(57)【要約】【課題】  蒸気弁装置の弁棒とブッシュとの間からの漏洩蒸気をさらに低減させ、これにより蒸気タービンプラントの効率を向上させる。【解決手段】  本発明にかかる蒸気弁装置は、開口部、蒸気入口部、蒸気出口部、および前記蒸気出口部の近傍に設けられた弁座を備える蒸気弁本体２００と、蒸気弁本体の開口部に結合され前記蒸気弁本体内に蒸気室を形成させるとともに貫通孔を備える弁蓋と、前記貫通孔の内周に嵌合されるブッシュ２０１と、前記蒸気室内で前記弁座と当接することにより前記蒸気室から前記蒸気出口部への流路を遮断する弁体と、一端が前記弁体に接続されるとともに他端が前記弁蓋の前記貫通孔および前記ブッシュを前記蒸気室の外側に貫通する弁棒２０５と、少なくとも前記弁棒が前記ブッシュを貫通する貫通部の外周面にしまりばめにより嵌合されるとともに外周面に複数の凹部を有する弁棒スリーブ２１０とを備える。【選択図】  図１
2011027027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するとともに、蒸気入口部、蒸気出口部、および前記蒸気出口部の近傍に設
けられた弁座を備える蒸気弁本体と、
前記蒸気弁本体の開口部に取り付けられて前記蒸気弁本体内に蒸気室を形成させるとと
もに、貫通孔を備える弁蓋と、
前記弁蓋の前記貫通孔の内周に嵌合されるブッシュと、
前記蒸気室内で前記蒸気弁本体の前記弁座と当接可能に構成され、当該弁座と当接する
ことにより前記蒸気室から前記蒸気出口部への流路を遮断する弁体と、
一端が前記弁体に接続されるとともに、他端が前記弁蓋の前記貫通孔および前記ブッシ
ュを前記蒸気室の外側に貫通する弁棒と、
少なくとも前記弁棒が前記ブッシュを貫通する貫通部の外周面にしまりばめにより嵌合
されるとともに、外周面に複数の凹部を有する弁棒スリーブと、
を備えることを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気弁装置において、前記弁棒スリーブには表面効果処理が施されてい
ることを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項記載の蒸気弁装置において、前記弁棒スリーブの前記
凹部の少なくとも一部は、前記弁棒スリーブを半径方向に貫通する穴として形成されるこ
とを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項４】
蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置にて発生した蒸気を導く蒸気配管と、前記蒸気配管
から供給される蒸気により駆動される蒸気タービンとを備える蒸気タービンプラントにお
いて、
前記蒸気配管には請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸気弁装置が介挿され、
当該蒸気弁装置によって前記蒸気発生装置から前記蒸気タービンへ供給される蒸気量が
調節されることを特徴とする蒸気タービンプラント。
【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などにおいて用いられる蒸気弁装置およびこれを備え
る蒸気タービンプラントに係り、特に蒸気の高温化に対応させたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に、蒸気タービンを備える従来の蒸気タービンプラントの系統構成図を示す。
【０００３】
図３において、符号７００はボイラ、７０１は主蒸気止め弁、７０２は蒸気加減弁、７
０３は再熱蒸気止め弁、７０４はインターセプト弁、７０５は高圧バイパス弁、７０６は
低圧バイパス弁、７０７は逆止弁、７１０は高圧タービン、７１１は中圧タービン、７１
２は低圧タービン、７１３は復水器、および７１４は給水ポンプを示す。
【０００４】
ボイラー７００には過熱器と再熱器が設けられており、このうち過熱器にて発生した高
圧蒸気（主蒸気）は主蒸気止め弁７０１、蒸気加減弁７０２を通過し、高圧タービン７１
０に供給される。高圧タービン７１０に供給された主蒸気は高圧タービン７１０内を膨張
しながら流れ高圧タービン７１０を駆動する。
【０００５】
高圧タービン７１０からの排気された蒸気（低温再熱蒸気）は、逆止弁７０７を経由し
てボイラー７００の再熱器に導かれて加熱（再熱）され、再熱蒸気となる。ボイラ７００
の再熱器からの再熱蒸気は、再蒸気止め弁７０３、インターセプト弁７０４を経て中圧タ
ービン７１１に供給され、中圧タービン７１１内を膨張しながら流れて中圧タービン７１
１を駆動する。中圧タービン７１１から排出された蒸気は、続いて低圧タービン７１２へ
流入してさらに低圧タービン７１２を駆動する。
【０００６】
低圧タービン７１２より流出した蒸気は復水器７１３に導かれ、復水器７１３内で冷却
されて凝縮し、水（復水）に戻される。復水器７１３で凝縮した水（復水）は給水ポンプ
７１４にて昇圧されて再びボイラー７００に供給されてボイラー７００の過熱器へ導かれ
る。蒸気タービンプラントには、このようにして蒸気−水の循環系（熱サイクル）が形成
されている。
【０００７】
さらに、蒸気タービンプラントによっては、運用効率を高めるために、主蒸気止め弁７
０１の流入側とボイラー７００の再熱器の流入側とを結ぶ流路（高圧バイパス系統）に高
圧タービンバイパス弁７０５を設ける構成とするものもある。このような構成とすると、
高圧タービンバイパス弁７０５を開くことで、ボイラー７００の過熱器からの主蒸気を高
圧タービン７１０をバイパスさせて運転することが可能となる。同様に、ボイラー７００
の再熱器の流出側と復水器７１３との間に接続された流路（低圧バイパス系統）に低圧タ
ービンバイパス弁７０６を設置する構成が知られており、このような構成とすると、低圧
タービンバイパス弁７０６を開くことで、ボイラー７００の再熱器からの再熱蒸気を、中
圧タービン７１１および低圧タービン７１２をバイパスさせて運転することが可能となる
。このような高圧バイパス系統、低圧バイパス系統を設けることにより、タービンの運転
に係わらずボイラー系単独で蒸気タービンプラントの循環運転を行なうことができる。
【０００８】
図４は、上述した蒸気タービンプラントに使用されている従来の蒸気加減弁７０２の構
造を模式的に示す断面図である。なお、図４において蒸気加減弁７０２は、弁棒２０５の
中心軸を含む断面（すなわち垂直断面）における断面図として示している。
【０００９】
図４に示すように、蒸気加減弁７０２は、蒸気弁本体２００、弁蓋２０２、弁体２０４
および弁棒２０５により構成されている。蒸気弁本体２００は、図示しないボイラーから
の主蒸気を図４における水平方向から流入させる蒸気入口部Ｉと、この蒸気入口部Ｉと垂
直断面においては直交する方向（すなわち図４における下方向）に蒸気を流出させる蒸気
出口部Ｏとを有する。蒸気出口部Ｏに対向する上面は開口部となっており、この開口部を
閉塞するように弁蓋２０２が取り付けられて蒸気弁本体２００の内部に蒸気室が形成され
る。また、このほか蒸気弁本体２００内部の、蒸気出口部Ｏの接続部分には弁座２０３が
設けられている。なお、蒸気室とは、弁蓋２０２により蒸気弁本体内部に形成される空間
のうち、蒸気入口部Ｉの下流側で、かつ弁座２０３（弁座２０３と後述する弁体２０４と
の当接部）よりも上流側部分を指す。
【００１０】
弁体２０４は、蒸気弁本体２００内部の弁座２０３に当接するように設けられている。
弁体２０４の上部には弁棒２０５が取り付けられている。弁棒２０５は、弁蓋２０２を貫
通するように設けられており、その端部は弁蓋２０２に支持された油圧駆動機構２０６に
連結されている。弁蓋２０２の弁棒２０５の貫通部には、弁棒２０５の摺動面となる部分
にブッシュ２０１が設けられている。
【００１１】
このような構造の蒸気加減弁７０２において、油圧駆動機構２０６により弁棒２０５が
上下方向に駆動されて弁体２０４が弁座２０３と当接又は開離することで、蒸気出口部Ｏ
から流出する蒸気量が調節される。この、蒸気加減弁７０２による蒸気出口部Ｏからの流
出蒸気量の調節によって蒸気タービンの回転数が制御される。
【００１２】
蒸気加減弁７０２において、ブッシュ２０１の内周面と弁棒２０５の外周面は摺動面と
なるが、これらの間隙を完全にゼロとすることはできないため、弁棒２０５の外周面とブ
ッシュ２０１の内周面との間隙を通して蒸気室から大気側に向って蒸気が常に漏洩してい
る。
【００１３】
このような、弁棒２０５の外周面とブッシュ２０１の内周面との間隙を通じて漏洩する
蒸気（漏洩蒸気）は、本来であれば高圧タービン７１０などの蒸気タービンを駆動するた
めものである。したがって、この部位からの漏洩により蒸気タービンに流入する蒸気流量
が減少すると、結果的に蒸気タービンプラントのが低下する。
【００１４】
また、漏洩蒸気は、蒸気加減弁７０２へ供給された高温高圧の主蒸気であり、これらが
弁棒２０５の外周面とブッシュ２０１の内周面との間隙を通じて漏洩する際には弁棒２０
５やブッシュ２０１の熱伸びが生じてこれらの間隙が変化するため、条件によっては漏洩
蒸気が更に増加する。
【００１５】
このような問題に対処するため、弁棒２０５の摺動部に、ブッシュ２０１と線膨張係数
が類似の弁棒スリーブを嵌合させることで、弁棒スリーブの外周面とブッシュ２０１の内
周面との半径方向の間隙を一定に保つ技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【００１６】
この特許文献１の技術では特に、使用される主蒸気の温度においても弁棒スリーブがし
まりばめで弁棒２０５に嵌合されるようにすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】実開昭６０−７７７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に記載された技術は、確かに、弁棒スリーブ外径とブッシュ内径との微小間
隙を蒸気温度にかかわらず一定に保つようにして微小間隙からの漏洩蒸気を極力少なくす
ることを目的としたものであるが、上述の通り弁棒２０５（あるいは弁棒スリーブ）の外
周面とブッシュ２０１の内周面との間隙をゼロにすることはできないので、蒸気の漏洩自
体を抑制するものではない。
【００１９】
特に、近年では蒸気タービンの高圧タービンに供給される主蒸気の蒸気条件が向上、す
なわち主蒸気の温度・圧力とも上昇する傾向にあり、圧力が上昇すればそれに応じて弁棒
２０５とブッシュ２０１の間隙からの漏洩蒸気は増加する。
【００２０】
また、弁棒２０５とブッシュ２０１の間隙からの漏洩蒸気の一部が凝縮することなどで
弁棒２０５とブッシュ２０１の間隙に酸化スケールが時間とともに徐々に堆積することが
知られている。このため、蒸気条件の向上に合わせて弁棒２０５とブッシュ２０１の間隙
を小さくすることでこの間隙からの漏洩蒸気を抑制する場合、酸化スケールの堆積により
弁棒２０５とブッシュ２０１の間隙が閉ざされ弁棒２０５のかじり（スティック）が生じ
る虞が高まる。
【００２１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、蒸気弁装置の弁棒
とブッシュとの間からの漏洩蒸気をさらに低減できる構成を提供し、これにより蒸気ター
ビンプラントの効率を向上させることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明の蒸気弁装置は、開口部を有するとともに、蒸気入
口部、蒸気出口部、および前記蒸気出口部の近傍に設けられた弁座を備える蒸気弁本体と
、前記蒸気弁本体の開口部に取り付けられて前記蒸気弁本体内に蒸気室を形成させるとと
もに貫通孔を備える弁蓋と、前記弁蓋の前記貫通孔の内周に嵌合されるブッシュと、前記
蒸気室内で前記蒸気弁本体の前記弁座と当接可能に構成され、当該弁座と当接することに
より前記蒸気室から前記蒸気出口部への流路を遮断する弁体と、一端が前記弁体に接続さ
れるとともに他端が前記弁蓋の前記貫通孔および前記ブッシュを前記蒸気室の外側に貫通
する弁棒と、少なくとも前記弁棒が前記ブッシュを貫通する貫通部の外周面にしまりばめ
により嵌合されるとともに外周面に複数の凹部を有する弁棒スリーブと、を備えることを
特徴とする。
【００２３】
また、本発明の蒸気タービンプラントは、蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置にて発生
した蒸気を導く蒸気配管と、前記蒸気配管から供給される蒸気により駆動される蒸気ター
ビンと、前記蒸気配管に介挿された本発明の蒸気弁装置とを備え、当該蒸気弁装置により
前記蒸気発生装置から前記蒸気タービンへ供給される蒸気量が調整されることを特徴とす
る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、蒸気弁装置の弁棒とブッシュとの間からの漏洩蒸気をさらに低減させ
ることができ、これにより蒸気タービンプラントの効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気弁装置の要部を拡大した拡大断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気弁装置の弁棒スリーブの部分斜視図。
【図３】従来の蒸気タービンプラントの系統構成図。
【図４】従来の蒸気タービンプラントに用いられる蒸気加減弁の構成を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
第１の実施の形態に係る蒸気弁装置は、図４に示した従来の蒸気加減弁とほぼ同様な構
成を有するものであり、したがって、図３に示した蒸気タービンプラントの蒸気加減弁７
０２などに好適なものである。図１は、本実施の形態に係る蒸気弁装置の、図４と同様な
垂直断面図（蒸気弁装置の弁棒の中心軸を含む断面図）のうち、要部を拡大して示した拡
大断面図である。図１において、図４と同一の構成要素については同一の符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態においても図４に示した蒸気弁装置７０２と同様に、蒸気弁本体２００の
上部の開口部に弁蓋２０２が取り付けられて蒸気弁本体２０２の内部に蒸気室が形成され
る。そして、図１に示すように、弁蓋２０２の中央部には貫通孔が設けられ、この貫通孔
の内周にブッシュ２０１が嵌合している。なお、ブッシュ２０１の蒸気室側端部には、半
径方向への凸部が設けられ、また、弁蓋２０２の貫通孔の蒸気室側端は他の部分よりも孔
径が大きく加工された凹部が形成されている。このようにすることで、弁蓋２０２の凹部
とブッシュ２０１の凸部を嵌合させてブッシュ２０１が弁棒５の軸方向への移動を防止す
る構成としている。なお、ブッシュ２０１は弁蓋２０２に冷やしばめなどの手法で嵌合さ
せている。
【００２９】
ブッシュ２０１の内周に形成される孔には、弁棒２０５が貫通している。そして、本実
施の形態に係る蒸気弁装置においては、弁棒２０５の、弁蓋２０２の貫通孔およびブッシ
ュ２０１を貫通する部分（貫通部）の外周面に、弁棒スリーブ２１０が嵌合されている。
特に、本実施の形態において、弁棒スリーブ２１０は、貫通部よりも弁蓋２０２の外側（
図４の油圧駆動装置２０６側）まで弁棒２０５の軸方向に延長して設けられている。なお
、弁棒２０５のうち弁棒スリーブ２１０が嵌合される軸方向位置については、蒸気タービ
ンプラントの運転時における蒸気弁装置の弁棒２０５の上下動を考慮して、少なくともブ
ッシュ２０１の貫通部となる部分全体とすればよい。
【００３０】
さらに、本実施の形態の蒸気弁装置では、弁棒２０５の外周面に嵌合されて取り付けら
れる弁棒スリーブ２１０の外周面には、複数の凹部２２０が周方向の全体（全周）に亘っ
て設けられている。特に、本実施の形態においては、凹部２２０はそれぞれ、弁棒スリー
ブ２１０を径方向に貫通する穴により構成されている。
【００３１】
なお、凹部２２０については、本実施の形態に示す、径方向に貫通する穴とする以外の
構成とすることも可能であり、あるいは、弁棒スリーブ２１０をハニカム構造とすること
で凹部２２０を形成することも可能である。また凹部２２０（貫通穴）の形状については
図２に示した丸型以外の各形状としてもよい。特に上述のように弁棒スリーブ２１０をハ
ニカム構造とする場合は、凹部２２０を構成する貫通穴は多角形形状となる。
【００３２】
弁棒２０５に弁棒スリーブ２１０が取り付けられる部分のうち、蒸気室側の端部には段
部が設けられており、この段部より蒸気室側の弁棒２０５の径は、弁棒スリーブ２１０の
厚み分だけ大きくなるようになっている。このような構成とすることで、弁棒２０５のう
ち蒸気室側において、弁棒スリーブ２１０が取り付けられる箇所で軸方向の段差が生じな
いようにしている。
【００３３】
蒸気タービンプラントの運転時、蒸気弁装置の弁開度が変化すると、弁棒スリーブ２１
０外周面とブッシュ２０１の内周面とは互いに摺動する。しかしながら、弁棒スリーブ２
１０の外周面とブッシュ２０１の内周面の間には、微小な間隙が存在しており、この間隙
から蒸気が漏洩することとなる。このとき、本実施の形態のように、弁棒スリーブ２１０
の外周面に凹部２２０を設ける構成とすることで、弁棒スリーブ２１０とブッシュ２１０
との間隙から漏洩する蒸気（漏洩蒸気）は、途中に設けられた複数の凹部２２０を通過す
ることとなる。
【００３４】
ここで、漏洩蒸気が凹部２２０内に流入する際には、膨張により蒸気圧力が低下し、ま
た凹部２２０から流出する際には、流路が絞られて蒸気圧力が上昇する。すなわち、弁棒
スリーブ２１０の外周面に形成された複数の凹部２２０のこのような作用により、この弁
棒スリーブ２１０は漏洩蒸気に大きな圧力損失を発生させる。
【００３５】
したがって、弁棒スリーブ２１０の外径とブッシュ２０１内径との間隙寸法を従来と同
じとしても、凹部２２０の無い平坦な弁棒スリーブ２１０を有する蒸気弁装置と比較して
、本実施の形態に係る蒸気弁装置では、弁棒スリーブ２１０とブッシュ２０１との間隙か
ら漏洩する蒸気の圧力の降下比率が大きくなるため、大気側への漏洩蒸気量を大幅に低減
することができる。
【００３６】
また、弁棒スリーブ２１０とブッシュ２１０との間隙から漏洩する蒸気（漏洩蒸気）が
冷却されたり、あるいは漏洩蒸気が飽和蒸気を含む場合には、漏洩蒸気の一部が凝縮する
ことで弁棒スリーブ２１０とブッシュ２０１の間隙には、酸化スケールが時間とともに徐
々に堆積する。本実施の形態によれば、漏洩蒸気量が従来の蒸気弁装置に比べて大幅に小
さいため、酸化スケールが堆積するまでの時間も長くなる。
【００３７】
さらに、本実施の形態によれば、弁棒スリーブ２１０の外表面に酸化スケールが生成・
堆積し、この酸化スケールが蒸気タービンプラントの運転中に剥離したとしても、これら
の剥離した酸化スケールは弁棒スリーブ２１０の外周面に設けられた複数の凹部２２０に
収納される。このため、弁棒スリーブ２１０外径とブッシュ２０１内径との微小間隙に剥
離した酸化スケールが噛み込まれることがなくなるので、蒸気タービンプラントの運転中
に蒸気弁装置の弁棒２０５および弁棒スリーブ２１０がステイックすることを防止するこ
とができる。
【００３８】
近年においては、蒸気タービンプラントの主蒸気温度が上昇しており、６００℃以上の
主蒸気を適用するものもある。このような高温蒸気が適用される主蒸気加減弁などの蒸気
弁装置においては、高温蒸気条件下でも耐え得るように、弁棒２０５には、例えば、Ｎｉ
含有率が３０〜８０％のオーステナイト系の耐熱鍛造合金が用いられる。
【００３９】
弁棒２０５として、このようなオーステナイト系の耐熱鍛造合金などを用いる場合には
、強度上、弁棒２０５の構造を複雑にしないことが肝要であり、そのために本実施の形態
においては、別体に形成した弁棒スリーブ２１０の外周面に凹部２０２を形成する構成と
している。
【００４０】
なお、ブッシュ２０１の内周面に、図１，２で示す弁棒スリーブ２１０の外周面と複数
の凹部２２０と同様な凹部を設ける構成とすることも可能である。ただし、摺動部を構成
するブッシュ２０１の内周面にも弁棒スリーブ２１０の外周面の両者に複数の凹部２２０
を加工すると、剥離した酸化スケールが噛み込まれやすくなる虞が生じるため、凹部２２
０は、弁棒スリーブ２１０の外周面、あるいはブッシュ２０１の内周面のどちらか片方に
設けることが好ましい。
【００４１】
弁棒スリーブ２１０は、弁棒２０５にしまりばめのはめあい公差で嵌合させている。こ
の場合、蒸気タービンプラントの運転時に蒸気弁装置に供給される蒸気の温度においても
しめ代を有するように弁棒スリーブを２１０を取り付けることが好ましい。あるいは、運
転状態における弁棒２０５および弁棒スリーブ２１０の温度を数値シミュレーションなど
により事前に解析し、これにより得られた弁棒２０５あるいは弁棒スリーブ２１０の予想
温度においてもしめ代を有するようなしまりばめで取り付けるとよい。
【００４２】
弁棒スリーブ２１０は、蒸気弁装置および蒸気タービンプラントの運転中には、ブッシ
ュ２０１と摺動して強く擦りあうことになるため十分なしめ代がない場合、弁棒２０５か
ら脱落したり動いたりする可能性もある。しかしながら上述のように運転時にもしめ代を
有するようなしまりばめで、弁棒スリーブ２１０を弁棒２０５に取り付けることで弁棒ス
リーブ２１０の取り付けの信頼性を高めることができる。
【００４３】
特に、本実施の形態においては、弁棒スリーブ２１０を上述のように弁蓋２０２の端部
より外側（図４における油圧駆動装置２０６側）まで弁棒２０５の軸方向に延長されてお
り、この延長部分は直接蒸気に触れる部分より温度が低いため一様に膨張せず、運転中に
おいては弁棒スリーブ２１０は巾着のような形状となる。この場合、特に延長部分にて十
分なしめ代を確保することができるので、本実施の形態によれば弁棒スリーブ２１０を弁
棒２０５により強固に取り付けることが可能である。
【００４４】
図２は図１の弁棒スリーブ２１０の部分斜視図である。図２に示したように、本実施の
形態に係る蒸気弁装置の弁棒スリーブ２１０には径方向に貫通穴が複数設けられており、
これらが凹部２２０を構成している。本実施の形態において、複数の貫通穴（凹部２２０
）を周方向に一定間隔をおいて配置した周方向穴列を軸方向に複数設けて構成している。
ここで、軸方向に隣接する周方向穴列における各貫通穴（凹部２２０）の周方向位置をず
らす（すなわち、軸方向に隣接する周方向穴列の周方向の貫通穴位置を互い違いとした千
鳥配列とする）ことで、弁棒スリーブ２１０の外周面における貫通穴（凹部２２０）の密
度を大きくしている。
【００４５】
また、弁棒スリーブ２１０のうち、特にその外表面には表面効果処理が施されている。
この表面硬化処理としては、傾斜合金処理、ステライト処理、窒化処理および浸炭処理等
の処理や、複合表面改質処理（複合硬化処理）などのいずれかとすることが可能である。
【００４６】
複合表面改質処理（複合硬化処理）の例としては、従来の窒化処理のような拡散硬化法
と、チタンとアルミニウムとの金属間化合物(チタンアルミナイド)被膜を生成するＰＶＤ
処理（物理的蒸着法）を組み合わせた処理などが挙げられる。
【００４７】
上述の、拡散硬化法とＰＶＤ処理とを組み合わせた複合表面改質処理（複合硬化処理）
の場合、拡散効果法を利用することで傾斜化された硬化領域を形成することで機械的強度
を向上させることができるとともに、ＰＶＤ処理によって形成されたチタンアルミナイド
皮膜が、高温において、アルミニウムの酸化物が表面に緻密な保護性被膜を形成して優れ
た耐酸化性を示すため、被膜の持つ特性とそれぞれの処理により耐久性を著しく向上させ
る複合効果を奏することができる。
【００４８】
すなわち、ＰＶＤ処理は、目的とする成分物質（金属）を固体から気体状に蒸発・イオ
ン化させ、対象部材の表面に物理的に堆積させることで薄膜を形成する蒸着法であるため
、表面効果処理としてＰＶＤ処理のみを行なう場合、表面から大きな集中荷重がかかると
母材が塑性変形を起こし、薄膜がその変形量に追従できずヒビ割れや剥離する危険がある
。このためにこの例では、先に窒化処理して下地を硬化してからＰＶＤ処理を施す複合表
面改質処理（複合硬化処理）を行なっている。
【００４９】
なお、弁棒スリーブ２１０に表面硬化処理を施す場合、弁棒スリーブ２１０の外表面だ
けではなく、各凹部２２０（本実施の形態においては貫通穴）の内周面にも同様に表面効
果処理を施すことが可能である。特に本実施例のように凹部２２０を貫通穴とする場合に
は、貫通穴周辺の変形防止にも役立たせることができる。また、弁棒スリーブ２１０をハ
ニカム構造とする場合には、表面効果処理により弁棒スリーブ２１０の機械的強度を補強
することも可能となる（硬度が上がるので引張強度が増加する）。
【００５０】
弁棒スリーブ２１０に表面硬化処理を施す場合、弁棒２０５に弁棒スリーブ２１０を取
り付ける前の段階で、すなわち弁棒スリーブ２１０単体で処理を行なうことが好ましい。
【００５１】
上述のように、弁棒２０５にはオーステナイト系の耐熱鍛造合金などが用いられるが、
この場合、耐食性を劣化させる析出物をなくしその機械的性質を決めるため、弁棒２０５
の機械加工を行なう前に概ね１０００℃〜１１００℃程度で加熱した後急冷する溶体化熱
処理を施す。
【００５２】
したがって、弁棒スリーブ２１０を弁棒２０５に取り付けた状態で、表面硬化処理のた
めに、弁棒２０５の材料の焼戻し温度以上の温度で何度ともなく熱処理履歴を加えること
は弁棒２０５の金属組成にとって好ましいことでないため、弁棒スリーブ２１０に表面効
果処理を施す場合は、弁棒スリーブ２１０を弁棒２０５の外周部に焼きばめなどの手法で
取り付ける前、すなわち弁棒スリーブ２１０単体の状態で行なうとよい。
【００５３】
このように、本実施の形態においては、弁棒スリーブ２１０を弁棒２０５とは別体に設
けたことで、弁棒２０５の材質に依存することなく、表面硬化処理方法を自由に選択して
単体の弁棒スリーブ２１０に表面効果処理を施して高い性能を得ることができる。
【００５４】
弁棒スリーブ２１０の材料は高温耐熱材料であることが要求されるが、弁棒２０５に焼
きばめにてはめ込まれており、弁棒２０５ほどの高強度は必要とはされない。弁棒スリー
ブ２１０の材料の選定に当たっては、上述の表面硬化処理が有効に作用する材料とするの
が望ましい。
【００５５】
なお、一方ブッシュ２０１も耐熱材料であることが要求されるが、弁蓋２０２に冷やし
ばめにてはめ込まれているため、同じく弁棒２０５のような高強度は必要とされない。ま
た、ブッシュ２０１が弁蓋に冷やしばめで取り付けられる場合には、ブッシュ２０１に作
用する熱処理の履歴については特に問題とならいため、ブッシュ２０１を弁蓋に取り付け
た状態、あるいは単体で各種の表面硬化処理を行うことができる。
【００５６】
弁棒スリーブ２１０やブッシュ２０１の材料としては、一般的には、クロム−モリブデ
ン−バナジウム鋼、９％クロム鋼、１２％クロム鋼、ニッケル−クロム−鉄が主成分のイ
ンコロイ（登録商標）やステライト（登録商標）が採用される。これらの材料は耐食、耐
熱性を有する合金であり、蒸気タービンプラントの高温用部材として使用される材料であ
る。
【符号の説明】
【００５７】
２００…蒸気弁本体、２０１…ブッシュ、２０２…弁蓋、２０３…弁座、２０４…弁体、
２０５…弁棒、２０６…油圧駆動機構、２１０…弁棒スリーブ、２２０…凹部、７００…
ボイラ、７０１…主蒸気止め弁、７０２…蒸気加減弁、７０３…再熱蒸気止め弁、７０４
…インターセプト弁、７０５…高圧バイパス弁、７０６…低圧バイパス弁、７０７…逆止
弁、７１０…高圧タービン、７１１…中圧タービン、７１２…低圧タービン、７１３…復
水器、７１４…給水ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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