蒸気タービン
【課題】 蒸気タービンのノズルボックス周囲の構造に起因する効率の低下を抑制し、高
性能な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１は、ケーシング２を含む静止部と、動翼３ｂ
１，３ｂ２，３ｂ３…を備えるタービンロータ３と、動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…と対
をなし静止部に保持されるタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…と、動翼３ｂ１，３
ｂ２，３ｂ３…とタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…により形成される蒸気通路部
８と、静止部に保持されて蒸気通路部８の最上流部に配置されるノズルボックス５と、タ
ービンロータ３およびケーシング２との間に形成されるノズルボックス５周囲の空間を蒸
気通路部８よりも内周側に形成される第１の空間１０ａと蒸気通路部８よりも外周側に形
成される第２の空間１０ｂに分割してこれらの間の蒸気の通流を抑制するシール手段９と
を備える。
性能な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１は、ケーシング２を含む静止部と、動翼３ｂ
１，３ｂ２，３ｂ３…を備えるタービンロータ３と、動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…と対
をなし静止部に保持されるタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…と、動翼３ｂ１，３
ｂ２，３ｂ３…とタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…により形成される蒸気通路部
８と、静止部に保持されて蒸気通路部８の最上流部に配置されるノズルボックス５と、タ
ービンロータ３およびケーシング２との間に形成されるノズルボックス５周囲の空間を蒸
気通路部８よりも内周側に形成される第１の空間１０ａと蒸気通路部８よりも外周側に形
成される第２の空間１０ｂに分割してこれらの間の蒸気の通流を抑制するシール手段９と
を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンに係り、特に蒸気の入口部に設けられるノズルボックスを改良
して高効率化を図った蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に蒸気タービンは、回転可能なタービンロータと、静止部を構成しタービンロー
タを収容するケーシングと、ケーシングとともに静止部を構成し、タービンロータと実質
的に同軸に配置されるノズルダイアフラムと、タービンロータの円周方向に配置された複
数のタービン動翼により構成される動翼段とを備える。
【０００３】
ノズルダイアフラムは、タービンロータに対する円周方向に配置された複数のタービン
ノズルによって構成されており、動翼段と一対をなすように動翼段の上流側に配置されて
いる。ノズルダイアフラムと動翼段の一対はタービン段落を構成しており、通常の蒸気タ
ービンはこのタービン段落を複数備える。
【０００４】
すなわち、ノズルダイアフラムとタービンロータ、動翼段は実質的に同軸に配置されて
おり、静止部を構成するノズルダイアフラムに導かれた蒸気は、ノズルダイアフラムの複
数のタービンノズルの間を通過して方向を変えられる。そして、ノズルダイアフラムを流
出した蒸気は対をなす動翼段に導かれ、動翼段の複数の動翼間を通過する間に動翼段とタ
ービンロータを回転させる。
【０００５】
上述の通り、通常の蒸気タービンはタービン段落を複数備えており、１段のタービン段
落を通過した蒸気は隣接するタービン段落に導かれる。すなわち、タービンロータには複
数の動翼段が軸方向に離間して設けられており、ノズルダイアフラムはこの動翼段の間に
位置するようにケーシングに配置される。このようにして、複数の動翼段の動翼部分と複
数のノズルダイアフラムのタービンノズル部分が蒸気通路部を形成している。
【０００６】
このような蒸気タービンのうち、特に高圧部に配置されるものでは、ケーシングに導入
された蒸気を蒸気通路部である第１段のタービンノズルに導くためのノズルボックスが設
けられ、従来例として、例えば特許文献１に記載されたものなどが知られている。
【０００７】
ノズルボックスはケーシングと同様に静止部を構成する部材であり、その出口側に第１
段のタービンノズルを円周方向に複数配設して構成される。すなわち、ノズルボックスと
第１段のノズルダイアフラムとは一体に設けられており、ノズルボックスから流出した蒸
気が蒸気通路部、すなわち第１段ノズルダイアフラムと対をなす第１段の動翼段に導かれ
る。
【０００８】
図８にノズルボックスを備える従来の蒸気タービンの断面図を示す。図８のうち、（ａ
）は鉛直方向断面での断面図であり、（ｂ）は鉛直方向に対して４５°傾いた断面におけ
る断面図を示す。
【０００９】
蒸気タービン１は、ケーシング２と、ケーシング２内に回転可能に配置されたタービン
ロータ３、ケーシング２に固定されたノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…を備
える。ケーシング２は、外部ケーシング２ａと内部ケーシング２ｂからなる。
【００１０】
蒸気タービン１の回転部であるタービンロータ３には、複数の動翼段３ａ１，３ａ２，
３ａ３…が軸方向に上流側から下流側にかけて配置されている。各動翼段３ａ１，３ａ２
，３ａ３…は、それぞれ円周方向に複数の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…を備え、この動
翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の間を蒸気が通流する間に回転力を発生させる。
【００１１】
動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３…の間には、それぞれ内部ケーシング２ｂに支持された
ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…が軸方向に離間してタービンロータ３と実
質的に同軸になるように配置されている。ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…
の各々は動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３…とそれぞれ一対をなすとともに、円周方向には
複数のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…がそれぞれ配置されている。
【００１２】
ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…はそれぞれケーシング２に支持されて蒸
気タービン１の静止部を構成しており、円周方向に配置された複数のノズル翼４ａの間に
上流側からの蒸気を通流させて整流し、この蒸気を対をなす動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ
３…の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…に導く。ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ
３…のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…の部分と動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３
…の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の部分を含む流路は蒸気通路部８となっており、蒸気
タービン１に導かれた蒸気はこの蒸気通路部８を通流する。
【００１３】
蒸気タービン１には、蒸気通路部８に蒸気を導入する部材して蒸気流入管７とノズルボ
ックス５が設けられている。ノズルボックス５は、高温高圧の蒸気に耐えうる圧力容器と
なっており、蒸気の流入部に蒸気流入管７が接続されるとともに、蒸気流出部である出口
部に第１段のノズルダイアフラム４ａ１、および円周方向に配置された複数のタービンノ
ズル４ｂ１を一体的に備えている。
【００１４】
ノズルボックス５は、内部ケーシング２ｂに設けられたサポート部材６によりケーシン
グ２に固定されており、出口部には第１段のタービンノズル４ｂ１が複数円周方向に配置
され第１段のノズルダイアフラム４ａ１として一体に設けられている。また、ノズルボッ
クス５はタービンロータ３と実質的に同軸になるように配置されている。
【００１５】
このようにして、蒸気流入管７からノズルボックス５内に導かれた蒸気は、ここから蒸
気通路部８である第１段のノズルダイアフラム４ａ１に導かれる。蒸気通路部８に導かれ
た蒸気は、タービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…および動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３
…の間を通過する間に膨張して持っている熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、動翼
段３ａ１，３ａ２，３ａ３…、およびタービンロータ３を回転させる。
【００１６】
なお、サポート部材６は、ノズルボックス５を内部ケーシング２ｂ内に支持する部材で
あり、特に図８（ｂ）に示したようにノズルボックス５の円周方向の全周に渡って設けら
れているわけではない。
【００１７】
【特許文献１】特公平３−６６４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述の通り、ノズルボックス５のサポート部材６は、図８（ｂ）の鉛直方向に対して４
５°傾いた断面における断面図に示されるようにノズルボックス５の円周方向の全周に渡
って設けられているわけではない。ノズルボックス５は内部ケーシング２ｂとタービンロ
ータ３との間に形成された空間に設けられるが、ノズルボックス５周囲の空間は連通して
いるため、このノズルボックス５周囲の空間の圧力は、第１段の動翼段３ａ１の出口付近
の蒸気通路部の圧力と略同じ値となる。
【００１９】
すなわち、従来の蒸気タービン１においては、ノズルボックス５が備える第１段のノズ
ルダイアフラム４ａ１から流出した蒸気のうちの一部が、本来回転エネルギーを取り出す
べき第１段の動翼段３ａ１ではなく、図８（ｂ）の矢印のようにノズルボックス５の周囲
の空間を介して第１段の動翼段３ａ１の下流側にバイパスして流れてしまうという問題が
ある。特にこのような問題は、第１段のタービンノズル４ａ１の出口と第１段の動翼段３
ａ１の出口との圧力差を大きく取った、いわゆる反動度の大きいタービンほど顕著となる
。
【００２０】
また、従来の蒸気タービン１においては、ノズルボックス５周囲の空間の圧力が第１段
の動翼段３ａ１の出口の圧力と略等しくなり、ノズルボックス５内に流入する蒸気との圧
力差は大きくなる。従って、蒸気タービン１の効率向上のため蒸気タービン１に流入する
蒸気の温度や圧力といった蒸気条件を上げる場合に、ノズルボックス５の肉厚を厚くした
り、耐熱鋼などのよりよい素材を用いることを検討する必要があり、これがコストアップ
につながってしまう。
【００２１】
本願発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、従来の蒸気タービ
ン１のノズルボックス５の構造に起因する効率の低下を抑制し、これにより高性能な蒸気
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】
【００２２】
上述の課題を解決するために、本願発明に係る蒸気タービンは、ケーシングを含む静止
部と、円周方向に複数のタービン動翼が配置されてなる動翼段を軸方向に複数備えケーシ
ング内に回転可能に配設されるタービンロータと、円周方向に複数のタービンノズルが配
置されてなり、それぞれ複数の動翼段の各々と対をなし前記タービンロータと実質的に同
軸に配置されるように静止部に保持される複数のノズルダイアフラムと、複数の動翼段の
動翼部分および前記複数のノズルダイアフラムのタービンノズル部分により形成される蒸
気通路部と、静止部に保持され蒸気通路部の最上流部にタービンロータと実質的に同軸に
配置されるノズルボックスと、タービンロータおよびケーシングとの間に形成されるノズ
ルボックス周囲の空間を蒸気通路部よりも内周側に形成される第１の空間と、蒸気通路部
よりも外周側に形成される第２の空間に分割して当該第１の空間と第２の空間の間の蒸気
の通流を抑制するシール手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、上述の課題を解決するために、本願発明に係る蒸気タービンは、上述の構成に加
え、ノズルボックスの蒸気出口部には、円周方向に複数のタービンノズルが配置された第
１段のノズルをさらに設け、このノズルボックスにさらに少なくとも１つノズルダイアフ
ラムを保持させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、第１段のタービンノズルから流出した蒸気がノズルノズルボックスの
周囲の空間を介して動翼段の下流側に流出することを防ぐことができるので、蒸気タービ
ンの効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面にお
ける断面図である。図１において、図８（ａ）（ｂ）にて示した従来の蒸気タービンと同
一の構成には同一の符号を付し、不要なものについてはその詳細な説明を省略する。
【００２７】
本実施の形態に係る蒸気タービン１は、ケーシング２と、ケーシング２内に回転可能に
配置されたタービンロータ３、ケーシング２に固定されたノズルダイアフラム４ａ１，４
ａ２，４ａ３…を備える。ケーシング２は、外部ケーシング２ａと内部ケーシング２ｂか
らなる。
【００２８】
蒸気タービン１の回転部であるタービンロータ３には、複数の動翼段３ａ１，３ａ２，
３ａ３…が軸方向に上流側から下流側にかけて配置されている。各動翼段３ａ１，３ａ２
，３ａ３…は、それぞれ円周方向に複数の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…を備え、これら
の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…３ｂの間を蒸気が通流する間に回転力を発生させる。
【００２９】
また、動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３の間にはそれぞれ、内部ケーシング２ｂに支持さ
れたノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…が軸方向に離間して、かつそれぞれタ
ービンロータ３と実質的に同軸になるように配置されている。ノズルダイアフラム４ａ１
，４ａ２，４ａ３…の各々は動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３…とそれぞれ一対をなしてタ
ービン段落を構成し、その円周方向には複数のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…
がそれぞれ配置されている。
【００３０】
ノズルダイアフラム４はそれぞれケーシング２に支持されて蒸気タービン１の静止部を
構成しており、円周方向に配置された複数のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…の
間に上流側からの蒸気を通流させて整流し、この蒸気を対をなす動翼段３ａ１，３ａ２，
３ａ３…の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の部分に導く。ノズルダイアフラム４ａ１，４
ａ２，４ａ３のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…の部分と動翼段３ａ１，３ａ２
，３ａ３の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の部分を含む流路は蒸気通路部８となっており
、蒸気タービン１に導かれた蒸気はこの蒸気通路部８を通流する。
【００３１】
またタービンロータ３と内部ケーシング２ｂとの間には軸シール装置１２が設けられ、
タービンロータ３付近の蒸気が内部ケーシング２ｂの外側の空間に漏洩しないようにシー
ルしている。なおこの軸シール装置１２は、軸シール装置本体にパッキンヘッドを円周方
向に嵌め合わせる構成となっている。
【００３２】
蒸気タービン１には、蒸気通路部８に蒸気を導入する部材してノズルボックス５が設け
られている。ノズルボックス５は、高温高圧の蒸気に耐えうる圧力容器となっており、図
８（ａ）で示した従来の蒸気タービンと同様に、蒸気の流入部に図示しない蒸気流入管が
接続されている。ノズルボックス５の蒸気流出部であり、蒸気通路部８の一部を構成する
ノズルボックス５の出口部には、第１段のタービンノズル４ｂ１が複数円周方向に配置さ
れている。すなわち、ノズルボックス５の出口部には、第１段のノズルダイアフラム４ａ
１が一体に設けられた構造となっている。
【００３３】
ノズルボックス５は、内部ケーシング２ｂにシール手段である隔壁９を介して固定され
、タービンロータ３と実質的に同軸になるように配置されている。この隔壁９は、ノズル
ボックス５と静止部である内部ケーシング２ｂの間にノズルボックス５の円周方向に全周
に渡って設けられており、ノズルボックス５の周りの、タービンロータ３と内部ケーシン
グ３との間に形成される空間を、蒸気通路部８を基準としてこれよりも内側の内側空間１
０ａと蒸気通路部８よりも外側となる外側空間１０ｂの２つの空間に分離している。内側
空間１０ａと外側空間１０ｂとの間の蒸気の通流は、ノズルボックス５とこのノズルボッ
クス５以外の静止部との間に設けられたシール手段である隔壁９によって遮断されている
。
【００３４】
このようにして、蒸気流入管７からノズルボックス５内に導かれた蒸気は、ノズルボッ
クス５の出口部から蒸気通路部８に導かれる。蒸気通路部８に導かれた蒸気は、タービン
ノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…、動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の間を通過する間に膨
張して持っている熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ
３…、およびタービンロータ３を回転させる。
【００３５】
このとき、第１段のノズルダイアフラム４ａ１であるノズルボックス５出口部から流出
した蒸気は、その一部が内側空間１０ａに流出したとしても隔壁９によって仕切られた外
側空間１０ｂを介して第１段の動翼段３ａ１の出口側にバイパスして流れることはないた
め、第１段のノズルダイアフラム４ａ１から流出する蒸気の多くを第１段の動翼段３ａ１
へ導くことができる。これにより、第１段のノズルダイアフラム４ａ１から流出する蒸気
の熱エネルギーを効率よく回転エネルギーに変換し、よって蒸気タービン１の効率を高め
ることができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態では、第１段の動翼段３ａ１とノズルボックス５との間に漏洩蒸
気シール１１が設けられている。このようにすると、蒸気漏洩シール１１によってノズル
ボックス５の出口部とこれに隣接する動翼段３ａ１との間から漏洩する蒸気の通流を抑制
することができるので、より高性能化を図ることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態において、シール手段である隔壁９はノズルボックス５と一体的に
設けられているが、ノズルボックス５とその他の蒸気タービン１の静止部の間に設けられ
て内側空間１０ａと外側空間１０ｂの間の蒸気の通流を防ぐものであれば、内部ケーシン
グ２ｂに一体的に設けられていてもよく、またノズルボックス５、内部ケーシング２ｂと
は別体として設けられていてもよい。
【００３８】
次に、本実施の形態の変形例を図２および図３に示す。図２および図３はともに、本実
施の形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図である
。なお、これらの変形例において、図１で示した蒸気タービンと同一の構成については同
一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
これらの変形例に係る蒸気タービン１は、ノズルボックス５の周りのタービンロータ３
と内部ケーシング３との間に形成される空間を、図１で示した隔壁９以外の構成からなる
シール手段により蒸気通路部８よりも内側の内側空間１０ａと蒸気通路部８よりも外側と
なる外側空間１０ｂとに分けるものである。その他の構成については図１で示した第１の
実施の形態と同様である。
【００４０】
上記の通り、図１に示した第１の実施の形態においては、内側空間１０ａと外側空間１
０ｂを分けるためにシール手段として隔壁９を設けたが、これらの変形例では図２あるい
は図３にそれぞれ示した通り、隔壁９に代えてノズルボックスシール装置１３をシール手
段として設けている。すなわち本変形例においては、ノズルボックスシール装置１３によ
って、ノズルボックス５の周りのタービンロータ３と内部ケーシング３との間に形成され
る空間を、蒸気通路部８よりも内側の内側空間１０ａと蒸気通路部８よりも外側となる外
側空間１０ｂとに分けている。
【００４１】
特に、図２に変形例では、ノズルボックスシール装置１３を、ノズルボックス５と内部
ケーシング２ｂとの間隙をシールするケーシング側シール装置１３ａと、ノズルボックス
５と軸シール装置１２の本体との間隙をシールするロータ側シール装置１３ｂの２つから
なる構成とすることで、内側空間１０ａと外側空間１０ｂとの間で蒸気が通流することが
ないように構成している。そして、このような構成によっても、図１で示した第１の実施
の形態と同様にな作用効果を奏することができる。
【００４２】
また、図３に示した別の変形例では、ノズルボックスシール装置１３を、タービンロー
タ３との間隙をシールさせるパッキンヘッド１３ｃをノズルボックス５に設けられた溝部
１３ｄに嵌合させる構成としている。パッキンヘッド１３ｃは、円周方向に分割された複
数の部分（セグメント）からなり、これら複数のパッキンヘッド１３ｃのセグメントをノ
ズルボックス５に設けられた溝部１３ｄに円周方向に挿入されて嵌合させ、全体としてタ
ービンロータ３の周囲全周に渡ってノズルボックス５との間隙をシールする構成となって
いる。
【００４３】
このような構成とすることで、パッキンヘッド１３ｃのメンテナンス性を向上させ、経
年劣化などで蒸気の漏洩などが発生した場合でもパッキンヘッド１３ｃを容易に交換する
ことができる。なお、図３に示した変形例においては、パッキンヘッド１３ｃと溝部１３
ｄからなるノズルボックスシール装置１３を軸方向に２つ直列に設けた構成としているが
、内側空間１０ａと外側空間１０ｂとの間に要求される圧力差に応じて直列させる数を１
つあるいは３つ以上とするなど適宜調整することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンについて図４を参照して説明する
。
【００４５】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面に
おける断面図である。なお、図４において、図１と同一の構成については同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
第１の実施の形態に係る蒸気タービンは、図１に示されるように、ノズルボックス５が
第１段のノズルダイアフラム４ａ１を一体的に備える構成となっており、ノズルボックス
５が第１段のタービンノズル４ｂ１を保持している。これに対して本実施の形態に係る蒸
気タービンは、ノズルボックス５が第１段のタービンノズル４ｂ１だけでなく、これ以外
に少なくとも１つの段落のタービンノズル、例えば第２段のタービンノズル４ｂ２を保持
するように構成したものである。
【００４７】
すなわち、図４に示されるとおり、本実施の形態に係る蒸気タービンは、ノズルボック
ス５の外周側部材が軸方向の下流側に延長して設けられ、軸方向下流側に設けられたフッ
ク部に第２段のノズルダイアフラム４ａ２が係合される構成となっている。第２段のノズ
ルダイアフラム４ａ２には複数の第２段のタービンノズル４ｂ２が円周方向に設けられて
おり、第２段のタービンノズル４ｂ２は第２段のノズルダイアフラム４ａ２を介してノズ
ルボックス５によって保持される構成となっている。その他の構成については、第１の実
施の形態と同様である。なお、本実施の形態においては、内側空間１０ａと外側空間１０
ｂとを区分けする隔壁９はケーシング２ｂと一体的に設けられている。
【００４８】
なお、図４においては、第２段のタービンノズル４ｂ２を支持する第２段のノズルダイ
アフラム４ａ２をノズルボックス５とは別体に設けたが、第１段のノズルダイアフラム４
ａ１と同様に、第２段のノズルダイアフラム４ａ２をノズルボックス５と一体的に設けて
もよい。
【００４９】
このような構成とすると、ノズルボックス５の周囲の空間のうちの外側空間１０ｂの圧
力は、第２段の動翼段３ａ２の出口における蒸気通路部８の圧力と略等しくなる。これに
よって、外側空間１０ｂの圧力を更に低くすることができるため、内部ケーシング２ｂの
肉厚を薄くすることが可能となる。
【００５０】
また隔壁９によって、ノズルボックス５周囲の空間が外側空間と内側空間に分けられて
いるため、第１の実施の形態同様、第１段のノズルダイアフラム４ａ１のタービンノズル
４ｂ１を流出した蒸気がノズルボックス５の周囲の空間を回りこんで下流側に流出するこ
とがなく、効率の高いタービンを実現することができる。
【００５１】
本実施の形態においても、第１の実施の形態の変形例と同様な変形を行なうことが出来
る。第２の実施例に係るこれらの変形例を図５乃至図７を用いて説明する。
【００５２】
図５乃至図７はいずれも、本実施の形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４
５°の断面における断面図である。なお、これらの変形例において、図１乃至図４に示し
た蒸気タービンと同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５３】
すなわち、図５及び図６に示した変形例では、ノズルボックス５周囲の空間を内側空間
１０ａと外側空間１０ｂを分けるために図４で示した隔壁９に代えてノズルボックスシー
ル装置１３を設けている。その他の構成については図４に示した第２の実施の形態と同様
である。
【００５４】
このうち、図５に示した変形例では、図２に示した第１の実施の形態の変形例と同様に
、ノズルボックスシール装置１３を、ノズルボックス５と内部ケーシング２ｂとの間隙を
シールするケーシング側シール装置１３ａと、ノズルボックス５と軸シール装置１２の本
体との間隙をシールするロータ側シール装置１３ｂの２つからなる構成としている。
【００５５】
また、図６に示した変形例は、ノズルボックスシール装置１３を、タービンロータ３と
の間隙をシールするパッキンヘッド１３ｃをノズルボックス５に設けられた溝部１３ｄに
嵌合させる構成としたものである。図６に示したこの変形例においても、図３に示した第
１の実施の形態の変形例と同様に、パッキンヘッド１３ｃを円周方向に分割された複数の
部分（セグメント）から構成し、これら複数のパッキンヘッド１３ｃのセグメントをノズ
ルボックス５に設けられた溝部１３ｄに円周方向に挿入されて嵌合させ、全体としてター
ビンロータ３の周囲全周に渡ってノズルボックス５との間隙をシールするようにしている
。本変形例においても、パッキンヘッド１３ｃと溝部１３ｄからなるノズルボックスシー
ル装置１３を軸方向に２つ直列に設けた構成としているが、直列数については設計条件等
ににより適宜決定することができる。
【００５６】
さらに、図７に示した変形例は、図６に示した変形例を更に変形したものである。図４
乃至図６に示した第２の実施の形態およびその変形例に係る蒸気タービンでは、ノズルボ
ックス５に第１段のタービンノズル４ｂ１と第２段のタービンノズル４ｂ２を保持させる
構成としたが、図７に示したさらなる変形例においては、これらに加えて第３段のタービ
ンノズル４ｂ３についてもノズルボックス５に保持させるようにしたものである。
【００５７】
すなわち、図７に示されるとおり、本変形例に係る蒸気タービンは、ノズルボックス５
の外周側部材が軸方向の下流側に延長して設けられている。この延長部分には、２つのフ
ック部が設けられ、これら２つのフック部に第２段のノズルダイアフラム４ａ２と第３段
のノズルダイアフラム４ａ３がそれぞれ係合されている。第２段、第３段のノズルダイア
フラム４ａ２，４ａ３にはそれぞれ、複数の第２段のタービンノズル４ｂ２、および複数
の第３段のタービンノズル４ｂ３がそれぞれ設けられている。すなわち本変形例では、第
２段、第３段のタービンノズル４ｂ２，４ｂ３はそれぞれ、第２段あるいは第３段のノズ
ルダイアフラム４ａ２，４ａ３を介してノズルボックス５によって保持される構成となっ
ている。その他の構成については、図６として示した第２の実施の形態の変形例と同様で
ある。
【００５８】
このような構成とすると、ノズルボックス５の周囲の空間のうちの外側空間１０ｂの圧
力を、第３段の動翼段３ａ３の出口における蒸気通路部８の圧力と略等しくなる。これに
よって、外側空間１０ｂの圧力を更に低くすることができるため、内部ケーシング２ｂの
肉厚を薄くすることが可能となる。
【００５９】
なお、図７で示した変形例においては、第２段、第３段のノズルダイアフラム４ａ２，
４ａ３をノズルボックス５とは別体に設け、第２段あるいは第３段のタービンノズル４ｂ
２，４ｂ３をこれらのノズルダイアフラム４ａ２，４ａ３を介してノズルボックス５に保
持させたが、これには限らず、軸方向下流側に延長させて設けたノズルボックス５の外周
部材に第２段、第３段のノズルダイアフラム４ａ２，４ａ３を一体的に設ける構成とする
ことも可能である。
【００６０】
さらに、図７に示した変形例では、第１段から第３段のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２
，４ｂ３をノズルボックス５によって保持させる構成としたが、第４段以降のタービンノ
ズル４ｂ４…についてもノズルボックス５に保持させる構成としてもよい。
【００６１】
また、図７の変形例では、ノズルボックス５の周囲の空間を内側空間１０ａと外側空間
１０ｂに分離するために、パッキンヘッド１３ｃと溝部１３ｄからなるノズルボックスシ
ール装置１３をシール手段として設けたが、ノズルボックスシール装置１３を、図２ある
いは図５に示したように、ノズルボックス５と内部ケーシング２ｂとの間隙をシールする
ケーシング側シール装置１３ａとノズルボックス５と軸シール装置１２の本体との間隙を
シールするロータ側シール装置１３ｂの２つからなる構成としてもよく、また図１あるい
は図４に示したようにノズルボックスシール装置１３に代えて隔壁９を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図８】従来の蒸気タービンの断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１：蒸気タービン
２：ケーシング
２ａ：外部ケーシング
２ｂ：内部ケーシング
３：タービンロータ
３ａ１，３ａ２，３ａ３…：動翼段
３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…：動翼
４ａ１，４ａ２，４ａ３…：ノズルダイアフラム
４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…：タービンノズル
５：ノズルボックス
６：サポート部材
７：蒸気流入管
８：蒸気通路部
９：隔壁
１０ａ：内側空間
１０ｂ：外側空間
１１：漏洩蒸気シール
１２：軸シール装置
１３：ノズルボックスシール装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンに係り、特に蒸気の入口部に設けられるノズルボックスを改良
して高効率化を図った蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に蒸気タービンは、回転可能なタービンロータと、静止部を構成しタービンロー
タを収容するケーシングと、ケーシングとともに静止部を構成し、タービンロータと実質
的に同軸に配置されるノズルダイアフラムと、タービンロータの円周方向に配置された複
数のタービン動翼により構成される動翼段とを備える。
【０００３】
ノズルダイアフラムは、タービンロータに対する円周方向に配置された複数のタービン
ノズルによって構成されており、動翼段と一対をなすように動翼段の上流側に配置されて
いる。ノズルダイアフラムと動翼段の一対はタービン段落を構成しており、通常の蒸気タ
ービンはこのタービン段落を複数備える。
【０００４】
すなわち、ノズルダイアフラムとタービンロータ、動翼段は実質的に同軸に配置されて
おり、静止部を構成するノズルダイアフラムに導かれた蒸気は、ノズルダイアフラムの複
数のタービンノズルの間を通過して方向を変えられる。そして、ノズルダイアフラムを流
出した蒸気は対をなす動翼段に導かれ、動翼段の複数の動翼間を通過する間に動翼段とタ
ービンロータを回転させる。
【０００５】
上述の通り、通常の蒸気タービンはタービン段落を複数備えており、１段のタービン段
落を通過した蒸気は隣接するタービン段落に導かれる。すなわち、タービンロータには複
数の動翼段が軸方向に離間して設けられており、ノズルダイアフラムはこの動翼段の間に
位置するようにケーシングに配置される。このようにして、複数の動翼段の動翼部分と複
数のノズルダイアフラムのタービンノズル部分が蒸気通路部を形成している。
【０００６】
このような蒸気タービンのうち、特に高圧部に配置されるものでは、ケーシングに導入
された蒸気を蒸気通路部である第１段のタービンノズルに導くためのノズルボックスが設
けられ、従来例として、例えば特許文献１に記載されたものなどが知られている。
【０００７】
ノズルボックスはケーシングと同様に静止部を構成する部材であり、その出口側に第１
段のタービンノズルを円周方向に複数配設して構成される。すなわち、ノズルボックスと
第１段のノズルダイアフラムとは一体に設けられており、ノズルボックスから流出した蒸
気が蒸気通路部、すなわち第１段ノズルダイアフラムと対をなす第１段の動翼段に導かれ
る。
【０００８】
図８にノズルボックスを備える従来の蒸気タービンの断面図を示す。図８のうち、（ａ
）は鉛直方向断面での断面図であり、（ｂ）は鉛直方向に対して４５°傾いた断面におけ
る断面図を示す。
【０００９】
蒸気タービン１は、ケーシング２と、ケーシング２内に回転可能に配置されたタービン
ロータ３、ケーシング２に固定されたノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…を備
える。ケーシング２は、外部ケーシング２ａと内部ケーシング２ｂからなる。
【００１０】
蒸気タービン１の回転部であるタービンロータ３には、複数の動翼段３ａ１，３ａ２，
３ａ３…が軸方向に上流側から下流側にかけて配置されている。各動翼段３ａ１，３ａ２
，３ａ３…は、それぞれ円周方向に複数の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…を備え、この動
翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の間を蒸気が通流する間に回転力を発生させる。
【００１１】
動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３…の間には、それぞれ内部ケーシング２ｂに支持された
ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…が軸方向に離間してタービンロータ３と実
質的に同軸になるように配置されている。ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…
の各々は動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３…とそれぞれ一対をなすとともに、円周方向には
複数のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…がそれぞれ配置されている。
【００１２】
ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…はそれぞれケーシング２に支持されて蒸
気タービン１の静止部を構成しており、円周方向に配置された複数のノズル翼４ａの間に
上流側からの蒸気を通流させて整流し、この蒸気を対をなす動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ
３…の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…に導く。ノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ
３…のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…の部分と動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３
…の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の部分を含む流路は蒸気通路部８となっており、蒸気
タービン１に導かれた蒸気はこの蒸気通路部８を通流する。
【００１３】
蒸気タービン１には、蒸気通路部８に蒸気を導入する部材して蒸気流入管７とノズルボ
ックス５が設けられている。ノズルボックス５は、高温高圧の蒸気に耐えうる圧力容器と
なっており、蒸気の流入部に蒸気流入管７が接続されるとともに、蒸気流出部である出口
部に第１段のノズルダイアフラム４ａ１、および円周方向に配置された複数のタービンノ
ズル４ｂ１を一体的に備えている。
【００１４】
ノズルボックス５は、内部ケーシング２ｂに設けられたサポート部材６によりケーシン
グ２に固定されており、出口部には第１段のタービンノズル４ｂ１が複数円周方向に配置
され第１段のノズルダイアフラム４ａ１として一体に設けられている。また、ノズルボッ
クス５はタービンロータ３と実質的に同軸になるように配置されている。
【００１５】
このようにして、蒸気流入管７からノズルボックス５内に導かれた蒸気は、ここから蒸
気通路部８である第１段のノズルダイアフラム４ａ１に導かれる。蒸気通路部８に導かれ
た蒸気は、タービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…および動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３
…の間を通過する間に膨張して持っている熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、動翼
段３ａ１，３ａ２，３ａ３…、およびタービンロータ３を回転させる。
【００１６】
なお、サポート部材６は、ノズルボックス５を内部ケーシング２ｂ内に支持する部材で
あり、特に図８（ｂ）に示したようにノズルボックス５の円周方向の全周に渡って設けら
れているわけではない。
【００１７】
【特許文献１】特公平３−６６４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述の通り、ノズルボックス５のサポート部材６は、図８（ｂ）の鉛直方向に対して４
５°傾いた断面における断面図に示されるようにノズルボックス５の円周方向の全周に渡
って設けられているわけではない。ノズルボックス５は内部ケーシング２ｂとタービンロ
ータ３との間に形成された空間に設けられるが、ノズルボックス５周囲の空間は連通して
いるため、このノズルボックス５周囲の空間の圧力は、第１段の動翼段３ａ１の出口付近
の蒸気通路部の圧力と略同じ値となる。
【００１９】
すなわち、従来の蒸気タービン１においては、ノズルボックス５が備える第１段のノズ
ルダイアフラム４ａ１から流出した蒸気のうちの一部が、本来回転エネルギーを取り出す
べき第１段の動翼段３ａ１ではなく、図８（ｂ）の矢印のようにノズルボックス５の周囲
の空間を介して第１段の動翼段３ａ１の下流側にバイパスして流れてしまうという問題が
ある。特にこのような問題は、第１段のタービンノズル４ａ１の出口と第１段の動翼段３
ａ１の出口との圧力差を大きく取った、いわゆる反動度の大きいタービンほど顕著となる
。
【００２０】
また、従来の蒸気タービン１においては、ノズルボックス５周囲の空間の圧力が第１段
の動翼段３ａ１の出口の圧力と略等しくなり、ノズルボックス５内に流入する蒸気との圧
力差は大きくなる。従って、蒸気タービン１の効率向上のため蒸気タービン１に流入する
蒸気の温度や圧力といった蒸気条件を上げる場合に、ノズルボックス５の肉厚を厚くした
り、耐熱鋼などのよりよい素材を用いることを検討する必要があり、これがコストアップ
につながってしまう。
【００２１】
本願発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、従来の蒸気タービ
ン１のノズルボックス５の構造に起因する効率の低下を抑制し、これにより高性能な蒸気
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】
【００２２】
上述の課題を解決するために、本願発明に係る蒸気タービンは、ケーシングを含む静止
部と、円周方向に複数のタービン動翼が配置されてなる動翼段を軸方向に複数備えケーシ
ング内に回転可能に配設されるタービンロータと、円周方向に複数のタービンノズルが配
置されてなり、それぞれ複数の動翼段の各々と対をなし前記タービンロータと実質的に同
軸に配置されるように静止部に保持される複数のノズルダイアフラムと、複数の動翼段の
動翼部分および前記複数のノズルダイアフラムのタービンノズル部分により形成される蒸
気通路部と、静止部に保持され蒸気通路部の最上流部にタービンロータと実質的に同軸に
配置されるノズルボックスと、タービンロータおよびケーシングとの間に形成されるノズ
ルボックス周囲の空間を蒸気通路部よりも内周側に形成される第１の空間と、蒸気通路部
よりも外周側に形成される第２の空間に分割して当該第１の空間と第２の空間の間の蒸気
の通流を抑制するシール手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、上述の課題を解決するために、本願発明に係る蒸気タービンは、上述の構成に加
え、ノズルボックスの蒸気出口部には、円周方向に複数のタービンノズルが配置された第
１段のノズルをさらに設け、このノズルボックスにさらに少なくとも１つノズルダイアフ
ラムを保持させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、第１段のタービンノズルから流出した蒸気がノズルノズルボックスの
周囲の空間を介して動翼段の下流側に流出することを防ぐことができるので、蒸気タービ
ンの効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面にお
ける断面図である。図１において、図８（ａ）（ｂ）にて示した従来の蒸気タービンと同
一の構成には同一の符号を付し、不要なものについてはその詳細な説明を省略する。
【００２７】
本実施の形態に係る蒸気タービン１は、ケーシング２と、ケーシング２内に回転可能に
配置されたタービンロータ３、ケーシング２に固定されたノズルダイアフラム４ａ１，４
ａ２，４ａ３…を備える。ケーシング２は、外部ケーシング２ａと内部ケーシング２ｂか
らなる。
【００２８】
蒸気タービン１の回転部であるタービンロータ３には、複数の動翼段３ａ１，３ａ２，
３ａ３…が軸方向に上流側から下流側にかけて配置されている。各動翼段３ａ１，３ａ２
，３ａ３…は、それぞれ円周方向に複数の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…を備え、これら
の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…３ｂの間を蒸気が通流する間に回転力を発生させる。
【００２９】
また、動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３の間にはそれぞれ、内部ケーシング２ｂに支持さ
れたノズルダイアフラム４ａ１，４ａ２，４ａ３…が軸方向に離間して、かつそれぞれタ
ービンロータ３と実質的に同軸になるように配置されている。ノズルダイアフラム４ａ１
，４ａ２，４ａ３…の各々は動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ３…とそれぞれ一対をなしてタ
ービン段落を構成し、その円周方向には複数のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…
がそれぞれ配置されている。
【００３０】
ノズルダイアフラム４はそれぞれケーシング２に支持されて蒸気タービン１の静止部を
構成しており、円周方向に配置された複数のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…の
間に上流側からの蒸気を通流させて整流し、この蒸気を対をなす動翼段３ａ１，３ａ２，
３ａ３…の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の部分に導く。ノズルダイアフラム４ａ１，４
ａ２，４ａ３のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…の部分と動翼段３ａ１，３ａ２
，３ａ３の動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の部分を含む流路は蒸気通路部８となっており
、蒸気タービン１に導かれた蒸気はこの蒸気通路部８を通流する。
【００３１】
またタービンロータ３と内部ケーシング２ｂとの間には軸シール装置１２が設けられ、
タービンロータ３付近の蒸気が内部ケーシング２ｂの外側の空間に漏洩しないようにシー
ルしている。なおこの軸シール装置１２は、軸シール装置本体にパッキンヘッドを円周方
向に嵌め合わせる構成となっている。
【００３２】
蒸気タービン１には、蒸気通路部８に蒸気を導入する部材してノズルボックス５が設け
られている。ノズルボックス５は、高温高圧の蒸気に耐えうる圧力容器となっており、図
８（ａ）で示した従来の蒸気タービンと同様に、蒸気の流入部に図示しない蒸気流入管が
接続されている。ノズルボックス５の蒸気流出部であり、蒸気通路部８の一部を構成する
ノズルボックス５の出口部には、第１段のタービンノズル４ｂ１が複数円周方向に配置さ
れている。すなわち、ノズルボックス５の出口部には、第１段のノズルダイアフラム４ａ
１が一体に設けられた構造となっている。
【００３３】
ノズルボックス５は、内部ケーシング２ｂにシール手段である隔壁９を介して固定され
、タービンロータ３と実質的に同軸になるように配置されている。この隔壁９は、ノズル
ボックス５と静止部である内部ケーシング２ｂの間にノズルボックス５の円周方向に全周
に渡って設けられており、ノズルボックス５の周りの、タービンロータ３と内部ケーシン
グ３との間に形成される空間を、蒸気通路部８を基準としてこれよりも内側の内側空間１
０ａと蒸気通路部８よりも外側となる外側空間１０ｂの２つの空間に分離している。内側
空間１０ａと外側空間１０ｂとの間の蒸気の通流は、ノズルボックス５とこのノズルボッ
クス５以外の静止部との間に設けられたシール手段である隔壁９によって遮断されている
。
【００３４】
このようにして、蒸気流入管７からノズルボックス５内に導かれた蒸気は、ノズルボッ
クス５の出口部から蒸気通路部８に導かれる。蒸気通路部８に導かれた蒸気は、タービン
ノズル４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…、動翼３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…の間を通過する間に膨
張して持っている熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、動翼段３ａ１，３ａ２，３ａ
３…、およびタービンロータ３を回転させる。
【００３５】
このとき、第１段のノズルダイアフラム４ａ１であるノズルボックス５出口部から流出
した蒸気は、その一部が内側空間１０ａに流出したとしても隔壁９によって仕切られた外
側空間１０ｂを介して第１段の動翼段３ａ１の出口側にバイパスして流れることはないた
め、第１段のノズルダイアフラム４ａ１から流出する蒸気の多くを第１段の動翼段３ａ１
へ導くことができる。これにより、第１段のノズルダイアフラム４ａ１から流出する蒸気
の熱エネルギーを効率よく回転エネルギーに変換し、よって蒸気タービン１の効率を高め
ることができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態では、第１段の動翼段３ａ１とノズルボックス５との間に漏洩蒸
気シール１１が設けられている。このようにすると、蒸気漏洩シール１１によってノズル
ボックス５の出口部とこれに隣接する動翼段３ａ１との間から漏洩する蒸気の通流を抑制
することができるので、より高性能化を図ることができる。
【００３７】
なお、本実施の形態において、シール手段である隔壁９はノズルボックス５と一体的に
設けられているが、ノズルボックス５とその他の蒸気タービン１の静止部の間に設けられ
て内側空間１０ａと外側空間１０ｂの間の蒸気の通流を防ぐものであれば、内部ケーシン
グ２ｂに一体的に設けられていてもよく、またノズルボックス５、内部ケーシング２ｂと
は別体として設けられていてもよい。
【００３８】
次に、本実施の形態の変形例を図２および図３に示す。図２および図３はともに、本実
施の形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図である
。なお、これらの変形例において、図１で示した蒸気タービンと同一の構成については同
一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
これらの変形例に係る蒸気タービン１は、ノズルボックス５の周りのタービンロータ３
と内部ケーシング３との間に形成される空間を、図１で示した隔壁９以外の構成からなる
シール手段により蒸気通路部８よりも内側の内側空間１０ａと蒸気通路部８よりも外側と
なる外側空間１０ｂとに分けるものである。その他の構成については図１で示した第１の
実施の形態と同様である。
【００４０】
上記の通り、図１に示した第１の実施の形態においては、内側空間１０ａと外側空間１
０ｂを分けるためにシール手段として隔壁９を設けたが、これらの変形例では図２あるい
は図３にそれぞれ示した通り、隔壁９に代えてノズルボックスシール装置１３をシール手
段として設けている。すなわち本変形例においては、ノズルボックスシール装置１３によ
って、ノズルボックス５の周りのタービンロータ３と内部ケーシング３との間に形成され
る空間を、蒸気通路部８よりも内側の内側空間１０ａと蒸気通路部８よりも外側となる外
側空間１０ｂとに分けている。
【００４１】
特に、図２に変形例では、ノズルボックスシール装置１３を、ノズルボックス５と内部
ケーシング２ｂとの間隙をシールするケーシング側シール装置１３ａと、ノズルボックス
５と軸シール装置１２の本体との間隙をシールするロータ側シール装置１３ｂの２つから
なる構成とすることで、内側空間１０ａと外側空間１０ｂとの間で蒸気が通流することが
ないように構成している。そして、このような構成によっても、図１で示した第１の実施
の形態と同様にな作用効果を奏することができる。
【００４２】
また、図３に示した別の変形例では、ノズルボックスシール装置１３を、タービンロー
タ３との間隙をシールさせるパッキンヘッド１３ｃをノズルボックス５に設けられた溝部
１３ｄに嵌合させる構成としている。パッキンヘッド１３ｃは、円周方向に分割された複
数の部分（セグメント）からなり、これら複数のパッキンヘッド１３ｃのセグメントをノ
ズルボックス５に設けられた溝部１３ｄに円周方向に挿入されて嵌合させ、全体としてタ
ービンロータ３の周囲全周に渡ってノズルボックス５との間隙をシールする構成となって
いる。
【００４３】
このような構成とすることで、パッキンヘッド１３ｃのメンテナンス性を向上させ、経
年劣化などで蒸気の漏洩などが発生した場合でもパッキンヘッド１３ｃを容易に交換する
ことができる。なお、図３に示した変形例においては、パッキンヘッド１３ｃと溝部１３
ｄからなるノズルボックスシール装置１３を軸方向に２つ直列に設けた構成としているが
、内側空間１０ａと外側空間１０ｂとの間に要求される圧力差に応じて直列させる数を１
つあるいは３つ以上とするなど適宜調整することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンについて図４を参照して説明する
。
【００４５】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面に
おける断面図である。なお、図４において、図１と同一の構成については同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
第１の実施の形態に係る蒸気タービンは、図１に示されるように、ノズルボックス５が
第１段のノズルダイアフラム４ａ１を一体的に備える構成となっており、ノズルボックス
５が第１段のタービンノズル４ｂ１を保持している。これに対して本実施の形態に係る蒸
気タービンは、ノズルボックス５が第１段のタービンノズル４ｂ１だけでなく、これ以外
に少なくとも１つの段落のタービンノズル、例えば第２段のタービンノズル４ｂ２を保持
するように構成したものである。
【００４７】
すなわち、図４に示されるとおり、本実施の形態に係る蒸気タービンは、ノズルボック
ス５の外周側部材が軸方向の下流側に延長して設けられ、軸方向下流側に設けられたフッ
ク部に第２段のノズルダイアフラム４ａ２が係合される構成となっている。第２段のノズ
ルダイアフラム４ａ２には複数の第２段のタービンノズル４ｂ２が円周方向に設けられて
おり、第２段のタービンノズル４ｂ２は第２段のノズルダイアフラム４ａ２を介してノズ
ルボックス５によって保持される構成となっている。その他の構成については、第１の実
施の形態と同様である。なお、本実施の形態においては、内側空間１０ａと外側空間１０
ｂとを区分けする隔壁９はケーシング２ｂと一体的に設けられている。
【００４８】
なお、図４においては、第２段のタービンノズル４ｂ２を支持する第２段のノズルダイ
アフラム４ａ２をノズルボックス５とは別体に設けたが、第１段のノズルダイアフラム４
ａ１と同様に、第２段のノズルダイアフラム４ａ２をノズルボックス５と一体的に設けて
もよい。
【００４９】
このような構成とすると、ノズルボックス５の周囲の空間のうちの外側空間１０ｂの圧
力は、第２段の動翼段３ａ２の出口における蒸気通路部８の圧力と略等しくなる。これに
よって、外側空間１０ｂの圧力を更に低くすることができるため、内部ケーシング２ｂの
肉厚を薄くすることが可能となる。
【００５０】
また隔壁９によって、ノズルボックス５周囲の空間が外側空間と内側空間に分けられて
いるため、第１の実施の形態同様、第１段のノズルダイアフラム４ａ１のタービンノズル
４ｂ１を流出した蒸気がノズルボックス５の周囲の空間を回りこんで下流側に流出するこ
とがなく、効率の高いタービンを実現することができる。
【００５１】
本実施の形態においても、第１の実施の形態の変形例と同様な変形を行なうことが出来
る。第２の実施例に係るこれらの変形例を図５乃至図７を用いて説明する。
【００５２】
図５乃至図７はいずれも、本実施の形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４
５°の断面における断面図である。なお、これらの変形例において、図１乃至図４に示し
た蒸気タービンと同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５３】
すなわち、図５及び図６に示した変形例では、ノズルボックス５周囲の空間を内側空間
１０ａと外側空間１０ｂを分けるために図４で示した隔壁９に代えてノズルボックスシー
ル装置１３を設けている。その他の構成については図４に示した第２の実施の形態と同様
である。
【００５４】
このうち、図５に示した変形例では、図２に示した第１の実施の形態の変形例と同様に
、ノズルボックスシール装置１３を、ノズルボックス５と内部ケーシング２ｂとの間隙を
シールするケーシング側シール装置１３ａと、ノズルボックス５と軸シール装置１２の本
体との間隙をシールするロータ側シール装置１３ｂの２つからなる構成としている。
【００５５】
また、図６に示した変形例は、ノズルボックスシール装置１３を、タービンロータ３と
の間隙をシールするパッキンヘッド１３ｃをノズルボックス５に設けられた溝部１３ｄに
嵌合させる構成としたものである。図６に示したこの変形例においても、図３に示した第
１の実施の形態の変形例と同様に、パッキンヘッド１３ｃを円周方向に分割された複数の
部分（セグメント）から構成し、これら複数のパッキンヘッド１３ｃのセグメントをノズ
ルボックス５に設けられた溝部１３ｄに円周方向に挿入されて嵌合させ、全体としてター
ビンロータ３の周囲全周に渡ってノズルボックス５との間隙をシールするようにしている
。本変形例においても、パッキンヘッド１３ｃと溝部１３ｄからなるノズルボックスシー
ル装置１３を軸方向に２つ直列に設けた構成としているが、直列数については設計条件等
ににより適宜決定することができる。
【００５６】
さらに、図７に示した変形例は、図６に示した変形例を更に変形したものである。図４
乃至図６に示した第２の実施の形態およびその変形例に係る蒸気タービンでは、ノズルボ
ックス５に第１段のタービンノズル４ｂ１と第２段のタービンノズル４ｂ２を保持させる
構成としたが、図７に示したさらなる変形例においては、これらに加えて第３段のタービ
ンノズル４ｂ３についてもノズルボックス５に保持させるようにしたものである。
【００５７】
すなわち、図７に示されるとおり、本変形例に係る蒸気タービンは、ノズルボックス５
の外周側部材が軸方向の下流側に延長して設けられている。この延長部分には、２つのフ
ック部が設けられ、これら２つのフック部に第２段のノズルダイアフラム４ａ２と第３段
のノズルダイアフラム４ａ３がそれぞれ係合されている。第２段、第３段のノズルダイア
フラム４ａ２，４ａ３にはそれぞれ、複数の第２段のタービンノズル４ｂ２、および複数
の第３段のタービンノズル４ｂ３がそれぞれ設けられている。すなわち本変形例では、第
２段、第３段のタービンノズル４ｂ２，４ｂ３はそれぞれ、第２段あるいは第３段のノズ
ルダイアフラム４ａ２，４ａ３を介してノズルボックス５によって保持される構成となっ
ている。その他の構成については、図６として示した第２の実施の形態の変形例と同様で
ある。
【００５８】
このような構成とすると、ノズルボックス５の周囲の空間のうちの外側空間１０ｂの圧
力を、第３段の動翼段３ａ３の出口における蒸気通路部８の圧力と略等しくなる。これに
よって、外側空間１０ｂの圧力を更に低くすることができるため、内部ケーシング２ｂの
肉厚を薄くすることが可能となる。
【００５９】
なお、図７で示した変形例においては、第２段、第３段のノズルダイアフラム４ａ２，
４ａ３をノズルボックス５とは別体に設け、第２段あるいは第３段のタービンノズル４ｂ
２，４ｂ３をこれらのノズルダイアフラム４ａ２，４ａ３を介してノズルボックス５に保
持させたが、これには限らず、軸方向下流側に延長させて設けたノズルボックス５の外周
部材に第２段、第３段のノズルダイアフラム４ａ２，４ａ３を一体的に設ける構成とする
ことも可能である。
【００６０】
さらに、図７に示した変形例では、第１段から第３段のタービンノズル４ｂ１，４ｂ２
，４ｂ３をノズルボックス５によって保持させる構成としたが、第４段以降のタービンノ
ズル４ｂ４…についてもノズルボックス５に保持させる構成としてもよい。
【００６１】
また、図７の変形例では、ノズルボックス５の周囲の空間を内側空間１０ａと外側空間
１０ｂに分離するために、パッキンヘッド１３ｃと溝部１３ｄからなるノズルボックスシ
ール装置１３をシール手段として設けたが、ノズルボックスシール装置１３を、図２ある
いは図５に示したように、ノズルボックス５と内部ケーシング２ｂとの間隙をシールする
ケーシング側シール装置１３ａとノズルボックス５と軸シール装置１２の本体との間隙を
シールするロータ側シール装置１３ｂの２つからなる構成としてもよく、また図１あるい
は図４に示したようにノズルボックスシール装置１３に代えて隔壁９を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態の変形例に係る蒸気タービンの鉛直方向から４５°の断面における断面図。
【図８】従来の蒸気タービンの断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１：蒸気タービン
２：ケーシング
２ａ：外部ケーシング
２ｂ：内部ケーシング
３：タービンロータ
３ａ１，３ａ２，３ａ３…：動翼段
３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３…：動翼
４ａ１，４ａ２，４ａ３…：ノズルダイアフラム
４ｂ１，４ｂ２，４ｂ３…：タービンノズル
５：ノズルボックス
６：サポート部材
７：蒸気流入管
８：蒸気通路部
９：隔壁
１０ａ：内側空間
１０ｂ：外側空間
１１：漏洩蒸気シール
１２：軸シール装置
１３：ノズルボックスシール装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングを含む静止部と、
円周方向に複数のタービン動翼が配置されてなる動翼段を軸方向に複数備え、前記ケー
シング内に回転可能に配設されるタービンロータと、
円周方向に複数のタービンノズルが配置されてなり、それぞれ前記複数の動翼段の各々
と対をなし前記タービンロータと実質的に同軸に配置されるように前記静止部に保持され
る複数のノズルダイアフラムと、
前記複数の動翼段の動翼部分および前記複数のノズルダイアフラムのタービンノズル部
分により形成される蒸気通路部と、
前記静止部に保持され、前記蒸気通路部の最上流部に前記タービンロータと実質的に同
軸に配置されるノズルボックスと、
前記タービンロータおよび前記ケーシングとの間に形成される前記ノズルボックス周囲
の空間を、前記蒸気通路部よりも内周側に形成される第１の空間と、前記蒸気通路部より
も外周側に形成される第２の空間に分割し、当該第１の空間と第２の空間の間の蒸気の通
流を抑制するシール手段と、
を備えることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気タービンにおいて、シール手段は、ノズルボックスとタービンロー
タとの間に設けられたパッキンからなることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項３】
請求項１記載の蒸気タービンにおいて、シール手段は、ノズルボックスと静止部との間
に設けられた隔壁からなることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項４】
請求項１記載の蒸気タービンにおいて、シール手段は、ノズルボックスと静止部との間
に設けられたシール装置からなることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸気タービンにおいて、ノズルボックスの蒸気出
口近傍の第１の空間には、前記ノズルボックスと当該ノズルボックスに隣接する動翼段と
の間から漏洩する蒸気の通流を抑制する第２のシール手段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６】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸気タービンにおいて、ノズルボックスの蒸気出
口部には、円周方向に複数のタービンノズルが配置された第１段のタービンノズルが設け
られ、かつ、前記ノズルボックスは、さらに少なくとも１つの段落のタービンノズルを保
持してなることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１】
ケーシングを含む静止部と、
円周方向に複数のタービン動翼が配置されてなる動翼段を軸方向に複数備え、前記ケー
シング内に回転可能に配設されるタービンロータと、
円周方向に複数のタービンノズルが配置されてなり、それぞれ前記複数の動翼段の各々
と対をなし前記タービンロータと実質的に同軸に配置されるように前記静止部に保持され
る複数のノズルダイアフラムと、
前記複数の動翼段の動翼部分および前記複数のノズルダイアフラムのタービンノズル部
分により形成される蒸気通路部と、
前記静止部に保持され、前記蒸気通路部の最上流部に前記タービンロータと実質的に同
軸に配置されるノズルボックスと、
前記タービンロータおよび前記ケーシングとの間に形成される前記ノズルボックス周囲
の空間を、前記蒸気通路部よりも内周側に形成される第１の空間と、前記蒸気通路部より
も外周側に形成される第２の空間に分割し、当該第１の空間と第２の空間の間の蒸気の通
流を抑制するシール手段と、
を備えることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気タービンにおいて、シール手段は、ノズルボックスとタービンロー
タとの間に設けられたパッキンからなることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項３】
請求項１記載の蒸気タービンにおいて、シール手段は、ノズルボックスと静止部との間
に設けられた隔壁からなることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項４】
請求項１記載の蒸気タービンにおいて、シール手段は、ノズルボックスと静止部との間
に設けられたシール装置からなることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸気タービンにおいて、ノズルボックスの蒸気出
口近傍の第１の空間には、前記ノズルボックスと当該ノズルボックスに隣接する動翼段と
の間から漏洩する蒸気の通流を抑制する第２のシール手段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６】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸気タービンにおいて、ノズルボックスの蒸気出
口部には、円周方向に複数のタービンノズルが配置された第１段のタービンノズルが設け
られ、かつ、前記ノズルボックスは、さらに少なくとも１つの段落のタービンノズルを保
持してなることを特徴とする蒸気タービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−４７１２２（Ｐ２００９−４７１２２Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１５７６８（Ｐ２００７−２１５７６８）
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２２日（２００７．８．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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