JP6276209B2 - タービン用シール装置及びタービン、並びにシール装置用の薄板 - Google Patents

Description

本開示は、タービンに用いられるタービン用シール装置及びタービン、並びにシール装置用の薄板に関する。

一般に、ガスタービンや蒸気タービン等のタービンにおいては、ロータの外周面とステータと間に、高圧側から低圧側へ流れる流体の漏れ量を低減するためのシール装置が設けられている。

この種のシール装置として、特許文献１乃至３等に記載されるように、複数の薄板（リーフ）がロータの周方向に多層状に配列された薄板シール構造が知られている。通常、タービンの停止時には薄板はロータに接触した状態であるが、タービンの運転時には薄板先端部がロータ周面から浮上して、薄板とロータとが主として非接触の状態となる。薄板シール構造は、ラビリンスシール構造と比較して、クリアランスが小さいため流体の漏れ量が少なく、かつ、薄板はロータと非接触の状態が時系列的に多いことから薄板の摩耗が生じ難く、シール寿命が長いという利点を有する。

また、薄板シール構造において、特許文献１乃至３には、ロータの回転軸方向において薄板の両側に低圧側側板及び高圧側側板がそれぞれ設けられた構成が記載されている。
特許文献１では、低圧側側板及び高圧側側板は流体による圧力作用方向のガイド板として用いられている。一方、特許文献２及び３では、主として薄板周囲に適切な静圧分布を形成させる目的で、低圧側側板及び高圧側側板が用いられている。すなわち、タービンの運転時、上流側と下流側の圧力差によって高圧側側板は薄板の側面に密着し、薄板間の隙間は薄板基端部側（ステータ側）の大部分において塞がれる。そのため、流体は、高圧側側板のロータ側端部とロータ周面との間、すなわち薄板先端部側（ロータ側）から薄板間の隙間に流れ込む。そして、薄板先端部側から薄板間の隙間に流れ込んだ流体は、薄板先端部側から基端部側へ向かう上向き流れを形成した後、低圧側側板のロータ側端部とロータ周面との間から流れ出る。薄板はロータの周面に対して傾斜して配置されているので、薄板間の隙間における流体の上向き流れにより形成される静圧分布によって薄板先端部が浮上し、薄板がロータと非接触となる。また、静圧分布による作用以外にも、ロータの回転による動圧効果の作用も同時に受けて各薄板は浮上する。

国際公開第２０００／００３１６４号 特開２００２−１３６４７号公報 特開２００５−２９９５号公報

ところで、薄板シール構造においては、以下の問題点がある。
一つの問題点として、薄板は基端部がステータに支持され先端部側が自由端である片持ち構造となっており、その薄板の周囲を流体が流れるので、フラッタによる薄板の振動が発生することがある。
この問題点に関して、特許文献１乃至３においては、フラッタによる振動を抑制するための具体的な対策については何ら記載されていない。

他の問題点として、タービンの運転中、薄板とロータとの非接触状態が適切に形成されない場合、薄板先端部がロータに過度に接触して摩耗又は破損してしまうことが挙げられる。
すなわち、特許文献２及び３に記載されるように、ロータ周面から薄板先端部を浮上させた状態を実現するためには、ロータ周面に対して傾斜した薄板の面のうちロータ側の面を押し上げる方向に流体の流れが作用する必要がある。しかしながら、薄板間の隙間に適切な静圧分布が形成されないと、薄板先端部がロータ周面に対して押し付け傾向になり、ロータとの接触により薄板先端部が摩耗又は破損してしまう可能性がある。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、薄板（リーフ）のロータへの非接触状態を適切に実現しながら薄板のフラッタによる振動を効果的に抑制し得るタービン用シール装置及びタービン、並びにシール装置用の薄板を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービン用シール装置は、
高圧空間と低圧空間とを隔てるようにロータの周囲に設けられるタービンのシール装置であって、
前記ロータの外周面に沿って配列され、前記ロータの外周面に対向する薄板先端面をそれぞれ有する複数の薄板と、
前記高圧空間に面するように設けられ、前記複数の薄板の高圧空間側の第１側面のうち外周側領域を覆う第１サイドプレートと、
前記低圧空間に面するように設けられ、前記複数の薄板の低圧空間側の第２側面のうち外周側領域を覆う第２サイドプレートと、を備え、
各々の前記薄板の前記第１側面は、前記第２サイドプレートによって前記第２側面が覆われた領域よりも、前記ロータの半径方向における内側まで前記第１サイドプレートによって覆われており、
各々の前記薄板の前記薄板先端面の半径方向位置は、前記ロータの軸方向における前記薄板先端面の少なくとも一部の範囲において、前記高圧空間側の方が前記低圧空間側よりも前記ロータの外周面から離れるような分布を有し、且つ、前記高圧空間に最も近い軸方向位置における前記薄板先端面の半径方向位置は前記第１サイドプレートの内周縁よりも前記半径方向の内側に位置することを特徴とする。

上記（１）の構成においては、各々の薄板の高圧空間側の第１側面が第１サイドプレートで覆われ、低圧空間側の第２側面が第２サイドプレートで覆われている。また、第１側面は、第２サイドプレートによって第２側面が覆われた領域よりも、ロータの半径方向における内側まで第１サイドプレートによって覆われている。この構成により、薄板間の隙間に、薄板のロータ側端部からステータ側端部へ向かう上向き流れが形成され、薄板をロータ周面から浮上させるための適切な静圧分布を形成することができる。よって、ロータと薄板との非接触状態を安定的に維持できる。
さらに、各々の薄板の薄板先端面の半径方向位置は、ロータの軸方向において、高圧空間側の方が低圧空間側よりもロータの外周面から離れるような分布を有する。また、高圧空間に最も近い軸方向位置における薄板先端面の半径方向位置は第１サイドプレートの内周縁よりも半径方向の内側に位置するようになっている。この構成によれば、高圧空間側における上述した上向き流れの流量が増加するとともに、低圧空間側における薄板間の隙間が比較的狭くなる。そのため、上向き流れに起因した薄板のねじれ変形が大きくなり、ねじれ変形に伴う低圧空間側での薄板同士の接触が起きやすくなる。このように薄板同士が接触すると、薄板同士が互いに支持し合うことになるため、フラッタによる薄板の振動を抑制することができる。また、ロータ外周面と薄板先端面との間の空間を適切に形成でき、軸シール効果を維持しながらフラッタによる振動の抑制が可能となる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記薄板先端面と前記ロータの外周面との間の距離が、前記ロータの軸方向において前記高圧空間側から前記低圧空間側に向かうにつれて減少する。
上記（２）の構成によれば、薄板先端面の形状の工夫によって、薄板先端面とロータ外周面との間の距離の分布を調節することで、薄板のねじれ変形量を微調整することができる。よって、薄板同士を適切に接触させることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記薄板先端面は、前記ロータの軸方向において、前記高圧空間側の方が前記低圧空間側よりも前記ロータの外周面から離れるような傾斜面である。
上記（３）の構成によれば、薄板先端面の加工が容易である。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記薄板先端面は、前記ロータの軸方向において、前記高圧空間側の方が前記低圧空間側よりも前記ロータの外周面から離れるような段差を有する。
上記（４）の構成によれば、薄板先端面が段差で形成されているので、薄板の加工が容易である。また、流れ方向において、段差から急激にロータ周面と薄板先端面との間のクリアランスが小さくなるので、上向き流れを効果的に形成することができる。なお、上記（４）の構成では、薄板先端面の段差の高さを調節することで、薄板のねじれ変形量を微調整することができる。

（５）一実施形態では、上記（４）の構成において、
前記薄板先端面の前記段差は、前記薄板の幅方向における中点よりも前記低圧空間側に位置する。
上記（５）の構成によれば、高圧空間側において、ロータ周面と薄板先端面との間に十分な空間を確保することができるので、薄板間の隙間に上向き流れをより効果的に形成することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の構成において、
前記複数の薄板の基端部側を保持するリテーナをさらに備え、
前記第１サイドプレートおよび前記第２サイドプレートは、それぞれ、前記リテーナと前記複数の薄板の両側面との間に挟まれた状態で、前記リテーナによって支持される。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の構成において、
各々の前記薄板の前記薄板先端面は、
前記薄板先端面のうち前記ロータの軸方向における前記高圧空間側の第１領域において、前記薄板先端面の半径方向位置が、前記低圧空間側から前記高圧空間側に向かって前記外周面から離れるような前記分布を有し、且つ、
前記薄板先端面のうち前記ロータの軸方向における前記低圧空間側の第２領域において、前記薄板先端面の半径方向位置が、前記高圧空間側から前記低圧空間側に向かって前記外周面から離れるような分布を有する。
上記（７）の構成によれば、薄板先端面のうち高圧空間側の第１領域においては、薄板先端面の半径方向位置が、低圧空間側から高圧空間側に向かってロータ外周面から離れるような分布を有しているため、薄板の浮上効果を促進する作用が得られる。
一方、薄板先端面のうち低圧空間側の第２領域においては、薄板先端面の半径方向位置が、高圧空間側から低圧空間側に向かってロータ外周面から離れるような分布を有するので、低圧空間側における薄板間の低圧形成が促進され、薄板先端面のロータ外周面への押付け作用が生じる。
このように、高圧空間側の第１領域における薄板の浮上効果と、低圧空間側の第２領域における薄板の押付け作用とによって、薄板の安定的な浮上効果が得られる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
前記ロータの軸方向における前記第１領域の長さをＬ_１とし、前記ロータの軸方向における前記第２領域の長さをＬ_２としたとき、Ｌ_１＞Ｌ_２を満たす。
上記（８）の構成によれば、高圧空間側の第１領域における薄板の浮上効果と、低圧空間側の第２領域における薄板の押付け効果とのバランスを適切に確保することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（７）の構成において、
各々の前記薄板の前記薄板先端面は、
前記ロータの径方向における前記第１領域の長さＤ_１が、前記ロータの径方向における前記第２領域の長さＤ_２よりも大きい。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
各々の前記薄板の前記薄板先端面は、
前記ロータの軸方向における前記第１領域の長さをＬ_１とし、前記ロータの軸方向における前記第２領域の長さをＬ_２としたとき、Ｄ_１／Ｌ_１＞Ｄ_２／Ｌ_２を満たす。
例えば、薄板間の圧力バランスが崩れて、薄板がロータ外周面に押し付けられる状態になった場合、薄板の摩耗と共に、高圧空間側と低圧空間側の上記各分布が変化していく。このような場合、上記（８）又は（９）の構成によれば、第１領域よりもロータ径方向における長さの小さい第２領域から損失していくので、薄板は高圧空間側の浮上力が得やすい形状に変化する。そのため、薄板の摩耗の促進を防止することができる。
なお、上記（７）乃至（１０）において、薄板の浮上効果又は押付け効果に寄与しないような薄板先端面の半径方向位置の急峻な分布は、第１領域及び第２領域として適用されない。例えば、第１領域及び第２領域は、ロータの軸方向に対する薄板先端面の傾きが６０°以下の領域にのみ適用されてもよい。

（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係るタービンは、
タービン翼を有するロータと、
前記ロータの周囲の環状空間を高圧空間と低圧空間とに隔てるようにロータの周囲に設けられた上記（１）乃至（１０）の何れか一に記載のシール装置と、を備えることを特徴とする。
上記（１１）の構成によれば、ロータと薄板との非接触状態を安定的に維持でき、薄板の摩耗又は破損を防止できるとともに、フラッタによる薄板の振動を抑制することができるので、信頼性の高いタービンを提供することができる。

（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係るシール装置用の薄板は、
上記（１）乃至（１０）の何れか一に記載のシール装置用の薄板であることを特徴とする。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、薄板間の隙間に、薄板のロータ側端部からステータ側端部へ向かう上向き流れを形成し、薄板をロータ周面から浮上させる適切な静圧分布を形成することができる。よって、ロータと薄板との非接触状態を安定的に維持できる。
また、高圧空間側における上述の上向き流れの流量が増加するとともに、低圧空間側における薄板間の隙間が比較的狭くなり、上向き流れに起因した薄板のねじれ変形に伴う低圧空間側での薄板同士の接触が起きやすくなる。よって、フラッタによる薄板の振動を抑制することができる。

幾つかの実施形態に係る蒸気タービンを示す概略構成図である。 （ａ）は幾つかの実施形態に係るシール装置を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）はシール装置における薄板の配置を模式的に示す図である。 （ａ）は一実施形態に係る薄板間の隙間における静圧分布を示した図であり、（ｂ）は（ａ）はロータの回転軸に垂直な断面であって、薄板の動作を説明するための図である。 （ａ）は一実施形態に係るシール装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板の斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示すシール装置のＡ方向矢視図である。 （ａ）は他の実施形態に係るシール装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板の斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示すシール装置のＢ方向矢視図である。 （ａ）は他の実施形態に係るシール装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板の斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示すシール装置のＣ方向矢視図である。 （ａ）はさらに他の実施形態に係るシール装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板の部分拡大図である。 薄板間の間隔について説明するための図である。 他の実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。

以下、添付図面を参照して本発明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、本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。

最初に、本実施形態に係るタービンの一例として、図１に示す蒸気タービン１について説明する。なお、図１は、幾つかの実施形態に係る蒸気タービン１を示す概略構成図である。

図１に示すように、幾つかの実施形態に係る蒸気タービン１は、蒸気入口４からケーシング（車室）７ａ内に導入された蒸気によって、ロータ２を回転駆動するように構成されている。なお、同図において、排気室等の蒸気排出機構は省略している。
具体的には、蒸気タービン１は、ロータ２側に設けられた複数の動翼６と、ケーシング７ａ及び該ケーシング７ａ側に設けられた複数の静翼７ｂを含むステータ（静止部）７と、静翼７ｂの先端に設けられたシール装置１０と、を備える。
複数の動翼６と複数の静翼７ｂとは、ロータ２の回転軸Ｏの方向（以下、軸方向と称する）に交互に配列されている。軸方向に沿って流れる蒸気が動翼６及び静翼７ｂを通過することによってロータ２が回転し、ロータ２に与えられた回転エネルギーが軸端から取り出されて発電等に利用されるようになっている。

以下、図２乃至図８を参照して、幾つかの実施形態に係るシール装置１０の具体的な構成について説明する。
図２（ａ）は、幾つかの実施形態に係るシール装置１０を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、シール装置１０における薄板１１の配置を模式的に示す図である。図３（ａ）は、一実施形態に係る薄板１１間の隙間における静圧分布を示した図であり、（ｂ）はロータ２の回転軸Ｏに垂直な断面であって、薄板１１の動作を説明するための図である。図４乃至図７は、各実施形態に係るシール装置１０の構成を示す図である。図８は、薄板１１間の間隔について説明するための図である。

図２乃至図７に示すように、本実施形態に係るシール装置１０は、高圧空間８と低圧空間９とを隔てるようにロータ２の周囲に設けられ、高圧空間８から低圧空間９に漏れる流体（蒸気）の漏れ量を低減するように構成される。このシール装置１０は、複数の薄板（リーフ）１１がロータ２の周方向に多層状に配列された薄板シール構造を有している。

幾つかの実施形態において、シール装置１０は、ロータ２の外周面に沿って配列された複数の薄板１１と、高圧空間８に面するように設けられた第１サイドプレート２０と、低圧空間９に面するように設けられた第２サイドプレート２２と、を備える。

具体的には、複数の薄板１１は、ロータ２とステータ７との間の環状空間に設けられており、互いに微小空間を隔ててロータ２の周方向に多層状に配列されている。複数の薄板１１は、ロータ２の軸方向に対して幅方向位置が概ね一致している。
各薄板１１は、可撓性を有しており、基端部１４側がステータ７に固定され、先端部１２が自由端としてロータ２側に位置する。各薄板１１は、ロータ２の外周面に対して周方向において鋭角をなすように傾斜して配置される。すなわち、各薄板１１は、ロータ２の半径方向に対して０°を超える角度を有するように傾斜して配置される。蒸気タービン１の停止時（ロータ２の停止時）においては、各薄板１１の先端部１２は、ロータ２の外周面に接触した状態となっている。

第１サイドプレート２０は、環状の薄板であり、高圧空間８に面するように設けられ、複数の薄板１１の高圧空間８側の第１側面１３ａのうち外周側領域（基端部１４側の領域）を覆うように形成されている。
第２サイドプレート２２は、環状の薄板であり、低圧空間９に面するように設けられ、複数の薄板１１の低圧空間９側の第２側面１３ｂのうち外周側領域（基端部１４側の領域）を覆うように形成されている。
なお、本実施形態において外周側とは、ロータ２の半径方向における外側である。

各々の薄板１１の第１側面１３ａは、第２サイドプレート２２によって第２側面１３ｂが覆われた領域よりも、ロータ２の半径方向における内側まで第１サイドプレート２０によって覆われている。すなわち、ロータ２の外周面から第１サイドプレート２０の内周縁２０ａ（ロータ２側端部）までの距離が、ロータ２の外周面から第２サイドプレート２２の内周縁２２ａ（ロータ２側端部）までの距離よりも小さい。

この構成により、薄板１１間の隙間に、薄板１１のロータ２側の端部からステータ７側の端部へ向かう上向き流れが形成され、薄板１１をロータ２の外周面から浮上させるための適切な静圧分布を形成することができる。よって、ロータ２と薄板１１との非接触状態を安定的に維持できる。

ここで、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、シール装置１０の動作について説明する。なお、図３（ａ）は、薄板１１間の隙間を通る平面に沿ったシール装置１０の断面を示しており、図３（ｂ）は、薄板１１の幅方向に垂直な平面に沿ったシール装置１０の断面、すなわちロータ２の軸方向に垂直な断面を示している。
図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、薄板１１は、ロータ２の外周面に対して傾斜していることから、該ロータ２に面する下面１１ｂと、その裏面であってステータ７（図１参照）に面する上面１１ａとを有している。また、図３（ａ）に示す構成例では、薄板１１の幅方向において、薄板１１と第２サイドプレート２２との間の隙間は、薄板１１と第１サイドプレート２０との間の隙間よりも大きい。

図３（ａ）に示すように、蒸気タービン１の運転時（ロータ２の回転時）、高圧空間８から低圧空間９に向かう流体圧が各薄板１１に加わった場合、各薄板１１の上面１１ａ及び下面１１ｂに対して、高圧空間８側の先端部１２の端部ｒ１で最も流体圧が高く、且つ対角の角部ｒ２に向かって徐々に流体圧が弱まる静圧分布３０ａが形成される。
すなわち、高圧空間８側から低圧空間９側へ向けて流れる流体ｇは、薄板１１間の隙間を通過する際、図３（ａ）の点線に示す流れを形成する。具体的には、高圧空間８からロータ２の外周面と第１サイドプレート２０の内周縁２０ａとの間を通って薄板１１間の隙間に流入した流体ｇは、高圧空間８側の先端部１２の端部ｒ１から低圧空間９側の基端部１４側の角部ｒ２の方向へ向かう上向き流れを形成する。上向き流れは、薄板１１間の隙間において高圧空間８側の先端部１２の端部ｒ１側から放射状に形成される。そして、流体ｇは、薄板１１と第２サイドプレート２２との間の隙間において下向き流れを形成し、ロータ２の外周面と第２サイドプレート２２の内周縁２２ａとの間を通って低圧空間９に流出する。

これにより、図３（ｂ）に示すように、各薄板１１の上面１１ａ及び下面１１ｂに垂直に加わる流体圧分布３０ｂ，３０ｃは、先端部１２側に近いほど大きく、且つ、基端部１４側に向かうほど小さくなる三角分布形状となる。
この上面１１ａ及び下面１１ｂのそれぞれにおける流体圧分布３０ｂ，３０ｃの形状は互いに略同じものとなるが、各薄板１１がロータ２の外周面に対して鋭角をなすように傾斜して配置されているので、これら上面１１ａ及び下面１１ｂにおける各流体圧分布３０ｂ，３０ｃの相対位置が寸法ｓ１だけずれており、薄板１１の基端部１４側から先端部１２側に向かう任意点Ｐにおける上面１１ａ及び下面１１ｂの流体圧を比較した場合、両者で差が生じることとなる。

つまり、薄板１１の長さ方向における任意点Ｐにおいて、下面１１ｂに加わる流体圧（これをＦｂとする）の方が上面１１ａに加わるガス圧（これをＦａとする）よりも高くなるので、薄板１１をロータ２より浮かせるように変形させる方向に作用する。このとき、各薄板１１の先端部１２の近傍では逆となり、上面１１ａにのみ流体圧が加わるが、この力は、ロータ２の外周面と薄板１１の先端との間を流れる流体ｇの流体圧が、薄板１１の先端部１２をロータ２の外周面から浮かせる方向に作用（これをＦｃとする）して打ち消すので、薄板１１の先端をロータ２に対して押さえ込もうとする力を生じさせない。したがって、各薄板１１に加わる流体圧による圧力荷重は、（Ｆｂ＋Ｆｃ）＞Ｆａとなるので、各薄板１１をロータ２の外周面より浮上させるように変形させることが可能となる。
したがって、各薄板１１の上面１１ａ及び下面１１ｂ間に圧力差を生じせしめて、これら薄板１１がロータ２の外周面より浮上するように変形させて非接触状態を形成することができる。なお、蒸気タービン１の運転時には、薄板１１とロータ２とが主として非接触の状態となるが、非接触状態と接触状態とが時系列的に混在した状態となることもある。

以上の説明では、高圧空間８側から加圧された際の差圧を利用して、各薄板１１をロータ２に対して非接触状態にするメカニズムについて説明したが、これ以外にも、ロータ２の回転による動圧効果の作用も同時に受けて各薄板１１が浮上する。
すなわち、各薄板１１は、板厚で決まる所定の剛性をロータ２の軸方向に持つように設計されている。また、各薄板１１は、上述したようにロータ２の回転方向に対してロータ２の外周面となす角が鋭角となるようにステータ７に取付けられており、ロータ２の停止時には、各薄板１１の先端が所定の予圧でロータ２に接触しているが、ロータ２の回転時にはロータ２が回転することで生じる動圧効果によって各薄板１１の先端が浮上するため、薄板１１とロータ２とが非接触状態となる。

上述した構成を有するシール装置１０は、薄板１１のロータ２への非接触状態を適切に実現しながら薄板１１のフラッタによる振動を効果的に抑制する目的で、さらに以下の構成を備えている。
図４乃至図７に示すように、幾つかの実施形態に係るシール装置１０において、各々の薄板１１の先端面１２ａの半径方向位置は、ロータ２の軸方向における先端面１２ａの少なくとも一部の範囲において、高圧空間８側の方が低圧空間９側よりもロータ２の外周面から離れるような第１分布を有している。すなわち、各薄板１１は、薄板先端面１２ａのうち高圧空間８側の端部１２ｂとロータ２の外周面との距離ｄ_１の方が、低圧空間９側の端部１２ｃとロータ２の外周面との距離ｄ_２よりも大きくなるように構成されている。そして、高圧空間８側の端部１２ｂと低圧空間９側の端部１２ｃとの間においては、高圧空間８側から低圧空間９側へ向けて、連続的に又は断続的に、あるいは段階的に薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離が小さくなるように、薄板１１の先端部１２が形成されている。また、薄板１１の先端部１２は、高圧空間８に最も近い軸方向位置における薄板先端面１２ａの半径方向位置が、第１サイドプレート２０の内周縁２０ａよりも半径方向の内側に位置するように構成されている。すなわち、薄板先端面１２ａのうち高圧空間８側の端部１２ｂとロータ２の外周面との距離ｄ_１が、第１サイドプレート２０の内周縁２０ａとロータ２の外周面との距離ｄ_３よりも小さい。
なお、第１分布が形成される「ロータ２の軸方向における先端面１２ａの少なくとも一部の範囲」とは、軸方向において薄板１１の先端面１２ａの全範囲であってもよいし、先端面１２ａの一部の範囲であってもよい。図４乃至図６に示す例では、第１分布が形成される範囲は、高圧空間８側の端部１２ｂから低圧空間９側の端部１２ｃまでの全範囲である。図７に示す例では、第１分布が形成される範囲は、高圧空間８側の一部の領域（第１領域１８）である。

ロータ２の回転時、薄板１１の先端部１２は、上述したように静圧分布によってロータ２の外周面から浮上し、該ロータ２の外周面に対して非接触の状態となる。このとき、可撓性の薄板１１は、基端部１４から先端部１２までの長さ方向において僅かに湾曲した形状となる。ここで、上記したように、各々の薄板１１の先端面１２ａの半径方向位置が上記したような分布を有する場合、高圧空間８側における上述した上向き流れ（図３（ａ）参照）の流量が増加するので、高圧空間８側の端部１２ｂの浮上量の方が低圧空間９側の端部１２ｃの浮上量よりも大きくなる。つまり、図４（ｃ），図５（ｃ），図６（ｃ）に示すように、先端部１２の断面において、高圧空間８側の端部１２ｂの方が低圧空間９側の端部１２ｃよりもロータ２の回転方向下流側に位置することとなる。そのため、薄板１１は、その幅方向に対してねじれ変形する。

一方、図８に示すように、複数の薄板１１はロータ２の周方向に配置されているため、薄板１１の基端部１４を通る円周長さＲ_２は先端部１２を通る円周長さＲ_１よりも大きい。この円周長さＲ_２と円周長さＲ_１との周長差によって、隣り合う薄板１１の基端部１４間の距離ΔＴ_２は先端部１２間の距離ΔＴ_１よりも大きくなる。すなわち、隣り合う薄板１１における先端部１２同士の間隔は、基端部１４同士の間隔よりも狭くなっている。特に、先端部１２同士の間隔は、ロータ２の外周面により近い低圧空間９側において狭くなる。そのため、薄板１１の先端部１２において上述したねじれ変形が発生した場合、低圧空間９側での薄板１１同士の接触が起きやすくなる。このように薄板１１同士が接触すると、薄板１１同士が互いに支持し合うことになるため、フラッタによる薄板１１の振動を抑制することができる。また、例えば、薄板先端面１２ａの半径方向位置が第１サイドプレート２０の内周縁２０ａよりも半径方向の外側である場合、ロータ２の外周面と薄板先端面１２ａとの間の空間が過度に大きくなり、薄板１１が浮上した際にロータ２の外周面と薄板先端面１２ａとの間のクリアランスが広がって、軸シール効果が低下してしまう可能性がある。そのため、上記構成によれば、薄板先端面１２ａの半径方向位置が、第１サイドプレート２０の内周縁２０ａよりも半径方向の内側となるようにしたので、ロータ２の外周面と薄板先端面１２ａとの間の空間を適切に形成でき、軸シール効果を維持しながらフラッタによる振動の抑制が可能となる。

次に、各実施形態に係るシール装置１０の具体的な構成例について説明する。なお、図４乃至図７においては、構成が同じ部位には同一の符号を付し、構成が相違する部位にのみ異なる符号を付している。

図４（ａ）は一実施形態に係るシール装置１０の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板１１の斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示すシール装置１０のＡ方向矢視図である。
一実施形態におけるシール装置１０は、薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離が、ロータ２の軸方向において高圧空間８側から低圧空間９側に向かうにつれて減少するように構成されている。また、薄板先端面１２ａは、ロータ２の軸方向において、高圧空間８側の方が低圧空間９側よりもロータ２の外周面から離れるような傾斜面となっている。
具体的には、薄板１１は、高圧空間８側の端部１２ｂとロータ２の外周面との距離ｄ_１の方が、低圧空間９側の端部１２ｃとロータ２の外周面との距離ｄ_２よりも大きくなるように構成され、且つ、高圧空間８側の端部１２ｂから低圧空間９側の端部１２ｃに向けて直線状に傾斜した構成となっている。高圧空間８側の端部１２ｂは、図示したように角部を有するように形成されてもよいし、図示しないがＲ状に形成されてもよい。

上記構成によれば、薄板先端面１２ａの形状の工夫によって、薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離の分布を調節することで、薄板１１のねじれ変形量を微調整することができる。よって、薄板１１同士を適切に接触させることができる。また、薄板先端面１２ａが単純な傾斜面となっているため、薄板１１の加工が容易である。
なお、図４に示す例では、薄板１１の幅方向において高圧空間８側の端部１２ｂから低圧空間９側の端部１２ｃまでの全ての領域の先端面１２ａを傾斜面としているが、傾斜面の領域はこれに限定されるものではなく、薄板１１の幅方向において高圧空間８側の端部１２ｂと低圧空間９側の端部１２ｃとの間のいずれかの領域に傾斜面が形成されていればよい。例えば、傾斜面は、薄板１１の幅方向において高圧空間８側の端部１２ｂから、低圧空間９側の端部１２ｃよりも高圧空間８側の位置までの領域に形成されてもよい。あるいは、傾斜面は、薄板１１の幅方向において高圧空間８側の端部１２ｂよりも低圧空間９側の位置から、低圧空間９側の端部１２ｃまでの領域に形成されてもよい。あるいは、傾斜面は、薄板１１の幅方向において、高圧空間８側の端部１２ｂと低圧空間９側の端部１２ｃとの間における中央領域に形成されてもよい。

図５（ａ）は他の実施形態に係るシール装置１０の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板１１の斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示すシール装置１０のＢ方向矢視図である。
他の実施形態におけるシール装置１０は、薄板先端面１２ａが、ロータ２の軸方向において高圧空間８側の方が低圧空間９側よりもロータ２の外周面から離れるような段差１２ｄを有するように構成されている。すなわち、高圧空間８側の端部１２ｂと低圧空間９側の端部１２ｃとの間に段差１２ｄが設けられており、段差１２ｄよりも高圧空間８側における薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離ｄ_１が、段差１２ｄよりも低圧空間９側における薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離ｄ_２よりも大きくなっている。

上記構成によれば、薄板先端面１２ａが段差１２ｄで形成されているので、薄板１１の加工が容易である。また、流体の流れ方向において、段差１２ｄから急激にロータ２の外周面と薄板先端面１２ａとの間のクリアランスが小さくなるので、上述した上向き流れ（図３（ａ）参照）を効果的に形成することができる。なお、上記構成では、薄板先端面１２ａの段差の高さを調節することで、薄板１１のねじれ変形量を微調整することができる。

薄板先端面１２ａの段差１２ｄは、薄板１１の幅方向における中点よりも低圧空間９側に位置するように構成してもよい。これにより、高圧空間８側において、ロータ２の外周面と薄板先端面１２ａとの間に十分な空間を確保でき、また、低圧空間９側により近い領域で薄板１１間の隙間に上向き流れを形成することができる。そのため、薄板１１のねじれ変形を促進することができ、薄板１１同士が接触しやすくなる。
また、図示される例では、薄板先端面１２ａが１つの段差１２ｄを有する構成を示しているが、薄板先端面１２ａが２つ以上の段差を有する構成であってもよい。その場合も、段差よりも高圧空間８側における薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離の方が、段差１２ｄよりも低圧空間９側における薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離よりも大きくなるように、各段差が形成される。
さらに、図示される例では、段差１２ｄよりも高圧空間８側の薄板先端面１２ａ及び低圧空間９側の薄板先端面１２ａが何れもロータ２の外周面に平行な構成を示しているが、少なくとも何れかの薄板先端面１２ａが、傾斜面（図４参照）又は湾曲面（図６参照）で形成されていてもよい。

図６（ａ）は他の実施形態に係るシール装置の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板１１の斜視図であり、（ｃ）は（ａ）に示すシール装置のＣ方向矢視図である。
他の実施形態におけるシール装置１０は、薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離が、ロータ２の軸方向において高圧空間８側から低圧空間９側に向かうにつれて減少するように構成されている。また、薄板先端面１２ａは、湾曲した形状となっている。
具体的には、薄板１１は、高圧空間８側の端部１２ｂとロータ２の外周面との距離ｄ_１の方が、低圧空間９側の端部１２ｃとロータ２の外周面との距離ｄ_２よりも大きくなるように構成され、且つ、高圧空間８側の端部１２ｂと低圧空間９側の端部１２ｃの間がロータ２の外周面に対して湾曲した形状となっている。

上記構成によれば、薄板先端面１２ａの形状の工夫によって、薄板先端面１２ａとロータ２の外周面との間の距離の分布を調節することで、薄板１１のねじれ変形量を微調整することができる。よって、薄板１１同士を適切に接触させることができる。

図示される例では、薄板先端面１２ａは、高圧空間８側の端部１２ｂと低圧空間９側の端部１２ｃとの間に変曲点１２ｅが位置したＳ字形状を有している。すなわち、変曲点１２ｅよりも高圧空間８側の薄板先端面１２ａはステータ７側に突出するような湾曲形状となっており、変曲点１２ｅよりも低圧空間９側の薄板先端面１２ａはロータ２側に突出するような湾曲形状となっている。
なお、この実施形態において薄板先端面１２ａの湾曲形状は図示される例に限定されるものではなく、薄板先端面１２ａは、変曲点を有しない形状であってもよい。例えば、薄板先端面１２ａは、高圧空間８側の端部１２ｂから低圧空間９側の端部１２ｃまでの全領域においてロータ２側に突出するような湾曲形状であってもよいし、ステータ７側に突出するような湾曲形状であってもよい。あるいは、薄板先端面１２ａは、２つ以上の変曲点を有する湾曲形状であってもよい。

図７（ａ）は（ａ）はさらに他の実施形態に係るシール装置１０の断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す薄板１１の部分拡大図である。
さらに他の実施形態におけるシール装置１０は、薄板１１の先端面１２ａのうち高圧空間８に最も近い軸方向位置における端部１２ｂの半径方向位置が、第１サイドプレート２０の内周縁２０ａよりも半径方向の内側に位置する。また、薄板１１の先端面１２ａのうち低圧空間９に最も近い軸方向位置における端部１２ｃの半径方向位置が、第２サイドプレート２２の内周縁２２ａよりも半径方向の内側に位置する。

また、シール装置１０は、先端面１２ａが第１領域１８及び第２領域１９を有する薄板１１を備える。
第１領域１８は、薄板１１の先端面１２ａのうちロータ２の軸方向における高圧空間８側に設けられる。この先端面１２ａの第１領域１８において、先端面１２ａの半径方向位置は、低圧空間９側から高圧空間８側に向かってロータ外周面から離れるような分布を有する。一方、第２領域１９は、薄板１１の先端面１２ａのうちロータ２の軸方向における低圧空間９側に設けられる。この先端面１２ａの第２領域１９において、先端面１２ａの半径方向位置は、高圧空間８側から低圧空間９側に向かってロータ外周面から離れるような分布を有する。なお、先端面１２ａの第１領域１８と第２領域とは、薄板１１の軸方向幅の中心を通る線に対して、非対称な形状であってもよい。

上記構成によれば、先端面１２ａのうち高圧空間８側の第１領域１８においては、先端面１２ａの半径方向位置が、低圧空間９側から高圧空間８側に向かってロータ２の外周面から離れるような分布を有しているため、薄板１１の浮上効果を促進する作用が得られる。
一方、先端面１２ａのうち低圧空間９側の第２領域１９においては、先端面１２ａの半径方向位置が、高圧空間８側から低圧空間９側に向かってロータ外周面から離れるような分布を有するので、低圧空間９側における薄板１１間の低圧形成が促進され、先端面１２ａのロータ外周面への押付け作用が生じる。
このように、高圧空間８側の第１領域１８における薄板１１の浮上効果と、低圧空間９側の第２領域１９における薄板１１の押付け作用とによって、薄板１１の安定的な浮上効果が得られる。

なお、本実施形態において、薄板１１の浮上効果又は押付け効果に寄与しないような先端面１２ａの半径方向位置の急峻な分布は、第１領域１８及び第２領域１９として適用されない。具体的には、第１領域１８及び第２領域１９は、ロータ２の軸方向に対する先端面１２ａの傾きが６０°以下の領域にのみ適用されるようにしてもよい。例えば、図７において、低圧空間９側の薄板１１の側面が僅かに切り欠かれている場合、先端面１２ａは低圧空間９側において軸方向から径方向外方へ急峻に立ち上がる形状となる。この端面形状は薄板１１の押付け効果には殆ど寄与しないため、この急峻な切欠き領域は第２領域１９としては適用されない。

一実施形態では、ロータ２の軸方向における第１領域１８の長さをＬ_１とし、ロータ２の軸方向における第２領域１９の長さをＬ_２としたとき、Ｌ_１＞Ｌ_２を満たす。
この構成によれば、高圧空間８側の第１領域１８における薄板１１の浮上効果と、低圧空間９側の第２領域１９における薄板１１の押付け効果とのバランスを適切に確保することができる。

図示される例では、高圧空間８側の第１領域１８は、高圧空間８側の端部１２ｂを含む第１傾斜面１２ａ１によって形成されている。低圧空間９側の第２領域１９は、低圧空間９側の端部１２ｃを含む第２傾斜面１２ａ２によって形成されている。そして、第１傾斜面１２ａ１と第２傾斜面１２ａ２との間には、直線部１２ａ３が設けられている。
第１傾斜面１２ａ１は、高圧空間８側の端部１２ｂから直線部１２ａ３に向けて、ロータ２の外周面との距離が小さくなるように直線状に傾斜した構成となっている。
第２傾斜面１２ａ２は、低圧空間９側の端部１２ｃから直線部１２ａ３に向けて、ロータ２の外周面との距離が小さくなるように直線状に傾斜した構成となっている。
直線部１２ａ３は、ロータ２の軸方向において先端面１２ａの中央領域に形成されている。また、直線部１２ａ３は、ロータ２の外周面との距離が、ロータ２の軸方向において概ね一定となるように構成されている。直線部１２ａ３とロータ２の外周面との距離は、高圧空間８側の端部１２ｂ及び低圧空間９側の端部１２ｃよりも小さくてもよい。

また、薄板１１の先端面１２ａは、ロータ２の径方向における第１領域１８の長さＤ_１が、ロータ２の径方向における第２領域１９の長さＤ_２よりも大きくてもよい。すなわち、Ｄ_１＞Ｄ_２を満たすように、薄板１１の先端面１２ａが構成されていてもよい。
さらに、薄板１１の先端面１２ａは、ロータ２の軸方向における第１領域１８の長さをＬ_１とし、ロータの軸方向における第２領域の長さをＬ_２としたとき、Ｄ_１／Ｌ_１＞Ｄ_２／Ｌ_２を満たすように構成されていてもよい。例えば、図７に示されるように、第１領域１８が第１傾斜面１２ａ１で形成されており、第２領域１９が第２傾斜面１２ａ２で形成されている場合、ロータ２の軸方向と第１傾斜面１２ａ１とのなす角θ_１が、ロータ２の軸方向と第２傾斜面１２ａ２とのなす角θ_２よりも大きい。

例えば、薄板１１間の圧力バランスが崩れて、薄板１１がロータ２の外周面に押し付けられる状態になった場合、薄板１１の摩耗と共に、高圧空間８側と低圧空間９側の上記各分布（例えば傾斜面の形状）が変化していく。このような場合、上記構成によれば、第１領域１８よりもロータ２の径方向における長さの小さい第２領域１９から損失していくので、薄板１１は高圧空間８側の浮上力が得やすい形状に変化する。そのため、薄板１１の摩耗の促進を防止することができる。

図７に示す例では、第１領域１８及び第２領域１９が、直線状の第１傾斜面１２ａ１及び第２傾斜面１２ａ２でそれぞれ形成された場合を示しているが、図示しない例として、第１領域１８及び第２領域１９が、Ｒ状に形成されてもよい。例えば、第１領域１８及び第２領域１９は、それぞれ、軸方向中央がロータ２側へ突出した湾曲形状とする。
なお、図７に示す実施形態では、図４乃至図６における（ｂ），（ｃ）に相当する図面を省略しているが、図７に示す実施形態においても、図４（ｃ）、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示す状態と同様に、ロータ２の回転時には、先端部１２の断面において、高圧空間８側の端部１２ｂの方が低圧空間９側の端部１２ｃよりもロータ２の回転方向下流側に位置し、薄板１１は、その幅方向に対してねじれ変形する。

一実施形態では、上述したシール装置１０は、以下に示す構成をさらに備えていてもよい。
図４乃至図７に示すように、シール装置１０は、複数の薄板１１の基端部１４側を保持する一対のリテーナ２６，２８をさらに備える。そして、第１サイドプレート２０および第２サイドプレート２２は、それぞれ、リテーナ２６，２８と複数の薄板１１の両側面１３ａ，１３ｂとの間に挟まれた状態で、リテーナ２６，２８によって支持される。

具体的な構成として、ステータ７には、リテーナ２６，２８と、第１サイドプレート２０及び第２サイドプレート２２と、複数の薄板１１とを保持するための環状の保持空間４０が形成されている。保持空間４０は、ロータ２の回転軸Ｏに沿った断面においてＴ字形状に形成されている。保持空間４０は、ロータ２の半径方向内周側に形成され、高圧空間８及び低圧空間９に連通する第１空間４１と、ロータ２の半径方向外周側に形成され、第１空間４１に連通する第２空間４２と、を含む。

薄板１１は、基端部１４側の板幅が先端部１２側の板幅より幅広である略Ｔ字形を有しており、基端部１４と先端部１２との間の両側面１３ａ，１３ｂに、先端部１２側より板幅が狭い切欠き部１６ａ，１６ｂが設けられている。

一対のリテーナ２６，２８は、それぞれ、凹部２６ａ，２８ａを有しており、ロータ２の回転軸Ｏを含む断面で見た場合に概ね「コ」字形状をなしている。一対のリテーナ２６，２８は、凹部２６ａ，２８ａには薄板１１の基端部１４が嵌め込まれた状態で第２空間４２に収容されている。すなわち、一対のリテーナ２６，２８は、ロータ２の周方向に多層状に配列される複数の薄板１１の基端部１４を両側面１３ａ，１３ｂから挟み込んで支持するように構成される。このとき、リテーナ２６，２８のロータ２側の側面が、第２空間４２のロータ２側の壁面４２ａ，４２ｂに当接することによって、該リテーナ２６，２８に挟持された薄板１１がステータ７側に支持されるようになっている。

第１サイドプレート２０および第２サイドプレート２２は、それぞれ、ロータ２の半径方向外周側に突出部２０ｂ，２２ｂを有している。突出部２０ｂ，２２ｂは、薄板１１の切欠き部１６ａ，１６ｂに係合するようになっている。そして、第１サイドプレート２０および第２サイドプレート２２は、それぞれ、リテーナ２６，２８と複数の薄板１１の両側面１３ａ，１３ｂとの間に挟まれた状態で、リテーナ２６，２８によって支持される。

なお、図示は省略するが、第２空間４２には、各リテーナ２６，２８間に挟持されて、これらに対する各薄板１１のがたつきを低減するためのスペーサが設けられていてもよい。また、第２空間４２には、環状に配列された複数の薄板１１を、ロータ２の回転軸と同軸をなすように浮上状態に支持するための複数の付勢部材（例えば板バネ）が設けられていてもよい。

上述したように、本発明の実施形態によれば、薄板１１間の隙間に、薄板１１のロータ２側の端部からステータ７側の端部へ向かう上向き流れを形成し、薄板１１をロータ２の外周面から浮上させる適切な静圧分布を形成することができる。よって、ロータ２と薄板１１との非接触状態を安定的に維持できる。
また、高圧空間８側における上述の上向き流れの流量が増加するとともに、低圧空間９側における薄板１１間の隙間が比較的狭くなり、上向き流れに起因した薄板１１のねじれ変形に伴う低圧空間９側での薄板１１同士の接触が起きやすくなる。よって、フラッタによる薄板１１の振動を抑制することができる。

本発明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。
例えば、上述の実施形態では、本実施形態に係るタービンの一例として蒸気タービン１について説明したが、本実施形態に係るタービンはこれに限定されるものではなく、図１１に示すガスタービン５１等の他のタービンであってもよい。

図９に示すガスタービン５１は、圧縮空気を生成するための圧縮機５３と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるための燃焼器５４と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン５５と、を備える。例えば発電用のガスタービン５１の場合、タービン５５には不図示の発電機が連結され、タービン５５の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。この種のガスタービン５１では、タービン５５の回転エネルギーがロータ５２（図１のロータ２に対応）を介して圧縮機５３の動力源として用いられる。

具体的には、タービン５５は、ロータ５２側に設けられた複数の動翼５６（図１の動翼６に対応）と、ケーシング５７ａ及び該ケーシング５７ａ側に設けられた複数の静翼５７ｂ（図１の静翼７ｂに対応）を含むステータ（静止部）５７と、静翼５７ｂの先端に設けられたシール装置５０と、を備える。このシール装置５０として、上述したシール装置１０を用いることができる。
複数の動翼５６と複数の静翼５７ｂとは、ロータ５２の回転軸Ｏの方向（以下、軸方向と称する）に交互に配列されている。軸方向に沿って流れる燃焼ガスが動翼５６及び静翼５７ｂを通過することによってロータ５２が回転し、ロータ５２に与えられた回転エネルギーが軸端から取り出されて発電等に利用されるようになっている。

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」、「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。

１ 蒸気タービン
２ ロータ
４ 蒸気入口
６ 動翼
７ ステータ
７ａ ケーシング
７ｂ 静翼
８ 高圧空間
８ｂ 静翼
９ 低圧空間
１０ シール装置
１１ 薄板
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 先端部
１２ａ 薄板先端面
１２ａ１ 第１傾斜面
１２ａ２ 第２傾斜面
１２ａ３ 直線部
１２ｂ 高圧空間側の端部
１２ｃ 低圧空間側の端部
１２ｄ 段差
１２ｅ 変曲点
１３ａ 第１側面
１３ｂ 第２側面
１４ 基端部
１６ａ、１６ｂ 切欠き部
１８ 第１領域
１９ 第２領域
２０ 第１サイドプレート
２２ 第２サイドプレート
２６，２８ リテーナ
４０ 保持空間
５１ ガスタービン
５２ ロータ
５３ 圧縮機
５４ 燃焼器
５５ タービン
５６ 動翼
５７ ステータ
５７ａ ケーシング
５７ｂ 静翼
５８ 高圧空間
５８ｂ 静翼
５９ 低圧空間
５０ シール装置

Claims (13)

1. 高圧空間と低圧空間とを隔てるようにロータの周囲に設けられるタービンのシール装置であって、
   前記ロータの外周面に沿って配列され、前記ロータの外周面に対向する薄板先端面をそれぞれ有する複数の薄板と、
   前記高圧空間に面するように設けられ、前記複数の薄板の高圧空間側の第１側面のうち外周側領域を覆う第１サイドプレートと、
   前記低圧空間に面するように設けられ、前記複数の薄板の低圧空間側の第２側面のうち外周側領域を覆う第２サイドプレートと、を備え、
   各々の前記薄板の前記第１側面は、前記第２サイドプレートによって前記第２側面が覆われた領域よりも、前記ロータの半径方向における内側まで前記第１サイドプレートによって覆われており、
   各々の前記薄板の前記薄板先端面の半径方向位置は、前記ロータの軸方向における前記薄板先端面の少なくとも一部の範囲において、前記高圧空間側の方が前記低圧空間側よりも前記ロータの外周面から離れるような分布を有し、且つ、前記高圧空間に最も近い軸方向位置における前記薄板先端面の半径方向位置は前記第１サイドプレートの内周縁よりも前記半径方向の内側に位置することを特徴とするタービン用シール装置。
2. 前記薄板先端面と前記ロータの外周面との間の距離が、前記ロータの軸方向において前記高圧空間側から前記低圧空間側に向かうにつれて減少することを特徴とする請求項１に記載のタービン用シール装置。
3. 前記薄板先端面は、前記ロータの軸方向において、前記高圧空間側の方が前記低圧空間側よりも前記ロータの外周面から離れるような傾斜面であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタービン用シール装置。
4. 前記薄板先端面は、前記ロータの軸方向において、前記高圧空間側の方が前記低圧空間側よりも前記ロータの外周面から離れるような段差を有することを特徴とする請求項１に記載のタービン用シール装置。
5. 前記薄板先端面の前記段差は、前記薄板の幅方向における中点よりも前記低圧空間側に位置することを特徴とする請求項４に記載のタービン用シール装置。
6. 前記複数の薄板の基端部側を保持するリテーナをさらに備え、
   前記第１サイドプレートおよび前記第２サイドプレートは、それぞれ、前記リテーナと前記複数の薄板の両側面との間に挟まれた状態で、前記リテーナによって支持されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のタービン用シール装置。
7. 各々の前記薄板の前記薄板先端面は、
   前記薄板先端面のうち前記ロータの軸方向における前記高圧空間側の第１領域において、前記薄板先端面の半径方向位置が、前記低圧空間側から前記高圧空間側に向かって前記外周面から離れるような前記分布を有し、且つ、
   前記薄板先端面のうち前記ロータの軸方向における前記低圧空間側の第２領域において、前記薄板先端面の半径方向位置が、前記高圧空間側から前記低圧空間側に向かって前記外周面から離れるような分布を有する
   請求項１乃至６の何れか一項に記載のタービン用シール装置。
8. 前記ロータの軸方向における前記第１領域の長さをＬ_１とし、前記ロータの軸方向における前記第２領域の長さをＬ_２としたときＬ_１＞Ｌ_２を満たすことを特徴とする請求項７に記載のタービン用シール装置。
9. 各々の前記薄板の前記薄板先端面は、
   前記ロータの径方向における前記第１領域の長さＤ_１が、前記ロータの径方向における前記第２領域の長さＤ_２よりも大きい
   ことを特徴とする請求項７に記載のタービン用シール装置。
10. 各々の前記薄板の前記薄板先端面は、
    前記ロータの軸方向における前記第１領域の長さをＬ_１とし、前記ロータの軸方向における前記第２領域の長さをＬ_２としたとき、Ｄ_１／Ｌ_１＞Ｄ_２／Ｌ_２を満たすことを特徴とする請求項９に記載のタービン用シール装置。
11. 各々の前記薄板の先端部は、前記ロータの回転時、前記高圧空間側の端部の方が前記低圧空間側の端部よりも前記ロータの回転方向下流側に位置するようねじれ変形するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のタービン用シール装置。
12. タービン翼を有するロータと、
    前記ロータの周囲の環状空間を高圧空間と低圧空間とに隔てるようにロータの周囲に設けられた請求項１乃至１１の何れか一項に記載のタービン用シール装置と、を備えることを特徴とするタービン。
13. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載のタービン用シール装置用の薄板。
    

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