(57)【要約】【課題】回転機械において、流体の主流に対してシール装置からの流体の漏れ流れを滑らかに合流させることで合流部での混合損失を低減して性能の向上を図る。【解決手段】中空形状をなすケーシング１１と、ケーシング１１内に回転自在に支持されるロータ１２と、ケーシング１１の内周部に固定される静翼１３と、ロータ１２の外周部に静翼１３に対してロータ１２の軸方向Ａにずれて固定される動翼１４と、ケーシング１１の内周部と動翼１４の先端部との間に配置されるシール装置１５と、ケーシング１１におけるシール装置１５より蒸気流れ方向Ａ１の下流側にロータ１２の周方向Ｃに沿って設けられる旋回流生成室３１と、旋回流生成室３１にロータ１２の径方向Ｒに沿うと共にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる複数の第１案内部材３２と、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに沿って複数の第１案内部材３２と交差して設けられる第２案内部材３３とを備える。【選択図】図１
2020122445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状をなすケーシングと、
前記ケーシング内に回転自在に支持される回転体と、
前記ケーシングの内周部に固定される静翼と、
前記回転体の外周部に前記静翼に対して前記回転体の軸方向にずれて固定される動翼と、
前記ケーシングの内周部と前記動翼の先端部との間に配置されるシール装置と、
前記ケーシングにおける前記シール装置より流体の流れ方向の下流側に前記回転体の周方向に沿って設けられる旋回流生成室と、
前記旋回流生成室に前記回転体の径方向に沿うと共に前記回転体の周方向に所定間隔を空けて設けられる複数の第１案内部材と、
前記旋回流生成室に前記回転体の周方向に沿って前記複数の第１案内部材と交差して設けられる第２案内部材と、
を備えることを特徴とする回転機械。
【請求項２】
前記第２案内部材は、前記シール装置における流体の漏れ位置に対して前記回転体の軸方向に対向する位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記シール装置は、前記ケーシングの内周部と前記動翼の先端部のいずれか一方から他方に延出して隙間が形成されるシールフィンを有し、前記第２案内部材は、前記隙間に対して流体の流れ方向における下流側に対向して設けられることを特徴とする請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記シール装置は、前記ケーシングの内周部から前記動翼の先端部に延出して隙間が形成されるシールフィンを有し、前記第２案内部材は、先端部が前記動翼の先端部より前記回転体の径方向の外側で且つ前記シールフィンの先端部より前記回転体の径方向の内側に位置することを特徴とする請求項３に記載の回転機械。
【請求項５】
前記第１案内部材と前記第２案内部材は、前記回転体の軸方向における長さが同じであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項６】
前記第２案内部材は、前記回転体の軸方向における長さが、前記第１案内部材における前記回転体の軸方向における長さより短いことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項７】
前記旋回流生成室は、前記ケーシングの内周面と、前記ケーシングにおける前記シール装置に対して流体の流れ方向における下流側に対向する第１壁面と、前記ケーシングの内周面に対して前記回転体の径方向における内側に対向する第２壁面とを有し、前記第２案内部材は、前記第１壁面から流体の流れ方向における上流側に延出することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項８】
前記ケーシングの内周面に凹部が形成され、前記動翼の先端部に固定されるシュラウドが前記凹部内に所定隙間をあけて配置され、前記旋回流生成室は、前記凹部における流体の流れ方向における下流側に設けられ、前記凹部の内周面と、前記凹部に設けられる前記第１壁面と、前記ケーシングの内周面から流体の流れ方向の上流側に延出する突起部に設けられる前記第２壁面とを有し、前記突起部における前記回転体の径方向における内側の面が前記シュラウドにおける前記回転体の径方向における内側の面より前記回転体の径方向における外側に位置することを特徴とする請求項７に記載の回転機械。
【請求項９】
前記シュラウドは、流体の流れ方向の下流側に、前記突起部に対して前記回転体の軸方向に対向する第３案内部材が設けられることを特徴とする請求項８に記載の回転機械。
【請求項１０】
前記第２案内部材は、前記第１壁面から流体の流れ方向における上流側に向けて先細形状をなすことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項１１】
前記第２案内部材と前記第１壁面との連結部に第１湾曲面が設けられることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項１２】
前記ケーシングの内周面と前記第１壁面との連結部に第２湾曲面が設けられると共に、前記第１壁面と前記第２壁面との連結部に第３湾曲面が設けられることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項１３】
前記旋回流生成室は、前記第２案内部材により前記回転体の径方向における外側に位置する第１旋回流生成室と、前記回転体の径方向における内側に位置する第２旋回流生成室に区画され、前記第１案内部材は、前記第１旋回流生成室より前記第２旋回流生成室に多く設けることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静止側と回転側との間に流体の漏えいを抑制するシール装置が配置される回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蒸気タービンは、ケーシング内にロータが軸受により回転自在に支持され、ロータに複数段の動翼が固定される一方、ケーシングに複数段の静翼が複数段の動翼の間に位置するように固定されて構成される。そして、蒸気がケーシングの供給口から供給されると、蒸気が複数の動翼と静翼を通過することで、複数段の動翼を介してロータが駆動回転し、排出口から外部に排出される。
【０００３】
このような蒸気タービンでは、ケーシングと動翼の先端部との間における蒸気の軸方向の漏れ流れを抑制するため、動翼の先端部とケーシングとの間にシール装置が設けられる。このシール装置は、一般的に、ラビリンスシールが適用される。ラビリンスシールは、動翼の先端部やケーシングの内面に複数のシールフィンが設けられて構成される。複数のシールフィンとケーシングの内面や動翼の先端部との間に隙間を形成することで、各シールフィン前後の圧力比を小さくして漏れ流量の抑制を図っている。
【０００４】
シール装置から漏れた蒸気の流れは、動翼や静翼を通過した蒸気の主流に合流する。動翼を通過した蒸気の主流は、ロータの軸方向に沿った流れであるが、動翼を通過せずにシール装置から漏れた蒸気の流れは、ケーシングの内周面からロータ側に向けて傾斜すると共に、静翼によりロータの周方向に旋回する流れである。この場合、蒸気の主流に対してシール装置からの漏れ蒸気の流れを滑らかに合流させることで、この合流部での混合損失を小さくして性能の低下を抑制することが重要である。このような技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５９８５３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１の軸流タービンは、シールフィンより下流側に旋回流調整室を設け、この旋回流調整室にロータの軸方向および径方向に延在する複数の遮蔽板を固定したものである。そのため、動翼を通過せずにシール装置から漏れた周方向に旋回する蒸気の流れは、複数の遮蔽板により周方向の速度成分が減少することとなり、蒸気の主流に対してシール装置からの漏れ蒸気の流れを滑らかに合流させることができる。ところが、この従来の軸流タービンでは、遮蔽板がロータの軸方向および径方向に延在する板形状をなすものであることから、周方向に沿った蒸気の流れが遮蔽板に衝突したとき、遮蔽板の連結部に剥離渦が生じて圧力損失が発生するおそれがある。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、流体の主流に対してシール装置からの漏れる流体を滑らかに合流させることで合流部での混合損失を低減して性能の向上を図る回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の回転機械は、中空形状をなすケーシングと、前記ケーシング内に回転自在に支持される回転体と、前記ケーシングの内周部に固定される静翼と、前記回転体の外周部に前記静翼に対して前記回転体の軸方向にずれて固定される動翼と、前記ケーシングの内周部と前記動翼の先端部との間に配置されるシール装置と、前記ケーシングにおける前記シール装置より流体の流れ方向の下流側に前記回転体の周方向に沿って設けられる旋回流生成室と、前記旋回流生成室に前記回転体の径方向に沿うと共に前記回転体の周方向に所定間隔を空けて設けられる複数の第１案内部材と、前記旋回流生成室に前記回転体の周方向に沿って前記複数の第１案内部材と交差して設けられる第２案内部材と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
従って、流体がケーシングの内部に供給されると、流体の主流が静翼と動翼を通過することで動翼が回転する一方、流体の一部が静翼を通過した後にケーシングと動翼の先端部との間に流れるが、シール装置が機能して流体の漏れが抑制される。このとき、シール装置は、一部の流体が漏れ、この漏れ流体が旋回流生成室で旋回した後に静翼と動翼を通過した流体の主流に合流する。シール装置から漏れた漏れ流体は、静翼を通過するものの動翼を通過していないことから周方向の速度成分を有する。ここで、周方向の速度成分を有する漏れ流体は、旋回流生成室に流れ込んだときに複数の第１案内部材に案内されることで周方向の速度成分が減少される。また、旋回流生成室に流れ込んだ漏れ流体は、第２案内部材に案内されて径方向の外側と径方向の内側に旋回する。この外側と内側の流体の旋回流は、第２案内部材に案内されることから、外乱による形状の変動が抑制されて適正な形状が維持され、旋回流生成室から排出されてから流体の主流に合流する。その結果、流体の主流に対してシール装置から漏れた流体を滑らかに合流させることで、合流部での混合損失を低減して性能の向上を図ることができる。
【００１０】
本発明の回転機械では、前記第２案内部材は、前記シール装置における流体の漏れ位置に対して前記回転体の軸方向に対向する位置に設けられることを特徴としている。
【００１１】
従って、第２案内部材をシール装置における流体の漏れ位置に対向して設けることから、シール装置からの漏れ流体を第２案内部材に導いて外側と内側の流体の旋回流を適正に生成することができる。
【００１２】
本発明の回転機械では、前記シール装置は、前記ケーシングの内周部と前記動翼の先端部のいずれか一方から他方に延出して隙間が形成されるシールフィンを有し、前記第２案内部材は、前記隙間に対して流体の流れ方向における下流側に対向して設けられることを特徴としている。
【００１３】
従って、第２案内部材をシール装置の隙間に対向して設けることから、シール装置からの漏れ流体を第２案内部材に導いて外側と内側の流体の旋回流を適正に生成することができる。
【００１４】
本発明の回転機械では、前記シール装置は、前記ケーシングの内周部から前記動翼の先端部に延出して隙間が形成されるシールフィンを有し、前記第２案内部材は、先端部が前記動翼の先端部より前記回転体の径方向の外側で且つ前記シールフィンの先端部より前記回転体の径方向の内側に位置することを特徴としている。
【００１５】
従って、第２案内部材の先端部を動翼の先端部より径方向の外側で且つシールフィンの先端部より径方向の内側に位置させることから、シール装置からの漏れ流体を第２案内部材により外側の旋回流と内側の旋回流に分散し、適正形状の旋回流を生成することができる。
【００１６】
本発明の回転機械では、前記第１案内部材と前記第２案内部材は、前記回転体の軸方向における長さが同じであることを特徴としている。
【００１７】
従って、第１案内部材と第２案内部材長さが同じであることから、第２案内部材により生成された外側の旋回流と内側の旋回流の形状を適正に維持することができる。
【００１８】
本発明の回転機械では、前記第２案内部材は、前記回転体の軸方向における長さが、前記第１案内部材における前記回転体の軸方向における長さより短いことを特徴としている。
【００１９】
従って、第２案内部材の長さが第１案内部材の長さより短いことから、第１案内部材により漏れ流体における周方向の速度成分を効果的に減少することができると共に、漏れ流体と第２案内部材との接触による漏れ流体の摩擦損失を低減することができる。
【００２０】
本発明の回転機械では、前記旋回流生成室は、前記ケーシングの内周面と、前記ケーシングにおける前記シール装置に対して流体の流れ方向における下流側に対向する第１壁面と、前記ケーシングの内周面に対して前記回転体の径方向における内側に対向する第２壁面とを有し、前記第２案内部材は、前記第１壁面から流体の流れ方向における上流側に延出することを特徴としている。
【００２１】
従って、第２案内部材を旋回流生成室の第１壁面から上流側に延出して設けることから、第２案内部材により旋回流生成室内で外側の旋回流と内側の旋回流を適正に生成することができる。
【００２２】
本発明の回転機械では、前記ケーシングの内周面に凹部が形成され、前記動翼の先端部に固定されるシュラウドが前記凹部内に所定隙間をあけて配置され、前記旋回流生成室は、前記凹部における流体の流れ方向における下流側に設けられ、前記凹部の内周面と、前記凹部に設けられる前記第１壁面と、前記ケーシングの内周面から流体の流れ方向の上流側に延出する突起部に設けられる前記第２壁面とを有し、前記突起部における前記回転体の径方向における内側の面が前記シュラウドにおける前記回転体の径方向における内側の面より前記回転体の径方向における外側に位置することを特徴としている。
【００２３】
従って、動翼のシュラウドが配置される凹部の下流側に旋回流生成室を設け、第２壁面を形成するための突起部における内側の面をシュラウドの内側の面より外側に位置させることから、旋回流生成室で生成された流体の旋回流がシュラウドの端部に案内されてから漏れ流体として主流に合流するとき、突起部が邪魔にならずに、且つ、漏れ流体が流体の主流に干渉することなく、漏れ流体をスムースに合流させることができる。
【００２４】
本発明の回転機械では、前記シュラウドは、流体の流れ方向の下流側に、前記突起部に対して前記回転体の軸方向に対向する第３案内部材が設けられることを特徴としている。
【００２５】
従って、シュラウドの下流側に突起部に対向する第３案内部材を設けることから、旋回流生成室で生成された流体の旋回流がシュラウドの端部に案内されるとき、流体が第３案内部材に案内されることで漏れ流体が流体の主流に干渉することなく、漏れ流体を主流に滑らかに合流させることができる。
【００２６】
本発明の回転機械では、前記第２案内部材は、前記第１壁面から流体の流れ方向における上流側に向けて先細形状をなすことを特徴としている。
【００２７】
従って、第２案内部材が先細形状であることから、シール装置からの漏れ流体を第２案内部材により外側と内側の流体の旋回流として適正に生成することができる。
【００２８】
本発明の回転機械では、前記第２案内部材と前記第１壁面との連結部に第１湾曲面が設けられることを特徴としている。
【００２９】
従って、第２案内部材と第１壁面との連結部に第１湾曲面を設けることから、シール装置からの漏れ流体が第２案内部材に案内されて旋回流生成室で外側と内側の流体の旋回流が生成されるとき、漏れ流体は、第２案内部材から第１湾曲面を介して第１壁面に流れることとなり、旋回流生成室での剥離渦の発生を抑制して圧力損失を低減することができる。
【００３０】
本発明の回転機械では、前記ケーシングの内周面と前記第１壁面との連結部に第２湾曲面が設けられると共に、前記第１壁面と前記第２壁面との連結部に第３湾曲面が設けられることを特徴としている。
【００３１】
従って、ケーシングの内周面と第１壁面との連結部に第２湾曲面を設けると共に、第１壁面と第２壁面との連結部に第３湾曲面を設けることから、シール装置からの漏れ流体が第２案内部材に案内されて旋回流生成室で外側と内側の流体の旋回流が生成されるとき、漏れ流体は、第１壁面から第２湾曲面を介して内周面に流れると共に、第１壁面から第３湾曲面を介して第２壁面に流れることとなり、旋回流生成室での剥離渦の発生を抑制して圧力損失を低減することができる。
【００３２】
本発明の回転機械では、前記旋回流生成室は、前記第２案内部材により前記回転体の径方向における外側に位置する第１旋回流生成室と、前記回転体の径方向における内側に位置する第２旋回流生成室に区画され、前記第１案内部材は、前記第１旋回流生成室より前記第２旋回流生成室に多く設けることを特徴としている。
【００３３】
従って、第１旋回流生成室における第１案内部材の数より第２旋回流生成室における第１案内部材の数を多くすることから、第１旋回流生成室の第１案内部材の数が少ないため、流体の旋回流が第１旋回流生成室内で繰り返し旋回するとき、第１案内部材との流れの剥離を減少させることができ、第２旋回流生成室の第１案内部材の数が多いため、流体の旋回流が第２旋回流生成室内で１度だけ旋回するとき、第１案内部材により効率良く周方向の速度成分を減少することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の回転機械によれば、流体の主流に対してシール装置から漏れる流体を滑らかに合流させることで、合流部での混合損失を低減して性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、第１実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II断面図である。
【図３】図３は、図１のIII−III断面図である。
【図４】図４は、第２案内部材とシールフィンとシュラウドとの位置関係を説明するための説明図である。
【図５】図５は、第１実施形態の蒸気タービンを表す概略図である。
【図６】図６は、第２実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図である。
【図７】図７は、第３実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図である。
【図８】図８は、第４実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る回転機械の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００３７】
［第１実施形態］
図５は、本実施形態の蒸気タービンを表す概略図である。なお、以下の説明にて、ロータの軸方向をＡ、ロータの径方向をＲ、ロータの周方向をＣで表記する。
【００３８】
本実施形態では、本発明の回転機械として、蒸気タービンを例に挙げて説明する。図５に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング１１と、ロータ（回転体）１２と、静翼１３と、動翼１４と、シール装置１５とを備える。
【００３９】
ケーシング１１は、中空形状をなし、内部にロータ１２が水平方向に沿って配置されている。ロータ１２は、ケーシング１１に設けられた軸受２０により軸心Ｏを中心として回転自在に支持される。静翼１３は、ケーシング１１の内周部にロータ１２の軸方向Ａに所定間隔を空けて複数固定される。ロータ１２は、外周部に軸方向Ａに所定間隔を空けて複数のロータディスク２１が固定されており、動翼１４は、各ロータディスク２１の外周部に複数固定される。各静翼１３と各動翼１４は、ロータ１２の径方向Ｒに沿うと共に、ロータ１２の周方向に所定間隔を空けて配置され、ロータ１２の軸方向Ａに沿って交互に配置される。
【００４０】
ケーシング１１は、軸方向Ａの一端部側に蒸気供給口２２が設けられ、蒸気供給口２２は、蒸気通路２３を通して各静翼１３および各動翼１４が配置される翼列部２４に連通される。この翼列部２４は、排気室２５を通して蒸気排出口２６に連通される。
【００４１】
また、ロータ１２は、軸方向Ａの各端部とケーシング１１との間にシール部材２７が設けられる。各シール部材２７は、各軸受２０よりも内部側、つまり、静翼１３および動翼１４側に配置される。更に、動翼１４における径方向Ｒの外側に位置する先端部と、ケーシング１１の内周部との間にシール装置１５が設けられる。
【００４２】
そのため、蒸気Ｓが蒸気供給口２２から蒸気通路２３を通して翼列部２４に供給されると、この蒸気Ｓが複数の静翼１３および複数の動翼１４を通過することで、各動翼１４を介してロータ１２が駆動回転し、このロータ１２に連結された図示しない発電機を駆動する。その後、動翼１４を駆動した蒸気Ｓは、排気室２５を通して蒸気排出口２６から排出される。
【００４３】
ここで、上述した蒸気タービン１０におけるケーシング１１と静翼１３と動翼１４とシール装置１５との関係について詳細に説明する。図１は、第１実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、図１のIII−III断面図、図４は、第２案内部材とシールフィンとシュラウドとの位置関係を説明するための説明図である。
【００４４】
図１から図４に示すように、シール装置１５は、ケーシング１１と動翼１４の先端部との間に設けられる。シール装置１５は、ケーシング１１と動翼１４の先端部との間をロータ１２の軸方向Ａに沿って高圧側Ｈから低圧側Ｌに流れる蒸気（流体）Ｓの流れの漏えいを抑制するものである。ここで、蒸気Ｓは、高圧側Ｈから低圧側Ｌに流れ、主流蒸気Ｓ１は、静翼１３および動翼１４を通過するように、蒸気流れ方向Ａ１に沿って流れる。また、主流蒸気Ｓ１は、静翼１３を通過した後、一部がケーシング１１と動翼１４の先端部との間のシール装置１５に流れ、シール装置１５からの漏れる漏れ蒸気Ｓ２が発生する。この漏れ蒸気Ｓ２は、静翼１３を通過するものの、動翼１４を通過していないことから、周方向Ｃの速度成分を有する。
【００４５】
すなわち、主流蒸気Ｓ１は、周方向Ｃの速度成分をほぼ持たない軸方向Ａの流れであり、静翼１３の前縁側に絶対速度ベクトルＶ１で流入する。主流蒸気Ｓ１は、静翼１３の翼間を通過するときに増速および転向され、周方向Ｃの速度成分を持つ絶対速度ベクトルＶ２となり、静翼１３の後縁側から流出する。静翼１３から流出した蒸気Ｓは、大部分が動翼１４に衝突することで、動翼１４と共にロータ１２を所定の回転速度で回転方向Ｃ１に回転させる。このとき、蒸気Ｓは、動翼１４を通過するときに減速および転向され、周方向Ｃの速度成分をほぼ持たない軸方向Ａに沿う絶対速度ベクトルＶ３となる。但し、主流蒸気Ｓ１が周方向Ｃの速度成分を持った流れの場合であっても、動翼１４を回転させる作用は同様である。
【００４６】
一方、静翼１３の翼間を通過した蒸気Ｓの絶対速度ベクトルＶ２は周方向Ｃの速度成分を持っており、動翼１４を通過せずにシール装置１５からの漏れた漏れ蒸気Ｓ２は、後述のシールフィンによる加減速や側壁やカバーの粘性摩擦により、速度は変化しているものの、周方向Ｃの速度成分を持つ流れである。そのため、漏れ蒸気Ｓ２が、周方向Ｃの速度成分をほぼ持たない絶対速度ベクトルＶ３の主流蒸気Ｓ１に合流するとき、合流部で混合損失が発生する。
【００４７】
なお、ここでは、主流蒸気Ｓ１が周方向Ｃの速度成分をほぼ持たない衝動タービンを対象にして説明したが、主流蒸気Ｓ１が周方向Ｃの速度成分を持つ反動タービンの場合であっても、主流蒸気Ｓ１と漏れ蒸気Ｓ２の方向ベクトルは異なるので、衝動タービンと同様に合流部で混合損失が発生する。本発明は、この反動タービンにも適用でき、また有効である。
【００４８】
第１実施形態の蒸気タービン１０は、旋回流生成室３１と、複数の第１案内部材３２と、第２案内部材３３とを備える。旋回流生成室３１は、ケーシング１１におけるシール装置１５より蒸気流れ方向Ａ１の下流側にロータ１２の周方向Ｃに沿って設けられる。複数の第１案内部材３２は、旋回流生成室３１にロータ１２の径方向Ｒに沿うと共に、ロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。第２案内部材３３は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに沿って複数の第１案内部材３２と交差して設けられる。
【００４９】
静翼１３は、径方向Ｒの外側に位置する基端部がケーシング１１の内周部に固定される一方、動翼１４は、径方向Ｒの内側に位置する基端部がロータ１２（図４参照）の外周部に固定される。動翼１４は、軸方向Ａに所定間隔を空けて配置される各静翼１３の間に配置される。動翼１４は、径方向Ｒの外側に位置する先端部にシュラウド４１が設けられる。シール装置１５は、ケーシング１１の内周部と動翼１４におけるシュラウド４１の外周部との間に配置される。
【００５０】
ケーシング１１は、シュラウド４１の外周部に対向する内周面１１ａに凹部４２が設けられる。凹部４２は、ロータ１２の周方向Ｃに沿って設けられる環状溝である。動翼１４のシュラウド４１は、ケーシング１１の凹部４２内に所定隙間をあけて配置される。シール装置１５は、複数のシールフィン４３，４４，４５を有する。シールフィン４３，４４は、基端部がケーシング１１における凹部４２の内周面４２ａに固定され、先端部が動翼１４におけるシュラウド４１の外周面４１ａに向けて延出される。シールフィン４５は、シールフィン４３，４４の間に配置され、基端部が動翼１４におけるシュラウド４１の外周面４１ａに固定され、先端部がケーシング１１における凹部４２の内周面４２ａに向けて延出される。
【００５１】
シールフィン４３，４４，４５は、ロータ１２の軸方向Ａに所定間隔を空けて設けられる。シールフィン４３，４４，４５は、ロータ１２の周方向Ｃに沿って設けられる。シールフィン４３，４４は、先端部とシュラウド４１の外周面４１ａとの間に所定隙間が確保される。また、シールフィン４５は、先端部と凹部４２の内周面４２ａとの間に所定隙間が確保される。それぞれの所定隙間は、ほぼ同じ寸法に設定される。なお、シールフィン４３，４４，４５の数や取付位置は、上述したものに限定されるものではない。
【００５２】
ケーシング１１の凹部４２は、軸方向Ａの長さが動翼１４のシュラウド４１の軸方向Ａの長さより長い。すなわち、凹部４２は、動翼１４の前縁よりも蒸気流れ方向Ａ１の上流側から、動翼１４の後縁よりも蒸気流れ方向Ａ１の下流側まで設けられる。旋回流生成室３１は、凹部４２における動翼１４の後縁よりも蒸気流れ方向Ａ１の下流側に設けられる。旋回流生成室３１は、ケーシング１１（凹部４２）の内周面４６と、ケーシング１１におけるシール装置１５に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する第１壁面４７と、ケーシング１１の内周面１１ａに対してロータ１２（図４参照）の径方向Ｒにおける内側に対向する第２壁面４８とを有する。
【００５３】
すなわち、内周面４６は、凹部４２の内周面４２ａより径方向Ｒの外側に位置し、周方向Ｃに沿って連続する。第１壁面４７は、径方向Ｒに平行であると共に内周面４６に直交する面であり、周方向Ｃに沿って連続する。ケーシング１１は、凹部４２における蒸気流れ方向Ａ１の下流側に、ケーシング１１の内周面１１ａから蒸気流れ方向Ａ１の上流側（凹部４２側）に延出する突起部４９が形成される。第２壁面４８は、突起部４９における径方向Ｒの外側に設けられると共に、内周面４６に平行で第１壁面４７に直交する面であり、周方向Ｃに沿って連続する。この場合、突起部４９は、径方向Ｒにおける内側の下面５０がシュラウド４１における径方向Ｒにおける内側の下面４１ｂより径方向Ｒにおける外側に位置する。なお、突起部４９は、下面５０の先端部に傾斜面５０ａが形成される。
【００５４】
第１案内部材３２は、ロータ１２の径方向Ｒおよび軸方向Ａに沿った板形状をなす。第１案内部材３２は、内周面４６と第１壁面４７と第２壁面４８に固定される。第１案内部材３２は、蒸気流れ方向Ａ１の上流側の端面がシールフィン４４およびシュラウド４１と軸方向Ａにおいて所定距離だけ離間して配置される。
【００５５】
第２案内部材３３は、シール装置１５における漏れ蒸気Ｓ２の漏れ位置に対してロータ１２の軸方向Ａに対向する位置に設けられる。すなわち、第２案内部材３３は、シールフィン４４の先端部とシュラウド４１の外周面４１ａとの隙間Ｔ（図４参照）に対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向して設けられる。この場合、第２案内部材３３は、先端部が動翼１４の先端部として、シュラウド４１の外周面４１ａより径方向Ｒの外側で、且つ、シールフィン４４の先端部より径方向Ｒの内側に位置する。
【００５６】
第２案内部材３３は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に延出する。第２案内部材３３は、複数の第１案内部材３２と交差（直交）する。第１案内部材３２と第２案内部材３３は、軸方向Ａにおける長さが同じである。旋回流生成室３１は、複数の第１案内部材３２と第２案内部材３３が交差することで、第２案内部材３３より径方向Ｒの外側に周方向Ｃに沿って複数の第１旋回流生成室３１Ａが区画され、径方向Ｒの内側に周方向Ｃに沿って複数の第２旋回流生成室３１Ｂが区画される。
【００５７】
第２案内部材３３は、第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて先細形状をなす。そして、第２案内部材３３と第１壁面４７との連結部に第１湾曲面５１，５２が設けられる。また、内周面４６と第１壁面４７との連結部に第２湾曲面５３が設けられ、第１壁面４７と第２壁面４８との連結部に第３湾曲面５４が設けられる。
【００５８】
そのため、蒸気Ｓがケーシング１１の内部に供給されて動翼１４が回転するとき、蒸気Ｓは、高圧側Ｈから低圧側Ｌに蒸気流れ方向Ａ１に沿って流れる。このとき、蒸気Ｓは、主流蒸気Ｓ１が静翼１３および動翼１４を通過するように流れ、一部が動翼１４を通過することなく、ケーシング１１と動翼１４の先端部との間に設けられたシール装置１５に流れる。このシール装置１５は、蒸気Ｓの漏れを抑制するものの、一部が漏れて漏れ蒸気Ｓ２が発生する。シール装置１５から漏れた漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１で旋回した後に静翼１３と動翼１４を通過した主流蒸気Ｓ１に合流する。
【００５９】
このとき、シール装置１５から漏れた漏れ蒸気Ｓ２は、静翼１３を通過するものの動翼１４を通過していないことから、周方向Ｃの速度成分を有する。周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内で周方向Ｃに沿う軸心を有する旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内に入り込んだときに複数の第１案内部材３２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少された旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。ここで、旋回流生成室３１に第２案内部材３３が設けられていることで、漏れ蒸気Ｓ２は、この第２案内部材３３に案内されて径方向Ｒの外側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３になると共に、径方向Ｒの内側に旋回する旋回流蒸気Ｓ４となる。この上下の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、第２案内部材３３に案内されることから、外乱による形状の変動が抑制されて適正な形状が維持される。
【００６０】
また、第２案内部材３３が先細形状をなし、第１壁面４７との連結部に第１湾曲面５１，５２が設けられると共に、内周面４６と第１壁面４７との連結部に第２湾曲面５３が設けられ、第１壁面４７と第２壁面４８との連結部に第３湾曲面５４が設けられる。そのため、旋回流生成室３１内を旋回する旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、第２案内部材３３、第１壁面４７、内周面４６、第２湾曲面５３における剥離渦が減少し、ここでの圧力損失の発生が抑制される。
【００６１】
そして、旋回流蒸気Ｓ３は、旋回流生成室３１内を繰り返し旋回すると共に、一部が旋回流蒸気Ｓ４に合流する。旋回流生成室３１内を旋回した旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、合流した後、シュラウド４１の後端部に案内されてからこのシュラウド４１と突起部４９の間を通り、周方向Ｃの速度成分が減少された漏れ蒸気Ｓ５として、動翼１４を通過した主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。
【００６２】
このように第１実施形態の回転機械にあっては、中空形状をなすケーシング１１と、ケーシング１１内に回転自在に支持されるロータ１２と、ケーシング１１の内周部に固定される静翼１３と、ロータ１２の外周部に静翼１３に対してロータ１２の軸方向Ａにずれて固定される動翼１４と、ケーシング１１の内周部と動翼１４の先端部との間に配置されるシール装置１５と、ケーシング１１におけるシール装置１５より蒸気流れ方向Ａ１の下流側にロータ１２の周方向Ｃに沿って設けられる旋回流生成室３１と、旋回流生成室３１にロータ１２の径方向Ｒに沿うと共にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる複数の第１案内部材３２と、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに沿って複数の第１案内部材３２と交差して設けられる第２案内部材３３とを備える。
【００６３】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１に流れ込んだときに複数の第１案内部材３２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少される。また、旋回流生成室３１に流れ込んだ漏れ蒸気Ｓ２は、第２案内部材３３に案内されて径方向Ｒの外側と径方向の内側に旋回する。この外側と内側の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、第２案内部材３３に案内されることから、外乱による形状の変動が抑制されて適正な形状が維持され、旋回流生成室３１から排出されてから主流蒸気Ｓ１に合流する。その結果、主流蒸気Ｓ１に対してシール装置１５から漏れた蒸気Ｓを滑らかに合流させることで、合流部での混合損失を低減して性能の向上を図ることができる。
【００６４】
第１実施形態の回転機械では、第２案内部材３３は、シール装置１５における漏れ蒸気Ｓ２の漏れ位置に対してロータ１２の軸方向Ａに対向する位置に設けられる。従って、シール装置１５からの漏れ蒸気Ｓ２を第２案内部材３３に導いて外側と内側の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４を適正に生成することができる。
【００６５】
第１実施形態の回転機械では、シール装置１５は、ケーシング１１における凹部４２の内周面４２ａから動翼１４におけるシュラウド４１の外周面４１ａに延出して隙間Ｔが形成されるシールフィン４４を有し、第２案内部材３３は、隙間Ｔに対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向して設けられる。従って、シール装置１５からの漏れ蒸気Ｓ２を第２案内部材３３に導いて外側と内側の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４を適正に生成することができる。
【００６６】
第１実施形態の回転機械では、第２案内部材３３は、先端部がシュラウド４１の外周面４１ａよりロータ１２の径方向Ｒの外側で、且つ、シールフィン４４の先端部よりロータ１２の径方向Ｒの内側に位置する。従って、シール装置１５からの漏れ蒸気Ｓ２を第２案内部材３３により外側の旋回流と内側の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４に分散し、適正形状の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４を生成することができる。
【００６７】
第１実施形態の回転機械では、第１案内部材３２と第２案内部材３３とのロータ１２の軸方向Ａにおける長さを同じとしている。従って、第２案内部材３３により生成された外側の旋回流蒸気Ｓ３と内側の旋回流蒸気Ｓ４の形状を適正に維持することができる。
【００６８】
第１実施形態の回転機械では、旋回流生成室３１は、凹部４２の内周面４６と、ケーシング１１におけるシール装置１５に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する第１壁面４７と、凹部４２の内周面４２ａに対してロータ１２の径方向Ｒにおける内側に対向する第２壁面４８とを有し、第２案内部材３３を第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に延出する。従って、第２案内部材３３により旋回流生成室３１内で外側の旋回流と内側の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４を適正に生成することができる。
【００６９】
第１実施形態の回転機械では、旋回流生成室３１を凹部４２における蒸気流れ方向Ａ１における下流側に設け、凹部４２の内周面４６と、凹部４２に設けられる第１壁面４７と、ケーシング１１の内周面１１ａから蒸気流れ方向Ａ１の上流側に延出する突起部４９に設けられる第２壁面４８とを有し、突起部４９におけるロータ１２の径方向Ｒにおける内側の下面５０がシュラウド４１におけるロータ１２の径方向Ｒにおける内側の下面４１ｂよりロータ１２の径方向Ｒにおける外側に位置する。従って、旋回流生成室３１で生成された旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４がシュラウド４１の端部に案内されてから主流蒸気Ｓ１に合流するとき、突起部４９が邪魔にならずに、且つ、漏れ蒸気Ｓ５が主流蒸気Ｓ１に干渉することなく、漏れ蒸気Ｓ５をスムースに合流させることができる。
【００７０】
第１実施形態の回転機械では、第２案内部材３３が第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて先細形状をなしている。従って、シール装置１５からの漏れ蒸気Ｓ２を第２案内部材３３により外側と内側の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４として適正に生成することができる。
【００７１】
第１実施形態の回転機械では、第２案内部材３３と第１壁面４７との連結部に第１湾曲面５１，５２を設けている。従って、シール装置１５からの漏れ蒸気Ｓ２が第２案内部材３３に案内されて旋回流生成室３１で外側と内側の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４が生成されるとき、漏れ蒸気Ｓ２は、第２案内部材３３から第１湾曲面５１，５２を介して第１壁面４７に流れることとなり、旋回流生成室３１での剥離渦の発生を抑制して圧力損失を低減することができる。
【００７２】
第１実施形態の回転機械では、内周面４６と第１壁面４７との連結部に第２湾曲面５３を設けると共に、第１壁面４７と第２壁面４８との連結部に第３湾曲面５４を設けている。従って、シール装置１５からの漏れ蒸気Ｓ２が第２案内部材３３に案内されて旋回流生成室３１で外側と内側の流体の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４が生成されるとき、漏れ蒸気Ｓ２は、第１壁面４７から第２湾曲面５３を介して内周面４６に流れると共に、第１壁面４７から第３湾曲面５４を介して第２壁面４８に流れることとなり、旋回流生成室３１での剥離渦の発生を抑制して圧力損失を低減することができる。
【００７３】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図である。なお、第２実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７４】
第２実施形態において、図１および図６に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング１１と、ロータ１２と、静翼１３と、動翼１４と、シール装置１５と、旋回流生成室３１と、複数の第１案内部材３２と、第２案内部材６１とを備える。旋回流生成室３１と複数の第１案内部材３２は、第１実施形態と同様である。
【００７５】
第２案内部材６１は、シール装置１５における漏れ蒸気Ｓ２の漏れ位置に対してロータ１２の軸方向Ａに対向する位置に設けられる。すなわち、第２案内部材６１は、シールフィン４４の先端部とシュラウド４１の外周面４１ａとの隙間Ｔ（図４参照）に対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向して設けられる。
【００７６】
第２案内部材３３は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に延出する。第２案内部材３３は、複数の第１案内部材３２と交差（直交）する。第２案内部材６１は、ロータ１２の軸方向Ａにおける長さが、第１案内部材３２におけるロータ１２の軸方向Ａにおける長さより短い。
【００７７】
そのため、シール装置１５から漏れた漏れ蒸気Ｓ２は、静翼１３を通過するものの動翼１４を通過していないことから、周方向Ｃの速度成分を有する。周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内で周方向Ｃに沿う軸心を有する旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内に入り込んだときに複数の第１案内部材３２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少された旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。ここで、旋回流生成室３１に第２案内部材６１が設けられていることで、漏れ蒸気Ｓ２は、この第２案内部材６１に案内されて径方向Ｒの外側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３になると共に、径方向Ｒの内側に旋回する旋回流蒸気Ｓ４になる。この上下の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、第２案内部材６１に案内されることから、外乱による形状の変動が抑制されて適正な形状が維持される。
【００７８】
また、第２案内部材６１の長さが第１案内部材３２の長さより短いため、旋回流生成室３１に入り込んだ漏れ蒸気Ｓ２は、第２案内部材６１に接触する領域が短くなり、第２案内部材６１に接触することで発生する渦が減少し、第１案内部材３２は、第２案内部材６１に邪魔されることなく漏れ蒸気Ｓ２における周方向Ｃの速度成分を効果的に減少させることができる。そして、漏れ蒸気Ｓ２と第２案内部材６１との接触による漏れ蒸気Ｓ２の摩擦損失を低減することができる。
【００７９】
そして、旋回流蒸気Ｓ３は、旋回流生成室３１内を繰り返し旋回すると共に、一部が旋回流蒸気Ｓ４に合流する。旋回流生成室３１内を旋回した旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、合流した後、シュラウド４１の後端部に案内されてからこのシュラウド４１と突起部４９の間を通り、周方向Ｃの速度成分が減少された漏れ蒸気Ｓ５として、動翼１４を通過した主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。
【００８０】
このように第２実施形態の回転機械にあっては、第２案内部材６１は、ロータ１２の軸方向Ａにおける長さが、第１案内部材３２におけるロータ１２の軸方向Ａにおける長さより短い。
【００８１】
従って、第１案内部材３２により漏れ蒸気Ｓ２における周方向Ｃの速度成分を効果的に減少することができると共に、漏れ蒸気Ｓ２と第２案内部材６１との接触による漏れ蒸気Ｓ２の摩擦損失を低減することができる。
【００８２】
［第３実施形態］
図７は、第３実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図である。なお、第３実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８３】
第３実施形態において、図１および図７に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング１１と、ロータ１２と、静翼１３と、動翼１４と、シール装置１５と、旋回流生成室３１と、複数の第１案内部材３２と、第２案内部材３３とを備える。旋回流生成室３１と複数の第１案内部材３２と第２案内部材３３は、第１実施形態と同様である。
【００８４】
動翼１４は、径方向Ｒの外側に位置する先端部にシュラウド４１が設けられる。シールフィン４３，４４は、基端部が凹部４２の内周面４２ａに固定され、シールフィン４５は、基端部がシュラウド４１の外周面４１ａに固定される。シールフィン４３，４４は、先端部とシュラウド４１の外周面４１ａとの間に所定隙間が確保され、シールフィン４５は、先端部と凹部４２の内周面４２ａとの間に所定隙間が確保される。ケーシング１１は、ケーシング１１の内周面１１ａからシュラウド４１側に延出する突起部４９が形成される。突起部４９は、下面５０がシュラウド４１下面４１ｂより径方向Ｒにおける外側に位置し、下面５０の先端部に傾斜面５０ａが形成される。
【００８５】
シュラウド４１は、蒸気流れ方向Ａ１の下流側の端部に、突起部４９に対してロータ１２の軸方向Ａに対向する第３案内部材７１が設けられる。第３案内部材７１は、シュラウド４１における下面４１ｂと後端面４１ｃとの交点に蒸気流れ方向Ａ１における下流側に延出するように設けられる。第３案内部材７１は、下面がシュラウド４１における下面４１ｂに連続する平坦面であり、シュラウド４１の下面４１ｂおよび後端面４１ｃに対して傾斜する傾斜面７２を有する。傾斜面がロータ１２の径方向Ｒの外側および蒸気流れ方向Ａ１における下流側を向く。
【００８６】
そのため、シール装置１５から漏れた漏れ蒸気Ｓ２は、静翼１３を通過するものの動翼１４を通過していないことから、周方向Ｃの速度成分を有する。周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内で周方向Ｃに沿う軸心を有する旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内に入り込んだときに複数の第１案内部材３２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少された旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。ここで、旋回流生成室３１に第２案内部材３３が設けられていることで、漏れ蒸気Ｓ２は、この第２案内部材３３に案内されて径方向Ｒの外側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３になると共に、径方向Ｒの内側に旋回する旋回流蒸気Ｓ４になる。この上下の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、第２案内部材３３に案内されることから、外乱による形状の変動が抑制されて適正な形状が維持される。
【００８７】
そして、旋回流蒸気Ｓ３は、旋回流生成室３１内を繰り返し旋回すると共に、一部が旋回流蒸気Ｓ４に合流する。旋回流生成室３１内を旋回した旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、合流した後にシュラウド４１の後端部側に流れ、第３案内部材７１に案内される。すなわち、旋回流生成室３１から排出されて蒸気流れ方向Ａ１における上流側に流れた漏れ蒸気Ｓ５は、シュラウド４１の後端面４１ｃから、第３案内部材７１の傾斜面７２に案内され、蒸気流れ方向Ａ１における下流側に流れる。この蒸気流れ方向Ａ１における下流側に流れる漏れ蒸気Ｓ５は、主流蒸気Ｓ１とほぼ平行となり、シュラウド４１と突起部４９の間を通り、動翼１４を通過した主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。
【００８８】
このように第３実施形態の回転機械にあっては、シュラウド４１は、蒸気流れ方向Ａ１の下流側に突起部４９に対してロータ１２の軸方向Ａに対向する第３案内部材７１が設けられる。
【００８９】
従って、旋回流生成室３１で生成された旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４がシュラウド４１の後端部に案内されるとき、旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４が第３案内部材７１に案内されることで主流蒸気Ｓ１とほぼ平行となり、漏れ蒸気Ｓ５が主流蒸気Ｓ１に干渉することなく、漏れ蒸気Ｓ５を主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流させることができる。
【００９０】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態の回転機械としての蒸気タービンにおける蒸気の流れを説明するための要部断面図である。なお、第４実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９１】
第４実施形態において、図１および図８に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング１１と、ロータ１２と、静翼１３と、動翼１４と、シール装置１５と、旋回流生成室３１と、複数の第１案内部材３２と、第２案内部材３３とを備える。旋回流生成室３１と複数の第１案内部材３２と第２案内部材３３は、第１実施形態と同様である。
【００９２】
複数の第１案内部材３２は、旋回流生成室３１にロータ１２の径方向Ｒに沿うと共に、ロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。第１案内部材３２は、ロータ１２の径方向Ｒおよび軸方向Ａに沿った板形状をなし、内周面４６と第１壁面４７と第２壁面４８に固定される。第２案内部材３３は、シールフィン４４の先端部とシュラウド４１の外周面４１ａとの隙間Ｔに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向して設けられる。第２案内部材３３は、ロータ１２の周方向Ｃおよび軸方向Ａに沿った円筒形状をなし、第１壁面４７に固定される。
【００９３】
複数の第１案内部材３２と第２案内部材３３は、旋回流生成室３１内で交差して設けられる。また、第２案内部材３３と突起部４９との間で、且つ、複数の第１案内部材３２の間に複数の第１案内部材８１が設けられる。複数の第１案内部材８１は、ロータ１２の径方向Ｒおよび軸方向Ａに沿った板形状をなし、第２案内部材３３と第１壁面４７と第２壁面４８に固定される。旋回流生成室３１は、複数の第１案内部材３２と第２案内部材３３が交差すると共に、複数の第１案内部材８１が設けられることで、第２案内部材３３より径方向Ｒの外側に周方向Ｃに沿って複数の第１旋回流生成室３１Ａが区画され、径方向Ｒの内側に周方向Ｃに沿って複数の第２旋回流生成室３１Ｃが区画される。
【００９４】
すなわち、旋回流生成室３１は、第２案内部材３３によりロータ１２の径方向Ｒにおける外側に位置する複数の第１旋回流生成室３１Ａと、ロータ１２の径方向Ｒにおける内側に位置する複数第２旋回流生成室３１Ｃに区画され、第１旋回流生成室３１Ａ側に複数の第１案内部材３２が設けられ、第２旋回流生成室３１Ｃ側に複数の第１案内部材３２，８１が設けられる。そのため、第１案内部材３２，８１は、第１旋回流生成室３１Ａ側より第２旋回流生成室３１Ｃ側に多く設けられることとなる。
【００９５】
そのため、シール装置１５から漏れた漏れ蒸気Ｓ２は、静翼１３を通過するものの動翼１４を通過していないことから、周方向Ｃの速度成分を有する。周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内で周方向Ｃに沿う軸心を有する旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内に入り込んだときに複数の第１案内部材３２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少された旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４となる。ここで、旋回流生成室３１に第２案内部材３３が設けられていることで、漏れ蒸気Ｓ２は、この第２案内部材３３に案内されて径方向Ｒの外側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３になると共に、径方向Ｒの内側に旋回する旋回流蒸気Ｓ４になる。この上下の旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、第２案内部材３３に案内されることから、外乱による形状の変動が抑制されて適正な形状が維持される。
【００９６】
このとき、旋回流蒸気Ｓ３は、第１旋回流生成室３１Ａ内を繰り返し旋回すると共に、一部が旋回流蒸気Ｓ４に合流する。一方、旋回流蒸気Ｓ４は、第２旋回流生成室３１Ｃ内を１度だけ旋回して旋回流蒸気Ｓ３の一部が合流する。第１旋回流生成室３１Ａは、第１案内部材３２の数が少ないため、旋回流蒸気Ｓ３が繰り返し旋回するとき、旋回流蒸気Ｓ３と第１案内部材３２との剥離を減少させることができる。一方、第２旋回流生成室３１Ｃは、第１案内部材３２，８１の数が多いため、旋回流蒸気Ｓ４が１度だけ旋回するとき、第１案内部材３２，８１により旋回流蒸気Ｓ４の周方向の速度成分を効率良く減少することができる。
【００９７】
その後、旋回流生成室３１内を旋回した旋回流蒸気Ｓ３，Ｓ４は、合流した後、シュラウド４１の後端部に案内されてからこのシュラウド４１と突起部４９の間を通り、周方向Ｃの速度成分が減少された漏れ蒸気Ｓ５として、動翼１４を通過した主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。
【００９８】
このように第４実施形態の回転機械では、旋回流生成室３１は、第２案内部材３３によりロータ１２の径方向Ｒにおける外側に位置する第１旋回流生成室３１Ａと、ロータ１２の径方向Ｒにおける内側に位置する第２旋回流生成室３１Ｃに区画され、第１案内部材３２，８１は、第１旋回流生成室３１Ａより第２旋回流生成室３１Ｃに多く設ける。
【００９９】
従って、第１旋回流生成室３１Ａの第１案内部材３２の数が少ないため、旋回流蒸気Ｓ３が第１旋回流生成室３１Ａ内で繰り返し旋回するとき、第１案内部材３２との蒸気Ｓの剥離を減少させることができ、第２旋回流生成室３１Ｃの第１案内部材３２，８１の数が多いため、旋回流蒸気Ｓ４が第２旋回流生成室３１Ｃ内で１度だけ旋回するとき、第１案内部材３２，８１により効率良く周方向の速度成分を減少することができる。
【０１００】
なお、上述した実施形態では、第１案内部材を旋回流生成室におけるロータの径方向の全域に設けたが、少なくともシール装置の隙間に対して軸方向に対向した位置にあればよく、この位置の径方向における外側や内側をなくしてもよい。つまり、案内部材を第１壁部だけに固定してもよい。
【０１０１】
また、上述した実施形態では、シール装置をラビリンスシールとしたが、別の非接触式シールでもよい。
【０１０２】
また、上述した実施形態では、本発明の回転機械を蒸気タービン１０に適用したが、蒸気タービンに限らず、圧縮機や排気タービンなど、作動時に内部の圧力が外部の圧力より高くなる回転機械に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  蒸気タービン（回転機械）
１１  ケーシング
１１ａ  内周面
１２  ロータ
１３  静翼
１４  動翼
１５  シール装置
２０  軸受
２１  ロータディスク
２２  蒸気供給口
２３  蒸気通路
２４  翼列部
２５  排気室
２６  蒸気排出口
３１  旋回流生成室
３１Ａ  第１旋回流生成室
３１Ｂ，３１Ｃ  第２旋回流生成室
３２，８１  第１案内部材
３３，６１  第２案内部材
４１  シュラウド
４１ａ  外周面
４１ｂ  下面
４２  凹部
４２ａ  内周面
４３，４４，４５  シールフィン
４６  内周面
４７  第１壁面
４８  第２壁面
４９  突起部
５０  下面
５０ａ  傾斜面
５１，５２  第１湾曲面
５３  第２湾曲面
５４  第３湾曲面
７１  第３案内部材
７２  傾斜面
Ａ  軸方向
Ａ１  蒸気流れ方向
Ｃ  周方向
Ｃ１  回転方向
Ｒ  径方向
Ｓ  蒸気
Ｓ１  主流蒸気
Ｓ２  漏れ蒸気
Ｓ３  旋回流蒸気
Ｓ４  旋回流蒸気
Ｓ５  漏れ蒸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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