特許 6249927 蒸気タービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249927

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】蒸気タービン

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/00 20060101AFI20171211BHJP

   F01D 25/26 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   F01D25/00 H

   F01D25/26 B

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-229078(P2014-229078)

(22)【出願日】2014年11月11日

(65)【公開番号】特開2016-89806(P2016-89806A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2016年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】近藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】▲濱▼田 雄久

【審査官】 松永 謙一

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭４９−１２０９０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５５−１４２９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５５２４４１１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 実開昭６３−１０４６０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１１／１３８８１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０３７７３４３１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２００７０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０１Ｄ ２５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部車室と、
前記外部車室の内側に配置される内部車室と、
前記内部車室の内側に回転自在に支持されるロータと、
前記ロータの軸方向の一端側に設けられ、前記外部車室と前記内部車室とを連結する連結部と、
前記連結部よりも前記軸方向の他端側で、前記ロータの軸方向に直交する径方向に延在し、前記外部車室に形成された孔部を貫通して前記内部車室の配管接続口に接続される蒸気配管と、
前記孔部の周囲を覆って前記外部車室と前記蒸気配管とを連結するベローズと、を備え、
前記蒸気配管は、前記外部車室の外側で相互にフランジ連結される一対のフランジ部を備え、
前記ベローズは、該べローズの一端に設けられ、一対の前記フランジ部の間に挟まれて前記蒸気配管に一体に連結される第１ベローズフランジと、該べローズの他端に設けられて前記孔部の周囲で前記外部車室に固定される第２ベローズフランジと、を備えることを特徴とする蒸気タービン。

【請求項2】

前記ベローズは、前記孔部から前記蒸気配管に沿って前記外部車室の外側に延在することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。

【請求項3】

前記内部車室は、前記軸方向に沿って一体に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気タービン。

【請求項4】

前記外部車室は、下側外部車室と、前記下側外部車室に着脱自在に配置される上側外部車室とを備え、少なくとも１つの蒸気配管は、前記上側外部車室を貫通することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸気タービン。

【請求項5】

前記外部車室または前記蒸気配管の少なくとも一方に、前記ベローズの周囲に配置されて、該ベローズの座屈変形を防止する座屈防止部材を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸気タービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、外部車室と内部車室とを備える蒸気タービンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、外部車室と、外部車室の内側に配置される内部車室と、内部車室の内側に回転自在に支持されるロータとを備える蒸気タービンが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の蒸気タービンは、内部車室に接続される複数の蒸気配管を備え、これら蒸気配管は、ロータの軸方向に直交する径方向に延在して設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０７−３４８０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の構成では、図５に示すように、蒸気配管（例えば、蒸気供給管）１００の先端部１００Ａが、外部車室１０１に形成された開口（孔部）１０１Ａを通じて、内部車室１０２に形成された配管接続口１０３に、シール材（不図示）を介して挿し込まれる。さらに、蒸気配管１００は、外部車室１０１の外側空間１０５で、二重管状に形成されたフランジ部１００Ｂを備え、このフランジ部１００Ｂを外部車室１０１の上記開口１０１Ａの周縁に立設されるフランジ１０１Ｂに溶接等の手段で連結される。この構成によれば、外部車室１０１と内部車室１０２との間の空間１０４と、外部車室の外側空間１０５とを仕切ると共に、この外側空間１０５側から、蒸気配管１００の連結及び取り外し作業を行うことができる。

【0005】

ところで、外部車室の内側に内部車室が配置される構成の蒸気タービンでは、内部車室の方が外部車室よりも高温となる。このため、図６に示すように、内部車室及び外部車室は、温度差に伴い熱伸び量に差が生じ、内部車室１０２の配管接続口１０３の中心軸Ｐ１と、蒸気配管１００の中心軸Ｐ２とが芯ずれを起こす。従って、芯ずれに伴い、蒸気配管１００に応力が生じ、配管接続口１０３から蒸気漏れが発生もしくは蒸気配管１００が塑性変形するといった問題があった。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内部車室と外部車室との熱伸び量に差が生じても、蒸気漏れや蒸気配管が塑性変形を抑えることができる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】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る蒸気タービンは、外部車室と、外部車室の内側に配置される内部車室と、内部車室の内側に回転自在に支持されるロータと、ロータの軸方向の一端側に設けられ、外部車室と内部車室とを連結する連結部と、連結部よりも軸方向の他端側で、ロータの軸方向に直交する径方向に延在し、外部車室に形成された孔部を貫通して内部車室の配管接続口に接続される蒸気配管と、孔部の周囲を覆って外部車室と蒸気配管とを連結するベローズとを備えることを特徴とする。

【0008】

外部車室と内部車室とを連結する連結部がロータの軸方向の一端側に設けられる構成では、内部車室及び外部車室が連結部を基端として軸方向の他端側に熱伸びする。この場合、内部車室及び外部車室は、温度差による熱伸び量の差に伴い、内部車室の配管接続口と外部車室の孔部とが芯ずれを起こす。蒸気タービンは、孔部の周囲を覆って外部車室と蒸気配管とを連結するベローズを備えるため、このベローズがロータの軸方向に変形することで、内部車室の配管接続口と外部車室の孔部との芯ずれに伴い蒸気配管に生じる応力を軽減する。これにより、蒸気漏れ及び蒸気配管の塑性変形を抑制できる。

【0009】

この構成において、ベローズは、孔部から蒸気配管に沿って外部車室の外側に延在する構成としても良い。この構成によれば、蒸気配管の延在方向へのベローズの長さを大きく確保できるため、内部車室の配管接続口と外部車室の孔部とがロータの軸方向に芯ずれを起こした場合でも、ベローズは、蒸気配管と一緒にロータの軸方向に変形しやすくなり、内部車室の配管接続口と外部車室の孔部との芯ずれに伴い蒸気配管に生じる応力を軽減する。これにより、蒸気漏れ及び蒸気配管の塑性変形を抑制できる。

【0010】

また、内部車室は、軸方向に沿って一体に形成されても良い。この構成によれば、内部車室とロータとの軸方向の熱伸びの差を抑えることができ、蒸気の利用効率を高めることができる。また、外部車室は、下側外部車室と、下側外部車室に着脱自在に配置される上側外部車室とを備え、少なくとも１つの蒸気配管は、上側外部車室を貫通しても良い。この構成によれば、上側外部車室を貫通する蒸気配管をベローズと共に取り外すことができ、上側外部車室を下側外部車室から容易に取り外すことができる。

【0011】

また、外部車室または蒸気配管の少なくとも一方に、ベローズの周囲に配置されて、該ベローズの座屈変形を防止する座屈防止部材を備えても良い。この構成によれば、座屈防止部材は、ベローズの周囲に配置されることにより、どの方向についてもベローズの過大な変形を抑えることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明にかかる蒸気タービンによれば、外部車室に形成された孔部を貫通して内部車室の配管接続口に接続される蒸気配管と、孔部の周囲を覆って外部車室と蒸気配管とを連結するベローズとを備えるため、このベローズがロータの軸方向に変形することで、内部車室の配管接続口と外部車室の孔部との芯ずれに伴い蒸気配管に生じる応力を軽減する。これにより、蒸気漏れ及び蒸気配管の塑性変形を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本実施形態に係る蒸気タービンの要部断面図である。

【図2】図２は、ベローズの取付構造を示す断面図である。

【図3】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。

【図4】図４は、ベローズ及び座屈防止リブの作用を示す図である。

【図5】図５は、従来の蒸気配管の接続部の構造を示す断面図である。

【図6】図６は、従来の内部車室の配管連結口と蒸気配管とが芯ずれを生じた場合の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0015】

図１は、本実施形態に係る蒸気タービンの要部断面図である。図１に示すように、蒸気タービン１０は、外部車室１１と、この外部車室１１の内側に配置される内部車室１２と、内部車室１２の内側に収容されるロータ１３と、このロータ１３を回転可能に支持する一対の軸受部１４Ａ，１４Ｂとを備える。本実施形態の蒸気タービン１０は、外部車室１１及び内部車室１２の内側に、高圧段タービン１５と中圧段タービン１６とを備える高圧中圧一体型蒸気タービンである。

【0016】

外部車室１１は、上下半割に構成された上側外部車室２０と下側外部車室２１とを備える。上側外部車室２０及び下側外部車室２１は、ロータ１３の軸線Ｓに沿った方向（軸方向という）に一体に形成され、これら上側外部車室２０と下側外部車室２１とを、双方に形成されたフランジ部（不図示）を合わせてボルトにて着脱自在に接合されている。また、内部車室１２も外部車室１１と同様に、上下半割に構成された上側内部車室２２と下側内部車室２３とを備える。上側内部車室２２及び下側内部車室２３は、ロータ１３の軸方向に一体に形成され、これら上側内部車室２２と下側内部車室２３とを、双方に形成されたフランジ部（不図示）を合わせてボルトにて着脱自在に接合されている。上側外部車室２０及び上側内部車室２２は、高圧段タービン１５及び中圧段タービン１６のメンテナンスや修理の際に取り外される。

【0017】

内部車室１２の内側には、ロータ１３の軸方向に高圧段タービン１５と中圧段タービン１６とが並べて形成される。高圧段タービン１５は、内部車室１２の内周面に固定された複数段の静翼１５Ａと、これら静翼１５Ａに対向して、ロータ１３の外周面に固定された複数段の動翼１５Ｂとを備える。静翼１５Ａと動翼１５Ｂとは軸方向に交互に配置されている。中圧段タービン１６は、内部車室１２の内周面に固定された複数段の静翼１６Ａと、これら静翼１６Ａに対向して、ロータ１３の外周面に固定された複数段の動翼１６Ｂとを備える。静翼１６Ａと動翼１６Ｂとは軸方向に交互に配置されている。高圧段タービン１５と中圧段タービン１６とは、内部車室１２の内周面とロータ１３の外周面との間に設けられたシール部材２４によって、気密に区分けされている。

【0018】

蒸気タービン１０は、外部車室１１と内部車室１２とを連結し、外部車室１１と内部車室１２との軸方向位置を規定する車室嵌合リング（連結部）２５を備える。車室嵌合リング２５は、中圧段タービン１６が配置されるロータ１３の一端１３Ａ側に設けられ、外部車室１１の内周面に径方向に突出した環状のリング部２６を、内部車室１２の外周面に形成された溝部２７内に嵌合して構成されている。

【0019】

ロータ１３は、上述したように、一対の軸受部１４Ａ，１４Ｂに回転自在に支持される。本実施形態では、車室嵌合リング２５が設けられるロータ１３の一端１３Ａを支持する一方の軸受部１４Ａは、ロータ１３の軸方向に不動に固定される。また、ロータ１３の他端１３Ｂを支持する他方の軸受部１４Ｂは、ロータ１３の熱膨張に合わせて、軸方向に移動可能に設置されている。

【0020】

蒸気タービン１０は、高圧段タービン１５に高温高圧の蒸気を供給する２本の高圧蒸気入口管（蒸気配管）３０，３０と、高圧段タービン１５にて作動後の高圧蒸気を排出する高圧蒸気出口管（蒸気配管）３１とを備える。また、蒸気タービン１０は、中圧段タービン１６に中圧蒸気を供給する２本の中圧蒸気入口管（蒸気配管）３２，３２と、中圧段タービン１６にて作動後の中圧蒸気を排出する２つの中圧蒸気出口３３，３３とを備える。

【0021】

高圧蒸気入口管３０は、ロータ１３の軸方向に直交する径方向に延在し、外部車室１１に形成された開口３５（孔部）を貫通して、内部車室１２に形成された高圧段タービン１５の高圧側入口（配管接続口）３６にそれぞれ接続される。高圧蒸気出口管（蒸気配管）３１は、ロータ１３の軸方向に直交する径方向に延在し、外部車室１１に形成された開口３７（孔部）を貫通して、内部車室１２に形成された高圧段タービン１５の高圧側出口（配管接続口）３８に接続される。

【0022】

中圧蒸気入口管（蒸気配管）３２は、ロータ１３の軸方向に直交する径方向に延在し、外部車室１１に形成された開口３９（孔部）を貫通して、内部車室１２に形成された中圧段タービン１６の中圧側入口（配管接続口）４０にそれぞれ接続される。中圧蒸気出口３３は、中圧段タービン１６の中圧側出口空間４１を介して、外部車室１１に形成されている。

【0023】

本実施形態では、２本の高圧蒸気入口管３０，３０及び中圧蒸気入口管３２，３２は、それぞれ、一方が上側外部車室２０を貫通し、他方が下側外部車室２１を貫通して配置される。また、２つの中圧蒸気出口３３，３３は、一方が上側外部車室２０に形成され、他方が下側外部車室２１に形成される。さらに、高圧蒸気出口管３１は、下側外部車室２１を貫通して配置されている。

【0024】

上述のように構成された蒸気タービン１０では、不図示のボイラにて生成された高圧蒸気は、高圧蒸気入口管３０，３０から高圧側入口３６，３６を通って高圧段タービン１５に入り、該高圧段タービン１５にて膨張仕事をなしてロータ１３を回転し、高圧蒸気出口管３１から図示しない再熱ボイラ（不図示）に送出される。再熱ボイラにて昇温された中圧蒸気は、中圧蒸気入口管３２，３２から中圧側入口４０，４０を通って中圧段タービン１６に入り、該中圧段タービン１６にて膨張仕事をなしロータ１３を回転し、中圧側出口空間４１，４１を介して、中圧蒸気出口３３，３３から不図示の低圧タービンに送出される。ロータ１３には、不図示の発電機が連結されており、高圧段タービン１５及び中圧段タービン１６の仕事によって発電がなされる。

【0025】

さて、蒸気タービン１０は、高圧段タービン１５及び中圧段タービン１６に高温の蒸気が供給される。ロータ１３は、一方の軸受部１４Ａが軸方向に不動に固定されているため、このロータ１３は、蒸気によって、軸方向の他端１３Ｂ（他方の軸受部１４Ｂ）側に熱膨張（熱伸び）する。また、外部車室１１及び内部車室１２は、ロータ１３の一端１３Ａ側に、車室嵌合リング２５を備える。このため、外部車室１１及び内部車室１２は、車室嵌合リング２５を基端として、図１中に矢印Ｘで示す方向に、蒸気によって、軸方向の他端１３Ｂ（他方の軸受部１４Ｂ）側に熱膨張する。このように、ロータ１３及び内部車室１２は、いずれもロータ１３の軸方向の他端１３Ｂ側に向けて熱膨張するため、高圧段タービン１５及び中圧段タービン１６における静翼１５Ａ，１６Ａと動翼１５Ｂ，１６Ｂとのピッチの変動を抑えることができる。特に、内部車室１２は軸方向に一体に形成されるため、ロータ１３と内部車室１２との熱膨張差を抑えることができ、蒸気の利用効率を高めることができる。

【0026】

一方、外部車室１１は、内部車室１２の外側に配置されるため、内部車室１２よりも温度が低下し、内部車室１２と外部車室１１との温度差が生じる。本実施形態のように、高圧段タービン１５を備える構成では、高圧蒸気入口管３０を通じて高温（例えば６００℃）の蒸気が供給されるため、内部車室１２と外部車室１１との温度差が一層大きくなる。このため、外部車室１１と内部車室１２との間に、温度差による熱膨張差が生じ、例えば、高圧蒸気入口管３０と高圧側入口３６とが芯ずれを起こし、高圧側入口３６から蒸気漏れが発生もしくは高圧蒸気入口管３０が塑性変形するといった問題が想定された。特に、本実施形態のように、車室嵌合リング２５がロータ１３の一端１３Ａ側に設けられた構成では、車室嵌合リング２５から離れたロータ１３の他端１３Ｂ側に設けられた蒸気配管ほど、芯ずれ量が大きい。

【0027】

このため、本構成では、例えば、高圧蒸気入口管３０が貫通する開口３５の周囲を覆って、外部車室１１と高圧蒸気入口管３０とを連結するベローズ４５を設け、芯ずれに伴う蒸気漏れや配管の塑性変形を防止している。

【0028】

次に、ベローズ４５の取付構造について説明する。図２は、ベローズの取付構造を示す断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。なお、ベローズ４５は、図１に示すように、高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２のすべてに取り付けてあり、その取付構造はすべて同一である。このため、本実施形態では、高圧蒸気入口管３０にベローズ４５を取り付けた場合の取付構造について説明する。

【0029】

高圧蒸気入口管３０は、図２に示すように、高圧側入口３６に連結される中継管５１と、この中継管５１に着脱自在な高圧蒸気管５２とを備える。中継管５１は、下端（一端）５１Ａが高圧側入口３６に溶接等の手段で連結され、上端（他端）に設けられたフランジ部５１Ｂは、開口３５を通じて、外部車室１１の外側空間６０に露出する。中継管５１の下端５１Ａと高圧側入口３６との連結は溶接に限らず、例えば、フランジ連結であっても良い。

【0030】

高圧蒸気管５２は、管末にフランジ部５２Ａを備え、中継管５１とフランジ連結される。本実施形態では、中継管５１のフランジ部５１Ｂと高圧蒸気管５２のフランジ部５２Ａとの間に、第１ベローズフランジ５３は挟まれ、ボルト５４によって一体に連結される。第１ベローズフランジ５３は、中央に中継管５１の内径と同径の円形開口５３Ａを有する円板形状のフランジであり、円筒状のベローズ４５の一端４５Ａが固定されている。

【0031】

ベローズ４５は、山折り部と谷折り部とが連続して繰り返される蛇腹状に形成された金属製の円筒部材であり、中継管５１の延在方向に沿って中継管５１の周囲に配置される。ベローズ４５は、例えば、山折り部及び谷折り部がそれぞれ１０程度有する長さが好ましい。ベローズ４５の他端４５Ｂは、第２ベローズフランジ５５に固定される。第２ベローズフランジ５５は、中央に開口３５と同径の円形開口５５Ａを有する円板形状のフランジであり、外部車室１１の開口３５の周縁部１１Ａにボルト５６によって固定されている。この構成によれば、ベローズ４５は、外部車室１１の開口３５の周囲を覆い、外部車室１１と高圧蒸気入口管３０の外周部とを連結するため、外部車室１１の外側空間６０と、外部車室１１と内部車室１２との間の空間６１とをシール（区分け）することができる。

【0032】

さらに、ベローズ４５は、可撓性を有するため、ベローズ４５がロータ１３の軸方向に撓むことで、外部車室１１の開口３５と内部車室１２の高圧側入口３６との芯ずれに伴い、高圧蒸気入口管３０に生じるロータ１３の軸方向へのせん断応力を軽減する。このため、高圧蒸気入口管３０に過剰な負荷がかかることが抑えられることにより、蒸気漏れや高圧蒸気入口管３０の塑性変形を防止できる。

【0033】

また、本実施形態では、第１ベローズフランジ５３及び第２ベローズフランジ５５は、それぞれベローズ４５の周囲に座屈防止リブ（座屈防止部材）５７を備える。第１ベローズフランジ５３は、第２ベローズフランジ５５と対向する面に座屈防止リブ５７を備え、この座屈防止リブ５７は、第２ベローズフランジ５５に向けて延びている。同様に、第２ベローズフランジ５５は、第１ベローズフランジ５３と対向する面に座屈防止リブ５７を備え、この座屈防止リブ５７は、第１ベローズフランジ５３に向けて延びている。

【0034】

座屈防止リブ５７は、ベローズ４５の外周部から所定の間隔を設けて配置され、このベローズ４５と対向する面は、高圧蒸気入口管３０の中心軸６２と平行に延びている。また、座屈防止リブ５７は、ベローズ４５がロータ１３の軸方向に過剰に変形する前に、ベローズ４５に当接することで、ベローズ４５の座屈を防止する。さらに、座屈防止リブ５７は、図３に示すように、ベローズ４５の周囲に所定の角度（例えば３０°）間隔で放射状に配置されているため、いずれの方向から高圧蒸気入口管３０に負荷が生じたとしても、ベローズ４５の過大な変形を抑えることができる。

【0035】

図４は、ベローズ及び座屈防止リブの作用を示す図である。この図４において、符号６３は、熱膨張後における外部車室１１の開口３５の中心軸を示し、符号６４は、熱膨張後における内部車室１２の高圧側入口３６の中心軸を示す。このように、熱膨張に伴い、外部車室１１の開口３５と内部車室１２の高圧側入口３６とは芯ずれが生じている。この場合、ベローズ４５は、図４に実線で示すように、ロータ１３の軸方向に撓むことで、外部車室１１の開口３５と内部車室１２の高圧側入口３６との芯ずれに伴い高圧蒸気入口管３０に生じるせん断応力を軽減する。このため、高圧蒸気入口管３０に過剰な負荷がかかることが抑えられ、蒸気漏れや高圧蒸気入口管３０の塑性変形を防止できる。

【0036】

さらに、ベローズ４５の周囲には、第１ベローズフランジ５３及び第２ベローズフランジ５５に座屈防止リブ５７が設けられているため、例えば、図４に破線で示すように、熱膨張に伴い、ベローズ４５に対して、ロータ１３の軸方向に過剰に変形するような負荷が生じたとしても、この変形がなされる前に、座屈防止リブ５７の対向面５７Ａがベローズ４５に当接することで、該ベローズ４５の座屈が防止される。

【0037】

また、本実施形態では、ボルト５４を外すことにより、第１ベローズフランジ５３と、高圧蒸気管５２とが中継管５１から分離される。さらに、ボルト５６を外すことにより、第２ベローズフランジ５５が外部車室１１から分離されるため、第１ベローズフランジ５３及び第２ベローズフランジ５５と共に、ベローズ４５を取り外すことができる。この状態では、上側外部車室２０を下側外部車室２１から取り外すことができ、高圧段タービン１５及び中圧段タービン１６のメンテナンスや修理を行うことができる。なお、上記した手順を反対から行うことで、上側外部車室２０及びベローズ４５の組み付けを容易に行うことができる。

【0038】

以上、説明したように、本実施形態に係る蒸気タービン１０は、外部車室１１と、外部車室１１の内側に配置される内部車室１２と、内部車室１２の内側に回転自在に支持されるロータ１３と、ロータ１３の軸方向の一端１３Ａ側に設けられ、外部車室１１と内部車室１２とを連結する車室嵌合リング２５と、車室嵌合リング２５よりも軸方向の他端１３Ｂ側で、ロータ１３の軸方向に直交する径方向に延在し、外部車室１１に形成された開口３５，３７，３９を貫通して内部車室１２に接続される高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２と、開口３５，３７，３９の周囲を覆って外部車室１１と高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２とをそれぞれ連結するベローズ４５とを備える。このため、ベローズ４５がロータ１３の軸方向に変形することで、内部車室１２の各配管接続口と外部車室１１の各開口３５，３７，３９との芯ずれに伴い、高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２に生じるせん断応力を軽減する。従って、高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２からの蒸気漏れ及び各配管の塑性変形を抑制できる。

【0039】

また、本実施形態によれば、ベローズ４５は、それぞれ開口３５，３７，３９から高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２に沿って外部車室１１の外側に延在するため、高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２の延在方向へのベローズ４５の長さを大きく確保できる。このため、内部車室１２の各配管接続口と外部車室１１の各開口３５，３７，３９とがロータ１３の軸方向に芯ずれを起こした場合でも、ベローズ４５は、高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２と一緒にロータ１３の軸方向に変形しやすくなり、内部車室１２の各配管接続口と外部車室１１の各開口３５，３７，３９との芯ずれに伴い、高圧蒸気入口管３０、高圧蒸気出口管３１、及び、中圧蒸気入口管３２に生じるせん断応力を軽減し、蒸気漏れ及び配管の塑性変形を抑制できる。

【0040】

また、本実施形態によれば、内部車室１２は、ロータ１３の軸方向に沿って一体に形成されているため、内部車室１２とロータ１３との軸方向の熱膨張差を抑えることができ、蒸気の利用効率を高めることができる。

【0041】

また、本実施形態によれば、外部車室１１は、下側外部車室２１と、下側外部車室２１に着脱自在に配置される上側外部車室２０とを備え、少なくとも１つの高圧蒸気入口管３０及び中圧蒸気入口管３２は、上側外部車室２０を貫通して配置されるため、上側外部車室２０を貫通する高圧蒸気入口管３０及び、中圧蒸気入口管３２の一部をベローズ４５と共に取り外すことができ、上側外部車室２０を下側外部車室２１から容易に取り外すことができる。

【0042】

また本実施形態によれば、外部車室１１に設けた第２ベローズフランジ５５、及び、高圧蒸気入口管３０に設けた第１ベローズフランジ５３に、それぞれベローズ４５の周囲に配置されて、該ベローズ４５の座屈変形を防止する座屈防止リブ５７を備えたため、どの方向についてもベローズ４５の過大な変形を抑えることができる。

【0043】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、座屈防止リブ５７を、外部車室１１に設けた第２ベローズフランジ５５、及び、高圧蒸気入口管３０に設けた第１ベローズフランジ５３に、それぞれ設けたが、外部車室１１もしくは高圧蒸気入口管３０（蒸気配管）の一方に設けても良い。

【符号の説明】

【0044】

１０ 蒸気タービン
１１ 外部車室
１１Ａ 周縁部
１２ 内部車室
１３ ロータ
１３Ａ 一端
１３Ｂ 他端
１４Ａ，１４Ｂ 軸受部
１５ 高圧段タービン
１５Ａ，１６Ａ 静翼
１５Ｂ，１６Ｂ 動翼
１６ 中圧段タービン
２０ 上側外部車室
２１ 下側外部車室
２２ 上側内部車室
２３ 下側内部車室
２４ シール部材
２５ 車室嵌合リング（連結部）
２６ リング部
２７ 溝部
３０ 高圧蒸気入口管（蒸気配管）
３１ 高圧蒸気出口管（蒸気配管）
３２ 中圧蒸気入口管（蒸気配管）
３３ 中圧蒸気出口
３５，３７，３９ 開口（孔部）
３６ 高圧側入口（配管接続口）
３８ 高圧側出口（配管接続口）
４０ 中圧側入口（配管接続口）
４１ 中圧側出口空間
４５ ベローズ
４５Ａ 一端
４５Ｂ 他端
５１ 中継管
５１Ａ 下端
５１Ｂ，５２Ａ フランジ部
５２ 高圧蒸気管
５３ 第１ベローズフランジ
５３Ａ 円形開口
５４，５６ ボルト
５５ 第２ベローズフランジ
５５Ａ 円形開口
５７ 座屈防止リブ（座屈防止部材）
５７Ａ 対向面
６０ 外部車室の外側空間
６１ 外部車室と内部車室の間の空間
６２ 中心軸
１００ 蒸気配管
１００Ａ 先端部
１００Ｂ フランジ部
１０１ 外部車室
１０１Ａ 開口
１０１Ｂ フランジ
１０２ 内部車室
１０３ 配管接続口
１０４ 空間
１０５ 外側空間
Ｓ 軸線
Ｐ１ 中心軸
Ｐ２ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】