JP2021092315A - シール構造及びシール構造の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】壁に対して配管が相対変位した際におけるシール性の確保と、シール部材に圧力が作用した際における当該シール部材の変形量を低減可能なシール構造及びシール構造の施工方法を提供する。【解決手段】シール構造１は、配管２００の外周面２００ｓ及び内周面１０４ｓの少なくとも一方に固定された芯部材１０と、弾性材料からなり、芯部材１０を覆うとともに配管２００と内周面１０４ｓとの隙間をシールするシール部材２０と、を備える。芯部材１０は、シール部材２０の剛性よりも高い剛性を有する。【選択図】図１

Description

この発明は、シール構造及びシール構造の施工方法に関する。

プラント等の建屋の壁には、配管を挿通させるための貫通孔が形成されていることがあり、また、その壁と配管との隙間のシールが求められることがある。例えば、特開２０１３−２０４６９９号公報には、壁の貫通孔を形成するスリーブの内周面とスリーブに挿通された配管の外周面とに密着して壁の外部と内部とを隔離する隔離板と、外部から圧力を受けた際に変形する隔離板を押止する押止板と、を備える止水構造が開示されている。押止板は、隔離板から間隔を置いて設けられている。

この止水構造では、地震等によって壁に対して配管が相対変位した場合、隔離板が変形することによってシール性が確保され、また、地震に起因する津波等によって隔離板に水圧が作用した場合、押止板が隔離板を押し止めることによって隔離板の破損が抑制されるため、シール性が確保される。

特開２０１３−２０４６９９号公報

特開２０１３−２０４６９９号公報に記載された止水構造では、隔離板と押止板との隙間の管理が困難である。例えば、前記隙間が大きすぎると、地震に起因する津波等によって隔離板に水圧が作用した際、隔離板の変形量が大きくなる。そうすると、隔離板の内周面が配管の外周面から剥離したり、隔離板の外周面がスリーブの内周面から剥離したりするため、シール性が損なわれる。

本発明の目的は、壁に対して配管が相対変位した際におけるシール性の確保と、シール部材に圧力が作用した際における当該シール部材の変形量を低減可能なシール構造及びシール構造の施工方法を提供することである。

この発明の一局面に従ったシール構造は、貫通孔を規定する内周面を有する壁と前記内周面から離間した状態で前記貫通孔に挿通された配管の外周面との隙間をシールするシール構造であって、前記配管の前記外周面及び前記内周面の少なくとも一方に固定された芯部材と、弾性材料からなり、前記芯部材を覆うとともに前記配管と前記内周面との隙間をシールするシール部材と、を備え、前記芯部材は、前記シール部材の剛性よりも高い剛性を有する。

このシール構造では、シール部材が弾性材料からなることにより、地震等によって壁に対して配管が相対変位した際に、その変位に追従するようにシール部材が変形するため、シール性が確保される。しかも、シール部材に覆われた芯部材の剛性がシール部材の剛性よりも高いため、地震に起因する津波等によってシール部材に圧力が作用した際、シール部材の変形に対して芯部材が抵抗として作用する。このため、シール部材に圧力が作用した際におけるシール部材の変形量が低減される。

また、前記芯部材は、前記配管に着脱可能な少なくとも一つのクランプを有することが好ましい。

このようにすれば、当該シール構造を施工する現場での配管への芯部材の取付けが容易になる。

また、前記芯部材は、前記クランプから前記内周面に向かって突出する形状を有する突出部をさらに有することが好ましい。

このようにすれば、シール部材に圧力が作用した際におけるシール部材の変形量がより低減される。

この場合において、前記少なくとも一つのクランプは、前記配管に取り付けられた第１クランプと、前記第１クランプから前記配管の軸方向に離間するように、あるいは、前記第１クランプに接触するように前記配管に取り付けられた第２クランプと、を有し、前記突出部は、前記第１クランプから前記内周面に向かって突出する形状を有する第１突出部と、前記第２クランプから前記内周面に向かって突出する形状を有する第２突出部と、を有することが好ましい。

このようにすれば、シール部材に圧力が作用した際におけるシール部材の変形量がさらに低減される。

また、前記第２突出部は、前記配管の前記軸方向に前記第１突出部と重ならない部位を含むことが好ましい。

このようにすれば、シール部材に圧力が作用した際におけるシール部材の変形量が一層低減される。

また、前記第１突出部は、前記配管の周囲のうち前記配管の周方向における一部の領域に形成されており、前記第２突出部は、前記配管の周囲のうち前記配管の前記周方向における前記一部の領域以外の領域に形成されており、前記第２突出部は、前記配管の前記軸方向から見たときに前記第１突出部とともに前記配管の前記周方向に環状につながる形状を有することが好ましい。

また、前記芯部材は、前記内周面に固定された外側芯部をさらに有し、前記外側芯部は、前記内周面のうち前記少なくとも一つのクランプから前記配管の軸方向に離間した部位に固定されていることが好ましい。

このようにすれば、シール部材に圧力が作用した際におけるシール部材の変形量がより低減される。

また、本発明の一局面に従ったシール構造の施工方法は、貫通孔を規定する内周面を有する壁と前記内周面から離間した状態で前記貫通孔に挿通された配管の外周面との隙間をシールするシール構造の施工方法であって、前記配管の前記外周面及び前記内周面の少なくとも一方に芯部材を固定する固定工程と、前記芯部材を覆うとともに前記配管の前記外周面と前記内周面との隙間を満たすように流動性を有する弾性材料を供給する供給工程と、前記弾性材料を硬化させることにより、弾性を有し、かつ、前記芯部材を覆うとともに前記配管と前記内周面との隙間をシールするシール部材を形成するシール部材形成工程と、を含み、前記固定工程で用いられる前記芯部材は、前記シール部材の剛性よりも高い剛性を有する。

また、前記シール構造の施工方法において、前記配管の軸方向に前記芯部材を挟んだ位置に一対のせき止め部材を配置する配置工程をさらに備え、前記供給工程では、前記一対のせき止め部材間に前記弾性材料を供給することが好ましい。

以上に説明したように、この発明によれば、壁に対して配管が相対変位した際におけるシール性の確保と、シール部材に圧力が作用した際における当該シール部材の変形量を低減可能なシール構造及びシール構造の施工方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態のシール構造を概略的に示す断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面図である。 本発明の第２実施形態のシール構造を概略的に示す断面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線での断面図である。 本発明の第３実施形態のシール構造を概略的に示す断面図である。 図５に示されるシール構造の変形例を概略的に示す断面図である。

この発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態のシール構造を概略的に示す断面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線での断面図である。

シール構造１は、壁１００と配管２００との隙間をシールする構造である。壁１００には貫通孔１００ｈが設けられており、配管２００は、その貫通孔１００ｈを規定する内周面１０４ｓから離間した状態で貫通孔１００ｈに挿通されている。シール構造１は、壁１００の内周面１０４ｓと、その内周面１０４ｓから離間した状態で貫通孔１００ｈに挿通された配管２００の外周面２００ｓと、の隙間をシールする構造である。なお、壁１００の一例として、タービン建屋と原子炉建屋とを仕切る壁が挙げられる。

壁１００は、貫通孔１００ｈが設けられた壁本体１０２と、貫通孔１００ｈ内に固定されたスリーブ１０４と、を有している。スリーブ１０４は、金属からなり、筒状に形成されている。本実施形態では、スリーブ１０４は、円筒状に形成されている。このスリーブ１０４の内周面が、貫通孔１００ｈを規定する内周面１０４ｓを構成している。なお、スリーブ１０４が省略され、壁本体１０２のうち貫通孔１００ｈを取り囲む面が前記内周面１０４ｓを構成してもよい。

図１に示されるように、シール構造１は、芯部材１０と、シール部材２０と、を備えている。

芯部材１０は、配管２００の外周面２００ｓ及び壁１００の内周面１０４ｓの少なくとも一方に固定される。本実施形態では、芯部材１０は、配管２００の外周面２００ｓに固定されている。芯部材１０は、クランプ１２と、突出部１４と、を有している。

クランプ１２は、配管２００に着脱可能である。クランプ１２は、一対のクランプ要素を有している。各クランプ要素は、円筒を半割にした形状を有している。一対のクランプ要素は、ボルト等の締結部材によって配管２００に固定される。このため、配管２００に対するクランプ１２の固定位置は、調整可能である。クランプ１２は、例えば、金属からなる。

突出部１４は、クランプ１２から内周面１０４ｓに向かって突出する形状を有している。図２に示されるように、クランプ１２には、一対の突出部１４が接続されている。各突出部１４は、配管２００の中心を挟む位置に設けられている。本実施形態では、突出部１４は、扇形に形成されている。ただし、突出部１４は、配管２００の周方向に円環状につながるように形成されてもよい。突出部１４は、例えば、金属からなる。突出部１４は、クランプ１２に溶接等によって接続されている。

配管２００の径方向における突出部１４の寸法は、地震等によって壁１００に対して配管２００が相対変位した際に突出部１４が内周面１０４ｓに接触しない程度に設計される。このことは、配管２００の中心が貫通孔１００ｈの中心に対して偏心している場合においても同様である。

シール部材２０は、芯部材１０を覆うとともに、壁１００の内周面１０４ｓと配管２００の外周面２００ｓとの隙間をシールする部材である。シール部材２０の内周面は、芯部材１０及び配管２００の外周面２００ｓに密着しており、シール部材２０の外周面は、内周面１０４ｓに密着している。シール部材２０は、弾性材料からなる。シール部材２０は、流動性を有する弾性材料（例えば、ジエン系ゴム）が硬化することによって形成されている。シール部材２０の硬度（タイプＣ硬度計での計測値）は、５度から２０度程度である。芯部材１０の剛性は、シール部材２０の剛性よりも高い。配管２００の軸方向におけるシール部材２０の寸法は、同方向における芯部材１０の寸法の３倍〜１００倍程度に設定される。例えば、配管２００の軸方向におけるシール部材２０の寸法は、３０ｍｍ〜１０００ｍｍ程度に設定されることが好ましい。

次に、シール構造１の施工方法について説明する。この施工方法は、固定工程と、配置工程と、供給工程と、シール部材形成工程と、を含んでいる。

固定工程では、配管２００の外周面２００ｓに芯部材１０が固定される。具体的には、配管２００のうち貫通孔１００ｈ内に位置する部位にクランプ１２が固定される。なお、この状態では、配管２００の径方向における突出部１４の外端部は、内周面１０４ｓから離間している。

配置工程では、配管２００の軸方向に芯部材１０を挟んだ位置に一対のせき止め部材（図示略）が配置される。一対のせき止め部材における一方の部材は、グラスウール等からなり、配管２００の外周面２００ｓと内周面１０４ｓとの隙間を閉塞する形状（円板状）を有している。この一方の部材は、いわゆるバックアップ材として機能する。一対のせき止め部材における他方の部材は、木等からなり、前記一方の部材と同様の形状を有している。配置工程では、前記一方の部材が、貫通孔１００ｈ内でかつ配管２００の軸方向における芯部材１０の一方側に配置され、前記他方の部材が、配管２００の軸方向における芯部材１０の他方側に配置される。なお、前記一方の部材の配置は、配管２００への芯部材１０の固定よりも先に行われてもよい。

供給工程では、芯部材１０を覆うとともに配管２００の外周面２００ｓと壁１００の内周面１０４ｓとの隙間を満たすように、流動性を有する弾性材料が供給される。具体的に、この工程では、前記他方の部材側から一対のせき止め部材間に前記弾性材料が充填される。

シール部材形成工程では、前記弾性材料を硬化させることにより、弾性を有し、かつ、芯部材１０を覆うとともに配管２００と内周面１０４ｓとの隙間をシールするシール部材２０が形成される。

その後、一対のせき止め部材のうち前記他方の部材が取り除かれる。なお、一対のせき止め部材のうち前記一方の部材は、取り除かれなくてもよい。

以上に説明したように、本実施形態のシール構造１では、シール部材２０が弾性材料からなることにより、地震等によって壁１００に対して配管２００が相対変位した際に、その変位に追従するようにシール部材２０が変形するため、シール性が確保される。しかも、シール部材２０に覆われた芯部材１０の剛性がシール部材２０の剛性よりも高いため、地震に起因する津波等によってシール部材２０に圧力（水圧）が作用した際、シール部材２０の変形に対して芯部材１０が抵抗として作用する。このため、シール部材２０に圧力が作用した際におけるシール部材２０の変形量が低減される。

また、芯部材１０は、クランプ１２を有しているため、配管２００に対する芯部材１０の固定位置の調整や、当該シール構造１を施工する現場での配管２００への芯部材１０の取付けが容易になる。

さらに、芯部材１０は突出部１４を有しているため、シール部材２０に圧力が作用した際におけるシール部材２０の変形量がより低減される。

（第２実施形態）
次に、図３及び図４を参照しながら、本発明の第２実施形態のシール構造１について説明する。なお、図４では、シール部材２０の図示は省略されている。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。

本実施形態では、芯部材１０は、第１クランプ１２ａと第２クランプ１２ｂとを有しており、突出部１４は、第１突出部１４ａと第２突出部１４ｂとを有している。

図３に示されるように、第１クランプ１２ａは、配管２００に取り付けられている。第２クランプ１２ｂは、第１クランプ１２ａから配管２００の軸方向に離間するように配管２００に取り付けられている。ただし、第２クランプ１２ｂは、第１クランプ１２ａに接触するように配管２００に取り付けられてもよい。第１クランプ１２ａ及び第２クランプ１２ｂは、互いに同じ構造を有している。

第１突出部１４ａは、第１クランプ１２ａから内周面１０４ｓに向かって突出する形状を有している。第１クランプ１２ａには、一対の第１突出部１４ａが接続されている。各第１突出部１４ａは、配管２００の中心を挟む位置に設けられている。各第１突出部１４ａは、配管２００の周囲のうち配管２００の周方向における一部の領域に形成されている。

第２突出部１４ｂは、第２クランプ１２ｂから内周面１０４ｓに向かって突出する形状を有している。第２クランプ１２ｂには、一対の第２突出部１４ｂが接続されている。各第２突出部１４ｂは、配管２００の中心を挟む位置に設けられている。図４に示されるように、各第２突出部１４ｂは、配管２００の周囲のうち配管２００の周方向における前記一部の領域以外の領域に形成されている。各第２突出部１４ｂは、配管２００の軸方向に第１突出部１４ａと重ならない部位を含んでいる。本実施形態では、配管２００の周方向に第１突出部１４ａと第２突出部１４ｂとが交互に並ぶように配置されている。図４に示されるように、第２突出部１４ｂは、配管２００の軸方向から見たときに第１突出部１４ａとともに配管２００の周方向に環状につながる形状を有している。なお、各第２突出部１４ｂは、配管２００の軸方向に第１突出部１４ａと互いに重なり合う部位を有していてもよいし、有していなくてもよい。また、各第２突出部１４ｂは、配管２００の軸方向から見たときに第１突出部１４ａから配管２００の周方向に離間していてもよい。

以上に説明したように、本実施形態におけるシール構造１では、シール部材２０に圧力が作用した際におけるシール部材２０の変形量が一層低減される。

（第３実施形態）
続いて、図５を参照しながら、本発明の第３実施形態のシール構造１について説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。

本実施形態では、芯部材１０は、外側芯部１６をさらに有している。外側芯部１６は、内周面１０４ｓのうちクランプ１２及び突出部１４から配管２００の軸方向に離間した部位に固定されている。外側芯部１６は、溶接等によって内周面１０４ｓに固定されている。外側芯部１６は、内周面１０４ｓの周方向に沿って延びる形状を有している。外側芯部１６は、内周面１０４ｓの周方向に沿って環状につながる形状（本実施形態では円環状）に形成されることが好ましい。ただし、外側芯部１６の形状は、環状に限られない。外側芯部１６の厚みは、突出部１４の厚みと同程度に設計されてもよい。

配管２００の径方向における外側芯部１６の寸法は、地震等によって壁１００に対して配管２００が径方向に相対変位した際に外側芯部１６が配管２００に接触しない程度に設計される。このことは、配管２００の中心が貫通孔１００ｈの中心に対して偏心している場合においても同様である。

配管２００の軸方向における突出部１４及び外側芯部１６間の距離は、地震等によって壁１００に対して配管２００が軸方向に相対変位した際に突出部１４及び外側芯部１６が互いに接触しない程度に設計される。

図６に示されるように、芯部材１０は、第１クランプ１２ａと、第２クランプ１２ｂと、第１突出部１４ａと、第２突出部１４ｂと、外側芯部１６と、を有していてもよい。なお、第１クランプ１２ａ、第２クランプ１２ｂ、第１突出部１４ａ及び第２突出部１４ｂの構造は、第２実施形態のそれと同じである。この例において、外側芯部１６は、配管２００の軸方向に関し、第１クランプ１２ａ及び第１突出部１４ａと、第２クランプ１２ｂ及び第２突出部１４ｂと、の間に配置されてもよい。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ シール構造、１０ 芯部材、１２ クランプ、１２ａ 第１クランプ、１２ｂ 第２クランプ、１４ 突出部、１４ａ 第１突出部、１４ｂ 第２突出部、１６ 外側芯部、２０ シール部材、１００ 壁、１００ｈ 貫通孔、１０２ 壁本体、１０４ スリーブ、１０４ｓ 内周面、２００ 配管、２００ｓ 外周面。

Claims (9)

1. 貫通孔を規定する内周面を有する壁と前記内周面から離間した状態で前記貫通孔に挿通された配管の外周面との隙間をシールするシール構造であって、
   前記配管の前記外周面及び前記内周面の少なくとも一方に固定された芯部材と、
   弾性材料からなり、前記芯部材を覆うとともに前記配管と前記内周面との隙間をシールするシール部材と、を備え、
   前記芯部材は、前記シール部材の剛性よりも高い剛性を有する、シール構造。
2. 前記芯部材は、前記配管に着脱可能な少なくとも一つのクランプを有する、請求項１に記載のシール構造。
3. 前記芯部材は、前記クランプから前記内周面に向かって突出する形状を有する突出部をさらに有する、請求項２に記載のシール構造。
4. 前記少なくとも一つのクランプは、
   前記配管に取り付けられた第１クランプと、
   前記第１クランプから前記配管の軸方向に離間するように、あるいは、前記第１クランプに接触するように前記配管に取り付けられた第２クランプと、を有し、
   前記突出部は、
   前記第１クランプから前記内周面に向かって突出する形状を有する第１突出部と、
   前記第２クランプから前記内周面に向かって突出する形状を有する第２突出部と、を有する、請求項３に記載のシール構造。
5. 前記第２突出部は、前記配管の前記軸方向に前記第１突出部と重ならない部位を含む、請求項４に記載のシール構造。
6. 前記第１突出部は、前記配管の周囲のうち前記配管の周方向における一部の領域に形成されており、
   前記第２突出部は、前記配管の周囲のうち前記配管の前記周方向における前記一部の領域以外の領域に形成されており、
   前記第２突出部は、前記配管の前記軸方向から見たときに前記第１突出部とともに前記配管の前記周方向に環状につながる形状を有する、請求項５に記載のシール構造。
7. 前記芯部材は、前記内周面に固定された外側芯部をさらに有し、
   前記外側芯部は、前記内周面のうち前記少なくとも一つのクランプから前記配管の軸方向に離間した部位に固定されている、請求項２から６のいずれかに記載のシール構造。
8. 貫通孔を規定する内周面を有する壁と前記内周面から離間した状態で前記貫通孔に挿通された配管の外周面との隙間をシールするシール構造の施工方法であって、
   前記配管の前記外周面及び前記内周面の少なくとも一方に芯部材を固定する固定工程と、
   前記芯部材を覆うとともに前記配管の前記外周面と前記内周面との隙間を満たすように流動性を有する弾性材料を供給する供給工程と、
   前記弾性材料を硬化させることにより、弾性を有し、かつ、前記芯部材を覆うとともに前記配管と前記内周面との隙間をシールするシール部材を形成するシール部材形成工程と、を含み、
   前記固定工程で用いられる前記芯部材は、前記シール部材の剛性よりも高い剛性を有する、シール構造の施工方法。
9. 前記配管の軸方向に前記芯部材を挟んだ位置に一対のせき止め部材を配置する配置工程をさらに備え、
   前記供給工程では、前記一対のせき止め部材間に前記弾性材料を供給する、請求項８に記載のシール構造の施工方法。

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