蒸?タ?ビン （じょうきタ?ビン、 英 : steam turbine ）は、 蒸? のもつ エネルギ? を、 タ?ビン （羽根車）と 軸 を介して 回? 運動へと?換する 外燃機? 。

機構 [ 編集 ]

定義 [ 編集 ]

タ?ビンは羽根の付いた回?部分をもつ原動機の一種である ^[1] 。蒸?タ?ビンは機械仕事を得るため、回?部分の回?に蒸?（流?）の運動量の?化を利用する熱機?の一種である ^[1] 。

火力 ? 原子力 ? 地熱 などによる ?電 や産業用途（?電? ポンプ ?動等）に利用される。蒸?としては一般に 水蒸? が使われる。

なお、蒸?を利用する 原動機 としては、蒸?タ?ビンの他に、蒸?で シリンダ ?の ピストン を 往復運動 させる レシプロ 型の蒸?エンジンが存在する。レシプロ型については 蒸?機? を?照のこと。

動作原理 [ 編集 ]

外部の熱源（ ボイラ? ）により高?高?となった蒸?がノズルから噴射されると、?力や?度が低下すると同時に速度が?加する。この蒸?をタ?ビンブレ?ドに?てる（衝動式の場合）ことでブレ?ドに力が加わる。この力が トルク となって軸を回?させ、?電機やポンプを?動する。

理想的な蒸?タ?ビンは 等エントロピ?過程 とみなせる。

熱力?第二法則 により、 熱力?的?度 （絶??度）で現わした 熱力?サイクル の最高 ?度 と最低?度との比が大きいほど理論的に到達可能な 熱?率 は高くなる。?用上、サイクルの最低?度を常?から大きく下げることはできないため、火力?電所の高?率化は蒸?タ?ビン入口の蒸??度を高めることでなされてきた。現在、事業用火力?電タ?ビンの蒸??度は約600℃であるが、今以上の蒸?高?化による 熱?率 の上昇は、タ?ビンやボイラ?に高?な耐熱材料を使用しなければならないので難しい。

用途 [ 編集 ]

?電用 [ 編集 ]

この節は ??可能 な ?考文?や出典 が全く示されていないか、不十分です。 出典を追加 して記事の信?性向上にご協力ください。 （ このテンプレ?トの使い方 ） 出典?索 ? :  "蒸?タ?ビン"  ?  ニュ?ス   · 書籍   · スカラ?   · CiNii   · J-STAGE   · NDL   · dlib.jp   · ジャパンサ?チ   · TWL （ 2023年12月 ）

?電 用蒸?タ?ビンには大きく分けて 火力?電 用と 原子力?電 用がある。いずれも ?率 向上が最重要であり大型のものが中心である。

火力?電用では蒸?の?度と?力が比較的高く、原子力?電用は ?心?度の上限 値や2段階に分かれる冷却水の?係から蒸?の?度と?力はそれほど高くはない。 ゴミ?却工場 での?電も 自家?電 の域を越えて、?機出力5万キロワット級といった規模の大型化が進んでいる ^[2] 。

特殊な蒸?タ?ビンとして、 海洋?度差?電 やバイナリ?サイクルによる 地熱?電 のように、 アンモニア などの水より低 沸点 の 媒? を用いる場合もある。

産業用 [ 編集 ]

産業用の蒸?タ?ビンには大型から小型まで存在し、それぞれに多?な形式が使用されている。

石油化?プラントのように?ガスが生じる施設や、サトウキビ加工工場での??の?却を行う施設では、ボイラ?によって蒸?を作ることで蒸?タ?ビンを?動し、自家?電や主要な動力源として利用している。また、小型の蒸?タ?ビンが減?弁の代わりとして利用されることもある ^[2] 。

船舶用 [ 編集 ]

船舶で使用される蒸?タ?ビンには、??、後進用のタ?ビンが前進用タ?ビンの半分程度の大きさで同軸に備わっているものがほとんどだったが、21世紀の現在では船舶用主機?に蒸?タ?ビンを採用するのが減った事と、蒸?タ?ビンを採用する場合でも、可?ピッチプロペラの採用によって、後進時にも主機?側で逆回?させる必要がなくなっている ^[3] 。

Mk50 (魚雷) 等一部の魚雷においては、 閉サイクル蒸?タ?ビン 機?等が現役である。

液?燃料ロケットエンジンタ?ボポンプ用 [ 編集 ]

液?燃料ロケット 用 タ?ボポンプ の一部は、 エキスパンダ?サイクル の場合は外燃機?として蒸?（水蒸?とは限らない）タ?ビンで?動され、液?水素?液?酸素燃料 タップオフサイクル の場合は?燃機?として燃?ガスによる水蒸?タ?ビンで?動される。

?史 [ 編集 ]

蒸?タ?ビンの基本原理を利用した?置の最初の記?は、 アレクサンドリアのヘロン （Hero of Alexandria）によるヘロンの回?球（ヒ?ロの回?球、 アイオロスの球 ?照）とされている ^{[4] [5]} 。このヘロンの回?球は反動タ?ビンの原型である ^[6] 。なお、ヘロンの回?球の記?は紀元前100年頃ともいわれているがヘロンの生?年は定かではない ^{[4] [5]} 。

1629年 にはイタリアの技術者ジョバンニ?ブランカ (Giovanni Branca) が、蒸?を羽根車に吹き付けて回?させ?車を介して動力を?達し穀物をつく機械を考案している ^{[4] [6]} 。このブランカの機械は衝動タ?ビンの原型である ^[6] 。

その後、 1882年 にスウェ?デンの グスタフ?ド?ラバル （Gustaf de Laval, 1845年 - 1913年 ）が衝動式タ?ビンを開??試作した。 1884年 にイギリスの チャ?ルズ?アルジャ?ノン?パ?ソンズ （Charles Algernon Parsons, 1854年 - 1931年 ）が多段階反動式タ?ビンを開??試作し、 1889年 に?電用に?用化した。 1895年 にアメリカの チャ?ルズ?ゴ?ドン?カ?ティス (Charles Gordon Curtis) が二段階多速衝動タ?ビンを開?し、 1898年 にはフランスの オ?ギュスト?ラト? （Auguste Rateau）が現在のものの直系の原型にあたるタ?ビンを?用化した。

蒸?タ?ビンは 1894年 の タ?ビニア ?での登場以降、舶用原動機として?く利用が進み、やがて船舶の動力源として隆盛を極めていたレシプロ式蒸?エンジンの多くを?逐した。陸上でのレシプロ式蒸?エンジンと水上での蒸?タ?ビンは、それぞれが動力機?としての主要な位置を占めるに至った。第二次世界大?前から ディ?ゼルエンジン のような ?燃機? が舶用原動機として?がり始め ^{[注 1]} 、?後になると徐?にディ?ゼルエンジンが主流となって、その後の ガスタ?ビンエンジン と共に舶用エンジンは大型から小型船でのディ?ゼルと大型から中型船でのガスタ?ビンの主流2つと小型船などでのガソリンエンジンを加えたものが利用されるようになった。そういった趨勢の中、蒸?タ?ビン機?を搭載する船舶も、その他の船舶と燃料を統一する必要から ^{[ 要出典 ]} ?油を用いるようになったが、蒸?タ?ビンと揮?性の高い?油の組み合わせは相性が?く、しばしば爆?事故を起こした事から、蒸?タ?ビン機?は使用されなくなった。一方で?ソ連?ロシアにおいては、 ソヴレメンヌイ級?逐艦 に蒸?タ?ビンを採用（燃料は重油）し、現在に至る。

一方では、電力消費の?大に?じて水力?電所に加えて火力?電所の建設が進むと、コストが安く入手の容易な石炭を燃料とする蒸?ボイラ?と蒸?タ?ビンの組合せが主流となった。産業用ではこういった大型?電用途の他にも、石油?化?プラントなどに代表される大規模な生産施設?でのポンプや、攪拌機、破?機、ファンといった電動モ?タ?でも代替可能な程度の?動力として蒸?タ?ビンが使われている。21世紀となった今では、保守の手間や制御性から徐?に電動モ?タ?が主流となっているが、プラント?で蒸?が生じる施設ではエネルギ?の有?利用の点でも蒸?タ?ビンが新たに採用され?けている ^[2] 。またガスタ?ビンを用いる?電施設においては、ガスタ?ビンの排熱を利用して?生させた蒸?で蒸?タ?ビンを?動する、いわゆる コンバインドサイクル?電 によりエネルギ?利用?率の改善を?るといった使い方もされている。

原子力 に?しては、地上での?電や船舶などの大規模な動力用としては、 核分裂反? を熱源とし、蒸?タ?ビン機?を?動するものが、現在もほぼ唯一の現?的な選?肢となっている。 1960年代 後半には空?など??を利用するものも試みられたが、成功したとは言い難く、 原子? 自?は 二酸化炭素 によって冷却される マグノックス? でも、最終的には水を加熱して蒸?機?によって動力を取り出すものとしている。比較的小規模のものに限っては、核分裂反?による熱を 熱電素子 で電力に?換するものや α崩? の際に出る放射線そのものを電位に?換して取り出す 原子力電池 などが存在している。

分類 [ 編集 ]

原理別 [ 編集 ]

典型的な蒸?タ?ビンではタ?ビン翼の形?とそれによって生じる回?力の?生原理の違いによって2つに分かれる。

衝動式

?翼がノズルとなっており高速流蒸?を噴き出す。動翼側では蒸?の膨張などを伴わずに衝?力だけを受けて回?する。

反動式

?翼と動翼がほぼ同じような翼の形?を持っており、動翼側では衝?力を受けると共に蒸?の膨張による反動も使って回?する。一般的に出力の50%を衝?力で得て、?る50%を蒸?の膨張による反動で得ている。

反動式は段??りの消化熱量が衝動式の半分程度になるため、同じ供給熱量では反動式は衝動式の1.5 - 2倍の段?を持つ。?段式の反動式タ?ビンは存在しない。また、最新のタ?ビンにおいては、最適化を進めた結果として、衝動式か反動式かのどちらかに?純に分類することはできなくなっている。

蒸?流の方向別 [ 編集 ]

回?軸に?する蒸?流の方向の違いから、2つの種類に分類できる。

軸流式

回?軸に平行な向きに蒸?が流れる間にタ?ビン翼によってエネルギ?が得られる方式である。回?翼の長手方向に遠心力が加わるため、工?的な制約が比較的少ない。

半?流式（副流式）

回?軸から遠ざかる方向に蒸?が流れる間にタ?ビン翼によってエネルギ?を得る。回?翼の?方向に遠心力が加わるため、低?となり大直?の段落になるにつれて?度を保ったまま長く薄いタ?ビン翼を製造することが困難になる。

半?流式のタ?ビンは、?州製のユングストロ?ムタ?ビンがほぼ唯一のものであったが、高速回?に向いていないことから21世紀現在では半?流式は存在せず、軸流式だけが?っている。

蒸?の利用法別 [ 編集 ]

蒸?の利用方法による分類としては復水式と背?式の2つに大別できる。

背?式

復水器 を持たずに大??より高いタ?ビン排?を蒸?のまま他で利用するか、又は大?へ放出する方式である。復水式に比べるとタ?ビン軸から得られる動力エネルギ?は小さくなる。タ?ビン排?を蒸?として他で利用できれば?合的なエネルギ?利用?率向上が可能であるため、熱や蒸?を多量に必要とする化?工場などの自家?電用として採用される。大?へ放出する方式では排?が80 - 100m/秒と高速なため?音防止の消音器が必要になる。

?空式（復水式）

タ?ビンから出た蒸?を復水器で冷却して 凝縮 して水に?す方式である。??である蒸?が液?である水になることで復水器?は?空に近づき、タ?ビンの排?を引き?む?きをする。このためタ?ビンの回??動力を?めて 熱?率 も背?式に比べると大きくなり、?空式は背?式に比べて1.7倍ほどの出力が得られる。?空に近い排??まで低?段の蒸?を膨張させるとそれだけ車室などの構造を大きくしなければならず、しかも?空近くに保つ必要があるのでさらに?度が要求される。車室の他にも復水器や冷却水などプラントが大掛かりとなるので小型?簡便な蒸?タ?ビンでは採用されず、?率が求められる大型プラントで用いられる。?電用や船舶用で?く用いられている。?空式は復水式とも呼ばれる。

また、タ?ビンに?力の異なる蒸?が供給される混?式と呼ばれる方式もある。 地熱?電 で熱水を減?して蒸?を得るダブルフラッシュサイクルなどに用いられる。

?空式と背?式のいずれにおいても蒸?の流路に?して以下の工夫がある。

抽?

抽?とは、タ?ビンの段落の途中から他での利用に必要な分だけ蒸?を取り出すこと、またはその蒸?である。背?式にはすべての段落を通過したタ?ビン排?を利用する方式があるが、抽?ではタ?ビン排?よりも高?高?の蒸?を利用する ^{[注 2] [2]} 。

再熱

タ?ビンで膨張する蒸?を取出しボイラ?で再び加熱するもの。熱?率が向上すると同時に低?タ?ビン蒸?の?り度が低下するので翼の エロ?ジョン ?策としても有?である。

構造別 [ 編集 ]

翼列?別 [ 編集 ]

• ラト?式
• カ?チス式

ラト?式は1列の?翼と1列の動翼の1組で1段落が構成されたものである。多段式ではこの段落が複?回繰り返されることになる。多段式タ?ビンでは?倒的にラト?式が採用されるが、その場合の初段だけはカ?チス式が選ばれることがある。これはカ?チス式では消化熱量が大きいために後の段落の構造設計が簡?になるためである。?段ラト?式タ?ビンは少?ながら供給蒸?が低?低?で排??が高く高速回?が求められる場合に採用される。

カ?チス式は1列の?翼と2列の動翼の1組より成り、動-?-動の配置で1段落が構成されたもの、又は、2列の?翼と3列の動翼の1組より成り、動-?-動-?-動の配置で1段落が構成されたものである。例えば動-?-動の配置では最初の動翼で70%の動力を?生させて次の?翼で方向を?した後、2列目の動翼で30%の動力を?生させる。3列目の動翼がある場合でも?%の動力を生じるだけである。比較的小型の蒸?タ?ビンである?段式タ?ビンの多くにカ?チス式が採用され、豊富な供給熱量が得られたり復水器によって排??力を低くできる場合には二段カ?チス式タ?ビンも作られる。

最適に設計した場合の?部?率の最大値で比べれば、ラト?式が80 - 85%であるのに比べてカ?チス式では75 - 80%であり、5 - 6%程度の差がある。カ?チス式は?率の面で劣るが消化熱量が大きく取れるので、1,000馬力以下で4,500回?/分以下の非常用や予備機としての需要がある。カ?チス式タ?ビンは日本のメ?カ?だけが製造している。

羽根車の?別 [ 編集 ]

• ?段式
• 多段式

羽根車の?によって?段式と多段式に分かれる。?段や多段の「段」とは「段落」のことであり羽根車1つを指す。羽根車ごとの「節円?」は蒸?の流れる円筒?の中心部間の直?であり、蒸?タ?ビンの大きさを表す指標の1つである。

• 排?の流れ別
  • ?流排?式
  • 複流排?式

蒸?は多段式のタ?ビン段落を?るに?って?力は減少し?積が?える。これに?じて後段ではタ?ビンの直?が?して行くが、やがては遠心力に抗してタ?ビン翼を維持するだけの工?的限界を迎える。このような制約の下で大量の高?蒸?に??できる大型の?空式蒸?タ?ビンを?現するために、低?段の一群を高?段の一群とは別に複?設けることで低?段の翼面積を?げたものが作られている。

大規模なタ?ビンでは蒸?の特性に合わせて高?と低?の2つに分けるだけでなく、高?、中?、低?と3つに分ける構成も採られるが、特に低?のものでは2つを?向に組合せて車室の蒸?入口を中央に置き、軸に沿って2方向に蒸?を流すことで車室の蒸?出口は?端部となるものが多い。このような配置では排?の流れが2つになるため複流排?式と呼ばれ、蒸?入口と出口が1つずつのものは?流排?式と呼ばれる。

低?タ?ビンが複流排?式であると車室を2つ別?に設けるよりも簡素になるだけでなく、軸方向に掛かるスラスト力が相殺されて スラスト軸受 への負?と摩擦ロスが減らせる。また、高??中?タ?ビンが複流排?式であると、設備の簡素化やスラスト力の相殺に有?であることに加え、?力の高い入口蒸?がケ?シングの軸貫通部から漏れるのを防ぐための シ?ル 機構が省略可能となる利点がある。

回?軸の設置方向別 [ 編集 ]

• ?置き式
• ?置き式

回?軸の方向によって?置き式と?置き式に分類できる。商用蒸?タ?ビンの99%は?置き式である。

減速機の有無 [ 編集 ]

• 直結式
• 減速式

?動を受ける側が求める回??でタ?ビン出力軸が回?する場合には、そのまま軸同士が直結されるが、タ?ビン側が速い場合には 減速機 と呼ばれる?車によって回??が低減される。
減速機は?然なんらかのエネルギ?ロスを生じ、 潤滑 も必要となるので、これを利用しない直結式が有利である。
2016年時点で、原子力?火力?地熱?電所で主?電機を回している蒸?タ?ビンはすべて直結式であり、接?される 系統 の 周波? に等しい電力を?生できるよう回??が制御されている。
日本の場合、50 Hz地域に送電する?電所のタ?ビンは3,000 rpmで、60 Hz地域に送電するものは3,600 rpmである。

入口弁の?別 [ 編集 ]

蒸?タ?ビンへの蒸?の供給量を調整する入口弁の?で分類できる。

• ?弁式
• 多弁式

ただ1つの入口弁で出力の全域に渡って蒸?の供給量を調整する?弁式と呼ばれる蒸?タ?ビンと、3つや4つの入口弁で調整する多弁式と呼ばれる蒸?タ?ビンがある。例えば4弁ある多弁式では、1つ目の弁が供給量の0 - 25%までを??し他の弁は閉じている。2つ目の弁は供給量の25 - 50%までを??し1つ目の弁が全開で他の弁は閉じている。3つ目の弁は供給量の50 - 75%までを??し1つ目と2つ目の弁が全開で4つ目の弁は閉じている。4つ目の弁は供給量の75 - 100%までを??し他の弁が全開になっている。?弁式で行なわれている蒸?量の調整方法を全周送入といい、多弁式で行なわれている蒸?量の調整方法を部分送入という。

ただ1つの入口弁で調整する?弁式では、3つや4つの入口弁で調整する多弁式と比べて弁の通過で生じる?力損失が大きくなり、結果として出力が減少する。これは多弁式では供給量が半分程度でも全開?態の弁が存在するためその弁での?力損失が最小になるが、?弁式では供給量が半分程度であれば相?の?力損失が生じるためである ^[2] 。これに?し、多弁式は低負荷時の損失は?減されるが、タ?ビンに流入する蒸?が不均一となるため、振動?策が必要となることがある。

理論サイクル [ 編集 ]

理論上の蒸?タ?ビンの サイクル には、次のものがある。

ランキンサイクル

復水タ?ビンの基本となるサイクル。

再熱サイクル

蒸?タ?ビンで?力の低下した蒸?を再び加熱して使用し、 熱?率 を上げるもの。

再生サイクル

サイクルの途中から抽?した蒸?で復水を加熱して、燃料消費量を抑えるもの。

再熱?再生サイクル

再熱サイクル?再生サイクルを組み合わせたもの。

カリ?ナサイクル

非共沸混合媒?を利用した高?率サイクル。

構造 [ 編集 ]

21世紀現在の蒸?タ?ビンは、軸方向に蒸?が流れる 軸流タ?ビン だけが作られている。 ^{[注 3]}

多?の動翼（回?翼、ロ?タ?）が回?軸を?んで取り付けられ、ほぼ同?の?翼（固定翼、ステ?タ?、ガイドベ?ン）が回?軸を?んで外部壁面から取り付けられている。ほとんどの蒸?タ?ビンで、動翼と?翼の1組1段が多?段備えている。

?度と?力の低下に?って、後段になるほど動翼と?翼の長さ、つまり回?面の直?が?す ^[7] 。

ノズル [ 編集 ]

車室（ケ?シング）の蒸?入口から入った高?高?の蒸?はノズルから初段のロ?タ?に向けて噴射される。ほとんどのタ?ビンではノズルは全周には付いておらず、部分噴出になっている。

動翼??翼など [ 編集 ]

回?側であるロ?タ?は、軸（回?軸、シャフト）、羽根車（ディスク）、動翼（ブレ?ド）、シュラウドバンド類から構成される。多段式では複?のロ?タ?が?翼を?んで?んでいる。

軸?羽根車

出力軸となる軸は剛性軸（リジッドロ?タ?）と?性軸（フレキシブルロ?タ?）に分けられる。剛性軸は軸が太く丈夫に作られており、軸そのものの 固有振動? に相?する危?回??が 定格 回??よりも高い物を指す。運?時にも危?回??を意識する必要はない。?性軸は軸が比較的細く作られており、危?回??が 定格 回??よりも低い物を指す。運?時でも特に始動時には必ず危?回??を通過するため、危?回??付近を速やかに通過させて共振?態に?らないよう注意が必要である。また、軸は一?構造型とはめ?み型に分けられる。一?構造型は軸と羽根車が一?で作られており高速回?にも??できるが、はめ?み型では軸と羽根車が別?に作られ組み合されたもので6,000 回?/分 程度までが上限である。

動翼

蒸?からエネルギを得て回?する 翼 （翼列）である。初段では短い動翼も終段に近くなるに?って少しずつ長くなる。?電用のものでは翼高さが最長1mを越す ^{[注 4]} 。動翼は 共振 を避けるために互いが連接して隙間を作らないようにされる。動翼のル?トが羽根車に植え?まれただけでは振動に弱いため外周部でのシュラウドバンドやダンピングワイヤ?で?同士がつながれる。また、大きな遠心力にも耐える必要がある ^{[注 5] [2]} 。大きなロ?タ?ではシュラウド?リングと回?軸の中間にもバンディング?ワイヤと呼ばれる金具が付けられる。固有振動?を高くするために先端を細く根元を太くした テ?パ?翼形? や、翼先端部と翼根元部での周速度の違いから生じる蒸?流入角度の差を最小にする「ねじれ羽根」が採用されている。低?段の羽根には翼に付く凝集水分をタ?ビン?ケ?シングのドレン溝へ誘導する溝が掘られているものがある。

?翼

固定されており、蒸?の流れが?率よく動翼へ流れるように導く。

衝動式と反動式

蒸?タ?ビンは蒸?のエネルギ?の利用のしかたにより衝動式と反動式に分類され、構造にも特?がある。

衝動式

?翼部分で蒸?の?力エネルギ?を運動エネルギ?に?換し、?翼から噴出する高速の蒸?に?たる衝動力によって動力が?生する。一段落?たりの熱落差を大きく取れるので段落?は少ないが、翼は大型で幅?となる。

反動式

動翼?でも蒸?の?力エネルギ?を運動エネルギ?に?換し、動翼から噴出する蒸?の反動力も利用して回?力が?生する。一段落?たりの熱落差が小さく段落?は多くなるが、翼は小型となる ^[7] 。

車室 [ 編集 ]

タ?ビン翼を?めて蒸?を導入する容器をタ?ビン車室（しゃしつ）と呼ぶ。?翼は車室のケ?シングに固定されており、動翼が取り付けられた回?軸が車室?端の 回?軸受け で保持される。反動タ?ビンでは動翼と車室との隙間から蒸?が逃げないようにシ?リング?ストリップと呼ばれるリング?の部品で塞いでいる。シ?リング?ストリップは ハニカム ?の柔らかい金?か多孔質の素材で作られており、初めて動翼を動かす時に、意?的に接?することで形?の最適化が?られる。蒸?入り口には多?のノズルが取り付けられており、第一段ロ?タ?へ蒸?を吹き付ける。

蒸?タ?ビンでは蒸?の?力を有?利用するため、多くの段階の膨張を繰り返している。大型の蒸?タ?ビンでは、?力に?じていくつかの部分に分割されており、上流から順に高??中??低?タ?ビンと呼ばれる。また、蒸? ?積 が大きくなるため低?タ?ビンは複?台が?列に配置されることが多く、翼は、非常に長いものとなっている。

通常の蒸?の入口と出口の配管の他に、抽?や再熱、再生の蒸?配管も備わるものがある ^[7] 。

回?軸 [ 編集 ]

動翼から得た回?力を外部に出力するのが回?軸である。反動タ?ビンでは動翼とケ?シングとの隙間が小さいため、回?軸は歪みが生じないように太く剛性の高いものになっている。衝動タ?ビンでは軸端からの蒸?漏れを少なくするために、回?軸は細く?性のあるものになっている。

回?軸は運?時と休止時の間で伸び縮みするため、?端は固定出?ない。普通は高?側のスラスト軸受けで固定し低?側の軸受けには 遊び が設けられる。車室の伸び縮みは設置面に?しては低?側で固定されており、高?側のスラスト軸受けも車室の伸び縮みに合わせてズレが生まれる。このような組み合わせによって、回?軸のズレを最小にしている。

回?軸と?翼仕切り板との隙間からの蒸?漏れを最小にするために、ラビリンス?パッキン（ ラビリンスシ?ル ）と呼ばれる何段ものヒレで蒸?の流れを遮?している ^[7] 。

その他 [ 編集 ]

この他、回??と蒸?流量を調節するための?置類や警報機を含む測定器類が付?する。調速方式には絞り調速方式とノズル締切調速方式がある。絞り調速方式では絞り弁で蒸?の流入を調整する。ノズル締切調速方式では車室の多?あるノズルへの蒸?の流れの開閉によって調整する ^[7] 。

長所と短所 [ 編集 ]

一般的特? [ 編集 ]

長所

• 燃料の選?肢が?い。高?高?の水蒸?が得られればその方法は何でもよく、石炭、石油、 原子力 、 ?棄物固形燃料 から、ごみ ?却? の熱も利用できる
• 劣?な燃料でも燃?を最適化すれば比較的排?を?化しやすい
• 運?音が比較的?か

短所

• ボイラ?や 復水器 などの付?設備が必要で大空間?大重量となる
• 高?率化には大規模化が必要
• 始動に時間がかかり、?動負荷運?や部分負荷運?に不適
• 電動機 のように回?方向を?更できない
• ボイラ?用精水の補給が常に必要

レシプロ式蒸?機?と比較して [ 編集 ]

長所

• 膨張比が大きいため、 熱?率 が高い
• 回?運動のため 振動 が少なく、しかも振動が 高周波 なので減衰させやすい
• 摺動 部が無く回?方向が一定のため、 信?性 が高い

短所

• ?率の良い回?域が?い

レシプロ式?燃機?との比較 [ 編集 ]

長所

• 振動が少なく、高周波振動のため減衰させやすい。
• 吸??排? カム や点火?置などが無く、信?性が高い

短所

• 熱?率を高めたまま小型化するのは困難
• ?率の良い回?域が?い

ガスタ?ビンとの比較 [ 編集 ]

長所

• 運?音が?かで燃料を選ばない

短所

• ボイラ?用精水の補給が常に必要 ^[7]

?電所での利用?容 [ 編集 ]

日本の?電所での回?速度 [ 編集 ]

回?速度を上げるとタ?ビンや?電機が小型になり設備費を抑制できる。日本の火力?電用タ?ビンの回?速度は、50Hzでは3000rpm、60Hzでは3600rpmである。原子力?電用タ?ビンは蒸?が低??低??大流量であるため動翼が長く、遠心力緩和のため50Hzでは1500rpm、60Hz機では1800rpmが採用されている。

タンデム?コンパウンドとクロス?コンパウンド [ 編集 ]

高?中?低?タ?ビンを1つの軸に配置するものをタンデム?コンパウンドと呼ぶ。一方、高?中?低?タ?ビンをプライマリとセカンダリの2軸に振り分けて配置するものをクロス?コンパウンドと呼ぶ。タンデム?コンパウンドに比べクロス?コンパウンドは、大出力化が容易であり熱?率も高くできるが、設備コストが高い、建屋の占有面積が大きい、各軸の??運?が不可能、運用?点??保守が複?などの欠点がある。

クロス?コンパウンドでは、高?と低?の半分をプライマリ軸とし、中?と低?の?り半分をセカンダリ軸とする方式と、高?と中?をプライマリ軸とし、低?をセカンダリ軸とする方式がある。前者は低?タ?ビン及び ?電機 を2つの軸で同一設計にできる利点があるが、最近の大型火力ユニットのクロス?コンパウンド機では、後者が採用されることが多い。これは、セカンダリ軸の回?速度をプライマリ軸の半分とすることで低?最終段動翼の遠心力を緩和し、40インチ以上の長い動翼を採用して低?タ?ビンの最終段の排?損失を低減することが可能なためである。また、この構成であれば復水器もセカンダリ側のみで良く、前者の構成に比べ設備コストの面でも有利となる。

??、大型火力ユニットは ベ?スロ?ド 運用が多く熱?率が重視されていたことや、高速回?に伴う低?タ?ビン最終段動翼の遠心力の制約などにより、500MW - 700MW以下はタンデム?コンパウンド機、それより大型のユニットはクロス?コンパウンド機とされていた。しかし、近年では原子力比率の?大やピ?ク負荷の尖?化に伴い大型火力ユニットでも建設コストの低減や運用性向上が重視されるようになったため、?量のチタン動翼による遠心力の緩和や材料?度の改善などにより 中部電力 碧南火力4?機（2001年）において??の1000MW級火力ユニットでは初めてタンデム?コンパウンド機が採用された ^[7] 。

?電用蒸?タ?ビンの部分負荷運?方式 [ 編集 ]

定?運?

部分負荷でもボイラ?の?力を全負荷時と同じにして、加減弁を絞って蒸?の流量を?化させるものである。

??運?

部分負荷時に給水?力を下げてボイラ?の?力を低下させ、加減弁は全開としたままで蒸?の流量を?化させるものである。

??運?の?率は、定?運?と比較して向上する。

• 加減弁の絞り損失がなく、部分負荷時の蒸??度の低下がない。
• 高?タ?ビンの調速機が不要となり、?部?率が向上する。
• 部分負荷時に給水ポンプの必要動力が少なくなる。
• ?力低下によるサイクル?率の低下がある。（但し、他の?率向上により?電所全?としての?率は向上することが多い）

また、次の特?もある。

• 高?タ?ビンの部分負荷時の?度低下がないため、負荷?動への追?に?する制約が少ない。
• 低負荷時の蒸??度低下が無いため、停止時のケ?シング?度を高くでき、再起動の時間を短くできる。また、?度?化に伴う熱?力による?命消費も?減できる。
• 部分負荷時に?力を下げるため、機器の?命を長くできる。
• 低?タ?ビンに供給される蒸?の?り度が低下するため、低?タ?ビン翼の エロ?ジョン が緩和される。

?電用蒸?タ?ビンの付?設備 [ 編集 ]

保安?置

火力?電用などのように高速で回?する蒸?タ?ビンは、定格回?速度より低い回?速度に共振点があるので、起動停止時に共振点付近の通過時間を短くしなければならない。また、許容最高回?速度以上で回?させると破損し、甚大な被害をもたらす。そのため、蒸?タ?ビンには過大な振動や回?速度の異常などが?生した場合、自動的に蒸?の供給を停止させる保安?置が備えられている。

脚注 [ 編集 ]

注? [ 編集 ]

出典 [ 編集 ]

?連項目 [ 編集 ]

• ボイラ? - 復水器
• ボイラ??タ?ビン主任技術者
• 火力?電
  • 汽力?電 - タ?ビン?電機
  • コンバインドサイクル?電 - コジェネレ?ション
• 原子力?電
• 地熱?電
• 地域熱供給
• 蒸?船 - LNG船
• 艦本式タ?ビン
• タ?ボ?エレクトリック方式

外部リンク [ 編集 ]

• 『 蒸?タ?ビン 』 - コトバンク
• タ?ボ機械を知ろう！蒸?タ?ビン - タ?ボ機械協?