軸流タービン
【課題】簡便な構成でラビリンスシール本来の目的である流体のシール効果を損なうことなく、ラビリンスシールに起因する自励振動を効果的に抑制することのできる軸流タービンを提供する。
【解決手段】軸流タービンのタービン段落において、静翼５を保持する外輪７に静翼入口側から静翼出口側へ貫通する貫通孔１７を設けるとともに、当該貫通孔１７を通り抜ける蒸気流量１８が下流側の動翼先端部のラビリンスシール１１からの漏洩量１６と一致するように、貫通孔１７の径を設定した。
【解決手段】軸流タービンのタービン段落において、静翼５を保持する外輪７に静翼入口側から静翼出口側へ貫通する貫通孔１７を設けるとともに、当該貫通孔１７を通り抜ける蒸気流量１８が下流側の動翼先端部のラビリンスシール１１からの漏洩量１６と一致するように、貫通孔１７の径を設定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流タービンに係り、特に作動流体の漏出防止用として施したラビリンスシールから誘起する旋回流によって発生する自励振動を効果的に抑制するようにした軸流タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軸流タービンは高出力が得られるため、発電用の蒸気タービン等の大型の原動機として使用されている。
【０００３】
図７は、軸流タービンの一例としての蒸気タービンの縦断面図を示す。
図７において、１−１は蒸気タービンのロータであり、１−２はこのロータの軸方向に所定の間隔をおいて外周面に形成されたロータディスク（タービン円板ともいう）である。このロータディスク１−２の周方向には、図示しない植込み溝に取付脚を植込んで動翼２を列状に配列するとともに、各動翼２の先端部に設けたシュラウド３相互を環状に結合させている。なお、ロータ１−１乃至シュラウド３までの回転体を回転部４と総称する場合がある。
【０００４】
このように列状に構成された動翼２の作動流体上流に隣接して周方向に列状に静翼（ノズル）５を配置することによって１つのタービン段落を形成する。蒸気タービンは、このようなタービン段落を軸方向に複数段配置している。
【０００５】
静翼５はほぼ同心状のダイヤフラム内輪６およびダイヤフラム外輪７間に周方向に環状列に複数枚配置されており、ダイヤフラム外輪７はタービンケーシング８に固定され、一方、ダイヤフラム内輪６の内周部はロータ１−１の外周部に対してギャップ９を介して対峙するようになっている。
【０００６】
そして、タービン段落に蒸気を通過させると、タービン段落毎に蒸気の持つエンタルピが降下し、この降下分が動力に変換される。
【０００７】
このように、各タービン段落で蒸気の圧力が降下し、そのエンタルピ差が有効に動力に変換されるためには、各タービン段落間の蒸気漏れが遮断されている必要がある。
【０００８】
しかしながら実際には、ダイヤフラム内輪６とロータ１−１外周面との間のギャップ９およびシュラウド３とダイヤフラム外輪７の庇状部分あるいはタービンケーシング８との間のギャップ（図示せず）を通って作動蒸気の一部は圧力の低い側に漏出しており、さらに、ロータ１−１がタービンケーシング８を貫通するグランド部１０ａ、１０ｂからも圧力の低い側に蒸気が漏出する。このような蒸気の漏れは、タービン効率を低下させる要因となっているため、蒸気の漏出をより一層抑制することが必要とされている。
【０００９】
そこで、通常は図８で示すようにダイヤフラム外輪７の庇状部分あるいはタービンケーシング８とシュラウド３との間のギャップ、ダイヤフラム内輪６およびロータ１−１の外周面間のギャップにラビリンスシール１１を設け、蒸気の外部への漏出を抑制している。
【００１０】
このラビリンスシール１１は、固定部であるダイヤフラム外輪７あるいはダイヤフラム内輪６から回転部であるシュラウド３あるいはロータ１−１側に向って回転部４表面に極めて近接した部分まで突出する環状の歯（ラビリンスフィンという）１２を備えており、このラビリンスフィン１２と回転部の外周部によって、絞り部１３とチャンバ１４とを形成している。作動流体である蒸気は、絞り部１３で絞られた後チャンバ１４で膨張し、この繰返しによって蒸気の外部への漏出を防止している。
【００１１】
ラビリンスシール１１は、蒸気の漏出を効果的に抑制することができる反面、近年のターボ式軸流タービンの高性能化に伴って、このラビリンスシール部が回転部の自励振動の発生個所になっているとの指摘がなされている。
【００１２】
この種の自励振動は、蒸気タービンにおいてはスチームホワールとして知られており、蒸気条件の高圧化にともなって問題となってきた。
【００１３】
この自励振動の発生を考察してみると、ラビリンスシール１１に流入する蒸気の流れに旋回成分があり、この蒸気の旋回成分がラビリンスシール１１のチャンバ１４内の周方向の蒸気圧力分布を不均一にさせ、その結果として回転部４の振れ廻り振動を助長すると考えられている。
【００１４】
図９は、回転部４のロータ１−１が矢印Ｒ方向に振れ廻っているとき、つまりロータ１−１の実際の振れ廻り中心１−１ｂが回転軸中心１−１ａから偏心しているときのラビリンスシール１１に設けたチャンバ１４内の圧力分布１５を示す。
【００１５】
ここで、蒸気の流れに旋回成分があると、圧力のピークは、ロータ１−１の振れ廻り方向Ｒに対し、遅れ方向に位置する。この不均一な圧力分布１５がロータ１−１に作用する力は、ロータ１−１の振れ廻り方向の力Ｆｘと、この振れ廻り方向の力Ｆｘと直交する方向の力Ｆｙとに分解することができる。
【００１６】
このような圧力のピークが発生する場合、ロータ１−１は、常に振れ廻り方向にＦｘなる力で押圧され、このためロータ１−１の振れ廻りが助長され、自励振動が発生するものと考えられる。
【００１７】
ラビリンスシール１１の入口部における旋回流成分は、不安定化力に大きな影響を持っており、旋回流の増加によって不安定化力も増加し、自励振動が発生し易くなることは、経験やモデル試験により知られていた。
【００１８】
近年の計算機および流体解析プログラムの進歩・発展により、実機条件における旋回流と不安定化力との関係は、図１０に示すように定量的に把握できるようになった。
【００１９】
図１０は、計算により求めたラビリンスシール１１の入口における旋回流成分（入口スワール）％と不安定化力Ｆｘとの関係を表わしたものである。この図１０によると、入口旋回流が増加すると不安定化力も増加し、たとえば、ロータ周速比で１２０％時の不安定化力は、５０％時の５倍以上となることがわかる。
【００２０】
蒸気タービンでは、静翼５出口における旋回流成分が回転部１の周速の１２０％〜１５０％と非常に大きい。このため、静翼５を通過した蒸気が流入する動翼２の先端部に設けられたラビリンスシール１１の入口においても、旋回流成分が大きく、ラビリンスシール１１で発生する不安定化力も、静翼５の先端部やグランド部１０ａ、１０ｂに設けたラビリンスシールに較べて大きくなる。そこで、動翼２の先端部に設けられたラビリンスシール１１で発生する大きな旋回流成分を低減することで、効果的に自励振動を抑制することができる。
【００２１】
従来、動翼２の先端部のラビリンスシール１１の入口旋回流成分を低減させる手段として、ラビリンスシール１１のチャンバ１４に高圧側に連通させる穴を回転方向側と逆方向側に設け、旋回流と逆方向に流体を噴出させるようにした発明（例えば、特許文献１参照）や、ラビリンスシール入口付近に案内羽根を設けるようにした発明（例えば、特許文献２、３参照）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】実開昭６０−５６８６３号公報
【特許文献２】特公平４−２３０８６号公報（特開昭５８−２２２９０２号公報）
【特許文献３】特開２００７−１２０４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、ラビリンスシール１１の高圧側とチャンバ１４内との圧力差が小さく、噴出する蒸気の流速がそれほど高くないため、旋回流低減効果は限られている上に、蒸気の漏洩量が増加し、シール性能を損なうという問題があった。また、特許文献２に記載の発明は、動翼先端部のラビリンスシール１１入口付近の流れの様子は複雑であるため、旋回流を効果的に低減できる案内羽根設置場所を見つけるのが難しいという問題があった。さらに、特許文献３に記載の発明は、原理的に効率よく旋回流を低減させることは可能であるが、複数の案内羽根を植える構造を採用しているため、製作に時間がかかるとともに、生産コストも嵩むという問題があった。
【００２４】
そこで本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、簡便な構成でラビリンスシール本来の目的である流体のシール効果を損なうことなく、ラビリンスシールに起因する自励振動を効果的に抑制することのできる軸流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】
【００２５】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通する貫通孔を円周方向に添って複数個設けるとともに、当該貫通孔を通り抜ける蒸気流量が下流側の動翼先端部のラビリンスシールからの漏洩量と一致するように、貫通孔の径を設定したことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２に係る発明は、タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通し、かつ、前記静翼出口側で下流側に向かってロータの回転方向とは逆方向に傾斜する貫通孔を円周方向に沿って複数個設けたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項５に係る発明は、タービンケーシングに保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、前記静翼をノズルセグメントと、それを外周側から嵌め込んで保持する外輪と、内周側から嵌め込んで保持する内輪とから構成し、前記ノズルセグメントを前記外輪に保持される外周カバーブロック部と、ノズル翼部と、前記内輪に保持される内周カバーブロック部とから構成し、前記外周側カバーブロックの外周面に静翼入口側と出口側とを連通させる溝を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、簡便な構成でありながら蒸気タービンの効率を低下させることなく、軸系に発生する自励振動の発生を抑制することのできる軸流タービンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による軸流タービンの第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例における蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図。
【図３】比較例としての従来の軸流タービンにおける蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図。
【図４】本発明による軸流タービンの第２の実施形態を示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は図４のＣ−Ｃ断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例における静翼保持部の断面図。
【図６】本発明による軸流タービンの第３の実施形態を示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は静翼構成部品の斜視図。
【図７】従来の蒸気タービンの縦断面図。
【図８】ラビリンスシール構造の一例を示す図。
【図９】ラビリンスシール内の圧力分布を示す図。
【図１０】入口旋回流と不安定化力の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、既に説明した図を含めて各図に共通する部分には同一符号若しくは関連符号を付けて、重複する説明は適宜省略する。
【００３１】
（第１の実施形態）
（構成）
本発明の第１の実施形態に係る軸流タービンについて、図１乃至図３を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る軸流タービンを示す図であり、特に（ａ）は蒸気タービン段落を示す構成図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３２】
図１で示すように、蒸気タービンはタービンケーシング等の静止部に保持されたタービン静翼（ノズル）５と、このタービン静翼（ノズル）５を通過する主流蒸気２０の下流側に位置し、ロータディスク１−２に取り付けた動翼２とによって一組の段落を構成し、この段落をロータ１−１の軸方向に沿って複数段配置する構成になっている。
【００３３】
なお、６は静翼（ノズル）５の内径側を溶接により保持する内輪（ダイヤフラム内輪）であり、このダイヤフラム内輪６の内径部は図示しないタービンロータの外周面にラビリンスを介して対峙している。７は外輪（ダイヤフラム外輪）であり、タービン静翼（ノズル）５の外径側を溶接により保持する部分（以下、静翼保持部分という）７−１と、この静翼保持部分７−１の側部に動翼２の外周を覆うように形成された庇状部分７−２とから構成されており、図示しないタービンケーシングに固定されている。
【００３４】
前記動翼２の先端部にはシュラウド３を固定している。このシュラウド３の外周は両端部と中心部とに合わせて３個の環状突起と、環状突起間に位置する平坦部とを有しており、このように凹凸に形成されたシュラウド３の外周を覆うダイヤフラム外輪７の庇状部分７−２には、前記環状突起部および平坦部に対向する高さの異なるラビリンスフィン１２を植設することによってラビリンスシール１１を形成し、シュラウド３外周部およびタービン静翼ダイヤフラム外輪７の庇状部分７−２との間の隙間を通って漏出する漏洩蒸気量１６の低減を図るようにしている。
【００３５】
さらに、本実施形態は、ダイヤフラム外輪７の静翼保持部分７−１のラビリンスシール１１と対向する部位に、静翼５の入口側と出口側とを連通させる貫通孔１７を円周方向に沿って複数個設けている。しかも、この貫通孔１７の入口側開口および出口側開口を結ぶ軸線ＡＬ２はロータ１−１の軸線ＡＬ１とほぼ平行するように形成し、貫通孔１７から噴出する蒸気（以下、貫通孔通過蒸気という）１８を静翼出口側開口からラビリンスシール１１に向けてロータの軸線ＡＬ１に平行するように噴出する（図２参照）。
【００３６】
さらに、貫通孔通過蒸気１８の流量が前述したラビリンスシール１１からの漏洩蒸気量１６と一致するように選定している。
【００３７】
貫通孔通過蒸気１８の流量とラビリンスシール１１からの漏洩蒸気量１６とをほぼ等量にするために、貫通孔１７を設計する際には、貫通孔１７の孔径や数を調整する。貫通孔１７の孔径を調整するためには、貫通孔１７の全長に亘って同一径の孔を開ける場合と、孔の径を予め大きく選定しておき、この貫通孔１７に孔あきのアダプターを嵌める場合とが考えられるが、図２に例示した変形例は、孔の径の異なる数種類のアダプターの中から、最適な径を有するアダプター１９を貫通孔１７の入口部に嵌め込んで孔径を調整し、貫通孔通過蒸気１８の流量を調整するようにしたものである。
【００３８】
（作用）
図３（ａ）、（ｂ）は、図１および２で示した本実施形態と従来例との作用上の差異を明確にするために掲げた従来の軸流タービンの蒸気タービン段落部における蒸気の流れる様子を示す図およびラビリンスシール入口における蒸気の旋回する様子を示す図である。
【００３９】
図３（ａ）に示す従来の蒸気タービン段落部では、静翼５を通過した主流蒸気２０の一部の蒸気２１が、図３（ｂ）のように大きく旋回しながら動翼先端部とダイヤフラム外輪７の庇状部分７−２との間に形成されたラビリンスシール１１に流入する。このため、ラビリンスシール１１部には図９で説明したような大きな不安定化力Ｆｘが発生する原因となっていた。
【００４０】
これに対して、本実施形態では図１（ａ）、（ｂ）および図２で示したように、ダイヤフラム外輪７の静翼保持部分７−１のラビリンスシール１１と対向する部位に、静翼入口側と静翼出口側との間を連通する貫通孔１７を設け、しかもこの貫通孔１７を通る貫通孔通過蒸気１８の流量を、ラビリンスシール１１からの漏洩蒸気量１６と同量となるように調整したので、静翼５を通過した主流蒸気２０の一部の蒸気２１が動翼先端のラビリンスシール１１に流入しなくなる。
【００４１】
そして、貫通孔１７を流れる蒸気は旋回流成分を有していないので、ラビリンスシール１１入口部での旋回流を無くすことができ、軸系の自励振動を抑制することができる。
【００４２】
本実施形態では、貫通孔１７を設けたことによって静翼部の蒸気流量は減少するものの、動翼部の蒸気流量は減少しないので、タービンの効率が低下することはない。
【００４３】
なお、軸流タービンを長期間に亘って運転すると、ラビリンスフィン８の磨耗によってシール間隙は広がり、静翼５を通過した主流蒸気２０から一部の流量１７がラビリンスシール側に漏洩しようとするが、この場合、前記アダプター１９を交換することによって貫通孔通過蒸気１８の流量を増やすように調整することによってラビリンスシール１１入口旋回流の増加を抑え、自励振動の発生を抑制することができる。
【００４４】
（効果）
以上述べたように、第１の実施形態によれば、ダイヤフラム外輪７に静翼入口側と静翼出口側との間を貫通孔１７によって貫通させ、その貫通孔１７を流れる貫通孔通過蒸気１８の流量が下流側動翼先端部のラビリンスシール１１の漏洩量１６と一致するように調整したので、簡便な構成でありながら、蒸気タービンの効率を低下させることなく、動翼先端部ラビリンスシール１１に流入する漏洩蒸気の旋回流成分を効果的に低減し、軸系に発生する自励振動の発生を抑制することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
（構成）
次に、本発明の第２の実施形態による軸流タービンについて図４および図５を参照して説明する。
図４は、第２の実施形態に係る軸流タービンを示す図であり、特に（ａ）は蒸気タービン段落を示す構成図、（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４６】
図４（ｂ）で示すように、本実施形態は第１の実施形態と比べて、ダイヤフラム外輪７の静翼保持部分７−１に形成した貫通孔１７の形状あるいは貫通孔１７の設置角度が相違するが、その他の点は第１の実施形態と同じである。
【００４７】
すなわち、図１あるいは図２で示した第１の実施形態の場合、貫通孔１７はその静翼入口側開口と静翼出口側開口とを結ぶ軸線ＡＬ２がロータの軸線ＡＬ１に対してほぼ平行するように開けるようにしたが、本実施形態では、貫通孔１７Ａの静翼入口側開口からほぼ中間部までを結ぶ軸線ＡＬ２がロータ１−１の軸線ＡＬ１に対してほぼ平行するが、静翼出口側開口が動翼２の回転方向とは逆方向に傾斜するように、貫通孔１７Ａの中間部から静翼出口側開口までを結ぶ軸線ＡＬ３が、ロータの軸線ＡＬ１に対して動翼２の回転方向とは逆方向に傾斜するように開けている。この構成により、貫通孔通過蒸気１８Ａは矢印のようにシュラウド３の回転方向とは逆向きに静翼出口側開口から噴出する。
【００４８】
（作用）
前述した第１の実施形態の場合、貫通孔１７から吹き出した貫通孔通過蒸気１８には旋回成分はないが、貫通孔通過蒸気１８が下流側に向かってラビリンスシール１１のラビリンスフィン８間を通過して行くにつれ回転するシュラウド３によって旋回成分が付与されるので、従来例ほどではないにしても自励振動の発生を完璧に防止することは困難である。
【００４９】
しかしながら、本実施形態では、貫通孔１７Ａの静翼出口側開口から噴出した貫通孔通過蒸気１８Ａはシュラウド３の回転方向とは逆方向にラビリンスシール１１に入るようにしたので、シュラウド３の回転によってラビリンスシール１１内部の複数のチャンバ１４で貫通孔通過蒸気１８Ａに旋回成分が付与されたとしても、貫通孔通過蒸気１８Ａがラビリンスシール１１から噴出するときには旋回流成分のないロータ１−１の軸線ＡＬ１に対してほぼ平行する貫通孔通過蒸気１８Ａとすることができる。この結果、本実施形態では第１の実施形態に比べ、より一層の軸系安定化が期待できる。
【００５０】
なお、貫通孔の形状は図４（ｂ）の貫通孔１７Ａのように静翼入口側開口と静翼出口側開口との中間部で屈曲させずに、図５の変形例で示す貫通孔１７Ｂのように、静翼入口側開口から静翼出口側開口までを結ぶ軸線ＡＬ４をロータ１−１の軸線ＡＬ１に対して傾斜させるようにしてもよい。なお、図５の変形例の場合、図４に比べて孔明け加工を容易に行うことができるという長所がある。
【００５１】
（効果）
以上述べたように、第２の実施形態によれば、貫通孔１７Ａ，１７Ｂの静翼出口側開口を動翼２の回転方向とは逆方向に向けて貫通孔通過蒸気１８Ａが動翼２の回転方向とは逆方向に噴出するように形成したことにより、簡便な構成でありながら、動翼先端部のラビリンスシール１１に流入する漏洩蒸気の旋回流成分を効果的に低減することができ、軸系に発生する自励振動の発生をより一層抑制することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
（構成）
次に、本発明の第３の実施形態による軸流タービンについて、図６を参照して説明する。
図６において、（ａ）は第３の実施形態に係る軸流タービンの蒸気タービン段落を示す構成図であり、（ｂ）は静翼構成部品の斜視図である。
【００５３】
本実施形態が第１および第２の実施形態と異なる点は静翼部分である。すなわち、図１、図２および図４で示した静翼は、静翼５の内周および外周をそれぞれダイヤフラム内輪６およびダイヤフラム外輪７と溶接して構成した、いわゆる「溶接ノズル」であるが、本実施形態の静翼は「組み立てノズル」と呼ばれるものである。
【００５４】
図６（ａ）において、組み立てノズルはノズルセグメント２４と、それを外周側から嵌め込んで保持する外輪２２と、内周側から嵌め込んで保持する内輪２３とによって構成されている。
【００５５】
さらに、ノズルセグメント２４は図６（ｂ）に示すように、外輪２２に保持される外周カバーブロック部２５と、ノズル翼部２６と、内輪２３に保持される内周カバーブロック部２７とから構成され、これら３個の部品は機械加工により一体の部品として製作される。
【００５６】
そして、本実施形態においては、上記ノズルセグメント２４の外周側カバーブロック２５外周面に静翼入口側と出口側とを連通させる溝２８を設けたことを特徴としている。
【００５７】
（作用）
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、外周側カバーブロック２５の外周面に溝２８を設けることによって、第１、第２の実施形態と同様に、静翼入口側開口と出口側開口とを連通させる貫通孔１７に相当する流路を形成する。そして、この溝２８に流れる蒸気流量を、下流側動翼先端部ラビリンスシール漏洩量１６と等量にすることによって、第１および第２の実施形態と同様にタービン効率を低下させることなく、ラビリンスシール入口部の旋回流をゼロにすることができ、軸系の自励振動を抑制することができる。
【００５８】
（効果）
以上述べたように第３の実施形態によれば、組み立てノズルにおいて、外周側カバーブロック外周面に静翼入口側開口と出口側開口とを連通させる溝２８を設け、その溝２８に流れる蒸気流量を下流側動翼先端部ラビリンスシール部の漏洩量１６と一致するようにしたことにより、簡便な構成でありながら、蒸気タービンの効率を低下させることなく、動翼先端部のラビリンスシールに流入する漏洩蒸気の旋回流成分を効果的に低減し、軸系に発生する自励振動の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１−１…ロータ、１−１ａ…回転軸（ロータ）中心、１−１ｂ…振れ回り中心、１−２…ロータディスク（タービン円板）、２…動翼、３…シュラウド、４…回転部、５…静翼（ノズル）、６…内輪(ダイヤフラム内輪)、７…外輪(ダイヤフラム外輪)、８…タービンケーシング、９…ギャップ、１０ａ、１０ｂ…グランド部、１１…ラビリンスシール、１２…ラビリンスフィン、１３…絞り部、１４…チャンバ、１５…圧力分布、１６…ラビリンスシールからの漏洩蒸気量、１７…貫通孔、１８…貫通孔通過蒸気、１９…アダプター、２０…主流蒸気、２１…漏洩蒸気、２２…外輪、２３…内輪、２４…ノズルセグメント、２５…外周カバーブロック、２６…ノズル板、２７…内周カバーブロック、２８…溝。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流タービンに係り、特に作動流体の漏出防止用として施したラビリンスシールから誘起する旋回流によって発生する自励振動を効果的に抑制するようにした軸流タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軸流タービンは高出力が得られるため、発電用の蒸気タービン等の大型の原動機として使用されている。
【０００３】
図７は、軸流タービンの一例としての蒸気タービンの縦断面図を示す。
図７において、１−１は蒸気タービンのロータであり、１−２はこのロータの軸方向に所定の間隔をおいて外周面に形成されたロータディスク（タービン円板ともいう）である。このロータディスク１−２の周方向には、図示しない植込み溝に取付脚を植込んで動翼２を列状に配列するとともに、各動翼２の先端部に設けたシュラウド３相互を環状に結合させている。なお、ロータ１−１乃至シュラウド３までの回転体を回転部４と総称する場合がある。
【０００４】
このように列状に構成された動翼２の作動流体上流に隣接して周方向に列状に静翼（ノズル）５を配置することによって１つのタービン段落を形成する。蒸気タービンは、このようなタービン段落を軸方向に複数段配置している。
【０００５】
静翼５はほぼ同心状のダイヤフラム内輪６およびダイヤフラム外輪７間に周方向に環状列に複数枚配置されており、ダイヤフラム外輪７はタービンケーシング８に固定され、一方、ダイヤフラム内輪６の内周部はロータ１−１の外周部に対してギャップ９を介して対峙するようになっている。
【０００６】
そして、タービン段落に蒸気を通過させると、タービン段落毎に蒸気の持つエンタルピが降下し、この降下分が動力に変換される。
【０００７】
このように、各タービン段落で蒸気の圧力が降下し、そのエンタルピ差が有効に動力に変換されるためには、各タービン段落間の蒸気漏れが遮断されている必要がある。
【０００８】
しかしながら実際には、ダイヤフラム内輪６とロータ１−１外周面との間のギャップ９およびシュラウド３とダイヤフラム外輪７の庇状部分あるいはタービンケーシング８との間のギャップ（図示せず）を通って作動蒸気の一部は圧力の低い側に漏出しており、さらに、ロータ１−１がタービンケーシング８を貫通するグランド部１０ａ、１０ｂからも圧力の低い側に蒸気が漏出する。このような蒸気の漏れは、タービン効率を低下させる要因となっているため、蒸気の漏出をより一層抑制することが必要とされている。
【０００９】
そこで、通常は図８で示すようにダイヤフラム外輪７の庇状部分あるいはタービンケーシング８とシュラウド３との間のギャップ、ダイヤフラム内輪６およびロータ１−１の外周面間のギャップにラビリンスシール１１を設け、蒸気の外部への漏出を抑制している。
【００１０】
このラビリンスシール１１は、固定部であるダイヤフラム外輪７あるいはダイヤフラム内輪６から回転部であるシュラウド３あるいはロータ１−１側に向って回転部４表面に極めて近接した部分まで突出する環状の歯（ラビリンスフィンという）１２を備えており、このラビリンスフィン１２と回転部の外周部によって、絞り部１３とチャンバ１４とを形成している。作動流体である蒸気は、絞り部１３で絞られた後チャンバ１４で膨張し、この繰返しによって蒸気の外部への漏出を防止している。
【００１１】
ラビリンスシール１１は、蒸気の漏出を効果的に抑制することができる反面、近年のターボ式軸流タービンの高性能化に伴って、このラビリンスシール部が回転部の自励振動の発生個所になっているとの指摘がなされている。
【００１２】
この種の自励振動は、蒸気タービンにおいてはスチームホワールとして知られており、蒸気条件の高圧化にともなって問題となってきた。
【００１３】
この自励振動の発生を考察してみると、ラビリンスシール１１に流入する蒸気の流れに旋回成分があり、この蒸気の旋回成分がラビリンスシール１１のチャンバ１４内の周方向の蒸気圧力分布を不均一にさせ、その結果として回転部４の振れ廻り振動を助長すると考えられている。
【００１４】
図９は、回転部４のロータ１−１が矢印Ｒ方向に振れ廻っているとき、つまりロータ１−１の実際の振れ廻り中心１−１ｂが回転軸中心１−１ａから偏心しているときのラビリンスシール１１に設けたチャンバ１４内の圧力分布１５を示す。
【００１５】
ここで、蒸気の流れに旋回成分があると、圧力のピークは、ロータ１−１の振れ廻り方向Ｒに対し、遅れ方向に位置する。この不均一な圧力分布１５がロータ１−１に作用する力は、ロータ１−１の振れ廻り方向の力Ｆｘと、この振れ廻り方向の力Ｆｘと直交する方向の力Ｆｙとに分解することができる。
【００１６】
このような圧力のピークが発生する場合、ロータ１−１は、常に振れ廻り方向にＦｘなる力で押圧され、このためロータ１−１の振れ廻りが助長され、自励振動が発生するものと考えられる。
【００１７】
ラビリンスシール１１の入口部における旋回流成分は、不安定化力に大きな影響を持っており、旋回流の増加によって不安定化力も増加し、自励振動が発生し易くなることは、経験やモデル試験により知られていた。
【００１８】
近年の計算機および流体解析プログラムの進歩・発展により、実機条件における旋回流と不安定化力との関係は、図１０に示すように定量的に把握できるようになった。
【００１９】
図１０は、計算により求めたラビリンスシール１１の入口における旋回流成分（入口スワール）％と不安定化力Ｆｘとの関係を表わしたものである。この図１０によると、入口旋回流が増加すると不安定化力も増加し、たとえば、ロータ周速比で１２０％時の不安定化力は、５０％時の５倍以上となることがわかる。
【００２０】
蒸気タービンでは、静翼５出口における旋回流成分が回転部１の周速の１２０％〜１５０％と非常に大きい。このため、静翼５を通過した蒸気が流入する動翼２の先端部に設けられたラビリンスシール１１の入口においても、旋回流成分が大きく、ラビリンスシール１１で発生する不安定化力も、静翼５の先端部やグランド部１０ａ、１０ｂに設けたラビリンスシールに較べて大きくなる。そこで、動翼２の先端部に設けられたラビリンスシール１１で発生する大きな旋回流成分を低減することで、効果的に自励振動を抑制することができる。
【００２１】
従来、動翼２の先端部のラビリンスシール１１の入口旋回流成分を低減させる手段として、ラビリンスシール１１のチャンバ１４に高圧側に連通させる穴を回転方向側と逆方向側に設け、旋回流と逆方向に流体を噴出させるようにした発明（例えば、特許文献１参照）や、ラビリンスシール入口付近に案内羽根を設けるようにした発明（例えば、特許文献２、３参照）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】実開昭６０−５６８６３号公報
【特許文献２】特公平４−２３０８６号公報（特開昭５８−２２２９０２号公報）
【特許文献３】特開２００７−１２０４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、ラビリンスシール１１の高圧側とチャンバ１４内との圧力差が小さく、噴出する蒸気の流速がそれほど高くないため、旋回流低減効果は限られている上に、蒸気の漏洩量が増加し、シール性能を損なうという問題があった。また、特許文献２に記載の発明は、動翼先端部のラビリンスシール１１入口付近の流れの様子は複雑であるため、旋回流を効果的に低減できる案内羽根設置場所を見つけるのが難しいという問題があった。さらに、特許文献３に記載の発明は、原理的に効率よく旋回流を低減させることは可能であるが、複数の案内羽根を植える構造を採用しているため、製作に時間がかかるとともに、生産コストも嵩むという問題があった。
【００２４】
そこで本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、簡便な構成でラビリンスシール本来の目的である流体のシール効果を損なうことなく、ラビリンスシールに起因する自励振動を効果的に抑制することのできる軸流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】
【００２５】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通する貫通孔を円周方向に添って複数個設けるとともに、当該貫通孔を通り抜ける蒸気流量が下流側の動翼先端部のラビリンスシールからの漏洩量と一致するように、貫通孔の径を設定したことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２に係る発明は、タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通し、かつ、前記静翼出口側で下流側に向かってロータの回転方向とは逆方向に傾斜する貫通孔を円周方向に沿って複数個設けたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項５に係る発明は、タービンケーシングに保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、前記静翼をノズルセグメントと、それを外周側から嵌め込んで保持する外輪と、内周側から嵌め込んで保持する内輪とから構成し、前記ノズルセグメントを前記外輪に保持される外周カバーブロック部と、ノズル翼部と、前記内輪に保持される内周カバーブロック部とから構成し、前記外周側カバーブロックの外周面に静翼入口側と出口側とを連通させる溝を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、簡便な構成でありながら蒸気タービンの効率を低下させることなく、軸系に発生する自励振動の発生を抑制することのできる軸流タービンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による軸流タービンの第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例における蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図。
【図３】比較例としての従来の軸流タービンにおける蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図。
【図４】本発明による軸流タービンの第２の実施形態を示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は図４のＣ−Ｃ断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例における静翼保持部の断面図。
【図６】本発明による軸流タービンの第３の実施形態を示す図であり、（ａ）は蒸気タービン段落部の蒸気の流れを示す図、（ｂ）は静翼構成部品の斜視図。
【図７】従来の蒸気タービンの縦断面図。
【図８】ラビリンスシール構造の一例を示す図。
【図９】ラビリンスシール内の圧力分布を示す図。
【図１０】入口旋回流と不安定化力の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、既に説明した図を含めて各図に共通する部分には同一符号若しくは関連符号を付けて、重複する説明は適宜省略する。
【００３１】
（第１の実施形態）
（構成）
本発明の第１の実施形態に係る軸流タービンについて、図１乃至図３を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る軸流タービンを示す図であり、特に（ａ）は蒸気タービン段落を示す構成図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３２】
図１で示すように、蒸気タービンはタービンケーシング等の静止部に保持されたタービン静翼（ノズル）５と、このタービン静翼（ノズル）５を通過する主流蒸気２０の下流側に位置し、ロータディスク１−２に取り付けた動翼２とによって一組の段落を構成し、この段落をロータ１−１の軸方向に沿って複数段配置する構成になっている。
【００３３】
なお、６は静翼（ノズル）５の内径側を溶接により保持する内輪（ダイヤフラム内輪）であり、このダイヤフラム内輪６の内径部は図示しないタービンロータの外周面にラビリンスを介して対峙している。７は外輪（ダイヤフラム外輪）であり、タービン静翼（ノズル）５の外径側を溶接により保持する部分（以下、静翼保持部分という）７−１と、この静翼保持部分７−１の側部に動翼２の外周を覆うように形成された庇状部分７−２とから構成されており、図示しないタービンケーシングに固定されている。
【００３４】
前記動翼２の先端部にはシュラウド３を固定している。このシュラウド３の外周は両端部と中心部とに合わせて３個の環状突起と、環状突起間に位置する平坦部とを有しており、このように凹凸に形成されたシュラウド３の外周を覆うダイヤフラム外輪７の庇状部分７−２には、前記環状突起部および平坦部に対向する高さの異なるラビリンスフィン１２を植設することによってラビリンスシール１１を形成し、シュラウド３外周部およびタービン静翼ダイヤフラム外輪７の庇状部分７−２との間の隙間を通って漏出する漏洩蒸気量１６の低減を図るようにしている。
【００３５】
さらに、本実施形態は、ダイヤフラム外輪７の静翼保持部分７−１のラビリンスシール１１と対向する部位に、静翼５の入口側と出口側とを連通させる貫通孔１７を円周方向に沿って複数個設けている。しかも、この貫通孔１７の入口側開口および出口側開口を結ぶ軸線ＡＬ２はロータ１−１の軸線ＡＬ１とほぼ平行するように形成し、貫通孔１７から噴出する蒸気（以下、貫通孔通過蒸気という）１８を静翼出口側開口からラビリンスシール１１に向けてロータの軸線ＡＬ１に平行するように噴出する（図２参照）。
【００３６】
さらに、貫通孔通過蒸気１８の流量が前述したラビリンスシール１１からの漏洩蒸気量１６と一致するように選定している。
【００３７】
貫通孔通過蒸気１８の流量とラビリンスシール１１からの漏洩蒸気量１６とをほぼ等量にするために、貫通孔１７を設計する際には、貫通孔１７の孔径や数を調整する。貫通孔１７の孔径を調整するためには、貫通孔１７の全長に亘って同一径の孔を開ける場合と、孔の径を予め大きく選定しておき、この貫通孔１７に孔あきのアダプターを嵌める場合とが考えられるが、図２に例示した変形例は、孔の径の異なる数種類のアダプターの中から、最適な径を有するアダプター１９を貫通孔１７の入口部に嵌め込んで孔径を調整し、貫通孔通過蒸気１８の流量を調整するようにしたものである。
【００３８】
（作用）
図３（ａ）、（ｂ）は、図１および２で示した本実施形態と従来例との作用上の差異を明確にするために掲げた従来の軸流タービンの蒸気タービン段落部における蒸気の流れる様子を示す図およびラビリンスシール入口における蒸気の旋回する様子を示す図である。
【００３９】
図３（ａ）に示す従来の蒸気タービン段落部では、静翼５を通過した主流蒸気２０の一部の蒸気２１が、図３（ｂ）のように大きく旋回しながら動翼先端部とダイヤフラム外輪７の庇状部分７−２との間に形成されたラビリンスシール１１に流入する。このため、ラビリンスシール１１部には図９で説明したような大きな不安定化力Ｆｘが発生する原因となっていた。
【００４０】
これに対して、本実施形態では図１（ａ）、（ｂ）および図２で示したように、ダイヤフラム外輪７の静翼保持部分７−１のラビリンスシール１１と対向する部位に、静翼入口側と静翼出口側との間を連通する貫通孔１７を設け、しかもこの貫通孔１７を通る貫通孔通過蒸気１８の流量を、ラビリンスシール１１からの漏洩蒸気量１６と同量となるように調整したので、静翼５を通過した主流蒸気２０の一部の蒸気２１が動翼先端のラビリンスシール１１に流入しなくなる。
【００４１】
そして、貫通孔１７を流れる蒸気は旋回流成分を有していないので、ラビリンスシール１１入口部での旋回流を無くすことができ、軸系の自励振動を抑制することができる。
【００４２】
本実施形態では、貫通孔１７を設けたことによって静翼部の蒸気流量は減少するものの、動翼部の蒸気流量は減少しないので、タービンの効率が低下することはない。
【００４３】
なお、軸流タービンを長期間に亘って運転すると、ラビリンスフィン８の磨耗によってシール間隙は広がり、静翼５を通過した主流蒸気２０から一部の流量１７がラビリンスシール側に漏洩しようとするが、この場合、前記アダプター１９を交換することによって貫通孔通過蒸気１８の流量を増やすように調整することによってラビリンスシール１１入口旋回流の増加を抑え、自励振動の発生を抑制することができる。
【００４４】
（効果）
以上述べたように、第１の実施形態によれば、ダイヤフラム外輪７に静翼入口側と静翼出口側との間を貫通孔１７によって貫通させ、その貫通孔１７を流れる貫通孔通過蒸気１８の流量が下流側動翼先端部のラビリンスシール１１の漏洩量１６と一致するように調整したので、簡便な構成でありながら、蒸気タービンの効率を低下させることなく、動翼先端部ラビリンスシール１１に流入する漏洩蒸気の旋回流成分を効果的に低減し、軸系に発生する自励振動の発生を抑制することができる。
【００４５】
（第２の実施形態）
（構成）
次に、本発明の第２の実施形態による軸流タービンについて図４および図５を参照して説明する。
図４は、第２の実施形態に係る軸流タービンを示す図であり、特に（ａ）は蒸気タービン段落を示す構成図、（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４６】
図４（ｂ）で示すように、本実施形態は第１の実施形態と比べて、ダイヤフラム外輪７の静翼保持部分７−１に形成した貫通孔１７の形状あるいは貫通孔１７の設置角度が相違するが、その他の点は第１の実施形態と同じである。
【００４７】
すなわち、図１あるいは図２で示した第１の実施形態の場合、貫通孔１７はその静翼入口側開口と静翼出口側開口とを結ぶ軸線ＡＬ２がロータの軸線ＡＬ１に対してほぼ平行するように開けるようにしたが、本実施形態では、貫通孔１７Ａの静翼入口側開口からほぼ中間部までを結ぶ軸線ＡＬ２がロータ１−１の軸線ＡＬ１に対してほぼ平行するが、静翼出口側開口が動翼２の回転方向とは逆方向に傾斜するように、貫通孔１７Ａの中間部から静翼出口側開口までを結ぶ軸線ＡＬ３が、ロータの軸線ＡＬ１に対して動翼２の回転方向とは逆方向に傾斜するように開けている。この構成により、貫通孔通過蒸気１８Ａは矢印のようにシュラウド３の回転方向とは逆向きに静翼出口側開口から噴出する。
【００４８】
（作用）
前述した第１の実施形態の場合、貫通孔１７から吹き出した貫通孔通過蒸気１８には旋回成分はないが、貫通孔通過蒸気１８が下流側に向かってラビリンスシール１１のラビリンスフィン８間を通過して行くにつれ回転するシュラウド３によって旋回成分が付与されるので、従来例ほどではないにしても自励振動の発生を完璧に防止することは困難である。
【００４９】
しかしながら、本実施形態では、貫通孔１７Ａの静翼出口側開口から噴出した貫通孔通過蒸気１８Ａはシュラウド３の回転方向とは逆方向にラビリンスシール１１に入るようにしたので、シュラウド３の回転によってラビリンスシール１１内部の複数のチャンバ１４で貫通孔通過蒸気１８Ａに旋回成分が付与されたとしても、貫通孔通過蒸気１８Ａがラビリンスシール１１から噴出するときには旋回流成分のないロータ１−１の軸線ＡＬ１に対してほぼ平行する貫通孔通過蒸気１８Ａとすることができる。この結果、本実施形態では第１の実施形態に比べ、より一層の軸系安定化が期待できる。
【００５０】
なお、貫通孔の形状は図４（ｂ）の貫通孔１７Ａのように静翼入口側開口と静翼出口側開口との中間部で屈曲させずに、図５の変形例で示す貫通孔１７Ｂのように、静翼入口側開口から静翼出口側開口までを結ぶ軸線ＡＬ４をロータ１−１の軸線ＡＬ１に対して傾斜させるようにしてもよい。なお、図５の変形例の場合、図４に比べて孔明け加工を容易に行うことができるという長所がある。
【００５１】
（効果）
以上述べたように、第２の実施形態によれば、貫通孔１７Ａ，１７Ｂの静翼出口側開口を動翼２の回転方向とは逆方向に向けて貫通孔通過蒸気１８Ａが動翼２の回転方向とは逆方向に噴出するように形成したことにより、簡便な構成でありながら、動翼先端部のラビリンスシール１１に流入する漏洩蒸気の旋回流成分を効果的に低減することができ、軸系に発生する自励振動の発生をより一層抑制することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
（構成）
次に、本発明の第３の実施形態による軸流タービンについて、図６を参照して説明する。
図６において、（ａ）は第３の実施形態に係る軸流タービンの蒸気タービン段落を示す構成図であり、（ｂ）は静翼構成部品の斜視図である。
【００５３】
本実施形態が第１および第２の実施形態と異なる点は静翼部分である。すなわち、図１、図２および図４で示した静翼は、静翼５の内周および外周をそれぞれダイヤフラム内輪６およびダイヤフラム外輪７と溶接して構成した、いわゆる「溶接ノズル」であるが、本実施形態の静翼は「組み立てノズル」と呼ばれるものである。
【００５４】
図６（ａ）において、組み立てノズルはノズルセグメント２４と、それを外周側から嵌め込んで保持する外輪２２と、内周側から嵌め込んで保持する内輪２３とによって構成されている。
【００５５】
さらに、ノズルセグメント２４は図６（ｂ）に示すように、外輪２２に保持される外周カバーブロック部２５と、ノズル翼部２６と、内輪２３に保持される内周カバーブロック部２７とから構成され、これら３個の部品は機械加工により一体の部品として製作される。
【００５６】
そして、本実施形態においては、上記ノズルセグメント２４の外周側カバーブロック２５外周面に静翼入口側と出口側とを連通させる溝２８を設けたことを特徴としている。
【００５７】
（作用）
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、外周側カバーブロック２５の外周面に溝２８を設けることによって、第１、第２の実施形態と同様に、静翼入口側開口と出口側開口とを連通させる貫通孔１７に相当する流路を形成する。そして、この溝２８に流れる蒸気流量を、下流側動翼先端部ラビリンスシール漏洩量１６と等量にすることによって、第１および第２の実施形態と同様にタービン効率を低下させることなく、ラビリンスシール入口部の旋回流をゼロにすることができ、軸系の自励振動を抑制することができる。
【００５８】
（効果）
以上述べたように第３の実施形態によれば、組み立てノズルにおいて、外周側カバーブロック外周面に静翼入口側開口と出口側開口とを連通させる溝２８を設け、その溝２８に流れる蒸気流量を下流側動翼先端部ラビリンスシール部の漏洩量１６と一致するようにしたことにより、簡便な構成でありながら、蒸気タービンの効率を低下させることなく、動翼先端部のラビリンスシールに流入する漏洩蒸気の旋回流成分を効果的に低減し、軸系に発生する自励振動の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１−１…ロータ、１−１ａ…回転軸（ロータ）中心、１−１ｂ…振れ回り中心、１−２…ロータディスク（タービン円板）、２…動翼、３…シュラウド、４…回転部、５…静翼（ノズル）、６…内輪(ダイヤフラム内輪)、７…外輪(ダイヤフラム外輪)、８…タービンケーシング、９…ギャップ、１０ａ、１０ｂ…グランド部、１１…ラビリンスシール、１２…ラビリンスフィン、１３…絞り部、１４…チャンバ、１５…圧力分布、１６…ラビリンスシールからの漏洩蒸気量、１７…貫通孔、１８…貫通孔通過蒸気、１９…アダプター、２０…主流蒸気、２１…漏洩蒸気、２２…外輪、２３…内輪、２４…ノズルセグメント、２５…外周カバーブロック、２６…ノズル板、２７…内周カバーブロック、２８…溝。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、
前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通する貫通孔を円周方向に添って複数個設けるとともに、当該貫通孔を通り抜ける蒸気流量が下流側の動翼先端部のラビリンスシールからの漏洩量と一致するように、貫通孔の径を設定したことを特徴とする軸流タービン。
【請求項２】
タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、
前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通し、かつ、前記静翼出口側で下流側に向かってロータの回転方向とは逆方向に傾斜する貫通孔を円周方向に沿って複数個設けたことを特徴とする軸流タービン。
【請求項３】
前記貫通孔の数を調整することによって当該貫通孔を通る流量の調整を行うことを特徴とする請求項１または２記載の軸流タービン。
【請求項４】
前記貫通孔にアダプターを取付けて当該貫通孔を通る流量の調整を行うことを特徴とする請求項１または２記載の軸流タービン。
【請求項５】
タービンケーシングに保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、
前記静翼をノズルセグメントと、それを外周側から嵌め込んで保持する外輪と、内周側から嵌め込んで保持する内輪とから構成し、前記ノズルセグメントを前記外輪に保持される外周カバーブロック部と、ノズル翼部と、前記内輪に保持される内周カバーブロック部とから構成し、前記外周側カバーブロックの外周面に静翼入口側と出口側とを連通させる溝を設けたことを特徴とする軸流タービン。
【請求項１】
タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、
前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通する貫通孔を円周方向に添って複数個設けるとともに、当該貫通孔を通り抜ける蒸気流量が下流側の動翼先端部のラビリンスシールからの漏洩量と一致するように、貫通孔の径を設定したことを特徴とする軸流タービン。
【請求項２】
タービンケーシングに外輪を介して保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、
前記静翼を保持する前記外輪に静翼入口側から静翼出口側へ貫通し、かつ、前記静翼出口側で下流側に向かってロータの回転方向とは逆方向に傾斜する貫通孔を円周方向に沿って複数個設けたことを特徴とする軸流タービン。
【請求項３】
前記貫通孔の数を調整することによって当該貫通孔を通る流量の調整を行うことを特徴とする請求項１または２記載の軸流タービン。
【請求項４】
前記貫通孔にアダプターを取付けて当該貫通孔を通る流量の調整を行うことを特徴とする請求項１または２記載の軸流タービン。
【請求項５】
タービンケーシングに保持されるとともに周方向に列状に配置された静翼と、当該静翼の下流側に隣接して配置されるとともにロータの周方向に列状に植設された動翼とで構成されたタービン段落を有する軸流タービンにおいて、
前記静翼をノズルセグメントと、それを外周側から嵌め込んで保持する外輪と、内周側から嵌め込んで保持する内輪とから構成し、前記ノズルセグメントを前記外輪に保持される外周カバーブロック部と、ノズル翼部と、前記内輪に保持される内周カバーブロック部とから構成し、前記外周側カバーブロックの外周面に静翼入口側と出口側とを連通させる溝を設けたことを特徴とする軸流タービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１５９６６７（Ｐ２０１０−１５９６６７Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６８３（Ｐ２００９−１６８３）
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９５００９９３８）東芝アイテック株式会社 (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９５００９９３８）東芝アイテック株式会社 (82)
【Ｆターム（参考）】
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