(57)【要約】【課題】簡単な構成で、熱媒流体を供給するための動力を別途用意することなく、車室の上下温度偏差を減少させることができ、車室の変形を防止する車室変形防止装置を提供する。【解決手段】タービン車室１からの排ガスは、排気車室４及び排気室５を経て煙突６より大気放出される。一方、上部車室１ａの外面には、冷却用熱媒流体である空気を流通する上部伝熱管７が接触して取り付けられている。そして、この上部伝熱管７は中継管８と連通しており、また中継管８の後端は煙突６に接続されている。このとき、煙突６はドリフトにより負圧となっているので、上部伝熱管７には空気が大気中より自然に導入され、上部車室１ａを冷却した後、中継管８を経て煙突６より放出される。【選択図】　　　図１
2004143943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室の上部に接触して設けた上部伝熱管路を備え、該上部伝熱管路に熱媒流体を供給して該車室の上部を冷却する車室変形防止装置であって、前記上部伝熱管路を、前記車室からの排ガスを排出する排出手段に連通させたことを特徴とする車室変形防止装置。
【請求項２】
タービン車室の上部に接触して設けた上部伝熱管路と、該上部伝熱管路と連通し圧縮機車室の下部に接触して設けた下部伝熱管路とを備え、前記上部伝熱管路に熱媒流体を供給して該タービン車室の上部を冷却した後、該熱媒流体が前記下部伝熱管路において前記タービン車室で得た熱を放射することにより前記圧縮機車室下部を加熱する車室変形防止装置であって、前記下部伝熱管路を、前記タービン車室からの排ガスを排出する排出手段に連通させたことを特徴とする車室変形防止装置。
【請求項３】
車室の上部から下部に渡って接触して設けたヒートパイプを備えたことを特徴とする車室変形防止装置。
【請求項４】
異なる使用温度範囲の作動流体を密閉した前記ヒートパイプ各々を並列して配設したことを特徴とする請求項３に記載の車室変形防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン並びにガスタービン及びその圧縮機等の車室の変形を防止する、車室変形防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、蒸気タービン並びにガスタービン及びその圧縮機等においては、上下車室内の不均一な温度分布により、車室がその長手方向に猫背のように変形することが知られている。図４は、一般的なタービン車室の軸方向の一部を切り出して模式的に示す斜視図である。また図５は、図４に示したタービン車室の変形状態を模式的に示す斜視図である。
【０００３】
図４に示すように、一般的にタービン車室１は、ロータ等の回転部分３を横方向に貫装しており、通常、回転部分３の中心軸３ａ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内には動翼を取り付けた回転部分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車室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ーを回転系に伝えることができる。
【０００５】
タービン車室１と回転部分３とのクリアランスは、効率向上のため極力小さく取る必要がある一方、ロータのタービンブレードチップの車室内壁への接触を避ける必要があるため、厳しく設定されている。このとき、定常の運転状態等においてタービン車室１を構成する部材の温度分布が比較的均一な状態で、所定のクリアランスを有するものとしている。
【０００６】
即ち、温度が比較的均一な場合は、熱膨張による変形はタービン車室１内部の回転部分３も含め一様に発生するので、タービン車室１と回転部分３とのクリアランス上で問題となることはない。ところが、タービンを停止する過程等においては、回転部分３が横方向に配されているため、上記流体の流れの上下偏差により、タービン車室１の上部が下部に対して高温となるといった温度分布の偏差が生じ、ひいては熱膨張による変形にも偏差が生じる。
【０００７】
このため、図５に示すように、タービン車室１の全長では、それが累積して猫背のように偏った変形及び偏心として現れる。一方、タービンの停止過程においては、タービン車室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、比較的温度が均一の状態であり、タービン車室１のような変形，偏心はない。このため、タービン車室１と回転部分３とのクリアランスに変化が生じ、タービン車室１の変形がクリアランス上での許容範囲を超える恐れがある。
【０００８】
この場合、特にタービン車室１の上下の温度偏差による中心軸３ａ方向に従う、猫背のような上下の曲げ変形が、大きい要素となっており、それを防止することは重要な課題となっている。なお、クリアランスが危険状態に一定以上近づいている場合は、タービン車室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措置がとられる。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となっている。
【０００９】
そこで、このような従来のタービン等の車室における変形を防止する変形防止車室が開示されている。これは、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、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る構成としている。或いは、下部車室の下部に設けられた下部伝熱管路と、同下部車室の温度計測器と、上部車室の温度計測器とを備え、前記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構成としている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２８９００５号公報（第３−５頁、図１，図２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているような構成において、伝熱管路に熱媒流体を供給するためには、通常何らかの動力を別途用意しなければならず、これが実施する上での問題点となっている。本発明は、このような問題点に鑑み、簡単な構成で、熱媒流体を供給するための動力を別途用意することなく、車室の上下温度偏差を減少させることができ、車室の変形を防止する車室変形防止装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、車室の上部に接触して設けた上部伝熱管路を備え、その上部伝熱管路に熱媒流体を供給してその車室の上部を冷却する構成であって、前記上部伝熱管路を、前記車室からの排ガスを排出する排出手段に連通させたことを特徴とする。
【００１３】
また、タービン車室の上部に接触して設けた上部伝熱管路と、その上部伝熱管路と連通し圧縮機車室の下部に接触して設けた下部伝熱管路とを備え、前記上部伝熱管路に熱媒流体を供給してそのタービン車室の上部を冷却した後、その熱媒流体が前記下部伝熱管路において前記タービン車室で得た熱を放射することにより前記圧縮機車室下部を加熱する構成であって、前記下部伝熱管路を、前記タービン車室からの排ガスを排出する排出手段に連通させたことを特徴とする。
【００１４】
また、車室の上部から下部に渡って接触して設けたヒートパイプを備えたことを特徴とする。さらに、異なる使用温度範囲の作動流体を密閉した前記ヒートパイプ各々を並列して配設したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは前記従来例と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。なお、以下に示した具体例により、本発明が限定されるものではない。図１は、本発明の第１の実施形態に係る車室変形防止装置を模式的に示す側面図であり、ガスタービンにおけるタービン車室及びその下流側での構成を示している。同図において、タービン車室１からの排ガスは、排気車室４及び排気室５を経て煙突６より大気放出される。
【００１６】
一方、上部車室１ａの外面には、冷却用熱媒流体である空気を流通する上部伝熱管７が接触して取り付けられている。そして、この上部伝熱管７は中継管８と連通しており、また中継管８の後端は煙突６に接続されている。このとき、煙突６はドリフトにより負圧となっているので、上部伝熱管７には空気が大気中より自然に導入され、上部車室１ａを冷却した後、中継管８を経て煙突６より放出される。
【００１７】
このようにして、熱媒流体である空気を供給するための動力を使用することなく、タービン車室１の上下温度偏差を減少させることができ、その変形を防止することができる。なお、中継管８は排気車室４或いは排気室５に接続されている構成としても良い。また、熱媒流体は空気に限定されるものではなく、ガス，蒸気等を図示しない熱媒供給装置により上部伝熱管７に供給するようにしても良い。
【００１８】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る車室変形防止装置を模式的に示す側面図であり、ガスタービンにおける圧縮機車室並びにタービン車室及びその下流側での構成を示している。同図に示すように、圧縮機車室１０は上部車室１０ａと下部車室１０ｂとにより構成され、燃焼器９を介してタービン車室１と連結されている。同図において、圧縮機車室１０から燃焼器９を経て仕事を終えたタービン車室１からの排ガスは、排気車室４及び排気室５を経て煙突６より大気放出される。
【００１９】
一方、上部車室１ａの外面には、上部伝熱管７が接触して取り付けられており、また下部車室１０ｂの外面には、下部伝熱管１１が接触して取り付けられている。そして、上部伝熱管７と下部伝熱管１１とは連通しており、更に下部伝熱管１１は中継管８と連通している。また、中継管８の後端は煙突６に接続されている。このとき、煙突６はドリフトにより負圧となっているので、上部伝熱管７には空気が大気中より自然に導入され、上部車室１ａを冷却した後、下部伝熱管１１へと流入する。
【００２０】
下部伝熱管１１に流入した空気は、タービン車室１で得た熱を放射して下部車室１０ｂを加熱した後、中継管８を経て煙突６より放出される。このようにして、熱媒流体である空気を供給するための動力を使用することなく、タービン車室１並びに圧縮機車室１０の上下温度偏差を減少させることができ、その変形を防止することができる。
【００２１】
なお、ここでも中継管８は排気車室４或いは排気室５に接続されている構成としても良い。また、熱媒流体は空気に限定されるものではなく、ガス，蒸気等を図示しない熱媒供給装置により上部伝熱管７に供給するようにしても良い。また特に、上部伝熱管７は燃焼器９直後に主として配設し、下部伝熱管１１は圧縮機車室１０の後部に主として配設するのが効果的である。
【００２２】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る車室変形防止装置を模式的に示す側面図であり、タービン車室での構成を示している。同図に示すように、タービン車室１において、上部車室１ａから下部車室１ｂに渡って、作動流体を密閉したヒートパイプ１２が、それぞれの外面に接触して取り付けられている。本実施形態では、このヒートパイプの動作原理により、タービン車室１の上下温度偏差を減少させる。
【００２３】
即ち、ヒートパイプ１２に密閉されている作動流体の流動と蒸発，凝縮潜熱を利用して、高温部から低温部へと熱を伝達する。作動流体の種類としては、タービンの動作温度を考慮すると、以下に示すものが望ましい。
〔作動流体〕　　　〔使用温度Ｋ〕
水　　　　　　　　３０３〜４７３
ナフタレン　　　　３７３〜４７３
硫黄　　　　　　　　　　４７３〜８７０
（出典：「伝熱工学資料」改訂第４版　２８２頁　社団法人日本機械学会発行）
【００２４】
また、ヒートパイプ１２として、前述したような異なる作動流体を密閉したものをそれぞれ用意し、それらを並列して配設することにより、各作動流体の使用温度範囲を併せた全ての温度範囲において、タービン車室１の上下温度偏差を減少させることも可能となる。なお、本実施形態の構成は圧縮機車室等においても使用可能である。
【００２５】
なお、特許請求の範囲で言う排出手段は、実施形態における排気車室４或いは排気室５或いは煙突６に対応している。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、熱媒流体を供給するための動力を別途用意することなく、車室の上下温度偏差を減少させることができ、車室の変形を防止する車室変形防止装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る車室変形防止装置を模式的に示す側面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る車室変形防止装置を模式的に示す側面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る車室変形防止装置を模式的に示す側面図。
【図４】一般的なタービン車室の軸方向の一部を切り出して模式的に示す斜視図。
【図５】図４に示したタービン車室の変形状態を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
１　　タービン車室
２　　フランジ部
３　　回転部分
４　　排気車室
５　　排気室
６　　煙突
７　　上部伝熱管
８　　中継管
９　　燃焼器
１０　　圧縮機車室
１１　　下部伝熱管
１２　　ヒートパイプ
【図１】
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【図２】
2004143943.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004143943.tif 000006
【図５】
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