特許 6553884 配管取付構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6553884

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】配管取付構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 3/18 20060101AFI20190722BHJP

   F16L 3/10 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   F16L3/18 B

   F16L3/10 Z

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-23246(P2015-23246)

(22)【出願日】2015年2月9日

(65)【公開番号】特開2016-145624(P2016-145624A)

(43)【公開日】2016年8月12日

【審査請求日】2017年10月3日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003285

【氏名又は名称】千代田化工建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】内池 淳

【審査官】 大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１９６５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２１８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４１５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−１１７１２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４４０３７５９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実公昭５０−０３１５３５（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 実開昭６１−１２９９７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００４−２４０８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１８９７６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｌ３／００−３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配管を支持構造体に取り付けるための配管取付構造であって、
前記配管と前記支持構造体とを接続する配管サポートと、
前記配管と前記配管サポートとの間に介在された摩擦材と、
前記摩擦材を前記配管と前記配管サポートとの間で締め付ける締付部材であって、前記配管に所定の解放荷重を超える荷重が作用したときに、前記配管サポートに対して前記配管が移動するように、前記摩擦材に締付力を加える締付部材と、
を備え、
前記所定の解放荷重は、レベル２地震動が発生した場合に前記配管に作用する荷重に設定され、
前記配管サポートは、ガイドと、前記ガイドに対して固定されるクランプとを備え、
前記ガイドは、固定部材により前記支持構造体に固定される第１ガイド部および第２ガイド部を備え、
前記第１ガイド部および第２ガイド部で前記支持構造体の所定の面に配置された前記配管を両側から挟み込むことにより、前記配管の軸直角方向への移動が拘束され、
前記クランプは、前記配管を間に挟んで対向して配置される一対の第１把持部および第２把持部を備え、
前記配管と前記第１把持部および前記第２把持部との間に前記摩擦材が介在され、
前記締付部材は、前記摩擦材を前記配管と前記第１把持部および前記第２把持部との間で締め付け、
前記配管と前記摩擦材との間に生じる摩擦力によって、前記配管の軸方向への移動が拘束され、
前記配管に前記所定の解放荷重を超える荷重が作用したとき、前記クランプに対して前記配管が移動するよう、前記摩擦材に加えられる締付力が調整されることを特徴とする配管取付構造。

【請求項2】

前記摩擦材は、メッシュばねであることを特徴とする請求項１に記載の配管取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管を支持構造に取り付けるための配管取付構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、配管を支持構造に取り付けるために、配管サポートが用いられている。配管サポートは、配管の自重および熱や地震等の荷重を受ける役割を持ち、配管および支持構造の形状によりさまざまな形式がある。

【0003】

配管サポートには、基本的には、裸配管用と、保温・保冷付き配管用（シュー型）とがある。配管サポートには、配管の熱膨張を妨げないように移動方向を限定したものがあり、軸方向の移動を拘束するストッパー、軸直角方向の移動を拘束するガイド、および全ての移動を拘束するフィックスに分類される。

【0004】

配管サポートは、配管径と支持荷重に応じて選択される。小径管で支持荷重が小さい場合はＵ型のボルト（Ｕボルト）が使用され、大径管および大荷重にはサドル型が使用される。配管サポートの支持構造への取り付けは、溶接で行われることもあるが、火気の使用が制限されている場合や取り外しが必要な場合は、ボルト止め構造が採用される。

【0005】

配管サポートが受ける荷重には、配管の重量、内容物重量、および保温保冷材重量の合計となる自重（一次荷重）と、内部流体により配管が加熱又は冷却されることで生じる配管の伸縮により生ずる熱荷重（二次荷重）がある。これらの合計は常に配管に作用するので、長期荷重と呼ばれる。また、配管サポートが受ける荷重には、地震および風により一次的に作用する短期荷重がある。

【0006】

特に地震荷重は、関東大震災を想定したレベル１地震動と、阪神大震災の様な直下型地震や東日本大震災の様な巨大地震を想定したレベル２地震動に分けられる。レベル１地震動は、再現周期６０年程度とし、地震後完全に元の姿に戻る弾性設計が要求される。レベル２地震動は、内容物の漏洩が無ければ必ずしも元の姿に戻らなくても良い弾塑性設計が要求される。通常の設備では、レベル１耐震設計が行われるが、特に重要度が高いものおよび危険度の高い設備では、レベル２耐震設計が行われる。レベル２耐震設計対象は同時に、レベル１耐震性能の確保が要求される。

【0007】

配管と配管サポートは、総称して配管系と呼ばれる。配管系では、配管の動きをタイトに拘束すると、地震時に配管にかかる荷重により、配管には大きな応力が発生し、支持構造には大きな反力が作用する。この配管の応力又は支持構造の反力が限界を超えると配管又は支持構造の弱い方が壊れる。配管はその特性としての柔軟性（可撓性）を持っているので、配管を適度に変形させることにより、配管の応力と支持構造の反力を小さくさせることができる。配管系では、各種サポート形式と拘束条件とを組合せることにより、これらのバランスを取る応力設計が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２−１４９６８８号公報

【特許文献2】特開２００９−１８０２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

配管サポートは、通常運転状況およびレベル１地震動においては、弾性設計が要求されるので配管をしっかり拘束する必要がある。一方、レベル２地震動においては、弾塑性設計が要求されるので、大きな荷重に対しては拘束を解放しこれらの影響を低減する設計法が要求される。

【0010】

限界を超える荷重を解放するには、一般的には配管系のどこかにシアーピン（せん断ピン）を入れ、限界を超えるとピンが破断し拘束を解放する方式と、配管拘束の溶接量を調節し限界を超えると溶接が破断する方式等があるが、いずれの方式も一旦拘束を解放すると支持機能を喪失するという課題がある。

【0011】

本発明は、こうした状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、大きな荷重に対して配管の拘束を解放するとともに、拘束を解放した場合でも配管の支持機能を維持することのできる配管取付構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の配管取付構造は、配管を支持構造体に取り付けるための配管取付構造であって、配管と支持構造体とを接続する配管サポートと、配管と配管サポートとの間に介在された摩擦材と、摩擦材を配管と配管サポートとの間で締め付ける締付部材であって、配管に所定の解放荷重を超える荷重が作用したときに、配管サポートに対して配管が移動するように、摩擦材に締付力を加える締付部材と、を備える。

【0013】

本発明の別の態様もまた、配管取付構造である。この配管取付構造は、配管を支持構造体に取り付けるための配管取付構造であって、配管と支持構造体とを接続する配管サポートと、支持構造体と配管サポートとの間に介在された摩擦材と、摩擦材を支持構造体と配管サポートとの間で締め付ける締付部材であって、配管に所定の解放荷重を超える荷重が作用したときに、支持構造体に対して配管サポートが移動するように、摩擦材に締付力を加える締付部材と、を備える。

【0014】

上記態様の配管取付構造において、摩擦材は、メッシュばねであってもよい。

【0015】

所定の解放荷重は、レベル２地震動が発生した場合に配管に作用する荷重に設定されてもよい。

【0016】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、大きな荷重に対して配管の拘束を解放するとともに、拘束を解放した場合でも配管の支持機能を維持することのできる配管取付構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る配管取付構造を説明するための正面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る配管取付構造を説明するための側面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る配管取付構造を説明するための正面図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る配管取付構造を説明するための側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る配管取付構造１０を説明するための正面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る配管取付構造１０を説明するための側面図である。配管取付構造１０は、配管１２を支持構造体１４に取り付けるものである。本第１実施形態において、配管１２は、断面が円形状の配管であり、支持構造体１４は、Ｈ形鋼である。

【0020】

本第１実施形態に係る配管取付構造１０は、配管１２と支持構造体１４とを接続する配管サポート１６を備える。配管サポート１６は、クランプ１８と、ガイド２０とを有する。

【0021】

クランプ１８は、対向して配置された一対の第１把持部２１および第２把持部２２と、第１把持部２１と第２把持部２２を結合する第１締付ボルト２３ａおよび第１締付ナット２３ｂ並びに第２締付ボルト２４ａおよび第２締付ナット２４ｂとを備える。

【0022】

第１把持部２１は、配管１２を受け入れ可能に湾曲した半円状の湾曲部２１ａと、湾曲部２１ａの上下に延在する平坦部２１ｂ，２１ｃとを有する。同様に、第２把持部２２は、配管１２を受け入れ可能に湾曲した半円状の湾曲部２２ａと、湾曲部２２ａの上下に延在する平坦部２２ｂ，２２ｃとを有する。第１締付ボルト２３ａは、第１把持部２１の平坦部２１ｂと第２把持部２２の平坦部２２ｂを挿通しており、第１締付ナット２３ｂと螺合する。第２締付ボルト２４ａは、第１把持部２１の平坦部２１ｃと第２把持部２２の平坦部２２ｃを挿通しており、第２締付ナット２４ｂと螺合する。第１把持部２１の湾曲部２１ａと第２把持部２２の湾曲部２２ａの間に配管１２を配置した状態で、第１締付ボルト２３ａと第１締付ナット２３ｂおよび第２締付ボルト２４ａと第２締付ナット２４ｂを締めることにより、配管１２を支持することができる。

【0023】

ガイド２０は、Ｌ字型の第１ガイド部２５および第２ガイド部２６を備える。第１ガイド部２５および第２ガイド部２６は、支持構造体１４の上面１４ａに配置された配管１２を両側から挟み込むように配置される。第１ガイド部２５は、２組のボルト２７ａおよびナット２７ｂによって支持構造体１４の上面１４ａに固定される。第２ガイド部２６は、２組のボルト２８ａおよびナット２８ｂによって支持構造体１４の上面１４ａに固定される。ガイド２０は、第１ガイド部２５および第２ガイド部２６で配管１２を両側から挟み込むことにより、配管１２の軸直角方向への移動を拘束している。

【0024】

図２に示すように、第１ガイド部２５は、縦辺部２５ａの一部を切り欠いて形成された凹部２５ｂを有する。同様に、第２ガイド部も凹部を有する。第１ガイド部２５の凹部２５ｂには第１把持部２１が挿設され、第２ガイド部２６の凹部には第２把持部２２が挿設される。クランプ１８は、ガイド２０に対して固定される。

【0025】

本第１実施形態に係る配管取付構造１０においては、配管１２と第１把持部２１の湾曲部２１ａとの間に第１摩擦材３０が介在されており、配管１２と第２把持部２２の湾曲部２２ａとの間に第２摩擦材３１が介在されている。第１摩擦材３０および第２摩擦材３１は、第１締付ボルト２３ａと第１締付ナット２３ｂおよび第２締付ボルト２４ａと第２締付ナット２４ｂを締めることにより、配管１２と第１把持部２１および第２把持部２２との間で締め付けられる。配管１２と第１摩擦材３０および第２摩擦材３１との間に生じる摩擦力によって、配管１２の軸方向への移動が拘束される。

【0026】

本第１実施形態においては、第１締付ボルト２３ａと第１締付ナット２３ｂおよび第２締付ボルト２４ａと第２締付ナット２４ｂの締め付けトルクによって、第１摩擦材３０および第２摩擦材３１に締付力を加えることができる。第１摩擦材３０および第２摩擦材３１の締付力を調整することにより、第１摩擦材３０および第２摩擦材３１の摩擦力が変化するため、配管１２の解放荷重を任意の荷重に設定することができる。すなわち、所定の解放荷重Ｌｒを設定する場合、配管１２に解放荷重Ｌｒを超える荷重が作用したときに、配管サポート１６の一部であるクランプ１８に対して配管１２が移動するように、第１摩擦材３０および第２摩擦材３１の締付力を調整する。この場合、解放荷重Ｌｒを超える荷重が配管１２に作用すると、配管１２がクランプ１８に対して滑り、移動するが、配管１２は依然としてクランプ１８に支持されたままである。すなわち、配管サポート１６による配管１２の支持機能は維持される。

【0027】

通常、配管サポートは、通常運転状況およびレベル１地震動においては、弾性設計が要求され、一方、レベル２地震動においては、弾塑性設計が要求される。そこで、解放荷重Ｌｒは、レベル２地震動が発生した場合に配管１２に作用する荷重に設定される。この場合、レベル１地震動が生じた場合には、配管サポート１６による配管１２の拘束機能および支持機能はともに維持される。一方、レベル２地震動が生じた場合には、配管サポート１６による配管１２の拘束が解放されるため、配管１２に大きな応力が発生することが防止され、配管１２の損傷による内容物の漏洩を防ぐことができる。さらに、配管１２の拘束は解放されても配管１２は配管サポート１６に支持されているので、レベル２地震動の後に引き続き起こる可能性がある大きな余震に対して、配管１２の支持機能を維持することができる。

【0028】

配管１２に用いる材料は、温度差が生じると熱膨張するので、第１摩擦材３０および第２摩擦材３１は、熱膨張により摩擦力に大きな差が生じないようにある程度の柔軟性が必要となる。このような柔軟性を確保するために、第１摩擦材３０および第２摩擦材３１として、メッシュばねが好適に用いられる。メッシュばねは、変形能が大きいため、配管１２の熱膨張の影響を吸収することができる。

【0029】

本第１実施形態では、第１摩擦材３０および第２摩擦材３１を締め付ける締付部材としてボルトおよびナットを用いたが、締付部材はボルトおよびナットに限定されない。例えば、対向する把持部の平坦部を挟み込む断面コ字状の締付部材が用いられてもよい。

【0030】

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係る配管取付構造４０を説明するための正面図である。図４は、本発明の第２実施形態に係る配管取付構造４０を説明するための側面図である。本第２実施形態に係る配管取付構造４０もまた、配管１２を支持構造体１４に取り付けるものである。配管１２は、断面が円形状の配管であり、支持構造体１４は、Ｈ形鋼である。

【0031】

本第２実施形態に係る配管取付構造４０は、配管１２と支持構造体１４とを接続する配管サポート４１を備える。配管サポート４１は、配管１２を支持するシュー４２と、シュー４２を支持構造体１４の上面１４ａに固定するガイド４３とを有する。

【0032】

シュー４２は、略Ｈ形のパイプシューである。シュー４２の上面部４２ａは、配管１２の外形に沿うように湾曲している。この上面部４２ａは、配管１２に溶接される。シュー４２の下面部４２ｂは、平坦面であり、支持構造体１４の上面１４ａに当接配置される。

【0033】

ガイド４３は、８個のＬ字型のガイド部（第１〜第８ガイド部５１〜５８）と、４組の締付ボルト６０ａおよび締付ナット６０ｂとから構成される。第１〜第４ガイド部５１〜５４は、支持構造体１４の上面１４ａよりも上方に配置され、第５〜第８ガイド部５５〜５８は、支持構造体１４の上面１４ａよりも下方に配置される。

【0034】

第１ガイド部５１および第２ガイド部５２は、支持構造体１４の上面１４ａに配置されたシュー４２の下面部４２ｂを両側から挟み込むように配置される。第３ガイド部５３および第４ガイド部５４は、それぞれ、第１ガイド部５１および第２ガイド部５２の上方に重なるように配置される。第１ガイド部５１は、横辺部の中央部を切り欠いて形成された凹部５１ａを有する。同様に、第２ガイド部５２も凹部５２ａを有する。第１ガイド部５１の凹部５１ａおよび第２ガイド部５２の凹部５２ａには、それぞれ、第１摩擦材６１および第２摩擦材６２が配置される。第１摩擦材６１および第２摩擦材６２は、メッシュばねであってよい。第１摩擦材６１は、第３ガイド部５３と支持構造体１４の上面１４ａとの間に介在される。第２摩擦材６２は、第４ガイド部５４と支持構造体１４の上面１４ａとの間に介在される。

【0035】

第５ガイド部５５および第６ガイド部５６は、支持構造体１４の上面１４ａの下方に、支持構造体１４を間に挟んで配置される。第５ガイド部５５および第６ガイド部５６の内側には、それぞれ、第７ガイド部５７および第８ガイド部５８が支持構造体１４の上面１４ａと当接するように配置される。第７ガイド部５７および第８ガイド部５８は、それぞれ、第５ガイド部５５および第６ガイド部５６に接着されている。第５ガイド部５５および第６ガイド部５６は、４組の締付ボルト６０ａおよび締付ナット６０ｂによって、第１〜第４ガイド部５１〜５４と結合されている。締付ボルト６０ａと締付ナット６０ｂを締めることにより、第１摩擦材６１は第３ガイド部５３と支持構造体１４の上面１４ａとの間で締め付けられ、第２摩擦材６２は、第４ガイド部５４と支持構造体１４の上面１４ａとの間で締め付けられる。支持構造体１４の上面１４ａと第１摩擦材６１および第２摩擦材６２との間に生じる摩擦力によって、配管１２の軸直角方向への移動が拘束される。一方、配管１２の軸方向への移動は、当接するシュー４２の下面部４２ｂと支持構造体１４の上面１４ａとの間に生じる摩擦力によって拘束される。

【0036】

本第２実施形態においては、締付ボルト６０ａと締付ナット６０ｂの締め付けトルクによって、第１摩擦材６１および第２摩擦材６２に締付力を加えることができる。第１摩擦材６１および第２摩擦材６２の締付力を調整することにより、第１摩擦材６１および第２摩擦材６２の摩擦力が変化するため、配管１２の解放荷重を任意の荷重に設定することができる。すなわち、所定の解放荷重Ｌｒを設定する場合、配管１２に解放荷重Ｌｒを超える荷重が作用したときに、支持構造体１４に対して配管サポート４１（すなわちシュー４２およびガイド４３）が移動するように、第１摩擦材６１および第２摩擦材６２の締付力を調整する。この場合、解放荷重Ｌｒを超える荷重が配管１２に作用すると、配管１２とともに配管サポート４１が支持構造体１４に対して滑り、移動するが、配管１２は依然として配管サポート４１に支持されたままである。すなわち、配管サポート４１による配管１２の支持機能は維持される。

【0037】

本第２実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、解放荷重Ｌｒは、レベル２地震動が発生した場合に配管１２に作用する荷重に設定される。この場合、レベル１地震動が生じた場合には、配管サポート４１による配管１２の拘束機能および支持機能はともに維持される。一方、レベル２地震動が生じた場合には、配管サポート４１が支持構造体１４に対して移動することにより配管１２の拘束が解放されるため、配管１２に大きな応力が発生することが防止され、配管１２の損傷による内容物の漏洩を防ぐことができる。さらに、配管１２の拘束は解放されても配管１２は配管サポート４１により支持されているので、レベル２地震動の後に引き続き起こる可能性がある大きな余震に対して、配管１２の支持機能を維持することができる。

【0038】

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0039】

上述の実施形態では、摩擦材としてメッシュばねを例示したが、摩擦材の種類は特に限定されず、例えばゴムや樹脂などであってもよい。

【0040】

上述の第１実施形態では、配管の軸方向への移動が摩擦材の摩擦力で拘束されており、第２実施形態では、配管の軸直角方向への移動が摩擦材の摩擦力で拘束されている。しかしながら、配管の軸方向と軸直角方向の両方向への移動が摩擦材の摩擦力で拘束されていてもよい。すなわち、本発明においては、配管の軸方向と軸直角方向の少なくとも一方向への移動が、摩擦材の摩擦力で拘束されていればよい。

【0041】

上述の実施形態では、配管は軸方向が水平となるように設置されているが、配管の設置方向は特に限定されず、例えば軸方向が鉛直方向となるように配管が設置されていてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１０ 配管取付構造、 １２ 配管、 １４ 支持構造体、 １６、４１ 配管サポート、 １８ クランプ、 ２０、４３ ガイド、 ２１ 第１把持部、 ２２ 第２把持部、 ２３ａ 第１締付ボルト、 ２３ｂ 第１締付ナット、 ２４ａ 第２締付ボルト、 ２４ｂ 第２締付ナット、 ３０、６１ 第１摩擦材、 ３１、６２ 第２摩擦材、 ４２ シュー、 ６０ａ 締付ボルト、 ６０ｂ 締付ナット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】