JP2006291967A

JP2006291967A - 軸流タービン

Info

Publication number: JP2006291967A
Application number: JP2006148785A
Authority: JP
Inventors: Minoru Matsuda; 實松田; Kenichi Imai; 健一今井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】軸流タービンの動翼先端部と静止部の間隙を通過する漏洩流体量を減少させ、
シール効果の高い動翼先端部に設置する漏洩防止装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る軸流タービンは、ケーシングとともに静止部を構成するノズ
ルダイアフラムと、ケーシングの内部に前記ノズルダイアフラムと略同心に配置され回動
可能なロータの周囲に配設され、ノズルダイアフラムから流出した作動流体を受けてロー
タと一体的に回動する複数の動翼７１と、動翼７１の先端部に設けられ、その外周面が静
止部に対向するインテグラルカバー７２と、インテグラルカバー７２の外周面に設けられ
たそれぞれ外径寸法の異なる複数の平坦部７３ａ，７３ｂ，７３ｃ・・・と、平坦部７３
ａ，７３ｂ，７３ｃ・・・のそれぞれと対向する前記静止部表面の各々に設けられ、それ
ぞれ当該平坦部に向けて複数突出するシールフィン７８とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸流型タービン等において動翼先端の回転部とケーシング等の静止部の間隙
からの流体漏洩を防止した軸流タービンに関するものである。

一般に、蒸気，ガスタービン等の軸流タービンは、静止しているノズルと回転する動翼
から構成されている。ノズルは、圧力の高い上流から圧力の低い下流に蒸気等の作動流体
を膨張させ、熱エネルギーを速度エネルギーに変換する。動翼は、この速度エネルギーに
より回転し回転エネルギーとなり、その回転エネルギーで発電機等を回し動力として取出
す。

ところで、前述のように軸流タービンは回転する動翼先端部とノズル等から成る静止部
とは適度な間隙を設けて近接している。そのため、ノズルから動翼に流れる蒸気等の作動
流体の一部はこの間隙に流れる。この流れは、タービンを回転させるエネルギーに寄与し
ないため効率の低下を招く。そこで、従来からこの流れをできるだけ少なくするために、
動翼もしくは静止部にフィン状のものを設けている。その例として、従来から蒸気タービ
ンに使用されている動翼先端部の漏洩防止装置を図１０に示す。

タービン段落部１は、ケーシング２で固定されているノズルダイアフラム４に、円周方
向に複数が配置されて流路部を形成するノズル５と、ケーシング２の中心にあり回動可能
なロータ３と、ロータ３と同心に設けられたホイール６に円周方向に複数植設されて通路
部を形成する動翼７を備えており、ロータ３、ホイール６、及び動翼７がノズルダイアフ
ラム４の野ノズル５を流出した作動流体を受けて一体的に回動する。また、動翼７の先端
部にはシュラウド９がテノン８で固定されるとともに、ノズルダイアフラム４にはシール
フィン１０が取り付けられている。このようなタービン段落部１において、翼頂部１１を
通過する漏洩流体１４は、シュラウド９とシールフィン１０の間隙１３を流れる。この漏
洩量は、段落部における全流量の１〜３％程度になり、有効にエネルギー変換が出来ず、
タービン効率が低下して性能に大きな影響を及ぼしている。

漏洩量を減少させるためにシュラウド９とシールフィン１０の間隙１３を減少させる方
法があるが、間隙１３を小さくし過ぎるとシュラウド９とシールフィン１０で機械的な接
触が起りやすくなり、間隙１３の値には限界がある。

このため従来においては、漏洩を防止するために図１１から図１４に示す構造が従来提
案されている。図１１の例においては、シールフィン１０の歯数を増加させ流れ方向に連
続的に並べ、シール効果を高めるように構成されている。

図１２は、シュラウド９の流入側と流出側に段差部１５を設け、この段差部１５でシー
ル室２０内へ流入した漏洩蒸気１４の速度エネルギーを減衰させこの漏洩蒸気１４がシ−
ル室２０内を吹抜けるのを防止する構造である。さらに、シール効果の高い方法として図
１３に示すように、従来のテノン８を廃止しシュラウド９を動翼７に一体構造にしてイン
テグラルカバー１７とし、このカバー１７の中央に凹面溝１８を形成して、上述した図１
２における段差部１５を複数設けることにより従来よりシール効果を高めたものもある。
（例えば、特許文献１参照）

また、図１４に示すように、通常、タービンは、流体が高圧から低圧へ膨張する際に、
比容積が増大する。そのため、それに対応して段落通路内におけるノズルや動翼の高さを
高圧部から低圧部に向うに従って増加させるため、ノズル５や動翼７の先端流路部には傾
斜部５ａ、１７ａを形成した構造を採用している。この場合、前記の図１１〜図１３に示
した従来のシールフィン１６では、構造的に設置が不可能となるため、シュラウド９の流
出側に平坦面１９を設け、シールフィン１６を部分的に設置している。

特開昭５７−５２６０３号公報（第３図）

ところで、従来の漏洩防止手段では、たとえば図１１の場合、シールフィン１０の数を
増加し過ぎたり、間隙１３を大きくするとシールフィン１０先端の絞られた部分では上流
からの速度エネルギーが十分減衰せずに、その残留エネルギーのためシールフィン１０と
シュラウド９の間隙１３を吹抜ける現象が発生してシール効果が低くなる。

一方、図１２の場合、段差部１５の設置により上記の欠点を解消することができるが、
シールフィン１６の数が多いときにはシール室２０の容積が減少するため、そこでの速度
エネルギーの減衰が少なくなりその効果が低下する。

さらに、図１３の場合、タービン（ロータ３）の熱膨張による軸方向伸びが大きい場合
には、凹面溝１８とシールフィン１６との接触が考えられ、最悪の場合には、シールフィ
ン１６を設置出来ないことがある。また、図１４の場合、ノズル５および動翼７ともに傾
斜部５ａ、１７ａを有する構造のためシールフィン１６の数が少なくなり、シール効果が
低い。

このように、従来の漏洩防止装置は種々の欠点があり、タービンの効率低下の一因とな
っている。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたもので、シールフィン部の吹抜け現象
による流体の漏洩量の増加を防止するとともに、タービンとケーシングの伸び差が大きく
、翼先端が傾斜したタービン段落においても適用できる漏洩防止装置とし、それによるタ
ービンの段落効率を改善した軸流タービンを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る軸流タービンは、ケーシングと
、複数のノズル翼を円周方向に配置してなりケーシングに固定されて当該ケーシングとと
もに静止部を構成するノズルダイアフラムと、ケーシングの内部に前記ノズルダイアフラ
ムと略同心に配置され回動可能なロータと、ノズルダイアフラムに隣接し、かつロータに
対する円周方向に配置されノズルダイアフラムから流出した作動流体を受けてロータと一
体的に回動する複数の動翼と、動翼の先端部に設けられ、その外周面が前記ケーシングと
ノズルダイアフラムを備える静止部に対向するシュラウドと、シュラウドの外周面に設け
られたそれぞれ外径寸法の異なる複数の平坦部と、平坦部のそれぞれと対向する静止部表
面の各々に設けられ、それぞれ当該平坦部に向けて複数突出するシールフィンとを備える
ことを特徴とする

また、上述の課題を解決するために、本発明の請求項２に係る軸流タービンは、請求項
１記載の軸流タービンにおいてさらに、複数の平坦部の前記外径寸法はそれぞれ作動流体
の流入側から流出側にかけて大きく形成されていることを特徴とする。

さらに、上述の課題を解決するために、本発明の請求項３に係る軸流タービンは、請求
項１または２のいずれか記載の軸流タービンにおいてさらに、複数の平坦部の間に形成さ
れる段差部に、作動流体の上流側に突出する軸方向フィンがさらに設けられていることを
特徴とする。

また、上述の課題を解決するために、本発明の請求項４に係る軸流タービンは、請求項
１記載の軸流タービンにおいてさらに、複数の平坦部の前記外径寸法はそれぞれ、作動流
体の流入側から流出側にかけて小さく形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、シールフィン部の吹抜け現象による流体の漏洩量の増加を防止し、こ
れによってタービンの段落効率を改善した軸流タービンを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係わる軸流タービンを説明する。
図１は、本発明の第１の参考例に係る軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図で
ある。動翼５１の先端には、動翼５１と一体に形成されたインテグラルカバー５２がシュ
ラウドとして設けられている。そして、その外周面には、作動流体の流入側端部と流出側
端部に平坦部５３ａ，５３ｂ、その中間部に複数の突起フィン５４が形成されている。

ここで、平坦部５３ａ、突起フィン５４、平坦部５３ｂの各々の外径寸法をＤ１，Ｄ２
，Ｄ３とし、平坦部５３ａとこの平坦部５３ａと対向する位置のシールフィン５８先端部
との半径方向間隙距離をＣ１、突起フィン５４部とこの突起フィン５４と対向する位置の
シールフィン５８先端部との半径方向間隙距離をＣ２とすると、下式の条件を満たす構造
にする。

Ｄ１＜Ｄ３＜Ｄ２
Ｃ２＝（０．５〜１．０）×Ｃ１
本参考例では、翼先端のインテグラルカバー５２の外周面の平坦部５３ａと突起フィン
５４の外径寸法が異なっていることから、ノズル５５から流体５７が流出後、動翼５１の
先端部を通過する漏洩流体５６が、流入側にある平坦部５３ａを流れ、下流の突起フィン
５４側面に衝突する（図中矢印ａ）。また、流出側まで到達した漏洩流体も同様にシール
フィン５８に衝突する（図中矢印ｂ）。その結果、流入側の平坦部５３ａから突起フィン
５４を通過して流出側平坦部５３ｂまで漏洩流体が吹抜ける現象が解消され、流動抵抗が
増大するため、よりシール効果を向上させることができる。

更に、中央部のシールフィン５８を、インテグラルカバー５２から突起した突起フィン
５４に対向して配設したことで、従来の連続したフィンよりシール効果が高くなる。また
、タービン回転中に何らかの異常現象によってシールフィン５８と突起フィン５４が接触
した場合でも、その接触部が点接触になるため従来のシールフィンより損傷が少なくなり
、半径方向の間隙をさらに小さくすることが可能となり、さらなる漏洩量の低減が期待で
きる。

一方、突起フィン５４とシールフィン５８からなるインテグラルカバー５２の中央部の
漏洩防止手段を改善したことにより、この中央部の長さＷ１を従来より短かくすることが
でき、その分、平坦部５３ａの長さＷ２および平坦部５３ｂの長さＷ３を延長することが
できる。よって、タービン軸とケーシング２の熱膨張による伸縮量の違いを、この長さＷ
２およびＷ３で吸収できるようになるため、シールフィン５８と突起フィン５４側面との
接触が避けられる。すなわち、タービンの熱膨張による軸方向の伸縮量とケーシング２の
伸縮量との差が大きい段落部に適用可能になる。

このように構成されているため、動翼先端部からの漏洩量を大幅に減少することができ
、タービンの段落効率に大きな改善効果を得ることができる。
次に、図２を参照して、第２の実施形態に係わる軸流タービンを説明する。

図２は、第２の参考例に係る軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図である。動
翼６１の先端には、シュラウドとして動翼６１と一体に形成されたインテグラルカバー６
２が設けられている。そして、その外周面には、流入側端部と流出側端部にそれぞれ平坦
部６３ａ，６３ｂを、平坦部６３ａ，６３ｂにはさまれた中央部には突起フィン６４が形
成されている。この平坦部６３ａ、突起フィン６４、平坦部６３ｂのの各々の外径寸法を
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３とし、平坦部６３ａとこの平坦部６３ａと対向する位置のシールフィン
６８先端部との半径方向間隙距離をＣ１、突起フィン６４部とこの突起フィン６４と対向
する位置のシールフィン６８先端部との半径方向間隙距離をＣ２とすると、下式の条件を
満たす構造にする。

Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３
Ｃ２＝（０．５〜１．０）×Ｃ１
本参考例では、翼先端のインテグラルカバー６２外周面の平坦部６３ａと６３ｂと突起
フィン６４の外径寸法が異なっていることから、前記の第１の実施形態と同様にノズル５
５から流体６７が流出後、動翼先端部を通過する漏洩流体６６が、流入側にある平坦部６
３ａを流れ、その下流にある突起フィン６４の側面に衝突する（図中矢印ｃ）。また、流
出側まで到達した漏洩流体も同様に流出側端部に設けられた平坦部６３の側面に衝突する
（図中矢印ｄ）。

その結果、流入側の平坦部６３ａから突起フィン６４を通過して流出側平坦部６３ｂま
で漏洩流体が吹抜ける現象が解消され、流動抵抗が増大するので、よりシール効果を向上
させることができる。更に、中央部のシールフィン６８を、インテグラルカバー６２から
突設した突起フィン６４に対向して設置したことで、たとえこれらのフィン同士が接触し
た時にも点接触となり動翼には大きな影響を及ぼさないため、その間隙Ｃ２を従来の連続
したフィンより小さくすることが出来るためシール効果が向上する。

また、タービン軸とケーシング２の熱膨張による伸縮量の違いを、ケーシング２の内径
と動翼６１先端部の外径をそれぞれ下流側に向うほど大きくしたことにより吸収でき、シ
ールフィン６８が突起フィン６４の側面に接触することを避けることができる。よって、
熱膨張によるタービンとケーシング２の軸方向伸縮量の差によって動翼６１が下流側に大
きく移動する場合有効である。

次に、図３を参照して、本発明の第１の実施形態に係わる軸流タービンを説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係わる軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面
図である。動翼７１の先端には、シュラウドとして動翼７１と一体に形成されたインテグ
ラルカバー７２が設けられている。そして、その外周面には、流入側から流出側に向って
交互に複数の平坦部７３と凹状溝部７５が設けられている。平坦部７３の外径寸法を流入
側に配置された平坦部７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄから順にＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４
としたときに、下式の条件を満たす構造にする。

Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４
そして、上記平坦部７３ａ〜７３ｄと対向する位置に配設されたシールフィン７８は各
々平坦部７３ａ〜７３ｄと均しい間隙を有するように設定されている。

本実施形態では、ノズル５５から流体７７が流出後、動翼先端部を通過する漏洩流体７
６が、流入側端部にある平坦部７３ａを流れ、そのすぐ下流側の平坦部７３ｂの側面に衝
突する（図中矢印ｆ）。各平坦部７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄは階段状になっている
ため、漏洩流体は同様な運動を繰り返すことになる。その衝突により漏洩流体は持ってい
る速度エネルギーを減衰させるため、シールフィン７８と平坦部７３の間隙を通り抜ける
漏洩流体は減少しシール効果が向上する。

また、タービン軸とケーシング２の熱膨張による伸縮量の違いを、ケーシング２の内径
と動翼７１先端部の外径をそれぞれ下流側に向うほど大きくしたことにより吸収できるた
め、熱膨張によるタービンとケーシング２の軸方向伸縮量の差によって動翼７１が下流側
に大きく移動する場合に有効である。

なお、図３においては、平坦部７３を４段で説明したが、５段以上であっても同様な効
果を得ることができる。
次に、図４を参照して、本発明の第２の実施形態に係わる軸流タービンの漏洩防止装置
を説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図
である。動翼８１の先端には、シュラウドとして、動翼８１と一体にインテグラルカバー
８２が設けられている。そして、その外周面には、流入側から流出側に複数の平坦部８３
が形成され、それぞれ階段状に段差が設けられている。平坦部８３の外径寸法を流入側に
配置された平坦部８３ａ，８３ｂ，８３ｃから順にＤ１，Ｄ２，Ｄ３としたときに、下式
の条件を満たす構造にする。

Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３
本実施形態では、ノズル５５から流体８７が流出後、動翼先端部を通過する漏洩流体８
６が、流入側にある平坦部８３ａを流れ、そのすぐ下流側の平坦部８３ｂの側面に衝突す
る（図中矢印ｇ）。各平坦部８３ａ，８３ｂ，８３ｃは階段状になっているため、漏洩流
体８６は同様な運動を繰り返すことになる。その衝突により漏洩流体は持っている速度エ
ネルギを減衰させるため、シールフィン８８と平坦部８３の間隙を通り抜ける漏洩流体８
６は減少しシール効果が向上する。

また、タービン軸とケーシング２の熱膨張による伸縮量の違いを、ケーシング２の内径
と動翼８１先端部の外径をそれぞれ下流側に向うほど大きくしたことにより吸収できるた
め、熱膨張によるタービンとケーシング２の軸方向伸縮量の差によって動翼８１が下流側
に大きく移動する場合有効である。

次に、図５を参照して、本発明の第３の実施形態に係る軸流タービンの漏洩防止装置を
説明する。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図
である。動翼９１の先端には、シュラウドとして、動翼９１と一体にインテグラルカバー
９２が設けられている。そして、その外周面には、流入側から流出側に階段状に段差を設
けて複数の平坦部９３が設けられている。各平坦部９３の上面角部には漏洩流体の上流側
に向って軸方向フィン９４が形成されている。

ケーシング２に取付けられたシールフィン９８と平坦部９３とで径方向の間隙を構成す
るとともに、この軸方向フィン９４とそのすぐ上流側のシールフィン９８とで軸方向にも
間隙を構成している。平坦部９３の外径寸法を流入側に配置された平坦部９３ａ，９３ｂ
，９３ｃから順にＤ１，Ｄ２，Ｄ３としたときに、下式の条件を満たす構造にする。

Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３
本実施形態では、ノズル５５から流体９７が流出後、動翼先端部を通過する漏洩流体９
６が、流入側にある平坦部９３ａを流れ、そのすぐ下流側の平坦部９３ｂの側面に衝突す
る（図中矢印ｈ）。更に、軸方向フィン９４とシールフィン９８とで形成された軸方向間
隙で一旦流れが絞られるため、漏洩流体は持っている速度エネルギーを減衰させ流動抵抗
が増加するので、シールフィン９８と平坦部９３の間隙を通り抜ける漏洩流体は減少しシ
ール効果が向上する。

また、タービン軸とケーシング２の熱膨張による伸縮量の違いを、ケーシング２の内径
と動翼９１先端部の外径をそれぞれ下流側に向うほど大きくしたことにより吸収できるた
め、熱膨張によるタービンとケーシング２の軸方向伸縮量の差によって動翼９１が下流側
に大きく移動する場合有効である。

次に、図６を参照して、本発明の第３の参考例に係わる軸流タービンを説明する。
図６は、本発明の第３の参考例に係わる軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図
である。動翼１０１の先端には、シュラウドとして、動翼１０１と一体にインテグラルカ
バー１０２が設けられており、その外周面には、流入側から流出側に向って複数の平坦部
１０３と突起フィン１０４ａ，１０４ｂが交互に形成されている。流入側平坦部１０３ａ
および流入側突起フィン１０４ａ、中央平坦部１０３ｂ、流出側突起フィン１０４ｂ、流
出側平坦部１０３ｃの外径寸法をそれぞれ流入側に配置されたものから順にＤ１，Ｄ２，
Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５とし、流入側平坦部１０３ａとこの流入側平坦部１０３ａと対向する位
置に配設されたシールフィン１０８先端部とで形成する半径方向間隙距離をＣ１、流出側
突起フィン１０４ｂ部とこの流出側突起フィンに対向する位置に配設されたシールフィン
１０８先端部とで形成する半径方向間隙距離をＣ２とすると、下式の条件を満たす構造に
する。

Ｄ１＜Ｄ２＞Ｄ３＜Ｄ４＞Ｄ５
Ｃ２＝（０．５〜１．０）×Ｃ１
本参考例では、ノズル５５から流体１０７が流出後、動翼先端部を通過する漏洩流体１
０６が、流入側端部にある平坦面１０３ａを流れ、そのすぐ下流側の突起フィン１０４ａ
の側面に衝突する（図中矢印ｊ）。また、中央部まで到達した漏洩流体も平坦部１０３ｂ
の中央付近に設けられているシールフィン１０８の側面に衝突する（図中矢印ｋ）。

この衝突により漏洩流体１０６は持っている速度エネルギーを減衰させるため、シール
フィン１０８と平坦部１０３の間隙を通り抜ける漏洩流体は減少しシール効果が高まる。
また、突起フィン１０４ａ，１０４ｂにおける漏洩量は従来に比べ減少するので突起フィ
ン１０４ａ，１０４ｂの軸方向設置長さ（図中Ｗ４，Ｗ５）を短縮でき、その分だけ平坦
部１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの長さ（図中Ｗ６乃至Ｗ９）を広げることができる。よ
って、熱膨張によるタービン軸とケーシングの軸方向の伸び差により動翼１０１が大きく
変位する場合に有効である。

次に、図７を参照して、本発明の第４の実施形態に係る軸流タービンを説明する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係る軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図
である。動翼１１１の先端には、シュラウドとして、動翼１１１と一体にインテグラルカ
バー１１２が設けられている。そして、その外周面には、流入側から流出側に階段状に段
差が設けられ複数の平坦部１１３が形成されている。平坦部１１３の外径寸法をそれぞれ
流入側に配置された平坦部１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃから順にＤ１，Ｄ２，Ｄ３とし
たときに、下式の条件を満たす構造にする。

Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３
本実施形態では、ノズル５５から流体１１７が流出後、動翼先端部を通過する漏洩流体
１１６が、流入側端部にある平坦部１１３ａを流れ、そのすぐ下流に位置するシールフィ
ン１１８の側面に衝突する（図中矢印ｍ）。そしてさらに、下流に位置するシールフィン
１１８の側面に衝突する（図中矢印ｎ）。それらの衝突により漏洩流体は持っている速度
エネルギーを減衰させるため、シールフィン１１８と平坦部１１３の間隙を通り抜ける漏
洩流体は減少しシール効果が向上する。

また、タービン軸とケーシング２の熱膨張による伸縮量の違いを、ケーシング２の内径
と動翼１１１先端部の外径をそれぞれ下流側に向うほど小さくしたことにより吸収できる
ため、熱膨張によるタービンとケーシング２の軸方向伸縮量の差によって動翼１１１が上
流側に大きく移動する場合有効である。

次に、図８を参照して、本発明の第４の参考例に係る軸流タービンを説明する。
図８は、本発明の第４の参考例に係る軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図で
ある。基本的な構造は、前記の第１の参考例と同一である。作動流体流入側平坦部１２３
ａ、突起フィン１２４、作動流体流出側平坦部１２３ｂの各々の外径寸法をＤ１，Ｄ２，
Ｄ３としたとき、平坦部１２３ａとこの平坦部１２３ａと対向する位置に配設されたシー
ルフィン１２８先端部とで形成される半径方向間隙距離をＣ１、突起フィン１２４部とこ
の突起フィン１２４の対向する位置に配設されたシールフィン１２８先端部とで形成され
る半径方向間隙距離をＣ２とすると、下式の条件を満たす構造とする。

Ｄ１＝Ｄ３＜Ｄ２
Ｃ２＝（０．５〜１．０）×Ｃ１
本参考例では、ノズル５５から流体１２７が流出後、動翼１２１の先端部を通過する漏
洩流体１２６が、流入側端部にある平坦部１２３ａを流れ、そのすぐ下流側の突起フィン
１２４側面に衝突する（図中矢印ｕ）。また、流出側まで到達した漏洩流体１２６も同様
にシールフィン１２８に衝突する（図中矢印ｐ）。その結果、流入側の平坦部１２３ａか
ら突起フィン１２４を通過して流出側平坦部１２３ｂまで漏洩流体が吹抜ける現象が解消
され、流動抵抗が増大するので、よりシール効果を向上させることができる。

次に、図９を参照して、本発明の第５の参考例に係わる軸流タービンを説明する。
図９は、本発明の第５の参考例に係る軸流タービンの段落通路部の動翼先端部断面図で
ある。基本的な構造は、前記の第１の参考例と同一である。作動流体流入側平坦面１３３
ａ、作動流体流入側突起フィン１３４ａ、中央平坦部１３３ｂ、作動流体流出側突起フィ
ン１３４ｂ、作動流体流出側平坦部１３３ｃの各々の外径寸法をＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４
，Ｄ５とし、作動流体流入側平坦部１３３ａとこの作動流体流入側平坦部１３３ａと対向
する位置に配設されたシールフィン１３８先端部で形成される半径方向間隙距離をＣ１、
突起フィン１３４部とこの突起フィン１３４と対向する位置に配設されたシールフィン１
３８先端部で形成される半径方向間隙距離をＣ２とすると、下式の条件を満たす構造とす
る。

Ｄ１＝Ｄ５≦Ｄ３＜Ｄ２＝Ｄ４
Ｃ２＝（０．５〜１．０）×Ｃ１
本参考例では、ノズル５５から流体１３７が流出後、動翼先端部を通過する漏洩流体１
３６が、流入側端部にある平坦面１３３ａを流れ、そのすぐ下流側の突起フィン１３４ａ
の側面に衝突する（図中矢印ｑ）。また、中央平坦部１３３ｂまで到達した漏洩流体１３
６もケーシング２の対向面付近に設けられているシールフィン１３８の側面に衝突する（
図中矢印ｒ）。この衝突により漏洩流体は持っている速度エネルギを減衰させるため、シ
ールフィン１３８と平坦部１３３の間隙を通り抜ける漏洩流体は減少しシール効果が向上
する。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されないのは勿論であり、種々の変形が可能
である。

本発明に係る第１の参考例の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第２の参考例の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第１の実施形態の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第２の実施形態の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第３の実施形態の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第３の参考例の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第４の実施形態の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第４の参考例の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。本発明に係る第５の参考例の軸流タービンの要部を示す段落部の断面図。軸流タービン段落部の従来例を示す断面図。他の従来例を示す軸流タービンの段落部の断面図。段差を用いた他の従来例を示す軸流タービンの段落部の断面図。インテグラルカバーを用いた場合の従来例を示す軸流タービンの段落部の断面図。翼先端が傾斜した段落部のものを示す軸流タービンの段落部の断面図。

符号の説明

１…タービン段落部
２…ケーシング
３…ロータ
４…ノズルダイアグラム
５…ノズル
５ａ…傾斜部
６…ホイール
７…動翼
８…テノン
９…シュラウド
１０…シールフィン
１１…翼頂部
１２…主流体流れ
１３…間隙
１４…漏洩流体
１５…段差
１６…シールフィン
１７…インテグラルカバー
１７ａ…傾斜部
１８…凹溝部
１９…平坦部
２０…シール室
５１，６１，７１，８１，９１，１０１，１１１，１２１，１３１…動翼
５２，６２，７２，８２，９２，１０２，１１２，１２２，１３２…インテグラルカ
バー
７５…凹状溝部
５３ａ，５３ｂ，６３ａ，６３ｂ，７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄ，８３，
８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，９３，９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，１０３，１０３ａ，１０３ｂ
，１０３ｃ，１１３，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１２３，１２３ａ，１２３ｂ，１
３３，１３３ａ，１３３ｂ，１３３ｃ…平坦部
５４，６４，９４，１０４ａ，１０４ｂ，１２４，１３４ａ，１３４ｂ…突起フィン
５５…ノズル
５６，６６，７６，８６，９６，１０６，１１６，１２６，１３６…漏洩流体
５７，６７，７７，８７，９７，１０７，１１７，１２７，１３７…主流体流れ
５８，６８，７８，８８，９８，１０８，１１８，１２８，１３８…シールフィン
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｆ，ｇ，ｈ，ｊ，ｋ，ｍ，ｎ，ｐ，ｑ，ｒ，ｕ…漏洩流体の流れ

Claims

ケーシングと、
複数のノズル翼を円周方向に配置してなり、前記ケーシングに固定されて当該ケーシン
グとともに静止部を構成するノズルダイアフラムと、
前記ケーシングの内部に前記ノズルダイアフラムと略同心に配置され回動可能なロータ
と、
前記ノズルダイアフラムに隣接し、かつ前記ロータに対する円周方向に配置され、前記
ノズルダイアフラムから流出した作動流体を受けて前記ロータと一体的に回動する複数の
動翼と、
前記動翼の先端部に設けられ、その外周面が前記ケーシングと前記ノズルダイアフラム
を備える前記静止部に対向するシュラウドと、
前記シュラウドの外周面に設けられたそれぞれ外径寸法の異なる複数の平坦部と、
前記平坦部のそれぞれと対向する前記静止部表面の各々に設けられ、それぞれ当該平坦
部に向けて複数突出するシールフィンと、
を備えることを特徴とする軸流タービン。
請求項１記載の軸流タービンにおいて、前記複数の平坦部の前記外径寸法はそれぞれ、
前記作動流体の流入側から流出側にかけて大きく形成されていることを特徴とする軸流タ
ービン。
請求項１または２のいずれか記載の軸流タービンにおいて、前記複数の平坦部の間に形
成される段差部に、前記作動流体の上流側に突出する軸方向フィンがさらに設けられてい
ることを特徴とする軸流タービン。
請求項１記載の軸流タービンにおいて、前記複数の平坦部の前記外径寸法はそれぞれ、
前記作動流体の流入側から流出側にかけて小さく形成されていることを特徴とする軸流タ
ービン。