JP5665603B2 - 配管構造 - Google Patents

Description

本発明は、母管の軸方向に対して分岐管の軸方向を交差させるように母管に分岐管を接続した配管構造に関する。

例えば、蒸気が流れる蒸気管にドレン管を接続したＴ字型の配管構造のように、母管の軸方向に対して分岐管の軸方向を交差させるように母管に分岐管を接続した配管構造においては、当該母管の内部を流れる流体の流速によって、当該分岐管内で大きな圧力変動を生じて、当該分岐管に設けられている各種機器（例えば、ドレンバルブ等）を損傷してしまう場合がある。これは、母管内を流れる流体が分岐管の接続する開口部分において、当該分岐管の直径や当該流体の流速に対応した周波数ｆの渦を生じ、当該周波数ｆが、上記分岐管の長さに対応する当該分岐管の気柱共鳴振動数ｆｐと一致してしまうことに起因する。

このため、従来は、例えば、（１）母管内に流通させる流体の流速に基づいて、前記周波数ｆと前記気柱共鳴振動数ｆｐとを一致させない直径や長さの分岐管を接続するようにしたり、（２）母管と分岐管との接続部分の周縁端に角を付けることなく丸みを有するように加工することにより前記渦の発生を抑制するようにしたりしている。

特開２００８−２５６１３０号公報

しかしながら、前述した（１）の手段では、当初予定していた流速と異なる流速で前記流体を母管内に流通させてしまうと、前記周波数ｆと前記気柱共鳴振動数ｆｐとが一致してしまう場合があり、前述した（２）の手段では、加工に手間が非常にかかってしまい、高コスト化を招いてしまう。

このようなことから、本発明は、母管内を流れる流体の流速に関係なく分岐管内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができる配管構造を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る配管構造は、母管の軸方向に対して分岐管の軸方向を交差させるように当該母管に当該分岐管を接続した配管構造において、前記母管の軸方向と平行な方向の前記分岐管の開口の直径線を対称軸にしたときに、当該分岐管の開口部分の少なくとも一部の形状が非線対称形状となるように、当該分岐管の当該開口に非対称化部材が設けられていることを特徴とする。

第二番目の発明に係る配管構造は、第一番目の発明において、前記非対称化部材が、前記母管内を流通する流体の流通方向上流側に少なくとも位置するように、前記分岐管の前記開口に設けられていることを特徴とする。

第三番目の発明に係る配管構造は、第一番目又は第二番目の発明において、前記非対称化部材が、前記分岐管の前記開口の一部を閉塞するカバー部材を備えていることを特徴とする。

第四番目の発明に係る配管構造は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記非対称化部材が、前記母管の内側に複数の端部を突出させるように前記分岐管の前記開口の周縁に沿って設けられて、前記直径線を対称軸にしたときに対称となる位置における当該母管の内側に突出する高さ位置を互いに異ならせた突起部材を備えていることを特徴とする。

本発明に係る配管構造によれば、母管内の流体の流れに対する分岐管の開口の剥離点が前記直径線を対称軸としたときに非線対称となることから、分岐管の開口の当該直径線の全長にわたって渦の周期が乱れるようになるので、分岐管の開口部分において周期的な渦が発生しにくくなり、分岐管で気柱共鳴が極めて発生しにくくなる。その結果、流体の流速に関係なく分岐管内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができる。

本発明に係る配管構造の第一番目の実施形態の要部の概略構造図である。 本発明に係る配管構造の第二番目の実施形態の要部の概略構造図である。 本発明に係る配管構造の第三番目の実施形態の要部の概略構造図である。 本発明に係る配管構造の第四番目の実施形態の要部の概略構造図である。 本発明に係る配管構造の第五番目の実施形態の要部の概略構造図である。

本発明に係る配管構造の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態に限定されるものではない。

［第一番目の実施形態］
本発明に係る配管構造の第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。

本実施形態に係る配管構造は、図１に示すように、母管１１１の軸方向に対して分岐管１１２の軸方向を交差させるように母管１１１に分岐管１１２を接続した配管構造１００において、母管１１１の軸方向と平行な方向の分岐管１１２の開口１１２ａの直径線Ｌを対称軸にしたときに、分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状が当該直径線Ｌの全長にわたって非線対称形状となるように、分岐管１１２の開口１１２ａに非対称化部材となるカバー部材１１３を設けたものである。

前記カバー部材１１３は、前記分岐管１１２の開口１１２ａの１／２となる一部を塞ぐように形成された半円柱型のブロック状をなし、前記母管１１１内を流通する流体１の流れによる応力振動を生じることのない十分な剛性を有していると共に、当該流体１の流れを阻害しないように当該母管１１１の内部に突出しない形状に端部が形成されている。

このような配管構造１００は、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａに単純な構造の前記カバー部材１１３を取り付けるだけで簡単に構成することができる。

このような本実施形態に係る配管構造１００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状が、前記カバー部材１１３によって、前記直径線Ｌを対称軸としたときに非線対称形状となっている、すなわち、前記直径線Ｌを対称軸としたときの前記流体１の流れに対する剥離点が前記分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向全長にわたって非線対称となっていることから、当該分岐管１１２の開口１１２ａの当該直径線Ｌの全長にわたって渦の周期が乱れるようになる。

このため、本実施形態に係る配管構造１００では、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａ部分において周期的な渦が発生しにくくなるので、当該分岐管１１２で気柱共鳴が極めて発生しにくくなる。

したがって、本実施形態に係る配管構造１００によれば、流体１の流速に関係なく分岐管１１２内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができる。

［第二番目の実施形態］
本発明に係る配管構造の第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

本実施形態に係る配管構造は、図２に示すように、母管１１１の軸方向に対して分岐管１１２の軸方向を交差させるように母管１１１に分岐管１１２を接続した配管構造２００において、母管１１１の軸方向と平行な方向の分岐管１１２の開口１１２ａの直径線Ｌを対称軸にしたときに、分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状が、母管１１１内を流通する流体１の流通方向上流側で非線対称形状となるように、分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側に非対称化部材となるカバー部材２１３を設けたものである。

前記カバー部材２１３は、前記分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側の１／２（開口１１２ａの１／４）となる一部を塞ぐように形成された四分円（扇）柱型のブロック状をなし、前記母管１１１内を流通する流体１の流れによる応力振動を生じることのない十分な剛性を有していると共に、当該流体１の流れを阻害しないように当該母管１１１の内部に突出しない形状に端部が形成されている。

このような配管構造２００は、前述した第一番目の実施形態に係る配管構造１００の場合と同様に、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａに単純な構造の前記カバー部材２１３を取り付けるだけで簡単に構成することができる。

つまり、前述した第一番目の実施形態に係る配管構造１００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状を前記流通方向全長にわたって非線対称にするように半円柱型のカバー部材１１３を適用するようにしたが、本実施形態に係る配管構造２００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状を前記流通方向上流側だけで非線対称にするように四分円（扇）柱型のカバー部材２１３を適用するようにしたのである。

このような本実施形態に係る配管構造２００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の前記流通方向上流側の形状が、前記カバー部材２１３によって、前記直径線Ｌを対称軸としたときに非線対称形状となっている、すなわち、前記直径線Ｌを対称軸としたときの前記流体１の流れに対する剥離点が前記分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側で非線対称となっていることから、当該分岐管１１２の開口１１２ａの当該直径線Ｌの全長にわたって渦の周期を乱すことができる。

このため、本実施形態に係る配管構造２００では、前述した第一番目の実施形態に係る配管構造１００の場合と同様に、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａ部分において周期的な渦が発生しにくくなるので、当該分岐管１１２で気柱共鳴が極めて発生しにくくなる。

したがって、本実施形態に係る配管構造２００によれば、前述した第一番目の実施形態に係る配管構造１００の場合と同様に、流体１の流速に関係なく分岐管１１２内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができる。

［第三番目の実施形態］
本発明に係る配管構造の第三番目の実施形態を図３に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

本実施形態に係る配管構造は、図３に示すように、母管１１１の軸方向に対して分岐管１１２の軸方向を交差させるように母管１１１に分岐管１１２を接続した配管構造３００において、母管１１１の軸方向と平行な方向の分岐管１１２の開口１１２ａの直径線Ｌを対称軸にしたときに、分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状が、母管１１１内を流通する流体１の流通方向上流側で非線対称形状となるように、分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側に非対称化部材となるカバー部材３１３を設けたものである。

前記カバー部材３１３は、前記分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側の１／２（開口１１２ａの１／４）となる一部を塞ぐように形成された四分円（扇）板型のプレート状をなし、当該分岐管１１２の内周面に対して支持ブラケット３１３ａを介して溶接固定されることにより、前記母管１１１内を流通する流体１の流れによる応力振動を生じることのないように十分な剛性を有するようになっていると共に、当該流体１の流れを阻害しないように当該母管１１１の内部に突出しない形状に形成されている。

このような配管構造３００は、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａに単純な構造の前記支持ブラケット３１３ａを介して単純な構造の前記カバー部材３１３を取り付けるだけで簡単に構成することができる。

つまり、前述した第二番目の実施形態に係る配管構造２００においては、四分円（扇）柱型のブロック状のカバー部材２１３を分岐管１１２に取り付けるようにしたが、本実施形態に係る配管構造３００においては、四分円（扇）柱型のプレート状のカバー部材３１３を分岐管１１２に支持ブラケット３１３ａを介して取り付けるようにしたのである。

したがって、本実施形態に係る配管構造３００によれば、前述した第二番目の実施形態に係る配管構造２００の場合と同様に、流体１の流速に関係なく分岐管１１２内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができる。

［第四番目の実施形態］
本発明に係る配管構造の第四番目の実施形態を図４に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

本実施形態に係る配管構造は、図４に示すように、母管１１１の軸方向に対して分岐管１１２の軸方向を交差させるように母管１１１に分岐管１１２を接続した配管構造４００において、母管１１１の軸方向と平行な方向の分岐管１１２の開口１１２ａの直径線Ｌを対称軸にしたときに、分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状が、母管１１１内を流通する流体１の流通方向中程で非線対称形状となるように、分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側に非対称化部材となるカバー部材４１３を設けたものである。

前記カバー部材４１３は、前記分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側を塞ぐように形成された半円柱型のブロック状をなして、前記流通方向下流側に位置する端面が、前記直径線Ｌを対称軸にしたときに非線対称形状となるように波型に形成されており、前記母管１１１内を流通する流体１の流れによる応力振動を生じることのない十分な剛性を有していると共に、当該流体１の流れを阻害しないように当該母管１１１の内部に突出しない形状に端部が形成されている。

このような配管構造４００は、前述した第一，二番目の実施形態に係る配管構造１００，２００の場合と同様に、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａに単純な構造の前記カバー部材４１３を取り付けるだけで簡単に構成することができる。

つまり、前述した第一番目の実施形態に係る配管構造１００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状を前記流通方向全長にわたって非線対称にするように半円柱型のカバー部材１１３を当該分岐管１１２に配設するようにしたが、本実施形態に係る配管構造４００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の前記流通方向中程の形状を非線対称にするように、波状に形成した端面を前記流通方向下流側に向けるように当該流通方向上流側に半円柱型のカバー部材４１３を配設するようにしたのである。

このような本実施形態に係る配管構造４００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の前記流通方向中程の形状が、前記カバー部材４１３によって、前記直径線Ｌを対称軸としたときに非線対称形状となっている、すなわち、前記直径線Ｌを対称軸としたときの前記流体１の流れに対する剥離点が前記分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向中程で非線対称となっていることから、当該分岐管１１２の開口１１２ａの当該直径線Ｌの全長にわたって渦の周期を乱すことができる。

このため、本実施形態に係る配管構造４００では、前述した第一〜三番目の実施形態に係る配管構造１００，２００，３００の場合と同様に、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａ部分において周期的な渦が発生しにくくなるので、当該分岐管１１２で気柱共鳴が極めて発生しにくくなる。

したがって、本実施形態に係る配管構造４００によれば、前述した第一〜三番目の実施形態に係る配管構造１００，２００，３００の場合と同様に、流体１の流速に関係なく分岐管１１２内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができる。

［第五番目の実施形態］
本発明に係る配管構造の第五番目の実施形態を図５に基づいて説明する。ただし、前述した実施形態と同様な部分については、前述した実施形態の説明と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

本実施形態に係る配管構造は、図５に示すように、母管１１１の軸方向に対して分岐管１１２の軸方向を交差させるように母管１１１に分岐管１１２を接続した配管構造５００において、母管１１１の軸方向と平行な方向の分岐管１１２の開口１１２ａの直径線Ｌを対称軸にしたときに、分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状が、母管１１１内を流通する流体１の流通方向上流側で非線対称形状となるように、分岐管１１２の開口１１２ａの周縁の前記流通方向上流側に非対称化部材となる棒状の突起部材５１３を複数設けたものである。

前記突起部材５１３は、前記分岐管１１２の軸方向に沿って軸方向を向けて前記母管１１１の内側に端部を突出させるように当該分岐管１１２の開口１１２ａの前記流通方向上流側の周縁にわたって複数配設され、前記直径線Ｌを対称軸にしたときに対称となる位置における当該母管１１１の内側に突出する高さ位置が一致することなく互いに異なるように当該開口１１２ａの周方向に不規則的に設定されており、上記母管１１１内を流通する流体１の流れによる応力振動を生じることのない十分な剛性を有すると共に、当該母管１１１内を流通する流体１の流れを大きく阻害することのない程度の突出量となっている。

このような配管構造５００は、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａに単純な構造の前記突起部材５１３を複数取り付けるだけで簡単に構成することができる。

つまり、前述した第一〜四番目の実施形態に係る配管構造１００，２００，３００においては、前記直径線Ｌを対称軸にしたときの前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状を非線対称にするようにカバー部材１１３，２１３，３１３，４１３を当該分岐管１１２の開口１１２ａと面一に配設したが、本実施形態に係る配管構造５００においては、前記直径線Ｌを対称軸にしたときの前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状を非線対称にするように突起部材５１３を当該分岐管１１２の開口１１２ａから母管１１１の内部にまで突出させて配設したのである。

このような本実施形態に係る配管構造５００においては、前記分岐管１１２の開口１１２ａ部分の前記流通方向上流側の形状が、前記突起部材５１３によって、前記直径線Ｌを対称軸としたときに非線対称形状となっているだけでなく、前記母管１１１の内部に対して不規則な凹凸をなしている、すなわち、前記直径線Ｌを対称軸としたときの前記流体１の流れに対する剥離点をなくすと共に当該流体１に対して不規則な乱れを積極的に生じさせることから、渦の発生を不規則にして当該分岐管１１２の開口１１２ａの当該直径線Ｌの全長にわたって渦の周期を乱すことができる。

このため、本実施形態に係る配管構造５００では、前述した第一〜四番目の実施形態に係る配管構造１００，２００，３００，４００の場合と同様に、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａ部分において周期的な渦が発生しにくくなるので、当該分岐管１１２で気柱共鳴が極めて発生しにくくなる。

したがって、本実施形態に係る配管構造２００によれば、前述した第一〜四番目の実施形態に係る配管構造１００，２００，３００，４００の場合と同様に、流体１の流速に関係なく分岐管１１２内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができる。

［他の実施形態］
なお、前述した第一〜四番目の実施形態に係る配管構造１００，２００，３００，４００において、前記カバー部材１１３，２１３，３１３，４１３は、前記直径線Ｌを対称軸にしたときに、分岐管１１２の開口１１２ａ部分の形状が非線対称形状となるように当該分岐管１１２の当該開口１１２ａに設けられるのであれば、当該分岐管１１２の周方向に対する向き（位置）が特に限定されるものではない。

しかしながら、前述した第二，三番目の実施形態に係る配管構造２００，３００のカバー部材２１３，３１３においては、前記母管１１１内を流通する前記流体１の流通方向上流側に位置するように前記分岐管１１２の周方向に対する向き（位置）を設定すれば、当該流通方向下流側に位置するように前記分岐管１１２の周方向に対する向き（位置）を設定した場合よりも、上述した作用効果がより顕著に発現するようになるので、非常に好ましい。

また、前述した第五番目の実施形態に係る配管構造５００においては、前記突起部材５１３を前記分岐管１１２の前記開口１１２ａの前記流通方向上流側の周縁全長（円周の１／２）にわたって設けるようにしたが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、前記突起部材５１３を前記分岐管１１２の前記開口１１２ａの前記流通方向上流側の周縁の一部（例えば、円周の１／４）だけに設けたり、前記流通方向下流側の周縁に設けたり、前記分岐管１１２の前記開口１１２ａの周縁全長（円周全長）にわたって設けたりすることも可能である。

また、他の実施形態として、例えば、前述した第一〜四番目の実施形態に係る配管構造１００，２００，３００，４００における前記カバー部材１１３，１３，３１３，４１３上にさらに突起部材を設けるようにすることも可能である。

本発明に係る配管構造は、流体の流速に関係なく分岐管内での大きな圧力変動を低コストで簡単に抑制することができるので、各種産業において極めて有益に利用することができる。

１ 流体
１００ 配管構造
１１１ 母管
１１２ 分岐管
１１２ａ 開口
１１３ カバー部材
２００ 配管構造
２１３ カバー部材
３００ 配管構造
３１３ カバー部材
３１３ａ 支持ブラケット
４００ 配管構造
４１３ カバー部材
５００ 配管構造
５１３ 突起部材
Ｌ 直径線

Claims (4)

1. 母管の軸方向に対して分岐管の軸方向を交差させるように当該母管に当該分岐管を接続した配管構造において、
   前記母管の軸方向と平行な方向の前記分岐管の開口の直径線を対称軸にしたときに、当該分岐管の開口部分の少なくとも一部の形状が非線対称形状となるように、当該分岐管の当該開口に非対称化部材が設けられている
   ことを特徴とする配管構造。
2. 請求項１に記載の配管構造において、
   前記非対称化部材が、前記母管内を流通する流体の流通方向上流側に少なくとも位置するように、前記分岐管の前記開口に設けられている
   ことを特徴とする配管構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の配管構造において、
   前記非対称化部材が、前記分岐管の前記開口の一部を閉塞するカバー部材を備えている
   ことを特徴とする配管構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配管構造において、
   前記非対称化部材が、前記母管の内側に複数の端部を突出させるように前記分岐管の前記開口の周縁に沿って設けられて、前記直径線を対称軸にしたときに対称となる位置における当該母管の内側に突出する高さ位置を互いに異ならせた突起部材を備えている
   ことを特徴とする配管構造。

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