(57)【要約】【課題】微小開度から中間開度付近において騒音や振動の発生を防止でき、全開開度またはその近傍において圧力損失を低減して蒸気タービンの効率を向上できること。【解決手段】弁本体５６により弁室５７が形成され、弁本体には、弁室を臨む位置に球形曲面を有する弁座５８が設けられ、弁室には、弁棒５９により駆動されて球形曲面を有する弁体６０が収容され、これらの弁座及び弁体の球形曲面が接離することで弁開度が設定される蒸気加減弁４２において、弁体の底部側に、縁辺にエッジ６１を備えた凹陥部６２が設けられ、弁本体５６側には、弁体の外側に位置するチャンバ部材６３と、弁体の凹陥部内に配設されるフローガイド６４とが設けられ、これらのチャンバ部材、弁体、フローガイド、弁本体の内周面５６Ａ及び弁座により、全開開度またはその近傍での蒸気通路部６５が形成されたものである。【選択図】  図４
2008175267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁本体により弁室が形成され、当該弁本体には、上記弁室を臨む位置に球形曲面を有する弁座が設けられ、前記弁室には、弁棒により駆動されて球形曲面を有する弁体が収容され、これらの弁座及び弁体の球形曲面が接離することで弁開度が設定される蒸気弁装置において、
前記弁体の底部側に、縁辺にエッジを備えた凹陥部が設けられ、
前記弁本体側には、前記弁体の外側に位置するチャンバ部材と、前記弁体の前記凹陥部内に配設されるフローガイドとが設けられ、
これらのチャンバ部材、弁体、フローガイド、前記弁本体の内面及び前記弁座により、全開開度またはその近傍での蒸気通路部が形成されるよう構成されたことを特徴とする蒸気弁装置。
【請求項２】
前記フローガイドは、チャンバ部材に一体的に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気弁装置。
【請求項３】
前記弁体は、天部を有する円筒形状に形成されて内側に凹陥部が設けられ、この凹陥部のエッジの直径Ｄｉが、当該弁体の内径であることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気弁装置。
【請求項４】
前記蒸気通路部の流路面積は、上流側から下流の弁座側へ向かって徐々に減少し最終的に前記弁座の開口面積に至るまでに、連続してスムーズに変化するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気弁装置。
【請求項５】
前記蒸気通路部は、弁体と弁座で構成される部分の流路面積が最小となるよう構成された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装置。
【請求項６】
前記フローガイドは、下流の弁座側へ向かって中央部が凸状に突出し、その先端が先細りに形成された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装置。
【請求項７】
前記フローガイドの蒸気通路部を形成する面の縦断面形状は、当該フローガイドの外部に中心を有する曲率の曲線からなる逆曲率部を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸気弁装置。
【請求項８】
前記フローガイドの蒸気通路部を形成する面の縦断面形状は、全開開度時において弁体のエッジ端の球形曲面に外接する直線として形成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸気弁装置。
【請求項９】
前記フローガイドは、下流の弁座側へ向かって中央部が凸状に突出し、その先端が先細りに形成されると共に、最先端に平坦部分が設けられた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装置。
【請求項１０】
前記弁体の凹陥部のエッジ直径Ｄｉは、当該弁体に当接する弁座のシート径をＤｏとするとき、
［数１］
Ｄｏ＞Ｄｉ≧０．９Ｄｏ
の範囲に設定され、また、前記弁座の内径Ｄｔｈは、
［数２］
Ｄｉ＞Ｄｔｈ≧０．８Ｄｏ
の範囲に設定された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装置。
【請求項１１】
前記弁体の曲率半径Ｒは、当該弁体に当接する弁座のシート径をＤｏとするとき、
［数３］
Ｒ＝（０．５２〜０．６）Ｄｏ
の範囲に設定され、また、前記弁座の曲率半径ｒは、
［数４］
ｒ≧０．６Ｄｏ
の範囲に設定されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の蒸気弁装置。
【請求項１２】
前記弁体の曲率半径Ｒは、当該弁体に当接する弁座のシート径をＤｏとするとき、
［数５］
Ｒ＝（０．５２〜０．６）Ｄｏ
の範囲に設定され、また、前記弁座の曲率半径ｒは、
［数６］
ｒ＝（０．４５〜０．８５）Ｄｏ
の範囲に設定され、更に、当該弁座の入り口とその周囲の弁本体の内面とが、ベルマウス形状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の蒸気弁装置。
【請求項１３】
前記弁座近傍の弁本体内面における縦断面形状は、前記弁座の曲率半径ｒに外接する曲線で当該弁座に接続され、または前記弁座の曲率半径ｒに外接し、且つ任意の角度を有する直線で当該弁座に接続される形状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の蒸気弁装置。
【請求項１４】
前記弁棒における弁体側の端部にシート面が設けられ、上記弁棒が貫通する弁本体側の部分にシート面が設けられ、これらのシート面が全開開度時に気密状態に当接するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の蒸気弁装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の蒸気弁装置を備えたことを特徴とする発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所または原子力発電所などの発電設備に適用される蒸気タービンの蒸気弁装置、及びこの蒸気弁装置を備えた発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電所や原子力発電所などの発電設備に適用される蒸気タービンには、負荷変化に応じて蒸気の流量を制御し、または突発事故時に蒸気の供給を遮断するために、数多くの蒸気弁装置が設けられている。
【０００３】
図１３は蒸気タービンに使用されている従来の蒸気弁装置の説明図である。この図１３には、蒸気タービンの非常時等に蒸気タービンに流入する蒸気を瞬時に止める主蒸気止め弁１０と、蒸気流量を制御するための蒸気加減弁２０が示されている。
【０００４】
蒸気加減弁２０の弁本体２１は、その側方部が主蒸気止め弁１０と連通して連結されており、弁本体２１の上端部に上蓋２２を有し、弁本体２１の内方部に隆起状をなす弁座２３が設けられ、この弁座２３に当接する弁体２４に結合された弁棒２５が、上蓋２２を貫通して油筒２７に連結されている。
【０００５】
図示しないボイラ等からの蒸気流は、主蒸気止め弁１０へ矢印Ｉの如く流入し、蒸気加減弁２０から矢印Ｏの如く流出する。蒸気加減弁２０の油筒２７に油圧が作用すると、弁棒２５を介して弁体２４が上下動して蒸気加減弁２０は開閉動作をなし、この開閉動作によって蒸気流量が制御され、図示しない蒸気タービンへ蒸気が流れる。
【０００６】
なお、蒸気加減弁２０の油筒２７には、ピストン２６と閉鎖用バネ２９が組み付けられており、このピストン２６の下部に給排油口２８が設置されている。この給排油口２８には、サーボ弁やダンプ弁等の油圧機器が接続されるが、図１３では図示を省略している。
【０００７】
一方、主蒸気止め弁１０も蒸気加減弁２０と同様に構成され、弁本体２１の上端部に上蓋１２を有し、弁本体１１の内包部に隆起状をなす弁座１４が設けられ、この弁座１４に当接する弁体１５が、弁棒１６を介して油筒１７に連結されている。この油筒１７に油圧が作用すると、弁棒１６を介して弁体１５が上下動して主蒸気止め弁１０は開閉動作をなし、この開閉動作によって蒸気の供給、遮断が実施される。尚、図１３中の符号１３はストレーナを示す。
【０００８】
一般に、発電設備用蒸気タービンに使用される蒸気弁装置、特に蒸気加減弁２０においては、騒音、振動、エロージョンあるいは材料劣化などの不適合な事例が知られている。
【０００９】
このような蒸気加減弁２０は、弁体２４及び弁座２３を備えた弁室において弁体２４を移動させることにより、弁体２４と弁座２３との間の絞り機能によって蒸気流量を制御するように構成されている。上述の騒音や振動は、弁体２４廻りの流れの乱れや不安定な流れ等に誘発されて発生するものと考えられる（例えば特許文献１参照）。
【００１０】
最近では、発電設備の蒸気条件の上昇（超臨界圧力プラント）や蒸気タービンの単機容量の増加にともない、更なる改善が施された改良技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
上述の特許文献１、２における蒸気加減弁２０は、図１４及び図１５に示すように、球形曲面に形成され、縁辺にエッジ３１を備えた凹陥部３０を有する弁体２４と、該弁体２４が当接する位置から下流側へ向かって徐々に拡口するように球形曲面を有する弁座２３とを具備し、これらの弁体２４と弁座２３の球形曲面どうしが当接するように構成されている。
【００１２】
従って、この蒸気加減弁２０では、弁体２４の底部側に、縁辺にエッジ３１を備えた凹陥部３０が設けられたことから、微小開度から中間開度付近において、弁体２４に沿う蒸気の流れが当該弁体２４のエッジ３１で剥離されて、弁座２３に沿う安定した流れとなり、これにより騒音や振動の発生を防止することができる。
【特許文献１】特開昭５６−１０９９５５号公報
【特許文献２】特開２００６―６３９５７号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の蒸気加減弁２０の弁体２４は、縁辺にエッジ３１を備えた凹陥部３０を有する形状であり、弁体２４の開き始めから中間開度付近の領域では、本来の機能である騒音・振動の防止に有効であるが、全開開度時などの高弁開度状態においては、弁体２４の直下がデッドスペースとなり、図１５の矢印に示すように、このデッドスペース内に渦が発生して圧力損失が生じてしまう。
【００１４】
ところで、最近の蒸気タービンでは、発電事業主らによる市場の要求として性能向上（効率向上）が強く求められている。この蒸気タービンの効率の内訳としては、蒸気タービンそのものの内部効率も重要であるが、蒸気タービンの入口に設置された蒸気加減弁２０等における上述の圧力損失も極めて重要である。つまり、蒸気加減弁２０等に生ずる圧力損失は、熱力学的に有効な仕事をする前の蒸気タービン入口の蒸気圧力を低下させることを意味し、結果的に、蒸気タービンの効率に大きな影響（効率低下）を与えるものとなっている。このため、蒸気加減弁２０等の蒸気弁装置では、全開開度状態における圧力損失をいかに低減するかが永年の懸案であった。
【００１５】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、微小開度から中間開度付近において騒音や振動の発生を防止でき、全開開度またはその近傍において圧力損失を低減して蒸気タービンの効率を向上させることができる蒸気弁装置及びそれを備えた発電設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、弁本体により弁室が形成され、当該弁本体には、上記弁室を臨む位置に球形曲面を有する弁座が設けられ、前記弁室には、弁棒により駆動されて球形曲面を有する弁体が収容され、これらの弁座及び弁体の球形曲面が接離することで弁開度が設定される蒸気弁装置において、前記弁体の底部側に、縁辺にエッジを備えた凹陥部が設けられ、前記弁本体側には、前記弁体の外側に位置するチャンバ部材と、前記弁体の前記凹陥部内に配設されるフローガイドとが設けられ、これらのチャンバ部材、弁体、フローガイド、前記弁本体の内面及び前記弁座により、全開開度またはその近傍での蒸気通路部が形成されるよう構成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、弁体の底部側に、縁辺にエッジを備えた凹陥部が設けられたことから、微小開度から中間開度付近において、弁体に沿う蒸気の流れが当該弁体のエッジで剥離されて、弁座に沿う安定した流れとなるので、騒音や振動の発生を防止できる。また、弁体の外側にチャンバ部材が、弁体の凹陥部内にフローガイドがそれぞれ設けられたことから、全開開度またはその近傍での蒸気通路部において弁体付近の流路面積の変化が少なくなる。このため、この蒸気通路部を流れる蒸気の流れが弁体の凹陥部付近で渦を生ずることがなく、従って圧力損失が抑制されるので、蒸気タービンの効率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】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００１９】
［Ａ］第１の実施の形態
図１は、本発明に係る蒸気弁装置の第１の実施の形態である蒸気加減弁における全閉状態を示す断面図である。図２は、図１の蒸気加減弁の微小開度状態を示す断面図である。図３は、図１の蒸気加減弁２の中間開度状態を示す縦断面図である。図４は、図１の蒸気加減弁の全開開度状態を示す縦断面図である。図９は、図１〜図４に示す蒸気加減弁を装備した発電設備を示す系統図である。
【００２０】
図９に示す発電設備５５では、ボイラ４０からの蒸気は、主蒸気止め弁４１、蒸気加減弁４２を通過し高圧タービン５０で膨張して仕事をした後、逆止弁４７を経由して再びボイラ４０の再熱器にて加熱され、再熱蒸気止め弁４３、インターセプト弁４４を経て中圧タービン５１、低圧タービン５２へ順次流入して膨張し仕事をする。蒸気は、低圧タービン５２で仕事をした後、復水器５３にて水に戻され、給水ポンプ５４にて昇圧されて再びボイラ４０に供給されて循環する。
【００２１】
また、発電設備５５の運用効率を高めるために、発電設備５５によっては、高圧タービンバイパス管４８や低圧タービンバイパス管４９が設置されて、タービン５０、５１、５２の運転状態に拘らずボイラ４０を単独で運転できるようになっている。高圧タービンバイパス管４８は、ボイラ４０の出口側から分岐しボイラ４０の再熱器の入口側に接続されて、高圧タービンバイパス弁４５を備える。また、低圧タービンバイパス管４９は、ボイラ４０の再熱器の出口側から分岐し復水器５３の入口側に接続されて、低圧タービンバイパス弁４６を備える。
【００２２】
上述の発電設備５５に装備された蒸気弁装置としての蒸気加減弁４２は、図１及び図５に示すように、弁本体５６により弁室５７が形成され、この弁本体５６には、弁室５７を臨む位置に球形曲面を有する弁座５８が設けられ、弁室５７には、弁棒５９により駆動されて球形曲面を有する弁体６０が収容され、これらの弁座５８及び弁体６０の球形曲面が接離することで弁開度が設定されるものである。そして、弁体６０の底部側に、縁辺にエッジ６１を備えた凹陥部６２が設けられ、弁本体５６には、上蓋６６を介して、弁体６０の外側に位置するチャンバ部材６３と、弁体６０の凹陥部６２内に配設されるフローガイド６４とが設けられる。これらのチャンバ部材６３、弁体６０、フローガイド６４、弁体５６の内周面５６Ａ及び弁座５８により、全開開度またはその近傍での蒸気通路部６５が形成される。
【００２３】
つまり、弁本体５６上端部に上蓋６６を備え、弁本体５６の内部に弁座５８が設けられる。この弁座５８に当接する弁体６０には弁棒５９が結合され、この弁棒５９が上蓋６６を貫通して、図示しない油筒に連結されている。この油筒に油圧が作用すると、弁棒５９を介して弁体６０は図１〜図５において上下動する。上蓋６６における弁棒５９の貫通部は、弁棒５９の摺動面となることからブッシュが組み付けられているが、本実施の形態では図示を省略している。
【００２４】
弁体６０は、天部６７を有する円筒形状に形成されて内側に凹陥部６２が設けられ、この凹陥部６２のエッジ６１の直径は、弁体６０の内径と一致している。弁体６０の底部側に、縁辺にエッジ６１を備えた凹陥部６２が設けられたことで、図２及び図３に示すように、蒸気加減弁４２の微小開度から中間開度付近において、弁体６０に沿う蒸気の流れがこの弁体６０のエッジ６１により剥離されて、弁座５８に沿う安定した流れとなるので、騒音や振動の発生が防止される。このときの蒸気の流れは、上述の如く弁座５８に沿う弁座付着流となっているので、フローガイド６４の外表面７０に沿った流れは存在しない。
【００２５】
上蓋６６の一部は、弁本体５６の内部側に延在されてチャンバ部材６３として構成され、このチャンバ部材６３の内部に弁体６０が収納される。この弁体６０の内部には、弁座５８へ向かってその中央部８５が凸状に突出し、先端が先細りに形成されたフローガイド６４が配設されている。フローガイド６４の中央部８５が凸状に突出し、先端が先細り形状に形成されることで、全開開度またはその近傍での蒸気通路部６５の流路面積が、弁座５８よりも上流側の円環形状部分６５Ａから弁座５８よりも下流側の円形状部分６５Ｂへと滑らかに移行し、図４及び図５に示す全開開度またはその近傍において蒸気が流れ易くなる。
【００２６】
当該フローガイド６４は、複数個の段付きスクリューピン６８を用いてチャンバ部材６３に固定され、このチャンバ部材６３と一体化される。尚、弁体６０には、当該弁体６０の移動方向となる軸方向に延びる長孔６９が加工されている。この長孔６９内に段付きスクリューピン６８が配設されることで、段付きスクリューピン６８と弁体６０との接触が回避される。また、弁体６０には、チャンバ部材６３の内部の圧力を開放するためのバランス孔６０Ａが形成されて、弁体６０の上下動作が確保される。
【００２７】
全開開度またはその近傍での蒸気通路部６５は、前述の如く、チャンバ部材６３、弁体６０、フローガイド６４、弁本体５６の内周面５６Ａ及び弁座５８にて形成される。そして、この蒸気通路部６５の流路面積は、弁本体５６の内周面５６Ａとチャンバ部材６３にて画成される上流側の円環形状部分６５Ａから、弁座５８にて画成される下流側の円形状部分６５Ｂへ向かって徐々に減少し、最終的に弁座５８の開口面積（弁座５８の内径により規定される面積）に至るまで、極端な変化がなく、連続してスムーズに変化するよう構成される。これにより、全開開度またはその近傍において、この蒸気通路部６５を流れる蒸気は、図４の矢印に示すように、弁体６０の下部付近で渦を生ずることなく滑らかに流れるので、圧力損失が抑制される。
【００２８】
全開開度状態における蒸気通路部６５の代表的な流路面積の変化特性を、図７の曲線Ａに示す。この蒸気通路部６５の流路面積は、上流の弁本体５６の内周面５６Ａから下流の弁座５８へ向かって徐々に減少し、弁体６０と弁座５８で構成された部分が最小になるように設定され、その後微増しながら、最終的には弁座５８の内径で規定される面積に至るようになっている。弁体６０と弁座５８で構成された部分が最小となるのは、蒸気加減弁４２がこの部分で蒸気の流量を制御するためである。
【００２９】
蒸気通路部６５の入口部(最上流端)から出口部(最下流端)までの流路面積の変化特性は、圧力損失が最も少なくなるように最適設計がなされ、その特性は前述の曲線Ａであったり、入口部と出口部を結んだ直線Ｂであったり、湾曲した曲線Ｃや曲線Ｄである。また、最小の流路面積部をどの位置に設定するかなども、圧力損失が最も少なくなるように最適に設定される。
【００３０】
ここで、図８（Ａ），（Ｂ）を用いて、全開開度状態における蒸気通路部６５の流路面積の求め方を説明する。
【００３１】
まず、この蒸気通路部６５の入口部（上流側）の流路面積は、弁本体５６の内周面５６Ａとチャンバ部材６３の外周面とで構成された円環形状部分６５Ａの面積である。また、蒸気通路部６５の出口部(下流側)の流路面積は、弁座５８の内径により規定される円形状部分６５Ｂの面積である。
【００３２】
次に、蒸気通路部６５の入口部から出口部までの途中の流路面積を、幾何学的に求める。全開開度状態のときには、チャンバ部材６３、弁体６０、フローガイド６４、弁座５８、弁本体５６の内周面５６Ａによって全開開度状態における蒸気通路部６５が構成される。この蒸気通路部６５では、流れ方向に沿って無数の円錐台７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ…が連続して仮想される。これらの円錐台７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ…の上底面７３と下底面７２の面積を除いた側面７４の面積(側面積)が、蒸気通路部６５の各円錐台位置での流路面積となる。円錐台７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ…の下底面７２の半径をＲ１、上底面７３の半径をＲ２、高さをｈとすると、各円錐台の側面積は、
［数１］
円錐台の側面積＝π  ｘ  （（ｈ２＋（Ｒ１−Ｒ２）２）１／２  ｘ  （Ｒ１＋Ｒ２）
となる。
【００３３】
また、全開開度状態のときの蒸気通路部６５におけるフローガイド６４の先端部分では、円錐台ではなく円錐７５が仮想される。この円錐７５の側面の面積(側面積)が、当該蒸気通路部６５の円錐７５位置における流路面積である。この円錐７５の底面の半径をＲ０、高さをｈ０とすると、円錐７５の側面積は下式により求まる。
【００３４】
［数２］
円錐の側面積＝π  ｘ  Ｒ０  ｘ（ｈ０２＋Ｒ０２）１／２
以上のようにして、全開開度状態における蒸気通路部６５の各位置での流路面積を求め、この流路面積の変化特性が図７に示すような最適な特性になるように、弁本体５６の内周面５６Ａ、チャンバ部材６３、弁体６０、フローガイド６４及び弁座５８の寸法や形状を変化させながら、この蒸気通路部６５の形状を決定する。但し、これらの寸法の全てが変数では蒸気通路部６５の形状を決定できないので、圧力損失の低減及び騒音や振動の発生防止の観点から、最低限の基準となる寸法や形状が、以下のように具体的に規定される。
【００３５】
まず、図５に示すように、フローガイド６４の蒸気通路部６５を形成する外表面７０の縦断面形状は、当該フローガイド６４の外部に中心Ｏｒを有する半径Ｒｒの曲線からなる逆曲率部となっている。これにより、全開開度またはその近傍で蒸気通路部６５内を流れ、フローガイド６４の外表面７０に沿う蒸気の流れは、弁座５８の軸Ｐ方向に平行な流れになり易くなり、合流時に衝突することなく弁座５８の下流側へ流れる。これにより、フローガイド６４の下方において渦の発生が抑制されて、圧力損失が低減される。
【００３６】
また、弁体６０の凹陥部６２におけるエッジ６１の直径Ｄｉは、この弁体６０に当接する弁座５８のシート径をＤｏとするとき、
［数３］
Ｄｏ＞Ｄｉ≧０．９Ｄｏ
の範囲に設定され、また弁座５８の内径Ｄｔｈは、
［数４］
Ｄｉ＞Ｄｔｈ≧０．８Ｄｏ
の範囲に設定される。これにより、微小開度から中間開度付近において、蒸気通路部６５内を流れる蒸気は、弁座５８に沿う安定した流れとなって(図２及び図３の矢印参照)、騒音や振動の発生が防止される。
【００３７】
更に、弁体６０の曲率半径Ｒは、この弁体６０に当接する弁座５８のシート径をＤｏとするとき、
［数５］
Ｒ＝（０．５２〜０．６）Ｄｏ
の範囲に設定され、また、弁座５８の曲率半径ｒは、
［数６］
ｒ≧０．６Ｄｏ
の範囲に設定される。これによっても、微小開度から中間開度付近において蒸気通路部６５内を流れる蒸気は、弁座５８に沿う安定した流れとなって、騒音や振動の発生が防止される。
【００３８】
また、図５及び図６に示すように、弁座５８の上流側近傍における弁本体５６の内表面５６Ａの縦断面形状は、弁座５８の曲率半径ｒに外接する曲線７６で当該弁座５８に接続され(図６(Ａ))、または弁座５８の曲率半径ｒに外接し、且つ任意の角度を有する直線（好ましくは、頂角が略９０度の逆三角形状の側辺７７）で当該弁座５８に接続される形状に形成される(図６(Ｂ))。これにより、弁本体５６の内表面５６Ａに不要な空間が形成されることがないので、この弁座５８上流側近傍において渦の発生が抑制される。
【００３９】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。
【００４０】
（１）弁体６０の底部側に、縁辺にエッジ６１を備えた凹陥部６２が設けられたことから、蒸気加減弁４２の微小開度から中間開度付近において、弁体６０に沿う蒸気の流れが当該弁体６０のエッジ６１にて剥離されて、弁座５８に沿う安定した流れとなるので、騒音や振動の発生を防止できる。
【００４１】
（２）弁体６０の外側にチャンバ部材６３が、弁体６０の凹陥部６２内にフローガイド６４がそれぞれ設けられたことから、全開開度またはその近傍での蒸気通路部５６において弁体６０付近での流路面積の変化が少なくなる。このため、この全開開度またはその近傍での蒸気通路部５６を流れる蒸気の流れが弁体６０の下方で渦を生ずることがなく、従って圧力損失が抑制されるので、蒸気タービンの効率を向上させることができる。
【００４２】
（３）例えば、コンバインドサイクルの発電設備における蒸気タービンでは、蒸気加減弁４２を常時全開開度状態で運用するケースが多い。一方、本実施形態の蒸気加減弁４２では、上記(２)の如く、全開開度またはその近傍で蒸気タービンの効率を向上させることができる。従って、コンバインドサイクルのような高効率の発電設備に本実施形態の蒸気加減弁４２を用いることで、発電設備全体の効率を向上させることができる。
【００４３】
［Ｂ］第２の実施の形態
第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００４４】
この第２の実施の形態の蒸気加減弁が前記第１の実施の形態の蒸気加減弁４２と異なる点は、弁座５８の曲率半径ｒの値と、弁座５８の入口構造の形状である。つまり、本実施の形態では、弁体６０の曲率半径Ｒは、この弁体６０に当接する弁座５８のシート径をＤｏとするとき、前記第１の実施の形態と同様に、
［数７］
Ｒ＝（０．５２〜０．６）Ｄｏ
の範囲に設定されるが、弁座５８の曲率半径ｒは、
［数８］
ｒ＝（０．４５〜０．８５）Ｄｏ
の範囲に設定される。更に、この弁座５８の入り口とその周囲の弁本体５６における内周面５６Ａとから成る弁座５８の入口構造の形状が、ベルマウス形状に形成されている。
【００４５】
従って、本実施の形態においても、弁座５８の入口構造の形状がベルマウス形状に形成されたことで、弁座５８の周囲から当該弁座５８内へ流れ込む蒸気がスムーズな流れとなって圧力損失が抑制されるので、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する。
【００４６】
［Ｃ］第３の実施の形態（図１０）
図１０は、本発明に係る蒸気弁装置の第３の実施の形態である蒸気加減弁のおける全開開度状態を示す縦断面図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００４７】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、フローガイド６４の蒸気通路部６５を形成する外表面７８の形状である。つまり、本実施の形態におけるフローガイド６４の蒸気通路部６５を形成する外表面７８の縦断面形状は、全開開度時において弁体６０のエッジ６１端の球形曲面に外接する直線７９として形成されている。
【００４８】
これにより、全開開度またはその近傍で蒸気通路部６５内を流れ、フローガイド６４の外表面７８に沿う蒸気の流れは、弁座５８の軸Ｐ方向に平行な流れになり易くなり、合流時に衝突することなく弁座５８の下流側へ流れる。これにより、フローガイド６４の下方において渦の発生が抑制されて、圧力損失が低減される。従って、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する。
【００４９】
［Ｄ］第４の実施の形態（図１１）
図１１は、本発明に係る蒸気弁装置の第４の実施の形態である蒸気加減弁における全開開度状態を示す縦断面図である。この第４の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００５０】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、フローガイド６４の中央部８５の最先端に平坦部分８０が設けられた点である。つまり、本実施の形態におけるフローガイド６４は、下流の弁座５８へ向かって中央部８５が凸状に突出し、その先端が先細りに形成されると共に、最先端に平坦部分８０が形成されている。この平坦部分８０は、例えばフローガイド６４の軸に直交した平面として形成される。また、この場合、フローガイド６４の蒸気通路部６５を形成する外表面の縦断面形状は、第１の実施の形態の逆曲率部を備えた外表面７０であってもよく、または、第３の実施の形態の外表面７９であってもよい。
【００５１】
このように、フローガイド６４の凸状の中央部８５の最先端に平坦部分８０が形成されていても、全開開度またはその近傍で蒸気通路部６５内を流れ、フローガイド６４の外表面７０または７８に沿う蒸気の流れは、弁座５８の軸Ｐ方向に平行な流れになり易くなるので、フローガイド６４の下方に渦が発生せず、圧力損失が低減される。従って、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏する。
【００５２】
［Ｅ］第５の実施の形態（図１２）
図１２は、本発明に係る蒸気弁装置の第５の実施の形態である蒸気加減弁における全開開度状態を示す縦断面図である。この第５の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。
【００５３】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、弁棒５９における弁体６０側の端部にシート面８１が設けられ、弁棒５９が貫通する弁本体５６側の部分（即ち弁本体５６に装着された上蓋６６の弁棒５９貫通部に設けられたブッシュ８３）にシート面８２が設けられ、これらのシート面８１と８２が全開開度時に気密状態に当接して構成された点である。
【００５４】
つまり、弁棒５９の摺動部には、弁体６０側の端部にシート面８１が形成される。また、上蓋６６において、弁棒５９が貫通する部分にブッシュ８３が組み付けられ、このブッシュ８３にシート面８２が設けられる。これらのシート面８１と８２は、蒸気加減弁４２の全開開度時に、これらシート面８１、８２から蒸気が漏れないように、気密状態に当接してシールされる。これらのシート面８１及び８２は、例えば４５度のテーパ面に形成されたものが好ましい。
【００５５】
従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。
【００５６】
（４）弁体６０を駆動する弁棒５９と、この弁棒５９を貫通する上蓋６６のブッシュ８３とにシート面８１、８２がそれぞれ形成され、これらのシート面８１、８２が全開開度時に気密状態で当接するよう構成されている。これにより、蒸気加減弁４２の全開開度時に、上蓋６６に加工されたリークオフ穴８４から蒸気が流出することが防止される。この結果、例えばコンバインドサイクルの蒸気タービン発電設備において、蒸気加減弁４２が連続的に全開開度で運用されたときにも、蒸気タービンに流入し有効に仕事をすべき蒸気を系外に無駄に放出することが防止されるので、蒸気タービンの効率を更に向上させることができる。
【００５７】
以上、本発明を上記各実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、蒸気弁装置が蒸気加減弁４２の場合を述べたが、主蒸気止め弁４１等の他の蒸気弁装置に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る蒸気弁装置の第１の実施の形態である蒸気加減弁における全閉状態を示す断面図。
【図２】図１の蒸気加減弁の微小開度状態を示す断面図。
【図３】図１の蒸気加減弁２の中間開度状態を示す縦断面図。
【図４】図１の蒸気加減弁の全開開度状態を示す縦断面図。
【図５】図４の全開状態の蒸気加減弁において各部材の寸法を示す断面図。
【図６】図５の弁座入口部分の寸法を示す縦断面図。
【図７】図４及び図５に示す蒸気通路部の流路面積の変化特性を示すグラフ。
【図８】図４及び図５に示す蒸気通路部の流路面積を求めるための説明図。
【図９】図１〜図４に示す蒸気加減弁を装備した発電設備を示す系統図。
【図１０】本発明に係る蒸気弁装置の第３の実施の形態である蒸気加減弁における全開開度状態を示す縦断面図。
【図１１】本発明に係る蒸気弁装置の第４の実施の形態である蒸気加減弁における全開開度状態を示す縦断面図。
【図１２】本発明に係る蒸気弁装置の第５の実施の形態である蒸気加減弁における全開開度状態を示す縦断面図。
【図１３】従来の蒸気弁装置（蒸気止め弁、蒸気加減弁）を示す縦断面図。
【図１４】図１３の蒸気加減弁の全閉状態を示す縦断面図。
【図１５】図１３の蒸気加減弁の全開開度状態における蒸気の流れを示す縦断面図。
【符号の説明】
【００５９】
４２  蒸気加減弁（蒸気弁装置）
５５  発電設備
５６  弁本体
５６Ａ  内周面
５７  弁室
５８  弁座
５９  弁棒
６０  弁体
６１  エッジ
６２  凹陥部
６３  チャンバ部材
６４  フローガイド
６５  蒸気通路部
６７  天部
７０、７８  外表面
７９  直線
８０  平坦部分
８１、８２  シート面
Ｏ１  中心
【図１】
2008175267.tif 000003
【図２】
2008175267.tif 000004
【図３】
2008175267.tif 000005
【図４】
2008175267.tif 000006
【図５】
2008175267.tif 000007
【図６】
2008175267.tif 000008
【図７】
2008175267.tif 000009
【図８】
2008175267.tif 000010
【図９】
2008175267.tif 000011
【図１０】
2008175267.tif 000012
【図１１】
2008175267.tif 000013
【図１２】
2008175267.tif 000014
【図１３】
2008175267.tif 000015
【図１４】
2008175267.tif 000016
【図１５】
2008175267.tif 000017