特許 7102197 蒸気弁および発電設備

(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】

(24)【登録日】2022-07-08

(45)【発行日】2022-07-19

(54)【発明の名称】蒸気弁および発電設備

(51)【国際特許分類】

   F01D 17/10 20060101AFI20220711BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20220711BHJP

【ＦＩ】

F01D17/10 J

F01D17/10 A

F01D25/00 Q

F01D25/00 G

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018072687

(22)【出願日】2018-04-04

(65)【公開番号】P2019183695

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【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】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(72)【発明者】

【氏名】宮下 和裕

(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】遠藤 壽彦

(72)【発明者】

【氏名】後藤 寿史

【審査官】落合 弘之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８０１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１７６１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２７３２９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０５７８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０２２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３１６４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０３－５００３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００７０６６６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ １７／１０，２５／００，

Ｆ１６Ｋ ５１／００，

Ｆ１６Ｌ ５５／２４，

Ｂ０１Ｄ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気流入口と蒸気流出口とに連通した弁室を有する弁ケーシングと、
前記弁室に設けられた弁座と、
前記弁室内に設けられた弁体であって、前記弁座よりも前記蒸気流入口の側に配置され、前記弁座に対して離接可能な弁体と、
前記弁体の周囲に設けられ、蒸気が通過する複数のストレーナ孔を有するストレーナと、を備え、
前記ストレーナは、外周面と、内周面と、を含み、
前記ストレーナ孔は、最小孔径を有する孔本体部と、前記孔本体部よりも前記ストレーナの前記外周面の側に設けられた、前記ストレーナの外側に向かって孔径が拡大した第１孔拡大部と、を含み、
前記第１孔拡大部の壁面は、前記ストレーナ孔の中心軸線を含む断面で見たときに、前記外周面から前記孔本体部にわたって湾曲状に形成され、
前記孔本体部の壁面は、前記中心軸線に平行に延びて、前記内周面に達し、
前記ストレーナの前記内周面に凹部が設けられ、
前記凹部は、対応する前記ストレーナ孔の前記中心軸線に沿う方向から見たときに、当該ストレーナ孔の周囲に環状に形成されている、蒸気弁。

【請求項2】

前記第１孔拡大部の壁面は、前記中心軸線を含む断面で見たときに、曲率半径ＲでＲ形状に形成され、
前記孔本体部の最小孔径をｄとしたとき、前記曲率半径Ｒは、ｄ／６～ｄ／３である、請求項１に記載の蒸気弁。

【請求項3】

蒸気を生成するボイラと、
前記ボイラにより生成された前記蒸気が供給される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、
前記ボイラから前記蒸気タービンに供給される前記蒸気の流れを制御する、請求項１または２に記載の前記蒸気弁と、を備えた、発電設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、蒸気弁および発電設備に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービンを備えた発電設備においては、ボイラから蒸気タービンに供給される蒸気の流れを制御するために蒸気弁が設けられている。蒸気弁は、蒸気の流量を調整したり、蒸気の流れを遮断したりする。

【0003】

蒸気弁は、蒸気流入口と蒸気流出口とに連通した弁室を有する弁ケーシングを備えている。弁室には弁体が収容されており、弁体が、弁室に設けられた環状の弁座に対して蒸気流入口の側から離接可能になっている。弁体は、弁棒を介して駆動装置に連結されている。弁体の周囲には、蒸気が通過する複数の孔を有するストレーナが設けられている。

【0004】

このような蒸気弁を開いた状態では、弁体が弁座から離れて、弁座と弁体との間に蒸気の流路が形成される。このことにより、蒸気流入口から弁室を通って蒸気流出口に向かう蒸気の流れが形成される。この際、蒸気流入口に流入した蒸気は、ストレーナの孔を通過して、弁座と弁体との間の流路を通って、蒸気流出口に向かう。

【0005】

ストレーナは、蒸気中の異物を除去するために設けられており、蒸気タービンへの異物の侵入の防止を図っている。このことにより、ストレーナの孔の孔径は、所望のサイズの異物を除去可能な程度に小さくなっている。このため、ストレーナの孔を通過する蒸気の流れに圧力損失が生じるという問題がある。この場合、蒸気の速度エネルギが失われ、発電設備の発電効率が低下し得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－０２８１９５号公報

【文献】特開２００４－３１６４５４号公報

【文献】特開２０１７－１８０１４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、蒸気の流れの圧力損失を低減することができる蒸気弁および発電設備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】

【0008】

実施の形態による蒸気弁は、蒸気流入口と蒸気流出口とに連通した弁室を有する弁ケーシングと、弁室に設けられた弁座と、弁室内に設けられた弁体と、を備えている。弁体は、弁座よりも蒸気流入口の側に配置され、弁座に対して離接可能になっている。弁体の周囲に、蒸気が通過する複数のストレーナ孔を有するストレーナが設けられている。ストレーナ孔は、最小孔径を有する孔本体部と、孔本体部よりもストレーナの外周面の側に設けられた、ストレーナの外側に向かって孔径が拡大した第１孔拡大部と、を含んでいる。第１孔拡大部の壁面は、ストレーナ孔の中心軸線を含む断面で見たときに、湾曲状に形成されている。

【0009】

実施の形態による発電設備は、蒸気を生成するボイラと、ボイラにより生成された蒸気が供給される蒸気タービンと、蒸気タービンによって駆動される発電機と、ボイラから蒸気タービンに供給される蒸気の流れを制御する上述の蒸気弁と、を備えている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、蒸気の流れの圧力損失を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施の形態における発電設備の全体構成を示す系統図である。

【図2】図２は、実施の形態における蒸気弁を示す縦断面図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図４は、図２のストレーナの一部を示す拡大斜視図である。

【図5】図５は、図４に示すストレーナ孔を示す断面図である。

【図6】図６は、比較例としてのストレーナ孔を示す断面図である。

【図7】図７は、図５に示すストレーナ孔の変形例（変形例１）を示す断面図である。

【図8】図８は、図５に示すストレーナ孔の他の変形例（変形例２）を示す断面図である。

【図9】図９は、図８に示す凹部を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における蒸気弁および発電設備について説明する。

【0013】

まず、図１を用いて、本実施の形態における発電設備について説明する。図１は、発電設備として、蒸気タービン発電プラントの一例を示す系統図である。

【0014】

図１に示すように、本実施の形態による発電設備１は、蒸気を生成するボイラ２と、ボイラ２により生成された蒸気が供給される蒸気タービン３、４、５と、蒸気タービン３、４、５によって駆動される発電機６と、を備えている。図１に示す発電設備１は、蒸気タービン３、４、５として、高圧タービン３と、中圧タービン４と、低圧タービン５と、を備えている。

【0015】

ボイラ２の過熱器７では給水が加熱されて蒸気が生成される。生成された蒸気（主蒸気）は、主蒸気管８を通って高圧タービン３に供給される。主蒸気管８には、主蒸気止め弁９および蒸気加減弁１０が設けられており、ボイラ２の過熱器７から高圧タービン３に供給される蒸気の流れを制御するように構成されている。より具体的には、主蒸気止め弁９および蒸気加減弁１０は、主蒸気管８を流れる蒸気の流量を調整したり、流れを遮断したりする。高圧タービン３に供給された蒸気は仕事を行い、高圧タービン３のロータ３ａを回転駆動させる。

【0016】

高圧タービン３で仕事を行った蒸気は、低温再熱蒸気管１１を通ってボイラ２の再熱器１２に供給されて再熱される。再熱された蒸気（再熱蒸気）は、高温再熱蒸気管１３を通って中圧タービン４に供給される。高温再熱蒸気管１３には、再熱蒸気弁１４が設けられており、ボイラ２の再熱器１２から中圧タービン４に供給される蒸気の流れを制御するように構成されている。より具体的には、再熱蒸気弁１４は、高温再熱蒸気管１３を流れる蒸気の流量を調整したり、流れを遮断したりする。中圧タービン４に供給された蒸気は仕事を行い、中圧タービン４のロータ４ａを回転駆動させる。

【0017】

中圧タービン４で仕事を行った蒸気は、クロスオーバ管１５を通って低圧タービン５に供給される。低圧タービン５に供給された蒸気は仕事を行い、低圧タービン５のロータ５ａを回転駆動させる。

【0018】

低圧タービン５で仕事を行った蒸気は、復水器１６に供給されて、水（復水）に戻される。復水器１６から排出された水は、給水ポンプ１７によって昇圧され、給水としてボイラ２の過熱器７に供給される。なお、復水器１６から排出された水は、低圧給水加熱器１８において、低圧タービン５から抽気された蒸気を用いて加熱され、給水ポンプ１７にて昇圧される。昇圧された水（給水）は、高圧給水加熱器１９において、高圧タービン３から抽気された蒸気を用いて加熱される。

【0019】

各タービン３、４、５のロータ３ａ、４ａ、５ａの回転で発電機６のロータ６ａが回転駆動され、発電が行われる。

【0020】

このように、図１に示す発電設備１は、主蒸気止め弁９と、蒸気加減弁１０と、再熱蒸気弁１４を備えている。これらの弁９、１０、１４は、蒸気弁３０として構成されている。以下では、主蒸気止め弁９を例にとって、本実施の形態による蒸気弁３０について説明するが、以下に説明する蒸気弁３０のストレーナ５０の構成は、再熱蒸気弁１４にも同様に適用できる。

【0021】

図２および図３に示すように、本実施の形態による蒸気弁３０は、蒸気流入口３２と蒸気流出口３３とに連通した弁室３４を有する弁ケーシング３１と、弁室３４に設けられた弁座４０と、弁室３４に設けられた弁体４１と、を備えている。

【0022】

弁ケーシング３１の蒸気流入口３２は、弁室３４の側方に配置されている。蒸気流入口３２は、水平方向に延びる略円筒状の流入側配管状流路３５に形成されており、蒸気弁３０に蒸気を供給する配管等と接続可能に構成されている。弁ケーシング３１の蒸気流出口３３は、弁室３４の下方に配置されている。蒸気流出口３３は、垂直方向に延びる略円筒状の流出側配管状流路３６に形成されており、蒸気弁３０から蒸気を排出する配管等と接続可能に構成されている。弁室３４は、流入側配管状流路３５と流出側配管状流路３６との間に設けられており、垂直方向に延びる略円筒状に形成されている。

【0023】

弁座４０は、垂直方向から見たときに環状に形成されており、弁座４０の内側を蒸気が通過するようになっている。弁座は、弁室３４の下端部に配置されており、弁体４１および後述する弁棒４２と同軸上に配置されている。

【0024】

弁体４１は、弁座４０に対して離接可能になっている。弁体４１は、弁座４０よりも蒸気流入口３２の側（上流側、図２における上方）に配置されている。弁体４１は、弁座４０に当接する当接面４１ａを含んでいる。この当接面４１ａは、下方に向かって先細となるようにテーパー状に形成されている。また、当接面４１ａは、弁座と同様に垂直方向から見たときに環状に形成されており、蒸気弁３０が閉じている間、全周にわたって弁座４０に当接する。

【0025】

弁体４１には、垂直方向に延びる弁棒４２を介して、駆動装置４３が連結されている。より具体的には、弁体４１は、弁棒４２の先端（図２における下端）に固定されている。弁棒４２の基端（図２における上端）には、弁ケーシング３１の外側に配置された駆動装置４３が連結されている。この駆動装置４３が弁体４１を駆動することにより、弁体４１は上下方向に直線的に移動可能になっている。蒸気弁３０を閉じるときには弁体４１の当接面４１ａが弁座４０に当接して弁座４０と弁体４１との間に蒸気の流路が形成されないようになる。蒸気弁３０を開くときには弁体４１の当接面４１ａが弁座４０から離れて、弁座４０と弁体４１との間に蒸気の流路が形成される。

【0026】

弁ケーシング３１は、弁室３４の上方に設けられたケーシング開口３７を更に有している。このケーシング開口３７は、弁室３４の上側端部に配置されており、弁蓋４４によって閉塞されている。弁蓋４４は、図示しない締結ボルトによって弁ケーシング３１に取り付けられている。

【0027】

上述した弁棒４２は、弁蓋４４の中央部を貫通して、弁ケーシング３１の外側に延びている。弁棒４２と弁蓋４４との間には、弁棒ガイド筒体４５が介在されている。弁棒ガイド筒体４５は、垂直方向に延びる円筒状に形成されており、弁蓋４４を貫通している。弁棒ガイド筒体４５は、弁蓋４４に固定されており、弁棒４２を摺動可能に支持している。

【0028】

弁室３４には、ストレーナ５０が設けられている。このストレーナ５０は、弁座４０よりも上流側（図２における上方）であって、弁体４１の周囲に配置されており、蒸気中の異物を除去するように構成されている。ストレーナ５０は、弁座４０からケーシング開口３７まで垂直方向に延びるように円筒状に形成されており、弁体４１および弁棒４２と同軸上に配置されている。ストレーナ５０の下端は、弁座４０に当接しており、ストレーナ５０の上端部は、弁蓋４４に固定されている。より具体的には、図示しないピンを用いて、ストレーナ５０が弁蓋４４に固定されており、ストレーナ５０が蒸気の流れによって回転することを防止している。

【0029】

本実施の形態においては、ストレーナ５０は、図３に示すように円筒状部品として構成されている。また、ストレーナ５０は、蒸気弁３０を流れる蒸気の温度および圧力に対する十分な耐性と強度とを備えた部材として構成されており、例えば、クロム－モリブデン鋼などの金属材料で形成されていてもよい。

【0030】

図２～図５に示すように、ストレーナ５０は、蒸気が通過する複数のストレーナ孔５１を有している。ストレーナ孔５１は、ストレーナ５０の半径方向（ストレーナ５０の外周面５０ａまたは内周面５０ｂに直交する方向）に延びる中心軸線Ｃに沿って形成されている。また、ストレーナ孔５１は、図４に示すように、ストレーナ５０の半径方向で見たときに千鳥状に配置されている。ストレーナ孔５１は、蒸気中に存在し得る所望のサイズの異物を除去することができる程度の孔径を有している。

【0031】

図２に示すように、ストレーナ５０のうちケーシング開口３７に位置する上端部には、ストレーナ孔５１は形成されていなくてもよい。また、図３に示すように、上方から見たときに、ストレーナ５０のうち蒸気流入口３２の側とは反対側の部分（弁室３４に近接している部分）には、ストレーナ孔５１は形成されていなくてもよい。

【0032】

図５に示すように、ストレーナ孔５１は、最小孔径を有する孔本体部５２と、第１孔拡大部５３と、を含んでいる。このうち孔本体部５２は、第１孔拡大部５３よりもストレーナ５０の内周面５０ｂの側に配置されており、孔本体部５２の壁面５２ａは、全体的に、ストレーナ孔５１の中心軸線Ｃに平行に延びている。すなわち、孔本体部５２は、最小孔径を直径とする、中心軸線Ｃを中心とした円柱状の孔を形成している。この孔本体部５２の最小孔径が、ストレーナ５０の濾過性能を決定している。

【0033】

第１孔拡大部５３は、孔本体部５２よりもストレーナ５０の外周面５０ａの側に配置されている。第１孔拡大部５３の壁面５３ａは、ストレーナ孔５１の中心軸線Ｃを含む断面で見たときに、ストレーナ５０の外側に向かって孔径が徐々に拡大するように湾曲状に形成されており、孔本体部５２の壁面５２ａに連続状に滑らかに接続されている。より具体的には、第１孔拡大部５３の壁面５３ａは、ストレーナ孔５１の中心軸線Ｃを含む断面で見たときに、曲率半径ＲでＲ形状に形成されている。本実施の形態では、第１孔拡大部５３の壁面５３ａは、中心軸線Ｃに沿う方向における全体にわたって、Ｒ形状で形成されており、孔本体部５２の上述した最小孔径をｄとしたとき、第１孔拡大部５３の壁面５３ａの曲率半径Ｒは、ｄ／６～ｄ／３になっている。なお、図５は、ストレーナ孔５１の中心軸線Ｃを含むとともに垂直な平面における断面図を示している。

【0034】

ところで、蒸気弁３０のストレーナ５０は、一般的な配管等に設置されるストレーナと大きく異なる点がある。一つは、ストレーナ５０の内側に、弁体４１および弁棒４２が配置されている点である。もう一つは、流体（蒸気）がストレーナ５０の外側から内側に向かって流れるという点である。これは、蒸気弁３０が開いた場合に形成される弁座４０と弁体４１との間の流路を通過する蒸気に異物が混入されていないことが要求されるためである。このことにより、弁座４０と弁体４１との間の流路に、異物が噛み込まれるような事態が発生することを防止できる。

【0035】

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

【0036】

図２に示す蒸気弁３０が閉じている間、弁体４１の当接面４１ａが弁座４０に当接し、弁座４０と弁体４１との間に蒸気の流路が形成されない。このことにより、蒸気の流れが遮断される。

【0037】

蒸気弁３０を開く場合、駆動装置４３が弁体４１を駆動し、弁体４１が上方に移動する。このことにより、弁体４１が弁座４０から離れて、弁座４０と弁体４１との間に蒸気の流路が形成される。

【0038】

蒸気弁３０が開いている間、図２および図３に示すように、蒸気流入口３２から蒸気が流入し、流入した蒸気は、ストレーナ孔５１を通ってストレーナ５０の内側に流入する。図３に示すように、蒸気は、ストレーナ５０のうち蒸気流入口３２の側の部分に設けられたストレーナ孔５１に流入するだけでなく、ストレーナ５０を回り込むようにして蒸気流入口３２の側の部分よりも遠い位置に設けられたストレーナ孔５１にも流入する。ストレーナ５０の内側に流入した蒸気は、弁座４０と弁体４１との間の流路を通って蒸気流出口３３に向かい、蒸気流出口３３から流出される。

【0039】

蒸気は、ストレーナ孔５１を通過する際、図５に示すように、まず、ストレーナ孔５１の第１孔拡大部５３を流れ、その後に孔本体部５２を流れて、ストレーナ孔５１から流出する。第１孔拡大部５３を流れる蒸気は、第１孔拡大部５３の壁面５３ａの形状に沿って絞られるように流れる。本実施の形態では、第１孔拡大部５３の壁面５３ａがＲ形状で形成されているため、蒸気は、第１孔拡大部５３の壁面５３ａに形成されたＲ形状に沿って滑らかに絞られるように流れる。

【0040】

ここで、図６を用いて、比較例としてのストレーナ孔１００における蒸気の流れについて説明する。図６に示すストレーナ孔１００は、第１孔拡大部１０１の壁面１０１ａが、湾曲状ではなく、ストレーナ孔１００の中心軸線Ｃに対して４５°の角度で傾斜してテーパー状に形成されている。孔本体部１０２の壁面１０２ａは、孔本体部５２と同様に、中心軸線Ｃに平行に延びている。この場合、第１孔拡大部１０１の壁面１０１ａと孔本体部１０２の壁面１０２ａとが、折れ曲がるように接続されている。このことにより、蒸気が第１孔拡大部１０１から流出して孔本体部１０２に流入する際に、流れの剥離が発生し、図６に示すような渦が形成され得る。このため、蒸気の流れに生じる圧力損失が増大するという問題がある。

【0041】

しかしながら、本実施の形態によれば、図５に示すように、第１孔拡大部５３の壁面５３ａが湾曲状に形成されているため、第１孔拡大部５３から孔本体部５２にかけて、蒸気を滑らかに流すことができる。このため、孔本体部５２のうち第１孔拡大部５３の側の部分において蒸気の流れが剥離することを防止でき、圧力損失を低減することができる。

【0042】

とりわけ、本実施の形態では、第１孔拡大部５３の壁面５３ａが曲率半径ＲでＲ形状に形成されており、孔本体部５２の最小孔径をｄとしたとき、曲率半径Ｒが、ｄ／６～ｄ／３になっている。このうち曲率半径Ｒをｄ／６以上にすることにより、曲率半径Ｒが小さくなることを防止し、流れの剥離が発生することを効果的に抑制できる。一方、曲率半径Ｒをｄ／３以下にすることにより、互いに隣り合うストレーナ孔５１の間隔が過度に増大することを防止でき、ストレーナ５０に形成されるストレーナ孔５１の個数を確保することができる。

【0043】

このように本実施の形態によれば、ストレーナ孔５１のうちストレーナ５０の外周面５０ａの側に設けられた第１孔拡大部５３の壁面５３ａが湾曲状に形成されている。このことにより、ストレーナ孔５１内における蒸気の流れが剥離することを防止し、圧力損失を低減することができる。このため、蒸気の速度エネルギが失われて発電設備１の発電効率が低下することを防止できる。とりわけ、本実施の形態によれば、第１孔拡大部５３の壁面５３ａが曲率半径ＲでＲ形状に形成されており、孔本体部５２の最小孔径をｄとしたときに、曲率半径Ｒがｄ／６～ｄ／３になっている。このことにより、圧力損失を効果的に低減することができるとともに、互いに隣り合うストレーナ孔５１の間隔が過度に増大することを防止できる。

【0044】

また、本実施の形態によれば、孔本体部５２の壁面５２ａは、中心軸線Ｃに平行に延びている。このことにより、孔本体部５２の加工を容易化させることができる。

【0045】

なお、上述した本実施の形態においては、孔本体部５２の壁面５２ａが、中心軸線Ｃに平行に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。

【0046】

（変形例１）
例えば、図７に示すように、孔本体部５２の一部は、ストレーナ５０の内周面５０ｂの側に向かって孔径が拡大するようにしてもよい。図７に示す例では、孔本体部５２は、孔直線部６０と、第２孔拡大部６１と、を含んでいる。このうち孔直線部６０は、第２孔拡大部６１よりも第１孔拡大部５３の側に配置されている。すなわち、孔直線部６０は、第１孔拡大部５３と第２孔拡大部６１との間に配置されている。第２孔拡大部６１は、孔直線部６０よりもストレーナ５０の内周面５０ｂの側に配置されている。図７においては、孔本体部５２の最小孔径をｄとしたとき、ストレーナ５０の厚さｔが、２ｄ～５ｄになっている例が示されている。

【0047】

孔直線部６０の壁面６０ａは、ストレーナ孔５１の中心軸線Ｃに平行に延びている。すなわち、孔直線部６０は、最小孔径ｄを直径とする、中心軸線Ｃを中心とした円柱状の孔を形成している。孔直線部６０の壁面６０ａは、第１孔拡大部５３の壁面５３ａに連続状に滑らかに接続されている。孔直線部６０は、第１孔拡大部５３から第２孔拡大部６１への蒸気の流れを整流して助走させ、圧力損失をより一層低減するための部分である。孔直線部６０の中心軸線Ｃに沿う方向の長さＬは、２ｄ／６～３ｄ／６であってもよい。当該長さＬを２ｄ／６以上にすることにより、助走区間としての機能を効果的に発揮させることができる。一方、当該長さＬを３ｄ／６以下にすることにより、孔直線部６０が過度に長くなることを防止でき、第２孔拡大部６１の中心軸線Ｃに沿う方向の長さを確保することができる。

【0048】

第２孔拡大部６１は、ストレーナ５０の内周面５０ｂの側に向かって孔径が徐々に拡大している。この場合、孔本体部５２を流れる蒸気の流路断面が下流側に向かって拡大するようになり、孔本体部５２に、蒸気の流れの速度エネルギを圧力エネルギに変換することができるデフューザ機能を付与することができる。このため、ストレーナ孔５１を通過する蒸気の流れに生じる圧力損失をより一層低減することができる。

【0049】

例えば、第２孔拡大部６１の壁面６１ａは、中心軸線Ｃを含む断面で見たときに、中心軸線Ｃに対して、３°～１０°の角度θで傾斜してテーパー状に形成されるようにしてもよい。この角度θを３°以上にすることにより、デフューザ機能を効果的に発揮させることができる。一方、角度θを１０°以下にすることにより、孔径が急激に拡大することを防止でき、流れの剥離が発生することを防止できる。

【0050】

また、第２孔拡大部６１から流出した蒸気は、滑らかに拡大するように流れる。このため、図５において、ストレーナ５０の内周面５０ｂの近傍に形成されていた渦が発生することを抑制できる。この結果、ストレーナ孔５１を通過する蒸気の流れに生じる圧力損失をより一層低減することができる。

【0051】

図７に示す変形例１においては、上述した孔直線部６０は、設けられていなくてもよい。この場合、第２孔拡大部６１の上流端（第１孔拡大部５３の側の端）における孔径が、最小孔径となる。

【0052】

（変形例２）
他の変形例として、例えば、図８および図９に示すように、ストレーナ５０の内周面５０ｂに凹部７０が設けられるようにしてもよい。この凹部７０は、対応するストレーナ孔５１の中心軸線Ｃに沿う方向から見たときに、当該ストレーナ孔５１の周囲に環状に形成されている。凹部７０は、ストレーナ孔５１と同軸上に配置されている。

【0053】

凹部７０の横断面は、特に限られることはない。図８では、凹部７０の横断面が、Ｖ字状に形成されている例が示されている。

【0054】

図８に示すように、蒸気がストレーナ孔５１を通過する際、凹部７０内に渦が形成される。このことにより、第２孔拡大部６１から流出した蒸気は、凹部７０によって形成された渦に引っ張られて、滑らかに、かつ図７に示す変形例１よりも大きく拡大するように流れる。このため、図５や図７において、ストレーナ５０の内周面５０ｂの近傍に形成されていた渦が発生することをより一層抑制できる。この結果、ストレーナ孔５１を通過する蒸気の流れに生じる圧力損失をより一層低減することができる。

【0055】

以上述べた実施の形態によれば、蒸気の流れの圧力損失を低減することができる。

【0056】

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。

【符号の説明】

【0057】

１：発電設備、２：ボイラ、３：高圧タービン、４：中圧タービン、５：低圧タービン、６：発電機、９：主蒸気止め弁、１０：蒸気加減弁、１４：再熱蒸気弁、３０：蒸気弁、３１：弁ケーシング、３２：蒸気流入口、３３：蒸気流出口、３４：弁室、４０：弁座、４１：弁体、５０：ストレーナ、５０ａ：外周面、５０ｂ：内周面、５１：ストレーナ孔、５２：孔本体部、５２ａ：壁面、５３：第１孔拡大部、５３ａ：壁面、６０：孔直線部、６０ａ：壁面、６１：第２孔拡大部、６１ａ：壁面、７０：凹部、Ｃ：中心軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】