― 主機・発電機・ボイラの排気を、安全・信頼性・保守性として成立させる“排ガス管設計” ―

船舶の機関室では、主機関（主機）・発電機関（補機）・ボイラ等から発生する排気ガスを、煙突（ファンネル）へ導くために排ガス管（排気管・煙道）が設けられます。

排ガス管は単なる「配管」ではなく、高温／振動／熱膨張／腐食／結露（ドレン）／保温（表面温度）といった複数の制約を同時に満たす必要がある、典型的な“成立性設計”の対象です。

当社では、上記の関連する支持・伸縮の逃げ・保温・ドレン挙動・点検動線・取り合いまで含めて、システムとして破綻しない計画を重視し、設計・検討を行っています。

1. 排ガス管は「温度条件」を設計の起点にする（熱膨張・保温・材料選定の前提）

排ガス管の設計の品質を左右するのは、まず温度条件の整理です。熱膨張対策や保温要否、周辺影響の。

設計で整理したい前提（例）

・排ガス温度（定常／最大／立上げ・負荷変動時） と機関室との温度差

・運転形態（連続運転か、発停が多いか）

・呼び径は適切か（流体スピードは問題ないか）

・排ガス管ルートのドラフトロスは問題ないか

・排気が冷える区間の有無（煙突内、上部甲板近傍、外気影響など）

・周辺区画条件（居住区等騒音問題）と近接物は検討したか

・サイレンサー等の排ガス管の導中の艤装品の配置位置

・etc

温度条件は「計画の出発点」であり、後述する伸縮・支持・ドレン・保温の全てに波及します。

2. 熱膨張は排ガス管では必ず“起きる”で逃がす

高温配管で典型的な不具合は、熱膨張の逃げ不足によるフランジ漏れ、溶接部割れ、過大荷重です。重要なのは伸び量そのものより、伸びが逃げられずに応力として溜まることです。

熱膨張に関連する設計で重視する観点（要約）

・固定点（FIXポイントは）は適切か

・熱変位のベクトル及び変位量は正しいか？

・熱変位が両振りの場合伸縮継手のコールドスプリング等考慮したか

・伸縮を吸収できる配管形状（曲がり・オフセット等）が確保できているか

・貫通ピース形状による船体への影響は問題ないか？

・伸縮継手の数量及び位置は適切か少しでも減らせないか？

・機器側に無理な反力を与えない構成になっているか（メーカリコメンド通りか）

・ローリングサポートが必要な箇所は適宜装備する

・etc

排ガス管は「ルート→支持」ではなく、伸縮と支持の考え方を含めてルートを決めるほうが成立しやすくなります。

3. 振動は“配管の強度”より“支持の成立性”が効く

船舶では機関振動に加えて排気脈動、船体振動が重なることがあり、排気系は影響を受けやすい系統です。ここで問題になりやすいのが支持金物・取付部・スパン設定です。

設計で重視する観点（要約）

・支持スパンが長くなりすぎていないか（局所的なたわみ・応力集中を生まないか）

・支持位置が偏っていないか（フランジ・エルボ周りなど弱点部に負担が寄らないか）

・船殻構造へカーリングやブラケットは適宜追加したか？

・伸縮継手付近には支持材は設けているか

4. ドレン（結露）は“出る可能性”を前提に組み立てる（腐食・閉塞の起点）

排気は冷却条件により結露し、ドレンが発生することがあります。ドレンが関与すると腐食が加速し、スス等の堆積と組み合わさって閉塞や漏えいにつながります。

設計で重視する観点（要約）

・勾配が成立しているか

・消音器等装備する場合適切にドレンが排出される構造かの確認

・低点（溜まり）の発生位置を想定できているか（避けられないなら保全性を確保）

点検・清掃・アクセスが成立しているか

船内は制約が多いため、理想形にできない箇所が出ます。重要なのは、どこは溜まりを作らない／どこは溜まり得るので保全で担保するといった設計上の優先順位を明確にします

5. 保温は「省エネ」だけでなく「安全」と「周辺影響」の設計要素

排ガス管の保温は熱損失低減の文脈だけでなく、船舶では特に接触火傷防止、周辺機器・ケーブルへの熱影響低減、区画内温度上昇抑制の意味が大きくなります。

設計で重視する観点（要約）

・人が接近する経路・作業箇所に対する表面温度リスクの整理

・周辺配線・機器との近接条件を踏まえた配慮

・保温施工を前提にした取り合い・スペースの成立

6. 最終的には「保全できるか」で成立性を閉じる（長期運用の品質）

排ガス管は施工より運用期間のほうが長く、保全性が効いてきます。最終チェックでは、干渉が無いかだけでなく「作業できるか」を見る必要があります。

保守や艤装時に関連する設計で重視する観点（要約）

・機器取合い箇所の合わせ管の作業性（陸揚げが必要箇所は搬出入可能か）

・フランジ増締め・点検に工具が入るか

・サイレンサー等で調整ライナが必要な箇所での作業性

・艤装時の雨水対策は出来ているか？

・合わせ管等船内艤装時に施工する保温材は施工できる配置か？

・先行艤装時に排ガス管が繋がってない際に片持ちになる個所は対策したか？

・工事用マンホール（点検箇所が必要な場合）は目視でダクト内確認できる位置か？

当社の排ガス管の設計思想

当社は、排ガス管を「配管の一本」として扱うのではなく、以下を設計品質の中核に置いています。

運転の安定性：温度条件と運転形態を前提に、破綻しない系統構成

安全性：表面温度・近接物・異常時挙動を含めた成立性

保守性：点検・清掃・増締め・更新が現実的に行える配置と構成

信頼性：熱膨張・振動・ドレンを設計段階で織り込み、トラブルを未然に減らす検討

船種や運航形態、機関構成により最適解は変わりますが、当社は「現場で使える」「トラブルを未然に減らす」設計を目標に、排ガス管・支持・周辺取り合いまで含めた全体最適の検討を行っています。