(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にロータが貫装され、上部車室と下部車室とに上下２分割され、それぞれの分割面を相互のフランジ接続部とする車室において、前記上部車室の上部に設けられた上部伝熱管路と、同上部車室の温度計測器と、前記下部車室の温度計測器とを備え、前記上部伝熱管路は前記上部車室の温度計測器と下部車室の温度計測器の検出温度に基づき冷却用熱媒流体を供給され且つ同冷却用熱媒流体を上部車室の外表面に吹きつけるための吹出し孔を備えてなることを特徴とするキャットバック変形防止車室。
【請求項２】
請求項１に記載のキャットバック変形防止車室において、前記下部車室の下部に設けられた下部伝熱管路を備え、同下部伝熱管路は前記上部車室の温度計測器と下部車室の温度計測器の検出温度に基づき加熱用熱媒流体を供給されることを特徴とするキャットバック変形防止車室。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記上部伝熱管路は、前記上部車室の外面または内面に接して取り付けられた伝熱管であることを特徴とするキャットバック変形防止車室。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記上部伝熱管路は、前記上部車室の部材中に組み込まれて形成された流路であることを特徴とするキャットバック変形防止車室。
【請求項５】
請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記下部伝熱管路は、前記下部車室の外面または内面に接して取り付けられた伝熱管であることを特徴とするキャットバック変形防止車室。
【請求項６】
請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記下部伝熱管路は、前記下部車室の部材中に組み込まれて形成された流路であることを特徴とするキャットバック変形防止車室。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン、また、ガスタービンとその圧縮機等の車室において、キャットバック変形を防止する車室に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気タービン、また、ガスタービンとその圧縮機等（以下「タービン等」という）の車室とそのオーバル変形につき、一般的なタービン車室を例に図３、図４に基づき説明する。図３はタービン車室の軸方向の一部を切り出して示す模式的な斜視図であり、図４は、図３のタービン車室のキャットバック変形状態の説明図であり、同図（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視による側面図である。
【０００３】
一般的にロータ等回転部分を横方向に貫装するタービン車室１は、通常、ロータ等回転部分３の中心軸を境に上下に２分割して構成され、上部車室１ａと下部車室１ｂとをそれぞれのフランジ部２で図示しないボルトによって締結した構造となっている。タービン車室１の内面には静翼等の静止部分が設けられ、それと同心にタービン車室１内には動翼を取りつけたロータ等の回転部分３が水平に貫装され、回転可能に支承されている。
【０００４】
このようなタービン車室１において、タービン運転時には、タービン車室１内部で静止部分と回転部分との間に高温、高圧のガス等の流体ａが流れる。このとき、静止系と回転系のクリアランスが狭ければ狭いほど洩れる流体が減少し、より多くのエネルギを回転系に伝えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
タービンの車室１と内部の回転部分３とのクリアランスは、ロータのタービンブレードチップの接触を避ける必要がある一方、効率向上ためクリアランスは極力小さく取る必要があるため、厳しく設定されており、定常の運転状態等において車室１の温度分布が比較的均一の状態で所定のクリアランスを有するものとしている。（なお、本明細書において「車室」の「温度」というときは、特に別に断らないかぎり、車室を構成する部材の温度、特にメタル温度の意味で用いる。）
すなわち、温度が比較的均一な場合は、熱膨張による変形は生じるがそれ自体は車室１内部のロータ等の回転部分３も含め一様に発生するので、車室１内部の回転部分３とのクリアランス上の問題とはならない。
【０００６】
しかし、タービンを停止する過程等においては、ロータ等回転部分３が横方向に配されているため、上記流体ａの流れの上下偏差により車室１の上部が下部に対して高温となる温度分布の偏差が生じ、熱膨張による変形にも偏差が生じる。
【０００７】
このため、図４に示すように車室１の全長では、それが累積して偏った変形（上部が反り上がる、いわゆる「キャットバック変形」）および偏心として現出する。
【０００８】
一方、タービンの停止過程においては車室１内部の回転部分３はいまだ一定の回転を維持しているため比較的温度均一の状態であり車室１のような変形、偏心はないので、車室１と回転部分３との間のクリアランスに変化が生じ、車室１の変形がクリアランス上許容範囲を越えるおそれが生ずる。
【０００９】
この場合、特に車室１の上下の温度偏差による車室１のロータ中心軸方向に従う上下の曲げ変形「キャットバック変形」が大きい要素であり、その防止は重大な課題となっていた。
【００１０】
なお、クリアランスが一定以上危険状態に近づいている場合は、車室１内の温度を均一化する対策が図られ、クリアランスの減少を回避する処置がとられる。
【００１１】
そして、以上の問題は蒸気タービン、ガスタービンともに同様であり、タービン部の車室のみならず、ガスタービンにおける圧縮機側の車室においても同様であった。
【００１２】
本発明はかかる従来のタービン等の車室におけるキャットバック変形を防止することのできるキャットバック変形防止車室を提供することを課題とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は上述の課題を解決するためになされたものであって、その第１の手段として、内部にロータが貫装され、上部車室と下部車室とに上下２分割され、それぞれの分割面を相互のフランジ接続部とする車室において、前記上部車室の上部に設けられた上部伝熱管路と、同上部車室の温度計測器と、前記下部車室の温度計測器とを備え、前記上部伝熱管路は前記上部車室の温度計測器と下部車室の温度計測器の検出温度に基づき冷却用熱媒流体を供給され且つ同冷却用熱媒流体を上部車室の外表面に吹きつけるための吹出し孔を備えてなることを特徴とするキャットバック変形防止車室を提供するものである。
【００１４】
第１の手段によれば、タービンを停止する過程等において車室の上部が下部に対して高温となる温度分布の偏差が生じても、その温度差を検知して上部伝熱管路へ冷却用熱媒流体が供給され上部車室を冷却し、車室の上下の温度を均一化して上下の温度偏差によるキャットバック変形が防止される。また、冷却用熱媒流体が上部車室の外表面に吹きつけられるので、上部車室の冷却が迅速に行なえる。
【００１５】
（２）第２の手段としては、第１の手段のキャットバック変形防止車室において、前記下部車室の下部に設けられた下部伝熱管路を備え、同下部伝熱管路は前記上部車室の温度計測器と下部車室の温度計測器の検出温度に基づき加熱用熱媒流体を供給されることを特徴とするキャットバック変形防止車室を提供するものである。
【００１６】
第２の手段によれば、第１の手段における上部車室の冷却に加え、車室の上部が下部に対して高温となる温度分布の偏差が生じても、その温度差を検知して下部伝熱管路へ加熱用熱媒流体が供給され下部車室が加熱されるので、車室の上下の温度の均一化と、上下の温度偏差によるキャットバック変形の防止がより効果的に行われる。
【００１７】
（３）第３の手段としては、第１または第２の手段のキャットバック変形防止車室において、前記上部伝熱管路は、前記上部車室の外面または内面に接して取り付けられた伝熱管であることを特徴とするキャットバック変形防止車室を提供するものである。
【００１８】
第３の手段によれば、第１または第２の手段の作用に加え、伝熱管の取り付け、保守が容易である。
【００１９】
（４）第４の手段としては、第１または第２の手段のキャットバック変形防止車室において、前記上部伝熱管路は、前記上部車室の部材中に組み込まれて形成された流路であることを特徴とするキャットバック変形防止車室を提供するものである。
【００２０】
第４の手段によれば、第１または第２の手段の作用に加え、冷却用熱媒流体から上部車室への伝熱効率がより高いものとなる。
【００２１】
（５）第５の手段としては、第２の手段のキャットバック変形防止車室において、前記下部伝熱管路は、前記下部車室の外面または内面に接して取り付けられた伝熱管であることを特徴とするキャットバック変形防止車室を提供するものである。
【００２２】
第５の手段によれば、第２の手段の作用に加え、伝熱管の取り付け、保守が容易である。
【００２３】
（６）第６の手段としては、第２の手段のキャットバック変形防止車室において、前記下部伝熱管路は、前記下部車室の部材中に組み込まれて形成された流路であることを特徴とするキャットバック変形防止車室を提供するものである。
【００２４】
第６の手段によれば、第２の手段の作用に加え、加熱用熱媒流体から下部車室への伝熱効率がより高いものとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に基づき、本発明の実施の一形態にかかるキャットバック変形防止車室について説明する。図１はタービン車室をロータの中心軸を通る鉛直断面を示す模式的な斜視図である。
【００２６】
なお、前述の従来のものと同じ部分には、図１においても同一符号を付して示し、相互の関連を明確にし本実施の形態の理解を容易にするとともに、説明を省略し、従来例と異なる点を主に説明する。また、このことは後述の検討例において同様とする。
【００２７】
図１において、タービン車室１１には図示しないロータ等の回転部分が横方向に貫装され、タービン車室１１は上下に２分して構成され、上部車室１１ａと下部車室１１ｂとをそれぞれのフランジ部２で図示省略するボルトによって締結した構造となっている。
【００２８】
上部車室１１ａの外面上部には冷却用熱媒流体を流通する上部伝熱管路として上部伝熱管４が接触して取り付けられている。また、上部車室１１ａの外面上部には上部車室１１ａのメタル温度を計測する上部温度計測器５ａが取り付けられており、下部車室１１ｂの外面下部には下部車室１１ｂのメタル温度を計測する下部温度計測器５ｂが取り付けられている。
【００２９】
上部伝熱管９ａは図示しない熱媒供給装置から熱媒流体の供給を受けるように配管されており、熱媒供給装置は、上部温度計測器５ａおよび下部温度計測器５ｂの計測温度に基づき上部伝熱管４へ供給する熱媒流体の温度、流量を制御する。
【００３０】
上記のような本実施の形態において、タービン車室１１の上下の温度、すなわち上部車室１１ａの上部のメタル温度が下部車室１１ｂの下部のメタル温度に対して高い場合、キャットバック変形を生ずるおそれがあるが、熱媒供給装置は上部温度計測器５ａおよび下部温度計測器５ｂの計測温度の温度偏差を解消するように上部伝熱管４へ冷却用熱媒流体を供給することにより、タービン車室１１の上下の温度差を低減するものである。
【００３１】
なお、供給される熱媒流体は水、空気、ガス、蒸気等適宜なものを用いるものとする。
【００３２】
すなわち、タービンを停止する過程等においてタービン車室１１の上部が下部に対して高温となる温度分布の偏差が生じても、その温度差を検知して熱媒供給装置から上部伝熱管４へ冷却用熱媒流体が供給され上部車室１１ａを冷却し、タービン車室１１の上下の温度を均一化するとともに、上下の温度偏差によるキャットバック変形が防止される。
【００３３】
したがって、上述のようなキャットバック変形によって従来生じた問題を解消することができる。
【００３４】
図２に基づき、本発明に係り検討された検討例のキャットバック変形防止車室について説明する。図２はタービン車室をロータの中心軸を通る鉛直断面を示す模式的な斜視図である。
【００３５】
図２において、タービン車室２１には図示しないロータ等の回転部分が横方向に貫装され、タービン車室２１は上下に２分して構成され、上部車室２１ａと下部車室２１ｂとをそれぞれのフランジ部２で図示省略するボルトによって締結した構造となっている。
【００３６】
下部車室２１ｂの外面下部には加熱用熱媒流体を流通する下部伝熱管路として下部伝熱管６が接触して取り付けられている。また、上部車室２１ａの外面上部には上部車室２１ａのメタル温度を計測する上部温度計測器５ａが取り付けられており、下部車室２１ｂの外面下部には下部車室２１ｂのメタル温度を計測する下部温度計測器５ｂが取り付けられている。
【００３７】
上部伝熱管６は図示しない熱媒供給装置から熱媒流体の供給を受けるように配管されており、熱媒供給装置は、上部温度計測器５ａおよび下部温度計測器５ｂの計測温度に基づき上部伝熱管９ａへ供給する熱媒流体の温度、流量を制御する。
【００３８】
上記のような本検討例において、タービン車室２１の上下の温度、すなわち上部車室２１ａの上部のメタル温度が下部車室２１ｂの下部のメタル温度に対して高い場合、キャットバック変形を生ずるおそれがあるが、熱媒供給装置は上部温度計測器５ａおよび下部温度計測器５ｂの計測温度の温度偏差を解消するように下部伝熱管６へ加熱用熱媒流体を供給することにより、タービン車室２１の上下の温度差を低減するものである。
【００３９】
なお、供給される加熱用熱媒流体は水、空気、ガス、蒸気等適宜なものを用いるものとする。
【００４０】
すなわち、タービンを停止する過程等においてタービン車室２１の上部が下部に対して高温となる温度分布の偏差が生じても、その温度差を検知して熱媒供給装置から下部伝熱管６へ加熱用熱媒流体が供給され下部車室２１ｂを加熱し、タービン車室の上下の温度を均一化するとともに、上下の温度偏差によるキャットバック変形が防止される。
【００４１】
したがって、上述のようなキャットバック変形によって従来生じた問題を解消することができる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態または検討例における上部伝熱管４または下部伝熱管６は上記のようにそれぞれタービン車室１１または２１の外面に接触して取り付けられるものに限定されるものではなく、いずれもタービン車室１１または２１との熱交換が可能なように取り付けられ熱媒流体の供給が行えるように設けられればよく、ロータ等回転部分３との干渉が無いようにタービン車室１１または２１の内面に接触して取り付けられるものであってもよい。これらの場合はいずれも各伝熱管の取り付け、保守が容易である。
【００４３】
あるいは、各伝熱管の一部ないし全部が、タービン車室１１または２１の部材中に組み込まれて形成された流路であってもよい。この場合は、冷却用熱媒流体から上部車室１１ａへの伝熱効率、または加熱用熱媒流体から下部車室２１ｂへの伝熱効率が、より高いものとなる。
【００４４】
また、上記の実施の形態と検討例とを合わせ備えることも可能である。すなわち、上部車室に取り付けられ冷却用熱媒流体が供給される上部伝熱管４と下部車室に取り付けられ加熱用熱媒流体が供給される下部伝熱管６を共に備えるものであってもよい。この場合、上部伝熱管４へ冷却用熱媒流体が供給され上部車室が冷却されるとともに、下部伝熱管６へ加熱用熱媒流体が供給され下部車室を加熱するので、車室の上下の温度の均一化と、上下の温度偏差によるキャットバック変形の防止がより効果的に行われる。
【００４５】
なお、図１中カッコを付して示すように、上部伝熱管４に、冷却用熱媒流体を上部車室１１ａの外表面に吹きつけるための吹出し孔４ａを設けて、冷却用熱媒流体の一部ないし全部を上部車室１１ａの外表面に直接吹きつけるようにするとよい（なお、冷却用熱媒流体の流下が生じるときは下部車室１１ｂ表面上に流下しないように必要に応じて図示しない適宜な樋等を設け流下冷却用熱媒流体を導くものとする）。その結果、上部車室１１ａの冷却が迅速に行なえるものとなる。
【００４６】
以上本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００４７】
また、前述のとおり本発明の実施の形態は、タービン部の車室の一般的な形態を例に模式的に図示し説明したが、蒸気タービン、ガスタービンともにその外部車室、内部車室に同様に適用でき、またタービン部に限らずタービンの圧縮機部の車室にも同様に適用できるものである。
【００４８】
【発明の効果】
（１）  請求項１の発明によれば、キャットバック変形防止車室を、内部にロータが貫装され、上部車室と下部車室とに上下２分割され、それぞれの分割面を相互のフランジ接続部とする車室において、前記上部車室の上部に設けられた上部伝熱管路と、同上部車室の温度計測器と、前記下部車室の温度計測器とを備え、前記上部伝熱管路は前記上部車室の温度計測器と下部車室の温度計測器の検出温度に基づき冷却用熱媒流体を供給され且つ同冷却用熱媒流体を上部車室の外表面に吹きつけるための吹出し孔を備えてなるように構成したので、タービンを停止する過程等において車室の上部が下部に対して高温となる温度分布の偏差が生じても、その温度差を検知して上部伝熱管路へ冷却用熱媒流体が供給され上部車室を冷却し、車室の上下の温度を均一化するとともに、上下の温度偏差によるキャットバック変形が防止される。また、冷却用熱媒流体が上部車室の外表面に吹きつけられるので、上部車室の冷却が迅速に行なえる。したがって、キャットバック変形によって従来生じたクリアランス等の問題を解消することができる。
【００４９】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載のキャットバック変形防止車室において、前記下部車室の下部に設けられた下部伝熱管路を備え、同下部伝熱管路は前記上部車室の温度計測器と下部車室の温度計測器の検出温度に基づき加熱用熱媒流体を供給されるように構成したので、請求項１の発明における上部車室の冷却に加え、下部伝熱管へ加熱用熱媒流体が供給され下部車室が加熱されるので、車室の上部が下部に対して高温となる温度分布の偏差が生じても、車室の上下の温度の均一化と、上下の温度偏差によるキャットバック変形の防止がより効果的に行われるものとなる。
【００５０】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記上部伝熱管路は、前記上部車室の外面または内面に接して取り付けられた伝熱管であるように構成したので、請求項１または請求項２の発明の効果に加えて、伝熱管の取り付け、保守が容易なものとなる。
【００５１】
（４）請求項４の発明によれば、請求項１または請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記上部伝熱管路は、前記上部車室の部材中に組み込まれて形成された流路であるように構成したので、請求項１または請求項２の発明の効果に加えて、冷却用熱媒流体から上部車室への伝熱効率がより高いものとなる。
【００５２】
（５）請求項５の発明によれば、請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記下部伝熱管路は、前記下部車室の外面または内面に接して取り付けられた伝熱管であるように構成したので、請求項２の発明の効果に加えて、伝熱管の取り付け、保守が容易なものとなる。
【００５３】
（６）請求項６の発明によれば、請求項２に記載のキャットバック変形防止車室において、前記下部伝熱管路は、前記下部車室の部材中に組み込まれて形成された流路であるように構成したので、請求項２の発明の効果に加えて、加熱用熱媒流体から下部車室への伝熱効率がより高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態にかかるキャットバック変形防止車室の説明図であり、タービン車室のロータの中心軸を通る鉛直断面を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明に係り検討された検討例のキャットバック変形防止車室の説明図であり、タービン車室のロータの中心軸を通る鉛直断面を示す模式的な斜視図である。
【図３】従来の一般的なタービン車室を軸方向に一部を切り出して示す模式的な斜視図である。
【図４】（ａ）は、図３に示すタービン車室のキャットバック変形状態の説明図であり、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視による側面図である。
【符号の説明】
１、１１、２１            タービン車室
１ａ、１１ａ、２１ａ      上部車室
１ｂ、１１ｂ、２１ｂ      下部車室
２                        フランジ部
３                        回転部分
３ａ                      中心軸
４                        上部伝熱管
４ａ                      吹出し孔
５ａ                      上部温度計測器
５ｂ                      下部温度計測器
６                        下部伝熱管
【図１】
0003600501.tif 000002
【図２】
0003600501.tif 000003
【図３】
0003600501.tif 000004
【図４】
0003600501.tif 000005