特許 7381226 弁装置、発電設備および弁装置の弁座

(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】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】弁装置、発電設備および弁装置の弁座

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/44 20060101AFI20231108BHJP

   F01D 17/10 20060101ALI20231108BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20231108BHJP

   F16K 1/42 20060101ALI20231108BHJP

   F16K 25/00 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

F16K1/44 B

F01D17/10 F

F01D25/00 G

F16K1/42 G

F16K25/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019112304

(22)【出願日】2019-06-17

(65)【公開番号】P2020204362

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-02-07

(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】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】大石 勉

(72)【発明者】

【氏名】中村 優一

(72)【発明者】

【氏名】竹丸 竜平

(72)【発明者】

【氏名】三浦 恭

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５１－１３０９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平１１－５０４１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１００６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０８１５６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ １３／００－２５／３６

Ｆ１６Ｋ １／００－ １／５４

７／００－ ７／２０

１３／００－１３／１０

２５／００－２５／０４

２９／００－２９／０２

３３／００

９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられた、中心軸線を有する弁座と、
前記中心軸線に沿う軸方向における第１の側で前記弁座に対して離接可能な第１弁体であって、流れの許可と遮断を行うための第１弁体と、
前記軸方向における前記第１の側で前記弁座に対して離接可能な第２弁体であって、流量を調整するための第２弁体と、
前記第１弁体から、前記軸方向における前記第１の側とは反対側である第２の側に延びる第１弁棒と、
前記第２弁体から、前記軸方向における前記第１の側に延びる第２弁棒と、を備え、
前記弁座は、前記第１弁体が当接可能な第１弁座面と、前記第１弁座面よりも外周側に配置された、前記第２弁体が当接可能な第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、前記軸方向における前記第２の側に向かって前記中心軸線に近づくように形成されており、
前記中心軸線を含む断面で見たときに、前記第２弁座面は直線状に形成され、前記第１弁座面は曲線状に形成され、
前記中心軸線を含む断面で見たときに、前記中心軸線と前記第２弁座面とがなす角度ＴＨは、
４０°≦ＴＨ≦４５°
を満たしている、弁装置。

【請求項2】

前記中心軸線を含む断面で見たときに、前記第１弁座面は円弧状に形成されている、請求項１に記載の弁装置。

【請求項3】

前記中心軸線から前記第１弁体と前記第１弁座面との当接部位までの距離をＤ１とし、前記中心軸線から前記弁座の内周端までの距離をＤｔｈとすると、
０．９３Ｄ１≦Ｄｔｈ≦０．９５Ｄ１
を満たしている、請求項１または２に記載の弁装置。

【請求項4】

前記第１弁体は、前記第１弁座面に当接可能な第１弁体面を有し、
前記第１弁体面は、前記中心軸線を含む断面で見たときに、曲率半径Ｒｖ１で前記中心軸線上に中心点を有するように円弧状に形成され、
前記曲率半径Ｒｖ１と、前記中心軸線から前記第１弁体と前記第１弁座面との当接部位までの距離Ｄ１と、前記中心軸線を含む断面で見たときに前記中心軸線と前記第２弁座面とがなす角度ＴＨは、
２５°≦ｃｏｓ^－１（（Ｄ１／２）／Ｒｖ１）≦ＴＨ
を満たしている、請求項１～３のいずれか一項に記載の弁装置。

【請求項5】

前記弁座は、前記第１弁座面と前記第２弁座面とを含む弁座本体と、前記弁座本体の下流側に設けられた、前記第１弁座面から、前記軸方向における前記第２の側に向かって連続状に延びる案内面を有する張出部と、を有している、請求項１～４のいずれか一項に記載の弁装置。

【請求項6】

前記張出部は、前記中心軸線に対して非対称に形成されている、請求項５に記載の弁装置。

【請求項7】

ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられた、中心軸線を有する弁座と、
前記中心軸線に沿う軸方向における第１の側で前記弁座に対して離接可能な第１弁体であって、流れの許可と遮断を行うための第１弁体と、
前記軸方向における前記第１の側で前記弁座に対して離接可能な第２弁体であって、流量を調整するための第２弁体と、
前記第１弁体から、前記軸方向における前記第１の側とは反対側である第２の側に延びる第１弁棒と、
前記第２弁体から、前記軸方向における前記第１の側に延びる第２弁棒と、を備え、
前記弁座は、前記第１弁体が当接可能な第１弁座面と、前記第１弁座面よりも外周側に配置された、前記第２弁体が当接可能な第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、前記軸方向における前記第２の側に向かって前記中心軸線に近づくように形成されており、
前記中心軸線を含む断面で見たときに、前記第２弁座面は直線状に形成され、前記第１弁座面は曲線状に形成され、
前記弁座は、前記第１弁座面と前記第２弁座面とを含む弁座本体と、前記弁座本体の下流側に設けられた、前記第１弁座面から、前記軸方向における前記第２の側に向かって連続状に延びる案内面を有する張出部と、を有し、
前記張出部は、前記中心軸線に対して非対称に形成されている、弁装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の弁装置を備えた発電設備。

【請求項9】

弁装置のケーシング内に設けられた、中心軸線を有する弁座であって、前記弁装置が、前記中心軸線に沿う軸方向における第１の側で前記弁座に対して離接可能な第１弁体であって、流れの許可と遮断を行うための第１弁体と、前記軸方向における前記第１の側で前記弁座に対して離接可能な第２弁体であって、流量を調整するための第２弁体と、前記第１弁体から、前記軸方向における前記第１の側とは反対側である第２の側に延びる第１弁棒と、前記第２弁体から、前記軸方向における前記第１の側に延びる第２弁棒と、を備える弁装置の弁座であって、
前記第１弁体が当接可能な第１弁座面と、
前記第１弁座面よりも外周側に配置された、前記第２弁体が当接可能な第２弁座面と、を備え、
前記第１弁座面および前記第２弁座面は、前記軸方向における前記第２の側に向かって前記中心軸線に近づくように形成されており、
前記中心軸線を含む断面で見たときに、前記第２弁座面は直線状に形成され、前記第１弁座面は曲線状に形成され、
前記中心軸線を含む断面で見たときに、前記中心軸線と前記第２弁座面とがなす角度ＴＨは、
４０°≦ＴＨ≦４５°
を満たしている、弁装置の弁座。

【請求項10】

弁装置のケーシング内に設けられた、中心軸線を有する弁座であって、前記弁装置が、前記中心軸線に沿う軸方向における第１の側で前記弁座に対して離接可能な第１弁体であって、流れの許可と遮断を行うための第１弁体と、前記軸方向における前記第１の側で前記弁座に対して離接可能な第２弁体であって、流量を調整するための第２弁体と、前記第１弁体から、前記軸方向における前記第１の側とは反対側である第２の側に延びる第１弁棒と、前記第２弁体から、前記軸方向における前記第１の側に延びる第２弁棒と、を備える弁装置の弁座であって、
前記第１弁体が当接可能な第１弁座面と、
前記第１弁座面よりも外周側に配置された、前記第２弁体が当接可能な第２弁座面と、を備え、
前記第１弁座面および前記第２弁座面は、前記軸方向における前記第２の側に向かって前記中心軸線に近づくように形成されており、
前記中心軸線を含む断面で見たときに、前記第２弁座面は直線状に形成され、前記第１弁座面は曲線状に形成され、
前記弁座は、前記第１弁座面と前記第２弁座面とを含む弁座本体と、前記弁座本体の下流側に設けられた、前記第１弁座面から、前記軸方向における前記第２の側に向かって連続状に延びる案内面を有する張出部と、を有し、
前記張出部は、前記中心軸線に対して非対称に形成されている、弁装置の弁座。

【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、発電設備および弁装置の弁座に関する。

【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、ボイラーで生成された蒸気は高圧タービンに供給されて、高圧タービンが回転駆動される。高圧タービンに供給される蒸気は、高圧側蒸気弁で流量を調整したり蒸気を遮断したりするようになっている。より具体的には、この高圧側蒸気弁は、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とで構成されており、蒸気タービンの速度等の主要な制御は、蒸気加減弁の微小開度運用にて行われる。主蒸気止め弁と蒸気加減弁とは別体で構成されて直列に配置される場合もあるが、製造コストの観点から一体化されて組み合わされた組み合わせ型弁として構成される場合もある。

【0003】

また、高圧タービンから排出された蒸気は上述したボイラーで再加熱された後に、中圧タービンに供給されて、中圧タービンが回転駆動される。中圧タービンに供給される蒸気は、再熱蒸気弁で流量を調整したり蒸気を遮断したりするようになっている。より具体的には、この再熱蒸気弁は、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、蒸気タービンの速度等の主要な制御は、インターセプト弁の微小開度運用にて行われる。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が、製造コストの観点から一体化されて組み合わされた組み合わせ型弁として構成される場合もある。

【0004】

また、コンバインドサイクルプラント等の発電設備においても同様に、高圧側蒸気弁として、主蒸気止め弁と蒸気加減弁とを一体化した組み合わせ型蒸気弁が用いられる場合がある。また、再熱側蒸気弁として、再熱蒸気止め弁とインターセプト弁とを一体化した組み合わせ型蒸気弁が用いられる場合がある。

【0005】

ここで、一例として、組み合わせ型蒸気弁として構成された高圧側蒸気弁の構成について、図１１を用いて説明する。図１１に示す高圧側蒸気弁は、ケーシング内に設けられた弁座５０と、弁座５０に対して離接可能な第１弁体３４と、弁座５０に対して離接可能であるとともに第１弁体３４の外周側に配置された第２弁体３５と、を備えている。上述した高圧側蒸気弁においては、第１弁体３４が主蒸気止め弁として用いられ、第２弁体３５が蒸気加減弁として用いられる。弁座５０は、第１弁体３４および第２弁体３５が当接可能な弁座面（後述する第２弁座面５５）を有しており、弁座面は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、直線状に形成されている。

【0006】

図１１は、第１弁体３４（すなわち主蒸気止め弁）を全開するとともに第２弁体３５（すなわち蒸気加減弁）が微小開度で運用されている場合の蒸気の流れを示している。この場合、第２弁体３５と弁座５０との間に形成される隙間Ｇを通過した蒸気の流れは、噴流となって内周側に向かって流れる。この蒸気の流れは、弁座５０の第１弁体３４および第２弁体３５が当接する弁座面に付着するように弁座面に沿って内周側に流れる。

【0007】

この弁座面に沿う蒸気の流れは、弁座面に付着するように流れるため、蒸気の流れが弁座５０の内周側に移動するにつれて蒸気の流れの流路断面積が小さくなる。このことにより、蒸気の流れの速度は増大していく。このため、弁座面の内周端に到達しても、弁座面に沿う流れの方向と速度とが維持されて、蒸気の流れは弁座面から剥離され得る。剥離された蒸気の流れＡＳは、弁座５０の更に内周側に向かって流れる。すると、蒸気の流れＡＳは、第１弁体３４から下方に延びる第１弁棒３７に衝突したり、第１弁棒３７を案内する第１ガイド３８に衝突したりし得る。衝突後、蒸気の流れＡＳは、上方に向かう流れＡＳ１と、ケーシング３１の出口に向かう流れＡＳ２とに分流される。上方に向かう流れＡＳ１は、第１弁棒３７に流体圧力を作用させながら、第１弁体３４と弁座５０との間に形成された空間内に回り込む。しかしながら、この蒸気の流れＡＳ１は不安定であり、第１弁棒３７に作用する流体圧力は変動する。このため、騒音や振動が生じ得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第４１８５０２９号公報

【文献】特許第５０２２８５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、２つの弁体のうちの外周側の弁体を微小開度で運用した場合であっても蒸気の流れを安定化させて、騒音および振動を低減することができる弁装置、発電設備および弁装置の弁座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】

【0010】

実施の形態による弁装置は、ケーシングと、ケーシング内に設けられた、中心軸線を有する弁座と、中心軸線に沿う軸方向における第１の側で弁座に対して離接可能な第１弁体と、軸方向における第１の側で弁座に対して離接可能な第２弁体と、を備えている。第１弁体から、軸方向における第１の側とは反対側である第２の側に第１弁棒が延びている。第２弁体から、軸方向における第１の側に第２弁棒が延びている。弁座は、第１弁体が当接可能な第１弁座面と、第１弁座面よりも外周側に配置された、第２弁体が当接可能な第２弁座面と、を有している。第１弁座面および第２弁座面は、軸方向における第２の側に向かって中心軸線に近づくように形成されている。中心軸線を含む断面で見たときに、第２弁座面は直線状に形成され、第１弁座面は曲線状に形成されている。

【0011】

また、実施の形態による発電設備は、上述した弁装置を備えている。

【0012】

また、実施の形態による弁装置の弁座は、弁装置のケーシング内に設けられた、中心軸線を有する弁座である。弁装置は、中心軸線に沿う軸方向における第１の側で弁座に対して離接可能な第１弁体と、軸方向における第１の側で弁座に対して離接可能な第２弁体と、第１弁体から、軸方向における第１の側とは反対側である第２の側に延びる第１弁棒と、第２弁体から、軸方向における第１の側に延びる第２弁棒と、を備えている。弁装置の弁座は、第１弁体が当接可能な第１弁座面と、第１弁座面よりも外周側に配置された、第２弁体が当接可能な第２弁座面と、を備えている。第１弁座面および第２弁座面は、軸方向における第２の側に向かって中心軸線に近づくように形成されている。中心軸線を含む断面で見たときに、第２弁座面は直線状に形成され、第１弁座面は曲線状に形成されている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、２つの弁体のうちの外周側の弁体を微小開度で運用した場合であっても蒸気の流れを安定化させて、騒音および振動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施の形態による発電設備の全体構成の一例を示す概略系統図である。

【図2】図２は、本実施の形態による弁装置の一例を説明するための概略縦断面図である。

【図3】図３は、図２の弁装置の第１弁体、第２弁体および弁座を拡大して示す概略縦断面図である。

【図4】図４は、本実施の形態による弁装置における弁座を示す斜視図である。

【図5】図５は、図３の弁座を示す拡大縦断面図である。

【図6】図６は、一般的な弁装置における弁座を示す拡大縦断面図である。

【図7】図７は、一般的な弁装置において、第２弁体と弁座との間の隙間を通過する蒸気の流れを説明するための縦断面図である。

【図8】図８は、蒸気の流路断面積の変化を説明するための図である。

【図9】図９は、蒸気の流れの挙動を説明するための模式図である。

【図10A】図１０Ａは、図９に示すＡ位置における蒸気の流れの速度分布を示す図である。

【図10B】図１０Ｂは、図９に示すＢ位置における蒸気の流れの速度分布を示す図である。

【図10C】図１０Ｃは、図９に示すＣ位置における蒸気の流れの速度分布を示す図である。

【図10D】図１０Ｄは、図７に示す蒸気の流れのうち、図１０Ｃに示す位置に相当する位置における蒸気の流れの速度分布を示す図である。

【図11】図１１は、一般的な弁装置における蒸気の流れを説明するための概略縦断面図である。

【図12】図１２は、本実施の形態による弁装置において、第２弁体と弁座との間の隙間を通過する蒸気の流れを説明するための縦断面図である。

【図13】図１３は、本実施の形態による弁装置において、蒸気の流れを説明するための概略縦断面図である。

【図14】図１４は、一般的な弁装置において発生する振動の周波数分布図である。

【図15】図１５は、本実施の形態による弁装置において発生する振動の周波数分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における弁装置、発電設備および弁装置の弁座について説明する。

【0016】

図１～図１５を用いて、本実施の形態における弁装置、発電設備および弁装置の弁座について説明する。

【0017】

まず、火力発電設備を例にとって、本実施の形態による発電設備について説明する。

【0018】

図１に示す発電設備１は、蒸気を生成するボイラー２と、ボイラー２により生成された蒸気によって回転駆動されるタービン３と、タービン３の回転駆動によって電力を生じる発電機４と、高圧側蒸気弁１３と、再熱側蒸気弁１６と、を備えている。

【0019】

図１に示す例では、タービン３は、高圧タービン５、中圧タービン６および低圧タービン７を含んでいる。ボイラー２と、各タービン５～７とは、蒸気を導く所定のラインで接続されている。ボイラー２で加熱された蒸気は、まず、第１ライン８を通って高圧タービン５に導かれ、この高圧タービン５を回転駆動させた後、再びボイラー２に導かれて再加熱される。再加熱後の再熱蒸気は、第２ライン９を通って中圧タービン６に導かれ、中圧タービン６を回転駆動させる。中圧タービン６から排出された再熱蒸気は、第３ライン１０を通って低圧タービン７に導かれ、低圧タービン７を回転駆動させる。その後、蒸気は復水器１１で復水にされて、ボイラー２に戻される。復水器１１の下流側には給水ポンプ１２が設けられており、適切な水量が維持されるようになっている。

【0020】

ボイラー２から高圧タービン５に蒸気を導く第１ライン８には、高圧側蒸気弁１３が設けられている。高圧側蒸気弁１３は、主蒸気止め弁１４と蒸気加減弁１５とで構成されており、蒸気タービンの速度等の主要な制御は、蒸気加減弁１５の微小開度運用で行われる。蒸気の流れとして見たときには、主蒸気止め弁１４が、蒸気加減弁１５の下流側に配置されている。

【0021】

ボイラー２から中圧タービン６に蒸気を導く第２ライン９には、再熱側蒸気弁１６が設けられている。再熱側蒸気弁１６は、再熱蒸気止め弁１７とインターセプト弁１８とで構成されており、蒸気タービンの速度等の主要な制御は、インターセプト弁１８の微小開度運用で行われる。蒸気の流れとしてみたときには、再熱蒸気止め弁１７が、インターセプト弁１８の下流側に配置されている。

【0022】

次に、本実施の形態による弁装置３０について、より詳細に説明する。

【0023】

本実施の形態による弁装置３０は、２つの弁が一体化されて組み合わされた組み合わせ型弁である。このような弁装置３０の例としては、上述した主蒸気止め弁１４と蒸気加減弁１５とが一体化されて組み合わされた組み合わせ型蒸気弁（高圧側蒸気弁１３に相当）や、上述した再熱蒸気止め弁１７とインターセプト弁１８とが一体化されて組み合わされた組み合わせ型蒸気弁（再熱側蒸気弁１６に相当）が挙げられる。ここでは、高圧側の組み合わせ型蒸気弁を例にとって、本実施の形態による弁装置３０について以下に説明する。

【0024】

図２に示すように、本実施の形態による弁装置３０は、蒸気が流入するケーシング入口３２と蒸気が流出するケーシング出口３３とを有するケーシング３１と、ケーシング３１内に設けられた、中心軸線Ｌを有する弁座５０と、弁座５０に対して離接可能な第１弁体３４および第２弁体３５と、を備えている。ケーシング３１内には、ケーシング入口３２からケーシング出口３３に蒸気を導く内部流路３６が設けられている。この内部流路３６を画定する内面に、上述した弁座５０が取り付けられている。弁座５０は、ボルト等を用いて取り外し可能にケーシング３１に取り付けられていてもよく、溶接等によってケーシング３１に接合されるようにしてもよい。

【0025】

弁座５０は、概略的にはリング状に形成されており、弁座５０は、その内周側に、ケーシング入口３２からケーシング出口３３へ向かう蒸気が通過する開口部５１を画定している。

【0026】

第１弁体３４は、中心軸線Ｌに沿う軸方向ＬＤ（図２における上下方向）における第１の側（上側）で、弁座５０に対して離接可能になっている。第１弁体３４は、概略的には円盤状または逆円錐状に形成されており、概略的には弁座５０の上側に配置されている。

【0027】

第１弁体３４から、軸方向ＬＤにおける第１の側とは反対側である第２の側（下側）に、第１弁棒３７が延びている。すなわち、第１弁棒３７は、第１弁体３４から弁座５０の開口部５１を通って下側に延びている。第１弁棒３７は、ケーシング３１に取り付けられた第１ガイド３８を貫通してケーシング３１の外部に延び、図示しない駆動装置に連結されている。第１ガイド３８は、軸方向ＬＤに沿って第１弁体３４および第１弁棒３７の移動を案内するように構成されており、ケーシング３１内の内部流路３６から蒸気が外部に漏出することを防止可能に構成されている。

【0028】

第１弁体３４は、弁座５０（より詳細には、後述する第１弁座面５４）に当接可能になっている。第１弁体３４が弁座５０に当接すると、第１弁体３４と弁座５０との間に蒸気が通過する流路が形成されることが防止され、ケーシング入口３２からケーシング出口３３への蒸気の流れが遮断される。第１弁体３４が弁座５０から離間すると、第１弁体３４と弁座５０との間に気が通過する流路が形成され、ケーシング入口３２からケーシング出口３３への蒸気の流れが形成される。第１弁体３４は、上述した主蒸気止め弁１４として構成されており、主として、蒸気の流れの許可と遮断とを行うように構成されている。

【0029】

第２弁体３５は、中心軸線Ｌに沿う軸方向ＬＤにおける第１の側（上側）で弁座５０に対して離接可能になっている。第２弁体３５は、概略的には凹状に形成されている。すなわち、第２弁体３５は、基体部３５ａと、基体部３５ａから下方に延びる円筒部３５ｂと、を有している。円筒部３５ｂは、概略的には円筒状に形成されており、軸方向ＬＤで見たときに第１弁体３４の外周側に配置されている。円筒部３５ｂの内周側に、第１弁体３４が収容可能になっている。

【0030】

第２弁体３５から、軸方向ＬＤにおける第１の側（上側）に第２弁棒３９が延びている。第２弁棒３９は、ケーシング３１に取り付けられた蓋体４０を貫通してケーシング３１の外部に延び、図示しない駆動装置に連結されている。蓋体４０は、ケーシング３１内の内部流路３６から蒸気が外部に漏出することを防止可能に構成されている。また、蓋体４０には、軸方向ＬＤに沿う第２弁体３５および第２弁棒３９の移動を案内する第２ガイド４１が設けられている。蓋体４０は、ボルト４３等でケーシング３１に固定されている。

【0031】

第２弁体３５は、弁座５０（より詳細には、後述する第２弁座面５５）に当接可能になっている。第２弁体３５が弁座５０に当接すると、第２弁体３５と弁座５０との間に蒸気が通過する流路が形成されることが防止され、ケーシング入口３２からケーシング出口３３への蒸気の流れが遮断される。第２弁体３５が弁座５０から離間すると、第２弁体３５と弁座５０との間に蒸気が通過する流路が形成され、ケーシング入口３２からケーシング出口３３への蒸気の流れが形成される。第２弁体３５は、上述した蒸気加減弁１５として構成されており、主として、蒸気タービンの速度等の主要な制御を行うように構成されている。このため、第２弁体３５と弁座５０との間の隙間Ｇの大きさを調整することで、蒸気タービンの速度や流量を制御するように構成されている。蒸気加減弁１５を微小開度で運用する際には、第２弁体３５と弁座５０との間に微小な隙間Ｇが形成され、ケーシング入口３２からケーシング出口３３への蒸気の流れが制限される。

【0032】

第１弁体３４、第１弁棒３７、第２弁体３５および第２弁棒３９は、上述した弁座５０の中心軸線Ｌを中心軸線として共有している。すなわち、弁座５０、第１弁体３４および第２弁体３５は、同芯状に配置されている。

【0033】

また、ケーシング３１内の内部流路３６には、ボイラー２からの異物が各タービン５～７に混入することを防止するためのストレーナ４２が設けられている。ストレーナ４２は、多数の孔を有している。

【0034】

次に、本実施の形態による弁座５０、第１弁体３４および第２弁体３５について、より詳細に説明する。

【0035】

図３に示すように、本実施の形態による弁座５０は、弁座本体５２と、弁座本体５２の下流側に設けられた張出部５３と、を有している。弁座本体５２と張出部５３は、一体に形成されていてもよく、別々に形成されて、ボルトなどの締結手段で取り外し可能に取り付けられていてもよく、溶接等で接合されていてもよい。なお、図２においては、張出部５３は省略されている。

【0036】

弁座本体５２は、第１弁体３４が当接可能な第１弁座面５４と、第２弁体３５が当接可能な第２弁座面５５と、を含んでいる。第２弁座面５５は、第１弁座面５４よりも外周側に配置されている。第１弁座面５４および第２弁座面５５は、軸方向ＬＤにおける下側に向かって中心軸線Ｌに近づくように形成されている。第１弁座面５４および第２弁座面５５は、連続状に形成されており、滑らかに接続されている。第１弁座面５４は、弁座５０の内周端（最も内周側の点）までとしている。弁座５０の内周端から下流側には、内周弁座５７面が延びている。第１弁座面５４および内周弁座面５７は、連続状に形成されており、滑らかに接続されている。

【0037】

第２弁座面５５は、中心軸線Ｌを含む断面（例えば、図２および図３に示す縦断面）で見たときに、直線状に形成されている。すなわち、第２弁座面５５は、中心軸線Ｌに対して、下側に向かって中心軸線Ｌに近づくように傾斜しており、すり鉢状または逆円錐面状のテーパ面として形成されている。

【0038】

第２弁座面５５のうちの所定の位置に、第２弁体３５が当接可能になっている。第２弁体３５は、第２弁座面５５に対面して当接する第２外周曲面４４（第２弁体面）を有している。この第２外周曲面４４は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、第２弁座面５５に向かって凸となるように曲線状に形成されている。第２外周曲面４４は、円弧状に形成されて、Ｒｖ２で示される曲率半径を有していてもよい。この場合、第２外周曲面４４の曲率半径Ｒｖ２の中心点は、中心軸線Ｌ上に位置していてもよい。

【0039】

このようにして、第２弁体３５の第２外周曲面４４と弁座５０の第２弁座面５５とが線接触し、第２弁体３５が第２弁座面５５に気密に当接可能になっている。

【0040】

第１弁座面５４は、中心軸線Ｌを含む断面（例えば、図２および図３に示す縦断面）で見たときに、曲線状に形成されている。第１弁座面５４は、第１弁体３４に向かって凸となるように曲線状に形成されている。第１弁座面５４は、円弧状に形成されて、Ｒｓ１で示される曲率半径を有していてもよい。

【0041】

第１弁座面５４のうちの所定の位置に、第１弁体３４が当接可能になっている。第１弁体３４は、第１弁座面５４に対面して当接する第１外周曲面４５（第１弁体面）を有している。この第１外周曲面４５は、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、第１弁座面５４に向かって凸となるように曲線状に形成されている。第１外周曲面４５は、円弧状に形成されて、Ｒｖ１で示される曲率半径を有していてもよい。この場合、第１外周曲面４５の曲率半径Ｒｖ１の中心点は、中心軸線Ｌ上に位置してもよい。

【0042】

このようにして、第１弁体３４の第１外周曲面４５と弁座５０の第１弁座面５４とが線接触し、第１弁体３４が第１弁座面５４に気密に当接可能になっている。

【0043】

内周弁座面５７は、軸方向ＬＤにおける下側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。中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、内周弁座面５７のうち上流側の部分は、円弧状に形成されており、第１外周曲面４５と同じ曲率半径Ｒｖ１で形成されている。内周弁座面５７のうち下流側の部分は、直線状に形成されており、下流側に向かって中心軸線Ｌから遠ざかるように傾斜している。

【0044】

図３および図４に示すように、上述した張出部５３は、弁座本体５２の下流側に設けられている。張出部５３は、第１弁座面５４から、軸方向ＬＤにおける下側に向かって連続状に延びる案内面５６を有している。案内面５６は、軸方向ＬＤにおける下側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。張出部５３の外周側には、軸方向ＬＤにおける上側に向かって凹む凹部６０が設けられている。

【0045】

より具体的には、弁座本体の内周弁座面５７に、張出部５３の案内面５６が連続状に形成されており、滑らかに接続されている。案内面５６のうち上流側に設けられた上流側案内面５８は、内周弁座面５７と同様に直線状に形成されており、下流側に向かって中心軸線Ｌから遠ざかるように傾斜している。内周弁座面５７と上流側案内面５８とは、一直線状に形成されている。案内面５６のうち下流側に設けられた下流側案内面５９は、内周側に凸となるように曲線状または円弧状に形成されており、下流側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。

【0046】

図４に示すように、張出部５３は、中心軸線Ｌに対して非対称に形成されている。図４に示す例では、中心軸線Ｌに対して一側（図４における右側）における張出部５３の上下方向長さが、中心軸線Ｌに対して他側（図４における左側）における張出部５３の上下方向長さよりも長くなっている。このような非対称形状の張出部５３の上下方向長さを、周方向に徐々に変化させることにより、３次元的に滑らかな形状で張出部５３が形成されている。軸方向ＬＤで見たときに、張出部５３の上下方向長さが最も長い部分が、ケーシング出口３３に最も近くなるように配置してもよい。図４は、中心軸線Ｌを含むとともに、ケーシング出口３３の中心点を含む断面で、弁座５０を切断した斜視図を示している。なお、図４では、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、中心軸線Ｌと上流側案内面５８とがなす角度を、全周にわたって一定とし、張出部５３の上下方向長さを異ならせている例を示している。しかしながら、このことに限られることはなく、中心軸線Ｌと上流側案内面５８とがなす角度を異ならせてもよい。例えば、図４における右側において当該角度を最も大きくし、図４における左側において当該角度を最も小さくし、周方向で当該角度を徐々に変化させるようにしてもよい。

【0047】

次に、図５を用いて、本実施の形態による弁座５０、第１弁体３４および第２弁体３５について、更に詳細に説明する。

【0048】

図５に示すように、第１弁体３４と弁座５０の第１弁座面５４とは、第１当接部位Ａ１で当接する。中心軸線Ｌから第１当接部位Ａ１までの距離（半径）は、符号Ｄ１で示されている。第１当接部位Ａ１は、弁座５０の第１弁座面５４のうち半径Ｄ１を有するリング状に形成される。第２弁体３５と弁座５０の第２弁座面５５とは、第２当接部位Ａ２で当接する。中心軸線Ｌから第２当接部位Ａ２までの距離（半径）は、符号Ｄ２で示されている。第２当接部位Ａ２は、弁座５０の第２弁座面５５のうち半径Ｄ２を有するリング状に形成される。距離Ｄ１と距離Ｄ２は、Ｄ１＜Ｄ２を満たしており、第１当接部位Ａ１は、第２当接部位Ａ２よりも内周側に位置している。

【0049】

図５に示すように、弁座５０の第２弁座面５５は、上流側端縁Ｂ２から下流側端縁Ｂ１まで形成されている。すなわち、上流側端縁Ｂ２から下流側端縁Ｂ１にわたって、第２弁座面５５が直線状に形成されている。下流側端縁Ｂ１は、第１弁座面５４の上流側端縁にも相当している。上述した第２当接部位Ａ２は、第２弁座面５５上に位置しており、上流側端縁Ｂ２よりも内周側であって、下流側端縁Ｂ１よりも外側に位置している。上述した第１当接部位Ａ１は、第１弁座面５４上に位置しており、下流側端縁Ｂ１よりも内周側であって、内周端よりも外側に位置している。

【0050】

ここで、比較例としての一般的な弁装置３０における弁座５０、第１弁体３４および第２弁体３５について、図６を用いて説明する。図６に示す弁装置３０は、弁座５０の第２弁座面５５が、図５の第２弁座面５５よりも長く形成されており、第１弁体３４が当接する第１当接部位Ａ１よりも内周側まで延びている点で、本実施の形態による弁装置３０と相違している。この第２弁座面５５から内周側に第１弁座面５４が延びているが、図６に示す弁装置３０における第１弁座面５４には、第１弁体３４は当接しないようになっている。

【0051】

図６に示す弁装置３０において、蒸気加減弁１５が微小開度で運用されている場合の蒸気の流れについて図７を用いて説明する。

【0052】

図７に示す符号ＡＲは、第２弁体３５と弁座５０の第２弁座面５５との間の隙間Ｇに流入する蒸気の流れを示している。破線ＢＬは、当該隙間Ｇを通過した蒸気の噴流の領域と、その周囲に形成されている静止領域との境界を示している。この破線ＢＬを含む破線ＢＬの近傍の領域には、静止領域の影響を受けて速度が減衰するせん断層が形成されている。静止領域とは、蒸気の噴流に比べて、流れの速度が、ある程度小さい領域としている。

【0053】

図７に示すように、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、第２弁座面５５のうち、第２弁体３５と第２弁座面５５との間の隙間Ｇから蒸気が流出する隙間出口に相当する点をＳ１、下流側端縁Ｂ１に相当する点をＳ２とする。点Ｓ１から引いた第２弁座面５５に垂直な線が第２弁体３５の第２外周曲面４４と交わる点をＶ１とし、点Ｓ２から引いた第２弁座面５５に垂直な線が境界線ＢＬと交わる点をＶ２とする。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が、隙間出口における流路断面に相当する。点Ｓ２と点Ｖ２とを結ぶ線分を中心軸線Ｌの周りに一回転させた領域は、境界線ＢＬと第２弁座面５５との間の流路断面に相当する。

【0054】

図８は、図７の蒸気の流れの流路断面を説明するための図である。図８には、点Ｓ１と点Ｖ１で画定される隙間出口の流路断面を示している。隙間出口の流路断面は、図８に示すように切頭円錐の側面のように形成されている。この切頭円錐の上面は、半径Ｒ２の円形状に形成され、切頭円錐の下面は、半径Ｒ１の円形状に形成されている。半径Ｒ１は、中心軸線Ｌから点Ｓ１までの距離（半径）であって、半径Ｒ２は、中心軸線Ｌから点Ｖ１までの距離（半径）である。図８における切頭円錐の高さをＨとすると、切頭円錐の側面面積、すなわち流路断面積は、次式により示される。

【数1】

【0055】

次に、上述の式（１）から得られる流路断面積が、上流側から下流側に向かってどのように変化するかについて説明する。

【0056】

第２弁体３５と弁座５０の第２弁座面５５との間に形成された隙間Ｇを通過した蒸気は、点Ｓ１および点Ｖ１で示される隙間出口において、急激に大きな空間へ放出される。この場合、隙間出口から流出される蒸気は、噴流となって流れる。この噴流は、粘性効果によって壁面に沿うように流れるというコアンダ効果によって、弁座面に付着するように弁座面に沿って内周側に向かって流れる。これにより、蒸気が流れる領域と静止領域との境界が、壁面とは反対側のみに形成される。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。

【0057】

ここで、一般的な噴流の特性について説明する。図９は、流路幅Ｗを通過する速度Ｖの噴流の挙動を示した模式図である。図９に示すＢＬ’は、静止領域の縁を示している。ＢＣは、速度ポテンシャル線と呼ばれ、一対のポテンシャル線ＢＣ同士の間に、噴流の速度Ｖがほぼ一定に保たれている噴流領域が形成されている。この噴流領域は、下流側に向かうにつれて幅が小さくなるように形成される。ＢＬ’とＢＣとの間の領域は、噴流の領域と静止領域との境界であって、静止領域の影響を受けて速度が減衰する領域（せん断層に相当）となっている。

【0058】

図１０Ａには、図９のＡ位置における速度分布が示されている。ＢＬ’線上の速度はほぼ零であり、ＢＣ間領域には、速度Ｖの噴流領域が形成されており、Ａ位置における速度分布は台形に似た分布となっている。図１０Ｂには、図９のＢ位置における速度分布が示されている。図１０Ａに示すＡ位置よりもＢＬ’間領域の幅（静止領域間の幅）が大きくなり（流路幅Ｗの２倍程度）、ＢＣ間領域の幅が小さくなる（流路幅Ｗの１／２程度）。図１０Ｃには、図９のＣ位置における速度分布が示されている。ＢＣ間領域の幅はほぼ零になる。すなわち、Ｃ位置は、ＢＣ間領域の幅がほぼ零になる位置となっている。図９に示すように、流路幅Ｗの流路の出口からＣ位置までの距離ＬＣは、一般的に流路幅Ｗの５倍程度になる。すなわち、流路の出口から流路幅Ｗの５倍の距離だけ離れた位置では、静止領域の影響を受けて噴流領域の中央での速度が減衰し始める。

【0059】

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との間の隙間出口から蒸気が噴出され、この蒸気の流れは、弁座５０の第２弁座面５５に付着するように第２弁座面５５に沿って内周側に向かって流れていく。図７に示す第２弁体３５および弁座５０の形状では、点Ｓ１から点Ｓ２までの距離をＬａ、点Ｓ１から点Ｖ１までの距離をＨ１とすると、

【数2】

となっている。点Ｓ１から点Ｓ２までの距離は、４×Ｈ１よりも小さいため、下流側端縁Ｂ１に到達した蒸気の流れは、依然として出口における噴流の速度を保っている。

【0060】

ここで、中心軸線Ｌを含む断面におけるＢＬ線と弁座５０の第２弁座面５５との間に形成される流路断面積の変化について説明する。図９および図１０Ｃに示したように、流路幅Ｗの流路の出口からＷの５倍の距離の下流側の位置（Ｃ位置）において、ＢＬ’間領域の幅は、流路幅Ｗの約４倍になる。蒸気加減弁１５の微小開度運用時、図７に示すように、ＢＬ線は、第２弁座面５５の側には存在せず、他方の側（第１弁体３４の側）のみに存在する。すなわち、Ｃ位置においては、図１０Ｄに示したように、噴流領域の一方の半分の領域では蒸気の流れの領域の幅が２倍に拡大し、噴流領域の他方の半分の領域では蒸気の流れの領域の幅がほぼ一定に保たれる。このため、Ｃ位置における蒸気の流れの幅は、合計して流路幅Ｗの２．５倍になる。

【0061】

そして、中心軸線Ｌから点Ｓ１までの距離（半径）をＲ１、中心軸線Ｌから点Ｓ２までの距離（半径）をＲ３とすると、
Ｒ３＜Ｒ１
となっている。このため、点Ｓ２における境界線ＢＬと第２弁座面５５との間の流路断面積は、点Ｓ１における流路断面積よりも小さくなる。すなわち、内周側に向かって蒸気の流れの流路断面積が徐々に小さくなっている。

【0062】

また、流量保存則として、
流路断面積×速度＝一定
という関係が成り立っている。このため、流路断面積が小さくなると、通過する流体の速度が増加する。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、流路断面積が小さくなっていくため、蒸気の流れの速度は徐々に増加し得る。

【0063】

一般的に、蒸気加減弁１５の微小開度運用時、点Ｓ１における蒸気タービンの速度は音速に達している。音速の蒸気の流れは、第２弁座面５５に沿って流れるが、徐々に速度が増えていき、下流側端縁Ｂ１に到達すると、超音速の流れになり得る。超音速の流れになると、衝撃波が形成される。一般的に流体の流れは、コアンダ効果によって、曲線状の壁面に付着するように壁面に沿って流れるが、衝撃波が形成されると、図７中に示す破線ＢＭのように、蒸気の流れが、弁座５０から剥離されて、剥離流れとなる。このため、蒸気の流れは、図７中の矢印ＡＳで示すように、弁座５０に付着せずに内周側に流れる。

【0064】

図７の矢印ＡＳで示す蒸気の流れは、図１１に示すように、第１弁体３４から下方に延びる第１弁棒３７に衝突したり、第１ガイド３８に衝突したりする。衝突後、蒸気の流れは、上方に向かう流れＡＳ１と、蒸気出口に向かう流れＡＳ２とに分流される。上方に向かう流れＡＳ１は、第１弁棒３７に流体圧力を作用させながら、第１弁体３４と弁座５０との間に形成された空間内に回り込む。しかしながら、上方に向かう蒸気の流れＡＳ１は不安定であり、第１弁棒３７に作用する流体圧力は変動する。このため、騒音や振動が生じ得る。また、流体圧力を受けると第１弁棒３７の根元には、大きな曲げモーメントが生じ得る。このため、第１弁棒３７の根元で破損する可能性が考えられる。

【0065】

これに対して、本実施の形態による弁装置３０では、上述したような騒音や振動を低減することができる。このことについて、図１２および図１３を用いて以下に説明する。

【0066】

図１２に示す点Ｓ１および点Ｖ１は、図７に示す点Ｓ１および点Ｖ１と同様に、第２弁体３５の第２外周曲面４４と弁座５０の第２弁座面５５との間の隙間出口に位置している。点Ｓ２は、点Ｓ１から第２弁座面５５に沿う距離Ｌｂが図７に示す距離Ｌａと同一となる点である。

【0067】

図１２に示す本実施の形態による弁装置３０においては、第２弁体３５の第２外周曲面４４と弁座５０の第２弁座面５５との間の隙間出口から蒸気が噴出され、この蒸気の流れは、弁座５０の第２弁座面５５に付着するように第２弁座面５５に沿って内周側に向かって流れていく。しかしながら、本実施の形態においては、下流側端縁Ｂ１が、当接部位Ａ１よりも上流側に配置されており、図７における中心軸線Ｌから点Ｓ２までの距離（半径）をＲ３とし、図１２における中心軸線Ｌから点Ｓ２までの距離（半径）をＲ４とすると、
Ｒ４＞Ｒ３
となっている。このことにより、点Ｓ１を通過した蒸気の流れは、図７に示す蒸気の流れよりも早くに下流側端縁Ｂ１に到達する。このため、下流側端縁Ｂ１に到達した蒸気の流れの速度は、図７に示す下流側端縁Ｂ１に到達した蒸気の流れの速度よりも小さくなり、蒸気の流れの速度が音速を超えることを抑制できる。この場合、下流側端縁Ｂ１に到達した蒸気の流れが、第１弁座面５４から剥離されることを抑制でき、当該蒸気の流れは、コアンダ効果によって、円弧状の第１弁座面５４に付着するように第１弁座面５４に沿って流れることができる。

【0068】

ここで、第１弁座面５４に沿った蒸気の流れが、下方に変更される弁座５０の内周端の点をＳ３とし、点Ｓ３から引いた第１弁座面５４に垂直な線が境界線ＢＬと交わる点をＶ３とする。点Ｓ３においては、静止領域の影響を受けて、蒸気の流れの速度が減衰される。

【0069】

図１２において矢印ＡＳで示された蒸気の流れは、図１３に示すように、弁座５０の第１弁座面５４に沿って更に下流側に流れる。図１３に示す例では、弁座５０が上述した張出部５３を有しており、弁座５０の内周弁座面５７から、張出部５３の案内面５６が下流側に向かって連続状に延びている。このことにより、図１３に示すように、第１弁座面５４に沿う蒸気の流れＡＳを、ケーシング出口３３に向かって延長させることができる。このため、第１弁座面５４に沿う蒸気の流れＡＳを長く維持することができ、これにより、矢印ＡＳで示される蒸気の流れの周囲に、いくつかの循環流れＡＣ１～ＡＣ３が発生し得る。

【0070】

これらの循環流れＡＣ１～ＡＣ３は、引き継がれていく過程で徐々に流れの速度や、循環流れを形成する体積が小さくなっていく。すなわち、蒸気の流れＡＳの影響を循環流れＡＣ１およびＡＣ２が引き継ぎ、これらの循環流れＡＣ１およびＡＣ２の影響を循環流れＡＣ３が引き継ぐように、循環流れＡＣ１～ＡＣ３が形成される。ＡＳおよびＡＣ１～ＡＣ３の流れの速度を比較すると、
ＡＳ＞（ＡＣ１、ＡＣ２）＞ＡＣ３
の関係が成立する。図１１に示す流れＡＳ１は、蒸気流れＡＳの影響を引き継ぐように形成されているため、ＡＳ１とＡＣ１とを比較すると、

【数3】

と言える。よって、
ＡＳ１＞ＡＣ３
が成立する。このようにして、図１３に示す循環流れＡＣ３の速度は、図１１に示す流れＡＳ１よりも小さくなるため、第１弁棒３７に作用する流体圧力をより一層小さくすることができる。この結果、騒音および振動をより一層低減することができる。また、第１弁棒３７の根元で破損する可能性をより一層低減することができる。

【0071】

なお、図１３では、張出部５３が設けられている例を示しているが、張出部５３が設けられていない場合であっても、同様にして循環流れＡＣ１～ＡＣ３が形成され、このうちの循環流れＡＣ３の速度が小さくなり得る。このため、張出部５３が設けられていない場合であっても、同様にして、第１弁棒３７に作用する流体圧力を小さくすることができる。

【0072】

次に、図１４および図１５を用いて、本実施の形態による弁装置３０に生じる振動について説明する。図１４および図１５において横軸は、蒸気の流れにより第１弁体３４および第１弁棒３７に生じる流体圧力の変動に起因した振動の周波数を示しており、縦軸は、第１弁体３４および第１弁棒３７に発生する振動のパワースペクトルを示している。図１４および図１５は、いずれも蒸気加減弁１５が微小開度運用されている場合に同じ条件で弁装置３０に生じる振動について示している。

【0073】

図１４に示すように、図６、図７および図１１で示す一般的な弁装置３０においては、特定の周波数帯域で、パワースペクトルが大きく示されている。これに対して、本実施の形態による弁装置３０においては、図１５に示すように、同様の周波数帯域でのパワースペクトルが、低減されている（図１５に示すＦ参照）。このことにより、本実施の形態による弁装置３０において、振動が低減できることがわかる。

【0074】

ところで、図３および図５に示すように、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、中心軸線Ｌと第２弁座面５５とがなす角度ＴＨは、
４０°≦ＴＨ≦４５°
を満たしていてもよい。ＴＨを４０°以上にすることにより、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において離れることを抑制できる。この場合、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、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。また、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。一方、ＴＨを４５°以下にすることにより、第２弁座面５５に沿う蒸気の流れの速度が、超音速に到達するまでの距離が短くなることを抑制でき、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。

【0075】

また、図５に示すように、中心軸線Ｌから第１当接部位Ａ１までの距離Ｄ１とし、中心軸線Ｌから弁座５０の内周端までの距離（半径）をＤｔｈとすると、
０．９３Ｄ１≦Ｄｔｈ≦０．９５Ｄ１
を満たしていてもよい。Ｄｔｈを０．９３Ｄ１以上にすることにより、第２弁座面５５に沿う蒸気の流れが、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ると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から剥離しやすくなる。このため、Ｄｔｈを０．９３Ｄ１以上にすることにより、流れの剥離を抑制することができる。一方、Ｄｔｈを０．９５以下にすることにより、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、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。

【0076】

また、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、第１弁体３４の第１外周曲面４５の曲率半径Ｒｖ１と、中心軸線Ｌから第１当接部位Ａ１までの距離Ｄ１と、中心軸線Ｌと第２弁座面５５とがなす角度ＴＨは、
２５°≦ｃｏｓ^－１（（Ｄ１／２）／Ｒｖ１）≦ＴＨ
を満たしていてもよい。ｃｏｓ^－１（Ｄ１／（２×Ｒｖ１））を２５°以上にすることにより、長期間停止してから起動する際に、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。一方、ｃｏｓ^－１（Ｄ１／（２×Ｒｖ１））をＴＨ以下にすることにより、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。なお、ｃｏｓ^－１（Ｄ１／（２×Ｒｖ１））で示される角度は、当接部位Ａ１を通る第１弁座面５４に垂直な線分と中心軸線Ｌとがなす角度である。

【0077】

このように本実施の形態によれば、第１弁体３４が当接可能な第１弁座面５４および第２弁体３５が当接可能な第２弁座面５５は、軸方向ＬＤにおける下側に向かって中心軸線Ｌに近づくように形成されており、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、第２弁座面５５は直線状に形成され、第１弁座面５４は曲線状に形成されている。このことにより、第２弁体３５を微小開度で運用した場合であっても、上述したように、第２弁体３５と第２弁座面５５との間の隙間Ｇから流出して第２弁座面５５に沿う蒸気の流れが、第１弁座面５４から剥離されることを抑制することができる。このため、第２弁座面５５に沿う蒸気の流れが、第１弁棒３７や第１ガイド３８に向かって流れることを抑制できる。この結果、第１弁棒３７に蒸気の流れによる流体圧力が作用することを抑制でき、騒音や振動が生じることを抑制できる。また、弁棒が破損することを抑制することもできる。

【0078】

なお、上述した本実施の形態においては、弁座５０の弁座本体５２の下流側に、張出部５３が設けられ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く、このような張出部５３は設けられていなくてもよい（図２参照）。この場合においても、中心軸線Ｌを含む断面で見たときに、第２弁座面５５は直線状に形成され、第１弁座面５４は曲線状に形成されていることにより、騒音や振動が生じることを抑制できる。

【0079】

以上述べた本実施の形態によれば、２つの弁体のうちの外周側の弁体を微小開度で運用した場合であっても蒸気の流れを安定化させて、騒音および振動を低減することができる。

【0080】

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】

【0081】

１：発電設備、３０：弁装置、３１：ケーシング、３４：第１弁体、３５：第２弁体、３７：第１弁棒、３９：第２弁棒、４４：第２外周曲面、４５：第１外周曲面、５０：弁座、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、Ｌ：中心軸線、ＬＤ：軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】