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(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】P2024075326
(43)【公開日】2024-06-03
(54)【発明の名称】蒸気タービン
(51)【国際特許分類】
F01D 25/24 20060101AFI20240527BHJP
F01K 25/10 20060101ALI20240527BHJP
F01D 11/00 20060101ALI20240527BHJP
【ＦＩ】
F01D25/24 P
F01K25/10 F
F01K25/10
F01D11/00
F01D25/24 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022186703
(22)【出願日】2022-11-22
(71)【出願人】
【識別番号】000191216
【氏名又は名称】新日本造機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】岩本 和也
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 圭一
【テーマコード（参考）】
3G081
3G202
【Ｆターム（参考）】
3G081BA02
3G202KK11
3G202KK29
3G202KK31
(57)【要約】
【課題】複数の分割車室の継手フランジ間からの蒸気の漏れを確実に防止すること。
【解決手段】タービン車室（１２）が分割された複数の分割車室（１４，１６）により構成され、少なくもいずれかの分割車室（１６）の継手フランジ（１４ｆ，１６ｆ）の突合せ面に、蒸気導入口（２０）から導入される蒸気よりも高圧のシール液を流通させるためのシール溝（５６）が形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】タービン車室（１２）が分割された複数の分割車室（１４，１６）により構成され、少なくもいずれかの分割車室（１６）の継手フランジ（１４ｆ，１６ｆ）の突合せ面に、蒸気導入口（２０）から導入される蒸気よりも高圧のシール液を流通させるためのシール溝（５６）が形成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
分割された複数の分割車室により構成され、前記複数の分割車室の継手フランジ同士が締結され、蒸気を導入するための蒸気導入口が形成され、蒸気を排出するための蒸気排出口が形成されたタービン車室と、
前記タービン車室内に回転可能に設けられたタービンロータと、を備え、
前記複数の分割車室のうち少なくもいずれかの分割車室の前記継手フランジの突合せ面に、前記蒸気導入口から導入される蒸気よりも高圧のシール液を流通させるためのシール溝が形成されていることを特徴とする蒸気タービン。
前記タービン車室内に回転可能に設けられたタービンロータと、を備え、
前記複数の分割車室のうち少なくもいずれかの分割車室の前記継手フランジの突合せ面に、前記蒸気導入口から導入される蒸気よりも高圧のシール液を流通させるためのシール溝が形成されていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項2】
前記シール溝は、前記いずれかの分割車室の前記継手フランジの一端部側から他端部側にかけて連続して形成されてい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】
前記タービン車室内における前記タービンロータの軸方向の両端部側にそれぞれ設けられ、前記タービンロータのタービン軸を挿通させるための挿通孔が形成され、前記タービン車室からの蒸気の漏れを防止するメカニカルシールを更に備え、
前記シール溝に供給されるシール液と、前記メカニカルシールに供給されるシール液とは、同じシール液であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
前記シール溝に供給されるシール液と、前記メカニカルシールに供給されるシール液とは、同じシール液であ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4】
蒸気は、水よりも沸点の低い低沸点流体であることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の蒸気タービン。
【請求項5】
シール液は、水又は水よりも沸点の高い高沸点液であることを特徴とする請求項４に記載の蒸気タービン。
【請求項6】
蒸気は、アンモニア蒸気であることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の蒸気タービン。
【請求項7】
シール液は、水であることを特徴とする請求項６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、蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換する蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【0002】
蒸気タービンに用いられるタービン車室は、製造性及びメンテナンス性を考慮して、半割状に分割された２つの分割車室により構成されることが多い。２つの分割車室の継手フランジ同士は、複数のボルトによって締結されている（特許文献１等参照）。
【0003】
また、特許文献１に記載の蒸気タービンにおいては、２つの分割車室の継手フランジ間のシール性を高める目的で、各分割車室の継手フランジの突合せ面に、高圧の空気又は蒸気を導入可能な加圧室が形成されている。各加圧室は、各分割車室の継手フランジの突合せ面に形成された溝と、溝の開口側に溶接された可撓性のある蓋とを備える。各蓋は、各分割車室の継手フランジの突合せ面の一部を構成する。
【0004】
特許文献１に記載の蒸気タービンにおいては、前記の構成により、蒸気タービンの運転中、各加圧室に高圧の空気又は蒸気を供給して内圧をかける。すると、各蓋が膨らむ方向に弾性変形して、２つの分割車室の継手フランジ間の面圧を高めることができる。これにより、２つの分割車室の継手フランジ間からの蒸気の漏れを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平１０－３０６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１に記載の蒸気タービンにおいては、蓋の弾性変形にバラツキが生じ易く、２つの分割車室の継手フランジ間の面圧を安定的に高めることが難しい。そのため、２つの分割車室の継手フランジ間のシール性が低下して、２つの分割車室の継手フランジ間からの蒸気の漏れが懸念される。
【0007】
特に、タービン車室に導入する蒸気として低沸点流体であるアンモニア蒸気を用いる場合に、アンモニア蒸気が２つの分割車室の継手フランジ間から漏れると、蒸気タービンの周辺において異臭が発生して、蒸気タービンの周辺の環境を害することになる。
【0008】
そこで、本発明の一態様は、複数の分割車室の継手フランジ間のシール性を高めて、複数の分割車室の継手フランジ間からの蒸気の漏れを確実に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前述の課題を解決するため、本発明の一態様に係る蒸気タービンは、分割された複数の分割車室により構成され、前記複数の分割車室の継手フランジ同士が締結され、蒸気を導入するための蒸気導入口が形成され、蒸気を排出するための蒸気排出口が形成されたタービン車室と、前記タービン車室内に回転可能に設けられたタービンロータと、を備える。前記複数の分割車室のうち少なくもいずれかの分割車室の前記継手フランジの突合せ面に、前記蒸気導入口から導入される蒸気よりも高圧のシール液を流通（循環）させるためのシール溝が形成されている。
【発明の効果】
【0010】
本発明の一態様によれば、複数の分割車室の継手フランジ間のシール性を高めて、複数の分割車室の継手フランジ間からの蒸気の漏れを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
蒸気タービンには出力の大きい多段型蒸気タービンや小出力となる単段型蒸気タービンなど、様々な種類があるが、本件では一例として、単段型蒸気タービンの構造に基づいて説明する。但し、本件は単段型蒸気タービンに適用を限定するものではなく、多段型蒸気タービンへの適用も可能となる。以下、単段型蒸気タービンの構造に基づいた図１から図４を参照して説明する。
【0013】
なお、明細書及び特許請求の範囲において、軸方向とは、蒸気タービンの軸方向、換言すれば、タービンロータ（タービンロータのタービン軸）の軸方向のことをいう。本実施形態においては、軸方向は、左右方向と同義であり、軸方向の一方側は、左方向又は左側、軸方向の他方側は、右方向又は右側である。図面中、「ＳＤ」は軸方向、「ＳＤａ」は軸方方向の一方側（高圧側）、「ＳＤｂ」は軸方向の他方側（低圧側）、「ＦＤ」は高圧側から低圧側を見て左方向、「ＢＤ」は高圧側から低圧側を見て右方向、「ＵＤ」は上方向、「ＤＤ」は下方向をそれぞれ指している。
【0014】
図１は、本実施形態に係る単段型蒸気タービンの模式的な正断面図である。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った模式的な断面図である。図３は、図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った模式的な断面図である。図４は、本実施形態に係る蒸気タービンの循環ユニットを説明する模式図である。図３及び図４においては、タービンロータ、静翼支持部材、及びタービン静翼を省略している。
【0015】
（蒸気タービン１０の概要）
図１に示すように、本実施形態に係る蒸気タービン１０は、蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換する装置であり、発電機又は機械駆動用等に用いられる。また、図１は単段型蒸気タービンのものであるが、多段型蒸気タービンに適用しても良い。特に、蒸気タービン１０は、水よりも沸点の低い低沸点流体の１つであるアンモニア蒸気の熱エネルギを、回転エネルギに変換する。なお、蒸気タービン１０は、アンモニア蒸気に代わる低沸点流体として、フロン蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換してもよい。
図１に示すように、本実施形態に係る蒸気タービン１０は、蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換する装置であり、発電機又は機械駆動用等に用いられる。また、図１は単段型蒸気タービンのものであるが、多段型蒸気タービンに適用しても良い。特に、蒸気タービン１０は、水よりも沸点の低い低沸点流体の１つであるアンモニア蒸気の熱エネルギを、回転エネルギに変換する。なお、蒸気タービン１０は、アンモニア蒸気に代わる低沸点流体として、フロン蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換してもよい。
【0016】
（タービン車室１２、第１分割車室１４、第２分割車室１６）
図１から図３に示すように、蒸気タービン１０は、タービン車室１２を備えている。図３に示すように、タービン車室１２は、半割状に上下に分割された第１分割車室１４と第２分割車室１６とにより構成されている。第１分割車室１４は、その下側に、２つの第１継手フランジとしての上側水平フランジ１４ｆを有しており、２つの上側水平フランジ１４ｆは、軸直角方向に離隔している。第２分割車室１６は、その上側に、２つの第２継手フランジとしての下側水平フランジ１６ｆを有しており、２つの下側水平フランジ１６ｆも、軸直角方向に離隔している。第１分割車室１４の各上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆとは、複数のボルト１８によって締結されている。
図１から図３に示すように、蒸気タービン１０は、タービン車室１２を備えている。図３に示すように、タービン車室１２は、半割状に上下に分割された第１分割車室１４と第２分割車室１６とにより構成されている。第１分割車室１４は、その下側に、２つの第１継手フランジとしての上側水平フランジ１４ｆを有しており、２つの上側水平フランジ１４ｆは、軸直角方向に離隔している。第２分割車室１６は、その上側に、２つの第２継手フランジとしての下側水平フランジ１６ｆを有しており、２つの下側水平フランジ１６ｆも、軸直角方向に離隔している。第１分割車室１４の各上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆとは、複数のボルト１８によって締結されている。
【0017】
なお、タービン車室１２は、第１分割車室１４及び第２分割車室１６の代わりに、半割状に前後に分割された２つの分割車室により構成されてもよい。換言すれば、タービン車室１２の分割方向は、上下方向に限るものでなく、軸方向であってもよい。又、２つの分割に限らず、タービンの仕様によっては、３つまたは４つの分割車室により構成されても良い。
【0018】
（蒸気導入口２０、蒸気排出口２２）
図１に示すように、第２分割車室１６の前側の下部には、アンモニア蒸気をタービン車室１２内に導入するための蒸気導入口２０が形成されている。図１及び図３に示すように、第２分割車室１６における蒸気導入口２０から離隔した位置には、回転エネルギの変換に寄与したアンモニア蒸気をタービン車室１２から排出するための蒸気排出口２２が形成されている。
図１に示すように、第２分割車室１６の前側の下部には、アンモニア蒸気をタービン車室１２内に導入するための蒸気導入口２０が形成されている。図１及び図３に示すように、第２分割車室１６における蒸気導入口２０から離隔した位置には、回転エネルギの変換に寄与したアンモニア蒸気をタービン車室１２から排出するための蒸気排出口２２が形成されている。
【0019】
（第１軸受ハウジング２６、第２軸受ハウジング２８）
図１に示すように、タービン車室１２の軸方向の一方側（左側）には、第１軸受ハウジング２６が配設されている。第１軸受ハウジング２６は、タービン車室１２に一体的に連結されている。また、タービン車室１２の軸方向の他方側（右側）には、第２軸受ハウジング２８が配設されている。第２軸受ハウジング２８は、タービン車室１２に一体的に連結されている。
図１に示すように、タービン車室１２の軸方向の一方側（左側）には、第１軸受ハウジング２６が配設されている。第１軸受ハウジング２６は、タービン車室１２に一体的に連結されている。また、タービン車室１２の軸方向の他方側（右側）には、第２軸受ハウジング２８が配設されている。第２軸受ハウジング２８は、タービン車室１２に一体的に連結されている。
【0020】
（タービンロータ３０、タービン軸３２）
図１及び図２に示すように、タービン車室１２内には、タービンロータ３０が回転可能に設けられており、タービンロータ３０は、アンモニア蒸気の熱エネルギが低圧側に流れる速度エネルギによって回転する。タービンロータ３０は、タービン軸３２を有している。図１に示すように、タービン軸３２の一端部は、タービン車室１２から軸方向の一方側に突出し、かつ第１軸受ハウジング２６内に位置する。タービン軸３２の他端部側は、タービン車室１２から軸方向の他方側に突出し、かつ第２軸受ハウジング２８を貫通している。タービン軸３２の他端部側は、発電機など被駆動機の回転軸（不図示）に接続されている。
図１及び図２に示すように、タービン車室１２内には、タービンロータ３０が回転可能に設けられており、タービンロータ３０は、アンモニア蒸気の熱エネルギが低圧側に流れる速度エネルギによって回転する。タービンロータ３０は、タービン軸３２を有している。図１に示すように、タービン軸３２の一端部は、タービン車室１２から軸方向の一方側に突出し、かつ第１軸受ハウジング２６内に位置する。タービン軸３２の他端部側は、タービン車室１２から軸方向の他方側に突出し、かつ第２軸受ハウジング２８を貫通している。タービン軸３２の他端部側は、発電機など被駆動機の回転軸（不図示）に接続されている。
【0021】
（第１ラジアル軸受３４、スラスト軸受３６、第２ラジアル軸受３８）
図１に示すように、第１軸受ハウジング２６内には、タービン軸３２の一端部側を回転自在に支持する第１ラジアル軸受３４が設けられている。換言すれば、タービン軸３２の一端部側は、第１ラジアル軸受３４によって回転自在に支持されている。第１軸受ハウジング２６内における第１ラジアル軸受３４の近傍には、タービン軸３２のスラスト荷重を支持するスラスト軸受３６が設けられている。また、第２軸受ハウジング２８内には、タービン軸３２の他端部側を回転自在に支持する第２ラジアル軸受３８が設けられている。換言すれば、タービン軸３２の他端部側は、第２ラジアル軸受３８によって回転自在に支持されている。
図１に示すように、第１軸受ハウジング２６内には、タービン軸３２の一端部側を回転自在に支持する第１ラジアル軸受３４が設けられている。換言すれば、タービン軸３２の一端部側は、第１ラジアル軸受３４によって回転自在に支持されている。第１軸受ハウジング２６内における第１ラジアル軸受３４の近傍には、タービン軸３２のスラスト荷重を支持するスラスト軸受３６が設けられている。また、第２軸受ハウジング２８内には、タービン軸３２の他端部側を回転自在に支持する第２ラジアル軸受３８が設けられている。換言すれば、タービン軸３２の他端部側は、第２ラジアル軸受３８によって回転自在に支持されている。
【0022】
（タービンディスク４０、タービン動翼４２）
図１及び図２に示すように、タービンロータ３０は、タービン軸３２にはめ込む構造またはタービン軸３２との一体成形（鋳鍛造若しくは削り出し）として、タービン軸３２と一体的に設けられた円板状のタービンディスク４０と、タービンディスク４０の外周部に円周方向に沿って間隔を置いて設けられた複数のタービン動翼４２とを有している。本実施形態においては、タービン動翼４２の配置状態は、軸方向に２列になっており、軸方向の一方側に位置する複数のタービン動翼４２は、１列目のタービン動翼４２である。軸方向の他方側に位置する複数のタービン動翼４２は、２列目のタービン動翼４２である。また、タービンロータ３０は、各列の複数のタービン動翼４２の先端部を連結する環状のシュラウド（不図示）を有してもよい。
図１及び図２に示すように、タービンロータ３０は、タービン軸３２にはめ込む構造またはタービン軸３２との一体成形（鋳鍛造若しくは削り出し）として、タービン軸３２と一体的に設けられた円板状のタービンディスク４０と、タービンディスク４０の外周部に円周方向に沿って間隔を置いて設けられた複数のタービン動翼４２とを有している。本実施形態においては、タービン動翼４２の配置状態は、軸方向に２列になっており、軸方向の一方側に位置する複数のタービン動翼４２は、１列目のタービン動翼４２である。軸方向の他方側に位置する複数のタービン動翼４２は、２列目のタービン動翼４２である。また、タービンロータ３０は、各列の複数のタービン動翼４２の先端部を連結する環状のシュラウド（不図示）を有してもよい。
【0023】
（静翼支持部材４６、タービン静翼４８）
図１及び図２に示すように、第２分割車室１６内には、半リング状の静翼支持部材４６が設けられている。静翼支持部材４６には、複数のタービン静翼４８が間隔を置いて設けられている。本図のタービンは、単段（１段）に２列のタービン動翼４２を有するカーチス段を採用したタービンであるため、複数のタービン静翼４８は、１列目のタービン動翼４２と２列目のタービン動翼４２との間に配置されており、タービン静翼４８は１列目のタービン動翼４２から排出された蒸気を２列目のタービン動翼４２へ導く役目を負うが、蒸気条件によっては、単段（１段）に１列のタービン動翼４２のみを搭載するラトー段を採用しても良い。
図１及び図２に示すように、第２分割車室１６内には、半リング状の静翼支持部材４６が設けられている。静翼支持部材４６には、複数のタービン静翼４８が間隔を置いて設けられている。本図のタービンは、単段（１段）に２列のタービン動翼４２を有するカーチス段を採用したタービンであるため、複数のタービン静翼４８は、１列目のタービン動翼４２と２列目のタービン動翼４２との間に配置されており、タービン静翼４８は１列目のタービン動翼４２から排出された蒸気を２列目のタービン動翼４２へ導く役目を負うが、蒸気条件によっては、単段（１段）に１列のタービン動翼４２のみを搭載するラトー段を採用しても良い。
【0024】
（ノズル５０）
図１に示すように、第２分割車室１６内には、１列目のタービン動翼４２に向かってアンモニア蒸気を噴射するノズル５０が設けられている。ノズル５０の内部は、蒸気導入口２０に連通している。
図１に示すように、第２分割車室１６内には、１列目のタービン動翼４２に向かってアンモニア蒸気を噴射するノズル５０が設けられている。ノズル５０の内部は、蒸気導入口２０に連通している。
【0025】
（第１メカニカルシール５２、第２メカニカルシール５４）
図１及び図２に示すように、タービン車室１２内における軸方向の一端部側には、タービン車室１２からのアンモニア蒸気の漏れを防止する第１メカニカルシール５２が設けられている。第１メカニカルシール５２には、タービン軸３２を挿通させるための第１挿通孔５２ｈが形成されている。また、タービン車室１２内における軸方向の他端部側には、タービン車室１２からのアンモニア蒸気の漏れを防止する第２メカニカルシール５４が設けられている。第２メカニカルシール５４には、タービン軸３２を挿通させるための第２挿通孔５４ｈが形成されている。
図１及び図２に示すように、タービン車室１２内における軸方向の一端部側には、タービン車室１２からのアンモニア蒸気の漏れを防止する第１メカニカルシール５２が設けられている。第１メカニカルシール５２には、タービン軸３２を挿通させるための第１挿通孔５２ｈが形成されている。また、タービン車室１２内における軸方向の他端部側には、タービン車室１２からのアンモニア蒸気の漏れを防止する第２メカニカルシール５４が設けられている。第２メカニカルシール５４には、タービン軸３２を挿通させるための第２挿通孔５４ｈが形成されている。
【0026】
（シール溝５６）
図２及び図３に示すように、第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの突合せ面には、シール溝５６が形成されている。シール溝５６は、蒸気導入口２０から導入されるアンモニア蒸気よりも高圧のシール液（不図示）を流通（本実施形態では循環）させるための溝である。各シール溝５６は、第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの一端部側から他端部側にかけて連続して形成されている。シール溝５６の断面形状は、例えば、矩形状であるが、半円形状等に変更してもよい。各シール溝５６に供給されるシール液と、第１メカニカルシール５２及び第２メカニカルシール５４に供給されるシール液とは、同じシール液である。シール溝５６に供給されるシール液は、本実施形態では水であるが、水よりも沸点の高い高沸点液であってもよい。
図２及び図３に示すように、第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの突合せ面には、シール溝５６が形成されている。シール溝５６は、蒸気導入口２０から導入されるアンモニア蒸気よりも高圧のシール液（不図示）を流通（本実施形態では循環）させるための溝である。各シール溝５６は、第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの一端部側から他端部側にかけて連続して形成されている。シール溝５６の断面形状は、例えば、矩形状であるが、半円形状等に変更してもよい。各シール溝５６に供給されるシール液と、第１メカニカルシール５２及び第２メカニカルシール５４に供給されるシール液とは、同じシール液である。シール溝５６に供給されるシール液は、本実施形態では水であるが、水よりも沸点の高い高沸点液であってもよい。
【0027】
なお、第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの突合せ面にシール溝５６を形成する代わりに、第１分割車室１４の各上側水平フランジ１４ｆの突合せ面にシール溝５６を形成してもよい。或いは、第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの突合せ面及び第１分割車室１４の各上側水平フランジ１４ｆの突合せ面に、シール溝５６をそれぞれ形成してもよい。
【0028】
（循環ユニット５８）
図４に示すように、蒸気タービン１０は、第１メカニカルシール５２及び第２メカニカルシール５４にシール液を循環させるため、外部に設置された循環ユニット５８からの接続口を有している。循環ユニット５８は、第１メカニカルシール５２及び第２メカニカルシール５４にシール液を循環させるだけでなく、２つのシール溝５６にシール液を供給して２つのシール溝５６内の圧力を保持する。一般的な循環ユニットの構成は、次の通りである。なお、図４において、シール液の流れ方向を矢印で示している。
図４に示すように、蒸気タービン１０は、第１メカニカルシール５２及び第２メカニカルシール５４にシール液を循環させるため、外部に設置された循環ユニット５８からの接続口を有している。循環ユニット５８は、第１メカニカルシール５２及び第２メカニカルシール５４にシール液を循環させるだけでなく、２つのシール溝５６にシール液を供給して２つのシール溝５６内の圧力を保持する。一般的な循環ユニットの構成は、次の通りである。なお、図４において、シール液の流れ方向を矢印で示している。
【0029】
タービン車室１２から離隔した位置には、シール液を供給するシール液供給源６０が配設されている。シール液供給源６０は、シール液を収容するタンク６２と、シール液を圧送するポンプ６４とを有している。ポンプ６４には、シール液を第１メカニカルシール５２に供給するための第１供給回路６６の一端部が接続されている。第１供給回路６６の先端部は、第１メカニカルシール５２の供給ポートに接続されている。また、第１メカニカルシール５２の供給ポートは、２つのシール溝５６に連通している。
【0030】
第１供給回路６６の途中には、シール液を第２メカニカルシール５４に供給するための第２供給回路６８の一端部が接続されている。第２供給回路６８の他端部は、第２メカニカルシール５４の供給ポートに接続されている。また、第２メカニカルシール５４の供給ポートは、２つのシール溝５６に連通している。
【0031】
第１メカニカルシール５２の排出ポートには、シール液を第１メカニカルシール５２から排出するための第１排出回路７０の一端部が接続されており、第１排出回路７０の他端部は、タンク６２に接続されている。第２メカニカルシール５４の排出ポートには、シール液を第２メカニカルシール５４から排出するための第２排出回路７２の一端部が接続されており、第２排出回路７２の他端部は、第１排出回路７０の途中に接続されている。
【0032】
なお、循環ユニット５８は、図示は省略するが、圧力制御弁、方向制御弁等の種々の制御弁、及び圧力センサ等の種々のセンサ等を備えている。循環ユニット５８は、前述の構成に限るものでなく、供給回路の構成、排出回路の構成等を適宜に変更してもよい。
【0033】
（作用効果）
続いて、蒸気タービン１０の動作を含めて、本実施形態の作用効果について説明する。
続いて、蒸気タービン１０の動作を含めて、本実施形態の作用効果について説明する。
【0034】
圧力を持ったアンモニア蒸気が蒸気導入口２０からタービン車室１２内に導入されると、ノズル５０が１列目のタービン動翼４２に向かってアンモニア蒸気を噴射する。すると、複数のタービン静翼４８がアンモニア蒸気を整流しながら、タービンロータ３０がアンモニア蒸気の熱エネルギによって回転する。これにより、発電機等の被駆動機の回転軸を伝達することができる。
【0035】
蒸気タービン１０においては、前述のように、第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの突合せ面に、蒸気導入口２０から導入されるアンモニア蒸気よりも高圧のシール液を流通させるためのシール溝５６が形成されている。そのため、蒸気タービン１０の運転中に、循環ユニット５８を適宜に作動させることにより、蒸気導入口２０から導入されるアンモニア蒸気よりも高圧のシール液が各シール溝５６に供給される。これにより、第１分割車室１４の上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の下側水平フランジ１６ｆとの間のシール性を高めるこができる。
【0036】
特に、各シール溝５６が第２分割車室１６の各下側水平フランジ１６ｆの一端部側から他端部側にかけて形成されているため、第１分割車室１４の上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の下側水平フランジ１６ｆとの間のシール性を高めるこができる。
【0037】
よって、本実施形態によれば、第１分割車室１４の上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の下側水平フランジ１６ｆとの間からのアンモニア蒸気の漏れを確実に防止することができ、蒸気タービン１０のタービン効率を高めることができると共に、蒸気タービン１０の周辺の環境がアンモニア蒸気によって害されることを回避できる。
【0038】
蒸気タービン１０においては、前述のように、２つのシール溝５６に供給されるシール液と、第１メカニカルシール５２及び第２メカニカルシール５４に供給されるシール液とは、同じシール液である。そのため、共通のシール液供給源６０から第１メカニカルシール５２、第２メカニカルシール５４、及び２つのシール溝５６にシール液を供給することができる。これにより、本実施形態によれば、第１メカニカルシール５２、第２メカニカルシール５４、及び２つのシール溝５６にシール液を循環させる循環ユニット５８の構成の簡略化を図ることができる。
【0039】
蒸気タービン１０においては、前述のように、２つのシール溝５６に供給されるシール液は、水又は水よりも沸点の高い高沸点液である。そのため、蒸気タービン１０の運転中に、シール液が気化することを抑えて、第１分割車室１４の上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の下側水平フランジ１６ｆとの間のシール性を安定的に高めることができる。これにより、本実施形態によれば、第１分割車室１４の上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の下側水平フランジ１６ｆとの間からのアンモニア蒸気の漏れを確実に防止することができる。
【0040】
蒸気タービン１０において、前述のように、蒸気導入口２０からタービン車室１２内に導入される蒸気は、水よりも沸点の低い低沸点流体の１つであるアンモニア蒸気である。そのため、本実施形態によれば、蒸気タービン１０の運転中におけるタービン車室１２内の高温化を抑えて、蒸気タービン１０の耐久性を高めることができる。
【0041】
蒸気タービン１０において、前述のように、２つのシール溝５６に供給されるシール液として水を用いた場合には、蒸気タービン１０の運転中に、アンモニアがシール液である水に溶けて、シール液がアンモニア水になることがある。そのため、本実施形態によれば、仮に、シール液が第１分割車室１４の上側水平フランジ１４ｆと第２分割車室１６の下側水平フランジ１６ｆとの間から漏れても、水又はアンモニア水がタービン車室１２の外側に流出するだけで、蒸気タービン１０の周辺の環境がアンモニアによって害されることを確実に回避できる。
【0042】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る蒸気タービンは、分割された複数の分割車室を有し、前記複数の分割車室の継手フランジ同士が締結され、蒸気を導入するための蒸気導入口が形成され、蒸気を排出するための蒸気排出口が形成されたタービン車室と、前記タービン車室内に回転可能に設けられたタービンロータと、を備える。前記複数の分割車室のうち少なくもいずれかの分割車室の前記継手フランジの突合せ面に、前記蒸気導入口から導入される蒸気よりも高圧のシール液を流通（循環）させるためのシール溝が前記継手フランジの縁部に沿って形成されている。
本発明の態様１に係る蒸気タービンは、分割された複数の分割車室を有し、前記複数の分割車室の継手フランジ同士が締結され、蒸気を導入するための蒸気導入口が形成され、蒸気を排出するための蒸気排出口が形成されたタービン車室と、前記タービン車室内に回転可能に設けられたタービンロータと、を備える。前記複数の分割車室のうち少なくもいずれかの分割車室の前記継手フランジの突合せ面に、前記蒸気導入口から導入される蒸気よりも高圧のシール液を流通（循環）させるためのシール溝が前記継手フランジの縁部に沿って形成されている。
【0043】
前記の構成により、前記蒸気タービンの運転中に、前記蒸気導入口から導入される蒸気よりも高圧のシール液が前記シール溝に供給される。これにより、前記複数の分割車室の前記継手フランジ間のシール性を高めて、前記複数の分割車室の前記継手フランジ間からの蒸気の漏れを確実に防止することができる。
【0044】
タービン車室に導入する蒸気としてアンモニア蒸気を用いる場合においても、前記複数の分割車室の前記継手フランジ間からのアンモニア蒸気の漏れを確実に防止することができ、前記蒸気タービンの周辺の環境がアンモニア蒸気によって害されることを回避できる。
【0045】
本発明の態様２に係る蒸気タービンは、前記態様１において、前記シール溝は、前記いずれかの分割車室の前記継手フランジの一端部側から他端部側にかけて連続して形成されてよい。
【0046】
前記の構成により、前記複数の分割車室の前記継手フランジ間のシール性をより高めることができる。
【0047】
本発明の態様３に係る蒸気タービンは、前記態様１又は２において、前記タービン車室内における前記タービンロータの軸方向の両端部側にそれぞれ設けられ、前記タービンロータのタービン軸を挿通させるための挿通孔が形成され、前記タービン車室からの蒸気の漏れを防止するメカニカルシールを更に備えてもよい。前記シール溝に供給されるシール液と、前記メカニカルシールに供給されるシール液とは、同じシール液であってもよい。
【0048】
前記の構成により、共通のシール液供給源から２つの前記メカニカルシール及び前記シール溝にシール液を供給することができる。これにより、２つの前記メカニカルシール及び前記シール溝にシール液を循環させる循環ユニットの構成の簡略化を図ることができる。
【0049】
本発明の態様４に係る蒸気タービンは、前記態様１から３のいずれかにおいて、蒸気は、水よりも沸点の低い低沸点流体であってもよい。
【0050】
前記の構成により、前記蒸気タービンの運転中における前記タービン車室内の高温化を抑えて、前記蒸気タービンの耐久性を高めることができる。
【0051】
本発明の態様５に係る蒸気タービンは、前記態様４において、シール液は、水又は水よりも沸点の高い高沸点液であってもよい。
【0052】
前記の構成により、前記蒸気タービンの運転中に、シール液が気化することを抑えて、前記複数の分割車室の前記継手フランジ間のシール性を安定的に高めることができる。これにより、前記複数の分割車室の前記継手フランジ間からの蒸気の漏れをより確実に防止することができる。
【0053】
本発明の態様６に係る蒸気タービンは、前記態様１から３のいずれかにおいて、蒸気は、アンモニア蒸気であってもよい。
【0054】
前記の構成により、アンモニア蒸気が水よりも沸点の低い低沸点流体であるため、前記蒸気タービンの運転中における前記タービン車室内の高温化を抑えて、前記蒸気タービンの耐久性を高めることができる。
【0055】
本発明の態様７に係る蒸気タービンは、前記態様６において、シール液は、水であってもよい。
【0056】
前記の構成により、前記蒸気タービンの運転中に、アンモニアがシール液である水に溶けて、シール液がアンモニア水になることがある。そのため、仮に、シール液が前記２つの分割車室の前記継手フランジ間から漏れても、水又はアンモニア水が前記タービン車室の外側に流出するだけで、前記蒸気タービンの周辺の環境がアンモニアによって害されることを確実に回避できる。
【0057】
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0058】
１０ 蒸気タービン
１２ タービン車室
１４ 第１分割車室
１４ｆ 上側水平フランジ（第１継手フランジ）
１６ 第２分割車室
１６ｆ 下側水平フランジ（第２継手フランジ）
１８ ボルト
２０ 蒸気導入口
２２ 蒸気排出口
２６ 第１軸受ハウジング
２８ 第２軸受ハウジング
３０ タービンロータ
３２ タービン軸
３４ 第１ラジアル軸受
３６ スラスト軸受
３８ 第２ラジアル軸受
４０ タービンディスク
４２ タービン動翼
４６ 静翼支持部材
４８ タービン静翼
５０ ノズル
５２ 第１メカニカルシール
５２ｈ 第１挿通孔
５４ 第２メカニカルシール
５４ｈ 第２挿通孔
５６ シール溝
５８ 循環ユニット
６０ シール液供給源
６２ タンク
６４ ポンプ
６６ 第１供給回路
６８ 第２供給回路
７０ 第１排出回路
７２ 第２排出回路
１２ タービン車室
１４ 第１分割車室
１４ｆ 上側水平フランジ（第１継手フランジ）
１６ 第２分割車室
１６ｆ 下側水平フランジ（第２継手フランジ）
１８ ボルト
２０ 蒸気導入口
２２ 蒸気排出口
２６ 第１軸受ハウジング
２８ 第２軸受ハウジング
３０ タービンロータ
３２ タービン軸
３４ 第１ラジアル軸受
３６ スラスト軸受
３８ 第２ラジアル軸受
４０ タービンディスク
４２ タービン動翼
４６ 静翼支持部材
４８ タービン静翼
５０ ノズル
５２ 第１メカニカルシール
５２ｈ 第１挿通孔
５４ 第２メカニカルシール
５４ｈ 第２挿通孔
５６ シール溝
５８ 循環ユニット
６０ シール液供給源
６２ タンク
６４ ポンプ
６６ 第１供給回路
６８ 第２供給回路
７０ 第１排出回路
７２ 第２排出回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】