JP6921585B2 - 高温配管の冷却構造 - Google Patents
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Description
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。
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。
〔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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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て、
前記空間には、前記高温配管の中心軸線方向の一部のみが露出している高温配管の冷却構造。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。
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