特許 7145061 回転機器の静止体寸法測定用治具および回転機器の静止体寸法測定方法

(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】

(24)【登録日】2022-09-21

(45)【発行日】2022-09-30

(54)【発明の名称】回転機器の静止体寸法測定用治具および回転機器の静止体寸法測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 3/18 20060101AFI20220922BHJP

【ＦＩ】

G01B3/18 101

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018237673

(22)【出願日】2018-12-19

(65)【公開番号】P2020101370

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】桑原 遼

(72)【発明者】

【氏名】大橋 俊之

(72)【発明者】

【氏名】野村 篤嗣

【審査官】續山 浩二

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５９－１１６８０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－０８３８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３２０５１３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－００９４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９１８２２０９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１７－０４４５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１４２４０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００４－０６９５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０６４９６６９９（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転体と、前記回転体の周囲に設けられ、内面に設けられたシールフィンを有する静止体と、を備えた回転機器の前記シールフィンの内側寸法を測定するためにインサイドマイクロメータの測定子に取り付けられる回転機器の静止体寸法測定用治具であって、
前記シールフィンの先端と当接する当接部と、第１方向において前記当接部の両側に設けられ、前記シールフィンに対する前記第１方向への移動を規制する一対の規制部と、を有する測定部と、
前記測定部を前記インサイドマイクロメータの前記測定子に着脱可能に固定する固定部と、を備える、回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項2】

前記固定部は、前記インサイドマイクロメータの前記測定子に設けられた雄ねじ部と螺合する第１の雌ねじ部を有する、請求項１に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項3】

前記測定部は、雄ねじ部を有し、
前記固定部は、前記測定部の前記雄ねじ部と螺合した第２の雌ねじ部を有する、請求項２に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項4】

前記第１の雌ねじ部および前記第２の雌ねじ部は、連続して形成されている、請求項３に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項5】

前記固定部は、外面から前記第２の雌ねじ部に延びるねじ孔と、前記ねじ孔に螺合し、前記測定部の前記雄ねじ部を押圧するロックボルトと、を含む、請求項３または４に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項6】

前記固定部は、前記測定部の前記雄ねじ部と螺合し、前記固定部に締め付けられたロックナットを含む、請求項３または４に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項7】

前記測定部および前記固定部は、一体に形成されている、請求項１または２に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項8】

前記測定部は、前記当接部よりも前記固定部の側に設けられた胴体部を更に有し、
前記当接部は、前記胴体部の側に設けられた根元部と、前記根元部よりも前記固定部の側とは反対側に設けられた、前記シールフィンの先端と当接する平坦な当接面と、を含み、
前記第１方向で見たときの前記当接面に沿う第２方向において、前記当接面の長さが、前記根元部の長さよりも短い、請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項9】

前記当接部は、前記シールフィンに向かって先細状に形成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の回転機器の静止体寸法測定用治具。

【請求項10】

回転体と、前記回転体の周囲に設けられ、内面に設けられたシールフィンを有する静止体と、を備えた回転機器の前記シールフィンの内側寸法を測定する回転機器の静止体寸法測定方法であって、
インサイドマイクロメータと、前記インサイドマイクロメータの一端に設けられた測定部であって、前記シールフィンの先端と当接する平坦な当接面を含む当接部と、第１方向において前記当接部の両側に設けられ、前記シールフィンに対する前記第１方向への移動を規制する一対の規制部と、を有する測定部と、を備えた測定装置を準備する準備工程と、
前記測定装置により前記シールフィンの内側寸法を測定する測定工程と、
前記第１方向で見たときの前記当接面の中点と前記シールフィンの先端との間の間隙寸法であって、前記当接面に沿う第２方向に直交する第３方向における前記間隙寸法を算出する算出工程と、
前記測定工程で測定された前記内側寸法の測定値に、前記間隙寸法を加算して、前記測定値を補正する補正工程と、を備える、回転機器の静止体寸法測定方法。

【請求項11】

前記準備工程は、前記測定部を前記インサイドマイクロメータの前記一端に設けられた測定子に取り付ける取付工程を有し、
前記取付工程において、前記測定部が前記インサイドマイクロメータの前記測定子に着脱可能に固定される、請求項１０に記載の回転機器の静止体寸法測定方法。

【請求項12】

前記測定部は、前記当接部よりも前記インサイドマイクロメータの側に設けられた胴体部を更に有し、
前記当接部は、前記当接面よりも前記胴体部の側に設けられた根元部を更に含み、
前記第２方向において、前記当接面の長さが、前記根元部の長さよりも短い、請求項１１に記載の回転機器の静止体寸法測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、回転機器の静止体寸法測定用治具および回転機器の静止体寸法測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービンもしくはガスタービンなどの軸流タービンまたはコンプレッサなどの回転機器（ターボ機械）は、ロータと、そのロータの周囲に設けられたケーシングと、を備えている。ロータの外周面には動翼が設けられており、ロータと共に回転体を構成している。ケーシングの内周面には静翼が設けられており、ケーシングと共に静止体を構成している。

【0003】

静止体と回転体との間には、半径方向に間隙が設けられている。この間隙には、シール装置が設けられている。シール装置は、静止体の内面に設けられた、回転体の外周面に向かって突出したシールフィンを有している。このシールフィンの先端と回転体との間には、接触を防止するとともに通過する作動流体の流量を低減するために、微小間隙が設けられている。

【0004】

このシールフィンの先端と回転体との間の微小間隙の寸法（間隙寸法）は、回転機器の運転中に、回転体の酸化スケールなどにより、経時的に変化し得る。このため、回転機器の点検時に、この間隙寸法が見積もられ、当該間隙寸法が規定の範囲内にあるか否かが確認される。この間隙寸法は、静止体のシールフィンの内径などの内側寸法から見積もることができる。この静止体のシールフィンの内側寸法は、インサイドマイクロメータにより測定することができる。

【0005】

インサイドマイクロメータは、円柱状に形成されたロッドを有しており、両端に半球状に形成された端部を有する測定子が設けられている。シールフィンの内側寸法測定時には、例えば、インサイドマイクロメータの一方の測定子端部を、径方向一側においてシールフィンの先端と当接させ、他方の測定子端部を、径方向他側においてシールフィンの先端と当接させる。このようにして、シールフィンの先端の内側寸法を測定することができる。

【0006】

ここで、インサイドマイクロメータの測定子端部は半球状に形成されているため、シールフィンの内側寸法測定時に、測定子端部がシールフィンの先端からずれて、測定誤差が生じるおそれがある。そこで、インサイドマイクロメータの測定子に、スリット状の切り込みを形成する技術が知られている。この測定子の切り込みにシールフィンの先端を挿入することで、測定子がシールフィンの先端からずれることを防止することができ、シールフィンの内側寸法測定時の測定誤差を低減することができる。

【0007】

しかしながら、インサイドマイクロメータの測定子に上述したような切り込みを形成した場合、そのインサイドマイクロメータはシールフィンの内側寸法を測定するための専用の測定装置になってしまう。この場合、このインサイドマイクロメータを、シールフィンの内側寸法測定以外の用途で使用することが困難になるおそれがある。また、異なる端部形状を有する測定子が必要になった場合や、測定子が損傷した場合、経年使用により測定子の端部形状が変化した場合などには、新たなインサイドマイクロメータを用意する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】実開昭５９－１１６８０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明が解決しようとする課題は、シールフィンの内側寸法測定時の測定誤差を低減することができる回転機器の静止体寸法測定用治具および回転機器の静止体寸法測定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施の形態による回転機器の静止体寸法測定用治具は、回転体と、回転体の周囲に設けられ、内面に設けられたシールフィンを有する静止体と、を備えた回転機器のシールフィンの内側寸法を測定するためにインサイドマイクロメータの測定子に取り付けられる。回転機器の静止体寸法測定用治具は、シールフィンの先端と当接する当接部と、第１方向において当接部の両側に設けられ、シールフィンに対する第１方向への移動を規制する一対の規制部と、を有する測定部と、測定部をインサイドマイクロメータの測定子に着脱可能に固定する固定部と、を備えている。

【0011】

また、実施の形態による回転機器の静止体寸法測定方法は、回転体と、回転体の周囲に設けられ、内面に設けられたシールフィンを有する静止体と、を備えた回転機器のシールフィンの内側寸法を測定する。回転機器の静止体寸法測定方法は、インサイドマイクロメータと、インサイドマイクロメータの一端に設けられた測定部であって、シールフィンの先端と当接する平坦な当接面を含む当接部と、第１方向において当接部の両側に設けられ、シールフィンに対する第１方向への移動を規制する一対の規制部と、を有する測定部と、を備えた測定装置を準備する準備工程を備えている。また、回転機器の静止体寸法測定方法は、測定装置によりシールフィンの内側寸法を測定する測定工程と、第１方向で見たときの当接面の中点とシールフィンの先端との間の間隙寸法であって、当接面に沿う第２方向に直交する第３方向における間隙寸法を算出する算出工程と、測定工程で測定された内側寸法の測定値に、間隙寸法を加算して、測定値を補正する補正工程と、を備えている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、シールフィンの内側寸法測定時の測定誤差を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施の形態における回転機器のシール装置を拡大して示す断面図である。

【図2】図１のシール装置のシールフィンの内側寸法を測定する、本実施の形態による測定装置を示す側面図である。

【図3】図２の測定装置の測定用治具を拡大して示す断面図である。

【図4】図３をＹ方向で見た断面図である。

【図5】図３をＸ方向でシールフィンの側から見た正面図である。

【図6】鉛直方向におけるシールフィンの先端と回転体との間の間隙寸法を見積もる方法を説明するための図である。

【図7】図２の測定装置を用いて水平方向におけるシールフィンの内径を測定する測定方法を説明するための図である。

【図8】図２の測定装置を用いて鉛直方向におけるシールフィンの半径を測定する測定方法を説明するための図である。

【図9】図２の測定装置を用いたシールフィンの内側寸法測定時の、Ｙ方向で見た当接部を拡大して示す断面図である。

【図10】図９の変形例（第１の変形例）を示す図である。

【図11】図３の変形例（第２の変形例）を示す図である。

【図12】図３の変形例（第３の変形例）を示す図である。

【図13】図９の変形例（第４の変形例）を示す図である。

【図14】図３の変形例（第５の変形例）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態による測定用治具および測定装置について説明する。

【0015】

まず、図１を参照して、本実施の形態における回転機器について説明する。本実施の形態における回転機器の具体例としては、蒸気タービンやガスタービンなどの軸流タービン、およびコンプレッサなどが挙げられる。本実施の形態では、一例として蒸気タービンを例にとって以下説明する。

【0016】

図１に示すように、蒸気タービン１は、ロータ２と、ロータ２の周囲に設けられたケーシング３と、を備えている。ロータ２は、ケーシング３に対して軸方向Ｌに延びる回転軸線を中心に回転可能に構成されている。

【0017】

ロータ２には、複数の動翼翼列４が設けられている。ロータ２と動翼翼列４は、回転体１８として構成されている。一方、ケーシング３には、複数の静翼翼列５が設けられている。ケーシング３と静翼翼列５は、静止体１７として構成されている。静翼翼列５と動翼翼列４は、軸方向Ｌに交互に配置されている。

【0018】

静翼翼列５は、ケーシング３に支持された静翼外輪７と、静翼外輪７よりも半径方向内側に設けられた静翼内輪８と、静翼外輪７と静翼内輪８との間で周方向に配列された複数の静翼９と、を有している。静翼内輪８は、その内周面がロータ２の外周面と対向するように配置されている。一方、動翼翼列４は、周方向に配列された複数の動翼１０を有している。動翼１０は、その外周面が静翼外輪７の内周面と対向するように配置されている。

【0019】

ケーシング３に供給された作動流体は、静翼翼列５と動翼翼列４とを通過し、動翼１０に対して仕事を行う。このことにより、作動流体の持つ流体エネルギが、ロータ２を回転駆動させる回転エネルギに変換される。ロータ２は、発電機（不図示）に連結されており、回転エネルギ（または回転トルク）を発電機に伝達することができるようになっている。発電機は、その回転エネルギによって発電を行うように構成されている。

【0020】

回転体１８と静止体１７との間には、間隙が設けられている。この間隙には、シール装置１２が設けられている。図１に示す例では、ロータ２の外周面と静翼内輪８の内周面との間、および動翼１０の外周面と静翼外輪７の内周面との間に、それぞれシール装置１２が設けられている。

【0021】

シール装置１２は、静翼内輪８や静翼外輪７などの静止体１７に保持されたシールセグメント１４と、シールセグメント１４の内周面に設けられた複数のシールフィン１５と、を有している。シールフィン１５は、周方向に延びており、軸方向Ｌに複数並んで配置されている。シールフィン１５は、シールセグメント１４から突出しており、シールセグメント１４の内周面から、ロータ２または動翼１０などの回転体１８に向かって先細状に形成されている。シールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間には、微小間隙が設けられている。

【0022】

このように、回転体１８と静止体１７との間の微小間隙によって、蒸気タービン１の運転中に回転体１８と静止体１７とが接触することを防止しつつ、回転体１８と静止体１７との間を通過する作動流体の流量を低減し、蒸気タービン１の効率を向上させている。

【0023】

ところで、このシールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間の微小間隙の寸法（間隙寸法）は、蒸気タービン１の運転中に、回転体１８の酸化スケールなどにより、経時的に変化し得る。このため、蒸気タービン１の点検時に、この間隙寸法が見積もられ、当該間隙寸法が規定の範囲内にあるか否かが確認される。この間隙寸法は、後述する見積方法により、静止体１７のシールフィン１５の内側寸法（例えば、内径や半径）から見積もることができる。この間隙寸法を見積もるために、次に説明する測定装置を用いてシールフィン１５の内側寸法が測定される。

【0024】

図２～図５を参照して、本実施の形態による、シールフィンの内側寸法を測定するための回転機器の静止体寸法測定装置（以下、単に測定装置と記す）について説明する。

【0025】

図２に示すように、本実施の形態による測定装置２０は、インサイドマイクロメータ３０と、測定用治具４０（回転機器の静止体寸法測定用治具）と、を備えている。

【0026】

まず、インサイドマイクロメータ３０について説明する。図２に示すように、インサイドマイクロメータ３０は、測定ヘッド３１と、ロッド３２と、を有している。ロッド３２の一方の端部に、測定ヘッド３１が着脱可能に取り付けられている。

【0027】

ロッド３２は、円柱状に形成されており、ロッド３２の軸方向であるＸ方向（第３方向）に延びている。インサイドマイクロメータ３０には、長さが異なる複数のロッド３２が用意されている。測定ヘッド３１には、測定対象物の測定範囲に応じて、これら複数のロッド３２のうちいずれか１つのロッド３２が着脱可能に取り付けられる。また長さが異なる複数のロッド３２を、測定ヘッド３１に直列に取り付けることも可能になっている。このようにロッド３２の選定によって、測定装置２０の長さを大まかに調整することが可能になっている。

【0028】

測定ヘッド３１は、円筒状のスリーブ３１ａと、シンブル３１ｂと、を有している。スリーブ３１ａの内部には、不図示の送りねじが設けられている。シンブル３１ｂの内部には、当該送りねじに螺合する不図示のナットが設けられている。シンブル３１ｂを回転させることで、スリーブ３１ａに対してシンブル３１ｂをＸ方向に直線移動させることができる。これにより、Ｘ方向において測定ヘッド３１の長さを変更することができ、測定装置２０の長さを微調整することができる。不図示のクランプねじを回転させると、シンブル３１ｂをスリーブ３１ａに対して固定することができる。スリーブ３１ａには、第１目盛が表示されている。この第１目盛と、シンブル３１ｂの端面に位置する第２目盛とを読み取ることで、例えば０．０１ｍｍ単位で、測定対象距離を得ることができる。なお、測定ヘッド３１にデジタル表示部が設けられている場合もあり、この場合には、測定対象距離は、デジタル表示部に表示される。

【0029】

ロッド３２の一方の端部（測定ヘッド３１とは反対側の端部）に、測定子３３が設けられている。図２に示すように、測定子３３は、半球状に形成された測定子端部３６を含んでいる。また、測定ヘッド３１の他方の端部（ロッド３２とは反対側の端部）に、測定子３４が設けられている。図３および図４に示すように、測定子３４は、半球状に形成された測定子端部３７を含んでいる。また、図３および図４に示すように、測定子３４の測定子端部３７の側の外周面には、雄ねじ部３５が形成されている。雄ねじ部３５は、ロッド３２の雌ねじ部と螺合し、ロッド３２を取り付けることができるようになっているが、ここでは、後述する測定用治具４０の固定部５０の第１の雌ねじ部５２と螺合し、測定用治具４０が取り付けられている。

【0030】

次に、測定用治具４０について説明する。図３～図５に示すように、測定用治具４０は、測定部４１と、測定部４１をインサイドマイクロメータ３０の測定子３４に着脱可能に固定する固定部５０と、を有している。

【0031】

測定部４１は、インサイドマイクロメータ３０の側（固定部５０の側）に設けられた、円柱状に形成された胴体部４２と、胴体部４２からインサイドマイクロメータ３０の側とは反対側（測定対象物であるシールフィン１５の側）に突出した、円柱状に形成された当接部４３と、を有している。

【0032】

胴体部４２のインサイドマイクロメータ３０の側の端面は、インサイドマイクロメータ３０の測定子端部３７と当接している。胴体部４２のインサイドマイクロメータ３０の側の外周面には、雄ねじ部４４が設けられている。

【0033】

当接部４３は、胴体部４２の側に設けられた根元部４３ａと、その根元部４３ａよりもシールフィン１５の側（固定部５０の側とは反対側）に設けられた当接端部４３ｂと、を有している。当接端部４３ｂは、後述するＹ方向で見たときに台形状に形成されており、後述するシールフィン１５の内側寸法測定時に、シールフィン１５の先端１５ａと当接する平坦な当接面４３ｃを含んでいる。本実施の形態では、図４に示すように、Ｙ方向で見たときの当接面４３ｃに沿う方向（Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向、第２方向）において、当接面４３ｃの長さｄ１が、根元部４３ａの長さｄ２よりも短くなっている（図９参照）。

【0034】

また、図３に示すように、Ｙ方向（第１方向）において、当接部４３の当接面４３ｃの両側に一対の規制部４６が設けられている。言い換えると、Ｙ方向は、Ｘ方向に直交する方向であって、当接部４３に対して両側に一対の規制部４６が設けられた方向として定義される。この一対の規制部４６によって、スリット状に形成された溝４７が画定されている。この一対の規制部４６は、後述するシールフィン１５の内側寸法測定時に、シールフィン１５の先端１５ａが溝４７に挿入されて、測定部４１がシールフィン１５に対してＹ方向に移動することを規制する。

【0035】

固定部５０は、円筒状に形成された円筒構造部５１と、円筒構造部５１の内面に設けられた第１の雌ねじ部５２および第２の雌ねじ部５３と、を有している。円筒構造部５１のインサイドマイクロメータ３０の側の端面は、インサイドマイクロメータ３０の測定子３４の端面と当接している。第１の雌ねじ部５２は、インサイドマイクロメータ３０の側に形成されており、インサイドマイクロメータ３０の測定子３４に形成された雄ねじ部３５と螺合している。第２の雌ねじ部５３は、測定部４１の側に形成されており、測定部４１の胴体部４２に形成された雄ねじ部４４と螺合している。第１の雌ねじ部５２および第２の雌ねじ部５３は、図３および図４に示すように、連続して形成されていてもよい。

【0036】

また、固定部５０は、図３に示すように、円筒構造部５１の外面に設けられたねじ孔５４と、ねじ孔５４に螺合したロックボルト５５（ロックビス）と、を含んでいる。ねじ孔５４は、円筒構造部５１の外面から内面まで貫通しており、外面から第２の雌ねじ部５３まで半径方向に延びている。ロックボルト５５は、固定部５０の第２の雌ねじ部５３と螺合した測定部４１の雄ねじ部４４を締め付けて押圧している。このため、測定部４１は、固定部５０およびインサイドマイクロメータ３０に対してしっかりと固定されている。

【0037】

また、ロックボルト５５を緩めて取り外し、第２の雌ねじ部５３と測定部４１の雄ねじ部４４との螺合状態を解除することで、測定部４１を固定部５０から取り外すことができる。また、第１の雌ねじ部５２と測定子３４の雄ねじ部３５との螺合状態を解除することで、固定部５０をインサイドマイクロメータ３０の測定子３４から取り外すことができる。このように、測定部４１および固定部５０は、インサイドマイクロメータ３０に対して着脱可能に構成されている。

【0038】

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用効果について説明する。ここでは、図６～図９を用いて、シールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間の間隙寸法を見積もる間隙寸法の見積方法について説明する。ここで、見積もりの対象となる間隙寸法は、図６に示すように、鉛直方向におけるシールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間の間隙寸法Ｃである。本実施の形態による間隙寸法Ｃの見積方法では、まず、図６に示す水平方向におけるシールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間の間隙寸法Ａ、Ｂの測定値と、水平方向におけるシールフィン１５の内径Ｈの測定値とから回転体１８の半径Ｒを算出し、その後、算出された半径Ｒと、鉛直方向におけるシールフィン１５の半径Ｖの測定値とから、間隙寸法Ｃを求める。以下に、間隙寸法Ｃの見積方法についてより詳細に説明する。

【0039】

まず、図６に示すように、蒸気タービン１から静止体１７の上半部分が取り外される。そして、この状態において、水平方向におけるシールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間の間隙寸法Ａ、Ｂを測定する。これらの間隙寸法Ａ、Ｂは、それぞれ任意の測定方法により測定することができる。

【0040】

次に、図７に示すように、回転体１８が取り外される。そして、本実施の形態による回転機器の静止体寸法測定方法を用いて、水平方向におけるシールフィン１５の内径Ｈ、および鉛直方向におけるシールフィン１５の半径Ｖが測定される。

【0041】

回転機器の静止体寸法測定方法は、測定装置２０を準備する準備工程と、測定装置２０によりシールフィン１５の内径Ｈ（内側寸法の一例）を測定する第１測定工程と、測定装置２０によりシールフィン１５の半径Ｖ（内側寸法の他の一例）を測定する第２測定工程と、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｄ（図９参照）を算出する算出工程と、測定装置２０の測定値を補正する補正工程と、を備えている。

【0042】

まず、準備工程として、上述したインサイドマイクロメータ３０および測定用治具４０を有する測定装置２０を準備する。ここで、準備工程は、ロッド３２をインサイドマイクロメータ３０の測定ヘッド３１に取り付けるロッド取付工程と、測定用治具４０をインサイドマイクロメータ３０の測定子３４に取り付ける治具取付工程と、を有している。

【0043】

ロッド取付工程において、用意された複数のロッド３２のうちシールフィン１５の内径Ｈの測定に適した長さのロッド３２（またはその組み合わせ）が選定され、測定ヘッド３１に取り付けられる。ここで、シールフィン１５の内径Ｈが、測定装置２０の測定可能な長さの範囲内に収まるようなロッド３２が選定される。

【0044】

ロッド取付工程の後、治具取付工程において、測定用治具４０の測定部４１がインサイドマイクロメータ３０の測定子３４に取り付けられる。より具体的には、図３および図４に示すように、固定部５０の第１の雌ねじ部５２を、測定子３４の雄ねじ部３５と螺合させ、円筒構造部５１を測定子３４の端面に当接させる。また、固定部５０の第２の雌ねじ部５３を、測定部４１の雄ねじ部４４と螺合させ、胴体部４２の端面を測定子端部３７に当接させる。次に、ロックボルト５５をねじ孔５４に螺合させ、ロックボルト５５により測定部４１の雄ねじ部４４を締め付けて押圧させる。

【0045】

このようにして、図２に示すような測定装置２０が得られる。なお、治具取付工程は、ロッド取付工程の前に行うようにしてもよい。

【0046】

準備工程の後、第１測定工程として、図６に示すような、水平方向におけるシールフィン１５の内径Ｈを測定する。

【0047】

第１測定工程において、まず、図７に示すように、測定装置２０の測定部４１の溝４７に、径方向一側（図７の右側端部）に位置するシールフィン１５の先端１５ａが挿入されるように、測定装置２０を移動させる。そして、当接部４３の当接面４３ｃを、シールフィン１５の先端１５ａと当接させる。言い換えると、シールフィン１５の下半部分が有する一対の上端部のうちの一方に、当接面４３ｃを当接させる。ここで、図３に示すように、当接面４３ｃと当接するシールフィン１５の先端１５ａの両側には、一対の規制部４６が位置している。これにより、測定部４１がシールフィン１５に対してＹ方向に移動することが規制され、測定部４１がシールフィン１５の先端１５ａからずれることが防止される。

【0048】

続いて、測定装置２０の測定子３３の測定子端部３６を、径方向他側（図７の左側端部）に位置するシールフィン１５の先端１５ａと当接させる。言い換えると、シールフィン１５の下半部分が有する一対の上端部のうちの他方に、測定子端部３６を当接させる。ここで、測定装置２０は、図７に示すように、その軸方向が水平になるような姿勢となる。

【0049】

この際、インサイドマイクロメータ３０のシンブル３１ｂを回転させて、測定装置２０の長さを調節する。すなわち、測定装置２０の長さをシールフィンの内径Ｈよりも小さくした状態で、測定装置２０の一端側の当接面４３ｃを径方向一側のシールフィン１５の先端１５ａと当接させてから、測定装置２０の長さを伸ばして、測定装置２０の他端側の測定子端部３６を径方向他側のシールフィン１５の先端１５ａと当接させる。

【0050】

そして、この状態において、スリーブ３１ａの第１目盛およびシンブル３１ｂの第２目盛の値を読み取って、測定装置２０の測定値を得る。

【0051】

このようにして、シールフィン１５の内径Ｈの補正前の測定値を得ることができる。

【0052】

第１測定工程の後、第２測定工程として、図６に示すような、鉛直方向におけるシールフィン１５の半径Ｖを測定する。なお、ここで、シールフィン１５の半径Ｖとは、シールフィン１５の下半部分の鉛直方向における内径でもある。

【0053】

第２測定工程において、まず、定盤６０を用意し、図８に示すように、定盤６０を静止体１７の下半部分の一対の上端部に載置する。ここで、定盤６０は、測定許容精度を満たすような平面度を有するものを用意してもよい。また、ここで、測定装置２０のロッド３２は、シールフィン１５の半径Ｖが、測定装置２０の測定可能な長さの範囲内に収まるようなロッド３２に交換されてもよい。

【0054】

次に、図８に示すように、測定装置２０の測定部４１の溝４７に、上下方向における下端部に位置するシールフィン１５の先端１５ａが挿入されるように、測定装置２０を移動させる。そして、当接部４３の当接面４３ｃを、シールフィン１５の先端１５ａと当接させる。ここで、図３に示すように、当接面４３ｃと当接するシールフィン１５の先端１５ａの両側には、一対の規制部４６が位置している。これにより、測定部４１がシールフィン１５に対してＹ方向に移動することが規制され、測定部４１がシールフィン１５の先端１５ａからずれることが防止される。

【0055】

続いて、測定装置２０の測定子３３の測定子端部３６を、定盤６０の下面と当接させる。ここで、測定装置２０は、図８に示すように、その軸方向が定盤６０の下面に垂直な（鉛直方向に沿うような）姿勢となる。このため、測定子端部３６は、回転体１８の軸方向で見たときの回転体１８の軸中心点Ｏに位置付けられる。

【0056】

この際、インサイドマイクロメータ３０のシンブル３１ｂを回転させて、測定装置２０の長さを調節する。すなわち、測定装置２０の長さをシールフィンの半径Ｖよりも小さくした状態で、測定装置２０の一端側の当接面４３ｃを径方向下端部のシールフィン１５の先端１５ａと当接させてから、測定装置２０の長さを伸ばして、測定装置２０の他端側の測定子端部３６を定盤６０の下面と当接させる。

【0057】

そして、この状態において、スリーブ３１ａの第１目盛およびシンブル３１ｂの第２目盛の値を読み取って、測定装置２０の測定値を得る。

【0058】

このようにして、シールフィン１５の半径Ｖの補正前の測定値を得ることができる。

【0059】

第２測定工程の後、算出工程として、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｄを算出する。図９に示すように、測定装置２０の当接部４３の当接面４３ｃをシールフィン１５の先端１５ａと当接させた状態において、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間に微小な先端間隙が形成される。具体的には、Ｙ方向（回転体１８の軸方向）で見たときのＸ方向（回転体１８の径方向）において、当接面４３ｃの中点Ｍとシールフィン１５の先端１５ａとの間に、間隙寸法Ｄの先端間隙が形成される。この先端間隙は、シールフィン１５の内側寸法測定時の測定誤差となり得る。算出工程では、この先端間隙の間隙寸法Ｄを算出する。この間隙寸法Ｄは、例えばシールフィン１５の半径の設計寸法とＺ方向における当接面４３ｃの長さｄ１の設計寸法との幾何学的関係から算出することができる。

【0060】

算出工程の後、補正工程として、測定装置２０の測定値を補正する。より具体的には、第１測定工程で測定装置２０により測定されたシールフィン１５の内径Ｈの測定値に、間隙寸法Ｄを加算する。また、第２測定工程で測定装置２０により測定されたシールフィン１５の半径Ｖの測定値に、間隙寸法Ｄを加算する。これにより、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定誤差を低減することができる。

【0061】

このようにして、本実施の形態による回転機器の静止体寸法測定方法を用いて、図６に示すような、水平方向におけるシールフィン１５の内径Ｈの測定値、および鉛直方向におけるシールフィン１５の半径Ｖの測定値が得られる。

【0062】

次に、このようにして得られた、間隙寸法Ａ、Ｂ、水平方向におけるシールフィン１５の内径Ｈ、および鉛直方向におけるシールフィン１５の半径Ｖから、鉛直方向におけるシールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間の間隙寸法Ｃを見積もる方法について、図６を参照して説明する。

【0063】

図６に示すような回転体１８の半径Ｒと、上述した間隙寸法Ａ、Ｂおよびシールフィン１５の内径Ｈとの間には、幾何学的に以下の関係式（１）が成り立つ。
２Ｒ＝Ｈ－（Ａ＋Ｂ） （１）

【0064】

この関係式（１）に、間隙寸法Ａ、Ｂおよびシールフィン１５の内径Ｈがそれぞれ代入され、回転体１８の半径Ｒが算出される。

【0065】

また、間隙寸法Ｃと、シールフィン１５の半径Ｖおよび回転体１８の半径Ｒとの間には、幾何学的に以下の関係式（２）が成り立つ。
Ｃ＝Ｖ－Ｒ （２）

【0066】

従って、この関係式（２）に、シールフィン１５の半径Ｖと、関係式（１）により算出された回転体１８の半径Ｒがそれぞれ代入され、間隙寸法Ｃが求められる。

【0067】

このようにして、鉛直方向におけるシールフィン１５の先端１５ａと回転体１８との間の間隙寸法Ｃを見積もることができる。

【0068】

なお、シールフィン１５の内径Ｈの測定およびシールフィン１５の半径Ｖの測定が終了した後、測定装置２０は、シールフィン１５から取り外される。そして、測定用治具４０は、インサイドマイクロメータ３０から取り外されてもよい。この場合、まず、ロックボルト５５を緩めて取り外し、第２の雌ねじ部５３と測定部４１の雄ねじ部４４との螺合状態を解除することで、測定部４１が固定部５０から取り外される。また、第１の雌ねじ部５２と測定子３４の雄ねじ部３５との螺合状態を解除することで、固定部５０がインサイドマイクロメータ３０の測定子３４から取り外される。このようにして、測定部４１および固定部５０を含む測定用治具４０がインサイドマイクロメータ３０から取り外される。これにより、測定子３４の測定子端部３７を測定対象物に直接的に当接させて測定を行うことができる。また、測定子３４に、シールフィン１５以外の測定対象物に適した測定用治具を取り付けて、当該測定対象物の寸法測定を行うこともできる。すなわち、インサイドマイクロメータ３０を、シールフィン１５の内側寸法測定以外の用途で使用することができる。

【0069】

このように本実施の形態によれば、測定部４１をインサイドマイクロメータ３０の測定子３４に着脱可能に固定する固定部５０を備えている。このことにより、インサイドマイクロメータ３０の測定子３４に切り込みを入れるなどの加工を不要としつつ、シールフィン１５の内側寸法測定時に測定装置２０の先端をシールフィン１５に対してしっかりと固定することができる。このため、シールフィン１５の内側寸法測定時の測定誤差を低減することができるとともに、その内側寸法測定に使用したインサイドマイクロメータ３０を、シールフィン１５の内側寸法測定以外の用途に使用することができる。

【0070】

また、本実施の形態によれば、固定部５０は、インサイドマイクロメータ３０の測定子３４に設けられた雄ねじ部３５と螺合する第１の雌ねじ部５２を有している。このため、固定部５０をインサイドマイクロメータ３０の測定子３４に容易に着脱することができる。

【0071】

また、本実施の形態によれば、固定部５０は、測定部４１の雄ねじ部４４と螺合した第２の雌ねじ部５３を有している。このため、測定部４１を固定部５０に容易に着脱することができ、測定部４１の交換等を容易に行うことができる。

【0072】

また、本実施の形態によれば、第１の雌ねじ部５２および第２の雌ねじ部５３は、連続して形成されている。このことにより、第１の雌ねじ部５２および第２の雌ねじ部５３の加工を容易化させることができ、固定部５０の製造コストを低減することができる。

【0073】

また、本実施の形態によれば、ロックボルト５５が、固定部５０のねじ孔５４に螺合し、測定部４１の雄ねじ部４４を押圧している。このことにより、測定部４１を、固定部５０およびインサイドマイクロメータ３０に対してしっかりと固定することができる。このため、シールフィン１５の内側寸法測定時に測定部４１がインサイドマイクロメータ３０に対して位置ずれすることを防止し、測定誤差を低減することができる。

【0074】

また、本実施の形態によれば、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さｄ１が、根元部４３ａの長さｄ２よりも短くなっている（図９参照）。このことにより、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｄを、例えば後述する図１０に示す第１の変形例のような、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さが、根元部４３ａの長さとほぼ同じ長さｄ３の場合の当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｅよりも小さくすることができる。このため、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定誤差を低減することができる。

【0075】

また、本実施の形態によれば、測定装置２０により測定された測定値に、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｄを加算して、測定値を補正している。このことにより、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定誤差を低減することができる。また、上述したように、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さｄ１を、根元部４３ａの長さｄ２よりも短くすることにより、この測定値の補正量（間隙寸法）を小さくすることができる。補正量は、上述したように設計寸法から算出する値であるため、実際の寸法との間に誤差が生じ得るが、補正量を小さくすることにより、補正の精度を向上させることができる。このように、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さｄ１を、根元部４３ａの長さｄ２よりも短くすることと、上述した間隙寸法Ｄを加算して測定値を補正することとを組み合わせることにより、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定誤差をより一層低減することができる。

【0076】

（第１の変形例）
上述した本実施の形態において、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さｄ１が、根元部４３ａの長さｄ２よりも短くなっている例を示した（図９参照）。しかしながら、このことに限られることはなく、図１０に示したように、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さが、根元部４３ａの長さとほぼ同じ長さｄ３であってもよい。

【0077】

このように、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さを、根元部４３ａの長さとほぼ同じ長さｄ３にすることにより、当接部４３の加工を容易化させることができ、測定部４１の製造コストを低減することができる。

【0078】

（第２の変形例）
また、上述した本実施の形態において、固定部５０のねじ孔５４に螺合したロックボルト５５が、測定部４１の雄ねじ部４４を締め付けて押圧することにより、測定部４１を固定部５０に対して固定する例を示した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１１に示すように、固定部５０は、ロックナット５６を固定部５０に締め付けることにより測定部４１を固定部５０に対して固定してもよい。

【0079】

図１１に示す例では、測定部４１の雄ねじ部４４は、測定部４１の胴体部４２の外周面全体に渡って形成されている。この雄ねじ部４４は、固定部５０の第２の雌ねじ部５３と螺合している。ロックナット５６は、その固定部５０よりもシールフィン１５の側で雄ねじ部４４と螺合している。そして、ロックナット５６は、固定部５０の端面と当接し、固定部５０に締め付けられている。

【0080】

このように、ロックナット５６が、測定部４１の雄ねじ部４４と螺合し、固定部５０に締め付けられていることにより、測定部４１を、固定部５０およびインサイドマイクロメータ３０に対してしっかりと固定することができる。また、ロックナット５６は、ロックボルトよりも大きな部品で構成することができるため、締め付け力を強めて、より一層しっかりと固定することができる。

【0081】

（第３の変形例）
また、上述した本実施の形態において、測定部４１は、雄ねじ部４４が固定部５０の第２の雌ねじ部５３と螺合することにより、固定部５０に取り付けられている例を示した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１２に示すように、測定部４１および固定部５０が、一体に形成されていてもよい。すなわち、測定部４１の胴体部４２および固定部５０の円筒構造部５１が、一体となって胴体構造部５７を構成していてもよい。胴体構造部５７は、インサイドマイクロメータ３０の側に形成されたねじ孔部５８を有しており、その内面に、インサイドマイクロメータ３０の測定子３４と螺合する第１の雌ねじ部５２が形成されていてもよい。

【0082】

このように、測定部４１および固定部５０が、一体に形成されていることにより、測定部４１を固定部５０に取り付けること、および測定部４１を固定部５０から取り外すことを不要にすることができ、測定部４１をインサイドマイクロメータ３０により一層容易に着脱することができる。

【0083】

（第４の変形例）
上述した本実施の形態において、当接部４３は、シールフィン１５の先端１５ａと当接する平坦な当接面４３ｃを含んでいる例を示した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１３に示すように、当接部４３は、シールフィン１５に向かって先細状に形成されていてもよい。図１３に示す例では、当接部４３は、Ｙ方向で見たときにシールフィン１５の側に向かって尖った先端部４３ｄを有している。先端部４３ｄは、シールフィン１５の内側寸法測定時に、Ｙ方向で見たときにシールフィン１５の先端１５ａと１点で当接している。このため、当接部４３とシールフィン１５の先端１５ａとの間に、先端間隙が形成されることを防止することができる、または形成される先端間隙の寸法を無視できる程度に小さくすることができる。

【0084】

このように、当接部４３が、シールフィン１５に向かって先細状に形成されていることにより、当接部４３とシールフィン１５との間の先端間隙をより一層小さくすることができる。このため、当接部４３とシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定誤差をより一層低減することができる。

【0085】

（第５の変形例）
上述した本実施の形態において、インサイドマイクロメータ３０に測定用治具４０を取り付けた測定装置２０により測定された測定値に、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｄを加算して、測定値を補正する例を示した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１４に示すように、インサイドマイクロメータ３０の測定子３４にスリット状の切り込みが形成された測定装置２０により測定された測定値についても同様に補正することで、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｄの測定誤差を低減することができる。

【0086】

図１４に示す例では、インサイドマイクロメータ３０の一端に設けられた測定子３４は、測定部４１を含んでおり、シールフィン１５の先端１５ａと当接する当接部４３を有している。すなわち、図１４に示す例では、測定子３４に、図３等に示した当接部４３が一体に形成されている。

【0087】

このようなインサイドマイクロメータ３０の測定子３４にスリット状の切り込みが形成された測定装置２０を用いた場合も、図９および図１０で説明したように、シールフィン１５の内側寸法測定時に、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間に先端間隙が形成される。このため、このような測定装置２０により測定された測定値に、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法Ｄを加算して、測定値を補正することで、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定度差を低減することができる。すなわち、間隙寸法Ｄを加算するという補正により測定誤差を低減することができるという作用効果は、当接部４３を有する測定部４１が、インサイドマイクロメータ３０の測定子３４に着脱可能であることに依拠することなく、得ることができる。

【0088】

また、図１４に示す例において、当接端部４３ｂは、図４および図９で示した例と同様に、Ｙ方向で見たときに台形状に形成されていてもよく、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さが、当接端部４３ｂよりもシールフィン１５の側とは反対側の測定子３４（測定部４１）の部分の長さよりも短くなっていてもよい。このような構成にすることで、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の間隙寸法を小さくすることができる。このため、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定誤差を低減することができる。また、上述したように、Ｚ方向において、当接面４３ｃの長さを短くすることと、上述した間隙寸法を加算して測定値を補正することとを組み合わせることにより、当接面４３ｃとシールフィン１５の先端１５ａとの間の先端間隙に起因した測定誤差をより一層低減することができる。

【0089】

以上述べた本実施の形態によれば、シールフィンの内側寸法測定時の測定誤差を低減することができる。

【0090】

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0091】

１：蒸気タービン、１５：シールフィン、１７：静止体、１８：回転体、２０：測定装置、３０：インサイドマイクロメータ、３３、３４：測定子、３５：雄ねじ部、４０：測定用治具、４１：測定部、４３：当接部、４３ａ：根元部、４３ｃ：当接面、４４：雄ねじ部、４６：規制部、５０：固定部、５２：第１の雌ねじ部、５３：第２の雌ねじ部、５４：ねじ孔、５５：ロックボルト、５６：ロックナット

【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】