JP2008255967A

JP2008255967A - 蒸気タービン装置

Info

Publication number: JP2008255967A
Application number: JP2007101952A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ikeda; 誠池田
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2008-10-23

Abstract

【目的】柔軟性の壁面を持つ水蒸気通流用の筒状接続体と、筒状接続体に発生する差圧力の相殺用の補償力発生体とを一体的に構成できる蒸気タービン装置の提供。
【構成】蒸気タービン装置１の筒状接続体２はベローズ製の柔軟性筒状部８１，上流側筒状部８２，下流側筒状部８３でなる柔軟性筒状接続部８Ａと、下流側筒状部８３の外周部に固着した補償力用支持体３４，この支持体３４の排気９９の通流に関する下流側面に一方を固着した大径と小径のベローズを用いた筒状体３２・３３でなる補償力用筒状体３１，この筒状体３１の他方を塞ぎ密閉空間３９を形成する端板３５，上流側筒状部８２の外周部に固着した連結体用支持体３６，端板３５と連結体用支持体３６とを連結する所要の強度と剛性を持つ複数の連結体３７，排気９９の通流路と密閉空間３９の内部空間を連通する１個の連通管３８を有する補償力発生部３を備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、蒸気タービンから排出された排気である水蒸気を復水装置に導く接続部にベローズ等の柔軟性のある筒状壁面を持つ筒状接続体を備える蒸気タービン装置、あるいは、高圧蒸気タービン，中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンと、ベローズ等の柔軟性のある筒状壁面を持つ筒状接続体を有して，前記中圧蒸気タービンから排出される中圧排気である水蒸気を前記低圧蒸気タービンに導くクロスオーバー管とを備える蒸気タービン装置に係わり、前記排気あるいは中圧排気の圧力が大気圧値と異なることによって前記筒状接続体などに発生する差圧力を相殺するための補償力を発生する補償力発生部に関する。

蒸気タービンではその出力容量などに応じて各種の構成形式のものが採用されているが、比較的に小容量の蒸気タービンでは、高圧タービン，中圧タービンおよび低圧タービンが単一のタービンロータからなると共に一体のケーシングに納められている。こうした、単一タービンロータおよび一体ケーシングが採用された蒸気タービンを備える蒸気タービン装置では、蒸気タービンのケーシングから排出された排気である水蒸気を復水装置に導く筒状接続体には、蒸気タービン装置の運転時における復水装置との熱膨張差を吸収するために、ベローズ等の柔軟性のある筒状壁面を持つ柔軟性筒状部を有することが一般的である。単一タービンロータ・一体ケーシングを有する蒸気タービンと、海水などを冷却水に用いて表面復水器と称されている復水器が収容された復水装置と、蒸気タービンから排出された水蒸気をこの復水装置に導くための，柔軟性の筒状壁面を持つ熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部を有する筒状接続体と、この筒状接続体のフランジ部などの剛性を持つ部位に，排出された水蒸気が持つ圧力値（真空圧を持つとしてよい。）と大気圧との差圧に基因して働く差圧力（この事例の場合には、真空力あるいは真空荷重と呼ばれることがある。）を相殺するための補償力発生体をこの筒状接続体の配設位置に関して反対側となる復水装置の外被の部位に備えた蒸気タービン装置が知られている。なお、このように全体として差圧力が相殺されるようにしたベローズの構造体は、バランス型ベローズとも呼ばれている。（例えば、特許文献１参照。)。

また、蒸気源に地熱蒸気を用いる蒸気タービン装置などに関する事例としては、単一タービンロータ・一体ケーシングを有する蒸気タービンと、冷却水を排気である水蒸気に直接噴射する直接接触式と称されている復水器を収容した復水装置と、蒸気タービンから排出された水蒸気をこの復水装置に導くための，柔軟性の筒状壁面を持つ熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部を有する筒状接続体とを備えた蒸気タービン装置が知られている（例えば、特許文献２参照。)。

また、大容量の蒸気タービンでは、その出力容量や使用する蒸気の圧力・温度などに応じて、例えば、単一のタービンロータを用いると共に一体のケーシングに納められた高圧タービンと中圧タービンとでなる高中圧一体蒸気タービンと、これとは別個に構成された低圧蒸気タービンとを組み合わせる方式のもの、あるいは、それぞれ別個に構成された高圧蒸気タービン，中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンを組み合わせる方式のものがあり、個々の蒸気タービンの配列の方式についても複数の方式がある。こうした中で、低圧蒸気タービンは中圧蒸気タービンから排出される中圧排気である水蒸気の供給を受けて運転されるのが一般的である。また、中圧蒸気タービンから排出される中圧排気を低圧蒸気タービンに導くクロスオーバー管には、蒸気タービン装置の運転時における各部の熱膨張差を吸収するために、ベローズ等の柔軟性の筒状壁面を持つ柔軟性筒状部を有する筒状接続体を備えることも一般的である。そうして、単一のタービンロータ・一体ケーシングを有する１台の高中圧一体蒸気タービンと、これとは別個に構成された１台の低圧蒸気タービンとを一列に組み合わせると共に、高中圧一体蒸気タービンから排出された中圧排気を低圧蒸気タービンに導くためのクロスオーバー管として、柔軟性の筒状壁面を持つ熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部を有する筒状接続体を備えたクロスオーバー管を使用した蒸気タービン装置が知られている（例えば、特許文献３参照。)。また、単一のタービンロータ・一体ケーシングを有する１台の高中圧一体蒸気タービンと、これとは別個に構成された２台の低圧蒸気タービンとを一列に組み合わせると共に、高中圧一体蒸気タービンから排出された中圧排気を２台のそれぞれの低圧蒸気タービンに導くためのクロスオーバー管として、柔軟性の筒状壁面を持つ熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部を有する筒状接続体を含むバランス型ベローズを備えたクロスオーバー管を使用する蒸気タービン装置が知られている（例えば、特許文献４参照。)。
特開平１０−１９６３１３号公報（第７−９，１１−１３頁、第１−２，６−７図）特開２００７−２３９６２号公報（第５−８頁、第１−９図）特開２００５−３３７１８１号公報（第３頁、第８図）特開平１１−２２９８１８号公報（第５頁、第１図）

前述した従来技術による蒸気タービン装置では、いずれの場合も水蒸気を復水装置または低圧蒸気タービンに導くための筒状接続体に熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部を有することにより、蒸気タービンの運転時に発生する復水装置あるいは各部との熱膨張差をこの柔軟性筒状部で吸収することができて、蒸気タービン装置を安全・安定に運転することができている。しかしながら、従来技術による蒸気タービン装置には下記するような問題点が残存していることで、その解決が望まれている。すなわち、
（１）まず前記特許文献１に開示された従来例の蒸気タービン装置の概要を図７を用いて説明する。ここで、図７は従来例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。図７において、９は、不図示の単一タービンロータと一体ケーシングであるケーシング９２とを有する軸流排気式の蒸気タービン９１と、不図示の復水器を収容した復水装置９３と、蒸気タービン９１で仕事を終えてケーシング９２から排出された水蒸気である排気９９を復水装置９３に導く筒状接続体８と、補償力発生部８６とを備えた従来例の蒸気タービン装置である。筒状接続体８は、この事例の場合には、ケーシング９２の排気９９が排出される端部に気密に接続されると共に，排気９９を通流させるための図示しない貫通孔が形成されている円形の外形を持つ接続用フランジ８４と、熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部８１，上流側筒状部８２および下流側筒状部８３とを持つ。柔軟性筒状部８１には、柔軟性のある壁面を持つ筒状部である、例えば、金属製のベローズが用いられている。上流側筒状部８２は柔軟性筒状部８１の排気９９の通流方向に関する上流側に配設されて接続用フランジ８４と柔軟性筒状部８１との間を気密に接続する剛性のある壁面を持つ筒状部であり、接続用フランジ８４とは強固に固着されている。下流側筒状部８３は柔軟性筒状部８１の排気９９の通流方向に関する下流側に接続された剛性のある壁面を持つ筒状部である。なお、上流側筒状部８２と下流側筒状部８３とは、これ等を総称する場合には剛性筒状部と称することがある。

復水装置９３は、この事例の場合には、排気９９を冷却して凝縮するための表面冷却器である不図示の冷却器と、この冷却器を内部に収容する真空容器でもある外被部９４とを有する。外被部９４は、冷却器を収容する部位である直方体状の外形を持つ外被部本体９５と、外被部本体９５と筒状接続体８との間を接続する筒状のダクト部９６とを有する。補償力発生部８６は、この事例の場合には、盲板である端板８８と、外被部本体９５と端板８８との間を接続する柔軟性のある壁面を持つ筒状接続体８７と、筒状接続体８の接続用フランジ８４と端板８８とを互いに連結し合う所要の機械的強度・剛性を持つ円柱状の連結体８９とを有する。端板８８は接続用フランジ８４とほぼ同一外径を持つ円形の外形を持っており、また、筒状接続体８７は、基本的には筒状接続体８の柔軟性筒状部８１，上流側筒状部８２および下流側筒状部８３を総合した部分と同等の形状・寸法および構成・機能を有する。なお、補償力発生部８６は、下流側筒状部８３と同等の形状・寸法を持つ筒状接続体８７の端部の部位で、復水装置９３の外被部本体９５に気密に接合されるが、外被部本体９５のこの部位には、例えば、筒状接続体８７の端部の部位と同等寸法を持つ不図示の円形孔が設けられている。

従来例の蒸気タービン装置９は前記構成とされ、バランス型ベローズを備えることから、前記特許文献１で説明されているように、筒状接続体８が持つ柔軟性筒状部８１による熱膨張差の吸収効果と共に、接続用フランジ８４と端板８８とに働く差圧力である真空力が互いに相殺されることで、復水装置９３，蒸気タービン９１などには実質的に真空力が働かないようにすることができる。これによって、蒸気タービン装置９では、復水装置９３，この復水装置９３と結合される蒸気タービン９１，および両者を支持する不図示の基礎には、真空力に対応するための機械的強度を不要にすることが可能になるとの特長を得ることができている。

しかしながら、蒸気タービン装置９では、これらの特長が得られるようにするためには、復水装置９３を挟んで筒状接続体８の反対側となる部位に補償力発生部８６を備えることが必要であり、したがって、蒸気タービン装置９の全長寸法Ｌ_９は、補償力発生部８６の前記全長寸法Ｌ_９に沿う方向の長さ寸法である寸法Ｌ_８６だけ長くならざるを得ない。発明者らがこの長さ寸法Ｌ_８６について調査したところ、この寸法Ｌ_８６は蒸気タービン装置９の出力容量などによって異なるが、２ｍ前後に達する場合がある。そうして、この寸法Ｌ_８６が必要であることにより、その分だけ、蒸気タービン装置９を収容するための建屋の大形化を要するために、蒸気タービン装置９を備えるプラントの所要敷地面積が増大すると共に、その建設費の増加を招くことになる。また、プラントの敷地などからの制約によっては、真空力に対応するための機械的強度を不要にできるとの特長を断念して、補償力発生部８６を設けないようにする場合もあった。さらに、補償力発生部８６の有する連結体８９は、筒状接続体８の接続用フランジ８４と補償力発生部８６の端板８８とを互いに連結し合うものであるから、筒状接続体８と補償力発生部８６とが復水装置９３を間に挟んで配設された状態とされた後でなければ、接続用フランジ８４および端板８８に締結することはできない。このために、少なくとも連結体８９の配設作業は、蒸気タービン装置９の現地据え付け作業の際に実施せざるを得ず、製造工場での作業と対比して制約の多い現地作業を極力減少したいとする立場からは、改善対象の一つとされていた。

（２）次に、前記特許文献２に開示された従来例の蒸気タービン装置の概要を図８を用いて説明する。ここで、図８は従来の異なる例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。なお、以下の説明においては、図７に示した従来例の蒸気タービン装置９と同一部分には同じ符号を付しその説明を省略する。また、以後の説明に用いる図中には、図７で付した符号については極力代表的な符号のみを記すようにしている。図８において、９Ａは、軸流排気式の蒸気タービン９１と、復水装置９３Ａと、蒸気タービン９１で仕事を終えてケーシング９２から排出された排気９９を復水装置９３Ａに導く筒状接続体８とを備えた従来例の蒸気タービン装置である。復水装置９３Ａは、この事例の場合には、冷却水９３９を排気９９に直接噴射して復水させる冷却器９３１と、冷却器９３１を内部に収容する直方体状の外形形状を持ち，真空容器でもある外被部９４Ａと、排気ダクト９３２とを有する直接接触式の復水装置である。排気ダクト９３２は、筒状接続体８から外被部９４Ａまでの間の排気９９の通流路を形成するものであり、蒸気タービン８からほぼ水平方向に排出された排気９９を、その通流方向を下向きに変更するようにして復水器９３Ａの外被部９４Ａにその上方から流入させるようにする。

排気ダクト９３２は筒状接続体８との接続部９３３には筒状接続体８の排気９９用の通流路形状に合わせた円形状の貫通孔を持つ端部構造を有するが、排気ダクト９３２全体としての排気９９の通流路の断面形状はほぼ長方形状とされ、外被部９４Ａに接続される端部には長方形状の開口９３４が形成されている。この事例の排気ダクト９３２の場合には、冷却器９３１から噴射されて開口９３４から排気ダクト９３２に入り込んだ冷却水９３９が蒸気タービン９１に入り込むのを防止するスプレー水防止体９３５が備えられている。このスプレー水防止体９３５は、長方形状の面形状と排気ダクト９３２の相対する側壁のそれぞれにその端部が当接される長さ方向寸法とを持つと共に、互いに間隔を設けて離間された複数の平板状体で構成されている。排気９９はスプレー水防止体９３５の平板状体の相互間の間隙をスムースに通流するのに対し、排気ダクト９３２に入り込んだ冷却水９３９はスプレー水防止体９３５の前記平板状体に衝突されることで、この平板状体によって跳ね返されて外被部９４Ａに戻ることになる。

従来例の蒸気タービン装置９Ａは前記構成を備えることから、前記特許文献２で説明されているように、筒状接続体８が持つ柔軟性筒状部８１により蒸気タービン装置９Ａを構成する各部の停止時と運転時とにおける温度差が主因となって発生する熱膨張差が吸収されると共に、蒸気タービン９１などの部位への冷却水９３９の侵入の防止と、直接接触式の復水器９３Ａの高さ寸法の低減との両立が可能になり、蒸気タービン９１などの据付用の架台や蒸気タービン装置９Ａを収容する建屋の高さ寸法の削減が可能になるとの特長を得ることができている。

しかしながら、蒸気タービン装置９Ａでは、前記（１）項で述べた蒸気タービン装置９の補償力発生部８６が持つ機能に相当する装置を備えていないのが一般的であり、このことは、蒸気タービン装置９Ａはバランス型ベローズを備えていないことが一般的であることを意味する。その理由について以下に述べる。蒸気タービン装置９Ａにこの補償力発生部８６と同等構成の補償力発生部を備えようとすると、この補償力発生部は排気ダクト９３２の側壁の外面側に装着されることになる。蒸気タービン装置９Ａの排気ダクト９３２では排気９９の通流路を、その断面形状については接続部９３３での円形から開口９３４での長方形に徐徐に変化させると共に、その排気９９の通流方向については接続部９３３での水平方向から開口９３４での垂直方向に徐徐に変化させる必要があることから、排気ダクト９３２の側壁の表面形状は、単純な円形や長方形とは異なる複雑な三次元形状にならざるを得ない。

このような形状の排気ダクト９３２の側壁に前記（１）項で述べた補償力発生部８６と同等構成の補償力発生部を装着する場合には、その筒状接続体８７と同等の機能を担う部品の複雑な三次元形状を持つ側壁に接合される部位は、極めて複雑な形状となり、しかも、その接合部は気密性を保有する必要があることから、その実現には多大な製造工数が必要になる。このことが、蒸気タービン装置９Ａが前記蒸気タービン装置９の補償力発生部８６が持つ真空力に対応するための機械的強度を不要にできるとの特長を断念して、補償力発生部８６と同等目的の装置を設けていない主な理由である。また、補償力発生部８６と同等構成の補償力発生部を備えるようにした場合には、補償力発生部が持つことになる連結体（蒸気タービン装置９における連結体８９と同等のものである。）がスプレー水防止体９３５と干渉する懸念が発生することも、この補償力発生部の設置を困難にしている理由の一つである。

（３）次に、前記特許文献３に開示された従来例の蒸気タービン装置の概要を図９を用いて説明する。ここで、図９は従来の異なる例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。図９において、９Ｂは、不図示の単一のタービンロータを用いると共に一体のケーシングに納められた高圧タービンと中圧タービンとでなる高中圧一体蒸気タービン９１Ｂと、不図示の低圧タービンロータを用いると共に低圧ケーシングに納められた低圧蒸気タービン９１Ｃと、不図示の復水器を収容した復水装置９３Ｃと、高中圧一体蒸気タービン９１Ｂの不図示の中圧タービンから排出された中圧排気９８を低圧蒸気タービン９１Ｃに導くクロスオーバー管９７とを備えた従来例の蒸気タービン装置である。クロスオーバー管９７は、筒状接続体８と，この筒状接続体８を間に挟んで配設される高中圧一体蒸気タービン９１Ｂ側の曲がり角９０度の曲管部９７１および低圧蒸気タービン９１Ｃ側の曲がり角９０度の曲管部９７２とでなる。なお、復水装置９３Ｃに収容される復水器の形式には、前記表面冷却器である場合も前記直接接触式である場合もあり得る。

蒸気タービン装置９Ｂは前記構成を備えることから、筒状接続体８が持つ柔軟性筒状部８１により蒸気タービン装置９Ｂを構成する各部の停止時と運転時とにおける温度差が主因となって発生する熱膨張差を吸収することができるとの特長を持つことができる。しかしながら、前記（２）項で述べた蒸気タービン装置９Ａの場合と同様に、前記（１）項で述べた蒸気タービン装置９が有する補償力発生部８６に相当する装置を備えていないことで、中圧排気９８の圧力と大気圧との差圧に基因する差圧力が、高中圧一体蒸気タービン９１Ｂ，低圧蒸気タービン９１Ｃ，クロスオーバー管９７などに働いてしまうことを免れることはできない。

（４）次に、前記特許文献４に開示された従来例の蒸気タービン装置を基にし、高中圧一体蒸気タービンから排出された中圧排気により駆動される低圧蒸気タービンの台数が１台とされた構成を持つ従来例の蒸気タービン装置の概要を図１０を用いて説明する。ここで、図１０は従来のさらに異なる例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。なお、以下の説明においては、図９に示した従来の異なる例の蒸気タービン装置９Ｂと同一部分には同じ符号を付しその説明を省略する。図１０において、９Ｄは、高中圧一体蒸気タービン９１Ｂ、低圧蒸気タービン９１Ｃおよび復水装置９３Ｃと、高中圧一体蒸気タービン９１Ｂの中圧タービンから排出された中圧排気９８を低圧蒸気タービン９１Ｃに導くクロスオーバー管９７Ａとを備えた従来例の蒸気タービン装置である。クロスオーバー管９７Ａは、曲管部９７１，筒状接続体８および補償力発生部８６と、筒状接続体８と低圧蒸気タービン９１Ｃとの間を接続する接続管９７３とでなる。

接続管９７３は中圧排気９８の低圧蒸気タービン９１Ｃへの通流に関しては、前記従来例の蒸気タービン装置９Ｂがクロスオーバー管９７に有する曲管部９７２と同一の役目を果たす部材である。補償力発生部８６の連結体８９が端板８８と接続用フランジ８４とを互いに連結し合うものであるため、接続管９７３は、補償力発生部８６を筒状接続体８が装着される部位とは反対側となる部位に装着する必要がある。このことから接続管９７３は、筒状接続体８と補償力発生部８６とをそれぞれ異なる端部に装着すると共に筒状接続体８および補償力発生部８６と同等の口径を持つ直管部９７４に、曲がり角が９０度よりも小さい曲管部９７５を接続したような構成を持たせている。なお、中圧排気９８が持つ圧力値は、絶対真空を基準とした場合の絶対圧力値で表して最大でも１ＭＰａ程度である。

従来のさらに異なる例の蒸気タービン装置９Ｄは前記構成とし、バランス型ベローズを備えることから、筒状接続体８が持つ柔軟性筒状部８１による熱膨張差の吸収効果と共に、前記（１）項で述べた蒸気タービン装置９の場合と同一原理により、中圧排気９８の圧力と大気圧との差圧に基因して、接続用フランジ８４と端板８８とに働く差圧力が互いに相殺されることで、高中圧一体蒸気タービン９１Ｂ，低圧蒸気タービン９１Ｃ，クロスオーバー管９７Ａなどには実質的に差圧力が働かないようにすることができる。これによって、蒸気タービン装置９Ｄおよび蒸気タービン装置９Ｄを支持する基礎には、差圧力に対応するための機械的強度を不要にすることが可能になるとの特長を得ることができている。

しかしながら、蒸気タービン装置９Ｄでは、中圧排気９８が持つ圧力に基因する差圧力の発生を解消するために設けられた補償力発生部８６およびこの補償力発生部８６に対応するための接続管９７３とは、前記（３）項で述べた蒸気タービン装置９Ｂが備えるクロスオーバー管９７の曲管部９７２と対比して、その寸法・重量が増大している。しかも、補償力発生部８６の連結体８９は補償力発生部８６の端板８８と筒状接続体８の接続用フランジ８４とを互いに連結し合うものであるから、前記（１）項で述べたことと同様に、筒状接続体８、接続管９７３および補償力発生部８６が相互に結合された後でなければ接続用フランジ８４および端板８８に締結することはできない。このために、連結体８９の接続用フランジ８４および端板８８への装着は殆どの場合に蒸気タービン装置９Ｄの現地据え付け作業の際に実施せざるを得ないことで、前記した寸法・重量が増大した接続管９７３などのことと相俟って、製造工場での作業と対比して制約の多い現地作業を極力減少したいとする立場からは、改善が望まれていた。

前記（１）項〜前記（４）項で蒸気タービン装置９〜蒸気タービン装置９Ｄに代表させて述べた従来例の蒸気タービン装置の問題点は、補償力発生部８６の筒状接続体８７が、筒状接続体８の柔軟性筒状部８１，上流側筒状部８２および下流側筒状部８３を総合した部分と同等の形状・寸法および構成・機能を有し、また、補償力発生部８６の盲板である端板８８が筒状接続体８の接続用フランジ８４とほぼ同一外径を持つ円形の外形を持つと共に、補償力発生部８６が筒状接続体８とは別構成の部材とされていることにより生じている。このことにより、蒸気タービン装置９の場合には、補償力発生部８６は復水装置９３を間に挟んで筒状接続体８と同心に配置することになり、寸法Ｌ_８６の確保を要することになっていた。また、蒸気タービン装置９Ａの場合には、補償力発生部８６の筒状接続体８７を復水装置９３Ａの排気ダクト９３２を間に挟んで筒状接続体８と同心に配置することが困難なことから、補償力発生部８６の設置を断念せざるを得なかった。

また、蒸気タービン装置９Ｄは蒸気タービン装置９Ｂの問題点を解決するものではあるが、この場合にも、補償力発生部８６は接続管９７３を間に挟んで筒状接続体８と同心に配置することが必要になるので、補償力発生部８６と接続管９７３とを合わせた部位が蒸気タービン装置９Ｂの持つ曲管部９７２と対比してその寸法・重量が増大してしまうことで、その製造・設置・取り外しなどに要する工数を増加させることになっていた。さらに、連結体８９は端板８８と接続用フランジ８４とを互いに連結し合うものであるから、その配設作業は先に説明した理由のために現地据え付け作業の際に実施せざるを得ず、蒸気タービン装置９および蒸気タービン装置９Ｄの場合に、現地での作業量を増大させる要因になっていた。これ等のことから、従来例の蒸気タービン装置が持つ前記諸問題を総合的に解決した蒸気タービン装置が要望されている。したがってこの発明の目的は、柔軟性のある壁面を持ち大気圧とは異なる圧力値を持つ水蒸気を通流させる筒状接続体と、この筒状接続体に発生する差圧力を相殺するための補償力発生体とを一体的に構成することが可能な蒸気タービン装置を提供することにある。

この発明では前述の目的は、
１）高圧蒸気が供給される蒸気タービンと、この蒸気タービンが有するケーシングから排出される水蒸気を水に戻す復水器が収容された復水装置と、柔軟性のある壁面を持ち前記復水装置と前記ケーシングとの間を接続して前記水蒸気を復水装置に導く筒状接続体とを備える蒸気タービン装置において、前記筒状接続体は柔軟性のある壁面を持つ筒状部である熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部と，この柔軟性筒状部の前記水蒸気の通流方向に関する上流側および下流側のそれぞれに接続される剛性のある壁面を持つ筒状部である剛性筒状部とを有して前記水蒸気を通流させる柔軟性筒状接続部と、この柔軟性筒状接続部に通流する前記水蒸気の圧力値が大気圧値とは異なることから前記剛性筒状部に加えられる差圧力をほぼ相殺させる補償力をこの剛性筒状部に与える補償力発生部を前記柔軟性筒状接続部の外周側となる部位に備えること、または、
２）蒸気により駆動される高圧蒸気タービン，中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンと、柔軟性のある壁面を持つ筒状接続体を有して前記中圧蒸気タービンから排出される中圧排気である水蒸気を前記低圧蒸気タービンに導くクロスオーバー管とを備える蒸気タービン装置において、前記筒状接続体は柔軟性のある壁面を持つ筒状部である熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部と，この柔軟性筒状部の前記水蒸気の通流方向に関する上流側および下流側のそれぞれに接続される剛性のある壁面を持つ筒状部である剛性筒状部とを有して前記水蒸気を通流させる柔軟性筒状接続部と、この柔軟性筒状接続部に通流する前記水蒸気の圧力値が大気圧値とは異なることから前記剛性筒状部に加えられる差圧力をほぼ相殺させる補償力をこの剛性筒状部に与える補償力発生部を前記柔軟性筒状接続部の外周側となる部位に備えること、または、
３）前記１項または２項に記載の手段において、前記筒状接続体の前記補償力発生部は前記柔軟性筒状接続部の前記剛性筒状部の内の前記上流側に接続される上流側筒状部または前記下流側に接続される下流側筒状部のいずれか一方の外周部に固着されて配設される補償力用支持体と、この補償力用支持体が配設される前記剛性筒状部の外周側となる部位であると共に前記補償力用支持体に対してこの補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部が位置する側とは反対側となる方向に離れて配設された端板と、この端板と前記補償力用支持体との間に配設される柔軟性のある壁面を持つ複数の補償力用筒状体によって仕切られると共にこれ等の補償力用筒状体によって仕切られる部位の前記端板に投影される面積が前記剛性筒状部の前記水蒸気が通流する流路の面積とほぼ同等とされた密閉空間と、この密閉空間の内部空間と前記柔軟性筒状接続部の前記水蒸気が通流する流路とを連通させる連通管と、前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部の外周部に固着されて配設される連結体用支持体と、この連結体用支持体と前記端板とを互いに連結し合う剛性を持つ連結体とを備えること、または、
４）前記１項または２項に記載の手段において、前記筒状接続体の前記補償力発生部は前記柔軟性筒状接続部の前記剛性筒状部の内の前記上流側に接続される上流側筒状部または前記下流側に接続される下流側筒状部のいずれか一方の外周部に固着されて配設される補償力用支持体と、前記柔軟性筒状接続部の外周側となる部位にこの柔軟性筒状接続部の外周を巡るようにしてその筒状の軸心を互いにほぼ平行させながらそれぞれの前記軸心がこの柔軟性筒状接続部の筒状の軸心に対してもほぼ平行されるように配設されると共に一方の端部がそれぞれに補償力用支持体に固着されてなる柔軟性のある壁面を持つ複数の補償力用筒状体と、これ等の複数の補償力用筒状体の前記補償力用支持体に固着される一方の端部とは反対側となる他方の端部をそれぞれに塞ぐ複数の端板と、これ等の端板と前記補償力用支持体との間にそれぞれに配設されることになる複数の前記補償力用筒状体によって仕切られると共にこの補償力用筒状体によって仕切られる部位の前記端板に投影される総面積が前記剛性筒状部の前記水蒸気が通流する流路の面積とほぼ同等とされた密閉空間と、前記端板のそれぞれにこの端板の前記密閉空間とは反対側となる面の側で一方の端部が固着されると共に他方の端部が前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部の外周部に固着される筒状に形成されてしかも剛性を持つ複数の筒状支持体とを備え、この筒状支持体の筒状であることによって有する孔はそれぞれの前記補償力用筒状体によって仕切られたそれぞれの前記密閉空間と筒状支持体の一方の端部で個別に連通されると共に，筒状支持体の他方の端部で前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部において前記柔軟性筒状接続部の前記水蒸気が通流する流路とも連通されること、さらにまたは、
５）前記３項または４項に記載の手段において、前記補償力発生部の前記補償力用支持体は前記密閉空間を仕切る柔軟性のある壁面を持つ前記補償力用筒状体の前記補償力用支持体に対する配設位置が、この補償力用支持体が固着されて配設される前記上流側筒状部または下流側筒状部のいずれか一方の前記剛性筒状部に対する配設位置に対して、前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部が位置する側に接近するようにずらされることにより達成される。

この発明による蒸気タービン装置では、前記課題を解決するための手段の項で述べた構成とすることで、次記の効果を得られる。
（１）前記課題を解決するための手段の項の第（１）項，第（３）項による構成とすることにより、この発明による蒸気タービン装置が蒸気タービンと復水装置との間を接続して備える筒状接続体では、熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部を有する柔軟性筒状接続部に働く差圧力の相殺を行うための補償力をこの柔軟性筒状接続部に与える補償力発生部は、柔軟性筒状接続部と一体の構造物として取り扱えることができるようになり、従来例の場合の補償力発生部を持たない前記筒状接続体８に替えて、この発明による補償力発生部を有する筒状接続体を配設することが可能になる。これによって、従来例の単体の前記補償力発生部８６が不要になることにより、２ｍ前後に達する場合がある補償力発生部８６の寸法Ｌ_８６だけ蒸気タービン装置の全長寸法を短小化できることで、従来例の蒸気タービン装置の場合に対してプラントの建屋面積および所要敷地面積を縮小できてその建設費を低減することが可能になる。

また、補償力発生部が有する連結体は、柔軟性筒状接続部の一方の剛性筒状部と補償力発生部の端板とを互いに連結し合うものであるが、この発明による筒状接続体では、柔軟性筒状接続部の一方の剛性筒状部と補償力発生部の端板の両者は、筒状接続体の単体の中に配設されることになるので、連結体による剛性筒状部および端板との締結作業を筒状接続体の組立作業の中で実施することができる。すなわち、この発明の筒状接続体はバランス型ベローズであるにも係わらず、蒸気タービン装置を据え付け現地に運び込む前の製造工場の製造段階で完成させることが出来るので、従来例のバランス型ベローズを備える蒸気タービン装置の場合とは異なり、連結体の端板および連結体用支持体との締結に関わる現地作業を不要にすることが可能になる。

さらに、前記蒸気タービン装置９Ａのように補償力発生部８６を設置していなかった従来例の蒸気タービン装置に関しては、従来例の場合の補償力発生部を持たない筒状接続体８に替えて、この発明による補償力発生部を有する筒状接続体を配設することが可能であることで、これにより、復水装置，蒸気タービンなどには実質的に真空力が働かないようにすることができ、復水装置，蒸気タービン，および両者を支持する基礎には、真空力に対応するための機械的強度を不要にすることが可能になる。また、
（２）前記課題を解決するための手段の項の第（２）項，第（３）項による構成とすることにより、この発明による蒸気タービン装置がクロスオーバー管に備える筒状接続体では、「発明の効果」の項の前記（１）項で述べたことと同様に、従来例の場合の補償力発生部を持たない筒状接続体８に替えて、この発明による補償力発生部を有する筒状接続体を配設することが可能になる。これによって、従来例の単体の補償力発生部８６が不要になることにより、従来例の蒸気タービン装置９Ｄが備えるクロスオーバー管９７Ａが有していた補償力発生部８６を装着するための複雑な構造を持つ接続管９７３も不要となり、例えば、従来例の蒸気タービン装置９Ｂが備えるクロスオーバー管９７が有する曲がり角９０度の曲管部９７２に置き換えることが可能になる。これによって、従来例の蒸気タービン装置９Ｄの問題点の一つであるクロスオーバー管の寸法・重量の増大の問題を解消できる。また、蒸気タービン装置９Ｄにおける連結体８９の接続用フランジ８４および端板８８への締結に関わる現地作業の問題は、「発明の効果」の項の前記（１）項で説明したところと全く同一の理由によってこれを解消できる。

さらに、前記蒸気タービン装置９Ｂのように補償力発生部８６を設置していなかった従来例の蒸気タービン装置に関しては、従来例の場合の補償力発生部を持たない筒状接続体８に替えて、この発明による補償力発生部を有する筒状接続体を配設することが可能であることで、これにより、高中圧一体蒸気タービン，低圧蒸気タービン，クロスオーバー管などに前記差圧力が働く問題を解消することが可能になる。また、
（３）前記課題を解決するための手段の項の第（４）項による構成を持つこの発明の蒸気タービン装置が備える筒状接続体は、「発明の効果」の項の前記（１）項および（２）項で述べたこの発明の蒸気タービン装置が備える筒状接続体と置き換えて装着した場合にも、全く同等の作用・効果を得ることができる。さらにまた、
（４）前記課題を解決するための手段の項の第（５）項による構成を持つこの発明の蒸気タービン装置が備える筒状接続体は、前記補償力用筒状体の前記補償力用支持体に対する配設位置が、前記補償力用支持体の柔軟性筒状接続部の一方の剛性筒状部に対する配設位置に対して、他方の剛性筒状部が位置する側に接近するようにずらされて配設されるが、このことによって、「発明の効果」の項の前記（１）項，（２）項および（３）項で述べたこの発明の効果をそのまま維持しながら、前記補償力発生部の前記排気または前記中圧排気の通流方向に関する長さ寸法を、前記ずらした寸法に応じて短縮できることで、この発明による筒状接続体の蒸気タービン装置への配設を容易にすることが可能になる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、図８〜図１０に示した従来例の蒸気タービン装置９Ａなどと同一部分には同じ符号を付しその説明を省略する。また、以後の説明に用いる図中には、図８〜図１０で付した符号については極力代表的な符号のみを記すようにしている。
『実施の形態１』図１はこの発明の実施の形態の一例による蒸気タービン装置を説明する説明図であり、図２は、図１におけるＰ部の拡大断面図である。図１，図２において、１は、図７に示した従来例の蒸気タービン装置９に対して、筒状接続体８および補償力発生部８６に替えてこの発明による筒状接続体２を用いるようにした蒸気タービン装置である。この筒状接続体２は、図７に示した従来例の場合の筒状接続体８と同一物である柔軟性筒状接続部８Ａと補償力発生部３とを備え、この補償力発生部３は、補償力用支持体３４，端板３５，連結体用支持体３６，例えば複数の連結体３７，補償力用筒状体３１および例えば１個の連通管３８を備える。なお、筒状接続体２の柔軟性筒状接続部８Ａは従来例の筒状接続体８の場合と同様に接続用フランジ８４も備えるとしてよいが、図２においてはその図示が省略されている。補償力用支持体３４は、この事例の場合には平板状のものであり，排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の下流側に位置する下流側筒状部８３の外周面に固着されて配設される。端板３５は、例えば平板状のものであり，補償力用支持体３４が配設される下流側筒状部８３の外周側となる部位であると共に，補償力用支持体３４に対して上流側筒状部８２（この事例の場合の補償力用支持体３４が配設されない剛性筒状部であると共に、この事例の場合には補償力用支持体３４に対して排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の上流側に位置することになる。）が配設される側とは反対側となる方向に離れて配設される。

連結体用支持体３６は、例えば平板状のものであり，上流側筒状部８２の外周面に固着されて配設される。そうして、筒状接続体２では、柔軟性筒状接続部８Ａに通流する排気９９の圧力値が大気圧値とは異なることから上流側筒状部８２や接続用フランジ８４には、従来例の蒸気タービン装置９の場合と同様に、前記差圧力Ｆ_１（この事例の場合には真空力である。）が図２の紙面において右方向に加わることになる。連結体用支持体３６が上流側筒状部８２に固着されていることによって、連結体用支持体３６には差圧力Ｆ_１がそのまま伝達され、また、端板３５には後記するように、差圧力Ｆ_１をほぼ相殺させる補償力Ｆ_３が加えられる。それぞれの連結体３７は、例えば、円形の外形を持ち，前記差圧力Ｆ_１および前記補償力Ｆ_３に対し，これに十分に耐える機械的強度と剛性とを有している。これ等の連結体３７は、その端部を、端板３５および連結体用支持体３６のそれぞれに、例えば、ナットを用いた締結方法によって締結されている。なお、連結体３７の端板３５および連結体用支持体３６との締結方法は、例えば、溶接法などを採用することもできる。

補償力用筒状体３１は、例えば、柔軟性筒状接続部８Ａの柔軟性筒状部８１よりも大きな口径を持つと共に，柔軟性筒状部８１の外側に柔軟性筒状部８１とほぼ同心で配設された筒状体３２と筒状体３３とでなり、筒状体３２が筒状体３３よりも大きな口径を持っている。筒状体３２および筒状体３３のそれぞれは、例えば、金属製のベローズが用いられて柔軟性壁面を有し、その端部で端板３５および補償力用支持体３４にそれぞれ気密に固着され、そのことによって、筒状体３２，筒状体３３，端板３５および補償力用支持体３４により仕切られた密閉空間３９を形成する。そうして、この密閉空間３９の端板３５に投影される面積は、柔軟性筒状接続部８Ａの排気９９が通流する流路の面積とほぼ同等値とされている。連通管３８は、柔軟性筒状接続部８Ａの排気９９が通流する流路と密閉空間３９の内部空間とを連通させる柔軟性のある管状体であり、例えば、一方の端部は下流側筒状部８３か上流側筒状部８２かのいずれかを貫通し、他方の端部は密閉空間３９と接する部位の端板３５か補償力用支持体３４かのいずれかを貫通して、それぞれに気密に締結される。したがって、密閉空間３９には、連通管３８を介して柔軟性筒状接続部８Ａを通流する排気９９が充填される。

図１，図２に示すこの発明の実施の形態の一例による蒸気タービン装置１が持つ前述の構成は、下記のような発明者らの発想を基に得られたものである。すなわち、図７に例示した従来例の蒸気タービン装置９の場合では、排気９９の圧力が大気圧値と異なることに基因して、排気９９を復水装置９３に導くベローズ等の柔軟性のある筒状壁面を持つ筒状接続体８の例えば接続用フランジ８４には、排気９９が持つ圧力値と大気圧値との差圧に従う差圧力が発生する。蒸気タービン装置９ではこの差圧力を相殺するための補償力を発生させる補償力発生部８６を備えるが、この補償力発生部８６の構成は、筒状接続体８での排気９９の通流路の面積と同一の面積を持つ補償力発生用の空間を設け、この空間を排気９９で満たすことで前記差圧力と同値の補償力を発生させて差圧力を相殺するとの原理に基づいている。

しかしながら、従来例の蒸気タービン装置９の場合には、補償力発生用の空間を形成するのに際して、筒状接続体８での排気９９の通流路の口径と同一にすることに拘泥してしまい、このような形状・寸法を持つ補償力発生用の空間を筒状接続体８の柔軟性筒状部８１の排気９９の通流方向に関する下流側に配設しようとした結果、補償力発生部８６は復水装置９３を挟んで筒状接続体８の反対側となる部位に備えられることになっていた点に発明者らは着目した。さらに発明者らは、この事例の場合の前記差圧力を相殺するための補償力を発生させる補償力発生部は、筒状接続体８での排気９９の通流路の面積と同一の面積を持つ補償力発生用の空間を備えればよく、その口径などには依存しないことに着目し、柔軟性筒状体８の外周側となる部位に、例えば、筒状に形成するとの発想に到達したのである。

蒸気タービン装置１では、密閉空間３９には排気９９が充填され、密閉空間３９を囲む補償力用筒状体３１，端板３５，補償力用支持体３４の外面には大気が存在することで、補償力用筒状体３１，補償力用支持体３４，端板３５には排気９９が持つ圧力値と大気圧値との差に従う差圧力が加わる。この差圧力について説明すると、まず、補償力用筒状体３１に働く差圧力は径方向に加わることによってそれ自体で相殺し合うことで外部には現れない。また、補償力用支持体３４に加わる前記差圧力は、補償力用支持体３４が下流側筒状部８３の外周面に固着されていることでこれも外部には現れない。また、端板３５に加わる前記差圧力は、端板３５が柔軟性のある壁面を持つ筒状部である補償力用筒状体３１を介して補償力用支持体３４に装着されていることによって、端板３５の外部に現れることになる。そうして、端板３５に加わる差圧力の値は、密閉空間３９の端板３５に投影される面積が前述のように柔軟性筒状接続部８Ａの排気９９が通流する流路の面積とほぼ同等値にされていることから前記Ｆ_１とほぼ同等値である。また、この事例の場合には、前述のように排気９９の圧力値が真空圧であるとしてよいことのために大気圧よりも低圧であるから、端板３５に加わる差圧力は図２の紙面において左方向に働くことになる。この端板３５に排気９９が持つ圧力値と大気圧値との差に従って加えられる差圧力が、前記補償力Ｆ_３である。

蒸気タービン装置１の筒状接続体２が持つ前述の構成によって、連結体用支持体３６に働く差圧力Ｆ_１と端板３５に加わる補償力Ｆ_３とはほぼ同一値であってその方向が互いに逆方向の関係になる。そうして、連結体用支持体３６と端板３５とが所要の機械的強度と剛性とを持つ連結体３７によって連結されているので、連結体用支持体３６と端板３５のそれぞれに働く差圧力Ｆ_１と補償力Ｆ_３とは互いに相殺されることになり、蒸気タービン装置１には排気９９の圧力と大気圧との差圧に基因する差圧力は働かないことになる。またこのことから、蒸気タービン装置１の筒状接続体２はバランス型ベローズであることになる。

蒸気タービン装置１の筒状接続体２が有する補償力発生部３は、この事例の場合には、従来例の筒状接続体８と同一物である柔軟性筒状接続部８Ａと一体の構造物として取り扱えることができると共に、その排気９９の通流方向に関する長さ寸法を，柔軟性筒状接続部８Ａの排気９９の通流方向に関する長さ寸法よりも短小にすることができる。また、蒸気タービン装置１では、復水装置９３の外被部本体９５の反蒸気タービン９１側には補償力発生部の配設が不要であるので、蒸気タービン装置１の全長寸法Ｌ_１は、従来例の蒸気タービン装置９の全長寸法Ｌ_９よりも短小にすることができる。なお、このことに関連して、蒸気タービン装置１の復水装置９３の場合には、外被部本体９５の反蒸気タービン９１側には補償力発生部を配設するための円形状貫通孔の形成は不要になる。

そうして、蒸気タービン装置１の場合では、従来例の補償力発生部８６の前記寸法Ｌ_８６だけその全長寸法Ｌ_１が短小化できることで、従来例の蒸気タービン装置９の場合に対してプラントの建屋面積および所要敷地面積を縮小できてその建設費を低減できると共に、プラントの敷地などからの制約を受けずに、蒸気タービン装置１に補償力発生部３を配設することができるようになる。また、筒状接続体２の補償力発生部３が備える連結体３７は、補償力発生部３が備える端板３５と連結体用支持体３６とを締結することになるので、従来例の補償力発生部８６が備える連結体８９の場合とは異なり、筒状接続体２の単体の中でその締結作業を実施することができる。すなわち、筒状接続体２は、蒸気タービン装置１を据え付け現地に運び込む前の製造工場の製造段階で完成させることが出来るので、バランス型ベローズを備える従来例の蒸気タービン装置９の場合とは異なり、連結体の端板および連結体用支持体との締結に関わる現地作業を不要にすることができる。

前述の説明では、補償力発生部３が備える補償力用筒状体３１は、柔軟性筒状接続部８Ａの柔軟性筒状部８１よりも大きな口径を持つと共に，柔軟性筒状部８１の外側に柔軟性筒状部８１とほぼ同心で配設された筒状体３２と筒状体３３とでなり、筒状体３２が筒状体３３よりも大きな口径を持っているとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、柔軟性筒状部８１よりも小さな口径を持つ複数の筒状体を、柔軟性筒状部８１の外側に柔軟性筒状部８１を巡るようにして配列するようにしてもよい。また、前述の説明では、補償力用支持体３４は下流側筒状部８３の外周面に、連結体用支持体３６は上流側筒状部８２の外周面にそれぞれ配設されるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、補償力用支持体３４は柔軟性筒状部８１と下流側筒状部８３との間に介挿されてもよく、また、連結体用支持体３６は柔軟性筒状部８１と上流側筒状部８２との間に介挿されてもよい。

『実施の形態２』図３はこの発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置に用いられるバランス型ベローズである筒状接続体の要部の拡大断面図であり、前記図２に示したこの発明の筒状接続体２と同等部位を示している。なお、以下の説明においては、図１，図２に示したこの発明による蒸気タービン装置１と同一部分には同じ符号を付しその説明を省略する。また、以後の説明に用いる図中には、図１，図２で付した符号については極力代表的な符号のみを記すようにしている。図３において、２Ａは、図１，図２に示したこの発明による蒸気タービン装置１に用いられる筒状接続体２に対して、補償力発生部３に替えて補償力発生部４を用いるようにした蒸気タービン装置に用いられる筒状接続体である。この補償力発生部４は、下流側筒状部８３の外周面に固着されて配設された補償力用支持体３４と，複数の補償力個別発生体４Ａとを備える。なお、筒状接続体２Ａの柔軟性筒状接続部８Ａはこの発明による蒸気タービン装置１の場合と同様に接続用フランジ８４も備えるとしてよいが、図３においてはその図示が省略されている。

それぞれの補償力個別発生体４Ａは、補償力用筒状体４１，端板４２，密閉空間４９および筒状支持体４３を備える。補償力用筒状体４１は、例えば、金属製のベローズが用いられ、柔軟性のある壁面を持ち柔軟性筒状接続部８Ａの柔軟性筒状部８１よりも小さな口径を持つと共に，柔軟性筒状接続部８Ａの外周側となる部位にこの柔軟性筒状接続部８Ａの外周を巡るようにしてその筒状の軸心を互いにほぼ平行させながらそれぞれの前記軸心が柔軟性筒状接続部８Ａの筒状の軸心に対してもほぼ平行されるように配設される。補償力用筒状体４１の一方の端部は、それぞれに補償力用支持体３４に気密に固着される。端板４２は、例えば平板状のものであり、補償力用筒状体４１の補償力用支持体３４に固着される一方の端部とは反対側となる他方の端部をそれぞれに気密に塞ぐ。それぞれの補償力用筒状体４１は、一方の端部が補償力用支持体３４に固着され、他方の端部が端板４２に固着されることで、補償力用支持体３４と端板３５により仕切られた密閉空間４９を形成する。そうして、補償力発生部４に備えられる全ての補償力個別発生体４Ａの補償力用筒状体４１に形成される密閉空間４９の端板４２に投影される面積の総和は、柔軟性筒状接続部８Ａの排気９９が通流する流路の面積とほぼ同等値にされている。

筒状支持体４３は筒状に形成され、しかも個々の端板４２などに加わる差圧力に対してこれに十分に耐える機械的強度と剛性とを有している。この筒状支持体４３は、端板４２のそれぞれに端板４２の密閉空間４９とは反対側となる面の側で一方の端部が気密にかつ機械的に強固に締結されると共に、他方の端部が上流側筒状部８２（この事例の場合の補償力用支持体３４が配設されない剛性筒状部であると共に、この事例の場合には補償力用支持体３４に対して排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の上流側に位置することになる。）の外周面に気密にかつ機械的に強固に締結される。そうして、筒状支持体４３が筒状であることによって有する不図示の孔は、筒状支持体４３の一方の端部で端板４２に設けられた不図示の貫通孔を介して、それぞれの密閉空間４９に連通されると共に、筒状支持体４３の他方の端部で上流側筒状部８２に設けられた不図示の貫通孔を介して、柔軟性筒状接続部８Ａの排気９９が通流する流路とも連通される。したがって、それぞれの密閉空間４９には、筒状支持体４３を介して柔軟性筒状接続部８Ａを通流する排気９９が充填される。

図３に示すこの発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置用の筒状接続体２Ａは前述の構成を持つのでバランス型ベローズであり、例えば、前記「実施の形態１」の項で述べた筒状接続体２に替えて蒸気タービン装置１に筒状接続体２Ａを装着した場合にも、蒸気タービン装置１は、筒状接続体２を装着した場合と全く同等の作用・効果を得ることができる。「実施の形態２」項での前述の説明では、補償力用支持体３４は下流側筒状部８３の外周面に配設されるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、補償力用支持体３４は柔軟性筒状部８１と下流側筒状部８３との間に介挿されてもよい。

『実施の形態３』図４はこの発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置に用いられるバランス型ベローズである筒状接続体の要部の拡大断面図であり、前記図２に示したこの発明の筒状接続体２と同等部位を示している。図４において、２Ｂは、図１，図２に示したこの発明による蒸気タービン装置１に用いられる筒状接続体２に対して、補償力発生部３に替えて補償力用支持体として補償力用支持体３４Ａを備える補償力発生部５を用いるようにした蒸気タービン装置に用いられる筒状接続体である。なお、筒状接続体２Ｂの柔軟性筒状接続部８Ａはこの発明による蒸気タービン装置１の場合と同様に接続用フランジ８４も備えるとしてよいが、図４においてはその図示が省略されている。

補償力発生部５に備えられる補償力用支持体３４Ａは、排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の下流側に位置する下流側筒状部８３の外周面に固着されて配設される点では、蒸気タービン装置１の筒状接続体２の補償力発生部３に備えられた補償力用支持体３４の場合と同じであるが、例えば、平板状の支持体片５１，５３と、円筒状の支持体片５２とを組み合わせて構成されていることが異なっている。すなわち、例えば、支持体片５２は柔軟性筒状接続部８Ａの外周側となる部位に柔軟性筒状接続部８Ａの外周面から所要の間隔を隔てた位置に柔軟性筒状接続部８Ａとほぼ同心に位置される。支持体片５１は排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の下流側に位置する下流側筒状部８３の外周面と、支持体片５２の排気９９の通流方向に関する下流側の端部とを接続してそれぞれと固着されて配設される。また、支持体片５３は補償力用筒状体３１の反端板３５側の端部が気密に固着される部位であり、支持体片５２の排気９９の通流方向に関する上流側の端部に固着されて配設される。なお、支持体片５３の反補償力用筒状体３１側の面と連結体用支持体３６との間には、所要の間隔が設けられる。

図４に示すこの発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置用の筒状接続体２Ｂは前述の構成を持つのでバランス型ベローズであり、前記「実施の形態１」の項で説明した蒸気タービン装置１の筒状接続体２の作用・効果をそのまま維持しながら、排気９９の通流方向に関する補償力発生部５の長さ寸法を、例えば、支持体片５１の厚さ寸法と支持体片５２の長さ寸法との和の値だけ短縮することができ、補償力発生部の筒状接続体２への配設を容易にすることができる。なお、これまでの「実施の形態３」の項での説明では、この発明の前記筒状接続体２の補償力発生部３に備えられた補償力用支持体３４を補償力用支持体３４Ａに置き換える事例について説明してきたが、補償力用支持体３４Ａは、この発明の前記筒状接続体２Ａの補償力発生部４に備えられた補償力用支持体３４を置き換えても、同様の作用・効果を得ることができる。

『実施の形態４』図５はこの発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置を説明する説明図である。図５において、１Ａは、図８に示した従来例の蒸気タービン装置９Ａに対して、筒状接続体８に替えてこの発明によるバランス型ベローズである筒状接続体２を用いるようにした蒸気タービン装置である。先に図８を用いて説明したように、直接接触式の復水装置９３Ａを備えた従来例の蒸気タービン装置９Ａでは、図７に示した構造のバランス型ベローズを装着することが出来なかったが、この発明による筒状接続体２は、バランス型ベローズでありながら、従来の筒状接続体８が装着されていた部位に装着することができる。これにより、この発明による蒸気タービン装置１Ａは、直接接触式の復水装置９３Ａを備えながらも、図７に示した従来例の蒸気タービン装置９の場合と同様に、復水装置９３Ａ，蒸気タービン９１などには実質的に真空力が働かないようにすることができる。これによって、蒸気タービン装置１Ａでは、復水装置９３Ａ，この復水装置９３Ａと結合される蒸気タービン９１，および両者を支持する基礎には、真空力に対応するための機械的強度を不要にすることができる。また、筒状接続体２はバランス型ベローズでありながら、連結体３７を含む補償力発生部３の排気９９の通流方向に関する長さ寸法を、柔軟性筒状接続部８Ａの排気９９の通流方向に関する長さ寸法よりも短小にすることができることで、その軸長方向の長さは柔軟性筒状接続部８Ａの中に収まる。このことにより、補償力発生部３が持つ連結体３７がスプレー水防止体９３５と干渉する問題を全く生じることがないと共に、この発明の蒸気タービン装置１Ａの全長寸法を従来例の蒸気タービン装置９Ａの全長寸法と同一にすることができる。

『実施の形態５』図６はこの発明の実施の形態のさらに異なる例による蒸気タービン装置を説明する説明図である。図６において、１Ｂは、図９に示した従来例の蒸気タービン装置９Ｂに対して、筒状接続体８を有するクロスオーバー管９７に替えて、この発明によるバランス型ベローズである筒状接続体２を用いるようにしたクロスオーバー管６を備える蒸気タービン装置である。クロスオーバー管６は、筒状接続体２と，この筒状接続体２を間に挟んで配設される高中圧一体蒸気タービン９１Ｂ側の曲がり角９０度の曲管部９７１および低圧蒸気タービン９１Ｃ側の曲がり角９０度の曲管部９７２とでなる。すなわち、この発明の蒸気タービン装置１Ｂはバランス型ベローズを備えながら、従来例のバランス型ベローズを備えない蒸気タービン装置９Ｂと対比すると、筒状接続体８を筒状接続体２に置き換えることのみで構成することができると言うことができる。

また、この発明の蒸気タービン装置１Ｂは、従来例のバランス型ベローズを備えた蒸気タービン装置９Ｄと対比すると次のように言うことができる。すなわち、蒸気タービン装置９Ｄがバランス型ベローズを備えるようにするためには筒状接続体８と共に、連結体８９を有する補償力発生部８６と，曲管部９７２よりも複雑な構造を持つ接続管９７３とを追加して備える必要があったのに対し、蒸気タービン装置１Ｂは、筒状接続体２と単純な構造を持つ曲管部９７２とを組み合わせることで済む。このことにより、この発明の蒸気タービン装置１Ｂは、蒸気タービン装置９Ｄの問題点の一つであるクロスオーバー管９７の寸法・重量の増大の問題を解消できる。また、蒸気タービン装置９Ｄにおける連結体８９の接続用フランジ８４および端板８８への締結に関わる現地作業の問題は、この発明の蒸気タービン装置１Ｂでは、筒状接続体２の補償力発生部３が備える連結体３７の端板３５と連結体用支持体３６との締結に関わって前記「実施の形態１」の項で説明したところと全く同一の理由によって、これを解消できる。

前記「実施の形態１」の項，前記「実施の形態４」の項および前記「実施の形態５」の項での前述の説明では、蒸気タービン装置１，蒸気タービン装置１Ａおよび蒸気タービン装置１Ｂに用いられるこの発明によるバランス型ベローズである筒状接続体は、筒状接続体２であるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、前記筒状接続体２Ａまたは前記筒状接続体２Ｂであってもよい。

発明を実施するための最良の形態の項での前述の説明では、連結体用支持体３６は，排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の上流側に位置する上流側筒状部８２の外周部に固着されて配設され、補償力用支持体３４および３４Ａは，排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の下流側に位置する下流側筒状部８３の外周部に配設され、また、端板３５は，補償力用支持体３４または３４Ａが配設される下流側筒状部８３の外周側となる部位であると共に，補償力用支持体３４または３４Ａに対して上流側筒状部８２が配設される側とは反対側となる方向に離れて配設されるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、連結体用支持体３６は，排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の下流側に位置する下流側筒状部８３の外周部に固着されて配設され、補償力用支持体３４および３４Ａは，排気９９の通流方向に関して柔軟性筒状部８１の上流側に位置する上流側筒状部８２の外周部に配設され、また、端板３５は，補償力用支持体３４または３４Ａが配設される上流側筒状部８２の外周側となる部位であると共に，補償力用支持体３４または３４Ａに対して下流側筒状部８３が配設される側とは反対側となる方向に離れて配設されることでもよい。また、発明の実施の形態の項における今までの説明では、筒状接続体２などの柔軟性筒状接続部８Ａが有する柔軟性を持つ熱膨張差吸収用の筒状部である柔軟性筒状部８１、および、補償力発生部３，補償力発生部４が有する柔軟性のある壁面を持つ補償力用筒状体である補償力用筒状体３１，補償力用筒状体４１としては、金属製のベローズが用いられるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、周知のダイアフラムにより柔軟性を持たせたものであってもよいものである。

この発明の実施の形態の一例による蒸気タービン装置を説明する説明図である。図１におけるＰ部の拡大断面図である。この発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置に用いられるバランス型ベローズである筒状接続体の要部の拡大断面図である。この発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置に用いられるバランス型ベローズである筒状接続体の要部の拡大断面図である。この発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービン装置を説明する説明図である。この発明の実施の形態のさらに異なる例による蒸気タービン装置を説明する説明図である。従来例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。従来の異なる例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。従来の異なる例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。従来のさらに異なる例の蒸気タービン装置の概要を説明する説明図である。

符号の説明

１蒸気タービン装置
２筒状接続体
３補償力発生部
３１補償力用筒状体
３２筒状体
３３筒状体
３４補償力用支持体
３５端板
３６連結体用支持体
３７連結体
３８連通管
３９密閉空間
８Ａ柔軟性筒状接続部
８１柔軟性筒状部
８２上流側筒状部
８３下流側筒状部
９９排気

Claims

高圧蒸気が供給される蒸気タービンと、この蒸気タービンが有するケーシングから排出される水蒸気を水に戻す復水器が収容された復水装置と、柔軟性のある壁面を持ち前記復水装置と前記ケーシングとの間を接続して前記水蒸気を復水装置に導く筒状接続体とを備える蒸気タービン装置において、
前記筒状接続体は柔軟性のある壁面を持つ筒状部である熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部と，この柔軟性筒状部の前記水蒸気の通流方向に関する上流側および下流側のそれぞれに接続される剛性のある壁面を持つ筒状部である剛性筒状部とを有して前記水蒸気を通流させる柔軟性筒状接続部と、この柔軟性筒状接続部に通流する前記水蒸気の圧力値が大気圧値とは異なることから前記剛性筒状部に加えられる差圧力をほぼ相殺させる補償力をこの剛性筒状部に与える補償力発生部を前記柔軟性筒状接続部の外周側となる部位に備えることを特徴とする蒸気タービン装置。
蒸気により駆動される高圧蒸気タービン，中圧蒸気タービンおよび低圧蒸気タービンと、柔軟性のある壁面を持つ筒状接続体を有して前記中圧蒸気タービンから排出される中圧排気である水蒸気を前記低圧蒸気タービンに導くクロスオーバー管とを備える蒸気タービン装置において、
前記筒状接続体は柔軟性のある壁面を持つ筒状部である熱膨張差吸収用の柔軟性筒状部と，この柔軟性筒状部の前記水蒸気の通流方向に関する上流側および下流側のそれぞれに接続される剛性のある壁面を持つ筒状部である剛性筒状部とを有して前記水蒸気を通流させる柔軟性筒状接続部と、この柔軟性筒状接続部に通流する前記水蒸気の圧力値が大気圧値とは異なることから前記剛性筒状部に加えられる差圧力をほぼ相殺させる補償力をこの剛性筒状部に与える補償力発生部を前記柔軟性筒状接続部の外周側となる部位に備えることを特徴とする蒸気タービン装置。
請求項１または２に記載の蒸気タービン装置において、前記筒状接続体の前記補償力発生部は前記柔軟性筒状接続部の前記剛性筒状部の内の前記上流側に接続される上流側筒状部または前記下流側に接続される下流側筒状部のいずれか一方の外周部に固着されて配設される補償力用支持体と、この補償力用支持体が配設される前記剛性筒状部の外周側となる部位であると共に前記補償力用支持体に対してこの補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部が位置する側とは反対側となる方向に離れて配設された端板と、この端板と前記補償力用支持体との間に配設される柔軟性のある壁面を持つ複数の補償力用筒状体によって仕切られると共にこれ等の補償力用筒状体によって仕切られる部位の前記端板に投影される面積が前記剛性筒状部の前記水蒸気が通流する流路の面積とほぼ同等とされた密閉空間と、この密閉空間の内部空間と前記柔軟性筒状接続部の前記水蒸気が通流する流路とを連通させる連通管と、前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部の外周部に固着されて配設される連結体用支持体と、この連結体用支持体と前記端板とを互いに連結し合う剛性を持つ連結体とを備えることを特徴とする蒸気タービン装置。
請求項１または２に記載の蒸気タービン装置において、前記筒状接続体の前記補償力発生部は前記柔軟性筒状接続部の前記剛性筒状部の内の前記上流側に接続される上流側筒状部または前記下流側に接続される下流側筒状部のいずれか一方の外周部に固着されて配設される補償力用支持体と、前記柔軟性筒状接続部の外周側となる部位にこの柔軟性筒状接続部の外周を巡るようにしてその筒状の軸心を互いにほぼ平行させながらそれぞれの前記軸心がこの柔軟性筒状接続部の筒状の軸心に対してもほぼ平行されるように配設されると共に一方の端部がそれぞれに補償力用支持体に固着されてなる柔軟性のある壁面を持つ複数の補償力用筒状体と、これ等の複数の補償力用筒状体の前記補償力用支持体に固着される一方の端部とは反対側となる他方の端部をそれぞれに塞ぐ複数の端板と、これ等の端板と前記補償力用支持体との間にそれぞれに配設されることになる複数の前記補償力用筒状体によって仕切られると共にこの補償力用筒状体によって仕切られる部位の前記端板に投影される総面積が前記剛性筒状部の前記水蒸気が通流する流路の面積とほぼ同等とされた密閉空間と、前記端板のそれぞれにこの端板の前記密閉空間とは反対側となる面の側で一方の端部が固着されると共に他方の端部が前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部の外周部に固着される筒状に形成されてしかも剛性を持つ複数の筒状支持体とを備え、この筒状支持体の筒状であることによって有する孔はそれぞれの前記補償力用筒状体によって仕切られたそれぞれの前記密閉空間と筒状支持体の一方の端部で個別に連通されると共に，筒状支持体の他方の端部で前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部において前記柔軟性筒状接続部の前記水蒸気が通流する流路とも連通されることを特徴とする蒸気タービン装置。
請求項３または４に記載の蒸気タービン装置において、前記補償力発生部の前記補償力用支持体は前記密閉空間を仕切る柔軟性のある壁面を持つ前記補償力用筒状体の前記補償力用支持体に対する配設位置が、この補償力用支持体が固着されて配設される前記上流側筒状部または下流側筒状部のいずれか一方の前記剛性筒状部に対する配設位置に対して、前記補償力用支持体が配設されない前記剛性筒状部が位置する側に接近するようにずらされることを特徴とする蒸気タービン装置。