(57)【要約】【課題】蒸気タービンの性能低下を防止するとともに、静翼の表面に付着する液体の除去効率を向上させることができる蒸気タービン静翼、および該蒸気タービン静翼を備える蒸気タービンを提供する。【解決手段】蒸気タービン静翼は、圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部と、翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と、翼面に開口して水分除去流路と連通するとともに、翼本体部の基端部から先端部に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットと、翼面に設けられ、基端部から高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が少なくとも一つのスリットに対して高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部と、を備える。【選択図】  図３
2020200792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部と、
前記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と、
前記翼面に開口して前記水分除去流路と連通するとともに、前記翼本体部の基端部から先端部に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットと、
前記翼面に設けられ、前記基端部から前記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が前記少なくとも一つのスリットに対して前記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部と、を備える
蒸気タービン静翼。
【請求項２】
前記少なくとも一つの溝部は、前記先端部から前記基端部に向かって後縁側に傾斜するように構成された
請求項１に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項３】
前記少なくとも一つのスリットは、前記高さ方向において互いに離隔して設けられた複数のスリットを含む
請求項１又は２に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項４】
前記蒸気タービン静翼は、前記翼面に設けられる凹部であって、前記複数のスリットの夫々が開口する凹部をさらに備える
請求項３に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項５】
前記少なくとも一つのスリットは、前記少なくとも一つの溝部よりも前縁側に設けられる
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項６】
前記少なくとも一つのスリットは、前記少なくとも一つの溝部よりも後縁側に設けられる
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項７】
前記翼本体部は、前記水分除去流路の周囲を取り囲む湾曲板部であって、厚みの最大値と最小値との差分が前記厚みの平均値に対して４０％以内となるように構成された湾曲板部を含む
請求項１乃至６の何れか１項に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項８】
前記湾曲板部は、前記圧力面の少なくとも一部を含む面を有する圧力面側湾曲板部と、前記負圧面の少なくとも一部を含む面を有する負圧面側湾曲板部と、を含み、
前記少なくとも一つのスリット又は前記少なくとも一つの溝部のうちの一方は、前記圧力面側湾曲板部の一端部と前記負圧面側湾曲板部の一端部とを溶接により接合した接合部を含むように構成された
請求項７に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項９】
前記翼本体部は、前記接合部よりも後縁側に設けられる後縁部であって、前記後縁に連なる後縁側圧力面と、前記後縁側圧力面の前端部から前記後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面と、を有する後縁部をさらに含み、
前記少なくとも一つの溝部は、前記接合部を含むとともに、前記後縁側壁面により一部が画定される
請求項８に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項１０】
前記翼本体部は、前記接合部よりも後縁側に設けられる後縁部であって、前記後縁に連なる後縁側圧力面と、前記後縁側圧力面の前端部から前記後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面と、を有する後縁部をさらに含み、
前記少なくとも一つのスリットは、前記接合部を含むとともに、前記後縁側壁面により一部が画定される
請求項８に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項１１】
前記負圧面側湾曲板部は、後縁から前縁に向かって延在する延在部であって、前記圧力面の少なくとも一部を含む面を有する延在部を含み、
前記負圧面側湾曲板部の前記一端部は、前記延在部の前縁側に位置する前端部を含み、
前記少なくとも一つの溝部は、前記接合部を含むとともに、前記延在部の前記前端部の端面により一部が画定される
請求項８に記載の蒸気タービン静翼。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載の蒸気タービン静翼と、
前記蒸気タービン静翼を支持する環状部材と、
前記環状部材の内部に設けられるキャビティであって、前記翼本体部の前記水分除去流路および前記少なくとも一つの溝部の夫々から液体が送られるように構成されたキャビティと、を備える
蒸気タービン。
【請求項１３】
圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部の前記翼面に開口して前記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と連通するとともに、前記翼本体部の基端部から先端部に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットを形成するスリット形成ステップと、
前記翼面に前記基端部から前記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が前記少なくとも一つのスリットに対して前記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部を形成する溝部形成ステップと、を備える
蒸気タービン静翼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気タービン静翼、該蒸気タービン静翼を備える蒸気タービン、および蒸気タービン静翼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの最終段付近では蒸気流の湿り度が８％以上となる。湿り蒸気流から発生する水滴により湿り損失が発生し、タービン効率が低下する。また、湿り蒸気流から発生した水滴は、静翼の表面に付着して水膜を形成する。上記水膜が静翼の表面で水膜流となって静翼の後縁側へ流れ、静翼の後縁にて千切れて粗大水滴が形成される。上記粗大水滴が高速で回転する動翼に衝突することが、動翼のエロージョンを引き起こす大きな原因のひとつとなっている。
【０００３】
蒸気タービンの湿り損失やエロージョンを防止するためには、静翼の表面に付着する液体（水滴）を除去することが効果的である。従来、静翼の表面に付着した液体を除去することを目的として、静翼の表面に溝やスリットを設けることが行われている（特許文献１、２参照）。静翼の表面に付着した液体は、溝やスリットに送り込まれ、溝やスリットから系外に排出される。特許文献１には、静翼の表面に一又は複数の溝を設けることが開示されている。特許文献１に記載の溝は、静翼の長手方向の一端部から他端部までに亘って、蒸気タービンの径方向に向かって延在している。特許文献２には、内部に空洞部を有する中空状の静翼の表面に、空洞部に連通する一又は複数のスリットを設けることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６４７４９４２号明細書
【特許文献２】特開平３−２６８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
静翼の表面に付着した液体の除去効率の向上を図るために、特許文献１に記載の溝を、静翼の表面に高さ方向に沿って並列に二つ設けることが考えられる。しかしながら、上記溝自体の除去効率が低いため、上記溝を並列に二つ設けても液体の除去量が少なく、液体の除去効率の向上を図れない虞がある。
【０００６】
また、上記液体の除去効率の向上を図るために、特許文献２に記載のスリットを、静翼の表面に高さ方向に沿って並列に二つ設けることが考えられる。この場合には、上記軸方向の上流側に設けられた第１のスリットと、上記軸方向の下流側に設けられた第２のスリットと、の圧力差により、第１のスリットから空洞部に吸い込まれた液体が、第１スリットよりも圧力の低い第２スリットから噴出する（逆流する）虞がある。このため、液体の除去量を多くすることができず、液体の除去効率の向上を図れない虞がある。液体の逆流を防止するために、スリットの幅を広げてスリットの吸引圧を向上させると、スリットを通って空洞部に漏洩する駆動蒸気の量が増大するため、蒸気タービンの性能低下を招く虞がある。
【０００７】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、蒸気タービンの性能低下を防止するとともに、静翼の表面に付着する液体の除去効率を向上させることができる蒸気タービン静翼、および該蒸気タービン静翼を備える蒸気タービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる蒸気タービン静翼は、
圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部と、
上記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と、
上記翼面に開口して上記水分除去流路と連通するとともに、上記翼本体部の基端部から先端部に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットと、
上記翼面に設けられ、上記基端部から上記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が上記少なくとも一つのスリットに対して上記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部と、を備える。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、蒸気タービン静翼は、静翼の表面である翼面にスリットと溝部が設けられており、スリットと溝部は、少なくとも一部が高さ方向に沿って重複している。このため、スリットと溝部のうちの、翼面の上流側に設けられたもの（上流側排水部）により、翼面に集積した液体を除去することができる。また、スリットと溝部のうちの、翼面の下流側に設けられたもの（下流側排水部）により、翼面の上流側排水部よりも下流側に集積した液体を除去することができる。つまり、上記蒸気タービン静翼は、溝部および該溝部よりも液体の除去効率の高いスリットにより、翼面に付着した液体を除去することができるので、翼面に付着する液体の除去効率を向上させることができる。
【００１０】
また、上記蒸気タービン静翼は、上流側排水部又は下流側排水部の一方が、水分除去流路に連通しない溝部であるため、比較例にかかる蒸気タービン静翼のような、翼面に高さ方向に沿って重複している二つのスリットを設ける構成に比べて、スリットを通って水分除去流路に漏洩する駆動蒸気の量を少なくすることができる。また、上記蒸気タービン静翼は、比較例にかかる蒸気タービン静翼のような、翼面に高さ方向に沿って重複している二つのスリットを設ける構成とは異なり、スリットを介して水分除去流路から液体が逆流する虞がないので、スリット幅を広げてスリットの吸引圧を向上させる必要がない。スリットの吸引圧を抑えることで、スリットを通って水分除去流路に漏洩する駆動蒸気の量をさらに少なくすることができる。よって、上記蒸気タービン静翼は、スリットを通って水分除去流路に漏洩する駆動蒸気の量を少なくすることができるので、蒸気タービンの性能低下を防止することができる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の蒸気タービン静翼であって、上記少なくとも一つの溝部は、上記先端部から上記基端部に向かって後縁側に傾斜するように構成された。
【００１２】
上記（２）の構成によれば、少なくとも一つの溝部は、先端部から基端部に向かって後縁側に傾斜するように構成されているので、溝部に貯留した液体は、蒸気タービン内を流れる蒸気の流れに押されて、液体の排出側である基端部に向かって流される。よって、上記溝部は、溝部に貯留する液体の除去効率を向上させることができる。
【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の蒸気タービン静翼であって、上記少なくとも一つのスリットは、上記高さ方向において互いに離隔して設けられた複数のスリットを含む。
【００１４】
上記（３）の構成によれば、複数のスリットの夫々は、高さ方向において互いに離隔して設けられているので、仮に単一のスリットが高さ方向に沿って延在している場合に比べて、蒸気タービン静翼のスリット近傍の強度を向上させることができる。蒸気タービン静翼のスリット近傍の強度を向上させることで、蒸気タービン静翼の厚さを薄くすることができるため、蒸気タービン静翼の製造コストを低減することができる。
【００１５】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の蒸気タービン静翼は、上記翼面に設けられる凹部であって、上記複数のスリットの夫々が開口する凹部をさらに備える。
【００１６】
上記（４）の構成によれば、互いに離隔して設けられた複数のスリットの夫々は、翼面に設けられる凹部に開口しているので、翼面に付着した液体は凹部に貯留される。このため、上記凹部を備える蒸気タービン静翼は、翼面に付着した液体がスリット同士の間を通り、翼面のスリットよりも下流側に流れることを防止することができる。よって、上記凹部を備える蒸気タービン静翼は、翼面に付着する液体の除去効率を向上させることができる。
【００１７】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れかに記載の蒸気タービン静翼であって、上記少なくとも一つのスリットは、上記少なくとも一つの溝部よりも前縁側に設けられる。
【００１８】
上記（５）の構成によれば、スリットが翼面から除去することができなかった液体や、スリットよりも翼面の後縁側に付着した液体を、スリットよりも翼面の後縁側に設けられた溝部により除去することができる。
【００１９】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の何れかに記載の蒸気タービン静翼であって、上記少なくとも一つのスリットは、上記少なくとも一つの溝部よりも後縁側に設けられる。
【００２０】
上記（６）の構成によれば、溝部が翼面から除去することができなかった液体や、溝部よりも翼面の後縁側に付着した液体を、溝部よりも翼面の後縁側に設けられたスリットにより除去することができる。溝部は、スリットへ到達する液体の量を低減させることができ、スリットは、溝部よりも翼面に付着した液体の除去効率が高いので、スリットに到達した液体を除去することができる。よって、上記の構成によれば、スリットを溝部よりも後縁側に設けることにより、翼面に付着した液体を効果的に除去することができる。
【００２１】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の何れかに記載の蒸気タービン静翼であって、上記翼本体部は、上記水分除去流路の周囲を取り囲む湾曲板部であって、厚みの最大値と最小値との差分が上記厚みの平均値に対して４０％以内となるように構成された湾曲板部を含む。
【００２２】
上記（７）の構成によれば、湾曲板部の厚みを均等にすることで、湾曲板部を構成する材料の無駄な消費を抑えて湾曲板部の材料費を低減することができるので、静翼の製造コストを低減することができる。
【００２３】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載の蒸気タービン静翼であって、上記湾曲板部は、上記圧力面の少なくとも一部を含む面を有する圧力面側湾曲板部と、上記負圧面の少なくとも一部を含む面を有する負圧面側湾曲板部と、を含み、上記少なくとも一つのスリット又は上記少なくとも一つの溝部のうちの一方は、上記圧力面側湾曲板部の一端部と上記負圧面側湾曲板部の一端部とを溶接により接合した接合部を含むように構成された。
【００２４】
上記（８）の構成によれば、スリット又は溝部のうちの一方は、圧力面側湾曲板部の一端部と負圧面側湾曲板部の一端部とを溶接により接合した接合部を含む。つまり、スリット又は溝部のうちの一方は、圧力面側湾曲板部の一端部と負圧面側湾曲板部の一端部とを溶接して湾曲板部を形成する際に、その形状が形成されるようになっている。上記の構成によれば、スリット又は溝部のうちの一方を形成するために、別途、切削などの加工を必要としないため、加工費を低減することができ、ひいては静翼の製造コストを低減することができる。また、上記の構成によれば、切削などの加工を行わずに、スリット又は溝部のうちの一方を形成することができるため、スリット又は溝部のうちの一方の近傍の強度の低下を防止することができる。
【００２５】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の蒸気タービン静翼であって、上記翼本体部は、上記接合部よりも後縁側に設けられる後縁部であって、上記後縁に連なる後縁側圧力面と、上記後縁側圧力面の前端部から上記後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面と、を有する後縁部をさらに含み、上記少なくとも一つの溝部は、上記接合部を含むとともに、上記後縁側壁面により一部が画定される。
【００２６】
上記（９）の構成によれば、少なくとも一つの溝部は、接合部を含むとともに、後縁側壁面により一部が画定される。つまり、溝部は、湾曲板部を溶接により形成する際に、後縁部の後縁側壁面を一部として、その形状が形成されるようになっている。上記溝部は、後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面により一部が画定されるため、翼面に付着した液体が後縁側壁面から後縁側圧力面に向かって流れるのを効果的に防止することができる。
【００２７】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の蒸気タービン静翼であって、上記翼本体部は、上記接合部よりも後縁側に設けられる後縁部であって、上記後縁に連なる後縁側圧力面と、上記後縁側圧力面の前端部から上記後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面と、を有する後縁部をさらに含み、上記少なくとも一つのスリットは、上記接合部を含むとともに、上記後縁側壁面により一部が画定される。
【００２８】
上記（１０）の構成によれば、少なくとも一つのスリットは、接合部を含むとともに、後縁側壁面により一部が画定される。つまり、スリットは、湾曲板部を溶接により形成する際に、後縁部の後縁側壁面を一部として、その形状が形成されるようになっている。上記スリットは、後縁側圧力面に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面により一部が画定されるため、翼面に付着した液体は後縁側壁面にてスリットにより翼面から除去される。よって、上記の構成によれば、翼面に付着した液体が後縁側壁面から後縁側圧力面に向かって流れるのを効果的に防止することができる。
【００２９】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の蒸気タービン静翼であって、上記負圧面側湾曲板部は、後縁から前縁に向かって延在する延在部であって、上記圧力面の少なくとも一部を含む面を有する延在部を含み、上記負圧面側湾曲板部の上記一端部は、上記延在部の前縁側に位置する前端部を含み、上記少なくとも一つの溝部は、上記接合部を含むとともに、上記延在部の上記前端部の端面により一部が画定される。
【００３０】
上記（１１）の構成によれば、少なくとも一つの溝部は、接合部を含むとともに、延在部の前端部の端面により一部が画定される。つまり、溝部は、圧力面側湾曲板部の一端部と延在部の前端部とを溶接して湾曲板部を形成する際に、上記前端部の端面を一部として、その形状が形成されるようになっている。上記溝部は、延在部の前縁側に位置する前端部の端面により一部が画定されるため、端面に付着した液体が延在部の圧力面に向かって流れるのを効果的に防止することができる。
【００３１】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態にかかる蒸気タービンは、
上記（１）〜（１１）の何れかに記載の蒸気タービン静翼と、
上記蒸気タービン静翼を支持する環状部材と、
上記環状部材の内部に設けられるキャビティであって、上記翼本体部の上記水分除去流路および上記少なくとも一つの溝部の夫々から液体が送られるように構成されたキャビティと、を備える。
【００３２】
上記（１２）の構成によれば、蒸気タービンは、環状部材の内部に設けられるキャビティであって、翼本体部の水分除去流路および少なくとも一つの溝部の夫々から液体が送られるように構成されたキャビティを備えるので、スリットや溝部により翼面から除去された液体をキャビティに貯留することができる。スリットや溝部により翼面から除去された液体をキャビティに貯留することで、翼本体部のスリットや水分除去流路に液体が滞留し、スリットや溝部による翼面に付着した液体の除去効率が低下することを防止することができる。よって、上記蒸気タービンは、スリットや溝部により翼面に付着した液体を効果的に除去することができる。
【００３３】
（１３）本発明の少なくとも一実施形態にかかる蒸気タービン静翼の製造方法は、
圧力面および負圧面を含む翼面を有する翼本体部の上記翼面に開口して上記翼本体部の内部に設けられる水分除去流路と連通するとともに、上記翼本体部の基端部から先端部に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリットを形成するスリット形成ステップと、
上記翼面に上記基端部から上記高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部であって、少なくとも一部が上記少なくとも一つのスリットに対して上記高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部を形成する溝部形成ステップと、を備える。
【００３４】
上記（１３）の方法によれば、蒸気タービン静翼の製造方法は、少なくとも一つのスリットを形成するスリット形成ステップと、少なくとも一つの溝部を形成する溝部形成ステップと、を備える。蒸気タービン静翼の製造方法により製造された蒸気タービン静翼は、静翼の表面である翼面にスリットと溝部が設けられており、スリットと溝部は、少なくとも一部が高さ方向に沿って重複している。よって、蒸気タービン静翼の製造方法により製造された蒸気タービン静翼は、翼面に付着する液体の除去効率を向上させることができるとともに、蒸気タービンの性能低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、蒸気タービンの性能低下を防止するとともに、静翼の表面に付着する液体の除去効率を向上させることができる蒸気タービン静翼、および該蒸気タービン静翼を備える蒸気タービンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼を備える蒸気タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼を備える蒸気タービンの軸方向に沿った概略部分拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
【図４】比較例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。
【図５】比較例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼および比較例にかかる蒸気タービン静翼のスリット幅と蒸気の吸引量との関係を説明するための説明図である。
【図７】第１の変形例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。
【図８】第２の変形例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。
【図９】第２の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
【図１０】第３の変形例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。
【図１１】第３の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
【図１２】第４の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
【図１３】第５の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
【図１４】第６の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼の製造方法の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面を参照して本発明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、本発明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」、「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。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼を備える蒸気タービンの軸方向に沿った概略断面図である。図１および後述する図２〜５、７〜１４に記載の矢印ＦＳは、蒸気の流れる方向を概略的に示している。以下、蒸気タービン静翼を単に静翼と言うことがあり、蒸気タービン動翼を単に動翼と言うことがある。
図１に示されるように、蒸気タービン１は、軸線ＬＡの回りに回転可能に構成されるロータ１１と、ロータ１１に機械的に連結される少なくとも一つの動翼１２と、ロータ１１及び動翼１２を回転自在に収容する環状部材１３と、動翼１２に隙間を介して対向するように配置されるとともに、環状部材１３に機械的に連結される少なくとも一つの静翼３と、を備える。ロータ１１は、ベアリング１４により回転可能に支持されている。
【００３９】
環状部材１３は、ロータ１１との間に内側空間１５を画定している。環状部材１３や静翼３は、ロータ１１や動翼１２の回転に連動せずに静止している。静翼３は、環状部材１３からロータ１１に向かって内側空間１５を横断するように、径方向（蒸気タービン１の軸線ＬＡに直交する方向）に沿って延在している。動翼１２は、ロータ１１から環状部材１３に向かって内側空間１５を横断するように、径方向に沿って延在している。
【００４０】
蒸気タービン１は、図１に示されるように、環状部材１３を支持するとともに、環状部材１３を収容するケーシング１６をさらに備える。ケーシング１６は、内部に排気室１７を画定している。また、ケーシング１６は、内側空間１５に蒸気を導入するための蒸気入口１８と、蒸気を蒸気タービン１の外部に排出するための蒸気出口１９と、が形成されている。
【００４１】
図示される実施形態では、蒸気入口１８は、図１に示されるように、蒸気導入ライン２０を介して、蒸気を発生させる蒸気発生装置２１から排出された蒸気が流入可能に構成されている。蒸気発生装置２１としては、ボイラなどが挙げられる。蒸気導入ライン２０としては、蒸気入口１８と蒸気発生装置２１とを接続する蒸気供給管などが挙げられる。内側空間１５には、蒸気発生装置２１から排出されて、蒸気入口１８を通過した蒸気が流入する。
【００４２】
内側空間１５に導入された蒸気は、主として軸方向（蒸気タービン１の軸線ＬＡが延在する方向）に沿って流れる。以下、蒸気の流れ方向における上流側を単に上流側と言うことがあり、蒸気の流れ方向における下流側を単に下流側と言うことがある。
【００４３】
蒸気タービン１は、内側空間１５を軸方向に沿って流れる蒸気を作動流体とし、作動流体が有するエネルギーを、ロータ１１の回転エネルギーに変換するように構成されている。図示される実施形態では、静翼３の翼列と動翼１２の翼列との組み合わせを一段落としたときに、蒸気タービン１は、複数の段落を備えている。各段落の静翼３の夫々は、周方向に沿って所定の間隔をおいて配設されている。各段落の動翼１２の夫々は、ロータ１１の周方向に沿って所定の間隔をおいて配設されている。各段落の静翼３は、蒸気が該段落の静翼３間を通過する際に、蒸気を整流し、各段落の動翼１２は、静翼３により整流された蒸気を受けて、蒸気から受ける力を回転力に変換し、ロータ１１を回転させる。ロータ１１の回転により、ロータ１１に機械的に接続された不図示の発電機が駆動される。
【００４４】
排気室１７は、図１に示されるように、内側空間１５の下流側に位置している。内側空間１５にて静翼３や動翼１２を通過した蒸気は、蒸気の流れ方向の最も下流側に位置する動翼である最終段動翼１２Ａよりも、下流側に位置する排気室入口２２から排気室１７に流入し、排気室１７を通った後に、上述した蒸気出口１９から蒸気タービン１の外部に排出される。
【００４５】
図２は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼を備える蒸気タービンの軸方向に沿った概略部分拡大断面図である。図３は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
静翼３は、図２に示されるように、高さ方向（図２中上下方向）に沿って延在する翼本体部４を含む。図示される実施形態では、翼本体部４は、高さ方向の一端に設けられる基端部４１と、高さ方向の他端に設けられる先端部４２と、を有している。基端部４１は、上述した環状部材１３に接続され、先端部４２は、環状部材１３よりも径が小さい環状のダイヤフラム２３に接続されている。
【００４６】
翼本体部４は、図３に示されるように、前縁４３と後縁４４との間に延在する一面である圧力面４５と、前縁４３と後縁４４との間に延在する他面である負圧面４６と、を含む翼面４７を有している。圧力面４５は、凹状に湾曲する面を含み、負圧面４６は、凸状に湾曲する面を含んでいる。
【００４７】
静翼３は、内側空間１５のうちの湿り蒸気流が流れる領域１５Ａに配置される。或る実施形態では、領域１５Ａは、蒸気タービン１の運転中に蒸気流の湿り度が５％以上の条件を満たす領域である。翼本体部４は、蒸気の流れ方向において、前縁４３が上流側に後縁４４が下流側に位置するように配置される。圧力面４５は、蒸気を受けるように、蒸気の流れ方向に対して交差するように配置される。湿り蒸気流に含まれる水分は、翼面４７（圧力面４５および負圧面４６）に水滴（液体）となって付着する。
【００４８】
翼本体部４は、図３に示されるように、その内部に水分除去流路５が形成されている。図示される実施形態では、翼本体部４は、水分除去流路５の周囲を取り囲む湾曲板部６を含む。水分除去流路５は、翼面４７を有する湾曲板部６の翼面４７とは反対に位置する内面６１により画定される。なお、他の幾つかの実施形態では、中実状の翼本体部４に水分除去流路５を形成してもよい。
【００４９】
水分除去流路５は、図２に示されるように、基端部４１に開口した基端側開口部５１から高さ方向に沿って先端部４２に向かって延在している。図示される実施形態では、水分除去流路５は、基端側開口部５１から先端部４２に開口した先端側開口部５２までわたって延在している。
【００５０】
静翼３は、図３に示されるように、翼面４７に開口して水分除去流路５と連通する少なくとも一つのスリット７と、翼面４７に設けられる少なくとも一つの溝部８と、を備える。少なくとも一つの溝部８は、水分除去流路５に連通しないように構成されている。図２に示されるように、少なくとも一つのスリット７は、翼本体部４の基端部４１から先端部４２に向かう高さ方向に沿って延在している。また、少なくとも一つの溝部８は、翼本体部４の基端部４１から高さ方向に沿って延在しており、少なくとも一部が少なくとも一つのスリット７に対して高さ方向に沿って重複している。
【００５１】
図２に示されるように、環状部材１３の内部には、液体を貯留可能なキャビティ２４が設けられている。キャビティ２４は、翼本体部４の水分除去流路５および少なくとも一つの溝部８の夫々から液体Ｗが送られるように構成されている。図示される実施形態では、環状部材１３の内部には、水分除去流路５とキャビティ２４とを連通させる第１連通孔１３１と、溝部８とキャビティ２４とを連通させる第２連通孔１３２と、キャビティ２４と排気室１７とを連通させる第３連通孔１３３と、が形成されている。蒸気タービン１の運転中に、排気室１７は、キャビティ２４よりも低圧になっており、キャビティ２４は水分除去流路５よりも低圧になっている。そして、水分除去流路５は、領域１５Ａの翼面４７に面する部分１５Ｂよりも低圧になっている。
【００５２】
翼面４７のスリット７よりも前縁４３側に付着した液体Ｗは、領域１５Ａの翼面４７に面する部分１５Ｂと水分除去流路５との間の差圧により、スリット７を介して水分除去流路５に吸引される。水分除去流路５に吸引された液体Ｗは、水分除去流路５とキャビティ２４との間の差圧により、第１連通孔１３１を介してキャビティ２４に吸引される。
【００５３】
翼面４７の溝部８よりも前縁４３側に付着した液体Ｗは、領域１５Ａを流れる蒸気の流れに押されて、溝部８に入り込む。溝部８に入り込んだ液体Ｗは、溝部８とキャビティ２４との間の差圧により、第２連通孔１３２を介してキャビティ２４に吸引される。
【００５４】
キャビティ２４に貯留された液体Ｗは、キャビティ２４と排気室１７との間の差圧により、第３連通孔１３３を介して排気室１７に排出される。他の幾つかの実施形態では、蒸気タービン１の外部に液体Ｗを排出してもよいし、例えば吸引ポンプなどの不図示の吸引装置により液体Ｗを吸引するように構成してもよい。
【００５５】
図２に示される実施形態では、スリット７および溝部８の夫々は、高さ方向において中央よりも基端部４１側に設けられる。他の幾つかの実施形態では、スリット７および溝部８の夫々は、高さ方向において中央よりも先端部４２側まで延在してもよいし、高さ方向における全長にわたり延在してもよい。
【００５６】
図３に示される実施形態では、スリット７および溝部８の夫々は、圧力面４５における中央よりも後縁４４側に設けられる。スリット７は、圧力面４５に入口開口７１が開口し、湾曲板部６の内面６１に水分除去流路５の後縁側端部５３に連通する出口開口７２が開口している。溝部８は、スリット７よりも前縁４３側に設けられる。
他の幾つかの実施形態では、スリット７および溝部８の夫々は、圧力面４５における中央よりも前縁４３側や、負圧面４６に設けてもよいが、液体（水膜流）が集積するのは、圧力面４５における後縁４４側であるため、負圧面４６よりも圧力面４５が好ましく、圧力面４５における後縁４４に近くに設けることが好ましい。また、溝部８は、スリット７よりも後縁４４側に設けてもよい。
【００５７】
図４は、比較例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。図５は、比較例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
比較例にかかる静翼３０は、図４、５に示されるように、圧力面４５（翼面４７）に溝部８の代わりに第２スリット７０が設けられている点において、図２、３に示されるような静翼３と異なるものである。図５に示されるように、第２スリット７０は、スリット７と同様に、水分除去流路５に連通している。スリット７は、第２スリット７０よりも後縁４４側に設けられており、第２スリット７０よりも低圧になっている。この場合には、第２スリット７０により翼面４７に付着された液体Ｗが水分除去流路５に吸引されるが、スリット７と第２スリット７０との間の差圧により、水分除去流路５に吸引された液体Ｗが、スリット７から噴出する（逆流する）虞がある。
【００５８】
図６は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼および比較例にかかる蒸気タービン静翼のスリット幅と蒸気の吸引量との関係を説明するための説明図である。図６では、スリット７や第２スリット７０のスリット幅を横軸とし、スリット７や第２スリット７０を介して、静翼３の外部から水分除去流路５に吸引される蒸気の吸引量を縦軸としている。図６に示されるように、スリット幅を大きくすると、水分除去流路５に吸引される蒸気の吸引量が増大する。また、一つのスリット７が水分除去流路５に連通する静翼３は、二つのスリット（スリット７および第２スリット７０）が水分除去流路５に連通する静翼３０に比べて、任意のスリット幅に対応する蒸気の吸引量が小さくなっている。つまり、静翼３は、静翼３０に比べて、水分除去流路５に吸引される蒸気の吸引量を低減することができる。水分除去流路５に吸引される蒸気の吸引量を低減することで、動翼１２を回転させる駆動蒸気の量の低減を防止することができるため、蒸気タービン１の性能低下を防止することができる。
【００５９】
上述したように、幾つかの実施形態にかかる静翼３は、例えば図２、３に示されるように、上述した翼本体部４と、上述した水分除去流路５と、上述した少なくとも一つのスリット７と、少なくとも一部が少なくとも一つのスリット７に対して高さ方向に沿って重複している上述した少なくとも一つの溝部８と、を備える。
図示される実施形態では、図２に示されるように、少なくとも一つのスリット７は、高さ方向に沿って延在している単一のスリット７Ａを含む。少なくとも一つの溝部８は、その横断面形状がＵ字状に形成されており、基端部４１に開口した開口端部８１を有している。
【００６０】
上記の構成によれば、静翼３は、静翼３の表面である翼面４７にスリット７と溝部８が設けられており、スリット７と溝部８は、少なくとも一部が高さ方向に沿って重複している。このため、スリット７と溝部８のうちの、翼面４７の上流側（前縁４３側）に設けられたもの（上流側排水部）により、翼面４７に集積した液体Ｗを除去することができる。また、スリット７と溝部８のうちの、翼面４７の下流側（後縁４４側）に設けられたもの（下流側排水部）により、翼面４７の上記上流側排水部よりも下流側に集積した液体Ｗを除去することができる。つまり、静翼３は、溝部８および該溝部８よりも液体Ｗの除去効率の高いスリット７により、翼面４７に付着した液体Ｗを除去することができるので、翼面４７に付着する液体Ｗの除去効率を向上させることができる。
【００６１】
また、静翼３は、上記上流側排水部又は上記下流側排水部の一方が、水分除去流路５に連通しない溝部８であるため、比較例にかかる静翼３０のような、翼面４７に高さ方向に沿って重複している二つのスリット（スリット７、第２スリット７０）を設ける構成に比べて、スリットを通って水分除去流路５に漏洩する駆動蒸気の量を少なくすることができる。また、静翼３は、比較例にかかる静翼３０のような、翼面４７に高さ方向に沿って重複している二つのスリットを設ける構成とは異なり、スリット７を介して水分除去流路５から液体Ｗが逆流する虞がないので、スリット幅を広げてスリット７の吸引圧を向上させる必要がない。スリット７の吸引圧を抑えることで、スリット７を通って水分除去流路５に漏洩する駆動蒸気の量をさらに少なくすることができる。よって、静翼３は、スリット７を通って水分除去流路５に漏洩する駆動蒸気の量を少なくすることができるので、蒸気タービン１の性能低下を防止することができる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、例えば図２に示されるように、上述した少なくとも一つの溝部８は、先端部４２から基端部４１に向かって後縁４４側に傾斜するように構成されている。この場合には、少なくとも一つの溝部８は、先端部４２から基端部４１に向かって後縁４４側に傾斜するように構成されているので、溝部８に貯留する液体Ｗは、蒸気流が流れる領域１５Ａ（蒸気タービン１内）を流れる蒸気の流れに押されて、液体Ｗの排出側である基端部４１側に向かって流される。よって、上記溝部８は、溝部８に貯留する液体の除去効率を向上させることができる。
【００６３】
図７は、第１の変形例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。図８は、第２の変形例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。図９は、第２の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
幾つかの実施形態では、例えば図７、８に示されるように、少なくとも一つのスリット７は、高さ方向において互いに離隔して設けられた複数のスリット７Ｂを含む。図示される実施形態では、複数のスリット７Ｂの夫々は、高さ方向に沿って直列に配置され、高さ方向に沿って延在している。
【００６４】
上記の構成によれば、複数のスリット７Ｂの夫々は、高さ方向において互いに離隔して設けられているので、仮に単一のスリット７Ａが高さ方向に沿って延在している場合に比べて、静翼３のスリット７近傍の強度を向上させることができる。静翼３のスリット７近傍の強度を向上させることで、静翼３の厚さを薄くすることができるため、静翼３の製造コストを低減することができる。
【００６５】
幾つかの実施形態では、上述した静翼３は、例えば図８、９に示されるように、翼面４７に設けられる凹部９であって、複数のスリット７Ｂの夫々が開口する凹部９を備える。図示される実施形態では、凹部９は、翼本体部４の基端部４１から高さ方向に沿って延在しており、少なくとも一部が少なくとも一つの溝部８に対して高さ方向に沿って重複している。凹部９は、その横断面形状がＵ字状に形成されており、基端部４１に開口した開口端部９１を有している。複数のスリット７Ｂの夫々は、凹部９の底部に入口開口７１が開口している。
【００６６】
図８に示される実施形態では、凹部９は、高さ方向において中央よりも基端部４１側に設けられる。他の幾つかの実施形態では、凹部９は、高さ方向において中央よりも先端部４２側まで延在してもよいし、高さ方向における全長にわたり延在してもよい。
【００６７】
上記の構成によれば、互いに離隔して設けられた複数のスリット７Ｂの夫々は、翼面４７に設けられる凹部９に開口しているので、翼面４７に付着した液体Ｗは、領域１５Ａを流れる蒸気の流れに押されて、凹部９に入り込み、凹部９に貯留される。このため、凹部９を備える静翼３は、翼面４７に付着した液体Ｗがスリット７Ｂ同士の間を通り、翼面４７のスリット７Ｂよりも下流側に流れることを防止することができる。よって、凹部９を備える静翼３は、翼面４７に付着する液体Ｗの除去効率を向上させることができる。
【００６８】
幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した凹部９は、先端部４２から基端部４１に向かって後縁４４側に傾斜するように構成されている。この場合には、凹部９は、先端部４２から基端部４１に向かって後縁４４側に傾斜するように構成されているので、凹部９に貯留する液体Ｗは、蒸気流が流れる領域１５Ａ（蒸気タービン１内）を流れる蒸気の流れに押されて、液体Ｗの排出側である基端部４１側に向かって流される。基端部４１側に向かって流れた液体Ｗは、基端部４１側に位置するスリット７Ｂを通過したり、基端部４１に開口した開口端部９１から排出されたりして、キャビティ２４に送られる。よって、上記凹部９は、凹部９に貯留する液体Ｗの除去効率を向上させることができる。
【００６９】
図１０は、第３の変形例にかかる蒸気タービン静翼の軸方向に沿った概略図である。図１１は、第３の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。図１２は、第４の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。図１３は、第５の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。図１４は、第６の変形例にかかる蒸気タービン静翼の高さ方向に直交する方向に沿った概略断面図である。
幾つかの実施形態では、図１０〜１３に示されるように、上述したスリット７は、上述した溝部８よりも前縁４３側に設けられる。この場合には、スリット７が翼面４７から除去することができなかった液体Ｗや、スリット７よりも翼面４７の後縁４４側に付着した液体Ｗを、スリット７よりも翼面４７の後縁４４側に設けられた溝部８により除去することができる。
【００７０】
幾つかの実施形態では、図２、３、７〜９、１４に示されるように、上述したスリット７は、上述した溝部８よりも後縁４４側に設けられる。この場合には、溝部８が翼面４７から除去することができなかった液体Ｗや、溝部８よりも翼面４７の後縁４４側に付着した液体Ｗを、溝部８よりも翼面４７の後縁４４側に設けられたスリット７により除去することができる。溝部８は、スリット７へ到達する液体Ｗの量を低減させることができ、スリット７は、溝部８よりも翼面４７に付着した液体Ｗの除去効率が高いので、スリット７に到達した液体Ｗを除去することができる。よって、上記の構成によれば、スリット７を溝部８よりも後縁４４側に設けることにより、翼面４７に付着した液体Ｗを効果的に除去することができる。
【００７１】
幾つかの実施形態では、図３、９、１１〜１４に示されるように、上述した翼本体部４は、水分除去流路５の周囲を取り囲む上述した湾曲板部６であって、厚みＴの最大値と最小値との差分が厚みＴの平均値に対して４０％以内となるように構成された湾曲板部６を含む。この場合には、湾曲板部６の厚みＴを均等にすることで、湾曲板部６を構成する材料の無駄な消費を抑えて湾曲板部６の材料費を低減することができるので、静翼３の製造コストを低減することができる。
【００７２】
幾つかの実施形態では、上述した湾曲板部６を含む翼本体部４は、少なくとも一枚の板金を板金加工することにより、その形状が形成される板金部品である。この場合には、一枚又は複数枚の板金（例えば圧延などにより薄く平らな形状に形成された金属板材）を板金加工（切断加工、曲げ加工、溶接など）することにより、湾曲板部６を含む翼本体部４を形成することができるため、翼本体部４の材料費や加工費を低減することができる。よって、上記の構成によれば、翼本体部４の材料費や加工費を低減することができるので、静翼３の製造コストを低減することができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、図１０〜１４に示されるように、上述した湾曲板部６は、上述した圧力面４５の少なくとも一部を含む面６２１を有する圧力面側湾曲板部６２と、上述した負圧面４６の少なくとも一部を含む面６３１を有する負圧面側湾曲板部６３と、を含む。上述した少なくとも一つのスリット７又は上述した少なくとも一つの溝部８のうちの一方は、圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２と負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２とを溶接により接合した接合部ＷＰを含むように構成された。
【００７４】
図示される実施形態では、図１０〜１４に示されるように、圧力面側湾曲板部６２と負圧面側湾曲板部６３は、一枚の板金を前縁４３が形成されるようにＶ字状に折り曲げることにより、各々の形状が形成されている。その後、圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２（後端部）と負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２（後端部）とを溶接により接合することにより、上述した湾曲板部６と、スリット７又は溝部８のうちの一方と、が形成されている。なお、他の幾つかの実施形態では、湾曲板部６は、複数枚の板金を溶接により接合することにより、その形状が形成されるようにしてもよい。
【００７５】
上記の構成によれば、スリット７又は溝部８のうちの一方は、圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２と負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２とを溶接により接合した接合部ＷＰを含む。つまり、スリット７又は溝部８のうちの一方は、圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２と負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２とを溶接して湾曲板部６を形成する際に、その形状が形成されるようになっている。上記の構成によれば、スリット７又は溝部８のうちの一方を形成するために、別途、切削などの加工を必要としないため、加工費を低減することができ、ひいては静翼３の製造コストを低減することができる。また、上記の構成によれば、切削などの加工を行わずに、スリット７又は溝部８のうちの一方を形成することができるため、スリット７又は溝部８のうちの一方の近傍の強度の低下を防止することができる。
【００７６】
幾つかの実施形態では、図１０〜１２に示されるように、上述した翼本体部４は、圧力面側湾曲板部６２と負圧面側湾曲板部６３とを含む上述した湾曲板部６と、上述した接合部ＷＰよりも後縁４４側に設けられる後縁部６４と、を含む。後縁部６４は、後縁４４に連なる後縁側圧力面６４２と、後縁側圧力面６４２の前端部６４３から後縁側圧力面６４２に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面６４４と、を有している。上述した少なくとも一つの溝部８は、上述した接合部ＷＰを含むとともに、後縁側壁面６４４により一部が画定される。
【００７７】
図１０、１１に示される実施形態では、後縁部６４は、負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２に一体的に設けられており、後縁部６４の後縁側負圧面６４１は、負圧面側湾曲板部６３の面６３１に緩やかに連なる。後縁部６４は、負圧面側湾曲板部６３を構成する板金により構成されており、板金加工によりその形状が形成されている。溝部８は、圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２の端面６２３と、後縁側壁面６４４と、端面６２３と後縁側壁面６４４の負圧面４６側端部同士を繋ぐ底面６４５と、によりＵ字状の横断面形状が画定される。上述した接合部ＷＰは、端面６２３と底面６４５との間を接合している。スリット７（例えば７Ｂ）は、溝部８よりも前縁４３側に位置する圧力面側湾曲板部６２に設けられている。
【００７８】
図１０、１１に示される実施形態では、翼本体部４の高さ方向における溝部８が延在しない部分では、上述した端面６２３よりも後縁４４側に突出した突端面６２４と、後縁側壁面６４４と、が溶接により接合されている。
【００７９】
図１２に示される実施形態では、後縁部６４は、負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２に一体的に設けられており、後縁部６４の後縁側負圧面６４１は、負圧面側湾曲板部６３の面６３１に緩やかに連なる。後縁部６４は、負圧面側湾曲板部６３を構成する板金により構成されており、板金加工によりその形状が形成されている。圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２には、圧力面４５側縁部が負圧面４６側縁部よりも後縁４４側に傾斜した傾斜面６２５が形成されている。上記傾斜面６２５が負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２の内面６３３に当接した状態で、溶接により接合されている。溝部８は、後縁側壁面６４４と、後縁側壁面６４４の負圧面側端部６４６から後縁側壁面６４４に交差する方向に沿って延在する底面６４５と、圧力面側湾曲板部６２の面６２１のうちの一端部６２２近傍の面６２１Ａと、により画定される。上記面６２１Ａは、底面６４５に緩やかに連なる。上述した接合部ＷＰは、面６２１Ａと底面６４５との間を接合している。スリット７は、溝部８よりも前縁４３側に位置する圧力面側湾曲板部６２に設けられている。
【００８０】
図１２に示される実施形態では、後縁側圧力面６４２は、圧力面側湾曲板部６２の面６２１よりも周方向に隣接する静翼３の負圧面４６側に突出するように設けられており、上記負圧面４６との間の間隔が狭くなっている。ここで、静翼３は、その後縁４４と、周方向に隣接する静翼３の負圧面４６と、の間がスロート部ＴＨとなり、上記スロート部ＴＨにおいて、静翼３間の間隔が最小となるように構成されている。スロート部ＴＨよりも上流側は、蒸気の流速が遅いため、圧力損失が少ない。このため、上述した後縁側圧力面６４２は、蒸気の流れを阻害するものではない。
【００８１】
上記の構成によれば、少なくとも一つの溝部８は、接合部ＷＰを含むとともに、後縁側壁面６４４により一部が画定される。つまり、溝部８は、湾曲板部６を溶接により形成する際に、後縁部６４の後縁側壁面６４４を一部として、その形状が形成されるようになっている。上記溝部８は、後縁側圧力面６４２に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面６４４により一部が画定されるため、翼面４７に付着した液体Ｗが後縁側壁面６４４から後縁側圧力面６４２に向かって流れるのを効果的に防止することができる。
【００８２】
幾つかの実施形態では、図１３に示されるように、上述した翼本体部４は、圧力面側湾曲板部６２と負圧面側湾曲板部６３とを含む上述した湾曲板部６と、上述した接合部ＷＰよりも後縁４４側に設けられる後縁部６４と、を含む。後縁部６４は、後縁４４に連なる後縁側圧力面６４２と、後縁側圧力面６４２の前端部６４３から後縁側圧力面６４２に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面６４４と、を有している。上述した少なくとも一つのスリット７は、上述した接合部ＷＰを含むとともに、後縁側壁面６４４により一部が画定される。
【００８３】
図１３に示される実施形態では、後縁部６４は、負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２に一体的に設けられている。後縁部６４の後縁側負圧面６４１は、負圧面側湾曲板部６３の面６３１に緩やかに連なる。また、後縁側壁面６４４は、内面６１に連なる。後縁部６４は、負圧面側湾曲板部６３を構成する板金により構成されており、板金加工によりその形状が形成されている。上述した一端部６３２は、後縁部６４を含んでいてもよい。後縁部６４は、前縁４３側に向かうに連れて徐々に厚さが厚くなるように構成された厚肉部６４Ａを含んでいる。
【００８４】
スリット７は、圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２の端面６２３と、後縁側壁面６４４と、端面６２３と後縁側壁面６４４との間を接合する接合部ＷＰにより、その形状が画定される。溝部８は、スリット７よりも後縁４４側に位置する厚肉部６４Ａ（後縁部６４）の後縁側圧力面６４２に設けられており、Ｕ字状の横断面形状を有している。このように溝部８をスリット７よりも後縁４４側に位置する後縁部６４に設けることにより、溝部８をスリット７よりも前縁４３側に位置する圧力面側湾曲板部６２に設ける場合に比べて、翼面４７に付着した液体の除去効率を向上させることができる。また、溝部８を後縁部６４に形成する加工は、溝部８を圧力面側湾曲板部６２に形成する加工よりも容易に行うことができる。また、溝部８を圧力面側湾曲板部６２に設けない構成にすることで、圧力面側湾曲板部６２（湾曲板部６）の厚さを薄くすることができる。
【００８５】
また、後縁側壁面６４４における接合部ＷＰを前端部６４３から負圧面４６側に向かって離れた部分６４４Ａにすることで、後縁側壁面６４４における上記部分６４４Ａよりも前端部６４３側の部分６４４Ｂと、圧力面側湾曲板部６２の面６２１と、により、上述した凹部９を形成することができる。つまり、凹部９は、湾曲板部６を溶接により形成する際に、後縁部６４の後縁側壁面６４４を一部として、その形状が形成されるようになっている。
【００８６】
上記の構成によれば、少なくとも一つのスリット７は、接合部ＷＰを含むとともに、後縁側壁面６４４により一部が画定される。つまり、スリット７は、湾曲板部６を溶接により形成する際に、後縁部６４の後縁側壁面６４４を一部として、その形状が形成されるようになっている。上記スリット７は、後縁側圧力面６４２に交差する方向に沿って延在する後縁側壁面６４４により一部が画定されるため、翼面４７に付着した液体Ｗは、後縁側壁面６４４にてスリット７により翼面４７から除去される。よって、上記の構成によれば、翼面４７に付着した液体Ｗが後縁側壁面６４４から後縁側圧力面６４２に向かって流れるのを効果的に防止することができる。
【００８７】
幾つかの実施形態では、図１４に示されるように、上述した翼本体部４は、圧力面側湾曲板部６２と負圧面側湾曲板部６３とを含む上述した湾曲板部６を含む。上述した負圧面側湾曲板部６３は、後縁４４から前縁４３に向かって延在する延在部６５であって、圧力面４５の少なくとも一部を含む面６５１を有する延在部６５を含み、負圧面側湾曲板部６３の一端部６３２は、延在部６５の前縁４３側に位置する前端部６５２を含む。上述した少なくとも一つの溝部８は、上述した接合部ＷＰを含むとともに、延在部６５の前端部６５２の端面６５３により一部が画定される。
【００８８】
図１４に示される実施形態では、負圧面側湾曲板部６３と延在部６５は、一枚の板金を後縁４４が形成されるようにＶ字状に折り曲げることにより、各々の形状が形成されている。前端部６５２の端面６５３は、圧力面側湾曲板部６２の面６２１および面６５１の夫々に対して交差する方向に沿って延在しており、面６２１と面６５１とを繋ぐ段差面となっている。溝部８は、端面６５３と、圧力面側湾曲板部６２の面６２１のうちの一端部６２２近傍の面６２１Ａと、により画定される。上述した接合部ＷＰは、端面６５３と面６２１Ａとの間を接合している。スリット７は、溝部８よりも後縁４４側に位置する延在部６５に設けられており、入口開口７１は、面６５１に開口している。
【００８９】
上記の構成によれば、少なくとも一つの溝部８は、接合部ＷＰを含むとともに、延在部６５の前端部６５２の端面６５３により一部が画定される。つまり、溝部８は、圧力面側湾曲板部６２の一端部６２２と延在部６５の前端部６５２とを溶接して湾曲板部６を形成する際に、前端部６５２の端面６５３を一部として、その形状が形成されるようになっている。上記溝部８は、延在部６５の前縁４３側に位置する前端部６５２の端面６５３により一部が画定されるため、端面６５３に付着した液体Ｗが延在部６５の面６５１（圧力面）に向かって流れるのを効果的に防止することができる。
【００９０】
幾つかの実施形態にかかる蒸気タービン１は、図２に示されるように、上述した静翼３と、静翼３を支持する上述した環状部材１３と、環状部材１３の内部に設けられる上述したキャビティ２４であって、翼本体部４の水分除去流路５および少なくとも一つの溝部８の夫々から液体Ｗが送られるように構成された上述したキャビティ２４と、を備える。
【００９１】
上記の構成によれば、蒸気タービン１は、環状部材１３の内部に設けられるキャビティ２４であって、翼本体部４の水分除去流路５および少なくとも一つの溝部８の夫々から液体が送られるように構成されたキャビティ２４を備えるので、スリット７や溝部８により翼面４７から除去された液体Ｗをキャビティ２４に貯留することができる。スリット７や溝部８により翼面４７から除去された液体Ｗをキャビティ２４に貯留することで、翼本体部４のスリット７や水分除去流路５に液体Ｗが滞留し、スリット７や溝部８による翼面４７に付着した液体Ｗの除去効率が低下することを防止することができる。よって、上記蒸気タービン１は、スリット７や溝部８により翼面４７に付着した液体Ｗを効果的に除去することができる。
【００９２】
図１５は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン静翼の製造方法の一例を示すフロー図である。
幾つかの実施形態にかかる蒸気タービン静翼の製造方法１００は、図１５に示されるように、上述した少なくとも一つのスリット７を形成するスリット形成ステップＳ１０２と、上述した少なくとも一つの溝部８を形成する溝部形成ステップＳ１０３と、を備える。図示される実施形態では、蒸気タービン静翼の製造方法１００は、図１５に示されるように、上述した湾曲板部６を形成する湾曲板部形成ステップＳ１０１をさらに備える。湾曲板部形成ステップＳ１０１にて、一枚又は複数枚の板金から板金加工により上述した湾曲板部６が形成される。
【００９３】
スリット形成ステップＳ１０２にて、圧力面４５および負圧面４６を含む翼面４７を有する翼本体部４の翼面４７に開口して翼本体部４の内部に設けられる水分除去流路５と連通するとともに、翼本体部４の基端部４１から先端部４２に向かう高さ方向に沿って延在する少なくとも一つのスリット７（７Ａ、７Ｂ）が形成される。
溝部形成ステップＳ１０３にて、翼面４７に基端部４１から高さ方向に沿って延在する少なくとも一つの溝部８であって、少なくとも一部が少なくとも一つのスリット７に対して高さ方向に沿って重複している少なくとも一つの溝部８が形成される。
スリット７や溝部８の夫々は、切削加工により形成してもよいし、上述したように湾曲板部６を形成する際に、その形状が形成されてもよい。
【００９４】
上記の方法によれば、蒸気タービン静翼の製造方法１００は、少なくとも一つのスリット７を形成するスリット形成ステップＳ１０２と、少なくとも一つの溝部８を形成する溝部形成ステップＳ１０３と、を備える。蒸気タービン静翼の製造方法１００により製造された静翼３は、静翼３の表面である翼面４７にスリット７と溝部８が設けられており、スリット７と溝部８は、少なくとも一部が高さ方向に沿って重複している。よって、蒸気タービン静翼の製造方法１００により製造された静翼３は、翼面４７に付着する液体Ｗの除去効率を向上させることができるとともに、蒸気タービン１の性能低下を防止することができる。
【００９５】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した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。
【符号の説明】
【００９６】
１          蒸気タービン
３          静翼
３０        比較例にかかる静翼
４          翼本体部
４１        基端部
４２        先端部
４３        前縁
４４        後縁
４５        圧力面
４６        負圧面
４７        翼面
５          水分除去流路
５１        基端側開口部
５２        先端側開口部
５３        後縁側端部
６          湾曲板部
６１        内面
６２        圧力面側湾曲板部
６３        負圧面側湾曲板部
６４        後縁部
６４Ａ      厚肉部
６５        延在部
７，７Ａ，７Ｂ  スリット
７０        第２スリット
７１        入口開口
７２        出口開口
８          溝部
８１        開口端部
９          凹部
９１        開口端部
１１        ロータ
１２        動翼
１２Ａ      最終段動翼
１３        環状部材
１３１      第１連通孔
１３２      第２連通孔
１３３      第３連通孔
１４        ベアリング
１５        内側空間
１５Ａ      領域
１５Ｂ      部分
１６        ケーシング
１７        排気室
１８        蒸気入口
１９        蒸気出口
２０        蒸気導入ライン
２１        蒸気発生装置
２２        排気室入口
２３        ダイヤフラム
２４        キャビティ
１００      静翼の製造方法
ＬＡ        軸線
Ｓ１０１    湾曲板部形成ステップ
Ｓ１０２    スリット形成ステップ
Ｓ１０３    溝部形成ステップ
Ｔ          厚み
ＴＨ        スロート部
Ｗ          液体
ＷＰ        接合部
【図１】
2020200792.tif 000003
【図２】
2020200792.tif 000004
【図３】
2020200792.tif 000005
【図４】
2020200792.tif 000006
【図５】
2020200792.tif 000007
【図６】
2020200792.tif 000008
【図７】
2020200792.tif 000009
【図８】
2020200792.tif 000010
【図９】
2020200792.tif 000011
【図１０】
2020200792.tif 000012
【図１１】
2020200792.tif 000013
【図１２】
2020200792.tif 000014
【図１３】
2020200792.tif 000015
【図１４】
2020200792.tif 000016
【図１５】
2020200792.tif 000017