(57)【要約】【課題】軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑える。【解決手段】タービンステータ１０は、軸線Ａｒを中心とする周方向Ｄｃに延びる内輪６と、内輪６に対して軸線Ａｒを中心とする径方向Ｄｒの外側に設けられ、周方向Ｄｃに延びる外輪７と、内輪６と外輪７との間において周方向Ｄｃに複数設けられ、軸線Ａｒの延びる軸方向Ｄａの上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズル８と、外輪７から軸方向Ｄａの下流側に突出し、外輪７に沿って周方向Ｄｃに延びる環状突出部９とを有する仕切板３と、仕切板３を径方向Ｄｒの外側から囲うとともに、環状突出部９に対して軸方向Ｄａの下流側から接触する当接支持面４５３を有するケーシング４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、前記内輪に対して前記軸線を基準とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部とを有する仕切板と、
前記仕切板を前記径方向の外側から囲うとともに、前記環状突出部に対して前記軸方向の下流側から接触する当接支持面を有するケーシングとを備えるタービンステータ。
【請求項２】
前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出している請求項１に記載のタービンステータ。
【請求項３】
前記環状突出部は、前記径方向の外側を向く突出部外周面と、前記軸方向の上流側を向く突出部上流面とで形成される角部にテーパ面が形成されている請求項２に記載のタービンステータ。
【請求項４】
前記仕切板は、
半環状をなし、鉛直方向の下方を向く水平面である上半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する上半仕切板と、
半環状をなし、前記上半仕切板分割面に当接可能な下半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する下半仕切板と、
前記径方向において、前記外輪の外周面及び前記環状突出部の外周面の少なくとも一方よりも前記ノズルに近い位置で、前記上半仕切板と前記下半仕切板とを移動不能に固定する固定部とを有する請求項１から請求項３の何れか一項に記載のタービンステータ。
【請求項５】
前記環状突出部における前記径方向の内側を向く面には、フィンが設けられている請求項１から請求項４の何れか一項に記載のタービンステータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のタービンステータと、
前記タービンステータ内で前記軸線を中心に回転可能とされたロータとを備える蒸気タービン。
【請求項７】
軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、
前記内輪に対して前記軸線を中心とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、
前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、
前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部と有し、
前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出している仕切板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンステータ、蒸気タービン、及び仕切板に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆うケーシングとを備えている。ロータは、軸線を中心として軸方向に延びるロータ軸と、ロータ軸の周りに複数配置された動翼とを有する。ケーシングには、ロータ周りに複数配置されたノズル（静翼）を有する仕切板が各動翼の上流側に固定されている。
【０００３】
特許文献１には、ノズルの径方向の外側にノズルダイアフラム外輪（外輪）が設けられ、ノズルに対して径方向の内側にノズルダイアフラム内輪（内輪）が設けられたノズルダイアフラム（仕切板）が記載されている。このノズルダイアグラムは、半環状の部材が上下に組み合わされることで環状に形成されている。このようなノズルダイアフラムは、タービンロータを回転可能な状態で内部に収容している。複数のノズルダイアフラムは、ケーシング内に複数並んで設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１５０３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、蒸気タービンでは、内部を流れる蒸気によって、軸方向における仕切板の上流側と下流側とでの圧力差が生じる。この圧力差により、仕切板には、径方向の内側が軸方向の下流側に向かって撓むような負荷が生じる。このような負荷による仕切板の変形を抑えるために、仕切板では、軸方向に一定の厚みを確保することで強度を維持している。一方、仕切板が厚くなると、段数の増加に伴って、蒸気タービンのサイズも大きく増加してしまう懸念がある。そのため、仕切板では、軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑えることが望まれている。
【０００６】
本発明は、上記要望に応えるためになされたものであって、軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑えることが可能なタービンステータ、蒸気タービン、及び仕切板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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様にタービンステータは、軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、前記内輪に対して前記軸線を基準とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部とを有する仕切板と、前記仕切板を前記径方向の外側から囲うとともに、前記環状突出部に対して前記軸方向の下流側から接触する当接支持面を有するケーシングとを備える。
【０００８】
このような構成によれば、外輪から突出した環状突出部によって、仕切板は、径方向から見た際にアーチ型となるように、径方向の外側の領域が下流側に突出したような形状となる。さらに、環状突出部が当接支持面に接触した状態で、仕切板はケーシングに支持されている。その結果、径方向における仕切板の内側の領域には圧縮力が作用する。仕切板に対して上流側と下流側との間の差圧によって負荷が生じても、この圧縮力が負荷に抗することで、仕切板では、径方向の内側の領域が軸方向の下流側に向かうような変形が抑えられる。このように、径方向の内側の領域の厚みを増加させることなく、差圧に対する仕切板の剛性を確保することができる。
【０００９】
また、本発明の第二態様に係るタービンステータでは、前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出していてもよい。
【００１０】
このような構成によれば、仕切板の中で環状突出部が外輪よりも先にケーシングと当たり、ケーシングに対するガイドとなる。その結果、ケーシングに対する環状突出部の位置を高い精度で定めることができる。これにより、環状突出部を当接支持面に確実に接触させ、仕切板の変形をより高い精度で抑えることができる。
【００１１】
また、本発明の第三態様に係るタービンステータでは、前記環状突出部は、前記径方向の外側を向く突出部外周面と、前記軸方向の上流側を向く突出部上流面とで形成される角部にテーパ面が形成されていてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、仕切板に対して上半ケーシングが組み付けられる際に、角部にケーシングの内周面に載ってしまい、環状突出部が嵌りづらくなってしまうことを防ぐことができる。これにより、仕切板とケーシングとが嵌らないといったように組立性が悪化してしまうことを抑えられる。
【００１３】
また、本発明の第四態様に係るタービンステータでは、前記仕切板は、半環状をなし、鉛直方向の下方を向く水平面である上半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する上半仕切板と、半環状をなし、前記上半仕切板分割面に当接可能な下半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する下半仕切板と、前記径方向において、前記外輪の外周面及び前記環状突出部の外周面の少なくとも一方よりも前記ノズルに近い位置で、前記上半仕切板と前記下半仕切板とを移動不能に固定する固定部とを有していてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、上下分割構造を有することで仕切板の組立性を向上させることができる。また、上半仕切板と下半仕切板とは、径方向において、外輪の外周面及び環状突出部の外周面の少なくとも一方よりもノズルに近い位置で固定されている。その結果、仕切板に負荷が生じた際に、上半仕切板分割面と下半仕切板分割面との間の中でも、特に開口しやすい径方向の内側の領域を開きづらくすることができる。これにより、仕切板の変形量を抑えることができる。
【００１５】
また、本発明の第五態様に係るタービンステータでは、前記環状突出部における前記径方向の内側を向く面には、フィンが設けられていてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、環状突出部自体にフローガイドの役目を果たさせることができる。
【００１７】
また、本発明の第六態様に係る蒸気タービンは、前記タービンステータと、前記タービンステータ内で前記軸線を中心に回転可能とされたロータとを備える。
【００１８】
このような構成によれば、仕切板の厚さが薄くなることで、コンパクト化を図ることができる。また、効率を向上させるために段数を増加させても、サイズの増加を抑えることができる。
【００１９】
また、本発明の第七態様に係る仕切板は、軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、前記内輪に対して前記軸線を中心とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部と有し、前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出している。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の蒸気タービンの断面図である。
【図２】本実施形態に係る蒸気タービン内部の要部断面を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る仕切板の要部断面を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る仕切板を軸方向から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態の蒸気タービン１について、図面を参照して詳細に説明する。
蒸気タービン１は、図１に示すように、ロータ２と、タービンステータ１０とを備えている。
【００２３】
ロータ２は、軸線Ａｒを中心として回転可能とされている。ロータ２は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びているロータ軸２１と、このロータ軸２１に対する周方向Ｄｃに並んでロータ軸２１に固定されている複数の動翼２２とを有している。
【００２４】
なお、以下では、軸線Ａｒが延びている方向が軸方向Ｄａとされる。軸線Ａｒを基準にした径方向が単に径方向Ｄｒとされる。径方向Ｄｒのうち、図１の紙面上下方向が鉛直方向Ｄｖとされる。また、図１の左右方向及び図４の左右方向が、鉛直方向Ｄｖと直交する水平方向Ｄｈとされる。また、軸線Ａｒを中心とするロータ２周りの方向が周方向Ｄｃとされる。
【００２５】
タービンステータ１０は、軸線Ａｒを中心に回転可能な状態でロータ２を内部に収容している。タービンステータ１０は、仕切板３と、ケーシング４と、を有している。
【００２６】
仕切板３は、ロータ２の外周側に配置されている。仕切板３は、軸線Ａｒを中心として環状をなしている。環状の仕切板３には、径方向Ｄｒにおける仕切板３の中間付近であって、ロータ２の動翼２２よりも軸方向Ｄａにおける上流側の位置に、周方向Ｄｃに並ぶ複数のノズル（静翼）８が設けられている。蒸気タービン１では、ロータ軸２１の外周側及び環状の仕切板３の中間付近の筒状の空間、言い換えると、動翼２２及びノズル８が配置されている空間が作動流体である蒸気が流れる蒸気流路となる。仕切板３の形状詳細の説明は後述する。
【００２７】
ケーシング４は、仕切板３の外周側に配置されている。ケーシング４は、軸線Ａｒを中心として筒状をなしている。ケーシング４は、仕切板３を径方向Ｄｒの外側から囲っている。筒状のケーシング４は、ロータ２の軸線Ａｒを基準に上方の上半ケーシング４１と、下方の下半ケーシング４２とを有している。
【００２８】
上半ケーシング４１は、周方向Ｄｃに延びている。上半ケーシング４１は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。上半ケーシング４１は、ロータ２及び仕切板３が収容可能なように、鉛直方向Ｄｖの下方を向いて開口している。
【００２９】
下半ケーシング４２は、周方向Ｄｃに延びている。下半ケーシング４２は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。下半ケーシング４２の内径は、上半ケーシング４１の内径と同じ大きさで形成されている。下半ケーシング４２は、ロータ２及び仕切板３が収容可能なように、鉛直方向Ｄｖの上方を向いて開口している。下半ケーシング４２に対して上半ケーシング４１が鉛直方向Ｄｖの上方に載置され、分割面が互いに接触した状態で不図示のボルト３３１等の締結部材で固定される。これにより、ケーシング４が形成されている。
【００３０】
図２から図４に示すように、仕切板３は、内輪６と、外輪７と、ノズル８と、環状突出部９とを有している。内輪６と、外輪７と、ノズル８と、環状突出部９とは、一体に成形されたり、溶接されて接合されていることで、一つの部材とされている。
【００３１】
内輪６は、軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに延びている。内輪６において径方向Ｄｒの外側を向く面（外周面）である内輪外周面６１には、ノズル８が固定される。具体的には、内輪外周面６１には、ノズル８の一部が嵌り込む内輪ノズル固定溝６２が形成されている。内輪ノズル固定溝６２は、内輪外周面６１から径方向Ｄｒの内側に向かって凹むように形成された溝である。一方で、内輪６において径方向Ｄｒの内側を向く面（内周面）である内輪内周面６３には、ラビリンスシール６５を支持するためのシール支持溝６４が形成されている。シール支持溝６４は、内輪内周面６３から径方向Ｄｒの外側に向かって凹むように形成された溝である。即ち、シール支持溝６４は、径方向Ｄｒの内側に向かって開口している。ラビリンスシール６５は、例えば銅を含む合金等で形成されたシール部材である。ラビリンスシール６５は、ロータ軸２１の外周面との間をシールしている。
【００３２】
外輪７は、ノズル８を挟み込むように、内輪６に対して径方向Ｄｒの外側に設けられている。外輪７は、軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに延びている。外輪７において径方向Ｄｒの内側を向く面（内周面）である外輪内周面７１には、ノズル８が固定される。具体的には、外輪内周面７１には、ノズル８の一部が嵌り込む外輪ノズル固定溝７２が形成されている。外輪ノズル固定溝７２は、外輪内周面７１から径方向Ｄｒの外側に向かって凹むように形成された溝である。
【００３３】
ノズル８は、軸方向Ｄａの上流側から下流側に向かって動翼２２に向かって流体を案内可能とされている。ノズル８は、径方向Ｄｒにおいて、内輪６と外輪７との間に挟まれた状態で周方向Ｄｃに複数設けられている。本実施形態のノズル８は、内側シュラウドリング８１と、翼部８２と、外側シュラウドリング８３とを有している。
【００３４】
内側シュラウドリング８１は、図２に示すように、翼部８２を内輪６に固定している。径方向Ｄｒにおける内側シュラウドリング８１の内側を向く面（内周面）には、内輪ノズル固定溝６２に嵌り込む内側凸部８１１が形成されている。図３に示すように、内側凸部８１１が内輪ノズル固定溝６２に嵌り込んだ状態で、内側シュラウドリング８１と内輪６との間に、溶接が施されることで溶接部５０が形成され、一体に接合されている。
【００３５】
外側シュラウドリング８３は、図２に示すように、翼部８２を外輪７に固定している。径方向Ｄｒにおける外側シュラウドリング８３の内側を向く面（内周面）は、径方向Ｄｒにおける翼部８２の外側の端部と一体とされている。径方向Ｄｒにおける外側シュラウドリング８３の外側を向く面（外周面）には、外輪ノズル固定溝７２に嵌り込む外側凸部８３１が形成されている。図３に示すように、外側凸部８３１が外輪ノズル固定溝７２に嵌り込んだ状態で、外側シュラウドリング８３と外輪７との間に、溶接が施されることで溶接部５０が形成され、一体に接合されている。
【００３６】
翼部８２は、図２に示すように、内側シュラウドリング８１と外側シュラウドリング８３との間を径方向Ｄｒに延びている。翼部８２は、径方向Ｄｒから見た際の断面形状が翼形をなす部材である。翼部８２と、上述の動翼２２とは、軸方向Ｄａから見て互いに重なる位置に配置されている。複数の翼部８２は、図４に示すように、周方向Ｄｃに間隔をあけて配置されている。
【００３７】
環状突出部９は、外輪７に沿って周方向Ｄｃに延びている。環状突出部９は、図２に示すように、仕切板３がケーシング４に収容された状態で、軸方向Ｄａの位置がノズル８の下流側に配置された動翼２２と重なるように、外輪７から軸方向Ｄａの下流側に突出している。環状突出部９は、外輪７と一体の部品として成形されている。本実施形態の環状突出部９は、軸方向Ｄａの下流側だけでなく、外輪７における外輪外周面７３よりも径方向Ｄｒの外側に張り出している。外輪外周面７３は、外輪７において径方向Ｄｒの外側を向く面（外周面）である。さらに、環状突出部９は、外輪内周面７１よりも径方向Ｄｒの内側にも張り出している。環状突出部９は、軸方向Ｄａから見た際に、径方向Ｄｒの内側の位置が外側シュラウドリング８３と重なりつつ、翼部８２とは重ならない位置まで張り出している。したがって、環状突出部９は、軸方向Ｄａの下流側から見た際に外輪７を覆い隠すような大きさで形成されている。環状突出部９は、突出部外周面９１と、突出部上流面９２と、突出部下流面９３と、突出部内周面９４と、を有している。
【００３８】
突出部外周面９１は、環状突出部９において、径方向Ｄｒの外側を向く湾曲面である。突出部外周面９１は、外輪外周面７３よりも径方向Ｄｒの外側に形成されている。
【００３９】
突出部上流面９２は、外輪外周面７３よりも径方向Ｄｒの外側で、軸方向Ｄａの上流側を向く平面である。突出部上流面９２は、突出部外周面９１に対して軸方向Ｄａの上流側に形成されている。本実施形態では、突出部外周面９１と突出部上流面９２とによって形成される角部にテーパ面９２１が形成されている。テーパ面９２１は、軸方向Ｄａの上流側及び径方向Ｄｒの外側を向くように傾斜している。
【００４０】
突出部下流面９３は、環状突出部９において、軸方向Ｄａの下流側を向く平面である。突出部下流面９３は、軸方向Ｄａにおける突出部外周面９１の下流側の端部と繋がっている。突出部下流面９３は、突出部上流面９２に対して平行な面であって、突出部上流面９２とは軸方向Ｄａの反対側を向く面である。
【００４１】
突出部内周面９４は、環状突出部９において、径方向Ｄｒの内側を向く湾曲面である。軸方向Ｄａにおける突出部内周面９４の下流側の端部は、径方向Ｄｒにおける突出部下流面９３の内側と繋がっている。突出部内周面９４は、動翼２２の先端に形成された端面に対して、間隔が空く位置に形成されている。突出部内周面９４には、複数のフィン９４１が設けられている。したがって、突出部内周面９４は、径方向Ｄｒにおける動翼２２の外側の端面に対して、フィン９４１を介して、わずかな隙間を開けた状態で対向している。これにより、環状突出部９は、蒸気の流れる方向を案内するフローガイドの役割も果たしている。
【００４２】
また、環状の仕切板３は、図４に示すように、ロータ２の軸線Ａｒを基準に鉛直方向Ｄｖの上方の上半仕切板３１と、下方の下半仕切板３２と、上半仕切板３１と下半仕切板３２とを固定する固定部３３とを有している。上半仕切板３１及び下半仕切板３２は、それぞれ内輪６、外輪７、ノズル８、及び環状突出部９を有している。
【００４３】
上半仕切板３１は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。上半仕切板３１は、ロータ２が嵌まり込むように、鉛直方向Ｄｖの下方を向いて開口している。上半仕切板３１は、周方向Ｄｃの両端に上半仕切板分割面３１１を有する。上半仕切板分割面３１１は、鉛直方向Ｄｖの下方を向く水平面である。
【００４４】
下半仕切板３２は、周方向Ｄｃに延びている。下半仕切板３２は、下半ケーシング４２の内側に収容された状態で、下半ケーシング４２に固定されている。下半仕切板３２は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。下半仕切板３２は、ロータ２が嵌まり込むように、鉛直方向Ｄｖの上方を向いて開口している。下半仕切板３２は、周方向Ｄｃの両端に下半仕切板分割面３２１を有する。下半仕切板分割面３２１は、鉛直方向Ｄｖの上方を向く水平面である。下半仕切板３２に対して上半仕切板３１が鉛直方向Ｄｖの上方に載置された状態で固定部３３によって固定される。これにより、仕切板３が形成されている。
【００４５】
固定部３３は、水平方向Ｄｈに離れた二カ所にそれぞれ設けられている。ここでは、図４における紙面右側である水平方向Ｄｈの一方側に設けられた固定部３３を例に挙げて説明する。なお、説明を省略する水平方向Ｄｈの他方側の固定部３３も同様の構成を有している。
【００４６】
固定部３３は、上半仕切板分割面３１１及び下半仕切板分割面３２１が互いに接触した状態で、上半仕切板３１及び下半仕切板３２を固定している。具体的には、固定部３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりもノズル８に近い位置で、上半仕切板３１の環状突出部９と、下半仕切板３２の環状突出部９とを移動不能に固定している。本実施形態の固定部３３は、ボルト３３１と、上半仕切板３１に形成されたボルト挿入凹部３３２と、下半仕切板３２に形成されたボルト固定部３３３とを有する。
【００４７】
ボルト挿入凹部３３２は、上半仕切板３１の外周面（外輪外周面７３）から上半仕切板分割面３１１に向かうように、鉛直方向Ｄｖに窪んでいる。ボルト挿入凹部３３２は、ボルト３３１の頭部と接触するボルト当接面３３２ａを形成している。ボルト当接面３３２ａは、上半仕切板分割面３１１から鉛直方向Ｄｖに離れた位置に形成されている。ボルト当接面３３２ａは、上半仕切板分割面３１１と平行な平面である。ボルト当接面３３２ａには、ボルト３３１のネジ部が挿通可能なボルト挿通孔３３２ｂが形成されている。ボルト挿通孔３３２ｂは、ボルト当接面３３２ａから上半仕切板分割面３１１まで上半仕切板３１を貫通している。
【００４８】
ボルト固定部３３３は、下半仕切板分割面３２１から窪むネジ穴である。ボルト固定部３３３は、ボルト３３１のネジ部が挿入されることで、ボルト３３１を固定可能とされている。ボルト固定部３３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりも外側シュラウドリング８３の外周面に近い位置に設けられている。ボルト固定部３３３は、径方向Ｄｒ及び軸方向Ｄａの位置が、ボルト挿通孔３３２ｂと一致するように形成されている。
【００４９】
また、図２に示すように、ケーシング４の内周面には、全周にわたって窪むケーシング位置決め凹部４５が複数形成されている。ケーシング位置決め凹部４５は、環状突出部９が挿入可能とされている。これにより、ケーシング位置決め凹部４５は、ケーシング４に対する仕切板３の軸方向Ｄａの位置を定めている。ケーシング位置決め凹部４５は、凹部離間面４５１と、凹部底面４５２と、当接支持面４５３とを有している。
【００５０】
凹部離間面４５１は、ケーシング４の内周面から垂直に延びている。凹部離間面４５１は、突出部上流面９２と対向する平面である。凹部離間面４５１は、ケーシング４内に仕切板３が収容された状態で、突出部上流面９２に対して間隔が空く位置に形成されている。
【００５１】
凹部底面４５２は、凹部の底部分を形成する面である。凹部底面４５２は、径方向Ｄｒの内側を向いている。凹部底面４５２は、ケーシング４の内周面と平行な面である。凹部底面４５２は、径方向Ｄｒにおける凹部離間面４５１の外側の端部から垂直に延びている。凹部底面４５２は、突出部外周面９１と対向する面である。凹部底面４５２は、ケーシング４内に仕切板３が収容された状態で、突出部外周面９１に対して間隔が空く位置に形成されている。
【００５２】
当接支持面４５３は、ケーシング４の内周面から垂直に延びている。当接支持面４５３は、ケーシング４の内周面と、軸方向Ｄａにおける凹部底面４５２の下流側の端部とを繋いでいる。当接支持面４５３は、ケーシング位置決め凹部４５において、凹部離間面４５１と対向している。当接支持面４５３は、凹部離間面４５１と平行な平面である。当接支持面４５３は、突出部下流面９３と対向している。当接支持面４５３は、ケーシング４内に仕切板３が収容された状態で、突出部下流面９３と接触する位置に形成されている。即ち、当接支持面４５３は、環状突出部９に対して軸方向Ｄａの下流側から接触している。
【００５３】
上述したようなタービンステータ１０によれば、環状突出部９が外輪７と一体に形成されつつ、外輪７から軸方向Ｄａの下流側に向かって突出している。これにより、仕切板３は、径方向Ｄｒから見た際にアーチ型となるように、径方向Ｄｒの外側の領域が、ノズル８や内輪６が配置されている径方向Ｄｒの内側の領域よりも軸方向Ｄａの下流側に向かって突出した形状となる。ここで、蒸気タービン１では、内部を流れる蒸気の影響により、仕切板３に対して軸方向Ｄａの下流側の圧力が上流側の圧力よりも低くなる。仕切板３に対する上流側と下流側との間の差圧によって、径方向Ｄｒの内側の領域が軸方向Ｄａの下流側に向かって湾曲するように仕切板３には負荷が生じる。ところが、本実施形態の仕切板３では、径方向Ｄｒの外側の領域が軸方向Ｄａの下流側に突出している。さらに、突出部下流面９３が当接支持面４５３に接触した状態で、仕切板３はケーシング４に支持されている。その結果、径方向Ｄｒにおける仕切板３の内側の領域には圧縮力が作用する。仕切板３に対して上流側と下流側との間の差圧によって負荷が生じても、この圧縮力が負荷に抗することで、仕切板３では、径方向Ｄｒの内側の領域が軸方向Ｄａの下流側に向かうような変形が抑えられる。これにより、径方向Ｄｒの内側の領域の厚みを増加させることなく、差圧に対する仕切板３の剛性を確保することができる。したがって、仕切板３の軸方向Ｄａにおける厚みを低減しつつ、仕切板３の変形を抑えることができる。
【００５４】
また、環状突出部９は、外輪７に対して軸方向Ｄａだけでなく径方向Ｄｒの外側にも突出している。そのため、下半ケーシング４２に収容された仕切板３に対して上半ケーシング４１を組み付ける際に、仕切板３の中で環状突出部９が最も先に上半ケーシング４１と当たり、上半ケーシング４１に対するガイドとなる。その結果、ケーシング４に対する環状突出部９の位置を高い精度で定めることができる。これにより、環状突出部９を当接支持面４５３に確実に接触させ、仕切板３の変形をより高い精度で抑えることができる。
【００５５】
また、突出部上流面９２と突出部外周面９１との間に形成される角部にテーパ面９２１が形成されている。そのため、仕切板３に対して上半ケーシング４１が組み付けられる際に、この角部にケーシング４の内周面に載ってしまい、ケーシング位置決め凹部４５に環状突出部９が挿入されにくくなってしまうことを防ぐことができる。したがって、ケーシング位置決め凹部４５に環状突出部９が滑らかに挿入させることができる。これにより、仕切板３とケーシング４とが嵌らないといったように組立性が悪化してしまうことを抑えられる。
【００５６】
さらに、環状突出部９は、外輪７に対して径方向Ｄｒの内側にも突出している。さらに、突出部内周面９４には、動翼２２の先端と摺接するフィン９４１が設けられている。そのため、環状突出部９自体にフローガイドの役目を果たさせることができる。
【００５７】
また、仕切板３が上下分割構造とされていることで、仕切板３の組立性を向上させることができる。一方で、上下分割構造とされていることで、仕切板３に負荷が生じた場合には、上半仕切板分割面３１１と下半仕切板分割面３２１との間で開口するように、上半仕切板３１と下半仕切板３２とが変形しやすくなっている。ところが、ボルト固定部３３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりも外側シュラウドリング８３の外周面に近い位置に形成されている。そのため、上半仕切板３１と下半仕切板３２とは、ノズル８に近い位置で固定される。これにより、仕切板３に負荷が生じた際に、上半仕切板分割面３１１と下半仕切板分割面３２１との間の中でも、特に開口しやすい径方向Ｄｒの内側の領域を開きづらくすることができる。その結果、仕切板３の変形量を抑えることができる。
【００５８】
また、環状突出部９を有する仕切板３を用いることで、仕切板３の厚さが薄くなる。そのため、環状突出部９を有していない仕切板３を用いた場合に比べて、ケーシング４を小さくすることができる。特に、本実施形態では、軸方向Ｄａにおける環状突出部９の位置が動翼２２の位置と重なっている。したがって、動翼２２に対して径方向Ｄｒの外側に位置するスペースを利用して環状突出部９が形成されている。これにより、仕切板３の中でも、ノズル８や内輪６が形成されているような径方向Ｄｒの内側の領域（動翼２２に対して軸方向Ｄａに隣り合う領域）の厚みが増加してしまうことが抑えられる。その結果、蒸気タービン１全体としてコンパクト化を図ることができる。また、仮に、蒸気タービン１の効率を向上させるために段数を増加させても、蒸気タービン１全体としてのサイズの増加を抑えることができる。
【００５９】
（実施形態の他の変形例）
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００６０】
例えば、環状突出部９は、外輪７と一体に成形されていることに限定されるものではない。環状突出部９は、外輪７よりも軸方向Ｄａの下流側に突出しつつ、突出部下流面９３がケーシング４に対して接触する構造であればよい。したがって、環状突出部９は、外輪７とは別部材で成形された後に溶接等によって、外輪７に接合されてもよい。
【００６１】
また、環状突出部９は、突出部内周面９４にフィン９４１が設けられる構造に限定されるものではない。例えば、環状突出部９を外輪７よりも径方向Ｄｒの内側に突出しない構造とし、環状突出部９とは別にフィンが設けられたフローガイドを、径方向Ｄｒにおける環状突出部９と動翼２２との間に配置してもよい。
【００６２】
また、固定部３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりもノズル８に近い位置で上半仕切板３１の環状突出部９と、下半仕切板３２の環状突出部９とを固定する構造に限定されるものではない。例えば、環状突出部９が外輪７に対して径方向Ｄｒの外側に突出していない構造の場合、固定部３３は、径方向Ｄｒにおいて、外輪７の外周面よりもノズル８に近い位置で上半仕切板３１と下半仕切板３２とを固定してもよい。また、固定部３３は、上半仕切板３１の環状突出部９と、下半仕切板３２の環状突出部９とを固定する構造に限定されるものではない。固定部３３は、上半仕切板３１の外輪７と、下半仕切板３２の外輪７とを固定してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１…蒸気タービン  ２…ロータ  ２１…ロータ軸  ２２…動翼  Ａｒ…軸線  Ｄａ…軸方向  Ｄｒ…径方向  Ｄｖ…鉛直方向  Ｄｈ…水平方向  Ｄｃ…周方向  １０…タービンステータ  ３…仕切板  ６…内輪  ６１…内輪外周面  ６２…内輪ノズル固定溝  ６３…内輪内周面  ６４…シール支持溝  ６５…ラビリンスシール  ７…外輪  ７１…外輪内周面  ７２…外輪ノズル固定溝  ７３…外輪外周面  ８…ノズル  ８１…内側シュラウドリング  ８１１…内側凸部  ８２…翼部  ８３…外側シュラウドリング  ８３１…外側凸部  ５０…溶接部  ９…環状突出部  ９１…突出部外周面  ９２…突出部上流面  ９２１…テーパ面  ９３…突出部下流面  ９４…突出部内周面  ９４１…フィン  ３１…上半仕切板  ３１１…上半仕切板分割面  ３２…下半仕切板  ３２１…下半仕切板分割面  ３３…固定部  ３３１…ボルト  ３３２…ボルト挿入凹部  ３３２ａ…ボルト当接面  ３３２ｂ…ボルト挿通孔  ３３３…ボルト固定部  ４…ケーシング  ４１…上半ケーシング  ４２…下半ケーシング  ４５…ケーシング位置決め凹部  ４５１…凹部離間面  ４５２…凹部底面  ４５３…当接支持面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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