JP2016109054A

JP2016109054A - 弁装置及び蒸気タービン

Info

Publication number: JP2016109054A
Application number: JP2014248012A
Authority: JP
Inventors: 芳孝濱本; Yoshitaka Hamamoto; 英樹戸中; Hideki Tonaka; 誠片懸; Makoto Katagake
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corp
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-06-20
Also published as: US20170328233A1; WO2016092939A1

Abstract

【課題】本発明の弁装置は、直動機構の状態にかかわらず、流路を閉塞することができる。【解決手段】弁装置は、流路１２を作動流体が流通可能な開状態と、流路１２を前記作動流体が流通不能な閉状態とに切り替え可能な開閉部１３と、モータの回転を直線運動に変換して直動部材３１４を進退方向に進退させる直動機構とを有する駆動部１５と、直動部材３１４が、進出することによって開閉部１３を前記閉状態とする閉方向へ移動させるとともに、後退することによって開閉部１３を前記開状態とする開方向へ移動させる伝達部５０と、直動部材３１４の前記進退方向への移動を伝達部５０に伝達可能とする連結状態と、直動部材３１４の前記進退方向への移動を伝達部５０に伝達不能とする解除状態とに切替可能な切替部６０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、弁装置及び蒸気タービンに関する。

蒸気タービンは、機械駆動用などに用いられ、回転可能に支持されたロータを有するタービン本体を備えている。ロータは、タービン本体に対して作動流体としての蒸気が供給されることで回転駆動される。蒸気タービンの蒸気流路には、タービン本体へ供給する蒸気やタービン本体から抽気した蒸気が流れる。蒸気流路には、調整弁が設けられている。この調整弁の開度を調整することによって、タービン本体に供給する蒸気の流量が調整可能となっている。

調整弁は、調整弁駆動装置により駆動される。調整弁駆動装置としては、例えば、駆動源である電動モータと、電動モータの回転運動を調整弁の直線運動に変換するボールネジ等の直動機構と、を備える構造がある。

このような直動機構が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の直動機構は、回転−直動変換機構の上流側であるモータの出力軸にワンウェイ機構を設けている。

特開２０１０−１１２４０９号公報

ところで、上記のような直動機構を用いた調整弁駆動機構では、通常運転時に直動機構が損傷等を受け、進退するストローク動作がロックされた場合に、調整弁の開度を調整することが難しくなる。そのため、調整弁を遮断して蒸気タービンへの蒸気の供給を停止したい場合に、蒸気流路を閉塞して蒸気の供給を停止することができないおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、直動機構の状態にかかわらず、流路を閉塞することが可能な弁装置及び蒸気タービンを提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様における調整弁駆動装置は、作動流体の流量を調整するために前記作動流体が流通する流路の開閉を行う弁装置であって、前記流路を前記作動流体が流通可能な開状態と、前記流路を前記作動流体が流通不能な閉状態とに切り替え可能な開閉部と、モータの回転を直線運動に変換して直動部材を進退方向に進退させる直動機構とを有する駆動部と、前記直動部材が、進出することによって前記開閉部を前記閉状態とする閉方向へ移動させるとともに、後退することによって前記開閉部を前記開状態とする開方向へ移動させる伝達部と、前記直動部材の前記進退方向への移動を前記伝達部に伝達可能とする連結状態と、前記直動部材の前記進退方向への移動を前記伝達部に伝達不能とする解除状態とに切替可能な切替部とを備える。

このような構成によれば、切替部によって連結状態とすることで、直動部材によって伝達部を介して開閉部の開状態及び閉状態を切り替えるように駆動させることができる。また、切替部によって解除状態とすることで、直動部材の動きが伝達部に伝達されなくなり、直動機構の状態によらずに、開閉部を直動機構とは独立した状態で駆動させて閉状態とすることができる。これにより、直動機構によらずに調整弁を確実に駆動させることができ、緊急時に安定して流路を閉塞することができる。

また、上記調整弁駆動装置では、前記切替部は、前記伝達部に接続される接続部材と、前記直動部材に対する前記接続部材の位置を固定することで前記連結状態とし、前記直動部材と前記接続部材とを切り離すことで前記解除状態とする着脱部とを有していてもよい。

このような構成によれば、着脱部によって接続部材に対する位置が固定されていた直動部材を切り離すことで、直動部材の進退方向への移動を伝達部に伝達不能として、解除状態とすることが容易にできる。

また、上記調整弁駆動装置では、前記切替部は、前記直動部材と前記接続部材とが切り離された際に、前記直動部材と前記接続部材とを前記進退方向に移動可能に繋ぐ補助接続部を有していてもよい。

このような構成によれば、解除状態であっても補助接続部を介して直動部材と接続部材とが繋がれており、接続部材が完全に直動部材から離れてしまうことを防止できる。そのため、緊急時に連結状態へと戻す場合に、補助接続部をガイドにして直動部材に対して接続部材を容易に導いて再び接続することができる。これにより、容易に解除状態から連結状態に復旧させることができる。

また、上記調整弁駆動装置では、前記切替部は、前記直動部材に接続される索状部材と、前記伝達部に接続され、前記索状部材を巻き取り及び繰り出す索状部材駆動部と、を有し、前記索状部材駆動部は、前記索状部材の繰り出し量を規制することで前記連結状態とし、前記索状部材の繰り出し量の規制を解除することで前記解除状態とする。

このような構成によれば、
解除状態であっても、索状部材と索状部材駆動部によって直動部材と伝達部とが繋がれている。そのため、緊急時に、連結状態へと戻す場合に、索状部材駆動部により再び索状部材を巻き取って索状部材の繰り出し量を規制することで、直動部材と伝達部とを容易に再び接続することができる。これにより、容易に解除状態から連結状態に復旧させることができる。

本発明の第二の態様における蒸気タービンは、弁装置と、前記弁装置で開閉される蒸気流路と、前記蒸気流路から供給される蒸気によって駆動されるタービン本体を備える。

このような構成によれば、蒸気タービンの信頼性を高めることができる。

本発明によれば、切替部によって連結状態と解除状態とを切り替えることで、直動機構の状態にかかわらず、流路を閉塞することができる。

本発明の実施形態における蒸気タービンの全体構成を示す模式図である。本発明の第一実施形態における連結状態の弁装置を示す模式図である。本発明の実施形態における電動アクチュエータの内部構成を示す断面図であって、（ａ）はナットが軸線に沿って移動する前の状態を示す図であり、（ｂ）はナットが軸線に沿って移動した後の状態を示す図である。本発明の第一実施形態における切替部を示す模式図であるって、同図（ａ）は連結状態の切替部の断面図であり、同図（ｂ）は解除状態の切替部の断面図である。本発明の第一実施形態における切替部の着脱部を示す模式図である。本発明の第一実施形態における解除状態の弁装置を示す模式図である。本発明の第二実施形態における解除状態の切替部を示す模式図である。本発明の第三実施形態における連結状態の調整弁駆動装置を示す模式図である。本発明の第三実施形態における解除状態の調整弁駆動装置を示す模式図である。本発明の着脱部の第一の変形例を示す模式図である。本発明の着脱部の第二の変形例を示す模式図である。

《第一実施形態》
以下、本発明に係る第一実施形態について図１から図６を参照して説明する。
図１に示すように、この実施形態の蒸気タービン１０は、タービン本体１１と、作動流体としての蒸気が流通する蒸気流路１２と、弁装置１００と、弁装置１００を制御する電子ガバナ１７と、を備える。

タービン本体１１は、筒状のケーシング１１１と、ケーシング１１１に設けられた軸受１１２と、軸受１１２に回転可能に支持されてケーシング１１１内部に配されたロータ１１３と、このロータ１１３の回転速度を検出する速度検出センサ１１４と、を有している。ロータ１１３は、回転軸１１５と、この回転軸１１５に固定された複数枚のブレード１１６とを備えている。
このように構成されるブレード１１６が蒸気により回転し、その回転力により、圧縮機１８が駆動される。

蒸気流路１２は、タービン本体１１に対して作動流体としての蒸気を供給する流路である。ここで、この実施形態の説明においては、この発明に係る「蒸気流路１２」として、タービン本体１１に対して供給する蒸気が流通する流路を例に説明する。しかし、蒸気流路１２は、これに限られず、例えばタービン本体１１から抽気した蒸気が流通する流路であってもよい。

本実施形態の蒸気流路１２は、その一端側の蒸気導入口１２１から蒸気が導入される。蒸気流路１２の他端側の蒸気供給口１２２は、タービン本体１１に接続されている。また、蒸気導入口１２１と蒸気供給口１２２との間には、その流路幅が狭く絞られた絞り穴１２３が設けられている。

弁装置１００は、タービン本体１１における蒸気の流量を調整するために蒸気が流通する蒸気流路１２の開閉を行う。図２に示すように、弁装置１００は、弁体を移動させてタービン本体１１に供給する蒸気の量を調整する調整弁（開閉部）１３と、調整弁１３を駆動させる調整弁駆動装置（駆動部）１５と、調整弁駆動装置１５の出力を調整弁１３に伝達する伝達部５０と、伝達部５０への伝達状態を切り替える切替部６０とを備える。

調整弁１３は、タービン本体１１に供給する蒸気の量を調整する。調整弁１３は、蒸気流路１２を蒸気が流通可能な開状態と、蒸気流路１２を蒸気が流通不能な閉状態との間で切り替えている。本実施形態の調整弁１３は、円柱状のアーム部材１３１と、アーム部材１３１の一方の端部である先端部に設けられた封止部材１３２と、アーム部材１３１の封止部材１３２と反対側の他方の端部である基端部が接続されたレバー部材１３３と、レバー部材１３３を回転可能に支持する支持部１３４と、レバー部材１３３に取り付けられたバネ部１３５とを有している。

アーム部材１３１は、基端部がレバー部材１３３の長手方向の中間部よりも先端側に回転可能に取り付けられている。
封止部材１３２は、絞り穴１２３を閉塞可能な形状をなしている。本実施形態の封止部材１３２は、略半円形状をなしている。封止部材１３２は、蒸気流路１２に沿ってアーム部材１３１が絞り穴１２３に対して直線運動する。封止部材１３２は、蒸気流路１２の絞り穴１２３に対して嵌合することで蒸気流路１２を閉状態とし、絞り穴１２３から離間することで蒸気流路１２を開状態とする。つまり、調整弁１３では、蒸気流路１２を開状態とする開方向と、蒸気流路１２を閉状態とする閉方向との間で封止部材１３２が直線移動している。
支持部１３４は、蒸気流路１２のフレーム（図示せず）等の水平面に固定され、移動不能とされている。

レバー部材１３３は、封止部材１３２を蒸気流路１２の絞り穴１２３に対して進退させるために、アーム部材１３１を移動させる部材である。レバー部材１３３は、棒状をなしている。レバー部材１３３は、長手方向の一方の端部である基端部が支持部１３４に回転可能に支持されている。また、上述したように、レバー部材１３３の長手方向の中間部には、アーム部材１３１の基端部が回転可能に取り付けられている。

バネ部１３５は、アーム部材１３１と支持部１３４との間で、レバー部材１３３に取り付けられている。バネ部１３５は、強制的に調整弁１３を閉塞させる強制閉塞手段として機能する。バネ部１３５は、レバー部材１３３と接続されていない側の端部が固定され、移動不能とされている。バネ部１３５は、封止部材１３２が絞り穴１２３に向かうようにレバー部材１３３を付勢している。つまり、バネ部１３５は、外力が作用しない状態では、支持部１３４を中心にレバー部材１３３を図１における反時計回りに回転させる方向に付勢している。

調整弁駆動装置１５は、蒸気の流量を調整するため、蒸気が流通する蒸気流路１２の絞り穴１２３を封止部材１３２により開閉する調整弁１３を駆動する。図１に示すように、調整弁駆動装置１５は、固定して設置された一対のブラケット２１と、これらブラケット２１によって回動可能に支持された保持部材２２と、ブラケット２１及び保持部材２２によって支持されて調整弁１３を駆動させる電動アクチュエータ２３を備えている。

一対のブラケット２１は、断面略Ｌ字形状を有している。一対のブラケット２１は、不図示の台座の上に固定されている。
保持部材２２は、内部に電動アクチュエータ２３を保持している。保持部材２２は、一対のブラケット２１によって回転可能に支持されている。

電動アクチュエータ２３は、直動機構２７と、ブレーキ２８と、を備える。
直動機構２７は、電動モータ２６の回転運動を直線運動に変換して直動ロッド（直動部材）３１４を進退方向に進退させる機構である。本実施形態の直動機構２７は、ボールネジ機構である。具体的には、本実施形態の直動機構２７は、図３に示すように、駆動源である電動モータ２６と、電動モータ２６の駆動軸に接続されて電動モータ２６によって軸線Ｏを中心として回転駆動されるネジ軸３０と、ネジ軸３０の回転に伴ってネジ軸３０の軸線Ｏの延びる進退方向（図３紙面左右方向）に相対的に進退するピストンユニット３１と、ピストンユニット３１を外部から覆うピストンケーシング３６と、を有している。

電動モータ２６は、電力の供給を受けて駆動軸を回転させる駆動源である。この電動モータ２６は、モータ収容部２９に収容されている。モータ収容部２９は、電動アクチュエータ２３の基端部に設けられて内部が密閉されている。これにより、電動モータ２６が周囲に存在する油から隔絶される防爆構造となっている。

ネジ軸３０は、長尺なネジ部材であって、その外周面にはネジ溝が形成されている。ネジ軸３０は、進退方向の一端側（図３における紙面左側）が電動モータ２６の駆動軸に接続されている。

ピストンユニット３１は、ネジ軸３０に沿って往復動する。本実施形態のピストンユニット３１は、図３に示すように、ねじ込まれるようにネジ軸３０が内部を挿通するナット３１１と、ネジ軸３０が挿通するシリンダロッド３１２と、シリンダロッド３１２の進退方向の一端側に設けられるロッドエンドコネクタ３１３と、ロッドエンドコネクタ３１３を介してシリンダロッド３１２に接続される直動ロッド３１４と、を有している。

シリンダロッド３１２は、内部にネジ軸３０が挿通できるよう、ネジ軸３０の外側を覆う筒状に形成されている。シリンダロッド３１２の基端部は、ボルト等の固定具によりナット３１１の進退方向の一端部の面に固定されている。

ロッドエンドコネクタ３１３は、シリンダロッド３１２の先端部に装着される部材である。ロッドエンドコネクタ３１３は、先端側の内周面に雌ネジが形成されている。

直動ロッド３１４は、ナット３１１の動きに合わせて、ネジ軸３０に対して進退方向に進退する。直動ロッド３１４は、シリンダロッド３１２を延長するように進退方向に延びる円柱状の部材である。直動ロッド３１４は、一方の端部に雄ネジが形成されている。直動ロッド３１４の雄ネジが、ロッドエンドコネクタ３１３の雌ネジに対してねじ込まれて固定されている。直動ロッド３１４は、他方の端部である先端部が切替部６０を介して伝達部５０に接続されている。

ピストンケーシング３６は、ネジ軸３０及びナット３１１をネジ軸３０の径方向の外側から覆っている。ピストンケーシング３６は、内周面にナット３１１の外周面が摺接している。ピストンケーシング３６は、進退方向の一端側を封止するピストンキャップ３７を有している。ピストンキャップ３７には、シリンダロッド３１２を挿通させる開口が形成されている。このとき、シリンダロッド３１２の進退方向の一端側の端部は、ピストンケーシング３６から外部に常時露出している。ピストンキャップ３７は、ナット３１１の進退方向の移動を規制する。

ブレーキ２８は、電動モータ２６を挟んでネジ軸３０と反対側の位置に配置されている。ブレーキ２８は、電磁ディスクブレーキを有する。ブレーキ２８は、電力の供給が断たれときに作動して、電動モータ２６の回転に制動をかける。ブレーキ２８は、電子ガバナ１７（図１参照）によってその動作が制御されている。電子ガバナ１７は、ネジ軸３０の周速が閾値を超えて大きくなった場合に、ブレーキ２８を作動させる。つまり、電子ガバナ１７は、ブレーキ２８を作動させることで電動モータ２６の回転に制動をかける。

伝達部５０は、直動ロッド３１４が、進出することによって調整弁１３を閉状態とする閉方向へ移動させるとともに、後退することによって調整弁１３を開状態とする開方向へ移動させる。本実施形態の伝達部５０は、直動ロッド３１４を介して伝達される直動機構２７の移動量を低減してレバー部材１３３に伝達する。伝達部５０は、支持軸５１と、支持軸５１に回転可能に支持された伝達部材５２と、レバー部材１３３と伝達部材５２とを接続する伝達ロッド５３とを有する。

支持軸５１は、棒状をなしている。支持軸５１は、一方の端部である基端側が蒸気流路１２のフレーム等の水平面に固定され、移動不能とされている。支持軸５１は、他方の端部である先端側で伝達部材５２を回転可能に支持している。

伝達部材５２は、両端部に向かうにしたがって縮径するような棒状をなしている。伝達部材５２は、一方の端部が伝達ロッド５３に接続され、他方の端部が切替部６０を介して直動ロッド３１４に接続されている。伝達部材５２は、中間よりも伝達ロッド５３側で支持軸５１に支持されている。

伝達ロッド５３は、伝達部材５２の出力をレバー部材１３３に伝達し、レバー部材１３３を回転させる。伝達ロッド５３は、円柱状をなしている。伝達ロッド５３は、一方の端部が伝達部材５２の端部に回転可能に接続され、他方の端部がレバー部材１３３の先端部に回転可能に接続されている。伝達ロッド５３は、伝達部材５２の伝達ロッド５３が接続されている側の端部が上下に移動することで、レバー部材１３３の先端部を上下に移動させる。

切替部６０は、直動ロッド３１４の進退方向への移動を伝達部材５２に伝達可能とする連結状態と、直動ロッド３１４の進退方向への移動を伝達部材５２に伝達不能とする解除状態とに切り替える。本実施形態の切替部６０は、伝達部材５２に接続される接続ロッド（接続部材）６１と、直動ロッド３１４に対して接続ロッド６１を着脱可能にする着脱部６２とを有する。

接続ロッド６１は、直動機構２７の直動ロッド３１４の移動量を伝達部材５２に伝達する。接続ロッド６１は、円柱状をなしている。接続ロッド６１は、一方の端部が伝達部材５２の伝達ロッド５３に回転可能に接続され、他方の端部が着脱部６２を介して直動ロッド３１４に接続されている。

着脱部６２は、直動ロッド３１４に対する接続ロッド６１の位置を固定することで連結状態とし、直動ロッド３１４と接続ロッド６１とを切り離すことで解除状態とする。本実施形態の着脱部６２は、接続ロッド６１の伝達部材５２と接続されていない側の先端部に設けられている。図４（ａ）に示すように、着脱部６２は、接続ロッド６１の先端部に一体に設けられる着脱ケーシング６２１と、直動ロッド３１４の先端部に設けられたキー溝６２２と、着脱ケーシング６２１内に設けられたキー板６２３と、キー板６２３をキー溝６２２に向かって付勢する着脱付勢部６２４と、キー板６２３の位置を操作するキー操作部６２５とを有している。

着脱ケーシング６２１は、接続ロッド６１の先端部で、接続ロッド６１と一体に形成されている。本実施形態の着脱ケーシング６２１は、中空直方状をなしている。着脱ケーシング６２１は、直動ロッド３１４が挿通可能な貫通孔と、後述するキー操作部６２５が挿通する貫通孔とが形成されている。

キー溝６２２は、直動ロッド３１４の先端部の端面が接続ロッド６１の先端部の端面と接触した際に、キー板６２３が挿入可能な形状で直動ロッド３１４に形成されている。本実施形態のキー溝６２２は、直動ロッド３１４の外周面から全周にわたって矩形状に窪んで形成されている。

キー板６２３は、キー溝６２２に嵌め込まれることで、直動ロッド３１４が接続ロッド６１から離れないようにする。本実施形態のキー板６２３は、図５に示すように、キー操作部６２５を内部に収容するキー板本体部６２３ａと、キー溝６２２に挿入されるキー板挿入部６２３ｂと、を有する。
キー板本体部６２３ａは、矩形環状に形成されている。キー板本体部６２３ａは、内部の空間にキー操作部６２５を収容している。
キー板挿入部６２３ｂは、キー板本体部６２３ａと一体に形成され、キー溝６２２に向かって延びる矩形板状をなしている。

着脱付勢部６２４は、着脱ケーシング６２１内でキー板６２３に取り付けられている。着脱付勢部６２４は、バネ材等の弾性部材によって構成されている。着脱付勢部６２４は、キー板６２３と接続されていない側の端部が着脱ケーシング６２１の内壁に固定され、移動不能とされている。つまり、着脱付勢部６２４は、外力が作用しない状態では、キー板６２３を図４（ａ）における紙面左側に向かって付勢している。つまり、着脱付勢部６２４は、キー溝６２２に嵌め込まれたキー板６２３をキー溝６２２から脱落しないように付勢している。

キー操作部６２５は、キー板６２３の位置を外部から操作可能としている。本実施形態のキー操作部６２５は、外部に接続されたキー操作軸６２５ａと、キー操作軸６２５ａの先端部に取り付けられたカム部６２５ｂとを有する。
キー操作軸６２５ａは、棒状をなしており、カム部６２５ｂが取り付けられている先端部と反対側の端部が外部で操作可能とされている。
カム部６２５ｂは、キー操作部６２５の先端部に一体に取り付けられている。カム部６２５ｂは、楕円状をなしている。

電子ガバナ１７は、調整弁駆動装置１５の動作を制御する。
図１に示すように、電子ガバナ１７には、圧縮機１８における圧力や温度の検出結果に基づいてプロセス制御が行われた結果が入力される。また、電子ガバナ１７には、タービン本体１１を構成する速度検出センサ１１４によって検出されたブレード１１６の回転速度が入力される。さらに、電子ガバナ１７には、操作盤３４から入力されたユーザからの指示が入力される。電子ガバナ１７は、これらの各入力に基づいて、調整弁駆動装置１５の動作を制御する。より具体的には、電子ガバナ１７は、上記各入力に基づいて、電動アクチュエータ２３を構成する電動モータ２６の動作を制御する。

上記のような蒸気タービン１０では、電子ガバナ１７によって電動アクチュエータ２３に信号が送られることで、電動モータ２６の駆動軸が回転する。電動モータ２６の駆動軸が正転方向に回転することで、ネジ軸３０が回転する。その結果、図３（ａ）の位置から図３（ｂ）の位置に向かって、ナット３１１が移動し、ナット３１１に固定されているシリンダロッド３１２、ロッドエンドコネクタ３１３、及び直動ロッド３１４も、ナット３１１と共にネジ軸３０に沿って進出するように移動する。直動ロッド３１４が進出して上方に移動することによって、着脱部６２を介して接続されている接続ロッド６１も移動する。具体的には、接続ロッド６１が直動ロッド３１４とともに上方に移動することで、支持軸５１と接続されている部分を中心に伝達部材５２が図２における時計回りに回転する。伝達部材５２が、時計回りに回転することで、伝達ロッド５３が接続されている側の端部が伝達ロッド５３とともに下方に移動する。伝達ロッド５３が下方に移動することで、支持部１３４を中心にレバー部材１３３が反時計回りに回転する。したがって、アーム部材１３１が下降し、封止部材１３２が絞り穴１２３に向かって閉方向に移動する。これにより、調整弁１３では、絞り穴１２３と封止部材１３２との間の開口が小さくなるように変化する。そのため、この絞り穴１２３を介してタービン本体１１に供給される蒸気の流量が減少する。

逆に、電動モータ２６の駆動軸が逆転方向に回転することで、ネジ軸３０が逆回転する。その結果、図３（ｂ）の位置から図３（ａ）の位置に向かって、ナット３１１が移動し、直動ロッド３１４等がナット３１１と共にネジ軸３０に沿って後退するように移動する。直動ロッド３１４が後退して下方に移動することによって、着脱部６２を介して接続されている接続ロッド６１も移動する。具体的には、接続ロッド６１が直動ロッド３１４とともに下方に移動することで、支持軸５１と接続されている部分を中心に伝達部材５２が図２における反時計回りに回転する。伝達部材５２が、半時計回りに回転することで、伝達ロッド５３が接続されている側の端部が伝達ロッド５３とともに上方に移動する。伝達ロッド５３が上方に移動することで、支持部１３４を中心にレバー部材１３３が時計回りに回転する。したがって、アーム部材１３１が上昇し、封止部材１３２が絞り穴１２３に向かって開方向に移動する。これにより、調整弁１３では、絞り穴１２３と封止部材１３２との間の開口が大きくなるように変化する。そのため、この絞り穴１２３を介してタービン本体１１に供給される蒸気の流量が増加する。
上記のような動きを微小な範囲で弁装置１００が繰り返し行うことで、蒸気の流量を微妙に調整しながら蒸気タービン１０の通常運転が実施される。

また、直動機構２７に損傷や固渋が生じて直動ロッド３１４が移動しなくなり、調整弁１３を閉状態とする場合には、図５に示すように、キー操作部６２５のキー操作軸６２５ａを操作してカム部６２５ｂを回転させる。カム部６２５ｂが回転することで、図４（ｂ）に示すように、キー板本体部６２３ａがカム部６２５ｂによって着脱付勢部６２４に付勢力に抗して押されて、キー板挿入部６２３ｂがキー溝６２２から外れる。キー板挿入部６２３ｂがキー溝６２２から外れることで、接続ロッド６１と固定されて連結状態であった直動ロッド３１４が接続ロッド６１と切り離されて解除状態となる。図６に示すように、直動ロッド３１４と接続ロッド６１とが切り離されることで、調整弁１３を独立して駆動させることができる。

上記のような弁装置１００及び弁装置１００を備えた蒸気タービン１０によれば、伝達部材５２に接続された接続ロッド６１を着脱部６２によって直動ロッド３１４に繋いで連結状態とすることで、直動機構２７によって伝達部材５２を介して調整弁１３を開状態及び閉状態を切り替えるように駆動させることができる。また、着脱部６２によって接続ロッド６１と直動ロッド３１４とを切り離して解除状態とすることで、直動ロッド３１４が移動しても接続ロッド６１が移動しなくなる。そのため、直動機構２７の動きが伝達部材５２に伝達されなくなり、レバー部材１３３をバネ部１３５による付勢力で付勢することで、アーム部材１３１を下げて封止部材１３２で絞り穴１２３を閉塞することができる。したがって、例えば、直動機構２７に損傷や固渋が生じて直動ロッド３１４が移動させることができないが調整弁１３を遮断したい場合のような緊急時に、解除状態にすることで直動機構２７の状態によらずに、調整弁１３を直動機構２７とは独立した状態で駆動させて閉状態とすることができる。これにより、直動機構２７によらずに調整弁１３を確実に駆動させることができ、緊急時に安定して蒸気流路１２を閉塞することができる。その結果、蒸気タービン１０の信頼性を高めることができる。

また、伝達部材５２が、直動ロッド３１４が進出することによって調整弁１３を閉状態とするように伝達ロッド５３を介してレバー部材１３３を移動させている。そのため、直動ロッド３１４が着脱部６２によって接続ロッド６１と切り離されて解除状態となった際に、接続ロッド６１や伝達部材５２を直動ロッド３１４から離すように移動させることで、調整弁１３を閉状態とすることができる。したがって、直動ロッド３１４の位置によらずに容易に解除状態とすることができる。

また、着脱部６２によって接続ロッド６１に対する位置が固定されていた直動ロッド３１４を切り離すことで、直動ロッド３１４の進退方向への移動を伝達ロッド５３に伝達不能として、解除状態とすることが容易にできる。

《第二実施形態》
次に、図７を参照して第二実施形態の切替部６０１について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の切替部６０１では、直動ロッド３１４と接続ロッド６１とを繋ぐ補助接続部７０を有する点について第一実施形態と相違する。

第二実施形態の切替部６０１は、着脱部６２によって直動ロッド３１４と接続ロッド６１とが切り離された際に、直動ロッド３１４と接続ロッド６１とを直動ロッド３１４の進退方向に移動可能に繋ぐ補助接続部７０を有する。

補助接続部７０は、調整弁１３が閉状態となる状態まで直動ロッド３１４と接続ロッド６１とが離れても、直動ロッド３１４に対して接続ロッド６１を繋いでいる。本実施形態の補助接続部７０は、図７に示すように、接続ロッド６１に取り付けられるガイド棒７１と、直動ロッド３１４に形成されてガイド棒７１が挿通するガイド孔７２とを有する。

ガイド棒７１は、接続ロッド６１よりも断面形状の小さな円柱状をなしている。ガイド棒７１は、接続ロッド６１の先端部に接続ロッド６１の延びている方向に沿って取り付けられている。ガイド棒７１は、ガイド孔７２に挿通された状態で配置されている。ガイド棒７１は、調整弁１３が閉状態となる状態まで直動ロッド３１４と接続ロッド６１とが離れても、ガイド孔７２から脱落しない長さで形成されている。

ガイド孔７２は、ガイド棒７１が挿通可能な断面円形状をなして直動ロッド３１４に形成されている。ガイド孔７２は、直動ロッド３１４の先端部から窪んで形成されている。

上記のような第二実施形態の弁装置１００によれば、着脱部６２が直動ロッド３１４と接続ロッド６１とを切り離して解除状態とすることで、直動ロッド３１４に対して接続ロッド６１が独立して移動して離れていく。このとき、ガイド孔７２にガイド棒７１が挿入されているために、接続ロッド６１は、ガイド棒７１をガイド孔７２から抜くように直動ロッド３１４に対して移動する。つまり、接続ロッド６１は、調整弁１３が閉状態となるまで、ガイド孔７２からガイド棒７１を抜きながら移動して直動ロッド３１４から離れていく。したがって、解除状態であってもガイド棒７１がガイド孔７２に挿通されていることで、ガイド棒７１を介して直動ロッド３１４と接続ロッド６１とが繋がれており、接続ロッド６１が完全に直動ロッド３１４から離れてしまうことを防止できる。そのため、緊急時に調整弁１３を閉状態とした後に、連結状態へと弁装置１００を戻す場合に、ガイド棒７１とガイド孔７２とをガイドにして直動ロッド３１４に対して接続ロッド６１を容易に導いて再び接続することができる。これにより、容易に弁装置１００を解除状態から連結状態に復旧させることができる。

《第三実施形態》
次に、図８及び図９を参照して第三実施形態の切替部６０２について説明する。
第三実施形態においては第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の切替部６０２では、接続ロッド６１を用いずに索状部材を用いる点について第一実施形態及び第二実施形態と相違する。

第三実施形態の切替部６０２は、直動ロッド３１４と伝達部材５２とを接続したまま、連結状態と解除状態とを切り替える。切替部６０２は、図８に示すように、直動ロッド３１４に接続されるワイヤ（索状部材）８１と、伝達ロッド５３に接続される滑車部（索状部材駆動部）８２とを有する。

ワイヤ８１は、一方の端部が直動ロッド３１４の先端部に接続されている。ワイヤ８１は、他方の端部が滑車部８２に固定され、滑車部８２に巻き付いて収容されている。
滑車部８２は、伝達部材５２の伝達ロッド５３が接続されていない側の端部に回転可能に接続されている。滑車部８２は、ワイヤ８１を巻き取り及び繰り出し可能とされている。滑車部８２は、ワイヤ８１の繰り出し量を規制することで連結状態とし、ワイヤ８１の繰り出し量の規制を解除することで解除状態とする。具体的には、本実施形態の滑車部８２は、内部にラチェット等のワンウェイ機構を有している。滑車部８２は、連結状態ではワンウェイ機構によりワイヤ８１の繰り出しが不能とされ、解除状態では、ワンウェイ機構を解除することによりワイヤ８１を自由に繰り出し可能とされている。

上記のような第三実施形態の弁装置１００によれば、図８に示すように、滑車部８２がワンウェイ機構によりワイヤ８１の繰り出しを不能として連結状態とすることで、既に繰り出されて直動ロッド３１４に接続されているワイヤ８１によって、伝達部材５２に直動ロッド３１４の進退方向への移動を伝達することができる。そのため、直動機構２７によって伝達部材５２を介して調整弁１３の開状態及び閉状態を切り替えるように駆動させることができる。

また、図９に示すように、滑車部８２がワンウェイ機構を解除することによりワイヤ８１の繰り出しを自在にして解除状態とすることで、直動ロッド３１４が進退方向に移動してもワイヤ８１が弛んだり滑車部８２が回転したりして、伝達部材５２に直動ロッド３１４の進退方向への移動が伝達不能となる。そのため、調整弁１３を直動機構２７とは独立した状態で駆動させることができる。したがって、例えば、直動機構２７に損傷や固渋が生じて直動ロッド３１４が移動させることができないが調整弁１３を遮断したい場合のような緊急時に、解除状態することで直動機構２７の状態によらずに、レバー部材１３３をバネ部１３５による付勢力で付勢することで、アーム部材１３１を下げて封止部材１３２で絞り穴１２３を閉塞することができる。これにより、直動機構２７によらずに調整弁１３を確実に駆動させることができ、緊急時に安定して蒸気流路１２を閉塞することができる。その結果、蒸気タービン１０の信頼性を高めることができる。

また、解除状態であっても、ワイヤ８１と滑車部８２によって直動ロッド３１４と伝達部材５２とが繋がれている。そのため、緊急時に調整弁１３を閉状態とした後に、連結状態へと戻す場合に、滑車部８２のワンウェイ機構により再びワイヤ８１を巻き取ることで、直動ロッド３１４と伝達部材５２とを容易に再び接続することができる。これにより、容易に弁装置１００を解除状態から連結状態に復旧させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

なお、第一実施形態や第二実施形態の着脱部６２の構造は、第一実施形態で示した構造に限定されるものではなく、直動ロッド３１４に対して接続ロッド６１の位置を固定したり、切り離したりすることが可能な形状であればよい。

例えば、図１０に示すように、第一変形例の着脱部６２ａは、キー操作部６２５がカム部６２５ｂの代わりに断面がくさび形状をなす楔部６２５ｃを有していてもよい。第一変形例の着脱部６２ａでは、楔部６２５ｃを有するキー操作部６２５をキー板６２３に向かって挿入することで、キー板本体部６２３ａの内部の空間に楔部６２５ｃが挿入される。したがって、キー板本体部６２３ａの内周面が楔部６２５ｃによって押され、キー板６２３が動かされてキー板挿入部６２３ｂをキー溝６２２から外すことができる。

また、例えば、図１１に示すように、第二変形例の着脱部６２ｂは、接続ロッド６１と直動ロッド３１４との両方にキー溝６２２を形成するような構造であってもよい。第二変形例の着脱部６２ｂは、直動ロッド３１４の先端部に設けられた直動ロッド側キー溝６２２ａと、接続ロッド６１の先端部に設けられた接続ロッド側キー溝６２２ｂと、直動ロッド側キー溝６２２ａ及び接続ロッド側キー溝６２２ｂに嵌め込まれる変形キー板６２６とを有している。また、着脱部６２は、第一実施形態と同様の着脱ケーシング６２１と、着脱付勢部６２４と、キー操作部６２５とを有している。

直動ロッド側キー溝６２２ａは、第一実施形態のキー溝６２２と同様の形状で形成されている。
接続ロッド側キー溝６２２ｂは、接続ロッド６１の外周面から全周にわたって矩形状に窪んで形成されている。

変形キー板６２６は、直動ロッド側キー溝６２２ａ及び接続ロッド側キー溝６２２ｂに嵌め込まれることで、直動ロッド３１４と接続ロッド６１とを挟み込んで互いに離れないようにする。変形キー板６２６は、キー操作部６２５のカム部６２５ｂが接触する変形キー板本体部６２６ａと、直動ロッド側キー溝６２２ａや接続ロッド側キー溝６２２ｂに挿入される変形キー板挿入部６２６ｂとを有する。

変形キー板本体部６２６ａは、矩形板状をなしている。
変形キー板挿入部６２６ｂは、変形キー板本体部６２６ａの四隅からキー溝６２２に向かって角柱状をなして延びている。

上述のような第二変形例の着脱部６２であっても、第一実施形態と同様に、直動ロッド３１４に対して接続ロッド６１の位置を固定したり、切り離したりすることが容易にできる。

また、索状部材はワイヤ８１に限定されるものではなく、チェーンや紐状の部材であってもよい。索状部材駆動部もワンウェイ機構を有する滑車部８２に限定されるものではなく、回転を制御可能な歯車や滑車等であってもよい。

１０…蒸気タービン１１…タービン本体１１１…ケーシング１１２…軸受１１３…ロータ１１４…速度検出センサ１１５…回転軸１１６…ブレード１２…蒸気流路１２１…蒸気導入口１２２…蒸気供給口１２３…絞り穴１００…弁装置１３…調整弁（開閉部）１３１…アーム部材１３２…封止部材１３３…レバー部材１３４…支持部１３５…バネ部１５…調整弁駆動装置（駆動部）２１…ブラケット２２…保持部材２３…電動アクチュエータ２６…電動モータ２７…直動機構２８…ブレーキ２９…モータ収容部３０…ネジ軸３１…ピストンユニット３１１…ナット３１２…シリンダロッド３１３…ロッドエンドコネクタ３１４…直動ロッド（直動部材）３６…ピストンケーシング３７…ピストンキャップ５０…伝達部５１…支持軸５２…伝達部材５３…伝達ロッド６０，６０１，６０２…切替部６１…接続ロッド（接続部材）６２，６２ａ，６２ｂ…着脱部６２１…着脱ケーシング６２２…キー溝６２３…キー板６２３ａ…キー板本体部６２３ｂ…キー板挿入部６２４…着脱付勢部６２５…キー操作部６２５ａ…キー操作軸６２５ｂ…カム部１７…電子ガバナ１８…圧縮機７０…補助接続部７１…ガイド棒７２…ガイド孔８１…ワイヤ８２…滑車部６２５ｃ…楔部６２２ａ…直動ロッド側キー溝６２２ｂ…接続ロッド側キー溝６２６…変形キー板６２６ａ…変形キー板本体部６２６ｂ…変形キー板挿入部

Claims

作動流体の流量を調整するために前記作動流体が流通する流路の開閉を行う弁装置であって、
前記流路を前記作動流体が流通可能な開状態と、前記流路を前記作動流体が流通不能な閉状態とに切り替え可能な開閉部と、
モータの回転を直線運動に変換して直動部材を進退方向に進退させる直動機構とを有する駆動部と、
前記直動部材が、進出することによって前記開閉部を前記閉状態とする閉方向へ移動させるとともに、後退することによって前記開閉部を前記開状態とする開方向へ移動させる伝達部と、
前記直動部材の前記進退方向への移動を前記伝達部に伝達可能とする連結状態と、前記直動部材の前記進退方向への移動を前記伝達部に伝達不能とする解除状態とに切替可能な切替部とを備える弁装置。
前記切替部は、
前記伝達部に接続される接続部材と、
前記直動部材に対する前記接続部材の位置を固定することで前記連結状態とし、前記直動部材と前記接続部材とを切り離すことで前記解除状態とする着脱部とを有する請求項１に記載の弁装置。
前記切替部は、前記直動部材と前記接続部材とが切り離された際に、前記直動部材と前記接続部材とを前記進退方向に移動可能に繋ぐ補助接続部を有する請求項２に記載の弁装置。
前記切替部は、
前記直動部材に接続される索状部材と、
前記伝達部に接続され、前記索状部材を巻き取り及び繰り出す索状部材駆動部と、を有し、
前記索状部材駆動部は、
前記索状部材の繰り出し量を規制することで前記連結状態とし、前記索状部材の繰り出し量の規制を解除することで前記解除状態とする請求項１に記載の弁装置。
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の弁装置と、
前記弁装置で開閉される蒸気流路と、
前記蒸気流路から供給される蒸気によって駆動されるタービン本体を備える蒸気タービン。