(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンの排気室であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられるベアリングコーンと、を備え、
前記ケーシングは、前記ベアリングコーンの下流端の径方向外側において、少なくとも一部の周方向範囲に設けられ、前記ベアリングコーンの下流端に対して軸方向の下流側に凹んだ凹部を含み、
前記凹部は、
前記ベアリングコーンの下流端に対して前記軸方向の下流側に位置し、径方向に沿って延在する径方向壁面と、
一端部が前記径方向壁面の径方向内側端部に接続されるとともに、前記一端部から他端部に向かって前記径方向に対して交差する方向に延在する軸方向壁面と、を有する、第１凹部を含む、
ことを特徴とする蒸気タービンの排気室。
【請求項２】
前記軸方向壁面は、前記軸方向に沿うように設けられることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項３】
前記軸方向壁面は、前記一端部が前記他端部よりも前記径方向の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項４】
蒸気タービンの排気室であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられるベアリングコーンと、を備え、
前記ケーシングは、前記ベアリングコーンの下流端の径方向外側において、少なくとも一部の周方向範囲に設けられ、前記ベアリングコーンの下流端に対して軸方向の下流側に凹んだ凹部を含み、
前記凹部は、前記ベアリングコーンの下流端に対して前記軸方向の下流側に位置し、湾曲形状を有する湾曲壁面を有する第２凹部を含むことを特徴とする蒸気タービンの排気室。
【請求項５】
前記凹部は、前記蒸気タービンの排気室内の蒸気が排出される排気室出口とは反対側に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項６】
前記蒸気タービンの排気室は、前記凹部の内周部から前記径方向の外側に向かって延在する第１循環流ガイドをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項７】
前記蒸気タービンの排気室は、前記凹部の外周部から前記径方向の内側に向かって延在する第２循環流ガイドをさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載の蒸気タービンの排気室と、
前記蒸気タービンの排気室の上流側に設けられる動翼と、
前記蒸気タービンの排気室の上流側に設けられる静翼と、を備える、
ことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項９】
前記蒸気タービンは、前記蒸気タービンの排気室から排出された排気を凝縮するための復水器をさらに備え、
前記ベアリングコーンの下流端の前記軸方向における位置が、前記復水器の壁面と一致することを特徴とする請求項８に記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気タービンの排気室、及び、蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンのタービン車室からの蒸気は、通常、排気室を介して蒸気タービンから排出される。排気室内では、蒸気流れの性状や内部構造物の形状等によって流体損失が生じるため、排気室における流体損失を低減するための構成が提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、排気室のディフューザ流路を形成するフローガイドに偏向部材を設けて、ディフューザ流路内においてチップフローに旋回を付与し、チップフローと蒸気主流とが混合する際の損失を低減させる蒸気タービンが記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、スチームガイドとともに排気流路を形成するベアリングコーンの一部をロータ側に湾曲した形状にして、排気流路面積を拡大することにより排気流路を通る蒸気の流れを円滑にする蒸気タービン低圧排気室が記載されている。【０００５】
また、特許文献３には、排気室から下方に向けて蒸気が排出されるとともに、排気室において外周側のフローガイドと内周側のベアリングコーンで形成される蒸気の流路が、上側部位に比べて下側部位の方が長く形成された蒸気タービンの排気装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２２０１２５号公報
【特許文献２】特開２００６−８３８０１号公報
【特許文献３】特開平１１−２００８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３に記載の蒸気タービンや低圧排気室、排気装置では、排気室内に設けた偏向部材やベアリングコーンの形状、フローガイドとベアリングコーンで形成される蒸気の流路の形状により、排気室内の流体損失を低減することが期待される。
しかしながら、蒸気タービンの排気室内での流体損失を低減するためのさらなる方策が望まれる。特に低負荷運転時では通常運転時に比べて排気室内での流体損失が大きくなるという問題がある。【０００８】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、排気室内における流体損失を低減可能な蒸気タービンの排気室、及び、蒸気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】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンの排気室は、
蒸気タービンの排気室であって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられるベアリングコーンと、を備え、
前記ケーシングは、前記ベアリングコーンの下流端の径方向外側において、少なくとも一部の周方向範囲に設けられ、前記ベアリングコーンの下流端に対して軸方向の下流側に凹んだ凹部を含む。【００１０】
上記（１）の構成によれば、凹部を含むケーシングを備える蒸気タービンの排気室は、例えば低負荷運転時のような、蒸気がフローガイド側に偏流してベアリングコーン側で逆流が生じる場合であっても、凹部により逆流が案内されるので、逆流がベアリングコーンの位置する上流側に流れることを抑制でき、逆流を含む循環流が循環する循環領域が、ベアリングコーンの下流端より上流側に広がるのを低減することができる。このため、蒸気のベアリングコーン側での剥離を抑制でき、かつ、排気室内の実効的な排気面積が小さくなるのを抑制できるので、排気室内での蒸気の圧力回復量を向上させることができる。したがって、排気室内における流体損失を低減することができ、蒸気タービンの効率を向上させることができる。【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記凹部は、
前記ベアリングコーンの下流端に対して前記軸方向の下流側に位置し、径方向に沿って延在する径方向壁面と、
一端部が前記径方向壁面の径方向内側端部に接続されるとともに、前記一端部から他端部に向かって前記径方向に対して交差する方向に延在する軸方向壁面と、を有する、第１凹部を含む。【００１２】
上記（２）の構成によれば、第１凹部は、ベアリングコーンの下流端の軸方向の下流側に径方向に沿って延在する径方向壁面と、一端部が径方向壁面の径方向内側端部に接続されるとともに一端部から他端部に向かって径方向に対して交差する方向に延在する軸方向壁面と、を有している。このような軸方向壁面は、径方向壁面に沿って上流側に向かって流れる逆流を、そのまま上流側に流れないように案内することができるので、蒸気のベアリングコーン側での剥離を抑制できる。【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記軸方向壁面は、前記軸方向に沿うように設けられる。
上記（３）の構成によれば、軸方向壁面は、軸方向に沿うように設けられるので、径方向壁面に沿って上流側に向かって流れる逆流を、そのまま上流側に流れないように案内することができ、蒸気のベアリングコーン側での剥離を抑制できる。【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記軸方向壁面は、前記一端部が前記他端部よりも前記径方向の内側に配置される。
上記（４）の構成によれば、軸方向壁面は、径方向壁面の径方向内側端部に接続される一端部が、他端部よりも径方向の内側に配置されるので、軸方向に沿うように設けられるのと比べて、径方向壁面に沿って上流側に向かって流れる逆流を、上流側に流れないようにより効率的に案内することができ、蒸気のベアリングコーン側での剥離をより効率的に抑制できる。【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記凹部は、前記ベアリングコーンの下流端に対して前記軸方向の下流側に位置し、湾曲形状を有する湾曲壁面を有する第２凹部を含む。
上記（５）の構成によれば、第２凹部は、ベアリングコーンの下流端の軸方向の下流側に湾曲形状を有する湾曲壁面を有している。第２凹部の湾曲壁面は、湾曲壁面に沿って流れる逆流を、上流側に流れないように案内することができるので、蒸気のベアリングコーン側での剥離を抑制できる。【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の構成において、
前記凹部は、前記蒸気タービンの排気室内の蒸気が排出される排気室出口とは反対側に設けられる。
上記（６）の構成によれば、凹部は、蒸気タービンの排気室の蒸気が排出される排気室出口とは反対側に設けられる。ここで、排気室の蒸気が排出される排気室出口が設けられる側は、ケーシングの外周壁面が存在する反対側とは異なり、蒸気がケーシングの外周壁面に突き当たって折り返す必要がないので、蒸気のベアリングコーン側での剥離が生じにくい。このため、ケーシングの外周壁面が存在する反対側に凹部を設けることで、該反対側においてケーシングの外周壁面に突き当たって折り返す逆流が、凹部により案内される。したがって、逆流がベアリングコーンの位置する上流側に流れることを抑制でき、蒸気のベアリングコーン側での剥離を抑制できる。【００１７】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、
前記蒸気タービンの排気室は、前記凹部の内周部から前記径方向の外側に向かって延在する第１循環流ガイドをさらに備える。
上記（７）の構成によれば、第１循環流ガイドは、凹部に沿って流れる逆流を上流側に流れないように案内することができるので、蒸気のベアリングコーン側での剥離を抑制できる。【００１８】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、
前記蒸気タービンの排気室は、前記凹部の外周部から前記径方向の内側に向かって延在する第２循環流ガイドをさらに備える。
上記（８）の構成によれば、第２循環流ガイドは、凹部に沿って流れる逆流が循環するように案内することができるので、逆流が上流側に流れることを抑制でき、蒸気のベアリングコーン側での剥離を抑制できる。【００１９】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンは、
上記（１）から（８）のいずれか一つに記載の蒸気タービンの排気室と、
前記蒸気タービンの排気室の上流側に設けられる動翼と、
前記蒸気タービンの排気室の上流側に設けられる静翼と、を備える。【００２０】
上記（９）の構成によれば、蒸気タービンは、上記（１）から（８）のいずれか一つに記載の構成を有する蒸気タービンの排気室を備えるので、排気室内における流体損失を低減することができ、蒸気タービンの効率を向上させることができる。【００２１】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記蒸気タービンは、前記蒸気タービンの排気室から排出された排気を凝縮するための復水器をさらに備え、
前記ベアリングコーンの下流端の前記軸方向における位置が、前記復水器の壁面と一致する。
上記（１０）の構成によれば、ベアリングコーンの下流端の軸方向における位置が、復水器の壁面と一致するので、排気室出口が設けられる側のベアリングコーンに沿うように下流側に流れる蒸気（排気）は、そのまま蒸気を凝縮するための復水器内に案内される。このため、排気室内における流体損失を低減することができ、蒸気タービンの効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、排気室内における流体損失を低減可能な蒸気タービンの排気室、及び、蒸気タービンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸気タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。
【図４】本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図である。
【図５】本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図であって、第２凹部を説明するための図である。
【図６】本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図であって、第１循環流ガイド、第２循環流ガイド及び第１壁面を説明するための図である。
【図７】本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室を説明するための図であって、ケーシングを外側から見た状態を示す概略斜視図である。
【図８】比較例の蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図である。
【図９】本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図であって、第１壁面を含まないケーシングを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２５】
まず、幾つかの実施形態に係る蒸気タービンの全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る蒸気タービンの軸方向に沿った概略断面図である。図１に示されるように、蒸気タービン１は、軸受部６により回転自在に支持されるロータ２と、ロータ２に取付けられた複数段の動翼８と、ロータ２及び動翼８を収容する内側ケーシング１０と、動翼８に対向するように内側ケーシング１０に取付けられた複数段の静翼９と、を備えている。また、内側ケーシング１０の外側には、外側ケーシング１２が設けられている。このような蒸気タービン１は、蒸気入口３から内側ケーシング１０に蒸気が導入されると、蒸気が静翼９を通過する際に膨張して増速されて、動翼８に対して仕事をしてロータ２を回転させるようになっている。
【００２６】
また、蒸気タービン１は、排気室１４を備えている。排気室１４は、図１に示されるように、動翼８及び静翼９の下流側に位置している。内側ケーシング１０内にて動翼８及び静翼９を通過した蒸気（蒸気流れＦｓ）は、排気室入口１１から排気室１４に流入し、排気室１４の内部を通り、排気室１４の下方側に設けられた排気室出口１３から蒸気タービン１の外部に排出される。幾つかの実施形態では、排気室１４の下方には、復水器２７（図６参照）が設けられている。この場合には、蒸気タービン１で動翼８に対して仕事をし終えた蒸気は、排気室１４から排気室出口１３を介して復水器２７に流入するようになっている。
【００２７】
次に、図１〜図７を参照して、幾つかの実施形態に係る排気室１４の構成について、より具体的に説明する。ここで、図２は、本発明の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。図４は、本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図である。図５は、本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図であって、第２凹部を説明するための図である。図６は、本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図であって、第１循環流ガイド、第２循環流ガイド及び第１壁面を説明するための図である。図７は、本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室を説明するための図であって、ケーシングを外側から見た状態を示す概略斜視図である。
【００２８】
幾つかの実施形態に係る排気室１４は、図１〜６に示されるような、ケーシング２０と、ケーシング２０内において、軸受部６を覆うように設けられるベアリングコーン１６と、ケーシング２０内においてベアリングコーン１６の外周側に設けられるフローガイド１９と、を備えている。なお、排気室１４のケーシング２０は、図１に示されるように、蒸気タービン１の外側ケーシング１２の少なくとも一部を形成するものであってもよい。また、図２等に示されるように、ベアリングコーン１６及びフローガイド１９の中心軸は、ロータ２の中心軸と同一の直線上に存在していてもよい。
【００２９】
ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂは、ケーシング２０の内壁面に接続されている。より詳細には、ケーシング２０は、図１、２、４〜６に示されるような、ベアリングコーン１６及びフローガイド１９に対して径方向（図２中上下方向）の外側に位置し、軸方向（図２中左右方向）に沿って延在する外周壁面２０ａと、径方向に沿って延在する第１壁面２１（内側径方向壁面）と、を含んでいる。第１壁面２１は、図２、４〜６に示されるような、ベアリングコーン１６に対して少なくとも一部が径方向の外側に位置し、長さ途中部がベアリングコーン１６の下流端Ｐｂに接続されている。また、第１壁面２１は、図４〜７に示されるような、ロータ２を挿通させるための貫通孔２１ａが形成されている。なお、第１壁面２１は、図１に示されるように、径方向内側に位置する一端部がベアリングコーン１６の下流端Ｐｂに接続されていてもよい。
【００３０】
排気室１４は、下方側に排気室出口１３を有している。排気室入口１１から排気室１４に流入した蒸気は、排気室出口１３を介して、蒸気タービン１から排出されるようになっている。また、排気室１４は、図３に示されるように、排気室出口１３が設けられる下側とは水平線Ｈを挟んで反対側に位置する上側の、ケーシング２０の外周壁面２０ａが、水平線Ｈが延在する方向に沿った断面内において半環状に形成されている。ここで、水平線Ｈは、ロータ２の中心軸Ｏを通る軸線に直交して水平方向（図３中左右方向）に沿って延在する直線である。
【００３１】
ケーシング２０の内部には、ベアリングコーン１６とフローガイド１９とによって、環状のディフューザ通路１８（蒸気流路）が形成されている。ディフューザ通路１８は、蒸気タービン１の最終段翼出口１７に連通するとともに、断面積が徐々に大きくなる形状を有している。そして、蒸気タービン１の最終段の動翼８Ａを通過した高速の蒸気流れＦｓが、最終段翼出口１７を介してディフューザ通路１８に流入すると、蒸気流れＦｓが減速されて、その運動エネルギーが圧力へと変換（静圧回復）されるようになっている。
【００３２】
幾つかの実施形態におけるケーシング２０は、図１、２、４〜７に示されるような、第１壁面２１の径方向外側において、少なくとも一部の周方向範囲に設けられ、第１壁面２１に対して軸方向の下流側に凹んだ凹部２２をさらに含んでいる。つまり、凹部２２は、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂの径方向外側において、少なくとも一部の周方向範囲に設けられ、下流端Ｐｂに対して軸方向の下流側に凹んでいる。
【００３３】
ここで、図８は、比較例の蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図である。図８において、図１〜７に示される幾つかの実施形態と同一の符号を有する部材については、その説明を省略する。
図８に示される比較例の排気室２９は、ケーシング３０と、ベアリングコーン１６と、フローガイド１９と、を備えている。そして、ケーシング３０は、上述した凹部２２を含まない構成になっている。すなわち、ケーシング３０は、図８に示されるような、ベアリングコーン１６及びフローガイド１９に対して径方向（同図中上下方向）の外側に位置し、軸方向（同図中左右方向）に沿って延在する外周壁面３０ａと、径方向に沿って延在する第１壁面３１と、を含んでいる。第１壁面３１は、ベアリングコーン１６に対して少なくとも一部が径方向の外側に位置し、長さ途中部がベアリングコーン１６の下流端Ｐｂに接続されている。そして、第１壁面３１の径方向外側端部は、外周壁面３０ａの軸方向の下流側に位置する一端部に突き当てられて一体的に接続されている。
【００３４】
上述したケーシング３０を備える比較例の排気室２９は、蒸気流れＦｓがフローガイド１９側に偏流した場合にベアリングコーン１６側で剥離が生じ、排気室２９内での流体損失が大きくなるということを、本発明の発明者らは見出した。ここで、蒸気タービン１は、通常運転時に最終段翼出口１７から軸方向に沿って蒸気が流れるように設計されている。これに対して、低負荷運転時には、動翼８の回転速度は通常運転時と変わらないが、通常運転時よりも蒸気の流出速度が小さくなる。このため、低負荷運転時に最終段翼出口１７から流れる蒸気は、軸方向成分に対する旋回成分の割合が大きくなるので、フローガイド１９側に偏流するようになっている。
【００３５】
蒸気流れＦｓがベアリングコーン１６側で剥離が生じる理由としては、図８に示されるように、フローガイド１９側に偏流した蒸気流れＦｓの一部が、外周壁面３０ａに突き当たって折り返し、第１壁面３１及び第１壁面３１の上流側に位置するベアリングコーン１６に沿って上流側に流れる逆流Ｆｃとなることが挙げられる。排気室２９内の逆流Ｆｃは、ベアリングコーン１６の中流側近傍において蒸気流れＦｓにより下流側に押し返されるので、ベアリングコーン１６側で循環して、図８に示される循環領域Ａｃを形成するようになっている。そして、排気室２９内に形成される循環領域Ａｃは、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂより上流側に広がっているので、ベアリングコーン１６側で剥離が生じるとともに、排気室２９内の実効的な排気面積が小さくなっている。したがって、排気室２９内での流体損失が大きくなっている。
【００３６】
そこで、本発明の発明者らは、ケーシング２０に上述した凹部２２を形成して、凹部２２に逆流Ｆｃがベアリングコーン１６の位置する上流側に流れないように案内させることで、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制することに思い至った。
【００３７】
幾つかの実施形態では、排気室１４は、図１〜７に示されるような、上述したケーシング２０と、上述したベアリングコーン１６と、を備えている。そして、ケーシング２０は、図１、２、４〜７に示されるような、上述した凹部２２を含んでいる。
【００３８】
上記の構成によれば、凹部２２を含むケーシング２０を備える蒸気タービン１の排気室１４は、例えば低負荷運転時のような、蒸気がフローガイド１９側に偏流してベアリングコーン１６側で逆流Ｆｃが生じる場合であっても、凹部２２により逆流Ｆｃが案内されるので、逆流Ｆｃがベアリングコーン１６の位置する上流側に流れることを抑制でき、逆流Ｆｃを含む循環流が循環する循環領域Ａｃが、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂより上流側に広がるのを低減することができる。このため、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制でき、かつ、排気室１４内の実効的な排気面積が小さくなるのを抑制できるので、排気室１４内での蒸気の圧力回復量を向上させることができる。したがって、排気室１４内における流体損失を低減することができ、蒸気タービン１の効率を向上させることができる。
【００３９】
幾つかの実施形態では、凹部２２は、図１、２、４、６、７に示されるような、第１凹部２３を含んでいる。第１凹部２３は、図２、４、６、７に示されるような、第１壁面２１に対して軸方向の下流側に位置し、第１壁面２１と平行な方向に沿って延在する第２壁面２３ａ（径方向壁面）と、一端部が第２壁面２３ａの径方向内側端部に接続されるとともに、他端部が第１壁面２１の径方向外側端部に接続される第３壁面２３ｂ（軸方向壁面）と、を有している。つまり、第２壁面２３ａは、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂに対して軸方向の下流側に位置し、径方向に沿って延在し、第３壁面２３ｂは、一端部から他端部に向かって径方向に対して交差する方向に延在する。
【００４０】
そして、第１凹部２３は、図２、４、６、７に示されるような、一端部が第２壁面２３ａの径方向外側端部に接続されるとともに、他端部がケーシング２０の外周壁面２０ａの一端部に接続される第４壁面２３ｃをさらに有している。幾つかの実施形態では、第４壁面２３ｃの他端部は、図２、４、６に示されるように、軸方向に沿った断面内において外周壁面２０ａの一端部に直線状に連続するように接続されている。また、他の幾つかの実施形態では、第４壁面２３ｃの他端部は、図７に示されるように、外周壁面２０ａの一端部との間に段差を有して接続されている。なお、図２、４、６においては説明の便宜上、外周壁面２０ａと第４壁面２３ｃとの間を二点鎖線により区切っているが、外周壁面２０ａと第４壁面２３ｃとは一体的に設けられていてもよい。
【００４１】
上記の構成によれば、第１凹部２３は、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂの軸方向の下流側に径方向に沿って延在する第２壁面２３ａと、一端部が第２壁面２３ａの径方向内側端部に接続されるとともに一端部から他端部に向かって径方向に対して交差する方向に延在する第３壁面２３ｂと、を有している。このような第３壁面２３ｂは、第２壁面２３ａに沿って上流側に向かって流れる逆流Ｆｃを、そのまま上流側に流れないように案内することができるので、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制できる。
【００４２】
幾つかの実施形態では、第３壁面２３ｂは、図１、２、６、７に示されるように、軸方向に沿うように設けられる。
【００４３】
より詳細には、第３壁面２３ｂは、図２、６に示されるように、軸方向に沿った断面内において、第２壁面２３ａに対して直角になるように、第２壁面２３ａの径方向内側端部から折れ曲がるように形成されている。
【００４４】
上記の構成によれば、第３壁面２３ｂは、軸方向に沿うように設けられるので、第２壁面２３ａに沿って上流側に向かって流れる逆流Ｆｃを、そのまま上流側に流れないように案内することができ、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制できる。
【００４５】
また、他の幾つかの実施形態では、第３壁面２３ｂは、図４に示されるように、一端部が他端部よりも径方向の内側に配置される。
【００４６】
より詳細には、第３壁面２３ｂは、図４に示されるように、軸方向に沿った断面内において、第２壁面２３ａに対して鋭角になるように、第２壁面２３ａの径方向内側端部から折れ曲がるように形成されている。
【００４７】
上記の構成によれば、第３壁面２３ｂは、第２壁面２３ａの径方向内側端部に接続される一端部が、他端部よりも径方向の内側に配置されるので、第１壁面２１の軸方向に沿うように設けられるのと比べて、第２壁面２３ａに沿って上流側に向かって流れる逆流Ｆｃを、上流側に流れないようにより効率的に案内することができ、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離をより効率的に抑制できる。
【００４８】
幾つかの実施形態では、凹部２２は、図５に示されるような、第２凹部２４を含んでいる。第２凹部２４は、図５に示されるような、第１壁面２１に対して軸方向の下流側に位置し、湾曲形状を有する湾曲壁面２４ａを有している。
【００４９】
より詳細には、幾つかの実施形態では、第２凹部２４は、図５に示されるように、軸方向に沿った断面内において、湾曲壁面２４ａの内周部側に位置する下端部が第１壁面２１の径方向外側端部に直交するように接続されるとともに、湾曲壁面２４ａの外周部側に位置する上端部が外周壁面２０ａの一端部に直線状に連続するように接続されている。なお、図５においては説明の便宜上、外周壁面２０ａと湾曲壁面２４ａとの間を二点鎖線により区切っているが、外周壁面２０ａと湾曲壁面２４ａとは一体的に設けられていてもよい。また、他の幾つかの実施形態では、第２凹部２４は、一部に湾曲形状を有する湾曲壁面２４ａを有している。そして、第２凹部２４は、湾曲壁面２４ａの他に、上述した第１壁面２１に接続される第３壁面２３ｂや、上述した外周壁面２０ａに接続される第４壁面２３ｃを含み、湾曲壁面２４ａは第３壁面２３ｂや第４壁面２３ｃに接続されている。
【００５０】
上記の構成によれば、第２凹部２４は、第１壁面２１の軸方向の下流側に湾曲形状を有する湾曲壁面２４ａを有している。第２凹部２４の湾曲壁面２４ａは、湾曲壁面２４ａに沿って流れる逆流Ｆｃを、上流側に流れないように案内することができるので、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制できる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、凹部２２は、図６、７に示されるような、排気室１４内の蒸気が排出される排気室出口１３とは反対側に設けられる。
【００５２】
より詳細には、上述した幾つかの実施形態における凹部２２は、図１、２、４、５に示されるように、環状に形成されていたが、本実施形態における凹部２２は、図６、７に示されるような、一部の周方向範囲に設けられる円弧状（図７では半環状）に形成されており、排気室１４内の蒸気が排出される排気室出口１３とは反対側にのみ設けられている。なお、幾つかの実施形態では、凹部２２は、図７に示されるように、円弧状の端部（同図中下端）から中央部（同図中上端）に向かうにつれて凹部２２の深さ寸法が大きくなるように形成されている。第１凹部２３の深さ寸法は、第３壁面２３ｂ及び第４壁面２３ｃの長さ寸法により定まる。このため、第１凹部２３の第３壁面２３ｂ及び第４壁面２３ｃの長さ寸法は、円弧状の端部から中央部に向かうにつれて大きく形成されている。
【００５３】
上記の構成によれば、凹部２２は、排気室１４の蒸気が排出される排気室出口１３とは反対側に設けられる。ここで、排気室１４の蒸気が排出される排気室出口１３が設けられる側は、ケーシング２０の外周壁面２０ａが存在する反対側とは異なり、蒸気がケーシング２０の外周壁面２０ａに突き当たって折り返す必要がないので、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離が生じにくい。このため、ケーシング２０の外周壁面２０ａが存在する反対側に凹部２２を設けることで、該反対側においてケーシング２０の外周壁面２０ａに突き当たって折り返す逆流Ｆｃが、凹部２２により案内される。したがって、逆流Ｆｃがベアリングコーン１６の位置する上流側に流れることを抑制でき、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制できる。
【００５４】
幾つかの実施形態では、排気室１４は、図６に示されるような、凹部２２の内周部から径方向の外側に向かって延在する第１循環流ガイド２５をさらに備えている。
【００５５】
第１循環流ガイド２５は、図６に示されるように、第１凹部２３の内周部に位置する第３壁面２３ｂに一端部が接続されるとともに、他端部が径方向の外側（同図中上側）に向かって延在している。そして、第１循環流ガイド２５は、第１壁面２１に対して傾斜するように設けられている。なお、第１循環流ガイド２５は、第２凹部２４の内周部に一端部が接続されていてもよく、第１壁面２１の径方向外側端部近傍に一端部が接続されていてもよい。
【００５６】
上記の構成によれば、第１循環流ガイド２５は、凹部２２に沿って流れる逆流Ｆｃを上流側に流れないように案内することができるので、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制できる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、排気室１４は、図６に示されるような、凹部２２の外周部から径方向の内側に向かって延在する第２循環流ガイド２６をさらに備えている。
【００５８】
第２循環流ガイド２６は、図６に示されるように、第１凹部２３の外周部に位置する第４壁面２３ｃに一端部が接続されるとともに、他端部が径方向の内側（同図中下側）に向かって延在している。そして、第２循環流ガイド２６は、第１壁面２１に対して傾斜するように設けられている。なお、第２循環流ガイド２６は、第２凹部２４の外周部に一端部が接続されていてもよく、外周壁面２０ａの凹部２２に接続される一端部側近傍に一端部が接続されていてもよい。
【００５９】
上記の構成によれば、第２循環流ガイド２６は、凹部２２に沿って流れる逆流Ｆｃが循環するように案内することができるので、逆流Ｆｃが上流側に流れることを抑制でき、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制できる。
【００６０】
また、他の幾つかの実施形態では、蒸気タービン１は、上述した各々の実施形態（図１〜図７参照）のいずれか一つに記載された構成を有する排気室１４を備えている。また、蒸気タービン１は、図１、２、４〜６に示されるような、排気室１４の上流側に設けられる動翼８と、同じく排気室１４の上流側に設けられる静翼９と、を備えている。
【００６１】
上記の構成によれば、蒸気タービン１は、上述した各々の実施形態（図１〜図７参照）のいずれか一つに記載された構成を有する排気室１４を備えているので、排気室１４内における流体損失を低減することができ、蒸気タービン１の効率を向上させることができる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、蒸気タービン１は、図６に示されるような、排気室１４から排出された排気を凝縮するための復水器２７をさらに備えている。そして、排気室１４の第１壁面２１は、復水器２７の壁面と一致する。つまり、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂの軸方向における位置が、復水器２７の壁面と一致する。
【００６３】
復水器２７は、図６に示されるように、軸方向に沿って延在する複数の冷却管２７ａと、冷却管２７ａの長さ途中に互いに間隔をおいて配置されて複数の冷却管２７ａを支持する支持部材２７ｂと、を有している。そして、復水器２７は、複数の冷却管２７ａにより排気室１４から排出された排気を凝縮するものである。
【００６４】
上記の構成によれば、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂの軸方向における位置が、復水器２７の壁面と一致するので、排気室出口１３が設けられる側のベアリングコーン１６に沿うように下流側に流れる蒸気（排気）は、そのまま蒸気を凝縮するための復水器２７内に案内される。このため、排気室１４内における流体損失を低減することができ、蒸気タービン１の効率を向上させることができる。
【００６５】
上述した幾つかの実施形態では、ケーシング２０は、第１壁面２１及び凹部２２を含んでいたが、凹部２２のみを含んでいれば、上述した効果と同様の効果を奏する。
【００６６】
図９は、本発明の他の一実施形態に係る蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った概略断面図であって、第１壁面を含まないケーシングを説明するための図である。図９に示されるように、ケーシング４０は、ケーシング２０とは上述した第１壁面２１を含まない点において異なるものである。以下、排気室１４の各構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略し、ケーシング４０の特徴的な構成を中心に説明する。
【００６７】
幾つかの実施形態では、図９に示されるように、ケーシング４０は、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂの径方向外側において、少なくとも一部の周方向範囲に設けられる凹部４１であって、下流端Ｐｂに対して軸方向の下流側に凹んでいる凹部４１を含んでいる。図９に示される実施形態では、ケーシング４０は、上述したベアリングコーン１６と、ベアリングコーン１６及びフローガイド１９に対して径方向（図９中上下方向）の外側に位置し、軸方向（図９中左右方向）に沿って延在する外周壁面４０ａと、をさらに含んでいる。なお、ケーシング４０は、ケーシング２０と同様に蒸気タービン１の外側ケーシング１２の少なくとも一部を形成するものであってもよい。
【００６８】
上記の構成によれば、凹部４１を含むケーシング４０を備える蒸気タービン１の排気室１４は、例えば低負荷運転時のような、蒸気がフローガイド１９側に偏流してベアリングコーン１６側で逆流Ｆｃが生じる場合であっても、凹部４１により逆流Ｆｃが案内されるので、逆流Ｆｃがベアリングコーン１６の位置する上流側に流れることを抑制でき、逆流Ｆｃを含む循環流が循環する循環領域Ａｃが、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂより上流側に広がるのを低減することができる。このため、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制でき、かつ、排気室１４内の実効的な排気面積が小さくなるのを抑制できるので、排気室１４内での蒸気の圧力回復量を向上させることができる。したがって、排気室１４内における流体損失を低減することができ、蒸気タービン１の効率を向上させることができる。
【００６９】
幾つかの実施形態では、図９に示されるように、凹部４１は、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂに対して軸方向の下流側に位置し、径方向に沿って延在する第２壁面４１ａ（径方向壁面）と、一端部が第２壁面４１ａの径方向内側端部に接続される第３壁面４１ｂ（軸方向壁面）であって、一端部から他端部に向かって径方向に対して交差する方向に延在する第３壁面４１ｂと、有している。図９に示される実施形態では、第３壁面４１ｂは軸方向に沿って延在しているが、他の実施形態では、第３壁面４１ｂは軸方向に対して傾斜する方向に沿って延在し、第３壁面４１ｂの一端部が他端部よりも径方向の外側又は内側に位置していてもよい。また、図９に示される実施形態では、凹部４１の径方向内側端部、すなわち第３壁面４１ｂの他端部が、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂに接続されている。
【００７０】
図９に示される実施形態では、凹部４１は環状に形成されている。そして、凹部４１は、一部の周方向範囲に設けられる第４壁面４１ｃをさらに有している。第４壁面４１ｃは、排気室１４内の蒸気が排出される排気室出口１３とは反対側に設けられており、一端部が第２壁面４１ａの径方向外側端部に接続されるとともに、他端部がケーシング４０の外周壁面４０ａの一端部に接続されている。なお、図９においては説明の便宜上、外周壁面４０ａと第４壁面４１ｃとの間を二点鎖線により区切っているが、外周壁面４０ａと第４壁面４１ｃとは一体的に設けられていてもよい。
【００７１】
また、図９に示される実施形態における第２壁面４１ａは、軸方向における位置が復水器２７の壁面（図６参照）と一致してもよい。より詳細には、例えば図２、４に示される実施形態では、排気室出口１３が設けられる側において、第２壁面２３ａは、第４壁面２３ｃの一端部と接続される部分が径方向外側端部になっている。つまり、第４壁面２３ｃに接続される部分よりも排気室出口１３側に向かって延在していない。代わりに、第４壁面２３ｃの他端部に接続される第１壁面２１が、第４壁面２３ｃと接続される部分よりも排気室出口１３側に向かって延在している。これに対して、図９に示される実施形態では、排気室出口１３が設けられる側において、第２壁面４１ａは、図２、４に示されるような第４壁面２３ｃに接続されておらず、排気室出口１３側に向かって延在している。そして、第２壁面４１ａの径方向外側端部は、復水器２７の壁面の一端部（径方向内側端部）に直線状に連続するように接続されている。第２壁面４１ａと復水器２７の壁面との間に段差がなく面一になっている。
【００７２】
上記の構成によれば、凹部４１は、ベアリングコーン１６の下流端Ｐｂの軸方向の下流側に径方向に沿って延在する第２壁面４１ａと、一端部が第２壁面４１ａの径方向内側端部に接続されるとともに、一端部から他端部に向かって径方向に対して交差する方向に延在する第３壁面４１ｂと、を有している。このような第３壁面４１ｂは、第２壁面４１ａに沿って上流側に向かって流れる逆流Ｆｃを、そのまま上流側に流れないように案内することができるので、蒸気のベアリングコーン１６側での剥離を抑制できる。
【００７３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【００７４】
１      蒸気タービン
２      ロータ
３      蒸気入口
６      軸受部
８      動翼
８Ａ    最終段動翼
９      静翼
１０    内側ケーシング
１１    排気室入口
１２    外側ケーシング
１３    排気室出口
１４    排気室
１６    ベアリングコーン
１７    最終段翼出口
１８    ディフューザ通路
１９    フローガイド
２０    ケーシング
２０ａ    外周壁面
２１      第１壁面
２２      凹部
２３        第１凹部
２３ａ        第２壁面
２３ｂ        第３壁面
２３ｃ        第４壁面
２４        第２凹部
２４ａ        湾曲壁面
２５      第１循環流ガイド
２６      第２循環流ガイド
２７      復水器
２７ａ      冷却管
２７ｂ      支持部材
２９    排気室
３０    ケーシング
３０ａ    外周壁面
３１      第１壁面
４０    ケーシング
４０ａ    外周壁面
４１      凹部
４１ａ      第２壁面
４１ｂ      第３壁面
４１ｃ      第４壁面
Ａｃ    循環領域
Ｆｃ    逆流
Ｆｓ    蒸気流れ
Ｈ      水平線
Ｏ      中心軸
Ｐｂ    ベアリングコーンの下流端
【図１】
0006783924.tif 000002
【図２】
0006783924.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006783924.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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