JP2016075203A - 蒸気タービン - Google Patents

Abstract

【課題】前進用タービン及び後進用タービンを備える蒸気タービンの高効率化を実現する。
【解決手段】蒸気タービンは前進用タービンと後進用タービンと排気室が内側に形成される第１ケーシングとを備える。後進用タービンは第１ケーシングとの間に排気室が形成される第２ケーシングを含む。第２ケーシングの最下流位置は、後進用タービンの軸方向において後進用タービンの最終段落の最下流位置よりも上流側にある。
【選択図】 図２

Description

本開示は、蒸気タービンに関する。

舶用の蒸気タービンとして、前進用タービンと、前記前進用タービンと回転軸を共有し、前記前進用タービンの蒸気流れの方向と逆方向に蒸気が流れるよう構成された後進用タービンとを有する蒸気タービンが知られている。

このような蒸気タービンは、前進用タービンを蒸気が流れる際の回転方向と後進用タービンを蒸気が流れる際の回転方向とが逆方向となるよう構成されている。このため、蒸気の流入先を前進用タービンと後進用タービンとで切り替えることにより、回転軸の回転力が伝達されるプロペラ（推進器）の回転方向を切り替えて、船舶等を前進又は後進させることができる。

特許文献１には、このような蒸気タービンにおいて、前進用タービンを通過した蒸気が後進用タービンに流れ込むのを阻害するための流入防止部を排気室に設けることにより、前進時における後進用タービンの空転損失を防止する旨が記載されている。

特開２００７−９２５３７号公報

特許文献１に記載の蒸気タービンでは、前進時における後進用タービンの空転損失を防止することにより蒸気タービンの効率向上を図っている。
ところで、前進用タービン及び後進用タービンを備える蒸気タービンにおいて高効率化を実現するためには、空転損失を防止するのみでは限界があり、他の観点からも検討を行う必要がある。

本発明は、上述したような課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、前進用タービン及び後進用タービンを備える蒸気タービンの高効率化を実現することである。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンは、前進用タービンと、前記前進用タービンの排気側に設けられ、前記前進用タービンと回転軸を共有し、前記前進用タービンの蒸気流れの方向と逆方向に蒸気が流れるよう構成された後進用タービンと、前記前進用タービンの排気及び前記後進用タービンの排気が流入する排気室が内側に形成される第１ケーシングと、を備える蒸気タービンであって、前記後進用タービンは、前記第１ケーシングの内側に配置される第２ケーシングであって該後進用タービンのタービンロータ部を収容するとともに前記第１ケーシングとの間に前記排気室が形成される第２ケーシングを含み、前記第２ケーシングの最下流位置は、前記後進用タービンの軸方向において前記後進用タービンの最終段落の最下流位置よりも上流側にある蒸気タービン。

上記（１）に記載の蒸気タービンによれば、後進用タービンの初段落の最上流位置から最終段落の最下流位置までの全てが第２ケーシングに覆われていた従来構成と比較して、排気室の流路幅を拡大するとともに、前進用タービンの排気が後進用タービンの第２ケーシングに衝突することによる損失を低減することができる。このため、前進用タービンの排気のスムーズな流れを実現し、排気室の性能を向上することができる。したがって、蒸気タービンの高効率化を実現することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の蒸気タービンにおいて、前記後進用タービンの前記最終段落はカーチス段落である。

上記（２）に記載の蒸気タービンによれば、後進用タービンの最終段落がカーチス段落（衝動段落）であるため、後進用タービンの最下流側の動翼では蒸気の圧力が基本的に変化しない。このため、上述のように第２ケーシングの最下流位置が、後進用タービンの軸方向において後進用タービンの最下流側の動翼の下流端よりも上流側にあっても（後進用タービンの最下流側の動翼全体が第２ケーシングに覆われていなくとも）、後進用タービンの性能は低下しにくい。したがって、後進用タービンの性能低下を抑制しつつ、前進用タービンの排気のスムーズな流れを実現し、排気室の性能を向上することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の蒸気タービンにおいて、前記第２ケーシングの最下流位置は、前記後進用タービンの軸方向において、前記後進用タービンにおける最下流側の動翼の上流端よりも上流側にある。

上記（３）に記載の蒸気タービンでは、後進用タービンの最終段落はカーチス段落である。カーチス段落は衝動翼として機能するため、第２ケーシングの最下流位置が、後進用タービンにおける最下流側の動翼の上流端より上流側にあっても（後進用タービンにおける最下流側の動翼の径方向外側に第２ケーシングが存在しなくとも）、後進用タービンの性能は低下しにくい。したがって、後進用タービンの性能低下を抑制しつつ、前進用タービンの排気のスムーズな流れを実現し、排気室の性能を向上することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記後進用タービンの軸方向における前記第２ケーシングの最下流位置の端面には、前記後進用タービンの軸方向下流側に突出する複数の突出部が、前記後進用タービンの周方向に間隔を空けて配設されている。

上記（４）に記載の蒸気タービンによれば、後進用タービンの最終段落の最下流位置から第２ケーシングの最下流位置までの後進用タービンの軸方向における範囲において、後進用タービンの軸方向へのスムーズな蒸気流れを許容しつつ、回転軸周りの流体の旋回成分の増大を抑制することができる。したがって、風損を低減し、排気室の性能を向上することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記後進用タービンの前記最終段落の最下流位置から前記第２ケーシングの最下流位置までの前記後進用タービンの軸方向における範囲を範囲Ｓｇとすると、前記後進用タービンの軸方向における前記範囲Ｓｇを含む所定範囲Ｓｐでの前記第１ケーシングの厚さは、前記後進用タービンの軸方向における前記所定範囲Ｓｐに隣接する所定範囲Ｓｑでの前記第１ケーシングの厚さよりも大きい。

上記（５）に記載の蒸気タービンによれば、上記範囲Ｓｇには後進用タービンの第２ケーシングが存在しない。このため、上記範囲Ｓｇを含む所定範囲Ｓｐでの第１ケーシングの厚みを第１ケーシングの他の範囲の厚みより厚くすることにより、万が一後進用タービンが回転中にバーストした場合にも、破片の飛散を第１ケーシングによって効果的に受け止めることができる。

（６）幾つかの参考例の実施形態では、上記（１）に記載の蒸気タービンにおいて、前記第２ケーシングの最下流位置から前記後進用タービンの初段落の最上流位置までの前記後進用タービンの軸方向における範囲を範囲Ｓｔとし、前記範囲Ｓｔのうち前記第２ケーシングの最下流位置からの所定範囲を範囲Ｓｄとし、前記範囲Ｓｔのうち前記範囲Ｓｄを除く範囲を範囲Ｓｕとすると、前記範囲Ｓｄの各位置での前記第２ケーシングの外周面と前記後進用タービンの回転軸線との前記後進用タービンの径方向における距離は、前記範囲Ｓｕの各位置での前記第２ケーシングの外周面と前記後進用タービンの回転軸線との前記後進用タービンの径方向における距離よりも小さい。

上記（６）に記載の蒸気タービンによれば、「範囲Ｓｄの各位置での第２ケーシングの外周面と後進用タービンの回転軸線との後進用タービンの径方向における距離が、範囲Ｓｕの各位置での第２ケーシングの外周面と後進用タービンの回転軸線との後進用タービンの径方向における距離よりも小さい」との条件を満たさない場合と比較して、範囲Ｓｄの各位置での上記距離が、範囲Ｓｕの各位置での上記距離よりも小さい分だけ、排気室の流路幅を拡大するとともに、前進用タービンの排気が後進用タービンの第２ケーシングに衝突することによる損失を低減することができる。このため、前進用タービンの排気のスムーズな流れを実現し、排気室の性能を向上することができる。したがって、蒸気タービンの高効率化を実現することができる。

（７）幾つかの参考例の実施形態では、上記（６）に記載の蒸気タービンにおいて、前記範囲Ｓｄの最上流位置は、前記後進用タービンの最下流側の動翼の上流端より上流側にある。

上記（７）に記載の蒸気タービンによれば、少なくとも後進用タービンの最下流側の動翼の上流端よりも上流側まで排気室の流路幅を拡大することで、上記（６）に記載の蒸気タービンの高効率化の効果を高めることができる。

（８）幾つかの参考例の実施形態では、上記（６）又は（７）に記載の蒸気タービンにおいて、前記後進用タービンは、ｎ列の動翼列を備えており、前記ｎ列の動翼列のうち上流側からｉ列目の動翼列の前記後進用タービンの軸方向における存在範囲を範囲Ｓ_ｉ（ただし、ｉは１以上ｎ未満の自然数）とし、前記範囲Ｓ_ｉでの前記第２ケーシングの前記後進用タービンの径方向における厚さをｔ_ｉとすると、１以上ｎ未満の全てのｉについて、ｔ_ｉ＞ｔ_ｉ＋１を満たす。

上記（８）に記載の蒸気タービンによれば、各動翼列の存在範囲Ｓ_ｉでの、後進用タービンにおける第２ケーシング内の圧力を考慮した第２ケーシングの耐圧性能を実現するとともに、前進用タービンの排気のスムーズな流れを実現して排気室の性能を向上することができる。

（９）幾つかの参考例の実施形態では、上記（６）乃至（８）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記後進用タービンは、少なくとも二つの段落を含み、前記後進用タービンの軸方向における前記初段落の存在範囲を範囲Ｓａとし、前記後進用タービンの軸方向における前記最終段落の存在範囲を範囲Ｓｚとすると、前記後進用タービンの軸方向における前記範囲Ｓａでの前記第２ケーシングの外周面と前記後進用タービンの回転軸線との前記後進用タービンの径方向における距離は一定の距離Ｒ１であり、前記後進用タービンの軸方向における前記範囲Ｓｚでの前記第２ケーシングの外周面と前記後進用タービンの回転軸線との前記後進用タービンの径方向における距離は一定の距離Ｒ２であり、Ｒ１＞Ｒ２を満たすよう第２ケーシングが構成されている。

上記（９）に記載の蒸気タービンによれば、初段落が存在する範囲Ｓａおよび最終段落が存在する範囲Ｓｚの夫々において第２ケーシングの外周面が面一に形成される。このため、後進用タービンの第２ケーシングの製造容易化と排気室の性能向上とを両立することができる。

（１０）幾つかの参考例の実施形態では、上記（９）に記載の蒸気タービンにおいて、前記第２ケーシングの外周面は、前記後進用タービンの軸方向における前記範囲Ｓａと前記範囲Ｓｚとの間の領域において、前記後進用タービンの軸方向上流側に向かうにつれて前記後進用タービンの回転軸線から離れるように傾斜する傾斜面を含む。

上記（１０）に記載の蒸気タービンによれば、範囲Ｓａと範囲Ｓｚとの間に段差が形成されている場合と比べて、前進用タービンの排気の流れが阻害されずに傾斜面に沿ってスムーズに流れるため、上記（９）に記載の蒸気タービンにおける排気室の性能向上の効果を高めることができる。

（１１）幾つかの参考例の実施形態では、上記（６）乃至（８）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記第２ケーシングの外周面は、前記後進用タービンの軸方向における前記範囲Ｓｄにおいて、前記後進用タービンの軸方向上流側に向かうにつれて前記後進用タービンの回転軸線から離れるように傾斜する傾斜面を含む。

上記（１１）に記載の蒸気タービンによれば、前進用タービンの排気が傾斜面に沿ってスムーズに流れるため、排気室の性能を向上することができる。したがって、蒸気タービンの高効率化を実現することができる。

（１２）幾つかの参考例の実施形態では、上記（６）乃至（１１）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記後進用タービンの軸方向における前記範囲Ｓｄを含む所定範囲Ｓｐでの前記第１ケーシングの厚さは、前記後進用タービンの軸方向における前記所定範囲Ｓｐに隣接する所定範囲Ｓｑでの前記第１ケーシングの厚さよりも大きい。

上記（１２）に記載の蒸気タービンによれば、上記範囲Ｓｄでは後進用タービンの第２ケーシングの厚みが第２ケーシングの他の範囲より薄くなりやすい。このため、上記範囲Ｓｄを含む所定範囲での第１ケーシングの厚みを第１ケーシングの他の範囲での厚みよりも厚く形成することにより、万が一後進用タービンが回転中にバーストした場合にも、破片の飛散を第１ケーシング又は第２ケーシングによって効果的に受け止めることができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、前進用タービン及び後進用タービンを備える蒸気タービンの高効率化を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。 図１に示した蒸気タービンにおける後進用タービンの具体的構成例を示す断面図である。 図１に示した蒸気タービンにおける後進用タービンの具体的構成例を示す断面図である。 図１に示した蒸気タービンにおける後進用タービンの具体的構成例を示す断面図である。 図１に示した蒸気タービンにおける後進用タービンの具体的構成例を示す断面図である。 図５に示した後進用タービンにおける突出部の配置を示す模式図である。

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。
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。

図１は、本発明の一実施形態に係る蒸気タービン１００の概略的な構成を示す断面図である。

蒸気タービン１００は、前進用タービン２、後進用タービン４及び後進用タービン４の外周側に配置されたケーシング６（第１ケーシング）等を備えている。前進用タービン２及び後進用タービン４は、不図示のボイラにて発生した蒸気が流入するよう構成されている。

前進用タービン２は、複数の動翼列１０を含むタービンロータ部１２と、タービンロータ部１２を覆うケーシング１４と、ケーシング１４に設けられる複数の静翼列１６とを有する。各動翼列１０は、複数の動翼が前進用タービン２の周方向に配列されてなり、各静翼列１６は、複数の静翼が前進用タービン２の周方向に配列されてなる。

前進用タービン２は、不図示の高圧タービンを通過後の蒸気が導かれる低圧タービンであり、蒸気の流入に伴って回転軸８を正方向に回転させるよう構成されている。前進用タービン２への蒸気の流入に伴って回転軸８が正方向に回転すると、回転軸８から伝達される回転力によって不図示のプロペラ（推進器）が正方向に駆動されて船を前進させる推力が生じる。

後進用タービン４は、前進用タービン２の排気側に設けられ、前進用タービン２と回転軸８を共有し、前進用タービン２の蒸気流れの方向と逆方向に蒸気が流れるよう構成されている。後進用タービン４は、複数の動翼列１８を含むタービンロータ部２０と、ケーシング６の内側に配置されタービンロータ部２０を収容するケーシング２２（第２ケーシング）と、ケーシング２２に設けられた複数のノズル列２４及び複数の静翼列２６とを有する。各動翼列１８は、複数の動翼が後進用タービン４の周方向に配列されてなり、各静翼列２６は、複数の静翼が後進用タービン４の周方向に配列されてなる。

後進用タービン４は、カーチスタービンであり、図１に示す実施形態では二つのカーチス段落２８，３０（初段落２８及び最終段落３０）を含んでいる。カーチス段落２８，３０の各々は、一つのノズル列２４と、ノズル列２４の下流側に設けられた二つの動翼列１８と、該二つの動翼列１８の間に設けられた一つの静翼列２６とを有している。

後進用タービン４は、蒸気の流入に伴って回転軸８を逆方向（前進用タービン２への蒸気の流入に伴う回転軸８の回転方向に対して逆方向）に回転させるよう構成されている。後進用タービン４への蒸気の流入に伴って回転軸８が逆方向に回転すると、回転軸８から伝達される回転力によって不図示のプロペラが逆方向に駆動されて船を後進させる推力が生じる。

前進用タービン２の排気及び後進用タービン４の排気は、ケーシング６の内側（ケーシング６とケーシング２２の間）に形成された排気室３２を通って不図示の復水器に送られる。図２においてＳＦの矢印にて記載の如く後進用タービン４の蒸気流れは、ノズル車室２７に流入し初段落２８(ノズル、動翼、静翼、動翼)を通過し、最終段落３０(ノズル、動翼、静翼、動翼)を通過し、排気室３２に流入する。排気室３２には、前進用タービン２の排気に対するディフューザの一部として機能するとともに、前進用タービン２の排気が後進用タービン４へ流入しにくくするためのフローガイド３６が設けられている。

フローガイド３６は、後進用タービン４のケーシング２２に複数の連結部材３８によって連結されている。一実施形態では、複数の連結部材３８は、一端側がケーシング２２に接続し他端側がフローガイド３６に連結する棒状部材であり、周方向に間隔を空けて配設されている。

図２は、一参考例に係る後進用タービン４の概略的な構成を示す断面図である。図３は、一参考例に係る後進用タービン４の概略的な構成を示す断面図である。図４は、一実施形態に係る後進用タービン４の概略的な構成を示す断面図である。図５は、一実施形態に係る後進用タービン４の概略的な構成を示す断面図である。

以下において「上流」「下流」とは、特記しない場合は後進用タービン４の軸方向（後進用タービン４の蒸気流れ方向）における「上流」「下流」を意味することとする。

図２及び図３に示す参考例並びに図４及び図５に示す実施形態では、ケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１から後進用タービン４の初段落２８の最上流位置Ｐｆまでの後進用タービン４の軸方向における範囲を範囲Ｓｔとし、範囲Ｓｔのうちケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１からの所定範囲を範囲Ｓｄとし、範囲Ｓｔのうち範囲Ｓｄを除く範囲を範囲Ｓｕとすると、範囲Ｓｄの各位置でのケーシング２２の外周面２２ａと後進用タービン４の回転軸線８ａとの後進用タービン４の径方向における距離Ｒｄは、範囲Ｓｕの各位置でのケーシング２２の外周面２２ａと後進用タービン４の回転軸線８ａとの後進用タービン４の径方向における距離Ｒｕよりも小さい。ここで、上記範囲Ｓｄの最上流位置Ｐｄ２は、後進用タービン４の最下流側の動翼１８ｄの上流端Ｐｄ３より上流側にあることが望ましい。

図２及び図３に示す参考例並びに図４及び図５に示す実施形態によれば、範囲Ｓｄの各位置での距離Ｒｄが範囲Ｓｕの各位置での距離Ｒｕより小さくない場合と比較して、排気室３２の流路幅を拡大するとともに、前進用タービン２（図１参照）の排気が後進用タービン４のケーシング２２に衝突することによる損失を低減することができる。このため、前進用タービン２の排気のスムーズな流れを実現し、排気室３２の性能を向上することができる。したがって、蒸気タービン１００の高効率化を実現することができる。

幾つかの参考例では、例えば図２に示す蒸気タービン１００において、後進用タービン４の動翼列１８の列数をｎ（図中ではｎ＝４）とし、ｎ列の動翼列１８のうち上流側からｉ列目の動翼列１８の後進用タービン４の軸方向における存在範囲を範囲Ｓ_ｉ（ただし、ｉは１以上ｎ未満の自然数）とし、範囲Ｓ_ｉでのケーシング２２の後進用タービン４の径方向における厚さをｔ_ｉとすると、１以上ｎ未満の全てのｉについて、ｔ_ｉ＞ｔ_ｉ＋１を満たすようケーシング２２が構成されている。

これにより、各動翼列１８の存在範囲Ｓ_ｉでのケーシング２２内の圧力を考慮したケーシング２２の耐圧性能を実現するとともに、前進用タービン２（図１参照）の排気のスムーズな流れを実現して排気室３２の性能を向上することができる。

幾つかの参考例では、例えば図２に示すように、後進用タービン４の軸方向におけるカーチス段落２８の存在範囲を範囲Ｓａとし、後進用タービン４の軸方向におけるカーチス段落３０の存在範囲を範囲Ｓｚとすると、後進用タービン４の軸方向における範囲Ｓａでのケーシング２２の外周面２２ａと後進用タービン４の回転軸線８ａとの後進用タービン４の径方向における距離は一定の距離Ｒ１であり、後進用タービン４の軸方向における範囲Ｓｚでのケーシング２２の外周面２２ａと後進用タービン４の回転軸線８ａとの後進用タービン４の径方向における距離は一定の距離Ｒ２であり、Ｒ１＞Ｒ２を満たすようケーシング２２が構成されている。これにより、カーチス段落２８が存在する範囲Ｓａおよびカーチス段落３０が存在する範囲Ｓｚの夫々においてケーシング２２の外周面２２ａが面一に形成される。このため、ケーシング２２の製造容易化と前進用タービン２（図１参照）の排気のスムーズな流れの実現とを両立することができる。

幾つかの参考例では、例えば図２に示すように、ケーシング２２の外周面２２ａは、後進用タービン４の軸方向における上記範囲Ｓａと上記範囲Ｓｚとの間の領域において、後進用タービン４の軸方向上流側に向かうにつれて後進用タービン４の回転軸線から離れるように傾斜する傾斜面２２ａ１を含む。これにより、範囲Ｓａと範囲Ｓｚとの間に段差が形成されている場合と比べて、前進用タービン２の排気の流れが阻害されずに前進用タービン２（図１参照）の排気のよりスムーズな流れを実現することができる。なお、一参考例では、範囲Ｓａと範囲Ｓｚの少なくとも一方が、後進用タービン４の軸方向上流側に向かうにつれて後進用タービン４の回転軸線から離れるように傾斜する傾斜面２２ａ１を含んでいてもよい。この場合も同様に、前進用タービン２の排気の流れが阻害されずに前進用タービン２（図１参照）の排気のよりスムーズな流れを実現することができる。

幾つかの参考例では、例えば図３に示すように、ケーシング２２の外周面２２ａは、後進用タービン４の軸方向における上記範囲Ｓｄにおいて、後進用タービン４の軸方向上流側に向かうにつれて後進用タービン４の回転軸線８ａから離れるように傾斜する傾斜面２２ａ２を含む。

これにより、前進用タービン２の排気が傾斜面２２ａ２に沿ってスムーズに流れるため、排気室３２の性能を向上することができる。したがって、前進用タービン２（図１参照）の高効率化を実現することができる。

図２及び図３に示す参考例並びに図４及び図５に示す実施形態では、後進用タービン４の軸方向における上記範囲Ｓｄを含む所定範囲Ｓｐでのケーシング６の厚さｔｐは、後進用タービン４の軸方向における上記所定範囲Ｓｐに隣接する所定範囲Ｓｑでのケーシング６の厚さｔｑよりも大きい。図２〜図５に示した上記範囲Ｓｄでのケーシング２２の厚みがケーシング２２の他の範囲より薄くなりやすいため、このように、上記範囲Ｓｄを含む所定範囲Ｓｐでのケーシング６の厚みをケーシング６の他の範囲での厚みよりも厚く形成してもよい。

これにより、万が一後進用タービン４が回転中にバーストした場合にも、破片の飛散をケーシング６又はケーシング２２によって効果的に受け止めることができる。なお、所定範囲Ｓｐは、後進用タービン４が万が一回転中にバーストした場合に、破片が飛散して到達する可能性がある範囲内に収めることが望ましい。これにより、ケーシング６の厚みを必要以上に大きくすることなく、該破片の飛散を効果的に受け止めることができる。

幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に示すように、ケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１は、後進用タービン４の軸方向において後進用タービン４の最終段落３０の最下流位置Ｐｄ４よりも上流側にある。

図４及び図５に示す実施形態によれば、後進用タービン４の初段落２８の最上流位置Ｐｆから最終段落３０の最下流位置Ｐｄ４までの全てがケーシングに覆われていた従来構成と比較して、排気室３２の流路幅を拡大するとともに、前進用タービン２（図１参照）の排気が後進用タービン４のケーシング２２に衝突することによる損失を低減することができる。

また、後進用タービン４はカーチスタービンであるため（各段落２８，３０が衝動段落として機能するため）、後進用タービン４の最下流側の動翼１８ｄでは蒸気の圧力がほとんど変化しない。すなわち、該動翼１８ｄの下流端Ｐｄ４での蒸気の圧力は、該動翼１８ｄの上流端Ｐｄ３での蒸気の圧力と略等しい。このため、上述のようにケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１が、後進用タービン４の軸方向において後進用タービン４の最下流側の動翼１８ｄの下流端Ｐｄ４よりも上流側にあっても（動翼１８ｄの全体がケーシング２２に覆われていなくとも）、後進用タービン４の性能は低下しにくい。したがって、図４及び図５に示す実施形態では、後進用タービン４の性能低下を抑制しつつ、前進用タービン２の排気のスムーズな流れを実現し、排気室３２の性能を向上することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に示すように、ケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１は、後進用タービン４の軸方向において、後進用タービン４における最下流側の動翼１８ｄの上流端Ｐｄ３よりも上流側にある。この場合、ケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１は、後進用タービン４の軸方向において、後進用タービン４における最下流側の静翼２６ｄの下流端Ｐｄ５と同一位置、又は下流端Ｐｄ５よりも下流側にあることが望ましい。

後進用タービン４はカーチスタービンであるため、ケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１が、動翼１８ｄの上流端Ｐｄ３より上流側にあっても（動翼１８ｄの径方向外側にケーシング２２が存在しなくとも）、後進用タービン４の性能は低下しにくい。したがって、図４及び図５に示す実施形態では、後進用タービン４の性能低下を抑制しつつ、前進用タービン２の排気のスムーズな流れを実現し、排気室３２の性能を向上することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に示すように、後進用タービン４の最終段落３０の最下流位置Ｐｄ４からケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１までの後進用タービン４の軸方向における範囲を範囲Ｓｇとすると、後進用タービン４の軸方向における範囲Ｓｇを含む所定範囲Ｓｐでのケーシング６の厚さｔｐは、後進用タービン４の軸方向における所定範囲Ｓｐに隣接する所定範囲Ｓｑでのケーシング６の厚さｔｑよりも大きい。図４及び図５で示した上記範囲Ｓｇにはケーシング２２が存在しないため、このように、上記範囲Ｓｇを含む所定範囲Ｓｐでのケーシング６の厚みをケーシング６の他の範囲の厚みより厚くしてもよい。

これにより、万が一後進用タービン４が回転中にバーストした場合にも、破片の飛散をケーシング６によって効果的に受け止めることができる。

幾つかの実施形態では、例えば図５及び図６に示すように、後進用タービン４の軸方向におけるケーシング２２の最下流位置Ｐｄ１の端面２２ｄには、後進用タービン４の軸方向下流側に突出する複数の突出部３４が、後進用タービン４の周方向に間隔を空けて配設されている。複数の突出部３４は、後進用タービン４の回転軸線８ａを中心として放射状に配設された複数の板状部であってもよい。この場合、図６に示すように、突起部３４としての板状部は、軸流タービン１００の径方向に沿って延在しており、その長手方向が軸流タービン１００の径方向と一致していてもよい。

これにより、後進用タービン４の軸方向における上述の範囲Ｓｇにおいて、後進用タービン４の軸方向へのスムーズな流れを許容しつつ、タービンロータ部２０の周りの流体の旋回成分の増大を抑制することができる。したがって、風損を低減し、排気室３２の性能を向上することができる。

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。

２ 前進用タービン
４ 後進用タービン
６ ケーシング（第１ケーシング）
８ 回転軸
８ａ 回転軸線
１０ 動翼列
１２ タービンロータ部
１４ ケーシング
１６ 静翼列
１８ 動翼列
１８ｄ 最下流側の動翼
２０ タービンロータ部
２２ ケーシング（第２ケーシング）
２２ａ 外周面
２２ａ１ 傾斜面
２２ａ２ 傾斜面
２２ｄ 最下流位置の端面
２４ ノズル列
２６ 静翼列
２６ｄ 最下流側の静翼
２８ カーチス段落（初段落）
３０ カーチス段落（最終段落）
３２ 排気室
３４ 突出部
３６ フローガイド
３８ 連結部材
１００ 蒸気タービン

Claims (5)

1. 前進用タービンと、
   前記前進用タービンの排気側に設けられ、前記前進用タービンと回転軸を共有し、前記前進用タービンの蒸気流れの方向と逆方向に蒸気が流れるよう構成された後進用タービンと、
   前記前進用タービンの排気及び前記後進用タービンの排気が流入する排気室が内側に形成される第１ケーシングと、
   を備える蒸気タービンであって、
   前記後進用タービンは、前記第１ケーシングの内側に配置される第２ケーシングであって該後進用タービンのタービンロータ部を収容するとともに前記第１ケーシングとの間に前記排気室が形成される第２ケーシングを含み、
   前記第２ケーシングの最下流位置は、前記後進用タービンの軸方向において前記後進用タービンの最終段落の最下流位置よりも上流側にある蒸気タービン。
2. 前記後進用タービンの前記最終段落はカーチス段落である請求項１に記載の蒸気タービン。
3. 前記第２ケーシングの最下流位置は、前記後進用タービンの軸方向において、前記後進用タービンにおける最下流側の動翼の上流端よりも上流側にある請求項２に記載の蒸気タービン。
4. 前記後進用タービンの軸方向における前記第２ケーシングの最下流位置の端面には、前記後進用タービンの軸方向下流側に突出する複数の突出部が、前記後進用タービンの周方向に間隔を空けて配設されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸気タービン。
5. 前記後進用タービンの前記最終段落の最下流位置から前記第２ケーシングの最下流位置までの前記後進用タービンの軸方向における範囲を範囲Ｓｇとすると、前記後進用タービンの軸方向における前記範囲Ｓｇを含む所定範囲Ｓｐでの前記第１ケーシングの厚さは、前記後進用タービンの軸方向における前記所定範囲Ｓｐに隣接する所定範囲Ｓｑでの前記第１ケーシングの厚さよりも大きい請求項１乃至４の何れか１項に記載の蒸気タービン。
   

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