(57)【要約】【課題】蒸気タービンの軸流の排気室の下流側に配置される連結ダクトや復水器におけるタービン排気の圧力損失を低減することができる蒸気タービン設備を提供する。【解決手段】実施形態の蒸気タービン設備１０は、蒸気タービン２０と、復水器５０と、蒸気タービン２０の排気室３０と復水器５０との間を連結する連結ダクト４０と、非常運転時に蒸気タービン２０に供給される蒸気を復水器５０に放出する機内配管６０とを備える。そして、連結ダクト４０の内壁面の出口端部における、連結ダクト４０の長手方向の接線を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、当該接線よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に、機内配管６０が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流排気型の排気室を備える蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから排出されたタービン排気を復水とする復水器と、
前記蒸気タービンの排気室と前記復水器との間を連結する連結ダクトと、
非常運転時に前記蒸気タービンに供給される蒸気を前記復水器に放出するためのタービンバイパス配管を少なくとも含む機内配管と
を備える蒸気タービン設備において、
前記連結ダクトの内壁面の出口端部における、前記連結ダクトの長手方向の接線を、前記復水器の内部に亘って延長したときに、当該接線よりも外側となる、前記復水器内の死水域に、前記機内配管が配置されていることを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項２】
前記連結ダクトの出口における開口形状と同一の開口形状を有する前記復水器の入口の開口面積Ａｃと、前記連結ダクトの入口の開口面積Ａｄとの比（Ａｃ／Ａｄ）が１以上であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン設備。
【請求項３】
前記連結ダクトの入口における開口の中心が、前記復水器の入口における開口の中心よりも鉛直方向の上方に位置していることを特徴とする請求項１または２記載の蒸気タービン設備。
【請求項４】
前記連結ダクトの入口における開口の中心が、前記復水器の入口における開口の中心よりも鉛直方向の下方に位置していることを特徴とする請求項１または２記載の蒸気タービン設備。
【請求項５】
前記連結ダクトの入口における開口の中心と、前記復水器の入口における開口の中心とが同一水平面上に位置していることを特徴とする請求項１または２記載の蒸気タービン設備。
【請求項６】
前記機内配管が、前記復水器内に導入されたタービン排気を整流する整流ガイドを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の蒸気タービン設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所などで用いられる蒸気タービンの熱効率の向上は、エネルギ資源の有効利用や、二酸化炭素（ＣＯ２）排出量の削減につながる重要な課題となっている。蒸気タービンの熱効率の向上は、与えられたエネルギを有効に機械仕事に変換することで達成することができ、そのためには様々な内部損失を低減することが必要である。
【０００３】
蒸気タービンの内部損失には、翼の形状に起因するプロファイル損失、蒸気の二次流れ損失、蒸気の漏洩損失、蒸気の湿り損失などに基づくタービン翼列損失、蒸気弁やクロスオーバ管に代表される翼列以外の通路における通路部損失、タービン段落の最終段下流におけるタービン排気損失などがある。
【０００４】
これら損失の中で、タービン排気損失は、全内部損失の１０〜２０％を占める大きな損失である。タービン排気損失は、タービン段落の最終段出口から復水器入口までの間で発生する損失であり、リービング損失、フード損失、ターンナップ損失などにさらに分類される。このうち、フード損失は、排気室内を通過する蒸気による圧力損失であり、蒸気の軸流速度、すなわち排気室を通過する体積流量に依存する。そのため、フード損失は、ディフューザを含めた排気室の形式、形状、サイズに依存する。
【０００５】
一般に、圧力損失は、蒸気の流速の二乗に比例して大きくなるため、許容される範囲で排気室のサイズを大きくして蒸気の流速を低減することが効果的である。しかしながら、排気室のサイズを大きくする際、製造コストや建屋の配置スペースなどからの制約を受ける。フード損失を低減させるために排気室のサイズを大きくする際にも、このような制約を受ける。そのため、限られた排気室のサイズで、圧力損失の小さい形状とすることが重要となる。
【０００６】
図１１は、従来の蒸気タービン設備における軸流排気型の排気室２１０およびこの排気室２１０と連結ダクト２１１を介して接続された復水器２１２の鉛直方向の断面を模式的に示した図である。
【０００７】
図１１に示すように、従来の蒸気タービン設備では、軸流排気型の排気室２１０を備えた蒸気タービン２００、復水器２１２、および排気室２１０と復水器２１２とを水平方向に連通させる連結ダクト２１１を備えている。排気室２１０は、下流側に行くに伴って徐々に流路断面積が増加している。すなわち、排気室２１０は、ディフューザとしての機能を備えている。
【０００８】
また、排気室２１０には、図１１に示すように、例えば、タービン排気の流れを遮るように、半径方向（タービンロータ軸と垂直に交わる直線の方向）に亘って、複数の内部構造物２１７が存在する。
【０００９】
復水器２１２の中央には、タービン排気を冷却し、凝縮させて復水にする凝縮部２１３が備えられている。この凝縮部２１３には、例えば、内部に冷却水が流れる複数の冷却管からなる冷却管束（図示しない）が配置されている。なお、冷却管は、後述する機内配管２１４には含まれない。
【００１０】
連結ダクト２１１や復水器２１２の内部には、例えば、非常運転時に蒸気タービン２００に供給される蒸気を復水器２１２に放出するためのタービンバイパス配管などの機内配管２１４が設けられている。機内配管２１４は、例えば、図１１に示すように、連結ダクト２１１や復水器２１２の幅方向（図１１では紙面に垂直な方向）に亘って、タービン排気の流れを遮るように設けられている。
【００１１】
従来の蒸気タービン設備では、静翼２０５および動翼２０６からなる最終段のタービン段落を通過したタービン排気は、排気室２１０内を、静圧を回復しつつ、減速しながら流れる。そして、タービン排気は、連結ダクト２１１を介して復水器２１２内に流入し、凝縮部２１３で凝縮されて復水となり、落下して底部のホットウェル２１５に溜められる。ホットウェル２１５に溜められた復水は、ボイラなどの蒸気発生器に戻される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Pierre Bourcier、外１名、「New Compact 300 MW Single-Flow Reheat Turbine with Axial Condenser」、International Joint Power Generation Conference 1990、p.135-142
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記した従来の蒸気タービン設備において、タービン排気は、連結ダクト２１１を通過し、復水器２１２に導入される際、機内配管２１４によって流れが阻害される。そのため、タービン排気の圧力損失が増加する。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、蒸気タービンの軸流排気型の排気室の下流側に配置される連結ダクトや復水器におけるタービン排気の圧力損失を低減することができる蒸気タービン設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
実施形態の蒸気タービン設備は、軸流排気型の排気室を備える蒸気タービンと、前記蒸気タービンから排出されたタービン排気を復水とする復水器と、前記蒸気タービンの排気室と前記復水器との間を連結する連結ダクトと、非常運転時に前記蒸気タービンに供給される蒸気を前記復水器に放出するためのタービンバイパス配管を少なくとも含む機内配管とを備える。
【００１６】
そして、前記連結ダクトの内壁面の出口端部における、前記連結ダクトの長手方向の接線を、前記復水器の内部に亘って延長したときに、当該接線よりも外側となる、前記復水器内の死水域に、前記機内配管が配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態の蒸気タービン設備の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【図２】第１の実施の形態の蒸気タービン設備における連結ダクトおよび復水器の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【図３】第１の実施の形態の蒸気タービン設備における連結ダクトおよび復水器の水平方向断面を模式的に示した図である。
【図４】第１の実施の形態の蒸気タービン設備における、他の構成を備える連結ダクトおよび復水器の水平方向断面を模式的に示した図である。
【図５】第１の実施の形態の蒸気タービン設備における、他の構成を備える連結ダクトおよび復水器の水平方向断面を模式的に示した図である。
【図６】第１の実施の形態の蒸気タービン設備の復水器が示された図４のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図７】第２の実施の形態の蒸気タービン設備における連結ダクトおよび復水器の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【図８】第３の実施の形態の蒸気タービン設備における連結ダクトおよび復水器の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【図９】第４の実施の形態の蒸気タービン設備における連結ダクトおよび復水器の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【図１０】第５の実施の形態の蒸気タービン設備における連結ダクトおよび復水器の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【図１１】従来の蒸気タービン設備における軸流排気型の排気室およびこの排気室と連結ダクトを介して接続された復水器の鉛直方向の断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０の鉛直方向断面を模式的に示した図である。また、以下において、同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。
【００２０】
図１に示すように、蒸気タービン設備１０は、軸流排気型の排気室３０を備えた蒸気タービン２０（軸流排気タービン）、排気室３０の水平方向に接続された連結ダクト４０、この連結ダクト４０を介して排気室３０と連結された復水器５０を備えている。
【００２１】
蒸気タービン２０は、ケーシング２１を備え、このケーシング２１内には、動翼２２が植設されたタービンロータ２３が貫設されている。動翼２２を周方向に複数植設されることで動翼翼列を構成し、この動翼翼列をタービンロータ２３の軸方向に複数段備えている。タービンロータ２３は、図示しないロータ軸受によって回転可能に支持されている。
【００２２】
ケーシング２１の内周には、タービンロータ２３の軸方向に動翼２２と交互になるように、ダイヤフラム２４ａ、２４ｂに支持された静翼２５が配設されている。静翼２５を周方向に複数植設されることで静翼翼列を構成し、静翼翼列と直下流側に位置する動翼翼列とで一つのタービン段落を構成している。
【００２３】
最終のタービン段落の下流側には、タービン段落において膨張仕事をした蒸気を排気するための排気室３０が設けられている。この排気室３０は、タービンロータ２３の周囲にタービンロータ２３の軸方向に沿って配置される内周壁３１と、この内周壁３１の外周を包囲するように配置される外周壁３２との間に形成される排気流路３３を有している。この排気流路３３は、下流方向に拡開し、最終のタービン段落から流出した蒸気が通過する環状の流路を構成している。なお、図１において、内周壁３１は、断面ではなく、その外形が示されている。
【００２４】
排気流路３３は、いわゆるディフューザとして機能し、蒸気の流速を徐々に低減し、静圧を回復させる働きがある。また、排気流路３３には、図１に示すように、例えば、複数の内部構造物３４が存在する。内部構造物３４は、図１に示すように、例えば、周方向に亘って均等に配置され、内周壁３１と外周壁３２との間に、半径方向（タービンロータ軸と垂直に交わる直線の方向）に亘って存在している。すなわち、内部構造物３４は、例えば、外周壁３２側から内周壁３１側に向かって、半径方向に延出し、このような内部構造物３４が周方向に複数備えられている。なお、排気流路３３に内部構造物３４を備えない構成であってもよい。
【００２５】
排気流路３３の出口３５は、図１に示すように、例えば、外周壁３２および内周壁３１の双方の下流側の端部間に形成される環状の開口によって形成される。排気流路３３の出口３５は、連結ダクト４０を介して、復水器５０に接続される。なお、図１において、復水器５０は、その一部ついてのみ断面で示している。
【００２６】
次に、蒸気タービン設備１０における連結ダクト４０および復水器５０の構成について説明する。
【００２７】
図２は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０における連結ダクト４０および復水器５０の鉛直方向断面を模式的に示した図である。図３は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０における連結ダクト４０および復水器５０の水平方向断面を模式的に示した図である。なお、図３は、図２において復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通るＡ−Ａ断面に相当する断面を示している。
【００２８】
図２および図３に示すように、連結ダクト４０の入口における開口４１の形状は、排気室３０の出口の形状に対応させて円形に構成されている。連結ダクト４０の出口における開口４２の形状は、復水器５０の入口における開口５１の形状と同一に構成されている。
【００２９】
例えば、復水器５０の入口における開口５１の形状が四角形の場合には、連結ダクト４０は、連結ダクト４０の流路断面形状が、入口側から出口側に向かって、円形から四角形に徐々に変形するように構成される。なお、ここでいう四角形には、例えば、四隅が曲率を有して構成された略四角形なども含む。連結ダクト４０の形状は、これに限らず、復水器５０の入口における開口５１の形状や、開口５１が形成される位置などに基づいて適宜設定される。
【００３０】
ここで、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の入口の開口面積Ａｄとの比（Ａｃ／Ａｄ）は、１以上に設定される。Ａｃ／Ａｄが１の場合には、連結ダクト４０の流路断面積が、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に亘って、流路断面積が一定となる。また、Ａｃ／Ａｄが１を超える場合には、例えば、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、流路断面積が徐々に増加する構成となる。この場合、連結ダクト４０は、ディフューザとしての機能を備える。なお、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の出口における開口面積は同じである。
【００３１】
ここでは、図２に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、鉛直方向断面における流路断面高さＨが一定となり、図３に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが徐々に増加する連結ダクト４０の一例を示している。すなわち、連結ダクト４０は、連結ダクト４０の入口から連結ダクト４０の出口に向かって、流路断面積が徐々に増加するように構成される。
【００３２】
ここで、流路断面高さＨとは、鉛直方向断面において長手方向に延びる連結ダクト４０の中心軸に垂直な方向における、連結ダクト４０の、内壁面４３と内壁面４４との間の距離である。流路断面幅Ｗとは、水平方向断面において長手方向に延びる連結ダクト４０の中心軸に垂直な方向における、連結ダクト４０の、内壁面４５と内壁面４６との間の距離である。
【００３３】
また、ここで示した復水器５０においては、図３に示すように、入口における開口５１は、復水器５０の幅方向（図３では上下方向）の全体に亘って形成されている。
【００３４】
連結ダクト４０において、図２に示すように、連結ダクト４０の入口における開口４１の中心４１ａは、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａよりも鉛直方向の上方に位置している。すなわち、連結ダクト４０は、下流に行くに伴い下方に傾斜する構成となっている。このような構成は、例えば、蒸気タービン２０の設置位置よりも、復水器５０を下方に設置するときなどに採用される。
【００３５】
復水器５０は、蒸気タービン２０から排出されたタービン排気を連結ダクト４０を介して導入し、復水とする。図２および図３に示すように、復水器５０の中央には、タービン排気を冷却し、凝縮させて復水にする凝縮部５２が備えられている。この凝縮部５２には、例えば、内部に冷却水が流れる複数の冷却管からなる冷却管束（図示しない）が配置されている。なお、冷却管は、後述する機内配管６０には含まれない。
【００３６】
冷却管の表面とタービン排気との間の熱伝達によって、タービン排気は冷却され、凝縮して復水となる。復水器５０の底部には、落下した復水を溜めるホットウェル５３が構成されている。このホットウェル５３に溜められた復水は、給水としてボイラなどの蒸気発生器に戻される。
【００３７】
復水器５０内には、例えば、非常運転時に蒸気タービン２０に供給される蒸気を復水器５０に放出するためのタービンバイパス配管などの機内配管６０が設けられている。ここで、非常運転時とは、例えば、蒸気が蒸気タービンを稼働する条件に達していない時、事故などの事情によって速やかに蒸気タービンの運転を停止しなければならない時などが挙げられる。また、機内配管としては、タービンバイパス配管以外に、例えば、ネックヒータなどの配管も挙げられる。なお、上記したように、機内配管６０には、凝縮部５２に配置される冷却管は含まない。
【００３８】
ここで、機内配管６０が配置される復水器５０内の領域について説明する。
【００３９】
連結ダクト４０の内壁面の出口端部における、連結ダクト４０の長手方向の接線を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、この接線よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に、機内配管６０は配置される。
【００４０】
具体的には、機内配管６０は、図２に示すように、例えば、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る連結ダクト４０の長手方向に沿う鉛直方向断面において、連結ダクト４０の内壁面４３、４４の出口端部４３ａ、４４ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ１、Ｌ２を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、接線Ｌ１、Ｌ２よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に配置される。
【００４１】
死水域７０は、鉛直方向断面が示された図２においては、接線Ｌ１の上方でかつ復水器５０の内壁面に覆われる領域、および接線Ｌ２の下方でかつ復水器５０の内壁面に覆われる領域に存在する。
【００４２】
一方、図３に示す、復水器５０の開口５１の中心５１ａを通る水平方向断面においては、連結ダクト４０の内壁面４５、４６の出口端部４５ａ、４６ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ３、Ｌ４は、復水器５０の外部に形成されるため、死水域７０は形成されない。
【００４３】
なお、ここでは、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る鉛直方向断面および水平方向断面を例示して説明しているが、中心５１ａを通る、連結ダクト４０の長手方向に沿う他の断面においても、死水域７０の定義や機内配管６０の配置領域は、これと同様である。
【００４４】
このように、死水域７０は、復水器５０の開口５１の中心５１ａを通る連結ダクト４０の長手方向に沿う各断面における、上記した各接線の外側で、かつ復水器５０の内壁面に覆われる領域に構成される。上記したような死水域７０は、連結ダクト４０から復水器５０内へ、タービン排気が流入する際に、流路として使用されない領域である。
【００４５】
なお、ここでは、接線Ｌ１の外側の死水域７０に、機内配管６０を復水器５０の幅方向（図２では紙面に垂直な方向）に配置した一例を示しているが、機内配管６０の配置位置は、これに限られるものではない。機内配管６０は、死水域７０に配置されていればよい。そのため、例えば、接線Ｌ２の外側の死水域７０に機内配管６０を配置することもできる。
【００４６】
上記した実施の形態では、図２に示すように、復水器５０の上方端側から入口の開口５１が形成された一例を示しているが、例えば、復水器５０の上方端からではなく、復水器５０の高さ方向（図２では上下方向）の中央部に、開口５１を形成してもよい。この場合には、接線Ｌ１の外側に形成される死水域７０の範囲が広がる。
【００４７】
上記した構成を備える蒸気タービン設備１０において、蒸気タービン２０の排気流路３３から連結ダクト４０に流入したタービン排気は、復水器５０の入口の開口５１から復水器５０内に流入する。復水器５０内に流入したタービン排気は、主として死水域７０の内側、すなわち、例えば、図２においては、接線Ｌ１、接線Ｌ２の内側を流れ、凝縮部５２に流入する。この際、連結ダクト４０内や復水器５０内のタービン排気が流れる主流路に、例えば機内配管６０などの流れを妨げる構造物がないため、タービン排気の圧力損失を低減することができる。
【００４８】
凝縮部５２に流入したタービン排気は、凝縮部５２の冷却管の表面との熱伝達によって冷却され、凝縮して復水となる。生成した復水は、落下し、底部のホットウェル５３に溜められる。ホットウェル５３に溜められた復水は、給水としてボイラなどの蒸気発生器に戻される。
【００４９】
第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０によれば、復水器５０内の上記した死水域７０に機内配管６０を備えるため、連結ダクト４０内や復水器５０内におけるタービン排気の圧力損失を低減することができる。
【００５０】
ここで、水平方向断面における連結ダクト４０の形状は、図３に示した形状に限られるものではない。図４および図５は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０における、他の構成を備える連結ダクト４０および復水器５０の水平方向断面を模式的に示した図である。なお、図４および図５には、図２において復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通るＡ−Ａ断面に相当する断面が示されている。図６は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０の復水器５０が示された図４のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【００５１】
なお、図４および図５に示されたいずれの連結ダクト４０も、鉛直方向断面における連結ダクト４０の形状は、図２に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、流路断高さＨが一定となるように構成されている。
【００５２】
図４および図５に示すように、復水器５０の入口における開口５１は、復水器５０の幅方向（図４および図５では上下方向）の中央部に形成されている。すなわち、復水器５０の入口における開口５１は、復水器５０の幅方向全体に亘って形成されず、中央部に形成されている。
【００５３】
連結ダクト４０は、例えば、図４に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが徐々に増加するように構成される。この場合、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積が徐々に増加する構成となる。
【００５４】
また、連結ダクト４０は、例えば、図５に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが一定となるように構成することもできる。この場合、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積は一定となる。この場合、前述したＡｃ／Ａｄが１となる。
【００５５】
図４および図５に示されたいずれの連結ダクト４０においても、連結ダクト４０の出口における開口４２の形状は、復水器５０の入口における開口５１の形状と同一に構成されている。
【００５６】
例えば、図４および図５に示された、復水器５０の開口５１の中心５１ａを通る水平方向断面において、死水域７０は、連結ダクト４０の内壁面４５、４６の出口端部４５ａ、４６ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ３、Ｌ４を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、接線Ｌ３、Ｌ４よりも外側となる、復水器５０内の領域に形成される。
【００５７】
この場合、例えば、図４〜図６に示すように、復水器５０内の死水域７０に、復水器５０の幅方向に垂直で、かつ水平方向に機内配管６０を配置することができる。このように機内配管６０を配置することで、蒸気タービンから直線的に機内配管６０を配管することができる。そのため、機内配管６０の配管長さを最小限に抑えることができるとともに、機内配管６０の内部における蒸気の圧力損失を低減することができる。
【００５８】
この場合、復水器５０に位置する機内配管６０の一端部は、例えば、封止されている。また、図６には、図４のＢ−Ｂ断面を示しているが、図５に示された復水器５０においても、図４のＢ−Ｂ断面に相当する断面の構造は、図６の構造と同様である。
【００５９】
このように、他の形状の連結ダクト４０を備える場合においても、死水域７０に機内配管６０を備えることで、連結ダクト４０内や復水器５０内のタービン排気が流れる主流路に、例えば機内配管６０などの流れを妨げる構造物が存在しない。そのため、タービン排気の圧力損失を低減することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の蒸気タービン設備１１は、連結ダクト４０および復水器５０の構成以外は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０の構成と同じであるため、ここでは、連結ダクト４０および復水器５０の構成について主に説明する。
【００６１】
図７は、第２の実施の形態の蒸気タービン設備１１における連結ダクト４０および復水器５０の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【００６２】
蒸気タービン２０の排気室３０の出口３５は、連結ダクト４０を介して、復水器５０に接続される。図７に示すように、復水器５０の入口における開口５１は、復水器５０の高さ方向（図７では上下方向）の中央部に形成されている。そして、連結ダクト４０の出口の開口４２と、復水器５０の入口における開口５１とが対向し、連通するように、連結ダクト４０の出口側が復水器５０に連結されている。
【００６３】
第１の実施の形態と同様に、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の入口の開口面積Ａｄとの比（Ａｃ／Ａｄ）は、１以上に設定されている。なお、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の出口における開口面積は同じである。
【００６４】
連結ダクト４０は、図７に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、鉛直方向断面における流路断面高さＨが一定である。連結ダクト４０の水平方向断面の形状は、第１の実施の形態において説明した図３に示した形状と同じであり、水平方向断面における流路断面幅Ｗが徐々に増加している。すなわち、連結ダクト４０は、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積が徐々に増加するように構成される。
【００６５】
連結ダクト４０において、図７に示すように、連結ダクト４０の入口における開口４１の中心４１ａは、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａよりも鉛直方向の下方に位置している。すなわち、連結ダクト４０は、下流に行くに伴い上方に傾斜する構成となっている。このような構成は、例えば、復水器５０の設置位置よりも、蒸気タービン２０を下方に設置するときなどに採用される。この場合、例えば、ポンプの性能に依存する復水器５０の高さを従来の復水器と同様に取りながら、蒸気タービン２０全体の高さを下げることが可能となる。
【００６６】
ここで、機内配管６０が配置される復水器５０内の領域について説明する。
【００６７】
連結ダクト４０の内壁面の出口端部における、連結ダクト４０の長手方向の接線を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、この接線よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に、機内配管６０は配置される。
【００６８】
具体的には、機内配管６０は、図７に示すように、例えば、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る連結ダクト４０の長手方向に沿う鉛直方向断面において、連結ダクト４０の内壁面４３、４４の出口端部４３ａ、４４ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ１、Ｌ２を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、接線Ｌ１、Ｌ２よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に配置される。
【００６９】
死水域７０は、鉛直方向断面が示された図７においては、接線Ｌ１の上方でかつ復水器５０の内壁面に覆われる領域、および接線Ｌ２の下方でかつ復水器５０の内壁面に覆われる領域に存在する。
【００７０】
一方、水平方向断面においては、第１の実施の形態において図３を参照して説明したとおり、連結ダクト４０の内壁面４５、４６の出口端部４５ａ、４６ａにおける、連結ダクトの長手方向の接線Ｌ３、Ｌ４は、復水器５０の外部に形成されるため、死水域７０は形成されない。
【００７１】
なお、ここでは、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る鉛直方向断面および水平方向断面を例示して説明しているが、中心５１ａを通る、連結ダクト４０の長手方向に沿う他の断面においても、死水域７０の定義や機内配管６０の配置領域は、これと同様である。
【００７２】
また、ここでは、接線Ｌ１の外側の死水域７０に、機内配管６０を復水器５０の幅方向（図７では紙面に垂直な方向）に配置した一例を示しているが、機内配管６０の配置位置は、これに限られるものではない。機内配管６０は、死水域７０に配置されていればよい。そのため、例えば、接線Ｌ２の外側の死水域７０に機内配管６０を配置することもできる。
【００７３】
第２の実施の形態の蒸気タービン設備１１によれば、復水器５０内の上記した死水域７０に、機内配管６０を備えるため、連結ダクト４０内や復水器５０内におけるタービン排気の圧力損失を低減することができる。
【００７４】
ここで、水平方向断面における連結ダクト４０の形状は、図３に示した形状に限られるものではない。第１の実施の形態において図４〜図６を参照して説明した、連結ダクト４０および復水器５０の他の構成を、第２の実施の形態においても、採用することができる。
【００７５】
ここでは、連結ダクト４０は、図７に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、鉛直方向断面における流路断面高さＨが一定となるように構成される。そのため、図４に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが徐々に増加する連結ダクト４０を構成した場合には、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積が徐々に増加する構成となる。一方、図５に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが一定となる連結ダクト４０を構成した場合には、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積は一定となる。この場合、前述したＡｃ／Ａｄが１となる。
【００７６】
なお、図４および図５に示されたいずれの連結ダクト４０においても、連結ダクト４０の出口における開口４２の形状は、復水器５０の入口における開口５１の形状と同一に構成されている。
【００７７】
上記したように、他の構成の連結ダクト４０および復水器５０を備える場合においても、死水域７０に機内配管６０を備えることで、連結ダクト４０内や復水器５０内のタービン排気が流れる主流路に、例えば機内配管６０などの流れを妨げる構造物が存在しない。そのため、タービン排気の圧力損失を低減することができる。
【００７８】
ここでは、図７に示す鉛直方向断面において、復水器５０の入口における開口５１を復水器５０の高さ方向（図７では上下方向）の中央部に形成した一例を示したが、第１の実施の形態における図２に示すように、復水器５０の上方端側から開口５１が形成されてもよい（例えば、図２参照）。この場合には、接線Ｌ１の外側には死水域７０は形成されず、接線Ｌ２の外側の死水域７０の範囲が広がる。
【００７９】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の蒸気タービン設備１２は、連結ダクト４０および復水器５０の構成以外は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０の構成と同じであるため、ここでは、連結ダクト４０および復水器５０の構成について主に説明する。
【００８０】
図８は、第３の実施の形態の蒸気タービン設備１２における連結ダクト４０および復水器５０の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【００８１】
蒸気タービン２０の排気室３０の出口３５は、連結ダクト４０を介して、復水器５０に接続される。図８に示すように、復水器５０の入口における開口５１は、復水器５０の上方端側から形成されている。連結ダクト４０の出口の開口４２と、復水器５０の入口における開口５１とが対向し、連通するように、連結ダクト４０の出口側が復水器５０に連結されている。
【００８２】
第１の実施の形態と同様に、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の入口の開口面積Ａｄとの比（Ａｃ／Ａｄ）は、１以上に設定されている。なお、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の出口における開口面積は同じである。
【００８３】
連結ダクト４０は、図８に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、鉛直方向断面における流路断面高さＨが徐々に増加するように構成される。連結ダクト４０の水平方向断面の形状は、第１の実施の形態において説明した図３に示した形状と同じであり、水平方向断面における流路断面幅Ｗが徐々に増加している。すなわち、連結ダクト４０は、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積が徐々に増加するように構成される。
【００８４】
連結ダクト４０において、図８に示すように、連結ダクト４０の入口における開口４１の中心４１ａと、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａとが同一水平面上に位置している。すなわち、連結ダクト４０の長手方向に延びる中心軸が水平になるように、連結ダクト４０が設置されている。このような構成は、例えば、蒸気タービン２０と復水器５０が同じ高さの設置位置に設置されるときなどに採用される。
【００８５】
ここで、機内配管６０が配置される復水器５０内の領域について説明する。
【００８６】
連結ダクト４０の内壁面の出口端部における、連結ダクト４０の長手方向の接線を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、この接線よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に、機内配管６０は配置される。
【００８７】
具体的には、機内配管６０は、図８に示すように、例えば、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る連結ダクト４０の長手方向に沿う鉛直方向断面において、連結ダクト４０の内壁面４３、４４の出口端部４３ａ、４４ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ１、Ｌ２を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、接線Ｌ１、Ｌ２よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に配置される。
【００８８】
ここでは、接線Ｌ１は、復水器５０の外部に形成されるため、接線Ｌ１の外側においては、死水域７０は形成されない。そのため、死水域７０は、鉛直方向断面が示された図８においては、接線Ｌ２の下方でかつ復水器５０の内壁面に覆われる領域に存在する。機内配管６０は、この接線Ｌ２の外側に形成される死水域７０に配置される。
【００８９】
一方、水平方向断面においては、第１の実施の形態において図３を参照して説明したとおり、連結ダクト４０の内壁面４５、４６の出口端部４５ａ、４６ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ３、Ｌ４は、復水器５０の外部に形成されるため、死水域７０は形成されない。
【００９０】
なお、ここでは、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る鉛直方向断面および水平方向断面を例示して説明しているが、中心５１ａを通る、連結ダクト４０の長手方向に沿う他の断面においても、死水域７０の定義や機内配管６０の配置領域は、これと同様である。
【００９１】
また、ここでは、接線Ｌ２の外側の死水域７０に、機内配管６０を復水器５０の幅方向（図８では紙面に垂直な方向）に配置した一例を示しているが、機内配管６０の配置位置は、これに限られるものではない。機内配管６０は、死水域７０に配置されていればよい。
【００９２】
例えば、接線Ｌ２の外側の死水域７０に、復水器５０の幅方向に垂直で、かつ水平方向に、機内配管６０を配置してもよい。このように機内配管６０を配置することで、蒸気タービンから直線的に機内配管６０を配管することができる。そのため、機内配管６０の配管長さを最小限に抑えることができるとともに、機内配管６０の内部における蒸気の圧力損失を低減することができる。
【００９３】
第３の実施の形態の蒸気タービン設備１２によれば、復水器５０内の上記した死水域７０に、機内配管６０を備えるため、連結ダクト４０内や復水器５０内におけるタービン排気の圧力損失を低減することができる。
【００９４】
ここで、水平方向断面における連結ダクト４０の形状は、図３に示した形状に限られるものではない。第１の実施の形態において図４〜図６を参照して説明した、連結ダクト４０および復水器５０の他の構成を、第３の実施の形態においても、採用することができる。
【００９５】
ここでは、連結ダクト４０は、図８に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、鉛直方向断面における流路断面高さＨが徐々に増加するように構成される。そのため、図５に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが一定となるように連結ダクト４０を構成した場合においても、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積が徐々に増加する構成となる。
【００９６】
上記したように、他の構成の連結ダクト４０および復水器５０を備える場合においても、死水域７０に機内配管６０を備えることで、連結ダクト４０内や復水器５０内のタービン排気が流れる主流路に、例えば機内配管６０などの流れを妨げる構造物が存在しない。そのため、タービン排気の圧力損失を低減することができる。
【００９７】
なお、上記した実施の形態では、図８に示す鉛直方向断面において、復水器５０の上方端側から入口の開口５１が形成された一例を示しているが、例えば、復水器５０の高さ方向（図８では上下方向）の中央部に、開口５１を形成してもよい（例えば、図７参照）。この場合には、接線Ｌ１および接線Ｌ２の外側に死水域７０を形成することができる。
【００９８】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態の蒸気タービン設備１３は、連結ダクト４０および復水器５０の構成以外は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０の構成と同じであるため、ここでは、連結ダクト４０および復水器５０の構成について主に説明する。
【００９９】
図９は、第４の実施の形態の蒸気タービン設備１３における連結ダクト４０および復水器５０の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【０１００】
蒸気タービン２０の排気室３０の出口３５は、連結ダクト４０を介して、復水器５０に接続される。図９に示すように、復水器５０の入口における開口５１は、復水器５０の高さ方向（図９では上下方向）の中央部に形成されている。そして、連結ダクト４０の出口の開口４２と、復水器５０の入口における開口５１とが対向し、連通するように、連結ダクト４０の出口側が復水器５０に連結されている。
【０１０１】
第１の実施の形態と同様に、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の入口の開口面積Ａｄとの比（Ａｃ／Ａｄ）は、１以上に設定されている。なお、復水器５０の入口の開口面積Ａｃと、連結ダクト４０の出口における開口面積は同じである。
【０１０２】
連結ダクト４０は、図９に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、鉛直方向断面における流路断面高さＨが一定である。連結ダクト４０の水平方向断面の形状は、第１の実施の形態において説明した図３に示した形状と同じであり、水平方向断面における流路断面幅Ｗが徐々に増加している。すなわち、連結ダクト４０は、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積が徐々に増加するように構成される。
【０１０３】
連結ダクト４０において、図９に示すように、連結ダクト４０の入口における開口４１の中心４１ａと、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａとが同一水平面上に位置している。すなわち、連結ダクト４０の長手方向に延びる中心軸が水平になるように、連結ダクト４０が設置されている。このような構成は、例えば、蒸気タービン２０と復水器５０が同じ高さの設置位置に設置されるときなどに採用される。
【０１０４】
ここで、機内配管６０が配置される復水器５０内の領域について説明する。
【０１０５】
連結ダクト４０の内壁面の出口端部における、連結ダクト４０の長手方向の接線を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、この接線よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に、機内配管６０は配置される。
【０１０６】
具体的には、機内配管６０は、図９に示すように、例えば、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る連結ダクト４０の長手方向に沿う鉛直方向断面において、連結ダクト４０の内壁面４３、４４の出口端部４３ａ、４４ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ１、Ｌ２を、復水器５０の内部に亘って延長したときに、接線Ｌ１、Ｌ２よりも外側となる、復水器５０内の死水域７０に配置される。
【０１０７】
死水域７０は、鉛直方向断面が示された図９においては、接線Ｌ１の上方でかつ復水器５０の内壁面に覆われる領域、および接線Ｌ２の下方でかつ復水器５０の内壁面に覆われる領域に存在する。
【０１０８】
一方、水平方向断面においては、第１の実施の形態において図３を参照して説明したとおり、連結ダクト４０の内壁面４５、４６の出口端部４５ａ、４６ａにおける、連結ダクト４０の長手方向の接線Ｌ３、Ｌ４は、復水器５０の外部に形成されるため、死水域７０は形成されない。
【０１０９】
なお、ここでは、復水器５０の入口における開口５１の中心５１ａを通る鉛直方向断面および水平方向断面を例示して説明しているが、中心５１ａを通る、連結ダクト４０の長手方向に沿う他の断面においても、死水域７０の定義や機内配管６０の配置領域は、これと同様である。
【０１１０】
また、ここでは、接線Ｌ１の外側の死水域７０に、機内配管６０を復水器５０の幅方向（図９では紙面に垂直な方向）に配置した一例を示しているが、機内配管６０の配置位置は、これに限られるものではない。機内配管６０は、死水域７０に配置されていればよい。そのため、例えば、接線Ｌ２の外側の死水域７０に機内配管６０を配置することもできる。
【０１１１】
また、例えば、接線Ｌ１または接線Ｌ２の外側の死水域７０に、復水器５０の幅方向に垂直で、かつ水平方向に、機内配管６０を配置してもよい。このように機内配管６０を配置することで、蒸気タービンから直線的に機内配管６０を配管することができる。そのため、機内配管６０の配管長さを最小限に抑えることができるとともに、機内配管６０の内部における蒸気の圧力損失を低減することができる。
【０１１２】
第４の実施の形態の蒸気タービン設備１３によれば、復水器５０内の上記した死水域７０に、機内配管６０を備えるため、連結ダクト４０内や復水器５０内におけるタービン排気の圧力損失を低減することができる。
【０１１３】
ここで、水平方向断面における連結ダクト４０の形状は、図３に示した形状に限られるものではない。第１の実施の形態において図４〜図６を参照して説明した、連結ダクト４０および復水器５０の他の構成を、第４の実施の形態においても、採用することができる。
【０１１４】
ここでは、連結ダクト４０は、図９に示すように、連結ダクト４０の入口から出口（復水器５０の入口）に向かって、鉛直方向断面における流路断面高さＨが一定となるように構成される。そのため、図４に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが徐々に増加する連結ダクト４０を構成した場合には、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積が徐々に増加する構成となる。
【０１１５】
一方、図５に示すように、水平方向断面における流路断面幅Ｗが一定となる連結ダクト４０を構成した場合には、連結ダクト４０の入口から出口に向かって、流路断面積は一定となる。この場合、前述したＡｃ／Ａｄが１となる。
【０１１６】
なお、図４および図５に示されたいずれの連結ダクト４０においても、連結ダクト４０の出口における開口４２の形状は、復水器５０の入口における開口５１の形状と同一に構成されている。
【０１１７】
上記したように、他の構成の連結ダクト４０および復水器５０を備える場合においても、死水域７０に機内配管６０を備えることで、連結ダクト４０内や復水器５０内のタービン排気が流れる主流路に、例えば機内配管６０などの流れを妨げる構造物が存在しない。そのため、タービン排気の圧力損失を低減することができる。
【０１１８】
ここでは、図９に示す鉛直方向断面において、復水器５０の入口における開口５１を復水器５０の高さ方向（図９では上下方向）の中央部に形成した一例を示しているが、例えば、復水器５０の上方端側から開口５１が形成されてもよい（図２参照）。この場合には、接線Ｌ１の外側には死水域７０は形成されず、接線Ｌ２の外側の死水域７０の範囲が広がる。
【０１１９】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態の蒸気タービン設備１４は、機内配管６０の構成以外は、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０の構成と同じであるため、ここでは、機内配管６０の構成について主に説明する。
【０１２０】
図１０は、第５の実施の形態の蒸気タービン設備１４における連結ダクト４０および復水器５０の鉛直方向断面を模式的に示した図である。
【０１２１】
図１０に示すように、機内配管６０には、整流ガイド８０が備えられている。この整流ガイド８０は、復水器５０内に流入したタービン排気を、例えば凝縮部５２側に向けて整流しながら滑らかに導くものである。すなわち、整流ガイド８０は、タービン排気の流れの方向を急激に変えることなく、例えば凝縮部５２側に向けてスムーズに導くものである。
【０１２２】
整流ガイド８０は、流れを導く方向に延びる、例えば翼状の部材で構成される。なお、整流ガイド８０の形状は、これに限られるものではなく、例えば、板状の部材で構成することもできる。この整流ガイド８０は、例えば、機内配管６０の長手方向（図１０では紙面に垂直な方向）に沿って、連続的または断続的に設けられている。なお、整流ガイド８０は、例えば、機内配管６０が復水器５０の上部の死水域７０に配置されているときなどに備えることが有効である。
【０１２３】
このように、整流ガイド８０を備え、タービン排気を、例えば凝縮部５２側にスムーズに導くことで、復水器５０内に流入したタービン排気の圧力損失を抑制するとともに、タービン排気の凝縮を促進することができる。
【０１２４】
ここでは、第１の実施の形態の蒸気タービン設備１０の機内配管６０に、整流ガイド８０を備えた一例を示したが、前述した第２〜第４の実施の形態においても、機内配管６０に整流ガイド８０を備える構成を採用することができる。
【０１２５】
以上説明した実施形態によれば、蒸気タービンの軸流排気型の排気室３０の下流側に配置される連結ダクト４０や復水器５０におけるタービン排気の圧力損失を低減することが可能となる。
【０１２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２７】
１０，１１，１２，１３，１４…蒸気タービン設備、２０…蒸気タービン、２１…ケーシング、２２…動翼、２３…タービンロータ、２４ａ…ダイヤフラム、２５…静翼、３０…排気室、３１…内周壁、３２…外周壁、３３…排気流路、３４…内部構造物、３５…出口、４０…連結ダクト、４１，４２，５１…開口、４１ａ，４３ａ，５１ａ…中心、４３，４４，４５，４６…内壁面、４３ａ，４５ａ…出口端部、５０…復水器、５２…凝縮部、５３…ホットウェル、６０…機内配管、７０…死水域、８０…整流ガイド、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…接線。
【図１】
2014047753.tif 000003
【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】
2014047753.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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