JP7236272B2 - 蒸気弁、及び発電システム - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気弁、及び発電システムに関する。
発電システムは、蒸気タービンと、負荷変化に応じて蒸気量を調節したり、異常時に蒸気の供給を遮断したりするための蒸気弁と、を備える。
蒸気弁は、開口部を有する弁座と、弁座の開口部に対向して設けられた弁体を弁座に接離する方向に移動させる弁棒と、弁棒を摺動自在に支持する円筒状の支持部材と、を有する。このような構成とされた蒸気弁では、蒸気による弁体の回転やガタツキ等による摩耗を抑制することが重要となる。
特許文献１には、弁体と弁棒の嵌合部において、弁体の平面（弁棒の軸線方向に対して平行な面）と弁棒の平面（弁棒の軸線方向に対して平行な面）とが面接触させた蒸気タービン用蒸気弁（主蒸気止め弁）が開示されている。
特開２０１４－７０５１３号公報
ところで、蒸気弁を構成する止め弁には、弁棒と、弁棒の先端に配置された子弁と、子弁が開いた際に蒸気が流れる貫通孔が形成された親弁（特許文献１に開示された弁体に対応する構成）と、を備えたものがある。
このような蒸気弁では、アクチュエータとともに、親弁よりも先に子弁が開くことで、貫通孔に導かれる蒸気の力を利用して親弁を開く構成とされている。
上記構成とされた蒸気弁では、止め弁の摩耗を抑制する観点から、子弁及び親弁が開いた状態において、弁棒に対して親弁が回転したり、ガタついたりしないように親弁を支持することが重要となる。
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、弁棒と弁体との嵌合部において、互いの平面が接触するように係合させた構成であるため、子弁及び親弁が全開の状態において、弁棒に対して親弁が回転したり、ガタついたりしないように親弁を支持することが困難であった。
つまり、特許文献１に開示された技術では、子弁及び親弁が全開状態において、止め弁の摩耗を抑制することが困難であった。
そこで、本発明は、子弁及び親弁が全開状態において、止め弁の摩耗を抑制することの可能な蒸気弁、及び発電システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る蒸気弁は、蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、 軸線が延びる軸線方向に延び、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、 を備え、 前記親弁は、前記子弁の弁座として機能するとともに、前記弁棒に固定されておらず、前記軸線方向に進退可能な構成とされており、 前記弁棒の前記先端部には、前記弁棒の先端側から基端側に向かうにつれて前記弁棒の外径を拡径させる第１の傾斜面が形成されており、 前記親弁のうち、前記弁棒の基端側に位置する部分の内側には、前記第１の傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する第２の傾斜面が形成されており、 前記子弁及び前記親弁が閉じた状態において、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが離れ、 前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが当接され、前記第１の傾斜面は、前記軸線を挟んで配置された一対の第１の傾斜平面部を少なくとも１つ有し、 前記第２の傾斜面は、前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記一対の第１の傾斜平面部に当接される一対の第２の傾斜平面部を有する。
このように、軸線を挟んで配置された一対の第１の傾斜平面部を少なくとも１つ有するとともに、子弁及び親弁が全開状態のときに、一対の第１の傾斜平面部と第２の傾斜平面部とが当接される構成とすることで、弁棒に対する親弁の軸線方向における摺動が抑制可能になるとともに、弁棒に対して親弁が回転することを抑制可能となる。これにより、止め弁の摩耗をさらに抑制できる。
本発明の一態様に係る蒸気弁は、蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、 軸線が延びる軸線方向に延び、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、 を備え、 前記親弁は、前記子弁の弁座として機能するとともに、前記弁棒に固定されておらず、前記軸線方向に進退可能な構成とされており、 前記弁棒の前記先端部には、前記弁棒の先端側から基端側に向かうにつれて前記弁棒の外径を拡径させる第１の傾斜面が形成されており、 前記親弁のうち、前記弁棒の基端側に位置する部分の内側には、前記第１の傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する第２の傾斜面が形成されており、 前記子弁及び前記親弁が閉じた状態において、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが離れ、 前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが当接され、前記親弁は、前記弁座に当接される親弁本体と、前記親弁本体の内側に配置された筒状のブッシュと、を有し、 前記第２の傾斜面は、前記ブッシュに形成されている。
このように、親弁本体の内側に配置された筒状のブッシュに第２の傾斜面を形成してもよい。
本発明の一態様に係る蒸気弁は、蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、 軸線が延びる軸線方向に延び、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、 を備え、 前記親弁は、前記子弁の弁座として機能するとともに、前記弁棒に固定されておらず、前記軸線方向に進退可能な構成とされており、 前記弁棒の前記先端部には、前記弁棒の先端側から基端側に向かうにつれて前記弁棒の外径を拡径させる第１の傾斜面が形成されており、 前記親弁のうち、前記弁棒の基端側に位置する部分の内側には、前記第１の傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する第２の傾斜面が形成されており、 前記子弁及び前記親弁が閉じた状態において、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが離れ、 前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが当接され、前記軸線方向において、前記子弁と前記親弁との間に設けられた圧縮コイルばねを備え、 前記圧縮コイルばねは、前記軸線方向一方側の端が前記子弁と接続され、前記軸線方向他方側の端が前記親弁と接続される。また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記軸線方向において、前記子弁と前記親弁との間に設けられた圧縮コイルばねを備え、前記圧縮コイルばねは、前記軸線方向一方側の端が前記子弁と接続され、前記軸線方向他方側の端が前記親弁と接続されていてもよい。
このような構成とされた圧縮コイルばねを有することで、子弁から親弁が離れる方向（子弁から親弁に向かう方向）に力を加え続けることが可能となる。
これにより、子弁及び親弁が全開のときに、弁棒の軸線と開口部の軸線とを一致させた状態で、第１の傾斜面と第２の傾斜面とをしっかりと当接させることが可能となるので、止め弁の摩耗抑制効果を高めることができる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記親弁は、前記弁座に当接される親弁本体と、前記親弁本体の内側に配置された筒状のブッシュと、を有し、前記第２の傾斜面は、前記ブッシュに形成されており、前記圧縮コイルばねの前記軸線方向他方側の端は、前記ブッシュと接続されていてもよい。
このように、子弁とブッシュとの間に、圧縮コイルばねを配置させ、圧縮コイルばねの軸線方向他方側の端をブッシュと接続させてもよい。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記子弁は、前記弁棒の前記第１の部分に固定されていてもよい。
このように、弁棒の第１の部分に子弁を固定することで、弁棒に対して子弁がガタついたり、回転したりすることを抑制可能となる。これにより、子弁と弁棒との間における摩耗（止め弁の摩耗）を抑制することができる。
また、上記本発明の一態様に係る蒸気弁において、前記軸線方向において、前記止め弁と対向配置され、前記親弁が当接される前記弁座の位置よりも外側の位置で前記弁座に当接可能な加減弁を有してもよい。
このように、加減弁が止め弁の外側に配置された蒸気弁に、上述した止め弁を適用してもよい。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る発電システムは、蒸気弁と、蒸気を生成するボイラと、前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記ボイラと前記蒸気タービンとを接続し、前記蒸気タービンに前記蒸気を供給する蒸気供給配管と、を備え、前記蒸気弁は、前記蒸気供給配管に設けられている。
本発明によれば、発電システムが止め弁の摩耗を抑制可能な蒸気弁を備えることで、蒸気弁のメンテナンス頻度を低減することが可能となるため、発電システムの可動効率を向上させることができる。
本発明によれば、子弁及び親弁が全開時において、止め弁の摩耗を抑制できる。
本発明の第１の実施形態に係る発電システムの概略構成を示す系統図である。 図１に示す蒸気弁を拡大した断面図であり、子弁、親弁、及び加減弁が全閉とされた状態を模式的に示す図である。 図２に示す蒸気弁のうち、領域Ａで囲まれた部分（但し、加減弁を除く）を拡大した断面図である。 図３に示す蒸気弁を構成する子弁及び親弁が全開になった状態を模式的に示す図である。 図３に示す弁棒の先端部を拡大した断面図である。 図５に示す弁棒をＢ１－Ｂ２線で切断した際の断面図である。 図３に示すブッシュをＣ視した図である。 本発明の第２の実施形態に係る蒸気弁の主要部の断面図であり、子弁、親弁、及び加減弁が全閉とされた状態を模式的に示す図である。 図８に示す蒸気弁を構成する子弁及び親弁が全開になった状態を模式的に示す図である。 図８に示す弁棒をＤ１－Ｄ２線で切断した際の断面図である。 図８に示すブッシュをＥ視した図である。 本発明の第３の実施形態に係る蒸気弁の主要部の断面図であり、子弁、親弁、及び加減弁が全閉とされた状態を模式的に示す図である。 図１２に示す蒸気弁を構成する子弁及び親弁が全開になった状態を模式的に示す図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る蒸気弁１４が適用された発電システム１について説明する。
発電システム１は、蒸気タービン１０と、ボイラ１１と、第１の蒸気供給配管１２（蒸気供給配管）と、加減弁４３及び止め弁４５を含む蒸気弁１４と、第２の蒸気供給配管１６と、再熱器１８と、止め弁２１と、加減弁２２と、第３の蒸気供給配管２５と、発電機２６と、を有する。
蒸気タービン１０は、高圧蒸気タービン３１と、中圧蒸気タービン３２と、低圧蒸気タービン３３と、を有する。中圧蒸気タービン３２は、高圧蒸気タービン３１と低圧蒸気タービン３３との間に配置されている。
高圧蒸気タービン３１、中圧蒸気タービン３２、及び低圧蒸気タービン３３は、一方向に延びる回転軸３５を有する。回転軸３５は、回転軸本体と、複数の動翼（図示せず）と、が形成されている。
高圧蒸気タービン３１、中圧蒸気タービン３２、及び低圧蒸気タービン３３に供給された蒸気により、回転軸３５が回転させられることで発電される。
ボイラ１１は、第１の蒸気供給配管１２の一端と接続されている。ボイラ１１は、高圧の蒸気（以下、「高圧蒸気」という）を生成する。ボイラ１１で生成された高圧蒸気は、第１の蒸気供給配管１２内に供給される。
第１の蒸気供給配管１２は、他端が高圧蒸気タービン３１の入口と接続されている。第１の蒸気供給配管１２は、ボイラ１１が生成した高圧蒸気を高圧蒸気タービン３１に導くための配管である。
次に、図２～図７を参照して、蒸気弁１４について説明する。図２において、Ａは領域（以下、「領域Ａ」という）、Ｏ１は止め弁４５を構成する弁棒６１の軸線（以下、「軸線Ｏ１」という）、Ｏ２は加減弁４３を構成する弁棒５５の軸線（以下、「軸線Ｏ２」という）、Ｚは軸線Ｏ１，Ｏ２が延びる方向（以下、「軸線方向Ｚ」という）をそれぞれ示している。
図３において、θ１は軸線Ｏ１に対する第１の傾斜面６１ｂの傾斜角度（以下、「傾斜角度θ１」という）、θ２は軸線Ｏ１に対する第２の傾斜面７６ｄの傾斜角度（以下、「傾斜角度θ２」という）をそれぞれ示している。
図１～図７において、同一構成部分には、同一符号を付す。
蒸気弁１４は、第１の蒸気供給配管１２に設けられている。蒸気弁１４は、弁本体４１と、加減弁４３と、止め弁４５と、アクチュエータ４６Ａ，４６Ｂと、を有する。
弁本体４１は、流路区画部４７と、弁座４８と、を有する。
流路区画部４７は、蒸気流路５２を区画するとともに、加減弁４３の一部（先端側）、及び止め弁４５の一部（先端側）を収容している。
蒸気流路５２は、入口５２Ａと、出口５２Ｂと、を有する。蒸気流路５２の入口５２Ａは、第１の蒸気供給配管１２の一方側を介して、ボイラ１１と接続されている。蒸気流路５２の入口５２Ａには、ボイラ１１で生成された高圧蒸気が導入される。
蒸気流路５２の出口５２Ｂは、第１の蒸気供給配管１２の他方側を介して、高圧蒸気タービン３１と接続されている。
止め弁４５が開いた状態において、高圧蒸気タービン３１には、加減弁４３により流量が調節された高圧蒸気が供給される。
流路区画部４７は、第１のガイド部材４７Ａと、第２のガイド部材４７Ｂと、を含む。
第１のガイド部材４７Ａは、加減弁４３を構成する弁棒５５のうち、蒸気流路５２に露出されていない部分の外周面を覆うように設けられている。第１のガイド部材４７Ａは、弁棒５５を軸線方向Ｚに案内するガイドとして機能する。
第２のガイド部材４７Ｂは、止め弁４５を構成する棒状部６１Ｂの外周面を覆うように設けられている。第２のガイド部材４７Ｂは、弁棒６１を軸線方向Ｚに案内するガイドとして機能する。
弁座４８は、蒸気流路５２の途中に位置する流路区画部４７に設けられている。弁座４８の形状は、軸線Ｏ１を中心とするリング形状とされている。弁座４８の軸線は、軸線Ｏ１と一致している。
弁座４８は、蒸気流路５２に露出された弁座面４８ａを有する。弁座面４８ａは、湾曲した面である。弁座面４８ａには、止め弁４５を構成する親弁６４、及び加減弁４３を構成する加減弁本体５６の先端５６Ａが当接される。
加減弁４３は、蒸気の流れ方向において、止め弁４５が配置された位置よりも上流側に配置されている。加減弁４３は、弁棒５５と、加減弁本体５６と、を有する。
弁棒５５は、軸線方向Ｚに延びており、先端側が蒸気流路５２に配置されている。弁棒５５の軸線Ｏ１は、止め弁４５の弁棒５５の軸線Ｏ２と一致している。弁棒５５は、軸線方向Ｚに移動可能な構成とされている。
加減弁本体５６は、弁棒５５の先端部に設けられている。加減弁本体５６のうち、弁座４８側に位置する部分は、筒状とされている。加減弁本体５６は、弁座４８の弁座面４８ａに当接される先端５６Ａを有する。
上記構成とされた加減弁４３は、蒸気タービン１０の負荷に応じて、高圧蒸気タービン３１に供給する高圧蒸気の流量を制御する。
止め弁４５は、加減弁４３の内側に配置されている。止め弁４５は、弁棒６１と、子弁６２と、親弁６４と、を有する。
弁棒６１は、軸線方向Ｚに延びており、先端部６１Ａと、棒状部６１Ｂと、を有する。先端部６１Ａ及び棒状部６１Ｂの先端側は、蒸気流路５２に配置されている。
先端部６１Ａは、先端面６１ａを含む第１の弁棒部６１Ａａと、第２の弁棒部６１Ａｂと、第３の弁棒部６１Ａｃと、を有する。
第１の弁棒部６１Ａａは、円柱形状とされており、第２の部分よりも外径が小さくなるように構成されている。第１の弁棒部６１Ａａは、軸線方向Ｚにおいて外径が一定の大きさとされている。
第２の弁棒部６１Ａｂは、軸線方向Ｚにおいて第１の弁棒部６１Ａａと第３の弁棒部６１Ａｃとの間に配置されている。第２の弁棒部６１Ａｂは、第１及び第３の弁棒部６１Ａａ，６１Ａｃと一体に構成されている。
第２の弁棒部６１Ａｂの外形は、円柱形状とされている。第２の弁棒部６１Ａｂの外径は、軸線方向Ｚにおいて一定の大きさとされている。
第３の弁棒部６１Ａｃは、軸線方向Ｚにおいて第２の弁棒部６１Ａｂと棒状部６１Ｂとの間に配置されている。第３の弁棒部６１Ａｃは、第２の弁棒部６１Ａｂ及び棒状部６１Ｂと一体に構成されている。
第３の弁棒部６１Ａｃの外形は、円錐台形状とされている。第３の弁棒部６１Ａｃは、弁棒６１の先端側から基端側に向かうにつれて、第３の弁棒部６１Ａｃの外径を拡径させる第１の傾斜面６１ｂを有する。
第１の傾斜面６１ｂは、弁棒６１の周方向に対して連続して形成された１つのテーパ面６５である。第１の傾斜面６１ｂは、軸線Ｏ１に対する角度が傾斜角度θ１となるように傾斜している。
棒状部６１Ｂは、軸線方向Ｚに延びており、基端部を含む。棒状部６１Ｂの基端側は、アクチュエータ４６Ｂと接続されている。
上記構成とされた弁棒６１は、軸線方向Ｚに進退可能な構成とされている。
子弁６２は、凹部６２Ａと、当接部６２Ｂと、を有する。
凹部６２Ａは、第１の弁棒部６１Ａａを嵌合可能な形状とされている。子弁６２は、凹部６２Ａと第１の弁棒部６１Ａａとを嵌合させることで、弁棒６１の第１の弁棒部６１Ａａ（弁棒６１の先端）に固定されている。
このように、弁棒６１の第１の弁棒部６１Ａａを子弁６２に形成された凹部６２Ａに嵌合させることで、弁棒６１に子弁６２が固定されるため、弁棒６１に対して子弁６２がガタついたり、回転したりすることを抑制可能となる。これにより、子弁６２と弁棒６１との間における摩耗（止め弁４５の摩耗）を抑制することができる。
当接部６２Ｂは、子弁６２の外周部を構成している。当接部６２Ｂは、斜め下方に延びている。当接部６２Ｂは、リング状とされている。
子弁６２が閉じた状態（図２及び図３に示す状態）において、当接部６２Ｂは、親弁６４を構成する親弁本体７１の弁座面７１ａのうち、貫通孔７１Ｂの外側に位置する面に当接される。
この状態では、高圧蒸気が流れる蒸気流路５２から貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａが隔離された状態となるため、貫通孔７１Ｂには、高圧蒸気が流れない。
一方、図４に示すように、子弁６２が開いた状態（子弁６２の当接部６２Ｂが弁座面７１ａから離れた状態）では、子弁６２と親弁６４との間に隙間が形成されるため、貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに高圧蒸気が流入する。貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａに流入した高圧蒸気は、貫通孔７１Ｂの出口７１Ｂｂから蒸気流路５２に導出される。
親弁６４は、弁棒６１に挿入された状態で、子弁６２と棒状部６１Ｂとの間に配置されている。親弁６４は、親弁本体７１と、ブッシュ７２と、を有する。
親弁本体７１は、縦断面視した状態においてＶ字形状とされている。親弁本体７１は、貫通部７１Ａと、弁座面７１ａと、当接面７１ｂと、内周面７１ｃと、複数の貫通孔７１Ｂと、を有する。
貫通部７１Ａは、親弁本体７１の中央部を軸線方向Ｚに貫通するように形成されている。貫通部７１Ａは、円柱状の穴であり、内周面７１ｃにより区画されている。
貫通部７１Ａには、第２の弁棒部６１Ａｂ及びブッシュ７２が配置されている。貫通部７１Ａの内径は、第２の弁棒部６１Ａｂ及びブッシュ７２が配置可能な大きさとされている。
弁座面７１ａは、子弁６２側（弁棒６１の先端側）に配置された曲面である。弁座面７１ａのうち、複数の貫通孔７１Ｂの入口７１Ｂａよりも外側に位置する面には、子弁６２の当接部６２Ｂが当接される。
当接面７１ｂは、弁棒６１の基端側に配置された曲面である。親弁６４が全閉された状態において、当接面７１ｂの外周部は、弁座４８の弁座面４８ａに当接される。この状態では、弁座４８の下流側には高圧蒸気が流れない。
親弁６４が開状態では、当接面７１ｂと弁座面４８ａとが離間して、当接面７１ｂと弁座面４８ａとの間に隙間が形成されるため、弁座４８の下流側に高圧蒸気が流れる。
複数の貫通孔７１Ｂは、弁座面７１ａから当接面７１ｂに到達するように、親弁本体７１を貫通して形成されている。複数の貫通孔７１Ｂは、親弁本体７１の周方向に配置されている。
貫通孔７１Ｂは、入口７１Ｂａと、出口７１Ｂｂと、を有する。入口７１Ｂａは、当接部６２Ｂと弁座面７１ａとの当接位置よりも内側に位置する弁座面７１ａに形成されている。子弁６２が開いて、子弁６２と親弁６４との間に隙間が形成されると、入口７１Ｂａを介して、貫通孔７１Ｂに高圧蒸気が流入する。
出口７１Ｂｂは、入口７１Ｂａの形成位置より軸線Ｏ１の径方向外側に位置する当接面７１ｂに形成されている。出口７１Ｂｂは、弁座４８の下流側に位置する蒸気流路５２と連通している。
上記構成とされた貫通孔７１Ｂは、入口７１Ｂａから出口７１Ｂｂに向かう方向に傾斜している。
ブッシュ７２は、第１のブッシュ部７５と、第２のブッシュ部７６と、を有する。
第１のブッシュ部７５は、親弁本体７１の内側に配置されている。第１のブッシュ部７５は、第２の弁棒部６１Ａｂの外周面を囲む筒状とされている。第１のブッシュ部７５の内周面７５ａは、第１のブッシュ部７５が軸線方向Ｚに移動可能な状態で、第２の弁棒部６１Ａｂの外周面と接触している。
第１のブッシュ部７５は、軸線Ｏの径方向において、親弁本体７１から離れた状態で、親弁本体７１と対向している。これにより、第１のブッシュ部７５と親弁本体７１との間には、リング状の空間７８が形成されている。
第２のブッシュ部７６は、親弁本体７１の内側に配置されている。第２のブッシュ部７６は、第１のブッシュ部７５よりも第３の弁棒部６１Ａｃ側に位置する第２の弁棒部６１Ａｂの外周面を囲む筒状とされている。
第２のブッシュ部７６は、第１のブッシュ部７５の端のうち、第１の傾斜面６１ｂ側に位置する端に設けられている。第２のブッシュ部７６は、第１のブッシュ部７５と一体に構成されている。
第２のブッシュ部７６は、内周面７６ａと、外周面７６ｂと、端面７６ｃ，７６ｅと、第２の傾斜面７６ｄと、を有する。
内周面７６ａは、第２のブッシュ部７６が軸線方向Ｚに移動可能な状態で、第２の弁棒部６１Ａｂの外周面と接触している。
第２のブッシュ部７６は、外周面７６ｂと親弁本体７１の内周面７６ａとが接触した状態で、親弁本体７１に固定されている。軸線方向Ｚにおける外周面７６ｂの長さは、内周面７６ａの長さよりも短い。
端面７６ｃは、第３の弁棒部６１Ａｃ側に配置されている。端面７６ｃは、軸線方向Ｚに対して直交する面である。端面７６ｃは、外周面７６ｂと接続されている。
第２の傾斜面７６ｄは、内周面７６ａと端面７６ｃとを接続するように、弁棒６１側に配置されている。第２の傾斜面７６ｄは、第１のブッシュ部７５から第３の弁棒部６１Ａｃに向かうにつれて、第２のブッシュ部７６の径方向の厚さが薄くなるように傾斜している。第２の傾斜面７６ｄは、第２のブッシュ部７６のうち、弁棒６１の基端側に位置する部分の内側に形成されている。
第２の傾斜面７６ｄは、親弁６４の周方向に対して連続して形成された１つのテーパ面８０である。第２の傾斜面７６ｄは、第１の傾斜面６１ｂと同じ方向に傾斜している。
軸線Ｏ１に対する第２の傾斜面７６ｄの傾斜角度θ２は、第１の傾斜面６１ｂの傾斜角度θ１と等しくなるように構成されている。
子弁６２及び親弁６４が閉じた状態において、第２の傾斜面７６ｄは、第１の傾斜面６１ｂから離れた位置にある。一方、子弁６２及び親弁６４が全開状態のときには、弁棒６１が加減弁４３側に移動することで、第２の傾斜面７６ｄと第１の傾斜面６１ｂとが当接され、親弁６４が第１の傾斜面６１ｂにより支持される。
端面７６ｅは、第１のブッシュ部７５側に配置されている。端面７６ｅは、軸線Ｏ１に対して直交する面である。端面７６ｅは、外周面７６ｂと接続されている
端面７６ｅは、空間７８に露出された面である。端面７６ｅは、軸線方向Ｚにおいて、空間７８を介して子弁６２と対向している。
第２の蒸気供給配管１６は、一端が高圧蒸気タービン３１の出口と接続されており、他端が中圧蒸気タービン３２の入口と接続されている。第２の蒸気供給配管１６には、高圧蒸気タービン３１内で使用された蒸気が導出される。
第２の蒸気供給配管１６は、高圧蒸気タービン３１内で使用された蒸気を中圧蒸気タービン３２に供給するための配管である。
再熱器１８は、第２の蒸気供給配管１６に設けられている。再熱器１８は、高圧蒸気タービン３１から排出された蒸気を加熱することで、中圧の蒸気（以下、「中圧蒸気」という）を生成する。生成された中圧蒸気は、再熱器１８の下流側に供給される。
止め弁２１は、第２の蒸気供給配管１６のうち、再熱器１８の下流側に位置する部分に設けられている。止め弁２１は、先に説明した止め弁４５と同様な機能を有する。
加減弁２２は、第２の蒸気供給配管１６のうち、止め弁２１の下流側に位置する部分に設けられている。加減弁２２は、先に説明した加減弁４３と同様な機能を有する。
第３の蒸気供給配管２５は、一端が中圧蒸気タービン３２の出口と接続されており、他端が低圧蒸気タービン３３の入口と接続されている。第３の蒸気供給配管２５には、中圧蒸気タービン３２内で使用されることで低圧とされた蒸気（以下、「低圧蒸気」という）が導出される。
第３の蒸気供給配管２５に導出された低圧蒸気は、低圧蒸気タービン３３内に供給される。
発電機２６は、回転軸３５の一方の端部と接続されている。発電機２６は、回転軸３５を介して伝えられる蒸気タービン１０の回転駆動力により駆動される。
第１の実施形態の蒸気弁１４によれば、第２の弁棒部６１Ａｂの外周面に形成され、弁棒６１の先端側から基端側に向かうにつれて弁棒６１の外径を拡径させる第１の傾斜面６１ｂであるテーパ面６５と、弁棒６１の基端側に位置する親弁６４の内側に形成され、第１の傾斜面６１ｂの傾斜角度θ１と同じ大きさとされた傾斜角度θ２で傾斜する第２の傾斜面７６ｄであるテーパ面８０と、を有するとともに、子弁６２及び親弁６４が閉じた状態において、テーパ面６５とテーパ面８０とが離れ、子弁６２及び親弁６４が全開状態のときに、テーパ面６５とテーパ面８０とが当接される構成とすることで、子弁及び親弁が全開のときに、弁棒６１の軸線Ｏ１と貫通部７１Ａの軸線とを一致させた状態で、テーパ面６５により親弁６４を支持することが可能となる。
これにより、弁棒６１に対する親弁６４の軸線方向Ｚにおける摺動を抑制することが可能となるので、止め弁４５の摩耗を抑制することができる。
また、第１の実施形態の発電システム１によれば、止め弁４５の摩耗を抑制可能な蒸気弁１４を備えることで、蒸気弁１４のメンテナンス頻度を低減することが可能となるため、発電システム１の可動効率を向上させることができる。
（第２の実施形態）
図８～図１１を参照して、本発明の第２の実施形態に係る蒸気弁８５について説明する。
図１０において、Ｘ方向はＺ方向に対して直交するとともに、２つの第１の傾斜平面部９３が配置される方向を示しており、Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向に対して直交するとともに、残りの２つの第１の傾斜平面部９３が配置される方向を示している。また、図１０に示すＦ１－Ｆ２線の断面位置は、図８に示す断面に対応している。
図１１において、Ｘ方向はＺ方向に対して直交するとともに、２つの第２の傾斜平面部９４が配置される方向を示しており、Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向に対して直交するとともに、残りの２つの第２の傾斜平面部９４が配置される方向を示している。
図８において、図２～図４に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。図８～図１１において、同一構成部分には、同一符号を付す。
蒸気弁８５は、第１の実施形態の蒸気弁１４を構成する止め弁４５に替えて、止め弁８６を有すること以外は、蒸気弁８５と同様に構成されている。
止め弁８６は、第１の実施形態で説明した止め弁４５を構成する弁棒６１及び親弁６４に替えて、弁棒８８及び親弁８９を有すること以外は、止め弁４５と同様に構成されている。
弁棒８８は、第１の実施形態で説明した弁棒６１を構成する第１の傾斜面６１ｂ（テーパ面６５）に替えて、二対の第１の傾斜平面部９３を含む第１の傾斜面８８ａ、及び４つの曲面８８ｂを有すること以外は、弁棒６１と同様に構成されている。
二対の第１の傾斜平面部９３は、合計で４つの第１の傾斜平面部９３で構成されている。
４つの第１の傾斜平面部９３は、第３の弁棒部６１Ａｃの外周部に形成されている。
４つの第１の傾斜平面部９３のうち、２つの第１の傾斜平面部９３は、Ｘ方向に配置されており、残りの２つの第１の傾斜平面部９３は、Ｙ方向に配置されている。
弁棒８８の周方向において、互いに隣り合う第１の傾斜平面部９３の間には、曲面８８ｂが配置されている。
４つの第１の傾斜平面部９３は、弁棒８８の先端側から基端側に向かうにつれて、第３の弁棒部６１Ａｃの外径を拡径させる方向に傾斜している。
軸線Ｏ１に対する第１の傾斜平面部９３の傾斜角度θ３は、例えば、先に説明した傾斜角度θ１と同じ大きさにすることが可能である。
親弁８９は、第１の実施形態で説明した親弁６４を構成するブッシュ７２に替えてブッシュ９１を有すること以外は、親弁６４と同様に構成されている。
ブッシュ９１は、ブッシュ７２に形成された第２の傾斜面７６ｄ（テーパ面６５）に替えて、４つの第２の傾斜平面部９４を含む第２の傾斜面９１ａを有すること以外は、ブッシュ７２と同様に構成されている。
４つの第２の傾斜平面部９４は、４つの第２の傾斜平面部９４のうち、２つの第２の傾斜平面部９４は、軸線Ｏ１を挟んでＸ方向に配置されており、残りの２つの第２の傾斜平面部９４は、軸線Ｏ１を挟んでＹ方向に配置されている。
各第２の傾斜平面部９４は、軸線Ｏ１方向に配置された１つの第１の傾斜平面部９３と対向している。
４つの第２の傾斜平面部９４は、軸線Ｏ１に対する傾斜角度θ４が傾斜角度θ３と等しくなるように傾斜している。
弁棒８８の周方向において、互いに隣り合う第１の傾斜平面部９３の間には、曲面８８ｂが配置されている。
子弁６２及び親弁８９が閉じた状態（図７に示す状態）において、第２の傾斜平面部９４は、第１の傾斜平面部９３から離れた位置にある。
一方、子弁６２及び親弁８９が全開状態（図８に示す状態）のときには、弁棒８８が加減弁側に移動することで、第２の傾斜平面部９４と第１の傾斜平面部９３とが当接され、親弁８９が第１の傾斜平面部９３により支持される。
第２の実施形態の蒸気弁８５によれば、弁棒８８に形成され、軸線Ｏ１を挟んでＸ方向及びＹ方向に形成された４つの第１の傾斜平面部９３と、ブッシュ９１に形成され、軸線Ｏ１を挟んでＸ方向及びＹ方向に形成された４つの第２の傾斜平面部９４と、を有するとともに、子弁６２及び親弁６４が全開状態のときに、第１の傾斜平面部と第２の傾斜平面部とが当接される構成とすることにより、弁棒８８に対する親弁８９の軸線方向Ｚにおける摺動が抑制可能になるとともに、弁棒８８に対して親弁８９が回転することを抑制可能となる。これにより、止め弁８６の摩耗をさらに抑制することができる。
なお、第２の実施形態では、一例として、二対の第１及び第２の傾斜平面部９３，９４を形成した場合を例に挙げて説明したが、第１及び第２の傾斜平面部９３，９４は、それぞれ一対以上設けられていればよく、二対に限定されない。
（第３の実施形態）
図１２～図１３を参照して、本発明の第３の実施形態に係る蒸気弁１００について説明する。図１２において、図２～図４に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図１３において、図１２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
蒸気弁１００は、第１の実施形態の蒸気弁１４を構成する止め弁４５に替えて、止め弁１０１を有すること以外は、止め弁４５と同様に構成されている。
止め弁１０１は、止め弁４５の構成に、さらに圧縮コイルばね１０３を有すること以外は、止め弁４５と同様に構成されている。
圧縮コイルばね１０３は、子弁６２と第２のブッシュ部７６との間に配置されている。圧縮コイルばね１０３は、軸線方向Ｚ一方側の端が子弁６２に固定されており、軸線方向Ｚ他方側の端が第２のブッシュ部７６の端面７６ｅに固定されている。圧縮コイルばね１０３の一部は、リング状の空間７８に配置されている。
上記構成とされた圧縮コイルばね１０３は、子弁６２から親弁６４が離れる方向（子弁６２から親弁６４に向かう方向）に力を加え続けるためのばねである。
第３の実施形態の蒸気弁１００によれば、子弁６２から親弁６４が離れる方向（子弁６２から親弁６４に向かう方向）に力を加え続ける圧縮コイルばね１０３を有することで、子弁６２及び親弁６４が全開のときに、弁棒６１の軸線Ｏ１と貫通部７１Ａの軸線とを一致させた状態で、第１の傾斜面６１ｂ（テーパ面６５）と第２の傾斜面７６ｄ（テーパ面８０）とをしっかりと当接させることが可能となるので、止め弁１０１の摩耗抑制効果をさらに高めることができる。
なお、第３の実施形態で説明した圧縮コイルばね１０３は、第２の実施形態で説明した蒸気弁８５に適用してもよい。この場合、第３の実施形態の蒸気弁１００と同様な効果を得ることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１…発電システム
１０…蒸気タービン
１１…ボイラ
１２…第１の蒸気供給配管
１４，８５，１００…蒸気弁
１６…第２の蒸気供給配管
１８…再熱器
２１，４５，８６，１０１…止め弁
２２，４３…加減弁
２５…第３の蒸気供給配管
２６…発電機
３１…高圧蒸気タービン
３２…中圧蒸気タービン
３３…低圧蒸気タービン
３５…回転軸
４１…弁本体
４６Ａ，４６Ｂ…アクチュエータ
４７…流路区画部
４７Ａ…第１のガイド部材
４７Ｂ…第２のガイド部材
４８…弁座
４８ａ，７１ａ…弁座面
５２…蒸気流路
５２Ａ，７１Ｂａ…入口
５２Ｂ，７１Ｂｂ…出口
５５，６１，８８…弁棒
５６…加減弁本体
５６Ａ…先端
６１ａ…先端面
６１Ａ…先端部
６１Ａａ…第１の弁棒部
６１Ａｂ…第２の弁棒部
６１Ａｃ…第３の弁棒部
６１ｂ，８８ａ…第１の傾斜面
６１Ｂ…棒状部
６２…子弁
６２Ａ…凹部
６２Ｂ…当接部
６４，８９…親弁
６５，８０…テーパ面
７１…親弁本体
７１Ａ…貫通部
７１ｂ…当接面
７１Ｂ…貫通孔
７１ｃ，７５ａ，７６ａ…内周面
７２，９１…ブッシュ
７５…第１のブッシュ部
７６…第２のブッシュ部
７６ａ…内周面
７６ｂ…外周面
７６ｃ，７６ｅ…端面
７６ｄ，９１ａ…第２の傾斜面
７８…空間
８８ｂ，９１ｂ…曲面
９３…第１の傾斜平面部
９４…第２の傾斜平面部
１０３…圧縮コイルばね
Ａ…領域
θ１～θ４…傾斜角度
Ｏ１，Ｏ２…軸線
Ｚ…軸線方向

Claims (8)

  1. 蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、
    軸線が延びる軸線方向に延び、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、
    を備え、
    前記親弁は、前記子弁の弁座として機能するとともに、前記弁棒に固定されておらず、前記軸線方向に進退可能な構成とされており、
    前記弁棒の前記先端部には、前記弁棒の先端側から基端側に向かうにつれて前記弁棒の外径を拡径させる第１の傾斜面が形成されており、
    前記親弁のうち、前記弁棒の基端側に位置する部分の内側には、前記第１の傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する第２の傾斜面が形成されており、
    前記子弁及び前記親弁が閉じた状態において、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが離れ、
    前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが当接され、
    前記第１の傾斜面は、前記軸線を挟んで配置された一対の第１の傾斜平面部を少なくとも１つ有し、
    前記第２の傾斜面は、前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記一対の第１の傾斜平面部に当接される一対の第２の傾斜平面部を有する蒸気弁。
  2. 蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、
    軸線が延びる軸線方向に延び、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、
    を備え、
    前記親弁は、前記子弁の弁座として機能するとともに、前記弁棒に固定されておらず、前記軸線方向に進退可能な構成とされており、
    前記弁棒の前記先端部には、前記弁棒の先端側から基端側に向かうにつれて前記弁棒の外径を拡径させる第１の傾斜面が形成されており、
    前記親弁のうち、前記弁棒の基端側に位置する部分の内側には、前記第１の傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する第２の傾斜面が形成されており、
    前記子弁及び前記親弁が閉じた状態において、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが離れ、
    前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが当接され、
    前記親弁は、前記弁座に当接される親弁本体と、前記親弁本体の内側に配置された筒状のブッシュと、を有し、
    前記第２の傾斜面は、前記ブッシュに形成されている蒸気弁。
  3. 蒸気が流れる蒸気流路、及び前記蒸気流路の途中に設けられ、開口部を有する弁座を有する弁本体と、
    軸線が延びる軸線方向に延び、前記軸線方向に進退可能な弁棒、前記弁棒の先端部のうち、前記弁棒の先端に設けられた子弁、及び前記弁棒の先端部のうち、前記先端よりも前記弁棒の基端側に位置する部分が挿入される貫通部を含み、前記弁座に当接されることで前記蒸気流路を閉じ、前記子弁が開いた際に前記蒸気が流入する貫通孔が形成された親弁を有する止め弁と、
    を備え、
    前記親弁は、前記子弁の弁座として機能するとともに、前記弁棒に固定されておらず、前記軸線方向に進退可能な構成とされており、
    前記弁棒の前記先端部には、前記弁棒の先端側から基端側に向かうにつれて前記弁棒の外径を拡径させる第１の傾斜面が形成されており、
    前記親弁のうち、前記弁棒の基端側に位置する部分の内側には、前記第１の傾斜面と同じ傾斜角度で傾斜する第２の傾斜面が形成されており、
    前記子弁及び前記親弁が閉じた状態において、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが離れ、
    前記子弁及び前記親弁が全開状態のときに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが当接され、
    前記軸線方向において、前記子弁と前記親弁との間に設けられた圧縮コイルばねを備え、
    前記圧縮コイルばねは、前記軸線方向一方側の端が前記子弁と接続され、前記軸線方向他方側の端が前記親弁と接続される蒸気弁。
  4. 前記親弁は、前記弁座に当接される親弁本体と、前記親弁本体の内側に配置された筒状のブッシュと、を有し、
    前記第２の傾斜面は、前記ブッシュに形成されており、
    前記圧縮コイルばねの前記軸線方向他方側の端は、前記ブッシュと接続されている請求項３記載の蒸気弁。
  5. 前記第１の傾斜面は、前記弁棒の周方向に対して連続して形成された１つのテーパ面であり、
    前記第２の傾斜面は、前記親弁の周方向に対して連続して形成された１つのテーパ面である請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気弁。
  6. 前記子弁は、前記弁棒の先端に固定されている請求項１から５のうち、いずれか一項記載の蒸気弁。
  7. 前記軸線方向において、前記止め弁と対向配置され、前記親弁が当接される前記弁座の位置よりも外側の位置で前記弁座に当接可能な加減弁を有する請求項１から６のうち、いずれか一項記載の蒸気弁。
  8. 請求項１から請求項７のうち、いずれか一項記載の蒸気弁と、
    蒸気を生成するボイラと、
    前記蒸気によって駆動される蒸気タービンと、
    前記ボイラと前記蒸気タービンとを接続し、前記蒸気タービンに前記蒸気を供給する蒸気供給配管と、
    を備え、
    前記蒸気弁は、前記蒸気供給配管に設けられている発電システム。
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