JP6004947B2 - 蒸気タービン - Google Patents

Description

本発明は、蒸気を用いてロータを回転駆動させる蒸気タービンに関する。

一般的な蒸気タービンは、外部車室内に内部車室が設けられると共に、蒸気入口部が設けられ、中心部にロータが回転自在に支持され、このロータに複数の動翼が多段にわたって固定される一方、内部車室に静翼が多段にわたって固定され、多段の動翼と静翼が交互に配設されている。蒸気タービンは、蒸気が蒸気入口部から内部車室に入ると、多段の静翼と動翼に供給されることで、この多段の動翼を介してロータを回転させ、このロータに連結された発電機を駆動する。

ところで、蒸気タービンでは、蒸気が流通することで、車室が加熱されて熱変形が生じる。この時、熱変形が不均一となると、不均一な変形が生じ、ロータと車室との相対位置がずれてしまう。

ここで、蒸気入口部を冷却する機構としては、特許文献１に蒸気注入部（蒸気入口部）が内側配管と外側配管とを有し、その外側配管に冷却媒体流入開口が設けられ、これによって、冷却媒体が内側配管と外側配管との間の隙間に到達し、内側配管を冷却する構成が記載されている。

特表２０１１−５１０２００号公報

蒸気タービンでは、蒸気入口部を車室の側面に形成する場合がある。この場合は、特許文献１に記載されている冷却方法では、熱分布が不均一になり、不均一な変形が生じる恐れがある。

本発明は上述した課題を解決するものであり、蒸気入口部の近傍での不均一な変形を抑制することができる蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の蒸気タービンは、上部外部車室、下部外部車室及び前記上部外部車室と前記下部外部車室とを締結する締結部材を備える外部車室と、前記外部車室の内部に配置され、静翼が固定された内部車室と、前記外部車室の側面及び前記内部車室に連結され、前記内部車室に蒸気を供給する少なくとも１つの蒸気供給部と、前記内部車室の内部に、前記内部車室に回転自在に支持され、動翼が固定されているロータと、前記外部車室と前記内部車室との間の空間または前記蒸気供給部と前記内部車室との間であり、冷却空気が供給される冷却通路と、前記外部車室と前記蒸気供給部との接触面を含む連結部の、前記冷却通路に露出している領域の少なくとも１箇所に形成され、前記冷却空気が流入する凹部である冷却機構と、を有することを特徴とする。

上記構成とすることで、蒸気供給部を側面に設ける構成とした場合でも、蒸気供給部近傍の温度が上昇することを抑制することができる。これにより、側面に設けられた蒸気供給部を保持するために肉厚になった部分の車室の温度が上昇することを抑制でき、蒸気入口部の近傍での不均一な変形を抑制することができる。

また、前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記外部車室に形成されていることが好ましい。

また、前記締結部材は、前記上部外部車室と前記下部外部車室との間に所定の間隔で配置されたネジを有し、前記外部車室に形成されている前記凹部は、前記ネジの間に延在し、かつ、前記上部外部車室と前記下部外部車室との接触面に直交する方向において、前記ネジが配置されている範囲と一部が重なることが好ましい。

また、前記外部車室に形成されている前記凹部は、前記上部外部車室と前記下部外部車室との両方に延在していることが好ましい。

また、前記蒸気供給部の少なくとも１つは、前記上部外部車室と連結され、前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記上部外部車室の前記冷却通路の表面に露出していることが好ましい。

また、前記蒸気供給部の少なくとも１つは、前記下部外部車室と連結され、前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記下部外部車室の前記冷却通路の表面に露出していることが好ましい。

また、前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記蒸気供給部に形成されていることが好ましい。

また、前記凹部は、前記冷却通路の全周に繋がって形成されているリング形状を含むことが好ましい。

また、前記凹部は、前記冷却通路の周上に放射状に伸びた複数の線部を含むことが好ましい。

また、前記凹部は、前記冷却通路の延在方向において複数個所に形成されていることが好ましい。

本発明の蒸気タービンによれば、蒸気入口部の近傍での不均一な変形を抑制することができる。

図１は、本発明の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す発電システムの一部の断面図である。 図３は、高圧タービンの概略構成を示す断面図である。 図４は、図３に示す冷却機構の概略構成を示す部分断面図である。 図５は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。 図６は、図５に示す冷却機構の概略構成を示す部分断面図である。 図７は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。 図８は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。 図９は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。 図１０は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す部分断面図である。 図１１は、図１０に示す冷却機構の概略構成を示す部分断面図である。 図１２は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。 図１３は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る蒸気タービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す模式図である。図２は、図１に示す発電システムの一部の断面図である。

図１及び図２に示す発電システム１は、発電機６とクラッチ機構８と蒸気タービン１０とを有する。発電システム１は、蒸気タービン１０のロータ１６がクラッチ機構８と連結し、クラッチ機構８が発電機６と連結している。これにより、発電システム１は、蒸気タービン１０がロータ１６を回転させるとクラッチ機構８を介して発電機６のロータが回転され、発電機６で発電が行われる。また、クラッチ機構８は、蒸気タービン１０と発電機６との係合、遮断を切り換える機構であり、蒸気タービン１０のロータ１６の回転を発電機６に伝達するか否かを切り換える。

蒸気タービン１０は、高圧タービン１２と、中圧タービン１４と、ロータ１６と、蒸気循環経路２２と、を有する。高圧タービン１２は、ロータ１６に連結された複数の動翼３０と、動翼３０の外周に配置された内部車室３４と、内部車室３４の外側に配置された外部車室３６と、内部車室３４に蒸気を供給する蒸気入口部３８と、内部車室３４の内部に配置された複数の静翼４２と、を有する。高圧タービン１２は、ロータ１６に連結された複数の動翼３０と、内部車室３４の内部に配置された複数の静翼４２とが交互に配置されている。

中圧タービン１４は、ロータ１６に連結された複数の動翼３２と、動翼３２の外周に配置された内部車室３４と、内部車室３４の外側に配置された外部車室３６と、内部車室３４に蒸気を供給する蒸気入口部４０と、内部車室３４の内部に配置された複数の静翼４４と、を有する。中圧タービン１４は、ロータ１６に連結された複数の動翼３２と、内部車室３４の内部に配置された複数の静翼４４とが交互に配置されている。なお、蒸気タービン１０は、内部車室３４と、外部車室３６とが高圧タービン１２と中圧タービン１４とに対して一体で設けられている。また、蒸気タービン１０は、ロータ１６のそれぞれの位置に動翼３０と動翼３２とが連結されている。また、蒸気タービン１０は、高圧タービン１２の内部車室３４の内側空間と中圧タービン１４と内部車室３４の内側空間との間に回転自在な状態でロータ１６と連結している部分があり、当該部分が、高圧タービン１２の内部車室３４の内側空間と中圧タービン１４と内部車室３４の内側空間とを分離する隔壁となる。

蒸気循環経路２２は、蒸気タービン１０内で蒸気を循環させるラインである。蒸気循環経路２２は、矢印４６ａに示すように蒸気を蒸気入口部３８に流入させることで、高圧タービン１２に蒸気を供給する。蒸気入口部３８に流入した蒸気は、矢印４６ｂに示すように、ロータ１６に固定された動翼３０と内部車室３４の静翼４２との間を通過する。高圧タービン１２は、通過する蒸気の力で静翼４２に対して動翼３０が回転される。高圧タービン１２は、動翼３０を回転させることで、ロータ１６を回転させる。蒸気循環経路２２は、動翼３０と静翼４２との間を通過した蒸気を矢印４６ｃに示すように、内部車室３４と外部車室３６との間の空間に流入させる。内部車室３４と外部車室３６との間の空間に流入した蒸気は、矢印４６ｄに示すように、内部車室３４と外部車室３６との間の空間の一方から他方まで流れても良く、一方から中央付近まで流れてもよい。蒸気循環経路２２は、内部車室３４と外部車室３６との間の空間を通過した蒸気を矢印４６ｅに示すように、蒸気入口部４０に流入させることで、中圧タービン１４に蒸気を供給する。なお、蒸気循環経路２２は、高圧タービン１２から排出される蒸気の一部を内部車室３４と外部車室３６との間の空間に供給し、残りを別の経路で中圧タービン１４に供給する。蒸気入口部４０に流入した蒸気は、矢印４６ｆに示すように、ロータ１６に固定された動翼３２と内部車室３４の静翼４４との間を通過する。中圧タービン１４は、通過する蒸気の力で静翼４４に対して動翼３２が回転される。中圧タービン１４は、動翼３２を回転させることで、ロータ１６を回転させる。蒸気循環経路２２は、動翼３０と静翼４２との間を通過した蒸気を所定の経路に供給する。中圧タービン１４に供給された蒸気は、復水部に供給されたり、蒸気を加熱する加熱手段に供給されたり、より低圧で駆動される低圧タービンに供給されたりする。

蒸気タービン１０は、以上のようにして、蒸気循環経路２２で高圧タービン１２と中圧タービン１４に蒸気を供給することで、蒸気の力でロータ１６を回転させる。また、蒸気タービン１０は、高圧タービン１２から排出された蒸気を、内部車室３４と外部車室３６との間の空間に供給することで、内部車室３４と外部車室３６とを冷却することができる。また、低圧タービンを含む場合には、中圧タービン１４から排出された空気を、内部車室３４と外部車室３６との間の空間に供給してもよい。

次に、図３及び図４を用いて、内部車室３４と外部車室３６との間の空間であり、蒸気（冷却蒸気）が流れる空間である冷却通路７０に設ける冷却機構１００について説明する。図３は、高圧タービンの概略構成を示す断面図である。図４は、冷却機構の概略構成を示す断面図である。図３は、高圧タービン１２の蒸気入口部３８を含む位置の断面である。連結部５２については、後述する。以下では、高圧タービン１２に対応する冷却通路７０に設ける冷却機構１００について説明するが、対象のタービンは限定されず中圧タービン１４も同様の構成とすることができる。

まず、外部車室３６は、上部外部車室６０と下部外部車室６２とを備える。外部車室３６は、側面に設けられた上部外部車室６０の上側フランジ６１と下部外部車室６２の下側フランジ６３とが接触し、当該接触部が締結部材６４により締結されている。ここで、側面とは、高圧タービン１２を水平方向から見た場合に見える面である。締結部材６４は、ネジ等であり、本実施例では、下側フランジ６３から上側フランジ６１に向けて挿入されている。

内部車室３４は、ロータ１６の外周に配置された本体３４ａと、２本の連結配管３４ｂとを有する。本体３４ａは、内周面、つまりロータ１６と向かい合う面に複数の静翼が固定されている。連結配管３４ｂは、上部外部車室６０に囲われた領域に配置されており、本体３４ａの側面と連結している。ここで、２本の連結配管３４ｂは、本体３４ａの対向する側面にそれぞれ配置されている。

ここで、高圧タービン１２は、外部車室３６の側面に蒸気を供給する蒸気供給部５０が接続されている。蒸気供給部５０は、外部車室３６の上部外部車室６０の対向する２箇所の側面に配置されている。蒸気供給部５０は、外部車室３６の上部外部車室６０に連結されている。

ここで、上部外部車室６０は、蒸気供給部５０との連結部に穴が形成されている。連結配管３４ｂは、上部外部車室６０の穴に挿入されている。この連結配管３４ｂは、両端がそれぞれ、蒸気供給部５０と本体３４ａに接続されている。連結配管３４ｂは、一方の端部に接続された蒸気供給部５０から供給された蒸気を、他方の端部に接続された本体３４ａに供給する。従って、高圧タービン１２は、連結配管３４ｂの蒸気供給管５０側の端面が、静翼、動翼等が配置されている領域である本体３４ａに蒸気が流入する蒸気入口部３８となる。また、蒸気供給部５０は、外形部分が上部外部車室６０と接触して、連結され、内部に連結配管３４ｂが挿入される。蒸気供給部５０は、連結配管３４ｂの外周と接触し、連結配管３４ｂと接触している部分から蒸気が漏れないようにシールされている。これにより、蒸気供給部５０は、シールされている部分を境界として、連結配管３４ｂの本体３４と繋がっていない側の端部が露出した空間と、内部車室３４の連結配管３４ｂの外部車室３６と対向している部分が配置されている空間と、を分離している。蒸気供給部５０は、連結配管３４ｂと接触し、シールされている部分よりも外部車室３６側であり、かつ、連結配管３４ｂの外側の空間が、外部車室３６と内部車室３４との間の空間と繋がっている。また、蒸気供給部５０は、連結配管３４ｂの蒸気供給部５０側の端部に弁５０ａが設けられている。弁５０ａは、連結配管３４ｂの端部の開口の開放、閉塞を切り換えることで、蒸気の供給、停止を切り換えることができる。つまり、弁５０ａは、蒸気入口部３８に蒸気を流入させるか否かを切り換える機構となる。

図３に示す高圧タービン１２は、装置の外形となる外部車室３６及び蒸気供給部５０のうち、蒸気供給部５０と連結配管３４ｂとの接続部及び蒸気供給部５０と外部車室３６（上部外部車室６０）との接触部を含む領域が連結部５２となる。連結部５２は、蒸気供給部５０と内部車室３４の連結配管３４ｂとの接触部から、上部外部車室６０と下部外部車室６２までの間を少なくなくとも含む領域である。連結部５２は、蒸気供給部５０及び外部車室３６（上部外部車室６０）の連結配管３４ｂの周囲に配置された部分ともいえる。

また、高圧タービン１２は、連結配管３４ｂと上部外部車室６０の内壁との間の空間が矢印４６ｄに示すように、冷却用の蒸気、つまり高圧タービン１２から排出された空気が流れる冷却通路７０となる。冷却通路７０は、内部車室３４と外部車室３６との間であり、かつ、冷却用の蒸気が流れる領域である。なお、高圧タービン１２は、内部車室３４と外部車室３６との間と繋がっており、冷却用の蒸気が流れる、内部車室３４と蒸気供給部５０の間の空間も冷却通路７０に含む。

本実施例の高圧タービン１２は、連結部５２の冷却通路７０に露出している領域に冷却機構１００が設けられている。具体的には、連結部５２に含まれる上部外部車室６０の冷却通路７０に露出している領域に冷却機構１００が設けられている。より具体的には、冷却機構１００は、連結部５２（上部外部車室６０と蒸気供給部５０との接触面から、上部外部車室６０と下部外部車室６２との接触面までを含む領域である）のうち、上部外部車室６０の冷却通路７０に露出している領域に形成されている。冷却機構１００は、図３及び図４に示すように、上部外部車室６０に形成された凹部（溝）を有する。具体的には、冷却機構１００は、図４に示すように、円状に形成された冷却通路７０の面から放射状に伸びた３本の凹部１０２、１０４、１０６を有する。凹部１０２、１０４、１０６は、冷却通路７０と繋がっている。冷却機構１００は、冷却通路７０と繋がっている凹部１０２、１０４、１０６に冷却通路７０を流れる蒸気が流入する。

ここで、高圧タービン１２は、連結している各部を固定する機構を設けるためのフランジ等が必要となるため、外部車室３６（上部外部車室６０）の連結部５２となる領域が、肉厚となる。特に本実施例のように、外部車室を上下に分割した構造では、上下の外部車室の連結部分と、蒸気供給部５０との連結部分が近接するため、連結部５２部分の上部外部車室６０が肉厚となる。肉厚となる部分は、他の部分に比べ熱容量が大きくあるため、温度変化の応答性が他の部分と異なる。

本実施例の高圧タービン１２は、連結部５２の上部外部車室６０に冷却機構１００を設けることで、上部外部車室６０を好適に冷却することができる。つまり、冷却機構１００は、外部車室３６に対して蒸気供給部５０を支持するために肉厚となり、熱容量が大きくなる上部外部車室６０を好適に冷却することができ、熱容量が大きい部分の温度と他の部分との間で温度差が生じることを抑制することができる。

これにより、上部外部車室６０と下部外部車室６２との間で生じる温度差や、周方向において、連結部となる部分と、その他の部分との間で生じる温度差を低減することができる。これにより、内部車室３４と外部車室３６とが不均一に変形し、例えば、猫反り変形して、ロータ１６と車室（内部車室３４と外部車室３６）との間隔が変動することを抑止することができる。

蒸気タービン１０は、冷却機構１００により不均一な変形を抑制できることで、ロータ１６と車室（特に内部車室３４）との設計時のクリアランス（距離）を短くすることができる。これにより、動翼と静翼とをより近づけたり、ロータ１６と内部車室３４との間の空間の体積をより小さくしたりすることができる。これにより、蒸気でより効率よくロータ１６を回転させることが可能となる。

ここで、上記実施例では、冷却通路７０に冷却媒体として蒸気を流通させる場合として説明したが、これに限定されない。蒸気タービン１０は、運転時は、冷却通路７０に蒸気を流すことで、好適に真空状態を維持するが、完全停止時は、冷却媒体として空気（冷却空気）を循環させてもよい。なお、蒸気タービン１０は、停止時に冷却媒体を循環させるためにファン等の送風機構を備えていることが好ましい。

このように、蒸気タービン１０は、連結部５２の冷却通路７０に露出した部分の外部車室３６に冷却機構１００を設けることで、内部車室３４及び外部車室３６を冷却するため（温度を調整するため）に流通させている冷却媒体で外部車室３６の熱容量の大きくなる領域を冷却することができる。これにより、周方向（ロータ１６の回転軸周りの方向）における温度の不均一を抑制することができ、内部車室３４及び外部車室３６の不等変形、つまり周方向に不均一な変形が生じることを抑制することができる。また、蒸気タービン１０は、駆動中も停止中も冷却媒体を循環させることで、駆動中及び停止中に生じる温度差を低減し、内部車室３４及び外部車室３６の不等変形を抑制することできる。

ここで、冷却機構１００の構成は、上記実施例に限定されない。以下、図５から図１２を用いて、他の実施例の冷却機構について説明する。なお、以下に説明する冷却機構を有する蒸気タービンは、冷却機構の構成を除いて、他の構成は図１から図４に示す蒸気タービン１０と同様である。したがって、以下では、蒸気タービン１０と同様の構成の部分の説明は省略し、相違点について重点的に説明する。

図５は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。図６は、図５に示す冷却機構の概略構成を示す部分断面図である。図５及び図６に示す蒸気タービン１０ａの冷却機構１００ａは、凹部１０２ａ、１０４ａ、１０６ａを有する。凹部１０２ａ、１０４ａ、１０６ａは、円状に形成された冷却通路７０の面から放射状に伸びた３本の凹部である。凹部１０２ａ、１０４ａ、１０６ａは、冷却通路７０と繋がっており、下部外部車室６２の下側フランジ６３まで延在して形成されている。つまり、凹部１０２ａ、１０４ａ、１０６ａは、上部外部車室６０から下部外部車室６２まで伸びた溝である。また、凹部１０２ａ、１０４ａ、１０６ａは、上側フランジ６１と下側フランジ６３とを締結する複数の締結部材６４の間に形成されている。冷却機構１００ａは、冷却通路７０と繋がっている凹部１０２ａ、１０４ａ、１０６ａに冷却通路７０を流れる蒸気が流入する。

冷却機構１００ａは、蒸気を締結部材６４の間及び下側フランジ６３にまで到達させることができる。これにより、連結部５２の肉厚となる部分に加え、上部外部車室６０と下部外部車室６２との連結部分の肉厚となる部分の温度も好適に制御することができる。本実施例では冷却することができる。これにより、温度分布をより均一化させることができ、不均一な変形をより低減することができる。

図７は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。図７に示す蒸気タービン１０ｂの冷却機構１００ｂは、連結配管３４ｂの延在方向（蒸気の流れる方向）に複数の凹部１１０、１２０を有する。なお、冷却機構１００ｂは、連結配管３４ｂの断面（蒸気の流れる方向に直交する面）については、上述の冷却機構１００、１００ａと同様に複数形成されている。冷却機構１００ｂは、冷却通路７０と繋がっている凹部１１０、１２０に冷却通路７０を流れる蒸気が流入する。

冷却機構１００ｂは、連結配管３４ｂの延在方向に複数の凹部１１０、１２０を設けることで、冷却媒体（冷却蒸気、冷却空気）が流れる領域をより多くすることができ、また、冷却媒体と接触する面の表面積をより大きくすることができる。これにより、温度分布をより均一化させることができ、不均一な変形をより低減することができる。

図８は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。図８に示す蒸気タービン１０ｃの冷却機構１００ｃは、凹部１３０を有する。凹部１３０は、冷却媒体が流れる冷却通路７０内で、貫通した凹部である。つまり、両端が冷却通路７０に開放されている。つまり凹部１３０は、穴となる。

冷却機構１００ｃは、穴となる凹部１３０を設けることで、冷却媒体を一方から他方に流通させることができる。これにより、凹部の底で冷却媒体の流れがよどむことを抑制することができ、より多くの量の冷却媒体を凹部１３０内に流通させることができる。これにより、温度分布をより均一化させることができ、不均一な変形をより低減することができる。

図９は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。図１０は、図９に示す冷却機構の概略構成を示す部分断面図である。図９及び図１０に示す蒸気タービン１０ｄの冷却機構１００ｄは、複数の凹部１４０を有する。複数の凹部１４０は、円状に形成された冷却通路７０の面から全周に所定の間隔で配置され、放射状に伸びている。凹部１４０は、冷却通路７０と繋がっている。冷却機構１００ｄは、冷却通路７０と繋がっている凹部１４０に冷却通路７０を流れる蒸気が流入する。

冷却機構１００ｄは、連結部５２の冷却通路７０の周囲の全周の上部外部車室６０に蒸気を流入させることができる。これにより、連結部５２の冷却通路７０の周囲の全周の肉厚となる部分の温度を調整することができ、温度分布をより均一化させることができ、不均一な変形をより低減することができる。

図１１は、蒸気タービンに設けられた冷却機構の概略構成を示す部分断面図である。図１１に示す冷却機構１００ｅは、凹部１５０を有する。凹部１５０は、円状に形成された冷却通路７０の面から全周に形成された円盤状（リング形状）の凹部である。凹部１５０は、冷却通路７０と繋がっている。冷却機構１００ｅは、冷却通路７０と繋がっている凹部１５０に冷却通路７０を流れる蒸気が流入する。

冷却機構１００ｅは、連結部５２の冷却通路７０の周囲の全周の上部外部車室６０に蒸気を流入させることができる。これにより、連結部５２の冷却通路７０の周囲の全周の肉厚となる部分の温度を調整することができ、温度分布をより均一化させることができ、不均一な変形をより低減することができる。

図１２は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。図１２に示す蒸気タービン１０ｅの冷却機構１００ｆは、凹部１６０を有する。凹部１６０は、蒸気供給部５０に設けられている。より具体的には、凹部１６０は、蒸気供給部５０の冷却通路７０に露出している部分、つまり、蒸気供給部５０と連結配管３４ｂとの連結部よりも外部車室３６側の部分に形成されている。冷却機構１００ｆは、凹部１６０の連結配管３４ｂの延在方向（蒸気の流れる方向）の配置、形状、連結配管３４ｂの断面（蒸気の流れる方向に直交する面）の配置、形状として、上述した外部車室３６に設けた場合と同様の各種配置、形状とすることができる。冷却機構１００ｆは、冷却通路７０と繋がっている蒸気供給部５０の凹部１６０に冷却通路７０を流れる蒸気が流入する。

冷却機構１００ｆは、蒸気を蒸気供給部５０の凹部１６０に流入させることができる。これにより、連結部５２に含まれる蒸気供給部５０の肉厚となる部分の温度も好適に制御することができる。また、蒸気供給部５０の連結部５２に含まれる部分の温度を制御することで、蒸気供給部５０と繋がっている外部車室３６の温度も制御することができる。これにより、温度分布をより均一化させることができ、不均一な変形をより低減することができる。

また、上記実施例では、上部外部車室６０の２箇所が連結部５２に含まれる構成としたが、これに限定されない。図１３は、他の実施例の蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。図１３に示す蒸気タービン１０ｆは、ロータ１６の回転軸を中心として１８０度離れた２箇所の外部車室３６の側面が連結部５２ａとなる。具体的には、上部外部車室６０の１箇所が連結部５２ａの一部となり、下部外部車室６２の１箇所が連結部５２ａの一部となる。内部車室３４は、本体３４ａと連結する連結配管３４ｂ、３４ｃがそれぞれの連結部５２ａに対応して配置されている。

また、蒸気タービン１０ｆは、連結部５２ａの外部車室３６の冷却通路７０に露出した部分に冷却機構２００を設けている。冷却機構２００の配置、形状は、上述した各実施例と同様に種々の配置、形状とすることができる。

このように、連結部５２ａの配置が異なる場合であっても、連結部５２ａの外部車室３６の冷却通路７０に露出している部分に冷却機構２００を設けることで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また上記実施例では、上部外部車室と下部外部車室の対角線上に連結部５２ａを配置した場合としたが、下部外部車室に２つの連結部を配置した場合も同様に冷却機構を設けることで、同様の効果を得ることができる。また、蒸気タービンは、連結部を１箇所のみ設けた場合でも同様に冷却機構を設けることで、同様の効果を得ることができる。

また、冷却機構は、外部車室が必要な剛性、強度を維持できる範囲で凹部を形成することが好ましい。これにより、車室の性能を低下させずに、不均一な変形を抑制することができる。

また、上記実施形態は、蒸気タービンが高圧タービンと中圧タービンとを備える場合として説明したが、タービンの数、構成は特に限定されない。

１ 発電システム
６ 発電機
８ クラッチ機構
１０ 蒸気タービン
１２ 高圧タービン
１４ 中圧タービン
１６ ロータ
２２ 蒸気循環経路
３０、３２ 動翼
３４ 内部車室
３４ａ 本体
３４ｂ 連結配管
３６ 外部車室
３８、４０ 蒸気入口部
５０ 蒸気供給部
５０ａ 弁
５２ 連結部
６０ 上部外部車室
６１ 上側フランジ
６２ 下部外部車室
６３ 下側フランジ
６４ 締結部材
７０ 冷却通路
１００ 冷却機構

Claims (10)

1. 上部外部車室、下部外部車室及び前記上部外部車室と前記下部外部車室とを締結する締結部材を備える外部車室と、
   前記外部車室の内部に配置され、静翼が固定された内部車室と、
   前記外部車室の側面及び前記内部車室に連結され、前記内部車室に蒸気を供給する少なくとも１つの蒸気供給部と、
   前記内部車室の内部に、前記内部車室に回転自在に支持され、動翼が固定されているロータと、
   前記外部車室と前記内部車室との間または前記蒸気供給部と前記内部車室との間の空間であり、冷却空気が供給される冷却通路と、
   前記外部車室と前記蒸気供給部の接触面を含む連結部の、前記冷却通路に露出している領域の少なくとも１箇所に形成され、前記冷却空気が流入する凹部である冷却機構と、を有し、
   前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記外部車室に形成されていることを特徴とする蒸気タービン。
2. 前記締結部材は、前記上部外部車室と前記下部外部車室との間に所定の間隔で配置されたネジを有し、
   前記外部車室に形成されている前記凹部は、前記ネジの間に延在し、かつ、前記上部外部車室と前記下部外部車室との接触面に直交する方向において、前記ネジが配置されている範囲と一部が重なることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
3. 前記外部車室に形成されている前記凹部は、前記上部外部車室と前記下部外部車室との両方に延在していることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気タービン。
4. 前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記蒸気供給部に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
5. 上部外部車室、下部外部車室及び前記上部外部車室と前記下部外部車室とを締結する締結部材を備える外部車室と、
   前記外部車室の内部に配置され、静翼が固定された内部車室と、
   前記外部車室の側面及び前記内部車室に連結され、前記内部車室に蒸気を供給する少なくとも１つの蒸気供給部と、
   前記内部車室の内部に、前記内部車室に回転自在に支持され、動翼が固定されているロータと、
   前記外部車室と前記内部車室との間または前記蒸気供給部と前記内部車室との間の空間であり、冷却空気が供給される冷却通路と、
   前記外部車室と前記蒸気供給部の接触面を含む連結部の、前記冷却通路に露出している領域の少なくとも１箇所に形成され、前記冷却空気が流入する凹部である冷却機構と、を有し、
   前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記蒸気供給部に形成されていることを特徴とする蒸気タービン。
6. 前記蒸気供給部の少なくとも１つは、前記上部外部車室と連結され、
   前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記上部外部車室の前記冷却通路の表面に露出していることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
7. 前記蒸気供給部の少なくとも１つは、前記下部外部車室と連結され、
   前記冷却機構は、前記凹部の少なくとも１つが前記下部外部車室の前記冷却通路の表面に露出していることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
8. 前記凹部は、前記冷却通路の全周に繋がって形成されているリング形状を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
9. 前記凹部は、前記冷却通路の周上に放射状に伸びた複数の線部を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
10. 前記凹部は、前記冷却通路の延在方向において複数個所に形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
    

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