(57)【要約】【課題】熱伸び変形によって車室と防食板との隙間を生じさせないようにすることができ、隙間に侵入・堆積するスケールを抑制・防止することが可能な装置を提供することを目的とする。【解決手段】この課題を解決するために本発明では、蒸気タービンを構成する車室に設けられ、蒸気に含まれるスケールにより、前記車室が侵食されるのを抑制する蒸気タービンにおいて、前記車室の削り出しにより、前記車室の軸方向の側面のうち、上流側面と下流側面とに矩形凹部が形成された削り出し部を備え、この削り出し部の両側面の凹部に嵌合する凸部を備える防食板を備え、前記凸部と前記凹部とのすき間にスプリングが設けられる蒸気タービンを提供する。【選択図】図２
2020045865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンを構成する車室に設けられ、蒸気に含まれるスケールにより、前記車室が侵
食されるのを抑制する蒸気タービンにおいて、
前記車室の削り出しにより、前記車室の軸方向の側面のうち、上流側面と下流側面とに矩
形の削り出し凹部を備え、
この削り出し凹部に嵌合する凸部を備える防食板を備え、
前記凸部と前記凹部とのすき間にスプリングが設けられる蒸気タービン。
【請求項２】
蒸気タービンを構成する車室に設けられ、蒸気に含まれるスケールにより、前記車室が侵
食されるのを抑制する蒸気タービンにおいて、
前記車室の削り出しにより、前記車室の径方向端面にくさび形の削り出し凸部を備え、
この削り出し凸部に嵌合するくさび形凹部を有する防食板を備える蒸気タービン。
【請求項３】
請求項２のくさび型形状を複数有することで、スケールの侵入及び堆積の抑制を図る目的
を有することを特徴とした蒸気タービン。
【請求項４】
蒸気タービンを構成する車室に設けられ、蒸気に含まれるスケールにより、前記車室が侵
食されるのを抑制する蒸気タービンにおいて、
前記車室の掘り込みにより、前記車室の径方向端面に矩形の掘り込み凹部を備え、
この掘り込み凹部に嵌合する凸部を備える防食板を備え、
前記凸部と前記掘り込み凹部とのすき間にスプリングが設けられる蒸気タービン。
【請求項５】
蒸気タービンを構成する車室に設けられ、蒸気に含まれるスケールにより、前記車室が侵
食されるのを抑制する蒸気タービンにおいて、
前記車室の掘り込みにより、前記車室の径方向端面にくさび形凹部が形成された掘り込み
部を備え、
この掘り込み部のくさび形凹部に嵌合するくさび形凸部を有する防食板を備える蒸気ター
ビン。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸気タービンであって、前記防食板が前記くさび凸部を複数有する蒸気
タービン。
【請求項７】
請求項４から６に記載の蒸気タービンであって、車室内表面を防食板で囲うように防食板
の両端を延長させる蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンの作動蒸気に含まれるスケールの侵入、堆積を防止するための防
食板を備える蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機器、例えば地熱タービンでは従来、ドレンの一部が蒸気通路部外周側のノズルダイ
アフラム外輪に設けられたドレン逃がし穴を通過し、遠心力によって外側に飛ばされて、
車室内表面の内周側に面している面が侵食される事象が多々発生している。そのため、当
該ドレンによる車室の侵食を防止する目的として、ノズル嵌合部間の内周側に面している
面全周に防食板を設置している。車室に用いている材質とは異なりドレン浸食耐性を持つ
材質を用いており、これにより車室を保護する構造としていた。しかし本構造において、
運転中に車室と防食板の間に発生した隙間にスケールが侵入・堆積する事象がタービンの
開放点検時に認められている。また当該スケールに付着していた腐食成分によるものと思
われる車室及び防食板の腐食も認められており、調査・検討の結果、車室と防食板の間の
隙間は、起動停止時の車室と防食板の熱伸び差によって発生している可能性が高いことが
分かっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０３００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
防食板の構造について図１１、図１２に示す。図１１に示すように、車室１にノズルダイ
アフラム外輪２、ノズル板３、ノズルダイアフラム内輪で構成されているノズルダイアフ
ラムが設置されており、ノズルダイアフラム外輪２が車室１の嵌合部に嵌まり込んでいる
。蒸気はノズル板３及び動翼４を通って次段落のノズルダイアフラムへと流れるが、この
時蒸気と共に流れてきたドレン５の一部がドレン逃がし穴６を通過し、外周側である車室
内表面に当たることで車室内表面の浸食が発生する。これを防止するため、車室内表面に
浸食耐性を持つ材質で出来た防食板７を全周に設置する。
【０００５】
また図１２ａ，ｂに示すように、防食板７は半リングで構成されているため、上半と下半
に各々設置、周方向数ヶ所を穴埋め溶接９によって固定する構造となっている。
【０００６】
防食板７は、侵食を防ぐステンレス系の材料であるのに対し、車室１は、鉄系の材料であ
るため、タービンの起動時は、防食板７は、急激な温度上昇の影響により、車室１に比べ
て熱伸びが発生する。
【０００７】
車室、防食板の熱伸び差によって、図１３に示すように、全周の溶接固定箇所１０を起点
として防食板７が内側に変形、車室１と防食板７の間に隙間が発生し、当該隙間にスケー
ル１１が侵入する。
【０００８】
その後、定格運転状態となり熱伸び差がなくなることで車室１と防食板７の間の隙間が無
くなり、侵入したスケール１１の逃げ場がなくなり堆積する。堆積したスケールにより、
車室が腐食していくので、防食板を設ける効果がなくなる。
【０００９】
地熱タービンのスケールによる侵食及び腐食は従来より確認されており、タービン各種部
品に対して様々な対策が施されている。例えば特開昭６１―０７９８０５「蒸気タービン
のシールリング設置」ではノズルダイアフラム外輪に設置しているシールリングに対峙す
る車室に保護板を設けることで車室本体を保護し、また保護板に侵食・腐食が発生した場
合でも当該保護板を交換するのみで修理を実施可能な構造を提案している。特開平１０―
１０３００９「地熱発電用蒸気タービン」では、ノズルダイアフラム外輪に形成されてい
る周溝を車室の内周側に突き出し形成したリブ状の支持リングに嵌合して軸方向の気密を
確保する構造において、周溝と支持リングの周面に沿って耐食性の高いシール部材を介挿
することで、当該嵌合構造における局部的な腐食対策として提案している。またノズル以
外の部品では、特許第３１１７３３８号「地熱タービン動翼防食装置」のように、動翼翼
根部に頭部を突出したボルト材を植込むことで、ノズル内輪後端に堆積するスケールを当
該ボルトの頭部で削り取り、動翼翼根部まで届かないようにすることで動翼側のスケール
侵食を防止する構造を提案している。
【００１０】
上記に挙げた従来研究例を始めとするいずれの研究もスケールによる侵食及び腐食対策と
して提案されているものが多く、防食板の熱伸び変形によって発生する車室との隙間に侵
入・堆積するスケールを抑制・防止する構造についての考察は無いことから、本発明では
当該構造の提案を行う。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、蒸気タービンを構成する車室に設けられ、蒸気に含まれるスケールにより、前
記車室が侵食されるのを抑制する蒸気タービンにおいて、前記車室の削り出しにより、前
記車室の軸方向の側面のうち、上流側面と下流側面とに矩形凹部が形成された削り出し部
を備え、この削り出し部の両側面の凹部に嵌合する凸部を備える防食板を備え、前記凸部
と前記凹部とのすき間にスプリングが設けられる蒸気タービンを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、車室に防食板を嵌合させる構造としたため、防食板は車室に追従する形で熱伸
びを起こすため、熱伸び変形によって車室と防食板との隙間を生じさせないようにするこ
とができ、隙間に侵入・堆積するスケールを抑制・防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１実施形態に係る蒸気タービンを示す側面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る防食板構造を示す側面図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る防食板構造を示す側面図である。
【図４】図４は、第２実施形態の変形例を示す側面図である。
【図５】図５は、第３実施形態に係る防食板構造を示す側面図である。
【図６】図６は、第４実施形態に係る防食板構造を示す側面図である。
【図７】図７は、第４実施形態の変形例を示す側面図である。
【図８】図８は、第５実施形態に係る防食板構造を示す側面図である。
【図９】図９は、第５実施形態の変形例を示す側面図である。
【図１０】図１０は、第５実施形態の変形例を示す側面図である。
【図１１】図１１は、従来技術に係る蒸気タービンを示す側面図である。
【図１２ａ】図１２ａは、従来技術に係る防食板構造を示し、蒸気タービンの軸方向から見た側面図である。
【図１２ｂ】図１２ｂは、図１２ａのＡ−Ａ断面図である。
【図１３】図１３は、従来技術における防食板の変形状況を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、車室１にノズルダイアフラム外輪２、ノズル板３、ノズルダイアフラ
ム内輪４で構成されているノズルダイアフラムが設置されており、ノズルダイアフラム外
輪２が車室１の嵌合部に嵌まり込んでおり、ドレンの一部がドレン逃がし穴６を通過して
外周側である車室内表面側へと飛ばされる構造である。
【００１５】
第１の実施形態は、図２に示すように、車室１の突出部１ａの軸方向の側面のうち、上流
側面と下流側面とに矩形の削り出し凹部２０を全周に亘って備える。さらに、この削り出
し凹部に嵌合する凸部２２を有する防食板１３を備えたものである。
【００１６】
防食板１３は複数のセグメントで全周１リングを構成しており、車室の削り出し凹部２０
と防食板の凸部２２との間にスプリング１２を設置し、運転中はスプリング１２のバネ力
によって車室内表面に押し付ける構造とする。
【００１７】
この形状によって車室に防食板が固定されるため、従来技術のような穴埋め溶接無しでも
固定することが可能である。また本構造では穴埋め溶接を実施しないことから、本構造に
より運転中にスケールが侵入しない構造となっており、また起動停止時には溶接固定箇所
を起点とした熱伸び差による変形が発生することなく、防食板は車室に追従する形で熱伸
びを起こす。よって防食板と車室間の隙間を無くすことができ、スケールの侵入及び堆積
の抑制を図ることが可能となる。また溶接箇所が無いことで、経年劣化等により防食板を
新製交換する場合でも、溶接箇所の除去や再溶接といった作業を省略することが可能とな
る。すなわち、防食板の取外し及び新製改良型防食板の取付けのみで容易に交換を行うこ
とが可能である。
【００１８】
＜第２実施形態＞
図３に示す第２の実施形態は、第１の実施形態に類似する構造であるが、車室の削り出し
により、車室の径方向端面にくさび形の削り出し凸部２４を備え、このくさび形の削り出
し凸部２４に嵌合するくさび形凹部２６を有する防食板を備える。
【００１９】
第１の実施形態と同様、改良型防食板は複数のセグメントで全周１リングを構成しており
、くさび型形状によって車室に防食板が固定されるため、穴埋め溶接無しでも固定するこ
とが可能である。
【００２０】
本構造により、改良型防食板１４に熱伸びによる変形が発生する場合でも、くさび形状の
効果により、内外周側に変形することはなく周方向にのみ変形をするため、第１の実施形
態に用いたスプリングを設置することなく改良型防食板１４と車室１間の隙間を無くすこ
とができ、スケールの侵入及び堆積の抑制を図ることが可能となる。
【００２１】
本くさび型形状は、図４に示す様に、車室１と改良型防食板１５とに複数設けることも可
能であり、より確実に改良型防食板と車室間の隙間を無くすことも可能である。
【００２２】
＜第３実施形態＞
次に図５に示す第３の実施形態は、車室内表面を嵌合形状に掘り込み、掘り込んだ形状の
内側に嵌合させるような形状とした防食板１６を設置した状態を示す。具体的には、車室
の掘り込みにより、車室の径方向端面に矩形の掘り込み凹部２８を備え、この掘り込み凹
部２８に嵌合する凸部３０を備える防食板１６を備える。
【００２３】
防食板１６は、複数のセグメントで全周１リングを構成しており、嵌合形状となっている
ことから穴埋め溶接無しでも固定することが可能である。また本構造では、車室１と防食
板１６の間の嵌合部にスプリングを設置し、運転中は当該スプリングのバネ力によって車
室内表面に押し付ける構造とする。
【００２４】
本構造により運転中にスケールが侵入しない構造となっており、また起動停止時には溶接
固定箇所を起点とした熱伸び差による変形が発生することなく、改良型防食板は車室に追
従する形で熱伸びを起こす。よって改良型防食板と車室間の隙間を無くすことができ、ス
ケールの侵入及び堆積の抑制を図ることが可能となる。
【００２５】
＜第４実施形態＞
図６に示す第４の実施形態は、第３の実施形態に類似する構造であるが、車室の径方向端
面をくさび型形状に掘り込み、掘り込んだ形状の内側に嵌合させるようなくさび型の形凸
部を有する防食板１７を設置した状態を示す。
【００２６】
具体的には、車室の掘り込みにより、車室の径方向端面にくさび形凹部３２が形成された
掘り込み部を備え、この掘り込み部に嵌合するくさび形凸部３４を有する防食板１７を備
える。
【００２７】
第３の実施形態と同様、改良型防食板は複数のセグメントで全周１リングを構成しており
、くさび型形状によって固定されるため、穴埋め溶接無しでも固定することが可能である
。本構造により、改良型防食板１７に熱伸びによる変形が発生する場合でも、内外周側に
変形することはなく周方向にのみ変形をするため、第３の実施形態に用いたスプリングを
設置することなく改良型防食板１７と車室１間の隙間を無くすことができ、スケールの侵
入及び堆積の抑制を図ることが可能となる。
【００２８】
なお、本くさび型形状は図７に示す様に、車室１と改良型防食板１８に複数設けることも
可能であり、より確実に改良型防食板と車室間の隙間を無くすことも可能である。
【００２９】
＜第５実施形態＞
図８に示す様に、実施形態３，４に示した構造に加えて、車室内表面のうちの側面１ｂを
防食板で囲うように防食板１９の両端１９ａを延長させた形状である。本構造を採用する
ことで車室内表面の内、スケールによって侵食される可能性のある内周側に面している面
全体を防食板１９で保護することが可能となり、また熱伸び差による変形に関係無く、ス
ケールの侵入方向に対して防食板と車室と間の隙間を無くすことが可能となり、スケール
の侵入及び堆積の防止を図ることが可能である。
【００３０】
その他構造については、第３の実施形態，４と同様に、図９に示すくさび形状，図１０に
示す複数のくさび形状との併用も可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・車室
２・・・ノズルダイアフラム外輪
３・・・ノズル板
４・・・動翼
５・・・ドレン
６・・・ドレン逃がし穴
７・・・防食板
８・・・防食板（半リング）
９・・・穴埋め溶接
１０・・・溶接固定箇所
１１・・・スケール
１２・・・スプリング
１３，１４，１５，１６，１７、１８，１９，２０、２１・・・防食板
【図１】
2020045865.tif 000003
【図２】
2020045865.tif 000004
【図３】
2020045865.tif 000005
【図４】
2020045865.tif 000006
【図５】
2020045865.tif 000007
【図６】
2020045865.tif 000008
【図７】
2020045865.tif 000009
【図８】
2020045865.tif 000010
【図９】
2020045865.tif 000011
【図１０】
2020045865.tif 000012
【図１１】
2020045865.tif 000013
【図１２ａ】
2020045865.tif 000014
【図１２ｂ】
2020045865.tif 000015
【図１３】
2020045865.tif 000016