タービンの支持構造及びガスタービン
【課題】タービンの支持構造及びガスタービンにおいて、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図る。
【解決手段】円筒形状をなすタービン本体としての排気室１４の外周側にリング形状をなす外殻部材７１を配置し、排気室１４と外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な複数の短冊形状をなす排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室１４を建屋に設置するための排気室脚部９２を連結する。
【解決手段】円筒形状をなすタービン本体としての排気室１４の外周側にリング形状をなす外殻部材７１を配置し、排気室１４と外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な複数の短冊形状をなす排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室１４を建屋に設置するための排気室脚部９２を連結する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧縮した高温・高圧の空気に対して燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンにおいて、床面にタービンを設置するためのタービンの支持構造、並びに、このタービンの支持構造が適用されるガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。この場合、タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配設されて構成されており、燃焼ガスにより動翼を駆動することで発電機の連結される出力軸を回転駆動している。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、排気車室のディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。
【０００３】
このように構成されたガスタービンは、静翼及び動翼が収容される排気車室と排気室と排気ダクトがそれぞれ円筒形状をなして連結されて構成されており、複数の脚部をもって建屋内の床面に設置されている。この排気車室、排気室、排気ダクトは、外側ケーシングと内側ケーシングがストラットにより連結されることで、二重の円筒形状をなし、外側ケーシングと内側ケーシングの間の空間部が排気ガスの通路となっている。そして、この外側ケーシングの両側にそれぞれ脚部が連結され、この複数の脚部により排気車室、排気室、排気ダクトが床面に設置されることとなる。
【０００４】
このタービンの支持構造としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２９３２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のタービンの支持構造では、排気車室、排気室、排気ダクトにおける外側ケーシングの両側にそれぞれ脚部を連結し、この複数の脚部により排気車室、排気室、排気ダクトを床面に設置している。排気車室、排気室、排気ダクトは、重量物であることから、外側ケーシングにおける脚部の取付部に曲げ応力が作用し、変形などを招くおそれがある。そのため、この外側ケーシングの外周面に周方向に沿ってリブを設け、このリブを介して脚部を連結している。
【０００７】
ところが、タービンの稼動時には、排気車室、排気室、排気ダクトにおける外側ケーシングが排気ガスにより高温となり、熱伸びが発生する。すると、この外側ケーシングは、リブにより強度を上げた部分とその他の部分とで熱伸び量が異なり、ここに熱応力が発生し、変形や破損等が発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図るタービンの支持構造及びガス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】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１の発明のタービンの支持構造は、円筒形状をなすタービン本体と、該タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材に前記タービン本体を設置するための脚部が連結されることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明のタービンの支持構造では、前記タービン本体は、燃焼ガスが流動する排気室を有し、該排気室と前記外殻部材とが前記サポート部材により連結されると共に、前記外殻部材に排気ダクトが連結されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明のタービンの支持構造では、前記外殻部材と前記排気ダクトとの間に高温伸縮継手が介装されることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材は、複数の短冊形状をなし、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材の外側にて、前記排気室と前記外殻部材とを連結するガスシールが設けられることを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材は、円錐台形状をなし、軸方向の一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項７の発明のガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記タービンは、排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材と排気ダクトとが連結され、前記外殻部材に前記排気室を設置するための脚部が連結される、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明のタービンの支持構造によれば、円筒形状をなすタービン本体と、タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とを、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結し、外殻部材にタービン本体を設置するための脚部を連結している。従って、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、タービン本体の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材によりタービン本体の熱伸びを吸収することができ、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項２の発明のタービンの支持構造によれば、タービン本体として燃焼ガスが流動する排気室を設け、排気室と外殻部材とをサポート部材により連結すると共に、外殻部材に排気ダクトを連結するので、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、排気室の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材により排気室及び排気ダクトの熱伸びを吸収することができる。
【００１８】
請求項３の発明のタービンの支持構造によれば、外殻部材と排気ダクトとの間に高温伸縮継手を介装するので、排気室と排気ダクトとの間の熱伸びを高温伸縮継手により効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項４の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材を複数の短冊形状とし、一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を外殻部材の端部に連結するので、サポート部材を複数の短冊形状とすることで高剛性部材となり、排気室の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
【００２０】
請求項５の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材の外側にて、排気室と外殻部材とを連結するガスシールを設けるので、排気室と排気ダクトとの連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
【００２１】
請求項６の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材を円錐台形状とし、軸方向の一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を外殻部材の端部に連結するので、サポート部材を円錐台形状とすることで高剛性部材となり、排気室の重量のよる曲げ応力を適正に支持することができる。
【００２２】
また、請求項７の発明のガスタービンによれば、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成し、タービンの排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とを熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結し、外殻部材と排気ダクトとを連結し、外殻部材に排気室を設置するための脚部を連結している。従って、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、タービン本体の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材によりタービン本体の熱伸びを吸収することができ、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るタービンの支持構造及びガスタービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図、図２は、実施例１のタービンの支持構造を表す図１のII−II断面図、図３は、実施例１のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図、図４は、排気室と排気ダクトとの連結部を表す平面図、図５は、実施例１のガスタービンの概略構成図である。
【００２５】
本実施例のガスタービンは、図５に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３と排気室１４により構成される。このガスタービン１３には、図示しない発電機が連結されている。この圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されてなり、その外側に抽気マニホールド１９が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。このタービン車室２０の下流側に排気車室２７を介して排気室１４が配設されている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２４が位置している。ロータ２４は、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持される一方、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、このロータ２４は、各動翼１８，２２が植付けられたディスクが複数重ねられてなり、排気室１４側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
【００２６】
従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する。排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。
【００２７】
上述したタービン１３において、図１及び図２に示すように、複数の静翼２１と動翼２２（いずれも図５参照）が交互に配設されるタービン車室２０があり、その下流側に排気車室２７がある。排気車室２７は、円筒形状をなしている。排気車室２７の排気ガスの流動方向下流側に排気室１４が配置されている。この排気室１４は円筒形状をなしている。排気室１４の排気ガスの流動方向下流側に排気ダクト３１が配置されている。排気ダクト３１は、円筒形状をなしている。そして、排気車室２７と排気室１４とが熱伸びを吸収可能な排気室サポート３２により連結されている。また、排気室１４と排気ダクト３１とが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート（サポート部材）３３及び熱伸びを吸収可能なエキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）３４により連結されている。
【００２８】
この場合、本実施例では、タービン本体としての排気室１４における排気ガスの流動方向下流側の端部に対して、その外周側にリング形状をなす外殻部材７１が配置されている。排気室１４と外殻部材７１とが排気ダクトサポート３３により連結され、外殻部材７１と排気ダクト３１とがエキスパンジョンジョイント３４により連結され、外殻部材７１に排気室１４を設置するための排気室脚部９２が連結されている。
【００２９】
排気車室２７には、その内側に円筒形状をなす排気ディフューザ４１が配置されている。この排気ディフューザ４１は、円筒形状をなす外側ディフューザ４２と内側ディフューザ４３がストラットシールド４４により連結されて構成される。このストラットシールド４４は、円筒形状や楕円形状などの中空形状をなし、排気ディフューザ４１の周方向に均等間隔で複数設けられている。そして、内側ディフューザ４３の内周部には、軸受４５を介してロータ２４が回転自在に支持されており、この軸受４５に潤滑オイルを供給するオイル配管４６が配設されている。なお、ストラットシールド４４内には、ストラット４７が配設されている。ストラットシールド４４の内部空間は、外部から排気ディフューザ４１の内側の空間や、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間の空間に冷却空気を供給可能となっている。これ冷却空気により、後述するディフューザサポート４８も冷却することができる。なお、ストラット４４は、一端を排気車室２７に固定され、他端を軸受箱に固定されている。
【００３０】
排気車室２７と排気ディフューザ４１とは、ディフューザサポート４８により連結されている。このディフューザサポート４８は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、このディフューザサポート４８は、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、タービン１３の始動時などの過渡期には、熱伸びが発生しやすい。ディフューザサポート４８は、一端部が排気車室２７にボルト４９により締結され、他端部が外側ディフューザ４２にボルト５０により締結されている。このディフューザサポート４８を外側から被覆するように、排気車室２７が設けられている。外側ディフューザ４２と排気車室２７との間には、ガスシール５１が設けられており、排気車室２７とタービン車室２０を遮断している。
【００３１】
排気室１４は、円筒形状をなす外筒５２と内筒５３がフォローストラット５４により連結されて構成され、このフォローストラット５４は、円筒形状や楕円形状などの中空形状をなし、排気室１４の周方向に均等間隔で複数設けられている。フォローストラット５４は、排気室１４の外筒５２側において開口しており、フォローストラット５４の内部は、大気と連通している。
【００３２】
排気車室２７と排気室１４とは、排気室サポート３２により連結されている。排気ディフューザ４１と排気室１４とは、外側ディフューザ４２、外筒５２、内側ディフューザ４３、内筒５３の端部がそれぞれ接近して対向している。外側ディフューザ４２と外筒５２は、排気ガスの流動方向下流側に向けて拡径しているが、内側ディフューザ４３と内筒５３は、排気ガスの流動方向下流側に向けて同径となっている。そして、排気ディフューザ４１の外側ディフューザ４２より外周側に位置する排気車室２７の端部と、排気室１４の外筒５２の端部とが排気室サポート３２により連結されている。
【００３３】
この排気室サポート３２は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気室サポート３２は、排気車室２７と排気室１４との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。なお、熱伸びは、タービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。
【００３４】
排気車室２７の端部には連結リング５５がボルト５６により固定されている。排気室サポート３２は、一端部の連結フランジ３２ａがこの連結リング５５にボルト５７により締結され、他端部の連結フランジ３２ｂが排気室１４における外筒５２の取付フランジ５２ａにボルト５８により締結されている。また、排気車室２７の下流側の端部と外側ディフューザ４２の下流側の端部との間にガスシール５９が設けられる。連結リング５５と外筒５２の上流側の端部との間に排気室サポート３２の内側に位置してガスシール６０が設けられている。更に、内側ディフューザ４３と内筒５３の端部間にゴムシール６１が設けられている。
【００３５】
ガスシール５９は、ストラットシールド４４の内部を伝わって供給される冷却空気を外側ディフューザ４１と排気車室２７との間にとどめる役割を有する。
【００３６】
排気車室２７の外周面に断熱材６２が装着されている。同様に、排気室１４の外周面に断熱材６２が装着されている。排気室サポート３２は、排気室１４の外筒５２の外側に設けられており、排気室サポート３２はこの断熱材６３の外側に配置されている。排気室サポート３２は、外気により冷却可能となっている。また、断熱材６３は、フォローストラット５４の開口部をさけるように配置される。大気の取入れを阻害しないためである。
【００３７】
図１乃至図４に示す排気ダクト３１は、円筒形状をなし、排気室１４と排気ダクトサポート３３及びエキスパンジョンジョイント３４により連結されている。排気室１４の端部の外周側にリング形状をなす外殻部材７１が配置されている。排気室１４の端部と、外殻部材７１の内周部とが排気ダクトサポート３３により連結されている。この排気ダクトサポート３３は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気ダクトサポート３３は、排気室１４と排気ダクト３１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、熱伸びは、タービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。一方、外殻部材７１は、断面が外側に開口したコ字形状をなし、排気室１４の外周面とほぼ平行な外殻本体７１ａと、この外殻本体７１ａの両側から排気室１４の外周面とほぼ直行して立ち上がる連結フランジ７１ｂ，７１ｃと、外殻本体７１ａから排気室１４の外周面側に突出する連結フランジ７１ｄとを有している。
【００３８】
そして、排気ダクトサポート３３は、一端部の連結フランジ３３ａが外殻部材７１の取付フランジ７１ｄにボルト７２により締結され、他端部の連結フランジ３３ｂが排気室１４における外筒５２の連結フランジ５２ｂにボルト７３により締結されている。また、外殻部材７１の取付フランジ７１ｂと外側筒５２との間に排気ダクトサポート３３の外側に位置してガスシール７４が設けられている。
【００３９】
また、エキスパンジョンジョイント３４にて、リング形状をなす一対の取付フランジ７５，７６には、支持フランジ７７，７８が立設されると共に、この取付フランジ７５，７６を掛け渡すようにリング形状をなす抜け止めシール７９が連結されている。支持フランジ７７，７８及び抜け止めシール７９により形成された空間部に断熱材８０が充填されている。ブーツ８１は、この断熱材８０を被覆している。津８１の端部は、支持フランジ７７，７８にボルト８２，８３により締結されている。そして、一方の取付フランジ７５が外殻部材７１の連結フランジ７１ｂにボルト８４により締結され、他方の取付フランジ７６が排気ダクト３１の端部にボルト８５により締結されている。このエキスパンジョンジョイント３４は、タービン１３の高負荷時に、排気室１４と排気ダクト３１との間で断熱を行うと共に、温度差により熱伸びが発生したときに、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。
【００４０】
各取付フランジ７５，７６の内周面に断熱材８６，８７が装着されると共に、排気ダクト３１の内周面に断熱材８８が装着されている。エキスパンジョンジョイント３４は、この断熱材８６，８７，８８の外側に配置されることとなり、外気により冷却可能となっている。
【００４１】
そして、図１及び図２に示すように、排気室１４に複数の短冊形状からなる複数の排気ダクトサポート３３を介して連結された外殻部材７１にて、外殻本体７１ａの両側にそれぞれ取付ブラケット９１が固定され、この各取付ブラケット９１に排気室脚部９２がそれぞれ連結されている。従って、排気室１４は、２つの排気室脚部９２により図示しないタービン建屋の床面に設置されることとなる。即ち、排気室１４は、周方向に並設された複数の排気ダクトサポート３３を介して外殻部材７１に支持され、この外殻部材７１が排気室脚部９２を介して床面に設置されることとなる。
【００４２】
この場合、排気ダクトサポート３３は、所定の幅を有して短冊状をなし、排気室１４における長手方向（排気ガスの流動方向）に沿って装着されている。また、排気ダクトサポート３３は、排気室１４の周方向に並設されることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。また、外殻部材７１は、外殻本体７１ａと連結フランジ７１ｂ，７１ｃとからなるコ字形断面に連結フランジ７１ｄを加えた異形断面であることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。そのため、排気ダクトサポート３３と外殻部材７１が高剛性部材であることから、排気室１４の重量を十分に支持することができる。また、排気ダクトサポート３３の変形により排気室１４の熱伸びを十分に吸収することができる。
【００４３】
なお、図１に示すように、排気ダクト３１は、複数の排気ダクト脚部９３，９４により建屋の床面に設置されており、排気車室２７は、図示しないが、排気車室脚部により建屋の床面に設置されている。
【００４４】
このように実施例１のタービンの支持構造にあっては、円筒形状をなすタービン本体としての排気室１４の外周側にリング形状をなす外殻部材７１を配置し、排気室１４と外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室１４を建屋に設置するための排気室脚部９２を連結している。
【００４５】
従って、外殻部材７１及び排気ダクトサポート３３が高剛性部材であることから、排気室１４の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート３３により排気室１４の熱伸びを吸収することができ、排気室１４に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【００４６】
また、実施例１のタービンの支持構造では、外殻部材７１と排気ダクト３１との間にエキスパンジョンジョイント３４を介装している。そのため、排気室１４と排気ダクト３１との間の熱伸びをこのエキスパンジョンジョイント３４により効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００４７】
また、実施例１のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状とし、一端部を排気室１４の端部に連結する一方、他端部を外殻部材７１の端部に連結している。そのため、排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状とすることで高剛性部材となり、排気室１４の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
【００４８】
また、実施例１のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート３３の外側にて、排気室１４と外殻部材７１とを連結するガスシール７４を設けており、排気室１４と排気ダクト３１との連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
【００４９】
そして、実施例１のガスタービンにあっては、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成し、タービン１３の排気室１４とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１と排気ダクト３１とをエキスパンジョンジョイント３４を介して連結し、外殻部材７１に排気室１４を設置するための排気室脚部９２を連結している。
【００５０】
従って、外殻部材７１及び排気ダクトサポート３３が高剛性部材であることから、排気室１４の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート３３により排気室１４の熱伸びを吸収することができ、排気室１４に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで、ガスタービン全体の耐久性の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００５１】
図６は、本発明の実施例２に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
【００５２】
実施例２のガスタービンにおけるタービンの支持構造において、図６に示すように、タービン本体としての排気室１０１は円筒形状をなしている。この排気室１０１における排気ガスの流動方向下流側の端部に対して、その外周側にリング形状をなす外殻部材１０２が配置されており、排気室１０１と外殻部材１０２とが排気ダクトサポート（サポート部材）１０３により連結されている。また、排気室１０１の排気ガスの流動方向下流側に排気ダクト１０４が配置されている。排気ダクト１０４は円筒形状をなし、外殻部材１０２と排気ダクト１０４とがエキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）１０５により連結されている。そして、外殻部材１０２に排気室１０１を設置するための図示しない排気室脚部が連結されている。
【００５３】
即ち、排気室１０１の端部の外周側にリング形状をなす外殻部材１０２が配置されている。気室１０１の端部と、外殻部材１０２の内周部とが排気ダクトサポート１０３により連結されている。この排気ダクトサポート１０３は、円錐台形状をなしている。排気室１０１と排気ダクト１０４との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、この熱伸びは、タービンの始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。一方、外殻部材１０２は、断面が外側に開口したコ字形状をなしている。この外殻部材１０２は、排気室１０１の外周面とほぼ平行な外殻本体１０２ａと、この外殻本体１０２ａの両側から排気室１０１の外周面とほぼ直行して立ち上がる連結フランジ１０２ｂ，１０２ｃと、外殻本体１０２ａから排気室１０１の外周面側に突出する連結フランジ１０２ｄとを有している。そして、排気ダクトサポート１０３は、一端部が外殻部材１０２の取付フランジ１０２ｄにボルト１０６により締結され、他端部が排気室１０１に固着されている。
【００５４】
また、エキスパンジョンジョイント１０５にて、リング形状をなす一対の取付フランジ１０７，１０８には、支持フランジ１０９，１１０が立設されている。そして、この支持フランジ１０９，１１０により形成された空間部に断熱材１１１が充填され、ベローズ１１２により被覆され、カバー１１３がボルト１１４，１１５により締結されている。そして、一方の取付フランジ１０７が外殻部材１０２の連結フランジ１０２ｂにボルト１１６により締結され、他方の取付フランジ１０８が排気ダクト１０４の端部にボルト１１７により締結されている。このエキスパンジョンジョイント１０５は、タービンの高負荷時に、排気室１０１と排気ダクト１０４との間で断熱を行うと共に、温度差により熱伸びが発生したときに、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。
【００５５】
そして、図示しないが、外殻部材１０２の両側にそれぞれ取付ブラケットを介して排気室脚部がそれぞれ連結されている。従って、排気室１０１は、２つの排気室脚部によりタービン建屋の床面に設置されることとなる。即ち、排気室１０１は、排気ダクトサポート１０３を介して外殻部材１０２に支持され、この外殻部材１０２が排気室脚部を介して床面に設置されることとなる。
【００５６】
この場合、排気ダクトサポート１０３は、円錐台形状をなし、排気室１０１における長手方向（排気ガスの流動方向）に沿って装着されることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。また、外殻部材１０２は、外殻本体１０２ａと連結フランジ１０２ｂ，１０２ｃとからなるコ字形断面に連結フランジ１０２ｄを加えた異形断面であることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。そのため、排気ダクトサポート１０３と外殻部材１０２が高剛性部材であることから、排気室１０１の重量を十分に支持することができる。また、排気ダクトサポート１０３の変形により排気室１０１の熱伸びを十分に吸収することができる。
【００５７】
このように実施例２のタービンの支持構造にあっては、円筒形状をなすタービン本体としての排気室１０１の外周側にリング形状をなす外殻部材１０２を配置し、排気室１０１と外殻部材１０２とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート１０３により連結し、外殻部材１０２に排気室１０１を建屋に設置するための排気室脚部を連結している。
【００５８】
従って、外殻部材１０２及び排気ダクトサポート１０３が高剛性部材であることから、排気室１０１の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート１０３により排気室１０１の熱伸びを吸収することができ、排気室１０１に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【００５９】
また、実施例２のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート１０３を円錐台形状とし、軸方向の一端部を排気室１０１の端部に連結する一方、他端部を外殻部材１０２の端部に連結しており、排気ダクトサポート１０３を円錐台形状とすることで高剛性部材となり、排気室１０１の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
【００６０】
なお、上述した各実施例では、本発明のタービン本体を排気室１４とし、この排気室１４と外殻部材７１とを排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室脚部９２を連結したが、この構成に限定されるものではない。即ち、本発明のタービン本体を排気車室２７とし、この排気室１４の外側にサポート部材を介して外殻部材を設け、この外殻部材に排気車室脚部を連結したり、本発明のタービン本体を排気ダクト３１とし、この排気ダクト３１の外側にサポート部材を介して外殻部材を設け、この外殻部材に排気ダクト脚部を連結してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係るタービンの支持構造及びガスタービンは、タービン本体に熱伸びを吸収可能なサポート部材を介して連結した外殻部材に脚部を連結することで、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図るものであり、いずれの種類のガスタービンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
【図２】実施例１のタービンの支持構造を表す図１のII−II断面図である。
【図３】実施例１のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図である。
【図４】排気室と排気ダクトとの連結部を表す平面図である。
【図５】実施例１のガスタービンの概略構成図である。
【図６】本発明の実施例２に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１４，１０２ 排気室（タービン本体）
２０ タービン車室
２７ 排気車室（タービン本体）
３１，１０２ 排気ダクト（タービン本体）
３２ 排気室サポート（サポート部材）
３３，１０３ 排気ダクトサポート（サポート部材）
３４，１０５ エキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）
２３，４１ 排気ディフューザ
４８ ディフューザサポート
５１，５９，６０，７４ ガスシール
６２，６３，８０，８６，８７，８８ 断熱材
７１，１０２ 外殻部材
９２ 排気室脚部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧縮した高温・高圧の空気に対して燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給して回転動力を得るガスタービンにおいて、床面にタービンを設置するためのタービンの支持構造、並びに、このタービンの支持構造が適用されるガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されており、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスがタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。この場合、タービンは、車室内に複数の静翼及び動翼が交互に配設されて構成されており、燃焼ガスにより動翼を駆動することで発電機の連結される出力軸を回転駆動している。そして、タービンを駆動した燃焼ガスは、排気車室のディフューザにより静圧に変換されてから大気に放出される。
【０００３】
このように構成されたガスタービンは、静翼及び動翼が収容される排気車室と排気室と排気ダクトがそれぞれ円筒形状をなして連結されて構成されており、複数の脚部をもって建屋内の床面に設置されている。この排気車室、排気室、排気ダクトは、外側ケーシングと内側ケーシングがストラットにより連結されることで、二重の円筒形状をなし、外側ケーシングと内側ケーシングの間の空間部が排気ガスの通路となっている。そして、この外側ケーシングの両側にそれぞれ脚部が連結され、この複数の脚部により排気車室、排気室、排気ダクトが床面に設置されることとなる。
【０００４】
このタービンの支持構造としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−２９３２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した従来のタービンの支持構造では、排気車室、排気室、排気ダクトにおける外側ケーシングの両側にそれぞれ脚部を連結し、この複数の脚部により排気車室、排気室、排気ダクトを床面に設置している。排気車室、排気室、排気ダクトは、重量物であることから、外側ケーシングにおける脚部の取付部に曲げ応力が作用し、変形などを招くおそれがある。そのため、この外側ケーシングの外周面に周方向に沿ってリブを設け、このリブを介して脚部を連結している。
【０００７】
ところが、タービンの稼動時には、排気車室、排気室、排気ダクトにおける外側ケーシングが排気ガスにより高温となり、熱伸びが発生する。すると、この外側ケーシングは、リブにより強度を上げた部分とその他の部分とで熱伸び量が異なり、ここに熱応力が発生し、変形や破損等が発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するものであり、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図るタービンの支持構造及びガス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】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１の発明のタービンの支持構造は、円筒形状をなすタービン本体と、該タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材に前記タービン本体を設置するための脚部が連結されることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明のタービンの支持構造では、前記タービン本体は、燃焼ガスが流動する排気室を有し、該排気室と前記外殻部材とが前記サポート部材により連結されると共に、前記外殻部材に排気ダクトが連結されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明のタービンの支持構造では、前記外殻部材と前記排気ダクトとの間に高温伸縮継手が介装されることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材は、複数の短冊形状をなし、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材の外側にて、前記排気室と前記外殻部材とを連結するガスシールが設けられることを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明のタービンの支持構造では、前記サポート部材は、円錐台形状をなし、軸方向の一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項７の発明のガスタービンは、圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、前記タービンは、排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材と排気ダクトとが連結され、前記外殻部材に前記排気室を設置するための脚部が連結される、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明のタービンの支持構造によれば、円筒形状をなすタービン本体と、タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とを、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結し、外殻部材にタービン本体を設置するための脚部を連結している。従って、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、タービン本体の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材によりタービン本体の熱伸びを吸収することができ、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項２の発明のタービンの支持構造によれば、タービン本体として燃焼ガスが流動する排気室を設け、排気室と外殻部材とをサポート部材により連結すると共に、外殻部材に排気ダクトを連結するので、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、排気室の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材により排気室及び排気ダクトの熱伸びを吸収することができる。
【００１８】
請求項３の発明のタービンの支持構造によれば、外殻部材と排気ダクトとの間に高温伸縮継手を介装するので、排気室と排気ダクトとの間の熱伸びを高温伸縮継手により効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項４の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材を複数の短冊形状とし、一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を外殻部材の端部に連結するので、サポート部材を複数の短冊形状とすることで高剛性部材となり、排気室の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
【００２０】
請求項５の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材の外側にて、排気室と外殻部材とを連結するガスシールを設けるので、排気室と排気ダクトとの連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
【００２１】
請求項６の発明のタービンの支持構造によれば、サポート部材を円錐台形状とし、軸方向の一端部を排気室の端部に連結する一方、他端部を外殻部材の端部に連結するので、サポート部材を円錐台形状とすることで高剛性部材となり、排気室の重量のよる曲げ応力を適正に支持することができる。
【００２２】
また、請求項７の発明のガスタービンによれば、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成し、タービンの排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とを熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結し、外殻部材と排気ダクトとを連結し、外殻部材に排気室を設置するための脚部を連結している。従って、外殻部材及びサポート部材が高剛性部材であることから、タービン本体の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、サポート部材によりタービン本体の熱伸びを吸収することができ、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るタービンの支持構造及びガスタービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図、図２は、実施例１のタービンの支持構造を表す図１のII−II断面図、図３は、実施例１のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図、図４は、排気室と排気ダクトとの連結部を表す平面図、図５は、実施例１のガスタービンの概略構成図である。
【００２５】
本実施例のガスタービンは、図５に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３と排気室１４により構成される。このガスタービン１３には、図示しない発電機が連結されている。この圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口１５を有し、圧縮機車室１６内に複数の静翼１７と動翼１８が交互に配設されてなり、その外側に抽気マニホールド１９が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、バーナで点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２０内に複数の静翼２１と動翼２２が交互に配設されている。このタービン車室２０の下流側に排気車室２７を介して排気室１４が配設されている。排気室１４は、タービン１３に連続する排気ディフューザ２３を有している。また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室１４の中心部を貫通するようにロータ（タービン軸）２４が位置している。ロータ２４は、圧縮機１１側の端部が軸受部２５により回転自在に支持される一方、排気室１４側の端部が軸受部２６により回転自在に支持されている。そして、このロータ２４は、各動翼１８，２２が植付けられたディスクが複数重ねられてなり、排気室１４側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
【００２６】
従って、圧縮機１１の空気取入口１５から取り込まれた空気が、複数の静翼１７と動翼１８を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２１と動翼２２を通過することでロータ２４を駆動回転し、このロータ２４に連結された発電機を駆動する。排気ガスは排気室１４の排気ディフューザ２３で静圧に変換されてから大気に放出される。
【００２７】
上述したタービン１３において、図１及び図２に示すように、複数の静翼２１と動翼２２（いずれも図５参照）が交互に配設されるタービン車室２０があり、その下流側に排気車室２７がある。排気車室２７は、円筒形状をなしている。排気車室２７の排気ガスの流動方向下流側に排気室１４が配置されている。この排気室１４は円筒形状をなしている。排気室１４の排気ガスの流動方向下流側に排気ダクト３１が配置されている。排気ダクト３１は、円筒形状をなしている。そして、排気車室２７と排気室１４とが熱伸びを吸収可能な排気室サポート３２により連結されている。また、排気室１４と排気ダクト３１とが熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート（サポート部材）３３及び熱伸びを吸収可能なエキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）３４により連結されている。
【００２８】
この場合、本実施例では、タービン本体としての排気室１４における排気ガスの流動方向下流側の端部に対して、その外周側にリング形状をなす外殻部材７１が配置されている。排気室１４と外殻部材７１とが排気ダクトサポート３３により連結され、外殻部材７１と排気ダクト３１とがエキスパンジョンジョイント３４により連結され、外殻部材７１に排気室１４を設置するための排気室脚部９２が連結されている。
【００２９】
排気車室２７には、その内側に円筒形状をなす排気ディフューザ４１が配置されている。この排気ディフューザ４１は、円筒形状をなす外側ディフューザ４２と内側ディフューザ４３がストラットシールド４４により連結されて構成される。このストラットシールド４４は、円筒形状や楕円形状などの中空形状をなし、排気ディフューザ４１の周方向に均等間隔で複数設けられている。そして、内側ディフューザ４３の内周部には、軸受４５を介してロータ２４が回転自在に支持されており、この軸受４５に潤滑オイルを供給するオイル配管４６が配設されている。なお、ストラットシールド４４内には、ストラット４７が配設されている。ストラットシールド４４の内部空間は、外部から排気ディフューザ４１の内側の空間や、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間の空間に冷却空気を供給可能となっている。これ冷却空気により、後述するディフューザサポート４８も冷却することができる。なお、ストラット４４は、一端を排気車室２７に固定され、他端を軸受箱に固定されている。
【００３０】
排気車室２７と排気ディフューザ４１とは、ディフューザサポート４８により連結されている。このディフューザサポート４８は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、このディフューザサポート４８は、排気車室２７と排気ディフューザ４１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、タービン１３の始動時などの過渡期には、熱伸びが発生しやすい。ディフューザサポート４８は、一端部が排気車室２７にボルト４９により締結され、他端部が外側ディフューザ４２にボルト５０により締結されている。このディフューザサポート４８を外側から被覆するように、排気車室２７が設けられている。外側ディフューザ４２と排気車室２７との間には、ガスシール５１が設けられており、排気車室２７とタービン車室２０を遮断している。
【００３１】
排気室１４は、円筒形状をなす外筒５２と内筒５３がフォローストラット５４により連結されて構成され、このフォローストラット５４は、円筒形状や楕円形状などの中空形状をなし、排気室１４の周方向に均等間隔で複数設けられている。フォローストラット５４は、排気室１４の外筒５２側において開口しており、フォローストラット５４の内部は、大気と連通している。
【００３２】
排気車室２７と排気室１４とは、排気室サポート３２により連結されている。排気ディフューザ４１と排気室１４とは、外側ディフューザ４２、外筒５２、内側ディフューザ４３、内筒５３の端部がそれぞれ接近して対向している。外側ディフューザ４２と外筒５２は、排気ガスの流動方向下流側に向けて拡径しているが、内側ディフューザ４３と内筒５３は、排気ガスの流動方向下流側に向けて同径となっている。そして、排気ディフューザ４１の外側ディフューザ４２より外周側に位置する排気車室２７の端部と、排気室１４の外筒５２の端部とが排気室サポート３２により連結されている。
【００３３】
この排気室サポート３２は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気室サポート３２は、排気車室２７と排気室１４との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。なお、熱伸びは、タービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。
【００３４】
排気車室２７の端部には連結リング５５がボルト５６により固定されている。排気室サポート３２は、一端部の連結フランジ３２ａがこの連結リング５５にボルト５７により締結され、他端部の連結フランジ３２ｂが排気室１４における外筒５２の取付フランジ５２ａにボルト５８により締結されている。また、排気車室２７の下流側の端部と外側ディフューザ４２の下流側の端部との間にガスシール５９が設けられる。連結リング５５と外筒５２の上流側の端部との間に排気室サポート３２の内側に位置してガスシール６０が設けられている。更に、内側ディフューザ４３と内筒５３の端部間にゴムシール６１が設けられている。
【００３５】
ガスシール５９は、ストラットシールド４４の内部を伝わって供給される冷却空気を外側ディフューザ４１と排気車室２７との間にとどめる役割を有する。
【００３６】
排気車室２７の外周面に断熱材６２が装着されている。同様に、排気室１４の外周面に断熱材６２が装着されている。排気室サポート３２は、排気室１４の外筒５２の外側に設けられており、排気室サポート３２はこの断熱材６３の外側に配置されている。排気室サポート３２は、外気により冷却可能となっている。また、断熱材６３は、フォローストラット５４の開口部をさけるように配置される。大気の取入れを阻害しないためである。
【００３７】
図１乃至図４に示す排気ダクト３１は、円筒形状をなし、排気室１４と排気ダクトサポート３３及びエキスパンジョンジョイント３４により連結されている。排気室１４の端部の外周側にリング形状をなす外殻部材７１が配置されている。排気室１４の端部と、外殻部材７１の内周部とが排気ダクトサポート３３により連結されている。この排気ダクトサポート３３は、短冊形状をなし、タービン１３の軸方向に沿って延設されると共に、周方向に複数所定の間隔で並設されている。また、この排気ダクトサポート３３は、排気室１４と排気ダクト３１との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、熱伸びは、タービン１３の始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。一方、外殻部材７１は、断面が外側に開口したコ字形状をなし、排気室１４の外周面とほぼ平行な外殻本体７１ａと、この外殻本体７１ａの両側から排気室１４の外周面とほぼ直行して立ち上がる連結フランジ７１ｂ，７１ｃと、外殻本体７１ａから排気室１４の外周面側に突出する連結フランジ７１ｄとを有している。
【００３８】
そして、排気ダクトサポート３３は、一端部の連結フランジ３３ａが外殻部材７１の取付フランジ７１ｄにボルト７２により締結され、他端部の連結フランジ３３ｂが排気室１４における外筒５２の連結フランジ５２ｂにボルト７３により締結されている。また、外殻部材７１の取付フランジ７１ｂと外側筒５２との間に排気ダクトサポート３３の外側に位置してガスシール７４が設けられている。
【００３９】
また、エキスパンジョンジョイント３４にて、リング形状をなす一対の取付フランジ７５，７６には、支持フランジ７７，７８が立設されると共に、この取付フランジ７５，７６を掛け渡すようにリング形状をなす抜け止めシール７９が連結されている。支持フランジ７７，７８及び抜け止めシール７９により形成された空間部に断熱材８０が充填されている。ブーツ８１は、この断熱材８０を被覆している。津８１の端部は、支持フランジ７７，７８にボルト８２，８３により締結されている。そして、一方の取付フランジ７５が外殻部材７１の連結フランジ７１ｂにボルト８４により締結され、他方の取付フランジ７６が排気ダクト３１の端部にボルト８５により締結されている。このエキスパンジョンジョイント３４は、タービン１３の高負荷時に、排気室１４と排気ダクト３１との間で断熱を行うと共に、温度差により熱伸びが発生したときに、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。
【００４０】
各取付フランジ７５，７６の内周面に断熱材８６，８７が装着されると共に、排気ダクト３１の内周面に断熱材８８が装着されている。エキスパンジョンジョイント３４は、この断熱材８６，８７，８８の外側に配置されることとなり、外気により冷却可能となっている。
【００４１】
そして、図１及び図２に示すように、排気室１４に複数の短冊形状からなる複数の排気ダクトサポート３３を介して連結された外殻部材７１にて、外殻本体７１ａの両側にそれぞれ取付ブラケット９１が固定され、この各取付ブラケット９１に排気室脚部９２がそれぞれ連結されている。従って、排気室１４は、２つの排気室脚部９２により図示しないタービン建屋の床面に設置されることとなる。即ち、排気室１４は、周方向に並設された複数の排気ダクトサポート３３を介して外殻部材７１に支持され、この外殻部材７１が排気室脚部９２を介して床面に設置されることとなる。
【００４２】
この場合、排気ダクトサポート３３は、所定の幅を有して短冊状をなし、排気室１４における長手方向（排気ガスの流動方向）に沿って装着されている。また、排気ダクトサポート３３は、排気室１４の周方向に並設されることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。また、外殻部材７１は、外殻本体７１ａと連結フランジ７１ｂ，７１ｃとからなるコ字形断面に連結フランジ７１ｄを加えた異形断面であることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。そのため、排気ダクトサポート３３と外殻部材７１が高剛性部材であることから、排気室１４の重量を十分に支持することができる。また、排気ダクトサポート３３の変形により排気室１４の熱伸びを十分に吸収することができる。
【００４３】
なお、図１に示すように、排気ダクト３１は、複数の排気ダクト脚部９３，９４により建屋の床面に設置されており、排気車室２７は、図示しないが、排気車室脚部により建屋の床面に設置されている。
【００４４】
このように実施例１のタービンの支持構造にあっては、円筒形状をなすタービン本体としての排気室１４の外周側にリング形状をなす外殻部材７１を配置し、排気室１４と外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室１４を建屋に設置するための排気室脚部９２を連結している。
【００４５】
従って、外殻部材７１及び排気ダクトサポート３３が高剛性部材であることから、排気室１４の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート３３により排気室１４の熱伸びを吸収することができ、排気室１４に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【００４６】
また、実施例１のタービンの支持構造では、外殻部材７１と排気ダクト３１との間にエキスパンジョンジョイント３４を介装している。そのため、排気室１４と排気ダクト３１との間の熱伸びをこのエキスパンジョンジョイント３４により効率的に吸収することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００４７】
また、実施例１のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状とし、一端部を排気室１４の端部に連結する一方、他端部を外殻部材７１の端部に連結している。そのため、排気ダクトサポート３３を複数の短冊形状とすることで高剛性部材となり、排気室１４の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
【００４８】
また、実施例１のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート３３の外側にて、排気室１４と外殻部材７１とを連結するガスシール７４を設けており、排気室１４と排気ダクト３１との連結部からの排気ガスの漏洩を防止することができる。
【００４９】
そして、実施例１のガスタービンにあっては、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成し、タービン１３の排気室１４とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材７１とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１と排気ダクト３１とをエキスパンジョンジョイント３４を介して連結し、外殻部材７１に排気室１４を設置するための排気室脚部９２を連結している。
【００５０】
従って、外殻部材７１及び排気ダクトサポート３３が高剛性部材であることから、排気室１４の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート３３により排気室１４の熱伸びを吸収することができ、排気室１４に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで、ガスタービン全体の耐久性の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００５１】
図６は、本発明の実施例２に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
【００５２】
実施例２のガスタービンにおけるタービンの支持構造において、図６に示すように、タービン本体としての排気室１０１は円筒形状をなしている。この排気室１０１における排気ガスの流動方向下流側の端部に対して、その外周側にリング形状をなす外殻部材１０２が配置されており、排気室１０１と外殻部材１０２とが排気ダクトサポート（サポート部材）１０３により連結されている。また、排気室１０１の排気ガスの流動方向下流側に排気ダクト１０４が配置されている。排気ダクト１０４は円筒形状をなし、外殻部材１０２と排気ダクト１０４とがエキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）１０５により連結されている。そして、外殻部材１０２に排気室１０１を設置するための図示しない排気室脚部が連結されている。
【００５３】
即ち、排気室１０１の端部の外周側にリング形状をなす外殻部材１０２が配置されている。気室１０１の端部と、外殻部材１０２の内周部とが排気ダクトサポート１０３により連結されている。この排気ダクトサポート１０３は、円錐台形状をなしている。排気室１０１と排気ダクト１０４との間で温度差により熱伸びが発生したとき、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。特に、この熱伸びは、タービンの始動時などの過渡期や高負荷時に発生しやすい。一方、外殻部材１０２は、断面が外側に開口したコ字形状をなしている。この外殻部材１０２は、排気室１０１の外周面とほぼ平行な外殻本体１０２ａと、この外殻本体１０２ａの両側から排気室１０１の外周面とほぼ直行して立ち上がる連結フランジ１０２ｂ，１０２ｃと、外殻本体１０２ａから排気室１０１の外周面側に突出する連結フランジ１０２ｄとを有している。そして、排気ダクトサポート１０３は、一端部が外殻部材１０２の取付フランジ１０２ｄにボルト１０６により締結され、他端部が排気室１０１に固着されている。
【００５４】
また、エキスパンジョンジョイント１０５にて、リング形状をなす一対の取付フランジ１０７，１０８には、支持フランジ１０９，１１０が立設されている。そして、この支持フランジ１０９，１１０により形成された空間部に断熱材１１１が充填され、ベローズ１１２により被覆され、カバー１１３がボルト１１４，１１５により締結されている。そして、一方の取付フランジ１０７が外殻部材１０２の連結フランジ１０２ｂにボルト１１６により締結され、他方の取付フランジ１０８が排気ダクト１０４の端部にボルト１１７により締結されている。このエキスパンジョンジョイント１０５は、タービンの高負荷時に、排気室１０１と排気ダクト１０４との間で断熱を行うと共に、温度差により熱伸びが発生したときに、変形することでその熱伸びを吸収可能となっている。
【００５５】
そして、図示しないが、外殻部材１０２の両側にそれぞれ取付ブラケットを介して排気室脚部がそれぞれ連結されている。従って、排気室１０１は、２つの排気室脚部によりタービン建屋の床面に設置されることとなる。即ち、排気室１０１は、排気ダクトサポート１０３を介して外殻部材１０２に支持され、この外殻部材１０２が排気室脚部を介して床面に設置されることとなる。
【００５６】
この場合、排気ダクトサポート１０３は、円錐台形状をなし、排気室１０１における長手方向（排気ガスの流動方向）に沿って装着されることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。また、外殻部材１０２は、外殻本体１０２ａと連結フランジ１０２ｂ，１０２ｃとからなるコ字形断面に連結フランジ１０２ｄを加えた異形断面であることから、上下（周）方向に対して高剛性部材となる。そのため、排気ダクトサポート１０３と外殻部材１０２が高剛性部材であることから、排気室１０１の重量を十分に支持することができる。また、排気ダクトサポート１０３の変形により排気室１０１の熱伸びを十分に吸収することができる。
【００５７】
このように実施例２のタービンの支持構造にあっては、円筒形状をなすタービン本体としての排気室１０１の外周側にリング形状をなす外殻部材１０２を配置し、排気室１０１と外殻部材１０２とを熱伸びを吸収可能な排気ダクトサポート１０３により連結し、外殻部材１０２に排気室１０１を建屋に設置するための排気室脚部を連結している。
【００５８】
従って、外殻部材１０２及び排気ダクトサポート１０３が高剛性部材であることから、排気室１０１の重量のよる曲げ応力を十分に支持することができ、また、排気ダクトサポート１０３により排気室１０１の熱伸びを吸収することができ、排気室１０１に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図ることができる。
【００５９】
また、実施例２のタービンの支持構造では、排気ダクトサポート１０３を円錐台形状とし、軸方向の一端部を排気室１０１の端部に連結する一方、他端部を外殻部材１０２の端部に連結しており、排気ダクトサポート１０３を円錐台形状とすることで高剛性部材となり、排気室１０１の重量による曲げ応力を適正に支持することができる。
【００６０】
なお、上述した各実施例では、本発明のタービン本体を排気室１４とし、この排気室１４と外殻部材７１とを排気ダクトサポート３３により連結し、外殻部材７１に排気室脚部９２を連結したが、この構成に限定されるものではない。即ち、本発明のタービン本体を排気車室２７とし、この排気室１４の外側にサポート部材を介して外殻部材を設け、この外殻部材に排気車室脚部を連結したり、本発明のタービン本体を排気ダクト３１とし、この排気ダクト３１の外側にサポート部材を介して外殻部材を設け、この外殻部材に排気ダクト脚部を連結してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係るタービンの支持構造及びガスタービンは、タービン本体に熱伸びを吸収可能なサポート部材を介して連結した外殻部材に脚部を連結することで、タービン本体に作用する曲げ応力や熱応力を低減することで耐久性の向上を図るものであり、いずれの種類のガスタービンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施例１に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
【図２】実施例１のタービンの支持構造を表す図１のII−II断面図である。
【図３】実施例１のガスタービンにおける排気室と排気ダクトとの連結部を表す断面図である。
【図４】排気室と排気ダクトとの連結部を表す平面図である。
【図５】実施例１のガスタービンの概略構成図である。
【図６】本発明の実施例２に係るガスタービンにおけるタービンの支持構造を表すタービンの要部断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１４，１０２ 排気室（タービン本体）
２０ タービン車室
２７ 排気車室（タービン本体）
３１，１０２ 排気ダクト（タービン本体）
３２ 排気室サポート（サポート部材）
３３，１０３ 排気ダクトサポート（サポート部材）
３４，１０５ エキスパンジョンジョイント（高温伸縮継手）
２３，４１ 排気ディフューザ
４８ ディフューザサポート
５１，５９，６０，７４ ガスシール
６２，６３，８０，８６，８７，８８ 断熱材
７１，１０２ 外殻部材
９２ 排気室脚部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状をなすタービン本体と、該タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材に前記タービン本体を設置するための脚部が連結されることを特徴とするタービンの支持構造。
【請求項２】
前記タービン本体は、燃焼ガスが流動する排気室を有し、該排気室と前記外殻部材とが前記サポート部材により連結されると共に、前記外殻部材に排気ダクトが連結されることを特徴とする請求項１に記載のタービンの支持構造。
【請求項３】
前記外殻部材と前記排気ダクトとの間に高温伸縮継手が介装されることを特徴とする請求項２に記載のタービンの支持構造。
【請求項４】
前記サポート部材は、複数の短冊形状をなし、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴とする請求項２または３に記載のタービンの支持構造。
【請求項５】
前記サポート部材の外側にて、前記排気室と前記外殻部材とを連結するガスシールが設けられることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のタービンの支持構造。
【請求項６】
前記サポート部材は、円錐台形状をなし、軸方向の一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴とする請求項２または３に記載のタービンの支持構造。
【請求項７】
圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、
前記タービンは、排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、
前記外殻部材と排気ダクトとが連結され、
前記外殻部材に前記排気室を設置するための脚部が連結される、
ことを特徴とするガスタービン。
【請求項１】
円筒形状をなすタービン本体と、該タービン本体に対してその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが、熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、前記外殻部材に前記タービン本体を設置するための脚部が連結されることを特徴とするタービンの支持構造。
【請求項２】
前記タービン本体は、燃焼ガスが流動する排気室を有し、該排気室と前記外殻部材とが前記サポート部材により連結されると共に、前記外殻部材に排気ダクトが連結されることを特徴とする請求項１に記載のタービンの支持構造。
【請求項３】
前記外殻部材と前記排気ダクトとの間に高温伸縮継手が介装されることを特徴とする請求項２に記載のタービンの支持構造。
【請求項４】
前記サポート部材は、複数の短冊形状をなし、一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴とする請求項２または３に記載のタービンの支持構造。
【請求項５】
前記サポート部材の外側にて、前記排気室と前記外殻部材とを連結するガスシールが設けられることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のタービンの支持構造。
【請求項６】
前記サポート部材は、円錐台形状をなし、軸方向の一端部が前記排気室の端部に連結される一方、他端部が前記外殻部材の端部に連結されることを特徴とする請求項２または３に記載のタービンの支持構造。
【請求項７】
圧縮機で圧縮した圧縮空気に燃焼器で燃料を供給して燃焼し、発生した燃焼ガスをタービンに供給することで回転動力を得るガスタービンにおいて、
前記タービンは、排気室とその外周側に配置されるリング形状をなす外殻部材とが熱伸びを吸収可能なサポート部材により連結され、
前記外殻部材と排気ダクトとが連結され、
前記外殻部材に前記排気室を設置するための脚部が連結される、
ことを特徴とするガスタービン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２４３３０８（Ｐ２００９−２４３３０８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８８７４４（Ｐ２００８−８８７４４）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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