特許 7516111 蒸気弁の擦り合わせ治工具および蒸気弁の弁座擦り合わせ治工具製造方法

(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】2024-07-05

(45)【発行日】2024-07-16

(54)【発明の名称】蒸気弁の擦り合わせ治工具および蒸気弁の弁座擦り合わせ治工具製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24D 9/00 20060101AFI20240708BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20240708BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240708BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20240708BHJP

【ＦＩ】

B24D9/00

B33Y80/00

B33Y10/00

B29C64/118

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020091261

(22)【出願日】2020-05-26

(65)【公開番号】P2021186892

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-01-25

(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】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】早野 正洋

【審査官】山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６１－０３１６５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２０－０６２７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１４５２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１０４１８７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１９／２２９６１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０２１－５２５６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２９９３４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０９３４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２０４０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｄ ９／００

Ｂ３３Ｙ ８０／００

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ２９Ｃ ６４／１１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気弁の弁座または主弁の擦り合わせ対象部分の擦り合わせに用いる蒸気弁の擦り合わせ治工具であって、
中心軸周りに回転対称な形状であって前記擦り合わせ対象部分に密着可能な部分が周方向にわたって形成された擦り合わせ治工具本体を備え、
前記擦り合わせ治工具本体は、
熱可塑性樹脂を材料とし、
内部構造がグリッド構造またはキュービック構造であり、内部充填率が２０％以上で６０％以下である、
ことを特徴とする蒸気弁の擦り合わせ治工具。

【請求項2】

前記熱可塑性樹脂は、ＡＢＳ樹脂またはＰＬＡ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気弁の擦り合わせ治工具。

【請求項3】

前記擦り合わせ治工具本体は、周方向に３分割以上に等分割されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気弁の擦り合わせ治工具。

【請求項4】

熱溶解積層方式３Ｄプリンターにおいて蒸気弁の弁座の擦り合わせに用いる擦り合わせ治工具本体の内部構造がグリッド構造またはキュービック構造であり、内部充填率が２０％以上で６０％以下であるように設定する設定ステップと、
選定された熱可塑性樹脂を用いて、前記熱溶解積層方式３Ｄプリンターにより造形物を生成する造形ステップと、
を有することを特徴とする蒸気弁の弁座擦り合わせ治工具製造方法。

【請求項5】

前記造形ステップは、前記熱溶解積層方式３Ｄプリンターのヒートベッド上で造形された前記造形物の底部におけるダレを除去するステップを有することを特徴とする請求項４に記載の蒸気弁の弁座擦り合わせ治工具製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、蒸気弁の擦り合わせ治工具および蒸気弁の弁座擦り合わせ治工具製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発電プラントは、通常、たとえば、ボイラと、ボイラから供給される蒸気により回転駆動されるタービン、すなわち、たとえば、高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンを備えている。高圧タービン、中圧タービンおよび低圧タービンには、発電機が連結されており、各タービンの回転エネルギーが電気エネルギーに変換され発電が行なわれる。低圧タービンから排出された蒸気は、タービン排気として復水器に導入され、復水器において冷却され凝縮して復水となる。復水は、ボイラに供給され加熱されることによって、再び、蒸気が生成される。

【0003】

高圧タービンの入口側には、緊急時にタービンへの蒸気の流入を遮断するための主蒸気止め弁が、また、蒸気の流量を制御するための蒸気加減弁が設けられている。これらの蒸気弁によるタービンへ流入する蒸気の流量の制御により、タービンの回転数制御や負荷制御がなされる。また、中圧タービンの入り口側には、緊急時に中圧タービン以降への再熱蒸気の流入を遮断するための再熱弁が設けられている。

【0004】

発電事業者は、発電プラントの定期検査時に、蒸気弁を開放点検し、主弁と弁座シートとが周方向の全領域にわたり均一に密着することを確認する全面シート当たり検査を実施している。シート部に均一の当たりが確保できない場合には、蒸気タービン運転時に、タービントリップもしくは負荷遮断などにより蒸気弁が全閉状態となってもシートリークにより蒸気が下流側に流入する。この結果、タービンに流入する蒸気エネルギーの増加に伴いタービンロータのオーバースピードが助長され、タービン回転数が許容値以上の回転数にまで上昇する可能性がある。そのため、定期点検時には、蒸気弁を開放点検し、擦り合わせ作業や現場で可能な範囲での最小限の加工などを実施する。

【0005】

発電設備における蒸気弁の弁座の擦り合わせ作業においては、主弁の代わりに、弁座のシート形状に対向する形状を有する擦り合わせ治工具を準備し、この擦り合わせ治工具とシート部の間に、ペーパーなどを挟んだ状態で、擦り合わせ治工具を周方向に回転させることにより、シート部の擦り合わせを実施する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－２０４０１号公報

【文献】特開２０１５－９３４６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

発電設備における蒸気弁の擦り合わせ作業時に使用する主弁もしくは弁座の擦り合わせ治工具は、シート部の形状に対向するようにシート部とフィットする形状、寸法を有する必要がある。

【0008】

シート部の形状、寸法は、蒸気弁によって様々であり、製品と同様の機械加工などによる加工が必要となる。このため、治工具の製作には期間がかかることから、開放点検期間に影響を与えることを避けるためには、蒸気弁の擦り合わせ治工具は、開放点検前に準備をしておく必要がある。

【0009】

蒸気弁の擦り合わせ治工具が準備されていない場合、開放点検期間に影響を与えることを避けるために、短期間で不適切な治工具を製作し、これを用いて擦り合わせ作業を実施すると、シート部の形状が変化し、シート当たり検査において判定基準を満たさない可能性が生ずる。

【0010】

また、たとえば、発電設備において、再熱弁のような口径が大きな蒸気弁の場合、擦り合わせ治工具も大きくなる。このため、治工具を木製にするなどの軽量化が図られているが、重量が大きくなりたとえば天井クレーンなどを使用しないと作業ができない場合もある。

【0011】

そこで本発明の実施形態は、発電設備における蒸気弁の擦り合わせ作業のための適切な形状と強度を有する擦り合わせ治工具により定期点検時における作業効率を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述の目的を達成するため、本実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具は、蒸気弁の弁座または主弁の擦り合わせ対象部分の擦り合わせに用いる蒸気弁の擦り合わせ治工具であって、中心軸周りに回転対称な形状であって前記擦り合わせ対象部分に密着可能な部分が周方向にわたって形成された擦り合わせ治工具本体を備え、前記擦り合わせ治工具本体は、熱可塑性樹脂を材料とし、内部構造がグリッド構造またはキュービック構造であり、内部充填率が２０％以上で６０％以下である、ことを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具を用いた擦り合わせ作業の対象の例としての主蒸気止め弁および蒸気加減弁の構成を示す概念的な縦断面図である。

【図2】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の構成を示す縦断面図である。

【図3】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の擦り合わせ治工具本体がグリッド構造の場合の例を示す図４のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視縦断面図である。

【図4】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の擦り合わせ治工具本体がグリッド構造の場合の例を示す図３のＩＶ－ＩＶ矢視縦断面図である。

【図5】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の擦り合わせ治工具本体がキュービック構造の場合の例を示す図６のＶ－Ｖ矢視縦断面図である。

【図6】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の擦り合わせ治工具本体がキュービック構造の場合の例を示す図５のＶＩ－ＶＩ矢視縦断面図である。

【図7】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の製造方法の手順およびその後のステップを示すフロー図である。

【図8】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の製造方法における熱溶解積層方式３Ｄプリンターによる造形ステップ中における造形物の状態を示す図９のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視縦断面図である。

【図9】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の製造方法における熱溶解積層方式３Ｄプリンターによる造形ステップ中における造形物の状態を示す図８のＩＸ－ＩＸ線矢視縦断面図である。

【図10】第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具による弁座擦り合わせ方法の手順を示すフロー図である。

【図11】第２の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の構成を示す横断面図である。

【図12】第３の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の製造方法におけるダレの除去ステップでの除去前を示す縦断面図である。

【図13】第３の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の製造方法におけるダレの除去ステップでの除去後を示す縦断面図である。

【図14】第４の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の構成を示す図１５のＸＩＩ－ＸＩＩ線矢視縦断面図である。

【図15】第４の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の構成を示す図１４のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線矢視水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具およびその製造方法について説明する。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、重複する説明は省略する。

【0015】

［第１の実施形態］

【0016】

図１は、第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具を用いた擦り合わせ作業の対象の例としての主蒸気止め弁１０および蒸気加減弁２０の構成を示す概念的な縦断面図である。

【0017】

まず、図１を用いて、発電プラントの一例としての主蒸気止め弁１０および蒸気加減弁２０の構成について説明する。

【0018】

主蒸気止め弁１０と蒸気加減弁２０を一つの弁ケーシング５に収容させる蒸気弁装置は、図１に示すように、蒸気流れの上流側に主蒸気止め弁１０を配置し、主蒸気止め弁１０の下流側に蒸気加減弁２０を配置している。

【0019】

蒸気流の上流側に配置した主蒸気止め弁１０は、弁ケーシング５の主蒸気止め弁ケーシング１６に主蒸気止め弁入口１６ａと、蒸気加減弁２０の蒸気加減弁入口２６ａに連通する主蒸気止め弁出口１６ｂとを備える。主蒸気止め弁ケーシング１６の上部は、図示しないボルトにより取り付けられた弁蓋１８により閉止されている。また、主蒸気止め弁１０は、主蒸気止め弁１０の内部の弁室１９に酸化スケール等の異物を除去するストレーナ１７を収容している。

【0020】

また、主蒸気止め弁１０は、主蒸気止め弁出口１６ｂ側に設けた主蒸気止め弁弁座１５に自在に接離させる弁体すなわち主蒸気止め弁主弁１１と、この主蒸気止め弁主弁１１に接続し案内片１４を摺動する主蒸気止め弁弁棒１２と、主蒸気止め弁ヨーク１３を介して主蒸気止め弁弁棒１２を駆動する主蒸気止め弁駆動装置（図示せず）とを備えている。

【0021】

他方、主蒸気止め弁１０の下流側に配置された蒸気加減弁２０は、主蒸気止め弁出口１６ｂに溶接による接続部３０を介して接続する蒸気加減弁ケーシング部２６の蒸気加減弁入口２６ａ、蒸気加減弁出口２６ｂ、およびこれらの間に形成された弁室２９を備える。蒸気加減弁ケーシング部２６の上部は、図示しないボルトにより取り付けられた弁蓋２７により閉止されている。また、蒸気加減弁２０は、蒸気加減弁出口２６ｂ側に設けた蒸気加減弁弁座２５に対し、接離自在に移動する蒸気加減弁主弁２１と、この蒸気加減弁主弁２１に接続された蒸気加減弁弁棒２２と、蒸気加減弁ヨーク２３を介して蒸気加減弁弁棒２２を駆動する蒸気加減弁駆動装置（図示せず）とを備えている。

【0022】

定期検査においては蒸気弁を解放点検し、主蒸気止め弁主弁１１と主蒸気止め弁弁座１５、および、蒸気加減弁主弁２１と蒸気加減弁弁座２５、それぞれのシート当たり確認を実施する。シート当たり確認において全周一様な当たりができていない場合には、弁座や主弁について、それぞれ擦り合わせ治工具用いてシート部の手入れ作業を実施する。

【0023】

図２は、第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具１００の構成を示す縦断面図である。

【0024】

以下、蒸気弁の擦り合わせ治工具１００の構成について説明する。蒸気弁の擦り合わせ治工具１００としては、蒸気弁の弁座の擦り合わせ治工具１１０と、蒸気弁の主弁（弁体）の擦り合わせ治工具１３０（図１４参照）とが考えられる。蒸気弁の状態によって必要に応じ、蒸気弁の弁座の擦り合わせ治工具１１０と蒸気弁の主弁の擦り合わせ治工具１３０のいずれか、あるいは、両者を用いることになる。本第１の実施形態では、蒸気弁の弁座の擦り合わせ治工具１１０について説明し、蒸気弁の主弁の擦り合わせ治工具１３０については、第４の実施形態で説明する。

【0025】

図２では、主蒸気止め弁１０の弁座擦り合わせ治工具１１０が、主蒸気止め弁弁座１５の上に搭載されている状態を示している。

【0026】

蒸気弁の擦り合わせ治工具１００としての弁座擦り合わせ治工具１１０は、擦り合わせ治工具本体１０１としての弁座擦り合わせ治工具本体１１１、軸１１２、ハンドル１１３を有する。

【0027】

弁座擦り合わせ治工具本体１１１は、形状が回転対称であり、円板部１１１ｃと、円板部１１１ｃの一方の面から面外に円板部１１１ｃと同心に突出した突出部１１１ｄを有する。突出部１１１ｄは、円板部１１１ｃから突出する箇所での径が円板部１１１ｃの径より小さく、突出するに従って、径が滑らかに減少し、最終的に円筒形状となる。径が滑らかに減少する部分は、弁座擦り合わせ部１１１ｓを形成する。弁座擦り合わせ部１１１ｓは、主蒸気止め弁１０の主蒸気止め弁弁座１５の形状、寸法に対応した形状、寸法であり、主蒸気止め弁弁座１５と密着可能に形成されている。

【0028】

弁座擦り合わせ治工具本体１１１は、内部に複数の空間と複数の支持壁を有するグリッド構造である。

【0029】

図３は、蒸気弁の擦り合わせ治工具１００の擦り合わせ治工具本体１１１がグリッド構造の場合の例を示す図４のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視縦断面図、図４は、図３のＩＶ－ＩＶ矢視縦断面図である。以下、構造、形状等の説明の際の便宜上、蒸気弁の擦り合わせ治工具１００を蒸気弁に搭載した状態を念頭に置いて、水平あるいは鉛直の用語を用いる場合があるが、蒸気弁の擦り合わせ治工具１００あるいはそのための造形物の設置状態等を限定するものではない。

【0030】

図３および図４で示すグリッド構造の擦り合わせ治工具１１０の場合は、擦り合わせ治工具本体１１１は、中空であり、その周方向の外壁と同心に形成された周方向強化板１１１ｆ、軸挿入孔１１１ｐ部分の中心壁１１１ｑから径方向外側に延びた径方向強化板１１１ｇ、および治工具本体１１１内の空間を軸方向に区切るように配された軸方向区画板１１１ｈを有し、これらにより内部の空間が仕切られている。

【0031】

なお、弁座擦り合わせ治工具本体１１１は、さらに、キュービック構造としてもよい。

【0032】

図５は、蒸気弁の擦り合わせ治工具１００の擦り合わせ治工具本体１１１ａがキュービック構造の場合の例を示す図６のＶ－Ｖ矢視縦断面図、図６は、図５のＶＩ－ＶＩ矢視縦断面図である。擦り合わせ治工具本体１１１ａは、中空であり、キュービック区画板１１１ｋにより内部が区分され、それぞれに立方体形状の空間が形成されている。

【0033】

すなわち、キュービック区画板１１１ｋは、互いに間隔を置いて平行に配され鉛直方向に延びた第１の区画板と、互いに間隔を置いて平行に配され鉛直方向に延び第１の区画板に垂直に配された第２の区画板と、互いに間隔を置いて平行に配され水平方向に広がった第３の区画板とを有する。

【0034】

なお、キュービック区画板１１１ｋは、第１ないし第３の区画板の相互の関係が保持されていれば、全体としてたとえば第３の区画板が水平方向に向く場合に限定されない。すなわち、全体としては、任意の姿勢を有する場合であってもよい。

【0035】

弁座擦り合わせ治工具本体１１１、１１１ａの材料としては、たとえば、アクリロニトリル（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ブタジエン（Ｂｕｔａｄｉ ｅｎｅ）、スチレン（Ｓｔｙｒｅｎｅ）の共重合合成樹脂であるＡＢＳ樹脂、あるいは、ＰＬＡ（ポリ乳酸：Ｐｏｌｕａｃｔｉｃ Ａｃｉｄ）樹脂などの熱可塑性樹脂が用いられている。

【0036】

軸１１２は、弁座擦り合わせ治工具本体１１１の回転中心と軸中心が一致するように、弁座擦り合わせ治工具本体１１１に形成された軸挿入孔１１１ｐを貫通している。軸１１２は、弁座擦り合わせ治工具本体１１１の上下にそれぞれ配されたナット１１５ａおよびナット１１５ｂに締め付けられることにより弁座擦り合わせ治工具本体１１１に固定されている。なお、軸１１２を回転させる際に軸１１２と弁座擦り合わせ治工具本体１１１との間に滑りが生じないように、軸１１２と軸挿入孔１１１ｐとに互いに嵌合可能な凹凸部を形成してもよい。

【0037】

軸１１２の弁座擦り合わせ治工具本体１１１への貫通側とは反対側の端部には、ハンドル１１３が固定して取り付けられており、ハンドル１１３により、弁座擦り合わせ治工具本体１１１を軸周りに回転操作可能となっている。

【0038】

なお、例えば弁口径の小さな蒸気弁では、弁座擦り合わせ治工具１１０の重量が軽いことから、弁座擦り合わせ治工具１１０を弁座の上に搭載した場合に、弁座擦り合わせ部に十分な面圧が発生しない場合がある。このような場合には、弁座擦り合わせ治工具１１０は、図２に示すように、たとえば約１０～２０ｋｇ程度の環状の錘１１４を有して、これを弁座擦り合わせ治工具本体１１１の上面に搭載してもよい。なお、錘１１４は、環状でなく、たとえば、重さの等しい複数の部材が周方向に等間隔に配されていてもよい。

【0039】

弁座擦り合わせ治工具１１０は、弁座擦り合わせ治工具１１０を主蒸気止め弁弁座１５上に搭載する際に、弁座擦り合わせ部１１１ｓと主蒸気止め弁弁座１５との間に設置されるペーパー１１６を有する。ペーパー１１６は、擦り合わせ作業に際して、ペーパー１１６と主蒸気止め弁弁座１５とを密着させて作業効率を向上させる目的で用いられる。ここで、ペーパー１１６は、材料はたとえば布ペーパーなどであり、０．５ｍｍ～１．０ｍｍ程度の厚みを有する。

【0040】

次に、弁座擦り合わせ治工具本体１１１の製造方法およびこれを用いた弁座擦り合わせ方法について説明する。

【0041】

図７は、第１の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の製造方法の手順およびその後のステップを示すフロー図である。弁座擦り合わせ治工具の製造ステップＳ１０の後に、弁座擦り合わせステップＳ２０、および全面シート当たり検査ステップＳ３０が実施される。

【0042】

まず、弁座擦り合わせ治工具本体１１１の製造方法について説明する。

【0043】

弁座擦り合わせ治工具本体１１１は、以下のように、熱溶解積層方式３Ｄ（３次元）プリンターを用いて製造される。

【0044】

まず、材料の選定を行う（ステップＳ０１）。材料としては、熱可塑性樹脂を用いる。熱可塑性樹脂は、金属に比べ弾性率が小さく、木材と同等の弾性率である。熱可塑性樹脂としては、熱溶解積層方式３Ｄプリンターにおける造形ヘッドの溶融温度で溶融しうるものであれば用いることができ、融点が約２３０℃ 以下のものがよい。

【0045】

熱可塑性樹脂により構成される造形材料の形態は３Ｄプリンターに装着できるものであれば限定しないが、連続線状に成形されたものとする。例えば、直径１．７５ｍｍ～３．００ｍｍの線状体、いわゆるモノフィラメント糸の形態を呈する成形体がよい。連続線状であるモノフィラメント糸の形態を呈する成形体は、ボビンに巻いた状態、あるいは、かせ状とすることにより、コンパクトな形態とすることができる。

【0046】

熱溶解積層方式３Ｄプリンター用造形材料として特に限定しないが、熱溶解積層方式３Ｄプリンターの仕様、特に、造形ヘッドの溶融温度を考慮して、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ＰＬＡ樹脂を好ましく用いる。なかでも、特にＰＬＡ樹脂を好ましく用いる。

【0047】

造形材料にＰＬＡ樹脂を採用した場合、約１００℃にてアニール処理をすることにより内部応力を緩和することができ、作業中の衝撃荷重による割れの発生を抑制することができる。なお、３Ｄプリンターによる造形に際しては、アニール処理の実施による造形物の収縮分を考慮して３Ｄの寸法条件を設定する。このため、造形材料、製造条件ごとの収縮率データを、あらかじめ、作成あるいは入手し保有しておいてもよい。

【0048】

なお、擦り合わせ作業中に衝撃荷重が負荷された場合での、その荷重に耐える強度を有するように、弁座擦り合わせ治工具本体１１１の内部充填率を、所定の値以上たとえば２０％以上、かつ所定の値以下たとえば８０％以下に設定する。なお、内部充填率の上限は、取り扱い上、６０％以下が好ましい。ここで、弁座擦り合わせ治工具本体１１１の内部充填率ｒは、以下のように求めた値であるとする。

【0049】

内部充填率ｒ＝（Ｖｔ－Ｖｃ）／Ｖｃ ・・・（１）

【0050】

ただし、Ｖｔは弁座擦り合わせ治工具本体１１１の外表面に囲まれた範囲の体積、Ｖｃは内部に形成された空間の体積である。

【0051】

内部充填率ｒが２０％以下の場合は、内部強度が小さくなり作業中に擦り合わせ治工具の上に足や物などがのった場合には擦り合わせ治工具が破損するという問題がある。また、内部充填率ｒが６０％以上の場合は、製造時間が長くなりまた製品の硬化による割れなどが発生しやすくなるという問題がある。特に、内部充填率ｒが８０％以上の場合は、作業中の衝撃荷重による割れの発生を抑制するために、弁座擦り合わせ治工具ではアニール処理が必要になる可能性がある。

【0052】

次に、熱溶解積層方式３Ｄプリンターを用いた製造に当たって、指定する製造条件、すなわち、内部充填率（インフィル密度）、グリッド構造、あるいは、キュービック構造となる内部充填構造、製造プロセス中の造形物の収縮率を考慮した各部寸法を設定する（ステップＳ０２）。収縮率については、前述の収縮率のデータを活用する。

【0053】

ここで、設定された寸法は、３Ｄデータとして構成される。さらに、高さ方向の高さ幅Δｈを設定し、３Ｄデータに基づいて高さ幅Δｈごとに切断した各面（積層面）の形状を算出する。

【0054】

次に、熱溶解積層方式３Ｄプリンターを用いた造形を実施する（ステップＳ０３）。

【0055】

図８は、熱溶解積層方式３Ｄプリンターによる造形ステップ中における造形物の状態を示す図９のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視縦断面図、図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線矢視縦断面図である。

【0056】

ヒートベッド５０の上面に、高さ幅Δｈずつ、その積層面１１１ｔ上に、熱溶解積層方式３Ｄプリンター用造形材料を積層する。この結果、造形物１１１ｚが、順次、高さ方向に造形されていく。

【0057】

次に、熱溶解積層方式３Ｄプリンターにより製造された、弁座擦り合わせ治工具本体１１１のための造形物１１１ｚの内部充填率が８０％程度以上の場合には、アニール処理を行う（ステップＳ０４）。

【0058】

たとえば、ＰＬＡ樹脂の場合、内部充填率が７０％程度以上の場合には、約１００℃にて１０分間程度アニール処理することにより、造形物の延性を高めることができる。

【0059】

次に、アニール処理後の弁座擦り合わせ治工具本体１１１のための造形物の最終寸法を測定し、必要な部分の修正加工を行う（ステップＳ０５）。

【0060】

以上のステップＳ０１ないしステップＳ０５に並行して、弁座擦り合わせ治工具１１０の弁座擦り合わせ治工具本体１１１以外の部分、すなわち、軸１１２、ハンドル１１３、錘１１４、ナット１１５ａ、１１５ｂ等を製作する（ステップＳ０６）。

【0061】

次に、以上のようにして製造された弁座擦り合わせ治工具本体１１１と、その他の部分、すなわち、軸１１２、ハンドル１１３、錘１１４等から、弁座擦り合わせ治工具１１０を組み立て、完成させる（ステップＳ０７）。

【0062】

以上のように、ステップＳ０１ないしＳ０７により製作された弁座擦り合わせ治工具１１０は、以下のように弁座擦り合わせ作業に使用される。

【0063】

次に、弁座擦り合わせ治工具本体１１１を用いた弁座擦り合わせ方法について説明する。

【0064】

図１０は、蒸気弁の擦り合わせ治工具１００による弁座擦り合わせ方法（ステップＳ２０）の手順を示すフロー図である。

【0065】

まず、ペーパー１１６を弁座擦り合わせ治工具本体１１１の弁座擦り合わせ部１１１ｓに固定する（ステップＳ２１）。固定には、たとえば、両面テープあるいは接着剤を用いることができる。

【0066】

次に、弁座擦り合わせ治工具１１０を主蒸気止め弁１０の主蒸気止め弁弁座１５の上に搭載する（ステップＳ２２）。

【0067】

次に、弁座擦り合わせ治工具１１０の弁座擦り合わせ治工具本体１１１の上面の上に、必要に応じて、錘１１４を搭載する（ステップＳ２３）。

【0068】

次に、弁座擦り合わせ治工具１１０のハンドル１１３で弁座擦り合わせ治工具本体１１１を回転させ、擦り合わせ作業を実施する（ステップＳ２４）。

【0069】

弁座擦り合わせステップＳ２０が終了したら、次に、全面シート当たり検査を実施する（ステップＳ３０）。すなわち、弁座擦り合わせ治工具１１０を主蒸気止め弁１０の主蒸気止め弁弁座１５の上から取り外し、主蒸気止め弁１０の主蒸気止め弁主弁１１を搭載し、全面シート当たりが確保されていることを確認する。具体的には、例えは、主蒸気止め弁主弁１１に光明丹などの塗布し、弁座１５に押し付けることにより当たり面の有無を確認できる。

【0070】

以上のように製造された本実施形態による弁座擦り合わせ治工具１１０は、弁座擦り合わせ治工具本体１１１が、グリッド構造あるいはキュービック構造であり、かつ、内部充填率が所定の値以上であることから、擦り合わせ作業中の衝撃荷重に対しても強度を有する。

【0071】

また、弁座擦り合わせ治工具本体１１１は、熱可塑性樹脂製であり、かつ、グリッド構造あるいはキュービック構造であることから、弁座擦り合わせ部１１１ｓが、たとえば主蒸気止め弁弁座１５などの対象部分と、より広い範囲で密着するように弾性変形することにより、擦り合わせの効率向上を図ることができる。

【0072】

また、弁座擦り合わせ治工具本体１１１が軽量化され、作業中の取り扱いにクレーン等の揚重機を使用しなくてもよくなり、作業性の向上を図ることができる。

【0073】

以上のように、本実施形態によれば、発電設備における蒸気弁の擦り合わせ作業のための適切な形状と強度を有する擦り合わせ治工具により定期点検時における作業効率を向上させることができる。

【0074】

［第２の実施形態］
図１１は、第２の実施形態に係る蒸気弁の弁座擦り合わせ治工具１１０ａの構成を示す横断面図である。

【0075】

例えば再熱蒸気弁のように弁口径が大きな蒸気弁についての弁座擦り合わせ治工具は、熱溶解積層方式３Ｄプリンター設備の許容最大造形サイズを超え、一体で製造することができない場合がある。

【0076】

本実施形態による弁座擦り合わせ治工具１１０ａは、円周方向に３分割あるいはそれ以上に分割し、それぞれの分割体を製造した上で、組木方式による組み合わせにより擦り合わせ治工具を製造するものである。それ以外は、第１の実施形態と同様である。

【0077】

２分割の場合は、一体型の場合も２分割の場合も、最大長さは、いずれも直径であり、２分割しても最大長さは変わらない。３分割以上の分割とすることにより、最大長さが減少する。同様の理由で、同じ分割数であれば、等分割が好ましい。

【0078】

図１１は、弁座擦り合わせ治工具１１０ａの本体部である組み合わせ本体１２０を４分割方式とし、上面から見た概略図である。組合せにて組み合わせ本体１２０を製造する場合には、組木コーナー部１２２ａを角部ではなく曲率を有するＲ形状とし、図１１に示す組木面１２２ｂのギャップを組合せ面１２３のギャップより大きくすることにより、組み合わせ部分に応力集中が働かないようにする。

【0079】

また、内部構造をグリッド構造もしくはキュービック構造としていることから、内部充填率を５％程度まで下げても、擦り合わせ作業時におけるシート部からの衝撃荷重に耐えることができる。これは、組木部がスポークとなり、擦り合わせ作業時におけるモーメントの大部分を主にスポーク部で伝えることができるためであり、また、分割することにより、組木部のスポークが梁となり、内部強度が大きくなることから、内部充填率を５％程度まで下げることができる。

【0080】

以上のように、本実施形態に係る弁座擦り合わせ治工具１１０ａにより、例えば、再熱弁のような口径の大きな蒸気弁では、従来の木製で製造した擦り合わせ治工具に比べ、約半分の重量にすることができる。この結果、天井クレーン等を使用せずに擦り合わせ治工具を設置することができる等により、作業性を向上させることができる。

【0081】

［第３の実施形態］
図１２は、第３の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の製造方法におけるダレの除去ステップでの除去前を示す縦断面図、図１３は、除去後を示す縦断面図である。

【0082】

熱溶解積層方式３Ｄプリンターを用いて弁座擦り合わせ治工具本体１１１を製造する場合に、前述の第１の実施形態におけるステップＳ０３（図７）の熱溶解積層方式３Ｄプリンターによる造形において、本実施形態が適用される。すなわち、図１２に示すように、造形物１１１ｚが、造形中にヒートベッド５０から剥がれたり、反らないようにすることを目的に、ヒートベッド５０の温度を約６０℃に保持する。この温度が、造形物１１１ｚの材料のガラス転移温度よりも高い場合には、造形物１１１ｚが軟化する。この結果、造形中に造形物１１１ｚの自重などによりヒートベッド５０近傍の底面にダレ１１１ｘが発生する。

【0083】

対象とする蒸気弁の弁口径が小さく、分割タイプではなく、一体型で弁座擦り合わせ治工具本体１１１を製造する際には、このダレ１１１ｘは、蒸気弁の擦り合わせ時に蒸気弁内部構造物と干渉しなければ特に問題になることはない。

【0084】

しかしながら、再熱弁のような大口径の擦り合わせ治工具１００のように、組合せ方式により製造する場合、このダレ１１１ｘは、ヤスリなどにて除去する必要があり、さらに、材料にＰＬＡを採用している場合には、除去中に割れる可能性がある。

【0085】

そこで、ヒートベッド５０近傍の、弁座擦り合わせ治工具本体１１１の底面に、面取り１１１ｙを施すことにより、造形中のダレ１１１ｘを解消させ、造形後の手入れ作業を短縮することができる。

【0086】

［第４の実施形態］
図１４は、第４の実施形態に係る蒸気弁の擦り合わせ治工具の構成を示す図１５のＸＩＩ－ＸＩＩ線矢視縦断面図、図１５は、図１４のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線矢視水平断面図である。

【0087】

前述のように、蒸気弁の擦り合わせ治工具１００としては、蒸気弁の弁座の擦り合わせ治工具１１０と、蒸気弁の主弁（弁体）の擦り合わせ治工具１３０とが考えられる。

【0088】

第１ないし第３の実施形態では、前者の蒸気弁の弁座の擦り合わせ治工具１１０の場合を例にとって示した。本実施形態は、後者の蒸気弁の主弁の擦り合わせ治工具１３０の場合を例にとって示す。すなわち、本第４の実施形態は、第１の実施形態の変形であり、弁座の擦り合わせに代えて、例えば主蒸気止め弁１０の主蒸気止め弁主弁１１などの主弁の擦り合わせに用いるものである。

【0089】

一般的に、主弁側は、定期点検時にシート部当たりが悪い場合には、機械加工することが一般的である。しかしながら、機械加工によらず、擦り合わせを行うことにより、シート部当たりを改善できる場合もあることから、本実施形態による主弁擦り合わせ治工具１３０を用いることができ、その他の点では、第１の実施形態と同様である。

【0090】

蒸気弁の擦り合わせ治工具１００としての主弁擦り合わせ治工具１３０は、図１４に示すように、対象とする主弁（弁体）、たとえば主蒸気止め弁主弁１１の形状にフィットするような形状の凹部である主弁擦り合わせ部１３１ｓが中央に形成された擦り合わせ治工具本体１０１としての主弁擦り合わせ治工具本体１３１、および錘１３２を有する。

【0091】

主弁擦り合わせ治工具本体１３１は、グリッド構造の場合を例にとって示しており、中空であり、内部に、周方向強化板１３１ｆ、径方向強化板１３１ｇ、および軸方向区画板１３１ｈを有し、これらにより構造強度を確保している。主弁１１の弁座に対向する部分にフィットするように主弁擦り合わせ部１３１ｓが形成されている。

【0092】

主弁擦り合わせ治工具１３０を用いる場合は、主弁擦り合わせ部１３１ｓにペーパー１３３を固定し、その側を鉛直上向きにした状態で、主弁擦り合わせ治工具１３０を、主弁擦り合わせ部１３１ｓが蒸気止め弁主弁１１にフィットするように、蒸気止め弁主弁１１上に搭載する。この際、必要に応じて、錘１３２を搭載する。この状態で、蒸気止め弁主弁１１の側面をガイドとして主弁擦り合わせ治工具１３０を回転させることによりシート部の手入れをすることができる。

【0093】

このようにして、機械加工を施すことなく、擦り合わせのみでシート部当たりを改善することができる。

【0094】

なお、以上の形態は、蒸気弁内の金属当たりの手入れを目的とした擦り合わせ治工具にも適用することができる。

【0095】

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。

【0096】

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。また、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。

【0097】

実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0098】

５…弁ケーシング、１０…主蒸気止め弁、１１…主蒸気止め弁主弁、１２…主蒸気止め弁弁棒、１３…主蒸気止め弁ヨーク、１４…案内片、１５…主蒸気止め弁弁座、１６…主蒸気止め弁ケーシング部、１６ａ…主蒸気止め弁入口、１６ｂ…主蒸気止め弁出口、１７…ストレーナ、１８…弁蓋、１９…弁室、２０…蒸気加減弁、２１…蒸気加減弁主弁、２２…蒸気加減弁弁棒、２３…蒸気加減弁ヨーク、２５…蒸気加減弁弁座、２６…蒸気加減弁ケーシング部、２６ａ…蒸気加減弁入口、２６ｂ…蒸気加減弁出口、２７…弁蓋、２９…弁室、３０…接続部、５０…ヒートベッド、１００…擦り合わせ治工具、１０１、１０１ａ…擦り合わせ治工具本体、１１０、１１０ａ…弁座擦り合わせ治工具、１１１、１１１ａ…弁座擦り合わせ治工具本体、１１１ｃ…円板部、１１１ｄ…突出部、１１１ｆ…周方向強化板、１１１ｇ…径方向強化板、１１１ｈ…軸方向区画板、１１１ｋ…キュービック区画板、１１１ｐ…軸挿入孔、１１１ｑ…中心壁、１１１ｓ…弁座擦り合わせ部、１１１ｘ…ダレ、１１１ｙ…面取り、１１１ｚ…造形物、１１２…軸、１１３…ハンドル、１１４…錘、１１５ａ、１１５ｂ…ナット、１１６…ペーパー、１２０…組み合わせ本体、１２１…分割体、１２２…組木部、１２２ａ…組木コーナー部、１２２ｂ…組木面、１２３…組み合わせ面、１３０…主弁擦り合わせ治工具、１３１…主弁擦り合わせ治工具本体、１３１ｆ…周方向強化板、１３１ｇ…径方向強化板、１３１ｈ…軸方向区画板、１３１ｓ…主弁擦り合わせ部、１３２…錘、１３３…ペーパー

【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14】

【図15】