JP2018173113A - 高温配管の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して冷却性能を発揮することができる高温配管の冷却構造を提供することを目的とする。【解決手段】断熱材３は、配管２の外周面２ａから離間しかつ配管２を被覆する第１断熱材７と、第１断熱材７と隣接して設けられて内周面が配管２の外周面２ａと接触する第２断熱材８と、を有する。配管２の外周面２ａと第１断熱材７の内周面との間には、溶接部５を取り囲むように空間４が形成されている。第１断熱材７には、空間４に冷却空気を流入する流入孔１２及び空間４から冷却空気を排出する排出孔１３が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、火力発電プラント、原子力発電プラント、化学プラントなどのプラントで用いられる高温配管の冷却構造に関するものである。

例えば、火力発電プラントでは、ボイラで加熱された水蒸気を蒸気タービンに搬送する配管が多数配置されている。この配管は、金属配管であり、内部に高温で高圧の水蒸気が流動することから、この水蒸気により加熱された高温状態の環境下にある。このような金属配管は、上述した環境下で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、このクリープボイドがつながることで亀裂が生じ、最終的には破断に至る可能性が高い。

このような配管の破断を防止するため、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クリープ損傷度を導出し、金属配管の余寿命評価を行っている。この場合、一般的に、金属配管は、母材部に比べて溶接部のクリープ損傷リスクが高いことから、主に、この溶接部が検査対象箇所となる。非破壊検査の結果、次の定期検査までの期間におけるクリープ損傷リスクを無視できない場合、プラント全体の運転温度を下げることで、金属配管のメタル温度を下げ、クリープ損傷リスクを低減する対策を講じるが、プラント全体の運転温度を下げると、プラントの運転効率が低下してしまう欠点がある。

このように次の定期検査までの期間におけるクリープ損傷リスクを無視できない場合、金属配管を冷却してメタル温度を低下することで、クリープ損傷リスクを低減する手法が考えられる。このような技術として例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特許第５７０１３４９号公報

上述した特許文献１では、高温金属配管の外周部を被覆する断熱材を撤去し、高温金属配管を露出させて高温金属配管を冷却する。しかしながら、高温金属配管が露出しているので、冷却の際に周囲の環境の影響を大きく受けてしまい、冷却性能が安定しない可能性があった。また、例えば、屋外などに設置された高温金属配管に特許文献１の発明を適用した場合、高温配管に直接雨水等が触れないように、別途、雨よけ等の構造が必要であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安定して冷却性能を発揮することができる高温配管の冷却構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の高温配管の冷却構造は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る高温配管の冷却構造は、外周面を断熱材に被覆された高温配管の被冷却部を冷却する高温配管の冷却構造であって、前記断熱材は、前記高温配管の外周面から離間し、かつ該高温配管を被覆する第１断熱材を有し、前記高温配管の外周面と前記第１断熱材の内周面との間には、前記被冷却部を取り囲むように空間が形成され、前記断熱材には、前記空間に冷却媒体を流入する流入部及び前記空間から前記冷却媒体を排出する排出部が形成されている。

上記構成では、高温配管の外周面と第１断熱材の内周面との間に被冷却部を取り囲むように空間が形成され、断熱材に空間内に冷却媒体を流入する流入部及び空間内から冷却媒体を排出する排出部が形成されている。これにより、冷却媒体が流入部から空間内に流入すると、冷却媒体と被冷却部とが熱交換を行うことで被冷却部を冷却する。また、空間内において被冷却部と熱交換を行い昇温した冷却媒体は、排出部を介して空間内から排出される。このように、空間内を冷却媒体が流通することで、高温配管の被冷却部を冷却媒体によって冷却することができる。

また、高温配管の外周面と第１断熱材の内周面との間に空間が形成されているので、被冷却部を冷却する際に、高温配管が設置されている環境の影響を受けにくくすることができる。したがって、高温配管の設置環境の影響を抑制し、安定して冷却性能を発揮することができる。また、降雨等があった場合であっても、雨水等を第１断熱材が遮ることができ、雨水等が被冷却部に至ることを抑制することができる。したがって、別途雨よけの構造等を設ける必要がないので、比較的簡易な構造とすることができる。また、被冷却部が被覆されているので、高温となる高温配管が露出しない構成とすることができるので、安全性を高めることができる。

本発明の一態様に係る高温配管の冷却構造は、前記断熱材は、前記第１断熱材と隣接して設けられ、内周面が前記高温配管の外周面と接触する第２断熱材を有し、前記第２断熱材は、前記空間に面する空間形成面を有し、前記空間形成面は、前記高温配管の中心軸方向に対して直交する面であって前記被冷却部を通過する直交面に対して、内周端部が外周端部よりも近くなるように形成されていてもよい。

流入部から空間内に流入する冷却媒体の一部は、空間形成面に沿って流れる。上記構成では、空間形成面は、内周端部が外周端部よりも被冷却部に近くなるように形成されている。よって、空間形成面に沿って流れる冷却媒体は、高温配管に向かいつつ被冷却部に近づくように流れる。したがって、流入した冷却媒体が被冷却部に流れ易くなり、好適に被冷却部を冷却することができる。また、被冷却部を冷却したあとの冷却媒体の一部は、空間形成面に沿って、被冷却部から離れつつ第１断熱材に向かうように流れる。したがって、被冷却部を冷却したあとの冷却媒体を、排出部に導きやすくすることができ、好適に冷却媒体を空間内から排出することができる。
なお、流入部または排出部を空間形成面の延長面上に形成した場合には、さらに好適に、冷却媒体の流入または排出を行うことができる。

本発明の一態様に係る高温配管の冷却構造は、前記第１断熱材の内周面には、前記高温配管側に突出する突出部が形成され、前記突出部は、前記流入部と前記排出部との間に設けられていてもよい。

上記構成では、流入部と排出部との間に突出部が形成されている。これにより、流入部から排出部へと向かう冷却媒体が滞留する空間を低減させ、被冷却部の冷却に寄与しない冷却媒体を低減させることができる。

本発明の一態様に係る高温配管の冷却構造は、前記流入部は、前記高温配管の中心軸方向に対して直交する面であって前記被冷却部を通過する直交面上に配置されてもよい。

上記構成では、流入部が被冷却部を通過する直交面上に配置されているので、流入部と被冷却部との距離が短くなる。これにより、流入部から空間内に流入した冷却媒体の大部分が、高温配管の被冷却部以外の部分と接触する前に、被冷却部と接触する。したがって、他の部分と熱交換していない冷却媒体によって被冷却部を冷却することができるので、好適に冷却媒体を冷却することができる。

本発明の一態様に係る高温配管の冷却構造は、前記流入部は、前記高温配管の中心軸方向に対して直交する面であって前記被冷却部を通過する直交面から前記中心軸方向に離れて配置され、前記排出部は、前記直交面を基準として、前記流入部と反対側に配置されていてもよい。

上記構成では、排出部は、直交面を基準として、流入部と反対側に配置されている。これにより、流入部から空間に流入した冷却媒体が、被冷却部を通過して排出部から排出される。したがって、好適に被冷却部を冷却することができる。

本発明の一態様に係る高温配管の冷却構造は、前記流入部に前記冷却媒体を導くダクトを備えていてもよい。

上記構成では、ダクトによって冷却媒体が流入部に導かれるので、確実に冷却媒体を空間に流入させることができる。また、ダクトによって冷却媒体が流入部に導かれるので、圧力を働かせた冷却媒体を流入部を介して空間内に流入させることができる。したがって、好適に空間内に冷却媒体の流れを形成し、被冷却部を冷却することができる。

本発明の一態様に係る高温配管の冷却構造は、前記ダクトは、前記断熱材の外周面よりも前記高温配管側に配置されていてもよい。

上記構成では、ダクトが断熱材の外周面よりも高温配管側に配置されている。これにより、ダクトが断熱材の外周面よりも高温配管の半径方向の外側に突出しないので、ダクトを断熱材の外周面よりも半径方向の外側に配置するよりも、コンパクトな構造とすることができる。

本発明によれば、高温配管を冷却することができ、冷却する際に安定して冷却性能を発揮することができる。

本発明の第１実施形態に係る高温配管の冷却構造を示す概略図である。 第１実施形態に係る配管の断面図であり、図１のＡ−Ａ線が属する面で切断した断面図である。 第１実施形態に係る配管の断面図であり、図１のＢ−Ｂ線が属する面で切断した断面図である。 図１の変形例を示す概略図である。 本発明の第２実施形態に係る高温配管の冷却構造を示す概略図である。 第２実施形態に係る配管の断面図であり、図５のＣ−Ｃ線が属する面で切断した断面図である。 第２実施形態に係る配管の断面図であり、図５のＤ−Ｄ線が属する面で切断した図である。 本発明の第３実施形態に係る高温配管の冷却構造を示す概略図である。 第３実施形態に係る配管の断面図であり、図８のＥ−Ｅ線が属する面で切断した断面図である。 第３実施形態に係る配管の断面図であり、図８のＦ−Ｆ線が属する面で切断した断面図である。

以下に、本発明に係る高温配管の冷却構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１から図３を用いて説明する。

本実施形態に係る高温配管の冷却構造１における配管２は、例えば、火力発電プラントにて、ボイラで加熱された水蒸気を蒸気タービンに搬送する金属製の配管２であって、内部に流動する高温高圧の水蒸気により加熱された状態にある。また、配管２は、所定の方向に直線状に延び、周方向に沿って溶接部５が設けられている。配管２の外周面２ａは、高温高圧の流体温度低下を抑制するために断熱材３で覆われている。

配管２は、高温環境下で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、このクリープボイドがつながることで亀裂が生じ、最終的には破断に至る可能性がある。この破断を防止するため、配管２には、定期的に非破壊検査が実施され、配管２のクリープボイドの成長度合いを分析してクリープ損傷度を導出し、配管の余寿命評価を行う。次の定期検査までの期間におけるクリープ損傷リスクを無視できない場合、本実施形態に係る冷却構造を適用して、配管２の温度を下げることで、クリープ損傷リスクを低減する。

配管２は、母材部に比べて、他の配管等と接続する溶接部５のクリープ損傷リスクが高いことから、本実施形態では主に、配管２の周方向に沿うように略全域に亘って設けられている溶接部５周辺を冷却対象である被冷却部としている。なお、詳細については後述するが、本実施形態に係る冷却構造１は、溶接部５の近傍において、配管２を被覆する断熱材３の一部を除去等して空間４を形成し、この空間４内に露出した溶接部５を冷却するものである。

本実施形態に係る冷却構造１について図１から図３を用いて詳細に説明する。図１から図３に示すように、冷却構造１は、主に、円筒状の配管２の周方向全域に亘って形成された溶接部５を冷却するものであり、配管２の外周面２ａを被覆する円筒状の断熱材３と、この断熱材３の外周面を覆う円筒状の外装板６とを備える。図２及び図３に示すように、配管２と断熱材３と外装板６とは、同心状に配置されている。

図１に示すように、断熱材３は、溶接部５及び溶接部５の近傍を被覆している部分が除去され、溶接部５を取り囲むように空間４が形成されている。また、空間４の半径方向外側方向は、第１断熱材７で塞がれている。すなわち、図１に示すように、断熱材３は、配管２の外周面２ａから半径方向外側に所定の距離Ｌ１だけ離間する第１断熱材７と、該第１断熱材７と隣接して設けられ、配管２の外周面２ａと接触する第２断熱材８と、を有し、第１断熱材７と配管２との間に空間４を形成している。

第２断熱材８は、略円筒状であって、内周面が配管２の外周面２ａに固定されている。また、配管２の溶接部５近傍において、第２断熱材８は除去されている。この第２断熱材８の除去された領域が空間４を形成している。第２断熱材８を除去し、空間４内に露出させる配管２の中心軸Ｃ１方向の長さＸは、配管２内部にかかる引張応力及び圧縮応力が溶接部に悪影響を及ぼさない長さとする。第２断熱材８の空間４に面する空間形成面９は、配管２に近づくにつれて、配管２の中心軸Ｃ１方向に対して直交する面であって溶接部５を通過する直交面Ｃ２に近づくように湾曲する湾曲面に形成されている。また、第２断熱材８は、空間形成面９の外周端部から、直交面Ｃ２から離れるように凹む段部１０が形成されている。なお、空間形成面９は、湾曲面でなく、傾斜面であってもよい。

第１断熱材７は、略円筒状であって、中心軸Ｃ１方向の端部が、第２断熱材８に形成された段部１０に嵌合するように支持されている。第１断熱材７の中心軸Ｃ１と直交する方向の長さ（厚さ）は、後述する突出部１４以外において、Ｌ２とされている。本実施形態において、第１断熱材７が配管２の外周面２ａから離間する距離Ｌ１と、第１断熱材７の厚さＬ２とは、４：１の比率となるように設定されている。

第１断熱材７には、空間４に連通する流入孔（流入部）１２及び排出孔（排出部）１３が形成されている。流入孔１２は、図２に示すように、第１断熱材７の周方向に沿って、等間隔に４つ形成されている。また、流入孔１２は、図１に示すように、第２断熱材８の空間形成面９の外周方向の略延長面上に形成され、中心軸Ｃ１に直交する方向に延びて第１断熱材７及び外装板６を貫通している。なお、流入孔１２の数は４つに限定されない。１つ以上であればいくつであってもよい。また、流入孔１２は、第１断熱材７の周方向に沿って等間隔に形成されていなくてもよい。

排出孔１３は、図２に示すように、第１断熱材７の周方向に沿って、等間隔に４つ形成され、全ての排出孔１３が、直交面Ｃ２を基準として、流入孔１２と反対側に設けられている。また、排出孔１３は、図１に示すように、第２断熱材８の空間形成面９の外周方向の略延長面上に形成され、中心軸Ｃ１に直交する方向に延びて第１断熱材７及び外装板６を貫通している。なお、排出孔１３の数は４つに限定されない。１つ以上であればいくつであってもよい。また、排出孔１３は、第１断熱材７の周方向に沿って等間隔に形成されていなくてもよい。

また、第１断熱材７の内周面には、流入孔１２と排出孔１３との間に、空間４の容積を減らすように、配管２側に突出する突出部１４が形成されている。突出部１４は、第１断熱材７の周方向の全域に亘って形成されている。

空間４は、図２に示すように、配管２の周方向の全域に亘って形成されている。空間４の外側方向の端部は、突出部１４を含む第１断熱材７の内周面によって区画され、空間４の内側方向の端部は、配管２の外周面によって区画されている。また、図１に示すように、空間４の配管２の中心軸Ｃ１に沿う方向の端部は、第２断熱材８によって区画されている。

次に、本実施形態における冷却空気（冷却媒体）の流れについて説明する。
空間４内には、４箇所の流入孔１２から冷却空気が流入する（図２矢印参照）。流入孔１２から空間４内に流入した冷却空気の主流は、図１の矢印に示すように、第２断熱材８の空間形成面９に沿うように流通する。空間形成面９は、配管２に近づくにつれて、直交面Ｃ２に近づくように湾曲しているので、冷却空気の主流は、滞留することなく空間形成面９に沿った流れのまま配管２の外周面２ａに沿うように流れ、そのまま溶接部５に到達する。溶接部５に到達した冷却空気の主流は、その勢いのまま配管２の外周面２ａに沿って流れる。配管２の外周面２ａに沿って流れた冷却空気の主流は、排出孔１３方向へ延びる空間形成面９まで至ると、配管２の外周面２ａに沿った流れのまま空間形成面９に沿って滞留することなく流れ、排出孔１３から空間４の外部へと排出される。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、配管２の外周面２ａと第１断熱材７の内周面との間に冷却対象である溶接部５を取り囲むように空間４が形成され、第１断熱材７に空間４内に冷却空気を流入する流入孔１２及び空間４内から冷却空気を排出する排出孔１３が形成されている。これにより、上述したように、冷却空気が流入孔１２から空間４内に流入すると、冷却空気と溶接部５とが熱交換を行い、この熱交換により溶接部５が冷却される。また、空間４内において溶接部と熱交換を行い昇温した冷却空気は、排出孔１３を介して空間４内から排出される。このように、空間４内を冷却空気が流通することで、配管２の溶接部５を冷却空気によって冷却することができる。

また、溶接部５を冷却するための空間４が、配管２の外周面２ａと第１断熱材７の内周面との間に形成されているので、溶接部５を冷却する際に、配管２が設置されている環境の影響を受けにくくすることができる。したがって、配管２の設置環境の影響を抑制し、安定して冷却性能を発揮することができる。また、降雨等があった場合であっても、雨水等を第１断熱材７が遮ることができ、雨水等が溶接部５に至ることを抑制することができる。したがって、別途雨よけの構造等を設ける必要がないので、比較的簡易な構造とすることができる。また、配管２の外周面２ａが断熱材によって覆われているので、高温となる配管２が露出しない構成とすることができるので、安全性を高めることができる。

また、上述したように、流入孔１２から空間４内に流入する冷却空気の主流は、空間形成面９に沿って流れる。本実施形態では、空間形成面９は、直交面Ｃ２に近づくように湾曲しているので、空間形成面９に沿って流れる冷却空気は、配管２に向かいつつ溶接部５に近づくように流れる。したがって、流入した冷却空気が溶接部５に流れ易くなり、好適に溶接部５を冷却することができる。また、溶接部５を冷却したあとの冷却空気の主流は、空間形成面９に沿って、溶接部５から離れつつ第１断熱材７に形成された排出孔１３に向かうように流れる。したがって、溶接部５を冷却したあとの冷却空気を、排出孔１３に導きやすくすることができ、好適に熱交換後の冷却空気を空間４内から排出することができる。これにより、空間４内の温度を低く保つことができるので、溶接部５を好適に冷却することができる。
また、流入孔１２及び排出孔１３を空間形成面９の延長面上に形成しているので、冷却空気が空間４内滞留することない。したがって、さらに好適に、冷却空気の流入および排出を行うことができる。

また、第１断熱材７の流入孔１２と排出孔１３との間に突出部１４が形成されている。これにより、流入孔１２から排出孔１３へと向かう冷却空気が滞留する空間４の容積を低減させ、溶接部５の冷却に寄与しない冷却空気を低減させることができる。

また、排出孔１３は、直交面Ｃ２を基準として、流入孔１２と反対側に配置されている。これにより、流入孔１２から空間４に流入した冷却空気が、溶接部５を通過して排出孔１３から排出される。したがって、好適に溶接部５を冷却することができる。

なお、本実施形態では、空間形成面９を湾曲面に形成しているが、図４に示すように、空間形成面１６を配管２と直交するように設けてもよい。また、本実施形態では、第１断熱材７に突出部１４を形成しているが、図４に示すように、第１断熱材１７を単純な円筒形状に形成してもよい。このような構成であっても、安定した冷却性能を発揮することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について、図５から図７を用いて説明する。
本実施形態の冷却構造１９は、主に、第１断熱材２１の構造が第１実施形態と異なる点及び、冷却空気が流通するダクト２０を設けた点で第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

第１断熱材２１は、図５に示すように、中心軸Ｃ１方向の略中央にスリット状の流入溝（流入部）２２が形成されている。流入溝２２は、配管２の中心軸Ｃ１方向に対して直交する面であって溶接部５を通過する直交面Ｃ２上に形成され、第１断熱材２１の周方向の略全域に亘り形成されている。流入溝２２は、後述するダクト２０の内部と空間４とを連通している。第１断熱材２１には、排出孔２３が８つ形成されている。８つの排出孔２３のうちの４つは、直交面Ｃ２から中心軸Ｃ１に沿う一方向に所定距離離れた位置に、第１断熱材２１の周方向に沿うように等間隔に形成されている。また、他の４つ排出孔２３は、直交面Ｃ２から中心軸Ｃ１に沿う他方向に所定距離離れた位置に、第１断熱材２１の周方向に沿うように等間隔に形成されている。すなわち、排出孔２３は、直交面Ｃ２を基準として、一方向側に４つ形成され、他方向側に４つ形成されている。なお、排出孔２３の数は８つに限定されない。１つ以上であればいくつであってもよい。また、排出孔２３は、第１断熱材２１の周方向に等間隔に形成されていなくてもよい。
本実施形態では、第１断熱材２１の外周面は、外装板６ではなく、後述するダクト本体部２４及びフランジ部２５によって被覆されている。

ダクト２０は、第１断熱材２１の外周面に固定され、第１断熱材２１の周方向の全域に亘り設けられている。ダクト２０は、断面が矩形の円環状であって内部を冷却空気が流通するダクト本体部２４と、ダクト本体部２４の外方に設けられ円環部に冷却空気を供給する供給部２６と、ダクト本体部２４の中心軸Ｃ１方向の端部から中心軸Ｃ１方向の両方向に延びる円筒状のフランジ部２５とを有する。

ダクト本体部２４の内周面部２４ａには、周方向の略全域に亘りスリット状のダクト溝２７が形成されている。ダクト溝２７は、第１断熱材２１に形成された流入溝２２と連通するように配置される。供給部２６は、図６に示すように、ダクト本体部２４の内部に開口する円筒形状の部材であって、ダクト本体部２４の外周面に等間隔に２つ設けられている。フランジ部２５には、ダクト本体部２４を挟んで一方側に、周方向に等間隔に４つの開口２５ａが形成される。また、ダクト本体部２４を挟んで他方側のフランジ部２５にも周方向に等間隔に４つの開口２５ａが形成されている。フランジ部２５に形成された８つの開口２５ａは、それぞれ、第１断熱材２１に形成された排出孔２３と連通するように配置される。

次に、本実施形態における冷却空気の流れについて説明する。
冷却空気供給装置（図示省略）から供給される冷却空気は、図６の矢印で示すように、供給部２６からダクト本体部２４に流入する。ダクト本体部２４に流入した冷却空気は、円環状のダクト本体部２４に沿って流通するとともに、ダクト溝２７を介して流入溝２２に冷却空気を導く。流入溝２２に導かれた冷却空気は、空間４の内部に流入する。このとき、流入溝２２は、第１断熱材２１の周方向の略全域に亘って形成されているので、空間４の周方向の全域から冷却空気が空間４内に流入する。空間４内に流入した冷却空気は、図５の矢印で示すように、溶接部５に向かうように流れる。溶接部５に衝突した冷却空気は、分流し、配管２の外周面２ａに沿って流通し、第２断熱材２８の空間形成面２９に沿って排出孔２３に導かれ、排出孔２３及び開口２５ａを介して空間の外部へ排出される（図７参照）。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、流入溝２２が溶接部５を通過する直交面Ｃ２上に配置されているので、流入溝２２と溶接部５との距離が短くなる。これにより、流入溝２２から空間４内に流入した冷却空気の大部分が、配管２のうちの溶接部５以外の部分と接触する前に、溶接部５と接触する。したがって、他の部分と熱交換していない冷却空気によって溶接部５を冷却することができるので、好適に溶接部５を冷却することができる。

また、ダクト２０によって冷却空気が流入溝２２に導かれるので、確実に冷却空気を空間４に流入させることができる。また、圧力を働かせた冷却空気を流入溝２２を介して空間４内に流入させることができる。したがって、好適に空間４内に冷却空気の流れを形成し、溶接部５を冷却することができる。

また、ダクト２０を設けて、空間４の周方向の全域から冷却空気が空間４内に流入させているので、好適に空間４で冷却空気を流通させることができ、溶接部５を冷却することができる。

なお、本実施形態では、第１実施形態で説明した突出部１４を第１断熱材２１に設けていない例を説明したが、本実施形態において流入溝２２と排出孔２３との間に突出部を形成してもよい。また、本実施形態において、第１実施形態で説明したように、第２断熱材２８の空間形成面２９を湾曲面にしてもよい。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について、図８から図１０を用いて説明する。
本実施形態の冷却構造３０は、主に、冷却空気が流通するダクト３１を外装板６の半径方向内側に設けた点で他の実施形態と異なる。他の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

ダクト３１は、図８に示すように、断面が矩形の円環状であって内部を冷却空気が流通するダクト本体部３２と、ダクト本体部３２の外方に設けられダクト本体部３２の内部に冷却空気を供給する供給部３３とを有する。ダクト本体部３２は、外装板６の内周面よりも配管２側であって、直交面Ｃ２から中心軸Ｃ１方向に所定距離離間した位置に設けられている。

ダクト本体部３２は、外装板６の内周面に固定される外周面部３２ａと、外周面部３２ａと対向するように設けられて第２断熱材３４に固定される内周面部３２ｂと、外周面部３２ａと内周面部３２ｂとを接続する第１側面部３２ｃと、第１側面部３２ｃと対向するように設けられるとともに、ダクト本体部３２の内部に形成された空間と、空間４とを隔てる第２側面部３２ｄとを有する。第１側面部３２ｃと接続されない側の内周面部３２ｂの端部は、第２側面部３２ｄと離間して配置される。第２側面部３２ｄの外周端部は、外周面部３２ａの端部に接続されている。第２側面部３２ｄの内周端部は、配管２の外周面２ａ近傍まで延び、配管２の外周面２ａと所定長さＬ３だけ離間している。Ｌ３の長さは、例えば、１５ｍｍに設定される。第２側面部３２ｄと、空間形成面３５との間には隙間が設けられ、この隙間を介してダクト本体部３２の内部の冷却空気が空間４内に流入する。
供給部３３は、外装板６を貫通して設けられ、外装板６の外周面から突出するように設けられている。

次に、本実施形態における冷却空気の流れについて説明する。
冷却空気供給装置（図示省略）から供給される冷却空気は、図９の矢印で示すように、供給部３３からダクト本体部３２に流入する。ダクト本体部３２に流入した冷却空気は、円環状のダクト本体部３２に沿って流通するとともに、図８に示すように、第２側面部３２ｄと空間形成面３５との間に形成された隙間を介して空間４の内部に流入する。このとき、隙間は、周方向の略全域に亘って形成されているので、空間４の周方向の全域から冷却空気が空間４内に流入する（図９参照）。空間４内に流入した冷却空気は、配管２の外周面２ａに沿うように流れ、そのまま溶接部５に到達する。溶接部５に到達した冷却空気の主流は、その勢いのまま配管２の外周面２ａに沿って流れる。配管２の外周面２ａに沿って流れた冷却空気は、排出孔１３方向へ延びる空間形成面３５まで至ると、配管２の外周面２ａに沿った流れのまま空間形成面３５に沿って滞留することなく流れ、４つの排出孔１３から空間４の外部へと排出される（図１０参照）。

本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、ダクト３１の大部分が外装板６の内周面よりも配管側に配置されている。これにより、ダクト３１が外装板６よりも配管２の半径方向の外側に突出しないので、コンパクトな構造とすることができる。

なお、本発明は、上記各実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、第１実施形態から第３実施形態の構成を組み合わせる等してもよい。
また、上記各実施形態では、既設の配管２に冷却構造を適用する例について説明したが、新設する配管に冷却構造を適用してもよい。
また、上記各実施形態では、溶接部５を冷却する媒体として、冷却空気を用いたが、溶接部５を冷却する媒体はこれに限定されない。
さらに、本発明は、次の定期検査までの期間におけるクリープ損傷リスクを低減するための手法として利用できるだけでなく、トラブル発生時や、その他の運転停止時に、検査や工事の着工を早める手段としても用いることができる。

１ 冷却構造
２ 配管
２ａ 外周面
３ 断熱材
４ 空間
５ 溶接部
６ 外装板
７ 第１断熱材
８ 第２断熱材
９ 空間形成面
１２ 流入孔（流入部）
１３ 排出孔（排出部）
１４ 突出部
２０ ダクト
２２ 流入溝（流入部）
２３ 排出孔（排出部）
２４ ダクト本体部
２５ フランジ部
３１ ダクト

Claims (7)

1. 外周面を断熱材に被覆された高温配管の被冷却部を冷却する高温配管の冷却構造であって、
   前記断熱材は、前記高温配管の外周面から離間し、かつ該高温配管を被覆する第１断熱材を有し、
   前記高温配管の外周面と前記第１断熱材の内周面との間には、前記被冷却部を取り囲むように空間が形成され、
   前記断熱材には、前記空間に冷却媒体を流入する流入部及び前記空間から前記冷却媒体を排出する排出部が形成されている高温配管の冷却構造。
2. 前記断熱材は、前記第１断熱材と隣接して設けられ、内周面が前記高温配管の外周面と接触する第２断熱材を有し、
   前記第２断熱材は、前記空間に面する空間形成面を有し、
   前記空間形成面は、前記高温配管の中心軸方向に対して直交する面であって前記被冷却部を通過する直交面に対して、内周端部が外周端部よりも近くなるように形成されている請求項１に記載の高温配管の冷却構造。
3. 前記第１断熱材の内周面には、前記高温配管側に突出する突出部が形成され、
   前記突出部は、前記流入部と前記排出部との間に設けられている請求項１または請求項２に記載の高温配管の冷却構造。
4. 前記流入部は、前記高温配管の中心軸方向に対して直交する面であって前記被冷却部を通過する直交面上に配置される請求項１から請求項３のいずれかに記載の高温配管の冷却構造。
5. 前記流入部は、前記高温配管の中心軸方向に対して直交する面であって前記被冷却部を通過する直交面から前記中心軸方向に離れて配置され、
   前記排出部は、前記直交面を基準として、前記流入部と反対側に配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の高温配管の冷却構造。
6. 前記流入部に前記冷却媒体を導くダクトを備えた請求項１から請求項５のいずれかに記載の高温配管の冷却構造。
7. 前記ダクトは、前記断熱材の外周面よりも前記高温配管側に配置されている請求項６に記載の高温配管の冷却構造。
   

Images