特許 7518675 支持構造物、放熱装置

(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】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】支持構造物、放熱装置

(51)【国際特許分類】

   F16L 53/75 20180101AFI20240710BHJP

【ＦＩ】

F16L53/75

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020109055

(22)【出願日】2020-06-24

(65)【公開番号】P2022006682

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】390014568

【氏名又は名称】東芝プラントシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】猪飼 智治

(72)【発明者】

【氏名】原田 成夫

(72)【発明者】

【氏名】上野 久雄

(72)【発明者】

【氏名】宮岡 亮介

【審査官】豊島 ひろみ

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－３２６５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６０９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１００８２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ５１／００ － ５５／４８

Ｆ１６Ｌ １／００ － ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構築物に取り付けられた金物と、支持対象からの荷重を受けて前記金物に前記荷重を伝達する支持部材と、を有する支持構造物において、前記支持対象内の流体の温度条件の高温化への対応を可能とする放熱装置であって、
２つの平板状の分割直接取り付け部材からなり、これら分割直接取り付け部材のそれぞれに前記支持部材と嵌合可能な第１の凹部および前記第１の凹部の面である密着面が形成され、それぞれの前記分割直接取り付け部材の前記第１の凹部で前記支持部材を挟むようにして前記支持部材に着脱可能に取り付けられる直接取り付け部材と、
前記直接取り付け部材を挟んで前記直接取り付け部材の両側から前記直接取り付け部材に着脱可能に取り付けられる平板状の２つの放熱部材と、
２つの前記放熱部材のそれぞれと前記直接取り付け部材との間に設けられる熱抵抗低減要素である密着用部材と、
を有することを特徴とする放熱装置。

【請求項2】

前記直接取り付け部材の熱膨張率が、前記支持部材の熱膨張率と同程度であることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。

【請求項3】

前記直接取り付け部材の熱膨張率が、前記支持部材の熱膨張率より小さく、室温においては前記密着面と前記支持部材との間にクリアランスが確保されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。

【請求項4】

２つの前記放熱部材のそれぞれは２つの分割放熱部材を有し、２つの前記分割放熱部材のそれぞれの前記支持部材に対向する辺部には前記支持部材と嵌合可能な第２の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の放熱装置。

【請求項5】

２つの前記分割直接取り付け部材および２つの前記分割放熱部材は、それぞれの前記第１の凹部の向きと前記第２の凹部の向きとが互いに９０度ずれるように取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の放熱装置。

【請求項6】

前記密着用部材は、銅またはアルミニウムであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の放熱装置。

【請求項7】

前記支持対象内の前記流体の温度条件の高温化に対応可能な前記支持構造物であって、
前記構築物に取り付けられた前記金物と、
前記支持対象からの前記荷重を受けて、前記金物に前記荷重を伝達する前記支持部材と、
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の放熱装置と、
を備えることを特徴とする支持構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、支持構造物、放熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発電プラント、あるいは化学プラントなどでは、配管等の支持対象を直接支持する支持構造物は、建屋のコンクリート打設時に設定される埋め込み金物、もしくは建屋の完成後に設定する後打ち金物を介して、建物側の躯体に支持される。

【0003】

支持対象が高温配管の場合、支持構造物の防振装置の作動性能の観点、すなわち、防振装置においてオイルスナッバで用いられる作動油の使用条件の観点から、支持構造物の温度低減を図る例も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特公平１－５０７９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、たとえば、タービンプラントにおいては、タービン入口蒸気あるいはタービン入口ガスの高温化によりタービン効率の向上を図っている。このような場合、タービンプラントの配管には、流体温度が、当初計画より高くなる部分が生ずることになる。

【0006】

このような部分においては、支持構造物の使用温度条件が上昇したことにより、新たな使用温度条件からみると、支持構造物がそれまで有していた耐力では不十分、あるいは設計上の余裕が不足することにより、たとえば、支持構造物のサイズアップが必要となる。タービンプラントなどにおいて、支持構造物の物量は膨大であり、これらの交換が必要とされる場合は、大幅な対応が必要となり、コスト的にも工期的にも大きな影響を及ぼす。

【0007】

そこで、本発明は、支持構造物の大幅な変更を伴うことなしに、使用温度条件の高温化への対応を可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述の目的を達成するため、本発明に係る放熱装置は、構築物に取り付けられた金物と、支持対象からの荷重を受けて前記金物に前記荷重を伝達する支持部材と、を有する支持構造物において、前記支持対象内の流体の温度条件の高温化への対応を可能とする放熱装置であって、２つの平板状の分割直接取り付け部材からなり、これら分割直接取り付け部材のそれぞれに前記支持部材と嵌合可能な第１の凹部および前記第１の凹部の面である密着面が形成され、それぞれの前記分割直接取り付け部材の前記第１の凹部で前記支持部材を挟むようにして前記支持部材に着脱可能に取り付けられる直接取り付け部材と、前記直接取り付け部材を挟んで前記直接取り付け部材の両側から前記直接取り付け部材に着脱可能に取り付けられる平板状の２つの放熱部材と、２つの前記放熱部材のそれぞれと前記直接取り付け部材との間に設けられる熱抵抗低減要素である密着用部材と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、支持構造物の大幅な変更を伴うことなしに、使用温度条件の高温化への対応が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施形態に係る支持構造物の構成を示す側面図である。

【図2】第１の実施形態に係る放熱装置の放熱ユニットの構成を示す図３のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図である。

【図3】第１の実施形態に係る放熱装置の放熱ユニットの構成を示す図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。

【図4】第１の実施形態に係る放熱装置の放熱ユニットの直接取り付け部材を示す正面図である。

【図5】第１の実施形態に係る放熱装置の放熱ユニットの放熱板を示す正面図である。

【図6】第２の実施形態に係る放熱装置の構成を示す側面図である。

【図7】第２の実施形態に係る放熱装置の放熱ユニットの構成を示す図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線矢視断面図である。

【図8】第２の実施形態に係る放熱装置の取り付け過程を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る支持構造物、放熱装置および支持対象高温化対応方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0012】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る支持構造物の構成を示す側面図である。

【0013】

支持構造物１００は、配管等の支持対象１からの荷重を受け、支持対象１を支持する。すなわち、支持対象１から受ける荷重を、たとえば建屋コンクリートなどの構築物３に伝達する。

【0014】

支持構造物１００は、支持部材１１０、および放熱装置１２０を有する。

【0015】

支持部材１１０は、配管あるいは機器などの支持対象１からの荷重を受けて、この荷重を構築物３に伝達するいわゆる強度メンバーである。

【0016】

支持部材１１０としては、以下では、１本の鋼材で構成される場合を例にとって説明するが、これに限定されるものではない、たとえば、コンスタントハンガやバネを有するスプリングハンガのような形態の物、下方から支持する容器状の物を含む支持構造物、さらには、荷重をそのまま伝達するのではなく、オイルスナッバ等を有する制振装置あるいは免振ゴムを有する免振装置のように、自身でエネルギーを吸収、消費するものも、支持部材１１０として扱うことができる。

【0017】

支持部材１１０は、拘束部１１１、延長部材１１２、および金物１１３を有する。

【0018】

拘束部１１１は、支持対象１と延長部材１１２とを結合する。この結果、支持部材１１０は、支持対象１から延長部材１１２に熱を伝達する。なお、以下に説明する構成に代えて、拘束部１１１は、支持対象１の拘束に代えて延長部材１１２を拘束する場合でもよい。また、拘束部１１１を介さずに、延長部材１１２が直接に支持対象と結合する場合であってもよい。

【0019】

延長部材１１２は、支持対象１の位置から構築物３の位置まで延びた強度メンバーであり、その一端は、溶接部１１３ｃにより金物１１３に結合している。延長部材１１２は、拘束部１１１により拘束された支持対象１の反力を金物１１３に伝達する。

【0020】

以下、延長部材１１２は、断面がほぼ長方形の筒状である場合を例にとって示しているが、これに限定されず、他の形状を有する筒状であってもよい。あるいは、たとえば、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、あるいはチャンネルなどの形鋼でもよい。さらに、これらを組み合わせたようなものであってもよい。

【0021】

金物１１３は、延長部材１１２により伝達された支持対象１からの反力を構築物３に伝達する。構築物３が鉄筋コンクリートの場合には、金物１１３は、埋込金物あるいは後打ち金物の形態をとる。埋込金物あるいは後打ち金物の場合、金物１１３は、鉄筋コンクリートの表面に配され延長部材１１２と接続する平板１１３ａと、平板１１３ａに取り付けられ鉄筋コンクリート中に埋め込まれる複数の脚１１３ｂを有する。また、構築物３が、鉄骨構造の場合には、金物１１３は、鉄骨に直接取り付けられる平板形状をとる。

【0022】

放熱装置１２０は、３つの放熱ユニット１２０ａを有する。それぞれの放熱ユニット１２０ａは、延長部材１１２の長手方向に互いに間隔を空けて、延長部材１１２に取り付けられている。

【0023】

なお、図１では、放熱装置１２０が有する放熱ユニット１２０ａの数が３つの場合を例にとって示したが、これに限定されず、２つ以下でもよいし、４つ以上であってもよい。

【0024】

本実施形態では、延長部材１１２を温度低減化対象１５０としていることから、放熱ユニット１２０ａの取り付けられた延長部材１１２の長手方向の位置は、延長部材１１２の温度低下領域を広く確保するために、拘束部１１１に近い位置であることが好ましい。

【0025】

図２は、第１の実施形態に係る支持構造物１００の放熱ユニット１２０ａの構成を示す図３のＩＩ－ＩＩ線矢視断面図、図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線矢視断面図である。また、図４は、放熱ユニット１２０ａの直接取り付け部材１２１を示す正面図であり、図５は、放熱部材１２２を示す正面図である。

【0026】

それぞれの放熱ユニット１２０ａは、直接取り付け部材１２１、２つの放熱部材１２２、および２つの密着用部材１２３を有する。

【0027】

直接取り付け部材１２１は、延長部材１１２に直接取り付けられる部分であり、２つの分割直接取り付け部材１２１ａを有する。それぞれの分割直接取り付け部材１２１ａには、図４に示すように、延長部材１１２と嵌合可能な凹部の面である密着面１２１ｂ（図４）が形成されている。密着面１２１ｂは、分割直接取り付け部材１２１ａの両面に垂直な方向に形成されている。すなわち、密着面１２１ｂは、直接取り付け部材１２１の厚みの部分である。

【0028】

また、それぞれの分割直接取り付け部材１２１ａには少なくとも２つの結合用孔１２１ｃが形成されている。この例のように、直接取り付け部材１２１の密着面１２１ｂが、延長部材１１２と嵌合可能な凹部である場合には、直接取り付け部材１２１の熱膨張率が延長部材１１２の熱膨張率と同程度であることが好ましい。また、オーステナイト系ステンレス鋼で、直接取り付け部材がそれより熱膨張率の小さな鉄鋼であるような場合には、支持対象１が使用する高温状態において密着するように、室温においては密着面１２１ｂと延長部材１１２とのクリアランスを確保するように配置する。

【0029】

放熱部材１２２は、直接取り付け部材１２１を挟んで直接取り付け部材１２１の両側から直接取り付け部材１２１に取り付けられ、直接取り付け部材１２１からの熱を外気に放熱する部分である。放熱部材１２２は、直接取り付け部材１２１の一方の面の大部分と密着する。

【0030】

放熱部材１２２は、２つの分割放熱部材１２２ａを有する。それぞれの分割放熱部材１２２ａには、図５に示すように、延長部材１１２と嵌合可能な凹部である密着部１２２ｂが形成されている。また、それぞれの分割放熱部材１２２ａには２つの結合用孔１２２ｃが形成されている。なお、図５では、それぞれの分割放熱部材１２２ａに延長部材１１２と嵌合可能な凹部である密着部１２２ｂが形成されている場合を例にとって示したが、必ずしも、延長部材１１２とは密着するように形成されていなくともよい。

【0031】

分割直接取り付け部材１２１ａを挟むそれぞれの分割放熱部材１２２ａには、少なくとも２つの結合用孔１２２ｃが形成されている。結合用孔１２２ｃは、放熱ユニット１２０ａの組み立て状態において、分割直接取り付け部材１２１ａに形成されている少なくとも２つの結合用孔１２１ｃに重なる。それぞれの結合用孔１２１ｃおよび結合用孔１２２ｃをボルト１２５ａ（図２）が貫通し、ナット１２５ｂ（図２）により、直接取り付け部材１２１およびそれを挟む２つの放熱部材１２２を両側から締め付け可能となっている。

【0032】

なお、分割直接取り付け部材１２１ａと、分割放熱部材１２２ａの方向は、互いに９０度ずれるように組み立てられる。この結果、２つの分割直接取り付け部材１２１ａと、２つの分割放熱部材１２２ａとは、一体に結合する。

【0033】

密着用部材１２３は、直接取り付け部材１２１と２つの放熱部材１２２とに挟まれて、これらの間のギャップを埋めて、直接取り付け部材１２１から２つの放熱部材１２２への熱移動を確実にするための、熱抵抗低減要素である。密着用部材１２３は、たとえば、銅あるいはアルミニウムなど柔らかい金属の１枚あるいは複数の膜を用いることができる。熱抵抗低減要素としては、固体であれば柔軟性のあるもの、あるいは液状のものが好ましい。熱抵抗低減要素として機能するものであれば、たとえば、高熱使用の油等でもよい。

【0034】

密着用部材１２３は、それぞれ、直接取り付け部材１２１とそれぞれの放熱部材１２２との間に介在し、ボルト１２５ａとナット１２５ｂでの締め付けにより、直接取り付け部材１２１および放熱部材１２２のそれぞれの面に、より密着し、直接取り付け部材１２１から放熱部材１２２への熱移動を確実にする。

【0035】

なお、密着用部材１２３は、熱移動の経路で異なる部材間であれば、直接取り付け部材１２１と２つの放熱部材１２２との間以外でも、たとえば、分割放熱部材１２２ａの密着部１２２ｂと延長部材１１２との間に設けてもよい。

【0036】

放熱部材１２２の外気に接する表面部分の面積、すなわち、放熱面積は、放熱装置１２０に期待される放熱量、すなわち、支持部材１１０の温度を低減目標温度まで低減する放熱量を与えられるに十分な面積が確保されている。なお、放熱部材１２２での放熱量は、放熱装置１２０の他の部分の放熱量を考慮して、その分を減じた放熱量であってもよい。また、算出した必要放熱面積に余裕を持たせた面積であってもよい。

【0037】

なお、放熱装置１２０が設けられている位置より支持対象１に近い側の支持部材１１０について、放熱装置１２０による温度低減効果が低減目標温度までの低下をもたらさない場合は、必要に応じて、この部分を補強することにより対応可能である。

【0038】

放熱装置１２０については、それまでにも放熱装置が設けられている場合には、新しい放熱装置１２０との交換あるいは放熱装置１２０の追加を行う。なお、この際、支持部材１１０に火傷防止のための保護が設けられている場合には、一部、除去の上、放熱装置１２０を取り付けた後に復旧する。また、新たに放熱装置１２０を取り付けた後には、放熱装置１２０に直接人体が接触しないように、たとえば、放熱装置１２０を取り囲むように籠状の保護部を設けるなどの火傷防止のための対策を施す。

【0039】

以上のように、本実施形態においては、支持対象の条件が高温側に変更となっても、支持構造物の強度メンバーである荷重伝達経路を大幅に変更することなく、放熱装置の追加あるいは交換により対応が可能となる。この結果、コスト的および工期上、大きなメリットが生ずる。

【0040】

［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態に係る放熱装置の構成を示す側面図である。また、図７は、第２の実施形態に係る放熱装置の放熱ユニットの構成を示す図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線矢視断面図である。また、図８は、第２の実施形態に係る放熱装置の取り付け過程を示す斜視図である。

【0041】

本実施形態に係る支持構造物１００は、第１の実施形態における支持構造物１００の変形である。第１の実施形態と異なるのは、放熱装置１３０のみであり、その他の点では、第１の実施形態と同様である。
放熱装置１３０は、２つの放熱ユニット１３０ａ、密着用部材１３３、および複数のボルトおよびナット（図示を省略）を有する。

【0042】

２つの放熱ユニット１３０ａは、互いに対向するように延長部材１１２を挟んで互いに結合される。それぞれの放熱ユニット１３０ａは、連結部材１３１および複数の放熱板１３２を有する。連結部材１３１は、一体で形成され、密着部１３１ｂおよび結合部１３１ａを有する。密着部１３１ｂは、延長部材１１２に密着する部分であり、延長部材１１２の長手方向に沿って延びている。密着部１３１ｂは幅方向の両側で結合部１３１ａに接続している。

【0043】

結合部１３１ａには、ボルト穴１３５が形成されており、互いに対向する結合部１３１ａ同士がボルトおよびナットにより締結され、２つの放熱ユニット１３０ａが延長部材１１２を締め付けるように形成されている。

【0044】

密着用部材１３３は、延長部材１１２の周囲に巻かれ、延長部材１１２とそれぞれの放熱ユニット１３０ａの密着部１３１ｂとの間に介在し、延長部材１１２から放熱ユニット１３０ａの密着部１３１ｂへの熱移動を確実にするための、熱抵抗低減要素である。密着用部材１３３は、たとえば、銅あるいはアルミニウムなど柔らかい金属の１枚あるいは複数の膜を用いることができる。熱抵抗低減要素としては、固体であれば柔軟性のあるもの、あるいは液状のものが好ましい。熱抵抗低減要素として機能するものであれば、たとえば、高熱使用の油等でもよい。

【0045】

以上のように構成されている本実施形態による放熱装置１３０は、一組で、必要な数の放熱板１３２を取り付け、放熱機能を確保することができる。このため、取り付け作業の軽減化を図ることができる。

【0046】

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。

【0047】

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。また、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。

【0048】

実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

【符号の説明】

【0049】

１…支持対象、３…構築物、１００…支持構造物、１１０…支持部材、１１１…拘束部、１１２…延長部材、１１３…埋込金物、１１３ａ…平板、１１３ｂ…脚、１１３ｃ…溶接部、１２０…放熱装置、１２０ａ…放熱ユニット、１２１…直接取り付け部材、１２１ａ…分割直接取り付け部材、１２１ｂ…密着面、１２１ｃ…結合用孔、１２２…放熱部材、１２２ａ…分割放熱部材、１２３…密着用部材、１２５…結合部材、１２５ａ…ボルト、１２５ｂ…ナット、１３０…放熱装置、１３０ａ…放熱ユニット、１３１…連結部材、１３１ａ…結合部、１３１ｂ…密着部、１３２…放熱板、１３３…密着用部材、１３５…ボルト穴、１５０…温度低減対象

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】