(57)【要約】【課題】支持構造において、車室の被支持部の変形による車室の変位を容易に抑制することができるようにする。【解決手段】下半車室９１と上半車室９２とが互いに上下に接合される車室９０の支持構造であって、車室９０における端部９０ｓにおいて下半車室９１に設けられ、端部９０ｓの外方に向けて突出する被支持部１０と、被支持部１０を支持する支持脚１１と、被支持部１０および上半車室９２を接続して被支持部１０の熱変形による反りを抑制する変形抑制部材１２と、を備える。【選択図】図２
2016075194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下半車室と上半車室とが互いに上下に接合される車室の支持構造であって、
前記車室における端部において前記下半車室に設けられ、前記端部の外方に向けて突出する被支持部と、
前記被支持部を支持する支持部と、
前記被支持部および前記上半車室を接続して前記被支持部の熱変形による反りを抑制する抑制部材と、
を備える、支持構造。
【請求項２】
前記抑制部材は、
前記被支持部の突出方向における基端部から、前記被支持部の突出方向における全長の３０％以上１００％以下の範囲で離間した位置で、前記被支持部と接続されている
ことを特徴とする、請求項１に記載の支持構造。
【請求項３】
前記抑制部材は、
前記被支持部の突出方向と交差する姿勢で配置された梁状部材を有し、
前記梁状部材の第１端部が前記被支持部と、前記梁状部材の第２端部が前記上半車室の前記端部と、接続される
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の支持構造。
【請求項４】
前記抑制部材は、
板厚方向に延びる第１側面部と、前記板厚方向に延びるとともに前記第１側面部と交差する位置関係にある第２側面部とを有する板状部材を有し、
前記第１側面部が前記被支持部と、前記第２側面部が前記上半車室の前記端部と、接続される
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の支持構造。
【請求項５】
前記抑制部材には、前記抑制部材を冷却する冷媒を流す冷媒流路が設けられている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の支持構造。
【請求項６】
前記抑制部材を冷却する冷却機構をさらに備える
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の支持構造。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の支持構造により支持されている車室。
【請求項８】
請求項７に記載の車室と、
前記車室内に回転可能に設けられたロータと、
を備える、回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持構造、車室、および回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蒸気タービンやガスタービンといった高温下で運転される回転機械は、発電機等の機械駆動用などに用いられている。これらのタービンは、回転可能に支持されたロータを、タービンの外殻を形成する車室内に備えている。ロータは、車室内に作動流体として蒸気や燃焼ガスが供給されることによって、車室内で回転する。タービンは、このロータの回転により、発電機等を回転駆動させる。
タービンの車室は、上半車室と下半車室とから構成されている。床面上に設置された下半車室の上に、上半車室を載せ、これら上半車室と下半車室とをボルト等で締結することによって接合している。
タービンの車室は、上半車室または下半車室の外周部に、外方に突出する被支持部を複数備えている。各被支持部の下方には、地盤の基礎に固定された支持脚が設けられている。車室は、各支持脚上に被支持部が支持されることで、車室内の中心軸が地盤と平行となるように設置されている。
タービンのロータは、その両端部が車室を貫通し、車室の外部に設けられた軸受により、回転自在に支持されている。
【０００３】
タービンの作動時に車室内やロータの軸受で生じる熱により、種々の熱変形が起こる。
上半車室と下半車室との温度が異なると、いわゆるキャットバック変形が生じる。このため、ロータが真直に支持されているのに対して、車室は上半車室と下半車室との温度差に応じて湾曲するため、回転系の部材に対する静止系の部材の隙間に偏りが生じる。
また、車室の支持脚や被支持部が加熱されると、支持脚および被支持部が鉛直方向に伸びて、車室を持ち上げる。その結果、車室下部では、ロータ側の回転系の部材との鉛直方向での隙間が狭まり、車室上部では、ロータ側の回転系の部材との鉛直方向の隙間が広がる。
【０００４】
従来、キャットバック変形に対しては、例えば、上半車室および下半車室を適宜の保温材で覆って、温度差の発生を抑制することが知られている。
上半車室および下半車室の温度差を許容する技術として、特許文献１には、上半ケーシング及び上半ケーシングの温度を測定して、それぞれの温度に応じて、上半ケーシングを支持した軸受台に対する上半ケーシングの位置を調整する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５１５９７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術には、以下のような問題があった。
上半車室と下半車室の温度差が解消されると、車室のキャットバック変形が解消されるが、支持脚や被支持部の鉛直方向の熱変形によるロータの偏心は、車室の温度から必ずしも正確に予測できないという問題があった。
このため、例えば、特許文献１のように、計測された温度に基づいて車室の高さ調整が行えるようになっていても、支持脚や被支持部の熱変形によるロータの偏心（車室の上下移動）に配慮した高さ調整は困難であった。
発明者は支持脚や被支持部の熱変形について鋭意検討したところ、支持脚や被支持部の熱変形に起因するロータの偏心においては被支持部の反り変形の寄与が大きいことが明らかになり、本発明に到った。
すなわち、被支持部は車室から外方に突出するとともに、強度上先細り形状を有しているため、不均一な温度分布を有する。このため、被支持部は、上面側に凸の反り変形を起こして、車室全体を持ち上げていることが明らかになった。
このような反り変形は、被支持部の温度分布によって発生するため、上半車室および下半車室の温度を測定したり、温度差を解消したりしても、残ってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、車室の被支持部の変形による車室の変位を容易に抑制することができる支持構造、車室、および回転機械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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の支持構造は、下半車室と上半車室とが互いに上下に接合される車室の支持構造であって、前記車室における端部において前記下半車室に設けられ、前記端部の外方に向けて突出する被支持部と、前記被支持部を支持する支持部と、前記被支持部および前記上半車室を接続して前記被支持部の熱変形による反りを抑制する抑制部材と、を備える構成とする。
この構成によれば、被支持部と上半車室との間に抑制部材を接続するため、被支持部の熱変形による反りを抑制することができる。
【０００９】
上記支持構造においては、前記抑制部材は、前記被支持部の突出方向における基端部から、前記被支持部の突出方向における全長の３０％以上１００％以下の範囲で離間した位置で、前記被支持部と接続されている構成であってもよい。
この構成によれば、抑制部材を被支持部において、基端部から被支持部の全長の３０％以上離れた位置に接続するため、被支持部の反り変形を効率よく抑制することができる。
【００１０】
上記支持構造においては、前記抑制部材は、前記被支持部の突出方向と交差する姿勢で配置された梁状部材を有し、前記梁状部材の第１端部が前記被支持部と、前記梁状部材の第２端部が前記上半車室の前記端部と、接続される構成であってもよい。
この構成によれば、梁状部材を有する抑制部材を用い、第１端部を被支持部と、第２端部を上半車室の端部と接続する。このため、梁状部材と、被支持部と、上半車室の端部とにより、三角形状のフレーム構造が形成されて、抑制部材の延びる方向における相対位置の変化が抑制されるため、被支持部の反り変形が抑制される。
【００１１】
上記支持構造においては、前記抑制部材は、板厚方向に延びる第１側面部と、前記板厚方向に延びるとともに前記第１側面部と交差する位置関係にある第２側面部とを有する板状部材を有し、前記第１側面部が前記被支持部と、前記第２側面部が前記上半車室の前記端部と、接続される構成であってもよい。
この構成によれば、板状部材を有する抑制部材を用い、第１側面部が被支持部と、第２側面部が上半車室の端部と接続される。このため、板状部材の第１側面部と第２側面部とが交差して形成される角部によって、被支持部と上半車室の端部のなす角が保持されて、被支持部の反り変形が抑制される。
【００１２】
上記支持構造においては、前記抑制部材には、前記抑制部材を冷却する冷媒を流す冷媒流路が設けられている構成であってもよい。
この構成によれば、冷媒流路に冷媒が流通されることにより、抑制部材自体の熱変形が抑制されるため、抑制部材による反り変形の抑制効果が、車室の温度が変化しても安定する。
【００１３】
上記支持構造においては、前記抑制部材を冷却する冷却機構をさらに備える構成であってもよい。
この構成によれば、冷却機構により抑制部材自体の熱変形が抑制されるため、抑制部材による反り変形の抑制効果が、車室の温度が変化しても安定する。
【００１４】
本発明の第２の態様の車室は、上記支持構造により支持されている構成とする。
この構成によれば、上記支持構造を備えるため、上記支持構造と同様の作用を備える。
【００１５】
）
本発明の第３の態様の回転機械は、上記車室と、前記車室内に回転可能に設けられたロータと、を備える構成とする。
この構成によれば、上記支持構造を備える車室を備えるため、上記支持構造と同様の作用を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の支持構造、車室、および回転機械によれば、被支持部の熱変形による反りを抑制する抑制部材を備えるため、車室の被支持部の変形による車室の変位を容易に抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の回転機械の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の回転機械における車室およびその支持構造を示す模式的な正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の支持構造の主要部を示す模式的な斜視図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】抑制部材を有しない場合の被支持部の熱変形前、および熱変形後の形状を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の支持構造の作用を説明する模式的な断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の支持構造の主要部を示す模式的な斜視図である。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の支持構造の主要部を示す模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１９】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の車室の支持構造、車室、および回転機械について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の回転機械の全体構成を示す模式図である。図２は、本発明の第１の実施形態の回転機械における車室およびその支持構造を示す模式的な正面図である。図３は、本発明の第１の実施形態の支持構造の主要部を示す模式的な斜視図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の蒸気タービン１００（回転機械）は、蒸気Ｓのエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。
【００２１】
蒸気タービン１００は、車室９０と、車室９０を貫通するように軸線Ｏに沿って延びて軸線Ｏ回りに回転するロータ３０と、車室９０に保持された静翼４０と、ロータ３０に設けられた動翼７０と、ロータ３０を軸線Ｏ回りに回転可能に支持する軸受部６０とを備えている。
【００２２】
ロータ３０は、動翼７０が設けられた中間部が車室９０内に収容されている。ロータ３０は、その両端部が、軸線Ｏに沿った方向において車室９０の両側の端部９０ｓを貫通するようにそれぞれ形成された貫通孔９５を通して、車室９０の外部に突出している。
ロータ３０は、車室９０から外方に突出した両端部が、軸受部６０により回転可能に支持されている。
軸受部６０は、ロータ３０の両端部にそれぞれ設けられたジャーナル軸受６１と、ロータ３０の一端側に設けられたスラスト軸受６２と、を備えている。
【００２３】
図２に示すように、車室９０は、下半車室９１と、上半車室９２とが互いに上下に接合されて構成されている。なお、図２は模式図のため、ロータ３０および軸受部６０の図示は省略している。
下半車室９１は、軸線Ｏに直交する断面形状が半円弧状で、上方に向いて開口している。上半車室９２は、軸線Ｏに直交する断面形状が半円弧状で下方に向いて開口している。上半車室９２は、その下端部９２ａを下半車室９１の上端部９１ａに突き合わせるようにして、下半車室９１上に載置されている。
下半車室９１と上半車室９２とは、図示略のボルト等によって一体に締結され、車室９０を構成している。
【００２４】
図２、３に示すように、車室９０の端部９０ｓでは、下半車室９１の端部９１ｓに、端部９１ｓから外方に向けて突出する被支持部１０が形成されている。
被支持部１０は、各端部９１ｓにおいて、軸線Ｏを挟んだ両側に１つずつ、合計４箇所に配置されている。図２、３では、一部の被支持部１０のみが図示されている。
図３に示すように、被支持部１０は、端部９１ｓから軸線Ｏに平行な軸線に沿って延びる片持ち梁状に形成されている。
被支持部１０の突出方向に直交する断面積は、端部９１ｓと接続する基端接続部１０ｄから先端面１０ｃに向かって減少し、全体として先細りの梁形状になっている。
この先細り形状は、被支持部１０に必要な強度、剛性に応じて適宜の形状を採用することができる。
【００２５】
本実施形態では、被支持部１０は、突出方向に直交する断面積が基端接続部１０ｄから漸次減少する基端部１０Ｂと、基端部１０Ｂの先端における断面と同形状の断面が突出方向に延ばされた先端部１０Ａとを備える。
基端部１０Ｂおよび先端部１０Ａの断面形状は、いずれも矩形状である。
被支持部１０の上面１０ａは、水平面に沿う平面からなる。上面１０ａと下半車室９１の上端部９１ａとは同一面に整列していなくてもよいが、本実施形態では、一例として、上面１０ａと上端部９１ａとは、同一面に整列している。
このため、先端部１０Ａにおける被支持部１０の下面１０ｆは、上面１０ａと平行な平面である。一方、基端部１０Ｂにおける被支持部１０の下面１０ｇは、先端側から基端側に向かって下がる傾斜面になっている。なお、下面１０ｇは、全体として、基端側に向かって下がる面になっていればよく、傾斜の変化率は、必要に応じて変えることができる。このため、下面１０ｇは、湾曲面で構成されていてもよい。
下面１０ｆのうち、先端部１０Ａの最も先端寄り部分は、後述する支持脚１１上に配置される被支持面１０ｂになっている。
【００２６】
図２に示すように、各被支持部１０の下方には、各被支持部１０の位置に対応して軸線Ｏを挟んだ両側の４箇所の位置に、それぞれの被支持部１０を支持する支持脚１１（支持部）が設置されている。
各支持脚１１は、地盤に構築された基礎Ｇに下端部１１ｂが固定され、上方に向けて延びるよう設けられている。各支持脚１１は、基礎Ｇに固定された軸受部６０（ジャーナル軸受６１、スラスト軸受６２）とは離れた位置において、基礎Ｇにそれぞれ独立して固定されている。
【００２７】
少なくとも一部の被支持部１０と支持脚１１との間には、蒸気タービン１００の稼働時に車室９０の熱膨張による変形の抵抗が生じないように、被支持面１０ｂと上端部１１ａとが水平方向に相対移動可能に配置されている。
このような水平方向に移動可能な配置部分は、軸線Ｏに沿う方向の少なくとも一方の端部に設けることが好ましい。
【００２８】
図４に示すように、被支持部１０の上面１０ａと、被支持部１０の上側の上半車室９２の端部９２ｓとには、変形抑制部材１２（抑制部材、梁状部材）が固定されている。
変形抑制部材１２は、被支持部１０および上半車室９２を接続して被支持部１０の熱変形による反りを抑制する抑制部材である。
本実施形態における変形抑制部材１２は、固定端部１２Ｂ（第１端部）、梁状部１２Ａ、および固定端部１２Ｃ（第２端部）を備える。
【００２９】
固定端部１２Ｂは、変形抑制部材１２の一端部に形成され、被支持部１０の上面１０ａに密着させて固定される板状部である。固定端部１２Ｂの板厚は一定である。固定端部１２Ｂには、固定端部１２Ｂを上面１０ａに固定するためのボルト１３を挿通する貫通孔１２ｄが板厚方向に貫通されている。
被支持部１０の上面１０ａには、ボルト１３を螺合するための雌ねじ部１０ｅが設けられている。
固定端部１２Ｂを固定するボルト１３の本数は特に限定されず、貫通孔１２ｄおよび雌ねじ部１０ｅは、必要なボルト１３の本数と同数形成される。本実施形態では、固定端部１２Ｂは、一例として、固定端部１２Ｂの幅方向（図４における図示奥行き方向）に沿って並列される２本のボルト１３を用いて固定される。
【００３０】
被支持部１０の突出方向に沿う各雌ねじ部１０ｅの位置は、被支持部１０の突出方向に沿う固定端部１２Ｂの固定位置を規定しており、基端接続部１０ｄから距離Ｌ２の位置に設けられている。
被支持部１０上における固定端部１２Ｂの固定位置を表す距離Ｌ２は、被支持部１０の全長をＬ１とするとき、Ｌ１の３０％以上１００％未満であることが好ましい。
【００３１】
梁状部１２Ａは、固定端部１２Ｂと斜めに交差する方向に延ばされた梁状の部位である。
梁状部１２Ａは、曲がり梁も可能であるが、本実施形態では、真直梁を採用している。  梁状部１２Ａの梁断面の形状は、延在方向において変化していてもよいが、本実施形態では、矩形状の一様断面を採用している。
梁状部１２Ａは、固定端部１２Ｂが上面１０ａと固定される固定面１２ｂと鋭角の角度θで交差する方向に延ばされる。
角度θは、必要な反り変形の抑制効果が得られる適宜の角度の採用が可能である。角度θの好ましい範囲は、１５°以上７５°以下である。本実施形態では、一例として、θ＝４５（°）としている。
【００３２】
固定端部１２Ｃは、梁状部１２Ａにおいて固定端部１２Ｂと反対側の端部に形成され、上半車室９２の端部９２ｓに密着させて固定される板状部である。固定端部１２Ｃの板厚は一定である。固定端部１２Ｃには、固定端部１２Ｃを端部９２ｓに固定するためのボルト１３を挿通する貫通孔１２ｅが板厚方向に貫通されている。
上半車室９２の端部９２ｓには、固定端部１２Ｂを固定するボルト１３を螺合するための雌ねじ部９２ｂが設けられている。
固定端部１２Ｃを固定するボルト１３の本数は特に限定されず、貫通孔１２ｅおよび雌ねじ部９２ｂは、必要なボルト１３の本数と同数形成される。本実施形態では、固定端部１２Ｃは、一例として、固定端部１２Ｃの幅方向（図４における図示奥行き方向）に沿って並列される２本のボルト１３を用いて固定される。
【００３３】
各雌ねじ部９２ｂの近傍の端部９２ｓは、下端部９２ａに対して垂直な平面になっている。
このため、固定端部１２Ｃにおいて、端部９２ｓと密着して固定される固定面１２ｃは、固定端部１２Ｂの固定面１２ｂと直交する平面になっている。
【００３４】
このような構成の変形抑制部材１２は、固定面１２ｂが上面１０ａに密着し、固定面１２ｃが端部９２ｓに密着した状態で、それぞれボルト１３によって固定されている。このため、変形抑制部材１２は、被支持部１０と端部９２ｓとの間に、梁状部１２Ａが上面１０ａと角度θをなして斜め方向に延びた姿勢で固定されている。これにより、変形抑制部材１２は、被支持部１０および上半車室９２を接続している。
これにより、被支持部１０の基端部と端部９２ｓとのなす角度が直角に保たれている。
【００３５】
このような構成の支持脚１１、被支持部１０、および変形抑制部材１２は、本実施形態の車室９０の支持構造を構成している。
【００３６】
次に、本実施形態の蒸気タービン１００の作用について、本実施形態の車室９０の支持構造の作用を中心として説明する。
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、抑制部材を有しない場合の被支持部の熱変形前、および熱変形後の形状を模式的に示す断面図である。図６は、本発明の第１の実施形態の支持構造の作用を説明する模式的な断面図である。いずれの図面も模式図であるため、支持脚１１は、支持部であることを示す三角形で簡略化して表している。
【００３７】
蒸気タービン１００の運転を行うと、車室９０の温度が上昇し、下半車室９１および上半車室９２は、略同じ温度になる。しかし、各被支持部１０は、下半車室９１に比べて低温になる。これは、被支持部１０が下半車室９１から外方に突出しているとともに、先端が低温の支持脚１１と接触していることにより、放熱冷却が促進されるためである。
さらに、被支持部１０は、下面１０ｆに比べて、下面１０ｇの方が、被支持部１０の突出方向における単位長さ当たりの表面積が大きくなっている。
このため、図５（ａ）に示すように、変形抑制部材１２が固定されていない場合には、下面１０ｆでは支持脚１１への熱伝導によって冷却が進み、下面１０ｇでは放熱面積の増大によって冷却が進み、いずれの温度も裏面側の上面１０ａの温度に比べて低くなる。
この結果、図５（ｂ）に示すように、上面１０ａ側の熱膨張が、下面１０ｆ、１０ｇ側に熱膨張に比べて大きくなり、各被支持部１０は、上側に凸となる湾曲を起こす。
これにより、車室９０が、鉛直方向に持ち上げられることになる。
このとき、被支持部１０は、車室９０が上昇した状態から下方に向かって先端がたわみ変形を起こしているのと同様の変形になる。被支持部１０の基端部と、端部９１ｓとのなす角度は、直角から鈍角に変化している。
【００３８】
車室９０の移動量は、被支持部１０の形状や温度分布、車室９０の重量などによって異なるが、具体例について温度解析および熱変形解析を行うことにより、求めることができる。一例を挙げると、変形抑制部材１２を有しない場合の被支持部１０の反りによる車室９０の鉛直方向への移動量は、０．３ｍｍにもなる。
【００３９】
本実施形態の支持構造では、上面１０ａと端部９２ｓとの間に、変形抑制部材１２が固定されている。上半車室９２と下半車室９１とは、互いに対向して固定されているため、端部９２ｓ、９１ｓは、実質的に一体化された板状部になっている。
図６に破線矢印で示すように、被支持部１０における上面１０ａと、下面１０ｆ、１０ｇとの温度差により上に凸の湾曲が生じようとする。すなわち、端部９２ｓと上面１０ａとのなす角が鈍角になろうし、上面１０ａは、固定端部１２Ｂから離れようとする。
このため、変形抑制部材１２の両端部には、例えば、引っ張り力あるいは上面１０ａの湾曲による曲げモーメントが作用する。
変形抑制部材１２の梁としての剛性を、このような引っ張り力や曲げモーメントに対して充分高くして置くことにより、固定面１２ｂ、１２ｃの近傍位置における上面１０ａおよび端部９２ｓの相対移動を抑制することができる。すなわち、変形抑制部材１２の延びや曲がりが起こりにくいため、変形抑制部材１２、上面１０ａ、および端部９２ｓのなす三角形のフレーム構造の変形も起こりにくくなり、固定面１２ｃよりも基端側の被支持部１０の変形が抑制される。
これにより、被支持部１０の反り変形が抑制され、車室９０の持ち上がり量が低減される。
【００４０】
なお、変形抑制部材１２は、固定面１２ｃにおいて上半車室９２と接続されているため、上半車室９２からの熱伝導を受けて、ある程度は温度上昇するおそれがある。変形抑制部材１２の温度が高すぎると、固定面１２ｂを通して被支持部１０にも熱伝導して被支持部１０の上面１０ａと下面１０ｆ、１０ｇとの温度差を大きくする原因になるおそれがある。また、変形抑制部材１２自体の熱膨張が過大となって、被支持部１０の反り変形の抑制作用が低下するおそれがある。
しかし、変形抑制部材１２は梁状部１２Ａの周囲が外気に囲まれているため、梁状部１２Ａの表面から放熱されている。このため、変形抑制部材１２の形状や長さを適切に設定することにより、変形抑制部材１２の温度上昇を許容範囲に抑制することができる。
変形抑制部材１２の温度上昇をより低減するためには、変形抑制部材１２の表面に放熱フィンを設けたり、表面積を広げるための凹凸形状を有する梁断面形状を採用したりすることも可能である。
変形抑制部材１２の放熱性を高めておくと、固定端部１２Ｂが当接された上面１０ａからの被支持部１０の放熱も促進することができて好ましい。
【００４１】
このように、本実施形態の車室９０の支持構造によれば、被支持部１０の熱変形による被支持部１０の反り変形が抑制される。このため、車室９０の移動量は、支持脚１１および被支持部１０による鉛直方向の熱膨張から予測される移動量で近似できるようになる。これにより、支持脚１１および被支持部１０による鉛直方向の熱膨張から予測される移動量に基づくロータ３０の偏心の抑制方法によって、ロータ３０の偏心を精度よく抑制することが可能になる。
このため、車室９０の被支持部１０の変形による車室９０の変位を容易に抑制することができる。
なお、さらに鉛直方向の変位を抑制する技術としては、例えば、特許第４３４７２６９号公報に記載されたような被支持部、支持部の温度調整を行う方法、特許第３９７０１１６号公報に記載さらたような車室本体（ケーシング本体）の温度調整を行う方法等を挙げることができる。いずれの方法も本実施形態において併用することが可能である。
【００４２】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の車室の支持構造、車室、および回転機械について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態の支持構造の主要部を示す模式的な斜視図である。図８は、図７におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００４３】
図７、８に主要部を示すように、本実施形態の蒸気タービン１０１（回転機械）は、上記第１の実施形態の蒸気タービン１００における変形抑制部材１２に代えて、変形抑制部材２２（抑制部材）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４４】
変形抑制部材２２は、上記第１の実施形態と同様の被支持部１０および上半車室９２を接続して被支持部１０の熱変形による反りを抑制する抑制部材である。
上記第１の実施形態における変形抑制部材１２が梁状部材を有するのに対して、本実施形態における変形抑制部材２２は、板状部材を有する点が異なる。
変形抑制部材２２は、板厚方向に延びる平面からなる側面として、第１側面２２ｂ（第１側面部）、第２側面２２ｃ（第２側面部）、および第３側面２２ａを備える。
【００４５】
第１側面２２ｂは、被支持部１０の上面１０ａに密着させて固定される面状部である。
第２側面２２ｃは、上半車室９２の端部９２ｓに密着させて固定される面状部であり、上面１０ａに対する端部９２ｓの交差角と一致する角度をなして、第１側面２２ｂと交差する面状部である。本実施形態では、第１測面２２ｂおよび第２側面２２ｃは、９０°をなして交差する角部を形成している。
【００４６】
第３側面２２ａは、板厚方向から見て、第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃとともに、三角形形状の外形を構成する平面部である。
本実施形態では、変形抑制部材２２の板厚方向から見た外形は、直角三角形になっており、第３側面２２ａはこの直角三角形の斜辺の部位に該当する。
第３側面２２ａには、上記第１の実施形態と同様の位置において、ボルト１３を挿通して、変形抑制部材２２を上面１０ａに対して固定するため、第１側面２２ｂと平行でボルト１３のボルトヘッドよりも広い底面を有するボルト固定用凹部２２ｄが形成されている。ボルト固定用凹部２２ｄの底面には、ボルト１３を挿通するため第１側面２２ｂまで貫通された貫通孔２２ｅが形成されている。
さらに、第３側面２２ａには、上記第１の実施形態と同様の位置において、ボルト１３を挿通して、変形抑制部材２２を端部９２ｓに対して固定するため、第２側面２２ｃと平行でボルト１３のボルトヘッドよりも広い底面を有するボルト固定用凹部２２ｆが形成されている。ボルト固定用凹部２２ｆの底面には、ボルト１３を挿通するため第２側面２２ｃまで貫通された貫通孔２２ｇが形成されている。
【００４７】
ただし、変形抑制部材２２においては、第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃの平面度および交差角が略一定となる程度の剛性を有する形状であれば、その他の側面は、第３側面２２ａのような単一の平面には限定されない。
例えば、第３側面２２ａは、複数の側面部によって外側に凸の形状が形成されてもよい。すなわち、変形抑制部材２２は四角形以上の凸多角形状でもよい。
また、第３側面２２ａは第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃに平行な側面部を有し、これらの側面部の間で第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃのなす角部に対向する傾斜面が形成された形状も可能である。すなわち、変形抑制部材２２は、板厚方向から見て、全体としてＬ字状でもよい。
さらに、第３側面２２ａは、平面のみには、限定されず、凸状または凹状の湾曲面から構成されてもよい。
【００４８】
このような構成の変形抑制部材２２は、第１側面２２ｂが上面１０ａに密着し、第２側面２２ｃが端部９２ｓに密着した状態で、それぞれボルト１３によって固定されている。このため、変形抑制部材２２は、第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃがなす角部が、上面１０ａおよび端部９２ｓのなす隅部に嵌った状態で、固定されている。
これにより、被支持部１０の基端部と端部９２ｓとのなす角度が直角に保たれる。
【００４９】
支持脚１１、被支持部１０、および変形抑制部材２２は、本実施形態の車室９０の支持構造を構成している。
【００５０】
本実施形態の支持構造では、上面１０ａと端部９２ｓとの間に、変形抑制部材２２が固定されている。
変形抑制部材２２は、三角形形状の外形を有しており、これは、上記第１の実施形態の変形抑制部材１２の梁断面を、両端部から中心部に向かって増大させたのと、同様の形状である。このため、変形抑制部材２２は、上記第１の実施形態の変形抑制部材１２よりも高い剛性を有しており、変形抑制部材１２よりも被支持部１０の反り変形を抑制する作用がある。
さらに、変形抑制部材２２は、上記第１の実施形態の変形抑制部材１２に比べて、第１側面２２ｂ（第２側面２２ｃ）の上面１０ａ（端部９２ｓ）に対する接触長さが長い。また、変形抑制部材２２では、第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃがなす角部が上面１０ａおよび端部９２ｓのなす隅部の変形を拘束する。
これらの相違点は、いずれも上記第１の実施形態の変形抑制部材１２よりもさらに被支持部１０の反り変形を抑制する作用がある。
【００５１】
なお、変形抑制部材２２は、第２側面２２ｃにおいて上半車室９２と接続されているため、上半車室９２からの熱伝導を受けて、ある程度は温度上昇するおそれがある。
しかし、変形抑制部材２２は板状部材である。このため、第２側面２２ｃに比べて面積が大きな板厚方向の表面から効率的に放熱されることにより温度上昇が抑制される。すなわち、変形抑制部材２２自体が、放熱フィンとしての機能を有する。
このように、変形抑制部材２２では、上半車室９２からの熱伝導を受けても、温度上昇が高くなりすぎないため、第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃの角部の角度の変化しにくく、被支持部１０の反り変形を抑制することが可能である。
【００５２】
このように、本実施形態の車室９０の支持構造によれば、被支持部１０の熱変形による被支持部１０の反り変形が抑制される。このため、車室９０の移動量は、支持脚１１および被支持部１０による鉛直方向の熱膨張から予測される移動量で近似できるようになる。これにより、支持脚１１および被支持部１０による鉛直方向の熱膨張から予測される移動量に基づくロータ３０の偏心の抑制方法によって、ロータ３０の偏心を精度よく抑制することが可能になる。
このため、車室９０の被支持部１０の変形による車室９０の変位を容易に抑制することができる。
【００５３】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の車室の支持構造、車室、および回転機械について説明する。
図９は、本発明の第３の実施形態の支持構造の主要部を示す模式的な斜視図である。
【００５４】
図９に主要部を示すように、本実施形態の蒸気タービン１０２（回転機械）は、上記第１の実施形態の蒸気タービン１００における変形抑制部材１２に代えて、変形抑制部材３２（抑制部材）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
変形抑制部材３２は、上記第１の実施形態の変形抑制部材１２の梁状部１２Ａに、冷媒Ｃを流す冷媒流路３２ａを設けたものである。
冷媒流路３２ａは、変形抑制部材３２を冷却する冷却機構である図示略の冷媒供給源に接続されて、冷媒供給源から冷媒Ｃの供給を受ける。これにより、冷媒流路３２ａを流れる冷媒Ｃによって、梁状部１２Ａが冷却される。
【００５６】
このような構成により、変形抑制部材３２は、上半車室９２からの熱伝導があっても、冷媒Ｃによって冷却されている。このため、上記第１の実施形態に比べて、変形抑制部材３２自体の熱膨張をさらに低減でき、上面１０ａを冷却する効果も有する。これにより、本実施形態の車室９０の支持構造では、上半車室９２の温度によらずより安定して被支持部１０の反り変形を抑制することができる。
【００５７】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上記各実施形態に説明した構成要素は、適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
【００５８】
なお、上記各実施形態の説明では、回転機械が蒸気タービンの場合の例で説明したが、回転機械は蒸気タービンには限定されない。例えば、ガスタービン、遠心圧縮機、軸流圧縮機などの回転機械にも同様に適用できる。
【００５９】
上記各実施形態の説明では、抑制部材が、梁状部材または板状部材の場合の例で説明した。しかし、抑制部材は、梁状部材または板状部材を主要部に有し、他の形状部分や部材が付加されていてもよい。さらに、抑制部材は、被支持部の反りを抑制できる形状であれば、梁状部材または板状部材を有する形状にも限定されない。
【００６０】
上記各実施形態の説明では、上面１０ａと端部９２ｓとの間の角度が、９０°になっている場合の例で説明した。しかし、これは一例であって、上面１０ａと端部９２ｓとの間の角度は９０°以外の鋭角または鈍角も可能である。
【００６１】
上記第１の実施形態の説明では、固定端部１２Ｂの固定位置を表す距離Ｌ２が、Ｌ１の３０％以上１００％未満の場合の例で説明した。ここで、１００％が含まれないのは、上記第１の実施形態では、固定端部１２Ｂをボルト１３で固定しているためである。
他の固定方法によれば、Ｌ２をＬ１の１００％とすることも可能である。例えば、溶接による固定が可能である。変形抑制部材１２を着脱可能に固定する場合には、例えば、固定端部１２Ｂおよび被支持部１０の端部に固定板を当てて、この固定板を、固定端部１２Ｂおよび被支持部１０の突出方向の先端面にボルト止めするといった固定方法が可能である。
【００６２】
上記第２の実施形態の説明では、変形抑制部材２２の第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃのそれぞれの全面が、上面１０ａおよび端部９２ｓと密着して固定されている場合の例で説明した。しかし、第１側面２２ｂ（第２側面２２ｃ）は、単一の平面には限定されず、同一平面に整列する複数の平面で構成されていてもよい。例えば、上面１０ａ（端部９２ｓ）に密着する面が、ボルト１３で固定される部位の近傍と、第１側面２２ｂおよび第２側面２２ｃが交差する角部の近傍とに分かれていてもよい。
【００６３】
上記第２の実施形態の説明では、変形抑制部材２２が、上記第１の実施形態の変形抑制部材１２と同様の位置で、ボルト１３によって固定される場合の例で説明した。
しかし、変形抑制部材２２において、第１側面２２ｂ（第２側面２２ｃ）は、上面１０ａ（端部９２ｓ）との密着を強化するため、例えば、端部９２ｓ（上面１０ａ）との間の中間部等、より基端側の固定箇所を追加することも可能である。
【００６４】
上記第３の実施形態の説明では、抑制部材を冷却するため、梁状部１２Ａ内に冷媒流路３２ａを設けて冷却する場合の例で説明したが、抑制部材の冷却は、抑制部材の表面に冷却用のガスを吹き付ける空冷方式の採用も可能である。例えば、第１の実施形態の変形抑制部材１２や第２の実施形態の変形抑制部材２２の周囲に、空気等のガスを送風する冷却機構をさらに備えることにより、変形抑制部材１２、２２を冷却する構成が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  被支持部
１０ａ  上面
１０Ａ  先端部
１０ｂ  被支持面
１０Ｂ  基端部
１０ｃ  先端面
１０ｄ  基端接続部
１０ｅ  雌ねじ部
１０ｆ、１０ｇ  下面
１１  支持脚（支持部）
１１ａ  上端部
１１ｂ  下端部
１２、３２  変形抑制部材（抑制部材、梁状部材）
１２Ａ  梁状部
１２Ｂ、１２Ｃ  固定端部
１２ｂ、１２ｃ  固定面
１２ｄ、１２ｅ  貫通孔
１３  ボルト
２２  変形抑制部材（板状部材）
２２ａ  第３側面
２２ｂ  第１側面
２２ｃ  第２側面
２２ｄ、２２ｆ  ボルト固定用凹部
２２ｅ、２２ｇ  貫通孔
３０  ロータ
３２ａ  冷媒流路
４０  静翼
６０  軸受部
６１  ジャーナル軸受
６２  スラスト軸受
７０  動翼
９０  車室
９０ｓ、９１ｓ、９２ｓ  端部
９１  下半車室
９１ａ  上端部
９２  上半車室
９２ａ  下端部
９２ｂ  雌ねじ部
９５  貫通孔
１００、１０１、１０２  蒸気タービン（回転機械）
Ｃ  冷媒
Ｇ  基礎
Ｏ  軸線
Ｓ  蒸気
【図１】
2016075194.tif 000003
【図２】
2016075194.tif 000004
【図３】
2016075194.tif 000005
【図４】
2016075194.tif 000006
【図５】
2016075194.tif 000007
【図６】
2016075194.tif 000008
【図７】
2016075194.tif 000009
【図８】
2016075194.tif 000010
【図９】
2016075194.tif 000011