JP6013288B2 - タービン、及び発電システム - Google Patents
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Description
[A]全体構成
図1は、第1実施形態に係る発電システムを模式的に示す図である。
図2は、第1実施形態に係る発電システムにおいて、燃焼器の要部とタービンの要部を示す断面図である。図2では、垂直面の断面の一部を示している。
燃焼器ケーシング301は、図2に示すように、タービンケーシング41の外周面に、ボルト302を用いて結合されている。
導入管345は、図2に示すように、燃焼器ケーシング301に設置されている。導入管345は、管状体であって、燃焼器ケーシング301の内部空間301Aに設置されている。
タービンケーシング41は、図2に示すように、二重構造であって、内部ケーシング411と外部ケーシング412とを有し、タービンロータ43を内部に収容している。
タービンケーシング41のうち、内部ケーシング411は、タービンロータ43の外周面を囲っている。そして、内部ケーシング411は、円筒部分を含み、外周面には、凸部411Aが外側へ突き出るように設けられている。
タービンケーシング41のうち、外部ケーシング412は、内部ケーシング411を内部に収容している。つまり、外部ケーシング412は、内部ケーシング411を介して、タービンロータ43の外周面を囲うように設置されている。そして、外部ケーシング412は、円筒部分を含み、内周面に凹部412Aが設けられている。外部ケーシング412の凹部412Aは、内部ケーシング411の凸部411Aが内部に嵌め込まれている。
静翼42は、図2に示すように、タービンケーシング41を構成する内部ケーシング411の内周面に設置されている。ここでは、静翼42は、複数の段落が設けられている。複数段落の静翼42は、タービンロータ43の軸方向Cに沿って並んでいる。
タービンロータ43は、図2に示すように、ロータディスク431が外周面に設けられている。
動翼44は、図2に示すように、タービンロータ43に設けられたロータディスク431の外周面に設置されている。ここでは、動翼44は、複数段落の静翼42に対応して、複数段落が設けられている。複数段落の動翼44は、タービンロータ43の軸方向Cに沿って並んでいる。
スリーブ46は、図2に示すように、タービンケーシング41に設置されている。
ラビリンスシール47は、図2に示すように、タービンケーシング41の内周面に設置されている。ラビリンスシール47は、内周面とタービンロータ43の外周面との間をシールし、作動流体であるCO2ガスF1及び冷却流体F2が外部へ漏洩することを防止している。
以下より、上記のタービン4において、スリーブ46の冷却流体通路461を流れる冷却流体F2の作用について、図2を参照して説明する。
以上のように、本実施形態の発電システム1において、タービン4は、タービンロータ43を回転させる作動流体をタービンケーシング41の内部に導入する導入管345を、スリーブ46が内部に収容している。そして、導入管345とスリーブ46との間には、作動流体であるCO2ガスF1よりも温度が低い冷却流体F2が流れる。
上記の実施形態の発電システム1では、燃焼器3がタービン4の外部に設置されているが(図1参照)、これに限らない。燃焼器3をタービン4の内部に設置してもよい。燃焼器3は、単数でも、複数でもよい。
[A]構成
図3は、第2実施形態に係る発電システムにおいて、燃焼器の要部とタービンの要部を示す断面図である。図3では、図2のうち、作動流体であるCO2ガスF1がタービンケーシング41の内部に導入される部分を示している。
シール部48のうち、第1シール部481は、第1シールリング481Aと、第2シールリング481Bとを有し、第1シールリング481Aと、第2シールリング481Bとが交互に積み重ねられている。
シール部48のうち、第2シール部482は、第3シールリング482Aと、第4シールリング482Bとを有し、第3シールリング482Aと第4シールリング482Bとが交互に積み重ねられている。
以下より、本実施形態において、シール部48の作用について、図3を参照して説明する。
以上のように、本実施形態においては、タービンケーシング41とスリーブ46との間がシール部48によってシールされている。このため、タービンケーシング41とスリーブ46との間から、CO2ガスが漏洩することを防止できる。
[A]構成
図4は、第3実施形態に係る発電システムにおいて、燃焼器の要部とタービンの要部を示す断面図である。図4では、図3と同様に、図2のうち、作動流体であるCO2ガスF1がタービンケーシング41の内部に導入される部分を示している。
以上のように、本実施形態においては、スリーブ46は、外部ケーシング412に固定されており、シール部48は、内部ケーシング411とスリーブ46との間に設けられている。
[A]構成
図5は、第4実施形態に係る発電システムにおいて、燃焼器の要部とタービンの要部を示す断面図である。図5では、図3と同様に、図2のうち、作動流体であるCO2ガスF1がタービンケーシング41の内部に導入される部分を示している。
以上のように、本実施形態においては、スリーブ46は、内部ケーシング411に固定されており、シール部48は、外部ケーシング412とスリーブ46との間に設けられている。
[A]構成
図6は、第5実施形態に係る発電システムにおいて、燃焼器の要部とタービンの要部を示す断面図である。図6では、図2のうち、作動流体であるCO2ガスF1がタービンケーシング41の内部に導入される部分を示している。
以下より、本実施形態において、冷却流体通路461,491を流れる冷却流体F2の作用について、図6を参照して説明する。
以上のように、本実施形態においては、ヒートシールド管349が導入管345を内部に収容していると共に、スリーブ46の内部にヒートシールド管349が収容されている。そして、ヒートシールド管349と導入管345との間には、作動流体F1よりも温度が低い冷却流体F2が流れる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Claims (8)
- 燃料を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器における導入管が貫通するように前記燃焼器が設けられるタービンケーシングと、
前記タービンケーシングの内部に収容されるタービン翼と、
前記タービンケーシングの内部に収容されており、前記燃焼器の導入管から直接前記タービン翼に供給される作動媒体としての燃焼ガスによって回転するタービンロータと、
前記タービンケーシングに設けられており、前記導入管を内部に収容しているスリーブと
を備え、
前記スリーブは、前記導入管よりも厚く、
前記作動媒体としての燃焼ガスよりも温度が低く圧力が高い冷却媒体としての燃焼ガスが外部から導入され、前記導入管の外周面と前記スリーブの内周面との間を通り、前記タービン翼に供給されることを特徴とする、
タービン。 - 前記タービンケーシングと前記スリーブとの間に設けられているシール部
を備え、
前記シール部は、
内周面が前記スリーブに接し、外周面が前記タービンケーシングから離れている第1シールリングと、
内周面が前記スリーブから離れており、外周面が前記タービンケーシングに接している第2シールリングと
を有し、
前記第1シールリングと前記第2シールリングとが積み重ねられて設置されていることを特徴とする、
請求項1に記載のタービン。 - 前記タービンケーシングは、
前記タービンロータを収容する内部ケーシングと、
前記内部ケーシングを介して前記タービンロータを収容する外部ケーシングと
を有することを特徴とする、
請求項2に記載のタービン。 - 前記スリーブは、前記外部ケーシングに固定されており、
前記シール部は、前記内部ケーシングと前記スリーブとの間に設けられている、
請求項3に記載のタービン。 - 前記スリーブは、前記内部ケーシングに固定されており、
前記シール部は、前記外部ケーシングと前記スリーブとの間に設けられている、
請求項3に記載のタービン。 - 前記燃焼器のヒートシールド管が、前記導入管を内部に収容していると共に、前記スリーブの内部に収容されており、
前記ヒートシールド管と前記導入管との間には、前記作動媒体としての燃焼ガスよりも温度が低い前記冷却媒体としての燃焼ガスが流れることを特徴とする、
請求項1から5のいずれかに記載のタービン。 - 前記作動媒体としての燃焼ガスは、当該タービンの入口において温度が800℃以上であって、圧力が20MPaであることを特徴とする、
請求項1から6のいずれかに記載のタービン。 - 請求項1から7のいずれかに記載のタービンを備えることを特徴とする、
発電システム。
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