WO2007060983A1 - 配管 - Google Patents

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WO2007060983A1
WO2007060983A1 PCT/JP2006/323305 JP2006323305W WO2007060983A1 WO 2007060983 A1 WO2007060983 A1 WO 2007060983A1 JP 2006323305 W JP2006323305 W JP 2006323305W WO 2007060983 A1 WO2007060983 A1 WO 2007060983A1
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WO
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pipe
flow
piping
temperature
central axis
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PCT/JP2006/323305
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshiyuki Kondo
Koichi Tanimoto
Shigeki Suzuki
Koji Tachibana
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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Publication date
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Priority to US11/990,144 priority patent/US20090217991A1/en
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    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/18—Double-walled pipes; Multi-channel pipes or pipe assemblies
    • F16L9/19—Multi-channel pipes or pipe assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L41/00—Branching pipes; Joining pipes to walls
    • F16L41/02—Branch units, e.g. made in one piece, welded, riveted
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85938—Non-valved flow dividers

Definitions

  • the present invention relates to a pipe through which a fluid flows, and particularly to a closed pipe branched from a main pipe through which a high-temperature fluid flows.
  • branch pipes are connected to a main pipe through which water in a power plant or other plants flows. Some of them are used only at the time of plant start-up and maintenance and inspection, and are closed by a gate valve provided in the branch pipe after the plant enters normal operation.
  • a so-called cavity flow which is a spiral vortex flow induced by the flow of water in the main pipe, is formed in the branch pipe closed by the gate valve or the like in this way.
  • an aging layer interface is formed at the tip of the cavity flow.
  • the aging layer interface is an interface where the temperature of water in the branch pipe changes abruptly, and the pipe near the aging layer interface is subject to a large thermal stress due to the temperature difference.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-928925 (Pages 4-5, Fig. 4 etc.)
  • Patent Document 1 described above discloses a technique of arranging plate members combined in a cross shape in a branch pipe.
  • Patent Document 1 has insufficient control of the cavity flow. Therefore, there is a possibility that an aged layer interface that is a temperature sudden change portion of the fluid is formed in the predetermined portion of the pipe. Then, thermal fatigue of the piping due to the aging layer interface occurred in the predetermined portion, and there was a risk that the piping would be adversely affected.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a pipe that can eliminate the adverse effect of the flow of the branch on the branch pipe.
  • the present invention provides the following means.
  • the pipe according to the first aspect of the present invention is a pipe that branches from a main pipe through which a high-temperature fluid is circulated, and is a pipe that is configured so as to be closed, and the flow path in the pipe is divided into a plurality of small flow paths. Means is provided in the pipe.
  • the flow path in the pipe is divided into a plurality of small flow paths by the dividing means.
  • the flow path resistance increases. Therefore, the division means can suppress the entry of the cavity flow, which is a spiral vortex, into the pipe, and can prevent a sudden temperature change part from being formed at a predetermined part of the pipe (for example, a bent part of the pipe). . As a result, it is possible to prevent adverse effects on the piping due to the sudden temperature change part.
  • the heat radiation area of the fluid can be increased, the heat of the fluid can be easily radiated to the outside, and the sudden temperature change portion can be formed in the pipe.
  • the dividing means includes a first pipe connected to the main pipe, a second pipe separated from the first pipe, the first pipe, and the second pipe. It is desirable to have a configuration including a plurality of connection pipes that connect the fluids so that fluid can flow.
  • the dividing means is configured by connecting the first pipe and the second pipe separated from each other by the plurality of connection pipes, the circumferential component of the flow in the pipe As a result, the flow resistance to the pipe increases, and the intrusion of the cavity flow into the pipe can be suppressed.
  • the heat radiation area of the fluid increases in multiple connection pipes, and the heat of the fluid can be easily radiated to the outside.
  • the dividing means is a plurality of cylindrical members having a diameter smaller than a diameter of the pipe provided inside the pipe, and the plurality of cylindrical members are provided on the pipe. It is desirable to have a configuration that is arranged side by side in the circumferential direction. [0012] According to this configuration, the flow path in the pipe can be divided into the plurality of small flow paths by arranging the plurality of cylindrical members as the dividing means in the pipe in the circumferential direction of the pipe. it can . For this reason, the flow path resistance with respect to the circumferential component of the flow in the pipe is increased, and the penetration of the cavity flow into the pipe can be suppressed.
  • the rigidity of the pipe can be improved. Furthermore, since an existing pipe or the like can be used for the cylindrical member, the pipe can be easily manufactured.
  • the dividing means is a porous body provided with a plurality of through-holes, and the porous body is disposed inside the pipe, and It is desirable that the axis of the through hole is arranged along the direction of the central axis of the pipe.
  • the dividing means is a porous body
  • the plurality of through holes become a plurality of small flow paths.
  • the axis of the through hole is arranged along the central axis direction of the pipe, the flow resistance against the circumferential component of the flow in the pipe is increased, and the penetration of the cavity flow into the pipe is suppressed. Can do.
  • the pipe according to the second aspect of the present invention branches from a main pipe through which a high-temperature fluid flows, and in the pipe configured to be occluded, a flow of vortex swirling in the circumferential direction in the pipe Inhibiting means for hindering is provided in the pipe.
  • the flow of the spiral (spiral) swirling in the circumferential direction in the pipe can be prevented by the inhibiting means, so that the cavity flow is a spiral vortex. Can be prevented from entering the pipe. Therefore, it is possible to prevent a sudden temperature change part from being formed at a predetermined position of the pipe (for example, a pipe bending part), and to prevent adverse effects on the pipe by the temperature sudden change part.
  • the inhibiting means is a first spiral member that pivots in one rotational direction and a second spiral member that pivots in another rotational direction, and the first spiral member and It is desirable that the second spiral member is arranged in the pipe.
  • the inhibition means are the first spiral member and the second spiral member that rotate in directions opposite to each other, the intrusion of the cavity flow, which is a spiral vortex in the pipe, into the pipe. Can be suppressed.
  • a cavity flow swirling in one rotation direction is suppressed by a second spiral member swirling in another rotation direction
  • a cavity flow swirling in another rotation direction is a first spiral swirling in one rotation direction. It is suppressed by the member. Therefore, even if the turning direction of the cavity flow is one of the rotation direction and the other rotation direction, it can be suppressed by the inhibiting means.
  • the blocking means is a flow path resistance portion that increases flow path resistance with respect to the flow in the central axis direction in the pipe.
  • the blocking means is a flow path resistance portion that increases the flow path resistance with respect to the flow in the central axis direction in the pipe, the intrusion of the spiral flow vortex cavity flow into the pipe Can be suppressed.
  • the blocking means is a plate member extending in the central axis direction of the pipe, and the plate member protrudes inside and outside the pipe. Is desirable.
  • the obstruction member is a plate member that extends in the central axis direction of the pipe and protrudes into the inside of the pipe, the intrusion into the pipe of the cavity flow that is a spiral vortex is prevented. Can be suppressed.
  • the plate member protrudes outside the pipe, the heat of the fluid can be efficiently dissipated to the outside.
  • a pipe according to a third aspect of the present invention includes a cylindrical member that is branched from a main pipe through which a high-temperature fluid flows, and is arranged in the pipe in a pipe that is configured to be closed.
  • the cylindrical member is arranged in a region where a sudden temperature change portion of the fluid is formed in the pipe.
  • the cylindrical member is arranged in the pipe, the cavity flow that is a spiral vortex enters the cylindrical member. Therefore, the sudden temperature change part is formed inside the cylindrical member, and the cylindrical member undergoes thermal deformation.
  • the piping is isolated from the sudden temperature change part by the cylindrical member, and the thermal fatigue formed by the sudden temperature change part is reduced. Therefore, it is possible to prevent an adverse effect on the piping due to the sudden temperature change portion.
  • the cylindrical member is desirably thin.
  • a concave portion or a convex portion extending spirally is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical member.
  • the concave portion or the convex portion extending spirally is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical member, the formation of the sudden temperature change portion can be inhibited. That is, turbulent flow is promoted by the concave or convex portions of the low-temperature fluid flow that flows by force toward the main pipe of the cylindrical member. On the other hand, the turbulent flow is also promoted by the recess in the high-temperature fluid flow that flows in the direction opposite to the main piping force of the cylindrical member. For this reason, since the stirring of the low temperature fluid and the high temperature fluid is promoted, the formation of the sudden temperature change portion is inhibited.
  • the pipe according to the fourth aspect of the present invention branches from a main pipe through which a high-temperature fluid flows, and in the pipe configured to be occluded, a fluid temperature abrupt portion is formed in the pipe.
  • the piping in the region is provided with an expansion / contraction portion that can expand and contract in the direction of the central axis of the piping.
  • the expansion / contraction part is formed in the region where the temperature sudden change part is formed in the piping, the thermal deformation due to the temperature difference of the temperature sudden change part is absorbed by the expansion / contraction part. Is done. Therefore, the occurrence of thermal fatigue in the piping can be prevented, and adverse effects on the piping can be prevented.
  • the expansion / contraction portion is a bellows portion having irregularities in the radial direction of the pipe, and the central axis direction of the pipe is based on the fluctuation range of the position where the temperature sudden change portion is formed. It is desirable that the distance between the concaves and convexes be determined with respect to the structure.
  • the expansion / contraction part is a bellows part having irregularities in the radial direction of the pipe
  • the thermal stress due to the temperature difference of the temperature sudden change part is absorbed by the bellows part, and thermal fatigue is generated in the pipe.
  • the interval between the concaves and convexes with respect to the central axis direction of the pipe is determined based on the fluctuation range of the formation position of the temperature sudden change part! As a result, thermal fatigue in the piping can be prevented even if the position where the temperature sudden change portion fluctuates.
  • the pipe of the present invention since the flow path in the pipe is divided into a plurality of small flow paths by the dividing means, the flow resistance against the spiral flow increases in the arrangement area of the dividing means. . For this reason, the splitting means penetrates into the pipe of the cavity flow, which is a spiral vortex. It is possible to prevent the sudden change of temperature and to prevent a sudden temperature change part from being formed at a predetermined part of the pipe (for example, a bent part of the pipe). As a result, it is possible to prevent adverse effects on the piping caused by the sudden temperature change!
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in the branch pipe of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a branch pipe according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a BB cross-sectional view of the branch pipe in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line D-D of the branch pipe in FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a configuration of a branch pipe according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the configuration of a branch pipe according to a tenth embodiment of the present invention. Explanation of symbols
  • Second swivel vane (second spiral member, blocking means)
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment.
  • the branch pipe (pipe) 1 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows.
  • the branch pipe 1 includes a first pipe (dividing means) 5 connected to the main pipe 3, a second pipe (dividing means) 7 separated from the first pipe 5, and a first pipe 5 and a second pipe 7 And connecting pipes (dividing means) 9 which are a plurality of capillaries for connecting the two.
  • a connecting portion 11A having a larger diameter than the other parts is formed at the end of the first pipe 5 on the second pipe 7 side (the lower side in Fig. 1).
  • a connecting pipe 9 is connected to the circumferential surface of the connecting part 11A.
  • a connecting portion 11B having a larger diameter than the other parts is formed at the end of the second pipe 7 on the first pipe 5 side (the upper side in FIG. 1).
  • a connecting pipe 9 is connected to the circumferential surface of the connecting part 11B.
  • first and second pipes 5 and 7 may be formed with the connecting portions 11A and 11B as described above, and are not particularly limited.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in the branch pipe of FIG.
  • the connecting pipe 9 is a pipe having a diameter smaller than those of the first and second pipes 5 and 7, and is arranged side by side at equal intervals on the circumference around the central axis C of the branch pipe 1.
  • connection pipe 9 has a radial end toward the circumferential surface of the connecting part 11B. Bend inward and connected to connection 1 IB. The same applies to the end on the connection part 11A side.
  • the central portion of the connection pipe 9 is disposed so as to be substantially parallel to the central axis C as shown in FIG.
  • the shape of the connecting pipe 9 is not limited to the shape in which only the end is bent as described above, but can be applied to various other shapes.
  • the main pipe 3 When high-temperature water flows into the main pipe 3 with the branch pipe 1 closed, as shown in Fig. 1, the main pipe 3 has a spiral vortex centered on the central axis C as shown in Fig. 1. Bitty flow F occurs.
  • the cavity flow F enters the first pipe 5 while turning in a spiral toward the second pipe 7 side (the lower side in FIG. 1) and enters the connecting portion 11A.
  • the cavity flow F that has entered the connecting part 11A is attenuated by an increase in the flow resistance against the circumferential component of the flow through the connecting pipe 9.
  • high-temperature water that enters the branch pipe 1 from the main pipe 3 as the cavity flow F dissipates heat in the connection pipe 9 and the temperature drops.
  • the water that flows into the first pipe 5 from the main pipe 3 flows toward the second pipe 7 and flows into the connecting portion 11A.
  • the water flowing into the second pipe 7 is guided to, for example, a water quality inspection section.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment.
  • the branch pipe (pipe) 51 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows.
  • the branch pipe 51 includes a pipe 53 connected to the main pipe 3, a first swirl vane (first spiral member, blocking means) 55 disposed in the pipe 53, and a second swirl vane (second spiral member). , Hindering means) 57 and a support portion 59 for supporting the first and second swirl vanes 55, 57.
  • the first swirl vane 55 is a spiral vane that swirls in one swivel direction (for example, a direction away from the main pipe 3 and a clockwise rotation direction).
  • the second swirl vane 57 is a spiral vane that swirls in another swivel direction (for example, a counterclockwise rotation direction directed away from the main pipe 3).
  • the first swirl vane 55 and the second swirl vane 57 are arranged side by side along the central axis C.
  • the support part 59 is a member formed in a rod shape, and is fixed to the pipe 53. Further, the support portion 59 is provided with a first turning vane 55 and a second turning vane 57, and supports the first and second turning vanes 55, 57.
  • Cavity flow F force In the case of a spiral vortex that turns counterclockwise and turns counterclockwise from the main pipe 3, the cavity flow F moves to the first turning vane 55. The flow is obstructed Is done. Therefore, the cavity flow F attenuates in the first turning vane 55.
  • the cavity flow F is applied to the second turning vane 57. The flow is obstructed. Therefore, the cavity flow F is attenuated in the second turning vane 57.
  • the turning direction of the cavity flow F is not constant and always changes to a right or left turn, and there is a case where both the right and left turning cavity flows F are mixed.
  • the first swirl vane 55 and the second swirl vane 57 that swirl in opposite directions are provided in the pipe 53, so that the cavity flow F that is a spiral vortex is obtained. Can be prevented from entering the pipe 53.
  • the cavity flow F turning right is attenuated by the second turning vane 57 turning left
  • the cavity flow F turning left is attenuated by the first turning vane 55 turning right.
  • the first and second turning vanes 55 and 57 can be attenuated regardless of whether the turning direction of the cavity flow F is a right turn or a left turn. Therefore, it is possible to prevent an aging layer interface (abrupt temperature change portion) from being formed in a predetermined portion of the branch pipe 51 (for example, a pipe bending portion), and to prevent adverse effects on the branch pipe 51 due to the aging layer interface. .
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment.
  • the branch pipe (pipe) 101 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows.
  • the branch pipe 101 includes a pipe 103 connected to the main pipe 3 and a labyrinth structure part (flow path resistance part, inhibiting means) 105 disposed in the pipe 103.
  • the labyrinth structure 105 includes a plurality of plate members 107 extending radially inward from the inner wall of the pipe 103.
  • the plurality of plate members 107 block a part of the flow path in the pipe 103 and allow water to flow through the remaining opening 109.
  • the plate members 107 are arranged side by side in the direction of the central axis C, and the adjacent openings 109 are arranged to face each other with the central axis C interposed therebetween. That is, the plate members 107 are arranged so that the openings 109 are arranged differently.
  • a cavity flow that is a spiral vortex with the central axis C as the center of rotation is placed in the pipe 103. F occurs.
  • the cavity flow F enters the pipe 103 while spirally turning in the direction away from the main pipe 3 (downward direction in FIG. 4) and reaches the labyrinth structure portion 105.
  • the labyrinth structure portion 105 that increases the flow path resistance with respect to the flow in the central axis C direction is provided in the pipe 103, so that the cavity flow F can be prevented from entering the pipe 103. It is suppressed, and the cavity flow F can be attenuated.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment.
  • the branch pipe (pipe) 151 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows.
  • the branch pipe 151 includes a pipe 153 connected to the main pipe 3 and fins (plate members) 155 provided on the pipe 153.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of the branch pipe in FIG.
  • the fin 155 is a plate-like member that extends in the central axis C direction and extends in the radial direction of the pipe 153. Further, the fin 155 is disposed through the cylindrical surface of the pipe 153, and the fin 155 The inner edge portion 157 on the central axis C side of the tube is located inside the pipe 153, and the outer edge portion 159 opposite to the center axis C is located outside the pipe 153.
  • four fins 155 are provided in the pipe 153 with a phase interval of about 90 degrees.
  • the number of fins 155 may be four as described above, or may be other numbers, and is not particularly limited.
  • a cavity flow that is a spiral vortex with the central axis C as the center of rotation is located in the pipe 153. F occurs.
  • the cavity flow F enters the pipe 153 while spirally turning in the direction away from the main pipe 3 (downward direction in FIG. 5), and reaches the area where the fins 155 are arranged.
  • the circumferential component of the flow is blocked by the inner edge portion 157 of the fin 155. Therefore, the cavity flow F attenuates in the region where the fins 155 are disposed.
  • the heat of water forming the cavity flow F is transmitted to the inner edge portion 157 in contact, and the heat is transmitted from the inner edge portion 157 to the outer edge portion 159, and is radiated to the outside from the outer edge portion 159.
  • the fin 155 extends in the direction of the central axis C and includes the inner edge portion 157 protruding into the pipe 153, so that the cavity flow F that is a spiral vortex is blocked by the inner edge portion 157. Intrusion into the pipe 153 is prevented.
  • the outer edge portion 159 of the fin 155 protrudes to the outside of the pipe 153, the heat of water can be efficiently radiated to the outside, and the formation of the ripening layer interface can be prevented.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment.
  • a branch pipe (pipe) 201 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows as shown in FIG.
  • the branch pipe 201 includes a pipe 203 connected to the main pipe 3 and a cylindrical member (dividing means) 205 provided in the pipe 203.
  • FIG. 8 is a DD cross-sectional view of the branch pipe of FIG.
  • the cylindrical member 205 is also formed with a pipe force having a diameter smaller than that of the pipe 203.
  • four cylindrical members 205 are arranged in the circumferential direction in the pipe 203.
  • the cavity flow F is attenuated by an increase in flow path resistance against the circumferential component of the flow by the cylindrical member 205. Therefore, the cavity flow F attenuates in the region where the cylindrical member 205 is disposed.
  • the four cylindrical members 205 are arranged in the pipe 203 in the circumferential direction, the rigidity of the pipe 203 can be increased. Furthermore, since existing piping or the like can be used for the cylindrical member 205, the branch piping 201 can be easily manufactured.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the branch pipe (pipe) 251 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows as shown in FIG.
  • the branch pipe 251 includes a pipe 253 connected to the main pipe 3, and one inner cylinder (cylindrical member) 255 provided in the pipe 253.
  • the inner cylinder 255 is formed with a pipe force having a diameter smaller than that of the pipe 253, and is supported by the pipe 253.
  • the inner cylinder 255 is arranged at the tip of the cavity flow F, that is, at the position where the mature layer interface BL is formed.
  • the wall thickness of the inner cylinder 255 is preferably thin from the viewpoint of reducing the thermal stress acting on the inner cylinder 255.
  • FIG. F When high-temperature water flows into the main pipe 3 with the branch pipe 251 blocked, as shown in FIG. F occurs.
  • the cavity flow F enters the pipe 253 while spirally turning in the direction away from the main pipe 3 (downward direction in FIG. 9) and reaches the inner cylinder 255.
  • the cavity flow F enters the inner cylinder 255 and forms an aged layer interface in the inner cylinder 255.
  • the cavity flow F does not enter between the inner cylinder 255 and the pipe 253, and the pipe 253 does not contact the aging layer interface BL.
  • the inner cylinder 255 is arranged in the pipe 253, the cavity flow F that is a spiral vortex enters the inner cylinder 255. Therefore, the mature layer interface BL, which is a sudden temperature change part, is formed inside the inner cylinder 255, and the inner cylinder 255 undergoes thermal deformation.
  • the pipe 253 is isolated from the mature layer interface BL by the inner cylinder 255, thermal fatigue formed in the pipe 253 due to a sudden change in temperature is reduced. Therefore, adverse effects on the pipe 253 due to the aging layer interface BL can be prevented.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment.
  • the branch pipe (pipe) 301 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows as shown in FIG.
  • the branch pipe 301 includes a pipe 303 connected to the main pipe 3, and one inner cylinder (cylindrical member) 305 provided in the pipe 303.
  • the inner cylinder 305 is also formed with a piping force having a diameter smaller than that of the piping 303, and a concave portion 307 extending in a spiral shape is provided on the inner peripheral surface.
  • the inner cylinder 305 is supported by the pipe 303 and is arranged at the tip of the cavity flow F, that is, at the position where the mature layer interface BL is formed.
  • the inner cylinder 305 may have a concave portion 307 extending spirally on the inner peripheral surface thereof, or may be formed with a convex portion extending spirally. Absent.
  • FIG. F When high-temperature water is flowed into the main pipe 3 with the branch pipe 301 closed, as shown in FIG. F occurs.
  • the cavity flow F enters the pipe 303 while spirally turning in a direction away from the main pipe 3 (downward direction in FIG. 10) and reaches the inner cylinder 305.
  • the cavity flow F enters the inner cylinder 305 and is mixed with cold water in the inner cylinder 305.
  • the concave portion 307 extending in a spiral shape is formed on the inner peripheral surface of the inner cylinder 305. Therefore, it is possible to inhibit the formation of the mature layer interface BL that is a temperature sudden change portion. That is, turbulent flow is promoted by the recess 307 in the flow of low-temperature water flowing toward the main pipe 3 of the inner cylinder 305 (the downward force in FIG. 9 is also directed upward). On the other hand, a turbulent flow is also promoted by the concave portion 307 in the high-temperature fluid flow that flows from the main pipe 3 of the inner cylinder 305 to the opposite side (from the upper side to the lower side in FIG. 9). Therefore, the stirring / mixing of the low-temperature water and the high-temperature water is promoted by the recess 307, so that the formation of the aging layer interface BL is inhibited. [Eighth Embodiment]
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • Branch pipe (pipe) 351 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows as shown in FIG.
  • the branch pipe 351 includes a pipe 353 connected to the main pipe 3 and a bellows part (expandable part) 355 provided in the pipe 353.
  • the bellows portion 355 is a concavo-convex portion that is bent in the radial direction formed on the circumferential surface of the pipe 353, and is formed at the tip of the cavity flow F, that is, the position where the aging layer interface BL is formed. Yes.
  • the pitch of the irregularities of the bellows portion 355 is formed larger than the fluctuation width at the position where the mature layer interface BL is formed.
  • the cavity flow F enters the pipe 353 while spirally turning in a direction away from the main pipe 3 (downward in FIG. 11) and reaches the bellows part 355.
  • the cavity flow F forms an aging layer interface BL at the bellows portion 355.
  • the bellows part 355 is thermally deformed according to the temperature of the water in contact with it, and the bent uneven part is expanded and contracted to absorb the heat deformation.
  • the pitch (interval) of the unevenness with respect to the central axis C direction of the pipe 353 is formed wider than the fluctuation range of the formation position of the aging layer interface BL. It is possible to prevent thermal fatigue from occurring in the piping.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the branch pipe (pipe) 401 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows.
  • the branch pipe 401 includes a pipe 403 connected to the main pipe 3 and a hammer member (porous body) 405 provided in the pipe 403.
  • the her cam member 405 includes a plurality of through holes 407 having a polygonal cross section, and has a so-called two cam structure. Further, the her cam member 405 is arranged so that the central axis of the through hole 407 is substantially parallel to the central axis C.
  • the cavity flow F enters the pipe 403 in a spiral direction by turning in the direction away from the main pipe 3 (downward direction in FIG. 12) and reaches the her cam member 405.
  • the cavity flow F attenuates in the region where the her cam member 405 is disposed.
  • the hard cam member 405 is arranged in the pipe 403, and the central axis of the through hole 407 is arranged along the central axis C. Therefore, the circumferential direction of the flow in the pipe 403 The channel resistance to the component is increased. For this reason, the cavity flow F is attenuated in the area where the Hayuka member 405 is disposed, and the intrusion into the pipe 403 is prevented.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the configuration of the branch pipe according to the present embodiment. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the branch pipe (pipe) 451 is a pipe branched from the main pipe 3 through which high-temperature water flows.
  • the branch pipe 451 includes a pipe 453 connected to the main pipe 3 and a multi-hole plate (porous body) 455 provided in the pipe 453.
  • the perforated plate 455 is a plate-like member in which a plurality of through holes 457 are formed.
  • the cavity flow F enters the pipe 453 while spirally turning in a direction away from the main pipe 3 (downward in FIG. 13) and reaches the perforated plate 455.
  • the cavity flow F passes through the through-hole 457 of the perforated plate 455, the cavity flow F is attenuated by an increase in flow resistance with respect to a circumferential component of the flow by the perforated plate 455. Therefore, the cavity flow F attenuates in the region where the perforated plate 455 is disposed.
  • the perforated plate 455 is disposed in the pipe 453, so that the flow path resistance against the circumferential component of the flow in the pipe 453 increases. Therefore, the cavity flow F is attenuated in the region where the perforated plate 455 is disposed, and intrusion into the pipe 453 is prevented.
  • the flow path resistance with respect to the circumferential component of the flow becomes larger and the swirling flow can be reliably attenuated as compared with the case where the orifice is disposed.

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Abstract

　キャビティフローによる分岐配管への悪影響を排除することができる配管を提供する。高温の流体を流通させる主配管３から分岐するとともに、閉塞可能に構成された配管１において、配管１内の流路を複数の小流路に分割する分割手段５，７，９が、配管１に設けられていることを特徴とする。

Description

明 細 書
配管
技術分野
[0001] 本発明は、流体が内部を流通する配管に関し、特に高温流体が流れる主配管から 分岐する閉塞した配管に関する。
背景技術
[0002] 一般に、発電プラントやその他のプラント内の水が流れる主配管には、種々の分岐 管路が接続されている。その中には、プラント起動時や保守点検時のみに使用され、 プラントが通常運転に移行した後には、分岐管路に設けられた仕切り弁により閉じら れるものがある。
[0003] このように仕切り弁等により閉塞された分岐配管内には、主配管内の水の流れによ り誘起された螺旋状の渦流れである、いわゆるキヤビティフローが形成される。このキ ャビティフローに閉塞された分岐配管における管壁の放熱作用が加わると、キヤビテ ィフローの先端に熟成層界面が形成される。熟成層界面は、分岐配管内の水の温度 が急激に変化する界面であり、熟成層界面の近傍における配管には温度差による大 きな熱応力が生じていた。
[0004] このような熟成層界面が、例えば分岐配管の配管曲がり部などの所定部分に滞留 すると、配管に熱疲労が生じる可能性があった。そのため、分岐配管内へのキヤビテ ィフローの侵入深さを制御して分岐配管における熱疲労による破損などの悪影響を 排除するさまざまな技術が提案されている (例えば、特許文献 1参照。 ) o
特許文献 1 :特開 2002— 928925号公報 (第 4— 5頁、第 4図等）
発明の開示
[0005] 上述の特許文献 1においては、分岐管路内に十字状に組み合わされた板部材を 配置する技術などが開示されている。
この技術によれば、分岐管路内におけるキヤビティフローの分岐配管内への侵入を 抑制し、熱疲労などの配管への悪影響を排除することができると記載されている。 し力しながら、特許文献 1に開示された技術では、キヤビティフローの制御が不十分 であるため、配管の上記所定部分に流体の温度急変部である熟成層界面が形成さ れる恐れがあった。すると、熟成層界面による配管の熱疲労が上記所定部分に生じ て、配管に悪影響が発生する恐れがあった。
[0006] 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、キヤビティフローに よる分岐配管への悪影響を排除することができる配管を提供することを目的とする。
[0007] 上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第一の態様に係る配管は、高温の流体を流通させる主配管から分岐する とともに、閉塞可能に構成された配管において、該配管内の流路を複数の小流路に 分割する分割手段が、前記配管に設けられていることを特徴とする。
[0008] 本発明の第一の態様によれば、分割手段により配管内の流路が複数の小流路に 分割されて ヽるため、分割手段の配置領域にぉ ヽて螺旋状の流れに対する流路抵 抗が大きくなる。そのため、分割手段により螺旋状の渦であるキヤビティフローの配管 内への侵入を抑制することができ、配管の所定部分 (例えば、配管曲がり部）に温度 急変部が形成されることを防止できる。その結果、温度急変部による配管への悪影 響を防止することができる。
また、複数の小流路を形成することにより、流体の放熱面積が増えて流体の熱を外 部に放熱しやすくでき、温度急変部が配管内に形成されに《することができる。
[0009] 上記第一の態様においては、前記分割手段が、前記主配管と接続する第 1配管と 、該第 1配管から切り離された第 2配管と、前記第 1配管と前記第 2配管とを流体の流 通が可能に接続する複数の接続配管とを備えている構成とすることが望ましい。
[0010] この構成によれば、互いに切り離された第 1配管と第 2配管とが複数の接続配管に より接続されることにより分割手段が構成されているため、配管における流れの周方 向成分に対する流路抵抗が大きくなり、キヤビティフローの配管内への侵入を抑制す ることができる。また、複数の接続配管において流体の放熱面積が増えて流体の熱 を外部に放熱しやすくできる。
[0011] 上記第一の態様においては、前記分割手段が、前記配管内部に設けられた前記 配管の径よりも径の細い複数の円筒部材であって、該複数の円筒部材が、前記配管 の周方向に並んで配置されて 、る構成とすることが望ま 、。 [0012] この構成によれば、分割手段である複数の円筒部材を配管内部に、配管の周方向 に並んで配置することにより、配管内の流路を複数の小流路に分割することができる 。そのため、配管における流れの周方向成分に対する流路抵抗が大きくなり、キヤビ ティフローの配管内への侵入を抑制することができる。
また、複数の円筒部材が配管内に周方向に並んで配置されているため、配管の剛 性を高めることができる。さらに、既存の配管等を円筒部材に用いることができるため 、容易に配管を製造することができる。
[0013] 上記第一の態様にお!、ては、前記分割手段が、複数の貫通孔が設けられた多孔 体であって、該多孔体が前記配管の内部に配置されるとともに、前記複数の貫通孔 の軸線が前記配管の中心軸線方向に沿って配置されて 、る構成とすることが望まし い。
[0014] この構成によれば、分割手段が多孔体であるため、複数の貫通孔が複数の小流路 となる。また、貫通孔の軸線が配管の中心軸線方向に沿って配置されているため、配 管における流れの周方向成分に対する流路抵抗が大きくなり、キヤビティフローの配 管内への侵入を抑制することができる。
[0015] 本発明の第二の態様に係る配管は、高温の流体を流通させる主配管から分岐する とともに、閉塞可能に構成された配管において、該配管内を円周方向に旋回する渦 の流れを妨げる阻害手段が、前記配管に設けられていることを特徴とする。
[0016] 本発明の第二の態様によれば、阻害手段により配管内の円周方向に旋回する（螺 旋状の）渦の流れを妨げることができるため、螺旋状渦であるキヤビティフローの配管 内への侵入を抑制することができる。そのため、配管の所定位置 (例えば、配管曲が り部）に温度急変部が形成されることを防止し、温度急変部による配管への悪影響を 防止することができる。
[0017] 上記第二の態様においては、前記阻害手段が、一の回転方向に旋回する第 1螺 旋部材と、他の回転方向に旋回する第 2螺旋部材であり、前記第 1螺旋部材および 前記第 2螺旋部材が、前記配管内に配置されている構成とすることが望ましい。
[0018] この構成によれば、阻害手段が互いに反対方向に旋回する第 1螺旋部材および第 2螺旋部材であるので、配管内の螺旋状渦であるキヤビティフローの配管内への侵 入を抑制することができる。
例えば、一の回転方向に旋回するキヤビティフローは他の回転方向に旋回する第 2 螺旋部材により抑制され、他の回転方向に旋回するキヤビティフローは一の回転方 向に旋回する第 1螺旋部材により抑制される。そのため、キヤビティフローの旋回方 向が一の回転方向および他の回転方向のいずれであっても阻害手段により抑制す ることがでさる。
[0019] 上記第二の態様においては、前記阻害手段が、前記配管内の中心軸線方向流れ に対する流路抵抗を増大させる流路抵抗部である構成とすることが望ましい。
[0020] この構成によれば、阻害手段が、配管内の中心軸線方向流れに対する流路抵抗を 増大させる流路抵抗部であるため、螺旋状渦であるキヤビティフローの配管内への侵 入を抑制することができる。
[0021] 上記第二の態様においては、前記阻害手段が、前記配管の中心軸線方向に延び る板部材であり、該板部材が、前記配管の内部および外部へ突出している構成とす ることが望ましい。
[0022] この構成によれば、阻害部材が配管の中心軸線方向に延びるとともに、配管の内 部に突出する板部材であるため、螺旋状渦であるキヤビティフローの配管内への侵 入を抑制することができる。
板部材は配管の外部へ突出しているため、流体の熱を効率よく外部へ放熱するこ とがでさる。
[0023] 本発明の第三の態様に係る配管は、高温の流体を流通させる主配管から分岐する とともに、閉塞可能に構成された配管において、前記配管内に配置される円筒部材 を備え、該円筒部材が、前記配管内における流体の温度急変部が形成される領域 に配置されて 、ることを特徴とする。
[0024] 本発明の第三の態様によれば、配管内に円筒部材が配置されているため、螺旋状 渦であるキヤビティフローは円筒部材内に侵入する。そのため、温度急変部は円筒 部材内部に形成され、円筒部材は熱変形を起こす。一方、配管は円筒部材により温 度急変部から隔離され、温度急変部により形成される熱疲労が軽減される。そのため 、温度急変部による配管への悪影響を防止することができる。 なお、発生する熱応力が小さくなるため、円筒部材は厚さが薄いことが望ましい。
[0025] 上記第三の態様においては、前記円筒部材の内周面に螺旋状に延びる凹部また は凸部が設けられて 、る構成とすることが望ま 、。
[0026] この構成によれば、円筒部材の内周面に螺旋状に延びる凹部または凸部が形成さ れているため、温度急変部の形成を阻害することができる。つまり、円筒部材の主配 管に向力つて流れる低温の流体流れは凹部または凸部により乱流化が促進される。 一方、円筒部材の主配管力 反対側に向力つて流れる高温の流体流れも凹部により 乱流化が促進される。そのため、低温流体および高温流体の攪拌が促進されるため 、温度急変部の形成が阻害される。
[0027] 本発明の第四の態様に係る配管は、高温の流体を流通させる主配管から分岐する とともに、閉塞可能に構成された配管において、前記配管内における流体の温度急 変部が形成される領域の前記配管には、前記配管の中心軸線方向に伸び縮み可能 な伸縮部が設けられて 、ることを特徴とする。
[0028] 本発明の第四の態様によれば、配管における温度急変部が形成される領域には、 伸縮部が形成されているため、温度急変部の温度差による熱変形は伸縮部に吸収 される。そのため、配管における熱疲労の発生を防止することができ、配管への悪影 響を防止することができる。
[0029] 上記第四の態様においては、前記伸縮部は前記配管の径方向に凹凸を有する蛇 腹部であって、前記温度急変部の形成位置の変動幅に基づいて前記配管の中心軸 線方向に対する前記凹凸の間隔が定められて 、る構成とすることが望ま 、。
[0030] この構成によれば、伸縮部が配管の径方向に凹凸を有する蛇腹部であるため、温 度急変部の温度差による熱応力を蛇腹部で吸収し、配管における熱疲労の発生を 緩和することができる。また、配管の中心軸線方向に対する凹凸の間隔が、温度急 変部の形成位置の変動幅に基づ ヽて定められて！/ヽるため、温度急変部の形成位置 が揺らいでも配管における熱疲労の発生を防止することができる。
[0031] 本発明の配管によれば、分割手段により配管内の流路が複数の小流路に分割され ているため、分割手段の配置領域において螺旋状の流れに対する流路抵抗が大き くなる。そのため、分割手段により螺旋状の渦であるキヤビティフローの配管内への侵 入を抑制することができ、配管の所定部分 (例えば、配管曲がり部）に温度急変部が 形成されることを防止できる。その結果、温度急変部による配管への悪影響を防止す ることができると!/、う効果を奏する。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 2]図 1の分岐配管における A— A断面図である。
[図 3]本発明の第 2の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 4]本発明の第 3の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 5]本発明の第 4の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 6]図 5の分岐配管の B— B断面図である。
[図 7]本発明の第 5の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 8]図 7の分岐配管の D— D断面図である。
[図 9]本発明の第 6の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 10]本発明の第 7の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 11]本発明の第 8の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 12]本発明の第 9の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
[図 13]本発明の第 10の実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。 符号の説明
[0033] 1, 51, 101, 151, 201, 251, 301, 351, 401, 451 分岐配管（配管）
3 主配管
5 第 1配管 (分割手段）
7 第 2配管 (分割手段）
9 接続配管 (分割手段）
55 第 1旋回べーン (第 1螺旋部材，阻害手段）
57 第 2旋回べーン (第 2螺旋部材，阻害手段）
105 ラビリンス構造部 (流路抵抗部、阻害手段）
155 フィン (板部材）
205 円筒部材 (分割手段） 255 内側円筒（円筒部材）
305 内側円筒（円筒部材）
307 凹部
355 蛇腹部 (伸縮部）
405 ハニカム部材（多孔体）
407, 457 貫通孔
455 多孔板
発明を実施するための最良の形態
[0034] 〔第 1の実施形態〕
以下、本発明の第 1の実施形態に係る分岐配管ついて図 1および図 2を参照して 説明する。
図 1は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。 分岐配管 (配管） 1は、図 1に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐する 配管である。
分岐配管 1は、主配管 3に接続された第 1配管 (分割手段) 5と、第 1配管 5から切り 離された第 2配管 (分割手段) 7と、第 1配管 5および第 2配管 7を接続する複数の細 管である接続配管 (分割手段) 9とを備えて 、る。
[0035] 第 1配管 5における第 2配管 7側（図 1の下側）の端部は、他の部分より径が大きい 接続部 11 Aが形成されている。接続部 11Aの円周面には、接続配管 9が接続されて いる。第 2配管 7における第 1配管 5側（図 1の上側）の端部は、他の部分より径が大き い接続部 11Bが形成されている。接続部 11Bの円周面には、接続配管 9が接続され ている。
なお、第 1および第 2配管 5, 7には、上述のように接続部 11A, 11Bが形成されて いてもよいし、形成されていなくてもよぐ特に限定するものではない。
[0036] 図 2は、図 1の分岐配管における A— A断面図である。
接続配管 9は、第 1および第 2配管 5, 7より径の細い配管であり、分岐配管 1の中心 軸線 Cを中心とした円周上に等間隔に並んで配置されている。
接続配管 9は、図 2に示すように、端部が接続部 11Bの円周面に向かって径方向 内側に曲がり、接続部 1 IBと接続されている。接続部 11 A側の端部についても同様 である。なお、接続配管 9の中央部は、図 1に示すように、中心軸線 Cに略並行となる ように配置されている。
なお、接続配管 9の形状は、上述のように端部のみが曲がった形状に限定されるも のではなぐその他さまざまな形状に適用することができるものである。
[0037] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 1における作用について、図 1を参照しながら 説明する。
分岐配管 1が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 1に示すよ うに、第 1配管 5内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、第 1配管 5内を第 2配管 7側（図 1の下側）に向か つて螺旋状に旋回しながら侵入し、接続部 11 Aに侵入する。
接続部 11Aに侵入したキヤビティフロー Fは、接続配管 9による流れの周方向成分 に対する流路抵抗の増大により減衰する。また、キヤビティフロー Fとして主配管 3か ら分岐配管 1に侵入した高温の水は、接続配管 9において放熱して温度が低下する
[0038] 次に、分岐配管 1の閉塞状態を解除した場合、例えば、分岐配管 1に主配管 3から 水を流入させる場合つ 、て説明する。
主配管 3から第 1配管 5に流入した水は、第 2配管 7側に向力つて流れて接続部 11 Aに流入する。水は、接続部 11Aから接続配管 9を介して接続部 11Bに流入し、第 2 配管 7に流入する。第 2配管 7に流入した水は、例えば、水質検査部などに導かれる
[0039] 上記の構成によれば、互いに切り離された第 1配管 5と第 2配管 7とが複数の接続 配管 9により接続されているため、キヤビティフロー Fに対する分岐配管 1の流路抵抗 が大きくなり、キヤビティフロー Fの分岐配管 1内への侵入を接続配管 9までに抑える ことができる。そのため、分岐配管 1の所定部分 (例えば、配管曲がり部）に熟成層界 面 (温度急変部）が形成されることを防止でき、熟成層界面による分岐配管 1への悪 影響を防止することができる。
また、複数の接続配管 9において水の放熱面積が増えるため、水温度を下げること ができ、熟成層界面が形成されに《することができる。
[0040] 〔第 2の実施形態〕
次に、本発明の第 2の実施形態について図 3を参照して説明する。
図 3は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管） 51は、図 3に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐する 配管である。
分岐配管 51は、主配管 3に接続された配管 53と、配管 53内に配置された第 1旋回 ベーン (第 1螺旋部材，阻害手段) 55と、第 2旋回べーン (第 2螺旋部材，阻害手段） 57と、第 1,第 2旋回べーン 55, 57を支持する支持部 59と、を備えている。
[0041] 第 1旋回べーン 55は、一の旋回方向（例えば、主配管 3から遠ざ力る方向に向かつ て右回転方向）に旋回する螺旋状のベーンである。第 2旋回べーン 57は、他の旋回 方向（例えば、主配管 3から遠ざ力る方向に向力つて左回転方向）に旋回する螺旋状 のべーンである。第 1旋回べーン 55および第 2旋回べーン 57は中心軸線 Cに沿って 直列に並んで配置さて 、る。
支持部 59は、棒状に形成された部材であり、配管 53に固定されている。また、支持 部 59には第 1旋回べーン 55および第 2旋回べーン 57が設けられ、第 1および第 2旋 回べーン 55, 57を支持している。
[0042] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 51における作用について、図 3を参照しながら 説明する。
分岐配管 51が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 3に示す ように、配管 53内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 53内を主配管 3から離れる方向（図 3の下 方向）に向力つて螺旋状に旋回しながら侵入し、第 1および第 2旋回べーン 55, 57に 到達する。
[0043] キヤビティフロー F力 主配管 3から遠ざ力る方向に向力つて左回転方向に旋回す る螺旋状渦の場合には、キヤビティフロー Fは、第 1旋回べーン 55にその流れが阻害 される。そのため、キヤビティフロー Fは、第 1旋回べーン 55において減衰する。一方 、キヤビティフロー F力 主配管 3から遠ざ力る方向に向力つて右回転方向に旋回す る螺旋状渦の場合には、キヤビティフロー Fは、第 2旋回べーン 57にその流れが阻害 される。そのため、キヤビティフロー Fは、第 2旋回べーン 57において減衰する。
なお、キヤビティフロー Fの旋回方向は一定せず、常に、右旋回や左旋回に変わる とともに、右旋回と左旋回のキヤビティフロー Fが混在する場合もある。
[0044] 上記の構成によれば、互いに反対方向に旋回する第 1旋回べーン 55および第 2旋 回べーン 57を配管 53内に備えることにより、螺旋状渦であるキヤビティフロー Fの配 管 53内への侵入を抑制することができる。
具体的には、右旋回するキヤビティフロー Fは左旋回する第 2旋回べーン 57により 減衰され、左旋回するキヤビティフロー Fは右旋回する第 1旋回べーン 55により減衰 される。そのため、キヤビティフロー Fの旋回方向が右旋回および左旋回のいずれで あっても第 1および第 2旋回べーン 55, 57により減衰させることができる。そのため、 分岐配管 51の所定部分 (例えば、配管曲がり部）に熟成層界面 (温度急変部）が形 成されることを防止でき、熟成層界面による分岐配管 51への悪影響を防止すること ができる。
[0045] 〔第 3の実施形態〕
次に、本発明の第 3の実施形態について図 4を参照して説明する。
図 4は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管） 101は、図 4に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐す る配管である。
分岐配管 101は、主配管 3に接続された配管 103と、配管 103内に配置されたラビ リンス構造部 (流路抵抗部、阻害手段） 105とを備えている。
[0046] ラビリンス構造部 105は、配管 103の内壁から径方向内側に延びる複数の板部材 1 07を備えている。複数の板部材 107は、配管 103内の流路の一部を塞ぎ、残りの開 口部 109において水を流通させている。 また、板部材 107は、中心軸線 C方向に並んで配置されているとともに、隣接する 開口部 109が中心軸線 Cを挟んで対向するように配置されている。つまり、板部材 10 7は、開口部 109が互 、違いに並ぶように配置されて!、る。
[0047] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 101における作用について、図 4を参照しなが ら説明する。
分岐配管 101が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 4に示 すように、配管 103内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 103内を主配管 3から離れる方向（図 4 の下方向）に向かって螺旋状に旋回しながら侵入し、ラビリンス構造部 105に到達す る。
[0048] ラビリンス構造部 105において、水は互い違いに並んだ開口部 109を蛇行するよう に流れるため、流路抵抗が大きくなる。そのため、キヤビティフロー Fの侵入はラビリン ス構造部 105において抑制され、キヤビティフロー Fは減衰する。
[0049] 上記の構成によれば、配管 103内に中心軸線 C方向流れに対する流路抵抗を増 大させるラビリンス構造部 105が設けられているため、キヤビティフロー Fの配管 103 内への侵入が抑制され、キヤビティフロー Fを減衰させることができる。
[0050] 〔第 4の実施形態〕
次に、本発明の第 4の実施形態について図 5を参照して説明する。
図 5は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管） 151は、図 5に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐す る配管である。
分岐配管 151は、主配管 3に接続された配管 153と、配管 153に設けられたフィン（ 板部材） 155とを備えている。
[0051] 図 6は、図 5の分岐配管の B— B断面図である。
フィン 155は、中心軸線 C方向に延びるとともに、配管 153の径方向に延びる板状 部材である。また、フィン 155は、配管 153の円筒面を貫通して配置され、フィン 155 の中心軸線 C側の内縁部 157は配管 153の内部に位置し、中心軸線 Cに対して反 対側の外縁部 159は配管 153の外側に位置して 、る。
本実施形態においては、 4枚のフィン 155が、図 6に示すように、配管 153に約 90 度の位相間隔をあけて備えられて!/、る。
なお、フィン 155の枚数は、上述のように 4枚であってもよいし、他の枚数であっても よぐ特に限定するものではない。
[0052] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 151における作用について、図 5および図 6を 参照しながら説明する。
分岐配管 151が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 5に示 すように、配管 153内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 153内を主配管 3から離れる方向（図 5 の下方向）に向かって螺旋状に旋回しながら侵入し、フィン 155が配置された領域に 到達する。
[0053] キヤビティフロー Fは、図 6に示すように、フィン 155の内縁部 157により流れの周方 向成分が遮られる。そのため、フィン 155が配置された領域において、キヤビティフロ 一 Fは減衰する。
また、キヤビティフロー Fを形成する水の熱は接触する内縁部 157に伝わり、熱は内 縁部 157から外縁部 159に伝わり、外縁部 159から外部に放熱される。
[0054] 上記の構成によれば、フィン 155が中心軸線 C方向に延びるとともに、配管 153の 内部に突出する内縁部 157を備えるため、螺旋状渦であるキヤビティフロー Fは内縁 部 157に遮られ、配管 153内への侵入が防止される。
フィン 155の外縁部 159は配管 153の外部へ突出しているため、水の熱を効率よく 外部へ放熱することができ、熟成層界面の形成を防止することができる。
[0055] 〔第 5の実施形態〕
次に、本発明の第 5の実施形態について図 7を参照して説明する。
図 7は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。 分岐配管 (配管） 201は、図 7に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐す る配管である。
分岐配管 201は、主配管 3に接続された配管 203と、配管 203に設けられた円筒 部材 (分割手段) 205とを備えて 、る。
[0056] 図 8は、図 7の分岐配管の D— D断面図である。
円筒部材 205は、図 8に示すように、配管 203よりも径の細い配管力も形成されて いる。本実施形態においては、 4本の円筒部材 205が配管 203内に周方向に並べて 配置されている。
[0057] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 201における作用について、図 7および図 8を 参照しながら説明する。
分岐配管 201が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 7に示 すように、配管 203内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 203内を主配管 3から離れる方向（図 7 の下方向）に向かって螺旋状に旋回しながら侵入し、円筒部材 205が配置された領 域に到達する。
キヤビティフロー Fは、図 8に示すように、円筒部材 205による流れの周方向成分に 対する流路抵抗の増大により減衰する。そのため、円筒部材 205が配置された領域 において、キヤビティフロー Fは減衰する。
[0058] 上記の構成によれば、 4本の円筒部材 205が配管 203内部に、周方向に並んで配 置されているため、配管 203内の流路を複数の小流路に分割されている。そのため、 配管 203における流れの周方向成分に対する流路抵抗が大きくなり、キヤビティフロ 一 Fの配管 203内への侵入を抑制することができる。
また、 4本の円筒部材 205が配管 203内に周方向に並んで配置されて 、るため、 配管 203の剛性を高めることができる。さらに、既存の配管等を円筒部材 205に用い ることができるため、容易に分岐配管 201を製造することができる。
[0059] 〔第 6の実施形態〕
次に、本発明の第 6の実施形態について図 9を参照して説明する。
図 9は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。 なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管） 251は、図 9に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐す る配管である。
分岐配管 251は、主配管 3に接続された配管 253と、配管 253内に設けられた 1本 の内側円筒（円筒部材) 255とを備えている。
[0060] 内側円筒 255は配管 253よりも径の細い配管力も形成され、配管 253に支持され ている。内側円筒 255は、キヤビティフロー Fの先端、つまり、熟成層界面 BLが形成 される位置に配置されて 、る。
なお、内側円筒 255の肉厚は、内側円筒 255に働く熱応力を軽減する観点から、 薄いことが望ましい。
[0061] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 251における作用について、図 9を参照しなが ら説明する。
分岐配管 251が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 9に示 すように、配管 253内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 253内を主配管 3から離れる方向（図 9 の下方向）に向かって螺旋状に旋回しながら侵入し、内側円筒 255に到達する。 キヤビティフロー Fは内側円筒 255の内側に侵入し、内側円筒 255内に熟成層界 面を形成する。一方、内側円筒 255と配管 253との間にはキヤビティフロー Fは侵入 せず、配管 253は熟成層界面 BLとは接触しない。
[0062] 上記の構成によれば、配管 253内に内側円筒 255が配置されているため、螺旋状 渦であるキヤビティフロー Fは内側円筒 255内に侵入する。そのため、温度急変部で ある熟成層界面 BLは内側円筒 255内部に形成され、内側円筒 255は熱変形を起こ す。一方、配管 253は内側円筒 255により熟成層界面 BLから隔離されるため、温度 の急変により配管 253に形成される熱疲労が軽減される。そのため、熟成層界面 BL による配管 253への悪影響を防止することができる。
[0063] 〔第 7の実施形態〕
次に、本発明の第 7の実施形態について図 10を参照して説明する。 図 10は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。
なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管） 301は、図 9に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐す る配管である。
分岐配管 301は、主配管 3に接続された配管 303と、配管 303内に設けられた 1本 の内側円筒（円筒部材) 305とを備えて 、る。
[0064] 内側円筒 305は配管 303よりも径の細い配管力も形成され、内周面には螺旋状に 延びる凹部 307が設けられている。また、内側円筒 305は配管 303に支持され、キヤ ビティフロー Fの先端、つまり、熟成層界面 BLが形成される位置に配置されている。 なお、上述のように、内側円筒 305の内周面に螺旋状に延びる凹部 307が形成さ れていても良いし、螺旋状に延びる凸部が形成されていても良ぐ特に限定するもの ではない。
[0065] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 301における作用について、図 10を参照しな がら説明する。
分岐配管 301が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 10に示 すように、配管 303内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 303内を主配管 3から離れる方向（図 1 0の下方向）に向かって螺旋状に旋回しながら侵入し、内側円筒 305に到達する。 キヤビティフロー Fは内側円筒 305の内側に侵入し、内側円筒 305内で低温の水と 混合される。
[0066] 上記の構成によれば、内側円筒 305の内周面に螺旋状に延びる凹部 307が形成 されて 、るため、温度急変部である熟成層界面 BLの形成を阻害することができる。 つまり、内側円筒 305の主配管 3に向力つて（図 9の下方力も上方に向力つて）流れる 低温の水の流れは凹部 307により乱流化が促進される。一方、内側円筒 305の主配 管 3から反対側に向力つて（図 9の上方から下方に向力つて)流れる高温の流体流れ も凹部 307より乱流化が促進される。そのため、低温の水と高温の水との攪拌'混合 が凹部 307により促進されるため、熟成層界面 BLの形成が阻害される。 [0067] 〔第 8の実施形態〕
次に、本発明の第 8の実施形態について図 11を参照して説明する。
図 11は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。 なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管） 351は、図 11に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐 する配管である。
分岐配管 351は、主配管 3に接続された配管 353と、配管 353に設けられた蛇腹 部 (伸縮部） 355とを備えて 、る。
[0068] 蛇腹部 355は、配管 353の円周面に形成された径方向に折れ曲がる凹凸部であつ て、キヤビティフロー Fの先端、つまり、熟成層界面 BLが形成される位置に形成され ている。
蛇腹部 355の凹凸のピッチは、熟成層界面 BLが形成される位置の揺らぎ幅よりも 大きく形成されている。
[0069] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 351における作用について、図 11を参照しな がら説明する。
分岐配管 351が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 11に示 すように、配管 353内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 353内を主配管 3から離れる方向（図 1 1の下方向）に向かって螺旋状に旋回しながら侵入し、蛇腹部 355に到達する。キヤ ビティフロー Fは、蛇腹部 355において熟成層界面 BLを形成する。
蛇腹部 355は、接する水の温度に応じて熱変形し、折り曲げられた凹凸部を伸縮さ せて熱変形を吸収する。
[0070] 上記の構成によれば、蛇腹部 355を熟成層界面 BLの形成領域に設けたことにより 、熟成層界面 BLの温度差による熱応力を蛇腹部で吸収し、配管 353における熱疲 労の発生を緩和することができる。
また、配管 353の中心軸線 C方向に対する凹凸のピッチ（間隔）が、熟成層界面 BL の形成位置の変動幅よりも広く形成されているため、熟成層界面 BLの形成位置が摇 らいでも配管における熱疲労の発生を防止することができる。
[0071] 〔第 9の実施形態〕
次に、本発明の第 8の実施形態について図 12を参照して説明する。
図 12は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。 なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管) 401は、図 12に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐 する配管である。
分岐配管 401は、主配管 3に接続された配管 403と、配管 403内に設けられたハ- カム部材 (多孔体) 405とを備えて 、る。
ハ-カム部材 405は、断面が多角形である複数の貫通孔 407を備え、いわゆるハ 二カム構造を有している。また、ハ-カム部材 405は、貫通孔 407の中心軸線が中心 軸線 Cと略並行になるように配置されて 、る。
[0072] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 401における作用について、図 12を参照しな がら説明する。
分岐配管 401が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 12に示 すように、配管 403内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 403内を主配管 3から離れる方向（図 1 2の下方向）に向力つて螺旋状に旋回しながら侵入し、ハ-カム部材 405に到達する キヤビティフロー Fは、ハ-カム部材 405の貫通孔 407を通過する際に、ハ-カム部 材 405による流れの周方向成分に対する流路抵抗の増大により減衰する。そのため 、ハ-カム部材 405が配置された領域において、キヤビティフロー Fは減衰する。
[0073] 上記の構成によれば、配管 403内にハ-カム部材 405が配置され、貫通孔 407の 中心軸線が中心軸線 Cに沿うように配置されているため、配管 403における流れの 周方向成分に対する流路抵抗が大きくなる。そのため、キヤビティフロー Fは、ハユカ ム部材 405が配置された領域において減衰し、配管 403内への侵入が防止される。
[0074] 〔第 10の実施形態〕 次に、本発明の第 10の実施形態について図 13を参照して説明する。 図 13は、本実施形態に係る分岐配管の構成を説明する概略図である。 なお、第 1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省 略する。
分岐配管 (配管) 451は、図 13に示すように、高温の水が流れる主配管 3から分岐 する配管である。
分岐配管 451は、主配管 3に接続された配管 453と、配管 453内に設けられた多 孔板 (多孔体) 455とを備えている。多孔板 455は、複数の貫通孔 457が形成された 板状の部材である。
[0075] 次に、上記の構成力もなる分岐配管 451における作用について、図 13を参照しな がら説明する。
分岐配管 451が閉塞された状態で主配管 3内に高温の水が流されると、図 13に示 すように、配管 453内に中心軸線 Cを旋回中心とした螺旋状の渦であるキヤビティフ ロー Fが発生する。キヤビティフロー Fは、配管 453内を主配管 3から離れる方向（図 1 3の下方向）に向かって螺旋状に旋回しながら侵入し、多孔板 455に到達する。 キヤビティフロー Fは、多孔板 455の貫通孔 457を通過する際に、多孔板 455によ る流れの周方向成分に対する流路抵抗の増大により減衰する。そのため、多孔板 45 5が配置された領域にぉ 、て、キヤビティフロー Fは減衰する。
[0076] 上記の構成によれば、配管 453内に多孔板 455が配置されているため、配管 453 における流れの周方向成分に対する流路抵抗が大きくなる。そのため、キヤビティフ ロー Fは、多孔板 455が配置された領域において減衰し、配管 453内への侵入が防 止される。また、オリフィスが配置されている場合と比較すると、多孔板 455が配置さ れた場合には、流れの周方向成分に対する流路抵抗がより大きくなり、旋回流れを 確実に減衰させることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 高温の流体を流通させる主配管力 分岐するとともに、閉塞可能に構成された配管 において、
該配管内の流路を複数の小流路に分割する分割手段が、前記配管に設けられて いることを特徴とする配管。
[2] 前記分割手段が、前記主配管と接続する第 1配管と、該第 1配管から切り離された 第 2配管と、前記第 1配管と前記第 2配管とを流体の流通が可能に接続する複数の 接続配管とを備えていることを特徴とする請求項 1記載の配管。
[3] 前記分割手段が、前記配管内部に設けられた前記配管の径よりも径の細い複数の 円筒部材であって、
該複数の円筒部材が、前記配管の周方向に並んで配置されていることを特徴とす る請求項 1記載の配管。
[4] 前記分割手段が、複数の貫通孔が設けられた多孔体であって、
該多孔体が前記配管の内部に配置されるとともに、前記複数の貫通孔の軸線が前 記配管の中心軸線方向に沿って配置されて 、ることを特徴とする請求項 1記載の配 管。
[5] 高温の流体を流通させる主配管力 分岐するとともに、閉塞可能に構成された配管 において、
該配管内を円周方向に旋回する渦の流れを妨げる阻害手段が、前記配管に設け られて ヽることを特徴とする配管。
[6] 前記阻害手段が、一の回転方向に旋回する第 1螺旋部材と、他の回転方向に旋回 する第 2螺旋部材であり、
前記第 1螺旋部材および前記第 2螺旋部材が、前記配管内に配置されていることを 特徴とする請求項 5記載の配管。
[7] 前記阻害手段が、前記配管内の中心軸線方向流れに対する流路抵抗を増大させ る流路抵抗部であることを特徴とする請求項 5記載の配管。
[8] 前記阻害手段が、前記配管の中心軸線方向に延びる板部材であり、
該板部材が、前記配管の内部および外部へ突出していることを特徴とする請求項 5 記載の配管。
[9] 高温の流体を流通させる主配管力 分岐するとともに、閉塞可能に構成された配管 において、
前記配管内に配置される円筒部材を備え、
該円筒部材が、前記配管内における流体の温度急変部が形成される領域に配置 されて ヽることを特徴とする配管。
[10] 前記円筒部材の内周面に螺旋状に延びる凹部または凸部が設けられていることを 特徴とする請求項 9記載の配管。
[11] 高温の流体を流通させる主配管力 分岐するとともに、閉塞可能に構成された配管 において、
前記配管内における流体の温度急変部が形成される領域の前記配管には、前記 配管の中心軸線方向に伸び縮み可能な伸縮部が設けられていることを特徴とする配 管。
[12] 前記伸縮部は前記配管の径方向に凹凸を有する蛇腹部であって、前記温度急変 部の形成位置の変動幅に基づいて前記配管の中心軸線方向に対する前記凹凸の 間隔が定められていることを特徴とする請求項 11記載の配管。
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