(57)【要約】【課題】減圧弁から放出される噴流による下流側の配管の侵食を防止するための配管損傷防止装置を提供する。【解決手段】配管損傷防止装置は、高圧水を減圧して噴出させる減圧弁１のテーパ状出口管４に配設され、該テーパ出口管４の内壁４ａに沿って拡大する方向へ流れる噴流の流れを拡大しない方向へ偏向させる偏向手段３０を備える。減圧弁１のテーパ状出口管４に沿った噴流が偏向手段３０により拡大しない方向へ偏向させられるため、テーパ状出口管４に結合される下流側の配管２４の内壁２４ａに噴流が衝突しなくなり、配管の侵食を防止することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧水を減圧して噴出させる減圧弁のテーパ状出口管に配設され、該テーパ出口管の内壁に沿って拡大する方向へ流れる噴流の流れを拡大しない方向へ偏向させる偏向手段を備える配管損傷防止装置。
【請求項２】
前記偏向手段は、前記テーパ状出口管の内壁に配設される環状部材である請求項１に記載の配管損傷防止装置。
【請求項３】
前記環状部材の内周面は、前記テーパ状出口管の軸線を中心とした円筒状面である請求項２に記載の配管損傷防止装置。
【請求項４】
前記環状部材の内周面は、前記噴流の流れ方向下流側に向かって漸次先細になるノズル形状をしている請求項２に記載の配管損傷防止装置。
【請求項５】
径の異なる前記環状部材を、前記テーパ出口管の内壁に複数段配置する請求項２乃至４の内のいずれか１項に記載の配管損傷防止装置。
【請求項６】
前記偏向手段は、前記テーパ状出口管に穿設された複数の小孔と、該小孔を介して外部から前記テーパ状出口管内部へ流入する流体とからなる請求項１に記載の配管損傷防止装置。
【請求項７】
前記偏向手段は、さらに、前記高圧水を減圧する減圧部及び前記テーパ状出口管の間に穿設された小孔と、前記テーパ状出口管に穿設された複数の前記小孔とを連通させるバイパス管を備え、前記テーパ状出口管の複数の前記小孔を介して内部へ流入する前記流体は、前記減圧部で減圧された高速の噴流の分流である請求項６に記載の配管損傷防止装置。
【請求項８】
前記テーパ状出口管の複数の前記小孔を介して内部へ流入する前記液体は、冷却された高圧水であり、前記テーパ状出口管の内壁に液膜が形成されるようになっている請求項６に記載の配管損傷防止装置。
【請求項９】
前記テーパ状出口管の複数の前記小孔を介して流入する前記高圧水は、該小孔が配設されたテーパ状出口管内部の飽和温度以下に冷却されている請求項８に記載の配管損傷防止装置。
【請求項１０】
前記偏向手段は、前記テーパ状出口管に連設された円筒状の案内管である請求項１に記載の配管損傷防止装置。
【請求項１１】
高圧水を減圧して噴出させるテーパ状出口管を備える減圧弁と、
該減圧弁の前記テーパ状出口管に結合される配管とを備え、
前記減圧弁の前記テーパ状出口管における出口側の最大口径より前記配管の内径の方が、遥かに大きいことを特徴とする配管損傷防止装置。
【請求項１２】
前記減圧弁は、さらに、前記テーパ状出口管に連設された円筒状の案内管を備えており、該案内管の出口側口径より、前記配管の内径の方が遥かに大きいことを特徴とする請求項１１に記載の配管損傷防止装置。
【請求項１３】
前記減圧弁は、下流側の前記配管より侵食し難い材料で形成されている請求項１１または１２に記載の配管損傷防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧水等の流体を放出して減圧するための減圧弁に関し、特に、減圧弁から放出される噴流による下流側の配管の侵食を防止するための配管損傷防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、加圧水型原子炉プラントに配設された蒸気発生器内の水が汚れた場合には、この水を捨てなければならないが、蒸気発生器内の水は、約６ＭＰａ／２６０°Ｃの高圧水であるため、蒸気発生器から高圧水を放出する際に、例えば０．１ＭＰａ／１００°Ｃの大気圧程度まで減圧して放出する必要がある。そのために、蒸気発生器や配管の途中等から高圧水を放出できるようにするための減圧手段が種々設けられている。その内の一つに、弁の下流側配管内に径方向中心部位に多数のノズルを有するノズルプレートと、径方向外周部に多数のノズルを有するノズルプレートとを流れ方向に交互の位置関係で複数段に配置し、各段のノズルプレート毎における上流側圧力と下流側圧力との比が１．９未満となるようにノズルプレートの段数ならびに各段のノズル開口比を設定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平７−３２２０４号公報　（要約、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された減圧装置は、弁の下流側配管内における減圧効果および減音効果を高めるようにするためのもので、弁に隣接する配管における侵食による損傷は全く考慮されていない。すなわち、アングル弁等の減圧弁における減圧部の絞りによって、高圧水（熱水）が蒸気及び水の混合状態となって高速で噴出され、この高速の噴流が減圧弁のテーパ状出口管の内壁に沿って拡大する方向へ流下すると、テーパ状出口管に隣接する配管の内壁に液滴が高速で衝突し、その場所で侵食が生じることが知られていた。
【０００５】
従って、本発明は、上述した従来の技術の問題を解決するためになされたもので、減圧弁から放出される噴流による下流側の配管の侵食を防止するための配管損傷防止装置を提供することを主な目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の本発明に係る配管損傷防止装置は、高圧水を減圧して噴出させる減圧弁のテーパ状出口管に配設され、該テーパ出口管の内壁に沿って拡大する方向へ流れる噴流の流れを拡大しない方向へ偏向させる偏向手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記偏向手段は、前記テーパ状出口管の内壁に配設される環状部材にすることが好ましく、その内周面を前記テーパ状出口管の軸線を中心とした円筒状面にしたり、あるいは、前記噴流の流れ方向下流側に向かって漸次先細になるノズル形状にすることができる。なお、径の異なる前記環状部材を、前記テーパ出口管の内壁に複数段配置することも望ましい。
【０００８】
また、前記偏向手段は、前記テーパ状出口管に穿設された複数の小孔と、該小孔を介して外部から前記テーパ状出口管内部へ流入する流体とから構成することも好ましく、この場合に、さらに、前記高圧水を減圧する減圧部及び前記テーパ状出口管の間に穿設された小孔と、前記テーパ状出口管に穿設された複数の前記小孔とを連通させるバイパス管を配設して、前記テーパ状出口管の複数の前記小孔を介して内部へ流入する前記流体を、前記減圧部で減圧された高速の噴流の分流にすることができる。また、前記テーパ状出口管の複数の前記小孔を介して内部へ流入する前記液体を冷却された高圧水にして、前記テーパ状出口管の内壁に液膜が形成されるようにすることができる、この場合に流入する前記高圧水は、該小孔が配設されたテーパ状出口管内部の飽和温度以下に冷却されていることが望ましい。
【０００９】
さらに、前記偏向手段を、前記テーパ状出口管に連設された円筒状の案内管にすることも好ましい。
【００１０】
本発明の別の局面によると、配管損傷防止装置は、高圧水を減圧して噴出させるテーパ状出口管を備える減圧弁と、該減圧弁の前記テーパ状出口管に結合される配管とを備え、前記減圧弁の前記テーパ状出口管における出口側の最大口径より前記配管の内径の方が、遥かに大きいことを特徴とする。
【００１１】
前記減圧弁は、さらに、前記テーパ状出口管に連設された円筒状の案内管を備えており、該案内管の出口側口径より前記配管の内径の方を遥かに大きくすることが好ましい。また、前記減圧弁を、下流側の前記配管より侵食し難い材料で形成することが望ましい。
【００１２】
【作用】
減圧弁のテーパ状出口管に沿った噴流を偏向手段により拡大しない方向へ偏向させることにより、テーパ状出口管に結合される下流側の配管の内壁に噴流が衝突しなくなり、配管の侵食を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好適な実施の形態を、添付図面を参照しながら説明するが、図中、同一符号は、同一又は対応部分を示すものとする。
図１は、本発明に係る配管損傷防止装置を備える減圧弁の概要を示す図であり、図２は、図１に示した配管損傷防止装置の偏向手段の概要を示す図である。まず、図１を参照しながら、減圧弁１の基本的な構成を説明する。この減圧弁１は、アングル型の弁であり、高圧水が流入する入口部１０を備える弁本体２と、減圧されたブロー蒸気の噴流を排出するテーパ状出口管４と、弁本体２及びテーパ状出口管４を結合する円筒状の連結管６とを備える。
【００１４】
弁本体２の内部には、入口部１０から流入して弁室１８に在る高圧水を減圧する減圧部として機能する絞り８が形成されている。この絞り８は、弁本体２に形成された弁座２２と、この弁座２２に対して相対動可能な弁体１２とから形成されている。弁体１２は、スピンドル１４を介して、弁本体２の外部に位置するハンドル１６に結合されており、ハンドル１６の操作により弁本体２の弁座２２に対して弁体１２が軸方向に前後動するように構成されている。なお、テーパ状出口管４には、フランジ２０が設けられており、下流側の配管２４が、例えばボルト止めなどの既知の手段により結合されている。
【００１５】
次に、本発明に係る配管損傷防止装置の特徴部である偏向手段の第一の実施の形態を説明する。偏向手段３０は、テーパ状出口管４の内壁４ａに配設されており、この実施形態においては、テーパ状の管の中間ぐらいに位置している。しかしながら、配管損傷防止装置３０の取付位置は、この実施形態に限定されるものではなく、後述するように、テーパ状出口管４の内壁４ａに沿って流れる噴流が、下流側の配管２４に影響を及ぼさないような位置であれば、適宜変更できる設計的事項である。また、配管損傷防止装置の取付方法は、既存の如何なる手段でも用いることができるので、特に説明は省略する。
【００１６】
配管損傷防止装置３０は、図２に示すように、環状部材であり、その外周面３２は、テーパ状出口管４の内壁４ａに整合する形状になっている。また、内周面３４は、テーパ状出口管４の軸線を中心とした円筒状面に形成されている。しかしながら、内周面３４の形状は、この実施形態のような円筒状面に限定されるものではなく、後述するように、テーパ状出口管４の内壁４ａに沿って拡大する方向に流れる噴流の流れを拡大しない方向へ偏向できれば、どのような形状であって良く、例えば、図３に示す配管損傷防止装置４０のように、内周面４２が噴流の流れ方向下流側に向かって漸次先細になるノズル形状をしていても良い。
【００１７】
このように構成された偏向手段を備える配管損傷防止装置の作用を説明する。蒸気発生器（図示せず）から入口部１０を通って弁室１８に流入した熱水である高圧水は、ハンドル１６の操作により弁体１２を弁座２２から離脱させると、絞り８を通過してテーパ状出口管４から下流側の配管２４へと排出される。絞り８を通過する際に、ほぼ６ＭＰａ／２６０°Ｃの高圧水は、０．１〜０．５ＭＰａ／１００〜１５０°Ｃまで減圧され、減圧沸騰により蒸気が発生し、蒸気及び水が混合した高速の噴流となってテーパ状出口管４内を流れる。
【００１８】
ここで、テーパ状出口管４の内壁４ａに沿って拡大する方向に流れる噴流は、偏向手段３０によって、流れを拡大しない方向へ偏向される。ここで、「流れを拡大しない方向へ偏向する」とは、その偏向手段が存在しなければ、テーパ状出口管４の内壁４ａに沿って拡大する方向へ流れる噴流によって下流側の配管２４の内壁２４ａに液滴が衝突して侵食を及ぼすであろう流れを、このような液滴の衝突による侵食を及ぼさないような方向へ偏向させることを意味する。従って、図１に示したように、テーパ状出口管４から排出される噴流の流れを、配管の軸線方向へ偏向させるだけでなく、多少拡大方向へ噴流が流れても配管２４の内壁２４ａに侵食を及ぼさないようであれば、本発明の範囲内に含まれるものである。
【００１９】
また、図１に示したように、テーパ状出口管４の内壁４ａに沿って流れる噴流は、偏向手段３０に直接衝突して、この偏向手段３０自体が侵食することが考えられるが、この偏向手段は、下流側の配管に比して、小型で製作が容易であるため非常に安価であり、消耗品として容易に交換することができる。また、一般的には、減圧弁１は、下流側の配管２４より侵食し難い材料で形成されており、減圧弁と同様にこの偏向手段を侵食し難い材料で形成すれば、寿命が長くなり、よりその作用効果を発揮することができる。
【００２０】
図１及び図２に示した実施形態では、環状部材である偏向手段３０を１個だけテーパ状出口管４の内壁４ａに配設したが、例えば、図４に示すように、複数段、この例では、２段配設することもできる。このように偏向手段３０を複数段配置することにより、次のような作用効果が生じる。まず、第１段の偏向手段３０により、テーパ状出口管４の内壁４ａに沿う噴流の流れ方向が軸方向に偏向されると同時に、噴流に巻き込まれるように一次対流が直ぐ外側において生じる。次に、第２段の偏向手段３０により、一次対流の直ぐ外側において、さらに二次対流が生じる。
【００２１】
このように構成することにより、テーパ状出口管４の内壁面から離れて拡大方向に流れるために第１段の偏向手段３０で偏向されないような噴流（点線で示す）は、一次対流によって減速（減速１）させられるが、この一次対流を突っ切って配管の内壁に衝突してしまう可能性があるが、第２段の偏向手段３０によって生じる二次対流により確実に減速（減速２）させて、配管の内壁に衝突しても侵食が生じないようにすることができる。なお、偏向手段は、使用状況に応じて、３段、４段等、適宜複数段配置することができる。
【００２２】
次に、図５を参照しながら、配管損傷防止装置の特徴部である偏向手段の第２の実施の形態を説明する。偏向手段５０は、テーパ状出口管４に穿設された複数の小孔５２と、これらの小孔５２を介してテーパ状出口管４の内部に流体を流入させるための配管５４とから構成されている。より詳述するに、配管５４は、減圧部である絞り（図１参照）の下流側に位置する連結管６に穿設された小孔５６と、テーパ状出口管４に穿設された小孔５２とを連通させるバイパス管として機能しており、減圧部で減圧された高速の噴流の一部を小孔５２から二次噴流として噴出するように構成されている。なお、バイパス管５４の途中には、小孔５２から噴出される噴流の流量を制御するための制御弁５８が配設されている。
【００２３】
このように構成された偏向手段５０を備える配管損傷防止装置の作用を説明する。制御弁５８を適宜調整して、適当量の二次噴流を小孔５２からテーパ状出口管４の内部に噴出させると、テーパ状出口管４の内壁４ａに沿って流れる噴流が二次噴流に衝突して流れ方向が二次噴流の流れ方向に偏向させられる。これにより、噴流が下流側の配管の内壁に衝突することを防止することができる。また、二次噴流は、ある種の防護壁のように機能するため、テーパ状出口管４の内壁４ａから離れた噴流の流れも確実に偏向させることができる。
【００２４】
本実施形態においては、図５から明らかなように、小孔５２の穴の軸線方向をテーパ状出口管４の軸線方向と同一に設定したが、小孔５２の穴の軸線方向は、多少内向きでも、あるいは外向きでもよい。また、小孔５２から噴出される流体として減圧弁で減圧された高速の噴流を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
例えば、図６に示すように、外部から高圧水を導いて噴出させても良い。この図に示した偏向手段５０’は、テーパ状出口管４に穿設された複数の小孔５２と、この小孔５２を介してテーパ状出口管４の内部へ流体を供給する配管６０とからなる。この配管６０は、高圧水の供給源に接続されており、例えば、蒸気発生器から減圧弁までの配管に接続して、減圧弁に送給される高圧水の一部をバイパスさせて導くこともできる。また、この配管６０には、冷却器６２が配設されている。これは、小孔５２を介して流入させる流体の温度が高すぎると、テーパ状出口管４の内部で減圧沸騰が生じてしまい好ましくないため、テーパ状出口管４の内部の飽和温度まで高圧水の温度を低下させるためのものである。なお、配管６０には、図５に示したものと同様に、流量を制御する制御弁５８が配設されている。
【００２６】
このように構成された偏向手段５０’を備える配管損傷防止装置の作用を説明する。小孔５２からテーパ状出口管４の内部に流入する冷却された高圧水は、内壁４ａに沿って液膜を形成する。そのため、液膜の厚み分が図１及び図２に示したような環状部材として機能するため、内壁４ａに沿った噴流の流れ方向が拡大しない方向へ偏向される。さらに、液膜は、内壁４ａに沿って下流側に連続して保護膜を形成するので、内壁４ａから離れて拡大方向へ流れる噴流の液滴が配管の内壁に衝突するのを防止することができる。
【００２７】
次に、図７を参照しながら、本発明に係る配管損傷防止装置の特徴部である偏向手段の第３の実施の形態を説明する。この図に示した偏向手段７０は、テーパ状出口管４に連設された円筒状の案内管７２である。減圧弁は、下流側の配管２４より侵食し難い材料で形成されているため、テーパ状出口管４に円筒状の案内管７２を連設することにより、拡大方向に向かう内壁４ａに沿った噴流の流れが、案内管７２の内壁７２ａに沿って軸方向に偏向されるため、下流側に接続された配管２４の内壁２４ａに衝突することなく流れるようになる。
【００２８】
以上に実施の形態における配管損傷防止装置は、減圧弁のテーパ状出口管の内壁に沿って拡大方向に流れる噴流の流れ方向を拡大しない方向へ偏向させる偏向手段を備えていたが、以下の実施形態における配管損傷防止装置は、減圧弁と下流側の配管との組み合わせとからなる。図８を参照しながら説明すると、配管損傷防止装置８０は、テーパ状出口管４を備える減圧弁（図１参照）と、この減圧弁のテーパ状出口管に結合される下流側の配管８２とを備えており、配管８２の内径Ｄがテーパ状出口管４の出口側の最大口径ｄより遥かに大きく構成されている。ここで、「遥かに大きい」とは、減圧弁のテーパ状出口管４の内壁に沿って拡大方向へ流れる噴流が下流側の配管８２の内壁に衝突する前に減速して、内壁に衝突しないか、あるいは衝突しても侵食させるだけのエネルギが残ってないほど内径Ｄが大きいことを意味する。
【００２９】
このように減圧弁のテーパ状出口管に対して急拡大する下流側配管を備える配管損傷防止装置８０を用いると、上述したように、減圧弁のテーパ状出口管４の内壁に沿って拡大方向へ流れる噴流が下流側の配管８２の内壁に衝突する前に減速して、内壁に衝突しないか、あるいは衝突しても侵食させるだけのエネルギが残っていないため、配管の損傷を防止できる。
【００３０】
以上のように、配管損傷防止手段の実施形態を幾つか説明したが、偏向手段を備えるものと、急拡大する配管を備えるものとは、両者が干渉しないかぎり組み合わせて用いることができる。例えば、図９に示すように、図７に示した案内管７２を用いたものと、図８に示した急拡大する下流側の配管を用いたものとを組み合わせても良い。このような組み合わせにより、下流側の配管の侵食をより効果的に防止することができる。
【００３１】
以上、本発明を、アングル型の減圧弁に実施した場合について説明したが、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、出口側にテーパ状に拡大する出口管を備え、高速で流体が噴出される装置等にも同様に適用できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、減圧弁のテーパ状出口管に沿った噴流が偏向手段により拡大しない方向へ偏向させられるため、テーパ状出口管に結合される下流側の配管の内壁に噴流が衝突しなくなり、配管の侵食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配管損傷防止装置を備える減圧弁の概要を示す図である。
【図２】図１に示した配管損傷防止装置の偏向手段の第１の実施の形態を示す平面図及び断面図である。
【図３】図２に示した偏向手段の変形例を示す断面図である。
【図４】図２に示した偏向手段を複数段配置した実施例を示す部分概要図である。
【図５】本発明に係る配管損傷防止装置の偏向手段の第２の実施の形態を示す部分概要図である。
【図６】図５に示した偏向手段の変形例を示す部分概要図である。
【図７】本発明に係る配管損傷防止装置の偏向手段の第３の実施の形態を示す図である。
【図８】本発明に係る配管損傷防止装置の別の実施の形態を示す概要図である。
【図９】本発明の配管損傷防止装置の組み合わせからなる実施形態を示す概要図である。
【符号の説明】
１…減圧弁、２…弁本体、４…テーパ状出口管、４ａ…内壁、６…連結管、８…絞り（減圧部）、１０…入口部、１２…弁体、１４…スピンドル、１６…ハンドル、１８…弁室、２０…フランジ、２２…弁座、２４…配管、２４ａ…内壁、３０…偏向手段、３２…外周面、３４…内周面、４０…配管損傷防止装置、４２…内周面、５０，５０’…偏向手段、５２…小孔、５４…バイパス管、５６…小孔、５８…制御弁、６０…配管、６２…冷却器、７０…偏向手段、７２…案内管、７２ａ…内壁、８０…配管損傷防止装置、８２…配管、Ｄ…内径、ｄ…出口側口径。
【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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