(57)【要約】【課題】本発明の回転機械は、回転機械の中段から流体を流入させる場合に、ロータの回転効率を向上できる。【解決手段】本発明の回転機械は、内周面に複数の静翼２１が設けられているケーシング２と、外周面に複数の動翼３１が設けられて、ケーシング２内において回転自在に支持されているロータ３と、を備え、ケーシング２には、主流体Ｓ１を導入する主流入口と、前記主流入口と連通し、ロータ３の軸方向に沿う主流路２５と、前記主流入口よりも前記軸方向の下流側に設けられて補助流体Ｓ２を導入する補助入口２６と、補助入口２６及び主流路２５に連通して前記ロータ３の周方向に沿って延びている補助流路２７と、が形成され、補助流路２７には、補助入口２６から流入する補助流体Ｓ２を周方向の一方側と他方側とに所定の割合で分岐させて案内する分岐部１０が設けられている。【選択図】図３
2015052311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に複数の静翼が設けられているケーシングと、
外周面に複数の動翼が設けられて、前記ケーシング内において回転自在に支持されているロータと、を備え、
前記ケーシングには、主流体を導入する主流入口と、
前記主流入口と連通し、前記ロータの軸方向に沿う主流路と、
前記主流入口よりも前記軸方向の下流側に設けられて補助流体を導入する補助入口と、
前記補助入口及び前記主流路に連通して前記ロータの周方向に沿って延びている補助流路と、が形成され、
前記補助流路には、前記補助入口から流入する前記補助流体を周方向の一方側と他方側とに所定の割合で分岐させて案内する分岐部が設けられていることを特徴とする回転機械。
【請求項２】
前記分岐部は、前記補助流路内の周方向における前記補助入口と同じ位置に、前記補助入口に向かって突出する突出部を有することを特徴とする請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記突出部は、前記補助入口に向かって漸次縮径して形成されることを特徴とする請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記突出部は、前記補助入口に向かって前記周方向の一方側及び他方側から傾斜する傾斜面が前記軸方向に延びて形成されることを特徴とする請求項２に記載の回転機械。
【請求項５】
前記補助流路は、前記主流路に連通する連通部を周方向に複数有し、
前記補助入口からの距離が遠くなるにしたがって、流路面積が次第に縮小するよう形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項６】
前記補助入口は、ケーシングの周方向において離間して複数配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の回転機械。
【請求項７】
前記ケーシングは蒸気タービンケーシングであり、
前記ロータは蒸気タービンロータであり、
前記主流体は主蒸気であり、
前記補助流体が過負荷蒸気であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、蒸気タービンケーシング内に蒸気を流入させ、流入させた蒸気に仕事をさせることで蒸気タービンロータを回転させている。蒸気タービンケーシング内では、蒸気が仕事をする過程で圧力が徐々に低下してしまう。そこで、蒸気タービンの中段から蒸気をさらに供給することで、蒸気タービンケーシング内中段以降の圧力を高めて蒸気タービンの出力を向上させる構造が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、蒸気供給源からの蒸気を蒸気タービンの上流側から流入させる蒸気加減弁と、蒸気を蒸気タービンの中段から流入させる過負荷蒸気加減弁とを備える構造が開示されている。この蒸気タービンは、定格運転時では蒸気加減弁の開度を調整することで蒸気タービンの上流側から蒸気を流入させている。そして、蒸気加減弁よりも下流側に配置された過負荷蒸気加減弁の開度を調整することで、蒸気タービンの中段から蒸気を流入させている。これにより、蒸気タービンの上流側から流入させた蒸気の圧力が低下している蒸気タービンの中段に高圧の蒸気を流入させることで、蒸気タービンの出力を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−００２５０４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、流体である蒸気を、回転機械である蒸気タービンの中段から流入させる場合は、蒸気タービンケーシング内のロータ周りに均一に蒸気を導入することが好ましい。これは、ロータに対して、その周方向での偏荷重等の余計な負荷をかけることなく効率的にロータを回転させるためである。
【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、回転機械の中段から流体を流入させる場合に、ロータの回転効率を向上できる回転機械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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係る回転機械は、内周面に複数の静翼が設けられているケーシングと、外周面に複数の動翼が設けられて、前記ケーシング内において回転自在に支持されているロータと、を備え、前記ケーシングには、主流体を導入する主流入口と、前記主流入口と連通し、前記ロータの軸方向に沿う主流路と、前記主流入口よりも前記軸方向の下流側に設けられて補助流体を導入する補助入口と、前記補助入口及び前記主流路に連通して前記ロータの周方向に沿って延びている補助流路と、が形成され、前記補助流路には、前記補助入口から流入する前記補助流体を周方向の一方側と他方側とに所定の割合で分岐させて案内する分岐部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の回転機械によれば、分岐部を補助流路に設けていることで、補助入口から導入する補助流体を補助流路内で所定の割合に周方向の一方側と他方側とに分岐させて案内することができる。そのため、補助流路に導入する補助流体が、環状の補助流路内の一方側か他方側のいずれか一方に意図せず集中的に偏って流れてしまうような偏流を生じながら導入されることを防止できる。したがって、補助流路内に補助流体を均一に流通させることができる。即ち、主流路を流れる主流体に補助流体を混入させる場合に、ロータの周方向の異なる位置からも均等に補助流体を流入させることができる。そのため、主流体と補助流体とが主流路でミキシングされる際の損失が周方向の異なる位置によってばらつくことを抑えることができる。これにより、ロータに不要な負荷を生じさせずに、回転機械の中段から補助流体を流入させる場合に、ロータの回転効率を向上できる。
【０００９】
また、本発明の他の態様に係る回転機械は、前記分岐部は、前記補助流路内の周方向における前記補助入口と同じ位置に、前記補助入口に向かって突出する突出部を有していてもよい。
【００１０】
このような構成の回転機械によれば、補助流路内の周方向における補助入口と同じ位置に突出部が形成されていることで、補助入口から導入される補助流体を突出部に衝突させて補助流路内に流すことが容易にできる。即ち、補助入口から導入された補助流体は突出部の形状に沿って補助流路に流入する。そのため、突出部の形状を調整することで、補助流体を周方向の一方側と他方側とに所定の割合で分岐させて案内することが容易にできる。これにより、分岐部を容易に設けることができ、補助流路に導入される補助流体が一方側か他方側かのどちらかに偏流してしまうことを容易に防止できる。
【００１１】
さらに、本発明の他の態様に係る回転機械は、前記突出部は、前記補助入口に向かって漸次縮径して形成されていてもよい。
【００１２】
このような構成の回転機械によれば、突出部を補助入口に向かって漸次縮径して形成することで、補助入口から導入される補助流体が突出部に衝突した際に、頂点から放射状に均等に広がるように分岐させることができる。そのため、補助流体を補助流路内に周方向の一方側と他方側とに均等な割合で分岐させて案内して流通させることが容易にできる。
【００１３】
また、本発明の他の態様に係る回転機械は、前記突出部は、前記補助入口に向かって前記周方向の一方側及び他方側から傾斜する傾斜面が前記軸方向に延びて形成されていてもよい。
【００１４】
このような構成の回転機械によれば、突出部に一方側及び他方側から傾斜する傾斜面が形成されていることで、補助入口から導入される補助流体が突出部に衝突した際に、傾斜面に沿って周方向の一方側と他方側とに均等に広がるように分岐させることができる。これにより、補助流体を補助流路内に周方向の一方側と他方側とに均等な割合で分岐させて案内して流通させることがより確実かつ容易にできる。
【００１５】
また、本発明の他の態様に係る回転機械は、前記補助流路は、前記主流路に連通する連通部を周方向に複数有し、前記補助入口からの距離が遠くなるにしたがって、流路面積が次第に縮小するよう形成されていてもよい。
【００１６】
このような構成の回転機械によれば、補助流路が、補助入口が形成されている位置から距離が遠くなるにしたがって補助流路の流路面積が次第に縮小するよう形成されていることで、補助流路内を流通する補助流体の流速は、補助入口が形成されている位置から距離が遠くなるにしたがって速くなる。そのため、連通部の形成されている位置によらず、連通部を介して主流路に流入される補助流体の流量を一定に近づけることができる。したがって、主流体と補助流体とが主流路でミキシングされる際の損失が周方向の異なる位置によってばらつくことをより確実に抑えることができる。これにより、ロータの周方向での偏荷重等が生じず、回転機械の中段から補助流体を流入させる場合に、ロータの回転効率をより向上できる。
【００１７】
さらに、本発明の他の態様に係る回転機械は、前記補助入口は、ケーシングの周方向において離間して複数配置されていてもよい。
【００１８】
このような構成の回転機械によれば、補助入口が、ケーシングの周方向に離間して複数配置されていることで、補助流路内の周方向の異なる場所から補助流体を導入することができる。そのため、補助流路内を流通する補助流体をより均一に近い状態で流通させることが容易にできる。
【００１９】
さらに、本発明の他の態様に係る回転機械は、前記ケーシングは蒸気タービンケーシングであり、前記ロータは蒸気タービンロータであり、前記主流体は主蒸気であり、前記補助流体が過負荷蒸気であってもよい。
【００２０】
このような構成の回転機械によれば、蒸気タービンとして過負荷蒸気を効率的に使用することができ、蒸気タービンの中段から流体を流入させる場合に、蒸気タービンロータの回転効率を向上できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の回転機械によれば、ロータの周方向での偏荷重等が生じさせず、回転機械の中段から流体を流入させる場合に、ロータの回転効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る第一実施形態における蒸気タービンを示す模式図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における高圧タービンを示す模式図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における高圧タービンにおける補助流路を示す図２の領域ＩＩＩにおける断面図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における高圧タービンの軸方向と直交する断面図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態における分岐部を示す模式図である。
【図６】本発明に係る分岐部の第一変形例を示す模式図である。
【図７】本発明に係る分岐部の第二変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る第一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
本発明の第一実施形態に係る回転機械である蒸気タービン１を用いる蒸気タービンプラント１００について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、蒸気タービンプラント１００は、軸線Ｏを中心に回転するロータ１１と、ロータ１１に接続される蒸気タービン１と、図示しない蒸気供給源から流体である蒸気Ｓを蒸気タービン１に供給する蒸気供給管１２と、蒸気供給管１２から分岐して蒸気タービン１の上流側に蒸気Ｓを供給する主蒸気分岐管１３と、蒸気供給管１２から分岐して主蒸気分岐管１３よりも下流側で蒸気タービン１の中段に蒸気Ｓを供給する過負荷蒸気分岐管１４と、蒸気タービン１の下流側に接続されて蒸気を排出する蒸気排出管１５とを備えている。
【００２４】
ここで、蒸気タービン１において、蒸気Ｓが流入する入口側を上流側（例えば、図１や図２における紙面左側）とし、蒸気Ｓが排出される出口側を下流側（例えば、図１や図２における紙面右側）とする。
【００２５】
蒸気供給管１２は、蒸気供給管１２内を流通する蒸気Ｓの流通量を調整する供給弁を有している。蒸気供給管１２は、供給弁の開放量を調整することで、蒸気タービン１に供給する蒸気Ｓの供給量を調整する。
主蒸気分岐管１３は、蒸気供給源から蒸気供給管１２を介して供給される蒸気Ｓのうち、蒸気タービン１の定格負荷となる流量の蒸気Ｓを蒸気タービン１の上流側まで供給する。主蒸気分岐管１３は、蒸気タービン１の上流側への蒸気Ｓの供給量を調整する蒸気調整弁を有している。
過負荷蒸気分岐管１４は、蒸気供給源から蒸気供給管１２を介して供給される蒸気Ｓのうち、定格負荷となる流量を超えた分の蒸気Ｓを、蒸気タービン１の中段まで供給する。過負荷蒸気分岐管１４は、蒸気供給管１２よりも下流側の蒸気タービン１の中段への蒸気Ｓを供給し、蒸気Ｓの供給量を調整する過負荷蒸気調整弁を有している。
蒸気排出管１５は、蒸気タービン１で仕事をした蒸気を蒸気タービン１から排出する。
【００２６】
なお、本実施形態では、蒸気タービン１の入口から供給される蒸気Ｓであり、主蒸気分岐管１３を介して供給されている蒸気Ｓを主流体である主蒸気Ｓ１とする。また、蒸気タービン１の中段に供給される蒸気Ｓであり、過負荷蒸気分岐管１４を介して供給されている蒸気Ｓを補助流体である過負荷蒸気Ｓ２とする。
【００２７】
図２に示すように、蒸気タービン１は、蒸気タービンケーシング２と、蒸気タービンケーシング２を貫通するように軸線Ｏに沿って延びる蒸気タービンロータ３と、ロータ１１を軸線Ｏ回りに回転可能に支持する軸受部４とを備えている。
ここで、蒸気タービン１とは、流体である蒸気Ｓのエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に連結して用いられる装置である。
【００２８】
図３に示すように、蒸気タービンケーシング２は、内部に形成された流路内に主蒸気Ｓ１を流通させる。蒸気タービンケーシング２は、蒸気タービンロータ３を外側から覆うケーシングである。蒸気タービンケーシング２は、内周面に静翼２１が設けられている。蒸気タービンケーシング２は、内側のケーシングであり分割可能な円筒形状をなす内車室２２と、内車室２２を径方向の外側から覆う外車室２３とを有している。さらに、蒸気タービンケーシング２には、入口で主蒸気Ｓ１を導入する主流入口２４と、主流入口２４と連通して蒸気タービンロータ３の軸方向に沿う主流路２５とが形成されている。蒸気タービンケーシング２には、主流入口２４よりも軸方向の下流側に設けられて過負荷蒸気Ｓ２を導入する補助入口２６と、補助入口２６及び主流路２５に連通して蒸気タービンロータ３の周方向に沿う環状の補助流路２７とが形成されている。
蒸気タービンロータ３は、ロータ１１と一体に接続され、蒸気タービンケーシング２内において軸線Ｏ回りに回転自在に支持されている回転軸である。蒸気タービンロータ３は、外周面に動翼３１が設けられている。
軸受部４は、ジャーナル軸受装置及びスラスト軸受装置を備えている。
【００２９】
主流入口２４は、主蒸気分岐管１３を介して供給される主蒸気Ｓ１を蒸気タービンケーシング２内に供給する。主流入口２４は、主蒸気分岐管１３と接続されて、蒸気タービン１における蒸気タービンケーシング２の入口に形成されている。
主流路２５は、主流入口２４から流入した主蒸気Ｓ１を軸方向に沿って蒸気タービン１の上流側から下流側に向かって流通させる。主流路２５は、蒸気タービンケーシング２内の内車室２２に、主流入口２４から下流側に向かって蒸気タービンロータ３の軸方向に沿って形成されている。即ち、主流路２５は、蒸気タービンロータ３周りに環状をなして、軸方向に沿って蒸気タービンケーシング２内に延在して形成されている。そして、主流路２５には蒸気タービンロータ３に設けられた動翼３１と、蒸気タービンケーシング２に設けられた静翼２１とが配置されている。
【００３０】
図３及び図４に示すように、補助入口２６は、過負荷蒸気分岐管１４を介して供給される過負荷蒸気Ｓ２を蒸気タービンケーシング２内に供給している。補助入口２６は、過負荷蒸気分岐管１４と接続されて、主流入口２４よりも軸方向の下流側である蒸気タービンケーシング２の中段に外車室２３を貫通して内車室２２まで形成されている。補助入口２６が形成される蒸気タービンケーシング２の中段は、主流入口２４よりも軸方向の下流側であって蒸気タービン１の入口と出口の中間であればよく、使用される蒸気タービン１に応じて適宜設定されればよい。また、補助入口２６は、蒸気タービンケーシング２の周方向において離間して複数配置されている。本実施形態においては、補助入口２６は、蒸気タービンケーシング２の周方向に１８０°離れて二カ所配置されている。
【００３１】
補助流路２７は、補助入口２６から流入した過負荷蒸気Ｓ２を蒸気タービンロータ３の周方向に流通させてから、主流路２５に供給する。補助流路２７は、主流路２５を径方向外側から覆うよう蒸気タービンロータ３の周方向に沿って延びるよう内車室２２に環状に形成されている。補助流路２７は、補助入口２６が形成されている位置からの距離が遠くなるにしたがって、補助流路２７の径方向の断面積である流路面積が次第に縮小するよう形成されている。具体的には、本実施形態では、補助流路２７は、補助入口２６と連通している位置から離れるにつれて徐々に細く形成されており、１８０度反対側に設けられたもう一方の補助入口２６に近づくにしたがって徐々に流路断面が元に戻るよう形成されている。即ち、補助入口２６が形成されている位置から周方向に９０度離れた位置で最も過負荷蒸気Ｓ２の流通量が少なくなるよう流路面積が最も小さく形成されている。補助流路２７は、補助入口２６から流入する過負荷蒸気Ｓ２を補助流路２７内の周方向の一方側と他方側とに所定の割合に分岐して案内する突出部１０（分岐部）が形成されている。また、補助流路２７は、径方向内側の流路内面に主流路２５と連通する連通部２０が複数形成されている。
ここで、補助流路２７の周方向の一方側とは図４における反時計回り方向とし、周方向の他方側を図４における時計回り方向とする。
【００３２】
突出部１０は、補助入口２６から流入する過負荷蒸気Ｓ２を周方向の一方側と他方側とに所定の割合で分岐させて案内させる分岐部である。本実施形態では、突出部１０は、補助入口２６から導入された過負荷蒸気Ｓ２を一方側と他方側とに均等に分岐させるよう形成されている。具体的には、本実施形態では突出部１０は、補助流路２７内の径方向内側の面の周方向における補助入口２６と同じ位置に形成されている。そして、突出部１０は、図５に示すように、補助入口２６に向かって漸次縮径するよう円錐状に突出して形成されている。
【００３３】
連通部２０は、補助流路２７と主流路２５とを連通して形成される流路である。具体的には、軸線Ｏを中心として周方向に離間した１０箇所に補助流路２７から主流路２５に向かって径方向に延びて形成されている。連通部２０は、図３に示すように、補助流路２７の軸方向の下流側の側面から、補助流路２７及び主流路２５にそれぞれ交差するよう軸方向の下流側に向かって傾斜しながら形成されている。
【００３４】
次に、上記構成の本実施形態の回転機械である蒸気タービン１の作用について説明する。
上記のような実施形態の蒸気タービンプラント１００では、蒸気供給源からの蒸気Ｓが蒸気供給管１２を介して蒸気タービン１に供給される。具体的には、蒸気供給管１２を流通する蒸気Ｓは、供給弁が開放されていることで、主蒸気分岐管１３及び過負荷蒸気分岐管１４に供給される。主蒸気分岐管１３まで供給された蒸気Ｓは、主蒸気Ｓ１として、蒸気タービン１に定格運転させるように蒸気タービンケーシング２内に供給される。即ち、蒸気Ｓは、蒸気調整弁によって供給量が調整されながら、主蒸気Ｓ１として蒸気タービン１の入口に形成された主流入口２４から主流路２５内に導入される。主流路２５に導入された主蒸気Ｓ１は、主流路２５を流通することで膨張しながら、動翼３１に衝突して下流側に向かって流通する。これにより、蒸気タービンロータ３を回転させて蒸気Ｓのエネルギーを回転動力として取り出している。
【００３５】
また、過負荷蒸気分岐管１４まで供給された蒸気Ｓは、過負荷蒸気Ｓ２として、蒸気供給管１２を介して供給される蒸気Ｓのうち、主蒸気Ｓ１として蒸気タービン１の入口から蒸気タービンケーシング２内に供給される流量を超えた分の蒸気Ｓである。具体的には、過負荷蒸気Ｓ２は、過負荷蒸気調整弁によって供給量が調整されながら、過負荷蒸気Ｓ２として蒸気タービン１の中段に形成された二カ所の補助入口２６から同時に補助流路２７内に導入される。補助入口２６から補助流路２７内に導入された過負荷蒸気Ｓ２は、補助入口２６と同じ位置にある突出部１０に衝突し、補助流路２７内を周方向の一方側と他方側とに均等に分かれて流入する。補助流路２７内に過負荷蒸気Ｓ２が流通すると、補助流路２７に形成された複数の連通部２０から均等に過負荷蒸気Ｓ２は主流路２５に流入し、主流路２５内で主蒸気Ｓ１と混入することで主流路２５内の中段よりも下流側の圧力を高めている。これによって、蒸気タービン１は下流側の圧力状態を向上させて、出力を向上させている。
【００３６】
このような蒸気タービン１によれば、分岐部である突出部１０を補助流路２７に設けていることで、補助入口２６から導入する過負荷蒸気Ｓ２を補助流路２７内で所定の割合である均等な割合に周方向の一方側と他方側とに分岐させて案内することができる。そのため、補助流路２７に導入する補助流体である過負荷蒸気Ｓ２が、環状の補助流路２７内の一方側か他方側のいずれか一方に意図せず集中的に偏って流れてしまうような偏流を生じながら導入されることを防止できる。したがって、補助流路２７内に過負荷蒸気Ｓ２を均一に流通させることができる。即ち、主流路２５を流れる主蒸気Ｓ１に、補助流路２７を流通する過負荷蒸気Ｓ２を混入させる場合に、蒸気タービンロータ３の周方向の異なる位置の複数の連通部２０から均等に過負荷蒸気Ｓ２を流入させることができる。そのため、主蒸気Ｓ１と過負荷蒸気Ｓ２とが主流路２５でミキシングされる際の損失が周方向の異なる位置によってばらつくことを抑えることができる。これにより、蒸気タービンロータ３の周方向での偏荷重等の不要な負荷を生じさせず、蒸気タービン１の中段から過負荷蒸気Ｓ２を流入させる場合に、蒸気タービンロータ３の回転効率を向上できる。
【００３７】
また、補助流路２７内の周方向における補助入口２６と同じ位置に突出部１０が形成されていることで、補助入口２６から導入される過負荷蒸気Ｓ２を突出部１０に衝突させて補助流路２７内に流すことが容易にできる。即ち、補助入口２６から導入された過負荷蒸気Ｓ２は突出部１０の形状に沿って補助流路２７に流入する。そのため、突出部１０の形状を調整することで、過負荷蒸気Ｓ２を周方向の一方側と他方側とに所定の割合で分岐させて案内することが容易にできる。これにより、分岐部を容易に設けることができ、補助流路２７に導入される過負荷蒸気Ｓ２が一方側か他方側かのどちらかに偏流してしまうことを容易に防止できる。
【００３８】
さらに、突出部１０を補助入口２６に向かって漸次縮径するよう突出する円錐状に形成することで、補助入口２６から導入される過負荷蒸気Ｓ２が突出部１０に衝突した際に、円錐状の頂点から放射状に均等に広がるように分岐させることができる。そのため、過負荷蒸気Ｓ２を補助流路２７内に周方向の一方側と他方側とに均等な割合で分岐させて案内して流通させることが容易にできる。
【００３９】
また、補助流路２７が、補助入口２６が形成されている位置から距離が遠くなるにしたがって補助流路２７の径方向の断面積である流路面積が次第に縮小するよう形成されていることで、補助流路２７内を流通する過負荷蒸気Ｓ２の流速は、補助入口２６が形成されている位置から距離が遠くなるにしたがって速くなる。
補助流路２７の周方向にわたって複数形成されている連通部２０から過負荷蒸気Ｓ２が主流路２５に供給されることで、補助流路２７内を流通する過負荷蒸気Ｓ２の流量は減少する。ところが、補助入口２６が形成されている位置から距離が遠くなるにしたがって流速が速くなるように補助流路２７が形成されていることで、流量の減少に伴う補助流路２７内を流通する過負荷蒸気Ｓ２の流速の低下を防止できる。そのため、連通部２０の形成されている位置によらず、連通部２０を介して主流路２５に流入される過負荷蒸気Ｓ２の流量を一定に近づけることができる。したがって、主蒸気Ｓ１と過負荷蒸気Ｓ２とが主流路２５でミキシングされる際の損失が周方向の異なる位置によってばらつくことをより確実に抑えることができる。これにより、蒸気タービンロータ３の周方向での偏荷重等が生じず、蒸気タービン１の中段から過負荷蒸気Ｓ２を流入させる場合に、蒸気タービンロータ３の回転効率をより向上できる。
【００４０】
さらに、補助入口２６が、蒸気タービンケーシング２の周方向に離間して複数配置されていることで、補助流路２７内の周方向の異なる場所から過負荷蒸気Ｓ２を導入することができる。そのため、補助流路２７内を流通する過負荷蒸気Ｓ２をより均一に近い状態で流通させることが容易にできる。
また、本実施形態のように、二か所の補助入口２６を１８０度離れた位置に配置することで、一方の補助入口２６から導入される過負荷蒸気Ｓ２が十分に補助流路２７内に流通されなくとも、効率的に補助流路２７内に過負荷蒸気Ｓ２を導入することができる。
【００４１】
次に、図６を参照して突出部１０１の第一変形例について説明する。
第一変形例においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第一変形例の突出部１０１は、形状について第一実施形態と相違する。
【００４２】
即ち、図６に示すように、第一変形例の突出部１０１は、補助入口２６に向かって周方向の一方側および他方側から傾斜する傾斜面１０１ａが軸方向に延びて三角柱状に形成されている。即ち、突出部１０１は、補助流路２７の径方向内側の面の周方向の一方側及び他方側から均等に徐々に立ちあがることで矩形状の傾斜面１０１ａが形成され、軸に直交する平面で切った時の断面が三角形状をなす三角柱状に形成されている。
【００４３】
このように、突出部１０１に一方側及び他方側から傾斜する傾斜面１０１ａが形成されていることで、補助入口２６から導入される過負荷蒸気Ｓ２が突出部１０１に衝突した際に、三角形状の頂点から傾斜面１０１ａに沿って周方向の一方側と他方側とに均等に広がるように分岐させることができる。そのため、過負荷蒸気Ｓ２を補助流路２７内に周方向の一方側と他方側とに均等な割合で分岐させて案内して流通させることがより確実かつ容易にできる。
【００４４】
次に、図７を参照して突出部１０２の第二変形例について説明する。
第二変形例においては実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二変形例の突出部１０２も、形状について第一実施形態と相違する。
【００４５】
即ち、図７に示すように、第二変形例の突出部１０２は、実施形態における突出部１０２の頂点が補助流路２７と連通部２０の入口との接続部分である軸線Ｏ方向の下流側に向かって延びるよう形成されている。即ち、突出部１０２は、補助入口２６に向かって漸次縮径しつつ、軸方向の下流側の向かって突出するよう延びている。
【００４６】
このように、突出部１０２が補助入口２６に向かって漸次縮径しつつ、軸方向の下流側である連通部２０の入口に向かって突出するよう延びていることで、連通部２０が補助流路２７の軸方向の側面に接続されていても、導入される過負荷蒸気Ｓ２の流れを分岐させることができる。即ち、本実施形態のように、連通部２０が、補助流路２７から軸方向の下流側に向かって傾斜しながら形成されている場合であっても、確実に導入される過負荷蒸気Ｓ２を周方向の一方側と他方側も所定の割合で分岐させて案内することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
なお、本実施形態や変形例で分岐部である突出部１０、１０１、１０２が補助入口２６から導入される過負荷蒸気Ｓ２を分岐させる所定の割合とは、均等な割合であることに限定されるものではなく、１対９のように一方側か他方側のいずれか一方側に偏って流すような割合や、１０対０のように一方側か他方側のいずれか一方側にのみ流通させるような割合であってもよい。
また、補助流路２７は、本実施形態のように、蒸気タービンロータ３の周方向に環状に形成されていることに限定されるものではなく、例えば、蒸気タービンロータ３の周方向に１８０°離れた二カ所の補助入口２６から軸線を中心として対称をなして円弧状に形成されていたり、複数箇所の補助入口２６から異なる長さの円弧状をなして複数の流路として形成されていたりしても良い。
また、本発明に係る回転機械は、本実施形態の蒸気タービン１に限定されるものではなく、例えば、ガスタービンや遠心圧縮機等にも用いることができる。即ち、流通させる流体も主蒸気Ｓ１や過負荷蒸気Ｓ２に限定されるものではなく、使用される回転機械に応じて適当な流体が適宜選択されればよい。
さらに、分岐部は突出部１０、１０１、１０２に限定されるものではなく、流入する補助流体である過負荷蒸気Ｓ２の流れを調整できるものであればよい。
また、補助入口２６は、本実施形態のように、蒸気タービンケーシング２の周方向に離間して２か所に設けられることに限定されるものではなく、例えば、一カ所であってもよく、二箇所以上であってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１００…蒸気タービンプラント  Ｏ…軸線  Ｓ…蒸気  Ｓ１…主蒸気  Ｓ２…過負荷蒸気  1…蒸気タービン  １１…ロータ  １２…蒸気供給管  １３…主蒸気分岐管  １４…過負荷蒸気分岐管  １５…蒸気排出管  ２…蒸気タービンケーシング  ３…蒸気タービンロータ  ４…軸受部  ２１…静翼  ２２…内車室  ２３…外車室  ２４…主流入口  ２５…主流路  ２６…補助入口  ２７…補助流路  １０…突出部  ２０…連通部  ３１…動翼  １０１…突出部  １０１ａ…傾斜面  １０２…突出部
【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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