JPS6071863A - 膨張タ−ビンの取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、寒冷発生を主目的とする膨張タービンのコー
ルドボックスへの取付構造に関するものである。

〔発明の背景〕

膨張タービンにおいて、熱侵入損失を低減するため従来
よりロータのみコールドボックス内に入れ、軸受部はす
べてコールドボックスの外部に位置させて、ロータと常
温部軸受との間には断熱材を設けるという取付構造が実
用されている。これを第１因で説明すると、タービンガ
スは、入口ノズル１よりケーシング２内に入り、タービ
ンノズル等、ｏ−夕４で断熱膨張を行なってタービン出
口５より出る。ロータ４で得た回転動カは、主軸１５を
通って制動ファン８に伝達される。制動ガスは、制動ガ
ス人口９より入り、制動ファンにて動力が与えられた後
、ファンケース１２内を通って制動ガス出口１０より外
に出る。ロータ４．主軸１５゜制動ファン８からなる回
転体は、スラスト軸受７、ジャーナル軸受６ａ、６ｂに
よって支持されている。一方、これらの軸受は、本体１
１内に固定されて４いる。本体１１には、取付フランジ
１３が設けられており、膨張タービンは取付フランジ１
３によってコールドボックス加に取付けられている。し
たがって、コールドボックス２ｏの内部には、ロータ４
を含むケーシング２部が位置しており、コールドボック
ス加の外部には、ジャーナル軸受６ａ、６ｂ、スラスト
軸受７．制動ファン８を含む本体１１およびファンケー
ス１２が位置している。このため、コールドボックス（
イ）の外部に配ぼされる部分は常温となる。一般に軸受
部とロータは接近して配置されているため、常温の軸受
部から低温のロータ側に侵入して曵る熱量は大きく、寒
冷発生を主目的としている膨張タービンの場合、直接効
率の低下につながってくる。この侵入熱量を低減するた
めに、断熱材１４を軸受とロータ４の間に挿入して本体
１１を伝導してくる熱量を抑制している。しかしながら
、膨張タービンが小型になってくると、この効果も少な
く、出力数百ワットクラスの小型膨張タービンの場合に
は従来の断熱方法を採用しても熱侵入量は出力の３０〜
５０係となり、効率が非常に悪くなる。

〔発明の目的〕

夫 本発明は、小型膨張タービンの熱侵入量を低減して効率
を向上させることを目的゛としたものである。

〔発明の概要〕 本発明は、一端にロータを取付は他端ξこ制動ファンを
取付けた主軸を少なくとも２個以上のジャーナル軸受を
介して本体に支持せしめた膨張タービンにおいて、１７
ｒ記本体の制動ファン側のジャーナル軸受部に取付フラ
ンジを設け、該取付フランジを介して本体をコールドボ
ックス内に取付けて、常温側の制動ファンと低温側のロ
ータとの距離を大きくすると共に、ロータ側のジャーナ
ル軸受を低温に保持して熱侵入損失を低減するようにし
たものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。第２
図において、第１図と同一部分は同一符号で示し、説明
を省略する。１３ａは本体】１の制動ファン８側のジャ
ーナル軸受６ｂ部に設けられた取付フランジで、この取
付フランジ１３ａをコールドボックス２０に取付けるこ
とにより、本体】】はコールドボックス２０内に保持さ
れ、ロータ４．ケーシング２．ジャーナル軸受６ａ、本
体１１はすべて低温に維持される。

第３図は、本体１１部分の温度変化と熱侵入量を示した
もので、Ｌ、はロータと主軸１５との接続位置、　３　
。

Ｌｌはジャーナル軸受６ａの取付位ワ、Ｌｔは制動ファ
ン８と主軸１５との接続位置を示し、直線１６は膨張タ
ービン常温部から低温部へ侵入する熱量を示したもので
ある。また、曲線１７　ａはジャーナル軸受６ａの取付
構ＩＬ＋を常温にした時、曲線１７ｂは制動ファン８と
主軸１５との接続位ｒｌ　Ｌｔを常温にした時の本体１
】内の温度変化を示したものである。

いま、膨張タービンの本体１】の周囲からの侵入熱量を
無視して、本体１１内部の熱伝導のみによる常温部から
低温部への熱の侵入について考えると、で表わされ、そ
れを直線１６で図示した。

ここで、Ｓ：本体Ｔ１１部稍、Ｔｏ：低沸部の温度、の
温度％まで変化する際の材料の熱伝導である。

上述した関係から明らかなように、従来の膨張タービン
のように、ロータ４側のジャーナル軸受６ａの温度を常
温Ｔ１１とした場合の温度分布は１７ａ、４　。

となり１本体１１の伝導による熱侵入量はＱ、ｐとなる
。

また、ロータ４側のジャーナル軸受６ａを低温にして、
制動ファン８部のみ常温Ｔ’ＩＩとした場合には温度分
布は１７ｂとなり、本体】１の伝導による熱侵入量はＱ
−となる。例えば、本体１１をチタニウム材とし、　Ｔ
、−３００に、　’ｐｏ＝７７に、Ｌ、とり、の距離１
７職とした場合、Ｑｐ／　Ｑ、ａ＝　４．２　ｓとなり
、ロータ４＠のジャーナル軸受６ａを低沸し、保持した
方が大幅に熱侵入量が小さいことがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、膨張タービンの常温
部から低温部への熱侵入量を低減することができ、膨張
タービンの効率を向上させることができる。例えばター
ビン出力２５０Ｗの膨張タービンにおいて、従来の取付
構造の場合には約５０Ｗ、２０％の損失があったものを
、本発明を採用すると、約１１８Ｗとなり４７チの損失
に止めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の膨張タービンの取付構造の縦断面図、第
２図は本発明による膨張タービンの取付構造の一実施例
を示す縦断面図、第３図は膨張タービンの本体部分の温
度変化と熱侵入量を示した線図である。 １・・・・・・入口ノズル、２・・・・・・ケーシング
、３・・・・・・タービンノズル、４・・・・・・ロー
タ、５・・・・・・タービン出口、６ａ、６ｂ・・・・
・・ジャーナル軸受、７　スラスト軸受、８・・・・・
・制動ファン、９・・・・・・制動ガス入口、１０・・
・・・・制動ガス出口、１１・・・・・・本体、１２・
・・・・・ファンゲース、１３，１３１・・・・・・取
付フランジ、１４・・・・・・断熱材、１５・・・・・
・−Ａ％、７゜ ヤ１回 才２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一端にロータを取付は他端に制動ファンを取付けた
   主軸を少なくとも２個以上のジャーナル軸受を介して本
   体に支持せしめた膨張タービンにおいて、前記本体の制
   動ファン側のジャーナル軸受部に取付フランジを設け、
   該取付フランジを介して本体をコールドボックス内に取
   付けたことを特徴とする膨張タービンの取付構造。