JP7370226B2

JP7370226B2 - 蒸気タービン

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Publication number: JP7370226B2
Application number: JP2019208744A
Authority: JP
Inventors: 真人岩▲崎▼; 倫平川下; 勝也山下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2023-10-27
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: US11306603B2; US20210148249A1; CN214741486U; DE202020106528U1; JP2021080880A

Description

本開示は、蒸気タービンに関する。

蒸気タービンでは、ロータの円滑な回転を実現するため、動翼の先端部（シュラウド）とケーシングの内周面との間に一定のクリアランスが設けられることが一般的である。しかしながら、当該クリアランスを流通する蒸気は、動翼や静翼に衝突することなく下流側に流れ去ってしまうことから、ロータの回転駆動に際して何ら寄与するところがない。したがって、このクリアランスにおける蒸気の流通（漏れ）を可能な限り低減する必要がある。そこで、ケーシングの内周面に、動翼シュラウドの外周面に向かって突出する複数のシールフィンを設ける例が広く知られている。

ここで、上記のシールフィン同士の間の空間では、ロータの回転に伴って軸線回りに旋回するスワール流れと呼ばれる旋回流が形成される。より具体的には、このスワール流れは、上流側から下流側に向かうに従って回転方向の前方側に向かって軸線回りに旋回する。スワール流れが発達している状態でロータに径方向への変位が生じると、シールフィン同士の間の空間における周方向の圧力分布に不均衡が生じる。この圧力分布に伴って、ロータの振れ回り振動を励起する力（シール励振力）が生じる虞がある。そこで、スワール流れを低減するために、例えば下記特許文献１に記載されているスワールブレーカを備える構成が実用化されている。より詳細には、特許文献１には、シールフィン同士の間に、軸線方向に延びる板状のスワールブレーカを配置する構成が記載され、このスワールブレーカによって上記スワール流れを遮ることができるとされている。

国際公開第２０１４／１６２７６７号

しかしながら、上記スワールブレーカを設けたとしても、スワール流れの一部成分は、当該スワールブレーカとシュラウドの外周面との間の隙間を通過して、回転方向の前方側に流れる。つまり、上記特許文献１に記載された構成では、依然としてスワール流れが十分に低減されず、シール励振力が生じる虞がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、スワール流れがさらに低減された蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る蒸気タービンは、軸線の回りに回転する回転軸と、該回転軸から径方向外側に延びる動翼本体、及び、該動翼本体の径方向外側の端部に設けられたシュラウドを有する動翼と、前記動翼を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウドを収容する凹部が形成されたケーシングと、前記凹部における前記シュラウドに対向する対向面から径方向内側に突出して、前記シュラウドの外周面との間にクリアランスを形成する複数のシールフィンと、前記凹部内で、前記軸線方向における最も上流側に位置する前記シールフィンの上流側を向く面と前記対向面とに接して設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、を備え、前記スワールブレーカには、該スワールブレーカを貫通する孔部が形成されている。

本開示に係る蒸気タービンは、軸線の回りに回転する回転軸と、該回転軸から径方向外側に延びる動翼本体、及び、該動翼本体の径方向外側の端部に設けられたシュラウドを有する動翼と、前記動翼を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウドを収容する凹部が形成されたケーシングと、前記凹部における前記シュラウドに対向する対向面から径方向内側に突出して、前記シュラウドの外周面との間にクリアランスを形成する複数のシールフィンと、前記凹部内で、前記軸線方向における最も上流側に位置する前記シールフィンの上流側を向く面と前記対向面とに接して設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、を備え、前記スワールブレーカの端縁には、該スワールブレーカの内側に向かって後退する切欠部が形成されている。

本開示に係る蒸気タービンは、軸線の回りに回転する回転軸と、該回転軸から径方向外側に延びる動翼本体、及び、該動翼本体の径方向外側の端部に設けられたシュラウドを有する動翼と、前記動翼を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウドを収容する凹部が形成されたケーシングと、前記凹部における前記シュラウドに対向する対向面から径方向内側に突出して、前記シュラウドの外周面との間にクリアランスを形成する複数のシールフィンと、前記凹部内で、前記軸線方向における最も上流側に位置する前記シールフィンの上流側を向く面と前記対向面とに接して設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、前記スワールブレーカの端縁に設けられ、該スワールブレーカから外側に向かって突出する突条と、を備える。

本開示によれば、スワール流れがさらに低減された蒸気タービンを提供することができる。

本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンの構成を示す模式図である。本開示の第一実施形態に係る蒸気タービンの要部拡大図である。本開示の第一実施形態に係るスワールブレーカを軸線方向から見た図である。本開示の第二実施形態に係るスワールブレーカの拡大図である。本開示の第二実施形態に係るスワールブレーカの変形例を示す拡大図である。本開示の第三実施形態に係るスワールブレーカの拡大図である。本開示の第三実施形態に係るスワールブレーカの変形例を示す拡大図である。本開示の第四実施形態に係るスワールブレーカの拡大図である。本開示の第四実施形態に係るスワールブレーカの変形例を示す拡大図である。本開示の各実施形態に共通する変形例に係るスワールブレーカを径方向外側から見た図である。

＜第一実施形態＞
（蒸気タービンの構成）
以下、本開示の第一実施形態に係る蒸気タービン１について、図１から図３を参照して説明する。図１又は図２に示すように、蒸気タービン１は、軸線Ｏ方向に沿って延びる蒸気タービンロータ３と、蒸気タービンロータ３を外周側から覆うとともに蒸気タービンロータ３の一部（後述する動翼シュラウド３４）を収容するキャビティ５０が形成された蒸気タービンケーシング２（ケーシング）と、キャビティ５０内に設けられたシールフィン６、及びスワールブレーカ７と、蒸気タービンロータ３を軸線Ｏ回りに回転可能に支持する複数の軸受装置４と、を備えている。

蒸気タービンロータ３は、軸線Ｏに沿って延びる柱状の回転軸１１と、この回転軸１１の外周面上に周方向に配列された複数の動翼３０を有している。これら複数の動翼３０は一段の動翼段を形成している。回転軸１１の外周面には、軸線Ｏ方向に複数の動翼段が配列されている。図２に示すように、それぞれの動翼３０は、翼本体３１（動翼本体）と、動翼シュラウド３４（シュラウド）と、を有している。翼本体３１は、蒸気タービンロータ３の外周面から径方向外側に向かって突出している。翼本体３１は、径方向から見て翼型の断面を有する。翼本体３１の先端部（径方向外側の端部）には、動翼シュラウド３４が設けられている。

再び図１に示すように、蒸気タービンケーシング２は、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う略筒状をなしている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向一方側には、蒸気Ｓを取り込む蒸気供給管１２が設けられている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向他方側には、蒸気Ｓを排出する蒸気排出管１３が設けられている。以降の説明では、蒸気排出管１３から見て蒸気供給管１２が位置する側を上流側と呼び、蒸気供給管１２から見て蒸気排出管１３が位置する側を下流側と呼ぶ。

蒸気タービンケーシング２の内周面に沿って複数の静翼２１が設けられている。静翼２１は、静翼台座２４を介して蒸気タービンケーシング２の内周面に接続される羽根状の部材である。さらに、静翼２１の先端部（径方向内側の端部）には、静翼シュラウド２２が設けられている。動翼３０と同様に、静翼２１は内周面上で周方向及び軸線Ｏ方向に沿って複数配列される。動翼３０は、隣り合う複数の静翼２１の間の領域に入り込むようにして配置される。

蒸気タービンケーシング２の内部において、静翼２１と動翼３０が配列された領域は、作動流体である蒸気Ｓが流通する主流路２０を形成する。蒸気タービンケーシング２の内周面と動翼シュラウド３４との間には、軸線Ｏに対する径方向外側に向かって凹むキャビティ５０が周方向全域にわたって形成されている。キャビティ５０は、動翼３０の先端（動翼シュラウド３４）を収容する。

軸受装置４は、軸線Ｏに対する径方向への荷重を支持するジャーナル軸受、及び軸線Ｏ方向への荷重を支持するスラスト軸受とを含む。本実施形態では、回転軸１１の両端側に１つずつのジャーナル軸受が設けられ、一端側にのみ１つのスラスト軸受が設けられている。なお、これら軸受装置４の配置や個数は、設計や仕様に応じて適宜変更することが可能である。

続いて、図２と図３を参照して、キャビティ５０内に設けられたシールフィン６、及びスワールブレーカ７の構成について詳述する。図２に示すように、キャビティ５０は、蒸気タービンケーシング２の内周面から径方向外側に向かって凹んでいる。キャビティ５０の内面のうち、動翼シュラウド３４の外周面（シュラウド外周面３４Ａ）に対向する面は対向面５０Ａとされている。キャビティ５０の内面のうち、上流側に位置する面は上流面５０Ｂとされ、下流側に位置する面は下流面５０Ｃとされている。対向面５０Ａと上流面５０Ｂ、及び下流面５０Ｃは、軸線Ｏを含む断面視で互いに直交している。つまり、キャビティ５０は、蒸気タービンケーシング２の内周面から矩形状に凹没している。

対向面５０Ａには、軸線Ｏ方向に等間隔をあけて複数（一例として３つ）のシールフィン６が設けられている。各シールフィン６は、対向面５０Ａから径方向内側に向かって突出している。各シールフィン６の先端（径方向内側の端部）とシュラウド外周面３４Ａとの間にはクリアランスＣが形成されている。各シールフィン６は、軸線Ｏを中心とする円環状をなしている。各シールフィン６は、径方向外側から内側に向かうに従って軸線Ｏ方向の寸法が次第に小さくなるように形成されている。複数のシールフィン６のうち、最も上流側に位置するシールフィン６（上流側シールフィン６Ｕ）における上流側を向く面（フィン上流面６Ａ）と、対向面５０Ａとの間には、スワールブレーカ７が設けられている。

スワールブレーカ７は、キャビティ５０内を流通するスワール流れＳ（後述）を低減するために設けられている。スワールブレーカ７は、対向面５０Ａから径方向内側に向かって突出するとともに、軸線Ｏ方向及び径方向によって規定される面内に広がる板状をなしている。スワールブレーカ７の径方向内側の端縁は、シールフィン６の径方向内側の端縁よりも径方向外側に位置している。また、スワールブレーカ７の上流側の端縁とキャビティ５０の上流面５０Ｂとの間には軸線Ｏ方向に広がる間隔が形成されている。さらに、スワールブレーカ７の上流側の端縁は、動翼シュラウド３４の上流側の端縁よりも上流側に位置している。

スワールブレーカ７は、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて複数設けられている。図３に示すように、周方向に隣接する一対のスワールブレーカ７と対向面５０Ａによって囲まれる空間は単位空間Ａとされている。

各スワールブレーカ７には、当該スワールブレーカ７を厚さ方向に貫通する１つの孔部Ｈが形成されている。本実施形態では一例として孔部Ｈの開口形状は円形である。また、この孔部Ｈは、スワールブレーカ７を周方向から見た場合の面積に対して、５０％以下の開口面積を有するように構成されていることが望ましい。

（作用効果）
蒸気タービン１を運転するに当たっては、まず蒸気供給管１２を通じて外部から高温高圧の蒸気Ｓを蒸気タービンケーシング２内に導入する。蒸気タービンケーシング２内に流れ込んだ蒸気は、当該蒸気タービンケーシング２内の主流路２０を軸線Ｏ方向に流通する。その中途で、蒸気は静翼２１によって案内されるとともに、動翼３０に衝突することで、蒸気タービンロータ３に軸線Ｏ回りの回転力を与える。蒸気タービンロータ３の回転エネルギーは軸端から取り出されて、例えば発電機等を含む他の機器の駆動に利用される。

ここで、図２に示すように、主流路２０内を流れる蒸気（主流ＦＭ）の一部の成分は、当該主流ＦＭから分岐して、漏れ流れＦＬとしてキャビティ５０内に流れ込む。この漏れ流れＦＬは、軸線Ｏを中心として旋回する成分を含んでいる。つまり、図３に示すように、キャビティ５０内では、蒸気タービンロータ３の回転方向Ｄｒに旋回するスワール流れＳが形成されている。スワール流れＳが発達している状態で蒸気タービンロータ３に径方向への変位が生じると、シールフィン６同士の間の空間における周方向の圧力分布に不均衡が生じる。この圧力分布に伴って、蒸気タービンロータ３の振れ回り振動を励起する力（シール励振力）が生じる虞がある。

そこで、本実施形態では、上流側シールフィン６Ｕの上流側に、スワールブレーカ７が設けられている。さらに、このスワールブレーカ７には孔部Ｈが形成されている。したがって、スワールブレーカ７同士の間の単位空間Ａに流入したスワール流れＳのうちの一部の成分（図３中の矢印Ｓ１で示す流れ成分）は、当該孔部Ｈを通じて回転方向Ｄｒ前方側に導かれる。孔部Ｈを通過したこの流れ成分Ｓ１は、スワールブレーカ７の表面に沿って径方向内側に向かって流れる。

ところで、スワールブレーカ７の径方向内側の端縁と動翼シュラウド３４の外周面（シュラウド外周面３４Ａ）との間を通過したスワール流れＳの他の成分Ｓ２（剥離流れ）は、スワールブレーカ７同士の間に形成された単位空間Ａ内で渦Ｖを形成する。この渦Ｖは、スワールブレーカ７の径方向内側の端縁から回転方向Ｄｒ前方側に向かって延びるように発達する。また、この渦Ｖは、上流側から見た場合、シュラウド外周面３４Ａから、回転方向Ｄｒ前方側のスワールブレーカ７、及び凹部５０の対向面５０Ａを経て、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７に向かう方向に旋回する。つまり、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面では、この渦Ｖは、上述した孔部Ｈを通過したスワール流れＳの一部成分Ｓ１と同様に、径方向内側に向かって流れている。

これら２つの流れは、互いに干渉して引き寄せられる。これにより、上記の渦Ｖは、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦Ｖとなる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

一方で、スワールブレーカ７に孔部Ｈが形成されていない場合、図３中の破線矢印で示すように、渦Ｖ´は、スワールブレーカ７から離間した位置に形成され、しかもその旋回の強さは上記の渦Ｖよりも低くなってしまう。その結果、スワール流れＳに対する阻害効果が十分に得られない可能性がある。しかしながら、上記構成によれば、このような可能性を低減し、スワール流れＳをより効果的に阻害することができる。

＜第二実施形態＞
次いで、本開示の第二実施形態について、図４を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、スワールブレーカ７に複数の孔部Ｈ´が形成されている点で、上記第一実施形態とは構成が異なっている。複数の孔部Ｈ´は、周方向から見た場合、格子状となるように互いに間隔をあけて配列されている。

上記構成によれば、スワールブレーカ７に複数の孔部Ｈ´が形成されていることで、これら孔部Ｈ´を通過する流れが増大する。その結果、当該スワールブレーカ７に向かって、上述の渦Ｖをより強く引き寄せることができる。これにより、渦Ｖの旋回力がさらに高められ、スワール流れＳをより大きく低減することができる。

なお、図４の例では、複数の孔部Ｈ´がスワールブレーカ７の全域にわたって一様に配列されている構成について説明した。しかしながら、変形例として図５に示すように、スワールブレーカ７における回転軸１１の回転方向Ｄｒ後方側の領域になるほど多くの孔部Ｈ´が形成されていてもよい。

ここで、スワールブレーカ７における回転方向Ｄｒ後方側の領域になるほど、スワールブレーカ７の径方向内側の端縁とシュラウド外周面３４Ａとの間を通過する流れ成分Ｓ２（剥離流れ）は大きくなる。上記の構成では、このように剥離流れ（流れ成分Ｓ２）がより多く生じる領域になるほど多くの孔部Ｈ´が形成されている。これにより、孔部Ｈ´による渦Ｖの発達をより効果的に助長することができる。また、スワールブレーカ７の全域にわたって孔部Ｈ´を形成した場合に比べて、製造工数やコストが削減できるとともに、当該スワールブレーカ７の強度低下を抑えることができる。

＜第三実施形態＞
次に、本開示の第三実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、上記第二実施形態で説明したスワールブレーカ７の各端縁（軸線Ｏ方向に延びる端縁、及び径方向に延びる端縁）に、それぞれ複数の切欠部Ｒが形成されている。各切欠部Ｒは、スワールブレーカ７の端縁から当該スワールブレーカ７の内側に向かって後退している。各切欠部Ｒは一例として半円形をなしている。なお、切欠部Ｒの形状は矩形や多角形状であってもよい。

上記構成によれば、スワールブレーカ７の端縁に切欠部Ｒが形成されていることによって、当該端縁を通過するスワール流れＳに乱流成分を与えることができる。この流れの乱れにより、スワールブレーカ７同士の間の単位空間Ａで形成される渦Ｖは、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦Ｖとなる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

なお、図７に変形例として示すように、スワールブレーカ７に孔部Ｈ´を形成せずに、切欠部Ｒのみを形成する構成を採ることも可能である。このような構成によっても、スワール流れＳを十分に低減することが可能である。

＜第四実施形態＞
続いて、本開示の第四実施形態について、図８を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態では、上記第二実施形態で説明したスワールブレーカ７の各端縁（軸線Ｏ方向に延びる端縁、及び径方向に延びる端縁）に、それぞれ複数の突条Ｐが形成されている。各突条Ｐは、スワールブレーカ７の端縁から当該スワールブレーカ７の外側に向かって突出している。各突条Ｐは一例として三角形状をなしている。なお、突条Ｐの形状は矩形や多角形、又は半円形であってもよい。

上記構成によれば、スワールブレーカ７の端縁に突条Ｐが形成されていることによって、当該端縁を通過するスワール流れＳに乱流成分を与えることができる。この流れの乱れにより、スワールブレーカ７同士の間の単位空間Ａで形成される渦Ｖは、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦Ｖとなる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

なお、図９に変形例として示すように、スワールブレーカ７に孔部Ｈ´を形成せずに、突条Ｐのみを形成する構成を採ることも可能である。このような構成によっても、スワール流れＳを十分に低減することが可能である。

（その他の実施形態）
以上、本開示の各実施形態について図面を参照して説明したが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記の各実施形態では、スワールブレーカ７が軸線Ｏ方向及び径方向によって規定される面内に広がっている例について説明した。しかしながら、各実施形態に共通する変形例として、図１０に示す構成を採ることも可能である。同図の例では、スワールブレーカ７が、上流側から下流側に向かうに従って、回転軸１１の回転方向Ｄｒ前方側に向かって延びている。この構成によれば、スワールブレーカ７が上流側から下流側に向かうに従って、回転方向Ｄｒ前方側に向かって延びていることによって、上述のスワール流れＳをより効率的に捕捉し、低減することができる。

＜付記＞
各実施形態に記載の蒸気タービンは、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る蒸気タービン１は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸１１と、該回転軸１１から径方向外側に延びる動翼本体３１、及び、該動翼本体３１の径方向外側の端部に設けられたシュラウド３４を有する動翼３０と、前記動翼３０を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウド３４を収容する凹部５０が形成されたケーシング２と、前記凹部５０における前記シュラウド３４に対向する対向面５０Ａから径方向内側に突出して、前記シュラウド３４の外周面３４Ａとの間にクリアランスＣを形成する複数のシールフィン６と、前記凹部５０内で、前記軸線Ｏ方向における最も上流側に位置する前記シールフィン６Ｕの上流側に設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカ７と、を備え、前記スワールブレーカ７には、該スワールブレーカ７を貫通する孔部Ｈが形成されている。

上記構成によれば、スワールブレーカ７に孔部Ｈが形成されている。したがって、スワールブレーカ７同士の間の空間に流入したスワール流れＳのうちの一部の成分Ｓ１は、当該孔部Ｈを通じて回転方向Ｄｒ前方側に導かれる。その後、この一部の流れ成分Ｓ１は、スワールブレーカ７の表面に沿って径方向内側に向かって流れる。
ところで、スワールブレーカ７の径方向内側の端縁とシュラウド３４の外周面３４Ａとの間を通過したスワール流れＳの他の成分Ｓ２（剥離流れ）は、スワールブレーカ７同士の間に形成された空間Ａ内で渦Ｖを形成する。この渦Ｖは、スワールブレーカ７の径方向内側の端縁から回転方向Ｄｒ前方側に向かって延びるように発達する。また、この渦Ｖは、上流側から見た場合、シュラウド３４の外周面３４Ａから、回転方向Ｄｒ前方側のスワールブレーカ７、及び凹部５０の対向面５０Ａを経て、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７に向かう方向に旋回する。つまり、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面では、この渦Ｖは、上述した孔部Ｈを通過したスワール流れＳの一部成分Ｓ１と同様に、径方向内側に向かって流れている。
これら２つの流れは、互いに干渉して引き寄せられる。これにより、上記の渦Ｖは、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦となる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

（２）第２の態様に係る蒸気タービン１では、前記スワールブレーカ７には、互いに間隔をあけて配列された複数の前記孔部Ｈ´が形成されている。

上記構成によれば、スワールブレーカ７に複数の孔部Ｈ´が形成されていることで、これら孔部Ｈ´を通過する流れが増大する。その結果、当該スワールブレーカ７に向かって、渦Ｖをより強く引き寄せることができる。これにより、渦Ｖの旋回力をさらに高めることができる。

（３）第３の態様に係る蒸気タービン１では、前記スワールブレーカ７における前記回転軸１１の回転方向Ｄｒ後方側の領域になるほど多くの前記孔部Ｈ´が形成されている。

ここで、スワールブレーカ７における回転方向Ｄｒ後方側の領域になるほど、スワールブレーカ７の径方向内側の端縁とシュラウド３４の外周面３４Ａとの間を通過するスワール流れＳの成分Ｓ２（剥離流れ）は大きくなる。上記の構成では、このように剥離流れがより多く生じる領域になるほど多くの孔部が形成されている。これにより、孔部Ｈ´による渦Ｖの発達をより効果的に助長することができる。また、スワールブレーカ７の全域にわたって孔部Ｈ´を形成した場合に比べて、製造工数やコストが削減できるとともに、当該スワールブレーカ７の強度低下を抑えることができる。

（４）第４の態様に係る蒸気タービン１では、前記スワールブレーカ７の端縁には、該スワールブレーカ７の内側に向かって後退する切欠部Ｒが形成されている。

上記構成によれば、スワールブレーカ７の端縁に切欠部Ｒが形成されていることによって、当該端縁を通過するスワール流れＳに乱流成分を与えることができる。この流れの乱れにより、スワールブレーカ７同士の間の空間Ａで形成される渦Ｖは、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦となる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

（５）第５の態様に係る蒸気タービン１では、前記切欠部Ｒは、前記スワールブレーカ７の前記軸線Ｏ方向に延びる端縁、及び該軸線Ｏに対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ形成されている。

上記構成によれば、スワールブレーカ７の端縁を通過するスワール流れＳにより強い乱流成分を与えることができる。これにより、スワールブレーカ７同士の間の空間Ａで形成される渦Ｖは、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦となる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

（６）第６の態様に係る蒸気タービン１は、前記スワールブレーカ７の端縁に設けられ、該スワールブレーカ７から外側に向かって突出する突条Ｐをさらに備える。

上記構成によれば、スワールブレーカ７の端縁に突条Ｐが形成されていることによって、当該端縁を通過するスワール流れＳに乱流成分を与えることができる。この流れの乱れにより、スワールブレーカ７同士の間の空間Ａで形成される渦Ｖは、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦となる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

（７）第７の態様に係る蒸気タービン１では、前記突条Ｐは、前記スワールブレーカ７の前記軸線Ｏ方向に延びる端縁、及び該軸線Ｏに対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ設けられている。

（８）第８の態様に係る蒸気タービン１では、前記スワールブレーカ７は、上流側から下流側に向かうに従って、前記回転軸１１の回転方向Ｄｒ前方側に向かって延びている。

上記構成によれば、スワールブレーカ７が上流側から下流側に向かうに従って、回転方向Ｄｒ前方側に向かって延びていることによって、スワール流れＳをより効率的に捕捉し、低減することができる。

（９）第９の態様に係る蒸気タービン１は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸１１と、該回転軸１１から径方向外側に延びる動翼本体３１、及び、該動翼本体３１の径方向外側の端部に設けられたシュラウド３４を有する動翼３０と、前記動翼３０を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウド３４を収容する凹部５０が形成されたケーシング２と、前記凹部５０における前記シュラウド３４に対向する対向面５０Ａから径方向内側に突出して、前記シュラウド３４の外周面３４Ａとの間にクリアランスＣを形成する複数のシールフィン６と、前記凹部５０内で、前記軸線Ｏ方向における最も上流側に位置する前記シールフィン６の上流側に設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカ７と、を備え、前記スワールブレーカ７の端縁には、該スワールブレーカ７の内側に向かって後退する切欠部Ｒが形成されている。

（１０）第１０の態様に係る蒸気タービン１では、前記切欠部Ｒは、前記スワールブレーカ７の前記軸線Ｏ方向に延びる端縁、及び該軸線Ｏに対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ形成されている。

上記構成によれば、スワールブレーカ７の端縁を通過するスワール流れＳにより強い乱流成分を与えることができる。これにより、スワールブレーカ７同士の間の空間Ａで形成される渦は、回転方向Ｄｒ後方側のスワールブレーカ７の表面に引き寄せられ、より強い旋回力を有する渦となる。この強い渦Ｖが存在することによって、スワール流れＳをさらに低減することが可能となる。

（１１）第１１の態様に係る蒸気タービン１は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸１１と、該回転軸１１から径方向外側に延びる動翼本体３１、及び、該動翼本体３１の径方向外側の端部に設けられたシュラウド３４を有する動翼３０と、前記動翼３０を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウド３４を収容する凹部５０が形成されたケーシング２と、前記凹部５０における前記シュラウド３４に対向する対向面５０Ａから径方向内側に突出して、前記シュラウド３４の外周面３４Ａとの間にクリアランスＣを形成する複数のシールフィン６と、前記凹部５０内で、前記軸線Ｏ方向における最も上流側に位置する前記シールフィン６の上流側に設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカ７と、前記スワールブレーカ７の端縁に設けられ、該スワールブレーカ７から外側に向かって突出する突条Ｐと、を備える。

（１２）第１２の態様に係る蒸気タービン１では、前記突条Ｐは、前記スワールブレーカ７の前記軸線Ｏ方向に延びる端縁、及び該軸線Ｏに対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ設けられている。

１蒸気タービン
２蒸気タービンケーシング
３蒸気タービンロータ
４軸受装置
６シールフィン
６Ａフィン上流面
６Ｕ上流側シールフィン
７スワールブレーカ
１１回転軸
１２蒸気供給管
１３蒸気排出管
２０主流路
２１静翼
２２静翼シュラウド
２４静翼台座
３０動翼
３１翼本体
３４動翼シュラウド
３４Ａシュラウド外周面
５０キャビティ
５０Ａ対向面
５０Ｂ上流面
５０Ｃ下流面
Ｃクリアランス
Ｄｒ回転方向
Ｏ軸線
Ｓ蒸気
ＦＭ主流
ＦＬ漏れ流れ
Ｈ，Ｈ´ 孔部
Ｐ突条
Ｒ切欠部
Ｓスワール流れ
Ｖ，Ｖ´ 渦

Claims

軸線の回りに回転する回転軸と、
該回転軸から径方向外側に延びる動翼本体、及び、該動翼本体の径方向外側の端部に設けられたシュラウドを有する動翼と、
前記動翼を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウドを収容する凹部が形成されたケーシングと、
前記凹部における前記シュラウドに対向する対向面から径方向内側に突出して、前記シュラウドの外周面との間にクリアランスを形成する複数のシールフィンと、
前記凹部内で、前記軸線方向における最も上流側に位置する前記シールフィンの上流側を向く面と前記対向面とに接して設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、
を備え、
前記スワールブレーカには、該スワールブレーカを貫通する孔部が形成されている蒸気タービン。
前記スワールブレーカには、互いに間隔をあけて配列された複数の前記孔部が形成されている請求項１に記載の蒸気タービン。
前記スワールブレーカにおける前記軸線方向の上流側の領域になるほど多くの前記孔部が形成されている請求項２に記載の蒸気タービン。
前記スワールブレーカの端縁には、該スワールブレーカの内側に向かって後退する切欠部が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
前記切欠部は、前記スワールブレーカの前記軸線方向に延びる端縁、及び該軸線に対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ形成されている請求項４に記載の蒸気タービン。
前記スワールブレーカの端縁に設けられ、該スワールブレーカから外側に向かって突出する突条をさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
前記突条は、前記スワールブレーカの前記軸線方向に延びる端縁、及び該軸線に対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ設けられている請求項６に記載の蒸気タービン。
前記スワールブレーカは、上流側から下流側に向かうに従って、前記回転軸の回転方向前方側に向かって延びている請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
軸線の回りに回転する回転軸と、
該回転軸から径方向外側に延びる動翼本体、及び、該動翼本体の径方向外側の端部に設けられたシュラウドを有する動翼と、
前記動翼を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウドを収容する凹部が形成されたケーシングと、
前記凹部における前記シュラウドに対向する対向面から径方向内側に突出して、前記シュラウドの外周面との間にクリアランスを形成する複数のシールフィンと、
前記凹部内で、前記軸線方向における最も上流側に位置する前記シールフィンの上流側を向く面と前記対向面とに接して設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、
を備え、
前記スワールブレーカの端縁には、該スワールブレーカの内側に向かって後退する切欠部が形成されている蒸気タービン。
前記切欠部は、前記スワールブレーカの前記軸線方向に延びる端縁、及び該軸線に対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ形成されている請求項９に記載の蒸気タービン。
軸線の回りに回転する回転軸と、
該回転軸から径方向外側に延びる動翼本体、及び、該動翼本体の径方向外側の端部に設けられたシュラウドを有する動翼と、
前記動翼を径方向外側から囲うとともに、内周側に前記シュラウドを収容する凹部が形成されたケーシングと、
前記凹部における前記シュラウドに対向する対向面から径方向内側に突出して、前記シュラウドの外周面との間にクリアランスを形成する複数のシールフィンと、
前記凹部内で、前記軸線方向における最も上流側に位置する前記シールフィンの上流側を向く面と前記対向面とに接して設けられ、周方向に間隔をあけて配列された複数のスワールブレーカと、
前記スワールブレーカの端縁に設けられ、該スワールブレーカから外側に向かって突出する突条と、
を備える蒸気タービン。
前記突条は、前記スワールブレーカの前記軸線方向に延びる端縁、及び該軸線に対する径方向に延びる端縁にそれぞれ複数ずつ設けられている請求項１１に記載の蒸気タービン。