JP2019120152A - 排気室及び蒸気タービン - Google Patents

Abstract

【課題】圧力損失を低減して性能向上を図ることができる排気室及び蒸気タービンを提供する。【解決手段】排気室Ｅｃは、内側ケーシング２１と、外側ケーシング３０と、ディフューザ２６と、を備える。内側ケーシング２１は、径方向の外側からロータを囲い、ロータとの間に軸線方向Ｄａに流体が流れる第一空間２１ｓを形成する。ディフューザ２６は、第一空間２１ｓを形成するロータ軸の外周面と連続するように軸線下流側Ｄａｄに延びる筒状をなし、軸線下流側Ｄａｄに向かうにしたがって漸次拡径するベアリングコーン２９を備えている。ベアリングコーン２９の軸線下流側Ｄａｄの端縁２９ａは、軸線Ａｒに直交する方向における第一側Ｄｅｘの第一コーン端部２９ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ｅｘよりも、第二側Ｄａｎの第二コーン端部２９ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ａｎの方が大きいオーバル形状を成している。【選択図】図２

Description

この発明は、排気室及び蒸気タービンに関する。

タービンや圧縮機等の回転機械においては、最終段動翼の下流側に作動流体を圧力回復するためのディフューザを備えている場合が多い。このようなディフューザにおいては、ロータ軸の軸線に沿って排気された作動流体を、例えばレイアウトの都合等により、ロータ軸を中心とした径方向の外側に向けて向きを変更するように形成されたものがある。このようなディフューザは、排気の向きが変更されることで排気損失が大きくなる場合があった。
特許文献１，２には、蒸気タービンの最終段動翼から復水器までの排気損失低減のために、ディフューザのベアリングコーン形状を、外車室の排気側と反排気側とで非対称に形成する技術が提案されている。
特許文献３には、ディフューザのフローガイドを外車室の排気側と反排気側とで非対称に形成する技術が提案されている。

特開２００６−０８３８０１号公報 特開２００４−１５０３５７号公報 特開平１１−２００８１４号公報

しかしながら、特許文献１から３のようにして排気損失を低減させたとしても、反排気側のベアリングコーン付近で逆流が生じたり、排気側のフローガイドで剥離が発生したりして圧力損失が生じる可能性が有る。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧力損失を低減して性能向上を図ることができる排気室及び蒸気タービンを提供するものである。

上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、排気室は、内側ケーシングと、外側ケーシングと、ディフューザと、を備える。内側ケーシングは、ロータ軸の軸線を中心とした径方向の外側からロータを囲い、前記ロータとの間に前記軸線の延びる方向に流体が流れる第一空間を形成する。外側ケーシングは、前記ロータ及び前記内側ケーシングを囲うとともに、前記第一空間を流れた流体が排気される第二空間を前記内側ケーシングとの間に形成し、前記軸線に直交する方向の第一側に出口を有する。ディフューザは、前記内側ケーシングの下流側に配置されて前記第一空間と連通するディフューザ空間を形成し、前記下流側に向かうにつれて径方向外側を向き、前記第一空間と前記第二空間とを連通させる。ディフューザは、前記第一空間を形成する前記ロータ軸の外周面と連続するように軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するベアリングコーンを備えている。ベアリングコーンの前記下流側の端縁は、前記軸線に直交する方向における第一側の第一コーン端部と前記軸線との間の距離よりも、前記第一側とは反対側の第二側の第二コーン端部と前記軸線との間の距離の方が大きいオーバル形状を成している。
この第一態様におけるベアリングコーンの下流側の端縁は、軸線に直交する方向における第一側の第一コーン端部と軸線との間の距離よりも、第一側とは反対側の第二側の第二コーン端部と軸線との間の距離の方が大きい。これにより、例えば、第一コーン端部と第二コーン端部とが軸線方向で同じ位置又は、第一コーン端部よりも第二コーン端部が軸線方向における上流側に配置される場合、軸線に対するベアリングコーンの角度は、第一側よりも第二側において大きくなる。そのため、第二側のディフューザ空間においてベアリングコーンを流体の流れに沿わせるように形成できる。一方で、第一コーン端部よりも第二コーン端部が軸線方向で下流側に位置する場合、第二側におけるディフューザ空間の長さを長くできる。そのため、逆流が生じる領域を解消できる。したがって、圧力損失を低減して性能向上を図ることができる。

この発明の第二態様によれば、第一態様に係るディフューザは、前記内側ケーシングの下流側の端縁から前記軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するフローガイドを備えていてもよい。前記フローガイドは、前記軸線よりも第一側に形成された第一ガイド部と、前記軸線よりも第二側に形成された第二ガイド部と、を備えていてもよい。前記軸線を含む断面視で、前記第二ガイド部の最も第二側に位置する第二側ガイド端部と前記軸線との径方向における距離は、前記第二側ガイド端部と軸線方向で同一位置の前記第一ガイド部と前記軸線との径方向における距離よりも大きいようにしてもよい。前記第二側ガイド端部における接線と前記軸線とのなす角度は、前記第二側ガイド端部と軸線方向で同一位置の前記第一ガイド部の接線と前記軸線とのなす角度よりも大きいようにしてもよい。
このように構成することで、ディフューザ空間の第二側の流路断面積が第一側の流路断面積よりも減少することを抑制できる。そのため、ディフューザの出口においてディフューザ空間として有効な流路面積を拡大して、ディフューザの圧力回復性能を向上することができる。

この発明の第三態様によれば、第一態様に係るディフューザは、前記内側ケーシングの下流側の端縁から前記軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するフローガイドを備えていてもよい。前記フローガイドは、前記軸線よりも第一側に形成された第一ガイド部と、前記軸線よりも第二側に形成された第二ガイド部と、を備えていてもよい。軸線を含む断面視で、前記第二ガイド部の接線と前記軸線とのなす角度は、前記第二ガイド部の接線と前記軸線方向で同一位置の前記第一ガイド部の接線と前記軸線とのなす角度よりも大きいようにしてもよい。
このように構成することで、ディフューザ空間の第二側の流路断面積が第一側の流路断面積よりも減少することを抑制できる。そのため、ディフューザの出口においてディフューザ空間として有効な流路面積を拡大して、ディフューザの圧力回復性能を向上することができる。

この発明の第四態様によれば、第二又は第三態様に係る第一側の第一コーン端部は、前記第二側の第二コーン端部よりも、前記軸線方向の下流側に位置していてもよい。
第一側のディフューザ空間においては、内側ケーシングの内側の第一空間から排出された流体の流れが軸線方向を向いているため、ベアリングコーン側で剥離が生じ難い。そのため、第一側の第一コーン端部を、第二側の第二コーン端部よりも、軸線方向の下流側に位置することで、第一側におけるディフューザ空間として有効な流路断面積を拡大することができる。

この発明の第五態様によれば、第一態様に係るディフューザは、前記内側ケーシングの下流側の端縁から前記軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するフローガイドを備えていてもよい。前記フローガイドは、前記軸線よりも第一側に形成された第一ガイド部と、前記軸線よりも第二側に形成された第二ガイド部と、を備えていてもよい。前記第二コーン端部は、前記第一コーン端部よりも軸線方向の下流側に配置されてもよい。さらに、第一態様に係る第二ガイド部は、前記第一ガイド部よりも軸線方向の長さが長いようにしてもよい。
このように構成することで、第二側におけるベアリングコーンの長さとフローガイドの長さとをそれぞれ長くすることができるため、第二側におけるディフューザ空間の長さを、長くすることができる。そのため、ベアリングコーン側に逆流が発生することを抑制して、ディフューザにおける圧力回復性能を向上することができる。

この発明の第六態様によれば、第一態様に係るベアリングコーンのうち、前記軸線からの距離が最も大きい端部は、前記軸線を中心とした周方向における最も第二側の位置よりも、前記ロータ軸の回転方向における前方にずれた位置に配置されていてもよい。
このように構成することで、例えば、ロータの最終段動翼から旋回成分を含む流れがディフューザに流入した場合に、ベアリングコーンのうち軸線からの距離が最も大きい端部を、逆流領域が最も生じ易い位置に配置することができる。したがって、ディフューザにおける圧力損失を有効に低減することができる。

この発明の第七態様によれば、蒸気タービンは、第一から第六態様の何れか一つの態様に係る排気室を備える。
このように構成することで、蒸気タービンの効率向上を図ることができる。

この発明に係る排気室及び蒸気タービンによれば、圧力損失を低減して性能向上を図ることができる。

この発明の第一実施形態における蒸気タービンの概略構成を示す図である。 この発明の第一実施形態における排気室の拡大図である。 この発明の第一実施形態における軸線方向から見たベアリングコーンとフローガイドの外形を示す図である。 この発明の第二実施形態における図２に相当する図である。 この発明の第二実施形態における図３に相当する図である。 この発明の第二実施形態の第一変形例における図２に相当する図である。 この発明の第二実施形態の第一変形例における図３に相当する図である。 この発明の第二実施形態の第二変形例における図２に相当する図である。 この発明の第二実施形態の第二変形例における図３に相当する図である。 この発明の第三実施形態における図２に相当する図である。 この発明の第三実施形態における図３に相当する図である。 この発明の第四実施形態における図２に相当する図である。 この発明の第四実施形態における図３に相当する図である。

次に、この発明の実施形態における排気室及び蒸気タービンを図面に基づき説明する。

（第一実施形態）
図１は、この発明の第一実施形態における蒸気タービンの概略構成を示す図である。
図１に示すように、この第一実施形態の蒸気タービンＳＴは、二分流排気型の蒸気タービンである。この蒸気タービンＳＴは、第一蒸気タービン部１０ａと第二蒸気タービン部１０ｂとを備えている。第一蒸気タービン部１０ａ及び第二蒸気タービン部１０ｂは、いずれも、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ（ロータ）１１と、タービンロータ１１を覆うケーシング２０と、ケーシング２０に固定されている複数の静翼列１７と、蒸気流入管１９と、を備えている。以下の説明において、軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。さらに、径方向Ｄｒで軸線Ａｒの側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。

第一蒸気タービン部１０ａと第二蒸気タービン部１０ｂとは、蒸気流入管１９を共有する。第一蒸気タービン部１０ａは、この蒸気流入管１９を除き、この蒸気流入管１９を基準にして軸線方向Ｄａの一方側に配置されている。第二蒸気タービン部１０ｂは、この蒸気流入管１９を除き、この蒸気流入管１９を基準にして軸線方向Ｄａの他方側に配置されている。ここで、第一蒸気タービン部１０ａの構成と第二蒸気タービン部１０ｂの構成とは、基本的に同一である。そのため、以下の説明では、主に第一蒸気タービン部１０ａについて説明し、第二蒸気タービン部１０ｂの説明を省略する。第一蒸気タービン部１０ａにおいて、軸線方向Ｄａの蒸気流入管１９の側を軸線上流側Ｄａｕ、その反対側を軸線下流側Ｄａｄとする。

タービンロータ１１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸１２と、このロータ軸１２に取り付けられている複数の動翼列１３と、を有する。タービンロータ１１は、軸線Ａｒを中心として回転可能に軸受１８で支持されている。複数の動翼列１３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。複数の動翼列１３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成される。第一蒸気タービン部１０ａのタービンロータ１１と、第二蒸気タービン部１０ｂのタービンロータ１１とは、同一の軸線Ａｒ上に位置して互いに連結されて、軸線Ａｒを中心として一体回転する。

ケーシング２０は、内側ケーシング２１と、排気ケーシング２５とを有する。
内側ケーシング２１は、ロータ軸１２との間に、軸線Ａｒを中心とした環状をなす第一空間２１ｓを形成する。蒸気流入管１９から流入した蒸気（流体）は、この第一空間２１ｓを軸線方向Ｄａに（より具体的には軸線下流側Ｄａｄに向かって）流れる。タービンロータ１１の複数の動翼列１３は、この第一空間２１ｓ内に配置されている。複数の静翼列１７は、軸線方向Ｄａに並んで、この第一空間２１ｓ内に配置されている。複数の静翼列１７のそれぞれは、複数の動翼列１３のうちいずれか一つの動翼列１３の軸線上流側Ｄａｕに配置されている。複数の静翼列１７は、内側ケーシング２１に固定されている。

排気ケーシング２５は、ディフューザ２６と、外側ケーシング３０とを有する。
外側ケーシング３０は、タービンロータ１１及び内側ケーシング２１を囲うとともに、第一空間２１ｓを流れた蒸気が排出される第二空間３０ｓを内側ケーシング２１との間に形成する。この第二空間３０ｓは、ディフューザ２６に連通し、ディフューザ２６の外周側を周方向Ｄｃに広がる。この外側ケーシング３０は、ディフューザ空間２６ｓから第二空間３０ｓに流入した蒸気を排気口３１に導く。

外側ケーシング３０は、軸線Ａｒに直交する方向の第一側（図１において下側）に排気口（出口）３１を有する。この実施形態で例示する外側ケーシング３０は、鉛直下方向に向かって開口している。この実施形態の蒸気タービンＳＴは、いわゆる下方排気型の復水蒸気タービンであり、排気口３１には、蒸気を水に戻す復水器（図示せず）が接続されている。この実施形態における外側ケーシング３０は、下流側端板３２と、上流側端板３４と、側周板３６と、をそれぞれ備えている。

下流側端板３２は、ベアリングコーン２９の径方向外側Ｄｒｏの縁から径方向外側Ｄｒｏに広がって、第二空間３０ｓの軸線下流側Ｄａｄの縁を画定する。
上流側端板３４は、ディフューザ２６よりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。この上流側端板３４は、内側ケーシング２１の外周面２１ｏから径方向外側Ｄｒｏに広がって、第二空間３０ｓの軸線上流側Ｄａｕの縁を画定する。
側周板３６は、下流側端板３２及び上流側端板３４に接続され、軸線方向Ｄａに広がり且つ軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに広がって、第二空間３０ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定する。

ディフューザ２６は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄに配置されて、第一空間２１ｓと第二空間３０ｓとを連通させる。このディフューザ２６は、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側に向かう環状のディフューザ空間２６ｓを形成する。ディフューザ空間２６ｓ内には、タービンロータ１１の最終動翼列１３ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって流出した蒸気が流入する。ここで、最終動翼列１３ａとは、第一蒸気タービン部１０ａが備える複数の動翼列１３のうち、最も軸線下流側Ｄａｄに配置されている動翼列１３である。

ディフューザ２６は、ディフューザ空間２６ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定するフローガイド（又は、スチームガイド、外側ディフューザともいう）２７と、ディフューザ空間２６ｓの径方向内側Ｄｒｉの縁を画定するベアリングコーン（又は、内側ディフューザともいう）２９と、を有する。

ベアリングコーン２９は、第一空間２１ｓを形成するロータ軸１２の外周面１２ａと連続するように軸線下流側Ｄａｄに延びる筒状に形成されている。ベアリングコーン２９は、軸線Ａｒに対して垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向うにしたがって径方向外側Ｄｒｏに向かって漸次拡径している。ベアリングコーン２９の端縁２９ａは、外側ケーシング３０の下流側端板３２に接続されている。

フローガイド２７は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄの端縁から軸線下流側Ｄａｄに向かって延びる筒状をなしている。フローガイド２７は、軸線Ａｒに対して垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向かうにしたがって漸次拡径している。この実施形態におけるフローガイド２７は、内側ケーシング２１に接続されている。
この発明における排気室Ｅｃは、内側ケーシング２１と外側ケーシング３０とディフューザ２６とにより構成されている。

図２は、この発明の第一実施形態における排気室の拡大図である。図３は、この発明の第一実施形態における軸線方向から見たベアリングコーンとフローガイドの外形を示す図である。
ここで、図２に示すように、排気口３１が軸線Ａｒに直交する方向の一方（第一側）にのみ配置されることで排気室Ｅｃは周方向Ｄｃで非対称形状となり、周方向に圧力分布が生じる。そして、図２に示すように、排気口３１が配置される側とは反対側（第二側）において、第一空間２１ｓから排出される蒸気の流れが径方向外側Ｄｒｏを向いて流量分布（図２において、ディフューザ２６内部に二点鎖線及び矢印で示す）がフローガイド２７側に偏ってしまう。以下の説明において、軸線Ａｒよりも排気口３１が形成されている軸線Ａｒに直交する方向の第一側を排気側Ｄｅｘ、軸線Ａｒを挟んでこの排気口３１とは反対側を反排気側Ｄａｎという（第二実施形態以降も同様）。

この第一実施形態におけるフローガイド２７は、軸線Ａｒを含む仮想平面による断面（以下、軸線Ａｒを含む断面という）の形状が、軸線Ａｒ側に凸となる曲面状に形成されている。

さらに、この第一実施形態において、フローガイド２７の軸線Ａｒを含む断面におけるフローガイド２７の表面長さは、反排気側Ｄａｎよりも排気側Ｄｅｘの方が長くなるように形成されている。これにより、端縁２７ａにおける接線（図２中、鎖線で示す）と軸線Ａｒとの角度は、排気側Ｄｅｘにおいては、ほぼ９０度となるのに対して、反排気側Ｄａｎにおいては、排気側Ｄｅｘよりも小さい角度となっている。

軸線方向Ｄａにおける排気側Ｄｅｘの端縁２７ａの位置は、反排気側Ｄａｎの端縁２７ａの位置よりも軸線下流側Ｄａｄに配置されている。そして、フローガイド２７の端縁２７ａのうち、最も排気側Ｄｅｘに位置する排気側ガイド端部２７ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ１ｅｘは、最も反排気側Ｄａｎに位置する反排気側ガイド端部２７ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ１ａｎよりも長くなっている。

図３に示すように、この第一実施形態におけるフローガイド２７の端縁２７ａは、軸線Ａｒよりも反排気側Ｄａｎの半部において半円状に形成され、軸線Ａｒよりも排気側Ｄｅｘの半部において、反排気側Ｄａｎの半部の半円の半径（図３中、二点鎖線で示す位置）よりも排気側Ｄｅｘに長い。つまり、フローガイド２７の端縁２７ａは、軸線方向Ｄａから見て反排気側Ｄａｎから排気側ｅｘに向かって長いオーバル状になっている。なお、軸線方向Ｄａから見て、フローガイド２７の端縁２７ａがオーバル状に形成されて、排気側Ｄｅｘと反排気側Ｄａｎとで非対称に形成される場合について説明した。しかし、軸線方向Ｄａから見て、フローガイド２７の端縁２７ａが円形に形成されてもよい。また、フローガイド２７は、排気側Ｄｅｘと反排気側Ｄａｎで対称に形成されていても良い。

図２に示すように、軸線Ａｒを含む断面において、ベアリングコーン２９は、軸線Ａｒ側に凸となる曲面状に形成されている。このベアリングコーン２９の端縁２９ａの軸線方向Ｄａの位置は、周方向Ｄｃの全周で同一位置となっている。ベアリングコーン２９の軸線下流側Ｄａｄの端縁２９ａは、軸線方向Ｄａから見て、軸線Ａｒに直交する方向（すなわち、軸線Ａｒを中心とした直径方向）における、排気側Ｄｅｘの第一コーン端部２９ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ａｎよりも、反排気側Ｄａｎの第二コーン端部２９ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ａｎの方が大きいオーバル形状を成している。

軸線方向Ｄａの同一位置において、ベアリングコーン２９の軸線上流側Ｄａｕの端縁２９ｂ付近における接線（図２中、鎖線で示す）と軸線Ａｒとの角度は、排気側Ｄｅｘよりも反排気側Ｄａｎの方が大きくなっている。具体的には、軸線上流側Ｄａｕの端縁２９ｂのうち、排気側Ｄｅｘの端部２９ｂａにおける接線と軸線Ａｒとの角度θｅは、θｅ≧０となる。また、軸線上流側Ｄａｕの端縁２９ｂのうち、反排気側Ｄａｎの端部２９ｂｂにおける接線と軸線Ａｒとの角度θａは、θａ＞θｅ≧０となっている。なお、以下、接線と軸線Ａｒとの角度は、単に接線の角度という。

ベアリングコーン２９の端縁２９ａにおける接線（図２中、鎖線で示す）の角度は、排気側Ｄｅｘの第一コーン端部２９ａａにおける接線の角度θｏｅよりも、反排気側Ｄａｎの第二コーン端部２９ａｂにおける接線の角度θｏａの方が大きくなっている（θｏａ＞θｏｅ）。図２において、角度θｏａ，θｏｅは、それぞれ軸線Ａｒと平行な仮想線（図２中、鎖線で示す）に対する角度として示している（第二実施形態以降も同様）。

ここで、図２の反排気側Ｄａｎ（図２において上側）において、ベアリングコーン２９よりも軸線下流側Ｄａｄに示す二点鎖線は、軸線Ａｒを中心とした周方向Ｄｃの全周で、排気側Ｄｅｘにおけるベアリングコーン２９の形状を採用した場合（比較例）を示している。つまり、上述した第一実施形態では、反排気側Ｄａｎにおけるベアリングコーン２９の位置が比較例よりも軸線上流側Ｄａｕに移動することとなる。

上述した第一実施形態によれば、ベアリングコーンの軸線下流側Ｄａｄの端縁２９ａは、排気側Ｄｅｘの第一コーン端部２９ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ｅｘよりも、反排気側Ｄａｎの第二コーン端部２９ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ａｎの方が大きい。これにより、例えば、第一コーン端部２９ａａと第二コーン端部２９ａｂとが軸線方向Ｄａで同じ位置に配置される場合、軸線Ａｒに対するベアリングコーン２９の接線の角度は、排気側Ｄｅｘの接線の角度θｅよりも反排気側Ｄａｎの接線の角度θａの方が大きくなる。そのため、反排気側Ｄａｎ側のディフューザ空間２６ｓにおいてベアリングコーン２９を蒸気の流れに沿わせるように形成できる。そのため、反排気側Ｄａｎにおいて逆流が生じる領域を解消できる。その結果、ディフューザ２６における圧力損失を低減して性能向上を図ることができる。

（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態と、反排気側Ｄａｎにおけるフローガイドの形状及び排気側Ｄｅｘにおけるフローガイドの形状が異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。

図４は、この発明の第二実施形態における図２に相当する図である。図５は、この発明の第二実施形態の第一変形例における図３に相当する図である。
図４、図５に示すように、この第二実施形態における第一蒸気タービン部２１０ａのケーシング２２０は、上述した第一実施形態と同様に、内側ケーシング２１と排気ケーシング２２５とを有している。排気ケーシング２２５は、ディフューザ２２６と、外側ケーシング３０とを有している。

ディフューザ２２６は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄに配置されて、第一空間２１ｓと第二空間３０ｓとを連通させる。このディフューザ２２６は、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側に向かう環状のディフューザ空間２２６ｓを形成する。ディフューザ空間２２６ｓ内には、タービンロータ１１の最終動翼列１３ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって流出した蒸気が流入する。

ディフューザ２２６は、ディフューザ空間２２６ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定するフローガイド２２７と、ディフューザ空間２２６ｓの径方向内側Ｄｒｉの縁を画定するベアリングコーン２９と、を有する。なお、ベアリングコーン２９については、第一実施形態と同様の構成であるため、詳細説明を省略する。

フローガイド２２７は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄの端縁から軸線下流側Ｄａｄに向かって延びる筒状をなしている。フローガイド２２７は、軸線Ａｒに対して垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向かうにしたがって漸次拡径している。この第二実施形態におけるフローガイド２２７は、内側ケーシング２１に接続されている。ここで、フローガイド２２７と内側ケーシング２１との接続（又は組立）を容易にするために、フローガイド２２７と内側ケーシング２１との間に、フローガイド２２７と一体に形成された、軸線方向Ｄａに延びる円筒状の部分が存在する場合がある。この円筒状の部分はディフューザ２２６として機能しないため、フローガイド２２７には含まれない（各実施形態及び各変形例も同様）。

この第二実施形態におけるフローガイド２２７は、第一実施形態と同様に、軸線Ａｒを含む断面形状が、軸線Ａｒ側に凸となる曲面状に形成されている。さらに、この第二実施形態において、フローガイド２７の軸線Ａｒを含む断面におけるフローガイド２７の表面長さは、反排気側Ｄａｎよりも排気側Ｄｅｘが長くなるように形成されている。これにより、端縁２２７ａにおける接線（図４中、鎖線で示す）の角度は、排気側Ｄｅｘにおいては、ほぼ９０度となるのに対して、反排気側Ｄａｎにおいては、排気側Ｄｅｘよりも小さい角度（θｓａ）となっている。

フローガイド２２７は、軸線Ａｒよりも排気側Ｄｅｘに第一ガイド部２２７Ａを備え、軸線Ａｒよりも反排気側Ｄａｎに第二ガイド部２２７Ｂを備える。これら第一ガイド部２２７Ａと第二ガイド部２２７Ｂとは、非対称形状となっている。

軸線方向Ｄａにおける排気側Ｄｅｘの端縁２２７ａの位置は、反排気側Ｄａｎの端縁２２７ａの位置よりも軸線下流側Ｄａｄに配置されている。そして、フローガイド２７の端縁２２７ａのうち、最も排気側Ｄｅｘに位置する排気側ガイド端部２２７ａａと軸線Ａｒとの距離Ｒ１ｅｘは、最も反排気側Ｄａｎに位置する反排気側ガイド端部２２７ａｂと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒｆａ（＝Ｒ１ａｎ）よりも大きくなっている。

図５に示すように、この第二実施形態におけるフローガイド２２７の端縁２２７ａは、軸線Ａｒと端縁２２７ａとの間が最短となる距離よりも、反排気側Ｄａｎに長く、また、排気側Ｄｅｘにも長いオーバル状に形成されている。第一ガイド部２２７Ａにおけるオーバルの長径方向の長さＲ１ｅｘは、第二ガイド部２２７Ｂのオーバルの長径方向の長さＲ１ａｎよりも短く形成されている。

最も反排気側Ｄａｎに位置する反排気側ガイド端部２２７ａｂと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒｆａ（＝Ｒ１ａｎ）は、反排気側ガイド端部２２７ａｂと軸線方向Ｄａで同一位置の第一ガイド部２２７Ａと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒｆｅよりも大きい（Ｒｆａ＞Ｒｆｅ）。そして、反排気側ガイド端部２２７ａｂと軸線方向Ｄａで同一位置の第一ガイド部２２７Ａにおける接線の角度θｓｅは、反排気側ガイド端部２２７ａｂにおける接線の角度θｓａよりも小さい（θｓｅ＜θｓａ）。言い換えれば、反排気側ガイド端部２２７ａｂにおける接線の角度θｓａは、反排気側ガイド端部２２７ａｂと軸線方向Ｄａで同一位置の第一ガイド部２２７Ａにおける接線の角度θｓｅよりも大きい。

ここで、図４では、反排気側Ｄａｎに第一実施形態のフローガイド２７と同様の角度で第二ガイド部２２７Ｂを形成した場合の比較例を二点鎖線で示している。つまり、上記のように第二ガイド部２２７Ｂを形成することで、第二ガイド部２２７Ｂの軸線方向Ｄａの寸法が、第一ガイド部２２７Ａの軸線方向Ｄａの寸法よりも短くなる。さらに、第二ガイド部２２７Ｂの反排気側ガイド端部２２７ａｂの位置を、比較例よりも軸線上流側Ｄａｕ且つ径方向外側Ｄｒｏに配置することができる。なお、図４において第一ガイド部２２７Ａの軸線上流側Ｄａｕに二点鎖線で示すのは、上述した第一実施形態におけるフローガイド２７の配置である。

このようにすることで、軸線方向Ｄａの同一位置における接線の角度は、第一ガイド部２２７Ａの方が、第一ガイド部２２７Ａと第二ガイド部２２７Ｂとの境界位置Ｋ（図５参照）におけるフローガイド２２７の接線の角度（図示せず）よりも小さくなる。

したがって、この第二実施形態によれば、第一ガイド部２２７Ａよりも、第一ガイド部２２７Ａが軸線下流側Ｄａｄまで延びて、蒸気の流れに沿うようになるため、排気側Ｄｅｘのディフューザ空間２２６ｓにおいて、第一ガイド部２２７Ａ側に剥離が生じることを抑制できる。

（第二実施形態の第一変形例）
次に、この発明の第二実施形態の第一変形例を図面に基づき説明する。上述した第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。

図６は、この発明の第二実施形態の第一変形例における図２に相当する図である。図７は、この発明の第二実施形態の第一変形例における図３に相当する図である。
図６、図７に示すように、この第二実施形態の第一変形例における第一蒸気タービン部２１０ａのケーシング２２０Ｘは、上述した第二実施形態と同様に、内側ケーシング２１と排気ケーシング２２５とを有している。排気ケーシング２２５は、ディフューザ２２６と、外側ケーシング３０とを有している。

ディフューザ２２６は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄに配置されて、第一空間２１ｓと第二空間３０ｓとを連通させる。このディフューザ２２６は、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側に向かう環状のディフューザ空間２２６ｓを形成する。ディフューザ空間２２６ｓ内には、タービンロータ１１の最終動翼列１３ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって流出した蒸気が流入する。

ディフューザ２２６は、ディフューザ空間２２６ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定するフローガイド２２７と、ディフューザ空間２２６ｓの径方向内側Ｄｒｉの縁を画定するベアリングコーン２９と、を有する。

フローガイド２２７は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄの端縁から軸線下流側Ｄａｄに向かって延びる筒状をなしている。フローガイド２２７は、軸線Ａｒに対して垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向かうにしたがって漸次拡径している。この第二実施形態におけるフローガイド２２７は、内側ケーシング２１に接続されている。

この第二実施形態の第一変形例におけるフローガイド２２７は、第一、第二実施形態と同様に、軸線Ａｒを含む断面形状が、軸線Ａｒ側に凸となる曲面状に形成されている。さらに、この第二実施形態において、フローガイド２７の軸線Ａｒを含む断面におけるフローガイド２７の表面長さは、反排気側Ｄａｎよりも排気側Ｄｅｘが長くなるように形成されている。これにより、端縁２２７ａにおける接線（図６中、鎖線で示す）の角度は、排気側Ｄｅｘにおいては、ほぼ９０度となるのに対して、反排気側Ｄａｎにおいては、排気側Ｄｅｘよりも小さい角度となっている。

フローガイド２２７は、軸線Ａｒよりも排気側Ｄｅｘに第一ガイド部２２７ＡＸを備え、軸線Ａｒよりも反排気側Ｄａｎに第二ガイド部２２７Ｂを備える。これら第一ガイド部２２７ＡＸと第二ガイド部２２７Ｂとは、非対称形状となっている。

軸線方向Ｄａにおける排気側Ｄｅｘの端縁２２７ａの位置は、反排気側Ｄａｎの端縁２２７ａの位置よりも軸線下流側Ｄａｄに配置されている。そして、フローガイド２７の端縁２２７ａのうち、最も排気側Ｄｅｘに位置する排気側ガイド端部２２７ａａと軸線Ａｒとの距離Ｒ１ｅｘは、最も反排気側Ｄａｎに位置する反排気側ガイド端部２２７ａｂと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒ１ａｎよりも大きくなっている。

図７に示すように、この第二実施形態におけるフローガイド２２７の端縁２２７ａは、軸線Ａｒと端縁２２７ａとの間が最短となる距離よりも、反排気側Ｄａｎに長く、また、排気側Ｄｅｘにも長いオーバル状に形成されている。第一ガイド部２２７ＡＸにおけるオーバルの長径方向の長さＲｏｅは、第二ガイド部２２７Ｂのオーバルの長径方向の長さＲｏａよりも短く形成されている。

図６に示すように、軸線Ａｒを含む断面において、軸線方向Ｄａの同一位置におけるフローガイド２２７の接線（図６中、鎖線で示す）の角度は、排気側Ｄｅｘよりも反排気側Ｄａｎの方が大きい。具体的には、軸線方向Ｄａの同一位置において、第一ガイド部２２７ＡＸの接線の角度θｆｅは０度以上で且つ、第二ガイド部２２７Ｂの接線の角度θｆａよりも小さい（θｆａ＞θｆｅ≧０）。ここで、図６では、反排気側Ｄａｎに第一ガイド部２２７ＡＸと同様の角度θｆｅで第二ガイド部２２７Ｂを形成した場合の比較例を二点鎖線で示している。つまり、上記のように第二ガイド部２２７Ｂを形成することで、第二ガイド部２２７Ｂの軸線方向Ｄａの寸法が、第一ガイド部２２７ＡＸの軸線方向Ｄａの寸法よりも短くなる。さらに、第二ガイド部２２７Ｂの反排気側ガイド端部２２７ａｂの位置を、角度θｆｅとした比較例よりも軸線上流側Ｄａｕ且つ径方向外側Ｄｒｏに配置することができる。
なお、ベアリングコーン２９については、第一、第二実施形態と同様の構成であるため、詳細説明を省略する。

したがって、上述した第二実施形態の第一変形例によれば、ディフューザ空間２２６ｓの反排気側Ｄａｎの流路断面積が排気側Ｄｅｘの流路断面積よりも減少することを抑制できる。そのため、ディフューザ２２６の出口においてディフューザ空間２２６ｓとして有効な流路面積を拡大して、ディフューザ２２６の圧力回復性能を向上することができる。

（第二実施形態の第二変形例）
図８は、この発明の第二実施形態の第二変形例における図２に相当する図である。図９は、この発明の第二実施形態の第二変形例における図３に相当する図である。
上述した第二実施形態の第一変形例においては、第一ガイド部２２７ＡＸを、第二実施形態の第一ガイド部２２７Ａよりも軸線下流側Ｄａｄまで延びるように形成した。この第一変形例のフローガイド２２７と同様、例えば、図８、図９に示す第二変形例のように、排気側Ｄｅｘにおけるベアリングコーン２２９Ｘを、第二実施形態の排気側Ｄｅｘにおけるベアリングコーン２２９（図８中、二点鎖線で示す）よりも軸線下流側Ｄａｄまで延びるように形成しても良い。

言い換えれば、ベアリングコーン２２９Ｘの排気側Ｄｅｘの第一コーン端部２２９ａａは、反排気側Ｄａｎの第二コーン端部２２９ａｂよりも軸線下流側Ｄａｕに配置されるようにしても良い。なお、この第二変形例における第一コーン端部２２９ａａの径方向Ｄｒにおける位置は、第一、第二実施形態における第一コーン端部２９ａａの径方向Ｄｒの位置と同じである場合を例示しているが、この位置よりも軸線Ａｒに近い側であっても良い。

したがって、第二実施形態の第二変形例によれば、ディフューザ２２６の排気側Ｄｅｘにおいて、第一変形例よりも軸線下流側Ｄａｄにディフューザ２２６の有効な流路面積を拡大することができる。そのため、ディフューザ２６の性能を向上できる。

（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態を図面に基づき説明する。この第三実施形態は、上述した第二実施形態と、反排気側Ｄａｎにおけるフローガイド及びベアリングコーンの形状が異なる。そのため、上述した第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。

図１０は、この発明の第三実施形態における図２に相当する図である。図１１は、この発明の第三実施形態における図３に相当する図である。
図１０、図１１に示すように、この第三実施形態における第一蒸気タービン部３１０ａのケーシング３２０は、上述した第二実施形態と同様に、内側ケーシング２１と排気ケーシング３２５とを有している。さらに、排気ケーシング３２５は、ディフューザ３２６と、外側ケーシング３０とを有している。

ディフューザ３２６は、内側ケーシング２１の下流側に配置されて、第一空間２１ｓと第二空間３０ｓとを連通させる。このディフューザ３２６は、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側に向かう環状のディフューザ空間３２６ｓを形成する。ディフューザ空間３２６ｓ内には、タービンロータ１１の最終動翼列１３ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって流出した蒸気が流入する。

ディフューザ３２６は、ディフューザ空間３２６ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定するフローガイド３２７と、ディフューザ空間３２６ｓの径方向内側Ｄｒｉの縁を画定するベアリングコーン３２９と、を有する。
フローガイド３２７は、第二実施形態のフローガイド２２７と同様に、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄの端縁から軸線下流側Ｄａｄに向かって延びる筒状をなしている。フローガイド３２７は、軸線Ａｒに対して垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向かうにしたがって漸次拡径している。この第三実施形態におけるフローガイド３２７も、第二実施形態と同様に、内側ケーシング２１に接続されている。

この第三実施形態におけるフローガイド３２７は、第二実施形態と同様に、軸線Ａｒを含む断面形状が、軸線Ａｒ側に凸となる曲面状に形成されている。さらに、この第三実施形態において、フローガイド３２７の軸線Ａｒを含む断面における円弧の長さは、反排気側Ｄａｎよりも排気側Ｄｅｘが長くなるように形成されている。これにより、端縁３２７ａにおける接線（図１０中、鎖線で示す）の角度は、排気側Ｄｅｘにおいては、ほぼ９０度となるのに対して、反排気側Ｄａｎにおいては、排気側Ｄｅｘよりも小さい角度となっている。

フローガイド３２７は、軸線Ａｒよりも排気側Ｄｅｘに第一ガイド部３２７Ａを備え、軸線Ａｒよりも反排気側Ｄａｎに第二ガイド部３２７Ｂを備える。これら第一ガイド部３２７Ａと第二ガイド部３２７Ｂとは、非対称形状となっている。

軸線方向Ｄａにおける排気側Ｄｅｘの端縁３２７ａの位置は、反排気側Ｄａｎの端縁３２７ａの位置よりも軸線下流側Ｄａｄに配置されている。そして、フローガイド２７の端縁３２７ａのうち、最も排気側Ｄｅｘに位置する排気側ガイド端部３２７ａａと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒ１ｅｘは、最も反排気側Ｄａｎに位置する反排気側ガイド端部３２７ａｂと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒ１ａｎよりも長くなっている（Ｒ１ｅｘ＞Ｒ１ａｎ）。

図１１に示すように、この第三実施形態におけるフローガイド３２７の端縁３２７ａは、軸線方向Ｄａから見て、排気側Ｄｅｘ及び反排気側Ｄａｎに長いオーバル状に形成されている。第一ガイド部３２７Ａの長径方向の長さＲ１ｅｘは、第二ガイド部３２７Ｂの長径方向の長さＲ１ａｎよりも長く形成されている（Ｒ１ｅｘ＞Ｒ１ａｎ）。言い換えれば、図１０に示すように、フローガイド３２７の排気側Ｄｅｘの排気側ガイド端部３２７ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ１ｅｘよりも反排気側Ｄａｎの反排気側ガイド端部３２７ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ１ａｎの方が長い。また、図１０に示す軸線Ａｒを含む断面で、軸線方向Ｄａの同一位置における第一ガイド部３２７Ａの接線の傾きθｆｅと第二ガイド部３２７Ｂの接線の傾きθｆａとの関係は、θｆｅ＞θｆａ≧０となっている。

図１０に示す軸線Ａｒを含む断面において、フローガイド３２７の軸線方向Ｄａの長さは、第一ガイド部３２７Ａの長さＬｆｅよりも第二ガイド部３２７Ｂの長さＬｆａの方が長い（Ｌｆａ＞Ｌｆｅ）。より具体的には、フローガイド３２７の軸線方向Ｄａの長さは、排気側Ｄｅｘから反排気側Ｄａｎに向かうにしたがって漸次長くなるように形成されている。図１０において、反排気側Ｄａｎに第一ガイド部３２７Ａと同様の角度θｆｅで第二ガイド部３２７Ｂを形成した場合の比較例を二点鎖線で示している。

ベアリングコーン３２９は、軸線Ａｒを含む断面において、軸線Ａｒ側に凸となる曲面状に形成されている。ベアリングコーン３２９の軸線下流側Ｄａｄの端縁３２９ａは、軸線Ａｒに直交する方向（すなわち、軸線Ａｒを中心とした直径方向）における排気側Ｄｅｘの第一コーン端部３２９ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ｅｘよりも、反排気側Ｄａｎの第二コーン端部３２９ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ａｎの方が大きいオーバル形状を成している。

軸線Ａｒを含む断面で、軸線方向Ｄａの同一位置において、ベアリングコーン３２９の軸線上流側Ｄａｕの端縁３２９ｂ付近における接線と軸線Ａｒとの角度は、排気側Ｄｅｘと反排気側Ｄａｎとが同一となっている。言い換えれば、排気側Ｄｅｘの端部３２９ｂａにおけるベアリングコーン３２９の接線の角度θｅは、反排気側Ｄａｎの端部３２９ｂｂにおけるベアリングコーン３２９の接線の角度θａと同一となっている。より具体的には、接線の角度θａ，θｅは、θａ＝θｅ≧０となっている。

軸線方向Ｄａにおいて、反排気側Ｄａｎのベアリングコーン３２９は、排気側Ｄｅｘのベアリングコーン３２９よりも、軸線下流側Ｄａｄまで延びている。言い換えれば、軸線方向Ｄａにおける反排気側Ｄａｎのベアリングコーン３２９の長さＬａは、排気側Ｄｅｘのベアリングコーン３２９長さＬｅよりも長くなっている（Ｌａ＞Ｌｅ）。なお、ベアリングコーン３２９の軸線方向Ｄａの長さが、排気側Ｄｅｘと反排気側Ｄａｎとにおいて異なることで、排気側Ｄｅｘの第一コーン端部３２９ａａにおける接線の角度θ０ｅよりも反排気側Ｄａｎの第二コーン端部３２９ａｂにおける接線の角度θＯａの方が大きくなる（θＯａ＞θＯｅ）。

したがって、上述した第三実施形態によれば、反排気側Ｄａｎにおけるベアリングコーン３２９の長さとフローガイド３２７の長さとをそれぞれ長くすることができる。そのため、反排気側Ｄａｎにおけるディフューザ空間３２６ｓの長さを長くすることができる。その結果、ベアリングコーン３２９側の蒸気の流れに逆流が発生することを抑制して、ディフューザ３２６における圧力回復性能を向上することができる。その一方で、復水器（図示せず）等が配置される可能性がある排気口３１側においては、排気室Ｅｃの軸線方向Ｄａの寸法が増加しないので、復水器等の配置自由度に影響を及ぼすことを抑制できる。

（第四実施形態）
次に、この発明の第四実施形態を図面に基づき説明する。この第四実施形態は、上述した第一実施形態と、軸線を中心としたフローガイドが異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。

図１２は、この発明の第四実施形態における図２に相当する図である。図１３は、この発明の第四実施形態における図３に相当する図である。
図１２に示すように、この第四実施形態における第一蒸気タービン部４１０ａのケーシング４２０は、上述した第一実施形態と同様に、内側ケーシング２１と排気ケーシング４２５とを有している。さらに、排気ケーシング４２５は、ディフューザ４２６と、外側ケーシング３０とを有している。

ディフューザ４２６は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄに配置されて、第一空間２１ｓと第二空間３０ｓとを連通させる。このディフューザ４２６は、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側に向かう環状のディフューザ空間４２６ｓを形成する。ディフューザ空間４２６ｓ内には、タービンロータ１１の最終動翼列１３ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって流出した蒸気が流入する。

ディフューザ４２６は、ディフューザ空間４２６ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定するフローガイド２７と、ディフューザ空間４２６ｓの径方向内側Ｄｒｉの縁を画定するベアリングコーン４２９と、を有する。なお、フローガイド２７については、第一実施形態のフローガイド２７と同一の構成であるため、ここでの詳細説明を省略する。

ベアリングコーン４２９は、第一実施形態のベアリングコーン２９に対して、周方向Ｄｃにおける角度が異なる。このベアリングコーン４２９の軸線下流側Ｄａｄの端縁４２９ａは、軸線方向Ｄａから見てオーバル形状をなしている。

図１３に示すように、ベアリングコーン４２９の端縁４２９ａのうち、軸線Ａｒからの距離が最も大きくなる反排気側Ｄａｎの第二コーン端部４２９ａｂは、ベアリングコーン４２９の端縁４２９ａのうち最も反排気側Ｄａｎの縁部４２９ａｃの位置（言い換えれば、軸線Ａｒを中心とした周方向Ｄｃにおいて最も排気口３１から遠い位置）よりも、ロータ軸１２の回転方向で前方にずれた位置に配置されている。言い換えれば、第一実施形態の第二コーン端部２９ａｂの位置（図１３中、一点鎖線で示す直線上の位置）を基準にした場合、第二コーン端部４２９ａｂの位置は、第二コーン端部２９ａｂの位置よりも周方向Ｄｃでロータ軸１２の回転方向前方にずれている。

さらに言い換えれば、軸線方向Ｄａから見て、フローガイド２７の排気側ガイド端部２７ａａ、反排気側ガイド端部２７ａｂ、及び、軸線Ａｒを通る直線である仮想線２７ｆに対して、第一コーン端部２９ａａ、第二コーン端部２９ａｂ、及び、軸線Ａｒを通る仮想線４２９ｆは、ロータ軸１２の回転方向前方にずれた位置に配置されている。なお、周方向Ｄｃにおける基準位置としてフローガイド２７の排気側ガイド端部２７ａａと反排気側ガイド端部２７ａｂを通る仮想線２７ｆを用いて説明したが、例えば、軸線Ａｒを中心とした任意の仮想円（真円）において、最も排気側Ｄｅｘとなる排気側端部Ｔ１、最も反排気側Ｄａｎとなる反排気側端部Ｔ２、及び、軸線Ａｒを、それぞれ通る直線を仮想線２７ｆとしても良い。

ここで、仮想線２７ｆと仮想線４２９ｆとのなす角度θｒは、４５度よりも小さく０度よりも大きい。さらに、角度θｒは、３０度よりも小さくてもよく、２０度より小さくすることもできる。この角度θｒは、例えば、第一空間２１ｓから排出される蒸気の流れに含まれる旋回成分に応じて決定してもよい。

したがって、第四実施形態によれば、タービンロータ１１の最終動翼列１３ａから旋回成分を含む蒸気の流れがディフューザ４２６に流入した場合に、ベアリングコーン４２９のうち軸線Ａｒからの距離が最も大きい第二コーン端部２９ａｂを、逆流領域が最も生じ易い位置に配置することができる。したがって、ディフューザ４２６における圧力損失を有効に低減することができる。

この発明は上述した各実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した各実施形態では、蒸気タービンの排気室を一例に説明したが、例えば、ガスタービンや、ターボ機械などの排気室にも適用できる。

１０ａ，２１０ａ，３１０ａ，４１０ａ 第一蒸気タービン部
１０ｂ 第二蒸気タービン部
１１ ロータ
１１ タービンロータ
１２ ロータ軸
１２ａ 外周面
１３ 動翼列
１３ａ 最終動翼列
１７ 静翼列
１８ 軸受
１９ 蒸気流入管
２０，２２０，３２０，４２０ ケーシング
２１ 内側ケーシング
２１ｏ 外周面
２１ｓ 第一空間
２５，２２５，３２５，４２５ 排気ケーシング
２６，２２６，３２６，４２６ ディフューザ
２６ｓ，２２６ｓ，３２６ｓ，４２６ｓ ディフューザ空間
２７，２２７，３２７ フローガイド
２７ａ，２２７ａ，３２７ａ 端縁
２７ａａ，２２７ａａ，３２７ａａ 排気側ガイド端部
２７ａｂ，２２７ａｂ，３２７ａｂ 反排気側ガイド端部
２７ｆ 仮想線
２９，２２９，２２９Ｘ，３２９，４２９ ベアリングコーン
２９ａ，３２９ａ，４２９ａ 端縁
２９ａａ，２２９ａａ，３２９ａａ 第一コーン端部
２９ａｂ，２２９ａｂ，３２９ａｂ，４２９ａｂ 第二コーン端部
２９ｂ，３２９ｂ 端縁
２９ｂａ，３２９ｂａ 端部
２９ｂｂ，３２９ｂｂ 端部
３０ 外側ケーシング
３０ｓ 第二空間
３１ 排気口
３２ 下流側端板
３４ 上流側端板
３６ 側周板
２２７Ａ，２２７ＡＸ，３２７Ａ 第一ガイド部
２２７Ｂ，３２７Ｂ 第二ガイド部
４２９ａｃ 縁部
４２９ｆ 仮想線
Ｅｃ 排気室
ＳＴ 蒸気タービン

さらに、この第一実施形態において、フローガイド２７の軸線Ａｒを含む断面におけるフローガイド２７の表面長さは、反排気側Ｄａｎよりも排気側Ｄｅｘの方が長くなるように形成されている。これにより、端縁２７ａにおける接線（図２中、鎖線で示す）と軸線Ａｒとのなす角度は、排気側Ｄｅｘにおいては、ほぼ９０度となるのに対して、反排気側Ｄａｎにおいては、排気側Ｄｅｘよりも小さい角度となっている。

図２に示すように、軸線Ａｒを含む断面において、ベアリングコーン２９は、軸線Ａｒ側に凸となる曲面状に形成されている。このベアリングコーン２９の端縁２９ａの軸線方向Ｄａの位置は、周方向Ｄｃの全周で同一位置となっている。ベアリングコーン２９の軸線下流側Ｄａｄの端縁２９ａは、軸線方向Ｄａから見て、軸線Ａｒに直交する方向（すなわち、軸線Ａｒを中心とした直径方向）における、排気側Ｄｅｘの第一コーン端部２９ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ｅｘよりも、反排気側Ｄａｎの第二コーン端部２９ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ２ａｎの方が大きいオーバル形状を成している。

図５に示すように、この第二実施形態におけるフローガイド２２７の端縁２２７ａは、軸線Ａｒと端縁２２７ａとの間が最短となる距離よりも、反排気側Ｄａｎに長く、また、排気側Ｄｅｘにも長いオーバル状に形成されている。第一ガイド部２２７Ａにおけるオーバルの長径方向の長さＲ１ｅｘは、第二ガイド部２２７Ｂのオーバルの長径方向の長さＲ１ａｎよりも長く形成されている。

したがって、この第二実施形態によれば、第二ガイド部２２７Ｂよりも、第一ガイド部２２７Ａが軸線下流側Ｄａｄまで延びて、蒸気の流れに沿うようになるため、排気側Ｄｅｘのディフューザ空間２２６ｓにおいて、第一ガイド部２２７Ａ側に剥離が生じることを抑制できる。

軸線方向Ｄａにおける排気側Ｄｅｘの端縁２２７ａの位置は、反排気側Ｄａｎの端縁２２７ａの位置よりも軸線下流側Ｄａｄに配置されている。そして、フローガイド２２７の端縁２２７ａのうち、最も排気側Ｄｅｘに位置する排気側ガイド端部２２７ａａと軸線Ａｒとの距離Ｒ１ｅｘは、最も反排気側Ｄａｎに位置する反排気側ガイド端部２２７ａｂと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒ１ａｎよりも大きくなっている。

図７に示すように、この第二実施形態におけるフローガイド２２７の端縁２２７ａは、軸線Ａｒと端縁２２７ａとの間が最短となる距離よりも、反排気側Ｄａｎに長く、また、排気側Ｄｅｘにも長いオーバル状に形成されている。第一ガイド部２２７ＡＸにおけるオーバルの長径方向の長さＲｏｅは、第二ガイド部２２７Ｂのオーバルの長径方向の長さＲｏａよりも長く形成されている。

軸線方向Ｄａにおける排気側Ｄｅｘの端縁３２７ａの位置は、反排気側Ｄａｎの端縁３２７ａの位置よりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。そして、フローガイド２７の端縁３２７ａのうち、最も排気側Ｄｅｘに位置する排気側ガイド端部３２７ａａと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒ１ｅｘは、最も反排気側Ｄａｎに位置する反排気側ガイド端部３２７ａｂと軸線Ａｒとの径方向Ｄｒにおける距離Ｒ１ａｎよりも長くなっている（Ｒ１ｅｘ＞Ｒ１ａｎ）。

図１１に示すように、この第三実施形態におけるフローガイド３２７の端縁３２７ａは、軸線方向Ｄａから見て、排気側Ｄｅｘ及び反排気側Ｄａｎに長いオーバル状に形成されている。第一ガイド部３２７Ａの長径方向の長さＲ１ｅｘは、第二ガイド部３２７Ｂの長径方向の長さＲ１ａｎよりも長く形成されている（Ｒ１ｅｘ＞Ｒ１ａｎ）。言い換えれば、図１０に示すように、フローガイド３２７の排気側Ｄｅｘの排気側ガイド端部３２７ａａと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ１ｅｘよりも反排気側Ｄａｎの反排気側ガイド端部３２７ａｂと軸線Ａｒとの間の距離Ｒ１ａｎの方が短い。また、図１０に示す軸線Ａｒを含む断面で、軸線方向Ｄａの同一位置における第一ガイド部３２７Ａの接線の傾きθｆｅと第二ガイド部３２７Ｂの接線の傾きθｆａとの関係は、θｆｅ＞θｆａ≧０となっている。

軸線Ａｒを含む断面で、軸線方向Ｄａの同一位置において、ベアリングコーン３２９の軸線上流側Ｄａｕの端縁３２９ｂ付近における接線と軸線Ａｒとの角度は、排気側Ｄｅｘと反排気側Ｄａｎとが同一となっている。言い換えれば、排気側Ｄｅｘの端部３２９ｂｂにおけるベアリングコーン３２９の接線の角度θｅは、反排気側Ｄａｎの端部３２９ｂａにおけるベアリングコーン３２９の接線の角度θａと同一となっている。より具体的には、接線の角度θａ，θｅは、θａ＝θｅ≧０となっている。

軸線方向Ｄａにおいて、反排気側Ｄａｎのベアリングコーン３２９は、排気側Ｄｅｘのベアリングコーン３２９よりも、軸線下流側Ｄａｄまで延びている。言い換えれば、軸線方向Ｄａにおける反排気側Ｄａｎのベアリングコーン３２９の長さＬａは、排気側Ｄｅｘのベアリングコーン３２９長さＬｅよりも長くなっている（Ｌａ＞Ｌｅ）。なお、ベアリングコーン３２９の軸線方向Ｄａの長さが、排気側Ｄｅｘと反排気側Ｄａｎとにおいて異なることで、排気側Ｄｅｘの第一コーン端部３２９ａａにおける接線の角度θｏｅよりも反排気側Ｄａｎの第二コーン端部３２９ａｂにおける接線の角度θｏａの方が大きくなる（θｏａ＞θｏｅ）。

さらに言い換えれば、軸線方向Ｄａから見て、フローガイド２７の排気側ガイド端部２７ａａ、反排気側ガイド端部２７ａｂ、及び、軸線Ａｒを通る直線である仮想線２７ｆに対して、第一コーン端部４２９ａａ、第二コーン端部４２９ａｂ、及び、軸線Ａｒを通る仮想線４２９ｆは、ロータ軸１２の回転方向前方にずれた位置に配置されている。なお、周方向Ｄｃにおける基準位置としてフローガイド２７の排気側ガイド端部２７ａａと反排気側ガイド端部２７ａｂを通る仮想線２７ｆを用いて説明したが、例えば、軸線Ａｒを中心とした任意の仮想円（真円）において、最も排気側Ｄｅｘとなる排気側端部Ｔ１、最も反排気側Ｄａｎとなる反排気側端部Ｔ２、及び、軸線Ａｒを、それぞれ通る直線を仮想線２７ｆとしても良い。

したがって、第四実施形態によれば、タービンロータ１１の最終動翼列１３ａから旋回成分を含む蒸気の流れがディフューザ４２６に流入した場合に、ベアリングコーン４２９のうち軸線Ａｒからの距離が最も大きい第二コーン端部４２９ａｂを、逆流領域が最も生じ易い位置に配置することができる。したがって、ディフューザ４２６における圧力損失を有効に低減することができる。

１０ａ，２１０ａ，３１０ａ，４１０ａ 第一蒸気タービン部
１０ｂ 第二蒸気タービン部
１１ ロータ
１１ タービンロータ
１２ ロータ軸
１２ａ 外周面
１３ 動翼列
１３ａ 最終動翼列
１７ 静翼列
１８ 軸受
１９ 蒸気流入管
２０，２２０，３２０，４２０ ケーシング
２１ 内側ケーシング
２１ｏ 外周面
２１ｓ 第一空間
２５，２２５，３２５，４２５ 排気ケーシング
２６，２２６，３２６，４２６ ディフューザ
２６ｓ，２２６ｓ，３２６ｓ，４２６ｓ ディフューザ空間
２７，２２７，３２７ フローガイド
２７ａ，２２７ａ，３２７ａ 端縁
２７ａａ，２２７ａａ，３２７ａａ 排気側ガイド端部
２７ａｂ，２２７ａｂ，３２７ａｂ 反排気側ガイド端部
２７ｆ 仮想線
２９，２２９，２２９Ｘ，３２９，４２９ ベアリングコーン
２９ａ，３２９ａ，４２９ａ 端縁
２９ａａ，２２９ａａ，３２９ａａ，４２９ａａ 第一コーン端部
２９ａｂ，２２９ａｂ，３２９ａｂ，４２９ａｂ 第二コーン端部
２９ｂ，３２９ｂ 端縁
２９ｂａ，３２９ｂａ 端部
２９ｂｂ，３２９ｂｂ 端部
３０ 外側ケーシング
３０ｓ 第二空間
３１ 排気口
３２ 下流側端板
３４ 上流側端板
３６ 側周板
２２７Ａ，２２７ＡＸ，３２７Ａ 第一ガイド部
２２７Ｂ，３２７Ｂ 第二ガイド部
４２９ａｃ 縁部
４２９ｆ 仮想線
Ｅｃ 排気室
ＳＴ 蒸気タービン

Claims (7)

1. ロータ軸の軸線を中心とした径方向の外側からロータを囲い、前記ロータとの間に前記軸線の延びる方向に流体が流れる第一空間を形成する内側ケーシングと、
   前記ロータ及び前記内側ケーシングを囲うとともに、前記第一空間を流れた流体が排出される第二空間を前記内側ケーシングとの間に形成し、前記軸線に直交する方向の第一側に出口を有する外側ケーシングと、
   前記内側ケーシングの下流側に配置されて前記第一空間と連通するディフューザ空間を形成し、前記下流側に向かうにつれて径方向外側を向き、前記第一空間と前記第二空間とを連通させるディフューザと、
   を備え、
   前記ディフューザは、
   前記第一空間を形成する前記ロータ軸の外周面と連続するように軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するベアリングコーンを備え、
   前記ベアリングコーンの前記下流側の端縁は、
   前記軸線に直交する方向における第一側の第一コーン端部と前記軸線との間の距離よりも、前記第一側とは反対側の第二側の第二コーン端部と前記軸線との間の距離の方が大きいオーバル形状を成している排気室。
2. 前記ディフューザは、
   前記内側ケーシングの下流側の端縁から前記軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するフローガイドを備え、
   前記フローガイドは、
   前記軸線よりも第一側に形成された第一ガイド部と、前記軸線よりも第二側に形成された第二ガイド部と、を備え、
   前記軸線を含む断面視で、前記第二ガイド部の最も第二側に位置する第二側ガイド端部と前記軸線との径方向における距離は、前記第二側ガイド端部と軸線方向で同一位置の前記第一ガイド部と前記軸線との径方向における距離よりも大きく、
   前記第二側ガイド端部における接線と前記軸線とのなす角度は、前記第二側ガイド端部と軸線方向で同一位置の前記第一ガイド部の接線と前記軸線とのなす角度よりも大きい請求項１に記載の排気室。
3. 前記ディフューザは、
   前記内側ケーシングの下流側の端縁から前記軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するフローガイドを備え、
   前記フローガイドは、
   前記軸線よりも第一側に形成された第一ガイド部と、前記軸線よりも第二側に形成された第二ガイド部と、を備え、
   前記軸線を含む断面視で、前記第二ガイド部の接線と前記軸線とのなす角度は、前記第二ガイド部の接線と前記軸線方向で同一位置の前記第一ガイド部の接線と前記軸線とのなす角度よりも大きい請求項１に記載の排気室。
4. 前記第一側の第一コーン端部は、前記第二側の第二コーン端部よりも、前記軸線方向の下流側に位置する請求項２又は３に記載の排気室。
5. 前記ディフューザは、
   前記内側ケーシングの下流側の端縁から前記軸線方向の下流側に延びる筒状をなし、前記軸線方向の下流側に向かうにしたがって漸次拡径するフローガイドを備え、
   前記フローガイドは、
   前記軸線よりも第一側に形成された第一ガイド部と、前記軸線よりも第二側に形成された第二ガイド部と、を備え、
   前記第二コーン端部は、前記第一コーン端部よりも軸線方向の下流側に配置され、
   前記第二ガイド部は、前記第一ガイド部よりも軸線方向の長さが長い請求項１に記載の排気室。
6. 前記ベアリングコーンのうち、前記軸線からの距離が最も大きい端部は、前記軸線を中心とした周方向における最も第二側の位置よりも、前記ロータ軸の回転方向における前方にずれた位置に配置されている請求項１に記載の排気室。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の排気室を備える蒸気タービン。

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