特許 5863341 スイング弁における弁体、その製造方法及びその弁体を備えた再熱蒸気止弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5863341

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】スイング弁における弁体、その製造方法及びその弁体を備えた再熱蒸気止弁

(51)【国際特許分類】

   B21K 1/24 20060101AFI20160202BHJP

   B21J 5/08 20060101ALI20160202BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20160202BHJP

【ＦＩ】

   B21K1/24

   B21J5/08 Z

   F01D25/00 G

   F01D25/00 L

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-185642(P2011-185642)

(22)【出願日】2011年8月29日

(65)【公開番号】特開2013-46918(P2013-46918A)

(43)【公開日】2013年3月7日

【審査請求日】2014年5月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】西村 利也

(72)【発明者】

【氏名】福良 孝

【審査官】 福島 和幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−３５１２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−０３５０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１０２２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０１５３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０４８２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１７３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５６７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３５５４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｊ １／００−１３／１４

Ｂ２１Ｊ １７／００−１９／０４

Ｂ２１Ｋ １／００−３１／００

Ｆ０１Ｄ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁座（１４）に対して着座可能とされた本体（２０ａ）と、本体（２０ａ）の中心軸（Ｊ１）上における反弁座側に本体（２０ａ）と一体的に突設されスイングアーム（３０）の可動端部（３０ａ）に連結される突起部（２０ｂ）とを備えた弁体（２０）の製造方法であって、
弁体（２０）の素材である耐熱鋼の鋼塊に対して据込み及び鍛伸を施すことにより該耐熱鋼の多角柱体（１３０）を得る多角柱体形成ステップ（Ｓ１０）と、
多角柱体（１３０）の端部をタップ鍛造して径小部（１４０ｂ）と成しこの径小部（１４０ｂ）と径大部（１４０ａ）とを有する段付体（１４０）を得る段付体形成ステップ（Ｓ２０）と、
段付体（１４０）における径小部（１４０ｂ）を、孔台（５００）における孔（５１０）に挿入して段付体（１４０）をその軸方向（Ｚ）に据込むことにより突起付円盤体（１５０）を得る突起付円盤体形成ステップ（Ｓ３０）と、
突起付円盤体（１５０）における径小部（１５０ｂ）から突起部（２０ｂ）が形成され且つ径大部（１５０ａ）から本体（２０ａ）が形成されるように突起付円盤体（１５０）を加工成型する加工成型ステップ（Ｓ４０）と
を備えることを特徴とする弁体の製造方法。

【請求項2】

前記孔台（５００）に穿設された孔（５１０）が上端部付近において上から下に向け末窄まりのテーパ面を有する請求項１に記載の弁体の製造方法。

【請求項3】

弁座（１４）に対して着座可能とされた本体（２０ａ）と、本体（２０ａ）の中心軸（Ｊ１）上における反弁座側に本体（２０ａ）と一体的に突設されスイングアーム（３０）の可動端部（３０ａ）に連結される突起部（２０ｂ）とを備えた弁体（２０）の製造方法であって、
弁体（２０）一つあたりの素材である耐熱鋼の２倍強量の鋼塊に対して据込み及び鍛伸を施すことにより該耐熱鋼の多角柱体（２３０）を得る多角柱体形成ステップ（Ｓ１０´）と、
多角柱体（２３０）の端部をタップ鍛造して径小部（１４０ｂ）と成し径大部（１４０ａ）とその両側の径小部（１４０ｂ）とを有する段付体（２４０）を得る段付体形成ステップ（Ｓ２０´）と、
段付体（２４０）における両側の径小部（２４０ｂ）を、それぞれ上下対象な孔台（５００）における孔（５１０）に挿入して段付体（２４０）をその軸方向（Ｚ）に据込むことにより上下両側に突起を有する突起付円盤体（２５０）を得る突起付円盤体形成ステップ（Ｓ３０´）と、
突起付円盤体（２５０）をその軸線に直交する平面により切断して２分割する分割ステップ（Ｓ３５´）と、
突起付円盤体（２５０）における両側の径小部（２５０ｂ）から各突起部（２０ｂ）が形成され且つ径大部（２５０ａ）から各本体（２０ａ）が形成されるように突起付円盤体（２５０）を加工成型する加工成型ステップ（Ｓ４０´）と
を備えることを特徴とする弁体の製造方法。

【請求項4】

弁座（１４）に対して着座可能とされた本体（２０ａ）と、本体（２０ａ）の中心軸（Ｊ１）上における反弁座側に本体（２０ａ）と一体的に突設されスイングアーム（３０）の可動端部（３０ａ）に連結される突起部（２０ｂ）とを備えた弁体（２０）であって、
突起部（２０ｂ）ではその軸方向に平行な鍛流線（Ｔ２）が形成され、本体（２０ａ）ではその外表面（１５０ｄ）に沿うように湾曲した鍛流線（Ｔ３）が形成され、これら２種類の鍛流線（Ｔ２，Ｔ３）は、突起部（２０ｂ）の軸方向から本体（２０ａ）の径方向になだらかに変化していることを特徴とする弁体。

【請求項5】

弁体（２０）における衝撃吸収エネルギー値が全方位において１９．６Ｊ以上とされた請求項４に記載の弁体。

【請求項6】

請求項４又は請求項５に記載の弁体（２０）を備えた再熱蒸気止弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイング弁における弁体、その製造方法及びその弁体を備えた再熱蒸気止弁
に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービン装置において、中圧蒸気タービンの蒸気入口側に設けられる再熱蒸気止弁は、タービンの回転速度が所定値以上になったときに、中圧蒸気タービンに流れる蒸気を瞬時に遮断し、過速によってタービンが危険な状態になるのを防止するために設けられた保安上の重要な装置である。

【0003】

このような再熱蒸気止弁としては、例えば特許文献１に記載のものがあるが、特許文献１に記載のように弁体を上下に直線状に駆動する型のものでは、入口ポートと出口ポートとを一直線上に配置できないため、蒸気流の圧力損失が多かったり、配管の配置に広スペースを要したりするという問題がある。

【0004】

そこで本発明者らは、スイング弁の技術（例えば特許文献２）を応用した再熱蒸気止弁を開発した。スイング弁では、一般に入口ポートと出口ポートとを一直線上に配置できるので、圧力損失が少なく、且つ配管の配置に広スペースを要さない。

【0005】

図８は従来の再熱蒸気止弁２の構成概要を示す正面断面図である。
図８に示すように、再熱蒸気止弁２は、ケーシング１０、弁体６０、スイングアーム３０およびアーム駆動部４０を有する。蒸気タービン装置が通常運転状態にあるとき、弁体６０は流路開放位置Ｐ１（図中に２点鎖線で示す位置）に配置されている。再熱蒸気止弁２によると、後段に設けられた中圧蒸気タービンの回転速度が所定値以上になったときに、アーム駆動部４０は、スイングアーム３０を水平軸Ｊ０周りに図８の反時計周り方向に回動駆動する。これにより弁体６０を流路開放位置Ｐ１から流路閉塞位置Ｐ２（図中に実線で示す位置）に移動させ、弁座１４に着座させる。これにより、入口ポート１１から出口ポート１２に至る流路が閉塞され、中圧蒸気タービンに向けて流れる主蒸気ＳＴが遮断されるようになっている。

【0006】

再熱蒸気止弁２において、弁体６０とスイングアーム３０との連結構造は次のようになっている。即ちスイングアーム３０は、弁体６０との連結端においてスイングアーム３０の回動方向に貫通する連結端貫通穴３１を有する。一方、弁体６０は、略椀形状の本体６０ａと、本体６０ａの中心位置に凸面側に突出する突起部６０ｂとを有する。突起部６０ｂは本体６０ａと一体的に形成されており、突起部６０ｂの外径は連結端貫通穴３１に挿通可能なサイズとされる。また突起部６０ｂにおける先端側には雄ネジ６０Ｍが形成されている。そして、スイングアーム３０における連結端貫通穴３１に突起部６０ｂを挿通させた状態で雄ネジ６０Ｍにナット５２を締結させることで、弁体６０とスイングアーム３０とを連結させている。なお、弁体６０にはスイングアーム３０に対して若干の遊びを持たせてあり、これにより自動調心機能を持たせている。即ち、弁体６０はスイングアーム３０に対して若干偏角しながら着座できるようになっている。

【0007】

このような再熱蒸気止弁２について、その弁体６０の製造方法を説明する。図９は再熱蒸気止弁２における弁体６０の従来の製造方法を説明するための図であり、Ａ図は製造のプロセスを示し、Ｂ図はＡ図における代表的な鍛造品における鍛流線の状態を示す。
まず、ニッケル基合金からなる円柱状の鋼塊（インゴット）１００を製造する。次いで、鋼塊１００について、その軸方向（図中Ｚ方向）に所定の圧縮率で圧縮する据込鍛造加工を施して円餅状の中間鍛造品１１０を得る。次いで、この中間鍛造品１１０について、Ｚ方向と直交するＸ方向，Ｙ方向のそれぞれに所定の減面率で圧縮して四角柱状の中間鍛造品１２０を得る。次いで、中間鍛造品１２０の各コーナー部を、対角線方向であるＰ方向，Ｑ方向にそれぞれ所定の減面率で圧縮する加工を施して８角柱状の中間鍛造品１３０に鍛伸する。中間鍛造品１３０の段階では、その鍛流線Ｔ１は、図９（Ｂ）の左図に示すように、中間鍛造品１３０の軸方向に平行なものとなる。

【0008】

次いで、中間鍛造品１３０に対して所定条件でソーキングを行った後、再びその軸方向（図中Ｚ方向）に所定の圧縮率で圧縮する据込鍛造加工を施して再び円餅状の中間鍛造品３４０を得る。中間鍛造品３４０の段階では、据込みにより拡径されることにより、その鍛流線Ｔ３は、図９（Ｂ）の中図に示すように、中間鍛造品３４０の外表面に沿うような湾曲した形となる。つまり全体的にその軸方向から拡がる方向に流れる形となる。
次いで、中間鍛造品３４０から不要部分を切削し、弁体６０の形状に仕上げ加工する。即ち、中間鍛造品３４０から本体６０ａと突起部６０ｂとが残るように削出しを行う。最後に突起部６０ｂの先端部に雄ネジ６０Ｍ（図８参照）を形成する。
このように弁体６０は、上述した中間鍛造品３４０から不要部分を切削して得られるものである。従って弁体６０についても、その鍛流線Ｔ３´は、図９（Ｂ）の右図に示すように、全体的にその軸方向から拡がる方向に流れる形となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平１１−３４３８１１号公報

【特許文献2】特開平１１−８２７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

弁体６０における突起部６０ｂは、弁体６０をスイングアーム３０に連結するための部位であり、閉弁時には弁座１４から受ける衝撃により応力が作用する。弁体６０は一般には、自動調心を行って閉まる。つまりスイングアーム３０に対して弁体６０が若干偏角しながら着座する。そのため突起部６０ｂには、その軸方向からの力の他に、軸方向に直交する方向からの力（以下、軸直交成分力と呼ぶ）も作用することになる。
ところで再熱蒸気止弁２は、中圧蒸気タービンの蒸気入口側に設けられ、中圧蒸気タービンにおけるインターセプト弁（安全弁の一つ）のバックアップ的な役目を担っている。つまりインターセプト弁が閉まらずに、再熱蒸気止弁２が動作するという事態も生じ得る。このような事態が生じた場合には、再熱蒸気止弁２の上流側と下流側との蒸気圧差が大きい状態となっているため、弁体６０はこの蒸気圧差を受けて加速されながら閉まることとなり、着座時に特に大きな応力が突起部６０ｂの付け根部に発生する。このときの軸直交成分力は、かなり大きいものとなる。

【0011】

しかしながら、上述した従来の製造方法によると、弁体６０に形成される鍛流線Ｔ３´は、図９（Ｂ）の右図に示すように、全体的にその軸方向から拡がる方向に流れる形となる。即ち、本体６０ａに対する突起部２０ｂの付け根付近において、上記軸直交成分力に対する衝撃吸収値については、高い値が期待できない。

【0012】

本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、スイング弁における弁体とスイングアームとの連結部位に十分な衝撃吸収性を持たせることのできるスイング弁における弁体、その製造方法及びその弁体を備えた再熱蒸気止弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するために、本発明は、以下に示す手段を採用する。なお本欄（「課題を解決するための手段」）及び「特許請求の範囲」において各構成要素に付した括弧書きの符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を明らかにするものである。これらの符号を、発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

【0014】

請求項１の発明は、弁座（１４）に対して着座可能とされた本体（２０ａ）と、本体（２０ａ）の中心軸（Ｊ１）上における反弁座側に本体（２０ａ）と一体的に突設されスイングアーム（３０）の可動端部（３０ａ）に連結される突起部（２０ｂ）とを備えた弁体（２０）の製造方法であって、弁体（２０）の素材である耐熱鋼の鋼塊に対して据込み及び鍛伸を施すことにより該耐熱鋼の多角柱体（１３０）を得る多角柱体形成ステップ（Ｓ１０）と、多角柱体（１３０）の端部をタップ鍛造して径小部（１４０ｂ）と成しこの径小部（１４０ｂ）と径大部（１４０ａ）とを有する段付体（１４０）を得る段付体形成ステップ（Ｓ２０）と、段付体（１４０）における径小部（１４０ｂ）を、孔台（５００）における孔（５１０）に挿入して段付体（１４０）をその軸方向（Ｚ）に据込むことにより突起付円盤体（１５０）を得る突起付円盤体形成ステップ（Ｓ３０）と、突起付円盤体（１５０）における径小部（１５０ｂ）から突起部（２０ｂ）が形成され且つ径大部（１５０ａ）から本体（２０ａ）が形成されるように突起付円盤体（１５０）を加工成型する加工成型ステップ（Ｓ４０）とを備えることを特徴とする。

【0015】

請求項１の発明によると、図５に示すように、初めの多角柱体形成ステップ（Ｓ１０）において、多角柱体（１３０）に形成される鍛流線（Ｔ１）は、多角柱体（１３０）の軸方向に平行なものとなる。次の段付体形成ステップ（Ｓ２０）において、多角柱体（１３０）の端部にタップ鍛造を施すことにより、段付体（１４０）の径小部（１４０ｂ）に密な鍛流線（Ｔ２）が形成される。
次の突起付円盤体形成ステップ（Ｓ３０）において、段付体（１４０）に対して孔台据込鍛造加工を施す工程では、段付体（１４０）の径小部（１４０ｂ）は、据込みによっても径方向が一定に保たれる。その結果、このとき得られる径小部（１５０ｂ）でも軸方向に平行な密な鍛流線（Ｔ２）が保たれる。一方、段付体（１４０）の径大部（１４０ａ）は、据込みによって軸方向に圧縮されると共に径方向について拡径される。その結果、このとき得られる径大部（１５０ａ）では、突起付円盤体（１５０）の外表面（１５０ｄ）に沿うように湾曲した鍛流線（Ｔ３）が形成される。この鍛流線（Ｔ３）は上記鍛流線（Ｔ２）に連続している。
このようにして製造された突起付円盤体（１５０）は、上記したようにその径小部（１５０ｂ）では軸方向に平行な密な鍛流線（Ｔ２）を有するため、軸方向に直交する方向からの衝撃に対して高い衝撃吸収性を備える。また、径大部（１５０ａ）に対する径小部（１５０ｂ）の付け根付近では、径小部（１５０ｂ）における鍛流線（Ｔ２）は、径大部（１５０ａ）における鍛流線（Ｔ３）に連続する。従って付け根付近では、軸方向及びこの軸方向に直交する方向のいずれの方向からの衝撃に対しても高い衝撃吸収性を備えるようになる。
次の加工成型ステップ（Ｓ４０）では、突起付円盤体（１５０）における径小部（１５０ｂ）及び径大部（１５０ａ）に対応させてそれぞれ弁体（２０）の突起部（２０ｂ）及び本体（２０ａ）が形成される。
従って弁体（２０）についても突起付段付体（１５０）と同様な性質を有する。即ち、本体（２０ａ）に対する突起部（２０ｂ）の付け根付近では、軸方向及びこの軸方向に直交する方向のいずれの方向からの衝撃に対しても高い衝撃吸収性を備えるようになる。

【0016】

請求項２の発明は、前記孔台（５００）に穿設された孔（５１０）が上端部付近において上から下に向け末窄まりのテーパ面を有する。

【0017】

請求項２の発明によると、テーパ面を有する孔（５１０）を備えた孔台（５００）を用いて据込みを行うため、径大部（１５０ａ）に対する径小部（１５０ｂ）の付け根付近では、鍛流線（Ｔ２，Ｔ３）は、径小部（１５０ｂ）から径大部（１５０ａ）に向けて、なだらかに変化するものとなる。このため、内部応力が集中（蓄積）しにくくなり、非破断性に優れたものとなる。

【0018】

請求項３の発明は、弁座（１４）に対して着座可能とされた本体（２０ａ）と、本体（２０ａ）の中心軸（Ｊ１）上における反弁座側に本体（２０ａ）と一体的に突設されスイングアーム（３０）の可動端部（３０ａ）に連結される突起部（２０ｂ）とを備えた弁体（２０）の製造方法であって、弁体（２０）一つあたりの素材である耐熱鋼の２倍強量の鋼塊に対して据込み及び鍛伸を施すことにより該耐熱鋼の多角柱体（２３０）を得る多角柱体形成ステップ（Ｓ１０´）と、多角柱体（２３０）の両端部をタップ鍛造して径小部（１４０ｂ）と成し径大部（１４０ａ）とその両側の径小部（１４０ｂ）とを有する段付体（２４０）を得る段付体形成ステップ（Ｓ２０´）と、段付体（２４０）における両側の径小部（２４０ｂ）を、それぞれ上下対象な孔台（５００）における孔（５１０）に挿入して段付体（２４０）をその軸方向（Ｚ）に据込むことにより上下両側に突起を有する突起付円盤体（２５０）を得る突起付円盤体形成ステップ（Ｓ３０´）と、突起付円盤体（２５０）をその軸線に直交する平面（Ｓ１）により切断して２分割する分割ステップ（Ｓ３５´）と、突起付円盤体（２５０）における両側の径小部（２５０ｂ）から各突起部（２０ｂ）が形成され且つ径大部（２５０ａ）から各本体（２０ａ）が形成されるように突起付円盤体（２５０）を加工成型する加工成型ステップ（Ｓ４０´）とを備える。

【0019】

請求項３の発明によると、弁体（２０）一つあたりの素材である耐熱鋼の２倍強量の鋼塊に対して、後段の突起付円盤体形成ステップ（Ｓ３０´）までを実施することにより、請求項１で得られる突起付円盤体（１５０）が上下対象となった突起付円盤体（２５０）を得ることができる。基本的には請求項１に示した一連の工程に上記分割ステップ（Ｓ３５´）を追加することで、最終的には２つの弁体（２０）を製造することができ、生産性に優れる。

【0020】

請求項４の発明は、弁座（１４）に対して着座可能とされた本体（２０ａ）と、本体（２０ａ）の中心軸（Ｊ１）上における反弁座側に本体（２０ａ）と一体的に突設されスイングアーム（３０）の可動端部（３０ａ）に連結される突起部（２０ｂ）とを備えた弁体（２０）であって、突起部（２０ｂ）ではその軸方向に平行な鍛流線（Ｔ２）が形成され、本体（２０ａ）ではその外表面（１５０ｄ）に沿うように湾曲した鍛流線（Ｔ３）が形成され、これら２種類の鍛流線（Ｔ２，Ｔ３）は、本体（２０ａ）に対する突起部（２０ｂ）の付け根付近では、突起部（２０ｂ）の軸方向から本体（２０ａ）の径方向になだらかに変化していることを特徴とする。

【0021】

請求項５の発明は、弁体（２０）における衝撃吸収エネルギー値が全方位において１９．６Ｊ以上とされる。請求項５の発明は、再熱蒸気止弁にスイング弁を適用したときの弁体として好適である。なお、ここで言う「全方位」とは接線方向及び軸方向である。

【0022】

請求項６の発明は、請求項４又は請求項５に記載の弁体（２０）を備えた再熱蒸気止弁である。

【発明の効果】

【0023】

本発明によると、スイング弁における弁体とスイングアームとの連結部位に十分な衝撃吸収性を持たせることのできるスイング弁における弁体、その製造方法及びその弁体を備えた再熱蒸気止弁が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係る再熱蒸気止弁の構成概要を示す正面断面図である。

【図2】本発明に係る再熱蒸気止弁の構成概要を示す側面断面図である。

【図3】スイングアームと弁体との連結構造を示す正面断面図である。

【図4】本発明に係る再熱蒸気止弁の自動調心機能を説明するための図である。

【図5】本発明に係る再熱蒸気止弁における弁体の製造方法を説明するための図であり、Ａ図は製造のプロセスを示し、Ｂ図はＡ図における代表的な鍛造品における鍛流線の状態を示す。

【図6】本発明の製造方法で製造した中間鍛造品における所定の複数個所におけるエネルギー吸収値を示す図である。

【図7】本発明に係る再熱蒸気止弁における弁体を、生産効率良く製造する製造方法を説明するための図である。

【図8】従来の再熱蒸気止弁の構成概要を示す正面断面図である。

【図9】再熱蒸気止弁における弁体の従来の製造方法を説明するための図であり、Ａ図は製造のプロセスを示し、Ｂ図はＡ図における代表的な鍛造品における鍛流線の状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る再熱蒸気止弁の構成概要を示す正面断面図、図２は本発明に係る再熱蒸気止弁の構成概要を示す側面断面図、図３はスイングアームと弁体との連結構造を示す正面断面図である。各図において、図９に示した従来の再熱蒸気止弁２と同一の構成要素については同一の符号を付してある。なお、本発明に係る再熱蒸気止弁１と従来の再熱蒸気止弁２との違いは、弁体にある。弁体２０と弁体６０とは、外見上は同じであるが、異なる製造方法で作られたものであり、内部に形成された鍛流線の形態が異なる。

【0026】

図１，２に示すように、再熱蒸気止弁１は、ケーシング１０、弁体２０、スイングアーム３０およびアーム駆動部４０などを備える。

【0027】

ケーシング１０は、例えば９〜１２mol.パーセントのクロムを含むフェライト系耐熱鋼を材質とした略樽状体からなる。ケーシング１０の内部には、主蒸気ＳＴの入口となる入口ポート１１、主蒸気ＳＴの出口となる出口ポート１２、これら入口ポート１１および出口ポート１２に連通する弁室１３、並びに弁室１３内でリング状面をなす弁座１４を有する。ケーシング１０の上面は蓋体１０ａとなっており、蓋体１０ａの下部にはストッパーボルト１５が取り付けられている。

【0028】

弁体２０は、弁室１３内に配され、入口ポート１１から出口ポート１２へ流れる主蒸気ＳＴを一時的に遮断する機能を有する。弁体２０は、ニッケル基合金等の耐熱鋼を材質とし、本体２０ａと突起部２０ｂとを備える。本体２０ａは、略椀形状を呈し、外側面２０１と内側面２０２とを備える。外側面２０１は、弁座非対向側に形成された凸状面とされている。内側面２０２は、弁座対向側に形成された凹状面とされている。内側面２０２の周囲部が、弁座１４に着座することにより閉弁状態となる。突起部２０ｂは、本体２０ａの中心位置にその外側面２０１の側に突出するように設けられ、スイングアーム３０との連結部として機能する。
突起部２０ｂは、本体２０ａと一体的に形成されており、その外径は、スイングアーム３０における連結端貫通穴３１（後述）に挿通可能なサイズとされる。また、突起部２０ｂの長さは、スイングアーム３０における連結端貫通穴３１に挿通した状態で、スイングアーム３０の外方に突出可能な長さとされる。突起部２０ｂの先端側には雄ネジ２０Ｍが形成されている。

【0029】

スイングアーム３０は、例えば９〜１２mol.パーセントのクロムを含むフェライト系耐熱鋼を材質とした厚肉の逆三角板状体（図２参照）からなる。スイングアーム３０は、その底辺側３０ｂにおいて水平軸Ｊ０周りに回動可能となるようにケーシング１０の内部に水平ロッド４２により軸支される。スイングアーム３０の可動端部（頂点側）３０ａは、弁体２０に連結される部位であり、スイングアーム３０の回動方向に貫通する連結端貫通穴３１を備える。この連結端貫通穴３１（図３参照）の周囲は、図３に示すように、表面にステライト（登録商標）３２を溶接することで耐蝕性を増強させている。

【0030】

弁体２０とスイングアーム３０とは、次のようにして連結している。即ちスイングアーム３０における連結端貫通穴３１に弁体２０の突起部２０ｂを挿通させた状態で、雄ネジ２０Ｍにナット５２を締結させている。

【0031】

ここで、ナット５２は、ニッケル基合金等の耐熱鋼を材質とした緩止め機能付ナットであり、突起部２０ｂにおける雄ネジ２０Ｍに螺合可能な雌ネジを備える。また、図３に示すように、緩止め用のピン５３ａを装着するためのピン孔５４ａを備える。緩止め機能は、緩止め用のピン５３ａをピン孔５４ａに装着することで実現される。

【0032】

なお図３に示すように、突起部２０ｂの外径は、連結端貫通穴３１の内径よりも若干小さくなっており、突起部２０ｂの外周面と連結端貫通穴３１の内周面との間に第１間隙Ｄ１が形成されるようになっている。また、ナット５２の内側面とスイングアーム３０の外側面との間には第２間隙Ｄ２が形成されるようになっている。第１間隙Ｄ１および第２間隙Ｄ２は、弁体２０に遊びを持たせることで自動調心機能を持たせるための手段である。また、蒸気タービンの運転中に生じたスケールにより各部材同士が固着するのを防止するための手段でもある。

【0033】

アーム駆動部４０は、スイングアーム３０を水平軸Ｊ０周りに回動駆動する構成要素であり、具体的には、図１，２に示すように、直動駆動源４１、水平ロッド４２およびリンク機構４３などからなる。直動駆動源４１は、直線駆動可能なアクチュエータを備えた電動サーボモータや油圧サーボモータなどで構成される。水平ロッド４２は、ケーシング１０に対してスイングアーム３０を水平軸Ｊ０周りに回動可能に軸支する部材である。リンク機構４３は、直動駆動源４１と水平ロッド４２とを連結して直動駆動源４１の直線動作を水平ロッド４２の回動動作に変換する伝達機構である。

【0034】

以上のような構成要素を備えた再熱蒸気止弁１では、後段に設けられた中圧蒸気タービンの回転速度が所定値以上になったときに、アーム駆動部４０によりスイングアーム３０を、図１の反時計周り方向に回動駆動する。これにより弁体２０を流路開放位置Ｐ１から流路閉塞位置Ｐ２に移動させ、弁座１４に着座させる。これにより、入口ポート１１から出口ポート１２に至る流路は閉塞され、中圧蒸気タービンに向けて流れる主蒸気ＳＴが遮断されるようになっている。

【0035】

ここで、弁体２０が流路閉塞位置Ｐ２にあるときの弁体２０の中心軸Ｊ１は、弁座１４の中心軸Ｊ２に一致していることが理想的である。しかしながら実際には、ケーシング１０とスイングアーム３０との温度差などにより、両軸心が若干ずれることがある。本再熱蒸気止弁１では、このような軸心ずれが生じた場合でも、自動的に軸心ずれを補正する調心機能を備える。

【0036】

例えば図４（Ａ）に示すように、弁体２０が流路閉塞位置Ｐ２にあるときの弁体２０の中心軸Ｊ１と、弁座１４の中心軸Ｊ２とに平行度の誤差があった場合、次のようにして自動調心が行われる。
流路開放位置Ｐ１にある弁体２０は、アーム駆動部４０によりスイングアーム３０が反時計周り方向に駆動されることで円弧の軌跡を辿って流路閉塞位置Ｐ２に向かう。図４（Ａ）のように、弁座１４の中心軸Ｊ２が弁体２０の中心軸Ｊ１に対して下流側上がりになっている場合には、弁体上方部２０Ｕが最初に弁座１４に当接する。ここで第1間隙Ｄ１および第２間隙Ｄ２が形成されていることにより、突起部２０ｂは連結端貫通穴３１の中で揺動自在とされる。つまり弁体２０はスイングアーム３０に対して偏角可能となる。このため弁体２０は、最初に弁体上方部２０Ｕを弁座１４に当接させた後に、図４（Ｂ）のように、スイングアーム３０から独立して更に反時計周り方向に回動する。その結果、弁体下方部２０Ｄは弁体上方部２０Ｕの当接から若干遅れて弁座１４に当接する。このようにして弁体２０は完全に弁座１４に着座する。つまり、弁座１４への弁体２０の密着性に優れ、蒸気漏れが生じるのを確実に防止することができる。

【0037】

再熱蒸気止弁１において、突起部２０ｂは、弁体２０をスイングアーム３０に連結するための部位であり、閉弁時に弁座１４から受ける衝撃により応力がかかる。中圧蒸気タービンの回転速度が所定値以上になったときに弁体２０が閉まるタイミングは、本来であれば、再熱蒸気止弁１の下流に設けられたインターセプト弁が閉まった後である。この場合、インターセプト弁が閉まることにより、再熱蒸気止弁２の上流側と下流側との蒸気圧差が小さくなり、これが一種のダンパー効果を生むため、弁体２０はゆっくりと閉まる。弁体２０が閉まるときの速度は、具体的には０．３ｍ／ｓ程度である。ここで再熱蒸気止弁１は、インターセプト弁のバックアップ的な役目を担っている。つまりインターセプト弁が閉まらずに、再熱蒸気止弁１が動作するという事態も生じ得る。このような事態の下では、再熱蒸気止弁１の上流側と下流側との蒸気圧差が大きい状態となっている。このため弁体２０は、この大きな蒸気圧差を受けて加速されながら閉まることとなり、着座時に特に大きな応力が突起部２０ｂの付け根部に発生する。なお、このときの弁体２０の速度は、具体的には１．５ｍ／ｓ程度となる。

【0038】

本実施形態における弁体２０は、このような強い衝撃に耐え得るものとされている。即ち弁体２０を、従来と異なる方法で製造することより、本体２０ａに対する突起部２０ｂの付け根付近で、軸方向に直交する方向からの衝撃力に対する衝撃吸収値について、高い値が得られるようにしている。

【0039】

次に、本発明に係る弁体２０の製造方法を説明する。図５は本発明に係る弁体２０の製造方法を説明するための図であり、Ａ図は製造のプロセスを示し、Ｂ図はＡ図における代表的な鍛造品における鍛流線の状態を示す。
まず、ニッケル基合金からなる円柱状の鋼塊１００を製造する。次いで、鋼塊１００について、その軸方向（図中Ｚ方向）に所定の圧縮率で圧縮する据込鍛造加工を施して円餅状の中間鍛造品１１０を得る。次いで、この中間鍛造品１１０にＺ方向と直交するＸ方向，Ｙ方向のそれぞれに所定の減面率で圧縮して四角柱状の中間鍛造品１２０を得る。次いで、中間鍛造品１２０の各コーナー部を、対角線方向であるＰ方向，Ｑ方向にそれぞれ圧縮する加工を施して８角柱状の中間鍛造品１３０に鍛伸する（ステップＳ１０）。この工程までは、図９に示した従来における製造方法と同じである。中間鍛造品１３０の段階では、その鍛流線Ｔ１は、図５（Ｂ）のステップＳ１０に示すように、中間鍛造品１３０の軸方向に平行なものとなる。

【0040】

次いで、中間鍛造品１３０に対して所定条件でソーキングを行った後、タップ金敷と称する上下対称な一対の金敷（図示せず）を用いて、中間鍛造品１３０の片端部をタップ仕上げ鍛造し、段付軸材である中間鍛造品１４０を得る（ステップＳ２０）。この中間鍛造品１４０は、径大部１４０ａと、径大部１４０ａの片側にテーパ部１４０ｃを介して接続する径小部１４０ｂとを備える。中間鍛造１３０の片端部にタップ鍛造を施すことにより、この片端部は径小部１４０ｂとなり、図５（Ｂ）のステップＳ２０に示すように、径小部１４０ｂには密な鍛流線Ｔ２が形成される。
次いで、中間鍛造品１４０の径小部１４０ｂを、孔台５００における孔５１０に挿入し、所定の圧縮率でその軸方向（図中Ｚ方向）に圧縮する孔台据込鍛造加工を施す。これにより、圧縮された段付軸材である中間鍛造品１５０を得る（ステップＳ３０）。なお、孔台５００に穿設された孔５１０は、その上端部付近において上から下に向けて末窄まりのテーパ面を有するものを使用する。また、この孔台据込鍛造加工は、加熱炉の中で中間鍛造品１３０を適切な温度まで加熱しては据込みを行うという作業を何度も繰り返すことにより行う。これにより、形成される結晶流の緻密化を図ることができる。

【0041】

中間鍛造品１４０に対して孔台据込鍛造加工を施す工程において、中間鍛造品１４０の径小部１４０ｂは、据込みによっても径方向が一定に保たれる。その結果、このとき得られる径小部１５０ｂでも軸方向に平行な密な鍛流線Ｔ２が保たれる。一方、中間鍛造品１４０の径大部１４０ａは、据込みによって軸方向に圧縮されると共に径方向について拡径される。その結果、このとき得られる径大部１５０ａでは、中間鍛造品１５０の外表面１５０ｄに沿うように湾曲した鍛流線Ｔ３が形成される。この鍛流線Ｔ３は上記鍛流線Ｔ２になだらかに連続している。
このようにして製造された中間鍛造品１５０は、上記したようにその径小部１５０ｂでは軸方向に平行な密な鍛流線Ｔ２を有するため、軸方向に直交する方向からの衝撃に対して高い衝撃吸収性を備える。また、径大部１５０ａに対する径小部１５０ｂの付け根付近では、径小部１５０ｂにおける鍛流線Ｔ２は、径大部１５０ａにおける鍛流線Ｔ３になだらかに連続する。従って付け根付近では、軸方向及びこの軸方向に直交する方向のいずれの方向からの衝撃に対しても高い衝撃吸収性を備えるようになる。また、鍛流線Ｔ３，Ｔ２なだらかに連続することから、内部応力が集中（蓄積）しにくくなり、非破断性に優れたものとなる。

【0042】

次いで、中間鍛造品１５０から不要部分を切削し、弁体２０の形状に加工する。この切削は、具体的には、中間鍛造品１５０の径小部の中心位置に、その軸方向に突出する突起部２０ｂが残るように行うと共に、突起部２０ｂを残す側の面が凸状面２０１となるように行う。更に裏面が凹状面２０２となるように行う。最後に突起部２０ｂの先端部に雄ネジ２０Ｍ（図１参照）を形成する（ステップＳ４０）。
このようにステップＳ４０では、中間鍛造品１５０における径小部１５０ｂ及び径大部１５０ａに対応させてそれぞれ突起部２０ｂ及び本体２０ａが形成される。
従って弁体２０についても中間鍛造品１５０と同様な性質を有する。即ち、本体２０ａに対する突起部２０ｂの付け根付近では、軸方向及びこの軸方向に直交する方向のいずれの方向からの衝撃に対しても高い衝撃吸収性を備えるようになる。また、内部応力が集中しにくくなり、非破断性に優れたものとなる。

【0043】

次に、上述のようにして製造された弁体２０の強度について説明する。図６は孔台据込鍛造加工により得られた中間鍛造品１５０の所定の複数個所におけるエネルギー吸収値を示す図である。

【0044】

図６の各表に示した値は、中間鍛造品１５０における特定箇所Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから採取したシャルピー試験片について、シャルピー衝撃試験（ＪＩＳＺ ２２４２）を実施し、そのときに得られたエネルギー吸収値を示している。なお、シャルピー試験片は、中間鍛造品１５０の軸方向と接線方向について採取した。各表における上段は常温下での試験結果を示し、下段は６１０℃下での試験結果を示す。試験は特定箇所Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれについて３回実施したが、いずれも１９．６Ｊ以上であった。ちなみに従来の製造方法で製造した場合、この中間鍛造品１５０の各試験結果に対応するエネルギー吸収値は、いずれも６．８６Ｊ程度であった。このように本実施形態の製造方法の場合、軸方向，接線方向のいずれにおいてもシャルピー衝撃値は、従来の製造方法による場合に比べて高いレベルを示している。

【0045】

ところで、図５に示した弁体の製造方法では、多くの時間と手間を要する。なぜなら、孔台据込鍛造加工では、加熱炉の中で中間鍛造品１３０を適切な温度まで加熱しては据込みを行うという作業を何度も繰り返すからである。このような観点から見ると、図５で示した弁体の製造方法は、生産効率に優れるとはいえない。そこで、生産効率に優れるようにした製造方法について、図８を用いて説明する。以下に述べる方法の主旨は、図５におけるステップＳ２０でのタップ鍛造を軸材両端部に行い、この段付体を軸方向両側から孔台据込鍛造加工することで上下対称な一体物の中間鍛造品２５０を得た後、この一体物を上下対象に二つの部材に分断するというものである。

【0046】

図７は本発明に係る再熱蒸気止弁１の弁体２０の効率的な製造方法を説明するための図である。
まず、ニッケル基合金からなる円柱状の鋼塊２００を製造する。なお、この鋼塊２００のサイズ（分量）は、図５で示した鋼塊１００の２倍である。
次いで、鋼塊２００について、その軸方向（図中Ｚ方向）に所定の圧縮率で圧縮する据込鍛造加工を施して円餅状の中間鍛造品２１０を得る。次いで、この中間鍛造品２１０にＺ方向と直交するＸ方向，Ｙ方向のそれぞれに所定の減面率で圧縮して四角柱状の中間鍛造品２２０を得る。次いで、中間鍛造品２２０の各コーナー部をＰ方向，Ｑ方向にそれぞれ圧縮する加工を施して８角柱状の中間鍛造品２３０に鍛伸する。

【0047】

次いで、中間鍛造品２３０に対して所定条件でソーキングを行った後、タップ金敷と称する上下対称な一対の金敷（図示せず）を用いて、中間鍛造品２３０の両端部をタップ仕上げ鍛造し、段付軸材である中間鍛造品２４０を得る（ステップＳ２０´）。この中間鍛造品２４０は、径大部２４０ａと、径大部２４０ａの両側にそれぞれテーパー部２４０ｃを介して接続する径小部２４０ｂとを備える。
次いで、中間鍛造品２４０における下側の径小部２４０ｂを、下側に設置された孔台５００における孔５１０に挿入し、且つ中間鍛造品２４０における上側の径小部２４０ｂを、上側に設置された孔台５００における孔５１０に挿入した状態で、中間鍛造品２４０を所定の圧縮率でその軸方向（図中Ｚ方向）に圧縮する孔台据込鍛造加工を施して中間鍛造品２５０を得る（ステップＳ３０´）。
次いで、中間鍛造品２５０をその軸線に直交する平面Ｓ１により上下対象に切断して２分割し、中間鍛造品２５０Ｘを得る（ステップＳ３５´）。
次いで、切断後の中間鍛造品２５０Ｘのそれぞれについて、不要部分を切削し、弁体２０の形状に加工する（ステップＳ４０´）。
最終的に得られる弁体２０の鍛流線の形態は、図５の工程で得られるものと同様である。
この製造方法によると、工程の数に主眼をあてた場合、図５に示した一連の工程の中にステップＳ３５´に示した「分断する工程」を新規に付加するだけで、一度に２つの弁体２０が得られる。このため生産性に優れる。

【0048】

以上、本発明の実施形態について説明を行ったが、上に開示した実施形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

【符号の説明】

【0049】

１４ 弁座
２０ 弁体
２０ａ 本体
２０ｂ 突起部
３０ スイングアーム
３０ａ 可動端部
１３０ 中間鍛造品（多角柱体）
１４０ 中間鍛造品（段付体）
１４０ａ 径大部
１４０ｂ 径小部
１５０ 中間鍛造品（突起付円盤体）
１５０ａ 径大部
１５０ｂ 径小部
２４０ 中間鍛造品（段付体）
２４０ａ 径大部
２４０ｂ 径小部
２５０ 突起付円盤体
２５０ａ 径大部
２５０ｂ 径小部
５００ 孔台
５１０ 孔
Ｊ１ 中心軸
Ｓ１０ ステップ（多角柱体形成ステップ）
Ｓ１０´ ステップ（多角柱体形成ステップ）
Ｓ２０ ステップ（段付体形成ステップ）
Ｓ２０´ ステップ（段付体形成ステップ）
Ｓ３０ ステップ（突起付円盤体形成ステップ）
Ｓ３０´ ステップ（突起付円盤体形成ステップ）
Ｓ３５´ ステップ（分割ステップ）
Ｓ４０ ステップ（加工成型ステップ）
Ｓ４０´ ステップ（加工成型ステップ）
Ｔ２ 鍛流線
Ｔ３ 鍛流線
Ｚ 軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】