蒸気弁装置および蒸気タービンプラント
【課題】蒸気弁装置の弁開時圧力損失低減を可能とし、且つ蒸気弁装置の製造コストを抑制可能にする。
【解決手段】実施形態では、蒸気弁装置９０は、主蒸気止め弁１と、蒸気加減弁２１と、それらの間を接続する中間流路部８０とを有する。主蒸気止め弁１および蒸気加減弁２１はそれぞれ、水平方向の入口部３３、４３と下向きの出口部３４、４４との間に流路６１、７１を形成してその流路６１、７１内に弁座３５、４５が配置されたケーシング３１、４１と、ケーシング３１、４１内で上下方向に移動可能な弁体３２、４２と、弁体３２、４２を駆動する弁棒３７、４７と、を有する。弁棒３７、４７は流路を開くときにケーシング３１、４１の上方外側に引き抜かれる向きに延びている。中間流路部８０は、主蒸気止め弁１の出口部３４から流出した主蒸気の流れを下向きから水平方向に変えて蒸気加減弁２１、２２それぞれの出口部４４に導く。
【解決手段】実施形態では、蒸気弁装置９０は、主蒸気止め弁１と、蒸気加減弁２１と、それらの間を接続する中間流路部８０とを有する。主蒸気止め弁１および蒸気加減弁２１はそれぞれ、水平方向の入口部３３、４３と下向きの出口部３４、４４との間に流路６１、７１を形成してその流路６１、７１内に弁座３５、４５が配置されたケーシング３１、４１と、ケーシング３１、４１内で上下方向に移動可能な弁体３２、４２と、弁体３２、４２を駆動する弁棒３７、４７と、を有する。弁棒３７、４７は流路を開くときにケーシング３１、４１の上方外側に引き抜かれる向きに延びている。中間流路部８０は、主蒸気止め弁１の出口部３４から流出した主蒸気の流れを下向きから水平方向に変えて蒸気加減弁２１、２２それぞれの出口部４４に導く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、主蒸気止め弁および蒸気加減弁を備えた蒸気弁装置、並びに、かかる蒸気弁装置を備えた蒸気タービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の典型的な蒸気タービンプラントは、ボイラーからの蒸気が、蒸気弁装置を通過して蒸気タービンに送られる。蒸気タービンで仕事をした後の蒸気は復水器で水に戻され、給水ポンプにて昇圧されて再びボイラーに供給されるように循環する。
【０００３】
蒸気弁装置は、主蒸気止め弁と、その下流側に配置された蒸気加減弁と、を有する。主蒸気止め弁は、蒸気タービンの非常時等に、蒸気タービンに流入する蒸気を瞬時に止めることができるものである。蒸気加減弁は、蒸気タービンに供給される蒸気流量を制御するためのものである。
【０００４】
蒸気弁装置は、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とが一体化されているものがある。一体化するにあたっては、種々の組み合せが提案されている。例えば、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とが中間流路部を介して一体化されて、いずれもケーシングの上方に配置された油筒により駆動されるように構成されているものが知られている。
【０００５】
上述した蒸気弁装置の例は、主蒸気止め弁および蒸気加減弁はそれぞれ１弁（１組）で一対となるように構成されている。このため、従来の蒸気タービンプラントにおける蒸気加減弁は、絞り調速方式を採用した蒸気タービンプラントに適している。絞り調速方式は、蒸気タービンの部分負荷帯は、蒸気加減弁は全開とならずに絞り損失を伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５６０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、蒸気タービンプラントは、単機出力（発電容量）の大容量化が進められており、蒸気弁装置の各弁口径もそれに伴い大口径化する傾向にある。これに合わせ蒸気タービンの部分負荷帯における効率の向上が要求されている。このような蒸気タービンの部分負荷帯における効率を重視した蒸気タービンプラントは、ノズル調速方式が適している。ノズル調速方式は、蒸気タービンの部分負荷帯で、蒸気加減弁は部分的に全開近傍まで開弁するので絞り損失が少ない。
【０００８】
ノズル調速方式の蒸気タービンプラントでは、蒸気タービンのタービン段落へ蒸気を供給する部材であるノズルボックスが、周方向に複数の区画に区切られた構造のものが用いられる。上述した蒸気弁装置を、ノズル調速方式の蒸気タービンプラントに適用した場合、蒸気タービンのノズルボックスの周方向に区切られた区画数に対応した数だけ弁を設置する必要がある。例えば、ノズルボックスが周方向に４個に区切られた区画を有するときは、４対の弁、すなわち、主蒸気止め弁および蒸気加減弁それぞれが４個必要になる。このため、製造コストが増大してしまう。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸気弁装置のメンテナンスの作業性を向上させるとともに蒸気弁装置の弁開時圧力損失低減を可能とし、且つ蒸気弁装置の製造コストを抑制可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、前記主蒸気止め弁は、水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、を有し、前記複数の蒸気加減弁それぞれは、水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、を有し、前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部それぞれに流出するように構成されていること、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された１つの上流側蒸気加減弁と、この上流側加減弁の下流側に配置された１つの下流側蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記上流側蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、前記主蒸気止め弁は、水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、を有し、前記上流側蒸気加減弁は、水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、この第２の鉛直出口部よりも下流側に開口した水平出口部と、前記第２の入口部から前記第２の出口部および前記水平出口部それぞれに流通可能な第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、を有し、前記下流側蒸気加減弁は、水平方向に開口して前記水平出口部に接続された第３の入口部と、鉛直下向きに開口した第３の出口部と、前記第３の入口部と第３の出口部の間に第３に流路を形成してその第３流路内に第３の弁座が配置された第３のケーシングと、この第３のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第３の弁座との間で離脱係合することによって前記第３の流路を開閉する第３の弁体と、前記第３の弁体に結合されるとともに前記第３のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第３の流路を開くときに前記第３の出口部と反対側に移動させられる第３の弁棒と、を有し、前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、を特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントは、ボイラーと、前記ボイラーで生成された主蒸気を導入してその主蒸気のエネルギーによって駆動される蒸気タービンと、前記ボイラーと蒸気タービンの間に配置されて前記主蒸気の流れを制御する少なくとも１つの蒸気弁装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、前記蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有し、前記主蒸気止め弁は、水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部と反対側に移動させられる第１の弁棒と、を有し、前記複数の蒸気加減弁それぞれは、水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２位の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、を有し、前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、蒸気弁装置のメンテナンスの作業性を向上させるとともに蒸気弁装置の弁開時圧力損失を低減させることを可能にし、且つ蒸気弁装置の製造コストを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の蒸気弁装置を示す概略上面図である。
【図２】図１のII−II矢視縦断面図である。
【図３】図１の蒸気弁装置を備えた蒸気タービンプラントの一実施形態を示す系統図である。
【図４】図３の高圧蒸気タービンおよび蒸気弁装置の部分系統図である。
【図５】本発明に係る第２の実施形態の蒸気弁装置を示す概略上面図である。
【図６】図５のVI−VI矢視縦断面図である。
【図７】図６の中間流路部の概略斜視図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態の蒸気弁装置を示す概略上面図である。
【図９】図８のIX−IX矢視縦断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態の蒸気弁装置９０を示す概略上面図である。図２は、図１のII−II矢視縦断面図である。
【００１７】
図３は、図１の蒸気弁装置９０を備えた蒸気タービンプラントの一実施形態を示す系統図である。なお、図３の蒸気弁装置９０については、主蒸気止め弁１等の図示を省略し、単に四角形の枠のみを記載している。図４は、図３の高圧蒸気タービン１０および蒸気弁装置９０の部分系統図である。
【００１８】
先ず、本実施形態の蒸気弁装置９０が配置される蒸気タービンプラントの全体の構成について説明する。
【００１９】
この蒸気タービンプラントは、ボイラー２０と、このボイラー２０で生成された主蒸気を導入してその主蒸気のエネルギーによって駆動される高圧蒸気タービン１０と、ボイラー２０および高圧蒸気タービン１０の間に配置されて主蒸気の流れを制御する蒸気弁装置９０と、を有する。この蒸気タービンプラントでは、ボイラー２０からの蒸気が、蒸気弁装置９０を通過した後に高圧蒸気タービン１０へ送られるように構成されている（図３）。
【００２０】
高圧蒸気タービン１０で仕事をした後の蒸気は、逆止弁７を経由して再びボイラー２０の再熱器にて再熱され、再熱蒸気止め弁３およびインターセプト弁４を経て、中圧蒸気タービン１１に送られ、その後低圧蒸気タービン１２へ送られてさらに仕事をする。低圧蒸気タービン１２を出た蒸気は復水器１３にて水に戻され、給水ポンプ１４にて昇圧して再びボイラー２０に供給されるように循環する。
【００２１】
図示の例では、プラントの運用効率を高めるために、主蒸気止め弁１の上流側からボイラー２０の再熱器の上流側に接続された高圧タービンバイパス弁５やボイラー２０の再熱器の下流側から復水器１３に接続された低圧タービンバイパス弁６が設置され、タービンの運転に係わらずボイラー系統単独の循環運転ができるようになっている。
【００２２】
この実施形態に係る蒸気弁装置９０は、上流側の主蒸気止め弁１と、その下流側に配置された２個の蒸気加減弁、すなわち第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２と、これらの間を連絡する中間流路部８０と、を有する（図１、図２）。主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２は、縦型（垂直置）とする。主蒸気止め弁１は、中間流路部８０の下流で分岐して、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２に接続されている。なお、図２は、主蒸気止め弁１と第１蒸気加減弁２１がともに閉じた状態を示している。
【００２３】
また、本実施形態の高圧蒸気タービン１０の外周に配置されるノズルボックスは、詳細な図示は省略するが、周方向に区切られた２個の区画、すなわち、第１区画１５および第２区画１６により構成されている。第１蒸気加減弁２１を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第１区画１５に流入し、第２蒸気加減弁２２を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第２区画１６に流入するように構成されている（図４）。
【００２４】
主蒸気止め弁１は、第１の流路６１を形成する第１のケーシング３１と、この第１のケーシング３１内で上下に移動する第１の弁体３２と、を有する。
【００２５】
第１のケーシング３１には、水平方向に開口して蒸気を受け入れる第１の入口部３３が形成され、鉛直方向に開口して下方に蒸気を排出する第１の出口部３４が形成されている。また、第１の出口部３４には、内側に向かって隆起状をなす第１の弁座３５が配置され、第１の弁体３２が上昇あるいは下降したときに第１の弁体３２と第１の弁座３５が離脱係合して第１の流路６１を開閉するように構成されている。
【００２６】
第１のケーシング３１の上部には、メンテナンス時に開放可能な第１の弁蓋３６が配置されている。第１の弁体３２には第１の弁棒３７が取り付けられている。この第１の弁棒３７は、第１の弁体３２の上方に延びて、第１のケーシング３１のうちの第１の弁蓋３６の部分を貫通し、第１の油筒３８内の第１のピストン３９に接続されている。
【００２７】
ここで、第１の弁棒３７は、第１の弁体３２に対して、第１の出口部３４の反対側に取り付けられている。この第１の弁体３２を第１の弁座３５から離脱させるとき、すなわち、第１の流路６１を開くときには、第１の出口部３４と反対側の方向に移動させられる。第１のケーシング３１の内側で第１の弁体３２の外側に、ストレーナ４０が配置されている。
【００２８】
第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２は、互いに同じ構成で、主蒸気止め弁１から流れる主蒸気がそれぞれに流入されるように構成されている。主蒸気の流れについては、後で説明する。
【００２９】
第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２ぞれぞれは、上述した主蒸気止め弁１とほぼ同様の配置であって、第２の流路７１を形成する第２のケーシング４１と、この第２のケーシング４１内で上下に移動する第２の弁体４２と、を有する。第２の流路７１は、主蒸気が鉛直下方に流通可能な流路である。
【００３０】
第１蒸気加減弁２１の第２のケーシング４１および第２蒸気加減弁２２の第２のケーシング４１は、後述する第１および第２下方出口部８７、８８と一体に形成されている。それぞれの第２のケーシング４１には、水平方向に開口して蒸気を受け入れる第２の入口部４３が形成され、鉛直方向に開口して下方に蒸気を排出する第２の出口部４４が形成されている。
【００３１】
第１蒸気加減弁２１の第２の入口部４３と、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３とは、中間流路部８０を挟んで互いに対向するように配置されている（図１）。第１の入口部４３等と中間流路部８０との連結については、後で説明する。
【００３２】
各第２の出口部４４それぞれには、内側に向かって隆起状をなす第２の弁座４５が配置され、第２の弁体４２が上昇あるいは下降したときに第２の弁体４２と第２の弁座４５が離脱係合して第２の流路７１を開閉するように構成されている。
【００３３】
各第２のケーシング４１それぞれの上部には、メンテナンス時に開放可能な第２の弁蓋４６が配置されている。第２の弁体４２には第２の弁棒４７が取り付けられている。この第２の弁棒４７は、第２の弁体４２の上方に延びて第２のケーシング４１のうちの第２の弁蓋４６の部分を貫通し、第２の油筒４８内の第２のピストン４９に接続されている。
【００３４】
ここで、各第２の弁棒４７は、各第２の弁体４２に対して、第２の出口部４４の反対側に取り付けられており、第２の弁体４２を第２の弁座４５から離脱させるとき、すなわち、第２の流路７１を開くときには、第２の出口部４４と反対側の方向に移動させられる。
【００３５】
中間流路部８０は、上方流入部８１と、鉛直流路部８２と、流れ方向変更部８３と、水平流路部８４と、分岐流路部８５と、２個の下方出口部、すなわち、第１下方出口部８７および第２下方出口部８８と、を有する（図１、図２）。
【００３６】
上方流入部８１は、上方に向いて開口して、第１の出口部３４に連結するように構成される。この上方流入部８１には、第１の出口部３４から流出された主蒸気が、流入可能である。
【００３７】
鉛直流路部８２は、上方流入部８１の下方に連結されて、上方流入部８１内を流通する主蒸気が、鉛直下方に流通可能である。
【００３８】
流れ方向変更部８３は、円弧角が約９０度の円弧の管状（エルボ管）で、上方流路部および鉛直流路部８２内を流通した主蒸気が、流入可能である。この流れ方向変更部８３は、主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変える。水平流路部８４は、流れ方向変更部８３の下方に連結されて、流れ方向変更部８３内を流通した主蒸気が流れ込んで、その後水平に流れるように構成されている。
【００３９】
分岐流路部８５は、流れ方向変更部８３および水平流路部８４を流通した主蒸気が流入可能で、流れ込んだ主蒸気を、第１蒸気加減弁２１の第２の入口部４３と、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３と、それぞれに流入可能である。
【００４０】
この実施形態では、主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１、第２蒸気加減弁２２および中間流路部８０は一体として、鍛造または鋳造により形成できる。
【００４１】
続いて、本実施形態の蒸気弁装置９０内の主蒸気の流れについて説明する。
【００４２】
ボイラー２０から供給された主蒸気は、第１の入口部３３から水平向きに主蒸気止め弁１の第１のケーシング３１内に流入する。この後に、ストレーナ４０内に流入して、第１の弁体３２および第１の弁座３５の間を通り、第１の出口部３４を下向きに通って主蒸気止め弁１を通過する。
【００４３】
主蒸気止め弁１を通過した主蒸気は、中間流路部８０の上方流入部８１を経て、鉛直流路部８２内を流入する。鉛直流路内を流通した主蒸気は、流れ方向変更部８３に流れ込む。このとき、主蒸気の流れ向きが下向きから水平向きに変えられる。流れ方向変更部８３内を流通した主蒸気は、水平流路部８４を流通して、その後分岐流路部８５に流入する。
【００４４】
分岐流路部８５に流入した主蒸気の流れは、２方向に分岐される。一方は、第１下方出口部８７を流れ、他方は第２下方出口部８８を流れる。
【００４５】
第１下方出口部８７を流れる主蒸気は、第１蒸気加減弁２１の第２の入口部４３へ流れ込み、第２のケーシング４１内に流入する。第２のケーシング４１内に流入した蒸気は、第１蒸気加減弁２１に係る第２の弁体４２および第２の弁座４５の間を通り、第２の出口部４４を下向きに排出される。以上のように、第１下方出口部８７を流れる主蒸気は、第１蒸気加減弁２１を通過する。第１蒸気加減弁２１を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第１区画１５に供給される。
【００４６】
一方、第２下方出口部８８を流れる主蒸気は、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３へ流れ込み、第２のケーシング４１内に流入する。第２のケーシング４１内に流入した蒸気は、第２蒸気加減弁２２に係る第２の弁体４２および第２の弁座４５の間を通り、第２の出口部４４を下向きに排出される。以上のように、第２下方出口部８８を流れる主蒸気は、第２蒸気加減弁２２を通過する。第２蒸気加減弁２２を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第２区画１６に供給される。
【００４７】
中間流路部８０の内部における流体のはく離現象を回避するには、流れ方向変更部８３の円弧の中心半径Ｒと、この流れ方向変更部８３の内径Ｄｉとの比（Ｒ／Ｄｉ）が、大きいことが望ましく、（Ｒ／Ｄｉ）が１以上、さらには２以上であるのが望ましい。
【００４８】
主蒸気止め弁１の第１の弁体３２は、第１の弁棒３７を介して第１のピストン３９と連動して上下する。主蒸気止め弁１が開方向に動作するとき、第１の弁棒３７は上流側に引き上げられ、蒸気流路の邪魔にならないので、第１の弁棒３７による圧力損失が小さくなる。
【００４９】
同様に、第１および第２蒸気加減弁２１、２２それぞれの第２の弁体４２は、第２の弁棒４７を介して第２のピストン４９と連動して上下する。第１および第２蒸気加減弁２１、２２それぞれが開方向に動作するとき、各第２の弁棒４７は上流側に引き上げられ、蒸気流路の邪魔にならないので、各第２の弁棒４７による圧力損失が小さくなる。
【００５０】
また、この実施形態によれば、主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１、および第２蒸気加減弁２２をそれぞれ縦型（垂直置）とすることができる。その結果、組立時において弁体の重量により生じる弁棒のたわみの影響が排除され、弁棒の先端に設けた弁体と弁座との当たり作業が容易となる。さらに、この蒸気弁装置９０は、油筒や上蓋等の内蔵部品が分解点検時に天井クレーンを用いて鉛直に吊り上げ、吊り下げすることができるようになり、危険を伴わずにメンテナンスが可能となる。
【００５１】
一般にエルボ内部の流れでは、流体に遠心力が働き、流速の速い中央部の流体部分に作用する遠心力は壁面付近の流速の遅い流体部分に働くそれよりも大きいので、中央部の流体はエルボの曲がりの外側へ押しやられ、管壁近くの流体は壁に沿ってエルボの曲がりの内側に回り込むこととなる。また、エルボ断面内の壁面の圧力分布は一様ではなく、圧力はエルボの曲がりの外側の壁で高く、内側の壁では低くなるため、エルボ内部には二次流れが発生している。この二次流れの連続した流れとして下記に示す流体のはく離が発生する。
【００５２】
（１）エルボの曲がりの外側では、曲がりに近づく流れは次第に圧力が上昇することとなり、エルボの曲がりの入口部ではく離が起こる。
【００５３】
（２）エルボの曲がりの内側では、圧力が低く、エルボの曲がりの終わり（出口部）では遠心力はなくなり、再び圧力が上昇してついにはエルボの曲がりの後ではく離が起こる。
【００５４】
本実施形態の中間流路部８０内を流れる蒸気の圧力損失の主なものは、上述のエルボ内部における流体のはく離に由来するものである。
【００５５】
上述したように、流れ方向変更部８３の円弧の中心半径Ｒと中間流路部８０の内径Ｄｉとの比（Ｒ／Ｄｉ）を１以上、さらに好もしくは２以上とすることにより、中間流路部８０の内部における流体のはく離現象を回避することができ、これにより、中間流路部８０での圧力損失を小さくすることができる。
【００５６】
また、本実施形態の蒸気タービンプラントは、第１および第２蒸気加減弁２１、２２それぞれを通過した主蒸気が、ノズルボックスの第１および第２区画１５、１６それぞれに流入するように構成されている。このため、第１および第２蒸気加減弁２１、２２を１弁ずつ順番に開弁するように制御する、いわゆるノズル調速運転を行うことが可能になる。
【００５７】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図５〜図７を用いて説明する。図５は、本実施形態の蒸気弁装置９０を示す概略上面図である。図６は、図５のVI−VI矢視縦断面図である。図７は、図６の中間流路部８０の概略斜視図である。
【００５８】
本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の蒸気弁装置９０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図３、図４）に用いるものである。
【００５９】
本実施形態の蒸気弁装置９０の中間流路部８０の構成について説明する。この蒸気弁装置９０は、中間流路部８０以外、すなわち、主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２は、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００６０】
本実施形態の中間流路部８０は、第１の実施形態と同様に、上方流入部８１と、鉛直流路部８２と、流れ方向変更部８３と、水平流路部８４と、分岐流路部８５と、第１下方出口部８７および第２下方出口部８８と、を有する。
【００６１】
本実施形態の鉛直流路部８２は、上方流入部８１に連結される部位から流れ方向変更部８３に連結部位に至るまでに、すなわち、鉛直流路部８２の上方から下方に向かうに従って、横断面（円形の流路断面）が大きくなるように形成される。
【００６２】
この例の鉛直流路部８２は、鉛直に立つ円錐を水平に切断したうちの下側部分と同様の形状、すなわち部分円錐形状である。このように流路が広がることで、主蒸気止め弁１の下流（後流）側の圧力回復が可能になる。このときの広がり度合い、すなわち、流路中心Ｃに対する角度βは、流れのはく離を抑制するために、６度程度に形成されている。なお、図７では、広がり度合いを、流路中心Ｃに対して水平方向両側それぞれに角度βだけ開いた状態を、当該角度βの２倍（２β）で示している。
【００６３】
流れ方向変更部８３は、上述した部分円錐形状の鉛直流路部８２の下部と、所定の曲率で連結されている。以下、流れ方向変更部８３と鉛直流路部８２との連結について説明する。
【００６４】
この流れ方向変更部８３は、第１の実施形態と同様に、主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変更する、円弧角が約９０度の円弧の管状（エルボ管）である。
【００６５】
図６に示すように、流れ方向変更部８３の円弧の内周側の曲率半径をＲｉ、外周側の曲率半径をＲｏ、流路の中心の曲率半径をＲｃとしている。また、外周側において、上方流路部の下端部と、曲率半径Ｒｏの上端部とを、所定の曲率半径ｒで滑らかに連結している。このとき、Ｒｏ、Ｒｉ、Ｒｃ、およびｒの中心部は、互いに異なる位置にある。
【００６６】
また、中心半径Ｒｃと入口内径Ｄｉとの比（Ｒｃ／Ｄｉ）は、第１の実施形態と同様に、１以上、さらには２以上であるのが望ましい。
【００６７】
続いて、中間流路部８０のうち、流れ方向変更部８３から下流側の断面形状について説明する。
【００６８】
当該流路断面の形状は、円形から除々に扁平されて水平（図６の奥行き方向）に長い長円形になる。
【００６９】
流れ方向変更部８３の上方の流路断面、すなわち、鉛直流路部８２の直下付近の流路断面は円形である。この流れ方向変更部８３の流路断面は、下流側にいくに従って、円形から除々に扁平するように変形されて、分岐流路部８５との接続部は水平に長い楕円になる。このとき、流路断面は、形状が円形から楕円形になるまでの過程で、断面積がほぼ同じになるように変形する。
【００７０】
楕円形の流路断面は、水平流路部８４から分岐流路部８５に向かうまでに、さらに扁平して水平に長い長円形に変形する。このとき、流路断面は、水平方向に広がるように変形する。すなわち、流路断面積が滑らかに拡大するように変形する。このときの広がり度合い、すなわち、流路中心Ｃに対する角度αは、流れのはく離を抑制するために、６度程度に形成されている。なお、図７では、広がり度合いを、流路中心Ｃに対して鉛直下向き両側それぞれに角度αだけ開いた状態を、当該角度αの２倍（２α）で示している。
【００７１】
第１および第２蒸気加減弁２１、２２の各第２の入口部４３は、各第２のケーシング４１の鉛直方向中央部に接続される。これにより、第１および第２下方出口部８７、８８からの主蒸気は、各第２の流路７１それぞれの内部にスムーズに流入する。
【００７２】
中間流路部８０は、その流路断面が上方流入部８１の円形状から扁平するように変形して、分岐流路部８５付近で長円形状となるように、鉛直方向から水平方向に曲げて形成されるものである。また、中間流路部８０の扁平変形しなくなる付近から流路断面の断面積が除々に拡大するように構成されている。
【００７３】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、中間流路部８０が上述のように変形するように形成されていることで、第１の実施形態で説明したエルボ管（円弧状の配管）特有の内部流れである二次流れや、流体のはく離を抑制可能になる。これにより、圧力損失の増加を回避することが可能になる。
【００７４】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について、図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施形態の蒸気弁装置９０を示す概略上面図である。図９は、図８のIX−IX矢視縦断面である。
【００７５】
本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の蒸気弁装置９０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図３、図４）に用いるものである。
【００７６】
本実施形態の蒸気弁装置９０は、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２が、中間流路部８０の下流側に、準直列的に配置される。また、この蒸気弁装置９０の中間流路８０は、主蒸気止め弁１の第１の出口部３４から排出される主蒸気を、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３のみに流すように構成される。すなわち、この中間流路部８０は、第１の実施形態で説明した分岐流路部８５（図１）を有さない。
【００７７】
第１蒸気加減弁２１の第１のケーシング３１には、第２の出口部４４よりも下流側に、水平に開口する水平出口部４４ａが形成されている。この水平出口部４４ａは、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３に連結されている。
【００７８】
中間流路部８０から排出された主蒸気の一部は、第１蒸気加減弁２１に係る第２のケーシング４１の内部を通過した後に、第２蒸気加減弁２２に流入可能に構成されている。すなわち、上流側にある第１蒸気加減弁２１の第２の弁体４２が閉じているときは、第１蒸気加減弁２１に流入された主蒸気は、全て第１蒸気加減弁２１の水平出口部４４ａから排出されて第２蒸気加減弁２２に流れ込む。この場合に、主蒸気は、第１および第２蒸気加減弁２１、２２を直列的に流れる。
【００７９】
一方、上流側にある第１蒸気加減弁２１の第２の弁体４２が開いているときは、第１蒸気加減弁２１に流入された主蒸気は、第１蒸気加減弁２１の第２の出口部４４から排出されてノズルボックスの第１区画１５（図４）に流れ込むものと、水平出口部４４ａから排出されて第２蒸気加減弁２２に流れ込むものと、に分岐される。
【００８０】
第２蒸気加減弁２２の第２の弁体４２が開いているときは、第２蒸気加減弁２２に流入された主蒸気は、第２蒸気加減弁２２の第２の出口部４４から排出されてノズルボックスの第２区画１６（図４）に流れ込む。
【００８１】
これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。また、中間流路部８０の形状を簡素にすることが可能になり、製造コストを低減させることができる。
【００８２】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００８３】
例えば、第１の実施形態で、鉛直流路部８２および水平流路部８４を省いてもよい。この場合、上方流入部８１に流れ方向変更部８３の上部を連結させて、流れ方向変更部８３の下部に分岐流路部８５を連結させてればよい。
【００８４】
また、第２の実施形態で、水平方向流路部８４の流路断面は、水平方向を長軸として蒸気加減弁の軸方向（鉛直方向）を短軸とした楕円形状でもよい。
【００８５】
また、第３の実施形態の蒸気弁装置９０の中間流路部８０に、第２の実施形態で説明した流れ方向変更部８３を設けてもよい。
【００８６】
また、ノズルボックスが４分割されているような蒸気タービンには、第１〜第３の実施形態のいずれかの蒸気弁装置９０を２個用いればよい。
【００８７】
また、第１〜第３の実施形態では、１個の主蒸気止め弁１に対して、２個の蒸気加減弁２１、２２が接続されているが、これに限らない。３個以上の蒸気加減弁を１個の主蒸気止め弁１に接続してもよい。
【００８８】
また、並列的に配列される第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２それぞれに、第３の実施形態で説明したような蒸気加減弁を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１…主蒸気止め弁、３…再熱蒸気止め弁、４…インターセプト弁、５…高圧タービンバイパス弁、６…低圧タービンバイパス弁、７…逆止弁、１０…高圧蒸気タービン、１１…中圧蒸気タービン、１２…低圧蒸気タービン、１３…復水器、１４…給水ポンプ、１５…第１区画、１６…第２区画、２０…ボイラー、２１…第１蒸気加減弁、２２…第２蒸気加減弁、３１…第１のケーシング、３２…第１の弁体、３３…第１の入口部、３４…第１の出口部、３５…第１の弁座、３６…第１の弁蓋、３７…第１の弁棒、３８…第１の油筒、３９…第１のピストン、４０…ストレーナ、４１…第２のケーシング、４２…第２の弁体、４３…第２の入口部、４４…第２の出口部、４５…第２の弁座、４６…第２の弁蓋、４７…第２の弁棒、４８…第２の油筒、４９…第２のピストン、６１…第１の流路、７１…第２の流路、８０…中間流路部、８１…上方流入部、８２…鉛直流路部、８３…流れ方向変更部、８４…水平流路部、８５…分岐流路部、８７…第１下方出口部、８８…第２下方出口部、９０…蒸気弁装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、主蒸気止め弁および蒸気加減弁を備えた蒸気弁装置、並びに、かかる蒸気弁装置を備えた蒸気タービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の典型的な蒸気タービンプラントは、ボイラーからの蒸気が、蒸気弁装置を通過して蒸気タービンに送られる。蒸気タービンで仕事をした後の蒸気は復水器で水に戻され、給水ポンプにて昇圧されて再びボイラーに供給されるように循環する。
【０００３】
蒸気弁装置は、主蒸気止め弁と、その下流側に配置された蒸気加減弁と、を有する。主蒸気止め弁は、蒸気タービンの非常時等に、蒸気タービンに流入する蒸気を瞬時に止めることができるものである。蒸気加減弁は、蒸気タービンに供給される蒸気流量を制御するためのものである。
【０００４】
蒸気弁装置は、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とが一体化されているものがある。一体化するにあたっては、種々の組み合せが提案されている。例えば、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とが中間流路部を介して一体化されて、いずれもケーシングの上方に配置された油筒により駆動されるように構成されているものが知られている。
【０００５】
上述した蒸気弁装置の例は、主蒸気止め弁および蒸気加減弁はそれぞれ１弁（１組）で一対となるように構成されている。このため、従来の蒸気タービンプラントにおける蒸気加減弁は、絞り調速方式を採用した蒸気タービンプラントに適している。絞り調速方式は、蒸気タービンの部分負荷帯は、蒸気加減弁は全開とならずに絞り損失を伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５６０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、蒸気タービンプラントは、単機出力（発電容量）の大容量化が進められており、蒸気弁装置の各弁口径もそれに伴い大口径化する傾向にある。これに合わせ蒸気タービンの部分負荷帯における効率の向上が要求されている。このような蒸気タービンの部分負荷帯における効率を重視した蒸気タービンプラントは、ノズル調速方式が適している。ノズル調速方式は、蒸気タービンの部分負荷帯で、蒸気加減弁は部分的に全開近傍まで開弁するので絞り損失が少ない。
【０００８】
ノズル調速方式の蒸気タービンプラントでは、蒸気タービンのタービン段落へ蒸気を供給する部材であるノズルボックスが、周方向に複数の区画に区切られた構造のものが用いられる。上述した蒸気弁装置を、ノズル調速方式の蒸気タービンプラントに適用した場合、蒸気タービンのノズルボックスの周方向に区切られた区画数に対応した数だけ弁を設置する必要がある。例えば、ノズルボックスが周方向に４個に区切られた区画を有するときは、４対の弁、すなわち、主蒸気止め弁および蒸気加減弁それぞれが４個必要になる。このため、製造コストが増大してしまう。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸気弁装置のメンテナンスの作業性を向上させるとともに蒸気弁装置の弁開時圧力損失低減を可能とし、且つ蒸気弁装置の製造コストを抑制可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、前記主蒸気止め弁は、水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、を有し、前記複数の蒸気加減弁それぞれは、水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、を有し、前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部それぞれに流出するように構成されていること、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された１つの上流側蒸気加減弁と、この上流側加減弁の下流側に配置された１つの下流側蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記上流側蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、前記主蒸気止め弁は、水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、を有し、前記上流側蒸気加減弁は、水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、この第２の鉛直出口部よりも下流側に開口した水平出口部と、前記第２の入口部から前記第２の出口部および前記水平出口部それぞれに流通可能な第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、を有し、前記下流側蒸気加減弁は、水平方向に開口して前記水平出口部に接続された第３の入口部と、鉛直下向きに開口した第３の出口部と、前記第３の入口部と第３の出口部の間に第３に流路を形成してその第３流路内に第３の弁座が配置された第３のケーシングと、この第３のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第３の弁座との間で離脱係合することによって前記第３の流路を開閉する第３の弁体と、前記第３の弁体に結合されるとともに前記第３のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第３の流路を開くときに前記第３の出口部と反対側に移動させられる第３の弁棒と、を有し、前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、を特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントは、ボイラーと、前記ボイラーで生成された主蒸気を導入してその主蒸気のエネルギーによって駆動される蒸気タービンと、前記ボイラーと蒸気タービンの間に配置されて前記主蒸気の流れを制御する少なくとも１つの蒸気弁装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、前記蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有し、前記主蒸気止め弁は、水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部と反対側に移動させられる第１の弁棒と、を有し、前記複数の蒸気加減弁それぞれは、水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２位の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、を有し、前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、蒸気弁装置のメンテナンスの作業性を向上させるとともに蒸気弁装置の弁開時圧力損失を低減させることを可能にし、且つ蒸気弁装置の製造コストを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の蒸気弁装置を示す概略上面図である。
【図２】図１のII−II矢視縦断面図である。
【図３】図１の蒸気弁装置を備えた蒸気タービンプラントの一実施形態を示す系統図である。
【図４】図３の高圧蒸気タービンおよび蒸気弁装置の部分系統図である。
【図５】本発明に係る第２の実施形態の蒸気弁装置を示す概略上面図である。
【図６】図５のVI−VI矢視縦断面図である。
【図７】図６の中間流路部の概略斜視図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態の蒸気弁装置を示す概略上面図である。
【図９】図８のIX−IX矢視縦断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態の蒸気弁装置９０を示す概略上面図である。図２は、図１のII−II矢視縦断面図である。
【００１７】
図３は、図１の蒸気弁装置９０を備えた蒸気タービンプラントの一実施形態を示す系統図である。なお、図３の蒸気弁装置９０については、主蒸気止め弁１等の図示を省略し、単に四角形の枠のみを記載している。図４は、図３の高圧蒸気タービン１０および蒸気弁装置９０の部分系統図である。
【００１８】
先ず、本実施形態の蒸気弁装置９０が配置される蒸気タービンプラントの全体の構成について説明する。
【００１９】
この蒸気タービンプラントは、ボイラー２０と、このボイラー２０で生成された主蒸気を導入してその主蒸気のエネルギーによって駆動される高圧蒸気タービン１０と、ボイラー２０および高圧蒸気タービン１０の間に配置されて主蒸気の流れを制御する蒸気弁装置９０と、を有する。この蒸気タービンプラントでは、ボイラー２０からの蒸気が、蒸気弁装置９０を通過した後に高圧蒸気タービン１０へ送られるように構成されている（図３）。
【００２０】
高圧蒸気タービン１０で仕事をした後の蒸気は、逆止弁７を経由して再びボイラー２０の再熱器にて再熱され、再熱蒸気止め弁３およびインターセプト弁４を経て、中圧蒸気タービン１１に送られ、その後低圧蒸気タービン１２へ送られてさらに仕事をする。低圧蒸気タービン１２を出た蒸気は復水器１３にて水に戻され、給水ポンプ１４にて昇圧して再びボイラー２０に供給されるように循環する。
【００２１】
図示の例では、プラントの運用効率を高めるために、主蒸気止め弁１の上流側からボイラー２０の再熱器の上流側に接続された高圧タービンバイパス弁５やボイラー２０の再熱器の下流側から復水器１３に接続された低圧タービンバイパス弁６が設置され、タービンの運転に係わらずボイラー系統単独の循環運転ができるようになっている。
【００２２】
この実施形態に係る蒸気弁装置９０は、上流側の主蒸気止め弁１と、その下流側に配置された２個の蒸気加減弁、すなわち第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２と、これらの間を連絡する中間流路部８０と、を有する（図１、図２）。主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２は、縦型（垂直置）とする。主蒸気止め弁１は、中間流路部８０の下流で分岐して、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２に接続されている。なお、図２は、主蒸気止め弁１と第１蒸気加減弁２１がともに閉じた状態を示している。
【００２３】
また、本実施形態の高圧蒸気タービン１０の外周に配置されるノズルボックスは、詳細な図示は省略するが、周方向に区切られた２個の区画、すなわち、第１区画１５および第２区画１６により構成されている。第１蒸気加減弁２１を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第１区画１５に流入し、第２蒸気加減弁２２を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第２区画１６に流入するように構成されている（図４）。
【００２４】
主蒸気止め弁１は、第１の流路６１を形成する第１のケーシング３１と、この第１のケーシング３１内で上下に移動する第１の弁体３２と、を有する。
【００２５】
第１のケーシング３１には、水平方向に開口して蒸気を受け入れる第１の入口部３３が形成され、鉛直方向に開口して下方に蒸気を排出する第１の出口部３４が形成されている。また、第１の出口部３４には、内側に向かって隆起状をなす第１の弁座３５が配置され、第１の弁体３２が上昇あるいは下降したときに第１の弁体３２と第１の弁座３５が離脱係合して第１の流路６１を開閉するように構成されている。
【００２６】
第１のケーシング３１の上部には、メンテナンス時に開放可能な第１の弁蓋３６が配置されている。第１の弁体３２には第１の弁棒３７が取り付けられている。この第１の弁棒３７は、第１の弁体３２の上方に延びて、第１のケーシング３１のうちの第１の弁蓋３６の部分を貫通し、第１の油筒３８内の第１のピストン３９に接続されている。
【００２７】
ここで、第１の弁棒３７は、第１の弁体３２に対して、第１の出口部３４の反対側に取り付けられている。この第１の弁体３２を第１の弁座３５から離脱させるとき、すなわち、第１の流路６１を開くときには、第１の出口部３４と反対側の方向に移動させられる。第１のケーシング３１の内側で第１の弁体３２の外側に、ストレーナ４０が配置されている。
【００２８】
第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２は、互いに同じ構成で、主蒸気止め弁１から流れる主蒸気がそれぞれに流入されるように構成されている。主蒸気の流れについては、後で説明する。
【００２９】
第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２ぞれぞれは、上述した主蒸気止め弁１とほぼ同様の配置であって、第２の流路７１を形成する第２のケーシング４１と、この第２のケーシング４１内で上下に移動する第２の弁体４２と、を有する。第２の流路７１は、主蒸気が鉛直下方に流通可能な流路である。
【００３０】
第１蒸気加減弁２１の第２のケーシング４１および第２蒸気加減弁２２の第２のケーシング４１は、後述する第１および第２下方出口部８７、８８と一体に形成されている。それぞれの第２のケーシング４１には、水平方向に開口して蒸気を受け入れる第２の入口部４３が形成され、鉛直方向に開口して下方に蒸気を排出する第２の出口部４４が形成されている。
【００３１】
第１蒸気加減弁２１の第２の入口部４３と、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３とは、中間流路部８０を挟んで互いに対向するように配置されている（図１）。第１の入口部４３等と中間流路部８０との連結については、後で説明する。
【００３２】
各第２の出口部４４それぞれには、内側に向かって隆起状をなす第２の弁座４５が配置され、第２の弁体４２が上昇あるいは下降したときに第２の弁体４２と第２の弁座４５が離脱係合して第２の流路７１を開閉するように構成されている。
【００３３】
各第２のケーシング４１それぞれの上部には、メンテナンス時に開放可能な第２の弁蓋４６が配置されている。第２の弁体４２には第２の弁棒４７が取り付けられている。この第２の弁棒４７は、第２の弁体４２の上方に延びて第２のケーシング４１のうちの第２の弁蓋４６の部分を貫通し、第２の油筒４８内の第２のピストン４９に接続されている。
【００３４】
ここで、各第２の弁棒４７は、各第２の弁体４２に対して、第２の出口部４４の反対側に取り付けられており、第２の弁体４２を第２の弁座４５から離脱させるとき、すなわち、第２の流路７１を開くときには、第２の出口部４４と反対側の方向に移動させられる。
【００３５】
中間流路部８０は、上方流入部８１と、鉛直流路部８２と、流れ方向変更部８３と、水平流路部８４と、分岐流路部８５と、２個の下方出口部、すなわち、第１下方出口部８７および第２下方出口部８８と、を有する（図１、図２）。
【００３６】
上方流入部８１は、上方に向いて開口して、第１の出口部３４に連結するように構成される。この上方流入部８１には、第１の出口部３４から流出された主蒸気が、流入可能である。
【００３７】
鉛直流路部８２は、上方流入部８１の下方に連結されて、上方流入部８１内を流通する主蒸気が、鉛直下方に流通可能である。
【００３８】
流れ方向変更部８３は、円弧角が約９０度の円弧の管状（エルボ管）で、上方流路部および鉛直流路部８２内を流通した主蒸気が、流入可能である。この流れ方向変更部８３は、主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変える。水平流路部８４は、流れ方向変更部８３の下方に連結されて、流れ方向変更部８３内を流通した主蒸気が流れ込んで、その後水平に流れるように構成されている。
【００３９】
分岐流路部８５は、流れ方向変更部８３および水平流路部８４を流通した主蒸気が流入可能で、流れ込んだ主蒸気を、第１蒸気加減弁２１の第２の入口部４３と、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３と、それぞれに流入可能である。
【００４０】
この実施形態では、主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１、第２蒸気加減弁２２および中間流路部８０は一体として、鍛造または鋳造により形成できる。
【００４１】
続いて、本実施形態の蒸気弁装置９０内の主蒸気の流れについて説明する。
【００４２】
ボイラー２０から供給された主蒸気は、第１の入口部３３から水平向きに主蒸気止め弁１の第１のケーシング３１内に流入する。この後に、ストレーナ４０内に流入して、第１の弁体３２および第１の弁座３５の間を通り、第１の出口部３４を下向きに通って主蒸気止め弁１を通過する。
【００４３】
主蒸気止め弁１を通過した主蒸気は、中間流路部８０の上方流入部８１を経て、鉛直流路部８２内を流入する。鉛直流路内を流通した主蒸気は、流れ方向変更部８３に流れ込む。このとき、主蒸気の流れ向きが下向きから水平向きに変えられる。流れ方向変更部８３内を流通した主蒸気は、水平流路部８４を流通して、その後分岐流路部８５に流入する。
【００４４】
分岐流路部８５に流入した主蒸気の流れは、２方向に分岐される。一方は、第１下方出口部８７を流れ、他方は第２下方出口部８８を流れる。
【００４５】
第１下方出口部８７を流れる主蒸気は、第１蒸気加減弁２１の第２の入口部４３へ流れ込み、第２のケーシング４１内に流入する。第２のケーシング４１内に流入した蒸気は、第１蒸気加減弁２１に係る第２の弁体４２および第２の弁座４５の間を通り、第２の出口部４４を下向きに排出される。以上のように、第１下方出口部８７を流れる主蒸気は、第１蒸気加減弁２１を通過する。第１蒸気加減弁２１を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第１区画１５に供給される。
【００４６】
一方、第２下方出口部８８を流れる主蒸気は、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３へ流れ込み、第２のケーシング４１内に流入する。第２のケーシング４１内に流入した蒸気は、第２蒸気加減弁２２に係る第２の弁体４２および第２の弁座４５の間を通り、第２の出口部４４を下向きに排出される。以上のように、第２下方出口部８８を流れる主蒸気は、第２蒸気加減弁２２を通過する。第２蒸気加減弁２２を通過した主蒸気は、ノズルボックスの第２区画１６に供給される。
【００４７】
中間流路部８０の内部における流体のはく離現象を回避するには、流れ方向変更部８３の円弧の中心半径Ｒと、この流れ方向変更部８３の内径Ｄｉとの比（Ｒ／Ｄｉ）が、大きいことが望ましく、（Ｒ／Ｄｉ）が１以上、さらには２以上であるのが望ましい。
【００４８】
主蒸気止め弁１の第１の弁体３２は、第１の弁棒３７を介して第１のピストン３９と連動して上下する。主蒸気止め弁１が開方向に動作するとき、第１の弁棒３７は上流側に引き上げられ、蒸気流路の邪魔にならないので、第１の弁棒３７による圧力損失が小さくなる。
【００４９】
同様に、第１および第２蒸気加減弁２１、２２それぞれの第２の弁体４２は、第２の弁棒４７を介して第２のピストン４９と連動して上下する。第１および第２蒸気加減弁２１、２２それぞれが開方向に動作するとき、各第２の弁棒４７は上流側に引き上げられ、蒸気流路の邪魔にならないので、各第２の弁棒４７による圧力損失が小さくなる。
【００５０】
また、この実施形態によれば、主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１、および第２蒸気加減弁２２をそれぞれ縦型（垂直置）とすることができる。その結果、組立時において弁体の重量により生じる弁棒のたわみの影響が排除され、弁棒の先端に設けた弁体と弁座との当たり作業が容易となる。さらに、この蒸気弁装置９０は、油筒や上蓋等の内蔵部品が分解点検時に天井クレーンを用いて鉛直に吊り上げ、吊り下げすることができるようになり、危険を伴わずにメンテナンスが可能となる。
【００５１】
一般にエルボ内部の流れでは、流体に遠心力が働き、流速の速い中央部の流体部分に作用する遠心力は壁面付近の流速の遅い流体部分に働くそれよりも大きいので、中央部の流体はエルボの曲がりの外側へ押しやられ、管壁近くの流体は壁に沿ってエルボの曲がりの内側に回り込むこととなる。また、エルボ断面内の壁面の圧力分布は一様ではなく、圧力はエルボの曲がりの外側の壁で高く、内側の壁では低くなるため、エルボ内部には二次流れが発生している。この二次流れの連続した流れとして下記に示す流体のはく離が発生する。
【００５２】
（１）エルボの曲がりの外側では、曲がりに近づく流れは次第に圧力が上昇することとなり、エルボの曲がりの入口部ではく離が起こる。
【００５３】
（２）エルボの曲がりの内側では、圧力が低く、エルボの曲がりの終わり（出口部）では遠心力はなくなり、再び圧力が上昇してついにはエルボの曲がりの後ではく離が起こる。
【００５４】
本実施形態の中間流路部８０内を流れる蒸気の圧力損失の主なものは、上述のエルボ内部における流体のはく離に由来するものである。
【００５５】
上述したように、流れ方向変更部８３の円弧の中心半径Ｒと中間流路部８０の内径Ｄｉとの比（Ｒ／Ｄｉ）を１以上、さらに好もしくは２以上とすることにより、中間流路部８０の内部における流体のはく離現象を回避することができ、これにより、中間流路部８０での圧力損失を小さくすることができる。
【００５６】
また、本実施形態の蒸気タービンプラントは、第１および第２蒸気加減弁２１、２２それぞれを通過した主蒸気が、ノズルボックスの第１および第２区画１５、１６それぞれに流入するように構成されている。このため、第１および第２蒸気加減弁２１、２２を１弁ずつ順番に開弁するように制御する、いわゆるノズル調速運転を行うことが可能になる。
【００５７】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図５〜図７を用いて説明する。図５は、本実施形態の蒸気弁装置９０を示す概略上面図である。図６は、図５のVI−VI矢視縦断面図である。図７は、図６の中間流路部８０の概略斜視図である。
【００５８】
本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の蒸気弁装置９０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図３、図４）に用いるものである。
【００５９】
本実施形態の蒸気弁装置９０の中間流路部８０の構成について説明する。この蒸気弁装置９０は、中間流路部８０以外、すなわち、主蒸気止め弁１、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２は、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００６０】
本実施形態の中間流路部８０は、第１の実施形態と同様に、上方流入部８１と、鉛直流路部８２と、流れ方向変更部８３と、水平流路部８４と、分岐流路部８５と、第１下方出口部８７および第２下方出口部８８と、を有する。
【００６１】
本実施形態の鉛直流路部８２は、上方流入部８１に連結される部位から流れ方向変更部８３に連結部位に至るまでに、すなわち、鉛直流路部８２の上方から下方に向かうに従って、横断面（円形の流路断面）が大きくなるように形成される。
【００６２】
この例の鉛直流路部８２は、鉛直に立つ円錐を水平に切断したうちの下側部分と同様の形状、すなわち部分円錐形状である。このように流路が広がることで、主蒸気止め弁１の下流（後流）側の圧力回復が可能になる。このときの広がり度合い、すなわち、流路中心Ｃに対する角度βは、流れのはく離を抑制するために、６度程度に形成されている。なお、図７では、広がり度合いを、流路中心Ｃに対して水平方向両側それぞれに角度βだけ開いた状態を、当該角度βの２倍（２β）で示している。
【００６３】
流れ方向変更部８３は、上述した部分円錐形状の鉛直流路部８２の下部と、所定の曲率で連結されている。以下、流れ方向変更部８３と鉛直流路部８２との連結について説明する。
【００６４】
この流れ方向変更部８３は、第１の実施形態と同様に、主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変更する、円弧角が約９０度の円弧の管状（エルボ管）である。
【００６５】
図６に示すように、流れ方向変更部８３の円弧の内周側の曲率半径をＲｉ、外周側の曲率半径をＲｏ、流路の中心の曲率半径をＲｃとしている。また、外周側において、上方流路部の下端部と、曲率半径Ｒｏの上端部とを、所定の曲率半径ｒで滑らかに連結している。このとき、Ｒｏ、Ｒｉ、Ｒｃ、およびｒの中心部は、互いに異なる位置にある。
【００６６】
また、中心半径Ｒｃと入口内径Ｄｉとの比（Ｒｃ／Ｄｉ）は、第１の実施形態と同様に、１以上、さらには２以上であるのが望ましい。
【００６７】
続いて、中間流路部８０のうち、流れ方向変更部８３から下流側の断面形状について説明する。
【００６８】
当該流路断面の形状は、円形から除々に扁平されて水平（図６の奥行き方向）に長い長円形になる。
【００６９】
流れ方向変更部８３の上方の流路断面、すなわち、鉛直流路部８２の直下付近の流路断面は円形である。この流れ方向変更部８３の流路断面は、下流側にいくに従って、円形から除々に扁平するように変形されて、分岐流路部８５との接続部は水平に長い楕円になる。このとき、流路断面は、形状が円形から楕円形になるまでの過程で、断面積がほぼ同じになるように変形する。
【００７０】
楕円形の流路断面は、水平流路部８４から分岐流路部８５に向かうまでに、さらに扁平して水平に長い長円形に変形する。このとき、流路断面は、水平方向に広がるように変形する。すなわち、流路断面積が滑らかに拡大するように変形する。このときの広がり度合い、すなわち、流路中心Ｃに対する角度αは、流れのはく離を抑制するために、６度程度に形成されている。なお、図７では、広がり度合いを、流路中心Ｃに対して鉛直下向き両側それぞれに角度αだけ開いた状態を、当該角度αの２倍（２α）で示している。
【００７１】
第１および第２蒸気加減弁２１、２２の各第２の入口部４３は、各第２のケーシング４１の鉛直方向中央部に接続される。これにより、第１および第２下方出口部８７、８８からの主蒸気は、各第２の流路７１それぞれの内部にスムーズに流入する。
【００７２】
中間流路部８０は、その流路断面が上方流入部８１の円形状から扁平するように変形して、分岐流路部８５付近で長円形状となるように、鉛直方向から水平方向に曲げて形成されるものである。また、中間流路部８０の扁平変形しなくなる付近から流路断面の断面積が除々に拡大するように構成されている。
【００７３】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、中間流路部８０が上述のように変形するように形成されていることで、第１の実施形態で説明したエルボ管（円弧状の配管）特有の内部流れである二次流れや、流体のはく離を抑制可能になる。これにより、圧力損失の増加を回避することが可能になる。
【００７４】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について、図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施形態の蒸気弁装置９０を示す概略上面図である。図９は、図８のIX−IX矢視縦断面である。
【００７５】
本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の蒸気弁装置９０は、第１の実施形態で説明した蒸気タービンプラント（図３、図４）に用いるものである。
【００７６】
本実施形態の蒸気弁装置９０は、第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２が、中間流路部８０の下流側に、準直列的に配置される。また、この蒸気弁装置９０の中間流路８０は、主蒸気止め弁１の第１の出口部３４から排出される主蒸気を、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３のみに流すように構成される。すなわち、この中間流路部８０は、第１の実施形態で説明した分岐流路部８５（図１）を有さない。
【００７７】
第１蒸気加減弁２１の第１のケーシング３１には、第２の出口部４４よりも下流側に、水平に開口する水平出口部４４ａが形成されている。この水平出口部４４ａは、第２蒸気加減弁２２の第２の入口部４３に連結されている。
【００７８】
中間流路部８０から排出された主蒸気の一部は、第１蒸気加減弁２１に係る第２のケーシング４１の内部を通過した後に、第２蒸気加減弁２２に流入可能に構成されている。すなわち、上流側にある第１蒸気加減弁２１の第２の弁体４２が閉じているときは、第１蒸気加減弁２１に流入された主蒸気は、全て第１蒸気加減弁２１の水平出口部４４ａから排出されて第２蒸気加減弁２２に流れ込む。この場合に、主蒸気は、第１および第２蒸気加減弁２１、２２を直列的に流れる。
【００７９】
一方、上流側にある第１蒸気加減弁２１の第２の弁体４２が開いているときは、第１蒸気加減弁２１に流入された主蒸気は、第１蒸気加減弁２１の第２の出口部４４から排出されてノズルボックスの第１区画１５（図４）に流れ込むものと、水平出口部４４ａから排出されて第２蒸気加減弁２２に流れ込むものと、に分岐される。
【００８０】
第２蒸気加減弁２２の第２の弁体４２が開いているときは、第２蒸気加減弁２２に流入された主蒸気は、第２蒸気加減弁２２の第２の出口部４４から排出されてノズルボックスの第２区画１６（図４）に流れ込む。
【００８１】
これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。また、中間流路部８０の形状を簡素にすることが可能になり、製造コストを低減させることができる。
【００８２】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００８３】
例えば、第１の実施形態で、鉛直流路部８２および水平流路部８４を省いてもよい。この場合、上方流入部８１に流れ方向変更部８３の上部を連結させて、流れ方向変更部８３の下部に分岐流路部８５を連結させてればよい。
【００８４】
また、第２の実施形態で、水平方向流路部８４の流路断面は、水平方向を長軸として蒸気加減弁の軸方向（鉛直方向）を短軸とした楕円形状でもよい。
【００８５】
また、第３の実施形態の蒸気弁装置９０の中間流路部８０に、第２の実施形態で説明した流れ方向変更部８３を設けてもよい。
【００８６】
また、ノズルボックスが４分割されているような蒸気タービンには、第１〜第３の実施形態のいずれかの蒸気弁装置９０を２個用いればよい。
【００８７】
また、第１〜第３の実施形態では、１個の主蒸気止め弁１に対して、２個の蒸気加減弁２１、２２が接続されているが、これに限らない。３個以上の蒸気加減弁を１個の主蒸気止め弁１に接続してもよい。
【００８８】
また、並列的に配列される第１蒸気加減弁２１および第２蒸気加減弁２２それぞれに、第３の実施形態で説明したような蒸気加減弁を設けてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１…主蒸気止め弁、３…再熱蒸気止め弁、４…インターセプト弁、５…高圧タービンバイパス弁、６…低圧タービンバイパス弁、７…逆止弁、１０…高圧蒸気タービン、１１…中圧蒸気タービン、１２…低圧蒸気タービン、１３…復水器、１４…給水ポンプ、１５…第１区画、１６…第２区画、２０…ボイラー、２１…第１蒸気加減弁、２２…第２蒸気加減弁、３１…第１のケーシング、３２…第１の弁体、３３…第１の入口部、３４…第１の出口部、３５…第１の弁座、３６…第１の弁蓋、３７…第１の弁棒、３８…第１の油筒、３９…第１のピストン、４０…ストレーナ、４１…第２のケーシング、４２…第２の弁体、４３…第２の入口部、４４…第２の出口部、４５…第２の弁座、４６…第２の弁蓋、４７…第２の弁棒、４８…第２の油筒、４９…第２のピストン、６１…第１の流路、７１…第２の流路、８０…中間流路部、８１…上方流入部、８２…鉛直流路部、８３…流れ方向変更部、８４…水平流路部、８５…分岐流路部、８７…第１下方出口部、８８…第２下方出口部、９０…蒸気弁装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、
前記主蒸気止め弁は、
水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、
この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、
前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、
を有し、
前記複数の蒸気加減弁それぞれは、
水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、
この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、
前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、
を有し、
前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部それぞれに流出するように構成されていること、
を特徴とする蒸気弁装置。
【請求項２】
前記第１の出口部および第２の出口部はそれぞれ下方に向いて開口して、
前記中間流路部は、
上方に向いて開口して、前記第１の出口部に連通するように構成された上方入口部と、
前記上方入口部よりも下方で水平に開口し、前記各第２の入口部それぞれに連結するように構成された複数の下方出口部と、
前記上方入口部および前記各下方出口部の間に形成されて、前記上方入口部から流入した前記主蒸気を前記各下方出口部それぞれに流入可能な分岐部と、
を有し、
前記上方入口部から鉛直下方に流れる鉛直流路と、
前記鉛直流路に連結されて、主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変える方向変更流路と、
前記方向変更流路に連結されて、前記方向変更流路から流出した前記主蒸気が水平に流れ、前記分岐部に流出する水平流路と、
前記分岐部から前記複数の下方出口部それぞれに流出する複数の出口流路と、
が形成されていること、を特徴とする請求項１に記載の蒸気弁装置。
【請求項３】
前記鉛直流路は、上方から下方に向かうに従って流路断面が大きくなるように形成されて、
前記方向変更流路は、前記主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えるために所定の曲率が形成されて、
前記水平流路は、その流路断面が前記分岐部に向かうに従って、流れ方向に対して垂直で且つ水平方向に広がるように形成されていること、
を特徴とする請求項２に記載の蒸気弁装置。
【請求項４】
前記方向変更流路は、前記鉛直流路との連結部から前記水平流路との連結部に向かうに従って、前記方向変更流路の流路断面が小さくならないように形成されていること、
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の蒸気弁装置。
【請求項５】
前記主蒸気止め弁と蒸気加減弁と中間流路部とが鍛造または鋳造により一体で製造されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気弁装置。
【請求項６】
前記主蒸気止め弁と蒸気加減弁と中間流路部とが個別に製造された後に結合されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気弁装置。
【請求項７】
１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された１つの上流側蒸気加減弁と、この上流側加減弁の下流側に配置された１つの下流側蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記上流側蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、
前記主蒸気止め弁は、
水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、
この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、
前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、
を有し、
前記上流側蒸気加減弁は、
水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、この第２の鉛直出口部よりも下流側に開口した水平出口部と、前記第２の入口部から前記第２の出口部および前記水平出口部それぞれに流通可能な第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、
この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、
前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、
を有し、
前記下流側蒸気加減弁は、
水平方向に開口して前記水平出口部に接続された第３の入口部と、鉛直下向きに開口した第３の出口部と、前記第３の入口部と第３の出口部の間に第３に流路を形成してその第３流路内に第３の弁座が配置された第３のケーシングと、
この第３のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第３の弁座との間で離脱係合することによって前記第３の流路を開閉する第３の弁体と、
前記第３の弁体に結合されるとともに前記第３のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第３の流路を開くときに前記第３の出口部と反対側に移動させられる第３の弁棒と、
を有し、
前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、
を特徴とする蒸気弁装置。
【請求項８】
ボイラーと、前記ボイラーで生成された主蒸気を導入してその主蒸気のエネルギーによって駆動される蒸気タービンと、前記ボイラーと蒸気タービンの間に配置されて前記主蒸気の流れを制御する少なくとも１つの蒸気弁装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、
前記蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有し、
前記主蒸気止め弁は、
水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、
この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、
前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部と反対側に移動させられる第１の弁棒と、
を有し、
前記複数の蒸気加減弁それぞれは、
水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、
この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、
前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２位の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、
を有し、
前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、
を特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項１】
１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、
前記主蒸気止め弁は、
水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、
この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、
前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、
を有し、
前記複数の蒸気加減弁それぞれは、
水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、
この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、
前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、
を有し、
前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部それぞれに流出するように構成されていること、
を特徴とする蒸気弁装置。
【請求項２】
前記第１の出口部および第２の出口部はそれぞれ下方に向いて開口して、
前記中間流路部は、
上方に向いて開口して、前記第１の出口部に連通するように構成された上方入口部と、
前記上方入口部よりも下方で水平に開口し、前記各第２の入口部それぞれに連結するように構成された複数の下方出口部と、
前記上方入口部および前記各下方出口部の間に形成されて、前記上方入口部から流入した前記主蒸気を前記各下方出口部それぞれに流入可能な分岐部と、
を有し、
前記上方入口部から鉛直下方に流れる鉛直流路と、
前記鉛直流路に連結されて、主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変える方向変更流路と、
前記方向変更流路に連結されて、前記方向変更流路から流出した前記主蒸気が水平に流れ、前記分岐部に流出する水平流路と、
前記分岐部から前記複数の下方出口部それぞれに流出する複数の出口流路と、
が形成されていること、を特徴とする請求項１に記載の蒸気弁装置。
【請求項３】
前記鉛直流路は、上方から下方に向かうに従って流路断面が大きくなるように形成されて、
前記方向変更流路は、前記主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えるために所定の曲率が形成されて、
前記水平流路は、その流路断面が前記分岐部に向かうに従って、流れ方向に対して垂直で且つ水平方向に広がるように形成されていること、
を特徴とする請求項２に記載の蒸気弁装置。
【請求項４】
前記方向変更流路は、前記鉛直流路との連結部から前記水平流路との連結部に向かうに従って、前記方向変更流路の流路断面が小さくならないように形成されていること、
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の蒸気弁装置。
【請求項５】
前記主蒸気止め弁と蒸気加減弁と中間流路部とが鍛造または鋳造により一体で製造されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気弁装置。
【請求項６】
前記主蒸気止め弁と蒸気加減弁と中間流路部とが個別に製造された後に結合されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気弁装置。
【請求項７】
１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された１つの上流側蒸気加減弁と、この上流側加減弁の下流側に配置された１つの下流側蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記上流側蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有する蒸気弁装置であって、
前記主蒸気止め弁は、
水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、
この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、
前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部を反対側に移動させられる第１の弁棒と、
を有し、
前記上流側蒸気加減弁は、
水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、この第２の鉛直出口部よりも下流側に開口した水平出口部と、前記第２の入口部から前記第２の出口部および前記水平出口部それぞれに流通可能な第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、
この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、
前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、
を有し、
前記下流側蒸気加減弁は、
水平方向に開口して前記水平出口部に接続された第３の入口部と、鉛直下向きに開口した第３の出口部と、前記第３の入口部と第３の出口部の間に第３に流路を形成してその第３流路内に第３の弁座が配置された第３のケーシングと、
この第３のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第３の弁座との間で離脱係合することによって前記第３の流路を開閉する第３の弁体と、
前記第３の弁体に結合されるとともに前記第３のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第３の流路を開くときに前記第３の出口部と反対側に移動させられる第３の弁棒と、
を有し、
前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、
を特徴とする蒸気弁装置。
【請求項８】
ボイラーと、前記ボイラーで生成された主蒸気を導入してその主蒸気のエネルギーによって駆動される蒸気タービンと、前記ボイラーと蒸気タービンの間に配置されて前記主蒸気の流れを制御する少なくとも１つの蒸気弁装置と、を有する蒸気タービンプラントにおいて、
前記蒸気弁装置は、１つの主蒸気止め弁と、この主蒸気止め弁の下流側に配置された複数の蒸気加減弁と、前記主蒸気止め弁と前記複数の蒸気加減弁それぞれとの間を接続する１つの中間流路部と、を有し、
前記主蒸気止め弁は、
水平方向に開口した第１の入口部と、鉛直方向に開口して前記中間流路部に接続された第１の出口部と、前記第１の入口部と第２の出口部の間に第１の流路を形成してその第１の流路内に第１の弁座が配置された第１のケーシングと、
この第１のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第１の弁座との間で離脱係合することによって前記第１の流路を開閉する第１の弁体と、
前記第１の弁体に結合されるとともに前記第１のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第１の流路を開くときに前記第１の出口部と反対側に移動させられる第１の弁棒と、
を有し、
前記複数の蒸気加減弁それぞれは、
水平方向に開口して前記中間流路部に接続された第２の入口部と、鉛直方向に開口した第２の出口部と、前記第２の入口部と第２の出口部の間に第２に流路を形成してその第２の流路内に第２の弁座が配置された第２のケーシングと、
この第２のケーシング内で上下方向に移動可能で、前記第２の弁座との間で離脱係合することによって前記第２の流路を開閉する第２の弁体と、
前記第２の弁体に結合されるとともに前記第２のケーシングを貫通して上下方向に摺動し、前記第２位の流路を開くときに前記第２の出口部と反対側に移動させられる第２の弁棒と、
を有し、
前記中間流路部が、前記第１の出口部から流出した主蒸気の流れを鉛直方向から水平方向に変えて前記第２の入口部に流出するように構成されていること、
を特徴とする蒸気タービンプラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０２３３１（Ｐ２０１２−２０２３３１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６８６５４（Ｐ２０１１−６８６５４）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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