口する複数の凹部と、
一端部が前記凹部の奥部に連通して他端部が別の前記凹部に連通する連通路と、
を備えるシール装置。

【請求項2】

前記凹部は、前記回転体側に開口する円柱部と、前記円柱部の奥部に連続する円錐部とを有し、前記連通路は一端部が前記円錐部の頂部に連通する、
請求項１に記載のシール装置。

【請求項3】

前記連通路は、他端部が別の前記凹部の奥部に連通する、
請求項１または請求項２に記載のシール装置。

【請求項4】

前記回転体の軸方向の一方側が高圧空間部であり、前記回転体の軸方向の他方側が低圧空間部であり、前記連通路は、一端部が前記高圧空間部側の前記凹部に連通し、他端部が低圧空間部側の前記凹部に連通する、
請求項１に記載のシール装置。

【請求項5】

前記連通路は、一端部が前記回転体の回転方向の下流側の前記凹部に連通し、他端部が前記回転体の回転方向の上流側の前記凹部に連通する、
請求項３に記載のシール装置。

【請求項6】

前記連通路は、前記回転体の径方向に対向して位置する前記凹部同士を連通する、
請求項１に記載のシール装置。

【請求項7】

前記シールリングは、内周面に前記回転体の周方向に連続するフィンが前記回転体の軸方向に間隔を空けて設けられ、前記複数の凹部は、複数の前記フィンの間に形成される、
請求項１に記載のシール装置。

【請求項8】

静止体と、
前記静止体に回転自在に支持される回転体と、
前記静止体と前記回転体との間に配置される請求項１に記載のシール装置と、
を備える回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、シール装置および回転機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転機械は、ハウジングの内部に回転体が回転自在に支持される。また、回転機械は、ハウジングと回転体との間における流体の軸方向の漏れ流れを防止するシール装置が設けられる。従来のシール装置として、例えば、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１に記載されたシール装置は、ハウジングに回転体側に開口する複数の凹部を設けたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２０４７９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

回転機械は、ハウジングに対して回転体が回転すると、ハウジングと回転体との間にスワールが発生する。ハウジングに対して回転体が径方向に変位すると、スワールにより不均一な圧力分布が発生する。不均一な圧力分布が発生すると、回転体の振れ回りを助長するようなシール励振力が発生し、回転体は、自励振動を引き起こし、不安定振動が生じるおそれがある。従来のシール装置は、ハウジングと回転体との間のスワールによる流体を複数の凹部に流し込むことで、流体の旋回力を減衰し、シール励振力を低減するものである。ところが、近年の回転機械では、高速化や高出力化が指向されスワールや流量が増加する傾向にあり、シール励振力起因の振動トラブルの発生リスクが増大している。従来のシール装置では、シール励振力を十分に低減することができず、改善が望まれている。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、静止体と回転体との間の流れを抑制することで回転体の不安定振動を抑制してシール性能の向上を図るシール装置および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】

【0006】

本開示のシール装置は、静止体と回転体との間に配置されるシール装置において、前記静止体に設けられるシールリングと、前記シールリングの内周面における前記回転体側に開口する複数の凹部と、一端部が前記凹部の奥部に連通して他端部が別の前記凹部に連通する連通路と、を備える。

【0007】

本開示の回転機械は、静止体と、前記静止体に回転自在に支持される回転体と、前記静止体と前記回転体との間に配置される前記シール装置と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示のシール装置および回転機械によれば、静止体と回転体との間の流れを抑制することで回転体の不安定振動を抑制してシール性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、蒸気タービンの概略構成を表す概略図である。

【図2】図２は、第１実施形態のシール装置を表す断面図である。

【図3】図３は、シール装置の断面を表す図２のIII－III断面図である。

【図4】図４は、第２実施形態のシール装置を表す断面図である。

【図5】図５は、第３実施形態のシール装置を表す断面図である。

【図6】図６は、第４実施形態のシール装置を表す断面図である。

【図7】図７は、シール装置の断面を表す図６のVII－VII断面図である。

【図8】図８は、第４実施形態のシール装置の変形例を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

［第１実施形態］
＜蒸気タービン＞
図１は、蒸気タービンの概略構成を表す概略図である。

【0012】

第１実施形態では、回転機械として、蒸気タービンを適用して説明する。但し、回転機械は、蒸気タービンに限定されるものではなく、静止体に対して回転体が回転自在に支持される構成であればよい。

【0013】

図１に示すように、蒸気タービン（回転機械）１０は、ケーシング（静止体）１１と、ロータ（回転体）１２と、静翼１３と、動翼１４と、シール装置１５，１６とを備える。

【0014】

ケーシング１１は、中空形状をなし、内部にロータ１２が水平方向に沿って配置される。ロータ１２は、ケーシング１１に設けられた軸受２１，２２により軸心Ｏ１を中心として回転自在に支持される。静翼１３は、ケーシング１１の内周部にロータ１２の軸方向に間隔を空けて複数固定される。動翼１４は、ロータ１２の外周部に軸方向に間隔を空けて複数固定される。静翼１３は、ロータ１２の径方向Ｒに沿うと共に、ロータ１２の周方向に間隔を空けて配置される。動翼１４は、ロータ１２の径方向Ｒに沿うと共に、ロータ１２の周方向に間隔を空けて配置され、静翼１３と動翼１４は、軸方向に交互に配置される。

【0015】

ケーシング１１は、軸方向の一端部に蒸気供給口２３が設けられる。蒸気供給口２３は、蒸気通路２４を通して静翼１３および動翼１４が配置される翼列部２５に連通される。翼列部２５は、排気室２６に連通する。ケーシング１１は、軸方向の他端部に蒸気排出口２７が設けられる。蒸気排出口２７は、排気室２６に連通する。

【0016】

シール装置１５は、軸方向の一端部側で、ケーシング１１とロータ１２との間に配置される。シール装置１５は、ラビリンスシールであって、ケーシング１１の内周部に設けられる。シール装置１５は、シールフィンとロータ１２との間に形成される隙間により圧力損失を発生させ、圧力損失により軸方向における流体の漏れ流れを抑制する。シール装置１６も、シール装置１５と同様である。

【0017】

高圧の蒸気は、蒸気供給口２３から蒸気通路２４を通して翼列部２５に供給される。蒸気が複数の静翼１３および複数の動翼１４を通過することで、各動翼１４を介してロータ１２が駆動回転する。ロータ１２は、図示しない発電機が連結されており、ロータ１２の駆動力により発電機が駆動する。各動翼１４を駆動した蒸気は、排気室２６を通して蒸気排出口２７から外部に排出される。

【0018】

＜シール装置の構成＞
図２は、第１実施形態のシール装置を表す断面図、図３は、シール装置の断面を表す図１のII－II断面図である。

【0019】

図１および図２に示すように、シール装置１５は、ケーシング（静止体）とロータ（回転体）１２との間に配置される。シール装置１５は、ロータ１２の軸方向の一方側（図２の左方側）が高圧空間部ＨＰとなり、ロータ１２の軸方向の他方側（図２の右方側）が低圧空間部ＬＰとなる。シール装置１５は、高圧空間部ＨＰから低圧空間部ＬＰへ漏れる流体（蒸気）の流れＦの流れを抑制する。

【0020】

シール装置１５は、シールリング３１と、複数の凹部３２と、複数の連通路３３とを備える。

【0021】

シールリング３１は、円筒形状をなし、外周面３１ａがケーシング１１の内周面１１ａに固定される。シールリング３１は、内周面３１ｂがロータ１２の外周面１２ａに対向し、内周面３１ｂと外周面１２ａとの間に径方向に沿う隙間Ｓが軸方向に沿って形成される。シール装置１５は、ケーシング１１とロータ１２との間、具体的には、シール装置１５におけるシールリング３１の内周面３１ｂとロータ１２の外周面１２ａとの間の隙間Ｓを流れる流体の流れＦを抑制する。

【0022】

この場合、ケーシング１１に対してロータ１２が回転方向Ａに回転していることから、シール装置１５は、シールリング３１とロータ１２との間の隙間Ｓに流れる流れＦは、回転方向Ａの旋回成分を含んだものとなる。すなわち、シールリング３１とロータ１２との間の隙間Ｓに流れる流れＦは、ロータ１２の軸方向の流れ成分と周方向の流れ成分が合成された旋回流となる。すると、旋回流である流れＦは、シール装置１５で励振力が発生し、ロータ１２が不安定振動してしまう。本実施形態のシール装置１５は、ロータ１２の回転運動により誘起される流体の旋回運動を抑制するものである。

【0023】

複数の凹部３２は、シールリング３１の内周面３１ｂにおけるロータ１２側に開口する。複数の凹部３２は、シールリング３１の内周面３１ｂに格子状に設けられているが、千鳥格子状に設けてもよい。複数の凹部３２は、隣接する凹部３２同士が間隔を空けて設けられる。複数の凹部３２は、全てが同様の形状をなすが、異なる形状であってもよい。

【0024】

凹部３２は、シールリング３１の内周面３１ｂからシールリング３１の径方向の外方に沿って形成された所定長さ（深さ）の穴である。凹部３２は、ロータ１２側に開口する円柱部４１と、円柱部４１の奥部からシールリング３１の径方向の外方に沿って先細形状となる円錐部４２とを有する。なお、凹部３２の形状は、この形状に限定されるものではなく、例えば、円柱形状としたり、円錐形状としたり、円錐台形状などとしたりしてもよい。

【0025】

連通路３３は、シールリング３１に形成され、長手方向の一端部が所定の凹部３２に連通し、長手方向の他端部が別の凹部３２に連通する。この場合、連通路３３は、一端部が所定の凹部３２の奥部、つまり、凹部３２における円錐部４２の頂部に連通する。また、連通路３３は、他端部が別の凹部３２の奥部、つまり、凹部３２における円錐部４２の頂部に連通する。連通路３３は、入口通路４３と、出口通路４４と、連結通路４５とを有する。入口通路４３および出口通路４４は、シールリング３１の径方向に沿う。入口通路４３は、所定の凹部３２に連通し、出口通路４４は、別の凹部３２に連通する。連結通路４５は、シールリング３１の軸方向に沿う。連結通路４５は、入口通路４３と出口通路４４とを連結する。

【0026】

ここで、所定の凹部３２とは、高圧空間部ＨＰ側に配置されるものであり、別の凹部３２とは、所定の凹部３２より低圧空間部ＬＰ側に配置されるものである。すなわち、連通路３３は、一端部が高圧空間部ＨＰ側の凹部３２に連通し、他端部が低圧空間部ＬＰ側の凹部３２に連通する。

【0027】

＜シール装置の作用＞
ケーシング１１およびシール装置１５に対してロータ１２が回転すると、高圧空間部ＨＰからシールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを通って低圧空間部ＬＰに漏れる流体の流れＦが発生する。流体の流れＦは、ロータ１２が回転方向Ａに回転することから、高圧空間部ＨＰから低圧空間部ＬＰに向けてロータ１２の軸方向に沿いながら、徐々にロータ１２の回転方向Ａに旋回するものとなる。

【0028】

このとき、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、一部が複数の凹部３２内に入り込むことで、流れＦが有する運動エネルギが減衰される。そのため、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、旋回方向成分が減衰されて速度が低下する。

【0029】

このとき、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓから凹部３２に入り込んだ流体の流れＦ１は、所定の凹部３２ａに入り込み、シールリング３１の径方向の外側の奥部に流れ込む。すると、凹部３２ａの奥部に流れた流体は、連通路３３を流れて別の凹部３２ｂに流れＦ２となって流れ込む。この際、凹部３２ａの奥部を先細形状とすることで、連通路への流体導入を促進することができる。ここで、連通路３３から流体が入り込んだ凹部３２ｂは、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦ１も入り込む。そのため、凹部３２ｂは、隙間Ｓから入り込んだ流体の流れＦ１と連通路３３から入り込んだ流体の流れＦ２と衝突して干渉する。流体の流れＦ１と流体の流れＦ２が干渉すると、混合損失が発生して流れＦ１，Ｆ２の運動エネルギが低減される。シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、旋回方向成分が減衰されることで、速度が低下する。

【0030】

その結果、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを漏れて流れる流体の流れＦは、速度が低下されることで、励振力の発生を抑制してロータ１２の不安定振動を抑制してシール性能を向上することができる。

【0031】

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態のシール装置を表す断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0032】

図４に示すように、シール装置１５Ａは、シールリング３１と、複数の凹部３２と、複数の連通路３４とを備える。シールリング３１と複数の凹部３２は、第１実施形態と同様である。

【0033】

連通路３４は、ロータ１２の径方向に対向して位置する凹部３２同士を連通する。ロータ１２とシールリング３１とは、軸心Ｏを中心として配置され、ロータ１２は、軸心Ｏを中心として回転する。複数の凹部３２は、シールリング３１の周方向に間隔を空けて配置される。複数の連通路３４は、軸心Ｏを中心として径方向の一方と他方に配置される一対の凹部３２同士を連通する。連通路３４は、第１実施形態の連通路３３と同様の形状であってもよいが、シールリング３１とは別部材である配管などにより構成してもよい。

【0034】

第２実施形態では、複数の凹部３２に対して、４個の連通路３４を配置したが、その数は限定されない。１個から３個でもよいし、５個以上であってもよい。また、複数の連通路３４を配置した場合、一部または全ての連通路３４同士を連通してもよい。

【0035】

ケーシング１１およびシール装置１５Ａに対してロータ１２が回転すると、隙間Ｓを旋回方向に漏れる流体の流れＦが発生する。このとき、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、一部が複数の凹部３２内に入り込むことで運動エネルギが減衰され、速度が低下する。

【0036】

また、径方向に対向する凹部３２同士が連通路３４により連通することから、径方向に対向する凹部３２同士は、内部の圧力が連通路３４により均圧される。すると、複数の凹部３２が開口するリング形状をなす隙間Ｓは、周方向の不均一な圧力成分が均一化される。その結果、励振力の発生を抑制してロータ１２の不安定振動を抑制してシール性能を向上することができる。

【0037】

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態のシール装置を表す断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0038】

図５に示すように、シール装置１５Ｂは、シールリング３１と、複数の凹部３２と、複数の連通路３３Ｂとを備える。シールリング３１と複数の凹部３２は、第１実施形態と同様である。

【0039】

連通路３３Ｂは、シールリング３１に形成され、長手方向の一端部が所定の凹部３２に連通し、長手方向の他端部が別の凹部３２に連通する。この場合、連通路３３Ｂは、第１実施形態と同様に、一端部が所定の凹部３２の奥部に連通し、他端部が別の凹部３２の奥部に連通する。

【0040】

ここで、所定の凹部３２とは、高圧空間部ＨＰ側に配置されるものであり、別の凹部３２とは、所定の凹部３２より低圧空間部ＬＰ側に配置されるものである。すなわち、連通路３３は、一端部が高圧空間部ＨＰ側の凹部３２に連通し、他端部が低圧空間部ＬＰ側の凹部３２に連通する。また、所定の凹部３２とは、ロータ１２の回転方向Ａの下流側に配置されるものであり、別の凹部３２とは、所定の凹部３２よりロータ１２の回転方向Ａの上流側に配置されるものである。すなわち、連通路３３は、一端部が回転方向Ａの下流側の凹部３２に連通し、他端部が回転方向Ａの上流側の凹部３２に連通する。

【0041】

ケーシング１１およびシール装置１５Ｂに対してロータ１２が回転すると、隙間Ｓを旋回方向に漏れる流体の流れＦが発生する。このとき、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、一部が複数の凹部３２内に入り込むことで運動エネルギが減衰され、速度が低下する。

【0042】

また、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓから所定の凹部３２ａに入り込んだ流体は、連通路３３を流れて別の凹部３２ｂに流れ込んでから再びシールリング３１とロータ１２との隙間Ｓに戻される。このとき、連通路３３は、隙間Ｓで発生するスワールに対して交差して配置されることから、連通路３３から凹部３２ｂに流れ込んで隙間Ｓに戻される流体の流れも、隙間Ｓで発生するスワールに対して交差する流れとなる。そのため、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、旋回方向成分が減衰されることで速度が低下する。

【0043】

その結果、シールリング３１とロータ１２との隙間Ｓを漏れて流れる流体の流れＦは、速度が低下されることで、励振力の発生を抑制してロータ１２の不安定振動を抑制してシール性能を向上することができる。

【0044】

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態のシール装置を表す断面図、図７は、シール装置の断面を表す図６のVII－VII断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0045】

図６および図７に示すように、シール装置１５Ｃは、シールリング５１と、複数の凹部５２と、複数の連通路５３とを備える。

【0046】

シールリング５１は、第１実施形態のシールリング３１と同様に、リング形状をなす。シールリング５１は、内周面に複数のシールフィン６１が設けられる。シールフィン６１は、リング形状をなし、シールリング５１の軸方向に間隔を空けて複数配置される。シールフィン６１は、径方向に長い矩形断面形状をなし、外周面がシールリング５１の内周面に固定され、内周面がロータ１２の外周面と対向して隙間Ｓが形成される。また、ロータ１２は、外周面に複数のシールフィン６２が設けられる。シールフィン６２は、リング形状をなし、ロータ１２の軸方向に間隔を空けて複数配置される。シールフィン６２は、径方向に長い矩形断面形状をなし、内周面がロータ１２の外周面に固定され、内周面がシールリング５１の内周面と対向して隙間Ｓが形成される。

【0047】

複数の凹部５２は、複数のシールフィン６１，６２の間に形成される。すなわち、シール装置１５Ｃは、複数のシールフィン６１，６２を有する。シールフィン６１，６２は、軸方向に交互に配置されることで、シールフィン６１，６２の間にキャビティが形成される。複数の凹部５２は、複数のシールフィン６１，６２の間に形成されるキャビティである。

【0048】

連通路５３は、シールリング５１に形成され、長手方向の一端部が所定の凹部５２に連通し、長手方向の他端部が別の凹部５２に連通する。この場合、連通路５３は、第１実施形態と同様に、一端部が所定の凹部５２の奥部に連通し、他端部が別の凹部５２の奥部に連通する。

【0049】

ここで、所定の凹部５２とは、高圧空間部ＨＰ側に配置されるものであり、別の凹部５２とは、所定の凹部５２より低圧空間部ＬＰ側に配置されるものである。すなわち、連通路５３は、一端部が高圧空間部ＨＰ側の凹部５２に連通し、他端部が低圧空間部ＬＰ側の凹部５２に連通する。また、連通路５３は、一端部が所定の凹部５２における回転方向Ａの下流側の位置に連通し、他端部が別の凹部５２における回転方向Ａの上流側の位置に連通する。

【0050】

ケーシング１１およびシール装置１５Ｃに対してロータ１２が回転すると、隙間Ｓを旋回方向に漏れる流体の流れＦが発生する。このとき、シールリング５１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、一部が複数の凹部５２内に入り込むことで運動エネルギが減衰され、速度が低下する。

【0051】

また、シールリング５１とロータ１２との隙間Ｓから所定の凹部５２に入り込んだ流体は、連通路５３を流れて別の凹部５２に流れ込んでから再びシールリング５１とロータ１２との隙間Ｓに戻される。このとき、連通路５３は、隙間Ｓで発生するスワールに対して交差して配置されることから、連通路５３から凹部５２に流れ込んで隙間Ｓに戻される流体の流れも、隙間Ｓで発生するスワールに対して交差する流れとなる。そのため、シールリング５１とロータ１２との隙間Ｓを流れる流体の流れＦは、旋回方向成分が減衰されることで速度が低下する。

【0052】

その結果、シールリング５１とロータ１２との隙間Ｓを漏れて流れる流体の流れＦは、速度が低下されることで、励振力の発生を抑制してロータ１２の不安定振動を抑制してシール性能を向上することができる。

【0053】

なお、シール装置１５Ｃにおけるシールフィン６１，６２の構成は、上述したものに限定されない。図８は、第４実施形態のシール装置の変形例を表す断面図である。

【0054】

図８に示すように、シール装置１５Ｄは、シールリング５１と、複数の凹部５２と、複数の連通路５３とを備える。

【0055】

シールリング５１は、内周面に複数のシールフィン６１が設けられる。シールフィン６１は、シールリング５１の軸方向に間隔を空けて複数配置される。複数の凹部５２は、複数のシールフィン６１の間に形成される。すなわち、シール装置１５Ｄは、複数のシールフィン６１を有する。シールフィン６１は、軸方向に間隔を空けて配置されることで、シールフィン６１の間にキャビティが形成される。複数の凹部５２は、複数のシールフィン６１の間に形成されるキャビティである。

【0056】

連通路５３は、シールリング５１に形成され、長手方向の一端部が所定の凹部５２に連通し、長手方向の他端部が別の凹部５２に連通する。この場合、連通路５３は、第１実施形態と同様に、一端部が所定の凹部５２の奥部に連通し、他端部が別の凹部５２の奥部に連通する。

【0057】

なお、シール装置１５Ｄのその他の構成および作用は、シール装置１５Ｃとほぼ同様であり、説明は省略する。

【0058】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係るシール装置は、ケーシング（静止体）１１とロータ（回転体）１２との間に配置されるシール装置１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄにおいて、ケーシング１１に設けられるシールリング３１，５１と、シールリング３１，５１の内周面におけるロータ１２側に開口する複数の凹部３２，５２と、一端部が凹部３２，５２の奥部に連通して他端部が別の凹部３２，５２に連通する連通路３３，３３Ｂ，３４，５３とを備える。

【0059】

第１の態様に係るシール装置によれば、ケーシング１１に対してロータ１２が回転するとき、両者の間に流れる流体の漏れ流れＦは、その一部が凹部３２，５２に入り込むことで運動エネルギが低減される。そして、凹部３２，５２に入り込んだ流体が連通路３３，５３を通って別の凹部３２に流れる。このとき、連通路３３，３３Ｂ，３４，５３は、一端部が凹部３２，５２の奥部に連通するため、凹部３２，５２に入り込んだ流体を適切に連通路３３，３３Ｂ，３４，５３に流すことができる。ここで、凹部３２，５２に入り込んだ流体と連通路３３，５３から入りこんだ流体が干渉することで、運動エネルギが低減される。そのため、ケーシング１１とロータ１２との間に流れる流体の漏れ流れＦは、旋回方向成分が減衰されて速度が低下し、その結果、ロータ１２の不安定振動を抑制してシール性能を向上することができる。

【0060】

第２の態様に係るシール装置は、第１の態様に係るシール装置であって、さらに、凹部３２は、ロータ１２側に開口する円柱部４１と、円柱部４１の奥部に連続する円錐部４２とを有し、連通路３３，３３Ｂ，３４は、一端部が円錐部４２の頂部に連通する。これにより、凹部３２は、円柱部４１から円錐部４２に向けて流路面積が狭くなるため、凹部３２に入り込んだ流体は、流速が上昇して連通路３３，３３Ｂ，３４に効率良く流すことができる。

【0061】

第３の態様に係るシール装置は、第１の態様または第２態様に係るシール装置であって、さらに、連通路３３，３３Ｂ，３４，５３は、他端部が別の凹部３２の奥部に連通する。これにより、ケーシング１１とロータ１２との隙間Ｓから凹部３２，５２に入り込んだ流体に対して、連通路３３，３３Ｂ，３４，５３から凹部３２，５２に流れた流体を適切に干渉させることができる。

【0062】

第４の態様に係るシール装置は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係るシール装置であって、さらに、ロータ１２の軸方向の一方側が高圧空間部ＨＰであり、ロータ１２の軸方向の他方側が低圧空間部ＬＰであり、連通路３３，３３Ｂ，３４，５３は、一端部が高圧空間部ＨＰ側の凹部３２，５２に連通し、他端部が低圧空間部ＬＰ側の凹部３２，５２に連通する。これにより、ケーシング１１とロータ１２との隙間Ｓから凹部３２，５２に入り込んだ流体を連通路３３，３３Ｂ，３４，５３から別の凹部３２，５２に効率良く流すことができる。

【0063】

第５の態様に係るシール装置は、第１の態様から第４の態様のいずれか一つに係るシール装置であって、さらに、連通路３３，３３Ｂ，３４，５３は、一端部がロータ１２の回転方向Ａの下流側の凹部３２，５２に連通し、他端部がロータ１２の回転方向Ａの上流側の凹部３２，５２に連通する。これにより、ロータ１２の回転により生成されるケーシング１１とロータ１２との隙間Ｓのスワールに交差するように、凹部３２，５２から流体を流すことができ、ケーシング１１とロータ１２との間に流れる流体の旋回方向成分を効率良く減衰させることができる。

【0064】

第６の態様に係るシール装置は、第１の態様から第５の態様のいずれか一つに係るシール装置であって、さらに、連通路３４は、ロータ１２の径方向に対向して位置する凹部３２同士を連通する。これにより、径方向に対向する凹部３２同士は、内部の圧力が連通路３４により均圧されることとなり、複数の凹部３２が開口するリング形状をなす隙間Ｓは、周方向の不均一な圧力成分が均一化されるため、シール性能を向上することができる。

【0065】

第７の態様に係るシール装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか一つに係るシール装置であって、さらに、シールリング５１は、内周面にロータ１２の周方向に連続するシールフィン６１，６２がロータ１２の軸方向に間隔を空けて設けられ、複数の凹部５２は、複数のシールフィン６１，６２の間に形成される。これにより、シールフィン６１，６２を有する構成であっても、ケーシング１１とロータ１２との間に流れる流体の漏れ流れＦは、軸心方向成分と旋回方向成分が減衰されて速度が低下し、その結果、ロータ１２の不安定振動を抑制してシール性能を向上することができる。

【0066】

第８の態様に係る回転機械は、ケーシング（静止体）１１と、ケーシング１１に回転自在に支持されるロータ（回転体）１２と、第１の態様から第７の態様のいずれか一つに係るシール装置１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄとを備える。これにより、ケーシング１１とロータ１２との間に流れる流体の漏れ流れＦの旋回方向流速を低減することができ、ロータ１２の不安定振動を抑制してシール性能を向上することができる。

【0067】

なお、上述した実施形態では、ケーシング１１とシールリング３１を別部材として構成したが、一体の部材としてもよい。すなわち、ケーシング１１にシールリング３１の機能を持たせ、ケーシング１１に凹部３２や連通路３３，３３Ｂ，３４を設けてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１０ 蒸気タービン（回転機械）
１１ ケーシング（静止体）
１２ ロータ（回転体）
１３ 静翼
１４ 動翼
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ シール装置
３１ シールリング
３２ 凹部
３３，３３Ｂ，３４ 連通路
４１ 円柱部
４２ 円錐部
４３ 入口通路
４４ 出口通路
４５ 連結通路
５１ シールリング
５２ 凹部
５３ 連通路
６１，６２ シールフィン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】