(57)【要約】【課題】  高温配管の破断個所から大量の蒸気が噴出されないようにする。【解決手段】  蒸気や高温高圧水等の高温流体２を流通させる高温配管１にて高温流体２の流れに乱流が生じる乱流発生個所３の下流側所要個所の内側及び又は外側近傍位置に、高温配管１に向けて水５を噴霧するためのスプリンクラー４を設ける。スプリンクラー４に、水供給部６を開閉弁８付きの水供給ライン７を介して接続する。高温配管１におけるスプリンクラー４設置個所の近傍に、圧力制御器９を設ける。圧力制御器９にて、高温配管１の破断の瞬間の圧力変動が感知されると、開閉弁８を直ちに開操作させることで、高温配管１の破断個所にスプリンクラー４より微小な水５の粒を噴霧させ、破断個所より放出される蒸気を噴霧された水の粒との接触により速やかに凝縮させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温配管の所要個所の内側及び又は外側近傍位置に、該所要個所に向けて水を噴霧するためのスプリンクラーを設けて、該スプリンクラーに、水を供給するための開閉弁付きの水供給ラインを接続し、更に、上記所要個所の近傍に、圧力制御器を設け、該圧力制御器が、上記高温配管の破断に伴う内部圧力の圧力変動を感知すると、上記開閉弁へ開操作させるための制御指令を発するようにしてなる構成を有することを特徴とする高温配管の蒸気噴出抑制装置。
【請求項２】
高温配管の所要個所を、該高温配管を流通する高温流体の流れに乱流が生じる虞のある個所とした請求項１記載の事項音配管の蒸気噴出抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントにおける蒸気配管や高温高圧水用の配管のような高温配管の破断により蒸気が噴出することを抑制するために用いる高温配管の蒸気噴出抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、配管の破断に関しては、２０年ほど前から、配管の材料として広く用いられているステンレス鋼や炭素鋼には靭性があるため、大きな破断事故が生じる前には、先ず、微小な亀裂が生じ、そこから少量の液体、たとえば、蒸気配管の場合は蒸気が凝縮した水が漏洩するようになるので、その漏洩した液体を、たとえば、液面計や、原子力施設の場合は、放射能濃度の変化に基いて感知して、その配管系統の運転を停止すればよいという破断前漏洩（Leak Before Break：ＬＢＢ）の概念によりプラントの設計が行われるようになってきている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、近年では、上記破断前漏洩の概念に当てはまらない破断事故として、高温高圧水が流通する高温配管にて、長期的な配管内部の高温流体の乱流流れにより配管の側面の肉厚が削られて、大きな面積に亘って薄くなり、瞬間的に配管の側面に大破断が生じる事故が起きることが明らかとなってきている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２８５７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記したような破断前漏洩の概念に当てはまらない破断事故を、破断以前に検知して未然に防止することは難しいというのが実状である。
【０００６】
又、万一、蒸気が流れる大型配管や、高温高圧水が流れる大型配管が瞬時破断した際には、破断した瞬間に、たとえ配管系内の弁の閉鎖動作を行っても、弁の間隔が長い場合には、噴出する蒸気が大量のものとなってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明者は、高温蒸気や高温高圧水が流れる高温配管の破断事故が生じた場合であっても、蒸気の噴出による被害を小さく食い止めることができるようにするための工夫、研究をした結果、上記蒸気や高温高圧水が流れる高温配管が破断した瞬間に、噴出する蒸気を瞬時に凝縮させて周辺への蒸気の噴出を抑制することで、事故の拡大を防ぐことができることを見出して本発明をなした。
【０００８】
したがって、本発明の目的とするところは、蒸気や高温高圧水が流れる高温配管が破断した場合であっても周辺環境への蒸気の噴出を抑制できる高温配管の蒸気噴出抑制装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、高温配管の所要個所の内側及び又は外側近傍位置に、該所要個所に向けて水を噴霧するためのスプリンクラーを設けて、該スプリンクラーに、水を供給するための開閉弁付きの水供給ラインを接続し、更に、上記所要個所の近傍に、圧力制御器を設け、該圧力制御器が、上記高温配管の破断に伴う内部圧力の圧力変動を感知すると、上記開閉弁へ開操作させるための制御指令を発するようにしてなる構成とする。
【００１０】
又、上記構成における高温配管の所要個所を、該高温配管を流通する高温流体の流れに乱流が生じる虞のある個所とした構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の高温配管の蒸気噴出抑制装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。（１）高温配管の所要個所の内側及び又は外側近傍位置に、該所要個所に向けて水を噴霧するためのスプリンクラーを設けて、該スプリンクラーに、水を供給するための開閉弁付きの水供給ラインを接続し、更に、上記所要個所の近傍に、圧力制御器を設け、該圧力制御器が、上記高温配管の破断に伴う内部圧力の圧力変動を感知すると、上記開閉弁へ開操作させるための制御指令を発するようにしてなる構成してあるので、上記高温配管の所要個所に破断が生じると、該破断個所に向けて上記スプリンクラーより微小な水の粒を直ちに散布させることができるため、上記高温配管の破断個所より放出される蒸気を、上記スプリンクラーより散布する微小な水の粒との接触により瞬時に凝縮させることができて、周辺環境へ噴出する蒸気の量を速やかに抑制することができる。よって、事故の影響が拡大することを未然に防止することが可能となる。  
（２）高温配管の所要個所を、該高温配管を流通する高温流体の流れに乱流が生じる虞のある個所とした構成とすることにより、上記高温配管にて高温流体の流れに乱流が生じる虞のある個所について、破断の発生を確実に監視して、万一、破断が生じた場合であっても、該破断個所からの蒸気の放出量を速やかに抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１及び図２は本発明の高温配管の蒸気噴出抑制装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。
【００１４】
すなわち、蒸気や高温高圧水のような高温流体２を流通させるための高温配管１における破断の虞が想定される所要個所、具体的には、エルボやＴ分岐やオリフィス等の高温配管１を流通する高温流体２の流れに乱流が生じる乱流発生個所３（図では一例としてオリフィスが示してある）、あるいは、上記乱流発生個所３の下流側で、たとえ直管であっても上記高温流体２の流れに生じた乱流が収まりきらない個所の外側近傍位置に、該高温配管１に向けて水５を噴霧するためのスプリンクラー４を設ける。該スプリンクラー４には、水タンクのような水供給部６を、開閉弁８付きの水供給ライン７を介して接続する。更に、上記高温配管１における上記スプリンクラー４による水噴霧対象となる個所、すなわち、高温配管１を流通する高温流体２の流れに乱流が存在している個所の近傍に、圧力制御器９を設置して、圧力制御器９が、上記高温配管１の内部圧力が該高温配管１の破断によって低下する瞬間の圧力変動を感知すると、上記開閉弁８へ直ちに開操作させるための制御指令を発するようにしてある。
【００１５】
以上の構成としてある高温配管の蒸気噴出抑制装置を使用する場合は、図１に示すように上記水供給ライン７上の開閉弁８を平常時は閉じた状態とさせておくようにする。
【００１６】
この状態で、上記高温配管１における内部を流れる高温流体２に乱流が生じている個所の管壁に、該高温流体２の乱流に伴い減肉が生じ、これが図２に示すように破断に至ると、上記高温配管１の破断の瞬間に生じる圧力変動が上記圧力制御器９で感知されるため、該圧力制御器９より発せられる制御指令により水供給ライン７上に設けてある開閉弁８が直ちに開操作される。これにより、上記水供給ライン７を通して水供給部６より上記スプリンクラー４へ水５が供給されて、該スプリンクラー４より、上記高温配管１における上記圧力制御器９により圧力変動に基いて破断が検出された個所１ａに向けて、微小な水５の粒が直ちに散布されるようになる。したがって、上記高温配管１の破断個所１ａより放出される蒸気は、上記スプリンクラー４より散布される微小な水５の粒との接触により瞬時に凝縮されるようになるため、周辺環境へ噴出する蒸気の量が速やかに抑制されるようになる。
【００１７】
このように、本発明の高温配管の蒸気噴出抑制装置によれば、たとえ蒸気や高温高圧水のような高温流体２を流通させている高温配管１に破断が生じたとしても、該高温配管１の破断個所１ａより周辺環境へ噴出する蒸気の量を抑えることができるため、事故の影響が拡大することを未然に防止することが可能となる。
【００１８】
次に、図３及び図４は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１及び図２に示したと同様の構成において、スプリンクラー４を、高温配管１の外側近傍位置に設けた構成に代えて、上記高温配管１における乱流発生個所３あるいは、上記乱流発生個所３の下流側で、たとえ直管であっても上記高温流体２の流れに生じた乱流が収まりきらない個所の内側に、スプリンクラー４を設け、水供給部６より水５を導く開閉弁８付きの水供給ライン７を、上記高温配管１の管壁を経て該スプリンクラー４に接続したものである。
【００１９】
なお、図示してないが、上記スプリンクラー４は、上記高温配管１の長手方向における乱流発生個所３ごとに対応させて設けてあるものとする。その他の構成は図１及び図２に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００２０】
以上の構成としてある本実施の形態の高温配管の蒸気噴出抑制装置を使用する場合は、図３に示すように上記水供給ライン７上の開閉弁８を平常時は閉じた状態とさせておくようにする。
【００２１】
この状態で、上記高温配管１における内部を流れる高温流体２に乱流が生じている個所の管壁に、該高温流体２の乱流に伴い減肉が生じ、これが図４に示すように破断に至ると、上記高温配管１の破断の瞬間に生じる圧力変動が上記圧力制御器９で感知されるため、該圧力制御器９より発せられる制御指令により水供給ライン７上に設けてある開閉弁８が直ちに開操作される。これにより、上記水供給ライン７を通して水供給部６より上記スプリンクラー４へ水５が供給されて、該スプリンクラー４より、上記高温配管１における上記圧力制御器９により圧力変動に基いて破断が検出された個所１ａ近傍の配管内部に向けて、微小な水５の粒が直ちに散布されるようになる。
【００２２】
これにより、上記高温配管１内を流れていた高温流体２が蒸気である場合は、該高温配管１内にて、上記高温流体２としての蒸気が、上記スプリンクラー４より散布される微小な水５の粒との接触により瞬時に凝縮されるようになるため、上記破断が検出された個所１ａから周辺環境へ噴出する蒸気の量が速やかに抑制されるようになる。
【００２３】
一方、上記高温配管１内を流れていた高温流体２が高温高圧水である場合、上記高温配管１にて破断が検出された個所１ａでは、配管内部の高い圧力が一瞬にして低くなるため、液体状態であった上記高温流体２としての高温高圧水はフラッシュして蒸気となり、上記高温配管１における破断が検出された個所１ａより外部へ噴出するようになる。この際、上記高温配管１における破断が検出された個所１ａの近傍に位置する圧力制御器９では、該高温配管１の破断の瞬間に生じる圧力変動が感知されるため、該圧力制御器９より発せられる制御指令により水供給ライン７上に設けてある開閉弁８が直ちに開操作されることで、上記高温配管１における破断が検出された個所１ａの近傍に位置するスプリンクラー４から、配管内部に向けて微小な水５の粒が直ちに散布される。これにより、上記高温配管１における破断が検出された個所１ａの配管内部で液体からフラッシュした蒸気は速やかに凝縮されるようになる。
【００２４】
その後、時間の経過と共に、上記高温配管１の長手方向における上記破断が検出された個所１ａから離れた個所の配管内部の圧力も圧力伝播によって急激に低くなるため、該破断が検出された個所から離れた個所の配管内部に存在していた高温流体２としての高温高圧水もフラッシュして蒸気になり、上記高温配管における破断が検出された個所へ向けて流れるようになるが、この際、上記高温配管１の長手方向における乱流発生個所３ごとに対応させて設けてあるスプリンクラー４が、該各スプリンクラー４ごとに付設してある圧力制御器９により、上記高温配管１の長手方向における上記破断が検出された個所１ａから離れた個所の配管内部の圧力が圧力伝播によって低くなったことが検出された時点で、配管内部へ向けて微小な水５の粒の散布を開始するようになる。よって、上記高温配管１の長手方向に設けてある各スプリンクラー４から噴霧される水５により、上記高温配管における破断が検出された個所１ａから離れた個所で高温流体２としての高温高圧水がフラッシュすることで生じた蒸気は、上記高温配管における破断が検出された個所１ａより噴出する前に、該破断が検出された個所１ａより遠い位置にある時点で、上記各スプリンクラー４より散布される微小な水５の粒による凝縮が開始されるため、上記高温配管の破断が検出された個所１ａより流出するときには、低温、低圧力の流体とされるようになる。
【００２５】
したがって、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様に、たとえ蒸気や高温高圧水のような高温流体２を流通させている高温配管１に破断が生じたとしても、事故の影響が拡大することを未然に防止できるという効果を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、高温配管１における乱流発生個所３に対応させて、図１及び図２に示した高温配管１の外部に設けるスプリンクラー４と、図３及び図４に示した高温配管１の内部に設けるスプリンクラー４とを併せて設ける構成としてもよい。かかる構成とすれば、図１及び図２で示した作用と、図３及び図４で示した作用との相乗効果により、より確実な蒸気噴出抑制効果が期待できる。
【００２７】
スプリンクラー４へ供給して高温配管１の破断個所１ａへ向けて噴霧させる水５の量は、対象とする高温配管１の径や、流通する蒸気や高温高圧水等の高温流体２の温度や圧力等の条件、配管系統にて非常時に閉鎖される弁の間隔等に応じて、該個所が破断した場合に放出されると想定される蒸気の量に応じて適宜設定すればよい。
【００２８】
１つの水供給部６に、高温配管１における破断の虞が想定される複数個所にそれぞれ対応させて設けた複数のスプリンクラー４を、個別の開閉弁８付きの水供給ライン７を介して接続するようにしてもよい。
【００２９】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の高温配管の蒸気噴出抑制装置の実施の一形態を示す概略側面図である。
【図２】図１の装置の高温配管破断時における作動状態を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態を示す概略側面図である。
【図４】図３の装置の高温配管破断時における作動状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  高温配管
４  スプリンクラー
５  水
７  水供給ライン
８  開閉弁
９  圧力制御器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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