(57)【要約】【課題】排気管との間の接続に関して信頼性を向上させることを容易に実現が可能なタービン車室を提供する。【解決手段】実施形態に係るタービン車室は、オーステナイト系耐熱鋼で形成された排気管が、フェライト系耐熱鋼で形成された排気管接続部に接続される。ここでは、排気管接続部と排気管とがネジを用いて締結される。【選択図】図１
2020097894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーステナイト系耐熱鋼で形成された排気管が、フェライト系耐熱鋼で形成された排気管接続部に接続されるタービン車室であって、
前記排気管接続部と前記排気管とがネジを用いて締結されることを特徴とする、
タービン車室。
【請求項２】
前記ネジは、ボルトであって、
前記排気管接続部と前記排気管との少なくとも一方にフランジが形成されており、
前記フランジは、前記ボルトが挿入される挿入孔が形成されている、
請求項１に記載のタービン車室。
【請求項３】
前記排気管接続部が設けられている外部車室と、
前記外部車室の内部に設置される内部車室と、
前記排気管接続部を貫通するように設置される出口スリーブと
を含み、
前記外部車室は、フェライト系耐熱鋼で形成され、
前記内部車室は、オーステナイト系耐熱鋼で形成され、
前記出口スリーブは、オーステナイト系耐熱鋼で形成され、一端が前記内部車室に連結されると共に、他端が前記排気管に連結され、
前記外部車室と前記内部車室との間に介在する空間、および、前記排気管と前記出口スリーブとの間に介在する空間に、冷却媒体が流れる、
請求項１または２に記載のタービン車室。
【請求項４】
前記出口スリーブと前記排気管とが一体で形成されている、
請求項３に記載のタービン車室。
【請求項５】
超臨界状態のＣＯ２を含むガスが作動媒体として流れる、
請求項１から４のいずれかに記載のタービン車室。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、タービン車室に関する。
【背景技術】
【０００２】
超臨界ＣＯ２発電システムは、超臨界状態の二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分として含む作動流体を用いる発電システムであって、環境への配慮から注目が高まっている。この発電システムは、発電時に生じる超臨界ＣＯ２を随時回収することが可能であって、ＣＣＳ（Ｃａｒｂｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｃａｐｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｓｔｏｒａｇｅ）やＣＣＵ（Ｃａｒｂｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｃａｐｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）を組み合わせて用いることで、大気中へ放出されるＣＯ２を劇的に削減することができる。
【０００３】
超臨界ＣＯ２発電システムを構成する超臨界ＣＯ２タービン１０の構造の一例について、図５を用いて説明する。図５は、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に直交する方向が第２水平方向ｙである。また、図５では、作動媒体Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の流れに関して太い実線の矢印で示しており、左側が上流側Ｕｓであって右側が下流側Ｄｓである。さらに、図５では、冷却媒体ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４の流れに関して太い破線の矢印で示している。
【０００４】
図５に示すように、超臨界ＣＯ２タービン１０は、タービン車室２０とタービンロータ４０とを備えており、超臨界状態の二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分として含む作動媒体Ｆ１が供給されることによって、タービン車室２０の内部においてタービンロータ４０が回転するように構成されている。ここでは、超臨界ＣＯ２タービン１０は、多段式の軸流タービンであって、タービンロータ４０の回転中心軸ＡＸに沿った軸方向（第１水平方向ｘ）に、複数のタービン段落６０が並んでいる。
【０００５】
超臨界ＣＯ２タービン１０を構成する各部の具体的内容について順次説明する。
【０００６】
タービン車室２０は、内部車室２１と外部車室２２とを有し、内部車室２１が外部車室２２の内部に収容された二重構造である。
【０００７】
タービン車室２０は、内部車室２１として、第１内部車室２１１、第２内部車室２１２、および、第３内部車室２１３を含み、上流側Ｕｓから下流側Ｄｓへ向かって第１内部車室２１１と第２内部車室２１２と第３内部車室２１３とが順次並んでいる。
【０００８】
タービン車室２０の内周面には、グランド部２３が設けられている。グランド部２３は、第１パッキンヘッド２３１と第２パッキンヘッド２３２とを含む。第１パッキンヘッド２３１は、第３内部車室２１３の内周面に設けられている。第２パッキンヘッド２３２は、外部車室２２の内周面であって第３内部車室２１３が位置する側の端部に設けられている。第１パッキンヘッド２３１と第２パッキンヘッド２３２との間には、軸方向シール部材２３３が設けられている。
【０００９】
そして、外部車室２２、第１内部車室２１１、第１パッキンヘッド２３１、および、第２パッキンヘッド２３２のそれぞれの内周面には、パッキンリング２４が設けられている。パッキンリング２４は、フィンを有しており、タービンロータ４０との間に介在する隙間を狭めることによってリークを抑制するために設置されている。
【００１０】
第３内部車室２１３と第１パッキンヘッド２３１との間には、環状の排気室Ｓ２１３が介在している。排気室Ｓ２１３の内部にはディフューザ２５が設けられている。ディフューザ２５は、第２内部車室２１２に固定されている。また、第３内部車室２１３とディフューザ２５との間には、径方向シール部材２５１が設けられている。
【００１１】
タービンロータ４０は、円柱状の棒状体であって、回転中心軸ＡＸが第１水平方向ｘに延在するように、タービン車室２０の内部に収容されている。タービンロータ４０は、発電機（図示省略）に連結されており、タービンロータ４０の回転によって発電機（図示省略）が駆動し、発電が行われる。
【００１２】
タービン段落６０は、静翼６１と動翼６２とを含む。
【００１３】
静翼６１は、内部車室２１において、第１内部車室２１１の内周面と第２内部車室２１２の内周面とのそれぞれに設置されている。静翼６１は、タービンロータ４０の回転方向Ｒ（周方向）に複数が配置されており、複数の静翼６１が静翼翼列を構成している。静翼翼列は、複数段であって、複数段の静翼翼列がタービンロータ４０の回転中心軸ＡＸに沿った軸方向（ｘ）に沿って並んでいる。
【００１４】
動翼６２は、タービンロータ４０の回転方向Ｒに複数が配置されており、複数の動翼６２が動翼翼列を構成している。動翼翼列は、静翼翼列と同様に、複数段であって、複数段の動翼翼列がタービンロータ４０の回転中心軸ＡＸに沿った軸方向（ｘ）に沿って並んでいる。つまり、静翼翼列と動翼翼列とが軸方向（ｘ）に沿って交互に並んでいる。
【００１５】
超臨界ＣＯ２タービン１０は、燃焼器（図示省略）を構成する燃焼器ケーシング８０がボルト８１を用いて外部車室２２の入口部分に接合されている。
【００１６】
そして、超臨界ＣＯ２タービン１０には、入口案内管８０１が設けられている。入口案内管８０１は、一端が燃焼器（図示省略）に連結され他端が初段のタービン段落６０に連結されている。入口案内管８０１は、燃焼器ケーシング８０の内部を貫通すると共に、外部車室２２の入口部分に形成された貫通孔、および、第１内部車室２１１に形成された貫通孔の内部を貫通するように設置されている。ここで、外部車室２２の入口部分に形成された貫通孔および第１内部車室２１１に形成された貫通孔には、入口スリーブ８０２が設けられており、入口案内管８０１は、入口スリーブ８０２の内部を貫通している。
【００１７】
超臨界ＣＯ２タービン１０は、外部車室２２の出口部分に設けられた管胴部２２ａに、排気管９０が溶接部９１を介して接合されている。排気管９０は、外部車室２２に接合された一端に対して反対側に位置する他端が、溶接部９２を介して、現地配管９３に接合されている。
【００１８】
そして、超臨界ＣＯ２タービン１０には、出口スリーブ９０１が設けられている。出口スリーブ９０１は、外部車室２２の管胴部２２ａを貫通しており、一端が第３内部車室２１３の管胴部２１３ａに連結され、他端が排気管９０に連結されている。
【００１９】
以下より、上記の超臨界ＣＯ２タービン１０において、作動媒体Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が流れる動作、および、冷却媒体ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４が流れる動作に関して順次説明する。
【００２０】
超臨界ＣＯ２タービン１０において、作動媒体Ｆ１は、超臨界状態の二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分として含む媒体であって、燃焼器（図示省略）から入口案内管８０１を介してタービン段落６０へ導入される。そして、作動媒体Ｆ１は、回転中心軸ＡＸに沿った軸方向に流れることによって、複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて仕事を行う。そして、タービン段落６０の最終段落を流れた作動媒体Ｆ２が排気室Ｓ２１３へ排出される。その後、排気室Ｓ２１３から作動媒体Ｆ３が出口スリーブ９０１および排気管９０を介して現地配管９３へ排出される。
【００２１】
超臨界ＣＯ２タービン１０において、冷却媒体ＣＦ１は、たとえば、二酸化炭素であって、作動媒体Ｆ１よりも温度が低い媒体である。冷却媒体ＣＦ１は、燃焼器ケーシング８０の内周面と入口案内管８０１の外周面との間に設けられている流路に導入される。そして、冷却媒体ＣＦ１は、入口スリーブ８０２の内周面と入口案内管８０１の外周面との間に設けられている流路を流れる。そして、図示を省略しているが、冷却媒体ＣＦ１は、静翼６１と動翼６２とのそれぞれに設けられた孔に導入され、静翼６１、動翼６２、および、タービンロータ４０を冷却した後に、たとえば、排出口（図示省略）を介して超臨界ＣＯ２タービン１０の外部へ排出されるか、作動媒体Ｆ１や冷却媒体ＣＦ２に混流させる。
【００２２】
上記の他に、超臨界ＣＯ２タービン１０においては、第３内部車室２１３と外部車室２２との間に介在する空間を冷却媒体ＣＦ２が流れる。この冷却媒体ＣＦ２は、たとえば、二酸化炭素であって、作動媒体Ｆ２よりも温度が低い媒体である。また、この冷却媒体ＣＦ２は、第３内部車室２１３と外部車室２２との間に介在する空間に連通する導入管（図示省略）から導入される。これにより、対流や輻射による熱に起因して外部車室２２の温度が上昇することが防止される。
【００２３】
その後、外部車室２２の出口部分に設けられた管胴部２２ａの内周面と出口スリーブ９０１の外周面との間に位置する流路を冷却媒体ＣＦ３が流れる。これにより、対流や輻射による熱に起因して外部車室２２の温度が上昇することが防止される。そして、排気管９０の内周面と出口スリーブ９０１の外周面との間に位置する流路を冷却媒体ＣＦ４が流れた後に、たとえば、排気管９０に形成された排出口（図示省略）を介して冷却媒体ＣＦ４が超臨界ＣＯ２タービン１０の外部へ排出される。
【００２４】
なお、外部車室２２の出口部分に設けられた管胴部２２ａの内周面と、出口スリーブ９０１の外周面との間に位置する流路に、冷却媒体（図示省略）を外部から導入してもよい。
【００２５】
以下より、上記の超臨界ＣＯ２タービン１０において使用される材料などに関して説明する。
【００２６】
タービン車室２０において、外部車室２２は、内部の圧力を考慮して、大きな強度を得るために、厚くする必要がある。また、外部車室２２は、サイズが大きい。このため、外部車室２２は、一般に、鋳造で製造される。
【００２７】
超臨界ＣＯ２タービン１０において、燃焼器から供給される入口に導入される作動媒体Ｆ１は、温度が８００℃以上であって、圧力が２０ＭＰａ以上である。そして、外部車室２２の出口から排出される作動媒体Ｆ３は、温度が６５０℃以上であって、圧力が２ＭＰａ以上である。６５０℃以上の温度において高い強度と優れた耐酸化性を得るためには、フェライト系耐熱鋼でなく、Ｎｉ基合金などのオーステナイト系耐熱鋼を使用して各部を形成することが考えられる。
【００２８】
しかし、Ｎｉ基合金などのオーステナイト系耐熱鋼でサイズが大きな鋳物を製造する場合には、鋳造の欠陥が発生する可能性が高く、かつ、金属組織の偏析や異方性が問題になる場合がある。この場合には、結晶粒の肥大化が生ずるために、内部欠陥検査が困難になるので、製品品質を確保することが容易でない。材質によっては、製造を行うことが技術的に不可能な場合がある。さらに、材料の単価が高い。これらの点を考慮すると、外部車室２２の全体について、Ｎｉ基合金などのオーステナイト系耐熱鋼を用いて形成することは、現実的でない。
【００２９】
上記のような事情により、上記の超臨界ＣＯ２タービン１０では、外部車室２２は、フェライト系耐熱鋼を用いて鋳造を行うことによって製造されている。そして、高温な排気に直接触れる部分（第３内部車室２１３、第１パッキンヘッド２３１、出口スリーブ９０１、排気管９０、ディフューザ２５）については、Ｎｉ基合金などのオーステナイト系耐熱鋼を用いて鋳造を行うことによって製造されている。そして、上述したように、外部車室２２が耐熱温度を超える温度になることを防止するために、冷却媒体ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４を用いて冷却を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特許第５９１７３２４号
【特許文献２】特許第６０１３２８８号
【特許文献３】国際公開２０１７／０６８６１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
上述したように、超臨界ＣＯ２タービン１０においては、外部車室２２の出口部分に設けられた管胴部２２ａ（排気管接続部）に、排気管９０が溶接部９１を介して接合されている。外部車室２２の管胴部２２ａ（排気管接続部）は、フェライト系耐熱鋼で形成されている。これに対して、排気管９０は、Ｎｉ基合金などのオーステナイト系耐熱鋼で形成されている。このため、下記に示す課題が生ずる可能性がある。
【００３２】
具体的には、フェライト系耐熱鋼とオーステナイト系耐熱鋼との間においては、化学成分が大きく異なるため、両者を溶接で接合したとき、境界面の組織安定性が長期的に保持されない場合がある。
【００３３】
フェライト系耐熱鋼の線膨張係数とオーステナイト系耐熱鋼の線膨張係数とが異なるので、両者を溶接で接合したとき、大きな残留応力が発生する場合がある。その結果、異材を溶接した溶接部９１、または、その溶接部９１の近傍に割れが発生する場合がある。
【００３４】
フェライト系耐熱鋼とオーステナイト系耐熱鋼との間は、材料強度が異なると共に、組織が安定状態になる温度範囲が異なる。このため、溶接後に実施する熱処理（ＰＷＨＴ：Ｐｏｓｔ  Ｗｅｌｄ  Ｈｅａｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）の温度条件を的確に設定することが容易でない。その結果、残留応力の除去が不十分になる場合がある。また、異材を溶接した溶接部９１の近傍において組織の変化が発生する場合がある。
【００３５】
異材を溶接した溶接部９１について内部欠陥検査を行うことは、容易でない。また、異材の溶接で製造を行う前に、溶接施工試験や材料評価試験の実行が必要になる。その結果、製造コストの上昇および製造による時間の長期化等が生ずる。
【００３６】
特に、発電システムの高効率化を実現するために作動媒体の高温高圧化が行われた場合には、オーステナイト系耐熱鋼としてＮｉ基合金を使用するようことが必要なる。その結果、異材の溶接が更に困難になる。
【００３７】
このような事情により、上記の超臨界ＣＯ２タービン１０では、外部車室２２の出口部分に設けられた管胴部２２ａ（排気管接続部）と、排気管９０との間の接続に関して、信頼性を十分に向上させることは、容易でない。
【００３８】
超臨界ＣＯ２タービン１０以外のタービン（蒸気タービン、ガスタービン、媒体タービンなど）においても同様に、排気管との間の接続に関して信頼性が不十分になる場合がある。
【００３９】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、排気管との間の接続に関して信頼性を向上させることを容易に実現が可能なタービン車室を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
実施形態に係るタービン車室は、オーステナイト系耐熱鋼で形成された排気管が、フェライト系耐熱鋼で形成された排気管接続部に接続される。ここでは、排気管接続部と排気管とがネジを用いて締結される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、第１実施形態に係るタービンの要部を示す図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係るタービンの要部を示す図である。
【図３】図３は、第３実施形態に係るタービンの要部を示す図である。
【図４】図４は、変形形態に係るタービンの要部を示す図である。
【図５】図５は、関連技術に係るタービンの要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る超臨界ＣＯ２タービン１０について、図１を用いて説明する。図１は、図５と同様に、鉛直面（ｘｚ面）の断面であって、一部を拡大して示している。
【００４３】
図１に示すように、本実施形態においては、オーステナイト系耐熱鋼で形成された排気管９０が、タービン車室２０（図５参照）においてフェライト系耐熱鋼で形成された外部車室２２の管胴部２２ａ（排気管接続部）に接続されている。そして、外部車室２２の管胴部２２ａを貫通するように、オーステナイト系耐熱鋼で形成された出口スリーブ９０１が設置されている。出口スリーブ９０１の一端（図１では上端）は、オーステナイト系耐熱鋼で形成された第３内部車室２１３の管胴部２１３ａに連結されている。そして、出口スリーブ９０１の他端（図１では下端）は、排気管９０に連結されている。この他に、本実施形態では、外部車室２２と第３内部車室２１３との間に介在する空間、および、排気管９０と出口スリーブ９０１との間に介在する空間に、冷却媒体ＣＦ３，ＣＦ４が流れる。
【００４４】
しかしながら、本実施形態では、排気管９０が外部車室２２の管胴部２２ａに接続される状態が、上記した関連技術の場合（図５参照）と相違している。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記の関連技術の場合と同様である。このため、重複事項に関しては、適宜、説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、排気管９０と外部車室２２の管胴部２２ａとが、ネジであるボルト３１（雄ネジ部品）を用いて締結されている。
【００４６】
具体的には、本実施形態では、排気管９０にフランジＦ９０が形成されている。排気管９０のフランジＦ９０には、ボルト３１が挿入される挿入孔Ｈ９０が形成されている。そして、外部車室２２の管胴部２２ａには、雌ネジ部が形成された孔Ｈ２２ａが形成されている。
【００４７】
ボルト３１は、頭部３１１と、雄ネジ部が形成された軸部３１２とを含み、軸部３１２が排気管９０のフランジＦ９０に形成された挿入孔Ｈ９０に挿入され、外部車室２２の管胴部２２ａにおいて雌ネジ部が形成された孔Ｈ２２ａに取り付けられる。これにより、排気管９０が外部車室２２に固定される。ボルト３１は、たとえば、Ｎｉ基合金などのオーステナイト系耐熱鋼で形成されている。その他、温度に応じて、高Ｃｒ系の材料で形成されたボルト３１を用いてもよい。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、オーステナイト系耐熱鋼で形成された排気管９０と、フェライト系耐熱鋼で形成された外部車室２２の管胴部２２ａ（排気管接続部）とが、ネジであるボルト３１を用いて締結されている。このため、本実施形態では、溶接の場合よりも容易に、排気管９０と外部車室２２の管胴部２２ａとを接続させることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、異材を溶接した溶接部９１（図１参照）について内部欠陥検査を行うこと等が不要になるので、製造期間を大幅に短縮化することできる。そして、本実施形態では、排気管９０と外部車室２２の管胴部２２ａとの間は物理的に分離された状態であるので、溶接で接合した場合と異なり、組織安定性の低下が生じない。その結果、本実施形態では、長期的な信頼性を向上可能である。
【００５０】
なお、上記実施形態では、ボルト３１の軸部３１２が、外部車室２２の管胴部２２ａにおいて雌ネジ部が形成された孔Ｈ２２ａに取り付けられる場合について説明したが、これに限らない。図示を省略するが、たとえば、頭部がなく、雄ネジ部が一端側および他端側に形成された軸部を備える植え込みボルトを、挿入孔Ｈ９０および孔Ｈ２２ａに一端側から挿入して取り付けた後に、他端側にナットを取り付けることによって、締結を行なってもよい。
【００５１】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る超臨界ＣＯ２タービン１０について、図２を用いて説明する。図２は、図１と同様に、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を示している。
【００５２】
図２に示すように、本実施形態においては、排気管９０と出口スリーブ９０１（図１参照）との構成が、上記した第１実施形態の場合（図１参照）と相違している。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複事項に関しては、適宜、説明を省略する。
【００５３】
本実施形態では、排気管９０と出口スリーブ９０１とは、第１実施形態の場合（図１参照）と異なり、一体で形成されている。たとえば、排気管９０と出口スリーブ９０１とは、互いが溶接で接合された状態であって、互いが分離できない状態になっている。その他、一体鋳造によって排気管９０と出口スリーブ９０１とが形成されていてもよい。
【００５４】
以上のように、本実施形態においては、排気管９０と出口スリーブ９０１（図１参照）との一体化によって、部品の点数が減少し、構造が単純化されている。これと共に、本実施形態では、排気管９０と出口スリーブ９０１（図１参照）との間に介在する空間を流れる冷却媒体ＣＦ３が、排気管９０および出口スリーブ９０１（図１参照）の隙間から内部へ漏れることを防止可能である。さらに、出口スリーブ９０１（図１参照）の内部を流れる作動媒体Ｆ３が、排気管９０と出口スリーブ９０１（図１参照）との間に介在する空間を通って冷却媒体ＣＦ４に混流することを防止可能である。その結果、本実施形態では、外部車室２２の管胴部２２ａについて効果的に冷却を行うことができるので、信頼性を更に向上可能である。
【００５５】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る超臨界ＣＯ２タービン１０について、図３を用いて説明する。図３は、図１と同様に、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を示している。
【００５６】
図３に示すように、本実施形態においては、排気管９０が外部車室２２の管胴部２２ａに接続される状態が、上記した第１実施形態の場合（図１参照）と相違している。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複事項に関しては、適宜、説明を省略する。
【００５７】
本実施形態では、排気管９０と外部車室２２の管胴部２２ａとが、ボルト３１（雄ネジ部品）およびナット３２（雌ネジ部品）を用いて締結されている。
【００５８】
具体的には、本実施形態では、排気管９０にフランジＦ９０が形成されている。排気管９０のフランジＦ９０には、ボルト３１が挿入される挿入孔Ｈ９０が形成されている。
【００５９】
本実施形態では、外部車室２２の管胴部２２ａにも、フランジＦ２２が形成されている。外部車室２２の管胴部２２ａに形成されたフランジＦ２２には、ボルト３１が挿入される挿入孔Ｈ２２が形成されている。
【００６０】
ボルト３１は、頭部３１１と、雄ネジが形成された軸部３１２とを含み、ボルト３１の軸部３１２が排気管９０のフランジＦ９０に形成された挿入孔Ｈ９０、および、管胴部２２ａのフランジＦ２２に形成された挿入孔Ｈ２２に順次挿入される。そして、ボルト３１において雄ネジが形成された軸部３１２に、雌ネジ部が形成されたナット３２が取り付けられる。これにより、排気管９０が外部車室２２に固定される。
【００６１】
ボルト３１およびナット３２は、たとえば、Ｎｉ基合金などのオーステナイト系耐熱鋼や高Ｃｒ系耐熱鋼で形成されている。外部車室２２の管胴部２２ａは、フェライト系耐熱鋼で形成されている。ボルト３１と外部車室２２の管胴部２２ａとの間に、線膨張係数の差や温度差があるときは伸び差が発生する。第１実施形態の場合のように、管胴部２２ａに雌ネジ部が形成されている場合には、この伸びの差に起因して、締結が過剰になり、外部車室２２の管胴部２２ａに形成された雌ネジ部が損傷するリスクがある。
【００６２】
しかしながら、本実施形態では、外部車室２２の管胴部２２ａに雌ネジ部が形成されていない。その結果、第１実施形態の場合において外部車室２２の管胴部２２ａに雌ネジ部が損傷した場合にはメンテナンスの実施が容易ではないが、本実施形態では、外部車室２２の管胴部２２ａに雌ネジ部が形成されていないので、ボルト３１やナット３２を交換するだけでメンテナンスを容易に実行可能である。
【００６３】
したがって、本実施形態では、排気管９０と外部車室２２との間を十分に締結可能であるので、長期的な信頼性を更に向上可能である。
【００６４】
なお、上記の実施形態では、ボルト３１は、頭部３１１と、雄ネジが形成された軸部３１２とを含む場合について説明したが、これに限らない。ボルト３１は、頭部がなく、軸部の両端のそれぞれに雄ネジが形成された両ネジボルト（スタッドボルト）であってもよい。この場合には、両ネジボルトの両端のそれぞれにナットを取り付けることによって、締結が行われる。
【００６５】
また、上記の実施形態では、ボルト３１が排気管９０の側に設けられ、ナット３２が外部車室２２側に設けられている場合について説明したが、これに限らない。ボルト３１が外部車室２２の側に設けられ、ナット３２が排気管９０の側に設けられていてもよい。
【００６６】
＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００６７】
変形形態について図４を用いて例示する。図４は、図１と同様に、鉛直面（ｘｚ面）の一部断面を示している。
【００６８】
本変形形態では、図４に示すように、排気管９０と外部車室２２の管胴部２２ａとが、ネジであるナット３２を用いて締結されている。具体的には、排気管９０と外部車室２２の管胴部２２ａとの外周面は、雄ネジ部が形成された部分を含む。そして、排気管９０と外部車室２２の管胴部２２ａとのる外周面において雄ネジ部が形成された部分に、雌ネジ部が形成されたナット３２が取り付けられる。これにより、排気管９０が外部車室２２に固定される。本変形形態においても、上記の実施形態の場合と同様に、長期的な信頼性を向上などの効果を奏することができる。
【００６９】
また、上記の実施形態においては、超臨界ＣＯ２発電システムを構成する超臨界ＣＯ２タービン１０に関して説明したが、これに限らない。超臨界ＣＯ２タービン１０以外のタービン（蒸気タービン、ガスタービン、媒体タービンなど）においても同様に、タービン車室において排気管接続部として機能する部分（上記では、外部車室２２の管胴部２２ａに相当する部分）と、排気管とがネジを用いて締結されていてもよい。これにより、上記の実施形態と同様な作用および効果を奏することができる。上述した作動媒体の温度条件および圧力条件は、作動媒体が超臨界状態の二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とする場合の値であり、作動媒体に応じて任意に設定可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…超臨界ＣＯ２タービン、２０…タービン車室、２１…内部車室、２２…外部車室、
２２ａ…管胴部、２３…グランド部、２４…パッキンリング、２５…ディフューザ、３１…ボルト、３２…ナット、４０…タービンロータ、６０…タービン段落、６１…静翼、６２…動翼、８０…燃焼器ケーシング、８１…ボルト、９０…排気管、９１…溶接部、９２…溶接部、９３…現地配管、２１１…第１内部車室、２１２…第２内部車室、２１３…第３内部車室、２１３ａ…管胴部、２３１…第１パッキンヘッド、２３２…第２パッキンヘッド、２３３…軸方向シール部材、２５１…径方向シール部材、３１１…頭部、３１２…軸部、８０１…入口案内管、８０２…入口スリーブ、９０１…出口スリーブ、ＡＸ…回転中心軸、ＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ３，ＣＦ４…冷却媒体、Ｄｓ…下流側、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…作動媒体、Ｆ２２…フランジ、Ｆ９０…フランジ、Ｈ２２…挿入孔、Ｈ２２ａ…孔、Ｈ９０…挿入孔、Ｒ…回転方向、Ｓ２１３…排気室、Ｕｓ…上流側
【図１】
2020097894.tif 000003
【図２】
2020097894.tif 000004
【図３】
2020097894.tif 000005
【図４】
2020097894.tif 000006
【図５】
2020097894.tif 000007