JP2016148431A - 高温配管の冷却治具，冷却装置及びその設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラントの運転温度を下げずに高温配管の溶接部温度を局所的に低下させてクリープ破断リスクを低減する構造を提供する。
【解決手段】高温配管１の要部の外周面１１に装着される複数の冷却フィン３０と、複数の冷却フィン３０を横並び状態にリンク連結するリンク部材４０と、を備え、複数の冷却フィン３０は、外周面１１への装着状態において、外周面１１にその軸線方向に沿って接触する吸熱面を有する吸熱部と、吸熱部から外周面１１の外方へ延びる放熱プレート部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温配管の冷却治具及びこの治具を用いた高温配管の冷却装置並びにこの装置の設置方法に関するものである。

火力発電プラント等では、ボイラで加熱された蒸気を蒸気タービンに運ぶために、高温配管が使用されている。この高温配管は、高温環境下で且つ長時間使用されるとクリープ損傷が進行してクリープボイドが発生し、これらのボイドがつながることで亀裂が生じ、最終的には破断する。

この対応として、最終的な破断を防止するために、定期的な非破壊検査によりクリープボイドの成長度合いを分析して部材毎のクリープ損傷度を導出し、部材の余寿命評価を行っている。一般的に母材部に比べて、配管溶接部のクリープ破断リスクが高いため、検査箇所は主に溶接部となっている。

非破壊検査の結果、クリープ損傷度が高い部材があり、次回の定期検査までにクリープ破断するリスクが高い場合、当該部材の取替えを行うか、又は、プラントの運転温度を下げて配管全体のメタル温度を下げることが一般的に行なわれる。図１３に示すように、メタル温度をＴ_１からＴ_２に下げると、部材に発生する応力が等しくてもクリープ破断寿命は延びるので、クリープ破断リスクを低減することができる。ただし、プラントの運転温度を下げる手法では、プラントの出力を抑えることになる。

また、特許文献１には、高温配管にセラミック繊維材を巻き付けることでクリープ破断リスクを低減する技術が開示されている。この技術では、高温配管内に蒸気が流通し配管温度が上昇する際、セラミック繊維材と高温配管との熱膨張率差により、膨張しようとする高温配管に対してセラミック繊維材が高温配管を径内方向に圧縮しようとする力が発生し、この圧縮応力によりクリープボイドが潰されたり、クリープボイドの発生・連結が抑制されたりするとされている。

特許第４６７１８１９号公報

特許文献１の技術は、膨張しようとする高温配管に圧縮応力を加えることにより高温配管を補強（応力低減）させる技術であり、この補強効果は、セラミック繊維材の巻き付け方にも依存し、セラミック繊維材を巻き付け難い個所の場合には、巻き付けを適切に行なうことができず、期待する補強効果が得られないおそれがある。この点、高温配管の温度を低下させることができれば、より確実にクリープ破断リスクを低減することができる。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、プラントの運転温度を低下させることなく、高温配管の溶接部温度を局所的に低下させてクリープ破断リスクを低減することができる、高温配管の冷却治具，冷却装置及びその設置方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の高温配管の冷却治具は、高温配管の要部（溶接部を含む）を冷却する冷却治具であって、前記高温配管の前記要部の外周面に装着される複数の冷却フィンと、前記複数の冷却フィンを横並び状態にリンク連結するリンク部材と、を備え、前記複数の冷却フィンは、前記外周面への装着状態において、前記外周面にその軸線方向に沿って接触する吸熱面を有する吸熱部と、前記吸熱部から前記外周面の外方へ延びる放熱プレート部と、を有することを特徴としている。なお、外周面にその軸線方向に沿って接触するとは、外周面に対して、外周面の軸線方向と平行又は略平行に接触することを意味する。

（２）前記放熱プレート部の外方側を圧接し、前記冷却フィンを前記高温配管の外周に保持する保持機構を備えていることが好ましい。これにより、冷却フィンを所定の状態に固定することができる。

（３）前記吸熱部の前記吸熱面を含む部分には、前記高温配管からの熱を受けて軟化する低融点金属が装着されていることが好ましい。これにより、高温配管に高温流体が流通して高温状態になると、低融点金属が軟化し、吸熱部と高温配管の外周面との接触面積が増大し、吸熱効率が向上する。

（４）前記吸熱部の前記吸熱面には、前記高温配管の外周に装着される際に、前記高温配管からの熱を受けて軟化する低融点金属粉が付着されることも好ましい。これにより、高温配管に高温流体が流通して高温状態になると、低融点金属粉末が溶融し、この溶融金属塊により、吸熱部と高温配管の外周面との接触面積が増大し、吸熱効率が向上する。

（５）前記吸熱部には、前記外周面に吸着する磁石が装着されていることが好ましい。これにより、冷却フィンの保持機構が不要となり、コストダウンが可能となる。もちろん、保持機構と併用してもよい。

（６）前記放熱プレート部は、平面に沿った２次元的な板形状に形成されていることが好ましい。これにより、冷却フィンの構造がシンプルになり、コストダウンが可能となる。

（７）前記放熱プレート部は、曲面に沿った３次元的な板形状に形成されていることも好ましい。これにより、放熱プレート部を効率よく放熱させることができる。

（８）前記冷却フィンは、前記高温配管の軸方向に複数に分割して配置されていることが好ましい。これにより、高温配管の三次元的な熱変形に対しても、冷却フィンと高温配管の外周面との接触状態を良好に維持することができる。

（９）前記冷却フィンは、千鳥状に配列されて前記外周面に装着されていることが好ましい。これにより、放熱プレート部を効率よく放熱させることができる。

（１０）前記吸熱面は、前記高温配管の高温時の熱変形状態での前記外周面の形状に合わせた三次元形状に形成されていることが好ましい。これにより、吸熱部と高温配管の外周面との接触面積が増大し、吸熱効率が向上する。

（１１）前記外周面への装着状態において、前記外周面の周方向に対応する前記吸熱部の幅は、前記周方向に対応する前記放熱プレート部の厚みよりも大きく構成されているとが好ましい。これにより、吸熱部と高温配管の外周面との接触面積が増大し、吸熱効率が向上する。

（１２）本発明の高温配管の冷却装置は、前記の高温配管の冷却治具と、前記冷却治具を覆うカバーと、前記カバー内の空間に冷却流体を流通させる冷却流体供給部と、を備えていることを特徴としている。

（１３）本発明の高温配管の冷却装置の設置方法は、前記の高温配管の冷却装置を用いて行なう高温配管の冷却方法であって、非破壊検査により冷却すべき高温配管の要部を特定するステップと、前記高温配管の外周に常設されている保温材のうち前記要部の外周部分を除去するステップと、露出した前記要部の外周面に、前記冷却治具の前記複数の冷却フィンを装着するステップと、前記冷却治具を覆うように前記カバーを配設するステップと、前記冷却流体供給部を設置するステップと、を実施することを特徴としている。

本発明の高温配管の冷却治具によれば、リンク部材が複数の冷却フィンを横並び状態にリンク連結しているので、リンク連結を生かして複数の冷却フィンを、高温配管の要部（例えば、溶接部の周辺や溶接部）の円筒状の外周面の周囲に装着すると、それぞれの吸熱面が外周面に適正に接触するように配置することができる。これにより、吸熱部で外周面の要部の熱を局所的に効率よく吸熱し、この熱を放熱プレート部で放熱することができ、高温配管の要部（例えば、溶接部）を局所的に冷却することができる。これにより、高温配管が用いられるプラント等の運転温度を低下させることなく、つまり、プラント等の運転に影響を与えることなく、高温配管の要部の温度を低下させることができる。高温配管の要部の温度が下がれば、高温配管の要部（例えば、溶接部）のクリープ破断リスクを低減することができる。

また、本発明の高温配管の冷却装置，その設置方法によれば、冷却フィンの放熱プレート部を冷却流体によって積極的に冷却するので、高温配管の要部の温度をより確実に低下させることができ、高温配管の要部のクリープ破断リスクをより一層低減することができる。

本発明の第１実施形態にかかる高温配管の冷却装置及びその冷却治具を示す高温配管の要部の横断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる高温配管の要部の保温材の除去処理を示す横断面図であり、（ａ）は処理前を示し、（ｂ）は処理後を示す。 本発明の第１実施形態にかかる冷却フィンの吸熱部の構造を示す高温配管の要部の横断面図である。 本発明の第１〜３実施形態にかかる複数の冷却フィンの配置状態を示す図であって、円筒状の高温配管の外周面に装着するものを平面に装着するように展開して示す図であり、（ａ）は第１実施形態のものを、（ｂ）は第２実施形態のものを、（ｃ）は第３実施形態のものを、それぞれ示す。 本発明の第１実施形態にかかる複数の冷却フィンの配置状態を示す高温配管の半部の斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる複数の冷却フィンの配置状態を示す高温配管の半部の斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる複数の冷却フィンの配置状態を示す高温配管の半部の斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかる冷却フィンの吸熱部の構造を示す高温配管の要部の横断面図である。 本発明の第５実施形態にかかる冷却フィンの吸熱部の構造を示す高温配管の要部の横断面図である。 本発明の第６実施形態にかかる冷却フィンの吸熱部の構造を示す高温配管の要部の横断面図である。 本発明の第７実施形態にかかる冷却治具の配置状態を示す高温配管の要部の側面図である。 本発明の第７実施形態にかかる複数の冷却フィンの配置状態を示す高温配管の半部の斜視図である。 クリープ破断寿命の温度依存性を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
なお、ここでは、第１実施形態〜第７実施形態の７つの実施形態を例示するが、これらの実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。

各実施形態では、例えば火力発電プラント等においてボイラで加熱された蒸気を蒸気タービンに運ぶために使用される高温配管を冷却対象とすることができる。このような高温配管は、高温環境下で長時間使用されると、その溶接個所を中心にクリープ損傷が進行する。そこで、非破壊検査によりクリープ損傷の程度を把握し、クリープ破断リスクが高いと判断された個所（要部）に対して、常設されている保温材を除去して各実施形態の冷却治具及び冷却装置を適用する。

〔第１実施形態〕
まず、図１〜図５を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図２（ａ）に示すように、高温配管１の外周には、保温材２が装着されている。この保温材２は、通常は高温配管１の外周全周に亘って常設されるが、上記のように、クリープ破断リスクが高いと判断された要部では、図２（ｂ）に示すように、この保温材２を部分的に除去して、これにより露出した高温配管１の要部の外周面１１に，図１に示すように冷却治具３を装着する。なお、保温材２の除去は、高温配管１の長手方向に対してもクリープ破断リスクが高いと判断された必要な個所のみを部分的に除去する。

なお、本実施形態の高温配管１は、半割れ形状の管部材の両端縁部どうしを突き合わせて溶接されて形成される。したがって、高温配管１には、周方向へ１８０°位相が異なる位置に２本の溶接部１２が長手方向に沿って延びている。この溶接部１２が、クリープ破断リスクが高いと判断され易く、本実施形態では、この長手方向に沿って延びる２本の溶接部１２を中心とした一定領域が、冷却治具３を装着する要部に設定されている。

冷却治具３は、熱伝導性の高い材料で形成され、高温配管１の要部の外周面１１に接触するように装着される複数の冷却フィン３０と、これらの複数の冷却フィン３０を図４（ａ）に示すように横並び状態にリンク連結するリンク部材４０と、複数の冷却フィン３０を高温配管１の外周に保持する保持機構５０とを備えている。なお、ここでは、リンク部材４０によって横並び状態にリンク連結される複数枚（ここでは、３枚）の冷却フィン３０が、高温配管１の長手方向に並んで複数組（ここでは、３組）装着されている。

複数の冷却フィン３０は、それぞれ、図１，図３，図５に示すように、高温配管１への装着時に、外周面１１に接触する吸熱面３２を有する吸熱部３１と、この吸熱部３１から外周面１１の外方へ延びる放熱プレート部３３と、を有している。なお、図３には冷却フィン３０を２枚のみ示すが、冷却フィン３０は適宜の枚数だけ横並び状態に設置される。

吸熱部３１は、放熱プレート部３３の外周面１１側の縁部に直線状に形成され、高温配管１の軸線方向（母線方向）に沿って接触するように装着される。放熱プレート部３３は、外周面１１の外方の放射方向（法線方向）及び高温配管１の軸線方向へ延びる２次元的な平板状に形成される。なお、吸熱部３１が外周面１１にその軸線方向に沿って接触するとは、吸熱部３１が、外周面１１に対して、外周面１１の軸線方向と平行又は略平行に接触することを意味する。吸熱部３１は直線状であるため、外周面１１の軸線方向と平行又は略平行でなくては、円筒状又は略円筒状に外周面１１に対する接触面積を確保できないためである。

また、図３に示すように（図１，図５では省略する）、吸熱部３１の幅（外周面１１への装着状態において外周面１１の周方向に対応する）Ｗは、前記周方向に対応する前記放熱プレート部３３の厚み（外周面１１への装着状態において外周面１１の周方向に対応する）Ｔよりも大きく構成されている。

吸熱部３１の吸熱面３２は、プラント等が作動し高温配管１内に高温流体が流通して高温配管１が高温となった時の高温配管１の熱変形状態での外周面１１の形状に合わせた三次元形状に形成されている。したがって、高温配管１の高温時には、吸熱面３２と外周面１１との接触面積が大きく確保される。

なお、図１，図５に示す例では、一部の冷却フィン３０が、吸熱面３２を溶接部１２に直接接触させており、溶接部１２を直接冷却できるメリットはあるが、溶接部１２の外周面部分は他の部分よりも表面形状が凸凹しているので、吸熱面３２との接触面積を確保しにくい。この点からは、吸熱面３２を溶接部１２の外周面に直接接触させるのではなく、溶接部１２の直近の高温配管１の母材の外周面１１に接触させるようにすることが好ましい。なお、図５は主に放熱プレート部３３の形状を示すもので、吸熱部３１やリンク部材４０は省略している。

リンク部材４０は、図１，図３，図４に示すように、冷却フィン３０の高温配管１への装着状態で高温配管１の外周面１１とほぼ平行になるようなプレート状に形成されており、横並び状態に隣り合う各冷却フィン３０の放熱プレート部３３の放射方向（高さ方向）の中間部に、高温配管１の軸方向に沿った方向に配置されるピン４１を通じて、ピン結合される。これにより、各冷却フィン３０は、リンク部材４０に対して、ピン４１を中心に揺動可能に構成される。なお、リンク部材４０は、ここでは剛性が高い板材で構成されるが、柔軟性のあるばねを用いても良い。

保持機構５０は、高温配管１の外周面１１に装着された冷却フィン３０の外側から巻き付けられる保持用シート５１を備え、シート５１が引張状態で、従って、各冷却フィン３０が外周面１１に圧接した状態で、シート５１の巻き付け端部をその内側のシート５１の表面部分に固定するものが適用される。シート５１には、柔軟な板ばねや金属シートなど柔軟性のあるシートを適用できる。保持機構５０としては、保持用シート５１に替えて金属等の耐熱性のベルトを用いてもよい。

あるいは、外周面１１に装着された冷却フィン３０を外側から包囲する筒状の固定具を２つ割れに構成し、固定具の各半割れ部を外周面１１に装着された冷却フィン３０の外側からあてがって、半割れ部の対応縁部どうしを結合する保持機構も適用できる。この場合、冷却フィン３０の長手方向（高温配管１の軸方向）に複数の固定具を装着することが好ましい。

また、ここでは、外周面１１の周方向の２か所に冷却フィン３０が装着されるため、１つの保持機構５０によって２個所の冷却フィン３０を同時に保持できるように構成されている。また、冷却フィン３０は、高温配管１の軸方向に沿った方向にも複数個所に冷却フィン３０が装着されるが、これらの軸方向に複数個所に装備される冷却フィン３０に対しては、１つの保持機構５０によって保持してもよく、また、個別に、保持機構５０を装備してもよい。

本実施形態にかかる高温配管の冷却装置は、図１に示すように、上記の冷却治具３と、冷却治具３を覆うカバー６と、カバー６内の空間に冷却流体を流通させる冷却流体供給部７とを備えている。カバー６は、開口縁部６１を保温材２の外周面と所定間隔の隙間をあけて配置される。

冷却流体供給部７は、冷却用エアを送給するブロア７１と、ブロア７１から送給されるエアをカバー６内部に導入する導入管７２と、導入管７２と接続されて外周側から冷却フィン３０にエアを送風する送風口７３とを備えている。送風口７３から冷却フィン３０に送風されたエアは、冷却フィン３０を冷却した後、カバー６の開口縁部６１の保温材２の外周面との隙間から外部に排出される。

本発明の第１実施形態にかかる高温配管の冷却治具及び冷却装置は、上述のように構成されているので、以下の手順で高温配管の冷却装置を設置する。
つまり、まず、非破壊検査により冷却すべき高温配管１１の要部（ここでは、溶接部及びその周辺）を特定し、高温配管１の外周に常設されている保温材２のうち要部の外周部分を除去する。これにより、露出した要部の外周面１１に、冷却治具３の複数の冷却フィン３０を装着し保持機構５０で保持する。冷却治具３を覆うようにカバー６を配設し、カバー６内の空間に冷却風を流通させるように冷却流体供給部７を設置する。これにより、冷却風により冷却フィン３０を強制冷却しながら、高温配管１を確実に冷却することができる。

特に、本実施形態にかかる高温配管の冷却治具３は、リンク部材４０が複数の冷却フィン３０を横並び状態にリンク連結しているので、このリンク連結を生かして複数の冷却フィン３０を、高温配管１の要部の円筒状の外周面１１の周囲に装着する際に、それぞれの吸熱面３２が外周面１１に適正に接触するように配置することができる。

これにより、吸熱部３１で高温配管１の要部（溶接部１２）の外周面１１の熱を局所的に効率よく吸熱し、この熱を放熱プレート部３３で放熱することができ、高温配管１の要部を確実に冷却することができる。
こうして、高温配管１が用いられるプラント等の運転温度を低下させることなく、つまり、プラント等の運転に影響を与えることなく、高温配管１の要部の温度を低下させることができる。高温配管１の要部の温度が低下すれば、高温配管１のクリープ破断リスクを低減することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図４（ｂ），図６を参照して本発明の第２実施形態を説明する。なお、図６は主に放熱プレート部１３３の形状を示すもので、吸熱部やリンク部材１４０は省略している。ただし、第１実施形態と同様の吸熱部３１を有している。また、リンク部材１４０については、隣接する冷却フィン１３０の間に複数（ここでは、３本）の棒状リンクがそれぞれピンを介してリンク結合している。

本実施形態は放熱プレート部１３３が第１実施形態と異なっている。つまり、第１実施形態の放熱プレート部３３が平面に沿った２次元的な板形状に形成されているのに対して、本実施形態の放熱プレート部１３３は曲面に沿った３次元的な板形状に形成されている。これに関連して、各放熱プレート部１３３を連結するリンク部材１４０も、第１実施形態の板状のものから、複数の棒状のものに変更されている。これら以外の部分は、第１実施形態と同様に構成される。

本実施形態の放熱プレート部１３３は、曲面に沿った３次元的な板形状に形成されている。つまり、図６に示すように、各放熱プレート部１３３は、外周面１１と接触する吸熱部３１側は高温配管１の軸線方向（母線方向）と平行であるが、図中矢印で示すように、外周面１１から離隔するのに連れて捩れるように変形した曲面状に形成される。

本発明の第２実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の効果に加えて、例えば図６に白抜き矢印Ａ１，Ａ２で示すように、冷却風を、高温配管１の軸線方向に沿って送った場合にも、高温配管１の外周側から外周面１１に向けて送った場合にも、各放熱プレート部１３３の曲面状の外表面に沿って螺旋状に送風されることにより冷却風が混合するため、冷却風の温度が均一化される。これにより、放熱プレート部１３３を均一に冷却することができ、より均一に高温配管１の要部の温度を低下させることができる。

〔第３実施形態〕
次に、図４（ｃ），図７を参照して本発明の第３実施形態を説明する。なお、図７は主に放熱プレート部３３の配置を示すもので、吸熱部やリンク部材４０は省略している。ただし、第１実施形態と同様の吸熱部３１を有している。

本実施形態は個々の冷却フィン３０は第１実施形態と同様であるが、複数の冷却フィン３０の配置が第１実施形態と異なっており、本実施形態では、冷却フィン３０が千鳥状に配列されて外周面１１に装着されている。つまり、第１実施形態では、横並びの複数の冷却フィン３０が、軸線方向にも同一の周方向位置に並んで配置されているが、本実施形態では、横並びの複数の冷却フィン３０が、軸線方向にも並んでいるが、周方向位置を変えて配置されている。図７に示す例では、最前列に横並びする３個の冷却フィン３０の各相互間に、その後方に隣接して横並びする２個の冷却フィン３０が配置されている。

本発明の第３実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の効果に加えて、例えば図７に白抜き矢印Ａで示すように、冷却風を高温配管１の軸線方向に送ると、各放熱プレート部３３の上流端から境界層が発達するようになり、放熱プレート部３３の冷却効率を向上させることができ、より確実に高温配管１の要部の温度を低下させることができる。

〔第４実施形態〕
次に、図８を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
図８に示すように、本実施形態では、吸熱部３１の吸熱面３２を含む部分に、高温配管１からの熱を受けて軟化する低融点金属３４が装着されている。この低融点金属３４には、例えばアルミ（アルミ系合金を含む）が挙げられ、低融点金属３４はシート状又はメッシュ状の形態で、吸熱部３１の吸熱面３２の側の外周面１１との間に介装される。

本発明の第４実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の効果に加えて、プラント等の運転時に高温配管１の温度が上昇すると、低融点金属３４が軟化し、冷却フィン３０の吸熱部３１と高温配管１の外周面１１との接触面積が増大する。これにより、吸熱部３１による吸熱効果が上昇し、確実に高温配管１の要部の温度を低下させることができる。

〔第５実施形態〕
次に、図９を参照して本発明の第５実施形態を説明する。
図９に示すように、本実施形態では、吸熱部３１の吸熱面３２を含む部分に磁石３５が装着されている。ここでは、磁石３５に吸熱面３２が備えられ、磁石３５の吸熱面３２とは反対側の面に凹所３５ａが穿設され、凹所３５ａ内に放熱プレート部３３の一縁部が嵌着されている。

本発明の第５実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の効果に加えて、磁石３５の吸着作用を用いて冷却フィン３０を高温配管１の外周面１１に固定することができる効果がある。つまり、高温配管１の材料は、１Ｃｒ鋼や９Ｃｒ鋼を用いることが多いので、磁石３５の磁力による吸着作用で冷却フィン３０を高温配管１の外周面１１に固定することが可能である。

これによって、第１実施形態のような保持機構５０が不要となり、コストダウンが可能となる。もちろん、保持機構５０と併用して、冷却フィン３０を高温配管１の外周面１１により確実に固定することもできる。

〔第６実施形態〕
次に、図１０を参照して本発明の第６実施形態を説明する。
図１０に示すように、本実施形態では、冷却治具３を高温配管１の外周に装着する際に、吸熱部３１の吸熱面３２に、高温配管１からの熱を受けて軟化する低融点金属粉３６が予め付される。低融点金属粉３６は、例えばアルミ（アルミ系合金を含む）等の低融点金属でできた粉体又は粒体であり、冷却治具３を高温配管１の外周に装着したら、吸熱部３１の吸熱面３２と外周面１１との間に介装される。

本発明の第６実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の効果に加えて、第４実施形態と同様に、プラント等の運転時に高温配管１の温度が上昇すると、低融点金属粉３６が軟化し、冷却フィン３０の吸熱部３１と高温配管１の外周面１１との接触面積が増大する。これにより、吸熱部３１による吸熱効果が上昇し、確実に高温配管１の要部の温度を低下させることができる。

〔第７実施形態〕
次に、図１１，図１２を参照して本発明の第７実施形態を説明する。
図１１，図１２に示すように、本実施形態では、高温配管１の環状の溶接部１３に冷却治具３を装着する。つまり、高温配管１は、配管を長手方向に適宜接続されて敷設されるため、配管同士の結合箇所には、配管の端部同士を突合せ溶接した箇所が存在する。この溶接箇所は環状であるため、本実施形態では、この環状溶接部１３の形状に合わせて、冷却治具３を配置する。

つまり、図１１，図１２に示すように、環状溶接部１３を挟むように、環状溶接部１３に隣接する高温配管１の外周面１１には、全周を包囲するように、多数の冷却フィン３０を備えた冷却治具３が装着される。なお、なお、図１２は主に放熱プレート部３３の配置を示すもので、吸熱部やリンク部材４０は省略している。ただし、第１実施形態と同様に、吸熱部３１やリンク部材４０を有している。

この例では、冷却フィン３０の各吸熱面は、環状溶接部１３の外周には直接接触しておらず、高温配管１の外周面１１の環状溶接部１３に接近した箇所に接触している。これは、溶接部１３の外周面部分は他の部分よりも表面形状が凸凹しているので、吸熱面との接触面積を確保しにくい。これに比べて、高温配管１の母材の外周面１１は比較的凹凸が小さいので吸熱面と良好に接触する。もちろん、冷却フィン３０の吸熱面を溶接部１３に直接接触させて、溶接部１３を直接冷却できるようにしても良い。

本発明の第７実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、環状溶接部１３に対して、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
つまり、複数の冷却フィン３０を高温配管１の要部の円筒状の外周面１１の周囲に装着する際に、リンク部材４０によるリンク連結を生かして、それぞれの吸熱面３２が外周面１１に適正に接触するように配置することができ、吸熱部３１で外周面１１の熱を効率よく吸熱し、この熱を放熱プレート部３３で放熱することができ、高温配管１の要部を確実に冷却することができる。

〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の一部を変更したり、上記実施形態どうしを組み合わせたりして実施することができる。

例えば、上記の各実施形態では、冷却治具３を覆うカバー６をそなえており、冷却風を効率よく冷却フィン３０，１３０に送風しているが、カバー６を省略して、冷却フィン３０，１３０は単純に冷却風を送風してもよく、強制冷却ではなく自然冷却にしてもよい。
また、上記の各実施形態では、冷却フィン３０，１３０の強制冷却を、冷却風を用いた空冷方式で行なっているが、冷却フィン３０，１３０の内部に冷却水を流通させる等による水冷方式で行なってもよい。

１ 高温配管
１１ 高温配管１の外周面
１２ 溶接部
２ 保温材
３ 冷却治具
３０，１３０ 冷却フィン
３１ 吸熱部
３２ 吸熱面
３３ 放熱プレート部
４０ リンク部材
４１ ピン
５０ 保持機構
５１ 保持用シート
６ カバー
６１ 開口縁部
７ 冷却流体供給部
７１ ブロア
７２ 導入管
７３ 送風口

Claims (13)

1. 高温配管の要部を冷却する冷却治具であって、
   前記高温配管の前記要部の外周面に装着される複数の冷却フィンと、
   前記複数の冷却フィンを横並び状態にリンク連結するリンク部材と、を備え、
   前記複数の冷却フィンは、前記外周面への装着状態において、前記外周面にその軸線方向に沿って接触する吸熱面を有する吸熱部と、前記吸熱部から前記外周面の外方へ延びる放熱プレート部と、を有する
   ことを特徴とする、高温配管の冷却治具。
2. 前記放熱プレート部の外方側を圧接し、前記冷却フィンを前記高温配管の外周に保持する保持機構を備えている
   ことを特徴とする、請求項１記載の高温配管の冷却治具。
3. 前記吸熱部の前記吸熱面を含む部分には、前記高温配管からの熱を受けて軟化する低融点金属が装着されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の高温配管の冷却治具。
4. 前記吸熱部の前記吸熱面には、前記高温配管の外周に装着される際に、前記高温配管からの熱を受けて軟化する低融点金属粉が付着される
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の高温配管の冷却治具。
5. 前記吸熱部には、前記外周面に吸着する磁石が装着されている
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
6. 前記放熱プレート部は、平面に沿った２次元的な板形状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
7. 前記放熱プレート部は、曲面に沿った３次元的な板形状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
8. 前記冷却フィンは、前記高温配管の軸方向に複数に分割して配置されている
   ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
9. 前記冷却フィンは、千鳥状に配列されて前記外周面に装着されている
   ことを特徴とする、請求項８記載の高温配管の冷却治具。
10. 前記吸熱面は、前記高温配管の高温時の熱変形状態での前記外周面の形状に合わせた三次元形状に形成されている
    ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
11. 前記外周面への装着状態において、前記外周面の周方向に対応する前記吸熱部の幅は、前記周方向に対応する前記放熱プレート部の厚みよりも大きく構成されている
    ことを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
12. 請求項１〜１１の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具と、
    前記冷却治具を覆うカバーと、
    前記カバー内の空間に冷却流体を流通させる冷却流体供給部と、を備えている
    ことを特徴とする、高温配管の冷却装置。
13. 請求項１２記載の高温配管の冷却装置の設置却方法であって、
    非破壊検査により冷却すべき高温配管の要部を特定するステップと、
    前記高温配管の外周に常設されている保温材のうち前記要部の外周部分を除去するステップと、
    露出した前記要部の外周面に、前記冷却治具の前記複数の冷却フィンを装着するステップと、
    前記冷却治具を覆うように前記カバーを配設するステップと、
    前記冷却流体供給部を設置するステップと、を実施する
    ことを特徴とする、高温配管の冷却装置の設置方法。

Images