WO2018151158A1 - 排気ケーシング、及びこれを備える蒸気タービン - Google Patents

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WO2018151158A1
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exhaust
axis
casing
downstream
upstream
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祥弘 桑村
松本　和幸
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/14—Casings or housings protecting or supporting assemblies within

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust casing and a steam turbine including the same.
  • the steam turbine is provided with an exhaust casing that guides the steam flowing out from the last rotor blade row of the turbine rotor to the outside.
  • the exhaust casing includes a diffuser and an outer casing.
  • the diffuser forms an annular shape with respect to the axis, and forms a diffuser space that gradually goes outward in the radial direction toward the downstream side of the axis.
  • the diffuser includes an outer diffuser (or steam guide or flow guide) that defines a radially outer edge of the diffuser space, and an inner diffuser (or bearing cone) that defines a radially inner edge of the diffuser space. Steam that flows out from the last rotor blade row of the turbine rotor flows into the diffuser space.
  • the outer casing communicates with the diffuser and expands the outer periphery of the diffuser in the circumferential direction with respect to the axial line to form an exhaust space that guides the steam flowing in from the diffuser space to the outside.
  • an outer casing in a steam turbine described in Patent Document 1 below includes a downstream end plate that defines an edge on the downstream side of the axis of the exhaust space, a side circumferential plate that defines an edge on the radially outer side of the exhaust space, Have The downstream end plate is perpendicular to the axis and extends radially outward from the radially outer end of the inner diffuser. The side peripheral plate is connected to the downstream end plate and spreads in the circumferential direction about the axis.
  • the pressure of the steam that has flowed out of the last blade row is recovered.
  • the larger the pressure recovery amount the lower the pressure of the steam immediately after flowing out from the last moving blade row, and the turbine efficiency is improved. For this reason, it is desired to reduce the pressure loss of the steam flowing in the exhaust casing and increase the pressure recovery amount.
  • an object of the present invention is to provide an exhaust casing capable of reducing the pressure loss of steam and increasing the pressure recovery amount, and a steam turbine including the exhaust casing.
  • An exhaust casing for guiding steam flowing out from the last moving blade row of a steam turbine rotor rotating about an axis to the outside includes a diffuser and an outer casing.
  • the diffuser has an annular shape with respect to the axis, and forms a diffuser space that gradually goes outward in the radial direction with respect to the axis as it flows toward the downstream side of the axis.
  • the outer casing has an exhaust port that opens outward in the radial direction, communicates with the diffuser, spreads the outer periphery of the diffuser in a circumferential direction with respect to the axis, and discharges steam flowing from the diffuser space into the exhaust An exhaust space leading to the mouth is formed.
  • the diffuser has an outer diffuser and an inner diffuser.
  • the outer diffuser has an annular cross section perpendicular to the axis, and gradually expands radially outward toward the downstream side of the axis, thereby defining the radially outer edge of the diffuser space.
  • the inner diffuser has an annular cross section perpendicular to the axis, and gradually expands radially outward toward the downstream side of the axis, thereby defining a radially inner edge of the diffuser space with respect to the axis.
  • the outer casing includes a downstream end plate, an inclined plate, and a side peripheral plate.
  • the downstream end plate extends from the radially outer edge of the inner diffuser to the radially outer side, and defines an edge on the downstream side of the axial line of the exhaust space.
  • the inclined plate is disposed on the outer side in the radial direction than the downstream end plate in a region opposite to the exhaust port with respect to the axis, and gradually moves toward the upstream side of the axis as it goes outward in the radial direction. And defining a portion of the radially outer edge of the exhaust space.
  • the side circumferential plate is connected to the downstream side end plate and the inclined plate, and spreads in the circumferential direction around the axis to define another part of the radially outer edge of the exhaust space.
  • an edge on the upstream side of the axial line at a position diametrically opposite to the exhaust port with respect to the axial line extends from a radially outer end of the outer diffuser and has a virtual plane parallel to the downstream end plate. It is located on the upstream side of the axis with reference.
  • the angle of the inclined inner surface that defines the exhaust space with the inclined plate with respect to the tangent at the radially outer end of the inner peripheral surface of the outer diffuser, and the upstream of the axis with respect to the tangent in the exhaust space is the angle of the inclined inner surface with respect to the tangent, and is larger than the downstream angle on the downstream side of the axis with respect to the tangent in the exhaust space.
  • the flow direction of the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser is almost the radial direction of the inner peripheral surface of the outer diffuser.
  • the tangent line at the outer end is in the tangential direction.
  • the upstream angle is larger than the downstream angle.
  • the amount of steam flowing along the inclined inner surface on the upstream side of the axis is More than the amount of steam that flows along the inclined inner surface downstream of the axis. For this reason, in the said exhaust casing, the amount of vapor
  • the pressure loss of the steam in the exhaust casing is reduced, and the pressure recovery amount of the steam flowing out from the last moving blade row can be increased.
  • the flow direction of the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser is exactly the tangent at the radially outer end of the inner peripheral surface of the outer diffuser.
  • the tangential direction does not extend.
  • the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser flows slightly toward the upstream side of the axis while flowing toward the tangential direction due to the presence of the downstream end plate. That is, the flow direction of the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser includes a directional component slightly upstream of the axial line in addition to the tangential component.
  • the axis at the position opposite to the exhaust port on the basis of the axis is an inclined plate so that the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser collides with the inclined inner surface of the inclined plate.
  • the upstream edge is located on the upstream side of the axis with reference to a virtual plane extending from the radially outer end of the inner diffuser and parallel to the downstream end plate.
  • the upstream angle may be 100 ° or more.
  • the edge on the upstream side of the axis of the inclined plate gradually displaces toward the downstream side of the axis as approaching the exhaust port in the circumferential direction with respect to the axis from the opposite position.
  • the length of the inclined plate in the axial direction may gradually become shorter from the diametrically opposite position toward the exhaust port in the circumferential direction.
  • the flow direction component of the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser from the position opposite to the exhaust port with respect to the axis in the exhaust space as it approaches the exhaust port in the circumferential direction is the outer diffuser.
  • the direction component closer to the exhaust port in the circumferential direction with respect to the axis is larger than the tangential component in which the tangent at the radially outer end of the inner circumferential surface extends. This is because steam containing a large amount of a circumferential component flows into the region closer to the exhaust port in the circumferential direction than the position opposite to the exhaust port from the side opposite to the exhaust port.
  • the significance of the inclined plate gradually decreases.
  • the flow path cross-sectional area in the exhaust casing is reduced, so that the pressure loss of the steam in the region on the exhaust port side is increased. Therefore, the length of the inclined plate in the axial direction may gradually become shorter as it approaches the exhaust port in the circumferential direction from the opposite position, like the exhaust casing.
  • the inclined plate may not be present on the exhaust port side of the axis.
  • the flow direction component of the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser is a tangential line extending at the radially outer end of the inner peripheral surface of the outer diffuser on the exhaust port side of the exhaust space.
  • the direction component closer to the exhaust port in the circumferential direction with respect to the axis is more than the direction component. For this reason, in the region on the exhaust port side, there is substantially no reverse flow of steam as in the region on the opposite side to the exhaust port. Therefore, it is preferable that the inclined plate does not exist on the exhaust port side of the axis line from the viewpoint of pressure loss or the like as in the exhaust casing.
  • the outer casing includes a downstream connection plate that connects the radially outer edge of the downstream end plate and the axial downstream edge of the inclined plate,
  • the downstream connection plate is gradually bent toward the upstream side in the radial direction from the downstream inner surface defining the exhaust space at the downstream end plate toward the radially outer side, and the downstream inner surface and the inclined plate You may have a curved surface which connects the said inclined inner surface smoothly.
  • the outer casing has an upstream end plate that faces the downstream end plate in the axial direction and defines an edge of the exhaust space on the upstream side of the axis,
  • the edge on the upstream side in the axial direction at the diametrically opposite position may be connected to the edge on the radially outer side of the upstream end plate.
  • the flow direction of the steam flowing into the exhaust space along the inner peripheral surface of the outer diffuser is approximately
  • the tangent at the radially outer end of the inner peripheral surface of the outer diffuser is a tangential direction extending.
  • the inclined plate of the exhaust casing has an axial upstream edge at the diametrically opposite position extending to a radially outer edge of the upstream end plate, and has a long axial length at the diametrically opposite position of the inclined plate.
  • the outer casing is opposed to the downstream end plate in the axial direction, and defines an upstream end plate that defines an edge on the upstream side of the axis of the exhaust space, and the inclined plate
  • An upstream connection plate that connects the upstream edge of the axial line and the radially outer edge of the upstream end plate, and the upstream connection plate extends from the inclined inner surface of the inclined plate to the axial line.
  • One aspect of the steam turbine according to the invention for achieving the above-described object is: Any one of the exhaust casings, the steam turbine rotor, a cylindrical inner casing disposed on the outer peripheral side of the steam turbine rotor, and an inner peripheral side of the inner casing, A stationary blade row having an end attached to the inner casing.
  • the pressure loss of steam can be reduced and the pressure recovery amount can be increased.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • 1 is an overall perspective view of a steam turbine in a first embodiment according to the present invention. It is principal part sectional drawing of the steam turbine in a comparative example.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 5. It is principal part sectional drawing of the steam turbine in 2nd embodiment which concerns on this invention.
  • FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. It is principal part sectional drawing of the steam turbine in 3rd embodiment which concerns on this invention.
  • the steam turbine ST of the first embodiment is a bifurcated exhaust type steam turbine. For this reason, this steam turbine ST is provided with the 1st steam turbine part 10a and the 2nd steam turbine part 10b, as shown in FIG.1 and FIG.4.
  • Each of the first steam turbine unit 10a and the second steam turbine unit 10b includes a turbine rotor 11 that rotates about an axis Ar, a casing 20 that covers the turbine rotor 11, and a plurality of stationary blades that are fixed to the casing 20.
  • a row 17 and a steam inlet pipe 19 are provided.
  • the circumferential direction around the axis Ar is simply referred to as the circumferential direction Dc, and the direction perpendicular to the axis Ar is referred to as the radial direction Dr.
  • the side of the axis Ar is defined as a radially inner side DriDri, and the opposite side is defined as a radially outer side Dro.
  • the first steam turbine unit 10a and the second steam turbine unit 10b share the steam inlet pipe 19.
  • parts excluding the steam inlet pipe 19 are arranged on one side in the axial direction Da with respect to the steam inlet pipe 19.
  • the parts excluding the steam inlet pipe 19 are arranged on the other side in the axial direction Da with respect to the steam inlet pipe 19.
  • the side of the steam inflow pipe 19 in the axial direction Da described above is the axis upstream Dau, and the opposite side is the axis downstream Dad.
  • the configuration of the first steam turbine unit 10a and the configuration of the second steam turbine unit 10b are basically the same. For this reason, below, the 1st steam turbine part 10a is mainly explained.
  • the turbine rotor 11 includes a rotor shaft 12 extending in the axial direction Da around the axis Ar, and a plurality of rotor blade rows 13 attached to the rotor shaft 12.
  • the turbine rotor 11 is supported by a bearing 18 so as to be rotatable about an axis Ar.
  • the plurality of blade rows 13 are arranged in the axial direction Da.
  • Each blade array 13 is composed of a plurality of blades arranged in the circumferential direction Dc.
  • the turbine rotor 11 of the first steam turbine unit 10a and the turbine rotor 11 of the second steam turbine unit 10b are connected to each other on the same axis Ar, and integrally rotate about the axis Ar.
  • the casing 20 has an inner casing 21 and an exhaust casing 25.
  • the inner casing 21 forms a substantially conical space around the axis Ar.
  • the plurality of blade rows 13 of the turbine rotor 11 are arranged in this conical space.
  • the plurality of stationary blade rows 17 are arranged in this conical space along the axial direction Da. Each of the plurality of stationary blade rows 17 is disposed on the axial upstream side Dau of any one of the plurality of blade rows 13.
  • the plurality of stationary blade rows 17 are fixed to the inner casing 21.
  • the exhaust casing 25 has a diffuser 26 and an outer casing 30 as shown in FIG.
  • the diffuser 26 has an annular shape with respect to the axis Ar, and forms a diffuser space 26s that gradually goes outward in the radial direction toward the downstream side Dad of the axis. Steam that has flowed out of the last rotor blade row 13a of the turbine rotor 11 flows into the diffuser space 26s.
  • the last moving blade row 13a is the moving blade row 13 that is arranged on the most downstream side Dad among the plurality of moving blade rows 13.
  • the diffuser 26 includes an outer diffuser (or a steam guide or a flow guide) 27 that defines an edge of the radially outer Dro of the diffuser space 26s, and an inner diffuser (or bearing cone) that defines the edge of the radially inner Dri of the diffuser space 26s. 29).
  • the outer diffuser 27 has an annular cross section perpendicular to the axis Ar, and gradually expands toward the radially outer side Dro toward the downstream side Dad of the axis.
  • the inner diffuser 29 also has an annular cross section perpendicular to the axis Ar, and gradually expands toward the radially outer side Dro toward the downstream side Dad of the axis.
  • the outer diffuser 27 is connected to the inner casing 21. Further, the inner diffuser 29 is connected to the outer casing 30.
  • the outer casing 30 has an exhaust port 31.
  • the exhaust port 31 is open from the inside to the radially outer side Dro and vertically downward.
  • a condenser Co that returns steam to water is connected to the exhaust port 31. Therefore, the steam turbine ST of the present embodiment is a downward exhaust type condensate steam turbine.
  • the outer casing 30 forms an exhaust space 30 s communicating with the diffuser 26.
  • the exhaust space 30 s expands the outer periphery of the diffuser 26 in the circumferential direction Dc with respect to the axis line Ar, and guides the steam flowing in from the diffuser space 26 s to the exhaust port 31.
  • the outer casing 30 includes a downstream end plate 32, an upstream end plate 34, a side peripheral plate 36, and an inclined plate 38.
  • the downstream end plate 32 extends from the edge of the radially outer side Dro of the inner diffuser 29 to the radially outer side Dro, and defines the edge of the axial downstream side Dad of the exhaust space 30s.
  • the downstream end plate 32 is substantially perpendicular to the axis Ar.
  • the portion above the axis Ar is substantially semicircular.
  • the portion below the axis Ar is substantially rectangular. The lower edge of the downstream end plate 32 forms part of the edge of the exhaust port 31.
  • the inclined plate 38 is disposed on the opposite side of the exhaust port 31 with respect to the axis line Ar, that is, in a region above the axis line Ar.
  • This inclined plate 38 is connected to the edge of the downstream end plate 32 on the radially outer side Dro, in this embodiment, the upward edge of the downstream end plate 32.
  • the inclined plate 38 gradually expands toward the axial upstream side Dau from the upward edge of the downstream side end plate 32 toward the radially outer side Dro.
  • the inclined plate 38 defines a part of the edge on the radially outer side Dro of the exhaust space 30 s in the portion above the axis Ar.
  • the side circumferential plate 36 is connected to the downstream side end plate 32 and the inclined plate 38, spreads in the axial direction Da, spreads in the circumferential direction Dc around the axial line Ar, and the remaining edge of the edge on the radially outer side Dro of the exhaust space 30s. Define the part.
  • the side peripheral plate 36 has a semi-cylindrical shape whose upper side forms a semi-cylinder. The lower edge of the side peripheral plate 36 forms a part of the edge of the exhaust port 31.
  • the upstream end plate 34 is arranged on the upstream side Dau of the axial line with respect to the diffuser 26.
  • the upstream end plate 34 extends from the outer peripheral surface 21o of the inner casing 21 to the radially outer side Dro and demarcates the edge of the axial upstream side Dau of the exhaust space 30s.
  • the upstream end plate 34 is substantially perpendicular to the axis Ar. Therefore, the upstream end plate 34 faces the downstream end plate 32 with an interval in the axial direction Da.
  • the lower edge of the upstream end plate 34 forms a part of the edge of the exhaust port 31.
  • the portion excluding the portion forming the edge of the exhaust port 31 is connected to the side peripheral plate 36.
  • the outer casing 30 of the first steam turbine section 10a and the outer casing 30 of the second steam turbine section 10b are connected to each other and integrated.
  • the inclined plate 38 has an edge (hereinafter referred to as an upstream edge) 38 u on the upstream side of the axial line Dau at the position Po opposite to the exhaust port 31 with respect to the axial line Ar. It is located on the axial upstream side Dau with reference to a virtual plane Pv extending from the end of Dro and parallel to the downstream side end plate 32.
  • the diametrically opposite position Po in the inclined plate 38 is a position vertically above the axis Ar, as shown in FIGS.
  • the edge of the axial downstream flow side Dad is a connection portion between the inclined plate 38 and the downstream end plate 32.
  • the inclined plate 38 extends in the circumferential direction Dc with respect to the axis Ar from the diametrically opposite position Po.
  • the edge of the inclined plate 38 on the axial upstream side Dau is gradually displaced from the diametrically opposite position Po toward the axial downstream side Dad as it approaches the exhaust port 31 in the circumferential direction Dc with respect to the axial line Ar.
  • the length of the inclined plate 38 in the axial direction Da gradually decreases from the diametrically opposite position Po toward the exhaust port 31 in the circumferential direction Dc with respect to the axial line Ar.
  • the inclined plate 38 does not exist below the axis Ar. In other words, the inclined plate 38 does not exist on the exhaust port 31 side with respect to the axis Ar.
  • the angle of the inclined inner surface 39 that defines the exhaust space 30s by the inclined plate 38 will be described.
  • the angle of the inclined inner surface 39 with respect to the tangent Lt at the end of the radially outer side Dro of the inner peripheral surface 27pi of the outer diffuser 27, the angle of the axis upstream Dau with respect to the tangent Lt in the exhaust space 30s as the upstream The side angle is ⁇ 1.
  • the angle of the inclined inner surface 39 with respect to the tangent line Lt, and the angle of the axis downstream side Dad with respect to the tangent line Lt in the exhaust space 30s is defined as the downstream angle ⁇ 2.
  • the upstream angle ⁇ 1 is larger than the downstream angle ⁇ 2.
  • the upstream angle ⁇ 1 is, for example, 100 ° or more.
  • the exhaust casing 25x of the comparative example includes a diffuser 26 and an outer casing 30x, similar to the exhaust casing 25 of the present embodiment.
  • the diffuser 26 of the comparative example is the same as the diffuser 26 of the present embodiment.
  • the outer casing 30x of the comparative example is different from the outer casing 30 of the present embodiment.
  • the outer casing 30x of the comparative example includes the downstream end plate 32x, the upstream end plate 34, and the side peripheral plate 36x, but does not include the inclined plate 38 in the outer casing 30 of the present embodiment.
  • the side peripheral plate 36x extending in the axial direction Da and extending in the circumferential direction Dc around the axis Ar is directly connected to the upward edge of the downstream end plate 32x.
  • the angle of the side peripheral plate 36x with respect to the downstream end plate 32x is substantially 90 °.
  • the angle of the side circumferential inner surface 37 that defines the exhaust space 30s with the side circumferential plate 36x with respect to the tangent Lt at the end of the radially outer side Dro of the inner circumferential surface 27pi of the outer diffuser 27 will be described.
  • the angle with respect to the tangential line Lt with respect to the side circumferential inner surface 37, and the angle of the axis upstream Dau with respect to the tangent line Lt in the exhaust space 30s is defined as the upstream angle ⁇ 1.
  • the angle of the axial downstream side Dad with respect to the tangent line Lt relative to the tangential line Lt and the tangent line Lt as a reference in the exhaust space 30s is defined as the downstream angle ⁇ 2.
  • the upstream angle ⁇ 1 is smaller than the downstream angle ⁇ 2.
  • the downstream angle ⁇ 2 is larger than the upstream angle ⁇ 1.
  • the flow direction of the steam flowing into the exhaust space 30s along the inner peripheral surface 27pi of the outer diffuser 27 is substantially the tangential line described above. Lt extends in the tangential direction.
  • the steam that has flowed along the side circumferential inner surface 37 toward the axial upstream side Dau gradually becomes a circumferential direction, and flows along the side circumferential inner surface 37 toward the exhaust port 31.
  • the steam that has flowed along the side circumferential inner surface 37 to the axial downstream side Dad flows along the downstream end plate 32x and the inner diffuser 29 to the base side of the final moving blade row 13a. That is, in the diffuser space 26s, the steam flows radially outward Dro on the outer diffuser 27 side, but the steam flows backward radially inward Dri on the inner diffuser 29 side.
  • the steam that has flowed backward in the diffuser space 26s approaches the outer diffuser 27 and flows again to the radially outer side Dro. For this reason, a circulation region Z1 in which the steam circulates is formed in the exhaust casing 25x.
  • the downstream angle ⁇ 2 is larger than the upstream angle ⁇ 1, and therefore, when the steam flowing in the tangential direction collides with the side peripheral inner surface 37 of the side peripheral plate 36x, along the side peripheral inner surface 37.
  • the amount of steam flowing to the axial downstream side Dad along the side circumferential inner surface 37 is larger than the amount of steam flowing to the axial upstream side Dau.
  • the amount of steam flowing backward in the exhaust casing 25x increases.
  • the circulation region Z1 in the exhaust casing 25x becomes large.
  • the flow direction of the steam flowing into the exhaust space 30s along the inner peripheral surface 27pi of the outer diffuser 27 is the inner peripheral surface 27pi.
  • steam containing a large amount of the circumferential direction Dc component flows from the region on the opposite side of the exhaust port 31 in the exhaust casing 25x through the region on the exhaust port 31 side. For this reason, in the area
  • the upstream angle ⁇ 1 is larger than the downstream angle ⁇ 2.
  • the upstream side of the axis along the inclined inner surface 39 even if the steam flowing in the tangential direction substantially collides with the inclined inner surface 39 of the inclined plate 38 in the region opposite to the exhaust port 31, the upstream side of the axis along the inclined inner surface 39.
  • the amount of steam flowing through Dau becomes larger than the amount of steam flowing along the inclined inner surface 39 to the downstream side Dad.
  • the amount of steam flowing back in the exhaust casing 25 is smaller than in the comparative example.
  • the circulation region Z1 in the exhaust casing 25 is smaller than in the comparative example, and the portion that can be effectively used for exhausting steam in the steam flow path cross-sectional area in the exhaust casing 25 increases.
  • the pressure loss of the steam in the exhaust casing 25 is smaller than in the comparative example, and the pressure recovery amount of the steam flowing out from the final moving blade row 13a can be increased.
  • the flow direction of the steam flowing into the exhaust space 30 s along the inner peripheral surface 27 pi of the outer diffuser 27 in the region opposite to the exhaust port 31 is precisely the diameter of the inner peripheral surface 27 pi of the outer diffuser 27.
  • the tangent line Lt at the end of the direction outside Dro does not become the tangential direction in which the tangent line Lt extends.
  • the steam that has flowed into the exhaust space 30 s along the inner peripheral surface 27 pi of the outer diffuser 27 flows slightly toward the axial upstream side Dau while flowing toward the tangential direction due to the presence of the downstream end plate 32. That is, the flow direction of the steam flowing into the exhaust space 30 s along the inner peripheral surface 27 pi of the outer diffuser 27 includes a directional component slightly on the axial upstream side Dau in addition to the tangential component.
  • the upstream edge 38u at the position Po opposite to the exhaust port 31 with respect to the axis Ar is positioned on the tangent line Lt on the inclined plate 38, the exhaust space along the inner peripheral surface 27pi of the outer diffuser 27 is provided.
  • the steam flowing into 30 s collides with the boundary between the inclined plate 38 and the side peripheral plate 36. Therefore, in the present embodiment, the inclined plate 38 is connected to the exhaust port 31 with respect to the axis Ar so that the steam flowing into the exhaust space 30s along the inner peripheral surface 27pi of the outer diffuser 27 collides with the inclined plate 38.
  • the upstream edge 38u at the diametrically opposite position Po is positioned on the axial upstream side Dau with reference to a virtual plane Pv extending from the radially outer end Dro of the inner diffuser 29 and parallel to the downstream end plate 32.
  • the inclined plate 38 does not exist on the exhaust port 31 side with respect to the axis line Ar.
  • a part of the inclined plate 38 may exist on the exhaust port 31 side with respect to the axis Ar.
  • the inclined plate 38 in the region on the exhaust port 31 side, there is substantially no reverse flow of steam, so it is not meaningful to provide the inclined plate 38 on the exhaust port 31 side.
  • the inclined plate 38 when the inclined plate 38 is provided, the flow passage cross-sectional area in the exhaust casing 25 becomes small, and the pressure loss of steam in the region on the exhaust port 31 side becomes large. Therefore, it is preferable that the inclined plate 38 does not exist on the exhaust port 31 side with respect to the axis Ar as in the present embodiment.
  • the steam turbine of the second embodiment is different only in the configuration of the outer casing 30 in the steam turbine of the first embodiment.
  • the outer casing 30a of the present embodiment also has a downstream end plate 32, an upstream end plate 34a, a side peripheral plate 36a, and an inclined plate 38a, as in the first embodiment.
  • the inclined plate 38a of the present embodiment is different from the inclined plate 38 of the first embodiment.
  • the upstream edge 38au at the position Po just opposite to the exhaust port 31 with respect to the axis Ar is connected to the edge of the upstream end plate 34a on the radially outer side Dro. Therefore, in this embodiment, the length in the axial direction Da at the diametrically opposite position Po of the inclined plate 38a is longer than the same length of the inclined plate 38 of the first embodiment.
  • the inclined plate 38a of the present embodiment also extends in the circumferential direction Dc with respect to the axis Ar from the diametrically opposite position Po.
  • the edge of the upstream edge 38au of the inclined plate 38a is gradually displaced from the diametrically opposite position Po to the downstream side Dad of the axis as it approaches the exhaust port 31 in the circumferential direction Dc with respect to the axis Ar.
  • the length of the inclined plate 38a of the present embodiment in the axial direction Da is also gradually shortened from the diametrically opposite position Po toward the exhaust port 31 in the circumferential direction Dc with respect to the axial line Ar, similarly to the inclined plate 38 of the first embodiment. It has become.
  • the inclined plate 38a of the present embodiment has a longer length in the axial direction Da at the position Po opposite to the inclined plate 38a than the same length of the inclined plate 38 of the first embodiment. For this reason, the position of the inclined plate 38a of the present embodiment closest to the exhaust port 31 is closer to the exhaust port 31 than the position of the inclined plate 38 of the first embodiment closest to the exhaust port 31.
  • the inclined plate 38a does not exist below the axis Ar, in other words, on the exhaust port 31 side with respect to the axis Ar.
  • the flow direction of the steam flowing into the exhaust space 30s along the inner peripheral surface 27pi of the outer diffuser 27 is the inner periphery of the outer diffuser 27.
  • the surface 27pi is substantially in the tangential direction in which the tangent Lt at the end of the radially outer side Dro extends.
  • the amount of steam flowing back in the exhaust casing 25a is smaller than in the first embodiment, and the steam circulation region Z1 (see FIG. 5) in the exhaust casing 25a is reduced.
  • steam in the exhaust casing 25a becomes smaller than 1st embodiment, and the pressure recovery amount of the vapor
  • the position in the radial direction Dr of the side circumferential plate 36a at the diametrically opposite position Po is different from the position in the radial direction Dr of the upstream edge 38au of the inclined plate 38a, but these positions may be matched.
  • the steam turbine of the third embodiment is different only in the configuration of the outer casing 30a in the steam turbine of the second embodiment.
  • the outer casing 30b of the present embodiment also includes a downstream end plate 32b, an upstream end plate 34a, a side peripheral plate 36a, and an inclined plate 38b.
  • the outer casing 30b of the present embodiment further has a downstream connection plate 41.
  • the downstream connection plate 41 connects the edge of the downstream end plate 32b on the radially outer side Dro and the edge of the inclined plate 38b on the axial downstream side Dad.
  • the downstream connection plate 41 is gradually bent from the downstream inner surface 33 that defines the exhaust space 30s at the downstream end plate 32b toward the radially outer side Dro toward the axial upstream side Dau, and the downstream inner surface 33 and the inclined plate. It has a curved surface 42 that smoothly connects the inclined inner surface 39 of 38b.
  • a steam circulation region Z2 (see FIG. 7) is formed at the corner between the downstream end plate 32 and the inclined plate 38a. Therefore, in the present embodiment, the downstream connection plate 41 is interposed between the downstream end plate 32b and the inclined plate 38b, thereby eliminating the corners of the downstream end plate 32b and the inclined plate 38b. As a result, in the present embodiment, the steam circulation region Z2 near the edge of the downstream end plate 32b on the radially outer side Dro is reduced or the steam circulation region Z2 is eliminated.
  • the steam turbine of the fourth embodiment is different only in the configuration of the outer casing 30b in the steam turbine of the third embodiment.
  • the outer casing 30c of the present embodiment also includes a downstream end plate 32b, an upstream end plate 34c, a side peripheral plate 36a, an inclined plate 38c, and a downstream connection plate 41.
  • the outer casing 30c of the present embodiment further includes a first upstream connection plate 43 and a second upstream connection plate 45.
  • the first upstream connection plate 43 connects the edge of the upstream edge 38cu of the inclined plate 38c and the edge of the upstream end plate 34c on the radially outer side Dro.
  • the first upstream connection plate 43 is gradually bent radially inward Dri from the inclined inner surface 39 of the inclined plate 38c toward the axial upstream side Dau, and is formed by the inclined inner surface 39 and the upstream end plate 34c of the inclined plate 38c. It has a curved surface 44 that smoothly connects the upstream inner surface 35 that defines the exhaust space 30s.
  • the second upstream connection plate 45 connects the edge and the inner casing 21 to the radial inner side Dri of the upstream end plate 34c.
  • the second upstream connection plate 45 is gradually bent from the upstream inner surface 35 of the upstream end plate 34c toward the radially inner side Dri toward the downstream side Dad of the upstream end plate 34c, and the upstream inner surface 35 of the upstream end plate 34c.
  • the inner casing 21 has a curved surface 46 that smoothly connects the outer peripheral surface 21o that defines the exhaust space 30s.
  • a steam circulation region Z3 (see FIG. 9) is formed at the corner between the inclined plate 38b and the upstream end plate 34a. Therefore, in the present embodiment, the first upstream connection plate 43 is interposed between the inclined plate 38c and the upstream end plate 34c, thereby eliminating the corners of the inclined plate 38c and the upstream end plate 34c. As a result, in this embodiment, the steam circulation region Z3 in the vicinity of the edge of the upstream end plate 34c on the radially outer side Dro is reduced or the steam circulation region Z3 is eliminated. Furthermore, in the outer casing 30b of the third embodiment, a steam circulation region Z4 (see FIG.
  • this embodiment deform
  • the upstream connection plate 45 may be connected.
  • the steam turbine of this modification is different only in the configuration of the outer casing 30 in the steam turbine of the first embodiment.
  • the outer casing 30d of this modification is obtained by adding the inclined plate 38 in the first embodiment to the outer casing 30x of the comparative example (see FIG. 5). For this reason, the shape of the exhaust space 30s of this modification is the same as the shape of the exhaust space 30s of the first embodiment.
  • the circulation region Z1 (see FIG. 5) in the exhaust casing 25d is also smaller in the present modified example than in the comparative example, and the steam flow in the steam passage cross-sectional area in the exhaust casing 25d is reduced. More parts can be effectively used for exhaust.
  • the outer casing 30d of this modification is obtained by adding the inclined plate 38 in the first embodiment to the outer casing 30x of the comparative example. For this reason, when the outer casing of the existing steam turbine has the same shape as that of the outer casing 30x of the comparative example, the outer casing 30x is simply modified and compared as in the first embodiment. As compared with the example, it is possible to increase the portion that can be effectively used for exhausting the steam in the cross-sectional area of the steam passage in the exhaust casing 25d.
  • any one of the downstream connection plate 41 in the third embodiment, the first upstream connection plate 43 in the fourth embodiment, and the second upstream connection plate 45, or Multiple boards may be added.
  • the steam turbine of this modification is different only in the shape of the inclined plate 38 in the steam turbine of the first embodiment.
  • the inclined plate 38 of the first embodiment has a linear cross-sectional shape with a virtual plane including the axis Ar.
  • the inclined plate may have a curved cross-sectional shape by a virtual plane including the axis Ar. That is, as shown in FIG. 12, the inclined plate 38e of the present modification has a concave curve shape in which the cross-sectional shape along the virtual plane Pv including the axis Ar is smooth toward the radially outer side Dro. Even in this case, the upstream angle ⁇ 1 is larger than the downstream angle ⁇ 2 at all positions on the diametrically opposite position Po in the inclined inner surface 39 of the inclined plate 38e.
  • an alternate long and two short dashes line L2 drawn along the inclined plate 38e indicates an inclined plate having a linear cross-sectional shape in a virtual plane including the axis Ar.
  • any of the downstream end plates in the outer casing of the above embodiment is perpendicular to the axis Ar. However, if the angle of the downstream end plate with respect to the axis Ar is closer to 90 ° than the angle of the tangent Lt at the end of the radially outer side Dro of the inner peripheral surface 27pi of the outer diffuser 27 with respect to the axis Ar, other angles It may be.
  • the steam turbines of the above embodiments are all of the lower exhaust type, but may be a side exhaust type.
  • an inclined plate is provided in a region on the right side with respect to the axis line Ar.
  • Each of the outer casings of the above embodiments has an upstream end plate.
  • the exhaust space 30s of the first steam turbine unit 10a and the exhaust space 30s of the second steam turbine unit 10b are communicated with each other in a region opposite to the exhaust port 31 with respect to the axis Ar.
  • the upstream end plate can be omitted.
  • the steam turbines of the above embodiments are all of the bifurcated exhaust type, the present invention may be applied to a steam turbine that does not divert exhaust.
  • the pressure loss of steam can be reduced and the pressure recovery amount can be increased.

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Abstract

排気ケーシング（２５）は、ディフューザ（２６）に連通する外側ケーシング（３０）を備える。外側ケーシング（３０）は、排気空間（３０ｓ）の軸線下流側（Ｄａｄ）の縁を画定する下流側端板（３２）と、下流側端板（３２）に接続されている傾斜板（３８）と、を有する。傾斜板（３８）は、径方向外側（Ｄｒｏ）に向うに連れて次第に軸線上流側Ｄａｕに向かって広がる。外側ディフューザ（２７）の内周面（２７ｐｉ）の径方向外側（Ｄｒｏ）の端における接線（Ｌｔ）に対する傾斜板（３８）の傾斜内面（３９）の角度であって、接線（Ｌｔ）を基準にして軸線上流側（Ｄａｕ）の上流側角度（θ１）が軸線下流側（Ｄａｄ）の下流側角度（θ２）より大きい。

Description

排気ケーシング、及びこれを備える蒸気タービン
　本発明は、排気ケーシング、及びこれを備える蒸気タービンに関する。
　本願は、２０１７年２月１４日に日本国に出願された特願２０１７－０２４９０２号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
　蒸気タービンは、タービンロータの最終動翼列から流出した蒸気を外部に導く排気ケーシングを備えている。この排気ケーシングは、ディフューザと、外側ケーシングと、を有する。ディフューザは、軸線に対して環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かうディフューザ空間を形成する。ディフューザは、ディフューザ空間の径方向外側の縁を画定する外側ディフューザ（又は、スチームガイド、フローガイド）と、ディフューザ空間の径方向内側の縁を画定する内側ディフューザ（又はベアリングコーン）と、を有する。ディフューザ空間内には、タービンロータの最終動翼列から流出した蒸気が流入する。外側ケーシングは、ディフューザに連通し、ディフューザの外周を軸線に対する周方向に広がって、ディフューザ空間から流入した蒸気を外部に導く排気空間を形成する。
　例えば、以下の特許文献１に記載の蒸気タービンにおける外側ケーシングは、排気空間の軸線下流側の縁を画定する下流側端板と、排気空間の径方向外側の縁を画定する側周板と、を有する。下流側端板は、軸線に対して垂直で、内側ディフューザの径方向外側端から径方向外側に広がっている。側周板は、下流側端板に接続され、軸線を中心として周方向に広がっている。
特開２００６－３２９１４８号公報
　排気ケーシング内では、最終動翼列から流出した蒸気の圧力回復が図られる。この圧力回復量が大きいほど、最終動翼列から流出した直後の蒸気の圧力が低くなり、タービン効率が向上する。このため、排気ケーシング内を流れる蒸気の圧力損失を低減させて、圧力回復量を大きくすることが望まれている。
　そこで、本発明は、蒸気の圧力損失を低減させて、圧力回復量を大きくすることができる排気ケーシング、及びこの排気ケーシングを備える蒸気タービンを提供することを目的とする。
　前記目的を達成するための発明に係る一態様の排気ケーシングは、
　軸線を中心として回転する蒸気タービンロータの最終動翼列から流出した蒸気を外部に導く排気ケーシングにおいて、ディフューザと外側ケーシングとを備える。前記ディフューザは、前記最終動翼列から流出した蒸気が流入し、前記軸線に対して環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に前記軸線に対する径方向外側に向かうディフューザ空間を形成する。前記外側ケーシングは、前記径方向外側に向かって開口する排気口を有し、前記ディフューザに連通し、前記ディフューザの外周を前記軸線に対する周方向に広がって、前記ディフューザ空間から流入した蒸気を前記排気口に導く排気空間を形成する。
　前記ディフューザは、外側ディフューザと内側ディフューザとを有する。前記外側ディフューザは、前記軸線に対する垂直な断面が環状を成し、前記軸線下流側に向うに連れて次第に前記径方向外側に向かって広がり、前記ディフューザ空間の前記径方向外側の縁を画定する。前記内側ディフューザは、前記軸線に対する垂直な断面が環状を成し、前記軸線下流側に向うに連れて次第に前記径方向外側に向かって広がり、前記ディフューザ空間の前記軸線に対する径方向内側の縁を画定する。
　前記外側ケーシングは、下流側端板と傾斜板と側周板とを有する。前記下流側端板は、前記内側ディフューザの前記径方向外側の縁から前記径方向外側に広がって、前記排気空間の前記軸線下流側の縁を画定する。前記傾斜板は、前記軸線を基準として前記排気口と反対側の領域で、前記下流側端板よりも前記径方向外側に配置され、前記径方向外側に向うに連れて次第に軸線上流側に向かって広がって、前記排気空間の前記径方向外側の縁の一部を画定する。前記側周板は、前記下流側端板及び前記傾斜板に接続され、前記軸線を中心として周方向に広がって、前記排気空間の前記径方向外側の縁の他の一部を画定する。
　前記傾斜板で、前記軸線を基準にして前記排気口と正反対位置における前記軸線上流側の縁は、前記外側ディフューザの前記径方向外側の端から広がり且つ前記下流側端板と平行な仮想平面を基準にして、前記軸線上流側に位置する。前記外側ディフューザの内周面の前記径方向外側の端における接線に対する、前記傾斜板で前記排気空間を画定する傾斜内面の角度であって、前記排気空間内で前記接線を基準にして前記軸線上流側の上流側角度が、前記接線に対する前記傾斜内面の角度であって、前記排気空間内で前記接線を基準にして前記軸線下流側の下流側角度より大きい。
　排気空間内で軸線を基準にして排気口と反対側の領域内では、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気の流れ方向が、ほぼ、外側ディフューザの内周面の径方向外側の端における接線が延びる接線方向になる。当該排気ケーシングでは、上流側角度が下流側角度より大きい。このため、当該排気ケーシングでは、排気口と反対側の領域内で、ほぼ接線方向に流れる蒸気が傾斜板の傾斜内面に衝突しても、傾斜内面に沿って軸線上流側に流れる蒸気量が、傾斜内面に沿って軸線下流側に流れる蒸気量より多くなる。このため、当該排気ケーシングでは、排気ケーシング内を逆流する蒸気量を少なくすることができる。
　よって、当該排気ケーシングでは、排気ケーシング内における蒸気の圧力損失が小さくくなり、最終動翼列から流出した蒸気の圧力回復量を大きくすることができる。
　ところで、排気口と反対側の領域内で、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気の流れ方向は、正確には、外側ディフューザの内周面の径方向外側の端における接線が延びる接線方向にならない。外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気は、下流側端板の存在により、接線方向に向かって流れつつ、僅かに軸線上流側に向って流れる。すなわち、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気の流れ方向は、接線方向の成分の他に僅かに軸線上流側の方向成分を含む。
　このため、仮に、傾斜板で、軸線を基準にして排気口と正反対位置における軸線上流側の縁が、接線上に位置する場合、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気は、傾斜板の縁に衝突することになる。そこで、当該排気ケーシングでは、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気が傾斜板の傾斜内面に衝突するように、傾斜板で、軸線を基準にして排気口と正反対位置における軸線上流側の縁を、内側ディフューザの径方向外側の端から広がり且つ下流側端板と平行な仮想平面を基準にして軸線上流側に位置させている。
　ここで、前記排気ケーシングにおいて、前記上流側角度は、１００°以上であってもよい。
　また、以上のいずれかの前記排気ケーシングにおいて、前記傾斜板の前記軸線上流側の縁は、前記正反対位置から前記軸線に対する周方向で前記排気口に近づくに連れて次第に前記軸線下流側に変位し、前記傾斜板の軸線方向の長さが、前記正反対位置から前記周方向で前記排気口に近づくに連れて次第に短くなっていてもよい。
　排気空間内で軸線を基準にして排気口と正反対位置から、周方向で排気口に近づくに連れて、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気の流れ方向成分は、外側ディフューザの内周面の径方向外側の端における接線が延びる接線方向の成分よりも、軸線に対する周方向で排気口に近づく側の方向成分の方が多くなる。これは、排気口と正反対位置よりも周方向で排気口に近い領域内には、排気口と正反対位置の側から、周方向成分を多く含む蒸気が流入するからである。このように、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気の流れ方向成分にうち、周方向で排気口に近づく側の方向成分の方が多くなると、仮にこの蒸気が側周板に衝突しても、逆流する蒸気の流量は少なくなる。
　このため、排気空間内で排気口と正反対位置から周方向で排気口に近づくに連れて、次第に傾斜板の存在意義が小さくなる。また、傾斜板を設けた場合、排気ケーシング内の流路断面積が小さくなるため、排気口側の領域内における蒸気の圧力損失が大きくなる。よって、傾斜板は、当該排気ケーシングのように、軸線方向の長さが、正反対位置から周方向で排気口に近づくに連れて次第に短くなってもよい。
　以上のいずれかの前記排気ケーシングにおいて、前記傾斜板は、前記軸線よりも前記排気口の側には存在しなくてもよい。
　排気空間内で軸線よりも排気口側では、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気の流れ方向成分は、外側ディフューザの内周面の径方向外側の端における接線が延びる接線方向の成分よりも、軸線に対する周方向で排気口に近づく側の方向成分の方が多い。このため、排気口側の領域内では、排気口と反対側の領域内のように蒸気の逆流は実質的に存在しない。よって、傾斜板は、当該排気ケーシングのように、圧力損失の観点等から、軸線よりも排気口側には存在しないことが好ましい。
　以上のいずれかの前記排気ケーシングにおいて、前記外側ケーシングは、前記下流側端板の前記径方向外側の縁と前記傾斜板の前記軸線下流側の縁とを接続する下流側接続板を有し、前記下流側接続板は、前記下流側端板で前記排気空間を画定する下流側内面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記軸線上流側に曲がって、前記下流側内面と前記傾斜板の前記傾斜内面とを滑らかに接続する曲面を有してもよい。
　当該排気ケーシングでは、下流側端板と傾斜板との間に下流側接続板が介在することで、下流側端板と傾斜板との角が無くなる。このため、当該排気ケーシングでは、下流側端板の径方向外側の縁の近傍の蒸気の循環領域が小さくなる、又は蒸気の循環領域が無くなる。
　以上のいずれかの前記排気ケーシングにおいて、前記外側ケーシングは、前記下流側端板と軸線方向で対向して、前記排気空間の前記軸線上流側の縁を画定する上流側端板を有し、前記傾斜板は、前記正反対位置における前記軸線上流側の縁が前記上流側端板の前記径方向外側の縁に接続されてもよい。
　当該排気ケーシングでも、以上で説明した排気ケーシングと同様、排気空間内で排気口と反対側の領域内では、外側ディフューザの内周面に沿って排気空間に流入した蒸気の流れ方向が、ほぼ、外側ディフューザの内周面の径方向外側の端における接線が延びる接線方向になる。この蒸気が傾斜板の傾斜内面に衝突すると、この蒸気のうちのほとんどが傾斜内面に沿って軸線上流側に流れる。当該排気ケーシングの傾斜板は、正反対位置における軸線上流側の縁が上流側端板の径方向外側の縁まで延びて、傾斜板の正反対位置における軸線方向の長さが長い。このため、当該排気ケーシングでは、蒸気が傾斜板の傾斜内面に衝突した後、傾斜内面に沿って軸線上流側に流れる蒸気の流れが安定する。
　以上のいずれかの前記排気ケーシングにおいて、前記外側ケーシングは、前記下流側端板と軸線方向で対向して、前記排気空間の前記軸線上流側の縁を画定する上流側端板と、前記傾斜板の前記軸線上流側の縁と前記上流側端板の前記径方向外側の縁とを接続する上流側接続板とを有し、前記上流側接続板は、前記傾斜板の前記傾斜内面から前記軸線上流側に向かうに連れて次第に前記径方向内側に曲がって、前記傾斜内面と前記上流側端板で前記排気空間を画定する上流側内面とを滑らかに接続する曲面を有してもよい。
　当該排気ケーシングでは、傾斜板と上流側端板との間に上流側接続板が介在することで、傾斜板と上流側端板との角が無くなる。このため、当該排気ケーシングでは、上流側端板の前記径方向外側の縁の近傍の蒸気の循環領域が小さくなる、又は蒸気の循環領域が無くなる。
　前記目的を達成するための発明に係る一態様の蒸気タービンは、
　以上のいずれかの前記排気ケーシングと、前記蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータの外周側に配置されている筒状の内側ケーシングと、前記内側ケーシングの内周側に配置され、径方向外側の端が前記内側ケーシングに取り付けられている静翼列と、を備える。
　本発明の一態様に係る排気ケーシングでは、蒸気の圧力損失を低減させて、圧力回復量を大きくすることができる。
本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンの全体断面図である。 本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンの要部断面図である。 図２におけるIII－III線断面図である。 本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンの全体斜視図である。 比較例における蒸気タービンの要部断面図である。 図５におけるＶＩ－ＶＩ線断面図である。 本発明に係る第二実施形態における蒸気タービンの要部断面図である。 図７におけるＶIII－ＶIII線断面図である。 本発明に係る第三実施形態における蒸気タービンの要部断面図である。 本発明に係る第四実施形態における蒸気タービンの要部断面図である。 本発明に係る第一実施形態の第一変形例における蒸気タービンの要部断面図である。 本発明に係る第一実施形態の第二変形例における蒸気タービンの要部断面図である。
　以下、本発明に係る排気ケーシングを備える蒸気タービンの各種実施形態、さらに、排気ケーシングの各種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
　「第一実施形態」
　本発明に係る蒸気タービンの第一実施形態について、図１～図６を参照して説明する。
　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。このため、この蒸気タービンＳＴは、図１及び図４に示すように、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。なお、以下では、この軸線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、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒの側を径方向内側ＤｒｉＤｒｉ、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で、この蒸気流入管１９を除く部品は、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。また、第二蒸気タービン部１０ｂで、この蒸気流入管１９を除く部品は、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。なお、各蒸気タービン部１０ａ，１０ｂにおいて、前述した軸線方向Ｄａで蒸気流入管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。
　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。このため、以下では、第一蒸気タービン部１０ａについて主として説明する。
　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。各動翼列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、軸線Ａｒを中心としてほぼ円錐状の空間を形成する。タービンロータ１１の複数の動翼列１３は、この円錐状の空間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、この円錐状の空間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、図２に示すように、ディフューザ２６と、外側ケーシング３０とを有する。ディフューザ２６は、軸線Ａｒに対して環状を成し、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から流出した蒸気が流入する。なお、最終動翼列１３ａとは、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の縁を画定する外側ディフューザ（又は、スチームガイド、フローガイド）２７と、ディフューザ空間２６ｓの径方向内側Ｄｒｉの縁を画定する内側ディフューザ（又はベアリングコーン）２９と、を有する。外側ディフューザ２７は、軸線Ａｒに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側Ｄｒｏに向かって広がっている。内側ディフューザ２９も、軸線Ａｒに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側Ｄｒｏに向かって広がっている。外側ディフューザ２７は、内側ケーシング２１に接続されている。また、内側ディフューザ２９は、外側ケーシング３０に接続されている。
　外側ケーシング３０は、排気口３１を有する。この排気口３１は、内部から径方向外側Ｄｒｏであって鉛直下方向に向かって開口している。この排気口３１には、蒸気を水に戻す復水器Ｃｏが接続されている。よって、本実施形態の蒸気タービンＳＴは、下方排気型の復水蒸気タービンである。この外側ケーシング３０は、ディフューザ２６に連通した排気空間３０ｓを形成する。この排気空間３０ｓは、ディフューザ２６の外周を軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに広がって、ディフューザ空間２６ｓから流入した蒸気を排気口３１に導く。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、傾斜板３８と、を有する。
　下流側端板３２は、図２及び図４に示すように、内側ディフューザ２９の径方向外側Ｄｒｏの縁から径方向外側Ｄｒｏに広がって、排気空間３０ｓの軸線下流側Ｄａｄの縁を画定する。この下流側端板３２は、実質的に軸線Ａｒに対して垂直である。下流側端板３２で、軸線Ａｒより上側の部分は、ほぼ半円形を成している。一方、下流側端板３２で、軸線Ａｒより下側部分は、ほぼ長方形をなしている。この下流側端板３２の下縁は、排気口３１の縁の一部を形成する。
　傾斜板３８は、軸線Ａｒを基準にとして排気口３１と反対側、つまり軸線Ａｒに対して上側の領域に配置されている。この傾斜板３８は、下流側端板３２の径方向外側Ｄｒｏの縁、本実施形態では、下流側端板３２の上向きの縁に接続されている。傾斜板３８は、下流側端板３２の上向きの縁から径方向外側Ｄｒｏに向かうに連れて次第に軸線上流側Ｄａｕに向って広がっている。この傾斜板３８は、軸線Ａｒよりも上側の部分における排気空間３０ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁の一部を画定する。
　側周板３６は、下流側端板３２及び傾斜板３８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、排気空間３０ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁の残りの部分を画定する。この側周板３６は、上側が半円筒を成すかまぼこ型（semi-cylindrical shape）である。この側周板３６の下縁は、排気口３１の縁の一部を形成する。
　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、排気空間３０ｓの軸線上流側Ｄａｕの縁を画定する。この上流側端板３４は、実質的に軸線Ａｒに対して垂直である。よって、この上流側端板３４は、軸線方向Ｄａで間隔をあけて下流側端板３２と対向している。上流側端板３４の下縁は、排気口３１の縁の一部を形成する。この上流側端板３４の径方向外側Ｄｒｏの縁のうち、排気口３１の縁を形成する部分を除く部分は、側周板３６に接続されている。
　図１及び図４に示すように、第一蒸気タービン部１０ａの外側ケーシング３０と第二蒸気タービン部１０ｂの外側ケーシング３０とは、互いに接続されて一体化している。
　図２に示すように、傾斜板３８で、軸線Ａｒを基準にして排気口３１と正反対位置Ｐｏにおける軸線上流側Ｄａｕの縁（以下、上流縁とする）３８ｕは、内側ディフューザ２９の径方向外側Ｄｒｏの端から広がり且つ下流側端板３２と平行な仮想平面Ｐｖを基準にして軸線上流側Ｄａｕに位置している。なお、傾斜板３８中の正反対位置Ｐｏは、図２及び図４に示すように、軸線Ａｒの鉛直上方の位置である。また、傾斜板３８で、軸線下流流側Ｄａｄの縁は、傾斜板３８と下流側端板３２との接続部である。
　傾斜板３８は、図４に示すように、正反対位置Ｐｏから軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに広がっている。傾斜板３８の軸線上流側Ｄａｕの縁は、正反対位置Ｐｏから、軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃで排気口３１に近づくに連れて次第に軸線下流側Ｄａｄに変位している。このため、傾斜板３８の軸線方向Ｄａの長さは、正反対位置Ｐｏから軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃで排気口３１に近づくに連れて次第に短くなっている。この傾斜板３８は、軸線Ａｒより下方には存在しない。言い換えると、この傾斜板３８は、軸線Ａｒを基準として排気口３１側には存在しない。
　傾斜板３８で排気空間３０ｓを画定する傾斜内面３９の角度について説明する。
　ここで、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉの径方向外側Ｄｒｏの端における接線Ｌｔに対する傾斜内面３９の角度であって、排気空間３０ｓ内で接線Ｌｔを基準にして軸線上流側Ｄａｕの角度を上流側角度θ１とする。また、接線Ｌｔに対する傾斜内面３９の角度であって、排気空間３０ｓ内で接線Ｌｔを基準にして軸線下流側Ｄａｄの角度を下流側角度θ２とする。本実施形態では、上流側角度θ１が下流側角度θ２より大きい。上流側角度θ１は、例えば、１００°以上である。
　次に、以上で説明した排気ケーシング２５の効果について説明する前に、比較例の排気ケーシングについて、図５及び図６を参照して説明する。
　比較例の排気ケーシング２５ｘは、本実施形態の排気ケーシング２５と同様、ディフューザ２６と、外側ケーシング３０ｘとを有する。比較例のディフューザ２６は、本実施形態のディフューザ２６と同じである。一方、比較例の外側ケーシング３０ｘは、本実施形態の外側ケーシング３０と異なる。比較例の外側ケーシング３０ｘは、下流側端板３２ｘと、上流側端板３４と、側周板３６ｘとを有するものの、本実施形態の外側ケーシング３０における傾斜板３８を有していない。このため、比較例では、下流側端板３２ｘで上向き縁に、軸線方向Ｄａに広がり且つ軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに広がる側周板３６ｘが直接接続されている。軸線Ａｒを含む仮想平面中で、下流側端板３２ｘに対する側周板３６ｘの角度は実質的に９０°である。
　この比較例において、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉの径方向外側Ｄｒｏの端における接線Ｌｔに対する、側周板３６ｘで排気空間３０ｓを画定する側周内面３７の角度について説明する。ここで、接線Ｌｔに対する側周内面３７に対する角度であって、排気空間３０ｓ内で接線Ｌｔを基準にして軸線上流側Ｄａｕの角度を上流側角度θ１とする。また、接線Ｌｔに対する側周内面３７に対する角度であって、排気空間３０ｓ内で接線Ｌｔを基準にして軸線下流側Ｄａｄの角度を下流側角度θ２とする。この比較例では、本実施形態と異なり、上流側角度θ１が下流側角度θ２より小さい。言い換えると、この比較例では、下流側角度θ２が上流側角度θ１より大きい。
　この比較例の排気ケーシング２５ｘ内の蒸気の流れを解析した結果、この排気ケーシング２５ｘ内では蒸気が以下のように流れることが判明した。
　排気空間３０ｓ内で軸線Ａｒを基準にして排気口３１と反対側の領域内では、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気の流れ方向が、ほぼ、前述の接線Ｌｔが延びる接線方向になる。排気空間３０ｓ内で軸線Ａｒを基準にして排気口３１と反対側の領域内で、ほぼ接線方向に流れる蒸気が側周板３６ｘの側周内面３７に衝突すると、一部が側周内面３７に沿って軸線上流側Ｄａｕに流れ、他の一部が側周内面３７に沿って軸線下流側Ｄａｄに流れる。
　側周内面３７に沿って軸線上流側Ｄａｕに流れた蒸気は、流れの向きが次第に周方向になり、この側周内面３７に沿って排気口３１側に流れる。一方、側周内面３７沿って軸線下流側Ｄａｄに流れた蒸気は、下流側端板３２ｘ及び内側ディフューザ２９に沿って、最終動翼列１３ａの基部側に流れる。すなわち、ディフューザ空間２６ｓ内において、外側ディフューザ２７側では径方向外側Ｄｒｏに蒸気が流れるものの、内側ディフューザ２９側では径方向内側Ｄｒｉに蒸気が逆流する。ディフューザ空間２６ｓ内を逆流した蒸気は、外側ディフューザ２７側に寄って再び径方向外側Ｄｒｏに流れる。このため、排気ケーシング２５ｘ内には、蒸気が循環する循環領域Ｚ１が形成される。
　比較例では、前述したように、下流側角度θ２が上流側角度θ１より大きいため、ほぼ前述の接線方向に流れる蒸気が側周板３６ｘの側周内面３７に衝突すると、側周内面３７に沿って軸線上流側Ｄａｕに流れる蒸気量より、側周内面３７に沿って軸線下流側Ｄａｄに流れる蒸気量の方が多くなる。このため、比較例では、排気ケーシング２５ｘ内を逆流する蒸気量が多くなる。言い換えると、比較例では、排気ケーシング２５ｘ内における循環領域Ｚ１が大きくなる。
　以上のように、比較例では、排気ケーシング２５ｘ内の流路断面積のうち、一部を蒸気の排気に有効利用できなくなるため、排気ケーシング２５ｘ内における蒸気の圧力損失が大きくなる。
　蒸気タービンＳＴに流入する蒸気流量が少ない低負荷運転の場合や、復水器Ｃｏ内が低真空度の場合には、蒸気が動翼の径方向外側Ｄｒｏ（先端側）に偏流する。このため、ディフューザ空間２６ｓ内に流入した蒸気のうちで、外側ディフューザ２７側の蒸気の流量が内側ディフューザ２９側の蒸気の流量よりも多くなる。すなわち、低負荷運転の場合や、復水器Ｃｏ内が低真空度の場合には、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿った蒸気の流れが多くなる。よって、比較例では、低負荷運転の場合や、復水器Ｃｏ内が低真空度の場合、排気ケーシング２５ｘ内で蒸気が逆流する量がより多くなり、排気ケーシング２５ｘ内での蒸気の圧力損失がより大きくなる。
　一方、排気空間３０ｓ内で軸線Ａｒを基準にして排気口３１側の領域内では、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気の流れ方向が、この内周面２７ｐｉの径方向外側Ｄｒｏの端における接線が延びる接線方向の成分と、軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃで排気口３１に近づく側の方向成分とを含むに方向になる。これは、排気ケーシング２５ｘ内の排気口３１と反対側の領域から周方向Ｄｃ成分を多く含む蒸気が、排気口３１側の領域内を流れるからである。このため、排気口３１側の領域内では、排気口３１と反対側の領域内のように蒸気の逆流が実質的に生じない。
　本実施形態の場合、前述したように、上流側角度θ１が下流側角度θ２より大きい。このため、本実施形態では、排気口３１と反対側の領域内で、ほぼ前述の接線方向に流れる蒸気が傾斜板３８の傾斜内面３９に衝突しても、傾斜内面３９に沿って軸線上流側Ｄａｕに流れる蒸気量が、傾斜内面３９に沿って軸線下流側Ｄａｄに流れる蒸気量より多くなる。このため、本実施形態では、比較例よりも、排気ケーシング２５内を逆流する蒸気量が少なくなる。言い換えると、本実施形態では、比較例よりも、排気ケーシング２５内における循環領域Ｚ１が小さくなり、排気ケーシング２５内の蒸気流路断面積中で蒸気の排気に有効利用できる部分が多くなる。
　よって、本実施形態では、比較例よりも、排気ケーシング２５内における蒸気の圧力損失が小さくなり、最終動翼列１３ａから流出した蒸気の圧力回復量を大きくすることができる。
　ところで、排気口３１と反対側の領域内で、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気の流れ方向は、正確には、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉの径方向外側Ｄｒｏの端における接線Ｌｔが延びる接線方向にならない。外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気は、下流側端板３２の存在により、接線方向に向かって流れつつ、僅かに軸線上流側Ｄａｕに向って流れる。すなわち、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気の流れ方向は、接線方向の成分の他に僅かに軸線上流側Ｄａｕの方向成分を含む。
　このため、仮に、傾斜板３８で、軸線Ａｒを基準にして排気口３１と正反対位置Ｐｏにおける上流縁３８ｕが、接線Ｌｔ上に位置する場合、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気は、傾斜板３８と側周板３６との境に衝突することになる。そこで、本実施形態では、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気が傾斜板３８に衝突するように、傾斜板３８で、軸線Ａｒを基準にして排気口３１と正反対位置Ｐｏにおける上流縁３８ｕを、内側ディフューザ２９の径方向外側Ｄｒｏの端から広がり且つ下流側端板３２と平行な仮想平面Ｐｖを基準にして軸線上流側Ｄａｕに位置させている。
　本実施形態では、前述したように、傾斜板３８が軸線Ａｒを基準として排気口３１側には存在しない。しかしながら、傾斜板３８の一部が軸線Ａｒを基準にして排気口３１側に存在してもよい。但し、前述したように、排気口３１側の領域内では、蒸気の逆流が実質的に存在しないため、排気口３１側に傾斜板３８を設ける意義はない。しかも、傾斜板３８を設けた場合、排気ケーシング２５内の流路断面積が小さくなるため、排気口３１側の領域内における蒸気の圧力損失が大きくなる。よって、傾斜板３８は、本実施形態のように、軸線Ａｒを基準として排気口３１側には存在しないことが好ましい。
　「第二実施形態」
　本発明に係る蒸気タービンの第二実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。
　第二実施形態の蒸気タービンは、第一実施形態の蒸気タービンにおける外側ケーシング３０の構成のみが異なる。図７及び図８に示すように、本実施形態の外側ケーシング３０ａも、第一実施形態と同様、下流側端板３２と、上流側端板３４ａと、側周板３６ａと、傾斜板３８ａと、を有する。但し、本実施形態の傾斜板３８ａが、第一実施形態の傾斜板３８と異なる。本実施形態の傾斜板３８ａで、軸線Ａｒを基準にして排気口３１と正反対位置Ｐｏにおける上流縁３８ａｕは、上流側端板３４ａの径方向外側Ｄｒｏの縁に接続されている。よって、本実施形態で、傾斜板３８ａの正反対位置Ｐｏにおける軸線方向Ｄａの長さは、第一実施形態の傾斜板３８の同長さより長い。
　本実施形態の傾斜板３８ａも、図８に示すように、正反対位置Ｐｏから軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃに広がっている。この傾斜板３８ａの上流縁３８ａｕの縁は、正反対位置Ｐｏから、軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃで排気口３１に近づくに連れて次第に軸線下流側Ｄａｄに変位している。このため、本実施形態の傾斜板３８ａの軸線方向Ｄａの長さも、第一実施形態の傾斜板３８と同様、正反対位置Ｐｏから軸線Ａｒに対する周方向Ｄｃで排気口３１に近づくに連れて次第に短くなっている。本実施形態の傾斜板３８ａは、前述したように、傾斜板３８ａの正反対位置Ｐｏにおける軸線方向Ｄａの長さが第一実施形態の傾斜板３８の同長さより長い。このため、本実施形態の傾斜板３８ａで最も排気口３１側の位置は、第一実施形態の傾斜板３８で最も排気口３１側の位置よりも排気口３１に近い。但し、本実施形態でも、軸線Ａｒより下方、言い換えると、軸線Ａｒを基準として排気口３１側に、傾斜板３８ａは存在しない。
　本実施形態でも、排気空間３０ｓ内で排気口３１と反対側の領域内では、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉに沿って排気空間３０ｓに流入した蒸気の流れ方向が、外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉの径方向外側Ｄｒｏの端における接線Ｌｔが延びる接線方向に、ほぼなる。この蒸気が傾斜板３８ａの傾斜内面３９に衝突すると、この蒸気のうちのほとんどが傾斜内面３９に沿って軸線上流側Ｄａｕに流れる。本実施形態では、前述したように、傾斜板３８ａの正反対位置Ｐｏにおける軸線方向Ｄａの長さが、第一実施形態の傾斜板３８の同長さより長い。このため、本実施形態では、蒸気が傾斜板３８ａの傾斜内面３９に衝突した後、傾斜内面３９に沿って軸線上流側Ｄａｕに流れる蒸気の流れが安定する。この結果、本実施形態では、蒸気が傾斜板３８ａの傾斜内面３９に衝突した後、傾斜内面３９に沿って軸線下流側Ｄａｄに流れる蒸気の流量が、第一実施形態よりも少なくなる。
　よって、本実施形態では、第一実施形態よりも、排気ケーシング２５ａ内を逆流する蒸気量が少なくなり、排気ケーシング２５ａ内における蒸気の循環領域Ｚ１（図５参照）が小さくなる。このため、本実施形態では、第一実施形態よりも、排気ケーシング２５ａ内における蒸気の圧力損失が小さくなり、最終動翼列１３ａから流出した蒸気の圧力回復量を大きくすることができる。
　なお、本実施形態では、正反対位置Ｐｏにおける側周板３６ａの径方向Ｄｒの位置と傾斜板３８ａの上流縁３８ａｕの径方向Ｄｒの位置とが異なるが、これらの位置を一致させてもよい。
　「第三実施形態」
　本発明に係る蒸気タービンの第三実施形態について、図９を参照して説明する。
　第三実施形態の蒸気タービンは、第二実施形態の蒸気タービンにおける外側ケーシング３０ａの構成のみが異なる。本実施形態の外側ケーシング３０ｂも、第二実施形態と同様、下流側端板３２ｂと、上流側端板３４ａと、側周板３６ａと、傾斜板３８ｂと、を有する。本実施形態の外側ケーシング３０ｂは、さらに、下流側接続板４１を有する。この下流側接続板４１は、下流側端板３２ｂの径方向外側Ｄｒｏの縁と傾斜板３８ｂの軸線下流側Ｄａｄの縁とを接続する。この下流側接続板４１は、下流側端板３２ｂで排気空間３０ｓを画定する下流側内面３３から径方向外側Ｄｒｏに向かうに連れて次第に軸線上流側Ｄａｕに曲がって、下流側内面３３と傾斜板３８ｂの傾斜内面３９とを滑らかに接続する曲面４２を有する。
　第二実施形態の外側ケーシング３０ａでは、下流側端板３２と傾斜板３８ａとの角に蒸気の循環領域Ｚ２（図７参照）が形成される。そこで、本実施形態では、下流側端板３２ｂと傾斜板３８ｂとの間に下流側接続板４１を介在させることで、下流側端板３２ｂと傾斜板３８ｂとの角を無くしている。この結果、本実施形態では、下流側端板３２ｂの径方向外側Ｄｒｏの縁の近傍の蒸気の循環領域Ｚ２が小さくなる、又は蒸気の循環領域Ｚ２が無くなる。
　よって、本実施形態では、第二実施形態よりも、排気ケーシング２５ｂ内の蒸気流路断面積中で蒸気の排気に有効利用できる部分が多くなり、最終動翼列１３ａから流出した蒸気の圧力回復量を大きくすることができる。
　なお、本実施形態は、第二実施形態の外側ケーシング３０ａを変形したものであるが、第一実施形態の外側ケーシング３０を本実施形態と同様に変形してもよい。
　「第四実施形態」
　本発明に係る蒸気タービンの第四実施形態について、図１０を参照して説明する。
　第四実施形態の蒸気タービンは、第三実施形態の蒸気タービンにおける外側ケーシング３０ｂの構成のみが異なる。本実施形態の外側ケーシング３０ｃも、第三実施形態と同様、下流側端板３２ｂと、上流側端板３４ｃと、側周板３６ａと、傾斜板３８ｃと、下流側接続板４１と、を有する。本実施形態の外側ケーシング３０ｃは、さらに、第一上流側接続板４３及び第二上流側接続板４５を有する。
　第一上流側接続板４３は、傾斜板３８ｃの上流縁３８ｃｕの縁と上流側端板３４ｃの径方向外側Ｄｒｏの縁とを接続する。この第一上流側接続板４３は、傾斜板３８ｃの傾斜内面３９から軸線上流側Ｄａｕに向うに連れて次第に径方向内側Ｄｒｉに曲がって、傾斜板３８ｃの傾斜内面３９と上流側端板３４ｃで排気空間３０ｓを画定する上流側内面３５とを滑らかに接続する曲面４４を有する。第二上流側接続板４５は、上流側端板３４ｃの径方向内側Ｄｒｉに縁と内側ケーシング２１とを接続する。この第二上流側接続板４５は、上流側端板３４ｃの上流側内面３５から径方向内側Ｄｒｉに向うに連れて次第に軸線下流側Ｄａｄに曲がって、上流側端板３４ｃの上流側内面３５と内側ケーシング２１で排気空間３０ｓを画定する外周面２１ｏとを滑らかに接続する曲面４６を有する。
　第三実施形態の外側ケーシング３０ｂでは、傾斜板３８ｂと上流側端板３４ａとの角に蒸気の循環領域Ｚ３（図９参照）が形成される。そこで、本実施形態では、傾斜板３８ｃと上流側端板３４ｃとの間に第一上流側接続板４３を介在させることで、傾斜板３８ｃと上流側端板３４ｃとの角を無くしている。この結果、本実施形態では、上流側端板３４ｃの径方向外側Ｄｒｏの縁の近傍の蒸気の循環領域Ｚ３が小さくなる、又は蒸気の循環領域Ｚ３が無くなる。さらに、第三実施形態の外側ケーシング３０ｂでは、上流側端板３４ａと内側ケーシング２１との角に蒸気の循環領域Ｚ４（図９参照）が形成される。そこで、本実施形態では、上流側端板３４ｃと内側ケーシング２１との角を無くすために、上流側端板３４ｃと内側ケーシング２１との間に第二上流側接続板４５を介在させることで、上流側端板３４ｃと内側ケーシング２１との角を無くしている。この結果、本実施形態では、上流側端板３４ｃの径方向内側Ｄｒｉの縁の近傍の蒸気の循環領域Ｚ４が小さくなる、又は蒸気の循環領域Ｚ４が無くなる。
　よって、本実施形態では、第三実施形態よりも、排気ケーシング２５ｃ内の蒸気流路断面積中で蒸気の排気に有効利用できる部分が多くなり、最終動翼列１３ａから流出した蒸気の圧力回復量を大きくすることができる。
　なお、本実施形態は、第三実施形態の外側ケーシング３０ｂを変形したものであるが、第一実施形態及び第二実施形態の外側ケーシングを本実施形態と同様に変形してもよい。すなわち、第一実施形態及び第二実施形態の上流側端板の径方向外側Ｄｒｏの縁に第一上流側接続板４３を接続し、この上流側端板の径方向内側Ｄｒｉの縁に第二上流側接続板４５を接続してもよい。
　「第一実施形態の第一変形例」
　第一実施形態の蒸気タービンの第一変形例について、図１１を参照して説明する。
　本変形例の蒸気タービンは、第一実施形態の蒸気タービンにおける外側ケーシング３０の構成のみが異なる。本変形例の外側ケーシング３０ｄは、比較例の外側ケーシング３０ｘ（図５参照）内に第一実施形態における傾斜板３８を追加したものである。このため、本変形例の排気空間３０ｓの形状は、第一実施形態の排気空間３０ｓの形状と同一になる。
　よって、本変形例でも第一実施形態と同様に、比較例よりも、排気ケーシング２５ｄ内における循環領域Ｚ１（図５参照）が小さくなり、排気ケーシング２５ｄ内の蒸気流路断面積中で蒸気の排気に有効利用できる部分が多くなる。
　また、本変形例の外側ケーシング３０ｄは、前述したように、比較例の外側ケーシング３０ｘ内に第一実施形態における傾斜板３８を追加したものである。このため、既存の蒸気タービンの外側ケーシングが比較例の外側ケーシング３０ｘと同様の形状である場合、この外側ケーシング３０ｘに対して簡単が改造工事を行うだけで、第一実施形態と同様に、比較例よりも、排気ケーシング２５ｄ内の蒸気流路断面積中で蒸気の排気に有効利用できる部分を多くすることができる。
　なお、比較例の外側ケーシング３０ｘ内に第三実施形態における下流側接続板４１、第四実施形態における第一上流側接続板４３、第二上流側接続板４５のうち、いずれかの板、又は複数の板を追加してもよい。
　「第一実施形態の第二変形例」
　第一実施形態の蒸気タービンの第二変形例について、図１２を参照して説明する。
　本変形例の蒸気タービンは、第一実施形態の蒸気タービンにおける傾斜板３８の形状のみが異なる。第一実施形態の傾斜板３８は、軸線Ａｒを含む仮想平面による断面形状が直線状である。しかしながら、傾斜板は、軸線Ａｒを含む仮想平面による断面形状が曲線状であってもよい。すなわち、本変形例の傾斜板３８ｅは、図１２に示すように、軸線Ａｒを含む仮想平面Ｐｖによる断面形状が径方向外側Ｄｒｏに向かって滑らかな凹曲線状である。この場合でも、傾斜板３８ｅの傾斜内面３９中で、正反対位置Ｐｏ上のすべての位置で、上流側角度θ１は、下流側角度θ２より大きい。なお、図１２中、傾斜板３８ｅに沿って描かれている二点鎖線Ｌ２は、軸線Ａｒを含む仮想平面による断面形状が直線状の傾斜板を示している。
　「その他の変形例」
　以上の実施形態の外側ケーシングにおける下流側端板は、いずれも、軸線Ａｒに対して垂直である。しかしながら、軸線Ａｒに対する下流側端板の角度が、軸線Ａｒに対する外側ディフューザ２７の内周面２７ｐｉの径方向外側Ｄｒｏの端における接線Ｌｔの角度より、９０°に近い角度であれば、他の角度であってもよい。
　以上の実施形態の蒸気タービンは、いずれも下方排気型であるが、側方排気型であってもよい。この場合、例えば、軸線Ａｒを基準にして左側に排気口が存在する場合、軸線Ａｒを基準にして右側の領域に傾斜板を設けることになる。
　以上の実施形態の外側ケーシングは、いずれも上流側端板を有している。しかしながら、二分流排気型では、軸線Ａｒを基準して排気口３１と反対側の領域で、第一蒸気タービン部１０ａの排気空間３０ｓと第二蒸気タービン部１０ｂの排気空間３０ｓとを連通させることで、上流側端板を省略することができる。
　以上の実施形態の蒸気タービンは、いずれも二分流排気型であるが、排気を分流しない蒸気タービンに、本発明を適用してもよい。
　本発明の一態様に係る排気ケーシングでは、蒸気の圧力損失を低減させて、圧力回復量を大きくすることができる。
１０ａ：第一蒸気タービン部
１０ｂ：第二蒸気タービン部
１１：タービンロータ
１２：ロータ軸
１３：動翼列
１３ａ：最終動翼列
１７：静翼列
１８：軸受
１９：蒸気流入管
２０：ケーシング
２１：内側ケーシング
２１ｏ：外周面
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｘ：排気ケーシング
２６：ディフューザ
２６ｓ：ディフューザ空間
２７：外側ディフューザ
２７ｐｉ：内周面
２９：内側ディフューザ
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｘ：外側ケーシング
３０ｓ：排気空間
３１：排気口
３２，３２ｂ：下流側端板
３３：下流側内面
３４，３４ａ，３４ｃ：上流側端板
３５：上流側内面
３６，３６ａ：側周板
３７：側周内面
３８，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｅ：傾斜板
３８ｕ，３８ａｕ，３８ｃｕ：上流縁
３９：傾斜内面
４１：下流側接続板
４２：曲面
４３：第一上流側接続板
４４：曲面
４５：第二上流側接続板
４６：曲面
Ｃｏ：復水器
ＳＴ：蒸気タービン
Ａｒ：軸線
Ｐｏ：正反対位置
Ｌｔ：接線
Ｐｖ：仮想平面
Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４：循環領域
θ１：上流側角度
θ２：下流側角度
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側

Claims (8)

  1. 　軸線を中心として回転する蒸気タービンロータの最終動翼列から流出した蒸気を外部に導く排気ケーシングにおいて、
    　前記最終動翼列から流出した蒸気が流入し、前記軸線に対して環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に前記軸線に対する径方向外側に向かうディフューザ空間を形成するディフューザと、
    　前記径方向外側に向かって開口する排気口を有し、前記ディフューザに連通し、前記ディフューザの外周を前記軸線に対する周方向に広がって、前記ディフューザ空間から流入した蒸気を前記排気口に導く排気空間を形成する外側ケーシングと、
    　を備え、
    　前記ディフューザは、
    　前記軸線に対する垂直な断面が環状を成し、前記軸線下流側に向うに連れて次第に前記径方向外側に向かって広がり、前記ディフューザ空間の前記径方向外側の縁を画定する外側ディフューザと、
    　前記軸線に対する垂直な断面が環状を成し、前記軸線下流側に向うに連れて次第に前記径方向外側に向かって広がり、前記ディフューザ空間の前記軸線に対する径方向内側の縁を画定する内側ディフューザと、
    　を有し、
    　前記外側ケーシングは、
    　前記内側ディフューザの前記径方向外側の縁から前記径方向外側に広がって、前記排気空間の前記軸線下流側の縁を画定する下流側端板と、
    　前記軸線を基準として前記排気口と反対側の領域で、前記下流側端板よりも前記径方向外側に配置され、前記径方向外側に向うに連れて次第に軸線上流側に向かって広がって、前記排気空間の前記径方向外側の縁の一部を画定する傾斜板と、
    　前記下流側端板及び前記傾斜板に接続され、前記軸線を中心として周方向に広がって、前記排気空間の前記径方向外側の縁の他の一部を画定する側周板と、
    　を有し、
    　前記傾斜板で、前記軸線を基準にして前記排気口と正反対位置における前記軸線上流側の縁は、前記外側ディフューザの前記径方向外側の端から広がり且つ前記下流側端板と平行な仮想平面を基準にして、前記軸線上流側に位置し、
    　前記外側ディフューザの内周面の前記径方向外側の端における接線に対する、前記傾斜板で前記排気空間を画定する傾斜内面の角度であって、前記排気空間内で前記接線を基準にして前記軸線上流側の上流側角度が、前記接線に対する前記傾斜内面の角度であって、前記排気空間内で前記接線を基準にして前記軸線下流側の下流側角度より大きい、
    　排気ケーシング。
  2. 　請求項１に記載の排気ケーシングにおいて、
    　前記上流側角度は、１００°以上である、
    　排気ケーシング。
  3. 　請求項１又は２に記載の排気ケーシングにおいて、
    　前記傾斜板の前記軸線上流側の縁は、前記正反対位置から前記軸線に対する周方向で前記排気口に近づくに連れて次第に前記軸線下流側に変位し、前記傾斜板の軸線方向の長さが、前記正反対位置から前記周方向で前記排気口に近づくに連れて次第に短くなっている、
    　排気ケーシング。
  4. 　請求項１から３のいずれか一項に記載の排気ケーシングにおいて、
    　前記傾斜板は、前記軸線よりも前記排気口の側には存在しない、
    　排気ケーシング。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の排気ケーシングにおいて、
    　前記外側ケーシングは、前記下流側端板の前記径方向外側の縁と前記傾斜板の前記軸線下流側の縁とを接続する下流側接続板を有し、
    　前記下流側接続板は、前記下流側端板で前記排気空間を画定する下流側内面から前記径方向外側に向かうに連れて次第に前記軸線上流側に曲がって、前記下流側内面と前記傾斜板の前記傾斜内面とを滑らかに接続する曲面を有する、
    　排気ケーシング。
  6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の排気ケーシングにおいて、
    　前記外側ケーシングは、前記下流側端板と軸線方向で対向して、前記排気空間の前記軸線上流側の縁を画定する上流側端板を有し、
    　前記傾斜板は、前記正反対位置における前記軸線上流側の縁が前記上流側端板の前記径方向外側の縁に接続されている、
    　排気ケーシング。
  7. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の排気ケーシングにおいて、
    　前記外側ケーシングは、前記下流側端板と軸線方向で対向して、前記排気空間の前記軸線上流側の縁を画定する上流側端板と、前記傾斜板の前記軸線上流側の縁と前記上流側端板の前記径方向外側の縁とを接続する上流側接続板とを有し、
    　前記上流側接続板は、前記傾斜板の前記傾斜内面から前記軸線上流側に向かうに連れて次第に前記径方向内側に曲がって、前記傾斜内面と前記上流側端板で前記排気空間を画定する上流側内面とを滑らかに接続する曲面を有する、
    　排気ケーシング。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載の排気ケーシングと、
    　前記蒸気タービンロータと、
    　前記蒸気タービンロータの外周側に配置されている筒状の内側ケーシングと、
    　前記内側ケーシングの内周側に配置され、前記径方向外側の端が前記内側ケーシングに取り付けられている静翼列と、
    　を備える蒸気タービン。
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