WO2024190045A1 - 発電用タービン - Google Patents

Abstract

発電用タービンは、回転シャフトと、回転シャフトの一方側に設けられるロータ及びロータの内周側に配置されるステータを含む発電機と、発電機よりも回転シャフトの他方側に設けられるタービン動翼と、タービン動翼のディスク部に隙間を介して対向する対向面を有し、上記隙間に連通して発電機を収容する発電機収容空間を形成する内側ケーシングと、内側ケーシングの外周側に配置され、内側ケーシングとの間に上記隙間に連通してタービン動翼の作動流体が流れる作動流体流路を形成する外側ケーシングと、を備え、内側ケーシングは、作動流体流路を形成する外面に形成された外側開口及び発電機収容空間を形成する内面に形成された内側開口を有する貫通孔が形成されている。

Description

発電用タービン

　本開示は、発電用タービンに関する。
　本願は、２０２３年３月１５日に日本国特許庁に出願された特願２０２３－０４０２１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　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、冷熱エネルギー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ある。

　液化天然ガスを用いた冷熱発電サイクルとしては、ＯＲＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｒａｎｋｉｎｅ　Ｃｙｃｌｅ）が知られている。ＯＲＣは、クローズドループ内を循環する、水よりも沸点の低い低温の作動流体を、凝縮器（復水器）にて液化天然ガスで冷却、凝縮させた後に、ポンプにより昇圧し、蒸発器にて海水などを熱源として加熱して蒸発させ、この蒸気を冷熱発電用タービンに導入して動力を得るサイクルプロセスである。

　特許文献１では、冷熱発電装置の小型化のために、同一ケーシング内に２つのラジアルタービンと発電機を同軸上に配置した冷熱発電用タービンが開示されている。この冷熱発電用タービンでは、軸の中央部に発電機が配置され、軸の両端にラジアルタービンが配置されている。

特開平８－２１８８１６号公報

　発電機は高速で回転するため冷却を必要とするが、その冷却方式としては水冷方式が一般的である。特許文献１に開示されている技術では、発電機の冷却のために、冷却源（冷却水）の確保が必要であり、冷却に必要な機器や冷却流路などの冷却機構を設ける必要がある。このため、冷熱発電装置が複雑化、大型化してしまう懸念がある。

　上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、構造の複雑化や大型化を抑制しつつ、発電機を冷却可能な発電用タービンを提供することを目的とする。

　本開示の少なくとも一実施形態に係る発電用タービンは、
　回転シャフトと、
　前記回転シャフトの軸方向の一方側に設けられるロータ及び前記ロータの内周側に配置されるステータを含む発電機と、
　前記発電機よりも前記回転シャフトの前記軸方向の他方側に設けられる少なくとも１つのタービン動翼と、
　前記回転シャフトを回転可能に収容するように構成された内側ケーシングであって、前記少なくとも１つのタービン動翼のディスク部に第１隙間を有して対向する対向面を有し、前記第１隙間に連通して前記発電機を収容する発電機収容空間を形成する内側ケーシングと、
　前記内側ケーシングの外周側に配置され、前記内側ケーシングとの間に前記第１隙間に連通して前記タービン動翼の作動流体が流れる作動流体流路を形成する外側ケーシングと、を備え、
　前記内側ケーシングは、前記作動流体流路を形成する外面に形成された外側開口及び前記発電機収容空間を形成する内面に形成された内側開口を有する少なくとも１つの貫通孔が形成された。

　本開示の少なくとも一実施形態によれば、構造の複雑化や大型化を抑制しつつ、発電機を冷却可能な発電用タービンが提供される。

本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に直交する概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンのタービン動翼近傍の軸方向に沿った概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンのタービン動翼近傍の軸方向に沿った概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンの発電機収容空間及び軸受収容空間近傍の軸方向に沿った概略断面図である。 本開示の一実施形態に係る発電用タービンを備える発電システムの模式図である。

　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。

（発電用タービン）
　図１及び図２の各々は、本開示の一実施形態に係る発電用タービン１の軸方向に沿った概略断面図である。以下、発電用タービン１の回転シャフト２の中心軸線ＣＡが延在する方向を回転シャフト２の軸方向と定義し、中心軸線ＣＡに直交する方向を回転シャフト２の径方向と定義し、中心軸線ＣＡ回りの周方向を回転シャフト２の周方向と定義する。本開示において、回転シャフト２の軸方向、径方向、周方向の各々を単に軸方向、径方向、周方向と云うことがある。なお、本開示における「或る方向に沿って」とは、或る方向だけでなく、或る方向に対して±１５°以内の範囲において傾斜する方向をも含むものである。

　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１は、図１及び図２に示されるように、上記回転シャフト２と、回転シャフト２の軸方向の一方側（図中左側）に設けられるロータ３１、及びロータ３１の内周側（径方向内側）に設けられるステータ３２、を含む発電機３と、発電機３よりも回転シャフト２の軸方向の他方側（図中右側）に設けられる少なくとも１つのタービン動翼４と、を備える。本開示において、回転シャフト２の軸方向の一方側、他方側の各々を単に一方側、他方側と云うことがある。

（発電機）
　ロータ３１は、回転シャフト２の上記一方側の端部２１に片持ち支持される磁石支持部３１１と、磁石支持部３１１に外周側（径方向外側）から支持される永久磁石３１２と、を含む。ステータ３２は、永久磁石３１２の内周側に内周側隙間Ｓ２１を有して対向するように配置された静止コイル部３２１を有する。

　図示される実施形態では、磁石支持部３１１は、回転シャフト２の上記一方側の端部２１に内側端部が嵌合などにより機械的に接続されるとともに径方向に沿って延在する円板状の径方向延在部３１３と、径方向延在部３１３の外側端部から上記軸方向に沿って上記軸方向の上記一方側に向かって延在する筒状の軸方向延在部３１４と、を含む。径方向延在部３１３は、径方向外側に向かうにつれて上記軸方向の上記一方側にずれるように傾斜する傾斜部３１５を少なくとも一部に含んでいてもよい。

　永久磁石３１２は、軸方向延在部３１４の内周側に支持されている。ステータ３２は、回転シャフト２の上記一方側の端部２１よりも上記軸方向の上記一方側に配置され、回転シャフト２の回転に対して不動に設けられている。内側ケーシング５は、ステータ３２を内周側から支持するステータ支持部５１を含む。

（タービン動翼）
　図示される実施形態では、上述した少なくとも１つのタービン動翼４は、一方側動翼４１と、一方側動翼４１よりも回転シャフト２の軸方向の他方側に設けられる他方側動翼４２と、を含む。回転シャフト２の上記他方側にそれぞれ支持される一方側動翼４１及び他方側動翼４２は、動翼間距離が短いため、動翼間に生じる圧力損失を小さなものとすることができ、ひいては発電用タービン１の性能向上が図れる。

　一方側動翼４１及び他方側動翼４２の各々は、回転シャフト２の上記軸方向の他方側の端部に内周端部が取り付けられ、径方向外側に円板状に突出するディスク部４３、４５と、ディスク部４３、４５の外周に設けられた翼部４４、４６と、を含む。

（内側ケーシング）
　発電用タービン１は、図１～図３に示されるように、回転シャフト２を回転可能に収容するように構成された内側ケーシング５と、内側ケーシング５の外周側（径方向外側）に配置される外側ケーシング６と、をさらに備える。内側ケーシング５は、一方側動翼４１のディスク部４３に第１隙間Ｓ１を有して対向する対向面５２を有する。内側ケーシング５は、発電機３を収容する発電機収容空間Ｓ２を内部に形成する。

　図示される実施形態では、内側ケーシング５は、一方側動翼４１よりも回転シャフト２の軸方向の一方側に設けられており、上記対向面５２は、内側ケーシング５の上記軸方向の他方側の端面である。

（軸受）
　発電用タービン１は、図１～図３に示されるように、回転シャフト２の軸方向における発電機３と一方側動翼４１の間に配置され、回転シャフト２を回転可能に支持する少なくとも１つ（図示例では、複数）の軸受７をさらに備える。複数の軸受７の各々は、潤滑油が不要な磁気軸受からなり、内側ケーシング５に支持されている。内側ケーシング５は、回転シャフト２の軸方向における発電機３と一方側動翼４１の間に、回転シャフト２及び複数の軸受７を収容する軸受収容空間Ｓ３を内部に形成する。軸受収容空間Ｓ３は、第１隙間Ｓ１及び発電機収容空間Ｓ２に接続され、第１隙間Ｓ１及び発電機収容空間Ｓ２に連通している。

　図示される実施形態では、回転シャフト２は、軸受収容空間Ｓ３において回転シャフト２の径方向外側に突出するスラストディスク部２２を有する。複数の軸受７は、スラストディスク部２２よりも回転シャフト２の軸方向の一方側に配置され、スラストディスク部２２との間に隙間を有して対向する一方側スラスト軸受７１と、スラストディスク部２２よりも回転シャフト２の軸方向の他方側に配置され、スラストディスク部２２との間に隙間を有して対向する他方側スラスト軸受７２と、を含む。

　図示される実施形態では、複数の軸受７は、回転シャフト２の軸方向において発電機３と一方側スラスト軸受７１との間に配置される一方側ジャーナル軸受７３と、回転シャフト２の軸方向において他方側スラスト軸受７２と一方側動翼４１との間に配置される他方側ジャーナル軸受７４と、をさらに含む。

（外側ケーシング）
　外側ケーシング６は、図１～図３に示されるように、内側ケーシング５の外周側（径方向外側）に配置され、内側ケーシング５との間にタービン動翼４の作動流体が流れる作動流体流路Ｓ４を形成する。作動流体流路Ｓ４は、外側ケーシング６の内周面６１及び内側ケーシング５の外周面５３により形成される。作動流体流路Ｓ４を流れる作動流体は、ガス状になっている。

　図示される実施形態では、作動流体流路Ｓ４は、発電機収容空間Ｓ２及び軸受収容空間Ｓ３の外周側を囲む環状の環状流路Ｓ４１と、環状流路Ｓ４１よりも上記軸方向の上記一方側に形成され、上記軸方向に沿って延在する柱状の一方側柱状流路Ｓ４２と、環状流路Ｓ４１よりも上記軸方向の上記他方側に形成され、上記軸方向に沿って延在する柱状の他方側柱状流路Ｓ４３と、を含む。一方側柱状流路Ｓ４２及び他方側柱状流路Ｓ４３の各々は、環状流路Ｓ４１に接続され、環状流路Ｓ４１に連通している。

（ケーシング支持部）
　図３は、本開示の一実施形態に係る発電用タービン１の軸方向に直交する概略断面図である。図３では、発電機収容空間Ｓ２の内部を省略して示している。図１～図３に示される実施形態では、発電用タービン１は、環状流路Ｓ４１を回転シャフト２の径方向に沿って延在する少なくとも１つのケーシング支持部１１を備える。ケーシング支持部１１は、一端が外側ケーシング６の内周面６１に接続され、他端が内側ケーシング５の外周面５３に接続される。ケーシング支持部１１により、内側ケーシング５は、外側ケーシング６に支持されている。第１隙間Ｓ１は、一方側動翼４１の一方端とケーシング支持部１１の他方端の間の作動流体流路Ｓ４に接続され、作動流体流路Ｓ４に連通している。

　ケーシング支持部１１は、上記軸方向において発電機収容空間Ｓ２に少なくとも一部が重なり合うように配置され、内側ケーシング５の外周面５３に接続されることで、発電機３の冷却を促進するための冷却用のフィンとしても機能も有している。ケーシング支持部１１は、上記軸方向に沿って少なくとも１つ配置されていればよく、上記周方向においても少なくとも１つ配置されていればよい。

　上記の構成によれば、回転シャフト２の他方側に設けられる発電機３をアウターロータ型にすることで、インナーロータ型にした場合に比べて、高出力密度化が図れ、発電機３及び発電機収容空間Ｓ２の径方向における大きさを小さくできる。これにより、発電機収容空間Ｓ２の外周側に形成される作動流体流路Ｓ４が径方向の比較的内側に配置できるため、発電用タービン１の大型化を抑制できる。

（貫通孔）
　上述した内側ケーシング５は、図１及び図２に示されるように、作動流体流路Ｓ４を形成する外面５５に形成された外側開口５４１及び発電機収容空間Ｓ２を形成する内面５６に形成された内側開口５４２を有する少なくとも１つ（図示例では、複数）の貫通孔５４が形成されている。複数の貫通孔５４は、回転シャフト２の周方向において互いに間隔をあけて配置されている。

　複数の貫通孔５４の各々の形状は、図示される実施形態に限定されず、発電機収容空間Ｓ２と内側ケーシング５の外部とで作動流体の流通が可能になっていればよい。図示される実施形態では、複数の貫通孔５４の各々は、外側開口５４１から内側開口５４２までに亘り直線状に形成されているが、この形状に限定されない。図示される実施形態では、外側開口５４１は、内側ケーシング５の上記軸方向の上記一方側の端面に形成されているが、他の実施形態では、外周面５３に形成されていてもよい。また、図示される実施形態では、内側開口５４２は、上記軸方向に沿って延在するステータ支持部５１の上記軸方向の上記他方側の端面に形成されているが、上記端面以外の発電機収容空間Ｓ２を形成する面に形成されていてもよい。

　上記の構成によれば、第１隙間Ｓ１及び貫通孔５４を介して作動流体流路Ｓ４を流れる作動流体の一部を発電機収容空間Ｓ２に抽気し、発電機３を冷却させた後に発電機収容空間Ｓ２から排出できる。このような簡単な構造によって、発電機３を冷却できるため、発電用タービン１の複雑化を抑制できる。

　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１は、図１及び図２に示されるように、上記軸方向の上記発電機３と一方側動翼４１との間に配置され、回転シャフト２を回転可能に支持するように構成された少なくとも１つの磁気軸受７を備える。上述した内側ケーシング５は、上記軸方向の発電機収容空間Ｓ２と第１隙間Ｓ１との間に、発電機収容空間Ｓ２及び第１隙間Ｓ１に接続されて回転シャフト２及び磁気軸受７を収容する上述した軸受収容空間Ｓ３が形成されている。

　上記の構成によれば、発電機収容空間Ｓ２と第１隙間Ｓ１は、潤滑油が不要な磁気軸受７を収容する軸受収容空間Ｓ３を通じて、作動流体（抽気）の流通が可能である。この場合には、発電機収容空間Ｓ２と第１隙間Ｓ１との間で作動流体の流通させるための流路を別途設ける必要がないため、発電用タービン１の大型化、複雑化を抑制できる。

　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１は、図１に示されるように、作動流体が作動流体流路Ｓ４を上記軸方向の上記他方側から上記一方側に向かって流れるように構成されている。一方側動翼４１及び他方側動翼４２の各々の翼部４４、４６が作動流体流路Ｓ４に配置されている。他方側動翼４２が初段動翼となり、一方側動翼４１が二段目動翼となる。

　図示される実施形態では、上述した発電用タービン１は、一方側動翼４１と他方側動翼４２との間に設けられる一方側静翼（二段目静翼）８１と、他方側動翼４２よりも上記軸方向の上記他方側に設けられる他方側静翼（初段静翼）８２と、を含む。一方側静翼８１及び他方側静翼８２の各々は、外側ケーシング６の内周面６１に径方向外側から支持される翼部８３、８５と、翼部８３、８５を径方向内側から支持する環状の内側静翼支持部８４、８６と、を含む。

　図１に示される実施形態では、作動流体流路Ｓ４を流れる作動流体の主流は、他方側柱状流路Ｓ４３、環状流路Ｓ４１、一方側柱状流路Ｓ４２の順で流れる。作動流体流路Ｓ４を流れる作動流体の一部である抽気は、第１隙間Ｓ１、軸受収容空間Ｓ３、発電機収容空間Ｓ２、貫通孔５４、一方側柱状流路Ｓ４２の順で流れる。

　上記の構成によれば、タービン動翼４を通過した作動流体の一部である抽気を、第１隙間Ｓ１を通じて発電機収容空間Ｓ２に流入させることができる。発電機収容空間Ｓ２に流入する作動流体は、タービン動翼４を通過する際に膨張して温度低下しているため、該作動流体により発電機３を効果的に冷却できる。

　幾つかの実施形態では、上述した発電用タービン１は、図１に示されるように、作動流体流路Ｓ４における一方側動翼４１よりも上記軸方向の上記一方側に設けられる圧力損失を生じさせる抵抗体１２をさらに備える。抵抗体１２は、作動流体流路Ｓ４に圧力損失を生じさせることで、抵抗体１２と一方側動翼４１との間における作動流体流路Ｓ４の圧力を、軸受収容空間Ｓ３の圧力よりも大きくするためのものである。

　図示される実施形態では、上述したケーシング支持部１１が抵抗体１２としても機能を発揮するようになっている。ケーシング支持部１１により作動流体流路Ｓ４における圧力損失を増大させる方策としては、例えば、ケーシング支持部１１の数や厚さを増やしたり、ケーシング支持部１１の上記軸方向における一方端を他方端に対して上記周方向にずらしたりすることが挙げられる。なお、抵抗体１２は、作動流体流路Ｓ４に設けられ、作動流体流路Ｓ４の開口面積を小さくする絞り部等であってもよい。

　上記の構成によれば、作動流体流路Ｓ４に抵抗体１２を設け、抵抗体１２と一方側動翼４１との間における作動流体流路Ｓ４の圧力を、軸受収容空間Ｓ３の圧力よりも大きくすることで、圧力差により第１隙間Ｓ１を通じて発電機収容空間Ｓ２に作動流体を導くことや、貫通孔５４を通じて発電機収容空間Ｓ２から作動流体を排出することができる。この場合には、発電機収容空間Ｓ２に作動流体を流通させるためのファン等を別途設ける必要がないため、発電用タービン１の機器点数の増加を抑制できるとともに、発電用タービン１の消費電力の増加も抑制できる。

　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１は、図２に示されるように、作動流体が作動流体流路Ｓ４を上記軸方向の上記一方側から上記他方側に向かって流れるように構成されている。一方側動翼４１及び他方側動翼４２の各々の翼部４４、４６が作動流体流路Ｓ４に配置されている。一方側動翼４１が初段動翼となり、他方側動翼４２が二段目動翼となる。

　図示される実施形態では、上述した発電用タービン１は、一方側動翼４１よりも上記軸方向の上記一方側に設けられる一方側静翼（初段静翼）８１Ａと、一方側動翼４１と他方側動翼４２との間に設けられる他方側静翼（二段目静翼）８２Ａと、を含む。一方側静翼８１Ａは、外側ケーシング６の内周面６１に径方向外側から支持され、且つ内側ケーシング５の外周面５３に径方向内側から支持される翼部８３Ａを含む。他方側静翼８２Ａは、外側ケーシング６の内周面６１に径方向外側から支持される翼部８４Ａと、翼部８４Ａを径方向内側から支持する環状の内側静翼支持部８５Ａと、を含む。

　図２に示される実施形態では、作動流体流路Ｓ４を流れる作動流体の主流は、一方側柱状流路Ｓ４２、環状流路Ｓ４１、他方側柱状流路Ｓ４３の順で流れる。作動流体流路Ｓ４を流れる作動流体の一部である抽気は、貫通孔５４、発電機収容空間Ｓ２、軸受収容空間Ｓ３、第１隙間Ｓ１、他方側柱状流路Ｓ４３の順で流れる。

　上記の構成によれば、タービン動翼４に導入前の作動流体の一部を、貫通孔５４を通じて発電機収容空間Ｓ２に流入させることで、発電機３を冷却できる。そして、発電機３から熱エネルギーを回収してエンタルピーが増大した作動流体（抽気）を、第１隙間Ｓ１を通じてタービン動翼４に導入される作動流体（主流）に混合させることで、タービン動翼４における回収動力を増大でき、発電用タービン１の出力を増加させることができる。

（バランスホール）
　図４及び図５の各々は、本開示の一実施形態に係る発電用タービン１のタービン動翼４近傍の軸方向に沿った概略断面図である。幾つかの実施形態に係る発電用タービン１は、図２に示されるように、上述した回転シャフト２、発電機３、タービン動翼４、内側ケーシング５及び外側ケーシング６を備え、発電用タービン１の作動流体は、作動流体流路Ｓ４を上記軸方向の上記一方側から上記他方側に向かって流れるように構成されている。上述した一方側動翼４１のディスク部４３は、図４に示されるように、上記軸方向に貫通する第１バランスホール４８を有する。第１バランスホール４８は、軸受収容空間Ｓ３から第１隙間Ｓ１に導かれた作動流体（抽気）が流入するように構成されている。

　図４に示される実施形態では、軸受収容空間Ｓ３から第１隙間Ｓ１に導かれた作動流体（抽気）は、第１バランスホール４８を通過後に、一方側動翼４１と他方側動翼４２の間において一方側動翼４１を通過した作動流体（主流）に混合する。

　上記の構成によれば、軸受収容空間Ｓ３から第１隙間Ｓ１に導かれた作動流体（抽気）は、第１バランスホール４８を通過することで、第１バランスホール４８が形成された一方側動翼４１よりも作動流体の流れ方向の下流側において、一方側動翼４１を通過した作動流体（主流）に混合される。この場合には、軸受収容空間Ｓ３から第１隙間Ｓ１に導かれた作動流体（抽気）を、第１隙間Ｓ１を通じて一方側動翼４１に導入される作動流体に混合させる場合に比べて、抽気と主流の混合時における圧力損失を低減できる。

　幾つかの実施形態では、図５に示されるように、上述した一方側動翼４１のディスク部４３は、上記軸方向に貫通する第１バランスホール４８を有し、上述した他方側動翼４２のディスク部４５は、上記軸方向に貫通する第２バランスホール４９を有する。第１バランスホール４８は、軸受収容空間Ｓ３から第１隙間Ｓ１に導かれた作動流体（抽気）が流入するように構成されている。第２バランスホール４９は、第１バランスホール４８よりも回転シャフト２の径方向における外側に形成され、第１バランスホール４８を通過した作動流体が流入するように構成されている。

　図５に示される実施形態では、軸受収容空間Ｓ３から第１隙間Ｓ１に導かれた作動流体（抽気）は、第１バランスホール４８及び第２バランスホール４９を通過後に、他方側柱状流路Ｓ４３において他方側動翼４２を通過した作動流体（主流）に混合する。

　図５に示される実施形態では、タービン動翼４は、一方側動翼４１のディスク部４３に一端が接続され、他方側動翼４２のディスク部４５に他端が接続された連結部４７をさらに含む。連結部４７の外周面４７１は、上述した内側静翼支持部８５Ａの内周面８５１Ａに隙間を有して対向している。連結部４７の外周面４７１と内側静翼支持部８５Ａの内周面８５１Ａの間には、外周面４７１と内周面８５１Ａの隙間をシールするためのシール構造１３が設けられる。図示される実施形態では、シール構造１３は、内周面８５１Ａに形成されるラビリンスシールからなる。外周面４７１と内周面８５１Ａの隙間は、第１バランスホール４８よりも回転シャフト２の径方向における外側に形成され、第２バランスホール４９よりも回転シャフト２の径方向における内側に形成される。上述した第１バランスホール４８は、外周面４７１と内周面８５１Ａの隙間を通過後に第２バランスホール４９を通過するようになっている。

　上記の構成によれば、第１バランスホール４８を通過した作動流体（抽気）は、回転シャフト２の回転により回転シャフト２の径方向における外側に向かって押し出される。第２バランスホール４９を、第１バランスホール４８よりも回転シャフト２の径方向における外側に形成することで、第１バランスホール４８を通過した作動流体（抽気）が第２バランスホール４９に流入し易くなっている。軸受収容空間Ｓ３から第１隙間Ｓ１に導かれた作動流体（抽気）を、第１バランスホール４８だけでなく第２バランスホール４９も通過させることで、抽気と主流の混合時における圧力損失のさらなる低減が図れる。

　図６及び図７の各々は、本開示の一実施形態に係る発電用タービン１の軸方向に沿った概略断面図である。幾つかの実施形態では、図６及び図７に示されるように、上述した発電用タービン１は、図６及び図７に示されるように、上述した回転シャフト２、発電機３、タービン動翼４、内側ケーシング５及び外側ケーシング６を備え、発電用タービン１の作動流体は、作動流体流路Ｓ４を上記軸方向の上記一方側から上記他方側に向かって流れるように構成されている。上述した発電用タービン１は、上述した少なくとも１つの貫通孔５４の外側開口５４１に一端９１が接続された抽気ライン９をさらに備える。

　図６及び図７に示される実施形態では、抽気ライン９は、作動流体が流れる内部流路９０を内部に有する。複数の貫通孔５４の各々の外側開口５４１は、一方側柱状流路Ｓ４２に配置された一端９１にまとめて接続され、内部流路９０に連通している。発電機収容空間Ｓ２に導入された作動流体（抽気）は、発電機収容空間Ｓ２から貫通孔５４を通り抽気ライン９に流入するようになっている。貫通孔５４や抽気ライン９を流れる作動流体（抽気）は、一方側柱状流路Ｓ４２を流れる作動流体（主流）に混合しないようになっている。

　上記の構成によれば、抽気ライン９の一端９１を少なくとも１つの貫通孔５４の外側開口５４１に接続することで、発電機３から熱エネルギーを回収してエンタルピーが増大した作動流体（抽気）を、抽気ライン９により回収でき、回収した作動流体（抽気）のエンタルピーを多様な用途に利用できる。

　図６及び図７に示されるように、発電用タービン１は、抽気ライン９に設けられ、抽気ライン９を流れる作動流体の流量を調整可能に構成された流量調整弁９３を備えていてもよい。流量調整弁９３は、全閉と全開に開度調整可能な開閉弁でもよいし、全閉と全開とこれらの間の少なくとも１つの中間開度に開度調整可能な開度調整弁でもよい。

　図６及び図７に示されるように、発電用タービン１は、抽気ライン９に設けられ、抽気ライン９を流れる作動流体に熱エネルギーを回収させるように構成された熱交換器９４を備えていてもよい。熱交換器９４において作動流体に熱エネルギーを回収させることで、冷却対象が冷却される。熱交換器９４の冷却対象は、例えば、発電機３のパワーエレクトロニクス部品９５であってもよい。図示される実施形態では、熱交換器９４及びパワーエレクトロニクス部品９５がケーシング９６の内部空間９６０に収容されており、パワーエレクトロニクス部品９５が発生させる熱エネルギーが熱交換器９４において作動流体に回収されるようになっている。

（抽気孔）
　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１では、図６に示されるように、上述した回転シャフト２は、上述したスラストディスク部２２を有する。上述した磁気軸受７は、上述した他方側スラスト軸受７２を含む。上述した内側ケーシング５は、少なくとも１つの抽気孔１０が形成されている。抽気孔１０は、軸受収容空間Ｓ３の外周側に環状流路Ｓ４１（作動流体流路Ｓ４）を形成する外周面５３に形成された外側開口１０Ａ、及び他方側スラスト軸受７２よりも上記軸方向の上記他方側において軸受収容空間Ｓ３を形成する内面５７に形成された内側開口１０Ｂ、を有する。

　抽気孔１０は、図示される実施形態に限定されず、環状流路Ｓ４１と軸受収容空間Ｓ３とで作動流体の流通が可能になっていればよい。図示される実施形態では、抽気孔１０は、外側開口１０Ａから内側開口１０Ｂまでに亘り上記径方向に沿って直線状に形成されているが、この形状に限定されない。

　タービン動翼４に導入される作動流体（主流）の一部を、抽気孔１０を通じて軸受収容空間Ｓ３に流入させることができる。軸受収容空間Ｓ３に流入した作動流体（抽気）は、軸受収容空間Ｓ３を上記軸方向の上記一方側に向かって流れる一方側抽気と、軸受収容空間Ｓ３を上記軸方向の上記他方側に向かって流れる他方側抽気と、に分流する。

　図示される実施形態では、一方側抽気は、軸受収容空間Ｓ３の抽気孔１０よりも上記軸方向の上記一方側、発電機収容空間Ｓ２、貫通孔５４、抽気ライン９の順で流れる。図示される実施形態では、他方側抽気は、軸受収容空間Ｓ３の抽気孔１０よりも上記軸方向の上記他方側、第１隙間Ｓ１、作動流体流路Ｓ４における一方側静翼８１Ａと一方側動翼４１との間の第１空間Ｓ４４の順で流れる。

　発電用タービン１のタービン動翼４を駆動させることで、タービン動翼４を支持する回転シャフト２には、上記軸方向の上記一方側から上記他方側に向かうスラスト力が作用する。

　上記の構成によれば、タービン動翼４に導入される作動流体（主流）の一部を、第１隙間Ｓ１よりも作動流体流路Ｓ４の流れ方向における上流側に位置する抽気孔１０を通じて発電機収容空間Ｓ２に流入させることができる。この場合には、発電機収容空間Ｓ２を上記軸方向の上記他方側から上記一方側に流れる作動流体（一方側抽気）により、スラストディスク部２２が上記他方側から上記一方側に押されるため、回転シャフト２に係るスラスト力を低減できる。

　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１では、図６に示されるように、上述した少なくとも１つのタービン動翼４は、上述した一方側動翼４１と、上述した他方側動翼４２と、を含む。発電用タービン１は、一方側動翼４１及び第１隙間Ｓ１よりも上記軸方向の上記一方側に配置される一方側静翼８１Ａをさらに備え、上述した抽気ライン９の他端９２（９２Ａ、９２Ｂ）は、作動流体流路Ｓ４における一方側静翼８１Ａと一方側動翼４１との間の上述した第１空間Ｓ４４、又は、作動流体流路Ｓ４における他方側動翼４２よりも上記他方側の第２空間Ｓ４５、の何れかに接続されている。抽気ライン９の他端９２（９２Ａ、９２Ｂ）は、第１空間Ｓ４４又は第２空間Ｓ４５に上記径方向の外側から接続されている。抽気ライン９に導入された作動流体（抽気）は、第１空間Ｓ４４又は第２空間Ｓ４５に導かれる。

　抽気ライン９の他端９２（９２Ｂ）が第１空間Ｓ４４に接続された場合には、発電機３や熱交換器９４から熱エネルギーを回収してエンタルピーが増大した作動流体（抽気）を、抽気ライン９を通じて第１空間Ｓ４４においてタービン動翼４に導入される作動流体（主流）に混合させることで、タービン動翼４における回収動力を増大でき、発電用タービン１の出力を増加させることができる。

　また、抽気ライン９の他端９２（９２Ａ）が第２空間Ｓ４５に接続された場合には、発電機３を冷却した作動流体（抽気）は、第２空間Ｓ４５において他方側動翼４２を通過した作動流体（主流）に混合される。この場合には、抽気をタービン動翼４に導入される主流に混合させる場合に比べて、抽気と主流の混合時における圧力損失を低減できる。

　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１では、図７に示されるように、上述した少なくとも１つのタービン動翼４は、上述した一方側動翼４１と、上述した他方側動翼４２と、を含む。発電用タービン１は、一方側動翼４１及び第１隙間Ｓ１よりも上記軸方向の上記一方側に配置される一方側静翼８１Ａをさらに備え、上述した抽気ライン９の他端９２（９２Ａ）は、作動流体流路Ｓ４における他方側動翼４２よりも上記他方側の第２空間Ｓ４５に接続されている。抽気ライン９の他端９２（９２Ａ）は、第２空間Ｓ４５に上記径方向の外側から接続されている。抽気ライン９に導入された作動流体（抽気）は、第２空間Ｓ４５に導かれる。

　図７に示される実施形態では、内側ケーシング５に抽気孔１０が形成されていないため、作動流体流路Ｓ４を流れる作動流体の一部（抽気）は、第１隙間Ｓ１、軸受収容空間Ｓ３、発電機収容空間Ｓ２、抽気ライン９の順に流れる。抽気ライン９に導入された作動流体（抽気）は、第２空間Ｓ４５に導かれる。

　上記の構成によれば、抽気ライン９の他端９２が第２空間Ｓ４５に接続された場合には、発電機３を冷却した作動流体（抽気）は、第２空間Ｓ４５において他方側動翼４２を通過した作動流体（主流）に混合される。この場合には、抽気をタービン動翼４に導入される主流に混合させる場合に比べて、抽気と主流の混合時における圧力損失を低減できる。

（第１絞り部）
　図８は、本開示の一実施形態に係る発電用タービン１の発電機収容空間Ｓ２及び軸受収容空間Ｓ３近傍の軸方向に沿った概略断面図である。図８では、第１絞り部Ａ１と第２絞り部Ａ２が描かれているが、第１絞り部Ａ１と第２絞り部Ａ２は、何れか一方があればよい。幾つかの実施形態に係る発電用タービン１では、図８に示されるように、上述した回転シャフト２は、上述したスラストディスク部２２を有し、上述したスラストディスク部２２の外周面２２１と、外周面２２１の外周側に隙間を有して対向する内側ケーシング５の内面５８との間に、作動流体の流路を狭める第１絞り部Ａ１が設けられている。

　上記の構成によれば、第１絞り部Ａ１を設けることで、軸受収容空間Ｓ３の第１絞り部Ａ１よりも上記軸方向の上記一方側と上記他方側との間に生じる差圧により、スラストディスク部２２が上記他方側から上記一方側に押されるため、回転シャフト２に係るスラスト力を低減できる。発電機収容空間Ｓ２よりも抽気の流れ方向の上流側に第１絞り部Ａ１を設けることで、発電機３のロータ３１が比較的低圧場において回転するためロータ３１の風損低減が図れる。

　幾つかの実施形態に係る発電用タービン１では、図８に示されるように、上述したロータ３１の外周面３３と、外周面３３の外周側に隙間を有して対向する内側ケーシング５の内面（内周面）５６Ａとの間に、作動流体の流路を狭める第２絞り部Ａ２が設けられている。

　発電機３のロータ３１が比較的低圧場において回転させるためには、第２絞り部Ａ２は、上記軸方向の上記他方側に設けられることが好ましい。図示される実施形態では、第２絞り部Ａ２は、永久磁石３１２よりも上記軸方向の上記他方側に設けられている。

　上記の構成によれば、第２絞り部Ａ２を設けることで、隙間（外周側隙間Ｓ２２）の第２絞り部Ａ２よりも上記軸方向の上記一方側と上記他方側との間に生じる差圧により、ロータ３１が上記他方側から上記一方側に押されるため、回転シャフト２に係るスラスト力を低減できる。また、上記の構成によれば、第１絞り部Ａ１を設ける場合に比べて、スラスト軸受を小さなものとすることができるため、発電用タービン１の大型化を抑制できる。

　幾つかの実施形態では、図１、２、６及び７に示されるように、上述した発電用タービン１の内側ケーシング５は、上述したステータ３２を内周側から支持する上述したステータ支持部５１を含む。上述した発電機収容空間Ｓ２は、外周側隙間Ｓ２２と、内周側隙間Ｓ２１と、一方側空間Ｓ２３と、他方側空間Ｓ２４と、を含む。外周側隙間Ｓ２２は、ロータ３１の外周面３３と、外周面３３の外周側に隙間を有して対向する内側ケーシング５の内面５６Ａとの間に形成される。内周側隙間Ｓ２１は、ロータ３１とステータ３２との間に形成される。一方側空間Ｓ２３は、内周側隙間Ｓ２１よりも上記軸方向の上記一方側において外周側隙間Ｓ２２及び内周側隙間Ｓ２１に接続されている。一方側空間Ｓ２３は、内側ケーシング５の発電機収容空間Ｓ２を形成する上記一方側の内面により形成されている。他方側空間Ｓ２４は、内周側隙間Ｓ２１よりも上記軸方向の上記他方側において内周側隙間Ｓ２１に接続されている。他方側空間Ｓ２４は、ロータ３１とステータ支持部５１により形成されている。上述した複数の貫通孔５４の各々の内側開口５４２は、他方側空間Ｓ２４に接続されている。

　上記の構成によれば、発電機収容空間Ｓ２に導かれた作動流体（抽気）は、外周側隙間Ｓ２２、一方側空間Ｓ２３、内周側隙間Ｓ２１、他方側空間Ｓ２４の順又は逆順で通過するため、発電機収容空間Ｓ２を通過する際にロータ３１及びステータ３２を効果的に冷却できる。

（発電システム）
　図９は、本開示の一実施形態に係る発電用タービン１を備える発電システム１００の模式図である。発電システム１００は、液化ガスを加熱するための熱媒体を介して、液化ガスが有する冷熱エネルギーを電力として回収するためのものである。液化ガスを気化させる際に、発電システム１００に搭載される発電用タービン１により冷熱エネルギーを電力として回収する。

　発電システム１００は、発電用タービン１と、熱媒体循環ライン１０１と、液化ガス供給ライン１０２と、凝縮器１０３と、加熱流体供給ライン１０４と、冷熱用ポンプ１０５と、蒸発器１０６と、を備える。発電用タービン１、凝縮器１０３、冷熱用ポンプ１０５、及び蒸発器１０６は、熱媒体循環ライン１０１に夫々接続されている。また、液化ガス供給ライン１０２は、凝縮器１０３に接続されている。加熱流体供給ライン１０４は、蒸発器１０６に接続されている。熱媒体循環ライン１０１、液化ガス供給ライン１０２及び加熱流体供給ライン１０４の夫々は、例えば管路など流体が流通する流路を含むものである。そして、熱媒体が液体や気体に状態変化をしながら熱媒体循環ライン１０１内を循環することで、発電システム１００が駆動されるように構成されている。

（熱媒体循環ライン）
　熱媒体循環ライン１０１は、水よりも凝固点の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１０１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（液化水素など）も適用可能であり、また、プロパン以外の熱媒体、例えばＲ１２３４ｙｆやＲ１２３４ｚｅなどを熱媒体循環ライン１０１に流れる熱媒体とした場合にも適用可能である。

（凝縮器）
　凝縮器１０３は、熱媒体と液化ガスとが熱交換することで作動流体を凝縮させるように構成されている。凝縮器１０３の内部には、熱媒体循環ライン１０１に接続され熱媒体循環ライン１０１を循環する熱媒体が流入する加熱側管路１０３Ａと、液化ガス供給ライン１０２に接続され液化ガス供給ライン１０２を流れる液化ガスが流入する被加熱側管路１０３Ｂが設けられている。そして、加熱側管路１０３Ａを流れる熱媒体と被加熱側管路１０３Ｂを流れる液化ガスとが熱交換するように構成されている。凝縮器１０３において、熱交換により熱媒体は冷却され凝縮し、液化ガスは加熱される。

　凝縮器１０３よりも上流側の液化ガス供給ライン１０２は、液化ガス用ポンプ１０２Ａに接続され、液化ガス用ポンプ１０２Ａのさらに上流側は液化ガス貯留装置１０２Ｂに接続されている。液化ガス用ポンプ１０２Ａの駆動により、液化ガス貯留装置１０２Ｂに貯留されている液体状の液化ガスは、液化ガス供給ライン１０２に送られ、液化ガス供給ライン１０２を上流側から下流側に向かって流れ、凝縮器１０３へと供給される。

　そして、凝縮器１０３の内部における熱交換により気化された液化ガスは、被加熱側管路１０３Ｂを流れた後、再び液化ガス供給ライン１０２を流れ、凝縮器１０３の下流側に設置されるエンジン（不図示）へ燃料として供給される。

（冷熱用ポンプ）
　冷熱用ポンプ１０５は、凝縮器１０３から供給された熱媒体を昇圧するように構成されている。熱媒体循環ライン１０１に接続される冷熱用ポンプ１０５が駆動することにより、熱媒体循環ライン１０１を熱媒体が循環する。熱媒体は、凝縮器１０３から冷熱用ポンプ１０５へ、冷熱用ポンプ１０５から蒸発器１０６へ、蒸発器１０６から発電用タービン１へ、発電用タービン１から凝縮器１０３へと流れる。

　冷熱用ポンプ１０５は、熱媒体を昇圧できればよく、その形式は特に限定されない。例えば、ターボ形ポンプ（遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなど）や容積形ポンプ（往復形ポンプ、回転形ポンプ）、特殊形ポンプ（水中モータポンプ）など、実施形態に合わせて形式を適宜選択できる。

（蒸発器）
　蒸発器１０６は、冷熱用ポンプ１０５により昇圧された熱媒体と、発電システム１００の外部から導入された加熱流体とが熱交換することで熱媒体を蒸発させるように構成されている。蒸発器１０６の内部には、冷熱用ポンプ１０５により昇圧された熱媒体が流入し、熱媒体循環ライン１０１に接続される熱媒体被加熱側管路１０６Ａと、加熱流体供給ライン１０４に接続され、発電システム１００の外部から導入される加熱流体が流入する熱媒体加熱側管路１０６Ｂが設けられている。そして、熱媒体被加熱側管路１０６Ａを流れる熱媒体と熱媒体加熱側管路１０６Ｂを流れる加熱流体とが熱交換するように構成されている。蒸発器１０６において、熱交換により熱媒体は加熱され蒸発し、加熱流体は冷却される。

　蒸発器１０６よりも上流側の加熱流体供給ライン１０４は、加熱流体用ポンプ１０４Ａに接続されている。加熱流体供給ライン１０４における加熱流体用ポンプ１０４Ａのさらに上流側は、発電システム１００の外部から加熱流体が導入されるように、加熱流体の供給源と接続されている。

　加熱流体用ポンプ１０４Ａの駆動により、加熱流体の供給源から加熱流体が加熱流体供給ライン１０４に送られ、加熱流体供給ライン１０４を上流側から下流側に向かって流れ、蒸発器１０６へと供給される。そして、蒸発器１０６の内部における熱交換により冷却された加熱流体は、熱媒体加熱側管路１０６Ｂを流れた後、再び加熱流体供給ライン１０４を流れ、発電システム１００の外部へ排出される。

　上述した「加熱流体」は、蒸発器１０６において熱媒として熱媒体循環ライン１０１を循環する熱媒体を加熱させる流体であればよく、蒸気や温水、海水や、エンジン冷却水、常温の水であってもよい。

　発電用タービン１は、蒸発器１０６で生成された気体状の熱媒体によって駆動されるように構成されている。発電用タービン１は上述した発電機３を有している。そして、蒸発器１０６で生成された気体状の熱媒体によって発電用タービン１の回転シャフト２が回転することで、発電機３を駆動するように構成されている。発電用タービン１を駆動した気体状の熱媒体は、発電用タービン１の下流側に設置される上述した凝縮器１０３に向かって熱媒体循環ライン１０１を流れる。

　発電用タービン１は、液化ガスを加熱するための熱媒体を循環させるように構成された熱媒体循環ライン１０１に設けられている。この場合には、熱媒体循環ライン１０１を循環して発電用タービン１に導入される熱媒体は、液化ガスの冷熱エネルギーを回収することで比較的低温になっている。上記熱媒体を発電用タービン１の作動流体とすることで、発電機収容空間Ｓ２に比較的低温の作動流体が導かれるため、発電機３の冷却が効果的に行われる。

　本明細書において、「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。
　また、本明細書において、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。
　また、本明細書において、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。

　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係る発電用タービン（１）は、
　回転シャフト（２）と、
　前記回転シャフト（２）の軸方向の一方側に設けられるロータ（３１）及び前記ロータ（３１）の内周側に配置されるステータ（３２）を含む発電機（３）と、
　前記発電機（３）よりも前記回転シャフト（２）の前記軸方向の他方側に設けられる少なくとも１つのタービン動翼（４）と、
　前記回転シャフト（２）を回転可能に収容するように構成された内側ケーシング（５）であって、前記少なくとも１つのタービン動翼（４）のディスク部（４３）に第１隙間（Ｓ１）を有して対向する対向面（５２）を有し、前記第１隙間（Ｓ１）に連通して前記発電機（３）を収容する発電機収容空間（Ｓ２）を形成する内側ケーシング（５）と、
　前記内側ケーシング（５）の外周側に配置され、前記内側ケーシング（５）との間に前記第１隙間（Ｓ１）に連通して前記タービン動翼（４）の作動流体が流れる作動流体流路（Ｓ４）を形成する外側ケーシング（６）と、を備え、
　前記内側ケーシング（５）は、前記作動流体流路（Ｓ４）を形成する外面（５５）に形成された外側開口（５４１）及び前記発電機収容空間（Ｓ２）を形成する内面（５６）に形成された内側開口（５４２）を有する少なくとも１つの貫通孔（５４）が形成された。

　上記１）の構成によれば、回転シャフト（２）の他方側に設けられる発電機（３）をアウターロータ型にすることで、インナーロータ型にした場合に比べて、高出力密度化が図れ、発電機（３）及び発電機収容空間（Ｓ２）の径方向における大きさを小さくできる。これにより、発電機収容空間（Ｓ２）の外周側に形成される作動流体流路（Ｓ４）が径方向の比較的内側に配置できるため、発電用タービン（１）の大型化を抑制できる。

　また、上記１）の構成によれば、第１隙間（Ｓ１）及び貫通孔（５４）を介して作動流体流路（Ｓ４）を流れる作動流体の一部を発電機収容空間（Ｓ２）に抽気し、発電機（３）を冷却させた後に発電機収容空間（Ｓ２）から排出できる。このような簡単な構造によって、発電機（３）を冷却できるため、発電用タービン（１）の複雑化を抑制できる。

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記軸方向の前記発電機（３）と前記少なくとも１つのタービン動翼（４）との間に配置され、前記回転シャフト（２）を回転可能に支持するように構成された少なくとも１つの磁気軸受（７）をさらに含み、
　前記内側ケーシング（５）は、前記軸方向の前記発電機収容空間（Ｓ２）と前記第１隙間（Ｓ１）との間に、前記発電機収容空間（Ｓ２）及び前記第１隙間（Ｓ１）に接続されて前記回転シャフト（２）及び前記少なくとも１つの磁気軸受（７）を収容する軸受収容空間（Ｓ３）が形成された。

　上記２）の構成によれば、発電機収容空間（Ｓ２）と第１隙間（Ｓ１）は、潤滑油が不要な磁気軸受（７）を収容する軸受収容空間（Ｓ３）を通じて、作動流体（抽気）の流通が可能である。この場合には、発電機収容空間（Ｓ２）と第１隙間（Ｓ１）との間で作動流体の流通させるための流路を別途設ける必要がないため、発電用タービン（１）の大型化、複雑化を抑制できる。

３）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記作動流体は、前記作動流体流路（Ｓ４）を前記軸方向の前記他方側から前記一方側に向かって流れるように構成された。

　上記３）の構成によれば、タービン動翼（４）を通過した作動流体の一部を、第１隙間（Ｓ１）を通じて発電機収容空間（Ｓ２）に流入させることができる。発電機収容空間（Ｓ２）に流入する作動流体は、タービン動翼（４）を通過する際に膨張して温度低下しているため、該作動流体により発電機（３）を効果的に冷却できる。

４）幾つかの実施形態では、上記２）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記作動流体は、前記作動流体流路（Ｓ４）を前記軸方向の前記一方側から前記他方側に向かって流れるように構成された。

　上記４）の構成によれば、タービン動翼（４）に導入前の作動流体の一部を、貫通孔（５４）を通じて発電機収容空間（Ｓ２）に流入させることで、発電機（３）を冷却できる。そして、発電機（３）から熱エネルギーを回収してエンタルピーが増大した作動流体を、第１隙間（Ｓ１）を通じてタービン動翼（４）に導入される作動流体に混合させることで、タービン動翼（４）における回収動力を増大でき、発電用タービン（１）の出力を増加させることができる。

５）幾つかの実施形態では、上記３）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記作動流体流路（Ｓ４）における前記少なくとも１つのタービン動翼（４）よりも前記軸方向の前記一方側に設けられる圧力損失を生じさせる抵抗体（１２）であって、前記抵抗体（１２）と前記少なくとも１つのタービン動翼（４）との間における前記作動流体流路の圧力を、前記軸受収容空間（Ｓ３）の圧力よりも大きくするための抵抗体（１２）をさらに備える。

　上記５）の構成によれば、作動流体流路（Ｓ４）に抵抗体（１２）を設け、抵抗体（１２）とタービン動翼（４）との間における作動流体流路の圧力を、軸受収容空間（Ｓ３）の圧力よりも大きくすることで、圧力差により第１隙間（Ｓ１）を通じて発電機収容空間（Ｓ２）に作動流体を導くことや、貫通孔（５４）を通じて発電機収容空間（Ｓ２）から作動流体を排出することができる。この場合には、発電機収容空間（Ｓ２）に作動流体を流通させるためのファン等を別途設ける必要がないため、発電用タービン（１）の機器点数の増加を抑制できるとともに、発電用タービン（１）の消費電力の増加も抑制できる。

６）幾つかの実施形態では、上記４）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記内側ケーシング（５）の前記対向面（５２）に対して前記第１隙間（Ｓ１）を介して対向する前記少なくとも１つのタービン動翼（４）の前記ディスク部（４３）は、前記軸方向に貫通する第１バランスホール（４８）を有し、
　前記第１バランスホール（４８）は、前記軸受収容空間（Ｓ３）から前記第１隙間（Ｓ１）に導かれた前記作動流体が流入するように構成された。

　上記６）の構成によれば、軸受収容空間（Ｓ３）から第１隙間（Ｓ１）に導かれた作動流体（抽気）は、第１バランスホール（４８）を通過することで、第１バランスホール（４８）が形成されたタービン動翼（４）よりも作動流体の流れ方向の下流側において、第１バランスホール（４８）が形成されたタービン動翼（４）を通過した作動流体（主流）に混合される。この場合には、軸受収容空間（Ｓ３）から第１隙間（Ｓ１）に導かれた作動流体（抽気）を、第１隙間（Ｓ１）を通じてタービン動翼（４）に導入される作動流体に混合させる場合に比べて、抽気と主流の混合時における圧力損失を低減できる。

７）幾つかの実施形態では、上記６）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記少なくとも１つのタービン動翼（４）は、
　前記第１バランスホール（４８）を有する一方側動翼（４１）と、
　前記一方側動翼（４１）よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼（４２）と、を含み、
　前記他方側動翼（４２）のディスク部（４５）は、前記軸方向に貫通する第２バランスホール（４９）を有し、
　前記第２バランスホール（４９）は、前記第１バランスホール（４８）よりも前記回転シャフト（２）の径方向における外側に形成され、前記第１バランスホール（４８）を通過した前記作動流体が流入するように構成された。

　上記７）の構成によれば、第１バランスホール（４８）を通過した作動流体（抽気）は、回転シャフト（２）の回転により回転シャフト（２）の径方向における外側に向かって押し出される。第２バランスホール（４９）を、第１バランスホール（４８）よりも回転シャフト（２）の径方向における外側に形成することで、第１バランスホール（４８）を通過した作動流体（抽気）が第２バランスホール（４９）に流入し易くなっている。軸受収容空間（Ｓ３）から第１隙間（Ｓ１）に導かれた作動流体（抽気）を、第１バランスホール（４８）だけでなく第２バランスホール（４９）も通過させることで、抽気と主流の混合時における圧力損失のさらなる低減が図れる。

８）幾つかの実施形態では、上記４）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記少なくとも１つの貫通孔（５４）の前記外側開口（５４１）に一端（９１）が接続された抽気ライン（９）をさらに備える。

　上記８）の構成によれば、抽気ライン（９）の一端（９１）を少なくとも１つの貫通孔（５４）の外側開口（５４１）に接続することで、発電機（３）から熱エネルギーを回収してエンタルピーが増大した作動流体（抽気）を、抽気ライン（９）により回収でき、回収した作動流体（抽気）のエンタルピーを多様な用途に利用できる。

９）幾つかの実施形態では、上記８）に記載の発電用タービン（１）であって、
であって、
　前記回転シャフト（２）は、前記軸受収容空間（Ｓ３）において前記回転シャフト（２）の径方向外側に突出するスラストディスク部（２２）を有し、
　前記少なくとも１つの磁気軸受（７）は、前記スラストディスク部（２２）よりも前記回転シャフト（２）の前記軸方向の前記他方側に配置され、前記スラストディスク部（２２）との間に隙間を有して対向する他方側スラスト軸受（７２）を含み、
　前記内側ケーシング（５）は、前記軸受収容空間（Ｓ３）の外周側に前記作動流体流路（Ｓ４）を形成する外周面（５３）に形成された外側開口（１０Ａ）、及び前記他方側スラスト軸受（７２）よりも前記軸方向の前記他方側において前記軸受収容空間（Ｓ３）を形成する内面（５７）に形成された内側開口（１０Ｂ）、を有する少なくとも１つの抽気孔（１０）が形成された。

　上記９）の構成によれば、タービン動翼（４）に導入される作動流体の一部を、第１隙間（Ｓ１）よりも作動流路の流れ方向における上流側に位置する抽気孔（１０）を通じて発電機収容空間（Ｓ２）に流入させることができる。この場合には、発電機収容空間（Ｓ２）を上記軸方向の上記他方側から上記一方側に流れる作動流体（抽気）により、スラストディスク部（２２）が上記他方側から上記一方側に押されるため、回転シャフト（２）に係るスラスト力を低減できる。

１０）幾つかの実施形態では、上記９）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記少なくとも１つのタービン動翼（４）は、
　一方側動翼（４１）と、
　前記一方側動翼（４１）よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼（４２）と、を含み、
　前記発電用タービン（１）は、
　前記一方側動翼（４１）及び前記第１隙間（Ｓ１）よりも前記軸方向の前記一方側に配置される一方側静翼（８１Ａ）をさらに備え、
　前記抽気ライン（９）の他端（９２）は、前記作動流体流路（Ｓ４）における、前記一方側静翼（８１Ａ）と前記一方側動翼（４１）との間の第１空間（Ｓ４４）、又は、前記他方側動翼（４２）よりも前記他方側の第２空間（Ｓ４５）、の何れかに接続された。

　上記１０）の構成によれば、抽気ライン（９）の他端（９２）が第１空間（Ｓ４４）に接続された場合には、発電機（３）から熱エネルギーを回収してエンタルピーが増大した作動流体（抽気）を、抽気ライン（９）を通じて第１空間（Ｓ４４）においてタービン動翼（４）に導入される作動流体（主流）に混合させることで、タービン動翼（４）における回収動力を増大でき、発電用タービン（１）の出力を増加させることができる。

　また、上記１０）の構成によれば、抽気ライン（９）の他端（９２）が第２空間（Ｓ４５）に接続された場合には、発電機（３）を冷却した作動流体（抽気）は、第２空間（Ｓ４５）において他方側動翼（４２）を通過した作動流体（主流）に混合される。この場合には、抽気をタービン動翼（４）に導入される主流に混合させる場合に比べて、抽気と主流の混合時における圧力損失を低減できる。

１１）幾つかの実施形態では、上記８）に記載の発電用タービン（１）であって、
　前記少なくとも１つのタービン動翼（４）は、
　一方側動翼（４１）と、
　前記一方側動翼（４１）よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼（４２）と、を含み、
　前記発電用タービン（１）は、
　前記一方側動翼（４１）及び前記第１隙間（Ｓ１）よりも前記軸方向の前記一方側に配置される一方側静翼（８１Ａ）をさらに備え、
　前記抽気ライン（９）の他端（９２）は、前記作動流体流路（Ｓ４）における、前記他方側動翼（４２）よりも前記他方側の第２空間（Ｓ４５）に接続された。

　上記１１）の構成によれば、抽気ライン（９）の他端（９２）が第２空間（Ｓ４５）に接続された場合には、発電機（３）を冷却した作動流体（抽気）は、第２空間（Ｓ４５）において他方側動翼（４２）を通過した作動流体（主流）に混合される。この場合には、抽気をタービン動翼（４）に導入される主流に混合させる場合に比べて、抽気と主流の混合時における圧力損失を低減できる。

１２）幾つかの実施形態では、上記８）から１１）までの何れかに記載の発電用タービン（１）であって、
　前記回転シャフト（２）は、前記軸受収容空間（Ｓ３）において前記回転シャフト（２）の径方向外側に突出するスラストディスク部（２２）を有し、
　前記スラストディスク部（２２）の外周面（２２１）と、前記スラストディスク部（２２）の前記外周面（２２１）の外周側に隙間を有して対向する前記内側ケーシング（５）の内面（５８）との間に、前記作動流体の流路を狭める第１絞り部（Ａ１）が設けられた。

　上記１２）の構成によれば、第１絞り部（Ａ１）を設けることで、軸受収容空間（Ｓ３）の第１絞り部（Ａ１）よりも上記軸方向の上記一方側と上記他方側との間に生じる差圧により、スラストディスク部（２２）が上記他方側から上記一方側に押されるため、回転シャフト（２）に係るスラスト力を低減できる。発電機収容空間（Ｓ２）よりも抽気の流れ方向の上流側に第１絞り部（Ａ１）を設けることで、発電機（３）のロータ（３１）が比較的低圧場において回転するためロータ（３１）の風損低減が図れる。

１３）幾つかの実施形態では、上記８）から１１）までの何れかに記載の発電用タービン（１）であって、
　前記ロータ（３１）の外周面（３３）と、前記ロータ（３１）の前記外周面（３３）の外周側に隙間を有して対向する前記内側ケーシング（５）の内面（５６Ａ）との間に、前記作動流体の流路を狭める第２絞り部（Ａ２）が設けられた。

　上記１３）の構成によれば、第２絞り部（Ａ２）を設けることで、隙間（外周側隙間Ｓ２２）の第２絞り部（Ａ２）よりも上記軸方向の上記一方側と上記他方側との間に生じる差圧により、ロータ（３１）が上記他方側から上記一方側に押されるため、回転シャフト（２）に係るスラスト力を低減できる。また、上記１３）の構成によれば、第１絞り部（Ａ１）を設ける場合に比べて、スラスト軸受を小さなものとすることができるため、発電用タービン（１）の大型化を抑制できる。

１４）幾つかの実施形態では、上記１）から１３）の何れかに記載の発電用タービン（１）であって、
　前記内側ケーシング（５）は、前記ステータを内周側から支持するステータ支持部（５１）を含み、
　前記発電機収容空間（Ｓ２）は、
　前記ロータ（３１）の外周面と、前記ロータ（３１）の前記外周面の外周側に隙間を有して対向する前記内側ケーシング（５）の内面との間に形成される外周側隙間（Ｓ２２）と、
　前記ロータ（３１）と前記ステータ（３２）との間に形成される内周側隙間（Ｓ２１）と、
　前記内周側隙間（Ｓ２１）よりも前記軸方向の前記一方側において前記外周側隙間（Ｓ２２）及び前記内周側隙間（Ｓ２１）に接続される一方側空間（Ｓ２３）と、
　前記内周側隙間（Ｓ２１）よりも前記軸方向の前記他方側において前記内周側隙間（Ｓ２１）に接続される他方側空間（Ｓ２４）であって、前記ロータ（３１）と前記ステータ支持部（５１）により形成される他方側空間（Ｓ２４）と、を含み、
　前記少なくとも１つの貫通孔（５４）の前記内側開口（５４２）は、前記他方側空間（Ｓ２４）に接続された。

　上記１４）の構成によれば、発電機収容空間（Ｓ２）に導かれた作動流体（抽気）は、外周側隙間（Ｓ２２）、一方側空間（Ｓ２３）、内周側隙間（Ｓ２１）、他方側空間（Ｓ２４）の順又は逆順で通過するため、発電機収容空間（Ｓ２）を通過する際にロータ（３１）及びステータ（３２）を効果的に冷却できる。

１５）幾つかの実施形態では、上記１）から１４）の何れかに記載の発電用タービン（１）であって、
　前記発電用タービン（１）は、液化ガスを加熱するための熱媒体を循環させるように構成された熱媒体循環ライン（１０１）に設けられた。

　上記１５）の構成によれば、熱媒体循環ライン（１０１）を循環して発電用タービン（１）に導入される熱媒体は、液化ガスの冷熱エネルギーを回収することで比較的低温になっている。上記熱媒体を発電用タービン（１）の作動流体とすることで、発電機収容空間（Ｓ２）に比較的低温の作動流体が導かれるため、発電機（３）の冷却が効果的に行われる。

１　　　　　発電用タービン
２　　　　　回転シャフト
３　　　　　発電機
４　　　　　タービン動翼
５　　　　　内側ケーシング
６　　　　　外側ケーシング
７　　　　　軸受
９　　　　　抽気ライン
１０　　　　抽気孔
１１　　　　ケーシング支持部
２１　　　　一方側の端部
２２　　　　スラストディスク部
３１　　　　ロータ
３２　　　　ステータ
４１　　　　一方側動翼
４２　　　　他方側動翼
４３，４５　ディスク部
４４，４６　翼部
５１　　　　ステータ支持部
５２　　　　対向面
５３　　　　外周面
５４　　　　貫通孔
５５　　　　外面
５６　　　　内面
６１　　　　内周面
７１，７２　スラスト軸受
７３，７４　ジャーナル軸受
８１，８１Ａ　一方側静翼
８２，８２Ａ　他方側静翼
８３，８３Ａ，８４Ａ　翼部
８４，８５Ａ　内側静翼支持部
３１１　　　磁石支持部
３１２　　　永久磁石
３１３　　　径方向延在部
３１４　　　軸方向延在部
３１５　　　傾斜部
３２１　　　静止コイル部
５４１　　　外側開口
５４２　　　内側開口
ＣＡ　　　　中心軸線
Ｓ１　　　　第１隙間
Ｓ２　　　　発電機収容空間
Ｓ３　　　　軸受収容空間
Ｓ４　　　　作動流体流路
Ｓ２１　　　内周側隙間
Ｓ２２　　　外周側隙間
Ｓ２３　　　一方側空間
Ｓ２４　　　他方側空間
Ｓ４１　　　環状流路
Ｓ４２　　　一方側柱状流路
Ｓ４３　　　他方側柱状流路

Claims (15)

1. 　回転シャフトと、
   　前記回転シャフトの軸方向の一方側に設けられるロータ及び前記ロータの内周側に配置されるステータを含む発電機と、
   　前記発電機よりも前記回転シャフトの前記軸方向の他方側に設けられる少なくとも１つのタービン動翼と、
   　前記回転シャフトを回転可能に収容するように構成された内側ケーシングであって、前記少なくとも１つのタービン動翼のディスク部に第１隙間を有して対向する対向面を有し、前記第１隙間に連通して前記発電機を収容する発電機収容空間を形成する内側ケーシングと、
   　前記内側ケーシングの外周側に配置され、前記内側ケーシングとの間に前記第１隙間に連通して前記タービン動翼の作動流体が流れる作動流体流路を形成する外側ケーシングと、を備え、
   　前記内側ケーシングは、前記作動流体流路を形成する外面に形成された外側開口及び前記発電機収容空間を形成する内面に形成された内側開口を有する少なくとも１つの貫通孔が形成された、
   発電用タービン。
2. 　前記軸方向の前記発電機と前記少なくとも１つのタービン動翼との間に配置され、前記回転シャフトを回転可能に支持するように構成された少なくとも１つの磁気軸受をさらに備え、
   　前記内側ケーシングは、前記軸方向の前記発電機収容空間と前記第１隙間との間に、前記発電機収容空間及び前記第１隙間に接続されて前記回転シャフト及び前記少なくとも１つの磁気軸受を収容する軸受収容空間が形成された、
   請求項１に記載の発電用タービン。
3. 　前記作動流体は、前記作動流体流路を前記軸方向の前記他方側から前記一方側に向かって流れるように構成された、
   請求項２に記載の発電用タービン。
4. 　前記作動流体は、前記作動流体流路を前記軸方向の前記一方側から前記他方側に向かって流れるように構成された、
   請求項２に記載の発電用タービン。
5. 　前記作動流体流路における前記少なくとも１つのタービン動翼よりも前記軸方向の前記一方側に設けられる圧力損失を生じさせる抵抗体であって、前記抵抗体と前記少なくとも１つのタービン動翼との間における前記作動流体流路の圧力を、前記軸受収容空間の圧力よりも大きくするための抵抗体をさらに備える、
   請求項３に記載の発電用タービン。
6. 　前記内側ケーシングの前記対向面に対して前記第１隙間を介して対向する前記少なくとも１つのタービン動翼の前記ディスク部は、前記軸方向に貫通する第１バランスホールを有し、
   　前記第１バランスホールは、前記軸受収容空間から前記第１隙間に導かれた前記作動流体が流入するように構成された、
   請求項４に記載の発電用タービン。
7. 　前記少なくとも１つのタービン動翼は、
   　前記第１バランスホールを有する一方側動翼と、
   　前記一方側動翼よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼と、を含み、
   　前記他方側動翼のディスク部は、前記軸方向に貫通する第２バランスホールを有し、
   　前記第２バランスホールは、前記第１バランスホールよりも前記回転シャフトの径方向における外側に形成され、前記第１バランスホールを通過した前記作動流体が流入するように構成された、
   請求項６に記載の発電用タービン。
8. 　前記少なくとも１つの貫通孔の前記外側開口に一端が接続された抽気ラインをさらに備える、
   請求項４に記載の発電用タービン。
9. 　前記回転シャフトは、前記軸受収容空間において前記回転シャフトの径方向外側に突出するスラストディスク部を有し、
   　前記少なくとも１つの磁気軸受は、前記スラストディスク部よりも前記回転シャフトの前記軸方向の前記他方側に配置され、前記スラストディスク部との間に隙間を有して対向する他方側スラスト軸受を含み、
   　前記内側ケーシングは、前記軸受収容空間の外周側に前記作動流体流路を形成する外周面に形成された外側開口、及び前記他方側スラスト軸受よりも前記軸方向の前記他方側において前記軸受収容空間を形成する内面に形成された内側開口、を有する少なくとも１つの抽気孔が形成された、
   請求項８に記載の発電用タービン。
10. 　前記少なくとも１つのタービン動翼は、
    　一方側動翼と、
    　前記一方側動翼よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼と、を含み、
    　前記発電用タービンは、
    　前記一方側動翼及び前記第１隙間よりも前記軸方向の前記一方側に配置される一方側静翼をさらに備え、
    　前記抽気ラインの他端は、前記作動流体流路における、前記一方側静翼と前記一方側動翼との間の第１空間、又は、前記他方側動翼よりも前記他方側の第２空間、の何れかに接続された、
    請求項９に記載の発電用タービン。
11. 　前記少なくとも１つのタービン動翼は、
    　一方側動翼と、
    　前記一方側動翼よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼と、を含み、
    　前記発電用タービンは、
    　前記一方側動翼及び前記第１隙間よりも前記軸方向の前記一方側に配置される一方側静翼をさらに備え、
    　前記抽気ラインの他端は、前記作動流体流路における、前記他方側動翼よりも前記他方側の第２空間に接続された、
    請求項８に記載の発電用タービン。
12. 　前記回転シャフトは、前記軸受収容空間において前記回転シャフトの径方向外側に突出するスラストディスク部を有し、
    　前記スラストディスク部の外周面と、前記スラストディスク部の前記外周面の外周側に隙間を有して対向する前記内側ケーシングの内面との間に、前記作動流体の流路を狭める第１絞り部が設けられた、
    請求項８乃至１１の何れか１項に記載の発電用タービン。
13. 　前記ロータの外周面と、前記ロータの前記外周面の外周側に隙間を有して対向する前記内側ケーシングの内面との間に、前記作動流体の流路を狭める第２絞り部が設けられた、
    請求項８乃至１１の何れか１項に記載の発電用タービン。
14. 　前記内側ケーシングは、前記ステータを内周側から支持するステータ支持部を含み、
    　前記発電機収容空間は、
    　前記ロータの外周面と、前記ロータの前記外周面の外周側に隙間を有して対向する前記内側ケーシングの内面との間に形成される外周側隙間と、
    　前記ロータと前記ステータとの間に形成される内周側隙間と、
    　前記内周側隙間よりも前記軸方向の前記一方側において前記外周側隙間及び前記内周側隙間に接続される一方側空間と、
    　前記内周側隙間よりも前記軸方向の前記他方側において前記内周側隙間に接続される他方側空間であって、前記ロータと前記ステータ支持部により形成される他方側空間と、を含み、
    　前記少なくとも１つの貫通孔の前記内側開口は、前記他方側空間に接続された、
    請求項１乃至１１の何れか１項に記載の発電用タービン。
15. 　前記発電用タービンは、液化ガスを加熱するための熱媒体を循環させるように構成された熱媒体循環ラインに設けられた
    請求項１乃至１１の何れか１項に記載の発電用タービン。

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