(57)【要約】【課題】高温・高圧下での信頼性を向上させることができる蒸気弁を提供する。【解決手段】本発明による蒸気弁１は、弁座２を有する弁本体３と、弁座２に当接自在な弁体４と、一端部５ａが弁体４に連結された弁棒５と、弁棒５の他端部５ｂに連結部材６を介して連結された駆動軸７と、駆動軸７に連結され、弁棒５を駆動する駆動装置８とを備えている。このうち連結部材６は、弁棒５の他端部５ｂに連結された弁棒側部材１０と、この弁棒側部材１０に固定されるとともに駆動軸７に連結された駆動軸側部材１１とを有している。また、弁棒側部材１０は耐熱材料により形成されている。【選択図】図２
2010121523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座を有する弁本体と、
前記弁座に当接自在な弁体と、
一端部が前記弁体に連結された弁棒と、
前記弁棒の他端部に連結部材を介して連結された駆動軸と、
前記駆動軸に連結され、前記弁棒を駆動する駆動装置と、を備え、
前記連結部材は、前記弁棒の他端部に連結された弁棒側部材と、前記弁棒側部材に固定されるとともに前記駆動軸に連結された駆動軸側部材とを有し、
前記弁棒側部材は耐熱材料により形成されていることを特徴とする蒸気弁。
【請求項２】
前記弁棒の前記他端部におねじ部が形成され、
前記連結部材の前記弁棒側部材は、前記弁棒の前記おねじ部に螺合するめねじ部を含むことを特徴とする請求項１に記載の蒸気弁。
【請求項３】
前記弁棒側部材の前記めねじ部は、当該めねじ部の強度を増大させるめねじ補強部材からなり、
前記めねじ補強部材は耐熱材料により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の蒸気弁。
【請求項４】
前記弁棒の前記他端部に嵌込凹部が形成され、
前記連結部材の前記弁棒側部材は、前記弁棒の前記嵌込凹部に嵌め込まれる係合部を有する第１弁棒側部材と、前記第１弁棒側部材に固定される第２弁棒側部材とを含み、
前記第１弁棒側部材は耐熱材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気弁。
【請求項５】
前記弁棒側部材と前記駆動軸側部材は、前記弁棒側部材と前記駆動軸側部材を貫通するボルトと、当該ボルトに螺合するナットとにより締結して固定され、前記ナットは前記駆動軸側部材の駆動軸側に位置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸気弁。
【請求項６】
前記耐熱材料はニッケル基合金からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蒸気弁。
【請求項７】
弁座を有する弁本体と、
前記弁座に当接自在な弁体と、
一端部が前記弁体に連結され、他端部に弁棒側係合凹部が形成された弁棒と、
前記弁棒の他端部に連結部材を介して連結され、前記連結部材側の一端部に駆動軸側係合凹部が形成された駆動軸と、
前記駆動軸の他端部に連結され、前記弁棒を駆動する駆動装置と、を備え、
前記連結部材は、前記弁棒および前記駆動軸に沿って延びる分割面を介して２つに分割された一対の分割部材を有し、
前記各分割部材は、前記弁棒の前記弁棒側係合凹部に係合する弁棒側凸部と、前記駆動軸の前記駆動軸側係合凹部に係合する駆動軸側凸部とを含んでいることを特徴とする蒸気弁。
【請求項８】
前記連結部材の近傍に、当該連結部材に冷却気体を吹き付ける冷却気体吹付手段が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の蒸気弁。
【請求項９】
前記連結部材の側面に、当該連結部材を冷却する冷却フィンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の蒸気弁。
【請求項１０】
前記弁本体と前記連結部材との間に、当該弁本体から放出される熱を遮蔽して前記連結部材側へ伝達されることを防止する遮熱板が設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の蒸気弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンプラントにおいて使用される蒸気弁に係り、とりわけ、信頼性を向上させることができる蒸気弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に、蒸気弁が用いられる一般的な蒸気タービンプラント８０を示す。このような蒸気タービンプラント８０は、ボイラー８１から蒸気が主蒸気管８２および蒸気弁（主蒸気止め弁８３、蒸気加減弁８４）を通って蒸気タービン８５に供給され、蒸気タービン８５において蒸気がもつ熱エネルギが運動エネルギに変換されて蒸気タービン８５のロータを回転させ、この蒸気タービン８５のロータにタービン軸８６を介して連結された発電機８７が発電するように構成されている。
【０００３】
このうち蒸気弁は、一般に、弁座を有する弁本体と、この弁本体の弁座に当接自在な弁体と、この弁体の一端部に連結された弁棒と、この弁棒の他端部にカップリング（クロスヘッド）を介して連結された駆動軸と、駆動軸に連結され、弁棒を駆動する駆動装置とを備えている（例えば、特許文献１参照）。駆動装置に、この駆動装置を制御する制御装置が接続されている。このようにして、蒸気弁は、制御装置からの指令を受けて、駆動装置により弁棒が駆動されて弁体が弁座に対して離接し、蒸気弁の開度が制御されて、蒸気タービンに流入する蒸気の流量を遮断または調整することができるように構成されている。
【０００４】
このような蒸気弁は、一般に、図９に示すように、弁棒８８の他端部に弁棒側おねじ部８９が形成され、カップリング９０の弁棒８８側に、この弁棒側おねじ部８９に螺合する弁棒側めねじ部９１が形成されている。同様にして、駆動軸９２の一端部に駆動軸側おねじ部９３が形成され、カップリング９０の駆動軸９２側に、この駆動軸側おねじ部９３に螺合する駆動軸側めねじ部９４が形成されている。
【０００５】
ところで、近年、環境保全のためにＣＯ２（二酸化炭素）の排出を抑制することが求められ、蒸気タービンプラントの発電効率を高くすることが積極的に進められている。すなわち、蒸気タービンに供給される蒸気の高温化、高圧化が計られ、具体的には、従来５６６℃であった蒸気の温度を７００℃を超える温度に上昇させることが計画されている。
【特許文献１】特開２００１−２２１００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このように高温化、高圧化された蒸気が蒸気弁を通流する場合、この高温の蒸気から弁本体、弁体および弁棒を介してカップリングに伝わる熱量が増大し、カップリングの温度が上昇する。一方、カップリングの弁棒側めねじ部には、蒸気弁の開閉状態に関わらず機械的応力が負荷されている。このため、蒸気弁に通流する蒸気の温度が高温化された場合に、カップリング、特にその弁棒側めねじ部が十分に信頼性を有するか否かが問題となる。
【０００７】
このことに対処するために、カップリングを、全体として耐熱性を有する特殊な材料を用いて形成する方法が考えられる。しかしながら、この特殊な材料は一般的な材料に比べて市販性が劣り高価であるため、このような特殊な材料を多量に使用する場合、蒸気弁の製造コストが上昇するという問題がある。また、この特殊な材料を入手する入手期間が一般的な材料に比べて長くなるため、材料の調達が困難になるという問題もある。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高温・高圧下での信頼性を向上させることができる蒸気弁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】
本発明は、弁座を有する弁本体と、前記弁座に当接自在な弁体と、一端部が前記弁体に連結された弁棒と、前記弁棒の他端部に連結部材を介して連結された駆動軸と、前記駆動軸に連結され、前記弁棒を駆動する駆動装置と、を備え、前記連結部材は、前記弁棒の他端部に連結された弁棒側部材と、前記弁棒側部材に固定されるとともに前記駆動軸に連結された駆動軸側部材とを有し、前記弁棒側部材は耐熱材料により形成されていることを特徴とする蒸気弁である。
【００１０】
本発明は、前記弁棒の前記他端部におねじ部が形成され、前記連結部材の前記弁棒側部材は、前記弁棒の前記おねじ部に螺合するめねじ部を含むことを特徴とする蒸気弁である。
【００１１】
本発明は、前記弁棒側部材の前記めねじ部は、当該めねじ部の強度を増大させるめねじ補強部材からなり、前記めねじ補強部材は耐熱材料により形成されていることを特徴とする蒸気弁である。
【００１２】
本発明は、前記弁棒の前記他端部に嵌込凹部が形成され、前記連結部材の前記弁棒側部材は、前記弁棒の前記嵌込凹部に嵌め込まれる係合部を有する第１弁棒側部材と、前記第１弁棒側部材に固定される第２弁棒側部材とを含み、前記第１弁棒側部材は耐熱材料により形成されていることを特徴とする蒸気弁である。
【００１３】
本発明は、前記弁棒側部材と前記駆動軸側部材は、前記弁棒側部材と前記駆動軸側部材を貫通するボルトと、当該ボルトに螺合するナットとにより締結して固定され、前記ナットは前記駆動軸側部材の駆動軸側に位置することを特徴とする蒸気弁である。
【００１４】
本発明は、前記耐熱材料はニッケル基合金からなることを特徴とする蒸気弁である。
【００１５】
本発明は、弁座を有する弁本体と、前記弁座に当接自在な弁体と、一端部が前記弁体に連結され、他端部に弁棒側係合凹部が形成された弁棒と、前記弁棒の他端部に連結部材を介して連結され、前記連結部材側の一端部に駆動軸側係合凹部が形成された駆動軸と、前記駆動軸の他端部に連結され、前記弁棒を駆動する駆動装置と、を備え、前記連結部材は、前記弁棒および前記駆動軸に沿って延びる分割面を介して２つに分割された一対の分割部材を有し、前記各分割部材は、前記弁棒の前記弁棒側係合凹部に係合する弁棒側凸部と、前記駆動軸の前記駆動軸側係合凹部に係合する駆動軸側凸部とを含んでいることを特徴とする蒸気弁である。
【００１６】
本発明は、前記連結部材の近傍に、当該連結部材に冷却気体を吹き付ける冷却気体吹付手段が設けられていることを特徴とする蒸気弁である。
【００１７】
本発明は、前記連結部材の側面に、当該連結部材を冷却する冷却フィンが設けられていることを特徴とする蒸気弁である。
【００１８】
本発明は、前記弁本体と前記連結部材との間に、当該弁本体から放出される熱を遮蔽して前記連結部材側へ伝達されることを防止する遮熱板が設けられていることを特徴とする蒸気弁である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、弁棒と駆動軸とを連結する連結部材のうち、弁棒の他端部に連結された弁棒側部材が耐熱材料により形成されている。このことにより、蒸気弁に高温の蒸気が通流して、連結部材の弁棒側部材の温度が上昇した場合においても、弁棒側部材が強度低下することを抑制することができる。このため、駆動装置により弁棒を確実に駆動させて弁体を弁座に対して開閉することができ、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１および図２は、本発明の第１の実施の形態における蒸気弁を示す図である。このうち図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気弁の全体構成を示す概略図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態における蒸気弁のカップリングを示す図である。
【００２１】
まず、図１により蒸気弁１の全体構成について説明する。図１に示すように、蒸気弁１は、弁座２を有する弁本体３と、この弁座２に当接自在な弁体４と、一端部（下端部）５ａが弁体４に連結された弁棒５とを備えている。このうち弁本体３は、ボイラー８１（図８参照）から送られてくる高温の蒸気が流入する入口３ａと、この流入した蒸気が弁体４と弁座２との間を通って蒸気タービン８５（図８参照）に向けて流出する出口３ｂとを有している。
【００２２】
また、弁棒５の他端部（上端部）５ｂにカップリング（連結部材）６を介して駆動軸７の一端部（下端部）７ａが連結され、この駆動軸７の他端部（上端部）７ｂに弁棒５を駆動する駆動装置８が連結されている。さらに、駆動装置８に、この駆動装置８を制御する制御装置（図示せず）が接続されている。
【００２３】
このうちカップリング６は、図２に示すように、弁棒５の他端部５ｂに連結された弁棒側部材１０と、弁棒側部材１０に固定されるとともに駆動軸７の一端部７ａに連結された駆動軸側部材１１とを有している。これら弁棒側部材１０と駆動軸側部材１１は溶接により固定され、弁棒側部材１０と駆動軸側部材１１との間に溶接部１２が形成されている。本実施の形態において、溶接部１２は、カップリング６の弁棒５方向の中央、すなわち上下方向の中央部よりも下側位置に設けられており、したがって、この弁棒側部材１０の大きさは駆動軸側部材１１の大きさよりも小さくなっている。
【００２４】
図２を用いてカップリング６についてさらに詳細に述べると、弁棒５のカップリング６側の他端部５ｂに弁棒側おねじ部（おねじ部）１３が形成されており、カップリング６の弁棒側部材１０は、この弁棒側おねじ部１３に螺合する弁棒側めねじ部（めねじ部）１４を含んでいる。このことにより、弁棒側部材１０は、その弁棒側めねじ部１４を弁棒側おねじ部１３に螺合して、弁棒５に連結することができるように構成されている。
【００２５】
同様に、駆動軸７の一端部７ａに駆動軸側おねじ部１５が形成されており、カップリング６の駆動軸側部材１１は、この駆動軸側おねじ部１５に螺合する駆動軸側めねじ部１６を含んでいる。このことにより、駆動軸側部材１１は、その駆動軸側めねじ部１６を駆動軸側おねじ部１５に螺合して、駆動軸７に連結することができるように構成されている。
【００２６】
また、カップリング６の弁棒側部材１０は全体として耐熱材料により形成されている。この耐熱材料としては、後述する炭素鋼、クロムモリブデン鋼（ＣｒＭｏ鋼）などの一般的な材料よりも耐熱性を有していることが好ましく、例えばニッケル基合金を用いることが好適である。一方、駆動軸側部材１１は、このような耐熱材料を用いることなく一般的な材料により形成されていることが好ましく、例えば炭素鋼、クロムモリブデン鋼を用いることが好適である。
【００２７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２８】
図１および図２に示す蒸気弁１において、ボイラー８１（図８参照）から送られてきた高温の蒸気を蒸気タービン８５（図８参照）に供給する場合、制御装置（図示せず）からの指令を受けて駆動装置８が、駆動軸７およびカップリング６を介して弁棒５を駆動して駆動装置８側（上方）へ移動させる。このことにより、弁棒５の一端部５ａに連結された弁体４が弁本体３の弁座２から離れて蒸気弁１を開弁させることができる。この場合、ボイラー８１から送られてきた高温の蒸気は弁本体３の入口３ａを通って弁本体３内に流入し、弁体４と弁座２との間を通って弁本体３の出口３ｂから流出して蒸気タービン８５へ供給される。この間、制御装置により蒸気弁１の開度が制御されるため、蒸気タービン８５へ供給される高温の蒸気の流量を調整することができる。
【００２９】
一方、蒸気タービン８５に供給されていた高温の蒸気を遮断する場合、制御装置からの指令を受けて駆動装置８が駆動軸７およびカップリング６を介して弁棒５を駆動して弁本体３側（下方）へ移動させる。このことにより、弁棒５の一端部５ａに連結された弁体４が弁本体３の弁座２に当接して蒸気弁１が閉じられ、蒸気タービンへ供給されていた高温の蒸気を遮断することができる。
【００３０】
この間、弁本体３内に流入した高温の蒸気から弁体４および弁棒５を介してカップリング６の弁棒側部材１０の弁棒側めねじ部１４に熱が伝わり、この弁棒側めねじ部１４の温度が上昇する。
【００３１】
しかしながら、本実施の形態においては、弁棒側部材１０は全体として耐熱材料により形成されているため、弁棒側めねじ部１４が温度上昇した場合においてもこの弁棒側めねじ部１４の強度が低下することを抑制することができる。このため、弁棒側部材１０の弁棒側めねじ部１４に負荷される機械的応力に対して確実に耐えることができる。
【００３２】
このように本実施の形態によれば、弁棒５と駆動軸７とを連結するカップリング６のうち、弁棒５の弁棒側おねじ部１３に螺合する弁棒側めねじ部１４を含む弁棒側部材１０が全体として耐熱材料により形成されている。このことにより、蒸気弁１に高温の蒸気が通流して弁棒側部材１０の弁棒側めねじ部１４の温度が上昇した場合においても、この弁棒側めねじ部１４が強度低下することを抑制することができる。このため、駆動装置８により弁棒５を確実に駆動させて弁体４を弁座２に対して開閉することができ、高温・高圧下での信頼性を向上させることができる。
【００３３】
また本実施の形態によれば、溶接部１２の位置をカップリング６の軸方向の中央部よりも下側位置に設けたので、耐熱材料により形成されたカップリング６の弁棒側部材１０の大きさは、一般的な材料により形成された駆動軸側部材１１の大きさよりも小さくなっている。このため、耐熱材料を用いる量を少なくして、蒸気弁１の製造コストが上昇すること、および蒸気弁１を製造する際、または保守点検する際に材料を調達する期間が長くなることを抑制することができる。
【００３４】
第２の実施の形態
次に、図３により、本発明の第２の実施の形態における蒸気弁について説明する。ここで図３は、本発明の第２の実施の形態における蒸気弁のカップリングを示す図である。
【００３５】
図３に示す第２の実施の形態における蒸気弁においては、弁棒側部材が耐熱材料により形成されためねじ補強部材からなっている点が異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】
図３に示すように、弁棒側部材１０は弁棒側めねじ部１４からなり、この弁棒側めねじ部１４は機械的強度を増大させるとともに耐熱材料により形成されためねじ補強部材１７からなっている。このめねじ補強部材１７は、コイルばねのような形状を有し、母材（駆動軸側部材１１）に埋め込まれることにより強固なめねじを形成することができるものである。
【００３７】
すなわち、図３に示すように、駆動軸側部材１１に、めねじ補強部材１７の形状に対応した穴１１ａが形成され、この穴１１ａに弁棒側部材１０を構成するめねじ補強部材１７が埋め込まれて固定されている。このとき、駆動軸側部材１１に形成された穴１１ａは、めねじ補強部材１７の外径に対応しているため、めねじ補強部材１７の内径よりも大きな径を有している。このことにより、駆動軸側部材１１に形成された穴１１ａに負荷される応力を緩和して低減させることができる。なお、このめねじ補強部材１７としては、例えば、耐熱材料により形成されたヘリサート（登録商標）を用いることが好適である。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、弁棒側部材１０は機械的強度を増大させるとともに耐熱材料により形成されためねじ補強部材１７からなっている。このことにより、蒸気弁１に高温の蒸気が通流してこのめねじ補強部材１７の温度が上昇した場合においても、このめねじ補強部材１７が強度低下することを抑制することができる。このため、駆動装置８により弁棒５を確実に駆動させて弁体４を弁座２に対して開閉することができ、高温・高圧下での信頼性を向上させることができる。
【００３９】
また本実施の形態によれば、カップリング６のうち耐熱材料により形成される部分は、弁棒側部材１０を構成するめねじ補強部材１７のみである。このため、耐熱材料を用いる量をより一層少なくして、蒸気弁１の製造コストが上昇すること、および蒸気弁１を製造する際、または保守点検する際に材料を調達する期間が長くなることを抑制することができる。
【００４０】
第３の実施の形態
次に、図４により、本発明の第３の実施の形態における蒸気弁について説明する。ここで図４は、本発明の第３の実施の形態における蒸気弁のカップリングを示す図である。
【００４１】
図４に示す第３の実施の形態における蒸気弁においては、カップリングの弁棒側部材は、弁棒の弁棒側おねじ部に螺合する弁棒側めねじ部を含み、耐熱材料により形成される第１弁棒側部材と、この第１弁棒側部材に固定される第２弁棒側部材とを有し、弁棒側部材の第２弁棒側部材と駆動軸側部材がボルトとナットとにより締結されて固定される点が異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図４に示すように、弁棒５は、弁棒本体２０と、この弁棒本体２０の駆動軸７側（弁棒５の他端部５ｂ）に形成され、弁棒本体２０の外径よりも小さな外径を有する弁棒側おねじ部２１と、この弁棒本体２０と弁棒側おねじ部２１との間に形成された段部２２とを有している。
【００４３】
また、カップリング６の弁棒側部材１０は、弁棒５の弁棒側おねじ部２１に螺合する弁棒側めねじ部２７を有する第１弁棒側部材（スリーブ）２６と、第１弁棒側部材２６に固定される第２弁棒側部材２８とを有している。
【００４４】
このうち第１弁棒側部材２６は、第１部材本体２９と、この第１部材本体２９の外径よりも大きな外径を有する外周凸部３０とを含んでいる。また、第２弁棒側部材２８は、第１弁棒側部材２６の外周凸部３０の外径に対応する外径を有する第２部材本体３１と、この第２部材本体３１の内径よりも小さく、第１弁棒側部材２６の第１部材本体２９の外径に対応する内径を有する内周凸部３２と、この内周凸部３２により形成される嵌合穴３３とを含んでいる。この嵌合穴３３は、弁棒５の弁棒本体２０の外径よりも小さい内径を有している。
【００４５】
このような第２弁棒側部材２８を弁棒５に連結させる場合、まず、第２弁棒側部材２８の嵌合穴３３に弁棒５の弁棒側おねじ部２１を挿入させて第２弁棒側部材２８を弁棒５の段部２２に当接させる。その後、第１弁棒側部材２６の弁棒側めねじ部２７が弁棒５の弁棒側おねじ部２１に螺合されて締め付けられる。このことにより、第２弁棒側部材２８の嵌合穴３３に第１弁棒側部材２６の第１部材本体２９が嵌合されるとともに、第２弁棒側部材２８の内周凸部３２が第１弁棒側部材２６の外周凸部３０と弁棒５の段部２２との間に挟持され、第２弁棒側部材２８が弁棒５に連結される。
【００４６】
この第１弁棒側部材２６は、耐熱材料により形成されている。これに対して、第２弁棒側部材２８は、後述するように、耐熱材料により形成されることなく、一般的な材料により形成することができる。
【００４７】
一方、駆動軸７は、駆動軸本体２３と、この駆動軸本体２３の弁棒５側（駆動軸７の一端部７ａ）に形成され、駆動軸本体２３の外径よりも小さな外径を有する駆動軸側おねじ部２４と、この駆動軸本体２３と駆動軸側おねじ部２４との間に形成された段部２５とを有している。
【００４８】
また、カップリング６の駆動軸側部材１１は、駆動軸７の駆動軸側おねじ部２４に螺合する駆動軸側めねじ部３４を有している。このことにより、駆動軸側部材１１は、その駆動軸側めねじ部３４を駆動軸７の駆動軸側おねじ部２４に螺合して駆動軸７の段部２５に当接させ、駆動軸７に連結することができるように構成されている。なお、この駆動軸側部材１１は、耐熱材料により形成されることなく、一般的な材料により形成されていることが好ましい。
【００４９】
さらに、図４に示すように、弁棒側部材１０と駆動軸側部材１１は、弁棒側部材１０の第２弁棒側部材２８および駆動軸側部材１１を貫通するボルト３５と、当該ボルト３５に螺合するナット３６とにより締結して固定され、ナット３６が駆動軸側部材１１の駆動軸７側（上側）に位置している。
【００５０】
図４に示す本実施の形態において、蒸気弁１（図１参照）に高温の蒸気が通流すると、弁本体３内に流入した高温の蒸気から弁体４および弁棒５を介してカップリング６の第１弁棒側部材２６の弁棒側めねじ部２７に熱が伝わり、この弁棒側めねじ部２７の温度が上昇する。
【００５１】
しかしながら上述したように、第１弁棒側部材２６は耐熱材料により形成されているため、第１弁棒側部材２６の弁棒側めねじ部２７が温度上昇した場合においてもこの弁棒側めねじ部２７の強度が低下することを抑制することができる。
【００５２】
また、第２弁棒側部材２８は第１弁棒側部材２６にねじ連結されることなく、第２弁棒側部材２８の嵌合穴３３が第１弁棒側部材２６の第１部材本体２９に嵌合されて固定されている。このとき、第２弁棒側部材３３の嵌合穴３３は、第１弁棒側部材２６の弁棒側めねじ部２７の内径よりも大きな内径を有している。このことにより、この嵌合穴３３に負荷される機械的応力を緩和して低減させることができる。このため、第２弁棒側部材２８は耐熱材料により形成されることなく、一般的な材料により形成させることができる。
【００５３】
このように本実施の形態によれば、弁棒５と駆動軸７とを連結するカップリング６の第１弁棒側部材２６のうち、弁棒５の弁棒側おねじ部２１に螺合する弁棒側めねじ部２７を含む第１弁棒側部材２６が耐熱材料により形成されている。このことにより、蒸気弁１に高温の蒸気が通流して第１弁棒側部材２６の弁棒側めねじ部２７の温度が上昇した場合においても、この弁棒側めねじ部２７が強度低下することを抑制することができる。このため、駆動装置８により弁棒５を確実に駆動させて弁体４を弁座２に対して開閉することができ、高温・高圧下での信頼性を向上させることができる。
【００５４】
また本実施の形態によれば、第２弁棒側部材２８は、耐熱材料により形成されることなく一般的な材料により形成させることができる。カップリング６のうち耐熱材料により形成される部分は、弁棒側部材１０のうちの第１弁棒側部材２６のみである。このため、耐熱材料を用いる量をより一層少なくして、蒸気弁１の製造コストが上昇すること、および蒸気弁１を製造する際、または保守点検する際に材料を調達する期間が長くなることを抑制することができる。
【００５５】
また本実施の形態によれば、ナット３６を駆動軸側部材１１の駆動軸７側（上側）に配置させてボルト３５とナット３６を締結して、弁棒側部材１０と駆動軸側部材１１とを固定させている。この場合、ナット３６は高温の蒸気が通流する弁本体３とは反対側となる駆動軸７側に位置している。このことにより、ボルト３５とナット３６の締結部の温度が上昇して強度低下することを抑制することができ、この結果、耐熱材料により形成されたボルト３５とナット３６を用いることなく、一般的な材料により形成されたボルト３５とナット３６を用いて、信頼性を確保することができる。
【００５６】
さらに、ナット３６を駆動軸側部材１１の駆動軸７側（上側）に配置したことにより、何らかの原因によりボルト３５とナット３６の締結が緩んでナット３６がボルト３５から外れるとボルト３５が落下する。したがって、このようなボルト３５とナット３６の締結が緩んだ場合でも、そのような異常をカップリング６の駆動軸７側から容易に発見することができる。
【００５７】
第４の実施の形態
次に、図５により、本発明の第４の実施の形態における蒸気弁について説明する。ここで図５は、本発明の第４の実施の形態おける蒸気弁のカップリングを示す図である。
【００５８】
図５に示す第４の実施の形態における蒸気弁においては、カップリングの弁棒側部材が、弁棒の弁棒側嵌込凹部に嵌め込まれる弁棒側係合部を含み、耐熱材料により形成される第１弁棒側部材と、この第１弁棒側部材に固定される第２弁棒側部材とを有し、駆動軸側部材が、駆動軸の駆動軸側嵌込凹部に嵌め込まれる駆動軸側係合部を有している点が異なり、他の構成は、図４に示す第３の実施の形態と略同一である。なお、図５において、図４に示す第３の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５９】
図５に示すように、弁棒５は、弁棒本体４０と、この弁棒本体の駆動軸７側（弁棒５の他端部５ｂ）に形成され、湾曲した弁棒側嵌込凹部（嵌込凹部）４１とを有している。この弁棒本体４０と弁棒側嵌込凹部４１との間に、弁棒本体４０の外径よりも小さな外径を有する小径部４２が形成され、さらに弁棒本体４０と小径部４２との間に、段部４３が形成されている。
【００６０】
また、カップリング６の弁棒側部材１０は、弁棒５の弁棒側嵌込凹部４１に嵌め込まれる弁棒側係合部（係合部）４５を含む第１弁棒側部材（カラー）４１と、第１弁棒側部材４４に固定される第２弁棒側部材４６とを有している。このうち第２弁棒側部材４６は、弁棒５の小径部４２の外径に対応する内径を有する被挟持部４７と、この被挟持部４７により形成される嵌合穴４８とを含んでいる。
【００６１】
また第１弁棒側部材４４は、弁棒５および駆動軸７に沿って延びる分割面（図示せず）を介して２つに分割されている。このことにより、第２弁棒側部材４６を弁棒５に連結させる場合、まず、第２弁棒側部材４６の嵌合穴４８に弁棒５の小径部４２を挿入させて第２弁棒側部材４６を弁棒５の段部４３に当接させる。その後、２つに分割された各第１弁棒側部材４４の弁棒側係合部４５が弁棒５の弁棒側嵌込凹部４１に嵌め込まれ、一体に結合される。このようにして、第２弁棒側部材４６の嵌合穴４８に弁棒５の小径部４２が嵌合されるとともに、第２弁棒側部材４６の被挟持部４７が、第１弁棒側部材４４と弁棒５の段部４３との間に挟持され、第２弁棒側部材４６が弁棒５に連結される。
【００６２】
また、カップリング６の第１弁棒側部材４４は、耐熱材料により形成されている。これに対して、第２弁棒側部材４６は、耐熱材料により形成されることなく、一般的な材料により形成されていることが好ましい。
【００６３】
一方、駆動軸７の一端部７ａに駆動軸側嵌込凹部４９が形成されている。カップリング６の駆動軸側部材１１は、この駆動軸側嵌込凹部４９に嵌め込まれる駆動軸側係合部５０を有し、弁棒５および駆動軸７に沿って延びる分割面（図示せず）を介して２つに分割されている。このことにより、駆動軸側部材１１は、その駆動軸側係合部５０を駆動軸側嵌込凹部４９に嵌め込み、駆動軸７に連結することができるように構成されている。なお、この駆動軸側部材１１は、耐熱材料により形成されることなく、一般的な材料により形成されていることが好ましい。
【００６４】
図５に示す本実施の形態において、蒸気弁１（図１参照）に高温の蒸気が通流すると、弁本体３内に流入した高温の蒸気から弁体４および弁棒５を介してカップリング６の第１弁棒側部材４４の弁棒側係合部４５に熱が伝わり、この弁棒側係合部４５の温度が上昇する。
【００６５】
しかしながら上述したように、第１弁棒側部材４４は耐熱材料により形成されているため、弁棒側係合部４５が温度上昇した場合においてもこの弁棒側係合部４５の強度が低下することを抑制することができる。
【００６６】
このように本実施の形態によれば、弁棒５と駆動軸７とを連結するカップリング６の弁棒側部材１０うち、弁棒５の弁棒側嵌込凹部４１に係合する弁棒側係合部４５を含む第１弁棒側部材４４が耐熱材料により形成されている。このことにより、蒸気弁１に高温の蒸気が通流して第１弁棒側部材４４の弁棒側係合部４５の温度が上昇した場合においても、この弁棒側係合部４５が強度低下することを抑制することができる。また、弁棒５と第１弁棒側部材４４はねじ連結されることがないため、第１弁棒側部材４４に負荷される応力を緩和して低減させることができる。このため、駆動装置８により弁棒５を確実に駆動させて弁体４を弁座２に対して開閉することができ、高温・高圧下での信頼性を向上させることができる。
【００６７】
また本実施の形態によれば、カップリング６の第１弁棒側部材４４の弁棒側係合部４５により係合される弁棒５の弁棒側嵌込凹部４１が湾曲している。このことにより、この弁棒側嵌込凹部４１に負荷される応力を緩和して低減することができ、信頼性を向上させることができる。
【００６８】
さらに本実施の形態によれば、カップリング６のうち耐熱材料により形成される部分は、弁棒側部材１０のうちの第１弁棒側部材４４のみである。このため、耐熱材料を用いる量をより一層少なくして、蒸気弁１の製造コストが上昇すること、および蒸気弁１を製造する際、または保守点検する際に材料を調達する期間が長くなることを抑制することができる。
【００６９】
第５の実施の形態
次に、図６により、本発明の第５の実施の形態における蒸気弁について説明する。ここで図６は、本発明の第５の実施の形態における蒸気弁のカップリングを示す図である。
【００７０】
図６に示す第５の実施の形態における蒸気弁においては、カップリングは、弁棒および駆動軸に沿って延びる分割面を介して２つに分割された一対の分割部材を有し、各分割部材は、弁棒の弁棒側係合凹部に係合する弁棒側凸部と、駆動軸の駆動軸側係合凹部に係合する駆動軸側凸部とを含む点が異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図６に示すように、弁棒５の他端部５ｂに、弁棒側係合凹部６０が形成されているとともに、駆動軸７の一端部７ａに駆動軸側係合凹部６１が形成されている。
【００７２】
また、カップリング６は、弁棒５および駆動軸７に沿って延びる分割面６２を介して２つに分割された一対の分割部材６３を有している。各分割部材６３は、弁棒５の弁棒側係合凹部６０に係合する弁棒側凸部６４と、駆動軸７の駆動軸側係合凹部６１に係合する駆動軸側凸部６５とを含んでいる。
【００７３】
さらに、図６に示すように、各分割部材６３は、各分割部材６３を分割面６２に対して直交する方向に貫通するボルト６６と、当該ボルト６６に螺合するナット６７とにより締結して固定されている。
【００７４】
このような各分割部材６３を弁棒５および駆動軸７に連結させる場合、まず、各分割部材６３の弁棒側凸部６４を弁棒５の弁棒側係合凹部６０に係合させるとともに、各分割部材６３の駆動軸側凸部６５を駆動軸７の駆動軸側係合凹部６１に係合させて、各分割部材６３を互いに当接させる。その後、ボルト６６とナット６７を用いて各分割部材６３が締結されて固定される。このようにして、弁棒５と駆動軸７が連結される。
【００７５】
図６に示す本実施の形態において、蒸気弁１（図１参照）に高温の蒸気が通流すると、弁本体３内に流入した高温の蒸気から弁体４および弁棒５を介してカップリング６の各分割部材６３の弁棒側凸部６４に熱が伝わり、この弁棒側凸部６４の温度が上昇する。
【００７６】
しかしながら、各分割部材６３は、弁棒５に対してねじ連結されることがなく、その弁棒側凸部６４が弁棒５の弁棒側係合凹部６０に係合して、ボルト６６とナット６７を用いて締結されて弁棒５に連結されている。このことにより、各分割部材６３の弁棒側凸部６４に負荷される応力を緩和して低減させることができる。このため、各分割部材６３は、耐熱材料により形成されることなく、一般的な材料により形成させることができる。
【００７７】
このように本実施の形態によれば、カップリング６は、弁棒５および駆動軸７に沿って延びる分割面６２を介して２つに分割された一対の分割部材６３を有し、各分割部材６３は、弁棒５の弁棒側係合凹部６０に係合する弁棒側凸部６４と、駆動軸７の駆動軸側係合凹部６１に係合する駆動軸側凸部６５とを含み、ボルト６６とナット６７により締結されて固定されている。このことにより、各分割部材６３の弁棒側凸部６４に負荷される応力を低減させることができ、蒸気弁１に高温の蒸気が通流してカップリング６の各分割部材６３の弁棒側凸部６４の温度が上昇した場合においても、この弁棒側凸部６４が強度低下することを抑制することができる。このため、駆動装置８により弁棒５を確実に駆動させて弁体４を弁座２に対して開閉することができ、高温・高圧下での信頼性を向上させることができる。
【００７８】
また本実施の形態によれば、カップリング６の各分割部材６３は、耐熱材料を用いることなく一般的な材料により形成させることができる。このため、蒸気弁１の製造コストが上昇すること、および蒸気弁１を製造する際、または保守点検する際に材料を調達する期間が長くなることを抑制することができる。
【００７９】
第６の実施の形態
次に、図７により、本発明の第６の実施の形態における蒸気弁について説明する。ここで図７は、本発明の第６の実施の形態における蒸気弁を示す図である。
【００８０】
図７に示す第６の実施の形態における蒸気弁においては、カップリングの近傍にカップリングに冷却気体を吹き付ける冷却気体吹付手段が設けられ、カップリングの側面にカップリングを冷却する冷却フィンが設けられ、弁本体とカップリングとの間に弁本体から放出される熱を遮蔽する遮熱板が設けられている点が異なり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８１】
図７に示すように、カップリング６の近傍に、冷却ノズル７０ａを有し、カップリング６に冷却気体（好ましくは圧縮空気）を吹き付ける冷却気体吹付手段７０が設けられている。
【００８２】
また、カップリング６の側面に、このカップリング６を冷却する冷却フィン７１が設けられている。この冷却フィン７１は、ニッケル基合金などの耐熱材料、および炭素鋼、クロムモリブデン鋼などの一般的な材料よりも伝熱性の良い材料により形成されていることが好ましい。このことによりカップリング６を効率良く冷却することができる。
【００８３】
さらに、弁本体３とカップリング６との間に、この弁本体３から放出される熱を遮蔽してカップリング６側へ伝達されることを防止する遮熱板７２が設けられている。
【００８４】
図７に示す本実施の形態において、蒸気弁１（図１参照）に高温の蒸気が通流すると、弁本体３内に流入した高温の蒸気から、まず弁本体３および弁体４に熱が伝わり、その後弁棒５を介してカップリング６に熱が伝わり、このカップリング６の温度が上昇する。
【００８５】
しかしながら、この間、カップリング６の近傍に設けられた冷却気体吹付手段７０の冷却ノズル７０ａから冷却気体が吹き付けられ、カップリング６の側面に設けられた冷却フィン７１から、カップリング６に伝わった熱が効率良く放出される。また、弁本体３とカップリング６との間に設けられた遮熱板７２により、この弁本体３から放出される熱が遮蔽される。
【００８６】
このように本実施の形態によれば、カップリング６の近傍に冷却気体吹付手段７０が設けられ、このカップリング６の側面に冷却フィン７１が設けられ、さらに、弁本体３とカップリング６との間に遮熱板７２が設けられている。このことにより、弁本体３からカップリング６に伝わった熱を効率良く放出することができるとともに、弁本体３から放出される熱がカップリング６に伝達されることを防止することができる。このため、カップリング６の温度が上昇して機械的強度が低下することを抑制することができる。この結果、駆動装置８により弁棒５を確実に駆動させて弁体４を弁座２に対して開閉することができ、高温・高圧下での信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気弁の全体構成を示す概略図。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態における蒸気弁のカップリングを示す図。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態における蒸気弁のカップリングを示す図。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態における蒸気弁のカップリングを示す図。
【図５】図５は、本発明の第４の実施の形態おける蒸気弁のカップリングを示す図。
【図６】図６は、本発明の第５の実施の形態おける蒸気弁のカップリングを示す図。
【図７】図７は、本発明の第６の実施の形態おける蒸気弁の全体構成を示す図。
【図８】図８は、一般的な蒸気タービンプラントを示す図。
【図９】図９は、従来の蒸気弁のカップリングを示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１      蒸気弁
２      弁座
３      弁本体
３ａ    入口
３ｂ    出口
４      弁体
５      弁棒
５ａ    一端部
５ｂ    他端部
６      カップリング
７      駆動軸
７ａ    一端部
７ｂ    他端部
８      駆動装置
１０    弁棒側部材
１１    駆動軸側部材
１１ａ  穴
１２    溶接部
１３    弁棒側おねじ部
１４    弁棒側めねじ部
１５    駆動軸側おねじ部
１６    駆動軸側めねじ部
１７    めねじ補強部材
２０    弁棒本体
２１    弁棒側おねじ部
２２    段部
２３    駆動軸本体
２４    駆動軸側おねじ部
２５    段部
２６    第１弁棒側部材
２７    弁棒側めねじ部
２８    第２弁棒側部材
２９    第１部材本体
３０    外周凸部
３１    第２部材本体
３２    内周凸部
３３    嵌合穴
３４    駆動軸側めねじ部
３５    ボルト
３６    ナット
４０    弁棒本体
４１    弁棒側嵌込凹部
４２    小径部
４３    段部
４４    第１弁棒側部材
４５    弁棒側係合部
４６    第２弁棒側部材
４７    被挟持部
４８    嵌合穴
４９    駆動軸側嵌込凹部
５０    駆動軸側係合部
６０    弁棒側係合凹部
６１    駆動軸側係合凹部
６２    分割面
６３    分割部材
６４    弁棒側凸部
６５    駆動軸側凸部
６６    ボルト
６７    ナット
７０    冷却気体吹付手段
７０ａ  冷却ノズル
７１    冷却フィン
７２    遮熱板
８０    蒸気タービンプラント
８１    ボイラー
８２    主蒸気管
８３    主蒸気止め弁
８４    蒸気加減弁
８５    蒸気タービン
８６    タービン軸
８７    発電機
８８    弁棒
８９    弁棒側おねじ部
９０    カップリング
９１    弁棒側めねじ部
９２    駆動軸
９３    駆動軸側おねじ部
９４    駆動軸側めねじ部
【図１】
2010121523.tif 000003
【図２】
2010121523.tif 000004
【図３】
2010121523.tif 000005
【図４】
2010121523.tif 000006
【図５】
2010121523.tif 000007
【図６】
2010121523.tif 000008
【図７】
2010121523.tif 000009
【図８】
2010121523.tif 000010
【図９】
2010121523.tif 000011