(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシングに貫設されたタービンロータと、
前記タービンロータの周方向に複数の動翼を植設して構成され、タービンロータ軸方向に複数段備えられた動翼翼列と、
前記ケーシングの内周に設けられたダイアフラム外輪と、
前記ダイアフラム外輪の内側に設けられたダイアフラム内輪と、
前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に、周方向に複数の静翼を取り付けて構成され、タービンロータ軸方向に、前記動翼翼列と交互に複数段備えられた静翼翼列と、
第１段の前記静翼翼列よりも外側の前記タービンロータの表面に冷却蒸気を供給する冷却蒸気供給機構と、
冷却蒸気によって冷却される複数のタービン段落のうちの最も下流段のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪、または冷却蒸気によって冷却される複数のタービン段落のうちの最も下流段のタービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成され、冷却蒸気の少なくとも一部を回収する冷却蒸気回収流路と、
冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落を構成する前記動翼よりも下流側の前記ケーシングの内周に形成され、前記冷却蒸気回収流路によって回収されて導かれた冷却蒸気を抽気する抽気口と
を具備することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
前記冷却蒸気回収流路が、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成される場合において、
前記冷却蒸気回収流路における冷却蒸気の回収口が、前記ダイアフラム内輪の下流側の端面に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３】
前記冷却蒸気回収流路が、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成される場合において、
前記冷却蒸気回収流路における冷却蒸気の回収口が、前記ダイアフラム内輪の上流側の端面に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４】
前記冷却蒸気回収流路が、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成される場合において、
前記冷却蒸気回収流路が、前記ダイアフラム内輪に支持されたシール部にさらに形成され、冷却蒸気の回収口が、前記シール部の前記タービンロータに対向する面に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５】
前記冷却蒸気回収流路が、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成される場合において、
前記冷却蒸気回収流路が、前記ダイアフラム内輪に支持されたシール部にさらに形成され、冷却蒸気の回収口が、前記シール部の前記タービンロータに対向する面に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。
【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】
蒸気タービンの効率向上の観点から、現在、温度が６００℃程度の主流蒸気を用いた蒸気タービンが実用化されている。蒸気タービンの効率をさらに向上させるため、主流蒸気の温度を６５０〜７５０℃程度にすることが検討され、開発が進められている。
【０００３】
このような蒸気タービンにおいては、主流蒸気が高温であるため、構成部品によっては耐熱合金で構成することが必要となる。しかしながら、耐熱合金が高価であること、耐熱合金では大型部品の製作が困難であることなどの理由から、耐熱合金を使用せずに、蒸気タービンの構成部品を冷却蒸気によって冷却する技術が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２００８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の冷却技術において、タービンロータを冷却する場合、タービンロータの周囲に供給された冷却蒸気は、最終的に主流蒸気側に流出する。そのため、主流蒸気の温度が低下し、翼列部の二次流れ損失の増大を招き、タービン効率が低下する。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、冷却する構成部品を確実に冷却するとともに、冷却蒸気によるタービン効率の低下を抑制することができる蒸気タービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の蒸気タービンは、ケーシングと、前記ケーシングに貫設されたタービンロータと、前記タービンロータの周方向に複数の動翼を植設して構成され、タービンロータ軸方向に複数段備えられた動翼翼列と、前記ケーシングの内周に設けられたダイアフラム外輪と、前記ダイアフラム外輪の内側に設けられたダイアフラム内輪と、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に、周方向に複数の静翼を取り付けて構成され、タービンロータ軸方向に、前記動翼翼列と交互に複数段備えられた静翼翼列とを備える。さらに、第１段の前記静翼翼列よりも外側の前記タービンロータの表面に冷却蒸気を供給する冷却蒸気供給機構と、冷却蒸気によって冷却される複数のタービン段落のうちの最も下流段のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪、または冷却蒸気によって冷却される複数のタービン段落のうちの最も下流段のタービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成され、冷却蒸気の少なくとも一部を回収する冷却蒸気回収流路と、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落を構成する前記動翼よりも下流側の前記ケーシングの内周に形成され、前記冷却蒸気回収流路によって回収されて導かれた冷却蒸気を抽気する抽気口とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の蒸気タービンの、タービンロータの中心軸を含む断面（子午断面）を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の蒸気タービンの、タービンロータの中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【図３】第１の実施の形態において、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落の直下流に抽気口が形成された場合の蒸気タービンの、タービンロータの中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【図４】第１の実施の形態の蒸気タービンを備える蒸気タービン発電設備の概要を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の蒸気タービンの、タービンロータの中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【図６】第２の実施の形態において、回収口がラビリンスシールの形成された場合の蒸気タービンの、タービンロータの中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（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、タービンロータ２２の中心軸を含む断面（子午断面）を示す図である。なお、以下において、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。
【００１１】
また、以下において、蒸気タービン１０として、高圧タービンを例示して説明するが、中圧タービン、さらには超高圧タービンにも本実施の形態の構成を適用することができる。
【００１２】
図１に示すように、蒸気タービン１０は、内部ケーシング２０とその外側に設けられた外部ケーシング２１とから構成される二重構造のケーシングを備えている。内部ケーシング２０内には、タービンロータ２２が貫設されている。このタービンロータ２２には、タービンロータ軸方向に複数段のロータディスク２３が形成されている。各ロータディスク２３には、複数の動翼２４が周方向に植設され、動翼翼列２５を構成している。
【００１３】
内部ケーシング２０の内周側には、ダイアフラム外輪２６が周方向に亘って備えられている。このダイアフラム外輪２６の内側には、ダイアフラム内輪２７が周方向に亘って備えられている。
【００１４】
ダイアフラム外輪２６とダイアフラム内輪２７との間には、複数の静翼２８（ノズル）が周方向に支持され、静翼翼列２９を構成している。この静翼翼列２９は、各動翼翼列２５の上流側に設けられ、タービンロータ軸方向に、静翼翼列２９と動翼翼列２５とを交互に複数段備えている。そして、静翼翼列２９と動翼翼列２５とによって１つのタービン段落を構成している。
【００１５】
なお、ここでは、抽気口３６を第５段のタービン段落の直下流側に備えた一例を示しているが、抽気口３６を設ける位置は、この位置に限られるものではない。また、抽気口３６は、ダイアフラム外輪２６の外周側に周方向に亘って形成され、図示しない抽気管に連通されている。
【００１６】
ダイアフラム内輪２７のタービンロータ２２に対向する側には、ラビリンスシール３０が設けられている。これによって、ダイアフラム内輪２７とタービンロータ２２との間から下流側への蒸気の漏洩を抑制している。
【００１７】
また、蒸気タービン１０には、蒸気入口管３１が、外部ケーシング２１および内部ケーシング２０を貫通して設けられ、蒸気入口管３１の端部が、ノズルボックス３２に連通して接続されている。なお、ノズルボックス３２の出口に、第１段の静翼２８が備えられている。
【００１８】
ノズルボックス３２が備えられる位置よりも外側（タービンロータ２２に沿う方向の外側であり、図１ではノズルボックス３２よりも左側）の内部ケーシング２０および外部ケーシング２１の内周には、タービンロータ軸方向に沿って、複数のグランドラビリンスシール３３が設けられ、内部ケーシング２０および外部ケーシング２１とタービンロータ２２との間における、蒸気の外部への漏洩を防止している。
【００１９】
さらに、蒸気タービン１０には、冷却蒸気供給機構の一部として機能する冷却蒸気導入管３４が、外部ケーシング２１および内部ケーシング２０を貫通して設けられている。なお、冷却蒸気導入管３４は、外部ケーシング２１を貫通して内部ケーシング２０に形成された貫通孔と連通するように、内部ケーシング２０に接続されてもよい。
【００２０】
冷却蒸気導入管３４は、グランドラビリンスシール３３間の内部ケーシング２０の内周面に周方向に亘って形成された溝部３５に連通している。このように、冷却蒸気導入管３４の冷却蒸気の噴出口や溝部３５は、第１段の静翼２８やノズルボックス３２よりも外側（タービンロータ２２に沿う方向の外側であり、図１ではノズルボックス３２よりも左側）に位置している。
【００２１】
冷却蒸気導入管３４から供給された冷却蒸気は、この溝部３５に沿って周方向に広がるため、冷却蒸気は、周方向に亘って均等に供給される。なお、冷却蒸気導入管３４は、周方向の複数箇所に設けられてもよい。
【００２２】
冷却蒸気としては、他の蒸気タービンから抽気された蒸気、ボイラから抽気された蒸気などを使用することができる。蒸気タービン１０が、高圧タービンや超高圧タービンである場合は、冷却蒸気として、例えばボイラから抽気された蒸気を使用することができる。また、高圧タービンおよび超高圧タービンの双方を備える場合には、高圧タービンにおける冷却蒸気として、例えば超高圧タービンから抽気された蒸気を使用することができる。蒸気タービン１０が、中圧タービンである場合は、冷却蒸気として、例えば高圧タービンから抽気された蒸気を使用することができる。
【００２３】
なお、冷却蒸気の温度は、冷却するタービンロータ２２などの構成部品に大きな熱応力が発生しない程度の温度に設定されることが好ましく、冷却蒸気を供給する蒸気タービンの仕様によって変更可能である。
【００２４】
冷却蒸気の供給圧力は、グランドラビリンスシール３３とタービンロータ２２との間をタービン段落側に流れ、冷却を行う所定のタービン段落、後述する冷却蒸気回収流路５０を介して抽気口３６まで流れることが可能な圧力に設定される。また、冷却蒸気が導入されるタービン段落から冷却蒸気の一部は、主蒸気流路７０に噴出されるため、冷却蒸気の供給圧力は、各タービン段落における主蒸気の圧力よりも高い圧力となるように設定されている。
【００２５】
次に、冷却蒸気回収路について説明する。
【００２６】
図２は、第１の実施の形態の蒸気タービン１０の、タービンロータ２２の中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【００２７】
なお、ここでは、図２に示された最も上流側のタービン段落である第３段のタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、２７ａ、２８ａ、２６ａ、３０ａ、２３ａおよび２４ａと示している。また、ここでは、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落（以下、冷却最終タービン段落という）を第５段のタービン段落とし、このタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、２７ｃ、２８ｃ、２６ｃ、３０ｃ、２３ｃおよび２４ｃと示している。他のタービン段落においても、これに基づいて各構成部に符号を付している。また、図２には、冷却蒸気の流れを矢印で示している。
【００２８】
図２に示すように、冷却最終タービン段落を構成する、ダイアフラム内輪２７ｃ、静翼２８ｃおよびダイアフラム外輪２６ｃには、冷却蒸気の少なくとも一部を回収して、抽気口３６に導く冷却蒸気回収流路５０が形成されている。冷却蒸気回収流路５０は、ダイアフラム内輪２７ｃ、静翼２８ｃおよびダイアフラム外輪２６ｃを連通する孔で構成されている。
【００２９】
冷却蒸気を回収する回収口５１は、ダイアフラム内輪２７ｃの下流側の端面に、例えば、周方向に亘って均等な間隔をあけて複数形成されている。回収口５１は、例えば、周方向に配置された静翼２８ｃに対応して、ダイアフラム内輪２７ｃの下流側の端面に形成することができる。
【００３０】
ダイアフラム外輪２６ｃに形成された冷却蒸気回収流路５０は、例えば、図２に示すように、抽気口３６の開口に向けて冷却空気を排出するように、屈曲した流路に構成することができる。
【００３１】
なお、ダイアフラム外輪２６ｃに形成された冷却蒸気回収流路５０は、この形状に限られず、例えば、抽気口３６の開口に向けて冷却空気を排出するように、斜めに直線的に形成されてもよい。
【００３２】
また、ダイアフラム外輪２６ｃに形成された冷却蒸気回収流路５０は、半径方向に直線的に形成され、ダイアフラム外輪２６ｃと内部ケーシング２０との間に冷却蒸気を排出するように形成されてもよい。この場合、冷却蒸気は、ダイアフラム外輪２６ｃと内部ケーシング２０との間を抽気口３６側へ向かって流れる。なお、内部ケーシング２０と接触するダイアフラム外輪２６ｃの下流側の端面には、例えば、スリット状の流路が形成される。これによって、冷却蒸気は、抽気口３６側へ流出することができる。
【００３３】
なお、静翼２８ｃにも冷却蒸気回収流路５０を形成しているが、例えば、静翼２８ｃの内部が中空の静翼の場合には、中空部を冷却蒸気回収流路５０として機能させることができる。
【００３４】
ここでは、図２に示すように、動翼２４ａ、２４ｂ、２４ｃの植設部は、ロータディスク２３ａ、２３ｂ、２３ｃに周方向に植設する鞍形ダブティル形状に構成された一例を示している。そのため、冷却最終タービン段落よりも上流側のタービン段落を構成するロータディスク２３ａ、２３ｂには、冷却蒸気を下流側へ導くための冷却蒸気通路６０が形成されている。なお、図２に示されていない、冷却最終タービン段落よりも上流側のタービン段落を構成するロータディスク２３にも、冷却蒸気通路６０が形成されている。
【００３５】
動翼２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、例えば、タービンロータ２２の軸方向に挿入される、いわゆる軸方向挿入翼根部形式の動翼で構成されてもよい。この場合には、翼車の外周端面と、周方向に隣接する動翼のそれぞれの翼根部とにより、タービンロータ軸方向に貫通する空隙部（バランス溝）が形成されるため、ロータディスク２３に冷却蒸気通路６０を形成する必要はない。
【００３６】
次に、蒸気タービン１０の作用について説明する。
【００３７】
蒸気入口管３１を経て、ノズルボックス３２内に流入した蒸気は、各タービン段落を通過しながら、膨張仕事を行い、タービンロータ２２を回転させる。そして、膨張仕事をした蒸気は、排気通路（図示しない）を通り、蒸気タービン１０の外部へ排気される。
【００３８】
冷却蒸気導入管３４を介して導入された冷却蒸気は、溝部３５に供給され、周方向に広がる（図１参照）。冷却蒸気の一部は、タービンロータ２２を冷却しながら、タービンロータ２２とグランドラビリンスシール３３との間からタービンロータ２２に沿ってタービン段落側へ流れる（図１参照）。
【００３９】
続いて、冷却蒸気の一部は、ロータディスク２３に形成された冷却蒸気通路６０を下流に向かって通過し、冷却蒸気の残部は、主蒸気流路７０に噴出される（図１参照）。
【００４０】
そして、図２に示すように、タービンロータ２２を冷却しながら、冷却最終タービン段落である第５段のタービン段落に達した冷却蒸気の一部は、タービンロータ２２とラビリンスシール３０ｃとの間を下流へ流れ、回収口５１から回収される。
【００４１】
回収口５１から回収された冷却蒸気は、冷却蒸気回収流路５０を介して、抽気口３６の開口に導かれる。抽気口３６に導かれた冷却蒸気は、主蒸気の一部とともに抽気蒸気として、外部に排出される。
【００４２】
ここで、主蒸気が主蒸気流路７０からタービンロータ２２側へ流入するのを防ぐために、最小限の流量の冷却蒸気がタービンロータ２２側から主蒸気流路７０側へ噴出される。冷却に必要な冷却蒸気の流量の合計は、この最小限の噴出流量の合計よりも多くなることが通常である。
【００４３】
そのため、冷却蒸気回収流路５０を備えない従来の蒸気タービンにおける冷却方式では、冷却最終タービン段落において、最小限の噴出流量を超える流量の冷却蒸気が主蒸気流路７０に噴出される。このような冷却蒸気の主蒸気流路７０への噴出は、主蒸気の温度の低下や、翼列の二次流れ損失の増大を招き、タービン効率を低下させる。
【００４４】
しかしながら、第１の実施の形態の蒸気タービン１０によれば、冷却最終タービン段落において、最小限の噴出流量を超える冷却蒸気を回収することができる。そのため、主蒸気の温度の低下や、翼列の二次流れ損失の増大を抑制し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００４５】
さらに、回収された冷却蒸気は、抽気蒸気として機能するため、抽気蒸気として抽気される主蒸気の流量を低減することができる。これによって、タービン効率の向上を図ることができる。
【００４６】
ここで、上記においては、冷却最終タービン段落の直下流側に抽気口３６が形成された一例を示したが、抽気口３６の形成位置はこの位置に限られない。
【００４７】
図３は、第１の実施の形態において、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落の直下流に抽気口３６が形成された場合の蒸気タービン１０の、タービンロータ２２の中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【００４８】
図３に示すように、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落の直下流に抽気口３６が形成された場合、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成するダイアフラム外輪２６ｄと内部ケーシング２０との間に冷却蒸気を抽気口３６側へ通過させる流路が形成される。この流路は、冷却蒸気回収流路５０として機能する。なお、内部ケーシング２０が接触するダイアフラム外輪２６ｄの下流側の端面には、例えば、スリット状の流路が形成される。これによって、冷却蒸気は、抽気口３６側へ流出することができる。
【００４９】
次に、第１の実施の形態の蒸気タービン１０を備えた蒸気タービン発電設備の一例を示す。図４は、第１の実施の形態の蒸気タービン１０を備える蒸気タービン発電設備の概要を示す図である。
【００５０】
図４に示された蒸気タービン発電設備は、過熱器８０および再熱器８１を備えるボイラ８２、蒸気タービン１０である高圧タービン、中圧タービン９０、低圧タービン９１、発電機９２、復水器１００、復水ポンプ１０１、低圧給水加熱器１０２、ボイラ給水ポンプ１０３、高圧給水加熱器１０４を備えている。
【００５１】
この蒸気タービン発電設備では、ボイラ８２の過熱器８０で発生した高温の蒸気は、主蒸気管１１０を介して蒸気タービン１０に導入され、膨張仕事をした後、低温再熱蒸気管１１１を介して、ボイラ８２の再熱器８１に導入される。
【００５２】
再熱器８１で再び高温の過熱蒸気に加熱（再熱）された蒸気は、高温再熱蒸気管１１２を介して中圧タービン９０に導入される。そして、中圧タービン９０で膨張仕事をした後、クロスオーバ管１１３を介して、低圧タービン９１に導入される。
【００５３】
低圧タービン９１に導入された蒸気は、膨張仕事をした後、復水器１００に導かれる。また、発電機９２は、低圧タービン９１によって駆動され、発電する。
【００５４】
復水器１００に導かれた蒸気は、凝縮して復水となる。復水器１００の復水は、復水ポンプ１０１によって、低圧給水加熱器１０２へ送られ、ボイラ給水ポンプ１０３によって昇圧され、給水管１２０を介して、高圧給水加熱器１０４を経て過熱器８０に給水される。
【００５５】
蒸気タービン１０や中圧タービン９０から抽気された抽気蒸気は、抽気管１２１、１２２を通り、高圧給水加熱器１０４に導かれ、高圧給水加熱器１０４内を流れる給水を加熱する。低圧タービン９１から抽気された抽気蒸気は、抽気管１２３を通り、低圧給水加熱器１０２に導かれ、低圧給水加熱器１０２内を流れる給水を加熱する。なお、高圧給水加熱器１０４や低圧給水加熱器１０２を加熱した抽気蒸気は、復水器１００に導かれる。
【００５６】
また、蒸気タービン発電設備には、図４に示していないが、例えば、冷却蒸気として、ボイラからの抽気蒸気を高圧タービンである蒸気タービン１０に導くための冷却蒸気供給配管が備えられている。また、例えば、冷却蒸気として、蒸気タービン１０の抽気蒸気を中圧タービン９０に導くための冷却蒸気供給配管が備えられている。これらの冷却蒸気供給配管は、冷却蒸気供給機構の一部として機能する。
【００５７】
このように、第１の実施の形態の蒸気タービン１０を備えた蒸気タービン発電設備では、蒸気タービン１０、中圧タービン９０、低圧タービン９１から抽気された抽気蒸気によって給水を加熱するため、熱サイクルの効率を向上することができる。
【００５８】
なお、上記した蒸気タービン発電設備に、例えば、超高圧タービンをさらに備えることもできる。この場合、高圧タービンにおける冷却蒸気として、例えば超高圧タービンから抽気された蒸気を使用することができる。
【００５９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の蒸気タービン１１においては、冷却蒸気回収路の構成以外は第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、主に冷却蒸気回収路の構成について説明する。
【００６０】
図５は、第２の実施の形態の蒸気タービン１１の、タービンロータ２２の中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【００６１】
なお、ここでは、図５に示された最も上流側のタービン段落である第３段のタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、２７ａ、２８ａ、２６ａ、３０ａ、２３ａおよび２４ａと示している。また、ここでは、冷却最終タービン段落を第４段のタービン段落とし、このタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、２７ｂ、２８ｂ、２６ｂ、３０ｂ、２３ｂおよび２４ｂと示している。他のタービン段落においても、これに基づいて各構成部に符号を付している。また、図５には、冷却蒸気の流れを矢印で示している。
【００６２】
蒸気タービン１１では、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落（第５段のタービン段落）に、冷却蒸気回収流路が形成されている。蒸気タービン１１では、図５に示すように、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、ダイアフラム内輪２７ｃ、静翼２８ｃおよびダイアフラム外輪２６ｃには、冷却蒸気の少なくとも一部を回収して抽気口３６に導く冷却蒸気回収流路５０が形成されている。冷却蒸気回収流路５０は、ダイアフラム内輪２７ｃ、静翼２８ｃおよびダイアフラム外輪２６ｃを連通する孔で構成されている。
【００６３】
冷却蒸気を回収する回収口５２は、ダイアフラム内輪２７ｃの上流側の端面に、例えば、周方向に亘って均等な間隔をあけて複数形成されている。回収口５２は、例えば、周方向に配置された静翼２８ｃに対応して、ダイアフラム内輪２７ｃの上流側の端面に形成することができる。
【００６４】
ダイアフラム外輪２６ｃに形成された冷却蒸気回収流路５０は、例えば、図５に示すように、抽気口３６の開口に向けて冷却空気を排出するように、屈曲した流路に構成することができる。
【００６５】
なお、ダイアフラム外輪２６ｃに形成された冷却蒸気回収流路５０は、この形状に限られず、第１の実施の形態の蒸気タービン１０において説明した他の形状とすることもできる。また、静翼２８ｃにも冷却蒸気回収流路５０を形成しているが、例えば、静翼２８ｃの内部が中空の静翼の場合には、中空部を冷却蒸気回収流路５０として機能させることができる。
【００６６】
ここでは、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落に冷却蒸気回収流路が形成されているため、冷却最終タービン段落を構成するロータディスク２３ｂにも、冷却蒸気を下流側へ導くための冷却蒸気通路６０が形成されている。
【００６７】
冷却蒸気導入管３４を介して導入された冷却蒸気は、溝部３５に供給され、周方向に広がる（図１参照）。冷却蒸気の一部は、タービンロータ２２を冷却しながら、タービンロータ２２とグランドラビリンスシール３３との間からタービンロータ２２に沿ってタービン段落側へ流れる（図１参照）。
【００６８】
続いて、冷却蒸気の一部は、ロータディスク２３に形成された冷却蒸気通路６０を下流に向かって通過し、冷却蒸気の残部は、主蒸気流路７０に噴出される（図１参照）。
【００６９】
そして、図５に示すように、タービンロータ２２を冷却しながら、冷却最終タービン段落である第４段のタービン段落に達した冷却蒸気の一部は、タービンロータ２２とラビリンスシール３０ｂとの間を下流へ流れ、ロータディスク２３ｂに形成された冷却蒸気通路６０を下流に向かって通過する。
【００７０】
第４段のタービン段落に達した冷却蒸気の一部は、回収口５２から回収される。回収口５２から回収された冷却蒸気は、冷却蒸気回収流路５０を介して、抽気口３６の開口に導かれる。抽気口３６に導かれた冷却蒸気は、主蒸気の一部とともに抽気蒸気として、外部に排出される。
【００７１】
上記した第２の実施の形態の蒸気タービン１１によれば、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落において、主蒸気流路７０へ噴出される最小限の噴出流量を超える冷却蒸気を回収することができる。そのため、主蒸気の温度の低下や、翼列の二次流れ損失の増大を抑制し、タービン効率の向上を図ることができる。
【００７２】
また、冷却最終タービン段落を構成するロータディスク２３ｂの上流側および下流側の表面を冷却することができる。さらに、回収された冷却蒸気は、抽気蒸気として機能するため、抽気蒸気として抽気される主蒸気の流量を低減することができる。これによって、タービン効率の向上を図ることができる。
【００７３】
ここで、第２の実施の形態の蒸気タービン１１における回収口５２の位置は、ダイアフラム内輪２７ｃの上流側の端面に限られるものではない。図６は、第２の実施の形態において、回収口５２がラビリンスシール３０ｃに形成された場合の蒸気タービン１１の、タービンロータ２２の中心軸を含む断面（子午断面）の一部を拡大した図である。
【００７４】
図６に示すように、冷却蒸気回収流路５０をダイアフラム内輪２７ｃに支持されたラビリンスシール３０ｃまで延長し、タービンロータ２２に対向するラビリンスシール３０ｃの面に回収口５２を形成してもよい。
【００７５】
この場合も、上記した蒸気タービン１１における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
【００７６】
以上説明した実施形態によれば、冷却する構成部品を確実に冷却するとともに、冷却蒸気によるタービン効率の低下を抑制することが可能となる。
【００７７】
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】
【００７８】
１０，１１…蒸気タービン、２０…内部ケーシング、２１…外部ケーシング、２２…タービンロータ、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…ロータディスク、２４，２４ａ…動翼、２５…動翼翼列、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ…ダイアフラム外輪、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…ダイアフラム内輪、２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…静翼、２９…静翼翼列、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…ラビリンスシール、３１…蒸気入口管、３２…ノズルボックス、３３…グランドラビリンスシール、３４…冷却蒸気導入管、３５…溝部、３６…抽気口、５０…冷却蒸気回収流路、５１，５２…回収口、６０…冷却蒸気通路、７０…主蒸気流路、８０…過熱器、８１…再熱器、８２…ボイラ、９０…中圧タービン、９１…低圧タービン、９２…発電機、１００…復水器、１０１…復水ポンプ、１０２…低圧給水加熱器、１０３…ボイラ給水ポンプ、１０４…高圧給水加熱器、１１０…主蒸気管、１１１…低温再熱蒸気管、１１２…高温再熱蒸気管、１１３…クロスオーバ管、１２０…給水管、１２１，１２２，１２３…抽気管。
【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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