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公開番号
2024130465
公報種別
公開特許公報(A)
公開日
2024-09-30
出願番号
2023040211
出願日
2023-03-15
発明の名称
発電用タービン
出願人
三菱重工業株式会社
代理人
SSIP弁理士法人
主分類
F01D
15/10 20060101AFI20240920BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約
【課題】構造の複雑化や大型化を抑制しつつ、発電機を冷却可能な発電用タービンを提供する。
【解決手段】発電用タービンは、回転シャフトと、回転シャフトの一方側に設けられるロータ及びロータの内周側に配置されるステータを含む発電機と、発電機よりも回転シャフトの他方側に設けられるタービン動翼と、タービン動翼のディスク部に隙間を介して対向する対向面を有し、上記隙間に連通して発電機を収容する発電機収容空間を形成する内側ケーシングと、内側ケーシングの外周側に配置され、内側ケーシングとの間に上記隙間に連通してタービン動翼の作動流体が流れる作動流体流路を形成する外側ケーシングと、を備え、内側ケーシングは、作動流体流路を形成する外面に形成された外側開口及び発電機収容空間を形成する内面に形成された内側開口を有する貫通孔が形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲
【請求項1】
回転シャフトと、
前記回転シャフトの軸方向の一方側に設けられるロータ及び前記ロータの内周側に配置されるステータを含む発電機と、
前記発電機よりも前記回転シャフトの前記軸方向の他方側に設けられる少なくとも1つのタービン動翼と、
前記回転シャフトを回転可能に収容するように構成された内側ケーシングであって、前記少なくとも1つのタービン動翼のディスク部に第1隙間を有して対向する対向面を有し、前記第1隙間に連通して前記発電機を収容する発電機収容空間を形成する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの外周側に配置され、前記内側ケーシングとの間に前記第1隙間に連通して前記タービン動翼の作動流体が流れる作動流体流路を形成する外側ケーシングと、を備え、
前記内側ケーシングは、前記作動流体流路を形成する外面に形成された外側開口及び前記発電機収容空間を形成する内面に形成された内側開口を有する少なくとも1つの貫通孔が形成された、
発電用タービン。
続きを表示(約 1,600 文字)
【請求項2】
前記軸方向の前記発電機と前記少なくとも1つのタービン動翼との間に配置され、前記回転シャフトを回転可能に支持するように構成された少なくとも1つの磁気軸受をさらに備え、
前記内側ケーシングは、前記軸方向の前記発電機収容空間と前記第1隙間との間に、前記発電機収容空間及び前記第1隙間に接続されて前記回転シャフト及び前記少なくとも1つ磁気軸受を収容する軸受収容空間が形成された、
請求項1に記載の発電用タービン。
【請求項3】
前記作動流体は、前記作動流体流路を前記軸方向の前記他方側から前記一方側に向かって流れるように構成された、
請求項2に記載の発電用タービン。
【請求項4】
前記作動流体は、前記作動流体流路を前記軸方向の前記一方側から前記他方側に向かって流れるように構成された、
請求項2に記載の発電用タービン。
【請求項5】
前記作動流体流路における前記少なくとも1つのタービン動翼よりも前記軸方向の前記一方側に設けられる圧力損失を生じさせる抵抗体であって、前記抵抗体と前記少なくとも1つのタービン動翼との間における前記作動流体流路の圧力を、前記軸受収容空間の圧力よりも大きくするための抵抗体をさらに備える、
請求項3に記載の発電用タービン。
【請求項6】
前記内側ケーシングの前記対向面に対して前記第1隙間を介して対向する前記少なくとも1つの動翼の前記ディスク部は、前記軸方向に貫通する第1バランスホールを有し、
前記第1バランスホールは、前記軸受収容空間から前記第1隙間に導かれた前記作動流体が流入するように構成された、
請求項4に記載の発電用タービン。
【請求項7】
前記少なくとも1つの動翼は、
前記第1バランスホールを有する一方側動翼と、
前記一方側動翼よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼と、を含み、
前記他方側動翼のディスク部は、前記軸方向に貫通する第2バランスホールを有し、
前記第2バランスホールは、前記第1バランスホールよりも前記回転シャフトの径方向における外側に形成され、前記第1バランスホールを通過した前記作動流体が流入するように構成された、
請求項6に記載の発電用タービン。
【請求項8】
前記少なくとも1つの貫通孔の前記外側開口に一端が接続された抽気ラインをさらに備える、
請求項4に記載の発電用タービン。
【請求項9】
前記回転シャフトは、前記軸受収容空間において前記回転シャフトの径方向外側に突出するスラストディスク部を有し、
前記少なくとも1つの磁気軸受は、前記スラストディスク部よりも前記回転シャフトの前記軸方向の前記他方側に配置され、前記スラストディスク部との間に隙間を有して対向する他方側スラスト軸受を含み、
前記内側ケーシングは、前記軸受収容空間の外周側に前記作動流体流路を形成する外周面に形成された外側開口、及び前記他方側スラスト軸受よりも前記軸方向の前記他方側において前記軸受収容空間を形成する内面に形成された内側開口、を有する少なくとも1つの抽気孔が形成された、
請求項8に記載の発電用タービン。
【請求項10】
とも1つの動翼は、
一方側動翼と、
前記一方側動翼よりも前記軸方向の前記他方側に設けられる他方側動翼と、を含み、
前記発電用タービンは、
前記一方側動翼及び前記第1隙間よりも前記軸方向の前記一方側に配置される一方側静翼をさらに備え、
前記抽気ラインの他端は、前記作動流体流路における、前記一方側静翼と前記一方側動翼との間の第1空間、又は、前記他方側動翼よりも前記他方側の第2空間、の何れかに接続された、
請求項9に記載の発電用タービン。
(【請求項11】以降は省略されています)
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本開示は、発電用タービンに関する。
続きを表示(約 1,900 文字)
【背景技術】
【0002】
液化ガス(例えば、液化天然ガス)は、輸送や貯蔵を目的として液化され、都市ガスや火力発電などの供給先に供給するに際して、海水などの熱媒体で昇温して気化させることが行われる。液化ガスを気化させる際に、冷熱エネルギーを海水に捨てるのではなく電力として回収する冷熱発電がある。
【0003】
液化天然ガスを用いた冷熱発電サイクルとしては、ORC(Organic Rankine Cycle)が知られている。ORCは、クローズドループ内を循環する、水よりも沸点の低い低温の作動流体を、凝縮器(復水器)にて液化天然ガスで冷却、凝縮させた後に、ポンプにより昇圧し、蒸発器にて海水などを熱源として加熱して蒸発させ、この蒸気を冷熱発電用タービンに導入して動力を得るサイクルプロセスである。
【0004】
特許文献1では、冷熱発電装置の小型化のために、同一ケーシング内に2つのラジアルタービンと発電機を同軸上に配置した冷熱発電用タービンが開示されている。この冷熱発電用タービンでは、軸の中央部に発電機が配置され、軸の両端にラジアルタービンが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開平8-218816号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
発電機は高速で回転するため冷却を必要とするが、その冷却方式としては水冷方式が一般的である。特許文献1に開示されている技術では、発電機の冷却のために、冷却源(冷却水)の確保が必要であり、冷却に必要な機器や冷却流路などの冷却機構を設ける必要がある。このため、冷熱発電装置が複雑化、大型化してしまう懸念がある。
【0007】
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、構造の複雑化や大型化を抑制しつつ、発電機を冷却可能な発電用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】
【0008】
本開示の少なくとも一実施形態に係る発電用タービンは、
回転シャフトと、
前記回転シャフトの軸方向の一方側に設けられるロータ及び前記ロータの内周側に配置されるステータを含む発電機と、
前記発電機よりも前記回転シャフトの前記軸方向の他方側に設けられる少なくとも1つのタービン動翼と、
前記回転シャフトを回転可能に収容するように構成された内側ケーシングであって、前記少なくとも1つのタービン動翼のディスク部に第1隙間を有して対向する対向面を有し、前記第1隙間に連通して前記発電機を収容する発電機収容空間を形成する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの外周側に配置され、前記内側ケーシングとの間に前記第1隙間に連通して前記タービン動翼の作動流体が流れる作動流体流路を形成する外側ケーシングと、を備え、
前記内側ケーシングは、前記作動流体流路を形成する外面に形成された外側開口及び前記発電機収容空間を形成する内面に形成された内側開口を有する少なくとも1つの貫通孔が形成された。
【発明の効果】
【0009】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、構造の複雑化や大型化を抑制しつつ、発電機を冷却可能な発電用タービンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に直交する概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンのタービン動翼近傍の軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンのタービン動翼近傍の軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンの発電機収容空間及び軸受収容空間近傍の軸方向に沿った概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る発電用タービンを備える発電システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
(【0011】以降は省略されています)
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