分岐配管
【課題】分岐配管への高温流体の侵入を抑制し、温度成層界面の変動による高サイクル熱疲労を防止することができ、分岐配管の安全性および健全性の向上を図ることができる分岐配管および高温流体供給方法を提供することを目的とする。
【解決手段】第２のセル状渦形成防止部３３は、円板で形成され、円板に複数の孔３３ａが開けられている。開口部３３ａから直管２の下方部に流入した流れは、第１のセル状渦とは異なった流れ場を形成し、第２のセル状渦を誘起するような流れ場を形成しないため、第２のセル状渦が誘起されることはない。これによって、高サイクル熱疲労によって分岐配管１が損傷を受けることがなくなる。
【解決手段】第２のセル状渦形成防止部３３は、円板で形成され、円板に複数の孔３３ａが開けられている。開口部３３ａから直管２の下方部に流入した流れは、第１のセル状渦とは異なった流れ場を形成し、第２のセル状渦を誘起するような流れ場を形成しないため、第２のセル状渦が誘起されることはない。これによって、高サイクル熱疲労によって分岐配管１が損傷を受けることがなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高低温流体が混在する分岐配管に係り、特に水平配置された母管から鉛直下方の枝管への高温流体の侵入を抑制し、熱疲労損傷を防止する分岐配管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水平配置された母管に高温流体（例えば、２００℃程度の液体の流体）の流れがあると、鉛直下方に接続された低温流体（例えば、４０℃程度の液体の流体）が存在する分岐配管に高温流体が侵入し、温度成層界面が形成される。この温度成層界面が分岐配管内に形成され、温度成層界面が変動することによって、その周囲の分岐配管に熱疲労が生じることがあった。特に、分岐配管が、エルボを介して直管と水平管を溶接して構成される場合、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されると、熱疲労の影響を顕著に受け、分岐配管が損傷することがあった。
【０００３】
次に、プラントなどで使用されている従来の分岐配管の構成および分岐配管内に形成される温度成層界面について、図７０および７１を参照して説明する。
【０００４】
図７０には、直管型の従来の分岐配管３００を示す。また、図７１には、直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する従来の分岐配管３５０を示す。
【０００５】
図７０に示された直管型の従来の分岐配管３００では、直管３０１の一端が、母管３０２に開口された接続部に鉛直下方に向けて接続されている。また、直管３０１には、仕切りバルブ３０３が設けられている。なお、母管３０２および直管３０１の外壁面には、断熱材３０４が巻かれている。
【０００６】
また、図７１に示された直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する従来の分岐配管３５０では、直管３５１の一端が、母管３５２に開口された接続部に鉛直下方に向けて接続され、直管３５１の他端が、水平方向に曲るエルボ３５３の一端と接続されている。また、エルボ３５３の他端にはさらに水平管３５４が接続され、その水平管３５４には仕切りバルブ３５５が設けられている。なお、母管３５２、直管３５１および水平管３５４の外壁面には、断熱材３５６が巻かれている。
【０００７】
ここでは、仕切りバルブ３０３、３５５が閉じられた状態における分岐配管３００、３５０内の作動流体の挙動について説明する。なお、ここでの作動流体は、液体を想定している。また、母管３０２、３５２に高温流体４００が供給される前には、分岐配管３００、３５０内には低温流体４０１が存在している。
【０００８】
母管３０２、３５２を流れる高温流体４００が分岐配管３００、３５０が接続されている開口部を通過する際、図７０および７１に示すように、分岐配管３００、３５０側の高温流体４００の一部は、分岐配管３００、３５０側に広がり、分岐配管３００、３５０の内壁に衝突して、低温流体４０１が存在する分岐配管３００、３５０内に流入する。分岐配管３００、３５０内に流入した高温流体４００の一部は、分岐配管３００、３５０に対して縦方向に循環する第１のセル状渦４０２を形成する。そして、第１のセル状渦４０２の流れに誘起されて、第１のセル状渦４０２の流れ方向とは逆の流れ場を形成し、縦方向に循環する第２のセル状渦４０３が形成される。
【０００９】
さらに、第２のセル状渦４０３の仕切りバルブ３０３、３５５側には、第２のセル状渦４０３の一部が崩壊または変形することによって、分岐配管３００、３５０の内壁に沿った旋回流４０４を形成する。この旋回流４０４は、分岐配管３００、３５０の内壁に沿って仕切りバルブ３０３、３５５側に侵入する流れと、中心部に形成される母管３０２、３５２側に向かう流れによって形成される循環流である。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、旋回流４０４が形成されている領域よりも仕切りバルブ３０３、３５５側は、低温流体４０１が存在している。この旋回流４０４が形成されている領域と低温流体４０１が存在している領域の境界に、温度成層界面４０５が形成される。この温度成層界面４０５によって、高温側（例えば、１５０℃程度の液体の流体）、つまり、第１のセル状渦４０２、第２のセル状渦４０３および旋回流４０４が形成され、母管３０２、３５２からの高温流体４００が侵入している領域と、低温側（例えば、４０℃程度の液体の流体）、つまり、低温流体４０１が存在している領域に区分される。したがって、この温度成層界面４０５を境に、流体の温度が１００℃以上急激に変化することになる。
【００１１】
なお、高温側から温度成層界面４０５へ熱伝導によって移動した熱量は、温度成層界面４０５から分岐配管３００、３５０に熱伝達され、その熱伝達された熱量のほとんどが分岐配管３００、３５０から放熱されるので、温度成層界面４０５を介して低温側への熱移動はほとんどない。したがって、この温度成層界面４０５を境界とした急激な温度変化は、安定的に存在することになる。
【００１２】
ここで、分岐配管３００、３５０に対して縦方向に循環する第１のセル状渦４０２および第２のセル状渦４０３を形成する領域の長さは、それぞれ分岐配管径ｄの２倍程度（２ｄ）である。したがって、第１のセル状渦４０２および第２のセル状渦４０３が形成される領域の長さは、４ｄ程度となる。なお、ここでは、セル状渦が２つ形成される場合について説明したが、セル状渦は３つ形成される場合もある。この場合には、３つのセル状渦が形成される領域の長さは、６ｄ程度となる。
【特許文献１】特開２０００−２５７４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来の分岐配管３００、３５０においては、温度成層界面４０５が安定的に形成され、その温度成層界面４０５の位置が変動することで、分岐配管３００、３５０に温度変動による熱疲労が生じるという問題があった。特に、直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する分岐配管３５０では、直管３５１とエルボ３５３、または、エルボ３５３と水平管３５４との溶接線部に、温度成層界面４０５が形成されると、熱疲労の影響を顕著に受け、分岐配管３５０が損傷するという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、分岐配管への高温流体の侵入を抑制し、温度成層界面の変動による高サイクル熱疲労を防止することができ、分岐配管の安全性および健全性の向上を図ることができる分岐配管を提供することを目的とする。
【００１５】
詳しくは、本発明は、枝管内に発生した第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない構成の分岐配管を提供することを目的とする。
【００１６】
また、詳しくは、本発明は、枝管内に発生したセル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する構成の分岐配管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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、この枝管に設けられている仕切りバルブと、前記枝管内の所定の位置に前記枝管内を仕切るように配設された高温流体が通過可能な多孔部材とを具備することを特徴とする。
【００１８】
この分岐配管によれば、旋回流が形成されず、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、枝管、エルボおよび水平管を有する分岐配管では、枝管とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００１９】
また、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、この枝管に設けられている仕切りバルブと、前記枝管の途中に介挿させて接続された、又は前記枝管の一端と前記母管の間に介挿させて接続された前記枝管より大径の筒体からなるバッファ部とを具備することを特徴とする。前記筒体は、前記母管よりも大径であることが望ましい。
【００２０】
この筒体は、枝管に介挿される場合には、同軸的に接続される。
【００２１】
また、枝管の一端と母管の間に介挿させて接続される場合には、筒体の中心軸より下流側で母管内に開口させることができる。このとき、筒体と母管との間を区画する仕切り壁に、複数の孔を形成することができる。
【００２２】
この分岐配管によれば、旋回流の主な流れ場がバッファ部で減衰され、旋回力が減衰されるため、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する断面楕円形又は非円形の枝管と、この枝管に設けられている仕切りバルブとを具備することを特徴とする。
【００２４】
断面楕円形又は非円形の枝管の他端は、断面円形の枝管に接続される。
この分岐配管では、直管２の楕円形の内壁に沿って形成される旋回流８は、成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００２５】
これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の分岐配管によれば、分岐配管への高温流体の侵入を抑制し、温度成層界面の変動による高サイクル熱疲労を防止することができ、分岐配管の安全性および健全性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
本発明の分岐配管は、図７０および７１に示した分岐配管３００、３５０と同様に、直管、仕切りバルブ、または、直管、エルボ、水平管、仕切りバルブで構成される。また、分岐配管を構成する各配管は、その周囲が断熱材で覆われており、各配管の外壁とその周囲とにおける熱移動が抑制されている。
【００２９】
ここで、温度成層界面を直管とエルボまたはエルボと水平管との溶接線部に形成させないためには、次の対応が考えられる。
（１）セル状渦が形成されても、旋回流に遷移させない。
（２）セル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する。
（３）第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない。
（４）セル状渦が形成されても、その成長を抑制する。
（５）セル状渦を形成させない。
（６）直管に流入する高温流体の流量を抑制する。
（７）直管に流入する高温流体の流量を抑制し、さらに、第１のセル状渦を形成する高温流体の流れ成分を抑制する。
（８）高温流体を強制的に直管に流入させ、温度成層界面の形成位置を溶接線部よりも仕切りバルブ側に形成させる。
（９）温度成層界面を形成させない。
（１０）安定した温度成層界面を形成させない。
【００３０】
上述した項目（１）乃至（１０）の要素を含み、温度成層界面が直管とエルボまたはエルボと水平管との溶接線部に形成されないことを主たる特徴とする分岐配管の実施形態について以下で説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の分岐配管１の概要を図１乃至５を参照して説明する。図１乃至５には、（ａ）に第１の実施の形態の分岐配管１の断面図、（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示す。
第１の実施の形態の分岐配管１は、前述した項目の（１）セル状渦が形成されても旋回流に遷移させない構成を主に設けたものである。
第１の実施の形態の分岐配管１の特徴である直管部の構成について説明する。直管２の一端は、ほぼ水平に設置された母管３に開口された開口部５に、鉛直下方に向けて接続されている。直管２の周囲は、断熱材４で覆われており、直管２の外壁とその周囲とにおける熱移動が抑制されている。
【００３２】
また、直管２の内部には、図１乃至５に示すように、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４が設けられている。これらの旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、直管２の内部に形成されるセル状渦６から旋回流に遷移する領域、つまり、例えば、セル状渦６が２つ形成される場合には、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置される。旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。なお、例えば、セル状渦６が３つ形成される場合には、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、母管３の開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の６倍（４ｄ）程度の位置から設置される。
【００３３】
次に、図１乃至５に示された旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４の構成について説明する。
【００３４】
旋回流防止部１０は、図１に示すように、板状部材１０ａから構成され、直管２のほぼ中心に対して直管２の断面を４等分するように、直管２の内壁に接続されている。また、旋回流防止部１０は、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、平行および垂直に設置された板状部材１０ａで構成されている。なお、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対しての旋回流防止部１０の設置は、この配置に限るものではなく、高温流体７の主流方向に対して平行、垂直に配置されなくてもよい。
旋回流防止部１１は、図２に示すように、板状部材１１ａから構成され、直管２のほぼ直径に沿って、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、垂直に配置されている。
【００３５】
また、旋回流防止部１２は、図３に示すように、旋回流防止部１１を直管２の中心軸を回転軸として９０°回転させたもので、板状部材１２ａから構成され、直管２のほぼ直径に沿って、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、平行に配置されている。
【００３６】
旋回流防止部１３は、図４に示すように、板状部材１３ａから構成され、直管２の断面を井形に区分するように直管２の内壁に接続されている。
【００３７】
旋回流防止部１４は、図５に示すように、板状部材１４ａから構成され、直管２のほぼ中心に対して直管２の断面を６等分するように直管２の内壁に接続されている。
【００３８】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１に示した旋回流防止部１０を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００３９】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１に示すように、直管２側を流れる高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００４０】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側では、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形する。旋回流防止部１０が設置されない場合には、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、直管２の内壁に沿った旋回流に遷移する。しかし、第１の実施の形態の分岐配管では、直管２に旋回流防止部１０が設置されているので、崩壊または変形した第２のセル状渦６ａの一部は、旋回流を形成せずに、さらにスケールの小さい渦に崩壊する。
【００４１】
旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４を有する直管２では、旋回流が形成されず、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管１では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管１が損傷を受けることがなくなる。
【００４２】
ここで、第１の実施の形態の分岐配管１に設けられた旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の分岐配管２０の概要を図６乃至１８を参照して説明する。図６乃至１８には、（ａ）に第２の実施の形態の分岐配管２０の断面図、（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示す。また、図１１乃至１５の（ｃ）には、Ｂ−Ｂ断面図を示す。なお、第１の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第２の実施の形態の分岐配管２０は、前述した項目の（２）セル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する構成を主に設けたものである。
【００４４】
ここでは、第２の実施の形態の分岐配管２０の特徴である旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられた直管２および形状によって旋回流の成長を抑制することができる直管２の構成について説明する。
【００４５】
（旋回流抑制部２１、２２、２３）
直管２内には、図６乃至１０に示すように、旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられている。これらの旋回流抑制部２１、２２、２３は、直管２の内部に形成されるセル状渦６が旋回流８に遷移する領域、つまり、例えば、セル状渦６が２つ形成される場合には、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置される。旋回流抑制部２１、２２、２３の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。なお、例えば、セル状渦が３つ形成される場合には、旋回流抑制部２１、２２、２３は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の６倍（４ｄ）程度の位置から設置される。
【００４６】
旋回流抑制部２１は、図６に示すように、４枚の板状部材２１ａから構成され、直管２の内壁の円周を４等分するように、直管２の内壁に直管２の中心に向かって接続されている。また、板状部材２１ａの直管２の中心方向への長さは、直管２の内周半径のよりも短く構成されている。また、４枚の板状部材２１ａの内、２枚が母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して平行に、また、残りの２枚が垂直になるように、直管２の内壁に接続されている。なお、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対する旋回流抑制部２１の設置方向は、この配置に限るものではなく、高温流体７の主流方向に対して平行、垂直に配置されなくてもよい。
【００４７】
また、旋回流抑制部２１は、図７および８に示すように、２枚の板状部材２１ａから構成され、直管２の内壁の円周を２等分するように、直管２の内壁に直管２の中心に向かって接続されてもよい。ここで、図７に示された２枚の板状部材２１ａは、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して垂直になるように、また、図８に示された２枚の板状部材２１ａは、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して平行になるように配置されている。
【００４８】
旋回流抑制部２２は、図９に示すように、断面が扇形の６枚の柱体状部材２２ａから構成され、直管２の内壁の円周を６等分するように、扇形の円弧面が直管２の内壁に接続されている。なお、旋回流抑制部２２は、直管２と一体的に形成されてもよい。また、旋回流抑制部２２は、６枚の柱体状部材２２ａから構成されることに限らず、６枚より多くの柱体状部材２２ａ、または６枚より少ない柱体状部材２２ａで構成することもできる。
【００４９】
旋回流抑制部２３は、図１０に示すように、直管２の径よりもの大きな径の筒体で構成されたバッファ部で構成される。
【００５０】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、旋回流抑制部２１、２２、２３を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６に示した旋回流抑制部２１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００５１】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図６に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００５２】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側には、第２のセル状渦６ｂの一部が崩壊または変形することによって、直管２の内壁に沿った旋回流８を形成する。遷移した旋回流８の速度分布は、直管２の中心から半径方向に増加し、半径方向の所定の位置でピーク値を有し、直管２の壁面ではゼロになる。
【００５３】
旋回流抑制部２１、２２、２３は、ほぼ旋回流の速度分布がピーク値を有する半径位置から直管２の壁面まで設けられている。この範囲に旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられることによって、旋回流８の主な流れ場が旋回流抑制部２１、２２、２３で崩壊され、旋回力が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
また、旋回流抑制部２３の場合には、第２のセル状渦６ａの一部が遷移した直管２の内壁に沿った旋回流８は、旋回流抑制部２３に流入することで、旋回流８の旋回域が直管２の半径方向に広がる。旋回域が直管２の半径方向に広がることによって、旋回速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００５４】
このように、旋回流抑制部２１、２２、２３を設けることによって、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。また、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管２０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けることがなくなる。
【００５５】
ここで、第２の実施の形態の分岐配管２０に設けられた旋回流抑制部２１、２２、２３は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００５６】
（直管２）
図１１乃至１８を参照して、旋回流の成長を抑制する直管２の形状について説明する。
図１１に示した直管２は、図１１の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が楕円形で形成されている。
【００５７】
図１２に示した直管２は、図１２の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が矩形で形成されている。
【００５８】
図１３に示した直管２は、図１３の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が楕円形の直管２ａおよび円形の直管２ｂで構成されている。断面が楕円形の直管２ａの一端は、母管３と接続され、旋回流が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が楕円形の直管２ａの長さは、例えば、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。また、断面が楕円形の直管２ａの他端は、断面が円形の直管２ｂに接続される。
【００５９】
図１４に示した直管２は、図１４の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が十字形の直管２ｃおよび円形の直管２ｂで構成されている。断面が十字形の直管２ｃの一端は、母管３と接続され、旋回流８が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が十字形の直管２ｃの長さは、例えば、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。断面が十字形の直管２ｃの他端は、断面が円形の直管２に接続される。
【００６０】
図１５に示した直管３１は、図１５の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が、曲率を持った２つの曲線で、それぞれの凸方向を同じにして囲まれた半円形の直管２ｅおよび円形の直管２ｂで形成されている。断面が半円形の直管２ｅの一端は、母管３と接続され、旋回流が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が半円形の直管２ｅの長さは、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。また、断面が半円形の直管２ｅの他端は、断面が円形の直管２ｂに接続される。
【００６１】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、図１１乃至１５に示した直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１１に示した直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００６２】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１１に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。断面形状が楕円の場合、断面形状が円形の場合に比べて、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂは、流れが不均一になるため、速度の減衰を生じやすい。
【００６３】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側には、第２のセル状渦６ｂの一部が崩壊または変形することによって、直管２の楕円形の内壁に沿った旋回流８を形成する。楕円形の内壁に沿って旋回流８が１回転する間に、楕円の中心から内壁面までの速度分布は変化し、断面が円形の場合のように均一な速度分布で旋回することができない。これによって、直管２の楕円形の内壁に沿って形成される旋回流８は、成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００６４】
直管２では、旋回流８が形成されても成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管２０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けることがなくなる。
【００６５】
また、直管２は、図１６に示すように、直管２に配管が下方に向けて螺旋状に配管された螺旋状配管２４を接続して構成されてもよい。また、直管２は、図１７に示すように、直管２に曲率を持ってクランク状に配管された曲り配管２５を接続して構成されてもよい。さらに、直管２は、図１８に示すように、直管２に鋭角にクランク状に配管された山形配管２６を接続して構成されてもよい。
【００６６】
これらの螺旋状配管２４、曲り配管２５、山形配管２６においても、上述した直管２と同様に、セル状渦および旋回流の成長を抑制することができるので、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けるのを防止することができる。
【００６７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の分岐配管３０の概要を図１９乃至２３を参照して説明する。図１９乃至２３には、（ａ）に第３の実施の形態の分岐配管３０の断面図を示す。また、図１９乃至２１の（ｂ）には、Ｂ−Ｂ断面図を示す。なお、第１および２の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第３の実施の形態の分岐配管３０は、前述した項目の（３）第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない構成を主に設けたものである。
【００６８】
第３の実施の形態の分岐配管３０の特徴である第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５が設けられた直管部の構成について説明する。
【００６９】
直管２内には、図１９乃至２３に示すように、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５が設けられている。これらの第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦と第２のセル状渦の境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置に設置される。
【００７０】
第２のセル状渦形成防止部３１は、図１９に示すように、円板で形成され、円板の中心に円形の開口部３１ａを有する。なお、開口部３１ａの形状は円形に限るものではなく、楕円形、矩形、多角形などでもよい。
【００７１】
第２のセル状渦形成防止部３２は、図２０に示すように、筒体から形成され、その内部の通路は、スロート状に直管の内径が狭くなるスロート部３２ａを有する。なお、第２のセル状渦形成防止部３２は直管２と一体的に形成されてもよい。
【００７２】
第２のセル状渦形成防止部３３は、図２１に示すように、円板で形成され、円板に複数の孔３３ａが開けられている。
第２のセル状渦形成防止部３４は、図２２に示すように、多孔質部材で形成された筒体である。
【００７３】
第２のセル状渦形成防止部３５は、図２３に示すように、メッシュ状部材で形成された円板である。
【００７４】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１９に示した第２セル状渦形成防止部３１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００７５】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１９に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。
【００７６】
そして、第１のセル状渦６ａの一部が第２セル状渦形成防止部３１の開口部３１ａから直管２の下方部に流入する。開口部３１ａから直管２の下方部に流入した流れは、第１のセル状渦６ａとは異なった流れ場を形成し、第２のセル状渦を誘起するような流れ場を形成しないため、この流れによって第２のセル状渦が誘起されることはない。したがって、旋回流は形成されず、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。
【００７７】
このように、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５を設けることによって、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。また、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管３０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管３０が損傷を受けることがなくなる。
【００７８】
ここで、第３の実施の形態の分岐配管３０に設けられた第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、直管２と母管３との接続部から下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置に形成されるが、これに限るものではない。例えば、直管２と母管３との接続部から下方に向かって４ｄ程度の位置に設けることもできる。この場合には、第２のセル状渦が旋回流へ遷移するのを防止することができる。
【００７９】
また、第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の分岐配管４０の概要を図２４乃至３１を参照して説明する。図２４乃至３１には、（ａ）に第４の実施の形態の分岐配管４０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至３の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第４の実施の形態の分岐配管４０は、前述した項目の（４）セル状渦が形成されても、その成長を抑制する構成を主に設けたものである。
【００８１】
第４の実施の形態の分岐配管４０の特徴であるセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８が設けられた直管部の構成について説明する。
【００８２】
（セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４）
直管２内には、図２４乃至２７に示すように、セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４が設けられている。これらのセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦と第２のセル状渦の境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【００８３】
セル状渦抑制部４１は、図２４に示すように、複数の半球状部材から構成され、その複数の半球状部材の半球断面部側が、それぞれ所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４１は、例えば、直管２の側壁に直管２の中心に向かう複数の突起部を形成することで、直管２に一体的に形成することもできる。
【００８４】
セル状渦抑制部４２は、図２５に示すように、内周壁側が曲率を持った突起部を有するリング状部材から構成され、複数のリング状部材が、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４２は、例えば、直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の中心側に向かって突起させて形成することもできる。さらに、内周壁に形成された突起部の形状は、図２６に示したセル状渦抑制部４３のように、矩形であってもよい。
【００８５】
セル状渦抑制部４４は、図２７に示すように、内周壁側が突起部を有するリング状部材から構成され、複数のリング状部材が、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４３は、直管２の中心軸に対して所定の角度に傾けて、直管２の内壁に接続された構成になっている。また、セル状渦抑制部４４は、例えば、直管２の中心軸に対して所定の角度を有する直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の中心側に向かって突起させて形成することもできる。さらに、内周壁に形成された突起部の形状は矩形であってもよい。
【００８６】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図２４に示したセル状渦抑制部４１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００８７】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図２４に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００８８】
第１のセル状渦６ａに誘起されて形成された第２のセル状渦６ｂは、セル状渦抑制部４１と衝突することによって、第２のセル状渦６ｂは、徐々にスケールの小さい渦に崩壊する。第２のセル状渦６ｂがスケールの小さい渦に崩壊することによって、第２のセル状渦６ｂによる流れ場は減衰するため、その後、旋回流に遷移することはほとんどない。また、第２のセル状渦６ｂの一部が、旋回流に遷移したとしても、その旋回速度は小さく、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。
【００８９】
セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４を有する直管２では、旋回流による直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【００９０】
ここで、第４の実施の形態の分岐配管４０に設けられたセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００９１】
（セル状渦抑制部４５、４６）
直管２内には、図２８および２９に示すように、セル状渦抑制部４５、４６が設けられている。セル状渦抑制部４５、４６の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【００９２】
セル状渦抑制部４５は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦６ａと第２のセル状渦６ｂの境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。また、セル状渦抑制部４５は、図２８に示すように、直管２の径よりもの大きな径のバッファ部から構成され、セル状渦抑制部４５は、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて複数設けられている。また、セル状渦抑制部４５は、例えば、直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の外壁側に向かって突起させて形成することもできる。
【００９３】
セル状渦抑制部４６は、図２９に示すように、直管２の径よりもの大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成される。また、セル状渦抑制部４６の下流側には、旋回流抑制部４６ａが設けられている。セル状渦抑制部４６は、直管２を介して母管３と同軸的に接続され、旋回流抑制部４６ａは、直管２を介してセル状渦抑制部４６と同軸的に接続されている。セル状渦抑制部４６は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦６ａと第２のセル状渦６ｂの境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。
【００９４】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４５、４６を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００９５】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図２８に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００９６】
第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて形成された第２のセル状渦６ｂは、セル状渦抑制部４５に流入することで、第２のセル状渦６ｂが形成される領域が直管２の半径方向に広がる。第２のセル状渦６ｂの形成領域が直管２の半径方向に広がることによって、第２のセル状渦６ｂの速度が減衰されるため、その後、強い旋回流に遷移することを抑制することができる。
【００９７】
なお、セル状渦抑制部４６を有する直管２では、第２のセル状渦６ｂが旋回流に遷移した場合でも、旋回流抑制部４６ａによって、旋回流の旋回速度を減衰させることができるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００９８】
セル状渦抑制部４５、４６を有する直管２では、第２のセル状渦６ｂの速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【００９９】
（セル状渦抑制部４７、４８）
直管２内には、図３０および３１に示すように、セル状渦抑制部４７、４８が設けられている。セル状渦抑制部４７、４８の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【０１００】
セル状渦抑制部４７は、図３０に示すように、直管２の径より大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成され、母管３に接続されている。そして、セル状渦抑制部４７の直管２と接続された側と対向する側には、セル状渦抑制部４７と同軸的に下方に向かって直管２が接続されている。母管３には、セル状渦抑制部４７の中心軸よりも高温流体７の流れ方向の下流側（図３０では、セル状渦抑制部４７の中心軸よりも右側）に、セル状渦抑制部４７と連通する開口部４７ａが形成されている。
【０１０１】
セル状渦抑制部４８は、図３１に示すように、直管２の径より大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成され、母管３に接続されている。そして、セル状渦抑制部４８の直管２と接続された側と対向する側には、セル状渦抑制部４８に下方に向かって直管２が接続されている。セル状渦抑制部４８と面する母管３において、セル状渦抑制部４８の中心軸よりも高温流体７の流れ方向の下流側（図３１では、セル状渦抑制部４８の中心軸よりも右側）に、セル状渦抑制部４８と連通する開口部４８ａが形成され、その他の部分には、複数の孔４８ｂが開けられている。
【０１０２】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４７、４８を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３０に示したセル状渦抑制部４７を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１０３】
母管３を流れる高温流体７が開口部４７ａ上を通過する際、図３０に示すように、開口部４７ａ側の高温流体７の一部は、開口部４７ａ側に広がり、セル状渦抑制部４７の内壁に衝突して、低温流体が存在するセル状渦抑制部４７内に流入する。ここで、セル状渦抑制部４７では、開口部４７ａの面積が、例えば、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する場合の開口部の面積よりも小さい。これによって、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する場合と比べて、セル状渦抑制部４７に流入する高温流体７の流量は減少する。
【０１０４】
開口部４７ａからセル状渦抑制部４７に流入した高温流体７の一部は、直管２の半径方向に広がりながら、セル状渦抑制部４７内に第１のセル状渦６ａを形成する。セル状渦抑制部４７に形成された第１のセル状渦６ａは、速度が減衰されるために、第１のセル状渦６ａが第２のセル状渦が誘起することができない。
【０１０５】
セル状渦抑制部４７、４８を有する直管２では、第１のセル状渦６ａの速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【０１０６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の分岐配管５０の概要を図３２乃至３５を参照して説明する。図３２乃至３５には、（ａ）に第５の実施の形態の分岐配管５０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至４の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第５の実施の形態の分岐配管５０は、前述した項目の（５）セル状渦を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１０７】
第５の実施の形態の分岐配管５０の特徴であるセル状渦防止部５１、５２が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１０８】
セル状渦防止部５１、５２の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄ（ｄは直管２の内径）が好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。セル状渦防止部５１、５２の一端は、母管３の開口部５付近に位置するように設置される。
【０１０９】
セル状渦防止部５１は、図３２に示すように、筒体５１ａおよび円板５１ｂとで構成されている。円板５１ｂの中央には、筒体５１ａの内径よりも小さな径の通過孔５１ｃが開口されている。そして、筒体５１ａの端部と円板５１ｂは、同軸的に接続されている。また、円板５１ｂは、直管２の内壁に接続されている。なお、セル状渦防止部５１は、図３３に示すように、直管２の内壁と筒体５２ａとの間の円板５２ｂには、複数の通過孔５２を設けてもよい。
【０１１０】
セル状渦防止部５２は、図３４に示すように、筒体５２ａ、筒体５２ｂおよび円板５２ｃとで構成されている。筒体５２ａおよび筒体５２ｂの端部と円板５２ｃは、同軸的に接続され、円板５２ｃは、直管２の内壁に接続されている。円板５２ｃの中央には、筒体５２ｂの内径よりも小さな径の通過孔５２ｄが開口されている。また、筒体５２ａと筒体５２ｂとの間の円板５２ｃには、複数の通過孔５２ｅが開口されている。さらに、直管２の内壁と筒体５２ａとの間の円板５２ｃには、複数の通過孔５２ｆが開口されている。
【０１１１】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦防止部５１、５２を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３２に示したセル状渦防止部５１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１１２】
母管３を流れる高温流体７の一部は、筒体５１ａ内に流入し、円板５１ｂの通過孔５１ｃから直管２の下方に向けて通過する。直管２の下方に向けて流入する高温流体７の流量は、通過孔５１ｃによって抑制される。また、筒体５１ａ内に流入した高温流体７は、通過孔５１ｃから直管２の中心軸に沿って直管２の下方に向けて流出するため、セル状渦を形成しない。また、筒体５１ａの内径は、直管２の内径に比べて小さく、筒体５１ａ内における高温流体７の圧力損失も大きいため、筒体５１ａ内にセル状渦が形成されることはない。このように、直管２内にセル状渦が形成されないので、セル状渦が遷移して形成する旋回流も形成されることはない。
【０１１３】
セル状渦防止部５１、５２を有する直管２では、セル状渦が形成されないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管５０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管５０が損傷を受けることがなくなる。
【０１１４】
ここで、例えば、図３５に示すように、セル状渦防止部５１を開口部５から直管２の下方に向かって４ｄ（ｄは直管の内径）程度の位置に設けることもできる。この場合には、第２のセル状渦が旋回流へ遷移するのを防止することができる。
【０１１５】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態の分岐配管６０の概要を図３６乃至４４を参照して説明する。図３６乃至４４には、（ａ）に第６の実施の形態の分岐配管６０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至５の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第６の実施の形態の分岐配管６０は、前述した項目の（６）直管に流入する高温流体の流量を抑制する構成を主に設けたものである。
【０１１６】
第６の実施の形態の分岐配管６０の特徴である流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１１７】
流入流量抑制部６１は、図３６に示すように、半円状の板部材で構成され、直管２の内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、流入流量抑制部６１は、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図３６では直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部に設けられている。また、流入流量抑制部６１は、母管の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１１８】
流入流量抑制部６２は、図３７に示すように、図３６に示す流入流量抑制部６１（但し、θが０°の場合）を、高温流体７の流れに対して垂直に設けられた板部材を介して、母管３内の高温流体７の流路に突出させたものである。
【０１１９】
流入流量抑制部６３は、図３８に示すように、高温流体７の流れに対して垂直に突出された流入流量抑制部６２の突出部に曲率を持たせ、高温流体７がスムーズに流れるように構成されたものである。
【０１２０】
流入流量抑制部６４は、図３９に示すように、母管３に設けられた開口部であり、その開口面積は、直管２の内部断面積の４０〜５０％程度である。また、直管２は、その開口部の中心軸と同軸的に母管３に接続される。
【０１２１】
流入流量抑制部６５は、図４０に示すように、複数の通過孔６５ａを有する円板部材であり、母管３に設けられた開口部５に設置されている。
【０１２２】
流入流量抑制部６６は、図４１に示すように、流入流量抑制部６５に半円状の板部材６６ａをさらに設けたものである。なお、半円状の板部材６６ａは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図４１では、直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部に設けられている。
【０１２３】
流入流量抑制部６７は、図４２に示すように、半円状の板部材で構成され、直管２の内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部に設けられている。なお、流入流量抑制部６７は、直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図４２では、直管２の内部断面の右半円側）から直管２へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部５に設けられている。また、流入流量抑制部６１は、直管２側に傾けて母管３の開口部５に設置され、母管３の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１２４】
流入流量抑制部６８は、図４３に示すように、流入流量抑制部６１と流入流量抑制部６７とを組み合わせて構成されたものである。
【０１２５】
流入流量抑制部６９は、図４４に示すように、半円状の板部材６９ａおよび直管２の径よりもの大きな径の筒体で形成されたバッファ部６９ｂで構成されている。母管３の開口部５は、バッファ部６９ｂの内部断面に対応して開口され、その開口部５を覆うようにバッファ部６９ｂの一端が接続されている。また、バッファ部６９ｂの他端には、直管２が接続されている。
【０１２６】
半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂの内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂの高温流体７の流れ方向の下流側（図４４では、バッファ部６９ｂの内部断面の右半円側）から直管２へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部５に設けられている。また、半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂ側に傾けて母管３の開口部５に設置され、母管の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１２７】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３６に示した流入流量抑制部６１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１２８】
母管３を流れる高温流体７が開口部６１ａ上を通過する際、図３６に示すように、開口部６１ａ側の高温流体７は、流入流量抑制部６１に沿って流れ、開口部６１ａ側に広がる流れが抑制される。また、開口部６１ａの面積は、直管２の内部断面積の４０〜５０％程度であるため、直管２に流入する高温流体７の流量は減少する。ここで、流入流量抑制部６１の設定角度θが０°、つまり流入流量抑制部６１が母管３に対して平行に設置された場合であっても、開口部６１ａの面積が直管２の内部断面積の４０〜５０％程度であるため、直管２に流入する高温流体７の流量は減少する。
直管２に流入した高温流体７は、流量が少なく、つまり流速が小さいため、第１のセル状渦を形成することはできない。
【０１２９】
また、図４２および図４４に示す流入流量抑制部を用いた場合には、直管２に流入する高温流体７の流量が減少するとともに、第１のセル状渦を形成する直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図４２では、直管２の内部断面の右半円側）からの直管２への高温流体７の流入が阻止されるため、第１のセル状渦を形成することはできない。
【０１３０】
このように、流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９有する直管２では、第１のセル状渦が形成されないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管６０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管６０が損傷を受けることがなくなる。
【０１３１】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態の分岐配管７０の概要を図４５乃至５６を参照して説明する。図４５乃至５６には、（ａ）に第７の実施の形態の分岐配管７０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至６の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第７の実施の形態の分岐配管７０は、前述した項目の（７）直管に流入する高温流体の流量を抑制し、さらに、第１のセル状渦を形成する高温流体の流れ成分を抑制する構成を主に設けたものである。
【０１３２】
第７の実施の形態の分岐配管７０の特徴である流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１３３】
（流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５）
図４５乃至５３に示すように、母管３の開口部には、流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５が設けられている。
【０１３４】
流路偏向部７１は、図４５に示すように、一辺が半円状に切り抜かれた矩形の板部材で構成されている。また、流路偏向部７１は、母管３の開口部５に母管３に沿って母管３に対して角度θ°（０≦θ≦１５）で接続され、また、母管３の開口部５の高温流体７の流れ方向の下流側の半円周部に接続されている。
【０１３５】
流路偏向部７２は、図４６に示すように、母管３から直管２へつながる流路断面の高温流体７の流れ方向の下流側のほぼ半面の面積が、直管２に向かって連続的に縮小するテーパ部を有して構成されている。
【０１３６】
流路偏向部７３は、図４７に示すように、母管３と直管２の接続部にＲ部を形成する筒体である。この場合、流路偏向部７３は、開口部５の母管３の肉厚を利用して形成することもできる。また、図４８に示すように、母管３の開口部５が直管２の内径よりも大きい場合には、流路偏向部７３は、曲率の大きなＲ部で形成することができる。さらに、流路偏向部７３は、図４９に示すように、母管３と直管２との間に、高温流体７の流れに対して、その曲率部が面するように接続されたエルボ状の筒体７４で構成されてもよい。
【０１３７】
流路偏向部７５は、図５０に示すように、母管３と直管２の接続部にテーパ部を形成する筒体である。この場合、流路偏向部７５は、開口部５の母管３の肉厚を利用して形成することもできる。また、図５１に示すように、母管３の開口部５が直管２の内径よりも大きい場合には、流路偏向部７５は、直管２の長手方向に長くなる。なお、直管２とテーパ部のなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１３８】
さらに、流路偏向部７５は、図５２に示すように、斜向管７５ａを母管３の開口部５に、高温流体の流れ方向の上流側（図５２では左側）に傾けて接続して構成されてもよい。また、図５２に示した斜向管７５ａは、図５３に示すように、直管２を用いて、途中から鉛直下方に向けて構成することもできる。なお、母管３に対して垂直な方向と母管３に対して傾けて接続された直管２とのなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１３９】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図４６に示した流路偏向部７２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１４０】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図４６に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、流路偏向部７２側に広がり、流路偏向部７２の内壁に衝突する。流路偏向部７２の内壁に衝突した高温流体７は、図４６に示すように、母管３の高温流体７の流路に戻る流れと、直管２内に流入する流れとに分けられる。
【０１４１】
直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。しかし、直管２内に流入する高温流体７の流量は少ないため、直管２内に形成される第１のセル状渦６ａは、流速の小さい流れ場によって形成される。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成されるが、安定した渦を形成できる流れ場は形成されない。また、第１のセル状渦６ａの状態によっては、第２のセル状渦６ｂが形成されない場合もある。
第２のセル状渦６ｂは、形成されたとしても、流速の小さい流れ場によって形成されるため、その後、強い旋回流に遷移することはない。
【０１４２】
流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５を用いた場合には、第１のセル状渦６ａの速度が減衰され、第１のセル状渦６ａによって第２のセル状渦６ｂが誘起されたとしても流速の小さい流れ場であるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。そのため、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管７０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管７０が損傷を受けることがなくなる。
【０１４３】
（流路偏向部７６、７７）
図５４乃至５６に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部７６、７７が設けられている。
【０１４４】
流路偏向部７６は、図５４に示すように、一端が斜めに切断された直管２で構成され、その端部は、開口部５の高温流体７の流れ方向の上流側に突き出すように、母管３の開口部５に接続されている。
【０１４５】
流路偏向部７７は、図５５に示すように、直管２を母管３の高温流体７の流路に突き出すように、母管３の開口部５に接続することで構成される。また、図５６に示すように、母管３内に突き出した直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図５６では、直管２の右半円側）に、通過孔７７ａを設け、直管２に流入した高温流体７を再び母管３内に戻すようにしてもよい。
【０１４６】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部７６、７７を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５４に示した流路偏向部７６を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１４７】
母管３を流れる高温流体７の一部は、母管３内に突き出した流路偏向部７６に衝突する。突き出した流路偏向部７６に衝突することによって、図５４に示すように、高温流体７は、突き出した流路偏向部７６の後流に渦流を形成する。形成された渦流は、回転しながら上下方向に力のバランスを保って、下流へ流れていく。このように、突き出した流路偏向部７６の後流に形成された渦流は、上下方向の力のバランスを保って下流へ流れていくため、直管２内に流入する高温流体７を抑制することができる。
【０１４８】
直管２内に流入した高温流体７の一部は、流量が少ないため、直管２内に第１のセル状渦６ａを形成することはほとんどない。また、直管２内に第１のセル状渦６ａが形成されたとしても、第１のセル状渦６ａは、流速の小さい流れ場によって形成されるため、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第２のセル状渦６ｂが形成されることはない。
【０１４９】
流路偏向部７６、７７を用いた場合には、セル状渦を安定して形成することができないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。そのため、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管７０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管７０が損傷を受けることがなくなる。
【０１５０】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態の分岐配管８０の概要を図５７乃至６０を参照して説明する。図５７乃至６０には、（ａ）は第８の実施の形態の分岐配管８０の断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至７の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第８の実施の形態の分岐配管８０は、前述した項目の（８）高温流体を強制的に直管に流入させ、温度成層界面の形成位置を溶接線部よりも仕切りバルブ側に形成させる構成を主に設けたものである。
【０１５１】
第８の実施の形態の分岐配管８０の特徴である流路偏向部８１、８２、８３、８４が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１５２】
（流路偏向部８１、８２）
図５７および５８に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部８１、８２が設けられている。
【０１５３】
流路偏向部８１は、図５７に示すように、複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａと、半円状の板部材８１ｃとで構成されている。複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａは、母管３の開口部５に接続され、半円状の板部材８１ｃは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図５７では、直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７を強制的に導くように、母管３の開口部５に設けられている。なお、母管３の開口部は、複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａによって、その開口面積の５０〜６０％程度が閉鎖されている。
【０１５４】
流路偏向部８２は、図５８に示すように、流路偏向部８１の複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａに替えて、半円状の流路開口調整板部材８２ａを設けたものである。半円状の流路開口調整板部材８２ａは、母管３の開口部５の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、半円状の流路開口調整板部材８２ａは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図５８では、母管３の開口部５の左半円側）から直管２内へ高温流体７を流入させるように、母管３の開口部５に設けられている。
【０１５５】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部８１、８２を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５７に示した流路偏向部８１を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１５６】
母管３を流れる高温流体７の一部は、高温流体７の流れに対して開口された半円状の板部材８１ｃによって、母管３の開口部５に強制的に導かれる。母管３の開口部５に導かれた高温流体７は、その開口部５に接続された円板部材８１ａに設けられた複数の通過孔８１ｂから直管２内に流入する。
【０１５７】
直管２内に強制的に導かれた高温流体７は、流速が大きいため、直管２内の仕切りバルブ（図示しない）の近傍まで侵入する。そして、温度成層界面は、高温流体７が侵入する仕切りバルブ（図示しない）の近傍に形成される。
【０１５８】
これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管８０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部に温度成層界面が形成されることがないため、高サイクル熱疲労によって分岐配管８０が損傷を受けるのを防止することができる。
（流路偏向部８３、８４）
図５９および６０に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部８３、８４が設けられている。
【０１５９】
流路偏向部８３は、図５９に示すように、母管３の開口部５に、高温流体７の流れ方向の下流側（図５９では右側）に傾けて接続された斜向管８３ａと、斜向管８３ａに接続された直管２とで構成されている。なお、母管３に対して垂直な方向と母管３に対して傾けて接続された斜向管８３ａとのなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１６０】
また、流路偏向部８３は、図６０に示すように、母管３と直管２との間に、高温流体７の流れに対して、その曲率部の内面が面するように接続されたエルボ状の筒体８４で構成されてもよい。
【０１６１】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部８３、８４を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５９に示した流路偏向部８３を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１６２】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図５９に示すように、斜向管８３ａ側を流れる高温流体７の一部は、斜向管８３ａ側に広がり、斜向管８３ａの内壁に衝突して、低温流体が存在する斜向管８３ａ内に流入する。斜向管８３ａ内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【０１６３】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側では、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形し、直管２の内壁に沿った旋回流８に遷移する。直管２内に形成された旋回流８は、斜向管８３ａ内に流入する高温流体７の流量が多いため、旋回力の大きな流れ場を形成し、直管２内の仕切りバルブ（図示しない）の近傍まで侵入する。そして、温度成層界面は、高温流体７が侵入する仕切りバルブ（図示しない）の近傍に形成される。
【０１６４】
これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管８０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部に温度成層界面が形成されることがないため、高サイクル熱疲労によって分岐配管８０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１６５】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態の分岐配管９０の概要を図６１乃至６５を参照して説明する。図６１乃至６５には、第９の実施の形態の分岐配管９０の断面図を示す。なお、第１乃至８の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第９の実施の形態の分岐配管９０は、前述した項目の（９）温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１６６】
第９の実施の形態の分岐配管９０の特徴である加熱部９１、冷却部９４が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１６７】
（加熱部９１）
分岐配管９０は、図６１および６２に示すように、分岐配管９０に設けられた仕切りバルブ９２の近傍で母管３側に、加熱部９１が設けられている。ここで、図６２に示された分岐配管９０では、加熱部９１は、水平管９０ａの下部側壁に設置される。加熱部９１は、例えば、電気ヒータや高温流体によって加熱されるヒータなどで構成され、分岐配管９０の外壁部に、加熱部９１の加熱面が接続されている。
【０１６８】
次に、分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。ここで、図６１および６２で示された分岐配管９０内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６１に示した分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。
【０１６９】
分岐配管９０に流入した高温流体７によって、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂが形成される。そして、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、分岐配管９０の内壁に沿った旋回流８に遷移する。この旋回流８は、分岐配管９０の内壁に沿って仕切りバルブ９２に向かって侵入する流れと、中心部に形成される母管３側に向かう流れによって形成される循環流である。
【０１７０】
また、旋回流８が形成されている領域よりも仕切りバルブ９２側は、低温流体９３が存在している。その低温流体９３が存在している部分の分岐配管９０の外壁に設けられた加熱部９１によって、分岐配管９０が加熱される。そして、加熱された分岐配管９０の内壁からの熱伝達によって、低温流体９３が加熱される。加熱された低温流体９３は、分岐配管９０内を上昇して、分岐配管９０内に対流が発生する。この対流により、母管３から分岐配管９０内に流入した高温流体７を含んだ流れ場が分岐配管９０内に形成される。これによって、通常、旋回流８が形成されている領域と低温流体９３が存在している領域の境界に形成される温度成層界面は形成されず、分岐配管９０内に大きな温度分布が存在することがなくなる。
【０１７１】
このように、分岐配管９０に加熱部９１を設けることによって、温度成層界面の形成を防止でき、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１７２】
（冷却部９４）
分岐配管９０は、図６３および６４に示すように、分岐配管９０内の旋回流８が形成される付近の分岐配管９０の外壁に冷却部９４が設けられている。ここで、図６４に示された分岐配管９０では、冷却部９４は、水平管９０ａの上部側壁に設置される。冷却部９４は、例えば、冷媒を用いたクーラや電気的に冷却を行うクーラなどで構成され、分岐配管９０の外壁部に、冷却部９４の冷却面が接続されている。
【０１７３】
次に、分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。ここで、図６３および６４で示された分岐配管９０内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６３に示した分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。
【０１７４】
分岐配管９０に流入した高温流体７によって、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂが形成される。そして、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、分岐配管９０の内壁に沿った旋回流８に遷移する。
【０１７５】
第２のセル状渦６ａの一部が旋回流８に遷移する領域の分岐配管９０の外壁に設けられた冷却部９４によって、分岐配管９０の壁部を介して旋回流８の熱が冷却部９４に移動し、旋回流８が冷却される。そして、冷却された旋回流８は、分岐配管９０の内壁に沿って仕切りバルブ９２に向かって侵入する。
【０１７６】
冷却された旋回流８の温度は、仕切りバルブ９２側に存在する低温流体９３の温度と大きな差がなくなり、旋回流８の形成領域と低温流体９３の存在する領域における大きな温度勾配がなくなる。また、低温流体９３よりも低温に冷却された旋回流８の一部は、低温流体９３内に流入し対流が発生する。これによって、通常、旋回流８が形成されている領域と低温流体９３が存在している領域の境界に形成される温度成層界面は形成されず、分岐配管９０内に大きな温度分布が存在することがなくなる。
【０１７７】
このように、分岐配管９０に冷却部９４を設けることによって、温度成層界面の形成を防止でき、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１７８】
ここで、図６５に示すように、加熱部９１および冷却部９４の双方を設けることもできる。これによって、上記した加熱部９１を設けたときの効果と冷却部９４を設けたときの効果が同時に得られ、温度成層界面の形成をより確実に防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１７９】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態の高温流体供給システムでは、高温流体７の流量を所定の条件で変動させて母管３に供給するシステムが備えられている。
第１０の実施の形態の高温流体供給システムは、前述した項目の（１０）安定した温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１８０】
この高温流体供給システムは、例えば、高温流体７を母管３に供給する配管に流量制御弁を設け、その流量制御弁の開度を所定の条件で自動的に変化させることで達成することができる。
【０１８１】
所定の条件の一例として、母管３を流れる流量と時間との関係を図６６および６７に示す。
【０１８２】
図６６では、母管３を流れる流量は、時間に対して三角関数的に変化している。一方、図６７では、母管３を流れる流量は、時間に対して直線的に変化している。ここで、母管３を流れる流量と時間との関係は、これらに限るものではなく、母管３を流れる流量が時間的に変化させるように制御されていればよい。また、図６６および６７に示した母管３を流れる流量変化の１周期は、例えば、１時間などに設定される。
【０１８３】
このように、高温流体７の流量を時間に伴って変化させて母管３に供給させることで、分岐配管に流入する高温流体７の流量が変化し、高温流体７が分岐配管内に侵入する距離が変化する。これによって、安定的な温度成層界面を形成することができなくなり、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１８４】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１１の実施の形態の高温流体供給システムでは、高温流体７の温度を所定の条件で変動させて母管３に供給するシステムが備えられている。
第１１の実施の形態の高温流体供給システムは、前述した項目の（１０）安定した温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１８５】
この高温流体供給システムは、例えば、高温流体７を母管３に供給する配管に冷却部を設け、その冷却部をオンまたはオフさせ、高温流体７の温度を所定の条件で自動的に変化させることで達成することができる。高温流体７の冷却方式は、これに限るものではなく、低温の流体を高温流体７に混合することで、高温流体７を冷却することなどもできる。
【０１８６】
所定の条件の一例として、母管３を流れる高温流体７の温度と時間との関係を図６８および６９に示す。
【０１８７】
図６８では、母管３を流れる高温流体７の温度は、時間に対して三角関数的に変化している。一方、図６９では、母管３を流れる高温流体７の温度は、時間に対して直線的に変化している。ここで、母管３を流れる高温流体７の温度と時間との関係は、これらに限るものではなく、母管３を流れる高温流体７の温度が時間的に変化させるように制御されていればよい。また、図６８および６９に示した母管３を流れる高温流体７の温度変化の１周期は、例えば、１時間などに設定される。
【０１８８】
このように、高温流体７の温度を時間に伴って変化させて母管３に供給させることで、分岐配管に流入する高温流体７の温度が変化するため、安定的な温度成層界面を形成することができなくなる。これによって、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１４】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１５】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１７】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１９】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２０】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２１】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２２】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２３】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２４】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２５】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２６】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２７】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２８】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２９】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３０】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３１】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３２】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３３】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３４】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３５】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３６】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３７】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３８】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３９】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４０】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４１】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４２】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４３】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４４】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４５】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４６】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４７】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４８】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４９】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５０】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５１】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５２】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５３】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５４】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５５】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５６】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５７】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５８】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５９】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６０】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６１】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６２】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６３】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６４】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６５】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６６】母管を流れる流量と時間との関係を示す図。
【図６７】母管を流れる流量と時間との関係を示す図。
【図６８】母管を流れる高温流体の温度と時間との関係を示す図。
【図６９】母管を流れる高温流体の温度と時間との関係を示す図。
【図７０】従来の直管型の分岐配管の断面図。
【図７１】従来の直管、エルボおよび水平管を有する分岐配管の断面図。
【符号の説明】
【０１９０】
１…分岐配管
２…直管
３…母管
４…断熱材
５…接続部
６…セル状渦
６ａ…第１のセル状渦
６ｂ…第２のセル状渦
７…高温流体
１０…旋回流防止部
１０ａ…板状部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高低温流体が混在する分岐配管に係り、特に水平配置された母管から鉛直下方の枝管への高温流体の侵入を抑制し、熱疲労損傷を防止する分岐配管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水平配置された母管に高温流体（例えば、２００℃程度の液体の流体）の流れがあると、鉛直下方に接続された低温流体（例えば、４０℃程度の液体の流体）が存在する分岐配管に高温流体が侵入し、温度成層界面が形成される。この温度成層界面が分岐配管内に形成され、温度成層界面が変動することによって、その周囲の分岐配管に熱疲労が生じることがあった。特に、分岐配管が、エルボを介して直管と水平管を溶接して構成される場合、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されると、熱疲労の影響を顕著に受け、分岐配管が損傷することがあった。
【０００３】
次に、プラントなどで使用されている従来の分岐配管の構成および分岐配管内に形成される温度成層界面について、図７０および７１を参照して説明する。
【０００４】
図７０には、直管型の従来の分岐配管３００を示す。また、図７１には、直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する従来の分岐配管３５０を示す。
【０００５】
図７０に示された直管型の従来の分岐配管３００では、直管３０１の一端が、母管３０２に開口された接続部に鉛直下方に向けて接続されている。また、直管３０１には、仕切りバルブ３０３が設けられている。なお、母管３０２および直管３０１の外壁面には、断熱材３０４が巻かれている。
【０００６】
また、図７１に示された直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する従来の分岐配管３５０では、直管３５１の一端が、母管３５２に開口された接続部に鉛直下方に向けて接続され、直管３５１の他端が、水平方向に曲るエルボ３５３の一端と接続されている。また、エルボ３５３の他端にはさらに水平管３５４が接続され、その水平管３５４には仕切りバルブ３５５が設けられている。なお、母管３５２、直管３５１および水平管３５４の外壁面には、断熱材３５６が巻かれている。
【０００７】
ここでは、仕切りバルブ３０３、３５５が閉じられた状態における分岐配管３００、３５０内の作動流体の挙動について説明する。なお、ここでの作動流体は、液体を想定している。また、母管３０２、３５２に高温流体４００が供給される前には、分岐配管３００、３５０内には低温流体４０１が存在している。
【０００８】
母管３０２、３５２を流れる高温流体４００が分岐配管３００、３５０が接続されている開口部を通過する際、図７０および７１に示すように、分岐配管３００、３５０側の高温流体４００の一部は、分岐配管３００、３５０側に広がり、分岐配管３００、３５０の内壁に衝突して、低温流体４０１が存在する分岐配管３００、３５０内に流入する。分岐配管３００、３５０内に流入した高温流体４００の一部は、分岐配管３００、３５０に対して縦方向に循環する第１のセル状渦４０２を形成する。そして、第１のセル状渦４０２の流れに誘起されて、第１のセル状渦４０２の流れ方向とは逆の流れ場を形成し、縦方向に循環する第２のセル状渦４０３が形成される。
【０００９】
さらに、第２のセル状渦４０３の仕切りバルブ３０３、３５５側には、第２のセル状渦４０３の一部が崩壊または変形することによって、分岐配管３００、３５０の内壁に沿った旋回流４０４を形成する。この旋回流４０４は、分岐配管３００、３５０の内壁に沿って仕切りバルブ３０３、３５５側に侵入する流れと、中心部に形成される母管３０２、３５２側に向かう流れによって形成される循環流である。（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
また、旋回流４０４が形成されている領域よりも仕切りバルブ３０３、３５５側は、低温流体４０１が存在している。この旋回流４０４が形成されている領域と低温流体４０１が存在している領域の境界に、温度成層界面４０５が形成される。この温度成層界面４０５によって、高温側（例えば、１５０℃程度の液体の流体）、つまり、第１のセル状渦４０２、第２のセル状渦４０３および旋回流４０４が形成され、母管３０２、３５２からの高温流体４００が侵入している領域と、低温側（例えば、４０℃程度の液体の流体）、つまり、低温流体４０１が存在している領域に区分される。したがって、この温度成層界面４０５を境に、流体の温度が１００℃以上急激に変化することになる。
【００１１】
なお、高温側から温度成層界面４０５へ熱伝導によって移動した熱量は、温度成層界面４０５から分岐配管３００、３５０に熱伝達され、その熱伝達された熱量のほとんどが分岐配管３００、３５０から放熱されるので、温度成層界面４０５を介して低温側への熱移動はほとんどない。したがって、この温度成層界面４０５を境界とした急激な温度変化は、安定的に存在することになる。
【００１２】
ここで、分岐配管３００、３５０に対して縦方向に循環する第１のセル状渦４０２および第２のセル状渦４０３を形成する領域の長さは、それぞれ分岐配管径ｄの２倍程度（２ｄ）である。したがって、第１のセル状渦４０２および第２のセル状渦４０３が形成される領域の長さは、４ｄ程度となる。なお、ここでは、セル状渦が２つ形成される場合について説明したが、セル状渦は３つ形成される場合もある。この場合には、３つのセル状渦が形成される領域の長さは、６ｄ程度となる。
【特許文献１】特開２０００−２５７４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来の分岐配管３００、３５０においては、温度成層界面４０５が安定的に形成され、その温度成層界面４０５の位置が変動することで、分岐配管３００、３５０に温度変動による熱疲労が生じるという問題があった。特に、直管３５１、エルボ３５３および水平管３５４を有する分岐配管３５０では、直管３５１とエルボ３５３、または、エルボ３５３と水平管３５４との溶接線部に、温度成層界面４０５が形成されると、熱疲労の影響を顕著に受け、分岐配管３５０が損傷するという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、分岐配管への高温流体の侵入を抑制し、温度成層界面の変動による高サイクル熱疲労を防止することができ、分岐配管の安全性および健全性の向上を図ることができる分岐配管を提供することを目的とする。
【００１５】
詳しくは、本発明は、枝管内に発生した第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない構成の分岐配管を提供することを目的とする。
【００１６】
また、詳しくは、本発明は、枝管内に発生したセル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する構成の分岐配管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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、この枝管に設けられている仕切りバルブと、前記枝管内の所定の位置に前記枝管内を仕切るように配設された高温流体が通過可能な多孔部材とを具備することを特徴とする。
【００１８】
この分岐配管によれば、旋回流が形成されず、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、枝管、エルボおよび水平管を有する分岐配管では、枝管とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００１９】
また、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、この枝管に設けられている仕切りバルブと、前記枝管の途中に介挿させて接続された、又は前記枝管の一端と前記母管の間に介挿させて接続された前記枝管より大径の筒体からなるバッファ部とを具備することを特徴とする。前記筒体は、前記母管よりも大径であることが望ましい。
【００２０】
この筒体は、枝管に介挿される場合には、同軸的に接続される。
【００２１】
また、枝管の一端と母管の間に介挿させて接続される場合には、筒体の中心軸より下流側で母管内に開口させることができる。このとき、筒体と母管との間を区画する仕切り壁に、複数の孔を形成することができる。
【００２２】
この分岐配管によれば、旋回流の主な流れ場がバッファ部で減衰され、旋回力が減衰されるため、枝管の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明の分岐配管は、水平配置された高温流体が流れる母管と、一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する断面楕円形又は非円形の枝管と、この枝管に設けられている仕切りバルブとを具備することを特徴とする。
【００２４】
断面楕円形又は非円形の枝管の他端は、断面円形の枝管に接続される。
この分岐配管では、直管２の楕円形の内壁に沿って形成される旋回流８は、成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００２５】
これによって、枝管の下方部や、枝管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の分岐配管によれば、分岐配管への高温流体の侵入を抑制し、温度成層界面の変動による高サイクル熱疲労を防止することができ、分岐配管の安全性および健全性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
本発明の分岐配管は、図７０および７１に示した分岐配管３００、３５０と同様に、直管、仕切りバルブ、または、直管、エルボ、水平管、仕切りバルブで構成される。また、分岐配管を構成する各配管は、その周囲が断熱材で覆われており、各配管の外壁とその周囲とにおける熱移動が抑制されている。
【００２９】
ここで、温度成層界面を直管とエルボまたはエルボと水平管との溶接線部に形成させないためには、次の対応が考えられる。
（１）セル状渦が形成されても、旋回流に遷移させない。
（２）セル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する。
（３）第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない。
（４）セル状渦が形成されても、その成長を抑制する。
（５）セル状渦を形成させない。
（６）直管に流入する高温流体の流量を抑制する。
（７）直管に流入する高温流体の流量を抑制し、さらに、第１のセル状渦を形成する高温流体の流れ成分を抑制する。
（８）高温流体を強制的に直管に流入させ、温度成層界面の形成位置を溶接線部よりも仕切りバルブ側に形成させる。
（９）温度成層界面を形成させない。
（１０）安定した温度成層界面を形成させない。
【００３０】
上述した項目（１）乃至（１０）の要素を含み、温度成層界面が直管とエルボまたはエルボと水平管との溶接線部に形成されないことを主たる特徴とする分岐配管の実施形態について以下で説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の分岐配管１の概要を図１乃至５を参照して説明する。図１乃至５には、（ａ）に第１の実施の形態の分岐配管１の断面図、（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示す。
第１の実施の形態の分岐配管１は、前述した項目の（１）セル状渦が形成されても旋回流に遷移させない構成を主に設けたものである。
第１の実施の形態の分岐配管１の特徴である直管部の構成について説明する。直管２の一端は、ほぼ水平に設置された母管３に開口された開口部５に、鉛直下方に向けて接続されている。直管２の周囲は、断熱材４で覆われており、直管２の外壁とその周囲とにおける熱移動が抑制されている。
【００３２】
また、直管２の内部には、図１乃至５に示すように、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４が設けられている。これらの旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、直管２の内部に形成されるセル状渦６から旋回流に遷移する領域、つまり、例えば、セル状渦６が２つ形成される場合には、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置される。旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。なお、例えば、セル状渦６が３つ形成される場合には、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、母管３の開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の６倍（４ｄ）程度の位置から設置される。
【００３３】
次に、図１乃至５に示された旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４の構成について説明する。
【００３４】
旋回流防止部１０は、図１に示すように、板状部材１０ａから構成され、直管２のほぼ中心に対して直管２の断面を４等分するように、直管２の内壁に接続されている。また、旋回流防止部１０は、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、平行および垂直に設置された板状部材１０ａで構成されている。なお、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対しての旋回流防止部１０の設置は、この配置に限るものではなく、高温流体７の主流方向に対して平行、垂直に配置されなくてもよい。
旋回流防止部１１は、図２に示すように、板状部材１１ａから構成され、直管２のほぼ直径に沿って、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、垂直に配置されている。
【００３５】
また、旋回流防止部１２は、図３に示すように、旋回流防止部１１を直管２の中心軸を回転軸として９０°回転させたもので、板状部材１２ａから構成され、直管２のほぼ直径に沿って、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して、平行に配置されている。
【００３６】
旋回流防止部１３は、図４に示すように、板状部材１３ａから構成され、直管２の断面を井形に区分するように直管２の内壁に接続されている。
【００３７】
旋回流防止部１４は、図５に示すように、板状部材１４ａから構成され、直管２のほぼ中心に対して直管２の断面を６等分するように直管２の内壁に接続されている。
【００３８】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１に示した旋回流防止部１０を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００３９】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１に示すように、直管２側を流れる高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００４０】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側では、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形する。旋回流防止部１０が設置されない場合には、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、直管２の内壁に沿った旋回流に遷移する。しかし、第１の実施の形態の分岐配管では、直管２に旋回流防止部１０が設置されているので、崩壊または変形した第２のセル状渦６ａの一部は、旋回流を形成せずに、さらにスケールの小さい渦に崩壊する。
【００４１】
旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４を有する直管２では、旋回流が形成されず、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管１では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管１が損傷を受けることがなくなる。
【００４２】
ここで、第１の実施の形態の分岐配管１に設けられた旋回流防止部１０、１１、１２、１３、１４は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の分岐配管２０の概要を図６乃至１８を参照して説明する。図６乃至１８には、（ａ）に第２の実施の形態の分岐配管２０の断面図、（ｂ）にＡ−Ａ断面図を示す。また、図１１乃至１５の（ｃ）には、Ｂ−Ｂ断面図を示す。なお、第１の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第２の実施の形態の分岐配管２０は、前述した項目の（２）セル状渦から旋回流に遷移しても、その旋回流の成長を抑制する構成を主に設けたものである。
【００４４】
ここでは、第２の実施の形態の分岐配管２０の特徴である旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられた直管２および形状によって旋回流の成長を抑制することができる直管２の構成について説明する。
【００４５】
（旋回流抑制部２１、２２、２３）
直管２内には、図６乃至１０に示すように、旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられている。これらの旋回流抑制部２１、２２、２３は、直管２の内部に形成されるセル状渦６が旋回流８に遷移する領域、つまり、例えば、セル状渦６が２つ形成される場合には、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置される。旋回流抑制部２１、２２、２３の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。なお、例えば、セル状渦が３つ形成される場合には、旋回流抑制部２１、２２、２３は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の６倍（４ｄ）程度の位置から設置される。
【００４６】
旋回流抑制部２１は、図６に示すように、４枚の板状部材２１ａから構成され、直管２の内壁の円周を４等分するように、直管２の内壁に直管２の中心に向かって接続されている。また、板状部材２１ａの直管２の中心方向への長さは、直管２の内周半径のよりも短く構成されている。また、４枚の板状部材２１ａの内、２枚が母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して平行に、また、残りの２枚が垂直になるように、直管２の内壁に接続されている。なお、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対する旋回流抑制部２１の設置方向は、この配置に限るものではなく、高温流体７の主流方向に対して平行、垂直に配置されなくてもよい。
【００４７】
また、旋回流抑制部２１は、図７および８に示すように、２枚の板状部材２１ａから構成され、直管２の内壁の円周を２等分するように、直管２の内壁に直管２の中心に向かって接続されてもよい。ここで、図７に示された２枚の板状部材２１ａは、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して垂直になるように、また、図８に示された２枚の板状部材２１ａは、母管３を流れる高温流体７の主流方向に対して平行になるように配置されている。
【００４８】
旋回流抑制部２２は、図９に示すように、断面が扇形の６枚の柱体状部材２２ａから構成され、直管２の内壁の円周を６等分するように、扇形の円弧面が直管２の内壁に接続されている。なお、旋回流抑制部２２は、直管２と一体的に形成されてもよい。また、旋回流抑制部２２は、６枚の柱体状部材２２ａから構成されることに限らず、６枚より多くの柱体状部材２２ａ、または６枚より少ない柱体状部材２２ａで構成することもできる。
【００４９】
旋回流抑制部２３は、図１０に示すように、直管２の径よりもの大きな径の筒体で構成されたバッファ部で構成される。
【００５０】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、旋回流抑制部２１、２２、２３を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６に示した旋回流抑制部２１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００５１】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図６に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００５２】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側には、第２のセル状渦６ｂの一部が崩壊または変形することによって、直管２の内壁に沿った旋回流８を形成する。遷移した旋回流８の速度分布は、直管２の中心から半径方向に増加し、半径方向の所定の位置でピーク値を有し、直管２の壁面ではゼロになる。
【００５３】
旋回流抑制部２１、２２、２３は、ほぼ旋回流の速度分布がピーク値を有する半径位置から直管２の壁面まで設けられている。この範囲に旋回流抑制部２１、２２、２３が設けられることによって、旋回流８の主な流れ場が旋回流抑制部２１、２２、２３で崩壊され、旋回力が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
また、旋回流抑制部２３の場合には、第２のセル状渦６ａの一部が遷移した直管２の内壁に沿った旋回流８は、旋回流抑制部２３に流入することで、旋回流８の旋回域が直管２の半径方向に広がる。旋回域が直管２の半径方向に広がることによって、旋回速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００５４】
このように、旋回流抑制部２１、２２、２３を設けることによって、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。また、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管２０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けることがなくなる。
【００５５】
ここで、第２の実施の形態の分岐配管２０に設けられた旋回流抑制部２１、２２、２３は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の４倍（４ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００５６】
（直管２）
図１１乃至１８を参照して、旋回流の成長を抑制する直管２の形状について説明する。
図１１に示した直管２は、図１１の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が楕円形で形成されている。
【００５７】
図１２に示した直管２は、図１２の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が矩形で形成されている。
【００５８】
図１３に示した直管２は、図１３の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が楕円形の直管２ａおよび円形の直管２ｂで構成されている。断面が楕円形の直管２ａの一端は、母管３と接続され、旋回流が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が楕円形の直管２ａの長さは、例えば、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。また、断面が楕円形の直管２ａの他端は、断面が円形の直管２ｂに接続される。
【００５９】
図１４に示した直管２は、図１４の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が十字形の直管２ｃおよび円形の直管２ｂで構成されている。断面が十字形の直管２ｃの一端は、母管３と接続され、旋回流８が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が十字形の直管２ｃの長さは、例えば、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。断面が十字形の直管２ｃの他端は、断面が円形の直管２に接続される。
【００６０】
図１５に示した直管３１は、図１５の（ｂ）および（ｃ）に示すように、その断面が、曲率を持った２つの曲線で、それぞれの凸方向を同じにして囲まれた半円形の直管２ｅおよび円形の直管２ｂで形成されている。断面が半円形の直管２ｅの一端は、母管３と接続され、旋回流が形成される領域まで下方に向かって設置される。断面が半円形の直管２ｅの長さは、断面が円形の直管２ｂの内径（ｄ）の６倍（６ｄ）程度が好ましいが、これに限るものではない。また、断面が半円形の直管２ｅの他端は、断面が円形の直管２ｂに接続される。
【００６１】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、図１１乃至１５に示した直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１１に示した直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００６２】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１１に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。断面形状が楕円の場合、断面形状が円形の場合に比べて、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂは、流れが不均一になるため、速度の減衰を生じやすい。
【００６３】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側には、第２のセル状渦６ｂの一部が崩壊または変形することによって、直管２の楕円形の内壁に沿った旋回流８を形成する。楕円形の内壁に沿って旋回流８が１回転する間に、楕円の中心から内壁面までの速度分布は変化し、断面が円形の場合のように均一な速度分布で旋回することができない。これによって、直管２の楕円形の内壁に沿って形成される旋回流８は、成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００６４】
直管２では、旋回流８が形成されても成長できないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管２０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けることがなくなる。
【００６５】
また、直管２は、図１６に示すように、直管２に配管が下方に向けて螺旋状に配管された螺旋状配管２４を接続して構成されてもよい。また、直管２は、図１７に示すように、直管２に曲率を持ってクランク状に配管された曲り配管２５を接続して構成されてもよい。さらに、直管２は、図１８に示すように、直管２に鋭角にクランク状に配管された山形配管２６を接続して構成されてもよい。
【００６６】
これらの螺旋状配管２４、曲り配管２５、山形配管２６においても、上述した直管２と同様に、セル状渦および旋回流の成長を抑制することができるので、高サイクル熱疲労によって分岐配管２０が損傷を受けるのを防止することができる。
【００６７】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の分岐配管３０の概要を図１９乃至２３を参照して説明する。図１９乃至２３には、（ａ）に第３の実施の形態の分岐配管３０の断面図を示す。また、図１９乃至２１の（ｂ）には、Ｂ−Ｂ断面図を示す。なお、第１および２の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第３の実施の形態の分岐配管３０は、前述した項目の（３）第１のセル状渦によって誘起されて形成する第２のセル状渦を形成させない構成を主に設けたものである。
【００６８】
第３の実施の形態の分岐配管３０の特徴である第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５が設けられた直管部の構成について説明する。
【００６９】
直管２内には、図１９乃至２３に示すように、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５が設けられている。これらの第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦と第２のセル状渦の境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置に設置される。
【００７０】
第２のセル状渦形成防止部３１は、図１９に示すように、円板で形成され、円板の中心に円形の開口部３１ａを有する。なお、開口部３１ａの形状は円形に限るものではなく、楕円形、矩形、多角形などでもよい。
【００７１】
第２のセル状渦形成防止部３２は、図２０に示すように、筒体から形成され、その内部の通路は、スロート状に直管の内径が狭くなるスロート部３２ａを有する。なお、第２のセル状渦形成防止部３２は直管２と一体的に形成されてもよい。
【００７２】
第２のセル状渦形成防止部３３は、図２１に示すように、円板で形成され、円板に複数の孔３３ａが開けられている。
第２のセル状渦形成防止部３４は、図２２に示すように、多孔質部材で形成された筒体である。
【００７３】
第２のセル状渦形成防止部３５は、図２３に示すように、メッシュ状部材で形成された円板である。
【００７４】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図１９に示した第２セル状渦形成防止部３１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００７５】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図１９に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。
【００７６】
そして、第１のセル状渦６ａの一部が第２セル状渦形成防止部３１の開口部３１ａから直管２の下方部に流入する。開口部３１ａから直管２の下方部に流入した流れは、第１のセル状渦６ａとは異なった流れ場を形成し、第２のセル状渦を誘起するような流れ場を形成しないため、この流れによって第２のセル状渦が誘起されることはない。したがって、旋回流は形成されず、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。
【００７７】
このように、第２セル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５を設けることによって、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。また、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管３０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管３０が損傷を受けることがなくなる。
【００７８】
ここで、第３の実施の形態の分岐配管３０に設けられた第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、直管２と母管３との接続部から下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置に形成されるが、これに限るものではない。例えば、直管２と母管３との接続部から下方に向かって４ｄ程度の位置に設けることもできる。この場合には、第２のセル状渦が旋回流へ遷移するのを防止することができる。
【００７９】
また、第２のセル状渦形成防止部３１、３２、３３、３４、３５は、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００８０】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の分岐配管４０の概要を図２４乃至３１を参照して説明する。図２４乃至３１には、（ａ）に第４の実施の形態の分岐配管４０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至３の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第４の実施の形態の分岐配管４０は、前述した項目の（４）セル状渦が形成されても、その成長を抑制する構成を主に設けたものである。
【００８１】
第４の実施の形態の分岐配管４０の特徴であるセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８が設けられた直管部の構成について説明する。
【００８２】
（セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４）
直管２内には、図２４乃至２７に示すように、セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４が設けられている。これらのセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦と第２のセル状渦の境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【００８３】
セル状渦抑制部４１は、図２４に示すように、複数の半球状部材から構成され、その複数の半球状部材の半球断面部側が、それぞれ所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４１は、例えば、直管２の側壁に直管２の中心に向かう複数の突起部を形成することで、直管２に一体的に形成することもできる。
【００８４】
セル状渦抑制部４２は、図２５に示すように、内周壁側が曲率を持った突起部を有するリング状部材から構成され、複数のリング状部材が、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４２は、例えば、直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の中心側に向かって突起させて形成することもできる。さらに、内周壁に形成された突起部の形状は、図２６に示したセル状渦抑制部４３のように、矩形であってもよい。
【００８５】
セル状渦抑制部４４は、図２７に示すように、内周壁側が突起部を有するリング状部材から構成され、複数のリング状部材が、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて直管２の内壁に接続されている。また、セル状渦抑制部４３は、直管２の中心軸に対して所定の角度に傾けて、直管２の内壁に接続された構成になっている。また、セル状渦抑制部４４は、例えば、直管２の中心軸に対して所定の角度を有する直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の中心側に向かって突起させて形成することもできる。さらに、内周壁に形成された突起部の形状は矩形であってもよい。
【００８６】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図２４に示したセル状渦抑制部４１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００８７】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図２４に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００８８】
第１のセル状渦６ａに誘起されて形成された第２のセル状渦６ｂは、セル状渦抑制部４１と衝突することによって、第２のセル状渦６ｂは、徐々にスケールの小さい渦に崩壊する。第２のセル状渦６ｂがスケールの小さい渦に崩壊することによって、第２のセル状渦６ｂによる流れ場は減衰するため、その後、旋回流に遷移することはほとんどない。また、第２のセル状渦６ｂの一部が、旋回流に遷移したとしても、その旋回速度は小さく、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場は形成されない。
【００８９】
セル状渦抑制部４１、４２、４３、４４を有する直管２では、旋回流による直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【００９０】
ここで、第４の実施の形態の分岐配管４０に設けられたセル状渦抑制部４１、４２、４３、４４は、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置されるが、これに限るものではない。例えば、開口部５から直管２に向けて設置することもできる。これによって、第１のセル状渦の形成を抑制することができる。
【００９１】
（セル状渦抑制部４５、４６）
直管２内には、図２８および２９に示すように、セル状渦抑制部４５、４６が設けられている。セル状渦抑制部４５、４６の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【００９２】
セル状渦抑制部４５は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦６ａと第２のセル状渦６ｂの境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。また、セル状渦抑制部４５は、図２８に示すように、直管２の径よりもの大きな径のバッファ部から構成され、セル状渦抑制部４５は、直管２の軸方向に所定の間隔をおいて複数設けられている。また、セル状渦抑制部４５は、例えば、直管２の側壁の所定の周上において、直管２の側壁を直管２の外壁側に向かって突起させて形成することもできる。
【００９３】
セル状渦抑制部４６は、図２９に示すように、直管２の径よりもの大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成される。また、セル状渦抑制部４６の下流側には、旋回流抑制部４６ａが設けられている。セル状渦抑制部４６は、直管２を介して母管３と同軸的に接続され、旋回流抑制部４６ａは、直管２を介してセル状渦抑制部４６と同軸的に接続されている。セル状渦抑制部４６は、直管２の内部に形成される第１のセル状渦６ａと第２のセル状渦６ｂの境界部、つまり、開口部５から直管２の下方に向かって直管２の内径（ｄ）の２倍（２ｄ）程度の位置から設置される。
【００９４】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４５、４６を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【００９５】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図２８に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、直管２側に広がり、直管２の内壁に衝突して、低温流体が存在する直管２内に流入する。直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【００９６】
第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて形成された第２のセル状渦６ｂは、セル状渦抑制部４５に流入することで、第２のセル状渦６ｂが形成される領域が直管２の半径方向に広がる。第２のセル状渦６ｂの形成領域が直管２の半径方向に広がることによって、第２のセル状渦６ｂの速度が減衰されるため、その後、強い旋回流に遷移することを抑制することができる。
【００９７】
なお、セル状渦抑制部４６を有する直管２では、第２のセル状渦６ｂが旋回流に遷移した場合でも、旋回流抑制部４６ａによって、旋回流の旋回速度を減衰させることができるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。
【００９８】
セル状渦抑制部４５、４６を有する直管２では、第２のセル状渦６ｂの速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【００９９】
（セル状渦抑制部４７、４８）
直管２内には、図３０および３１に示すように、セル状渦抑制部４７、４８が設けられている。セル状渦抑制部４７、４８の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄが好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。
【０１００】
セル状渦抑制部４７は、図３０に示すように、直管２の径より大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成され、母管３に接続されている。そして、セル状渦抑制部４７の直管２と接続された側と対向する側には、セル状渦抑制部４７と同軸的に下方に向かって直管２が接続されている。母管３には、セル状渦抑制部４７の中心軸よりも高温流体７の流れ方向の下流側（図３０では、セル状渦抑制部４７の中心軸よりも右側）に、セル状渦抑制部４７と連通する開口部４７ａが形成されている。
【０１０１】
セル状渦抑制部４８は、図３１に示すように、直管２の径より大きな径の筒体で形成されたバッファ部から構成され、母管３に接続されている。そして、セル状渦抑制部４８の直管２と接続された側と対向する側には、セル状渦抑制部４８に下方に向かって直管２が接続されている。セル状渦抑制部４８と面する母管３において、セル状渦抑制部４８の中心軸よりも高温流体７の流れ方向の下流側（図３１では、セル状渦抑制部４８の中心軸よりも右側）に、セル状渦抑制部４８と連通する開口部４８ａが形成され、その他の部分には、複数の孔４８ｂが開けられている。
【０１０２】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦抑制部４７、４８を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３０に示したセル状渦抑制部４７を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１０３】
母管３を流れる高温流体７が開口部４７ａ上を通過する際、図３０に示すように、開口部４７ａ側の高温流体７の一部は、開口部４７ａ側に広がり、セル状渦抑制部４７の内壁に衝突して、低温流体が存在するセル状渦抑制部４７内に流入する。ここで、セル状渦抑制部４７では、開口部４７ａの面積が、例えば、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する場合の開口部の面積よりも小さい。これによって、図２８に示したセル状渦抑制部４５を有する場合と比べて、セル状渦抑制部４７に流入する高温流体７の流量は減少する。
【０１０４】
開口部４７ａからセル状渦抑制部４７に流入した高温流体７の一部は、直管２の半径方向に広がりながら、セル状渦抑制部４７内に第１のセル状渦６ａを形成する。セル状渦抑制部４７に形成された第１のセル状渦６ａは、速度が減衰されるために、第１のセル状渦６ａが第２のセル状渦が誘起することができない。
【０１０５】
セル状渦抑制部４７、４８を有する直管２では、第１のセル状渦６ａの速度が減衰されるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管４０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管４０が損傷を受けることがなくなる。
【０１０６】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の分岐配管５０の概要を図３２乃至３５を参照して説明する。図３２乃至３５には、（ａ）に第５の実施の形態の分岐配管５０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至４の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第５の実施の形態の分岐配管５０は、前述した項目の（５）セル状渦を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１０７】
第５の実施の形態の分岐配管５０の特徴であるセル状渦防止部５１、５２が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１０８】
セル状渦防止部５１、５２の直管２の長手方向の長さは、ほぼ２ｄ（ｄは直管２の内径）が好ましいが、それよりも長く、または、短く構成することもできる。セル状渦防止部５１、５２の一端は、母管３の開口部５付近に位置するように設置される。
【０１０９】
セル状渦防止部５１は、図３２に示すように、筒体５１ａおよび円板５１ｂとで構成されている。円板５１ｂの中央には、筒体５１ａの内径よりも小さな径の通過孔５１ｃが開口されている。そして、筒体５１ａの端部と円板５１ｂは、同軸的に接続されている。また、円板５１ｂは、直管２の内壁に接続されている。なお、セル状渦防止部５１は、図３３に示すように、直管２の内壁と筒体５２ａとの間の円板５２ｂには、複数の通過孔５２を設けてもよい。
【０１１０】
セル状渦防止部５２は、図３４に示すように、筒体５２ａ、筒体５２ｂおよび円板５２ｃとで構成されている。筒体５２ａおよび筒体５２ｂの端部と円板５２ｃは、同軸的に接続され、円板５２ｃは、直管２の内壁に接続されている。円板５２ｃの中央には、筒体５２ｂの内径よりも小さな径の通過孔５２ｄが開口されている。また、筒体５２ａと筒体５２ｂとの間の円板５２ｃには、複数の通過孔５２ｅが開口されている。さらに、直管２の内壁と筒体５２ａとの間の円板５２ｃには、複数の通過孔５２ｆが開口されている。
【０１１１】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、セル状渦防止部５１、５２を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３２に示したセル状渦防止部５１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１１２】
母管３を流れる高温流体７の一部は、筒体５１ａ内に流入し、円板５１ｂの通過孔５１ｃから直管２の下方に向けて通過する。直管２の下方に向けて流入する高温流体７の流量は、通過孔５１ｃによって抑制される。また、筒体５１ａ内に流入した高温流体７は、通過孔５１ｃから直管２の中心軸に沿って直管２の下方に向けて流出するため、セル状渦を形成しない。また、筒体５１ａの内径は、直管２の内径に比べて小さく、筒体５１ａ内における高温流体７の圧力損失も大きいため、筒体５１ａ内にセル状渦が形成されることはない。このように、直管２内にセル状渦が形成されないので、セル状渦が遷移して形成する旋回流も形成されることはない。
【０１１３】
セル状渦防止部５１、５２を有する直管２では、セル状渦が形成されないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管５０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管５０が損傷を受けることがなくなる。
【０１１４】
ここで、例えば、図３５に示すように、セル状渦防止部５１を開口部５から直管２の下方に向かって４ｄ（ｄは直管の内径）程度の位置に設けることもできる。この場合には、第２のセル状渦が旋回流へ遷移するのを防止することができる。
【０１１５】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態の分岐配管６０の概要を図３６乃至４４を参照して説明する。図３６乃至４４には、（ａ）に第６の実施の形態の分岐配管６０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至５の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第６の実施の形態の分岐配管６０は、前述した項目の（６）直管に流入する高温流体の流量を抑制する構成を主に設けたものである。
【０１１６】
第６の実施の形態の分岐配管６０の特徴である流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１１７】
流入流量抑制部６１は、図３６に示すように、半円状の板部材で構成され、直管２の内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、流入流量抑制部６１は、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図３６では直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部に設けられている。また、流入流量抑制部６１は、母管の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１１８】
流入流量抑制部６２は、図３７に示すように、図３６に示す流入流量抑制部６１（但し、θが０°の場合）を、高温流体７の流れに対して垂直に設けられた板部材を介して、母管３内の高温流体７の流路に突出させたものである。
【０１１９】
流入流量抑制部６３は、図３８に示すように、高温流体７の流れに対して垂直に突出された流入流量抑制部６２の突出部に曲率を持たせ、高温流体７がスムーズに流れるように構成されたものである。
【０１２０】
流入流量抑制部６４は、図３９に示すように、母管３に設けられた開口部であり、その開口面積は、直管２の内部断面積の４０〜５０％程度である。また、直管２は、その開口部の中心軸と同軸的に母管３に接続される。
【０１２１】
流入流量抑制部６５は、図４０に示すように、複数の通過孔６５ａを有する円板部材であり、母管３に設けられた開口部５に設置されている。
【０１２２】
流入流量抑制部６６は、図４１に示すように、流入流量抑制部６５に半円状の板部材６６ａをさらに設けたものである。なお、半円状の板部材６６ａは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図４１では、直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部に設けられている。
【０１２３】
流入流量抑制部６７は、図４２に示すように、半円状の板部材で構成され、直管２の内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部に設けられている。なお、流入流量抑制部６７は、直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図４２では、直管２の内部断面の右半円側）から直管２へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部５に設けられている。また、流入流量抑制部６１は、直管２側に傾けて母管３の開口部５に設置され、母管３の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１２４】
流入流量抑制部６８は、図４３に示すように、流入流量抑制部６１と流入流量抑制部６７とを組み合わせて構成されたものである。
【０１２５】
流入流量抑制部６９は、図４４に示すように、半円状の板部材６９ａおよび直管２の径よりもの大きな径の筒体で形成されたバッファ部６９ｂで構成されている。母管３の開口部５は、バッファ部６９ｂの内部断面に対応して開口され、その開口部５を覆うようにバッファ部６９ｂの一端が接続されている。また、バッファ部６９ｂの他端には、直管２が接続されている。
【０１２６】
半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂの内部断面の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂの高温流体７の流れ方向の下流側（図４４では、バッファ部６９ｂの内部断面の右半円側）から直管２へ高温流体７が流入するのを抑制するように、母管３の開口部５に設けられている。また、半円状の板部材６９ａは、バッファ部６９ｂ側に傾けて母管３の開口部５に設置され、母管の設置方向（例えば、水平方向）に対して角度θ°（０≦θ≦１５）の範囲で設置することができる。
【０１２７】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９を有する直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図３６に示した流入流量抑制部６１を有する直管２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１２８】
母管３を流れる高温流体７が開口部６１ａ上を通過する際、図３６に示すように、開口部６１ａ側の高温流体７は、流入流量抑制部６１に沿って流れ、開口部６１ａ側に広がる流れが抑制される。また、開口部６１ａの面積は、直管２の内部断面積の４０〜５０％程度であるため、直管２に流入する高温流体７の流量は減少する。ここで、流入流量抑制部６１の設定角度θが０°、つまり流入流量抑制部６１が母管３に対して平行に設置された場合であっても、開口部６１ａの面積が直管２の内部断面積の４０〜５０％程度であるため、直管２に流入する高温流体７の流量は減少する。
直管２に流入した高温流体７は、流量が少なく、つまり流速が小さいため、第１のセル状渦を形成することはできない。
【０１２９】
また、図４２および図４４に示す流入流量抑制部を用いた場合には、直管２に流入する高温流体７の流量が減少するとともに、第１のセル状渦を形成する直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図４２では、直管２の内部断面の右半円側）からの直管２への高温流体７の流入が阻止されるため、第１のセル状渦を形成することはできない。
【０１３０】
このように、流入流量抑制部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９有する直管２では、第１のセル状渦が形成されないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されないので、直管２の下方部や、直管２とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管６０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管６０が損傷を受けることがなくなる。
【０１３１】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態の分岐配管７０の概要を図４５乃至５６を参照して説明する。図４５乃至５６には、（ａ）に第７の実施の形態の分岐配管７０の断面図、（ｂ）にＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至６の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第７の実施の形態の分岐配管７０は、前述した項目の（７）直管に流入する高温流体の流量を抑制し、さらに、第１のセル状渦を形成する高温流体の流れ成分を抑制する構成を主に設けたものである。
【０１３２】
第７の実施の形態の分岐配管７０の特徴である流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１３３】
（流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５）
図４５乃至５３に示すように、母管３の開口部には、流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５が設けられている。
【０１３４】
流路偏向部７１は、図４５に示すように、一辺が半円状に切り抜かれた矩形の板部材で構成されている。また、流路偏向部７１は、母管３の開口部５に母管３に沿って母管３に対して角度θ°（０≦θ≦１５）で接続され、また、母管３の開口部５の高温流体７の流れ方向の下流側の半円周部に接続されている。
【０１３５】
流路偏向部７２は、図４６に示すように、母管３から直管２へつながる流路断面の高温流体７の流れ方向の下流側のほぼ半面の面積が、直管２に向かって連続的に縮小するテーパ部を有して構成されている。
【０１３６】
流路偏向部７３は、図４７に示すように、母管３と直管２の接続部にＲ部を形成する筒体である。この場合、流路偏向部７３は、開口部５の母管３の肉厚を利用して形成することもできる。また、図４８に示すように、母管３の開口部５が直管２の内径よりも大きい場合には、流路偏向部７３は、曲率の大きなＲ部で形成することができる。さらに、流路偏向部７３は、図４９に示すように、母管３と直管２との間に、高温流体７の流れに対して、その曲率部が面するように接続されたエルボ状の筒体７４で構成されてもよい。
【０１３７】
流路偏向部７５は、図５０に示すように、母管３と直管２の接続部にテーパ部を形成する筒体である。この場合、流路偏向部７５は、開口部５の母管３の肉厚を利用して形成することもできる。また、図５１に示すように、母管３の開口部５が直管２の内径よりも大きい場合には、流路偏向部７５は、直管２の長手方向に長くなる。なお、直管２とテーパ部のなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１３８】
さらに、流路偏向部７５は、図５２に示すように、斜向管７５ａを母管３の開口部５に、高温流体の流れ方向の上流側（図５２では左側）に傾けて接続して構成されてもよい。また、図５２に示した斜向管７５ａは、図５３に示すように、直管２を用いて、途中から鉛直下方に向けて構成することもできる。なお、母管３に対して垂直な方向と母管３に対して傾けて接続された直管２とのなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１３９】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図４６に示した流路偏向部７２を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１４０】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図４６に示すように、直管２側の高温流体７の一部は、流路偏向部７２側に広がり、流路偏向部７２の内壁に衝突する。流路偏向部７２の内壁に衝突した高温流体７は、図４６に示すように、母管３の高温流体７の流路に戻る流れと、直管２内に流入する流れとに分けられる。
【０１４１】
直管２内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。しかし、直管２内に流入する高温流体７の流量は少ないため、直管２内に形成される第１のセル状渦６ａは、流速の小さい流れ場によって形成される。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成されるが、安定した渦を形成できる流れ場は形成されない。また、第１のセル状渦６ａの状態によっては、第２のセル状渦６ｂが形成されない場合もある。
第２のセル状渦６ｂは、形成されたとしても、流速の小さい流れ場によって形成されるため、その後、強い旋回流に遷移することはない。
【０１４２】
流路偏向部７１、７２、７３、７４、７５を用いた場合には、第１のセル状渦６ａの速度が減衰され、第１のセル状渦６ａによって第２のセル状渦６ｂが誘起されたとしても流速の小さい流れ場であるため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。そのため、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管７０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管７０が損傷を受けることがなくなる。
【０１４３】
（流路偏向部７６、７７）
図５４乃至５６に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部７６、７７が設けられている。
【０１４４】
流路偏向部７６は、図５４に示すように、一端が斜めに切断された直管２で構成され、その端部は、開口部５の高温流体７の流れ方向の上流側に突き出すように、母管３の開口部５に接続されている。
【０１４５】
流路偏向部７７は、図５５に示すように、直管２を母管３の高温流体７の流路に突き出すように、母管３の開口部５に接続することで構成される。また、図５６に示すように、母管３内に突き出した直管２の高温流体７の流れ方向の下流側（図５６では、直管２の右半円側）に、通過孔７７ａを設け、直管２に流入した高温流体７を再び母管３内に戻すようにしてもよい。
【０１４６】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部７６、７７を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５４に示した流路偏向部７６を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１４７】
母管３を流れる高温流体７の一部は、母管３内に突き出した流路偏向部７６に衝突する。突き出した流路偏向部７６に衝突することによって、図５４に示すように、高温流体７は、突き出した流路偏向部７６の後流に渦流を形成する。形成された渦流は、回転しながら上下方向に力のバランスを保って、下流へ流れていく。このように、突き出した流路偏向部７６の後流に形成された渦流は、上下方向の力のバランスを保って下流へ流れていくため、直管２内に流入する高温流体７を抑制することができる。
【０１４８】
直管２内に流入した高温流体７の一部は、流量が少ないため、直管２内に第１のセル状渦６ａを形成することはほとんどない。また、直管２内に第１のセル状渦６ａが形成されたとしても、第１のセル状渦６ａは、流速の小さい流れ場によって形成されるため、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第２のセル状渦６ｂが形成されることはない。
【０１４９】
流路偏向部７６、７７を用いた場合には、セル状渦を安定して形成することができないため、直管２の下方部に向かう速度の大きい流れ場が形成されない。そのため、直管２の下方部や、直管とエルボとの溶接線部に温度成層界面が形成されるのを防止することができる。これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管７０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部における温度成層界面の高サイクル熱疲労の発生が防止されるため、高サイクル熱疲労によって分岐配管７０が損傷を受けることがなくなる。
【０１５０】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態の分岐配管８０の概要を図５７乃至６０を参照して説明する。図５７乃至６０には、（ａ）は第８の実施の形態の分岐配管８０の断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示す。なお、第１乃至７の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第８の実施の形態の分岐配管８０は、前述した項目の（８）高温流体を強制的に直管に流入させ、温度成層界面の形成位置を溶接線部よりも仕切りバルブ側に形成させる構成を主に設けたものである。
【０１５１】
第８の実施の形態の分岐配管８０の特徴である流路偏向部８１、８２、８３、８４が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１５２】
（流路偏向部８１、８２）
図５７および５８に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部８１、８２が設けられている。
【０１５３】
流路偏向部８１は、図５７に示すように、複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａと、半円状の板部材８１ｃとで構成されている。複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａは、母管３の開口部５に接続され、半円状の板部材８１ｃは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図５７では、直管２の内部断面の左半円側）から直管２内へ高温流体７を強制的に導くように、母管３の開口部５に設けられている。なお、母管３の開口部は、複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａによって、その開口面積の５０〜６０％程度が閉鎖されている。
【０１５４】
流路偏向部８２は、図５８に示すように、流路偏向部８１の複数の通過孔８１ｂを有する円板部材８１ａに替えて、半円状の流路開口調整板部材８２ａを設けたものである。半円状の流路開口調整板部材８２ａは、母管３の開口部５の５０〜６０％程度を閉鎖するように、母管３の開口部５に設けられている。なお、半円状の流路開口調整板部材８２ａは、直管２の高温流体７の流れ方向の上流側（図５８では、母管３の開口部５の左半円側）から直管２内へ高温流体７を流入させるように、母管３の開口部５に設けられている。
【０１５５】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部８１、８２を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５７に示した流路偏向部８１を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１５６】
母管３を流れる高温流体７の一部は、高温流体７の流れに対して開口された半円状の板部材８１ｃによって、母管３の開口部５に強制的に導かれる。母管３の開口部５に導かれた高温流体７は、その開口部５に接続された円板部材８１ａに設けられた複数の通過孔８１ｂから直管２内に流入する。
【０１５７】
直管２内に強制的に導かれた高温流体７は、流速が大きいため、直管２内の仕切りバルブ（図示しない）の近傍まで侵入する。そして、温度成層界面は、高温流体７が侵入する仕切りバルブ（図示しない）の近傍に形成される。
【０１５８】
これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管８０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部に温度成層界面が形成されることがないため、高サイクル熱疲労によって分岐配管８０が損傷を受けるのを防止することができる。
（流路偏向部８３、８４）
図５９および６０に示すように、母管３の開口部５には、流路偏向部８３、８４が設けられている。
【０１５９】
流路偏向部８３は、図５９に示すように、母管３の開口部５に、高温流体７の流れ方向の下流側（図５９では右側）に傾けて接続された斜向管８３ａと、斜向管８３ａに接続された直管２とで構成されている。なお、母管３に対して垂直な方向と母管３に対して傾けて接続された斜向管８３ａとのなす角θ°は、４５°以上であることが好ましい。
【０１６０】
また、流路偏向部８３は、図６０に示すように、母管３と直管２との間に、高温流体７の流れに対して、その曲率部の内面が面するように接続されたエルボ状の筒体８４で構成されてもよい。
【０１６１】
次に、直管２内の作動流体の動作について説明する。ここで、流路偏向部８３、８４を用いた場合の直管２内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図５９に示した流路偏向部８３を用いた場合の作動流体の動作を説明する。
【０１６２】
母管３を流れる高温流体７が開口部５上を通過する際、図５９に示すように、斜向管８３ａ側を流れる高温流体７の一部は、斜向管８３ａ側に広がり、斜向管８３ａの内壁に衝突して、低温流体が存在する斜向管８３ａ内に流入する。斜向管８３ａ内に流入した高温流体７の一部は、第１のセル状渦６ａを形成する。そして、第１のセル状渦６ａの流れに誘起されて、第１のセル状渦６ａの流れ方向とは逆の流れ場を形成する第２のセル状渦６ｂが形成される。
【０１６３】
さらに、第２のセル状渦６ｂの仕切りバルブ（図示しない）側では、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形し、直管２の内壁に沿った旋回流８に遷移する。直管２内に形成された旋回流８は、斜向管８３ａ内に流入する高温流体７の流量が多いため、旋回力の大きな流れ場を形成し、直管２内の仕切りバルブ（図示しない）の近傍まで侵入する。そして、温度成層界面は、高温流体７が侵入する仕切りバルブ（図示しない）の近傍に形成される。
【０１６４】
これによって、特に、直管２、エルボ（図示しない）および水平管（図示しない）を有する分岐配管８０では、直管２とエルボ、または、エルボと水平管との溶接線部に温度成層界面が形成されることがないため、高サイクル熱疲労によって分岐配管８０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１６５】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態の分岐配管９０の概要を図６１乃至６５を参照して説明する。図６１乃至６５には、第９の実施の形態の分岐配管９０の断面図を示す。なお、第１乃至８の実施の形態の分岐配管の構成と同じ構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
第９の実施の形態の分岐配管９０は、前述した項目の（９）温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１６６】
第９の実施の形態の分岐配管９０の特徴である加熱部９１、冷却部９４が設けられた直管部の構成について説明する。
【０１６７】
（加熱部９１）
分岐配管９０は、図６１および６２に示すように、分岐配管９０に設けられた仕切りバルブ９２の近傍で母管３側に、加熱部９１が設けられている。ここで、図６２に示された分岐配管９０では、加熱部９１は、水平管９０ａの下部側壁に設置される。加熱部９１は、例えば、電気ヒータや高温流体によって加熱されるヒータなどで構成され、分岐配管９０の外壁部に、加熱部９１の加熱面が接続されている。
【０１６８】
次に、分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。ここで、図６１および６２で示された分岐配管９０内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６１に示した分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。
【０１６９】
分岐配管９０に流入した高温流体７によって、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂが形成される。そして、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、分岐配管９０の内壁に沿った旋回流８に遷移する。この旋回流８は、分岐配管９０の内壁に沿って仕切りバルブ９２に向かって侵入する流れと、中心部に形成される母管３側に向かう流れによって形成される循環流である。
【０１７０】
また、旋回流８が形成されている領域よりも仕切りバルブ９２側は、低温流体９３が存在している。その低温流体９３が存在している部分の分岐配管９０の外壁に設けられた加熱部９１によって、分岐配管９０が加熱される。そして、加熱された分岐配管９０の内壁からの熱伝達によって、低温流体９３が加熱される。加熱された低温流体９３は、分岐配管９０内を上昇して、分岐配管９０内に対流が発生する。この対流により、母管３から分岐配管９０内に流入した高温流体７を含んだ流れ場が分岐配管９０内に形成される。これによって、通常、旋回流８が形成されている領域と低温流体９３が存在している領域の境界に形成される温度成層界面は形成されず、分岐配管９０内に大きな温度分布が存在することがなくなる。
【０１７１】
このように、分岐配管９０に加熱部９１を設けることによって、温度成層界面の形成を防止でき、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１７２】
（冷却部９４）
分岐配管９０は、図６３および６４に示すように、分岐配管９０内の旋回流８が形成される付近の分岐配管９０の外壁に冷却部９４が設けられている。ここで、図６４に示された分岐配管９０では、冷却部９４は、水平管９０ａの上部側壁に設置される。冷却部９４は、例えば、冷媒を用いたクーラや電気的に冷却を行うクーラなどで構成され、分岐配管９０の外壁部に、冷却部９４の冷却面が接続されている。
【０１７３】
次に、分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。ここで、図６３および６４で示された分岐配管９０内の作動流体の基本的な動作は同じなので、ここでは、図６３に示した分岐配管９０内の作動流体の動作について説明する。
【０１７４】
分岐配管９０に流入した高温流体７によって、第１のセル状渦６ａおよび第２のセル状渦６ｂが形成される。そして、第２のセル状渦６ａの一部が崩壊または変形することによって、第２のセル状渦６ａの一部が、分岐配管９０の内壁に沿った旋回流８に遷移する。
【０１７５】
第２のセル状渦６ａの一部が旋回流８に遷移する領域の分岐配管９０の外壁に設けられた冷却部９４によって、分岐配管９０の壁部を介して旋回流８の熱が冷却部９４に移動し、旋回流８が冷却される。そして、冷却された旋回流８は、分岐配管９０の内壁に沿って仕切りバルブ９２に向かって侵入する。
【０１７６】
冷却された旋回流８の温度は、仕切りバルブ９２側に存在する低温流体９３の温度と大きな差がなくなり、旋回流８の形成領域と低温流体９３の存在する領域における大きな温度勾配がなくなる。また、低温流体９３よりも低温に冷却された旋回流８の一部は、低温流体９３内に流入し対流が発生する。これによって、通常、旋回流８が形成されている領域と低温流体９３が存在している領域の境界に形成される温度成層界面は形成されず、分岐配管９０内に大きな温度分布が存在することがなくなる。
【０１７７】
このように、分岐配管９０に冷却部９４を設けることによって、温度成層界面の形成を防止でき、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１７８】
ここで、図６５に示すように、加熱部９１および冷却部９４の双方を設けることもできる。これによって、上記した加熱部９１を設けたときの効果と冷却部９４を設けたときの効果が同時に得られ、温度成層界面の形成をより確実に防止することができ、高サイクル熱疲労によって分岐配管９０が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１７９】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態の高温流体供給システムでは、高温流体７の流量を所定の条件で変動させて母管３に供給するシステムが備えられている。
第１０の実施の形態の高温流体供給システムは、前述した項目の（１０）安定した温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１８０】
この高温流体供給システムは、例えば、高温流体７を母管３に供給する配管に流量制御弁を設け、その流量制御弁の開度を所定の条件で自動的に変化させることで達成することができる。
【０１８１】
所定の条件の一例として、母管３を流れる流量と時間との関係を図６６および６７に示す。
【０１８２】
図６６では、母管３を流れる流量は、時間に対して三角関数的に変化している。一方、図６７では、母管３を流れる流量は、時間に対して直線的に変化している。ここで、母管３を流れる流量と時間との関係は、これらに限るものではなく、母管３を流れる流量が時間的に変化させるように制御されていればよい。また、図６６および６７に示した母管３を流れる流量変化の１周期は、例えば、１時間などに設定される。
【０１８３】
このように、高温流体７の流量を時間に伴って変化させて母管３に供給させることで、分岐配管に流入する高温流体７の流量が変化し、高温流体７が分岐配管内に侵入する距離が変化する。これによって、安定的な温度成層界面を形成することができなくなり、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【０１８４】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１１の実施の形態の高温流体供給システムでは、高温流体７の温度を所定の条件で変動させて母管３に供給するシステムが備えられている。
第１１の実施の形態の高温流体供給システムは、前述した項目の（１０）安定した温度成層界面を形成させない構成を主に設けたものである。
【０１８５】
この高温流体供給システムは、例えば、高温流体７を母管３に供給する配管に冷却部を設け、その冷却部をオンまたはオフさせ、高温流体７の温度を所定の条件で自動的に変化させることで達成することができる。高温流体７の冷却方式は、これに限るものではなく、低温の流体を高温流体７に混合することで、高温流体７を冷却することなどもできる。
【０１８６】
所定の条件の一例として、母管３を流れる高温流体７の温度と時間との関係を図６８および６９に示す。
【０１８７】
図６８では、母管３を流れる高温流体７の温度は、時間に対して三角関数的に変化している。一方、図６９では、母管３を流れる高温流体７の温度は、時間に対して直線的に変化している。ここで、母管３を流れる高温流体７の温度と時間との関係は、これらに限るものではなく、母管３を流れる高温流体７の温度が時間的に変化させるように制御されていればよい。また、図６８および６９に示した母管３を流れる高温流体７の温度変化の１周期は、例えば、１時間などに設定される。
【０１８８】
このように、高温流体７の温度を時間に伴って変化させて母管３に供給させることで、分岐配管に流入する高温流体７の温度が変化するため、安定的な温度成層界面を形成することができなくなる。これによって、高サイクル熱疲労によって分岐配管が損傷を受けるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図９】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１４】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１５】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１７】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図１９】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２０】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２１】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２２】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２３】本発明の第３の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２４】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２５】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２６】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２７】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２８】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図２９】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３０】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３１】本発明の第４の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３２】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３３】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３４】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３５】本発明の第５の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３６】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３７】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３８】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図３９】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４０】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４１】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４２】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４３】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４４】本発明の第６の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４５】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４６】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４７】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４８】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図４９】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５０】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５１】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５２】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５３】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５４】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５５】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５６】本発明の第７の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５７】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５８】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図５９】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６０】本発明の第８の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６１】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６２】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６３】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６４】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６５】本発明の第９の実施の形態の分岐配管の断面図。
【図６６】母管を流れる流量と時間との関係を示す図。
【図６７】母管を流れる流量と時間との関係を示す図。
【図６８】母管を流れる高温流体の温度と時間との関係を示す図。
【図６９】母管を流れる高温流体の温度と時間との関係を示す図。
【図７０】従来の直管型の分岐配管の断面図。
【図７１】従来の直管、エルボおよび水平管を有する分岐配管の断面図。
【符号の説明】
【０１９０】
１…分岐配管
２…直管
３…母管
４…断熱材
５…接続部
６…セル状渦
６ａ…第１のセル状渦
６ｂ…第２のセル状渦
７…高温流体
１０…旋回流防止部
１０ａ…板状部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、
この枝管に設けられている仕切りバルブと、
前記枝管内の所定の位置に前記枝管内を仕切るように配設された高温流体が通過可能な多孔部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。
【請求項２】
水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、
この枝管に設けられている仕切りバルブと、
前記枝管の途中に介挿させて接続された、又は前記枝管の一端と前記母管の間に介挿させて接続された前記枝管より大径の筒体からなるバッファ部と
を具備することを特徴とする分岐配管。
【請求項３】
前記筒体は、前記母管よりも大径であることを特徴とする請求項２記載の分岐配管。
【請求項４】
前記筒体は、前記枝管に同軸的に接続されていることを特徴とする請求項２または３のいずれか1項記載の分岐配管。
【請求項５】
前記筒体は、前記枝管の一端と前記母管の間に介挿させて接続され、前記筒体の中心軸より下流側で前記母管内に開口していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか1項記載の分岐配管。
【請求項６】
前記筒体と母管との間を区画する仕切り壁には、複数の孔が形成されていることを特徴とする請求項５記載の分岐配管。
【請求項７】
水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する断面楕円形又は非円形の枝管と、
この枝管に設けられている仕切りバルブと
を具備することを特徴とする分岐配管。
【請求項８】
前記断面楕円形又は非円形の枝管の他端は、断面円形の枝管に接続されていることを特徴とする請求項７記載の分岐配管。
【請求項１】
水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、
この枝管に設けられている仕切りバルブと、
前記枝管内の所定の位置に前記枝管内を仕切るように配設された高温流体が通過可能な多孔部材と
を具備することを特徴とする分岐配管。
【請求項２】
水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する枝管と、
この枝管に設けられている仕切りバルブと、
前記枝管の途中に介挿させて接続された、又は前記枝管の一端と前記母管の間に介挿させて接続された前記枝管より大径の筒体からなるバッファ部と
を具備することを特徴とする分岐配管。
【請求項３】
前記筒体は、前記母管よりも大径であることを特徴とする請求項２記載の分岐配管。
【請求項４】
前記筒体は、前記枝管に同軸的に接続されていることを特徴とする請求項２または３のいずれか1項記載の分岐配管。
【請求項５】
前記筒体は、前記枝管の一端と前記母管の間に介挿させて接続され、前記筒体の中心軸より下流側で前記母管内に開口していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか1項記載の分岐配管。
【請求項６】
前記筒体と母管との間を区画する仕切り壁には、複数の孔が形成されていることを特徴とする請求項５記載の分岐配管。
【請求項７】
水平配置された高温流体が流れる母管と、
一端を前記母管に連通させて鉛直下方に垂設され前記母管から高温流体が流入する断面楕円形又は非円形の枝管と、
この枝管に設けられている仕切りバルブと
を具備することを特徴とする分岐配管。
【請求項８】
前記断面楕円形又は非円形の枝管の他端は、断面円形の枝管に接続されていることを特徴とする請求項７記載の分岐配管。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４】
【図６５】
【図６６】
【図６７】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【公開番号】特開２００８−２６１５０７（Ｐ２００８−２６１５０７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０１３１７（Ｐ２００８−２０１３１７）
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【分割の表示】特願２００３−５９０３６（Ｐ２００３−５９０３６）の分割
【原出願日】平成１５年３月５日（２００３．３．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月４日（２００８．８．４）
【分割の表示】特願２００３−５９０３６（Ｐ２００３−５９０３６）の分割
【原出願日】平成１５年３月５日（２００３．３．５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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