(57)【要約】  軸流タービンにおいて、環帯面積の増加による衝撃波損失とはく離による損失を抑制し、タービン効率を向上させる。  静止体に固定された静翼と、タービンロータに固定された動翼とからなるタービン段落と、タービン段落をタービン軸方向に複数有する作動流体流路２とを備える軸流タービンであって、作動流体流路２の外に設けられ、作動流体流れ方向上流側から流入する作動流体の一部を、タービン段落の少なくとも一段の外周側をバイパスさせ、バイパスしたタービン段落の作動流体流れ方向下流側にあるタービン段落に導入するバイパス流路１１を備える。
2013027239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止体に固定された静翼とタービンロータに固定された動翼とからなるタービン段落と、該タービン段落をタービン軸方向に複数有する作動流体流路とを備える軸流タービンであって、
前記作動流体流路の外に設けられ、作動流体流れ方向上流側から流入する作動流体の一部を、前記タービン段落の少なくとも一段をバイパスさせ、バイパスした前記タービン段落の作動流体流れ方向下流側にある前記タービン段落に導入するバイパス流路を備えることを特徴とする軸流タービン。
【請求項２】
請求項１記載の軸流タービンであって、
前記バイパス流路を流下したバイパス流が導入されるタービン段落の静翼間流路は、前記バイパス流が流入する外周側と、前記作動流体流路を流下する作動流体主流が流入する内周側とに径方向に仕切られていることを特徴とする軸流タービン。
【請求項３】
請求項２記載の軸流タービンであって、
前記バイパス流は、該バイパス流が導入されるタービン段落の少なくとも一段以上上流で抽気した抽気蒸気であることを特徴とする軸流タービン。
【請求項４】
請求項３記載の軸流タービンであって、
前記バイパス流が導入されるタービン段落の動翼間流路は、前記バイパス流が流入する外周側と、前記作動流体流路を流下する作動流体主流が流入する内周側とに径方向に仕切られていることを特徴とする軸流タービン。
【請求項５】
請求項３記載の軸流タービンであって、
前記バイパス流が導入されるタービン段落の動翼の上流部、かつ、前記バイパス流と前記作動流体主流が合流する部位において、両流れの静圧が同等であることを特徴とする軸流タービン。
【請求項６】
請求項３記載の軸流タービンであって、
前記バイパス流が導入されるタービン段落の直上流蒸気を抽気する構造を有することを特徴とする軸流タービン。
【請求項７】
請求項４記載の軸流タービンであって、
前記バイパス流路を流下したバイパス流が導入されるタービン段落の静翼は、前記バイパス流が通過する外周側翼部が、中空構造で、かつ内外を連通するスリットを有しており、
前記外周側翼部の内部を、前記バイパス流よりも静圧の低い作動流体流路からの抽気流が通過する構造を有することを特徴とする軸流タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンや、ガスタービン等の軸流タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、外周側ダイアフラムおよび内周側ダイアフラムに固定された静翼と、タービン中心軸回りに回転するタービンロータに固定された動翼とからなるタービン段落を作動流体流路内に複数備え、高圧の作動流体が流路内低圧部に向かって膨張する時に生じる運動エネルギーを、静翼と動翼とから構成されるタービン段落により回転力に変える機能を持つ軸流タービンが開示されている。【０００３】
軸流タービンでは、段落当たりの出力を増加させるために、単位時間当たりに流れる作動流体の質量である流量を増加させたい要求がある。流量を増加させ、段落当たりの出力を増加させることによって、段落数を変えずに発電量を増加させることが可能となる。【０００４】
ここで、流量を増加させるためには、作動流体が流れる部分のタービン回転軸方向からみた面積である環帯面積を大きくすることが有効であることが知られている。そこで、軸流タービンの場合には、環帯面積は翼長と、翼の外周端直径と内周端直径とを足して２で割った平均直径との積に円周率を掛けたものとなるため、環帯面積の増加のために、翼長と平均直径を大きくすることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、タービン段落入口における、作動流体の単位質量当たりのエンタルピー（比エンタルピー）と、流速の二乗を２で割った単位質量当たりの運動エネルギーとの和である全比エンタルピーＨ0は、回転軸に近い内周側から外周側にかけて、略一定の値とされる。一方、静翼と動翼との間の比エンタルピーｈ1は、静動翼間の旋回流とバランスするように内周側に比べ外周側にいくほど大きくなる。従って、比エンタルピー差Ｈ0−ｈ1は、外周側ほど小さくなる。静翼から出る流れの速度は、この比エンタルピー差Ｈ0−ｈ1の二乗根に比例する。即ち、静翼流出速度は外周側ほど小さくなる。【０００７】
ところで、上述したように、環帯面積を大きくする、すなわち翼長や平均直径を大きくすると、外周側の比エンタルピー差Ｈ0−ｈ1は、さらに小さくなり、静翼流出速度も小さくなる。このように、環帯面積を大きくすることにより、外周側の比エンタルピー差Ｈ0−ｈ1と静翼流出速度が小さくなることは、以下に述べるような問題を引き起こす可能性がある。【０００８】
すなわち、動翼の相対流入マッハ数が超音速となることによる損失の増加である。翼長や、平均直径を大きくすると、動翼の回転速度である周速が大きくなる。動翼の周速は、半径位置が一番大きい外周端、すなわち動翼先端部で最も大きくなる。動翼部の周速を音速で割った周速マッハ数が１を超えて超音速となり、静翼からの流れの回転方向成分が十分でないと、動翼に流入してくる流れの相対速度が超音速となる。相対流入速度が超音速となると、動翼上流側で不連続な圧力上昇を伴う衝撃波が発生し、衝撃波そのものによるエントロピー上昇に加え、衝撃波が翼面の境界層と干渉して、その不連続な圧力上昇により境界層厚さが増加する。さらにははく離を生じさせることなどによるエントロピー上昇も生じる。この衝撃波によるエントロピー上昇により、タービン段落の環帯面積を増加させ、作動流体の流量を増加させたにも関わらず、増加流量に相当する回転力すなわち出力が増えないことがある。そのため、限界周速を超えて環帯面積を大きくすることにより、段落当たりの出力増加を実現するためには、動翼流入部で生じる衝撃波を無くす、もしくは弱くすることが重要であり、そのためには、動翼相対流入速度を小さくする必要がある。【０００９】
そこで、本発明の目的は、環帯面積の増加による衝撃波損失を抑制し、タービン効率を向上させることができる軸流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】
【００１０】
上記目的を達成するため、静止体に固定された静翼と、タービンロータに固定された動翼とからなるタービン段落を作動流体流路中に複数備える軸流タービンは、作動流体流路の外に設けられ、作動流体流れ方向上流側から作動流体の一部を、タービン段落の少なくとも一段をバイパスさせ、バイパスしたタービン段落の作動流体流れ方向下流側にあるタービン段落に導入するバイパス流路を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軸流タービンにおいて、環帯面積の増加による衝撃波損失を抑制し、タービン効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。
【図３】従来の蒸気タービンの翼高さ方向の比エンタルピー分布を表すグラフである。
【図４】従来、及び、本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンの静翼流出速度、動翼周速、動翼相対流入速度の関係を模式的に表した説明図である。
【図５】従来の蒸気タービンで、周速が大きい場合の、動翼相対流入マッハ数の翼高さ方向分布を表すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンの翼高さ方向の比エンタルピー分布を表すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンの周方向から測った動翼入口角の翼高さ方向分布を表すグラフである。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンの、動翼相対流入マッハ数の翼高さ方向分布を表すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。なお、各図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１の実施の形態として、本発明を蒸気タービンの最終段落に適用した例について、以下説明する。【００１５】
初めに、一般的な蒸気タービン段落部の基本構成および動作について説明する。【００１６】
図１は、一般的な蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。蒸気タービンのタービン段落は、作動流体である蒸気１の流れ方向上流側（以下、単に上流側と記載する）の蒸気高圧部Ｐ0と、蒸気流れ方向下流側（以下、単に下流側と記載する）の蒸気低圧部Ｐ1との間の蒸気主流路２に設けられている。タービン段落は、外周側ダイアフラム４と内周側ダイアフラム５との間に固定された静翼６と、静翼６の下流側に対向するようにタービンロータ８に固定された動翼７とで構成される。タービン段落が複数の段落から構成される多段落型タービンである場合、タービン中心軸９に沿って、高圧部Ｐ0から低圧部Ｐ1に向かって、タービン段落が複数個、繰り返されて設けられる。高圧部Ｐ0の蒸気入口に最も近い段落を初段落といい、低圧部Ｐ1の蒸気出口に最も近い段落を最終段落という。【００１７】
タービン段落は、その外周側ダイアフラム４がケーシング３に固定されている。ケーシング３は、ダイアフラム支持体１６と抽気室仕切り板１７からなる。ダイアフラム支持体１６は、紙面鉛直方向に厚みを持つ板状の構造を持ち、回転軸周りに複数枚設けられる。抽気室仕切り板１７は、回転軸周りに軸対称な構造となっている。ケーシング３内部には、抽気室１８が形成されている。蒸気主流路２を通過する作動蒸気の一部は、抽気室に導入され、図示されていない抽出手段により、タービン外に送出される。図１では、上流側の抽気室ほど高比エンタルピー、高圧の作動蒸気が抽気される。なお本実施例ではタービン段落を４段、抽気室として１８ａ，１８ｂ，１８ｃを備える例を示したが、段数と抽気室の数はこの例に特に限定されるものではない。【００１８】
タービンロータ８は、図示しない発電機に機械的に接続されている。蒸気タービンは、高圧の蒸気が低圧部に向かって膨張する時に生じる運動エネルギーを、静翼６と動翼７から構成されるタービン段落により回転力に変え、タービンロータ８を介して発電機で電気エネルギーに変換して発電を行う。【００１９】
図３は、図１に図示した蒸気タービンのタービン最終段落部の、翼高さ方向の比エンタルピー分布を表したグラフである。横軸は、比エンタルピーであり、図１において作動流体である蒸気が左から右に流れていくのに合わせて、左に行くほど比エンタルピーが大きくなるように軸方向を決めている。縦軸は、翼高さ方向を表し、ＢＨは、動翼出口高さを表す。【００２０】
図３において、Ｈ0は、段落入口における単位質量当たりの比エンタルピーと作動流体流速の二乗を２で割った単位質量当たりの運動エネルギーとの和である全比エンタルピー、ｈ1は静・動翼間の比エンタルピー、ｈ2は段落出口の比エンタルピーを表す。段落入口の全比エンタルピーＨ0は、翼高さ方向に略一定である。静・動翼間の比エンタルピーｈ1は、主に静動翼間の旋回速度による遠心力とバランスするようにタービン半径方向外周側（以下、単に外周側と記載する）ほど大きくなる。結果として、外周側の静翼にかかる比エンタルピー差Δｈが小さくなり、比エンタルピー差の二乗根に比例する静翼流出速度も小さくなる。この静翼にかかる比エンタルピー差と静翼流出速度が小さくなる傾向は、翼長や、翼の外周端直径と内周端直径とを足して２で割った平均直径が大きくなることにより、即ち環帯面積が大きくなることにより翼の外周端位置がより外周側になるほど顕著となる。【００２１】
図４は、動翼の周速が大きい場合の、静翼流出速度と、動翼周速と、動翼の相対流入速度との関係を模式的に表す。高圧Ｐ0の蒸気は、静翼６を通過することによって、加速、転向され速度Ｖの流れとなる（以下、この速度を静翼流出速度Ｖと記載する）。この静翼流出速度Ｖを動翼７と一緒に回転する相対座標系で見ると、動翼７はタービン中心軸周りに周速Ｕで回転しているため（回転方向を矢印２２で表す）、静翼流出速度ベクトルＶと周速ベクトルＵとの合成により、動翼７への流入する蒸気は相対的に速度Ｗの流れとなる（以下、動翼相対流入速度Ｗと記載する）。この静翼流出速度ベクトルＶ、周速ベクトルＵ、動翼相対流入速度ベクトルＷによって形成される三角形を速度三角形と呼ぶ。速度三角形から明らかなように、動翼周速Ｕが大きくなると、動翼７に流入する動翼相対速度Ｗは大きくなる。動翼相対流入速度Ｗを小さくするためには、静翼流出速度Ｖを大きくする必要がある。【００２２】
ここで、段落入口の蒸気の状態量が固定されているとき、静翼流出速度Ｖを大きくするためには、静・動翼間での比エンタルピーｈ1を小さくして、静翼の比エンタルピー差Δｈを大きくする必要がある。しかしながら、静・動翼間での比エンタルピーは静翼出口の旋回速度場によって外周側ほど大きくなり、翼長が長くなるほど、旋回速度場の影響が強くなるので、ｈ1を小さくすることは難しくなる。すなわち、翼長が長くなるほど、静翼の比エンタルピー差Δｈを大きくすることは難しくなり、静翼流出速度Ｖを大きくすることは難しくなる。【００２３】
図５は、動翼周速が大きい場合の、動翼相対流入マッハ数の翼高さ方向分布を表すグラフである。図５に示したように、翼の外周側では、マッハ数が１.０を超え、超音速流入となっていることがわかる。ここで、外周側の静翼の比エンタルピー差Δｈを大きくするために、タービン段落の比エンタルピー差Ｈ0−ｈ2自体を大きくすると、内周端の動翼相対流入マッハ数が１.０を超え超音速流入となるために、段落全体の比エンタルピー差を大きくすることでは、超音速流入の問題を解決することは難しい。【００２４】
以上を踏まえて、本発明の第１の実施形態ついて、図面を用いて説明する。【００２５】
本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの基本構成および動作について説明する。【００２６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンのタービン段落部の要部構造の子午面断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る蒸気タービンでは、最終段への蒸気流路が、蒸気主流路２と、蒸気主流路２の外側に設けたバイパス流路１１からなる。バイパス流路１１は、上流側から流入する蒸気主流の一部を、タービン段落の少なくとも一段をバイパスさせ、バイパスしたタービン段落の下流側にあるタービン段落に導入するための流路である。【００２７】
また最終段の、周方向に隣設された静翼６ａ間には静翼バイパス流路仕切りカバー１２が設けられている。静翼バイパス流路仕切りカバー１２により、静翼間の流路が径方向に内周側の蒸気主流路２と外周側の静翼バイパス流路１９とに仕切られている。静翼バイパス流路１９には、バイパス流路１１を流下した蒸気が流入し、内周側の蒸気主流路２には、蒸気主流が流入する。【００２８】
同様に、最終段の周方向に隣設された動翼７ａ間には、動翼バイパス流路仕切りカバー１３が設けられている。動翼バイパス流路仕切りカバー１３により、動翼間の流路が半径方向に内周側の蒸気主流路２と外周側の動翼バイパス流路２０とに仕切られている。動翼バイパス流路２０には主にバイパス流路１１および静翼バイパス流路１９を流下した蒸気が流入し、内周側の蒸気主流路２には蒸気主流が流入する。動翼バイパス流路仕切りカバー１３は、複数の動翼７ａをまとめて、一つの部材で固定されるタイプや、翼間ピッチの翼一体カバーで密着するタイプなどがあるが、動翼内で、蒸気主流路２とバイパス流路１１の蒸気が直接接することが無きよう、流路を分断する機能を有すれば、いずれの形態であってもよい。【００２９】
バイパス流路１１は、ケーシング部に設けられたタービン中心軸９を中心とする円筒状の流路であり、上流段の抽気室１８ｂと静翼バイパス流路１９とを連通している。抽気室１８ｂは、最終段の１つ上流のタービン段落の直上流で抽気した抽気蒸気が流入する抽気室である。【００３０】
バイパス流路１１により、最終段の１つ上流のタービン段落の直上流で蒸気主流路から抽気した蒸気の一部が、最終段の１つ上流のタービン段落をバイパスして最終段の静翼および動翼バイパス流路に流入する。よって、バイパス流路１１により、上流段の抽気室１８ｂから静翼バイパス流路１９を介して動翼バイパス流路２０に高比エンタルピーの蒸気が導入される。【００３１】
なお、最終段の直上流の作動蒸気を抽気室１８ａに導入するために、バイパス流路１１には、抽気管１４が、周方向に、複数個、設けられている。【００３２】
図６は、本実施の形態に係る蒸気タービン最終段落と、その１つ上流側段落の、翼高さ方向の比エンタルピー分布を表すグラフである。スパン位置ＢＨcより下が蒸気主流路２、上がパイパス流路１１である。Ｈ0は、図２に示した静翼６ｂの上流側の全比エンタルピーである。同様に、ｈ1、Ｈ2、ｈ3、ｈ4は、それぞれ、蒸気主流路２の動翼７ｂ上流、静翼６ａ上流、動翼７ａ上流、動翼７ａ下流の比エンタルピーｈ、全比エンタルピーＨである。ｈ3′は、バイパス流路１１の動翼７ａ上流における比エンタルピーｈである。最終段外周側の比エンタルピー落差は従来Δｈであったが、バイパス流路では、入口の比エンタルピーが大きくなったため、動翼外周の比エンタルピー落差Δｈ′は、大きくなっている。よって、外周側では、静翼の蒸気流出速度が増加し、動翼入口の蒸気流入速度は減少する。【００３３】
図７に、本実施の形態に係る蒸気タービン最終段落の周方向から測った動翼入口角の翼高さ方向分布を示す。本実施例では、スパン高さＢＨcにおいて、主蒸気流路側とバイパス流路側の動翼７ａの相対流入角度が連続となるように設計している。【００３４】
図８は、図２に示した本実施の形態に係る蒸気タービン最終段落の動翼相対流入マッハ数の翼高さ方向分布を表すグラフである。実線で示したＭr3′が本実施の形態に係る蒸気タービン最終段落の動翼相対流入マッハ数、破線で示したＭr3が図１に示した一般的な蒸気タービン最終段落の動翼相対流入マッハ数である。最終段のバイパス流路部では、静翼の比エンタルピー差をΔｈからΔｈ′に大きくしたため、静翼外周側の静翼流出速度が大きくなり、図８を用いて説明したように動翼に対する超音速流入が回避できている。【００３５】
本実施の形態に係る蒸気タービンによれば、最終段落入口部の外周側の全比エンタルピーＨ0を大きくすることで、静翼外周側の比エンタルピー差Δｈを大きくしている。これにより静翼流出速度を大きくすることができる。従って、静翼流出速度成分Ｖの旋回方向の速度成分も大きくすることができ、周速Ｕが同じにも係らず、最終段落の動翼に流入する動翼相対流入速度を減速させることができる。よって、動翼への超音速流入を回避でき、動翼入口の衝撃波の発生を抑制し、衝撃波の発生に伴う損失を抑制できる。【００３６】
ところで、タービン段落の環帯面積を大きくすると、子午面流路の拡大率、すなわちタービン段落入口の流路高さに対する、段落出口の流路高さの増加率が大きくなる。一方、タービン段落の環帯面積を大きくしても、段落の軸方向長さは、タービン全体の長さに制約があるために一般的にはあまり大きくできず、子午面流路の拡大率の増大は、静翼部の外周端や内周端の子午面流路形状の広がり角を大きくすることで実現されることが一般的である。子午面流路の広がり角を大きくすると、はく離が発生し、損失となることが知られており、外周側で、特に顕著である。本実施例では、外周側の作動蒸気は、軸と略平行にバイパス流路を通過するため、はく離が発生することはない。【００３７】
なお、本実施形態では、静翼６ｂと動翼７ｂからなる段落により取り出される回転力は小さくなるが、その低下分は、静翼６ａと動翼７ａとからなる段落で回転力として取り出すことができるため、タービン全体としての回転力は減らない。むしろ、損失の低下した分、回転力は増加させることが可能となる。【００３８】
本実施形態では、最終段動翼外周側に、シュラウドカバー１０を設けたが、本発明の構成にシュラウドカバー１０は、必ずしも必要ではなく、シュラウドカバー１０を設けない形態でもよい（図９）。【００３９】
また本実施形態では、タービン段落を一段バイパスする例を示したが、これに限定されず、一段以上バイパスしても良い。
【実施例２】
【００４０】
次に、本発明の第２の実施形態について図面を用いて説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係る蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。なお、第１の実施形態と同等の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。本実施例では、最終段の静翼６ａ下流で、最終段の動翼７ａの上流部のバイパス流路１１と蒸気主流路２から合流する部位において、蒸気圧力をほぼ同等に設計している。バイパス流路１１と蒸気主流路２から合流した蒸気が、径方向に偏流しないため、動翼バイパス流路仕切りカバー１３が不要である。【００４１】
ここで、バイパス流路１１と蒸気主流路２からの蒸気は、速度、流れ方向が必ずしも同一でない。よって、バイパス流路１１、蒸気主流路２の合流部でせん断層が形成され、エネルギー損失が発生する。しかしながら、せん断層による損失は、最終段落で生成される軸動力に対し、微々たるものである。むしろ、動翼バイパス流路仕切りカバー１３を無くすことにより、動翼７ａの遠心応力設計値に余裕ができるため、さらなる長翼化が可能となり、環帯面積増加を増加させることが出来るため、損失を増加させることなく、出力を増加できる。
【実施例３】
【００４２】
次に、本発明の第３の実施形態について図面を用いて説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気タービンのタービン段落部の要部構造を表す子午面断面図である。なお、第１の実施形態と同等の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。蒸気タービンの最終段では、圧力、比エンタルピーレベルが低く、作動蒸気は湿り蒸気となる。静翼６ａ表面に液膜が形成され、静翼６ａ後縁から、粗大な液滴が、動翼７ａに放出される。粗大液滴は、静動翼間で、作動蒸気により、微細化されるが、一部は、動翼先端に衝突し、動翼７ａを壊食する。壊食の進行は、軸動力、翼強度の低下を伴うという問題がある。【００４３】
以上の課題に対し、本発明の実施形態では、静翼６ａの静翼バイパス流路１９に位置する外周側翼部に湿分除去スリット１５を設けている。静翼バイパス流路仕切りカバー１２、静翼６ａの外周側翼部、外周側ダイアフラム４ａを中空に形成し、静翼６ａ上流の蒸気が静翼バイパス流路仕切りカバー１２、静翼６ａの外周側翼部、外周側ダイアフラム４ａの内部から、抽気室１８ａに導出される。湿分除去スリット１５は、静翼内外と連通しており、静翼内部に対し、静翼外部の圧力が高い。よって、静翼に形成された液膜は、湿分除去スリット１５を通過し、抽気室１８ａに除去される。静翼６ａ後流に放出される粗大液滴がなくなるため、動翼の壊食は起こらない。【００４４】
以上、本発明を蒸気タービンの最終段落に適用した例を説明したが、最終段落に限られずさらに上流側の段落でも適用可能である。また、本発明は、蒸気タービンに限らずガスタービンにも適用可能である。【００４５】
なお、本発明を蒸気タービンの最終段落に適用した場合には、先に各実施形態で説明した利点の他に、以下の２つの利点がある。【００４６】
一つ目の利点は、湿り損失が低減することである。図１に示した一般的な蒸気タービンでは、最終段落の上流側段落を構成する動翼７翼面に付着した水膜が遠心力により外周側に集められ、最終段落の静翼６ａに向かって放出される。そのため、最終段落入口の外周側で湿り度が大きくなり、これが動翼周速の大きい最終段落での湿り損失増加や、エロージョン増加の原因となる。一方、本発明を蒸気タービンの最終段落に適用した場合、最終段落外周側の入口全比エンタルピーが大きいために、液相の質量分率である湿り度が小さくなる。湿り度が小さくなる結果、本発明では湿り損失が小さくなり、エロージョンの発生も抑制できる。そのため、タービン効率を向上でき、蒸気タービンの信頼性も向上できる。【００４７】
二つ目の利点は、翼の信頼性を向上できることである。蒸気タービンの過熱蒸気から二相流状態である湿り蒸気に移行するウイルソン線は、最終段落の１つ上流側のタービン段落に位置することが多い。ウイルソン線は、タービン負荷や蒸気条件によって、流れ方向に動くため、ウイルソン線が存在するタービン段落では、乾き蒸気と湿り蒸気の状態が繰り返され、腐食ピットが発生しやすい。しかしながら、本発明を最終段落に適用した場合、ウイルソン線が生じる最終段落の１つ上流側のタービン段落は、翼長が小さいため、翼にかかる応力を小さくでき、腐食ピットによる翼の信頼性低下を抑制できる。
【符号の説明】
【００４８】
１  蒸気
２  蒸気主流路
３  ケーシング
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  外周側ダイアフラム
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  内周側ダイアフラム
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  静翼
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  動翼
８  タービンロータ
９  タービン中心軸
１０  シュラウドカバー
１１  バイパス流路
１２  静翼バイパス流路仕切りカバー
１３  動翼バイパス流路仕切りカバー
１４  抽気管
１５  湿分除去スリット
１６  ダイアフラム支持体
１７  抽気室仕切り板
１８  抽気室
１９  静翼バイパス流路
２０  動翼バイパス流路
【図１】
2013027239.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013027239.tif 000005
【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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【国際調査報告】
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