(57)【要約】【課題】施工性を改善するとともに、コンパクト化を図り、長期間使用しても断熱性が低下することのない配管保温部材を提供する。【解決手段】金属配管の表面部位を断熱性に優れた無機材料の織物で被覆し、この織物の外周をシリカ主成分の無機材料による断熱材で被覆し、さらにこのシリカ主成分の無機材料による断熱材の外周に金属カバーを施した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属配管の表面部位を断熱性に優れた無機材料の織物で被覆し、この織物の外周をシリカ主成分の無機材料による断熱材で被覆し、さらにこのシリカ主成分の無機材料による断熱材の外周を金属カバーで固定することを特徴とする配管保温部材。
【請求項２】
前記無機材料の織物の成分は、アルミナまたはシリカまたはムライト等のアルミナとシリカの化合物またはこれらを主成分とする無機材料であることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項３】
前記シリカ主成分の無機材料が、シリカとともにジルコニアを含んでいることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項４】
前記シリカ主成分の無機材料が、シリカとともにジルコニアとチタニアを含んでいることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項５】
前記シリカ主成分の無機材料が、シリカ主成分の無機材料の比重が、０．２５〜０．６であることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項６】
前記シリカ主成分の無機材料は、シリカ主成分の無機材料の気孔の割合が、７０〜９２％であることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項７】
前記シリカ主成分の無機材料は、シリカ主成分の無機材料の曲げ強度が、１０〜３０Ｍｐａであることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項８】
前記シリカ主成分の無機材料は、シリカ主成分の無機材料の圧縮強度が、５０〜１００Ｍｐａ以上であることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項９】
シリカ主成分の無機材料は、シリカ主成分の無機材料の常温状態の熱伝導率が、０．０４Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項１０】
シリカ主成分の無機材料は、４００℃でのシリカ主成分の無機材料の熱伝導率が、０．０４Ｗ／ｍＫ以下であることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項１１】
シリカ主成分の無機材料は、シリカ主成分の無機材料が径方向に２分割以上していることを特徴とする請求項１記載の配管保温部材。
【請求項１２】
金属配管の表面部位を断熱性に優れた無機材料の織物で被覆し、この織物の外周をシリカ主成分の無機材料による断熱材で被覆そ、さらにこのシリカ主成分の無機材料による断熱材の外周を金属カバーで固定することを特徴とする請求項１記載の配管保温部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は原子力発電プラント、火力発電プラントあるいは化学プラント等に設置される配管の保温部材および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に高温の蒸気が流れる高圧蒸気管等の配管の外周表面部位や、高温の蒸気を蓄積あるいは保存するボイラ等の胴体の外周表面部位は、保温材で覆うことによって熱拡散を防止するように構成している。この保温材の厚さは配管や胴体の温度環境に相関するため、配管や胴体の温度が高い場合、その保温材の厚さは２００ｍｍ以上になる場合がある。このような従来の配管、胴体の保温構造においては、保温材の厚さが厚いため施工性が悪く、また単位体積あたりの重量がかなり重いため保温構造に強度も要求され、コンパクト化が困難であった。
【０００３】
保温材の施工性を改善するために、配管の外周を微孔性断熱材で被覆し、さらにこの微孔性断熱材の外周に複数のドーナツ状セラミックファイバーを軸心方向に積層して外周全体を包囲するようにした断熱構造を採用しているものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１８２８９２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に記載の発明においては、配管の外周面を微孔性断熱材で覆った後、更にその外周を多数のドーナツ状セラミックファイバーを軸方向に積層して微孔性断熱材の外周全体を包囲するように構成しているため、金属配管の熱収縮により金属配管と微孔性断熱材との間に摩擦が発生し、微孔性断熱材に形状変化を引き起こす原因となる惧れがある。微孔性断熱材に形状変化が発生すれば、セラミックファイバーの積層面相互間に隙間ができ、その隙間から熱放射が起こることが懸念される。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の課題を解決するためになされたもので、施工性を改善するとともに、コンパクト化を図り、長期間使用しても断熱性が低下することのない配管保温部材およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１および請求項１２に係る配管保温部材およびその製造方法は、金属配管の表面部位を断熱性に優れかつ、収縮に対応することのできる無機材料の織物で被覆し、この織物の外周をシリカ主成分の無機材料による断熱材で被覆し、さらにこのシリカ主成分の無機材料による断熱材の外周に金属カバーを施すことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る配管保温部材の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る高温の配管を保温する配管保温部材を示す図であり、（ａ）は配管保温部材の横断面を、また（ｂ）はその縦断面図を示す。この配管保温部材は、原子力発電プラント等に設置される高温の蒸気が流れる高圧蒸気管等の金属製の配管あるいは、高温の蒸気を蓄積、保存するボイラ等の金属製の胴体（以下、本発明においては配管および胴体を配管と呼称する）１の外周面に対して、まず断熱性に優れかつ収縮に対応できる無機材料の織物２を被覆し、その織物２の上に重ねてシリカ主成分の無機材料３を被覆し、最後に無機材料３の上に金属カバー４を被覆して構成したものである。
【０００９】
図２は配管内温度（℃）に対する断熱材厚さ比（％）の割合を、本発明品と従来品とを対比させて描いた比較例図である。断熱材厚さ比は、金属配管１内の流体温度を、断熱部の最外部にある金属カバー４の表面で５０℃とするのに必要な厚さとした。また従来品との比較のために内部流体温度が４００℃の際、金属配管１の表面温度を５０℃とするのに必要な断熱材厚さを１００％として断熱材厚さ％を比較表示してある。図２で示すとおり、本発明によれば、従来品に対して断熱材厚さを薄くすることができる。
【００１０】
なお、前述したシリカ主成分の無機材料３と金属配管１との直接接触を避けるために、金属配管１の表面には無機材料の織物２を巻いた構造を採用している。高温での繰返し使用の信頼性を確保するため、無機材料の織物の成分としては、▲１▼アルミナ、▲２▼シリカ、▲３▼ムライト等のアルミナとシリカの化合物、または▲４▼これらを主成分とする無機材料が望ましい。
【００１１】
また金属配管１の温度サイクルによる収縮に対応できる織物として、無機材料の織物２を図３に示す平織り、図４に示す朱子織り、図５に示す唐打ちを採用した。このような編み方をした無機材料の織物２を用いることにより、シリカ主成分の無機材料３と金属配管１との直接接触を回避することができ、その結果、金属配管１の収縮によるシリカ主成分の無機材料３の摩耗は起こらず、シリカ主成分の無機材料３の形状変化を防ぐことができ、長期の使用が可能となった。
【００１２】
表１は各種無機材料の評価表である。この表１で示した評価項目である施工性、製造性および低熱伝導性の３つの観点より各材料を評価した。総合評価の結果、ジルコニアとシリカの化合物、ジルコニアとシリカとチタニアの化合物が優秀であることが確かめられた。その組成割合はシリカの成分割合が４０〜６０ｍａｓｓ％、ジルコニアの成分割合が４０〜６０ｍａｓｓ％、チタニアの成分割合が０．５〜８ｍａｓｓ％を選択した。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
図６はシリカ主成分の無機材料について、比重に対する断熱材厚さ比を示す図である。この図６から、シリカ主成分の無機材料３の比重は、０．２５〜０．６ｇ／ｃｃ（ｇ／ｃｍ２）が選択できる。図６からわかるように、比重が０．６ｇ／ｃｃを超えると断熱材の厚さが従来品と変わらなくなる（断熱材厚さ比が１００％を超えてしまう）。また比重が０．２５ｇ／ｃｃ以下では強度が不十分となり断熱材は外力により容易に破壊してしまう。
【００１５】
図７はシリカ主成分の無機材料３について、気孔の割合（％）と断熱材厚さ比（％）とを示す図である。図７に示す気孔の割合と断熱材厚さとの比較より、シリカ主成分の無機材料３の気孔の割合は、７０％〜９２％が選択できる。
【００１６】
図７より、気孔の割合が７０％より小さくなると断熱材厚さ比が１００％を超えてしまうため、断熱材の厚さは従来品と変わらなくなり、また、気孔の割合が９２％より大きくなると強度が不十分となり断熱材は外力により容易に破壊してしまうことがわかる。
【００１７】
シリカ主成分の無機材料３において、シリカ主成分の無機材料の曲げ強度は、１０〜３０Ｍｐａが望ましい。曲げ強度が１０Ｍｐａより小さいと強度が不十分になり、外力により容易に破壊してしまう。曲げ強度が３０Ｍｐａより大きくなると断熱材強度は十分であるが、構造が緻密となり断熱材厚さが従来品と変わらなくなる。
【００１８】
シリカ主成分の無機材料３において、シリカ主成分の無機材料の圧縮強度が、５０〜１００Ｍｐａ以上であることが望ましい。圧縮強度が５０Ｍｐａより小さいと強度が不十分になり、外力により容易に破壊してしまう。圧縮強度が１００Ｍｐａより大きくなると断熱材強度は十分であるが、構造が緻密となり断熱材厚さが従来品と変わらなくなる。
【００１９】
シリカ主成分の無機材料において、シリカ主成分の無機材料の常温状態の熱伝導率が、０．０４Ｗ／ｍＫ以下であることが望ましい。４００℃以下の使用において約５０％の断熱材厚さの低減が可能となる。
【００２０】
シリカ主成分の無機材料において、４００℃でのシリカ主成分の無機材料の熱伝導率が、０．０４Ｗ／ｍＫ以下であることが望ましい。４００℃より高温の使用において優れた効果が期待でき、約７０％の断熱材厚さの低減が可能となる。
【００２１】
なお、上記の曲げ強度、圧縮強度および熱伝導率に用いた範囲の選定にあたって、特に、断熱材等の施工や交換の際に生じた廃棄物の量を最小化することを意図している。なかでも、原子力発電プラントで生じた廃棄物の放射線管理の作業の軽減が期待される。
【００２２】
（第２の実施の形態）
図８は本発明の第２の実施の形態に係る配管保温部材についての施工例を示す図である。
【００２３】
図８（ａ）は金属配管１の表面部位に前記織物２を巻いた後、その織物２の外周面に対して、円周方向に２分割されたシリカ主成分の無機材料３−１、３−２をあてがい、これら無機材料３−１、３−２の外側を２分割した金属カバー４−１、４−２で緊迫して固定する。
このように、無機材料３を円周方向に分割した施工方法を用いると、すでにプラントに設置してある金属配管への断熱施工が可能となる。
【００２４】
図８（ｂ）は金属配管径が大きい場合、シリカ主成分の無機材料３を円周方向に４分割３−１、３−２、３−３および３−４して施工した例を示す。これら、図８（ａ）、（ｂ）の施工法を採用すると、施工性が向上することから、比較的短い時間で施工を行なうことができ、その分経済性を向上させることができる。４−１〜４−４は無機材料３とともに４分割された金属カバーである。
【００２５】
なお、図８（ａ）、（ｂ）では、無機材料３に合せて金属カバー４も２分割、４分割した状態を示したが、金属カバー４の分割数は必ずしも無機材料３に合せてた分割数にする必要はない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、配管に対して断熱性に優れた無機材料の織物を巻いた後に、その外周にシリカ主成分の無機材料をあてがい、さらにこのシリカ主成分の無機材料の外周を金属カバーで固定して配管保温部材とするようにしたので、保温材の厚さを薄く、重量を軽量化し、保温部材のコンパクト化を図り、施工性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る配管保温部材を示す図で、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図。
【図２】従来品と本発明品との断熱材厚さ比較例図。
【図３】無機材料の織物の第１の例を示す図。
【図４】無機材料の織物の第２の例を示す図。
【図５】無機材料の織物の第３の例を示す図。
【図６】シリカ主成分の無機材料の比重と断熱材厚さ比較例図。
【図７】シリカ主成分の無機材料の気孔率と断熱材厚さ比較例図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る配管保温部材を示す図であり、（ａ）はシリカ主成分の無機材料を２分割した状態を示す図、（ｂ）はシリカ主成分の無機材料を４分割した状態を示す図。
【符号の説明】
１…配管、２…無機質織物、３、３−１〜３−４…シリカ主成分の無機材料、
４、４−１〜４−４…金属カバー。
【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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