JP3281773B2 - 一体型タービン発電機 - Google Patents

一体型タービン発電機

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JP3281773B2 JP26989895A JP26989895A JP3281773B2 JP 3281773 B2 JP3281773 B2 JP 3281773B2 JP 26989895 A JP26989895 A JP 26989895A JP 26989895 A JP26989895 A JP 26989895A JP 3281773 B2 JP3281773 B2 JP 3281773B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温排熱回収用等
に用いられるタービン翼と発電機が一体となったタービ
ン発電機に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の一体型タービン発電機の一
例を示す構成図である。ケーシング(7)内には、回転
軸(8)の一端にタービン翼(4)が取付けられ、ま
た、回転軸(8)の中央部には発電機(3)が取付けら
れている。更に発電機(3)の両側にはラジアル磁気軸
受(5)が取付けられている。そして、タービン翼
(4)の反対側にはスラスト磁気軸受(6)が設けられ
ている。
【0003】このような一体型タービン発電機では、蒸
気入口配管(1)から流入した蒸気がタービン翼(4)
を駆動し、同軸の発電機(3)を回転させて発電してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の一体型ター
ビン発電機では、タービン翼(4)に加わる蒸気圧によ
って生じる軸方向の大きな力が、すべてスラスト磁気軸
受(6)に加わる。したがって、軸方向の変位を制御す
るため、スラスト磁気軸受(6)は、その大きな軸方向
の力以上の反力を出力するものでなければならなかっ
た。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、軸線に直交する平面に対して互
いに面対称で、回転軸の両端にそれぞれ片持ち状に取付
けられた一対のタービン翼と、上記回転軸の中央部に回
転子が取付けられた発電機と、蒸気供給管から互いに分
岐して上記タービン翼の入口にそれぞれ接続し、圧力損
失が互いに等しい一対の蒸気入口配管と、上記タービン
翼の出口にそれぞれ接続して下流で互いに合流し、圧力
損失が互いに等しい一対の蒸気出口配管と、上記発電機
まわりと上記一対の蒸気出口配管の合流部以降を接続す
る均圧管とを備えたことを特徴とする一体型タービン発
電機を提案するものである。
【0006】本発明は上記のとおり構成され、一対のタ
ービン翼の形状を面対称とすることによりタービン特性
を同じとし、更に蒸気入口配管分岐部から両タービン翼
入口までの配管圧力損失と両タービン翼の出口から蒸気
出口配管合流部までの配管圧力損失をいずれも互いに等
しくすることにより、2つのタービン翼に加わる蒸気圧
力により生じる軸方向の力が打ち消し合うことになる。
したがって、スラスト軸受の出力が軽減される。そし
て、発電機まわりと一対の蒸気出口配管の合流部以降を
均圧管で接続しているので、発電機まわりの風損を少な
くすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は後述する本発明の実施の
形態の前提となる原型を示す構成図である。図中(4
a)、(4b)は一対のタービン翼であって、軸線に直
交する平面に対して互いに面対称で、かつ回転軸(8)
の両端にそれぞれ片持ち状に取付けられている。(3)
は発電機であって、その回転子が上記回転軸(8)の中
央部に取付けられている。(1a)、(1b)は一対の
蒸気入口配管であって蒸気供給管(11)から互いに分
岐して上記タービン翼(4a)、(4b)の入口にそれ
ぞれ接続している。また(2a)、(2b)は一対の蒸
気出口配管であって、上記タービン翼(4a)、(4
b)の出口にそれぞれ接続し、下流端で互いに合流して
蒸気排出管(12)に接続している。タービン翼(4
a)、(4b)と発電機(3)を取付けて一体化した回
転軸(8)は、ラジアル磁気軸受(5)とスラスト磁気
軸受(6)で支持されている。
【0008】上記蒸気入口配管(1a)、(1b)は、
分岐部からタービン翼(4a)、(4b)入口までの圧
力損失が等しくなるように対称に製作する。また、蒸気
出口配管(2a)、(2b)もタービン翼(4a)、
(4b)の出口から合流までの圧力損失が等しくなるよ
うに対称に製作する。ここで対称とするのは、圧力損失
が等しくなるようにするためであり、他の方法例えば配
管長、配管の曲りの数などを同じとすれば非対称でもよ
い。
【0009】蒸気供給管(11)から流入した蒸気は、
一対の蒸気入口配管(1a)、(1b)に分岐し、ケー
シング(7)内の一対のタービン翼(4a)、(4b)
を駆動し、同軸の発電機(3)を回転させて発電する。
タービン翼(4a)、(4b)を駆動した後の蒸気は蒸
気出口配管(2a)、(2b)を経て蒸気排出管(1
2)に合流し、流出する。
【0010】上記の様に後述する本発明の実施形態の前
提となる原型では、タービン翼(4a)、(4b)が回
転軸線に直交する平面に対して互いに面対称であり、か
つ蒸気入口配管(1a)、(1b)の分岐部からタービ
ン翼(4a)、(4b)入口までの圧力損失とタービン
翼(4a)、(4b)の出口から蒸気出口配管(2
a)、(2b)の合流部までの圧力損失とがいずれも互
いに等しいので、タービン翼(4a)、(4b)で蒸気
圧により生じる軸方向の力は、大きさは同じで方向が反
対となり、回転軸(8)において打ち消しあうことにな
る。したがってスラスト磁気軸受(6)で制御する際の
出力(力)が軽減される。なおスラスト磁気軸受(6)
は、ラジアル磁気軸受(5)とタービン翼(4a)の間
でなく、ラジアル磁気軸受(5)と発電機(3)の間に
あってもよい。
【0011】図2は本発明の実施の形態を示す構成図
である。本実施形態は上記原型として説明したものの構
成、同構成に基づく作用、そして効果をそっくりそのま
ま踏襲し、これに加えて本実施形態では発電機(3)ま
わりの風損を少なくするために、その部分の圧力と蒸気
排出管の部分の圧力が等しくなるよう、均圧管(9)を
設けたものである。なお図2では、均圧管(9)を蒸気
出口配管(2a)、(2b)の合流部(10)に接続し
ているが、タービン出口(4a)、(4b)と合流部
(10)との間の圧力損失を同じとする意味からは、合
流部(10)よりも下流側で接続するのであればどの位
置でもよい。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、発電機を配した回転軸
の両端に片持ち状に取付けられた一対のタービン翼を駆
動したときに各タービン翼に生じる軸方向の力が回転軸
をとおして、互いに打ち消し合うので、スラスト磁気軸
受で制御する際の磁気軸受の出力が原理的に零となり、
実際上も大幅に軽減される。そして本発明では発電機ま
わりと一対の蒸気出口配管の合流部以降を均圧管で接続
することにより、発電機まわりの風損を少なくすること
ができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の一形態の前提となる原型
を示す構成図である。
【図2】図2は本発明の実施の形態を示す構成図であ
る。
【図3】図3は従来の一体型タービン発電機の一例を示
す構成図である。
【符号の説明】
(1)、(1a)、(1b) 蒸気入口配管 (2)、(2a)、(2b) 蒸気出口配管 (3) 発電機 (4)、(4a)、(4b) タービン翼 (5) ラジアル磁気軸受 (6) スラスト磁気軸受 (7) ケーシング (8) 回転軸 (9) 均圧管 (10) 合流部 (11) 蒸気供給管 (12) 蒸気排出管
フロントページの続き (72)発明者 吉村 敬二 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三 菱重工業株式会社広島製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−38301(JP,A) 特開 平8−218816(JP,A) 特開 平7−102989(JP,A) 特開 昭60−261931(JP,A) 特開 平4−241704(JP,A) 特開 平6−58109(JP,A) 特開 平1−121501(JP,A) 実開 昭62−137396(JP,U) 特公 昭33−5355(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01D 15/10 F01D 3/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸線に直交する平面に対して互いに面対
    称で、回転軸の両端にそれぞれ片持ち状に取付けられた
    一対のタービン翼と、上記回転軸の中央部に回転子が取
    付けられた発電機と、蒸気供給管から互いに分岐して上
    記タービン翼の入口にそれぞれ接続し、圧力損失が互い
    に等しい一対の蒸気入口配管と、上記タービン翼の出口
    にそれぞれ接続して下流で互いに合流し、圧力損失が互
    いに等しい一対の蒸気出口配管と、上記発電機まわりと
    上記一対の蒸気出口配管の合流部以降を接続する均圧管
    とを備えたことを特徴とする一体型タービン発電機。
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