JP2013249746A - 二圧式ラジアルタービン - Google Patents

Abstract

【課題】異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消すること。
【解決手段】第１の入口流路４４に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズル４５を備えた第１のノズルブロック６１、または第２の入口流路５１に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズル５２を備えた第２のノズルブロック６３のいずれか一方が、第１のスクロール３１および第１の入口流路４４と、第２のスクロール３２および第２の入口流路５１とを仕切る仕切板６２に着脱自在に取り付けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、異なる温度を有する二つの流体、または異なる温度および異なる圧力を有する二つの流体を取り扱う二圧式ラジアルタービンに関するものである。

異なる温度および異なる圧力を有する二つの流体を取り扱う二圧式ラジアルタービンとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特許第４８８５３０２号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された二圧式ラジアルタービンでは、ノズル４１がケーシング壁５３、およびケーシング壁５３と対向するケーシング１１の双方に対して接合（固定）されている。そのため、上記特許文献１に開示された二圧式ラジアルタービンの主流入路２９および従流入路３７に、異なる温度および異なる圧力を有する二つの流体が供給されると、主流入路２９→入口流路３１→ノズル３３→主入口２７→主通路２３を通過する流体と、従流入路３７→入口流路３９→ノズル４１→従入口３５→従通路２５を通過する流体との温度差によって、ケーシング壁５３とノズル４１との間に熱伸び差が生じ、ケーシング壁５３とノズル４１との接合部に亀裂が入り、当該二圧式ラジアルタービンに対する信頼性が低下してしまうおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができる二圧式ラジアルタービンを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る二圧式ラジアルタービンは、タービン回転半径方向からタービン回転軸方向に湾曲しつつ順次翼高さが高くなる第１の通路と、前記第１の通路の背面側に設けられ、前記第１の通路を流れる流体の温度とは異なる温度の流体が流れる第２の通路と、前記第１の通路、および前記第２の通路に流入する流体のエネルギーを回転動力に変換するラジアルタービンホイールと、前記ラジアルタービンホイールを収容するケーシングと、を備えた二圧式ラジアルタービンであって、前記第１の通路と連通する第１のスクロールおよび第１の入口流路と、前記第２の通路と連通する第２のスクロールおよび第２の入口流路と、前記第１のスクロールおよび前記第１の入口流路と、前記第２のスクロールおよび前記第２の入口流路とを仕切る仕切板と、を備え、前記第１の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第１のノズルブロック、または前記第２の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第２のノズルブロックのいずれか一方が、前記仕切板に着脱自在に取り付けられている。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンによれば、第１のノズルブロックまたは第２のノズルブロックのいずれか一方は、仕切板に取り付けられ（固定され）、仕切板に取り付けられていない（固定されていない）第１のノズルブロックまたは第２のノズルブロックは、仕切板に対してフリーな状態、すなわち、仕切板に拘束されない状態になっている。
言い換えれば、第１のスクロールおよび第２のスクロールに、異なる温度を有する二つの流体が供給された場合、例えば、第１のスクロールに８０〜１５０℃の流体が供給され、第２のスクロールに３０〜８０℃の流体が供給された場合、あるいは第１のスクロールに３０〜８０℃の流体が供給され、第２のスクロールに８０〜１５０℃の流体が供給された場合に、仕切板と、仕切板に取り付けられていない第１のノズルブロックまたは第２のノズルブロックとの間に熱伸び差が生じたとしても、仕切板、および仕切板に取り付けられている第１のノズルブロックまたは第２のノズルブロックは、仕切板に取り付けられていない第１のノズルブロックまたは第２のノズルブロックに拘束されることなく、自由に熱伸びし得るようになっている。
これにより、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができ、当該二圧式ラジアルタービンの信頼性を向上させることができる。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンは、タービン回転半径方向からタービン回転軸方向に湾曲しつつ順次翼高さが高くなる第１の通路と、前記第１の通路の背面側に設けられ、前記第１の通路を流れる流体の温度および圧力よりも高い温度および圧力の流体が流れる第２の通路と、前記第１の通路、および前記第２の通路に流入する流体のエネルギーを回転動力に変換するラジアルタービンホイールと、前記ラジアルタービンホイールを収容するケーシングと、を備えた二圧式ラジアルタービンであって、前記第１の通路と連通する第１のスクロールおよび第１の入口流路と、前記第２の通路と連通する第２のスクロールおよび第２の入口流路と、前記第１のスクロールおよび前記第１の入口流路と、前記第２のスクロールおよび前記第２の入口流路とを仕切る仕切板と、を備え、前記第１の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第１のノズルブロックが、前記仕切板に着脱自在に取り付けられているとともに、前記第２の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第２のノズルブロックが、前記ケーシングに着脱自在に取り付けられている。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンによれば、第１のノズルブロックは、仕切板に取り付けられ（固定され）、仕切板に取り付けられていない（固定されていない）第２のノズルブロックは、仕切板に対してフリーな状態、すなわち、仕切板に拘束されない状態になっている。
言い換えれば、第１のスクロールおよび第２のスクロールに、異なる温度を有する二つの流体が供給された場合、例えば、第１のスクロールに８０〜１５０℃の流体が供給され、第２のスクロールに３０〜８０℃の流体が供給された場合に、仕切板と、仕切板に取り付けられていない第２のノズルブロックとの間に熱伸び差が生じたとしても、仕切板、および仕切板に取り付けられている第１のノズルブロックは、仕切板に取り付けられていない第２のノズルブロックに拘束されることなく、自由に熱伸びし得るようになっている。
これにより、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができ、当該二圧式ラジアルタービンの信頼性を向上させることができる。
また、第１のスクロールおよび第２のスクロールに、異なる圧力を有する二つの流体が供給された場合、例えば、第１のスクロールに０．８〜３．４ＭＰａの流体が供給され、第２のスクロールに０．２〜０．８ＭＰａの流体が供給された場合に、仕切板と、仕切板に取り付けられている第１のノズルブロックは、仕切板に取り付けられていない第２のノズルブロックに押しつけられることになる。
これにより、仕切板と第２のノズルブロックとの間に生じる隙間を小さくすることができ、当該二圧式ラジアルタービンの効率を向上させることができる。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンは、タービン回転半径方向からタービン回転軸方向に湾曲しつつ順次翼高さが高くなる第１の通路と、前記第１の通路の背面側に設けられ、前記第１の通路を流れる流体の温度および圧力よりも高い温度および圧力の流体が流れる第２の通路と、前記第１の通路、および前記第２の通路に流入する流体のエネルギーを回転動力に変換するラジアルタービンホイールと、前記ラジアルタービンホイールを収容するケーシングと、を備えた二圧式ラジアルタービンであって、前記第１の通路と連通する第１のスクロールおよび第１の入口流路と、前記第２の通路と連通する第２のスクロールおよび第２の入口流路と、前記第１のスクロールおよび前記第１の入口流路と、前記第２のスクロールおよび前記第２の入口流路とを仕切る仕切板と、を備え、前記第２の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第２のノズルブロックが、前記仕切板に着脱自在に取り付けられているとともに、前記第１の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第１のノズルブロックが、前記ケーシングに着脱自在に取り付けられている。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンによれば、第２のノズルブロックは、仕切板に取り付けられ（固定され）、仕切板に取り付けられていない（固定されていない）第１のノズルブロックは、仕切板に対してフリーな状態、すなわち、仕切板に拘束されない状態になっている。
言い換えれば、第１のスクロールおよび第２のスクロールに、異なる温度を有する二つの流体が供給された場合、例えば、第１のスクロールに３０〜８０℃の流体が供給され、第２のスクロールに８０〜１５０℃の流体が供給された場合に、仕切板と、仕切板に取り付けられていない第１のノズルブロックとの間に熱伸び差が生じたとしても、仕切板、および仕切板に取り付けられている第２のノズルブロックは、仕切板に取り付けられていない第１のノズルブロックに拘束されることなく、自由に熱伸びし得るようになっている。
これにより、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができ、当該二圧式ラジアルタービンの信頼性を向上させることができる。
また、第１のスクロールおよび第２のスクロールに、異なる圧力を有する二つの流体が供給された場合、例えば、第１のスクロールに０．８〜３．４ＭＰａの流体が供給され、第２のスクロールに０．２〜０．８ＭＰａの流体が供給された場合に、仕切板と、仕切板に取り付けられている第２のノズルブロックは、仕切板に取り付けられていない第１のノズルブロックに押しつけられることになる。
これにより、仕切板と第１のノズルブロックとの間に生じる隙間を小さくすることができ、当該二圧式ラジアルタービンの効率を向上させることができる。

上記二圧式ラジアルタービンにおいて、前記仕切板が、前記第１のスクロールと前記第２のスクロールとを仕切るようにしてタービン回転半径方向内側にせり出した前記ケーシングの内周縁部に着脱自在に取り付けられているとさらに好適である。

このような二圧式ラジアルタービンによれば、仕切板の径方向における寸法を小さくすることができ、仕切板の小型化および軽量化を図ることができる。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンシステムは、上記二圧式ラジアルタービンを具備し、船舶の推進用主機の排熱を回収して発電するものである。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンシステムによれば、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができ、かつ、信頼性の高い二圧式ラジアルタービンを具備していることになる。
これにより、当該二圧式ラジアルタービンシステムの信頼性を向上させることができる。

本発明に係る船舶は、上記二圧式ラジアルタービンシステムを具備している。

本発明に係る船舶によれば、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができ、かつ、信頼性の高い二圧式ラジアルタービンを具備していることになる。
これにより、当該船舶の信頼性を向上させることができる。

本発明に係る発電システムは、上記二圧式ラジアルタービンを具備している。

本発明に係る発電システムによれば、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができ、かつ、信頼性の高い二圧式ラジアルタービンを具備していることになる。
これにより、当該発電システムの信頼性を向上させることができる。

本発明に係る二圧式ラジアルタービンよれば、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを具備した二圧式ラジアルタービンシステムの一例として挙げる二圧式バイナリーサイクル発電システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る二圧式ラジアルタービンの縦断面図である。 図２の要部を拡大して示す図である。 本発明の一実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを構成する（第１の）ノズルブロックを示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、（ｂ）は図２において左側から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを構成する仕切板を示す図であって、（ａ）は（ｂ）の要部を拡大して示す図、（ｂ）は（ｃ）のＶ−Ｖ矢視断面図、（ｃ）は図２において左側から見た平面図である。 本発明の一実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを構成する（第２の）ノズルブロックを示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＶＩ−ＶＩ矢視断面図、（ｂ）は図２において左側から見た平面図である。

以下、本発明に係る二圧式ラジアルタービンの一実施形態を図１から図６に基づいて説明する。
図１は本実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを具備した二圧式ラジアルタービンシステムの一例として挙げる二圧式バイナリーサイクル発電システム（以下、「二圧式バイナリー発電」という。）の構成例を示すブロック図、図２は本実施形態に係る二圧式ラジアルタービンの縦断面図、図３は図２の要部を拡大して示す図、図４は本実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを構成する（第１の）ノズルブロックを示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、（ｂ）は図２において左側から見た平面図、図５は本実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを構成する仕切板を示す図であって、（ａ）は（ｂ）の要部を拡大して示す図、（ｂ）は（ｃ）のＶ−Ｖ矢視断面図、（ｃ）は図２において左側から見た平面図、図６は本実施形態に係る二圧式ラジアルタービンを構成する（第２の）ノズルブロックを示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＶＩ−ＶＩ矢視断面図、（ｂ）は図２において左側から見た平面図である。

図１に示すように、二圧式バイナリー発電１は、例えば、各種の産業用プラント、船舶や車両用の動力源、等から排出される排ガス、温排水等あるいは地熱・ＯＴＥＣ等から回収した熱エネルギーを用いて発電するバイナリーサイクル発電システムであり、熱媒体が異なる二種類の圧力および温度で循環し、液体および気体の状態変化を繰り返すように構成されたランキンサイクルのサイクル回路Ｃを備えている。

サイクル回路Ｃは、液体の熱媒体（液相媒体）を昇圧する高圧ポンプ２Ｈおよび低圧ポンプ２Ｌと、高温熱源（第１の熱源）から熱を受け取って熱媒体を気体（気相媒体）にする高圧蒸発器３Ｈおよび低圧蒸発器３Ｌと、圧力および温度が異なる二種類の高圧・高温気相媒体を膨張させて熱エネルギーを回転動力に変換する二圧式ラジアルタービン２１と、二圧式ラジアルタービン２１で膨張してエネルギーを放出した低温の熱媒体（気相媒体または気液二相媒体）を低温熱源（第２の熱源）に放熱して再度液体に凝縮させる凝縮器４と、を備え、各機器間が配管により接続された閉回路に構成されている。
二圧式ラジアルタービン２１の出力軸２１ａには、磁気カップリング等のカップリング１０（図２参照）および減速機１１（図２参照）を介して発電機５が接続されており、二圧式ラジアルタービン２１の出力は、カップリング１０および減速機１１を介して発電機５に伝達され、発電機５を駆動する発電用の動力として使用される。

凝縮器４で凝縮した液相媒体は、高圧ポンプ２Ｈおよび低圧ポンプ２Ｌに導入されて各々異なる圧力まで昇圧される。この場合、高圧ポンプ２Ｈは、導入した液相媒体を高圧ＢＨに昇圧して高圧蒸発器３Ｈへ送出し、低圧ポンプ２Ｌは、導入した液相媒体を低圧ＢＬに昇圧して低圧蒸発器３Ｌへ送出する。

高圧蒸発器３Ｈは、高圧ポンプ２Ｈから圧送されてきた高圧ＢＨの液相媒体と、高温熱源から供給されてきた熱源温度ＴＷ１の高温熱源流体との熱交換により、吸熱側の液相媒体を蒸発（気化）させて圧力ＰＨ（例えば、０．８〜３．４ＭＰａ）、温度ＴＨ（例えば、８０〜１５０℃）の高圧気相媒体とする。
低圧蒸発器３Ｌは、低圧ポンプ２Ｌから圧送されてきた低圧ＢＬの液相媒体と、高圧蒸発器３Ｈから供給されてきた熱源温度ＴＷ２の高温熱源流体との熱交換により、吸熱側の液相媒体を蒸発（気化）させて圧力ＰＬ（例えば、０．２〜０．８ＭＰａ）、温度ＴＬ（例えば、３０〜８０℃）の低圧気相媒体とする。すなわち、高温熱源から供給される高温熱源流体の流路は、高温蒸発器３Ｈと低温蒸発器３Ｌとが直列に接続されており、低圧蒸発器３Ｌでは、高温蒸発器３Ｈにおける熱交換で熱源温度がＴＷ１からＴＷ２に低下した高温熱源流体を導入して熱交換に使用する。
なお、低温蒸発器３Ｌにて低圧ＢＬの液相媒体を加熱し、温度ＴＷ２から温度ＴＷ３に低下した高温熱源流体は、系外に排出される。
また、凝縮器４にてタービン出口圧力Ｐｄの気相媒体を加熱した低温熱源流体も、系外に排出される。

高圧蒸発器３Ｈから供給される高圧気相媒体および低圧蒸発器３Ｌから供給される低圧気相媒体は、二圧式ラジアルタービン２１内で膨張してエネルギーを放出する。二圧式ラジアルタービン２１では、高圧気相媒体および低圧気相媒体から放出されたエネルギーがタービンを回転駆動させて回転動力に変換される。
なお、二圧式バイナリー発電１において、二圧式ラジアルタービン２１の回転動力は、発電機５を駆動して発電する駆動力となる。

二圧式ラジアルタービン２１内で膨張して仕事をした高圧気相媒体および低圧気相媒体は、いずれも温度および圧力が低下した気相媒体となり、二圧式ラジアルタービン２１の内部で合流した後、タービン出口から凝縮器４へ導かれる。

凝縮器４に導入された気相媒体は、低温熱源との熱交換により吸熱されるので、凝縮して液相媒体となる。この液相媒体は、高圧ポンプ２Ｈおよび低圧ポンプ２Ｌに導入されて各々異なる圧力まで昇圧され、以下同様の状態変化を繰り返しながらサイクル回路Ｃを循環する。

このような二圧式バイナリー発電１では、サイクル回路Ｃを循環する熱媒体として、例えば、イソペンタン、ブタン、プロパン等の低分子炭化水素や、冷媒として用いられるＲ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ等の熱媒体を使用することができる。
一方、熱源流体を加熱する側の高温熱源（第１の熱源）には、例えば、プラント等の排熱、余剰熱および地熱等から供給され、温度レベルＴＷ１で略一定の比熱を有する熱源流体が使用される。
また、凝縮器２７で熱を吸収する側の温度レベルＴＣの低温熱源（第２の熱源）には、たとえば大気、河川水、海水等のように、大気温度の空気や常温の水等が使用される。
なお、海洋温度差発電においては、高温熱源として海洋表層の温水を使用し、低温熱源として深海の冷水を使用する。

図２に示すように、二圧式ラジアルタービン２１は、ケーシング２２と、ケーシング２２に軸支されて回転する回転軸２１ａと、回転軸２１ａの一端部外周に取り付けられて回転軸２１ａとともに回転するラジアルタービンホイール２３と、を備えている。
ケーシング２２には、高圧蒸発器３Ｈから供給される高圧気相媒体が導入される（第１）のスクロール（ボリュート）３１と、低圧蒸発器３Ｌから供給される低圧気相媒体が導入される（第２）のスクロール（ボリュート）３２と、ラジアルタービンホイール２４を回転駆動させて凝縮圧力であるタービン出口圧力Ｐｄまで膨張した気相媒体が導出される一つの流体出口３３と、が設けられている。

図３に示すように、ラジアルタービンホイール２３は、回転軸２１ａの外周に取り付けられたハブ４１とハブ４１の外周面に放射状に周方向に所定の間隔を空けて配置された複数の翼４２と、を備えている。

ラジアルタービンホイール２３の外周端には、全周にわたり回転軸２１ａに（略）平行な（第１の）入口４３が形成されている。入口４３の外周側（半径方向外側）には、環状の空間である（第１の）入口流路４４が形成されている。入口流路４４の外周側（半径方向外側）には、スクロール３１が接続されている。
入口流路４４には、周方向に所定の間隔を空けて配置された複数の翼から構成されるノズル４５が設けられている。
また、ラジアルタービンホイール２３には、入口４３からタービンホイール出口４６に向かって流れが流出するように半径方向から軸方向に湾曲した（第１の）通路（流路）４７が形成されている。

通路４７の背面側（タービンホイール出口４６と反対の側）および内周側（半径方向内側）には、（第２の）通路（流路）４８が形成されている。通路４７と通路４８とは、下流側（タービンホイール出口４６の側）に形成された合流部４９で合流する。すなわち、通路４８は、合流部４９から通路４７の内周側を通って背面側に向かって延在するように形成されている。
通路４８の外周端には、全周にわたり回転軸２１ａに（略）平行な（第２の）入口５０が形成されている。入口５０の外周側（半径方向外側）には、環状の空間である（第２の）入口流路５１が形成されている。入口流路５１の外周側（半径方向外側）には、スクロール３２が接続されている。
入口流路５１には、周方向に所定の間隔を空けて配置された複数の翼から構成されるノズル５２が設けられている。
また、通路４７と通路４８との間には、通路４７と通路４８とを仕切る（区画する）背板５３が設けられている。すなわち、隣り合う翼４２と、背板５３の外周面（半径方向外側に位置する面）と、ケーシング２２とで、通路４７が形成され、隣り合う翼４２と、背板５３の内周面（半径方向内側に位置する面）と、ハブ４１とで、通路４８が形成される。

さて、本実施形態に係る二圧式ラジアルタービン２１のケーシング２２内には、流体出口３３の側から回転軸２１ａの軸方向に沿って、（第１の）ノズルブロック６１、仕切板６２、（第２の）ノズルブロック６３が順々に配置されている。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、ノズルブロック６１は、平面視環形状を呈するベース７１と、ベース７１の一面（仕切板６２を介してケーシング２２に取り付けられた際、流体出口３３と対向する面（他面）と反対の側に位置する面）上に、周方向に所定の間隔を空けて接合（固定）された複数の翼から構成されるノズル４５と、を備えている。
図３に示すように、ノズルブロック６１は、ノズル４５の一側面（ベース７１に接合された側面（他側面）と反対の側に位置する側面）と、仕切板６２の一面（ケーシング２２に取り付けられた際、流体出口３３と対向する面）とが、接する（密着する）ようにして、回転軸２１ａの軸方向に沿って延びるとともに、ノズルブロック６１の半径方向における中央部に設けられた複数個の貫通穴７２に挿通される複数本のボルト７３を介して、仕切板６２の一面に取り付けられている。
また、ベース７１の内周面と、ケーシング２２との間には、Ｏリング７４が配置されている。

図５（ａ）から図５（ｃ）に示すように、仕切板６２は、平面視環形状を呈する板状の部材であり、図３に示すように、スクロール３１とスクロール３２とを仕切り（区画し）、入口流路４４とスクロール３２とを仕切って（区画して）、かつ、背板５３の背面側に形成された（わずかな）空間と入口流路５１とを仕切る（区画する）ようにして配置されている。
仕切板６２は、回転軸２１ａの軸方向に沿って延びるとともに、仕切板６２の外周縁部に設けられた複数個の貫通穴８１に挿通される複数本のボルト８２を介して、スクロール３１とスクロール３２とを仕切るようにして半径方向内側にせり出すケーシング２２の内周縁部に取り付けられている。
また、仕切板６２の内周縁部には、その内周端が背板５３の外周面と対向する（接する）ようにして配置されたラビリンスシール８３が、回転軸２１ａの軸方向に沿って延びるとともに、仕切板６２の内周縁部に設けられた複数個のボルト８４に螺合する複数本のボルト８５を介して取り付けられている。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ノズルブロック６３は、平面視環形状を呈するベース９１と、ベース９１の一面（ケーシング２２に取り付けられた際、流体出口３３と対向する面）上に、周方向に所定の間隔を空けて接合（固定）された複数の翼から構成されるノズル５２と、を備えている。
図３に示すように、ノズルブロック６３は、ノズル５２の一側面（ベース９１に接合された側面（他側面）と反対の側に位置する側面）と、仕切板６２の他面（一面と反対の側に位置する面）とが、接する（密着する）ようにして、回転軸２１ａの軸方向に沿って延びるとともに、ノズルブロック６３の外周縁部に設けられた複数個のボルト穴９２に螺合される複数本のボルト９３を介して、スクロール３２を形成するケーシング２２の内周縁部に取り付けられている。
また、ベース９１の内周面と、軸受台９４（図２参照）内に収容されて、図示しない軸受を介して回転軸２１ａを軸受け支持する軸受部９５の外周面との間には、Ｏリング９６が配置されている。
さらに、軸受部９５の軸方向における一端部（流体出口３３の側に位置する端部）で、かつ、軸受部９５の内周縁部には、その内周端がハブ４１の背面側に位置する回転軸２１ａの拡径部２１ｂの外周面と対向する（接する）ようにして配置されたラビリンスシール９７が、回転軸２１ａの軸方向に沿って延びるとともに、軸受部９５の軸方向における一端部で、かつ、軸受部９５の内周縁部に設けられた複数個のボルト穴９８に螺合する複数本のボルト９９を介して取り付けられている。

本実施形態に係る二圧式ラジアルタービン２１によれば、ノズルブロック６１は、仕切板６２に取り付けられ（固定され）、仕切板６２に取り付けられていない（固定されていない）ノズルブロック６３は、仕切板６２に対してフリーな状態、すなわち、仕切板６２に拘束されない状態になっている。
言い換えれば、スクロール３１およびスクロール３２に、異なる温度を有する二つの流体が供給された場合、例えば、スクロール３１に８０〜１５０℃の流体が供給され、スクロールに３０〜８０℃の流体が供給された場合に、仕切板６２と、仕切板６２に取り付けられていないノズルブロック６３との間に熱伸び差が生じたとしても、仕切板６２、および仕切板６２に取り付けられているノズルブロック６１は、仕切板６２に取り付けられていないノズルブロック６３に拘束されることなく、自由に熱伸びし得るようになっている。
これにより、異なる温度を有する二つの流体が供給されることによる構成要素間の熱伸び差を解消することができ、当該二圧式ラジアルタービン２１の信頼性を向上させることができる。
また、スクロール３１およびスクロール３２に、異なる圧力を有する二つの流体が供給された場合、例えば、スクロール３１に０．８〜３．４ＭＰａの流体が供給され、スクロール３２に０．２〜０．８ＭＰａの流体が供給された場合に、仕切板６２と、仕切板６２に取り付けられているノズルブロック６１は、仕切板６２に取り付けられていないノズルブロック６３に押しつけられることになる。
これにより、仕切板６２とノズルブロック６３との間に生じる隙間を小さくすることができ、当該二圧式ラジアルタービン２１の効率を向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更して実施することもできる。
例えば、上述した実施形態では、スクロール３１に、圧力ＰＨ（例えば、０．８〜３．４ＭＰａ）、温度ＴＨ（例えば、８０〜１５０℃）の高圧気相媒体が導入され、スクロール３２に、圧力ＰＬ（例えば、０．２〜０．８ＭＰａ）、温度ＴＬ（例えば、３０〜８０℃）の低圧気相媒体が導入されるものを一具体例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スクロール３１に、圧力ＰＬ（例えば、０．２〜０．８ＭＰａ）、温度ＴＬ（例えば、３０〜８０℃）の低圧気相媒体が導入され、スクロール３２に、圧力ＰＨ（例えば、０．８〜３．４ＭＰａ）、温度ＴＨ（例えば、８０〜１５０℃）の高圧気相媒体が導入されるようにしてもよい。
この場合、ノズルブロック６１をケーシング２２に取り付け（固定し）、ノズルブロック６３を仕切板６２に取り付ける（固定する）と、仕切板６２およびノズルブロック６３が流体の圧力差でノズルブロック６１に押しつけられることになるのでより好適である。

また、上述した実施形態では、スクロール３１に導入された流体と、スクロール３２に導入された流体とが、合流部４９で合流するものを一具体例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スクロール３１に導入された流体と、スクロール３２に導入された流体とが、合流部４９で合流せずに、それぞれ独立して排出される二圧式ラジアルタービンにも適用することができる。

さらに、上述した実施形態では、高温蒸発器３Ｈと低温蒸発器３Ｌとが直列に接続されたものを一具体例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、高温蒸発器３Ｈと低温蒸発器３Ｌとが並列に接続されたもの等にも適用することができる。

１ 二圧式バイナリー発電（二圧式ラジアルタービンシステム）
２１ 二圧式ラジアルタービン
２２ ケーシング
２３ ラジアルタービンホイール
３１ （第１の）スクロール
３２ （第２の）スクロール
４３ （第１の）入口
４４ （第１の）入口流路
４５ ノズル
４７ （第１の）通路
４８ （第２の）通路
５０ （第２の）入口
５１ （第２の）入口流路
５２ ノズル
６１ （第１の）ノズルブロック
６２ 仕切板
６３ （第２の）ノズルブロック

Claims (7)

1. タービン回転半径方向からタービン回転軸方向に湾曲しつつ順次翼高さが高くなる第１の通路と、
   前記第１の通路の背面側に設けられ、前記第１の通路を流れる流体の温度とは異なる温度の流体が流れる第２の通路と、
   前記第１の通路、および前記第２の通路に流入する流体のエネルギーを回転動力に変換するラジアルタービンホイールと、
   前記ラジアルタービンホイールを収容するケーシングと、を備えた二圧式ラジアルタービンであって、
   前記第１の通路と連通する第１のスクロールおよび第１の入口流路と、
   前記第２の通路と連通する第２のスクロールおよび第２の入口流路と、
   前記第１のスクロールおよび前記第１の入口流路と、前記第２のスクロールおよび前記第２の入口流路とを仕切る仕切板と、を備え、
   前記第１の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第１のノズルブロック、または前記第２の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第２のノズルブロックのいずれか一方が、前記仕切板に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする二圧式ラジアルタービン。
2. タービン回転半径方向からタービン回転軸方向に湾曲しつつ順次翼高さが高くなる第１の通路と、
   前記第１の通路の背面側に設けられ、前記第１の通路を流れる流体の温度および圧力よりも高い温度および圧力の流体が流れる第２の通路と、
   前記第１の通路、および前記第２の通路に流入する流体のエネルギーを回転動力に変換するラジアルタービンホイールと、
   前記ラジアルタービンホイールを収容するケーシングと、を備えた二圧式ラジアルタービンであって、
   前記第１の通路と連通する第１のスクロールおよび第１の入口流路と、
   前記第２の通路と連通する第２のスクロールおよび第２の入口流路と、
   前記第１のスクロールおよび前記第１の入口流路と、前記第２のスクロールおよび前記第２の入口流路とを仕切る仕切板と、を備え、
   前記第１の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第１のノズルブロックが、前記仕切板に着脱自在に取り付けられているとともに、前記第２の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第２のノズルブロックが、前記ケーシングに着脱自在に取り付けられていることを特徴とする二圧式ラジアルタービン。
3. タービン回転半径方向からタービン回転軸方向に湾曲しつつ順次翼高さが高くなる第１の通路と、
   前記第１の通路の背面側に設けられ、前記第１の通路を流れる流体の温度および圧力よりも高い温度および圧力の流体が流れる第２の通路と、
   前記第１の通路、および前記第２の通路に流入する流体のエネルギーを回転動力に変換するラジアルタービンホイールと、
   前記ラジアルタービンホイールを収容するケーシングと、を備えた二圧式ラジアルタービンであって、
   前記第１の通路と連通する第１のスクロールおよび第１の入口流路と、
   前記第２の通路と連通する第２のスクロールおよび第２の入口流路と、
   前記第１のスクロールおよび前記第１の入口流路と、前記第２のスクロールおよび前記第２の入口流路とを仕切る仕切板と、を備え、
   前記第２の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第２のノズルブロックが、前記仕切板に着脱自在に取り付けられているとともに、前記第１の入口流路に、タービン回転周方向に所定の間隔を空けて配置される複数の翼から構成されるノズルを備えた第１のノズルブロックが、前記ケーシングに着脱自在に取り付けられていることを特徴とする二圧式ラジアルタービン。
4. 前記仕切板は、前記第１のスクロールと前記第２のスクロールとを仕切るようにしてタービン回転半径方向内側にせり出した前記ケーシングの内周縁部に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の二圧式ラジアルタービン。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の二圧式ラジアルタービンを具備していることを特徴とする、船舶の推進用主機の排熱を回収して発電する二圧式ラジアルタービンシステム。
6. 請求項５に記載の二圧式ラジアルタービンシステムを具備していることを特徴とする船舶。
7. 請求項１から４のいずれかに記載の二圧式ラジアルタービンを具備していることを特徴とする発電システム。

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