特開 2024-175306 タービンケーシング

(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】P2024175306

(43)【公開日】2024-12-18

(54)【発明の名称】タービンケーシング

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/24 20060101AFI20241211BHJP

【ＦＩ】

F01D25/24 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023092988

(22)【出願日】2023-06-06

(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】近藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】▲濱▼田 雄久

(57)【要約】

【課題】熱変形を抑制したタービンケーシングを提供する。
【解決手段】タービンケーシングは、タービンロータを収容する下半ケーシングおよび上半ケーシングを備える。下半ケーシングと上半ケーシングは、それぞれ、タービンロータの軸方向の一方側に向かうに従い外径が小さくなる下縮径部および上縮径部を有する。タービンケーシングは、下縮径部から一方側に向かって突出する一対の下突出アームであって、平面視においてタービンロータを間にして並ぶように配置される一対の下突出アームと、上縮径部から一方側に向かって突出する一対の上突出アームであって、平面視においてタービンロータを間にして並ぶように配置されると共に支持台によって支持される一対の上突出アームとをさらに備える。一対の上突出アームは、平面視において、一対の下突出アームの間に配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンロータを収容する下半ケーシングおよび上半ケーシングを備えるタービンケーシングであって、
前記下半ケーシングと前記上半ケーシングは、それぞれ、前記タービンロータの軸方向の一方側に向かうに従い外径が小さくなる下縮径部および上縮径部を有し、
前記タービンケーシングは、
前記下縮径部から前記一方側に向かって突出する一対の下突出アームであって、平面視において前記タービンロータを間にして並ぶように配置される一対の下突出アームと、
前記上縮径部から前記一方側に向かって突出する一対の上突出アームであって、平面視において前記タービンロータを間にして並ぶように配置されると共に支持台によって支持される一対の上突出アームと
をさらに備え、
前記一対の上突出アームは、平面視において、前記一対の下突出アームの間に配置される
タービンケーシング。

【請求項2】

前記一対の上突出アームの各々は、前記支持台に当接する当接下面を含み、
前記当接下面は、前記軸方向の一方側に向かうほど高くなるように傾斜する当接傾斜面を有する
請求項１に記載のタービンケーシング。

【請求項3】

前記一対の上突出アームの各々は、前記支持台に当接する当接下面を含み、
前記当接下面は、前記タービンロータの径方向の外側に向かうほど高くなるように傾斜する当接傾斜面を有する
請求項１または２に記載のタービンケーシング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、タービンロータを収容するタービンケーシングに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、上半ケーシングおよび下半ケーシングを含むタービンケーシングを開示する。タービンケーシングは、上半ケーシングから水平に突出する上突出アーム（上突出部）と、下半ケーシングから水平に突出する下突出アーム（下突出部）とを有する。上半ケーシングおよび下半ケーシングは、それぞれ、上半車室および下半車室と呼ばれることがある。また、上突出アームおよび下突出アームは、それぞれ、上半猫足および下半猫足と呼ばれることがある。

【0003】

上突出アームおよび下突出アームは、それぞれ、上半支持台および下半支持台に載置されるようになっている。これらはタービンケーシングの組立工程において、一例として以下のように利用される。

【0004】

はじめに下突出アームが下半支持台に載置されるように下半ケーシングを配置し、その後、下半ケーシングの上に上半ケーシングを配置する。これにより、タービンロータおよびタービンロータに設けられる動翼は、タービンケーシングによって収容される。上半ケーシングと下半ケーシングを接合した後、下半ケーシングをジャッキアップして下突出アームを下半支持台から浮かす。このとき、上突出アームは上半支持台から浮いており、ライナと呼ばれる高さ調整用のプレートが上半支持台に配置される。その後、上突出アームがライナに載置されるようにタービンケーシングをジャッキダウンする。

【0005】

上突出アームがライナに載置されたとき、タービンケーシングとタービンロータとの間では、所望の位置関係が成立する。これにより、タービンケーシング内において、動翼などの回転部と当該回転部の下方に位置する静止部との間に所望の高さ寸法を有するクリアランス（以下、内部クリアランスという）が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７－００９７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

タービンの運転時、タービンケーシングは鉛直方向において熱変形する。タービンケーシングの熱変形量が大きいと想定される場合には、内部クリアランスを上下に大きくする必要がある。しかしながら、内部クリアランスを通過する作動ガスは動翼に対して仕事をしないため、内部クリアランスの拡大はタービン効率の低下につながる。従って、タービンケーシングの熱変形は抑制されることが好ましい。

【0008】

本願の発明者は、熱変形を抑制するための設計対策をタービンケーシングに施しても、上突出アームが熱変形すると、タービンケーシングはこれに伴って熱変形する虞があることを見出した。図１３は、互いに異なるタイミングｔ１，ｔ２における熱変形の解析結果を例示する（タイミングｔ１，ｔ２の間でタービンの運転状態は異なる）。同図で示すグラフの横軸は、タービンロータの軸方向座標であり、Ｒ１、Ｒ３で示す軸方向範囲が上突出アームの配置範囲を示し、寸法Ｒ２で示す軸方向範囲がタービンケーシングの配置範囲を示す。また、縦軸の０は、上半支持台の上面の高さ位置を示し、縦軸の正方向は上方向である。

【0009】

同図からも判るように、タイミングｔ２からタイミングｔ１への切り替わりが起こった状況下おいて、タービンケーシングに熱変形対策を施して、タービンケーシングの軸方向中央部が上に向かって大きく膨らまないようにしていても、上突出アームが上方向に大きく熱変形すると（矢印Ｕ１、Ｕ２）、タービンケーシングの両端部の熱変形量が増大する。これは、上突出アームの熱変形につられて、上半ケーシングおよび下半ケーシングが熱変形するからである。本願の発明者は、この点に着目して、さらなる熱変形対策をタービンケーシングに施すことを考案した。

【0010】

本開示の目的は、熱変形を抑制したタービンケーシングを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の少なくとも一実施形態に係るタービンケーシングは、
タービンロータを収容する下半ケーシングおよび上半ケーシングを備えるタービンケーシングであって、
前記下半ケーシングと前記上半ケーシングは、それぞれ、前記タービンロータの軸方向の一方側に向かうに従い外径が小さくなる下縮径部および上縮径部を有し、
前記タービンケーシングは、
前記下縮径部から前記一方側に向かって突出する一対の下突出アームであって、平面視において前記タービンロータを間にして並ぶように配置される一対の下突出アームと、
前記上縮径部から前記一方側に向かって突出する一対の上突出アームであって、平面視において前記タービンロータを間にして並ぶように配置されると共に支持台によって支持される一対の上突出アームと
をさらに備え、
前記一対の上突出アームは、平面視において、前記一対の下突出アームの間に配置される。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、熱変形を抑制したタービンケーシングを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係るタービン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の内部構造を示す概略図である。

【図3】一実施形態に係るタービンの外観を示す概略図である。

【図4】第１実施形態に係るタービンケーシングユニットの概略図である。

【図5】一実施形態に係る上プレートを示す概略的な斜視図である。

【図6】一実施形態に係る上プレートを示す概略的な側面図である。

【図7】一実施形態に係る上プレートを示す概略的な別の側面図である。

【図8A】第１実施形態に係る上突出アームの熱変形の前後を示す概略図である。

【図8B】比較例に係る上突出アームの熱変形の前後を示す概略図である。

【図9】第１実施形態に係る上突出アームの熱変形の前後を示す別の概略図である。

【図10】第２実施形態に係る上突出アームの熱変形の前後を示す概略図である。

【図11】第２実施形態に係る上突出アームの熱変形の前後を示す別の概略図である。

【図12】第３実施形態に係るタービンケーシングユニットの概略図である。

【図13】タービンケーシングの熱変形の解析結果を概略的に例示するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

＜タービンシステム１の概要＞
図１は、本開示の一実施形態に係るタービンシステム１の概略図である。タービンシステム１のタービン１０は、タービンロータ５と、タービンロータ５を収容するタービンケーシング３とを備える。タービンロータ５は、タービンケーシング３を貫通するように延在しており、タービンケーシング３の両側にそれぞれ設けられた２つの軸受装置４によって支持されている。

【0016】

本例のタービン１０は蒸気タービンであり、より具体的には高温高圧の蒸気が流入するように構成された高圧蒸気タービンである。図１では詳細な図示を省略するが、タービンシステム１は、片方の軸受装置４を挟んでタービン１０とは反対側に配置された中圧蒸気タービンをさらに備える。中圧蒸気タービンには、高圧蒸気タービンに流入する蒸気と比べて低い温度および低い圧力を有する中温中圧蒸気が流入するように構成される。中圧蒸気タービンとタービン１０はタービンロータ５を共有している。

【0017】

タービンシステム１はタービンロータ５と連結する図示外の発電機を備えており、タービン１０の運転に伴い回転するタービンロータ５が発電機を駆動するようになっている。

【0018】

以下の説明では、タービンロータ５の軸線５Ｃが延在する方向を「軸方向」といい、軸線５Ｃを基準とした径方向を「径方向」という場合がある。「径方向の外側」はタービンロータ５の軸線５Ｃから遠ざかる方向側であり、「径方向の内側」は軸線５Ｃに近づく方向側である。

【0019】

＜タービン１０の概略＞
図２は、本開示の一実施形態に係るタービン１０の内部構造を示す概略図である。タービンケーシング３の内部には、内側ケーシング１６が配置されている。内側ケーシング１６は、翼環１８およびダミーリング２０を支持している。翼環１８には静翼１９が支持されている。さらに、タービンケーシング３の内部には、径方向の外側に突出するようにタービンロータ５に設けられる動翼１４が配置されている。本例では、タービンロータ５の周方向に配列された複数の静翼１９と、周方向に配列された複数の動翼１４とを含むタービン段落が、軸方向に並ぶように複数配置されている。

【0020】

タービンケーシング３内の静止部の構成要素である翼環１８の内周面と、回転部の構成要素である動翼１４の径方向における外側端部との間のクリアランスは、内部クリアランスＳである。内部クリアランスＳを通過する蒸気は動翼１４に対して仕事をしないため、内部クリアランスＳの鉛直方向における寸法は小さい方が好ましい。他方で、タービンケーシング３が熱変形したときに翼環１８の内周面の下端と動翼１４とが干渉しないよう、内部クリアランスＳは鉛直方向において一定程度の長さを有することが求められる。

【0021】

図３は、本開示の一実施形態に係るタービン１０の外観を示す概略図である。タービンケーシング３は、下半ケーシング３０と、上半ケーシング４０とを含む。下半ケーシング３０の上端部には水平外側に張り出す下フランジ３２が設けられ、上半ケーシング４０の下端部には水平外側に張り出す上フランジ４２が設けられる。下フランジ３２と上フランジ４２は、図示しない複数のボルトによって接合されている。

【0022】

下半ケーシング３０は一方側下縮径部４６と他方側下縮径部４７を有し、上半ケーシング４０は一方側上縮径部５６と他方側上縮径部５７を有する。一方側下縮径部４６と一方側上縮径部５６は、軸方向の一方側に向かうに従い外径が小さくなる形状を有する。一方側下縮径部４６が配置される軸方向範囲の少なくとも一部は、一方側上縮径部５６が配置される軸方向範囲と重なっている。同様に、他方側下縮径部４７と他方側上縮径部５７は、軸方向の他方側に向かうに従い外径が小さくなる形状を有する。他方側下縮径部４７が配置される軸方向範囲の少なくとも一部は、他方側上縮径部５７が配置される軸方向範囲と重なっている。

【0023】

図１、図３で示すように、タービンケーシング３は、一方側下縮径部４６から突出する一対の一方側下突出アーム４８と、他方側下縮径部４７から突出する一対の他方側下突出アーム４９と、一方側上縮径部５６から突出する一対の一方側上突出アーム５８と、他方側上縮径部５７から突出する一対の他方側上突出アーム５９とをさらに備える。一方側下突出アーム４８と一方側上突出アーム５８はいずれも、軸方向の一方側へ突出しており、他方側下突出アーム４９と他方側上突出アーム５９はいずれも、軸方向の他方側へ突出している。

【0024】

図１に示すように、一対の一方側下突出アーム４８は、平面視においてタービンロータ５を間にして並ぶように配置されている。同様に、一対の一方側上突出アーム５８も、平面視においてタービンロータ５を間にして並ぶように配置されている。一対の他方側下突出アーム４９とタービンロータ５との間の平面視における位置関係、および、一対の他方側上突出アーム５９とタービンロータ５との間の平面視における位置関係も同様である。

【0025】

図３に示すように、タービン１０は、タービンケーシング３を支持する支持台６０をさらに備える。基礎９に設けられた支持台６０は、一対の一方側下突出アーム４８、一対の他方側下突出アーム４９、一対の一方側上突出アーム５８、および、一対の他方側上突出アーム５９を支持するように構成されている。

【0026】

以下では説明の重複を避けるために、一対の一方側下突出アーム４８と一対の一方側上突出アーム５８の支持構造を説明し、一対の他方側下突出アーム４９と一対の他方側上突出アーム５９の支持構造を省略する。

【0027】

さらに以下では、一方側下縮径部４６を「下縮径部４６」と略記する場合がある。同様に、一方側上縮径部５６、一方側下突出アーム４８、および、一方側上突出アーム５８をそれぞれ、「上縮径部５６」、「下突出アーム４８」、および、「上突出アーム５８」と以下では略記する場合がある。また、以下では、タービンケーシング３と支持台６０を総称して「タービンケーシングユニット７」という場合がある。

【0028】

図３で示すように、支持台６０は、一対の下突出アーム４８をそれぞれ支持するための一対の下半支持台６１と、一対の上突出アーム５８をそれぞれ支持するための一対の上半支持台６２とを含む。但し、側面図としての図３で示される下半支持台６１と上半支持台６２の個数は、いずれも１個である（図４等も同様である）。

【0029】

タービン１０の組立途中においては、一対の下半支持台６１が一対の下突出アーム４８を支持するようになっている。他方で、タービン１０の組立完了後においては、一対の上半支持台６２が一対の上突出アーム５８を支持するようになっており、且つ、一対の下突出アーム４８は一対の下半支持台６１から浮くようになっている。組立の過程において下半支持台６１に代えて上半支持台６２がタービンケーシング３を支持するようになる詳細は、特許文献１（特開２００７－９７３１号公報）を用いて例示的に既述した通りである。

【0030】

なお、本例の支持台６０は、下半支持台６１の上面に配置された下プレート６９（図４参照）をさらに備えてもよい。この場合、下半支持台６１は下プレート６９を介して下突出アーム４８を支持する。

【0031】

＜上突出アーム５８の支持構造（第１実施形態）＞
図４は、第１実施形態に係るタービンケーシングユニット７Ａ（７）の概略図である。タービンケーシングユニット７Ａの支持台６０Ａ（６０）は、基礎９から上方に延在する一対の上半支持台６２Ａ（６２）と、一対の上半支持台６２Ａにそれぞれ載置される一対の上プレート６５とを含む。上プレート６５は、ライナと呼ばれる高さ調整用のプレートであり、本例では、タービンケーシングユニット７Ａ（７）の上突出アーム５８Ａ（５８）が支持される位置を調整するためのプレートである。

【0032】

一対の上突出アーム５８Ａ（５８）の各々は、下方を向く当接下面５５Ａ（５５）を含み、支持台６０Ａ（６０）は、一対の上突出アーム５８Ａをそれぞれ支持する一対の上支持面７１Ａ（７１）を含む。上支持面７１Ａ（７１）は当接下面５５Ａ（５５）と直接的に当接する面であり、図４の例では上プレート６５の上面に形成されている（上支持面７１が上半支持台６２の上面に形成される他の実施形態については後述する）。

【0033】

図５～図７は、本開示の一実施形態に係る上プレート６５を示す概略図である。上プレート６５に形成された上支持面７１Ａ（７１）は、軸方向の一方側に向かうほど低くなるように傾斜する支持傾斜面７７Ａを有する。本例の支持傾斜面７７Ａは、径方向の外側に向かうほど低くなるようにも傾斜する。

【0034】

本例の上プレート６５は平面視にて矩形状である。上プレート６５は、軸方向の他方側かつ径方向の内側の端部である第１角部１０１、軸方向の他方側かつ径方向の外側の端部である第２角部１０２、第１角部１０１の対角に位置する端部である第３角部１０３、および、第２角部１０２の対角に位置する端部である第４角部１０４を有する。

【0035】

本例の第１角部１０１は、平面視において支持傾斜面７７Ａから離れた位置にある。また、第２角部１０２、第３角部１０３、および、第４角部１０４は各々、平面視において、支持傾斜面７７Ａを構成する複数のコーナ領域のいずれかと重なるように配置される。図示される例では、鉛直方向において、第１角部１０１は第２角部１０２よりも長く、第２角部１０２は第３角部１０３よりも長く、第４角部１０４は第１角部１０１よりも短くかつ第３角部１０３よりも長い。第２角部１０２と第４角部１０４の間では、任意の鉛直方向長さの関係が成立してよい。

【0036】

なお、第１角部１０１は、平面視において支持傾斜面７７Ａを構成する複数のコーナ領域のいずれかと重なるように配置されてもよい。この場合であっても、第１角部１０１、第２角部１０２、第３角部１０３、および第４角部１０４の間で上記の鉛直方向長さの関係が成立する。

【0037】

支持傾斜面７７Ａの説明を続ける。支持傾斜面７７Ａは、平面視において上支持面７１Ａの中心７５（図５参照）よりも軸方向の他方側かつ径方向の内側に位置する平坦面７２をさらに有する。平坦面７２は、上プレート６５の最も高い上端面を形成する水平な面である。また、平坦面７２の軸方向の他方側かつ径方向の内側におけるコーナ領域に、上述の第１角部１０１は平面視において重なるように配置されている。なお、上支持面７１Ａの中心７５は支持傾斜面７７Ａ上にある。

【0038】

タービンケーシング３の熱変形前、上突出アーム５８の当接下面５５Ａ（図４参照）は、水平に延在する平面であり、支持傾斜面７７Ａの平坦面７２に当接している。このとき、内部クリアランスＳ（図２参照）の高さ寸法は、設計段階で設定された所望の値になる。上突出アーム５８の熱変形前に平坦面７２が当接下面５５Ａと直接的に当接することで、当接下面５５Ａの支持面積が確保され、上半支持台６２は上突出アーム５８を安定的に支持できる。

【0039】

支持傾斜面７７Ａが軸方向の他方側に向かうほど低くなるように傾斜する構成によって得られる技術的な利点を、図８Ａ、図８Ｂを参照しながら説明する。図８Ａ、図８Ｂは各々、上突出アーム５８の熱変形の前後を示す概略図であり、各々の図面において、熱変形前の上突出アーム５８は二点鎖線の直線によって図示され、熱変形後の上突出アーム５８は実線の直線によって図示されている（後述する図９～図１１も同様である）。また、図８Ａが本例の上半支持台６２Ａを示すのに対して、図８Ｂは比較例として上半支持台９８に載置された上プレート９９を示している。上プレート９９の上端面は水平面のみによって構成されている。

【0040】

以下の説明では、上突出アーム５８のうち上縮径部５６（図３参照）側の端部を「基端部５８１」といい、基端部５８１とは反対の端部を「先端部５８２」という場合がある。

【0041】

図８Ａ、図８Ｂで示すように、上突出アーム５８の熱変形が起こる場合、基端部５８１が先端部５８２よりも大きく熱変形する。上突出アーム５８の熱変形は上縮径部５６から上突出アーム５８に伝わる熱が主要因となり、先端部５８２よりも基端部５８１の方が上縮径部５６に近いからである。両図の例では、熱変形によって基端部５８１が先端部５８２に対して上昇する。

【0042】

比較例として示す図８Ｂでは、基端部５８１が上昇する結果、上突出アーム５８のうち先端部５８２のみが上プレート９９の上面に当接する。図８Ｂで示すθ１は、径方向視において熱変形後の当接下面５５Ａが水平方向に対して傾斜した角度を示し、距離δ２は、熱変形に伴う基端部５８１の上プレート９９からの上昇量を示す。

【0043】

他方、本例の図８Ａにおいては、基端部５８１が上昇する結果、当接下面５５Ａは平坦面７２から浮き上がり、当接下面５５Ａのうち軸方向の一方側の部位が支持傾斜面７７Ａと当接するようになる。支持傾斜面７７Ａが軸方向の一方側に向かうほど低くなるよう傾斜しているので、当接下面５５Ａと支持傾斜面７７Ａとの当接位置は熱変形によって軸方向の一方側に変位すると共に下方にも変位する。従って、熱変形後の当接下面５５が比較例と同じくθ１傾いても、上プレート６５からの基端部５８１の上昇量であるδ１は、δ２よりも小さい。換言すると、当接下面５５Ａと支持傾斜面７７Ａの当接位置の下方への変位量であるｈ１だけ、δ１をδ２よりも小さくできる。よって、タービンケーシングユニット７Ａは、上半ケーシング４０および下半ケーシング３０が上突出アーム５８の熱変形につられて変形するのを抑制できる。

【0044】

なお、上記の技術的な利点は、支持傾斜面７７Ａが径方向の外側に向かうほど低くなるように傾斜していなくとも得られるし、上支持面７１が平坦面７２を有さなくても得られる。また、他方側上突出アーム５９の支持構造が図８Ｂのような支持構造であったとしても、上記の技術的な利点は得られる。

【0045】

次いで、図９を参照して、支持傾斜面７７Ａが径方向の外側に向かうほど低くなる構成によって得られる技術的な利点を説明する。当該技術的な利点は、図８Ａ、図８Ｂを参照して説明した上記の技術的な利点と同様の原理により得られるため、図８Ｂのような比較例の図示を省略する。以下の説明では、上突出アーム５８Ａのうちで径方向の内側の端部を「内端部５８３」といい、径方向の外側の端部を「外端部５８４」という場合がある。

【0046】

上突出アーム５８Ａの熱変形が起こる場合、内端部５８３が外端部５８４よりも大きく熱変形する。これは、内端部５８３の温度が外端部５８４の温度よりも大きく上昇するからである。図９で示すθ２は、軸方向視において熱変形後の当接下面５５が水平方向に対して傾斜した角度を示し、δ３は、熱変形に伴う内端部５８３の上プレート６５からの上昇量を示す。

【0047】

熱変形によって内端部５８３が外端部５８４に対して上昇するとき、当接下面５５Ａは平坦面７２から浮き上がり、当接下面５５Ａのうち径方向の外側の部位が支持傾斜面７７Ａと当接するようになる。支持傾斜面７７Ａが径方向の外側に向かうほど低くなるように傾斜しているので、当接下面５５Ａと支持傾斜面７７Ａとの当接位置は、熱変形によって径方向の外側に変位すると共に下方にも変位する。従って、δ３は、上プレート６５ではなく上プレート９９（図８Ｂ参照）が設けられる場合に比べて、当接下面５５Ａと支持傾斜面７７Ａの当接位置の下方への変位量であるｈ２だけ小さくできる。よって、タービンケーシングユニット７Ａは、上半ケーシング４０および下半ケーシング３０が上突出アーム５８の熱変形につられて変形するのを抑制できる。

【0048】

また、上半支持台６２Ａに載置される上プレート６５の上面に上支持面７１Ａが形成される構成によれば、上支持面７１Ａの傾斜の度合いは、上プレート６５の選別または加工によって調整自在となる。これにより、上支持面７１Ａの所望の傾斜が実現され易くなる。例えば解析によって予め想定した上突出アーム５８Ａの熱変形量に応じた傾斜を上支持面７１Ａに持たせることができるので、上突出アーム５８Ａの熱変形量を効果的に抑制できる。

【0049】

＜上突出アーム５８の支持構造（第２実施形態）＞
図１０、図１１は、第２実施形態に係るタービンケーシングユニット７Ｂ（７）の概略図である。図１０、図１１ではタービンケーシングユニット７Ａと同じ構成要素に同じ符号を付与している。これらの構成要素の説明は、以下では省略または簡略化されている。

【0050】

タービンケーシングユニット７Ｂを構成する上突出アーム５８Ｂ（５８）の当接下面５５Ｂ（５５）は、当接平坦面５４と、当接平坦面５４と連接する当接傾斜面５２とを有する。上突出アーム５８Ｂの熱変形前の状態においては、当接平坦面５４は水平に延在しており、上プレート６５の平坦面７２に直接的に当接している。また、当該状態においては、当接傾斜面５２は、軸方向の一方側に向かうほど高くなるように傾斜すると共に、径方向の外側に向かうほど高くなるようにも傾斜する。当接傾斜面５２は、支持傾斜面７７Ａの上方に位置する。当接平坦面５４は、基端部５８１の下面であり、内端部５８３の下面でもある。当接傾斜面５２は、先端部５８２の下面であり、外端部５８４の下面でもある。

【0051】

図１０を参照して、当接傾斜面５２が軸方向の一方側に向かうほど高くなるように傾斜する構成によって得られる技術的な利点を説明する。上突出アーム５８Ｂの熱変形に伴い基端部５８１が先端部５８２に対して上昇する場合、当接平坦面５４は平坦面７２から浮き上がり、当接傾斜面５２が上支持面７１Ａ（より具体的には支持傾斜面７７Ａ）と当接するようになる。

【0052】

上突出アーム５８Ｂの熱変形によって、当接平坦面５４が水平方向に対して図８Ａと同じθ１傾いたとする。上プレート６５からの基端部５８１の上昇量であるδ４は、熱変形前の上突出アーム５８Ｂにおける先端部５８２と基端部５８１の間の鉛直方向距離であるｈ３だけ、図８Ａで示すδ１よりも小さくできる。これにより、第２実施形態では熱変形に伴う基端部５８１の上昇量をさらに低減できる。なお、他の実施形態に係る上支持面７１Ａは、平坦面７２のみによって構成されていてもよく、この場合であっても、当接傾斜面５２が設けられていることによって基端部５８１の熱変形に伴う上昇量は低減する。

【0053】

次いで、図１１を参照して、当接下面５５が径方向の外側に向かうほど高くなるように傾斜する構成によって得られる技術的な利点を説明する。上突出アーム５８Ｂの熱変形に伴い内端部５８３が外端部５８４に対して上昇する場合、当接下面５５Ｂと上支持面７１Ａとの当接位置は、径方向の外側に変位し、当接傾斜面５２が上支持面７１Ａ（より具体的には支持傾斜面７７Ａ）に当接するようになる。このとき、当接平坦面５４は平坦面７２から浮き上がる。

【0054】

上突出アーム５８Ｂの熱変形によって、当接平坦面５４が水平方向に対して図９と同じθ２傾いたとする。上プレート６５からの内端部５８３の上昇量であるδ５は、熱変形前の上突出アーム５８Ｂにおける外端部５８４と内端部５８３の間の鉛直方向距離であるｈ４だけ、図９で示すδ３よりも小さくできる。これにより、第２実施形態では熱変形に伴う基端部５８１の上昇量をさらに低減できる。なお、他の実施形態に係る上支持面７１Ａは、平坦面７２のみによって構成されていてもよく、この場合であっても、当接傾斜面５２が設けられていることによって内端部５８３の熱変形に伴う上昇量は低減する。

【0055】

＜上突出アーム５８の支持構造（第３実施形態）＞
図１２は、第３実施形態に係るタービンケーシングユニット７Ｃ（７）を示す概略図である。タービンケーシングユニット７Ｃの支持台６０Ｃ（６０）は、基礎９から上方に延在する一対の上半支持台６２Ｃ（６２）を含む。上半支持台６２Ｃには上プレート６５（図８Ａ参照）が載置されておらず、第３実施形態に係る上支持面７１Ｃ（７１）は、上半支持台６２Ｃの上面に形成されている。上支持面７１Ｃの形状は、上支持面７１Ａの形状と同一であってもよい。

【0056】

図１２で示す上突出アーム５８Ｃ（５８）の当接下面５５Ｃは、図８Ａで示す当接下面５５Ａと同一形状であるが、本開示はこれに限定されない。当接下面５５Ｃには、図１０で示す当接下面５５Ｂが適用されてもよい。いずれの実施形態においても、当接下面５５Ｃは、上支持面７１Ｃに直接的に当接する。

【0057】

＜上突出アーム５８と下突出アーム４８の関係＞
図１および図４を参照して、上突出アーム５８と下突出アーム４８の関係を説明する。以下で開示する構成は、第１実施形態、第２実施形態、または第３実施形態に係る上突出アーム５８の既述した支持構造のいずれに適用されてもよい。

【0058】

図１に示すように、一対の上突出アーム５８は、平面視において、一対の下突出アーム４８の間に配置される。より具体的には、各下突出アーム４８は、径方向の内側を向く下内端面４３を有しており、一対の上突出アーム５８の各々の全部位は、平面視において、一対の下内端面４３の間に位置する。

【0059】

上記構成によれば、上突出アーム５８の基端部５８１（図４参照）をタービンロータ５の軸線５Ｃ側に近づけることができるので、上突出アーム５８の軸方向寸法を短くできる。
これにより、上突出アーム５８の鉛直方向における剛性が向上する。なお、本例では、上記の構成が採用されることにより、上突出アーム５８の軸方向寸法は、下突出アーム４８の軸方向寸法よりも短い。
また、図８Ａを用いて説明した傾斜角度としてのθ１が変わらないのであれば、熱変形前における上突出アーム５８Ａ（５８）の軸方向寸法（即ち、図８において二点鎖線で示す当接下面５５Ａの軸方向寸法）が短いほど、熱変形に伴う基端部５８１の上昇量であるδ１は小さくなる。本例では上突出アーム５８の軸方向寸法を短くできる分だけ、上突出アーム５８の鉛直方向における変位量は低減する。従って、上突出アーム５８の熱変形量を抑制できる。
以上のように、上半ケーシング４０および下半ケーシング３０が上突出アーム５８の熱変形につられて熱変形することが抑制されるので、熱変形を抑制したタービンケーシングユニット７が実現される。

【0060】

図４で示すように、上突出アーム５８Ａ（５８）の高さ寸法（Ｈ１）は、下突出アーム４８の高さ寸法（Ｈ２）よりも長い。上記構成によれば、上突出アーム５８の高さ寸法を大きくすることができるので、上突出アーム５８の鉛直方向における剛性を向上できる。よって、上突出アーム５８の熱変形量をさらに低減できる。

【0061】

図１で示すように、一対の上突出アーム５８が並ぶ方向を幅方向と定義したとき、上突出アーム５８の幅方向寸法（Ｗ１）は、下突出アーム４８の幅方向寸法（Ｗ２）よりも長い。上記構成によれば、上突出アーム５８の幅方向寸法を大きくすることができるので、上突出アーム５８の鉛直方向における剛性を向上できる。よって、上突出アーム５８の熱変形量をさらに低減できる。

【0062】

また、図１で示すように、一対の上突出アーム５８の各々は、上縮径部５６から軸方向の一方側へ直線状に突出する。上記構成によれば、上縮径部５６から径方向の外側へ突出する部位を上突出アーム５８が含む場合に比べて、上突出アーム５８の鉛直方向における剛性を向上できる。よって、上突出アーム５８の熱変形量をさらに低減できる。

【0063】

なお、上突出アーム５８の先端部５８２と、下突出アーム４８の軸方向の一方側の端部である先端部４８２は、軸方向において実質的に同じ位置に配置されている。これは、上突出アーム５８と下突出アーム４８を、タービンケーシング３の位置の基準となる軸受装置４に可能な限り近づけているためである。

【0064】

＜その他＞
なお、本開示は上記の実施形態に限定されない。タービンシステム１は中圧蒸気タービンを備えなくてもよく、この場合、タービン１０は高中圧一体型の蒸気タービンであってもよい。あるいは、タービン１０は、中低圧一体型の蒸気タービンまたは高中低圧一体型の蒸気タービンであってもよい。この場合、タービンケーシング３は、一対の他方側下突出アーム４９および一対の他方側上突出アーム５９を備えなくてもよい。

【0065】

＜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。

【0066】

１）本開示の一実施形態に係るタービンケーシング（３）は、
タービンロータ（５）を収容する下半ケーシング（３０）および上半ケーシング（４０）を備えるタービンケーシングであって、
前記下半ケーシングと前記上半ケーシングは、それぞれ、前記タービンロータの軸方向の一方側に向かうに従い外径が小さくなる下縮径部（４６）および上縮径部（５６）を有し、
前記タービンケーシングは、
前記下縮径部から前記一方側に向かって突出する一対の下突出アームであって、平面視において前記タービンロータを間にして並ぶように配置される一対の下突出アーム（４８）と、
前記上縮径部から前記一方側に向かって突出する一対の上突出アームであって、平面視において前記タービンロータを間にして並ぶように配置されると共に支持台（６０）によって支持される一対の上突出アーム（５８）と
をさらに備え、
前記一対の上突出アームは、平面視において、前記一対の下突出アームの間に配置される。

【0067】

上記１）の構成によれば、上突出アームのうちで上縮径部側の端部である基端部（５８１）をタービンロータの軸線（５Ｃ）側に近づけることができるので、上突出アームの軸方向寸法を短くできる。これにより、上突出アームの鉛直方向における剛性が向上する。さらに、上突出アームが熱変形によって水平方向に対して傾いたとしても、上突出アームの軸方向寸法を短くできる分だけ、上突出アームの鉛直方向における変位量は低減する。従って、上突出アームの熱変形量を抑制できる。上半ケーシングおよび下ケーシングが上突出アームの熱変形につられて変形することが抑制されるので、熱変形を抑制したタービンケーシングが実現される。

【0068】

２）幾つかの実施形態では、上記１）に記載のタービンケーシングであって、
前記一対の上突出アームの各々の高さ寸法（Ｈ１）は、前記一対の下突出アームの各々の高さ寸法（Ｈ２）よりも長い。

【0069】

上記２）の構成によれば、上突出アームの高さ寸法を大きくすることができるので、上突出アームの鉛直方向における剛性を向上できる。よって、上突出アームの熱変形量をさらに低減できる。

【0070】

３）幾つかの実施形態では、上記１）または２）に記載のタービンケーシングであって、
前記一対の上突出アームが並ぶ方向を幅方向と定義したとき、前記一対の上突出アームの各々の幅方向寸法（Ｗ１）は、前記一対の下突出アームの各々の幅方向寸法（Ｗ２）よりも長い。

【0071】

上記３）の構成によれば、上突出アームの幅寸法を大きくすることができるので、上突出アームの鉛直方向における剛性を向上できる。よって、上突出アームの熱変形量をさらに低減できる。

【0072】

４）幾つかの実施形態では、上記１）または３）に記載のタービンケーシングであって、
前記一対の上突出アームの各々は、前記上縮径部から前記一方側へ直線状に突出する。

【0073】

上記４）の構成によれば、上縮径部から径方向の外側に向けて突出する部位を上突出アームが含む場合に比べて、上突出アームの鉛直方向における剛性を向上できる。よって、上突出アームの熱変形量をさらに低減できる。

【0074】

５）幾つかの実施形態では、上記１）から４）のいずれかに記載のタービンケーシングであって、
前記一対の上突出アームの各々は、前記支持台に当接する当接下面（５５）を含み、
前記当接下面は、前記軸方向の一方側に向かうほど高くなるように傾斜する当接傾斜面（５２）を有する。

【0075】

上記５）の構成によれば、上突出アームの熱変形に伴って上突出アームの基端部が先端部（５８２）に対して上昇する場合、上突出アームの基端部の上昇量は、熱変形前における先端部と基端部との間の鉛直方向における距離分、低減する。これにより、熱変形に伴う上突出アームの基端部の上昇量を低減できる。

【0076】

６）幾つかの実施形態では、上記１）から５）のいずれかに記載のタービンケーシングであって、
前記一対の上突出アームの各々は、前記支持台に当接する当接下面（５５）を含み、
前記当接下面は、前記タービンロータの径方向の外側に向かうほど高くなるように傾斜する当接傾斜面（５２）を有する。

【0077】

上記６）の構成によれば、上突出アームの熱変形に伴って上突出アームの内端部（５８３）が外端部（５８４）に対して上昇する場合、上突出アームの内端部の上昇量は、熱変形前における外端部と内端部との間の鉛直方向における距離分、低減する。これにより、熱変形に伴う上突出アームの内端部の上昇量を低減できる。

【0078】

７）本開示の少なくとも一実施形態に係るタービンケーシングユニット（７）は、
上記１）乃至６）のいずれかに記載のタービンケーシングと、前記支持台とを備えるタービンケーシングユニットであって、
前記支持台は、前記一対の上突出アームをそれぞれ支持する一対の上支持面（７１）を含み、
各々の前記上支持面は、前記軸方向の一方側に向かうほど低くなるように傾斜する支持傾斜面（７７Ａ）を有する。

【0079】

上記７）の構成によれば、一対の上突出アームの熱変形に伴って上突出アームと支持傾斜面との当接位置が軸方向の一方側へ変位しても、上支持面を基準とした上突出アームの基端部の上昇量を低減できる。熱変形に伴う上突出アームの基端部の上昇量を低減できるので、上半ケーシングおよび下ケーシングが上突出アームの熱変形につられて変形することが抑制される。

【0080】

８）幾つかの実施形態では、上記７）に記載のタービンケーシングユニットであって、
各々の前記支持傾斜面は、前記タービンロータの径方向の外側に向かうほど低くなるようにも傾斜する。

【0081】

上記８）の構成によれば、一対の上突出アームの熱変形に伴って上突出アームと支持傾斜面との当接位置が径方向の外側へ変位しても、上支持面を基準とした上突出アームの内端部の上昇量を低減できる。これにより、上半ケーシングおよび下ケーシングが上突出アームの熱変形につられて変形することを抑制できる。

【0082】

９）幾つかの実施形態では、上記８）に記載のタービンケーシングユニットであって、
各々の前記上支持面は、前記平面視において前記上支持面の中心よりも前記軸方向の前記他方側、且つ、前記タービンロータの径方向の内側に位置する平坦面（７２）をさらに有する。

【0083】

上記９）の構成によれば、一対の上突出アームの熱変形が起こる前、平坦面によって上突出アームが支持される。支持面積が確保されるので、支持台は一対の上突出アームを安定的に支持できる。

【0084】

１０）幾つかの実施形態では、上記７）から９）のいずれかに記載のタービンケーシングユニットであって、
前記支持台は、
基礎（９）から上方に延在する一対の上半支持台（６０）と、
前記一対の上半支持台にそれぞれ載置される一対のプレート（上プレート６５）と
を含み、
前記一対のプレートの各々の上面には、前記上支持面が形成されている。

【0085】

上記１０）の構成によれば、上支持面がプレートの上面に形成されるので、上支持面の傾斜の度合いは、プレートの選別またはプレートの加工によって調整自在となる。これにより、上支持面の所望の傾斜が実現されやすくなる。

【符号の説明】

【0086】

１ ：タービンシステム
３ ：タービンケーシング
４ ：軸受装置
５ ：タービンロータ
５Ｃ ：軸線
７ ：タービンケーシングユニット
９ ：基礎
１０ ：タービン
１４ ：動翼
１６ ：内側ケーシング
１８ ：翼環
１９ ：静翼
２０ ：ダミーリング
３０ ：下半ケーシング
３２ ：下フランジ
４０ ：上半ケーシング
４２ ：上フランジ
４３ ：下内端面
４６ ： 一方側下縮径部（下縮径部）
４７ ：他方側下縮径部
４８ ：一方側下突出アーム（下突出アーム）
４９ ：他方側下突出アーム
５２ ：当接傾斜面
５４ ：当接平坦面
５５ ：当接下面
５６ ：上縮径部（一方側上縮径部）
５７ ：他方側上縮径部
５８ ：一方側上突出アーム（上突出アーム）
５９ ：他方側上突出アーム
６０ ：支持台
６１ ：下半支持台
６２ ：上半支持台
６５ ：上プレート
６９ ：下プレート
７１ ：上支持面
７２ ：平坦面
７５ ：中心
７７Ａ ：支持傾斜面
９８ ：上半支持台
９９ ：上プレート
１０１ ：第１角部
１０２ ：第２角部
１０３ ：第３角部
１０４ ：第４角部
４８２，５８２ ：先端部
５８１ ：基端部
５８３ ：内端部
５８４ ：外端部
Ｒ２ ：寸法
Ｓ ：内部クリアランス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】