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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023087295
(43)【公開日】2023-06-23
(54)【発明の名称】弁装置
(51)【国際特許分類】
F16K 1/44 20060101AFI20230616BHJP
F01D 17/10 20060101ALI20230616BHJP
F16K 1/36 20060101ALI20230616BHJP
【ＦＩ】
F16K1/44 B
F01D17/10 F
F16K1/36 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021201602
(22)【出願日】2021-12-13
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大石 勉
(72)【発明者】
【氏名】竹丸 竜平
(72)【発明者】
【氏名】二森 都
【テーマコード（参考）】
3G071
3H052
【Ｆターム（参考）】
3G071BA22
3H052AA01
3H052BA11
3H052BA33
3H052CA01
3H052CA02
3H052CA12
3H052CB01
3H052CC03
3H052CD03
3H052EA05
(57)【要約】
【課題】騒音および振動の発生を低減可能な弁装置を提供する。
【解決手段】実施形態の弁装置において、弁ケーシングは、流体が内部流路を介して弁ケーシング出口に流れる。弁座は、内部流路に設置され、流体が弁孔を通過する。第１弁体は、内部流路において第１弁棒に連結されており、内部流路のうち弁座よりも第２の側に位置する空間で軸方向に沿って移動する。第２弁体は、内部流路において第２弁棒に連結されており、内部流路のうち弁座よりも第２の側に位置する空間で軸方向に沿って移動する。ここでは、第２弁体は、基体部と円筒部とを有する。基体部は、第１弁体よりも第２の側に位置する。円筒部は、基体部よりも第１の側に設置されており、第１弁体を内部に収容する。そして、第１弁体は、第１の側に位置する面に凹部が第１弁棒を囲うように形成され、凹部の縁辺部分にエッジを備える。
【選択図】図３
【解決手段】実施形態の弁装置において、弁ケーシングは、流体が内部流路を介して弁ケーシング出口に流れる。弁座は、内部流路に設置され、流体が弁孔を通過する。第１弁体は、内部流路において第１弁棒に連結されており、内部流路のうち弁座よりも第２の側に位置する空間で軸方向に沿って移動する。第２弁体は、内部流路において第２弁棒に連結されており、内部流路のうち弁座よりも第２の側に位置する空間で軸方向に沿って移動する。ここでは、第２弁体は、基体部と円筒部とを有する。基体部は、第１弁体よりも第２の側に位置する。円筒部は、基体部よりも第１の側に設置されており、第１弁体を内部に収容する。そして、第１弁体は、第１の側に位置する面に凹部が第１弁棒を囲うように形成され、凹部の縁辺部分にエッジを備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流体が弁ケーシング入口から内部流路を介して弁ケーシング出口に流れるように構成された弁ケーシングと、
前記内部流路に設置され、前記流体が弁孔を通過するように構成された弁座と、
前記弁座の中心軸線と同軸に設けられ、前記弁座の前記弁孔を貫通する部分を含むように、前記中心軸線に沿った軸方向のうち第１の側へ延在している第１弁棒と、
前記弁座の中心軸線と同軸に設けられ、前記軸方向のうち前記第１の側に対して反対側に位置する第２の側へ延在している第２弁棒と、
前記内部流路において前記第１弁棒に連結されており、前記内部流路のうち前記弁座よりも前記第２の側に位置する空間で前記軸方向に沿って移動するように構成された第１弁体と、
前記内部流路において前記第２弁棒に連結されており、前記内部流路のうち前記弁座よりも前記第２の側に位置する空間で前記軸方向に沿って移動するように構成された第２弁体と
を備える弁装置であって、
前記第２弁体は、
前記第１弁体よりも前記第２の側に位置する基体部と、
前記基体部よりも前記第１の側に設置されており、前記第１弁体を内部に収容するように構成されている円筒部と
を有し、
前記第１弁体は、前記第１の側に位置する面に凹部が前記第１弁棒を囲うように形成され、前記凹部の縁辺部分にエッジを備える、
弁装置。
前記内部流路に設置され、前記流体が弁孔を通過するように構成された弁座と、
前記弁座の中心軸線と同軸に設けられ、前記弁座の前記弁孔を貫通する部分を含むように、前記中心軸線に沿った軸方向のうち第１の側へ延在している第１弁棒と、
前記弁座の中心軸線と同軸に設けられ、前記軸方向のうち前記第１の側に対して反対側に位置する第２の側へ延在している第２弁棒と、
前記内部流路において前記第１弁棒に連結されており、前記内部流路のうち前記弁座よりも前記第２の側に位置する空間で前記軸方向に沿って移動するように構成された第１弁体と、
前記内部流路において前記第２弁棒に連結されており、前記内部流路のうち前記弁座よりも前記第２の側に位置する空間で前記軸方向に沿って移動するように構成された第２弁体と
を備える弁装置であって、
前記第２弁体は、
前記第１弁体よりも前記第２の側に位置する基体部と、
前記基体部よりも前記第１の側に設置されており、前記第１弁体を内部に収容するように構成されている円筒部と
を有し、
前記第１弁体は、前記第１の側に位置する面に凹部が前記第１弁棒を囲うように形成され、前記凹部の縁辺部分にエッジを備える、
弁装置。
【請求項2】
前記弁座は、
前記第１弁体が当接する第１当接部位を含む第１弁座面と、
前記第１弁座面よりも外周側に位置し、前記第２弁体が当接する第２当接部位を含む第２弁座面と
を有し、
前記第１弁座面および前記第２弁座面は、前記第１の側に向かうに伴って前記中心軸線に近づくように形成されており、
前記第１弁座面は、前記中心軸線を含む断面において、曲線状であり、
前記第２弁座面は、前記中心軸線を含む断面において、直線状である、
請求項１に記載の弁装置。
前記第１弁体が当接する第１当接部位を含む第１弁座面と、
前記第１弁座面よりも外周側に位置し、前記第２弁体が当接する第２当接部位を含む第２弁座面と
を有し、
前記第１弁座面および前記第２弁座面は、前記第１の側に向かうに伴って前記中心軸線に近づくように形成されており、
前記第１弁座面は、前記中心軸線を含む断面において、曲線状であり、
前記第２弁座面は、前記中心軸線を含む断面において、直線状である、
請求項１に記載の弁装置。
【請求項3】
前記エッジと前記中心軸線との間の距離Ｒ２１、および、前記第１当接部位と前記中心軸線との間の距離Ｄ１は、下記（式１）に示す関係を満たす、
請求項２に記載の弁装置。
０．９０Ｄ１≦Ｒ２１≦Ｄ１ ・・・（式１）
請求項２に記載の弁装置。
０．９０Ｄ１≦Ｒ２１≦Ｄ１ ・・・（式１）
【請求項4】
前記凹部は、
前記第１の側の一端が第２の側の他端よりも外周側に位置するように記軸方向に対して傾斜する傾斜面
を有し、
前記エッジは、前記傾斜面のうち前記第１の側の端部であり、
前記凹部の深さｈは、下記（式２）に示す関係を満たし、
前記傾斜面が前記軸方向に対して傾斜する角度θは、下記（式３）に示す関係を満たす、
請求項１から３のいずれか記載の弁装置。
ｈ≦１５ｍｍ ・・・（式２）
θ＝４５° ・・・（式３）
前記第１の側の一端が第２の側の他端よりも外周側に位置するように記軸方向に対して傾斜する傾斜面
を有し、
前記エッジは、前記傾斜面のうち前記第１の側の端部であり、
前記凹部の深さｈは、下記（式２）に示す関係を満たし、
前記傾斜面が前記軸方向に対して傾斜する角度θは、下記（式３）に示す関係を満たす、
請求項１から３のいずれか記載の弁装置。
ｈ≦１５ｍｍ ・・・（式２）
θ＝４５° ・・・（式３）
【請求項5】
前記第１弁体は、タービンへ作動媒体として導入される流体の流量を加減する加減弁として用い、
前記第２弁体は、タービンへ作動媒体として導入される流体の流れを許可または遮断する止め弁として用いられる、
請求項１から４のいずれかに記載の弁装置。
前記第２弁体は、タービンへ作動媒体として導入される流体の流れを許可または遮断する止め弁として用いられる、
請求項１から４のいずれかに記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、弁装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、蒸気タービンを備えた発電設備においては、ボイラで生成された蒸気が高圧側蒸気弁を介して高圧タービンに供給される。高圧側蒸気弁は、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とで構成されており、高圧タービンの回転速度を制御する等の主要な制御は、蒸気加減弁が微小な開度である状態で行われる。高圧側蒸気弁は、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とが別体で構成されて直列に配置される場合の他に、製造コストを低減するために、両者が一体化された組み合わせ型弁として構成される場合がある。
【0003】
また、高圧タービンから排出された蒸気は、ボイラで再加熱された後に、再熱蒸気弁を介して中圧タービンに供給される。再熱蒸気弁は、再熱蒸気止め弁とインターセプト弁とで構成されており、中圧タービンの回転速度を制御する等の主要な制御は、インターセプト弁が微小な開度である状態で行われる。再熱蒸気弁は、再熱蒸気止め弁とインターセプト弁とは別体で構成されて、直列に配置される場合もある他に、製造コストを低減するために、両者が一体化された組み合わせ型弁として構成される場合がある。
【0004】
コンバインドサイクルプラント等の発電設備の場合においても、高圧側蒸気弁および再熱側蒸気弁として、上記のような組み合わせ型蒸気弁が用いられる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４１８５０２９号公報
【特許文献2】特許第５０２２８５３号公報
【特許文献3】特開２０２０－２０４３６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
図１２は、関連技術に係る組み合わせ型蒸気弁である弁装置３０Ｊを示す断面図である。図１２は、弁装置３０Ｊの斜視図であって、弁座５０の中心軸線Ｌに沿った軸方向ＬＤと、その軸方向ＬＤに直交する方向とで規定される面の一部について断面を併せて示している。軸方向ＬＤは、例えば、鉛直方向に沿っている。
【0007】
図１２に示すように、関連技術に係る組み合わせ型蒸気弁である弁装置３０Ｊは、弁座５０と第１弁体３４と第２弁体３５とを含む。
【0008】
弁座５０は、弁ケーシング（図示省略）の内部に設置され、流体である蒸気が弁孔５１を通過するように構成されている。
【0009】
第１弁体３４は、弁ケーシング（図示省略）の内部において、弁座５０よりも上側ＵＳ(第２の側)に位置する空間で軸方向ＬＤに沿って移動するように構成されている。第１弁体３４は、円板状であって、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられている。第１弁体３４は、軸方向ＬＤにおいて下側ＤＳ（第１の側）へ延在している第１弁棒３７に連結されており、第１弁棒３７の操作によって全閉状態にされるときには、第１弁体３４が弁座５０に当接する。
【0010】
第２弁体３５は、第１弁体３４と同様に、弁座５０よりも上側ＵＳに位置する空間で軸方向ＬＤに沿って移動するように構成されている。第２弁体３５は、第１弁体３４と異なり、基体部３５ａと円筒部３５ｂとを含む。
【0011】
第２弁体３５において、基体部３５ａは、円板状であって、第１弁体３４よりも上側ＵＳに位置している。基体部３５ａは、軸方向ＬＤにおいて上側ＵＳへ延在している第２弁棒（図示省略）に連結されている。第２弁体３５において、円筒部３５ｂは、円筒形状であって、基体部３５ａよりも下側ＤＳに位置しており、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられている。第２弁体３５では、基体部３５ａおよび円筒部３５ｂが一体に形成されている。
【0012】
また、第２弁体３５は、基体部３５ａよりも下側ＤＳであって円筒部３５ｂの内部に位置する空間に、第１弁体３４を収容するように形成されている。そして、第２弁体３５は、全閉状態にされるときには、弁座５０において第１弁体３４が当接する部分よりも外周側に位置する部分に円筒部３５ｂの先端部分が当接する。
【0013】
関連技術において、第１弁体３４は、例えば、主蒸気止め弁や再熱蒸気止め弁として用いられる。そして、第２弁体３５は、蒸気加減弁やインターセプト弁として用いられる。このため、発電設備において蒸気タービンの回転速度を制御する際には、図１２に示すように、主蒸気止め弁等として機能する第１弁体３４を全開状態にした状態で、蒸気加減弁等として機能する第２弁体３５の開度を制御する。これにより、第２弁体３５の円筒部３５ｂの先端部分と弁座５０との間を流れる蒸気の流量が調整される。
【0014】
図１３は、関連技術に係る組み合わせ型蒸気弁である弁装置３０Ｊの一部断面図である。図１３では、図１２に示す場合と同様に、主蒸気止め弁等として機能する第１弁体３４を全開状態にした状態で、蒸気加減弁等として機能する第２弁体３５の開度を制御するときの様子を模式的に示している。つまり、蒸気タービンの速度等の主要な制御について、第２弁体３５を微小開度（例えば、弁シート径に対して３％から５％）で運用する場合を示している。なお、図１３では、断面にハッチングを付すことを省略している。
【0015】
図１３に示すように、第２弁体３５の円筒部３５ｂの先端部分と弁座５０との間は、微小であるため、その両者の間を通過した蒸気ＡＳは、噴流となって、弁座５０の面に沿って内周側へ流れる。蒸気ＡＳは、弁座５０の面に付着するように流れ、蒸気ＡＳの流速が増大する。その結果、第１弁体３４よりも下側ＤＳに位置する空間においては、複数種の再循環流れＡＣ１，ＡＣ２，ＡＣ３が発生する。
【0016】
具体的には、再循環流れＡＣ１は、弁座５０の弁孔５１の内部であって、第１弁体３４に連結された第１弁棒３７の周囲に位置する空間に発生する。再循環流れＡＣ１は、弁座５０の面に近い外周側では下側ＤＳへ向かい、弁座５０の面から遠い内周側では上側ＵＳへ向かうように回転して流れる。
【0017】
そして、再循環流れＡＣ２，ＡＣ３は、第２弁体３５の円筒部３５ｂの内部のうち第１弁体３４よりも下側ＤＳに位置する空間であって、再循環流れＡＣ１が生じた部分よりも上側ＵＳに位置する空間に発生する。再循環流れＡＣ２は、再循環流れＡＣ３よりも内周側に発生し、再循環流れＡＣ１と逆の方向に回転して流れる。再循環流れＡＣ３は、再循環流れＡＣ２よりも外周側に発生し、再循環流れＡＣ１と同じ方向に回転して流れる。
【0018】
そして、第２弁体３５の円筒部３５ｂの内部のうち第１弁体３４よりも上側ＵＳに位置する閉空間１０１においては、再循環流れＡＣ３によって圧力の変動が生ずる。
【0019】
空間に生じる圧力変動に関して、具体的に説明する。
【0020】
空間に生じる圧力変動は、波動方程式によって表現される。具体的には、波動方程式は、半径方向（ｒ）と周方向（θ）と軸方向（ｚ）とで規定される円筒座標系（ｒ，θ，ｚ）では、下記の（式ｉ）で示される。（式ｉ）において、ｐは、圧力であり、ｃは、音速である。
【0021】
【数1】
【0022】
（式ｉ）の解は、直交多項式であって、ベッセル関数およびノイマン関数で表される。ただし、ノイマン関数は、ｒがゼロである場合（ｒ＝０）、無限大に発散するので、解としては不適当である。波動方程式は、音速で伝播するため、振動数は、音響固有振動数と呼ばれ、モードは、音響モードと呼ばれる。
【0023】
単純な円筒空間（半径：ｒ、長さ：Ｌ）では、音響固有振動数Ｆは、下記の（式ｉｉ）で示される。軸方向次数をｉとし、半径方向次数をｊとし、周方向次数をｋとしたとき、λｊｋは、ｋ次ベッセル関数のｊ番目の極値となる変数ｘの値である。
【0024】
【数2】
【0025】
λｊｋの一部（低値）は、以下の表に示される値である。
【0026】
【表1】
【0027】
【0028】
図１４Ａでは、ｊ＝０およびｋ＝１である場合の圧力振動モードを示している。図１４Ｂでは、ｊ＝０およびｋ＝２である場合の圧力振動モードを示している。図１４Ｃでは、ｊ＝０およびｋ＝１である場合（図１４Ａ参照）の圧力振動モードについて、時間に応じて変化する様子を示している。図１４Ｃにおいては、圧力が高い部分と圧力が低い部分とが時間に応じて交互に現れる定在波を示している。
【0029】
このため、図１３に示したように、第２弁体３５の円筒部３５ｂの内部のうち第１弁体３４よりも上側ＵＳに位置する閉空間１０１においては、再循環流れＡＣ３による圧力の変動に伴って、閉空間１０１のうち下側ＤＳに位置する外周端が励起される。このため、閉空間１０１では、周１次モード等の音響モードが現れ、振動や騒音が発生する場合がある。
【0030】
【0031】
図１５に示すように、関連技術に係る弁装置３０Ｊに関する振動のパワースペクトルには、卓越ピークＰＫ１および卓越ピークＰＫ２が含まれる。卓越ピークＰＫ１は、λ０１（λｊｋ，ｊ＝０，ｋ＝１）の音響固有振動数に一致し、卓越ピークＰＫ２は、λ０２（λｊｋ，ｊ＝０，ｋ＝２）の音響固有振動数に一致している。
【0032】
このように、関連技術の弁装置３０Ｊにおいては、振動や騒音が発生する場合がある。
【0033】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、騒音および振動の発生を低減可能な弁装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0034】
実施形態の弁装置は、弁ケーシングと弁座と第１弁棒と第２弁棒と第１弁体と第２弁体とを備える。弁ケーシングは、流体が弁ケーシング入口から内部流路を介して弁ケーシング出口に流れるように構成されている。弁座は、内部流路に設置され、流体が弁孔を通過するように構成されている。第１弁棒は、弁座の中心軸線と同軸に設けられ、弁座の弁孔を貫通する部分を含むように、中心軸線に沿った軸方向のうち第１の側へ延在している。第２弁棒は、弁座の中心軸線と同軸に設けられ、軸方向のうち第１の側に対して反対側に位置する第２の側へ延在している。第１弁体は、内部流路において第１弁棒に連結されており、内部流路のうち弁座よりも第２の側に位置する空間で軸方向に沿って移動するように構成されている。第２弁体は、内部流路において第２弁棒に連結されており、内部流路のうち弁座よりも第２の側に位置する空間で軸方向に沿って移動するように構成されている。ここでは、第２弁体は、基体部と円筒部とを有する。基体部は、第１弁体よりも第２の側に位置する。円筒部は、基体部よりも第１の側に設置されており、第１弁体を内部に収容するように構成されている。そして、第１弁体は、第１の側に位置する面に凹部が第１弁棒を囲うように形成され、凹部の縁辺部分にエッジを備える。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【発明を実施するための形態】
【0036】
【0037】
発電設備１は、図１に示すように、ボイラ２、タービン３、発電機４、高圧側蒸気弁Ｖ１０、および、再熱側蒸気弁Ｖ２０を備える。本実施形態では、タービン３は、高圧タービン３ａ、中圧タービン３ｂ、および、低圧タービン３ｃを含み、ボイラ２で生成された蒸気が作動媒体として供給されることにより駆動する。高圧側蒸気弁Ｖ１０は、主蒸気止め弁Ｖ１１と蒸気加減弁Ｖ１２とを含み、再熱側蒸気弁Ｖ２０は、再熱蒸気止め弁Ｖ２１とインターセプト弁Ｖ２２とを含む。
【0038】
本実施形態の発電設備１では、ボイラ２で生成された蒸気は、主蒸気止め弁Ｖ１１と蒸気加減弁Ｖ１２とが設置されたラインＰ１（主蒸気管）を経由して、高圧タービン３ａに作動流体として導入され、高圧タービン３ａにおいて仕事を行う。そして、高圧タービン３ａから排出された蒸気は、ラインＰ２（低温再熱蒸気管）を経由して、ボイラ２に供給され、再熱される。
【0039】
ボイラ２で再熱された蒸気は、再熱蒸気止め弁Ｖ２１とインターセプト弁Ｖ２２が設置されたラインＰ３（高温再熱蒸気管）を経由して、中圧タービン３ｂに作動流体として導入され、中圧タービン３ｂにおいて仕事を行う。そして、中圧タービン３ｂから排出された蒸気は、ラインＰ４（クロスオーバ管）を経由して、低圧タービン３ｃに作動流体として導入され、低圧タービン３ｃにおいて仕事を行う。そして、低圧タービン３ｃから排出された蒸気は、復水器１１で凝縮される。
【0040】
復水器１１で凝縮された水（復水）は、給水ポンプ１２において昇圧される。給水ポンプ１２で昇圧された水（給水）は、ボイラ２に戻される。
【0041】
発電設備１のタービン３は、高圧タービン３ａと中圧タービン３ｂと低圧タービン３ｃとの間においてタービンロータが連結されており、蒸気の仕事によってタービンロータが回転する。そして、そのタービンロータの回転によって発電機４が駆動し、発電が行われる。
【0042】
既に述べたように、タービン３の回転速度等の主要な制御は、蒸気加減弁Ｖ１２およびインターセプト弁Ｖ２２が微小な開度である状態で行われる。
【0043】
【0044】
図２は、弁装置３０において、弁座５０の中心軸線Ｌに沿った軸方向ＬＤと、その軸方向ＬＤに直交する方向とで規定される面の断面を示している。図２では、第１弁体３４および第２弁体３５が弁座５０から遠ざかっており、両者が全開状態である場合を示している。
【0045】
図３は、弁装置３０の斜視図であって、図２に示す断面の一部を併せて示している。図３では、図２の場合と異なり、第１弁体３４が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示すと共に、第２弁体３５が弁座５０から遠ざかって全開状態である場合を示している。
【0046】
本実施形態の弁装置３０は、組み合わせ弁であって、例えば、主蒸気止め弁Ｖ１１と蒸気加減弁Ｖ１２とが一体化された高圧側蒸気弁Ｖ１０、または、再熱蒸気止め弁Ｖ２１とインターセプト弁Ｖ２２とが一体化された再熱側蒸気弁Ｖ２０である（図１参照）。詳細については後述するが、本実施形態の弁装置３０においては、関連技術の弁装置（図１２参照）の場合と異なり、止め弁（主蒸気止め弁Ｖ１１、再熱蒸気止め弁Ｖ２１）として第２弁体３５を用い、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第１弁体３４を用いる。
【0047】
【0048】
［Ｂ－１］弁ケーシング３１
弁ケーシング３１は、流体である蒸気（白色の矢印）が弁ケーシング入口３２から内部流路３６を介して弁ケーシング出口３３に流れるように構成されている。
弁ケーシング３１は、流体である蒸気（白色の矢印）が弁ケーシング入口３２から内部流路３６を介して弁ケーシング出口３３に流れるように構成されている。
【0049】
弁ケーシング３１の上側ＵＳ（第２の側）には、蓋体４０が設置されている。蓋体４０は、ボルト４３などの固定部材で弁ケーシング３１に固定されている。そして、弁ケーシング３１の内部流路３６には、ストレーナ４２が設けられている。ここでは、ストレーナ４２は、流体である蒸気に混入した異物を捕捉するための孔を複数有しており、蓋体４０と弁座５０との間に挟まれるように設置されている。
【0050】
［Ｂ－２］弁座５０
弁座５０は、弁ケーシング３１の内部流路３６に設置されている。弁座５０は、リング形状であって、流体である蒸気が通過する開口である弁孔５１を含む。弁孔５１は、中心軸線Ｌに沿った軸方向ＬＤのうち上側ＵＳに位置する部分では、中心軸線Ｌが直交する断面が下側ＤＳへ向かうに伴って狭くなるように構成されている。そして、弁孔５１は、下側ＤＳに位置する部分では、中心軸線Ｌが直交する断面が下側ＤＳへ向かうに伴って広くなるように構成されている。
弁座５０は、弁ケーシング３１の内部流路３６に設置されている。弁座５０は、リング形状であって、流体である蒸気が通過する開口である弁孔５１を含む。弁孔５１は、中心軸線Ｌに沿った軸方向ＬＤのうち上側ＵＳに位置する部分では、中心軸線Ｌが直交する断面が下側ＤＳへ向かうに伴って狭くなるように構成されている。そして、弁孔５１は、下側ＤＳに位置する部分では、中心軸線Ｌが直交する断面が下側ＤＳへ向かうに伴って広くなるように構成されている。
【0051】
弁座５０は、例えば、ボルトの取付部材（図示省略）を用いて弁ケーシング３１に取り付けられている。この他に、弁座５０は、溶接等によって弁ケーシング３１に接合されていてもよい。
【0052】
［Ｂ－３］第１弁棒３７
第１弁棒３７は、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられ、弁座５０の弁孔５１を貫通する部分を含むように、中心軸線Ｌに沿った軸方向ＬＤのうち下側ＤＳへ第１弁体３４から延在している。
第１弁棒３７は、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられ、弁座５０の弁孔５１を貫通する部分を含むように、中心軸線Ｌに沿った軸方向ＬＤのうち下側ＤＳへ第１弁体３４から延在している。
【0053】
第１弁棒３７は、弁ケーシング３１に取り付けられた第１ガイド３８を貫通しており、下側ＤＳの端部が駆動装置（図示省略）に連結されている。第１ガイド３８は、管状体であって、第１弁棒３７が軸方向ＬＤに沿って移動するように案内していると共に、弁ケーシング３１の内部流路３６から、流体である蒸気が外部へ漏出することを防止している。
【0054】
［Ｂ－４］第２弁棒３９
第２弁棒３９は、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられ、軸方向ＬＤのうち下側ＤＳに対して反対側に位置する上側ＵＳへ延在している。
第２弁棒３９は、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられ、軸方向ＬＤのうち下側ＤＳに対して反対側に位置する上側ＵＳへ延在している。
【0055】
第２弁棒３９は、蓋体４０に取り付けられた第２ガイド４１を貫通しており、上側ＵＳの端部が駆動装置（図示省略）に連結されている。
【0056】
［Ｂ－５］第１弁体３４
第１弁体３４は、例えば、中央部分が下側ＤＳへ円錐状に突き出た部分を含む円形の板状体であって、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられている。第１弁体３４は、弁ケーシング３１の内部流路３６において第１弁棒３７に連結されている。
第１弁体３４は、例えば、中央部分が下側ＤＳへ円錐状に突き出た部分を含む円形の板状体であって、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられている。第１弁体３４は、弁ケーシング３１の内部流路３６において第１弁棒３７に連結されている。
【0057】
第１弁体３４は、弁ケーシング３１の内部流路３６のうち弁座５０よりも上側ＵＳに位置する空間で軸方向ＬＤに沿って移動するように構成されている。第１弁体３４は、第１弁棒３７の操作によって全閉状態になるときには、第１弁体３４が弁座５０に当接する。
【0058】
［Ｂ－６］第２弁体３５
第２弁体３５は、弁ケーシング３１の内部流路３６において第２弁棒３９に連結されている。そして、第２弁体３５は、第１弁体３４と同様に、弁座５０よりも上側ＵＳに位置する空間で軸方向ＬＤに沿って移動するように構成されている。
第２弁体３５は、弁ケーシング３１の内部流路３６において第２弁棒３９に連結されている。そして、第２弁体３５は、第１弁体３４と同様に、弁座５０よりも上側ＵＳに位置する空間で軸方向ＬＤに沿って移動するように構成されている。
【0059】
第２弁体３５は、第１弁体３４と異なり、基体部３５ａと円筒部３５ｂとを含み、基体部３５ａおよび円筒部３５ｂが一体に形成されている。
【0060】
第２弁体３５において、基体部３５ａは、円板状であって、第１弁体３４よりも上側ＵＳに位置している。基体部３５ａは、第２弁棒３９に連結されている。
【0061】
第２弁体３５において、円筒部３５ｂは、円筒形状であって、基体部３５ａよりも下側ＤＳに位置しており、弁座５０の中心軸線Ｌと同軸に設けられている。
【0062】
また、第２弁体３５は、基体部３５ａよりも下側ＤＳであって円筒部３５ｂの内部に位置する空間に、第１弁体３４を収容するように形成されている。そして、第２弁体３５は、第２弁棒３９の操作によって全閉状態になるときには、弁座５０において第１弁体３４が当接する部分よりも外周側に位置する部分に円筒部３５ｂの先端部分が当接する。
【0063】
［Ｃ］弁装置３０の詳細構成
図４は、実施形態に係る弁装置３０の一部を拡大して示す断面図である。図４は、図２と同じ断面の一部を示している。図４では、図３の場合と異なり、第１弁体３４が弁座５０から遠ざかって全開状態である場合を示すと共に、第２弁体３５が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示している。なお、図４では、断面にハッチングを付すことを省略している。
図４は、実施形態に係る弁装置３０の一部を拡大して示す断面図である。図４は、図２と同じ断面の一部を示している。図４では、図３の場合と異なり、第１弁体３４が弁座５０から遠ざかって全開状態である場合を示すと共に、第２弁体３５が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示している。なお、図４では、断面にハッチングを付すことを省略している。
【0064】
本実施形態の弁装置３０を構成する弁座５０と第１弁体３４と第２弁体３５とについて、図４を用いて詳細に説明する。
【0065】
［Ｃ－１］弁座５０
本実施形態の弁装置３０において、弁座５０は、図４に示すように、弁座本体５２と張出部５３とを有する。ここでは、弁座５０は、弁座本体５２と張出部５３とが一体に形成されていてもいる。弁座本体５２と張出部５３とは、一体でなく、別体で形成され、ボルトなどの締結部材を用いて両者が着脱自在に連結されていてもよい。
本実施形態の弁装置３０において、弁座５０は、図４に示すように、弁座本体５２と張出部５３とを有する。ここでは、弁座５０は、弁座本体５２と張出部５３とが一体に形成されていてもいる。弁座本体５２と張出部５３とは、一体でなく、別体で形成され、ボルトなどの締結部材を用いて両者が着脱自在に連結されていてもよい。
【0066】
図５および図６は、実施形態に係る弁装置３０の弁座５０を示す図である。図５は、弁座５０の斜視図であって、図３と同様に断面の一部を併せて示している。図６は、図５と同じ断面の一部を拡大して示している。図６では、断面にハッチングを付すことを省略している。
【0067】
【0068】
［Ｃ－１－１－１］第１弁座面５４
第１弁座面５４は、図６に示すように、点Ｂ１と点Ｓ２との間の面であって、弁座本体５２の内周面のうち中心軸線Ｌを含む断面で曲線状の部分である。本実施形態では、第１弁座面５４は、曲率半径Ｒｓ１で規定される円弧状の曲面であって、下側ＤＳに向かうに伴って中心軸線Ｌに近づくように形成されている。
第１弁座面５４は、図６に示すように、点Ｂ１と点Ｓ２との間の面であって、弁座本体５２の内周面のうち中心軸線Ｌを含む断面で曲線状の部分である。本実施形態では、第１弁座面５４は、曲率半径Ｒｓ１で規定される円弧状の曲面であって、下側ＤＳに向かうに伴って中心軸線Ｌに近づくように形成されている。
【0069】
第１弁座面５４は、第１弁体３４（図４参照）が当接する第１当接部位Ａ１（図６参照）を含む。第１弁座面５４において、第１当接部位Ａ１は、点Ｂ１よりも内周側であって、点Ｓ２よりも外周側である。第１当接部位Ａ１は、半径Ｄ１（中心軸線Ｌから第１当接部位Ａ１までの間の距離に相当）のリング状である。
【0070】
［Ｃ－１－１－２］第２弁座面５５
第２弁座面５５は、図６に示すように、点Ｂ１と点Ｂ２との間の面であって、第１弁座面５４よりも外周側に位置する。第２弁座面５５は、第１弁座面５４の上側ＵＳに位置しており、軸方向ＬＤにおいて第１弁座面５４と連続的に連なるように形成されている。
第２弁座面５５は、図６に示すように、点Ｂ１と点Ｂ２との間の面であって、第１弁座面５４よりも外周側に位置する。第２弁座面５５は、第１弁座面５４の上側ＵＳに位置しており、軸方向ＬＤにおいて第１弁座面５４と連続的に連なるように形成されている。
【0071】
本実施形態では、第２弁座面５５は、弁座本体５２の内周面のうち中心軸線Ｌを含む断面で直線状の部分である。第２弁座面５５は、第１弁座面５４と同様に、下側ＤＳに向かうに伴って中心軸線Ｌに近づくように形成されている。つまり、第２弁座面５５は、下側ＤＳに向かうに伴って中心軸線Ｌに近づくように中心軸線Ｌに対して一定の傾斜角ＴＨで傾斜したテーパ面である。
【0072】
第２弁座面５５は、第２弁体３５（図４参照）が当接する第２当接部位Ａ２（図６参照）を含む。第２弁座面５５において、第２当接部位Ａ２は、点Ｂ１よりも外周側であって、点Ｂ２よりも内周側である。第２当接部位Ａ２は、半径Ｄ２（中心軸線Ｌから第２当接部位Ａ２までの間の距離に相当）のリング状である。第２当接部位Ａ２の半径Ｄ２は、第１当接部位Ａ１の半径Ｄ１よりも大きい。（Ｄ１＜Ｄ２）、つまり、第２当接部位Ａ２は、第１当接部位Ａ１よりも外周側に位置している。
【0073】
［Ｃ－１－１－３］内周弁座面５７
内周弁座面５７は、第１弁座面５４の下側ＤＳに位置しており、軸方向ＬＤにおいて第１弁座面５４と連続的に連なるように形成されている。
内周弁座面５７は、第１弁座面５４の下側ＤＳに位置しており、軸方向ＬＤにおいて第１弁座面５４と連続的に連なるように形成されている。
【0074】
内周弁座面５７は、図６に示すように、弁座本体５２の内周面のうち最も内側に位置する内周端である点Ｓ２よりも下側ＤＳに位置する部分であって、下側ＤＳに向かうに伴って中心軸線Ｌから遠ざかるように形成されている。
【0075】
具体的には、内周弁座面５７のうち上側ＵＳの部分は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに円弧状であって、第１外周曲面４５と同じ曲率半径Ｒｖ１の曲面である。これに対して、内周弁座面５７のうち下側ＤＳの部分は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに直線状であって、下側ＤＳに向かって中心軸線Ｌから遠ざかるように中心軸線Ｌに対して傾斜している。
【0076】
【0077】
張出部５３は、案内面５６を有する。案内面５６は、軸方向ＬＤにおいて弁座本体５２の内周弁座面５７と連続的に連なるように形成されている。ここでは、案内面５６は、下側ＤＳに向かって中心軸線Ｌから遠ざかるように形成されている。
【0078】
具体的には、案内面５６のうち上側ＵＳに位置する第１の案内面部５８は、弁座本体５２の内周弁座面５７と同様に、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに直線状であって、下側ＤＳに向かって中心軸線Ｌから遠ざかるように中心軸線Ｌに対して傾斜している。第１の案内面部５８が中心軸線Ｌに対して傾斜する傾斜角は、中心軸線Ｌの周方向において、例えば、一定である。この傾斜角は、周方向において一定でなくてもよい。例えば、この傾斜角は、中心軸線Ｌに対して一方の側（図５では右側）の方が、中心軸線Ｌに対して他方の側（図５では左側）よりも大きくなるように形成されていてもよい。
【0079】
そして、案内面５６のうち下側ＤＳに位置する第２の案内面部５９は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに曲線状であって、下側ＤＳに向かって中心軸線Ｌから遠ざかるように形成されている。
【0080】
本実施形態では、張出部５３は、図５に示すように、中心軸線Ｌに対して非対称である。ここでは、軸方向ＬＤにおける張出部５３の長さは、中心軸線Ｌに対して一方の側（図５では右側）の方が、中心軸線Ｌに対して他方の側（図５では左側）よりも長くなるように形成されている。そして、図２に示すように、張出部５３の長さが最も長い部分が弁ケーシング出口３３に最も近くなるように、弁座５０が設置されている。
【0081】
［Ｃ－２］第１弁体３４
第１弁体３４は、図４に示すように、第１外周曲面４５（第１弁体面）を有する。第１弁体３４において、第１外周曲面４５は、軸方向ＬＤで第１弁座面５４に対面し、第１弁座面５４に当接する面である。
第１弁体３４は、図４に示すように、第１外周曲面４５（第１弁体面）を有する。第１弁体３４において、第１外周曲面４５は、軸方向ＬＤで第１弁座面５４に対面し、第１弁座面５４に当接する面である。
【0082】
第１外周曲面４５は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに曲線状であって、下側ＤＳに向かって中心軸線Ｌから近づくように形成されている。第１外周曲面４５は、例えば、中心軸線Ｌ上に中心点が位置する曲率半径Ｒｖ２で規定される円弧状の曲面である。第１外周曲面４５は、第１弁座面５４に対して線接触するように構成されている。
【0083】
本実施形態では、第１弁体３４は、関連技術の場合と異なり、下側ＤＳに位置する面に凹部３４１が形成されている。凹部３４１は、第１弁棒３７の外周面を周方向において囲うように形成されている。凹部３４１は、外周側に傾斜面Ｓ３４１を有する。傾斜面Ｓ３４１は、下側ＤＳの一端が上側ＵＳの他端よりも外周側に位置するように記軸方向に対して傾斜している。
【0084】
そして、凹部３４１の縁辺部分には、エッジ３４２を備える。エッジ３４２は、第１弁体３４のうち下側ＤＳに位置する面において下側ＤＳへ突き出ている。エッジ３４２は、第１弁棒３７の外周面を周方向において囲うようにリング状に形成されている。エッジ３４２は、傾斜面Ｓ３４１のうち下側ＤＳの端部に相当する。
【0085】
［Ｃ－３］第２弁体３５
第２弁体３５は、図４に示すように、第２外周曲面４４（第２弁体面）を有している。第２弁体３５において、第２外周曲面４４は、軸方向ＬＤで第２弁座面５５に対面し、第２弁座面５５に当接する面である。
第２弁体３５は、図４に示すように、第２外周曲面４４（第２弁体面）を有している。第２弁体３５において、第２外周曲面４４は、軸方向ＬＤで第２弁座面５５に対面し、第２弁座面５５に当接する面である。
【0086】
第２外周曲面４４は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに曲線状であって、下側ＤＳに向かって中心軸線Ｌから近づくように形成されている。第２外周曲面４４は、例えば、中心軸線Ｌ上に中心点が位置する曲率半径Ｒｖ２で規定される円弧状の曲面である。第２外周曲面４４は、第２弁座面５５に対して線接触するように構成されている。
【0087】
［Ｄ］弁装置３０の使用方法
本実施形態の弁装置３０を使用する方法について説明する。
本実施形態の弁装置３０を使用する方法について説明する。
【0088】
上述したように、関連技術の弁装置（図１２参照）においては、タービン３（図１参照）へ作動媒体として導入される蒸気の流れを許可または遮断するための止め弁（主蒸気止め弁Ｖ１１、再熱蒸気止め弁Ｖ２１）として第１弁体３４が用いられている。そして、関連技術の弁装置においては、タービン３へ作動媒体として導入される蒸気の流量を加減する加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第２弁体３５が用いられている。
【0089】
しかしながら、本実施形態の弁装置３０（図２参照）においては、関連技術の弁装置（図１２参照）の場合と異なり、止め弁（主蒸気止め弁Ｖ１１、再熱蒸気止め弁Ｖ２１）として第２弁体３５を用い、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第１弁体３４を用いる。
【0090】
具体的には、止め弁（主蒸気止め弁Ｖ１１、再熱蒸気止め弁Ｖ２１）が蒸気の流通を許可する場合には、図３に示すように、第２弁体３５を全開状態にする。そして、本実施形態においてタービン３（図１参照）の回転速度を制御する際には、図３に示すように、止め弁（主蒸気止め弁Ｖ１１、再熱蒸気止め弁Ｖ２１）として機能する第２弁体３５を全開状態にした状態で、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として機能する第１弁体３４の開度を制御する。ここでは、第１弁体３４と弁座５０との間に介在する隙間Ｇの大きさを変えることで、弁装置３０（図２参照）を流れる蒸気の流量が調整される。
【0091】
これにより、本実施形態の弁装置３０においては、騒音および振動の発生を低減することができる。
【0092】
以下より、本実施形態の弁装置３０において上記効果を奏する理由に関して説明する。
【0093】
［Ｄ－１］理由１
図７は、実施形態に係る弁装置３０の一部を拡大して示す断面図である。図７は、図４と同じ断面の一部を示している。図７では、図４の場合と同様に、第２弁体３５が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示している。つまり、図３に示す場合と異なり、関連技術の場合と同様に、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第２弁体３５を用いる場合に関して示している。なお、図７では、断面にハッチングを付すことを省略している。
図７は、実施形態に係る弁装置３０の一部を拡大して示す断面図である。図７は、図４と同じ断面の一部を示している。図７では、図４の場合と同様に、第２弁体３５が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示している。つまり、図３に示す場合と異なり、関連技術の場合と同様に、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第２弁体３５を用いる場合に関して示している。なお、図７では、断面にハッチングを付すことを省略している。
【0094】
図７に示すように、第２弁体３５の第２外周曲面４４と弁座５０の第２弁座面５５との間の隙間Ｇに、蒸気ＡＲが流入する。蒸気ＡＲは、噴流として、破線ＢＬと弁座５０の表面との間の噴流領域を流れる。破線ＢＬは、噴流領域と、噴流領域を流れる噴流よりも流速が小さい静止領域との境界であって、破線ＢＬの近傍においては、せん断層が形成される。せん断層では、静止領域の影響によって、流速の減衰が生ずる。
【0095】
図７において、点Ｓ１は、第２弁座面５５において、隙間Ｇから蒸気ＡＲが流出する出口に相当する点である。点Ｖ１は、点Ｓ１から引いた第２弁座面５５に対して垂直な線が、第２外周曲面４４と交わる交点である。点Ｓ２は、弁座本体５２の内周面のうち最も内側に位置する内周端であって、弁座内径Ｄｔｈ（弁シート径）と一致する点である。点Ｖ２は、破線ＢＬにおいて、点Ｓ２と高さが等しい点である。
【0096】
そして、図７において、点Ｓ１と点Ｖ１とを結ぶ線分を中心軸線Ｌの周りに一回転させたときに形成される領域は、隙間Ｇの出口における流路断面に相当する。
【0097】
図８は、実施形態に係る弁装置３０において、第２弁体３５の第２外周曲面４４と弁座５０の第２弁座面５５との間の隙間Ｇの出口における流路断面を示す図である。
【0098】
図８に示すように、隙間Ｇの出口における流路断面は、切頭円錐の側面に相当する。切頭円錐において、上面は、半径Ｒ２の円形状であり、下面は、半径Ｒ１の円形状である。半径Ｒ１は、中心軸線Ｌから点Ｓ１までの距離に相当し、半径Ｒ２は、中心軸線Ｌから点Ｖ１までの距離に相当する（図７参照）。
【0099】
切頭円錐の側面面積（流路断面積）は、切頭円錐の高さをＨとすると下記の（式ｘ）で示される。
【0100】
Ａ＝π（Ｒ１＋Ｒ２）√（（Ｒ１－Ｒ２）２＋Ｈ２） ・・・（式ｘ）
【0101】
図７に示すように、蒸気ＡＲは、狭い隙間Ｇを通過した後には、点Ｓ１と点Ｖ１との間に位置する隙間出口から急激に大きな空間へ放出される。このとき、蒸気ＡＲは、噴流となって流れる。噴流は、第２弁座面５５と第１弁座面５４と内周弁座面５７とで構成される弁座面に沿って流れる。ここでは、噴流は、コアンダ効果によって、弁座面に付着するように流れる。その結果、破線ＢＬで示すように、噴流領域と静止領域との境界が生ずる。このため、蒸気の流れの損失を低減でき、噴流のエネルギーは高い状態を保つことができる。
【0102】
図８に示すように、半径Ｒ２と半径Ｒ１は、Ｒ２＜Ｒ１の関係にある。このため、境界線である破線ＢＬと弁座面との間の噴流領域に関する流路断面積は、点Ｓ２に対応する部分の方が、点Ｓ１に対応する部分よりも小さくなる。すなわち、噴流領域の流路断面積は、内周側に向かって徐々に小さくなっている。
【0103】
また、流量保存則によれば、「流路断面積×速度＝一定」の関係が成立する。このため、流路断面積が小さくなるに伴って、流体の流速が増加する。すなわち、弁座５０の第２弁座面５５に沿って内周側に向かう蒸気の流れは、静止領域の影響を受けるが、流路断面積の減少に伴って、噴流である蒸気の流速が増加する。
【0104】
図７に示すように、内周弁座面５７は、弁座本体５２の内周面のうち最も内側に位置する内周端である点Ｓ２よりも下側ＤＳに位置する部分であって、下側ＤＳに向かうに伴って中心軸線Ｌから遠ざかるように形成されている。このため、噴流である蒸気の流速は、減少する。
【0105】
点Ｓ１と点Ｖ１との間に位置する隙間出口から放出される蒸気は、流速が音速に達している。蒸気は、第２弁座面５５に沿って流れるに伴って、流速が増加し、点Ｓ２に到達する前に、超音速になる場合がある。その結果、衝撃波が生ずる場合がある。
【0106】
上記の説明から判るように、図３に示す場合と異なり、関連技術の場合と同様に、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第２弁体３５を用いる場合には、騒音や振動が生ずる場合がある。
【0107】
しかし、本実施形態では、上記したように、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第２弁体３５を用いない。このように、本実施形態では、第２弁体３５の開度を微小な状態にすることで騒音や振動が発生することに関して抑制可能である。
【0108】
［Ｄ－２］理由２
図９は、実施形態に係る弁装置３０の一部を拡大して示す断面図である。図９は、図３と同じ断面の一部を示している。図９では、図３の場合と同様に、第１弁体３４が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示している。つまり、図３に示す場合と同様に、関連技術の場合と異なり、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第１弁体３４を用いる場合に関して示している。なお、図９では、断面にハッチングを付すことを省略している。
図９は、実施形態に係る弁装置３０の一部を拡大して示す断面図である。図９は、図３と同じ断面の一部を示している。図９では、図３の場合と同様に、第１弁体３４が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示している。つまり、図３に示す場合と同様に、関連技術の場合と異なり、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第１弁体３４を用いる場合に関して示している。なお、図９では、断面にハッチングを付すことを省略している。
【0109】
図９に示すように、第１弁体３４の第１外周曲面４５と弁座５０の第１弁座面５４との間の隙間Ｇ１に、蒸気ＡＲが流入する。蒸気ＡＲは、噴流として、破線ＢＬと弁座５０の表面との間の噴流領域を流れる。
【0110】
図７において、点Ｓ１１は、第１弁座面５４において、隙間Ｇ１から蒸気ＡＲが流出する出口に相当する点である。点Ｖ１１は、点Ｓ１１から引いた第１弁座面５４に対して垂直な線が、第１外周曲面４５と交わる交点である。点Ｓ２は、弁座本体５２の内周面のうち最も内側に位置する内周端であって、弁座内径Ｄｔｈと一致する点である。点Ｖ２は、破線ＢＬにおいて、点Ｓ２と高さが等しい点である。
【0111】
そして、図７において、点Ｓ１１と点Ｖ１１とを結ぶ線分を中心軸線Ｌの周りに一回転させたときに形成される領域は、隙間Ｇ１の出口における流路断面に相当する。隙間Ｇ１の出口における流路断面は、切頭円錐において、上面が半径Ｒ２の円形状であり、下面が半径Ｒ１の円形状であり、高さＨ１で構成された切頭円錐の側面に相当する。
【0112】
第１弁体３４が弁座５０に当接する第１当接部位Ａ１は、第２弁体３５が弁座５０に当接する第２当接部位Ａ２とよりも、内周側に位置する。点Ｓ１１から点Ｓ２までの距離Ｌｂ１は、点Ｓ１から点Ｓ２までの距離Ｌｂよりも短い（Ｌｂ１＜Ｌｂ）。このため、本実施形態では、噴流である蒸気ＡＳの流速が増加する割合を低減することができる。その結果、本実施形態では、騒音や振動の発生を低減することができる。
【0113】
また、第１弁体３４と弁座５０との間において蒸気ＡＲが通過する隙間Ｇ１の出口に位置する点Ｖ１１は、エッジ３４２の先端に相当する。エッジ３４２は、第１弁体３４に沿って流れる蒸気ＡＲが剥離する位置よりも上流側に設けられている。これにより、蒸気ＡＲは、衝撃波が発生しない亜臨界流れ（亜音速流れ）となり、安定した流れが維持されるので、騒音や振動の発生を更に抑制することができる。
【0114】
［Ｅ］作用
図１０は、実施形態に係る弁装置３０における蒸気の流れを模式的に示す図である。
図１０は、実施形態に係る弁装置３０における蒸気の流れを模式的に示す図である。
【0115】
図１０は、図３と同じ断面の一部を示している。図１０では、図３の場合と同様に、第１弁体３４が弁座５０に近づいて開度が小さい状態である場合を示している。つまり、図１０では、図３に示す場合と同様に、関連技術の場合と異なり、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２、インターセプト弁Ｖ２２）として第１弁体３４を用いる場合に関して示している。なお、図１０では、断面にハッチングを付すことを省略している。
【0116】
図１０に示すように、本実施形態では、第１弁体３４と弁座５０との間の隙間Ｇ１から放出された蒸気ＡＳは、弁座５０の表面に沿って流れる。具体的には、蒸気ＡＳは、弁座５０を構成する弁座本体５２において、順次、第１弁座面５４と内周弁座面５７とに沿って流れる。そして、蒸気ＡＳは、更に、弁座５０を構成する張出部５３において、案内面５６に沿って流れる。このため、本実施形態では、張出部５３の案内面５６によって、弁座５０の表面における蒸気ＡＳの流れが長く維持される。そして、蒸気ＡＳの流れに伴い、循環流れＡＣ１が発生する。
【0117】
本実施形態では、タービン３（図１参照）の回転速度を制御する際には、止め弁（主蒸気止め弁Ｖ１１等）として機能する第２弁体３５を全開状態にした状態で、加減弁（蒸気加減弁Ｖ１２等）として機能する第１弁体３４の開度を制御する（図３参照）。このため、本実施形態では、関連技術の場合（図１２および図１３参照）と異なり、第１弁体３４よりも下側ＤＳに位置する空間は、第２弁体３５の円筒部３５ｂの内部に収容される部分を含まない（図３参照）。これにより、本実施形態では、関連技術の場合に生じた再循環流れＡＣ２，ＡＣ３（図１３参照）は、発生しない。また、本実施形態では、第２弁体３５の円筒部３５ｂの内部のうち第１弁体３４よりも上側ＵＳに位置する部分は、開放された状態であって（図３参照）、関連技術では存在する閉空間１０１（図１２および図１３参照）がない。
【0118】
したがって、関連技術の場合には、上述したように、再循環流れＡＣ３に起因して、閉空間１０１のうち下側ＤＳに位置する外周端が励起され、振動や騒音が発生する場合があるが、本実施形態では、関連技術の場合と異なり、振動や騒音の発生を効果的に防止可能である。
【0119】
【0120】
図１１に示すように、本実施形態に係る弁装置３０に関する振動のパワースペクトルには、関連技術の場合（図１５参照）と異なり、卓越ピークＰＫ１および卓越ピークＰＫ２が含まれない。具体的には、本実施形態では、破線で囲う領域１１３のパワースペクトルが低減されている。これから判るように、本実施形態では、関連技術の場合よりも、振動や騒音の発生を防止可能である。
【0121】
［Ｆ］変形例
上記した実施形態は、一例であって、適宜、変形例を採用可能である。
上記した実施形態は、一例であって、適宜、変形例を採用可能である。
【0122】
［Ｆ－１］変形例１
上記実施形態において、エッジ３４２と中心軸線Ｌとの間の距離Ｒ２１（図９参照）、および、第１当接部位Ａ１と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄ１（図６参照）は、下記（式１）に示す関係を満たすことが好ましい。これにより、振動や騒音の発生を、より効果的に防止可能である。
上記実施形態において、エッジ３４２と中心軸線Ｌとの間の距離Ｒ２１（図９参照）、および、第１当接部位Ａ１と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄ１（図６参照）は、下記（式１）に示す関係を満たすことが好ましい。これにより、振動や騒音の発生を、より効果的に防止可能である。
【0123】
０．９０Ｄ１≦Ｒ２１≦Ｄ１ ・・・（式１）
【0124】
［Ｆ－２］変形例２
上記実施形態において、凹部３４１の深さｈ（図４参照）は、下記（式２）に示す関係を満たすことが好ましい。深さｈは、軸方向ＬＤにおいて、エッジ３４２のうち最も下側ＤＳに位置する部分と、凹部３４１のうち最も上側ＵＳに位置する部分との間の距離に相当する。また、傾斜面Ｓ３４１が軸方向ＬＤに対して傾斜する角度θ（図４参照）は、下記（式３）に示す関係を満たすことが好ましい。これにより、振動や騒音の発生を、より効果的に防止可能である。
上記実施形態において、凹部３４１の深さｈ（図４参照）は、下記（式２）に示す関係を満たすことが好ましい。深さｈは、軸方向ＬＤにおいて、エッジ３４２のうち最も下側ＤＳに位置する部分と、凹部３４１のうち最も上側ＵＳに位置する部分との間の距離に相当する。また、傾斜面Ｓ３４１が軸方向ＬＤに対して傾斜する角度θ（図４参照）は、下記（式３）に示す関係を満たすことが好ましい。これにより、振動や騒音の発生を、より効果的に防止可能である。
【0125】
ｈ≦１５ｍｍ ・・・（式２）
θ＝４５° ・・・（式３）
θ＝４５° ・・・（式３）
【0126】
［Ｆ－３］変形例３
上記実施形態において、中心軸線Ｌを含む断面において、中心軸線Ｌに対して第２弁座面５５が傾斜している角度ＴＨは、下記（式Ａ）に示す関係を満たすことが好ましい。
上記実施形態において、中心軸線Ｌを含む断面において、中心軸線Ｌに対して第２弁座面５５が傾斜している角度ＴＨは、下記（式Ａ）に示す関係を満たすことが好ましい。
【0127】
４０°≦ＴＨ≦４５° ・・・（式Ａ）
【0128】
角度ＴＨを上記範囲の下限値以上にすることで、第１弁体３４が当接する第１当接部位Ａ１と、第２弁体３５が当接する第２当接部位Ａ２とが、軸方向ＬＤにおいて大きく離れることを抑制できる。これにより、第１弁体３４と第１弁座面５４との当接状態を安定化させることができる。また、第１弁体３４が第１弁座面５４に当接した場合の気密性を向上させることができる。更に、第１弁体３４のストローク量が増大することを抑制できる。
【0129】
角度ＴＨを上記範囲の上限値以下にすることで、第２弁座面５５に沿って流れる蒸気の流速が超音速に到達するまでの距離が短くならないので、蒸気の流れが第１弁座面５４から剥離することを抑制できる。
【0130】
［Ｆ－４］変形例４
上記実施形態において、第１当接部位Ａ１と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄ１（図６参照）、および、弁座５０において最も内周側に位置する内周端Ｓ２と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄｔｈ（図６参照）が、下記（式Ｂ）に示す関係を満たすことが好ましい。
上記実施形態において、第１当接部位Ａ１と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄ１（図６参照）、および、弁座５０において最も内周側に位置する内周端Ｓ２と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄｔｈ（図６参照）が、下記（式Ｂ）に示す関係を満たすことが好ましい。
【0131】
０．９３Ｄ１≦Ｄｔｈ≦０．９５Ｄ１ ・・・（式Ｂ）
【0132】
上記の距離Ｄｔｈが上記範囲の下限値以上であることによって、第２弁座面５５に沿って流れる蒸気が、内周側へ導かれることを抑制できる。すなわち、蒸気の流れが内周側に導かれて流路断面積が小さくなり、蒸気の流れの速度が増大して第１弁座面５４から剥離することを抑制可能である。
【0133】
また、上記の距離Ｄｔｈが上記範囲の上限値以下であることによって、第１弁体３４の第１弁座面５４への当接状態を安定化させることができる。また、第１弁体３４が第１弁座面５４に当接した場合の気密性を向上させることができる。
【0134】
［Ｆ－５］変形例５
上記実施形態において、第１外周曲面４５（第１弁体面）の曲率半径Ｒｖ１、第１当接部位Ａ１と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄ１、および、中心軸線Ｌを含む断面において、中心軸線Ｌに対して前記第２弁座面５５が傾斜している角度ＴＨは、下記（式Ｃ）に示す関係を満たすことが好ましい。
上記実施形態において、第１外周曲面４５（第１弁体面）の曲率半径Ｒｖ１、第１当接部位Ａ１と中心軸線Ｌとの間の距離Ｄ１、および、中心軸線Ｌを含む断面において、中心軸線Ｌに対して前記第２弁座面５５が傾斜している角度ＴＨは、下記（式Ｃ）に示す関係を満たすことが好ましい。
【0135】
２５°≦ｃｏｓ－１（（Ｄ１／２）／Ｒｖ１）≦ＴＨ ・・・（式Ｃ）
【0136】
上記式に示す範囲の下限値以上にすることで、長期間の停止状態から起動する際に、第１弁体３４が第１弁座面５４に組み込みすぎて第１弁体３４を第１弁座面５４から離間させることが困難になることを抑制できる。
【0137】
上記式に示す範囲の下限値以上にすることで、第１弁体３４と第２弁体３５を共存した構成を可能にすることができる。
【0138】
［Ｆ－６］その他の変形例
上記の実施形態では、弁座５０は、弁座本体５２の他に、張出部５３を含んでいるが、これに限らない。弁座５０は、張出部５３がなくてもよい。
上記の実施形態では、弁座５０は、弁座本体５２の他に、張出部５３を含んでいるが、これに限らない。弁座５０は、張出部５３がなくてもよい。
【0139】
＜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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【0140】
１：発電設備、２：ボイラ、３：タービン、３ａ：高圧タービン、３ｂ：中圧タービン、３ｃ：低圧タービン、４：発電機、１１：復水器、１２：給水ポンプ、３０：弁装置、３０Ｊ：弁装置、３１：弁ケーシング、３２：弁ケーシング入口、３３：弁ケーシング出口、３４：第１弁体、３５：第２弁体、３５ａ：基体部、３５ｂ：円筒部、３６：内部流路、３７：第１弁棒、３８：第１ガイド、３９：第２弁棒、４０：蓋体、４１：第２ガイド、４２：ストレーナ、４３：ボルト、４４：第２外周曲面（第２弁体面）、４５：第１外周曲面（第１弁体面）、５０：弁座、５１：弁孔、５２：弁座本体、５３：張出部、５４：第１弁座面、５５：第２弁座面、５６：案内面、５７：内周弁座面、５８：第１の案内面部、５９：第２の案内面部、１０１：閉空間、１１３：領域、３４１：凹部、３４２：エッジ、Ａ１：第１当接部位、Ａ２：第２当接部位、ＡＲ：蒸気、ＡＳ：蒸気、ＤＳ：下側（第１の側）、Ｇ：隙間、Ｇ１：隙間、Ｌ：中心軸線、ＬＤ：軸方向、Ｐ１：ライン、Ｐ２：ライン、Ｐ３：ライン、Ｐ４：ライン、Ｓ３４１：傾斜面、ＵＳ：上側（第２の側）、Ｖ１０：高圧側蒸気弁、Ｖ１１：主蒸気止め弁、Ｖ１２：蒸気加減弁、Ｖ２０：再熱側蒸気弁、Ｖ２１：再熱蒸気止め弁、Ｖ２２：インターセプト弁。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15】