JP2018131970A

JP2018131970A - 開閉弁、及び蒸気タービン

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Publication number: JP2018131970A
Application number: JP2017025964A
Authority: JP
Inventors: 大西　智之; Tomoyuki Onishi; 智之大西; 文之鈴木; Fumiyuki Suzuki; 二橋　謙介; Kensuke Futahashi; 謙介二橋; 豪李; Hao Li
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2037-02-15
Also published as: KR102214844B1; CN110234843A; DE112018000877T5; CN110234843B; KR20190102227A; US20190383169A1; JP6666280B2; WO2018151231A1; US11066956B2

Abstract

【課題】弁箱の不均一な熱変形を抑制し、弁体の開閉動作をスムーズに行うことが可能な開閉弁、及び蒸気タービンを提供する。【解決手段】蒸気Ｓの入口流路５１と、入口流路５１に連通孔５３を通じて連通する出口流路５２とが設けられた弁箱４４と、連通孔５３を開閉する止め弁本体４６と、弁箱４４を貫通して出口流路５２内に一部が配置され、連通孔５３よりも下流側となる出口流路５２側で弁箱４４に支持されて止め弁本体４６を連通孔５３の開口方向Ｄに動作可能に支持する止め弁支持部４７とを備え、出口流路５２は、蒸気Ｓの流れ方向の下流に向かって開口方向Ｄと交差する方向に延び、連通孔５３よりも上流側となる入口流路５１側の弁箱４４の最小肉厚ｔ１と比べて連通孔５３よりも下流側で、かつ、止め弁支持部４７の鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側の弁箱４４の最小肉厚ｔ２が小さくなっている。【選択図】図２

Description

本発明は、蒸気タービンの蒸気流路に設けられる開閉弁に関する。

蒸気タービンでは、車室内に動翼と静翼とが交互に配列されている。動翼は軸線回りに回転する回転軸の外周面に回転軸の周方向に間隔をあけて複数設けられている。また、静翼は車室に固定されている。そして車室内にボイラからの主蒸気を供給することで回転軸を駆動し、例えば発電機によって発電を行っている。

このような蒸気タービンでは、例えばボイラからの主蒸気を供給する流路に開閉弁が設けられている。このような開閉弁は特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された開閉弁では、蒸気の入口部で弁体の支持軸が弁箱に支持されている。

特開２０１５−６８３０９号公報

しかしながら、引用文献１に記載された開閉弁では、蒸気の入口部の流路と出口部の流路とが直交するように配置されており、かつ、弁体を支持する支持軸が弁箱を貫通して設けられている。即ち、弁箱内で流路の方向が変化するとともに、ちょうど方向が変化する位置に支持軸が設けられている。よってこの位置で蒸気の流れが淀み、淀みの位置で弁箱の壁面と蒸気との熱伝達が低下するおそれがある。この結果、弁箱では蒸気によって加熱されて高温となる位置と、蒸気との間で十分な熱伝達がなされずに比較的低温となる位置とが発生する。そしてこのような比較的低温となる位置で、弁箱の壁面の温度勾配が大きくなり、弁箱の熱変形が不均一となる。この結果、弁箱の不均一な変形にともなって支持軸が曲がってしまい、弁体の正確な開閉動作が難しくなってしまうという可能性がある。

そこで本発明は、弁箱の不均一な熱変形を抑制し、弁体の開閉動作をスムーズに行うことが可能な開閉弁、及び蒸気タービンを提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の第一態様に係る開閉弁は、蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、前記連通孔を開閉する弁体と、前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、を備え、前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延び、前記連通孔よりも上流側における前記弁箱の最小肉厚と比べて、前記連通孔よりも下流側で、かつ、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側の前記弁箱の最小肉厚が小さくなっている。

このような開閉弁によれば、連通孔の上流側となる入口流路側での弁箱の最小肉厚と比べ、連通孔の下流側となる出口流路側で、かつ弁支持部を挟んで出口流路が延びる側とは反対側の弁箱の最小肉厚の方が小さくなっている。この結果、出口流路で蒸気の流路の方向が変化する位置で、かつ、弁支持部周りで蒸気の流れが淀む位置で弁箱の肉厚を小さくすることができる。よって、例えば蒸気タービンの起動時等で弁箱の温度が急激に変化する際など、蒸気の流れが淀む位置で弁箱の壁面の温度勾配を低減することができる。

また、上記の開閉弁では、前記出口流路を形成する前記弁箱の内面のうち、前記弁支持部周りの内面には、凹凸部が設けられていてもよい。

このような凹凸部によって蒸気の流れが淀む位置で伝熱面積を増大させるとともに、蒸気の流れを乱すことができる。よってこの凹凸部の設けられた位置で熱伝達を促進でき、弁支持部周りの蒸気が淀む位置で弁箱の温度を弁箱の他の部位に近づけることができる。この結果、蒸気が淀む位置で弁箱の壁面の温度勾配をさらに低減することができる。

また、上記の開閉弁では、前記連通孔よりも下流側であって、前記弁箱の外面に固定された金属部材をさらに備えていてもよい。

このような金属部材によって、出口流路が延びる側で弁箱の壁面からの熱を金属部材へ流入させることができる。即ち、金属部材を蓄熱部として機能させることができる。よって、弁支持部周りで蒸気の流れが淀む側（出口流路が延びる側とは反対側）に対して、出口流路が延びる側での放熱を促進でき、弁支持部周りでの弁箱の熱変形を均一化することができる。

また、上記の開閉弁では、前記連通孔よりも下流側で前記弁箱に固定されて、前記弁支持部を駆動する駆動部をさらに備え、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側では、前記駆動部と前記弁箱との間に隙間が設けられていてもよい。

このように弁支持部を挟んで出口流路が延びる側とは反対側で駆動部と弁箱との間に隙間があることで、この位置で弁箱からの駆動部への熱伝導による放熱を抑制できる。一方、出口流路が延びる側では弁箱と駆動部との間に隙間がないことで、弁箱から駆動部へ放熱され易い。従って、弁支持部を挟んで両側で、弁支持部周りでの弁箱の熱変形を均一化することができる。

また、本発明の一態様に係る開閉弁は、蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、前記連通孔を開閉する弁体と、前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、前記連通孔よりも下流側で、かつ、弁箱の外面に固定された金属部材とを備え、前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延びる。

このような金属部材によって、出口流路が延びる側で弁箱の壁面からの熱を金属部材へ流入させることができ、金属部材を蓄熱部として機能させることができる。よって、弁支持部周りで蒸気の流れが淀む側に対して、出口流路が延びる側での放熱を促進でき、弁支持部周りでの弁箱の熱変形を均一化することができる。

また、本発明の一態様に係る開閉弁は、蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、前記連通孔を開閉する弁体と、前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、前記連通孔よりも下流側で前記弁箱に固定されて、前記弁支持部を駆動する駆動部と、を備え、前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延び、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側では、前記駆動部と前記弁箱との間に隙間が設けられている。

このように弁支持部を挟んで出口流路が延びる側とは反対側で駆動部と弁箱との間に隙間があることで、この位置で弁箱からの駆動部への熱伝導による放熱を抑制できる。一方、出口流路が延びる側では弁箱と駆動部との間に隙間がないことで、弁箱から駆動部へ放熱され易い。よって弁支持部周りでの弁箱の熱変形を均一化することができる。

また、本発明の一態様に係る開閉弁は、蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、前記連通孔を開閉する弁体と、前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、前記連通孔よりも下流側で、かつ、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側で弁箱の外面に固定された金属部材と、前記連通孔よりも下流側で前記弁箱に固定されて、前記弁支持部を駆動する駆動部と、を備え、前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延び、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側では、前記駆動部と前記弁箱との間に隙間が設けられている。

このような金属部材、及び隙間によって、弁支持部周りでの弁箱の熱変形を均一化することができる。

また、本発明の一態様に係る蒸気タービンは、蒸気流路と、前記蒸気流路に設けられた上記の開閉弁と、を備える。

このような蒸気タービンでは開閉弁が設けられていることで、入口流路側での弁箱の最小肉厚よりも、出口流路側で弁支持部を挟んで出口流路が延びる側とは反対側の弁箱の最小肉厚の方が小さくなっている。この結果、蒸気流路の方向が変化する位置で、かつ、弁支持部周りで蒸気の流れが淀む位置で弁箱の肉厚を小さくすることができる。よって、蒸気タービンの起動時等、蒸気の流れが淀む位置で弁箱の壁面の温度勾配を低減できる。

本発明によれば、弁箱の不均一な熱変形を抑制し、弁体の開閉動作をスムーズに行うことが可能である。

本発明の第一実施形態に係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係る蒸気タービンの開閉弁の縦断面図である。従来の開閉弁の縦断面図であって、弁箱の温度分布を示す解析結果である。本発明の第二実施形態に係る蒸気タービンの開閉弁の断面図であって、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。本発明の第二実施形態の変形例に係る蒸気タービンの開閉弁の縦断面図である。本発明の第三実施形態に係る蒸気タービンの開閉弁の断面図であって、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。本発明の第四実施形態に係る蒸気タービンの開閉弁の断面図であって、（ａ）は縦断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示す。

〔第一実施形態〕
以下、添付図面を参照して、本発明による蒸気タービン１０を実施するための形態を説明する。しかし、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態の蒸気タービン１０は、蒸気Ｓのエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。

蒸気タービン１０は、車室１１と、車室１１に対して回転する回転軸２０と、車室１１内で車室１１に固定された静翼環１２と、回転軸２０に固定された動翼環３０と、車室１１内へ供給する蒸気Ｓ（主蒸気）を生成するボイラ４０と、ボイラ４０と車室１１とを接続する蒸気流路４１と、蒸気流路４１を開閉する開閉弁４２とを備えている。

静翼環１２は、車室１１に保持され、回転軸２０の中心軸線Ｏ方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。各静翼環１２は、車室１１の内周面から径方向内側に張り出すように形成されている。各静翼環１２では、複数の静翼１２ｗが周方向に間隔をあけて配置されている。

回転軸２０は、車室１１を貫通するように中心軸線Ｏに沿って延びている。回転軸２０は、中心軸線Ｏに沿った方向の中間部が車室１１内に収容され、中心軸線Ｏ方向の両端部が、車室１１の中心軸線Ｏに沿った方向における両側の端部から車室１１の外部に突出している。回転軸２０は、車室１１から外方に突出した両端部で軸受部１３により中心軸線Ｏ回りに車室１１に対して回転可能に支持されている。軸受部１３は、回転軸２０の両端部にそれぞれ設けられたジャーナル軸受１４と、回転軸２０の一端側に設けられたスラスト軸受１５と、を備えている。

動翼環３０は、回転軸２０に保持され、回転軸２０の中心軸線Ｏ方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。動翼環３０と静翼環１２とは、中心軸線Ｏに沿って交互に配列されている。各動翼環３０は、回転軸２０の外周面から径方向外側に張り出すように形成されている。各動翼環３０では複数の動翼３０ｗが周方向に間隔をあけて配置されている。

ボイラ４０は、高温高圧の蒸気Ｓを生成し、蒸気流路４１を介して蒸気タービン１０に蒸気Ｓを供給する。
なお、この蒸気タービン１０はいわゆる高圧タービンであって、図示は省略するがこの高圧タービンには、中圧タービン、低圧タービンが接続されるとともに、復水器が接続され、復水器からボイラ４０へ水が供給されて再びボイラ４０で蒸気Ｓとされる。

次に、図２を参照して開閉弁４２について説明する。
開閉弁４２は、弁箱４４と、弁箱４４内で動作する止め弁本体（弁体）４６と、止め弁本体４６を支持する止め弁支持部（弁支持部）４７と、止め弁本体４６に対向して配置された加減弁本体４８と、加減弁本体４８を支持する加減弁支持部４９とを備えている。また、開閉弁４２は止め弁支持部４７を駆動する第一アクチュエータ７０と、加減弁支持部４９を駆動する第二アクチュエータ７５とをさらに備えている。

弁箱４４には、蒸気流路４１に接続された入口流路５１と、入口流路５１に連通する出口流路５２とが設けられている。そして蒸気Ｓは入口流路５１から流入し、出口流路５２から流出する。

入口流路５１は、蒸気流路４１に接続されている。また弁箱４４には、入口流路５１を開閉可能に着脱する蓋部４５が設けられている。

出口流路５２は、入口流路５１よりも蒸気Ｓの流れの下流側で、入口流路５１との接続部分である連通孔５３から連通孔５３の開口方向Ｄに沿って真っ直ぐに延びた後、その延在方向を９０度曲げるようにして湾曲し、蒸気Ｓの流れの下流に向かって真っすぐに延びている。即ち、連通孔５３の開口方向Ｄに交差する方向（本実施形態では直交する方向）に出口流路５２が延びている。この連通孔５３には、円環状の弁座５８が設けられている。

止め弁本体４６は、連通孔５３の開口方向Ｄに動作し、連通孔５３を開閉するようになっている。即ち、止め弁本体４６は弁座５８に近づいて接触し、または弁座５８から離れて弁座５８に非接触となるように動作する。これにより、入口流路５１と出口流路５２との間で蒸気Ｓが流れることを可能としたり、蒸気Ｓの流れを遮断したりする。

止め弁支持部４７は、連通孔５３の開口方向Ｄに沿って真っ直ぐに延びて止め弁本体４６を支持する弁棒６０と、弁棒６０を挿通させて弁棒６０を開口方向Ｄへスライド移動可能に支持する鞘６１とを有している。鞘６１は、開口方向Ｄに真っ直ぐ延びて弁箱４４を貫通して弁箱４４に支持されている。鞘６１は止め弁本体４６に近接する位置まで延びて出口流路５２内に一部が配置されている。

ここで、本実施形態では、連通孔５３より入口流路５１側（上流側）の弁箱４４の最小肉厚ｔ１よりも、連通孔５３より出口流路５２側（下流側）であって、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側での弁箱４４の最小肉厚ｔ２が小さくなっている。

加減弁本体４８は、入口流路５１内に配置されて、開口方向Ｄに止め弁本体４６と対向している。また弁座５８に近づいて接触し、または弁座５８から離れて弁座５８に非接触となるように動作する。加減弁本体４８が弁座５８に接触する際には、止め弁本体４６の外端に接触するようになっている。即ち加減弁本体４８の連通孔５３側の端部は円筒状をなしている。

加減弁支持部４９は、連通孔５３と開口方向Ｄで対向する弁箱４４の内面に固定されて加減弁本体４８を支持する円筒状のスリーブ６６と、スリーブ６６の内側に配置されて開口方向Ｄに沿って真っ直ぐに延びて加減弁本体４８を支持する弁棒６５とを有している。弁棒６５は開口方向Ｄに真っ直ぐ延びて弁箱４４を貫通している。

第一アクチュエータ７０は、弁箱４４における出口流路５２側で弁箱４４に固定されたケーシング７１と、弁棒６０を支持して弁棒６０を進退させる押棒７２とを備えている。ケーシング７１は止め弁本体４６を支持する弁棒６０の軸線の延長線上に配置されて弁箱４４の外面に固定されている。

第二アクチュエータ７５は、弁箱４４における入口流路５１側で弁箱４４に固定されたケーシング７６と、弁棒６５を支持して弁棒６５を進退させる押棒７７とを備えている。ケーシング７６は加減弁本体４８を支持する弁棒６５の軸線の延長線上に配置されて弁箱４４の外面に固定されている。

以上説明した本実施形態の蒸気タービン１０では、上記構成の開閉弁４２を備えている。
ここで図３の解析結果に示すように、出口流路５２内で止め弁支持部４７の鞘６１の周辺では、蒸気Ｓの流れが淀むことで蒸気Ｓと弁箱４４Ｘとの間の熱伝達率が、弁箱４４Ｘの他の部位に比べて低下する。例えば図３に示す弁箱４４Ｘでは、最小肉厚ｔ１＝ｔ２となっている。

より具体的には、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側（図３の紙面に向かって右側）とは反対側の位置、即ち、出口流路５２が曲がる角部５２ａで蒸気Ｓの流れが淀む。よって、この角部５２ａで蒸気Ｓと弁箱４４Ｘとの間の熱伝達率が低下する。この結果、この角部５２ａで弁箱４４Ｘの温度が弁箱４４Ｘの他の部位に比べて低温となる。

従って、図３に示すように鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側にくらべ、その反対側で鞘６１の外面の熱変形量（熱膨張量）が小さくなり、鞘６１、及び弁棒６０が全体として湾曲する。この結果、止め弁本体４６を円滑に動作させることが難しくなる。

ここで本実施形態では、入口流路５１側での弁箱４４の最小肉厚ｔ１よりも出口流路５２側で鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側の弁箱４４の最小肉厚ｔ２の方が小さくなっている。この結果、出口流路５２の方向が変化する位置である角部５２ａで、かつ、鞘６１周りで蒸気Ｓの流れが淀む位置で弁箱４４の肉厚を小さくすることができる。

よって、特に例えば蒸気タービン１０の起動時等で弁箱４４の温度が急激に変化する際など、蒸気Ｓの流れが淀む位置で弁箱４４の壁面の熱伝導を促進でき、壁面の温度勾配を低減することができる。従って、出口流路５２側で蒸気Ｓによる弁箱４４の均一な温度上昇が可能となり、鞘６１周りでの弁箱４４の熱変形を均一化することができる。よって、弁箱４４の不均一な熱変形を抑制し、図３に示すような弁棒６０及び鞘６１の湾曲変形を抑制できる。この結果弁棒６０等での熱応力の発生を抑制しつつ、止め弁本体４６の開閉動作をスムーズに行うことが可能である。

〔第二実施形態〕
次に、本発明に係る蒸気タービン１０の第二実施形態について説明する。なお、以下に説明する第二実施形態においては、上記第一実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第二実施形態では、弁箱４４Ａの内面に凹凸部８０が設けられている点で、第一実施形態とは異なる。

図４（ａ）に示すように、凹凸部８０は出口流路５２が延びる側とは反対側で出口流路５２を形成する弁箱４４Ａの内面に設けられている。より詳しくは、凹凸部８０は鞘６１及び弁棒６０に沿って延びるとともに、弁棒６０の周方向に隣接して並んで弁箱４４Ａの内面から凹む複数の凹所８１と、周方向に隣接する凹所８１同士の間で出口流路５２に突出するフィン状の凸所８２とを有している。よってこれら凹凸部８０は鞘６１を外周から取り囲むように設けられている。図４（ｂ）に示すように凹所８１の開口方向Ｄから見た断面形状は例えば半円形であって、開口方向Ｄから見て複数の凹所８１が波形を形成していてもよい。

また図５に示すように凹凸部８０は、弁箱４４Ａの内面から突出する円筒フィン８３を有していてもよい。円筒フィン８３に代えてピンフィンを用いてもよい。さらに凹凸部８０は、単に弁箱４４Ａの内面をあらした粗面であってもよい。
弁箱４４Ａを鋳物で形成する場合には、鋳型に凹凸部８０に対応する形状を形成しておくことによって弁箱４４Ａの内面に凹凸部８０を形成してもよい。また弁箱４４Ａを製造した後に機械加工によって凹凸部８０を形成してもよい。

以上説明した本実施形態の蒸気タービン１０によれば、弁箱４４Ａに設けた凹凸部８０によって蒸気Ｓの流れが淀む位置で伝熱面積を増大させるとともに、蒸気Ｓの流れを乱すことができる。よってこの凹凸部８０の設けられた位置で熱伝達を促進でき、鞘６１の周りの蒸気Ｓが淀む位置で弁箱４４Ａの温度を弁箱４４Ａの他の部位に近づけることができる。この結果、蒸気Ｓが淀む位置で弁箱４４Ａの壁面の温度勾配をさらに低減することができる。

これにより、出口流路５２が延びる側とは反対側での弁箱４４Ａの壁面の温度勾配を低減することができる。よって弁箱４４Ａの不均一な熱変形を抑制し、止め弁本体４６の開閉動作をスムーズに行うことが可能となる。

〔第三実施形態〕
次に、本発明に係る蒸気タービン１０の第三実施形態について説明する。なお、以下に説明する第三実施形態においては、上記第一実施形態、及び第二実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第三実施形態では、弁箱４４の外面に固定された金属部材９０がさらに設けられている点で第一実施形態及び第二実施形態とは異なる。

図６（ａ）に示すように金属部材９０は、連通孔５３よりも出口流路５２側であって、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側のみで弁箱４４の外面に固定されている。そしてこの金属部材９０は、炭素鋼やステンレス等の熱容量が大きな金属材料からなり、図６（ｂ）に示すように、例えば開口方向Ｄから見て弁棒６０と同軸上に配置されて半環状をなしている。

本実施形態ではこの金属部材９０は第一アクチュエータ７０のケーシング７１の内部に設けられて、第一アクチュエータ７０が弁箱４４に固定されていることで金属部材９０が間接的に弁箱４４に固定されている。

なお、金属部材９０は第一アクチュエータ７０のケーシング７１の内部ではなく、直接弁箱４４の外面に固定されていてもよい。また金属部材９０は半環状をなしていなくともよく、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側のみで設けられていれば形状は問わない。例えば、金属部材９０は分割されて複数が設けられていてもよい。
ここで、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側、及び、出口流路５２が延びる側の両方に金属部材９０を設けてもよい。金属部材９０の設置位置は、起動中の変形を抑えたいか、定格運転中の変形を抑えたいか等の条件によって適宜変更され得る。

以上説明した本実施形態の蒸気タービン１０によれば、金属部材９０によって、出口流路５２が延びる側で弁箱４４の壁面からの熱を金属部材９０へ流入させることができる。即ち、金属部材９０を蓄熱部として機能させることができる。よって、出口流路５２が延びる側とは反対側となる鞘６１周りで蒸気Ｓの流れが淀む側に対して、出口流路５２が延びる側での放熱を促進でき、鞘６１周りでの弁箱４４の熱変形を均一化することができる。

これにより、出口流路５２が延びる側とは反対側での弁箱４４の壁面の温度勾配を低減することができる。よって弁箱４４の不均一な熱変形を抑制し、弁体の開閉動作をスムーズに行うことが可能となる。

〔第四実施形態〕
次に、本発明に係る蒸気タービン１０の第四実施形態について説明する。なお、以下に説明する第四実施形態においては、上記第一実施形態から第三実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第四実施形態では、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側で、第一アクチュエータ７０と弁箱４４との間に隙間９１が設けられている点で第一実施形態から第三実施形態とは異なる。

即ち、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側では第一アクチュエータ７０のケーシング７１と弁箱４４との間に、弁棒６０と同軸上に配置されて半環状をなす隙間９１が形成されている。

なお、隙間９１は半環状をなしていなくともよく、少なくとも鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側と反対側のみに設けられていればよい。例えば、隙間９１は、弁棒６０の周方向に分割されて複数が設けられていてもよい。
ここで、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側、及び、出口流路５２が延びる側の両方に隙間９１を設け、隙間９１の大きさを「出口流路５２が延びる側とは反対側」＞「出口流路５２が延びる側」としてもよい。

以上説明した本実施形態の蒸気タービン１０によれば、鞘６１を挟んで出口流路５２が延びる側とは反対側で第一アクチュエータ７０のケーシング７１と弁箱４４との間に隙間９１があることで、この位置で弁箱４４からの第一アクチュエータ７０への熱伝導による放熱を抑制できる。
一方、出口流路５２が延びる側では弁箱４４とケーシング７１との間に隙間９１がないことで、即ち、弁箱４４とケーシング７１とが密着していることで、弁箱４４からケーシング７１へ放熱され易い。従って鞘６１を挟んで両側で、鞘６１周りでの弁箱４４の熱変形を均一化することができる。

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、及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。

例えば、上記では止め弁本体４６及び加減弁本体４８を備える開閉弁４２について説明したが、加減弁本体４８を備えない開閉弁４２であってもよい。

また、出口流路５２は、連通孔５３の開口方向Ｄに交差する方向に延び、かつ、延在方向が変化する位置（角部５２ａ）で弁棒６０が設けられていれば上述の構成に限定されない。即ち、出口流路５２は連通孔５３から直線状に延びた後、滑らかに湾曲して延在方向がその途中で変化してもよいし。急激に屈曲して蒸気Ｓの流れの下流側に延びていてもよい。

また、第三実施形態の金属部材９０と第四実施形態の隙間９１とを併設してもよい。
さらに、第三実施形態の金属部材９０及び第四実施形態の隙間９１は、第一実施形態及び第二実施形態の構成を有する開閉弁に対して適用してもよいし、第一実施形態及び第二実施形態の構成を有しない開閉弁に対し適用してもよい。

１０…蒸気タービン
１１…車室
１２…静翼環
１２ｗ…静翼
１３…軸受部
１４…ジャーナル軸受
１５…スラスト軸受
２０…回転軸
３０…動翼環
３０ｗ…動翼
４０…ボイラ
４１…蒸気流路
４２…開閉弁
４４、４４Ａ、４４Ｘ…弁箱
４５…蓋部
４６…止め弁本体（弁体）
４７…止め弁支持部（弁支持部）
４８…加減弁本体
４９…加減弁支持部
５１…入口流路
５２…出口流路
５２ａ…角部
５３…連通孔
５８…弁座
６０…弁棒
６１…鞘
６５…弁棒
６６…スリーブ
７０…第一アクチュエータ（駆動部）
７１…ケーシング
７２…押棒
７５…第二アクチュエータ
７６…ケーシング
７７…押棒
８０…凹凸部
８１…凹所
８２…凸所
８３…円筒フィン
９０…金属部材
９１…隙間
Ｏ…中心軸線
Ｓ…蒸気
Ｄ…開口方向

Claims

蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、
前記連通孔を開閉する弁体と、
前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、
を備え、
前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延び、
前記連通孔よりも上流側における前記弁箱の最小肉厚と比べて、前記連通孔よりも下流側で、かつ、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側の前記弁箱の最小肉厚が小さくなっている開閉弁。
前記出口流路を形成する前記弁箱の内面のうち、前記弁支持部周りの内面には、凹凸部が設けられている請求項１に記載の開閉弁。
前記連通孔よりも下流側であって、前記弁箱の外面に固定された金属部材をさらに備える請求項１又は２に記載の開閉弁。
前記弁箱に前記連通孔よりも下流側で固定されて、前記弁支持部を駆動する駆動部をさらに備え、
前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側では、前記駆動部と前記弁箱との間に隙間が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の開閉弁。
蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、
前記連通孔を開閉する弁体と、
前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、
前記連通孔よりも下流側で、かつ、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側で弁箱の外面に固定された金属部材と
を備え、
前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延びる開閉弁。
蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、
前記連通孔を開閉する弁体と、
前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、
前記連通孔よりも下流側で前記弁箱に固定されて、前記弁支持部を駆動する駆動部と、
を備え、
前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延び、
前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側では、前記駆動部と前記弁箱との間に隙間が設けられている開閉弁。
蒸気の入口流路と、前記蒸気の流れ方向の下流側で、前記入口流路に連通孔を通じて連通する出口流路とが設けられた弁箱と、
前記連通孔を開閉する弁体と、
前記弁箱を貫通して前記出口流路内に一部が配置され、前記連通孔よりも前記出口流路側で前記弁箱に支持されるとともに、前記弁体を前記連通孔の開口方向に動作可能に支持する弁支持部と、
前記連通孔よりも下流側で、かつ、前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側で弁箱の外面に固定された金属部材と、
前記連通孔よりも下流側で前記弁箱に固定されて、前記弁支持部を駆動する駆動部と、
を備え、
前記出口流路は、下流側に向かって、前記連通孔の開口方向と交差する方向に延び、
前記弁支持部を挟んで前記出口流路が延びる側とは反対側では、前記駆動部と前記弁箱との間に隙間が設けられている開閉弁。
蒸気流路と、
前記蒸気流路に設けられた請求項１から７のいずれか一項に記載の開閉弁と、
を備える蒸気タービン。