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JP2002098285A - 分岐管路の配管構造 - Google Patents

分岐管路の配管構造

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Publication number
JP2002098285A
JP2002098285A JP2000289212A JP2000289212A JP2002098285A JP 2002098285 A JP2002098285 A JP 2002098285A JP 2000289212 A JP2000289212 A JP 2000289212A JP 2000289212 A JP2000289212 A JP 2000289212A JP 2002098285 A JP2002098285 A JP 2002098285A
Authority
JP
Japan
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pipe
piping structure
branch pipe
branch
mother
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000289212A
Other languages
English (en)
Inventor
Sunao Shiraishi
直 白石
Koji Namikawa
幸治 並河
Moriyoshi Suzuki
盛喜 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Priority to PCT/JP2001/008278 priority patent/WO2002025163A1/ja
Priority to EP01967809A priority patent/EP1243840A4/en
Priority to CN01802849A priority patent/CN1392937A/zh
Priority to KR1020027006479A priority patent/KR100566181B1/ko
Priority to CA002392224A priority patent/CA2392224C/en
Priority to US10/129,970 priority patent/US6708727B2/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • 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
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/027—Throttle passages
    • F16L55/02709—Throttle passages in the form of perforated plates
    • F16L55/02718—Throttle passages in the form of perforated plates placed transversely
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03C—DOMESTIC PLUMBING INSTALLATIONS FOR FRESH WATER OR WASTE WATER; SINKS
    • E03C1/00—Domestic plumbing installations for fresh water or waste water; Sinks
    • E03C1/02—Plumbing installations for fresh water
    • E03C1/021—Devices for positioning or connecting of water supply lines
    • E03C1/023—Devices for positioning or connecting of water supply lines with flow distribution, e.g. diverters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/02—Influencing flow of fluids in pipes or conduits
    • 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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    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 閉塞分岐管路内に生じるキャビティフローに
より形成される熱成層に基づく配管への悪影響を排除す
ること。 【解決手段】 水を流通させる母管１１０に接続された
分岐管路１２０の水配管構造において、母管１１０と分
岐管路１２０との間にキャビティフロー抑制手段（３
０、３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４、４
６）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水配管構造に関し、
特に、母管から分岐する閉塞分岐配管内に生じるキャビ
ティフローにより形成される熱成層に基づく配管への悪
影響を排除した水配管構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、発電プラントやその他のプラ
ント内の水主配管には種々の分岐管路が接続されている
が、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弁により閉じられるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本願の発明者等は、こ
のように仕切弁により閉塞された分岐管路（以下、閉塞
分岐管路と記載する）は、母管に形成された深い窪みと
して作用し、該閉塞分岐管路内には母管内の水の流れに
より誘起された流れ、所謂キャビティフローが形成さ
れ、このキャビティフローに閉塞分岐管路の管壁の放熱
作用が加わると、閉塞分岐管路内の水に熱成層が形成さ
れ、この熱成層を横断して水の温度が急激に変化して、
周囲の配管に大きな熱応力を生じることを見出した。
【０００４】従来、こうしたキャビティフローにより形
成される熱成層に基づく配管への熱応力は配管設計上考
慮されておらず、特に、熱成層が配管のエルボに形成さ
れると、エルボに作用する熱応力のためにエルボに割れ
を生じることが危惧される。
【０００５】本発明は、こうした従来技術の問題点を解
決することを技術課題としており、閉塞分岐管路内に生
じるキャビティフローにより形成される熱成層に基づく
配管への悪影響を排除した分岐管路の配管構造を提供す
ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、水を流通させる母管に接続された分岐管路の配管構
造において、前記母管と分岐管路との間にキャビティフ
ロー抑制手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】前記キャビティフロー抑制手段は、前記分
岐管路内において、同分岐管路内の流れ方向に延びる交
差線において互いに交差する少なくとも２つの板状の部
材を含む旋回防止板、前記分岐管路の外径よりも大きな
内径を有し、前記分岐管路の母管への接続部を包囲する
スリーブ、前記分岐管路の母管への接続部を覆うように
設けられた偏向部材、前記分岐管路内に設けられたオリ
フィス、前記分岐管路の母管への接続部に設けられ前記
閉塞分岐管路の内径よりも大きな内径を有する異径管、
前記分岐管路の母管への接続部に設けられ前記母管から
前記分岐管路へ向けて次第に流路面積が狭くなる中空状
の部材から成る入口半径拡大部、または前記分岐管路を
前記母管に対して斜めに接続する傾斜接続管路とするこ
とができる。
【０００８】本発明の他の特徴によれば、水を流通させ
る母管に接続された分岐管路の配管構造において、前記
分岐管路が、前記母管に対して垂直に接続された垂直管
路と、水平に延設するように前記垂直管路に対してエル
ボを介して接続された水平管路とを具備して成り、前記
エルボは、前記分岐管路内に形成されるセル状渦が竜巻
状渦に変化する遷移領域よりも前記母管に近い部分に配
設されていることを特徴とする配管構造が提供される。
前記エルボは、好ましくは、前記分岐管路の母管への接
続部から内径の６倍以内の範囲に配置されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施形態を説明する。先ず図１１を参照すると、本
発明を適用すべき配管構造が図示されている。図１１に
おいて、水主配管を構成する母管２２（以下、単に母管
２２と記載する）に対して分岐管路１０が接続部２２ａ
を介して接続されている。分岐管路１０は垂直配管１
２、エルボ１４を介して垂直配管１２に接続された水平
配管１４とを有しており、水平配管１４の延長部分１８
に設けられた弁２０により閉塞されて閉塞分岐管路を形
成している。延長部分１８は水平に設けられていなくと
もよい。
【００１０】発電プラント等の大型のプラントの母管に
は多くの分岐管路が接続されているが、そのうち幾つか
の分岐管路は、既述したようにプラントの起動時や保守
点検時のみ使用され、プラント起動後には分岐管路に設
けられた弁を閉じて、通常運転中には使用されないもの
がある。こうしたプラント内の母管には高温の熱水が流
通していることがある。例えば、通常の発電プラントの
ボイラ給水配管では２００°Ｃ前後からそれ以上の熱水
が、そして原子力発電プラントの一次系冷却配管では３
００°Ｃ前後の熱水が流通している。
【００１１】母管２２に接続されている分岐管路１０
は、弁２０が閉じられると閉塞分岐管路となるが、従来
こうした閉塞分岐管路内の流れについては、配管設計上
十分に考慮されていない。つまり、従来技術では、閉塞
分岐管路１０内には母管２２内の熱媒体すなわち水が流
通しないので、プラント起動後は閉塞分岐管路１０の管
壁を通じて周囲への放熱により、閉塞分岐管路１０内の
水および配管の温度は次第に低下し、母管２２との接続
部分である接続部２２ａから先端方向へ、母管２２の温
度から周囲温度まで漸次低下すると考えられてきた。然
しながら、本願の発明者等は、閉塞分岐管路１０内には
母管２２の水の流れに誘起された所謂キャビティフロー
が形成され、そのために、閉塞分岐管路１０およびその
内部の水の温度は、母管２２を流通する水の温度から周
囲温度まで漸次低下することなく、閉塞分岐管路１０内
に発生する熱成層を挟んで急激に変化することを実験的
に見出した。
【００１２】次に、図１から図３を参照して、発明者等
が行ったキャビティフローの可視化実験に用いた装置を
説明する。図３において、可視化実験装置１００は、母
管１１０、母管１１０に接続された分岐管路１２０、母
管１１０内に所定温度の水を流通させるポンプ１０２、
ポンプ１０２のために所定温度の水を貯留するタンク１
０４を主要な構成要素として具備している。タンク１０
４内には、タンク１０４内の水を所定温度に維持するた
めの電熱ヒータ１０６が設けられており、電源装置１０
８から電力が電熱ヒータ１０６へ供給される。母管１１
０は、ポンプ１０２の出口に接続された出口管路１１０
ａ、エルボ１１０ｂを介して出口管路１１０ａの下流に
接続され助走区間として作用する水平管路１１０ｃ、分
岐管路１２０を水平管路１１０ｃに接続するためのＴ字
継手１１０ｄ、Ｔ字継手１１０ｄとタンク１０４との間
を接続する戻り管路１１０ｅを含んでいる。分岐管路１
２０は、Ｔ字継手１１０ｄに接続された垂直管路１２０
ａ、エルボ１２０ｂを介して垂直管路１２０ａの下端に
接続された水平管路１２０ｃとを含んでおり、水平管路
１２０ｃの先端はめくら蓋１２０ｄにより閉塞されてい
る。
【００１３】なお、実験は母管１１０については呼び２
００Ａの配管を使用し、閉塞分岐管路１２０については
呼び１００Ａの配管を用いた。また、母管１１０の助走
区間としての水平管路１１０ｃはポンプ１０２およびエ
ルボ１１０ｂの流れの影響を排除するために１０ｍの長
さを確保し、閉塞分岐管路１２０の水平管路１２０ｃの
長さは２３００ｍｍとなっている。また、垂直管路１２
０ａの長さ（Ｔ字継手１１０ｄの垂直分岐部分を含む）
はＬ1＝１１．３ｄ（ｄは水平管路１１０ｃの内径）で
ある。一方、戻り管路１１０ｅ内の流れが閉塞分岐管路
１２０への影響は殆ど無いと考えられるので、その取り
回しについては特に制限はない。母管１１０のＴ字継手
１１０ｄ内には中子１１２が配設されており、中子１１
２の大きさを変更することにより、Ｔ字継手１１０ｄ内
を流通する水の流速を変更できるようになっている。
【００１４】また、実験は、(i)母管１１０および閉塞
分岐管路１２０内の水をいずれも約２０°Ｃの常温水で
行った場合と、(ii)母管１１０を流通する水をタンク１
０４内の電熱ヒータ１０６により６０〜７０°Ｃに加熱
し、閉塞分岐管路１２０には常温水を用いた場合とを比
較した。なお、閉塞分岐管路１２０内の流れは、イン
ク、気泡または比重調整されたポリスチレン粒子を用い
て観察した。更に、閉塞分岐管路１２０内に形成される
旋回流の旋回速度の減衰を観測するために、壁面から５
ｍｍの位置にホットフィルムを挿入して下降流の流速を
測定した。
【００１５】図１、２に常温水を用いた場合（上記の
(i)の場合）の流況観察結果の代表例を示す。図１、２
において参照符号Ｉで示す閉塞分岐管路１２０内の上端
部領域、つまり、閉塞分岐管路１２０内において母管１
１０との接続部近傍領域には、２次元キャビティフロー
と同様に、母管１１０内の流れに誘引された強く変動す
るセル状渦が形成される。図１（ａ）の矢視線ｂ−ｂに
沿う断面図である図１（ｂ）を特に参照すると、領域Ｉ
には母管１１０内の主流方向に対して左右一対の渦が形
成され、これが上記のセル状渦につながる。セル状渦
は、母管１１０内の流れ方向に下流側の領域１２２に下
降流、上流側の領域１２４に上昇流となるヘアピン状の
渦である。
【００１６】次に、領域Ｉの下側に現れる領域IIでは、
セル状渦は不安定で不明確となり、これが後述する竜巻
状渦に遷移する。すなわち、領域IIは、明確なセル状渦
が形成される領域Iから竜巻状渦が形成される領域IIIへ
の遷移領域となっていると考えられる。領域IIの更に下
側に現れる領域IIIでは管壁に沿って旋回しながら下降
する流れと、管中心部を上昇する流れとを含む竜巻状渦
が形成される。上述したセル状渦が竜巻状渦に変化する
理由は、分岐管路１２０の断面が円形であるために、領
域IIにおいてセル状渦が安定して存在しにくいためであ
ると考えられる。
【００１７】既述したように、領域Iでは明確なセル状
渦が形成される。セル状渦は閉塞分岐管路１２０の軸線
方向に強い流れ成分を有している。領域IIに形成される
セル状渦は不安定で不明確であるが、やはり、軸線方向
に強い流れ成分を有している。領域IIIに形成される竜
巻状渦は、図１、２に示す実験(i)では、エルボ１２０
ｂを通過して水平管路１２０ｃの奥まで進入することが
観察された。竜巻状渦は、周方向に強い流れ成分を有す
る螺旋状の渦であり、軸線方向の流れ成分は周方向の流
れ成分に比べて小さくなっている。実験(i)の場合、竜
巻状渦の先端では旋回流は消失し弱い成層化した自然循
環が生じていることが観察された。自然循環が生じた理
由は、母管１１０を流通する水がポンプ１０２による入
熱のために、閉塞分岐管路１２０内の常温水よりもわず
かながら温度が高くなったためであると考えられる。
【００１８】一方、実験(ii)の場合に母管１１０内およ
び閉塞分岐管路１２０内の水の温度差を約４０°Ｃとす
ると、エルボ１２０ｂの中間で安定した熱成層が形成さ
れて上記の自然循環は抑制される。より詳細には、熱成
層界面は、図１で参照符号ＴＩで示すエルボ１２０ｂ内
において水平管路１１０ｃの天頂と慨ね同じ高さに形成
される。これは、竜巻状渦の軸線方向の流れ成分が、そ
の先端方向に次第に減衰するとともに、水平管路１１０
ｃによる放熱が大きくなって、浮力による乱れの抑制作
用のために熱成層の安定性が強くなるためであると考え
られる。こうしたことから、閉塞分岐管路１２０内に誘
引されるキャビティフローは竜巻状渦の先端までであ
り、閉塞分岐管路１２０内のキャビティフローの進入距
離は、竜巻状渦の軸線方向の流れ成分の減衰特性と、熱
成層の安定性で決定されると考えられる。
【００１９】なお、竜巻状渦は、開口部１１４からの距
離が閉塞分岐管路１２０内径ｄの６倍より近い領域には
発生しなかった。つまり、繊維領域IIの終端は開口部１
１４からの距離が閉塞分岐管路１２０内径ｄの６倍より
遠い位置に生じることが観察された。これは、一般的に
セル状渦は、配管の内径の約３倍の大きさを有してお
り、領域IIは２つ目のセル状渦が形成される領域である
ためである。
【００２０】熱成層が形成されると、熱成層ＴＩから開
口部１１４側の領域では、水の温度は母管１１０内の水
が循環するために母管１１０の水の温度に概ね等しくな
り、熱成層ＴＩから先端側の領域では、母管１１０内の
水は循環しないために初期の温度、つまり、約２０°Ｃ
に維持され、熱成層ＴＩを横断して急激に温度が変化し
急峻な温度勾配が形成される。これにより、熱成層ＴＩ
の周囲の配管には大きな熱応力が作用する。既述したよ
うに、母管１１０内の水と閉塞分岐管路１２０内の水の
温度差が大きくなると、熱成層ＴＩはエルボ１２０ｂ内
おいて水平管路１１０ｃの天頂と同じ高さに形成され
る。エルボ１２０ｂは本来熱応力が印加されると割れを
生じやすい部材であり、プラント内の閉塞分岐管路のエ
ルボに熱成層が形成された状態が長期間継続すると、エ
ルボにおいて配管割れを生じることが危惧される。従っ
て、こうした閉塞分岐管路内に誘引されるキャビティフ
ローに基づく熱成層がエルボ内に発生することを防止す
ることが重要である。
【００２１】その１つの方策としては、既述したように
熱成層はキャビティフローにより母管内の水が閉塞分岐
管路内に循環することにより、閉塞分岐管路内の深い位
置に形成されるので、キャビティフローの発生を防止ま
たは抑制することにより、母管内の水が閉塞分岐管路内
の深い位置まで循環することを防止すれば、熱成層は形
成されないか、或いは、形成されたとしても図１の構成
で、閉塞分岐管路１２０において開口部１１４の近傍に
生じるので、エルボ１２０ｂに大きな熱応力が作用する
ことを防止できる。
【００２２】以下に図４から図１０を参照して、キャビ
ティフローを抑制するためのキャビティフロー抑制手段
の実施形態を説明する。図４の実施形態では、キャビテ
ィフロー抑制手段として旋回防止板３０が設けられてい
る。旋回防止板３０は、垂直管路１２の中心軸線を含む
平面内に延びる２枚の板状の部材３０ａ、３０ｂを具備
してなり、板状の部材３０ａ、３０ｂは垂直管路１２の
流れ方向の交差線において交差、好ましくは、図４
（ｂ）に示すように垂直管路１２０ａの中心において互
いに垂直に交差している。旋回防止板３０は、好ましく
は、遷移領域II内または竜巻状渦が発生する領域IIIに
おいて遷移領域IIに隣接領域に配置する。旋回防止板３
０が垂直管路１２内部を４つの空間に分割するので、竜
巻状渦の発生が防止され、旋回防止板３０を越えてキャ
ビティフローが進入することが防止される。
【００２３】図５の実施形態では、キャビティフロー抑
制手段として有底状のスリーブ３２が設けられている。
スリーブ３２は、垂直管路１２の外径よりも大きな内径
を有する周壁３２ａと、周壁３２ａと垂直管路１２との
間に接続された底部３２ｂとから成り、周壁３２ａが垂
直管路１２の母管２２への接続部または開口部２２ａを
包囲するように設けられている。このようにスリーブ３
２を垂直管路１２の母管２２への開口部２２ａに設ける
ことにより、垂直管路１２０ａと周壁３２ａとの間の空
間３４内の水が、母管２２を流通する水の剪断作用によ
り流動して、開口部２２ａの周囲に乱れを生じさせ、垂
直管路１２内に形成されるセル状渦を弱める。これによ
り、キャビティフローの閉塞分岐管路１０内への進入が
抑制される。
【００２４】図６の実施形態では、キャビティフロー抑
制手段として、開口部２２ａを覆うように設けられたス
クープまたは偏向部材３６が設けられている。スクープ
または偏向部材３６は、好ましくは、球形の一部より成
る形状を有しており、母管２２内を流通する水の剪断流
の閉塞分岐管路１０内への影響を抑制または低減し、以
てキャビティフローの閉塞分岐管路１０内への進入を抑
制する。
【００２５】図７の実施形態では、キャビティフロー抑
制手段として、オリフィス３８が設けられている。オリ
フィス３８によりセル状渦の進入を弱め、竜巻状渦を弱
める。つまり、オリフィス３８によりヘアピン状のセル
状渦の形成が阻害されるのである。オリフィス３８は、
図７（ｂ）に示すように単に中心開口部３８ｂを有する
環状の板部材３８ａにより形成しても良いが、図７
（ｃ）に示すように、環状の板部材３８ｃの中心開口部
３８ｄに沿って立ち上がり部またはカラー３８ｅを設け
ても良い。
【００２６】図８の実施形態では、キャビティフロー抑
制手段として、異径管４０が設けられている。異径管４
０は、閉塞分岐管路１０の内径よりも大きな内径を有
し、母管２２に結合された周壁４０ａと、周壁４０ａと
垂直配管１２とに結合された環状の底部４０ｂとを有し
ている。このように異径管４０を配設することにより、
母管２２内の流れにより誘引されたヘアピン状の流れが
異径管４０の底部４０ｂに衝突して乱れ、閉塞分岐管路
１０の垂直配管１２内に進入することができずセル状渦
が弱まる。
【００２７】図９に示す実施形態では、キャビティフロ
ー抑制手段として、開口部２２ａに入口半径拡大部４
２、４４が設けられている。入口半径拡大部４２、４４
は、母管２２から垂直管路１２へ向けて次第に流路面積
が狭くなる中空状の部材であり、特に図９（ａ）の実施
形態では、入口半径拡大部４２は、垂直管路１２の中心
軸線に対して対称形状をなしており、図９（ｂ）の実施
形態では、入口半径拡大部４４は、垂直管路１２の中心
軸線に関して、母管２２の流れ方向上流側が母管２２と
垂直管路１２とが垂直に交差し、下流側の部分のみが漸
次流路面積が狭くなる非対称形状をなしている。このよ
うに、母管２２と垂直管路１２との間に入口半径拡大部
４２、４４を設けることにより、垂直管路１２内に形成
されるセル状渦が弱まるので、竜巻状渦が弱まり、垂直
管路１２内に形成されるキャビティフローが弱まること
となる。
【００２８】図１０に示す実施形態では、キャビティフ
ロー抑制手段として、閉塞分岐管路１０は垂直管路１２
を母管２２に対して斜めに接続する傾斜接続管路４６を
具備している。図１０に示す実施形態では、垂直管路１
２は４５°のベンド部４８を介して傾斜接続管路４６に
接続されており、傾斜接続管路４６は母管２２内の流れ
に関して下流方向に向かって母管２２に４５°の角度を
以て接続されている。このように、垂直管路１２と母管
２２との間に傾斜接続管路４６を設けることにより、垂
直管路１２内に形成されるセル状渦が弱まるので、竜巻
状渦が弱まり、垂直管路１２内に形成されるキャビティ
フローが弱まることとなる。
【００２９】既述の実施形態では、キャビティフローの
発生を防止または抑制することにより、母管内の水が閉
塞分岐管路内の深い位置まで循環することを防止し、以
て閉塞分岐管路１０内での熱成層が形成されることを防
止し、或いは、開口部２２ａの近傍に熱成層が形成され
るようにすることにより、エルボ１４に大きな熱応力が
作用することを防止するようにした。つまり、図４から
図１０の実施形態では、熱成層の発生を防止するか、或
いは、熱成層をエルボ１４の上流側に形成されるように
した。然しながら、反対に熱成層が閉塞分岐管路１０内
においてエルボ１４よりも下流側に形成されるようにし
ても、エルボ１４に大きな熱応力が作用することが防止
可能となる。
【００３０】既述したように、セル状渦は軸線方向に強
い流れ成分を有しており、これが、母管２２内の水を閉
塞分岐管路１０内に循環させる大きな原動力となってい
るが、このように閉塞分岐管路１０の軸線方向の流れ成
分が強いと、浮力による成層化作用が失われ、または、
小さくなるために、一般的に、セル状渦が存在する領域
には熱成層が形成されない（これに対して、竜巻状渦は
軸線方向の流れ成分が比較的に弱いために、浮力の作用
により成層化し易い）。また、閉塞分岐管路１０内に
は、明確なセル状渦が形成される領域Iと、形成される
セル状渦が不明確で、セル状渦から竜巻状渦への遷移領
域となる領域IIとが出現する。従って、エルボ１４を領
域Iまたは領域IIに配置することにより、熱成層がエル
ボ１４内に出現することを防止できる。より具体的に
は、セル状渦は配管内径の約３倍の大きさを有している
ので、開口部２２ａから内径の６倍以内の範囲にエルボ
１４を配置することにより、エルボ１４内に熱成層が形
成されることが防止できる。
【００３１】なお、既述の実施形態では、垂直管路１２
が鉛直方向に延びるように図示されているが、本発明は
これに限定されず、垂直管路１２は水平方向、鉛直方向
に延びていてもよいし、或いは、両者の間の角度を以て
延設されていればよい。
【００３２】更に、既述の実施形態では、プラント内の
水主配管が母管を構成するように説明したが、本発明は
これに限定されず、比較的流量が大きく周囲温度に対し
て約４０°Ｃ以上高温の水が流通する配管であれば、本
発明の母管とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実験装置の略図であり、閉塞分岐管路内に形成
されるキャビティフローの構造を示す図である。
【図２】図１とは異なる方向に見た実験装置の略図であ
る。
【図３】実験装置の構成を示す略示図である。
【図４】本発明のキャビティフロー抑制手段の一例を示
す断面図である。
【図５】本発明のキャビティフロー抑制手段の他の例を
示す断面図である。
【図６】本発明のキャビティフロー抑制手段の他の例を
示す断面図である。
【図７】本発明のキャビティフロー抑制手段の他の例を
示す断面図である。
【図８】本発明のキャビティフロー抑制手段の他の例を
示す断面図である。
【図９】本発明のキャビティフロー抑制手段の他の例を
示す断面図である。
【図１０】本発明のキャビティフロー抑制手段の他の例
を示す断面図である。
【図１１】母管に接続された閉塞分岐管路を説明するた
めの略示断面図である。
【符号の説明】
１００…実験装置 １０２…ポンプ １０４…タンク １０６…電熱ヒータ １０８…電源装置 １１０…母管 １１２…中子 １１４…開口部 １２０…分岐管路（閉塞分岐管路） ２００…弁 ３０…旋回防止板 ３２…スリーブ ３４…空間 ３６…スクープまたは偏向部材 ３８…オリフィス ４０…異径管 ４２…入口半径拡大部 ４４…入口半径拡大部 ４６…傾斜接続管路
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 盛喜 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 3H019 BC00 3H025 BA03 BA25 BB02 3J071 AA12 BB02 CC03 CC04 CC05 DD14 FF06

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水を流通させる母管に接続された分岐管
    路の配管構造において、 前記母管と分岐管路との間にキャビティフロー抑制手段
    を設けたことを特徴とする配管構造。
  2. 【請求項２】 前記キャビティフロー抑制手段は、前記
    分岐管路内において、同分岐管路内の流れ方向に延びる
    交差線において互いに交差する少なくとも２つの板状の
    部材を含む旋回防止板を具備する請求項１に記載の配管
    構造。
  3. 【請求項３】 前記キャビティフロー抑制手段は、前記
    分岐管路の外径よりも大きな内径を有し、前記分岐管路
    の母管への接続部を包囲するスリーブを具備する請求項
    １に記載の配管構造。
  4. 【請求項４】 前記キャビティフロー抑制手段は、前記
    分岐管路の母管への接続部を覆うように設けられた偏向
    部材を具備する請求項１に記載の配管構造。
  5. 【請求項５】 前記キャビティフロー抑制手段は、前記
    分岐管路内に設けられたオリフィスを具備する請求項１
    に記載の配管構造。
  6. 【請求項６】 前記オリフィスは、中心開口部を有する
    環状の板部材を具備し、環状の板部材の中心開口部に沿
    ってカラー３８ｅを有する請求項５に記載の配管構造。
  7. 【請求項７】 前記キャビティフロー抑制手段は、前記
    分岐管路の母管への接続部に設けられ前記閉塞分岐管路
    の内径よりも大きな内径を有する異径管を具備する請求
    項１に記載の配管構造。
  8. 【請求項８】 前記キャビティフロー抑制手段は、前記
    分岐管路の母管への接続部に設けられ前記母管から前記
    分岐管路へ向けて次第に流路面積が狭くなる中空状の部
    材から成る入口半径拡大部を具備する請求項１に記載の
    配管構造。
  9. 【請求項９】 前記入口半径拡大部は、前記分岐管路の
    中心軸線に関して、前記母管の流れ方向上流側が前記母
    管と垂直管路とが垂直に交差し、下流側にのみ漸次流路
    面積が狭くなる非対称形状をなしている請求項８に記載
    の配管構造。
  10. 【請求項１０】 前記キャビティフロー抑制手段は、前
    記分岐管路を前記母管に対して斜めに接続する傾斜接続
    管路を具備する請求項１に記載の配管構造。
  11. 【請求項１１】 水を流通させる母管に接続された分岐
    管路の配管構造において、 前記分岐管路が、前記母管に対して垂直に接続された垂
    直管路と、水平に延設するように前記垂直管路に対して
    エルボを介して接続された水平管路とを具備して成り、 前記エルボは、前記分岐管路内に形成されるセル状渦が
    竜巻状渦に変化する遷移領域よりも前記母管に近い部分
    に配設されていることを特徴とする配管構造。
  12. 【請求項１２】 前記エルボは、前記分岐管路の母管へ
    の接続部から内径の６倍以内の範囲に配置されている請
    求項１１に記載の配管構造。
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