(57)【要約】【課題】発生した水滴や水膜を周方向に亘って確実に除去することができる蒸気タービンを提供する。【解決手段】実施形態の蒸気タービン１０は、ケーシング内に貫設されたタービンロータ２１に植設された動翼２２と、動翼２２の直上流側に設けられ、動翼２２とともにタービン段落を構成する静翼２６と、ケーシング２０の内側に設けられ、動翼２２の周囲を囲む環状延出部２４を有し、静翼２６を半径方向外側から支持するダイアフラム外輪２３と、静翼２６を半径方向内側から支持するダイアフラム内輪２５とを備える。さらに、静翼２６と動翼２２との間のダイアフラム外輪２３の内面に周方向に亘って形成された環状スリット４０と、ダイアフラム外輪２３の外面に周方向に亘って複数設けられ、外面側から環状スリット４０に連通し、環状スリット４０を介して水膜を吸引する排気室に連通する連通孔５０とを備える。【選択図】図２
2015010482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧となるタービン段落に湿り蒸気が流れる蒸気タービンであって、
ケーシング内に貫設されたタービンロータに周方向に植設された動翼と、
前記動翼の直上流側に周方向に設けられ、前記動翼とともにタービン段落を構成する静翼と、
前記ケーシングの内側に設けられ、前記動翼の周囲を囲む環状延出部を有し、前記静翼を半径方向外側から支持するダイアフラム外輪と、
前記静翼を半径方向内側から支持するダイアフラム内輪と、
前記静翼と前記動翼との間の前記ダイアフラム外輪の内面に周方向に亘って形成された環状スリットと、
前記ダイアフラム外輪の外面に周方向に亘って複数設けられ、前記ダイアフラム外輪の外面側から前記環状スリットに連通するとともに、前記環状スリットを介して液体を吸引する吸引部に連通する連通孔と
を具備することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
前記連通孔が、タービンロータ軸方向に垂直な断面において、タービンロータの中心軸から半径方向に延びるラジアル線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記連通孔の前記ラジアル線に対する傾斜角度が、０度より大きく７５度以下であることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン。
【請求項４】
前記連通孔が丸孔で形成され、前記連通孔の周方向のピッチをＰ、前記連通孔の丸孔の直径をＤ、前記連通孔の前記ラジアル線に対する傾斜角度をθとするとき、
Ｐ／（Ｄ・ｓｅｃθ）の値が５以下であることを特徴とする請求項２または３記載の蒸気タービン。
【請求項５】
前記環状スリットの半径方向の溝深さをＬ、前記環状スリットのタービンロータ軸方向の溝幅をＷとするとき、
Ｌ／Ｗの値が３以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸気タービン。
【請求項６】
前記溝幅Ｗが１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の蒸気タービン。
【請求項７】
前記連通孔が、タービンロータ軸方向に垂直な断面において、タービンロータの中心軸から半径方向に延びるラジアル線に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項８】
前記ダイアフラム外輪の内面に面する、前記環状スリットの上流側の端部が、前記静翼の翼先端の後縁と前記ダイアフラム外輪との交点を含む円周上にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の蒸気タービン。
【請求項９】
翼根元から翼高さの９０％以上に位置する、前記静翼の後縁において、翼先端に行くに伴って後縁が延出していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の蒸気タービン。
【請求項１０】
前記ダイアフラム外輪の内面に面する、前記環状スリットの上流側の端部が、面取り加工されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の蒸気タービン。
【請求項１１】
タービンロータ軸方向と、前記環状スリットが形成された前記ダイアフラム外輪の内面とがなす鋭角αは、タービンロータ軸方向と、前記環状スリットよりも上流側の前記ダイアフラム外輪の内面とがなす鋭角βよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の蒸気タービン。
【請求項１２】
前記鋭角αが０であることを特徴とする請求項１１記載の蒸気タービン。
【請求項１３】
前記環状スリットが、前記静翼と前記動翼との間に、タービンロータ軸方向に複数段形成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の蒸気タービン。
【請求項１４】
前記環状スリットが形成された前記ダイアフラム外輪が、湿り蒸気が流れるタービン段落に備えられていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力タービン、地熱タービンまたは火力タービンの低圧部では、作動流体である蒸気の温度や圧力が低い。そのため、膨張仕事中に蒸気の一部が凝縮して水滴となり、蒸気通路の内壁、静翼および動翼に付着する。そして、蒸気通路で発生した水滴は、粒径の大きな水滴に成長する。このような粒径の大きな水滴が動翼の前縁などに衝突することで、動翼が浸食されるとともに、動翼の回転に対する衝突抵抗を生じてタービン効率を低下させる。
【０００３】
ここで、一般的な低圧タービンにおける最終段のタービン段落の近傍における蒸気などの流動について説明する。図１２は、従来の低圧タービンにおける最終段のタービン段落近傍の子午断面を示す図である。なお、図１２において、破線は蒸気の流線を示し、実線は発生した水滴の軌跡を示している。
【０００４】
図１２に示すように、ケーシング３００の内周には、ダイアフラム外輪３１０ａ、３１０ｂとダイアフラム内輪３１１ａ、３１１ｂとが備えられている。このダイアフラム外輪３１０ａ、３１０ｂとダイアフラム内輪３１１ａ、３１１ｂとの間には、周方向に複数の静翼３１２ａ、３１２ｂが支持され、静翼翼列を構成している。
【０００５】
静翼翼列の直下流側には、タービンロータのロータディスク３２０ａ、３２０ｂに、周方向に複数の動翼３２２ａ、３２２ｂが植設された動翼翼列が構成されている。そして、静翼翼列とその直下流に位置する動翼翼列とによって一段のタービン段落が構成される。図１２には、最終のタービン段落３３０と、それよりも一段上流のタービン段落３３１が示されている。動翼３２２ａ、３２２ｂでは、静翼３１２ａ、３１２ｂにおいて膨張された蒸気の速度エネルギを回転エネルギに変換し動力を発生する。
【０００６】
蒸気は、図１２に示すように、下流に行くに伴って拡大する蒸気通路に沿って膨張する。水滴は、蒸気の圧力および温度が降下する、例えば、最終のタービン段落３３０よりも一段上流のタービン段落３３１で発生する。
【０００７】
発生した一部の水滴は、遠心力、コリオリ力の影響を受け、タービン段落３３０のダイアフラム外輪３１０ａに向かって流れる。そのため、タービン段落３３０のダイアフラム外輪３１０ａの内面には多くの水滴が付着して水膜を形成する。
【０００８】
また、残りの水滴は、静翼３１２ａの表面に衝突して付着し、水膜を形成する。そして、静翼３１２ａの後縁に到達した液膜は、後縁で蒸気流によって吹きちぎられて水滴となる。この水滴は、直下流側の動翼３２２ａに衝突し、動翼３２２ａを浸食するとともに、回転方向とは逆方向の力を作用させ、タービン効率を低下させる。
【０００９】
ここで、図１３は、従来の低圧タービンの最終段のタービン段落における蒸気の湿り度の静翼の翼高さ方向の分布を示した図である。なお、縦軸は、各翼高さ位置を翼高さで除した翼高さ比で示している。例えば、翼高さ比が「１」は静翼の翼先端を、翼高さ比が「０」は静翼の翼根元を示す。図１３に示すように、湿り度は、静翼の先端側、すなわちダイアフラム外輪側が高くなる。そのため、発生した水滴による弊害は、ダイアフラム外輪側で顕著となる。
【００１０】
従来の蒸気タービンにおいて、上記した水滴による浸食やタービン効率の低下を抑制するために、発生した水滴や水膜を除去する技術が検討されている。水滴や水膜を除去する技術として、ダイアフラム外輪の周方向に複数の貫通孔を設け、ダイアフラム外輪の内面に付着した水膜を除去する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−２１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ダイアフラム外輪の周方向に複数の貫通孔を設ける場合、静翼と動翼との間の限られた領域に貫通孔を形成するため、孔径が十分に拡大できない。そのため、水膜や水滴を周方向に均一に除去するためには、周方向に多数の貫通孔を形成する必要があり、製造工程の複雑化や製造コストの増加を招く。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、発生した水滴や水膜を周方向に亘って確実に除去することができる蒸気タービンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
実施形態の蒸気タービンには、低圧となるタービン段落に湿り蒸気が流れる。蒸気タービンは、ケーシング内に貫設されたタービンロータに周方向に植設された動翼と、前記動翼の直上流側に周方向に設けられ、前記動翼とともにタービン段落を構成する静翼と、前記ケーシングの内側に設けられ、前記動翼の周囲を囲む環状延出部を有し、前記静翼を半径方向外側から支持するダイアフラム外輪と、前記静翼を半径方向内側から支持するダイアフラム内輪とを備える。
【００１５】
さらに、蒸気タービンは、前記静翼と前記動翼との間の前記ダイアフラム外輪の内面に周方向に亘って形成された環状スリットと、前記ダイアフラム外輪の外面に周方向に亘って複数設けられ、前記ダイアフラム外輪の外面側から前記環状スリットに連通するとともに、前記環状スリットを介して液体を吸引する吸引部に連通する連通孔とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態の蒸気タービンの鉛直方向の断面を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の蒸気タービンにおける最終段のタービン段落の上半側の鉛直方向の断面を示した図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図４】第１の実施の形態の蒸気タービンのダイアフラム外輪を半径方向外側から見たときの平面図である。
【図５】他の環状スリットの構成を説明するための、第１の実施の形態の蒸気タービンにおける最終段のタービン段落の上半側の一部の鉛直方向の断面を示した図である。
【図６】他の環状スリットの構成を説明するための、第１の実施の形態の蒸気タービンにおける最終段のタービン段落の上半側の一部の鉛直方向の断面を示した図である。
【図７】他の環状スリットの構成を説明するための、第１の実施の形態の蒸気タービンにおける最終段のタービン段落の上半側の一部の鉛直方向の断面を示した図である。
【図８】他の静翼の構成を説明するための、第１の実施の形態の蒸気タービンにおける最終段のタービン段落の上半側の一部の鉛直方向の断面を示した図である。
【図９】第２の実施の形態の蒸気タービンにおける最終段のタービン段落の上半側の鉛直方向の断面を示した図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図１１】環状スリットの入口における半径方向の吸い込み速度の周方向分布を示した図である。
【図１２】従来の低圧タービンにおける最終のタービン段落近傍の子午断面を示す図である。
【図１３】従来の低圧タービンの最終のタービン段落における蒸気の湿り度の静翼の翼高さ方向の分布を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（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１０の鉛直方向の断面を示す図である。なお、以下説明する蒸気タービンは、低圧タービンである。
【００１９】
図１に示すように、蒸気タービン１０は、ケーシング２０を備え、このケーシング２０内には、タービンロータ２１が貫設されている。タービンロータ２１には、ロータディスク２１ａが形成され、このロータディスク２１ａには、複数の動翼２２が周方向に植設されている。複数の動翼２２を周方向に備えた動翼翼列は、タービンロータ２１の軸方向に複数段構成されている。なお、タービンロータ２１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。
【００２０】
ケーシング２０の内周には、ダイアフラム外輪２３が設置されている。ダイアフラム外輪２３は、下流側に環状に延出し、動翼２２の周囲を囲む環状延出部２４を有している。ダイアフラム外輪２３の内側には、ダイアフラム内輪２５が設置されている。
【００２１】
また、ダイアフラム外輪２３とダイアフラム内輪２５との間には、周方向に複数の静翼２６が配置され、静翼翼列を構成している。ダイアフラム外輪２３は、静翼２６を半径方向外側から支持し、ダイアフラム内輪２５は、静翼２６を半径方向内側から支持している。静翼翼列は、タービンロータ２１の軸方向に動翼翼列と交互に複数段備えられている。そして、静翼翼列と、その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。
【００２２】
ダイアフラム外輪２３とダイアフラム内輪２５との間には、主蒸気が流れる環状の蒸気通路２７が形成されている。蒸気通路２７は、例えば、下流に行くに伴い、流路断面が徐々に拡大する。タービンロータ２１とケーシング２０との間には、蒸気の外部への漏洩を防止するために、グランドシール部２８が設けられている。また、タービンロータ２１とダイアフラム内輪２５との間には、この間を蒸気が下流側へ漏洩するのを防止するために、シール部２９が設けられている。
【００２３】
また、蒸気タービン１０には、クロスオーバ管３０からの蒸気を蒸気タービン１０の内部に蒸気を導入するための蒸気入口管（図示しない）がケーシング２０を貫通して設けられている。最終段のタービン段落の下流側には、各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通路（図示しない）が設けられている。この排気通路は、復水器（図示しない）に連通されている。
【００２４】
次に、低圧となり湿り蒸気が流れるタービン段落の構成について詳しく説明する。
【００２５】
ここでは、湿り蒸気が流れるタービン段落として、最終段のタービン段落を例示して説明する。なお、湿り蒸気が流れるタービン段落は、最終段のタービン段落に限られるものではない。そのため、最終段のタービン段落よりも上流のタービン段落であっても、湿り蒸気が流れるときには、以下に示す最終段のタービン段落と同様の構成を備える。
【００２６】
図２は、第１の実施の形態の蒸気タービン１０における最終段のタービン段落の上半側の鉛直方向の断面を示した図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す図である。図４は、第１の実施の形態の蒸気タービン１０のダイアフラム外輪２３を半径方向外側から見たときの平面図である。なお、図２および図３中には、静翼２６、環状スリット４０、連通孔５０に付着した水膜８０も示している。
【００２７】
図１に示すように、ダイアフラム外輪２３の環状延出部２４は、微小間隙あけて動翼２２の周囲を囲んでいる。ダイアフラム外輪２３の内面の静翼２６と動翼２２との間には、周方向に亘って環状スリット４０が形成されている。すなわち、環状スリット４０は、周方向に連続した環状の溝で構成されている。
【００２８】
この環状スリット４０は、ダイアフラム外輪２３の内面２３ａから半径方向外側に向かって、ダイアフラム外輪２３を貫通しないように形成されている。ダイアフラム外輪２３の内面２３ａから半径方向外側に向かう環状スリット４０の溝深さは、例えば、ダイアフラム外輪２３の厚さの２０〜５０％程度である。
【００２９】
ダイアフラム外輪２３の外面２３ｂには、周方向に亘って所定の間隔（ピッチ）で複数の連通孔５０が形成されている。連通孔５０は、ダイアフラム外輪２３の外面２３ｂから環状スリット４０に連通する位置まで形成されている。連通孔５０は、例えば、図３に示すように、タービンロータ軸方向に垂直な断面において、タービンロータ２１の中心軸から半径方向に延びるラジアル線Ｒに沿って形成される。すなわち、連通孔５０は、例えば、タービンロータ２１の中心軸を中心として放射状に形成される。連通孔５０は、例えば、図４に示すように、丸孔などで構成される。
【００３０】
また、図２に示すように、ダイアフラム外輪２３の外面２３ｂの連通孔５０よりも上流側には、半径方向外側に突出する突条部６０が形成されている。この突条部６０は、ケーシング２０の内面２０ｂに形成された半径方向内側に突出する突条部７０と接触し、シール部として機能する。このシール部よりも下流側のダイアフラム外輪２３とケーシング２０とで囲まれる空間は、例えば、蒸気を排気する排気室（図示しない）に連通している。すなわち、連通孔５０は、例えば、蒸気を排気する排気室（図示しない）に連通している。なお、連通孔５０は、例えば、排気室を介さずに、直接復水器に連通するように構成されてもよい。
【００３１】
次に、蒸気タービン１０の動作について、図１〜図３を参照して説明する。
【００３２】
クロスオーバ管３０からの蒸気入口管（図示しない）を経て蒸気タービン１０内に流入した蒸気は、各タービン段落の静翼２６、動翼２２を備える蒸気通路２７を膨張仕事をしながら通過し、タービンロータ２１を回転させる。
【００３３】
蒸気は、下流に行くに伴って、圧力および温度が低下する。蒸気の圧力および温度が低下して湿り蒸気となり、水滴が発生する。
【００３４】
発生した一部の水滴は、遠心力、コリオリ力の影響を受け、ダイアフラム外輪２３側に向かって流れる。そのため、ダイアフラム外輪２３の内面には多くの水滴が付着して水膜８０を形成する。また、残りの水滴は、図２に示すように、静翼２６の表面に衝突して付着し、水膜８０を形成する。この静翼２６に付着した水膜８０は、遠心力により蒸気通路２７の外周側、すなわちダイアフラム外輪２３側に集積する。
【００３５】
ここで、環状スリット４０の蒸気通路２７側の圧力は、静翼２６の出口圧力にほぼ等しい。この静翼２６の出口圧力は、蒸気を排気する排気室（図示しない）に連通する連通孔５０のダイアフラム外輪２３の外周に形成された開口部における圧力よりも大きい。
【００３６】
そのため、ダイアフラム外輪２３側に流れる水滴、ダイアフラム外輪２３の内面および静翼２６に付着した水膜８０は、環状スリット４０から連通孔５０側に吸い込まれる。環状スリット４０から吸い込まれた水滴および水膜は、連通孔５０を介して、例えば低圧側の排気室に導かれる。環状スリット４０は、周方向に亘って形成されているため、周方向に分散している水滴や水膜は、確実に回収される。なお、連通孔５０の開口部よりも低圧であり、水滴や水膜を吸引する排気室は、吸引部として機能する。
【００３７】
最終段のタービン段落を通過した蒸気は、排気室（図示しない）を通過し、復水器（図示しない）に導かれる。
【００３８】
上記したように、第１の実施の形態の蒸気タービン１０によれば、周方向に亘って環状スリット４０を備えることで、周方向に分散している水滴や水膜を確実に回収（除去）することができる。これによって、静翼２６の直下流側の動翼２２に水滴が衝突することで生じる浸食やタービン効率の低下を抑制することができる。
【００３９】
ここで、第１の実施の形態の蒸気タービン１０の構成は、上記した構成に限られるものではない。
【００４０】
図５〜図７は、他の環状スリット４０の構成を説明するための、第１の実施の形態の蒸気タービン１０における最終段のタービン段落の上半側の一部の鉛直方向の断面を示した図である。
【００４１】
図５に示すように、ダイアフラム外輪２３の内面２３ａに面する、環状スリット４０の上流側の端部４０ａが、例えば、静翼２６の翼先端の後縁とダイアフラム外輪２３との交点Ｘを含む円周上に位置するように構成してもよい。すなわち、交点Ｘでは、環状スリット４０の上流側の端部４０ａ、静翼２６の翼先端の後縁およびダイアフラム外輪２３の内面２３ａが交わっている。
【００４２】
このように環状スリット４０を構成することで、交点Ｘに滞留する水膜が飛散する前に水膜を回収することができる。
【００４３】
また、図６に示すように、ダイアフラム外輪２３の内面２３ａに面する、環状スリット４０の上流側の端部４０ａを面取り加工してもよい。ここでは、端部４０ａを角面とする面取り加工（Ｃ面取り加工）を施した一例を示したが、端部４０ａを丸面とする面取り加工（Ｒ面取り加工）を施してもよい。
【００４４】
この場合、図６に示すように、面取り加工面の上流側の端部は、例えば、図５に示した環状スリット４０の上流側の端部４０ａと同様に、静翼２６の翼先端の後縁とダイアフラム外輪２３との交点Ｘを含む円周上に位置するように構成されてもよい。
【００４５】
このように、面取り加工を施すことで、静翼２６の翼先端の後縁に滞留する水膜が飛散する前に水膜を回収することができる。
【００４６】
さらに、図７に示すように、タービンロータ軸方向と、環状スリット４０が形成されたダイアフラム外輪２３の内面２３ａとがなす鋭角をαとする。タービンロータ軸方向と、環状スリット４０よりも上流側のダイアフラム外輪の内面２３ｃとがなす鋭角をβとする。そして、鋭角αが、鋭角βよりも小さくなるように、内面２３ａを構成してもよい。
【００４７】
すなわち、環状スリット４０が形成されたダイアフラム外輪２３の内面２３ａの下流側への拡大は、環状スリット４０よりも上流側のダイアフラム外輪の内面２３ｃの下流側への拡大よりも小さい。なお、鋭角αは、例えば、図７に示すように、ダイアフラム外輪２３の内面２３ａに面する、環状スリット４０の上流側の端部４０ａにおける、タービンロータ軸方向と内面２３ａとのなす角で示される。
【００４８】
このような構成とすることで、鋭角βのダイアフラム外輪の内面２３ｃに沿って環状スリット４０に到達した水膜や水滴は、環状スリット４０の下流側の端部４０ｂや端面４０ｃに衝突する。そのため、水膜や水滴を確実に環状スリット４０内に導き、吸引することができる。
【００４９】
ここで、鋭角αが「０」となるように、環状スリット４０が形成されるダイアフラム外輪２３の内面２３ａを構成してもよい。この場合、内面２３ａがタービンロータ軸方向に平行になるため、環状スリット４０を形成する際の加工が容易となる。
【００５０】
図８は、他の静翼２６の構成を説明するための、第１の実施の形態の蒸気タービン１０における最終段のタービン段落の上半側の一部の鉛直方向の断面を示した図である。
【００５１】
図８に示すように、静翼２６の翼根元から翼高さの９０％以上に位置する、後縁２６ａにおいて、翼先端２６ｂに行くに伴って徐々に後縁を延出させてもよい。なお、後縁を延出させて構成される延出部９０の下流側の端部９０ａは、ダイアフラム外輪２３の内面２３ａに面する、環状スリット４０の上流側の端部４０ａと交わるように構成してもよい。
【００５２】
ここで、延出部９０が形成される部分を翼根元から翼高さの９０％以上の範囲とするのは、前述した図１３に示すように、翼高さの９０％以上で湿り度が０．１（１０％）を超えているからである。実機の蒸気タービンの内部観察の結果、湿り度が０．１を超えると水膜、水脈の形成が顕著となることがわかっている。
【００５３】
このように、延出部９０を備えることで、延出部９０の下流側の端部９０ａに滞留する水膜が飛散する前に水膜を回収することができる。
【００５４】
なお、第１の実施の形態においては、環状スリット４０および連通孔５０を、静翼２６と動翼２２との間に一段備えた一例を示したがこの構成に限られるものではない。環状スリット４０および連通孔５０を、例えば、静翼２６と動翼２２との間に、タービンロータ軸方向に複数段備えてもよい。
【００５５】
（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態の蒸気タービン１１における最終段のタービン段落の上半側の鉛直方向の断面を示した図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面を示す図である。なお、第１の実施の形態の蒸気タービン１０の構成と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。
【００５６】
第２の実施の形態の蒸気タービン１１では、連通孔の構成以外は、第１の実施の形態の蒸気タービン１０の構成と同じである。そのため、ここでは、連通孔について主に説明する。
【００５７】
図９および図１０に示すように、連通孔５１は、タービンロータ軸方向に垂直な断面において、タービンロータ２１の中心軸から半径方向に延びるラジアル線Ｒに対して傾斜している。この傾斜方向は、特に限定されないが、蒸気の流入を抑制するために、静翼２６を通過した蒸気の旋回方向とは逆方向であることが好ましい。連通孔５１は、例えば、中心軸Ｏに垂直な断面における形状が円形となる丸孔で形成されることが好ましい。
【００５８】
連通孔５１の中心軸Ｏとラジアル線Ｒとのなす鋭角である傾斜角度θは、０度より大きく７５度以下であることが好ましい。傾斜角度θを０度より大きくすることで、連通孔５１と環状スリット４０との連通面積が増加し、環状スリット４０から水膜や水滴を直接吸い上げる周方向の開口面積が増加する。そのため、周方向に分散している水滴や水膜を確実に回収することができる。傾斜角度θが７５度を超えると、連通孔５１を形成することが製作上困難となる。傾斜角度θのより好ましい範囲は、３０度以上７５度以下である。
【００５９】
連通孔５１が丸孔で形成され、連通孔５１の周方向のピッチをＰ、連通孔５１の丸孔の直径をＤ、連通孔５１の傾斜角度をθとするとき、次の式（１）の関係を満たすことが好ましい。
Ｐ／（Ｄ・ｓｅｃθ）≦５  …式（１）
【００６０】
Ｐ／（Ｄ・ｓｅｃθ）の値が５以下であれば、傾斜角度θが３０度未満であっても水膜や水滴を吸引する効果が周方向に途切れることなく得られる。なお、Ｐ／（Ｄ・ｓｅｃθ）の下限値は、連通孔５１の設けられていない部分でダイアフラム外輪２３の強度を維持するため、また、過大な孔面積は水滴のみならず、随伴する主流蒸気を吸引する割合が増加するため、２程度とするのが好ましい。
【００６１】
式（１）を満たすことで、周方向に分散している水滴や水膜を確実に回収することができるが、水滴や水膜のより確実な回収を図るために、式（１）とともに次の式（２）の関係を満たすことが好ましい。
Ｌ／Ｗ≧３  …式（２）
【００６２】
ここで、Ｌは、環状スリット４０の半径方向の溝深さ（図１０参照）であり、Ｗは、環状スリット４０のタービンロータ軸方向の溝幅（図９参照）である。
【００６３】
Ｌ／Ｗの値が３以上では、周方向に分散している水滴や水膜を確実に回収することができる。Ｌ／Ｗの最大値は、溝を加工する、例えば旋盤カッタの磨耗コストの削減の観点から、２０程度である。また、実製品への適用や溝深さＬの寸法などを考慮すると、溝幅Ｗは１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６４】
ここで、図１１は、環状スリット４０の入口における半径方向の吸い込み速度の周方向分布を示した図である。なお、環状スリット４０の入口は、蒸気通路２７側に位置する。
【００６５】
ここで、図１１では、連通孔５１を中心とする、連通孔５１の周方向のピッチＰの範囲で周方向分布を示している。また、図１１に示された結果は、数値流体解析によって得られた結果である。
【００６６】
解析モデルＦ１〜Ｆ４において、連通孔５１を丸孔で形成し、Ｐ／Ｄを１０とし、連通孔５１の傾斜角度θを６０度とした。Ｌ／Ｗについては、Ｆ１では２、Ｆ２では３、Ｆ３では８、Ｆ４では１６とした。
【００６７】
図１１に示すように、Ｌ／Ｗの値が２のＦ１では、吸い込み速度の周方向分布の周方向への広がりは小さい。Ｌ／Ｗの値が３以上（Ｆ２〜Ｆ４）では、吸い込み速度の周方向分布の周方向への広がりが広く、ほぼピッチＰの全範囲において環状スリット４０から水滴や水膜が吸い込まれることがわかる。これによって、Ｌ／Ｗの値が３以上（Ｆ２〜Ｆ４）では、環状スリット４０における水膜や水滴の吸い込みを、周方向に亘ってむら無く行えることがわかる。
【００６８】
第２の実施の形態の蒸気タービン１１によれば、周方向に亘って環状スリット４０を備え、ラジアル線Ｒに対する連通孔５１の傾斜角度θを上記した範囲とすることで、周方向に分散している水滴や水膜を確実に回収することができる。これによって、静翼２６の直下流側の動翼２２に水滴が衝突することで生じる浸食やタービン効率の低下を抑制することができる。また、Ｌ／Ｗの値を上記した範囲とすることで、周方向に分散している水滴や水膜をより確実に回収することができる。
【００６９】
なお、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態で説明した図５〜図８に係る各構成を備えることができ、各構成と同様の作用効果を得ることができる。
【００７０】
以上説明した実施形態によれば、発生した水滴や水膜を周方向に亘って確実に除去することが可能となる。
【００７１】
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】
【００７２】
１０，１１…蒸気タービン、２０…ケーシング、２０ｂ，２３ａ，２３ｃ…内面、２１…タービンロータ、２１ａ…ロータディスク、２２…動翼、２３…ダイアフラム外輪、２３ｂ…外面、２４…環状延出部、２５…ダイアフラム内輪、２６…静翼、２６ａ…後縁、２６ｂ…翼先端、２７…蒸気通路、２８…グランドシール部、２９…シール部、３０…クロスオーバ管、４０…環状スリット、４０ａ，４０ｂ，９０ａ…端部、４０ｃ…端面、５０，５１…連通孔、６０，７０…突条部、８０…水膜、９０…延出部。
【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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【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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【図１３】
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