JP2020046039A

JP2020046039A - 配管支持装置

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Publication number: JP2020046039A
Application number: JP2018177022A
Authority: JP
Inventors: 信弘山本; Nobuhiro Yamamoto; 次男小野寺; Tsugio Onodera; 高橋　誠; Makoto Takahashi; 誠高橋
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-03-26
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: JP7292598B2

Abstract

【課題】貫通部に挿通された既設の配管であっても耐震性及び安全性を向上することができる配管支持装置を提供する。【解決手段】配管支持装置１は、構造物の貫通部２に挿通される配管３を支持する装置であって、貫通部２の開口部に固定される端部支持部材４と、配管３の側面に係合可能な係合溝（第一係合５１ａ及び第二係合溝５２ａ）を備え、配管３に係合溝（第一係合５１ａ及び第二係合溝５２ａ）を係合させた状態で貫通部２内に配置される中間支持部材５と、端部支持部材４と中間支持部材５とを連結する複数の連結部材６と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、配管支持装置に関し、特に、ペネトレーション等の貫通部に挿通される配管を支持する配管支持装置に関する。

例えば、原子炉格納容器、原子炉建屋等のコンクリート構造物には、計装用ケーブル用配管、流体用配管等の配管を挿通するための貫通部（ペネトレーション）が設けられている。かかる貫通部に配管を敷設する際に、振動、熱膨張、熱収縮等の影響による配管の変動を考慮する必要がある。

例えば、特許文献１には、ペネトレーション内に配置される止金具（７）とペネトレーションの端部に配置される止金具（５）とをラウンドバー（８）で連結し、配管（２）を両方の止金具（５，７）を貫通させることによって支持する構造が開示されている。

実開昭５９−９２２７９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された配管支持構造は、止金具に配管を貫通させる構造であるため、新設の配管には適用することができても、既設の配管には適用することができない。すなわち、既設の配管の場合には、その配管を取り外さなければ止金具に貫通させることができない。特に、原子力発電設備等のプラントに使用されている配管では、既設の配管を安易に取り外すことはできない。

一方で、近年、大地震やシビアアクシデント等の発生に備えて、構造物の設計基準が変更されていることもあり、貫通部（ペネトレーション）における既設の配管の支持構造についても、耐震性及び安全性の向上を図る必要もある。

本発明はかかる問題点に鑑み創案されたものであり、貫通部に挿通された既設の配管であっても耐震性及び安全性を向上することができる配管支持装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、構造物の貫通部に挿通される配管を支持する配管支持装置であって、前記貫通部の開口部に固定される端部支持部材と、前記配管の側面に係合可能な係合溝を備え、前記配管に前記係合溝を係合させた状態で前記貫通部内に配置される中間支持部材と、前記端部支持部材と前記中間支持部材とを連結する複数の連結部材と、を含むことを特徴とする配管支持装置が提供される。

前記中間支持部材は、前記係合溝を備えた複数の支持板により構成されていてもよい。

また、前記複数の支持板は、前記係合溝が前記配管の外周を覆うように配置された状態で前記連結部材に固定されていてもよい。

また、前記複数の支持板は、前記配管の軸方向に重ね合わせた状態で前記連結部材に固定されていてもよい。

また、前記支持板は、中心角θが１８０°以上３６０°未満であってもよい。さらに、前記複数の支持板は、各々の最大外径部の位置が交差した状態で前記連結部材に固定されていてもよい。

上述した本発明に係る配管支持装置によれば、貫通部に挿通された配管の中間部を支持する中間支持部材を配置したことにより、中間支持部材により配管を拘束することができ、貫通部の耐震性及び安全性を向上することができる。また、中間支持部材を配管の側面から係合させるように構成したことにより、配管を取り外すことなく中間支持部材を配管に配置することができる。したがって、本発明によれば、貫通部に挿通された既設の配管であっても耐震性及び安全性を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る配管支持装置を示す断面図である。図１に示した端部支持部材を示す正面図である。図１に示した中間支持部材の説明図であり、（ａ）は第一支持板を示す正面図、（ｂ）は第二支持板を示す正面図、（ｃ）は中間支持部材を示す正面図、である。中間支持部材の設置方法を示す部分断面図である。中間支持部材の変形例を示す正面図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。

以下、本発明の実施形態について図１〜図５（ｂ）を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る配管支持装置を示す断面図である。図２は、図１に示した端部支持部材を示す正面図である。図３は、図１に示した中間支持部材の説明図であり、（ａ）は第一支持板を示す正面図、（ｂ）は第二支持板を示す正面図、（ｃ）は中間支持部材を示す正面図、である。

本発明の一実施形態に係る配管支持装置１は、図１〜図３（ｃ）に示したように、構造物の貫通部２に挿通される配管３を支持する装置であって、貫通部２の開口部に固定される端部支持部材４と、配管３の側面に係合可能な係合溝（第一係合５１ａ及び第二係合溝５２ａ）を備え、配管３に係合溝（第一係合５１ａ及び第二係合溝５２ａ）を係合させた状態で貫通部２内に配置される中間支持部材５と、端部支持部材４と中間支持部材５とを連結する複数の連結部材６と、を備えている。

貫通部２は、例えば、原子炉格納容器、原子炉建屋等のコンクリート構造物の壁部材７の内外を連通するためのペネトレーションである。貫通部２には、計装用ケーブル用配管、流体用配管等の配管３が挿通される。かかる貫通部２に配管３を敷設する際には、使用時や地震発生時等に生じる配管３の振動、使用時やシビアアクシデント発生時における配管３の熱膨張・熱収縮等に備えて、配管３を貫通部２に対して相対移動可能に支持することが好ましい。

そこで、貫通部２に挿通される配管３は、一般に、貫通部２の両端の開口部に配置される一対の端部支持部材４により相対移動可能に支持される。なお、図１では、説明の便宜上、貫通部２の一方の端部のみを図示し、反対側の端部については図を省略してある。

貫通部２の端部は、図１に示したように、壁部材７から外側に突き出した突出部２１を有している。端部支持部材４は、例えば、図１及び図２に示したように、突出部２１に配置される蓋部材４１と、蓋部材４１を固定するクランプ４２と、備えている。

蓋部材４１は、例えば、貫通部２の端面に配置される一対の半蓋板４１ａと、半蓋板４１ａの背面に接続され貫通部２に外挿される一対の半筒体４１ｂと、を備えている。半蓋板４１ａの中心部には、配管３を挿通するための縦長の凹部４１ｃが形成されている。かかる凹部４１ｃを対峙させて半蓋板４１ａを配置することにより、図のＺ軸方向及びＹ軸方向に、移動可能に配管３を挟持することができる。

クランプ４２は、突出部２１の外周に配置された半筒体４１ｂの外周に配置され、ボルト・ナット等の締結手段を用いて締め付けられる。かかる締め付けによって、半筒体４１ｂを貫通部２に固定する。

なお、上述した端部支持部材４の構成は、単なる一例であり、図示した構成に限定されるものではない。端部支持部材４の構成は、従来から使用されている支持構造を任意に選択して適用することができる。

ところで、上述した端部支持部材４を貫通部２の両端に配置して配管３を支持した場合には、端部支持部材４間の配管３は何ら支持されていない。したがって、大地震やシビアアクシデント等が発生し、配管３に大きな力が作用した場合には、配管３の振動や変動が大きくなってしまうことから、新しい設計基準を満足できない場合がある。

そこで、本実施形態では、端部支持部材４間の配管３を支持する中間支持部材５を配置している。中間支持部材５は、例えば、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示したように、第一係合溝５１ａを備えた第一支持板５１と、第二係合溝５２ａを備えた第二支持板５２と、を備えている。

第一支持板５１は、例えば、図３（ａ）に示したように、貫通部２の内径よりも僅かに小さい径を有する円板の一部によって構成される。具体的には、第一支持板５１は、円板を直径に平行な直線で二つに切断した切片のうち面積の大きい方の切片により形成される。すなわち、第一支持板５１の中心角θは１８０°以上３６０°未満に設定される。

一般に、配管３に生じる径方向の力は、ある一方向に向かって直線的に生じることから、この力を剛体で受け止めるためには、第一支持板５１の中心角θを１８０°以上に設定することが好ましい。

また、第一支持板５１は、連結部材６と干渉しない部分に切欠部５１ｂを備えていてもよい。かかる切欠部５１ｂを形成することにより、第一支持板５１の軽量化を図ることができるとともに、連結部材６を接続する際の作業性を向上することができる。

本実施形態では、時計盤で表示すれば、３時、６時、９時の位置に連結部材６を配置する開口部５１ｃが形成されていることから、３時から６時の間及び６時から９時の間に切欠部５１ｂが形成されている。したがって、第一支持板５１は、図示したように、略Ｔ字形状を有している。

第一係合溝５１ａは、Ｔ字形状の腕と脚の交点の位置に形成されている。第一係合溝５１ａは、略Ｕ字形状を有しており、配管３の側面に当接可能な円弧部５１ｄと、配管３を挿通可能な横幅を有する直線部５１ｅと、を備えている。

円弧部５１ｄは、配管３を収容することができるように、配管３の外径よりも僅かに大きい径を有している。また、円弧部５１ｄは、配管３を収容したときに、配管３と同軸上に配置されるように形成されている。

かかる第一支持板５１の構成によれば、配管３の側面から第一係合溝５１ａに配管３を挿通させることができる。なお、第一支持板５１の形状は、図示した略Ｔ字形状に限定されるものではない。

第二支持板５２は、例えば、図３（ｂ）に示したように、第一支持板５１と同一の形状を有している。第二支持板５２は、図示したように、第一支持板５１に対して９０°回転した状態で連結部材６に固定される。

なお、第二支持板５２の第一支持板５１に対する回転角度は９０°に限定されるものではない。この回転角度は、例えば、シミュレーション等で解析した結果、地震やシビアアクシデント等が発生した際に、配管３に作用する力の方向に応じて設定される。

本実施形態では、第二支持板５２は、第一支持板５１を反時計回りに９０°回転した状態に配置される。したがって、第二支持板５２に形成された開口部５２ｃは、時計盤で表示すれば、１２時、３時、６時の位置に配置される。

第一支持板５１及び第二支持板５２は、図１及び図３（ｃ）に示したように、配管３の軸方向（図のＹ軸方向）に重ね合わせた状態で連結部材６に固定される。すなわち、時計盤で表示すれば、３時及び６時の位置に配置される連結部材６には第一支持板５１及び第二支持板５２が固定され、９時の位置に配置される連結部材６には、第一支持板５１のみが固定され、１２時の位置に配置される連結部材６には第二支持板５２のみが固定されることとなる。

このように、第一支持板５１及び第二支持板５２の最大外径部（Ｔ字形状の両腕部）の位置を交差した状態に配置することにより、第一支持板５１の第一係合溝５１ａ及び第二支持板５２の第二係合溝５２ａで配管３の外周を覆って閉じ込めることができる。したがって、配管３に種々の方向の力が作用した場合であっても、配管３が第一係合溝５１ａ及び第二係合溝５２ａから脱落しないようにすることができる。

連結部材６は、棒（ロッド）状の金属材である。連結部材６の一端は、端部支持部材４の蓋部材４１（半蓋板４１ａ）に挿通された後、ナット等の締結具で固定される。また、連結部材６の他端は、中間支持部材５の第一支持板５１及び第二支持板５２に挿通された後、ナット等の締結具で固定される。

連結部材６の長さは、中間支持部材５を配置したい箇所に届く長さに形成される。また、本実施形態では、四本の連結部材６を使用しているが、本数は任意に設定することができる。

ここで、図４は、中間支持部材の設置方法を示す部分断面図である。以下、図４を参照しつつ、既設の貫通部２に端部支持部材４のみが配置された配管支持装置に中間支持部材５を追加する場合について説明する。

最初にクランプ４２を取り外し、端部支持部材４を貫通部２の突出部２１から取り外す。次に、第一支持板５１を配管３の下側面から図のＺ軸正方向に接近させ、第一係合溝５１ａに配管３を挿入する。続いて、第二支持板５２を配管３の右側面から図のＸ軸負方向に接近させ、第二係合溝５２ａに配管３を挿入し、第一支持板５１に重ね合わせる。この状態で、必要に応じて仮留めをしてもよい。

次に、四本の連結部材６を一本ずつ、第一支持板５１の開口部５１ｃ、第二支持板５２の開口部５２ｃ又は開口部５１ｃ及び開口部５２ｃに挿通し、ナット等の締結具で固定する。この状態で、図４に示した矢印方向に第一支持板５１及び第二支持板５２を連結部材６で貫通部２内に挿入する。

そして、第一支持板５１及び第二支持板５２を所定の位置まで挿入した後、連結部材６の一端を端部支持部材４の蓋部材４１（半蓋板４１ａ）にナット等の締結具で固定する。このとき、連結部材６は、例えば、図２に示したように、一対の半蓋板４１ａの隙間に固定されてもよい。また、半蓋板４１ａに連結部材６を挿通する孔がない場合には、現場で半蓋板４１ａに連結部材６を挿通する孔を形成するようにしてもよい。

連結部材６を蓋部材４１に固定した後、蓋部材４１を貫通部２の突出部２１に嵌め込み、クランプ４２で固定すると、図１に示したように、中間支持部材５を貫通部２の中間部に配置することができる。なお、本実施形態において「中間部」とは、貫通部２の中央部のみを意味するものではなく、両端部の間の広い領域を意味するものとする。

また、ここでは、第一支持板５１及び第二支持板５２を貫通部２内に挿入してから端部支持部材４を配置する場合について説明しているが、連結部材６の一端を蓋部材４１（半蓋板４１ａ）に固定してから、第一支持板５１及び第二支持板５２を貫通部２内に挿入するようにしてもよい。

上述した本実施形態に係る配管支持装置１によれば、貫通部２に挿通された配管３の中間部を支持する中間支持部材５を配置したことにより、中間支持部材５により配管３を拘束することができ、貫通部２の耐震性及び安全性を向上することができる。また、中間支持部材５を配管３の側面から係合させるように構成したことにより、配管３を取り外すことなく中間支持部材５を配管３に配置することができる。

最後に、中間支持部材５の変形例について、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しつつ説明する。ここで、図５は、中間支持部材の変形例を示す正面図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。なお、上述した実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図５（ａ）に示した中間支持部材５は、第一支持板５１及び第二支持板５２を半円板形状に形成したものである。すなわち、第一変形例に係る第一支持板５１及び第二支持板５２は、円板を直径に平行な直線で二つに切断した切片のうち面積の大きい方の切片により形成され、外周に切欠部を有しない形状を備えている。

図５（ｂ）に示した中間支持部材５は、係合溝５３ａを有する一枚の支持板５３と、係合溝５３ａを閉鎖するストッパ５４と、を備えたものである。支持板５３は、例えば、略十字形状に形成されており、その中心部に係合溝５３ａが形成されている。かかる係合溝５３ａに配管３を挿入した状態であっても、配管３に作用する力の方向によっては配管３が係合溝５３ａから脱落する可能性がある。

そこで、第二変形例では、配管３を挿入した後の係合溝５３ａにストッパ５４を配置して、その開放部を閉鎖するようにしている。ストッパ５４は、例えば、ボルト等によって支持板５３に固定されるが、図示した固定方法に限定されるものではない。

なお、支持板５３は、図示した形状に限定されるものではなく、例えば、円周角が２７０°以上３６０°未満の大きさを有する略扇形形状であってもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１配管支持装置
２貫通部
３配管
４端部支持部材
５中間支持部材
６連結部材
７壁部材
２１突出部
４１蓋部材
４１ａ半蓋板
４１ｂ半筒体
４１ｃ凹部
４２クランプ
５１第一支持板
５１ａ第一係合溝
５１ｂ切欠部
５１ｃ開口部
５１ｄ円弧部
５１ｅ直線部
５２第二支持板
５２ａ第二係合溝
５２ｂ切欠部
５２ｃ開口部
５３支持板
５３ａ係合溝
５４ストッパ

Claims

構造物の貫通部に挿通される配管を支持する配管支持装置であって、
前記貫通部の開口部に固定される端部支持部材と、
前記配管の側面に係合可能な係合溝を備え、前記配管に前記係合溝を係合させた状態で前記貫通部内に配置される中間支持部材と、
前記端部支持部材と前記中間支持部材とを連結する複数の連結部材と、
を含むことを特徴とする配管支持装置。
前記中間支持部材は、前記係合溝を備えた複数の支持板により構成されている、請求項１に記載の配管支持装置。
前記複数の支持板は、前記係合溝が前記配管の外周を覆うように配置された状態で前記連結部材に固定されている、請求項２に記載の配管支持装置。
前記複数の支持板は、前記配管の軸方向に重ね合わせた状態で前記連結部材に固定されている、請求項２に記載の配管支持装置。
前記支持板は、中心角θが１８０°以上３６０°未満である、請求項２に記載の配管支持装置。
前記複数の支持板は、各々の最大外径部の位置が交差した状態で前記連結部材に固定されている、請求項５に記載の配管支持装置。