(57)【要約】【課題】タービン排気下方排出型のタービン排気室を、運転中に発生する旋回流を抑制しつつ、圧力損失を従来よりもより一層少なくしてタービン性能を向上させる蒸気タービンを提供する。【解決手段】本発明に係る蒸気タービンは、内部ケーシング３７に収容するタービンロータ２１の中心点を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬに沿い、かつタービン排気室側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対して偏位させた。【選択図】  図１
2004150357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシングを介して前記内部ケーシングの入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させたことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させたタービンロータは、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に位置させた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】
タービン排気室正面側から見て、タービン排気切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させたタービンロータは、前記タービン排気室側切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に偏位させた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】
外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に位置させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に直交するタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って湾曲面に形成した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】
湾曲面に形成した外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対する右側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定したことを特徴とする請求項４記載の蒸気タービン。
【請求項６】
タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対する右側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定した外部ケーシング上半部は、前記角度３０°からタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って単調増加の曲率半径で湾曲面に形成した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】
外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に位置させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に直交するタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って湾曲面に形成した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】
湾曲面に形成した外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対する左側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定したことを特徴とする請求項７記載の蒸気タービン。
【請求項９】
タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシングの縦断面中心線に対する左側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定した外部ケーシング上半部は、前記角度３０°からタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って単調増加の曲率半径で湾曲面に形成したことを特徴とする請求項８記載の蒸気タービン。
【請求項１０】
タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、前記タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシング上半部を介して前記内部ケーシング上半部の入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に偏位させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、前記外部ケーシング上半部の左側部分を外側に向って膨出状の湾曲面に形成したことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１１】
タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、前記タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシング上半部を介して前記内部ケーシング上半部の入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に偏位させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、前記外部ケーシング上半部の右側部分を外側に向って膨出状の湾曲面に形成したことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１２】
タービン排気室は、タービン最終段落との間にディフューザを備えるとともに、このディフューザの開口面積を外部ケーシング上半部側よりも外部ケーシング下半部側をより大きく形成したことを特徴とする請求項１，１０または１１記載の蒸気タービン。
【請求項１３】
タービン排気室は、タービン最終段落との間にディフューザを備えるとともに、このディフューザの軸方向の距離を、外部ケーシング上半部側で短く、外部ケーシング下半部側で長く設定したことを特徴とする請求項１，１０または１１記載の蒸気タービン。
【請求項１４】
蒸気入口管は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に傾斜させて内部ケーシング上半部に接続したことを特徴とする請求項１，１０または１１記載の蒸気タービン。
【請求項１５】
蒸気入口管は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に傾斜させて内部ケーシング上半部に接続したことを特徴とする請求項１，１０または１１記載の蒸気タービン。
【請求項１６】
タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、前記タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシング上半部を介して前記内部ケーシング上半部の入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させる一方、前記タービンケーシングのタービンケーシング横断面中心線を境に、一方の側の前記外部ケーシング上半部の軸方向の長さを、他方の側の前記外部ケーシング上半部の軸方向長よりも長く設定したことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１７】
タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシングを介して前記内部ケーシングの入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させるとともに、前記タービン排気室の出口側に複数の補強部材を備えたことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１８】
複数の補強部材のうち、一つは、タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線の延長線上におけるタービン排気室の出口側に設けたことを特徴とする請求項１７記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンに係り、特に、膨張仕事を終えたタービン排気を下方（底部）から復水器に排出させる下方（底部）排出型のタービン排気室を備えた蒸気タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の火力発電所等に適用される蒸気タービンでは、性能向上の強化が見直されており、その一つにタービン排気室がある。
【０００３】
このタービン排気室は、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器に案内するものであり、その構成として図９、図１０、図１４および図１５に示すものがある。
【０００４】
なお、図９は、例示として対向流（ダブルフロー）タイプの蒸気タービンの縦断面図であり、図１０は、図９に示すタービン排気室の部分拡大図であり、図１４は、図９に示す蒸気入口管（クロスオーバ管）側から切断した蒸気タービンの横方向切断断面図であり、図１５は、図９に示すタービン排気室側から切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図である。
【０００５】
従来の、例えば対向流タイプの蒸気タービンは、図９および図１４に示すように、タービンケーシング横断面（タービンロータ軸長方向）中心線ＨＤＣＬを境にタービンケーシング１を二分割構造にする外部ケーシング上半部１ａ１および内部ケーシング上半部１１ｂ１と、外部タービンケーシング下半部１ａ２および内部ケーシング下半部１ｂ２とを備えた、いわゆる二重タービンケーシングになっている。
【０００６】
二重タービンケーシング構造の蒸気タービンは、タービンケーシング縦断面（タービンケーシング横断面中心線ＨＤＣＬに直交する方向）中心線ＶＤＣＬの頂部側に位置する蒸気入口管２に連接する蒸気入口部３とを備えるとともに、この蒸気入口部３からタービンケーシング横断面中心線ＨＤＣＬに沿ってタービンロータ４を配置し、タービンロータ４と内部ケーシング上半部１ｂ１および内部ケーシング下半部１ｂ２との間に蒸気が左右に分流する対向流形式の蒸気通路５ａ，５ｂを形成している。
【０００７】
対向流形式の蒸気通路５ａ，５ｂには、タービンロータ４の周方向に沿って環状列に配置するタービンノズル６とタービン動翼７とをペアとするタービン段落８がタービンロータ４の軸長方向に沿い複数段に亘って設けられている。
【０００８】
なお、複数段に亘って設けられたタービン段落８のうち、タービンノズル６ａ１とタービン動翼７ａ１とをペアとする最初の部分をタービン初段落１７と称し、またタービンノズル６ａ２とタービン動翼７ａ２とをペアとする最終の部分をタービン最終段落９と称する。
【０００９】
タービン最終段落９は、出口側の頂部に設けたチップフローガイド１０とその根元部に設けたルートフローガイド１１との下流側にタービン排気通路１５として使用される曲面拡開状に形成するディフューザ１５ａを備えるとともに、タービンロータ４を軸支する軸受１２を覆設するベアリングコーン１３を備え、タービン排気１４の出口として形成するタービン排気室１８に連通している。
【００１０】
タービン排気通路１５として形成されるディフューザ１５ａは、図１０に示すように、タービン排気１４を減速して静圧を回復させるものであり、静圧を回復させるために面積比Ａ２／Ａ１（ディフューザ１５ａの環状出口面積Ａ２とタービン最終段落９の環状出口面積Ａ１との面積比）を大きくしている。
【００１１】
しかし、面積比Ａ２／Ａ１を大きくすると、ディフューザ１５ａは、タービン排気１４の流れに剥離が発生し、静圧の回復が妨げられるので、ディフューザ長さＬＤと面積比Ａ２／Ａ１とを基にした制約関係からを許される最大限の範囲内で面積比Ａ２／Ａ１を確保し、効果的な静圧の回復を図っている。
【００１２】
一方、ディフューザ１５ａの出口に連通するタービン排気室１８は、図１５に示すように、ディフューザ１５ａから出るタービン排気１４の圧力損失をより一層少なくさせるために容積をより大きく確保し、タービン最終段落９で膨張仕事を終え、ディフューザ１５ａを出たタービン排気１４の静圧を回復させた後、仕切り部材１６を介して局所集中のないように復水器（図示せず）に供給している。
【００１３】
なお、図１５中、タービンロータ４を囲う破線で示す符号１７は、タービン初段落の外径線である。
【００１４】
また、タービン排気室１８の正面側から見て、タービンロータ４の中心線Ｏ１を通る縦線ＥＯＶＬは、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線であり、さらに縦線ＥＯＶＬと重複する縦線ＥＩＶＬは、タービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線である。
【００１５】
また、タービン排気室１８の正面側から見て、タービンロータ４の中心線Ｏ１を通る横線ＥＯＣＬは、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線であり、さらに横線ＥＯＣＬと重複する横線ＥＩＣＬは、タービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線である。
【００１６】
また、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬおよびタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＩＣＬのそれぞれは、タービン外部ケーシング１ａを外部ケーシング上半部１ａ１と外部ケーシング下半部１ａ２とに二分割し、さらにタービン内部ケーシング１ｂを内部ケーシング上半部１ｂ１と内部ケーシング下半部１ｂ２とに二分割している。
【００１７】
このような構成を備える蒸気タービンにおいて、蒸気入口管２から蒸気入口部３に供給される蒸気は、タービンロータ４の軸長方向に沿って多段に配置されるタービン段落８で膨張仕事をして動力を発生する。
【００１８】
タービン最終段落９で膨張仕事を終えたタービン排気１４は、ディフューザ１５ａを転向し、仕切り部材１６を介して復水器に供給される。
【００１９】
このように蒸気入口部３からタービン最終段落９までの間に流れる蒸気の持つ熱エネルギが動力に変換されるものの、この間、蒸気タービンには、多くのタービン内部損失が発生している。
【００２０】
蒸気タービンのタービン内部損失には、翼の形状に起因する翼型損失、翼列間を蒸気が通過する際に発生する二次流れ損失、回転部と静止部との間から漏れる蒸気漏洩損失、膨張仕事中に発生する蒸気の湿り損失、蒸気入口管等から発生する管路損失、ディフューザからタービン排気室を経て復水器に流れるタービン排気に発生するタービン排気損失等がある。
【００２１】
これらの損失の中で、タービン排気損失は、全タービン内部損失の１０％〜２０％と非常に大きな割合を占めている。
【００２２】
タービン排気損失を少なくさせる発明として、例えば、特開昭５８−１４４６１０号公報（特許文献１参照）や特開平１１−２００８１４号公報（特許文献２参照）等数多く提案されているが、完成の域には達しておらず、幾つかの問題が残されている。
【００２３】
タービン排気損失を如何にしてより一層少なくするかは、エネルギ資源の有効活用になり、ひいてはＣＯ２排出量等の環境汚染物質の削減に寄与するだけに、現在、研究開発が進められているものの、模索の段階である。
【００２４】
【特許文献１】
特開昭５８−１４４６１０号公報
【００２５】
【特許文献２】
特開平１１−２００８１４号公報
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、タービン排気損失には、図１２（ａ）で示されるリービング損失、図１２（ｂ）で示されるフード損失、図１２（ｃ）で示される環状面積制限損失、図１２（ｄ）で示されるターンナップ損失等がある。
【００２７】
リービング損失は、タービン最終段落９のタービン動翼７ａから出る蒸気の持つ運動エネルギである。タービン最終段落９の出口は、もはや蒸気の膨張仕事を終えているから、全て無効になる損失である。このときの速度三角形は、図１１に示すベクトル線図になっている。
【００２８】
図１１中、Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３，…は蒸気の軸流速度、Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ３３，…はタービン動翼７ａ２の出口における蒸気の相対流出速度、Ｕはタービンロータ４の周速度、Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，…は蒸気の絶対流出速度である。
【００２９】
蒸気の絶対流出速度が大きくなるほど、リービング損失は大きくなっている。
【００３０】
なお、上述の符号中、添字は、運転状態、例えば負荷（出力）の変動に伴って大小変化することを示すもので、特にタービン最終段落９における軸流速度Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ３３，…は、復水器の真空度の高低如何によって大きく左右され、真空度が良い（水銀水柱の数字が低い）程、大きく、逆に真空度が悪い（水銀水柱の数字が高い）程、小さくなっている。
【００３１】
定格運転時、タービンロータ４の回転数は、一定であるから、タービンロータ４の周速度は一定である。この場合、速度三角形は、軸流速度Ｖａ１，Ｖａ２，Ｖａ３，…が大きくなるに従い添字１（流量小）から添字５（流量大）の方向に変化する。このとき、タービン最終段落９のタービン動翼７ａ２から出る蒸気の絶対流出流れは、絶対流出速度と旋回角度が変化する。
【００３２】
タービンロータ４の軸方向と、蒸気の絶対流出流れとがなす角度を旋回角δとし、例えば添字４の位置を設計点とするとき、添字４の位置のときの軸流速度よりも大きい軸流速度Ｗ３５の場合、旋回角δはタービンロータ４の回転方向と逆向きになり、蒸気の絶対流出速度Ｃ３５も設計点における蒸気の絶対流出速度Ｃ３４よりも大きくなる。
【００３３】
逆に、軸流速度が、例えば設計点の添字４の位置から添字３の位置に移動して小さくなると、この添字３の位置において旋回角δがゼロになってタービン排気１４が軸流排気になり、蒸気の絶対流出速度Ｃ３３も設計点における蒸気の絶対流出速度Ｃ３４よりも小さくなる。
【００３４】
さらに、軸流速度が添字３の位置から添字２の位置に移動すると、蒸気の絶対流出速度Ｃ３２は添字２の位置のとき、最も小さくなる。
【００３５】
しかし、添字２の位置のとき、タービン排気１４には、旋回角δが発生している。このときのタービン排気の旋回方向はタービンロータ４の回転方向と同じ方向になっている。
【００３６】
また、軸流速度が添字２の位置から添字１の位置に移動すると、旋回角δおよび蒸気の絶対流出速度Ｃ３１は添字２の位置のときよりも大きくなっている。
【００３７】
図１２（ａ）は、軸流速度が添字２の位置にあるとき、蒸気の絶対速度Ｃ３２が最小になっており、リービング損失が最も低くなっていることを示している。
【００３８】
タービン排気室１８は、設計にあたり、リービング損失を低くすることは無論であるが、リービング損失が最も低いとき、タービン排気１４に旋回流が発生しているので、タービン最終段落９の出口にディフューザ１５ａを設けてタービン排気１４の静圧を回復させている。
【００３９】
フード損失は、タービン排気室から復水器までに流れるタービン排気１４の圧力損失である。このフード損失は、タービン排気室の容積、形状等の大小に大きく依存している。
【００４０】
一般に、圧力損失は、タービン排気の流速の二乗で大きくなる。このため、タービン排気室は、許される範囲内で、極力、容積を大きくしてタービン排気の流速を低く抑えることが有効であるものの、容積の増加に対し、コストや建屋面積等に制約がある。フード損失も軸流速度、つまりタービン排気室を通過するタービン排気の体積流量の大小に依存しているので、軸流速度とフード損失とは、図１２（ｂ）に示す線図になっている。
【００４１】
また、復水器の真空度が良くなり、タービン段落における圧力比が増加してもタービン最終段落出口における軸流速度は、マッハ１を越えることができず、さらに圧力比を増加させても、その分、熱エネルギに変換されるだけであり、そのまま外部に捨てられる。
【００４２】
この損失は、環状面積制限損失と称され、軸流速度との関係が図１２（ｃ）に示す線図になっている。
【００４３】
ターンナップ損失は、タービン最終段落の圧力比が設計圧力比から大きく減少したとき、効率が大幅に低下し、タービン排気に逆流が生じる損失であり、軸流速度との関係が図１２（ｄ）に示すようになっている。
【００４４】
これら個々の損失を合計した全損失は、タービン排気損失と称している。
【００４５】
このタービン排気損失は、図１３に示すように、ゼロ側に向って凸状の二次曲線になっている。図１３に示す線図では、タービン排気損失の最小値Ｍを境に軸流速度Ｖａが増加する側で、リービング損失とフード損失とが大きく影響し、また軸流速度Ｖａが減少する側で、リービング損失とターンナップ損失とが大きく影響している。
【００４６】
また、タービン排気室は、蒸気タービン全体でも非常に大きなウエイトを占めているため、タービン排気損失を低減させるには、限られた設置面積の中から損失の少ない形状に設計することが必要とされる。
【００４７】
一方、蒸気タービンの運転状態を考察すると、図１３に示す線図から、タービン排気損失が最も低くなる軸流速度（タービンロータの軸長中心線に沿うタービン排気の速度）Ｖａを選択することがタービン性能の向上から有効である。
【００４８】
しかし、既に、図１１でも説明したように、リービング損失を最も低くするには、タービン排気を軸流速度Ｖａ２（絶対流出速度Ｃ３２）に設定することが好ましいことがわかっていても、この軸流速度Ｖａ２に設定すると、タービン排気には旋回流が発生しており、この旋回流を抑制してリービング損失を低くするタービン排気室の設計が必要とされる。
【００４９】
また、復水器の真空度は、設計前から予め定められるが、予め定められた真空度を基にタービン最終段落のタービン動翼等の設計を行うと、規格を外れた膨大な長翼になり、コストも膨大になる。
【００５０】
このため、従来の蒸気タービンは、タービン最終段落のタービン動翼等を予め設定される真空度如何に拘らず、前もって形状、寸法等をシリーズにして設計しておき、シリーズに設計したものの中から選択したり、あるいは部分負荷運転も考慮して計算上の流量よりもマージン（裕度）を加えてより多くの流量にし、その流量を設計流量としていた。
【００５１】
しかし、このような背景の下、タービン最終段落のタービン動翼等の形状寸法を選定していても、実際には、タービン最終段落から出るタービン排気は、旋回成分を持つ問題点が残されている。
【００５２】
従来、蒸気タービンは、タービン排気室の出口を、復水器に接続する関係から下向きのタービン排気下方（底部）排出型が多い。しかも、タービン排気室は、タービン最終段落を出たタービン排気を反転、転向させて下方（底部）の出口に向わせるため、タービンロータの中心点を基準にしたとき、回転方向側（時計方向側）、反回転方向側（反時計方向側）の双方のタービン排気通路に等量のタービン排気が流れるように流路を設計していた。つまり、従来のタービン排気室は、旋回流の影響が少ないとの前提の下、タービンロータの回転方向側、反回転方向側の双方に等量のタービン排気が流れるようにタービン排気流路を設計していた。
【００５３】
しかし、負荷（出力）は、常に変動しており、負荷の変動に対応してタービン排気には、タービンロータの回転方向側または反回転方向側のいずれかに旋回成分が出ている。このため、タービン排気室は、旋回成分に伴ってタービンロータの回転方向（反時計方向）側また反回転方向（時計方向）側のいずれか一方の側のタービン排気流路に流量がより多く流れ、種々の改良を加える試みを行っても圧力損失を低く抑えることができない問題を抱えていた。特に、タービン排気の流量がより多くなると、その傾向は著しい。
【００５４】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、タービン排気下方排出型のタービン排気室を、運転中に発生する旋回流があっても、圧力損失を従来よりもより一層少なくさせてタービン性能を向上させる蒸気タービンを提供することを目的とする。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシングを介して前記内部ケーシングの入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させたものである。
【００５６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させたタービンロータは、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に位置させたものである。
【００５７】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させたタービンロータは、前記タービン排気室側切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に偏位させたものである。
【００５８】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に位置させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に直交するタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って湾曲面に形成したものである。
【００５９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、湾曲面に形成した外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対する右側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定したものである。
【００６０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対する右側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定した外部ケーシング上半部は、前記角度３０°からタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って単調増加の曲率半径湾曲面に形成したものである。
【００６１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に位置させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に直交するタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って湾曲面に形成したものである。
【００６２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、湾曲面に形成した外部ケーシング上半部は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対する左側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定したものである。
【００６３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシングの縦断面中心線に対する左側部分の湾曲面の最小曲率半径位置をタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線から角度３０°に設定した外部ケーシング上半部は、前記角度３０°からタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線までを外側に向って単調増加の曲率半径で湾曲面に形成したものである。
【００６４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、前記タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシング上半部を介して前記内部ケーシング上半部の入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に偏位させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、前記外部ケーシング上半部の左側部分を外側に向って膨出状の湾曲面に形成したものである。
【００６５】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、前記タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシング上半部を介して前記内部ケーシング上半部の入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に偏位させるとともに、前記タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、前記外部ケーシング上半部の右側部分を外側に向って膨出状の湾曲面に形成したものである。
【００６６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、タービン排気室は、タービン最終段落との間にディフューザを備えるとともに、このディフューザの開口面積を外部ケーシング上半部側よりも外部ケーシング下半部側をより大きく形成したものである。
【００６７】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、タービン排気室は、タービン最終段落との間にディフューザを備えるとともに、このディフューザの軸方向の距離を、外部ケーシング上半部側で短く、外部ケーシング下半部側で長く設定したものである。
【００６８】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、蒸気入口管は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に傾斜させて内部ケーシング上半部に接続したものである。
【００６９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、蒸気入口管は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、左側部分に傾斜させて内部ケーシング上半部に接続したものである。
【００７０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載したように、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、前記タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシング上半部を介して前記内部ケーシング上半部の入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させる一方、前記タービンケーシングのタービンケーシング横断面中心線を境に、一方の側の前記外部ケーシング上半部の軸方向の長さを、他方の側の前記外部ケーシング上半部の軸方向長よりも長く設定したものである。
【００７１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載したように、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記外部ケーシングおよび前記内部ケーシングの端部側にタービン排気室を備え、タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線およびタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線のそれぞれを境に、前記外部ケーシングを外部ケーシング上半部と外部ケーシング下半部とに二分割するとともに、前記内部ケーシングを内部ケーシング上半部と内部ケーシング下半部とに二分割する一方、前記外部ケーシングを介して前記内部ケーシングの入口に接続する蒸気入口管を備えた蒸気タービンにおいて、前記タービン排気室正面側から見て、前記タービンロータをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、偏位させるとともに、前記タービン排気室の出口側に複数の補強部材を備えたものである。
【００７２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載したように、複数の補強部材のうち、一つは、タービン排気室正面側から見て、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線の延長線上におけるタービン排気室の出口側に設けたものである。
【００７３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００７４】
図１および図２は、本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態を示す断面図である。
【００７５】
なお、図１は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室を切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図であり、図２は、クロスオーバ管側から切断した蒸気タービンの横方向切断断面図である。
【００７６】
本実施形態に係る蒸気タービンは、例えば二重タービンケーシング構造の対向流（ダブルフロー）形式のものを適用対象とするもので、図２に示すように、タービンケーシング２０のタービンケーシング横断面（軸長方向）中心線ＨＳＣＬに沿ってタービンロータ２１を収容している。なお、タービンケーシング２０は、外部ケーシング３０と内部ケーシング３７とで構成されている。
【００７７】
また、蒸気タービンは、タービンロータ２１の両端部を軸受２２ａ，２２ｂで軸支させる一方、タービンロータ２１の中央の頂部側に設けた蒸気入口管２３の蒸気入口部２４をタービンケーシング２０の外部ケーシング３０を介して内部ケーシング３７に接続している。
【００７８】
また、蒸気タービンは、例えば、クロスオーバまたはクロスアンダー等の蒸気入口管２３の蒸気入口部２４を境に、タービンケーシング２０のタービンケーシング横断面中心線ＨＳＣＬの両外側に向ってタービンノズル２５とタービン動翼２６とをペアとするタービン段落２７を、タービン初段落２８からタービン最終段落２９に亘る複数段にしてタービンケーシング２０およびタービンロータ２１に設けている。
【００７９】
タービン初段落２８からタービン最終段落２９に亘って複数段に配置するタービン段落２７は、内部ケーシング３７で囲われ、タービン最終段落２９に向うに従って拡開状（スラント）の蒸気通路４１ａ，４１ｂを形成している。
【００８０】
タービン最終段落２９は、出口側の頂部に設けたチップフローガイド３４とその根元部に設けたルートフローガイド３３およびベアリングコーン３２等との間にタービン排気通路３５として使用する曲面拡開状に形成するディフューザ４０を備えるとともに、タービンロータ２１を軸支する軸受２２ａ，２２ｂを覆設するベアリングコーン３２を備え、タービン排気３６の出口として形成するタービン排気室３１に連通している。
【００８１】
ディフューザ４０の出口に連通するタービン排気室３１は、図１に示すように、タービン排気室正面側から見て外部ケーシング３０をタービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬで二分割する外部ケーシング上半部３８と外部ケーシング下半部３９とのそれぞれの内周側に形成される。
【００８２】
また、タービン排気室３１は、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬに沿い、かつタービン排気室正面側から見て、外部ケーシング上半部３８および外部ケーシング下半部３９のタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対して、右側部分に偏位（オフセット）させ、その左側部分のタービン排気室３１の空間容積を右側部分のタービン排気室３１の空間容積に較べてより一層広く確保している。
【００８３】
この場合、外部ケーシング上半部３８は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分のタービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬからタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬまでの範囲の間を、外側に向って凸状の湾曲面に形成している。なお、タービン排気室３１の正面側から見て、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通り、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬと重複する横線ＥＩＣＬは、内部ケーシング３７を、内部ケーシング上半部４２と内部ケーシング下半部４３とに二分割するタービン排気室切断内部ケーシング横断面中心線である。
【００８４】
このように、湾曲面に形成している外部ケーシング上半部３８の、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分は、最小曲率半径の位置を、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬから角度３０°の位置に設定している。
【００８５】
また、最小曲率半径の位置を、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬから角度３０°に設定した外部ケーシング上半部３８は、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬまでの湾曲面が不連続になってタービン排気３６の流れが変化しないように、外側に向って単調増加の曲率半径で湾曲面に形成している。
【００８６】
なお、外部ケーシング上半部３８のうち、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、左側部分は、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬからタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬまでの範囲の間を、少なくとも一つ以上の曲率半径を用い、外側に向って凸状の湾曲面に形成し、その右側部分と湾曲状の曲面が非対象にしている。
【００８７】
また、タービンロータ２１を囲う破線で示す符号２８は、タービン初段落の外径線である。
【００８８】
このような構成を備える蒸気タービンにおいて、蒸気入口管２３から蒸気入口部２４に供給される蒸気は、タービン初段落２８からタービン最終段落を通る間に膨張仕事をした後、タービン排気３６としてチップフローガイド３４およびベアリングコーン３２等とで形成するディフューザ４０を経てタービン排気室３１に流れる。
【００８９】
このとき、タービン排気３６の流量が比較的少ないと、タービン排気３６の旋回流の向きは、タービンロータ２１の回転方向（反時計方向）と同じ向きになっているので、ディフューザ４０からタービン排気室３１に流れるタービン排気３６のうち、タービン排気室正面側から見てタービン排気室３１の左側部分に流れる流量分が旋回力の影響を受け、その右側部分に流れる流量分に較べて相対的に多くなる。
【００９０】
しかし、本実施形態は、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬよりもタービン排気室正面側から見て右側部分に偏位させ、左側部分のタービン排気室３１の空間容積をより一層広く確保しているので、タービン排気３６の流速を下げ、圧力損失を低く抑えることができる。
【００９１】
このように、本実施形態は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室３１の左側部分の空間容積をより一層広く確保し、タービン排気３６の旋回流を考慮しつつ、圧力損失を低くさせ、仕切り部材４４を介してタービン排気３６をタービン排気室３１の下方（底部）から復水器に供給するので、タービン排気３６の安定流れを確保することができ、タービン性能を向上させることができる。
【００９２】
なお、本実施形態は、対向流（ダブルフロー）タイプの蒸気タービンを適用対象としているが、タービン排気室３１は、蒸気入口管２３の蒸気入口部２４を基点に左右対称位置（勝手違い位置）に配置させている。このため、両方のタービン排気室３１，３１に発生するタービン排気３６の旋回流は、タービン排気室３１，３１への流量が少ないとき、タービン排気室正面側から見て、ともに、左側部分のタービン排気室３１，３１により多く流れる。
【００９３】
本実施形態は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室３１，３１の左側部分の空間容積をより一層広く確保しているので、対向流形式の蒸気タービンでも、充分に静圧を回復させて圧力損失を低く抑えることができる。
【００９４】
また、本実施形態は、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬよりもタービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分に偏位させ、その左側部分のタービン排気室３１の空間容積をより一層広く確保させているが、この例に限らず、例えば、図３の第２実施形態で示すように、外部ケーシング上半部３８のうち、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、左側部分を二点鎖線で示す従来の湾曲面Ｐ１から実線で示す湾曲面Ｐ２に膨出させてタービン排気室３１をより一層広い空間容積にしてもよい。
【００９５】
図４は、本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示すもので、タービン排気室側から切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図である。なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【００９６】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービン排気３６の流量が多いと、タービン排気３６の旋回流の向きがタービンロータ２１の回転方向と逆の向き（時計方向）になり、ディフューザ４０からタービン排気室３１に流れるタービン排気３６のうち、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室３１の右側部分に流れる流量が旋回力の影響を受け、その左側部分に流れる流量に較べて相対的に多くなり、タービン排気３６の圧力損失が増加することを考慮したものである。
【００９７】
すなわち、タービン排気室３１は、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断方向中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬに沿い、かつタービン排気室正面側から見て、外部ケーシング上半部３８および外部ケーシング下半部３９のタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、左側部分に偏位（オフセット）させ、その右側部分の空間容積を左側部分の空間容積に較べてより一層広く確保させたものである。
【００９８】
この場合、外部ケーシング上半部３８は、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、左側部分のタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬからタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬまでの範囲の間を、外側に向って凸状の湾曲面に形成している。
【００９９】
このように、湾曲状に形成している外部ケーシング上半部３８の、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断方向中心線ＥＯＶＬに対し、左側部分は、第１実施形態と同様に、最小曲率半径の位置を、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬから角度３０°の位置に設定している。
【０１００】
また、最小曲率半径の位置を、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬから角度３０°に設定した外部ケーシング上半部３８は、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬまで湾曲面が不連続になってタービン排気３６の流れが変化しないように、外側に向って単調増加の曲率半径で湾曲面に形成している。
【０１０１】
なお、外部ケーシング上半部３８のうち、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分は、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬからタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬまでの範囲の間を、少なくとも一つ以上の曲率半径を用い、外側に向って凸状の湾曲面に形成し、その左側部分と湾曲状の曲面が非対称にしている。
【０１０２】
このように、本実施形態は、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬよりもタービン排気室正面側から見て左側部分に偏位させ、右側部分のタービン排気室３１の空間容積をより一層広く確保させているので、タービン排気３６の流速を下げ圧力損失を低く抑えることができる。
【０１０３】
なお、本実施形態は、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬよりもタービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬに対し、左側部分に偏位させ、その右側部分のタービン排気室３１の空間容積をより一層広く確保させているが、この例に限らず、例えば、図３で示した第２実施形態と同様に、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬをタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬより左側部分に偏位させたまま、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＣＬに対し、外部ケーシング上半部３８の右側部分を膨出状の湾曲面に形成し、タービン排気室３１をより広い空間容積にしてもよい。
【０１０４】
図５は、本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を示す縦断面図である。なお、図５中、（ａ）はタービン排気室の一部切欠部分縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すタービン排気室のＡ−Ａ矢視方向から見て切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図である。また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１０５】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬに沿い、かつタービン排気室正面側から見て、外部ケーシング上半部３８および外部ケーシング下半部３９のタービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分の位置に偏位（オフセット）させ、その左側部分の空間容積を、右側部分の空間容積に較べてより一層広く確保させるとともに、ベアリングコーン３２、ルートフローガイド３３、チップフローガイド３４等で形成される、例えばラッパ状のディフューザ４０の開口面積を、外部ケーシング上半部３８側に較べて外部ケーシング下半部３９側をより大きく形成しタービン排気３６のより多くの流量に対処させたものである。
【０１０６】
また、本実施形態は、図５（ａ）に示すように、タービン最終段落２９からチップフローガイド３４の出口端までの距離（長さ）に相当する、例えばラッパ状のディフューザ４０のうち、外部ケーシング上半部３８側のディフューザ４０の距離（長さ）を短くし、外部ケーシング下半部３９側のディフューザ４０の距離（長さ）を長くするとともに、外部ケーシング下半部３９側のディフューザ４０の開口面積を、外部ケーシング上半部３８側のディフューザ４０の開口面積よりも、より一層大きくしたものである。これは、外部ケーシング下半部３９側が外部ケーシング上半部３８側に較べてより多くのタービン排気３６が集まることを考慮したもので、外部ケーシング下半部３９側のディフューザ４０の開口面積を外部ケーシング上半部３８側の開口面積よりも、より一層大きくするとともに、外部ケーシング下半部３９側のディフューザ４０の距離（長さ）を長くすることにより多量のタービン排気の圧力損失を低く抑えるためである。
【０１０７】
このように、本実施形態は、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、タービン排気室正面側から見て右側部分に偏位させ、左側部分のタービン排気室３１の空間容積を広く確保させる一方、ディフューザ４０の開口面積を、外部ケーシング上半部３８に較べて外部ケーシング下半部３９をより大きく形成するとともに、外部ケーシング上半部３８側のディフューザ４０の距離（長さ）を短くし、外部ケーシング下半部３９側のディフューザ４０の距離（長さ）を長くしたので、外部ケーシング下半部３９側に、より多く集まるタービン排気を容易かつ良好に処理させ、圧力損失を低く抑えてタービン排気を安定流にさせることができる。
【０１０８】
図６は、本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を示すもので、タービン排気室側から切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図である。なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１０９】
本実施形態に係る蒸気タービンは、蒸気入口管２３の中心点Ｏ２とタービンロータ２１の中心点Ｏ１とを結ぶ蒸気入口管中心線ＣＯＣＬを、タービン排気室正面側から見て、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室側切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分および左側部分のうち（図では例示として右側部分のみ）、いずれか一方の側に位置させて蒸気入口管中心線ＣＯＣＬを傾斜させたものである。
【０１１０】
この蒸気入口管中心線ＣＯＣＬの傾斜は、タービンロータ２１の回転方向（反時計方向）とタービン排気３６の旋回流方向（反時計方向）とが同一方向になるタービン排気３６の流量が比較的少ないとき、タービン排気室正面側から見て、右側部分に設ける一方、タービンロータ２１の回転方向とタービン排気３６の旋回流方向とが逆向き方向になるタービン排気３６の流量が多いとき、タービン排気室正面側から見て、左側部分に設けたものである。
【０１１１】
一般に、タービン排気３６の圧力損失を低くさせるには、外部ケーシング上半部３８および外部ケーシング下半部３９内に形成されるタービン排気室３１の空間容積をより一層広くすることが有効である。
【０１１２】
しかし、蒸気入口管２３は、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬから高さＨ２の位置に設置すると、タービン排気室３１の空間容積をより広く確保することが難しい。
【０１１３】
また、外部ケーシング上半部３８のタービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬからの高さをＨ１とするとき、蒸気入口管２３の高さＨ２と外部ケーシング上半部３８の高さＨ１との差である（Ｈ２−Ｈ１）のクリアランス高さは、クレーン等の揚重機の能力や建屋の大きさ等から予め定められた制限値がある。
【０１１４】
本実施形態は、タービン排気室３１の空間容積の確保と、クリアランス高さの確保とを考慮したもので、蒸気入口管中心線ＣＯＣＬを、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、タービン排気室正面側から見て、右側部分側および左側部分側のうち、いずれか一方の側に位置させて蒸気入口管２３を傾斜させて内部ケーシング上半部４２に接続させたものである。
【０１１５】
このように、本実施形態は、蒸気入口管中心線ＣＯＣＬを、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、タービン排気室正面側から見て右側部分側および左側部分側のうち、いずれか一方の部分側に位置させて、蒸気入口管２３を蒸気入口管中心線ＣＯＣＬに対して傾斜させ、外部ケーシング上半部３８の曲率半径をより大きくし、これに伴ってタービン排気室３１の空間容積をより一層広く確保させたので、タービン排気３６の流速をより低くさせ、静圧を回復させ、圧力損失を低く抑えることができる。
【０１１６】
図７は、本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を示すもので、クロスオーバ管側で切断した蒸気タービンの横方向切断断面図である。なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付す。
【０１１７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、図１および図２で示したと同様に、タービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室側切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬに沿い、かつタービン排気室正面側から見て、タービン排気室側断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分および左側部分のいずれか一方の側に偏位（オフセット）させるとともに、図７に示すように、タービンロータ２１のタービンロータ軸長方向中心線ＨＳＣＬを境に、一方の側の外部ケーシング上半部３８の軸方向の長さをＬ１とし、他方の側の外部ケーシング上半部３８の軸方向の長さをＬ２とするとき、他方の側の外部ケーシング上半部３８の軸方向の長さＬ２を、一方の側の外部ケーシング上半部３８の軸方向の長さＬ１よりも長く（Ｌ２＞Ｌ１）設定したものである。
【０１１８】
このように、本実施形態はタービンロータ２１のタービンロータ軸長方向中心線ＨＳＣＬを境に、一方の側の外部ケーシング上半部３８の軸方向の長さＬ１よりも他方の側の外部ケーシング上半部３８の軸方向の長さＬ２を長くし、長くした分だけタービン排気室３１の空間容積を広く確保させたので、タービン排気３６の流速を低くして静圧を回復させ、圧力損失を低く抑えてタービン排気３６の流れの安定化を図ることができる。
【０１１９】
図８は、本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示すもので、タービン排気室側から切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図である。なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１２０】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービンロータ２１の中心点Ｏ１を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬを、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線ＥＯＣＬに沿い、かつタービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、右側部分および左側部分のいずれか一方の側に偏位（オフセット）させるとともに、タービン排気室正面から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、左側部分のタービン排気室３１の出口側に第１補強部材４５を設ける一方、タービン排紙気室正面側から見て、右側部分および左側部分のいずれか一方の側のタービン排気室側切断内部ケーシング縦断面中心線ＥＩＶＬの延長線上のタービン排気室３１の出口側に第２補強部材４６を設けたものである。
【０１２１】
このように、本実施形態は、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線ＥＯＶＬに対し、タービン排気室正面側から見て、左側部分および右側部分のそれぞれのタービン排気室３１の出口側に第１および第２補強部材４５，４６のそれぞれを設け、復水器（図示せず）に連通するタービン排気室の出口側の負圧に対する強度を強化したので、タービン排気３６の流れに伴う振動等に対しても充分に対処することができ、据付け時の位置決めにも利便性を持たせることができる。
【０１２２】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る蒸気タービンは、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線を、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線に沿い、かつタービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分または左側部分のうち、いずれか一方の側に偏位（オフセット）させ、外部ケーシング内に形成するタービン排気室の空間容積をより一層広く確保させたので、タービン排気の流速を低くさせ、圧力損失を低く抑えることができる。
【０１２３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、タービンロータの中心点を通るタービン排気室切断内部ケーシング縦断面中心線を、タービン排気室切断外部ケーシング横断面中心線に沿い、かつタービン排気室正面側から見て、タービン排気室側切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分に偏位（オフセット）させ、左側部分のタービン排気室の空間容積をより一層広く確保させる一方、ディフューザの開口面積を、外部ケーシング上半部に較べて外部ケーシング下半部よりもより大きく形成するとともに、外部ケーシング下半部側のディフューザの軸長方向の距離（長さ）を外部ケーシング上半部側のディフューザの軸方向の距離（長さ）よりもより長くさせたので、タービン排気を容易かつ良好に処理させ、圧力損失を低く抑えてタービン排気の流れを安定化させることができる。
【０１２４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、蒸気入口管中心線を、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室切断外部ケーシング縦断面中心線に対し、右側部分および左側部分のうち、いずれか一方の側に配置し、クロスオーバ管を傾斜させ、外部ケーシング上半部の曲率半径をより大きくし、これに伴ってタービン排気室の空間容積をより一層広く確保させる構成にしたので、タービン排気の流速をより低くさせ、圧力損失を低く抑えることができる。
【０１２５】
また、本発明に係る蒸気タービンは、タービンロータの軸方向中心線を境に、一方の側の外部ケーシング上半部の軸方向の長さよりも他方の側の外部ケーシング上半部の軸方向の長さを長くし、長くした分だけタービン排気室の空間容積を広く確保させたので、タービン排気の流速を低くして、圧力損失を低く抑えることができる。
【０１２６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、タービン排気室の出口側に補強部材を設けたので、外部ケーシング下半部の出口側の負圧に対しても充分に強度的に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態を示すもので、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室側を切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図。
【図２】本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態を示すもので、クロスオーバ管側から切断した蒸気タービンの横方向切断断面図。
【図３】本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態を示すもので、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室側を切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図。
【図４】本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示すもので、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室側を切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図。
【図５】本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を示すもので、（ａ）はタービン排気室の一部切欠部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示すタービン排気室側のＡ−Ａ矢視方向から見て切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図。
【図６】本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を示すもので、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室側を切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図。
【図７】本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を示すもので、蒸気入口管側から切断した蒸気タービンの横方向切断断面図。
【図８】本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示すもので、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室側を切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図。
【図９】従来の蒸気タービンを示す縦方向切断断面図。
【図１０】従来の蒸気タービンにおけるタービン排気室を示す一部切欠部分拡大縦断面図。
【図１１】タービン動翼から出る蒸気の速度三角形を示す線図。
【図１２】タービン排気室側から出るタービン排気のタービン排気損失を示す線図で、（ａ）はリービング損失を示す線図、（ｂ）はフード損失を示す線図、（ｃ）は環状面積制限損失を示す線図、（ｄ）はターンアップ損失を示す線図。
【図１３】軸流速度に対するタービン排気損失を示す線図。
【図１４】従来の蒸気タービンを示すもので、蒸気入口管側から切断した蒸気タービンの横方向切断断面図。
【図１５】従来の蒸気タービンを示すもので、タービン排気室正面側から見て、タービン排気室側を切断した蒸気タービンの縦方向切断断面図。
【符号の説明】
１  タービンケーシング
１ａ  外部ケーシング
１ａ１  外部ケーシング上半部
１ａ２  外部ケーシング下半部
１ｂ  内部ケーシング
１ｂ１  内部ケーシング上半部
１ｂ２  内部ケーシング下半部
２  蒸気入口管
３  蒸気入口部
４  タービンロータ
５ａ，５ｂ  蒸気通路
６，６ａ１，６ａ２  タービンノズル
７，７ａ１，７ａ２  タービン動翼
８  タービン段落
９  タービン最終段落
１０  チップフローガイド
１１  ルートフローガイド
１２  軸受
１３  ベアリングコーン
１４  タービン排気
１５  タービン排気通路
１５ａ  ディフューザ
１６  仕切り部材
１７  タービン初段落
１８  タービン排気室
２０  タービンケーシング
２１  タービンロータ
２２ａ，２２ｂ  軸受
２３  蒸気入口管
２４  蒸気入口部
２５  タービンノズル
２６  タービン動翼
２７  タービン段落
２８  タービン初段落
２９  タービン最終段落
３０  外部ケーシング
３１  タービン排気室
３２  ベアリングコーン
３３  ルートフローガイド
３４  チップフローガイド
３５  タービン排気通路
３６  タービン排気
３７  内部ケーシング
３８  外部ケーシング上半部
３９  外部ケーシング下半部
４０  ディフューザ
４１ａ，４１ｂ  蒸気通路
４２  内部ケーシング上半部
４３  内部ケーシング下半部
４４  仕切り部材
４５  第１補強部材
４６  第２補強部材
【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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【図１４】
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【図１５】
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