JPS6263294A - サ−マルスリ−ブ付配管構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は温度差のある流体が混合することによって生ず
る配管または容器表面の温度変動を緩和するようにした
配管構造に関する。

［発明の技術的背與とその問題点〕 配管または容器等の内部に温度差のある流体が混合して
流れるとこの温度差のある流体の混合領域では当該配管
または容器等の内部で高周期あるいは低周期の温度変動
が起り、その結果として熱応力が繰返し発生することに
なる。この熱応力の変動により配管、容器等の構造物に
熱疲労か生じ、当該構造物に割れの発生等の疲労損傷の
可能性が考えられる。

従来、この熱応力の低減に関する技術、装置については
、サーマルスリーブを設ける方法が採られてきた。第５
図は従来のザーマルスリーブ付配管の概略横断面図であ
る。同図に示すように、配管２０と配管２１とは溶接等
により結合されているが、一体鋳造で形成してもよい。

配管２０には溶接２３．２４によりノズル２２が取付け
られており、このノズル２２に溶接２６を介してサーマ
ルスリーブ２５が取付けられている。

ところで、一方の流体２７は配管２０の内部からサーマ
ルスリーブ２５の内部を矢印方向に流れる。また流体２
７と異なる温度を有する他方の流体２８は配管２１から
配管２０に流れ込み配管２０の内壁とサーマルスリーブ
２５の外壁との間の領域２９を通り、最終的にはサーマ
ルスリーブ２５の内部を流れる流体２７と合流する。こ
の結果、前記温度差のある流体２７．２８は合流するま
でに、温度差が若干減少すると共に流体２７が直接配管
２０の内面に接触することを防いでいる。

第６図は従来の他のサーマルスリーブ付配管の概念図で
あり、第５図と同一構成箇所には同一符号を付して説明
する。同図に示すように、配管２０と配管２１とは溶接
等により結合されているが一体に鋳造製作してもよい。

また、配管２０には溶接２３．２４によりノズル２２が
取り付けられており、このノズル２２に溶接２６を介し
てサーマルスリーブ２５が取り付けられている。さらに
、配管２０内部には溶接３１．３２ににリノズル３０が
取付けられており、このノズル３０に）ｄ接３４を介し
て配管２０より小径でかつサーマルスリーブ２５より大
径のサーマルスリーブ３３が取り付けられている。

そして、このサーマルスリーブ３３の上流側端部は前記
サーマルスリーブ２５の上流側端部よりも上流側に位置
するように取り付けられる。この第２図に示すサーマル
スリーブの配置構造は第１図に示す形状に比べてさらに
配管内表面の温度変動ひいては熱応力の低減を図ること
ができる。

第７図は従来のさらに他のサーマルスリーブの概略横断
面図であり、上記第５図および第６図と同一構成箇所に
は同一符号を付して説明する。第７図において配管２０
と配管２１とは溶接等により結合されているが、一体鋳
造に製作してもよい。

配管２１には溶接２３および２４によりノズル２２が取
り付けられている。ノズル２２に溶接２６を介してサー
マルスリーブ直管部３５が取付けられる。このサーマル
スリーブ直管部３５には溶接３６を介してサーマルスリ
ーブエルボ部３７が取付けられている。さらに、サーマ
ルスリーブエルボ部３７に溶接３８により配管２０と平
行にサーマルスリーブ直管部３９が取付けられている。

第７図に示すサーマルスリーブは配管２１から配管２０
の中に流れ込む流体２８の流れを乱ざないようにするこ
とで配管：２０の内壁の温度変動ひいては熱応力の低減
を図るものである。

以上説明した各従来例には熱疲労対策としてのサーマル
スリーブについての各種構造が示されているが、従来の
サーマルスリーブでは、それを取付けるためのノズルか
必要であり、このためサーマルスリーブとノズルの溶接
およびノズルと配管との溶接が必要となり、これが熱疲
労防止対策上大きな制約なっており、しかもこの溶接作
業量は非常に多く、費用的にも時間的にも多くかかると
いう不具合かあった。

「発明の目的」 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は形状記憶合金を用いることにより、熱疲労対策を合理
的に行い得るサーマルスリーブ付配管を提供することに
ある。

［発明の概要］ 本発明は、上記目的を達成するために、配管と、この配
管内径よりも中央部円筒状の外径が小ざくかつ装着時に
その両端が当該配管内径と同一またはそれ以上の寸法を
有する形状記憶合金の端部をもつサーマルスリーブとを
備え、前記サーマルスリーブを前記配管内部に設置した
サーマルスリーブ付配管構造に関するものである。

「発明の実施例」 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図であり、第１図（ａ
）において配管１と配管２は溶接または一体鋳造で結合
している。配管１の内部に、流体９の流れ込む配管２の
出口を覆うように形状記憶合金製のサーマルスリーブ３
が装着される。このサーマルスリーブ３の一方の端４は
配管１の上流から流れる流体７をなめらかにサーマルス
リーブ３の内部に流入するようにテーパが形成されてい
る。また、サーマルスリーブ３の下流側の＠５もテーパ
が形成されている。下流側の端５のテーパ部の外周には
第１図（ｂ）に示すように円弧の一部を切り取った間隙
６が形成されている。これは配管２から配管１に流れ込
む流体８がサーマルスリーブ３内を流れる流体７と徐々
に熱交換を行い、サーマルスリーブ内の流体７との温度
差が問題にならなくなった時点で流体７と混合するため
に必要な隙間を形成するためである。テーパ部の隙間形
状は仙の形状、例えばテーパ部に小さ４↑円孔をつ（づ
ることによってもよい。

ここで、サーマルスリーブに用いる形状記憶合金として
は熱弾性型マルテンサイト変態を行う合金が使用される
。この熱弾性型マルテンサイト変態を行う合金は母相か
らの冷ム日によりマルテンサイ１〜相とイ【す、一方、
マルテンサイト相からの加熱により母相となる性質を有
する。ぞして、母相状態で合金に任意の形状を記憶させ
た後、母相をマルテンサイト相にし、このマルテンサイ
ト相下において合金の形状を変化さＩしたものが形状記
憶合金であり、この形状記憶合金は母相状態では元の記
憶ざ１！た形状に回復する。この形状回復の際発生ずる
応力はマルテンサイト相の合金を変形させるのに十分で
ある。

次に、本実施例の作用について説明する。

サーマルスリーブのマルテンサイト変態の始まる温度を
ＭＳ点、逆変態の始まる温度をＡｓ点とすれば、予め、
温度ＴがＴ≧ＡＳの時に第２図（ａ）に示す形状をサー
マルスリーブ３に覚えさせる。第２図に示すサーマルス
リーブ３の両端のテーパ部の外周は、それを設置する配
管内径より若干大きめの径にする。そしてＴ≦Ｍｓの時
に第２図（ｂ）に示した形状に変形させた状態で配管１
の中に挿入する。挿入位置が第１図（ａ）に示すような
位置に設置された個所で、その位置を配管１の外部から
加熱する。サーマルスリーブ３は第２図（ａ）の形状に
戻る。この時発生する応力により第１図（ａ）に示した
配管１の内表面にサーマルスリーブ３の端４が密着する
。また他の端５も密着する。サーマルスリーブ３の端４
及び５の外径はそれを内部に装着する配管１の内径より
も予め大きく製作しているので、この時点で配管内表面
に数１０Ｋ（＋　／ｍ１ｌ１２の応力を加えており、流
体力によって所定の位置から移動するおそれはない。ま
た、例えば第１図（ａ）に示される配管２から配管１へ
流れ込む流体８は配管１の内表面とサーマルスリーブ３
の上流側端４が密着しているからこの個所から流体８が
流体７へ混合することはない。

以上説明したように、本実施例によれば従来タイプのサ
ーマルスリーブに比べて溶接が不要なこと及び予め寸法
を小さく変形させておくことができるためサーマルスリ
ーブを挿入する位置がそれの設置個所から多少離れてい
ても形状記憶合金の使用により容易に取付けることがで
きる。

この実施例では最も簡単な形での形状記憶合金のサーマ
ルスリーブについてのみ示したものであり、下記実施例
に示すように必要に応じて１ノーマルスリーブを複数使
用することもできる。

第３図は本発明の他の実施例の断面図である。

第１図と同一構成箇所には同一符号を付してその詳細な
説明は省略するものとする。サーマルスリーブ１０の上
流側の端１１のテーパ部の外側端のツメ１３か配管１に
加工した溝１４にはめ込まれるようにし、またサーマル
スリーブ１０の上流側端のツメ１３の長ざｔｓが配管１
の溝１４の深さｔｐよりも大きくなるようにしており、
配管に装着する時点でり一−マルリーブ１０の上流側端
のツメ１３の外周面が配管１の溝１４の底面に密着する
ように構成されている。

第４図には本発明のざらに伯の実施例の断面図である。

第１図および第３図と同一構成箇所には同一符号を付し
てその詳細な説明は省略するものとする。本実施例は２
個のサーマルスリーブ１０゜１５が配管１に装着されて
おり、一方のサーマルスリーブ１０の上流側端部１１の
テーパ部より下流側にこのサーマルスリーブ１０より半
径の小さいサーマルスリーブ１５の下流側端部１７が位
置するように固定され、またこのサーマルスリーブ１５
の上流側端部１６もテーパ部となっており、そのテーパ
端の外側端のツメ１８は、配管１に加工した溝１９に嵌
め込まれるように構成されている。

上記した第３図および第４図で示す本発明の各実施例に
おいても上記第１図の実施例と同様な作用効果を秦する
ことは勿論であるが、ざらに配管および容器表面の温度
変動を緩和することができる。

し発明の効果」 以上説明したように、本発明によればυ−マルスリーブ
を取付ｃノるための溶接箇所が従来のものよりも少なく
なるので、それに伴ない熱疲労も防止できる。したかっ
て配管または容器等の内表面の湿度変動の緩和苅策を合
理的に実施することができるとともに作業量の軽減に繋
がり、施工時間および費用の削減に有効で市る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞は本発明の一実施例の横断面図、第１図（
ｂ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う側断面図、第２図
（ａ）および（ｂ）は本実施例に係かるサーマルスリー
ブの作用を説明するための図、第３図、第４図はそれぞ
れ本発明の他の実施例の横断面図、第５図から第７図は
いずれも従来の異なるサーマルスリーブ句配管構造の断
面図である。 １．２・・・配管 ３．１０・・・サーマルスリーブ ７．８．９．・・・流体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）配管と、この配管内径よりも中央部円筒状の外径
   が小さくかつ装着時にその両端が当該配管内径と同一ま
   たはそれ以上の寸法を有する形状記憶合金の端部をもつ
   サーマルスリーブとを備え、前記サーマルスリーブを前
   記配管内部に設置したことを特徴とするサーマルスリー
   ブ付配管構造。