WO2014156961A1 - 軸流回転機械、及びディフューザ - Google Patents

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WO2014156961A1
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blade
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西村　和也
伊藤　栄作
飯田　耕一郎
健太郎 秋元
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an axial-flow rotating machine applied to a gas turbine or the like, and a diffuser.
  • the gas turbine is equipped with a diffuser connected downstream of the axial flow rotary machine such as a compressor or turbine.
  • a working fluid such as compressed air or combustion gas
  • the pressure static pressure
  • the diffuser 101 connected to the downstream side of the turbine has an inner peripheral side inner wall 108 and an outer peripheral side inner wall 109 formed to expand toward the downstream side concentrically.
  • An annular channel 110 is formed between the inner peripheral side inner wall 108 and the outer peripheral side inner wall 109.
  • the gas turbine 2 includes a turbine casing 3 on the outside. Inside the turbine casing 3, a plurality of combinations of the stationary blades 5 and the moving blades 6 are arranged.
  • the rear end of the rotor 20 to which the final stage moving blade 6f is attached is supported by the bearing 12.
  • the bearing housing 11 that houses the bearing 12 is supported concentrically with the center of the turbine casing 3 by a plurality of struts 14 that are radially arranged so as to cross the flow of the working fluid.
  • the strut 14 is covered with a strut cover 15 so as not to be exposed to high-temperature exhaust gas.
  • a cylindrical manhole 16 is provided that is arranged radially so as to cross the flow of the working fluid.
  • the gas turbine 102 ⁇ / b> B includes a compressor 50, a combustor 51 to which compressed air generated by the compressor 50 is supplied, and a turbine 52.
  • the compressor 50 has a configuration in which a plurality of combinations of the stationary blade 5B and the moving blade 6B are arranged.
  • the diffuser 101B connected to the downstream side of the compressor 50 of the gas turbine 102B has an inner peripheral side inner wall 108B that decreases in diameter from the downstream side position toward the downstream side of the final blade 7 of the compressor 50, and an outer periphery that expands in diameter.
  • the side inner wall 109B is arranged concentrically.
  • the final blade 7 is the most downstream blade of the plurality of stationary blades 5B and the plurality of moving blades 6B.
  • OGV that is, an outlet guide vane on the downstream side of the stationary blade 5B and the moving blade 6B
  • An annular channel 110B is formed between the inner peripheral side inner wall 108B and the outer peripheral side inner wall 109B.
  • the diffusers 101 and 101B can decelerate the flow as the ratio of the area of the inlet portion and the area of the outlet portion of the annular flow paths 110 and 110B increases. Therefore, it is preferable from the viewpoint of performance improvement that the inner peripheral side walls 108 and 108B are reduced in diameter toward the downstream side in the annular flow paths 110 and 110B.
  • the inner peripheral side inner walls 108 and 108B have a shape that decreases in diameter toward the downstream side, the flow of the working fluid may be separated from the wall surfaces of the inner peripheral side inner walls 108 and 108B. When the flow is separated, energy loss occurs and the performance of the diffuser decreases.
  • An object of the present invention is to provide an axial-flow rotating machine and a diffuser in which the cross-sectional area of the annular flow path is enlarged and the performance is improved without separating the flow of the working fluid.
  • an axial-flow rotating machine includes a rotor provided with a plurality of moving blades and rotatable around an axis, and a plurality of stationary blades disposed adjacent to the plurality of moving blades.
  • An axial-flow rotating machine comprising: a stator including: an axial-flow rotating portion formed by the rotor and the stator; and a diffuser connected downstream of the axial-flow rotating portion and extending in the axial direction to form an annular flow path An inner peripheral side corresponding to a position in the axial direction of the final blade which is the most downstream blade of the plurality of moving blades and the plurality of stationary blades among the inner peripheral side inner walls of the axial flow rotating portion.
  • the inner wall of the final blade which is the inner wall, is formed such that the rear edge position of the final blade is smaller than the front edge position of the final blade, and the inner wall of the diffuser is the inner wall of the diffuser.
  • Toward the first side in the axial direction on the downstream side Or in part is reduced in diameter.
  • the inner wall of the inner peripheral side is reduced from the upstream side of the diffuser inlet, a smooth diffuser effect can be obtained from the upstream side of the inlet. Further, a part or the whole of the inner wall on the inner peripheral side of the diffuser can be gently inclined, and peeling can be reduced.
  • the inner diameter of the inner wall of the diffuser may be reduced from the downstream end of the inner wall of the final blade.
  • an inclination angle of the inner wall on the inner peripheral side of the diffuser may be equal to or more than an average inclination angle from a leading edge to a trailing edge of the final blade on the inner peripheral side inner wall of the final blade portion and less than 0 °.
  • the working fluid has a swirling flow component and a radial inertial force is applied, so that it is difficult to peel off even if the inclination is steep, but there is no (or less) swirling component diffuser. In the inside, peeling is prevented by making the inclination gentle.
  • the diffuser is connected downstream of the final stage moving blade of the turbine, the inner end wall on the inner peripheral side of the final blade portion is an inner wall on the inner peripheral side of the final stage moving blade, and the inner wall on the inner peripheral side of the final stage moving blade.
  • the diameter of the first stage begins at a position between the leading edge of the last stage blade and the throat position.
  • the inner peripheral side inner wall starts to reduce in diameter from the position between the leading edge and the throat position without occurrence of separation. be able to.
  • the diffuser is a diffuser connected downstream of the final stage rotor blade of the turbine, and is provided on the outer peripheral side of the inner peripheral side inner wall of the diffuser with a space therebetween.
  • An outer peripheral side inner wall that defines an annular flow path between itself and the peripheral inner wall, and a connection that radially connects the inner peripheral side inner wall and the outer peripheral side inner wall in the annular flow path to form an airfoil shape in cross section A member, and the inner peripheral side inner wall is reduced in diameter toward the first axial side on the downstream side, and the reduced diameter corresponds to an inner peripheral position corresponding to a position of the connecting member in the axial direction.
  • the connecting member inner peripheral side inner wall which is a side inner wall, and the connecting member inner peripheral side inner wall is composed of a first inclined portion on the upstream side and a second inclined portion on the downstream side of the first inclined portion, The first inclined portion and the second inclined portion are below the throat position of the connecting member. And at a position upstream of the rear edge including the rear edge position of the connecting member, and the inclination angle of the second inclined portion is not less than 0 ° and less than 0 °. is there.
  • the diffuser is a diffuser connected downstream of the turbine blade at the last stage of the turbine, and has an inner peripheral side inner wall that extends in the axial direction, and an outer periphery of the inner peripheral side inner wall.
  • An outer peripheral side inner wall that is provided at a side and defines an annular flow path between the inner peripheral side inner wall and the inner peripheral side inner wall and the outer peripheral side inner wall within the annular flow path.
  • a front edge and / or a rear edge of the connecting member is inclined toward a second side in the axial direction, which is an upstream side of the annular flow path, from the outer peripheral side inner wall toward the inner peripheral side inner wall.
  • the connecting member is inclined and the inner circumferential side inner wall is reduced in diameter toward the one side in the axial direction, so that the cross-sectional area of the annular flow path can be reduced without separating the flow of the working fluid. Can be enlarged. Thereby, the performance of the exhaust diffuser can be improved.
  • the diffuser includes a rotor provided with a plurality of moving blades and rotatable around an axis, and a plurality of stationary blades disposed adjacent to the plurality of moving blades.
  • a diffuser connected downstream of a final blade that is a most downstream blade of the plurality of moving blades and the plurality of stationary blades of an axial-flow rotating machine including a stator, and has a cylindrical shape extending in an axial direction A circumferential inner wall; and an outer circumferential side inner wall that is provided on the outer circumferential side of the inner circumferential side inner wall and that defines an annular flow path between the inner circumferential side inner wall and the inner circumferential side
  • the inner wall is reduced in diameter toward the first axial side that is the downstream side of the annular flow path over the entire axial direction, and the base end portion of the final blade is a central portion in the blade height direction of the final blade.
  • the angle of the inner peripheral side inner wall can be made gentler by reducing the diameter over the entire area in the axial direction of the inner peripheral side inner wall, thereby further suppressing flow separation. it can.
  • the inner peripheral side inner wall is reduced in diameter from the upstream side of the diffuser, a smooth diffuser effect can be obtained from the upstream side of the diffuser, and a part or the whole of the inner peripheral side inner wall of the diffuser can be gently inclined. And peeling can be reduced.
  • a gas turbine 2 including a diffuser 1 includes a turbine casing 3 on the outside, and a stationary blade 5 fixed to a stator 21 and a motion fixed to a rotor 20 inside the turbine casing 3. A plurality of combinations of blades 6 are arranged.
  • An axial flow rotating portion 22 is formed by the rotor 20 and the stator 21.
  • the diffuser 1 is connected downstream of the axial flow rotating unit 22.
  • the working fluid such as combustion gas is sent to the next device through the diffuser 1 provided on the downstream side of the fluid flow after the turbine is operated.
  • the symbol A in the figure indicates the fluid flow direction, and the symbol R indicates the radial direction of the rotor 20 of the gas turbine 2.
  • the diffuser 1 is an inner wall on the inner peripheral side of the diffuser 1, and is provided on the outer peripheral side of the diffuser inner peripheral inner wall 8 (hub side tube) and the diffuser inner peripheral inner wall 8 that form a cylindrical shape extending in the axial direction.
  • the outer peripheral side inner wall 9 (tip side tube) thus formed is arranged concentrically.
  • An annular channel 10 is formed between the diffuser inner peripheral inner wall 8 and the outer peripheral inner wall 9.
  • the rear end of the rotor 20 to which the moving blade 6 is attached is supported by a bearing 12 (journal bearing) housed in the bearing housing 11.
  • the bearing housing 11 is supported concentrically with the center of the turbine casing 3 by a plurality of struts 14 arranged radially so as to cross the flow of the working fluid.
  • the strut 14 is covered with a strut cover 15 (connection member, first connection member) so as not to be exposed to high-temperature exhaust gas. Further, on the downstream side of the struts 14, similarly to the struts 14, cylindrical manholes 16 (connection members, second connection members) arranged radially so as to cross the flow of the working fluid are provided. A base surface 17 is provided at the downstream end of the diffuser inner peripheral side inner wall 8. A circulating flow CV is formed downstream of the base surface 17.
  • the strut cover 15 has an oval shape or an airfoil shape along the fluid flow direction in order to reduce aerodynamic loss.
  • the manhole 16 is a cylindrical member that functions as a passage that allows a person to enter the bearing 12 of the gas turbine 2, for example.
  • the manhole 16 has an oval shape or an airfoil shape along the fluid flow direction.
  • the diffuser inner peripheral inner wall 8 of the present embodiment has a shape that decreases in diameter toward the first axial side (the right side in FIG. 1) on the downstream side of the annular flow path 10. That is, the diffuser inner peripheral side inner wall 8 has a cylindrical shape whose central axis extends along the axial direction, and moves from the second side opposite to the first axial side toward the first axial side. It has a cylindrical shape with a gradually decreasing diameter. In other words, the diffuser inner peripheral inner wall 8 is inclined to the open side so that the annular flow path 10 expands. Thereby, the circulation flow CV becomes small and it leads to the performance improvement of the diffuser 1.
  • the outer peripheral side inner wall 9 has a shape that increases in diameter toward the downstream side of the annular flow path 10.
  • the final blade inner peripheral side corresponding to the position in the axial direction of the final stage moving blade 6f on the inner peripheral side inner wall of the rotor 20 to which the final stage moving blade 6f upstream of the diffuser 1 is fixed.
  • the outer diameter of the inner wall 20a is formed smaller at the rear edge position 6b than at the front edge position 6a of the final stage moving blade 6f.
  • the final blade inner peripheral side inner wall 20a is an inner peripheral side inner wall in the axial direction range where the final stage moving blade 6f exists among the inner peripheral side inner walls of the rotor 20.
  • the inner wall on the inner peripheral side of the rotor 20 is an inner wall on the inner peripheral side of the annular flow path formed by the rotor 20 and the stator 21.
  • the average inclination angle ⁇ 1 from the leading edge position 6a to the trailing edge position 6b is ⁇ 20 ° to ⁇ 2 °, preferably ⁇ 15 ° to ⁇ 5 °.
  • FIG. 2 shows a final blade inner peripheral side inner wall 20a of the rotor 20 having a uniform inclination angle ⁇ 1.
  • the diameter of the inner wall 8 on the inner periphery side of the diffuser starts from the inlet position of the diffuser 1, that is, the connecting portion with the rotor 20.
  • the average inclination angle ⁇ 1 from the inlet position to the outlet position of the diffuser 1 is preferably equal to or greater than the average inclination angle ⁇ 1 of the inner peripheral wall 20a of the final blade portion and less than 0 °. 1 and 2 show a diffuser inner peripheral side inner wall 8 having a uniform inclination angle ⁇ 1.
  • the inner diameter of the inner wall 8 of the diffuser is continuously reduced from the upstream side of the diffuser 1 through the diffuser 1 inlet, a smooth diffuser effect can be obtained from the upstream side of the inlet. Further, a part or the whole of the inner wall 8 on the inner periphery side of the diffuser can be inclined gently, and peeling can be reduced. Furthermore, by increasing the cross-sectional area of the diffuser before the strut 14, the flow velocity before the strut 14 can be suppressed and the diffuser performance is improved.
  • the average inclination angle ⁇ 1 from the inlet position to the outlet position of the diffuser 1 is set to be equal to or larger than the average inclination angle ⁇ 1 of the inner wall 20a on the inner side of the final blade of the rotor 20 and less than 0 °.
  • the working fluid since the working fluid has a swirl flow component and a radial inertia force acts, the inclination due to the reduced diameter in the diffuser without the swirl component (or reduced) becomes gentle. Thereby, the peeling prevention effect is promoted.
  • outer peripheral side inner wall 9 has a shape that increases in diameter toward the downstream side, it is possible to reduce the amount of diameter reduction of the diffuser inner peripheral side inner wall 8 and to promote the peeling preventing action. .
  • the diffuser shape of this embodiment is applicable not only to a turbine but to a diffuser connected downstream of a compressor as shown in FIG. That is, the rotor is provided with a plurality of moving blades and is rotatable about an axis, and the stator having a plurality of stationary blades disposed between the plurality of moving blades is connected to the downstream side of the axial-flow rotating machine. It can be applied to a diffuser.
  • the blade corresponding to the final stage moving blade 6f of the above embodiment is the final stage stationary blade of the compressor.
  • OOV outlet guide vane
  • the outlet guide vane is a blade corresponding to the final stage moving blade 6f of the above embodiment.
  • the throat position T will be described.
  • the final stage moving blade 6 f includes a main body 60 having a back surface 61 and an abdominal surface 62, a front edge 6 a that connects the back surface 61 and the abdominal surface 62, and the rear. And an edge 6b.
  • the throat position T1 is a position where the flow path width between the plurality of final stage moving blades 6f arranged at equal intervals is the narrowest.
  • the flow path width decreases from the front edge 6a of the last stage moving blade 6f to the throat position T1
  • the inner periphery from the position P between the front edge 6a and the throat position T without occurrence of separation.
  • the diameter reduction of the side inner wall 8B can be started.
  • the reduced diameter of the inner peripheral side inner wall 8 ⁇ / b> C of the diffuser 1 of the present embodiment is the inner peripheral side of the connecting member, which is the inner peripheral side inner wall corresponding to the axial position of the strut cover 15 (connecting member). It extends to the inner wall 18.
  • the diameter reduction of the inner peripheral side inner wall 8C of the diffuser 1 of the present embodiment is started in the section between the throat position T2 (see FIGS.
  • FIG. 5 is a view showing a cross-sectional shape of the strut cover 15 viewed from the radial direction.
  • the throat position T2 is a position where the flow path width between the strut covers 15 having a cross-sectional airfoil shape and spaced apart in the circumferential direction is the narrowest.
  • the connecting member inner peripheral side inner wall 18 is composed of a first inclined portion S1 upstream of the diameter reduction start position P1 and a second inclined portion S2 downstream of the first inclined portion S1. ing.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the second inclined portion S2 is formed to be equal to or larger than the inclination angle ⁇ 1 of the first inclined portion S1 and less than 0 °. That is, it is preferable that the diameter reduction starting from the diameter reduction start position P1 is gentle on the downstream side of the position P2.
  • the flow path width increases from the throat position T2 to the rear edge 15b of the strut cover 15, the occurrence of peeling can be suppressed by reducing the inclination due to the reduced diameter.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the diffuser 1 is configured so that the strut cover 15 (connecting member) and the manhole 16 (connecting member) are located upstream of the annular flow path 10 as they move from the outer peripheral side inner wall 9 toward the inner peripheral side inner wall 8D. It is characterized in that it is inclined toward the second side in the axial direction which is the side.
  • the inner peripheral side inner wall 8 ⁇ / b> D of the diffuser 1 of the present embodiment is the first side in the axial direction that is the downstream side of the annular flow path 10 (the right side in FIGS. 7 and 8). ). That is, the inner peripheral side inner wall 8D has a cylindrical shape whose central axis is along the axial direction, and has a cylindrical shape whose diameter gradually decreases from the second side in the axial direction toward the first side in the axial direction. There is no. Thereby, the inner peripheral side inner wall 8D is inclined so that the annular flow path 10 expands.
  • the strut cover 15 and the manhole 16 of the present embodiment are inclined toward the second side in the axial direction that is the upstream side of the annular flow path 10 as it goes from the outer peripheral side inner wall 9 to the inner peripheral side inner wall 8D. (Also referred to as a sweep shape).
  • the central axes B1 and B2 of the strut cover 15 and the manhole 16 are inclined toward the first side in the axial direction from the inner peripheral side in the radial direction R of the rotor 20 toward the outer peripheral side.
  • 15 and the outer peripheral surface of the manhole 16 have a shape along the central axis.
  • the diameter reduction of the inner peripheral side inner wall 8D starts from a connecting portion between the strut cover 15 and the inner peripheral side inner wall 8D.
  • a range in which the diameter of the inner peripheral side inner wall 8D is reduced is indicated by R2.
  • the inner peripheral side inner wall 8D has a shape that increases in diameter toward the first side in the axial direction up to the connecting portion between the strut cover 15 and the inner peripheral side inner wall 8D.
  • a range in which the diameter of the inner peripheral side inner wall 8D is expanded is indicated by R1.
  • part R1 is good also as a cylindrical shape which has an outer peripheral surface parallel to an axial direction, without expanding a diameter. That is, the diameter may not be reduced toward the first side in the axial direction.
  • the flow rate of the working fluid flowing in from the upstream side is reduced by the annular flow path 10 that gradually increases in diameter.
  • the strut cover 15 and the manhole 16 are inclined, the separation of the flow of the working fluid is suppressed. That is, the flow of the working fluid to be peeled off is suppressed by the inclination of the strut cover 15 and the manhole 16 due to the reduced diameter of the inner peripheral inner wall 8D, so that the peeling is suppressed.
  • the performance of the diffuser 1 can be improved.
  • the effect of suppressing separation of the working fluid flow is further improved.
  • the inner peripheral side inner wall 8D is inclined, the circulating flow CV can be reduced.
  • the performance of the diffuser 1 can also be improved by reducing the circulating flow CV.
  • the inner peripheral side inner wall 8D has a configuration in which the diameter is reduced over the entire region on the first side in the axial direction with respect to the connection portion.
  • the shape may be a diameter.
  • the strut cover 15 and the manhole 16 are all sweep-shaped at the front edge and the rear edge.
  • the strut cover 15 and the manhole 16 are inclined only at the front edges 15a, 16a and the rear edges 15b, 16b (particularly the inner peripheral side inner wall 8D side) as in the modification shown in FIG. It is good also as a shape.
  • the location of the sweep shape may be only the front edges 15a and 16a, or only the rear edges 15b and 16b.
  • the present invention is not limited to this, and any one of the strut cover 15 and the manhole 16 may be inclined.
  • the inner peripheral side inner wall 8D on the second side in the axial direction from the manhole 16 has a shape that decreases in diameter toward the first side in the axial direction. Must not be.
  • the inner peripheral side inner wall 8D has a shape in which the inner peripheral side inner wall 8D is reduced in diameter at a location where the action of pushing back the fluid to be separated from the inner peripheral side inner wall 8D to the inner peripheral side inner wall 8D side due to the reduced diameter of the inner peripheral side inner wall 8D. It is not.
  • the inner peripheral side inner wall 8E of the present embodiment has a shape that is reduced in diameter over the entire region in the axial direction.
  • a range in which the diameter of the inner peripheral side inner wall 8E is reduced is indicated by R3.
  • the inner peripheral side inner wall 8 ⁇ / b> E starts to be reduced in diameter immediately after the downstream side of the final stage moving blade 6. That is, the diameter has already been reduced on the upstream side of the strut cover 15.
  • the final stage moving blade 6 of the present embodiment has a base end side (hub side) of the final stage moving blade 6 as compared with the central portion of the flow path in the blade height direction of the final stage moving blade 6.
  • the total pressure of the working fluid at the outlet of the last stage rotor blade 6) is increased.
  • the inner peripheral side inner wall 8E has a shape that is reduced in diameter over the entire area in the axial direction of the inner peripheral side inner wall 8E, the angle of the inner peripheral side inner wall 8E can be made gentler. Flow separation can be further suppressed.
  • the diffuser shape of this embodiment is applicable not only to a turbine but also to a diffuser connected downstream of a compressor.
  • the inner wall on the inner peripheral side is reduced from the upstream side of the diffuser inlet, so that a smooth diffuser effect can be obtained from the upstream side of the inlet. Further, a part or the whole of the inner wall on the inner peripheral side of the diffuser can be gently inclined, and peeling can be reduced.

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Abstract

　複数の動翼（６）を備え軸線回りに回転自在とされたロータ（２０）と、複数の動翼（６）に隣接して配置される複数の静翼（５）を備えたステータと、ロータとステータにより形成される軸流回転部（２２）と、軸流回転部の下流につながり、軸線方向に延びて環状流路（１０）をなすディフューザ（１）と、を有する軸流回転機械であって、軸流回転部（２２）の内周側内壁のうち、複数の動翼と複数の静翼のうち最も下流側の翼である最終翼（６ｆ）の軸線方向の位置に対応する内周側内壁である最終翼部内周側内壁（２０ａ）の径が、最終翼（６ｆ）の前縁位置（６ａ）よりも最終翼（６ｆ）の後縁位置（６ｂ）の方が小さく形成され、ディフューザ（１）の内周側内壁であるディフューザ内周側内壁（８）は、下流側となる軸線方向の第一の側に向かうにしたがって全部又は一部が縮径している軸流回転機械。

Description

軸流回転機械、及びディフューザ
　本発明は、ガスタービンなどに適用される軸流回転機械、及びディフューザに関する。
　本願は、２０１３年３月２９日に出願された特願２０１３－０７１０７５号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ガスタービンには圧縮機やタービンなどの軸流回転機械の下流につながるディフューザが設置されている。圧縮空気や燃焼ガスなどの作動流体の流れの減速及び圧力（静圧）回復は、ディフューザによって行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
　図１２に示すガスタービン１０２において、タービンの下流につながるディフューザ１０１は、内周側内壁１０８と下流側に向かって拡径して形成されている外周側内壁１０９を同心に配置したものである。内周側内壁１０８と外周側内壁１０９の間には、環状流路１１０が形成されている。ガスタービン２は外側にタービンケーシング３を備えている。タービンケーシング３の内部には、静翼５と動翼６の組み合わせが複数段配置されている。
　最終段動翼６ｆが取り付けられたロータ２０の後端は、軸受１２によって支持されている。軸受１２を収容する軸受ハウジング１１は、作動流体の流れを横切るように放射状に配置された複数のストラット１４によってタービンケーシング３の中心と同心に支持されている。ストラット１４は、高温の排気ガスにさらされないようにストラットカバー１５によって覆われている。また、ストラット１４の下流側には、作動流体の流れを横切るように放射状に配置された筒状のマンホール１６が設けられている。
　次に、圧縮機の下流側につながるディフューザについて、図１３を参照して説明する。ガスタービン１０２Ｂは、圧縮機５０と、圧縮機５０にて生成された圧縮空気が供給される燃焼器５１と、タービン５２を有している。圧縮機５０は、静翼５Ｂと動翼６Ｂの組み合わせが複数段配置されている構成である。
　ガスタービン１０２Ｂの圧縮機５０の下流側に接続されたディフューザ１０１Ｂは、圧縮機５０の最終翼７よりも下流側位置から下流側に向かって縮径する内周側内壁１０８Ｂと、拡径する外周側内壁１０９Ｂとを同心に配置したものである。
　最終翼７は、複数の静翼５Ｂ及び複数の動翼６Ｂのうち最も下流側にある翼である。静翼５Ｂ、動翼６Ｂよりも下流側にＯＧＶ、即ち出口案内翼がある場合はＯＧＶが最終翼７となる。内周側内壁１０８Ｂと外周側内壁１０９Ｂとの間には環状流路１１０Ｂが形成されている。
特開２００５－２９０９８５号公報 特開平８－２１０１５２号公報
　図１２、図１３を参照すると、ディフューザ１０１，１０１Ｂは、環状流路１１０，１１０Ｂの入口部の面積と出口部の面積との比が大きいほど流れを減速させることができる。よって、環状流路１１０，１１０Ｂにおいて内周側内壁１０８，１０８Ｂを下流側に向かって縮径させることが性能向上の点から好ましい。
　ここで、内周側内壁１０８，１０８Ｂを下流側に向かって縮径させる形状とすると、作動流体の流れが内周側内壁１０８，１０８Ｂの壁面からはく離する可能性がある。流れがはく離すると、エネルギーロスが生じるため、ディフューザの性能は低下する。
　この発明は、作動流体の流れをはく離させることなく、環状流路の断面積を拡大させ、性能を向上させた軸流回転機械、及びディフューザを提供することを目的とする。
　本発明の第一の態様によれば、軸流回転機械は、複数の動翼を備え軸線回りに回転自在とされたロータと、前記複数の動翼に隣接して配置される複数の静翼を備えたステータと、前記ロータと前記ステータにより形成される軸流回転部と、前記軸流回転部の下流につながり、軸線方向に延びて環状流路をなすディフューザと、を有する軸流回転機械であって、前記軸流回転部の内周側内壁のうち、前記複数の動翼と前記複数の静翼のうち最も下流側の翼である最終翼の軸線方向の位置に対応する内周側内壁である最終翼部内周側内壁の径が、前記最終翼の前縁位置よりも前記最終翼の後縁位置の方が小さく形成され、前記ディフューザの内周側内壁であるディフューザ内周側内壁は、下流側となる軸線方向の第一の側に向かうにしたがって全部又は一部が縮径している。
　上記構成によれば、ディフューザの入口上流から内周側内壁の縮径がなされるため、入口上流からスムーズなディフューザ効果が得られる。また、ディフューザの内周側内壁の一部又は全体を緩やかな傾斜とすることができ、剥離を低減することができる。
　上記軸流回転機械において、前記ディフューザ内周側内壁の縮径は、前記最終翼部内周側内壁の下流側の端部から始まっている構成としてもよい。
　上記構成によれば、上流側の最終翼部内周側内壁と下流側のディフューザ内周側内壁とが傾斜しつつ接続されるため、上流側からの流れをよりスムーズにすることができる。
　上記軸流回転機械において、前記ディフューザ内周側内壁の傾斜角は、最終翼部内周側内壁における前記最終翼の前縁から後縁までの平均傾斜角以上、０°未満であってよい。
　上記構成によれば、軸流回転部では、作動流体が旋回流成分を有し半径方向の慣性力が働くので傾斜が急であっても剥離しづらいが、旋回成分がない（又は少ない）ディフューザ内では傾斜を緩やかとすることで剥離が防止される。
　上記軸流回転機械において、前記ディフューザはタービンの最終段動翼の下流につながり、前記最終翼部内周側内壁は、最終段動翼内周側内壁であり、前記最終段動翼内周側内壁の縮径が、前記最終段動翼の前縁とスロート位置との間の位置から始まっている。
　上記構成によれば、最終段動翼の前縁からスロート位置までは流路幅が低下するため、剥離の発生なく前縁とスロート位置との間の位置から内周側内壁の縮径を始めることができる。
　本発明の第二の態様によれば、ディフューザは、タービンの最終段動翼の下流につながるディフューザであって、前記ディフューザの内周側内壁の外周側に間隔をあけて設けられて、前記内周側内壁との間に環状流路を画成する外周側内壁と、前記環状流路内において前記内周側内壁と前記外周側内壁とを径方向に接続し、断面翼形形状をなす接続部材と、を備え、前記内周側内壁は、下流側となる軸線方向の第一の側に向かうにしたがって縮径し、前記縮径は、前記接続部材の軸線方向の位置に対応する内周側内壁である接続部材内周側内壁に及び、前記接続部材内周側内壁は上流側の第一傾斜部と、前記第一傾斜部より下流側の第二傾斜部とから構成されており、前記第一傾斜部と前記第二傾斜部とは、前記接続部材のスロート位置下流側、かつ、前記接続部材の後縁位置を含む前記後縁よりも上流側の位置で接続され、前記第二傾斜部の傾斜角は、前記第一傾斜部の傾斜角以上、０°未満である。
　上記構成によれば、スロート位置から接続部材の後縁までは流路幅が増加するため、縮径による傾斜を低減することで剥離の発生を抑えることができる。
　本発明の第三の態様によれば、ディフューザは、タービンの最終段動翼の下流につながるディフューザであって、軸線方向に延びる筒状をなす内周側内壁と、前記内周側内壁の外周側に間隔をあけて設けられて、前記内周側内壁との間に環状流路を画成する外周側内壁と、前記環状流路内において前記内周側内壁と前記外周側内壁とを径方向に接続する接続部材と、を備え、前記内周側内壁の軸線方向の少なくとも一部が、前記環状流路の下流側となる軸線方向の第一の側に向かうにしたがって縮径し、前記接続部材の前縁及び／又は後縁が、前記外周側内壁から前記内周側内壁に向かうにしたがって前記環状流路の上流側となる軸線方向の第二の側に向かって傾斜している。
　上記構成によれば、接続部材が傾斜しているとともに内周側内壁が軸線方向一方側に向かうに従って縮径していることによって、作動流体の流れをはく離させることなく、環状流路の断面積を拡大させることができる。これにより、排気ディフューザの性能を向上させることができる。
　本発明の第四の態様によれば、ディフューザは、複数の動翼を備え軸線回りに回転自在とされたロータと、前記複数の動翼に隣接して配置される複数の静翼を備えたステータと、を備える軸流回転機械の前記複数の動翼と前記複数の静翼のうち最も下流側の翼である最終翼の下流につながるディフューザであって、軸線方向に延びる筒状をなす内周側内壁と、前記内周側内壁の外周側に間隔をあけて設けられて、前記内周側内壁との間に環状流路を画成する外周側内壁と、を備え、前記内周側内壁は、軸線方向の全域にわたって前記環状流路の下流側となる軸線方向の第一の側に向かうに従って縮径し、前記最終翼の基端部は、最終翼の翼高さ方向の中央部と比較して、最終翼の出口での流体の全圧が高くなるように形成されている。
　上記構成によれば、内周側内壁の軸線方向の全域にわたって縮径する構成とすることによって、内周側内壁の角度をより緩やかにすることができるため、流れのはく離をより抑制することができる。
　本発明によれば、ディフューザの入口上流から内周側内壁の縮径がなされるため、入口上流からスムーズなディフューザ効果が得られ、ディフューザの内周側内壁の一部又は全体を緩やかな傾斜とすることができ、剥離を低減することができる。
本発明の第一実施形態に係るガスタービンの排気ディフューザ付近を示す断面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の第二実施形態に係るガスタービンの排気ディフューザの部分拡大図である。 本発明の第三実施形態に係るガスタービンの排気ディフューザ付近を示す断面図。 ストラットの径方向からみた断面形状を示す図である。 図４の部分拡大図である。 本発明の第四実施形態に係るガスタービンの排気ディフューザ付近を示す断面図である。 本発明の第四実施形態に係る排気ディフューザの模式図である。 本発明の第四実施形態の変形例に係る排気ディフューザの模式図である。 本発明の第五実施形態に係る排気ディフューザの模式図である。 本発明の第五実施形態に係るガスタービンの最終段動翼の断面図である。 従来のガスタービンの排気ディフューザ付近を示す断面図である。 従来のガスタービンを示す断面図である。
（第一実施形態）
　以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図１に示すように、本実施形態のディフューザ１を備えるガスタービン２は、外側にタービンケーシング３を備え、その内部に、ステータ２１に固定された静翼５と、ロータ２０に固定された動翼６の組み合わせが複数段配置されている。ロータ２０とステータ２１によって軸流回転部２２が形成されている。ディフューザ１は軸流回転部２２の下流に接続されている。
　ガスタービン２においては、燃焼ガスなどの作動流体は、タービンを作動させた後に流体の流れに対して下流側に設けられたディフューザ１を通って次の機器などへ送出される。図中の符号Ａは、流体の流れ方向を示し、符号Ｒはガスタービン２のロータ２０の径方向を示す。
　ディフューザ１は、ディフューザ１の内周側の内壁であり、軸線方向に延びる筒状をなすディフューザ内周側内壁８（ハブ側チューブ）とディフューザ内周側内壁８の外周側に間隔をあけて設けられた外周側内壁９（チップ側チューブ）を同心に配置したものである。ディフューザ内周側内壁８と外周側内壁９との間には、環状流路１０が形成されている。動翼６が取り付けられたロータ２０の後端は、軸受ハウジング１１に収められた軸受１２（ジャーナル軸受）によって支持されている。軸受ハウジング１１は、作動流体の流れを横切るように放射状に配置された複数のストラット１４によってタービンケーシング３の中心と同心に支持されている。
　ストラット１４は、高温の排気ガスにさらされないようにストラットカバー１５（接続部材、第一接続部材）によって覆われている。また、ストラット１４の下流側には、ストラット１４と同様に、作動流体の流れを横切るように放射状に配置された筒状のマンホール１６（接続部材、第二接続部材）が設けられている。ディフューザ内周側内壁８の下流端にはベース面１７が設けられている。ベース面１７の下流には循環流れＣＶが形成される。
　ストラットカバー１５は、空力損失の低減をなすために流体の流れ方向に沿う長円形状、または翼形形状をなしている。マンホール１６は、例えばガスタービン２の軸受１２への人の進入を可能にする通路として機能する筒状の部材である。マンホール１６は、流体の流れ方向に沿う長円形状、または翼形形状をなしている。
　本実施形態のディフューザ内周側内壁８は、環状流路１０の下流側となる軸線方向の第一の側（図１の右側）に向かうにしたがって縮径する形状を有している。即ち、ディフューザ内周側内壁８は、中心軸が軸線方向に沿う円筒形状であって、軸方向の第一の側の反対側の第二の側より軸方向の第一の側に向かうにしたがって徐々に直径が小さくなる円筒形状をなしている。換言すれば、ディフューザ内周側内壁８は、環状流路１０が拡大するようにオープン側に傾斜している。これにより、循環流れＣＶが小さくなり、ディフューザ１の性能向上に繋がる。
　また、外周側内壁９は、環状流路１０の下流側に向かって拡径する形状を有している。
　図２に示すように、ディフューザ１の入口上流の最終段動翼６ｆが固定されているロータ２０の内周側内壁のうち最終段動翼６ｆの軸線方向の位置に対応する最終翼部内周側内壁２０ａの外径は、最終段動翼６ｆの前縁位置６ａよりも後縁位置６ｂの方が小さく形成されている。換言すれば、最終翼部内周側内壁２０ａは、ロータ２０の内周側内壁のうち、最終段動翼６ｆが存在する軸線方向の範囲にある内周側内壁である。ここで、ロータ２０の内周側内壁とは、ロータ２０とステータ２１により形成される環状流路の内周側の内壁である。
　前縁位置６ａから後縁位置６ｂの平均傾斜角α１は、－２０°～－２°、好ましくは、－１５°～－５°である。図２には、一様な傾斜角α１を有するロータ２０の最終翼部内周側内壁２０ａを示す。
　ディフューザ内周側内壁８の縮径は、ディフューザ１の入口位置、即ち、ロータ２０との接続部より始まっている。ディフューザ１の入口位置から出口位置の平均傾斜角β１は、最終翼部内周側内壁２０ａの平均傾斜角α１以上で、０°未満であることが好ましい。図１及び図２には、一様な傾斜角β１を有するディフューザ内周側内壁８を示している。
　上記実施形態によれば、ディフューザ１の入口上流からディフューザ１入口を介して連続的にディフューザ内周側内壁８の縮径がなされるため、入口上流からスムーズなディフューザ効果が得られる。また、ディフューザ内周側内壁８の一部又は全体を緩やかな傾斜とすることができ、剥離を低減することができる。さらに、ストラット１４前までにディフューザ断面積を大きくする事で、ストラット１４前の流速を抑えられディフューザ性能がよくなる。
　また、ディフューザ１の入口位置から出口位置の平均傾斜角β１をロータ２０の最終翼部内周側内壁２０ａの平均傾斜角α１以上で、０°未満とした。タービン内では、作動流体が旋回流成分を有し半径方向の慣性力が働くので、旋回成分がない（又は低減した）ディフューザ内での縮径による傾斜は緩やかとなる。これにより剥離防止効果が促進される。
　また、外周側内壁９が下流側に向かって拡径する形状を有していることによって、ディフューザ内周側内壁８縮径量を低減することができるとともに、剥離防止作用を促進させることができる。
　なお、本実施形態のディフューザ形状は、タービンのみならず、図１３に示すような圧縮機の下流につながるディフューザにも適用可能である。即ち、複数の動翼を備え軸線回りに回転自在とされたロータと、複数の動翼の間に配置される複数の静翼を備えたステータと、を有する軸流回転機械の下流側につながるディフューザに適用することができる。
　なお、圧縮機のディフューザに適用する場合、上記実施形態の最終段動翼６ｆに相当する翼は、圧縮機の最終段静翼である。ただし、最終段静翼よりも下流側に出口案内翼（ＯＧＶ）がある場合は、出口案内翼が上記実施形態の最終段動翼６ｆに相当する翼となる。
（第二実施形態）
　以下、本発明のディフューザ１の第二実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図３に示すように、本実施形態のディフューザ１の内周側内壁８Ｂの縮径は、最終段動翼６ｆの前縁６ａとスロート位置Ｔとの間の位置Ｐから始まっていることを特徴としている。
　ここでスロート位置Ｔについて説明する。図３の上方に示す最終段動翼６ｆのプロファイルに示すように、最終段動翼６ｆは、背面６１と腹面６２を有する本体部６０と、背面６１と腹面６２とを繋ぐ前縁６ａ及び後縁６ｂとを備えている。スロート位置Ｔ１は、等間隔に配置された複数の最終段動翼６ｆ間の流路幅が最も狭くなる位置である。
　上記実施形態によれば、最終段動翼６ｆの前縁６ａからスロート位置Ｔ１までは流路幅が低下するため、剥離の発生なく前縁６ａとスロート位置Ｔとの間の位置Ｐから内周側内壁８Ｂの縮径を始めることができる。
（第三実施形態）
　以下、本発明のディフューザ１の第三実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図４に示すように、本実施形態のディフューザ１の内周側内壁８Ｃの縮径は、ストラットカバー１５（接続部材）の軸線方向の位置に対応する内周側内壁である接続部材内周側内壁１８に及んでいる。本実施形態のディフューザ１の内周側内壁８Ｃの縮径は、軸線方向において、ストラットカバー１５のスロート位置Ｔ２（図５、図６参照）から後縁位置１５ｂの間の区間で開始されている。換言すれば、縮径開始位置Ｐ１（図６参照）は、軸線方向において、ストラットカバー１５のスロート位置Ｔ２から後縁位置１５ｂの間である。なお、縮径開始位置Ｐ１よりも上流側から縮径されている場合は、縮径開始位置Ｐ１は、さらなる縮径が始まる位置である。
　図５は、ストラットカバー１５の径方向からみた断面形状を示す図である。図５に示すように、スロート位置Ｔ２とは、断面翼形形状をなし、周方向に間隔をおいて配置されたストラットカバー１５間の流路幅が最も狭くなる位置である。
　図６に示すように、接続部材内周側内壁１８は、縮径開始位置Ｐ１より上流側の第一傾斜部Ｓ１と、第一傾斜部Ｓ１より下流側の第二傾斜部Ｓ２とから構成されている。
　そして、第二傾斜部Ｓ２の傾斜角β２は、第一傾斜部Ｓ１の傾斜角α１以上で０°未満となるように形成されている。即ち、縮径開始位置Ｐ１から始まる縮径は、位置Ｐ２より下流側で緩やかとなることが好ましい。
　上記実施形態によれば、スロート位置Ｔ２からストラットカバー１５の後縁１５ｂまでは流路幅が増加するため、縮径による傾斜を低減することで剥離の発生を抑えることができる。
　なお、上記実施形態においては、ストラットカバー１５のスロート位置Ｔ２から後縁１５ｂの間において接続部材内周側内壁１８の縮径が開始される例を示したが、これに限ることはない。例えば、内周側内壁と外周側内壁とを接続する他の接続部材であるマンホール１６のスロート位置から後縁の間において内周側内壁の縮径が開始される構成としてもよい。
（第四実施形態）
　以下、本発明の第四実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図７に示すように、本実施形態のディフューザ１は、ストラットカバー１５（接続部材）及びマンホール１６（接続部材）が外周側内壁９から内周側内壁８Ｄに向かうにしたがって環状流路１０の上流側となる軸線方向の第二の側に向かって傾斜していることを特徴としている。
　図７、及び図８に示すように、本実施形態のディフューザ１の内周側内壁８Ｄは、環状流路１０の下流側となる軸線方向の第一の側（図７、及び図８の右側）に向かうにしたがって縮径する形状を有している。即ち、内周側内壁８Ｄは、中心軸が軸線方向に沿う円筒形状であって、軸方向の第二の側より軸方向の第一の側に向かうにしたがって徐々に直径が小さくなる円筒形状をなしている。これにより、内周側内壁８Ｄは、環状流路１０が拡大するように傾斜している。
　また、本実施形態のストラットカバー１５及びマンホール１６は、外周側内壁９から内周側内壁８Ｄに向かうにしたがって環状流路１０の上流側となる軸線方向の第二の側に向かって傾斜する形状（Ｓｗｅｅｐ形状ともいう）をなしている。換言すれば、ストラットカバー１５及びマンホール１６の中心軸Ｂ１，Ｂ２は、ロータ２０の径方向Ｒの内周側から外周側に向かうにしたがって軸線方向の第一の側に傾斜しており、ストラットカバー１５及びマンホール１６の外周面は、この中心軸に沿う形状をなしている。
　内周側内壁８Ｄの縮径は、ストラットカバー１５と内周側内壁８Ｄとの接続部より始まっている。内周側内壁８Ｄの縮径する範囲をＲ２で示す。一方、内周側内壁８Ｄは、ストラットカバー１５と内周側内壁８Ｄとの接続部までは、軸線方向の第一の側に向かうにしたがって拡径する形状をなしている。内周側内壁８Ｄの拡径する範囲をＲ１で示す。
　なお、この部位Ｒ１の形状は、拡径せずに、軸線方向と平行な外周面を有する円筒形状としてもよい。即ち、軸線方向の第一の側に向かうにしたがって縮径していなければよい。
　上記実施形態によれば、上流側より流入する作動流体は、徐々に拡径する環状流路１０によって流速が低減される。ここで、本実施形態においては、ストラットカバー１５及びマンホール１６が傾斜していることによって、作動流体の流れのはく離が抑制される。即ち、内周側内壁８Ｄの縮径によって、はく離しようとする作動流体の流れが、ストラットカバー１５及びマンホール１６の傾斜によって押さえられるため、はく離が抑制される。これによりディフューザ１の性能を向上させることができる。
　また、傾斜する部材が複数設けられていることによって、作動流体の流れのはく離抑制効果がより向上する。
　なお、ストラット１４及びマンホール１６のＳｗｅｅｐ形状による効果は、ＣＦＤ解析によって確認されている。即ち、ストラット１４及びマンホール１６がＳｗｅｅｐ形状となっていることによって、流体の流れが内周側内壁８Ｄ側にシフトし、流体のはく離が抑制されることが確認されている。
　また、内周側内壁８Ｄが傾斜していることによって、循環流れＣＶを小さくすることができる。循環流れＣＶを小さくすることによっても、ディフューザ１の性能を向上させることができる。
　なお、上記実施形態においては、内周側内壁８Ｄは、接続部よりも軸線方向の第一の側の全域にわたって縮径する構成を示したが、これに限ることはなく、少なくとも一部が縮径する形状であってよい。
　また、上記実施形態においては、ストラットカバー１５及びマンホール１６は、その前縁及び後縁の全部がＳｗｅｅｐ形状とされている。これに対し、ストラットカバー１５及びマンホール１６を、図９に示す変形例のように、前縁１５ａ，１６ａ及び後縁１５ｂ，１６ｂの一部（特に、内周側内壁８Ｄ側）のみが傾斜した形状としてもよい。また、Ｓｗｅｅｐ形状とする箇所は前縁１５ａ，１６ａのみとしてもよいし、後縁１５ｂ，１６ｂのみとしてもよい。
　また、上記実施形態においては、ストラットカバー１５とマンホール１６の両方が傾斜する例を示したが、これに限ることはなく、ストラットカバー１５とマンホール１６のいずれかが傾斜していれば良い。ただし、マンホール１６が傾斜する形状を有している場合は、マンホール１６よりも軸線方向の第二の側の内周側内壁８Ｄは、軸線方向の第一の側に向かって縮径する形状であってはならない。即ち、内周側内壁８Ｄの縮径によって内周側内壁８Ｄよりはく離しようとする流体を内周側内壁８Ｄ側に押し戻す作用が発揮されない箇所においては、内周側内壁８Ｄは縮径する形状とはなっていない。
（第五実施形態）
　以下、本発明のディフューザ１の第五実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第四実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
　図１０に示すように、本実施形態の内周側内壁８Ｅは、軸線方向の全域にわたって縮径する形状を有している。内周側内壁８Ｅの縮径する範囲をＲ３で示す。内周側内壁８Ｅは、最終段動翼６の下流側直後より縮径が開始されている。即ち、ストラットカバー１５よりも上流側において、既に縮径が始まっている形状となっている。
　本実施形態の最終段動翼６は、図１１に示すように、最終段動翼６の翼高さ方向の流路中央部と比較して、最終段動翼６の基端側（ハブ側）の最終段動翼６の出口での作動流体の全圧が高くなるように形成されている。これにより、最終段動翼６の基端側の流速が速くなるため、はく離のリスクが小さくなり、内周側内壁の全域にわたって縮径することができる。
　上記実施形態によれば、内周側内壁８Ｅを内周側内壁８Ｅの軸線方向の全域にわたって縮径する形状とすることによって、内周側内壁８Ｅの角度をより緩やかにすることができるため、流れのはく離をより抑制することができる。
　なお、本実施形態のディフューザ形状は、タービンのみならず、圧縮機の下流につながるディフューザにも適用可能である。
　なお、本発明の技術範囲は上記の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、上記各実施形態においては、環状流路１０にストラット１４とマンホール１６を設ける構成を示したが、マンホール１６に代えて、第二のストラット及び第二のストラットカバーを設けてもよい。この場合、長大な排気ディフューザを形成した場合においても、排気ディフューザの強度を確保することができる。
　また、二以上のストラット、マンホールを備える構造としてもよい。
　この軸流回転機械によれば、ディフューザの入口上流から内周側内壁の縮径がなされるため、入口上流からスムーズなディフューザ効果が得られる。また、ディフューザの内周側内壁の一部又は全体を緩やかな傾斜とすることができ、剥離を低減することができる。
　１　排気ディフューザ
　２　ガスタービン
　３　タービンケーシング
　５　静翼
　６　動翼
　６ｆ　最終段動翼
　７　最終翼
　８　ディフューザ内周側内壁
　８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ　内周側内壁
　９　外周側内壁
　１０　環状流路
　１１　軸受ハウジング
　１２　軸受
　１４　ストラット
　１５　ストラットカバー
　１５ａ　前縁
　１５ｂ　後縁
　１６　マンホール
　１６ａ　前縁
　１６ｂ　後縁
　１７　ベース面
　１８　接続部材内周側内壁
　２０　ロータ
　２０ａ　最終翼部内周側内壁
　２１　ステータ
　２２　軸流回転部
　Ａ　流れ方向
　Ｂ１，Ｂ２　中心軸
　Ｒ　径方向
　Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３　範囲
　Ｓ１　第一傾斜部
　Ｓ２　第二傾斜部
　Ｔ１　スロート位置
　Ｔ２　スロート位置

Claims (7)

  1. 　複数の動翼を備え軸線回りに回転自在とされたロータと、
    　前記複数の動翼に隣接して配置される複数の静翼を備えたステータと、
    　前記ロータと前記ステータにより形成される軸流回転部と、前記軸流回転部の下流につながり、軸線方向に延びて環状流路をなすディフューザと、を有する軸流回転機械であって、
    　前記軸流回転部の内周側内壁のうち、前記複数の動翼と前記複数の静翼のうち最も下流側の翼である最終翼の軸線方向の位置に対応する内周側内壁である最終翼部内周側内壁の径が、前記最終翼の前縁位置よりも前記最終翼の後縁位置の方が小さく形成され、
    　前記ディフューザの内周側内壁であるディフューザ内周側内壁は、下流側となる軸線方向の第一の側に向かうにしたがって全部又は一部が縮径している軸流回転機械。
  2. 　前記ディフューザ内周側内壁の縮径は、前記最終翼部内周側内壁の下流側の端部から始まっている請求項１に記載の軸流回転機械。
  3. 　前記ディフューザ内周側内壁の傾斜角は、最終翼部内周側内壁における前記最終翼の前縁から後縁までの平均傾斜角以上、０°未満である請求項１又は請求項２に記載の軸流回転機械。
  4. 　前記ディフューザはタービンの最終段動翼の下流につながり、
    　前記最終翼部内周側内壁は、最終段動翼内周側内壁であり、
    　前記最終段動翼内周側内壁の縮径が、前記最終段動翼の前縁とスロート位置との間の位置から始まっている請求項１に記載の軸流回転機械。
  5. 　タービンの最終段動翼の下流につながるディフューザであって、
    　前記ディフューザの内周側内壁の外周側に間隔をあけて設けられて、前記内周側内壁との間に環状流路を画成する外周側内壁と、
    　前記環状流路内において前記内周側内壁と前記外周側内壁とを径方向に接続し、断面翼形形状をなす接続部材と、を備え、
    　前記内周側内壁は、下流側となる軸線方向の第一の側に向かうにしたがって縮径し、
    　前記縮径は、前記接続部材の軸線方向の位置に対応する内周側内壁である接続部材内周側内壁に及び、前記接続部材内周側内壁は上流側の第一傾斜部と、前記第一傾斜部より下流側の第二傾斜部とから構成されており、
    　前記第一傾斜部と前記第二傾斜部とは、前記接続部材のスロート位置下流側、かつ、前記接続部材の後縁位置を含む前記後縁よりも上流側の位置で接続され、
    　前記第二傾斜部の傾斜角は、前記第一傾斜部の傾斜角以上、０°未満であるディフューザ。
  6. 　タービンの最終段動翼の下流につながるディフューザであって、
    　軸線方向に延びる筒状をなす内周側内壁と、
    　前記内周側内壁の外周側に間隔をあけて設けられて、前記内周側内壁との間に環状流路を画成する外周側内壁と、
    　前記環状流路内において前記内周側内壁と前記外周側内壁とを径方向に接続する接続部材と、を備え、
    　前記内周側内壁の軸線方向の少なくとも一部が、前記環状流路の下流側となる軸線方向の第一の側に向かうにしたがって縮径し、
    　前記接続部材の前縁及び／又は後縁が、前記外周側内壁から前記内周側内壁に向かうにしたがって前記環状流路の上流側となる軸線方向の第二の側に向かって傾斜しているディフューザ。
  7. 　複数の動翼を備え軸線回りに回転自在とされたロータと、前記複数の動翼に隣接して配置される複数の静翼を備えたステータと、を備える軸流回転機械の前記複数の動翼と前記複数の静翼のうち最も下流側の翼である最終翼の下流につながるディフューザであって、
    　軸線方向に延びる筒状をなす内周側内壁と、
    　前記内周側内壁の外周側に間隔をあけて設けられて、前記内周側内壁との間に環状流路を画成する外周側内壁と、を備え、
    　前記内周側内壁は、軸線方向の全域にわたって前記環状流路の下流側となる軸線方向の第一の側に向かうに従って縮径し、
    　前記最終翼の基端部は、最終翼の翼高さ方向の中央部と比較して、最終翼の出口での流体の全圧が高くなるように形成されているディフューザ。
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