KR100948451B1

KR100948451B1 - 배관

Info

Publication number: KR100948451B1
Application number: KR1020087001420A
Authority: KR
Inventors: 요시유끼 곤도; 고오이찌 다니모또; 시게끼 스즈끼; 고오지 다찌바나
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2010-03-17
Also published as: EP1953443A1; JP2007146885A; TW200728647A; TWI317406B; KR20080016969A; CN101228386A; CN100582547C; WO2007060983A1; US20090217991A1; JP5039299B2

Abstract

캐비티 플로우에 의한 분기 배관에의 악영향을 배제할 수 있는 배관을 제공한다. 고온의 유체를 유통시키는 주 배관(3)으로부터 분기되는 동시에, 폐색 가능하게 구성된 배관(1)에 있어서, 배관(1) 내의 유로를 복수의 작은 유로로 분할하는 분할 수단(5, 7, 9)이 배관(1)에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

래버린스 구조부, 선회 베인, 벨로우즈부, 배관, 분할 수단

Description

배관 {PIPING}

본 발명은, 유체가 내부를 유통하는 배관에 관한 것으로, 특히 고온 유체가 흐르는 주 배관으로부터 분기되는 폐색된 배관에 관한 것이다.

일반적으로, 발전 플랜트나 그 밖의 플랜트 내의 물이 흐르는 주 배관에는, 다양한 분기 관로가 접속되어 있다. 그 중에는, 플랜트 기동시나 보수 점검시에만 사용되고, 플랜트가 통상 운전으로 이행한 후에는, 분기 관로에 설치된 구획 밸브에 의해 폐쇄되는 것이 있다.

이와 같이 구획 밸브 등에 의해 폐색된 분기 배관 내에는, 주 배관 내의 물의 흐름에 의해 유기된 나선 형상의 와류인, 소위 캐비티 플로우가 형성된다. 이 캐비티 플로우에 폐색된 분기 배관에 있어서의 관벽의 방열 작용이 가해지면, 캐비티 플로우의 선단부에 열성층 계면이 형성된다. 열성층 계면은, 분기 배관 내의 물의 온도가 급격하게 변화하는 계면으로, 열성층 계면의 근방에 있어서의 배관에는 온도차에 의한 큰 열응력이 발생하고 있었다.

이와 같은 열성층 계면이, 예를 들어 분기 배관의 배관 굽힘부 등의 소정 부분에 체류하면, 배관에 열피로가 발생할 가능성이 있었다. 그로 인해, 분기 배관 내로의 캐비티 플로우의 침입 깊이를 제어하여 분기 배관에 있어서의 열피로에 의 한 파손 등의 악영향을 배제하는 다양한 기술이 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2002-98285호 공보(제4 내지 제5 페이지, 도4 등)

상술한 특허문헌 1에 있어서는, 분기 관로 내에 열십자 형상으로 조합된 판 부재를 배치하는 기술 등이 개시되어 있다.

이 기술에 따르면, 분기 관로 내에 있어서의 캐비티 플로어의 분기 배관 내로의 침입을 억제하여, 열피로 등의 배관에의 악영향을 배제할 수 있다고 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 캐비티 플로우의 제어가 불충분하기 때문에, 배관의 상기 소정 부분에 유체의 온도 급변부인 열성층 계면이 형성될 우려가 있었다. 그러면, 열성층 계면에 의한 배관의 열피로가 상기 소정 부분에 발생하여, 배관에 악영향이 발생할 우려가 있었다.

본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 캐비티 플로우에 의한 분기 배관에의 악영향을 배제할 수 있는 배관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

본 발명의 제1 태양에 관한 배관은, 고온의 유체를 유통시키는 주 배관으로부터 분기되는 동시에, 폐색 가능하게 구성된 배관에 있어서, 상기 배관 내의 유로를 복수의 작은 유로로 분할하는 분할 수단이 상기 배관에 마련되고, 상기 주 배관으로부터 분기된 배관은, 상기 주 배관과 접속하는 제1 배관과, 상기 제1 배관으로부터 분리된 제2 배관을 포함하고, 상기 분할 수단은 상기 제1 배관과 상기 제2 배관을 유체의 유통이 가능하게 접속하는 복수의 접속 배관인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 분할 수단에 의해 배관의 유로가 복수의 작은 유로로 분할되므로, 분할 수단의 배치 영역에 있어서 나선 형상의 흐름에 대한 유로 저항이 커진다. 그로 인해, 분할 수단에 의해 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있어, 배관의 소정 부분(예를 들어, 배관 굽힘부)에 온도 급변부가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 온도 급변부에 의한 배관에의 악영향을 방지할 수 있다.

또한, 복수의 작은 유로를 형성함으로써, 유체의 방열 면적이 증가하여 유체의 열을 외부로 방열하기 쉽게 할 수 있어, 온도 급변부가 배관 내에 형성되기 어렵게 할 수 있다.

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이 구성에 따르면, 서로 분리된 제1 배관과 제2 배관이 분할 수단으로서의 복수의 접속 배관에 의해 접속되므로, 배관에 있어서의 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항이 커져, 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있다. 또한, 복수의 접속 배관에 있어서 유체의 방열 면적이 증가하여 유체의 열을 외부로 방열하기 쉽게 할 수 있다.

상기 제1 태양에 있어서는, 상기 분할 수단이 상기 배관 내부에 설치된 상기 배관의 직경보다도 직경이 가는 복수의 원통 부재이며, 상기 복수의 원통 부재가 상기 배관의 주위 방향으로 나열되어 배치되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 분할 수단인 복수의 원통 부재를 배관 내부에 배관의 주위 방향으로 나열되어 배치함으로써, 배관 내의 유로를 복수의 작은 유로로 분할할 수 있다. 그로 인해, 배관에 있어서의 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항이 커져, 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있다.

또한, 복수의 원통 부재가 배관 내에 주위 방향으로 나열되어 배치되어 있으므로, 배관의 강성을 높일 수 있다. 또한, 기존의 배관 등을 원통 부재에 이용할 수 있으므로, 용이하게 배관을 제조할 수 있다.

상기 제1 태양에 있어서는, 상기 분할 수단이, 복수의 관통 구멍이 마련된 다공체이며, 상기 다공체가 상기 배관의 내부에 배치되는 동시에, 상기 복수의 관통 구멍의 축선이 상기 배관의 중심 축선 방향을 따라 배치되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 분할 수단이 다공체이기 때문에, 복수의 관통 구멍이 복수의 작은 유로가 된다. 또한, 관통 구멍의 축선이 배관의 중심 축선 방향을 따라 배치되어 있으므로, 배관에 있어서의 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항이 커져, 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있다.

본 발명의 제2 태양에 관한 배관은, 고온의 유체를 유통시키는 주 배관으로부터 분기되는 동시에, 폐색 가능하게 구성된 배관에 있어서, 상기 배관 내를 원주 방향으로 선회하는 소용돌이의 흐름을 방해하는 저해 수단이 상기 배관에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 저해 수단에 의해 배관 내의 원주 방향으로 선회하는 (나선 형상의) 소용돌이의 흐름을 방해할 수 있으므로, 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있다. 그로 인해, 배관의 소정 위치(예를 들어, 배관 굽힘부)에 온도 급변부가 형성되는 것을 방지하여, 온도 급변부에 의한 배관으로의 악영향을 방지할 수 있다.

상기 제2 태양에 있어서는, 상기 저해 수단이 일 회전 방향으로 선회하는 제1 나선 부재와, 다른 회전 방향으로 선회하는 제2 나선 부재이며, 상기 제1 나선 부재 및 상기 제2 나선 부재가 상기 배관 내에 배치되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 저해 수단이 서로 반대 방향으로 선회하는 제1 나선 부재 및 제2 나선 부재이므로, 배관 내의 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있다.

예를 들어, 일 회전 방향으로 선회하는 캐비티 플로우는 다른 회전 방향으로 선회하는 제2 나선 부재에 의해 억제되고, 다른 회전 방향으로 선회하는 캐비티 플로우는 일 회전 방향으로 선회하는 제1 나선 부재에 의해 억제된다. 그로 인해, 캐비티 플로우의 선회 방향이 일 회전 방향 및 다른 회전 방향의 어느 것이라도 저해 수단에 의해 억제할 수 있다.

상기 제2 태양에 있어서는, 상기 저해 수단이 상기 배관 내의 중심 축선 방향 흐름에 대한 유로 저항을 증대시키는 유로 저항부인 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 저해 수단이 배관 내의 중심 축선 방향 흐름에 대한 유로 저항을 증대시키는 유로 저항부이므로, 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있다.

상기 제2 태양에 있어서는, 상기 저해 수단이 상기 배관의 중심 축선 방향으로 연장되는 판 부재이며, 상기 판 부재가 상기 배관의 내부 및 외부로 돌출되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 저해 부재가 배관의 중심 축선 방향으로 연장되는 동시에, 배관의 내부로 돌출되는 판 부재이므로, 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있다.

판 부재는 배관의 외부로 돌출되어 있으므로, 유체의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있다.

본 발명의 제3 형태에 관한 배관은, 고온의 유체를 유통시키는 주 배관으로부터 분기되는 동시에, 폐색 가능하게 구성된 배관에 있어서, 상기 배관 내에 배치되는 원통 부재를 구비하고, 상기 원통 부재가 상기 배관 내에 있어서의 유체의 온도 급변부가 형성되는 영역에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 배관 내에 원통 부재가 배치되어 있으므로, 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우는 원통 부재 내에 침입한다. 그로 인해, 온도 급변부는 원통 부재 내부에 형성되고, 원통 부재는 열변형을 일으킨다. 한편, 배관은 원통 부재에 의해 온도 급변부로부터 격리되어, 온도 급변부에 의해 형성되는 열피로가 경감된다. 그로 인해, 온도 급변부에 의한 배관에의 악영향을 방지할 수 있다.

또, 발생하는 열응력이 작아지기 때문에, 원통 부재는 두께가 얇은 것이 바람직하다.

상기 제3 태양에 있어서는, 상기 원통 부재의 내주면에 나선 형상으로 연장되는 오목부 또는 볼록부가 마련되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 원통 부재의 내주면에 나선 형상으로 연장되는 오목부 또는 볼록부가 형성되어 있으므로, 온도 급변부의 형성을 저해할 수 있다. 즉, 원통 부재의 주 배관을 향해 흐르는 저온의 유체 흐름은 오목부 또는 볼록부에 의해 난류화(亂流化)가 촉진된다. 한편, 원통 부재의 주 배관으로부터 반대측을 향해 흐르는 고온의 유체 흐름도 오목부 또는 볼록부에 의해 난류화가 촉진된다. 그로 인해, 저온 유체 및 고온 유체의 교반이 촉진되므로, 온도 급변부의 형성이 저해된다.

본 발명의 제4 태양에 관한 배관은, 고온의 유체를 유통시키는 주 배관으로부터 분기되는 동시에, 폐색 가능하게 구성된 배관에 있어서, 상기 배관 내에 있어서의 유체의 온도 급변부가 형성되는 영역의 상기 배관에는 상기 배관의 중심 축선 방향으로 신축 가능한 신축부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4 태양에 따르면, 배관에 있어서의 온도 급변부가 형성되는 영역에는, 신축부가 형성되어 있으므로, 온도 급변부의 온도차에 의한 열변형은 신축부에 흡수된다. 그로 인해, 배관에 있어서의 열피로의 발생을 방지할 수 있어, 배관에의 악영향을 방지할 수 있다.

상기 제4 태양에 있어서는, 상기 신축부는 상기 배관의 직경 방향으로 요철을 갖는 벨로우즈부이며, 상기 온도 급변부의 형성 위치의 변동 폭을 기초로 하여 상기 배관의 중심 축선 방향에 대한 상기 요철의 간격이 정해져 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 구성에 따르면, 신축부가 배관의 직경 방향으로 요철을 갖는 벨로우즈부이므로, 온도 급변부의 온도차에 의한 열응력을 벨로우즈부에서 흡수하여, 배관에 있어서의 열피로의 발생을 완화시킬 수 있다. 또한, 배관의 중심 축선 방향에 대한 요철의 간격이 온도 급변부의 형성 위치의 변동 폭을 기초로 하여 정해져 있으므로, 온도 급변부의 형성 위치가 흔들려도 배관에 있어서의 열피로의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 배관에 따르면, 분할 수단에 의해 배관 내의 유로가 복수의 작은 유로로 분할되어 있으므로, 분할 수단의 배치 영역에 있어서 나선 형상의 흐름에 대한 유로 저항이 커진다. 그로 인해, 분할 수단에 의해 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우의 배관 내로의 침입을 억제할 수 있어, 배관의 소정 부분(예를 들어, 배관 굽힘부)에 온도 급변부가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 온도 급변부에 의한 배관에의 악영향을 방지할 수 있다는 효과를 발휘한다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도 이다.

도2는 도1의 분기 배관에 있어서의 A-A 단면도이다.

도3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도4는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도5는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도6은 도5의 분기 배관의 B-B 단면도이다.

도7은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도8은 도7의 분기 배관의 D-D 단면도이다.

도9는 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도10은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도11은 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도12는 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

도13은 본 발명의 제10 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

[부호의 설명]

1, 51, 101, 151, 201, 251, 301, 351, 401, 451 : 분기 배관(배관)

3 : 주 배관

5 : 제1 배관(분할 수단)

7 : 제2 배관(분할 수단)

9 : 접속 배관(분할 수단)

55 : 제1 선회 베인(제1 나선 부재, 저해 수단)

57 : 제2 선회 베인(제2 나선 부재, 저해 수단)

105 : 래버린스 구조부(유로 저항부, 저해 수단)

155 : 핀(판 부재)

205 : 원통 부재(분할 수단)

255 : 내측 원통(원통 부재)

305 : 내측 원통(원통 부재)

307 : 오목부

355 : 벨로우즈부(신축부)

405 : 벌집형 부재(다공체)

407, 457 : 관통 구멍

455 : 다공판

[제1 실시 형태]

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 분기 배관에 대해 도1 및 도2를 참조하여 설명한다.

도1은 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(1)은, 도1에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(1)은, 주 배관(3)에 접속된 제1 배관(5)과, 제1 배관(5)으로부터 분리된 제2 배관(7)과, 제1 배관(5) 및 제2 배관(7)을 접속하는 복수의 세관인 접속 배관(분할 수단)(9)을 구비하고 있다.

제1 배관(5)에 있어서의 제2 배관(7)측(도1의 하측)의 단부는, 다른 부분보다 직경이 큰 접속부(11A)가 형성되어 있다. 접속부(11A)의 원주면에는 접속 배관(9)이 접속되어 있다. 제2 배관(7)에 있어서의 제1 배관(5)측(도1의 상측)의 단부는 다른 부분보다 직경이 큰 접속부(11B)가 형성되어 있다. 접속부(11B)의 원주면에는 접속 배관(9)이 접속되어 있다.

또, 제1 및 제2 배관(5, 7)에는, 상술한 바와 같이 접속부(11A, 11B)가 형성되어 있어도 좋고, 형성되어 있지 않아도 좋으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.

도2는 도1의 분기 배관에 있어서의 A-A 단면도이다.

접속 배관(9)은 제1 및 제2 배관(5, 7)보다 직경이 가는 배관이며, 분기 배관(1)의 중심 축선(C)을 중심으로 한 원주 상에 등간격으로 나열되어 배치되어 있 다.

접속 배관(9)은, 도2에 도시한 바와 같이 단부가 접속부(11B)의 원주면을 향해 직경 방향 내측으로 구부러져 접속부(11B)와 접속되어 있다. 접속부(11A)측의 단부에 대해서도 마찬가지이다. 또, 접속 배관(9)의 중앙부는, 도1에 도시한 바와 같이 중심 축선(C)에 대략 병행이 되도록 배치되어 있다.

또, 접속 배관(9)의 형상은, 상술된 바와 같이 단부만이 구부러진 형상으로 한정되는 것은 아니며, 그 밖의 다양한 형상으로 적용할 수 있는 것이다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(1)에 있어서의 작용에 대해, 도1을 참조하면서 설명한다.

분기 배관(1)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도1에 도시한 바와 같이 제1 배관(5) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는, 제1 배관(5) 내를 제2 배관(7)측(도1의 하측)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 접속부(11A)에 침입한다.

접속부(11A)에 침입한 캐비티 플로우(F)는 접속 배관(9)에 의한 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항의 증대에 의해 감쇠한다. 또한, 캐비티 플로우(F)로서 주 배관(3)으로부터 분기 배관(1)으로 침입한 고온의 물은 접속 배관(9)에 있어서 방열하여 온도가 저하된다.

다음에, 분기 배관(1)의 폐색 상태를 해제한 경우, 예를 들어 분기 배관(1)에 주 배관(3)으로부터 물을 유입시키는 경우에 대해 설명한다.

주 배관(3)으로부터 제1 배관(5)으로 유입한 물은, 제2 배관(7)측을 향해 흘러 접속부(11A)에 유입한다. 물은 접속부(11A)로부터 접속 배관(9)을 통해 접속부(11B)로 유입하여, 제2 배관(7)으로 유입한다. 제2 배관(7)으로 유입한 물은, 예를 들어 수질 검사부 등으로 유도된다.

상기한 구성에 따르면, 서로 분리된 제1 배관(5)과 제2 배관(7)이 복수의 접속 배관(9)에 의해 접속되어 있으므로, 캐비티 플로우(F)에 대한 분기 배관(1)의 유로 저항이 커져, 캐비티 플로우(F)의 분기 배관(1) 내로의 침입을 접속 배관(9)까지 억제할 수 있다. 그로 인해, 분기 배관(1)의 소정 부분(예를 들어, 배관 굽힘부)에 열성층 계면(온도 급변부)이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 열성층 계면에 의한 분기 배관(1)에의 악영향을 방지할 수 있다.

또한, 복수의 접속 배관(9)에 있어서 물의 방열 면적이 증가하므로, 물 온도를 내릴 수 있어, 열성층 계면이 형성되기 어렵게 할 수 있다.

[제2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도3을 참조하여 설명한다.

도3은 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

또, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다.

분기 배관(배관)(51)은, 도3에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(51)은 주 배관(3)에 접속된 배관(53)과, 배관(53) 내에 배치된 제 1 선회 베인(제1 나선 부재, 저해 수단)(55)과, 제2 선회 베인(제2 나선 부재, 저해 수단)(57)과, 제1, 제2 선회 베인(55, 57)을 지지하는 지지부(59)를 구비하고 있다.

제1 선회 베인(55)은 일 선회 방향[예를 들어, 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향을 향해 우회전 방향]으로 선회하는 나선 형상의 베인이다. 제2 선회 베인(57)은 다른 선회 방향[예를 들어, 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향을 향해 좌회전 방향]으로 선회하는 나선 형상의 베인이다. 제1 선회 베인(55) 및 제2 선회 베인(57)은 중심 축선(C)을 따라 직렬로 나란히 배치되어 있다.

지지부(59)는 막대 형상으로 형성된 부재이며, 배관(53)에 고정되어 있다. 또한, 지지부(59)에는 제1 선회 베인(55) 및 제2 선회 베인(57)이 설치되고, 제1 및 제2 선회 베인(55, 57)을 지지하고 있다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(51)에 있어서의 작용에 대해, 도3을 참조하면서 설명한다.

분기 배관(51)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도3에 도시한 바와 같이 배관(53) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(53) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도3의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 제1 및 제2 선회 베인(55, 57)에 도달한다.

캐비티 플로우(F)가 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향을 향해 좌회전 방향으로 선회하는 나선 형상 소용돌이인 경우에는, 캐비티 플로우(F)는 제1 선회 베 인(55)에 의해 그 흐름이 저해된다. 그로 인해, 캐비티 플로우(F)는 제1 선회 베인(55)에 있어서 감쇠한다. 한편, 캐비티 플로우(F)가 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향을 향해 우회전 방향으로 선회하는 나선 형상 소용돌이인 경우에는, 캐비티 플로우(F)는 제2 선회 베인(57)에 의해 그 흐름이 저해된다. 그로 인해, 캐비티 플로우(F)는 제2 선회 베인(57)에 있어서 감쇠한다.

또, 캐비티 플로우(F)의 선회 방향은 일정하지 않고, 항상 우선회나 좌선회로 변하는 동시에, 우선회와 좌선회의 캐비티 플로우(F)가 혼재하는 경우도 있다.

상기한 구성에 따르면, 서로 반대 방향으로 선회하는 제1 선회 베인(55) 및 제2 선회 베인(57)을 배관(53) 내에 구비함으로써, 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우(F)의 배관(53) 내로의 침입을 억제할 수 있다.

구체적으로는, 우선회하는 캐비티 플로우(F)는 좌선회하는 제2 선회 베인(57)에 의해 감쇠되고, 좌선회하는 캐비티 플로우(F)는 우선회하는 제1 선회 베인(55)에 의해 감쇠된다. 그로 인해, 캐비티 플로우(F)의 선회 방향이 우선회 및 좌선회의 어느 쪽이라도 제1 및 제2 선회 베인(55, 57)에 의해 감쇠시킬 수 있다. 그로 인해, 분기 배관(51)의 소정 부분(예를 들어, 배관 굽힘부)에 열성층 계면(온도 급변부)이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 열성층 계면에 의한 분기 배관(51)에의 악영향을 방지할 수 있다.

[제3 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 도4를 참조하여 설명한다.

도4는 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(101)은, 도4에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(10l)은 주 배관(3)에 접속된 배관(103)과, 배관(103) 내에 배치된 래버린스 구조부(유로 저항부, 저해 수단)(105)를 구비하고 있다.

래버린스 구조부(105)는 배관(103)의 내벽으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 복수의 판 부재(107)를 구비하고 있다. 복수의 판 부재(107)는 배관(103) 내의 유로의 일부를 막고, 나머지 개구부(109)에 있어서 물을 유통시키고 있다.

또한, 판 부재(107)는 중심 축선(C) 방향으로 나열되어 배치되어 있는 동시에, 인접하는 개구부(109)가 중심 축선(C)을 사이에 두고 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 판 부재(107)는 개구부(109)가 교대로 나열되도록 배치되어 있다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(101)에 있어서의 작용에 대해, 도4를 참조하면서 설명한다.

분기 배관(101)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내로 고온의 물이 흐르게 되면, 도4에 도시한 바와 같이 배관(103) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(103) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도4의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 래버린스 구조부(105)에 도달한다.

래버린스 구조부(105)에 있어서, 물은 교대로 나열된 개구부(109)를 사행하 는 것처럼 흐르기 때문에, 유로 저항이 커진다. 그로 인해, 캐비티 플로우(F)의 침입은 래버린스 구조부(105)에 있어서 억제되어, 캐비티 플로우(F)는 감쇠한다.

상기한 구성에 따르면, 배관(103) 내에 중심 축선(C) 방향 흐름에 대한 유로 저항을 증대시키는 래버린스 구조부(105)가 설치되어 있으므로, 캐비티 플로우(F)의 배관(103) 내로의 침입이 억제되어, 캐비티 플로우(F)를 감쇠시킬 수 있다.

[제4 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 도5를 참조하여 설명한다.

도5는 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(151)은 도5에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(151)은 주 배관(3)에 접속된 배관(153)과, 배관(153)에 설치된 핀(판 부재)(155)을 구비하고 있다.

도6은 도5의 분기 배관의 B-B 단면도이다.

핀(155)은 중심 축선(C) 방향으로 연장되는 동시에, 배관(153)의 직경 방향으로 연장되는 판 형상 부재이다. 또한, 핀(155)은 배관(153)의 원통면을 관통하여 배치되고, 핀(155)의 중심 축선(C)측 내연부(157)는 배관(153)의 내부에 위치하고, 중심 축선(C)에 대해 반대측 외연부(159)는 배관(153)의 외측에 위치하고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 4매의 핀(155)이 도6에 도시한 바와 같이 배관(153)에 약 90도의 위상 간격을 두고 구비되어 있다.

또, 핀(155)의 매수는, 상술한 바와 같이 4매라도 좋고, 다른 매수라도 좋으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(151)에 있어서의 작용에 대해, 도5 및 도6을 참조하면서 설명한다.

분기 배관(151)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도5에 도시한 바와 같이 배관(153) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(153) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도5의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 핀(155)이 배치된 영역에 도달한다.

캐비티 플로우(F)는, 도6에 도시한 바와 같이 핀(155)의 내연부(157)에 의해 흐름의 주위 방향 성분이 차단된다. 그로 인해, 핀(155)이 배치된 영역에 있어서 캐비티 플로우(F)는 감쇠한다.

또한, 캐비티 플로우(F)를 형성하는 물의 열은 접촉하는 내연부(157)에 전달되고, 열은 내연부(157)로부터 외연부(159)에 전달되고, 외연부(159)로부터 외부로 방열된다.

상기한 구성에 따르면, 핀(155)이 중심 축선(C) 방향으로 연장되는 동시에, 배관(153)의 내부로 돌출되는 내연부(157)를 구비하므로, 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우(F)는 내연부(157)에 차단되어, 배관(153) 내로의 침입이 방지된다.

핀(155)의 외연부(159)는 배관(153)의 외부로 돌출되어 있으므로, 물의 열을 효율적으로 외부로 방열할 수 있어, 열성층 계면의 형성을 방지할 수 있다.

[제5 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해 도7을 참조하여 설명한다.

도7은 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(201)은, 도7에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(201)은 주 배관(3)에 접속된 배관(203)과, 배관(203)에 설치된 원통 부재(분할 수단)(205)를 구비하고 있다.

도8은 도7의 분기 배관의 D-D 단면도이다.

원통 부재(205)는, 도8에 도시한 바와 같이 배관(203)보다도 직경이 가는 배관으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 4개의 원통 부재(205)가 배관(203) 내에 주위 방향으로 나열되어 배치되어 있다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(201)에 있어서의 작용에 대해, 도7 및 도8을 참조하면서 설명한다.

분기 배관(201)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도7에 도시한 바와 같이 배관(203) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배 관(203) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도7의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 원통 부재(205)가 배치된 영역에 도달한다.

캐비티 플로우(F)는, 도8에 도시한 바와 같이 원통 부재(205)에 의한 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항의 증대에 의해 감쇠한다. 그로 인해, 원통 부재(205)가 배치된 영역에 있어서, 캐비티 플로우(F)는 감쇠한다.

상기한 구성에 따르면, 4개의 원통 부재(205)가 배관(203) 내부에 주위 방향으로 나열되어 배치되어 있으므로, 배관(203) 내의 유로가 복수의 작은 유로로 분할되어 있다. 그로 인해, 배관(203)에 있어서의 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항이 커져, 캐비티 플로우(F)의 배관(203) 내로의 침입을 억제할 수 있다.

또한, 4개의 원통 부재(205)가 배관(203) 내에 주위 방향으로 나열되어 배치되어 있으므로, 배관(203)의 강성을 높일 수 있다. 또한, 기존의 배관 등을 원통 부재(205)에 이용할 수 있으므로, 용이하게 분기 배관(201)을 제조할 수 있다.

[제6 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해 도9를 참조하여 설명한다.

도9는 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(251)은, 도9에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(251)은 주 배관(3)에 접속된 배관(253)과, 배관(253) 내에 설치된 1개의 내측 원통(원통 부재)(255)을 구비하고 있다.

내측 원통(255)은 배관(253)보다도 직경이 가는 배관으로 형성되고, 배관(253)에 지지되어 있다. 내측 원통(255)은 캐비티 플로우(F)의 선단부, 즉 열성층 계면(BL)이 형성되는 위치에 배치되어 있다.

또, 내측 원통(255)의 두께는 내측 원통(255)에 작용하는 열응력을 경감시키는 관점에서, 얇은 것이 바람직하다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(251)에 있어서의 작용에 대해, 도9를 참조하면서 설명한다.

분기 배관(251)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도9에 도시한 바와 같이 배관(253) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(253) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도9의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 내측 원통(255)에 도달한다.

캐비티 플로우(F)는 내측 원통(255)의 내측에 침입하여, 내측 원통(255) 내에 열성층 계면을 형성한다. 한편, 내측 원통(255)과 배관(253) 사이에는 캐비티 플로우(F)는 침입하지 않고, 배관(253)은 열성층 계면(BL)과는 접촉하지 않는다.

상기한 구성에 따르면, 배관(253) 내에 내측 원통(255)이 배치되어 있으므로, 나선 형상 소용돌이인 캐비티 플로우(F)는 내측 원통(255) 내에 침입한다. 그로 인해, 온도 급변부인 열성층 계면(BL)은 내측 원통(255) 내부에 형성되고, 내측 원통(255)은 열변형을 일으킨다. 한편, 배관(253)은 내측 원통(255)에 의해 열성 층 계면(BL)으로부터 격리되므로, 온도의 급변에 의해 배관(253)에 형성되는 열피로가 경감된다. 그로 인해, 열성층 계면(BL)에 의한 배관(253)에의 악영향을 방지할 수 있다.

[제7 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 대해 도10을 참조하여 설명한다.

도10은 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(301)은, 도10에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(301)은 주 배관(3)에 접속된 배관(303)과, 배관(303) 내에 설치된 1개의 내측 원통(원통 부재)(305)을 구비하고 있다.

내측 원통(305)은 배관(303)보다도 직경이 가는 배관으로 형성되고, 내주면에는 나선 형상으로 연장되는 오목부(307)가 마련되어 있다. 또한, 내측 원통(305)은 배관(303)에 지지되어, 캐비티 플로우(F)의 선단부, 즉 열성층 계면(BL)이 형성되는 위치에 배치되어 있다.

또, 상술한 바와 같이, 내측 원통(305)의 내주면에 나선 형상으로 연장되는 오목부(307)가 형성되어 있어도 좋고, 나선 형상으로 연장되는 볼록부가 형성되어 있어도 좋으며, 특별히 한정되는 것은 아니다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(301)에 있어서의 작용에 대 해 도10을 참조하면서 설명한다.

분기 배관(301)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도10에 도시한 바와 같이 배관(303) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(303) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도10의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 내측 원통(305)에 도달한다.

캐비티 플로우(F)는 내측 원통(305)의 내측에 침입하여, 내측 원통(305) 내에서 저온의 물과 혼합된다.

상기한 구성에 따르면, 내측 원통(305)의 내주면에 나선 형상으로 연장되는 오목부(307)가 형성되어 있으므로, 온도 급변부인 열성층 계면(BL)의 형성을 저해할 수 있다. 즉, 내측 원통(305)의 주 배관(3)을 향해 (도10의 하방으로부터 상방을 향해) 흐르는 저온의 물의 흐름은 오목부(307)에 의해 난류화가 촉진된다. 한편, 내측 원통(305)의 주 배관(3)으로부터 반대측을 향해 (도10의 상방으로부터 하방을 향해) 흐르는 고온의 유체 흐름도 오목부(307)에 의해 난류화가 촉진된다. 그로 인해, 저온의 물과 고온의 물의 교반ㆍ혼합이 오목부(307)에 의해 촉진되므로, 열성층 계면(BL)의 형성이 저해된다.

[제8 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제8 실시 형태에 대해 도11을 참조하여 설명한다.

도11은 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

또, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명 을 생략한다.

분기 배관(배관)(351)은, 도11에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(351)은 주 배관(3)에 접속된 배관(353)과, 배관(353)에 설치된 벨로우즈부(신축부)(355)를 구비하고 있다.

벨로우즈부(355)는 배관(353)의 원주면에 형성된 직경 방향으로 절곡되는 요철부이며, 캐비티 플로우(F)의 선단부, 즉 열성층 계면(BL)이 형성되는 위치에 형성되어 있다.

벨로우즈부(355)의 요철의 피치는 열성층 계면(BL)이 형성되는 위치의 흔들림 폭보다도 크게 형성되어 있다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(351)에 있어서의 작용에 대해, 도11을 참조하면서 설명한다.

분기 배관(351)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도11에 도시한 바와 같이 배관(353) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(353) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도11의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 벨로우즈부(355)에 도달한다. 캐비티 플로우(F)는 벨로우즈부(355)에 있어서 열성층 계면(BL)을 형성한다.

벨로우즈부(355)는 접하는 물의 온도에 따라서 열변형하여, 절곡된 요철부를 신축시켜 열변형을 흡수한다.

상기한 구성에 따르면, 벨로우즈부(355)를 열성층 계면(BL)의 형성 영역에 설치함으로써, 열성층 계면(BL)의 온도차에 의한 열응력을 벨로우즈부에서 흡수하여, 배관(353)에 있어서의 열피로의 발생을 완화시킬 수 있다.

또한, 배관(353)의 중심 축선(C) 방향에 대한 요철의 피치(간격)가 열성층 계면(BL)의 형성 위치의 변동 폭보다도 넓게 형성되어 있으므로, 열성층 계면(BL)의 형성 위치가 흔들려도 배관에 있어서의 열피로의 발생을 방지할 수 있다.

[제9 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제9 실시 형태에 대해 도12를 참조하여 설명한다.

도12는 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(401)은, 도12에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(401)은 주 배관(3)에 접속된 배관(403)과, 배관(403) 내에 설치된 벌집형 부재(다공체)(405)를 구비하고 있다.

벌집형 부재(405)는 단면이 다각형인 복수의 관통 구멍(407)을 구비하여, 소위 벌집 구조를 갖고 있다. 또한, 벌집형 부재(405)는 관통 구멍(407)의 중심 축선이 중심 축선(C)과 대략 병행이 되도록 배치되어 있다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(401)에 있어서의 작용에 대해 도12를 참조하면서 설명한다.

분기 배관(401)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도12에 도시한 바와 같이 배관(403) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(403) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도12의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 벌집형 부재(405)에 도달한다.

캐비티 플로우(F)는 벌집형 부재(405)의 관통 구멍(407)을 통과할 때에 벌집형 부재(405)에 의한 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항의 증대에 의해 감쇠한다. 그로 인해, 벌집형 부재(405)가 배치된 영역에 있어서, 캐비티 플로우(F)는 감쇠한다.

상기한 구성에 따르면, 배관(403) 내에 벌집형 부재(405)가 배치되고, 관통 구멍(407)의 중심 축선이 중심 축선(C)을 따르도록 배치되어 있으므로, 배관(403)에 있어서의 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항이 커진다. 그로 인해, 캐비티 플로우(F)는 벌집형 부재(405)가 배치된 영역에 있어서 감쇠하여, 배관(403) 내로의 침입이 방지된다.

[제10 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제10 실시 형태에 대해 도13을 참조하여 설명한다.

도13은 본 실시 형태에 관한 분기 배관의 구성을 설명하는 개략도이다.

분기 배관(배관)(451)은, 도13에 도시한 바와 같이 고온의 물이 흐르는 주 배관(3)으로부터 분기되는 배관이다.

분기 배관(451)은 주 배관(3)에 접속된 배관(453)과, 배관(453) 내에 설치된 다공판(다공체)(455)을 구비하고 있다. 다공판(455)은 복수의 관통 구멍(457)이 형성된 판 형상의 부재이다.

다음에, 상기한 구성으로 이루어지는 분기 배관(451)에 있어서의 작용에 대해 도13을 참조하면서 설명한다.

분기 배관(451)이 폐색된 상태에서 주 배관(3) 내에 고온의 물이 흐르게 되면, 도13에 도시한 바와 같이 배관(453) 내에 중심 축선(C)을 선회 중심으로 한 나선 형상의 소용돌이인 캐비티 플로우(F)가 발생한다. 캐비티 플로우(F)는 배관(453) 내를 주 배관(3)으로부터 멀어지는 방향(도13의 하부 방향)을 향해 나선 형상으로 선회하면서 침입하여, 다공판(455)에 도달한다.

캐비티 플로우(F)는 다공판(455)의 관통 구멍(457)을 통과할 때에, 다공판(455)에 의한 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항의 증대에 의해 감쇠한다. 그로 인해, 다공판(455)이 배치된 영역에 있어서 캐비티 플로우(F)는 감쇠한다.

상기한 구성에 따르면, 배관(453) 내에 다공판(455)이 배치되어 있으므로, 배관(453)에 있어서의 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항이 커진다. 그로 인해, 캐비티 플로우(F)는 다공판(455)이 배치된 영역에 있어서 감쇠하여, 배관(453) 내로의 침입이 방지된다. 또한, 오리피스가 배치되어 있는 경우와 비교하면, 다공판(455)이 배치된 경우에는, 흐름의 주위 방향 성분에 대한 유로 저항이 보다 커져, 선회 흐름을 확실하게 감쇠시킬 수 있다.

Claims

고온의 유체를 유통시키는 주 배관으로부터 분기되는 동시에, 폐색 가능하게 구성된 배관에 있어서,

상기 배관 내의 유로를 복수의 작은 유로로 분할하는 분할 수단이 상기 배관에 마련되고,

상기 주 배관으로부터 분기된 배관은, 상기 주 배관과 접속하는 제1 배관과, 상기 제1 배관으로부터 분리된 제2 배관을 포함하고, 상기 분할 수단은 상기 제1 배관과 상기 제2 배관을 유체의 유통이 가능하게 접속하는 복수의 접속 배관인 것을 특징으로 하는 배관.
삭제
제1항에 있어서, 상기 복수의 접속 배관이 상기 제1 배관 또는 상기 제2 배관의 직경보다도 직경이 가는 복수의 원통 부재이며,

상기 복수의 원통 부재가 상기 배관의 주위 방향으로 나열되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배관.
삭제
고온의 유체를 유통시키는 주 배관으로부터 분기되는 동시에, 폐색 가능하게 구성된 배관에 있어서,

상기 배관 내를 원주 방향으로 선회하는 소용돌이의 흐름을 방해하는 저해 수단이 상기 배관에 마련되고,

상기 저해 수단이 상기 주 배관으로부터 멀어지는 방향을 향해 우회전 방향으로 선회하는 제1 나선 부재와, 상기 주 배관으로부터 멀어지는 방향을 향해 좌회전 방향으로 선회하는 제2 나선 부재이며,

상기 제1 나선 부재 및 상기 제2 나선 부재가 상기 배관 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배관.
삭제
제5항에 있어서, 상기 저해 수단이 상기 배관 내의 중심 축선 방향 흐름에 대한 유로 저항을 증대시키는 지지부를 더 구비하고,

상기 지지부가 상기 제1 나선 부재 및 상기 제2 나선 부재를 지지하는 것을 특징으로 하는 배관.
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