(57)【要約】【課題】ロータ側と内側ケーシング側との間のクリアランスを適切な値に設定することができる蒸気タービン及び温度制御方法を提供する。【解決手段】蒸気タービン１００は、ロータ１と、内側ケーシング２と、静翼１４と、外側ケーシング３と、熱媒体を流すことが可能な熱媒通路３２Ａを内部に有し、一般部１９を冷却又は加熱可能な冷却加熱部７と、熱媒通路３２Ａへ熱媒体を供給可能な熱媒体供給部と、大熱容量部の温度を測定する第一測定部と、一般部１９の温度を測定する第二測定部と、第一測定部により測定された大熱容量部の温度と第二測定部により測定された一般部１９の温度との温度差に基づいて、温度差が予め設定された閾値以下となるように熱媒体供給部を制御する温度制御部と、を備える。【選択図】図１
2018066362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に複数の動翼が設けられて、軸線回りに回転するロータと、
前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一蒸気流路を形成している内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一蒸気流路内に配置されている静翼と、
一般部及び、前記一般部よりも熱容量の大きい大熱容量部を有し、前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記第一蒸気流路と連通して前記蒸気を流通する第二蒸気流路を前記内側ケーシングの外周面との間に形成している外側ケーシングと、
熱媒体を流すことが可能な熱媒通路を内部に有し、前記一般部を冷却又は加熱可能な冷却加熱部と、
前記熱媒通路へ熱媒体を供給可能な熱媒体供給部と、
前記大熱容量部の温度を測定する第一測定部と、
前記一般部の温度を測定する第二測定部と、
前記第一測定部により測定された前記大熱容量部の温度と前記第二測定部により測定された前記一般部の温度との温度差に基づいて、前記温度差が予め設定された閾値以下となるように前記熱媒体供給部を制御する温度制御部と、
を備える蒸気タービン。
【請求項２】
前記外側ケーシングは、
前記内側ケーシングの下半分を覆う下半部と、
前記内側ケーシングの上半分を覆う上半部と、を備え、
前記大熱容量部は、
前記下半部の開口縁から外側に突出する下半フランジ部と、
前記上半部の開口縁から外側に突出し、前記下半フランジ部に固定可能な上半フランジ部と、からなる請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記冷却加熱部は、
前記熱媒通路として前記軸線に沿って延びる第一熱媒通路を備える請求項１又は２に記載の蒸気タービン。
【請求項４】
前記冷却加熱部は、
前記外側ケーシングの周方向に間隔を空けて複数の前記第一熱媒通路を備える請求項３に記載の蒸気タービン。
【請求項５】
前記冷却加熱部は、
前記熱媒通路として前記外側ケーシングの周方向に延びる第二熱媒通路を備える請求項１又は２に記載の蒸気タービン。
【請求項６】
前記冷却加熱部は、
軸線方向に間隔を空けて複数の前記第二熱媒通路を備える請求項５に記載の蒸気タービン。
【請求項７】
前記一般部の内部に前記冷却加熱部を備える請求項３から６の何れか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項８】
前記大熱容量部を冷却又は加熱可能な熱媒体を流すことが可能な大熱容量部用熱媒体通路を有した大熱容量部冷却加熱部を備える請求項１から７の何れか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項９】
前記一般部と前記大熱容量部との少なくとも一方を加熱する加熱部、又は前記一般部と前記大熱容量部との少なくとも一方を冷却する冷却部を備える請求項１から８の何れか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項１０】
前記外側ケーシングの周方向で前記一般部に挟まれるように配置され、前記一般部よりも熱容量の大きい熱容量拡大部を備える請求項１から９の何れか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項１１】
内側ケーシングと外側ケーシングとを備え、前記外側ケーシングが一般部と、前記一般部よりも熱容量の大きい大熱容量部とを備えた蒸気タービンの温度制御方法であって、
前記一般部の温度を測定する工程と、
前記大熱容量部の温度を測定する工程と、
前記一般部の温度と前記大熱容量部の温度との温度差が、予め設定された閾値以下となるように前記一般部を冷却又は加熱する工程と、
を含む温度制御方法。
【請求項１２】
前記一般部の温度と前記大熱容量部の温度との温度差が、予め設定された閾値以下となるように、前記一般部を加熱すると共に前記大熱容量部を冷却する工程を含む請求項１１に記載の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気タービン及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆うケーシングとを備えている。ロータは、軸線を中心として軸方向に延びるロータ軸の周りに複数配置された動翼を有する。ケーシングには、動翼の上流側でロータ周りに複数配置された静翼が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、静翼が取り付けられる内側ケーシングと、内側ケーシングを外側から覆う外側ケーシングとを有する蒸気タービンが記載されている。この蒸気タービンでは、外側ケーシングと内側ケーシングとの間に、内側ケーシングとロータとの間の作動蒸気流路を流れた作動蒸気を流通させる流路が形成されている。これにより、外側ケーシング及び内側ケーシングが、流路を流れる作動蒸気によって冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０７６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のように外側ケーシングと内側ケーシングとの間に蒸気の流通する流路を形成する場合であっても、蒸気タービンの運転状況によっては、動翼の先端と内側ケーシングの内周面とのクリアランスや静翼の先端とロータとのクリアランスが不用意に狭まってしまう可能性がある。
【０００６】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ロータ側と内側ケーシング側との間のクリアランスを適切な値に設定することができる蒸気タービン及び温度制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明の第一態様によれば、蒸気タービンは、外周面に複数の動翼が設けられて、軸線回りに回転するロータと、前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一蒸気流路を形成している内側ケーシングと、前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一蒸気流路内に配置されている静翼と、一般部及び、前記一般部よりも熱容量の大きい大熱容量部を有し、前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記第一蒸気流路と連通して前記蒸気を流通する第二蒸気流路を前記内側ケーシングの外周面との間に形成している外側ケーシングと、熱媒体を流すことが可能な熱媒通路を内部に有し、前記一般部を冷却又は加熱可能な冷却加熱部と、前記熱媒通路へ熱媒体を供給可能な熱媒体供給部と、前記大熱容量部の温度を測定する第一測定部と、前記一般部の温度を測定する第二測定部と、前記第一測定部により測定された前記大熱容量部の温度と前記第二測定部により測定された前記一般部の温度との温度差に基づいて、前記温度差が予め設定された閾値以下となるように前記熱媒体供給部を制御する温度制御部と、を備える。
外側ケーシングの大熱容量部と一般部とでは、一般部の方が、熱しやすく冷めやすい、そのため、起動中に高温の蒸気によって外側ケーシングが加熱された場合や、負荷運転中から停止する場合等に、大熱容量部と一般部との間に温度差が生じる。しかし、この発明の第一態様のように、温度制御部によって、一般部の温度と大熱容量部との温度差が、予め設定された閾値以下となるように、一般部が冷却又は加熱される。そのため、外側ケーシングの大熱容量部と一般部とに温度分布が生じて外側ケーシングが変形することを抑制できるため、この外側ケーシングに支持された内側ケーシングが変位して、動翼と内側ケーシングとの間のクリアランスや、静翼とロータとの間のクリアランスが、負荷運転中よりも小さくなることを抑制できる。
したがって、運転状況によらず上記クリアランスを適正な値にすることができる。そのため、負荷運転中におけるクリアランスの更なる低減を図り、負荷運転中の効率を向上することが可能となる。
【０００８】
この発明の第二態様によれば、第一態様に係る蒸気タービンは、前記外側ケーシングは、前記内側ケーシングの下半分を覆う下半部と、前記内側ケーシングの上半分を覆う上半部と、を備えていても良い。さらに、前記大熱容量部は、前記下半部の開口縁から外側に突出する下半フランジ部と、前記上半部の開口縁から外側に突出し、前記下半フランジ部に固定可能な上半フランジ部と、からなるようにしてもよい。
このように構成することで、下半フランジ部及び上半フランジ部の温度と比べて、上半部の一般部の温度と下半部の一般部の温度とがそれぞれ上昇や下降し過ぎないように温度制御部によって制御することができる。
【０００９】
この発明の第三態様によれば、第一又は第二態様に係る冷却加熱部は、前記熱媒通路として前記軸線に沿って延びる第一熱媒通路を備えていてもよい。
このように構成することで、軸線方向に熱媒体を流すことができる。そのため、軸線方向における一般部の温度ばらつきを抑制することができる。
【００１０】
この発明の第四態様によれば、第三態様に係る冷却加熱部は、前記外側ケーシングの周方向に間隔を空けて複数の前記第一熱媒通路を備えていてもよい。
このように構成することで、外側ケーシングの周方向において、一般部の複数の位置における温度を個別に調整することができる。そのため、例えば、一般部の周方向における温度が局所的に上昇や下降している場合などであっても、一般部の周方向における温度を均一化することができる。
【００１１】
この発明の第五態様によれば、第一又は第二態様に係る冷却加熱部は、前記熱媒通路として前記外側ケーシングの周方向に延びる第二熱媒通路を備えていてもよい。
このように構成することで、外側ケーシングの周方向に熱媒体を流すことができる。そのため、外側ケーシングの周方向における一般部の温度ばらつきを抑制することができる。
【００１２】
この発明の第六態様によれば、第五態様に係る冷却加熱部は、軸線方向に間隔を空けて複数の前記第二熱媒通路を備えていてもよい。
このように構成することで、外側ケーシングの軸線方向において、一般部の複数の位置における温度を個別に調整することができる。そのため、例えば、一般部の軸線方向における複数の位置のうち温度が局所的に上昇や下降している位置が有る場合などであっても、一般部の軸線方向における温度を均一化することができる。
【００１３】
この発明の第七態様によれば、第三から第五態様の何れか一つの態様に係る蒸気タービンは、前記一般部の内部に冷却加熱部を備えていてもよい。
このように構成することで、一般部の一部を冷却加熱部として用いることができる。そのため、例えば、冷却加熱部が外側ケーシングの外面側に設けられている場合と比較して、外側ケーシングの大型化を抑制できる。
【００１４】
この発明の第八態様によれば、第一から第七態様の何れか一つの態様に係る蒸気タービンは、前記大熱容量部を冷却又は加熱可能な熱媒体を流すことが可能な大熱容量部用熱媒体通路を有した大熱容量部冷却加熱部を備えていてもよい。
このように構成することで、大熱容量部の温度を一般部の温度に近づけることができるため、大熱容量部と一般部との温度差が予め設定された閾値よりも大きくなった場合であっても、冷却加熱部と、大熱容量部冷却加熱部との両方によって上記温度差を迅速に閾値以下にすることができる。
【００１５】
この発明の第九態様によれば、第一から第八態様の何れか一つの態様に係る蒸気タービンは、前記一般部と前記大熱容量部との少なくとも一方を加熱する加熱部、又は前記一般部と前記大熱容量部との少なくとも一方を冷却する冷却部を備えていてもよい。
このように構成することで、冷却加熱部に加え、加熱部や冷却部によって一般部と大熱容量部との少なくとも一方を加熱又は冷却することができる。
【００１６】
この発明の第十態様によれば、第一から第九態様の何れか一つの態様に係る蒸気タービンは、前記外側ケーシングの周方向で前記一般部に挟まれるように配置され、前記一般部よりも熱容量の大きい熱容量拡大部を備えていてもよい。
この熱容量拡大部は一般部よりも熱容量が大きいため、大熱容量部との間の熱容量の差が少ない。そのため、熱容量拡大部と大熱容量部との間には、温度差が生じ難い。そして、熱容量拡大部は、一般部に挟まれるように配置されているので、熱容量拡大部の温度変化に追従して一般部の温度が変化する。その結果、一般部と大熱容量部との温度差が生じ難くなり、一般部と大熱容量部との温度差に起因する変形が生じることを抑制できる。
【００１７】
この発明の第十一態様によれば、温度制御方法は、内側ケーシングと外側ケーシングとを備え、前記外側ケーシングが一般部と、前記一般部よりも熱容量の大きい大熱容量部とを備えた蒸気タービンの温度制御方法であって、前記一般部の温度を測定する工程と、前記大熱容量部の温度を測定する工程と、前記一般部の温度と前記大熱容量部の温度との温度差が、予め設定された閾値以下となるように前記一般部を冷却又は加熱する工程と、を含む。
このように構成することで、一般部と大熱容量部との温度差を予め設定された閾値以下にすることができるため、外側ケーシングの変形を抑制できる。その結果、負荷運転中におけるクリアランスの更なる低減を図り、蒸気タービンの効率を向上することができる。
【００１８】
この発明の第十二態様によれば、第十一態様に係る温度制御方法は、前記一般部の温度と前記大熱容量部の温度との温度差が、予め設定された閾値以下となるように、前記一般部を加熱すると共に前記大熱容量部を冷却する工程を含んでいてもよい。
このように構成することで、一般部の温度と大熱容量部の温度との温度差を迅速に小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明に係る蒸気タービン及び温度制御方法によれば、運転状況によらず動翼とケーシングとのクリアランスや静翼とロータとのクリアランスが変動することを抑制して、負荷運転中におけるクリアランスの更なる低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の第一実施形態における蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。
【図２】この発明の第一実施形態における蒸気タービンの軸線に直交する断面図である。
【図３】この発明の第一実施形態における蒸気タービンの温度制御に係る概略構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の第一実施形態における温度制御方法のフローチャートである。
【図５】この発明の第一実施形態の変形例における図１に相当する断面図である。
【図６】この発明の第一実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
【図７】この発明の第二実施形態における図１に相当する断面図である。
【図８】この発明の第二実施形態における図２に相当する断面図である。
【図９】この発明の第二実施形態の変形例における図１に相当する断面図である。
【図１０】この発明の第二実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
【図１１】この発明の第三実施形態における蒸気タービンの図２に相当する断面図である。
【図１２】この発明の第三実施形態における温度制御方法のフローチャートである。
【図１３】この発明の第三実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
【図１４】この発明の第四実施形態における図２に相当する断面図である。
【図１５】この発明の第五実施形態における図２に相当する断面図である。
【図１６】この発明の第一実施形態の他の態様における蒸気タービンを示す図１に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第一実施形態）
次に、この発明の第一実施形態における蒸気タービンを図面に基づき説明する。
図１は、この発明の第一実施形態における蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。  図２は、この発明の第一実施形態における蒸気タービンの軸線に直交する断面図である。図３は、この発明の第一実施形態における蒸気タービンの温度制御に係る概略構成を示すブロック図である。
この実施形態の蒸気タービンは、蒸気の熱エネルギーを回転エネルギーに変換して出力し、例えば、この蒸気タービンが発電用の蒸気タービンである場合、蒸気タービンから出力された回転エネルギーは、発電機によって電気エネルギーへと変換される。
【００２２】
図１から図３に示すように、この第一実施形態の蒸気タービン１００は、ロータ１と、内側ケーシング２と、外側ケーシング３と、軸受部４と、シール部５と、主蒸気供給部６と、冷却加熱部７と、熱媒体供給部８と、温度測定部９と、温度制御部１０と、を主に備えている。
【００２３】
図１に示すように、ロータ１は、ロータ本体１１と、動翼１２と、を備えている。このロータ１は、軸線Ａｒ回りに回転可能になっている。
ロータ本体１１は、軸線Ａｒ方向に延びている。このロータ本体１１は、外側ケーシング３を貫通するように配置されて、その両端部１１ａ，１１ｂが外側ケーシング３の外部で回転可能に支持されている。
動翼１２は、ロータ本体１１の外周側に設けられている。より具体的には、動翼１２は、ロータ本体１１の周方向にそれぞれ間隔をあけて、ロータ本体１１に複数設けられている。これら動翼１２は、ロータ本体１１の外周面１１ｃから軸線Ａｒを中心とした放射方向に延びている。さらに、動翼１２は、ロータ本体１１の軸線Ａｒ方向の中間部において、軸線Ａｒ方向に間隔をあけて複数段設けられている。
【００２４】
内側ケーシング２は、ロータ１との間に、作動流体である主蒸気が流れる第一蒸気流路１３を形成する。この内側ケーシング２は、ロータ１の径方向における外側からロータ１を覆っている。この実施形態における内側ケーシング２は、ロータ１のうち軸線Ａｒ方向の中間部のみを外側から覆っている。
【００２５】
内側ケーシング２の内周側には、静翼１４が設けられている。これら静翼１４は、例えば、翼環（図示せず）等を介して内側ケーシング２に固定されている。これら静翼１４は、軸線Ａｒを中心とした周方向に間隔をあけて複数配置されている。また、これら静翼１４は、軸線Ａｒ方向に間隔をあけて複数段設けられ、主蒸気の流れる方向で上述した動翼段の上流側にそれぞれ配置されている。
【００２６】
ロータ１の径方向において、静翼１４の端部とロータ１とのクリアランスは、起動時、停止時及び負荷運転時の何れにおいても、静翼１４とロータ１との接触が生じないようなクリアランスＣ１に予め設定されている。同様に、ロータ１の径方向において、動翼１２の端部とその外側に配置される部材との間のクリアランスは、起動時、停止時及び負荷運転時の何れにおいても、動翼１２と内側ケーシング２との接触が生じないようなクリアランスＣ２に予め設定されている。ここで、上述したロータ１の径方向において、動翼１２の端部の外側に配置される部材とは、内側ケーシング２の内周面や、内側ケーシング２の内周面に取り付けられている分割環等の部材を例示できる。
【００２７】
内側ケーシング２には、その径方向外側から第一蒸気流路１３へ主蒸気を流入させるための内側蒸気入口１５が形成されている。この内側蒸気入口１５は、軸線Ａｒ方向において、内側ケーシング２の第一端部１１ａに近い側に配置されている。また、内側ケーシング２には、軸線Ａｒ方向における内側蒸気入口１５とは反対側の端部２ａに、主蒸気を排出するための内側排出口１６が形成されている。その一方で、軸線Ａｒ方向において内側排出口１６とは反対側の端部２ｂには、ロータ１が貫通する内側貫通部１７が形成されている。内側蒸気入口１５から第一蒸気流路１３に流入した主蒸気は、内側蒸気入口１５から内側排出口１６に向かって軸線Ａｒに沿って流れ、内側排出口１６から内側ケーシング２の外部すなわち、内側ケーシング２と外側ケーシングとの間の第二蒸気流路１８へと排出される。
【００２８】
外側ケーシング３は、内側ケーシング２を外側から覆うように配置されている。言い換えれば、内側ケーシング２は、外側ケーシング３によって画成された内部空間に配置されている。外側ケーシング３は、内側ケーシング２との間に第二蒸気流路１８を形成している。この外側ケーシング３は、一般部１９とフランジ部（大熱容量部）２０とを備えている。
【００２９】
この実施形態における外側ケーシング３は、上半部２１と下半部２２とを備えている。上半部２１は、内側ケーシング２の上半分を覆い、下半部２２は、内側ケーシング２の下半分を覆う。つまり、外側ケーシング３は、軸線Ａｒを通る水平面を境界にして上半部２１と下半部２２とに分割可能な形状となっている。
【００３０】
外側ケーシング３は、内側ケーシング２を固定的に支持している。外側ケーシング３には、外側蒸気入口２３と外側蒸気出口２４とが形成されている。外側蒸気入口２３は、内側ケーシング２の内側蒸気入口１５に連通している。さらに、外側蒸気出口２４は、第二蒸気流路１８と連通している。このような構成により、主蒸気供給部６から供給される主蒸気が、外側蒸気入口２３から内側蒸気入口１５を介して第一蒸気流路１３に流入する。さらに、内側排出口１６から排出された主蒸気は、外側ケーシング３と内側ケーシング２との間に形成された第二蒸気流路１８を通って、外側蒸気出口２４から外側ケーシング３の外部に排出される。
なお、外側ケーシング３には、軸線Ａｒ方向の両端部３ａ，３ｂに、上述したロータ本体１１が貫通する貫通部２５が形成されている。
【００３１】
図２に示すように、フランジ部２０は、上半部２１に形成される上半フランジ部２６と、下半部２２に形成される下半フランジ部２７とからなる。上半フランジ部２６は、上半部２１の開口縁２８から外側に向かって突出するように形成されている。この上半フランジ部２６は、その開口縁２８の全周に渡って形成されている。同様に、下半フランジ部２７は、下半部２２の開口縁２９から外側に向かって突出するように形成されている。この実施形態における上半フランジ部２６と下半フランジ部２７とは、それぞれ水平方向に延びる合わせ面３０，３１をそれぞれ備えている。上半フランジ部２６と下半フランジ部２７とは、それぞれの合わせ面３０，３１を突き合わせた状態でボルト（図示せず）等によって結合されている。
【００３２】
この実施形態における一般部１９は、フランジ部２０以外の部分であり、軸線Ａｒに直交する断面（図２参照）において、フランジ部２０よりも薄肉に形成されている。そのため、フランジ部２０は、一般部１９よりも熱容量が大きくなっている。この実施形態における外側ケーシング３は、ステンレス等の金属で形成されている。
【００３３】
ここで、この実施形態においては、上述した下半フランジ部２７よりも上半フランジ部２６を外側に突出させるようにして被支持部が形成されている（図示せず）。この被支持部（図示せず）は、上下方向に延びる支持部（図示せず）によって下方より支持されている。被支持部（図示せず）の下面及び支持部（図示せず）の上面は、それぞれ水平面とされ、被支持部（図示せず）が支持部（図示せず）によって支持された状態で、通常は、被支持部（図示せず）の下面と支持部（図示せず）の上面とが平行に密着するようになっている。
【００３４】
その一方で、外側ケーシング３の一般部１９とフランジ部２０との間に大きな温度差が生じた場合、一般部１９とフランジ部２０との軸線Ａｒ方向の伸び差によって、被支持部の下面が支持部の上面に対して斜めに接する状態になる場合がある。すると、外側ケーシング３が上下何れかに変位して、ロータ１と内側ケーシング２との相対位置も変化してしまう場合がある。なお、被支持部（図示せず）が上半フランジ部２６に形成される場合を一例に説明したが、被支持部（図示せず）を下半フランジ部２７に形成するようにする場合もあり、この場合も上記と同様に、外側ケーシング３が上下何れかに変位する。
【００３５】
シール部５は、回転体であるロータ１と静止体である内側ケーシング２や外側ケーシング３との隙間に設置されている。シール部５は、ロータ１の外周面１１ｃ近傍における軸線Ａｒ方向への作動流体の移動を抑制する。この実施形態におけるシール部５は、外側ケーシング３の２つの貫通部２５と、内側ケーシング２の内側貫通部１７とにそれぞれ設置されている。
【００３６】
主蒸気供給部６は、例えば、ガスタービン（図示せず）の排熱等を利用して蒸気を発生させて、この蒸気を、主蒸気配管（図示せず）を介して上述した第一蒸気流路１３に供給する。一般に、主蒸気配管には、主蒸気弁（図示せず）が設けられており、この主蒸気弁の開度に応じた主蒸気が第一蒸気流路１３に供給される。
【００３７】
冷却加熱部７は、熱媒体を流すことが可能な熱媒通路３２を内部に有している。この冷却加熱部７によれば、熱媒通路３２に熱媒体を流すことで、一般部１９を冷却又は加熱可能となっている。図１、図２に示すように、この第一実施形態における冷却加熱部７は、熱媒通路３２として軸線Ａｒ方向に延びる第一熱媒通路３２Ａを備えている。また、冷却加熱部７は、一般部１９の外周面から外側に突出するように形成されている。この第一実施形態における冷却加熱部７は、軸線Ａｒに直交する断面における第一熱媒通路３２Ａの輪郭が四角形状の場合を例示しているが、この形状に限られるものでは無い。
【００３８】
図２に示すように、冷却加熱部７は、外側ケーシング３の周方向に間隔をあけて複数設けられている。この第一実施形態における冷却加熱部７は、上半部２１と下半部２２とに３つずつ設けられている場合を例示している。さらに、冷却加熱部７は、外側ケーシング３の周方向において、軸線Ａｒ方向から見た左側のフランジ部２０と右側のフランジ部２０との間に等間隔で配置されている。このように形成された冷却加熱部７は、軸線Ａｒ方向における一方の端部に熱媒供給配管（図示せず）を介して熱媒体供給部８が接続されている（図３参照）。また、冷却加熱部７は、軸線Ａｒ方向における他方の端部が排出管（図示せず）に接続されている。つまり、熱媒供給配管（図示せず）から第一熱媒通路３２Ａに流入した熱媒は、一般部１９と熱交換した後、排出管（図示せず）を介して排出される。
【００３９】
図３は、この発明の第一実施形態における蒸気タービンの温度制御に係る概略構成を示すブロック図である。
図３に示すように、熱媒体供給部８は、熱媒体である、冷却媒体や加熱媒体を冷却加熱部７に向けて供給する。冷却媒体は、蒸気タービン１００が起動する際に一般部１９を冷却可能な熱媒体である。この冷却媒体としては、コンプレッサ等によって送り込まれる空気を用いることができる。また、加熱媒体は、蒸気タービン１００が停止する際に一般部１９を加熱可能な熱媒体である。この加熱媒体としては、補助ボイラーによって発生させた蒸気等を用いることができる。熱媒体供給部８は、温度制御部１０の制御指令に従って、これら冷却媒体と加熱媒体とを選択的に冷却加熱部７に向けて供給することができるようになっている。また、熱媒体供給部８は、複数の冷却加熱部７に対して熱媒体の供給量をリニアに調整することが可能となっている。さらに、熱媒体供給部８は、複数の冷却加熱部７に対して、個別に熱媒体の供給量を調整することが可能となっている。
【００４０】
図２、図３に示すように、温度測定部９は、外側ケーシング３の温度を測定する。温度測定部９の測定結果は、温度制御部１０に向けて出力される。温度測定部９は、第一測定部９ａと、第二測定部９ｂとを備えている。
第一測定部９ａは、フランジ部２０の温度を測定する。より具体的には、第一測定部９ａは、軸線Ａｒに直交する断面において、軸線Ａｒを挟んだ左右のフランジ部２０にそれぞれ取り付けられている。この実施形態においては、第一測定部９ａがフランジ部２０の側面に取り付けられている場合を例示している。
【００４１】
第二測定部９ｂは、一般部１９の温度を測定する。より具体的には、第二測定部９ｂは、一般部１９の外周面１９ａの温度を測定する。第二測定部９ｂは、一般部１９の周方向において間隔をあけて複数設置されている。この実施形態における第二測定部９ｂは、上半部２１と下半部２２とにそれぞれ３つずつ設けられる場合を例示している。これら第二測定部９ｂは、複数の冷却加熱部７が配置されているそれぞれの位置の温度を個別に測定可能となっている。
【００４２】
温度制御部１０は、フランジ部２０の温度と一般部１９の温度との温度差に基づいて熱媒体供給部８を制御する。より具体的には、温度制御部１０は、第一測定部９ａにより測定されたフランジ部２０の温度と、第二測定部９ｂにより測定された一般部１９の温度との温度差を求める。さらに、温度制御部１０は、この温度差が予め設定された閾値以下となるように熱媒体供給部８による熱媒体の供給を制御する。
【００４３】
ここで、この実施形態における温度制御部１０は、２つの第一測定部９ａの測定結果に対する、６つの第二測定部９ｂの測定結果の温度差をそれぞれ求めて全てが閾値以下となるように各冷却加熱部７に個別に適切な流量の熱媒体を供給している。なお、温度制御部１０は、複数の第一測定部９ａにより測定された温度の平均温度と、複数の第二測定部９ｂにより測定された温度の平均温度との温度差に基づいて熱媒体供給部８を制御するようにしても良い。
【００４４】
（第一実施形態の温度制御方法）
次に、上述した構成を備える蒸気タービンによる温度制御方法について図面を参照しながら説明する。なお、この第一実施形態における温度制御方法は、例えば、記録媒体に記録されたプログラムを温度制御部１０のコンピュータシステムにより実行することで行うことができる（以下の各実施形態及び各変形例も同様）。
【００４５】
図４は、この発明の第一実施形態における温度制御方法のフローチャートである。
図４に示すように、まず、温度制御部１０は、蒸気タービン１００の運転状況が、起動時か否かを判定する（ステップＳ０１）。起動時か否かの判定は、例えば、蒸気タービン１００を起動するための操作入力がなされてからの経過時間が所定の閾値以上か否かの判定により行う方法が例示できる。また、起動時は、蒸気タービン１００に主蒸気が供給されていない状態から負荷運転に入るまでの運転状況を意味する。
【００４６】
この判定の結果、起動時であると判定された場合（ステップＳ０１でＹｅｓ）、温度制御部１０は、第一測定部９ａからフランジ部２０の温度を取得する（ステップＳ０２）とともに、第二測定部９ｂから一般部１９の温度を取得する（ステップＳ０３）。なお、フランジ部２０と一般部１９の温度を取得するタイミングは、上記の順序に限られず、例えば、同時であってもよい。
【００４７】
次いで、温度制御部１０は、フランジ部２０の温度と、一般部１９の温度との温度差を算出する（ステップＳ０４）。そして、温度制御部１０は、この算出した温度差が予め設定された閾値以下か否かを判定する（ステップＳ０５）。ここで、予め設定された閾値とは、外側ケーシング３に変形が発生し得る状態であることを判定するための温度差の閾値である。
【００４８】
この判定の結果、温度差が閾値以下ではない（ステップＳ０５でＮｏ）と判定された場合、温度制御部１０は、温度差が閾値以下となるように、冷却媒体を冷却加熱部７に供給する。これにより一般部１９が冷却される。
また、温度差が閾値以下である（ステップＳ０５でＹｅｓ）と判定された場合、一般部１９を冷却する必要はないため、温度制御部１０は、上述した一連の制御処理を一旦終了する。
【００４９】
ここで、蒸気タービン１００の起動時、高温の主蒸気の供給が開始されると、一般部１９は、この一般部１９よりも熱容量が大きいフランジ部２０よりも温度上昇が早い。このように一般部１９の温度上昇が早いと、一般部１９にフランジ部２０よりも大きい熱伸びが生じる。そのため、外側ケーシング３に変形が生じてしまう。そして、この外側ケーシング３に支持されている内側ケーシング２が変位してしまう。つまり、上述した温度差を閾値以下とすることで、その結果として内側ケーシング２の変位が生じないようになる。
【００５０】
この冷却媒体による一般部１９の冷却は、温度差が閾値以下となるまで、又は、蒸気タービン１００が負荷運転に移行するまで継続される。
【００５１】
一方で、蒸気タービン１００が起動時ではないと判定された場合（ステップＳ０１でＮｏ）、温度制御部１０は、蒸気タービン１００が停止時か否かを判定する。この停止時か否かの判定は、例えば、蒸気タービン１００を停止するための操作入力がなされてからの経過時間が所定の閾値以上か否かの判定により行う方法が例示できる。ここで、停止時とは、負荷運転を行っている状態からロータ１が完全停止するまでの運転状況を意味する。また、停止時としては、負荷運転に停止操作を行うことによる停止と、異常発生による停止であるいわゆるトリップとがある。
【００５２】
蒸気タービン１００が停止時ではないと判定された場合（ステップＳ０７でＮｏ）、温度制御部１０は、起動時でも停止時でもない運転状況、すなわち負荷運転中であるため、上述した一連の制御処理を一旦終了する。
一方で、蒸気タービン１００が停止時であると判定された場合（ステップＳ０７でＹｅｓ）、温度制御部１０は、第一測定部９ａからフランジ部２０の温度を取得する（ステップＳ０８）とともに、第二測定部９ｂから一般部１９の温度を取得する（ステップＳ０９）。
【００５３】
次いで、温度制御部１０は、フランジ部２０の温度と、一般部１９の温度との温度差を算出する（ステップＳ１０）。そして、温度制御部１０は、この算出した温度差が予め設定された閾値以下か否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、予め設定された閾値とは、上述した閾値と同様に、外側ケーシング３に変形が発生し得る状態であることを判定するための温度差の閾値である。
【００５４】
この判定の結果、温度差が閾値以下ではない（ステップＳ１１でＮｏ）と判定された場合、温度制御部１０は、温度差が閾値以下となるように、加熱媒体を冷却加熱部７に供給する。これにより一般部１９が加熱される。
また、温度差が閾値以下である（ステップＳ１１でＹｅｓ）と判定された場合、一般部１９を加熱する必要はないため、温度制御部１０は、上述した一連の制御処理を一旦終了する。
【００５５】
ここで、蒸気タービン１００の停止時、高温の主蒸気の供給が停止されると、一般部１９は、この一般部１９よりも熱容量が大きいフランジ部２０よりも温度低下が早い。このように一般部１９の温度低下が早いと、一般部１９にフランジ部２０よりも大きく縮みが生じる。そのため、外側ケーシング３に変形が生じてしまう。そして、この外側ケーシング３に支持されている内側ケーシング２が変位してしまう。つまり、起動時と同様に、上述した温度差を閾値以下とすることで、その結果として内側ケーシング２の変位が生じないようになる。
【００５６】
この加熱媒体による一般部１９の加熱は、温度差が閾値以下となるまで、又は、蒸気タービン１００のロータ１が完全停止するまで継続される。
【００５７】
したがって、上述した第一実施形態の蒸気タービン１００によれば、温度制御部１０によって、一般部１９の温度とフランジ部２０との温度差が、予め設定された閾値以下となるように、一般部１９が冷却又は加熱される。そのため、外側ケーシング３のフランジ部２０と一般部１９とに温度分布が生じて外側ケーシング３が変形することを抑制できる。そして、この外側ケーシング３の変形により外側ケーシング３に支持された内側ケーシング２が変位して、動翼１２と内側ケーシング２との間のクリアランスＣ２や、静翼１４とロータ１との間のクリアランスＣ１が、負荷運転中よりも小さくなることを抑制できる。その結果、ロータ１側と内側ケーシング２側とのクリアランスを適切な値に設定することができる。
【００５８】
さらに、外側ケーシング３が上半部２１と下半部２２とを備える場合であっても、下半フランジ部２７及び上半フランジ部２６の温度と比べて、上半部２１及び下半部２２の各一般部１９の温度とがそれぞれ上昇や下降し過ぎないように温度制御部１０によって温度制御することができる。
【００５９】
さらに、第一熱媒通路３２Ａによって熱媒体を軸線Ａｒ方向に流すことができる。そのため、軸線Ａｒ方向における一般部１９の温度ばらつきを抑制することができる。
また、外側ケーシング３の周方向に、複数の第一熱媒通路３２Ａが形成されている。そのため、外側ケーシング３の周方向における複数の位置の温度を個別に調整することができる。これにより、一般部１９において、温度が局所的に上昇や下降している箇所があったとしても、一般部１９の周方向における温度の均一化を図ることができる。
【００６０】
（第一実施形態の変形例）
図５は、この発明の第一実施形態の変形例における図１に相当する断面図である。図６は、この発明の第一実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
上述した第一実施形態においては、冷却加熱部７が一般部１９から外側に向かって突出するように形成される場合について説明した。しかし、図５、図６に示す変形例のように、一般部１９の内部に冷却加熱部７を設けても良い。すなわち、この変形例における第一熱媒通路３２Ｂは、一般部１９の内部に形成されている。
【００６１】
この第一実施形態の変形例のように第一熱媒通路３２Ｂを形成することで、一般部１９の一部を冷却加熱部７として用いることができる。そのため、例えば、冷却加熱部７が外側ケーシング３の外面側に突出して設けられている場合と比較して、外側ケーシング３の大型化を抑制できる。
【００６２】
なお、第一実施形態の変形例で示した第一熱媒通路３２Ｂは、第一実施形態で示した第一熱媒通路３２Ａと併用するようにしても良い。
【００６３】
（第二実施形態）
次に、この発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態の蒸気タービン２００は、上述した第一実施形態の蒸気タービン１００に対して、冷却加熱部７の構成のみが異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
【００６４】
図７は、この発明の第二実施形態における図１に相当する断面図である。図８は、この発明の第二実施形態における図２に相当する断面図である。
図７に示すように、この第二実施形態における蒸気タービン２００は、上述した第一実施形態の蒸気タービン１００と同様に、ロータ１と、内側ケーシング２と、外側ケーシング３と、軸受部４と、シール部５と、主蒸気供給部６と、冷却加熱部２０７と、熱媒体供給部８と、温度測定部９と、温度制御部１０と、を主に備えている。
【００６５】
図７、図８に示すように、冷却加熱部２０７は、第一実施形態と同様に、熱媒体を流すことが可能な熱媒通路を内部に有している。この冷却加熱部２０７は、一般部１９の外周面から外側に突出するように形成されている。この冷却加熱部２０７によれば、熱媒通路に熱媒体を流すことで、一般部１９を冷却又は加熱可能となっている。この第二実施形態における冷却加熱部２０７は、熱媒通路として軸線Ａｒを中心とした外側ケーシング３の周方向に延びる第二熱媒通路３３Ａを備えている。
【００６６】
冷却加熱部２０７は、外側ケーシング３の軸線Ａｒ方向に間隔をあけて複数設けられている。さらに、冷却加熱部２０７は、外側ケーシング３の周方向において、軸線Ａｒ方向から見た左側のフランジ部２０と右側のフランジ部２０との間に渡るように形成されている。
この第二実施形態における冷却加熱部２０７は、軸線Ａｒ方向から見た場合に、左右のフランジ部２０の中間位置に、供給配管を介して熱媒体供給部８が接続されている。つまり、冷却加熱部７に供給された熱媒体は、上記中間位置において左右のフランジ部２０側に向けて分流する。また、冷却加熱部７は、外側ケーシング３の周方向における両端部が排出管（図示せず）に接続されている。つまり、供給配管から第二熱媒通路３３Ａに流入した熱媒は、一般部１９と熱交換した後、排出管（図示せず）を介して排出される。
【００６７】
熱媒体供給部８は、熱媒体として、冷却媒体や加熱媒体を冷却加熱部７に向けて供給する。第一実施形態と同様に、冷却媒体は、蒸気タービン２００が起動する際に一般部１９を冷却可能な熱媒体である。この冷却媒体としては、コンプレッサ等によって送り込まれる空気を用いることができる。また、加熱媒体も、第一実施形態と同様に、蒸気タービン２００が停止する際に一般部１９を加熱可能な熱媒体である。この加熱媒体としては、補助ボイラーによって発生させた蒸気等を用いることができる。熱媒体供給部８は、これら冷却媒体と加熱媒体とを選択的に冷却加熱部２０７に向けて供給することができる。
【００６８】
また、熱媒体供給部８は、バルブ等を介して複数の冷却加熱部２０７に対してそれぞれ異なる供給量で熱媒体を供給できる。さらに、熱媒体供給部８は、熱媒体の供給量をそれぞれリニアに調整することが可能となっている。また、熱媒体供給部８は、複数の冷却加熱部２０７に対して、個別に熱媒体の供給量を調整することが可能となっている。
【００６９】
温度測定部９は、外側ケーシング３の温度を測定する。温度測定部９の測定結果は、温度制御部１０に向けて出力される。温度測定部９は、第一測定部９ａと、第二測定部９ｂとを備えている。
第一測定部９ａは、フランジ部２０の温度を測定する。より具体的には、第一測定部９ａは、軸線Ａｒに直交する断面において、軸線Ａｒを挟んだ左右のフランジ部２０にそれぞれ取り付けられている。この第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、第一測定部９ａがフランジ部２０の側面に取り付けられている場合を例示している。
【００７０】
第二測定部９ｂは、一般部１９の温度を測定する。より具体的には、第二測定部９ｂは、一般部１９の外周面の温度を測定する。第二測定部９ｂは、少なくとも一般部１９の軸方向において間隔をあけて複数設置されている。これら第二測定部９ｂは、外側ケーシング３の軸線Ａｒ方向に複数の冷却加熱部２０７が配置されているそれぞれの位置の温度を個別に測定可能となっている。なお、この第二実施形態における第二測定部９ｂは、冷却加熱部２０７に沿って周方向に複数設けるようにしても良い。
【００７１】
温度制御部１０は、フランジ部２０の温度と、一般部１９の温度との温度差に基づいて熱媒体供給部８を制御する。より具体的には、温度制御部１０は、第一測定部９ａにより測定されたフランジ部２０の温度と、第二測定部９ｂにより測定された一般部１９の温度との温度差を求める。さらに、温度制御部１０は、この温度差が予め設定された閾値以下となるように熱媒体供給部８による熱媒体の供給を制御する。ここで、この実施形態における温度制御部１０は、２つの第一測定部９ａの測定結果に対する、８つの第二測定部９ｂの測定結果の温度差をそれぞれ求めて全てが閾値以下となるように各冷却加熱部２０７に個別に適切な流量の熱媒体を供給している。なお、温度制御部１０は、複数の第一測定部９ａにより測定された温度の平均温度と、複数の第二測定部９ｂにより測定された温度の平均温度との温度差に基づいて熱媒体供給部８を制御するようにしても良い。
【００７２】
この第二実施形態における温度制御方法は、上述した第一実施形態の第一熱媒通路を第二熱媒通路に置き換えるだけである。第二実施形態における温度制御方法の詳細説明は省略する。
【００７３】
上述した第二実施形態の蒸気タービン２００によれば、第一実施形態とは異なり、第二熱媒通路３３Ａが外側ケーシング３の周方向に延びているため、外側ケーシング３の周方向に熱媒体を流すことができる。その結果、外側ケーシング３の周方向における一般部１９の温度ばらつきを抑制することができる。
【００７４】
また、外側ケーシング３の軸線Ａｒ方向において、一般部１９の複数の位置における温度を個別に調整することができる。そのため、例えば、一般部１９の軸線Ａｒ方向における複数の位置のうち温度が局所的に上昇や下降している位置が有る場合などであっても、軸線Ａｒ方向における一般部１９の温度均一化を図ることができる。
【００７５】
（第二実施形態の変形例）
図９は、この発明の第二実施形態の変形例における図１に相当する断面図である。図１０は、この発明の第二実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
上述した第二実施形態においては、冷却加熱部２０７が一般部１９から外側に向かって突出するように形成される場合について説明した。しかし、第一実施形態の変形例と同様に、この第二実施形態についても、図１０、図１１に示す変形例のように、一般部１９の内部に冷却加熱部７を設けても良い。すなわち、第二熱媒通路は、一般部１９の内部に形成するようにしても良い。
この第二実施形態の変形例のように第二熱媒通路を形成することで、一般部１９の一部を冷却加熱部７として用いることができる。そのため、例えば、冷却加熱部７が外側ケーシング３の外面側に突出して設けられている場合と比較して、外側ケーシング３の大型化を抑制できる。
【００７６】
（第三実施形態）
次に、この発明の第三実施形態を図面に基づき説明する。この第三実施形態の蒸気タービンは、上述した第一実施形態の蒸気タービンに対して、フランジ部２０の構成が異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
図１１は、この発明の第三実施形態における蒸気タービンの図２に相当する断面図である。
図１１に示すように、この第三実施形態の蒸気タービンは、第一実施形態の蒸気タービンの構成に加えて、フランジ部２０を冷却又は加熱可能なフランジ冷却加熱部（大熱容量部冷却加熱部）３４を備えている。フランジ冷却加熱部３４は、フランジ部２０を冷却可能な冷却媒体と、フランジ部２０を加熱可能な加熱媒体と、を選択的に流すことが可能なフランジ部用熱媒通路を有している。
【００７７】
図１１に示す第三実施形態の蒸気タービン３００は、フランジ部２０の内部に、複数のフランジ冷却加熱部３４が設けられている場合を例示している。つまり、フランジ部２０の内部にフランジ部用熱媒通路３５が形成されている。これらフランジ部用熱媒通路３５は、軸線Ａｒと直交する断面において、フランジ部２０の外面の直近に配置され、フランジ部２０の外面に沿うようにしてそれぞれ間隔をあけて並んで複数配置されている。
【００７８】
ここで、熱媒体供給部８は、第一実施形態と同様に、一般部１９の冷却又は加熱を行う冷却加熱部７へ熱媒体を供給可能に構成されるとともに、フランジ冷却加熱部３４へも熱媒体を供給可能に構成されている。一般部１９に設けられた冷却加熱部７へ供給される熱媒体の種類が冷却媒体の場合に、フランジ冷却加熱部３４には、加熱媒体が供給される。同様に、一般部１９に設けられた冷却加熱部７へ供給される熱媒体の種類が加熱媒体の場合に、フランジ冷却加熱部３４には冷却媒体が供給される。
【００７９】
（第三実施形態の温度制御方法）
次に、上述した構成を備える第三実施形態の蒸気タービンによる温度制御方法について図面を参照しながら説明する。なお、この第三実施形態における温度制御方法は、上述した第一実施形態における温度制御方法に加えて、フランジ部２０についても温度制御を行うものである。つまり、一般部１９の冷却及び加熱については第一実施形態と同様の温度制御方法となるため、ここでの詳細説明を省略する。また、第三実施形態の温度制御方法においては、フランジ部２０を冷却する際に一般部１９が加熱され、一般部１９を加熱する際にフランジ部２０が冷却される。
【００８０】
図１２は、この発明の第三実施形態における温度制御方法のフローチャートである。この図１２のフローチャートでは、上述した図４のフローチャートと同一処理に同一符号を付して詳細説明を省略する。
図１２に示すように、蒸気タービンが起動時である場合（ステップＳ０１でＹｅｓ）、温度制御部１０は、ステップＳ０１からステップＳ０５までを行う。すなわち、フランジ部２０の温度と、一般部１９の温度との温度差を求めて、この温度差が予め設定された閾値以下か否かを判定する。
【００８１】
そして、温度制御部１０は、一般部１９とフランジ部２０との温度差が予め設定された閾値以下であると判定されなかった場合（ステップＳ０５でＮｏ）、この温度差が閾値以下となるように、フランジ冷却加熱部３４に対して加熱媒体を供給する（ステップＳ１０６）。この際、一般部１９の冷却加熱部７に対しては、同時に冷却媒体が供給されている。
【００８２】
一方で、蒸気タービンが起動時ではなく、停止時である場合（ステップＳ０７でＹｅｓ）、温度制御部１０は、ステップＳ０８からステップＳ１１までを行う。そして、温度制御部１０は、一般部１９とフランジ部２０との温度差が予め設定された閾値以下であると判定されなかった場合（ステップＳ１１でＮｏ）、この温度差が閾値以下となるように、フランジ冷却加熱部３４に対して冷却媒体を供給する（ステップＳ１１２）。この際、一般部１９の冷却加熱部７に対しては、同時に加熱媒体が供給されている。
【００８３】
したがって、上述した第三実施形態によれば、フランジ冷却加熱部３４によって熱容量が大きいフランジ部２０の温度を積極的に一般部１９の温度に近づけることができる。そのため、フランジ部２０と一般部１９との温度差が予め設定された閾値よりも大きくなった場合に、冷却加熱部７で一般部１９のみを冷却又は加熱して温度差を閾値以下にする場合よりも、フランジ部２０と一般部１９との温度差を迅速に閾値以下にすることができる。
【００８４】
（第三実施形態の変形例）
図１３は、この発明の第三実施形態の変形例における図２に相当する断面図である。
上述した第三実施形態においては、フランジ部２０の内部にフランジ冷却加熱部３４を設ける場合について説明したが、この構成に限られない。例えば、図１３に示す変形例のように、フランジ部２０の外周面（言い換えれば、フランジ部２０の子午線）に沿うように他のフランジ冷却加熱部１３４を別に設けても良い。他のフランジ冷却加熱部１３４は、他のフランジ部用熱媒通路１３５を備えており、他のフランジ部用熱媒通路１３５に熱媒を流すことで、熱容量の大きなフランジ部２０に対してより迅速に冷却又は加熱を行うことができる。なお、上述したフランジ冷却加熱部３４を省略して、他のフランジ冷却加熱部１３５のみでフランジ部２０を冷却又は加熱するようにしても良い。
【００８５】
（第四実施形態）
次に、この発明の第四実施形態を図面に基づき説明する。この第四実施形態の蒸気タービンは、上述した各実施形態に対して、ヒータを設けたものである。そのため、上述した各実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。なお、この第四実施形態では、第一実施形態の変形例における冷却加熱部７と、第三実施形態のフランジ冷却加熱部３４を備えた蒸気タービンに対してヒータを設けている場合を一例に説明する。
【００８６】
図１４は、この発明の第四実施形態における図２に相当する断面図である。
図１４に示すように、第四実施形態における蒸気タービン４００は、冷却加熱部７が一般部１９の内部に設けられ、フランジ冷却加熱部３４がフランジ部２０の内部に設けられている。
蒸気タービン４００は、ヒータ４０を備えている。このヒータ４０としては、例えば、誘導加熱機を用いることができる。
【００８７】
ヒータ４０は、一般部用ヒータ４０ａと、フランジ部用ヒータ４０ｂとからなる。これら一般部用ヒータ４０ａとフランジ部用ヒータ４０ｂとは、それぞれ温度制御部１０によって温度制御される。
一般部用ヒータ４０ａは、一般部１９を加熱し、フランジ部用ヒータ４０ｂは、フランジ部２０を加熱する。温度制御部１０は、これら一般部用ヒータ４０ａとフランジ部用ヒータ４０ｂとを同時に用いず、例えば、蒸気タービン４００の起動時には、フランジ部用ヒータ４０ｂを用いてフランジ部２０のみを加熱し、蒸気タービン４００の停止時には、一般部用ヒータ４０ａを用いて一般部１９のみを加熱する。
【００８８】
温度制御部１０は、一般部用ヒータ４０ａとフランジ部用ヒータ４０ｂとの温度制御を行うとともに、上述した第一実施形態や第三実施形態における熱媒体供給部の制御を同時に行う。すなわち、この第四実施形態における温度制御部１０は、熱媒体とヒータ４０とを両方用いて、一般部１９とフランジ部２０との温度差が予め設定された閾値以下となるように温度制御を行っている。なお、熱媒体とヒータ４０とを併用して加熱する構成に限られず、例えば、加熱に関してはヒータ４０のみを用いるようにしても良い。
なお、第四実施形態においては、一般部１９とフランジ部２０との両方にヒータ４０を設ける場合について説明した。しかし、ヒータ４０は、一般部１９とフランジ部２０との何れか一方に設けるようにしても良い。
【００８９】
また、第四実施形態においては、加熱部であるヒータ４０を外側ケーシング３に取り付けるようにしたが、冷却を行う冷却部を一般部１９とフランジ部２０との少なくとも一方に取り付けるようにしても良い。このようにした場合、蒸気タービン４００の起動時に冷却部によって一般部１９を冷却し、停止時に冷却部によってフランジ部２０を冷却すればよい。冷却部としては、例えば、ペルチェ素子等を用いることができる。
【００９０】
したがって、第四実施形態によれば、冷却加熱部７及びフランジ冷却加熱部３４に加え、ヒータ４０によって一般部１９とフランジ部２０との少なくとも一方を加熱することができる。ヒータ４０は、熱媒体を用いた加熱よりも温度の昇降を迅速に行うことができる。その結果、より迅速に一般部１９とフランジ部２０との温度差を予め設定された閾値以下にすることが可能となる。
【００９１】
（第五実施形態）
次に、この発明の第五実施形態を図面に基づき説明する。この第五実施形態の蒸気タービン５００は、上述した第一実施形態に対して、熱容量拡大部としてリブを設けている点でのみ構成が異なる。そのため、上述した第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複する説明を省略する。
【００９２】
図１５は、この発明の第五実施形態における図２に相当する断面図である。
図１５に示すように、この第五実施形態における外側ケーシング３は、軸線Ａｒを中心とした周方向で、一般部１９に挟まれるようにしてリブ（熱容量拡大部）５０が形成されている。このリブ５０は、一般部１９よりも外側に突出するように形成され、一般部１９よりも熱容量が大きくなっている。この第五実施形態におけるリブ５０は、上半部２１と下半部２２との両方に設けられている。これらリブ５０は、軸線Ａｒと直交する断面において、外側ケーシング３の周方向で左右のフランジ部２０の中央にそれぞれ配置されている。また、この第五実施形態におけるリブ５０は、フランジ部２０と同等の熱容量を有しており、軸線Ａｒ方向に連続的に延びている。
【００９３】
なお、第五実施形態においては、リブ５０が上半部２１と下半部２２とに一つずつ設けられる場合について説明した。しかし、上半部２１と下半部２２とに設けられるリブ５０の個数は、一つずつに限られない。また、リブ５０が軸線Ａｒ方向に連続的に延びて形成されている場合について説明したが、断続的に形成されていても良い。
【００９４】
したがって、第五実施形態によれば、リブ５０の熱容量とフランジ部２０の熱容量とが同等であるため、これらリブ５０とフランジ部２０とには温度差が生じ難い。そして、リブ５０は、一般部１９に挟まれるように配置されているので、リブ５０の温度変化に一般部１９の温度が追従する。その結果、一般部１９とフランジ部２０との温度差が生じ難くなり、一般部１９とフランジ部２０との温度差に起因する変形が生じることを抑制できる。
【００９５】
この発明は上述した各実施形態及び各変形例の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した各実施形態では、一種類のタービンを収容する外側ケーシング３を備える蒸気タービンを一例にして説明した。しかし、蒸気タービンは、上述した各実施形態で説明した蒸気タービンに限られない。
【００９６】
図１６は、この発明の第一実施形態の他の態様における蒸気タービンを示す図１に相当する断面図である。
例えば、図１６に示すような蒸気タービン６００にもこの発明を適用可能である。図１６に示す蒸気タービン６００は、高圧タービン６０１と中圧タービン６０２とを外側ケーシング３に収容している。この蒸気タービン６００においては、高圧タービン６０１から排出された蒸気を、再加熱装置（図示せず）により再加熱した後、中圧タービン６０２に供給するようになっている。
【００９７】
これら高圧タービン６０１と中圧タービン６０２とは、一体に形成された内側ケーシング２を備えている。この内側ケーシング２は、上述した各実施形態の内側ケーシング２と同様に、外側ケーシング３によって支持されている。また、高圧タービン６０１と中圧タービン６０２とは、共通のロータ１を備えている。ロータ１には、それぞれ軸線Ａｒ方向における異なる位置に、高圧タービン用の動翼１２ａと中圧タービン用の動翼１２ｂが設けられている。また、内側ケーシング２には、高圧タービン用の動翼１２ａの上流側にそれぞれ配置される複数の静翼１４ａと、中圧タービン用の動翼１２ｂの上流側にそれぞれ配置される複数の静翼１４ｂとが取り付けられている。
【００９８】
このような蒸気タービン６００によれば、主蒸気は、外側ケーシング３の高圧蒸気入口２３Ａから高圧タービン６０１側の内側ケーシング２の内部に流れ込む。そして、内側ケーシング２を出た後、高圧蒸気出口２４Ａから一旦蒸気タービン６００の外部に排出されて、再加熱装置（図示せず）を経た後、外側ケーシング３の中圧蒸気入口２３Ｂから中圧タービン６０２側の内側ケーシング２の内部に流れ込む。そして、内側ケーシングを出た後、中圧蒸気出口２４Ｂから外部に排出される。
【００９９】
なお、図１６においては、第一実施形態の冷却加熱部を高圧タービン６０１と中圧タービン６０２とを備える蒸気タービンに適用する場合について説明したが、第二実施形態から第五実施形態に示す冷却加熱部７、フランジ冷却加熱部３４、ヒータ４０及びリブ５０を適宜採用しても良い。
【０１００】
また、上述した第一実施形態においては、熱媒体供給部８が複数の冷却加熱部７に対する熱媒体の供給量をリニアに調整する場合について説明した。しかし、熱媒体の供給量は、段階的に調整可能としても良い。また、熱媒体供給部８は、熱媒体を断続的に供給可能として、冷却加熱部７に対する熱媒体の供給量を調整する構成としても良い。
さらに、各実施形態において、フランジ部２０が大熱容量部である場合を一例に説明したが、大熱容量部は、フランジ部２０に限られない。外側ケーシング３のうち部分的に熱容量が大きい箇所であればよい。
【０１０１】
さらに、上述した第一実施形態から第五実施形態や各変形例で示した構成は、適宜組み合わせて用いても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１  ロータ
２  内側ケーシング
３  外側ケーシング
４  軸受部
５  シール部
６  主蒸気供給部
７，２０７  冷却加熱部
８  熱媒体供給部
９  温度測定部
１０  温度制御部
１１  ロータ本体
１２  動翼
１３  第一蒸気流路
１４  静翼
１５  内側蒸気入口
１６  内側排出口
１７  内側貫通部
１８  第二蒸気流路
１９  一般部
２０  フランジ部
２１  上半部
２２  下半部
２３  外側蒸気入口
２４  外側蒸気出口
２５  貫通部
２６  上半フランジ部
２７  下半フランジ部
２８，２９  開口縁
３０，３１  合わせ面
３２  熱媒通路
３２Ａ，３２Ｂ  第一熱媒通路
３３Ａ，３３Ｂ  第二熱媒通路
３４  フランジ冷却加熱部
３５  フランジ部用熱媒通路
１３４  他のフランジ冷却加熱部
１３５  他のフランジ部用熱媒通路
４０  ヒータ
５０  リブ
１００，２００，３００，４００，５００，６００  蒸気タービン
【図１】
2018066362.tif 000003
【図２】
2018066362.tif 000004
【図３】
2018066362.tif 000005
【図４】
2018066362.tif 000006
【図５】
2018066362.tif 000007
【図６】
2018066362.tif 000008
【図７】
2018066362.tif 000009
【図８】
2018066362.tif 000010
【図９】
2018066362.tif 000011
【図１０】
2018066362.tif 000012
【図１１】
2018066362.tif 000013
【図１２】
2018066362.tif 000014
【図１３】
2018066362.tif 000015
【図１４】
2018066362.tif 000016
【図１５】
2018066362.tif 000017
【図１６】
2018066362.tif 000018