(57)【要約】      （修正有）【課題】開閉弁において、簡単な構成で弁体の振動を適正に抑制可能とする。【解決手段】中空形状をなして蒸気通路１１の連通路１４を開閉可能な弁体２２と、この弁体２２の中空部３３内に移動可能に充填される複数の球体５１と、弁体２２を移動可能なアクチュエータ２４とを設ける。弁体２２の振動に対して弁体２２の内部の多数の球体５１が移動しながら衝突及び擦れ合うことで弁体２２の振動が減衰されるインパクトダンパとして機能する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状をなして流体通路を開閉可能な弁体と、
前記弁体内に移動可能に充填される複数の粒状体と、
前記弁体を移動可能な駆動装置と、
を備えることを特徴とする開閉弁。
【請求項２】
前記粒状体は、中空形状をなす第１球体と、前記第１球体内に移動可能に収容される第２球体とを有することを特徴とする請求項１に記載の開閉弁。
【請求項３】
前記弁体は、放射形状をなす複数のガイド部が設けられ、前記粒状体は、前記ガイド部に沿って移動自在に支持されることを特徴とする請求項１に記載の開閉弁。
【請求項４】
前記流体通路は、第１通路における流体の流動方向の下流端部と第２通路における流体の流動方向の上流端部とが所定の角度で連通して構成され、前記弁体は、第１通路の下流端部または前記第２通路の上流端部を開閉可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の開閉弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力プラントや原子力プラントで蒸気加減弁などとして適用される開閉弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力プラントや原子力プラントなどでは、供給する蒸気量を調整するために蒸気配管に蒸気加減弁が設けられている。この蒸気加減弁は、蒸気通路を開閉可能な弁体と、この弁体を移動可能なアクチュエータとにより構成されており、必要に応じてアクチュエータにより弁体を移動することで、蒸気通路の開度を調整可能となっている。このような蒸気加減弁としては、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
このような蒸気加減弁では、弁体が蒸気通路に位置していることから、蒸気の流動により振動が発生するという問題がある。この弁体の振動は、流通する蒸気により弁体が常時振動する振動と、微小開度にある弁体が流通する蒸気により不安定に振動する自励振動がある。このような蒸気加減弁の振動を抑制するものとしては、下記特許文献２に記載されたものがある。この特許文献２に記載された制御弁は、弁体に磁力または求心力を発生させる作用部材を設けることで、弁体の振動を抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２９９４１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１９０８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
弁体の振動を抑制するために各種のダンパを適用することが一般的である。しかし、弁体の振動に対してダンパの固有振動数を合わせることは困難であり、構造も複雑となってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、簡単な構成で弁体の振動を適正に抑制可能とする開閉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】
【０００７】
上記の目的を達成するための本発明の開閉弁は、中空形状をなして流体通路を開閉可能な弁体と、前記弁体内に移動可能に充填される複数の粒状体と、前記弁体を移動可能な駆動装置と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
従って、中空形状をなす弁体内に複数の粒状体を移動可能に充填することで、この複数の粒状体をインパクトダンパとして機能させることが可能となり、簡単な構成で弁体の振動を適正に抑制することができる。
【０００９】
本発明の開閉弁では、前記粒状体は、中空形状をなす第１球体と、前記第１球体内に移動可能に収容される第２球体とを有することを特徴としている。
【００１０】
従って、中空形状をなす第１球体内に第２球体を収容して粒状体を構成することで、この粒状体をダイナミックダンパとして機能させることが可能となり、簡単な構成で弁体の振動を適正に抑制することができる。
【００１１】
本発明の開閉弁では、前記弁体は、放射形状をなす複数のガイド部が設けられ、前記粒状体は、前記ガイド部に沿って移動自在に支持されることを特徴としている。
【００１２】
従って、粒状体をガイド部に沿って移動自在に支持することで、特定の周波数振動を適正に抑制することができる。
【００１３】
本発明の開閉弁では、前記流体通路は、第１通路における流体の流動方向の下流端部と第２通路における流体の流動方向の上流端部とが所定の角度で連通して構成され、前記弁体は、第１通路の下流端部または前記第２通路の上流端部を開閉可能であることを特徴としている。
【００１４】
従って、第１通路と第２通路の連通路に弁体が設けられると、ここを流動する流体により弁体が振動しやすくなるが、複数の粒状体の移動によりこの位置で発生した弁体の振動を適正に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の開閉弁によれば、中空形状をなして流体通路を開閉可能な弁体内に複数の粒状体を移動可能に充填し、駆動装置により弁体を移動可能としたので、簡単な構成で弁体の振動を適正に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る開閉弁の概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施例２に係る開閉弁の概略図である。
【図３】図３は、実施例２の開閉弁における球体の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施例３に係る開閉弁の断面図である。
【図５】図５は、実施例３の開閉弁の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、本発明の開閉弁の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る開閉弁の概略図である。
【００１９】
実施例１において、図１に示すように、蒸気通路（流体通路）１１は、ほぼ直交方向（所定の角度）に連通する第１通路１２及び第２通路１３から構成されている。第１通路１２は、ほぼ水平方向に沿って設けられており、第２通路１３は、鉛直方向に沿って設けられており、第１通路１２における蒸気の流動方向の下流端部と第２通路１３における蒸気の流動方向の上流端部との間に連通路１４が設けられている。
【００２０】
蒸気弁（開閉弁）２１は、弁体２２と、連結ロッド２３と、アクチュエータ（駆動装置）２４とから構成されている。そして、この蒸気弁２１は、蒸気通路１１の連通路１４に設けられ、第２通路１３の上流端部を開閉可能となっている。
【００２１】
弁体２２は、中空形状をなし、円筒部３１の下部に逆円錐台部３２が一体に形成されてなり、円筒部３１内に中空部３３が形成されている。そして、弁体２２は、逆円錐台部３２の下部に傾斜面として形成された弁部３４が、第２通路１３の上流端部と連通路１４との接続部に傾斜面として形成された弁座１５に着座可能となっている。
【００２２】
また、アクチュエータ２４は、所定の位置に固定されており、蒸気通路１１の連通路１４との間に貫通孔１６が形成されている。そして、アクチュエータ２４は、この貫通孔１６内の下方に出力軸４１が突出しており、この出力軸４１が連結ロッド２３の上端部に連結され、連結ロッド２３の下端部が弁体２２の連結部３５に連結されている。なお、連結ロッド２３と貫通孔１６との間に、ブッシュ４２が設けられている。
【００２３】
また、弁体２２は、中空部３３に複数の球体（粒状体）５１が充填されている。この場合、複数の球体５１は、例えば、金属球であり、弁体２２の中空部３３内に移動可能で、密閉状態で封入されている。そして、この複数の球体５１をインパクトダンパとして機能させるために、球体５１は、弁体２２の固有振動数に応じてその直径が設定されている。
【００２４】
従って、アクチュエータ２４を駆動し、出力軸４１が上昇すると、連結ロッド２３を介して弁体２２が上昇し、第１通路１２と第２通路１３を連通路１４により開放することができ、蒸気を全量流通することができる。一方、アクチュエータ２４を駆動し、出力軸４１が下降すると、連結ロッド２３を介して弁体２２が下降し、弁座３４が弁部１５に密着することで、第１通路１２と第２通路１３を弁体２２により閉止することができ、蒸気の流通を阻止することができる。また、アクチュエータ２４により連結ロッド２３を介して弁体２２の位置を調整することで、弁体２２による連通路１４の開放量を調整し、蒸気の流通量を調整することができる。
【００２５】
このとき、蒸気弁２１の弁体２２は、蒸気が流通する連通部１４に位置していることから、振動が発生しやすい。ところが、弁体２２内には多数の球体５１が充填されていることから、弁体２２の振動に対してこの多数の球体５１が移動しながら衝突及び擦れ合うことで、この振動が減衰される。その結果、弁体２２のランダム振動（大振幅）の応答性を低減することができると共に、弁体２２の自励振動の発生限界を上昇させることができ、弁体２２の効果的な振幅の抑制が可能となる。
【００２６】
このように実施例１の蒸気弁にあっては、中空形状をなして蒸気通路１１の連通路１４を開閉可能な弁体２２と、この弁体２２の中空部３３内に移動可能に充填される複数の球体５１と、弁体２２を移動可能なアクチュエータ２４とを設けている。
【００２７】
従って、中空形状をなす弁体２２内に複数の球体５１を移動可能に充填することで、この複数の球体５１をインパクトダンパとして機能させることが可能となり、弁体２２の振動が複数の球体５１同士の衝突により減衰される。その結果、簡単な構成で弁体２２の振動を適正に抑制することができる。
【実施例２】
【００２８】
図２は、本発明の実施例２に係る開閉弁の概略図、図３は、実施例２の開閉弁における球体の断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２９】
実施例２において、図２に示すように、蒸気通路１１は、ほぼ直交方向に連通する第１通路１２及び第２通路１３から構成されている。この第１通路１２と第２通路１３は、連通路１４により連通している。
【００３０】
蒸気弁（開閉弁）６１は、弁体６２と、連結ロッド２３と、アクチュエータ２４とから構成されている。そして、この蒸気弁６１は、蒸気通路１１の連通路１４に設けられ、第２通路１３の上流端部を開閉可能となっている。
【００３１】
弁体６２は、中空形状をなし、円筒部７１の下部に逆円錐台部７２が一体に形成されてなり、円筒部７１内に中空部７３が形成されている。そして、弁体６２は、逆円錐台部７２の下部に傾斜面として形成された弁部７４が、第２通路１３の上流端部と連通路１４との接続部に傾斜面として形成された弁座１５に着座可能となっている。
【００３２】
また、アクチュエータ２４は、所定の位置に固定されており、蒸気通路１１の連通路１４との間に貫通孔１６が形成されている。そして、アクチュエータ２４は、この貫通孔１６内の下方に出力軸４１が突出しており、この出力軸４１が連結ロッド２３の上端部に連結され、連結ロッド２３の下端部が弁体６２の連結部７５に連結されている。なお、連結ロッド２３と貫通孔１６との間に、ブッシュ４２が設けられている。
【００３３】
また、弁体６２は、中空部７３に複数の球体（粒状体）８１が充填されている。この場合、複数の球体８１は、図３に示すように、中空形状をなす第１球体８２と、この第１球体８２内に移動可能に収容される第２球体８３とから構成されている。即ち、第２球体８３との外径が第１球体８２の内径より所定長さ小さい寸法に設定されている。そして、この複数の球体８１は、弁体６２の中空部７３内に移動可能で、密閉状態で封入されている。そして、この複数の球体８１をインパクトダンパとして機能させるために、球体８１は、弁体７２の固有振動数に応じてその直径が設定されている。なお、球体８１を第１、第２球体８２，８３から構成したが、３つ以上の球体から構成してもよい。
【００３４】
従って、図２及び図３に示すように、蒸気弁６１の弁体６２は、蒸気が流通する連通部１４に位置していることから、振動が発生しやすい。ところが、弁体６２内には多数の球体８１が充填されていることから、弁体６２の振動に対してこの多数の球体８１が移動しながら衝突及び擦れ合うことで、この振動が減衰される。そのため、弁体６２のランダム振動（大振幅）の応答性を低減することができると共に、弁体６２の自励振動の発生限界を上昇させることができ、弁体６２の効果的な振幅の抑制が可能となる。
【００３５】
また、このとき、球体８１は、第１球体８２内で第２球体８３が移動することで、この振動が減衰される。即ち、球体８１がダイナミックダンパとして機能し、弁体６２の小振幅（ランダム振動の１次モード）の応答性を低減することができると共に、弁体６２の特定の周波数振動に対しての効果的な振幅の抑制が可能となる。
【００３６】
このように実施例２の蒸気弁にあっては、中空形状をなして蒸気通路１１の連通路１４を開閉可能な弁体６２と、この弁体６２の中空部７３内に移動可能に充填される複数の球体８１と、弁体６２を移動可能なアクチュエータ２４とを設けている。
【００３７】
従って、中空形状をなす弁体６２内に複数の球体８１を移動可能に充填することで、この複数の球体８１をインパクトダンパとして機能させることが可能となり、弁体６２の振動が複数の球体８１同士の衝突により減衰される。その結果、簡単な構成で弁体６２の振動を適正に抑制することができる。
【００３８】
また、実施例２の蒸気弁では、球体８１を、中空形状をなす第１球体８２とその内部に移動可能に収容される第２球体８３とから構成している。従って、第１球体８２と第２球体８３からなる球体８１をダイナミックダンパ（反共振型ＤＶＡ）として機能させることが可能となり、簡単な構成で弁体の振動を適正に抑制することができる。
【００３９】
即ち、弁体６２内に第１球体８２と第２球体８３からなる複数の球体８１を移動自在に充填することで、固有振動数を反共振タイプとして設定することが可能になると共に、自励振動のような大振幅や、高流速領域での流体付加剛性・質量の影響が大きい状態で、固有値が変化しても、ダンパとして幅広い振動数領域に対応することができる。
【実施例３】
【００４０】
図４は、本発明の実施例３に係る開閉弁の断面図、図５は、実施例３の開閉弁の水平断面図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
実施例３において、図４及び図５に示すように、蒸気弁（開閉弁）９１は、弁体９２と、連結ロッド２３と、アクチュエータ（図示略）とから構成されている。そして、この蒸気弁９１は、蒸気通路に設けられて開閉可能となっている。
【００４２】
弁体９２は、中空形状をなし、円筒部１０１の下部に逆円錐台部１０２が一体に形成されてなり、円筒部１０１内に中空部１０３が形成されている。そして、弁体９２は、逆円錐台部１０２の下部に傾斜面として形成された弁部１０４が蒸気通路に形成された弁座に着座可能となっている。
【００４３】
また、弁体９２は、中空部１０３に放射形状をなす複数のガイド溝（ガイド部）１１１が設けられ、各ガイド溝１１１は、中空部１０３の中心部１１２に集合している。この各ガイド溝１１１は、中空部１０３の中心部１１２と外周部で鉛直方向に高く、中心部１１２と外周部の間で低くなるような上下に湾曲して形状をなしている。そして、各ガイド溝１１１は、その長手方向に沿って転動自在な球体１１３が設けられている。
【００４４】
この場合、１つのガイド溝１１１に１つの球体１１３または複数の球体１１３を移動自在に設けてもよい。また、球体１１３に代えてローラとしてもよい。
【００４５】
従って、蒸気弁９１の弁体９２は、蒸気が流通する蒸気通路に位置していることから、振動が発生しやすい。ところが、弁体９２内には球体１１３が放射形状のガイド溝１１１に沿って移動自在に支持されていることから、弁体９２の振動に対してこの多数の球体１１３が移動することで、この振動が減衰される。球体１１３がダイナミックダンパとして機能し、弁体９２の小振幅（ランダム振動の１次モード）の応答性を低減することができると共に、弁体９２の特定の周波数振動に対しての効果的な振幅の抑制が可能となる。
【００４６】
このように実施例３の蒸気弁にあっては、弁体９２の中空部１０３内に放射形状をなす複数のガイド溝１１１を設け、このガイド溝１１１に沿って球体１１３を移動自在に支持している。
【００４７】
従って、ガイド溝１１１と球体１１３をダイナミックダンパ（反共振型ＤＶＡ）として機能させることが可能となり、簡単な構成で弁体の振動を適正に抑制することができる。即ち、球体１１３がガイド溝１１１に沿って移動することで、固有振動数を反共振タイプとして設定することが可能になり、特定の周波数振動を適正に抑制することができる。
【００４８】
なお、上述した各実施例では、粒状体を球体５１，８１，１１３としたが、完全なる球体でなくてもよく、楕円球や多角球体などとしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１１  蒸気通路（流体通路）
１２  第１通路
１３  第２通路
１４  連通路
２１，６１，９１  蒸気弁（開閉弁）
２２，６２，９２  弁体
２３  連結ロッド
２４  アクチュエータ（駆動装置）
５１，８１，１１３  球体（粒状体）
８２  第１球体
８３  第２球体
１１１  ガイド溝（ガイド部）
【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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