(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の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる複数の案内部材３２とを備え、案内部材３２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面３３を有する。【選択図】図２
2020122444.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周方向に所定間隔を空けて設けられる複数の案内部材と、
を備え、
前記案内部材は、前記回転体の軸方向に対して周方向に傾斜する第１案内面を有する、
ことを特徴とする回転機械。
【請求項２】
前記第１案内面は、前記シール装置から漏れる流体の旋回方向に沿って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】
前記第１案内面は、前記回転体の軸方向に対して、流体の流れ方向における下流側の端部が前記回転体の回転方向における下流側に向けて傾斜することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記案内部材は、前記旋回流生成室から流体の流れ方向における上流側に向けて延出する延出部を有し、前記第１案内面は、前記延出部の前記回転体の回転方向における下流側の面に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項５】
前記第１案内面は、前記ケーシング側から流体の流れ方向における上流側に向けて延出する基端面と、前記基端面から流体の流れ方向における上流側で且つ前記回転体の回転方向における上流側に向けて湾曲する先端面とを有することを特徴とする請求項４に記載の回転機械。
【請求項６】
前記第１案内面は、前記ケーシング側から流体の流れ方向における上流側で且つ前記回転体の回転方向における下流側に向けて延出する基端面と、前記基端面から流体の流れ方向における上流側で且つ前記回転体の回転方向における上流側に向けて湾曲する先端面とを有することを特徴とする請求項４に記載の回転機械。
【請求項７】
前記延出部は、流体の流れ方向における上流側の端部が湾曲形状をなすことを特徴とする請求項４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１案内面は、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する位置で、前記回転体の軸方向に対する傾斜角度が最も大きく、前記回転体の径方向における外側および内側に向けて前記傾斜角度が小さくなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項９】
前記回転体の周方向に隣接する複数の案内部材の間隔の長さは、前記隙間に対して流体の流れ方向の下流側に対向する位置で最も短く、前記回転体の径方向の外側および内側に向けて長くな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】
前記回転体の周方向に隣接する複数の案内部材の間隔の長さは、前記隙間に対して流体の流れ方向の下流側に対向する位置で最も長く、前記回転体の径方向の外側および内側に向けて短くなることを特徴とする請求項８に記載の回転機械。
【請求項１１】
前記案内部材は、前記回転体の回転方向における上流側の面に第２案内面が形成され、前記第２案内面は、前記回転体の軸方向に対して、流体の流れ方向における下流側の端部が前記回転体の回転方向における下流側に向けて傾斜することを特徴とする請求項１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】
前記案内部材は、前記回転体の回転方向における上流側の面に第２案内面が形成され、前記第２案内面は、前記回転体の軸方向に対して、流体の流れ方向における下流側の端部が前記回転体の回転方向における上流側に向けて傾斜することを特徴とする請求項１から請求項１０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、前記案内部材は、前記ケーシングの内周面と前記第１壁面と前記第２壁面に固定され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周方向に所定間隔を空けて設けられる複数の案内部材と、を備え、前記案内部材は、前記回転体の軸方向に対して周方向に傾斜する第１案内面を有する、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。ここで、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。旋回流生成室に設けられる複数の案内部材は、回転体の軸方向に対して周方向に傾斜する第１案内面を有する。そのため、周方向の速度成分を有する漏れ流体は、案内部材の第１案内面により周方向の速度成分が減少されてから径方向に旋回し、流体の主流に合流する。また、第１案内面が傾斜していることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体がこの第１案内面に衝突したとき、旋回流生成室における案内部材の連結部での剥離渦が減少し、圧力損失の発生が抑制される。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１案内面は、前記シール装置から漏れる流体の旋回方向に沿って設けられることを特徴としている。
【００１１】
従って、第１案内面がシール装置から漏れる流体の旋回方向に沿って設けられることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体が第１案内面に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００１２】
本発明の回転機械では、前記第１案内面は、前記回転体の軸方向に対して、流体の流れ方向における下流側の端部が前記回転体の回転方向における下流側に向けて傾斜することを特徴としている。
【００１３】
従って、第１案内面における流体の流れ方向における下流側の端部が回転体の回転方向における下流側に向けて傾斜することから、周方向の速度成分を有する漏れ流体が第１案内面に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００１４】
本発明の回転機械では、前記案内部材は、前記旋回流生成室から流体の流れ方向における上流側に向けて延出する延出部を有し、前記第１案内面は、前記延出部の前記回転体の回転方向における下流側の面に形成されることを特徴としている。
【００１５】
従って、第１案内面を延出部における回転体の回転方向における下流側の面に形成することから、周方向の速度成分を有する漏れ流体が第１案内面に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００１６】
本発明の回転機械では、前記第１案内面は、前記ケーシング側から流体の流れ方向における上流側に向けて延出する基端面と、前記基端面から流体の流れ方向における上流側で且つ前記回転体の回転方向における上流側に向けて湾曲する先端面とを有することを特徴としている。
【００１７】
従って、第１案内面として、流体の流れ方向における上流側に向けて延出する基端面と、回転体の回転方向における上流側に向けて湾曲する先端面とを設けることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体は、湾曲する先端面に沿って滑らかに案内されることで周方向の速度成分が減少され、その後、流体の流れ方向に沿う基端面に案内されるで、周方向の速度成分が減少した漏れ流体を旋回流生成室から適正に排出することができる。
【００１８】
本発明の回転機械では、前記第１案内面は、前記ケーシング側から流体の流れ方向における上流側で且つ前記回転体の回転方向における下流側に向けて延出する基端面と、前記基端面から流体の流れ方向における上流側で且つ前記回転体の回転方向における上流側に向けて湾曲する先端面とを有することを特徴としている。
【００１９】
従って、第１案内面として、流体の流れ方向における上流側で且つ回転体の回転方向における下流側に向けて延出する基端面と、回転体の回転方向における上流側に向けて湾曲する先端面とを設けることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体は、湾曲する先端面に沿って滑らかに案内されることで周方向の速度成分が減少され、その後、回転方向における下流側に向けて延出する基端面に案内されるで、周方向の速度成分が減少した漏れ流体を旋回流生成室から適正に排出することができる。
【００２０】
本発明の回転機械では、前記延出部は、流体の流れ方向における上流側の端部が湾曲形状をなすことを特徴としている。
【００２１】
従って、延出部における端部を湾曲形状とすることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体が延出部に衝突したときの剥離を抑制することができ、漏れ流体を第１案内面に滑らかに案内して周方向の速度成分を減少することができる。
【００２２】
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１案内面は、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する位置で、前記回転体の軸方向に対する傾斜角度が最も大きく、前記回転体の径方向における外側および内側に向けて前記傾斜角度が小さくなることを特徴としている。
【００２３】
従って、第１案内面における隙間に対して流体の流れ方向における下流側に対向する位置で傾斜角度を最も大きく、その外側および内側に向けて傾斜角度を小さくすることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体は、第１案内面における傾斜角度を最も大きい位置に衝突することで周方向の速度成分が減少され、その後、傾斜角度を最も小さい位置で案内されることで、周方向の速度成分が減少した漏れ流体を旋回流生成室から適正に排出することができる。
【００２４】
本発明の回転機械では、前記回転体の周方向に隣接する複数の案内部材の間隔の長さは、前記隙間に対して流体の流れ方向の下流側に対向する位置で最も短く、前記回転体の径方向の外側および内側に向けて長くなることを特徴としている。
【００２５】
従って、回転体の周方向に隣接する複数の案内部材の間隔の長さを隙間に対応する位置で最も短く、その外側および内側に向けて長くすることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体は、複数の案内部材の間隔の長さを最も短い位置に衝突することで周方向の速度成分が減少され、その後、複数の案内部材の間隔の長さを最も長い位置で案内されることで、旋回流生成室で周方向の速度成分が減少した漏れ流体の速度を下げて適正速度の旋回流を生成することができる。
【００２６】
本発明の回転機械では、前記回転体の周方向に隣接する複数の案内部材の間隔の長さは、前記隙間に対して流体の流れ方向の下流側に対向する位置で最も長く、前記回転体の径方向の外側および内側に向けて短くなることを特徴としている。
【００２７】
従って、回転体の周方向に隣接する複数の案内部材の間隔の長さを隙間に対応する位置で最も長く、その外側および内側に向けて短くすることから、周方向の速度成分を有する漏れ流体は、複数の案内部材の間隔の長さを最も長い位置に衝突することで周方向の速度成分が減少され、その後、複数の案内部材の間隔の長さを最も短く位置で案内されることで、旋回流生成室で周方向の速度成分が減少した漏れ流体の速度を上げて適正速度の旋回流を生成することができる。
【００２８】
本発明の回転機械では、前記案内部材は、前記回転体の回転方向における上流側の面に第２案内面が形成され、前記第２案内面は、前記回転体の軸方向に対して、流体の流れ方向における下流側の端部が前記回転体の回転方向における下流側に向けて傾斜することを特徴としている。
【００２９】
従って、回転体の回転方向における上流側の面に第２案内面を形成し、第２案内面における流体の流れ方向における下流側の端部が回転体の回転方向における下流側に向けて傾斜することから、周方向の速度成分を有する漏れ流体が第２案内面に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００３０】
本発明の回転機械では、前記案内部材は、前記回転体の回転方向における上流側の面に第２案内面が形成され、前記第２案内面は、前記回転体の軸方向に対して、流体の流れ方向における下流側の端部が前記回転体の回転方向における上流側に向けて傾斜することを特徴としている。
【００３１】
従って、回転体の回転方向における上流側の面に第２案内面を形成し、第２案内面における流体の流れ方向における下流側の端部が回転体の回転方向における上流側に向けて傾斜することから、周方向の速度成分を有する漏れ流体が第２案内面に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【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、前記案内部材は、前記ケーシングの内周面と前記第１壁面と前記第２壁面に固定されることを特徴としている。
【００３３】
従って、ケーシングの内周面と第１壁面と第２壁面により旋回流生成室を構成し、案内部材をこのケーシングの内周面と前記第１壁面と前記第２壁面に固定することから、シール装置からの漏れ流体は、旋回流生成室内で適正形状をなす旋回流を生成することができ、流体の主流に滑らかに合流することができる。
【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、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１のII−II断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の変形例を表す蒸気タービンの要部断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態の蒸気タービンを表す概略図である。
【図５】図５は、第２実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【図７】図７は、第３実施形態の変形例を表す案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【図８】図８は、第４実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【図９】図９は、第４実施形態の変形例を表す案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【図１０】図１０は、第５実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【図１１】図１１は、第６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１２】図１２は、案内部材の形状を説明するための図１１のXII−XII断面図である。
【図１３】図１３は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１２のXIII−XIII断面図である。
【図１４】図１４は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１２のXIV−XIV断面図である。
【図１５】図１５は、第６実施形態の変形例を表す案内部材の形状を説明するための断面図である。
【図１６】図１６は、第７実施形態の案内部材の形状を説明するための断面図である。
【図１７】図１７は、第７実施形態の変形例を表す案内部材の形状を説明するための断面図である。
【図１８】図１８は、第８実施形態の案内部材の形状を説明するための断面図である。
【図１９】図１９は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１８のXIX−XIX断面図である。
【図２０】図２０は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１８のXX−XX断面図である。
【図２１】図２１は、第８実施形態の第１変形例を表す案内部材の形状を説明するための断面図である。
【図２２】図２２は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図２１のXXII−XXII断面図である。
【図２３】図２３は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図２１のXXIII−XXIII断面図である。
【図２４】図２４は、第８実施形態の第２変形例を表す案内部材の断面図である。
【図２５】図２５は、第８実施形態の第２変形例を表す案内部材の断面図である。
【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４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４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、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１のII−II断面図である。
【００４４】
図１および図２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。
【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、複数の案内部材３２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。複数の案内部材３２は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。また、案内部材３２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面３３を有する。
【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。
【００５４】
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。案内部材３２に設けられる第１案内面３３は、シール装置１５から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。第１案内面３３は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【００５５】
案内部材３２は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する中実または中空の延出部５１を有する。第１案内面３３は、延出部５１の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。案内部材３２は、回転方向Ｃ１における上流側の面に第２案内面５２が形成される。第２案内面５２は、軸方向Ａに沿って設けられる。
【００５６】
すなわち、案内部材３２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延出する延出部５１を有する。延出部５１は、径方向Ｒに沿って設けられ、径方向Ｒの一端部が内周面４６に固定され、他端部が第２案内面５２に固定される。延出部５１は、直角三角形断面形状（図２参照）をなし、回転方向Ｃ１の下流側に径方向Ｒに沿う第１案内面３３が設けられ、回転方向Ｃ１の上流側に径方向Ｒに沿う第２案内面５２が設けられる。第１案内面３３は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて所定の傾斜角度θ１で傾斜し、第１壁面４７に対しても所定の傾斜角度で傾斜する。
【００５７】
この所定の傾斜角度θ１は、案内部材３２に対して、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が進入する角度に応じて設定される。周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が進入する角度は、静翼１３の形状に応じて設定される。所定の傾斜角度θ１は、０度より大きく９０度より小さく角度であり、好ましくは、３０度から５０度の範囲である。第２案内面５２は、軸方向Ａに対して平行であり、第１壁面４７に対して直角をなす。
【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となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、案内部材３２の第１案内面３３と第２案内面５２に衝突する。すると、第１案内面３３が周方向に傾斜することから、漏れ蒸気Ｓ２は、一部が第１案内面３３に滑らかに案内され、一部が第２案内面５２に案内される。漏れ蒸気Ｓ２は、この第１案内面３３および第２案内面５２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、第１壁面４７に案内されることで旋回流生成室３１内を内周面４６側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３となる。
【００６０】
旋回流生成室３１内を旋回した旋回流蒸気Ｓ３は、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Ｓ４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。また、第１案内面３３が傾斜していることから、第１案内面３３と第１壁面４７とのなす角度が鈍角となる。そのため、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第１案内面３３に衝突したとき、周方向Ｃの速度成分が減少された後、第１案内面３３と第１壁面４７に案内されて旋回流蒸気Ｓ３となるが、第１案内面３３と第１壁面４７との連結部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】
なお、上述の説明では、案内部材３２を内周面４６と第１壁面４７と第２壁面４８に固定したが、この構成に限定されるものではない。図３は、第１実施形態の変形例を表す蒸気タービンの要部断面図である。
【００６２】
第１実施形態の回転機械の変形例において、図３に示すように、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とを有する。この変形例では、突起部４９および第２壁面４８（いずれも図１参照）が設けられていない。
【００６３】
そのため、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内で旋回流蒸気Ｓ３となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、案内部材３２の第１案内面３３と第２案内面５２に衝突する。すると、第１案内面３３が周方向に傾斜することから、旋回流蒸気Ｓ３は、一部が第１案内面３３に滑らかに案内され、一部が第２案内面５２に案内される。漏れ蒸気Ｓ２は、この第１案内面３３および第２案内面５２に案内さることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、第１壁面４７に案内されることで旋回流生成室３１内を内周面４６側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３となる。旋回流生成室３１内を旋回した旋回流蒸気Ｓ３は、シュラウド４１とケーシング１１の内周面１１ａの間を通り、周方向Ｃの速度成分が減少された漏れ蒸気Ｓ４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。
【００６４】
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の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる複数の案内部材３２とを備え、案内部材３２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面３３を有する。
【００６５】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、案内部材３２の第１案内面３３により周方向Ｃの速度成分が減少された旋回流蒸気Ｓ３となって主流蒸気Ｓ１に合流することができる。そして、第１案内面３３が傾斜していることから、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第１案内面３３に案内されたとき、旋回流生成室３１における案内部材３２の連結部での剥離渦が減少し、圧力損失の発生が抑制される。その結果、主流蒸気Ｓ１に対してシール装置１５から漏れた漏れ蒸気Ｓ２（Ｓ５）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。
【００６６】
第１実施形態の回転機械では、第１案内面３３をシール装置１５から漏れる蒸気Ｓの旋回方向に沿って設ける。従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第１案内面３３に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室３１での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００６７】
第１実施形態の回転機械では、第１案内面３３は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１おける下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第１案内面３３に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室３１での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００６８】
第１実施形態の回転機械では、案内部材３２は、旋回流生成室３１から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する延出部５１を有し、第１案内面３３は、延出部５１のロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第１案内面３３に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室３１での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００６９】
第１実施形態の回転機械では、旋回流生成室３１は、ケーシング１１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４６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、案内部材３２は、ケーシング１１の内周面４６と第１壁面４７と第２壁面４８に固定される。従って、シール装置１５からの漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１内で適正形状をなす旋回流を生成することができ、主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流することができる。
【００７０】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。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、上述した第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。
【００７１】
第２実施形態において、図１および図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、複数の案内部材６０とを備える。旋回流生成室３１は、第１実施形態と同様である。複数の案内部材６０は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。また、案内部材６０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面６１と第２案内面６２を有する。
【００７２】
案内部材６０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案内面６１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材６０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する中実または中空の延出部６３を有する。第１案内面６１は、延出部６３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第１案内面６１は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【００７３】
一方、第２案内面６２は、延出部６３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。第２案内面６２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【００７４】
第１案内面６１は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて所定の傾斜角度θ１で傾斜し、第１壁面４７に対しても所定の傾斜角度で傾斜する。一方、第２案内面６２は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて所定の傾斜角度θ２で傾斜し、第１壁面４７に対しても所定の傾斜角度で傾斜する。所定の傾斜角度θ１は、所定の傾斜角度θ２より大きい角度である。所定の傾斜角度θ１および所定の傾斜角度θ２は、案内部材６０に対して周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が進入する角度に応じて設定される。
【００７５】
そのため、シール装置１５から漏れた漏れ蒸気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となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、案内部材６０の第１案内面６１と第２案内面６２に衝突する。すると、第１案内面６１と第２案内面６２が周方向に傾斜することから、漏れ蒸気Ｓ２は、第１案内面６１と第２案内面６２に滑らかに案内される。漏れ蒸気Ｓ２は、この第１案内面６１と第２案内面６２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、第１壁面４７に案内されることで旋回流生成室３１内を内周面４６側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３となる。
【００７６】
旋回流生成室３１内を旋回した旋回流蒸気Ｓ３は、周方向Ｃの速度成分が減少された漏れ蒸気Ｓ４となり、動翼１４を通過した主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。また、第１案内面６１が傾斜していることから、第１案内面６１と第１壁面４７とのなす角度が鈍角となる。そのため、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第１案内面６１に衝突したとき、周方向Ｃの速度成分が減少された後、第１案内面６１と第１壁面４７に案内されて旋回流蒸気Ｓ３となるが、第１案内面６１と第１壁面４７との連結部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。更に、第２案内面６２が傾斜していることから、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第２案内面６２に衝突したとき、周方向Ｃの速度成分が減少される。そして、第１案内面６１と第１壁面４７に案内されて旋回流蒸気Ｓ３と、第２案内面６２と第１壁面４７に案内されて旋回流蒸気Ｓ３が適正に合流することから、周方向Ｃの速度成分が減少された旋回流蒸気Ｓ３となる。
【００７７】
このように第２実施形態の回転機械にあっては、案内部材は、ロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側の面に第２案内面６２が形成され、第２案内面６２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【００７８】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第２案内面６２に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室３１での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【００７９】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。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、上述した第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。
【００８０】
第３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、複数の案内部材７０とを備える。旋回流生成室３１は、第１実施形態と同様である。複数の案内部材７０は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。また、案内部材７０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面７１と第２案内面７２を有する。
【００８１】
案内部材７０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案内面７１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材７０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する延出部７３を有する。第１案内面７１は、延出部７３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第１案内面７１は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【００８２】
一方、第２案内面７２は、延出部７３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。第２案内面７２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【００８３】
第１案内面７１は、ケーシング１１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する基端面７１ａと、この基端面７１ａから蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲する先端面７１ｂとを有する。そのため、第１案内面７１は、基端面７１ａが軸方向Ａに対して平行をなし、先端面７１ｂが軸方向Ａに対して回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲傾斜する。
【００８４】
一方、第２案内面７２は、ケーシング１１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する基端面７２ａと、この基端面７２ａから蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲する先端面７２ｂとを有する。そのため、第２案内面７２は、基端面７２ａが軸方向Ａに対して平行をなし、先端面７２ｂが軸方向Ａに対して回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲傾斜する。この場合、案内部材７０を構成する延出部７３は、板形状をなし、基端部側から先端部側にかけて同じ厚さまたは先細である。
【００８５】
なお、案内部材７０の形状は、上述したものに限定されるものではない。図７は、第３実施形態の変形例を表す案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【００８６】
第３実施形態の変形例において、図１および図７に示すように、案内部材８０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面８１と第２案内面８２を有する。案内部材８０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する延出部８３を有する。第１案内面８１は、延出部８３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第２案内面８２は、延出部８３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。
【００８７】
第１案内面８１は、ケーシング１１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて延出する基端面８１ａと、この基端面８１ａから蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲する先端面８１ｂとを有する。一方、第２案内面８２は、ケーシング１１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて延出する基端面８２ａと、この基端面８２ａから蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲する先端面８２ｂとを有する。
【００８８】
このように第３実施形態の回転機械にあっては、第１案内面７１は、ケーシング１１側から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する基端面７１ａと、基端面７１ａから蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲する先端面７１ｂとを有する。
【００８９】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、湾曲する先端面７１ｂに沿って滑らかに案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、蒸気流れ方向Ａ１に沿う基端面７１ａに案内されるで、周方向Ｃの速度成分が減少した漏れ蒸気Ｓ２を旋回流生成室３１から適正に排出することができる。
【００９０】
第３実施形態の回転機械では、第１案内面８１は、ケーシング１１側から蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて延出する基端面８１ａと、基端面８１ａから蒸気流れ方向Ａ１における上流側で且つロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて湾曲する先端面８１ｂとを有する。
【００９１】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、湾曲する先端面８１ｂに沿って滑らかに案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、回転方向Ｃ１における下流側に向けて延出する基端面８１ａに案内されるで、周方向Ｃの速度成分が減少した漏れ蒸気Ｓ２を旋回流生成室３１から適正に排出することができる。
【００９２】
［第４実施形態］
図８は、第４実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。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、上述した第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。
【００９３】
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、複数の案内部材９０とを備える。旋回流生成室３１は、第１実施形態と同様である。複数の案内部材９０は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。また、案内部材９０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面９１とロータ１２の軸方向Ａに平行な第２案内面９２を有する。
【００９４】
案内部材９０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案内面９１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材９０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する中実または中空の延出部９３を有する。第１案内面９１は、延出部９３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第２案内面９２は、延出部９３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。
【００９５】
延出部９３は、蒸気流れ方向Ａ１における上流側の端部が湾曲形状をなす。すなわち、延出部９３は、第１案内面９１と第２案内面９２との交差する先端部に湾曲部９４が設けられる。
【００９６】
なお、案内部材９０の形状は、上述したものに限定されるものではない。図９は、第４実施形態の変形例を表す案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。
【００９７】
第４実施形態の変形例において、図１および図９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、複数の案内部材１００とを備える。旋回流生成室３１は、第１実施形態と同様である。複数の案内部材１００は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。また、案内部材１００は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１０１と第２案内面１０２を有する。
【００９８】
案内部材１００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案内面１０１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材１００は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する中実または中空の延出部１０３を有する。第１案内面１０１は、延出部１０３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。一方、第２案内面１０２は、延出部１０３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。
【００９９】
延出部１０３は、蒸気流れ方向Ａ１における上流側の端部が湾曲形状をなす。すなわち、延出部１０３は、第１案内面１０１と第２案内面１０２との交差する先端部に湾曲部１０４が設けられる。
【０１００】
このように第４実施形態の回転機械にあっては、延出部９３，１０３は、蒸気流れ方向Ａ１における上流側の端部が湾曲形状をなす。従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が延出部９３，１０３に衝突したとき、漏れ蒸気Ｓ２は、湾曲部９４，１０４により第１案内面９１，１０１と第２案内面９２，１０２に滑らかに案内されることとなり、ここでの剥離を抑制することができ、漏れ蒸気Ｓ２を第１案内面９１，１０１に滑らかに案内して周方向Ｃの速度成分を減少することができる。
【０１０１】
［第５実施形態］
図１０は、第５実施形態の案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す断面図である。なお、第５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、上述した第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。
【０１０２】
第５実施形態において、図１および図１０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、複数の案内部材１１０とを備える。旋回流生成室３１は、第１実施形態と同様である。複数の案内部材１１０は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。また、案内部材１１０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１１１と第２案内面１１２を有する。
【０１０３】
案内部材１１０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案内面１１１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材１１０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する中実または中空の延出部１１３を有する。第１案内面１１１は、延出部１１３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第１案内面１１１は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。一方、第２案内面１１２は、延出部１１３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。第２案内面１１２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて傾斜する。
【０１０４】
このように第５実施形態の回転機械にあっては、案内部材１１０は、ロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側の面に第２案内面１１２が形成され、第２案内面１１２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における上流側に向けて傾斜する。
【０１０５】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が第２案内面１１２に沿って滑らかに案内されることとなり、旋回流生成室３１での剥離渦が減少し、圧力損失の発生を抑制することができる。
【０１０６】
［第６実施形態］
図１１は、第６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１２は、案内部材の形状を説明するための図１１のXII−XII断面図、図１３は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１２のXIII−XIII断面図、図１４は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１２のXIV−XIV断面図である。なお、第６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、上述した第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。
【０１０７】
第６実施形態において、図１１から図１４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、複数の案内部材１２０とを備える。複数の案内部材１２０は、旋回流生成室３１にロータ１２の周方向Ｃに所定間隔を空けて設けられる。また、案内部材１２０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１２１と第２案内面１２２を有する。
【０１０８】
案内部材１２０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案内面１２１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材１２０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する板形状をなす延出部１２３を有する。第１案内面１２１は、延出部１２３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第１案内面１２１は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【０１０９】
一方、第２案内面１２２は、延出部１２３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。第２案内面１２２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【０１１０】
シール装置１５は、漏れ蒸気Ｓ２の最下流側にシールフィン４４とシュラウド４１との間に隙間が確保されており、漏れ蒸気Ｓ２は、シールフィン４４とシュラウド４１との隙間を通って旋回流生成室３１に流れ込む。第１案内面１２１は、この隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。
【０１１１】
すなわち、第１案内面１２１は、シール装置１５の隙間に対して軸方向Ａに対向する位置での傾斜角度θ１が最も大きい。一方、第１案内面１２１は、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側、つまり、内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置での傾斜角度θ１が最も小さく、θ１＝０度である。そして、第１案内面１２１は、シール装置１５の隙間に対して軸方向Ａに対向する位置と内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置とが三次元方向にねじれた曲面により連続することで、傾斜角度θ１が連続的に変位している。この場合、案内部材１２０（第１案内面１２１）は、第１壁面４７に固定される位置でロータ１２の径方向Ｒに対して平行をなし、この第１壁面４７に固定される位置から先端に向けて傾斜角度θ１が径方向Ｒで異なる形状となっている。
【０１１２】
また、案内部材１２０としての延出部１２３は、ロータ１２の軸方向Ａおよび径方向Ｒで同じ厚さとなっている。そのため、第２案内面１２２は、第１案内面１２１と同様に、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ２が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ２が小さくなっている。
【０１１３】
そのため、シール装置１５から漏れた漏れ蒸気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となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、案内部材１２０の第１案内面１２１と第２案内面１２２に衝突する。すると、図１１および図１３に示すように、第１案内面１２１と第２案内面１２２が周方向に傾斜することから、漏れ蒸気Ｓ２は、第１案内面１２１と第２案内面１２２に滑らかに案内される。漏れ蒸気Ｓ２は、この第１案内面１２１と第２案内面１２２に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、第１壁面４７に案内されることで旋回流生成室３１内を内周面４６側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３となる。
【０１１４】
すなわち、シール装置１５の隙間から漏れた漏れ蒸気Ｓ２は、周方向に傾斜する第１案内面１２１と第２案内面１２２に案内されることで、周方向Ｃの速度成分が減少される。周方向Ｃの速度成分が減少された漏れ蒸気Ｓ２は、旋回流生成室３１によりロータ１２の径方向Ｒの外側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３１と、ロータ１２の径方向Ｒの内側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３２に分割される。外側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３１は、旋回流生成室３１を旋回し、一部が内側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３２に合流する。図１１および図１４に示すように、外側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３１と内側に旋回する旋回流蒸気Ｓ３２は、周方向Ｃの速度成分がほとんどなく、周方向に傾斜しない第１案内面１２１と第２案内面１２２に案内されることで、適正に旋回流蒸気Ｓ３１から排出される。旋回流蒸気Ｓ３１から排出されて合流した旋回流蒸気Ｓ３は、シュラウド４１の端部に案内されながら漏れ蒸気Ｓ４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。
【０１１５】
なお、案内部材１２０の形状は、上述したものに限定されるものではない。図１５は、第６実施形態の変形例を表す案内部材の形状を説明するための断面図である。
【０１１６】
第６実施形態の変形例において、図１１および図１５に示すように、案内部材１３０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１３１と第２案内面１３２を有する。案内部材１３０は、内周面４６と第１壁面４７と第２壁面４８に固定される。案内部材１３０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する板形状をなす延出部１３３を有する。第１案内面１３１は、延出部１３３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第１案内面１３１は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。一方、第２案内面１３２は、延出部１３３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。第２案内面１３２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【０１１７】
第１案内面１３１は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。第１案内面１３１は、シール装置１５の隙間に対して軸方向に対向する位置での傾斜角度θ１が最も大きい。一方、第１案内面１３１は、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側、つまり、内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置での傾斜角度θ１が最も小さい。そして、第１案内面１３１は、シール装置１５の隙間に対して軸方向に対向する位置と内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置との間で三次元方向にねじられた曲面により連続することで、傾斜角度θ１が連続的に変位している。この場合、案内部材１３０（第１案内面１３１）は、第１壁面４７に固定される位置でロータ１２の径方向Ｒに対して平行をなし、この第１壁面４７に固定される位置から先端に向けて傾斜角度θ１が径方向Ｒで異なる形状となっている。
【０１１８】
また、案内部材１３０としての延出部１３３は、ロータ１２の軸方向Ａおよび径方向Ｒで同じ厚さとなっている。そのため、第２案内面１３２は、第１案内面１３１と同様に、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ２が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ２が小さくなっている。
【０１１９】
このように第６実施形態の回転機械にあっては、シール装置１５は、シールフィン４４とシュラウド４１との間に隙間が形成され、第１案内面１２１，１３１は、隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。
【０１２０】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、第１案内面１２１，１３１における傾斜角度θ１を最も大きい位置に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、傾斜角度θ２を最も小さい位置で案内されることで、第１案内面１２１，１３１により旋回流生成室３１で周方向Ｃの速度成分が減少した漏れ蒸気Ｓ２を適正に主流蒸気Ｓ１に合流させることができる。
【０１２１】
［第７実施形態］
図１６は、第７実施形態の案内部材の形状を説明するための断面図である。なお、第７実施形態の基本的な構成は、上述した第６実施形態と同様であり、図１１を用いて説明し、上述した第６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。
【０１２２】
第７実施形態において、図１１および図１６に示すように、案内部材１４０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１４１と第２案内面１４２を有する。案内部材１４０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案内面１４１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材１４０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する板形状をなす延出部１４３を有する。第１案内面１４１は、延出部１４３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。一方、第２案内面１４２は、延出部１４３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。
【０１２３】
第１案内面１４１は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。第１案内面１２１は、シール装置１５の隙間に対して軸方向Ａに対向する位置と内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置との間で三次元方向にねじられる曲面により連続することで、傾斜角度θ１が連続的に変位している。この場合、案内部材１４０（第１案内面１４１）は、第１壁面４７に固定される位置でロータ１２の径方向Ｒに対して平行をなし、この第１壁面４７に固定される位置から先端に向けて傾斜角度θ１が径方向Ｒで異なる形状となっている。
【０１２４】
また、案内部材１４０としての延出部１４３は、ロータ１２の軸方向Ａおよび径方向Ｒで同じ厚さとなっている。そのため、第２案内面１４２は、第１案内面１４１と同様に、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ２が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ２が小さくなっている。
【０１２５】
なお、案内部材１４０の形状は、上述したものに限定されるものではない。図１７は、第７実施形態の変形例を表す案内部材の形状を説明するための断面図である。
【０１２６】
第７実施形態の変形例において、図１１および図１７に示すように、案内部材１５０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１５１と第２案内面１５２を有する。案内部材１５０は、内周面４６と第１壁面４７と第２壁面４８に固定される。案内部材１５０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する板形状をなす延出部１５３を有する。第１案内面１５１は、延出部１５３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。一方、第２案内面１５２は、延出部１５３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。
【０１２７】
第１案内面１５１は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。第２案内面１５２は、シール装置１５の隙間に対して軸方向に対向する位置と内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置との間で三次元方向に捩じられる曲面により連続することで、傾斜角度θ１が連続的に変位している。この場合、案内部材１５０（第１案内面１５１）は、先端の位置でロータ１２の径方向Ｒに対して平行をなし、この先端から第１壁面４７に固定される位置に向けて傾斜角度θ１が径方向Ｒで異なる形状となっている。
【０１２８】
また、案内部材１５０としての延出部１５３は、ロータ１２の軸方向Ａおよび径方向Ｒで同じ厚さとなっている。そのため、第２案内面１５２は、第１案内面１５１と同様に、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ２が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ２が小さくなっている。
【０１２９】
このように第７実施形態の回転機械にあっては、シール装置１５は、シールフィン４４とシュラウド４１との間に隙間が形成され、第１案内面１４１，１５１は、隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。
【０１３０】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、第１案内面１４１，１５１における傾斜角度θ１を最も大きい位置に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、傾斜角度θ２を最も小さい位置で案内されることで、第１案内面１４１，１５１により旋回流生成室３１で周方向Ｃの速度成分が減少した漏れ蒸気Ｓ２を適正に主流蒸気Ｓ１に合流させることができる。
【０１３１】
［第８実施形態］
図１８は、第８実施形態の案内部材の形状を説明するための断面図、図１９は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１８のXIX−XIX断面図、図２０は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図１８のXX−XX断面図である。なお、第８実施形態の基本的な構成は、上述した第６実施形態と同様であり、図１１を用いて説明し、上述した第６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。
【０１３２】
第８実施形態において、図１１、図１８から図２０に示すように、案内部材１６０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１６１と第２案内面１６２を有する。案内部材１６０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案内面１６１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材１６０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する板形状をなす延出部１６３を有する。第１案内面１６１は、延出部１６３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第１案内面１６１は、軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部が回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【０１３３】
一方、第２案内面１６２は、延出部１６３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。第２案内面１６２は、ロータ１２の軸方向Ａに対して、蒸気流れ方向Ａ１における下流側の端部がロータ１２の回転方向Ｃ１における下流側に向けて傾斜する。
【０１３４】
第１案内面１６１は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。
【０１３５】
すなわち、第１案内面１６１は、シール装置１５の隙間に対して軸方向に対向する位置での傾斜角度θ１が最も大きい。一方、第１案内面１６１は、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側、つまり、内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置での傾斜角度θ１が最も小さく、θ１＝０度である。そして、第１案内面１６１は、シール装置１５の隙間に対して軸方向Ａに対向する位置と内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置との間で三次元方向にねじられる曲面により連続することで、傾斜角度θ１が連続的に変位している。この場合、案内部材１６０（第１案内面１６１）は、第１壁面４７に固定される位置でロータ１２の径方向Ｒに対して平行をなし、この第１壁面４７に固定される位置から先端に向けて傾斜角度θ１が径方向Ｒで異なる形状となっている。
【０１３６】
また、第２案内面１６２は、第１案内面１６１と同様に、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ２が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ２が小さくなっている。
【０１３７】
案内部材１６０は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の周方向Ｃにおける厚さが最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けてロータ１２の周方向Ｃにおける厚さが小さくなっている。そのため、ロータ１２の周方向Ｃに隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さは、隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１の下流側に対向する位置で最も短く、ロータ１２の径方向Ｒの外側および内側に向けて長くなる。すなわち、シール装置１５の隙間に対向する位置で隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さＬ１は、内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置で隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さＬ２より短い。つまり、Ｌ１＜Ｌ２である。
【０１３８】
そのため、シール装置１５から漏れた漏れ蒸気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となる。すなわち、漏れ蒸気Ｓ２は、案内部材１６０の第１案内面１６１と第２案内面１６２に衝突する。すると、図１８および図１９に示すように、第１案内面１６１と第２案内面１６２は、径方向Ｒの中間部で周方向に傾斜することから、漏れ蒸気Ｓ２は、第１案内面１６１と第２案内面１６２に滑らかに案内され、周方向Ｃの速度成分が減少されて旋回流蒸気Ｓ３となる。このとき、図１８および図２０に示すように、第１案内面１６１と第２案内面１６２は、径方向Ｒの外側と内側で周方向に傾斜していないことから、旋回流生成室３１から排出される旋回流蒸気Ｓ３は、周方向Ｃの速度成分がほとんどない漏れ蒸気Ｓ４となって主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。
【０１３９】
ところで、シール装置１５の隙間から漏れる漏れ蒸気Ｓ２は、シール装置１５の形状に応じてその速度が変動する。一方、主流蒸気Ｓ１は、シール装置１５の形状に拘わらず、速度が一定である。漏れ蒸気Ｓ２の速度は、例えば、シールフィン４３，４４，４５の数や形状、シールフィン４３，４４とシュラウド４１との隙間量、シールフィン４５と凹部４２との隙間量などに応じて変動する。この隙間量が小さければ、漏れ蒸気Ｓ２の速度が高速となり、隙間量が大きければ、漏れ蒸気Ｓ２の速度が低速となる。本実施形態では、ロータ１２の周方向Ｃに隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さは、ロータ１２の径方向Ｒの外側および内側の位置で最も長くなることから、漏れ蒸気Ｓ２が旋回流生成室３１から排出されるとき、その流路、つまり、隣接する複数の案内部材１６０の間隔が大きくなり、漏れ蒸気Ｓ２の速度が低下し、主流蒸気Ｓ１の速度に近似する。そのため、漏れ蒸気Ｓ４は、主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。
【０１４０】
なお、案内部材１６０の形状は、上述したものに限定されるものではない。図２１は、第８実施形態の第１変形例を表す案内部材の形状を説明するための断面図、図２２は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図２１のXXII−XXII断面図、図２３は、案内部材に対する漏れ蒸気の流れを表す図２１のXXIII−XXIII断面図である。また、図２４および図２５は、第８実施形態の第２変形例を表す案内部材の断面図である。なお、図２４および図２５は、図２２および図２３に対応する図である。
【０１４１】
第８実施形態の第１変形例において、図２１から図２３に示すように、案内部材１７０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１７１と第２案内面１７２を有する。案内部材１７０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案内面１７１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。案内部材１７０は、旋回流生成室３１の第１壁面４７から蒸気流れ方向Ａ１における上流側に向けて延出する板形状をなす延出部１７３を有する。第１案内面１７１は、延出部１７３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第２案内面１７２は、延出部１７３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。
【０１４２】
第１案内面１７１は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。第２案内面１７２も、第１案内面１７１と同様に、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ２が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ２が小さくなっている。
【０１４３】
案内部材１７０は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の周方向Ｃにおける厚さが最も小さく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けてロータ１２の周方向Ｃにおける厚さが大きくなっている。そのため、ロータ１２の周方向Ｃに隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さは、隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１の下流側に対向する位置で最も長く、ロータ１２の径方向Ｒの外側および内側に向けて短くなる。すなわち、シール装置１５の隙間に対向する位置で隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さＬ１は、内周面４６への連結位置と第２壁面４８への連結位置で隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さＬ２より長い。つまり、Ｌ１＞Ｌ２である。
【０１４４】
この変形例の場合、ロータ１２の周方向Ｃに隣接する複数の案内部材１６０の間隔の長さは、ロータ１２の径方向Ｒの外側および内側の位置で最も短くなることから、漏れ蒸気Ｓ２が旋回流生成室３１から排出されるとき、その流路、つまり、隣接する複数の案内部材１６０の間隔が小さくなり、漏れ蒸気Ｓ２の速度が上昇し、主流蒸気Ｓ１の速度に近似する。そのため、漏れ蒸気Ｓ４は、主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流する。
【０１４５】
第８実施形態の第２変形例において、図２４および図２５に示すように、案内部材１６０は、ロータ１２の軸方向Ａに対して周方向Ｃに傾斜する第１案内面１６１と第２案内面１６２を有する。第１案内面１６１は、シール装置１６から漏れる漏れ蒸気Ｓ２の旋回方向に沿って設けられる。第１案内面１６１は、延出部１６３の回転方向Ｃ１における下流側の面に形成される。第２案内面１６２は、延出部１６３の回転方向Ｃ１における上流側の面に形成される。第１案内面１６１は、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１における下流側に対向する位置で、ロータ１２の軸方向Ａに対する傾斜角度θ１が最も大きく、ロータ１２の径方向Ｒにおける外側および内側に向けて傾斜角度θ１が小さくなっている。
【０１４６】
延出部１６３は、蒸気流れ方向Ａ１における上流側の端部が湾曲形状をなす。すなわち、延出部１６３は、第１案内面９１と第２案内面９２との交差する先端部に湾曲部１６４が設けられる。なお、第１変形例の延出部１７３における蒸気流れ方向Ａ１における上流側の端部を湾曲形状としてもよい。
【０１４７】
このように第８実施形態の回転機械にあっては、ロータ１２の周方向Ｃに隣接する複数の案内部材１６０，１７０の間隔の長さを、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１の下流側に対向する位置で最も短く、ロータ１２の径方向Ｒの外側および内側に向けて長くする。また、ロータ１２の周方向Ｃに隣接する複数の案内部材１６０，１７０の間隔の長さを、シール装置１５の隙間に対して蒸気流れ方向Ａ１の下流側に対向する位置で最も長く、ロータ１２の径方向Ｒの外側および内側に向けて短くする。
【０１４８】
従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２は、案内部材１６０，１７０に案内されることで周方向Ｃの速度成分が減少され、その後、旋回流蒸気Ｓ３が旋回流生成室３１から排出されるとき、複数の案内部材１６０，１７０の径方向の外側および内側を通ることで、その速度が低下または上昇し、適正速度に調整される。そのため、漏れ蒸気Ｓ４の速度が主流蒸気Ｓ１の速度に合わせて調整され、漏れ蒸気Ｓ４を主流蒸気Ｓ１に滑らかに合流させることができる。
【０１４９】
第８実施形態の回転機械では、延出部１６３は、蒸気流れ方向Ａ１における上流側の端部が湾曲形状をなす。従って、周方向Ｃの速度成分を有する漏れ蒸気Ｓ２が延出部１６３に衝突したとき、漏れ蒸気Ｓ２は、湾曲部１６４により第１案内面１６１と第２案内面１６２に滑らかに案内されることとなり、ここでの剥離を抑制することができ、漏れ蒸気Ｓ２を第１案内面１６１に滑らかに案内して周方向Ｃの速度成分を減少することができる。
【０１５０】
なお、上述した実施形態では、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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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】
【０１５３】
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
３２，６０，７０，８０，９０，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０  案内部材
３３，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１，１４１，１５１，１６１，１７１  第１案内面
４１  シュラウド
４２  凹部
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
５１，６３，７３，８３，９３，１０３，１１３，１２３，１３３，１４３，１５３，１６３，１７３  延出部
５２，６２，７２，８２，９２，１０２，１１２，１２２，１３２，１４２，１５２，１６２，１７２  第２案内面
９４，１０４，１６４  湾曲部
θ１，θ２  傾斜角度
Ａ  軸方向
Ａ１  蒸気流れ方向
Ｃ  周方向
Ｃ１  回転方向
Ｌ１，Ｌ２  長さ
Ｒ  径方向
Ｓ  蒸気
Ｓ１  主流蒸気
Ｓ２  漏れ蒸気
Ｓ３  旋回流蒸気
Ｓ４  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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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