特許 7426024 配管の断熱構造およびその施工方法

(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】

(24)【登録日】2024-01-24

(45)【発行日】2024-02-01

(54)【発明の名称】配管の断熱構造およびその施工方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/147 20060101AFI20240125BHJP

   G21D 1/00 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

F16L59/147

G21D1/00 J

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018140500

(22)【出願日】2018-07-26

(65)【公開番号】P2020016306

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-06-24

【審判番号】

【審判請求日】2023-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000232760

【氏名又は名称】日本無機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】393011393

【氏名又は名称】株式会社阪和

(73)【特許権者】

【識別番号】506356427

【氏名又は名称】日進技研株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087745

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 善廣

(74)【代理人】

【識別番号】100160314

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 公芳

(74)【代理人】

【識別番号】100118094

【弁理士】

【氏名又は名称】殿元 基城

(74)【代理人】

【識別番号】100134038

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 薫央

(74)【代理人】

【識別番号】100150968

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 悠有子

(72)【発明者】

【氏名】新山 太

(72)【発明者】

【氏名】門間 健介

(72)【発明者】

【氏名】林 尚宏

(72)【発明者】

【氏名】岡田 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】町井 隆一

【合議体】

【審判長】間中 耕治

【審判官】鈴木 充

【審判官】槙原 進

(56)【参考文献】

【文献】特開平７－６３２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－３２４８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３０８７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１９９０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１３２５８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１６７８９０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F16L59/147

G21D 1/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の部屋および第二の部屋を仕切る壁に設けられた貫通孔を貫通して前記第一の部屋および前記第二の部屋に配置される配管の内、少なくとも前記第一の部屋にある前記配管に前記第一の部屋の壁上の前記貫通孔より前記貫通孔から離れる方向に所定の長さ延びて配置されており、前記第一の部屋で発生した火災に対して前記第一の部屋にある前記配管を前記火災の熱から保護し、前記第一の部屋にある前記配管から前記第二の部屋にある前記配管に前記貫通孔から伝わる熱による前記第二の部屋にある前記配管の温度上昇を抑制する断熱構造であって、
前記配管の外周を覆い、前記配管外の熱に対する断熱性を有する、複数の成形体である加熱側断熱材と、
前記配管と前記加熱側断熱材との間の空気層を埋め、かつ前記加熱側断熱材に対して従の断熱材として前記配管外の熱に対する断熱性を有する配管側断熱材と、を備え、
前記配管側断熱材は、前記配管に巻き付けられたブランケットであることを特徴とする配管の断熱構造。

【請求項2】

前記断熱構造は、前記配管の長さ方向の途中に前記外周に直交する端面を有し、
前記端面を覆う断面部カバーをさらに備える、請求項１記載の配管の断熱構造。

【請求項3】

前記加熱側断熱材を前記配管に固定し、耐熱性を有する外被材をさらに備える請求項１または２記載の配管の断熱構造。

【請求項4】

前記外被材は前記加熱側断熱材に巻き付けられたクロスである請求項３記載の配管の断熱構造。

【請求項5】

前記配管は、原子力発電プラントの配管である請求項１から４のいずれか一項記載の配管の断熱構造。

【請求項6】

第一の部屋および第二の部屋を仕切る壁に設けられた貫通孔を貫通して前記第一の部屋および前記第二の部屋に配置される配管の内、少なくとも前記第一の部屋にある前記配管に前記第一の部屋の壁上の前記貫通孔より前記貫通孔から離れる方向に所定の長さ延びて配置されており、前記第一の部屋で発生した火災に対して前記第一の部屋にある前記配管を前記火災の熱から保護し、前記第一の部屋にある前記配管から前記第二の部屋にある前記配管に前記貫通孔から伝わる熱による前記第二の部屋にある前記配管の温度上昇を抑制する断熱構造を施工する方法であって、
前記配管外の熱に対する断熱性を有する複数の成形体である加熱側断熱材および前記加熱側断熱材に対して従の断熱材として前記配管外の熱に対する断熱性を有するブランケット状の配管側断熱材を準備する工程と、
前記配管側断熱材を前記配管と前記加熱側断熱材との間の空気層を埋めるため前記配管に巻き付ける工程と、
前記配管側断熱材の外周に前記加熱側断熱材を仮固定する工程と、
耐熱性を有する外被材で前記加熱側断熱材を固定する工程と、を備える配管の断熱構造の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管の断熱構造およびその施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力発電プラントをはじめとする、空気や水などの各種流体用のプラント内には、配管が設けられている。プラント内の配管は、種々の外因から保護するために、外周が被覆されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１７５５０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

火災から配管を保護し配管の温度上昇を抑制させる場合、断熱性能や耐火災性能を有する断熱構造を配管に付与する必要がある。断熱構造は、例えば断熱性を有する部材で配管を覆うことにより得られる。しかし、限られた建屋内の空間で取付施工するのは困難であり、施工性に優れた断熱構造が望まれていた。

【0005】

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、取付施工が容易な配管の断熱構造およびその施工方法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】

【0006】

本発明に係る配管の断熱構造は、上述した課題を解決するために、第一の部屋および第二の部屋を仕切る壁に設けられた貫通孔を貫通して前記第一の部屋および前記第二の部屋に配置される配管の内、少なくとも前記第一の部屋にある前記配管に前記第一の部屋の壁上の前記貫通孔より前記貫通孔から離れる方向に所定の長さ延びて配置されており、前記第一の部屋で発生した火災に対して前記第一の部屋にある前記配管を前記火災の熱から保護し、前記第一の部屋にある前記配管から前記第二の部屋にある前記配管に前記貫通孔から伝わる熱による前記第二の部屋にある前記配管の温度上昇を抑制する断熱構造であって、前記配管の外周を覆い、前記配管外の熱に対する断熱性を有する、複数の成形体である加熱側断熱材と、前記配管と前記加熱側断熱材との間の空気層を埋め、かつ前記加熱側断熱材に対して従の断熱材として前記配管外の熱に対する断熱性を有する配管側断熱材と、を備え、前記配管側断熱材は、前記配管に巻き付けられたブランケットであることを特徴とする。

【0007】

また、本発明に係る配管の断熱構造の施工方法は、第一の部屋および第二の部屋を仕切る壁に設けられた貫通孔を貫通して前記第一の部屋および前記第二の部屋に配置される配管の内、少なくとも前記第一の部屋にある前記配管に前記第一の部屋の壁上の前記貫通孔より前記貫通孔から離れる方向に所定の長さ延びて配置されており、前記第一の部屋で発生した火災に対して前記第一の部屋にある前記配管を前記火災の熱から保護し、前記第一の部屋にある前記配管から前記第二の部屋にある前記配管に前記貫通孔から伝わる熱による前記第二の部屋にある前記配管の温度上昇を抑制する断熱構造を施工する方法であって、
前記配管外の熱に対する断熱性を有する複数の成形体である加熱側断熱材および前記加熱側断熱材に対して従の断熱材として前記配管外の熱に対する断熱性を有するブランケット状の配管側断熱材を準備する工程と、前記配管側断熱材を前記配管と前記加熱側断熱材との間の空気層を埋めるため前記配管に巻き付ける工程と、前記配管側断熱材の外周に前記加熱側断熱材を仮固定する工程と、耐熱性を有する外被材で前記加熱側断熱材を固定する工程と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る配管の断熱構造およびその施工方法においては、取付施工が容易である。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る配管の断熱構造の実施形態であり、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は図１（ａ）のｂ－ｂ線に沿う断面図。

【図2】加熱側断熱材の一部を示す斜視図。

【図3】外被クロスの全体構成図。

【図4】断面部カバーの構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は配管の径方向に沿う断面から見た図。

【図5】第１の変形例としての断熱構造の構成図であり、（ａ）は貫通孔にスリーブが設けられた場合の断熱構造の断面図、（ｂ）はシール材が設けられた場合の断熱構造の断面図。

【図6】第２の変形例としての断熱構造の構成図であり、（ａ）は配管が曲げ部分を有する場合の断熱構造の断面図、（ｂ）は弁などの付帯構造物を有する例の説明図、（ｃ）は配管が付帯構造物を有する場合の断熱構造の断面図。

【図7】第３の変形例としての断熱構造の構成図であり、複数の配管が隣接して伸びている場合の断熱構造の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に係る配管の断熱構造およびその施工方法の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係る配管の断熱構造およびその施工方法は、例えば原子力発電プラントなどの建屋内に収容された配管などに適用することができる。例えば、冷却水管、補給水系、純水補給水系、換気空調系の配管、消火配管、各種ガスなどの気体配管などに適用することができる。

【0011】

本実施形態においては、配管１が原子力発電所のプラント配管であり、部屋２ａ、２ｂ間を仕切る壁３に設けられた貫通孔４を貫通している配管１に適用される断熱構造を一例として説明する。具体的には、部屋２ａで火災が発生した場合に、本実施形態における断熱構造が、貫通孔４を介して部屋２ａから部屋２ｂへの過度の伝熱を防止する目的で施工される断熱構造である例として説明する。

【0012】

図１は、本発明に係る配管の断熱構造の実施形態であり、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は図１（ａ）のｂ－ｂ線に沿う断面図である。

【0013】

図２は、加熱側断熱材１０の一部を示す斜視図である。

【0014】

図３は、外被クロス３０の全体構成図である。

【0015】

図４は、断面部カバー５０の構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は配管１の径方向に沿う断面から見た図である。

【0016】

配管１の断熱構造は、加熱側断熱材１０と、配管側断熱材２０と、外被クロス３０と、断面部カバー５０と、を有している。断熱構造は、例えば、部屋２ａで発生した火災の熱が部屋２ｂに伝わることにより上昇する配管１の表面温度が、規定温度以下となる位置まで、配管１の長さ方向に沿って設けられている。すなわち、断熱構造は、それぞれの部屋２ａ、２ｂにおいて貫通孔４より所定の長さを有して配管１に配置されている。このため、断熱構造は、図１に示すように、配管１の長さ方向の途中に配管１の外周に直交する端面（断面５５）を有し、配管１の全てを覆わない場合もあり得る。

【0017】

加熱側断熱材１０は、配管１の外周を覆い、配管１外の熱に対する断熱性を有している。加熱側断熱材１０は、断熱構造における主の断熱材として機能する。また、加熱側断熱材１０は、断熱構造の強度を維持する機能も有している。加熱側断熱材１０は、設置される配管１の形状に応じて形成された成形体１０ａである。具体的には、加熱側断熱材１０は、図２に示す半円柱形状の成形体１０ａが２個組み合わされることにより、中心に空洞を有する円柱形状を有している。加熱側断熱材１０は、例えばアルカリアースシリケート（ＡＥＳ）ウールがあり、配管１外の熱の温度に応じて求められる耐熱性（例えば１２００度）を有する材料からなる。加熱側断熱材１０は、主の断熱材として求められる密度（例えば２５０kg/m³）を有するように、例えば真空成形により成形される。

【0018】

配管側断熱材２０は、配管１と加熱側断熱材１０との間に、配管１に所要の径となるまで巻き付けられることにより成形（充填）され、配管１外の熱に対する断熱性を有する。配管側断熱材２０は、断熱構造における従の断熱材として機能する。また、配管側断熱材２０は、加熱側断熱材１０が取り付けやすいよう、加熱側断熱材１０の内側を整える機能も有する。すなわち、配管側断熱材２０は、予め配管１の形状に応じて設計された加熱側断熱材１０が、配管１と空気層を有することなく密着するよう、ある程度の柔軟性を持って配管１と加熱側断熱材１０との間の空気層を埋める。配管側断熱材２０は、ブランケット状（シート状）の部材である。配管側断熱材２０は、加熱側断熱材１０と同様に、例えばＡＥＳウールからなる。配管側断熱材２０は、従の断熱材として求められる、加熱側断熱材１０よりも小さい密度（例えば１２８kg/m³）を有している。

【0019】

外被クロス３０（外被材）は、加熱側断熱材１０の全外周に巻き付けられ、加熱側断熱材１０を配管１に固定する機能を有している。また、外被クロス３０は、加熱側断熱材１０を汚れなどから保護する機能も有している。外被クロス３０は、クロス部材（被覆材）である。外被クロス３０は、耐熱性を有する材料であり、例えばポリウレタン樹脂がコーティングされたＳｉＯ_２繊維織物（シリカクロス）からなる。外被クロス３０は、ＳｉＯ_２繊維の糸（シリカヤーン）により縫製されている。外被クロス３０は、巻き付けられた後に、外被クロス３０を配管１に固定するためのベルト３１を有している。ベルト３１は、例えばＳｉＯ_２繊維織物およびＳＵＳ３０４からなる。

【0020】

断面部カバー５０は、断熱構造の断面５５（外周５６に直交する端面）を覆うために設けられたカバーである。断面部カバー５０は、外被クロス３０と同様にポリウレタン樹脂がコーティングされたＳｉＯ_２繊維織物からなる。また、断面部カバー５０は、外被クロス３０と同様に、ＳｉＯ_２繊維の糸により縫製されている。断面部カバー５０は、断面５５を覆った後固定するための固定ベルトなどを有している。なお、断面部カバー５０は、図４に示すように、ホックボタン５１で固定されてもよい。

【0021】

次に、断熱構造の施工方法について説明する。

【0022】

第１の工程は、配管１外の熱に対する断熱性を有するブランケット状の配管側断熱材２０を配管１に巻き付ける工程である。配管側断熱材２０は、例えばロール状の断熱材が所要寸法に切断加工されることにより、準備される。また、配管側断熱材２０は、斜め（例えば４５度）に切断された端部（厚さ方向に沿う端面）を有している。すなわち、端部は、徐々に厚みが大きくなるよう傾斜した端面を有しており、端部においては、配管１に接する裏面が長く、表面が短くなっている。このような端部を利用することにより、巻き始めの配管１と配管側断熱材２０との段差を小さくすることができる。この結果、配管１の表面と配管側断熱材２０の巻き始めの端部に重なる配管側断熱材２０との隙間をなくす（小さくする）ことができる。また、端部が接着剤で配管１に固定された後に巻き付けられるのが作業性の観点から好ましい。このように配管側断熱材２０をブランケット状にすることで断熱構造の取付の施工性が向上する。

【0023】

第２の工程は、配管側断熱材２０の外周に、配管１外の熱に対する断熱性を有する複数の成形体１０ａである加熱側断熱材１０を仮固定する工程である。成形体１０ａ（加熱側断熱材１０）は、例えば長尺状の成形体が所要の長さに切断加工されることにより、準備される。加熱側断熱材１０が２つの成形体１０ａからなる場合、成形体１０ａは配管側断熱材２０の外周に上下方向から取り付けられる。取り付けられた加熱側断熱材１０は、治具により仮固定され、適宜位置が調整される。これにより、配管１と加熱側断熱材１０との間に、配管側断熱材２０が密に充填された状態となる。なお、配管１の長さ方向に隣接する成形体１０ａの間には、配管側断熱材２０と同様の部材が挿入されるのが断熱の観点から好ましい。

【0024】

第３の工程は、耐熱性を有する外被クロス３０を加熱側断熱材１０の外周に巻き付け、加熱側断熱材１０を固定する工程である。外被クロス３０は、巻き付けられた後、ベルト３１で外被クロス３０自身が固定されることにより、内側の加熱側断熱材１０および配管側断熱材２０を固定する。

【0025】

第４の工程は、断面部カバー５０を取り付ける工程である。断面部カバー５０は、断面５５を覆うように取り付けられる。以上により、断熱構造は、限られた作業空間内であっても、容易に取付施工される。

【0026】

このような断熱構造は、容易に施工されると同時に、十分な断熱性能を得ることができる。すなわち、本実施形態における断熱構造は、部屋２ａ内で火災が発生した場合であっても、部屋２ｂ内の配管１への熱および炎の影響を抑えることができる。

【0027】

具体的には、一方の部屋２ａで火災が生じた場合において、壁３を隔てた他方の部屋２ｂに配置された様々な設備の健全性を確保すること、または部屋２ｂにおける作業者による緊急時の操作が必要な場合がある。その場合に、貫通孔４に配置された配管１を経て火災の熱が他方の部屋２ｂまで伝熱して上記のような設備の健全性や緊急時作業を阻害する恐れがある。そこで、本実施形態の断熱構造は、配管１を介した火災による他方の部屋２ｂへの伝熱を抑制することができる。

【0028】

また、断熱構造の厚さや、貫通孔４からの断熱構造の長さは、他方の部屋２ｂの温度上昇の制限に応じて設定される。このため、この制限（条件）がわかれば、その制限値を超えないように断熱構造の厚さや長さを設定することができる。

【0029】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0030】

例えば、図５は、第１の変形例としての断熱構造の構成図であり、（ａ）は貫通孔４にスリーブ６０が設けられた場合の断熱構造の断面図、（ｂ）はシール材６１が設けられた場合の断熱構造の断面図である。

【0031】

図５（ａ）に示すように壁３にスリーブ６０が設けられていたり、図５（ｂ）に示すように配管１と壁３との固定のために継ぎ部分にシール材６１（ラバーブーツなど）が設けられていたりする場合がある。この場合、スリーブ６０またはシール材６１の最大外径を断熱構造の内径とみなして、壁３近傍の配管側断熱材２０および加熱側断熱材１０の寸法（内径および外径）が設計されるのが好ましい。スリーブ６０部分またはシール材６１部分は、配管側断熱材２０を均一に巻き付けることが困難であるため、部分的に巻き数を調整したり、配管側断熱材２０を別途部分的に充填したりすることにより、加熱側断熱材１０の内部に充填される。

【0032】

図６は、第２の変形例としての断熱構造の構成図であり、（ａ）は配管１が曲げ部分７１を有する場合の断熱構造の断面図、（ｂ）は弁７２などの付帯構造物を有する例の説明図、（ｃ）は配管１が付帯構造物を有する場合の断熱構造の断面図である。

【0033】

図６（ａ）に示すように配管１が曲げ部分７１を有する場合、図６（ｂ）に示すように弁７２などの付帯構造物を有する場合においても、配管側断熱材２０および加熱側断熱材１０の形状や寸法を適宜調整することにより、同様の効果を得ることができる。すなわち、曲げ部分７１を有する場合には、曲げ部分７１に沿うように加熱側断熱材１０が成形され、加熱側断熱材１０の内側には配管側断熱材２０が充填される。また、弁７２などの付帯構造物を有する場合には、弁７２などの付帯構造物の最大外径部を断熱構造の内径とみなす。第１の変形例と同様、この内径に応じて加熱側断熱材１０が成形され、加熱側断熱材１０の内側には配管側断熱材２０が充填される。

【0034】

さらに、図７は、第３の変形例としての断熱構造の構成図であり、複数の配管１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが隣接して伸びている場合の断熱構造の断面図である。

【0035】

複数の配管１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（配管１）が隣接して伸びている場合には、複数の配管１に一つの断熱構造を取付施工してもよい。この場合、加熱側断熱材１０は、主の断熱材として所要の厚さを有する板状の成形体８１を４枚組み合わせることにより、配管１の長さ方向に直交する方向に沿う断面形状が四角形状の箱状に形成されてもよい。

【0036】

上述した断熱材１０、２０および外被クロス３０の材料は、求められる断熱温度に応じて適宜選択されればよい。例えば、断熱材１０、２０は、非晶質リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）、アルミナ繊維などのセラミックファイバーや、ガラス繊維であってもよい。外被クロス３０に代えて、鋼板（ラッキング）であってもよい。

【0037】

また、加熱側断熱材１０の形状は、円柱形状に限らず、四角柱など他の形状であってもよい。配管側断熱材２０は、ブランケット状に限らず、配管１と加熱側断熱材１０の間の形状に応じて充填できるものであればよい。外被クロス３０は、ベルト３１に限らずフックやホックボタンなどを固定手段として有していてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ 配管
２ａ、２ｂ 部屋
３ 壁
４ 貫通孔
１０ 加熱側断熱材
１０ａ、８１ 成形体
２０ 配管側断熱材
３０ 外被クロス
３１ ベルト
５０ 断面部カバー
５１ ホックボタン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】