JP2009150527A - 壁貫通部における配管支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
鉄筋コンクリート製の壁に設けた貫通孔に通された配管に対して貫通孔内に設置することができる配管支持装置を提供するものである。
【解決手段】
原子力発電プラントの原子炉格納容器のコンクリート製の壁５には貫通孔７が設けられ、その貫通孔７内に配管１が通されている。その配管１と貫通孔７内面の間の隙間には、配管１の移動を許容したい方向には配管廻りに空間が他方向に比較して大きく確保される形状の支持部材２が貫通孔７の端から差し入れられている。その支持部材２は支持板１１へボルト６で着脱自在に固定され、その支持板１１は壁５へスタッドボルト４とナット１２で着脱自在に固定してある。
【選択図】図１

Description

この発明が属する技術分野はコンクリート製の壁の貫通孔において、その貫通孔に通される配管を支持する技術分野である。

各種のプラントにおいて、そのプラントの建屋内に採用されている配管がその建屋のコンクリート製の壁を貫通して通されている。その壁には、その配管を通すための貫通孔があけられ、その貫通孔内を配管が通されている。その配管は地震などの外力を受けても壁への接触事故を起こさないように配管支持装置で支持されることが望まれている。

各種のプラントにおいて、そのプラントの建屋内に採用されている配管が地震等の外力により動くことを拘束する手段として配管の支持手段が存在する。

従来の配管支持装置は、建屋の鉄筋コンクリート製の壁から離れた位置で、建屋内空間に設置され、支持装置はビームを組合せた架構構造を有している（特許文献１参照。）。

また、建屋の鉄筋コンクリート製の壁にボルト型支持金具を埋め込んだ配管支持装置もあるが、建設時にコンクリートの固着によって固定する構造を有している（特許文献２参照。）。

特開平９−１７０６８０号公報 特開昭６１−６２６９３号公報

前述の従来技術のように既設プラントの配管支持装置はビームを組合せた架構構造のものを設置しており据付性，施工性が悪いという欠点があった。また、鉄筋コンクリート製の壁に設置した配管支持構造物もあるが既設プラントには設置できない構造であった。

そこで、本発明の目的は、建設後の既設プラントの鉄筋コンクリート製の壁に設置できる配管支持装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明では、コンクリート製の壁に設けた貫通孔と前記貫通孔内に通された配管との間に、前記貫通孔の端部から入れられる形状の支持部材と、前記支持部材が前記貫通孔内で前記貫通孔の両端方向へずれることを阻止する支持構造物とを備えた配管支持装置を提供している。

本発明の配管支持装置によれば、コンクリート製の壁にもうけた貫通孔と貫通孔内に通された配管との間に、前記貫通孔の端部から支持部材を入れて、その支持部材を支持構造物でずれないように拘束できるので、そのコンクリート製の壁や貫通孔が新設のものでも、既設のものでも、配管支持装置の設置が可能である。

また、既設のコンクリート製の壁の貫通孔に配管支持装置を追設する場合、建屋空間に支持部材が貫通孔内に存在し、配管支持装置の建屋内空間占有率は小さくなり、通路性，メンテナンス性が向上する効果がある。

また、貫通孔内で支持部材を介して、鉄筋コンクリート製の壁で配管を支持することができるので大きな拘束反力で支持できる。それに由来して拘束反力を受けるものに比べて支持構造の強度を弱く設計乃至は不要に出来て、配管支持装置の構造も簡単となる。

原子力発電プラントには、図７のように、原子炉圧力容器８とその周辺機器配管等を外界から隔離するための原子炉格納容器が原子炉建屋９の一部分として建設されている。原子炉格納容器は、原子炉圧力容器８周辺を内外から隔離するように包囲する鋼板１０で作られた部分と、その鋼板１０部分に隣接して鋼板１０部分を包囲するように建設された鉄筋コンクリート製の壁５とを備えている。

そのような原子炉格納容器の内外間には、多くの配管１が鉄筋コンクリート製の壁５や鋼板１０を貫通して引き回されている。その配管１は原子炉格納容器の鋼板１０の部分には溶接等で気密に固定されて貫通しているが、鉄筋コンクリート製の壁５には固定されることなくその壁に設けた円筒状の貫通孔７に通されている。

そのため、原子力発電プラントが稼動することにより原子炉格納容器内が高温となって原子炉格納容器の鋼板１０部分が熱膨張等で変位し、その変位によって鋼板１０に固定されている配管１が同伴変位しても、鉄筋コンクリート製の壁５に設けた貫通孔７に接触事故を起こさないように出来る。この接触事故の懸念は、原子炉格納容器の鋼板１０部分は下部で建屋の基礎に拘束されているから上下方向に大きく変位して、その上下方向に接触する懸念が生じる。

このような接触事故を起こさないようにするために、貫通孔７の径は、あらかじめ配管１の径に比べて大きめの径にされている。そのために、弊害として、地震などの外力を配管１が受けると、その外力の予期せぬ大きさによっては、大きく加振されて配管１が大きく振れ動く上、貫通孔７との接触も懸念される。

原子力発電プラントの運転時における鋼板１０部の熱変位による配管１の変位は拘束しないようにし、それ以外の方向の配管１の振れ動きを抑制するために、以下の第１実施例による配管支持装置の構成が採用されている。

即ち、図１のように、原子炉格納容器の内外間に引き廻されている配管は鉄筋コンクリート製の壁５に設けた貫通孔７内に通されている。その配管１の外面と貫通孔７の内面との間には、概ねＵ字形状の断面を有する支持部材２が貫通孔７の端部から貫通孔７内に差し入れられて、支持部材２の外周面が貫通孔７の内面に接するよう配置される。

支持部材２の外周面が貫通孔７の内面に接して支持部材２から壁５に無理なく力を伝達するように支持部材２の貫通孔に近接する外周面は、貫通孔７の内周の円弧に添う円弧状に形成されている。但し、支持部材２が貫通孔７内に差し入れしやすいように、支持部材２の外周面の円弧形状は貫通孔７の内周面の円弧形状より若干小径の円弧とされる。このような支持部材２と貫通孔７との配置では、図１，図２のように、支持部材２が貫通孔７から外には突き出さず、図２の壁５の右側領域の建屋空間を支持部材２が占有しない。

その支持部材２は、図１，図２のように、貫通孔７内で上部が開いた姿勢で、貫通孔７の端部から見て配管の下部と左右とを囲っている。その左右方向において、配管１と支持部材２との隙間は配管１が熱で膨張して配管径が大きくなることを許容する程度の狭い隙間とされる。配管内を通る流体の温度などにより、配管が熱で膨張して配管径が大きくなることを考慮しなくても良いほどの熱条件では上述の狭い隙間は皆無としてもよい。それに比較して、配管１と配管１下方の支持部材２部分との間及び配管１と配管１上方の貫通孔７内面部分との間には、大きな隙間が確保され、配管１が原子力発電プラントの運転時に熱により鋼板１０部分と同伴して上下に変位する変位量を許容できるように大きく設定されている。

支持部材２は、このように、貫通孔７の端部から見て上下方向への配管１の変位を許す上下空間が貫通孔７と配管１との間に形成され、同じく左右方向への配管変位を許す左右空間が前記上下空間よりも小さい又は存在しない形状を有する。

貫通孔７内に配置された支持部材２がずれたり貫通孔７から脱落したりしないように、図１〜図３のように、支持構造物３が壁５の面に設置されている。その支持構造物３は、貫通孔７の端部側から見て、貫通孔７の縁の下半分の円弧に沿って配置されている概ね半円弧状の支持板１１と、その支持板１１を壁５に固定するために、その壁に打ち込まれているスタッドボルト４と、そのスタッドボルト４にねじ込まれて支持板１１を壁５側に固定するナット１２と、その支持板１１に通されて支持部材２にねじ込まれたボルト６とを備えている。

壁５に固定されているスタッドボルト４は支持板１１を貫通していて、その貫通部を被う様にナット１２がスタッドボルト４に螺合して支持板１１を壁５に締め付け固定する。その締め付けを緩めてナット１２をスタッドボルト４から外せば、支持板１１は壁５から離脱できる。このように支持構造物３の壁５への着脱に用いる固定手段としてナット１２とスタッドボルト４を採用している。

また、支持部材２にねじ込まれたボルト６を緩めれば、支持板１１から支持部材２が離脱できるので、そのボルト６が支持構造物３を支持部材２との着脱に用いる固定手段として採用されている。

いずれの固定手段も、螺合式の結合手段によらず、他の方式の機械的結合手段であっても、磁石などの吸着による非機械的手段であっても良く、着脱機能を有するものであれば良い。

このような実施例によれば、配管１が地震で水平（配管の径方向に沿った水平方向）に加振されても、支持部材２がその配管１の動きを受け止めて配管１の振れ動きを抑制する。その抑制時に支持部材２が受ける力は支持部材２から貫通孔７内面に伝達されて壁５によって受け止められる。その受け止めに要する強度の高い支持構造物を建屋空間内に新設する必要が無い。

配管１が加振されても支持板１１に大きな力が加わらず、その支持板１１の板厚は支持部材２を配管１の軸方向へずれるのを阻止する程度の強度を発揮するだけでよいので、支持板１１の壁５からの突出量は小さく、配管支持装置の建屋内空間の占有率は小さい。そのため、建屋内の通路の設定や確保が確実に行えて通路性が良く、多くの部品を有して空間占有率が大きなものに比べてメンテナンス性が良い。

原子力発電プラントが稼動して、或いはその稼動から停止する際に、原子炉格納容器の鋼板１０部が加熱や冷却されて熱変位が生じても、その鋼板１０に固定された配管１は左右方向を支持部材２で囲われた状態で上下に変位して、配管１のその変位を支持部材２は大きく許容するので、配管１と貫通孔７との接触事故や配管への無理な力の付加が防止できる。

本発明の第２実施例による配管支持装置が図４，図６に示されている。第２実施例では配管１の水平方向の移動を許容しつつ、配管の上下方向の振れ動きを拘束するためのものである。

鉄筋コンクリート製の壁５に貫通して設けられた貫通孔７には、配管１が通され、その配管１外面と貫通孔７内面との間の隙間の内、上下の隙間には、支持部材２ａ，２ｂが貫通孔内に置かれる。

その支持部材２ａ，２ｂは、配管１に面する面が水平な面に形成され、貫通孔７内面に面する面が貫通孔７内面の円弧と同じか若干小さい曲率の円弧の形状とされる。上下２個の支持部材２ａ，２ｂの間の寸法は、配管１の径が熱膨張で拡大してもその径の変位を許容できる寸法にされ、そのようなことが出来る支持部材の形状とされる。

支持構造物３ａ，３ｂは板状の支持板１１ａ，１１ｂと、その支持板１１ａ，１１ｂを壁５に打ち込んだスタッドボルト４とナット１２で壁５に固定する固定手段と、支持部材２ａ，２ｂを支持板１１ａ，１１ｂに締結する固定手段としてのボルト６とを備えている。

既に貫通孔７に配管１が通されている既存の構築物に対して、配管支持装置をその貫通孔７内の配管１に適用する場合には、以下のようにして行う。まず、配管１と貫通孔７の上下の隙間に、支持部材２ａ，２ｂの円弧の部分が貫通孔７内面に対面して接するように、各支持部材２ａ，２ｂを貫通孔７の端から配管１と貫通孔７内面の隙間に差し入れる。次に、支持板１１ａ，１１ｂを壁５にスタッドボルト４とナット１２とで締結固定する。さらには、支持板１１ａ，１１ｂに支持部材２ａ，２ｂをボルト６で締結固定する。

このような固定状態により、支持部材２ａ，２ｂは、貫通孔７内にずれることなく止まり、配管１の水平方向の移動を許容し、上下方向の振れ動きを支持部材２ａ，２ｂが配管１を受け止めて抑制する。配管を受け止めた支持部材２ａ，２ｂには、受け止めた荷重に応じた力が作用するが、その力は支持部材２ａ，２ｂから貫通孔７内面を通じて壁５に伝わり、その力を受け止めるための強固な支持構造物を建屋内に新たに構築する必要が無い。

ナット１２やボルト６を緩めて撤去すれば、支持板１１ａ，１１ｂは、壁５から外され、支持部材２ａ，２ｂも貫通孔７内から撤去可能であるから、貫通孔７内の配管１を点検検査する際に便利である。

本発明の第３実施例による配管支持装置が図５に示されている。第３実施例は、配管１のあらゆる径方向の動きを拘束するための配管支持装置である。

第３実施例は、図５のように、鉄筋コンクリート製の壁５には、貫通孔が設けられ、その貫通孔７内に配管１が通されている。配管１の左右と下方において、配管１と貫通孔７内面との間で成す隙間には、一体の支持部材２ｃが、同じく配管１の上方において配管１と貫通孔７内面との間で成す隙間には、他の支持部材２ａが配置されている。他の支持部材２ａのほうは、第２実施例で解説した支持部材２ａと同じで且つそれに関連する支持構造物も同じなので、その点は説明を省略する。

もう一方の支持部材２ｃは、図５のように、配管１の下部と左右両脇を囲む形状を有し、その内側には、配管１の熱膨張による配管径の変位を許容する大きさの溝１３が形成され、上部は開放されている形状となっている。その支持部材２ｃの貫通孔７内面に面する面は、その貫通孔７内面の円弧形状と同じか若干小さい曲率の円弧形状に形成されている。

上部の支持構造物は第２実施例と同じなので説明を省略する。下部の支持構造物３ｃは、貫通孔７の端部の円弧に沿った半円弧状の支持板１１ｃと、壁５に打ち込んだスタッドボルト４と、そのスタッドボルト４に螺合して支持板１１ｃを壁５に締結するナット１２と、支持部材２ｃを支持板１１ｃに締結固定するボルト６とを備えている。スタッドボルト４とナット１２やボルト６は固定手段として用いられ、ナット１２やボルト６を緩めることにより締結部を解除できる。

壁５の貫通孔７に配管１が通されている状態の既存の構造物に対して、配管支持装置を装着するには以下のようにして行う。まず、支持部材２ｃの溝１３内に配管１を入れるようにして、その支持部材１１ｃを貫通孔７の端から配管１と貫通孔７内面との隙間に差し入れる。もう一方の支持部材２ａも第２実施例と同様に配管１と貫通孔７内面との間に差し入れる。これにより各支持部材２ａ，２ｃを図５のように貫通孔７内に配置する。

次に、各支持板１１ａ，１１ｃをスタッドボルト４とナット１２で壁５に締結し、引続いて各支持部材２ａ，２ｃを各支持板１１ａ，１１ｃにボルト６で締結する。このようにして、各支持部材２ａ，２ｃが貫通孔７内でずれたり貫通孔７内から脱落することを防止している。

このような実施例で、配管１が配管１の径方向のいずれかへずれ動こうとすると、その動きを各支持部材２ａ，２ｃが受け止め、その受け止めによって生じた力は各支持部材２ａ，２ｃから貫通孔７内面を経由して壁５に伝達されて受け止められる。この実施例でもその力を受け止めるための強固な支持構造物を採用することなく壁で受け止めることが出来る。

いずれの実施例でも配管１の軸方向への配管自身の変位を配管支持装置は拘束しないので、配管１の伸びが自由に成される。

この発明は、建屋等の壁に設けた貫通孔に通された配管に適用される配管支持装置に利用可能性がある。

本発明の第１実施例による配管支持装置の貫通孔端側から見た立面図である。 図１の配管支持装置の配管軸に沿った縦断面図である。 図２のスタッドボルト部の拡大図である。 本発明の第２実施例による配管支持装置の貫通孔端側から見た立面図である。 本発明の第３実施例による配管支持装置の貫通孔端側から見た立面図である。 図４の配管支持装置の配管軸に沿った縦断面図である。 原子力発電プラントにおける原子炉格納容器の縦断面図である。

符号の説明

１ 配管
２ 支持部材
３ 支持構造物
４ スタッドボルト
５ 壁
６ ボルト
７ 貫通孔

Claims (6)

1. コンクリート製の壁に設けた貫通孔と前記貫通孔内に通された配管との間に、前記貫通孔の端部から入れられる形状の支持部材と、
   前記支持部材が前記貫通孔内で前記貫通孔の両端方向へずれることを阻止する支持構造物と、
   を備えた配管支持装置。
2. 請求項１において、前記支持部材が前記貫通孔の内面に接するように配置されることを特徴とする配管支持装置。
3. 請求項１又は請求項２において、前記支持構造物は、前記壁に着脱自在に装着する固定手段と、
   前記支持構造物に前記支持部材を着脱自在に装着する他の固定手段と、
   を備えていることを特徴とする配管支持装置。
4. 請求項１から請求項３の何れかにおいて、前記支持部材は、前記貫通孔の端部から見て上下方向への配管変位を許す上下空間が前記貫通孔と前記配管との間に形成され、左右方向への配管変位を許す左右空間が前記上下空間よりも小さい又は存在しない形状を有することを特徴とする配管支持装置。
5. 請求項１から請求項３の何れかにおいて、前記支持部材は、前記貫通孔の端部から見て左右方向への配管変位を許す左右空間が前記貫通孔と前記配管との間に形成され、上下方向への配管変位を許す上下空間が前記左右空間よりも小さい又は存在しない形状又は配置を有することを特徴とする配管支持装置。
6. 請求項１から請求項４の何れかにおいて、前記壁は、原子炉格納容器の内外間を隔離する鋼板部分に隣接して設けられた鉄筋コンクリート製の壁であり、
   且つ前記配管は前記鋼板部分に固定されていることを特徴とする配管支持装置。

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