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(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】P2024000906
(43)【公開日】2024-01-09
(54)【発明の名称】タービンロータ及び回転機械
(51)【国際特許分類】
F01D 5/16 20060101AFI20231226BHJP
F01D 25/06 20060101ALI20231226BHJP
【ＦＩ】
F01D5/16
F01D25/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022099889
(22)【出願日】2022-06-21
(71)【出願人】
【識別番号】514275772
【氏名又は名称】三菱重工航空エンジン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】後藤 俊郎
(72)【発明者】
【氏名】秋元 健太郎
【テーマコード（参考）】
3G202
【Ｆターム（参考）】
3G202BA02
3G202BB03
(57)【要約】
【課題】タービン翼の振動応力を低減しつつ重量増大を抑制可能なタービンロータを提供する。
【解決手段】タービンロータであって、第１タービン翼のプラットフォーム部における第２タービン翼側の端部は、タービンロータの径方向における内側を向く内向き面であって径方向における減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、第２タービン翼のプラットフォーム部における第１タービン翼側の端部は、タービンロータの径方向における外側を向く外向き面であって径方向における減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、減衰要素は、第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面との隙間に配置されており、径方向における隙間の大きさの最小値は、径方向における減衰要素の寸法以下である。
【選択図】 図１
【解決手段】タービンロータであって、第１タービン翼のプラットフォーム部における第２タービン翼側の端部は、タービンロータの径方向における内側を向く内向き面であって径方向における減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、第２タービン翼のプラットフォーム部における第１タービン翼側の端部は、タービンロータの径方向における外側を向く外向き面であって径方向における減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、減衰要素は、第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面との隙間に配置されており、径方向における隙間の大きさの最小値は、径方向における減衰要素の寸法以下である。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タービンロータであって、
第１タービン翼と、
前記タービンロータの周方向において前記第１タービン翼に隣接する第２タービン翼と、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々の振動を減衰するための減衰要素と、
を備え、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々は、翼本体部と、翼根部と、前記翼本体部と前記翼根部の間に設けられたプラットフォーム部とを含み、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における内側を向く内向き面であって前記径方向における前記減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における外側を向く外向き面であって前記径方向における前記減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、
前記減衰要素は、前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部の前記内向き面と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部の前記外向き面との隙間に配置されており、
前記径方向における前記隙間の大きさの最小値は、前記径方向における前記減衰要素の寸法以下である、タービンロータ。
第１タービン翼と、
前記タービンロータの周方向において前記第１タービン翼に隣接する第２タービン翼と、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々の振動を減衰するための減衰要素と、
を備え、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々は、翼本体部と、翼根部と、前記翼本体部と前記翼根部の間に設けられたプラットフォーム部とを含み、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における内側を向く内向き面であって前記径方向における前記減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における外側を向く外向き面であって前記径方向における前記減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、
前記減衰要素は、前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部の前記内向き面と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部の前記外向き面との隙間に配置されており、
前記径方向における前記隙間の大きさの最小値は、前記径方向における前記減衰要素の寸法以下である、タービンロータ。
【請求項2】
前記径方向における前記隙間の大きさは、前記タービンロータの回転方向における上流側に向かうにつれて小さくなる、請求項１に記載のタービンロータ。
【請求項3】
前記径方向における前記隙間の大きさの最小値は、前記径方向における前記減衰要素の寸法よりも小さい、請求項２に記載のタービンロータ。
【請求項4】
前記外向き面は、前記周方向において前記第１タービン翼側に向かうにつれて前記径方向における外側に向かうように傾斜している、請求項２に記載のタービンロータ。
【請求項5】
前記タービンロータの軸方向に直交する断面において、前記内向き面は、前記径方向に直交する方向に沿って延在する、請求項２に記載のタービンロータ。
【請求項6】
前記内向き面は、前記周方向において前記第２タービン翼側に向かうにつれて前記径方向における内側に向かうように傾斜している、請求項２に記載のタービンロータ。
【請求項7】
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端面には、前記周方向において前記第２タービン翼と反対側に向けて凹む溝が形成され、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端面には、前記周方向において前記第１タービン翼側に向けて突出する突起が形成され、
前記突起の少なくとも一部は前記溝の内側に配置され、
前記内向き面は、前記溝における前記径方向の外側の側面を構成し、
前記外向き面は、前記突起における前記径方向の外側の側面を構成する、請求項１に記載のタービンロータ。
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端面には、前記周方向において前記第１タービン翼側に向けて突出する突起が形成され、
前記突起の少なくとも一部は前記溝の内側に配置され、
前記内向き面は、前記溝における前記径方向の外側の側面を構成し、
前記外向き面は、前記突起における前記径方向の外側の側面を構成する、請求項１に記載のタービンロータ。
【請求項8】
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端面と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端面とは、前記径方向において前記減衰要素を挟んで両側の位置で接触する、請求項１に記載のタービンロータ。
【請求項9】
請求項１乃至８の何れか１項に記載のタービンロータと、前記タービンロータを収容するケーシングと、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、タービンロータ及び回転機械に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、ガスタービン等の回転機械の運転時におけるタービン翼の振動を減衰するための減衰要素として、タービン翼のプラットフォームの溝にダンパピンを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－１７３６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の構成では、プラットフォームへのダンパピンの押付荷重は、タービンロータの回転時にダンパピンに作用する遠心荷重によってほぼ決まり、ダンパピンの重量（実質的にはダンパピンの寸法）に大きく依存する。このため、ダンパピンの押付荷重を増加させるためにダンパピンの重量を大きくすると、タービンロータの重量増大を招いてしまい、例えば重量制限が厳しい航空用タービン等では設計上の大きな制約が生じやすい。
【0005】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、タービン翼の振動応力を低減しつつ重量増大を抑制可能なタービンロータ及びこれを備え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】
【0006】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るタービンロータは、
第１タービン翼と、
前記タービンロータの周方向において前記第１タービン翼に隣接する第２タービン翼と、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々の振動を減衰するための減衰要素と、
を備え、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々は、翼本体部と、翼根部と、前記翼本体部と前記翼根部の間に設けられたプラットフォーム部とを含み、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における内側を向く内向き面であって前記径方向における前記減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における外側を向く外向き面であって前記径方向における前記減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、
前記減衰要素は、前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部の前記内向き面と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部の前記外向き面との隙間に配置されており、
前記径方向における前記隙間の大きさの最小値は、前記径方向における前記減衰要素の寸法以下である。
第１タービン翼と、
前記タービンロータの周方向において前記第１タービン翼に隣接する第２タービン翼と、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々の振動を減衰するための減衰要素と、
を備え、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々は、翼本体部と、翼根部と、前記翼本体部と前記翼根部の間に設けられたプラットフォーム部とを含み、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における内側を向く内向き面であって前記径方向における前記減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端部は、前記タービンロータの径方向における外側を向く外向き面であって前記径方向における前記減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、
前記減衰要素は、前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部の前記内向き面と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部の前記外向き面との隙間に配置されており、
前記径方向における前記隙間の大きさの最小値は、前記径方向における前記減衰要素の寸法以下である。
【0007】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
前記タービンロータと、前記タービンロータを収容するケーシングと、を備える。
前記タービンロータと、前記タービンロータを収容するケーシングと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、タービン翼の振動応力を低減しつつ重量増大を抑制可能なタービンロータ及びこれを備える回転機械が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】一実施形態に係るタービン２における軸方向に直交する断面の一部を示す概略図である。
【図5A】減衰要素１２の形状の一例を示す概略斜視図である。
【図5B】減衰要素１２の形状の他の一例を示す概略斜視図である。
【図5C】減衰要素１２の形状の更に他の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0011】
図１は、一実施形態に係るタービン２における軸方向に直交する断面の一部を示す概略図である。なお、タービン２は例えば航空用のガスタービン等の回転機械に適用されてもよいし、その他の用途の回転機械に適用されてもよい。
【0012】
図１に示すように、タービン２は、タービンロータ４と、タービンロータ４を収容するケーシング６とを備える。以下、「軸方向」とは、特記しない限りタービンロータ４の軸方向を意味し、「周方向」とは、特記しない限りタービンロータ４の周方向を意味し、「径方向」とは、特記しない限りタービンロータ４の径方向を意味する。
【0013】
タービンロータ４は、回転軸を構成するタービンディスク８と、複数のタービン翼１０（動翼）と、複数の減衰要素１２（複数のダンパー部材）とを含む。
【0014】
タービンディスク８は円板状に構成されており、タービンディスク８の外周面９には周方向に間隔を空けて翼溝１４が形成されている。
【0015】
複数のタービン翼１０は周方向に間隔を空けて配置され、タービンディスク８の外周面９に形成された複数の翼溝１４にそれぞれ固定されている。複数のタービン翼１０の各々は、翼本体部１６と、翼根部１８と、翼本体部１６と翼根部１８の間に設けられたプラットフォーム部２０とを含む。
【0016】
翼本体部１６は、正圧面と負圧面とにより確定される翼型の断面形状を有する。翼根部１８は、翼溝１４に嵌合して翼溝１４に固定されている。プラットフォーム部２０は、板状に形成されており、翼根部１８における径方向の外側の端部１９から軸方向及び周方向の各々に張り出している。また、プラットフォーム部２０は、翼本体部１６における径方向の内側の端部１７から軸方向及び周方向の各々に張り出している。なお、周方向における一方側と他方側へのプラットフォーム部２０の張り出し量は同一であってもよい。
【0017】
複数の減衰要素１２の各々は、複数のタービン翼１０における周方向に互いに隣接する２つのタービン翼１０のプラットフォーム部２０の間に配置されている。
【0018】
図２は、図１におけるＸ部を拡大して示す断面図である。複数のタービン翼１０の各々は同一の形状及び同一の寸法を有しているが、以下では、図１に示す２つのタービン翼１０（周方向において互いに隣接する２つのタービン翼１０）を便宜的にタービン翼１０Ａ及びタービン翼１０Ｂと記載する。
【0019】
図２に示すように、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０におけるタービン翼１０Ｂ側の端部２２は、径方向における減衰要素１２の外側に、径方向における内側を向く内向き面２４を含む。また、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０におけるタービン翼１０Ａ側の端部２６は、径方向における減衰要素１２の内側に、径方向における外側を向く外向き面２８を含む。周方向における内向き面２４が設けられる範囲ＳＡと周方向における外向き面２８が設けられる範囲ＳＢとは少なくとも部分的に（図示する例では全体的に）オーバーラップしており、内向き面２４と外向き面２８とは対向している。内向き面２４と外向き面２８との間には隙間３０が設けられており、減衰要素１２は隙間３０に配置されている。図示する例では、減衰要素１２は円柱状に形成されたダンパピンであり、軸方向に沿って溝３４の延在する方向に延在する。また、軸方向に直交する断面において、内向き面２４は径方向に直交する方向に沿って延在し、外向き面２８は周方向におけるタービン翼１０Ａ側に向かうにつれて径方向における外側に向かうように傾斜している。
【0020】
タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０におけるタービン翼１０Ｂ側の端面３２には、周方向におけるタービン翼１０Ｂと反対側に向けて凹む溝３４が軸方向に沿って形成されている。また、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０におけるタービン翼１０Ａ側の端面３６には、周方向においてタービン翼１０Ａ側に向けて突出する突起３８が軸方向に沿って形成されており、突起３８の少なくとも一部が溝３４の内側に配置されている。
【0021】
図示する例では、突起３８における径方向の外側の側面が上述の外向き面２８を構成しており、溝３４における径方向の外側の側面が上述の内向き面２４を構成している。突起３８における径方向の内側の側面４４は、周方向におけるタービン翼１０Ａ側に向かうにつれて径方向における外側に向かうように傾斜している。また、軸方向に直交する断面において、突起３８の頂面４０と溝３４の底面４２の各々は径方向に沿って延在しており、突起３８の頂面４０と溝３４の底面４２とが接触する。また、タービン翼１０Ｂにおけるタービン翼１０Ａ側の端面３６は、突起３８の基端４６（外向き面２８における頂面４０と反対側の端）から径方向における外側へ径方向に沿って延在する基端面４８を含む。上述の隙間３０は、内向き面２４と外向き面２８と基端面４８と溝３４の底面４２との間に楔状に形成されており、径方向における隙間３０の大きさｄは、タービンロータ４の回転方向Ｒにおける上流側に向かうにつれて小さくなる。径方向における隙間３０の大きさの最小値ｄｍｉｎは、径方向における減衰要素１２の寸法Ｄ（図示する例では減衰要素１２としてのダンパピンの直径）以下である。すなわち、ｄｍｉｎ≦Ｄを満たす。また、径方向における隙間３０の大きさの最小値ｄｍｉｎは、径方向における減衰要素１２の寸法Ｄ（図示する例では減衰要素１２としてのダンパピンの直径）より小さく、径方向における隙間３０の大きさの最大値ｄｍａｘは、径方向における減衰要素１２の寸法Ｄよりも大きい。すなわち、ｄｍｉｎ＜Ｄ＜ｄｍａｘを満たす。
【0022】
タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０におけるタービン翼１０Ｂ側の端面３２は、径方向における溝３４の外側に位置して内向き面２４に接続する第１端面部５０と、径方向における溝３４の内側（溝３４の内径側）に位置して溝３４における径方向の内側の側面５２（溝３４を構成する一対の側面のうち径方向における内側の側面）に接続する第２端面部５４と、を含む。第１端面部５０は、軸方向に直交する断面において径方向に沿って延在しており、径方向における第１端面部５０の内側端は内向き面２４に接続し、径方向における第１端面部５０の外側端はタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の上面５５に接続する。第１端面部５０と基端面４８とは接触する。側面５２は、突起３８の側面４４に沿って設けられており、周方向においてタービン翼１０Ｂ側に向かうにつれて径方向における内側に向かうように傾斜している。第２端面部５４は、軸方向に直交する断面において径方向に沿って延在しており、径方向における第２端面部５４の内側端はタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の下面５６に接続する。
【0023】
以下、上記タービンロータ４が奏する効果について説明する。
タービンロータ４によれば、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４とタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８との隙間３０に減衰要素１２が配置されており、径方向におけるその隙間３０の大きさの最小値ｄｍｉｎが径方向における減衰要素１２の寸法Ｄ以下である。すなわち、ｄｍｉｎ≦Ｄを満たす。これにより、タービンロータ４が回転を開始してからタービンロータ４が回転を停止するまでの期間の少なくとも一部において、減衰要素１２は、タービン翼１０Ａの内向き面２４とタービン翼１０Ｂの外向き面２８とに挟まれた状態で隙間３０に保持される。また、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の端部２６は、翼根部１８（図１参照）側で片持ち支持されているため、該端部２６にはタービンロータ４の回転時に作用する遠心力によって径方向における外側に反るような静変形（図２の矢印Ｅ方向への静変形）が生じる。このため、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４とタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８とに減衰要素１２が挟まれた状態において、減衰要素１２には、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８から径方向における外側へ押し上げる荷重（矢印Ｅ方向への荷重）が作用し、この荷重は減衰要素１２を介してタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４に作用する。
タービンロータ４によれば、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４とタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８との隙間３０に減衰要素１２が配置されており、径方向におけるその隙間３０の大きさの最小値ｄｍｉｎが径方向における減衰要素１２の寸法Ｄ以下である。すなわち、ｄｍｉｎ≦Ｄを満たす。これにより、タービンロータ４が回転を開始してからタービンロータ４が回転を停止するまでの期間の少なくとも一部において、減衰要素１２は、タービン翼１０Ａの内向き面２４とタービン翼１０Ｂの外向き面２８とに挟まれた状態で隙間３０に保持される。また、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の端部２６は、翼根部１８（図１参照）側で片持ち支持されているため、該端部２６にはタービンロータ４の回転時に作用する遠心力によって径方向における外側に反るような静変形（図２の矢印Ｅ方向への静変形）が生じる。このため、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４とタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８とに減衰要素１２が挟まれた状態において、減衰要素１２には、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８から径方向における外側へ押し上げる荷重（矢印Ｅ方向への荷重）が作用し、この荷重は減衰要素１２を介してタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４に作用する。
【0024】
したがって、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４とタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８とに減衰要素１２が挟まれた状態において、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４には、減衰要素１２に作用する遠心荷重に加えて、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の端部２６の静変形に起因する径方向外側への押上荷重がかかる。これにより、減衰要素１２の周りの接触剛性（タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０と減衰要素１２との接触及びタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０と減衰要素１２との接触による接触剛性）が増加し、減衰要素１２の重量のみに依存せずに減衰要素１２による摩擦減衰（摩擦による振動の減衰）の効果を高めることができる。したがって、各タービン翼１０の振動応力を低減しつつ、減衰要素１２の重量増大及びタービンロータ４の重量増大を抑制することができ、タービン性能を向上することができる。
【0025】
また、減衰要素１２が摩耗等によって意図通りに内向き面２４と外向き面２８とに接触しなくなった場合でも、上記隙間３０が小さいため、振動変位が狭い範囲内に拘束されて大きな振幅が発生することを抑制することができ、減衰要素１２を衝突型ダンパとして機能させることができる。
【0026】
また、径方向における隙間３０の大きさは、タービンロータ４の回転方向における上流側に向かうにつれて小さくなる。このため、タービンロータ４が回転を開始してからタービンロータ４が回転を停止するまでの期間の少なくとも一部（例えばタービンロータ４の回転の加速時及び加速後の回転数一定時等）において減衰要素１２がタービン翼１０Ａの内向き面２４とタービン翼１０Ｂの外向き面２８とに挟まれた状態を維持することができるため、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の端部２６の静変形に起因する径方向外側への押上荷重をタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４に安定的に作用させることができる。これにより、減衰要素１２による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0027】
また、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の外向き面２８は、周方向においてタービン翼１０Ａ側に向かうにつれて径方向における外側に向かうように傾斜している。これにより、タービンロータ４の回転時に減衰要素１２からタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４に作用する荷重を増大させて、減衰要素１２による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0028】
また、軸方向に直交する断面において、タービン翼１０Ａの内向き面２４は、径方向に直交する方向に沿って形成されている。このため、例えばタービン翼１０Ａの内向き面２４が周方向におけるタービン翼１０Ｂ側に近づくにつれて径方向における外側に向かうように傾斜している場合と比較して、タービンロータ４の回転時に遠心力が作用しても減衰要素１２がタービン翼１０Ａの内向き面２４とタービン翼１０Ｂの外向き面２８とに挟まれる位置から離脱しにくくなる。このため、タービンロータ４の回転時に減衰要素１２がタービン翼１０Ａの内向き面２４とタービン翼１０Ｂの外向き面２８とに挟まれた状態を維持しやすくなり、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の端部２６の静変形に起因する径方向外側への押上荷重をタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４に安定的に作用させることができる。これにより、減衰要素１２による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0029】
また、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０におけるタービン翼１０Ｂ側の端面３２とタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０におけるタービン翼１０Ａ側の端面３６とは、径方向において減衰要素１２を挟んだ両側の位置（径方向における減衰要素１２よりも内側の位置及び径方向における減衰要素１２よりも外側の位置）で接触している。図２に示す例では、タービン翼１０Ａの第１端面部５０とタービン翼１０Ｂの基端面４８とが径方向における減衰要素１２の外側で接触しており、タービン翼１０Ａの溝３４の底面４２とタービン翼１０Ｂの突起３８の頂面４０とが径方向における減衰要素１２の内側で接触している。これにより、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０とタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０との摩擦による摩擦減衰を効果的に発生させることができる。したがって、減衰要素１２に要求される摩擦減衰量を低減することができ、減衰要素１２のサイズ及び重量を低減してタービンロータ４の重量を低減することができる。
【0030】
また、タービンロータ４の回転数に関して応答を低減したい複数の共振回転数がある場合、複数の共振回転数の一つについて減衰要素１２による摩擦減衰が最大となるように減衰要素１２及び隙間３０の形状等を決定し、複数の共振回転数の他の一つについてプラットフォーム部２０同士の接触部での摩擦減衰が最大となるようにプラットフォーム部２０の張り出し量及び間隙量を決定してもよい。これにより、応答低減が可能なタービンロータ４の回転数の範囲を広げることができる。
【0031】
また、タービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の溝３４の内側にタービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の突起３８の少なくとも一部が配置されており、上述の内向き面２４は、溝３４における径方向の外側の側面を構成し、上述の外向き面２８は、突起３８における径方向の外側の側面を構成している。これにより、タービン翼１０Ｂのプラットフォーム部２０の端部２６の静変形に起因する径方向外側への押上荷重をタービン翼１０Ａのプラットフォーム部２０の内向き面２４に簡素な構成で作用させて上述の接触剛性を増加させることができる。
【0032】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0033】
【0034】
図３及び図４の各々は、図１におけるＸ部の変形例を示す断面図である。
図３に示す構成では、図２に示した振動減衰のための構造（減衰要素１２、溝３４、突起３８等）の内径側に減衰要素７０を更に備えている。図３に示す構成において図２に示した振動減衰のための構造（減衰要素１２、溝３４、突起３８等）は基本的に同一であるため説明を省略する。
図３に示す構成では、図２に示した振動減衰のための構造（減衰要素１２、溝３４、突起３８等）の内径側に減衰要素７０を更に備えている。図３に示す構成において図２に示した振動減衰のための構造（減衰要素１２、溝３４、突起３８等）は基本的に同一であるため説明を省略する。
【0035】
図３に示す構成では、タービン翼１０Ａにおけるタービン翼１０Ｂ側の端面３２には、径方向における溝３４の内側に、周方向におけるタービン翼１０Ｂと反対側に向けて凹む溝７２が軸方向に沿って形成されている。また、タービン翼１０Ｂにおけるタービン翼１０Ａ側の端面３６には、径方向における突起３８の内側に、周方向におけるタービン翼１０Ａと反対側に向けて凹む溝７４が軸方向に沿って形成されている。図示する例では、減衰要素７０は、円柱状のダンパピンであり、溝７２と溝７４とによって囲まれる空間に配置される。図示する例では、溝７２の深さは溝３４の深さより大きく、溝７２の幅は溝３４の幅より大きい。また、減衰要素７０の直径は減衰要素１２の直径よりも大きい。また、溝７２における径方向の外側の側面７６は、周方向におけるタービン翼１０Ｂ側に向かうにつれて径方向における外側に向かうように傾斜しており、溝７４における径方向の外側の側面７８は、周方向におけるタービン翼１０Ａ側に向かうにつれて径方向における外側に向かうように傾斜している。また、溝７２と溝７４とは径方向及び軸方向を含む面に関して面対称に形成されている。図示する例では、減衰要素７０は、ダンパピン本体７０ａとダンパピン本体７０ａを覆うコーティング層７０ｂとを含む。
【0036】
図３に示す構成では、例えば減衰要素１２及び減衰要素７０によってそれぞれ異なる振動モードに減衰を付与するように、軸方向において減衰要素１２が設置される位置と減衰要素７０が設置される位置とを互いに異なる位置にしてもよいし、減衰要素１２の形状と減衰要素７０の形状とを互いに異なる形状にしてもよい。これにより、減衰要素１２及び減衰要素７０が高い効果を発揮する運転範囲を広くとることが可能となる。
【0037】
図４に示す構成では、図２に示した振動減衰のための構造（減衰要素１２、溝３４、突起３８等）の内径側に減衰要素８０を更に備えている。図４に示す構成において図２に示した振動減衰のための構造（減衰要素１２、溝３４、突起３８等）は基本的に同一であるため説明を省略する。
【0038】
図４に示す構成では、タービン翼１０Ｂにおけるタービン翼１０Ａ側の端面３６には、径方向における溝３４の内側に、周方向においてタービン翼１０Ｂと反対側に向けて凹む溝８２が軸方向に沿って形成されている。溝８２における径方向の外側の側面８４は、周方向におけるタービン翼１０Ａ側に向かうにつれて径方向における外側に向かうように傾斜している。タービン翼１０Ａの第２端面部５４は、溝８２の底面８３と対向している。図示する例では、減衰要素８０は円柱状のダンパピンであり、減衰要素８０は、溝８２と第２端面部５４とによって囲まれる空間に配置されている。図示する例では、溝８２の深さは溝３４の深さより大きく、溝８２の幅は溝３４の幅より大きい。また、減衰要素８０の直径は減衰要素１２の直径よりも大きい。
【0039】
また、上述した幾つかの実施形態では、減衰要素１２の例として円柱形状のダンパピンを示したが、減衰要素１２の形状は円柱形状に限らない。減衰要素１２は、例えば図５Ａに示すように板状であってもよいし、図５Ｂに示すように突起１２ｂが付いた棒状であってもよいし、図５Ｃに示すように波状の板バネであってもよい。
【0040】
図５Ａに示す例では、板状の減衰要素１２の平面部１２ａをプラットフォーム部２０に面接触させることができる。図５Ｂに示す例では棒状の減衰要素１２の突起１２ｂを寸法公差によらずにプラットフォーム部２０に安定して接触させることができる。図５Ｃに示す例では、波状の板ばねの各頂部１２ｃをプラットフォーム部２０に線状に接触させることができる。
【0041】
また、図２に示す構成では、軸方向に直交する断面において、内向き面２４が径方向に直交する面に沿って形成されていたが、例えば図６に示すように、内向き面２４は、タービン翼１０Ｂ側に向かうにつれて径方向における内側に向かうように傾斜していてもよい。図６に示す構成は、内向き面２４が傾斜している点以外は図２に示す構成と同様であり、径方向における隙間３０の大きさは、タービンロータ４の回転方向における上流側に向かうにつれて小さくなっている。かかる構成においても、図２に示す構成と同様に、タービン翼１０の振動応力を低減しつつ、減衰要素１２の重量増大及びタービンロータ４の重量増大を抑制することができ、タービン性能を向上することができる。また、幾つかの実施形態では、内向き面２４と外向き面２８の各々は径方向に直交する面に沿って形成されていてもよく、この場合、内向き面２４と外向き面２８の間隔は径方向における減衰要素１２の寸法と同一であってもよい。
【0042】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0043】
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るタービンロータ（例えば上述のタービンロータ４）は、
タービンロータであって、
第１タービン翼（例えば上述のタービン翼１０Ａ）と、
前記タービンロータの周方向において前記第１タービン翼に隣接する第２タービン翼（例えば上述のタービン翼１０Ｂ）と、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々の振動を減衰するための減衰要素（例えば上述の減衰要素１２）と、
を備え、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々は、翼本体部（例えば上述の翼本体部１６）と、翼根部（例えば上述の翼根部１８）と、前記翼本体部と前記翼根部の間に設けられたプラットフォーム部（例えば上述のプラットフォーム部２０）とを含み、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端部（例えば上述の端部２２）は、前記タービンロータの径方向における内側を向く内向き面（例えば上述の内向き面２４）であって前記径方向における前記減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端部（例えば上述の端部２６）は、前記タービンロータの径方向における外側を向く外向き面（例えば上述の外向き面２８）であって前記径方向における前記減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、
前記減衰要素は、前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部の前記内向き面と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部の前記外向き面との隙間に配置されており、
前記径方向における前記隙間（例えば上述の隙間３０）の大きさの最小値（例えば上述の最小値ｄｍｉｎ）は、前記径方向における前記減衰要素の寸法（例えば上述の寸法Ｄ）以下である。
タービンロータであって、
第１タービン翼（例えば上述のタービン翼１０Ａ）と、
前記タービンロータの周方向において前記第１タービン翼に隣接する第２タービン翼（例えば上述のタービン翼１０Ｂ）と、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々の振動を減衰するための減衰要素（例えば上述の減衰要素１２）と、
を備え、
前記第１タービン翼及び前記第２タービン翼の各々は、翼本体部（例えば上述の翼本体部１６）と、翼根部（例えば上述の翼根部１８）と、前記翼本体部と前記翼根部の間に設けられたプラットフォーム部（例えば上述のプラットフォーム部２０）とを含み、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端部（例えば上述の端部２２）は、前記タービンロータの径方向における内側を向く内向き面（例えば上述の内向き面２４）であって前記径方向における前記減衰要素の外側に位置する内向き面を含み、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端部（例えば上述の端部２６）は、前記タービンロータの径方向における外側を向く外向き面（例えば上述の外向き面２８）であって前記径方向における前記減衰要素の内側に位置する外向き面を含み、
前記減衰要素は、前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部の前記内向き面と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部の前記外向き面との隙間に配置されており、
前記径方向における前記隙間（例えば上述の隙間３０）の大きさの最小値（例えば上述の最小値ｄｍｉｎ）は、前記径方向における前記減衰要素の寸法（例えば上述の寸法Ｄ）以下である。
【0044】
上記（１）に記載のタービンロータによれば、第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面と第２タービン翼のプラットフォーム部の外向き面との隙間に減衰要素が配置されており、径方向におけるその隙間の大きさの最小値が径方向における減衰要素の寸法以下である。これにより、タービンロータが回転を開始してから回転を停止するまでの期間の少なくとも一部において、減衰要素は、第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれた状態で内向き面と外向き面との隙間に保持される。また、第２タービン翼のプラットフォーム部の端部は、翼根部側で片持ち支持されているため、該端部にはタービンロータの回転時に作用する遠心力によって径方向における外側に反るような静変形が生じる。このため、減衰要素が第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれている状態において、減衰要素には、第２タービン翼のプラットフォーム部の外向き面から径方向における外側へ押し上げる荷重が作用し、この荷重は減衰要素を介して第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面に作用する。したがって、減衰要素が第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれている状態において、第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面には、減衰要素に作用する遠心荷重に加えて、第２タービン翼のプラットフォーム部の端部の静変形に起因する径方向外側への押上荷重がかかる。これにより、減衰要素の周りの接触剛性（第１タービン翼のプラットフォーム部と減衰要素との接触及び第２タービン翼のプラットフォーム部と減衰要素との接触による接触剛性）が増加し、減衰要素の重量のみに依存せずに減衰要素による摩擦減衰（摩擦による振動の減衰）の効果を高めることができる。したがって、第１タービン翼及び第２タービン翼の各々の振動応力を低減しつつ、減衰要素の重量増大及びタービンロータの重量増大を抑制することができ、タービン性能を向上することができる。
【0045】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のタービンロータにおいて、
前記径方向における前記隙間の大きさ（例えば上述の隙間３０の大きさｄ）は、前記タービンロータの回転方向における上流側に向かうにつれて小さくなる。
前記径方向における前記隙間の大きさ（例えば上述の隙間３０の大きさｄ）は、前記タービンロータの回転方向における上流側に向かうにつれて小さくなる。
【0046】
上記（２）に記載のタービンロータによれば、タービンロータが回転を開始してから回転を停止するまでの期間の少なくとも一部において減衰要素が第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれた状態を維持することができるため、第２タービン翼のプラットフォーム部の端部の静変形に起因する径方向外側への押上荷重を第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面に安定的に作用させることができる。これにより、減衰要素による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0047】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のタービンロータにおいて、
前記径方向における前記隙間の大きさの最小値（例えば上述の最小値ｄｍｉｎ）は、前記径方向における前記減衰要素の寸法（例えば上述の寸法Ｄ）よりも小さい。
前記径方向における前記隙間の大きさの最小値（例えば上述の最小値ｄｍｉｎ）は、前記径方向における前記減衰要素の寸法（例えば上述の寸法Ｄ）よりも小さい。
【0048】
上記（３）に記載のタービンロータによれば、タービンロータが回転を開始してから回転を停止するまでの期間の少なくとも一部において減衰要素が第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれた状態を維持することができるため、第２タービン翼のプラットフォーム部の端部の静変形に起因する径方向外側への押上荷重を第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面に安定的に作用させることができる。これにより、減衰要素による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0049】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載のタービンロータにおいて、
前記外向き面は、前記周方向において前記第１タービン翼側に向かうにつれて前記径方向における外側に向かうように傾斜している。
前記外向き面は、前記周方向において前記第１タービン翼側に向かうにつれて前記径方向における外側に向かうように傾斜している。
【0050】
上記（４）に記載のタービンロータによれば、タービンロータの回転時に減衰要素から第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面に作用する荷重を増大させて、減衰要素による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0051】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかに記載のタービンロータにおいて、
前記タービンロータの軸方向に直交する断面において、前記内向き面は、前記径方向に直交する方向に沿って延在する。
前記タービンロータの軸方向に直交する断面において、前記内向き面は、前記径方向に直交する方向に沿って延在する。
【0052】
上記（５）に記載のタービンロータによれば、第１タービン翼の内向き面が周方向における第２タービン翼側に近づくにつれて径方向における外側に向かうように傾斜している場合と比較して、タービンロータの回転時に遠心力が作用しても減衰要素が第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれる位置から離脱しにくくなる。このため、タービンロータの回転時に減衰要素が第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれた状態を維持しやすくなり、第２タービン翼のプラットフォーム部の端部の静変形に起因する径方向外側への押上荷重を第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面に安定的に作用させることができる。これにより、減衰要素による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0053】
（６）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（５）の何れかに記載のタービンロータにおいて、
前記内向き面は、前記周方向において前記第２タービン翼側に向かうにつれて前記径方向における内側に向かうように傾斜している。
前記内向き面は、前記周方向において前記第２タービン翼側に向かうにつれて前記径方向における内側に向かうように傾斜している。
【0054】
上記（６）に記載のタービンロータによれば、タービンロータが回転を開始してから回転を停止するまでの期間の少なくとも一部において減衰要素が第１タービン翼の内向き面と第２タービン翼の外向き面とに挟まれた状態を維持することができるため、第２タービン翼のプラットフォーム部の端部の静変形に起因する径方向外側への押上荷重を第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面に安定的に作用させることができる。これにより、減衰要素による摩擦減衰の効果を高めることができる。
【0055】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかに記載のタービンロータにおいて、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端面（例えば上述の端面３２）には、前記周方向において前記第２タービン翼と反対側に向けて凹む溝（例えば上述の溝３４）が形成され、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端面（例えば上述の端面３６）には、前記周方向において前記第１タービン翼側に向けて突出する突起（例えば上述の突起３８）が形成され、
前記突起の少なくとも一部は前記溝の内側に配置され、
前記内向き面は、前記溝における前記径方向の外側の側面（例えば上述の面２４）を構成し、
前記外向き面は、前記突起における前記径方向の外側の側面（例えば上述の面２８）を構成する。
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端面（例えば上述の端面３２）には、前記周方向において前記第２タービン翼と反対側に向けて凹む溝（例えば上述の溝３４）が形成され、
前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端面（例えば上述の端面３６）には、前記周方向において前記第１タービン翼側に向けて突出する突起（例えば上述の突起３８）が形成され、
前記突起の少なくとも一部は前記溝の内側に配置され、
前記内向き面は、前記溝における前記径方向の外側の側面（例えば上述の面２４）を構成し、
前記外向き面は、前記突起における前記径方向の外側の側面（例えば上述の面２８）を構成する。
【0056】
上記（７）に記載のタービンロータによれば、第２タービン翼のプラットフォーム部の端部の静変形に起因する径方向外側への押上荷重を第１タービン翼のプラットフォーム部の内向き面に簡素な構成で作用させて上述の接触剛性を増加させることができる。
【0057】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかに記載のタービンロータにおいて、
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端面（例えば上述の端面３２）と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端面（例えば上述の端面３６）とは、前記径方向において前記減衰要素を挟んで両側の位置で接触する。
前記第１タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第２タービン翼側の端面（例えば上述の端面３２）と前記第２タービン翼の前記プラットフォーム部における前記第１タービン翼側の端面（例えば上述の端面３６）とは、前記径方向において前記減衰要素を挟んで両側の位置で接触する。
【0058】
上記（８）に記載のタービンロータによれば、第１タービン翼のプラットフォーム部と第２タービン翼のプラットフォーム部との摩擦による摩擦減衰を効果的に発生させることができる。したがって、減衰要素に要求される摩擦減衰量を低減することができ、減衰要素のサイズ及び重量を低減してタービンロータの重量を低減することができる。
【0059】
（９）本開示の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、上記（１）乃至（８）の何れかに記載のタービンロータと、前記タービンロータを収容するケーシング（例えば上述のケーシング６）と、を備える。
【0060】
上記（９）に記載の回転機械によれば、上記（１）乃至（８）の何れかに記載のタービンロータを備えるため、第１タービン翼及び第２タービン翼の各々の振動応力を低減しつつ、減衰要素の重量増大及びタービンロータの重量増大を抑制することができ、タービン性能を向上することができる。
【符号の説明】
【0061】
２ タービン
４ タービンロータ
６ ケーシング
８ タービンディスク
９ 外周面
１０，１０Ａ，１０Ｂ タービン翼
１２，７０，８０ 減衰要素
１２ａ 平面部
１２ｂ，３８ 突起
１２ｃ 頂部
１４ 翼溝
１６ 翼本体部
１７，１９，２２，２６ 端部
１８ 翼根部
２０ プラットフォーム部
２４ 内向き面
２８ 外向き面
３０ 隙間
３２，３６ 端面
３４，７２，７４，８２ 溝
４０ 頂面
４２，８３ 底面
４４，５２，７６，７８，８４ 側面
４６ 基端
４８ 基端面
５０ 第１端面部
５４ 第２端面部
５５ 上面
５６ 下面
７０ａ ダンパピン本体
７０ｂ コーティング層
４ タービンロータ
６ ケーシング
８ タービンディスク
９ 外周面
１０，１０Ａ，１０Ｂ タービン翼
１２，７０，８０ 減衰要素
１２ａ 平面部
１２ｂ，３８ 突起
１２ｃ 頂部
１４ 翼溝
１６ 翼本体部
１７，１９，２２，２６ 端部
１８ 翼根部
２０ プラットフォーム部
２４ 内向き面
２８ 外向き面
３０ 隙間
３２，３６ 端面
３４，７２，７４，８２ 溝
４０ 頂面
４２，８３ 底面
４４，５２，７６，７８，８４ 側面
４６ 基端
４８ 基端面
５０ 第１端面部
５４ 第２端面部
５５ 上面
５６ 下面
７０ａ ダンパピン本体
７０ｂ コーティング層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】