JP2017166564A - 弾塑性ダンパ及び配管防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾塑性ダンパを配管系には施工するが壁面及び固定構造物には施工せずに、壁面及び固定物間への据付或いは施工するためのスペースを必要としないこと。【解決手段】本発明の弾塑性ダンパは、上記課題を解決するために、配管の外表面に弾塑性材が設置され、前記配管の曲げ変形により生じる該配管の振動エネルギを、前記弾塑性材で吸収することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は弾塑性ダンパ及び配管防振装置に係り、特に、弾塑性材の弾塑性特性を利用して振動エネルギを吸収するものに好適な弾塑性ダンパ及び配管防振装置に関する。

金属等からなる弾塑性材の弾塑性特性を利用して振動エネルギを吸収する弾塑性ダンパが特許文献１に記載されている。

この特許文献１には、地震発生時等に発生する振動エネルギに対し、これを吸収し振動を抑制するために、従来、材料の弾塑性特性、粘弾性特性、塑性流動特性或いは部材間の摩擦等を利用した種々のダンパが記載され、これらのうち、弾塑性特性を利用した弾塑性ダンパは、金属等からなる弾塑性部材の弾塑性特性を利用するものであり、この弾塑性部材を相対変位する２つの部材間に配設し、その相対変位に対応し変形させることによって振動エネルギを吸収するために、配管系及び壁面、固定構造物間の相対変位に応じて弾塑性変形する弾塑性ダンパを用いることが記載されている。

特開平１１−９３９９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構造では、弾塑性ダンパを配管系及び壁面、固定構造物間へ施工する必要がある。従って、弾塑性ダンパを配管系及び壁面、固定物間への据付或いは施工するためのスペースが必要となる。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、弾塑性ダンパを配管系には施工するが壁面及び固定構造物には施工せずに、壁面及び固定物間への据付或いは施工するためのスペースを必要としない弾塑性ダンパ及び配管防振装置を提供することにある。

本発明の弾塑性ダンパは、上記目的を達成するために、配管の外表面に弾塑性材が設置され、前記配管の曲げ変形により生じる該配管の振動エネルギを、前記弾塑性材で吸収することを特徴とする。

また、本発明の配管防振装置は、上記目的を達成するために、配管の外表面に、該配管の曲げ変形により生じる該配管の振動エネルギを弾塑性材で吸収する弾塑性ダンパが設置されて構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、弾塑性ダンパを配管系には施工するが壁面及び固定構造物には施工せずに、壁面及び固定物間への据付或いは施工するためのスペースを必要としないという効果が得られる。

本発明の弾塑性ダンパの実施例１を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の弾塑性ダンパの実施例１の適用場所を説明するための図である。 本発明の弾塑性ダンパの実施例２を示す正面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の弾塑性ダンパの実施例２の適用場所を説明するための図である。 本発明の弾塑性ダンパの実施例３を示す正面図である。 図７の平面図である。 本発明の弾塑性ダンパの実施例３の適用場所を説明するための図である。 本発明の弾塑性ダンパの実施例４を示す正面図である。 本発明の弾塑性ダンパの実施例４の適用場所を説明するための図である 本発明の弾塑性ダンパの実施例５を示す正面図である。 図１２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明の弾塑性ダンパ及び配管防振装置を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。

図１及び図２に、本発明の弾塑性ダンパの実施例１を示す。

該図に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、直線状配管１Ａの外表面に鉛ダンパ、樹脂材或いは超塑性材等から成る弾塑性材３が設置され、直線状配管１Ａの曲げ変形により生じる直線状配管１Ａの振動エネルギを、弾塑性材３で吸収するものである。

具体的に説明すると、図１及び図２に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、弾塑性材３をクランプ形に加工し、直線状配管１Ａとクランプ形の弾塑性材３をボルト４及びナット５により締結したものである。

一般的に、梁の曲げ応力の絶対値は、外表面が一番大きくなる。従って、図１のように直線状配管１Ａの外表面に弾塑性ダンパ２を取り付けることで、直線状配管１Ａが地震荷重を受けて応答した場合、弾塑性ダンパ２は直線状配管１Ａより大きな曲げ応力が発生し、弾塑性ダンパ２の応力−ひずみ特性はヒステリシスループを描き、直線状配管１Ａの振動エネルギを吸収して直線状配管１Ａの地震等の応答を低減する。

上述した本実施例の弾塑性ダンパ２の適用について、図３を用いて説明する。

図３は、二つの固定端（Ｐ点とＱ点）間に直線状配管１Ａがあり、Ｐ点及びＱ点は直線状配管１Ａの固定端を、Ｒ点は固定端（Ｐ点とＱ点）間の中点をそれぞれ示す。

図３において、地震等の振動により直線状配管１Ａに変形が生じるとき、一般的にＲ点が最も直線状配管１Ａの曲げ応力が大きくなり、変形が大きくなる。従って、図３のＲ点のような地震等の振動により直線状配管１Ａが大きく変形する箇所に、図１及び図２に示した弾塑性ダンパ２を適用することにより、直線状配管１Ａの外表面より弾塑性ダンパ２の外表面の曲げ応力が大きくなることから、直線状配管１Ａに伝わる振動エネルギを効率的に減衰することができる。

これは、見方を変えると、配管は直線状配管１Ａであり、その直線状配管１Ａの両端部（Ｐ点とＱ点）が固定され、両固定端の直線状配管１Ａの中点（Ｐ点とＱ点の間）に弾塑性ダンパ２が設置されて構成される配管防振装置でもある。

このような本実施例によれば、弾塑性ダンパ２を壁面、固定構造物へ施工せずに、直線状配管１Ａの外表面に設置するスペースのみで設置できる弾塑性ダンパ２を提供することができる。また、曲げ応力の性質より、配管系に局所的に応力が発生する場所においても、弾塑性材３を変形させることにより、効果的に地震発生時等に発生する振動エネルギを吸収し、振動を抑制し配管系の健全性を保つことができる。

図４及び図５に、本発明の弾塑性ダンパの実施例２を示す。

該図に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、曲げ配管１Ｂの外表面に鉛ダンパ、樹脂材或いは超塑性材等から成る弾塑性材３が設置され、曲げ配管１Ｂの曲げ変形により生じる曲げ配管１Ｂの振動エネルギを、弾塑性材３で吸収するものである。

具体的に説明すると、図４及び図５に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、曲げ配管１Ｂに合わせて成形した弾塑性材３をクランプ形に加工し、曲げ配管１Ｂとクランプ形の弾塑性材３をボルト４及びナット５により締結したものである。

上述した本実施例の弾塑性ダンパ２の適用について、図６を用いて説明する。

図６は、二つの固定端（Ｐ点とＱ点）間に曲げ配管１Ｂがあり、Ｐ点及びＱ点は曲げ配管１Ｂの固定端、Ｒ点は固定端（Ｐ点とＱ点）間の中点をそれぞれ示す。

図６において、地震等の振動により曲げ配管１Ｂに変形が生じるとき、一般的に曲げ配管１Ｂの中点であるＲ点が最も曲げ配管１Ｂの曲げ応力が大きくなり、変形が大きくなる。従って、図６の固定端（Ｐ点とＱ点）間の中点であるＲ点のような曲げ部に、図４及び図５に示す弾塑性ダンパ３を適用することにより、曲げ配管１Ｂに伝わる振動エネルギを効率的に減衰することができる。

これは、見方を変えると、配管は曲げ配管１Ｂであり、その曲げ配管１Ｂの曲げ部に弾塑性ダンパ２が設置されて構成される配管防振装置でもある。

このような本実施例のような構成であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図７及び図８に、本発明の弾塑性ダンパの実施例３を示す。

該図に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、Ｔ字状配管１ＣのＴ字継手部１Ｃ´の外表面に鉛ダンパ、樹脂材或いは超塑性材等から成る弾塑性材３が設置され、Ｔ字状配管１ＣのＴ字継手部１Ｃ´の曲げ変形により生じるＴ字状配管１Ｃの振動エネルギを、弾塑性材３で吸収するものである。

具体的に説明すると、図７及び図８に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、Ｔ字状配管１ＣのＴ字継手部１Ｃ´に合わせて成形した弾塑性材３をクランプ形に加工し、Ｔ字状配管１Ｃとクランプ形の弾塑性材３をボルト４及びナット５により締結したものである。

上述した本実施例の弾塑性ダンパ２の適用について、図９を用いて説明する。

図９は、二つの固定端（Ｐ点とＱ点）間で、固定端（Ｐ点とＱ点）間の中点であるＲ点にて合流し、このＲ点から二つの固定端（Ｐ点とＱ点）間の直線状の配管に対して垂直に延伸び固定端（Ｓ点）にて固定される配管でＴ字状に形成される配管系を示す。

図９において、地震等の振動によりＴ字状配管１Ｃに変形が生じるとき、一般的にＴ字状配管１Ｃの合流点であるＴ字継手部１Ｃ´のＲ点が最もＴ字状配管１Ｃの曲げ応力が大きくなり、変形が大きくなる。従って、図９のＴ字状配管１Ｃの合流点であるＴ字継手部１Ｃ´に、図７及び図８に示すような弾塑性ダンパ２を適用することにより、Ｔ字状配管１Ｃに伝わる振動エネルギを効率的に減衰することができる。

これは、見方を変えると、配管はＴ字状配管１Ｃであり、該Ｔ字状配管１ＣはＴ字継手部１Ｃ´でつながれており、そのＴ字継手部１Ｃ´に弾塑性ダンパ２が設置されて構成される配管防振装置でもある。

このような本実施例のような構成であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図１０に、本発明の弾塑性ダンパの実施例４を示す。

該図に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、鉛ダンパ、樹脂材或いは超塑性材等から成る板状の弾塑性材３Ａが配管１Ｄに直接巻き付けられて施工され、固定具６で固定されているもので、配管１Ｄの曲げ変形により生じる配管１Ｄの振動エネルギを、板状の弾塑性材３Ａで吸収するものである。

具体的に説明すると、図１０に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、板状の弾塑性材３Ａを配管１Ｄに長い距離に渡って螺旋状に直接巻き付け、バンド状の固定具６で板状の弾塑性材３Ａが脱落しないように配管１Ｄに固定したものである。

図１０に示すような本実施例の弾塑性ダンパ２は、広い範囲（長い距離）で施工が可能となり、図１１に示すような、二つの固定端（Ｐ点−Ｑ点）間の配管系全体に適用できる。

即ち、配管の地震応答解析では、スペクトルモーダル法がよく用いられる。スペクトルモーダル法は、減衰乗数毎に床応答スペクトルを使用するが、一般的に使用する床応答スペクトルは解析対象の配管系において最も小さい減衰乗数のものを用いる。従って、図１１のように、本実施例の弾塑性ダンパ２を施工することにより、弾塑性ダンパ２の減衰を考慮した床応答スペクトルを用いた解析を使用することができる。

このような本実施例のような構成であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図１２及び図１３に、本発明の弾塑性ダンパの実施例５を示す。

該図に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、直線状配管１Ａに複数のラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを周方向に所定の間隔をもつと共に、それぞれのラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、軸方向に間隔をもって２箇所で溶接接合され、ラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄのそれぞれの外周側に弾塑性材３が固定され、直線状配管１Ａと弾塑性材３との間に保温材８が配置されているものである。

即ち、図１２及び図１３に示す本実施例の弾塑性ダンパ２は、直線状配管１Ａにラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを軸方向の２点（ラグＬ側、ラグＲ側）で溶接接合し、ラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄと弾塑性材３をボルト４にて接合したものである。

本実施例のような弾塑性ダンパ２の適用としては、保温材８等が直線状配管１Ａに施工され、直接弾塑性材３と直線状配管１Ａを接合することが困難なとき、図１２及び図１３に示すように、直線状配管１Ａにラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを取り付け、その軸方向の２点の間（Ｌ−Ｒ間）に弾塑性材３を取り付けることにより、ラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄが直線状配管１Ａの変形に追従し、弾塑性材３に振動エネルギによって生じた曲げ変形を伝達させ、直線状配管１Ａの振動エネルギを吸収させることができる。

これは、見方を変えると、直線状配管１Ａに複数のラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを周方向に所定の間隔をもつと共に、それぞれのラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、軸方向に所定の間隔をもって２箇所で溶接接合され、ラグ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの外周側に弾塑性材３から成る弾塑性ダンパ２が固定されて構成されている配管防振装置でもある。

このような本実施例のような構成であっても、実施例１と同様な効果を得ることができることは勿論、保温材８等が直線状配管１Ａに施工され、直接弾塑性材３と直線状配管１Ａを接合することが困難なときであっても、直接弾塑性材３と直線状配管１Ａの接合が可能となる効果がある。

なお、上述した実施例１−５において、発電プラント等の配管系に本発明の弾塑性ダンパを適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、配管系の曲げ変形により弾塑性材を配管外表面より先に降伏させ、エネルギを吸収させる構造であれば適用可能であることは言うまでもない。

また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１Ａ…直線状配管、１Ｂ…曲げ配管、１Ｃ…Ｔ字状配管、１Ｃ´…Ｔ字継手部、１Ｄ…配管、２…弾塑性ダンパ、３…弾塑性材、３Ａ…板状の弾塑性材、４…ボルト、５…ナット、６…固定具、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ…ラグ、８…保温材。

Claims (11)

1. 配管の外表面に弾塑性材が設置され、前記配管の曲げ変形により生じる該配管の振動エネルギを、前記弾塑性材で吸収することを特徴とする弾塑性ダンパ。
2. 請求項１に記載の弾塑性ダンパにおいて、
   前記弾塑性材は、クランプ形に加工されていることを特徴とする弾塑性ダンパ。
3. 請求項１に記載の弾塑性ダンパにおいて、
   前記弾塑性材は、直線状配管、曲げ配管或いはＴ字状配管のＴ字継手部に合わせて成形されて、クランプ形に加工されていることを特徴とする弾塑性ダンパ。
4. 請求項１に記載の弾塑性ダンパにおいて、
   前記弾塑性材は、板状の弾塑性材が前記配管に直接巻き付けられて施工され、固定具で固定されていることを特徴とする弾塑性ダンパ。
5. 請求項１に記載の弾塑性ダンパにおいて、
   前記配管に複数のラグを周方向に所定の間隔をもつと共に、それぞれのラグは、軸方向に所定の間隔をもって溶接接合され、前記ラグのそれぞれの外周側に弾塑性材が固定されていることを特徴とする弾塑性ダンパ。
6. 請求項５に記載の弾塑性ダンパにおいて、
   前記配管と前記弾塑性材との間に、保温材が配置されていることを特徴とする弾塑性ダンパ。
7. 配管の外表面に、該配管の曲げ変形により生じる該配管の振動エネルギを弾塑性材で吸収する弾塑性ダンパが設置されて構成されていることを特徴とする配管防振装置。
8. 請求項７に記載の配管防振装置において、
   前記配管は直線状の配管であり、その直線状の配管の両端部が固定され、該両固定端の配管の中点に前記弾塑性ダンパが設置されて構成されていることを特徴とする配管防振装置。
9. 請求項７に記載の配管防振装置において、
   前記配管は曲げ配管であり、その曲げ配管の曲げ部に前記弾塑性ダンパが設置されて構成されていることを特徴とする配管防振装置。
10. 請求項７に記載の配管防振装置において、
    前記配管はＴ字状配管であり、該Ｔ字状配管はＴ字継手部でつながれており、そのＴ字継手部に前記弾塑性ダンパが設置されて構成されていることを特徴とする配管防振装置。
11. 請求項７に記載の配管防振装置において、
    前記配管に複数のラグを周方向に所定の間隔をもつと共に、それぞれのラグは、軸方向に所定の間隔をもって溶接接合され、前記ラグの外周側に前記弾塑性材から成る前記弾塑性ダンパが固定されて構成されていることを特徴とする配管防振装置。

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