(57)【要約】      （修正有）【課題】液滴を含む気体が流れることで配管に生じるエロージョンを抑制することができる配管と、配管における液滴衝撃エロージョン抑制技術の提供。【解決手段】配管１は、湿り蒸気など液滴を含む気体が流れる、直線状に延びる直線部２ａと屈曲された屈曲部２ｂとを有する配管本体２と、配管本体２の内面に形成された複数の微小な凹部によるパターンから成り、液滴が付着して液膜Ｍが保持される、配管本体２の内面の他の部分よりも液膜Ｍが保持され易い液膜保持部３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を含む気体が流れる配管本体と、
前記配管本体に形成された複数の凹部によるパターンから成り、前記液滴が付着して液膜が保持される液膜保持部と、
を備える配管。
【請求項２】
前記液膜保持部は、前記配管本体の屈曲部の内面に形成される請求項１に記載の配管。
【請求項３】
前記液膜保持部は、前記屈曲部の内面の外周側に形成される請求項２に記載の配管。
【請求項４】
前記凹部の寸法は、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配管。
【請求項５】
前記液膜保持部は、少なくとも円形状の前記凹部を含み、前記凹部が周期的に並んだ幾何学パターンから成る請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配管。
【請求項６】
前記液膜保持部は、少なくとも直線状の溝から成る前記凹部を含み、前記凹部が周期的に並んだ幾何学パターンから成る請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の配管。
【請求項７】
前記液膜保持部は、少なくとも直線状の溝から成る前記凹部を含み、前記凹部の延設方向が前記気体の流通方向に対して垂直を成す請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の配管。
【請求項８】
前記液膜保持部は、少なくとも直線状の溝から成る前記凹部を含み、前記凹部の延設方向が前記気体の流通方向と同じ方向である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の配管。
【請求項９】
前記液膜保持部は、少なくとも円形状の溝から成る前記凹部を含み、前記凹部が周期的に並んだ幾何学パターンから成る請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の配管。
【請求項１０】
前記液膜保持部は、少なくとも溝状の前記凹部を含み、前記凹部が前記配管本体の内面の特定部に向かって延びる部分を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配管。
【請求項１１】
前記液膜保持部は、少なくとも直線状の溝から成る前記凹部を含み、前記凹部がＶ字形状に並んだ幾何学パターンから成る請求項１、２、３、４、１０のいずれか１項に記載の配管。
【請求項１２】
前記液膜保持部は、少なくとも円形状の溝から成る前記凹部を含み、前記凹部が同心円状に並んだ幾何学パターンから成る請求項１、２、３、４、１０のいずれか１項に記載の配管。
【請求項１３】
液滴を含む気体が配管本体を流れるステップと、
前記配管本体の内面に形成された複数の凹部によるパターンから成る液膜保持部に前記液滴が付着して液膜が保持されるステップと、
を含む配管におけるエロージョン抑制方法。
【請求項１４】
前記配管本体の最もエロージョンが発生し易い特定部を予め特定するステップと、
溝状の前記凹部が前記特定部に向かって延びる部分を形成するステップと、
を含む請求項１３に記載の配管におけるエロージョン抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配管および配管におけるエロージョン抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気タービン翼に電子ビームを照射して硬化させることでエロージョンを抑制する技術が知られている。また、配管の内面に親水性材料を配置することで流動抵抗を抑制し、流体の摩擦によるエロージョンを抑制する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７２６１号公報
【特許文献２】特許第５１１２１０３号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／０１０７２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、発電プラントなどの蒸気を扱う施設で用いられる配管で生じるエロージョンを抑制して欲しいという要望がある。しかしながら、電子ビームを照射して配管を硬化させる技術では、配管に応力腐食割れが発生し易くなる。また、配管に親水性材料を配置する技術では、長期間の使用により親水性材料が配管から剥がれ落ちてしまい、エロージョンを抑制する効果が低下してしまう。
【０００５】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、液滴を含む気体が流れることで配管に生じるエロージョンを抑制することができる配管におけるエロージョン抑制技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る配管は、液滴を含む気体が流れる配管本体と、前記配管本体に形成された複数の凹部によるパターンから成り、前記液滴が付着して液膜が保持される液膜保持部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態により、液滴を含む気体が流れることで配管に生じるエロージョンを抑制することができる配管におけるエロージョン抑制技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の配管を示す断面図。
【図２】第１実施形態の液膜保持部を示す平面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】配管におけるエロージョン抑制方法を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態の液膜保持部を示す平面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ断面図。
【図７】第３実施形態の液膜保持部を示す平面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。
【図９】第４実施形態の液膜保持部を示す平面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図。
【図１１】第５実施形態の液膜保持部を示す平面図。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図。
【図１３】第６実施形態の液膜保持部を示す平面図。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の配管について図１から図４を用いて説明する。
【００１０】
図１の符号１は、発電プラントなどの蒸気を扱う施設で用いられる配管である。この配管１は、蒸気を輸送するために用いられる。一般に、このような配管１の減肉原因の１つに、液滴衝撃エロージョン（浸食）が挙げられる。この液滴衝撃エロージョンとは、湿り蒸気に含まれる液滴が配管１の内面に衝突するときの衝撃および摩擦に起因する現象である。配管１の減肉が進行して貫通孔が形成されると、蒸気の漏洩によりプラントの安定的な運転に支障をきたす。そこで、本実施形態では、配管１におけるエロージョンを抑制する。
【００１１】
図１に示すように、配管１は、直線状に延びる直線部２ａと屈曲された屈曲部２ｂとを有する配管本体２と、この配管本体２の内面に形成された液膜保持部３とを備える。液膜保持部３は、配管本体２の内面に形成された複数の微小な凹部４によるパターンから成る（図２および図３参照）。
【００１２】
なお、屈曲部２ｂの屈曲角度は、９０度となっている。この屈曲部２ｂは、４５度またはその他の屈曲角度で曲がっていても良い。さらに、屈曲部２ｂは、流路が１方向に曲がる形態のみならず、流路が２方向に分岐されるＴ字管またはＹ字管の形態であっても良い。
【００１３】
配管本体２の内面において、液膜保持部３が設けられた部分は、複数の微小な凹部４が形成されることで、他の部分よりも親水性が高くなっている。このようにすれば、配管本体２の内面の液膜保持部３が設けられた部分を、配管本体２の内面の他の部分よりも液膜Ｍが保持され易い部分とすることができる。例えば、液膜保持部３は、水の接触角が５０°以下となる親水性を有する。
【００１４】
本実施形態では、配管本体２の内部を気体としての蒸気Ｖが流れる。この蒸気Ｖは、所定の湿り度を有している。つまり、蒸気Ｖには微細な液滴が含まれている。例えば、蒸気Ｖの湿り度が３％以上となっている。
【００１５】
まず、配管本体２の内部を蒸気Ｖが流れると、蒸気Ｖに含まれる液滴が液膜保持部３に付着して液膜Ｍが形成される。そして、配管本体２の内面に液膜Ｍが形成された状態で蒸気Ｖが流れたときに、液滴が配管本体２の内面に衝突するときの衝撃力が液膜Ｍにより緩和される。そのため、配管本体２の内面におけるエロージョンを抑制することができる。
【００１６】
なお、図示は省略するが、蒸気Ｖの流通方向に直交する面で切断したときの配管本体２の断面形状は円形を成す。つまり、配管本体２の形状は、一般的に用いられているものである。そして、配管本体２の内面は、湾曲面を成す。さらに、配管１は、鉄などの金属材料で構成される。
【００１７】
配管本体２において最もエロージョンが発生し易い部分は屈曲部２ｂである。屈曲部２ｂは蒸気Ｖの流れの向きが変わる部分であるため、エロージョンが発生し易い。本実施形態では、配管本体２の屈曲部２ｂの内面の外周側を保護領域Ｒ１として設定している。この保護領域Ｒ１に液膜保持部３を設けている。このようにすれば、エロージョンが発生し易い配管本体２の屈曲部２ｂの内面の外周側の浸食を抑制することができる。
【００１８】
配管本体２の屈曲部２ｂの内面において、浅い角度で蒸気Ｖ１が当たる部分よりも、深い角度で蒸気Ｖ２が当たる部分の方が浸食され易い。屈曲部２ｂの上流側よりも、屈曲部２ｂの中流側の方が浸食され易い。この液滴の衝突による衝撃力が最も大きくなる部分であって、最も浸食され易い部分、つまり、配管本体２の内面の最もエロージョンが発生し易い部分を特定部Ｔとして特定する。なお、配管本体２の内面は湾曲面であるので、蒸気Ｖが当たる方向と同一方向から内面（湾曲面）を見たときに、その中央（湾曲の奥面側）が最も深い角度で蒸気Ｖが当たる部分、つまり、特定部Ｔとなる。
【００１９】
なお、液膜保持部３を直線部２ａに設けるようにしても良い。例えば、屈曲部２ｂの下流側の直線部２ａには、屈曲部２ｂで乱流となった蒸気Ｖ３が当たる。この蒸気Ｖ３が特に強く当たる部分を特定部Ｔとして設定する。そして、この特定部Ｔの近傍を保護領域Ｒ２として設定し、液膜保持部３を設けるようにしても良い。
【００２０】
特定部Ｔおよび保護領域Ｒ１，Ｒ２は、配管本体２の形状、蒸気Ｖの湿り度、蒸気Ｖの流速、蒸気Ｖの温度、蒸気Ｖの圧力などの各種データに基づいて設定される。例えば、配管１の製造前に、コンピュータを用いてシミュレーションを行い、蒸気Ｖの流れを解析し、浸食され易い部分を特定する。そして、特定部Ｔおよび保護領域Ｒ１，Ｒ２の設定を行う。この設定に基づいて配管１の製造を行う。
【００２１】
次に、第１実施形態の液膜保持部３の構造について図２および図３を用いて説明する。なお、配管本体２の内面は湾曲面を成すが、微視的には平面であるものとして図示している。図２では、紙面上側から紙面下側に向かって蒸気Ｖが流れるものとする。
【００２２】
図２および図３に示すように、第１実施形態の液膜保持部３には、複数の円形状の凹部４が形成されている。液膜保持部３は、複数の凹部４が周期的に並んだ幾何学パターンから成る。なお、凹部４は、断面視で半円形状の穴である。
【００２３】
第１実施形態では、複数の凹部４が蒸気Ｖの流通方向に対して垂直を成す方向に均等に並んで配置される。さらに、複数の凹部４が蒸気Ｖの流通方向と同じ方向に均等に並んで配置される。このようにすれば、配管本体２の内面に沿って流れ落ちる液滴がそれぞれの凹部４に保持されて流れ難くなる。また、凹部４から液滴が流れ落ちても、直ぐに他の凹部４に保持される。さらに、凹部４を起点として保持された液膜Ｍが時間の経過とともに拡大されると、他の凹部４の液滴と互いに結合されるようになる。このように、配管本体２の内面の広い領域に均等な厚さで液膜Ｍを張ることができる。
【００２４】
また、凹部４の幅寸法Ｗおよび深さ寸法Ｄは、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下となっている。このようにすれば、凹部４に毛細管現象が生じるようになり、蒸気Ｖに含まれる液滴が凹部４に付着して液膜Ｍが形成され易くなる。なお、凹部４の幅寸法Ｗとは、凹部４の直径である。さらに、凹部４の深さ寸法Ｄは、配管本体２の内面の表面から凹部４の最も深い部分までの距離である。また、凹部４同士の離間寸法Ｌは、０．０５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下となっている。なお、凹部４同士の離間寸法Ｌとは、近接する凹部４同士の最も近接している部分の間の距離である。
【００２５】
なお、凹部４の幅寸法Ｗ、凹部４の深さ寸法Ｄ、凹部４の形状、複数の凹部４の配置のパターン、凹部４同士の離間寸法Ｌなどの各種状態を変更することで、液膜保持部３の親水性（濡れ性）、摩擦、粘度などの各種性質を変更することができる。凹部４の寸法の設定は、配管１の製造前の解析に基づいて行われる。
【００２６】
なお、第１実施形態の凹部４は、正円形状を成しているが、必ずしも正円形状でなくても良い。凹部４が、楕円形状、長円形状または滴型形状をしていても良い。また、凹部４が円形状である必要はなく、例えば、凹部４が、三角形状、四角形状、星型形状または雲型形状をしていても良い。さらに、形状または寸法がそれぞれ異なる複数種類の凹部４が混在していても良い。
【００２７】
液膜保持部３を構成する複数の凹部４は、機械加工、レーザ加工、ブラスト加工、エッチング加工のうち、少なくともいずれか１つの加工方法により形成される。
【００２８】
機械加工またはレーザ加工で凹部４を形成する場合には、配管本体２の内面の凹部４の形成位置に直接加工を施すようにする。例えば、機械加工の場合には、ドリルを用いて配管本体２の内面の削り出しを行う。また、鋭利な工具を用いて配管本体２の内面の削り出しを行う。また、プレス加工を用いても良い。所定の金型を配管本体２の内面に押し付けることで、金属が塑性変形して潰れ、凹部４が形成される。
【００２９】
ブラスト加工で凹部４を形成する場合には、配管本体２の内面にマスキングを施し、凹部４の形成位置のみを露出させた状態で小さな粒（鉄粒、砥粒、ガラス粒）を吹き付けるようにする。
【００３０】
エッチング加工で凹部４を形成する場合には、ドライとウェットのいずれの方法でも実施可能である。例えば、配管本体２の内面にマスキングを施し、凹部４の形成位置のみを露出させた状態でエッチング加工を施すようにする。
【００３１】
次に、配管１におけるエロージョン抑制方法について図４のフローチャートを用いて説明する。この配管１に受動的に生じる作用を含めて説明する。
【００３２】
まず、ステップＳ１１において、配管１の製造者は、配管１の製造前に、配管本体２の形状、蒸気Ｖの湿り度、蒸気Ｖの流速、蒸気Ｖの温度、蒸気Ｖの圧力などの各種データの取得を行う。これらのデータがコンピュータに入力される。
【００３３】
次のステップＳ１２において、配管本体２の内部でエロージョンが発生する部分を事前に解析する。例えば、コンピュータを用いてシミュレーションを行い、蒸気Ｖの流れを解析する。
【００３４】
次のステップＳ１３において、シミュレーションの解析結果に基づいて、配管本体２の内面で最もエロージョンが生じ易い特定部Ｔを特定する。
【００３５】
次のステップＳ１４において、配管本体２の内面の特定部Ｔの近傍を保護領域Ｒ１，Ｒ２として設定する。
【００３６】
次のステップＳ１５において、シミュレーションの解析結果に基づいて、凹部４の形状、凹部４の幅寸法Ｗ、凹部４の深さ寸法Ｄおよび凹部４同士の離間寸法Ｌを決定する。
【００３７】
次のステップＳ１６において、シミュレーションの解析結果に基づいて、凹部４のパターンを決定する。
【００３８】
次のステップＳ１７において、設定された特定部Ｔおよび保護領域Ｒ１，Ｒ２に基づいて、設計図を製作し、この設計図に基づいて配管１の製造を開始する。
【００３９】
次のステップＳ１８において、機械加工、レーザ加工、ブラスト加工、エッチング加工のうち、少なくともいずれか１つの加工方法により配管本体２の内面の保護領域Ｒ１，Ｒ２に複数の凹部４を形成する。このようにして、配管本体２の内面に液膜保持部３が形成される。
【００４０】
次のステップＳ１９において、配管１の施工者は、発電プラントなどの施設に配管１を設置する。
【００４１】
次のステップＳ２０において、配管１の使用が開始されると、配管本体２の内部を蒸気Ｖが流れるようになる。
【００４２】
次のステップＳ２１において、蒸気Ｖに含まれる液滴が液膜保持部３に付着して液膜Ｍが形成される。そして、親水性を有し、かつ毛細管現象が生じている液膜保持部３に液膜Ｍが保持される。
【００４３】
次のステップＳ２２において、液滴が配管本体２の内面に衝突するときの衝撃力が液膜保持部３に保持された液膜Ｍにより緩和される。このようにして、配管本体２の内面の保護領域Ｒ１，Ｒ２が液膜Ｍにより保護されるので、エロージョンが抑制される。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の配管１について図５から図６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。また、前述の図１を適宜参照する。
【００４５】
図５および図６に示すように、第２実施形態の液膜保持部３には、複数本の直線状の溝から成る微小な凹部４Ａが形成されている。この液膜保持部３は、複数本の溝状の凹部４Ａが縦横に周期的に並んだ格子状の幾何学パターンから成る。例えば、縦方向に延びる溝状の凹部４Ａが互いに平行を成して均等に並んでいる。また、横方向に延びる溝状の凹部４Ａが互いに平行を成して均等に並んでいる。なお、溝状の凹部４Ａは、断面視で四角形状の穴である。
【００４６】
このようにすれば、溝から成る凹部４Ａでは毛細管現象が生じるようになるので、凹部４Ａに保持された複数の液滴が互いに結合して広がり、配管本体２の内面から液膜Ｍが剥離し難くなる。また、凹部４Ａを起点として保持された液膜Ｍが時間の経過とともに拡大されると、それぞれの溝から液滴が溢れて広い範囲に液膜Ｍが形成される。
【００４７】
図５の紙面上側から紙面下側に向かって蒸気Ｖが流れる場合において、横方向に延びる溝状の凹部４Ａの延設方向が蒸気Ｖの流通方向に対して垂直を成す。このようにすれば、溝から成る凹部４Ａに保持された液膜Ｍが蒸気Ｖの流れに抗することができるので、液膜Ｍを維持することができる。つまり、横方向に延びる凹部４Ａに沿って横方向に移動する水の流れＦが生じ、液膜Ｍが蒸気Ｖの流通方向に沿って流され難くなる。
【００４８】
また、縦方向に延びる溝状の凹部４Ａの延設方向が蒸気Ｖの流通方向と同じ方向である。このようにすれば、溝から成る凹部４Ａに保持された液膜Ｍが蒸気Ｖの流れにより凹部４Ａから流出される場合に、液膜Ｍにより凹部４Ａの縁辺が削り取られることを抑制することができる。つまり、配管本体２の内面において、凹部４Ａが形成されることで残された部分の断面視で角部となる部分が削り取られることを抑制することができる。
【００４９】
すなわち、縦方向に延びる溝状の凹部４Ａがあることで、液膜Ｍが蒸気Ｖの流通方向に沿って流され易くなるものの、横方向に延びる溝状の凹部４Ａのみで構成する場合よりも、凹部４Ａの摩耗を抑制することができる。なお、縦方向および横方向に延びる溝状の凹部４Ａのそれぞれの本数を適宜変更しても良い。そして、縦方向に延びる凹部４Ａに沿って縦方向に移動する水の流れＦが生じ、液膜Ｍが蒸気Ｖの流通方向に沿って徐々に流れるようになる。
【００５０】
第２実施形態の凹部４Ａの幅寸法Ｗおよび深さ寸法Ｄは、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下となっている。さらに、凹部４Ａ同士の離間寸法Ｌは、０．０５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下となっている。また、凹部４Ａは、機械加工、レーザ加工、ブラスト加工、エッチング加工のうち、少なくともいずれか１つの加工方法により形成される。
【００５１】
なお、第２実施形態の配管１におけるエロージョン抑制方法は、前述の図４フローチャートと同一構成であるので重複する説明を省略する。
【００５２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の配管１について図７から図８を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。また、前述の図１を適宜参照する。
【００５３】
図７および図８に示すように、第３実施形態の液膜保持部３には、複数本の直線状の溝から成る微小な凹部４Ｂが形成されている。この液膜保持部３は、複数本の凹部４ＢがＶ字形状（ヘリンボーン状）に並んだ幾何学パターンから成る。なお、溝状の凹部４Ｂは、断面視で四角形状の穴である。
【００５４】
図７の紙面上側から紙面下側に向かって蒸気Ｖが流れる場合において、溝から成る凹部４Ｂは、蒸気Ｖの流通方向に対して斜め方向に直線状に延びる。そして、Ｖ形状の角部（中心）が特定部Ｔの位置に重なるように配置される。つまり、液膜保持部３は、溝状の凹部４Ｂが配管本体２の内面の特定部Ｔに向かって延びる部分を有する。
【００５５】
このようにすれば、特定部Ｔに向かって液膜Ｍが進行する水の流れＦが生じる。そして、特定部Ｔに水が効率的に集まるようになり、特定部Ｔの液膜Ｍを厚くすることができるので、特定部Ｔを保護することができる。また、溝から成る凹部４Ｂに液膜Ｍを保持させつつ、液膜Ｍを蒸気Ｖの流れに沿って流すことができるので、配管本体２の内面から液膜Ｍの剥離を抑制しつつ、液膜Ｍにより凹部４Ｂの縁辺が削り取られることを抑制することができる。
【００５６】
第３実施形態の凹部４Ｂの幅寸法Ｗおよび深さ寸法Ｄは、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下となっている。さらに、凹部４Ｂ同士の離間寸法Ｌは、０．０５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下となっている。また、凹部４Ｂは、機械加工、レーザ加工、ブラスト加工、エッチング加工のうち、少なくともいずれか１つの加工方法により形成される。
【００５７】
なお、第３実施形態の配管１におけるエロージョン抑制方法は、前述の図４フローチャートと同一構成であるので重複する説明を省略する。なお、第３実施形態では、ステップＳ１６にて凹部４Ｂのパターンを決定するときに、溝状の凹部４Ｂが特定部Ｔに向かって延びる部分が形成されるように、Ｖ字形状に並んだ幾何学パターンを決定する。そして、ステップＳ１８にてＶ字形状に並んだ凹部４Ｂを形成する。このようにすれば、配管本体２の内面の最もエロージョンが発生し易い特定部Ｔを保護することができる。
【００５８】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の配管１について図９から図１０を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。また、前述の図１を適宜参照する。
【００５９】
図９および図１０に示すように、第４実施形態の液膜保持部３には、複数本の円形状の溝から成る微小な凹部４Ｃが形成されている。この液膜保持部３は、大きさが異なる円形状の凹部４Ｃが同心円状に並んだ幾何学パターンから成る。なお、溝状の凹部４Ｃは、断面視で四角形状の穴である。
【００６０】
図９の紙面上側から紙面下側に向かって蒸気Ｖが流れる場合において、溝から成る凹部４Ｃは、蒸気Ｖの流通方向に対して斜め方向に湾曲して延びる。同心円状に並んだ幾何学パターンの中心よりも下方側の領域（同心円状のパターンの下半分の領域）が特定部Ｔの位置に重なるように配置される。つまり、液膜保持部３は、溝状の凹部４Ｃが配管本体２の内面の特定部Ｔに向かって延びる部分を有する。
【００６１】
このようにすれば、特定部Ｔに向かって液膜Ｍが進行する水の流れＦが生じる。そして、特定部Ｔに水が効率的に集まるようになり、特定部Ｔの液膜Ｍを厚くすることができるので、特定部Ｔを保護することができる。また、同心円状に並んだ幾何学パターンを配管本体２の内面の液滴が衝突し易い特定部Ｔに応じて配置することで、特定部Ｔに水を集中して集めて保護することができる。
【００６２】
第４実施形態の凹部４Ｃの幅寸法Ｗおよび深さ寸法Ｄは、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下となっている。さらに、凹部４Ｃ同士の離間寸法Ｌは、０．０５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下となっている。また、凹部４Ｃは、機械加工、レーザ加工、ブラスト加工、エッチング加工のうち、少なくともいずれか１つの加工方法により形成される。
【００６３】
なお、第４実施形態の配管１におけるエロージョン抑制方法は、前述の図４フローチャートと同一構成であるので重複する説明を省略する。なお、第４実施形態では、ステップＳ１６にて凹部４Ｃのパターンを決定するときに、溝状の凹部４Ｃが特定部Ｔに向かって延びる部分が形成されるように、同心円状に並んだ幾何学パターンを決定する。そして、ステップＳ１８にて同心円状に並んだ凹部４Ｃを形成する。このようにすれば、配管本体２の内面の最もエロージョンが発生し易い特定部Ｔを保護することができる。
【００６４】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態の配管１について図１１から図１２を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。また、前述の図１を適宜参照する。
【００６５】
図１１および図１２に示すように、第５実施形態の液膜保持部３には、複数の円形状の溝から成る微小な凹部４Ｄが形成されている。この液膜保持部３は、大きさが同一の円形状の凹部４Ｄが周期的に並んだ幾何学パターンから成る。なお、溝状の凹部４Ｄは、断面視で四角形状の穴である。
【００６６】
複数の凹部４Ｄが蒸気Ｖの流通方向に対して垂直を成す方向に均等に並んで配置される。さらに、複数の凹部４Ｄが蒸気Ｖの流通方向と同じ方向に均等に並んで配置される。このようにすれば、毛細管現象を用いて液膜Ｍを保持できる凹部４Ｄを配管本体２の内面に分散して配置することができるので、広い範囲に液膜保持部３を形成することができる。
【００６７】
第５実施形態の凹部４Ｄの幅寸法Ｗおよび深さ寸法Ｄは、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下となっている。さらに、凹部４Ｄ同士の離間寸法Ｌは、０．０５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下となっている。また、凹部４Ｄは、機械加工、レーザ加工、ブラスト加工、エッチング加工のうち、少なくともいずれか１つの加工方法により形成される。
【００６８】
なお、第５実施形態の配管１におけるエロージョン抑制方法は、前述の図４フローチャートと同一構成であるので重複する説明を省略する。
【００６９】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態の配管１について図１３から図１４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。また、前述の図１を適宜参照する。
【００７０】
図１３および図１４に示すように、第６実施形態の液膜保持部３には、複数の円形状の微小な凹部４と、複数本の直線状の溝から成る微小な凹部４Ａとが形成されている。この液膜保持部３は、複数本の溝状の凹部４Ａが縦横に周期的に並んだ格子状の幾何学パターンを含む。さらに、溝状の凹部４Ａ同士の間に円形状の凹部４が配置され、これら円形状の凹部４が周期的に並んだ幾何学パターンを含む。
【００７１】
このようにすれば、溝状の凹部４Ａとともに円形状の凹部４を密に配置できるので、液膜Ｍの保持力を向上させることができる。
【００７２】
図１３の紙面上側から紙面下側に向かって蒸気Ｖが流れる場合において、横方向に延びる溝状の凹部４Ａの延設方向が蒸気Ｖの流通方向に対して垂直を成す。また、縦方向に延びる溝状の凹部４Ａの延設方向が蒸気Ｖの流通方向と同じ方向である。そして、横方向に延びる凹部４Ａに沿って横方向に移動する水の流れＦと、縦方向に延びる凹部４Ａに沿って縦方向に移動する水の流れＦが生じる。これらの流れＦの間に円形状の凹部４に保持された水が配置されるので、液膜Ｍ全体に水の流動を生じさせつつ、円形状の凹部４に保持される水の表面張力により液膜Ｍを厚く形成することができる。
【００７３】
第６実施形態のそれぞれの凹部４，４Ａの幅寸法Ｗおよび深さ寸法Ｄは、０．１ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下となっている。さらに、円形状の凹部４と溝状の凹部４Ａとの離間寸法Ｌは、０．０５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下となっている。なお、溝状の凹部４Ａ同士の離間寸法が０．０５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下であっても良い。また、凹部４，４Ａは、機械加工、レーザ加工、ブラスト加工、エッチング加工のうち、少なくともいずれか１つの加工方法により形成される。
【００７４】
なお、第６実施形態の配管１におけるエロージョン抑制方法は、前述の図４フローチャートと同一構成であるので重複する説明を省略する。
【００７５】
本実施形態に係る配管を第１実施形態から第６実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
【００７６】
例えば、第２実施形態の溝状の凹部４Ａが縦横に周期的に並んだ格子状の幾何学パターンと、第５実施形態の大きさが同一の円形状の凹部４Ｄが周期的に並んだ幾何学パターンとを組み合わせても良い。
【００７７】
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
【００７８】
従来技術では、配管の内面に親水性材料（異種材料）を配置するものがあるが、高温高圧の蒸気に長期間曝されることで親水性材料が劣化し、配管の内面から剥がれ落ちる可能性がある。そして、剥がれた親水性材料が配管の下流に流れて他の機器に悪影響を与えてしまうという課題がある。本実施形態は、このような課題を解決することができる。
【００７９】
また、原子力プラントの蒸気配管においては、応力腐食割れを発生させないために、配管本体２を極力硬化させないことが望まれている。本実施形態では、配管本体２に硬化処理を施さずにエロージョンを抑制できるので、配管本体２の応力腐食割れも抑制することができる。
【００８０】
なお、本実施形態では、配管１を流れる気体として蒸気Ｖを例示しているが、その他の気体であっても良い。例えば、配管１を流れる気体がアルコールまたはガソリンなどの油を気化させたものであっても良い。
【００８１】
なお、本実施形態では、配管本体２の内面に液膜保持部を設けているが、その他の態様であっても良い。例えば、配管本体２の外面に蒸気Ｖが当たる部分がある場合は、この配管本体２の外面に液膜保持部を設けても良い。
【００８２】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、配管本体に形成された複数の凹部によるパターンから成り、液滴が付着して液膜が保持される液膜保持部を備えることにより、液滴を含む気体が流れることで配管に生じるエロージョンを抑制することができる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８４】
１…配管、２…配管本体、２ａ…直線部、２ｂ…屈曲部、３…液膜保持部、４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ）…凹部、Ｄ…凹部の深さ寸法、Ｆ…水の流れ、Ｌ…凹部同士の離間寸法、Ｍ…液膜、Ｔ…特定部、Ｖ（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）…蒸気、Ｗ…凹部の幅寸法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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