(57)【要約】【課題】ハウジングの反りを抑えるとともに、タービンの性能向上を図ることを可能とするタービンおよびタービンの温度調整システムを提供することを目的とする。【解決手段】蒸気タービン１０の上部ハウジング１１Ｕに冷却セル２１を設け、この冷却セル２１によって形成される流路に、供給装置３１から供給される工場エアーを送給することで、蒸気タービン１０の稼動停止後におけるハウジング１１の上下温度差を緩和する構成とした。このとき、ハウジング１１の上下温度差をセンサ３７、３８で検出し、温度差が設定値以上になったときに、冷却セル２１に対する工場エアーの送給を自動的に開始させるコントローラ３６を備えることもできる。【選択図】　　　図２
2004052567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの外殻をなすハウジングと、
前記ハウジング内に回転自在に設けられ、その周囲に翼列を備えた回転軸と、
前記ハウジングの上部に、当該ハウジングの外周面に沿って設けられ、前記タービンの運転停止後に当該ハウジングの上部を冷却するために外部から強制的に送給される流体の通路となる冷却セルと、
を備えることを特徴とするタービン。
【請求項２】
前記冷却セルには、前記タービンが設置された工場内の各部に送給される工場エアーが前記流体として送給されることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項３】
前記冷却セルに流体を強制的に導入するためのファンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項４】
前記冷却セル内に対する流体の送給を制御するコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項５】
前記冷却セルは、前記ハウジングの軸方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項６】
前記冷却セルは、前記ハウジングの外周面に沿って設けられた第一冷却セルと、当該第一冷却セルの外周面側に積層された第二冷却セルとを備えることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項７】
前記冷却セルは、複数の孔を有し、かつ当該冷却セル内を上下二層に仕切る板体を備え、
外部から前記冷却セル内に強制的に送給される流体が前記板体の前記孔から前記ハウジングの外周面に噴き付けられることを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項８】
前記冷却セル内において、外部から強制的に送給される流体に乱流の発生を促進させる乱流促進部を有することを特徴とする請求項１に記載のタービン。
【請求項９】
内部に回転軸が収容されたタービンのハウジングの上部において当該ハウジングの外周面に沿うように設けられ、流体の流路を有した冷却セルと、
前記冷却セルの流路に流体を供給する供給管と、
前記冷却セルの流路から排出される流体を回収する排出管と、
前記タービンが設置された工場内の各部に送給される工場エアーを前記供給管に供給するエアー供給装置と、
前記タービンの作動に基づいて前記供給管から前記冷却セルの流路に対する流体の供給を制御するコントローラと、
を備えることを特徴とするタービンの温度調整システム。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記タービンの作動停止後、前記ハウジングの上部と下部の温度差が所定設定値以上となったときに、前記冷却セルの流路内に工場エアーを供給することを特徴とする請求項９に記載のタービンの温度調整システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転時に高温となる蒸気タービン等のタービン、およびその温度調整システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、蒸気タービンは、ハウジングによって形成された車室内に回転軸が設けられ、この回転軸とハウジングとの間に、高圧タービン部、低圧タービン部等が形成された構成となっており、各タービン部に蒸気が送り込まれることで回転軸を回転駆動するようになっている。
図１７に示すように、この種の蒸気タービンの車室１を形成するハウジング２は、下部ハウジング３と上部ハウジング４を、それぞれに設けられたフランジ５、５をボルト締結することで構成されている。
これら下部ハウジング３と上部ハウジング４は、その外周面に断熱材６が設けられ、運転中における内部の熱の放散が抑えられるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構造の蒸気タービンでは、運転の停止後、自然対流によってハウジング２の上方側よりも下方側が先に冷えるため、ハウジング２の上下に温度差が生じ、上方に反ってしまうという現象が生じる。
従来は、高圧タービン部、低圧タービン部における回転軸７とハウジング２とのクリアランスがハウジング２の変形量に対して大きかったために、上記の現象は特に問題にはならなかったが、近年の蒸気タービンの性能の向上に伴い、回転軸７とハウジング２とのクリアランスは縮小する傾向にある。このため、蒸気タービンの運転を停止させた後に生じるハウジング２の変形によって、回転軸７とハウジング２側に設けられたラビリンスシール等のシール部とが接触してしまい、その結果、再運転時に不具合が生じることになる。
これに対応するには、この部分における接触を防ぐためにクリアランスを大きくせざるを得ず、その結果、蒸気タービンの性能向上に限度があるのが現状となっている。
【０００４】
このような問題を解決するために、ハウジング２の下方側にパネルヒータを設け、運転停止後に、先行して温度が低下するハウジング２の下方側をパネルヒータによって加熱する技術が考えられているが、この場合、設備が大掛かりとなってコストが嵩むという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、ハウジングの反りを抑えるとともに、タービンの性能向上を図ることを可能とするタービンおよびタービンの温度調整システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明のタービンは、その外殻をなすハウジングと、ハウジング内に回転自在に設けられて周囲に翼列を備えた回転軸と、ハウジングの上部に、ハウジングの外周面に沿って設けられた冷却セルとを備えることを特徴とする。そして、この冷却セルには、タービンの運転停止後にハウジングの上部を冷却するための流体が外部から強制的に送給される。これにより、ハウジングは、その上部のみが冷却されることになる。
ところで、冷却セルに流体を強制的に送給するための手段としては、例えば、タービンが設置された工場内の各部に送給される工場エアーを用いることができる。工場エアーは、圧縮機で圧縮されて大気圧よりも高圧であり、また運転停止後のタービンのハウジングの温度よりも低温である。また、ファンにより、冷却セルに流体を強制的に導入する構成とすることもできる。
このような冷却セルに対する工場エアー等の流体の送給は、手動でバルブを開閉すること等で行っても良いが、コントローラを設け、流体の送給を自動的に制御することもできる。
また、冷却セルは、ハウジングの軸方向に間隔をあけて複数設けることもできる。さらに、冷却セルは、ハウジングの外周面に沿って設けられた第一冷却セルと、第一冷却セルの外周面側に積層された第二冷却セルとを備える、いわゆる積層構造とすることもできる。
さらには、複数の孔を有し、かつ冷却セル内を上下二層に仕切る板体を備えて、外部から冷却セル内に強制的に送給される流体を、板体の孔からハウジングの外周面に噴き付ける構成とすることもできる。さらには、冷却セル内において、外部から強制的に送給される流体に乱流促進部によって乱流の発生を促進させる構成とすることもできる。このような乱流促進部としては、ハウジングの外表面にディンプル等の凹凸を形成したり、壁状、柱（ピン）状の突起物等を設けることが考えられる。
【０００７】
本発明のタービンの温度調整システムは、内部に回転軸が収容されたタービンのハウジングの上部においてその外周面に沿うように設けられた冷却セルと、冷却セルの流路に流体を供給する供給管と、冷却セルの流路から排出される流体を回収する排出管と、タービンが設置された工場内の各部に送給される工場エアーを供給管に供給するエアー供給装置と、タービンの作動に基づいて供給管から冷却セルの流路に対する流体の供給を制御するコントローラと、を備えることを特徴とする。
このとき、コントローラは、タービンの作動停止後、ハウジングの上部と下部の温度差が所定設定値以上となったときに、冷却セルの流路内に工場エアーを供給するのが好ましい。
ここで、エアー供給装置は、工場エアーの供給源となる圧縮機等であり、供給管は、圧縮機から工場内の各種設備に工場エアーを送給する配管である。また、排出管では、冷却セルの流路を通った工場エアーを回収するわけであるが、回収した工場エアーは、工場エアーとして再利用、つまり他の設備に工場エアーとして送給することもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における蒸気タービンの全体構成を説明するための図である。
この図１に示すように、蒸気タービン（タービン）１０は、その外殻をなすハウジング１１と、ハウジング１１の内方に形成された構造物１２に収められ、蒸気タービン１０による駆動力を取り出すため少なくともその一端がハウジング１１から突出した回転軸１３と、を備える。
回転軸１３は、ハウジング１１の両端側に設けられた支持部１４にて、その軸線回りに回転可能に支持されている。
回転軸１３には、その外周側に張り出す複数段の翼列１３ａが一体に形成されている。一方、ハウジング１１側には、その内周側に張り出し、互いに前後する回転軸１３の翼列１３ａ、１３ａ間に介在するラビリンスシール部１１ａが複数段に形成されている。
なお、回転軸１３の翼列１３ａの外径、およびハウジング１１によって形成される構造物１２の内径は、回転軸１３の一端側（図１において左側）から他端側（図１において右側）にいくに従い、徐々に小さくなる構成となっている。これに伴い、ハウジング１１の外径も、回転軸１３の一端側から他端側にいくに従い、徐々に小さくなっている。
【０００９】
さて、本実施の形態では、上記のような蒸気タービン１０には、ハウジング１１の上方側の複数箇所に、冷却システム（温度調整システム）２０の冷却セル２１が一体に取り付けられている。
図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、冷却セル２１が設けられた部分においてハウジング１１を断面視したものである。また、図３は、冷却セル２１が設けられた部分におけるハウジング１１の斜視断面図である。なお、図２および図３においては、ハウジング１１内の回転軸１３の図示を省略している。さらに、図３では、ハウジング１１を覆うように配設される断熱材２５の図示を省略している。
図２および図３に示すように、ハウジング１１は、上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌとによって構成されている。上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌは、それぞれ略半円形の断面形状を有し、その両端部に側方に延びるフランジ部１１ｆが形成されている。そして、上部ハウジング１１Ｕのフランジ部１１ｆと、下部ハウジング１１Ｌのフランジ部１１ｆとを対向させた状態で、双方を貫通するボルト（図示無し）、およびこのボルト（図示無し）に装着したナット（図示無し）によって、上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌとが締結され、一体化している。
【００１０】
冷却セル２１は、上部ハウジング１１Ｕの外周面に沿って取り付けられている。この冷却セル２１は、断面視略逆Ｕ字状の材料の開口側を上部ハウジング１１Ｕの外周面に固定することによって、冷却セル２１によって囲われた冷却流路２２を形成するもので、この冷却セル２１の両側端部と、中央部の上面とに開口部２３、２４が形成されている。
また、この冷却セル２１の外周面には、断熱材２５が設けられ、冷却流路２２内の断熱を図る。
この冷却セル２１は、蒸気タービン１０の運転を停止したときに、自然対流に起因して発生するハウジング１１の反りによる変形量が大きい箇所に配置するのが好ましい。本実施の形態では、図１に示した３ヶ所に冷却セル２１が配置されている。
【００１１】
さて、図４は、上記したような冷却セル２１の上部ハウジング１１Ｕへの具体的な取付構造を示すものである。
この図４（ａ）に示すように、断面視略逆Ｕ字状をなした冷却セル２１には、断面方向において開口している両端部から、側方に延出するフランジ２１ｃが、冷却セル２１の長手方向に連続して形成されている。冷却セル２１は、このフランジ２１ｃにて、上部ハウジング１１Ｕの外周面にビス２６によって固定される。そして、フランジ２１ｃは、シール材２７によって覆われ、フランジ２１ｃと上部ハウジング１１Ｕの外周面との密閉性が高められている。
【００１２】
このとき、図４（ｂ）に示すように、冷却セル２１のフランジ２１ｃと上部ハウジング１１Ｕとの間に、例えば高温用のパッキン材料と同材質からなる断熱シート５０を介在させて設けることが好ましい。この断熱シート５０によって、上部ハウジング１１Ｕから冷却セル２１に対する熱伝導を低減できるので、蒸気タービン１０の運転停止後における冷却セル２１自体の温度上昇を抑制でき、これによって冷却セル２１内の雰囲気温度の上昇を抑えることができる。さらに、冷却セル２１自体の温度上昇を抑制することによって、上部ハウジング１１Ｕと冷却セル２１との間の輻射伝熱も促進できる。これらの作用によって、冷却セル２１による冷却性能が高まる。
【００１３】
さて、図２に示したように、冷却システム２０は、上記のような冷却セル２１と、この冷却セル２１の冷却流路２２内に冷却用の流体を供給する供給システム３０とから構成される。
供給システム３０としては、流体の供給装置３１と、一端が供給装置３１側に接続され、他端が冷却セル２１の開口部２３に接続された流体供給管（供給管）３２と、一端が冷却セル２１の開口部２４に接続され、他端が流体回収側に接続された流体排出管（排出管）３３と、を備える。流体供給管３２、流体排出管３３のそれぞれの系には、開閉自在なバルブ３４、３５が設けられ、冷却セル２１内への流体の供給の開始・停止をコントロールできるようになっている。
【００１４】
このとき、バルブ３４、３５は、手動で開閉する構成としても良いが、バルブ３４、３５の開閉作動を電磁制御することも可能である。この場合、図２に示したように、バルブ３４、３５を電磁作動弁とし、これらバルブ３４、３５の開閉を制御するコントローラ３６を設ける。さらに、上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌの所定箇所の温度を測定するセンサ３７、３８を設ける。
【００１５】
コントローラ３６では、蒸気タービン１０の作動のＯＮ／ＯＦＦも検出する。このコントローラ３６では、蒸気タービン１０の作動がＯＦＦとなり（停止し）、センサ３７、３８での検出値によって得られる上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌの所定箇所の温度差が、あらかじめ設定した設定値以上となったときに、バルブ３４、３５の開閉を制御するようになっている。
コントローラ３６では、バルブ３４、３５の開閉のみならず、その開度を調整することで、より細かな制御を行う構成とすることもできる。
【００１６】
本実施の形態では、流体の供給装置３１として、蒸気タービン１０が設置される工場の工場エアーを用いる。工場エアーは、工場内においてエアブローや各種設備を稼動させるエアシリンダの駆動源として、工場内の各部に配管を介して送給されるもので、ある程度以上の規模の工場であれば、通常に備えられているものである。この場合、工場エアーの供給装置３１は、大型の圧縮機等となる。
また、流体排出管３３は、最終的に大気解放されるものであっても良いが、そのまま工場エアーの配管系に回収される構成としても良いし、図２に示したように、供給装置３１に循環する構成としても良い。
【００１７】
このような冷却システム２０では、供給装置３１から供給される、大気圧以上に加圧された工場エアーが流体供給管３２を介して開口部２３から冷却セル２１内に送給され、冷却流路２２内を通り、開口部２４から流体排出管３３を介して冷却セル２１外に排出される。このとき、流体が冷却セル２１内の冷却流路２２を通過することで、上部ハウジング１１Ｕの外周面と流体の間で熱交換が行われる。当然のことながら、稼動停止直後の蒸気タービン１０は高温であるため、常温に近い工場エアーの方が温度が低く、これによって上部ハウジング１１Ｕが冷却されることになる。
【００１８】
これにより、ハウジング１１の上下での温度差を抑えることができ、ハウジング１１の反りを抑制することができる。したがって、ハウジング１１の反りを考慮して設定される、回転軸１３とハウジング１１の内周面側に設けられるラビリンスシール部１１ａとのクリアランスを、冷却システム２０を採用しない場合に比較して大きく取る必要が無くなる。つまり、前記クリアランスを従来よりも小さく設定することが可能となるのである。
これにより、回転軸１３側とハウジング１１側の間におけるシール性能を大幅に向上させて蒸気タービン１０の性能を高めることができる。例えば、本実施の形態における冷却システム２０の採用によって上記クリアランスを小さく改善した場合、ある蒸気タービン１０において、効率を０．２％程度向上させることができる。
【００１９】
さらに、この冷却システム２０は、冷却用の流体として工場エアーを用いる構成とした。工場エアーは、ある程度以上の工場であれば通常に備えられているものであり、蒸気タービン１０の冷却のためにわざわざコンプレッサを新たに設置する必要もなく、流体供給管３２、流体排出管３３のみを設置すれば上記冷却システム２０を構築することができる。これにより、簡略な設備で、低コストで上記効果を奏することが可能となる。
また、冷却セル２１も、非常に簡易な構造であるので、この点においても低コストで良好な冷却効果を得ることができる。
【００２０】
（他の実施の形態）
上記実施の形態において、流体排出管３３から排出される工場エアーは、そのまま工場エアーの配管系に回収される構成、あるいは図２に示したように、供給装置３１に循環する構成としたが、前述の如く、大気解放することも可能である。
このような構成とするには、図５（ａ）に示すように、流体排出管３３の終端の開口部３３ａよりも上流側にバタフライ弁等の弁機構８１を設け、この弁機構８１を駆動するモータ等の駆動源８２を、コントローラ３６によって制御するのである。
このような構成において、上記実施の形態と同様、センサ３７、３８での検出値によって得られる上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌの所定箇所の温度差が、あらかじめ設定した設定値以上となったときに、コントローラ３６によって供給装置３１から工場エアーを送給するとともに、弁機構８１を開き、冷却セル２１を通った工場エアーを開口部３３ａから排出させるのである。
なおここで、弁機構８１に代えて、図５（ｂ）に示すように、流体排出管３３の開口部３３ａに蓋８２を設け、この蓋８２をコントローラ３６の制御によって開閉させる構成としても良い。
さらに、図５（ｃ）に示すように、流体排出管３３の終端外周面に複数の孔８３を形成し、これら孔８３を塞ぐように蓋８４を装着する構成とすることもできる。このような構成では、蓋８４をコントローラ３６の制御によって前後動させることで、孔８３を開閉する。
これら図５（ｂ）、（ｃ）に示した構成では、センサ３７、３８での検出値によって得られる上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌの所定箇所の温度差が、あらかじめ設定した設定値以上となったときに、コントローラ３６によって供給装置３１から工場エアーを送給するとともに、蓋８２、８４を開き、冷却セル２１を通った工場エアーを排出させるのである。
なお、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したような弁機構８１、蓋８２、８４は、コントローラ３６によって自動的に開閉制御せず、手動で開閉することももちろん可能である。
【００２１】
上記実施の形態において、冷却システム２０に、冷却用の流体として工場エアーを用いる構成としたが、これに代えて、図６、図７に示すように、ファン８０を用いることも可能である。
図６に示す例は、ファン８０により、流体供給管３２から冷却セル２１に空気を強制的に送り込む構成となっている。この場合、冷却セル２１を通った空気は流体排出管３３から外部に排出される。そして、上記実施の形態と同様、センサ３７、３８での検出値によって得られる上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌの所定箇所の温度差が、あらかじめ設定した設定値以上となったときに、コントローラ３６によってファン８０が作動するよう制御する。これによって、ファン８０が作動すると、冷却セル２１内に空気が強制的に送り込まれ、上部ハウジング１１Ｕが冷却される。
【００２２】
また、図７に示す例は、ファン８０により、流体排出管３３から冷却セル２１内の空気が強制的に吸引される構成となっている。この場合、冷却セル２１には、開口部２３から大気が導入される。そして、上記実施の形態と同様、センサ３７、３８での検出値によって得られる上部ハウジング１１Ｕと下部ハウジング１１Ｌの所定箇所の温度差が、あらかじめ設定した設定値以上となったときに、コントローラ３６によってファン８０が作動するよう制御する。これにより、ファン８０で冷却セル２１内の空気を吸引することで開口部２３から冷却セル２１内に大気が導入され、上部ハウジング１１Ｕが冷却されるようになっている。
図６、図７に示したような構成では、工場エアーを利用するのが困難であるような状況においても、ファン８０を設けることで、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。
【００２３】
（冷却セル２１の他の例）
以下に、冷却セル２１の他の例を示す。なお、以下に示す例において、上記に説明したものと共通する構成については同符号を付し、その説明を省略することとする。
例えば、図８（ａ）に示すように、冷却セル２１のフランジ２１ｃと、上部ハウジング１１Ｕとの間に断熱部材５１を介在させることもできる。この断熱部材５１は、断面視ロ字状で、その両端部が閉塞されて内部空間５１ａが略真空にひかれている。このような断熱部材５１を用いる場合、冷却セル２１のフランジ２１ｃと断熱部材５１は、押さえ部材５２およびビス２６によって、上部ハウジング１１Ｕに固定される。
【００２４】
また、図８（ｂ）に示すように、冷却セル２１のフランジ２１ｃ’の部分を断面視略ロ字状とし、その内部空間５３を略真空にひいた構成とすることもできる。この場合も、冷却セル２１のフランジ２１ｃ’は、押さえ部材５２およびビス２６によって上部ハウジング１１Ｕに固定される。
これら略真空の内部空間５１ａ、５３を介在させることにより、この部分で自然対流による熱伝達がほとんど発生しないので、それだけ断熱効率を高くすることができる。
【００２５】
また、図９に示すように、冷却セル２１を、断面視略逆Ｕ字状ではなく、断面視略ロ字状のチューブ状とし、これを上部ハウジング１１Ｕの外周面に密着固定することもできる。この場合も、冷却セル２１と上部ハウジング１１Ｕとの間に、図８（ａ）に示したような断熱部材５１を介在させることも有効である。
【００２６】
さらに、図１０に示すように、上部ハウジング１１Ｕに、外周側に突出し、ハウジング１１の周方向に連続する一対の突条４１、４１を形成し、これら突条４１の先端部にプレート４２を固定し、これによって冷却セル２１を構成することもできる。この場合、上部ハウジング１１Ｕの外周面、一対の突条４１、４１、プレート４２によって囲まれる部分が冷却流路２２とされる。この場合も、突条４１、４１の先端部とプレート４２との間に、図８（ａ）に示したような断熱部材５１を介在させることもできる。
【００２７】
［他の実施の形態］
図１１は、冷却セル２１を二重構造とする場合の例である。
図１１に示すように、冷却セル２１は、第一冷却セル７０と、第二冷却セル７１とをハウジング１１の径方向に積層した構成となっている。
第一冷却セル７０は、図４に示した冷却セル２１と同様、断面視略逆Ｕ字状であり、その開口端側のフランジ部７０ａにて、ビス２６によって上部ハウジング１１Ｕの外周面に固定されている。また、第一冷却セル７０のフランジ部７０ａと上部ハウジング１１Ｕとの間には、図８（ａ）に示したような断熱部材５１を介在させてもよい。
一方、第二冷却セル７１は、断面視略ロ字状のチューブ材からなり、第一冷却セル７０の外周面側に積層されている。
【００２８】
そして、これら第一冷却セル７０、第二冷却セル７１のそれぞれには、図２に示した流体供給管３２、流体排出管３３が接続され、流体の供給装置３１から供給された流体が第一冷却セル７０、第二冷却セル７１に流れ込み、流体排出管３３から排出されるようになっている。
このような冷却セル２１では、蒸気タービン１０の運転の停止後、供給装置３１から供給される、大気圧以上に加圧された工場エアーが流体供給管３２を介して第一冷却セル７０および第二冷却セル７１内に送給され、流体排出管３３を介して冷却セル２１外に排出される。このとき、流体が第一冷却セル７０内を通過することで、上部ハウジング１１Ｕの外周面と流体の間で熱交換が行われ、上部ハウジング１１Ｕが冷却されることになる。さらに、上部ハウジング１１Ｕとの熱交換によって温度が上昇した第一冷却セル７０に第二冷却セル７１が接しているので、第一冷却セル７０の熱は第二冷却セル７１に伝わる。そして、この熱は、第二冷却セル７１内を通る流体によって奪われ、冷却セル２１外へと排出される。これによって、第一冷却セル７０の第二冷却セル７１側の壁面の温度を下げることができ、同時に上部ハウジング１１Ｕから第一冷却セル７０の壁面へ向かう輻射電熱も促進でき、これらの作用によって第一冷却セル７０による冷却性能が一層向上する。
ここで、冷却セル２１として、第一冷却セル７０と第二冷却セル７１を２段に積層する構成を示したが、３段以上に積層することもできる。
【００２９】
また、このように積層構造を採用する冷却セル２１においても、図１２〜図１３に示すような変形例が考えられる。
例えば、図１２（ａ）に示すように、第一冷却セル７０、第二冷却セル７１の双方を断面視略ロ字状とし、これらを積層して冷却セル２１を構成することもできる。この場合、第一冷却セル７０、第二冷却セル７１は、押さえ部材７９およびビス２６によって上部ハウジング１１Ｕに固定される。
また、図１２（ｂ）に示すように、第一冷却セル７０を断面視略ロ字状とし、これに積層する第二冷却セル７１を断面視略逆Ｕ字状とすることもできる。この場合、第一冷却セル７０と第二冷却セル７１の継ぎ目にはシール材２７を塗布し、第二冷却セル７１内の気密を保つ。この場合も、第一冷却セル７０、第二冷却セル７１は、押さえ部材７９およびビス２６によって上部ハウジング１１Ｕに固定される。
さらに、図１２（ｃ）に示すように、断面視略逆Ｕ字状の第一冷却セル７０に、同じく断面視略Ｕ字状の第二冷却セル７１を積層する構成とすることもできる。この場合、第二冷却セル７１の開口端側の両端部が第一冷却セル７０の外側面に当接するようにし、双方をビス２６で連結するのが好ましい。
【００３０】
この他、図１３（ａ）に示すように、上部ハウジング１１Ｕに、外周側に突出し、ハウジング１１の周方向に連続する一対の突条４１、４１を形成し、これら突条４１、４１の先端部断面視ロ字状の第二冷却セル７１を積層する構成とすることもできる。この場合、上部ハウジング１１Ｕの外周面、一対の突条４１、４１、第二冷却セル７１によって囲まれる部分が第一冷却セル７０とされる。この場合も、突条４１、４１の先端部と第二冷却セル７１との継ぎ目に、シール材２７を塗布するのが好ましい。
また、図１３（ｂ）に示すように、突条４１、４１の先端部に段部４１ａ、４１ａを形成し、ここに第二冷却セル７１を積層し、突条４１の外側からビス２６によって突条４１と第二冷却セル７１を連結してもよい。この場合も、突条４１と第二冷却セル７１との継ぎ目にシール材２７を塗布するのが好ましい。このような構成とすれば、第二冷却セル７１の位置決めが容易となり、冷却セル２１の設置の効率化が図れ、また保守や点検の際の作業性も向上する。
【００３１】
また、冷却セル２１における冷却効率を高めるには、図１４、図１５に示すような構成が有効である。
図１４に示す例は、冷却セル２１内に、多数の貫通孔９０ａを有した板体９０を、冷却流路２２を上下に二分して仕切るように取り付けた構成となっている。そして、冷却セル２１内には、板体９０の上面側に工場エアー等の冷却用の流体が導入され、貫通孔９０ａから流体を下方に噴出させ、下方の上部ハウジング１１Ｕの外周面に噴き付ける（衝突させる）。これにより、上部ハウジング１１Ｕは、いわゆるインピンジメント冷却（衝突噴流冷却）によって効率良く冷却され、冷却に要する流体の量を減少させることができる。
このような構成においては、図１４に示したように、流体供給管３２を、冷却セル２１の上面側に接続するのが好ましい。これは、冷却セル２１内において、板体９０の上面側に冷却用の流体を送給するためである。この場合、送給する流体は、工場エアーのように、所定以上の圧力を有した圧縮流体であるのが好ましい。
【００３２】
図１５（ａ）〜（ｄ）に示す例では、冷却セル２１内を通る冷却用の流体に乱流を生じさせる構成となっている。
図１５（ａ）では、上部ハウジング１１Ｕの外周面の、冷却セル２１内の冷却流路２２に臨む位置に、多数のディンプル（乱流促進部）９１が形成されている。このディンプル９１によって、冷却セル２１内を流れる流体の流れに乱流が生じることで、流体と上部ハウジング１１Ｕとの間での熱伝達率が高められる。なお、ディンプル９１の形状はいかなる形状であっても良い。
図１５（ｂ）、（ｃ）では、冷却セル２１内において、上部ハウジング１１Ｕの外周面に、冷却セル２１が連続する方向に所定間隔毎に乱流促進板（乱流促進部）９２を設ける。この乱流促進板９２は、所定の高さｅを有しており、冷却セル２１が連続する方向に直交する方向、つまり冷却セル２１の幅方向に延在するよう設けられている。ここで、冷却セル２１が連続する方向において互いに前後する２枚の乱流促進板９２の間隔Ｐは、Ｐ／ｅ＝１０程度となるように設定するのが好ましい。このような乱流促進板９２を冷却セル２１内に配置することで、冷却セル２１内を流れる流体の流れに上部ハウジング１１Ｕの外周面に沿う側で乱流が生じ、流体と上部ハウジング１１Ｕとの間での熱伝達率が高められる。
図１５（ｄ）では、冷却セル２１内に、冷却セル２１の上面と上部ハウジング１１Ｕの外周面とを結ぶ方向に延在する乱流促進ピン（乱流促進部）９３を多数設けている。このような乱流促進ピン９３によっても、冷却セル２１内を流れる流体の流れに乱流が生じ、流体と上部ハウジング１１Ｕとの間での熱伝達率が高められる。
このようにして、冷却セル２１内において、流体と上部ハウジング１１Ｕとの間の熱伝達効率を高めることで、より効率の良い冷却が行え、冷却に要する流体の量を減少させること等が可能となる。
【００３３】
この他、例えば、流体供給管３２として、図１６に示すように、二重管６１を採用することもできる。ここで、二重管６１を構成する外管６１ａと内管６１ｂとの間には隙間を有しており、流体の供給装置３１から送給される流体は、内管６１ｂ内を通るようになっている。このような構成とすると、内管６１ｂと外管６１ａとの隙間に存在する空気によって、断熱効果を高めることができ、内管６１ｂ内を通る流体の不用意な温度上昇を防いで、冷却効率を高めることができる。
このような構成において、内管６１ｂと外管６１ａとの隙間に水等の冷却媒体を流し、内管６１ｂを流れる流体を冷却するようにしたり、内管６１ｂと外管６１ａとの隙間を略真空に引いて断熱効果を高めることで、さらに冷却効率を高めることもできる。
特にこのような二重管６１は、流体供給管３２において、高温となる蒸気タービン１０や他の熱源の近傍にのみ設置するのが設置コストの面から好ましい。
【００３４】
なお、上記に示した実施の形態では、冷却セル２１の例として、様々なものを例示したが、上記したものに限らず、さらに他の構成を採用することも可能である。もちろん、冷却セル２１の断面形状や設置位置、設置数等は、所望の効果が得られるよう、適宜設定すれば良い。
また、上記実施の形態では、タービンの一例として蒸気タービン１０を例に挙げたが、ガスタービンや軸流式の空気圧縮機等、その他のタービンを備える機械にも同様の構成が適用できるのは言うまでも無い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、適宜組み合わせたり、他の構成に変更すること等が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、蒸気タービンのハウジングの上部外周面に設けた冷却セルに、蒸気タービンの停止時に流体を強制的に供給することによって、ハウジングの上部を冷却する構成とした。これにより、蒸気タービンのハウジングの反りを抑えることができる。その結果、蒸気タービンの回転軸側とハウジング側のクリアランスの縮小化を図ることが可能となり、タービンの性能向上を図ることができる。しかも、冷却用の流体として工場エアーを使用することで、特に新たな設備を導入する必要もなく、低コストで上記効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるタービンの全体構成を示す図である。
【図２】タービンの冷却システムの構成を示す図である。
【図３】タービンのハウジングに備えた冷却セルを示す斜視断面図である。
【図４】冷却セルの具体的な構造の例を示す図である。
【図５】タービンの冷却システムの他の実施の形態を示す図である。
【図６】タービンの冷却システムの、さらに他の実施の形態を示す図である。
【図７】タービンの冷却システムの、さらに他の実施の形態を示す図である。
【図８】冷却セルの他の例を示す図である。
【図９】冷却セルのさらに他の例を示す図である。
【図１０】冷却セルのさらに他の例を示す図である。
【図１１】冷却セルの他の実施の形態であり、積層構造とした冷却セルの例を示す図である。
【図１２】積層構造の冷却セルの他の例を示す図である。
【図１３】積層構造の冷却セルのさらに他の例を示す図である。
【図１４】インピンジメント冷却方式の冷却セルを示す図である。
【図１５】乱流を促進させる方式の冷却セルを示す図であって、（ａ）はディンプルを設けた例、（ｂ）は乱流促進板を設けた例、（ｃ）は（ｂ）の側断面図、（ｄ）は乱流促進ピンを設けた例である。
【図１６】流体供給管の他の例を示す図である。
【図１７】従来のタービンの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０…蒸気タービン（タービン）、１１…ハウジング、１１Ｕ…上部ハウジング、１２…構造物、１３…回転軸、２０…冷却システム（温度調整システム）、２１…冷却セル、２２…冷却流路、３０…供給システム、３１…供給装置、３２…流体供給管（供給管）、３３…流体排出管（排出管）、３４、３５…バルブ、３６…コントローラ、８０…ファン、９０…板体、９０ａ…貫通孔、９１…ディンプル（乱流促進部）、９２…乱流促進板（乱流促進部）、９３…乱流促進ピン（乱流促進部）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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