特許 7569126 配管構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-08

(45)【発行日】2024-10-17

(54)【発明の名称】配管構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 55/00 20060101AFI20241009BHJP

   F16L 41/02 20060101ALI20241009BHJP

   F16L 9/19 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

F16L55/00 Z

F16L41/02

F16L9/19 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024083992

(22)【出願日】2024-05-23

【審査請求日】2024-05-23

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000137889

【氏名又は名称】株式会社ミヤワキ

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(72)【発明者】

【氏名】大倉 崇史

【審査官】奈須 リサ

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－０６４８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２０４９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－００９３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ １／００－５９／２２

Ｆ１６Ｔ １／００

Ｆ１７Ｄ １／００－５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配管を流れる第１の流体の一部を取り出す、または前記配管に第２の流体を導入する配管構造であって、
前記配管の管壁と前記管壁の径方向外側の外郭部材とで形成されて、前記管壁に沿って延びる外周通路と、
前記管壁の上半部を貫通して、前記外周通路に連通する第１の開口と、
前記外郭部材の下半部を貫通して、前記配管の外部に開口する第２の開口と、
を備えた配管構造。

【請求項2】

請求項１に記載の配管構造において、前記第１の開口の軸心と水平線とのなす角度θ１が４５°～９０°に設定されている配管構造。

【請求項3】

請求項２に記載の配管構造において、前記第１の開口の軸心と前記第２の開口の軸心とのなす角度θ２が９０～１８０°に設定されている配管構造。

【請求項4】

請求項３に記載の配管構造において、前記配管の上端に前記第１の開口が設けられ、下端に前記第２の開口が設けられている配管構造。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の配管構造において、前記外周通路が前記管壁の全周に形成されている配管構造。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか一項に記載の配管構造において、前記第２の開口に、前記第１の流体または前記第２の流体の流れを制御するガイドが設けられている配管構造。

【請求項7】

請求項１から４のいずれか一項に記載の配管構造において、前記第１の流体が蒸気である配管構造。

【請求項8】

請求項１から４のいずれか一項に記載の配管構造を備えた継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管から流体の一部を取り出す、または、配管に流体を導入する配管構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、蒸気を流れる配管では、ドレンが配管の下部に流れているので、配管から蒸気のみを取り出す場合、配管の上端部から上取りされる（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－０２９４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図８に示すように、主配管１００から気体Ｇを上取りした後、下向きにサブ配管１０２を設置することが多い。この場合、通常はチーズ１０４で上向きに取り出し、パイプエルボ１０６を使用し下向きに配管することになる。また、サブ配管１０２は、主配管１００を避けて、主配管１００の手前側（図８の紙面に直交する方向の手前）か、奥側（図８の紙面に直交する方向の奥前）に配管される必要がある。そのため、サブ配管１０２の構造が複雑になるうえに、水平方向に配管スペースを確保する必要がある

【0005】

本発明は、簡単な構造で、省スペース化を実現できる配管構造を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の配管構造は、配管を流れる第１の流体の一部を取り出す、または前記配管に第２の流体を導入する配管構造であって、
前記配管の管壁と前記管壁の径方向外側の外郭部材とで形成されて、前記管壁に沿って延びる外周通路と、
前記管壁の上半部を貫通して、前記外周通路に連通する第１の開口と、
前記外郭部材の下半部を貫通して、前記配管の外部に開口する第２の開口と、
を備えている。

【0007】

この構成によれば、第１の流体が、第１の開口から外周通路を流れて第２の開口から外部に導出される。あるいは、第２の流体が、第２の開口から外周通路を流れて第１の開口から配管に導入される。これにより、第２の開口に接続されるサブ配管を、配管の上下方向に跨ぐように設置する必要がなくなる。その結果、配管構造が簡単になるうえに、配管構造の設置スペースが小さくて済む。

【0008】

本発明において、前記第１の開口の軸心と水平線とのなす角度θ１が４５°～９０°に設定されていてもよい。この場合、前記第１の開口の軸心と前記第２の開口の軸心とのなす角度θ２が９０～１８０°に設定されていてもよい。この場合、前記配管の上端に前記第１の開口が設けられ、下端に前記第２の開口が設けられていてもよい。この構成によれば、第１の開口から気体を取り出す場合に、気体と共にドレンが取り出されるのを防ぐことができる。

【0009】

本発明において、前記外周通路が前記管壁の全周に形成されていてもよい。この構成によれば、第１の流体または第２の流体が効率よく外周通路を流れる。

【0010】

本発明において、前記第２の開口に、前記第１の流体または前記第２の流体の流れを制御するガイドが設けられていてもよい。この構成によれば、第１の流体が第２の開口から円滑に導出される、または、第２の流体が第２の開口から円滑に導入される。

【0011】

本発明において、前記第１の流体が蒸気であってもよい。この構成によれば、第１の開口から蒸気を取り出す場合に、蒸気と共にドレンが取り出されるのを防ぐことができる。

【0012】

本発明の継手は、本発明の配管構造を備えている。この構成によれば、第２の開口に接続されるサブ配管を、配管の上下方向に跨ぐように設置する必要がなくなるので、配管構造が簡単になるうえに、配管構造の設置スペースが小さくて済む。

【発明の効果】

【0013】

本発明の配管構造および継手によれば、第２の開口に接続されるサブ配管を、配管の上下方向に跨ぐように設置する必要がなくなるので、配管構造が簡単になるうえに、配管構造の設置スペースが小さくて済む。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係る配管構造を示す側面図である。

【図2】図１のII－II線に沿った断面図である。

【図3】同配管構造の継手の変形例を示す断面図である。

【図4】同配管構造の継手の別の変形例を示す断面図である。

【図5】同配管構造の継手のさらに別の変形例を示す断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る配管構造を示す側面図である。

【図7】図６のVII－VII線に沿った断面図である。

【図8】従来の配管構造を示す側面図である。

【図9】従来の別の配管構造を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明において、「上流」および「下流」とはそれぞれ、流体の流れ方向の「上流」および「下流」をいう。

【0016】

図１は本発明の第１実施形態に係る配管構造を示す側面図である。本実施形態の配管構造は、主配管１を流れる第１の流体Ｆ１の一部を取り出す配管構造である。本実施形態では、第１の流体Ｆ１は蒸気である。ただし、第１の流体Ｆ１は、蒸気に限定されず、例えば、空気であってもよい。以下の説明において、「軸方向」、「径方向」および「周方向」とはそれぞれ、主配管１の「軸方向」、「径方向」および「周方向」をいう。

【0017】

主配管１にサブ配管２が連結されている。サブ配管２には、主配管１から取り出された第１の流体Ｆ１が流れる。サブ配管２は、継手４を介して主配管１に連結されている。詳細には、継手４は、主配管１が接続される第１および第２の接続口４ａ、４ｂと、サブ配管２が接続される第３の接続口４ｃとを有している。

【0018】

第１の接続口４ａと第２の接続口４ｂは同径で同軸に形成され、それぞれに主配管１が接続されている。つまり、継手４を介して、一方の主配管１から他方の主配管１に第１の流体Ｆ１が流れる。換言すれば、本実施形態では、継手４が主配管１の一部を構成している。

【0019】

本実施形態では、主配管１と継手４は、ねじ込みにより連結されているが、主配管１と継手４との連結は、これに限定されず、フランジ接続、溶接による接合、メカニカル（機械的）な方法での接続等であってもよい。また、一方の主配管１と継手４との連結構造と、他方の主配管１と継手４との連結構造が異なっていてもよい。

【0020】

本実施形態では、サブ配管２と継手４は、ねじ込みにより連結されているが、サブ配管２と継手４との連結は、これに限定されず、フランジ接続、溶接による接合、メカニカル（機械的）な方法での接続等であってもよい。また、主配管１と継手４との連結構造と、サブ配管２と継手４との連結構造は異なっていてもよい。本実施形態では、サブ配管２の外周面に断熱材５が設けられている。ただし、断熱材５はなくてもよい。

【0021】

本実施形態では、継手４は、ステンレス製である。ただし、継手４の材質は、これに限定されず、例えば、ステンレス以外の鋼材、非鉄材料、樹脂等であってもよい。また、継手４の製造方法も、鋳造、鍛造、射出成形等の任意の方法で成形してよい。

【0022】

図２は、図１のII－II線に沿った断面図である。同図に示すように、主配管１の一部である継手４の径方向外側に外周通路６が形成されている。詳細には、外周通路６は、主配管１（継手４）の管壁８と、管壁８の径方向外側の外郭部材１０とで形成され、管壁８に沿って周方向に延びている。

【0023】

ここで、管壁８は、主配管１（継手４）における第１の流体Ｆ１が流れる通路を形成する外壁である。また、外郭部材１０は、管壁８における少なくとも外周通路６が形成される領域Ｒ（図１）の径方向外側に設けられ、主配管１（継手４）の外郭の一部を構成している。つまり、主配管１（継手４）は、外周通路６が形成される領域Ｒでは二重壁構造となっている。外周通路６は、管壁８の外周面と、外郭部材１０の内周面との間に形成されている。

【0024】

ここで、主配管１（継手４）における第１の流体Ｆ１が流れる通路の断面積（通路面積）をＳ１とし、外周通路６の断面積（通路面積）をＳ２とする。このとき、各通路の断面積比（Ｓ２／Ｓ１）は、例えば、０．１５～１．００に設定される。ここで、外周通路６が複数ある場合、外周通路６の断面積（通路面積）Ｓ２は、複数の外周通路６の断面積の合計をいう。図２の例では、中心Ｏを通って上下方向に延びる中心線を挟んで、右側と左側に外周通路６が設けられており、外周通路６の断面積（通路面積）Ｓ２は、２つの外周通路６，６の断面積の合計となる。

【0025】

管壁８の上端に第１の開口１２が設けられている。第１の開口１２は、管壁８を貫通して、外周通路６に連通している。本実施形態では、第１の開口１２は、鉛直方向の上方を向いている。

【0026】

外周通路６における主配管１（継手４）の下端に第２の開口１４が設けられている。第２の開口１４は、外周通路６における主配管１（継手４）の下端で外部に開口している。本実施形態では、第２の開口１４は、鉛直方向の下方を向いている。第２の開口１４にサブ配管２が接続されている。つまり、本実施形態では、継手４の第３の接続口４ｃが、外周通路６の第２の開口１４を構成している。

【0027】

本実施形態では、外周通路６が、管壁８の全周に形成されている。つまり、第１の開口１２から外周通路６に導入された第１の流体Ｆ１は、主配管１の全周を通って、すなわち、図２の左右両側の外周通路６を通って、第２の開口１４から導出される。

【0028】

ただし、外周通路６は、管壁８の全周に形成されてなくてもよい。具体的には、図３の変形例に示すように、外周通路６が、管壁８の外周の一部に形成されてもよい。図３では、外周通路６は、管壁８の外周の半分の領域（図２の左側）にのみ形成されている。図３の例は、例えば、主配管１の一方側（図２の右側）にスペースがない場合に好適に用いられる。

【0029】

図２に二点鎖線で示すように、第２の開口１４にガイド１６が設けられていてもよい。ガイド１６は、第１の流体Ｆ１の流れを制御する。具体的には、ガイド１６は、周方向の両サイドから流れる第１の流体Ｆ１が衝突するのを防ぐ機能、第１の流体Ｆ１が円滑に第２の開口１４から導出されるように案内する機能等を有する。本実施形態では、ガイド１６は、板状の部材からなり、継手４と一体に形成されている。ただし、ガイド１６の形状、製造方法はこれに限定されない。また、ガイド１６はなくてもよい。

【0030】

上述のように、本実施形態では、第１の開口１２は鉛直方向の上方を向いている。つまり、第１の開口１２の軸心１２ａと水平線Ｈとのなす角度θ１が９０°に設定されている。ただし、第１の開口１２は、管壁８の上半部に形成されてればよく、鉛直方向の上方を向いていなくてもよい。ここで、「管壁８の上半部」とは、主配管１（継手４）の中心点Ｏを通る水平線Ｈに対して、管壁８における水平線Ｈよりも上の部分をいう。

【0031】

図４に変形例として、第１の開口１２が管壁８の上半部に形成された構造を示す。図４の例では、第１の開口１２の軸心１２ａと水平線Ｈとのなす角度θ１が６０°に設定されている。第１の開口１２の軸心１２ａと水平線Ｈとのなす角度θ１は、４５°～９０°に設定されるのが好ましい。図４の例は、例えば、主配管１の上方にスペースがない場合に好適に用いられる。

【0032】

図４に二点鎖線で示すように管壁８の上半部に追加の第１の開口１２を設け、管壁８の上半部に複数の第１の開口１２が形成されるようにしてもよい。図４では、実線の第１の開口１２と二点鎖線の第１の開口１２とで、２つの第１の開口１２が設けられる例を示している。この場合、少なくとも一つの第１の開口１２の軸心１２ａと水平線Ｈとのなす角度θ１が、４５°～９０°に設定されるのが好ましい。

【0033】

上述のように、本実施形態では、第２の開口１４は鉛直方向の下方を向いている。ただし、図４に二点鎖線で示すように、第１の開口１４は、主配管１（継手４）の下半部で外部に開口すればよく、鉛直方向の下方を向いていなくてもよい。ここで、「主配管１（継手４）の下半部」とは、主配管１（継手４）の中心点Ｏを通る水平線Ｈよりも下の部分をいう。

【0034】

本実施形態では、図２に示すように、第１の開口１２は鉛直方向の上方を向き、第２の開口１４は鉛直方向の下方を向いている。つまり、第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２が１８０°に設定されている。

【0035】

ただし、第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２は１８０°に設定されなくてもよい。例えば、図４の変形例では、第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２は１５０°に設定されている。第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２は、９０～１８０°に設定されるのが好ましい。

【0036】

図５の変形例に示すように、主配管１（継手４）下半部に、第２の開口１４が設けられてもよい。図５の例では、第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２が、１５０°に設定されている。

【0037】

図５に二点鎖線で示すように、主配管１（継手４）下半部に第２の開口１４を追加して、複数の第２の開口１４が設けられるようにしてもよい。図５では、実線の第２の開口１４と二点鎖線の第２の開口１４の２つの第２の開口１４が設けられた例が示され、各第２の開口１４にサブ配管２が接続されている。この場合、少なくとも一つの第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２が、９０～１８０°に設定されるのが好ましい。図５の例は、例えば、複数のサブ配管２に第１の流体Ｆ１を供給する場合に好適に用いられる。

【0038】

図５のように複数の第２の開口１４が設けられる場合、ガイド１６（図１）は、すべての第２の開口１４に設けられてもよく、特定の第２の開口１４のみに設けられてもよく、すべての第２の開口１４に設けられてなくてもよい。

【0039】

図５の例においても、図４の例に二点鎖線で追加したように、管壁８の上半部に複数の第１の開口１２が形成されてもよい。この場合、２つの第１の開口１２と、２つの第２の開口１４とが設けられることになる。その場合、第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２が、９０～１８０°に設定されるのが好ましい。

【0040】

また、図２に二点鎖線で示すように、主配管１（継手４）の外周面に、外部装置１８が取り付けられてもよい。詳細には、外郭部材１０に貫通孔２０が設けられ、外部装置１８が外周通路６に連通している。本実施形態では、外部装置１８は、主配管１（継手４）の上端面に取り付けられているが、外部装置１８の取付位置はこれに限定されない。

【0041】

外部装置１８は、例えば、外周通路６を流れる流体Ｆ１の圧力を計測する圧力計、温度を計測する温度計、流量を計測する流量計等の計測機器であってもよく、また、外周通路６を流れる流体Ｆ１の流量を制御する制御弁、開閉弁、同流体Ｆ１から空気を抜くエア抜き弁等の制御機器であってもよい。

【0042】

本実施形態では、本発明の配管構造が継手４により実現されている。ただし、本発明の配管構造は、継手４以外の手段、例えば、主配管１に第１の開口１２および外郭部材１０を設けて、外周通路６を形成することでも実現できる。

【0043】

上記構成によれば、第１の流体Ｆ１が、第１の開口１２から外周通路６を流れて第２の開口１４からサブ配管２に導出される。これにより、サブ配管２を、主配管１の上下方向に跨ぐように設置する必要がなくなる。その結果、配管構造が簡単になるうえに、配管構造の設置スペースが小さくて済む。また、配管構造が簡単になることで、サブ配管２に敷設する断熱材５も少なくて済むうえに、保湿性能も向上する。

【0044】

本実施形態において、第１の流体Ｆ１は蒸気である。この構成によれば、第１の開口１２から蒸気Ｆ１を取り出す場合に、蒸気Ｆ１と共にドレンが取り出されるのを防ぐことができる。

【0045】

本実施形態において、第１の開口１２の軸心１２ａと水平線Ｈとのなす角度θ１が４５°～９０°に設定されている。また、第１の開口１２の軸心１２ａと第２の開口１４の軸心１４ａとのなす角度θ２が９０～１８０°に設定されている。図示の例では、主配管１の上端に第１の開口１２が設けられ、下端に第２の開口１４が設けられている。この構成によれば、第１の開口１２から第１の流体Ｆ１を取り出す際に、第１の流体（蒸気）Ｆ１と共にドレンが取り出されるのを防ぐことができる。

【0046】

本実施形態において、外周通路６が管壁８の全周に形成されている。この構成によれば、第１の開口１２から流入した第１の流体Ｆ１が効率よく外周通路６を流れ、第２の開口１４からサブ配管２に導出される。

【0047】

本実施形態において、第２の開口１４に、第１の流体Ｆ１の流れを制御するガイド１６が設けられている。この構成によれば、第１の流体Ｆ１が第２の開口１４から円滑にサブ配管２に導出される。

【0048】

本実施形態において、本発明の配管構造が継手４で実現されている。この構成によれば、図８のチーズ１０４の部分に、図２に示す本実施形態の継手４を使用することで、本発明の配管構造を実現でき、既存の配管構造にも容易に適用できる。

【0049】

図６および図７を用いて、本発明の第２実施形態に係る配管構造を説明する。第２実施形態の説明において、第１実施形態と同じ構成の要素には共通の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0050】

図６に示す第２実施形態の配管構造は、第１の流体Ｆ１が流れる主配管１に、サブ配管Ｆ２を流れる第２の流体Ｆ２を導入する配管構造である。第２実施形態では、主配管１に復水Ｆ１が流れている。また、サブ配管２の上流端にスチームトラップ３０が接続されており、スチームトラップ３０から排出されたドレン水Ｆ２がサブ配管２を流れる。つまり、第２実施形態では、第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２は水である。

【0051】

図７に示すように、第２実施形態では、第２の流体Ｆ２が、第２の開口１４から外周通路６を流れ、第１の開口１２から主配管１に導入される。つまり、第１実施形態とは、反対向きに外周通路６内を流体Ｆ２が流れる

【0052】

第２実施形態においても、第２の開口１４にガイド１６が設けられている。第２実施形態のガイド１６は、第２の流体Ｆ２の流れを制御する。具体的には、ガイド１６は、第２の流体Ｆ２が円滑に外周通路６に導入されるように案内する。

【0053】

第２実施形態においても、図３～５に示す外周通路６の構造、第１および第２の開口１２，１４の配置を適用できる。

【0054】

図９は、スチームトラップ２００によるドレン水Ｆ２を回収する従来の配管構造の一例を示す。同図に示すように、従来は、スチームトラップ２００からの復水は、主配管２０１に上端から導出される。詳細には、スチームトラップ２００から排出されたドレン水Ｆ２がサブ配管２０２を介して主配管２０１に供給される。このとき、サブ配管２０２は、主配管２０１を上下方向に跨いで設置され、パイプエルボ２０６を使用して向きを変え、主配管２０１に連結されたチーズ２０４に接続される。

【0055】

第２実施形態によれば、図７に示すように、第２の流体Ｆ２が、第２の開口１４から外周通路６を流れて第１の開口１２から主配管１に導入される。これにより、第２の開口１４に接続されるサブ配管２を、主配管１の上下方向に跨ぐように設置する必要がなくなる。その結果、配管構造が簡単になるうえに、配管構造の設置スペースが小さくて済む。

【0056】

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

１ 主配管（配管）
２ サブ配管
４ 継手
６ 外周通路
８ 配管の管壁
１０ 外郭部材
１２ 第１の開口
１４ 第２の開口
１６ ガイド
Ｆ１ 第１の流体（蒸気）
Ｆ２ 第２の流体（ドレン水）
θ１ 第１の開口の軸心と水平線とのなす角度
θ２ 請第１の開口の軸心と第２の開口の軸心とのなす角度

【要約】

【課題】簡単な構造で、省スペース化を実現できる配管構造を提供する。
【解決手段】本開示の配管構造は、配管１を流れる第１の流体Ｆ１の一部を取り出す、または配管１に第２の流体Ｆ２を導入する配管構造である。配管１の管壁８と管壁８の径方向外側の外郭部材１０とで、管壁８に沿って延びる外周通路６が形成されている。管壁８の上半部を貫通する第１の開口１２が形成され、外周通路６に連通している。外周通路６における配管１の下半部で、第２の開口１４が外部に開口している。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】