(57)【要約】【課題】蒸気弁の全開時における弁棒の振動を抑制可能な蒸気弁を提供する。【解決手段】蒸気弁は、弁座と、前記弁座に対向する弁体と、前記弁体が取付けられる弁棒と、前記弁棒の外周側に設けられ、前記弁棒を案内するためのガイドブシュと、を備え、前記ガイドブシュは、前記弁体が前記弁座から離れる開弁方向への前記弁棒の最大移動量を規制する係止部を含み、前記弁棒のうち、前記ガイドブシュによる係止状態にて前記ガイドブシュによって覆われずに露出した先端部の半径をｒとし、前記ガイドブシュのうち、前記係止部を挟んで前記弁体と反対側の基端部の最小厚さをｔとしたとき、前記ガイドブシュの前記基端部の前記最小厚さｔに対する前記弁棒の前記先端部の前記半径ｒの比ｒ／ｔが１．５以上４．０以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気弁であって、
弁座と、
前記弁座に対向する弁体と、
前記弁体が取付けられる弁棒と、
前記弁棒の外周側に設けられ、前記弁棒を案内するためのガイドブシュと、を備え、
前記ガイドブシュは、前記弁体が前記弁座から離れる開弁方向への前記弁棒の最大移動量を規制する係止部を含み、
前記弁棒のうち、前記ガイドブシュによる係止状態にて前記ガイドブシュによって覆われずに露出した先端部の半径をｒとし、
前記ガイドブシュのうち、前記係止部を挟んで前記弁体と反対側の基端部の最小厚さをｔとしたとき、
前記ガイドブシュの前記基端部の前記最小厚さｔに対する前記弁棒の前記先端部の前記半径ｒの比ｒ／ｔが１．５以上４．０以下である
ことを特徴とする蒸気弁。
【請求項２】
前記比ｒ／ｔが２．０以上３．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気弁。
【請求項３】
前記ガイドブシュのうち前記係止部から前記弁体側への延長部の長さをｌとしたとき、
前記弁棒の前記先端部の前記半径ｒに対する前記ガイドブシュの前記延長部の長さｌの比ｌ／ｒが１．２５以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気弁。
【請求項４】
前記弁棒は、前記弁体に近づくほど縮径する第１縮径部を有し、
前記係止部は、前記蒸気弁の全開時において前記第１縮径部と係合するように前記ガイドブシュの内壁に形成されたテーパ面を含み、
前記弁棒の前記先端部は、前記弁棒のうち前記第１縮径部よりも前記弁体側の部位であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸気弁。
【請求項５】
前記弁棒は、前記蒸気弁の全開時において前記ガイドブシュによって覆われる、又は、前記ガイドブシュからみて前記開弁方向とは反対側に位置する基端部を含み、
前記弁棒の前記基端部は第２縮径部を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の蒸気弁。
【請求項６】
前記弁棒は、前記蒸気弁の全開時において前記ガイドブシュの前記係止部と係合するフランジ部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸気弁。
【請求項７】
前記弁棒の前記先端部は、前記フランジ部を挟んで前記弁棒の前記先端部と反対側の前記弁棒の基端部よりも大径であることを特徴とする請求項６に記載の蒸気弁。
【請求項８】
前記ガイドブシュは、
前記係止部を含む第１部分と、
前記第１部分に対して着脱可能に設けられ、前記ガイドブシュの前記基端部の少なくとも一部を形成する第２部分と、
を含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の蒸気弁。
【請求項９】
蒸気弁であって、
弁座を含むケーシングと、
前記弁座に対向する弁体と、
前記弁体が取付けられ、前記ケーシングを貫通する弁棒と、
前記弁棒の外周側に設けられるブシュと、を備え、
前記ブシュは、前記蒸気弁の全開時における第１位置と、前記蒸気弁の全閉時における第２位置との間で、前記弁棒の延在方向に沿って前記ケーシングに対して移動可能であり、
前記第２位置は、前記第１位置よりも前記弁体の閉弁方向の下流側に位置することを特徴とする蒸気弁。
【請求項１０】
前記弁棒と前記ブシュは一体的に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の蒸気弁。
【請求項１１】
前記ブシュは、前記弁棒と別体として設けられ、
前記ブシュは、前記弁棒からの前記ブシュの抜け落ちを防止するように前記弁棒と係合する係止部を含むことを特徴とする請求項９に記載の蒸気弁。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の蒸気弁と、
前記蒸気弁の下流側に設けられる蒸気タービンと、
を備えることを特徴とする蒸気タービン設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気弁及び蒸気タービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン等において、蒸気の流れを制御するための蒸気弁が用いられている。
例えば、特許文献１には、タービンを駆動するための蒸気を該タービンに導くための蒸気配管に、蒸気を止めるための蒸気弁、及び、蒸気の流量を調節するための蒸気弁が設けられた発電設備が開示されている。これらの蒸気弁において、ケーシング内に設けられた弁体は、ケーシングを貫通する弁棒に支持されており、該弁棒は、ケーシングに装着されたガイドブッシュに案内されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５０２７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者の鋭意検討の結果、典型的な蒸気弁において、全開状態において蒸気流れの影響により弁棒が振動し、この弁棒の振動が蒸気弁の弁体周辺部の不具合（摩耗等）の原因となる場合があることがわかった。
この点、特許文献１には、弁棒の振動を抑制することについて何ら記載されていない。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、蒸気弁の全開時における弁棒の振動を抑制可能な蒸気弁及び蒸気タービン設備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】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気弁は、
弁座と、
前記弁座に対向する弁体と、
前記弁体が取付けられる弁棒と、
前記弁棒の外周側に設けられ、前記弁棒を案内するためのガイドブシュと、を備え、
前記ガイドブシュは、前記弁体が前記弁座から離れる開弁方向への前記弁棒の最大移動量を規制する係止部を含み、
前記弁棒のうち、前記ガイドブシュによる係止状態にて前記ガイドブシュによって覆われずに露出した先端部の半径をｒとし、
前記ガイドブシュのうち、前記係止部を挟んで前記弁体と反対側の基端部の最小厚さをｔとしたとき、
前記ガイドブシュの前記基端部の前記最小厚さｔに対する前記弁棒の前記先端部の前記半径ｒの比ｒ／ｔが１．５以上４．０以下である。
【０００７】
本発明者は、鋭意検討の結果、典型的な蒸気弁において、全開状態において蒸気流れの影響により弁棒が振動し、この弁棒の振動が蒸気弁の弁体周辺部の不具合（摩耗等）の原因となり得ることを見出した。
上記（１）の蒸気弁は、本発明者らによる上記知見を踏まえたものであり、ガイドブシュの基端部の最小厚さｔに対する弁棒の先端部の半径ｒの比ｒ／ｔを上記範囲内に設定することで、弁棒およびガイドブシュの剛性をバランス良く向上させ、蒸気弁の全開時における弁棒の振動を抑制することができる。すなわち、ｒ／ｔを１．５以上とすることで、ガイドブシュの外径が過度に大きくなる事態を防ぎつつ、蒸気弁の全開時にガイドブシュから露出する弁棒先端部の半径を十分に大きく確保し、弁棒の剛性を高めて振動を抑制できる。一方、ｒ／ｔを４．０以下とすることで、ガイドブシュの適度な厚さを確保して、ガイドブシュの変形を抑制し、ガイドブシュの変形に伴う弁棒の振動を抑制可能である。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記比ｒ／ｔが２．０以上３．０以下である。
【０００９】
上記（２）の構成によれば、ガイドブシュの基端部の最小厚さｔに対する弁棒の先端部の半径ｒの比ｒ／ｔを上記範囲内に設定することで、弁棒およびガイドブシュの剛性をバランス良く向上させ、蒸気弁の全開時における弁棒の振動をより効果的に抑制することができる。すなわち、ｒ／ｔを２．０以上とすることで、ガイドブシュの外径が過度に大きくなる事態を防ぎつつ、蒸気弁の全開時にガイドブシュから露出する弁棒先端部の半径を十分に大きく確保しやすくなり、弁棒の剛性を高めて振動をより効果的に抑制できる。一方、ｒ／ｔを３．０以下とすることで、ガイドブシュの適度な厚さを確保して、ガイドブシュの変形を抑制しやすくなり、ガイドブシュの変形に伴う弁棒の振動をより効果的に抑制可能である。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記ガイドブシュのうち前記係止部から前記弁体側への延長部の長さをｌとしたとき、
前記弁棒の前記先端部の前記半径ｒに対する前記ガイドブシュの前記延長部の長さｌの比ｌ／ｒが１．２５以下である。
【００１１】
上記（３）の構成によれば、ガイドブシュの延長部を比較的短くしたので、蒸気弁の全閉時におけるガイドブシュと弁体との干渉を回避しながら、蒸気弁の全開時において弁棒の支点として働くガイドブシュの係止部を弁体に近づけることができる。これにより、蒸気弁の全開時における弁棒が拘束される支点（即ち、ガイドブシュの係止部）を基準とした弁棒の長さ（ガイドブシュの拘束を受けずに自由に振動し得る弁棒の部位の長さ）を短くし、弁棒の振動を効果的に抑制できる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記弁棒は、前記弁体に近づくほど縮径する第１縮径部を有し、
前記係止部は、前記蒸気弁の全開時において前記第１縮径部と係合するように前記ガイドブシュの内壁に形成されたテーパ面を含み、
前記弁棒の前記先端部は、前記弁棒のうち前記第１縮径部よりも前記弁体側の部位である。
【００１３】
上記（４）の構成によれば、ガイドブシュのテーパ面と弁棒の第１縮径部が係合することで、開弁方向への弁棒の最大移動量を確実に規制することができる。また、上記（１）のように、ガイドブシュの係止部（テーパ面）と係合する弁棒の第１縮径部よりも弁体側の部位の半径ｒを、ガイドブシュの基端部の最小厚さｔとの関係で上記範囲内の大きさに設定することで、蒸気弁の全開時における弁棒の振動を抑制可能である。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記弁棒は、前記蒸気弁の全開時において前記ガイドブシュによって覆われる、又は、前記ガイドブシュからみて前記開弁方向とは反対側に位置する基端部を含み、
前記弁棒の前記基端部は第２縮径部を含む。
【００１５】
上記（１）で述べたように、弁棒の先端部を比較的大径（ｒ／ｔ≧１．５）とすると、弁棒の基端部も大径になってしまい、弁棒の材料費が嵩んだり、弁棒を駆動するためのアクチュエータが大型化してしまうといった問題が生じ得る。
この点、上記（５）のように弁棒の基端部に第２縮径部を設ける場合、蒸気弁の全開時にガイドブシュから露出する弁棒の先端部の剛性を高めつつ、弁棒の基端部を相対的に小径化して、弁棒の材料費を削減するとともにアクチュエータの大型化を抑制することができる。
【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記弁棒は、前記蒸気弁の全開時において前記ガイドブシュの前記係止部と係合するフランジ部を有する。
【００１７】
上記（６）の構成によれば、ガイドブシュの係止部と弁棒のフランジ部とが係合することで、開弁方向への弁棒の最大移動量を確実に規制することができる。
また、上記（１）で述べたように、弁棒の先端部を比較的大径（ｒ／ｔ≧１．５）とすると、弁棒の基端部も大径になってしまい、弁棒の材料費が嵩んだり、弁棒を駆動するためのアクチュエータが大型化してしまうといった問題が生じかねない。この点、上記（６）のように、フランジ部を有する弁棒を採用することで、ガイドブシュの係止部との係合可能な構造を実現しつつ、弁棒の基端部を小径にすることが可能となり、上述の問題を解消することができる。
【００１８】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記弁棒の前記先端部は、前記フランジ部を挟んで前記弁棒の前記先端部と反対側の前記弁棒の基端部よりも大径である。
【００１９】
上記（７）の構成によれば、弁棒の先端部を弁棒の基端部よりも大径にすることで、蒸気弁の全開時にガイドブシュから露出する弁棒の先端部の剛性を高めつつ、弁棒の基端部を相対的に小径化して、弁棒の材料費を削減するとともにアクチュエータの大型化を抑制することができる。
【００２０】
（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）の構成において、
前記ガイドブシュは、
前記係止部を含む第１部分と、
前記第１部分に対して着脱可能に設けられ、前記ガイドブシュの前記基端部の少なくとも一部を形成する第２部分と、
を含む。
【００２１】
上記（８）の構成によれば、ガイドブシュの基端部の少なくとも一部を形成する第２部分がガイドブシュの係止部を含む第１部分に対して着脱可能であるので、フランジ部を有する弁棒のガイドブシュへの組み付けが容易になる。
【００２２】
（９）本発明の少なくとも一実施形態にかかる蒸気弁は、
弁座を含むケーシングと、
前記弁座に対向する弁体と、
前記弁体が取付けられ、前記ケーシングを貫通する弁棒と、
前記弁棒の外周側に設けられるブシュと、を備え、
前記ブシュは、前記蒸気弁の全開時における第１位置と、前記蒸気弁の全閉時における第２位置との間で、前記弁棒の延在方向に沿って前記ケーシングに対して移動可能であり、
前記第２位置は、前記第１位置よりも前記弁体の閉弁方向の下流側に位置する。
【００２３】
上記（９）の構成によれば、第１位置と該第１位置よりも閉弁方向下流側の第２位置との間でブシュをケーシングに対して移動可能にしたので、蒸気弁の全閉時において弁体とブシュとの干渉を回避しながら、蒸気弁の全開時にブシュから露出する弁棒の部位を短縮して弁棒の振動を抑制することができる。
【００２４】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、前記弁棒と前記ブシュは一体的に設けられている。
【００２５】
上記（１０）の構成によれば、弁棒とブシュとを一体化することで、第１位置と第２位置との間でブシュがケーシングに対して移動可能な構成を容易に実現することができる。
【００２６】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）の構成において、
前記ブシュは、前記弁棒と別体として設けられ、
前記ブシュは、前記弁棒からの前記ブシュの抜け落ちを防止するように前記弁棒と係合する係止部を含む。
【００２７】
上記（１１）の構成によれば、弁棒とブシュを別体として設けたので、ブシュは弁棒から独立して移動可能である。このため、蒸気弁の急激な閉弁時において、移動体（弁棒及び弁体）の慣性を小さくし、弁体から弁座に伝わる衝撃を緩和することができる。
【００２８】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービン設備は、
上記（１）乃至（１１）の何れか一項に記載の蒸気弁と、
前記蒸気弁の下流側に設けられる蒸気タービンと、
を備える。
【００２９】
蒸気弁が上記（１）の構成を有する場合、ガイドブシュの基端部の最小厚さｔに対する弁棒の先端部の半径ｒの比ｒ／ｔを上記範囲内に設定することで、弁棒およびガイドブシュの剛性をバランス良く向上させ、蒸気弁の全開時における弁棒の振動を抑制することができる。すなわち、ｒ／ｔを１．５以上とすることで、ガイドブシュの外径が過度に大きくなる事態を防ぎつつ、蒸気弁の全開時にガイドブシュから露出する弁棒先端部の半径を十分に大きく確保し、弁棒の剛性を高めて振動を抑制できる。一方、ｒ／ｔを４．０以下とすることで、ガイドブシュの適度な厚さを確保して、ガイドブシュの変形を抑制し、ガイドブシュの変形に伴う弁棒の振動を抑制可能である。
あるいは、蒸気弁が上記（９）の構成を有する場合、第１位置と該第１位置よりも閉弁方向下流側の第２位置との間でブシュをケーシングに対して移動可能にしたので、蒸気弁の全閉時において弁体とブシュとの干渉を回避しながら、蒸気弁の全開時にブシュから露出する弁棒の部位を短縮して弁棒の振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３０】
蒸気弁の全開時における弁棒の振動を抑制可能な蒸気弁及び蒸気タービン設備が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。
【図２】幾つかの実施形態に係る蒸気弁の全体を示す概略構成図である。
【図３】一実施形態に係る蒸気弁の要部を示す構成図である。
【図４】一実施形態に係る蒸気弁の要部を示す構成図である。
【図５】一実施形態に係る蒸気弁の要部を示す構成図である。
【図６】一実施形態に係る蒸気弁の要部を示す構成図である。
【図７】一実施形態に係る蒸気弁の要部を示す構成図である。
【図８】弁棒及びガイドブシュの寸法と弁棒の先端剛性との相関関係を示すグラフである。
【図９】弁棒及びガイドブシュの寸法と弁棒の固有振動数との相関関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３３】
まず、幾つかの実施形態に係る蒸気弁が適用される蒸気タービン設備について説明する。図１は、一実施形態に係る蒸気弁が適用される蒸気タービン設備の概略構成図である。
図１に示すように、蒸気タービン設備１は、蒸気を生成するためのボイラ２と、ボイラ２からの蒸気の圧力を回転エネルギーに変換する蒸気タービン４と、蒸気タービン４の回転により駆動される発電機８と、を含む。
図１に示す蒸気タービン４は、高圧蒸気タービン５と、中圧蒸気タービン６と、低圧蒸気タービン７と、を含み、高圧蒸気タービン５と中圧蒸気タービン６との間には、再熱器９が設けられる。高圧蒸気タービン５から排出された蒸気は、再熱器９により再加熱されて、中圧蒸気タービン６に供給されるようになっている。また、中圧蒸気タービン６から排出された蒸気は、低圧蒸気タービン７に供給されるようになっている。
【００３４】
ボイラ２と高圧蒸気タービン５とは、主蒸気供給配管３を介して接続されており、主蒸気供給配管３には、止め弁１１と加減弁１２とを含む蒸気弁１０が設けられている。すなわち、高圧蒸気タービン５は、止め弁１１及び加減弁１２の下流側に設けられている。止め弁１１を閉じることにより、ボイラ２から高圧蒸気タービン５に供給される蒸気の流れを遮断することが可能となっている。また、加減弁１２の開度を調節することにより、ボイラ２から高圧蒸気タービン５に供給される蒸気の流量を調節可能となっている。
また、再熱器９と中圧蒸気タービン６とを接続する配管には止め弁１３及び加減弁１４が設けられている。すなわち、中圧蒸気タービン６は、止め弁１３及び加減弁１４の下流側に設けられている。止め弁１３及び加減弁１４によって、中圧蒸気タービン６に供給される蒸気の流れを遮断し、あるいは蒸気の流量を調節することが可能となっている。
幾つかの実施形態において、止め弁１１、加減弁１２、止め弁１３、加減弁１４の少なくとも１つは、以下に説明する蒸気弁１０である。
【００３５】
次に、図２〜図７を参照して、幾つかの実施形態に係る蒸気弁１０について説明する。
【００３６】
図２は、幾つかの実施形態に係る蒸気弁１０の全体を示す概略構成図である。図２に示すように、幾つかの実施形態に係る蒸気弁１０は、ケーシング２０に形成される弁座２２と、ケーシング２０に収容される弁体２４及び弁棒２６と、ガイドブシュ２８と、を備える。
【００３７】
弁体２４は、弁棒２６の端部に取付けられるとともに、弁座２２に対向して、該弁座２２に着座可能に設けられている。
弁棒２６はアクチュエータ５０に接続されており、該アクチュエータ５０を作動させることによって、弁棒２６を介して弁体２４が駆動されるようになっている。なお、図２には、アクチュエータ５０の一例として油圧アクチュエータが示されている。
ガイドブシュ２８は、弁棒２６の外周側に設けられており、該弁棒２６を弁開閉方向に案内するように構成されている。
【００３８】
なお、図２には、蒸気弁１０が全開状態であるときの弁体２４及び弁棒２６が実線で示されるとともに、蒸気弁１０が全閉状態であるときの弁体２４及び弁棒２６が一点鎖線で示されている。
【００３９】
ケーシング２０の内部には、蒸気入口１６から蒸気出口１８につながる蒸気流路１５、及び、弁体２４及び弁棒２６を収容する弁収容室（１７，１９）が形成されている。該弁収容室（１７，１９）は、蒸気入口１６に連通する第１収容室１７と、弁座２２を挟んで第１収容室１７よりも蒸気流れの下流側に設けられ、蒸気出口１８に連通する第２収容室１９と、により構成される。
【００４０】
幾つかの実施形態では、図２に示すように、蒸気弁１０の弁体２４は、蒸気入口１６に連通する第１収容室１７に収容され、該第１収容室１７内にて弁開閉方向に移動可能になっている。この場合、蒸気入口１６から流入した蒸気は、弁体２４が収容される第１収容室１７、弁座２２、第２収容室１９及び蒸気出口１８をこの順に流れるようになっている。
【００４１】
蒸気弁１０を開くときは、アクチュエータ５０を作動させて（例えば油圧アクチュエータの場合、油圧室に油を供給して）、開弁方向の駆動力を弁棒２６に対して与える。これにより、弁体２４が弁座２２から離れる方向（すなわち開弁方向）に移動する。幾つかの実施形態では、ガイドブシュ２８に設けられる係止部３０（より具体的は後述する）により弁棒２６が係止されるまで弁体２４が開弁方向に移動したとき、蒸気弁１０は全開状態となる。
【００４２】
蒸気弁１０を閉じるときは、アクチュエータ５０を作動させて（例えば油圧アクチュエータの場合、油圧室から油を排出して）、弁棒２６に与える開弁方向の駆動力を減少させる。これにより、弁体２４及び弁棒２６は、自重等により弁座２２に向かって（すなわち閉弁方向に）移動する。そして、弁体２４が弁座２２に着座したとき蒸気弁１０は全閉状態となる。
【００４３】
図３〜図７は、それぞれ、一実施形態に係る蒸気弁１０の要部を示す概略構成図である。なお、図３〜図６は、全開状態における蒸気弁１０を示す図であり、図７は、全閉状態における蒸気弁１０を示す図である。また、図３〜図５では、ケーシング２０及びケーシング２０に形成される弁座２２の図示を省略している。
【００４４】
図３〜図５に示す蒸気弁１０は、上述した特徴に加えて、以下の特徴を有する。
図３〜図５に示す例示的な実施形態では、ガイドブシュ２８は、ケーシング２０内部において該ケーシング２０に固定されている（図１参照）。そして、ガイドブシュ２８は、弁体２４が弁座２２から離れる開弁方向への弁棒２６の最大移動量を規制する係止部３０を有する。すなわち、ガイドブシュ２８に設けられた係止部３０に係止されることによって弁棒２６の開弁方向への移動量が最大となる状態（図３〜図５に図示される状態）が蒸気弁１０の全開状態である。
【００４５】
図３及び図４に示す例示的な実施形態では、ガイドブシュ２８に設けられる係止部３０は、ガイドブシュ２８の内壁に形成されたテーパ面３４を含む。弁棒２６は、弁体２４に近づくほど縮径する第１縮径部３２を有し、蒸気弁１０の全開時において、ガイドブシュ２８のテーパ面３４が弁棒２６の第１縮径部３２に係合するようになっている。これにより、弁棒２６がガイドブシュ２８により係止された状態となる。
【００４６】
図５に示す例示的な実施形態では、ガイドブシュ２８の内部に、弁棒２６の外周側において弁棒２６の軸方向に沿って延在する内部空間４２が設けられている。ガイドブシュ２８の内部空間４２は、弁棒２６の軸方向においてガイドブシュ２８が延在する領域のうち一部に設けられており、上述の係止部３０は、内部空間４２の上端を規定するガイドブシュ２８の壁面３８を含む。
弁棒２６は、弁棒２６の径方向外方に突出するフランジ部４０を有し、フランジ部４０は、ガイドブシュ２８の内部空間４２内を弁棒２６の軸方向に沿って移動可能になっている。そして、蒸気弁１０の全開時において、フランジ部４０は、ガイドブシュ２８の壁面３８（係止部３０）と係合するようになっている。これにより、弁棒２６がガイドブシュ２８により係止された状態となる。
【００４７】
図３〜図５に示す実施形態を含む幾つかの実施形態において、ガイドブシュ２８の基端部２９の最小厚さｔに対する弁棒２６の先端部２７の半径ｒの比ｒ／ｔは、１．５以上４．０以下である。あるいは、幾つかの実施形態では、前記比ｒ／ｔは、２．０以上３．０以下であってもよい。
【００４８】
弁棒２６の先端部２７は、弁棒２６のうち、ガイドブシュ２８による係止状態においてガイドブシュ２８によって覆われずに露出した部分である。また、ガイドブシュ２８の基端部２９は、ガイドブシュ２８のうち、係止部３０を挟んで弁体２４と反対側の部分である。
図３及び図４に示す実施形態では、弁棒２６の先端部２７は、弁棒２６のうち第１縮径部３２よりも弁体２４側の部位である。
また、図５に示す実施形態では、弁棒２６の先端部２７は、弁棒２６のうちフランジ部４０よりも弁体２４側の部位である。
【００４９】
ここで、図８は、ガイドブシュ２８の基端部２９の最小厚さｔ（図３〜図５参照）に対する弁棒２６の先端部２７の半径ｒ（図３〜図５参照）の比ｒ／ｔと、弁棒２６の先端剛性との相関関係を示すグラフであり、図９は、上述の比ｒ／ｔと、弁棒２６の固有振動数との相関関係を示すグラフである。なお、弁棒２６の先端剛性とは、弁棒２６の先端部（弁体２４が取付けられている付近）に、弁棒２６の径方向に１Ｎの荷重を加えたときの弁棒２６の変形量から算出される値である。なお、固有振動数は剛性の指標であり、固有振動数が大きいほど、剛性が大きくなる傾向がある。
【００５０】
図８及び図９のグラフは、本発明者らの知見により得られたグラフであるが、これらのグラフに示されるように、ガイドブシュ２８の基端部２９の最小厚さｔに対する弁棒２６の先端部２７の半径ｒの比ｒ／ｔが１．５以上４．０以下であるときに、比較的大きな先端剛性が得られるとともに、比較的大きな固有振動数が得られる。よって、上述の比ｒ／ｔを１．５以上４．０以下又は２．０以上３．０以下の範囲内に設定することにより、弁棒２６およびガイドブシュ２８の剛性をバランス良く向上させ、蒸気弁１０の全開時における弁棒２６の振動を抑制することができる。
【００５１】
すなわち、上述の比ｒ／ｔを１．５以上とすることで、ガイドブシュ２８の外径が過度に大きくなる事態を防ぎつつ、蒸気弁１０の全開時にガイドブシュ２８から露出する弁棒２６の先端部２７の半径ｒを十分に大きく確保し、弁棒２６の剛性を高めて振動を抑制できる。一方、上述の比ｒ／ｔを４．０以下とすることで、ガイドブシュ２８の適度な厚さｔを確保して、ガイドブシュ２８の変形を抑制し、ガイドブシュ２８の変形に伴う弁棒２６の振動を抑制可能である。よって、弁棒２６の振動によって生じ得る蒸気弁１０の弁体２４周辺部の不具合（摩耗等）を抑制することができる。
【００５２】
また、上述の比ｒ／ｔを２．０以上とすることで、ガイドブシュ２８の外径が過度に大きくなる事態を防ぎつつ、蒸気弁１０の全開時にガイドブシュ２８から露出する弁棒２６の先端部２７の半径ｒを十分に大きく確保しやすくなり、弁棒２６の剛性を高めて振動をより効果的に抑制できる。一方、上述の比ｒ／ｔを３．０以下とすることで、ガイドブシュ２８の適度な厚さｔを確保して、ガイドブシュ２８の変形を抑制しやすくなり、ガイドブシュ２８の変形に伴う弁棒２６の振動をより効果的に抑制することができる。
【００５３】
また、図３又は図４に示す実施形態のように、ガイドブシュ２８の係止部３０（テーパ面３４）と係合する弁棒２６の第１縮径部３２よりも弁体２４側の部位の半径ｒを、ガイドブシュ２８の基端部２９の最小厚さｔとの関係で上記範囲内の大きさ（ｒ／ｔが１．５以上４．０以下又は２．０以上３．０以下となる大きさ）に設定することで、蒸気弁１０の全開時における弁棒２６の振動を抑制可能である。
【００５４】
また、弁棒２６の先端部２７を比較的大径（ｒ／ｔ≧１．５）とすると、弁棒２６の基端部３５（弁棒２６のうち、弁棒２６の軸方向において係止部３０に係合する部位（例えば第１縮径部３２又はフランジ部４０等）を挟んで先端部２７と反対側に位置する部位であり、蒸気弁１０の全開時においてガイドブシュ２８によって覆われる、又は、ガイドブシュ２８からみて開弁方向とは反対側に位置する部位）も大径になってしまい、弁棒２６の材料費が嵩んだり、弁棒２６を駆動するためのアクチュエータ５０が大型化してしまうといった問題が生じかねない。この点、図５に示す実施形態のように、フランジ部４０を有する弁棒２６を採用することで、ガイドブシュ２８の係止部３０との係合可能な構造を実現しつつ、弁棒２６の基端部を小径にすることが可能となり、上述の問題を解消することができる。
【００５５】
幾つかの実施形態では、ガイドブシュ２８うち係止部３０から弁体２４側への延長部の長さｌとしたとき、弁棒２６の先端部２７の半径ｒに対するガイドブシュ２８の前記延長部の長さｌの比ｌ／ｒは、１．２５以下である。
【００５６】
このように、ガイドブシュ２８の延長部の長さｌを、弁棒２６の先端部２７の半径ｒとの関係で比較的短くすることにより、蒸気弁１０の全閉時におけるガイドブシュ２８と弁体２４との干渉を回避しながら、蒸気弁１０の全開時において弁棒２６の支点として働くガイドブシュ２８の係止部３０を弁体２４に近づけることができる。これにより、蒸気弁１０の全開時における弁棒２６が拘束される支点（即ち、ガイドブシュ２８の係止部３０）を基準とした弁棒２６の長さ（ガイドブシュ２８の拘束を受けずに自由に振動し得る弁棒２６の部位の長さ）を短くし、弁棒２６の振動を効果的に抑制できる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、弁棒２６の基端部３５は、蒸気弁１０の全開時においてガイドブシュ２８によって覆われているか、あるいは、ガイドブシュ２８からみて開弁方向とは反対側に位置するとともに、弁棒２６の基端部３５は、弁棒２６の他の部位よりも縮径された第２縮径部３６を含む。
なお、図４に示す例示的な実施形態では、弁棒２６の基端部３５は、蒸気弁１０の全開時においてガイドブシュ２８によって覆われている部分、及び、ガイドブシュ２８からみて開弁方向とは反対側に位置する部分を含み、弁棒２６の基端部３５は、弁棒２６の他の部位よりも縮径された第２縮径部３６を含む。
【００５８】
上述したように、弁棒２６の先端部２７を比較的大径（ｒ／ｔ≧１．５）とすると、弁棒２６の基端部３５も大径になってしまい、弁棒２６の材料費が嵩んだり、弁棒２６を駆動するためのアクチュエータ５０が大型化してしまうといった問題が生じ得る。
この点、図４に示す実施形態のように、弁棒２６の基端部３５に第２縮径部３６を設ける場合、蒸気弁１０の全開時にガイドブシュ２８から露出する弁棒２６の先端部２７の剛性を高めつつ、弁棒２６の基端部３５を相対的に小径化して、弁棒２６の材料費を削減するとともにアクチュエータ５０の大型化を抑制することができる。
【００５９】
図５に示す例示的な実施形態において、弁棒２６の先端部２７は、フランジ部４０を挟んで弁棒２６の先端部２７と反対側の弁棒２６の基端部３５よりも大径である。すなわち、弁棒２６の先端部２７の半径ｒは、弁棒２６の基端部３５の半径ｒ１よりも大きい。
このように、弁棒２６の先端部２７を弁棒２６の基端部３５よりも大径にすることで、蒸気弁１０の全開時にガイドブシュ２８から露出する弁棒２６の先端部２７の剛性を高めつつ、弁棒２６の基端部３５を相対的に小径化して、弁棒２６の材料費を削減するとともにアクチュエータ５０の大型化を抑制することができる。
【００６０】
また、図５に示す例示的な実施形態では、ガイドブシュ２８は、係止部３０を含む第１部分２８Ａと、第１部分２８Ａに対して着脱可能に設けられた第２部分２８Ｂと、を含む。ガイドブシュ２８の第２部分２８Ｂは、ガイドブシュ２８の基端部２９の少なくとも一部を形成している。
【００６１】
このように、ガイドブシュ２８の基端部２９の少なくとも一部を形成する第２部分２８Ｂがガイドブシュ２８の係止部３０を含む第１部分２８Ａに対して着脱可能であるので、フランジ部４０を有する弁棒２６のガイドブシュ２８への組み付けが容易になる。
【００６２】
なお、第１部分２８Ａ及び第２部分２８Ｂは、互いに螺合可能な螺子溝を有し、該螺子溝において螺合することによって、組み立てられるようになっていてもよい。
【００６３】
図６及び図７に示す蒸気弁１０は、ケーシング２０、弁座２２及び弁体２４については基本的に図２に示す蒸気弁１０と同様の構成を有するが、弁体２４が取付けられる弁棒２６及び弁棒２６の外周側に設けられるブシュ５２について、図２〜図５に示した実施形態とは異なる特徴を有する。
【００６４】
幾つかの実施形態では、例えば図６及び図７に示すように、弁座２２を含むケーシング２０と、弁座２２に対向する弁体２４と、弁体２４が取付けられる弁棒２６と、弁棒２６の外周側に設けられるブシュ５２と、を備える。弁棒２６は、ケーシング２０を貫通するように設けられている。ブシュ５２は、蒸気弁１０の全開時における第１位置（図６参照）と、蒸気弁１０の全閉時における第２位置（図７参照）との間で、弁棒２６の延在方向に沿ってケーシング２０に対して移動可能になっている。また、蒸気弁１０の第２位置は、第１位置よりも弁体２４の閉弁方向の下流側に位置する。
【００６５】
ブシュ５２、弁棒２６及び弁体２４の開弁方向への最大移動量は、ケーシング２０に設けられた係止部４６によって規制されるようになっている。
すなわち、図６及び図７に示す実施形態において、ケーシング２０の貫通孔２１の内壁面には、係止部４６としてテーパ面が形成されているとともに、ブシュ５２には、弁体２４に近づくほど縮径する第３縮径部４４が設けられている。そして、蒸気弁１０の全開時において、ケーシング２０のテーパ面（係止部４６）がブシュ５２の第３縮径部４４に係合し、これによりブシュ５２がケーシング２０に係止された状態となる。
【００６６】
図６及び図７に示す実施形態において、蒸気弁１０を開くときは、アクチュエータ５０（図２参照）を作動させて（例えば油圧アクチュエータの場合、油圧室に油を供給して）、開弁方向の駆動力を弁棒２６に対して与える。これにより、弁体２４、弁棒２６及びブシュ５２は、開弁方向に移動する。そして、ケーシング２０に設けられる係止部４６によりブシュ５２が係止されるまで弁体２４が弁棒２６及びブシュ５２とともに開弁方向に移動したとき、蒸気弁１０は全開状態となる（即ち、ブシュ５２は第１位置に位置する）。
【００６７】
図６及び図７に示す実施形態において、蒸気弁１０を閉じるときは、アクチュエータ５０（図２参照）を作動させて（例えば油圧アクチュエータの場合、油圧室から油を排出して）、弁棒２６に与える開弁方向の駆動力を減少させる。これにより、ブシュ５２の第３縮径部４４はケーシング２０のテーパ面（係止部４６）から離れて、弁体２４、弁棒２６及びブシュ５２は、自重等により閉弁方向に移動する。そして、弁体２４が弁座２２に着座したとき蒸気弁１０は全閉状態となる（即ち、ブシュ５２は第２位置に位置する）。
【００６８】
このように、第１位置と第１よりも閉弁方向下流側の第２位置との間でブシュ５２をケーシング２０に対して移動可能にすることにより、蒸気弁１０の全閉時において弁体２４とブシュ５２との干渉を回避しながら、蒸気弁１０の全開時にブシュ５２から露出する弁棒２６の部位５４を短縮して弁棒２６の振動を抑制することができる。
【００６９】
図６に示す例示的な実施形態では、弁棒２６とブシュ５２は一体的に設けられている。よって、蒸気弁１０の開弁時及び閉弁時には、弁棒２６とブシュ５２とは、一体的に弁開閉方向に移動する。
このように、弁棒２６とブシュ５２とを一体化することで、第１位置（全開時の位置）と第２位置（全閉時の位置）との間でブシュ５２がケーシング２０に対して移動可能な構成を容易に実現することができる。
【００７０】
図７に示す例示的な実施形態では、ブシュ５２は、弁棒２６とは別体として設けられている。そして、ブシュ５２は、弁棒２６からのブシュ５２の抜け落ちを防止するように弁棒２６と係合する係止部５６を含む。なお、図７に示す実施形態では、弁棒２６には弁体２４に向かうにつれて徐々に縮径する第４縮径部５８が設けられるとともに、ブシュ５２の内壁面には、弁棒２６の第４縮径部５８に係合するテーパ面が係止部５６として設けられている。
【００７１】
このように、弁棒２６とブシュ５２を別体として設けることにより、ブシュ５２は弁棒２６から独立して移動可能である。このため、蒸気弁１０の急激な閉弁時において、移動体（弁棒２６及び弁体２４）の慣性を小さくし、弁体２４から弁座２２に伝わる衝撃を緩和することができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００７３】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００７４】
１      蒸気タービン設備
２      ボイラ
３      主蒸気供給配管
４      蒸気タービン
５      高圧蒸気タービン
６      中圧蒸気タービン
７      低圧蒸気タービン
８      発電機
９      再熱器
１０    蒸気弁
１１    止め弁
１２    加減弁
１３    止め弁
１４    加減弁
１５    蒸気流路
１６    蒸気入口
１７    第１収容室
１８    蒸気出口
１９    第２収容室
２０    ケーシング
２１    貫通孔
２２    弁座
２４    弁体
２６    弁棒
２７    先端部
２８    ガイドブシュ
２８Ａ  第１部分
２８Ｂ  第２部分
２９    基端部
３０    係止部
３２    第１縮径部
３４    テーパ面
３５    基端部
３６    第２縮径部
３８    壁面
４０    フランジ部
４２    内部空間
４４    第３縮径部
４６    係止部
５０    アクチュエータ
５２    ブシュ
５４    部位
５６    係止部
５８    第４縮径部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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