(57)【要約】【課題】上半側の外輪が車室へ向けて移動したとき、仕切板に形成されたキー溝がキーによって押圧されることを防止することを目的とする。【解決手段】ノズル構造は、車室側に設置された外輪と、外輪の内周端部に設置された複数のノズル板を有するノズルと、車室４２に対して外輪を支持する支持部１５とを備え、外輪及びノズルは、上半部と下半部とに二分割され、支持部１５は、上半側の分割外輪１２Ａの外周面に形成されたキー溝１７と、車室４２に設けられ、キー溝１７に挿入されるキー４４と、を有し、支持部１５は、上半側の分割外輪１２Ａが車室４２に対して移動可能な構成を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室側に設置された外輪と、
前記外輪の内周端部に設置された複数のノズル板を含むノズルと、
前記車室に対して前記外輪を支持する支持部と、
を備え、
前記外輪及び前記ノズルは、上半部と下半部とに二分割され、
前記支持部は、上半側の前記外輪の外周面に形成されたキー溝と、前記車室に設けられ、前記キー溝に挿入されるキーと、を有し、
前記支持部は、上半側の前記外輪が前記車室に対して移動可能な構成を備えるノズル構造。
【請求項２】
前記キーは、水平方向に対して平行に、前記車室から突出して形成され、
前記キー溝は、前記外輪において、前記キーに対応して凹状に形成され、
前記キー溝における前記車室の設置面に対して垂直方向の長さは、前記キーにおける前記設置面に対して垂直方向の長さに比べて長い請求項１に記載のノズル構造。
【請求項３】
前記キーは、水平方向に対して平行に、前記車室から突出して形成され、
前記キー溝は、前記外輪において、前記キーに対応して凹状に形成され、
前記キーには、前記車室の設置面に対して垂直方向又は斜め方向にボルト貫通孔が形成され、
前記キーは、前記ボルト貫通孔に挿入されたボルトによって前記車室に設置され、かつ、前記キーは、前記ボルトに沿って移動可能である請求項１に記載のノズル構造。
【請求項４】
上半側又は下半側の前記外輪に設けられた前記ノズル板が、水平継手面を越えて、下半側又は上半側に突出して設置される請求項１から３のいずれか１項に記載のノズル構造。
【請求項５】
ロータ軸と、
前記ロータ軸側に設置された内輪と、
請求項１から４のいずれか１項に記載のノズル構造を備える蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル構造及び蒸気タービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、蒸気が流通する内部通路において、静翼と動翼が交互に複数段設置される。動翼は、ロータ軸と一体であり、蒸気圧力を受けて、ロータ軸を回転させる。動翼と動翼の間には、ノズルの役割を果たす静翼が設置された仕切板が設置される。仕切板は、静翼が設置された部分以外は、隔壁となっており、隣り合う動翼間において静翼部分以外から蒸気が漏れることを防ぐ。仕切板は、車室に固定されるリング状の板状部材である外輪と、ロータ軸側に設置されるリング状の板状部材である内輪と、外輪の内周端部と内輪の外周端部の間に設置される静翼などを備える。静翼は、複数のノズル板が周方向に配列されて構成される。
【０００３】
仕切板は、１８０°分の上半部（以下「上半仕切板」という。）と、１８０°分の下半部（以下「下半仕切板」という。）とに２分割され、互いに組み合わされて構成される。上半仕切板と、下半仕切板は、それぞれ横支えキーによって車室に対して固定され支持されている。横支えキーは、車室の内周面からロータ軸に向かって半径方向に突出しており、上半仕切板及び下半仕切板それぞれの外輪の外周面に形成されたキー溝と嵌合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５８−１１８２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
船舶には、舶用主機タービンとして、高中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービン及び後進用タービンが設置される。低圧蒸気タービンは、前進時には内部通路に蒸気が流通することによりロータ軸を回転させるが、後進時には後進用タービンにてロータ軸が逆回転させられるために、低圧蒸気タービンの内部通路に残存している空気がロータ軸の逆回転により撹拌され、内部通路内で熱が発生する。
【０００６】
すなわち、低圧蒸気タービンは、後進時において、内部通路内で発生した熱によって、熱伝達の影響を受けやすく、すぐに高温化する部分（ノズル板）と、熱伝達の影響を受けにくく、徐々に高温化する部分（外輪及び内輪）との間に熱伸び差が生じる。特に、最下流に近い段落ほどノズル板がロータ軸の径方向に長いため、熱伸び差が大きくなる。
【０００７】
その結果、熱伸びしたノズル板が外輪を車室側に押し付けるため、仕切板に形成されたキー溝が、横支えキーによって圧縮荷重を受ける。その結果、キー溝に圧痕が生じるという問題がある。
【０００８】
上記の特許文献１では、上部内側仕切板本体（上半仕切板の内輪）と、下部内側仕切板本体（下半仕切板の内輪）とが向かい合う水平継手面に隙間を設ける技術が開示されている。これにより、特許文献１に記載された発明は、ノズル部と仕切板本体の熱伸び差が生じたとき、内側仕切板本体の水平継手面に設けられた隙間で、仕切板内部の変形を吸収することを目的としていた。
【０００９】
しかし、上記の特許文献１のような、従来の仕切板では、内輪の水平継手面に隙間が設けられているものの、上半仕切板のノズル部と、下半仕切板のノズル部とが向かい合う水平継手面には、ノズルの機能が阻害されるため、隙間がほとんどない。そのため、内輪側及び外輪側では、依然としてノズル板によって生じる変形を吸収できず、上半仕切板の外輪は上方へ移動し、下半仕切板の外輪は下方へ移動しようとする力が作用している。したがって、仕切板に形成されたキー溝がキーによって圧縮荷重を受け、キー溝に圧痕が生じる。
【００１０】
また、上記の特許文献１のように、仕切板の内輪の水平継手面に隙間を設ける場合、隙間から蒸気漏れが生じるため、隣り合う動翼間の蒸気漏れが生じるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、上半側の外輪が車室へ向けて移動したとき、仕切板に形成されたキー溝がキーによって押圧されることを防止することが可能なノズル構造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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のノズル構造及び蒸気タービンは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るノズル構造は、車室側に設置された外輪と、前記外輪の内周端部に設置された複数のノズル板を含むノズルと、前記車室に対して前記外輪を支持する支持部とを備え、前記外輪及び前記ノズルは、上半部と下半部とに二分割され、前記支持部は、上半側の前記外輪の外周面に形成されたキー溝と、前記車室に設けられ、前記キー溝に挿入されるキーとを有し、前記支持部は、上半側の前記外輪が前記車室に対して移動可能な構成を備える。
【００１３】
この構成によれば、熱伝達によって上半側のノズル板が径方向に熱伸びしたとしても、支持部は、上半側の外輪が車室に対して移動可能であるため、上半側の外輪に形成されたキー溝は、車室に設けられたキーによって拘束されない。すなわち、上半側の外輪が車室に対して移動することで、キー溝はキーから押圧されにくくなり、キー溝に圧痕が生じにくくなる。
【００１４】
上記発明において、前記キーは、水平方向に対して平行に、前記車室から突出して形成され、前記キー溝は、前記外輪において、前記キーに対応して凹状に形成され、前記キー溝における前記車室の設置面に対して垂直方向の長さは、前記キーにおける前記設置面に対して垂直方向の長さに比べて長くてもよい。
【００１５】
この構成によれば、熱伝達によって上半側のノズル板が径方向に熱伸びしたとしても、上半側の外輪に形成されたキー溝は、キーに接触しない。すなわち、上半側の外輪が車室に対して移動し、キー溝は、車室に設けられたキーから押圧されにくくなり、キー溝に圧痕が生じにくくなる。
【００１６】
上記発明において、前記キーは、水平方向に対して平行に、前記車室から突出して形成され、前記キー溝は、前記外輪において、前記キーに対応して凹状に形成され、前記キーには、前記車室の設置面に対して垂直方向又は斜め方向にボルト貫通孔が形成され、前記キーは、前記ボルト貫通孔に挿入されたボルトによって前記車室に設置され、かつ、前記キーは、前記ボルトに沿って移動可能でもよい。
【００１７】
この構成によれば、熱伝達によって上半側のノズル板が径方向に熱伸びしたとしても、キーは、車室に設置されたボルトに沿って移動可能である。すなわち、上半側の外輪が車室に対して移動し、キー溝は、車室に設けられたキーから押圧されにくくなり、キー溝に圧痕が生じにくくなる。
【００１８】
上記発明において、上半側又は下半側の前記外輪に設けられた前記ノズル板が、水平継手面を越えて、下半側又は上半側に突出して設置されてもよい。
【００１９】
この構成によれば、熱伸びの影響の有無に関わらず、ノズル板自体に隙間が形成されない。上半側の外輪及び内輪の間にノズル板が設けられている場合、上半部側の外輪が上方向に移動したとき、ノズル板が上半部側の外輪とともに移動するが、このとき、ノズル板の長手方向に沿って隙間が形成されることはなく、ノズル本来の性能を維持できる。また、下半側の外輪及び内輪の間にノズル板が設けられている場合、上半部側の外輪が上方向に移動したとき、ノズル板は下半部側に位置したままであるが、このとき、ノズル板の長手方向に沿って隙間が形成されることはなく、ノズル本来の性能を維持できる。
【００２０】
本発明に係る蒸気タービンは、ロータ軸と、前記ロータ軸側に設置された内輪と、上述したノズル構造を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上半側の外輪が車室へ向けて移動したとき、仕切板に形成されたキー溝がキーによって押圧されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービン設備を示す構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る低圧蒸気タービンのノズル構造を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るノズル構造の支持部を示す部分拡大縦断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る仕切板部の分割外輪を示す部分拡大側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るノズル構造の支持部を示す部分拡大縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る仕切板部を示す正面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る仕切板部のノズル板を示す部分拡大正面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る仕切板部のノズル板を示す部分拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る蒸気タービン設備１００は、ＬＮＧ船等の船舶の推進用に用いられる。船舶は、蒸気タービン設備１００と、蒸気タービン設備１００が発生する回転動力を減速して伝達する減速機（図示せず。）と、減速機を介して伝達される回転動力によって推進力を発生させる推進器であるプロペラ（図示せず。）などを備える。
【００２４】
蒸気タービン設備１００は、図１に示すように、主ボイラ１０と、高中圧蒸気タービン２０と、再熱器３０と、低圧蒸気タービン４０と、後進用タービン５０と、復水器６０と、復水ポンプ７０と、制御部８０を備える。
【００２５】
主ボイラ１０は、バーナ（図示せず。）で燃料及び酸化剤を燃焼させ、その燃焼によって火炉内で発生する熱によって高温の主蒸気（高圧蒸気）を生成する。主ボイラ１０で生成された主蒸気は、主蒸気管１を介して高中圧蒸気タービン２０の主蒸気入口へ供給される。
【００２６】
主蒸気管１は、主ボイラ１０と高圧蒸気タービン２１を結び、主ボイラ１０から高圧蒸気タービン２１へ主蒸気が流通する。主蒸気管１には、流路上に前進切換弁１ａと前進操縦弁１ｂとが設けられている。前進切換弁１ａは、船舶を前進させる推力を得るために主ボイラ１０から高圧蒸気タービン２１へ主蒸気を供給する際、開状態とされる。前進切換弁１ａは、船舶を停止させる際や船舶を後進させる際、開状態から閉状態に切り換えられる。
【００２７】
前進操縦弁１ｂは、前進切換弁１ａが開状態であるとき、開度が調節される。これにより、主ボイラ１０から高圧蒸気タービン２１へ供給される主蒸気の流量が制御される。前進操縦弁１ｂの開度は、制御部８０によって制御される。前進操縦弁１ｂは、船舶を停止させる際や船舶を後進させる際、閉状態とされる。
【００２８】
高中圧蒸気タービン２０は、図１に示すように、高圧蒸気タービン２１と、中圧蒸気タービン２２とを有する。高圧蒸気タービン２１は、主ボイラ１０から主蒸気管１を介して供給される主蒸気によって回転する。中圧蒸気タービン２２は、再熱器３０から再熱蒸気管３を介して供給される再熱蒸気（低圧蒸気）によって回転する。
【００２９】
再熱器３０は、熱交換器であり、主ボイラ１０で発生する熱によって、高圧蒸気タービン２１から蒸気管２を介して供給された排気蒸気を加熱して、高温の再熱蒸気を生成する。再熱器３０で生成された再熱蒸気は、再熱蒸気管３を介して中圧蒸気タービン２２（図２参照）へ供給される。蒸気管２は、高圧蒸気タービン２１と再熱器３０とを結び、高圧蒸気タービン２１から再熱器３０へ排気蒸気が流通する。再熱蒸気管３は、再熱器３０と中圧蒸気タービン２２とを結び、再熱器３０から中圧蒸気タービン２２へ再熱蒸気が流通する。再熱蒸気管３は、流路上に再熱蒸気止弁３ａが設けられている。
【００３０】
低圧蒸気タービン４０は、中圧蒸気タービン２２から蒸気管４を介して供給される排気蒸気によって回転する。低圧蒸気タービン４０から排出された排気蒸気は、復水管５を介して復水器６０へ供給される。蒸気管４は、中圧蒸気タービン２２と低圧蒸気タービン４０とを結び、中圧蒸気タービン２２から低圧蒸気タービン４０へ排気蒸気が流通する。
【００３１】
後進用タービン５０は、主蒸気管１の途中から枝分かれした後進用主蒸気管６を介して供給された主蒸気によって回転する。後進用タービン５０は、船舶が後進する際に用いられる。後進用タービン５０が有するロータ軸と低圧蒸気タービン４０が有するロータ軸とは、同一の軸線上に配置される一体の回転軸となっている。
【００３２】
また、高圧蒸気タービン２１と中圧蒸気タービン２２は、それぞれロータ軸を有し、各ロータ軸は、同一の軸線上に配置される一体の回転軸となっている。なお、後進用タービン５０と低圧蒸気タービン４０による回転軸と、高圧蒸気タービン２１と中圧蒸気タービン２２による回転軸とは、独立した別個の回転軸となっている。これら一対の回転軸は、それぞれ減速機に接続されている。一対の回転軸のそれぞれから出力される回転動力は、減速機を介してプロペラに伝達される。
【００３３】
後進用主蒸気管６は、主蒸気管１と後進用タービン５０とを結び、主蒸気管１から後進用タービン５０へ主蒸気が流通する。後進用主蒸気管６は、流路上に後進中間弁６ａと後進操縦弁６ｂとが設けられている。
【００３４】
後進中間弁６ａは、船舶を後進させる推力を得るために主ボイラ１０から後進用タービン５０へ主蒸気を供給する際、開状態とされる。船舶が港湾を航行する場合又は船舶を停止させる場合、後進中間弁６ａは、閉状態から開状態に切り換えられる。一方、船舶が外洋を航行する場合、後進中間弁６ａは閉状態に切り換えられる。
【００３５】
後進操縦弁６ｂは、後進中間弁６ａが開状態であるとき、開度が調節される。これにより、主ボイラ１０から後進用タービン５０へ供給される主蒸気の流量が制御される。後進操縦弁６ｂの開度は、制御部８０によって制御される。
【００３６】
復水器６０は、低圧蒸気タービン４０から復水管５を介して供給される排気蒸気を凝縮して復水を生成する。復水ポンプ７０は、復水器６０で凝縮した復水を給水管８を介して主ボイラ１０へ供給する。
【００３７】
制御部８０は、蒸気タービン設備１００の各部を制御する。制御部８０は、主ボイラ１０のバーナ（図示せず。）へ供給する燃料及び酸化剤の量を制御する。これにより、主ボイラ１０の出力が調節される。また、制御部８０は、前進操縦弁１ｂの開度，後進操縦弁６ｂの開度等、各種の弁の開度を調整する。これにより、高中圧蒸気タービン２０のロータ軸の回転数及び低圧蒸気タービン４０のロータ軸の回転数が調節される。
【００３８】
本発明の第１実施形態に係る低圧蒸気タービン４０は、蒸気が通過する内部通路において、静翼のノズル１３（図２参照）と動翼が交互に複数段設置される。動翼は、ロータ軸と一体であり、蒸気圧力を受けて、ロータ軸を回転させる。動翼と動翼の間には、複数枚のノズル板が配置されたノズル１３が設置された仕切板１１（図２参照）が設置される。仕切板１１は、ノズル１３が設置された部分以外は、隔壁となっており、動翼間の気密性が保たれる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る低圧蒸気タービン４０のノズル構造４１について説明する。本実施形態に係るノズル構造４１は、例えば、特にノズル板の翼長が長い、蒸気流れの下流側の段落に適用される。低圧蒸気タービン４０が８段落からなる場合、上流側から６番目〜８番目の段落に適用される。
【００４０】
ノズル構造４１は、車室４２，４３の内部に設けられ、後述する仕切板１１と、車室４２，４３に設けられた仕切板１１を支持する支持部１５，１６などを備える。
【００４１】
車室４２，４３の内部に設けられる仕切板１１は、車室４２，４３に固定されるリング状の板状部材である外輪１２と、ロータ軸側に設置されるリング状の板状部材である内輪１４と、外輪１２の内周端部と内輪１４の外周端部の間に設置されるノズル１３などを備える。ノズル１３は、周方向に配置された複数枚のノズル板から構成される。
【００４２】
仕切板１１は、内輪１４の内周側にロータ軸が組み込まれる。そのため、仕切板１１は、組立や分解点検時の作業性を考慮して、上下２分割の半リング（１８０度リング）形状とされており、外輪１２、ノズル１３及び内輪１４それぞれが２分割されている。
【００４３】
以下では、図２に示すように、仕切板１１が分割された、仕切板１１を構成する１８０°分の半リング状の部材のうち上半部側の車室４２に設置される仕切板１１を仕切板部１１Ａという。また、仕切板１１を構成する１８０°分の半リング状の部材のうち下半部側の車室４３に設置される仕切板１１を仕切板部１１Ｂという。仕切板部１１Ａは、支持部１５によって車室４２に対して支持され、仕切板部１１Ｂは、支持部１６によって車室４３に対して支持される。
【００４４】
さらに、上半部側の仕切板部１１Ａにおける外輪１２を分割外輪１２Ａといい、上半部側の仕切板部１１Ａにおける内輪１４を分割内輪１４Ａという。また、下半部側の仕切板部１１Ｂにおける外輪１２を分割外輪１２Ｂといい、下半部側の仕切板部１１Ｂにおける内輪１４を分割内輪１４Ｂという。
【００４５】
仕切板１１を組み立てる際には、上半部側の分割外輪１２Ａの内周端部に複数枚のノズル板を固定配置した後、上半部側の分割内輪１４Ａの外周端部を各ノズル板に固定して、上半部側の仕切板部１１Ａとする。同様にして、下半部側の分割外輪１２Ｂの内周端部に複数枚のノズル板を固定配置した後、下半部側の分割内輪１４Ｂの外周端部を各ノズル板に固定して、下半部側の仕切板部１１Ｂとする。
【００４６】
その後、下半部側の仕切板部１１Ｂの分割外輪１２Ｂの外周端面を車室４３の内壁面に固定した後、ロータ軸を分割内輪１４Ｂの内周端面に配置する。そして、上半部側の仕切板部１１Ａの分割内輪１４Ａの内周端面がロータ軸に対応するようにして、上半部側の仕切板部１１Ａを配置して、上半部側の仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａの外周端面を車室４２の内壁面に固定する。つまり、二つの分割外輪１２Ａ，１２Ｂ、及び、二つの分割内輪１４Ａ，１４Ｂは、複数枚のノズル板、すなわち、ノズル１３を挟持した状態で、仕切板１１が組み立てられることになる。
【００４７】
次に、本実施形態に係るノズル構造４１の支持部１５，１６について説明する。
図２に示すように、仕切板１１をロータ軸の軸方向に対して平行に見たとき、支持部１５，１６は、それぞれ分割外輪１２Ａ，１２Ｂの左側と右側にそれぞれ１ヶ所ずつ形成されている。
図３に示すように、支持部１５は、上半部側の車室４２に設けられたキー４４と、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａに凹状に形成され、キー４４が挿入されるキー溝１７からなる。また、支持部１６は、下半部側の車室４３に設けられたキー４５と、仕切板部１１Ｂの分割外輪１２Ｂに凹状に形成され、キー４５が挿入されるキー溝１８からなる。
【００４８】
仕切板部１１Ａ，１１Ｂの分割外輪１２Ａ，１２Ｂの外周面は、ほぼ円筒面であり、分割外輪１２Ａ，１２Ｂの外周面には、図４に示すように、高さ方向に比べて幅方向が長いキー溝１７，１８が形成されている。
【００４９】
キー４４，４５は、それぞれ車室４２，４３において、車室４２，４３の内壁面から仕切板部１１Ａ，１１Ｂのほうへ突出するように設置される。キー４４，４５の突出方向は、例えば、低圧蒸気タービン４０の設置面に対して平行である。キー溝１７，１８の深さ方向は、キー４４，４５の突出方向に対応しており、例えば、設置面に対して平行である。
【００５０】
キー４４は、ほぼ直方体形状を有しており、一端側が車室４２に設置され、他端側がキー溝１７に挿入される。また、キー４５も、ほぼ直方体形状を有しており、一端側が車室４３に設置され、他端側がキー溝１８に挿入される。
【００５１】
上半側の車室４２に設置されるキー４４の一端側には、ボルト貫通孔４４ａが低圧蒸気タービン４０の設置面に対して垂直方向に形成されている。車室４２にも、ボルト貫通孔４４ａに対応した位置にボルト孔４２ａが設置面に対して垂直方向に形成されている。ボルト貫通孔４４ａとボルト孔４２ａにボルト４６が挿入されて、ボルト４６が車室４２に締結されることによって、キー４４が車室４２に対して固定される。
【００５２】
キー４４の他端側は、車室４２の内壁面から仕切板部１１Ａ側へ突出している。キー４４が車室４２に固定され、かつ、キー溝１７に挿入された状態で、キー４４は、仕切板部１１Ａの荷重を支持することができる。キー４４は、仕切板部１１Ａの荷重等を考慮して大きさや材質が決定されている。
【００５３】
キー４４の高さは、例えば、低圧蒸気タービン４０の設置面に対して垂直方向のキー４４の長さである。また、キー溝１７の高さは、例えば、設置面に対して垂直方向のキー溝１７の長さである。キー４４の高さ方向とキー溝１７の高さ方向は平行である。
【００５４】
キー溝１７の高さは、キー４４の高さに比べて長い。したがって、キー４４がキー溝１７に挿入されているとき、高さ方向において、キー４４の外面とキー溝１７の内面との間には隙間λ１が形成される。キー４４の外面とキー溝１７の内面との間に形成される隙間λ１は、仕切板１１及び車室４２が組み立てられた状態で、キー４４の下面４４ｂ側に形成されることが好ましい。
【００５５】
一方、下半側の車室４３に設置されるキー４５の一端側には、ボルト貫通孔４５ａが低圧蒸気タービン４０の設置面に対して垂直方向に形成されている。車室４３にも、ボルト貫通孔４５ａに対応した位置にボルト孔４３ａが設置面に対して垂直方向に形成されている。ボルト貫通孔４５ａとボルト孔４３ａにボルト４７が挿入されて、ボルト４７が車室４３に締結されることによって、キー４５が車室４３に対して固定される。キー４５の他端側は、車室４３の内壁面から仕切板部１１Ｂ側へ突出している。キー溝１８の高さは、キー４５の高さとほぼ等しく、キー溝１８とキー４５は互いに嵌合している。
【００５６】
仕切板１１において温度差が少なく熱伸び差がほとんどない状態で、キー４４の下面４４ｂ側に隙間λ１が形成される。一方、低圧蒸気タービン４０は、後進時において、内部通路内で発生した熱によって、熱伝達の影響を受けやすく、すぐに高温化する部分（ノズル板）と、熱伝達の影響を受けにくく、徐々に高温化する部分（外輪及び内輪）との間に熱伸び差が生じる。その結果、ノズル板が比較的高温になり、外輪及び内輪が比較的低温になる。
【００５７】
これにより、ノズル板と外輪１２との間、又は、ノズル板と内輪１４との間に熱伸び差が生じる。この場合、上半部側の分割内輪１４Ａと下半部側の分割内輪１４Ｂとの間に隙間が無く両者が接触して設置されているとき、上半部側の分割外輪１２Ａと下半部側の分割外輪１２Ｂが互いに離れる方向に熱伸びが生じる。すなわち、ノズル１３を構成するノズル板のほうが、外輪１２や内輪１４よりも単位長さ当たりの変位量が大きいため、上半部側の分割内輪１４Ａと下半部側の分割内輪１４Ｂとの間に熱伸び量を吸収できる隙間が無い場合、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用する。
【００５８】
仕切板１１において温度差が少なく熱伸び差がほとんどない状態では、キー４４の下面４４ｂ側に隙間λ１が形成されていることから、温度差によって熱伸び差が生じて、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用したとき、車室４２側から突出したキー４４の下面４４ｂによって、分割外輪１２Ａのキー溝１７が拘束されず、上半側の分割外輪１２Ａが上方向に移動可能である。すなわち、上半側の分割外輪１２Ａがキー４４によって拘束されない。したがって、上半側の分割外輪１２Ａが車室４２に対して移動し、キー溝１７は、車室４２に設けられたキー４４から押圧されにくくなり、キー溝１７にキー４４による圧痕が生じにくくなる。
【００５９】
また、下半側の仕切板部１１Ｂが、上半側の仕切板部１１Ａから押圧される力が低減されるため、下半部側のキー溝１８においても、キー溝１８は、車室４３に設けられたキー４５から押圧されにくくなり、キー溝１８にキー４５による圧痕やへたりが生じにくくなる。その結果、下半側の仕切板部１１Ｂがへたることによって、常時、水平継手面よりも下がることがなくなり、上半部側の仕切板部１１Ａと下半部側の仕切板部１１Ｂとの間に隙間が形成されにくくなる。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンのノズル構造４１について説明する。以下では、第１実施形態と重複する構成要素及び作用効果については詳細な説明を省略する。
上述した第１実施形態では、分割外輪１２Ａが移動するように、キー溝１７の高さがキー４４の高さよりも高くなるようにして、キー４４の下面４４ｂ側に隙間λ１が形成されるようにしたが、本発明はこの例に限定されない。
【００６１】
本実施形態に係るノズル構造４１は、車室４２側におけるキー５４の固定部分が、車室４２に対して拘束されない構成を有することによって、分割外輪１２Ａが車室４２に対して移動する。
【００６２】
本実施形態に係る蒸気タービンのノズル構造４１は、仕切板１１と、車室４２に設けられた仕切板１１を支持する支持部２５，１６などを備える。支持部２５，１６は、それぞれ分割外輪１２Ａ，１２Ｂの水平継手面における外周側端部にそれぞれ１ヶ所ずつ形成されている。
【００６３】
図５に示すように、支持部２５は、上半部側の車室４２に設けられたキー５４と、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａに凹状に形成され、キー５４が挿入されるキー溝２７からなる。なお、支持部１６は、上述した第１実施形態と同様に、下半部側の車室４３に設けられたキー４５と、仕切板部１１Ｂの分割外輪１２Ｂに形成され、キー４５が挿入されるキー溝１８からなる。
【００６４】
仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａの外周面は、ほぼ円筒面であり、分割外輪１２Ａの外周面には、高さ方向に比べて幅方向が長いキー溝２７が形成されている。
【００６５】
キー５４は、車室４２において、車室４２内壁面から仕切板部１１Ａのほうへ突出するように設置される。キー５４の突出方向は、例えば、低圧蒸気タービン４０の設置面に対して平行である。キー溝２７の深さ方向は、キー５４の突出方向に対応しており、例えば、設置面に対して平行である。
【００６６】
キー５４は、ほぼ直方体形状を有しており、一端側が車室４２に設置され、他端側がキー溝２７に挿入される。
【００６７】
キー５４の一端側には、ボルト貫通孔５４ａが低圧蒸気タービン４０の設置面に対して垂直方向に形成されている。ボルト貫通孔５４ａとボルト孔４２ａにボルト５６が挿入されて、ボルト５６が車室４２に締結されることによって、キー５４が車室４２に対して固定される。このとき、キー５４を固定するボルト５６は、緩く締結されており、キー５４はボルト５６の軸に沿って移動可能である。
【００６８】
キー５４の他端側は、車室４２の内壁面から仕切板部１１Ａ側へ突出している。キー５４が車室４２に固定され、かつ、キー溝２７に挿入された状態で、キー５４は、仕切板部１１Ａの荷重を支持することができる。キー５４は、仕切板部１１Ａの荷重等を考慮して大きさや材質が決定されている。
【００６９】
キー溝２７の高さは、キー５４の高さに比べてほぼ等しい。したがって、キー５４がキー溝２７に挿入されているとき、高さ方向において、キー５４の外面とキー溝２７の内面との間には隙間が形成されない。そして、キー５４は、キー溝２７の内部で移動せず、キー５４とキー溝２７は互いに嵌合している。
【００７０】
これに対して、ボルト５６が車室４２に対して緩く締結されており、車室４２とキー５４との間には隙間λ２が形成されている。車室４２とキー５４との間に形成される隙間λ２は、仕切板１１及び車室４２が組み立てられた状態で、キー５４の上面５４ｂ側に形成されることが好ましい。
【００７１】
仕切板１１において温度差が少なく熱伸び差がほとんどない状態で、キー５４の上面５４ｂ側に隙間λ２が形成される。一方、低圧蒸気タービン４０は、後進時に蒸気が流通していないとき、後進用タービン５０からの熱伝達の影響を受けやすく高温化する部分（ノズル板）と、熱伝達の影響を受けにくい低温のままの部分（外輪及び内輪）とが生じる。
【００７２】
これにより、ノズル板と外輪１２との間、又は、ノズル板と内輪１４との間に熱伸び差が生じる。この場合、上半部側の分割内輪１４Ａと下半部側の分割内輪１４Ｂとの間に隙間が無く両者が接触して設置されているとき、上半部側の分割外輪１２Ａと下半部側の分割外輪１２Ｂが互いに離れる方向に熱伸びが生じる。すなわち、ノズル１３を構成するノズル板のほうが、外輪１２や内輪１４よりも単位長さ当たりの変位量が大きいため、上半部側の分割内輪１４Ａと下半部側の分割内輪１４Ｂとの間に熱伸び量を吸収できる隙間が無い場合、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用する。
【００７３】
仕切板１１において温度差が少なく熱伸び差がほとんどない状態では、キー５４の上面５４ｂ側に隙間λ２が形成されていることから、温度差によって熱伸び差が生じて、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用したとき、車室４２側から突出したキー５４の上面５４ｂが、車室４２によって拘束されず、上半側の分割外輪１２Ａが上方向に移動可能である。すなわち、上半側の分割外輪１２Ａが車室４２によって拘束されない。したがって、上半側の分割外輪１２Ａが車室４２に対して移動し、キー溝２７は、キー５４と嵌合しているものの、キー５４から押圧されにくくなり、キー溝２７にキー５４による圧痕が生じにくくなる。
【００７４】
また、下半側の仕切板部１１Ｂが、上半側の仕切板部１１Ａから押圧される力が低減されるため、下半部側のキー溝１８においても、キー溝１８は、車室４３に設けられたキー４５から押圧されにくくなり、キー溝１８にキー４５による圧痕やへたりが生じにくくなる。その結果、下半側の仕切板部１１Ｂがへたることによって、常時、水平継手面よりも下がることがなくなり、上半部側の仕切板部１１Ａと下半部側の仕切板部１１Ｂとの間に隙間が形成されにくくなる。
【００７５】
［第３実施形態］
次に、図６〜図８を参照して、本発明の第３実施形態に係る低圧蒸気タービン４０について説明する。以下では、第１及び第２実施形態と重複する構成要素及び作用効果については詳細な説明を省略する。本実施形態に係る第３実施形態は、上述した第１及び第２実施形態のいずれにも適用可能である。
【００７６】
本実施形態では、水平継手面近傍で設置される１枚のノズル板１９が、分割されないで、水平継手面を跨いで設置される。
【００７７】
第１実施形態において上述したとおり、仕切板１１は、水平継手面において、上下に二分割される。水平継手面は、上半部側の分割外輪１２Ａと下半部側の分割外輪１２Ｂとが向かい合う面、又は、上半部側の分割内輪１４Ａと下半部側の分割内輪１４Ｂとが向かい合う面である。
【００７８】
従来、水平継手面近傍に設置されるノズル板についても、外輪１２や内輪１４と同様に、外輪１２や内輪１４の水平継手面と同一面で二分割されていた。この場合、上述した第１及び第２実施形態のように、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用して、上半部側の分割外輪１２Ａが上方向に移動したとき、二分割されたノズル板も互いに離れる方向に移動するおそれがある。その結果、ノズル板に隙間が形成されてしまい、ノズル１３のノズル本来の性能を発揮しづらくなる。
【００７９】
本実施形態では、水平継手面近傍に設置されるノズル板１９を分割することなく、ノズル板１９が内輪１４と外輪１２の間に設けられる。すなわち、ノズル板１９が上半部側の仕切板部１１Ａに設けられる場合、ノズル板１９は、水平継手面を越えて、下半部側の仕切板部１１Ｂ側に突出して設置される。これに対応して、下半部側の仕切板部１１Ｂは、上半部側のノズル板１９が挿入可能な空間を有している。これにより、上半部側の仕切板部１１Ａと下半部側の仕切板部１１Ｂを組み合わせることによって、周方向に複数のノズル板１９がほぼ等間隔に配置される。
【００８０】
なお、ノズル板１９が上半部側の仕切板部１１Ａに設けられる場合に限定されず、下半部側の仕切板部１１Ｂに設けられてもよい。この場合、ノズル板１９は、水平継手面を越えて、上半部側の仕切板部１１Ａ側に突出して設置される。これに対応して、上半部側の仕切板部１１Ａは、下半部側のノズル板１９が挿入可能な空間を有している。これにより、上半部側の仕切板部１１Ａと下半部側の仕切板部１１Ｂを組み合わせることによって、周方向に複数のノズル板１９がほぼ等間隔に配置される。
【００８１】
また、従来の構成と異なり、二分割されたノズル板が組み合わされて、１枚のノズル板とされるのではなく、一体形成されたノズル板１９であるため、熱伸びの影響の有無に関わらず、ノズル板１９自体に隙間が形成されない。したがって、第１及び第２実施形態において、上半側の外輪１２及び内輪１４の間にノズル板１９が設けられている場合、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用して、上半部側の分割外輪１２Ａが上方向に移動したとき、ノズル板１９が上半部側の分割外輪１２Ａとともに移動するが、このとき、ノズル板１９の長手方向に沿って隙間が形成されることはない。また、下半側の外輪１２及び内輪１４の間にノズル板１９が設けられている場合、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用して、上半部側の分割外輪１２Ａが上方向に移動したとき、ノズル板１９が下半部側に位置したままであるが、このとき、ノズル板１９の長手方向に沿って隙間が形成されることはない。
【００８２】
したがって、低圧蒸気タービン４０に蒸気を流通させるとき、ノズル板１９自体から蒸気が漏れることがなく、ノズル構造４１のノズル本来の性能が損なわれることがない。
【００８３】
以上、本発明の第１から第３実施形態によれば、キー４４，５４とキー溝１７，２７が組み合わされる部分において、上半部側の分割外輪１２Ａが車室４２に対して移動可能な構成を有している。すなわち、仕切板１１において温度差が少なく熱伸び差がほとんどない状態で、第１実施形態では、キー４４の下面４４ｂ側に隙間が形成され、第２実施形態では、キー５４の上面５４ｂ側に隙間が形成される。
【００８４】
温度差によって熱伸び差が生じて、仕切板部１１Ａの分割外輪１２Ａが車室４２に対して上方向に移動しようとする力が作用したとき、キー４４，５４は車室４２によって拘束されず、上半部側の分割外輪１２Ａが上方向に移動する。その結果、キー溝１７，２７は、車室４２に設けられたキー４４，５４から押圧されにくくなり、キー溝１７，２７にキー４４，５４による圧痕が生じにくくなる。
【００８５】
また、下半側の仕切板部１１Ｂが、上半側の仕切板部１１Ａから押圧される力が低減されるため、下半部側のキー溝１８においても、キー溝１８は、車室４３に設けられたキー４５から押圧されにくくなり、キー溝１８にキー４５による圧痕やへたりが生じにくくなる。その結果、下半側の仕切板部１１Ｂがへたることによって、常時、水平継手面よりも下がることがなくなり、上半部側の仕切板部１１Ａと下半部側の仕切板部１１Ｂとの間に隙間が形成されにくくなる。
【符号の説明】
【００８６】
１      ：主蒸気管
１ａ    ：前進切換弁
１ｂ    ：前進操縦弁
２      ：蒸気管
３      ：再熱蒸気管
３ａ    ：再熱蒸気止弁
４      ：蒸気管
５      ：復水管
６      ：後進用主蒸気管
６ａ    ：後進中間弁
６ｂ    ：後進操縦弁
８      ：給水管
１０    ：主ボイラ
１１    ：仕切板
１１Ａ  ：仕切板部
１１Ｂ  ：仕切板部
１２    ：外輪
１２Ａ  ：分割外輪
１２Ｂ  ：分割外輪
１３    ：ノズル
１４    ：内輪
１４Ａ  ：分割内輪
１４Ｂ  ：分割内輪
１５    ：支持部
１６    ：支持部
１７    ：キー溝
１８    ：キー溝
１９    ：ノズル板
２０    ：高中圧蒸気タービン
２１    ：高圧蒸気タービン
２２    ：中圧蒸気タービン
２５    ：支持部
２７    ：キー溝
３０    ：再熱器
４０    ：低圧蒸気タービン
４１    ：ノズル構造
４２    ：車室
４２ａ  ：ボルト孔
４３    ：車室
４３ａ  ：ボルト孔
４４    ：キー
４４ａ  ：ボルト貫通孔
４４ｂ  ：下面
４５    ：キー
４５ａ  ：ボルト貫通孔
４６    ：ボルト
４７    ：ボルト
５０    ：後進用タービン
５４    ：キー
５４ａ  ：ボルト貫通孔
５４ｂ  ：上面
５６    ：ボルト
６０    ：復水器
７０    ：復水ポンプ
８０    ：制御部
１００  ：蒸気タービン設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018138770.tif 000009
【図８】
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