JP2016136033A - 直動機構、弁装置、及び蒸気タービン - Google Patents

直動機構、弁装置、及び蒸気タービン Download PDF

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Abstract

【課題】本発明の直動機構は、潤滑不良を抑制することができる。【解決手段】直動機構は、螺旋状の第一ネジ溝３０ｍが外周面に形成されたネジ軸３０と、第一ネジ溝３０ｍと対向する螺旋状の第二ネジ溝３１１ｍが内周面に形成されてネジ軸３０が挿通するナット３１１と、第一ネジ溝３０ｍと第二ネジ溝３１１ｍとによって形成される転送路Ｍを転動して進行する負荷玉３１６と、負荷玉３１６とともに転送路Ｍを進行するリテーナコマ３２と、転送路Ｍの路面に潤滑剤Ｇを供給する潤滑剤供給部とを備える。リテーナコマ３２は、隣接する負荷玉３１６と外周端が接触する凹面３２１ａが進行方向の両側に形成されるリテーナ本体部３２１と、凹面３２１ａの外周端よりも転送路Ｍの路面側に突出し、転送路Ｍの路面に供給された潤滑剤Ｇと接触可能に形成される潤滑剤接触部３２２とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、直動機構、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によって回転駆動される。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、外周面にネジ溝を備えたネジ軸と、内周面にネジ溝を備えたナットとを組わせて、これらの対向する両ネジ溝で転送路に形成している。この直動機構は、転送路に複数のボールを転動させることで、小さな摩擦力で回転運動と直線運動とを変換している。
特開２００４−１３２５１５号公報
ところで、上記のような直動機構では、ボールである負荷玉を効率的に転動させるために、転送路に潤滑剤を付着させている。しかしながら、転送路の負荷玉が接触する部分では、負荷玉によって潤滑剤が押しのけられてしまう。そのため、転送路に対して局所的に微小転動を繰り返す場合では、負荷玉と接触する部分に対して潤滑剤が十分に供給されずに、潤滑不良を引き起こすおそれがある。
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、転送路での潤滑不良を抑制することが可能な直動機構、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直動機構は、駆動部と、前記駆動部によって軸線を中心として回転駆動され、螺旋状の第一ネジ溝が外周面に形成されたネジ軸と、前記第一ネジ溝と対向する螺旋状の第二ネジ溝が内周面に形成されて前記ネジ軸が挿通し、前記ネジ軸の回転に伴って前記ネジ軸の軸線の延びる軸線方向に相対的に進退するナットと、前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝とによって形成される転送路に複数配置され、前記転送路を転動して進行する負荷玉と、複数の前記負荷玉同士の間にそれぞれ配置され、前記負荷玉とともに前記転送路を進行するリテーナコマと、前記転送路の路面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部とを備え、前記リテーナコマは、隣接する前記負荷玉と外周端が接触する凹面が進行方向の両側に形成され、前記進行方向から見た際に、前記負荷玉よりも小さく形成されるリテーナ本体部と、前記リテーナ本体部の前記凹面の外周端よりも前記転送路の路面側に突出し、前記転送路の路面に供給された前記潤滑剤と接触可能に形成される潤滑剤接触部とを有する。
このような構成によれば、リテーナコマを負荷玉で押しながら転送路を進行させるだけで、押しのけられた潤滑剤を潤滑剤接触部によって押し戻すように均して均一な膜厚状態に戻すことができる。したがって、負荷玉によって潤滑剤の膜厚の薄い部分や厚い部分が生じても、転送路の路面に対して潤滑剤を均して均等に配分することができる。
また、上記直動機構では、前記潤滑剤接触部は、前記進行方向と平行な断面形状が、前記進行方向の両側の前記凹面の外周端から前記転送路の路面側に向かうにしたがって、前記凹面で挟まれた内側に向かって縮径して形成されていてもよい。
このような構成によれば、凹面の外周端から転送路の路面に近づくにつれて、転送路の路面に供給された潤滑剤に対する接触面積を小さくすることができる。したがって、潤滑剤接触部による摩擦抵抗等の影響を小さくすることができ、リテーナコマが滑らかに転送を進行することができる。これにより、転送路の路面側に突出する潤滑剤接触部が設けられたリテーナコマによって、負荷玉の進行を阻害することが抑制できる。
また、上記直動機構では、前記潤滑剤接触部は、前記進行方向と直交する断面形状が、部分的に前記負荷玉よりも前記転送路の路面に向かって突出するよう形成されていてもよい。
このような構成によれば、潤滑剤接触部が負荷玉よりも転送路の路面側に突出していることで、転送路の路面付近に付着している潤滑剤Ｇに対して、潤滑剤接触部を大きく接触させることができる。また、潤滑剤接触部の負荷玉よりも突出している部位が周方向の全域にわたってではなく、部分的であることで、潤滑剤接触部と転送路の路面とが仮に接触した場合であっても、接触する領域を抑えることができる。そのため、転送路をリテーナコマが進行する際の潤滑剤接触部による摩擦抵抗等の影響を小さくすることができる。したがって高い精度で潤滑剤を均一な膜厚状態に戻しながら、転送路に対してリテーナコマを滑らかに進行させることができる。
また、本発明の第二の態様における弁装置は、作動流体の流量を調整するため、前記作動流体が流通する流路を弁体により開閉する弁装置であって、前記弁体と、前記弁体により前記流路を開閉するため、前記弁体を進退させる前記直動機構と、を備える。
また、上記弁装置では、前記ナットとともに進退方向に移動する直動部材と、前記直動部材が、進出することによって前記流路を前記作動流体が流通不能な閉状態とする閉方向に前記弁体を移動させるとともに、後退することによって前記流路を前記作動流体が流通可能な開状態とする開方向に前記弁体を移動させる伝達部とを有し、前記伝達部は、前記直動部材の移動量を低減して前記弁体に伝達してもよい。
このような構成によれば、弁体の移動量が小さくとも直動部材の移動量が大きくすることができる。したがって、弁の開度に対する直動機構の動作ストローク感度を大きくすることができる。
また、本発明の第三の態様における蒸気タービンは、回転可能に支持されたブレードを有するタービン本体と、前記タービン本体に接続されて蒸気が流通する蒸気流路と、直線運動することで前記蒸気流路の開閉を調整する調整弁と、前記調整弁を駆動する前記調整弁駆動装置と、を備える。
このような構成によれば、潤滑不良を抑制して負荷玉を効率的に転動させることができる。その結果、直動機構を備えた調整弁駆動装置及び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、潤滑剤接触部によって転送路の路面に対して潤滑剤を均して均等に配分し、潤滑不良を抑制することができる。
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。 本発明の実施形態における蒸気タービンの調整弁駆動装置の周辺を示す斜視図である。 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上記電動アクチュエータを構成する直動機構の構成を示す要部拡大断面図である。 本発明の第一実施形態の転送路における負荷玉とリテーナコマとの関係を示す要部拡大図である。 転送路と負荷玉との関係を示す断面図であって、（ａ）は負荷玉の進行方向と直交する断面における負荷玉と転送路との関係を示す断面図であり、（ｂ）は負荷玉と転送路とが接触している部分を拡大した様子を示す要部断面図である。 本発明の第二実施形態の転送路における負荷玉とリテーナコマとの関係を説明する要部拡大図である。 本発明の第三実施形態の弁装置を説明する模式図である。
《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は、この発明の第一実施形態に係る蒸気タービン１０の全体構成を示す模式図である。
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を制御するサーボコントローラ４１と、蒸気タービン１０の速度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。弁装置１００は、調整弁１３と、レバー部材１４と、調整弁駆動装置１５とを備えている。
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。この調整弁１３は、棒状のアーム部材１３１と、アーム部材１３１の先端部に設けられた略半円形状の封止部材１３２（弁体）とを備えている。アーム部材１３１は、その基端部が、レバー部材１４の長手方向の中間部に回動可能に取り付けられている。調整弁１３が上記構成を備えることで、蒸気流路１２に沿ってアーム部材１３１が直線運動することに伴って、その先端部の封止部材１３２が蒸気流路１２の絞り穴１２３に対して嵌合または離間（言い換えれば、開閉）する。これにより、絞り穴１２３と封止部材１３２との間の開口の大きさが変化する。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変化する。
レバー部材１４は、調整弁駆動装置１５の出力を調整弁１３に伝達し、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部材である。このレバー部材１４は、その長手方向の基端部が回動可能に支持されている。レバー部材１４の長手方向の先端部にはレバー側ロッド（直動部材）１９の一端部が回動可能に取り付けられている。また、上述したように、レバー部材１４の長手方向の中間部には、調整弁１３を構成するアーム部材１３１の他端部が回動可能に取り付けられている。さらに、レバー部材１４は、アーム部材１３１の取付位置よりも先端側に、引きバネ２０の一端が取り付けられている。この引きバネ２０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。引きバネ２０の他端は、蒸気流路１２のフレーム（図示せず）等に固定され、移動不能とされている。つまり、引きバネ２０は、外力が作用しない状態では、レバー部材１４を図１における反時計回りに回動させる引張力を付与している。
図２は、調整弁駆動装置１５の周辺を示す斜視図である。
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を駆動する機構である。調整弁駆動装置１５は、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。電動アクチュエータ２３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、によって保持されている。
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、台座２５の上に固定されている。台座２５は、蒸気タービン１０の軸受カバー２４に近接して設けられている。
上記軸受カバー２４は、図１に示すロータ１１３の回転軸１１５を回転可能に支持する軸受１１２を収容している。
図３（ａ）、および図３（ｂ）は、電動アクチュエータ２３の内部構成を示す断面図である。図４は、直動機構２７の構成を示す要部拡大断面図である。
図３（ａ）、および図３（ｂ）に示すように、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の回転運動をレバー側ロッド１９の直線運動に変換する機構である。この直動機構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、駆動部である電動モータ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の延びる軸線Ｏ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部である。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、その外周面には軸線Ｏ方向に向かうにしたがって周方向に向かうような螺旋状の第一ネジ溝３０ｍが形成されている。ネジ軸３０は、軸線Ｏ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。
電動アクチュエータ２３は、電動モータ２６を挟んでネジ軸３０と反対側の位置にブレーキ２８を備えている。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ようになっている。
電子ガバナ１７は、蒸気タービン１８の速度制御のためサーボコントローラ４１に弁開度指令を発して弁開度を調節する。
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、ネジ軸３０とともに転送路Ｍを形成するナット３１１と、転送路Ｍを転動しながら進行する負荷玉３１６と、転送路Ｍの路面に潤滑剤Ｇを供給する潤滑剤供給部３１８と、負荷玉３１６共に転送路Ｍを進行するリテーナコマ３２と、を有している。また、ピストンユニット３１は、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の軸線Ｏ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に接続されるアクチュエータ側ロッド３１４と、を有している。
ナット３１１は、ねじ込まれるようにネジ軸３０が内部を挿通する略円環形状の部材である。図４に示すように、ナット３１１は、第一ネジ溝３０ｍと対向する螺旋状の第二ネジ溝３１１ｍが内周面に形成されている。ナット３１１は、ネジ軸３０が挿通されて第一ネジ溝３０ｍと第二ネジ溝３１１ｍとが対向することで、ネジ軸３０ととともに転送路Ｍを形成している。つまり、転送路Ｍの路面は、第一ネジ溝３０ｍの外周面と第二ネジ溝３１１ｍの内周面とによって構成されている。ナット３１１内には、ナット３１１の軸線Ｏ方向の一端側と他端側（図３における紙面右端）との間で負荷玉３１６を循環させるための循環路３１７が形成されている。この循環路３１７の両端部３１７ａ、３１７ｂは、転送路Ｍの一端側と他端側とを連通するように、ナット３１１の内周面に開口している。
負荷玉３１６は、球状をしており、転送路Ｍに複数配置されて転送路Ｍの路面を転動して進行する。負荷玉３１６は、転送路Ｍの路面を形成している第一ネジ溝３０ｍと第二ネジ溝３１１ｍとの間で転動することによって、ナット３１１を軸線Ｏ回りに相対回転させながらネジ軸３０に対して軸線Ｏ方向に沿って相対的に変位させる。負荷玉３１６は、転送路Ｍの路面を軸線Ｏ方向の一端側から他端側に向かって進行した後に軸線Ｏ方向の一端側で循環路３１７に進入し、再び転送路Ｍの他端側に送られる。
潤滑剤供給部３１８は、転送路Ｍに潤滑剤Ｇを供給することで、負荷玉３１６を滑らかに転動させる。潤滑剤供給部３１８は、ナット３１１の内周面にネジ軸３０の外周面に向かって開口した吐出口３１８ａを有している。潤滑剤供給部３１８は、不図示の潤滑剤Ｇの供給源に接続されている。潤滑剤供給部３１８は、転送路Ｍの路面に付着して薄膜状を成すように潤滑剤Ｇを供給する。本実施形態の潤滑剤Ｇは、例えば、粘度の高いグリースが用いられる。
図５は、転送路における負荷玉とリテーナコマとの関係を示す要部拡大図である。
リテーナコマ３２は、図５に示すように、負荷玉３１６同士の間に位置するように転送路Ｍに配置されている。リテーナコマ３２は、転動する負荷玉３１６によって押されることで、負荷玉３１６ととともに転送路Ｍを進行する。リテーナコマ３２は、隣接する負荷玉３１６と外周端が接触する凹面３２１ａが形成されているリテーナ本体部３２１と、リテーナ本体部３２１の凹面３２１ａの外周端よりも転送路Ｍの路面側に突出する潤滑剤接触部３２２とを有する。
リテーナ本体部３２１は、進行方向から見た際に、負荷玉３１６よりも小さく形成されている。本実施形態のリテーナ本体部３２１は、負荷玉３１６の直径よりも小さな直径の円盤状をなしている。リテーナ本体部３２１は、進行方向を向く両側の端面に、外周端から内側に向かって凹む凹面３２１ａが形成されている。リテーナ本体部３２１は、中心部分に凹面３２１ａ同士を貫通する円形状の貫通孔３２１ｂが形成されている。
凹面３２１ａは、外周端がリテーナ本体部３２１の転送路Ｍの路面側を向く面である外周面の端部となるように形成されている。凹面３２１ａは、負荷玉３１６の曲率半径よりも大きな曲率半径で半球面形状をなしている。本実施形態の凹面３２１ａは、円形状をなす外周端のみが隣接する負荷玉３１６に接触している。
潤滑剤接触部３２２は、転送路Ｍの路面に供給されている潤滑剤Ｇに接触可能に形成されている。潤滑剤接触部３２２は、リテーナ本体部３２１の外周面から路面に向かって突出している。潤滑剤接触部３２２は、進行方向と平行な断面形状が、両側の凹面３２１ａの外周端から転送路Ｍの路面側に向かうにしたがって、凹面３２１ａで挟まれた内側に向かって縮径して形成される。本実施形態の潤滑剤接触部３２２は、進行方向と平行な断面形状が三角形状をなしており、リテーナ本体部３２１の全周で同じ突出量で形成されている。潤滑剤接触部３２２は、転送路Ｍの路面には接触しないが、転送路Ｍの路面に形成された薄膜状の潤滑剤Ｇには接触するようにリテーナ本体部３２１から突出している。
シリンダロッド３１２は、図３に示すように、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の軸線Ｏ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。
アクチュエータ側ロッド３１４は、シリンダロッド３１２を延長する方向に延びる部材である。このアクチュエータ側ロッド３１４は、軸線Ｏ方向の他端部に雄ネジが形成されている。アクチュエータ側ロッド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。アクチュエータ側ロッド３１４は、軸線Ｏ方向の一端側がレバー部材１４であるレバー側ロッド１９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、軸線Ｏ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の軸線Ｏ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の軸線Ｏ方向の移動を規制する。
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、不図示の操作盤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を制御するサーボコントローラ４１へ弁開度指令を発令する。
上記のような蒸気タービン１０では、電子ガバナ１７からの弁開度指令に応じるサーボコントローラ４１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の駆動軸が回転することで、ネジ軸３０が軸線Ｏ回りに回転する。ネジ軸３０が回転することで、潤滑剤供給部３１８から潤滑剤Ｇが供給されている転送路Ｍ上を負荷玉３１６が転動し、軸線Ｏ方向の他端側から一端側に向かって進行する。負荷玉３１６は、リテーナ本体部３２１と接触していることで、リテーナコマ３２を押しながら転送路Ｍを進行する。負荷玉３１６は、軸線Ｏ方向の他端側から一端側に向かって進行した後に、リテーナコマ３２とともに循環路３１７に進入し、再び転送路Ｍの他端側に送られることで循環される。
負荷玉３１６が転送路Ｍを転動することで、軸線Ｏ回りに回転するネジ軸３０に対してナット３１１が、ネジ軸３０に対して、回転しながらネジ軸３０の回転方向に応じた軸線Ｏ方向に相対的に移動する。その結果、図３（ａ）の位置から図３（ｂ）の位置まで、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、及びアクチュエータ側ロッド３１４も、ナット３１１と共にネジ軸３０の軸線Ｏに沿って移動する。アクチュエータ側ロッド３１４が軸線Ｏ方向に移動することで、レバー部材１４を介して調整弁１３が駆動される。調整弁１３が駆動されることで、蒸気が流通する蒸気流路１２の絞り穴１２３に対して封止部材１３２を移動させて開閉し、蒸気の流量を調整する。
上記のような直動機構２７によれば、リテーナ本体部３２１が負荷玉３１６に接触しながら転送路Ｍを進行することで、潤滑剤供給部３１８から供給されて転送路Ｍの路面上に薄膜状をなして付着している潤滑剤Ｇに対して潤滑剤接触部３２２が接触しながら移動する。そのため、部分的に偏った状態で転送路Ｍ上に付着する潤滑剤Ｇをリテーナコマ３２によって均すことができる。
例えば、蒸気タービン１０では、通常運転時における蒸気の供給量の変化が少ないために、調整弁駆動装置１５によって行う調整弁１３の開度の調整量が小さくなる。そのため、調整弁駆動装置１５は調整弁１３の開度をほぼ一定の状態で連続運転することとなり、微小揺動し続ける。このような微小揺動を続ける調整弁駆動装置１５の直動機構２７では、図６に示すように、転送路Ｍに対して負荷玉３１６が一定の角度で接触し続ける。
図６（ａ）は、負荷玉３１６の進行方向と直交する断面における負荷玉３１６と転送路Ｍとの関係を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の負荷玉３１６と転送路Ｍとが接触している部分である領域Ｂを拡大した様子を示す図である。
具体的には、直動機構２７が微小揺動し続けることで、図６（ａ）に示すように、負荷玉３１６は、転送路Ｍを形成する第一ネジ溝３０ｍと第二ネジ溝３１１ｍとに対して接触する接触点Ｘを結ぶ仮想線と軸線Ｏ方向との角度である接触角度αが一定のまま進行する。そのため、進行方向と直交する断面での接触点Ｘの位置が常に同じ位置のまま、負荷玉３１６が転送路Ｍに対して局所的な往復運動を繰り返してしまう。接触点Ｘでは、図６（ｂ）に示すように、負荷玉３１６から高い負荷荷重を受けことで、転送路Ｍの路面に付着した薄膜状の潤滑剤Ｇが押しのけられてしまう。したがって、接触点Ｘでは、潤滑剤Ｇが常に押しのけられて存在しない状態で負荷玉３１６が転送路Ｍを進行することなり、潤滑不良を引き起こすおそれがある。
ところが、本実施形態では、リテーナコマ３２がリテーナ本体部３２１の凹面３２１ａの外周端よりも転送路Ｍの路面側に突出する潤滑剤接触部３２２を有している。そのため、リテーナコマ３２を負荷玉３１６で押しながら転送路Ｍを進行させるだけで、押しのけられた潤滑剤Ｇを潤滑剤接触部３２２によって押し戻すように均して均一な膜厚状態に戻すことができる。したがって、負荷玉３１６によって部分的に潤滑剤Ｇの膜厚の薄い部分や厚い部分が生じても、転送路Ｍの路面に対して潤滑剤Ｇを均して均等に配分することができる。これにより、転送路Ｍでの潤滑不良を抑制することができる。
また、潤滑剤接触部３２２の進行方向と平行な断面形状が三角形状をなしていることで、リテーナ本体部３２１の外周面から転送路Ｍの路面に近づくにつれて、転送路Ｍの路面に形成された薄膜状の潤滑剤Ｇに対する接触面積を小さくすることができる。したがって、潤滑剤接触部３２２による摩擦抵抗等の影響を小さくすることができ、転送路Ｍに対してリテーナコマ４２を滑らかに進行させることができる。これにより、リテーナ本体部３２１の外周面から転送路Ｍの路面側に突出する潤滑剤接触部３２２が設けられたリテーナコマ３２によって、負荷玉３１６の進行を阻害することが抑制できる。
また、調整弁駆動装置１５を構成する直動機構２７において、潤滑不良を抑制して負荷玉３１６を効率的に転動させることができる。その結果、直動機構２７、およびそれを備えた調整弁駆動装置１５、蒸気タービン１０の信頼性を高めることができる。
《第二実施形態》
次に、図７を参照して第二実施形態の直動機構２７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直動機構２７では、リテーナコマの潤滑剤接触部の形状について第一実施形態と相違する。
第二実施形態のリテーナコマ４２は、リテーナ本体部３２１の形状は第一実施形態と同様で、潤滑剤接触部４２２の形状のみが異なる。第二実施形態の潤滑剤接触部４２２は、周方向において、部分的にリテーナ本体部３２１の外周面から路面に向かって異なる量だけ突出している。つまり、潤滑剤接触部４２２では、進行方向と直交する断面形状が、部分的に負荷玉３１６よりも転送路Ｍの路面に向かって突出するよう形成されている。
具体的には、第二実施形態の潤滑剤接触部４２２は、進行方向と直交する断面形状が負荷玉３１６の外径より内側に形成される第一接触部４２２ａと、第一接触部４２２ａよりも転送路Ｍの路面側である外側で進行方向と直交する断面形状が負荷玉３１６の外径よりも外側に形成される第二接触部４２２ｂとを有している。第二実施形態の潤滑剤接触部４２２では、第一接触部４２２ａと第二接触部４２２ｂとが一体に形成され、進行方向と平行な断面形状が三角形状をなしている。潤滑剤接触部４２２は、リテーナ本体部３２１の周方向の一部のみが負荷玉３１６よりも突出するよう突出量が変化して形成されている。より具体的には、潤滑剤接触部４２２では、第一接触部４２２ａに対して第二接触部４２２ｂが、周方向の全域にわたってではなく、部分的に形成されている。第二接触部４２２ｂは、負荷玉３１６が転送路Ｍの路面に接触する位置である接触点Ｘを結ぶ仮想線と直交する位置で最も突出するように形成されている。
また、潤滑剤接触部４２２の第二接触部４２２ｂは、負荷玉３１６が最も転送路Ｍの路面に接触しづらい位置に形成されることが好ましい。第二接触部４２２ｂは、負荷玉３１６よりも転送路Ｍの路面に向かって突出している部位から第一接触部４２２ａの負荷玉３１６よりも突出していない部位に向かって、接触した潤滑剤Ｇを押し戻すような傾斜面が形成されていることが好ましい。第二実施形態の第二接触部４２２ｂは、負荷玉３１６が転送路Ｍの路面に接触する位置である接触点Ｘを結ぶ仮想線と直交する位置で最も突出するように形成されている。つまり、第二実施形態の潤滑剤接触部４２２は、リテーナコマ３２の進行方向と直交する断面形状での外径が、接触点Ｘで短径となり、仮想線と直交する位置で長径となるような楕円形状に形成されている。
なお、第二接触部４２２ｂは、部分的に負荷玉３１６よりも転送路Ｍの路面側に突出していればよく、本実施形態のように接触点Ｘと直交する位置で最も突出している形状に限定されるものではない。例えば、第二接触部４２２ｂは、周方向の任意の一点のみが負荷玉３１６よりも転送路Ｍの路面側に突出したり、周方向の複数箇所が負荷玉３１６よりも転送路Ｍの路面側に突出したりするように第一接触部４２２ａの外側に形成されていてもよい。
上記のような直動機構２７によれば、潤滑剤接触部４２２の第二接触部４２２ｂが負荷玉３１６よりも転送路Ｍの路面側に突出していることで、転送路Ｍの路面付近に付着している薄膜状の潤滑剤Ｇに対して、潤滑剤接触部４２２を大きく接触させることができる。そのため、リテーナコマ４２を負荷玉３１６で押しながら転送路Ｍを進行させるだけで、押しのけられた潤滑剤Ｇを潤滑剤接触部４２２によって大きく押し戻すことができる。
また、潤滑剤接触部４２２の負荷玉３１６よりも突出している部位である第二接触部４２２ｂがリテーナ本体部３２１の外周端から周方向の全域にわたってではなく、部分的に形成されている。そのため、潤滑剤接触部４２２と転送路Ｍの路面とが仮に接触した場合であっても、接触する領域を抑えることができる。したがって、転送路Ｍをリテーナコマ４２が進行する際の潤滑剤接触部４２２による摩擦抵抗等の影響を小さくすることができる。したがって高い精度で潤滑剤Ｇを均一な膜厚状態に戻しながら、転送路Ｍに対してリテーナコマ４２を滑らかに進行させることができる。これにより、リテーナ本体部３２１の外周面から転送路Ｍの路面側に突出する潤滑剤接触部４２２が設けられたリテーナコマ４２によって、負荷玉３１６の進行を阻害することが抑制できる。
また、潤滑剤接触部４２２が、負荷玉３１６が転送路Ｍの路面に接触する位置である接触点Ｘと直交する位置で最も突出するように形成されている。そのため、負荷玉３１６によって押しのけられた潤滑剤Ｇが、負荷玉３１６と転送路Ｍの路面とが最も接触しづらい位置まで移動してしまっても、押しのけられた潤滑剤Ｇに対して潤滑剤接触部４２２を高い精度で接触させることができる。そのため、より効果的に転送路Ｍの路面に対して潤滑剤Ｇを均して均等に配分することができる。これにより、転送路Ｍでの潤滑不良をより高い精度で抑制することができる。
《第三実施形態》
次に、図８を参照して第三実施形態の弁装置について説明する。
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弁装置１０１では、伝達部を有する点で第一実施形態及び第二実施形態と相違する。
第二実施形態の弁装置１０１は、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、を備えている。
伝達部５０は、直動機構２７をナット３１１とともに進むレバー側ロッド１９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。ここで、閉状態とは、封止部材１３２によって絞り穴１２３が閉塞されて蒸気流路１２を蒸気が流通不能な状態であり、開状態とは、封止部材１３２と絞り穴１２３とが離れていることで蒸気流路１２を蒸気が流通可能な状態である。伝達部５０は、レバー側ロッド１９を介して伝達される直動機構２７の移動量を低減してアーム部材１３１を介して封止部材１３２に伝達する。
本実施形態の伝達部５０は、支持軸５１と、支持軸５１に回転可能に支持された第一伝達部材５２と、第一伝達部材５２に回転可能に接続される伝達ロッド５３と、伝達ロッド５３に回転可能に接続された第二伝達部材５４と、第二伝達部材５４を回転可能に支持する支持部５５と、第二伝達部材５４に取り付けられたバネ部１３５とを有している。
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第一伝達部材５２を回転可能に支持している。
第一伝達部材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。第一伝達部材５２は、一方の端部が伝達ロッド５３に接続され、他方の端部がレバー側ロッド１９に接続されている。第一伝達部材５２は、中間よりも伝達ロッド５３側で支持軸５１に回転可能に支持されている。本実施形態の第一伝達部材５２は、第一伝達部材５２と支持軸５１との接続点Ａと伝達ロッド５３側の端部までの距離を基準とした場合に、接続点Ａとレバー側ロッド１９側の端部までの距離が数倍以上であることが好ましい。
伝達ロッド５３は、第一伝達部材５２の出力を第二伝達部材５４に伝達し、第二伝達部材５４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、一方の端部が第一伝達部材５２の端部に回転可能に接続され、他方の端部が第二伝達部材５４の先端部に回転可能に接続されている。伝達ロッド５３は、第一伝達部材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、第二伝達部材５４の先端部を上下に移動させる。
支持部５５は、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。
第二伝達部材５４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。第二伝達部材５４は、棒状をなしている。第二伝達部材５４は、長手方向の一方の端部である基端部が支持部５５に回転可能に支持されている。第二伝達部材５４は、その長手方向の中間部に、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回転可能に接続されている。
バネ部５６は、アーム部材１３１と支持部５５との間で、第二伝達部材５４に取り付けられている。バネ部５６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５６は、第二伝達部材５４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５６は、封止部材１３２が絞り穴１２３に向かうように第二伝達部材５４を付勢している。つまり、バネ部５６は、外力が作用しない状態では、支持部５５を中心に第二伝達部材５４を図８における反時計回りに回転させる方向に付勢している。
上記のような蒸気タービン１０では、直動機構２７によってレバー側ロッド１９が進退方向に移動することで、支持軸５１と接続されている接続点Ａを中心に第一伝達部材５２が回転する。第一伝達部材５２が回転することで、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とともに移動する。伝達ロッド５３が移動することで、支持部５５を中心に第二伝達部材５４が回転する。したがって、アーム部材１３１が下降又上昇し、封止部材１３２が絞り穴１２３に対して閉方向または開方向に移動する。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変化する。
上記のような弁装置１０１によれば、第一伝達部材５２が中間よりも伝達ロッド５３側で支持軸５１に回転可能に支持されていることで、レバー側ロッド１９の移動量に比べて伝達ロッド５３の移動量が小さくなる。そのため、直動機構２７がレバー側ロッド１９を大きく進出または後退させても、伝達ロッド５３を介して支持部５５を中心に回転する第二伝達部材５４の移動量は小さくなる。その結果、アーム部材１３１の移動量も小さくなり、絞り穴１２３に対する封止部材１３２の移動量も小さくなる。したがって、レバー側ロッド１９の大きく移動させながら、絞り穴１２３に対して封止部材１３２を小さく移動させることでできる。つまり、調整弁１３の開度に対する直動機構２７の動作ストローク感度を大きくすることができる。
蒸気タービン１０の通常運転時には、調整弁１３の開度の調整量が小さい状態で運転される。そのため、絞り穴１２３に対して封止部材１３２は僅かな範囲で移動が繰り返される。ところが、伝達部５０がレバー側ロッド１９を介して伝達される直動機構２７の移動量を低減してアーム部材１３１を介して封止部材１３２に伝達する。そのため、レバー側ロッド１９の移動量が大きい状態で、封止部材１３２を小さく移動させることができる。したがって、調整弁駆動装置１５は調整弁１３の開度がほぼ一定の状態であっても、直動機構２７のストロークを大きくして微小揺動し続けることを抑制することができる。その結果、直動機構２７の内部で転送路Ｍに対して負荷玉３１６が一定の角度で接触し続けることを抑制でき、転送路Ｍでの潤滑不良を抑制することができる。
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、上記実施形態では、ネジ軸３０に対してナット３１１が進退する構成としたが、これに限るものではない。例えば、ネジ軸３０が固定されたナット３１１に対して進退する駆動形式であってもよい。
また直動機構２７は、調整弁駆動装置１５や蒸気タービン１０に限らず、様々な用途に用いてもよい。
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 １３…調整弁 １３１…アーム部材 １３２…封止部材 １４…レバー部材 １５…調整弁駆動装置 １７…電子ガバナ １８…圧縮機 １９…レバー側ロッド ２０…引きバネ ２１…ブラケット ２２…保持部材 ２３…電動アクチュエータ ２４…軸受カバー ２５…台座 ２６…電動モータ ２７…直動機構 Ｏ…軸線 ２８…ブレーキ ２９…モータ収容部 ３０…ネジ軸 ３０ｍ…第一ネジ溝 ３１…ピストンユニット ３１１…ナット ３１１ｍ…第二ネジ溝 Ｍ…転送路 ３１７…循環路 ３１７ａ、３１７ｂ…両端部 ３１２…シリンダロッド ３１３…ロッドエンドコネクタ ３１４…アクチュエータ側ロッド ３１６…負荷玉 ３１８…潤滑剤供給部 ３１８ａ…吐出口 Ｇ…潤滑剤 ３２、４２…リテーナコマ ３２１…リテーナ本体部 ３２１ａ…凹面 ３２１ｂ…貫通孔 ３２２、４２２…潤滑剤接触部 ３６…ピストンケーシング ３７…ピストンキャップ ４２２ａ…第一接触部 ４２２ｂ…第二接触部

Claims (6)

  1. 駆動部と、
    前記駆動部によって軸線を中心として回転駆動され、螺旋状の第一ネジ溝が外周面に形成されたネジ軸と、
    前記第一ネジ溝と対向する螺旋状の第二ネジ溝が内周面に形成されて前記ネジ軸が挿通し、前記ネジ軸の回転に伴って前記ネジ軸の軸線の延びる軸線方向に相対的に進退するナットと、
    前記第一ネジ溝と前記第二ネジ溝とによって形成される転送路に複数配置され、前記転送路を転動して進行する負荷玉と、
    複数の前記負荷玉同士の間にそれぞれ配置され、前記負荷玉とともに前記転送路を進行するリテーナコマと、
    前記転送路の路面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部とを備え、
    前記リテーナコマは、
    隣接する前記負荷玉と外周端が接触する凹面が進行方向の両側に形成され、前記進行方向から見た際に、前記負荷玉よりも小さく形成されるリテーナ本体部と、
    前記リテーナ本体部の前記凹面の外周端よりも前記転送路の路面側に突出し、前記転送路の路面に供給された前記潤滑剤と接触可能に形成される潤滑剤接触部とを有する直動機構。
  2. 前記潤滑剤接触部は、
    前記進行方向と平行な断面形状が、前記進行方向の両側の前記凹面の外周端から前記転送路の路面側に向かうにしたがって、前記凹面で挟まれた内側に向かって縮径して形成される請求項１に記載の直動機構。
  3. 前記潤滑剤接触部は、
    前記進行方向と直交する断面形状が、部分的に前記負荷玉よりも前記転送路の路面に向かって突出するよう形成される請求項１または請求項２に記載の直動機構。
  4. 作動流体の流量を調整するため、前記作動流体が流通する流路を弁体により開閉する弁装置であって、
    前記弁体と、
    前記弁体により前記流路を開閉するため、前記弁体を進退させる請求項１から３のいずれか一項に記載の直動機構と、
    を備える弁装置。
  5. 前記ナットとともに進退方向に移動する直動部材と、
    前記直動部材が、進出することによって前記流路を前記作動流体が流通不能な閉状態とする閉方向に前記弁体を移動させるとともに、後退することによって前記流路を前記作動流体が流通可能な開状態とする開方向に前記弁体を移動させる伝達部とを有し、
    前記伝達部は、
    前記直動部材の移動量を低減して前記弁体に伝達する請求項４に記載の弁装置。
  6. 前記作動流体によって回転するブレードを有するタービン本体と、
    請求項４または５に記載の弁装置とを備える蒸気タービン。
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