JP6320252B2 - 蒸気タービンシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、組合せ蒸気弁、および、蒸気タービンシステムに関する。

火力発電所、原子力発電所などの発電所において、蒸気タービンシステムには多数の蒸気弁が設置されている。たとえば、止め弁と加減弁との両者が共通する弁ケーシングに設けられた組合せ蒸気弁が、蒸気タービンシステムに設置されている。組合せ蒸気弁において、止め弁は、異常時に蒸気をタービン車室の内部へ供給することを遮断するために設けられている。そして、加減弁は、止め弁の下流に設けられており、負荷に応じてタービン車室の内部へ蒸気を供給する量を調節する。

特開昭61-92371 特開平10-176502 特開2006-329073 特開2009-156040 特開2010-48216 特開2012-21568

図７は、蒸気タービンシステムの要部を示す上面図である。図７では、鉛直方向ｚが直交する水平面（ｘｙ面）を示しており、蒸気タービンシステムの一部に関して模式的に図示している。また、図７においては、内部構造の一部に関して破線で示すと共に、蒸気Ｆの主要な流れに関して太い実線の矢印で示している。

図７に示すように、蒸気タービンシステムは、タービン車室９０と組合せ蒸気弁１００Ｊとを有し、蒸気Ｆが組合せ蒸気弁１００Ｊを介してタービン車室９０の内部に流入する。図示を省略しているが、蒸気タービンシステムは、タービン車室９０の内部にタービンロータ（図示省略）を収容しており、蒸気Ｆがタービン車室９０の内部においてタービンロータの回転軸ＡＸに沿って流れることによって、タービンロータが回転する。

図７に示すように、一対の組合せ蒸気弁１００Ｊがタービン車室９０を介して対向するように設置されている。一対の組合せ蒸気弁１００Ｊのそれぞれは、弁ケーシング１０を有し、一つの弁ケーシング１０に止め弁Ｖ１と加減弁Ｖ２との両者が設けられている。なお、１つの組合せ蒸気弁１００Ｊがタービン車室９０に設置されている場合もある。

組合せ蒸気弁１００Ｊにおいて、弁ケーシング１０は、入口１０Ａと第１弁室１０Ｂと中間流路１０Ｃと第２弁室１０Ｄと出口１０Ｅとを有する。弁ケーシング１０のうち、入口１０Ａは、鉛直方向ｚにおいて第１弁室１０Ｂの下方（または上方）に設けられており、第１弁室１０Ｂに連通している。そして、第１弁室１０Ｂは、水平面（ｘｙ面）に沿った方向において中間流路１０Ｃに連通している。同様に、中間流路１０Ｃは、水平面（ｘｙ面）に沿った方向において第２弁室１０Ｄに連通し、第２弁室１０Ｄは、水平面（ｘｙ面）に沿った方向において出口１０Ｅに連通している。

また、弁ケーシング１０には、第１弁蓋２１と第２弁蓋２２とが設置されている。第１弁蓋２１は、弁ケーシング１０において第１弁室１０Ｂに連通する開口を塞ぐように設置されている。この一方で、第２弁蓋２２は、弁ケーシング１０において第２弁室１０Ｄに連通する開口を塞ぐように設置されている。

組合せ蒸気弁１００Ｊにおいて、止め弁Ｖ１は、第１弁棒３１と第１弁体３２と第１弁座３３と第１スリーブ３４とを有する。止め弁Ｖ１のうち、第１弁棒３１は、第１弁蓋２１に形成された貫通孔（図示省略）の内部を貫通している。第１弁体３２は、第１弁室１０Ｂに収容されており、第１弁室１０Ｂの内部において第１弁棒３１に連結されている。第１弁座３３は、弁ケーシング１０の内部に固定されている。第１弁座３３は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１に沿って第１弁体３２が第１弁棒３１と共に移動したときに接する部分を含む。第１スリーブ３４は、円筒状の管状体であって、第１弁室１０Ｂにおいて第１弁棒３１と同軸になるように第１弁蓋２１に固定されている。第１スリーブ３４は、内部に第１弁棒３１と第１弁体３２とを収容している。

組合せ蒸気弁１００Ｊにおいて、加減弁Ｖ２は、第２弁棒４１と第２弁体４２と第２弁座４３と第２スリーブ４４とを有する。加減弁Ｖ２のうち、第２弁棒４１は、第２弁蓋２２に形成された貫通孔（図示省略）の内部を貫通している。第２弁体４２は、第２弁室１０Ｄに収容されており、第２弁室１０Ｄの内部において第２弁棒４１に連結されている。第２弁座４３は、弁ケーシング１０の内部に固定されている。第２弁座４３は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に沿って第２弁体４２が第２弁棒４１と共に移動したときに接する部分を含む。第２スリーブ４４は、円筒状の管状体であって、第２弁室１０Ｄにおいて第２弁棒４１と同軸になるように第２弁蓋２２に固定されている。第２スリーブ４４は、内部に第２弁棒４１と第２弁体４２とを収容している。

上記の他に、組合せ蒸気弁１００Ｊにおいては、第１弁蓋２１に第１ヨーク部６１を介して第１弁駆動部５１が設置されていると共に、第２弁蓋２２に第２ヨーク部６２を介して第２弁駆動部５２が設置されている。

第１弁駆動部５１は、止め弁Ｖ１において、第１弁棒３１を移動することによって、第１弁体３２と第１弁座３３との間の距離を変えるように構成されている。図示を省略しているが、第１弁駆動部５１は、たとえば、油筒の内部にピストンを収容しており、そのピストンに第１弁棒３１が連結されている。そして、第１弁駆動部５１は、油圧に応じてピストンを移動させることによって、止め弁Ｖ１の開度を操作する。

第２弁駆動部５２は、加減弁Ｖ２において、第２弁棒４１を移動することによって、第２弁体４２と第２弁座４３との間の距離を変えて、蒸気Ｆの流量を調整するように構成されている。図示を省略しているが、第２弁駆動部５２は、第１弁駆動部５１と同様に、油筒の内部にピストンを収容しており、そのピストンに第２弁棒４１が連結されている。そして、第２弁駆動部５２は、油圧に応じてピストンを移動させることによって、加減弁Ｖ２の開度を操作する。

図７に示すように、組合せ蒸気弁１００Ｊにおいて、止め弁Ｖ１および加減弁Ｖ２は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１および第２弁棒４１の軸ＡＸ２の両者が、同一の水平面（ｘｙ面）において沿うように、タービン車室９０の側部に配置されている。ここでは、加減弁Ｖ２は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２が、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸに対して直交している。そして、止め弁Ｖ１は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して直交している。言い換えると、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸに対して平行になるように、止め弁Ｖ１がタービン車室９０の側部から間を隔てて位置している。組合せ蒸気弁１００Ｊは、タービン車室９０の側部に隣接するように設置されている。

このため、上記の蒸気タービンシステムにおいては、止め弁Ｖ１とタービン車室９０との間が狭い。その結果、組合せ蒸気弁１００Ｊおよびタービン車室９０についてメンテナンスを行う際に、十分な作業スペースが無く、作業が容易でない場合がある。たとえば、組合せ蒸気弁１００Ｊにおいて止め弁Ｖ１を分解する作業や組み立てる作業を効率よく行うことが困難な場合がある。特に、タービンの大容量化に伴って、組合せ蒸気弁１００Ｊが大型化し、加減弁Ｖ２をタービン車室９０に近付けるときには、作業スペースが更に狭くなる場合がある。

図７に示すように、組合せ蒸気弁１００Ｊは、止め弁Ｖ１と加減弁Ｖ２との両者が開けられたときには、弁ケーシング１０において入口１０Ａと第１弁室１０Ｂと中間流路１０Ｃと第２弁室１０Ｄと出口１０Ｅとを蒸気Ｆが順次流れる。つまり、蒸気Ｆが入口１０Ａから流入し、その入口１０Ａに流入した蒸気Ｆが第１弁室１０Ｂに流れる。そして、その第１弁室１０Ｂに流入した蒸気Ｆが中間流路１０Ｃを流れた後に、第２弁室１０Ｄに流れる。そして、その第２弁室１０Ｄに流入した蒸気Ｆが、出口１０Ｅから流出し、タービン車室９０の内部へ供給される。

組合せ蒸気弁１００Ｊにおいて、蒸気Ｆが第１弁室１０Ｂから中間流路１０Ｃへ流れるときには、止め弁Ｖ１において第１弁体３２と第１弁座３３との間を蒸気Ｆが噴流として流れる。そして、その噴流である蒸気Ｆは、中間流路１０Ｃにおいて第１弁棒３１の軸ＡＸ１に沿うように第２弁室１０Ｄへ流れて、第２弁室１０Ｄの内壁へ衝突する。そして、蒸気Ｆは、加減弁Ｖ２において第２弁体４２と第２弁座４３との間を流れた後に、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に沿うように出口１０Ｅへ流れる。上述したように、第１弁棒３１の軸ＡＸ１と、第２弁棒４１の軸ＡＸ２との両者は、互いに直交しているので、組合せ蒸気弁１００Ｊの内部において、蒸気Ｆは、流れ方向が直角に変化する。このため、組合せ蒸気弁１００Ｊの内部において、圧力損失が増加し、タービンの性能を十分に向上させることが困難な場合がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、作業スペースを広くすることが可能であって、圧力損失を低減し、タービンの性能を向上可能な、組合せ蒸気弁、および、蒸気タービンシステムを提供することである。

実施形態の組合せ蒸気弁は、止め弁と加減弁との両者が共通する弁ケーシングに設けられており、止め弁と加減弁とを順次介してタービン車室の内部に蒸気が流れる。弁ケーシングは、蒸気が流入する入口と、入口に流入した蒸気が流れる第１弁室と、第１弁室に流入した蒸気が流れる中間流路と、中間流路に流入した蒸気が流れる第２弁室と、第２弁室に流入した蒸気がタービン車室へ流出する出口とを有する。止め弁は、第１弁棒と、第１弁室において第１弁棒に連結されている第１弁体と、第１弁棒の軸に沿って第１弁体が第１弁棒と共に移動して接する部分を含む第１弁座とを有する。加減弁は、第２弁棒と、第２弁室において第２弁棒に連結されている第２弁体と、第２弁棒の軸に沿って第２弁体が第２弁棒と共に移動して接する部分を含む第２弁座とを有する。第１弁棒と第２弁棒との両者は、同一の水平面において延在している。そして、第１弁棒の軸は、第２弁棒の軸に対して傾斜している。

図１は、本発明に係る第１実施形態において、蒸気タービンシステムの要部を示す上面図である。 図２は、本発明に係る第１実施形態において、組合せ蒸気弁の要部を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明に係る第１実施形態の変形例において、組合せ蒸気弁の要部を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明に係る第２実施形態において、蒸気タービンシステムの要部を示す上面図である。 図５は、本発明に係る第３実施形態において、組合せ蒸気弁の要部を模式的に示す断面図である。 図６は、本発明に係る第３実施形態において、組合せ蒸気弁の要部を模式的に示す断面図である。 図７は、蒸気タービンシステムの要部を示す上面図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
［Ａ］全体構成
図１は、本発明に係る第１実施形態において、蒸気タービンシステムの要部を示す上面図である。図１では、図７と同様に、鉛直方向ｚが直交する水平面（ｘｙ面）を示しており、タービン車室９０に組合せ蒸気弁１００が設置された部分に関して模式的に図示している。また、図１においては、図７と同様に、内部構造の一部に関して破線で示すと共に、蒸気Ｆの主要な流れに関して太い実線の矢印で示している。ただし、図１では、図７と異なり、一対の組合せ蒸気弁１００のうち一方を図示している。

本実施形態の蒸気タービンシステムは、上述の関連技術（図７参照）の場合と同様に、タービン車室９０と組合せ蒸気弁１００とを有するが、組合せ蒸気弁１００の一部が上述の関連技術の場合と異なっている。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、上述した関連技術の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記記載と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

本実施形態において、組合せ蒸気弁１００は、図１に示すように、上述の関連技術（図７参照）の場合と同様に、弁ケーシング１０を有し、一つの弁ケーシング１０に止め弁Ｖ１と加減弁Ｖ２との両者が設けられている。

組合せ蒸気弁１００において、止め弁Ｖ１および加減弁Ｖ２は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１および第２弁棒４１の軸ＡＸ２の両者が、同一の水平面（ｘｙ面）において沿うように、タービン車室９０の側部に配置されている。ここでは、加減弁Ｖ２は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２が、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸに対して直交している。

実施形態の蒸気タービンシステムは、止め弁と加減弁との両者が共通する弁ケーシングに設けられている組合せ蒸気弁と、回転軸が水平面に沿ったタービンロータを収容しているタービン車室とを備え、止め弁と加減弁とを順次介してタービン車室の内部に蒸気が流れる。弁ケーシングは、蒸気が流入する入口と、入口に流入した蒸気が流れる第１弁室と、第１弁室に流入した蒸気が流れる中間流路と、中間流路に流入した蒸気が流れる第２弁室と、第２弁室に流入した蒸気がタービン車室へ流出する出口とを有する。止め弁は、第１弁棒と、第１弁室において第１弁棒に連結されている第１弁体と、第１弁棒の軸に沿って第１弁体が第１弁棒と共に移動して接する部分を含む第１弁座とを有し、第１弁棒において中間流路側に位置する一端に第１弁体が設けられている。加減弁は、第２弁棒と、第２弁室において第２弁棒に連結されている第２弁体と、第２弁棒の軸に沿って第２弁体が第２弁棒と共に移動して接する部分を含む第２弁座とを有し、第２弁棒において出口側に位置する一端に第２弁体が設けられている。第１弁棒と第２弁棒との両者は、同一の水平面において延在している。入口が鉛直方向において前記第１弁室の下方または上方に設けられている。第１弁体および第１弁棒とを収容する第１弁室は、水平面に沿った方向において中間流路の上流側に連通しており、中間流路の下流側は、水平面に沿った方向において第２弁室に連通しており、前記中間流路は前記第１弁棒の軸の伸びる方向に沿っている。第２弁室は、水平面に沿った方向において出口に連通しており、弁ケーシングにおいて第２弁室および出口が形成された部分は、第２弁棒の軸に沿っており、かつ回転軸に交差するようにタービン車室に取り付けられている。そして、第１弁棒において第１弁体側に位置する一端とは反対側に位置する他端が、一端よりもタービン車室から遠くなるように、第１弁棒の軸は、第２弁棒の軸に対して傾斜している。

本実施形態では、第１弁棒３１の軸ＡＸ１は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して傾斜している。ここでは、第１弁棒３１において第１弁体３２側に位置する一端が、他端よりもタービン車室９０に近くになるように、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して傾斜している。たとえば、止め弁Ｖ１は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が、第２弁棒４１の軸ＡＸ２、および、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸに対して、４５°の角度で傾斜するように設けられている（つまり、θ１＝４５°）。

［Ｂ］詳細構成
本実施形態の組合せ蒸気弁１００の構造に関して、更に詳細に説明する。

図２は、本発明に係る第１実施形態において、組合せ蒸気弁の要部を模式的に示す断面図である。図２では、図１と同様に、鉛直方向ｚが直交する水平面（ｘｙ面）に関して示している。図２においては、第１ヨーク部６１、第２ヨーク部６２、第１弁駆動部５１、および、第２弁駆動部５２の図示を省略している（図１参照）。なお、図２においては、図示の都合等によって各部の寸法比を図１から適宜変更している。また、各部は、たとえば、金属材料を用いて形成されている。

［Ｂ−１］弁ケーシング１０
組合せ蒸気弁１００において、弁ケーシング１０は、上述の関連技術（図７参照）の場合と同様に、入口１０Ａと第１弁室１０Ｂと中間流路１０Ｃと第２弁室１０Ｄと出口１０Ｅとを有する。

具体的には、弁ケーシング１０のうち、入口１０Ａは、鉛直方向ｚにおいて第１弁室１０Ｂの下方（または上方）に設けられており、第１弁室１０Ｂに連通している。第１弁室１０Ｂは、水平面（ｘｙ面）に沿った方向において中間流路１０Ｃに連通している。中間流路１０Ｃは、水平面（ｘｙ面）に沿った方向において第２弁室１０Ｄに連通している。弁ケーシング１０において中間流路１０Ｃが形成された部分は、円筒形状の管状体であり、第１弁棒３１の軸ＡＸ１と同軸になるように管路が形成されている。第２弁室１０Ｄは、水平面（ｘｙ面）に沿った方向において出口１０Ｅに連通している。弁ケーシング１０において第２弁室１０Ｄおよび出口１０Ｅが形成された部分は、円筒形状の管状体であり、第２弁棒４１の軸ＡＸ２と同軸になるように管路が形成されている。

［Ｂ−２］第１弁蓋２１、第２弁蓋２２
組合せ蒸気弁１００においては、上述の関連技術（図７参照）の場合と同様に、第１弁蓋２１と第２弁蓋２２とが設置されている。

第１弁蓋２１は、弁ケーシング１０において第１弁室１０Ｂに連通する開口を塞ぐように設置されている。第１弁蓋２１は、中央部分に貫通孔が形成されており、その貫通孔に管状の第１ブッシュ３５が貫通して固定されている。

第２弁蓋２２は、弁ケーシング１０において第２弁室１０Ｄに連通する開口を塞ぐように設置されている。第２弁蓋２２は、中央部分に貫通孔が形成されており、その貫通孔に管状の第２ブッシュ４５が貫通して固定されている。

［Ｂ−３］止め弁Ｖ１
組合せ蒸気弁１００において、止め弁Ｖ１は、上述の関連技術（図７参照）の場合と同様に、第１弁棒３１と第１弁体３２と第１弁座３３と第１スリーブ３４とを有する。

止め弁Ｖ１のうち、第１弁棒３１は、第１ブッシュ３５を介して第１弁蓋２１の貫通孔を貫通している。第１弁棒３１は、たとえば、円柱状の棒状体であって、軸ＡＸ１が水平面（ｘｙ面）に沿っている。第１弁棒３１は、軸ＡＸ１が沿った方向において摺動するように、第１ブッシュ３５の内部に支持されている。

止め弁Ｖ１のうち、第１弁体３２は、第１弁室１０Ｂに収容されている。第１弁体３２は、たとえば、円筒状の管状体である部分を含み、その管状体である部分が第１弁棒３１と同軸になるように配置されている。第１弁体３２は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１に沿った方向において一方の側に位置する部分が、第１スリーブ３４の内部に収容されている。また、第１弁体３２は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１に沿った方向において他方の側に位置する端部が、曲面になっている。第１弁体３２は、第１スリーブ３４の内部において、第１弁棒３１の一端に連結されており、第１弁棒３１と共に軸ＡＸ１に沿って移動する。

止め弁Ｖ１のうち、第１弁座３３は、第１弁室１０Ｂと中間流路１０Ｃとの間において、弁ケーシング１０の内周面に固定されている。第１弁座３３は、たとえば、リング形状であって、第１弁棒３１と同軸になるように配置されている。第１弁座３３は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１に沿って第１弁体３２が第１弁棒３１と共に移動したときに接する部分を含む。第１弁座３３は、第１弁体３２が接する部分が曲面になっている。

止め弁Ｖ１のうち、第１スリーブ３４は、円筒状の管状体であって、第１弁室１０Ｂにおいて第１弁棒３１と同軸になるように第１弁蓋２１に固定されている。第１スリーブ３４は、内部に第１弁棒３１と第１弁体３２とを収容しており、両者の移動をガイドする。

そして、第１弁室１０Ｂにおいては、ストレーナ３６が設置されている。ストレーナ３６は、たとえば、多孔板や網状体であって、第１弁蓋２１と第１弁体３２との間において、第１弁体３２および第１スリーブ３４の周りを囲うように配置されている。ストレーナ３６は、第１弁棒３１と同軸になるように設けられている。ストレーナ３６は、蒸気Ｆに混入した異物が第１弁室１０Ｂを通過することを防止するために設けられている。

本実施形態の止め弁Ｖ１においては、第１弁棒３１と第１弁体３２とが一体に形成されている。第１弁棒３１および第１弁体３２は、たとえば、削り出し加工によって、機械的な結合部材を用いずに、一体に形成されている。これにより、第１弁体３２が第１弁棒３１の軸ＡＸ１に対して鉛直方向ｚに傾くことが抑制される。

また、本実施形態の止め弁Ｖ１においては、第１弁棒３１および第１ブッシュ３５のそれぞれは、止め弁Ｖ１が全開であるときに、互いに接触するバックシート面Ｓ３１，Ｓ３５を含む。第１弁棒３１のバックシート面Ｓ３１、および、第１ブッシュ３５のバックシート面Ｓ３５は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１に対して傾斜している。具体的には、第１弁棒３１は、第１弁体３２側の一端において、第１弁体３２へ向かうに伴って外径が大きくなる部分を含み、その部分の外周面がバックシート面Ｓ３１として形成されている。また、第１ブッシュ３５は、第１弁体３２側の一端において、第１弁体３２へ向かうに伴って内径が大きくなる部分を含み、その部分の内周面がバックシート面Ｓ３５として形成されている。止め弁Ｖ１が全開であるときに、バックシート面Ｓ３１，Ｓ３５が互いに接触するので、第１弁棒３１と第１ブッシュ３５との間の隙間から蒸気Ｆが漏れることを抑制可能である。

［Ｂ−４］加減弁Ｖ２
組合せ蒸気弁１００において、加減弁Ｖ２は、上述の関連技術（図７参照）の場合と同様に、第２弁棒４１と第２弁体４２と第２弁座４３と第２スリーブ４４とを有する。

加減弁Ｖ２のうち、第２弁棒４１は、第２ブッシュ４５を介して第２弁蓋２２の貫通孔を貫通している。第２弁棒４１は、たとえば、円柱状の棒状体であって、軸ＡＸ２が水平面（ｘｙ面）に沿っている。第２弁棒４１は、軸ＡＸ２が沿った方向において摺動するように、第２ブッシュ４５に支持されている。

加減弁Ｖ２のうち、第２弁体４２は、第２弁室１０Ｄに収容されている。第２弁体４２は、たとえば、円筒状の管状体である部分を含み、その管状体である部分が第２弁棒４１と同軸になるように配置されている。第２弁体４２は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に沿った方向において一方の側に位置する部分が、第２スリーブ４４の内部に収容されている。また、第２弁体４２は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に沿った方向において他方の側に位置する端部が、曲面になっている。第２弁体４２は、第２スリーブ４４の内部において、第２弁棒４１の一端に連結されており、第２弁棒４１と共に軸ＡＸ２に沿って移動する。

加減弁Ｖ２のうち、第２弁座４３は、第２弁室１０Ｄと出口１０Ｅとの間において、弁ケーシング１０の内周面に固定されている。第２弁座４３は、たとえば、リング形状であって、第２弁棒４１と同軸になるように配置されている。第２弁座４３は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に沿って第２弁体４２が第２弁棒４１と共に移動したときに接する部分を含む。第２弁座４３は、第２弁体４２が接する部分が曲面になっている。

加減弁Ｖ２のうち、第２スリーブ４４は、円筒状の管状体であって、第２弁室１０Ｄにおいて第２弁棒４１と同軸になるように第２弁蓋２２に固定されている。第２スリーブ４４は、内部に第２弁棒４１と第２弁体４２とを収容しており、両者の移動をガイドする。

本実施形態の加減弁Ｖ２においては、第２弁棒４１と第２弁体４２とが一体に形成されている。第２弁棒４１および第２弁体４２は、たとえば、削り出し加工によって、機械的な結合部材を用いずに、一体に形成されている。これにより、第２弁体４２が第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して鉛直方向ｚに傾くことが抑制される。

［Ｃ］作用、効果など
上述したように、本実施形態では、上述の関連技術（図７参照）の場合と異なり、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して傾斜している。ここでは、第１弁棒３１において第１弁体３２側に位置する一端が、他端よりもタービン車室９０に近くになるように、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して傾斜している（図１参照）。

このため、本実施形態では、止め弁Ｖ１とタービン車室９０との間が上述の関連技術（図７参照）の場合よりも広いので、組合せ蒸気弁１００およびタービン車室９０についてメンテナンスを行う際に、十分な作業スペースが有り、作業を容易に行うことができる。

本実施形態の組合せ蒸気弁１００において、蒸気Ｆが第１弁室１０Ｂから中間流路１０Ｃへ流れるときには、その蒸気Ｆは、上述の関連技術（図７参照）の場合と同様に、止め弁Ｖ１において第１弁体３２と第１弁座３３との間を噴流として流れる（図１参照）。しかし、本実施形態では、上述の関連技術（図７参照）の場合と異なり、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して傾斜している。これにより、本実施形態では、第１弁室１０Ｂから中間流路１０Ｃへ噴流として流れる蒸気Ｆは、中間流路１０Ｃにおいて第１弁棒３１の軸ＡＸ１に沿って流れ、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して直交した方向に流れない。このため、本実施形態では、蒸気Ｆが第２弁室１０Ｄの内壁へ衝突する力が上述の関連技術（図７参照）の場合よりも小さいので、第２弁室１０Ｄから出口１０Ｅへ向かって蒸気Ｆがスムーズに流れ方向を変えて流れる。つまり、本実施形態では、第１弁棒３１の軸ＡＸ１と第２弁棒４１の軸ＡＸ２との両者が互いに直交していないので、組合せ蒸気弁１００の内部において、蒸気Ｆは、流れ方向が直角に曲がって変化せずに流れる。その結果、本実施形態の組合せ蒸気弁１００においては圧力損失が減少し、タービンの性能を容易に向上させることができる。

［Ｃ］変形例
図３は、本発明に係る第１実施形態の変形例において、組合せ蒸気弁の要部を模式的に示す断面図である。図３では、図２と同様に、鉛直方向ｚが直交する水平面（ｘｙ面）に関して示している。図３においては、止め弁Ｖ１が設けられた部分を示し、加減弁Ｖ２が設けられた部分等については図示を省略している（図２参照）。

図３に示すように、止め弁Ｖ１を構成する第１弁棒３１と第１弁体３２とについて、一体に形成しなくてもよい。第１弁棒３１および第１弁体３２のそれぞれを個別に製作し、両者を、締結部材Ｔ３２を用いて結合させてもよい。たとえば、第１弁棒３１を第１弁体３２に貫通させ、ナットなどの締結部材Ｔ３２を用いて、両者の間を固定してもよい。これにより、材料を効果的に利用することが可能であると共に、大型化に容易に適用可能である。

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
図４は、本発明に係る第２実施形態において、蒸気タービンシステムの要部を示す上面図である。図４では、図１と同様に、鉛直方向ｚが直交する水平面（ｘｙ面）を示しており、タービン車室９０に組合せ蒸気弁１００ｂが設置された部分に関して模式的に図示している。また、図４においては、図１と同様に、内部構造の一部に関して破線で示すと共に、蒸気Ｆの主要な流れに関して太い実線の矢印で示している。

図４に示すように、本実施形態の蒸気タービンシステムは、上述の第１実施形態（図１などを参照）の場合と同様にタービン車室９０と組合せ蒸気弁１００ｂとを有するが、組合せ蒸気弁１００ｂの一部が上述の第１実施形態の場合と異なっている。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、上述した実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記記載と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

本実施形態において、組合せ蒸気弁１００ｂは、図４に示すように、上述の第１実施形態（図１参照）の場合と同様に、弁ケーシング１０を有し、一つの弁ケーシング１０に止め弁Ｖ１と加減弁Ｖ２との両者が設けられている。

組合せ蒸気弁１００ｂにおいて、止め弁Ｖ１および加減弁Ｖ２は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１および第２弁棒４１の軸ＡＸ２の両者が、同一の水平面（ｘｙ面）において沿うように、タービン車室９０の側部に配置されている。そして、本実施形態では、止め弁Ｖ１は、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が、第２弁棒４１の軸ＡＸ２に対して傾斜している。

しかし、本実施形態では、上述の第１実施形態（図１参照）の場合と異なり、加減弁Ｖ２は、第２弁棒４１の軸ＡＸ２が、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸに対して直交していない。

本実施形態では、第２弁棒４１の軸ＡＸ２は、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸに対して傾斜している。ここでは、第１弁棒３１において第１弁体３２側に位置する一端が、他端よりもタービン車室９０に近くになるように、第２弁棒４１の軸ＡＸ２がタービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸに対して傾斜している。たとえば、加減弁Ｖ２は、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸが直交する面（ｘｚ面）に対して、第２弁棒４１の軸ＡＸ２が、２２．５°の角度で傾斜するように設けられている（つまり、θ２＝２２．５°）。

［Ｂ］作用、効果など
本実施形態の組合せ蒸気弁１００ｂは、上記のように構成されているので、止め弁Ｖ１とタービン車室９０との間の空間が、上述の関連技術（図７参照）の場合および第１実施形態（図１参照）の場合よりも広い。このため、本実施形態は、組合せ蒸気弁１００ｂおよびタービン車室９０についてメンテナンスを行う際に、十分な作業スペースが有り、作業を容易に行うことができる。

本実施形態の組合せ蒸気弁１００ｂにおいて、蒸気Ｆが第１弁室１０Ｂから中間流路１０Ｃへ流れるときには、その蒸気Ｆは、第１実施形態（図１参照）の場合と同様に、止め弁Ｖ１において第１弁体３２と第１弁座３３との間を噴流として流れる（図４参照）。しかし、本実施形態の組合せ蒸気弁１００ｂは、上記のように構成されているので、タービンロータ（図示省略）の回転軸ＡＸが直交する面（ｘｚ面）に対して、第１弁棒３１の軸ＡＸ１が傾斜する角度が、上述の第１実施形態（図１参照）の場合よりも小さくなる（図４参照）。このため、本実施形態では、蒸気Ｆが第１弁室１０Ｂから出口１０Ｅへ向かって蒸気Ｆがスムーズに流れ方向を変えて流れる。その結果、本実施形態の組合せ蒸気弁１００ｂにおいては圧力損失が更に減少し、タービンの性能を更に容易に向上させることができる。

＜第３実施形態＞
［Ａ］構成
図５，図６は、本発明に係る第３実施形態において、組合せ蒸気弁の要部を模式的に示す断面図である。図５では、図２と同様に、鉛直方向ｚが直交する水平面（ｘｙ面）に関して示している。図５においては、組合せ蒸気弁１００ｃのうち、加減弁Ｖ２が設けられた部分を示し、止め弁Ｖ１が設けられた部分については図示を省略している。また、図５では、蒸気Ｆの主要な流れに関して太い実線の矢印で示している。そして、図６においては、図５中のＹ１−Ｙ２部分の断面を示している。

図５，図６に示すように、本実施形態では、組合せ蒸気弁１００ｃの弁ケーシング１０において第２弁室１０Ｄが、上述の第１実施形態（図２参照）の場合と異なっている。本実施形態は、この点、および、これに関連する点を除き、上述した実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記記載と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

上述の第１実施形態（図２参照）の場合には、第２弁室１０Ｄは、第２弁棒４１の軸ＡＸ２と同軸であって、第２弁棒４１の軸ＡＸ２が対称軸である。すなわち、上述の第１実施形態の場合には、第２弁室１０Ｄは、軸対称であって、第２弁棒４１の軸ＡＸ２を基準にして、中間流路１０Ｃ側に位置する空間と、中間流路１０Ｃ側に対して反対側に位置する空間とが互いに同じである。

しかし、本実施形態では、図５，図６に示すように、第２弁室１０Ｄは、上述の第１実施形態（図２参照）の場合と異なり、第２弁棒４１の軸ＡＸ２と同軸でなく、第２弁棒４１の軸ＡＸ２が対称軸でない。すなわち、第２弁室１０Ｄは、第２弁棒４１の軸ＡＸ２を基準にして、中間流路１０Ｃ側（Ｙ１側）に位置する空間が、中間流路１０Ｃ側に対して反対側（Ｙ２側）に位置する空間よりも広い。ここでは、蒸気Ｆの主要な流れの流速が落ちないように、中間流路１０Ｃ側（Ｙ１側）に位置する空間が、中間流路１０Ｃ側に対して反対側（Ｙ２側）に位置する空間よりも広くなっている。

具体的には、中間流路１０Ｃ側（Ｙ１側）において第２弁室１０Ｄの内周面と第２弁棒４１の軸ＡＸ２とが離れている距離Ｗ１１は、中間流路１０Ｃ側の反対側（Ｙ２側）において第２弁室１０Ｄの内周面と第２弁棒４１の軸ＡＸ２とが離れている距離Ｗ１２よりも長い（つまり、Ｗ１１＞Ｗ１２）。換言すると、中間流路１０Ｃ側（Ｙ１側）において第２弁室１０Ｄの内周面と第２弁体４２の外周面との間の距離Ｗ２１は、中間流路１０Ｃ側の反対側（Ｙ２側）において第２弁室１０Ｄの内周面と第２弁体４２の外周面との間の距離Ｗ２２よりも長い（つまり、Ｗ２１＞Ｗ２２）。

また、本実施形態では、弁ケーシング１０のうち第２弁室１０Ｄが形成された部分は、中間流路１０Ｃ側（Ｙ１側）の厚みＷ３１が、中間流路１０Ｃ側の反対側（Ｙ２側）の厚みＷ３２よりも薄くなるように形成されている（つまり、Ｗ３１＜Ｗ３２）。すなわち、弁ケーシング１０のうち第２弁室１０Ｄが形成された部分は、外周面の中心軸（軸ＡＸ２に一致）と内周面の中心軸（図示省略）とが一致せずに、外周面の中心軸よりも内周面の中心軸が中間流路１０Ｃ側に位置するように形成されている。

［Ｂ］作用、効果など
上述の第１実施形態（図２参照）の場合には、蒸気Ｆは、第２弁室１０Ｄのうち、中間流路１０Ｃ側に位置する空間を主に流れる。このため、第２弁室１０Ｄのうち中間流路１０Ｃ側に対して反対側に位置する空間においては、蒸気Ｆが十分に回り込まずに、淀みがが発生する場合がある。その結果、圧力損失が増加する場合がある。

しかしながら、本実施形態においては、上述したように、第２弁室１０Ｄは、第２弁棒４１の軸ＡＸ２を基準にして、中間流路１０Ｃ側（Ｙ１側）に位置する空間が、中間流路１０Ｃ側に対して反対側（Ｙ２側）に位置する空間よりも広い。このため、本実施形態では、第２弁室１０Ｄのうち中間流路１０Ｃ側に対して反対側に位置する空間において、蒸気Ｆの淀みが発生しにくく、第２弁体４２の周囲において蒸気Ｆが第２弁座４３側へ均一に流れる。その結果、本実施形態では、第２弁室１０Ｄから出口１０Ｅへ向かって蒸気Ｆがスムーズに流れる。

したがって、本実施形態では、圧力損失を更に効果的に低減することができる。

＜その他＞
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は意図していない。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。

１０…弁ケーシング、１０Ａ…入口、１０Ｂ…第１弁室、１０Ｃ…中間流路、１０Ｄ…第２弁室、１０Ｅ…出口、２１…第１弁蓋、２２…第２弁蓋、３１…第１弁棒、３２…第１弁体、３３…第１弁座、３４…第１スリーブ、３５…第１ブッシュ、３６…ストレーナ、４１…第２弁棒、４２…第２弁体、４３…第２弁座、４４…第２スリーブ、４５…第２ブッシュ、５１…第１弁駆動部、５２…第２弁駆動部、６１…第１ヨーク部、６２…第２ヨーク部、９０…タービン車室、１００…組合せ蒸気弁、１００ｂ…組合せ蒸気弁、１００ｃ…組合せ蒸気弁、１００Ｊ…組合せ蒸気弁、Ｖ１…止め弁、Ｖ２…加減弁

Claims (6)

1. 止め弁と加減弁との両者が共通する弁ケーシングに設けられている組合せ蒸気弁と、回転軸が水平面に沿ったタービンロータを収容しているタービン車室とを備え、前記止め弁と前記加減弁とを順次介して前記タービン車室の内部に蒸気が流れる、蒸気タービンシステムであって、
   前記弁ケーシングは、前記蒸気が流入する入口と、前記入口に流入した蒸気が流れる第１弁室と、前記第１弁室に流入した蒸気が流れる中間流路と、前記中間流路に流入した蒸気が流れる第２弁室と、前記第２弁室に流入した蒸気が前記タービン車室へ流出する出口とを有し、
   前記止め弁は、第１弁棒と、前記第１弁室において前記第１弁棒に連結されている第１弁体と、前記第１弁棒の軸に沿って前記第１弁体が前記第１弁棒と共に移動して接する部分を含む第１弁座とを有し、前記第１弁棒において前記中間流路側に位置する一端に前記第１弁体が設けられており、
   前記加減弁は、第２弁棒と、前記第２弁室において前記第２弁棒に連結されている第２弁体と、前記第２弁棒の軸に沿って前記第２弁体が前記第２弁棒と共に移動して接する部分を含む第２弁座とを有し、
   前記第１弁棒と前記第２弁棒との両者は、同一の水平面において延在しており、
   前記入口が鉛直方向において前記第１弁室の下方または上方に設けられており、
   前記第１弁体および前記第１弁棒とを収容する前記第１弁室は、前記水平面に沿った方向において前記中間流路の上流側に連通しており、前記中間流路の下流側は、前記水平面に沿った方向において前記第２弁室に連通しており、前記中間流路は前記第１弁棒の軸の伸びる方向に沿っており、
   前記第２弁室は、前記水平面に沿った方向において前記出口に連通しており、前記弁ケーシングにおいて前記第２弁室および前記出口が形成された部分は、前記第２弁棒の軸に沿っており、かつ前記回転軸に交差するように前記タービン車室に取り付けられ、
   前記第１弁棒において前記第１弁体側に位置する一端とは反対側に位置する他端が、前記一端よりも前記タービン車室から遠くなるように、前記第１弁棒の軸は、前記第２弁棒の軸に対して傾斜していることを特徴とする、
   蒸気タービンシステム。
2. 前記加減弁は、前記第２弁棒の軸が、前記回転軸に対して直交するように設けられている、
   請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
3. 前記加減弁は、前記第２弁棒の軸が、前記回転軸に対して傾斜するように設けられている、
   請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
4. 前記止め弁は、前記第１弁棒が第１ブッシュの内部を貫通しており、
   前記第１弁棒および前記第１ブッシュのそれぞれは、前記止め弁が全開であるときに、互いに接触するバックシート面を含み、
   前記バックシート面は、前記第１弁棒の軸に対して傾斜している、
   請求項１から３のいずれかに記載の蒸気タービンシステム。
5. 前記弁ケーシングにおいて前記第２弁室は、前記第２弁棒の軸よりも前記中間流路側に位置する空間が、前記第２弁棒の軸よりも前記中間流路側に対して反対側に位置する空間よりも広い、
   請求項１から４のいずれかに記載の蒸気タービンシステム。
6. 前記止め弁は、前記第１弁棒および前記第１弁体のそれぞれを個別に製作し、前記第１弁棒および前記第１弁体を結合させることによって形成されている、
   請求項１から５のいずれかに記載の蒸気タービンシステム。

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