(57)【要約】【課題】蒸気タービンのロータの動翼埋込み部等を効率よく冷却する。【解決手段】蒸気タービンの蒸気タービンロータ９０は、円柱状で動翼植込み用溝１２が形成されたロータ本体１０と、動翼植込み用溝１２に係合する複数の動翼２０と、を有する。動翼２０は、ノズルダイアフラム６０を通った第１蒸気が流通するための翼有効部３０と、翼有効部３０に一体となるように連結されたプラットホーム部４０と、プラットホーム部４０に一体となるように形成されて動翼植込み用溝１２に係合する植込み部５０と、を有する。プラットホーム部４０は、軸方向両側に延びてロータ本体外周面１１を半径方向外側から覆う庇板４２が形成さる。庇板４２の半径方向外側は第１蒸気が流通する。庇板４２の半径方向内側でロータ本体１０の外側を第１蒸気よりも低温の第２蒸気が流通する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周表面に周方向に沿って形成された動翼植込み用溝が軸方向に互いに間隔をあけて複数形成された円柱状のロータ本体と、
前記動翼植込み用溝それぞれに複数の動翼が係合して周方向に配列された動翼群と、
作動流体である作動蒸気を軸方向に流通させる環状の流路を備え、前記動翼群に対し前記作動蒸気の流通方向の軸方向上流側に隣接するとともに前記ロータ本体の半径方向外側に配置されるノズルダイアフラムと、
前記ノズルダイアフラムを固定するとともに前記ロータ本体を回転可能に収容するケーシングと、を備え、
前記動翼のそれぞれは、
前記ノズルダイアフラムの環状の流路を軸方向に通過した前記作動蒸気を周囲に流通させる翼有効部と、
前記翼有効部の半径方向内側に一体的に設けられたプラットホーム部と、
前記プラットホーム部の半径方向内側に一体的に形成され、前記動翼植込み用溝に係合するとともに、前記ロータ本体の軸方向の一側から他側へ蒸気を流通させる蒸気流通用溝が外周面に形成された植込み部と、
前記プラットホーム部と一体的に設けられ、前記ロータ本体の軸方向の両側に延びる庇板と、を備え、かつ、
前記各動翼の前記庇板と前記ロータ本体の外周表面の間の空間を、冷却蒸気が流通可能な冷却蒸気通路に形成することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
前記ノズルダイアフラムの半径方向内側に、前記庇板の半径方向外側に対向して設けられたラビリンスシール部を有し、
前記ラビリンスシール部は、それぞれ半径方向および周方向に延びる複数のフィンを軸方向に互いに間隔をあけて配列し、かつ、前記複数のフィンの軸方向の間隔を、前記庇板と、当該庇板に軸方向に隣接する庇板との軸方向の間隔よりも大きく形成したことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記庇板は、曲率中心軸を前記ロータ本体の回転中心軸とした部分円筒板により構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気タービン。
【請求項４】
前記蒸気流通用溝は、前記植込み部の周方向中央に形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項５】
前記動翼の少なくともいずれか一つの前記庇板のうち、前記作動蒸気の流通方向の軸方向上流側にある前記庇板の軸方向端部に、半径方向外側に面する第１の傾斜部が形成されて、
当該庇板の軸方向上流側に隣接する動翼の軸方向下流側にある前記庇板の軸方向端部に、前記第１の傾斜部と間隙を有し、前記第１の傾斜部を半径方向外側から覆う第２の傾斜部が形成されて、
前記第１の傾斜部および第２の傾斜部の間に形成された前記間隙を前記冷却蒸気が半径方向外側に向かって流通可能に構成されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項６】
周方向に隣り合う前記庇板のうち、少なくとも一方の前記庇板の周方向端部近傍の半径方向内側に、板材が取り付けられて、
前記板材は、周方向に隣り合う前記庇板同士の間に形成される周方向間隙を、半径方向内側から塞ぐように構成されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項７】
前記庇板の半径方向内側には、軸方向に延びる補強リブが設けられていること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項８】
外周表面に周方向に沿って形成された動翼植込み用溝が軸方向に互いに間隔をあけて複数形成された円筒状のロータ本体と、前記各動翼植込み用溝それぞれに複数の動翼が係合して周方向に配列された動翼群と、を具備し、
前記動翼のそれぞれは、
作動流体である作動蒸気を周囲に流通させる翼有効部と、
前記翼有効部の半径方向内側に一体的に設けられたプラットホーム部と、
前記プラットホーム部の半径方向内側に一体的に形成され、前記動翼植込み用溝に係合するとともに、前記ロータ本体の軸方向の一側から他側へ蒸気を流通させる蒸気流通用溝が外周面に形成された植込み部と、
前記プラットホーム部と一体的に設けられ、前記ロータ本体の軸方向の両側に延びる庇板とを備え、かつ、
前記各動翼の前記庇板と前記ロータ本体の外周表面の間の空間を、冷却蒸気が流通可能な冷却蒸気通路に形成することを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項９】
作動流体である作動蒸気を周囲に流通させる翼有効部と、
前記翼有効部の根元部に一体的に設けられたプラットホーム部と、
前記プラットホーム部の根元部に一体的に形成されて、円柱状のロータ本体の外周表面に周方向に沿って形成された動翼植込み用溝に係合するとともに、前記ロータ本体の軸方向の一側から他側へ蒸気を流通させる蒸気流通用溝が外周面に形成された植込み部と、
前記プラットホーム部と一体的に設けられ、前記ロータ本体の軸方向の両側に延びる庇板と、
を有することを特徴とする蒸気タービン用動翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温蒸気を用いた蒸気タービン、およびこの蒸気タービンに用いる蒸気タービンロータ、並びにこのロータに取り付けられた動翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電設備の高温になる部分には、一般的に、製造性や経済性に優れたフェライト系耐熱鋼が多く用いられている。近年は、環境保全を背景とした火力発電設備の高効率化が積極的に進められ、６００℃程度の高温蒸気の蒸気タービンが多く用いられてきている。このような蒸気タービンには、上記のフェライト系耐熱鋼では、要求特性を満足できないものもある。これに対し、例えば特許文献１に開示されているように、より高温特性に優れた耐熱合金やオーステナイト系耐熱鋼が使用されているものが知られている。
【０００３】
一方、地球環境保護の観点から、ＣＯ２、ＳＯｘ、ＮＯｘ等の発生量を抑制するために、高効率化の要求が高まっている状況にある。火力発電設備のプラント熱効率を高効率化するためには、蒸気温度を向上させることが有効な手段の１つである。
【０００４】
これに対応するために、７００℃以上の高温の蒸気を用いることができる蒸気タービン（７００℃級蒸気タービン）の開発が検討されてきている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８２８０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３９２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、動翼等の部材にこのような約７００℃以上の高温の蒸気が接触すると、その部材が蒸気温度に近い温度になる。この場合、動翼がシャフト（ロータ本体）に植え込まれている植込み部から、シャフトに熱が侵入する。この熱の侵入によって、当該植込み部が高温になると、許容応力が低下することがある。当該植込み部は、遠心力が作用する部分であるため、ロータ本体の損傷等が起こる可能性が高まる。
【０００７】
埋込み部の冷却方法については、例えば特許文献２に開示されているように、シャフト（ロータ本体）の半径方向外側を覆う板が配置されているものが知られている。しかし、このような構成では、動翼の植込み部を効率よく冷却することができない。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸気タービンに用いられる蒸気タービンロータの動翼植込み部等を効率よく冷却することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る蒸気タービンは、外周表面に周方向に沿って形成された動翼植込み用溝が軸方向に互いに間隔をあけて複数形成された円柱状のロータ本体と、前記動翼植込み用溝それぞれに複数の動翼が係合して周方向に配列された動翼群と、作動流体である作動蒸気を軸方向に流通させる環状の流路を備え前記動翼群に対し前記第１の蒸気の流通方向の軸方向上流側に隣接するとともに前記ロータ本体の半径方向外側に配置されるノズルダイアフラムと、前記ノズルダイアフラムを固定するとともに前記ロータ本体を回転可能に収容するケーシングと、を備え、前記動翼のそれぞれは、前記ノズルダイアフラムの環状の流路を軸方向に通過した前記作動蒸気を周囲に流通させる翼有効部と、前記翼有効部の半径方向内側に一体的に設けられたプラットホーム部と、前記プラットホーム部の半径方向内側に一体的に形成され前記動翼植込み用溝に係合するとともに前記ロータ本体の軸方向の一側から他側へ蒸気流通させる蒸気流通用溝が外周面に形成された植込み部と、前記プラットホーム部と一体的に設けられ、前記ロータ本体の軸方向の両側に延びる庇板と、を備え、かつ、前記各動翼の前記庇板と前記ロータ本体の外周表面の間の空間を冷却蒸気が流通可能な冷却蒸気通路に形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る蒸気タービンロータは、外周表面に周方向に沿って形成された動翼植込み用溝が軸方向に互いに間隔をあけて複数形成された円筒状のロータ本体と、前記動翼植込み用溝それぞれに複数の動翼が係合して周方向に配列された動翼群と、を具備し、前記動翼のそれぞれは、作動流体である作動蒸気を周囲に流通させる翼有効部と、前記翼有効部の半径方向内側に一体的に設けられたプラットホーム部と、前記プラットホーム部の半径方向内側に一体的に形成され前記動翼植込み用溝に係合するとともに前記ロータ本体の軸方向の一側から他側へ蒸気が流通させる蒸気流通用溝が外周面に形成された植込み部と、前記プラットホーム部と一体的に設けられ前記ロータ本体の軸方向の両側に延びる庇板とを備え、かつ、前記各動翼の前記庇板と前記ロータ本体の外周表面の間の空間を冷却蒸気が流通可能な冷却蒸気通路に形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る蒸気タービン用動翼は、作動流体である作動蒸気を周囲に流通させる翼有効部と、前記翼有効部の根元部に一体的に設けられたプラットホーム部と、前記プラットホーム部の根元部に一体的に形成されて円柱状のロータ本体の外周表面に周方向に沿って形成された動翼植込み用溝に係合するとともに前記ロータ本体の軸方向の一側から他側へ蒸気を流通させる蒸気流通用溝が外周面に形成された植込み部と、前記プラットホーム部と一体的に設けられ、前記ロータ本体の軸方向の両側に延びる庇板とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蒸気タービンに用いられる蒸気タービンロータの動翼植込み部等を効率よく冷却することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の蒸気タービンの上半部を示す概略部分正断面図である。
【図２】図１の動翼単体を示し、動翼をロータ本体に取り付けたときの周方向概略正面図である。
【図３】図２の動翼をロータ本体に取り付けたときの軸方向概略側面図である。
【図４】図１の動翼群を軸方向から見た概略側面図である。
【図５】図４の周方向に隣り合う庇板同士の周方向間隙を塞ぐ周方向カバーを示す拡大側面図である。
【図６】図１の動翼の植込み部付近を低温蒸気が流れる状態を示す概略部分正断面図である。
【図７】本発明に係る第２の実施形態の蒸気タービンの動翼単体を示し、動翼をロータ本体に取り付けたときの周方向概略正面図である。
【図８】図７の動翼をロータ本体に取り付けたときの軸方向概略側面図である。
【図９】本発明に係る第３の実施形態の蒸気タービンの上半部を示す概略部分正断面図である。
【図１０】本発明に係る第４の実施形態の蒸気タービンの上半部を示す概略部分正断面図である。
【図１１】本発明に係る第５の実施形態の蒸気タービンの動翼単体を示し、動翼をロータ本体に取り付けたときの周方向概略正面図である。
【図１２】図１１の動翼をロータ本体に取り付けたときの軸方向概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明に係る蒸気タービンの第１の実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。図１は、本実施形態の蒸気タービンの上半部を示す概略部分正断面図である。図２は、図１の動翼２０単体を示し、動翼２０をロータ本体１０に取り付けたときの周方向概略正面図である。図３は、図２の動翼２０をロータ本体１０に取り付けたときの軸方向概略側面図である。図４は、図１の動翼群２８を軸方向から見た概略側面図である。なお、図４では、動翼２０の翼有効部３０の図示を省略している。
【００１６】
図５は、図４の周方向に隣り合う庇板４２同士の周方向間隙を塞ぐ周方向カバーを示す拡大側面図である。図６は、図１の動翼２０の植込み部５０付近を低温蒸気が流れる状態を示す概略部分正断面図である。なお、図６では、低温蒸気の流路を明確にするために、プラットホーム部４０、植込み部５０、およびロータ本体１０をハッチングで示している。
【００１７】
先ず、本実施形態の蒸気タービンの構成について説明する。
【００１８】
本実施形態の蒸気タービンは軸流多段タービンである。この蒸気タービンは、図１に示すように、円柱状のロータ本体１０の外周に複数の動翼２０が取り付けられて構成される蒸気タービンロータ９０と、この蒸気タービンロータ９０を回転可能に収容したケーシング９２とを備える。このケーシング９２の半径方向内側には、作動流体である後述する第１の蒸気（作動蒸気）が軸方向に流通させる環状の流路を備えるノズルダイアフラム６０が、ロータ本体１０の半径方向外側に固定されて配置される。このノズルダイアフラム６０の半径方向内側にはノズル側ラビリンスフィン７０が取り付けられている。
【００１９】
このノズル側ラビリンスフィン７０は、周方向および軸方向に延びる薄板リング状のフィン７２が、軸方向に所定のフィン軸方向間隔７４をあけて、５つ配置されている。各フィン７２の半径方向内側の先端部は、半径方向外側の部分よりも軸方向幅が小さくなる、すなわち先端が尖ったような形状で、この先端部と、ロータ本体の外周面１１とは、所定の半径方向間隙を保つように配置されている。これにより、作動流体である高温の作動蒸気が後述する翼有効部３０以外への漏洩することを抑制している。
【００２０】
この蒸気タービンは、高温の作動蒸気がノズルダイアフラム６０の環状流路を軸方向に通過し、その後動翼２０の翼有効部３０の周囲を流通することによって、ロータ本体１０を含む蒸気タービンロータ９０全体を回転させ、これにより動力が発生するように構成されている。
【００２１】
蒸気タービンロータ９０のロータ本体外周面１１には、周方向に沿って動翼植込み用溝１２が形成されている。この動翼植込み用溝１２は、軸方向に互いに間隔をあけて複数形成されている。この動翼植込み用溝１２は、ロータ本体外周面１１に形成される溝開口部の軸方向幅よりも、溝底部の軸方向幅が大きくなる、すなわち、軸方向断面において、溝の奥、すなわち半径方向内側が広がったＴ字形になるように形成されており、このようなＴ字型の形状により、この動翼植込み用溝１２に係合するように植込まれた動翼２０がロータ本体１０の回転による遠心力で半径方向外側に外れないようになっている。
【００２２】
ここで、動翼植込み用溝１２に係合させる各動翼２０それぞれの形状について説明する。
【００２３】
この動翼２０は、図２および図３に示すように、ノズルダイアフラム６０（図１）を通過した高温の作動蒸気がその周囲を軸方向に流通する翼有効部３０と、この翼有効部３０の半径方向内側、すなわち根元側に一体的に設けられたプラットホーム部４０と、プラットホーム部４０の更に半径方向内側（根元側）に一体的に形成された植込み部５０と、を有する。
【００２４】
翼有効部３０の半径方向外側、すなわち先端側にはシュラウド２５が翼有効部３０などと一体的に設けられている。このシュラウド２５は、ロータ本体１０の周方向に隣接して取り付けられた（植込まれた）動翼２０の先端部に設けられたシュラウド２５と連結可能に構成されており、一つの動翼植込み用溝に植込まれた各動翼２０のシュラウド２５が全体としてロータ本体１０の円周方向に沿う環状の外周輪を構成するようになっている。そして、シュラウド２５の外周側にはケーシング９２と所定の半径方向間隙を保つように動翼側ラビリンスフィン２１が円周方向に沿って配置されている。この動翼側ラビリンスフィン２１によって、高温の作動蒸気が翼有効部３０の半径方向外側に漏洩する量を抑制している。
【００２５】
プラットホーム部４０には、庇板４２が形成されている。この庇板４２は、動翼２０がロータ本体１０に取り付けられているときにロータ本体外周面１１と半径方向に所定の間隙（冷却蒸気流路用間隙）１６をあけてロータ本体外周面１１の一部を半径方向外側から覆う。また、この庇板４２は、動翼２０がロータ本体１０に取り付けられているときに軸方向両側に延びた部分円筒形状の板で、曲率中心軸がロータ本体１０の回転中心軸となるように形成されている。
【００２６】
植込み部５０は、プラットホーム部４０に連結する首部５２と、軸方向両側に張り出す張出部５４とにより構成されている。この植込み部５０は、首部５２および張出部５４によって植込み部５０の周方向断面、図２に示すように、Ｔ字形になるように形成されて、上記の動翼植込み用溝１２に係合可能に形成されている。
【００２７】
また、植込み部５０の外周面のうち動翼植込み用溝１２に対向する部分には、動翼２０が動翼植込み用溝１２に係合されているときに高温の作動蒸気よりも低温の第２の蒸気を冷却蒸気として、ロータ本体１０の軸方向の一方側から他方側に向かって流通させるための蒸気流通用溝５６が形成されている。
【００２８】
この蒸気流通用溝５６は、植込み部５０の外周の輪郭、すなわちＴ字形の輪郭に沿うように形成されている。この蒸気流通用溝５６は、植込み部５０の周方向中部に形成されている。
【００２９】
上記のように形成された動翼２０が、図４に示すように、１つの動翼植込み用溝１２に周方向に沿って複数配列されて、１つの動翼群２８を構成している。このとき１つの動翼群２８を構成する各動翼２０に形成された各庇板４２が全体として、ロータ本体１０の外周面１１を、軸方向の上流側及び下流側の所定に範囲に亘って周方向に、隣接する庇板４２間の間隙部を除いてほぼ覆うように構成される。
【００３０】
このように、動翼２０を周方向に配列して動翼群２８を構成し、複数の動翼群２８が軸方向に配列されることにより、それぞれの動翼２０に形成された各庇板４２が、ロータ本体外周面１１をほぼ覆う。これにより、各庇板４２を境界にして、ロータ本体１０の外周面１１と庇板４２の内周面の間には冷却蒸気が流通可能になり、庇板４２の半径方向外側（外周側）には高温の作動蒸気が流通するように構成される。なお、動翼群２８に対し作動蒸気の流通方向の軸方向上流側にはノズルダイアフラム６０が一つ配置されており、ノズルダイアフラム６０の環状流路を通過して整流された作動蒸気が各動翼２０の有効部３０の周囲に導入されるようになっている。換言すると、軸方向に複数設けられた動翼群２８の間にはノズルダイアフラム６０が配置されており、ロータ本体１０の外周面１１を全体として覆う庇板４２の半径方向外側には、ノズルダイアフラム６０のノズル側ラビリンスフィン７０が設けられている。すなわち、ノズルダイアフラム６０のノズル側ラビリンスフィン７０は、庇板４２の外周面に対向して設けられている。
【００３１】
ここで、軸方向に隣り合う庇板４２同士、および周方向に隣り合う庇板４２同士の関係について説明する。先ず、軸方向に隣り合う庇板４２同士の関係について説明する。
【００３２】
ロータ本体外周面１１に軸方向に互いに間隔をあけて形成された各動翼植込み用溝１２それぞれに、当該動翼群２８がそれぞれ取り付けられている。このとき、図１に示すように、ロータ本体外周面１１を覆う庇板４２同士が、所定の庇板軸方向間隙４４を保ちながら配置されて、ロータ本体１０外周表面を覆う。庇板軸方向間隙４４は、蒸気タービンの運転開始時に温度上昇が起こり、ロータ本体１０が軸方向に熱膨張したときに、庇板４２同士が軸方向に押し合うことを抑制するためのものである。また、冷却蒸気を高温の作動蒸気よりも高圧とすることで、高温の作動蒸気が、当該庇板軸方向間隙４４を流通して冷却蒸気側に流入することを抑制できる。
【００３３】
ここで、庇板軸方向間隙４４は、ノズル側ラビリンスフィン７０の各フィン７２同士のフィン軸方向間隔７４よりも小さくなるように構成されている。ここで、フィン軸方向間隔７４が軸方向に異なる場合には、庇板軸方向間隙４４を、最小のフィン軸方向間隔７４よりも小さくするか、少なくとも、庇板軸方向隙間４４の最も近傍に設けられた２つのフィン７２のフィン軸方向間隔７４よりも小さくするとよい。これにより、高温蒸気が当該半径方向間隙を流通する量を抑制できる。仮に、庇板軸方向間隙４４がフィン軸方向間隙７４よりも大きいと、庇板軸方向間隙４４の位置に２つのフィン７２が配置される場合がある。この場合、これらのフィン７２は有効に機能しないため無駄となり、ノズル側ラビリンスフィン７０を流通する高温の作動蒸気の漏洩量が多くなる虞がある。このため、本実施形態では、上記のように庇板軸方向間隙４４の軸方向幅を規定して、ノズル側ラビリンスフィン７０の流量抑制効果を損なうことを抑制している。
【００３４】
次に、周方向に隣り合う庇板４２同士の関係について説明する。
【００３５】
１つの動翼群２８を構成する各動翼２０に形成された庇板４２は、周方向に互いに周方向間隙をあけて配置される。この周方向間隙は小さいほど性能上は好ましいが、軸方向と同様、熱膨張により庇板４２同士が衝突して押し合うことがないようにする必要がある。そこでこの例では、図５に示すように、周方向に隣り合う動翼２０それぞれに形成された各庇板４２のうち、一方の庇板４２の周方向端部近傍の半径方向内側に周方向間隙カバー４８が取り付けられている。この周方向間隙カバー４８によって、当該周方向間隙が覆われている。これにより、低温蒸気が、当該周方向間隙から高温蒸気側に流入することを抑制できる。なお、この周方向間隙カバー４８と同様なものを庇板軸方向隙間４４に取り付けることも可能である。
【００３６】
続いて、本実施形態の蒸気の流れについて説明する。
【００３７】
本実施形態の蒸気タービンには、上記の通り、高温の作動蒸気流路と、冷却蒸気流路が形成される。高温の作動蒸気は、図６に示す矢印Ｈに沿って、ノズルダイアフラム６０の環状流路を通り、動翼２０の翼有効部３０の周囲を流れる。これにより、動翼２０が周方向に動くような力が作用して、蒸気タービンロータ９０が回転する。
【００３８】
これに対して冷却蒸気は、図６に示す矢印Ｌに沿って各庇板４２の半径方向内側を流通する。庇板４２の半径方向内側に形成された冷却蒸気流路用間隙１６内を流れる冷却蒸気が、植込み部５０に向かって流れる。ここで、植込み部５０には上述の通り、軸方向の一方側から他方側に冷却蒸気を流通させる蒸気流通用溝５６が設けられているため、植込み部５０に向かって流れた冷却蒸気は、植込み部５０に形成されたこの蒸気流通用溝５６内を流通する。この蒸気流通用溝５６内を流れた低温蒸気は、当該動翼２０の下流側の庇板４２の半径方向内側を流れる。
【００３９】
冷却蒸気はこの後、当該動翼２０の下流側に隣接する動翼２０の庇板４２の半径方向内側を軸方向に流通する。これらの流れを繰り返しながら、冷却蒸気は、下流側に向かって流れる。
【００４０】
このとき、若干ではあるが、低温蒸気は、庇板軸方向間隙４４内を流通して、高温の作動蒸気側に漏洩して流れる。
【００４１】
以上の説明からわかるように、本実施形態によれば、蒸気タービンロータ９０を回転させるための高温の作動蒸気よりも温度が低く圧力の高い冷却蒸気を、ロータ本体外周面１１より半径方向外側で庇板４２の半径方向内側に流通させることが可能になる。これにより、ロータ本体外周面１１および動翼植込み用溝１２、並びに動翼２０の植込み部５０等を、高温蒸気の温度よりも低くすることが可能となり、効率よく冷却できる。よって、動翼２０の翼有効部３０周辺を流れる高温蒸気によるロータ本体外周面１１や動翼２０の植込み部５０の温度上昇が抑制できる。
【００４２】
また、庇板軸方向間隙４４を、フィン軸方向間隔７４よりも小さくすることによって、ノズル側ラビリンスフィン７０の効果が低減することを抑制でき、蒸気タービンの効率低下を抑制できる。
【００４３】
［第２の実施形態］
本発明に係る蒸気タービンの第２の実施形態について、図７および図８を用いて説明する。図７は、本実施形態の蒸気タービンの動翼２０単体を示し、動翼２０をロータ本体１０に取り付けたときの周方向概略正面図である。図８は、図７の動翼２０の軸方向概略側面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００４４】
本実施形態では、図７および図８に示すように、蒸気流通用溝５６を、植込み部５０の周方向端部に形成している。端部を削り落とすことで、蒸気流通用溝５６を形成可能になるため、第１の実施形態に比べて、動翼２０の製作が容易になる。
【００４５】
［第３の実施形態］
本発明に係る蒸気タービンの第３の実施形態について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態の蒸気タービンの上半部を示す概略部分正断面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の蒸気タービンは、図９に示すように、軸方向に隣り合う前記庇板４２のうち、高温の作動蒸気の流通方向（図中矢印Ａ）に対して下流側にある庇板４２の軸方向端部に、半径方向外側に面する第１傾斜部８１が形成されている。また、上流側にある庇板４２の軸方向端部に、第１傾斜部８１と互いに平行で且つ所定の間隙と保ちながら、第１傾斜部８１を半径方向外側から覆う第２傾斜部８２が形成されている。すなわち、動翼２０のうち少なくともいずれか一つの庇板４２のうち、作動蒸気の流通方向の軸方向上流側にある庇板４２の軸方向端部に半径方向外側に面する第１傾斜部８１が形成されており、この動翼２０の軸方向上流側に位置する動翼２０の軸方向下流側の庇板４２に、半径方向内側に面する第２傾斜部８２が形成されて、これらの第１傾斜部８１と第２傾斜部８２が間隙を有するように向かい合っている。
【００４７】
そして、第１傾斜部８１および第２傾斜部８２の間に形成された間隙を、冷却蒸気が半径方向外側に向かって、すなわち高温の作動蒸気が流れている側に向かって流通可能に構成されている。
【００４８】
本実施形態によれば、仮に、熱膨張等によってロータ本体１０等が軸方向に膨張し、軸方向に隣り合う庇板４２同士が互いに接触しても、第１傾斜部８１および第２傾斜部８２それぞれを形成することによって、庇板４２同士は互いに半径方向に逃げるため、庇板４２に大きな負荷が作用することを抑制できる。
【００４９】
［第４の実施形態］
本発明に係る蒸気タービンの第４の実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態の蒸気タービンの上半分を示す概略部分正断面図である。なお、本実施形態は、第３の実施形態の変形例であって、第３の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００５０】
本実施形態の蒸気タービンは、図１０に示すように、軸方向に隣り合う前記庇板４２のうち、高温の作動蒸気の流通方向（図中矢印Ｂ）に対して下流側にある庇板４２の軸方向端部に傾斜段差面８６が形成されている。
【００５１】
この傾斜段差面８６は、第３の実施形態において説明した第１傾斜部８１の軸方向の中間部分に、半径方向外側表面に平行に広がるように形成された中間部８５を設けた構成となっている。
【００５２】
一方、上流側にある庇板４２の軸方向端部付近に、傾斜段差面８６と半径方向外側に所定の間隙と保ちながら、半径方向外側から覆う傾斜段差対向面８７が形成されている。傾斜段差対向面８７についても、傾斜段差面８６と同様、第２傾斜面８２の軸方向の中間部分に、半径方向外側表面に平行に広がるように形成された対向中間部８３を備え、この対向中間部８３が傾斜段差面８６の中間部８５と対向するようになっている。
【００５３】
傾斜段差面８６および傾斜段差対向面８７の間に形成された間隙を低温蒸気が半径方向外側に向かって流通可能に構成されている。
【００５４】
このように庇板４２の軸方向端部を形成することによって、第３の実施形態と同様の効果を得ると共に、低温蒸気が高温蒸気側に漏れる量を抑制することが可能になる。
【００５５】
［第５の実施形態］
本発明に係る蒸気タービンの第５の実施形態について、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態の蒸気タービンの動翼２０単体を示し、動翼２０をロータ本体１０に取り付けたときの周方向概略正面図である。図１２は、図１１の動翼２０をロータ本体１０に取り付けたときの軸方向概略側面図である。なお、本実施形態は、第２の実施形態の変形例であって、第２の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００５６】
本実施形態の庇板４２の庇板４２の半径方向内側には、軸方向に延びる補強リブ４９が設けられている。この補強リブ４９は、首部５２にも支持されている。これにより、庇板４２の剛性を向上させることが可能になる。
【００５７】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００５８】
第１〜第５の実施形態それぞれは、庇板４２は部分円筒状であることが好ましいが、平板を周方向に配列するように構成してもよい。
【００５９】
蒸気流路用溝は、動翼２０の植込み部５０の外周に沿って形成されているが、これに限らない。例えば、植込み部５０の半径方向内側端部と、動翼植込み用溝１２の底部との間には、間隙が形成されているので、この間隙に低温蒸気を流通させてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ロータ本体、１１…ロータ本体外周面、１２…動翼植込み用溝、１６…冷却蒸気流路用間隙、２０…動翼、２１…動翼側ラビリンスフィン、２５…シュラウド、２８…動翼群、３０…翼有効部、４０…プラットホーム部、４２…庇板、４４…庇板軸方向間隙、４８…周方向間隙カバー、４９…補強リブ、５０…植込み部、５２…首部、５４…張出部、５６…蒸気流通用溝、６０…ノズル部、７０…ノズル側ラビリンスフィン、７２…フィン、７４…フィン軸方向間隔、８１…第１傾斜部、８２…第２傾斜部、８３…対向中間部、８５…中間部、８６…傾斜段差面、８７…傾斜段差対向面、９０…蒸気タービンロータ、９２…ケーシング
【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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