JP2009036118A - 軸流排気型タービン - Google Patents

Abstract

【課題】 軸流排気室における圧力損失を軽減し、圧力回復量を増加させるとともに、製造コストの増大を防止することができる軸流排気型タービンを提供する。
【解決手段】 回転軸線Ｃに沿う方向に流体が流れることにより回転駆動される複数段の動翼１０，１０Ｌを含む排気タービン部２と、動翼１０，１０Ｌを回転駆動した流体が流入する軸流排気室４と、を備え、軸流排気室４の外周側壁面２１は、排気タービン部２における最も下流に配置された動翼１０Ｌの下流側から、回転軸線Ｃに対して約１５°以上の角度で、流体流れの下流側に向かって径方向外側に傾斜していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タービン、特に軸流排気型の蒸気タービンに用いて好適な軸流排気型タービンに関する。

従来、軸流蒸気タービンなどの軸流排気型タービンでは、排気タービン部出口から流出した蒸気流などの流体流の圧力を回復させる軸流排気室が、排気タービン部の下流側に配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上述の軸流排気室による圧力回復性能は、排気タービン部に設けられた動翼のうちの最も下流側に配置されたタービン動翼（以下、タービン最終動翼と表記する。）より下流側の外壁面形状と内壁面形状、および、排気タービン部出口面積と軸流排気室出口面積との断面積比などのパラメータにより左右されることが知られている。
特開２００２−３２７６０４号公報

近年では、軸流蒸気タービンにおけるタービン最終動翼（例えば高圧および低圧排気タービンを備える軸流蒸気タービンの場合には低圧排気タービンのタービン最終動翼）は、長翼化するとともに、高周速化する傾向にある。特に、動翼の先端部では高周速化する傾向が顕著になっている。すると、上述のタービン最終動翼の下流側、つまり排気タービン部の出口において衝撃波が発生する可能性が高くなる。
このような衝撃波が発生すると、従来の軸流蒸気タービンで用いられていた軸流排気室の形状では、十分な圧力回復が得られないという問題があった。

さらに、タービン動翼の長翼化が図られると、排気タービン部や軸流排気室の径寸法も大きくなり、軸流排気型タービンの製造コストが増大するという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、軸流排気室における圧力損失を軽減し、圧力回復量を増加させるとともに、製造コストの増大を防止することができる軸流排気型タービンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の軸流排気型タービンは、回転軸線に沿う方向に流体が流れることにより回転駆動される複数段の動翼を含む排気タービン部と、前記動翼を回転駆動した前記流体が流入する軸流排気室と、を備え、前記軸流排気室の外周側壁面は、前記排気タービン部における最も下流に配置された前記動翼の下流側から、前記回転軸線に対して約１５°以上の角度で、前記流体流れの下流側に向かって前記径方向外側に傾斜していることを特徴とする。

本発明によれば、軸流排気室における流体が流れる流路断面積は、最も下流に配置された動翼の下流側である軸流排気室の入口から拡大している。そのため、動翼を回転駆動させた流体は、軸流排気室に流入すると同時に流速が低下し、衝撃波の発生が抑制される。

さらに、最も下流に配置された動翼の下流側から軸流排気室の外周側壁面を、約１５°以上の角度で傾斜させているため、動翼を回転駆動させた流体は、軸流排気室に流入すると流速がより大きく低下することになり、衝撃波の発生が抑制される。
このように、本発明に係る軸流排気型タービンの軸流排気室は、衝撃波の発生を抑制することで軸流排気室における圧力損失量を抑えることができ、従来の軸流排気室と比較して、軸流排気室に流入した流体の静圧回復量を増加させることができる。

軸流排気室の外周側壁面の傾斜を、従来の軸流排気室に係る傾斜より大きくすることで、軸流排気室における入口側面積と出口側面積との比が等しい場合、本発明に係る軸流排気型タービンの軸流排気室は、従来の軸流排気室と比較して回転軸線に沿う方向の長さを短くできる。そのため、軸流排気型タービンをコンパクトにすることができ、製造コストの増大を防止することができる。

上記発明においては、前記軸流排気室の内部には、前記回転軸線の周りに内周側壁面が設けられ、該内周側壁面は、前記流体流れの下流側に向かって前記径方向外側に傾斜していることが望ましい。

本発明によれば、内周側壁面を傾斜させることにより、軸流排気室の入口側面積と出口側面積との比が設定しやすくなる。

上記発明においては、前記軸流排気室の外周側壁面には、前記流体流れの上流側に第１傾斜部と、下流側に第２傾斜部と、が設けられ、前記第１傾斜部は、前記第２傾斜部よりも傾斜角が大きいことが望ましい。

本発明によれば、傾斜角の大きな第１傾斜部を流体流れの上流側、つまり軸流排気室の入口近傍に配置することにより、軸流排気室の入口近傍における流路面積が下流側に向かって速やかに拡大する。そのため、軸流排気室に流入した流体流れは速やかに減速され、衝撃波の発生が抑制される。

上記発明においては、前記最も下流に配置された動翼と対向する前記排気タービン部の外周側壁面は、前記最も下流に配置された動翼の上流側から下流に向かって、前記軸流排気室の外周側壁面と略同じ傾斜で、前記軸流排気室の外周側壁面と略連続するように延びていることが望ましい。

本発明によれば、軸流排気室の入口近傍において流路面積が急激に変化しないため、流体の流れを乱すことなく、流速を低下させることができる。そのため、流れの乱れによる圧力損失の発生を防止することができる。

本発明の軸流排気型タービンによれば、軸流排気室における流体が流れる流路断面積を、最も下流に配置された動翼の下流側である軸流排気室の入口から拡大しているため、軸流排気室における圧力損失を軽減し、圧力回復量を増加させるとともに、製造コストの増大を防止するという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る軸流排気型の蒸気タービンについて図１から図４を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る蒸気タービンの概略を説明する模式図である。
蒸気タービン（軸流排気型タービン）１には、図１に示すように、蒸気の供給を受けて回転駆動されるタービン部（排気タービン部）２と、タービン部２を回転軸線Ｃ回りに回転可能に支持する回転軸３と、タービン部２から排出された蒸気が流入する軸流排気室４と、が設けられている。

なお、タービン部２は、図１に示すように単段のタービン部２を備える形式に限られることなく、高圧タービン部と低圧タービン部とを組み合わせたもの等、公知の形式に適用することができ、特に限定するものではない。このような構成のタービン部２を適用する場合には、蒸気流れにおける最も下流側に配置され、軸流排気室４の直前に配置された低圧タービン部が本実施形態で説明するタービン部２に相当する。

タービン部２は、ボイラや過熱器などの蒸気供給部から供給された蒸気により回転駆動されるものである。
タービン部２には、図１に示すように、蒸気の供給を受けて回転駆動力を発生させる動翼１０と静翼１１とが設けられている。

動翼１０は、回転軸３に取り付けられているとともに、回転軸線Ｃ方向に複数の段を構成するように配置されている。これらの動翼１０のうち、蒸気流れの最も下流側に配置された動翼１０を最終段動翼１０Ｌと表記する。静翼１１は、タービン部２を覆うケーシング１５に取り付けられているとともに、回転軸線Ｃ方向に複数の段を構成するように配置されている。
動翼１０の段と、静翼１１の段とは回転軸線Ｃ方向に沿って交互に配置され、最終段動翼１０Ｌが最も蒸気流れの下流側に配置されている。

タービン部２の出口近傍領域、つまり、最終段動翼１０Ｌと対向する領域におけるケーシング１５の内周面である動翼外周側壁面１６は、回転軸線Ｃと略沿う方向に延びる略円筒状の形状に形成されている。さらに、タービン部２の入口領域および中央領域におけるケーシング１５の内周面と動翼外周側壁面１６との間、つまり最終段動翼１０Ｌと最終段動翼１０Ｌの上流側に隣接して配置された静翼１１との間に対向する部分には径方向外側に延びる段差面１７が形成されている。

なお、タービン部２において蒸気の流路面積は、蒸気流れの上流側から下流側に向かって、広くなるように形成されている。そのため、動翼１０および静翼１１は、蒸気流れの上流側から下流側に向かって、径方向の長さである翼高さが高くなるように形成されている。言い換えると、タービン部２における蒸気流入側の段に配置された動翼１０および静翼１１と比較して、蒸気流出側の段には、翼高さが高い動翼１０および静翼１１が配置されている。

回転軸３は略円柱状の部材であって、タービン部２を回転可能に支持するとともに、動翼１０により回転駆動されるものである。回転軸３には、上述のように回転軸線Ｃに沿って複数段の動翼１０が取り付けられている。
例えば、本実施形態の蒸気タービン１を発電設備に用いる場合には、タービン部２で発生された回転駆動力は、回転軸３を介して発電機に伝達される。

軸流排気室４は、タービン部２から排出された蒸気流れの静圧を回復させる環状ディフューザであって、タービン部２から流出した蒸気を復水器（図示せず）に導くものである。軸流排気室４は、径方向外側に配置された外周側壁面２１と、径方向内側に配置された内周側壁面２２とから主に構成され、回転軸線Ｃに沿う方向の長さが、最終段動翼１０Ｌの翼高さに対して約２．４倍以下となるように構成されている。

外周側壁面２１はケーシング１５の一部を構成し、蒸気流れの下流側に向かって径方向外側である回転軸線Ｃから離れる方向に傾斜する略円錐状の壁面である。具体的には、回転軸線Ｃに対して約２０°の角度で径方向外側に傾斜する壁面である。
外周側壁面２１は最終段動翼１０Ｌの下流側、つまりタービン部２の出口直後から傾斜するように構成され、軸流排気室４の出口に至るまで略直線状に延びている。

内周側壁面２２は軸流排気室４の内部に配置され、外周側壁面２１と同様に、蒸気流れの下流側に向かって径方向外側である回転軸線Ｃから離れる方向に傾斜する略円錐状の壁面である。
具体的には、タービン部２の出口面積と、軸流排気室４の出口面積との面積比が約１．８倍程度になるように、内周側壁面２２の傾斜角が定められている。
このように、内周側壁面２２の傾斜角を定めることで、軸流排気室４内を流れる蒸気が、外周側壁面２１から剥離することを防止することができ、ストールの発生を防止することができる。

次に、上記の構成からなる蒸気タービン１における作用について説明する。
図１および２に示すように、タービン部２に供給された蒸気は、静翼１１および動翼１０の間を流れることにより、動翼１０を回転駆動させる。最終段動翼１０Ｌを通過した蒸気は、タービン部２から軸流排気室４に流入し、外周側壁面２１に沿って下流側に向かって流れる。

外周側壁面２１は軸流排気室４の入口から傾斜しているため、蒸気流れの流速は、軸流排気室４の入口から低下し、特に図1における点線で囲まれた領域で発生しやすい衝撃波の発生が抑制される。その後、蒸気流れは、下流側つまり軸流排気室４の出口側に向かって流れるにともない、軸流排気室４の流路断面積が増加するため、その流速が低下して静圧が回復される。静圧が回復された蒸気は軸流排気室４の出口から復水器に流入する。

図２は、図１の軸流排気室における蒸気流れの全圧および静圧の変化を表すグラフである。図３は、従来の軸流排気室における蒸気流れの全圧および静圧の変化を表すグラフである。
図２および図３における横軸は、軸流排気室における回転軸線Ｃに沿う方向の位置を表し、左端が軸流排気室４の入口端、つまりタービン部２の出口を示しており、右端が軸流排気室４の出口端を示している。縦軸は、蒸気流れにおける圧力を表している。

軸流排気室４における蒸気流れの静圧は、図２における実線で示すように、軸流排気室４の入口端から出口端に向かって継続的に増加している。つまり、部分的にであっても減少することなく増加している。ここで、静圧の増加量、つまり静圧回復量は図２における矢印で示されている。
一方で、従来の軸流排気室、つまり回転軸線Ｃに対する外周側壁面の傾きが約８°の軸流排気室に係る静圧は、図３における実線で示すように、軸流排気室４の入口端で一度減少し、その後出口端に向かって増加している。静圧回復量は、同様に、図３における矢印で示されている。
そのため、本実施形態の軸流排気室４における蒸気流れの静圧回復量は、図２および図３に示すように、従来の軸流排気室に係る静圧回復量と比較して大きくなっている。

さらに、軸流排気室４における蒸気流れの全圧は、図２における点線で示すように、軸流排気室４の入口近傍で一度大きく減少し、その後、出口側に向かって緩やかに減少している。ここで、入口近傍における全圧の減少は、後述する従来の軸流排気室における入口近傍における全圧の減少と比較して、減少量が少なく抑えられている。
一方で、従来の軸流排気室に係る全圧は、図３における点線で示すように、軸流排気室４の入口端で大きく減少し、その後、出口側に向かって緩やかに減少している。

従来の軸流排気室に係る入口端における大きな全圧の減少は、軸流排気室４の入口近傍、つまり最終段動翼１０の径方向外側の後流側に発生する衝撃波によるものと考えられる。言い換えると、本実施形態の軸流排気室４では、上述の衝撃波の発生が抑制されているため、全圧の減少が抑制されている。
そのため、上述のように軸流排気室４の入口近傍において、静圧の減少が発生せず、静圧回復量が大きくなる。

本実施形態の軸流排気室４では、外周側壁面２１が最終段動翼１０の後流側の直後から径方向外側に約２０°の角度で傾斜しているため、軸流排気室４の流路断面積は、従来の軸流排気室と比較して、急激に広くなる。すると、軸流排気室４に流入した蒸気流れの流速は、従来の軸流排気室と比較して速やかに低下することから、本実施形態の軸流排気室４は、衝撃波の発生を抑制する効果を奏すると同時に、蒸気流れの静圧を速やかに回復させる効果を奏する。

図４は、軸流排気室の外周側壁面の傾斜角と、全圧損失の関係を説明するグラフである。図４における横軸は、回転軸線Ｃに対する外周側壁面２１の傾斜角を示すものであり、縦軸は、軸流排気室４における蒸気流れの全圧損失を示すものである。
軸流排気室４に係る全圧損失は、外周側壁面２１の傾斜角が従来の傾斜角８°から約１５°を経て約２０°を超えても減少し続けることが、図４のグラフに示されている。つまり、外周側壁面２１の傾斜角が大きくなるにつれて、上述の衝撃波の発生が抑制されるため、全圧損失が減少することが示されている。

上記の構成によれば、軸流排気室４における蒸気が流れる流路断面積は、最も下流に配置された最終段動翼１０Ｌの下流側である軸流排気室４の入口から拡大している。そのため、動翼１０を回転駆動させた蒸気は、軸流排気室４に流入すると同時に流速が低下し、衝撃波の発生が抑制される。

さらに、最も下流に配置された最終段動翼１０Ｌの下流側から軸流排気室４の外周側壁面２１を、約１５°以上の角度である約２０°以上の角度で傾斜させているため、動翼１０を回転駆動させた蒸気は、軸流排気室４に流入すると流速がより大きく低下することになり、衝撃波の発生が抑制される。
このように、本実施形態に係る蒸気タービン１の軸流排気室４は、衝撃波の発生を抑制することで軸流排気室４における圧力損失量を抑えることができ、従来の軸流排気室と比較して、軸流排気室４に流入した蒸気の静圧回復量を増加させることができる。

軸流排気室４の外周側壁面２１の傾斜を、従来の軸流排気室に係る傾斜より大きくすることで、軸流排気室４における入口側面積と出口側面積との比が等しい場合、本実施形態に係る蒸気タービン１の軸流排気室４は、従来の軸流排気室と比較して回転軸線Ｃに沿う方向の長さを短くできる。そのため、蒸気タービン１をコンパクトにすることができ、製造コストの増大を防止することができる。

具体的には、従来の外周側壁面２１の傾斜角が約８°の蒸気タービンにおけるタービン部２の出口から軸流排気室４の出口までの距離、つまり軸流排気室４の回転軸線Ｃに沿う方向の長さが、最終段動翼１０Ｌの翼高さに対して約３．６倍の長さであるのに対して、本実施形態に係る蒸気タービン１では、約２．４倍の長さ以下に抑えることができ、蒸気タービン１をコンパクトにすることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図５を参照して説明する。
本実施形態の蒸気タービンの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、軸流排気室の形状が異なっている。よって、本実施形態においては、図５を用いて軸流排気室周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図５は、本実施形態に係る蒸気タービンにおける軸流排気室の構成を説明する部分拡大断面図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

蒸気タービン（軸流排気型タービン）１０１には、図５に示すように、蒸気の供給を受けて回転駆動されるタービン部２と、タービン部２を回転軸線Ｃ回りに回転可能に支持する回転軸３と、タービン部２から排出された蒸気が流入する軸流排気室１０４と、が設けられている。

軸流排気室１０４は、タービン部２から排出された蒸気流れの静圧を回復させる環状ディフューザであって、タービン部２から流出した蒸気を復水器（図示せず）に導くものである。軸流排気室１０４は、径方向外側に配置された外周側壁面１２１と、径方向内側に配置された内周側壁面２２とから主に構成され、回転軸線Ｃに沿う方向の長さが、最終段動翼１０Ｌの翼高さに対して約２．４以下となるように構成されている。

外周側壁面１２１はケーシング１５の一部を構成し、蒸気流れの下流側に向かって径方向外側である回転軸線Ｃから離れる方向に傾斜する略円錐状の壁面である。
外周側壁面１２１には、軸流排気室１０４の入口近傍に設けられた傾斜面である第１傾斜部１２２と、第１傾斜部１２２より出口側にもうけられた傾斜面である第２傾斜部１２３とが設けられている。

第１傾斜部１２２は、第２傾斜部１２３よりも傾斜角が大きな傾斜面であって、軸流排気室１０４の入口近傍のみ、言い換えるとタービン部２の出口近傍のみに形成されたものである。
第２傾斜部１２３は、回転軸線Ｃに対して約２０°の角度で傾斜する傾斜面であって、第１傾斜部１２２と接続部から軸流排気室１０４の出口に至るまで略直線状に延びている。

次に、上記の構成からなる蒸気タービン１０１における作用について説明する。
なお、蒸気が軸流排気室１０４に流入するまでは、第１の実施形態に係る蒸気タービン１における作用と同様であるので、その説明を省略する。
図５に示すように、蒸気はタービン部２から軸流排気室１０４に流入すると、まず、外周側壁面１２１の第１傾斜部１２２に沿って下流側に向かって流れる。

第１傾斜部１２２は、傾斜角が約２０°の第２傾斜部１２３よりも傾斜角が大きいため、蒸気流れの流速は、軸流排気室４の入口からより低下し、衝撃波の発生がより抑制される。
その後、蒸気流れは第２傾斜部１２３に沿って下流側、つまり軸流排気室４の出口側に向かって流れ、軸流排気室４の流路断面積の増加とともに、その流速が低下して静圧が回復される。

上記の構成によれば、傾斜角の大きな第１傾斜部１２２を蒸気流れの上流側、つまり軸流排気室１０４の入口近傍に配置することにより、軸流排気室１０４の入口近傍における流路面積が下流側に向かって速やかに拡大する。そのため、本実施形態の蒸気タービン１０１では、軸流排気室１０４に流入した蒸気流れは速やかに減速されるため、衝撃波の発生を抑制することができる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態の蒸気タービンの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、軸流排気室の形状が異なっている。よって、本実施形態においては、図６を用いて軸流排気室周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る蒸気タービンにおける軸流排気室の構成を説明する部分拡大断面図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

蒸気タービン（軸流排気型タービン）２０１には、図６に示すように、蒸気の供給を受けて回転駆動されるタービン部２と、タービン部２を回転軸線Ｃ回りに回転可能に支持する回転軸３と、タービン部２から排出された蒸気が流入する軸流排気室２０４と、が設けられている。

軸流排気室２０４は、タービン部２から排出された蒸気流れの静圧を回復させる環状ディフューザであって、タービン部２から流出した蒸気を復水器（図示せず）に導くものである。
軸流排気室２０４は、径方向外側に配置された外周側壁面２１と、径方向内側に配置された内周側壁面２２と、内周側壁面２２から径方向外側に向かって延びるストラット２２３と、回転軸線Ｃを中心とした周方向に沿って延びる整流板２２４と、から主に構成されている。

ストラット２２３は、内周側壁面２２から径方向外側に向かって、言い換えると、内周側壁面２２から外周側壁面２１に向かって延びるとともに、回転軸線Ｃに沿って延びる略板状の部材である。本実施形態では、回転軸線Ｃを中心とした周方向の全周にわたって等間隔に並んで、言い換えると、放射状に並んで配置された例に適用して説明する。なお、ストラット２２３は、上述のように、周方向の全周にわたって配置されていてもよいし、内周壁面２２の下方（図６の下方）にのみ配置されていてもよく、特に限定するものではない。

整流板２２４は、回転軸線Ｃを中心とする周方向に沿って延びるとともに、外周側壁面２１に沿って延びる略円筒状の部材である。整流板２２４は、回転軸線Ｃと略同軸に、ストラット２２３に支持されている。

次に、上記の構成からなる蒸気タービン２０１における作用について説明する。
なお、蒸気が軸流排気室２０４に流入するまでは、第１の実施形態に係る蒸気タービン１における作用と同様であるので、その説明を省略する。
図６に示すように、蒸気はタービン部２から軸流排気室２０４に流入すると、外周側壁面２１に沿って下流側に向かって流れる。

軸流排気室２０４内を下流側に向かって流れる蒸気流れは、ストラット２２３および整流板２２４の間を流れ、軸流排気室２０４の出口に向かって流れる。整流板２２４は、外周側壁面２１に沿って延びるため、ストラット２２３および整流板２２４の間を流れる蒸気流れは、外周側壁面２１に沿う方向に流れる。

上記の構成によれば、ストラット２２３および整流板２２４により、軸流排気室２０４内を流れる蒸気の流れを外周側壁面２１に沿う方向に流すことができるため、外周側壁面２１から蒸気流れが剥離することを防止し、ストールの発生を防止することができる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の蒸気タービンの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、タービン部の形状が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いてタービン部周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る蒸気タービンにおけるタービン部および軸流排気室の構成を説明する部分拡大断面図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

蒸気タービン（軸流排気型タービン）３０１には、図７に示すように、蒸気の供給を受けて回転駆動されるタービン部３０２と、タービン部３０２を回転軸線Ｃ回りに回転可能に支持する回転軸３と、タービン部３０２から排出された蒸気が流入する軸流排気室４と、が設けられている。

タービン部３０２の出口近傍領域におけるケーシング１５の内周面である動翼外周側壁面３１６は、軸流排気室４の外周側壁面２１と略連続した面として形成されている。具体的には、動翼外周側壁面３１６は、段差面１７から蒸気流れの下流側に向かって径方向外側に傾斜して形成され、動翼外周側壁面３１６の回転軸線Ｃに対する傾斜角は外周側壁面２１と略同じ角度に形成されている。

最終段動翼１０Ｌにおける径方向外側の端部には、最終段動翼１０Ｌと動翼外周側壁面３１６との間から下流側に漏れる蒸気流れを遮るシール部３１０が設けられている。
シール部３１０は、例えば動翼外周側壁面３１６に沿って配置されたラビリンス構造の部材であって、動翼外周側壁面３１６との間に、最終段動翼１０Ｌと動翼外周側壁面３１６との干渉を防止するクリアランスが形成されている。

次に、上記の構成からなる蒸気タービン３０１における作用について説明する。
図７に示すように、タービン部３０２に供給された蒸気は、静翼１１および動翼１０の間を流れることにより、動翼１０を回転駆動させる。最終段動翼１０Ｌを通過した蒸気は、タービン部２から軸流排気室４に流入し、外周側壁面２１に沿って下流側に向かって流れる。

外周側壁面２１は、タービン部３０２の出口近傍に設けられた動翼外周側壁面３１６から略連続して傾斜しているため、蒸気流れは流れが乱されることなく軸流排気室４に流入する。つまり、動翼外周側壁面３１６と外周側壁面２１とは傾斜角が略同じであるため、蒸気流れは軸流排気室４の入口から、外周側壁面２１から剥離することなく流れる。
以後の蒸気流れは第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

上記の構成によれば、動翼外周側壁面３１６と外周側壁面２１とは傾斜角が略同じであるため、軸流排気室４の入口近傍において流路面積が急激に変化せず、蒸気の流れを乱すことなく流速を低下させることができる。そのため、蒸気流れの乱れによる圧力損失の発生を防止することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、軸流排気型の蒸気タービンより構成されているものに適用して説明したが、その他各種の軸流排気型のタービンに適用することができるものである。

本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの概略を説明する模式図である。 図１の軸流排気室における蒸気流れの全圧および静圧の変化を表すグラフである。 従来の軸流排気室における蒸気流れの全圧および静圧の変化を表すグラフである。 軸流排気室の外周側壁面の傾斜角と、全圧損失の関係を説明するグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る蒸気タービンにおける軸流排気室の構成を説明する部分拡大断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る蒸気タービンにおける軸流排気室の構成を説明する部分拡大断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る蒸気タービンにおけるタービン部および軸流排気室の構成を説明する部分拡大断面図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１ 蒸気タービン（軸流排気型タービン）
２，３０２ タービン部（排気タービン部）
４，１０４，２０４ 軸流排気室
１０ 動翼
１０Ｌ 最終段動翼
１１ 静翼
２１，１２１ 外周側壁面
２２ 内周側壁面
１２２ 第１傾斜部
１２３ 第２傾斜部
３１６ 動翼外周側壁面
Ｃ 回転軸線

Claims (4)

1. 回転軸線に沿う方向に流体が流れることにより回転駆動される複数段の動翼を含む排気タービン部と、
   前記動翼を回転駆動した前記流体が流入する軸流排気室と、を備え、
   前記軸流排気室の外周側壁面は、前記排気タービン部における最も下流に配置された前記動翼の下流側から、前記回転軸線に対して約１５°以上の角度で、前記流体流れの下流側に向かって前記径方向外側に傾斜していることを特徴とする軸流排気型タービン。
2. 前記軸流排気室の内部には、前記回転軸線の周りに内周側壁面が設けられ、
   該内周側壁面は、前記流体流れの下流側に向かって前記径方向外側に傾斜していることを特徴とする請求項１記載の軸流排気型タービン。
3. 前記軸流排気室の外周側壁面には、前記流体流れの上流側に第１傾斜部と、下流側に第２傾斜部と、が設けられ、
   前記第１傾斜部は、前記第２傾斜部よりも傾斜角が大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の軸流排気型タービン。
4. 前記最も下流に配置された動翼と対向する前記排気タービン部の外周側壁面は、前記最も下流に配置された動翼の上流側から下流に向かって、前記軸流排気室の外周側壁面と略同じ傾斜で、前記軸流排気室の外周側壁面と略連続するように延びていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の軸流排気型タービン。

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