(57)【要約】【課題】  前進時において、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの側に流入することを防止することができ、後進用タービンにおける空転損失を防止することができる蒸気タービンを提供すること。【解決手段】  前進用タービン５と、後進用タービン６と、これらタービン５，６を収容するケーシング２０とを具備し、前記ケーシング２０の内部で、かつ、前記前進用タービン５と前記後進用タービン６との間に、復水器につながる排気室２８を備えた蒸気タービン２であって、前記排気室２８内に、前進時、前記前進用タービン５を通過した蒸気が、前記後進用タービン６の方へ流れ込もうとするのを阻害する流入防止部２９が設けられていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前進用タービンと、後進用タービンと、これらタービンを収容するケーシングとを具備し、
前記ケーシングの内部で、かつ、前記前進用タービンと前記後進用タービンとの間に、復水器につながる排気室を備えた蒸気タービンであって、
前記排気室内に、前進時、前記前進用タービンを通過した蒸気が、前記後進用タービンの方へ流れ込もうとするのを阻害する流入防止部が設けられていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
前記流入防止部が、前記前進用タービンの側から前記後進用タービンの側に向かって末拡がりとなるように形成されたフロー・ガイドを備えており、
前記フロー・ガイドは、前記前進用タービンを通過した蒸気が、その側壁外表面に沿って流れた後、前記復水器内に排出されるとともに、前記後進用タービンを通過した蒸気が、その側壁内表面に沿って流れた後、前記復水器内に排出されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記流入防止部が、前記前進用タービンの側に位置する排気室と、前記後進用タービンの側に位置する排気室とを仕切る仕切板を備えていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気タービンを具備してなることを特徴とする舶用蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン、特に、タービン・ロータを必要に応じて正・逆回転させることのできる蒸気タービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような蒸気タービンとしては、舶用蒸気タービンの低圧タービンとして用いられるものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】土居政吉、「舶用蒸気タービン講義」（増補版）、海文堂、昭和５９年４月１０日、ｐ１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
舶用蒸気タービンの低圧タービンとして用いられる蒸気タービンでは、前進用タービンと後進用タービンとの間に、復水器につながる排気室が設けられており、前進時には、前進用タービンを通過した蒸気が、この排気室を通って復水器に導かれ、後進時には、後進用タービンを通過した蒸気が、この排気室を通って復水器に導かれるようになっている。  しかし、蒸気消費の大半を占める前進時に、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの側へ流入してしまい、後進用タービンにおいて空転損失が生じてしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、前進時において、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの側に流入することを防止することができ、後進用タービンにおける空転損失を防止することができる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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による蒸気タービンは、前進用タービンと、後進用タービンと、これらタービンを収容するケーシングとを具備し、前記ケーシングの内部で、かつ、前記前進用タービンと前記後進用タービンとの間に、復水器につながる排気室を備えた蒸気タービンであって、前記排気室内に、前進時、前記前進用タービンを通過した蒸気が、前記後進用タービンの方へ流れ込もうとするのを阻害する流入防止部が設けられていることを特徴とする。
このような蒸気タービンによれば、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの方へ流れ込まないように（あるいは流れ込みにくく）なり、後進用タービンにおける空転損失が大幅に低減されることとなる。
【０００６】
また、前記流入防止部が、前記前進用タービンの側から前記後進用タービンの側に向かって末拡がりとなるように形成されたフロー・ガイドを備えており、前記フロー・ガイドは、前記前進用タービンを通過した蒸気が、その側壁外表面に沿って流れた後、前記復水器内に排出されるとともに、前記後進用タービンを通過した蒸気が、その側壁内表面に沿って流れた後、前記復水器内に排出されるように構成されているとさらに好適である。
このような蒸気タービンによれば、前進用タービンを通過した蒸気は、フロー・ガイドの側壁外表面に沿って流れた後、復水器内に排出されることとなり、後進用タービンを通過した蒸気は、フロー・ガイドの側壁内表面に沿って流れた後、復水器内に排出されることとなるので、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの方へ流れ込むことを防止することができるとともに、後進用タービン６による空転損失を大幅に低減させることができる。
また、フロー・ガイドの、前進用タービンを通過した蒸気をガイド（案内）する部分（すなわち、前進用タービンを通過した蒸気が、フロー・ガイドの側壁外表面に沿って流れる部分）を、できるだけ長く、かつ、滑らかに形成させることができるので、前進用タービンを通過した蒸気に対する静圧回復性能を向上させることができる。
【０００７】
さらに、前記流入防止部が、前記前進用タービンの側に位置する排気室と、前記後進用タービンの側に位置する排気室とを仕切る仕切板を備えようにすることもできる。
このような蒸気タービンによれば、前進用タービンを通過した蒸気は、前進用タービン５の側に位置する仕切板の表面に沿って流れた後、そのまま復水器内に排出されることとなるので、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの方へ流れ込むことを防止することができるとともに、後進用タービンによる空転損失を大幅に低減させることができる。
【０００８】
本発明による舶用蒸気タービンは、上記いずれかの蒸気タービンを具備していることとなる。
このような舶用蒸気タービンによれば、前進時において、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの側に流入することを防止することができ、後進用タービンにおける空転損失を防止することができるので、舶用蒸気タービン全体の性能および効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前進時において、前進用タービンを通過した蒸気が、後進用タービンの側に流入することを防止することができ、後進用タービンにおける空転損失を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による蒸気タービン（以下、「低圧タービン」という）の一実施形態について、図１および図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る低圧タービンの縦断面図であり、図３は、本発明による低圧タービンを具備した舶用蒸気タービンの概略全体斜視図である。
【００１１】
図３に示すように、舶用蒸気タービン１は、低圧タービン２と、高圧タービン３と、減速器４とを主たる要素として構成されたものである。
低圧タービン２は、前進用タービン５および後進用タービン６を、高圧タービン３は、前進用タービン７をそれぞれ具備している。
【００１２】
前進用タービン５，７または後進用タービン６には、図示しないボイラおよび過熱器により飽和温度以上に熱せられた過熱蒸気が流入するようになっている。前進用タービン５，７または後進用タービン６に流入した蒸気は、ノズル内を流動中に、その保有する熱エネルギが運動エネルギに変換され、高速流動の蒸気となる。この高速流動の蒸気は、タービン・ブレードに作用してタービン・ロータを回す。タービン・ロータの回転は、減速器４において減速され、スラスト軸８、中間軸（図示せず）、およびプロペラ軸（図示せず）を介してプロペラ（図示せず）に伝達されるようになっている。プロペラのスラストはスラスト軸受９から船体に伝わり、船を推進させることとなる。
【００１３】
舶用蒸気タービン１は、高圧タービン３と低圧タービン２とによって一基のタービンが形成されており、全出力のときに同じ出力が得られるようになっている。また、蒸気状態に最も適した回転数を使用して、一つのプロペラを回転させている。
高圧タービン３においては、高圧高温蒸気を用い、つとめて小型として、重量を軽減し、低圧タービン２においては、蒸気の容積が大きく圧力および温度の低い蒸気を用いるので、高圧タービン３よりも重量および形状はともに大きくなっている。また、低圧タービン２においては、蒸気の許すかぎり大気圧より低い排気圧力まで膨張させて、保有する熱エネルギをできるだけ利用し、復水器１０に排出するようにしている。
船は、出入港に際し、あるいは航海の途中急速に船を停止させる必要が生じたとき等、後進を必要とすることがある。このような場合は、後進用タービン６を用いてプロペラを逆回転させることとなる。
なお、図３における符号１１は、低圧タービン２の前進用タービン５に、高圧タービン３の前進用タービン７を通過した蒸気を導くためのクロス・アンダ・パイプであり、符号１２は、低圧タービン２の後進用タービン６に蒸気を導くための後進用蒸気入口管である。
【００１４】
つぎに、低圧タービン２ついて、図１を用いてさらに詳しく説明する。
低圧タービン２は、前進用タービン５と、後進用タービン６と、ケーシング２０とを主たる要素として構成されたものである。
前進用タービン５と後進用タービン６とは、一本のタービン・ロータ２１を介して連結されている。前進用タービン５は、このタービン・ロータ２１に設けられた複数枚（本実施形態では８枚）のディスク２２と、これらディスク２２の周縁部に取り付けられた複数枚のタービン・ブレード２３と、これらタービン・ブレード２３の上流側に配置されたノズル２４とを備えている。また、後進用タービン６は、タービン・ロータ２１に設けられた複数枚（本実施形態では２枚）のディスク２５と、これらディスク２５の周縁部に取り付けられた複数枚のタービン・ブレード２６と、これらタービン・ブレード２６の上流側またはタービン・ブレード２６とタービン・ブレード２６との間に配置されたノズル２７とを備えている。
【００１５】
ケーシング２０は、これら前進用タービン５および後進用タービン６を内部に収容するものであり、ケーシング２０の内部で、かつ、前進用タービン５と後進用タービン６との間には、排気室２８が形成されるようになっている。この排気室２８は、前述の復水器１０（図３参照）とつながっており、前進用タービン５または後進用タービン６を通って排気室２８に至った蒸気は、復水器１０内に導かれるようになっている。また、この排気室２８内には、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード（図１において最も右側に位置するタービンブレード）２３を通過した蒸気に対してディフューザの役目を果たすとともに、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気が、後進用タービン６の方へ流れ込まないように（あるいは流れ込みにくく）するためのフロー・ガイド（流入防止部）２９が設けられている。
【００１６】
フロー・ガイド２９は、前進用タービン５の側から後進用タービン６の側に向かって末拡がりとなるように形成された、断面視略円錐台形状を呈するコーン状の部材であり、後進用タービン６の蒸気出口側を覆うように配置されている。フロー・ガイド２９の側壁には、その周方向に沿って一定角度（例えば、鉛直上方を０度として右回り（あるいは左回り）に１３５度〜２２５度（または９０度〜２７０度））の範囲にわたって開口部３０が設けられており、後進用タービン６の最終段のタービン・ブレード（図１において最も左側に位置するタービンブレード）２６を通過した蒸気が、フロー・ガイド２９の内側から開口部３０を通って排気室２８に流出するようになっている。
フロー・ガイド２９は、その一端面（図１において左側に位置する頂面）が、前進用タービン５の最終段のディスク（図１において最も右側に位置するディスク）２２の下流側表面に沿って近接配置されているとともに、その他端部（図１において右側に位置する端部）の先端が、後進用タービン６の外側を取り囲むように形成されたケーシング２０の端部に取り付けられている。
【００１７】
このように構成された低圧タービン２では、クロス・アンダ・パイプ１１を介して高圧タービン３から低圧タービン２の蒸気入口３１に導かれた蒸気は、前進用タービン５のノズル２４およびタービン・ブレード２３を通過して排気室２８内に設けられたフロー・ガイド２９の外側に導かれ、フロー・ガイド２９の側壁外表面に沿って流れた後、復水器１０内に排出されるようになっている。このとき、タービン・ロータ２１は一方向に回転させられるようになっており、このタービン・ロータ２１の回転は、減速器４を介してスラスト軸８、中間軸、およびプロペラ軸に伝達され、プロペラ軸に取り付けられたプロペラは、一方向（船を前進させる方向）に回転させられることとなる。
一方、後進用蒸気入口管１２から後進用タービン６に導かれた蒸気は、後進用タービン６のノズル２７およびタービン・ブレード２６を通過して排気室２８内に設けられたフロー・ガイド２９の内側に導かれ、フロー・ガイド２９の側壁内表面に沿って流れた後に開口部３０を通ってフロー・ガイド２９の外側に導かれて（あるいは開口部３０から直接フロー・ガイド２９の外側に導かれて）、復水器１０内に排出されるようになっている。このとき、タービン・ロータ２１は他方向に回転させられるようになっており、このタービン・ロータ２１の回転は、減速器４を介してスラスト軸８、中間軸、およびプロペラ軸に伝達され、プロペラ軸に取り付けられたプロペラは、他方向（船を後進させる方向）に回転させられることとなる。
【００１８】
本実施形態による低圧タービン２によれば、前進用タービン５と後進用タービン６との間に位置する排気室２８に、前進用タービン５と後進用タービン６とを仕切るような形で配置されたフロー・ガイド２９が設けられており、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気は、この排気室２８内に設けられたフロー・ガイド２９の側壁外表面に沿って流れた後、復水器１０内に排出されるようになっているので、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気が、後進用タービン６の方へ流れ込むことを防止することができるとともに、後進用タービン６による空転損失を大幅に低減させることができる。
また、フロー・ガイド２９の、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気をガイド（案内）する部分（すなわち、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気が、フロー・ガイド２９の側壁外表面に沿って流れる部分）が、背景技術の欄のところで述べた従来公知のものに比べて長く、かつ、滑らかに形成されているので、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気に対する静圧回復性能を向上させることができる。
【００１９】
本発明による低圧タービンの他の実施形態を、図２を用いて説明する。
本実施形態における低圧タービン４２は、フロー・ガイド２９の代わりに、背景技術の欄のところで述べた従来公知のものに設けられていたフロー・ガイド４３と、仕切板（隔壁）４４とを備えているという点で前述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２０】
フロー・ガイド４３は、その高さ方向（図２において左右方向）の略中央部において最も拡径するように（すなわち、前進用タービン５の側から後進用タービン６の側に向かって末拡がりとなるとともに、後進用タービン６の側から前進用タービン５の側に向かって末拡がりとなるように）形成された、ドーナツ状を呈する部材であり、前進用タービン５と後進用タービン６との間の排気室２８内に、その一端面（図２において左側に位置する頂面）が、前進用タービン５の最終段のディスク（図２において最も右側に位置するディスク）２２の下流側表面に沿って近接し、その他端面（図２において右側に位置する底面）が、後進用タービン６の最終段のディスク（図２において最も左側に位置するディスク）２５の下流側表面に沿って近接するように設けられている。また、このフロー・ガイド４３は、放射状に延びる複数本のステイ・バー４５を介して、後進用タービン６の外側を取り囲むように形成されたケーシング２０の端部に取り付けられている。
【００２１】
仕切板（流入防止部）４４は、前進用タービン５の側に位置する排気室２８と、後進用タービン６の側に位置する排気室２８とを仕切る（分離する）ドーナツ状の板状部材であり、その一端部（半径方向外側の端部）が、ケーシング２０の内壁面に取り付けられているとともに、その他端部（半径方向内側の端部）が、フロー・ガイド４３の最も拡径した部分の外側表面に取り付けられている。
【００２２】
このように構成された低圧タービン４２では、クロス・アンダ・パイプ１１を介して高圧タービン３から低圧タービン２の蒸気入口３１に導かれた蒸気は、前進用タービン５のノズル２４およびタービン・ブレード２３を通過して、前進用タービン５の側に位置するフロー・ガイド４３の側壁外表面および仕切板４４の表面（図２において左側の面）に沿って流れた後、復水器１０内に排出されるようになっている。このとき、タービン・ロータ２１は一方向に回転させられるようになっており、このタービン・ロータ２１の回転は、減速器４を介してスラスト軸８、中間軸、およびプロペラ軸に伝達され、プロペラ軸に取り付けられたプロペラは、一方向（船を前進させる方向）に回転させられることとなる。
一方、後進用蒸気入口管１２から後進用タービン６に導かれた蒸気は、後進用タービン６のノズル２７およびタービン・ブレード２６を通過して、後進用タービン６の側に位置するフロー・ガイド４３の側壁外表面および仕切板４４の裏面（図２において右側の面）に沿って流れた後、復水器１０内に排出されるようになっている。このとき、タービン・ロータ２１は他方向に回転させられるようになっており、このタービン・ロータ２１の回転は、減速器４を介してスラスト軸８、中間軸、およびプロペラ軸に伝達され、プロペラ軸に取り付けられたプロペラは、他方向（船を後進させる方向）に回転させられることとなる。
【００２３】
本実施形態による低圧タービン４２によれば、前進用タービン５の側に位置する排気室２８と、後進用タービン６の側に位置する排気室２８とを仕切る（分離する）仕切板４４が設けられており、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気は、前進用タービン５の側に位置するフロー・ガイド４３の側壁外表面および仕切板４４の表面に沿って流れた後、そのまま復水器１０内に排出されるようになっているので、前進用タービン５の最終段のタービン・ブレード２３を通過した蒸気が、後進用タービン６の方へ流れ込むことを防止することができるとともに、後進用タービン６による空転損失を大幅に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による蒸気タービンの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明による蒸気タービンの他の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明による低圧タービンを具備した舶用蒸気タービンの概略全体斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  舶用蒸気タービン
２  低圧タービン（蒸気タービン）
５  前進用タービン
６  後進用タービン
１０  復水器
２０  ケーシング
２８  排気室
２９  フロー・ガイド（流入防止部）
４２  低圧タービン（蒸気タービン）
４４  仕切板（流入防止部）
【図１】
2007092537.tif 000003
【図２】
2007092537.tif 000004
【図３】
2007092537.tif 000005