JP4995157B2

JP4995157B2 - 配管合流部構造及びその製造方法

Info

Publication number: JP4995157B2
Application number: JP2008206228A
Authority: JP
Inventors: 喜之近藤; 浩一谷本; 真弓越智; 浩徳野口; 盛喜鈴木; 英仁三牧; 義一新田; 靖展安達
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2008-08-08
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: JP2008279453A

Description

本発明は、高温流体及び低温流体が流れる管において、熱疲労の発生を少なくした配管合流部構造に関するものである。

従来より、プラントにおいては多数の管が使用されている。これらの管には、主管とこれに接続されている分岐管とが含まれており、配管合流部を形成している。通常、このような管の内部には、高温流体（例えば高温水）、或いは低温流体（例えば低温水）が流れている。これら流体の温度は、これら流体を含む管の用途に応じて異なっている。

図１８は、従来のこのような配管合流部において、主管と分岐管とが接続されている状態を模式的に示す長手方向断面図である。同図に示すように、主管１０１の外壁には、分岐管１０２が接続されている。主管１０１及び分岐管１０２には、温度の異なる流体がそれぞれ矢印ａ，ｂで示す方向に流れている。
なお、このような従来技術に関連するものとして、下記特許文献１がある。
特開昭６０−２２０２８７号公報

しかしながら、上記図１８に示したような構成において、主管１０１及び分岐管１０２をそれぞれ流れる流体の、流量の差及び温度差に応じて、分岐管１０２から主管１０１内に流入した流体が、主管１０１内を流れる流体の流れに対して、下流において偏流し、主管１０１の内壁に衝突するように流れる場合がある。同図（ａ）は、分岐管１０２から主管１０１内に流入した流体が、矢印ｃで示すように、主管１０１における分岐管１０２側の内壁ｅに衝突する場合であり、同図（ｂ）は、分岐管１０２から主管１０１内に流入した流体が、矢印ｄで示すように、主管１０１における分岐管１０２とは反対側の内壁ｆに衝突する場合である。

このような場合には、温度の異なる流体が主管１０１において均等に混合されなくなる。さらに、主管１０１の内壁ｅ，ｆにおいては温度が変動する温度変動部分が形成されている。即ち、内壁ｅ，ｆの高温側では膨張するように応力が生じるとともに、低温側では収縮するように応力が生じる。従って、主管１０１が内壁ｅ，ｆにおいて変形するとともに、このような応力が繰り返し生じることにより、熱疲労が発生して主管が破損する場合がある。なお、温度変動を温度揺らぎとも言う。

本発明は、以上のような問題点に鑑み、簡単な構成で、温度変動部分が発生するのを抑制し、熱疲労により配管が損傷するのを防止した配管合流部構造及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の温度の流体が流れる第１の配管と、前記第１の配管に接続され、第２の温度の流体が流れる第２の配管と、前記第２の流体の流れに対して前記第２の配管の接続部よりも上流側において、前記第２の配管の内壁から半径方向内側で且つ下流方向に延び、軸方向断面形状が上流側端部から下流側に向かうにつれて半径方向内側に縮径し始め下流側で徐々に収束する正弦曲線となっている漏斗状部材を有するレデューサとを備えた配管合流部構造において、前記漏斗状部材の下流側端部より更に下流側の前記第１の配管へと延び、略一定の径を持つ定径部材を設け、該定径部材は前記第１の配管内で曲げられ、前記第１の温度の流体の流れに対して下流方向へと更に延びており、前記定径部材の屈曲部より前記第１の温度の流体の流れに対して上流方向へと延び、表面が軸対称の流線形をした突起部を設けたことを特徴とする。

そして、以下の条件を満足することを特徴とする。
Ｄ_ｍ：Ｄ_ｎ＝１：（０．４〜０．６）
Ｌ_１＝（１．５〜３．０）Ｄ_ｎ
Ｌ_２＝（０．５〜１．５）Ｄ_ｂ
但し、
Ｄ_ｍ：第１の配管の内径
Ｄ_ｎ：レデューサの定径部材の内径
Ｌ_１：第２の配管の中心軸線からレデューサの定径部材先端までの距離
Ｌ_２：レデューサの漏斗状部材の長さ
Ｄ_ｂ：第２の配管の内径
である。

また、前記漏斗状部材の軸方向断面形状は正弦曲線であることを特徴とする。
また、前記漏斗状部材と前記第１の配管との間に、前記第２の配管と前記レデューサとを連絡するＲ面形状部材を設けたことを特徴とする。

また、前記定径部材先端近傍壁面に複数の孔を開けたことを特徴とする。
或いは、前記定径部材先端近傍を捻れ配管としたことを特徴とする。

或いは、前記定径部材の内側及び外側の少なくとも一方に、流体を旋回させる旋回部材を設けたことを特徴とする。
また、前記旋回部材は、前記定径部材と前記第１の配管との間に固定された螺旋状フィンであることを特徴とする。
或いは、前記旋回部材は、前記定径部材と前記第１の配管との間に配置された捻れ配管であることを特徴とする。
或いは、前記旋回部材は、前記定径部材と前記第１の配管との間で放射状に延びるガイドベーンであることを特徴とする。

また、前記旋回部材は、前記定径部材内で放射状に延びるガイドベーンであることを特徴とする。或いは、前記旋回部材は、前記定径部材内に配置された螺旋状フィンであることを特徴とする。

また、上記配管合流部構造の製造方法であって、前記第１の配管に前記第２の配管を接続した状態のものを軸方向に沿って半割としたティー部材と、屈曲した前記定径部材の役割を持つエルボ部材と、前記第２の配管の延長部と前記レデューサの漏斗状部材の役割を持ち、内側に前記漏斗状部材及びＲ面形状部材を、外側に前記第２の配管部分を備え、一体にして成る円筒部材とを設け、前記エルボ部材の上流側端部と前記円筒部材における漏斗状部材の下流側端部とを全周溶接して前記レデューサを形成し、前記エルボ部材を前記ティー部材で挟み込み、前記ティー部材同士の突き合わせ部分全てを溶接するとともに、組み合わされた前記ティー部材における前記第２の配管部分の上流側端部と前記円筒部材の前記第２の配管部分の下流側端部とを全周溶接することを特徴とする。
さらに、第１の温度の流体が流れる第１の配管と、前記第１の配管に接続され、第２の温度の流体が流れる第２の配管と、前記第２の流体の流れに対して前記第２の配管の接続部よりも上流側において、前記第２の配管の内壁から半径方向内側で且つ下流方向に延び、軸方向断面形状が上流側端部から下流側に向かうにつれて半径方向内側に縮径し始め下流側で徐々に収束する正弦曲線となっている漏斗状部材を有するレデューサとを備えた配管合流部構造において、前記漏斗状部材の下流側端部より更に下流側の前記第１の配管へと延び、略一定の径を持つ定径部材を設け、該定径部材は前記第１の配管内で曲げられ、前記第１の温度の流体の流れに対して下流方向へと更に延びている配管合流部構造の製造方法であって、前記第１の配管に前記第２の配管を接続した状態のものを軸方向に沿って半割としたティー部材と、屈曲した前記定径部材の役割を持つエルボ部材と、前記第２の配管の延長部と前記レデューサの漏斗状部材の役割を持ち、内側に前記漏斗状部材及びＲ面形状部材を、外側に前記第２の配管部分を備え、一体にして成る円筒部材とを設け、前記エルボ部材の上流側端部と前記円筒部材における漏斗状部材の下流側端部とを全周溶接して前記レデューサを形成し、前記エルボ部材を前記ティー部材で挟み込み、前記ティー部材同士の突き合わせ部分全てを溶接するとともに、組み合わされた前記ティー部材における前記第２の配管部分の上流側端部と前記円筒部材の前記第２の配管部分の下流側端部とを全周溶接することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で、温度変動部分が発生するのを抑制し、熱疲労により配管が損傷するのを防止した配管合流部構造を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。同図に示すように、左右に延在する主管１の上側外壁には、分岐管２が接続されている。主管１には、矢印Ａで示すように右方へ向かって高温水が流れている。また分岐管２には低温水が流れており、これは矢印Ｂで示すように下方更には右方へ向かって主管１に流入している。

主管１内には、レデューサ３が主管１の中心軸線に対してほぼ同心に配置されている。このレデューサ３の上流側の環状端部は、分岐管２の接続部に対して更に主管１内の上流側（図の左側）において、主管１の内壁に連結されている。そして、環状端部から下流側（図の右側）に向かうにつれて半径方向内側に縮径し、漏斗状部３ａを形成している。さらに、分岐管２の接続部に対して主管１内の下流側付近より略一定の径を持つ定径部３ｂとなり、更に下流側へと延びている。この構成により、主管１の高温水と分岐管２の低温水が配管接合部で混合しないようにし、下流で合流が行われるようにしている。

また、定径部３ｂ外壁と主管１内壁との間には、螺旋状に延びる螺旋状フィン４が固定されている。これにより、分岐管２より主管１に流入した低温水は、矢印Ｃで示すように定径部３ｂの周囲で螺旋状フィン４に沿って旋回するので、レデューサ３内を通過してきた主管１の高温水との混合が促進される。分岐管２の低温水と主管１の高温水との混合は、レデューサ３の定径部３ｂ下流側で行われる。このとき、定径部３ｂが主管１の中心軸線に対してほぼ同心に配置されているので、高温水と低温水の混合領域Ｓは、主管１中心近傍となる。これにより、主管１内壁での温度変動の発生を防止している。

その他、上述したように、定径部３ｂ外壁と主管１内壁との間に螺旋状フィン４が固定されているので、これによりレデューサ３の揺れ止めの役割も兼ねている。但し、螺旋状フィン４は定径部３ｂのみならず漏斗状部３ａに跨って設けられていても良い。なお、本実施形態では、主管１には高温水が流れ、分岐管２には低温水が流れる構成としているが、これに限定されるものではなく、高温側と低温側が逆であっても良い。また、水に限定されるわけでもなく、その他の流体が流れる構成でも良い。これらのことは、以下の実施形態においても同様である。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記螺旋状フィン４の代わりに、定径部３ｂと主管１との間に捻れ配管５が配置されている。これは、その内外面に波形の螺旋構造を有する管状をしている。これにより、分岐管２より主管１に流入した低温水は、矢印Ｃで示すように捻れ配管５の内側及び外側で旋回するので、レデューサ３内を通過してきた主管１の高温水との混合が促進される。或いは、定径部３ｂそのものを捻れ配管とし、低温水及び高温水共に旋回する構成としても良い。その他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。

図３は、本発明の第３の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、レデューサ３の漏斗状部３ａ上流側の環状端部３ｃ付近を、主管１の内壁１ａに対して略平行に沿った形状としている。これにより、環状端部３ｃ付近と内壁１ａとの間に淀み領域Ｔを設け、この部分には新しい低温水が供給されにくいようにして、ここで高温水側の熱を吸収，保持させ、或る程度高温水に近い温度を有する水が溜まるようにしている。これにより、いわゆるサーマルスリーブを形成し、温度変動を少なくして、主管１の内壁１ａにおける熱的衝撃を防止している。この構成は、レデューサ３を有する上述した或いは後述する何れの実施形態においても適用可能である。

図４は、本発明の第４の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記螺旋状フィン４或いは捻れ配管５の代わりに、レデューサ３の定径部３ｂと主管１との間にガイドベーン６が設けられている。同図のＤ−Ｄ断面を図５に示すように、ガイドベーン６は定径部３ｂ外壁から主管１内壁へと放射状に延びている。またガイドベーン６は、流れ方向に対して所定の角度を成す面を有している。

これにより、分岐管２より主管１に流入した低温水は、図４の矢印Ｃで示すように定径部３ｂの周囲で旋回するので、レデューサ３内を通過してきた主管１の高温水との混合が促進される。また、定径部３ｂ外壁と主管１内壁との間にガイドベーン６が固定されているので、これによりレデューサ３の揺れ止めの役割も兼ねている。但し、ガイドベーン６は定径部３ｂ側に限らず漏斗状部３ａ側に設けられていても良い。その他の構成は、上記各実施形態と同様である。

図６は、本発明の第５の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記第１の実施形態の構成に加えて、レデューサ３の定径部３ｂ内にガイドベーン７が設けられている。同図のＥ−Ｅ断面を拡大して図７に示すように、ガイドベーン７は定径部３ｂ内壁から中心のハブ８へと放射状に延びている。またガイドベーン７は、流れ方向に対して所定の角度を成す面を有している。

これにより、レデューサ３内を通過してきた高温水は、定径部３ｂの内部で旋回するので、レデューサ３周囲を通過してきた低温水との混合が促進される。なお、ハブ８による圧力損失が大きい場合はこれを削除して、各ガイドベーン７が定径部３ｂ中心軸線まで延びて先端で互いに結合した構成としても良い。また、ガイドベーン７は定径部３ｂ側に限らず漏斗状部３ａ側に設けられていても良い。また、上記第２〜第４の実施形態の構成に加えてガイドベーン７を設けることもできる。さらには、ガイドベーン７の代わりに螺旋状フィンを設けても良い。

図８は、本発明の第６の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態は、いわゆる衝突合流型に対応した構成となっている。即ち、同図に示すように、レデューサ３を、合流後の下流側である分岐管２側へ曲げた形の、いわゆるベンド型レデューサとしている。この場合、レデューサ３の漏斗状部３ａが分岐管２の接続部近傍で屈曲しており、定径部３ｂが分岐管２内へと延びている。

主管１内を矢印Ａで示すように右方へ向かって流れてきた高温水は、レデューサ３内で曲げられ、分岐管２に流入している。一方、主管１内を矢印Ｂで示すように左方へ向かって流れてきた低温水は、レデューサ３の外側を通って分岐管２に流入している。ここで、定径部３ｂ外壁と分岐管２内壁との間には、螺旋状に延びる螺旋状フィン４が固定されているので、主管１より分岐管２に流入した低温水は、定径部３ｂの周囲で旋回する。これにより、レデューサ３内を通過してきた高温水との混合が促進される。

低温水と高温水との混合は、レデューサ３の定径部３ｂ下流側で行われ、その後、矢印Ｆで示すように、分岐管２内を流れて行く。このとき、定径部３ｂが分岐管２の中心軸線に対してほぼ同心に配置されているので、高温水と低温水の混合領域は、分岐管２中心近傍となる。これにより、分岐管２内壁での温度変動の発生を防止している。

図９は、本発明の第７の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記第６の実施形態の構成に加えて、レデューサ３内の屈曲部に、その屈曲形状に沿った形状の整流板９を所定の間隔で複数配置している。或いは単数配置でも良い。これにより、レデューサ３内を流れる高温水が屈曲部で偏流を起こして渦を巻く等の２次流れが生じることを防止している。

図１０は、本発明の第８の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。同図に示すように、上下に延在する主管１の右側外壁には、分岐管２が略直交して接続されている。主管１には、矢印Ａで示すように上方へ向かって高温水が流れている。また分岐管２には低温水が流れており、これは下記レデューサ３に沿って、矢印Ｂで示すように左方更には上方へ向かって主管１に流入している。

分岐管２内には、レデューサ３が分岐管２の中心軸線に対してほぼ同心に配置されている。このレデューサ３の上流側の環状端部は、分岐管２の接続部から分岐管２内の上流側（図の右側）において、分岐管２の内壁に連結されている。そして、環状端部から下流側（図の左側）に向かうにつれて半径方向内側に縮径し、漏斗状部３ａを形成している。さらに、分岐管２の接続部付近より略一定の径を持つ定径部３ｂとなり、主管１へと延びている。

定径部３ｂは主管１内で略Ｌ字状に曲げられ、その下流方向（図の上側）へと屈曲部から更に延びている。この構成により、主管１の高温水と分岐管２の低温水が配管接合部で混合しないようにし、下流で合流が行われるようにしている。このとき、定径部３ｂの屈曲部から更に延びた部分が主管１の中心軸線に対してほぼ同心に配置されているので、高温水と低温水の混合領域は、主管１中心近傍となる。これにより、主管１内壁での温度変動の発生を防止している。また、漏斗状部３ａの軸方向断面形状は、上流側で徐々に半径方向内側に縮径し始め下流側で徐々に収束する正弦曲線となっており、これにより、管内が縮径してもできるだけスムーズな流れが確保できるようにしている。

また、漏斗状部３ａと主管１との間には、分岐管２とレデューサ３とを連絡するＲ面形状部３ｄが設けられており、その内径面を主管１側に向けている。このようなＲ面を設けることにより、熱応力集中を緩和している。また、Ｒ面形状部３ｄと主管１との間には、分岐管２内に淀み領域Ｔが形成されており、この部分に主管１の高温水が淀むようにし、新しい高温水が供給されにくいようにして、ここから低温水側に熱を放出させ、或る程度低温水に近い温度を有する水が溜まるようにしている。これにより、いわゆるサーマルスリーブを形成し、温度変動を少なくして、分岐管２の内壁２ａにおける熱的衝撃を防止している。

さて、本実施形態では、同図に示すように、配管合流部各部の寸法をパラメータとして、所定の数値範囲を定めることにより、効果的な温度変動対策が得られるようにしている。具体的には、以下の条件を満足する構成としている。
Ｄｍ：Ｄｎ＝１：（０．４〜０．６）
Ｌ１＝（１．５〜３．０）Ｄｎ
Ｌ２＝（０．５〜１．５）Ｄｂ

但し、
Ｄｍ：主管１の内径
Ｄｎ：レデューサ３の定径部３ｂの内径
Ｌ１：分岐管２の中心軸線からレデューサ３の定径部３ｂ先端までの距離
Ｌ２：レデューサ３の漏斗状部３ａの長さ
Ｄｂ：分岐管２の内径
である。

これにより、配管合流部における温度変動を効果的に抑制することができる。なお、本実施形態では、主管１の内径Ｄｍと分岐管２の内径Ｄｂとが１：１の割合である場合を想定しているが、これに限定されるものではない。このことは、後述する実施形態においても同様である。

図１１は、配管合流部における温度変動の様子を模式的に示すグラフである。ここでは横軸に分岐管２中心軸線からの主管１内下流方向の距離ｘ（図１０に示す）を取り、縦軸に温度変動幅Δｔを取っている。なお、温度は主管１の内壁近傍にて測定している。また、高温水と低温水の温度差を基準として、これを１．０とおいている。

同図において、曲線αは配管合流部において温度変動対策を講じなかった場合、即ち主管１に分岐管２を接続したのみの場合を示している。この場合、分岐管２中心軸線の位置及びその近傍では、高温水と低温水が衝突して合流するので、高温水から低温水までの温度範囲で温度が変動し、温度変動幅Δｔ＝１．０となる。そして、分岐管２の中心軸線から離れるに従って、高温水と低温水が混合されて行くので、温度変動幅が小さくなり、０に近づいて行く。

一方、曲線βは配管合流部において温度変動対策を講じた場合を示している。この場合、レデューサ３の定径部３ｂ先端の位置、即ち分岐管２の中心軸線からの距離Ｌ１の位置を合流の基準点として、高温水と低温水がそれぞれ主管１内の周辺側と中心側より互いに同方向に流れつつ徐々に合流するので、温度変動対策を講じなかった場合と比較して、合流当初の位置にて温度変動幅は３０〜４０％小さくなっている。このようにして、配管合流部における温度変動が効果的に抑制される。その後、定径部３ｂ先端の位置から離れるに従って、高温水と低温水が混合されて行くので、温度変動幅が更に小さくなり、０に近づいて行く。

図１２は、本発明の第９の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記第８の実施形態の構成に加えて、レデューサ３の定径部３ｂ先端近傍壁面に複数の孔ｈを開けて、いわゆる多孔板を形成している。これにより、レデューサ３の低温水が定径部３ｂ先端より出る前に、孔ｈを介して主管１の高温水と徐々に混合されるので、温度変動幅が更に低減される。

図１３は、本発明の第１０の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記第８の実施形態の構成に加え、上記第４の実施形態と同様にして、定径部３ｂと主管１との間にガイド（旋回）ベーン６が設けられている。ガイド（旋回）ベーン６は定径部３ｂ外壁から主管１内壁へと放射状に延びている。またガイド（旋回）ベーン６は、流れ方向に対して所定の角度を成す面を有している。

これにより、主管１の高温水は、定径部３ｂの周囲で旋回するので、レデューサ３内を通過してきた低温水との混合が促進される。また、定径部３ｂ外壁と主管１内壁との間にガイド（旋回）ベーン６が固定されているので、これによりレデューサ３の揺れ止めの役割も兼ねている。その他の構成は、上記第８，第９の各実施形態と同様である。

図１４は、本発明の第１１の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記第８の実施形態の構成に加え、上記第５の実施形態と同様にして、定径部３ｂ内にガイド（旋回）ベーン７が設けられている。ガイド（旋回）ベーン７は定径部３ｂ内壁から中心へと放射状に延びている。またガイド（旋回）ベーン７は、流れ方向に対して所定の角度を成す面を有している。これにより、レデューサ３内を通過してきた低温水は、定径部３ｂの内部で旋回するので、レデューサ３周囲を通過してきた高温水との混合が促進される。なお、上記第９，第１０の実施形態の構成に加えてガイド（旋回）ベーン７を設けることもできる。

図１５は、本発明の第１２の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記第８の実施形態の構成に加え、上記第２の実施形態で例示したものと同様にして、レデューサ３の定径部３ｂ先端近傍を捻れ配管３ｂａとしている。捻れ配管は、その内外面に波形の螺旋構造を有する管状をしている。これにより、レデューサ３内を通過してきた低温水及び主管１の高温水共に旋回するので、混合が促進される。或いは、定径部３ｂと主管１との間に別途捻れ配管を配置しても良い。

図１６は、本発明の第１３の実施形態に係る配管合流部構造を模式的に示す長手方向断面図である。本実施形態では、同図に示すように、上記第８の実施形態の構成に加えて、レデューサ３の定径部３ｂの屈曲部から、主管１の高温水の上流側へと延びる突起部１０を設けている。突起部１０は表面が軸対称の流線形をしており、これにより本発明の配管合流部構造が主管１を流れる高温水にもたらす抵抗を低減し、圧力損失を抑える働きをしている。

その他、図示しないが、上記第８の実施形態の構成に加えて、レデューサ３の定径部３ｂ外側或いは内側若しくは両方に、螺旋状フィンを設けても良い。

図１７は、本発明の第８の実施形態以降の各実施形態に係る配管合流部構造の具体例を示す斜視図である。同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は分解図となっている。本発明の配管合流部構造は、同図（ａ）に示すように、主管１に分岐管２を接続した状態のものを軸方向に沿って半割としたティー部材１１ａ，１１ｂを有し、それらの間にレデューサ３の略Ｌ字状に曲げられた定径部３ｂの役割を持つエルボ部材１２を挟み込んだ構成となっている。なお、同図ではティー部材１１ａ，１１ｂ内のエルボ部材１２を実線で示している。また、ティー部材の分割は、図１９に示した如く、１１ｃ，１１ｄのように上下に２分割する方法もある。

加えて、ティー部材１１ａ，１１ｂの分岐管２部分上流側には、その分岐管２の延長部とレデューサ３の漏斗状部３ａの役割を持つ円筒部材１３が延在している。円筒部材１３は、内側に漏斗状部３ａ及びＲ面形状部３ｄを、外側に分岐管２部分を備えており、これらが鋳物として一体成形されている。材質は主として鋳鋼である。或いは、円柱状若しくは円筒状の部材を切削することにより製作しても良い。その他の部材の材質は主としてステンレス鋼である。但し、このような材質に限定されるものではない。

本発明の配管合流部構造の具体的な製造方法としては、同図（ｂ）において、まず、エルボ部材１２の上流側端部と円筒部材１３の漏斗状部３ａの下流側端部とを全周溶接し、レデューサ３を形成する。そして、エルボ部材１２をティー部材１１ａ，１１ｂで挟み込み、ティー部材同士の突き合わせ部分全てを溶接するとともに、組み合わされたティー部材１１ａ，１１ｂの分岐管２部分の上流側端部と円筒部材１３の分岐管２部分の下流側端部とを全周溶接する。

なお、特許請求の範囲で言う第１の配管は、実施形態における主管１に対応しており、第２の配管は分岐管２に対応している。また、第１の温度の流体は高温水に対応しており、第２の温度の流体は低温水に対応している。但し、このような実施形態の対応関係に限定されるものでないことは、上述した通りである。

第１の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第２の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第３の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第４の実施形態に係る配管合流部構造を示す長手方向断面図。図４のＤ−Ｄ断面図。第５の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。図６のＥ−Ｅ断面図。第６の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第７の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第８の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。配管合流部における温度変動の様子を示すグラフ。第９の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第１０の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第１１の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第１２の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。第１３の実施形態の配管合流部構造を示す長手方向断面図。本発明の配管合流部構造の具体例を示す斜視図。従来の配管合流部において、主管と分岐管とが接続されている状態を示す長手方向断面図。ティー部材の他の分割方法を示す斜視図。

符号の説明

１主管
２分岐管
３レデューサ
４螺旋状フィン
５捻れ配管
６，７ガイドベーン
８ハブ
９整流板
１０突起部
１１ａ，１１ｂティー部材
１２エルボ部材
１３円筒部材
Ｓ混合領域
Ｔ淀み領域

Claims

第１の温度の流体が流れる第１の配管と、
前記第１の配管に接続され、第２の温度の流体が流れる第２の配管と、
前記第２の流体の流れに対して前記第２の配管の接続部よりも上流側において、前記第２の配管の内壁から半径方向内側で且つ下流方向に延び、軸方向断面形状が上流側端部から下流側に向かうにつれて半径方向内側に縮径し始め下流側で徐々に収束する正弦曲線となっている漏斗状部材を有するレデューサとを備えた配管合流部構造において、
前記漏斗状部材の下流側端部より更に下流側の前記第１の配管へと延び、略一定の径を持つ定径部材を設け、該定径部材は前記第１の配管内で曲げられ、前記第１の温度の流体
の流れに対して下流方向へと更に延びており、
前記定径部材の屈曲部より前記第１の温度の流体の流れに対して上流方向へと延び、表面が軸対称の流線形をした突起部を設けたことを特徴とする配管合流部構造。
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の配管合流部構造。
Ｄｍ：Ｄｎ＝１：（０．４〜０．６）
Ｌ１＝（１．５〜３．０）Ｄｎ
Ｌ２＝（０．５〜１．５）Ｄｂ
但し、
Ｄｍ：第１の配管の内径
Ｄｎ：レデューサの定径部材の内径
Ｌ１：第２の配管の中心軸線からレデューサの定径部材先端までの距離
Ｌ２：レデューサの漏斗状部材の長さ
Ｄｂ：第２の配管の内径
である。
前記漏斗状部材と前記第１の配管との間に、前記第２の配管と前記レデューサとを連絡するＲ面形状部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配管合流部構造。
前記定径部材先端近傍壁面に複数の孔を開けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の配管合流部構造。
前記定径部材先端近傍を捻れ配管としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の配管合流部構造。
前記定径部材の内側及び外側の少なくとも一方に、流体を旋回させる旋回部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の配管合流部構造。
前記旋回部材は、前記定径部材と前記第１の配管との間に固定された螺旋状フィンであることを特徴とする請求項６に記載の配管合流部構造。
前記旋回部材は、前記定径部材と前記第１の配管との間に配置された捻れ配管であることを特徴とする請求項６に記載の配管合流部構造。
前記旋回部材は、前記定径部材と前記第１の配管との間で放射状に延びるガイドベーンであることを特徴とする請求項６に記載の配管合流部構造。
前記旋回部材は、前記定径部材内で放射状に延びるガイドベーンであることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の配管合流部構造。
前記旋回部材は、前記定径部材内に配置された螺旋状フィンであることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の配管合流部構造。
前記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の配管合流部構造の製造方法であって、
前記第１の配管に前記第２の配管を接続した状態のものを軸方向に沿って半割としたティー部材と、
屈曲した前記定径部材の役割を持つエルボ部材と、
前記第２の配管の延長部と前記レデューサの漏斗状部材の役割を持ち、内側に前記漏斗状部材及びＲ面形状部材を、外側に前記第２の配管部分を備え、一体にして成る円筒部材とを設け、
前記エルボ部材の上流側端部と前記円筒部材における漏斗状部材の下流側端部とを全周溶接して前記レデューサを形成し、前記エルボ部材を前記ティー部材で挟み込み、前記ティー部材同士の突き合わせ部分全てを溶接するとともに、組み合わされた前記ティー部材における前記第２の配管部分の上流側端部と前記円筒部材の前記第２の配管部分の下流側端部とを全周溶接することを特徴とする配管合流部構造の製造方法。
前記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の配管合流部構造の製造方法であって、
前記第１の配管に前記第２の配管を接続した状態のものを軸方向に沿って半割としたティー部材と、
屈曲した前記定径部材の役割を持つエルボ部材と、
前記第２の配管の延長部と前記レデューサの漏斗状部材の役割を持ち、内側に前記漏斗状部材及びＲ面形状部材を、外側に前記第２の配管部分を備え、一体にして成る円筒部材とを設け、
前記エルボ部材の上流側端部と前記円筒部材における漏斗状部材の下流側端部とを全周溶接して前記レデューサを形成し、前記エルボ部材を前記ティー部材で挟み込み、前記ティー部材同士の突き合わせ部分全てを溶接するとともに、組み合わされた前記ティー部材における前記第２の配管部分の上流側端部と前記円筒部材の前記第２の配管部分の下流側端部とを全周溶接することを特徴とする配管合流部構造の製造方法。
第１の温度の流体が流れる第１の配管と、
前記第１の配管に接続され、第２の温度の流体が流れる第２の配管と、
前記第２の流体の流れに対して前記第２の配管の接続部よりも上流側において、前記第２の配管の内壁から半径方向内側で且つ下流方向に延び、軸方向断面形状が上流側端部から下流側に向かうにつれて半径方向内側に縮径し始め下流側で徐々に収束する正弦曲線となっている漏斗状部材を有するレデューサとを備えた配管合流部構造において、
前記漏斗状部材の下流側端部より更に下流側の前記第１の配管へと延び、略一定の径を持つ定径部材を設け、該定径部材は前記第１の配管内で曲げられ、前記第１の温度の流体
の流れに対して下流方向へと更に延びている配管合流部構造の製造方法であって、
前記第１の配管に前記第２の配管を接続した状態のものを軸方向に沿って半割としたティー部材と、
屈曲した前記定径部材の役割を持つエルボ部材と、
前記第２の配管の延長部と前記レデューサの漏斗状部材の役割を持ち、内側に前記漏斗状部材及びＲ面形状部材を、外側に前記第２の配管部分を備え、一体にして成る円筒部材とを設け、
前記エルボ部材の上流側端部と前記円筒部材における漏斗状部材の下流側端部とを全周溶接して前記レデューサを形成し、前記エルボ部材を前記ティー部材で挟み込み、前記ティー部材同士の突き合わせ部分全てを溶接するとともに、組み合わされた前記ティー部材における前記第２の配管部分の上流側端部と前記円筒部材の前記第２の配管部分の下流側端部とを全周溶接することを特徴とする配管合流部構造の製造方法。