KR101962049B1 - 냉각장치 - Google Patents

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다케시 마츠오
후미토시 사카타
다이고 와타나베
유이치 카네마키
하루키 무쿠모토
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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)의 표면(100A)을 따라 면에서 접촉하여 설치되는 기대 부재(2)와, 기대 부재(2)의 표면에 돌출하여 설치된 방열부재(3)와, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 열전달 보유수단(4)을 구비한다.

Description

냉각장치{COOLING DEVICE}
본 발명은, 예를 들면, 화력 발전 플랜트나 원자력 발전 플랜트나 화학 플랜트 등의 플랜트에서 사용되는 배관과 같이 고온으로 될 수 있는 고온 부재를 냉각시키는 냉각장치에 관한 것이다.
예를 들면, 화력 발전 플랜트 등에서 사용되는 배관은, 보일러에서 가열된 증기를 증기 터빈에 나르는 기능을 가지도 있기 때문에, 고온이면서 고압인 환경에 있는 금속제 통부재이다. 이러한 금속제 통부재는, 상기 환경하에서 장시간 사용되면 크리프 손상이 진행되어 크리프 보이드가 발생하고, 이 크리프 보이드가 연결되는 것에 의하여 균열이 생기며, 최종적으로는 파단에 이른다.
이러한 파단을 방지하기 위하여, 정기적인 비파괴 검사에 의하여 크리프 보이드의 성장 정도를 분석하여 크리프 손상도를 도출하고, 금속제 통부재의 여수명 평가를 진행하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2를 참조). 그리고, 일반적으로, 금속제 통부재는 모재부에 비하여 용접부의 크리프 손상 리스크가 높기 때문에 검사 부분은 주로 용접부로 되어 있다.
비파괴 검사의 결과, 크리프 손상도가 높은 부재가 있고, 다음의 정기 검사까지의 사이에서 크리프 손상 리스크가 높을 경우에 금속제 통부재를 교환하지만, 다음 정기검사까지의 사이에서 크리프 손상 리스크가 낮을 경우에는, 플랜트 전체의 운전 온도를 낮추는 것에 의하여, 금속제 통부재의 메탈 온도를 낮추고, 크리프 손상 리스크를 저감시키는 대책을 강구하는 것이 일반적이다. 다만, 플랜트 전체의 운전 온도를 낮추는 것은, 플랜트의 운전 효율이 저하된다고 하는 문제점이 존재한다.
그리고, 예를 들면, 특허문헌 3에는, 배관에 관하여, 방열핀에 의하여 배관의 열을 방열하는 것을 나타내고 있다.
일본 공개특허공보 제2004-85347호 일본 공개특허공보 제2008-122345호 일본 공개특허공보 제2003-113989호
특허문헌 3에 나타내는 바와 같이, 방열핀에 의하여 배관을 냉각시키는 것이 가능하지만, 배관이 열변형하고 이 열변형의 영향이 방열핀에 미칠 경우, 냉각 성능이 저하되는 우려가 있다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 고온 환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에도, 냉각 성능을 유지할 수 있는 냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 냉각장치는, 고온환경하에 있는 금속제 통부재의 표면을 따라 면에서 접촉하여 설치되는 기대(基台) 부재와, 상기 기대 부재의 표면에 돌출하여 설치된 방열부재와, 상기 금속제 통부재로부터 상기 기대 부재에로의 열전달성을 보유시키는 열전달 보유수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 열전달 보유수단은 상기 기대 부재를 상기 금속제 통부재의 표면에 대하여 압압하는 탄성부재를 가지는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 고온에 의하여 금속제 통부재가 변형했을 경우에, 열전달 보유수단의 탄성부재에 의하여 금속제 통부재의 표면에 기대 부재가 접촉한 상태가 유지되게 된다. 이 결과, 금속제 통부재로부터 기대 부재에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 열전달 보유수단은, 상기 기대 부재와 상기 금속제 통부재 사이에 설치되어 상기 금속제 통부재의 온도 상승에 따라 연화되는 연화부재를 가지는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 고온에 의하여 금속제 통부재가 변형하여도, 열전달 보유수단의 연화부재가 온도 상승에 따라 연화되는 것에 의하여, 금속제 통부재의 표면과 기대 부재 내면의 열적 연계를 연화부재가 유지하게 된다. 이 결과, 금속제 통부재로부터 기대 부재에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 열전달 보유수단은, 상기 기대 부재와 상기 금속제 통부재 사이에 설치되어 상기 금속제 통부재의 열변형에 추종하여 변형하는 변형부재를 가지는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 고온에 의하여 금속제 통부재가 변형했을 경우에, 열전달 보유수단의 변형부재가 변형하는 것에 의하여, 금속제 통부재의 표면과 기대 부재의 내면의 열적 연계를 변형부재가 유지하게 된다. 이 결과, 금속제 통부재로부터 기대 부재에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 방열부재는 연직방향으로 연장존재(延在)하는 판재로서 형성되며, 또한 상기 판재가 수평방향으로 여러 개 병설되는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 방열부재의 판재가 연직방향으로 연장존재하고, 수평 방향으로 여러 개 병설되는 것에 의하여 자연 대류 열전달을 촉진하기 때문에, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 방열부재는 상기 금속제 통부재의 중심 축선을 따라 나선상으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 방열부재의 판재 사이를 흐르는 공기의 유속 분포가 균일화되기 때문에 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 방열부재는 연장존재 방향을 따라 슬릿이 여러 개 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형했을 경우에, 슬릿에 의하여 방열부재가 추종하여 변형가능하기 때문에, 방열부재가 크리프 손상 리스크가 높은 부분을 조여서 압축력을 가하는 사태를 막을 수 있다. 이 결과, 크리프 손상 리스크가 높은 부분이 손상하는 사태를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 방열부재의 하방에 배치되어 중공형상의 측방 또는 상방에 개구 구멍이 설치되는 송풍관과, 상기 송풍관에 공기를 공급하는 송풍기를 구비하는 송풍기구를 가지는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 송풍관의 개구 구멍으로부터 토출된 공기가, 방열부재의 주위나 방열부재의 판재 사이에서 상승하는 것에 의하여, 기대 부재 및 방열부재의 하측으로부터 주위의 공간을 환기시킨다. 이 결과, 금속제 통부재로부터 기대 부재에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 송풍기구는, 상기 방열부재의 외측인 상기 금속제 통부재의 주위를 덮도록 설치된 커버를 구비하고, 해당 커버의 내부에 상기 송풍관이 설치되며, 상기 커버의 상부에 통풍구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 송풍기구가 커버를 구비하는 것에 의하여, 공기의 흐름을 안내할 수 있고, 환기에 의한 금속제 통부재로부터 기대 부재에로의 열전달성을 보유하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 송풍기구는 상기 커버의 상기 통풍구멍의 상방을 덮는 후드를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 송풍기구가 후드를 구비하는 것에 의하여, 커버의 관통 구멍에로의 먼지의 침입을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 금속제 통부재의 외측을 둘러싸는 헤더관과, 상기 금속제 통부재측에 토출구를 향하여 상기 헤더관에 배치되는 토출 노즐과, 상기 헤더관에 공기를 공급하는 송풍기를 구비하는 공랭기구를 가지는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 토출 노즐로부터 토출된 공기에 의하여 금속제 통부재가 냉각된다. 이 결과, 금속제 통부재를 냉각시키는 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 공랭기구의 상기 토출 노즐의 토출구가 향하는 측에서, 적어도 상기 기대 부재가 제외되어서 배치되는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 금속제 통부재를 냉각시키는 냉각 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 냉각장치는, 고온환경하에 있는 금속제 통부재의 표면에 비접촉 상태로 해당 금속제 통부재의 외측을 둘러싸는 헤더관과, 상기 금속제 통부재의 표면에 토출구를 향하여 상기 헤더관에 배치되는 토출 노즐과, 상기 헤더관에 공기를 공급하는 송풍기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 공랭기구의 헤더관의 토출 노즐로부터 토출된 공기가 금속제 통부재에 충돌되는 것에 의하여 금속제 통부재가 냉각된다. 이 결과, 금속제 통부재를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다. 게다가, 이 냉각장치에 의하면, 헤더관이 금속제 통부재의 표면에 비접촉 상태로 금속제 통부재의 외측을 둘러싸기 때문에, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도, 헤더관이 금속제 통부재에 접촉하는 사태를 막기 때문에, 금속제 통부재를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 헤더관과 상기 금속제 통부재 사이인 상기 금속제 통부재의 표면에 돌출하여 설치된 방열부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 방열부재를 구비하는 것에 의하여 열전달성이 향상되기 때문에 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 열전달성이 향상되기 때문에, 공랭기구에서의 공기의 유량을 억제하여 설비 코스트를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 냉각장치에서는, 상기 헤더관과 상기 송풍기를 연결하는 급기관에 설치된 유량조절부와, 상기 헤더관에 공급되는 공기의 유량 또는 상기 금속제 통부재의 온도를 취득하여 상기 유량 또는 상기 온도에 따라 상기 유량조절부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 냉각장치에 의하면, 금속제 통부재를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 고온환경하에 있는 금속제 통부재가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 냉각장치가 적용되는 금속제 통부재의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 냉각장치가 적용되는 금속제 통부재의 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 4는 도 3에서의 A-A 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 8은 도 7에서의 B-B 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 2에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태 5에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태 6에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태 6에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태 6에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태 7에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태 8에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 19는 본 발명의 실시 형태 9에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
이하 본 발명에 관한 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 한편 이 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것이 아니다. 또한 하기 실시 형태의 구성 요소에는 당업자가 치환가능한 동시에 용이한 것, 혹은 실질적으로 동일한 것이 포함된다.
도 1 및 도 2는 본 실시 형태에 따른 냉각장치가 적용되는 금속제 통부재의 개략 구성도이다.
도 1 및 도 2에서 예시되는 금속제 통부재(100)는, 화력 발전 플랜트나 원자력 발전 플랜트나 화학 플랜트 등의 플랜트에서 이용되는 배관으로서 구성되어 있다. 이 금속제 통부재(100)는, 그 내부에 고온 고압의 유체(예를 들면, 수증기)가 보내진다. 즉, 금속제 통부재(100)는 고온환경하에 있다. 이 금속제 통부재(100)는, 주위에로의 온도 영향을 억제하기 위하여 보온재료(101)에 의하여 주위가 덮여 있다. 그리고, 금속제 통부재(100)는, 배관 외에 내부에 고온 고압 유체가 저류되는 용기여도 된다.
이와 같이, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)는, 고온환경하에서 장시간 사용되면 크리프 손상이 진행되어 크리프 보이드가 발생하고, 이 크리프 보이드가 연결되는 것에 의하여 균열이 생기며, 최종적으로는 파단에 이른다. 이러한 파단을 방지하기 위하여, 정기적인 비파괴 검사에 의하여 크리프 보이드의 성장 정도를 분석하여 매개 금속제 통부재의 크리프 손상도를 도출하고, 금속제 통부재(100)의 여수명 평가를 진행하고 있다. 구체적으로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 크리프 손상 리스크가 높은 부분인 용접부(102)의 근방을 덮어주는 보온재료(101)를 제거한다. 도 2에서는, 배관인 금속제 통부재(100)의 원주방향에 설치된 용접부(102)의 근방을 덮어주는 보온재료(101)가, 용접부(102) 및 그 근방을 표출시키도록 원주방향에 연속하여 제거된 상태를 나타내고 있다.
그리고, 비파괴 검사 결과, 다음 정기검사까지의 사이에서 크리프 손상 리스크가 높을 경우에는, 금속제 통부재의 교환을 진행하지만, 다음 정기검사까지의 사이에서 크리프 손상 리스크가 높아지는 우려가 있을 경우는, 이하에 설명하는 냉각장치를 적용한다.
[실시 형태 1]
도 3은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 도 4는 도 3에서의 A-A 단면도이다. 도 5는 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 3으로부터 도 6에 나타내는 냉각장치(1)는, 수평방향(H)을 주요방향으로 하는 방향에 금속제 통부재(100)의 표면이 연속되는 경우에 적용된다. 수평방향(H)을 주요방향으로 하는 방향이란, 수평방향(H) 및 수평방향(H)에 대하여 45도 미만 경사하는 방향을 말한다. 도 3 및 도 6에 나타내는 금속제 통부재(100)는 중심 축선(S)이 수평방향(H)으로 연장존재하도록 배치되어 있다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 냉각장치(1)는 기대 부재(2)와, 방열부재(3)와, 열전달 보유수단(4)을 구비한다.
기대 부재(2)는, 금속에 의하여 판상으로 형성되며, 열변형하기 이전의 금속제 통부재(100)의 표면(100A)을 따라 면에서 접촉하도록, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 접촉하는 내면(2A)이 금속제 통부재(100)의 표면(100A)의 형상을 따라 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 기대 부재(2)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 금속제 통부재(100)가 배관으로 되어 있고, 이 배관의 표면(100A)의 형상을 따라 원통형상의 내면(2A)의 지름(내경)이 배관의 표면(100A)의 외경과 일치하도록 형성되어 있다. 그리고, 기대 부재(2)는, 원통형상이 지름방향에서 분할(본 실시 형태에서는 2분할)되어, 각각의 각 분할단(分割端)에 설치된 플랜지(2B)가 중첩되며, 각 플랜지(2B)를 관통하는 볼트（41） 및 해당 볼트（41）에 나합(螺合)되는 너트(42)에 의하여 분할된 각각이 결합되어 있다.
방열부재(3)는 기대 부재(2)의 표면(2C)에 돌출하여 설치되어 있다. 방열부재(3)는 금속에 의하여 형성되는 판재로서 구성되며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 연직방향(P)으로 연장존재(수평방향(H)에 90도 교차)하여 설치되며, 또한 수평방향(H)으로 여러 개 병설되어 있다. 또한, 방열부재(3)는, 금속에 의하여 형성되는 판재로서 구성되며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 금속제 통부재(100)의 중심 축선(S)을 따라 나선상으로 배치되어 있다. 또한, 방열부재(3)에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 판재의 연장존재 방향을 따라 연장존재하는 슬릿(3A)이 여러 개 형성되어 있다. 슬릿(3A)은, 방열부재(3)의 돌출단으로부터 기대 부재(2)의 표면(2C)측을 향하여 형성되며, 기대 부재(2)의 표면(2C)에 도달하여도 도달하지 않아도 된다.
그리고, 방열부재(3)는, 기대 부재(2)와 같은 재료에 의하여 일체 또는 별체로 형성되어 있어도, 기대 부재(2)와 다른 재료에 의하여 별체로 형성되어 있어도 된다. 또한, 방열부재(3)는, 판재에 한정되지 않고, 도에는 명시하지 않지만, 막대 형상이어도 된다. 또한, 방열부재(3)는, 도면에는 명시하지 않지만, 단면이 중공형상이어도 된다.
열전달 보유수단(4)은, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 장치이다. 열전달 보유수단(4)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기대 부재(2)가 열변형하기 이전의 금속제 통부재(100)인 배관의 표면(100A)의 형상을 따라 원통형상의 내면(2A)의 지름(내경)이 배관의 표면(100A)의 외경과 일치하도록 형성되어 있는 것, 및, 기대 부재(2)가 원통형상을 지름방향에서 분할하고, 각각의 각 분할단에 설치된 플랜지(2B)를 중첩하여, 각 플랜지(2B)를 관통하는 볼트（41） 및 해당 볼트（41）에 나합되는 너트(42)에 의하여 분할된 각각을 결합하고 있는 것에 의하여 구성되어 있다. 즉, 여기에서의 열전달 보유수단(4)은, 기대 부재(2)가 열변형하기 이전의 금속제 통부재(100)의 표면(100A)의 형상을 따라 내면(2A)이 형성되며, 또한 분할단의 각 플랜지(2B)가 볼트（41） 및 너트(42)에 의하여 결합되어 있기 때문에, 고온에 의하여 금속제 통부재(100)가 변형했을 경우에, 실질적 억지 끼워맞춤(interference fit)으로서 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 접촉한 상태가 유지되게 된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 냉각장치(1)는, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)의 표면(100A)을 따라 면에서 접촉하여 설치되는 기대 부재(2)와, 기대 부재(2)의 표면(2C)에 돌출하여 설치된 방열부재(3)와, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 열전달 보유수단(4)을 구비하는 것에 의하여, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(1)에서는, 방열부재(3)는 연직방향(P)으로 연장존재하는 판재로서 형성되며, 또한 판재가 수평방향(H)으로 여러 개 병설된다.
이 냉각장치(1)에 의하면, 방열부재(3)의 판재가 연직방향(P)으로 연장존재하고, 수평방향(H)으로 여러 개 병설되는 것에 의하여, 자연 대류 열전달을 촉진하기 때문에, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(1)에서는, 방열부재(3)는 금속제 통부재(100)의 중심 축선(S)을 따라 나선상으로 설치된다.
이 냉각장치(1)에 의하면, 방열부재(3)의 판재 사이를 흐르는 공기의 유속 분포가 균일화되기 때문에 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(1)에서는, 방열부재(3)는 판재의 연장존재 방향을 따라 슬릿(3A)이 여러 개 형성된다.
이 냉각장치(1)에 의하면, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형했을 경우에, 슬릿(3A)에 의하여 방열부재(3)가 추종하여 변형가능하기 때문에, 방열부재(3)가 크리프 손상 리스크가 높은 부분을 조여서 압축력을 가하는 사태를 막을 수 있다. 이 결과, 크리프 손상 리스크가 높은 부분이 손상하는 사태를 억제할 수 있다. 그리고, 슬릿(3A)은 홈으로서 형성되어 있어도 같은 효과를 얻는다.
[실시 형태 2]
도 7은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 도 8은 도 7에서의 B-B 단면도이다. 도 9는 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 도 10은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다.
도 7로부터 도 10에 나타내는 냉각장치(1)는, 연직방향(P)을 주요방향으로 하는 방향에 금속제 통부재(100)의 표면이 연속되는 경우에 적용된다. 연직방향(P)을 주요방향으로 하는 방향이란, 연직방향(P) 및 연직방향(P)에 대하여 45도 미만 경사하는 방향을 말한다. 도 7 및 도 10에 나타내는 금속제 통부재(100)는, 중심 축선(S)이 연직방향(P)으로 연장존재하도록 배치되어 있다. 그리고, 연직방향(P)에 대하여 45도 경사하는 방향은, 수평방향(H)에 대하여 45도 경사하는 방향과 같고, 본 실시 형태 또는 상술한 실시 형태 1의 어느 한 냉각장치(1)가 적용된다.
도 7로부터 도 9에 나타낸 바와 같이, 냉각장치(1)는 기대 부재(2)와, 방열부재(3)와, 열전달 보유수단(4)(도 8 참조)을 구비한다.
기대 부재(2)는, 금속에 의하여 판상으로 형성되며, 열변형하기 이전의 금속제 통부재(100)의 표면(100A)을 따라 면에서 접촉하도록, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 접촉하는 내면(2A)이 금속제 통부재(100)의 표면(100A)의 형상을 따라 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 기대 부재(2)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 금속제 통부재(100)가 배관으로 되어 있고, 이 배관의 표면(100A)의 형상을 따라 원통형상의 내면(2A)의 지름(내경)이 배관의 표면(100A)의 외경과 일치하도록 형성되어 있다. 그리고, 기대 부재(2)는, 원통형상이 지름방향에서 분할(본 실시 형태에서는 2분할)되어, 각각의 각 분할단(分割端)에 설치된 플랜지(2B) 사이가 중첩되며, 각 플랜지(2B)를 관통하는 볼트（41） 및 해당 볼트（41）에 나합(螺合)되는 너트(42)에 의하여 분할된 각각이 결합되어 있다.
방열부재(3)는 기대 부재(2)의 표면(2C)에 돌출하여 설치되어 있다. 방열부재(3)는 금속에 의하여 형성되는 판재로서 구성되며, 도 7 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 연직방향(P)으로 연장존재(수평방향(H)에 90도 교차)하여 설치되며, 또한 수평방향(H)으로 여러 개 병설되어 있다. 또한, 방열부재(3)는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 판재의 연장존재 방향을 따라 슬릿(3A)이 여러 개 형성되어 있다. 슬릿(3A)은, 방열부재(3)의 돌출단으로부터 기대 부재(2)의 표면(2C)측을 향하여 형성되며, 기대 부재(2)의 표면(2C)에 도달하여도 도달하지 않아도 된다.
그리고, 방열부재(3)는, 기대 부재(2)와 같은 재료에 의하여 일체 또는 별체로 형성되어 있어도, 기대 부재(2)와 다른 재료에 의하여 별체로 형성되어 있어도 된다. 또한, 방열부재(3)는, 판재에 한정되지 않고, 도에는 명시하지 않지만, 막대 형상이어도 된다. 또한, 방열부재(3)는, 도면에는 명시하지 않지만, 단면이 중공형상이어도 된다.
열전달 보유수단(4)은, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 장치이다. 열전달 보유수단(4)은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 기대 부재(2)가 열변형하기 이전의 금속제 통부재(100)인 배관의 표면(100A)의 형상을 따라 원통형상의 내면(2A)의 지름(내경)이 배관의 표면(100A)의 외경과 일치하도록 형성되어 있는 것, 및, 기대 부재(2)가 원통형상을 지름방향에서 분할하고, 각각의 각 분할단에 설치된 플랜지(2B) 사이를 중첩시켜, 각 플랜지(2B)를 관통하는 볼트（41） 및 해당 볼트（41）에 나합되는 너트(42)에 의하여 분할된 각각을 결합하고 있는 것에 의하여 구성되어 있다. 즉, 여기에서의 열전달 보유수단(4)은, 기대 부재(2)가 열변형하기 이전의 금속제 통부재(100)의 표면(100A)의 형상을 따라 내면(2A)이 형성되며, 또한 분할단의 각 플랜지(2B)가 볼트（41） 및 너트(42)에 의하여 결합되어 있기 때문에, 고온에 의하여 금속제 통부재(100)가 변형했을 경우에, 실질적 억지 끼워맞춤(interference fit)으로서 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 접촉한 상태가 유지되게 된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태의 냉각장치(1)는, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)의 표면(100A)을 따라 면에서 접촉하여 설치되는 기대 부재(2)와, 기대 부재(2)의 표면(2C)에 돌출하여 설치된 방열부재(3)와, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 열전달 보유수단(4)을 구비하는 것에 의하여, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(1)에서는, 방열부재(3)는 연직방향(P)으로 연장존재하는 판재로서 형성되며, 또한 판재가 수평방향(H)으로 여러 개 병설된다.
이 냉각장치(1)에 의하면, 방열부재(3)의 판재가 연직방향(P)으로 연장존재하고, 수평방향(H)으로 여러 개 병설되는 것에 의하여, 자연 대류 열전달을 촉진하기 때문에, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(1)에서는, 방열부재(3)는 판재의 연장존재 방향을 따라 슬릿(3A)이 여러 개 형성된다.
이 냉각장치(1)에 의하면, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 것에 의하여, 기대 부재(2)를 통하여 방열부재(3)가 변형했을 경우에, 슬릿(3A)이 방열부재(3)의 변형을 억제시킨다. 이 결과, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다.
[실시 형태 3]
도 11은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 그리고, 본 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 대하여 열전달 보유수단(4)이 다르고, 기타 구성은 동일하다. 따라서, 이하에서는, 열전달 보유수단(4)에 대하여 설명하고, 기타 동일 구성에는 동일 부호를 첨부하여 설명을 생략한다. 또한, 도 11에서는, 도 4에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 기타 도면에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여도 된다.
열전달 보유수단(4)은, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 장치이다. 열전달 보유수단(4)은, 도 11에 나타낸 바와 같이, 기대 부재(2)가 열변형하기 이전의 금속제 통부재(100)의 표면(100A)을 따라 면에서 접촉하도록, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 접촉하는 내면(2A)이 금속제 통부재(100)의 표면(100A)의 형상을 따라 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 기대 부재(2)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 금속제 통부재(100)가 배관으로 되어 있고, 이 배관의 표면(100A)의 형상을 따라 원통형상의 내면(2A)의 지름(내경)이 배관의 표면(100A)의 외경과 일치하도록 형성되어 있다. 그리고, 기대 부재(2)는, 원통형상이 지름방향에서 분할(본 실시 형태에서는 2분할)되어, 각각의 각 분할단(分割端)에 설치된 플랜지(2B) 사이가 중첩되며, 각 플랜지(2B)를 관통하는 볼트（41） 및 해당 볼트（41）에 나합(螺合)되는 너트(42)에 의하여 분할된 각각이 결합되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 열전달 보유수단(4)은, 볼트（41）의 두부와 플랜지(2B) 사이에 탄성 수단인 용수철(43)이 설치되어 있다. 용수철(43)은, 압축 용수철로서, 볼트（41）의 두부와 너트(42) 사이에서 각 플랜지(2B)가 서로 근접하는 방향에 압압하고, 이에 의하여 기대 부재(2)를 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 대하여 압압한다. 그리고, 용수철(43)에는 코일 용수철이나 판자 용수철 등이 있다.
이러한 냉각장치(1)에 의하면, 고온에 의하여 금속제 통부재(100)가 변형했을 경우에, 열전달 보유수단(4)의 용수철(43)에 의하여 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 기대 부재(2)가 접촉한 상태가 유지되게 된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
[실시 형태 4]
도 12는 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 그리고, 본 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 대하여 열전달 보유수단(4)이 다르고, 기타 구성은 동일하다. 따라서, 이하에서는, 열전달 보유수단(4)에 대하여 설명하고, 기타 동일 구성에는 동일 부호를 첨부하여 설명을 생략한다. 또한, 도 12에서는, 도 3에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 기타 도면에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여도 된다.
열전달 보유수단(4)은, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 장치이다. 열전달 보유수단(4)은, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)과 기대 부재(2)의 내면(2A) 사이에 연화부재(44)가 충전되어 있다. 연화부재(44)는, 금속제 통부재(100)의 온도 상승에 따라 연화되는 것으로서, 금속재료나 용사층(溶射層)이 있다. 여기에서, 금속재료나 용사층은, 예를 들면, 금속제 통부재(100)의 내부 유체 온도에 대하여 100℃ 이상 200℃ 이하 정도를 가한 융점인 것이 바람직하고, 유체 온도가 500℃이면 알루미늄 합금(융점 660℃), 유체 온도가 650℃이면 황동(융점 900℃) 등을 들 수 있다.
이러한 냉각장치(1)에 의하면, 고온에 의하여 금속제 통부재(100)가 변형하여도, 열전달 보유수단(4)의 연화부재(44)가 온도 상승에 따라 연화되는 것에 의하여, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)과 기대 부재(2)의 내면(2A)의 열적 연계를 연화부재(44)가 유지하게 된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
[실시 형태 5]
도 13은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 그리고, 본 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 대하여 열전달 보유수단(4)이 다르고, 기타 구성은 동일하다. 따라서, 이하에서는, 열전달 보유수단(4)에 대하여 설명하고, 기타 동일 구성에는 동일 부호를 첨부하여 설명을 생략한다. 또한, 도 13에서는, 도 3에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 기타 도면에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여도 된다.
열전달 보유수단(4)은, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유시키는 장치이다. 열전달 보유수단(4)은, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)과 기대 부재(2)의 내면(2A) 사이에, 금속제 통부재(100)의 열변형에 추종하여 변형하는 변형부재(45)가 설치되어 있다. 변형부재(45)는, 금속제 통부재(100)의 표면(100A) 또는 기대 부재(2)의 내면(2A)에 안장된 것이어도 되고, 금속제 통부재(100) 및 기대 부재(2)와는 다르게 금속제 통부재(100)의 표면(100A)과 기대 부재(2)의 내면(2A) 사이에 배치된 것이어도 된다. 변형부재(45)는, 금속제 통부재(100) 및 기대 부재(2)보다도 저강성(低剛性)인 것으로서, 금속제 통부재(100)의 지름 방향으로 연장존재하여 금속제 통부재(100)의 지름 방향에 대해 변형할 수 있는 판상 부재가 바람직하고, 변형하기 쉽도록 금속제 통부재(100)의 중심 축선의 연장존재 방향으로 만곡하거나 굴곡한 형상이 보다 바람직하다. 또한, 변형부재(45)는, 금속제 통부재(100)의 내부 유체 온도의 영향을 받기 어렵도록 저융점 금속이 이용되는 것이 바람직하다. 여기에서, 저융점 금속은, 예를 들면, 금속제 통부재(100)의 내부 유체 온도에 대하여 100℃ 이상 200℃ 이하 정도를 가한 융점인 것이 바람직하고, 유체 온도가 500℃이면 알루미늄 합금(융점 660℃), 유체 온도가 650℃이면 황동(융점 900℃) 등을 들 수 있다.
이러한 냉각장치(1)에 의하면, 고온에 의하여 금속제 통부재(100)가 변형했을 경우에, 열전달 보유수단(4)의 변형부재(45)가 변형하는 것에 의하여, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)과 기대 부재(2)의 내면(2A)의 열적 연계를 변형부재(45)가 유지하게 된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
[실시 형태 6]
도 14는 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 도 15는 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 도 16은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 그리고, 본 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 대하여 송풍기구(5)를 가지는 것이 다르고, 기타 구성은 동일하다. 따라서, 이하에서는, 송풍기구(5)에 대하여 설명하고, 기타 동일 구성에는 동일 부호를 첨부하여 설명을 생략한다. 또한, 도 14, 도 15, 도 16에서는, 도 3, 도 4, 도 7에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 기타 도면에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여도 된다.
송풍기구(5)는 커버(51)와, 송풍관(52)과, 송풍기(53)와, 급기관(54)과, 후드(55)를 가진다.
커버(51)는, 방열부재(3)의 외측인 냉각장치(1)를 포함하는 금속제 통부재(100)의 주위를 덮도록 설치된다. 커버(51)는, 금속제 통부재(100)의 주위를 덮는 원통형상으로 형성되며, 그 상부에 통풍구멍(51A)이 관통하여 설치되어 있다. 또한, 커버(51)는, 금속제 통부재(100)(도 14에서는 보온재료(101))에 대하여 소정의 틈새(51B)가 설치되어 있다. 틈새(51B)는, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형했을 경우에 금속제 통부재(100)(또는 보온재료(101))에 접촉하는 사태를 회피하도록 설정되어 있다.
송풍관(52)은 방열부재(3)의 외측인 냉각장치(1)의 하방에 배치된다. 송풍관(52)은 커버(51)의 내부 하방에 배치된다. 송풍관(52)은 중공형상으로 형성되어 측방 또는 상방을 향하여 개구 구멍(52A)이 관통하여 설치되어 있다.
송풍기(53)는 송풍관(52)에 공기를 공급하는 장치로서, 급기관(54)을 통하여 송풍관(52)과 연결되어 있다.
후드(55)는 커버(51)의 상방인, 통풍구멍(51A)의 상방을 덮어주도록 커버(51)와 소정 간격을 두고 설치된다.
이 송풍기구(5)는 송풍기(53)에 의하여 급기관(54)을 통하여 송풍관(52)의 내부에 공기가 공급되며, 이 공기가 개구 구멍(52A)으로부터 측방 또는 상방을 향하여 토출된다. 송풍관(52)의 개구 구멍(52A)으로부터 토출된 공기는 커버(51)의 내부에서 상승하고, 통풍구멍(51A)으로부터 커버(51)의 외측에 배출된다.
그리고, 커버(51) 및 후드(55)는 설치하지 않아도 되며, 이 경우에, 송풍관(52)의 개구 구멍(52A)은 상방을 향하여 설치된다.
그런데, 도 16에서는, 금속제 통부재(100)가 연직방향(P)으로 중심 축선(S)이 연장존재하도록 배치되어 있다. 이 경우에, 송풍관(52)은 방열부재(3)의 외측인 냉각장치(1)의 하방에 있어서, 금속제 통부재(100)의 주위를 덮는 환상으로 형성된다.
이러한 냉각장치(1)에 의하면, 송풍관(52)의 개구 구멍(52A)으로부터 토출된 공기가 방열부재(3)의 주위나 방열부재(3)의 판재 사이에서 상승하는 것에 의하여, 기대 부재(2) 및 방열부재(3)의 하방으로부터 주위의 공간을 환기시킨다. 이 결과, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
또한, 이 냉각장치(1)에서는, 송풍기구(5)가 커버(51)를 구비하는 것에 의하여, 공기의 흐름을 안내할 수 있고, 환기에 의한 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유하는 효과를 현저하게 얻을 수 있다.
또한, 이 냉각장치(1)에서는, 송풍기구(5)가 후드(55)를 구비하는 것에 의하여, 커버(51)의 통풍구멍(51A)에로의 먼지의 침입을 막을 수 있다.
그리고, 송풍기구(5)는, 공기가 방열부재(3)를 따라 하방으로부터 상방에 적당히 흘러들도록, 방열부재(3)를 연직방향(P)으로 연장존재하는 판재로 한 냉각장치(1)에 적용하는 것이 바람직하다.
[실시 형태 7]
도 17은, 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 그리고, 본 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 대하여 공랭기구(6)를 가지는 것이 다르고, 기타 구성은 동일하다. 따라서, 이하에서는, 공랭기구(6)에 대하여 설명하고, 기타 동일한 구성에는 동일 부호를 첨부하여 설명을 생략한다. 또한, 도 17에서는, 도 3에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 기타 도면에 나타내는 실시 형태의 변형예로 하여도 된다.
공랭기구(6)는 헤더관(61)과, 토출 노즐(62)과, 송풍기(63)와, 급기관(64)과, 유량조절부(65)와, 압력검출부(66)와, 헤더관 온도 검출부(67)와, 금속제 통부재 온도 검출부(68)와, 제어부(69)를 가진다.
헤더관(61)은 방열부재(3)의 외측인 냉각장치(1)를 포함하는 금속제 통부재(100)의 외측을 둘러싸도록 환상으로 설치된다. 헤더관(61)은, 중공형상으로 형성되어 있다. 또한, 헤더관(61)은, 도면에는 명시하지 않지만, 방열부재(3)의 외측인 냉각장치(1)를 포함하며 금속제 통부재(100)에 비접촉 상태로 금속제 통부재(100)거나 기타 부재에 대하여 지지 부재에 의하여 지지된다.
토출 노즐(62)은 금속제 통부재(100)측에 토출구를 향하여 헤더관(61)에 배치되어 있다.
송풍기(63)는 헤더관(61)에 공기를 공급하는 장치로서, 급기관(64)을 통하여 헤더관(61)과 연결되어 있다.
유량조절부(65)는 급기관(64)에 설치되며, 급기관(64)을 통하여 헤더관(61)에 이르는 공기의 유량을 조정하는 장치이다. 유량조절부(65)는 유량조정밸브에 의하여 구성된다.
압력검출부(66)는 헤더관(61)의 내부 압력을 검출한다.
헤더관 온도 검출부(67)는 헤더관(61)의 내부 온도를 검출한다.
금속제 통부재 온도 검출부(68)는 금속제 통부재(100)의 표면(100A)의 온도를 검출한다.
제어부(69)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read 0nly Memory)나 RAM(Random Access Memory) 등의 연산 처리 기능과 기억 기능을 구비하여 구성된다. 제어부(69)는 송풍기(63)의 구동을 제어한다. 또한, 제어부(69)는 압력검출부(66)에 의하여 검출되는 헤더관(61)의 내부 압력으로부터 외기압과 헤더관(61)의 내부 압력차를 산출한다. 또한, 제어부(69)는, 헤더관 온도 검출부(67)에 의하여 검출되는 헤더관(61)의 내부 온도와, 먼저 산출한 압력차에 의거하여 헤더관(61)에 공급되는 공기의 유량을 산출한다. 그리고, 제어부(69)는 산출한 유량에 의가하여 헤더관(61)에 공급되는 공기의 유량이, 토출 노즐(62)로부터 토출되어 금속제 통부재(100)를 냉각하기 위한 필요한 공기 유량이 되도록 유량조절부(65)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(69)는 금속제 통부재 온도 검출부(68)에 의하여 검출되는 금속제 통부재(100)의 표면(100A)의 온도에 의거하여, 토출 노즐(62)로부터 토출되어 금속제 통부재(100)를 냉각하기 위한 필요한 공기의 유량이 되도록, 유량조절부(65)를 제어할 수도 있다.
이러한 냉각장치(1)에 의하면, 금속제 통부재(100)의 외측을 둘러싸는 헤더관(61)과, 금속제 통부재(100)측에 토출구를 향하여 헤더관(61)에 배치되는 토출 노즐(62)과, 헤더관(61)에 공기를 공급하는 송풍기(63)를 구비하는 공랭기구(6)를 가지는 것에 의하여, 토출 노즐(62)로부터 토출된 공기에 의하여 금속제 통부재(100)가 냉각된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)를 냉각시키는 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(1)에서는, 유량조절부(65)와, 헤더관(61)에 공급되는 공기의 유량 또는 금속제 통부재(100)의 온도를 취득하여, 유량 또는 온도에 따라 유량조절부(65)를 제어하는 제어부(69)를 구비하는 것이 바람직하다.
이 냉각장치(1)에 의하면, 금속제 통부재(100)를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(1)에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 공랭기구(6)의 토출 노즐(62)의 토출구가 향하는 측에서, 적어도 기대 부재(2)가 제외되어 배치되는 것이 바람직하다. 적어도 기대 부재(2)란, 기대 부재(2)만, 또는 기대 부재(2) 및 방열부재(3)를 의미한다. 즉, 공랭기구(6)의 토출 노즐(62)의 토출구가 향하는 측에, 기대 부재(2)만, 또는 기대 부재(2) 및 방열부재(3)가 제외된 형태로 된다. 도 17에서는, 기대 부재(2)를 관통부(2D)가 여러 개 설치된 다공판으로 하는 것에 의하여 실시하고 있다. 그리고, 기대 부재(2)만, 또는 기대 부재(2) 및 방열부재(3)가 제외된 형태는, 크리프 손상 리스크가 높은 부분인 용접부(102)가 표출되는 것이 바람직하다.
이 냉각장치(1)에 의하면, 금속제 통부재(100)를 냉각시키는 냉각 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
[실시 형태 8]
도 18은 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 그리고, 본 실시 형태는, 상술한 실시 형태 7의 공랭기구(6)를 가지고 있지만, 기대 부재(2), 방열부재(3) 및 열전달 보유수단(4)을 가지고 있지 않는다. 또한, 도 18에서는, 중심 축선(S)이 수평방향(H)을 주요방향으로 하여 배치된 금속제 통부재(100)에 공랭기구(6)를 구비한 형태를 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 중심 축선(S)이 연직방향(P)을 주요방향으로 하여 배치된 금속제 통부재(100)에 공랭기구(6)를 적용해도 된다.
본 실시 형태의 냉각장치(10)는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 비접촉 상태로 금속제 통부재(100)의 외측을 둘러싸는 헤더관(61)과, 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 토출구를 향하여 헤더관(61)에 배치되는 토출 노즐(62)과, 헤더관(61)에 공기를 공급하는 송풍기(63)를 구비한다.
이 냉각장치(10)에 의하면, 공랭기구(6)의 헤더관(61)의 토출 노즐(62)로부터 토출된 공기가 금속제 통부재(100)에 충돌되는 것에 의하여, 금속제 통부재(100)가 냉각된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다. 따라서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다. 게다가, 이 냉각장치(10)에 의하면, 헤더관(61)이 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 비접촉 상태로 금속제 통부재(100)의 외측을 둘러싸는 것에 의하여서도, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도, 헤더관(61)이 금속제 통부재(100)에 접촉하는 사태를 막기 때문에, 금속제 통부재(100)를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(10)에서는, 유량조절부(65)와, 헤더관(61)에 공급되는 공기의 유량 또는 금속제 통부재(100)의 온도를 취득하여, 유량 또는 온도에 따라 유량조절부(65)를 제어하는 제어부(69)를 구비하는 것이 바람직하다.
이 냉각장치(10)에 의하면, 금속제 통부재(100)를 냉각시키는 냉각 성능을 유지할 수 있다.
[실시 형태 9]
도 19는 본 실시 형태에 따른 냉각장치의 개략 구성도이다. 그리고, 본 실시 형태는, 상술한 실시 형태 8에 대하여 방열부재(70)를 가지는 것이 다르고, 기타 구성은 동일하다. 따라서, 이하에서는, 방열부재(70)에 대하여 설명하고, 기타 동일 구성에는 동일 부호를 첨부하여 설명을 생략한다. 또한, 도 19에서는, 중심 축선(S)이 수평방향(H)을 주요방향으로 하여 배치된 금속제 통부재(100)에 공랭기구(6)를 구비한 형태를 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 중심 축선(S)이 연직방향(P)을 주요방향으로 하여 배치된 금속제 통부재(100)에 공랭기구(6)를 적용해도 된다.
본 실시 형태의 냉각장치(10)는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 방열부재(70)가 헤더관(61)과 금속제 통부재(100) 사이인 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 돌출하여 설치되어 있다.
그리고, 방열부재(70)는, 금속제 통부재(100)와 같은 재료에 의하여 일체 또는 별체로 형성되어 있어도 되고, 금속제 통부재(100)와 다른 재료에 의하여 별체로 형성되어 있어도 된다. 또한, 방열부재(70)는, 판재에 한정되지 않고, 도에는 명시하지 않지만, 막대 형상이어도 된다. 또한, 방열부재(70)는, 도면에는 명시하지 않지만, 단면이 중공형상이어도 된다. 또한, 방열부재(70)는, 도에는 명시하지 않지만, 중심 축선(S)을 따라 연장존재하여 설치되며, 또한 금속제 통부재(100)의 원주방향으로 여러 개 병설되어 있어도 된다.
이러한 냉각장치(10)에 의하면, 방열부재(70)를 구비하는 것에 의하여 열전달성이 향상되기 때문에 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 열전달성이 향상되기 때문에, 공랭기구(6)에서의 공기의 유량을 억제하여 설비 코스트를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 냉각장치(10)에서는, 방열부재(70)는 금속에 의하여 형성되는 판재로서 구성되며, 금속제 통부재(100)의 중심 축선(S)을 따라 나선상으로 배치되어도 된다.
이 냉각장치(10)에 의하면, 고온에 의하여 금속제 통부재(100)가 변형했을 경우에, 나선상 방열부재(70)가 실질적 억지 끼워맞춤으로서 금속제 통부재(100)의 표면(100A)에 접촉한 상태가 유지되게 된다. 이 결과, 금속제 통부재(100)로부터 기대 부재(2)에로의 열전달성을 보유할 수 있고, 고온환경하에 있는 금속제 통부재(100)가 열변형하는 경우에라도 냉각 성능을 유지할 수 있다. 그래서, 크리프 손상 리스크가 높은 부분의 메탈 온도를 낮추고 크리프 손상 리스크를 저감시킬 수 있다.
1, 10 냉각 장치
2 기대 부재
2A 내면
2B 플랜지
2C 표면
2D 관통부
３ 방열부재
3A 슬릿
4 열전달 보유수단
41 볼트
42 너트
43 용수철（탄성부재）
44 연화부재
45 변형부재
5 송풍기구
51 커버
51A 통풍 구멍
51B 틈새
52 송풍관
52A 개구 구멍
53 숭풍기
54 급기관
55 후드
6 공랭기관
61 헤더
62 토출 노즐
63 숭풍기
64 급기관
65 유량조정부
66 압력검출부
67 헤더관 온도 검출부
68 금속제 통부재 온도 검출부
69 제어부
70 방열부재
100 금속제 통부재
100A 표면
101 보온재
102 용접부
Ｈ 수평방향
Ｐ 연직방향
Ｓ 중심 축선

Claims (15)

  1. 고온환경하에 있는 금속제 통부재의 표면을 따라 마련되는 기대 부재와,
    상기 기대 부재의 표면에 돌출하여 설치된 방열부재와,
    상기 금속제 통부재로부터 상기 기대 부재에로의 열전달성을 보유시키는 열전달 보유수단을 구비하고,
    상기 열전달 보유수단은 상기 기대 부재와 상기 금속제 통부재 사이에 마련된 변형부재를 가지며, 상기 변형부재는 상기 금속제 통부재의 열변형에 추종하여 변형하도록 상기 금속제 통부재의 지름 방향으로 연장존재하여 상기 금속제 통부재의 중심 축선의 연장존재 방향으로 만곡 또는 굴곡한 판상부재인 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전달 보유수단은 상기 기대 부재를 상기 금속제 통부재의 표면에 대하여 압압하는 탄성부재를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열부재는 연직방향으로 연장존재하는 판재로서 형성되며, 또한 상기 판재가 수평방향으로 복수 개 병설되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 금속제 통부재의 중심 축선을 따라 나선상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 방열부재는 상기 판재의 연장존재 방향을 따라 슬릿이 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열부재의 하방에 배치되어 중공형상의 측방 또는 상방에 개구 구멍이 설치되는 송풍관과, 상기 송풍관에 공기를 공급하는 송풍기를 구비하는 송풍기구를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 송풍기구는, 상기 방열부재의 외측인 상기 금속제 통부재의 주위를 덮도록 설치된 커버를 구비하고, 해당 커버의 내부에 상기 송풍관이 설치되며, 상기 커버의 상부에 통풍구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 송풍기구는 상기 커버의 상기 통풍구멍의 상방을 덮는 후드를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속제 통부재의 외측을 둘러싸는 헤더관과, 토출구가 상기 금속제 통부재측을 향하도록 상기 헤더관에 배치되는 토출 노즐과, 상기 헤더관에 공기를 공급하는 송풍기를 구비하는 공랭기구를 가지는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공랭기구의 상기 토출 노즐의 토출구가 향하는 측에서, 적어도 상기 기대 부재가 제외되어서 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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