JP7343420B2 - 車室の製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、車室の製造方法に関する。
蒸気タービンや、ガスタービンや、遠心圧縮機等の回転機械において、ロータが収容される車室は、鋳造により形成された構造が一般的である。車室は、上半胴体と下半車室とに上下に分割可能とされている。上半胴体及び下半車室は、それぞれ、鋳造により一体形成されている。しかしながら、鋳造で車室を形成する場合、鋳型を用意する必要がある。車室のような大型の金属部材を形成するための大型の鋳型の製作には非常に時間が掛かる。
これに対し、特許文献１には、車室（ケーシング）を複数のブロック材に分割し、別個に製作したブロック材を互いに溶接する構成が開示されている。これにより、個々のブロック材を形成する鋳型の小型化を図ることが可能となる。
特開昭５８－１３３４０５号公報
しかしながら、特許文献１に記載の構成においても、鋳型を用意する必要があることに変わりは無い。このため、金属部材の設計完了後、鋳型を製作し、実際に金属部材が製造されるまでに時間が掛かっている。その結果、車室の設計から製造完了までに長期間となってしまう。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、製造に要する期間を短縮化することが可能な車室の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示に係る車室の製造方法は、軸線を中心として延びる筒状の車室胴体を有する車室を構成する部品となる複数の金属部材を製造する工程と、形成すべき前記車室に合わせて複数の前記金属部材を配置する工程と、複数の前記金属部材同士を溶接して前記車室を形成する工程と、を備え、前記金属部材を製造する工程では、鍛造、鋼板加工、鋳造、及び溶融金属積層法のうち、少なくとも二種類の製法で、複数の前記金属部材を製造し、前記車室は蒸気タービンの車室であり、前記車室胴体は、前記軸線の延びる軸方向から見て断面半円状を成し、鉛直方向の上方の上半胴体と前記鉛直方向の下方の下半胴体とを備え、前記金属部材を製造する工程では、前記上半胴体及び前記下半胴体をそれぞれ前記軸方向に複数に分割してなる胴体ブロック部を、平板状の鋼板から曲げ加工やプレス加工により形成し、前記車室は、前記車室胴体から前記軸線を中心とした径方向の外側に延びる筒状をなし、内部に前記車室胴体の内部と連通する流路部を有した筒状部材を備え、前記金属部材を製造する工程では、前記筒状部材を、溶融金属積層法、鋳造、及び鋼板加工のいずれか一つにより形成し、前記筒状部材は、前記蒸気タービンにおいて、最も圧力の高い蒸気が内部を流れ、前記車室において最も肉厚の入口弁室を有し、前記金属部材を製造する工程では、前記入口弁室を、溶融金属積層法により形成する。
本開示の車室の製造方法によれば、車室の製造に要する期間を短縮化することができる。
本実施形態に係る車室の製造方法を用いて製造される車室を備えた蒸気タービンの概略構成を示す図である。 上記車室の上半部を示す斜視図である。 上記車室の下半部を、鉛直方向の上下を反転して見た斜視図である。 本実施形態に係る車室の製造方法の手順を示すフローチャートである。 上記車室の上半部を構成する複数の金属部品を示す斜視展開図である。 筒状部材と車室胴体との接合構造の一例を示す断面図である。 筒状部材と車室胴体との接合構造の他の一例を示す断面図である。 筒状部材と車室胴体との接合構造のさらに他の一例を示す斜視図である。 筒状部材と車室胴体との接合構造のさらに一例を示す断面図である。
＜第一実施形態＞
以下、添付図面を参照して、本開示による車室の製造方法を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこの実施形態のみに限定されるものではない。
（蒸気タービンの構成）
本実施形態において、車室３は、蒸気タービン１に適用される。図１に示すように、蒸気タービン１は、ロータ２と、車室３と、を備えている。
ロータ２は、回転軸２１と、動翼２２と、を備えている。回転軸２１は、軸線Ｏを中心として、軸方向Ｄａに延びた円柱状に形成されている。回転軸２１の両端部は、第一軸受２３Ａ及び第二軸受２３Ｂによって軸線Ｏ回りに回転自在にそれぞれ支持されている。第一軸受２３Ａ及び第二軸受２３Ｂは、車室３に固定されている。動翼２２は、軸方向Ｄａに間隔をあけて複数段を構成するように配置されている。各動翼２２は、回転軸２１の外周面に対して、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって延びるように固定されている。
なお、以下では、軸線Ｏが延びる方向を軸方向Ｄａとする。軸線Ｏを基準にした径方向を単に径方向Ｄｒとする。径方向Ｄｒの一部であって、図１の紙面上下方向を鉛直方向Ｄｖとする。径方向Ｄｒの一部であって、鉛直方向Ｄｖに直交する方向を蒸気タービン１の幅方向である水平方向Ｄｈ（図２参照）とする。また、軸線Ｏを中心とするロータ２周りの方向を周方向Ｄｃとする。また、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１は、車室３の内部を流れる蒸気の流れ方向の上流側である。また、軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２は、車室３の内部を流れる蒸気の流れ方向の下流側である。
（車室の構成）
車室３は、ロータ２を覆うように配置されている。車室３は、軸線Ｏを含む水平面を基準として、上半車室３Ａと下半車室３Ｂとに分割可能とされている。図１に示すように、径方向Ｄｒにおける上半車室３Ａの内側Ｄｒｉには、軸方向Ｄａから見て半円環状の上半ダイヤフラム３１５Ａが固定されている。径方向Ｄｒにおける下半車室３Ｂの内側Ｄｒｉには、軸方向Ｄａから見て半円環状の下半ダイヤフラム３１５Ｂが固定されている。上半ダイヤフラム３１５Ａ及び下半ダイヤフラム３１５Ｂは、各段の動翼２２に対し、軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１に配置されている。上半ダイヤフラム３１５Ａ及び下半ダイヤフラム３１５Ｂには、動翼２２に対して軸方向Ｄａの第一側Ｄａ１の位置に、周方向Ｄｃに並ぶ複数の静翼３１７が配置されている。本実施形態の車室３は、車室胴体３１と、入口弁室３２と、抽気調圧弁室３３と、抽気口３４と、を備えている。
車室胴体３１は、軸方向Ｄａに延びる筒状に形成されている。車室胴体３１は、径方向Ｄｒの外側からロータ２を覆っている。車室胴体３１には、蒸気流入口３５と、蒸気流出口３６と、蒸気中間流入口３７と、蒸気中間流出口３８とが形成されている。
蒸気流入口３５は、車室胴体３１の軸方向Ｄａの中心よりも第一側Ｄａ１に形成されている。蒸気流入口３５は、車室胴体３１の内外を連通する貫通孔である。蒸気中間流入口３７は、軸方向Ｄａにおいて、蒸気流入口３５と蒸気流出口３６との間に形成されている。蒸気中間流入口３７は、車室胴体３１の内外を連通する貫通孔である。蒸気流入口３５及び蒸気中間流入口３７には、車室胴体３１の外部からの蒸気（流体）が車室胴体３１の内部に導入される。
蒸気流出口３６は、車室胴体３１の軸方向Ｄａの中心よりも第二側Ｄａ２に配置されている。蒸気流出口３６は、車室胴体３１の内外を連通する貫通孔である。蒸気中間流出口３８は、軸方向Ｄａにおいて、蒸気流入口３５と蒸気流出口３６との間に形成されている。蒸気中間流出口３８は、軸方向Ｄａにおいて蒸気中間流入口３７とほぼ同じ位置であって、周方向Ｄｃの反対側の位置に形成されている。蒸気中間流出口３８は、車室胴体３１の内外を連通する貫通孔である。蒸気流出口３６及び蒸気中間流出口３８からは、車室胴体３１の内を流れた蒸気が外部に排出される。
車室胴体３１は、上半胴体３１１と、下半胴体３１２と、を備えている。上半胴体３１１は、軸線Ｏを基準に、鉛直方向Ｄｖの上方に配置されている。図２に示すように、上半胴体３１１は、軸方向Ｄａから見て、下方に向かって開口した断面半円形をなすように、半筒状に形成されている。上半胴体３１１には、周方向Ｄｃの両端に、水平方向Ｄｈに延びる上部フランジ（フランジ）３１３が形成されている。本実施形態において、上半胴体３１１は、軸方向Ｄａに複数の上部胴体ブロック部（胴体ブロック部）３１８と、上部フランジ３１３とが互いに溶接されることで形成されている。
図１に示すように、下半胴体３１２は、軸線Ｏを基準に、鉛直方向Ｄｖの下方に配置されている。図３に示すように、下半胴体３１２は、軸方向Ｄａから見て、上方に向かって開口した断面円形をなすように、半筒状に形成されている。下半胴体３１２には、周方向Ｄｃの両端に、水平方向Ｄｈに延びる下部フランジ（フランジ）３１４が形成されている。本実施形態において、下半胴体３１２は、軸方向Ｄａに複数の下部胴体ブロック部（胴体ブロック部）３１９と下部フランジ３１４とが互いに溶接されることで形成されている。
上半胴体３１１と下半胴体３１２とは、上部フランジ３１３と下部フランジ３１４とが鉛直方向Ｄｖで互いに突き合わされた状態でボルト等の連結手段により互いに連結されることで、車室胴体３１を構成している。
入口弁室３２は、車室胴体３１の蒸気流入口３５と繋がるように配置されている。入口弁室３２は、蒸気流入口３５から車室胴体３１内に流入する蒸気の圧力や流量を調整可能とされている。具体的には、入口弁室３２には、調圧弁や、主塞止弁が配置される。なお、入口弁室３２は、調圧弁と主塞止弁とを一体化したものであってもよい。入口弁室３２は、車室胴体３１に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって突出するように配置される筒状部材である。入口弁室３２は、車室胴体３１から鉛直方向Ｄｖの上方に延びる矩形筒状に形成されている。入口弁室３２は、鉛直方向Ｄｖにおける上半胴体３１１の上部から、鉛直方向Ｄｖの上方に向かって延びている。入口弁室３２の内側には、車室胴体３１の内部に連通する入口流路部（流路部）３２３が形成されている。
抽気調圧弁室３３は、車室胴体３１の軸方向Ｄａの中間部で車室胴体３1の内部に繋がるように配置されている。抽気調圧弁室３３は、外部から抽気され、車室胴体３１の内部に流入される蒸気の圧力を調整する。抽気調圧弁室３３は、車室胴体３１に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって突出するように配置される筒状部材である。抽気調圧弁室３３は、上半胴体３１１の上部から、鉛直方向Ｄｖの上方に向かって延びる矩形筒状に形成されている。抽気調圧弁室３３の内側には、車室胴体３１の内部に連通する抽気調圧流路部（流路部）３３４が形成されている。
また、車室３は、車室胴体３１の内部の静翼３１７に、抽気された蒸気を送り込むインナーノズル３３３を有している。インナーノズル３３３は、抽気調圧流路部３３４に配置されている。インナーノズル３３３は、抽気調圧弁室３３とは別体に設けられている。インナーノズル３３３は、抽気調圧弁室３３に対して軸方向Ｄａの第二側Ｄａ２に位置する静翼３１７の蒸気を供給するように接続されている。
抽気口３４は、車室胴体３１の軸方向Ｄａの中間部で車室胴体３1の内部に繋がるように配置されている。抽気口３４では、車室胴体３１内の蒸気を外部に抽気される。抽気口３４は、車室胴体３１に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって突出するように配置される筒状部材である。抽気調圧弁室３３は、上半胴体３１１の上部から、鉛直方向Ｄｖの下方に向かって延びる筒状に形成されている。本実施形態の抽気口３４は、軸方向Ｄａの位置が抽気調圧弁室３３と重なる位置に形成されている。抽気口３４の内側には、車室胴体３１の内部に連通する抽気流路部（流路部）３４３が形成されている。
上記したような上半胴体３１１と、入口弁室３２と、抽気調圧弁室３３とは、製造段階で、互いに溶接されることで一体化されて、上半車室３Ａを形成している。また、下半胴体３１２と、抽気口３４とは、製造段階で、互いに溶接されることで一体化されて、下半車室３Ｂを形成している。
（車室の製造方法の手順）
図４に示すように、車室３の製造方法Ｓ１は、複数の金属部材Ｍを形成する工程Ｓ２と、複数の金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３と、車室３を形成する工程Ｓ４と、を有している。
（複数の金属部材を形成する工程）
複数の金属部材Ｍを形成する工程Ｓ２では、車室３を構成する部品となる複数の金属部材Ｍが形成される。本実施形態において、図２、図３、及び図５に示すように、複数の金属部材Ｍとは、上半胴体３１１を構成する複数の上部胴体ブロック部３１８及び上部フランジ３１３、下半胴体３１２を構成する複数の下部胴体ブロック部３１９及び下部フランジ３１４、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４である。金属部材Ｍを形成する工程Ｓ２では、これらの金属部材Ｍを、鍛造、鋼板加工、鋳造、溶融金属積層法のうち、少なくとも二種類の製法で製造する。即ち、全ての金属部材Ｍを鋳造等の一種類の製法で製造するものではない、また、金属部材Ｍを形成する工程Ｓ２では、少なくとも一つの金属部材Ｍを、溶融金属積層法により製造する。
本実施形態では、上部胴体ブロック部３１８及び下部胴体ブロック部３１９は、鍛造又は鋼板加工により形成される。鍛造で形成する場合、例えば、鍛造により円環状に形成した素材を上下に二分割することで、断面半円状の上部胴体ブロック部３１８や下部胴体ブロック部３１９が形成される。鋼板加工で形成する場合、例えば、ローラ等を用いた曲げ加工により平板状の鋼板を断面半円形状に曲げたり、プレス加工によって断面半円形状の部材を打ち抜いて、上部胴体ブロック部３１８や下部胴体ブロック部３１９が形成される。
また、上部フランジ３１３及び下部フランジ３１４は、鍛造又は鋼板加工により形成される。鍛造や鋼板加工により形成する場合、上部フランジ３１３及び下部フランジ３１４よりも大きな金属素材を、ガスカット等の切断手段による切断、又は機械切削加工を行うことで、所定形状の上部フランジ３１３や下部フランジ３１４が形成される。また鍛造により形成する別の方法としては、上部フランジ３１３及び下部フランジ３１４よりも小さく直方状のような単純な形状をしたブロック状の金属素材を鍛造によって先に製造する。その後、ブロック状の小さな金属素材を溶接することで、所定形状の上部フランジ３１３や下部フランジ３１４が形成されてもよい。
入口弁室３２は、蒸気タービン１において、最も圧力の高い蒸気が流れる。このため、高圧の蒸気に耐えられるように、入口弁室３２は、溶融金属積層法又は鋳造により、車室３において最も肉厚の部材として形成される。溶融金属積層法で形成する場合、例えば、鋼板や鍛造材を土台として、その上に溶融金属を積層していき、所定形状の入口弁室３２が形成される。また、入口弁室３２の形状によっては、別々に溶融金属積層法で形成した部材を、溶接により一体化して形成してもよい。
抽気調圧弁室３３は、溶融金属積層法又は鋼板加工により形成される。溶融金属積層法で形成する場合、例えば、鋼板や鍛造材を土台として、その上に溶融金属を積層していき、所定形状の抽気調圧弁室３３が形成される。また、鋼板加工により形成するには、鋼板や鍛造により形成した板材を溶接することで、所定形状の抽気調圧弁室３３が形成される。抽気調圧弁室３３の内側には、別途製作したインナーノズル３３３を配置する。インナーノズル３３３は、鋼板加工、鍛造、溶融金属積層法により形成することができる。
抽気口３４は、溶融金属積層法又は鋼板加工により形成される。溶融金属積層法で形成する場合、例えば、鋼板や鍛造材を土台として、その上に溶融金属を積層していき、所定形状の抽気口３４が形成される。また、鋼板加工により形成する場合には、鋼板や鍛造により形成した板材を溶接することで、所定形状の抽気口３４が形成される。
（複数の金属部材を配置する工程）
複数の金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３では、形成すべき車室３に合わせて、複数の金属部材Ｍが配置される。つまり、車室３の上半胴体３１１を構成する複数の上部胴体ブロック部３１８及び上部フランジ３１３と、入口弁室３２と、抽気調圧弁室３３とを、互いに突き合わせて配置する。また、下半胴体３１２を構成する複数の下部胴体ブロック部３１９及び下部フランジ３１４と、抽気口３４とを、互いに突き合わせて配置する。
（車室を形成する工程）
車室３を形成する工程Ｓ４では、複数の金属部材Ｍ同士を溶接して車室３が形成される。つまり、互いに突き合わせた、上部胴体ブロック部３１８と、上部フランジ３１３と、入口弁室３２と、抽気調圧弁室３３とが、溶接により一体に接合される。また、互いに突き合わせた、下半胴体３１２を構成する複数の下部胴体ブロック部３１９と、下部フランジ３１４と、抽気口３４とが、溶接により一体に接合される。
なお、上記の複数の金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３と、車室３を形成する工程Ｓ４とは、互いに隣り合う二つの金属部材Ｍ同士を互いに突き合わせて配置した後、双方の金属部材Ｍ同士を溶接することを、順次繰り返して行うようにしてもよい。
（筒状部材と車室胴体との接合についての説明）
本実施形態において、筒状部材である、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４は、次のようにして接合されている。
図６に示すように、車室胴体３１を構成する上半胴体３１１及び下半胴体３１２は、それぞれ、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４が接合される部分に、連通開口７１を有している。連通開口７１は、径方向Ｄｒに車室胴体３１を貫通しており、車室胴体３１の内部と連通するように外周面で開口している。連通開口７１は、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４の径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉの端部３２ｓ、３３ｓ、及び３４ｓが挿入可能な大きさで形成されている。本実施形態における連通開口７１は、蒸気流入口３５、蒸気流出口３６、蒸気中間流入口３７、及び蒸気中間流出口３８である。入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４の径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉの端部３２ｓ、３３ｓ、及び３４ｓは、連通開口７１内に挿入され、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４と連通開口７１の縁部とが溶接部５０を形成するように溶接されている。
より具体的には、複数の金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３では、複数の上部胴体ブロック部３１８及び上部フランジ３１３が連通開口７１を形成するように配置される。その後、入口弁室３２の端部３２ｓ及び抽気調圧弁室３３の端部３３ｓが連通開口７１内に挿入された状態で配置される。同様に、複数の下部胴体ブロック部３１９及び下部フランジ３１４が連通開口７１を形成するように配置される。その後、抽気口３４の端部３４ｓが連通開口７１内に挿入された状態で配置される。このように各部品が配置された状態で、車室３を形成する工程Ｓ４では、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４と車室胴体３１とが溶接される。
（作用効果）
上述したような車室３の製造方法Ｓ１によれば、車室３を構成するための複数の金属部材Ｍを、鍛造、鋼板加工、鋳造、溶融金属積層法のうち、少なくとも二種類の製法で製造する。このため、車室３の全体を鋳造で製造する必要が無く、鋳型の製作の手間、及びコストを抑えることができる。したがって、車室３の全体を一つの部品としてまとめて鋳造により製造する場合に比べて、金属部材Ｍの製造に要する期間は非常に短くなる。その結果、車室３の製造に要する期間を短縮化することができる。また、車室３の部位に応じて、使用する金属の材質を異ならせることも可能となる。その結果、車室３を製造する際の低コスト化を図ることが可能となる。
また、金属部材Ｍを形成する工程Ｓ２では、少なくとも一つの金属部材Ｍを、溶融金属積層法により製造する。これにより、鋳型を用いることなく、複雑な形状の金属部材Ｍであっても、効率良く製造することができる。
また、上半胴体３１１及び下半胴体３１２を、複数の上部胴体ブロック部３１８や下部胴体ブロック部３１９に分割して製造している。その結果、それぞれの上部胴体ブロック部３１８や下部胴体ブロック部３１９は小型化され、製造や取り扱いを行いやすくなる。また、車室胴体３１の部位に応じて、使用する金属の材質を異ならせることも可能となる。
また、上部フランジ３１３及び下部フランジ３１４を、鋼板加工又は鍛造により形成する。これにより、上半胴体３１１と下半胴体３１２とを連結するための上部フランジ３１３及び下部フランジ３１４を、別の部材として、上部胴体ブロック部３１８や下部胴体ブロック部３１９に比べて高強度な構造や材料で容易に形成することができる。
また、金属部材Ｍを形成する工程Ｓ２では、筒状部材である入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４を、溶融金属積層法、鋳造、及び鋼板加工、のいずれか一つにより形成する。これにより、車室胴体３１に比較すると複雑な形状を有することがある入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４を、溶融金属積層法により効率良く製造することができる。また、入口流路部３２３を流れる蒸気（流体）の温度や圧力が高い入口弁室３２を、溶融金属積層法や鋳造で製造することで、入口弁室３２を高い温度や圧力に耐えられる高強度なものとすることができる。
また、車室３に形成された連通開口７１に、入口弁室３２の端部３２ｓ、抽気調圧弁室３３の端部３３ｓ、及び抽気口３４の端部３４ｓを挿入して溶接することで入口流路部３２３、抽気調圧流路部３３４、及び抽気流路部３４３が、そのまま車室胴体３１の内部に連通することになる。これにより、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４と、車室胴体３１との連結を容易に行うことができる。また、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４の内部や車室胴体３１の内部で溶接を行う必要が無い。そのため、入口流路部３２３、抽気調圧流路部３３４、及び抽気流路部３４３に面した位置に溶接線がでないため、蒸気タービン１における蒸気の流れを阻害しない。その結果、蒸気タービン１の効率低下を抑制することができる。
（実施形態の変形例）
なお、上記実施形態において、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４は、その、径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉの端部を、連通開口７１内に挿入した状態で車室胴体３１に溶接して固定されたが、このような固定方法に限定されるものでない。
例えば、図７に示すように、変形例の車室胴体３１では、連通開口７１Ａが、入口弁室３２の端部３２ｓ、抽気調圧弁室３３の端部３３ｓ、及び抽気口３４の端部３４ｓが挿入不能な大きさで形成されていてもよい。このような車室３は、入口弁室３２の端部３２ｓ、抽気調圧弁室３３の端部３３ｓ、及び抽気口３４の端部３４ｓを車室胴体３１の外周面３１ｆに接触した状態で溶接することで形成される。
具体的には、複数の金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３では、複数の上部胴体ブロック部３１８及び上部フランジ３１３が連通開口７１を形成するように配置される。その後、入口弁室３２の端部３２ｓの端面、及び抽気調圧弁室３３の端部３３ｓの端面が、連通開口７１Ａの縁部を形成する外周面３１ｆに接触した状態で配置される。したがって、連通開口７１Ａである蒸気流入口３５と、入口流路部３２３とが連通した状態となっている。また、連通開口７１Ａである蒸気中間流入口３７と、抽気調圧流路部３３４とが連通した状態となっている。同様に、複数の下部胴体ブロック部３１９及び下部フランジ３１４が連通開口７１Ａを形成するように配置される。その後、抽気口３４の端部３４ｓの端面が連通開口７１Ａの縁部を形成する外周面３１ｆに接触した状態で配置される。したがって、連通開口７１Ａである蒸気中間流出口３８と、抽気流路部３４３とが連通した状態となっている。このように各部品が配置された状態で、車室３を形成する工程Ｓ４では、入口弁室３２の端部３２ｓ、抽気調圧弁室３３の端部３３ｓ、及び抽気口３４の端部３４ｓと車室胴体３１の外周面３１ｆとが溶接される。
これにより、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４が、車室胴体３１の外周面３１ｆに対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏの領域にのみに配置される。つまり、実施形態のような連通開口７１に挿入される構造に比べて、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４の体積が少なくなる。その結果、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４の製造時間が短縮され、金属部材Ｍを効率良く製造することができる。
また、図８及び図９に示すように、他の変形例の車室胴体３１では、上半胴体３１１及び下半胴体３１２の外周面３１ｆから突出した部分に、入口弁室３２の端部３２ｓ、抽気調圧弁室３３の端部３３ｓ、及び抽気口３４の端部３４ｓを車室胴体３１の外周面３１ｆに接触した状態で溶接することで形成されてもよい。
具体的には、他の変形例の車室胴体３１では、上半胴体３１１及び下半胴体３１２の外周面３１ｆに、径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって突出する車室側筒状部材９１が形成されている。車室側筒状部材９１の内側には、車室胴体３１の内部に連通する車室側流路部９２が形成されている。
複数の金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３では、入口弁室３２の端部３２ｓの端面、及び抽気調圧弁室３３の端部３３ｓの端面が、径方向Ｄｒにおける車室側筒状部材９１の外側Ｄｒｏの先端部の端面に接触した状態で配置される。したがって、車室側流路部９２と、入口流路部３２３や抽気調圧流路部３３４と連通した状態となっている。同様に、抽気口３４の端部３４ｓの端面が、径方向Ｄｒにおける車室側筒状部材９１の外側Ｄｒｏの先端部の端面に接触した状態で配置される。したがって、車室側流路部９２と、抽気流路部３４３とが連通した状態となっている。このように各部品が配置された状態で、車室３を形成する工程Ｓ４では、入口弁室３２の端部３２ｓ、抽気調圧弁室３３の端部３３ｓ、及び抽気口３４の端部３４ｓと車室側筒状部材９１の先端部とが溶接される。
これにより、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４が、車室胴体３１の外周面３１ｆに対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに位置する車室側筒状部材９１よりもさらに外側Ｄｒｏの領域にのみに配置される。つまり、実施形態のような連通開口７１に挿入される構造に比べて、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４の体積が非常に少なくなる。その結果、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４の製造時間が大幅に短縮され、金属部材Ｍを効率良く製造することができる。また、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４と、車室側筒状部材９１との接合面を平面状とすることができ、接合面の形成を容易に行うことができる。
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、蒸気タービン１は、抽気調圧弁室３３及び抽気口３４を備える構造とされたが、これらの構成は必須では無く、省略した構成とすることもできる。
また、上記実施形態では、上半胴体３１１を構成する複数の上部胴体ブロック部３１８、下半胴体３１２を構成する複数の下部胴体ブロック部３１９を、鍛造又は鋼板加工で製造するようにしたが、これに限られない。上半胴体３１１や下半胴体３１２は、上部胴体ブロック部３１８や下部胴体ブロック部３１９のように分割した構造ではなく、それぞれを鋳造により一体成形するようにしてもよい。
また、インナーノズル３３３と抽気調圧弁室３３とは別体であることに限定されるものではない。インナーノズル３３３は、溶融金属積層法によって、抽気調圧弁室３３と一体の一つの部品として形成されていてもよい。
また、車室３は、蒸気タービン１に適用されるものに限定されるものではなく、ガスタービンや圧縮機等の他の回転機械に適用されるものであってもよい。
＜付記＞
実施形態に記載の車室３の製造方法Ｓ１は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、軸線Ｏを中心として延びる筒状の車室胴体３１を有する車室３を構成する部品となる複数の金属部材Ｍを製造する工程と、形成すべき前記車室３に合わせて複数の前記金属部材Ｍを配置する工程Ｓ２と、複数の前記金属部材Ｍ同士を溶接して前記車室３を形成する工程Ｓ３と、を備え、前記金属部材Ｍを製造する工程では、鍛造、鋼板加工、鋳造、及び溶融金属積層法のうち、少なくとも二種類の製法で、複数の前記金属部材Ｍを製造する。
車室３の例としては、蒸気タービン１、ガスタービン、圧縮機の車室３が挙げられる。金属部材Ｍの例としては、上半胴体３１１、下半胴体３１２、上部フランジ３１３、下部フランジ３１４、入口弁室３２、抽気調圧弁室３３、及び抽気口３４が挙げられる。
これにより、車室３の全体を鋳造で製造する必要が無く、鋳型の製作の手間、及びコストを抑えることができる。したがって、車室３の全体を一つの部品としてまとめて鋳造により製造する場合に比べて、金属部材Ｍの製造に要する期間は非常に短くなる。その結果、車室３の製造に要する期間を短縮化することができる。
（２）第２の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、（１）の車室３の製造方法Ｓ１であって、前記金属部材Ｍを製造する工程Ｓ２では、少なくとも一つの前記金属部材Ｍを、溶融金属積層法により製造する。
これにより、鋳型を用いることなく、複雑な形状の金属部材Ｍであっても、効率良く製造することができる。
（３）第３の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、（１）又は（２）の車室３の製造方法Ｓ１であって、前記車室胴体３１は、前記軸線Ｏの延びる軸方向Ｄａから見て断面半円状を成し、鉛直方向Ｄｖの上方の上半胴体３１１と前記鉛直方向Ｄｖの下方の下半胴体３１２とを備え、前記金属部材Ｍを製造する工程では、前記上半胴体３１１及び前記下半胴体３１２をそれぞれ前記軸方向Ｄａに複数に分割してなる胴体ブロック部３１８、３１９を、鍛造又は鋼板加工により形成する。
このように、上半胴体３１１及び下半胴体３１２を、複数の胴体ブロック部３１８、３１９に分割して製造している。その結果、それぞれの胴体ブロック部３１８、３１９が小型化され、製造や取り扱いを行いやすくなる。また、車室胴体３１の部位に応じて、胴体ブロック部３１８、３１９に使用する金属の材質を異ならせることも可能となる。
（４）第４の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、（１）から（３）の何れか一つの車室３の製造方法Ｓ１であって、前記上半胴体３１１及び前記下半胴体３１２は、それぞれ前記軸線Ｏ周りの周方向Ｄｃの両端部に、前記軸線Ｏと平行に拡がるフランジ３１３及び３１４を有し、前記金属部材Ｍを製造する工程では、前記フランジ３１３及び３１４を、鍛造又は鋼板加工により形成する。
これにより、フランジ３１３及び３１４を、他の部分とは別に、高強度な構造や材料で容易に形成することができる。
（５）第５の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、（１）から（４）の何れか一つの車室３の製造方法Ｓ１であって、前記車室３は、前記車室胴体３１から前記軸線Ｏを中心とした径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに延びる筒状をなし、内部に前記車室胴体３１の内部と連通する流路部３２３、３３４、及び３４３を有した筒状部材３２、３３、及び３４を備え、前記金属部材Ｍを製造する工程Ｓ２では、前記筒状部材３２、３３、及び３４を、溶融金属積層法、鋳造、及び鋼板加工のいずれか一つにより形成する。
筒状部材３２、３３、及び３４としては、例えば、入口弁室、抽気調圧弁室、及び抽気口が挙げられる。
これにより、車室胴体３１に比較すると複雑な形状を有することがある筒状部材３２、３３、及び３４を、溶融金属積層法により効率良く製造することができる。また、流路部３２３を流れる流体の圧力が高い場合には、金属積層法や鋳造によって筒状部材３２を製造することで、筒状部材３２を高い圧力に耐えられる高強度なものとすることができる。
（６）第６の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、（５）の車室３の製造方法Ｓ１であって、前記車室胴体３１は、内部と連通するように外周面で開口する連通開口７１を有し、複数の前記金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３では、前記筒状部材３２、３３、及び３４の端部３２ｓ、３３ｓ、及び３４ｓを前記連通開口７１内に挿入し、前記車室３を形成する工程Ｓ４では、前記筒状部材３２、３３、及び３４の外周面と前記連通開口７１の縁部とを溶接する。
これにより、車室３に形成された連通開口７１に、筒状部材３２、３３、及び３４の端部３２ｓ、３３ｓ、及び３４ｓを挿入して溶接することで流路部３２３、３３４、及び３４３が、そのまま車室胴体３１の内部に連通することになる。これにより、筒状部材３２、３３、及び３４と、車室胴体３１との連結を容易に行うことができる。
（７）第７の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、（５）の車室３の製造方法Ｓ１であって、前記車室胴体３１は、内部と連通するように外周面３１ｆで開口する連通開口７１Ａを有し、複数の前記金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３では、前記連通開口７１Ａと前記流路部３２３、３３４、及び３４３とが連通した状態で前記筒状部材３２、３３、及び３４の端部３２ｓ、３３ｓ、及び３４ｓを前記車室胴体３１の外周面３１ｆに接触させ、前記車室３を形成する工程Ｓ４では、前記車室胴体３１の外周面３１ｆと前記筒状部材３２、３３、及び３４の端部３２ｓ、３３ｓ、及び３４ｓとを溶接する。
これにより、筒状部材３２、３３、及び３４が、車室胴体３１の外周面３１ｆに対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏの領域にのみに配置される。つまり、筒状部材３２、３３、及び３４の体積が少なくなる。その結果、筒状部材３２、３３、及び３４の製造時間が短縮され、金属部材Ｍを効率良く製造することができる。
（８）第８の態様に係る車室３の製造方法Ｓ１は、（５）の車室３の製造方法Ｓ１であって、前記車室胴体３１は、外周面３１ｆから前記径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに向かって突出し、内部と連通する車室側流路部９２を有した車室側筒状部材９１を備え、複数の前記金属部材Ｍを配置する工程Ｓ３では、前記車室側流路部９２と前記流路部３２３、３３４、及び３４３とが連通した状態で前記筒状部材３２、３３、及び３４の端部を前記径方向にＤｒおける前記車室側筒状部材９１の外側Ｄｒｏの先端部に接触させ、前記金属部材Ｍを製造する工程では、前記車室側筒状部材９１の外側Ｄｒｏの先端部と前記筒状部材３２、３３、及び３４の端部３２ｓ、３３ｓ、及び３４ｓとを溶接する。
これにより、筒状部材３２、３３、及び３４が、車室胴体３１の外周面３１ｆに対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに位置する車室側筒状部材９１よりもさらに外側Ｄｒｏの領域にのみに配置される。つまり、筒状部材３２、３３、及び３４の体積が非常に少なくなる。その結果、筒状部材３２、３３、及び３４の製造時間が大幅に短縮され、金属部材Ｍを効率良く製造することができる。
１…蒸気タービン
２…ロータ
３…車室
３Ａ…上半車室
３Ｂ…下半車室
２１…回転軸
２２…動翼
２３Ａ…第一軸受
２３Ｂ…第二軸受
３１…車室胴体
３１ｆ…外周面
３２…入口弁室（筒状部材）
３２ｓ…端部
３３…抽気調圧弁室（筒状部材）
３３ｓ…端部
３４…抽気口（筒状部材）
３４ｓ…端部
３５…蒸気流入口
３６…蒸気流出口
３７…蒸気中間流入口
３８…蒸気中間流出口
７１、７１Ａ…連通開口
９１…車室側筒状部材
９２…車室側流路部
３１１…上半胴体
３１２…下半胴体
３１３…上部フランジ（フランジ）
３１４…下部フランジ（フランジ）
３１５Ａ…上半ダイヤフラム
３１５Ｂ…下半ダイヤフラム
３１７…静翼
３１８…上部胴体ブロック部（胴体ブロック部）
３１９…下部胴体ブロック部（胴体ブロック部）
３２３…入口流路部（流路部）
３３３…インナーノズル
３３４…抽気調圧流路部（流路部）
３４３…抽気流路部（流路部）
Ｄａ…軸方向
Ｄａ１…第一側
Ｄａ２…第二側
Ｄｃ…周方向
Ｄｈ…水平方向
Ｄｒ…径方向
Ｄｒｉ…内側
Ｄｒｏ…外側
Ｄｖ…鉛直方向
Ｍ…金属部材
Ｏ…軸線
Ｓ１…車室の製造方法
Ｓ２…複数の金属部材を形成する工程
Ｓ３…複数の金属部材を配置する工程
Ｓ４…車室を形成する工程

Claims (6)

  1. 軸線を中心として延びる筒状の車室胴体を有する車室を構成する部品となる複数の金属部材を製造する工程と、
    形成すべき前記車室に合わせて複数の前記金属部材を配置する工程と、
    複数の前記金属部材同士を溶接して前記車室を形成する工程と、を備え、
    前記金属部材を製造する工程では、鍛造、鋼板加工、鋳造、及び溶融金属積層法のうち、少なくとも二種類の製法で、複数の前記金属部材を製造し、
    前記車室は蒸気タービンの車室であり、
    前記車室胴体は、前記軸線の延びる軸方向から見て断面半円状を成し、鉛直方向の上方の上半胴体と前記鉛直方向の下方の下半胴体とを備え、
    前記金属部材を製造する工程では、前記上半胴体及び前記下半胴体をそれぞれ前記軸方向に複数に分割してなる胴体ブロック部を、平板状の鋼板から曲げ加工やプレス加工により形成し、
    前記車室は、前記車室胴体から前記軸線を中心とした径方向の外側に延びる筒状をなし、内部に前記車室胴体の内部と連通する流路部を有した筒状部材を備え、
    前記金属部材を製造する工程では、前記筒状部材を、溶融金属積層法、鋳造、及び鋼板加工のいずれか一つにより形成し、
    前記筒状部材は、前記蒸気タービンにおいて、最も圧力の高い蒸気が内部を流れ、前記車室において最も肉厚の入口弁室を有し、
    前記金属部材を製造する工程では、前記入口弁室を、溶融金属積層法により形成する車室の製造方法。
  2. 前記金属部材を製造する工程では、少なくとも一つの前記金属部材を、溶融金属積層法により製造する請求項１に記載の車室の製造方法。
  3. 前記上半胴体及び前記下半胴体は、それぞれ前記軸線周りの周方向の両端部に、前記軸線と平行に拡がるフランジを有し、
    前記金属部材を製造する工程では、前記フランジを、鍛造又は鋼板加工により形成する請求項１又は２に記載の車室の製造方法。
  4. 前記車室胴体は、内部と連通するように外周面で開口する連通開口を有し、
    複数の前記金属部材を配置する工程では、前記筒状部材の端部を前記連通開口内に挿入し、
    前記車室を形成する工程では、前記筒状部材の外周面と前記連通開口の縁部とを溶接する請求項１～３のいずれか一つに記載の車室の製造方法。
  5. 前記車室胴体は、内部と連通するように外周面で開口する連通開口を有し、
    複数の前記金属部材を配置する工程では、前記連通開口と前記流路部とが連通した状態で前記筒状部材の端部を前記車室胴体の外周面に接触させ、
    前記車室を形成する工程では、前記車室胴体の外周面と前記筒状部材の端部とを溶接する請求項１～３のいずれか一つに記載の車室の製造方法。
  6. 前記車室胴体は、外周面から前記径方向の外側に向かって突出し、内部と連通する車室側流路部を有した車室側筒状部材を備え、
    複数の前記金属部材を配置する工程では、前記車室側流路部と前記流路部とが連通した状態で前記筒状部材の端部を前記径方向における前記車室側筒状部材の外側の先端部に接触させ、
    前記金属部材を製造する工程では、前記車室側筒状部材の外側の先端部と前記筒状部材の端部とを溶接する請求項１～３のいずれか一つに記載の車室の製造方法。
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