(57)【要約】【課題】プラントの運転温度を下げずに高温配管の温度を下げることができるようにして、この温度条件を操作することによりクリープ破断リスクを低減できるようにする。【解決手段】高温配管１の要部の外周面１１に沿って装着されるプレート状の吸熱部３１と、吸熱部３１の一面に形成され外周面１１から吸熱する吸熱面３２と、吸熱部３１の他面から突設された複数の放熱プレート部３３と、を備え、吸熱部３１の吸熱面３２側に、吸熱部３１を外周面１１に沿った湾曲形状に撓ませるためのノッチ４１が高温配管１の軸方向と平行に穿設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温配管の要部の外周面に装着され前記要部を冷却する冷却治具であって、
前記高温配管の要部の外周面に沿って装着されるプレート状の吸熱部と、
前記吸熱部の一面に形成され前記外周面から吸熱する吸熱面と、
前記吸熱部の他面から突設された複数の放熱プレート部と、を備え、
前記吸熱部の前記吸熱面側に、前記吸熱部を前記外周面に沿った湾曲形状に撓ませるためのノッチが前記高温配管の軸方向と平行に穿設されている
ことを特徴とする、高温配管の冷却治具。
【請求項２】
前記吸熱面には、前記ノッチが設けられた箇所を除いて、前記外周面に吸着する磁石が装着されている
ことを特徴とする、請求項１記載の高温配管の冷却治具。
【請求項３】
前記放熱プレート部の外方側を圧接し、前記吸熱部及び前記放熱プレート部を前記高温配管の外周に保持する保持機構を備えている
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の高温配管の冷却治具。
【請求項４】
前記放熱プレート部は、前記高温配管への装着状態で前記高温配管の軸方向且つ径方向に向くように配向されている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
【請求項５】
前記放熱プレート部の外方に複数のスリットが形成され、前記放熱プレート部は、前記高温配管への装着状態で前記高温配管の周方向且つ径方向に向くように配向されている
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
【請求項６】
前記要部は溶接部を含む部分であり、前記吸熱部の前記吸熱面側の前記溶接部に対応する箇所には隙間が形成され、前記隙間に熱伝導性材料を用いたシムが積層されている
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の高温配管の冷却治具と、
前記冷却治具の前記放熱プレート部を冷却する冷却流体を流通させる流路と、
前記流路内の空間に冷却流体を供給する冷却流体供給部と、を備えている
ことを特徴とする、高温配管の冷却装置。
【請求項８】
前記流路は、前記放熱プレート部の外方側に接続されて冷却水が流通するウォータージャケットである
ことを特徴とする、請求項７記載の高温配管の冷却装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の高温配管の冷却装置の設置方法であって、
非破壊検査により冷却すべき高温配管の要部を特定するステップと、
前記高温配管の外周に常設されている保温材のうち前記要部の外周部分を除去するステップと、
露出した前記要部の外周面に、前記冷却治具の前記複数の放熱プレート部を装着するステップと、
前記流路を配設するステップと、
前記冷却流体供給部を設置するステップと、を順次実施する
ことを特徴とする、高温配管の冷却装置の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温配管の冷却治具及びこの治具を用いた高温配管の冷却装置並びにこの装置の設置方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラント等では、ボイラで加熱された蒸気を蒸気タービンに運ぶために、高温配管が使用されている。この高温配管は、高温環境下で且つ長時間使用されるとクリープ損傷が進行してクリープボイドが発生し、これらのボイドがつながることで亀裂が生じ、最終的には破断する。
【０００３】
これに対する対応として、最終的な破断を防止するために、定期的な非破壊検査によりクリープボイドの成長度合いを分析して部材毎のクリープ損傷度を導出し、部材の余寿命評価を行っている。一般的に母材部に比べて、配管溶接部のクリープ破断リスクが高いため、検査箇所は主に溶接部となっている。
【０００４】
非破壊検査の結果、クリープ損傷度が高い部材があり、次回の定期検査までにクリープ破断するリスクが高い場合、当該部材の取替えを行うか、又は、プラントの運転温度を下げて配管全体のメタル温度を下げることが一般的に行なわれる。図１０に示すように、メタル温度をＴ１からＴ２に下げると、部材に発生する応力が等しくてもクリープ破断寿命は延びるので、クリープ破断リスクを低減することができる。ただし、プラントの運転温度を下げる手法では、プラントの出力を抑えることになる。
【０００５】
また、特許文献１には、高温配管にセラミック繊維材を巻き付けることでクリープ破断リスクを低減する技術が開示されている。この技術では、高温配管内に蒸気が流通し配管温度が上昇する際、セラミック繊維材と高温配管との熱膨張率差により、膨張しようとする高温配管に対してセラミック繊維材が高温配管を径内方向に圧縮しようとする力が発生し、この圧縮応力によりクリープボイドが潰されたり、クリープボイドの発生・連結が抑制されたりするとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６７１８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術は、膨張しようとする高温配管に圧縮応力を加えることにより高温配管を補強（応力低減）させる技術であり、この補強効果は、セラミック繊維材の巻き付け方にも依存し、セラミック繊維材を巻き付け難い箇所の場合には、巻き付けを適切に行なうことができず、期待する補強効果が得られないおそれがある。この点、高温配管の温度を下げることができれば、より確実にクリープ破断リスクを低減することができる。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、プラントの運転温度を下げることなく、高温配管の温度を下げることができるようにして、この温度条件を操作することによりクリープ破断リスクを低減することができるようにした、高温配管の冷却治具，冷却装置及びその設置方法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】
【０００９】
（１）上記の目的を達成するために、本発明の高温配管の冷却治具は、高温配管の要部の外周面に装着され前記要部を冷却する冷却治具であって、前記高温配管の要部の外周面に沿って装着されるプレート状の吸熱部と、前記吸熱部の一面に形成され前記外周面から吸熱する吸熱面と、前記吸熱部の他面から突設された複数の放熱プレート部と、を備え、前記吸熱部の前記吸熱面側に、前記吸熱部を前記外周面に沿った湾曲形状に撓ませるためのノッチが前記高温配管の軸方向と平行に穿設されていることを特徴としている。
【００１０】
（２）前記吸熱面には、前記ノッチが設けられた箇所を除いて、前記外周面に吸着する磁石が装着されていることが好ましい。これにより、シンプルな構成により低コストで放熱プレート部を所定の状態に固定することができる。
【００１１】
（３）前記放熱プレート部の外方側を圧接し、前記吸熱部及び前記放熱プレート部を前記高温配管の外周に保持する保持機構を備えていることが好ましい。これにより、吸熱部及び放熱プレート部を所定の状態に確実に固定することができる。もちろん、磁石と併用してもよい。
【００１２】
（４）前記放熱プレート部は、前記高温配管への装着状態で前記高温配管の軸方向且つ径方向に向くように配向されていることが好ましい。吸熱部が外周面に沿った湾曲形状に変形する際に放熱プレート部がこの変形の妨げにならない。
【００１３】
（５）前記放熱プレート部の外方に複数のスリットが形成され、前記放熱プレート部は、前記高温配管への装着状態で前記高温配管の周方向且つ径方向に向くように配向されていることが好ましい。吸熱部が外周面に沿った湾曲形状に変形する際に、放熱プレート部の外方に形成された複数のスリットが放熱プレート部の変形を容易にし、吸熱部の変形の妨げにならない。
【００１４】
（６）前記要部は溶接部を含む部分であり、前記吸熱部の前記吸熱面側の前記溶接部に対応する箇所には隙間が形成され、前記隙間に熱伝導性材料を用いたシムが積層されていることが好ましい。積層されたシムを介しても高温配管の熱を吸熱することができ、高温配管の冷却性が向上する。
【００１５】
（７）本発明の高温配管の冷却装置は、上記の高温配管の冷却治具と、前記冷却治具の前記放熱プレート部を冷却する冷却流体を流通させる流路と、前記流路内の空間に冷却流体を供給する冷却流体供給部と、を備えていることを特徴としている。
【００１６】
（８）前記流路は、前記放熱プレート部の外方側に接続されて冷却水が流通するウォータージャケットであることが好ましい。より確実に放熱プレート部を冷却することができる。
【００１７】
（９）本発明の高温配管の冷却装置の設置方法は、上記の高温配管の冷却装置の設置方法であって、非破壊検査により冷却すべき高温配管の要部を特定するステップと、前記高温配管の外周に常設されている保温材のうち前記要部の外周部分を除去するステップと、露出した前記要部の外周面に、前記冷却治具の前記複数の放熱プレート部を装着するステップと、前記流路を配設するステップと、前記冷却流体供給部を設置するステップと、を順次実施することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の高温配管の冷却治具によれば、吸熱部の吸熱面側に、吸熱部を外周面に沿った湾曲形状に撓ませるためのノッチが高温配管の軸方向と平行に穿設されているので、冷却治具を、高温配管の要部の円筒状の外周面形状に沿うように、容易に変形するようになり、吸熱部の吸熱面の多く部分を通じて高温配管の外周面から吸熱することができる。また、高温配管の熱変形に対しても追従しやすく、プラント等の運転時に高温配管が熱変形しても、吸熱部の吸熱面により高温配管の外周面から確実に吸熱することができる。
【００１９】
そして、吸熱部で外周面の熱を効率よく吸熱すると、この熱を放熱プレート部で放熱することができ、高温配管を冷却することができる。これにより、高温配管が用いられるプラント等の運転温度を下げることなく、つまり、プラント等の運転に影響を与えることなく、高温配管の温度を下げることができる。高温配管の温度が下がれば、高温配管のクリープ破断リスクを低減することができる。
【００２０】
また、本発明の高温配管の冷却装置，その設置方法によれば、放熱プレート部を冷却流体によって積極的に冷却するので、高温配管の温度をより確実に下げることができ、高温配管のクリープ破断リスクをより一層低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる高温配管の冷却装置及びその冷却治具を示す高温配管の要部の横断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる高温配管の要部の保温材の除去処理を示す横断面図であり、（ａ）は処理前を示し、（ｂ）は処理後を示す。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる冷却治具の構造を高温配管への装着状態で示す高温配管の要部の横断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる冷却治具の配置状態を示す高温配管の上半部の斜視図である。なお、高温配管は二点鎖線で示す。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる冷却治具の構造を高温配管への装着状態で示す高温配管の要部の横断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる冷却治具の構造を高温配管への装着状態で示す高温配管の要部の横断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態にかかる冷却治具の構造を示す斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態にかかる冷却治具の配置状態を示す高温配管の横断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる冷却治具の配置状態を示す高温配管の斜視図である。なお、高温配管は二点鎖線で示す。
【図１０】クリープ破断寿命の温度依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。
なお、ここでは、第１実施形態〜第４実施形態の４つの実施形態を例示するが、これらの実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
【００２３】
各実施形態では、例えば火力発電プラント等においてボイラで加熱された蒸気を蒸気タービンに運ぶために使用される高温配管を冷却対象とすることができる。このような高温配管は、高温環境下で長時間使用されると、その溶接箇所を中心にクリープ損傷が進行する。そこで、非破壊検査によりクリープ損傷の程度を把握し、クリープ破断リスクが高いと判断された箇所（要部）に対して、常設されている保温材を除去して各実施形態の冷却治具及び冷却装置を適用する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
まず、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図２（ａ）に示すように、高温配管１の外周には、保温材２が装着されている。この保温材２は、通常は高温配管１の外周全周に亘って常設されるが、上記のように、クリープ破断リスクが高いと判断された要部では、図２（ｂ）に示すように、この保温材２を部分的に除去して、これにより露出した高温配管１の要部の外周面１１に、図１に示すように冷却治具３を装着する。なお、保温材２の除去は、高温配管１の長手方向に対してもクリープ破断リスクが高いと判断された必要な箇所のみを部分的に除去する。
【００２５】
本実施形態の高温配管１は、半割れ形状の管部材の両端縁部どうしを突き合わせて溶接されて形成される。したがって、高温配管１には、周方向へ１８０°位相が異なる位置に２本の溶接部１２が長手方向に沿って延びている。本実施形態では、この長手方向に沿って延びる２本の溶接部１２を中心とした一定領域が、冷却治具３を装着する要部に設定されている。なお、高温配管１１にはＣｒ鋼や９Ｃｒ鋼といった磁性金属を用いている。
【００２６】
冷却治具３は、熱伝導性及び耐熱性の高い材料で形成され、図３に示すように、高温配管１の要部の外周面１１に接触するように装着されるプレート状の吸熱部３１と、吸熱部３１の一面に形成され外周面１１から吸熱する吸熱面３２と、吸熱部３１の他面から互いに並列状に突設された複数の放熱プレート部（冷却フィン）３３と、を備えている。
【００２７】
なお、冷却治具３が高温配管１に装着される前は、吸熱部３１は平板状であり、吸熱面３２は平面状であるものとするが、吸熱部３１は高温配管１よりも曲率の小さい（曲率半径の大きい）湾曲板状であって、吸熱面３２は曲面状であってもよい。
【００２８】
また、放熱プレート部３３は、外周面１１の外方の放射方向（法線方向）及び高温配管１の軸線方向へ延びる二次元的な平板状に形成される。この放熱プレート部３３の厚みや放熱プレート部３３の相互間の距離は、放熱プレート部３３の放熱性能を考慮して設定される。放熱プレート部３３の数は、冷却対象〔ここでは、外周面１１の要部（溶接部）１２を含む所定領域〕の大きさに応じて設定される。
【００２９】
吸熱面３２には、外周面１１に吸着する磁石４０が装着されている。したがって、吸熱面３２は磁石４０を介して外周面１１に接触する。なお、外周面１１に直接接触する磁石４０の表面は、プラント等が作動して高温配管１が高温になり熱変形した状態での外周面１１の形状に合わせた三次元形状（曲面形状）に形成されている。
【００３０】
そして、吸熱部３１の吸熱面３２側（ここでは、磁石４０も含む）には、吸熱部３１を外周面１１に沿った湾曲形状に撓ませるためのノッチ４１が高温配管１の軸方向と平行に穿設されている。つまり、吸熱部３１を外周面１１に巻き付けるためには、プレート状の吸熱部３１を外周面１１に沿った円筒状に湾曲させなくてはならない。吸熱部３１の吸熱面３２側に、高温配管１の軸方向に延びるノッチ４１が形成されていると、吸熱部３１の面剛性が低下すると共に、吸熱部３１の吸熱面３２側に変形代が与えられ、吸熱部３１の湾曲が容易になる。
【００３１】
吸熱部３１の湾曲が容易になると、冷却治具３の装着時に、吸熱部３１の吸熱面３２側を外周面１１に整合させ易いだけでなく、冷却治具３の装着後に、高温配管１が高温になり外周面１１が熱変形した場合にも、この変形に吸熱部３１の吸熱面３２側が追従し易くなり、吸熱部３１の吸熱面３２側（ここでは、磁石４０）と外周面１１の接触面積が確保される。
【００３２】
また、本実施形態では、外周面１１のうち、長手方向に沿って延びる溶接部１２の表面に対応する箇所（隙間）４２には、吸熱面３２に磁石４０が装備されていない。これは、溶接部１２の外周面部分は他の部分よりも表面形状が凸凹しているので、吸熱面３２との接触面積を確保しにくいためである。溶接部１２の表面を除いた箇所に吸熱面３２に磁石４０を装着することにより、磁石４０の表面の凸凹形状の影響を受けずに、磁石４０を外周面１１に確実に密着させることができる。
【００３３】
このような冷却治具３は、高温配管１の外周面１１の溶接部１２の両側の所定領域に接触するように配置されるが、図４に示すように、高温配管１の軸方向に対しても、外周面１１の溶接部１２の所定の長さ領域にわたって配置される。図４には、高温配管１の軸方向に３個の冷却治具３が併設されたものを示すが、軸方向への冷却治具３の使用数は、冷却治具３の長さ（装着時に高温配管１の軸方向に向く吸熱部３１の長さ）と冷却対象となる溶接部１２の長さとに応じて決まる。
【００３４】
なお、本実施形態では、冷却治具３は、磁石４０によって高温配管１への装着状態を保持されるが、これと併設して、冷却治具３を高温配管１への装着状態を保持する保持機構５０を装備しても良い。
【００３５】
例えば、この保持機構５０は、高温配管１の外周面１１に装着された冷却治具３の放熱プレート部３３の外側から巻き付けられる保持用シート５１を備え、シート５１が引張状態で（従って、吸熱部３１が外周面１１に圧接した状態で）、シート５１の巻き付け端部をその内側のシート５１の表面部分に固定するものが適用できる。シート５１には、柔軟な板ばねや金属シートなど柔軟性のあるシートを適用できる。保持機構５０としては、保持用シート５１に替えて金属等の耐熱性のベルトを用いてもよい。
【００３６】
あるいは、外周面１１に装着された冷却治具３を外側から包囲する筒状の固定具を２つ割れに構成し、固定具の各半割れ部を外周面１１に装着された冷却治具３の外側からあてがって、半割れ部の対応縁部どうしを結合する保持機構も適用できる。この場合、冷却治具３の長手方向（高温配管１の軸方向）に複数の固定具を装着することが好ましい。
【００３７】
また、ここでは、外周面１１の周方向に１８０°位相を変えた２箇所に冷却治具３が装着されるため、１つの保持機構５０によって２箇所の冷却治具３を同時に保持できるように構成されている。また、冷却治具３は、高温配管１の軸方向に沿った方向にも複数箇所に装着されるが、これらの軸方向に複数箇所に装備される冷却治具３に対しては、１つの保持機構５０によって保持してもよく、また、個別に、保持機構５０を装備してもよい。
【００３８】
そして、本実施形態にかかる高温配管の冷却装置は、図１に示すように、上記の冷却治具３と、冷却治具３を覆うカバー６と、カバー６内の空間に冷却流体（ここではエア）を流通させる冷却流体供給部７とを備えている。カバー６は、開口縁部６１を保温材２の外周面と所定間隔の隙間をあけて配置され、カバー６の内部に冷却流体（冷却用エア）が流通する流路６２が形成される。
【００３９】
冷却流体供給部７は、冷却用エアを送給するブロア７１と、ブロア７１から送給されるエアをカバー６内部に導入する導入管７２と、導入管７２と接続されて外周側から放熱プレート部３３にエアを送風する送風口７３とを備えている。送風口７３から放熱プレート部３３に送風されたエアは、放熱プレート部３３を冷却した後、カバー６の開口縁部６１の保温材２の外周面との隙間から外部に排出される。
【００４０】
本発明の第１実施形態にかかる高温配管の冷却治具及び冷却装置は、上述のように構成されているので、以下の手順で高温配管の冷却装置を設置する。
【００４１】
つまり、まず、非破壊検査により冷却すべき高温配管１１の要部を特定し、高温配管１の外周に常設されている保温材２のうち要部の外周部分を除去する。これにより、露出した要部の外周面１１に、冷却治具３を装着し、必要に応じて保持機構５０で保持する。次に、冷却治具３を覆うようにカバー６を配設し、カバー６内に形成された流路６２に冷却風を流通させるように冷却流体供給部７を設置する。これにより、冷却風により放熱プレート部３３を強制冷却しながら、高温配管１を確実に冷却することができる。
【００４２】
特に、本実施形態にかかる高温配管の冷却治具３は、吸熱部３１の吸熱面３２側に、吸熱部３１を外周面１１に沿った湾曲形状に撓ませるためのノッチ４１が高温配管１の軸方向と平行に穿設されているので、冷却治具３の吸熱部３１を、高温配管１の外周面１１の円筒形状に沿うように、容易に変形するようになる。したがって、吸熱部３１の吸熱面３２を高温配管１の外周面１１に沿わせて、吸熱面３２の多く部分を通じて高温配管１の外周面１１から吸熱することができるようになる。
【００４３】
また、吸熱部３１は、ノッチ４１によって高温配管１の熱変形に対しても追従しやすくなっており、プラント等の運転時に高温配管１が熱変形しても、吸熱部３１の吸熱面３２により高温配管１の外周面１１から確実に吸熱することができる。
【００４４】
吸熱部３１で外周面１１の熱を効率よく吸熱すると、この熱を放熱プレート部３３で放熱することができ、高温配管１を冷却することができる。これにより、高温配管１が用いられるプラント等の運転温度を下げることなく、つまり、プラント等の運転に影響を与えることなく、高温配管１の温度を下げることができる。高温配管１の温度が下がれば、高温配管１のクリープ破断リスクを低減することができる。
【００４５】
また、冷却風により放熱プレート部３３を強制冷却するので、吸熱部３１による高温配管１の外周面１１からの吸熱とこの熱の放熱プレート部３３からの放出とを効率よく行なえ、高温配管１を確実に冷却することができる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、図５を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
本実施形態は、放熱プレート部３３の冷却構成が第１実施形態と異なっている。
放熱プレート部３３の先端部（外方部）には、冷却水が流通するウォータージャケット３４が接続されており、図示しないポンプで送給される冷却水がウォータージャケット３４の内部（流路）３４ａ内を流通するようになっている。
【００４７】
なお、放熱プレート部３３の先端部とウォータージャケット３４との接続は、例えば、ウォータージャケット３４の内向きの外壁に溝を加工し、この溝内に放熱プレート部３３の先端部を嵌入させるようにすることが考えられる。この場合のウォータージャケット３４ついては、断面が図５に示すような略扇型形状に予め形成し、高温配管１に冷却治具３を装着した後、放熱プレート部３３の先端部にウォータージャケット３４の内向きの外壁を結合するものとする。結合部の両者の誤差は放熱プレート部３３の湾曲変形で許容しうる。
【００４８】
あるいは、冷却治具３の吸熱部３１を高温配管１の外周面１１にほぼ沿った曲面状に形成し、これに対応して各放熱プレート部３３が放射状に広がるように形成し、断面が扇型形状のウォータージャケット３４の内向きの外壁を予め結合するか或いははじめから一体形成したものを用いてもよい。吸熱部３１の湾曲形状と外周面１１との形状誤差は、吸熱部３１のノッチ４１を利用して吸熱部３１の湾曲形状を変更すれば対応でき、更に、ウォータージャケット３４の内向きの外壁及び外向きの外壁にこれらの曲面の湾曲状態を調整可能なノッチ３４ｂ，３４ｃを加工しておけば、吸熱部３１の形状変更が容易になる。
【００４９】
本発明の第２実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様に効果に加えて、空気よりも熱容量の大きい冷却水を通じて、各放熱プレート部３３を速やかに冷却することができ、放熱プレート部３３の冷却効率を向上させることができるため、より確実に高温配管１の温度を下げることができる。
なお、本実施形態の場合、ウォータージャケット３４の外周側から保持用シート５１等を巻き付けてウォータージャケット３４を保持する保持機構５０を適用してもよい。
【００５０】
〔第３実施形態〕
次に、図６を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
本実施形態は、図６に示すように、第１実施形態の冷却治具３において、吸熱面３２に磁石４０が装備されていない箇所（隙間）４２、つまり、外周面１１のうち、長手方向に沿って延びる溶接部１２の表面に対応する箇所４２に、熱伝導性材料を用いた薄板状のシム４３が隙間４２の大きさに合わせた枚数だけ積層され介装されている。
【００５１】
本発明の第３実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、第１実施形態と同様に効果に加えて、熱伝導性材料のシム４３が溶接部１２の表面と吸熱部３１とを接続し、溶接部１２を直接冷却できる効果がある。つまり、シム４３は薄板状なので変形しやすく、溶接部１２の外周面の凸凹形状に沿って変形しながら、溶接部１２の外周面と吸熱部３１とに接触するため、溶接部１２と吸熱部３１とがシム４３を介して熱伝導状態となり、溶接部１２を直接冷却できる。
【００５２】
〔第４実施形態〕
次に、図７〜図９を参照して本発明の第４実施形態を説明する。
図９に示すように、本実施形態では、高温配管１の環状の溶接部１３に冷却治具１０３を装着する。つまり、高温配管１は、配管を長手方向に適宜接続されて敷設されるため、配管同士の結合箇所には、配管の端部同士を突合せ溶接した箇所が存在する。この溶接箇所は環状であるため、本実施形態では、この環状溶接部１３の形状に合わせて、冷却治具１０３を配置する。
【００５３】
つまり、図８，図９に示すように、環状溶接部１３を含む高温配管１の外周面１１に、全周を包囲するように、複数（ここでは２つ）の冷却治具１０３が装着される。なお、なお、図９は主に冷却治具１０３を示すものであり、便宜上、高温配管１を二点鎖線で示し、また、装着した冷却治具１０３の一部を破断させて示す。高温配管１の環状溶接部１３については識別を容易にするために斜線を付して示している。
【００５４】
ここで、本実施形態の冷却治具１０３を説明する。
本実施形態の冷却治具１０３は、熱伝導性及び耐熱性の高い材料で形成され、図７に示すように、高温配管１の外周面１１に接触するように装着されるプレート状の吸熱部１３１と、吸熱部１３１の一面に形成され外周面１１から吸熱する吸熱面１３２と、吸熱部１３１の他面から互いに並列状に突設された複数（ここでは４枚）の放熱プレート部（冷却フィン）１３３と、を備えている。
【００５５】
なお、ここでは、冷却治具１０３が高温配管１に装着される前の状態では、吸熱部１３１は高温配管１よりも曲率の小さい（曲率半径の大きい）湾曲板状であって、吸熱面１３２は曲面状であるものとするが、吸熱部１３１は平板状で、吸熱面１３２は平面状であってもよい。
【００５６】
放熱プレート部１３３は、装着時に、外周面１１の外方の放射方向（法線方向）及び高温配管１の周方向へ延びる二次元的な平板状に形成される。この放熱プレート部１３３の厚みや放熱プレート部１３３の相互間の距離は、放熱プレート部１３３の放熱性能を考慮して設定される。放熱プレート部１３３の数は、冷却対象〔ここでは、外周面１１の要部（溶接部）１３を含む所定領域〕の大きさに応じて設定される。
【００５７】
そして、吸熱部１３１の吸熱面１３２側（ここでは、磁石４０も含む）には、吸熱部１３１を外周面１１に沿った湾曲形状に撓ませるためのノッチ１４１が高温配管１の軸方向と平行に穿設されている。つまり、吸熱部１３１の吸熱面１３２側に、高温配管１の軸方向に延びるノッチ１４１を形成し、吸熱部１３１の面剛性を低下させると共に、吸熱部１３１の吸熱面１３２側に変形代を与えて、吸熱部３１が容易に湾曲するように構成されている。
【００５８】
吸熱部１３１の周方向両端縁部にはフランジ部１３１ａが形成されている。このフランジ部１３１ａは、複数の冷却治具１０３を互いに結合するためのもので、複数の冷却治具１０３を環状に配置した後、互いのフランジ部１３１ａ同士が接合し、フランジ部１３１ａ同士をボルト及びナット等の締結手段で締結することで結合することができる。
【００５９】
放熱プレート部１３３の装着時に外周側となる側には、複数のスリット１４３が形成されている。本実施形態では、放熱プレート部１３３を面内変形させるため、吸熱部１３１の湾曲変形に伴い放熱プレート部１３３の外周側は引張力が加えられる。複数のスリット１４３は、引張力が加えられると開放して、放熱プレート部１３３の面内での湾曲を許容する。
【００６０】
この例では、放熱プレート部１３３の各吸熱面１３２は、環状溶接部１３の外周には直接接触しておらず、高温配管１の外周面１１の環状溶接部１３に接近した箇所に接触している。これは、溶接部１３の外周面部分は他の部分よりも表面形状が凸凹しているので、吸熱面との接触面積を確保しにくい。これに比べて、高温配管１の母材の外周面１１は比較的凹凸が小さいので吸熱面と良好に接触する。もちろん、吸熱面１３２を溶接部１３に直接接触させて、溶接部１３を直接冷却できるようにしてもよい。
【００６１】
本発明の第７実施形態にかかる高温配管の冷却治具は、上述のように構成されているので、環状溶接部１３に対して、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
つまり、複数の冷却治具１０３を高温配管１の要部の円筒状の外周面１１の周囲に装着する際に、吸熱部１３１の吸熱面１３２側に形成されたノッチ１４１を利用して、吸熱部１３１が外周面１１に適正に整合させて配置することができ、吸熱部１３１で外周面１１の熱を効率よく吸熱し、この熱を放熱プレート部１３３で放熱することができ、高温配管１を確実に冷却することができる。
【００６２】
また、上記の説明では言及していないが、吸熱面３２を溶接部１３に直接接触させて溶接部１３を直接冷却してもよく、溶接部１３の外周面部分は他の部分よりも表面形状が凸凹しているので、溶接部１３を除く溶接部１３直近の高温配管１の母材の外周面１１に安定させて接触させるようにしてもよい。
【００６３】
本実施形態でも、吸熱面１３２に、外周面１１に吸着する磁石４０を装着してもよい。吸熱面１３２は磁石４０を介して外周面１１に接触する。この場合も、外周面１１に直接接触する磁石４０の表面は、プラント等が作動して高温配管１が高温になり熱変形した状態での外周面１１の形状に合わせた三次元形状（曲面形状）に形成されていることが好ましい。この場合も、磁石４０を、溶接部１３を除く溶接部１３直近の高温配管１の母材の外周面１１に安定させて接触させるようにし、溶接部１３の表面の隙案に第３実施形態のシムを適用してもよい。
【００６４】
また、環状溶接部１３に対して、第１〜３実施形態の冷却治具３を適用してもよい。
つまり、各放熱プレート部３３が外周面１１の外方の放射方向（法線方向）及び高温配管１の軸線方向へ延びる二次元的な平板状に形成された冷却治具３を、溶接部１３の全周を覆うように複数配置する。これによっても、環状溶接部１３を低脚できる。
【００６５】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態の一部を変更したり、上記実施形態どうしを組み合わせたりして実施することができる。
【００６６】
例えば、上記の各実施形態では、冷却流体を用いた強制冷却により冷却治具３，１０３の放熱プレート部３３，１３３を、効率よく冷却しているが、冷却流体を特別供給せずに、放熱プレート部３３，１３３を自然冷却してもよい。
また、第３実施形態では、隙間４２内にシム４３を介装しているが、熱伝導性材料で溶接１２，１３の凹凸に沿って接触できるものであれば、展延性の高い金属ブロックなど、シムに限らず適用できる。
【符号の説明】
【００６７】
１  高温配管
１１  高温配管１の外周面
１２，１３  溶接部
２  保温材
３，１０３  冷却治具
３１，１３１  吸熱部
３２，１３２  吸熱面
３３，１３３  放熱プレート部（冷却フィン）
３４  ウォータージャケット
３４ａ  流路
４０  磁石
４１  ノッチ
４２  隙間
４３  シム
５０  保持機構
５１  保持用シート
６  カバー
６１  開口縁部
６２  流路
７  冷却流体供給部
７１  ブロア
７２  導入管
７３  送風口
１４３  スリット
【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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