JP2020041452A - 動翼翼列 - Google Patents

Abstract

【課題】全周一群綴り構造を確実に形成することによって、動翼の振動を抑制し、動翼の損傷を効果的に防止する。【解決手段】実施形態の動翼翼列は、カバーが一体的に設けられている動翼を複数有し、その複数の動翼がタービンロータの回転方向に並ぶように配置されており、回転方向において隣接して並ぶカバーは、お互い対向する対向面を有する。複数のカバーにおいて、その対向面は、回転方向に凹んだ凹部を有する。回転方向において隣接して並ぶカバーに設けられた凹部によって形成される空間に連結部材が収容されており、回転方向に並ぶ前記カバーのそれぞれが連結部材を介して連結される。【選択図】図２Ａ

Description

本発明の実施形態は、動翼翼列に関する。

蒸気タービンにおいて、動翼は、タービンロータの回転方向（周方向）に複数が配置されており、動翼翼列を構成している。動翼は、蒸気タービンの高圧部または超高圧部において、高温かつ高圧な蒸気の環境下で回転による遠心力を受ける。このため、動翼は、そのような環境において、十分に高い強度を備えると共に優れた耐振性を備えることが求められており、従来より、有限な群綴り構造で構成されている。

関連技術に係る動翼翼列について図９を用いて説明する。図９では、動翼翼列を構成する複数の動翼のうち一部の動翼の先端部分を示している。

図９に示すように、たとえば、回転方向ＲＴにおいて互いに隣接する複数の動翼３１Ａ，３１Ｂを別体のカバー６０Ｊ（シュラウドカバー）で連結する構造が知られている。この構造では、カバー６０Ｊに設けた穴に、動翼３１Ａ，３１Ｂの頂部に設けたテノン９０を貫通させた後に、テノン９０が穴から抜けることを防止するために、そのテノン９０をカシメている。このため、動翼３１Ａ，３１Ｂの頂部においてテノン９０がカシメられた部分には、接触による損傷が発生することを防止するために、漏洩防止フィン（図示無し）を設置することができない。その結果、蒸気漏洩量を減少させることによって、蒸気タービンの性能を向上させることが容易でなかった。

他の関連技術に係る動翼翼列について図１０を用いて説明する。図１０では、図１０と同様に、動翼翼列を構成する複数の動翼のうち一部の動翼の先端部分を示している。

上記の関連技術の課題を解決するために、近年においては、図１０に示すように、動翼３１Ａ，３１Ｂとカバー６０Ａ，６０Ｂとを一体的に削り出しで形成することが行われている。この場合には、漏洩防止フィンをカバー６０Ａ，６０Ｂの上部に設置することができるので、蒸気タービンの性能を向上させることができる。

更に、動翼３１Ａ，３１Ｂとカバー６０Ａ，６０Ｂとを一体的に形成した場合には、回転方向に隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂのそれぞれが回転中に接触して連結する全周一群綴り構造を構成する。一般に、全周一群綴り構造は、有限群綴り構造の場合よりも優れた減衰性を備える。

特許第３６８２１３１号 特開２００７−７７８３３号公報

全周一群綴り構造として種々の構成が提案されている。たとえば、組立時にカバーを予め反時計回りに捻って接触させる構成が提案されている。また、径方向にオフセットされた動翼とオフセットされていない動翼とが回転方向において交互に並ぶように植え込まれた構成であって、回転による遠心力の作用によって、オフセットされた動翼が持ち上がることによって、回転方向に隣接して並ぶ動翼のカバーのそれぞれが接触する構成が提案されている。更に、遠心力の作用によって動翼に捻り戻りが生ずることを利用して、回転方向に隣接して並ぶ動翼のカバーのそれぞれが接触する構成が提案されている。

しかしながら、従来においては、回転方向に並ぶカバー同士が十分に接触せずに、全周一群綴り構造を確実に構成することができない場合がある。特に、蒸気タービンの高圧部（超高圧部を含む）を構成する複数のタービン段落のうち前段側に位置するタービン段落（初段のタービン段落など）では、上記の問題が生ずる可能性が高い。具体的には、動翼の長さが短く動翼の捻り戻りが小さいために、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。また、前段側に位置するタービン段落では、不均一な蒸気流および高温高圧の影響等に起因して、動翼において径方向に大きな熱伸びが生じる場合があるために、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。つまり、動翼がフリースタンディング状態（動翼が単体で運用される状態）になる場合がある。

上記のように、全周一群綴り構造が構成されない場合には、高い減衰性能を得ることができない。その結果、動翼の振動が増大し、動翼の損傷が生ずる可能性が高まり、信頼性が低下する場合がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、全周一群綴り構造を確実に形成することによって、動翼の振動を抑制し、動翼の損傷を効果的に防止可能な動翼翼列を提供することである。

実施形態の動翼翼列は、カバーが一体的に設けられている動翼を複数有し、その複数の動翼がタービンロータの回転方向に並ぶように配置されており、回転方向において隣接して並ぶカバーは、お互い対向する対向面を有する。複数のカバーにおいて、その対向面は、回転方向に凹んだ凹部を有する。回転方向において隣接して並ぶカバーに設けられた凹部によって形成される空間に連結部材が収容されており、回転方向に並ぶ前記カバーのそれぞれが連結部材を介して連結される。

図１は、第１実施形態に係る蒸気タービンについて、全体構成を模式的に示す図である。 図２Ａは、第１実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図２Ｂは、第１実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図２Ｃは、第１実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図３は、第１実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を拡大して示す図である。 図４Ａは、第２実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図４Ｂは、第２実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図４Ｃは、第２実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図５Ａは、第３実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図５Ｂは、第３実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図５Ｃは、第３実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図６は、第４実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図７は、第５実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図８Ａは、第６実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図８Ｂは、第６実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図８Ｃは、第６実施形態に係る蒸気タービンの動翼翼列において、動翼の先端部分を模式的に示す図である。 図９は、関連技術に係る動翼翼列を模式的に示す図である。 図１０は、他の関連技術に係る動翼翼列を模式的に示す図である。

＜第１実施形態＞
本実施形態に係る蒸気タービンの全体構成に関して図１を用いて説明する。図１では、鉛直面（ｙｚ面）に沿った断面を模式的に示している。

本実施形態において、蒸気タービン１は、図１に示すように、ケーシング２とタービンロータ３とを備えており、ケーシング２の内部にタービンロータ３が設けられている。蒸気タービン１は、多段式の軸流タービンであって、複数のタービン段落が、ケーシング２の内部において、タービンロータ３の回転中心軸ＡＸに沿った軸方向（水平方向ｘ）に並ぶように設けられている。

蒸気タービン１は、たとえば、高中圧一体型であって、高圧タービン部１Ａ（第１蒸気タービン部）と、高圧タービン部１Ａに導入される蒸気よりも圧力が低い蒸気が作動媒体として導入される中圧タービン部１Ｂ（第２蒸気タービン部）とが軸方向に並んでいる。蒸気タービン１は、高圧タービン部１Ａと中圧タービン部１Ｂとのそれぞれにおいて、蒸気が軸方向に沿って流れ動翼３１にあたることによってタービンロータ３が回転する。

具体的には、蒸気タービン１においては、ボイラ（図示省略）で生じた蒸気が主蒸気管２３Ａを介して高圧タービン部１Ａに作動流体として導入される。そして、高圧タービン部１Ａを構成するケーシング２の内部において、蒸気が複数のタービン段落を順次流れる。つまり、蒸気は、高圧タービン部１Ａにおいて、初段のタービン段落から最終段のタービン段落を順次流れ、それぞれのタービン段落において膨張して仕事を行う。その後、蒸気は、高圧排気室ＨＥを介して、高圧タービン部１Ａから排出される。高圧タービン部１Ａから排出された蒸気は、再熱器（図示省略）で再度加熱される。そして、その再熱器（図示省略）で加熱された蒸気は、高圧タービン部１Ａに作動流体として導入された蒸気よりも圧力が低い蒸気であって、再熱蒸気管２３Ｂを介して中圧タービン部１Ｂに作動流体として導入される。そして、中圧タービン部１Ｂを構成するケーシング２の内部において、蒸気が複数のタービン段落を順次流れ、仕事を行う。その後、蒸気は、中圧排気室ＩＥを介して、中圧タービン部１Ｂから排出される。図示を省略しているが、中圧タービン部１Ｂから排出された蒸気は、低圧タービン部（図示省略）に作動流体として導入されて仕事を行った後に、復水器（図示省略）に排出される。

蒸気タービン１を構成する各部について、順次、説明する。

蒸気タービン１のうち、ケーシング２は、図１に示すように、たとえば、内部ケーシング２１と外部ケーシング２２とを有する二重構造である。ケーシング２のうち、内部ケーシング２１は、外部ケーシング２２の内部に収容されている。そして、内部ケーシング２１がタービンロータ３を内部に収容している。

ケーシング２のうち高圧タービン部１Ａを構成する部分においては、内部ケーシング２１の内部にノズルボックス２４を収容している。ノズルボックス２４は、環状体であって、タービンロータ３の外周面を囲うように内部ケーシング２１に固定されている。また、ノズルダイアフラム４が内部ケーシング２１の内部に収容されている。ノズルダイアフラム４は、タービンロータ３の周囲に配置されておいり、内部ケーシング２１に固定されている。ノズルダイアフラム４は、ダイアフラム内輪４１とダイアフラム外輪４３との間に、複数の静翼４２が設置されている。複数の静翼４２は、ダイアフラム内輪４１とダイアフラム外輪４３との間に形成される環状の流路において、回転方向に沿って間を隔てて配列されており、静翼翼列を構成している。静翼翼列は、複数のタービン段落に対応して、複数段がケーシング２に設置されている。複数段の静翼翼列は、回転中心軸ＡＸに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。

ケーシング２のうち中圧タービン部１Ｂを構成する部分においても、高圧タービン部１Ａを構成する部分と同様に、複数段のノズルダイアフラム４が回転中心軸ＡＸに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。

蒸気タービン１のうち、タービンロータ３は、たとえば、円柱形状の棒状体である。タービンロータ３は、回転中心軸ＡＸが水平方向に延在しており、ケーシング２を貫通している。タービンロータ３は、ケーシング２の外部において、一端部と他端部とのそれぞれが軸受６に回転可能に支持されている。

タービンロータ３において、ケーシング２の内部に収容される部分の外周面には、ロータディスク３０が形成されている。ロータディスク３０は、リング形状であって、回転中心軸ＡＸの径方向において外方に突き出ており、複数が回転中心軸ＡＸに沿った軸方向において間を隔てて設けられている。そして、ロータディスク３０の外周面には、動翼３１が固定されている。図示を省略しているが、動翼３１は、タービンロータ３の回転方向に沿って、複数が間を隔てて配列されており、動翼翼列を構成している。動翼翼列は、複数のタービン段落に対応して、複数の段落（列）が設置されている。複数段の動翼翼列は、回転中心軸ＡＸに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。動翼翼列の詳細構成については後述する。

図示を省略しているが、タービンロータ３は、一端部に発電機（図示省略）が連結されており、タービンロータ３の回転により発電機が駆動して、発電が行われる。

上記の蒸気タービン１を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図２Ａ、図２Ｂ、および、図２Ｃを用いて説明する。

図２Ａにおいて、縦方向は、回転方向ＲＴであって、上側が前方側ＦＷであり、下側が後方側ＢＷである。図２Ａにおいて、横方向は、蒸気の流れ方向Ｆ（タービンロータ２２の回転中心軸ＡＸに沿った軸方向（図１参照）と同じ）であって、左側が上流側ＵＳであり、右側が下流側ＤＳである。そして、図２Ａでは、図示を省略しているが、紙面に対して直交する方向が、タービンロータ２２（図１参照）の径方向ＲＤに相当する。

図２Ｂでは、図２ＡのＢ−Ｂ部分を示している。図２Ｂにおいて、縦方向は、回転方向ＲＴに相当し、横方向は、径方向ＲＤに相当し、右側が外側ＯＵＴであって左側が内側ＩＮである。また、図２Ｃでは、図２ＡのＣ−Ｃ部分を示している。図２Ｃにおいて、縦方向は、径方向ＲＤに相当し、横方向は、蒸気の流れ方向Ｆに相当する。

図２Ａ、図２Ｂ、および、図２Ｃでは、蒸気タービン１の高圧タービン部１Ａのうち初段のタービン段落を構成する動翼翼列において、動翼３１の先端部分を示している。ここでは、図１に示した動翼３１として、タービンロータ２２の回転方向ＲＴにおいて隣接して並ぶ２枚の動翼３１Ａ，３１Ｂを例示している。つまり、第１の動翼３１Ａと、回転方向ＲＴの後方側ＢＷにおいて第１の動翼３１Ａの隣りに設置されている第２の動翼３１Ｂとを図示しているが、図示を省略した他の動翼３１も同様に構成されている。

第１の動翼３１Ａおよび第２の動翼３１Ｂは、たとえば、径方向ＲＤにおいて内側ＩＮに位置する根本部分から外側ＯＵＴに位置する先端部分に渡って捻れた翼であって、タービンロータ２２の回転によってアンツイスト（捻り戻り）が発生するように構成されている。

第１の動翼３１Ａと第２の動翼３１Ｂとのそれぞれには、径方向ＲＤにおいて外側ＯＵＴに位置する先端部分に、第１のカバー６０Ａと第２のカバー６０Ｂとのそれぞれが設けられている。

第１のカバー６０Ａと第２のカバー６０Ｂとのそれぞれは、シュラウドカバーであって、第１の動翼３１Ａと第２の動翼３１Ｂとのそれぞれに一体的になるように、削り出しによって形成されている。

第１のカバー６０Ａと第２のカバー６０Ｂとのそれぞれは、回転方向ＲＴにおいて前方側ＦＷに位置する面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ（前方側の対向面）、および、回転方向ＲＴにおいて後方側ＢＷ側に位置する面Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂ（後方側の対向面）を含む。

ここでは、それぞれの面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂは、流れ方向Ｆにおいて中央に位置する部分が回転方向ＲＴの前方側ＦＷに突き出るように湾曲した湾曲面である。具体的には、それぞれの面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂにおいて、流れ方向Ｆの上流側ＵＳに位置する部分は、上流側ＵＳの一端が中央部分よりも回転方向ＲＴの後方側ＢＷ側に位置するように傾斜している。そして、それぞれの面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂにおいて、流れ方向Ｆの下流側ＤＳに位置する部分は、下流側ＤＳの他端が中央部分よりも回転方向ＲＴの後方側ＢＷ側に位置するように傾斜している。

第１のカバー６０Ａと第２のカバー６０Ｂとのそれぞれにおいて、回転方向ＲＴの前方側ＦＷに位置する面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂには、回転方向ＲＴに凹んだ凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ（前方側凹部）が形成されている。凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂは、前方側ＦＷに位置する面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂにおいて複数（図２Ａでは２つ）が形成されている。

同様に、第１のカバー６０Ａと第２のカバー６０Ｂとのそれぞれにおいて、回転方向ＲＴの後方側ＢＷ側に位置する面Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂには、回転方向ＲＴに凹んだ凹部Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂ（後方側凹部）が形成されている。凹部Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂは、回転方向ＲＴの後方側ＢＷ側に位置する面Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂにおいて複数（図２Ａでは２つ）が形成されている。

それぞれの凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂは、半球状の窪みであって、蒸気の流れ方向Ｆにおいて上流側ＵＳに位置する部分に設けられている。

図２Ａに示すように、第１のカバー６０Ａにおいて回転方向ＲＴの後方側ＢＷ側に位置する面Ｓ６２Ａと、第２のカバー６０Ｂにおいて回転方向ＲＴの前方側ＦＷ側に位置する面Ｓ６１Ｂとは、回転方向ＲＴで対向している対向面であって、互いに接触する部分を含む。

ここでは、第１のカバー６０Ａの面Ｓ６２Ａおよび第２のカバー６０Ｂの面Ｓ６１Ｂは、蒸気の流れ方向Ｆにおいて上流側ＵＳに位置する部分が接触状態である。蒸気タービン１の運転が停止したとき、および、運転が実行されているときのいずれにおいても、上記の接触状態が保持されるように、第１のカバー６０Ａと第２のカバー６０Ｂとが構成されている。蒸気タービン１の運転が実行されているときには、第１の動翼３１Ａおよび第２の動翼３１Ｂに生じたアンツイスト（図２Ａでは、反時計回りに作用）によって、第１の動翼３１Ａおよび第２の動翼３１Ｂは、接触圧力がより高くなった状態で接触する。これに対して、第１のカバー６０Ａの面Ｓ６２Ａと第２のカバー６０Ｂの面Ｓ６１Ｂとにおいて、下流側ＤＳに位置する部分は、非接触状態であって、両者の間にギャップが介在している。このギャップの幅の最大値は、たとえば、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。

そして、第１のカバー６０Ａの凹部Ｄ６２Ａと第２のカバー６０Ｂの凹部Ｄ６１Ｂとによって形成される空間には、連結部材７０が収容されている。ここでは、連結部材７０は、球状体であって、半球状の凹部Ｄ６２Ａと半球状の凹部Ｄ６１Ｂとが組み合されて構成される球状の空間の内部に収容されている。詳細については後述するが、連結部材７０は、第１のカバー６０Ａと第２のカバー６０Ｂとの間について連結を保持するために設けられている。

なお、図示を省略しているが、第１のカバー６０Ａにおいて回転方向ＲＴの前方側ＦＷ側に位置する面Ｓ６１Ａは、回転方向ＲＴにおいて第１のカバー６０Ａよりも前方側ＦＷに位置する他のカバー（図示省略）の面に接触する部分を含むように構成されている。そして、第１のカバー６０Ａよりも前方側ＦＷに位置する他のカバー（図示省略）は、回転方向ＲＴの後方側ＢＷ側に位置する面に、凹部（図示省略）が形成されている。このため、第１のカバー６０Ａの凹部Ｄ６１Ａと、その第１のカバー６０Ａよりも前方側ＦＷに位置する他のカバーの凹部とによって形成される空間にも、連結部材（図示省略）が収容されている。

また、同様に、第２のカバー６０Ｂにおいて回転方向ＲＴの後方側ＢＷ側に位置する面Ｓ６２Ｂは、回転方向ＲＴにおいて第２のカバー６０Ｂよりも後方側ＢＷに位置する他のカバー（図示省略）の面（図示省略）に接触する部分を含むように構成されている。そして、第２のカバー６０Ｂよりも後方側ＢＷに位置する他のカバー（図示省略）は、回転方向ＲＴの前方側ＦＷに位置する面に凹部（図示省略）が形成されている。このため、第２のカバー６０Ｂの凹部Ｄ６２Ｂと、第２のカバー６０Ｂよりも後方側ＢＷに位置する他のカバーの凹部とによって形成される空間においても、連結部材（図示省略）が収容されている。

以上のように、本実施形態の動翼翼列は、カバー６０Ａ，６０Ｂが一体的に設けられている動翼（３１Ａ，３１Ｂ）を複数有し、その複数の動翼（３１Ａ，３１Ｂ）がタービンロータ２２の回転方向ＲＴに並ぶように配置されている。そして、回転方向ＲＴにおいて隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの面同士（Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ）が接触する。複数のカバー６０Ａ，６０Ｂにおいて、その面（Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ）には、回転方向ＲＴに凹んだ凹部（Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）が形成されている。そして、回転方向ＲＴにおいて隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂに設けられた凹部（Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）によって形成される空間に連結部材７０が収容されている。

上記の動翼翼列の作用について、図３を用いて説明する。図３では、図２Ｂに示した部分の一部について拡大して示している。ここでは、蒸気タービン１の運転が実行されているときの状態の一例を示している。

蒸気タービン１の高圧タービン部１Ａのうち前段側に位置するタービン段落（初段のタービン段落など）を構成する動翼翼列においては、蒸気タービン１の運転が停止したとき、および、運転が実行されているときのいずれにおいても、通常、回転方向ＲＴに隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂ同士が接触している（図２Ａ，図２Ｂ参照）。つまり、全周一群綴り構造が構成されるので、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動が効果的に抑制される。

ただし、蒸気タービン１の高圧タービン部１Ａのうち前段側に位置するタービン段落（初段のタービン段落など）を構成する動翼翼列においては、動翼３１Ａ，３１Ｂの長さが短く、動翼３１Ａ，３１Ｂの捻り戻りが小さいために、蒸気タービン１の運転の際に、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。また、前段側に位置するタービン段落では、不均一な蒸気流および高温高圧の影響等に起因して、径方向に大きな熱伸びが生じ、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。

具体的には、図３に示すように、蒸気タービン１の運転の際には、回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの間にギャップが介在する場合がある。その結果、全周一群綴り構造が構成されずに、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動が効果的に抑制されない場合がある。

しかしながら、本実施形態では、回転方向ＲＴにおいて隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂは、回転方向ＲＴにおいて対面する面（図３では、Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ）を含む。そして、その面（Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ）には、回転方向ＲＴに凹んだ凹部（図３では、Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）が形成されている。そして、回転方向ＲＴにおいて隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂに設けられた凹部（Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）によって形成される空間には、連結部材７０が収容されている。

連結部材７０は、図３に示すように、蒸気タービン１の運転の際にタービンロータ２２が回転したときには、径方向ＲＤの外側ＯＵＴへ向かう遠心力（図３中の太い矢印）が作用する。このため、連結部材７０は、カバー６０Ａ，６０Ｂに設けられた凹部（Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）によって形成される空間の内部において、径方向ＲＤの外側ＯＵＴへ押し付けられた状態になる。

その結果、本実施形態では、回転方向ＲＴにおいて隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの両者は、連結部材７０が接触しているので、連結部材７０を介して連結された状態になる。したがって、本実施形態では、動翼３１Ａ，３１Ｂがフリースタンディング状態（動翼が単体で運用される状態）になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動を効果的に抑制可能である。

本実施形態では、連結部材７０は、球状体であって、凹部（Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）は、半球状である。このため、本実施形態では、連結部材７０の破損が生じにくい。

なお、図３等では、球状体である連結部材７０の半径が、半球状である凹部（Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）の半径よりも小さいが、これに限らない。球状体である連結部材７０の半径は、半球状である凹部（Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ）の半径と同じである方が好ましい。これにより、蒸気タービン１の運転の際に回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの間にギャップが介在した場合であっても、全周一群綴り構造をより確実に保持可能であると共に、そのカバー６０Ａ，６０Ｂの間にギャップから連結部材７０が脱落することを効果的に防止することができる。

また、本実施形態では、連結部材７０を含む動翼翼列を高圧タービン部１Ａに適用する場合について説明したが、これに限らない。超高圧タービン部（図示省略）に同様な構成を適用してもよい。

＜第２実施形態＞
本実施形態の蒸気タービン１を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図４Ａ、図４Ｂ、および、図４Ｃを用いて説明する。図４Ａは、図２Ａと同じ面を示しており、図４Ｂは、図４ＡのＢ−Ｂ部分を示し、図４Ｃは、図４ＡのＣ−Ｃ部分を示している。

図４Ａ、図４Ｂ、および、図４Ｃに示すように、本実施形態では、連結部材７０、および、凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂの構成が、上記した第１実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第１実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態では、連結部材７０は、第１実施形態の場合と異なり、丸棒体である。そして、凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂのそれぞれは、半円柱状の溝（半丸溝）である。各図に示すように、連結部材７０である丸棒体は、半円柱状の凹部Ｄ６２Ａと半円柱状の凹部Ｄ６１Ｂとが組み合されて構成される円柱状の空間の内部に収容されている。ここでは、連結部材７０である丸棒体の軸が回転方向ＲＴおよび流れ方向Ｆに対して傾斜し、径方向ＲＤに対して直交するように、連結部材７０である丸棒体が収容されている。図示を省略しているが、第１実施形態の場合と同様に、他の凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６２Ｂに関しても、連結部材７０の収容に用いられる。

本実施形態の連結部材７０は、第１実施形態の場合と同様に、蒸気タービン１の運転の際にタービンロータ２２が回転したときには、径方向ＲＤの外側ＯＵＴへ向かう遠心力が作用する（図３と同様）。このため、連結部材７０は、カバー６０Ａ，６０Ｂに設けられた凹部Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａによって形成される空間の内部において、径方向ＲＤの外側ＯＵＴへ押し付けられた状態になる。

その結果、回転方向ＲＴにおいて隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの両者は、連結部材７０が接触しているので、連結部材７０を介して連結された状態になる。したがって、本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、動翼３１Ａ，３１Ｂがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動を効果的に抑制可能である。

また、本実施形態では、連結部材７０が球状体でなく丸棒体である。このため、本実施形態では、隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂにおいて回転方向ＲＴで対面する面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂに凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂを形成する数を、第１実施形態の場合よりも減少させた場合であっても、第１実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
本実施形態の蒸気タービン１を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図５Ａ、図５Ｂ、および、図５Ｃを用いて説明する。図５Ａは、図４Ａと同じ面を示しており、図５Ｂは、図５ＡのＢ−Ｂ部分を示し、図５Ｃは、図５ＡのＣ−Ｃ部分を示している。

図５Ａ、図５Ｂ、および、図５Ｃに示すように、本実施形態では、連結部材７０、および、凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂの構成が、上記した第２実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第２実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態では、連結部材７０は、第２実施形態の場合と異なり、板状体（角棒体）である。そして、凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂのそれぞれは、矩形状の溝（角溝）である。各図に示すように、板状体である連結部材７０は、矩形状の凹部Ｄ６２Ａと矩形状の凹部Ｄ６１Ｂとが組み合されて構成される矩形状の空間の内部に収容されている。図示を省略しているが、第２実施形態の場合と同様に、他の凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６２Ｂに関しても、連結部材７０の収容に用いられる。

本実施形態においても、連結部材７０は、蒸気タービン１の運転の際にタービンロータ２２が回転したときには、凹部Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａによって形成される空間の内部において、径方向ＲＤの外側ＯＵＴへ押し付けられた状態になる。したがって、本実施形態においても、動翼３１Ａ，３１Ｂがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動を効果的に抑制可能である。

また、本実施形態では、連結部材７０が板状体であるので、各面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂに凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂを形成する数を減少させた場合であっても、第１実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
本実施形態の蒸気タービン１を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図６を用いて説明する。図６は、図５Ａと同様な面のうち連結部材７０が収容された部分を拡大して示す図である。

図６に示すように、本実施形態では、連結部材７０の構成が、上記した第３実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第３実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態では、連結部材７０は、第３実施形態の場合と異なり、板状体が折り曲げられた板バネである。連結部材７０は、凹部Ｄ６２Ａと凹部Ｄ６１Ｂとが組み合されて構成される空間の内部に収容されており、凹部Ｄ６２Ａと凹部Ｄ６１Ｂとが対面する方向において、連結部材７０である板バネの付勢力が作用している。

このため、本実施形態においては、蒸気タービン１の運転の際に、回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの間にギャップが介在した状態になった場合であっても、連結部材７０が板バネであるので、回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂのそれぞれに連結部材７０が接触した状態を保持する。つまり、回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂが連結部材７０を介して連結された状態を保持する。

したがって、本実施形態においては、動翼３１Ａ，３１Ｂがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動を更に効果的に抑制可能である。

＜第５実施形態＞
本実施形態の蒸気タービン１を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図７を用いて説明する。図７は、図６と同様に、連結部材７０が収容された部分を拡大して示す図である。

図７に示すように、本実施形態では、連結部材７０の構成が、上記した第４実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第４実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態では、連結部材７０は、第４実施形態の場合と異なり、環状体である（円筒体）。連結部材７０は、凹部Ｄ６２Ａと凹部Ｄ６１Ｂとが組み合されて構成される空間の内部に収容されている。ここでは、連結部材７０である環状体の高さが、たとえば、凹部Ｄ６２Ａの深さと凹部Ｄ６１Ｂの深さとの和に一致するように構成されている。

そして、凹部Ｄ６２Ａ，Ｄ６１Ｂのそれぞれの内部には、連結部材７０である環状体の内部に挿入される凸部Ｃ６２Ａ，Ｃ６１Ｂのそれぞれが形成されている。ここでは、凸部Ｃ６２Ａは、凹部Ｄ６２Ａの内部において凹部Ｄ６１Ｂに対面する底面に形成されている。同様に、凸部Ｃ６１Ｂは、凹部Ｄ６１Ｂの内部において凹部Ｄ６２Ａに対面する底面に形成されている。また、凸部Ｃ６２Ａ，Ｃ６１Ｂのそれぞれの周面の径は、たとえば、連結部材７０である環状体の内周面の径に一致するように構成されている。

このため、本実施形態においては、蒸気タービン１の運転の際に、回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの間にギャップが介在した状態になった場合であっても、連結部材７０である環状体の内部に凸部Ｃ６２Ａ，Ｃ６１Ｂのそれぞれが挿入されているので、回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂのそれぞれに連結部材７０が接触した状態を保持する。つまり、回転方向ＲＴに並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂが連結部材７０を介して連結された状態を保持する。

したがって、本実施形態においては、動翼３１Ａ，３１Ｂがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動を更に効果的に抑制可能である。

＜第６実施形態＞
本実施形態の蒸気タービン１を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図８Ａ、図８Ｂ、および、図８Ｃを用いて説明する。図８Ａは、図２Ａと同じ面を示しており、図８Ｂは、図８ＡのＢ−Ｂ部分を示しており、図８Ｃは、図８ＡのＣ−Ｃ部分を示している。

図８Ａ、図８Ｂ、および、図８Ｃに示すように、本実施形態では、連結部材７０、および、凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂの位置が、上記した第１実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第１実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態では、連結部材７０、および、凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂは、第１実施形態の場合と異なり、回転方向ＲＴにて隣接して並ぶカバー６０Ａ，６０Ｂの面Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂのうち、流れ方向Ｆの下流側ＤＳに位置する部分に形成されている。

本実施形態の連結部材７０は、第１実施形態の場合と同様に、動作する。したがって、本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、動翼３１Ａ，３１Ｂがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼３１Ａ，３１Ｂの振動を効果的に抑制可能である。

なお、本実施形態では、第１実施形態で示した連結部材７０および凹部Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂが、流れ方向Ｆの下流側ＤＳに位置する場合について説明したが、これに限らない。他の実施形態（第２実施形態など）に示した連結部材７０等が流れ方向Ｆの下流側ＤＳに位置するように構成してもよい。

＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１…蒸気タービン、１Ａ…高圧タービン部、１Ｂ…中圧タービン部、２…ケーシング、３…タービンロータ、４…ノズルダイアフラム、６…軸受、２０…ケーシング、２１…内部ケーシング、２２…外部ケーシング、２２…タービンロータ、２３Ａ…主蒸気管、２３Ｂ…再熱蒸気管、２４…ノズルボックス、３０…ロータディスク、３１，３１Ａ，３１Ｂ…動翼、４１…ダイアフラム内輪、４２…静翼４２、４３…ダイアフラム外輪、６０，６０Ａ，６０Ｂ…カバー、７０…連結部材、９０…テノン、Ｃ６１Ｂ，Ｃ６２Ａ…凸部、Ｄ６１Ａ，Ｄ６１Ｂ，Ｄ６２Ａ，Ｄ６２Ｂ…凹部、Ｓ６１Ａ，Ｓ６１Ｂ，Ｓ６２Ａ，Ｓ６２Ｂ…面（対向面）、ＨＥ…高圧排気室、ＩＥ…中圧排気室、ＡＸ…回転中心軸、Ｆ…流れ方向（軸方向）、ＵＳ…上流側、ＤＳ…下流側、ＲＤ…径方向、ＩＮ…内側、ＯＵＴ…外側、ＲＴ…回転方向、ＦＷ…前方側、ＢＷ…後方側

Claims (9)

1. カバーが一体的に設けられている動翼を複数有し、前記複数の動翼がタービンロータの回転方向に並ぶように配置されており、前記回転方向において隣接して並ぶ前記カバーは、お互い対向する対向面を有する動翼翼列であって、
   前記複数のカバーにおいて前記対向面は、前記回転方向に凹んだ凹部を有し、
   前記回転方向において隣接して並ぶ前記カバーに設けられた前記凹部によって形成される空間に連結部材が収容されており、前記回転方向に並ぶ前記カバーのそれぞれが前記連結部材を介して連結される、
   動翼翼列。
2. 回転軸に沿った軸方向に流れる作動媒体が前記動翼にあたることによって前記タービンロータが回転するように構成されており、
   前記カバーの前記対向面のうち前記作動媒体の上流側に位置する部分において前記複数のカバーのそれぞれが接触するように構成されており、
   前記凹部は、前記対向面のうち前記軸方向において前記作動媒体の上流側に位置する部分に形成されている、
   請求項１に記載の動翼翼列。
3. 回転軸に沿った軸方向に流れる作動媒体が前記動翼にあたることによって前記タービンロータが回転するように構成されており、
   前記カバーの前記対向面のうち前記作動媒体の上流側に位置する部分において前記複数のカバーのそれぞれが接触するように構成されており、
   前記凹部は、前記対向面のうち前記軸方向において前記作動媒体の下流側に位置する部分に形成されている、
   請求項１に記載の動翼翼列。
4. 前記連結部材は、球状体であって、
   前記凹部は、半球状である、
   請求項１から３のいずれかに記載の動翼翼列。
5. 前記連結部材は、丸棒体である、
   前記凹部は、半円柱状である、
   請求項１から３のいずれかに記載の動翼翼列。
6. 前記連結部材は、板状体であり、
   前記凹部は、矩形状である、
   請求項１から３のいずれかに記載の動翼翼列。
7. 前記連結部材は、板バネであり、
   前記凹部は、矩形状である、
   請求項１から３のいずれかに記載の動翼翼列。
8. 前記連結部材は、環状体であり、
   前記凹部の内部には、前記連結部材である環状体の内部に挿入される凸部が形成されている、
   請求項１から３のいずれかに記載の動翼翼列。
9. 第１蒸気タービン部と、前記第１蒸気タービン部に導入される蒸気よりも圧力が低い蒸気が作動媒体として導入される第２蒸気タービン部とを少なくとも含む蒸気タービンにおいて、前記第１蒸気タービン部に設けられている、
   請求項１から８のいずれかに記載の動翼翼列。

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