特開 2024-139240 タービン発電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139240

(43)【公開日】2024-10-09

(54)【発明の名称】タービン発電機

(51)【国際特許分類】

   F01D 11/02 20060101AFI20241002BHJP

   F01D 15/10 20060101ALI20241002BHJP

   F01D 5/02 20060101ALI20241002BHJP

   F01D 3/00 20060101ALI20241002BHJP

   F01D 25/16 20060101ALI20241002BHJP

   F16J 15/447 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

F01D11/02

F01D15/10 A

F01D5/02

F01D3/00

F01D25/16 A

F16J15/447

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050093

(22)【出願日】2023-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】川波 晃

【テーマコード（参考）】

3G202

3J042

【Ｆターム（参考）】

3G202AA03

3G202AA06

3G202KK05

3G202KK06

3G202KK17

3J042AA04

3J042CA10

3J042CA15

(57)【要約】

【課題】タービンディスクを支持する回転軸のオーバーハング量を低減したタービン発電機を提供する。
【解決手段】タービン発電機は、回転軸と、回転軸を回転可能に支持する一対のジャーナル軸受と、一対のジャーナル軸受の間において回転軸に固定される発電機ロータと、発電機ロータと対向するステータとを含む発電機と、一対のジャーナル軸受の一方を挟んで発電機とは反対側で回転軸に固定されるタービンディスクを含むタービン部と、一対のジャーナル軸受、発電機、および、タービン部を収容するケーシングと、タービンディスクのうちでジャーナル軸受側において径方向に延在する端面である第１端面と、ケーシングのうちで第１端面と軸方向に対する面である対向面との間をシールするシール部とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する一対のジャーナル軸受と、
前記一対のジャーナル軸受の間において前記回転軸に固定される発電機ロータと、前記発電機ロータと対向するステータとを含む発電機と、
前記一対のジャーナル軸受の一方を挟んで前記発電機とは反対側で前記回転軸に固定されるタービンディスクを含むタービン部と、
前記一対のジャーナル軸受、前記発電機、および、前記タービン部を収容するケーシングであって、前記タービン部に作動媒体を供給するための流入口、および、前記作動媒体を排出する排出口が形成されるケーシングと、
前記タービンディスクのうちで前記流入口側において径方向に延在する端面である第１端面と、前記ケーシングのうちで前記第１端面と軸方向に対する面である対向面との間をシールするシール部と
を備えるタービン発電機。

【請求項2】

前記タービンディスクは、前記回転軸に固定される環状部と、前記環状部の外周面から前記径方向の外側に延在すると共に前記第１端面を有する径方向延在部とを含み、
前記シール部は、前記環状部の前記外周面よりも前記径方向の外側に位置する
請求項１に記載のタービン発電機。

【請求項3】

前記タービンディスクには、前記軸方向に貫通するバランスホールが形成され、
前記シール部は、前記バランスホールよりも前記径方向の内側に位置する
請求項１または２に記載のタービン発電機。

【請求項4】

前記タービンディスクは、前記回転軸に固定される環状部と、前記環状部の外周面から前記径方向の外側に延在すると共に前記第１端面を有する径方向延在部とを含み、
前記径方向延在部には、前記軸方向に貫通するバランスホールが形成され、
前記シール部は、前記バランスホールよりも前記径方向の内側、且つ、前記環状部の前記外周面よりも前記径方向の外側に位置する
請求項１に記載のタービン発電機。

【請求項5】

前記シール部は、前記バランスホールの内端と前記環状部の前記外周面との前記径方向における中間位置よりも、前記外周面側に位置する
請求項４に記載のタービン発電機。

【請求項6】

前記シール部は、前記バランスホールの内端と前記環状部の前記外周面との前記径方向における中間位置よりも、前記バランスホール側に位置する
請求項４に記載のタービン発電機。

【請求項7】

前記シール部は、ラビリンスシールである
請求項１または２に記載のタービン発電機。

【請求項8】

前記回転軸を支持する一対の補助軸受をさらに備え、
前記一対の補助軸受の一方は、前記ジャーナル軸受と前記シール部の間となる軸方向位置に配置され、
一方の前記ジャーナル軸受と一方の前記補助軸受は、第１空間を間にして前記軸方向に互いに対向し、
一方の前記補助軸受と前記タービンディスクは、第２空間を間に前記軸方向に互いに対向する
請求項１または２に記載のタービン発電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、タービン部と発電機が単一のケーシング内に収容されるタービン発電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、作動媒体の系外へのリークを抑制するためのシール部を備えたタービンが知られている。例えば、特許文献１に開示される蒸気タービンは、タービンロータと、タービンロータの周囲に設けられた環形状のリング部材と、タービンロータおよびリング部材の間に形成される間隙をシールするように構成されるシール部とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－０４９２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

タービン部と発電機が単一のケーシング内に収容されるタービン発電機においては、回転軸のうちでタービンロータを支持する部位であるタービン支持部位が片持ち支持され得る。このようなタービン発電機に上記のシール部が採用されると、タービン支持部位の軸方向長さを長くする必要がある。しかしながら、タービン支持部位の長さであるオーバーハング量が長くなると、タービン発電機に加わる機械的負荷が増大する虞がある。

【0005】

本開示の目的は、タービンディスクを支持する回転軸のオーバーハング量を低減したタービン発電機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン発電機は、
回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する一対のジャーナル軸受と、
前記一対のジャーナル軸受の間において前記回転軸に固定される発電機ロータと、前記発電機ロータと対向するステータとを含む発電機と、
前記一対のジャーナル軸受の一方を挟んで前記発電機とは反対側で前記回転軸に固定されるタービンディスクを含むタービン部と、
前記一対のジャーナル軸受、前記発電機、および、前記タービン部を収容するケーシングであって、前記タービン部に作動媒体を供給するための流入口、および、前記作動媒体を排出する排出口が形成されるケーシングと、
前記タービンディスクのうちで前記流入口側において径方向に延在する端面である第１端面と、前記ケーシングのうちで前記第１端面と軸方向に対する面である対向面との間をシールするシール部と
を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、タービンディスクを支持する回転軸のオーバーハング量を低減したタービン発電機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る発電システムの概略図である。

【図2】一実施形態に係るタービン発電機の概略的な断面図である。

【図3A】第１実施形態に係るタービン部の概略図である。

【図3B】第２実施形態に係るタービン部の概略図である。

【図4】比較例としてのタービン部の概略的な部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

【0010】

＜発電システム１の概略＞
図１は、本開示の一実施形態に係るタービン発電機１０が組み込まれた発電システム１を示す概略図である。本例の発電システム１は、例えばＲ－２４５ｆａ（即ち、ＨＦＣ－２４５ｆａ）あるいはより環境負荷の低いＲ１２３３ｚｄ（Ｅ）（即ち、ＨＦＯ－１２３３ｚｄ（Ｅ））であってもよい有機媒体を熱媒体として利用するように構成される。発電システム１は、蒸発器７、タービン発電機１０、および、凝縮器５が順に配置される循環ライン４を備える。蒸発器７は、加熱源から受領した熱を利用して熱媒体を蒸発するように構成される。蒸発器７が利用する加熱源は例えば温水であってもよい。タービン発電機１０はタービン部２と発電機３とを備えており、蒸発器７から排出されるガス状の熱媒体を作動媒体としてタービン部２が駆動することで、発電機３が発電をするようになっている。凝縮器５は、タービン発電機１０のタービン部２から排出される熱媒体を、冷却水を利用して凝縮するように構成される。冷却水は工業水として利用可能な水であれば何であってもよく、例えば海水、湖水、または、河川水などが冷却水として採用されてもよい。凝縮器５から排出される液化した熱媒体は、循環ライン４に設けられるポンプ８の駆動によって、蒸発器７に送られる。

【0011】

＜タービン発電機１０の全体構成＞
図２は本開示の一実施形態に係るタービン発電機１０の概略的な断面図である。タービン発電機１０は、単一の部材によって形成される回転軸１５を備えている。以下では、回転軸１５の軸方向を単に「軸方向」といい、軸方向の一方側と他方側をそれぞれ単に「一方側」および「他方側」という場合がある。また、回転軸１５を基準とした周方向と径方向をそれぞれ単に「周方向」と「径方向」という場合がある。径方向の内側は回転軸１５の軸線に近づく方向側であり、径方向の外側は軸線から遠ざかる方向側である。

【0012】

タービン発電機１０は、回転軸１５を回転可能に支持する一対のジャーナル軸受１６と、一対のジャーナル軸受１６を支持するケーシング４０とをさらに備える。本例のケーシング４０は、発電室１０１とタービン車室１０２を仕切るように構成される。発電室１０１は一対のジャーナル軸受１６の間に位置する。タービン車室１０２は、一対のジャーナル軸受１６うち一方側にあるジャーナル軸受１６を間にして、発電室１０１と並ぶように位置する。本例のジャーナル軸受１６は磁気軸受である。

【0013】

タービン発電機１０は、ケーシング４０内の発電室１０１に配置された発電機３を備える。発電機３は、回転軸１５に固定される発電機ロータ３２と、発電機ロータ３２と径方向に対向するステータ３５とを含む。発電機ロータ３２は、ロータコアと、ロータコアによって支持される永久磁石とを有し、ステータ３５は、周方向に延在するステータコア３５１と、ステータコア３５１に設けられるステータコイル３５２とを有し、ステータコア３５１はケーシング４０によって支持されている。発電機ロータ３２が回転軸１５と共に回転すると、ステータコイル３５２に電流が発生し、発電機３は発電を行うことができる。

【0014】

また、本例のケーシング４０は、発電室１０１と軸受室１０３とを仕切るようにも構成されている。軸受室１０３は、他方側にあるジャーナル軸受１６を間にして、発電室１０１と並ぶように位置している。軸受室１０３には、回転軸１５に固定されるスラストカラー１１０と、スラストカラー１１０を軸方向において挟む一対のスラスト軸受１１５とが配置されている。一対のスラスト軸受１１５は、ケーシング４０によって支持されている。

【0015】

タービン発電機１０は、タービン車室１０２に配置されるタービン部２を備える。タービン部２は、ケーシング４０に形成される流入口４１から供給される作動媒体（熱媒体）から仕事を得て回転軸１５を回転させるように構成されており、仕事を終えた作動媒体はケーシング４０に形成される排出口４３を経由して凝縮器５（図１参照）に排出される。本例では、排出口４３は流入口４１よりも他方側に位置しており、流入口４１から供給される作動媒体は一方側に向けて流れるようになっている。

【0016】

本例のタービン部２では、周方向に配置される複数の静翼と、周方向に配置される複数の動翼とが、軸方向に沿って交互に並ぶように設けられる。静翼について説明すると、タービン部２は、初段の静翼となる複数の第１静翼９１と、第１静翼９１よりも排出口４３側に位置する複数の第２静翼９２とが設けられている。第１静翼９１の内側には第１内輪８１が設けられており、第２静翼９２の内側には第２内輪８２が設けられている。動翼について説明すると、タービン部２は、第１静翼９１と第２静翼９２の間において周方向に並ぶ複数の第１動翼２１１を支持する第１タービンディスク２１と、第２静翼９２と排出口４３との間において周方向に並ぶ複数の第２動翼２２２を支持する第２タービンディスク２２とを備える。第１タービンディスク２１と第２タービンディスク２２はいずれも回転軸１５によって支持される。

【0017】

本開示の必須の構成要素ではないが、タービン発電機１０は、一対の補助軸受１７をさらに備えてもよい。一対の補助軸受１７は、一対のジャーナル軸受１６を間にして軸方向に並ぶように配置される。本例の補助軸受１７はタッチダウン軸受である。

【0018】

一方側にある補助軸受１７、一方側にあるジャーナル軸受１６、および、第１タービンディスク２１の位置関係を説明する。補助軸受１７はジャーナル軸受１６と第１タービンディスク２１との間の軸方向位置に配置される。補助軸受１７とジャーナル軸受１６は、第１空間６１を間にして軸方向にて互いに対向している。また、補助軸受１７と第１タービンディスク２１は、第２空間６２を間にして軸方向にて互いに対向している。

【0019】

回転軸１５のうちで、第１タービンディスク２１と第２タービンディスク２２を支持する部位は、タービン支持部１４である。タービン支持部１４は、補助軸受１７から一方側へ突出しており、片持ち支持されている。より具体的には、タービン発電機１０の通常運転時においては、タービン支持部１４は一方側にあるジャーナル軸受１６によって片持ち支持されている。また、何かしらの要因によってジャーナル軸受１６が故障した場合においては、補助軸受１７によってタービン支持部１４は片持ち支持されるようになっている。従って、タービン支持部１４の軸方向長さである回転軸１５のオーバーハング量は、少なくとも図２で示す寸法Ｌ１以上である。

【0020】

第１タービンディスク２１のうちで流入口４１側（即ち他方側）を向く面は、第１端面１１である。ケーシング４０のうちで第１端面１１と軸方向にて対向する面は、対向面４２である。第１端面１１と対向面４２はいずれも径方向に延在する。

【0021】

本例のタービン発電機１０は、第１端面１１と対向面４２との間をシールするシール部５０を備える。シール部５０は周方向に延在する。シール部５０は、流入口４１からタービン車室１０２に流入するガス状の作動媒体が、例えば発電室１０１にリークするのを抑制する。タービン車室１０２にて仕事をするための作動媒体がリークするのを抑制することで、タービン発電機１０の発電効率の低下が回避される。

【0022】

上記構成によれば、シール部５０が第１端面１１と対向面４２との間においてシールするため、シール部５０の軸方向長さを短くでき、回転軸１５のうちタービン支持部１４の軸方向長さを短くできる。例えば比較例としてのタービン部６を示す図４においては、回転軸１５Ａの周面に固定されるリング体１９９とケーシング４０Ａとの間には、シール機構１９８が設けられる。シール機構１９８は、回転軸１５Ａとケーシング４０Ａとの間をシールするように構成される。このようなシール機構１９８が設けられる分、タービン支持部１４Ａを軸方向に長くする必要がある。このことからも、シール機構１９８に代えて図１で示されるシール部５０が設けられることで、回転軸１５のタービン支持部１４を軸方向に短くできていることが判る。以上より、第１タービンディスク２１および第２タービンディスク２２を支持する回転軸１５のオーバーハング量を低減したタービン発電機１０が実現される。

【0023】

また、ジャーナル軸受１６と補助軸受１７が第１空間６１を間にして対向し、且つ、補助軸受１７と第１タービンディスク２１が第２空間６２を間にして対向する構成によれば、少なくともジャーナル軸受１６から第１タービンディスク２１までの軸方向範囲においては、回転軸１５の周面に設けられるシール手段は補助軸受１７を除いて存在しない。即ち、回転軸１５には、シール機構１９８（図４参照）のようなシール手段が設けられない。これにより、回転軸１５のオーバーハング量を低減できる。

【0024】

また、幾つかの実施形態に係るシール部５０は、ラビリンスシールである（図３Ａ、図３Ｂ参照）。ラビリンスシールは、ケーシング４０の対向面４２または第１タービンディスク２１の第１端面１１のうちのいずれか一方に設けられる凹部と、いずれか他方に設けられる凸部とを含む。凹部と凸部はいずれも周方向に延在しており、凸部は凹部に進入している。上記構成によれば、ラビリンスシールが作動媒体のリークを抑制することができる。

【0025】

＜タービン発電機１０の追加的な構成要素＞
図３Ａ、図３Ｂは、それぞれ、第１実施形態に係るタービン部２Ａ（２）と第２実施形態に係るタービン部２Ｂ（２）を概略的に図示する。

【0026】

図３Ａ、図３Ｂに示すように、タービン部２Ａ，２Ｂ（２）の構成要素である第１タービンディスク２１は、回転軸１５に固定される環状部２１９と、環状部２１９の外周面２１４から径方向の外側に延在する径方向延在部２７とを含む。径方向延在部２７には上述の第１端面１１が形成されている。また、径方向延在部２７には、バランスホール２５が形成されている。バランスホール２５は軸方向に開放された孔である。作動媒体がバランスホール２５を通過可能であることで、第１静翼９１と第１動翼２１１の間の空間６６と、第１動翼２１１と第２静翼９２の間の空間６７との間の圧力差を低減できる。

【0027】

第２タービンディスク２２も第１タービンディスク２１と同様の構成を有する。即ち、第２タービンディスク２２は、回転軸１５に固定される環状部２２９と、環状部２２９の外周面２２４から径方向に延在する径方向延在部２８とを含み、径方向延在部２８にはバランスホール２４が形成されている。第２タービンディスク２２の外周面２２４は、第１タービンディスク２１の外周面２１４と同じ径方向位置に配置されており、外周面２１４，２２４は、第２静翼９２の内側に設けられる第２内輪８２と径方向に対向している。また、第２内輪８２と外周面２１４，２２４との間には、シール機構５５が配置されている。バランスホール２４，２５は、互いに同じ径方向位置に配置されている。

【0028】

図３Ａ、図３Ｂで示されるように、シール部５０Ａ，５０Ｂ（５０）は、第１タービンディスク２１の外周面２１４よりも径方向の外側に位置する。上記構成によれば、シール部５０Ａ，５０Ｂによって、シール部５０Ａ，５０Ｂよりも径方向の内側における空間の圧力を低減することができる。これにより、環状部２１９に対して流入口４１側の空間である第１空間６１と、排出口４３側の空間との圧力差を低減できる。具体的には、第１空間６１と第２タービンディスク２２より一方側の空間との圧力差を低減できる。これにより、環状部２１９に作用する軸方向を向く力であるスラスト力を低減できる。よって、スラスト軸受１１５にかかる機械的負荷を低減できる。

【0029】

なお、第１タービンディスク２１および第２タービンディスク２２に作用するスラスト力は、上述の一対のスラスト軸受１８（図１参照）からスラストカラー１１０に作用する反力によって相殺されるようになっている。

【0030】

また、図３Ａ，図３Ｂで示されるように、シール部５０Ａ，５０Ｂ（５０）は、第１タービンディスク２１のバランスホール２５よりも径方向の内側に位置する。上記構成によれば、バランスホール２５よりも径方向の外側において、第１タービンディスク２１よりも流入口４１側の空間６６と、排出口４３側の空間６７との間における作動媒体の圧力の大小関係を所望の関係に維持できる。具体的には、同図の例では、空間６６の圧力を空間６７の圧力よりも大きい状態を維持できる。これにより、シール部５０が第１タービンディスク２１のバランスホール２５よりも径方向の外側に位置する場合に比べて、第１タービンディスク２１に作用するスラスト力の向きが切り替わることが抑制され、図３Ａ、図３Ｂの例では、第１タービンディスク２１に作用するスラスト力の向きは軸方向の一方側に維持される（矢印Ｆ１）。これにより、スラスト力の向きの頻繁な切り替わりに起因するジャーナル軸受１６の制御の不安定化を回避できる。なお、シール部５０が第１タービンディスク２１のバランスホール２５よりも径方向の外側に位置する場合、タービンの負荷によっては空間６７から空間６６へ作動媒体が逆流してしまい、スラスト力の向きが切り替わってしまう虞がある。
さらに、シール部５０Ａ，５０Ｂがバランスホール２５よりも径方向の内側に位置するので、シール部５０Ａ，５０Ｂを回転軸１５に近づけることができる。これにより、シール部５０Ａ，５０Ｂの周方向長さ（換言すると円環面積）を短くでき、シール部５０Ａ，５０Ｂからの作動媒体のリーク量を抑制できるため、タービン部２Ａ，２Ｂ（２）の性能の維持がもたらされる。

【0031】

また、シール部５０Ａ，５０Ｂが、バランスホール２５よりも内側、且つ、外周面２１４よりも径方向の外側に位置する構成によれば、第１タービンディスク２１に作用するスラスト力の低減と、タービン部２Ａ，２Ｂ（２）の性能の維持とを両立させることができる。

【0032】

また、図３Ａに示すように幾つかの実施形態では、バランスホール２５の内端２５１と環状部２１９の外周面２１４との径方向における中間位置よりも外周面２１４側に、シール部５０Ａの全部位は位置する。図３Ａでは、当該中間位置は二点鎖線Ｍ１上にある（図３Ｂも同様）。上記構成によれば、シール部５０Ａを回転軸１５に近づけることができるので、シール部５０Ａの周方向長さをさらに短くできる。シール部５０Ａからの作動媒体のリーク量をさらに低減でき、タービン部２Ａの性能を維持することができる。

【0033】

また、図３Ｂに示すように幾つかの実施形態では、シール部５０Ｂの全部位は、上述した中間位置よりもバランスホール２５側に位置する。上記構成によれば、シール部５０Ｂを環状部２１９の外周面２１４から径方向に離すことができるので、第１タービンディスク２１に作用するスラスト力をさらに低減することができる。

【0034】

＜その他の変形例＞
タービン発電機１０は、一対のタービン部２を備えてもよい。この場合、発電室１０１に対して軸方向の一方側と他方側のそれぞれにタービン車室１０２が形成され、各タービン車室１０２にタービン部２が配置される。また、タービン部２は、第２動翼２２２と排出口４３との間において、静翼および動翼をさらに備えてもよいし、第２静翼９２と第２動翼２２２を備えない単一段落の構成がタービン部２に採用されてもよい。また、タービン車室１０２において作動媒体が軸方向の他方側から一方側に流れることに本開示は限定されない。例えば、軸方向の他方側から一方側へ順に排出口４３と流入口４１が配置されてもよい。この場合、タービン車室１０２において軸方向の他方側に向けて流れる作動媒体から仕事を得たタービン部２が回転軸１５を回転させるように構成される。

【0035】

＜まとめ＞
上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0036】

１）本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン発電機（１０）は、
回転軸（１５）と、
前記回転軸を回転可能に支持する一対のジャーナル軸受（１６）と、
前記一対のジャーナル軸受の間において前記回転軸に固定される発電機ロータ（３２）と、前記発電機ロータと対向するステータ（３５）とを含む発電機（３）と、
前記一対のジャーナル軸受の一方を挟んで前記発電機とは反対側で前記回転軸に固定されるタービンディスク（第１タービンディスク２１）を含むタービン部（２）と、
前記一対のジャーナル軸受、前記発電機、および、前記タービン部を収容するケーシングであって、前記タービン部に作動媒体を供給するための流入口（４１）、および、前記作動媒体を排出する排出口（４３）が形成されるケーシング（４０）と、
前記タービンディスクのうちで前記流入口側において径方向に延在する端面である第１端面（１１）と、前記ケーシングのうちで前記第１端面と軸方向に対する面である対向面（４２）との間をシールするシール部（５０）と
を備える。

【0037】

上記１）の構成によれば、シール部が第１端面と対向面との間においてシールするため、軸方向におけるシール部の長さを短くでき、回転軸のうちでタービンロータを支持する部位の長さを短くできる。よって、タービンディスクを支持する回転軸のオーバーハング量を低減したタービン発電機が実現される。

【0038】

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載のタービン発電機であって、
前記タービンディスクは、前記回転軸に固定される環状部（２１９）と、前記環状部の外周面（２１４）から前記径方向の外側に延在すると共に前記第１端面を有する径方向延在部（２７）とを含み、
前記シール部は、前記環状部の前記外周面よりも前記径方向の外側に位置する。

【0039】

上記２）の構成によれば、シール部よりも径方向の内側における空間の圧力を低減することが可能になるので、環状部に対して流入口側の空間（第１空間６１）と、タービンディスクに対して排出口側の空間との間の圧力差を低減できる。これにより、環状部に作用するスラスト力を低減できる。また、回転軸にスラスト軸受（１１５）が設けられる実施形態においては、スラスト軸受にかかる機械的負荷を低減できる。

【0040】

３）幾つかの実施形態では、上記１）または２）に記載のタービン発電機であって、
前記タービンディスクには、前記軸方向に貫通するバランスホール（２５）が形成され、
前記シール部は、前記バランスホールよりも前記径方向の内側に位置する。

【0041】

上記３）の構成によれば、バランスホールよりも径方向の外側において、タービンディスクよりも流入口側の空間（６６）と排出口側の空間（６７）との間における圧力の大小関係を所望の関係に維持できる。これにより、シール部がバランスホールよりも径方向の外側に位置する場合に比べてタービンディスクに作用するスラスト力の向きが切り替わることが抑制され、ジャーナル軸受の制御の不安定化を回避できる。なお、シール部がバランスホールよりも径方向の外側に位置する場合には、排出口側の空間から流入口側の空間へ作動媒体が流入してしまい、スラスト力が切り替わってしまう虞がある。
さらに、シール部がバランスホールよりも径方向の内側に位置するので、シール部を回転軸に近づけることができる。これにより、シール部の周方向長さ（換言すると円環面積）を短くでき、シール部からの作動媒体のリーク量を抑制できるため、タービン部の性能の維持がもたらされる。

【0042】

４）幾つかの実施形態では、上記１）に記載のタービン発電機であって、
前記タービンディスクは、前記回転軸に固定される環状部（２１９）と、前記環状部の外周面（２１４）から前記径方向の外側に延在すると共に前記第１端面を有する径方向延在部（２７）とを含み、
前記径方向延在部には、前記軸方向に貫通するバランスホール（２５）が形成され、
前記シール部は、前記バランスホールよりも前記径方向の内側、且つ、前記環状部の前記外周面よりも前記径方向の外側に位置する。

【0043】

上記４）の構成によれば、タービンディスクに作用するスラスト力の低減と、タービン部の性能の維持とを両立させることができる。

【0044】

５）幾つかの実施形態では、上記４）に記載のタービン発電機であって、
前記シール部は、前記バランスホールの内端（２５１）と前記環状部の前記外周面との前記径方向における中間位置よりも、前記外周面側に位置する。

【0045】

上記５）の構成によれば、シール部を回転軸側に近づけることができるので、シール部の周方向長さをさらに短くできる。シール部からの作動媒体のリーク量をさらに低減でき、タービン部の性能を維持することができる。

【0046】

６）幾つかの実施形態では、上記４）に記載のタービン発電機であって、
前記シール部は、前記バランスホールの内端（２５１）と前記環状部の前記外周面との前記径方向における中間位置よりも、前記バランスホール側に位置する。

【0047】

上記６）の構成によれば、シール部を環状部の外周面から径方向に離すことができるので、タービンディスクに作用するスラスト力をさらに低減できる。

【0048】

７）幾つかの実施形態では、上記１）から６）のいずれかに記載のタービン発電機であって、
前記シール部は、ラビリンスシールである。

【0049】

上記７）の構成によれば、ラビリンスシールが作動媒体のリークを抑制することができる。

【0050】

８）幾つかの実施形態では、上記１）から７）のいずれかに記載のタービン発電機であって、
前記回転軸を支持する一対の補助軸受（１７）をさらに備え、
前記一対の補助軸受の一方は、前記ジャーナル軸受と前記シール部の間となる軸方向位置に配置され、
一方の前記ジャーナル軸受と一方の前記補助軸受は、第１空間（６１）を間にして前記軸方向に互いに対向し、
一方の前記補助軸受と前記タービンディスクは、第２空間（６２）を間に前記軸方向に互いに対向する。

【0051】

上記８）の構成によれば、少なくともジャーナル軸受からタービンディスクまでの軸方向範囲において回転軸の周面にはシール手段が補助軸受１７を除いて配置されないので、タービンディスクを支持する回転軸のオーバーハング量を低減できる。

【符号の説明】

【0052】

１ ：発電システム
２ ：タービン部
３ ：発電機
４ ：循環ライン
５ ：凝縮器
６ ：タービン部
７ ：蒸発器
８ ：ポンプ
１０ ：タービン発電機
１１ ：第１端面
１４，１４Ａ ：タービン支持部
１５，１５Ａ ：回転軸
１６ ：ジャーナル軸受
１７ ：補助軸受
１８ ：スラスト軸受
１９ ：冷媒流路
２１ ：第１タービンディスク
２２ ：第２タービンディスク
２４，２５ ：バランスホール
２７，２８ ：径方向延在部
３２ ：発電機ロータ
３５ ：ステータ
４０，４０Ａ ：ケーシング
４１ ：流入口
４２ ：対向面
４３ ：排出口
５０ ：シール部
５５ ：シール機構
６１ ：第１空間
６２ ：第２空間
６３ ：第３空間
６６，６７ ：空間
８１ ：第１内輪
８２ ：第２内輪
９１ ：第１静翼
９２ ：第２静翼
１０１ ：発電室
１０２ ：タービン車室
１０３ ：軸受室
１１０ ：スラストカラー
１１５ ：スラスト軸受
１９８ ：シール機構
１９９ ：リング体
２１１ ：第１動翼
２１４，２２４ ：外周面
２１９，２２９ ：環状部
２２２ ：第２動翼
２５１ ：内端
３５１ ：ステータコア
３５２ ：ステータコイル
Ｆ１ ：矢印
Ｌ１ ：寸法
Ｍ１ ：二点鎖線

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】