回転機械

专利摘要:
回転機械の小型化をるとともに、回転機械の信頼性と性能の向上をることができる回転機械を提供する。動翼１１が植設されるロータ軸４を内部に包囲するほぼ円筒状の車室１０１を、ロータ軸４の軸方向に対してほぼ中央部で２分割した第１の車室１および第２の車室２を有し、第１の車室１および第２の車室２における開口部に、それぞれ第１の接合フランジ１Ａおよび第２の接合フランジ２Ａを有し、車室１０１に包囲されるとともに静翼１０を保持し、かつ、ロータ軸４を包囲する略円筒状の翼環３における軸方向長さのほぼ中央部に位置し、翼環３を保持する第３の接合フランジ３Ａを有し、第１の接合フランジ１Ａおよび第２の接合フランジ２Ａの間に第３の接合フランジ３Ａを挟み込むことにより、第１の車室１、第２の車室２および翼環３を組み立てることを特徴とする。
公开号:JP2011506809A
申请号:JP2010524005
申请日:2009-03-27
公开日:2011-03-03
发明作者:肇博 井上；匠生 山下；尊昭 松尾
申请人:三菱重工業株式会社；
IPC主号:F01D25-24

专利说明:

[0001] 本発明は、回転機械、例えば蒸気タービンやガスタービンなどに用いられる回転機械に関する。]
背景技術

[0002] 一般に、蒸気タービンやガスタービンに用いられる車室構造は、ロータ軸を内包する車室が上部車室と下部車室の２分割に形成され、これらが水平面においてボルトで結合される水平２分割構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。]
[0003] あるいは、いわゆる「つぼ型タービン」と言われるタービンにおいては、車室が一体構造であり、車室の一方の端部開口部からロータ軸部を挿入し、前記端部開口部は前記車室の内周側に設けられたねじ部と係合するねじリングを締め付けることにより密閉される構成となっている（例えば特許文献２参照）。]
[0004] 上述の車室構造は、高温高圧の作動流体に対し、装置全体の剛性の確保や、作動流体の漏洩防止を目的としている。]
先行技術

[0005] 実開昭６０−１９５９０８号公報
特開昭５９−２１３９０７号公報]
発明が解決しようとする課題

[0006] しかしながら、上述のように水平面で２分割される車室構造の場合には、上部車室および下部車室の水平面全周に接合用のフランジが設けられ、これが車室の水平面の全周から突出するため、車室自体が大型化するという問題があった。
また、車室が大型化すると、タービン全体の質量の増加や、素材や製造コストが上昇したりするという問題があった。]
[0007] さらに、上部車室と下部車室の接合面から作動流体が漏れ出すとタービン性能に影響を与える恐れがあるが、上述のような水平面で２分割される構造の場合は、接合面が車室の水平面の全周にわたるため、作動流体が漏れ出す範囲が広くなるという問題があった。また、上述のような構造の場合は、車室の接合面にロータ軸の貫通部が位置することになるため、より作動流体が漏れ出しやすいという問題があった。]
[0008] 一方、つぼ型の車室構造とした場合、車室全体に接合用のフランジが設けられる場合と比較すれば、作動流体が漏洩する範囲を少なくすることができると考えられる。しかしながら、上述のねじ構造により車室を密閉する構造は、比較的小型のタービンにしか採用することができず、大型のタービンにおいては、これをフランジ構造とする必要がある。この場合、軸方向にフランジ部や接合用のボルトが突出し、やはり車室の全長が増加し、全体が大型化するという問題があった。]
[0009] 例えば、取り扱いに注意を要する、ある物質を含む流体を作動流体とするタービンの場合、大気に作動流体を漏洩させることが許されない。このため、車室を更に覆う圧力容器（外車室）を設け、この圧力容器と車室の間に、作動流体よりも高圧で、ある物質に汚染されていないクリーンな流体を充填して、車室内部の流体が外部に漏洩することを防止する構成とする（図５参照）。] 図５
[0010] 図５は、前述のタービン本体の車室１０１が圧力容器（外車室）２００の内部に収容されている構成を示している。車室１０１の内部にはタービンの構成部品が収容されている（図示せず）。また、ロータ軸4は車室１０１と圧力容器２００を貫通している。ここで、車室１０１と圧力容器２００との間の空間２０１にはタービンの作動流体よりも高圧で、ある物質に汚染されていないクリーンな流体を充填し、車室１０１の内部の流体が外部に漏洩することを防止している。しかしながら、前述の構成の場合、車室１０１の大型化は圧力容器２００の更なる大型化を伴うことになる。] 図５
[0011] また、前述のようなタービンは、内部が、ある物質に汚染されている場合、安全上、一般的なガスタービンや蒸気タービンなどのように、据付状態からそのまま現場で開放点検を行うようなことができない。このため、タービン建屋から専用の保守エリアまでタービン車室ごと移動させて開放点検を行う必要がある。このような場合、車室の大型化は建屋の剛性確保のみならず、車室を吊り上げるためのクレーン容量にも大きく影響が及んでしまうという問題があった。]
[0012] さらに、上述のつぼ型の車室構造とした場合、タービン静翼を保持する翼環部は主として端部開口部側にて支持されることになるが、この状態では翼環部は片持ち支持となる。特に大型のタービンにおいては、片持ち支持では翼環部のオーバーハングが長くなるため、芯保持が十分になされないだけでなく、回転部と静止部との軸方向熱伸び差の影響も大きくなるという問題があった。]
[0013] 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、回転機械の小型化を図るとともに、回転機械の信頼性と性能の向上を図ることができる回転機械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

[0014] 上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のタービンの車室構造の一態様は、動翼が植設されるロータ軸を内部に包囲するほぼ円筒状の車室を、前記ロータ軸の軸方向に対してほぼ中央部で２分割した第１の車室および第２の車室を有し、前記第１の車室および前記第２の車室における開口部に、それぞれ第１の接合フランジおよび第２の接合フランジを有し、前記車室に包囲されるとともに静翼を保持し、かつ、前記ロータ軸を包囲する略円筒状の翼環における前記軸方向長さのほぼ中央部に位置し、前記翼環を保持する第３の接合フランジを有し、前記第１の接合フランジおよび前記第２の接合フランジの間に前記第３の接合フランジを挟み込むことにより、前記第１の車室、前記第２の車室および前記翼環を組み立てる車室構造である。]
[0015] 上記態様によれば、車室を軸方向に２分割、例えば車室をロータ軸に対して交差する分割面により２分割して形成することにより、水平面で２分割、例えばロータ軸に沿って延びる分割面により２分割とした構成と比較して、車室の小型化を図ることができる。
つまり、水平面で２分割した場合には、２分割した車室の締結に用いる接合フランジが車室の全周から外側に突出することになる。一般的な蒸気タービンやガスタービンでは、水平面で２分割した際の車室の断面である水平断面より、ロータ軸方向に対して垂直な面で２分割した際の車室の断面の方が、断面積が小さくなる。そのため、軸方向に２分割して形成された車室（第１の車室および第２の車室）では、車室を水平面で２分割とした構成と比較して、接合フランジが突出する範囲を小さくできる。これにより、車室の小型化を図ることができる。]
[0016] 上記態様によれば、翼環から軸方向に対して交差する方向、より好ましくは略垂直な方向に延びる第３の接合フランジを、軸方向に２分割した第１の車室における第１の接合フランジと、第２の車室における第２の接合フランジと、で挟み込むことによって、第１の車室、第２の車室および翼環を組み立てることにより、翼環のオーバーハングを少なくすることができる。
つまり、翼環における軸方向のほぼ中央部分に位置する第３の接合フランジを介して、翼環を車室に対して保持することにより、例えば、特許文献２に記載されたつぼ型構造と比較して、翼環のオーバーハングを少なくすることができる。これにより、ロータ軸に対する翼環の芯保持の精度が向上される。また、翼環を軸方向のほぼ中央部分で支持していることから、翼環における軸方向への熱伸びを均等に配分させることが可能となる。]
[0017] 上記態様において、前記翼環と前記車室との間に配置される連結部材を、作動流体の高圧側から低圧側へ向かって、前記連結部材の内周側が突出した形状とすることが望ましい。言い換えると、結合部材は、翼環と第３の接合フランジとの間に配置され、ロータ軸を中心とする径方向の外側に向かって、前記動翼および前記静翼の間を流れる作動流体における高圧側から低圧側に傾斜する円錐面状の部材であることが望ましい。
これにより、連結部材が圧力容器における鏡板として機能するため、連結部材の強度が向上する。]
[0018] 上記態様によれば、車室を軸方向に２分割に形成することにより、水平面を２分割とした構成と比較して、前記車室外への作動流体の漏れや、前記車室内への他の流体の流入などが低減される。つまり、前記ロータ軸の貫通部に前記フランジの接合面がないことから前記車室外への作動流体の漏れや、前記車室内への他の流体の流入などが低減される。]
[0019] 上記態様において、軸方向に２分割した前記第１と第２の車室の前記第１と第２の接合フランジによって挟み込まれる前記第３の接合フランジの外周面を前記第１と第２の接合フランジの間に内包させた構成とすることもできる。言い換えると、前記第１の接合フランジおよび前記第２の接合フランジは、前記ロータ軸を中心とする径方向外側で直接接合され、径方向内側で前記第３の接合フランジを間に挟み込み接合される構成とすることもできる。]
[0020] これにより、車室における外周面のフランジ接合面が一箇所となり接合面の範囲を小さくできるため、車室外への作動流体の漏れや、車室内への他の流体の流入などがより低減される。]
[0021] 上記態様においては、前記車室の外側に、前記車室を内部に収容する圧力容器を設け、前記車室と前記圧力容器との間の空間に、前記動翼および前記静翼の間を流れる作動流体よりも高圧の流体を充填することが望ましい。]
[0022] 上記態様によれば、車室と圧力容器との間の空間に、作動流体よりも高圧の流体を充填することにより、上述の空間への作動流体の流出が防止されるため、車室の外部への作動流体の流出が防止される。]
発明の効果

[0023] 本発明の回転機械によれば、車室を軸方向２分割に形成することにより、車室およびこれを内部に包囲する圧力容器（外部車室）の小型化を図ることができるとともに、車室外への作動流体の漏れや、前記車室内への他の流体の流入などが低減され、回転機械の信頼性と性能の向上を図るという効果を奏する。
さらに、ロータ軸に対する翼環の芯保持の精度が向上し、回転機械の信頼性の向上を図ることができるという効果を奏する。]
図面の簡単な説明

[0024] 本発明の第１の実施例に係るガスタービンの全体構成を説明する模式図である。
図２Ａは、車室構造を軸方向２分割とした構成の模式的な平面図である。図２Ｂは、車室構造を軸方向２分割とした構成の模式的な軸方向側面図である。
図３Ａは、車室構造を水平２分割とした構成の模式的な平面図である。図３Ｂは、車室構造を水平２分割とした構成の模式的な軸方向側面図である。
本発明の第２の実施例に係るガスタービンの全体構成を説明する模式図である。
圧力容器内にガスタービン車室が収容される構成を説明する模式図である。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ
実施例

[0025] 〔第１の実施形態〕
この発明の実施形態に係るガスタービンの車室構造およびそれを備えたガスタービンについて、図１から図５を参照して説明する。] 図１ 図５
[0026] 図１は、本発明に係る第１の実施例のガスタービンの全体構成を説明する模式図である。
ガスタービン（回転機械）１００には、図１に示すように、ガスタービン１００の外形を構成する車室１０１と、タービン静翼１０をその内周側に保持する翼環３と、タービン動翼１１が植設されるロータ軸４と、作動流体を前記タービン静翼１０の第１段に供給する入口スクロール部５と、前記タービン部動翼１１の最終段から排出された作動流体が流入する排気スクロール部６と、が設けられている。] 図１
[0027] ガスタービン１００では、作動流体をタービン静翼１０で加速し、これをタービン動翼１１に吹き付けることにより作動流体の熱エネルギーを機械的な回転エネルギーに変換し、ロータ軸４を回転させ、動力を取り出すものである。なお、タービン静翼１０とタービン動翼１１は複数段設けられていることが一般的である。]
[0028] 車室１０１は、図１に示すように、ガスタービン１００の外形を構成し、その内部に翼環３や、ロータ軸４や、入口スクロール部５や、排気スクロール部６などが収納されるものである。車室１０１はロータ軸４の方向のほぼ中央部で２分割され、それぞれ高圧側の車室１（第１の車室）、および、低圧側の車室２（第２の車室）とする。] 図１
[0029] 車室１，２は、一方の端部が閉塞された略円筒状の部材、言い換えると、有底円筒状、いわゆる壺型に形成された部材である。車室１，２は、開口端の外周部にそれぞれフランジ１Ａ，２Ａを有している。車室１，２は互いに開口端を向き合わせて、フランジ１Ａとフランジ２Ａとの間に後述する翼環３のフランジ３Ａを挟んで締結されるように構成されている。
車室１，２の閉塞端にはロータ軸４が挿通される貫通孔７が設けられ、車室１，２の円筒面には作動流体が流入または流出する配管が挿通される開口部８が設けられている。]
[0030] 翼環３は、図１に示すように、車室１，２とともにロータ軸４を包囲し、ガスタービン１００を構成するとともに、タービン静翼１０を支持するものである。
翼環３は、回転軸線Ｌと中心とする軸方向に延びる略円筒状の部材と、最外周部に配置されるフランジ３Ａと、フランジ３Ａにより略円筒状の翼環部材を保持する略円錐面状の連結部材３Ｂによって構成され、フランジ３Ａがフランジ１Ａ，２Ａに挟まれて配置される部材である。なお、翼環３の内周側にタービン静翼１０が保持される。なお、フランジ３Ａは翼環３の軸方向長さのほぼ中央位置にある。] 図１
[0031] ロータ軸４はタービン動翼１１が植設され、図１に示すように、タービン静翼１０によって加速された作動流体を、タービン動翼１１に吹き付けることによって回転軸線Ｌまわりに回転駆動されるものである。なお、タービン静翼１０とタービン動翼１１は交互に複数段設けられているのが一般的であり、これらの構成は、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。] 図１
[0032] 入口スクロール部５および排気スクロール部６は、図１に示すように、作動流体が内部を通過するものであって、それぞれ、作動流体をタービン静翼１０の第１段に供給、タービン動翼１１の最終段から排出された作動流体が流入するものである。] 図１
[0033] 次に、上記の構成からなるガスタービン１００における作用について説明する。
ガスタービン１００の入口スクロール部５には、図１に示すように、高温ガス炉において高温に加熱された作動流体が流入する。入口スクロール部５に流入した作動流体は環状流路３１に流入し、周方向にわたって略均一な流量で筒状流路３２に流入する。筒状流路３２に流入した作動流体は、タービン静翼１０の第１段に向かって導かれる。] 図１
[0034] 図１に示すように、流入した作動流体によりタービン動翼１１が回転駆動され、動翼１１により抽出された回転駆動力が回転軸４に伝達される。タービン動翼１１により回転駆動力が抽出されて温度が低下した作動流体は、タービン動翼１１の最終段から排出される。] 図１
[0035] タービン動翼１１の最終段から排出された作動流体は、図１に示すように、排気スクロール部６の筒状流路３２に流入し、環状流路３１に向かって流れる。環状流路３１に流入した作動流体は、排気スクロール部６つまりガスタービン１００から排出され、各機器を通って再び高温ガス炉に導かれる。] 図１
[0036] 上記の構成によれば、車室１０１を軸方向に２分割に形成することにより、水平面を２分割とした構成と比較して、前記車室１０１の小型化を図ることができる。つまり、２分割した車室１，２の締結に用いるフランジ１Ａ，１Ｂが車室１０１の全周から外側に突出することになるが、水平断面より軸方向に垂直な断面の方が断面積が小さいことから、軸方向２分割に形成された前記車室では、水平面を２分割とした構成と比較して、フランジの突出する範囲を小さくできる。]
[0037] これを図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂを用いて模式的に示す。
図２Ａおよび図２Ｂは軸方向２分割構成のガスタービンの車室構造を示し、それぞれ平面図と軸方向からみた側面図である。ここで斜線部１Ａおよび１Ｂは、軸方向に２分割した車室１および車室２に設けられた接続フランジであり、車室１および車室２から突出した形状となる。また、車室１０１全体の長さをＬ１とし、車室１０１の直径をＤ１とする。なお、一般的なガスタービンでは、Ｄ１よりもＬ１は大きくなっている。ここで、前記車室１および車室２の外側に円筒状の圧力容器を設ける場合、圧力容器の外形は二点鎖線２００のようになり、長さをＬ２、直径をＤ２とする。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ
[0038] 一方、図３Ａおよび図３Ｂは水平面を２分割とした構成のガスタービンの車室構造を示し，それぞれ平面図と軸方向からみた側面図である。ここで斜線部１１１Ａおよび１１１Ｂは、水平面で２分割された車室の内の上側の車室１１１（上部車室）および下側の車室１１２（下部車室）に設けられた接続フランジであり、車室１１１および車室１１２から回転軸線Ｌを中心とした径方向外側および軸方向外側に突出した形状となる。また、車室１０１全体の長さをＬ１とし、車室１０１の直径をＤ１とする。軸方向２分割構成（本実施形態の構成）の場合と、上述の水平面で車室を２分割した構成の場合と、におけるガスタービン自体の形状が同一とするとＬ１，Ｄ１は同一寸法となる。ここで、前記車室１１１および車室１１２の外側に円筒状の圧力容器を設ける場合には、圧力容器の外形は二点鎖線２１０のようになり、その長さをＬ３とし、直径をＤ３とする。] 図３Ａ 図３Ｂ
[0039] ここで、図から明らかなように、図２Ａ，図２Ｂに示す軸方向２分割構成（本実施形態の構成）の方が、図３Ａ，図３Ｂに示す水平２分割構成（従来の構成）よりも斜線部分の領域が小さい。つまり、フランジの突出範囲が小さいことがわかる。
また、車室１０１の外側に圧力容器を設ける場合も、軸方向２分割構成の直径Ｄ２と水平２分割構成の直径Ｄ３とは同等であるが、軸方向２分割構成の長さＬ２はフランジの突出幅の分だけ水平２分割構成の長さＬ３よりも短縮できることがわかる。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ
[0040] これにより、車室１０１の小型化を図ることができ、素材や製造のコストが低減できるだけでなく、ガスタービン１００全体の質量も低減できるため、点検等によりガスタービン１００を移動させることが容易となり、保守性が向上する。また、ガスタービン１００の外側に圧力容器２００を設ける場合も、小型化を図ることができるため、素材や製造のコストが低減できるだけでなく、ガスタービンの建屋の小型化も図ることができる。なお、前述したとおり、一般的なガスタービンでは、直径Ｄ１よりも長さＬ１は大きいため、軸方向２分割構成とすることにより車室１０１の小型化を図ることができる。]
[0041] 上記の構成によれば、翼環のフランジ３Ａを、車室１，２の接合フランジ１Ａ，２Ａで挟み込むことによって、車室１，２と翼環３を組み立てることにより、翼環３のオーバーハングを少なくすることができる。つまり、翼環３の軸方向のほぼ中央部分を車室に対して保持することにより、つぼ型構造と比較して、翼環３のオーバーハングを少なくすることができる。これにより、ロータ軸４に対する翼環３の芯保持の精度が向上される。また、翼環３を軸方向のほぼ中央で支持していることから、翼環３の軸方向熱伸びを均等に配分させることが可能となり、ガスタービン１００の信頼性が向上する。]
[0042] 上記の構成によれば、翼環３の連結部材３Ｂは、圧力容器における、鏡板の役割を担う。車室１と翼環３に囲まれる領域１２は作動流体の入口側であり、車室２と翼環３に囲まれる領域１３が作動流体の出口側であることから、領域１３の圧力よりも領域１２の圧力の方が高くなる。このため、図１に示すように、連結部材３の半径方向の内周側を高圧側の領域１２から低圧側の領域１３の方へ突出させることにより、連結部材３Ｂの耐圧性が向上する。
なお、本実施例では連結部材３Ｂは、略円錐面状としているが、鏡板としての役割を担うものであれば、曲面状としてもよい。また、領域１２と領域１３の圧力差により、連結部材３Ｂに要求される強度が相対的に小さいのであれば、連結部材３Ｂは平板状としてもよく、特に限定されるものではない。] 図１
[0043] 上記の構成によれば、車室１０１を軸方向に２分割に形成することにより、水平面を２分割とした構成と比較して、外部への作動流体の漏れや、外部から車室内への他の流体の巻き込まれによる流入などを低減できる。つまり、ロータ軸の貫通部にフランジ接合面がないことから車室外への作動流体の漏れや、車室内への他の流体の流入などがより低減される。]
[0044] 上記の構成によれば、車室１０１を軸方向に２分割に形成することにより、水平面を２分割とした構成と比較して、作動流体の圧力によって分割面の接合フランジに作用する内圧荷重を均一化できると共に、低減することができる。
水平面を２分割とした構成とした場合、前述したように車室内部で高圧部と低圧部が存在するため、接合フランジ部に作用する内圧荷重は位置によって一定ではない。このため、フランジを締結するためのボルトや、フランジ自体の強度設計にはこれを考慮する必要がある。これに対し、車室１０１を軸方向に２分割に形成したことにより、フランジ１Ａおよび２Ａに作用する荷重は周方向に均一となるため、フランジや締結ボルトの強度設計が容易になる。さらに、以下に図２Ａ，図２Ｂ，図３Ａおよび図３Ｂを用いて模式的に示すように、フランジに作用する内圧荷重も低減できる。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ
[0045] 軸方向２分割構成の場合、フランジ接合部の受圧面積Ａ１は概略下記の式（１）により算出される。
Ａ１＝π×Ｄ１÷４ ．．．（１）
ここで、πは円周率である。]
[0046] 一方、水平２分割構成の場合、フランジ接合部の受圧面積Ａ２は概略下記の式（２）により算出される。
Ａ２＝Ｌ１×Ｄ１ ．．． （２）]
[0047] ここで、π≒３．１４であり、Ｌ１＞Ｄ１であることから、下記の式（３）により、Ａ１＜Ａ２となることがわかる。
Ａ１＝π×Ｄ１２÷４＜Ｄ１２＜Ｌ１×Ｄ１＝Ａ２ ．．． （３）
軸方向２分割構成でも、水平２分割構成でも、分割面に作用する圧力は概ね高圧部と低圧部の平均圧力であり等しいとすれば、フランジに作用する内圧荷重は、前述の受圧面積で決まるため、軸方向２分割構成の方が、内圧荷重が低減されることがわかる。]
[0048] 〔第２の実施形態〕
図４は、本発明に係る第２の実施例のガスタービンの全体構成を説明する模式図である。なお、本実施例のガスタービンの基本構成は、第１の実施例と同様であるが、第１の実施例とは、第３の接合フランジの保持構造が異なっている。よって、本実施例においては、図４を用いて第３の接合フランジの保持構造のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。また、第１の実施例と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。] 図４
[0049] 第２の実施例においては、図４に示すようにガスタービン３００の車室１０１を軸方向に２分割した車室１および車室２のフランジ１Ａ，１Ｂによって挟み込まれるフランジ３Ａの外周面をフランジ１Ａと１Ｂの間に内包させた構成となっている。] 図４
[0050] ここで、第１の実施例では車室１および車室２のフランジ１Ａおよびフランジ２Ａでフランジ３Ａを挟み込む構成となっていた。このため、車室１０１の外周側のフランジ接合面が２箇所となっていた。一方、第２の実施例の構成によれば、フランジ３Ａの外周部３Ｃがフランジ１Ａとフランジ２Ａとの間に内包されることにより、フランジ１Ａとフランジ２Ａが車室１０１の外周側で直接接合される。これにより、接合箇所は１箇所となり、接合面の周囲長さを実質的に２分の１にできる。これにより、車室外への作動流体の漏れや、車室内への他の流体の流入などが低減される。]
[0051] 上記の構成によれば、水平２分割構成に比べ軸方向２分割構成の方が、フランジ接合部の断面の周囲長さが短く、前記車室１０１を軸方向２分割に形成することにより、水平面で２分割とした構成と比較して、接合面の範囲を小さくできる。これにより、前記車室外への作動流体の漏れや、前記外部ケーシング内への他の流体の流入などが低減される。]
[0052] これを図２Ａ，図２Ｂ，図３Ａおよび図３Ｂを用いて模式的に示す。
第１の実施例でも説明したように、図２Ａおよび図２Ｂは軸方向２分割構成のガスタービンの車室構造を示し、それぞれ平面図と軸方向からみた側面図である。ここで斜線部１Ａおよび１Ｂは、軸方向に２分割した車室１および車室２に設けられた接続フランジである。一般的なガスタービンでは、車室１０１の直径Ｄ１よりも長さＬ１は大きくなっている。ここで、フランジ接合部の断面の周囲長さＬ１０は概略下記の式（４）により算出される。
Ｌ１０＝π×Ｄ１ ．．． （４）
ここで、πは円周率である。] 図２Ａ 図２Ｂ 図３Ａ 図３Ｂ
[0053] 一方、図３Ａおよび図３Ｂは水平面２分割構成のガスタービンの車室構造を示し，それぞれ平面図と軸方向からみた側面図である。ここで斜線部１１１Ａおよび１１１Ｂは、水平面で２分割した車室１１１および車室１１２に設けられた接続フランジである。同様に、車室１０１全体の長さをＬ１とし、車室の直径をＤ１とすると、フランジ接合部の断面の周囲長さＬ１１は概略下記の式（５）により算出される。
Ｌ１１＝２×（Ｌ１＋Ｄ１） ．．． （５）] 図３Ａ 図３Ｂ
[0054] ここで、π≒３．１４であり、Ｌ１＞Ｄ１であることから、下記の式（６）により、Ｌ１０＜Ｌ１１となることがわかる。
Ｌ１０＝π×Ｄ１＜２×（Ｄ１＋Ｄ１）＜２×（Ｌ１＋Ｄ１）＝Ｌ１１ ．．． （６）
これにより、水平２分割構成に比べ軸方向２分割構成の方が、フランジ接合部の断面の周囲長さが短く、前記車室１０１を軸方向２分割に形成することにより、水平面で２分割とした構成と比較して、接合面の範囲を小さくできる。これにより、車室外への作動流体の漏れや、車室内への他の流体の流入などがより低減できるため、ガスタービン３００の信頼性向上を図ることができる。]
[0055] なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を軸流式のタービンに適用して説明したが、この発明は軸流式のタービンに限られることなく、遠心式や斜流式のタービンなど、その他各種のタービンに適用できるものである。]
[0056] この発明は、空気を作動流体とし、化石燃料などの燃焼エネルギーを熱源とするガスタービンなど、その他の形式のガスタービン、あるいは蒸気タービンや圧縮機などの回転機械全般に適用することができ、特に限定するものではない。]
[0057] １ 車室（第１の車室）
２ 車室（第２の車室）
１Ａ，２Ａ，３Ａ，１１１Ａ，１１２Ａフランジ
３翼環
３Ｂ連結部材
３Ｃフランジ外周面
４ロータ軸
５ 入口スクロール部
６排気スクロール部
７ 軸貫通部
１０タービン静翼
１１タービン動翼
１２高圧側（高圧部）
１３低圧側（低圧部）
３１環状流路
３２筒状流路
１００，３００ガスタービン（回転機械）
１０１ 車室（車室全体）
１１１ 車室（上側の車室）
１１２ 車室（下側の車室）
２００，２１０圧力容器（外部車室）
２０１ 空間
Ｌ回転軸線
Ｌ１ 車室の長さ
Ｌ２ 圧力容器の長さ（軸方向２分割構成の場合）
Ｌ３ 圧力容器の長さ（水平２分割構成の場合）
Ｄ１ 車室の直径
Ｄ２ 圧力容器の直径（軸方向２分割構成の場合）
Ｄ３ 圧力容器の直径（水平２分割構成の場合）]

权利要求:

請求項1
動翼が植設されるロータ軸を内部に包囲するほぼ円筒状の車室を、前記ロータ軸の軸方向に対してほぼ中央部で２分割した第１の車室および第２の車室を有し、前記第１の車室および前記第２の車室における開口部に、それぞれ第１の接合フランジおよび第２の接合フランジを有し、前記車室に包囲されるとともに静翼を保持し、かつ、前記ロータ軸を包囲する略円筒状の翼環における前記軸方向長さのほぼ中央部に位置し、前記翼環を保持する第３の接合フランジを有し、前記第１の接合フランジおよび前記第２の接合フランジの間に前記第３の接合フランジを挟み込むことにより、前記第１の車室、前記第２の車室および前記翼環を組み立てることを特徴とする回転機械。
請求項2
前記翼環は、前記第３の接合フランジに対し、ほぼ円錐面状の結合部材によって保持され、前記結合部材の前記翼環側内周面は、前記動翼および前記静翼の間を流れる作動流体における高圧側から低圧側に対して突出していることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。
請求項3
前記第３の接合フランジの外周部を、前記第１の接合フランジと前記第２の接合フランジとの間に内包させたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転機械。
請求項4
前記車室の外側に、前記車室を内部に収容する圧力容器を設け、前記車室と前記圧力容器との間の空間に、前記動翼および前記静翼の間を流れる作動流体よりも高圧の流体を充填することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転機械。