WO2024190810A1 - 蒸気タービンの排気室及び蒸気タービン - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
Definitions
- the present disclosure relates to an exhaust casing for a steam turbine and a steam turbine.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2023-040201, filed with the Japan Patent Office on March 15, 2023, the contents of which are incorporated herein by reference.
- At least one embodiment of the present disclosure aims to provide an exhaust chamber for a steam turbine that can reduce steam pressure loss and increase pressure recovery not only during rated operation but also during partial load operation, and a steam turbine equipped with this exhaust chamber.
- An exhaust hood of a steam turbine includes: a diffuser that forms a diffuser space into which steam flowing out from a final row of moving blades of a steam turbine rotor rotating about an axis flows, the diffuser space being annular about the axis and gradually expanding radially outwardly with respect to the axis as it moves downstream of the axis; an exhaust casing having an exhaust port that opens toward the radially outward side, communicating with the diffuser space, expanding in a circumferential direction about the axis, and forming an exhaust space that guides steam that has flowed in from the diffuser space to the exhaust port; Equipped with The diffuser comprises: an outer diffuser having an annular cross section perpendicular to the axis and gradually expanding radially outwardly toward a downstream side of the axis, and defining an outer edge of the diffuser space in the radial direction; an inner diffuser having an annular cross section perpendicular to the axis, gradually widening
- a steam turbine according to at least one embodiment of the present disclosure, An exhaust chamber of a steam turbine having the configuration of (1) above; The steam turbine rotor; Equipped with.
- At least one embodiment of the present disclosure can provide an exhaust chamber for a steam turbine that can reduce steam pressure loss and increase pressure recovery not only during rated operation but also during partial load operation, and a steam turbine equipped with this exhaust chamber.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section along an axial direction of a steam turbine according to an embodiment of the present invention
- 13 is a schematic diagram showing a cross section along an axial direction of a steam turbine according to another embodiment.
- FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the steam turbine according to the embodiment shown in FIG. 1
- 3 is an enlarged view of a main part of the steam turbine 1 according to another embodiment of the present invention shown in FIG. 2.
- FIG. 4 is a diagram showing a schematic diagram of a steam flow during rated operation in the steam turbine shown in FIGS. 1 and 3 .
- FIG. 4 is a diagram showing a schematic diagram of a steam flow when the steam turbine shown in FIGS. 1 and 3 is operated at a partial load.
- FIG. 11 is a diagram for explaining conditions (a) and (b).
- FIG. 13 is a diagram for explaining condition (c).
- FIG. 13 is a diagram for explaining condition (d).
- FIG. 13 is a diagram for explaining the angle that a line segment connecting the upstream crossing position and the axial downstream end of the first flow guide forms with respect to the axial direction, and the angle that a line segment connecting the axial upstream end of the inner diffuser and the downstream crossing position forms with respect to the axial direction.
- expressions indicating that things are in an equal state such as “identical,””equal,” and “homogeneous,” not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
- expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only represent rectangular shapes or cylindrical shapes in the strict geometric sense, but also represent shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect can be obtained.
- the expressions “comprise,””include,””have,””includes,” or “have” of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section along an axial direction of a steam turbine 1 according to one embodiment.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section along the axial direction of the steam turbine 1 according to another embodiment.
- FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the steam turbine 1 according to the embodiment shown in FIG.
- FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the steam turbine 1 according to another embodiment shown in FIG.
- a steam turbine 1 is an axial flow turbine. 1 to 4, a steam turbine 1 according to some embodiments includes a turbine rotor (steam turbine rotor) 11 rotatably supported by bearings 6 and rotatable about an axis AX, a casing 20 that covers the turbine rotor 11, and a plurality of stator vane rows 17 fixed to the casing 20.
- the extension direction of the axis AX is referred to as the axial direction or simply the axial direction
- the circumferential direction about the axis AX is simply referred to as the circumferential direction
- the radial direction relative to the axis AX is referred to as the radial direction.
- the direction approaching the axis AX in the radial direction is referred to as the radially inward direction
- the opposite direction is referred to as the radially outward direction.
- the turbine rotor 11 has a rotor shaft 12 that extends axially around the axis AX, and a number of moving blade rows 13 attached to the rotor shaft 12.
- the turbine rotor 11 is supported by bearings 6 so as to be rotatable around the axis AX.
- the multiple moving blade rows 13 are aligned in the axial direction.
- Each moving blade row 13 is composed of a number of moving blades 13b aligned in the circumferential direction.
- the casing 20 has an inner casing 21 and an exhaust chamber 25.
- the inner casing 21 forms an approximately conical space centered on the axis AX and covers the outer periphery of the turbine rotor 11.
- the multiple rotor blade rows 13 of the turbine rotor 11 are arranged in this conical space.
- the multiple stator blade rows 17 are arranged in the axial direction in this conical space.
- Each of the multiple stator blade rows 17 is arranged on the axial upstream side of one of the multiple rotor blade rows 13.
- the multiple stator blade rows 17 are fixed to the inner casing 21 as described above.
- the exhaust chamber 25 has a diffuser 26 and an exhaust casing 30.
- the diffuser 26 is annular with respect to the axis AX, and forms a diffuser space 26s that gradually moves radially outward as it moves downstream along the axis. Steam S flowing out from the final blade row 13e of the turbine rotor 11 flows into the diffuser space 26s.
- the final blade row 13e is the blade row 13 that is located furthest downstream along the axis among the multiple blade rows 13.
- the multiple blades 13b that make up the final blade row 13e are referred to as the final stage blades 13be.
- the diffuser 26 has an outer diffuser (or steam guide, flow guide) 27 that defines the radially outer edge of the diffuser space 26s, and an inner diffuser (or bearing cone) 29 that defines the radially inner edge of the diffuser space 26s.
- the outer diffuser 27 has an annular cross section perpendicular to the axis AX, and gradually widens radially outward as it moves downstream along the axis.
- the inner diffuser 29 also has an annular cross section perpendicular to the axis AX, and gradually widens radially outward as it moves downstream along the axis.
- the outer diffuser 27 is connected to the inner casing 21.
- the exhaust casing 30 has an exhaust port 31.
- This exhaust port 31 opens from the inside radially outward and vertically downward.
- a condenser Co that converts steam S back into water is connected to this exhaust port 31. Therefore, the steam turbine of this embodiment is a downward exhaust type condensing steam turbine. Note that since the steam turbine 1 of this embodiment is a downward exhaust type condensing steam turbine, the lower side of the paper in Figures 1 and 2 is the vertical lower side, and the upper side of the paper in Figures 1 and 2 is the vertical upper side.
- the exhaust casing 30 forms an exhaust space 30s that is connected to the diffuser 26.
- This exhaust space 30s expands around the outer periphery of the diffuser 26 in the circumferential direction relative to the axis AX, and guides the steam S that flows in from the diffuser space 26s to the exhaust port 31.
- the exhaust casing 30 has a downstream casing end plate 32, an upstream casing end plate 34, and a casing outer periphery plate 36.
- the casing downstream end plate 32 defines the axial downstream edge of the exhaust space 30s.
- This casing downstream end plate 32 extends in a direction including a radial component and in the circumferential direction, and is substantially perpendicular to the axis AX.
- the portion of the casing downstream end plate 32 above the axis AX is substantially semicircular.
- the portion of the casing downstream end plate 32 below the axis AX is substantially rectangular.
- a circular opening is formed in the casing downstream end plate 32, with the edge of this circular opening centered on the axis AX.
- the edge of this circular opening forms the radially inner edge of the casing downstream end plate 32.
- the lower edge of this casing downstream end plate 32 forms part of the edge of the exhaust port 31.
- the casing outer peripheral plate 36 defines the radially outer edge of the exhaust space 30s.
- This casing outer peripheral plate 36 is connected to the radially outer edge of the casing downstream end plate 32, and extends in the axial direction and in the circumferential direction centered on the axis AX.
- This casing outer peripheral plate 36 has a semi-cylindrical shape with the upper side forming a semi-cylinder.
- the axial downstream edge of this casing outer peripheral plate 36 is connected to the casing downstream end plate 32.
- the lower edge of this casing outer peripheral plate 36 forms part of the edge of the exhaust port 31.
- the upstream casing end plate 34 defines the axially upstream edge of the exhaust space 30s.
- the upstream casing end plate 34 is disposed axially upstream of the diffuser 26.
- the upstream casing end plate 34 extends radially outward from the outer circumferential surface 21o of the inner casing 21.
- the upstream casing end plate 34 is substantially perpendicular to the axis AX.
- the upstream casing end plate 34 faces the downstream casing end plate 32 with a gap in the axial direction.
- the lower edge of the upstream casing end plate 34 forms part of the edge of the exhaust port 31.
- the radially outer edge of the upstream casing end plate 34 excluding the portion that forms the edge of the exhaust port 31, is connected to the outer casing plate 36.
- the steam turbine 1 is provided with a spray pipe 38 through which a fluid (water) for cooling the rotor blades 13 b can flow.
- the spray pipe 38 is annularly disposed within an axial range from an end 51 on the axial upstream side of the first flow guide 50 to an end 52 on the axial downstream side of the first flow guide 50, and is radially outer than the first flow guide 50 and radially inner than an end 62 on the radial outer side of the second flow guide 60.
- This makes it possible to arrange piping through which fluid for cooling the rotor blades can flow while suppressing the effect on the flow of steam.
- the spray piping 38 is omitted.
- the outer diffuser 27 has a first flow guide 50 extending axially downstream from a position P facing the blade tip 13t of the final stage blade 13be that constitutes the final blade row 13e, and a second flow guide 60 extending radially outward from the first flow guide 50 at an angle different from that of the first flow guide 50.
- the first flow guide 50 is a member having an axial upstream end 51 and an axial downstream end 52, and is formed so that a cross section perpendicular to the axis AX is annular and gradually widens radially outward toward the axial downstream side.
- the axial upstream end 51 of the first flow guide 50 is connected to the inner casing 21.
- the first flow guide 50 has a cross-sectional shape that appears in a virtual plane (e.g., the plane of the paper in Figs. 1 to 4) extending in the axial and radial directions and has a curved surface that is convex toward the inside in the radial direction.
- the first flow guide 50 may have at least a conical surface that gradually widens toward the outside in the radial direction as it approaches the axial downstream side.
- the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is formed to be a separation point 52P formed so that the flow of steam S flowing through the diffuser space 26s separates from the axial downstream end 52.
- the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is connected to a radially inner end 61 of the second flow guide 60, which will be described later.
- the angle difference between the extending direction of the first flow guide 50, which extends toward the axial downstream side and radially outward of the first flow guide 50 near the axial downstream end 52 of the first flow guide 50, and the extending direction of the second flow guide 60, which extends mainly toward the radially inner side near the radially inner end 61 of the second flow guide 60, is relatively large.
- the shape of the surface of the outer diffuser 27 facing the diffuser space 26s, which appears on a virtual plane e.g., the paper surface in Figs.
- the end 52 on the axial downstream side of the first flow guide 50 serves as a separation point 52P formed so that the flow of the steam S flowing through the diffuser space 26s separates from the end 52 on the axial downstream side.
- the separation point 52P faces the diffuser space 26s.
- an R portion having, for example, a certain degree of radius of curvature may be formed from near the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 to near the radially inner end 61 of the second flow guide 60.
- the second flow guide 60 has a radially inner end 61 and a radially outer end 62, is an annular member in a cross section perpendicular to the axis AX, and extends primarily in the radial direction.
- the radially inner end 61 is connected to the first flow guide 50 at the axial downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the radially inner end 61 is connected to the first flow guide 50 upstream of the axially downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the radially inner region 60i of the second flow guide extends in a direction perpendicular to the axis line AX.
- the radially outer region 60o of the second flow guide is curved toward the axial upstream side as it extends radially outward. That is, the second flow guide 60 is located at an axial position of the radially inner end portion 61 and axially upstream of that axial position.
- FIG. 5 is a diagram showing a schematic diagram of the flow of steam S when the steam turbine 1 shown in FIGS. 1 and 3 is operated at rated speed.
- FIGS. 1 and 3 are diagram showing a schematic diagram of the flow of steam S when the steam turbine 1 shown in FIGS. 1 and 3 is operated at a partial load. 5 and 6, the direction of each arrow indicates the direction in which the steam S flows, and the length of each arrow indicates the speed of the flow of the steam S.
- the main flow of steam S that separates from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 becomes a free jet-like flow during rated operation as shown in FIG. 5, providing the same effect as if a diffuser were present axially downstream of the axial downstream end 52 of the first flow guide 50. It was found that this makes it possible to maintain the efficiency of the steam turbine 1 during rated operation.
- the flow of steam S flowing along the surface 50a of the first flow guide 50 is suppressed from generating a relatively high flow velocity near the surface 50a of the first flow guide 50 due to the Coanda effect during partial load operation as shown in FIG. 6.
- FIG. 7 is a diagram for explaining conditions (a) and (b) described later.
- FIG. 8 is a diagram for explaining the condition (c) described later.
- FIG. 9 is a diagram for explaining the condition (d) described later.
- four conditions (a) to (d) that should be satisfied are as follows.
- (a) The axial distance L1 from the axial downstream end 13td of the blade tip 13t of the final stage blade 13be to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is 20% or more and 45% or less of the blade height h of the final stage blade 13be.
- the radial distance L3 from the axially upstream end 51 of the first flow guide 50 to the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 is 200% or more and 300% or less of the radial distance L4 from the intersection position (downstream intersection position) P1 where a perpendicular line (downstream perpendicular line) Lpe1 extending radially inward in a direction perpendicular to the axial direction from the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 as a starting point and the inner diffuser 29 intersects with the inner diffuser 29 to the axially upstream end 29a of the inner diffuser 29.
- the area of the annular cross section CS1 perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is 110% or more and 150% or less of the area of the annular cross section CS2 perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the outlet of the final rotor blade row 13e.
- the first flow guide 50 has a relatively simple configuration, making it possible to maintain the efficiency of the steam turbine 1 during rated operation while suppressing a decrease in the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation.
- the steam turbine 1 having the exhaust chamber 25 of some embodiments it is possible to suppress a decrease in the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation while maintaining the efficiency of the steam turbine 1 during rated operation.
- the exhaust chamber 25 may further include the following features.
- the cross-sectional shape of the first flow guide 50 as it appears in a virtual plane extending in the axial and radial directions may have a curved surface that is convex toward the radially inward direction. This makes it easier for the steam S flowing along the surface 50a of the first flow guide 50 to spread radially outward, thereby reducing the pressure loss of the steam S flowing through the diffuser space 26s.
- the distance L5 from the radially inner end 61 to the radially outer end 62 of the second flow guide 60 may be 25% or more and 75% or less of the radial distance L6 from the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 to the radially outer wall surface (casing outer plate 36) that defines the radially outer edge of the exhaust space 30s inside the exhaust casing 30.
- the flow of steam S that forms a vortex in the exhaust space 30s axially upstream of the second flow guide 60 is less likely to affect the main flow of steam S flowing along the first flow guide 50, thereby suppressing pressure loss within the exhaust chamber 25.
- the radially outer region 60o of the second flow guide 60 may be curved toward the axial upstream side as it extends radially outward. As a result, the flow of steam S that forms a vortex in the exhaust space 30s axially upstream of the second flow guide 60 is less likely to affect the main flow of steam S flowing along the first flow guide 50, thereby suppressing pressure loss within the exhaust chamber 25.
- the radially inner end 61 of the second flow guide 60 may be connected to the first flow guide 50 at the axially downstream end 52 of the first flow guide 50. This makes it possible to connect the second flow guide 60 to the first flow guide 50 while suppressing the influence on the main flow of steam S that separates from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the radially inner end 61 of the second flow guide 60 may be connected to the first flow guide 50 axially upstream of the axially downstream end 52 of the first flow guide 50. This makes it possible to connect the second flow guide 60 to the first flow guide 50 while suppressing the influence on the main flow of steam S that separates from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the exhaust chamber 25 of the steam turbine 1 comprises a diffuser 26 into which steam S flowing out from the final row of moving blades 13e of the steam turbine rotor (turbine rotor 11) rotating about the axis AX flows in, forming a diffuser space 26s that is annular about the axis AX and gradually expands radially outward about the axis AX as it moves downstream of the axis, and an exhaust casing 30 that has an exhaust port 31 that opens radially outward, is connected to the diffuser space 26s, and expands in the circumferential direction about the axis AX to form an exhaust space 30s that guides the steam S flowing in from the diffuser space 26s to the exhaust port 31.
- the diffuser 26 has an outer diffuser 27 which has an annular cross section perpendicular to the axis AX, gradually widens radially outward toward the axial downstream side, and defines a radially outer edge of a diffuser space 26s, and an inner diffuser 29 which has an annular cross section perpendicular to the axis AX, gradually widens radially outward toward the axial downstream side, and defines a radially inner edge of the diffuser space 26s relative to the axis AX.
- the outer diffuser 27 has a first flow guide 50 which extends axially downstream from a position P facing a blade tip 13t of a final stage rotor blade 13be which constitutes a final rotor blade row 13e, and a second flow guide 60 which extends radially outward from the first flow guide 50 at an angle different from that of the first flow guide 50.
- the first flow guide 50 satisfies at least one of the following conditions.
- An axial distance L1 from an axial downstream end 13td of the blade tip 13t of the final stage blade 13be to an axial downstream end 52 of the first flow guide 50 with respect to the axis AX is 20% or more and 45% or less of a blade height h of the final stage blade 13be.
- the axial distance L2 from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 to the downstream wall surface (casing downstream end plate 32) that defines the axial downstream edge of the exhaust space 30s within the exhaust casing 30 is 100% or more and 150% or less of the blade height h.
- a radial distance L3 with respect to the axis AX from the axially upstream end 51 of the first flow guide 50 to the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 is 200% or more and 300% or less of a radial distance L4 from an intersection position (downstream intersection position P1) where a perpendicular line (downstream perpendicular line Lpe1) extending radially inward in a direction perpendicular to the axial direction from the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 intersects with the inner diffuser 29 to the axially upstream end 29a of the inner diffuser 29.
- the area of a cross section CS1 perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is 110% or more and 150% or less of the area of a cross section CS2 perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the outlet of the final rotor blade row 13e.
- the above (1A) configuration allows the first flow guide 50, which has a relatively simple configuration, to maintain the efficiency of the steam turbine 1 during rated operation while suppressing a decrease in the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation.
- the cross-sectional shape of the first flow guide 50 as seen in a virtual plane extending in the axial and radial directions may have a curved surface that is convex toward the radially inward direction.
- the above configuration (2A) makes it easier for the steam S flowing along the surface 50a of the first flow guide 50 to spread radially outward, thereby reducing the pressure loss of the steam S flowing through the diffuser space 26s.
- the distance L5 from the radially inner end 61 to the radially outer end 62 of the second flow guide 60 may be 25% or more and 75% or less of the radial distance L6 from the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 to the radially outer wall surface (casing outer plate 36) that defines the radially outer edge of the exhaust space 30s inside the exhaust casing 30.
- the flow of steam S that forms a vortex in the exhaust space 30s axially upstream of the second flow guide 60 is less likely to affect the main flow of steam S that flows along the first flow guide 50, so pressure loss in the exhaust chamber 25 can be suppressed.
- the radially outer region 60o of the second flow guide 60 may be curved toward the axial upstream side as it moves radially outward.
- the flow of steam S that forms a vortex in the exhaust space 30s axially upstream of the second flow guide 60 is less likely to affect the main flow of steam S that flows along the first flow guide 50, so pressure loss in the exhaust chamber 25 can be suppressed.
- the radially inner end 61 of the second flow guide 60 may be connected to the first flow guide 50 at the axially downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the above configuration (5A) allows the second flow guide 60 to be connected to the first flow guide 50 while suppressing the effect on the main flow of steam S that separates from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the radially inner end 61 of the second flow guide 60 may be connected to the first flow guide 50 axially upstream of the axially downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the above configuration (6A) allows the second flow guide 60 to be connected to the first flow guide 50 while suppressing the effect on the main flow of steam S that separates from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50.
- a fluid-passing pipe (spray pipe 38) may be provided that is annularly arranged within the axial range from the axial upstream end 51 of the first flow guide 50 to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50, radially outer than the first flow guide 50, and radially inner than the radially outer end 62 of the second flow guide 60.
- the above configuration (7A) allows for the arrangement of piping through which fluid can flow while minimizing the impact on the flow of steam S.
- a steam turbine 1 according to at least one embodiment of the present disclosure includes an exhaust chamber 25 of a steam turbine 1 having any of the configurations (1A) to (7A) above, and a steam turbine rotor (turbine rotor 11).
- the above configuration (8A) makes it possible to suppress a decrease in the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation while maintaining the efficiency of the steam turbine 1 during rated operation.
- the radial distance from the intersection position (upstream intersection position) P2 where a perpendicular line (upstream perpendicular line) Lpe2 extending radially outward in a direction perpendicular to the axial direction from the axial upstream end 29a of the inner diffuser 29 as a starting point and intersecting with the first flow guide 50 to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is defined as distance L8.
- the axial upstream end 29a of the inner diffuser 29 that defines the upstream perpendicular line Lpe2 is the end of the surface of the inner diffuser 29 that faces the diffuser space 26s.
- the upstream intersection position P2 and the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 that define the distance L8 are located on the surface of the first flow guide 50 that faces the diffuser space 26s.
- the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 which defines the distances L1 to L3 and the distances L5 to L7, is also located on the surface of the first flow guide 50 that faces the diffuser space 26s.
- the distance L4 is the radial distance from the downstream crossing position P1 at which a perpendicular line (downstream perpendicular line) Lpe1 extending radially inward in a direction perpendicular to the axial direction from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 intersects with the inner diffuser 29 to the axial upstream end 29a of the inner diffuser 29.
- the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 that defines the downstream perpendicular line Lpe1 is also located on the surface of the first flow guide 50 that faces the diffuser space 26s.
- the downstream crossing position P1 that defines the distance L4 is located on the surface of the inner diffuser 29 that faces the diffuser space 26s.
- the axial upstream end 29a of the inner diffuser 29 that defines the distance L4 is the end of the surface of the inner diffuser 29 that faces the diffuser space 26s.
- the axial distance from the upstream crossing position P2 to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is defined as a distance L7.
- the distance L7 is also the axial distance from the upstream perpendicular line Lpe2 to the downstream perpendicular line Lpe1.
- the upstream perpendicular line Lpe2 and the downstream perpendicular line Lpe1 are perpendicular lines that appear on an imaginary plane (for example, the plane of the paper in FIG. 8) that extends in the axial and radial directions.
- Condition (e) is as follows.
- the value (L8-L4) obtained by subtracting the distance L4 from the distance L8 is equal to or greater than 35% and equal to or less than 70% of the distance L7, that is, 35% ⁇ (L8-L4)/L7 ⁇ 70%.
- FIG. 10 is a diagram for explaining the angle ⁇ that a line segment connecting the upstream crossing position P2 and the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 forms with respect to the axial direction, and the angle ⁇ that a line segment connecting the axial upstream end 29a of the inner diffuser 29 and the downstream crossing position P1 forms with respect to the axial direction.
- the angle difference ( ⁇ ) between the angle ⁇ and the angle ⁇ is an angle equivalent to the opening angle ⁇ between the first flow guide 50 and the inner diffuser 29 in the diffuser 26 .
- a diffuser provided after the final rotor blade row 13e of a steam turbine (hereinafter simply referred to as a diffuser)
- the opening angle ⁇ is large, steam will separate from the diffuser, especially when the steam turbine is operating at a relatively high load. For this reason, the opening angle ⁇ of the diffuser is not made too large.
- the steam S flows over the entire region in the diffuser space 26s between the first flow guide 50 and the inner diffuser 29, as shown in Fig. 5.
- a circulating flow occurs on the axial downstream side, flowing from the radially outer side toward the radially inner side, as shown in a region Rc surrounded by a dashed line in Fig. 6. Therefore, the steam S that has flowed into the diffuser space 26s from the final rotor blade row 13e is affected by this circulating flow and flows in a region upstream of the region Rc in the axial direction. Therefore, by increasing the opening angle ⁇ , the steam S that flows from the final rotor blade row 13e into the diffuser space 26s can flow more easily.
- the flow of steam S along the surface 50a of the first flow guide 50 generates a flow with a relatively high flow velocity near the surface 50a of the first flow guide 50 due to the Coanda effect, and this flow of steam S divides the exhaust space 30s into an axial upstream region and an axial downstream region, thereby suppressing pressure recovery in the exhaust space 30s.
- the above-mentioned separation point 52P is provided on the first flow guide 50 and the opening angle ⁇ is increased.
- the opening angle ⁇ corresponds to the angle difference ( ⁇ - ⁇ ) between the angle ⁇ and the angle ⁇ .
- the angle difference ( ⁇ - ⁇ ) increases, the difference tan ⁇ -tan ⁇ between tan ⁇ , i.e., L8/L7, and tan ⁇ , i.e., L4/L7, i.e., (L8-L4)/L7, increases. Therefore, tan ⁇ -tan ⁇ , i.e., (L8-L4)/L7, can be used as an index of the magnitude of the opening angle ⁇ . Therefore, the above-mentioned condition (e) is a condition regarding the magnitude of the opening angle ⁇ .
- the end 52 on the downstream axial side of the first flow guide 50 is the separation point 52P.
- the diffuser 26 is configured to satisfy the above condition (e). This enables the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation to be further improved compared to the conventional art.
- the physical meaning of (L8-L4)/L7 in condition (e) above is the diffuser opening angle ⁇ , as described above, and is a quantity that represents the diffuser area ratio (i.e., the ratio of the flow area on the upstream side of the diffuser to the flow area on the downstream side of the diffuser) and length ratio (i.e., the ratio of the diffuser length to the characteristic length).
- the numerical range of (L8-L4)/L7 in the above condition (e) is set so that the steam S does not separate from the surface 50a of the first flow guide 50. It is preferable that (L8-L4)/L7 is as large as possible within a range in which the steam S does not separate from the surface 50a of the first flow guide 50. Within the numerical range of (L8-L4)/L7, the upper limit of 70% is set so that, as described above, the steam S does not separate from the surface 50a of the first flow guide 50. In other words, when (L8-L4)/L7 exceeds 70% of the distance L7, the possibility that the steam S will separate from the surface 50a of the first flow guide 50 increases relatively rapidly.
- the lower limit of (L8-L4)/L7 in the above condition (e), 35% is the lower limit of the numerical value required for the diffuser effect to be realized in the diffuser space 26s between the first flow guide 50 and the inner diffuser 29. If (L8-L4)/L7 falls below 35% of the distance L7, the effect of the first flow guide 50 in restricting the flow of steam S from flowing radially outward increases, and there is a risk that the diffuser effect will not be realized.
- the axial distance L1 from the axial downstream end 13td of the blade tip 13t of the final stage blade 13be to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is made relatively short. 5, during rated operation, the main flow of steam S separated from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 becomes a free jet-like flow, providing the same effect as if a diffuser were present axially downstream of the axial downstream end 52 of the first flow guide 50. Therefore, even if the distance L1 is made relatively short, the efficiency of the steam turbine 1 during rated operation can be maintained.
- the axial distance L1 from the axial downstream end 13td of the blade tip 13t of the final stage blade 13be to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 may be 20% or more and 40% or less of the blade height h of the final stage blade 13be. This allows the efficiency of the steam turbine 1 to be maintained at a relatively high level during operation at a relatively high load.
- the physical meaning of the distance L1 is the length of the diffuser. It is desirable for the distance L1 to be short.
- the distance L1 is related to the numerical range of (L8-L4)/L7 in the above-mentioned condition (e), and it is desirable to have a short distance and a sufficient area ratio within a range that does not cause peeling.
- the lower limit of the distance L1, 20%, is set from this perspective.
- the effective area of the diffuser becomes smaller. If the distance L1 is long, the distance over which the wall surface of the diffuser and the flow of steam S come into contact becomes long, and the friction loss between the wall surface of the diffuser and the flow of steam S becomes large. The upper limit of the distance L1, 40%, is set from this perspective.
- the numerical range of the distance L1 is 30% or more and 40% or less of the blade height h of the final stage rotor blade 13be.
- the physical meaning of the distance L2 is a parameter equivalent to the outlet length of the diffuser. It is desirable to make the distance L2 as large as possible. In consideration of the above-mentioned length ratio, it is desirable to secure an effective area of the diffuser to such an extent that separation of the steam S does not occur within the diffuser. As described above, it is preferable that the distance L2 is large. However, if the distance L2 is too large, separation of the steam S occurs within the diffuser, and the effective area of the diffuser becomes small. Moreover, if the distance L2 is too small, the diffuser will not function.
- the distance L2 should be equal to or greater than 120% and equal to or less than 145% of the blade height h.
- the numerical range of the distance L2 is 130% or more and 140% or less of the blade height h.
- An annular cross section perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the axially upstream end 29a of the inner diffuser 29 is defined as a cross section CS3.
- the above-mentioned cross section CS2 is an annular cross section perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the outlet of the final rotor blade row 13e, but since the axial positions of the cross sections CS3 and CS2 are very close to each other, they are illustrated at the same location in Fig. 9.
- the axially upstream end 29a of the inner diffuser 29 that defines the cross section CS3 is the end of the surface of the inner diffuser 29 that faces the diffuser space 26s.
- the area of the above-mentioned cross section CS1 i.e., the area of the annular cross section CS1 perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the axial downstream end 52 of the first flow guide 50, may be 140% or more and 180% or less of the above-mentioned cross section CS3.
- the above-mentioned range of “140% or more and 180% or less” is a range that is set so that separation of the steam S does not occur within the diffuser 26 .
- the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation can be further improved compared to the conventional art, and the efficiency of the steam turbine 1 during operation at a relatively high load can be maintained at a relatively high level.
- the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 that defines the cross section CS1 is also located on the surface of the first flow guide 50 that faces the diffuser space 26s.
- the area of the cross section CS1 is 155% or more and 165% or less of the area of the cross section CS3.
- the distance L5 from the radially inner end 61 to the radially outer end 62 of the second flow guide 60 should be 25% or more and 75% or less of the radial distance L6 from the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 to the radially outer wall surface (casing outer plate 36) that defines the radially outer edge of the exhaust space 30s inside the exhaust casing 30.
- the flow of steam S that forms a vortex in the exhaust space 30s axially upstream of the second flow guide 60 is less likely to affect the main flow of steam S flowing along the first flow guide 50, thereby suppressing pressure loss within the exhaust chamber 25.
- the exhaust chamber 25 of the steam turbine 1 comprises a diffuser 26 into which steam S flowing out from the final row of moving blades 13e of the steam turbine rotor (turbine rotor 11) rotating about the axis AX flows in, forming a diffuser space 26s that is annular about the axis AX and gradually expands radially outward about the axis AX as it moves downstream of the axis, and an exhaust casing 30 that has an exhaust port 31 that opens radially outward, is connected to the diffuser space 26s, and expands in the circumferential direction about the axis AX to form an exhaust space 30s that guides the steam S flowing in from the diffuser space 26s to the exhaust port 31.
- the diffuser 26 has an outer diffuser 27 which has an annular cross section perpendicular to the axis AX, gradually widens radially outward toward the axial downstream side, and defines a radially outer edge of a diffuser space 26s, and an inner diffuser 29 which has an annular cross section perpendicular to the axis AX, gradually widens radially outward toward the axial downstream side, and defines a radially inner edge of the diffuser space 26s relative to the axis AX.
- the outer diffuser 27 has a first flow guide 50 which extends axially downstream from a position P facing a blade tip 13t of a final stage rotor blade 13be which constitutes a final rotor blade row 13e, and a second flow guide 60 which extends radially outward from the first flow guide 50 at an angle different from that of the first flow guide 50.
- the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 is a separation point 52P formed so that the flow of steam S flowing through the diffuser space 26s separates from the axial downstream end 52.
- the first flow guide 50 has a relatively simple configuration, and the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation can be further improved compared to the conventional configuration.
- the axial distance L1 from the axial downstream end 13td of the blade tip 13t of the final stage blade 13be to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 relative to the axis AX may be 20% to 40% of the blade height h of the final stage blade 13be.
- the above configuration (2B) allows the efficiency of the steam turbine 1 to be maintained at a relatively high level during operation at a relatively high load.
- the axial distance L2 from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 to the downstream wall surface (casing downstream end plate 32) that defines the axial downstream edge of the exhaust space 30s within the exhaust casing 30 may be 120% or more and 145% or less of the blade height h.
- the above configuration (3B) makes it possible to further improve the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation compared to the conventional method, and to maintain a relatively high efficiency during operation at a relatively high load.
- the area of a cross section CS1 perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the axial downstream end 52 of the first flow guide 50 may be 140% to 180% of the area of a cross section CS3 perpendicular to the axis AX of the diffuser space 26s at the axial upstream end 29a of the inner diffuser 29.
- the above configuration (4B) makes it possible to further improve the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation compared to conventional methods, and to maintain a relatively high efficiency during operation at a relatively high load.
- the distance L5 from the radially inner end 61 to the radially outer end 62 of the second flow guide 60 may be 25% or more and 75% or less of the radial distance L6 from the axially downstream end 52 of the first flow guide 50 to the radially outer wall surface (casing outer plate 36) that defines the radially outer edge of the exhaust space 30s inside the exhaust casing 30.
- the flow of steam S that forms a vortex in the exhaust space 30s axially upstream of the second flow guide 60 is less likely to affect the main flow of steam S that flows along the first flow guide 50, thereby suppressing pressure loss within the exhaust chamber 25.
- the cross-sectional shape of the first flow guide 50 as seen in a virtual plane extending in the axial and radial directions may have a curved surface that is convex toward the radially inward direction.
- the above configuration (6B) makes it easier for the steam S flowing along the surface 50a of the first flow guide 50 to spread radially outward, thereby reducing the pressure loss of the steam S flowing through the diffuser space 26s.
- the radially outer region 60o of the second flow guide 60 may be curved toward the axial upstream side as it moves radially outward.
- the flow of steam S that forms a vortex in the exhaust space 30s axially upstream of the second flow guide 60 is less likely to affect the main flow of steam S that flows along the first flow guide 50, thereby suppressing pressure loss within the exhaust chamber 25.
- the radially inner end 61 of the second flow guide 60 may be connected to the first flow guide 50 at the axially downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the above configuration (8B) allows the second flow guide 60 to be connected to the first flow guide 50 while suppressing the effect on the main flow of steam S that separates from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the radially inner end 61 of the second flow guide 60 may be connected to the first flow guide 50 axially upstream of the axially downstream end 52 of the first flow guide 50.
- the above configuration (9B) allows the second flow guide 60 to be connected to the first flow guide 50 while suppressing the effect on the main flow of steam S that separates from the axial downstream end 52 of the first flow guide 50.
- a fluid-passing pipe (spray pipe 38) may be provided that is annularly arranged within the axial range from the axial upstream end 51 of the first flow guide 50 to the axial downstream end 52 of the first flow guide 50, radially outward from the first flow guide 50 and radially inward from the radially outer end 62 of the second flow guide 60.
- a steam turbine 1 includes an exhaust chamber 25 of a steam turbine 1 having any of the configurations (1B) to (10B) above, and a steam turbine rotor (turbine rotor 11).
- the above (11B) configuration can further improve the efficiency of the steam turbine 1 during partial load operation compared to conventional configurations.
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Abstract
一実施形態に係る蒸気タービンの排気室は、ディフューザ空間を形成するディフューザと、排気空間を形成する排気ケーシングとを備える。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とを有する。第１フローガイドは、例えば、最終段動翼の翼端の軸線下流側の端部から第１フローガイドの軸線下流側の端部までの軸方向の距離が、最終段動翼の翼高さの２０％以上４５％以下である。
Description
本開示は、蒸気タービンの排気室及び蒸気タービンに関する。
本願は、２０２３年３月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０２３－０４０２０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２３年３月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０２３－０４０２０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
蒸気タービンのタービン車室からの蒸気は、通常、排気室を介して蒸気タービンから排出される。排気室内では、蒸気流れの性状や内部構造物の形状等によって流体損失が生じる。そのため、排気室のディフューザ流路を形成するディフューザの形状は重要である。
例えば特許文献１に記載の蒸気タービンでは、チップフローガイド上半部の端部を下流側に向かって延設することで、ディフューザ長さを従来に比べて長くして、タービン排気損失を低減するようにしている（特許文献１参照）。
例えば特許文献１に記載の蒸気タービンでは、チップフローガイド上半部の端部を下流側に向かって延設することで、ディフューザ長さを従来に比べて長くして、タービン排気損失を低減するようにしている（特許文献１参照）。
排気室内では、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、排気室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。
近年、風力、太陽エネルギー等の再生可能エネルギーの代替により、火力発電プラントでは負荷変動吸収のためのフレキシブルな運転が求められている。このようなフレキシブルな運転を実行する場合、設計点以外での運転、つまり定格運転以外での運転を実行する必要がある。定格運転以外での運転を実行すると、排気室内で剥離や逆流が発生し、排気室内で圧力損失が大きくなり、圧力回復量が低下する。
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、定格運転時だけでなく部分負荷運転時においても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蒸気タービンの排気室、及びこの排気室を備える蒸気タービンを提供することを目的とする。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンの排気室は、
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広がる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、前記ディフューザ空間に連通し、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排気ケーシングと、
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、
前記外側ディフューザは、
前記最終動翼列を構成する最終段動翼の翼端に対向する位置から前記軸線下流側に延在する第１フローガイドと、
前記第１フローガイドとは異なる角度で前記第１フローガイドから前記径方向外側に延在する第２フローガイドと、
を有し、
前記第１フローガイドは、
前記最終段動翼の前記翼端の前記軸線下流側の端部から前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸線に対する軸方向の距離が、前記最終段動翼の翼高さの２０％以上４５％以下であるか、
前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部から前記排気ケーシングの内、前記排気空間の前記軸線下流側の縁を画定する下流側壁面までの前記軸方向の距離が前記翼高さの１００％以上１５０％以下であるか、
前記第１フローガイドの軸線上流側の端部から前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸線に対する径方向の距離が、前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部を始点として前記軸方向に直交する方向に前記径方向内側へ向かって伸ばした垂線と前記内側ディフューザとが交差する交差位置から前記内側ディフューザの前記軸線上流側の端部までの前記径方向の距離の２００％以上３００％以下であるか、
前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部における前記ディフューザ空間の前記軸線に対する垂直な断面の面積が、前記最終動翼列の出口における前記ディフューザ空間の前記軸線に対する垂直な断面の面積の１１０％以上１５０％以下であるか、
の、少なくとも何れか１つの条件を満たす。
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広がる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、前記ディフューザ空間に連通し、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排気ケーシングと、
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、
前記外側ディフューザは、
前記最終動翼列を構成する最終段動翼の翼端に対向する位置から前記軸線下流側に延在する第１フローガイドと、
前記第１フローガイドとは異なる角度で前記第１フローガイドから前記径方向外側に延在する第２フローガイドと、
を有し、
前記第１フローガイドは、
前記最終段動翼の前記翼端の前記軸線下流側の端部から前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸線に対する軸方向の距離が、前記最終段動翼の翼高さの２０％以上４５％以下であるか、
前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部から前記排気ケーシングの内、前記排気空間の前記軸線下流側の縁を画定する下流側壁面までの前記軸方向の距離が前記翼高さの１００％以上１５０％以下であるか、
前記第１フローガイドの軸線上流側の端部から前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸線に対する径方向の距離が、前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部を始点として前記軸方向に直交する方向に前記径方向内側へ向かって伸ばした垂線と前記内側ディフューザとが交差する交差位置から前記内側ディフューザの前記軸線上流側の端部までの前記径方向の距離の２００％以上３００％以下であるか、
前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部における前記ディフューザ空間の前記軸線に対する垂直な断面の面積が、前記最終動翼列の出口における前記ディフューザ空間の前記軸線に対する垂直な断面の面積の１１０％以上１５０％以下であるか、
の、少なくとも何れか１つの条件を満たす。
（２）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンは、
上記（１）の構成の蒸気タービンの排気室と、
前記蒸気タービンロータと、
を備える。
上記（１）の構成の蒸気タービンの排気室と、
前記蒸気タービンロータと、
を備える。
本開示の少なくとも一実施形態によれば、定格運転時だけでなく部分負荷運転時においても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蒸気タービンの排気室、及びこの排気室を備える蒸気タービンを提供できる。
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図１は、一実施形態に係る蒸気タービン１の軸方向に沿った断面を模式的に示す概略図である。
図２は、他の実施形態に係る蒸気タービン１の軸方向に沿った断面を模式的に示す概略図である。
図３は、図１に示す一実施形態に係る蒸気タービン１の要部を拡大した図である。
図４は、図２に示す他の実施形態に係る蒸気タービン１の要部を拡大した図である。
図２は、他の実施形態に係る蒸気タービン１の軸方向に沿った断面を模式的に示す概略図である。
図３は、図１に示す一実施形態に係る蒸気タービン１の要部を拡大した図である。
図４は、図２に示す他の実施形態に係る蒸気タービン１の要部を拡大した図である。
図１から図４に示す蒸気タービン１は、軸流タービンである。
図１から図４に示すように、幾つかの実施形態に係る蒸気タービン１は、軸受６により回転自在に支持され、軸線ＡＸを中心として回転可能なタービンロータ（蒸気タービンロータ）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、を備えている。なお、以下では、この軸線ＡＸの延在方向を軸線方向又は単に軸方向とし、軸線ＡＸを中心とした周方向を単に周方向とし、軸線ＡＸに対する径方向を径方向とする。さらに、この径方向で軸線ＡＸに近づく方向を径方向内側、その反対方向を径方向外側とする。
図１から図４に示すように、幾つかの実施形態に係る蒸気タービン１は、軸受６により回転自在に支持され、軸線ＡＸを中心として回転可能なタービンロータ（蒸気タービンロータ）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、を備えている。なお、以下では、この軸線ＡＸの延在方向を軸線方向又は単に軸方向とし、軸線ＡＸを中心とした周方向を単に周方向とし、軸線ＡＸに対する径方向を径方向とする。さらに、この径方向で軸線ＡＸに近づく方向を径方向内側、その反対方向を径方向外側とする。
タービンロータ１１は、軸線ＡＸを中心として軸線方向に延びるロータ軸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ＡＸを中心として回転可能に軸受６で支持されている。複数の動翼列１３は、軸線方向に並んでいる。各動翼列１３は、いずれも、周方向に並んでいる複数の動翼１３ｂで構成される。
ケーシング２０は、内側ケーシング２１と、排気室２５とを有する。内側ケーシング２１は、軸線ＡＸを中心としてほぼ円錐状の空間を形成し、タービンロータ１１の外周を覆う。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の軸線上流側に配置されている。複数の静翼列１７は、上述したように内側ケーシング２１に固定されている。
排気室２５は、ディフューザ２６と、排気ケーシング３０と、を有する。
ディフューザ２６は、軸線ＡＸ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１３ｅから流出した蒸気Ｓが流入する。なお、最終動翼列１３ｅとは、複数の動翼列１３のうち、最も軸線下流側に配置されている動翼列１３である。なお、最終動翼列１３ｅを構成する複数の動翼１３ｂを最終段動翼１３ｂｅと称する。ディフューザ２６は、ディフューザ空間２６ｓ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）２７と、ディフューザ空間２６ｓ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）２９と、を有する。外側ディフューザ２７は、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がっている。内側ディフューザ２９も、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、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。
排気ケーシング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Ｓ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は、下方排気型の復水蒸気タービンである。なお、本実施形態の蒸気タービン１は、下方排気型の復水蒸気タービンであるため、図１及び図２における紙面下側は鉛直下側であり、図１及び図２における紙面上側は鉛直上側である。
排気ケーシング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ＡＸに対する周方向に広がって、ディフューザ空間２６ｓから流入した蒸気Ｓを排気口３１に導く。排気ケーシング３０は、ケーシング下流側端板３２と、ケーシング上流側端板３４と、ケーシング外周板３６と、を有する。
ケーシング下流側端板３２は、排気空間３０ｓの軸線下流側の縁を画定する。このケーシング下流側端板３２は、径方向の成分を含む方向及び周方向に広がっており、実質的に軸線ＡＸに対して垂直である。ケーシング下流側端板３２で、軸線ＡＸより上側の部分は、ほぼ半円形を成している。一方、ケーシング下流側端板３２で、軸線ＡＸより下側部分は、ほぼ長方形をなしている。但し、このケーシング下流側端板３２には、軸線ＡＸを中心とした円形の開口が形成されている。この円形の開口の縁は、ケーシング下流側端板３２の径方向内側の縁を形成する。このケーシング下流側端板３２の下縁は、排気口３１の縁の一部を形成する。
ケーシング外周板３６は、排気空間３０ｓの径方向外側の縁を画定する。このケーシング外周板３６は、ケーシング下流側端板３２の径方向外側の縁に接続され、軸線方向に広がり且つ軸線ＡＸを中心として周方向に広がっている。このケーシング外周板３６は、上側が半円筒を成すかまぼこ型（ｓｅｍｉ－ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｈａｐｅ）である。このケーシング外周板３６の軸線下流側の縁がケーシング下流側端板３２に接続されている。また、このケーシング外周板３６の下縁は、排気口３１の縁の一部を形成する。
ケーシング上流側端板３４は、排気空間３０ｓの軸線上流側の縁を画定する。ケーシング上流側端板３４は、ディフューザ２６よりも軸線上流側に配置されている。このケーシング上流側端板３４は、内側ケーシング２１の外周面２１ｏから径方向外側に広がっている。このケーシング上流側端板３４は、実質的に軸線ＡＸに対して垂直である。よって、このケーシング上流側端板３４は、軸線方向に間隔をあけてケーシング下流側端板３２と対向している。ケーシング上流側端板３４の下縁は、排気口３１の縁の一部を形成する。このケーシング上流側端板３４の径方向外側の縁のうち、排気口３１の縁を形成する部分を除く部分は、ケーシング外周板３６に接続されている。
図１及び図２に示すように、幾つかの実施形態に係る蒸気タービン１には、動翼１３ｂの冷却のための流体（水）が流通可能な配管であるスプレー配管３８が設けられている。スプレー配管３８は、第１フローガイド５０の軸線上流側の端部５１から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の範囲内であって、第１フローガイド５０よりも径方向外側、且つ、第２フローガイド６０の径方向外側の端部６２よりも径方向内側の領域内に環状に配置されている。
これにより、蒸気の流れへの影響を抑制しつつ、動翼の冷却のための流体が流通可能な配管を配置できる。
なお、図３以降の各図では、スプレー配管３８の記載を省略している。
これにより、蒸気の流れへの影響を抑制しつつ、動翼の冷却のための流体が流通可能な配管を配置できる。
なお、図３以降の各図では、スプレー配管３８の記載を省略している。
（外側ディフューザ２７）
幾つかの実施形態に係る外側ディフューザ２７は、最終動翼列１３ｅを構成する最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔに対向する位置Ｐから軸線下流側に延在する第１フローガイド５０と、第１フローガイド５０とは異なる角度で第１フローガイド５０から径方向外側に延在する第２フローガイド６０と、を有する。
幾つかの実施形態に係る外側ディフューザ２７は、最終動翼列１３ｅを構成する最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔに対向する位置Ｐから軸線下流側に延在する第１フローガイド５０と、第１フローガイド５０とは異なる角度で第１フローガイド５０から径方向外側に延在する第２フローガイド６０と、を有する。
（第１フローガイド５０）
幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０は、図３及び図４によく示すように、軸線上流側の端部５１と、軸線下流側の端部５２とを有し、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がるように形成された部材である。第１フローガイド５０は、軸線上流側の端部５１が内側ケーシング２１に接続されている。
幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０は、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる第１フローガイド５０の断面形状は、径方向内側に向かって凸となる曲面を有している。なお、幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０は、少なくとも一部に軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がる円錐面を有していてもよい。
幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０は、図３及び図４によく示すように、軸線上流側の端部５１と、軸線下流側の端部５２とを有し、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がるように形成された部材である。第１フローガイド５０は、軸線上流側の端部５１が内側ケーシング２１に接続されている。
幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０は、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる第１フローガイド５０の断面形状は、径方向内側に向かって凸となる曲面を有している。なお、幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０は、少なくとも一部に軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がる円錐面を有していてもよい。
幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０では、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２は、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの流れが軸線下流側の端部５２から剥離するように形成された剥離点５２Ｐとなるように形成されている。
例えば図３に示す例では、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２には、第２フローガイド６０の後述する径方向内側の端部６１が接続されている。しかし、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２近傍において第１フローガイド５０の軸線下流側且つ径方向外側に向かって延在する第１フローガイド５０の延在方向と、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１近傍において主として径方向内側に向かって延在する第２フローガイド６０の延在方向との角度差が比較的大きい。また、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる、外側ディフューザ２７のディフューザ空間２６ｓに面する表面の形状は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２近傍から第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１近傍にかけて比較的急峻に変化している。
このような形状を有することで、幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０では、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２は、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの流れが軸線下流側の端部５２から剥離するように形成された剥離点５２Ｐとなるようになっている。剥離点５２Ｐは、ディフューザ空間２６ｓに面している。
なお、実質的にディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの流れが軸線下流側の端部５２から剥離するように形成されていればよいため、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２近傍から第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１近傍にかけて、例えばある程度の大きさの曲率半径を有するＲ部が形成されていてもよい。
例えば図３に示す例では、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２には、第２フローガイド６０の後述する径方向内側の端部６１が接続されている。しかし、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２近傍において第１フローガイド５０の軸線下流側且つ径方向外側に向かって延在する第１フローガイド５０の延在方向と、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１近傍において主として径方向内側に向かって延在する第２フローガイド６０の延在方向との角度差が比較的大きい。また、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる、外側ディフューザ２７のディフューザ空間２６ｓに面する表面の形状は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２近傍から第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１近傍にかけて比較的急峻に変化している。
このような形状を有することで、幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０では、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２は、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの流れが軸線下流側の端部５２から剥離するように形成された剥離点５２Ｐとなるようになっている。剥離点５２Ｐは、ディフューザ空間２６ｓに面している。
なお、実質的にディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの流れが軸線下流側の端部５２から剥離するように形成されていればよいため、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２近傍から第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１近傍にかけて、例えばある程度の大きさの曲率半径を有するＲ部が形成されていてもよい。
（第２フローガイド６０）
幾つかの実施形態に係る第２フローガイド６０は、径方向内側の端部６１と、径方向外側の端部６２とを有し、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、主として径方向に延在する部材である。
図１及び図３に示す第２フローガイド６０では、図３によく示すように、径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２で第１フローガイド５０に接続されている。
図２及び図４に示す第２フローガイド６０では、図４によく示すように、径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線上流側で第１フローガイド５０に接続されている。
幾つかの実施形態に係る第２フローガイド６０は、径方向内側の端部６１と、径方向外側の端部６２とを有し、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、主として径方向に延在する部材である。
図１及び図３に示す第２フローガイド６０では、図３によく示すように、径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２で第１フローガイド５０に接続されている。
図２及び図４に示す第２フローガイド６０では、図４によく示すように、径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線上流側で第１フローガイド５０に接続されている。
幾つかの実施形態に係る第２フローガイド６０では、第２フローガイドにおける径方向内側の領域６０ｉは、軸線ＡＸに対して垂直な方向に延在している。
幾つかの実施形態に係る第２フローガイド６０では、第２フローガイドにおける径方向外側の領域６０ｏは、径方向外側に向かうにつれて軸線上流側に向かうように湾曲している。
すなわち、第２フローガイド６０は、径方向内側の端部６１における軸方向位置、及び該軸方向位置よりも軸線上流側に位置する。
幾つかの実施形態に係る第２フローガイド６０では、第２フローガイドにおける径方向外側の領域６０ｏは、径方向外側に向かうにつれて軸線上流側に向かうように湾曲している。
すなわち、第２フローガイド６０は、径方向内側の端部６１における軸方向位置、及び該軸方向位置よりも軸線上流側に位置する。
（蒸気タービン１の部分負荷運転時の効率向上について）
従来の蒸気タービンでは、部分負荷運転時には、排気室内で剥離や逆流が発生し、排気室内で圧力損失が大きくなり、圧力回復量が低下するという課題があった。
発明者らが鋭意検討した結果、後述する（ａ）から（ｄ）の４つの条件の少なくとも１つを満たすように第１フローガイド５０を構成することで、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、従来の蒸気タービンと比較して部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率の低下を抑制できることが判明した。
図５は、図１及び図３に示した蒸気タービン１において定格運転を行ったときの蒸気Ｓの流れを模式的に示した図である。
図６は、図１及び図３に示した蒸気タービン１において部分負荷運転を行ったときの蒸気Ｓの流れを模式的に示した図である。
図５および図６では、各矢印の向きは蒸気Ｓが流れる方向を表し、各矢印の長さの長短は、蒸気Ｓの流速の大小を表す。
従来の蒸気タービンでは、部分負荷運転時には、排気室内で剥離や逆流が発生し、排気室内で圧力損失が大きくなり、圧力回復量が低下するという課題があった。
発明者らが鋭意検討した結果、後述する（ａ）から（ｄ）の４つの条件の少なくとも１つを満たすように第１フローガイド５０を構成することで、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、従来の蒸気タービンと比較して部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率の低下を抑制できることが判明した。
図５は、図１及び図３に示した蒸気タービン１において定格運転を行ったときの蒸気Ｓの流れを模式的に示した図である。
図６は、図１及び図３に示した蒸気タービン１において部分負荷運転を行ったときの蒸気Ｓの流れを模式的に示した図である。
図５および図６では、各矢印の向きは蒸気Ｓが流れる方向を表し、各矢印の長さの長短は、蒸気Ｓの流速の大小を表す。
発明者らが鋭意検討した結果、後述する（ａ）から（ｄ）の４つの条件の少なくとも１つを満たすように第１フローガイド５０を構成することで、図５に示すように定格運転時には第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れが自由噴流的な流れとなって、あたかも第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線下流側にディフューザが存在するのと同様の効果が得られることが判明した。これにより、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持できることが判明した。
また、発明者らが鋭意検討した結果、後述する（ａ）から（ｄ）の４つの条件の少なくとも１つを満たすように第１フローガイド５０を構成することで、図６に示すように部分負荷運転時には、第１フローガイド５０の表面５０ａに沿って流れる蒸気Ｓの流れがコアンダ効果によって第１フローガイド５０の表面５０ａ近傍において比較的流速が大きい流れが発生することが抑制されることが判明した。発明者らが鋭意検討した結果、コアンダ効果によって第１フローガイド５０の表面５０ａ近傍において比較的流速が大きい流れが発生すると、この蒸気Ｓの流れを境に排気空間３０ｓを軸線上流側の領域と軸線下流側の領域とに分断してしまって、排気空間３０ｓにおける圧力回復が抑制されてしまうことが判明した。したがって、コアンダ効果による第１フローガイド５０の表面５０ａ近傍における比較的流速が大きい流れの発生を抑制することで、部分負荷運転時において排気空間３０ｓにおける圧力回復量を大きくすることができることが判明した。
図７は、後述する条件（ａ）、（ｂ）について説明するための図である。
図８は、後述する条件（ｃ）について説明するための図である。
図９は、後述する条件（ｄ）について説明するための図である。
図１から図４に示した幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０において、何れか１つを満たすことが望まれる（ａ）から（ｄ）の４つの条件は、次の通りである。
（ａ）最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離Ｌ１が、最終段動翼１３ｂｅの翼高さｈの２０％以上４５％以下である。
図８は、後述する条件（ｃ）について説明するための図である。
図９は、後述する条件（ｄ）について説明するための図である。
図１から図４に示した幾つかの実施形態に係る第１フローガイド５０において、何れか１つを満たすことが望まれる（ａ）から（ｄ）の４つの条件は、次の通りである。
（ａ）最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離Ｌ１が、最終段動翼１３ｂｅの翼高さｈの２０％以上４５％以下である。
（ｂ）第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの軸線下流側の縁を画定する下流側壁面（ケーシング下流側端板３２）までの軸方向の距離Ｌ２が翼高さｈの１００％以上１５０％以下である。
（ｃ）第１フローガイド５０の軸線上流側の端部５１から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの径方向の距離Ｌ３が、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２を始点として軸方向に直交する方向に径方向内側へ向かって伸ばした垂線（下流側垂線）Ｌｐｅ１と内側ディフューザ２９とが交差する交差位置（下流側交差位置）Ｐ１から内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａまでの径方向の距離Ｌ４の２００％以上３００％以下である。
（ｄ）第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な環状の断面ＣＳ１の面積が、最終動翼列１３ｅの出口におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な環状の断面ＣＳ２の面積の１１０％以上１５０％以下である。
したがって、幾つかの実施形態に係る排気室２５によれば、比較的簡素な構成を有する第１フローガイド５０によって、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率の低下を抑制できる。
また、幾つかの実施形態に係る排気室２５を備える蒸気タービン１によれば、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率の低下を抑制できる。
幾つかの実施形態に係る排気室２５は、さらに以下の特徴を有していてもよい。
例えば幾つかの実施形態に係る排気室２５では、上述したように第１フローガイド５０は、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる第１フローガイド５０の断面形状は、径方向内側に向かって凸となる曲面を有していてもよい。
これにより、第１フローガイド５０の表面５０ａに沿って流れる蒸気Ｓが径方向外側に広がっていき易くなるので、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの圧力損失を低減できる。
例えば幾つかの実施形態に係る排気室２５では、上述したように第１フローガイド５０は、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる第１フローガイド５０の断面形状は、径方向内側に向かって凸となる曲面を有していてもよい。
これにより、第１フローガイド５０の表面５０ａに沿って流れる蒸気Ｓが径方向外側に広がっていき易くなるので、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの圧力損失を低減できる。
例えば幾つかの実施形態に係る排気室２５では、図７に示すように、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１から径方向外側の端部６２までの距離Ｌ５は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの径方向外側の縁を画定する径方向外側壁面（ケーシング外周板３６）までの径方向の距離Ｌ６の２５％以上７５％以下であるとよい。
これにより、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
これにより、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
幾つかの実施形態に係る排気室２５では、第２フローガイド６０における径方向外側の領域６０ｏは、径方向外側に向かうにつれて軸線上流側に向かうように湾曲しているとよい。
これにより、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
これにより、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
幾つかの実施形態に係る排気室２５では、図１及び図３に示すように、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２で第１フローガイド５０に接続されていてもよい。
これにより、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
これにより、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
幾つかの実施形態に係る排気室２５では、図２及び図４に示すように、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線上流側で第１フローガイド５０に接続されていてもよい。
これにより、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
これにより、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
本開示は上述した実施形態や後述する実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態や後述する実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１Ａ）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン１の排気室２５は、軸線ＡＸを中心として回転する蒸気タービンロータ（タービンロータ１１）の最終動翼列１３ｅから流出した蒸気Ｓが流入し、軸線ＡＸに対して環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に軸線ＡＸに対する径方向外側に広がるディフューザ空間２６ｓを形成するディフューザ２６と、径方向外側に向かって開口する排気口３１を有し、ディフューザ空間２６ｓに連通し、軸線ＡＸに対する周方向に広がって、ディフューザ空間２６ｓから流入した蒸気Ｓを排気口３１に導く排気空間３０ｓを形成する排気ケーシング３０と、を備える。ディフューザ２６は、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの径方向外側の縁を画定する外側ディフューザ２７と、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する径方向内側の縁を画定する内側ディフューザ２９と、を有する。外側ディフューザ２７は、最終動翼列１３ｅを構成する最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔに対向する位置Ｐから軸線下流側に延在する第１フローガイド５０と、第１フローガイド５０とは異なる角度で第１フローガイド５０から径方向外側に延在する第２フローガイド６０と、を有する。
第１フローガイド５０は、以下の少なくとも何れか１つの条件を満たす。
最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸線ＡＸに対する軸方向の距離Ｌ１が、最終段動翼１３ｂｅの翼高さｈの２０％以上４５％以下である。
第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの軸線下流側の縁を画定する下流側壁面（ケーシング下流側端板３２）までの軸方向の距離Ｌ２が翼高さｈの１００％以上１５０％以下である。
第１フローガイド５０の軸線上流側の端部５１から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸線ＡＸに対する径方向の距離Ｌ３が、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２を始点として軸方向に直交する方向に径方向内側へ向かって伸ばした垂線（下流側垂線Ｌｐｅ１）と内側ディフューザ２９とが交差する交差位置（下流側交差位置Ｐ１）から内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａまでの径方向の距離Ｌ４の２００％以上３００％以下である。
第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な断面ＣＳ１の面積が、最終動翼列１３ｅの出口におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な断面ＣＳ２の面積の１１０％以上１５０％以下である。
（１Ａ）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン１の排気室２５は、軸線ＡＸを中心として回転する蒸気タービンロータ（タービンロータ１１）の最終動翼列１３ｅから流出した蒸気Ｓが流入し、軸線ＡＸに対して環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に軸線ＡＸに対する径方向外側に広がるディフューザ空間２６ｓを形成するディフューザ２６と、径方向外側に向かって開口する排気口３１を有し、ディフューザ空間２６ｓに連通し、軸線ＡＸに対する周方向に広がって、ディフューザ空間２６ｓから流入した蒸気Ｓを排気口３１に導く排気空間３０ｓを形成する排気ケーシング３０と、を備える。ディフューザ２６は、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの径方向外側の縁を画定する外側ディフューザ２７と、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する径方向内側の縁を画定する内側ディフューザ２９と、を有する。外側ディフューザ２７は、最終動翼列１３ｅを構成する最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔに対向する位置Ｐから軸線下流側に延在する第１フローガイド５０と、第１フローガイド５０とは異なる角度で第１フローガイド５０から径方向外側に延在する第２フローガイド６０と、を有する。
第１フローガイド５０は、以下の少なくとも何れか１つの条件を満たす。
最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸線ＡＸに対する軸方向の距離Ｌ１が、最終段動翼１３ｂｅの翼高さｈの２０％以上４５％以下である。
第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの軸線下流側の縁を画定する下流側壁面（ケーシング下流側端板３２）までの軸方向の距離Ｌ２が翼高さｈの１００％以上１５０％以下である。
第１フローガイド５０の軸線上流側の端部５１から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸線ＡＸに対する径方向の距離Ｌ３が、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２を始点として軸方向に直交する方向に径方向内側へ向かって伸ばした垂線（下流側垂線Ｌｐｅ１）と内側ディフューザ２９とが交差する交差位置（下流側交差位置Ｐ１）から内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａまでの径方向の距離Ｌ４の２００％以上３００％以下である。
第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な断面ＣＳ１の面積が、最終動翼列１３ｅの出口におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な断面ＣＳ２の面積の１１０％以上１５０％以下である。
上記（１Ａ）の構成によれば、比較的簡素な構成を有する第１フローガイド５０によって、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率の低下を抑制できる。
（２Ａ）幾つかの実施形態では、上記（１Ａ）の構成において、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる第１フローガイド５０の断面形状は、径方向内側に向かって凸となる曲面を有していてもよい。
上記（２Ａ）の構成によれば、第１フローガイド５０の表面５０ａに沿って流れる蒸気Ｓが径方向外側に広がっていき易くなるので、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの圧力損失を低減できる。
（３Ａ）幾つかの実施形態では、上記（１Ａ）又は（２Ａ）の構成において、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１から径方向外側の端部６２までの距離Ｌ５は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの径方向外側の縁を画定する径方向外側壁面（ケーシング外周板３６）までの径方向の距離Ｌ６の２５％以上７５％以下であるとよい。
上記（３Ａ）の構成によれば、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
（４Ａ）幾つかの実施形態では、上記（１Ａ）乃至（３Ａ）の何れかの構成において、第２フローガイド６０における径方向外側の領域６０ｏは、径方向外側に向かうにつれて軸線上流側に向かうように湾曲しているとよい。
上記（４Ａ）の構成によれば、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
（５Ａ）幾つかの実施形態では、上記（１Ａ）乃至（４Ａ）の何れかの構成において、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２で第１フローガイド５０に接続されていてもよい。
上記（５Ａ）の構成によれば、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
（６Ａ）幾つかの実施形態では、上記（１Ａ）乃至（４Ａ）の何れかの構成において、第２フローガイドの６０径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線上流側で第１フローガイド５０に接続されていてもよい。
上記（６Ａ）の構成によれば、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
（７Ａ）幾つかの実施形態では、上記（１Ａ）乃至（６Ａ）の何れかの構成において、第１フローガイド５０の軸線上流側の端部５１から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の範囲内であって、第１フローガイド５０よりも径方向外側、且つ、第２フローガイド６０の径方向外側の端部６２よりも径方向内側の領域内に環状に配置された、流体が流通可能な配管（スプレー配管３８）、を備えていてもよい。
上記（７Ａ）の構成によれば、蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ、流体が流通可能な配管を配置できる。
（８Ａ）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン１は、上記（１Ａ）乃至（７Ａ）の何れかの構成の蒸気タービン１の排気室２５と、蒸気タービンロータ（タービンロータ１１）と、を備える。
上記（８Ａ）の構成によれば、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率の低下を抑制できる。
上述した実施形態に関し、発明者らがさらに検討した結果、以下で説明する条件（ｅ）を含む各条件を満たすようにすると、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できることが判明した。
例えば、図１から図４に示した幾つかの実施形態に係るディフューザ２６を以下の条件（ｅ）を満たすように構成することで、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できることが判明した。
例えば、図１から図４に示した幾つかの実施形態に係るディフューザ２６を以下の条件（ｅ）を満たすように構成することで、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できることが判明した。
ここで、図８に示すように、内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａを始点として軸方向に直交する方向に径方向外側へ向かって伸ばした垂線（上流側垂線）Ｌｐｅ２と第１フローガイド５０とが交差する交差位置（上流側交差位置）Ｐ２から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの径方向の距離を距離Ｌ８とする。なお、上流側垂線Ｌｐｅ２を規定する内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａは、内側ディフューザ２９のディフューザ空間２６ｓに面した表面の端部である。距離Ｌ８を規定する上流側交差位置Ｐ２、及び第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２は、第１フローガイド５０のディフューザ空間２６ｓに面した表面に位置する。また、距離Ｌ１から距離Ｌ３、距離Ｌ５から距離Ｌ７を規定する第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２も、第１フローガイド５０のディフューザ空間２６ｓに面した表面に位置する。
なお、距離Ｌ４は上述したように、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２を始点として軸方向に直交する方向に径方向内側へ向かって伸ばした垂線（下流側垂線）Ｌｐｅ１と内側ディフューザ２９とが交差する下流側交差位置Ｐ１から内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａまでの前記径方向の距離である。なお、下流側垂線Ｌｐｅ１を規定する第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２も、第１フローガイド５０のディフューザ空間２６ｓに面した表面に位置する。距離Ｌ４を規定する下流側交差位置Ｐ１は、内側ディフューザ２９のディフューザ空間２６ｓに面した表面に位置する。距離Ｌ４を規定する内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａは、内側ディフューザ２９のディフューザ空間２６ｓに面した表面の端部である。
上流側交差位置Ｐ２から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離を距離Ｌ７とする。
なお、距離Ｌ７は、上流側垂線Ｌｐｅ２から下流側垂線Ｌｐｅ１までの軸方向の距離でもある。
また、上流側垂線Ｌｐｅ２、及び、下流側垂線Ｌｐｅ１は、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば図８における紙面）に表れる垂線である。
上流側交差位置Ｐ２から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離を距離Ｌ７とする。
なお、距離Ｌ７は、上流側垂線Ｌｐｅ２から下流側垂線Ｌｐｅ１までの軸方向の距離でもある。
また、上流側垂線Ｌｐｅ２、及び、下流側垂線Ｌｐｅ１は、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば図８における紙面）に表れる垂線である。
条件（ｅ）は以下の通りである。
（ｅ）距離Ｌ８から距離Ｌ４を減じた値（Ｌ８－Ｌ４）は、距離Ｌ７の３５％以上７０％以下、すなわち、３５％≦｛（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７｝≦７０％、である。
（ｅ）距離Ｌ８から距離Ｌ４を減じた値（Ｌ８－Ｌ４）は、距離Ｌ７の３５％以上７０％以下、すなわち、３５％≦｛（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７｝≦７０％、である。
これにより、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できる。
以下、条件（ｅ）を満たすことで定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できる理由について説明する。
図１０は、上流側交差位置Ｐ２と第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２とを結ぶ線分が軸線方向に対してなす角度α、及び、内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａと下流側交差位置Ｐ１とを結ぶ線分が軸線方向に対してなす角度βについて説明するための図である。
以下、条件（ｅ）を満たすことで定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持しつつ、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できる理由について説明する。
図１０は、上流側交差位置Ｐ２と第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２とを結ぶ線分が軸線方向に対してなす角度α、及び、内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａと下流側交差位置Ｐ１とを結ぶ線分が軸線方向に対してなす角度βについて説明するための図である。
ここで、角度αと角度βとの角度差（α－β）は、ディフューザ２６の内、第１フローガイド５０と内側ディフューザ２９との開き角θに相当する角度である。
一般的に蒸気タービンの最終動翼列１３ｅ以降に設けるディフューザ（以下、単にディフューザと称する）では、開き角θを大きくしてしまうと、特に蒸気タービンの比較的高負荷での運転時に蒸気がディフューザから剥離してしまう。そのため、ディフューザの開き角θはあまり大きくしない。
一般的に蒸気タービンの最終動翼列１３ｅ以降に設けるディフューザ（以下、単にディフューザと称する）では、開き角θを大きくしてしまうと、特に蒸気タービンの比較的高負荷での運転時に蒸気がディフューザから剥離してしまう。そのため、ディフューザの開き角θはあまり大きくしない。
例えば定格運転時のように比較的高負荷での運転時には、例えば図５に示すように第１フローガイド５０と内側ディフューザ２９との間のディフューザ空間２６ｓ内の全領域にわたって蒸気Ｓが流れるようになる。しかし、比較的低負荷での運転時には、例えば図６において破線で囲んだ領域Ｒｃのように、軸方向下流側において径方向外側から径方向内側に向かって戻るように流れる循環流が発生する。そのため、最終動翼列１３ｅからディフューザ空間２６ｓ内に流入した蒸気Ｓは、この循環流の影響を受けて、領域Ｒｃよりも軸方向上流側の領域を流れることとなる。
したがって、開き角θを大きくすることで最終動翼列１３ｅからディフューザ空間２６ｓ内に流入した蒸気Ｓをより流れ易くすることができる。
したがって、開き角θを大きくすることで最終動翼列１３ｅからディフューザ空間２６ｓ内に流入した蒸気Ｓをより流れ易くすることができる。
ただし、第１フローガイド５０が上記剥離点５２Ｐを有していない場合、上述した実施形態において説明したように第１フローガイド５０の表面５０ａに沿って流れる蒸気Ｓの流れがコアンダ効果によって第１フローガイド５０の表面５０ａ近傍において比較的流速が大きい流れが発生し、この蒸気Ｓの流れを境に排気空間３０ｓを軸線上流側の領域と軸線下流側の領域とに分断してしまって、排気空間３０ｓにおける圧力回復が抑制されてしまう。
そこで、幾つかの実施形態では、第１フローガイド５０の表面５０ａから蒸気Ｓの剥離を促して上述したコアンダ効果を低減するするために第１フローガイド５０に上記剥離点５２Ｐを設け、開き角θを大きくすることとした。
ここで、開き角θを大きくすることについてさらに説明する。上述したように開き角θは、角度αと角度βとの角度差（α－β）に相当する。この角度差（α－β）は大きくなるほど、ｔａｎα、すなわちＬ８／Ｌ７と、ｔａｎβ、すなわちＬ４／Ｌ７との差ｔａｎα－ｔａｎβ、すなわち（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７が大きくなる。そこで、ｔａｎα－ｔａｎβ、すなわち（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７を開き角θの大きさの指標として用いることができる。
したがって、上述した条件（ｅ）は、開き角θの大きさについての条件である。
したがって、上述した条件（ｅ）は、開き角θの大きさについての条件である。
このように、幾つかの実施形態に係る排気室２５では、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２は剥離点５２Ｐである。幾つかの実施形態に係る排気室２５では、ディフューザ２６を上記条件（ｅ）を満たすように構成している。
これにより、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できる。
これにより、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できる。
上記条件（ｅ）における（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の物理的意味は、上述したようにディフューザの開き角θであり、ディフューザのエリア比（すなわちディフューザの上流側の流路面積と下流側の流路面積との比）と、長さ比（すなわちディフューザの長さと代表長さとの比）を代表する量である。
上記条件（ｅ）における（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の数値範囲は、蒸気Ｓが第１フローガイド５０の表面５０ａから剥離しないように設定されている。（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７は、蒸気Ｓが第１フローガイド５０の表面５０ａから剥離しない範囲で大きい方がよい。
（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の数値範囲の内、上限値である７０％は、上述したように蒸気Ｓが第１フローガイド５０の表面５０ａから剥離しないように設定されたものである。すなわち、Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７が距離Ｌ７の７０％を超えると、蒸気Ｓが第１フローガイド５０の表面５０ａから剥離する可能性が比較的急激に高まる。
（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の数値範囲の内、上限値である７０％は、上述したように蒸気Ｓが第１フローガイド５０の表面５０ａから剥離しないように設定されたものである。すなわち、Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７が距離Ｌ７の７０％を超えると、蒸気Ｓが第１フローガイド５０の表面５０ａから剥離する可能性が比較的急激に高まる。
また、上記条件（ｅ）における（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の下限値である３５％は、第１フローガイド５０と内側ディフューザ２９との間のディフューザ空間２６ｓにおけるディフューザ効果の発現に必要な数値の下限値である。（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７が距離Ｌ７の３５％を下回ると、第１フローガイド５０によって蒸気Ｓの流れが径方向外側に向かわないように拘束する効果が高まってしまい、ディフューザ効果を発現できなくなるおそれがある。
なお、蒸気タービン１の効率の観点から、（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の数値範囲は、距離Ｌ７の４０％以上６０％以下であるとさらに良い。
（距離Ｌ１について）
なお、開き角θを大きくしてしまうと、比較的高負荷での運転時に蒸気がディフューザから剥離して蒸気タービン１の効率が大きく損なわれるおそれがある。
そこで、幾つかの実施形態では、最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離Ｌ１を比較的短くすることとした。
これにより、図５に示すように定格運転時には第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れが自由噴流的な流れとなって、あたかも第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線下流側にディフューザが存在するのと同様の効果が得られる。よって、上記距離Ｌ１を比較的短くしても、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持できる。
なお、開き角θを大きくしてしまうと、比較的高負荷での運転時に蒸気がディフューザから剥離して蒸気タービン１の効率が大きく損なわれるおそれがある。
そこで、幾つかの実施形態では、最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離Ｌ１を比較的短くすることとした。
これにより、図５に示すように定格運転時には第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れが自由噴流的な流れとなって、あたかも第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線下流側にディフューザが存在するのと同様の効果が得られる。よって、上記距離Ｌ１を比較的短くしても、定格運転時における蒸気タービン１の効率を維持できる。
具体的には、上記条件（ｅ）を満たす場合には、幾つかの実施形態では、最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離Ｌ１は、最終段動翼１３ｂｅの翼高さｈの２０％以上４０％以下であるとよい。
これにより、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
これにより、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
距離Ｌ１の物理的意味は、ディフューザの長さである。距離Ｌ１は短いことが望まれる。
距離Ｌ１は、上述した条件（ｅ）の（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の数値範囲と関連し、短い距離で、剥離を起こさない範囲内で十分な面積比を取ることが望ましい。
距離Ｌ１の下限値であるの２０％は、このような観点から設定された値である。
距離Ｌ１は、上述した条件（ｅ）の（Ｌ８－Ｌ４）／Ｌ７の数値範囲と関連し、短い距離で、剥離を起こさない範囲内で十分な面積比を取ることが望ましい。
距離Ｌ１の下限値であるの２０％は、このような観点から設定された値である。
ディフューザで蒸気Ｓの剥離が生じると、ディフューザの有効面積が小さくなってしまう。
距離Ｌ１が長いとディフューザの壁面と蒸気Ｓの流れとが接する距離が長くなり、ディフューザの壁面と蒸気Ｓの流れとの摩擦損失が大きくなってしまう。
距離Ｌ１の上限値であるの４０％は、このような観点から設定された値である。
距離Ｌ１が長いとディフューザの壁面と蒸気Ｓの流れとが接する距離が長くなり、ディフューザの壁面と蒸気Ｓの流れとの摩擦損失が大きくなってしまう。
距離Ｌ１の上限値であるの４０％は、このような観点から設定された値である。
なお、蒸気タービン１の効率の観点から、距離Ｌ１の数値範囲は、最終段動翼１３ｂｅの翼高さｈの３０％以上４０％以下であるとさらに良い。
（距離Ｌ２について）
上述した距離Ｌ２の物理的意味は、ディフューザの出口長さに相当するパラメータである。距離Ｌ２は、できるだけを大きくすることが望ましい。
上述した長さ比との兼ね合いで、ディフューザ内で蒸気Ｓの剥離が発生しない程度にディフューザの有効面積を確保することが望ましい。
距離Ｌ２は、上述したように大きい方がよいが、大きすぎるとディフューザ内で蒸気Ｓの剥離が発生してディフューザの有効面積が小さくなってしまう。
また、距離Ｌ２が小さすぎるとディフューザとして機能しなくなってしまう。
上述した距離Ｌ２の物理的意味は、ディフューザの出口長さに相当するパラメータである。距離Ｌ２は、できるだけを大きくすることが望ましい。
上述した長さ比との兼ね合いで、ディフューザ内で蒸気Ｓの剥離が発生しない程度にディフューザの有効面積を確保することが望ましい。
距離Ｌ２は、上述したように大きい方がよいが、大きすぎるとディフューザ内で蒸気Ｓの剥離が発生してディフューザの有効面積が小さくなってしまう。
また、距離Ｌ２が小さすぎるとディフューザとして機能しなくなってしまう。
このような観点から、上記条件（ｅ）を満たす場合には、距離Ｌ２は、翼高さｈの１２０％以上１４５％以下であるとよい。
これにより、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できるとともに、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
これにより、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できるとともに、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
なお、蒸気タービン１の効率の観点から、距離Ｌ２の数値範囲は、翼高さｈの１３０％以上１４０％以下であるとさらに良い。
（ディフューザ空間２６ｓの軸方向に直交する断面の面積について）
内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａおけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な環状の断面を断面ＣＳ３とする。なお、上述した断面ＣＳ２は、最終動翼列１３ｅの出口におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な環状の断面であるが、断面ＣＳ３と断面ＣＳ２との軸方向位置は極めて接近しているため、図９においては同一箇所に図示している。なお、断面ＣＳ３を規定する内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａは、内側ディフューザ２９のディフューザ空間２６ｓに面した表面の端部である。
内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａおけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な環状の断面を断面ＣＳ３とする。なお、上述した断面ＣＳ２は、最終動翼列１３ｅの出口におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な環状の断面であるが、断面ＣＳ３と断面ＣＳ２との軸方向位置は極めて接近しているため、図９においては同一箇所に図示している。なお、断面ＣＳ３を規定する内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａは、内側ディフューザ２９のディフューザ空間２６ｓに面した表面の端部である。
上記条件（ｅ）を満たす場合には、上述した断面ＣＳ１の面積、すなわち第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な環状の断面ＣＳ１の面積は、上記断面ＣＳ３の１４０％以上１８０％以下であるとよい。
上記の「１４０％以上１８０％以下」の範囲は、ディフューザ２６内で蒸気Ｓの剥離が発生しないように設定された範囲である。
これにより、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できるとともに、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
なお、断面ＣＳ１を規定する第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２も、第１フローガイド５０のディフューザ空間２６ｓに面した表面に位置する。
上記の「１４０％以上１８０％以下」の範囲は、ディフューザ２６内で蒸気Ｓの剥離が発生しないように設定された範囲である。
これにより、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できるとともに、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
なお、断面ＣＳ１を規定する第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２も、第１フローガイド５０のディフューザ空間２６ｓに面した表面に位置する。
なお、蒸気タービン１の効率の観点から、上記断面ＣＳ１の面積は、上記断面ＣＳ３の１５５％以上１６５％以下であるとさらに良い。
（距離Ｌ５と距離Ｌ６について）
第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１から径方向外側の端部６２までの距離Ｌ５は、長すぎると第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓに蒸気Ｓが供給され難くなってしまう。しかし、距離Ｌ５が短すぎると、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし易くなるので、排気室２５内の圧力損失が増加してしまう。
第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１から径方向外側の端部６２までの距離Ｌ５は、長すぎると第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓに蒸気Ｓが供給され難くなってしまう。しかし、距離Ｌ５が短すぎると、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし易くなるので、排気室２５内の圧力損失が増加してしまう。
このような観点から、上記条件（ｅ）を満たす場合には、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１から径方向外側の端部６２までの距離Ｌ５は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの径方向外側の縁を画定する径方向外側壁面（ケーシング外周板３６）までの径方向の距離Ｌ６の２５％以上７５％以下であるとよい。
これにより、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
これにより、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１Ｂ）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン１の排気室２５は、軸線ＡＸを中心として回転する蒸気タービンロータ（タービンロータ１１）の最終動翼列１３ｅから流出した蒸気Ｓが流入し、軸線ＡＸに対して環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に軸線ＡＸに対する径方向外側に広がるディフューザ空間２６ｓを形成するディフューザ２６と、径方向外側に向かって開口する排気口３１を有し、ディフューザ空間２６ｓに連通し、軸線ＡＸに対する周方向に広がって、ディフューザ空間２６ｓから流入した蒸気Ｓを排気口３１に導く排気空間３０ｓを形成する排気ケーシング３０と、を備える。ディフューザ２６は、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの径方向外側の縁を画定する外側ディフューザ２７と、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する径方向内側の縁を画定する内側ディフューザ２９と、を有する。外側ディフューザ２７は、最終動翼列１３ｅを構成する最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔに対向する位置Ｐから軸線下流側に延在する第１フローガイド５０と、第１フローガイド５０とは異なる角度で第１フローガイド５０から径方向外側に延在する第２フローガイド６０と、を有する。
第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２は、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの流れが軸線下流側の端部５２から剥離するように形成された剥離点５２Ｐである。内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａを始点として軸線ＡＸに対する軸方向に直交する方向に径方向外側へ向かって伸ばした上流側垂線Ｌｐｅ２と第１フローガイド５０とが交差する上流側交差位置Ｐ２から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸線ＡＸに対する径方向の距離Ｌ８、から、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２を始点として軸方向に直交する方向に径方向内側へ向かって伸ばした下流側垂線Ｌｐｅ１と内側ディフューザ２９とが交差する下流側交差位置Ｐ１から内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａまでの径方向の距離Ｌ４、を減じた値は、上流側交差位置Ｐ２から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離Ｌ７の３５％以上７０％以下である。
（１Ｂ）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン１の排気室２５は、軸線ＡＸを中心として回転する蒸気タービンロータ（タービンロータ１１）の最終動翼列１３ｅから流出した蒸気Ｓが流入し、軸線ＡＸに対して環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に軸線ＡＸに対する径方向外側に広がるディフューザ空間２６ｓを形成するディフューザ２６と、径方向外側に向かって開口する排気口３１を有し、ディフューザ空間２６ｓに連通し、軸線ＡＸに対する周方向に広がって、ディフューザ空間２６ｓから流入した蒸気Ｓを排気口３１に導く排気空間３０ｓを形成する排気ケーシング３０と、を備える。ディフューザ２６は、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの径方向外側の縁を画定する外側ディフューザ２７と、軸線ＡＸに対する垂直な断面が環状を成し、軸線下流側に向うに連れて次第に径方向外側に向かって広がり、ディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する径方向内側の縁を画定する内側ディフューザ２９と、を有する。外側ディフューザ２７は、最終動翼列１３ｅを構成する最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔに対向する位置Ｐから軸線下流側に延在する第１フローガイド５０と、第１フローガイド５０とは異なる角度で第１フローガイド５０から径方向外側に延在する第２フローガイド６０と、を有する。
第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２は、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの流れが軸線下流側の端部５２から剥離するように形成された剥離点５２Ｐである。内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａを始点として軸線ＡＸに対する軸方向に直交する方向に径方向外側へ向かって伸ばした上流側垂線Ｌｐｅ２と第１フローガイド５０とが交差する上流側交差位置Ｐ２から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸線ＡＸに対する径方向の距離Ｌ８、から、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２を始点として軸方向に直交する方向に径方向内側へ向かって伸ばした下流側垂線Ｌｐｅ１と内側ディフューザ２９とが交差する下流側交差位置Ｐ１から内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａまでの径方向の距離Ｌ４、を減じた値は、上流側交差位置Ｐ２から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の距離Ｌ７の３５％以上７０％以下である。
上記（１Ｂ）の構成によれば、比較的簡素な構成を有する第１フローガイド５０によって、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できる。
（２Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）の構成において、最終段動翼１３ｂｅの翼端１３ｔの軸線下流側の端部１３ｔｄから第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸線ＡＸに対する軸方向の距離Ｌ１は、最終段動翼１３ｂｅの翼高さｈの２０％以上４０％以下であるとよい。
上記（２Ｂ）の構成によれば、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
（３Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）又は（２Ｂ）の構成において、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの軸線下流側の縁を画定する下流側壁面（ケーシング下流側端板３２）までの軸方向の距離Ｌ２は、翼高さｈの１２０％以上１４５％以下であるとよい。
上記（３Ｂ）の構成によれば、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できるとともに、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
（４Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）乃至（３Ｂ）の何れかの構成において、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２におけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な断面ＣＳ１の面積は、内側ディフューザ２９の軸線上流側の端部２９ａおけるディフューザ空間２６ｓの軸線ＡＸに対する垂直な断面ＣＳ３の面積の１４０％以上１８０％以下であるとよい。
上記（４Ｂ）の構成によれば、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できるとともに、比較的高負荷での運転時における蒸気タービン１の効率を比較的高い効率に維持できる。
（５Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）乃至（４Ｂ）の何れかの構成において、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１から径方向外側の端部６２までの距離Ｌ５は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から排気ケーシング３０の内、排気空間３０ｓの径方向外側の縁を画定する径方向外側壁面（ケーシング外周板３６）までの径方向の距離Ｌ６の２５％以上７５％以下であるとよい。
上記（５Ｂ）の構成によれば、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
（６Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）乃至（５Ｂ）の何れかの構成において、軸方向及び径方向に延在する仮想的な平面（例えば、図１から図４における紙面）に表れる第１フローガイド５０の断面形状は、径方向内側に向かって凸となる曲面を有していてもよい。
上記（６Ｂ）の構成によれば、第１フローガイド５０の表面５０ａに沿って流れる蒸気Ｓが径方向外側に広がっていき易くなるので、ディフューザ空間２６ｓを流れる蒸気Ｓの圧力損失を低減できる。
（７Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）乃至（６Ｂ）の何れかの構成において、第２フローガイド６０における径方向外側の領域６０ｏは、径方向外側に向かうにつれて軸線上流側に向かうように湾曲しているとよい。
上記（７Ｂ）の構成によれば、第１フローガイド５０に沿って流れる蒸気Ｓの主たる流れに対して、第２フローガイド６０よりも軸線上流側の排気空間３０ｓにおいて渦を形成する蒸気Ｓの流れが影響を及ぼし難くなるので、排気室２５内の圧力損失を抑制できる。
（８Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）乃至（７Ｂ）の何れかの構成において、第２フローガイド６０の径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２で第１フローガイド５０に接続されていてもよい。
上記（８Ｂ）の構成によれば、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
（９Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）乃至（７Ｂ）の何れかの構成において、第２フローガイドの６０径方向内側の端部６１は、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２よりも軸線上流側で第１フローガイド５０に接続されていてもよい。
上記（９Ｂ）の構成によれば、第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２から剥離した主たる蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ第１フローガイド５０に第２フローガイド６０を接続できる。
（１０Ｂ）幾つかの実施形態では、上記（１Ｂ）乃至（９Ｂ）の何れかの構成において、第１フローガイド５０の軸線上流側の端部５１から第１フローガイド５０の軸線下流側の端部５２までの軸方向の範囲内であって、第１フローガイド５０よりも径方向外側、且つ、第２フローガイド６０の径方向外側の端部６２よりも径方向内側の領域内に環状に配置された、流体が流通可能な配管（スプレー配管３８）、を備えていてもよい。
上記（１０Ｂ）の構成によれば、蒸気Ｓの流れへの影響を抑制しつつ、流体が流通可能な配管を配置できる。
（１１Ｂ）本開示の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン１は、上記（１Ｂ）乃至（１０Ｂ）の何れかの構成の蒸気タービン１の排気室２５と、蒸気タービンロータ（タービンロータ１１）と、を備える。
上記（１１Ｂ）の構成によれば、部分負荷運転時における蒸気タービン１の効率を従来よりも一層向上できる。
１ 蒸気タービン
１１ タービンロータ（蒸気タービンロータ）
１３ 動翼列
１３ｂ 動翼
１３ｂｅ 最終段動翼
１３ｅ 最終動翼列
１３ｔ 翼端
１３ｔｄ 端部
２０ ケーシング
２１ 内側ケーシング
２５ 排気室
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（スチームガイド、フローガイド）
２９ 内側ディフューザ（ベアリングコーン）
２９ａ 端部
３０ 排気ケーシング
３０ｓ 排気空間
３１ 排気口
３２ ケーシング下流側端板
３６ ケーシング外周板
３８ スプレー配管
５０ 第１フローガイド
５０ａ 表面
５１ 端部
５２ 端部
６０ 第２フローガイド
６０ｉ 領域
６０ｏ 領域
６１ 端部
６２ 端部
１１ タービンロータ（蒸気タービンロータ）
１３ 動翼列
１３ｂ 動翼
１３ｂｅ 最終段動翼
１３ｅ 最終動翼列
１３ｔ 翼端
１３ｔｄ 端部
２０ ケーシング
２１ 内側ケーシング
２５ 排気室
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（スチームガイド、フローガイド）
２９ 内側ディフューザ（ベアリングコーン）
２９ａ 端部
３０ 排気ケーシング
３０ｓ 排気空間
３１ 排気口
３２ ケーシング下流側端板
３６ ケーシング外周板
３８ スプレー配管
５０ 第１フローガイド
５０ａ 表面
５１ 端部
５２ 端部
６０ 第２フローガイド
６０ｉ 領域
６０ｏ 領域
６１ 端部
６２ 端部
Claims (11)
- 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広がる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、前記ディフューザ空間に連通し、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排気ケーシングと、
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、
前記外側ディフューザは、
前記最終動翼列を構成する最終段動翼の翼端に対向する位置から前記軸線下流側に延在する第１フローガイドと、
前記第１フローガイドとは異なる角度で前記第１フローガイドから前記径方向外側に延在する第２フローガイドと、
を有し、
前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部は、前記ディフューザ空間を流れる前記蒸気の流れが前記軸線下流側の端部から剥離するように形成された剥離点であり、
前記内側ディフューザの軸線上流側の端部を始点として前記軸線に対する軸方向に直交する方向に前記径方向外側へ向かって伸ばした上流側垂線と前記第１フローガイドとが交差する上流側交差位置から前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸線に対する径方向の距離、から、前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部を始点として前記軸方向に直交する方向に前記径方向内側へ向かって伸ばした下流側垂線と前記内側ディフューザとが交差する下流側交差位置から前記内側ディフューザの前記軸線上流側の端部までの前記径方向の距離、を減じた値は、前記上流側交差位置から前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸方向の距離の３５％以上７０％以下である、
蒸気タービンの排気室。 - 前記最終段動翼の前記翼端の前記軸線下流側の端部から前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸線に対する軸方向の距離は、前記最終段動翼の翼高さの２０％以上４０％以下である、
請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部から前記排気ケーシングの内、前記排気空間の前記軸線下流側の縁を画定する下流側壁面までの前記軸方向の距離は、前記翼高さの１２０％以上１４５％以下である、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部における前記ディフューザ空間の前記軸線に対する垂直な断面の面積は、前記内側ディフューザの前記軸線上流側の端部おける前記ディフューザ空間の前記軸線に対する垂直な断面の面積の１４０％以上１８０％以下である、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記第２フローガイドの前記径方向内側の端部から前記径方向外側の端部までの距離は、前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部から前記排気ケーシングの内、前記排気空間の前記径方向外側の縁を画定する径方向外側壁面までの前記径方向の距離の２５％以上７５％以下である
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記軸方向及び前記径方向に延在する仮想的な平面に表れる前記第１フローガイドの断面形状は、前記径方向内側に向かって凸となる曲面を有する、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記第２フローガイドにおける前記径方向外側の領域は、前記径方向外側に向かうにつれて前記軸線上流側に向かうように湾曲している、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記第２フローガイドの前記径方向内側の端部は、前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部で前記第１フローガイドに接続されている、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記第２フローガイドの前記径方向内側の端部は、前記第１フローガイドの前記軸線下流側の端部よりも前記軸線上流側で前記第１フローガイドに接続されている、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 前記第１フローガイドの前記軸線上流側の端部から第１フローガイドの前記軸線下流側の端部までの前記軸方向の範囲内であって、前記第１フローガイドよりも前記径方向外側、且つ、前記第２フローガイドの前記径方向外側の端部よりも前記径方向内側の領域内に環状に配置された、流体が流通可能な配管、を備える、
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室。 - 請求項１又は２に記載の蒸気タービンの排気室と、
前記蒸気タービンロータと、
を備える、
蒸気タービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023-040201 | 2023-03-15 | ||
| JP2023040201 | 2023-03-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024190810A1 true WO2024190810A1 (ja) | 2024-09-19 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/009696 WO2024190810A1 (ja) | 2023-03-15 | 2024-03-13 | 蒸気タービンの排気室及び蒸気タービン |
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| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2024190810A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015194085A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン |
| JP2020186709A (ja) * | 2019-05-17 | 2020-11-19 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンの排気室 |
-
2024
- 2024-03-13 WO PCT/JP2024/009696 patent/WO2024190810A1/ja unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015194085A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社東芝 | 蒸気タービン |
| JP2020186709A (ja) * | 2019-05-17 | 2020-11-19 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンの排気室 |
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