輸送管
【課題】固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、耐摩耗性に優れ、かつ、軽くて安価に製造できる輸送管を提供する。
【解決手段】 輸送管１は、輸送管本体２と、中間部材４を介して輸送管本体２の内壁２１を覆う内装部材５と、を備えている。内装部材５は、輸送管本体２の内壁２１に沿う空間を当該内壁２１に沿って網目状に区画する区画用立壁５１を備えている。区画用立壁５１は、略同一形状の亀甲形を輸送管本体２の内壁２１に沿って全方向に連続的に配置してなる網目状に形成されている。立設された区画用立壁５１のうち先端側部分５４に硬化処理が施されている。
【解決手段】 輸送管１は、輸送管本体２と、中間部材４を介して輸送管本体２の内壁２１を覆う内装部材５と、を備えている。内装部材５は、輸送管本体２の内壁２１に沿う空間を当該内壁２１に沿って網目状に区画する区画用立壁５１を備えている。区画用立壁５１は、略同一形状の亀甲形を輸送管本体２の内壁２１に沿って全方向に連続的に配置してなる網目状に形成されている。立設された区画用立壁５１のうち先端側部分５４に硬化処理が施されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は輸送管に関し、とくに固体を含む混相流を輸送する輸送管に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体を含む混相流、たとえば、固体粒子と気体との混相流（固気二相流）や、固体粒子と液体との混相流（スラリー）を輸送する輸送管として、金属管の内側にセラミックチップを内張りした輸送管が知られている（たとえば特許文献１の図３参照）。
【０００３】
金属管の内側にセラミックチップを内張りすることで、金属管のみで構成された輸送管に比べ、混相流による輸送管内壁の磨耗を低減することができ、輸送管の寿命を延ばすことができる。そして、このセラミックチップの硬度をより高くするとともに、その厚さをより厚くすることで、輸送管の寿命をより延ばすことが可能となる。
【０００４】
しかしながら、セラミックチップの硬度を高くすればするほどセラミックチップの製作は困難なものとなり、製造コストも上昇する。また、セラミックチップの厚さを厚くすればするほど材料が多く必要になるから、セラミックチップの製造コストが上昇するうえ、輸送管全体の重量が増加する。
【０００５】
一方、らせん状の溝が形成されたライフル管を輸送管として用いる方法が提案されている（たとえば特許文献２の図４参照）。
【０００６】
ライフル管を輸送管として用いることで、らせん状の溝を、砂溜まりとして利用することができる。すなわち、混相流を構成する固体粒子がらせん状の溝に溜まることで輸送管の内壁が固体粒子で覆われ、後続の固体粒子が輸送管の内壁に直接衝突することを防止することができる。この結果、輸送管内壁の磨耗を低減することができる。
【０００７】
しかしながら、混相流は、時々刻々、流れの状態が変化する場合が多く、らせん状の溝に平行な速度成分が極めて大となる場合も少なからず生ずる。このような場合、溝に溜まった固体粒子が溝に沿って比較的高速度で移動することで、移動する固体粒子によって溝の内壁が磨耗したり、溝の内壁が露出して砂溜まりの効果がなくなったりするおそれがある。また、ライフル管は製造コストが高いうえ、砂溜まりの効果をあげるためにらせんを密にすればするほど、その重量が増加する。
【０００８】
また、砂溜まりを設ける他の方法も提案されている（たとえば特許文献３の図１参照）。この方法は、ベンド管の曲がり部内壁の一部に凹部を設けるものである。
【０００９】
しかしながら、この方法も、時々刻々、流れの状態が変化する場合には、凹部内での固体粒子の高速移動を避けることが困難であり、移動する固体粒子によって凹部が磨耗したり、凹部の内壁が露出して砂溜まりの効果がなくなったりするおそれがある。また、ベンド管自体に加工を施さなければならないから、汎用性に欠け、製造コストも高くなる。
【特許文献１】特開２００７−２９２１３６号公報
【特許文献２】特開２００１−５０４７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１１２５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、従来のこのような問題点を解決し、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、耐摩耗性に優れ、かつ、軽くて安価に製造できる輸送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】
【００１１】
この発明による輸送管は、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、輸送管本体と、輸送管本体の内壁を覆う内装部材と、を備え、内装部材は、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１２】
この発明による輸送管の内装部材は、固体を含む混相流を輸送する輸送管を構成する輸送管本体の内壁を覆う内装部材であって、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１３】
本発明の特徴は、上記のように広く示すことができるが、その構成や内容は、目的および特徴とともに、図面を考慮に入れた上で、以下の開示によりさらに明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本願の第１発明による輸送管は、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、輸送管本体と、輸送管本体の内壁を覆う内装部材と、を備えている。内装部材は、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１５】
また、本願の第５発明による輸送管の内装部材は、固体を含む混相流を輸送する輸送管を構成する輸送管本体の内壁を覆う内装部材であって、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１６】
輸送管内を流れる混相流のうち気体や液体よりも比重の大きい固体粒子には、重力や遠心力がより強く作用するため、気体や液体に比べ輸送管本体の内壁に向かうより大きい力が生じる。したがって、混相流に含まれる固体粒子は、輸送管本体の内壁に沿って設けられた区画用立壁によって仕切られた多数の穴に堆積してゆき、やがて、輸送管本体の内壁は固体粒子によって覆われる。このため、後続の固体粒子が直接、輸送管本体の内壁に衝突することを防止することができる。しかも、これらの穴を仕切る区画用立壁は輸送管本体の内壁に沿って網目状に縦横に設けられているから、流れの方向がどのように変化したとしても、それぞれの穴に堆積した固体粒子が区画用立壁を越えて他の穴に高速移動する確率は低い。このため、移動する固体粒子によって輸送管本体の内壁が磨耗したり、輸送管本体の内壁が露出して砂溜まりの効果がなくなったりする可能性は低い。つまり、時々刻々、流れの状態が変化する混相流に対しても、輸送管の耐摩耗性を維持することが可能となる。
【００１７】
また、耐磨耗機構としていわゆる砂溜まりの効果を採用したから、引用文献１の場合のように耐摩耗性を向上させるためにセラミックチップの厚さや硬度を増す必要はない。また、砂溜まりの効果を上げるには区画用立壁の網目を細かくすれば済むため、引用文献２の場合のようにライフル管自体のらせんを密にする必要はない。したがって、耐摩耗性を向上させるために軽量化を犠牲にすることもない。
【００１８】
また、上述の引用文献１の場合のように、耐摩耗性を向上させるためにセラミックチップの厚さや硬度を増す必要はないから、内装部材の材料費が安くて済む。また、輸送管本体とは別に内装部材を設けたから、引用文献２や引用文献３の場合のように、輸送管本体自体に特別な形状のものを用いたり、輸送管本体自体に加工を施したりする必要がない。このため、汎用の輸送管本体を用いることができる。したがって、耐摩耗性を向上させるために、輸送管全体の製造コストを犠牲にすることもない。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、耐摩耗性に優れ、かつ、軽くて安価に製造できる輸送管を実現することが可能となる。
【００２０】
本願の第２発明による輸送管は、上記第１発明による輸送管において、区画用立壁が、略同一形状の亀甲形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に配置してなる網目状に形成されたこと、を特徴とする。
【００２１】
つまり、区画用立壁によって、いわゆるハニカム構造が構築されることになる。このため、最小限の材料で内装部材を構成することができる。この結果、より軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。また、輸送管本体の内壁を覆う内装部材にハニカム構造を採用することで、輸送管全体の強度や剛性を高めることができる。このため、輸送管本体自体の管の厚さを低減したり、強度や剛性の低い材料で輸送管本体を形成したりすることができる。この結果、いっそう軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。すなわち、この発明によれば、耐摩耗性を維持しつつ、さらに軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。
【００２２】
本願の第３発明による輸送管は、上記第１発明による輸送管において、区画用立壁が、略同一形状の矩形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に、かつ、輸送管本体の内壁の周方向に千鳥状に配置してなる網目状に形成されたこと、を特徴とする。
【００２３】
区画用立壁をこのような形状に形成することで、輸送管本体の内壁の周方向に曲げ変形しやすく、これと直行する方向（すなわち、輸送管本体の内壁の母線方向）に曲げ変形しにくい内装部材を実現することができる。したがって、少ない種類の内装部材で種々の内径の輸送管本体に対応することができ、かつ、輸送管全体の母線方向の曲げ強度や曲げ剛性を高めることが可能な内装部材を実現することができる。すなわち、この発明によれば、耐摩耗性を維持しつつ、さらに軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。
【００２４】
本願の第４発明による輸送管は、上記第１ないし第３のいずれかの発明による輸送管において、立設された区画用立壁のうち先端側部分に硬化処理を施したこと、を特徴とする。
【００２５】
区画用立壁のうち輸送管本体の中心に最も近い先端側部分は、高速移動する固体粒子と接触する確率が高いが、この先端側部分に硬化処理を施すことで、区画用立壁の耐摩耗性を効率的に向上させることができる。このため、区画用立壁の材料自体の硬度が低くても、先端側部分のみ硬化処理を施せば、より安価、軽量な内装部材を実現することができる。すなわち、この発明によれば、耐摩耗性を維持しつつ、さらに軽くて安価な輸送管を実現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】
【００２６】
図１は、この発明の一実施形態による輸送管１の外観構成を示す斜視図、図２は、図１の部分拡大図である。図３は、輸送管１の適部の横断面図、図４は、部分縦断面図である。図５は、輸送管１を構成する内装部材５の一部を輸送管１の中心から見た模式的平面図（展開図）である。図６は、輸送管１の母線に沿った断面の一部を表す図面であって、輸送管１内を混相流が通過している状態を説明するための模式図である。
【００２７】
図７は、この発明の他の実施形態による輸送管を構成する内装部材１０５の一部を輸送管の中心から見た模式的平面図（展開図）である。
【００２８】
図１に示すように、輸送管１は、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、輸送管本体２と、輸送管本体２の内壁を覆う内装部材５と、を備えている。輸送対象となる固体を含む混相流は、とくに限定されるものではないが、固体粒子と気体との混相流（固気二相流）として、たとえば、石炭灰と空気との混相流がある。この場合、固体粒子の平均粒径はとくに限定されるものではないが、たとえば、１．５〜２５μｍ程度である。固気二相流として、この他に、石炭粉と空気の混相流、穀物と空気の混相流などが例示できる。
【００２９】
固体を含む混相流として、固気二相流以外に、固体粒子と液体との混相流（スラリー）や、固体粒子と液体と気体からなる、固液気三相流がある。
【００３０】
図３に示すように、輸送管本体２は、略円筒状に形成された鋼管であり、その両端に略円板状のフランジ３を備えている。フランジ３には、複数のボルト貫通孔３１が設けられている。
【００３１】
もちろん、輸送管本体の形状、材料はこれに限定されるものではない。たとえば、輸送管本体として、フランジのない鋼管や、ベンド管（曲がり管）を用いることもできる。また、輸送管本体の断面形状も、とくに限定されるものではなく、この例のように円形断面のほか、楕円形断面や、四角形・六角形などの多角形断面でもよい。
【００３２】
輸送管本体の材料も、鋼管等の鉄材料が一般的であるが、これに限定されるものではなく、たとえば、非鉄金属、合成樹脂、繊維硬化樹脂、セラミックス、あるいはこれらの材料を複合的に用いることもできる。
【００３３】
輸送管本体２の寸法はとくに制限されるものではないが、たとえばこの例では、内径が１５０ｍｍ程度、長さ（図１のＸ方向の寸法）が５．５ｍ程度のものを用いている。
【００３４】
内装部材５は、中間部材４を介して、輸送管本体２の内壁２１に結合されている。中間部材４の材料はとくに限定されるものではないが、たとえば、略円筒状のゴム状弾性部材により構成される。
【００３５】
輸送管本体２の内壁２１と中間部材４、中間部材４と内装部材５の底面５２とは、それぞれ、結合されている。結合の手段はとくに限定されるものではないが、たとえば、機械的結合、圧接、熱・高周波による融着、接着剤による接着などの手段が用いられる。接着剤による接着の場合、接着剤の種類はとくに限定されるものではないが、たとえば、エポキシ系、シリコン系、樹脂モルタル系の接着剤を用いることができる。
【００３６】
輸送管本体２の内壁２１に、中間部材４を介して内装部材５を結合する方法や手順は、とくに限定されるものではないが、たとえば、以下のようにして行うことができる。
【００３７】
まず、内装部材５を適当な大きさに分割した分割片であるピース５９を複数用意する。
なお、図５は、輸送管１を構成する内装部材５の一部（ピース５９）を輸送管１の中心から見た模式的平面図（展開図）であり、図中Ｙ方向は、図２のＲ方向に対応する。
【００３８】
つぎに、図６に示すように、上記のいずれかの手段、たとえば接着剤を用いて、ピース５９の底面５２を、中間部材４の内周面４１に接着する。隣接するピース５９のＸ方向およびＹ方向の凹凸（図５参照）が相互にかみ合うように、複数のピース５９を中間部材４の内周面４１に接着してゆく。
【００３９】
内周面４１全体にピース５９が接着された中間部材４を輸送管本体２の内部に挿入し、上記のいずれかの手段、たとえば接着剤を用いて、中間部材４の外周面４２と、輸送管本体２の内壁２１とを接着する。このようにして、輸送管１を製造することができる。
【００４０】
なお、中間部材４は、当初から略円筒状に形成されたものを用いても良いが、シート状に形成された中間部材４を用意し、これにピース５９を接着等したのち略円筒状にまるめて輸送管本体２の内部に挿入し、まるめた中間部材４の外周面４２と、輸送管本体２の内壁２１とを接着等するようにしてもよい。
【００４１】
また、輸送管本体２の内壁２１の母線方向（Ｘ方向）に対するピース５９の配置方向は図５に示す方向に限定されるものではない。たとえば、図５に示す方向から９０度回転させて（Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えて）用いることもできる。さらに、図５に示す方向から任意の角度回転させて用いることもできる。
【００４２】
また、内周面４１の１周あたりの内装部材５の分割数（内周面４１の１周あたりのピース５９の個数）はとくに制限されるものではないが、好ましくは３〜４０、より好ましくは８〜３０、さらに好ましくは１６〜２０である。分割数が少なすぎると、１種類のピース５９で対応できる内周面４１の内径寸法の制限がより厳しくなり、分割数が多すぎると、内周面４１全体にピース５９を接着する作業がより煩雑になるためである。
【００４３】
もっとも、内装部材５を複数のピース５９に分割することなく、一体のものとすることもできる。
【００４４】
図２に示すように、内装部材５は、輸送管本体２の内壁２１に沿って当該内装部材５が配置されている空間８０（図６参照）を、当該内壁２１に沿う方向、すなわち、輸送管本体２の母線方向（図中Ｘ方向）および円周方向（図中Ｒ方向）、に網目状に区画する区画用立壁５１を備えている。区画用立壁５１は、略同一形状の亀甲形を輸送管本体２の内壁２１に沿う全方向（Ｘ方向およびＲ方向）に連続的に配置してなる網目状（ハニカム状）に形成されている。
【００４５】
図４に示すように、区画用立壁５１は、内壁２１に対して略直交する方向に立設されている。
【００４６】
図５に示すように、区画用立壁５１により区画された各空間を区画空間８１という。すなわち、各区画空間８１は、区画用立壁５１によって区画され、輸送管本体２の略中心に向かって開口する独立した穴を構成している。
【００４７】
区画用立壁５１の寸法はとくに限定されるものではないが、たとえば、区画用立壁５１の高さＨ（図６参照）は、少なくとも、混相流に含まれる固体粒子９２の平均粒径の１/２以上であることが好ましい。これ以下だと、固体粒子が区画空間８１に留まることが困難だからである。
【００４８】
このように、区画用立壁５１の高さＨの好ましい値は、固体粒子９２の平均粒径に依存する面もあるが、混相流の他の性質（たとえば、流速、密度、粘性係数）に依存する面もあるため一概には言えないが、一般的には１〜２０ｍｍ程度である。１ｍｍ程度より低いと、輸送管１を用いて輸送される混相流に含まれる固体粒子９２が、区画空間８１内に溜まりにくくなるため、中間部材４の内周面４１が露出する可能性が高くなる一方、２０ｍｍ程度より高いと、固体粒子９２が、区画用立壁５１の頂面５３を覆うことが困難となり、いずれの場合も、砂溜まり９１による、耐磨耗効果が現れにくくなるからである。区画用立壁５１の高さＨは、より好ましくは５〜２０ｍｍである。
【００４９】
区画用立壁５１の厚さｄ（図５参照）は、とくに限定されるものではなく、また、固体粒子９２の平均粒径や混相流の他の性質に依存する面があるため一概には言えないが、一般的には、４０μｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。４０μｍ程度より薄いと、区画用立壁５１自体が破損する可能性が高くなり、３ｍｍ程度より厚いと、費用対効果が低く、重量も重くなりすぎるからである。区画用立壁５１の厚さｄは、より好ましくは、１〜２ｍｍ程度である。
【００５０】
また、区画空間８１の内接円寸法Ｄはとくに限定されるものではないが、少なくとも、混相流に含まれる固体粒子９２の平均粒径以上であることが好ましい。これ以下だと、固体粒子が区画空間８１に留まることが困難だからである。
【００５１】
このように、区画用立壁５１の内接円寸法Ｄの好ましい値は、固体粒子９２の平均粒径に依存する面もあるが、混相流の他の性質に依存する面もあるため一概には言えないが、一般的には、３〜２０ｍｍ程度である。３ｍｍ程度より小さいと、費用対効果が低く、重量も重くなりすぎる一方、２０ｍｍ程度より大きいと、混相流に含まれる固体粒子９２が、区画空間８１内に溜まりにくくなるため、中間部材の内周面４１が露出する可能性が高くなり耐磨耗効果が現れにくくなるからである。区画用立壁５１の内接円寸法Ｄは、より好ましくは、６〜１０ｍｍ程度である。
【００５２】
ハニカム状の内装部材５は、アラミド紙に樹脂を含浸した材料により形成され、アラミッドハニカムと呼ばれる。図６に示すように、この例においては、立設された区画用立壁５１のうち先端側部分５４にのみ硬化処理を施している。先端側部分５４とは、区画用立壁５１のうち頂面５３を含む頂面５３側の一部分をいう。
【００５３】
先端側部分５４の高さ方向寸法（図６のＺ方向寸法）はとくに限定されるものではなく、また、固体粒子９２の硬度や混相流の他の性質に依存する面があるため一概には言えないが、一般的には、頂面５３から見て区画用立壁５１の高さＨの１／２００〜１／２程度が好ましい。より好ましくは、頂面５３から見て区画用立壁５１の高さＨの１／１００〜１／４程度である。さらに好ましくは、頂面５３から見て区画用立壁５１の高さＨの１／５０〜１／８程度である。この先端側部分５４の高さ方向寸法の具体的数値としては、区画用立壁５１の高さＨ等によっても異なるが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましい。この寸法が大きすぎると、耐摩耗性向上の費用対効果が低下し、小さすぎると、耐摩耗性の向上に寄与しにくいからである。
【００５４】
先端側部分５４の硬化処理の方法はとくに限定されるものではないが、たとえば、区画用立壁５１のうち先端側部分５４に、ジルコニア、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコン炭化物等の高硬度材料をコーティングすることにより行う。
【００５５】
区画用立壁５１の先端側部分５４の硬度はとくに限定されるものではないが、輸送管１を用いて輸送される混相流に含まれる固体粒子９２の硬度と同程度またはこれより高い硬度であることが好ましい。先端側部分５４の硬度が混相流に含まれる固体粒子９２の硬度より低いと、区画用立壁５１の磨耗が急激に進むおそれがあるからである。
【００５６】
このように、区画用立壁５１の先端側部分５４の硬度の好ましい値は、固体粒子９２の硬度に依存する面もあるが、混相流の他の性質に依存する面もあるため一概には言えないものの、一般的には、たとえばビッカース硬度（Ｈｖ）６００〜１５００程度が好ましい。
【００５７】
つぎに、図６に基づいて、輸送管１内を、固体粒子９２と気体との混相流が通過している状態を説明する。混相流は図中Ｘ１方向に流れている。図中Ｚ１方向が重力の働く方向である。
【００５８】
輸送管１内を混相流が通過する際、混相流に含まれる固体粒子９２は、空気より比重が大きいため、重力がより強く作用する。このため、固体粒子９２は、区画空間８１に堆積してゆき、やがて、輸送管本体２内に露出していた中間部材４の内周面４１および内装部材５の区画用立壁５１は、固体粒子９２によって覆われる。このように区画空間８１に堆積した固体粒子９２の集合体を砂溜まり９１という。
【００５９】
砂溜まり９１が生成されることで、後続の固体粒子９２が直接、中間部材４の内周面４１や内装部材５の区画用立壁５１に衝突することを防止することができる。
【００６０】
しかも、区画空間８１を仕切る区画用立壁５１は、輸送管本体２内の内装部材５が配置されている空間８０を、輸送管本体２の内壁２１に沿う方向、すなわち、図２に示すように、輸送管本体２の母線方向（図中Ｘ方向）および円周方向（図中Ｒ方向）、に網目状に区画するよう構成されている。したがって、混相流の方向がどのように変化したとしても、それぞれの区画空間８１に堆積した固体粒子９２が区画用立壁５１を越えて他の区画空間８１に高速移動する確率は低い。
【００６１】
このため、移動する固体粒子９２によって中間部材４の内周面４１や内装部材５の区画用立壁５１が磨耗したり、中間部材４の内周面４１や内装部材５の区画用立壁５１が露出して砂溜まり９１の効果がなくなったりする可能性は低い。つまり、時々刻々、流れの状態が変化する混相流に対しても、輸送管１の耐摩耗性を維持することが可能となる。
【００６２】
なお、この実施形態においては、中間部材４を介して、内装部材５を輸送管本体２の内壁２１に結合するようにしているが、中間部材４を省略し、内装部材５と輸送管本体２の内壁２１とを直接結合するよう構成することもできる。
【００６３】
また、この実施形態においては、区画用立壁５１のうち先端側部分５４にのみ硬化処理を施しているが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、区画用立壁５１全体に硬化処理を施すようにしてもよい。
【００６４】
さらに、後述するように、区画用立壁５１を、セラミックなど硬度の高い材料（たとえば、混相流に含まれる固体粒子９２の硬度より高い硬度の材料）で構成する場合には、区画用立壁５１に硬化処理を施さないよう構成することもできる。
【００６５】
また、この実施形態においては、内装部材４の材料として、アラミド紙に樹脂を含浸したものを用いたが、この発明はこれに限定されるものではない。内装部材の材料として、たとえば、紙、アルミニウムなどの金属、合成樹脂、セラミックを用いることができる。
【００６６】
セラミックを用いる場合、その硬度はとくに限定されるものではないが、混相流に含まれる固体粒子９２の硬度と同等程度、または、これより高い硬度であることが好ましい。このように、区画用立壁５１の硬度の好ましい値は、固体粒子９２の硬度に依存する面もあるが、混相流の他の性質に依存する面もあるため一概には言えないが、砂溜まりの効果が期待できることから、従来ほど硬度を高くする必要はなく、一般的には、たとえばビッカース硬度（Ｈｖ）６００〜１０００程度である。上述のように、この場合、先端側部分５４の硬化処理は必ずしも必要ない。
【００６７】
この場合のセラミックの原材料はとくに限定されるものではないが、たとえば、米糠、アルミニウム残灰（ドロス）など、安価な材料を用いることができる。
【００６８】
また、この実施形態においては、内装部材４が、輸送管本体２の内壁２１全体を覆う場合を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。内装部材が、輸送管本体２の内壁２１の一部、たとえば、混相流に含まれる固体粒子９２が接触または衝突する可能性の高い部分にのみ内装部材を設けるようにしてもよい。
【００６９】
具体的には、たとえば、水平に設置された輸送管の場合、内壁の下部（下半分程度、または下から１/４程度など）のみに内装部材を設けるようにしてもよい。また、ベンド管の場合、カーブの外側（外側半分程度、または外側から１/４程度など）のみに内装部材を設けるようにしてもよい。
【００７０】
また、この実施形態においては、区画用立壁５１がハニカム状に形成されている場合を例に説明したが、区画用立壁５１の網目状構造はこれに限定されるものではない。たとえば、略同一形状の矩形を輸送管本体２の内壁２１に沿って全方向に連続的に形成するようにしてもよい。
【００７１】
図７に、この発明の他の実施形態による輸送管を構成する内装部材１０５の一部（ピース１５９）を輸送管の中心から見た模式的平面図（展開図）を示す。内装部材１０５においては、区画用立壁１５１が、略同一形状の矩形を輸送管本体２の内壁２１に沿って全方向に連続的に、かつ、輸送管本体２の内壁２１の周方向Ｒ（図７ではＹ方向）にのみ千鳥状に配置してなる網目状に形成されている。
【００７２】
区画用立壁１５１をこのような形状に形成することで、輸送管本体２の内壁２１の周方向Ｒ（図７ではＹ方向）に曲げ変形しやすく、これと直行する方向（図中Ｘ方向、すなわち、輸送管本体２の内壁２１の母線方向）に曲げ変形しにくい内装部材１０５を実現することができる。
【００７３】
したがって、少ない種類の内装部材１０５で種々の内径の輸送管本体２に対応することができ、かつ、輸送管全体の母線方向の曲げ強度や曲げ剛性を高めることが可能な内装部材１０５を実現することができる。
【００７４】
なお、ピース１５９は、ピース５９をＹ方向に極限まで伸張したものを、９０度回転する（Ｘ方向とＹ方向とを入れ替える）ことによって形成することもできる。
【００７５】
内装部材１０５、および内装部材１０５を用いた輸送管に関するその余の構成および各種バリエーションは、前述の内装部材５、および内装部材５を用いた輸送管１の構成および各種バリエーションと同様である。
【００７６】
上記においては、本発明を好ましい実施形態として説明したが、各用語は、限定のために用いたのではなく、説明のために用いたものであって、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、添付の請求項に記載された範囲において、変更することができるものである。また、上記においては、本発明のいくつかの典型的な実施形態についてのみ詳細に記述したが、当業者であれば、本発明の新規な教示および利点を逸脱することなしに上記典型的な実施形態において多くの変更が可能であることを、容易に認識するであろう。したがって、そのような変更はすべて、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の一実施形態による輸送管１の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す輸送管１の部分拡大図である。
【図３】輸送管１の適部の横断面図である。
【図４】輸送管１の適部の部分縦断面図である。
【図５】輸送管１を構成する内装部材５の一部（ピース５９）を輸送管１の中心から見た模式的平面図（展開図）である。
【図６】輸送管１の母線に沿った断面の一部を表す図面であって、輸送管１内を混相流が通過している状態を説明するための模式図である。
【図７】この発明の他の実施形態による輸送管を構成する内装部材１０５の一部（ピース１５９）を輸送管の中心から見た模式的平面図（展開図）である。
【符号の説明】
【００７８】
１：輸送管
２：輸送管本体
４：中間部材
５：内装部材
２１：内壁
５１：区画用立壁
５４：先端側部分
特許出願人 森 佐智子
特許出願人 玉川 妙
特許出願人 平岩 弘美
特許出願人 芝 裕一郎
出願人代理人 弁理士 田川 幸一
【技術分野】
【０００１】
この発明は輸送管に関し、とくに固体を含む混相流を輸送する輸送管に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体を含む混相流、たとえば、固体粒子と気体との混相流（固気二相流）や、固体粒子と液体との混相流（スラリー）を輸送する輸送管として、金属管の内側にセラミックチップを内張りした輸送管が知られている（たとえば特許文献１の図３参照）。
【０００３】
金属管の内側にセラミックチップを内張りすることで、金属管のみで構成された輸送管に比べ、混相流による輸送管内壁の磨耗を低減することができ、輸送管の寿命を延ばすことができる。そして、このセラミックチップの硬度をより高くするとともに、その厚さをより厚くすることで、輸送管の寿命をより延ばすことが可能となる。
【０００４】
しかしながら、セラミックチップの硬度を高くすればするほどセラミックチップの製作は困難なものとなり、製造コストも上昇する。また、セラミックチップの厚さを厚くすればするほど材料が多く必要になるから、セラミックチップの製造コストが上昇するうえ、輸送管全体の重量が増加する。
【０００５】
一方、らせん状の溝が形成されたライフル管を輸送管として用いる方法が提案されている（たとえば特許文献２の図４参照）。
【０００６】
ライフル管を輸送管として用いることで、らせん状の溝を、砂溜まりとして利用することができる。すなわち、混相流を構成する固体粒子がらせん状の溝に溜まることで輸送管の内壁が固体粒子で覆われ、後続の固体粒子が輸送管の内壁に直接衝突することを防止することができる。この結果、輸送管内壁の磨耗を低減することができる。
【０００７】
しかしながら、混相流は、時々刻々、流れの状態が変化する場合が多く、らせん状の溝に平行な速度成分が極めて大となる場合も少なからず生ずる。このような場合、溝に溜まった固体粒子が溝に沿って比較的高速度で移動することで、移動する固体粒子によって溝の内壁が磨耗したり、溝の内壁が露出して砂溜まりの効果がなくなったりするおそれがある。また、ライフル管は製造コストが高いうえ、砂溜まりの効果をあげるためにらせんを密にすればするほど、その重量が増加する。
【０００８】
また、砂溜まりを設ける他の方法も提案されている（たとえば特許文献３の図１参照）。この方法は、ベンド管の曲がり部内壁の一部に凹部を設けるものである。
【０００９】
しかしながら、この方法も、時々刻々、流れの状態が変化する場合には、凹部内での固体粒子の高速移動を避けることが困難であり、移動する固体粒子によって凹部が磨耗したり、凹部の内壁が露出して砂溜まりの効果がなくなったりするおそれがある。また、ベンド管自体に加工を施さなければならないから、汎用性に欠け、製造コストも高くなる。
【特許文献１】特開２００７−２９２１３６号公報
【特許文献２】特開２００１−５０４７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１１２５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、従来のこのような問題点を解決し、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、耐摩耗性に優れ、かつ、軽くて安価に製造できる輸送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】
【００１１】
この発明による輸送管は、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、輸送管本体と、輸送管本体の内壁を覆う内装部材と、を備え、内装部材は、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１２】
この発明による輸送管の内装部材は、固体を含む混相流を輸送する輸送管を構成する輸送管本体の内壁を覆う内装部材であって、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１３】
本発明の特徴は、上記のように広く示すことができるが、その構成や内容は、目的および特徴とともに、図面を考慮に入れた上で、以下の開示によりさらに明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本願の第１発明による輸送管は、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、輸送管本体と、輸送管本体の内壁を覆う内装部材と、を備えている。内装部材は、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１５】
また、本願の第５発明による輸送管の内装部材は、固体を含む混相流を輸送する輸送管を構成する輸送管本体の内壁を覆う内装部材であって、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、を特徴とする。
【００１６】
輸送管内を流れる混相流のうち気体や液体よりも比重の大きい固体粒子には、重力や遠心力がより強く作用するため、気体や液体に比べ輸送管本体の内壁に向かうより大きい力が生じる。したがって、混相流に含まれる固体粒子は、輸送管本体の内壁に沿って設けられた区画用立壁によって仕切られた多数の穴に堆積してゆき、やがて、輸送管本体の内壁は固体粒子によって覆われる。このため、後続の固体粒子が直接、輸送管本体の内壁に衝突することを防止することができる。しかも、これらの穴を仕切る区画用立壁は輸送管本体の内壁に沿って網目状に縦横に設けられているから、流れの方向がどのように変化したとしても、それぞれの穴に堆積した固体粒子が区画用立壁を越えて他の穴に高速移動する確率は低い。このため、移動する固体粒子によって輸送管本体の内壁が磨耗したり、輸送管本体の内壁が露出して砂溜まりの効果がなくなったりする可能性は低い。つまり、時々刻々、流れの状態が変化する混相流に対しても、輸送管の耐摩耗性を維持することが可能となる。
【００１７】
また、耐磨耗機構としていわゆる砂溜まりの効果を採用したから、引用文献１の場合のように耐摩耗性を向上させるためにセラミックチップの厚さや硬度を増す必要はない。また、砂溜まりの効果を上げるには区画用立壁の網目を細かくすれば済むため、引用文献２の場合のようにライフル管自体のらせんを密にする必要はない。したがって、耐摩耗性を向上させるために軽量化を犠牲にすることもない。
【００１８】
また、上述の引用文献１の場合のように、耐摩耗性を向上させるためにセラミックチップの厚さや硬度を増す必要はないから、内装部材の材料費が安くて済む。また、輸送管本体とは別に内装部材を設けたから、引用文献２や引用文献３の場合のように、輸送管本体自体に特別な形状のものを用いたり、輸送管本体自体に加工を施したりする必要がない。このため、汎用の輸送管本体を用いることができる。したがって、耐摩耗性を向上させるために、輸送管全体の製造コストを犠牲にすることもない。
【００１９】
すなわち、本発明によれば、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、耐摩耗性に優れ、かつ、軽くて安価に製造できる輸送管を実現することが可能となる。
【００２０】
本願の第２発明による輸送管は、上記第１発明による輸送管において、区画用立壁が、略同一形状の亀甲形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に配置してなる網目状に形成されたこと、を特徴とする。
【００２１】
つまり、区画用立壁によって、いわゆるハニカム構造が構築されることになる。このため、最小限の材料で内装部材を構成することができる。この結果、より軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。また、輸送管本体の内壁を覆う内装部材にハニカム構造を採用することで、輸送管全体の強度や剛性を高めることができる。このため、輸送管本体自体の管の厚さを低減したり、強度や剛性の低い材料で輸送管本体を形成したりすることができる。この結果、いっそう軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。すなわち、この発明によれば、耐摩耗性を維持しつつ、さらに軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。
【００２２】
本願の第３発明による輸送管は、上記第１発明による輸送管において、区画用立壁が、略同一形状の矩形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に、かつ、輸送管本体の内壁の周方向に千鳥状に配置してなる網目状に形成されたこと、を特徴とする。
【００２３】
区画用立壁をこのような形状に形成することで、輸送管本体の内壁の周方向に曲げ変形しやすく、これと直行する方向（すなわち、輸送管本体の内壁の母線方向）に曲げ変形しにくい内装部材を実現することができる。したがって、少ない種類の内装部材で種々の内径の輸送管本体に対応することができ、かつ、輸送管全体の母線方向の曲げ強度や曲げ剛性を高めることが可能な内装部材を実現することができる。すなわち、この発明によれば、耐摩耗性を維持しつつ、さらに軽くて安価な輸送管を実現することが可能となる。
【００２４】
本願の第４発明による輸送管は、上記第１ないし第３のいずれかの発明による輸送管において、立設された区画用立壁のうち先端側部分に硬化処理を施したこと、を特徴とする。
【００２５】
区画用立壁のうち輸送管本体の中心に最も近い先端側部分は、高速移動する固体粒子と接触する確率が高いが、この先端側部分に硬化処理を施すことで、区画用立壁の耐摩耗性を効率的に向上させることができる。このため、区画用立壁の材料自体の硬度が低くても、先端側部分のみ硬化処理を施せば、より安価、軽量な内装部材を実現することができる。すなわち、この発明によれば、耐摩耗性を維持しつつ、さらに軽くて安価な輸送管を実現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】
【００２６】
図１は、この発明の一実施形態による輸送管１の外観構成を示す斜視図、図２は、図１の部分拡大図である。図３は、輸送管１の適部の横断面図、図４は、部分縦断面図である。図５は、輸送管１を構成する内装部材５の一部を輸送管１の中心から見た模式的平面図（展開図）である。図６は、輸送管１の母線に沿った断面の一部を表す図面であって、輸送管１内を混相流が通過している状態を説明するための模式図である。
【００２７】
図７は、この発明の他の実施形態による輸送管を構成する内装部材１０５の一部を輸送管の中心から見た模式的平面図（展開図）である。
【００２８】
図１に示すように、輸送管１は、固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、輸送管本体２と、輸送管本体２の内壁を覆う内装部材５と、を備えている。輸送対象となる固体を含む混相流は、とくに限定されるものではないが、固体粒子と気体との混相流（固気二相流）として、たとえば、石炭灰と空気との混相流がある。この場合、固体粒子の平均粒径はとくに限定されるものではないが、たとえば、１．５〜２５μｍ程度である。固気二相流として、この他に、石炭粉と空気の混相流、穀物と空気の混相流などが例示できる。
【００２９】
固体を含む混相流として、固気二相流以外に、固体粒子と液体との混相流（スラリー）や、固体粒子と液体と気体からなる、固液気三相流がある。
【００３０】
図３に示すように、輸送管本体２は、略円筒状に形成された鋼管であり、その両端に略円板状のフランジ３を備えている。フランジ３には、複数のボルト貫通孔３１が設けられている。
【００３１】
もちろん、輸送管本体の形状、材料はこれに限定されるものではない。たとえば、輸送管本体として、フランジのない鋼管や、ベンド管（曲がり管）を用いることもできる。また、輸送管本体の断面形状も、とくに限定されるものではなく、この例のように円形断面のほか、楕円形断面や、四角形・六角形などの多角形断面でもよい。
【００３２】
輸送管本体の材料も、鋼管等の鉄材料が一般的であるが、これに限定されるものではなく、たとえば、非鉄金属、合成樹脂、繊維硬化樹脂、セラミックス、あるいはこれらの材料を複合的に用いることもできる。
【００３３】
輸送管本体２の寸法はとくに制限されるものではないが、たとえばこの例では、内径が１５０ｍｍ程度、長さ（図１のＸ方向の寸法）が５．５ｍ程度のものを用いている。
【００３４】
内装部材５は、中間部材４を介して、輸送管本体２の内壁２１に結合されている。中間部材４の材料はとくに限定されるものではないが、たとえば、略円筒状のゴム状弾性部材により構成される。
【００３５】
輸送管本体２の内壁２１と中間部材４、中間部材４と内装部材５の底面５２とは、それぞれ、結合されている。結合の手段はとくに限定されるものではないが、たとえば、機械的結合、圧接、熱・高周波による融着、接着剤による接着などの手段が用いられる。接着剤による接着の場合、接着剤の種類はとくに限定されるものではないが、たとえば、エポキシ系、シリコン系、樹脂モルタル系の接着剤を用いることができる。
【００３６】
輸送管本体２の内壁２１に、中間部材４を介して内装部材５を結合する方法や手順は、とくに限定されるものではないが、たとえば、以下のようにして行うことができる。
【００３７】
まず、内装部材５を適当な大きさに分割した分割片であるピース５９を複数用意する。
なお、図５は、輸送管１を構成する内装部材５の一部（ピース５９）を輸送管１の中心から見た模式的平面図（展開図）であり、図中Ｙ方向は、図２のＲ方向に対応する。
【００３８】
つぎに、図６に示すように、上記のいずれかの手段、たとえば接着剤を用いて、ピース５９の底面５２を、中間部材４の内周面４１に接着する。隣接するピース５９のＸ方向およびＹ方向の凹凸（図５参照）が相互にかみ合うように、複数のピース５９を中間部材４の内周面４１に接着してゆく。
【００３９】
内周面４１全体にピース５９が接着された中間部材４を輸送管本体２の内部に挿入し、上記のいずれかの手段、たとえば接着剤を用いて、中間部材４の外周面４２と、輸送管本体２の内壁２１とを接着する。このようにして、輸送管１を製造することができる。
【００４０】
なお、中間部材４は、当初から略円筒状に形成されたものを用いても良いが、シート状に形成された中間部材４を用意し、これにピース５９を接着等したのち略円筒状にまるめて輸送管本体２の内部に挿入し、まるめた中間部材４の外周面４２と、輸送管本体２の内壁２１とを接着等するようにしてもよい。
【００４１】
また、輸送管本体２の内壁２１の母線方向（Ｘ方向）に対するピース５９の配置方向は図５に示す方向に限定されるものではない。たとえば、図５に示す方向から９０度回転させて（Ｘ方向とＹ方向とを入れ替えて）用いることもできる。さらに、図５に示す方向から任意の角度回転させて用いることもできる。
【００４２】
また、内周面４１の１周あたりの内装部材５の分割数（内周面４１の１周あたりのピース５９の個数）はとくに制限されるものではないが、好ましくは３〜４０、より好ましくは８〜３０、さらに好ましくは１６〜２０である。分割数が少なすぎると、１種類のピース５９で対応できる内周面４１の内径寸法の制限がより厳しくなり、分割数が多すぎると、内周面４１全体にピース５９を接着する作業がより煩雑になるためである。
【００４３】
もっとも、内装部材５を複数のピース５９に分割することなく、一体のものとすることもできる。
【００４４】
図２に示すように、内装部材５は、輸送管本体２の内壁２１に沿って当該内装部材５が配置されている空間８０（図６参照）を、当該内壁２１に沿う方向、すなわち、輸送管本体２の母線方向（図中Ｘ方向）および円周方向（図中Ｒ方向）、に網目状に区画する区画用立壁５１を備えている。区画用立壁５１は、略同一形状の亀甲形を輸送管本体２の内壁２１に沿う全方向（Ｘ方向およびＲ方向）に連続的に配置してなる網目状（ハニカム状）に形成されている。
【００４５】
図４に示すように、区画用立壁５１は、内壁２１に対して略直交する方向に立設されている。
【００４６】
図５に示すように、区画用立壁５１により区画された各空間を区画空間８１という。すなわち、各区画空間８１は、区画用立壁５１によって区画され、輸送管本体２の略中心に向かって開口する独立した穴を構成している。
【００４７】
区画用立壁５１の寸法はとくに限定されるものではないが、たとえば、区画用立壁５１の高さＨ（図６参照）は、少なくとも、混相流に含まれる固体粒子９２の平均粒径の１/２以上であることが好ましい。これ以下だと、固体粒子が区画空間８１に留まることが困難だからである。
【００４８】
このように、区画用立壁５１の高さＨの好ましい値は、固体粒子９２の平均粒径に依存する面もあるが、混相流の他の性質（たとえば、流速、密度、粘性係数）に依存する面もあるため一概には言えないが、一般的には１〜２０ｍｍ程度である。１ｍｍ程度より低いと、輸送管１を用いて輸送される混相流に含まれる固体粒子９２が、区画空間８１内に溜まりにくくなるため、中間部材４の内周面４１が露出する可能性が高くなる一方、２０ｍｍ程度より高いと、固体粒子９２が、区画用立壁５１の頂面５３を覆うことが困難となり、いずれの場合も、砂溜まり９１による、耐磨耗効果が現れにくくなるからである。区画用立壁５１の高さＨは、より好ましくは５〜２０ｍｍである。
【００４９】
区画用立壁５１の厚さｄ（図５参照）は、とくに限定されるものではなく、また、固体粒子９２の平均粒径や混相流の他の性質に依存する面があるため一概には言えないが、一般的には、４０μｍ〜３ｍｍ程度が好ましい。４０μｍ程度より薄いと、区画用立壁５１自体が破損する可能性が高くなり、３ｍｍ程度より厚いと、費用対効果が低く、重量も重くなりすぎるからである。区画用立壁５１の厚さｄは、より好ましくは、１〜２ｍｍ程度である。
【００５０】
また、区画空間８１の内接円寸法Ｄはとくに限定されるものではないが、少なくとも、混相流に含まれる固体粒子９２の平均粒径以上であることが好ましい。これ以下だと、固体粒子が区画空間８１に留まることが困難だからである。
【００５１】
このように、区画用立壁５１の内接円寸法Ｄの好ましい値は、固体粒子９２の平均粒径に依存する面もあるが、混相流の他の性質に依存する面もあるため一概には言えないが、一般的には、３〜２０ｍｍ程度である。３ｍｍ程度より小さいと、費用対効果が低く、重量も重くなりすぎる一方、２０ｍｍ程度より大きいと、混相流に含まれる固体粒子９２が、区画空間８１内に溜まりにくくなるため、中間部材の内周面４１が露出する可能性が高くなり耐磨耗効果が現れにくくなるからである。区画用立壁５１の内接円寸法Ｄは、より好ましくは、６〜１０ｍｍ程度である。
【００５２】
ハニカム状の内装部材５は、アラミド紙に樹脂を含浸した材料により形成され、アラミッドハニカムと呼ばれる。図６に示すように、この例においては、立設された区画用立壁５１のうち先端側部分５４にのみ硬化処理を施している。先端側部分５４とは、区画用立壁５１のうち頂面５３を含む頂面５３側の一部分をいう。
【００５３】
先端側部分５４の高さ方向寸法（図６のＺ方向寸法）はとくに限定されるものではなく、また、固体粒子９２の硬度や混相流の他の性質に依存する面があるため一概には言えないが、一般的には、頂面５３から見て区画用立壁５１の高さＨの１／２００〜１／２程度が好ましい。より好ましくは、頂面５３から見て区画用立壁５１の高さＨの１／１００〜１／４程度である。さらに好ましくは、頂面５３から見て区画用立壁５１の高さＨの１／５０〜１／８程度である。この先端側部分５４の高さ方向寸法の具体的数値としては、区画用立壁５１の高さＨ等によっても異なるが、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましい。この寸法が大きすぎると、耐摩耗性向上の費用対効果が低下し、小さすぎると、耐摩耗性の向上に寄与しにくいからである。
【００５４】
先端側部分５４の硬化処理の方法はとくに限定されるものではないが、たとえば、区画用立壁５１のうち先端側部分５４に、ジルコニア、シリコン酸化物、シリコン窒化物またはシリコン炭化物等の高硬度材料をコーティングすることにより行う。
【００５５】
区画用立壁５１の先端側部分５４の硬度はとくに限定されるものではないが、輸送管１を用いて輸送される混相流に含まれる固体粒子９２の硬度と同程度またはこれより高い硬度であることが好ましい。先端側部分５４の硬度が混相流に含まれる固体粒子９２の硬度より低いと、区画用立壁５１の磨耗が急激に進むおそれがあるからである。
【００５６】
このように、区画用立壁５１の先端側部分５４の硬度の好ましい値は、固体粒子９２の硬度に依存する面もあるが、混相流の他の性質に依存する面もあるため一概には言えないものの、一般的には、たとえばビッカース硬度（Ｈｖ）６００〜１５００程度が好ましい。
【００５７】
つぎに、図６に基づいて、輸送管１内を、固体粒子９２と気体との混相流が通過している状態を説明する。混相流は図中Ｘ１方向に流れている。図中Ｚ１方向が重力の働く方向である。
【００５８】
輸送管１内を混相流が通過する際、混相流に含まれる固体粒子９２は、空気より比重が大きいため、重力がより強く作用する。このため、固体粒子９２は、区画空間８１に堆積してゆき、やがて、輸送管本体２内に露出していた中間部材４の内周面４１および内装部材５の区画用立壁５１は、固体粒子９２によって覆われる。このように区画空間８１に堆積した固体粒子９２の集合体を砂溜まり９１という。
【００５９】
砂溜まり９１が生成されることで、後続の固体粒子９２が直接、中間部材４の内周面４１や内装部材５の区画用立壁５１に衝突することを防止することができる。
【００６０】
しかも、区画空間８１を仕切る区画用立壁５１は、輸送管本体２内の内装部材５が配置されている空間８０を、輸送管本体２の内壁２１に沿う方向、すなわち、図２に示すように、輸送管本体２の母線方向（図中Ｘ方向）および円周方向（図中Ｒ方向）、に網目状に区画するよう構成されている。したがって、混相流の方向がどのように変化したとしても、それぞれの区画空間８１に堆積した固体粒子９２が区画用立壁５１を越えて他の区画空間８１に高速移動する確率は低い。
【００６１】
このため、移動する固体粒子９２によって中間部材４の内周面４１や内装部材５の区画用立壁５１が磨耗したり、中間部材４の内周面４１や内装部材５の区画用立壁５１が露出して砂溜まり９１の効果がなくなったりする可能性は低い。つまり、時々刻々、流れの状態が変化する混相流に対しても、輸送管１の耐摩耗性を維持することが可能となる。
【００６２】
なお、この実施形態においては、中間部材４を介して、内装部材５を輸送管本体２の内壁２１に結合するようにしているが、中間部材４を省略し、内装部材５と輸送管本体２の内壁２１とを直接結合するよう構成することもできる。
【００６３】
また、この実施形態においては、区画用立壁５１のうち先端側部分５４にのみ硬化処理を施しているが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、区画用立壁５１全体に硬化処理を施すようにしてもよい。
【００６４】
さらに、後述するように、区画用立壁５１を、セラミックなど硬度の高い材料（たとえば、混相流に含まれる固体粒子９２の硬度より高い硬度の材料）で構成する場合には、区画用立壁５１に硬化処理を施さないよう構成することもできる。
【００６５】
また、この実施形態においては、内装部材４の材料として、アラミド紙に樹脂を含浸したものを用いたが、この発明はこれに限定されるものではない。内装部材の材料として、たとえば、紙、アルミニウムなどの金属、合成樹脂、セラミックを用いることができる。
【００６６】
セラミックを用いる場合、その硬度はとくに限定されるものではないが、混相流に含まれる固体粒子９２の硬度と同等程度、または、これより高い硬度であることが好ましい。このように、区画用立壁５１の硬度の好ましい値は、固体粒子９２の硬度に依存する面もあるが、混相流の他の性質に依存する面もあるため一概には言えないが、砂溜まりの効果が期待できることから、従来ほど硬度を高くする必要はなく、一般的には、たとえばビッカース硬度（Ｈｖ）６００〜１０００程度である。上述のように、この場合、先端側部分５４の硬化処理は必ずしも必要ない。
【００６７】
この場合のセラミックの原材料はとくに限定されるものではないが、たとえば、米糠、アルミニウム残灰（ドロス）など、安価な材料を用いることができる。
【００６８】
また、この実施形態においては、内装部材４が、輸送管本体２の内壁２１全体を覆う場合を例に説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。内装部材が、輸送管本体２の内壁２１の一部、たとえば、混相流に含まれる固体粒子９２が接触または衝突する可能性の高い部分にのみ内装部材を設けるようにしてもよい。
【００６９】
具体的には、たとえば、水平に設置された輸送管の場合、内壁の下部（下半分程度、または下から１/４程度など）のみに内装部材を設けるようにしてもよい。また、ベンド管の場合、カーブの外側（外側半分程度、または外側から１/４程度など）のみに内装部材を設けるようにしてもよい。
【００７０】
また、この実施形態においては、区画用立壁５１がハニカム状に形成されている場合を例に説明したが、区画用立壁５１の網目状構造はこれに限定されるものではない。たとえば、略同一形状の矩形を輸送管本体２の内壁２１に沿って全方向に連続的に形成するようにしてもよい。
【００７１】
図７に、この発明の他の実施形態による輸送管を構成する内装部材１０５の一部（ピース１５９）を輸送管の中心から見た模式的平面図（展開図）を示す。内装部材１０５においては、区画用立壁１５１が、略同一形状の矩形を輸送管本体２の内壁２１に沿って全方向に連続的に、かつ、輸送管本体２の内壁２１の周方向Ｒ（図７ではＹ方向）にのみ千鳥状に配置してなる網目状に形成されている。
【００７２】
区画用立壁１５１をこのような形状に形成することで、輸送管本体２の内壁２１の周方向Ｒ（図７ではＹ方向）に曲げ変形しやすく、これと直行する方向（図中Ｘ方向、すなわち、輸送管本体２の内壁２１の母線方向）に曲げ変形しにくい内装部材１０５を実現することができる。
【００７３】
したがって、少ない種類の内装部材１０５で種々の内径の輸送管本体２に対応することができ、かつ、輸送管全体の母線方向の曲げ強度や曲げ剛性を高めることが可能な内装部材１０５を実現することができる。
【００７４】
なお、ピース１５９は、ピース５９をＹ方向に極限まで伸張したものを、９０度回転する（Ｘ方向とＹ方向とを入れ替える）ことによって形成することもできる。
【００７５】
内装部材１０５、および内装部材１０５を用いた輸送管に関するその余の構成および各種バリエーションは、前述の内装部材５、および内装部材５を用いた輸送管１の構成および各種バリエーションと同様である。
【００７６】
上記においては、本発明を好ましい実施形態として説明したが、各用語は、限定のために用いたのではなく、説明のために用いたものであって、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、添付の請求項に記載された範囲において、変更することができるものである。また、上記においては、本発明のいくつかの典型的な実施形態についてのみ詳細に記述したが、当業者であれば、本発明の新規な教示および利点を逸脱することなしに上記典型的な実施形態において多くの変更が可能であることを、容易に認識するであろう。したがって、そのような変更はすべて、本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】この発明の一実施形態による輸送管１の外観構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す輸送管１の部分拡大図である。
【図３】輸送管１の適部の横断面図である。
【図４】輸送管１の適部の部分縦断面図である。
【図５】輸送管１を構成する内装部材５の一部（ピース５９）を輸送管１の中心から見た模式的平面図（展開図）である。
【図６】輸送管１の母線に沿った断面の一部を表す図面であって、輸送管１内を混相流が通過している状態を説明するための模式図である。
【図７】この発明の他の実施形態による輸送管を構成する内装部材１０５の一部（ピース１５９）を輸送管の中心から見た模式的平面図（展開図）である。
【符号の説明】
【００７８】
１：輸送管
２：輸送管本体
４：中間部材
５：内装部材
２１：内壁
５１：区画用立壁
５４：先端側部分
特許出願人 森 佐智子
特許出願人 玉川 妙
特許出願人 平岩 弘美
特許出願人 芝 裕一郎
出願人代理人 弁理士 田川 幸一
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、
輸送管本体と、
輸送管本体の内壁を覆う内装部材と、
を備え、
内装部材は、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、
を特徴とする輸送管。
【請求項２】
請求項１の輸送管において、
前記区画用立壁が、略同一形状の亀甲形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に配置してなる網目状に形成されたこと、
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１の輸送管において、
前記区画用立壁が、略同一形状の矩形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に、かつ、輸送管本体の内壁の周方向に千鳥状に配置してなる網目状に形成されたこと、
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの輸送管において、
立設された前記区画用立壁のうち先端側部分に硬化処理を施したこと、
を特徴とするもの。
【請求項５】
固体を含む混相流を輸送する輸送管を構成する輸送管本体の内壁を覆う内装部材であって、
輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、
を特徴とする輸送管の内装部材。
【請求項１】
固体を含む混相流を輸送する輸送管であって、
輸送管本体と、
輸送管本体の内壁を覆う内装部材と、
を備え、
内装部材は、輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、
を特徴とする輸送管。
【請求項２】
請求項１の輸送管において、
前記区画用立壁が、略同一形状の亀甲形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に配置してなる網目状に形成されたこと、
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１の輸送管において、
前記区画用立壁が、略同一形状の矩形を輸送管本体の内壁に沿って全方向に連続的に、かつ、輸送管本体の内壁の周方向に千鳥状に配置してなる網目状に形成されたこと、
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの輸送管において、
立設された前記区画用立壁のうち先端側部分に硬化処理を施したこと、
を特徴とするもの。
【請求項５】
固体を含む混相流を輸送する輸送管を構成する輸送管本体の内壁を覆う内装部材であって、
輸送管本体の内壁に沿う空間を当該内壁に沿って網目状に区画する区画用立壁を備えたこと、
を特徴とする輸送管の内装部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９６２０４（Ｐ２０１０−９６２０４Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５１６８（Ｐ２００８−２６５１６８）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（５０８３０６４６２）
【出願人】（３０８０３２２０８）
【出願人】（３０８０３２２１９）
【出願人】（５０８３０６４４０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（５０８３０６４６２）
【出願人】（３０８０３２２０８）
【出願人】（３０８０３２２１９）
【出願人】（５０８３０６４４０）
【Ｆターム（参考）】
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