JP7382907B2 - 冷熱発電用のタービン - Google Patents

Description

本開示は、液化ガスを加熱するための熱媒体が循環するように構成された熱媒体循環ラインに設けられる冷熱発電用のタービンに関する。

液化ガス（例えば、液化天然ガス）は、輸送や貯蔵を目的として液化され、都市ガスや火力発電所などの供給先に供給するに際して、海水などの熱媒体で昇温して気化させることが行われる。液化ガスを気化させる際に、冷熱エネルギを海水に捨てるのではなく電力として回収する冷熱発電が行われることがある（例えば、特許文献１）。

液化天然ガスの冷熱発電サイクルとしては、二次媒体ランキンサイクル方式などが知られている（例えば、特許文献１）。二次媒体ランキンサイクル方式は、クローズドループ内を循環する二次媒体を、蒸発器にて海水を熱源として加熱して蒸発させ、この蒸気を冷熱発電用のタービンに導入して動力を得た後に、液化天然ガスにて冷却、凝縮させる方式である。

実開昭６１－５９８０３号公報

冷熱発電用のタービンは、二次媒体を加熱する熱源である海水の温度や液化ガスの流量（液化ガスと二次媒体との間で熱交換を行う熱交換器への液化ガスの導入量）に応じて部分負荷運用になることがある。例えば、暑い（緯度が低い）海域や夏場などの場合には海水温度が２５℃程度になるのに対して、緯度の高い海域や冬場などの場合には、緯度が低い海域や夏場などに比べて、海水の温度が低下する。熱源である海水の温度が低いと、タービンに供給される二次媒体の温度も低くなる。タービンに供給される二次媒体の温度低下に伴い、タービンの飽和圧を低下させる必要がある。このため、熱源である海水の温度が低い場合には、タービンへの二次媒体の供給量が小量に制限され、タービンの出力が低下する虞がある。なお、クローズドループ内二次媒体の循環量を増加させたとしても、タービンの入口温度に応じてタービンへの二次媒体の供給量が制限されるので、タービンを迂回するバイパスラインに二次媒体を大量に流すことになるため、冷熱発電サイクルの出力が低下する虞がある。

上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、タービンの部分負荷運転時の出力を向上させることができる冷熱発電用のタービンを提供することにある。

本開示にかかる冷熱発電用のタービンは、
液化ガスを加熱するための熱媒体が循環するように構成された熱媒体循環ラインに設けられる冷熱発電用のタービンであって、
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトを収容するケーシングと、
前記ロータシャフトの周りに設けられた複数の動翼であって、第１の動翼と、前記第１の動翼よりも下流側に設けられる第２の動翼と、を含む複数の動翼と、
前記ケーシングの内側に支持された複数の静翼であって、前記第１の動翼よりも上流側に設けられる第１の静翼と、前記第１の動翼よりも下流側、且つ前記第２の動翼よりも上流側に設けられる第２の静翼と、を含む複数の静翼と、
前記第１の静翼に前記熱媒体を導入するための熱媒体導入ラインと、
前記熱媒体導入ラインから分岐して前記第１の静翼および前記第１の動翼を迂回して前記第２の静翼に前記熱媒体を導入するための途中合流ラインと、
を備える。

本開示の少なくとも一実施形態によれば、タービンの部分負荷運転時の出力を向上させることができる冷熱発電用のタービンが提供される。

本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンを備える冷熱発電システムの構成を概略的に示す概略構成図である。 本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図であって、開閉弁が閉じた状態を示す概略断面図である。 図２に示される冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図であって、開閉弁が開いた状態を示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図であって、開閉弁が閉じた状態を示す概略断面図である。 図４に示される冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図であって、開閉弁が開いた状態を示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。 本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンを説明するための説明図である。

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

（冷熱発電システム）
図１は、本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンを備える冷熱発電システムの構成を概略的に示す概略構成図である。
冷熱発電システム１は、図１に示されるように、冷熱発電用のタービン２（以下、タービン２とする）と、液化ガス供給ライン３と、熱媒体循環ライン４と、加熱水供給ライン５と、発電機１１と、第１の熱交換器１２と、第２の熱交換器１３と、を備える。液化ガス供給ライン３、熱媒体循環ライン４および加熱水供給ライン５の夫々は、例えば管路などの流体が流通する流路を含むものである。

液化ガス供給ライン３は、液化ガス貯留装置３１から液化ガスを送るように構成されている。液化ガス貯留装置（例えば、液化ガスタンク）３１は、液状の液化ガスを貯留するように構成されている。

熱媒体循環ライン４は、水よりも凝固点が低い熱媒体を循環させるように構成されている。以下、液化ガスの具体例として液化天然ガス（ＬＮＧ）を、熱媒体循環ライン４を流れる熱媒体の具体例としてプロパンを例に挙げて説明するが、本開示は、液化天然ガス以外の液化ガス（液体水素など）にも適用可能であり、また、プロパン以外の熱媒体を、熱媒体循環ライン４を流れる熱媒体とした場合にも適用可能である。

図示される実施形態では、冷熱発電システム１は、液化ガス供給ライン３に設けられた液化ガス用ポンプ３２と、熱媒体循環ライン４に設けられた熱媒体用の循環ポンプ４１と、をさらに備える。液化ガス供給ライン３は、その一端側３３が液化ガス貯留装置３１に接続され、その他端側３４が冷熱発電システム１の外部に設けられる液化ガス用の機器３５に接続される。液化ガス用の機器３５としては、例えば、陸上に設けられたガスホルダやこれに接続されるガス配管などが挙げられる。

液化ガス用ポンプ３２を駆動させることにより、液化ガス貯留装置３１に貯留される液化ガスが液化ガス供給ライン３に送られて、液化ガス供給ライン３を上流側から下流側に向かって流れた後に、液化ガス用の機器３５に送られる。

熱媒体用の循環ポンプ４１を駆動させることにより、熱媒体循環ライン４を熱媒体が循環する。タービン２は、液化ガスを加熱するための熱媒体が循環するように構成された熱媒体循環ライン４に設けられる。タービン２は、ロータシャフト２１を備え、熱媒体循環ライン４を流れる熱媒体により駆動する（ロータシャフト２１を回転させる）ように構成されている。発電機１１は、ロータシャフト２１に接続され、タービン２の駆動力（ロータシャフト２１の回転力）を駆動源として発電するように構成されている。

加熱水供給ライン５は、冷熱発電システム１の外部から導入された加熱水を送るように構成されている。「加熱水」は、熱交換器において熱媒として熱交換対象を加熱させる水であればよく、常温の水であってもよい。冷熱発電システム１が船体１０又は水上に浮かぶ浮体に搭載される場合には、加熱水は、船舶又は浮体において入手が容易な水（例えば、海水などの船外水や、船舶のエンジンを冷却した冷却水など）が好ましい。或る実施形態では、冷熱発電システム１や冷熱発電用のタービン２は、図１に示されるような船体１０又は浮体１０Ａに搭載される。他の或る実施形態では、冷熱発電システム１や冷熱発電用のタービン２は、陸上に設置される。

図示される実施形態では、冷熱発電システム１は、水よりも凝固点が低い中間熱媒体を循環させるように構成された中間熱媒体循環ライン６と、中間熱媒体循環ライン６に設けられる中間熱媒体用の循環ポンプ６１と、加熱水供給ライン５に設けられる加熱水用ポンプ５１と、第３の熱交換器１４と、をさらに備える。

図示される実施形態では、冷熱発電システム１は、中間熱媒体用の循環ポンプ６１を駆動させることにより、中間熱媒体循環ライン６を中間熱媒体が循環する。加熱水供給ライン５は、その一端側５２が冷熱発電システム１の外部に設けられる加熱水の供給元１５に接続され、その他端側５３が冷熱発電システム１の外部に設けられる加熱水の排出先１６に接続される。加熱水用ポンプ５１を駆動させることにより、加熱水の供給元１５から加熱水が加熱水供給ライン５に送られて、加熱水供給ライン５を上流側から下流側に向かって流れた後に、加熱水の排出先１６に送られる。

冷熱発電システム１が船体１０又は水上に浮かぶ浮体１０Ａに搭載される場合には、加熱水の供給元１５としては、例えば、船体１０に設けられた船外の水を導入するための取水口１５Ａが挙げられる。また、冷熱発電システム１が船体１０又は浮体１０Ａに搭載される場合には、加熱水の排出先１６としては、例えば、船体１０に設けられた船外に水を排出するための排出口１６Ａが挙げられる。

中間熱媒体は、熱媒体循環ライン４を流れる熱媒体と同種の熱媒体であってもよいし、異種の熱媒体であってもよい。図示される実施形態では、中間熱媒体は、プロパンからなり、加熱水は、船外から取得した海水からなる。

第１の熱交換器１２は、液化ガス供給ライン３を流れる液化ガスと、熱媒体循環ライン４を流れる熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成されている。
図１に示される実施形態では、第１の熱交換器１２は、液化ガス供給ライン３に設けられた液化ガスが流れる液化ガス流路１２１と、熱媒体循環ライン４に設けられた熱媒体が流れる熱媒体流路１２２と、を含む。熱媒体流路１２２内の熱媒体と、液化ガス流路１２１内の液化ガスと、の間で熱交換が行われる。

第２の熱交換器１３は、熱媒体循環ライン４を流れる熱媒体と、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成されている。
図１に示される実施形態では、第２の熱交換器１３は、熱媒体循環ライン４に設けられた熱媒体が流れる熱媒体流路１３１と、中間熱媒体循環ライン６に設けられた中間熱媒体が流れる中間熱媒体流路１３２と、を含む。中間熱媒体流路１３２内の中間熱媒体と、熱媒体流路１３１内の熱媒体と、の間で熱交換が行われる。

なお、他の幾つかの実施形態では、第２の熱交換器１３は、熱媒体循環ライン４を流れる熱媒体と、加熱水供給ライン５を流れる加熱水と、の間で熱交換を行うように構成されていてもよい。第２の熱交換器１３は、その内部に、加熱水供給ライン５に設けられた加熱水が流れる加熱水流路であって、熱媒体流路１３２との間で熱交換を行うための加熱水流路を含んでいてもよい。この場合には、冷熱発電システム１は、中間熱媒体循環ライン６および第３の熱交換器１４を備える必要がないため、その構造を大型化や複雑化を抑制できる。

第３の熱交換器１４は、中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体と、加熱水供給ライン５を流れる加熱水と、の間で熱交換を行うように構成されている。
図１に示される実施形態では、第３の熱交換器１４は、中間熱媒体循環ライン６に設けられた中間熱媒体が流れる中間熱媒体流路１４１と、加熱水供給ライン５に設けられた加熱水が流れる加熱水流路１４２と、を含む。中間熱媒体流路１４１内の中間熱媒体と、加熱水流路１４２内の加熱水と、の間で熱交換が行われる。

第１の熱交換器１２（具体的には液化ガス流路１２１）は、液化ガス供給ライン３の液化ガス用ポンプ３２よりも下流側、且つ液化ガス用の機器３５よりも上流側に設けられる。液化ガス用ポンプ３２は、液化ガス供給ライン３の液化ガス貯留装置３１よりも下流側に設けられる。また、第１の熱交換器１２（具体的には熱媒体流路１２２）は、熱媒体循環ライン４のタービン２よりも下流側、且つ熱媒体用の循環ポンプ４１よりも上流側に設けられる。

第２の熱交換器１３（具体的には熱媒体流路１３１）は、熱媒体循環ライン４の熱媒体用の循環ポンプ４１よりも下流側、且つタービン２よりも上流側に設けられる。また、第２の熱交換器１３（具体的には中間熱媒体流路１３２）は、中間熱媒体循環ライン６の第３の熱交換器１４（具体的には中間熱媒体流路１４１）よりも下流側、且つ中間熱媒体用の循環ポンプ６１よりも上流側に設けられる。

第３の熱交換器１４（具体的には加熱水流路１４２）は、加熱水供給ライン５の加熱水用ポンプ５１よりも下流側、且つ加熱水の排出先１６よりも上流側に設けられる。加熱水用ポンプ５１は、加熱水供給ライン５の加熱水の供給元１５よりも下流側に設けられる。

第１の熱交換器１２の液化ガス流路１２１には、液化ガス用ポンプ３２により昇圧された液状の液化ガスが送られる。第１の熱交換器１２における熱交換により、液化ガス流路１２１を流れる液化ガスが加熱され、熱媒体流路１２２を流れる熱媒体が冷却される。つまり、液化ガス流路１２１を流れる液化ガスの冷熱エネルギが熱媒体流路１２２を流れる熱媒体に回収される。第１の熱交換器１２における熱交換により、熱媒体流路１２２を流れる熱媒体は、水（加熱水）の凝固点よりも低い温度になる。

第３の熱交換器１４の中間熱媒体流路１４１には、中間熱媒体用の循環ポンプ６１により昇圧された中間熱媒体が送られる。また、加熱水流路１４２には、加熱水用ポンプ５１により昇圧された加熱水が送られる。第３の熱交換器１４における熱交換により、中間熱媒体流路１４１を流れる中間熱媒体が加熱される。

第２の熱交換器１３の熱媒体流路１３１には、第１の熱交換器１２により冷却された後に、熱媒体用の循環ポンプ４１により昇圧された熱媒体が送られる。また、中間熱媒体流路１３２には、第３の熱交換器１４により加熱された中間熱媒体が送られる。第２の熱交換器１３における熱交換により、熱媒体流路１３１を流れる熱媒体が加熱され、中間熱媒体流路１３２が冷却される。

図１に示される実施形態では、冷熱発電システム１は、熱媒体循環ライン４における第２の熱交換器１３よりも下流側から分岐して、タービン２を迂回して第１の熱交換器１２の熱媒体流路１２２よりも上流側に接続されるバイパスライン１７をさらに備える。上述した熱媒体循環ライン４におけるバイパスライン１７が分岐する分岐部１７１からバイパスライン１７が合流する合流部１７２までの間の流路（タービン２を通過する流路）を主流路４２とする。

図１に示される実施形態では、冷熱発電システム１は、主流路４２のタービン２より上流側に設けられる開閉弁４３と、バイパスライン１７に設けられる開閉弁１７３と、をさらに備える。例えば、冷熱発電システム１の始動時には、開閉弁４３を閉じ、開閉弁１７３を開いて熱媒体にタービン２を迂回させる。所定期間が経過した後に、開閉弁４３を開いて、開閉弁１７３を閉じて熱媒体にタービン２を通過させる。

（冷熱発電用のタービン）
以下、タービン２における熱媒体の流れ方向における上流側を単に上流側と表すことがあり、タービン２における熱媒体の流れ方向における下流側を単に下流側と表すことがある。

幾つかの実施形態にかかる冷熱発電用のタービン２は、図１に示されるように、ロータシャフト２１と、ロータシャフト２１を収容するケーシング７と、ロータシャフト２１の周りに設けられた複数の動翼２２と、ケーシング７の内側に支持された複数の静翼２３と、を備える。複数の動翼２２は、第１の動翼２２Ａと、第１の動翼２２Ａよりも下流側に設けられる第２の動翼２２Ｂと、を含む。複数の静翼２３は、第１の動翼２２Ａよりも上流側に設けられる第１の静翼２３Ａと、第１の動翼２２Ａよりも下流側、且つ第２の動翼２２Ｂよりも上流側に設けられる第２の静翼２３Ｂと、を含む。主流路４２を流れてケーシング７の内部に導入された熱媒体は、第１の静翼２３Ａ、第１の動翼２２Ａ、第２の静翼２３Ｂおよび第２の動翼２２Ｂをこの順に通過した後に、ケーシング７の外部に排出される。

タービン２は、図１に示されるように、第１の静翼２３Ａに熱媒体を導入するための熱媒体導入ライン８１と、熱媒体導入ライン８１から分岐して第１の静翼２３Ａおよび第１の動翼２２Ａを迂回して第２の静翼２３Ｂに熱媒体を導入するための途中合流ライン８２と、をさらに備える。図１に示される実施形態では、熱媒体導入ライン８１は、上述した主流路４２の一部を含み、途中合流ライン８２は、主流路４２から分岐部４４において分岐して第１の動翼２２Ａと第２の静翼２３Ｂとの間において主流路４２に合流する副流路４５を含む。なお、タービン２は、図１に示されるように、副流路４５に設けられる開閉弁４６をさらに備えていてもよい。

タービン２は、熱媒体循環ライン４を加熱する熱源である加熱水の温度や液化ガスの流量（第１の熱交換器１２への液化ガスの導入量）に応じて部分負荷運用になることがある。例えば、暑い（緯度が低い）海域や夏場などの場合には海水温度（加熱水の温度）が２５℃程度になるので、第２の熱交換器１３における熱交換により十分に加熱された熱媒体がタービン２に送られる。これに対して、緯度の高い海域や冬場などの場合には、緯度が低い海域や夏場などに比べて、海水の温度が低下する。熱源である海水（加熱水）の温度が低いと、第３の熱交換器１４における中間熱媒体の加熱や、第２の熱交換器１３における熱媒体の加熱が不十分となり、タービン２に供給される熱媒体の温度が低くなることがある。また、第１の熱交換器１２への液化ガスの導入量が大きいと、第１の熱交換器１２における熱媒体の冷却が過剰になり、タービン２に供給される熱媒体の温度が低くなることがある。タービン２に供給される熱媒体の温度低下に伴い、タービン２の飽和圧を低下させる必要がある。このため、熱源である海水の温度が低い場合には、タービン２への熱媒体の供給量が小量に制限され、タービン２の出力が低下する虞がある。

上記の構成によれば、冷熱発電用のタービン２は、第１の静翼２３Ａに熱媒体を導入するための熱媒体導入ライン８１と、熱媒体導入ライン８１から分岐して第１の静翼２３Ａおよび第１の動翼２２Ａを迂回して第２の静翼２３Ｂに熱媒体を導入するための途中合流ライン８２と、を備える。例えば、熱源である海水の温度が低い場合には、熱媒体導入ライン８１を通じて第１の静翼２３Ａに導入される熱媒体の量が制限され、タービン２が部分負荷運転となることがある。第２の静翼２３Ｂには、第１の動翼２２Ａに対して仕事をして温度低下した熱媒体が導入されるので、第２の静翼２３Ｂは第１の静翼２３Ａと比べて、導入可能な熱媒体の温度が低い。このため、第１の静翼２３Ａおよび第１の動翼２２Ａを迂回する途中合流ライン８２を通じて熱媒体を第２の静翼２３Ｂに導入することで、第２の静翼２３Ｂの下流側に位置する第２の動翼２２Ｂへの熱媒体の導入量を増加させることができる。第２の動翼２２Ｂに導入される熱媒体の量を増加させることで、冷熱発電用のタービン２の出力を向上させることができる。

また、上記の構成によれば、途中合流ライン８２により、部分負荷運転時にタービン２に供給可能な熱媒体の量を増やすことができる。これにより、タービン２を迂回するバイパスライン１７を流れる熱媒体の量を減らすことができるため、冷熱発電システム１の出力を向上させることができる。

（二重車室構造）
図２および図４の夫々は、本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図であって、開閉弁が閉じた状態を示す概略断面図である。図３は、図２に示される冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図であって、開閉弁が開いた状態を示す概略断面図である。図５は、図４に示される冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図であって、開閉弁が開いた状態を示す概略断面図である。

幾つかの実施形態にかかる冷熱発電用のタービン２は、図２～図５に示されるように、上述したロータシャフト２１と、上述したケーシング７と、第１の動翼２２Ａおよび第２の動翼２２Ｂを含む上述した複数の動翼２２と、第１の静翼２３Ａおよび第２の静翼２３Ｂを含む上述した複数の静翼２３と、上述した熱媒体導入ライン８１と、上述した途中合流ライン８２と、を備える。
図２～図５に示されるように、上述した熱媒体導入ライン８１は、ケーシング７の内部において複数の動翼２２（２２Ａ、２２Ｂ）および複数の静翼２３（２３Ａ、２３Ｂ）の外周側に形成された、第１の静翼２３Ａに熱媒体を導入するための吸気室８１Ａを含み、上述した途中合流ライン８２は、ケーシング７の内部において吸気室８１Ａの内周側に形成された、第１の動翼２２Ａと第２の動翼２２Ｂとの間の翼間空間８３と吸気室８１Ａとを隔てるケーシング７の隔壁部７１、を貫通する貫通孔８２Ａを含む。冷熱発電用のタービン２（２Ａ、２Ｂ）は、貫通孔８２Ａを閉塞可能な弁体４７１を有する開閉弁４７Ａをさらに備える。なお、隔壁部７１の周方向に互いに開けて複数の貫通孔８２Ａが形成されていてもよく、タービン２は、複数の貫通孔８２Ａのうちの一つ又は複数の貫通孔８２Ａを閉塞可能な少なくとも一つの開閉弁４７Ａを備えていてもよい。

第１の動翼２２Ａは、第２の動翼２２Ｂよりもタービン２の軸方向、すなわちタービン２の軸線ＣＡの延在する方向、における一方側に配置されている。以下、タービン２の軸方向における上記一方側を前方側と定義し、上記一方側とは反対側を後方側と定義する。また、タービン２の径方向を単に径方向と称し、タービン２の周方向を単に周方向と称することがある。

第１の動翼２２Ａは、第２の動翼２２Ｂよりも前方側に位置している。第１の静翼２３Ａは、第１の動翼２２Ａよりも前方側に配置され、第２の静翼２３Ｂは、第２の動翼２２Ｂよりも前方側、且つ第１の動翼２２Ａよりも後方側に配置されている。

ロータシャフト２１は、タービン２の軸線ＣＡに沿って延在するシャフト部２１１と、シャフト部２１１の外面２１２から径方向における外側に円板状に突出する複数のディスク部２１３と、を含む。複数のディスク部２１３は、第１の動翼２２Ａが外周に取り付けられた前方側ディスク部２１３Ａと、前方側ディスク部２１３Ａよりも後方側に位置する後方側ディスク部２１３Ｂであって、第２の動翼２２Ｂが外周に取り付けられた後方側ディスク部２１３Ｂと、を含む。

ケーシング７は、上述した隔壁部７１と、第１の静翼２３Ａの外周部（外輪）を支持する第１の静翼支持部７２と、第２の静翼２３Ｂの外周部（外輪）を支持する第２の静翼支持部７３と、隔壁部７１を収納する外壁部７４１を含む外側ケーシング７４と、を含む。

図示される実施形態では、隔壁部７１は、軸方向における貫通孔８２Ａよりも前方側において第１の静翼支持部７２を支持し、軸方向における貫通孔８２Ａよりも後方側において第２の静翼支持部７３を支持している。外側ケーシング７４は、上述した外壁部７４１と、軸方向における貫通孔８２Ａよりも後方側において径方向に沿って延在して、隔壁部７１と外壁部７４１とを接続する後方側壁部７４２と、外壁部７４１の隔壁部７１よりも前方側に位置する前方端から径方向に沿って径方向における内側に延在する前方側壁部７４３と、前方側壁部７４３の内側端から径方向における内側に向かうに連れて後方側に傾斜する前方側傾斜壁部７４４と、前方側傾斜壁部７４４の内側端から後方側に延在する内壁部７４５と、を含む。内壁部７４５は、第１の静翼２３Ａの内周部（内輪）を支持している。

上述した吸気室８１Ａは、隔壁部７１と外壁部７４１との間に形成されている。ケーシング７内に導入された熱媒体は、前方側壁部７４３の内面に沿って径方向における内側に向かって流れた後に、前方側傾斜壁部７４４や内壁部７４５の内面に沿って軸方向における後方側に流れて、第１の静翼２３Ａに導入される。

図２、図４では、開閉弁４７Ａは、閉状態となっており、弁体４７１が隔壁部７１の吸気室側面７１１に当接することで、貫通孔８２Ａが弁体４７１により閉塞されている。

図２、図３に示される実施形態では、開閉弁４７Ａは、弁体４７１と、隔壁部７１と弁体４７１との間に設けられた回動部４７２であって、弁体４７１を隔壁部７１の吸気室側面７１１に対して開方向および閉方向に回動させるための回動部４７２と、弁体４７１を回動させるように構成された回動機構部４７３と、回動機構部４７３に対して弁体４７１の開閉指示を行うように構成された開閉制御部４７４と、を備える。図示例では、回動機構部４７３は、シリンダロッドが弁体に４７１に取り付けられたシリンダを含む。開閉制御部４７４の開指示又は閉指示に応じて、回動機構部４７３が回動部４７２を回転中心として弁体４７１を開方向又は閉方向に回転させるようになっている。

図４、図５に示される実施形態では、開閉弁４７Ａは、スライド弁４７Ｂからなる。スライド弁４７Ｂは、上述した弁体４７１と、弁体４７１を隔壁部７１の吸気室側面７１１に対して開方向（図示例では後方側）および閉方向（図示例では前方側）にスライドさせるためのスライド機構部４７５と、スライド機構部４７５に対して弁体４７１の開閉指示を行うように構成された開閉制御部４７４と、を備える。図示例では、スライド機構部４７５は、シリンダロッドが弁体に４７１に取り付けられたシリンダを含む。開閉制御部４７６の開指示又は閉指示に応じて、スライド機構部４７５が弁体４７１を上記開方向又は上記閉方向にスライドさせるようになっている。

図３、図５では、開閉弁４７Ａは、開状態となっており、貫通孔８２Ａを通じて吸気室８１Ａから翼間空間８３に熱媒体が流入可能になっている。

上記の構成によれば、熱媒体導入ライン８１は、上記吸気室８１Ａを含み、途中合流ライン８２は、吸気室８１Ａの内周側に形成された翼間空間８３と吸気室８１Ａとを隔てるケーシング７の隔壁部７１を貫通する貫通孔８２Ａを含む。冷熱発電用のタービン２は、貫通孔８２Ａを閉塞可能な弁体４７１を有する開閉弁４７Ａを備える。この場合には、上記貫通孔８２Ａを途中合流ライン８２とすることで、吸気室８１Ａから翼間空間８３に熱媒体が導入されるので、途中合流ライン８２の構造を簡単なものにできる。また、上記貫通孔８２Ａは弁体４７１により閉塞できるため、開閉弁４７Ａの開閉機構を簡単なものにできる。これにより、冷熱発電用のタービン２の高額化を抑制できる。また、上記貫通孔８２Ａは、翼間空間８３を点検する際の点検孔として利用可能であるため、翼間空間８３の点検作業を簡単に行うことができる。

幾つかの実施形態では、図４、図５に示されるように、上述した開閉弁４７Ａは、上述したスライド弁４７Ｂからなる。この場合には、開閉弁４７Ａは、スライド弁４７Ｂからなるので、その開閉機構を簡単なものにできる。また、隔壁部７１の周方向に間隔を空けて複数の貫通孔８２Ａが形成されている場合に、二つ以上の複数の貫通孔８２Ａをスライド弁４７Ｂの弁体４７１により閉塞することで、開閉弁４７Ａの個数を低減できる。これにより、冷熱発電用のタービン２の高価格化を抑制できる。

（両軸駆動構造）
図６および図７の夫々は、本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンの軸線に沿った断面を概略的に示す概略断面図である。
幾つかの実施形態にかかる冷熱発電用のタービン２は、図６、図７に示されるように、上述したロータシャフト２１と、上述したケーシング７と、第１の動翼２２Ａおよび第２の動翼２２Ｂを含む上述した複数の動翼２２と、第１の静翼２３Ａおよび第２の静翼２３Ｂを含む上述した複数の静翼２３と、上述した熱媒体導入ライン８１と、上述した途中合流ライン８２と、を備える。
図６、図７に示されるように、第１の静翼２３Ａおよび第１の動翼２２Ａの夫々は、ロータシャフト２１の軸方向における一方側（図中左側）に設けられ、第２の静翼２３Ｂおよび第２の動翼２２Ｂの夫々は、ロータシャフト２１の軸方向における他方側（図中右側）に設けられている。

以下、ロータシャフト２１の軸方向、すなわちタービン２の軸線ＣＡの延在する方向、における第２の動翼２２Ｂに対して第１の動翼２２Ａが位置する側を前方側と定義し、上記前方側とは反対側を後方側と定義する。また、タービン２の径方向を単に径方向と称し、タービン２の周方向を単に周方向と称することがある。

図示される実施形態では、図６、図７に示されるように、第１の静翼２３Ａは、第１の動翼２２Ａよりも後方側に配置され、第２の静翼２３Ｂは、第２の動翼２２Ｂよりも前方側に位置している。

図示される実施形態では、図６、図７に示されるように、ロータシャフト２１は、タービン２の軸線ＣＡに沿って延在するシャフト部２１１と、シャフト部２１１の外面２１２から径方向における外側に円板状に突出する複数のディスク部２１３と、を含む。複数のディスク部２１３は、軸方向における一方側（前方側）に設けられる前方側ディスク部２１３Ｃであって、第１の動翼２２Ａが外周に取り付けられた前方側ディスク部２１３Ｃと、軸方向における他方側（後方側）に設けられる後方側ディスク部２１３Ｄであって、第２の動翼２２Ｂが外周に取り付けられた後方側ディスク部２１３Ｄと、を含む。

図示される実施形態では、図６、図７に示されるように、ケーシング７は、タービン２の軸方向において第１の動翼２２Ａと第２の動翼２２Ｂとの間に配置されるとともに、ロータシャフト２１を収容するシャフト収容部９１と、シャフト収容部９１の外周を覆う外側ケーシング９２であって、シャフト収容部９１との間に熱媒体を静翼２３に導入するための熱媒体導入路９３を形成する外側ケーシング９２と、シャフト収容部９１と外側ケーシング９２との間に配置される隔壁９４であって、熱媒体導入路９３を軸方向における一方側（前方側）に設けられる前方側熱媒体導入路９３Ａと、軸方向における他方側（後方側）に設けられる後方側熱媒体導入路９３Ｂと、に区分する隔壁９４と、を含む。前方側熱媒体導入路９３Ａは、径方向における外側から流入した熱媒体を第１の動翼２２Ａに軸方向における後方側から導入するための流路である。後方側熱媒体導入路９３Ｂは、径方向における外側から流入した熱媒体を第２の動翼２２Ｂに軸方向における前方側から導入するための流路である。

図６、図７に示される実施形態では、シャフト収容部９１は、第１の静翼２３Ａの内周部（内輪）および第２の静翼２３Ｂの内周部（内輪）を支持している。シャフト収容部９１の前方端９１１とロータシャフト２１との間にシール部材１０１が配置され、これらの間をシールしている。シャフト収容部９１の後方端９１２とロータシャフト２１との間にシール部材１０２が配置され、これらの間をシールしている。図６、図７では、前方端９１１および後方端９１２の夫々は、径方向における内側に向かって突出する突出部であって、ロータシャフト２１との間にシール部材１０１、１０２が配置された突出部を含む。

図６、図７に示される実施形態では、外側ケーシング９２は、第１の静翼２３Ａの外周部（外輪）および第２の静翼２３Ｂの外周部（外輪）を支持している。また、外側ケーシング９２は、第１の動翼２２Ａおよび第２の動翼２２Ｂを収容している。

図示される実施形態では、図６、図７に示されるように、ケーシング７は、前方側熱媒体導入路９３Ａに径方向における外側から熱媒体を導入するための第１の導入口９５１を有する第１の熱媒体導入部９５と、後方側熱媒体導入路９３Ｂに径方向における外側から熱媒体を導入するための第２の導入口９６１を有する第２の熱媒体導入部９６と、第１の動翼２２Ａを通過した熱媒体を第２の導入口９６１に導くための連絡流路９７０を形成する連絡流路形成部９７と、第２の動翼２２Ｂを通過した熱媒体を軸方向における後方側に排出するための排出流路９８０を形成する排出流路形成部９８と、をさらに含む。

主流路４２を流れてケーシング７の内部に導入された熱媒体は、第１の静翼２３Ａ、第１の動翼２２Ａ、第２の静翼２３Ｂおよび第２の動翼２２Ｂをこの順に通過した後に、ケーシング７の外部に排出される。具体的には、第１の導入口９５１を通じてケーシング７の内部に導入された熱媒体は、前方側熱媒体導入路９３Ａを軸方向に沿って前方側に向かって流れて第１の静翼２３Ａおよび第１の動翼２２Ａを通過する。第１の動翼２２Ａを通過した熱媒体は、連絡流路９７０および第２の導入口９６１を流れて後方側熱媒体導入路９３Ｂに導かれる。後方側熱媒体導入路９３Ｂに導かれた熱媒体は、後方側熱媒体導入路９３Ｂを軸方向に沿って後方側に向かって流れて第２の静翼２３Ｂおよび第２の動翼２２Ｂを通過する。第２の動翼２２Ｂを通過した熱媒体は、排出流路９８０を軸方向に沿って後方側に流れた後に、ケーシング７の外部に排出される。

第１の動翼２２Ａを通過する熱媒体は、軸方向における後方側から前方側に向かって流れるのに対して、第２の動翼２２Ｂを通過する熱媒体は、軸方向における前方側から後方側に向かって流れる。つまり、第２の動翼２２Ｂを通過する熱媒体は、軸方向において第１の動翼２２Ａを通過する熱媒体とは反対側に流れる。これにより、第１の動翼２２Ａや前方側ディスク部２１３Ｃが熱媒体から受圧して生じる前方側に向かう第１のスラストＴ１と、第２の動翼２２Ｂや後方側ディスク部２１３Ｄが熱媒体から受圧して生じる後方側に向かう第２のスラストＴ２と、が相殺するため、ロータシャフト２１のスラストを低減できる。

上記の構成によれば、ロータシャフト２１の一方側（前方側）に第１の動翼２２Ａを設け、ロータシャフト２１の他方側（後方側）に第２の動翼２２Ｂを設けることで、ロータシャフト２１のスラストを低減できるため、冷熱発電用のタービン２の信頼性を向上させることができる。

上述したタービン２は、第１の動翼２２Ａを通過した熱媒体を第２の静翼２３Ｂに供給するための連結ライン８４であって、途中合流ライン８２の下流端８２２が接続された連結ライン８４をさらに備える。

図示される実施形態では、図６、図７に示されるように、熱媒体導入ライン８１は、ケーシング７の内部に形成された、第１の導入口９５１および前方側熱媒体導入路９３Ａを含む。連結ライン８４は、ケーシング７の内部に形成された、連絡流路９７０と、第２の導入口９６１と、後方側熱媒体導入路９３Ｂと、を含む。
図６に示される実施形態では、途中合流ライン８２は、第１の熱媒体導入部９５に上流端８２１が接続され、下流端８２２が第２の熱媒体導入部９６に接続された接続配管８２Ｂを含む。接続配管８２Ｂは、第１の導入口９５１と第２の導入口９６１を熱媒体が流通可能に連絡しており、接続配管８２Ｂを通じて第１の導入口９５１から第２の導入口９６１に熱媒体が流出するようになっている。
図７に示される実施形態では、途中合流ライン８２は、第１の熱媒体導入部９５よりも上流側に上流端８２１が接続され、下流端８２２が第２の熱媒体導入部９６に接続されたバイパス配管８２Ｃを含む。

上記の構成によれば、連結ライン８４に途中合流ライン８２が合流しているので、第１の動翼２２Ａを通過した熱媒体と、途中合流ライン８２を通過した熱媒体と、を第２の静翼２３Ｂに導入できる。これにより、簡単な構造で、第２の動翼２２Ｂに導入される熱媒体の量を増加させることでき、冷熱発電用のタービン２の出力を向上させることができる。

幾つかの実施形態では、図６、図７に示されるように、上述したシャフト収容部９１は、その内部に被駆動源１００を収容している。被駆動源１００は、ロータシャフト２１の回転力が伝達されて駆動するように構成されている。被駆動源１００は、発電機１１、ポンプ、および圧縮機の少なくとも一つを含む。図６、図７に示される実施形態では、被駆動源１００は、上述した発電機１１を含む。発電機１１は、ロータシャフト２１に取り付けられた、永久磁石を含むモータロータ１１Ａと、モータロータ１１Ａよりも径方向における外側に配置され、シャフト収容部９１に支持されたモータステータ１１Ｂと、を含む。

上記の構成によれば、シャフト収容部９１の内部に被駆動源１００を収容することで、被駆動源１００を外部に設ける場合に比べて、冷熱発電用のタービン２の大型化を抑制できる。

幾つかの実施形態では、図６、図７に示されるように、上述したシャフト収容部９１は、その内部に、スラストカラー１０３と、スラストカラー１０３よりも前方側にスラストカラー１０３に対面して配置される前方側スラスト軸受１０４と、スラストカラー１０３よりも後方側にスラストカラー１０３に対面して配置される後方側スラスト軸受１０５と、を収容している。スラストカラー１０３は、ロータシャフト２１のシャフト部２１１に取り付けられており、前方側スラスト軸受１０４および後方側スラスト軸受１０５の夫々は、シャフト収容部９１に支持されている。

上記の構成によれば、シャフト収容部９１の内部にスラストカラー１０３やスラスト軸受（前方側スラスト軸受１０４、後方側スラスト軸受１０５）を収容することで、スラストカラー１０３やスラスト軸受を外部に設ける場合に比べて、冷熱発電用のタービン２の大型化を抑制できる。

幾つかの実施形態では、図６に示されるように、上述した途中合流ライン８２は、ケーシング７の内部において熱媒体導入ライン８１から分岐し、ケーシング７の内部において連結ライン８４に接続された。

図示される実施形態では、図６に示されるように、熱媒体導入ライン８１は、ケーシング７の内部に形成された、第１の導入口９５１および前方側熱媒体導入路９３Ａを含む。連結ライン８４は、ケーシング７の内部に形成された、連絡流路９７０と、第２の導入口９６１と、後方側熱媒体導入路９３Ｂと、を含む。図６に示される実施形態では、途中合流ライン８２は、第１の熱媒体導入部９５に上流端８２１が接続され、下流端８２２が第２の熱媒体導入部９６に接続された接続配管８２Ｂを含む。接続配管８２Ｂは、第１の導入口９５１と第２の導入口９６１を熱媒体が流通可能に連絡する流路を内部に有し、接続配管８２Ｂを通じて第１の導入口９５１から第２の導入口９６１に熱媒体が流出するようになっている。

上記の構成によれば、途中合流ライン８２（接続配管８２Ｂ）の構造を簡単なものにできるので、冷熱発電用のタービン２の高額化を抑制できる。

幾つかの実施形態では、図７に示されるように、上述した途中合流ライン８２は、前記ケーシング７の外部において熱媒体導入ライン８１から分岐し、ケーシング７の内部において連結ライン８４に接続された。

図示される実施形態では、図７に示されるように、熱媒体導入ライン８１は、ケーシング７の外部に形成された、第１の導入口９５１よりも流れ方向における上流側の上述した主流路４２の一部を含む。連結ライン８４は、ケーシング７の内部に形成された、連絡流路９７０と、第２の導入口９６１と、後方側熱媒体導入路９３Ｂと、を含む。図７に示される実施形態では、途中合流ライン８２は、第１の導入口９５１よりも流れ方向における上流側の上述した主流路４２に上流端８２１が接続され、下流端８２２が第２の熱媒体導入部９６に接続されたバイパス配管８２Ｃを含む。

上記の構成によれば、途中合流ライン８２を、ケーシング７の外部において熱媒体導入ライン８１から分岐させることで、途中合流ライン８２の分岐位置の設計の自由度を高めることができる。また、ケーシング７の外部において熱媒体導入ライン８１から分岐させることで、ケーシング７の内部構造の複雑化を抑制でき、ひいては冷熱発電用のタービン２の高価格化を抑制できる。

図８は、本開示の一実施形態にかかる冷熱発電用のタービンを説明するための説明図である。
幾つかの実施形態では、図８に示されるように、上述した冷熱発電用のタービン２は、上述した連結ライン８４における途中合流ライン８２との接続部８４１よりも上流側を流れる熱媒体と、この熱媒体よりも高温の第２の熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成された熱交換器１０６をさらに備える。

図示される実施形態では、熱交換器１０６は、上述した連結ライン８４の接続部８４１よりも上流側に設けられた熱媒体が流れる熱媒体流路１０７と、第２の熱媒体が流れる第２熱媒体流路１０８と、を含む。熱媒体流路１０７内の熱媒体と、第２の熱媒体流路１０８内の第２の熱媒体と、の間で熱交換が行われて、熱媒体流路１０７内の熱媒体が加熱される。第２の熱媒体は、熱媒体流路１０７に導入される熱媒体よりも高温であればよい。この第２の熱媒体は、上述した加熱水供給ライン５を流れる加熱水であってもよいし、上述した中間熱媒体循環ライン６を流れる中間熱媒体であってもよい。

図８に示される実施形態では、上述した熱交換器１０６は、上述した第２の熱交換器１３を含む。すなわち、上述した熱交換器１０６は、上述した熱媒体循環ライン４に設けられた熱媒体が流れる熱媒体流路１３１と、上述した中間熱媒体循環ライン６に設けられた中間熱媒体が流れる中間熱媒体流路１３２と、上述した連結ライン８４の接続部８４１よりも上流側に設けられた熱媒体が流れる熱媒体流路１０７と、を含む。熱媒体流路１３２内の熱媒体や熱媒体流路１０７内の熱媒体は、中間熱媒体流路１３２内の熱媒体により加熱される。

上記の構成によれば、連結ライン８４における途中合流ライン８２との接続部８４１よりも上流側を流れる熱媒体は、第１の動翼２２Ａを通過して、その温度が低下している。この温度が低下した熱媒体を熱交換器１０６により加熱（再熱）した後に、第２の動翼２２Ｂに送ることで、冷熱発電用のタービン２の熱効率および出力を向上させることができる。

幾つかの実施形態では、図１～図７に示されるように、上述した冷熱発電用のタービン２は、設計流量において、上述した第１の静翼２３Ａに導入される熱媒体の圧力Ｐ１の、第１の動翼２２Ａと第２の静翼２３Ｂとの間における熱媒体の圧力Ｐ２に対する圧力比Ｐ１／Ｐ２が、臨界圧力比よりも大きくなるように構成されている。

上記の構成によれば、途中合流ライン８２を通じて熱媒体を第２の静翼２３Ｂに導入することで、第１の動翼２２Ａと第２の静翼２３Ｂとの間における熱媒体の圧力Ｐ２が大きくなる。冷熱発電用のタービン２は、設計流量において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が、臨界圧力比よりも大きくなるように構成されている。この場合には、設計流量においてチョークするため、第１の静翼２３Ａに導入される熱媒体の流速が上記圧力Ｐ２の影響を受けなくなり、第１の静翼２３Ａに導入される熱媒体の流量が上記圧力Ｐ１に依存するようになる。このため、途中合流ライン８２を通じた熱媒体の導入量に関わらず、一定量の熱媒体を第１の静翼２３Ａに導入できる。これにより、チョーク流れが生じない場合に比べて、第２の動翼２２Ｂへの熱媒体の導入量を増加させることができ、ひいては冷熱発電システム１の出力を効果的に向上させることができる。
なお、仮にタービン２が、設計流量において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が、臨界圧力比よりも小さくなるように構成されている場合には、途中合流ライン８２を通じた第２の静翼２３Ｂへの熱媒体の導入に応じて、上記圧力Ｐ２が大きくなり、これに対応して第１の静翼２３Ａに導入される熱媒体の流速が低下し、第１の静翼２３Ａに導入される熱媒体の流量が小さなものとなる虞がある。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。

１）本開示の少なくとも一実施形態にかかる冷熱発電用のタービン（２）は、
液化ガスを加熱するための熱媒体が循環するように構成された熱媒体循環ライン（４）に設けられる冷熱発電用のタービン（２）であって、
ロータシャフト（２１）と、
前記ロータシャフトを収容するケーシング（７）と、
前記ロータシャフトの周りに設けられた複数の動翼（２２）であって、第１の動翼（２２Ａ）と、前記第１の動翼よりも下流側に設けられる第２の動翼（２２Ｂ）と、を含む複数の動翼（２２）と、
前記ケーシングの内側に支持された複数の静翼（２３）であって、前記第１の動翼（２２Ａ）よりも上流側に設けられる第１の静翼（２３Ａ）と、前記第１の動翼（２２Ａ）よりも下流側、且つ前記第２の動翼（２２Ｂ）よりも上流側に設けられる第２の静翼（２３Ｂ）と、を含む複数の静翼（２３）と、
前記第１の静翼（２３Ａ）に前記熱媒体を導入するための熱媒体導入ライン（８１）と、
前記熱媒体導入ライン（８１）から分岐して前記第１の静翼および前記第１の動翼を迂回して前記第２の静翼に前記熱媒体を導入するための途中合流ライン（８２）と、
を備える。

上記１）の構成によれば、冷熱発電用のタービンは、第１の静翼に熱媒体を導入するための熱媒体導入ラインと、熱媒体導入ラインから分岐して第１の静翼および第１の動翼を迂回して第２の静翼に熱媒体を導入するための途中合流ラインと、を備える。例えば、熱源である海水の温度が低い場合には、熱媒体導入ラインを通じて第１の静翼に導入される熱媒体の量が制限され、タービンが部分負荷運転となることがある。第２の静翼には、第１の動翼に対して仕事をして温度低下した熱媒体が導入されるので、第２の静翼は第１の静翼と比べて、導入可能な熱媒体の温度が低い。このため、第１の静翼および第１の動翼を迂回する途中合流ラインを通じて熱媒体を第２の静翼に導入することで、第２の静翼の下流側に位置する第２の動翼への熱媒体の導入量を増加させることができる。第２の動翼に導入される熱媒体の量を増加させることで、冷熱発電用のタービンの出力を向上させることができる。

また、上記１）の構成によれば、途中合流ラインにより、部分負荷運転時にタービンに供給可能な熱媒体の量を増やすことができる。これにより、タービンを迂回するバイパスラインを流れる熱媒体の量を減らすことができるため、冷熱発電システムの出力を向上させることができる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の冷熱発電用のタービン（２）であって、
前記熱媒体導入ライン（８１）は、
前記ケーシング（７）の内部において前記複数の動翼（２２）および前記複数の静翼（２３）の外周側に形成された、前記第１の静翼（２３Ａ）に前記熱媒体を導入するための吸気室（８１Ａ）を含み、
前記途中合流ライン（８２）は、
前記ケーシング（７）の内部において前記吸気室（８１Ａ）の内周側に形成された前記第１の動翼と前記第２の静翼との間の翼間空間（８３）と、前記吸気室（８１Ａ）と、を隔てる前記ケーシングの隔壁部（７１）を貫通する貫通孔（８２Ａ）を含む、
前記冷熱発電用のタービン（２）は、前記貫通孔（８２Ａ）を閉塞可能な弁体（４７１）を有する開閉弁（４７Ａ）をさらに備える。

上記２）の構成によれば、熱媒体導入ラインは、上記吸気室を含み、途中合流ラインは、吸気室の内周側に形成された翼間空間と吸気室とを隔てるケーシングの隔壁部を貫通する貫通孔を含む。冷熱発電用のタービンは、貫通孔を閉塞可能な弁体を有する開閉弁を備える。この場合には、上記貫通孔を途中合流ラインとすることで、吸気室から翼間空間に熱媒体が導入されるので、途中合流ラインの構造を簡単なものにできる。また、上記貫通孔は弁体により閉塞できるため、開閉弁の開閉機構を簡単なものにできる。これにより、冷熱発電用のタービンの高額化を抑制できる。また、上記貫通孔は、翼間空間を点検する際の点検孔として利用可能であるため、翼間空間の点検作業を簡単に行うことができる。

３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の冷熱発電用のタービン（２）であって、
前記開閉弁（４７Ａ）は、スライド弁（４７Ｂ）からなる。

上記３）の構成によれば、開閉弁は、スライド弁からなるので、その開閉機構を簡単なものにできる。また、隔壁部の周方向に間隔を空けて複数の貫通孔が形成されている場合に、二つ以上の複数の貫通孔をスライド弁の弁体により閉塞することで、開閉弁の個数を低減できる。これにより、冷熱発電用のタービンの高価格化を抑制できる。

４）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の冷熱発電用のタービン（２）であって、
前記第１の静翼（２３Ａ）および前記第１の動翼（２２Ａ）の夫々は、前記ロータシャフト（２１）の一方側に設けられ、
前記第２の静翼（２３Ｂ）および前記第２の動翼（２２Ｂ）の夫々は、前記ロータシャフト（２１）の他方側に設けられ、
前記冷熱発電用のタービン（２）は、前記第１の動翼（２２Ａ）を通過した前記熱媒体を前記第２の静翼（２３Ｂ）に供給するための連結ライン（８４）であって、前記途中合流ライン（８２）の下流端（８２２）が接続された連結ライン（８４）をさらに備える。

上記４）の構成によれば、ロータシャフトの一方側に第１の動翼を設け、ロータシャフトの他方側に第２の動翼を設けることで、スラストを低減できるため、冷熱発電用のタービンの信頼性を向上させることができる。また、上記４）の構成によれば、連結ラインに途中合流ラインが合流しているので、第１の動翼を通過した熱媒体と、途中合流ラインを通過した熱媒体と、を第２の静翼に導入できる。これにより、簡単な構造で、第２の動翼に導入される熱媒体の量を増加させることでき、冷熱発電用のタービンの出力を向上させることができる。

５）幾つかの実施形態では、上記４）に記載の冷熱発電用のタービン（２）であって、
前記途中合流ライン（８２）は、前記ケーシング（７）の内部において前記熱媒体導入ライン（７１）から分岐し、前記ケーシング（７）の内部において前記連結ライン（８４）に接続された。

上記５）の構成によれば、途中合流ラインの構造を簡単なものにできるので、冷熱発電用のタービンの高額化を抑制できる。

６）幾つかの実施形態では、上記４）に記載の冷熱発電用のタービン（２）であって、
前記途中合流ライン（８２）は、前記ケーシング（７）の外部において前記熱媒体導入ライン（７１）から分岐し、前記ケーシング（７）の内部において前記連結ライン（８４）に接続された。

上記６）の構成によれば、ケーシングの外部において熱媒体導入ラインから分岐させることで、途中合流ラインの分岐位置の設計の自由度を高めることができる。また、ケーシングの外部において熱媒体導入ラインから分岐させることで、ケーシングの内部構造の複雑化を抑制でき、ひいては冷熱発電用のタービンの高価格化を抑制できる。

７）幾つかの実施形態では、上記４）～６）の何れかに記載の冷熱発電用のタービン（２）であって、
前記連結ライン（８４）における前記途中合流ライン（８２）との接続部（８４１）よりも上流側を流れる前記熱媒体と、前記熱媒体よりも高温の第２の熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成された熱交換器（１０６）をさらに備える。

上記７）の構成によれば、連結ラインにおける途中合流ラインとの接続部よりも上流側を流れる熱媒体は、第１の動翼を通過して、その温度が低下している。この温度が低下した熱媒体を熱交換器により加熱（再熱）した後に、第２の動翼に送ることで、冷熱発電用のタービンの熱効率および出力を向上させることができる。

８）幾つかの実施形態では、上記１）～７）の何れかに記載の冷熱発電用のタービン（２）であって、
前記冷熱発電用のタービンは、設計流量において、前記第１の静翼（２３Ａ）に導入される前記熱媒体の圧力Ｐ１の、前記第１の動翼（２２Ａ）と第２の静翼（２３Ｂ）との間における前記熱媒体の圧力Ｐ２に対する圧力比Ｐ１／Ｐ２が、臨界圧力比よりも大きくなるように構成された。

上記８）の構成によれば、途中合流ラインを通じて熱媒体を第２の静翼に導入することで、第１の静翼よりも下流側の熱媒体（第２の静翼に導入前の熱媒体）の圧力Ｐ２が大きくなる。冷熱発電用のタービンは、設計流量において、圧力比Ｐ１／Ｐ２が、臨界圧力比よりも大きくなるように構成されている。この場合には、設計流量においてチョークするため、第１の静翼に導入される熱媒体の流速が上記圧力Ｐ２の影響を受けなくなり、第１の静翼に導入される熱媒体の流量が上記圧力Ｐ１に依存するようになる。このため、途中合流ラインを通じた熱媒体の導入量に関わらず、一定量の熱媒体を第１の静翼に導入できる。これにより、チョーク流れが生じない場合に比べて、第２の動翼への熱媒体の導入量を増加させることができ、ひいては冷熱発電システムの出力を効果的に向上させることができる。

１ 冷熱発電システム
２ タービン
２１ ロータシャフト
２１１ シャフト部
２１２ 外面
２１３ ディスク部
２１３Ａ，２１３Ｃ 前方側ディスク部
２１３Ｂ，２１３Ｄ 後方側ディスク部
２２ 動翼
２２Ａ 第１の動翼
２２Ｂ 第２の動翼
２３ 静翼
２３Ａ 第１の静翼
２３Ｂ 第２の静翼
３ 液化ガス供給ライン
３１ 液化ガス貯留装置
３２ 液化ガス用ポンプ
３５ 機器
４ 熱媒体循環ライン
４１ 循環ポンプ
４３，４６，４７Ａ 開閉弁
４７Ｂ スライド弁
５ 加熱水供給ライン
５１ 加熱水用ポンプ
６ 中間熱媒体循環ライン
６１ 循環ポンプ
７ ケーシング
７１ 隔壁部
７２ 第１の静翼支持部
７３ 第２の静翼支持部
７４ 外側ケーシング
８１ 熱媒体導入ライン
８１Ａ 吸気室
８２ 途中合流ライン
８２Ａ 貫通孔
８２Ｂ 接続配管
８２Ｃ バイパス配管
８３ 翼間空間
８４ 連結ライン
９１ シャフト収容部
９２ 外側ケーシング
９３ 熱媒体導入路
９３Ａ 前方側熱媒体導入路
９３Ｂ 後方側熱媒体導入路
９４ 隔壁
９５ 第１の熱媒体導入部
９６ 第２の熱媒体導入部
９７ 流路形成部
９８ 排出流路形成部
１０ 船体
１０Ａ 浮体
１１ 発電機
１２ 第１の熱交換器
１３ 第２の熱交換器
１４ 第３の熱交換器
１５ 供給元
１５Ａ 取水口
１６ 排出先
１６Ａ 排出口
１７ バイパスライン
１００ 被駆動源
１０１，１０２ シール部材
１０３ スラストカラー
１０４ 前方側スラスト軸受
１０５ 後方側スラスト軸受
１０６ 熱交換器
ＣＡ 軸線
Ｐ１，Ｐ２ 圧力
Ｔ１ 第１のスラスト
Ｔ２ 第２のスラスト

Claims (8)

1. 液化ガスを加熱するための熱媒体が循環するように構成された熱媒体循環ラインに設けられる冷熱発電用のタービンであって、
   ロータシャフトと、
   前記ロータシャフトを収容するケーシングと、
   前記ロータシャフトの周りに設けられた複数の動翼であって、第１の動翼と、前記第１の動翼よりも下流側に設けられる第２の動翼と、を含む複数の動翼と、
   前記ケーシングの内側に支持された複数の静翼であって、前記第１の動翼よりも上流側に設けられる第１の静翼と、前記第１の動翼よりも下流側、且つ前記第２の動翼よりも上流側に設けられる第２の静翼と、を含む複数の静翼と、
   前記第１の静翼に前記熱媒体を導入するための熱媒体導入ラインと、
   前記熱媒体導入ラインから分岐して前記第１の静翼および前記第１の動翼を迂回して前記第２の静翼に前記熱媒体を導入するための途中合流ラインと、
   を備える、
   冷熱発電用のタービン。
2. 前記熱媒体導入ラインは、
   前記ケーシングの内部において前記複数の動翼および前記複数の静翼の外周側に形成された、前記第１の静翼に前記熱媒体を導入するための吸気室を含み、
   前記途中合流ラインは、
   前記ケーシングの内部において前記吸気室の内周側に形成された前記第１の動翼と前記第２の静翼との間の翼間空間と、前記吸気室と、を隔てる前記ケーシングの隔壁部を貫通する貫通孔を含む、
   前記冷熱発電用のタービンは、前記貫通孔を閉塞可能な弁体を有する開閉弁をさらに備える、
   請求項１に記載の冷熱発電用のタービン。
3. 前記開閉弁は、スライド弁からなる、
   請求項２に記載の冷熱発電用のタービン。
4. 前記第１の静翼および前記第１の動翼の夫々は、前記ロータシャフトの一方側に設けられ、
   前記第２の静翼および前記第２の動翼の夫々は、前記ロータシャフトの他方側に設けられ、
   前記冷熱発電用のタービンは、前記第１の動翼を通過した前記熱媒体を前記第２の静翼に供給するための連結ラインであって、前記途中合流ラインの下流端が接続された連結ラインをさらに備える、
   請求項１に記載の冷熱発電用のタービン。
5. 前記途中合流ラインは、前記ケーシングの内部において前記熱媒体導入ラインから分岐し、前記ケーシングの内部において前記連結ラインに接続された、
   請求項４に記載の冷熱発電用のタービン。
6. 前記途中合流ラインは、前記ケーシングの外部において前記熱媒体導入ラインから分岐し、前記ケーシングの内部において前記連結ラインに接続された、
   請求項４に記載の冷熱発電用のタービン。
7. 前記連結ラインにおける前記途中合流ラインとの接続部よりも上流側を流れる前記熱媒体と、前記熱媒体よりも高温の第２の熱媒体と、の間で熱交換を行うように構成された熱交換器をさらに備える、
   請求項４乃至６の何れか１項に記載の冷熱発電用のタービン。
8. 前記冷熱発電用のタービンは、設計流量において、前記第１の静翼に導入される前記熱媒体の圧力Ｐ１の、前記第１の動翼と第２の静翼との間における前記熱媒体の圧力Ｐ２に対する圧力比Ｐ１／Ｐ２が、臨界圧力比よりも大きくなるように構成された、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の冷熱発電用のタービン。

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