JPH08135883A

JPH08135883A - 配管継手

Info

Publication number: JPH08135883A
Application number: JP6270883A
Authority: JP
Inventors: Manami Kogai; 真名美小貝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】温度差のある流体の合流部で生じる微妙な温度
変動を極力低く押さえることができ、両流体合流部の熱
疲労の発生要因の減少に大きく寄与できる配管継手を提
供する。【構成】流入管部の一方（枝管）２１，流入管部の他方
（主管）２２，流出管部２３，整流筒２４，整流筒の基
端２５，流入管内壁２６，整流孔２７，分岐コーナ部２
８，サーマルスリーブ２９，整流板３０，整流孔３１か
らなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば原子炉における
冷却材浄化系（以下、単にＣＵＷ系という）配管と通常
運転時における給水系（以下、単にＦＤＷ系という）配
管との合流部、或いは再循環系（以下、単にＰＬＲ系と
いう）配管とＣＵＷ系配管との合流部等に用いる配管継
手に係り、特に、合流する流体の温度変動等に起因する
熱疲労の防止が有効に図れる配管継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、原子炉のＣＵＷ系設備として図１
に示すものが知られている。即ち、原子炉圧力容器１に
冷却器，脱塩器を含むＣＵＷ系配管２，ＦＤＷ系配管
３、及びＰＬＲ系配管４等を接続しているものである。
このものにおいて、ＦＤＷ系配管３の内部流体温度は約
２３０℃、またＣＵＷ系配管２の内部流体温度は約１９
０℃であり、両者の温度差は４０℃である。通常運転時
には、継続的にこのような温度差を有する流体がＦＤＷ
系及びＣＵＷ系の配管継手５部で合流するため、この配
管継手５が熱疲労し易いものであった。

【０００３】ところで、一般に熱疲労は、ある部材の表
面温度が急激に変わった際に断面上に温度勾配ができ、
この場合の各部の熱膨張の差に基づく断面上の応力発生
の結果生じるものである。この応力の大きさは、加熱ま
たは冷却速度，材料の伝導率や比熱，比容積，幾何学的
形状や弾性限度等に原因している。

【０００４】そこで、熱疲労の防止策として、考え得る
基本的な方法は、熱応力を材料の変形で吸収するべく、熱伝導率が大
きくかつ延性に富み、疲労限度の高い材料を選択する。

【０００５】合流する各流体の温度差自体を可能な
限り小さくする。

【０００６】熱サイクル数を可能な限り低くする運
転条件を確保する。

【０００７】合流部の構造において、２流体の熱伝
導が円滑に行われ、且つ管内壁に生じる温度変動を極力
小さく押さえる等が考えられる。

【０００８】の材料については、工業的に使用してい
る材質で、格別優位で経済的な材質は現在、特に見当た
らず、対策としては現実的ではない。の対策も、大幅
な系統変更や、プラント全体としての熱効率を下げるこ
ととなり、現実的ではない。また、の運転条件を管理
することは、一見効果的であるが、将来の運転状態を考
えると、予測しきれない場合があり、不確定要素が多い
こと、電力の安定供給の確保の面から、現実的ではな
い。従って、構造に関するの対策が最も現実的で、効
果的、且つ速攻的であると考えられる。

【０００９】このことから、従来、高・低温流体の合流
部に用いる熱疲労防止用の配管継手が種々考えられた。
例えば、図２に示すように、流入管の一方である主管１
１と他方である枝管１２との合流部にその主管１１の流
量を絞る絞り部１３を設け、この絞り部１３を流体が通
過する際の圧力上昇による流体の速度上昇を起こさせる
ことにより、枝管１２から流入する流体が分岐コーナ部
の管壁に直接接触することを防止するようにしたもので
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このもので
は、仮に主管１１の流体を高速化したとしても、枝管１
２と主管１１との分岐コーナ部１４には、流量変動等に
基づいて、高温及び低温の各流体が交互に衝突する状態
を避けられず、局所的に熱疲労発生の可能性が残る。ま
た、管内平均流速は、流体振動や腐食進行防止の見地か
ら、１０ｍ／ｓ以下に設定Ｂするのが通常であり、これ
を絞り部１３で高速化するには、管内断面積を極端に減
少させて圧力上昇を起こさせねばならず、この場合、圧
力損失が生じることになり、ポンプの大型化を招くとと
もに、実際上、どの程度高速にすれば機能を果たすかが
不明瞭である。

【００１１】これに対して、例えば、図２の一部又は図
３に示すように、高温流体と低温流体との直接の衝突を
避けるべく、配管内面にサーマルスリーブ１５，１６を
設ける手段もある。即ち、主管１１又は枝管１２に小径
なサーマルスリーブ１５，１６を、各管に同軸的に形成
し、これによって分岐コーナ部１４の内表面に直接、高
温流体と低温流体が激しく衝突するのを防止する。しか
し、この場合は、両流体の流れがサーマルスリーブ１
５，１６によって阻害されて、管内の流れが複雑な渦流
となり、分岐コーナ部１４に温度差を伴った流体が衝突
することを確実に防止するのは困難であり、管の熱疲労
防止が確実には図れない。

【００１２】尚、Ｔ継手やＹ継手等の合流部では通常、
乱流状態で衝突し、激しく撹拌され、その流れの様子は
複雑であり、管壁に温度変動を発生させ、熱疲労の発生
が懸念される。また、分岐コーナ部は丁度、応力集中の
高いところで、熱応力が他の部材の数倍にも達し、低温
流体と高温流体の合流する境界部でもあり、非常に厳し
い条件となって、熱疲労の発生が懸念される。

【００１３】本発明の目的は、温度差のある流体の合流
部で生じる微妙な温度変動を極力低く押さえることがで
き、両流体合流部の熱疲労の発生要因の減少に大きく寄
与できる配管継手を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、流入管部の分岐コーナ部に、その流入管部
の一方からこれよりも小径で先端が閉塞した整流筒を同
軸的に突出し、この整流筒の周壁に流出管部と連通する
複数の整流孔をその総孔断面積を前記流入管部の断面積
と同等にして設けている。

【００１５】また、一方の流入管は、その一端が整流筒
よりも上流に位置するものとし、他方の流入管部は、そ
の一端が整流筒の整流孔よりも上流側に位置し、かつ分
岐コーナ部よりも下流側に位置するサーマルスリーブを
一体に有する。

【００１６】更にまた、流出管には、分岐コーナ部より
も下流側に、管径方向に孔径を異ならせた複数の整流孔
を有する整流板を一体に設けた。

【００１７】

【作用】前記目的を達成するものである。整流孔より流
出した流体は、もう一方の流入管より流入した流体に包
み込まれることにより、温度差のある流体が管壁に衝突
することを防止できる。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例を図４を参照して説明す
る。

【００１９】図において、２１は流入管部の一方、つま
り枝管、２２は流入管部の他方、つまり主管、２３は流
出管部である。この配管継手の分岐コーナ部に、枝管２
１からこれよりも小径で先端が閉塞した整流筒２４を同
軸的に突き出している。この整流筒２４の周壁には、流
出管部２３と連通する複数の整流孔２７をその総孔面積
を枝管２１の断面積と同等にした孔を設けた構造として
いる。整流孔２７は、流出管部２３の軸方向に沿って開
口する形状とし、下流側に管の周壁１／４程度に開けた
ものである。

【００２０】次に、主管２２は、その一端が整流筒２４
よりも上流側に位置している。

【００２１】また、枝管２１は、その一端が整流筒２４
の整流孔２７よりも上流に位置し、且つ分岐コーナ部２
８よりも下流側に位置するサーマルスリーブ２９を一体
に有している。

【００２２】更に、流出管部２３は、分岐コーナ部２８
よりも下流側に整流板３０を一体に有するものとしてい
る。この整流板３０は、流出管部２３の管径方向に孔径
を異ならせた複数の整流孔３１を有するものとしてい
る。尚、この整流孔３１は、流出管部２３の中心側のも
のが外周側のものよりも大径としてある。

【００２３】このような構成であると、枝管２１及び主
管２２に温度差を有する２流体を流入させて合流した場
合、次のような作用によって、管壁の疲労を防止するこ
とができる。即ち、主管２２から流入する流体（流れ方
向Ｆ）は、図４（ｂ）に示すような流れとなり、整流筒
の回りを包むような流れとなる。

【００２４】一方、枝管２１に流入する流体（流入方向
ｆ）は、整流筒２４から整流孔２７を介して、流出管部
２３側に仮想線Ａで示すように良好な流量分布で通過す
る。この整流孔２７から流出する流体は、枝管２１のサ
ーマルスリーブ２９によって、分岐コーナ部２８に接触
することを防止される。従って、サーマルスリーブ２９
及び主管２２から流入する流体の働きにより、温度差の
ある流体のコーナ部への衝突は回避できる。

【００２５】更に、その先の整流板３０によって、主管
２２及び枝管２１から流れ込む流体は、図４に仮想線Ｂ
で示すように良好な流量分布形状で、流出管部２３に流
入することになり、温度差のある流体の管壁への衝突も
回避可能となる。

【００２６】従って、本実施例によると、合流した温度
差のある流体が良好な流量分布形状で流出するようにな
るので、局部的な渦流などの発生により、各流入流体が
流量変化するなど、未混合状態で分岐コーナ部２８に接
触するような恐れが無く、良好な状態で混合されて平均
した温度分布で管内を流通することになる。よって、分
岐コーナ部或いはこれに対抗する側面部２８ａ等に温度
変化を発生する恐れが無く、この部分に熱応力を余分に
発生させる恐れを無くし、熱疲労を抑制する上で有効な
ものとなる。

【００２７】また、実施例のように、整流筒２４の整流
孔２７を、流出管部２３の軸方向に沿う形状とし、下流
側１／４程度に開けたものであると、２流体が流出管部
２３の軸線方向に沿って流入し、混合するので、渦の発
生防止がより確実となり、更に、整流孔から流出した流
体を、他方に流入管から流入した流体が包んでしまうの
で、温度差のある流体が管壁やコーナ部に直接衝突する
のを防止できる。

【００２８】また、実施例のように、サーマルスリーブ
２９を流入管部２１に設けることにより、分岐コーナ部
２８に流体が直接接触することを防止するようにすれ
ば、分岐コーナ部２８の温度変化を更に確実に防止でき
る。

【００２９】更にまた、実施例のように、流出管部２３
に整流孔３１の径の異なる整流板３０を設けると、合流
部から流入する流体の流量分布形状を予め良好にでき
（仮想線Ｂ）、コーナ部側面側２８ａ等の熱疲労防止に
有効となる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は流入管部の分岐コーナ部にその
流入管部の一方からこれよりも小径で先端が閉塞した整
流筒を同軸的に突き出し、この整流筒の周壁に流出管部
と連通する複数の整流孔をその総孔断面積と同等にして
設けたため、分岐コーナ部に未混合の渦流体が多量に発
生することを確実に防止し、従って、温度差のある流体
を合流する場合に、分岐コーナ部に温度変化に基づく熱
応力を原因とする疲労を防止することができ、例えば、
原子炉における冷却材浄化系の設備は勿論のこと、それ
以外の各種の配管設備においても有効なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原子炉冷却材浄化系の系統図。

【図２】従来の配管継手の構成を示す断面図。

【図３】従来の配管継手の構成を示す断面図。

【図４】本発明の一実施例を示す説明図。

【符号の説明】

２１…枝管、２２…主管、２３…流出管部、２４…整流
筒、２５…基端、２６…流入管内壁、２７，３１…整流
孔、２８…分岐コーナ部、２９…サーマルスリーブ、３
０…整流板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の流入管部と一つの流出管部とを有
し、温度差のある流体合流用の配管継手において、前記
流入管部の分岐コーナ部に、前記流入管部の一方からこ
れよりも小径で先端が閉塞した整流筒を同軸的に突き出
し、前記整流筒の周壁に流出管部と連通する複数の整流
孔をその総孔断面積を前記流入管部の断面積と同等にし
て、前記整流孔の位置が前記流出管部側より見て、整流
筒投影断面積よりも小なる部分にとりついた孔を設けて
いることを特徴とする配管継手。
【請求項２】請求項１において、前記整流筒の整流孔
は、流出管部の軸方向に沿って開口し、下流側に整流筒
円周の１／４程度に形成されている配管継手。
【請求項３】請求項１において、一方の前記流入管部
は、その一端が前記整流筒の整流孔よりも上流側に位置
し、前記分岐コーナ部よりも下流側に位置するサーマル
スリーブを一体に有する配管継手。
【請求項４】請求項１，２または３において、前記流入
管部のいずれか一方が、前記分岐コーナ部よりも下流側
に、管径方向に孔径を異ならせた複数の前記整流孔を有
する整流板を一体に設けている配管継手。