(57)【要約】  【課題】  内部での異物の過剰な堆積を防止できる放水管を提供する。  【解決手段】  放水管１は、海底に横置され、閉ざされた末端２ａに向けて排水を導く母管２と、この母管２の末端２ａに至るまで所定間隔をあけて連なり、各々が母管２の上部から外部の水中へ突出する複数の枝管３と、より成り、母管２内の排水が各枝管３の下端３ａから各枝管３内に流入して外部の水中に放出される。母管２内における排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域Ｒより下流に存在する枝管３Ａが各々母管２の内部に延出しており、この延出した枝管３Ａの下端３Ａａが母管２の中心を越えた下方に位置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を導く横置きの母管と、この母管に沿って間隔をあけて連なり、各々が母管の管壁から外部の水中へ突出する複数の枝管と、より成り、母管内の排水が各枝管の下端から各枝管内に流入して外部の水中に放出される放水管であって、
母管内下部の枝管下方の渦流強化もしくは流速を早めるため母管内に渦流強化手段もしくは流速増加手段を設けたことを特徴とする放水管。
【請求項２】
渦流強化手段として、母管内における排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域より下流に存在する枝管が各々母管の内部に延出しており、この延出した枝管の下端が母管の中心を越えた下方に位置させたことを特徴とする請求項１に記載の放水管。
【請求項３】
前記延出した枝管の下端に、この枝管内に導入される排水へ旋回力を与える羽根を備えたことを特徴とする請求項２に記載の放水管。
【請求項４】
前記母管内における前記延出した枝管各々の上流近傍に、渦流強化手段として、前記母管の一側から前記母管の内部に突出する突出板を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の放水管。
【請求項５】
前記母管内の前記所定領域において、流速増加手段として、前記母管内における排水の流路を上下に分割するとともにその下部側の流路を次第に縮小させる分割板を備えたことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の放水管。
【請求項６】
母管内における排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域より下流に存在する枝管各々の上流近傍に、渦流強化手段として、母管の一側から母管の内部に突出する突出板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放水管。
【請求項７】
母管内における排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域において、流速増加手段として、母管内における排水の流路を上下に分割するとともにその下部側の流路を次第に縮小させる分割板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放水管。
【請求項８】
前記母管の閉ざされた末端の下部に開口し、外部の水中へ上方に向けて突出する補助管を備えたことを特徴とする請求項５又は７に記載の放水管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型プラントからの放水管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力や原子力による発電プラント、鉄鋼プラント、化学プラント等の大型プラント（以下、単に「プラント」と記すことがある）においては、稼動の過程で大量の熱が必然的に発生するため、これを目的に応じて冷却することが不可欠である。例えば発電プラントにおいては、蒸気タービンで仕事を終えた大量の蒸気を復水器で冷却して水に戻し、この水を再び蒸気タービンへの蒸気の源ととして活用している。その冷却は、主に海中から取り込んだ海水を冷媒体とした熱交換によって行われ、ここで熱を受け取って実質加熱された海水は、温排水として、放水管を通じて沖合まで導かれ海中に放出される。
【０００３】
図１６及び図１７に従来の放水管の構造を示す。図１６及び図１７に示すように、従来の放水管１は、母管２と複数の枝管３より成る（例えば特許文献１参照）。具体的には、母管２は、直径が２〜３ｍ程度の太い金属管であって、末端２ａが蓋で閉ざされており、海底に横置された状態で砂の中に埋設されている。各枝管３は、母管２よりはある程度細い直径が０．５〜１ｍ程度の金属管であって、母管２の末端２ａに至るまで５〜１０ｍ程度の所定間隔をあけて連なるように、各々が母管２の管壁の上部（図では頂上部）から鉛直上方へ突設されている。各枝管３の下端３ａは、母管２の上部付近で母管２の内部へ開口し、他方上端３ｂは、海底の砂より突出して水中（海中）へ開口している。なお、実際には、各枝管３の上端３ｂはそのまま鉛直上方へ向けて開口しているわけではなく、水平方向へ折り曲げられて左右交互に逆向きになるように開口している。
【０００４】
このような構成のもと、プラントにて熱交換を経た温排水は、ポンプ等によって送出され、母管２を通じてその末端２ａに向けて導かれる。その際、母管２内の温排水は、各枝管３内にその各下端３ａから流入し、その各上端３ｂから外部の水中に放出される。
【０００５】
ここで、枝管３をある所定間隔をあけて複数設けた上で、温排水の放出口となる各上端３ｂを海底付近に開口させているが、これは、温排水の放出先である海域への環境保全に配慮したものである。つまり、温排水の放出が仮に海面付近で一個所に集中した場合、その海域の海面温度が局所的に過剰に上昇し、ひいては生態系に悪影響を及ぼすおそれがあるが、温排水の放出口を海面よりほど遠い海底付近に間隔をあけて複数設けることで、温排水が広範囲に分散して放出され、しかも、放出された温排水が海面付近に上昇する過程で十分に熱拡散することから、海面温度の上昇を抑制できるようになる。
【特許文献１】特開２００１−３１７０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、母管２内には、外部の海中に浮遊している砂や小石等の異物が、温排水の放出が行われないプラント停止時に各枝管３を通じて不用意に進入したり、プラント稼動時に冷媒体としての海水に不用意に取り込まれてそのまま温排水と一緒に導かれたりする。そして、母管２内の異物は、そのほとんどが温排水と一緒に各枝管３を通じて放出される一方、年月の経過とともに、放出されなかった一部が母管２内の末端２ａ付近に徐々に堆積していく（図１６中の符号「Ｘ」で示す部分参照）。これは、母管２内における温排水の流速が下流に行くほど低下するからであり、その流速が掃流限界速度以下になる所定領域Ｒより下流、すなわち母管２内の末端２ａ付近において、異物の堆積が生じる。ここでいう温排水の掃流限界速度とは、母管２内の底面上に存在する異物を押し流すことのできる最小の流速をいう。
【０００７】
このような母管２内の異物の堆積が過剰になると、末端２ａ付近の各枝管３への流路が塞がれてしまうのは勿論のこと、放水管１全体として各枝管３からの温排水の放出量のバランスが崩れてしまい、温排水の放出された海域の環境に思わぬ悪影響が生じるおそれがある。そのため、母管２内の異物の過剰な堆積を防止することは重要である。
【０００８】
これに対して従来の放水管１では、ある期間毎、例えばプラントの保守点検毎に、プラントを停止させた上で、作業者であるダイバーが母管２内に入り、堆積異物をバキュームホース等によって外部へ汲み出して清掃していた。しかし、この清掃作業は、海底で行われることから危険を伴うし、多大な費用も発生する。また、プラントを停止させない限り行えないという不便さもある。
【０００９】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、内部での異物の過剰な堆積を防止することができる放水管を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明による放水管は、排水を導く横置きの母管と、この母管に沿って間隔をあけて連なり、各々が母管の管壁から外部の水中へ突出する複数の枝管と、より成り、母管内の排水が各枝管の下端から各枝管内に流入して外部の水中に放出される放水管であって、母管内下部の枝管下方の渦流強化もしくは流速を早めるため母管内に渦流強化手段もしくは流速増加手段を設けたことを特徴とする。例えば、渦流強化手段として、母管内における排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域より下流に存在する枝管が各々母管の内部に延出しており、この延出した枝管の下端が母管の中心を越えた下方に位置させる。このようにすると、母管内を流れる排水は、母管の内部に延出した各枝管の下端から母管内の底面に至る間において渦流となり、その各枝管内に流入するようになる。その際、渦流は母管内で堆積する様相にある異物を巻き上げ、巻き上げられた異物は渦流の排水と一緒に各枝管内に流入し、外部の水中に放出される。
【００１１】
また、母管内における排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域より下流に存在する枝管各々の上流近傍に、渦流強化手段として、母管の一側から母管の内部に突出する突出板を備えてもよい。このようにすると、母管内を流れる排水には、母管の内部に突出した各突出板の下流において、カルマン渦列が生成されるようになる。カルマン渦列は母管内で堆積する様相にある異物を巻き上げ、巻き上げられた異物は排水と一緒に各枝管内に流入し、外部の水中に放出される。
【００１２】
また、母管内における排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域において、流速増加手段として、母管内における排水の流路を上下に分割するとともにその下部側の流路を次第に縮小させる分割板を備えてもよい。このようにすると、母管内を流れる排水は、分割板と母管内の底面との間で形成される下部側の流路において、流速が増すようになる。流速が増した排水は母管内で堆積する様相にある異物を噴き上げ、噴き上げられた異物は排水と一緒に各枝管内に流入し、外部の水中に放出される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の放水管によれば、母管内に不用意に進入した異物は排水と一緒に各枝管から外部へ放出されるため、母管内に異物が過剰に堆積することはまったく無い。従って、排水の放出された海域を永続的に好環境に保つことができるし、異物の清掃作業も一切不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態である放水管について説明する。図１は第１実施形態の放水管の構造を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図中で図１６及び図１７と同じ名称で同じ機能を果たす部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。後述する第２〜第４実施形態においても同様とする。
【００１５】
本第１実施形態の放水管１では、図１及び図２に示すように、母管２内における温排水の流速が掃流限界速度以下になる所定領域Ｒに着目し、この所定領域Ｒより下流に存在する枝管３（以下、所定領域Ｒの上流に存在する枝管３と区別するために、符号に「Ａ」を付す）について、次のような構成にする。各枝管３Ａを母管２の上部から内部に鉛直下方へ延出させ、この延出した枝管３Ａの下端３Ａａを母管２の中心を越えた下方に位置させるようにする。なお、図１では、母管２の末端２ａより３つ分の枝管３Ａが所定領域Ｒの下流に存在、すなわちその３つ目の枝管３Ａの上流に所定領域Ｒが存在する状態を示している。
【００１６】
このような構成にすると、母管２内を流れる温排水は、母管２の内部に延出した各枝管３Ａの下端３Ａａから母管２内の底面２ｂに至る間において渦流となり、その各枝管３Ａ内に流入するようになる。その際、渦流は母管２内の所定領域Ｒの下流で堆積する様相にある異物を巻き上げ、巻き上げられた異物は渦流の温排水と一緒に各枝管３Ａ内にその各下端３Ａａから流入し、その各上端３Ａｂから外部の水中に放出される。そのため、母管２内に異物が過剰に堆積することはまったく無い。従って、温排水の放出された海域を永続的に好環境に保つことができるし、従来のような異物の清掃作業も一切不要となる。
【００１７】
ここで、本第１実施形態の変形例として、図３及び図４に示すように、母管２の内部に延出した各枝管３Ａの下端３Ａａに、複数より成る羽根４を備えるとよい。この羽根４は、各枝管３Ａ内に導入される温排水へ旋回力を与えて、渦流を強力にするため、異物の放出につながる巻き上げ効果の向上が期待できるからである。
【００１８】
次に、本発明の第２実施形態である放水管について説明する。図５は第２実施形態の放水管の構造を示す縦断面図、図６は図５のＣ−Ｃ断面図である。
【００１９】
本第２実施形態の放水管１では、図５及び図６に示すように、母管２内における所定領域Ｒより下流に存在する枝管３Ａ各々の上流近傍において、次のような構成にする。母管２の一側から母管２の内部に突出する突出板５を備える。ちなみに、これらの各突出板５は、図６に示すように、母管２の左側から一律に連なって突出しているが、図７に示すように、左右交互に突出していても構わない。
【００２０】
このような構成にすると、母管２内を流れる温排水には、母管２の内部に突出した各突出板５の下流において、カルマン渦列が生成されるようになる。カルマン渦列は母管２内の所定領域Ｒの下流で堆積する様相にある異物を巻き上げ、巻き上げられた異物は温排水と一緒に各枝管３Ａ内に流入し、外部の水中に放出される。そのため、第１実施形態と同様に、母管２内に異物が過剰に堆積することはまったく無い。
【００２１】
なお、このような第２実施形態の構成（突出板５の付加）を第１実施形態の構成（枝管３Ａの延出）に適用することも可能である。異物の放出が相乗効果で期待できるからである。
【００２２】
次に、本発明の第３実施形態である放水管について説明する。図８は第３実施形態の放水管の構造を示す縦断面図、図９は図８のＤ−Ｄ断面図である。
【００２３】
本第３実施形態の放水管１では、図８及び図９に示すように、母管２内の所定領域Ｒにおいて、次のような構成にする。母管２内における温排水の流路を上下に分割する分割板６を備える。この分割板６は、これにより形成された上下の流路のうちの下部側の流路を次第に縮小させ、これに応じて他方の上部側の流路を次第に拡大させるものであって、簡便には、図８に示すように、下部側の流路を下流へ向けて先細りとなるよう傾斜した単なる平板である。但し、図１０又は図１１に示すように、滑らかに湾曲した湾曲板であっても構わない。
【００２４】
このような構成にすると、母管２内を流れる温排水は、分割板６と母管２内の底面２ｂとの間で形成される下部側の流路において、流速が増すようになる。流速が増した温排水は母管２内の所定領域Ｒの下流で堆積する様相にある異物を噴き上げ、噴き上げられた異物は温排水と一緒に各枝管３Ａ内に流入し、外部の水中に放出される。そのため、第１実施形態と同様に、母管２内に異物が過剰に堆積することはまったく無い。
【００２５】
なお、このような第３実施形態の構成（分割板６の付加）を第１実施形態の構成（枝管３Ａの延出）に適用することも可能である。異物の放出が相乗効果で期待できるからである。
【００２６】
次に、本発明の第４実施形態である放水管について説明する。図１２は第４実施形態の放水管の構造を示す縦断面図、図１３は図１２のＥ−Ｅ断面図である。
【００２７】
本第４実施形態の特徴は、第３実施形態を変形した点にある。つまり、本実施形態の放水管１では、図１２及び図１３に示すように、母管２の末端２ａを閉ざす蓋の下部から斜め上方へ突出する補助管７を備える。この補助管７の下端７ａは、母管２の末端２ａの下部で内部へ開口し、他方上端７ｂは、各枝管３の上端３ｂと同じく海底の砂より突出して水中へ開口している。
【００２８】
このような構成にすると、分割板６によって流速が増した温排水により、母管２内の異物は所定領域Ｒの下流で噴き上げられるわけであるが、その異物は流速が増した温排水の後押しを受けながら、補助管７内にその各下端７ａから流入し、その各上端７ｂから外部の水中に放出される。つまり、各枝管３Ａに加えて補助管７からの異物の放出が期待できる。
【００２９】
なお、本第４実施形態の変形例として、図１４に示すように、補助管７をその下端７ａにおいて滑らかに湾曲させてもよいし、図１５に示すように、補助管７の下端７ａに、補助管７の形状に沿うガイドベーン８を備えてもよい。
【００３０】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、上記の各実施形態では各枝管３が母管２の管壁から鉛直上方へ突設されているが、斜めに突設されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、大型プラントからの温排水の放水管に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態である放水管の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１実施形態の放水管の変形例を示す縦断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態である放水管の縦断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】第２実施形態の放水管の変形例を示す図５のＣ−Ｃ断面相当図である。
【図８】本発明の第３実施形態である放水管の縦断面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】第３実施形態の放水管の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】第３実施形態の放水管の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態である放水管の縦断面図である。
【図１３】図１２のＥ−Ｅ断面図である。
【図１４】第４実施形態の放水管の変形例を示す縦断面図である。
【図１５】第４実施形態の放水管の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１６】従来の放水管の縦断面図である。
【図１７】図１６のＦ−Ｆ断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    放水管
２    母管
３    枝管
４    羽根
５    突出板
６    分割板
７    補助管
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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