JP2013124605A - 蒸気弁および発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】微小開度に維持する間における弁体の下流側の圧力変動を抑制する機構を備える蒸気弁を提供する。
【解決手段】蒸気弁１０は、ケーシング１１と、弁座１２と、第１の弁体１３と、第２の弁体１４と、スワール機構１５とを備える。ケーシング１１は、蒸気入口１１１及び蒸気出口１１２を有する。弁座１２は、蒸気入口１１１と蒸気出口１１２の間に設置される。第１の弁体１３は、上流側から弁座１２に当接する第１のシール部１３１を有する。第２の弁体１４は、第１の弁体１３を格納する大きさの凹部１４２を下流側に備え、上流側から弁座１２に当接する第２のシール部１４１を有する。スワール機構１５は、第１の弁体１３を中心とする下流へ向かう螺旋状の旋回流Ｓｐを第１の弁体１３の第１のシール部１３１よりも下流側に発生させる。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、蒸気の流量を制御する蒸気弁及びこの蒸気弁を備える発電設備に関する。

蒸気の流量を制御または遮断するために、蒸気タービンの上流側に蒸気弁が設置されている。高圧タービンの上流に設置される蒸気弁として、主蒸気止弁と蒸気加減弁がある。これらは個々に独立しており、直列に配列される。中圧タービンの上流に設置される蒸気弁は、止弁とインターセプト弁とを一つのケーシングに組み込んだ組合せ再熱蒸気弁（以下、単に「再熱蒸気弁」と呼ぶ）である。

再熱蒸気弁は、上流側に配置されたボイラの再熱器で加熱された蒸気が蒸気入口管を通して供給される。再熱蒸気弁を通過した蒸気は、蒸気出口管から下流側の中圧タービンへ導かれる。再熱蒸気弁のインターセプト弁の弁体は、上流側から弁棒およびガイドに支持され駆動される。再熱蒸気弁の止弁の弁体は、インターセプト弁の下流側に配置され、下流側から弁棒で支持され駆動される。インターセプト弁の弁体は、止弁の弁体の外周を囲って設置される。インターセプト弁の弁体及び止弁の弁体に対応する弁座は、一体に形成されている。インターセプト弁の弁座は、止弁の弁座の外周に設けられる。再熱蒸気弁は、インターセプト弁及び止弁の弁体を囲む上流側に多孔板で構成されたストレーナを有している。

再熱蒸気弁は、インターセプト弁または止弁のどちらを閉じても蒸気流路を閉鎖できる。一般に、定格運転中の発電設備において、再熱蒸気弁の止弁は全開状態であり、蒸気流量はインターセプト弁によって制御される。

特開２００９−８５２０１号公報 特表２００２−５３５５４４号公報

発電設備の出力を小さくするために、再熱蒸気弁の開度を小さくすることがある。このような場合、蒸気は、弁体と弁座の間でチョークされ、状態変化を伴う激しい流れとなり、弁や配管を振動させる。蒸気タービンの運転において、タービンを昇速するとき、負荷が変動するとき、あるいは稼働ボイラ数を減らしているときなど、再熱蒸気弁を微小開度に保持して運転することがある。

再熱蒸気弁を微小開度にする、すなわちインターセプト弁を微小開度にする場合にも、止弁は全開状態である。このとき、止弁の弁体は、弁棒に中心を支持され、インターセプト弁の弁体の内側に非接触で入り込んだ状態になる。インターセプト弁の弁体と弁座の間に作られるスロート部を通過した蒸気は、概ねそのほとんどが再熱蒸気弁の出口に向かって流れる。しかし、スロート部を通過した蒸気の一部は、インターセプト弁の弁体の内側に配置された止弁の弁体の下流面に向かう渦を発生する。この渦は、インターセプト弁を微小開度に維持する間、形成され続ける。

スロート部を通過する蒸気は、圧力変化が激しい流れである。したがって、スロート部の下流側において蒸気は膨張し、不安定な挙動を示す。その結果、止弁の弁体の下流側に発生する渦の強さも不安定に変化する。この不安定な渦は、不規則な圧力変化を生じる。そして、この不規則な圧力変化が、再熱蒸気弁に振動を発生させる原因となっていると考えられる。

止弁を用いて再熱蒸気弁を微小開度にすることも可能ではあるが、止弁の弁体と弁座の間に作られたスロート部を流れる蒸気は、インターセプト弁を微小開度にしたときと同様の渦を発生する。つまり、止弁を用いて再熱蒸気弁を微小開度にしても、止弁の弁体の下流に発生する渦によって再熱蒸気弁が振動する。

インターセプト弁と止弁とを併用して再熱蒸気弁を微小開度にする方法も知られている。しかし、インターセプト弁の弁体及び止弁の弁体と弁座との間に形成されるスロート部の形状がわずかに変化するだけで、スロート部の内壁、すなわちそれぞれの弁体と弁座に作用する圧力が激しく変化する。弁座はケーシングに固定されているため、圧力変化は弁体に作用する。このとき圧力は、弁体を押し広げる方向に作用する場合と、弁体を弁座に吸い寄せる方向に作用することがある。つまり、弁体を保持する駆動装置に加わる荷重の方向が逆転することがある。そのため、それぞれの弁の弁体を微小開度になるように調整しその状態を維持する制御は難しい。

そこで、本発明は、微小開度に維持する間における弁体の下流側の圧力変動を抑制する機構を備える蒸気弁、およびこの蒸気弁を備える発電設備を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態の蒸気弁は、ケーシングと、弁座と、第１の弁体と、第２の弁体と、スワール機構とを備える。ケーシングは、蒸気入口及び蒸気出口を有する。弁座は、蒸気入口と蒸気出口の間に設置される。第１の弁体は、上流側から弁座に当接する第１のシール部を有する。第２の弁体は、第１の弁体を格納する大きさの凹部を下流側に備え、上流側から弁座に当接する第２のシール部を有する。スワール機構は、第１の弁体を中心とする下流へ向かう螺旋状の旋回流を第１の弁体の第１のシール部よりも下流側に発生させる。

第１の実施形態の蒸気弁を備える発電設備を模式的に示す図。 図１に示した蒸気弁が全開状態である時の断面図。 図２に示した蒸気弁が微小開度状態である時の断面図。 図３に示した蒸気弁の第１の弁体を下流側から見た斜視図。 図３に示した第１の弁体の下流側の蒸気の流れを示す断面図。 第２の実施形態の蒸気弁の第１の弁体と下流側の蒸気の流れを示す断面図。 第３の実施形態の蒸気弁を示す断面図。 図７に示した蒸気弁の第１の弁体を上流側から見た斜視図。 図８に示した第１の弁体の平面図。 図９中のＦ１０−Ｆ１０線に沿って第１の孔の中心を通る第１の弁体の断面図。 第４の実施形態の蒸気弁を示す断面図。 図１１に示した第１の弁体の下流側の蒸気の流れを示す断面図。 第５の実施形態の蒸気弁の微小開度状態である時の蒸気弁の中心を通る断面図。 図１３に示した第２の弁体の側面図。 図１４中のＦ１５−Ｆ１５線を通る断面図。 図１３に示した第１の弁体の下流側の蒸気の流れを示す断面図。

第１の実施形態の蒸気弁１０及びその蒸気弁を備える発電設備１について、図１から図５を参照して説明する。図１に示す発電設備１は、ボイラ２と、蒸気タービン３と、復水器４と、低圧給水加熱器５と、給水ポンプ６と、高圧給水加熱器７と、発電機８と、蒸気弁１０とを備える。ボイラ２は、化石燃料の燃焼に伴う熱を利用して蒸気を発生させる。蒸気タービン３は、ボイラ２から排出された蒸気を用いて回転される。復水器４は、蒸気タービン３で用いられた蒸気を回収する。低圧給水加熱器５は、復水器４から供給される水を加熱する。給水ポンプ６は、低圧給水加熱器５で加熱された水を昇圧する。高圧給水加熱器７は、給水ポンプ６から送られてくる水を加熱する。発電機８は、蒸気タービン３に連結され、蒸気タービン３の回転力で発電する回転電気である。

蒸気タービン３は、図１に示すように高圧タービン３１と中圧タービン３２と低圧タービン３３とを有している。高圧タービン３１は、ボイラ２から得られる主蒸気が導かれる。高圧タービン３１から排出された蒸気は、再びボイラ２に送られ、ボイラ２内の再熱器２１によって再加熱される。中圧タービン３２は、再加熱された再熱蒸気が導かれる。中圧タービン３２から排出された再熱蒸気は、クロスオーバ管３４に集められる。低圧タービン３３は、クロスオーバ管３４に集められた蒸気が導かれる。

蒸気弁１０は、再熱器２１から出る蒸気入口配管２２と中圧タービン３２へ蒸気を導く流路となる蒸気出口配管２３との間に設置される、再熱蒸気弁である。この蒸気弁１０は、図２及び図３に示すように、ケーシング１１と、弁座１２と、第１の弁体１３と、第２の弁体１４と、スワール機構１５とを備える。ケーシング１１は、蒸気入口１１１及び蒸気出口１１２を有する。弁座１２は、円環形状であり、この蒸気入口１１１と蒸気出口１１２との間に配置される。

第１の弁体１３は、上流側から弁座１２に当接する第１のシール部１３１を有し、弁座１２の中心線Ｃ上に配置されて弁座１２の下流側に延びる第１の弁棒１３２に支持される。第１の弁棒１３２が駆動されることによって、第１の弁体１３は、第１のシール部１３１を弁座１２のシート部１２１に当接させた全閉状態から、蒸気の流れを制限しない位置まで弁座１２から離れた全開状態まで無段階に変位する。本実施形態において全閉状態の第１の弁体１３は、蒸気入口１１１と蒸気出口１１２の間の蒸気の流れを止める。

第２の弁体１４は、第１の弁体１３よりも外周の弁座１２に上流側から当接する第２のシール部１４１を有し、図２に示すように第１の弁体１３を格納する大きさの凹部１４２を下流側に備えている。第２の弁体１４は、弁座１２の中心線Ｃ上に配置されて上流側に延びた第２の弁棒１４３に支持されている。第２の弁棒１４３が駆動されることによって、第２の弁体１４は、第１の弁体１３が全開状態であるか全閉状態であるかにかかわらず、第２のシール部１４１を弁座１２のシート部１２１に当接させて蒸気入口１１１と蒸気出口１１２の間の蒸気の流れを止める全閉状態から、蒸気の流れを制限しない位置まで弁座１２から離れた全開状態まで、無段階に変位する。

また、弁座１２の中心線Ｃ上の上流側のケーシング１１は、弁座１２の外径よりも大きく開口している。開口部には、蓋１１３がボルト１１４で固定されている。本実施形態において第２の弁体１４を支持する第２の弁棒１４３は、この蓋１１３に通されている。弁座１２と反対側に延びる第２の弁体１４の外周、すなわち蓋１１３側に延びた第２の弁体１４の外周は、円筒状のガイド１１５に挿入されている。ガイド１１５は、蓋１１３の内側に固定されている。

この実施形態の蒸気弁１０において、第１の弁体１３、第１の弁棒１３２、第２の弁体１４、第２の弁棒１４３は、弁座１２の中心線Ｃ上に同軸に配置されている。蒸気入口１１１は、第１の弁棒１３２および第２の弁棒１４３の中心軸に対して平行な方向から直交する方向に蒸気を導入する。蒸気出口１１２は、第１の弁棒１３２に対して直交する方向へ蒸気を排出する。

蒸気弁１０は、図２に示すように、第１の弁体１３と第２の弁体１４の外周を囲繞して弁座１２と蓋１１３との間に配置されるストレーナ１１６を備える。このストレーナ１１６は、ボイラ２から排出されるある程度大きな異物が下流側の中圧タービン３２へ流れることを防止するために設置される。ストレーナ１１６は、円筒状であり、多数の孔１１６ａを有している。ストレーナ１１６は、整流機能も兼ね備える。そのためにストレーナ１１６の孔１１６ａは、弁座１２を通過する蒸気の流れが弁座１２の中心線Ｃに対して均質になるように配置される。

スワール機構１５は、図３に示すように、第１の弁体１３が微小開度状態に保持されている場合に、第１の弁体１３を中心とする下流へ向かう螺旋状の旋回流Ｓｐを、第１の弁体１３の第１のシール部１３１よりも下流側に、発生させる。本実施形態の場合、スワール機構１５は、図４に示すように、第１の弁体１３の第１のシール部１３１よりも下流側の外面に形成される複数の溝１５１で構成される。この溝１５１は、第１の弁体１３の外周から中心軸に向かう方向に対して少し傾いた方向に沿って形成される。つまり、複数の溝１５１は、中心軸に対して周方向に等配に、かつ、旋回流Ｓｐの流線に対して接線方向に配置される。

なお、図４に示した溝１５１は、直線状であるが、円弧状に形成されていてもよい。また、溝１５１は、第１の弁体１３の第１のシール部１３１よりも下流側に旋回流Ｓｐを発生させることができるように構成されればよい。したがって、溝１５１の幅、深さ、本数は、適宜最適になるように選択される。また、この実施形態のスワール機構１５は、上流側から見て時計回りに旋回流Ｓｐを発生するように構成されているが、反時計回りに旋回流Ｓｐを発生するように構成されていてもよい。

以上のように構成された発電設備１の蒸気弁１０は、中圧タービン３２に流入する蒸気を非常時に瞬時に遮断する保全弁としての機能、および、中圧タービン３２に流入する蒸気の流量を調節する蒸気量調節機能を有している。第１の弁体１３は、主に止弁として機能し、第２の弁体１４は、主に流量調整弁（インターセプト弁）として機能する。

発電設備１の通常運転状況において、ボイラ２の再熱器２１で加熱された蒸気は、蒸気入口配管２２を通して蒸気弁１０に流入する。この蒸気は、蒸気弁１０を通ることによって、流量が調整されたのち、蒸気出口配管２３を介して、中圧タービン３２へ供給される。このとき、蒸気弁１０は、第２の弁体１４と弁座１２との間隙を調整することによって、流量を調整する。蒸気を完全に停止させる場合、第２の弁体１４を全閉状態にしてもよいし、第１の弁体１３を全閉状態にしてもよい。また、蒸気弁１０における流量を調整するために、第１の弁体１３と弁座１２の間隙を調整してもよい。

発電設備１の運転状況によっては、蒸気弁１０の開度を蒸気の流量を最小限に絞った微小開度状態で運用することがある。この微小開度状態は、図３や図５に示すように、第１の弁体１３の開度を微小開度に設定することで作られる。図５に示すように、第１の弁体１３を微小開度にすると、蒸気Ｓは、弁座１２のシート部１２１と第１の弁体１３の第１のシール部１３１との間でチョークされる。

弁座１２と第１の弁体１３の間隙を通過した蒸気Ｓは、第１の弁体１３の下流側に広がる。第１の実施形態の蒸気弁１０において第１の弁体１３は、下流側の外面にスワール機構１５、この実施形態では溝１５１を備えているので、第１の弁棒１３２を中心とする旋回流Ｓｐを発生する。旋回流Ｓｐが発生することによって、第１の弁体１３の第１のシール部１３１よりも下流側の外面近傍の蒸気Ｓは、整流され、圧力の変動も少なくなる。つまり、第１の弁体１３の下流側に広がる蒸気Ｓが第１の弁体１３に向かって渦巻くことに起因する第１の弁体１３の振動は、抑制される。

以下に、第２から第５の実施形態の蒸気弁１０について説明する。第２から第５の実施形態の蒸気弁１０は、第１の実施形態の蒸気弁１０と同様に、ボイラ２で再加熱された蒸気を中圧タービン３２へ送通する蒸気配管、つまり、蒸気入口配管２２と蒸気出口配管２３の間に設置される。第１の実施形態の蒸気弁１０と同じ機能を有する構成には、各図中において同一の符号を付し、その説明は第１の実施形態の記載を参酌する。

第２の実施形態の蒸気弁１０は、図６を参照して説明する。図６は、第１の弁体１３が弁座１２に対して微小開度状態に設定された状態を示す。第２の実施形態の蒸気弁１０は、スワール機構１５として複数のリブ１５２を第１の弁体１３の第１のシール部よりも下流側の外面に有している。複数のリブ１５２は、第１の弁体１３の中心軸に向かう方向に対して傾いた方向に沿って形成される。各リブ１５２は、第１の弁体１３と一体に形成されていてもよいし、溶接ビードなどによって形成されていてもよい。リブ１５２は、第１の弁体１３の外周部から中心に向かうにしたがって、上流側から見て時計回りに回るように形成されている。

上述のようにリブ１５２が配置されていることによって、弁座１２のシート部１２１と第１の弁体１３の第１のシール部１３１との間を通過した蒸気Ｓは、第１の弁体１３の第１のシール部１３１よりも下流側の外面近傍において、第１の弁棒１３２を中心とする旋回流Ｓｐとなる。旋回流Ｓｐの回転方向は、リブ１５２の配置によって決まる。旋回流Ｓｐは、第１の弁体１３を上流側から見て時計回りに形成される。リブ１５２の回転方向を反時計回りにすれば、旋回流Ｓｐも反時計回りに形成される。

以上のように構成された蒸気弁１０は、第１の実施形態の蒸気弁１０と同様に、第１の弁体１３及び第２の弁体１４のどちらでも全閉状態にすることができるし、流量の調整を行える。また、蒸気弁１０を微小開度状態にする場合、第１の弁体１３を図６に示す微小開度状態に配置する。このとき、第１の弁体１３の下流側に旋回流Ｓｐが発生するので、第１の弁体１３の振動が抑制される。

第３の実施形態の蒸気弁１０は、図７から図１０を参照して説明する。図７は、第１の弁体１３が弁座１２に対して微小開度状態に設定され、第２の弁体１４が全開状態である場合の蒸気弁１０の断面図を示す。第３の実施形態の蒸気弁１０は、図８から図１０に示すようにスワール機構１５として第１の弁体１３の中心軸から第１のシール部１３１との間の部分を上流側から下流側に貫通する複数の第１の孔１５３を有している。

この第１の孔１５３は、図１０に示すように、第１の弁体１３の中心軸と同軸の円筒面の母線に対して斜めの方向に第１の弁体１３を貫通している。言い換えると、図９に示すように第１の弁体１３の上流側に開口する第１の孔１５３の入口１５３ａに対し、第１の弁体１３の下流側に開口する第１の孔１５３の出口１５３ｂは、上流側から見て反時計回りに回転した位置に開口している。この第１の孔１５３は、図９及び図１０に示すように直線状に穿たれており、第３の実施形態の場合、第１の孔１５３の入口１５３ａは、上流側から見て時計方向に隣り合う第１の孔１５３の出口１５３ｂに対して、第１の弁体１３の中心軸に沿う方向にほぼ重なるように配置されている。

以上のように構成された第１の弁体１３の第１の孔１５３を通過した蒸気Ｓは、第１の弁棒１３２を中心とする第１の弁体１３の下流側に、上流側から見て反時計回りの旋回流Ｓｐを発生する。第１や第２の実施形態の蒸気弁１０のように、第１の弁体１３の上流側から見て時計回りに旋回流Ｓｐが形成されるように第１の孔１５３が第１の弁体１３に形成されていてもよい。

第３の実施形態において蒸気弁１０を微小開度状態にする場合、第１の弁体１３を図７に示すように配置する。第１の弁体１３を微小開度状態に保持して発電設備１が運転される場合、第１の孔１５３が設けられているので、第１の弁棒１３２を中心とする第１の弁体１３の下流に旋回流Ｓｐが発生する。その結果、第１のシール部１３１よりも下流側の第１の弁体の外面近傍の上記の流れが整流され、第１の弁体１３の振動が抑制される。

第１の孔１５３の口径、数、傾斜角度（旋回角度）は、第１の弁体１３が微小開度状態である場合に中圧タービン３２に導かれる蒸気の流量や、第１の弁体１３と弁座１２の間隙を通過する蒸気Ｓの速度によって決定される。また、複数の第１の孔１５３の総流路断面積は、第１の弁体１３の上流側と下流側の圧力差が最大となる場合、すなわち第１の弁体１３が全閉状態となる場合であっても、蒸気タービン３に対する蒸気の流量が無負荷流量以下となるように決定される。

第４の実施形態の蒸気弁１０は、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、第１の弁体１３及び第２の弁体１４が全開状態である蒸気弁１０の断面図である。図１１は、第１の弁体１３が微小開度状態に設定された場合の第１の弁体１３の下流側の蒸気Ｓの流れを示す。第４の実施形態の蒸気弁１０は、スワール機構１５として複数の内周溝１５４を弁座１２のシート部１２１よりも下流の内周壁に有している。内周溝１５４は、第１の弁体１３の下流側に発生させるべき旋回流Ｓｐに沿う方向に形成される。

つまり、第１の弁体１３の上流側から見て時計回りに旋回流Ｓｐを発生させる場合は、シート部１２１よりも下流側の弁座１２の内周壁に、上流側から下流側に行くにしたがって内周溝１５４の位置が時計回りに変位するように斜めに形成する。第４の実施形態において、旋回流Ｓｐは、上流側から見て反時計回りに発生するように内周溝１５４が配置されている。つまり、内周溝１５４は、上流側から下流側に行くにしたがってその位置が反時計回りに変位するように斜めに形成されている。上記の流れ方向に対して各内周溝１５４の長さ、幅、深さ、及び内周溝１５４の数は、微小開度状態における蒸気の流量および流速に応じて適宜設定される。

以上の構成の第４の実施形態の蒸気弁１０は、微小開度状態にするために、第１の弁体１３を図１２に示す微小開度状態に配置する。内周溝１５４が弁座１２のシート部１２１の下流側の内周壁に形成されているので、弁座１２と第１の弁体１３の間隙を通過した蒸気は、図１２に示すように、第１の弁棒１３２を中心とする旋回流Ｓｐを形成する。第１の弁体１３の下流側に旋回流Ｓｐを形成されると、第１の弁体１３を振動させる原因となる渦の発生が抑制される。

スワール機構１５として内周溝１５４を設ける代わりに、内周溝１５４を設けた範囲と同じ範囲に内周リブを形成してもよい。第１の弁体１３の下流側に発生させるべき旋回流Ｓｐに沿う方向に内周リブを形成する。この内周リブもまた内周溝１５４と同じ効果を発揮する。

第５の実施形態の蒸気弁１０は、図１３から図１６を参照して説明する。図１３は、第１の弁体１３が全開状態で、第２の弁体１４が微小開度状態である蒸気弁１０を示す。第５の実施形態の蒸気弁１０は、スワール機構１５として複数の第２の孔１５６を第２の弁体１４に備えている。第２の孔１５６は、第２の弁体１４の第２のシール部１４１よりも上流側の第２の弁体の外周から凹部１４２へ貫通している。第２の孔１５６は、図１３に示すように全開状態の第１の弁体１３の第１のシール部１３１と微小開度状態の第２の弁体１４の第２のシール部１４１との間の範囲の第２の弁体１４に形成される。つまり、第２の孔１５６は、全開状態の第１の弁体１３の下流側に蒸気Ｓの一部を流入させる。

これらの第２の孔１５６は、図１４及び図１５に示すように、第１の弁体１３の中心軸に向かう方向に対して同じ角度だけ傾いた方向に、すなわち中心軸に向かう方向から同じ角度だけ逸らされた方向に開口している。その結果、第２の孔１５６を通過した蒸気Ｓは、図１６に示すように第１の弁体１３の下流側において第１の弁棒１３２を中心とする旋回流Ｓｐを発生する。また、第２の孔１５６は、第１の弁体１３が全閉状態となった場合の第１の弁体１３の第１のシール部１３１よりも上流側に開口するように形成される。第１の弁体１３を全閉状態にすることで、蒸気弁１０は全閉状態になる。

第１の弁体１３を全開状態にし、第２の弁体１４を微小開度状態に維持した蒸気弁１０に蒸気Ｓが流れると、第２の弁体１４の第２のシール部１４１と弁座１２のシート部１２１との間隙を通過した蒸気Ｓは、第２の弁体１４の凹部１４２に収まっている第１の弁体１３の下流側に急激に広がるので、渦を発生しやすい。しかし、第５の実施形態の蒸気弁１０の場合、第２の弁体１４に第２の孔１５６を有しており、第１の弁体１３の下流に第１の弁棒１３２を中心とする旋回流Ｓｐが形成される。その結果、第２の弁体１４と弁座１２との間隙を通過した蒸気Ｓは、第２の孔１５６によって形成された旋回流によって整流され、渦を発生しにくくなる。したがって、渦によって引き起こされる第１の弁体１３の振動が抑制される。

以上のように、第１から第５の実施形態の蒸気弁１０は、いずれも第１の弁体１３、第２の弁体１４、または弁座１２のいずれかに、簡単な加工を施すことによって、第１の弁体１３の下流側に旋回流を発生させるスワール機構１５を備える。いずれの実施形態の蒸気弁１０も、部品点数を増やすことなく、また、第１の弁体１３及び第２の弁体１４に対する複雑な制御も必要とすることなく、第１の弁体１３の下流側に旋回流Ｓｐを発生させる。蒸気弁１０を微小開度状態にして発電設備１を運転する際に、第１の弁体１３の下流側に発生しやすい渦を旋回流Ｓｐによって積極的に整流する。その結果、渦に起因した第１の弁体１３の振動を抑制することができるので、蒸気弁１０の動作が安定し、また、蒸気弁１０の信頼性や耐久性が向上する。

第１の実施形態における蒸気弁１０の第１の弁体１３に設けたスワール機構１５としての溝１５２は、第３から第５の実施形態の蒸気弁１０に併用することができる。第２の実施形態における蒸気弁１０の第１の弁体１３に設けたスワール機構１５としてのリブ１５２は、第３から第５の実施形態の蒸気弁１０に併用することができる。第３の実施形態における蒸気弁１０の第１の弁体１３に設けたスワール機構１５としての第１の孔１５３は、第４の実施形態の蒸気弁１０に併用することができる。また第４の実施形態における蒸気弁１０の弁座１２に設けたスワール機構１５としての内周溝１５４は、第５の実施形態の蒸気弁１０に併用することができる。いずれの場合も、スワール機構１５によって発生させる旋回流Ｓｐの方向は、同じ方向になるようにスワール機構１５を構成する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…発電設備、２…ボイラ、３…蒸気タービン、８…発電機（回転電気）、１０…蒸気弁、１１…ケーシング、１１１…蒸気入口、１１２…蒸気出口、１２…弁座、１３…第１の弁体、１３１…第１のシール部、１４…第２の弁体、１４１…第２のシール部、１４２…凹部、１５…スワール機構、１５１…溝（スワール機構）、１５２…リブ（スワール機構）、１５３…第１の孔（スワール機構）、１５４…内周溝（スワール機構）、１５６…第２の孔（スワール機構）、Ｓ…蒸気、Ｓｐ…旋回流。

Claims (8)

1. 蒸気入口及び蒸気出口を有するケーシングと、
   前記蒸気入口と前記蒸気出口の間に設置される弁座と、
   上流側から前記弁座に当接する第１のシール部を有した第１の弁体と、
   前記第１の弁体を格納する大きさの凹部を下流側に備え上流側から前記弁座に当接する第２のシール部を有した第２の弁体と、
   前記第１の弁体を中心とする下流へ向かう螺旋状の旋回流を前記第１の弁体の前記第１のシール部よりも下流側に発生させるスワール機構と
   を備えることを特徴とする蒸気弁。
2. 前記スワール機構は、前記第１の弁体の前記第１のシール部よりも下流側の外面に、前記第１の弁体の中心軸に向かう方向に対して傾いた方向に沿って形成される複数の溝を含むことを特徴とする請求項１に記載された蒸気弁。
3. 前記スワール機構は、前記第１の弁体の前記第１のシール部よりも下流側の外面に、前記第１の弁体の中心軸に向かう方向に対して傾いた方向に沿って形成される複数のリブを含むことを特徴とする請求項１に記載された蒸気弁。
4. 前記スワール機構は、前記第１の弁体の中心軸と前記第１のシール部との間を上流側から下流側へ、前記中心軸と同軸の円筒面の母線に対して斜めの方向に貫通する複数の第１の孔を含むことを特徴とする請求項１に記載された蒸気弁。
5. 前記スワール機構は、前記第１の弁体の中心軸に向かう方向に対して傾いた方向に、前記第２の弁体の第２のシール部よりも上流側の前記第２の弁体の外周から前記凹部へ貫通する複数の第２の孔を含むことを特徴とする請求項１に記載された蒸気弁。
6. 前記スワール機構は、前記第１の弁体の前記第１のシール部が当接する前記弁座のシート部よりも下流側の壁に、前記旋回流に沿う方向に形成された複数の内周溝を含むことを特徴とする請求項１に記載された蒸気弁。
7. 前記スワール機構は、前記第１の弁体の前記第１のシール部が当接する前記弁座のシート部よりも下流側の壁に、前記旋回流に沿う方向に形成された複数の内周リブを含むことを特徴とする請求項１に記載された蒸気弁。
8. 蒸気を発生させるボイラと、
   前記蒸気で駆動される蒸気タービンと、
   前記蒸気タービンの回転力で発電する回転電気と、
   前記ボイラと前記蒸気タービンとの間の蒸気流路に設置される蒸気弁と、
   を備え、前記蒸気弁は、
   前記ボイラ側に接続される蒸気入口及び前記蒸気タービン側に接続される蒸気出口を有したケーシングと、
   前記蒸気入口と前記蒸気出口の間に設置される弁座と、
   上流側から前記弁座に当接する第１のシール部を有した第１の弁体と、
   前記第１の弁体を格納する大きさの凹部を下流側に備え上流側から前記弁座に当接する第２のシール部を有した第２の弁体と、
   前記第１の弁体を中心とする下流へ向かう螺旋状の旋回流を前記第１の弁体の前記第１のシール部よりも下流側に発生させるスワール機構と、を備える
   ことを特徴とする発電設備。

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