(57)【要約】【課題】車室とロータとの相対位置のずれを好適に補正することができることを目的とする。【解決手段】ロータと、ロータに固定された動翼、動翼と対面して配置され、内面に静翼が固定された内部車室及び内部車室の外周に配置された外部車室と、を有する複数のタービンと、を有する蒸気タービンの位置調整機構であって、複数のタービンの内部車室のそれぞれと接続した複数のアームと、複数のネジ溝が形成され、当該ネジ溝のそれぞれに複数のアームが嵌め合わされているシャフトと、シャフトを回転させ、ネジ溝に嵌め合わされている複数のアームを、ロータの軸方向に移動させる駆動源と、を有し、駆動源でシャフトを回転させ、複数のアームを軸方向に移動させ、複数の動翼と内部車室とのロータの軸方向における相対位置を連動して移動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、前記ロータに固定された動翼、前記動翼と対面して配置され、内面に静翼が固定された内部車室及び前記内部車室の外周に配置された外部車室と、を有する複数のタービンと、を有する蒸気タービンの位置調整機構であって、
複数の前記タービンの前記内部車室のそれぞれと接続した複数のアームと、
複数のネジ溝が形成され、当該ネジ溝のそれぞれに複数の前記アームが嵌め合わされているシャフトと、
前記シャフトを回転させ、前記ネジ溝に嵌め合わされている複数の前記アームを、前記ロータの軸方向に移動させる駆動源と、を有し、
前記駆動源で前記シャフトを回転させ、前記複数のアームを前記軸方向に移動させ、複数の前記動翼と前記内部車室との前記ロータの軸方向における相対位置を連動して移動させることを特徴とする位置調整機構。
【請求項２】
前記シャフトは、複数の前記ネジ溝が形成されている位置によってピッチが異なることを特徴とする請求項１に記載の位置調整機構。
【請求項３】
前記駆動源は、複数の前記タービンに対して、前記ロータの軸方向位置が固定されている側の端部に配置されており、
前記シャフトは、前記駆動源から遠い前記ネジ溝の方が前記駆動源から近い前記ネジ溝の方よりもピッチが大きいことを特徴とする請求項２に記載の位置調整機構。
【請求項４】
前記アームは、前記シャフト側の端部が複数に分岐しており、分岐した部分がそれぞれ前記シャフトに連結していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の位置調整機構。
【請求項５】
前記アームは、１つの前記内部車室に対して、複数設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の位置調整機構。
【請求項６】
前記シャフトは、前記軸方向において、前記タービンと他の前記タービンとの間となる位置及び前記タービンとアクチュエータとの間となる位置のうち少なくとも一箇所にユニバーサルジョイントが設置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の位置調整機構。
【請求項７】
前記軸方向において、前記タービンと他の前記タービンとの間となる位置及び前記タービンとアクチュエータとの間となる位置のうち少なくとも一箇所に配置された、前記シャフトを前記軸方向に移動可能な状態で、前記軸方向に直交する面状の方向の位置を規制する軸受をさらに有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の位置調整機構。
【請求項８】
前記アームは、前記外部車室との接触部に前記軸方向への移動時の抵抗を低減する案内機構を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の位置調整機構。
【請求項９】
前記アームは、前記外部車室を貫通し、少なくとも一部が前記外部車室の外側に配置され、
前記シャフトは、前記アームの前記外部車室の外側の部分と嵌め合わされていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の位置調整機構。
【請求項１０】
前記アームは、前記外部車室に対する、前記軸方向に直交する面状の方向の移動を補助する移動機構を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の位置調整機構。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の位置調整機構と、
前記ロータと、
前記複数のタービンと、を有することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１２】
前記複数のタービンは、低圧タービンを含むことを特徴とする請求項１１に記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気を用いてロータを回転駆動する複数のタービンが直列で連結されている蒸気タービンの位置調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な蒸気タービンは、外部車室内に内部車室が設けられると共に、上部に蒸気入口部が設けられ、中心部にロータが回転自在に支持され、このロータに複数の動翼が多段にわたって固定される一方、内部車室に支持された翼環リングに静翼が多段にわたって固定され、多段の動翼と静翼が交互に配設されている。蒸気タービンは、蒸気が蒸気入口部から内部車室に入ると、多段の静翼と動翼に供給されることで、この多段の動翼を介してロータを回転させる。
【０００３】
ここで、蒸気タービンは、内部車室とロータとの間の空間、つまり多段の動翼と静翼が交互に配設されている空間に高温の蒸気が流れる。したがって、蒸気タービンは、蒸気供給開始時（起動時）から各部が徐々に加熱され、温度が上昇する。蒸気タービンは、温度が上昇すると各部が伸びるが、ロータと内部車室と伸びに差が生じ、相対位置のずれが生じる。
【０００４】
これに対して、例えば特許文献１には、超々高圧高温タービンと、超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンとを備える蒸気タービン設備において、超々高温高圧タービンと超高圧タービンとの間に、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置を設けることが記載されている。伸び差低減装置としては、超々高圧高温タービンの間のロータに配置され、軸方向の変位を吸収して軸継手装置と超々高圧高温タービンのケーシング（ケーシング）を移動させる静止部移動装置とが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８２８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１に記載された蒸気タービンでは、伸び差低減装置を設けることで回転部（ロータ及び動翼）と静止部（内部車室及び静翼）との相対位置のずれを抑制している。しかしながら、伸び差低減装置では、相対位置のずれの低減が不十分な場合がある。また、特許文献１に記載された蒸気タービンでは、超々高圧高温タービンと超高圧タービンとの間における回転部と静止部との伸び差を低減しているが中圧タービン、低圧タービン等でも同様の問題が生じる場合がある。
【０００７】
本発明は上述した課題を解決するものであり、車室とロータとの相対位置のずれを好適に補正することができる位置調整機構及び蒸気タービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の位置調整機構は、ロータと、前記ロータに固定された動翼、前記動翼と対面して配置され、内面に静翼が固定された内部車室及び前記内部車室の外周に配置された外部車室と、を有する複数のタービンと、を有する蒸気タービンの位置調整機構であって、複数の前記タービンの前記内部車室のそれぞれと接続した複数のアームと、複数のネジ溝が形成され、当該ネジ溝のそれぞれに複数の前記アームが嵌め合わされているシャフトと、前記シャフトを回転させ、前記ネジ溝に嵌め合わされている複数の前記アームを、前記ロータの軸方向に移動させる駆動源と、を有し、前記駆動源で前記シャフトを回転させ、前記複数のアームを前記軸方向に移動させ、複数の前記動翼と前記内部車室との前記ロータの軸方向における相対位置を連動して移動させることを特徴とする。
【０００９】
上記構成の位置調整機構は、複数のタービンの車室とロータとの相対位置を一体で調整することができる。これにより、車室とロータとの相対位置のずれを好適に補正することができる。
【００１０】
ここで、前記シャフトは、複数の前記ネジ溝が形成されている位置によってピッチが異なることが好ましい。
【００１１】
また、前記駆動源は、複数の前記タービンに対して、前記ロータの軸方向位置が固定されている側の端部に配置されており、前記シャフトは、前記駆動源から遠い前記ネジ溝の方が前記駆動源から近い前記ネジ溝の方よりもピッチが大きいことが好ましい。
【００１２】
また、前記アームは、前記シャフト側の端部が複数に分岐しており、分岐した部分がそれぞれ前記シャフトに連結していることが好ましい。
【００１３】
また、前記アームは、１つの前記内部車室に対して、複数設けられていることが好ましい。
【００１４】
また、前記シャフトは、前記軸方向において、前記タービンと他の前記タービンとの間となる位置及び前記タービンとアクチュエータとの間となる位置のうちの少なくとも一ヶ所に、ユニバーサルジョイントが設置されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記軸方向において、前記タービンと他の前記タービンとの間となる位置及び前記タービンとアクチュエータとの間となる位置のうち少なくとも一箇所に配置された、前記シャフトを前記軸方向に移動可能な状態で、前記軸方向に直交する面状の方向の位置を規制する軸受をさらに有することが好ましい。
【００１６】
また、前記アームは、前記外部車室との接触部に前記軸方向への移動時の抵抗を低減する案内機構を有することが好ましい。
【００１７】
また、前記アームは、前記外部車室を貫通し、少なくとも一部が前記外部車室の外側に配置され、前記シャフトは、前記アームの前記外部車室の外側の部分と嵌め合わされていることが好ましい。
【００１８】
また、前記アームは、前記外部車室に対する、前記軸方向に直交する面状の方向の移動を補助する移動機構を備えることが好ましい。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の蒸気タービンは、上記のいずれかに記載の位置調整機構と、前記ロータと、前記複数のタービンと、を有することを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記複数のタービンは、低圧タービンを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の位置調整機構及び蒸気タービンによれば、複数のタービンの車室とロータとの相対位置を一体で調整することができるため、車室とロータとの相対位置のずれを好適に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。
【図３】図３は、図２に示す低圧タービンを水平面で切断した断面図である。
【図４】図４は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。
【図５】図５は、図４に示すタービンの部分側面図である。
【図６】図６は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。
【図７】図７は、他の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。
【図８】図８は、図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】図９は、他の実施例の低圧タービンを水平面で切断した断面図である。
【図１０】図１０は、他の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。
【図１１】図１１は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すアームの概略構成を示す側面図である。
【図１３】図１３は、図１１に示すアームの概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る位置調整機構及び蒸気タービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００２４】
図１は、本発明の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。図１に示す発電システム１は、発電機８と蒸気タービン１０とを有する。発電システム１は、蒸気タービン１０のロータ２２が発電機８と連結している。これにより、発電システム１は、蒸気タービン１０がロータ２２を回転させると発電機８のロータが回転され、発電機８で発電が行われる。ここで、本実施形態では、ロータ２２の軸方向をＸ軸方向、ロータ２２の軸方向に直交し、かつ発電システムの支持面と平行な方向をＹ軸方向、発電システムに垂直な方向をＺ軸方向とした。
【００２５】
蒸気タービン１０は、中高圧タービン１２と、低圧タービン１４と、低圧タービン１６と、低圧タービン１８と、ロータ２２と、位置調整機構２４と、相対位置検出センサ２６と、制御装置２８と、を有する。蒸気タービン１０は、中高圧タービン１２と、低圧タービン１４と、低圧タービン１６と、低圧タービン１８と、がロータ２２で連結されている。また、ロータ２２は、中高圧タービン１２と低圧タービン１４との間に配置された軸受２３によって回転自在の状態で支持されている。軸受２３は、ロータ２２の嵌め込まれている部分がＸ方向に移動できない状態で支持している。これにより、ロータ２２は、熱等によって伸びる場合、軸受２３を起点として伸びが生じる。
【００２６】
中高圧タービン１２は、ロータ２２に連結された複数の動翼と、動翼の外周に配置され、複数の静翼が配置された内部車室と、内部車室の外側に配置された外部車室と、内部車室に蒸気を供給する蒸気入口部と、を有する。中高圧タービン１２は、ロータ２２に連結された複数の動翼と、内部車室の内部に配置された複数の静翼とが交互に配置されている。中高圧タービン１２は、蒸気入口部から蒸気が供給されることで、動翼と静翼との間に蒸気が流れ、蒸気の力で動翼が回転する。これにより、ロータ２２が回転する。
【００２７】
次に、図１から図３を用いて、低圧タービン１４、１６、１８について、説明する。図２は、本発明の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図３は、図２に示す低圧タービンを水平面で切断した断面図である。なお、低圧タービン１４、１６、１８は、配置位置が異なるのみで基本的に同様の構成であるので、以下、低圧タービン１４について説明する。
【００２８】
低圧タービン１４は、基本的に中高圧タービン１２と同様の構成であり、ロータ２２に固定された動翼３０と、動翼３０の外周に配置され、複数の静翼が配置された内部車室３２と、内部車室３２の外側に配置された外部車室３４と、を有する。低圧タービン１４は、中高圧タービン１２よりも圧力の低い蒸気が供給される。
【００２９】
以下、図２及び図３を用いて詳細に説明する。ここで、低圧タービン１４は、外部車室３４が外部車室下半（外部車室下部）５１と外部車室上半（外部車室上部）５２とを含む。外部車室下半５１は、上方が開口した形状をなし、所定の位置に設置されている。外部車室下半５１は、低圧タービン１４の各部の土台となる。外部車室下半５１は、軸方向に直交する方向に支持部８０が設けられ、支持部８０が架台１００の上に載せられている。つまり、外部車室下半５１は、支持部８０を介して架台１００に支持されている。外部車室上半５２は、下方が開口した断面が半円形状をなし、外部車室下半５１の上部に固定されている。内部車室３２は、断面が半円形状をなす内部車室上部５４と内部車室下部５５とが組み合わされたリング形状をなし、外部車室３４、つまり外部車室下半５１と外部車室上半５２により形成された中空部内に配置されている。
【００３０】
内部車室下部５５は、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部（支持部材）５６が固定され、各フランジ部５６が外部車室下半５１の凹部５１ａに載置されている。また、内部車室下部５５は、下部にアクシャルキーが固定され、このアクシャルキーが外部車室下半５１に固定されたアクシャルキーに位置決め支持されている。一方、内部車室上部５４は、内部車室下部５５と同様に、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部（支持部材）６０が固定され、各フランジ部６０が外部車室下半５１の凹部５１ａに載置されている。また、内部車室上部５４は、上部には開口部６１が形成され、ここに蒸気管台６２が固定されることで、蒸気入口部６３が設けられている。
【００３１】
２つの翼環リング６４は、リング形状をなし、内部車室３２の内側で、蒸気入口部６３の両側に位置するように配置されている。この翼環リング６４は、半円形状をなす翼環リング上部６５と翼環リング下部６６とが組み合わされることでリング形状をなしている。翼環リング上部６５は、内部車室上部５４の内側に配置され、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部６８が固定され、各フランジ部６８が内部車室上部５４に連結されると共に、この翼環リング上部６５間に固定されたリブが内部車室上部５４に固定されたリブに位置決め支持されている。翼環リング下部６６は、内部車室下部５５の内側に配置され、径方向の水平な両側の外周部にフランジ部６９が固定され、各フランジ部６９が内部車室下部５５に連結されると共に、この翼環リング下部６６間に固定されたリブがアクシャルキーに位置決め支持されている。
【００３２】
４つの隔壁７０は、リング形状をなし、内部車室３２と翼環リング６４との間で、蒸気入口部６３の両側に位置するように配置されている。この隔壁７０は、半円形状をなす隔壁上部と隔壁下部とが組み合わされることでリング形状をなしている。隔壁下部は、内周部（一端部）が翼環リング下部６６の外周部に固定され、周方向端部がフランジ部６９に固定されている。また、隔壁下部は、外周部（他端部）が内部車室下部５５に所定隙間をもって連結されている。一方、隔壁上部は、内周部（一端部）が翼環リング上部６５の外周部に固定され、周方向端部がフランジ部６８に固定されている。また、隔壁上部は、外周部（他端部）が内部車室上部５４に所定隙間をもって連結されている。
【００３３】
なお、各翼環リング６４は、その内側にロータ２２が貫通し、図示しない軸受により回転自在に支持されている。そして、複数の動翼がこのロータ２２の外周面に周方向に沿って固定されると共に、軸方向に沿って多段に設けられている。また、図示しない複数の静翼が翼環リング６４に周方向に沿って固定されると共に、軸方向に沿って多段に設けられている。この場合、動翼と静翼がロータ２２の軸方向に交互に配置される。
【００３４】
従って、蒸気タービンの運転時に、蒸気が蒸気入口部６３から内部車室３２に入ると、この蒸気は、隔壁７０に案内されて翼環リング６４に支持された複数の静翼を経て動翼に噴出することでロータ２２を回転させ、このロータ２２に連結された発電機８を駆動する。
【００３５】
本実施例の蒸気タービン１０は、以上のような構成の３つの低圧タービン１４、１６、１８が、ロータ２２に直列に配置されている。具体的には、低圧タービン１４、１６、１８は、中高圧タービン１２と発電機８の間に、中高圧タービン１２側から低圧タービン１４、１６、１８の順で配置されている。
【００３６】
位置調整機構２４は、２本のシャフト４０と、複数のアーム４２と、２つのアクチュエータ４４と、複数のシール４６と、を有する。位置調整機構２４は、１本のシャフト４０と、複数のアーム４２と、１つのアクチュエータ４４と、複数のシール４６とが１つのユニットとなり、低圧タービン１４、１６、１８のＹ軸方向の両端に配置されている。つまり、位置調整機構２４は、２つのユニットが、低圧タービン１４、１６、１８を側面から挟み込んで配置されている。
【００３７】
シャフト４０は、図１に示すように棒状の部材であり、ロータ２２の軸方向と平行な向きで配置されている。シャフト４０は、軸方向において、低圧タービン１４、１６、１８が配置されている範囲の全域に配置されている。つまり、シャフト４０は、低圧タービン１４、１６、１８の側面（Ｙ軸方向に直交する面）に対面して配置されている。シャフト４０は、複数の棒状の部材をユニバーサルジョイント４８で連結した部材である。つまり、シャフト４０は、一部がユニバーサルジョイント４８で連結されている。シャフト４０は、軸方向において、低圧タービン１４と低圧タービン１６との間にユニバーサルジョイント４８が配置され、低圧タービン１６と低圧タービン１８との間にユニバーサルジョイント４８が配置されている。シャフト４０は、ユニバーサルジョイント４８で複数の領域に分割することで、各領域間で位置ずれが生じた場合に、位置ずれに合わせて変形することが可能となり、シャフト４０に力が集中することを抑制することができる。これにより、シャフト４０の耐久性を高くすることができる。ここで、本実施形態のシャフト４０は、ユニバーサルジョイント４８を、低圧タービン１４と低圧タービン１６との間と、低圧タービン１６と低圧タービン１８との間に設けた場合としたが、ユニバーサルジョイント４８の配置位置はこれに限定されない。例えば、シャフト４０は、アクチュエータ４４と低圧タービン１４との間にユニバーサルジョイントを設けてもよい。また、シャフトは、上述したそれぞれの機器の間に複数のユニバーサルジョイントを設けてもよい。また、ユニバーサルジョイントの配置位置、数は、上記にも限定されず、必要な位置に必要な数、設ければよい。
【００３８】
シャフト４０は、低圧タービン１４と対面する位置にネジ溝４９ａが形成され、低圧タービン１６と対面する位置にネジ溝４９ｂが形成され、低圧タービン１８と対面する位置にネジ溝４９ｃが形成されている。シャフト４０のネジ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃが形成されている領域には、アーム４２が噛み合わさっている。
【００３９】
アーム４２は、図１に示すように、低圧タービン１４、１６、１８のそれぞれの側面に１本ずつ配置されている。つまり、１つのユニットは、アーム４２が低圧タービン１４、１６、１８に１本ずつ配置されている。また、低圧タービン１４、１６、１８は、それぞれ、Ｙ軸方向に直交する面である２つの側面にそれぞれ１本ずつ、計２本のアーム４２が配置されている。
【００４０】
アーム４２は、外部車室３４を貫通して配置された剛体である。つまりアーム４２は、一部が外部車室３４の内部になり、一部が外部車室３４の外部にある。アーム４２は、外部車室３４の内部の部分が、内部車室３２、具体的には、内部車室上部５４及び内部車室下部５５の少なくとも一方に連結されている。ここで、アーム４２は、内部車室３２に連結されていればよく、フランジ部５６、６０に連結していてもよい。アーム４２は、外部車室３４の外部の外側の部分にネジ穴が形成されており、当該ネジ穴が形成されている部分にシャフト４０が挿入されている。アーム４２は、ネジ穴が形成されている部分がシャフト４０の対応するネジ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃと噛み合わされている。これにより、シャフト４０とアーム４２は、ボールネジとナットとの関係と同様の関係となり、シャフト４０が回転することで、アーム４２がシャフト４０の延在方向、つまりロータ２２の軸方向（Ｘ軸方向）に移動する。
【００４１】
アクチュエータ４４は、シャフト４０を回転する駆動源である。本実施例のアクチュエータ４４は、シャフト４０の中高圧タービン１２側の端部と連結している。
【００４２】
シール４６は、アーム４２毎に配置されており、アーム４２と外部車室３４との隙間を埋めている。つまり、シール４６は、アーム４２が挿入されている部分の外部車室３４を気密状態に維持する部材である。シール４６は、ゴム、シリコン等の変形可能な材料（コーキング材、シーリング材）、または金属製ベローズで形成されており、外部車室３４に対してアーム４２が移動しても外部車室３４とアーム４２との間の気密状態を維持する。
【００４３】
位置調整機構２４は、以上のような構成であり、アクチュエータ４４でシャフト４０を回転させることで、シャフト４０のネジ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃのいずれかに噛み合わさったアーム４２を軸方向に移動させることができる。位置調整機構２４は、アーム４２を軸方向に移動させることで、アーム４２に繋がった内部車室３２を軸方向に移動させることができる。位置調整機構２４は、内部車室３２を軸方向に移動させることで、軸方向における内部車室３２と、動翼３０（またはロータ２２）との相対位置を調整することができる。
【００４４】
また、位置調整機構２４は、低圧タービン１４、１６、１８の両側面のそれぞれにシャフト４０が配置されている。また、位置調整機構２４は、１つのシャフト４０に、低圧タービン１４、１６、１８の内部車室３２と連結したアーム４２が噛み合わさっている。これにより、位置調整機構２４は、アクチュエータ４４でシャフト４０を回転させることで、低圧タービン１４、１６、１８のそれぞれに連結したアーム４２を一体で軸方向に移動させることができる。これにより、位置調整機構２４は、複数の低圧タービン１４、１６、１８の軸方向における内部車室３２と、動翼３０（またはロータ２２）との相対位置を同時に調整することができる。
【００４５】
相対位置検出センサ２６は、低圧タービン１８に設置されている。相対位置検出センサ２６は、低圧タービン１８の内部車室３２と動翼３０との軸方向（Ｘ軸方向）の相対位置を検出する。相対位置検出センサ２６は、検出した結果を制御装置２８に送る。
【００４６】
制御装置２８は、位置調整機構２４の駆動を制御する。制御装置２８は、相対位置検出センサ２６の検出結果に基づいて、アクチュエータ４４でシャフト４０を回転させる。
【００４７】
蒸気タービン１０、位置調整機構２４は、以上のような構成である。蒸気タービン１０は、相対位置検出センサ２６の検出結果に基づいて、制御装置２８で位置調整機構２４を駆動することで、低圧タービン１４、１６、１８の内部車室３２と、動翼３０（またはロータ２２）との相対位置を同時に調整することができる。
【００４８】
これにより、起動時等に、蒸気タービン１０の各部が加熱され、熱変形した場合、特に部材によって生じる変形に差が生じた場合であっても、内部車室３２と動翼３０（またはロータ２２）との相対位置にずれが生じることを抑制することができる。さらに、内部車室３２と動翼３０（またはロータ２２）との相対位置のずれを抑制できることで、内部車室３２と動翼３０（またはロータ２２）、特に内部車室３２に固定される静翼とロータ２２に固定される動翼３０との距離を小さくしても、両者が接触することを抑制することができる。これにより、静翼と動翼との距離を短くすることができ、より効率よくロータ２２を回転させることができる。
【００４９】
また、位置調整機構２４は、複数のタービンに接続したアーム４２を１本のシャフト４０の回転により、移動させることで、１つのアクチュエータの駆動で複数のタービンの内部車室３２と動翼３０との相対位置を調整することができる。これにより、アクチュエータの数を少なくすることができる。
【００５０】
ここで、位置調整機構２４は、シャフト４０のネジ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃのピッチを異なるピッチとすることが好ましい。つまり、位置調整機構２４は、ネジ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃのピッチを形成される位置によって変化させることが好ましい。
【００５１】
具体的には、ロータ２２のＸ方向の位置が固定されている位置、本実施例では軸受２３の位置から離れるに従って、ネジ溝のピッチを大きくする、つまり１回転で軸方向に移動する距離が長くなるようにすることが好ましい。ロータ２２は、Ｘ方向の位置が固定されている位置を基点として軸方向の伸びが加算されていくため、Ｘ方向の位置が固定されている位置から離れるにしたがって、軸方向の伸びが大きくなる。したがって、ロータ２２に固定されている動翼３０も、Ｘ方向の位置が固定されている位置から離れている動翼３０ほど軸方向の移動距離が長くなる。位置調整機構２４は、軸受２３の位置から離れるに従って、ネジ溝のピッチを大きくすることで、軸受２３の位置から離れているアーム４２ほどより大きく移動するようにすることができる。これにより、１本のシャフト４０で複数のタービンの内部車室３２を移動させる場合も、当該内部車室３２と動翼３０との関係に適した距離、内部車室３２を移動させることができる。また、蒸気タービン１０は、実験や、計測、シミュレーション等で、運転状態に応じて、各タービンの内部車室３２と動翼３０との相対位置の変化、つまり各位置でのロータ２２の伸びの情報を取得し、その結果に基づいて、シャフト４０に形成するネジ溝のピッチを決定することで、各タービンの内部車室３２と動翼３０を好適な相対位置に維持することができる。
【００５２】
また、蒸気タービン１０は、相対位置検出センサ２６の結果に基づいて、位置調整機構２４を駆動することで、内部車室３２と動翼３０との距離に応じて、相対位置を調整することができる。これにより、内部車室３２と動翼３０との相対位置をより適切な範囲に維持することができる。本実施例では、相対位置検出センサ２６を、低圧タービン１８に配置することで、内部車室３２と動翼３０との相対的な距離の変化が最も大きいタービンの検出結果に基づいて調整を行うことができる。なお、相対位置検出センサ２６の位置は特に限定されず、低圧タービン１６の内部車室３２と動翼３０との相対関係を検出してもよいし、低圧タービン１４の内部車室３２と動翼３０との相対関係を検出してもよい。また、複数の計測位置の相対関係を検出してもよい。
【００５３】
また、本実施形態では、相対位置検出センサ２６の結果に基づいて、位置調整機構２４を駆動したが、相対位置検出センサ２６の結果を用いなくてもよい。
【００５４】
ここで、位置調整機構の構成は、上記実施例に限定されない。以下、図４から図１３を用いて、他の実施例の位置調整機構について説明する。なお、以下に説明する冷却機構を有する蒸気タービンは、冷却機構の構成を除いて、他の構成は図１から図４に示す蒸気タービン１０と同様である。したがって、以下では、蒸気タービン１０と同様の構成の部分の説明は省略し、相違点について重点的に説明する。
【００５５】
図４は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図５は、図４に示すタービンの部分側面図である。図４及び図５に示す低圧タービン１４ａの位置調整機構２４ａは、内部車室３２のフランジ部５６の下面に車輪１０２が配置されている。車輪１０２は、外部車室下半５１の凹部５１ａに形成されたレール５１ｂに挿入されている。レール５１ｂは、軸方向（Ｘ軸方向）に伸びている。車輪１０２は、レール５１ｂに沿って移動可能となっている。このように、車輪１０２は、内部車室３２と外部車室３４との接触部、つまり内部車室３２と外部車室３４との間に設けられている。位置調整機構２４ａは、車輪１０２を設けることで、外部車室３４に対して内部車室３２が軸方向に移動しやすくなる。これにより、位置調整機構２４ａは、内部車室３２を軸方向により移動しやすくすることができる。
【００５６】
図６は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図６に示す低圧タービン１４ｂの位置調整機構２４ｂは、図４及び図５に示す位置調整機構２４ａと同様に内部車室３２のフランジ部５６の下面に車輪１１２が配置されている。さらに、位置調整機構２４ｂは、内部車室３２のフランジ部５６の側面に車輪１１４が配置されている。つまり、内部車室３２のＹ軸方向の端部に車輪１１４が配置されている。車輪１１４は、外部車室下半５１の内部車室３２側の面５１ｃと接している。従って、車輪１１４は、Ｙ軸方向において、内部車室３２と外部車室３４の間に配置されている。このように、位置調整機構２４ｂは、内部車室３２の水平方向の端面と外部車室３４との間にも車輪１１４を設けることで、内部車室３２を軸方向（Ｘ軸方向）より円滑に移動させることができる。具体的には、Ｙ軸方向の両端の内部車室３２と外部車室３４との間に車輪１１４を設け、Ｙ軸方向における内部車室３２と外部車室３４との隙間を小さくする、または無くすことで、Ｘ軸方向の移動時に内部車室３２がＺ軸周りに回転することを抑制することができる。これにより、位置調整機構２４ａは、内部車室３２を軸方向により移動しやすくすることができる。
【００５７】
また、上記実施形態では、内部車室３２を外部車室３４に対して移動しやすくなる機構として、内部車室３２と外部車室３４との間に車輪を配置したがこれに限定されない。位置調整機構は、内部車室３２と外部車室３４との間の摩擦を低減する種々の機構を車輪と同様に案内機構として用いることができる。案内機構としては、回転する車輪やローラ、抵抗が少なくなる滑らかな突起形状（曲面形状）等を用いることができる。また、案内機構は、内部車室３２と外部車室３４との接触面に配置されていればよく、内部車室３２に配置されていても、外部車室３４に配置されていてもよい。
【００５８】
図７は、他の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。図８は、図７のＡ−Ａ線断面図である。図７に示す蒸気タービン１０ａの位置調整機構２４ｃは、シャフト４０が挿入される軸受１２０が複数配置されている。図７及び図８に示す軸受１２０は、蒸気タービン１０ａが設置されている設置面等に固定されている。つまり、軸受１２０は、蒸気タービン１０ａの動かない部分に固定されている。軸受１２０は、シャフト４０を軸方向（Ｘ軸方向）に移動自在な状態また回転可能自在な状態で支持している。また、軸受１２０は、シャフト４０がＹ軸方向及びＺ軸方向に移動できない状態で支持している。また、軸受１２０は、軸方向において、ネジ溝４９ａとネジ溝４９ｂとの間と、ネジ溝４９ｂとネジ溝４９ｃとの間と、の２ヶ所（２つのユニットを合わせて４ヶ所）に配置されている。位置調整機構２４ｃは、シャフト４０の経路上に軸受１２０を設け、軸受１２０でシャフト４０をＹ軸方向及びＺ軸方向に支持することで、シャフト４０の座屈の発生を抑制することができる。ここで、本実施形態は、軸受１２０を低圧タービン１４と低圧タービン１６との間と、低圧タービン１６と低圧タービン１８との間に設けた場合としたが、ユニバーサルジョイント４８と同様に、軸受１２０も配置位置はこれに限定されない。例えば、アクチュエータ４４と低圧タービン１４との間に軸受１２０を設けてもよい。また、上述したそれぞれの機器の間に複数の軸受を設けてもよい。また、軸受の配置位置、数は、上記にも限定されず、必要な位置に必要な数、設ければよい。また、移動調整機構は、軸受１２０の配置に応じて、ユニバーサルジョイント４８の配置位置、個数を調整することが好ましく、逆にユニバーサルジョイント４８の配置に応じて、軸受１２０の配置位置、個数を調整することが好ましい。
【００５９】
図９は、他の実施例の低圧タービンを水平面で切断した断面図である。図９に示す蒸気タービン１０ｂの位置調整機構２４ｄは、アーム１４４のシャフト１４０側の端部が２つの分岐部１５０に分岐している。２つの分岐部１５０は、シャフト１４０が挿入されている。シャフト１４０は、一方の分岐部１５０と噛み合う位置にネジ溝１５２ａが形成され、他方の分岐部１５０と噛み合う位置にネジ溝１５２ｂが形成されている。位置調整機構２４ｄは、２つの分岐部１５０を設けることで、１つのアーム１４４を２ヶ所でシャフト１４０に連結することができる。これにより、シャフト１４０に対してアーム１４４を安定して連結させることができる。また、アーム１４４のシャフト１４０とかみ合っている部分にかかる負荷を低減することができ、アーム１４４をより円滑に移動させることが可能となる。
【００６０】
図１０は、他の実施例に係る蒸気タービンを有する発電システムの概略構成を示す上面図である。図１０に示す蒸気タービン１０ｃの位置調整機構２４ｅは、１つの低圧タービン１４の内部車室３２の一方の側面の２つのアーム２４４が接続されている。この２つのアーム２４４は、内部車室３２の一方の側面の軸方向の異なる位置に接続されている。このように、位置調整機構２４ｅは、１つの低圧タービン１４の内部車室３２に４つのアーム２４４が接続している。したがって、位置調整機構２４ｅは、１つのユニット（１本のシャフト２４０）に対して、１つの低圧タービン１４ごとに２本のアーム２４４が設けられている。また、アーム２４４は、外部車室３４を貫通しているため、それぞれにシール２４６が設けられている。
【００６１】
また、シャフト２４０には、アーム２４４とかみ合う部分にネジ溝が形成されている。具体的には、アクチュエータ４４側から、低圧タービン１４の内部車室３２に接続したアーム２４４に対応するネジ溝２４９ａ、２４９ｂ、低圧タービン１６の内部車室３２に接続したアーム２４４に対応するネジ溝２４９ｃ、２４９ｄ、低圧タービン１８の内部車室３２に接続したアーム２４４に対応するネジ溝２４９ｅ、２４９ｆが設けられている。
【００６２】
位置調整機構２４ｅは、このように、低圧タービン１４の内部車室３２に対して複数のアーム２４４を接続することで、１つのアーム２４４にかかる負荷を小さくすることができる。これにより、位置調整機構２４ｅで内部車室３２を移動させる場合に、アーム２４４から内部車室３２にかかる力、つまり、内部車室３２を押す力を分散することができる。これにより、内部車室３２にかかる力が集中することを抑制することができる。また、軸方向の複数位置から力を加えることで、内部車室３２を動かしやすくすることができる。
【００６３】
図１１は、他の実施例に係る蒸気タービンの低圧タービンを表す断面図である。図１２は、図１１に示すアームの概略構成を示す側面図である。図１３は、図１１に示すアームの概略構成を示す斜視図である。図１１から図１３に示す蒸気タービン１０ｄの位置調整機構２４ｆは、アーム３４２を支持する支持機構３０１と、アーム３４２を軸方向に移動させる移動機構３０２とを有する。
【００６４】
支持機構３０１は、架台１００上に配置され、アーム３４２の鉛直方向下側に配置された支持部３３２、を有する。架台１００は、蒸気タービン１０ｄの外部車室下半５１の支持部８０を支持する部分である。支持部３３２は、直動ガイド（Ｘ軸方向ガイド）３５１と、直動ガイド（Ｙ軸方向ガイド）３５２と、連結部材（中間部材）３５３と、を有する。
【００６５】
直動ガイド３５１は、アーム３４２を軸方向（Ｘ軸方向）に沿って案内する機構、具体的にはすべり軸受であり、レール３５４と、ブロック（往復動体）３５５と、を備える。レール３５４は、線状の部材であり、軸方向に沿う向きで架台１００上に配置されている。レール３５４は、ブロック３５５を軸方向に沿って案内する。ブロック３５５は、レール３５４上に軸方向に移動可能な状態で配置されている。ブロック３５５は、軸方向の２ヶ所に配置されている。
【００６６】
直動ガイド３５２は、アーム３４２をＹ軸方向に沿って案内する機構、具体的にはすべり軸受であり、レール３５６と、ブロック（往復動体）３５７と、を備える。レール３５６は、線状の部材であり、Ｙ軸方向に沿う向きでブロック３５５上に配置されている。レール３５６は、ブロック３５７をＹ軸方向に沿って案内する。ブロック３５７は、レール３５６上に軸方向に移動可能な状態で配置されている。直動ガイド３５２は、レール３５６とブロック３５７とを組み合わせたユニットが、２つのブロック３５５にそれぞれ配置されている。
【００６７】
連結部材３５３は、アーム３４２と直動ガイド３５２とを連結する。連結部材３５３は、２つのブロック３５５上にそれぞれ配置されたブロック３５７に固定され、かつ、アーム３４２に固定されている。連結部材３５２は、アーム３４２とともに移動する。
【００６８】
支持機構３０１は、以上のような構成であり、アーム３４２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能な状態で、設置面上に支持している。これにより、アーム３４２に負荷される荷重を支持機構３０１で支持することができ、移動機構３０２に負荷される荷重を小さくすることができる。
【００６９】
移動機構３０２は、上述したシャフト４０とシャフト４０に連結した連結部材３６０とを有する。連結部材３６０は、Ｙ軸方向に移動可能な状態でアーム３４２と係合している。連結部材３６０は、シャフト４０のネジ溝にかみ合っており、シャフト４０が回転すると軸方向に移動する。移動機構３０２は、連結部材３６０が軸方向に移動することで、連結部材３６０とともにアーム３４２も軸方向に移動する。これにより、移動機構３０２は、アーム３４２を軸方向に移動させることができる。また、移動機構３０２は、アーム３４２がＹ軸方向に移動した場合、連結部材３６０に対してアーム３４２がＹ軸方向に移動することができる。これにより、移動機構３０２は、内部車室３２がＹ軸方向の変形（熱伸び）し、アーム３４２のＹ軸方向に移動しても、その移動に合わせてアーム３４２をスライドさせることができる。これにより、内部車室３２のＹ軸方向の変形（熱伸び）を許容することができ、負荷が集中することを抑制できる。
【００７０】
移動機構３０２は、さらに、アーム３４２と連結部材３６０の間にＺ軸方向に摺動可能な機構を設けてもよい。これにより、移動機構３０２は、内部車室３２のＺ軸方向の変形（熱伸び）を許容することができる。
【００７１】
位置調整機構２４ｆは、支持機構３０１を設けることで、移動機構３０２、具体的にはシャフト４０にかかる負荷を低減することができる。また、位置調整機構２４ｆは、支持機構３０１及び移動機構３０２にＹ軸方向に移動自在のガイド機構を設けることで、内部車室３２が熱等によりＹ軸方向に伸びた場合も、ガイド機構で伸びを吸収できるため、位置調整機構２４ｆのシャフト４０やシャフト４２にかかる負荷を低減することができる。また、位置調整機構２４ｆから内部車室３２に内部車室３２の変形を抑える力が作用し、内部車室に不均一な負荷がかかることを抑制することができる。
【００７２】
また、上記実施例の蒸気タービンは、位置調整機構により複数の低圧タービンの内部車室と動翼（ロータ）との軸方向（Ｘ軸方向）の相対位置を調整することで、低圧タービンの性能をより高くすることができる。例えば、大型の低圧タービンで、軸方向の長さが長くなり、下流側のタービンの内部車室と動翼との相対位置のずれが大きくなる構成であっても、相対位置を適切な位置に維持することができる。なお、本実施形態では、内部車室と動翼（ロータ）との相対位置を調整する対象を低圧タービンとしたが、これに限定されず、高圧タービン、中高圧タービン、高圧タービン等、種々のタービンに対して用いることができる。
【００７３】
また、上記実施例の位置調整機構は、いずれもアームが外部車室を貫通し、シャフトが外部車室の外にある配置としたがこれに限定されない。位置調整機構は、アームを外部車室の内部に配置し、シャフトが外部車室を貫通する配置としてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  発電システム
８  発電機
１０  蒸気タービン
１２  中高圧タービン
１４、１６、１８  低圧タービン
２２  ロータ
２４  位置調整機構
２６  相対位置検出センサ
２８  制御装置
３０  動翼
３２  内部車室
３４  外部車室
４０  シャフト
４２  アーム
４４  アクチュエータ
４６  シール
４８  ユニバーサルジョイント
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ  ネジ溝
５１  支持台（外部車室下部）
５１ａ  凹部
５４  内部車室上部
５５  内部車室下部
５６、６０  フランジ部
６１  開口部
６２  蒸気管台
６３  蒸気入口部
６４  翼環リング
６５  翼環リング上部
６６  翼環リング下部
６８、６９  フランジ部
７０  隔壁
【図１】
2014141922.tif 000003
【図２】
2014141922.tif 000004
【図３】
2014141922.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014141922.tif 000008
【図７】
2014141922.tif 000009
【図８】
2014141922.tif 000010
【図９】
2014141922.tif 000011
【図１０】
2014141922.tif 000012
【図１１】
2014141922.tif 000013
【図１２】
2014141922.tif 000014
【図１３】
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