(57)【要約】      （修正有）【課題】発電プラントなどに用いられるガスタービンや蒸気タービンなどの軸流タービンにおいて、高効率で高性能な軸流タービンを提供する。【解決手段】軸流タービンにおいて、回転可能に支承されたタービンロータ３と、タービンロータに固定されたタービン動翼５と、タービン動翼の先端に設けられたシュラウド６と、シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪１と、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィン７と、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィン８と、軸方向シールフィンとダイヤフラム外輪のタービンロータと対向する面に沿って延在し、タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板１０とを有する。【選択図】図１
2015094220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支承されたタービンロータと、
前記タービンロータに固定されたタービン動翼と、
前記タービン動翼の先端に設けられたシュラウドと、
前記シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪と、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪と前記軸方向シールフィンとで挟まれるように設けられ、前記ダイヤフラム外輪から前記シュラウドに向かって前記タービンロータの径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブと、
前記軸方向シールフィンと前記ダイヤフラム外輪の前記タービンロータと対向する面に沿って延在し、前記タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板と、
を有する軸流タービン。
【請求項２】
前記軸流タービンの運転状態に応じて、前記案内板の位置が前記タービンロータの周方向に可変であることを特徴とする請求項１に記載の軸流タービン。
【請求項３】
前記案内板および前記軸方向シールフィンは前記タービンロータの径方向に沿って貫通する孔を有し、前記孔内に設けられた案内板支持部材により、前記案内板が前記軸方向シールフィンに連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸流タービン。
【請求項４】
前記案内板の前記孔は、前記案内板の中心部より前記シュラウド側に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の軸流タービン。
【請求項５】
前記案内板の前記タービンロータと対向する面は、前記シュラウドの前記タービン動翼側の面よりも前記タービンロータの径方向に沿って内側に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の軸流タービン。
【請求項６】
回転可能に支承されたタービンロータと、
前記タービンロータに固定されたタービン動翼と、
前記タービン動翼の先端に設けられたシュラウドと、
前記シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪と、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪と前記軸方向シールフィンとで挟まれるように設けられ、前記ダイヤフラム外輪から前記シュラウドに向かって前記タービンロータの径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブと、
前記軸方向シールフィンと前記ダイヤフラム外輪の前記タービンロータと対向する面に沿って延在し、前記タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板と、
前記案内板の前記タービン動翼と対向する面に、前記タービンロータの周方向に並んで設けられた第一の静圧孔と第二の静圧孔と、
前記第一の静圧孔と前記第二の静圧孔に接続する圧力計測手段と、
前記案内板の位置を変える案内板駆動手段と、
を有する軸流タービン。
【請求項７】
前記圧力計測手段のデータに基づき、案内板駆動手段を介して、前記案内板の位置を変えることを特徴とする請求項６に記載の軸流タービン。
【請求項８】
前記案内板の前記タービンロータと対向する面は、前記シュラウドの前記タービン動翼側の面よりも前記タービンロータの径方向に沿って内側に配置されていることを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の軸流タービン。
【請求項９】
前記案内板駆動手段は、前記第一の静圧孔と前記第二の静圧孔を覆うように設けられていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の軸流タービン。
【請求項１０】
前記案内板駆動手段は、前記案内板の中心部より前記第一の静圧孔と前記第二の静圧孔を有する面の反対側の面に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の軸流タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントなどに用いられるガスタービンや蒸気タービンなどの軸流タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントなどに用いられるガスタービンや蒸気タービンは、その作動流体の流れの方向により、タービンの回転軸方向に流体が流れる軸流タービン、回転軸から斜めに広がるように流体が流れる斜流タービン、回転径方向に流体が流れるラジアルタービンの三種類に大別される。これらのうち、特に、軸流タービンは中・大容量の発電プラントに適し、大型の火力発電所での蒸気タービンなどに広く一般的に採用されている。
【０００３】
ところで、近年、経済性向上と環境負荷低減の観点から、発電プラントの更なる発電効率向上が求められており、タービンに対する高性能化が重要な課題になっている。タービン性能を支配する要因として、段落損失、排気損失、機械損失などが挙げられるが、特に、段落損失を低減することが性能向上に対し最も効果的であると考えられている。この段落損失の形態には様々なものがあるが、大別すると（１）翼形状そのものに起因する翼型損失、（２）翼間流路を横断する流れに起因する二次流れ損失、（３）作動流体が翼間流路外へ漏洩することにより生じる漏れ損失、などがある。このうち（３）の漏れ損失は、（ａ）漏れ流れとして主流以外の経路を流れることにより、蒸気の持つエネルギーが有効利用されなくなるバイパス損失、（ｂ）主流から外れた漏れ流れが，ふたたび主流に流入する際に生ずる混合損失、および（ｃ）再流入した漏れ流れが下流翼列と干渉することによって生ずる干渉損失などからなる。従って、これらの漏れ損失を低減するためには、漏れ流れ量を低減するとともに、漏れ流れを損失なく主流へ戻すことが重要となる。
【０００４】
このような課題に対し、特許文献１では、動翼の翼端の漏れ流れ流路部に、漏れ流れを案内する案内板を設置する技術が提案されている。この案内板により、漏れ流れの流出方向を前記動翼から流出した主流方向に一致させることで，漏れ流れと主流の合流時における混合損失を低減できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０６４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１にはタービンの運転状態と案内板との関係については開示されておらず、タービンの運転状態によっては案内板による漏れ流れの転向の効果を十分に引き出せない可能性がある。特に、タービンの運転状態が変化し、主流の向きが変わった場合、案内板を設置する最適な向きが変化するため、案内板を設置したことにより、漏れ流れの向きと主流の向きのミスマッチを生じさせ、逆に混合損失を助長してしまう可能性が考えられる。
【０００７】
そこで、本発明は、タービンの運転状態に合わせて、漏れ流れの流出方向を主流の向きと合わせることで、漏れ流れと主流の合流時における混合損失を低減することができ、高効率で高性能な軸流タービン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】
【０００８】
上記の課題を克服するために、本発明は、軸流タービンにおいて、回転可能に支承されたタービンロータと、タービンロータに固定されたタービン動翼と、タービン動翼の先端に設けられたシュラウドと、シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪と、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィンと、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィンと、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪と軸方向シールフィンとで挟まれるように設けられ、ダイヤフラム外輪からシュラウドに向かってタービンロータの径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブと、軸方向シールフィンと前記ダイヤフラム外輪の前記タービンロータと対向する面に沿って延在し、前記タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タービンの運転状態に合わせて、漏れ流れの流出方向を主流の向きと合わせることで、漏れ流れと主流の合流時における混合損失を低減することができ、高効率で高性能な軸流タービンを提供することができる。
【００１０】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例に係る蒸気タービンの一部を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る蒸気タービンの一部を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る翼先端側における翼間および漏れ流れの状況を概略的に示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る翼先端側における漏れ流れの状況を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る翼先端側における翼間および漏れ流れの状況を概略的に示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係るタービン動翼先端下流側のキャビティ内の漏れ流れの状況を概略的に示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る主流と漏れ流れの偏差角が混合損失に与える影響を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施例に係る漏れ流れがタービン動翼下流における絶対流出角の翼の径方向分布に与える影響を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施例に係る漏れ流れがタービン動翼下流における動翼損失係数の翼の径方向分布に与える影響を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例に係る蒸気タービンの一部を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施例に係る蒸気タービンの一部を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る蒸気タービンの一部を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
なお、各図面を通して、同等の構成要素には同一の符号を付してある。また、以下の各実施例は、本発明を蒸気タービンに適用した例で説明しているが、本発明の作用効果は、作動流体が異なるガスタービンであっても同様であり、本発明は軸流タービン全般に適用することが可能である。また、本発明に係る各実施例の構成の理解を容易にするため、図面の一部の寸法を誇張して示している。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１に係る蒸気タービンの段落構造を図１および図２に示す。本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、回転可能に支承されたタービンロータ３と、タービンロータ３に固定されたタービン動翼５と、タービン動翼５の先端に設けられたシュラウド６と、シュラウド６と間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪１と、シュラウド６とダイヤフラム外輪１との間隙において、ダイヤフラム外輪１からタービンロータ３の径方向に突出するように設けられた径方向シールフィン７と、シュラウド６とダイヤフラム外輪１との間隙において、ダイヤフラム外輪１からタービンロータ３の回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィン８と、シュラウド６とダイヤフラム外輪１との間隙において、ダイヤフラム外輪１と軸方向シールフィン８とで挟まれるように設けられ、ダイヤフラム外輪１からシュラウド６に向かってタービンロータ３の径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブ９と、軸方向シールフィン８とダイヤフラム外輪１のタービンロータ３と対向する面に沿って延在し、タービンロータ３の回転径方向に伸びるように設けられた案内板１０とを備えている。
【００１４】
また、案内板１０の位置は、蒸気タービンの運転状態に応じて、タービンロータ３の周方向に可変となるように設けられている。
【００１５】
また、案内板１０および軸方向シールフィン８はタービンロータ３の径方向に沿って貫通する孔を有し、その孔内に設けられた案内板支持部材１０により、案内板１０が軸方向シールフィン８に連結されている。
【００１６】
また、案内板１０に設けられた孔は、案内板１０の中心部よりシュラウド６側に近い位置に設けられている。
【００１７】
また、案内板１０のタービンロータ３と対向する面は、シュラウド６のタービン動翼５側の面よりもタービンロータ３の径方向に沿って内側に配置されている。
【００１８】
本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、タービンロータ３の周方向に１枚または複数枚固定されたタービン動翼５と、ダイヤフラム外輪１とダイヤフラム内輪２の間にタービン周方向に１枚または複数枚固定されたタービン静翼４とから構成される。タービン動翼５のタービン回転径方向外周側の先端にはシュラウド６が設けられている。また、タービン動翼５の先端に設けられたシュラウド６の外周側壁面と、外周側壁面と対向する静止部すなわちダイヤフラム外輪１との間には回転体すなわちシュラウド６と静止部すなわちダイヤフラム外輪１との間隙を最小化し、漏れ流れを抑制するための径方向シールフィン７がタービンロータ３の回転軸方向に複数枚設けられている。また、シュラウド６の下流側壁面すなわち蒸気流の下流側の壁面と、下流側壁面に対向する静止部すなわちダイヤフラム外輪１との間には軸方向シールフィン８が設けられており、シュラウド６と、静止部すなわちダイヤフラム外輪１と、漏れ流路内の最下流側に設けられた径方向シールフィン７との間に空間いわゆるキャビティを形成している。さらに、軸方向シールフィン８には漏れ流れを周方向に転向するための案内板１０が設けられており、案内板１０はタービンロータ３の周方向に駆動可能なように設けられている。
【００１９】
作動流体である蒸気主流１１は、タービン動翼５の蒸気流れ方向上流側に設けられたタービン静翼４から流出し、流出した蒸気主流１１の大半はタービン動翼５に流入し、一部は、静止部であるダイヤフラム外輪１と回転体であるシュラウド６の間に形成された漏れ流路へと流入する。そして、漏れ流れ１２として複数枚の径方向シールフィン７を通過した後、タービン動翼５の下流において蒸気主流１１と再合流する。蒸気タービンは、タービン動翼５の上流側に設けられたタービン静翼４から流出した蒸気主流１１を、タービン動翼５に流入させることでタービン動翼５と共にタービン動翼５が固定されたタービンロータ３を回転させ、タービンロータ３の端部に接続する発電機（図示せず）を介して回転エネルギーと電気エネルギーを変換することで発電を行う。そのため、タービン動翼５を迂回し漏れ流路を通過した漏れ流れ１２は、そのままではタービンロータ３の回転エネルギーへと変換されないため、損失となる。
【００２０】
ここで、本実施例における本発明の作用効果の理解を容易にするため、図３を用いて、翼先端側における、タービン静翼とタービン動翼の翼間および漏れ流れの状況について説明する。図３にタービン動翼５の先端側から見たときの翼形状および速度三角形を示す。図３において符号１５で表した破線は翼旋回速度を表す。タービン静翼４の後縁から静翼出口絶対速度１３で流出した主流蒸気１１（図示せず）は静翼出口相対速度１４としてタービン動翼５に流入する。その後、タービン動翼５で転向され動翼出口相対速度１７として流出する。この時、流れは軸方向に近い流れ動翼出口絶対速度１６に転向されており、タービン動翼５でエネルギーが回収された分、圧力、温度が低下し、次段へと流入する。
【００２１】
一方、タービン動翼５を迂回する漏れ流れ１２は、軸方向に複数枚設けられた径方向シールフィン７（図示せず）を通過する際に縮流され、全圧が低下するとともに軸流速度が増加するが、周方向速度は各運動量保存則により、タービン静翼４を流出した際の周方向速度成分をほぼ維持したまま漏れ流路を通過する。すなわち、図３に示すように、漏れ流れ１２は漏れ流路において転向させられることなく流出し、蒸気主流１１と合流する際に流れ角のミスマッチが生じる。この流れ角のミスマッチにより、蒸気主流１１と漏れ流れ１２が合流する際に生じる混合損失が助長される。
【００２２】
本実施例の構成および作用の詳細を図４から図７を用いて説明する。本発明に係る翼先端側における漏れ流れの状況を図４に示す。ダイヤフラム外輪１とタービン動翼５の先端に設けられたシュラウド６の間に、タービンロータ３の回転軸方向に複数枚の径方向シールフィン７が設けられている。径方向シールフィン７は、タービンロータ３の回転軸を中心とした回転対称な断面形状を有し、先端部が鋭角な楔形状となっている。径方向シールフィン７とシュラウド６の外周側壁面の間には、静止部すなわちダイヤフラム外輪１と回転部すなわちシュラウド６の接触を防ぐため、間隙が設けられている。漏れ流れ１２はこの間隙を通過する際に縮流膨張され、速度エネルギーが熱拡散することで全圧が低下する。この縮流膨張現象が漏れ流れ１２への抵抗となり漏れ流れ１２の量を低減することができる。本実施例においては、径方向シールフィン７はダイヤフラム外輪１に固定され、その先端部がタービン動翼５のシュラウド６側に向けられた構造をしているが、逆に、径方向シールフィン７をシュラウド６に固定し、その先端部をダイヤフラム外輪１側に向けて設置しても同様の効果を得ることができる。また、ここでは、シュラウド６の外周側壁面の形状はステップ状をしているが、フラット状など他の形状であっても本発明の効果は変わらない。
【００２３】
径方向シールフィン７の下流側には，軸方向シールフィン８が設けられている。軸方向シールフィン８は、シュラウド６の下流側壁面と静止部すなわちダイヤフラム外輪１との間の漏れ流路にタービンロータ３の回転軸方向に突出して設けられている。軸方向シールフィン８は、シュラウド６、静止部すなわちダイヤフラム外輪１、および漏れ流路内の最下流側に設けられた径方向シールフィン７と空間いわゆるキャビティを形成しており、キャビティに流入した漏れ流れ１２は二対の強い循環流１８を形成する。漏れ流れ１２はキャビティ内で循環する過程においてキャビティ形成する周囲の壁面から粘性の影響を受け周方向速度成分が減衰される。キャビティ内には、さらに周方向速度を減速させるリブ９を一定の間隔をおいて離散的に複数設けている。リブ９は、キャビティ内をタービンロータの回転軸方向に延伸する薄板で、静止部すなわちダイヤフラム外輪１に固定されている。ここで、リブ９は周方向に動翼と同じ周方向ピッチ（すなわちリブ枚数は動翼と同じ）で等間隔に設置することにより、漏れ流れ１２の周方向速度をより効果的に減速させることができる。
【００２４】
キャビティ内に流入した漏れ流れ１２はリブ９に衝突しタービンロータ３の回転軸方向に転向させられるとともに、循環流１８を形成する。その結果、漏れ流れ１２をタービンロータ３の回転軸方向に流出させることが可能となる。そのため、漏れ流れ１２がキャビティから流出し蒸気主流１１（図示せず）と合流する際には、流れ角のミスマッチが緩和されており、混合損失を効果的に低減することができる。さらに、軸方向シールフィン８は高圧の蒸気主流１１がキャビティ内に逆流することを防止する効果も備えており、この効果により、より一層の混合損失低減が可能となる。
【００２５】
本実施例では、さらに、軸方向シールフィン８に案内板１０を設けている。案内板１０および軸方向シールフィン８はタービンロータ３の回転径方向に沿って貫通した穴が設けられており、案内板１０は案内板保持部材１９により軸方向シールフィン８に保持されている。案内板保持部材１９が案内板１０の中心よりも上流側すなわち蒸気主流１１の上流側で、かつ案内板１０が漏れ流れ１２よりも質量流量が大きく高速な流れである蒸気主流１１にまで突出するように、つまりシュラウド６よりも内周側まで設置されているため、案内板１０は蒸気主流１１との干渉いわゆる風見鶏効果により、自然と蒸気主流１１と同じ向きを向くようになっている。
【００２６】
図６に示すように、タービンの運転状態によってはタービン動翼５の出口から流出した蒸気主流１１はタービンロータ３の回転軸方向を向かない場合がある。そのため、案内板１０を設置しない場合、リブ９により周方向速度成分がほぼ０となった漏れ流れ１２は蒸気主流１１と異なる方向で合流するため混合損失を助長する要因となる。その結果、図７に示すように、漏れ流れ１２と蒸気主流１１の流れ角の違い、すなわち偏差角２４が大きくなることで混合損失が大きくなり、段効率が低下する要因となる。
【００２７】
図８および図９にタービン運転状態が変化した場合の案内板１０の有無によるタービン動翼５の下流の絶対流出角分布の違いを示す。案内板１０を設けない場合、リブ９の効果により周方向速度成分がほぼ０となった漏れ流れ１２と蒸気主流１１の向きが異なるため、翼先端近傍における流れ角分布変化が大きくなる。一方、案内板１０を設けた場合、漏れ流れ１２と蒸気主流１１の向きを一致させることができるため、タービンの運転状態に依存することなく漏れ流れ１２と蒸気主流１１の偏差角２４を小さく保持することができるため、翼先端近傍における流れ角分布変化をより一層抑えることができる。そのため、蒸気主流１１と漏れ流れ１２の混合で生じる混合損失が小さくなる。その結果、図９に示すように、漏れ流れ１２と蒸気主流１１の混合損失を含めたタービン動翼部損失が翼先端部分で低下させることができ、本発明を適用した段の段効率が向上する。
【００２８】
したがって、本実施例では、漏れ流れ１２の量を抑えることでバイパス損失を低減するとともに、蒸気主流１１のキャビティへの流れ込み防止や、周方向速度成分の除去および案内板１０による漏れ流れ１２の転向による漏れ流れ１２と蒸気主流１１の合流時における流れ角のミスマッチの抑制により混合損失の低減することができ、タービンの運転状態に依存することなく、効果的に漏れ損失を低減することができる。
【００２９】
さらに、漏れ流れ１２と蒸気主流１１の合流時における流れ角のミスマッチの抑制により翼高さ方向の流れ角の分布が一様化され、結果的に後段のタービン静翼４へ向かう流れを翼高さ方向に整流化することができる。その結果、干渉損失を低減することができ、効果的に漏れ流れ損失を低減することができる。
【００３０】
本実施例においては、リブ９および案内板１０をタービン動翼５と同じ周方向ピッチ（すなわち動翼枚数と同じ）で等間隔に設置しているが、タービン静翼４で与えられる周方向速度によっては、タービン動翼５の枚数より減らした場合においても、同様な効果を得ることができる。
【実施例２】
【００３１】
本発明の実施例２に係る蒸気タービンの段落構造を図１０および図１１に示す。また、図１１における案内板１０の平面図を図１２に示す。本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、回転可能に支承されたタービンロータ３と、タービンロータ３に固定されたタービン動翼５と、タービン動翼５の先端に設けられたシュラウド６と、シュラウド６と間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪１と、シュラウド６とダイヤフラム外輪１との間隙において、ダイヤフラム外輪１からタービンロータ３の径方向に突出するように設けられた径方向シールフィン７と、シュラウド６とダイヤフラム外輪１との間隙において、ダイヤフラム外輪１からタービンロータ３の回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィン８と、シュラウド６とダイヤフラム外輪１との間隙において、ダイヤフラム外輪１と軸方向シールフィン８とで挟まれるように設けられ、ダイヤフラム外輪１からシュラウド６に向かってタービンロータ３の径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブ９と、軸方向シールフィン８とダイヤフラム外輪１のタービンロータ３と対向する面に沿って延在し、タービンロータ３の回転径方向に伸びるように設けられた案内板１０と、案内板１０のタービン動翼５と対向する面に、タービンロータ３の周方向に並んで設けられた第一の静圧孔２０と第二の静圧孔２１と、第一の静圧孔２０と第二の静圧孔２１に接続する圧力計測手段と、案内板１０の位置を変える案内板駆動手段となるパイプ２２とを有する。
【００３２】
また、圧力計測手段のデータに基づき、案内板１０の位置を変えるための案内板駆動手段となるパイプ２２を有している。
【００３３】
また、案内板１０のタービンロータ３と対向する面は、シュラウド６のタービン動翼側の面よりもタービンロータ３の径方向に沿って内側に配置されている。
【００３４】
また、案内板駆動手段となるパイプ２２は、第一の静圧孔２０と第二の静圧孔２１を覆うように設けられている。
【００３５】
案内板駆動手段となるパイプ２２は、案内板１０の中心部より第一の静圧孔２０と第二の静圧孔２１を有する面の反対側の面に近い位置に設けられている。
【００３６】
本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、２つの静圧孔２０および２１を周方向に有する案内板１０をダイヤフラム外輪１に保持するとともに、案内板１０を周方向に駆動する案内板駆動装置となるパイプ２２を備えている。
【００３７】
実施例２の構成および作用効果を実施例１と異なる点を中心に説明する。実施例１で述べたように、タービンの運転状態によってはタービン動翼５の出口から流出した蒸気主流１１はタービンロータ３の回転軸方向を向かない場合がある。そのため、案内板１０を設置しない場合、リブ９により周方向速度成分がほぼ０となった漏れ流れ１２は蒸気主流１１と異なる方向で合流するため混合損失を助長する要因となる。
【００３８】
実施例２では、蒸気主流１１にまで突出するように設けられた案内板１０にシュラウド６よりも内周側に位置するように設けられた二つの静圧孔２１および２２がタービン外部に設けられた圧力計測手段に接続されており、蒸気主流１１の状態を常に監視することができるよう構成されている。そのため、実施例２では、この二つの静圧孔２１および２２の圧力差から蒸気主流１１の流れ角を特定し、蒸気主流１１の方向を向くように案内板駆動装置となるパイプ２２を介して案内板１０を周方向に回転させることができる。その結果、タービンの運転状態に依存することなく漏れ流れ１２と蒸気主流１１の偏差角を小さく保持することができるため、蒸気主流１１と漏れ流れ１２の混合で生じる混合損失が小さくなり、漏れ流れ１２と蒸気主流１１の混合損失を含めた動翼部損失を翼先端部分で低減することができ、本発明を適用した段の段効率が向上する。
【００３９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００４０】
また、実施例１では風見鶏効果による案内板１０の制御を、また実施例２では静圧孔２０、２１より蒸気主流１１の流れ方向を特定し案内板駆動手段であるパイプ２２を介して機械的に案内板１０を制御する例を示したが、本発明は、他の案内板制御機構であっても同様の効果を得られるものであり、本発明の効果は制御機構の形態に左右されるものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１…ダイヤフラム外輪、２…ダイヤフラム内輪、３…タービンロータ、４…タービン静翼、５…タービン動翼、６…シュラウド、７…径方向シールフィン、８…軸方向シールフィン、９…リブ、１０…案内板、１１…蒸気主流、１２…漏れ流れ、１３…静翼出口絶対速度、１４…静翼出口相対速度、１５…翼旋回速度、１６…動翼出口絶対速度、１７…動翼出口相対速度、１８…循環流、１９…案内板支持部材、２０…静圧孔１、２１…静圧孔２、２２…パイプ、２３…主流へ合流時の漏れ流れ方向、２４…偏差角。
【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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