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JP7443736B2 - Piping system design method, piping system design support device, program, and piping system - Google Patents
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Piping system design method, piping system design support device, program, and piping system Download PDF

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Description

本発明は、デッドレグが形成される枝管を有する配管システムの設計方法、配管システムの設計支援装置、該設計支援装置にインストールされるプログラム、および、配管システムに関する。 The present invention relates to a method for designing a piping system having branch pipes in which dead legs are formed, a piping system design support device, a program installed in the design support device, and a piping system.

医薬品、精密機械部品、電子部品等を生産する工場には、各所に設置されたユースポイントに用水を供給する配管システムが設けられている。配管システムは、供給源が供給する用水が流れる主管と主管から分岐する枝管とを備えている。枝管の一例は、先端に閉止機構として開閉弁が設けられてユースポイントまで用水を運ぶ配管である。枝管の他の例は、先端に閉止機構として計器が設けられた配管である。こうした枝管においては、用水が滞留した状態にあるとき、その用水の滞留に起因した水質の低下が懸念されるデッドレグが形成される。こうしたデッドレグによる水質の低下を抑えるべく、非特許文献1参照には、日本厚生労働省の指針として、主管の中心から枝管の先端の閉止機構までの距離を示すデッドレグ長さを枝管内径の6倍以内にすること、可能であれば3倍以内にすることが記載されている。 Factories that produce pharmaceuticals, precision mechanical parts, electronic parts, etc. are equipped with piping systems that supply water to use points installed at various locations. The piping system includes a main pipe through which water supplied by a supply source flows and branch pipes branching from the main pipe. An example of a branch pipe is a pipe that is provided with an on-off valve as a closing mechanism at its tip and carries water to a point of use. Another example of a branch pipe is a pipe that is equipped with a meter at its tip as a closure mechanism. In such branch pipes, when water is in a stagnant state, dead legs are formed where there is a concern that water quality may deteriorate due to the stagnation of the water. In order to suppress the deterioration of water quality due to such dead legs, Non-Patent Document 1 states that the dead leg length, which indicates the distance from the center of the main pipe to the closing mechanism at the tip of the branch pipe, is set at 60% of the inner diameter of the branch pipe, as a guideline by the Japanese Ministry of Health, Labor and Welfare. It is stated that the amount should be increased within twice as much, and if possible, within 3 times.

GMP構造設備要求比較 製造用水設備 001:デッドレグの定義と設定、[online]、一般社団法人 製剤機械技術学会 ホームページ、[平成30年6月28日検索]インターネット、〈URL:https://www.seikiken.or.jp/gmp/gmp_hikaku/hikaku.html#yousui001〉Comparison of GMP structural and equipment requirements Manufacturing water equipment 001: Definition and setting of dead legs, [online], General Incorporated Association Society of Pharmaceutical Machinery Technology homepage, [Retrieved June 28, 2018] Internet, <URL: https://www. seikiken. or. jp/gmp/gmp_hikaku/hikaku. html#yousui001>

上述した配管システムにおいて、日本厚生労働省の指針を遵守しつつ枝管の配管長についての自由度が向上させるためには枝管の大径化が必要である。しかしながら、枝管の大径化はシステム全体のコストを高くする。そのため、こうした配管システムにおいては、コストの上昇とデッドレグに起因する水質の低下とを抑えることが求められている。 In the piping system described above, in order to improve the degree of freedom regarding the length of the branch pipes while complying with the guidelines of the Japanese Ministry of Health, Labor and Welfare, it is necessary to increase the diameter of the branch pipes. However, increasing the diameter of the branch pipe increases the cost of the entire system. Therefore, in such piping systems, it is required to suppress the increase in cost and the decrease in water quality caused by dead legs.

上記課題を解決する配管システムの設計方法は、供給源が供給する用水が流れる主管と前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管とを備える配管システムの設計方法であって、前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、前記複数の枝管の各々について、前記配管システムの使用予測に基づいて、前記主管における前記枝管の接続部分を流れる前記用水の個別最小流速を求め、前記個別最小流速に応じて前記デッドレグ長さの許容値を設定する。 A method of designing a piping system that solves the above problem is a method of designing a piping system that includes a main pipe through which water supplied by a supply source flows, and a plurality of branch pipes branching from the main pipe and each having a closing mechanism at the tip. When the length from the center of the main pipe to the closing mechanism and expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe is the dead leg length, the use of the piping system for each of the plurality of branch pipes is Based on the prediction, an individual minimum flow velocity of the water flowing through the connecting portion of the branch pipe in the main pipe is determined, and an allowable value for the dead leg length is set according to the individual minimum flow velocity.

上記課題を解決する配管システムの設計支援装置は、供給源が供給する用水が流れる主管と前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管とを備える配管システムの設計支援装置であって、前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、前記設計支援装置は、前記複数の枝管の各々について、前記配管システムの使用予測に基づいて、前記主管における前記枝管の接続部分を流れる前記用水の個別最小流速を演算する演算部と、前記複数の枝管の各々に、前記個別最小流速に応じて前記デッドレグ長さの許容値を設定する許容値設定部と、を有する。 A piping system design support device that solves the above problems is a piping system design support device that includes a main pipe through which water supplied by a supply source flows, and a plurality of branch pipes that branch from the main pipe and are provided with a closing mechanism at their tips. When the length from the center of the main pipe to the closing mechanism and expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe is the dead leg length, the design support device determines the length of the plurality of branch pipes. a calculation unit that calculates the individual minimum flow rate of the water flowing through the connection portion of the branch pipes in the main pipe, based on the usage prediction of the piping system; an allowable value setting section that sets an allowable value for the dead leg length according to the above.

上記課題を解決するプログラムは、供給源が供給する用水が流れる主管と前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管とを備える配管システムの設計を支援する設計支援装置に、前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、前記複数の枝管の各々について、前記配管システムの使用予測に基づいて、前記主管における前記枝管の接続部分を流れる前記用水の個別最小流速を求める処理と、前記複数の枝管の各々に、前記個別最小流速に応じて前記デッドレグ長さの許容値を設定する処理と、を実行させるプログラムである。 The program that solves the above problem is a design support device that supports the design of a piping system that includes a main pipe through which water supplied by a supply source flows, and a plurality of branch pipes that branch from the main pipe and are provided with a closing mechanism at the tip. , when the length from the center of the main pipe to the closing mechanism and expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe is the dead leg length, use prediction of the piping system for each of the plurality of branch pipes. , a process of determining the individual minimum flow velocity of the water flowing through the connection portion of the branch pipes in the main pipe, and determining an allowable value of the dead leg length for each of the plurality of branch pipes according to the individual minimum flow velocity. This is a program that executes the settings.

上記課題を解決する配管システムは、供給源が供給する用水が流れる主管と、前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管と、を備える配管システムであって、前記複数の枝管の各々について、前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、前記供給源を基準とした前記主管の最上流に位置する前記枝管から前記主管の最下流に位置する前記枝管に向けて前記デッドレグ長さが単調減少している。 A piping system that solves the above problems is a piping system that includes a main pipe through which water supplied by a supply source flows, and a plurality of branch pipes branched from the main pipe and each having a closing mechanism at its tip. For each of the branch pipes, when the dead leg length is the length from the center of the main pipe to the closing mechanism and expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe, the length of the main pipe with respect to the supply source The dead leg length monotonically decreases from the branch pipe located most upstream of the main pipe to the branch pipe located most downstream of the main pipe.

本発明によれば、配管システムのコストの上昇とデッドレグに起因する水質の低下とを抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in the cost of a piping system and a decrease in water quality caused by dead legs.

デッドレグ長さの評価に用いた試験用配管システムの概略構成を示す図。The figure which shows the schematic structure of the piping system for a test used for evaluation of dead leg length. 流速が0.5m/sの場合における測定結果の一例を示すグラフ。A graph showing an example of measurement results when the flow velocity is 0.5 m/s. 流速が1.0m/sの場合における測定結果の一例を示すグラフ。A graph showing an example of measurement results when the flow velocity is 1.0 m/s. 流速が1.5m/sの場合における測定結果の一例を示すグラフ。A graph showing an example of measurement results when the flow velocity is 1.5 m/s. 配管システムの一実施形態を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically showing an embodiment of a piping system. 配管システムの設計手順の一例を示すフローチャート。1 is a flowchart showing an example of a piping system design procedure. 設計支援システムの一実施形態を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a design support system. (a)変形例において主管に枝管が鋭角状に接続された状態を模式的に示す図、(b)変形例において主管に枝管が鈍角状に接続された状態を模式的に示す図。(a) A diagram schematically showing a state in which a branch pipe is connected to the main pipe at an acute angle in a modified example, and (b) a diagram schematically showing a state in which a branch pipe is connected to the main pipe at an obtuse angle in a modified example.

図1~図8を参照して、配管システムの設計方法、配管システムの設計支援装置、該設計支援装置にインストールされるプログラム、および、配管システムの一実施形態について説明する。 A piping system design method, a piping system design support device, a program installed in the design support device, and an embodiment of the piping system will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

本実施形態の配管システムの設計方法では、試験用配管システムを用いてデッドレグ長さについて評価し、その評価結果に基づいてデッドレグ長さの許容値を設定する。そして、その設定されたデッドレグ長さの許容値に基づいて配管システムを設計することによりコストの上昇とデッドレグに起因する水質の低下とを抑える。 In the piping system design method of this embodiment, the dead leg length is evaluated using a test piping system, and an allowable value for the dead leg length is set based on the evaluation result. Then, by designing the piping system based on the set allowable value of the dead leg length, an increase in cost and a decrease in water quality caused by the dead leg are suppressed.

(試験用配管システム)
図1に示すように、試験用配管システム10は、清浄な無色水を供給する供給源11を有している。供給源11は、無色水を貯留するタンク12と、タンク12内の無色水を主管15に供給するポンプ13とで構成されている。ポンプ13は、定量型ポンプであり、予め設定された流量の無色水を主管15に供給する。主管15は、主管内径Aに基づく一定の流路断面積を有する配管であって、供給源11を基準として無色水を循環可能に構成されている。試験用配管システム10は、主管15におけるポンプ13の下流側の部分とタンク12とを接続する第1バイパス管16を有している。第1バイパス管16には、第1バイパス弁17が配設されている。試験用配管システム10は、第1バイパス弁17の調整により、主管15を流れる無色水の流量が調整可能に構成されている。
(Test piping system)
As shown in FIG. 1, the test piping system 10 includes a source 11 that provides clean, colorless water. The supply source 11 includes a tank 12 that stores colorless water, and a pump 13 that supplies the colorless water in the tank 12 to the main pipe 15. The pump 13 is a metering pump, and supplies colorless water to the main pipe 15 at a preset flow rate. The main pipe 15 is a pipe having a constant cross-sectional area based on the main pipe inner diameter A, and is configured to be able to circulate colorless water using the supply source 11 as a reference. The test piping system 10 has a first bypass pipe 16 that connects the main pipe 15 downstream of the pump 13 and the tank 12 . A first bypass valve 17 is provided in the first bypass pipe 16 . The test piping system 10 is configured such that the flow rate of colorless water flowing through the main pipe 15 can be adjusted by adjusting the first bypass valve 17.

試験用配管システム10は、主管15に対する第1バイパス管16の接続部分よりも下流側に主管15における流量を測定する流量測定部20を有している。試験用配管システム10の流量測定部20は、主管15から分岐する2つの流路である第1流量測定路21と第2流量測定路22とを有している。第1流量測定路21には、大流量用の流量計である第1流量計23と第1流量計23の上流側にて第1流量測定路21を調整する第1調整弁24とが配設されている。第2流量測定路22には、小流量用の流量計である第2流量計25と第2流量計25の上流側にて第2流量測定路22を調整する第2調整弁26とが配設されている。試験用配管システム10は、第1流量計23および第2流量計25の測定値に基づいて第1調整弁24で粗調整し、第2調整弁26で微調整することにより、流量測定部20を通過する無色水の流量が精度よく調整される。 The test piping system 10 includes a flow rate measuring section 20 that measures the flow rate in the main pipe 15 on the downstream side of the connection portion of the first bypass pipe 16 to the main pipe 15 . The flow measurement section 20 of the test piping system 10 has a first flow measurement path 21 and a second flow measurement path 22, which are two flow paths branching from the main pipe 15. The first flow rate measurement path 21 is provided with a first flow meter 23 that is a flow meter for large flow rates, and a first regulating valve 24 that adjusts the first flow rate measurement path 21 on the upstream side of the first flow meter 23. It is set up. The second flow rate measurement path 22 is provided with a second flow meter 25 that is a flow meter for small flow rates and a second regulating valve 26 that adjusts the second flow rate measurement path 22 on the upstream side of the second flow meter 25. It is set up. The test piping system 10 is configured such that the flow rate measurement unit 20 is roughly adjusted by the first adjustment valve 24 and finely adjusted by the second adjustment valve 26 based on the measured values of the first flowmeter 23 and the second flowmeter 25. The flow rate of colorless water passing through is adjusted with precision.

試験用配管システム10は、流量測定部20の下流側に試験部29を有している。試験部29は、枝管30、第1遮断弁31、および、第2遮断弁32を有している。先端が閉止された閉止機構としての枝管30は、主管15の接続部分35に、カプラにより接続された直線状の配管である。枝管30は、枝管30よりも上流側に位置する主管15に対する角度θが90°に設定された配管である。枝管30は、デッドレグが形成される部位である。このデッドレグが形成される部分の長さは、デッドレグ長さとして表現される。デッドレグ長さは、枝管30の内径である枝管内径Dに対する相対値で示される長さであり、例えば6Dといったかたちで表現される。 The test piping system 10 has a test section 29 downstream of the flow rate measurement section 20 . The test section 29 has a branch pipe 30, a first cutoff valve 31, and a second cutoff valve 32. The branch pipe 30 serving as a closing mechanism whose tip is closed is a straight pipe connected to a connecting portion 35 of the main pipe 15 by a coupler. The branch pipe 30 is a pipe whose angle θ with respect to the main pipe 15 located upstream of the branch pipe 30 is set to 90°. Branch pipe 30 is a site where a dead leg is formed. The length of the part where this dead leg is formed is expressed as the dead leg length. The dead leg length is a length expressed as a relative value to the branch pipe inner diameter D, which is the inner diameter of the branch pipe 30, and is expressed as, for example, 6D.

第1遮断弁31および第2遮断弁32は、主管15を開閉可能な開閉弁である。第1遮断弁31は主管15の接続部分35に対する上流側に配設されており、第2遮断弁32は主管15の接続部分35に対する下流側に配設されている。 The first cutoff valve 31 and the second cutoff valve 32 are on-off valves that can open and close the main pipe 15. The first cutoff valve 31 is disposed on the upstream side of the connection portion 35 of the main pipe 15, and the second cutoff valve 32 is disposed on the downstream side of the connection portion 35 of the main pipe 15.

試験部29は、第1遮断弁31、枝管30、および、第2遮断弁32をバイパスするように主管15に接続された第2バイパス管36を有している。第2バイパス管36には、第2バイパス弁37が配設されている。第2バイパス弁37は、第1遮断弁31および第2遮断弁32の双方が開状態にあるときに閉状態に制御され、第1遮断弁31および第2遮断弁32の双方が閉状態にあるときに開状態に制御される。 The test section 29 has a first cutoff valve 31, a branch pipe 30, and a second bypass pipe 36 connected to the main pipe 15 so as to bypass the second cutoff valve 32. A second bypass valve 37 is provided in the second bypass pipe 36 . The second bypass valve 37 is controlled to be in the closed state when both the first cutoff valve 31 and the second cutoff valve 32 are in the open state, and both the first cutoff valve 31 and the second cutoff valve 32 are in the closed state. It is controlled to be open at certain times.

試験用配管システム10は、試験部29の下流側に排水管38を有している。排水管38は、主管15から分岐してその下流端が開放された配管である。排水管38には、排水管38を開閉可能な排水弁39が配設されている。試験用配管システム10は、主管15に対する排水管38の接続部分の下流側に循環弁40を有している。 The test piping system 10 has a drain pipe 38 downstream of the test section 29 . The drain pipe 38 is a pipe that branches from the main pipe 15 and has an open downstream end. The drain pipe 38 is provided with a drain valve 39 that can open and close the drain pipe 38 . The test piping system 10 has a circulation valve 40 downstream of the connection portion of the drain pipe 38 to the main pipe 15 .

試験用配管システム10は、試験状態と非試験状態とを有する。試験状態においては、第1遮断弁31および第2遮断弁32の双方が開状態、第2バイパス弁37が閉状態、排水弁39が開状態、循環弁40が閉状態にある。一方、非試験状態においては、第1遮断弁31および第2遮断弁32の双方が閉状態、第2バイパス弁37が開状態にある。 The test piping system 10 has a test state and a non-test state. In the test state, both the first cutoff valve 31 and the second cutoff valve 32 are in an open state, the second bypass valve 37 is in a closed state, the drain valve 39 is in an open state, and the circulation valve 40 is in a closed state. On the other hand, in the non-test state, both the first cutoff valve 31 and the second cutoff valve 32 are in a closed state, and the second bypass valve 37 is in an open state.

すなわち、試験用配管システム10は、試験状態においては、試験部29に流入した無色水が主管15の接続部分35を流通したのち排水管38を通じて外部へと排水されるように構成されている。また、試験用配管システム10は、非試験状態においては、試験部29に流入した無色水が主管15の接続部分35ではなく第2バイパス管36を流通し、枝管30および接続部分35を交換可能に構成されている。 That is, the test piping system 10 is configured such that, in the test state, the colorless water that has flowed into the test section 29 flows through the connecting portion 35 of the main pipe 15 and is then drained to the outside through the drain pipe 38. In addition, in the test piping system 10, in a non-test state, the colorless water that has flowed into the test section 29 flows through the second bypass pipe 36 instead of the connecting part 35 of the main pipe 15, and the branch pipe 30 and the connecting part 35 are replaced. configured to be possible.

(評価方法)
上述した試験用配管システム10を用いて行ったデッドレグ長さの評価方法について説明する。本実施形態においては、非試験(非循環)状態に制御して接続部分35および枝管30を所定濃度の色水で満たしたのち、試験用配管システム10を試験状態に制御し、その後の枝管30における色水の濃度変化に基づいてデッドレグ長さについて評価した。
(Evaluation method)
A method for evaluating the dead leg length using the test piping system 10 described above will be described. In this embodiment, after controlling the connection part 35 and the branch pipe 30 to a non-test (non-circulation) state and filling them with colored water at a predetermined concentration, the test piping system 10 is controlled to the test state, and the subsequent branch The dead leg length was evaluated based on the change in the concentration of colored water in the tube 30.

具体的には、まず、デッドレグ長さを所望の試験長さの枝管30を初期濃度2.4mmol/Lのメチレンブルー水溶液で満たし、試験用配管システム10を試験状態に制御した。そして、所望の測定時間が経過するたびに枝管30の先端部から試験液を採取し、その採取した試験液を分光測定することによりメチレンブルーの濃度を測定することによりデッドレグ長さを評価した。分光測定は定量下限が0.00064mmol/Lである分光測定器を用いた。 Specifically, first, a branch pipe 30 having a dead leg length of a desired test length was filled with a methylene blue aqueous solution having an initial concentration of 2.4 mmol/L, and the test piping system 10 was controlled to a test state. Then, each time a desired measurement time elapsed, a test liquid was collected from the tip of the branch pipe 30, and the dead leg length was evaluated by measuring the concentration of methylene blue by spectroscopically measuring the collected test liquid. For spectroscopic measurement, a spectrometer with a lower limit of quantification of 0.00064 mmol/L was used.

なお、本実施形態では、呼び径50Aの塩化ビニル管で主管15を構成し、呼び径40Aの塩化ビニル管で枝管30を構成した。また、デッドレグ長さの試験長さを日本厚生労働省の指針を満たす3D,6D、試験流速を主管15の腐食速度が抑えられる流速である0.5m/s、1.0m/s、1.5m/sとしてデッドレグ長さを評価した。試験流速は、流量測定部20の測定流量と主管15の流路断面積Sとに基づいて演算した。そして、各試験条件について、60sec後における測定濃度が初期濃度に対する1/10以下となるか否かに応じて良否を判定した。 In this embodiment, the main pipe 15 is made of a vinyl chloride pipe with a nominal diameter of 50A, and the branch pipe 30 is made of a vinyl chloride pipe with a nominal diameter of 40A. In addition, the test length of the dead leg length is 3D, 6D that meets the guidelines of the Japanese Ministry of Health, Labor and Welfare, and the test flow rate is 0.5 m/s, 1.0 m/s, 1.5 m, which is the flow speed that suppresses the corrosion rate of the main pipe 15. The dead leg length was evaluated as /s. The test flow rate was calculated based on the flow rate measured by the flow rate measuring section 20 and the flow path cross-sectional area S of the main pipe 15. For each test condition, pass/fail was determined depending on whether the measured concentration after 60 seconds was 1/10 or less of the initial concentration.

(評価結果)
図2,3,4に測定結果の一例を示す。図2は試験流速が0.5m/sである場合の測定結果を示し、図3は試験流速が1.0m/sである場合の測定結果を示している。図4は、試験流速が1.5m/sである場合の測定結果を示している。なお、図2~4に示されるプロットは、得られた測定結果のうち主要な測定結果を示している。また、図中の二点鎖線は、60sec後における測定濃度が初期濃度に対する1/10となる良否境界線を示している。この二点鎖線よりも下側に位置するプロットが良判定のプロットである。
(Evaluation results)
Examples of measurement results are shown in Figures 2, 3, and 4. FIG. 2 shows the measurement results when the test flow rate is 0.5 m/s, and FIG. 3 shows the measurement results when the test flow rate is 1.0 m/s. FIG. 4 shows the measurement results when the test flow velocity was 1.5 m/s. Note that the plots shown in FIGS. 2 to 4 show main measurement results among the obtained measurement results. Further, the two-dot chain line in the figure indicates a pass/fail boundary line where the measured density after 60 seconds is 1/10 of the initial density. A plot located below this two-dot chain line is a plot that is judged to be good.

図2に示すように、試験流速0.5m/s、デッドレグ長さ3Dの条件下においては、30sec経過後の測定濃度が初期濃度の1/10よりも低いこと、60sec経過後の測定濃度が初期濃度の1/100よりも低いことが認められた。すなわち、試験流速0.5m/sのもとでデッドレグ長さ3Dについて良判定が得られた。 As shown in Figure 2, under the conditions of a test flow rate of 0.5 m/s and a dead leg length of 3D, the measured concentration after 30 seconds was lower than 1/10 of the initial concentration, and the measured concentration after 60 seconds was lower than 1/10 of the initial concentration. It was observed that the concentration was lower than 1/100 of the initial concentration. That is, a good judgment was obtained for the dead leg length 3D at a test flow rate of 0.5 m/s.

また、試験流速0.5m/s、デッドレグ長さ6Dの条件下においては、60sec後の測定濃度が初期濃度の1/10よりも高いこと、測定濃度が初期濃度の1/10以下まで低下するのに120sec程度必要であることが認められた。すなわち、試験流速0.5m/sのもとでデッドレグ長さについて否判定が得られた。 Furthermore, under the conditions of a test flow rate of 0.5 m/s and a dead leg length of 6D, the measured concentration after 60 seconds is higher than 1/10 of the initial concentration, and the measured concentration decreases to 1/10 or less of the initial concentration. It was recognized that about 120 seconds were required for this. That is, a negative determination was obtained regarding the dead leg length at a test flow rate of 0.5 m/s.

図3に示すように、試験流速1.0m/s、デッドレグ長さ3Dの条件においては、15sec後に測定濃度が初期濃度に対する1/10以下まで低下すること、45sec後に測定濃度が初期濃度に対する1/100以下まで低下することが認められた。また、試験流速1.0m/s、デッドレグ長さ6Dの条件においては、60sec経過後に測定濃度が初期濃度に対する1/10以下まで低下することが認められた。すなわち、試験流速1.0m/sのもとではデッドレグ長さ3D,6Dの双方について良判定が得られた。 As shown in Figure 3, under the conditions of a test flow rate of 1.0 m/s and a dead leg length of 3D, the measured concentration decreased to 1/10 or less of the initial concentration after 15 seconds, and the measured concentration decreased to 1/10 of the initial concentration after 45 seconds. It was observed that the value decreased to /100 or less. Furthermore, under the conditions of a test flow rate of 1.0 m/s and a dead leg length of 6D, it was observed that the measured concentration decreased to 1/10 or less of the initial concentration after 60 seconds. That is, under the test flow velocity of 1.0 m/s, good judgments were obtained for both dead leg lengths of 3D and 6D.

図4に示すように、試験流速1.5m/s、デッドレグ長さ3Dの条件においては、15sec後に測定濃度が初期濃度に対する1/10以下まで低下すること、45sec後に測定濃度が初期濃度に対する1/100以下まで低下することが認められた。また、試験流速1.5m/s、デッドレグ長さ6Dの条件においては、60sec経過後に測定濃度が初期濃度に対する1/10以下まで低下することが認められた。すなわち、試験流速1.5m/sのもとではデッドレグ長さ3D,6Dの双方について良判定が得られた。 As shown in Figure 4, under the conditions of a test flow rate of 1.5 m/s and a dead leg length of 3D, the measured concentration decreased to 1/10 or less of the initial concentration after 15 seconds, and the measured concentration decreased to 1/10 of the initial concentration after 45 seconds. It was observed that the value decreased to /100 or less. Furthermore, under the conditions of a test flow rate of 1.5 m/s and a dead leg length of 6D, it was observed that the measured concentration decreased to 1/10 or less of the initial concentration after 60 seconds. That is, under the test flow velocity of 1.5 m/s, good judgments were obtained for both dead leg lengths of 3D and 6D.

こうしたデッドレグ長さの評価を通じて、本発明者らは、接続部分35における流速が大きいほど枝管30にメチレンブルー水溶液が滞留しにくいこと、すなわち枝管30における用水が清浄に保たれやすいことを見いだした。そして本発明者らは、主管15に対して枝管30のなす角度θが90°である場合について様々な条件のもとでデッドレグ長さの評価を行い、接続部分35の流速とデッドレグ長さの許容値との関係性を見いだした。 Through such evaluation of the dead leg length, the present inventors found that the higher the flow velocity in the connecting portion 35, the less likely the methylene blue aqueous solution is to stay in the branch pipe 30, that is, the easier it is to keep the water in the branch pipe 30 clean. . The present inventors evaluated the dead leg length under various conditions when the angle θ formed by the branch pipe 30 with respect to the main pipe 15 was 90°, and determined the flow velocity of the connecting portion 35 and the dead leg length. We found a relationship with the allowable value of .

(配管システムの設計手順)
図5および図6を参照して、配管システムの設計手順について配管システムの一例を用いて説明する。図5は、本実施形態で設計予定の配管システムを示す図である。図6は、配管システムの設計手順の一例を示すフローチャートである。
(Piping system design procedure)
With reference to FIGS. 5 and 6, a procedure for designing a piping system will be described using an example of a piping system. FIG. 5 is a diagram showing a piping system to be designed in this embodiment. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a piping system design procedure.

図5においては、配管システムの使用状態における配管図とともに一部のユースポイントについて各時刻における使用量を示す使用予測情報を示している。また、図5に示す配管システムにおいては、図1に示した試験用配管システムと同様の機能を有する部分については同様の符号を付すことによりその詳細な説明は省略する。 FIG. 5 shows a piping diagram of the usage state of the piping system, as well as usage prediction information indicating the amount of usage at each time for some use points. In addition, in the piping system shown in FIG. 5, parts having the same functions as those in the test piping system shown in FIG.

図5に示すように、配管システム41は、タンク12とポンプ13とで構成された供給源11によって用水が主管15に供給される。主管15の各所には、枝管30が接続されている。枝管30の一例は、各ユースポイントに向かって用水が流れる配管であって、その先端には閉止機構として開閉弁42Aが配設されている。枝管30の他の例は、主管15を流れる用水の性状を計測するための配管であって、その先端には閉止機構として計器42Bが配設されている。主管15には、第1バイパス管16の接続部分と最上流の枝管30との間に、主管15における用水の流通を制御する流通制御弁43が配設されている。なお、主管15および枝管30の一例は、JISに規定された配管用ステンレス鋼管である。 As shown in FIG. 5, in the piping system 41, water is supplied to the main pipe 15 by a supply source 11 composed of a tank 12 and a pump 13. Branch pipes 30 are connected to various parts of the main pipe 15. An example of the branch pipe 30 is a pipe through which water flows toward each use point, and an on-off valve 42A is provided as a closing mechanism at the tip thereof. Another example of the branch pipe 30 is a pipe for measuring the properties of the water flowing through the main pipe 15, and a meter 42B is disposed at the tip thereof as a closing mechanism. A flow control valve 43 that controls the flow of water in the main pipe 15 is disposed between the connection portion of the first bypass pipe 16 and the most upstream branch pipe 30 in the main pipe 15 . Note that an example of the main pipe 15 and the branch pipe 30 is a stainless steel pipe for piping specified in JIS.

図6に示すように、配管システム41を設計する際、最初にルート設計(ステップS101)が行われる。ルート設計では、例えば各ユースポイントまでの枝管30の配管長(設計長さ)がより短くなるように主管15の配管ルートと各枝管30の配管ルートとが設定される。 As shown in FIG. 6, when designing the piping system 41, route design (step S101) is first performed. In the route design, the piping route of the main pipe 15 and the piping route of each branch pipe 30 are set so that, for example, the piping length (design length) of the branch pipe 30 to each use point is shorter.

次のステップS102では、使用予測が行われる。使用予測では、各ユースポイントに対して各時刻における用水の使用量を予測した使用予測情報が設定される。使用予測情報は、各ユースポイントの使用予測に関する情報である使用情報に基づいて設定される。使用情報は、例えば、各ユースポイントにおける用水の用途などで構成される。また、使用予測では、各ユースポイントの使用予測情報に基づいて配管システム41全体としての用水の使用量が時刻ごとに算出され、時刻ごとの使用量のなかから配管システム41における最大使用量と最小使用量とが設定される。 In the next step S102, usage prediction is performed. In the usage prediction, usage prediction information that predicts the amount of water used at each time is set for each use point. The usage prediction information is set based on usage information that is information regarding usage prediction of each use point. The usage information includes, for example, the purpose of water at each use point. In addition, in the usage prediction, the amount of water used by the piping system 41 as a whole is calculated for each time based on the usage prediction information of each use point, and the maximum and minimum usage amounts in the piping system 41 are calculated from the usage amount for each time. The usage amount is set.

次のステップS103では、主管設計が行われる。主管設計では、配管システム41の最小使用量および最大使用量に基づいて、主管15の最小流速および最大流速の双方が腐食速度の抑えられる腐食抑制範囲に収まるようにポンプ13の供給量Qと主管15の内径である主管内径Aとが設定される。なお、ここでいうポンプ13の供給量Qは、第1バイパス管16によってタンク12に還流される用水を含まない量である。また、主管内径Aは、JISに規定された配管用ステンレス鋼管のサイズに基づく値、すなわち呼び径および呼び厚さに基づく値である。 In the next step S103, main pipe design is performed. In the main pipe design, based on the minimum usage amount and maximum usage amount of the piping system 41, the supply amount Q of the pump 13 and the main pipe are adjusted so that both the minimum flow rate and the maximum flow rate of the main pipe 15 fall within the corrosion suppression range where the corrosion rate is suppressed. The main pipe inner diameter A, which is the inner diameter of No. 15, is set. Note that the supply amount Q of the pump 13 referred to here is an amount that does not include the water returned to the tank 12 by the first bypass pipe 16. Moreover, the main pipe inner diameter A is a value based on the size of a stainless steel pipe for piping specified in JIS, that is, a value based on the nominal diameter and nominal thickness.

具体的には、ポンプ13の供給量Qおよび主管内径Aは、ポンプ13の供給量Qを最小使用量Qu1で減算した最大流量Qd1を、主管内径Aに基づく流路断面積Sで除算した値である最大流速v1(=Qd1/S)が腐食抑制範囲の上限値よりも小さくなるように設定される。また、ポンプ13の供給量Qおよび主管内径Aは、ポンプ13の供給量Qを最大使用量Qu2で減算した最小流量Qd2を、主管内径Aに基づく流路断面積Sで除算した値である最小流速v2(=Qd2/S)が腐食抑制範囲の下限値よりも大きくなるように設定される。なお、主管15が配管用ステンレス鋼管である場合、腐食抑制範囲の下限値は0.3m/s、好ましくは0.5m/sであり、腐食抑制範囲の上限値は2.0m/s、好ましくは1.5m/sである。 Specifically, the supply amount Q and main pipe inner diameter A of the pump 13 are the values obtained by dividing the maximum flow rate Qd1 obtained by subtracting the supply amount Q of the pump 13 by the minimum usage amount Qu1 by the flow path cross-sectional area S based on the main pipe inner diameter A. The maximum flow velocity v1 (=Qd1/S) is set to be smaller than the upper limit of the corrosion suppression range. In addition, the supply amount Q and the main pipe inner diameter A of the pump 13 are the minimum flow rate Qd2, which is the supply amount Q of the pump 13 subtracted by the maximum usage amount Qu2, divided by the flow passage cross-sectional area S based on the main pipe inner diameter A. The flow velocity v2 (=Qd2/S) is set to be larger than the lower limit of the corrosion suppression range. In addition, when the main pipe 15 is a stainless steel pipe for piping, the lower limit of the corrosion suppression range is 0.3 m/s, preferably 0.5 m/s, and the upper limit of the corrosion suppression range is 2.0 m/s, preferably is 1.5 m/s.

主管設計(ステップS103)が終了すると枝管設計(ステップS104)が行われる。枝管設計では、各枝管30のデッドレグ長さの許容値が設定される。
枝管設計では、主管15に対する各枝管30の接続部分35について、当該接続部分35よりも上流側に位置するユースポイントの使用予測情報に基づいて時刻ごとの流量が演算され、その演算された時刻ごとの流量の最小値が個別最小流量として演算される。そして、その個別最小流量に基づいて、個別の最小流速である個別最小流速v3が演算される。個別最小流速v3は、供給源11を基準とした主管15の上流側に位置する接続部分35ほど大きくなる。こうして演算された個別最小流速v3と上述した評価結果とに基づいて各枝管30のデッドレグ長さの許容値が設定される。
When the main pipe design (step S103) is completed, branch pipe design (step S104) is performed. In branch pipe design, an allowable value for the dead leg length of each branch pipe 30 is set.
In the branch pipe design, the flow rate at each time is calculated for the connection part 35 of each branch pipe 30 to the main pipe 15 based on usage prediction information of the use point located upstream of the connection part 35, and The minimum value of the flow rate for each time is calculated as the individual minimum flow rate. Then, based on the individual minimum flow rate, an individual minimum flow velocity v3, which is an individual minimum flow velocity, is calculated. The individual minimum flow velocity v3 increases as the connection portion 35 is located upstream of the main pipe 15 with respect to the supply source 11. The allowable value of the dead leg length of each branch pipe 30 is set based on the individual minimum flow velocity v3 calculated in this way and the above-mentioned evaluation result.

具体的には、例えば上流側からn番目に位置するユースポイントPをユースポイントP(n)とする。このとき、最も上流側に位置するユースポイントP(1)に対応する接続部分35については、開閉弁42Aが閉状態にあるときにポンプ13の供給量Qが流れるため、ポンプ13の供給量Qを個別最小流量Qd3(1)として個別最小流速v3(1)が演算される。この個別最小流速v3(1)は、配管システム41の最大流速v1と等しい。すなわち、ユースポイントP(1)に対応する接続部分35については、配管システム41の最大流速v1を個別最小流速v3(1)としてデッドレグ長さの許容値が設定される。 Specifically, for example, use point P located nth from the upstream side is defined as use point P(n). At this time, since the supply amount Q of the pump 13 flows into the connecting portion 35 corresponding to the use point P(1) located on the most upstream side when the on-off valve 42A is in the closed state, the supply amount Q of the pump 13 flows. The individual minimum flow velocity v3(1) is calculated by setting the individual minimum flow rate Qd3(1) to the individual minimum flow rate Qd3(1). This individual minimum flow velocity v3(1) is equal to the maximum flow velocity v1 of the piping system 41. That is, for the connection portion 35 corresponding to the use point P(1), the allowable value of the dead leg length is set by setting the maximum flow velocity v1 of the piping system 41 as the individual minimum flow velocity v3(1).

また、nが2以上のユースポイントP(n)に対応する接続部分35については、ユースポイントP(1)からユースポイント(n-1)までの使用予測情報に基づく部分的な最大使用量Qu2(1~n-1)をポンプ13の供給量Qから減算した値が個別最小流量Qd3(n)として演算される。そして、個別最小流量Qd3(n)を主管15の流路断面積Sで除算した値(=Qd(n)/S)を個別最小流速v3(n)としてデッドレグ長さの許容値が設定される。 In addition, for the connection part 35 corresponding to the use point P(n) where n is 2 or more, the partial maximum usage Qu2 based on the usage prediction information from the use point P(1) to the use point (n-1) The value obtained by subtracting (1 to n-1) from the supply amount Q of the pump 13 is calculated as the individual minimum flow rate Qd3(n). Then, the allowable value of the dead leg length is set as the individual minimum flow rate v3(n), which is the value obtained by dividing the individual minimum flow rate Qd3 (n) by the flow path cross-sectional area S of the main pipe 15 (=Qd3(n)/S). Ru.

デッドレグ長さの許容値は、供給源11を基準とした主管15の上流側に位置する接続部分35ほど個別最小流速v3が大きくなるため、上流側に位置する枝管30から下流側に位置する枝管30に向けて単調減少するように設定される。ここでいう単調減少は、最上流に位置する枝管30のデッドレグ長さが最下流に位置する枝管30のデッドレグ長さよりも大きく、かつ、各枝管30のデッドレグ長さが1つだけ上流側に位置する枝管30のデッドレグ長さ以下であることをいう。 The allowable value of the dead leg length is such that the individual minimum flow velocity v3 increases as the connection portion 35 is located on the upstream side of the main pipe 15 with respect to the supply source 11. It is set to monotonically decrease toward the branch pipe 30. The monotonous decrease here means that the dead leg length of the branch pipe 30 located at the most upstream position is greater than the dead leg length of the branch pipe 30 located at the most downstream position, and the dead leg length of each branch pipe 30 is only one position upstream. This means that the length is equal to or less than the dead leg length of the branch pipe 30 located on the side.

枝管設計(ステップS104)が終了すると詳細仕様の設定(ステップS105)が行われる。詳細仕様の設定では、主管15について、各弁の設置位置や継ぎ手の設置位置、部分的な配管長などが設定される。また、各枝管30について、配管長とデッドレグ長さの許容値とに基づいて各枝管30のサイズなどが設定される。 When the branch pipe design (step S104) is completed, detailed specifications are set (step S105). In setting detailed specifications, the installation position of each valve, the installation position of a joint, partial piping length, etc. are set for the main pipe 15. Further, the size of each branch pipe 30 is set based on the pipe length and the allowable value of the dead leg length.

図5に示すように、こうした設計手順を経て設計された配管システム41においては、供給源11を基準とした主管15の上流部分15aにはデッドレグ長さ6Dの枝管30が接続され、主管15の中流部分15bにはデッドレグ長さ4.5Dの枝管30が接続される。また、主管15の下流部分15cにはデッドレグ長さ3Dの枝管30が接続される。なお、枝管30のうち、供給源11を基準とした最上流に位置する枝管30は第1枝管であり、供給源11を基準とした最下流に位置する枝管30は第2枝管である。 As shown in FIG. 5, in the piping system 41 designed through such a design procedure, a branch pipe 30 with a dead leg length of 6D is connected to the upstream portion 15a of the main pipe 15 with respect to the supply source 11, and the main pipe 15 A branch pipe 30 with a dead leg length of 4.5D is connected to the midstream portion 15b of the pipe. Further, a branch pipe 30 having a dead leg length of 3D is connected to the downstream portion 15c of the main pipe 15. Note that among the branch pipes 30, the branch pipe 30 located at the most upstream position with respect to the supply source 11 is the first branch pipe, and the branch pipe 30 located at the most downstream position with respect to the supply source 11 is the second branch pipe. It's a tube.

(設計支援システム)
図7に示すように、上述した設計手順のうち使用予測(ステップS102)、主管設計(ステップS103)、および、枝管設計(ステップS104)は、設計支援システム45によって具現化可能である。設計支援システム45は、設計支援装置48を中心に構成されている。設計支援システム45は、設計支援装置48のほか、設計支援装置48に対して各種情報を入力する入力装置46、設計支援装置48が出力する各種情報を表示可能な表示装置47を含んで構成される。
(Design support system)
As shown in FIG. 7, among the design procedures described above, usage prediction (step S102), main pipe design (step S103), and branch pipe design (step S104) can be realized by the design support system 45. The design support system 45 is mainly configured with a design support device 48. The design support system 45 includes a design support device 48, an input device 46 for inputting various information to the design support device 48, and a display device 47 capable of displaying various information output from the design support device 48. Ru.

入力装置46は、図示されない入力インターフェースを介して設計支援装置48に電気的に接続されている。入力装置46は、例えば、キーボードやマウスなどで構成されており、設計者が設計支援装置48に各種情報を入力可能に構成されている。設計者は、入力装置46を通じて必要な情報、例えば、ステップS102の使用予測において必要な使用情報を設計支援装置48に入力する。 The input device 46 is electrically connected to the design support device 48 via an input interface (not shown). The input device 46 includes, for example, a keyboard and a mouse, and is configured to allow a designer to input various information to the design support device 48. The designer inputs necessary information, for example, usage information necessary for the usage prediction in step S102, into the design support device 48 through the input device 46.

表示装置47は、図示されない出力インターフェースを介して設計支援装置48に電気的に接続されている。表示装置47は、設計支援装置48が実行した処理の結果など表示する。表示装置47による表示内容の一例は、使用情報の入力画面である。表示装置47による表示内容の他の例は、ポンプ13の供給量Qを示すポンプ情報、主管15のサイズや最大流速v1、最小流速v2などを示す主管情報、各枝管30の個別最小流速v3やデッドレグ長さの許容値を示す枝管情報などである。 The display device 47 is electrically connected to the design support device 48 via an output interface (not shown). The display device 47 displays the results of processing executed by the design support device 48 and the like. An example of the content displayed by the display device 47 is a usage information input screen. Other examples of display contents by the display device 47 include pump information indicating the supply amount Q of the pump 13, main pipe information indicating the size of the main pipe 15, maximum flow velocity v1, minimum flow velocity v2, etc., and individual minimum flow velocity v3 of each branch pipe 30. and branch pipe information indicating the allowable value of dead leg length.

設計支援装置48は、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、或いは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリを含み、メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The design support device 48 may be configured as a circuit including one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, one or more processors operating according to a computer program (software), or a combination thereof. A processor includes a CPU and memory, such as RAM and ROM, where the memory stores program codes or instructions configured to cause the CPU to perform processing. Memory or computer-readable media includes any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.

設計支援装置48は、媒体49が記憶する配管システムの設計支援プログラムがインストールされたコンピュータである。設計支援装置48は、制御部50と記憶部51とを備えている。制御部50は、入力装置46を介して入力された情報のほか、記憶部51に記憶されている各種情報や設計支援プログラムに基づいて各種処理を実行する。 The design support device 48 is a computer in which a piping system design support program stored in the medium 49 is installed. The design support device 48 includes a control section 50 and a storage section 51. The control unit 50 executes various processes based on information input via the input device 46, various information stored in the storage unit 51, and a design support program.

制御部50は、設計支援プログラムの実行により機能する機能部として、取得部52、処理部53、出力部54を備えている。
取得部52は、入力装置46を通じて入力された各種情報を取得し、その取得した各種情報を記憶部51の所定領域に格納する。
The control unit 50 includes an acquisition unit 52, a processing unit 53, and an output unit 54 as functional units that function by executing the design support program.
The acquisition unit 52 acquires various types of information input through the input device 46 and stores the acquired various information in a predetermined area of the storage unit 51.

処理部53は、記憶部51に記憶されている各種情報と設計支援プログラムにしたがって各種の処理を実行する。
処理部53は、使用情報の入力画面を表示装置47に表示させるとともに、その入力画面を通じて入力された使用情報に基づく使用予測情報を各ユースポイントについて生成する。処理部53は、その生成した使用予測情報に基づいて配管システム41における最小使用量と最大使用量とを設定する。
The processing unit 53 executes various processes according to the various information stored in the storage unit 51 and the design support program.
The processing unit 53 displays a usage information input screen on the display device 47, and generates usage prediction information for each use point based on the usage information input through the input screen. The processing unit 53 sets the minimum usage amount and maximum usage amount in the piping system 41 based on the generated usage prediction information.

処理部53は、配管システム41の最小使用量と最大使用量とに基づいてポンプ13の供給量Qと主管内径Aとを設定する。処理部53は、演算部として機能し、各ユースポイントについて個別最小流速v3を演算する。 The processing unit 53 sets the supply amount Q of the pump 13 and the main pipe inner diameter A based on the minimum usage amount and maximum usage amount of the piping system 41. The processing unit 53 functions as a calculation unit and calculates the individual minimum flow velocity v3 for each use point.

処理部53は、許容値設定部として機能し、演算した個別最小流速v3に基づいてデッドレグ長さの許容値を設定する。デッドレグ長さの許容値に関連して、記憶部51は、各種情報の1つとして、個別最小流速v3とデッドレグ長さの許容値とを関連付けた許容値データを記憶している。許容値データは、上述したデッドレグ長さの評価結果に基づくテーブルであり、個別最小流速v3ごとに、あるいは、個別最小流速v3の範囲ごとにデッドレグ長さの許容値が規定されている。処理部53は、個別最小流速v3に対応する値を許容値データから選択することにより、各枝管30に対してデッドレグ長さの許容値を設定する。 The processing unit 53 functions as a tolerance value setting unit, and sets the tolerance value of the dead leg length based on the calculated individual minimum flow velocity v3. Regarding the allowable value of the dead leg length, the storage unit 51 stores, as one of various pieces of information, allowable value data that associates the individual minimum flow velocity v3 with the allowable value of the dead leg length. The allowable value data is a table based on the dead leg length evaluation results described above, and the allowable value of the dead leg length is defined for each individual minimum flow velocity v3 or for each range of the individual minimum flow velocity v3. The processing unit 53 sets an allowable value of the dead leg length for each branch pipe 30 by selecting a value corresponding to the individual minimum flow velocity v3 from the allowable value data.

出力部54は、処理部53が実行する各処理にしたがって、使用情報の入力画面のほか、使用情報に基づく設計支援結果であるポンプ情報や主管情報、枝管情報などを表示装置47に表示する。こうして表示装置47に表示されたポンプ情報や主管情報、枝管情報などに基づいて、設計者は配管システム41の詳細な仕様を決定する。 The output unit 54 displays on the display device 47, in addition to the usage information input screen, pump information, main pipe information, branch pipe information, etc. that are design support results based on the usage information, in accordance with each process executed by the processing unit 53. . Based on the pump information, main pipe information, branch pipe information, etc. thus displayed on the display device 47, the designer determines detailed specifications of the piping system 41.

本実施形態の作用及び効果について説明する。
(1)本実施形態では、主管15の接続部分35における個別最小流速v3に基づいてデッドレグ長さの許容値を設定した。具体的には、個別最小流速v3が大きいほどデッドレグ長さの許容値が大きくした。こうした構成によれば、個別最小流速v3に基づく許容値の範囲内において枝管30の設計長さを満たす最小値を枝管内径Dに設定することができる。これにより、枝管30の設計長さを満たしつつ枝管30の小径化を図ることができる。その結果、コストの上昇とデッドレグに起因する水質の低下とを抑えることができる。
The operation and effects of this embodiment will be explained.
(1) In the present embodiment, the allowable value of the dead leg length is set based on the individual minimum flow velocity v3 at the connection portion 35 of the main pipe 15. Specifically, the larger the individual minimum flow velocity v3, the larger the allowable value of the dead leg length. According to such a configuration, the branch pipe inner diameter D can be set to a minimum value that satisfies the design length of the branch pipe 30 within the range of allowable values based on the individual minimum flow velocity v3. Thereby, the diameter of the branch pipe 30 can be reduced while satisfying the design length of the branch pipe 30. As a result, it is possible to suppress an increase in cost and a decrease in water quality caused by dead legs.

(2)本実施形態では、枝管30における色水の濃度が初期濃度の1/10となるデッドレグ長さを良判定とした。こうした構成によれば、枝管30の先端に設けられた閉止機構が閉状態であったとしても枝管30内における用水の滞留を十分に抑えることができる。その結果、デッドレグに起因する水質の低下をより効果的に抑えることができる。 (2) In this embodiment, the dead leg length at which the concentration of colored water in the branch pipe 30 is 1/10 of the initial concentration was determined to be good. According to this configuration, even if the closing mechanism provided at the tip of the branch pipe 30 is in a closed state, it is possible to sufficiently suppress the accumulation of water in the branch pipe 30. As a result, deterioration in water quality caused by dead legs can be more effectively suppressed.

(3)本実施形態では、設計支援装置48は、枝管30の各々について演算した個別最小流速v3に基づく値を許容値データから選択することによりデッドレグ長さの許容値を設定した。こうした構成によれば、デッドレグ長さの許容値を簡易な構成のもとで設定することができる。 (3) In the present embodiment, the design support device 48 sets the allowable value of the dead leg length by selecting a value based on the individual minimum flow velocity v3 calculated for each branch pipe 30 from the allowable value data. According to such a configuration, the allowable value of the dead leg length can be set with a simple configuration.

(4)本実施形態では、供給源11を基準とした上流側から単調減少するようにデッドレグ長さの許容値が設定される。こうした構成によれば、供給源11を基準とした上流側に位置する枝管30の小径化を図ることができる。その結果、コストの上昇とデッドレグに起因する水質の低下とを抑えることができる。 (4) In this embodiment, the allowable value of the dead leg length is set so that it monotonically decreases from the upstream side with respect to the supply source 11. According to such a configuration, it is possible to reduce the diameter of the branch pipe 30 located upstream with respect to the supply source 11. As a result, it is possible to suppress an increase in cost and a decrease in water quality caused by dead legs.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・本実施形態において、デッドレグ長さは、所定濃度の色水が充填された主管15の接続部分35および枝管30に無色水を流し、60sec後の色水の濃度を計測した結果に基づいてデッドレグ長さを評価した。これに限らず、デッドレグ長さは、例えば、無色水の流通を開始してから枝管30における色水の濃度が目標濃度まで低下するまでに要する時間に基づいて評価されてもよい。
This embodiment can be modified and implemented as follows. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
- In this embodiment, the dead leg length is based on the result of flowing colorless water through the connecting part 35 and branch pipe 30 of the main pipe 15 filled with colored water of a predetermined concentration and measuring the concentration of colored water after 60 seconds. Dead leg length was evaluated. The dead leg length is not limited to this, and the dead leg length may be evaluated based on, for example, the time required for the concentration of colored water in the branch pipe 30 to decrease to the target concentration after starting the flow of colorless water.

・本実施形態において、デッドレグ長さは、所定濃度の色水が充填された主管15の接続部分35および枝管30に無色水を流し、60sec後の色水の濃度を計測した結果に基づいてデッドレグ長さを評価した。これに限らず、デッドレグ長さは、例えば、塩分濃度に基づいて評価されてもよい。 - In this embodiment, the dead leg length is based on the result of flowing colorless water through the connecting part 35 and branch pipe 30 of the main pipe 15 filled with colored water of a predetermined concentration and measuring the concentration of colored water after 60 seconds. Dead leg length was evaluated. The dead leg length is not limited to this, and the dead leg length may be evaluated based on the salt concentration, for example.

・本実施形態では、試験用配管システム10を用いた実験によりデッドレグ長さを評価した。これに限らず、デッドレグ長さは流体解析を用いて評価されてもよいし、実験及び流体解析の双方を用いて評価されてもよい。 - In this embodiment, the dead leg length was evaluated through an experiment using the test piping system 10. The present invention is not limited to this, and the dead leg length may be evaluated using fluid analysis, or may be evaluated using both experiment and fluid analysis.

・本実施形態では、設計支援装置48の処理部53は、許容値設定部として、記憶部51に記憶している許容値データに基づいてデッドレグ長さの許容値を設定した。これに限らず、処理部53は、個別最小流速v3を変数とする演算式によりデッドレグ長さの許容値を設定してもよい。 - In this embodiment, the processing unit 53 of the design support device 48, as a tolerance value setting unit, sets the tolerance value of the dead leg length based on the tolerance data stored in the storage unit 51. However, the present invention is not limited to this, and the processing unit 53 may set the allowable value of the dead leg length using an arithmetic expression using the individual minimum flow velocity v3 as a variable.

・本実施形態では、設計支援装置48を用いて使用予測(ステップS102)、主管設計(ステップS103)、および、枝管設計(ステップS104)を行った。こうした構成に限らず、これら使用予測、主管設計、および、枝管設計における各種の演算等が設計者によって行われてもよい。また例えば、設計支援装置48は、配管可能な座標空間、ポンプ13の設置座標やユースポイントの設置座標などが入力されることにより、ルート設計(ステップS101)が実行可能に構成されてもよい。 - In this embodiment, the design support device 48 was used to perform usage prediction (step S102), main pipe design (step S103), and branch pipe design (step S104). The configuration is not limited to this, and various calculations in the usage prediction, main pipe design, and branch pipe design may be performed by the designer. For example, the design support device 48 may be configured to be able to execute route design (step S101) by inputting the coordinate space where piping is possible, the installation coordinates of the pump 13, the installation coordinates of the use points, and the like.

・本実施形態では、試験用配管システム10において、枝管30を主管15の延在方向に対して直交する方向に延びる配管とした。これに限らず、枝管30は、図8(a)に示すように主管15に対して鋭角θaだけ屈曲する配管であってもよいし、図8(b)に示すように主管15に対して鈍角θbだけ屈曲する配管であってもよい。こうした構成であっても、角度θごとに上述した評価方法に基づいてデッドレグ長さを評価し、その評価結果に基づいてデッドレグ長さの許容値を設定することができる。これにより、配管システムの配管についての自由度が飛躍的に向上する。なお、設計支援装置48による設計支援においては、各枝管30の角度θが入力されるとともに、角度θごとの許容値データを記憶部51に記憶していることが好ましい。 - In this embodiment, in the test piping system 10, the branch pipe 30 is a pipe extending in a direction perpendicular to the extending direction of the main pipe 15. The branch pipe 30 is not limited to this, but may be a pipe bent at an acute angle θa with respect to the main pipe 15 as shown in FIG. 8(a), or may be bent with respect to the main pipe 15 as shown in FIG. 8(b). The pipe may be bent by an obtuse angle θb. Even with such a configuration, the dead leg length can be evaluated for each angle θ based on the evaluation method described above, and the allowable value of the dead leg length can be set based on the evaluation result. This dramatically improves the degree of freedom regarding the piping of the piping system. In addition, in the design support by the design support device 48, it is preferable that the angle θ of each branch pipe 30 is input and that tolerance value data for each angle θ is stored in the storage unit 51.

・主管15および枝管30は、配管用ステンレス鋼管に限らず、例えば銅やアルミニウムなどの金属管であってもよいし、塩化ビニル管のような樹脂管であってもよい。 - The main pipe 15 and the branch pipes 30 are not limited to stainless steel pipes for piping, but may be metal pipes such as copper or aluminum pipes, or resin pipes such as vinyl chloride pipes.

10…試験用配管システム、11…供給源、12…タンク、13…ポンプ、15…主管、15a…上流部分、15b…中流部分、15c…下流部分、16…第1バイパス管、17…第1バイパス弁、20…流量測定部、21…第1流量測定路、22…第2流量測定路、23…第1流量計、24…第1調整弁、25…第2流量計、26…第2調整弁、29…試験部、30…枝管、31…第1遮断弁、32…第2遮断弁、35…接続部分、36…第2バイパス管、37…第2バイパス弁、38…排水管、39…排水弁、40…循環弁、41…配管システム、42A…開閉弁、42B…計器、43…流通制御弁、45…設計支援システム、46…入力装置、47…表示装置、48…設計支援装置、49…媒体、50…制御部、51…記憶部、52…取得部、53…処理部、54…出力部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Test piping system, 11... Supply source, 12... Tank, 13... Pump, 15... Main pipe, 15a... Upstream part, 15b... Midstream part, 15c... Downstream part, 16... First bypass pipe, 17... First Bypass valve, 20...Flow rate measurement section, 21...First flow rate measurement path, 22...Second flow rate measurement path, 23...First flow meter, 24...First regulating valve, 25...Second flow meter, 26...Second Regulating valve, 29... Test section, 30... Branch pipe, 31... First shutoff valve, 32... Second shutoff valve, 35... Connection portion, 36... Second bypass pipe, 37... Second bypass valve, 38... Drain pipe , 39... Drain valve, 40... Circulation valve, 41... Piping system, 42A... Open/close valve, 42B... Instrument, 43... Distribution control valve, 45... Design support system, 46... Input device, 47... Display device, 48... Design Support device, 49... Medium, 50... Control unit, 51... Storage unit, 52... Acquisition unit, 53... Processing unit, 54... Output unit.

Claims (5)

供給源が供給する用水が流れる主管と前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管とを備える配管システムの設計方法であって、
前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、
前記複数の枝管の各々について、
前記配管システムの使用予測に基づいて、前記主管における前記枝管の接続部分を流れる前記用水の個別最小流速を求め、
前記個別最小流速に応じて前記デッドレグ長さの許容値を設定する
配管システムの設計方法。
A method for designing a piping system comprising a main pipe through which water supplied by a supply source flows, and a plurality of branch pipes branching from the main pipe and having a closing mechanism at their tips, the method comprising:
When the dead leg length is the length from the center of the main pipe to the closing mechanism, which is expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe,
For each of the plurality of branch pipes,
Based on the usage prediction of the piping system, determine the individual minimum flow rate of the water flowing through the connection portion of the branch pipe in the main pipe,
A method for designing a piping system, wherein an allowable value of the dead leg length is set according to the individual minimum flow velocity.
供給源が供給する用水が流れる主管と前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管とを備える配管システムの設計支援装置であって、
前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、
前記設計支援装置は、
前記複数の枝管の各々について、前記配管システムの使用予測に基づいて、前記主管における前記枝管の接続部分を流れる前記用水の個別最小流速を演算する演算部と、
前記複数の枝管の各々に、前記個別最小流速に応じて前記デッドレグ長さの許容値を設定する許容値設定部と、を有する
配管システムの設計支援装置。
A design support device for a piping system comprising a main pipe through which water supplied by a supply source flows, and a plurality of branch pipes branched from the main pipe and each having a closing mechanism at its tip,
When the dead leg length is the length from the center of the main pipe to the closing mechanism, which is expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe,
The design support device includes:
a calculation unit that calculates, for each of the plurality of branch pipes, an individual minimum flow velocity of the water flowing through a connecting portion of the branch pipes in the main pipe, based on a usage prediction of the piping system;
A piping system design support device, comprising: a tolerance setting unit that sets a tolerance value for the dead leg length in accordance with the individual minimum flow velocity for each of the plurality of branch pipes.
前記個別最小流速と前記許容値とを関連付けた許容値データを記憶する記憶部をさらに備え、
前記許容値設定部は、前記個別最小流速に基づいて前記許容値データから選択した値を前記許容値に設定する
請求項2に記載の配管システムの設計支援装置。
further comprising a storage unit storing tolerance value data in which the individual minimum flow velocity and the tolerance value are associated with each other;
The piping system design support device according to claim 2, wherein the tolerance value setting unit sets the tolerance value to a value selected from the tolerance data based on the individual minimum flow velocity.
供給源が供給する用水が流れる主管と前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管とを備える配管システムの設計を支援する設計支援装置に、
前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、
前記複数の枝管の各々について、前記配管システムの使用予測に基づいて、前記主管における前記枝管の接続部分を流れる前記用水の個別最小流速を求める処理と、
前記複数の枝管の各々に、前記個別最小流速に応じて前記デッドレグ長さの許容値を設定する処理と、を実行させる
プログラム。
A design support device that supports the design of a piping system that includes a main pipe through which water supplied by a supply source flows and a plurality of branch pipes that branch from the main pipe and are provided with a closing mechanism at their tips,
When the dead leg length is the length from the center of the main pipe to the closing mechanism, which is expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe,
For each of the plurality of branch pipes, a process of determining an individual minimum flow velocity of the water flowing through a connecting portion of the branch pipes in the main pipe based on a usage prediction of the piping system;
A program that causes each of the plurality of branch pipes to execute a process of setting an allowable value of the dead leg length according to the individual minimum flow velocity.
供給源が供給する用水が流れる主管と、
前記主管から分岐して先端に閉止機構が設けられた複数の枝管と、を備える配管システムであって、
前記複数の枝管の各々について、前記主管の中心から前記閉止機構までの長さであって枝管内径に対する相対値で表現される長さをデッドレグ長さとするとき、
前記複数の枝管の各々は、前記複数の枝管の各々について求められた流速であって、前記配管システムの使用予測に基づいて、前記主管に対する接続部分を流れる前記用水の個別最小流速に応じた許容値以下に前記デッドレグ長さが設定されており、
前記配管システムにおいて、前記供給源を基準とした前記主管の最上流に位置する前記枝管から前記主管の最下流に位置する前記枝管に向けて前記デッドレグ長さが単調減少している
配管システム。
A main pipe through which water supplied by the supply source flows;
A piping system comprising a plurality of branch pipes branching from the main pipe and each having a closing mechanism at its tip,
For each of the plurality of branch pipes, when the dead leg length is the length from the center of the main pipe to the closing mechanism and is expressed as a relative value to the inner diameter of the branch pipe,
Each of the plurality of branch pipes has a flow velocity determined for each of the plurality of branch pipes, and is based on a usage prediction of the piping system, and is determined according to an individual minimum flow velocity of the water flowing through the connection portion to the main pipe. The dead leg length is set below the allowable value,
In the piping system, the dead leg length monotonically decreases from the branch pipe located most upstream of the main pipe to the branch pipe located most downstream of the main pipe with respect to the supply source. .
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