JP4216955B2 - 免震配管システムおよび脚部付きベローズ形伸縮管継手 - Google Patents
免震配管システムおよび脚部付きベローズ形伸縮管継手 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4216955B2 JP4216955B2 JP16980199A JP16980199A JP4216955B2 JP 4216955 B2 JP4216955 B2 JP 4216955B2 JP 16980199 A JP16980199 A JP 16980199A JP 16980199 A JP16980199 A JP 16980199A JP 4216955 B2 JP4216955 B2 JP 4216955B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe joint
- type expansion
- bellows
- seismic isolation
- joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Joints Allowing Movement (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に敷設された配管と、免震ビル（地盤上に免震装置を介して建築されたビルディング）内の配管との接続に用いられる免震配管の技術分野に属し、特に、ベローズ形伸縮管継手を用いた配管構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
免震ビルは、地盤とビルとの間に免震装置（積層ゴム式、機械式等）を介在させ、地震による地盤の揺れがビル側に伝わり難くしたビルである。例えばゴムの基礎を地盤上に設けその上にビルを建てたような状態のものであり、これによって地盤が地震で揺れてもゴムの基礎によって揺れが吸収され、ビル側には揺れが伝わり難くなっている。ここでいう地盤は、建築の基礎として土地の表層に施された補強層を含むものであり、大地の振動系に属する基盤全体を意味する。
【０００３】
免震ビルでは、上記のような免震装置によってビル自体は地盤の振動を受け難くなっているが、そのために、ビル内に外部から入り込んでいる水道管や都市ガス管などの配管については、地盤側の配管系と免震ビル側の配管系との間（特に地盤とビルとの境目における配管の接続部分）に相対変位が生じて問題となる。この問題は、地盤に設置されたタンクや冷凍機等の機器と免震ビル側の配管とを接続する場合でも同様である。以下、地盤と免震ビルとの間に生じる相対変位を単に「相対変位」ともいう。
【０００４】
上記問題に対処するため、地盤と免震ビルとの境目における配管の接続部分に、相対変位を吸収する構造を設ける必要がある。この相対変位を吸収するための配管構造物として、免震（または耐震）配管が知られている。
【０００５】
従来の免震配管としては、特開平９−３０３６１６号公報に記載の「耐震配管」やこれに類するものがある。この免震配管は、９０°エルボを挟んで金属製フレキシブルチューブを接続してＬ字状とし、これを地盤側の配管と免震ビル側の配管との接続部分に用いるものである。この免震配管は、９０°エルボを挟んだ２つの金属製フレキシブルチューブで相対変位を吸収するものであるが、より大きな変位を吸収するには、より長いフレキシブルチューブが必要となる。従って、変位量に応じて異なる長さのフレキシブルチューブが必要となる。また、地震による相対変位を吸収する際の挙動が特定できないために、周囲に広い挙動用のスペースが必要である上に、地震がおさまって相対変位が無くなっても、免震配管の変形は元の中立位置には完全に復帰せず、屈曲状態や伸縮状態として変形したままとなる。
【０００６】
また、金属製フレキシブルチューブに代えて、ボール管継手や、ヒンジ式・ジンバル式のベローズ形伸縮管継手を複数用いてＬ字状に配管し、各管継手で３次元方向の各自由度を分担させ、３次元の相対変位をＬ字状部分で全て吸収させる免震配管もある。このような免震配管には、地盤とビルとの相対変位が無くなると、元の中立位置に復帰することが可能なものもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記免震配管は、いずれも基本的には配管をＬ字状にすることで複数方向の相対変位を吸収しようとするものである。そのために、該免震配管のＬ字状の屈曲部分は、地盤または免震ビルに対して変位可能な状態で支持されねばならない。従来、そのための構造として、(i)正方形状のステージ台（基板）を地盤に設け、ステージ台上にローラー付き架台を乗せて架台を変位可能とし、該架台上に９０°エルボを固定するという構造、(ii)９０°エルボをスプリング等で免震ビル側から吊り下げて変位可能とする構造、(iii)エルボ部分で１点、エルボ部分を挟む両アーム部分の各々の中点付近で２点の、計３点を架台で支える構造、などが用いられている。
【０００８】
しかし、上記(i)のようなローラー付き架台を用いて可動とする構造は、Ｌ字状の配管の屈曲部分全体を受ける大がかりな装置となり、大きなスペースを占める上に高価となる。また、上記(ii)のようなエルボ部分を吊り下げて可動とする構造は、変位量が大きくなるほど配管を上方向へ引き上げる力と引き上げ量が大きくなるので、配管の挙動を複雑にするだけでなく、配管に無用の負荷を与えるので、大きな変位量の場合は適用できなかった。また、上記(iii)のような支持構造は、鉛直方向の変位に対応できず、また配管が３点の架台上を擦れながら変位することも設備の耐久性や自由度の面では好ましくない。
【０００９】
本発明の目的は、従来よりも小さい占有面積で、かつ簡単な構造で、変位可能に支持された免震配管システムを提供すると共に、該システムに用いるためのベローズ形伸縮管継手を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の特徴を有するものである。
（１）地盤側の配管と免震ビル側の配管とを接続するＬ字状管路を有し、該Ｌ字状管路の両端部には、各々、下記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手が設けられ、該Ｌ字状管路の屈曲部の近傍には、脚部付きベローズ形伸縮管継手が設けられ、該脚部付きベローズ形伸縮管継手は、下記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手の構造を有し、かつ地盤側または免震ビル側のいずれかの振動系に属する下記（Ｂ）の支持面と接するための脚部を有し、該脚部は、該（Ｂ）の支持面側の端部に、該（Ｂ）の支持面ところがり摩擦またはすべり摩擦をもって接するための接触手段を有するものであることを特徴とする免震配管システム。
（Ａ）ベローズ形伸縮管継手の両端部同士がヒンジ部を介して互いに連結された構造を有し、該ヒンジ部を介した連結によって、内圧推力による伸縮を抑制されかつ１平面以上での屈曲動作を可能とされたベローズ形伸縮管継手。
（Ｂ）脚部付きベローズ形伸縮管継手がころがり摩擦またはすべり摩擦をもって接触する相手の支持面。
（２）上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手が、ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、またはジンバル式ベローズ形伸縮管継手である上記（１）記載の免震配管システム。
（３）上記Ｌ字状管路が、地盤側から免震ビル側へ順に、 (I) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、 (II) 直管、 (III) 屈曲部、 (IV) 上記脚部付きベローズ形伸縮管継手、 (V) 直管、 (VI) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、を該管路中に少なくとも含むものであって、上記（Ｂ）の支持面が地盤側の振動系に属する面である上記（１）記載の免震配管システム。
（４）上記Ｌ字状管路が、免震ビル側から地盤側へ順に、 (I) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、 (II) 直管、 (III) 屈曲部、 (IV) 上記脚部付きベローズ形伸縮管継手、 (V) 直管、 (VI) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、を該管路中に少なくとも含むものであって、上記（Ｂ）の支持面が免震ビル側の振動系に属する面である上記（１）記載の免震配管システム。
（５）上記 (I) および (VI) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものである上記（３）または（４）記載の免震配管システム。
（６）上記 (I) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものであり、上記 (VI) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手である上記（３）または（４）記載の免震配管システム。
（７）上記 (I) および (VI) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものである上記（３）または（４）記載の免震配管システム。
（８）上記（Ｂ）の支持面が、地盤側の振動系に属する面であって、さらにベース板が地盤上に設けられ、該ベース板の上面を上記（Ｂ）の支持面として、これに上記脚部付きベローズ形伸縮管継手の接触手段が接しながら変位する構成とされている上記（１）記載の免震配管システム。
（９）上記（Ｂ）の支持面が、免震ビル側の振動系に属する面であって、さらにベース板が免震ビルから吊られた状態として設けられ、該ベース板の上面を上記（Ｂ）の支持面として、これに上記脚部付きベローズ形伸縮管継手の接触手段が接しながら変位する構成とされている上記（１）記載の免震配管システム。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の免震配管システムＳは、図１（ａ）に一例を示すように、地盤側の配管２０と、免震ビル側の配管３０とを接続する配管構造物である。同図に示すように、当該システムＳは、全体としてＬ字状を呈する配管構造物であって、このＬ字状管路の両端部に、上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手１、２が設けられている（以下、上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手を、「（Ａ）の管継手」と呼ぶ。この（Ａ）の管継手については後に詳述する）。これら（Ａ）の管継手１、２によって、当該システムＳは、地盤側の配管２０、免震ビル側の配管３０と各々接続されている。同図の例は、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合の例であって、（Ａ）の管継手１、２は、少なくとも水平面での屈曲動作をし得るように、即ち、図１（ａ）において矢印ｍ１、ｍ２の方向に屈曲動作をし得るように用いられているが、使用状況はこれに限定されるものではない。矢印ｍ１、ｍ２、および後述の矢印ｍ３は、各管継手の片側の屈曲動作だけを示しているが、実際の動きは一端が他端に対して行う相対的な屈曲動作である。
【００２３】
Ｌ字状管路中の屈曲部の近傍には、脚部付きベローズ形伸縮管継手３が、少なくとも水平面の屈曲を吸収し得るように（即ち、少なくとも矢印ｍ３の方向に屈曲動作をし得るように）挿入されている。この脚部付きベローズ形伸縮管継手は、本発明による管継手であって、図１（ｂ）に一例を示すように、（Ａ）の管継手の構造をなす部分４を有し、かつ上記（Ｂ）の支持面７に対して自らと当該システムとを支持する脚部５をさらに有するものである。以下、この脚部付きベローズ形伸縮管継手を単に「脚部付き管継手」とも呼び、また上記（Ｂ）の支持面を単に「（Ｂ）面」とも呼ぶ。（Ｂ）面については後述する。脚部付き管継手の脚部５は、該（Ｂ）面７側の端部に、該（Ｂ）面ところがり摩擦またはすべり摩擦をもって接しながら該（Ｂ）面上を移動するための接触手段６を有する。これによって、脚部付き管継手３は、Ｌ字状管路全体を支持しながら、（Ｂ）面上をスムーズに変位できる構成となっている。
【００２４】
上記構成によって、相対変位を効果的に吸収することができる。特に、脚部付き管継手は、本発明に独自の構造となる重要な部分であって、その脚部は、システムを中央で可動に支えるものでありながら、脚部付き管継手のベローズ形伸縮管継手部の占有面積内に納まっている。従って、簡単な構造で空間を占有しないコンパクトな支持構造でありながらも、Ｌ字状管路の屈曲部を地盤または免震ビルに対して変位可能に支持し、システム全体が相対変位を効果的に吸収することを可能としている。
【００２５】
また、３つのベローズ形伸縮管継手１〜３を用いた構成によって、各管継手１〜３の間隔の長短で変位の大きさを決めることができ、例えば金属製フレキシブルチューブを用いた従来のシステムに比べて、変位荷重が極端に小さいものとなっている。これは、システムが変位を吸収するする場合、変位と逆方向に変位前の状態に戻ろうとする力が生じるが、金属製フレキシブルチューブの場合と異なり、（Ａ）の管継手が、ベローズの外周に変位時に抵抗になる網組みブレードを持たないからであり、また、各管継手をつなぐ直管部が、てこの原理の「うで」に相当し、小さな力で角変位させるからである。
【００２６】
（Ａ）の管継手は、ヒンジ部を介して互いに連結された構造を有するものであり、これによって、単なるベローズ形伸縮管継手とは異なり、内圧推力によるベローズの伸縮が抑制されながらも、１平面以上での屈曲動作が可能になったものである。（Ａ）の管継手には、ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、ジンバル式ベローズ形伸縮管継手と呼ばれる管継手が代表的なものとして含まれる。特に、ＪＩＳ Ｂ ０１５１に、番号４２０８として規定されたヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、番号４２０７として規定されたジンバル式ベローズ形伸縮管継手が規格品として好ましい。ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手は、１平面での屈曲動作が可能であり、ジンバル式ベローズ形伸縮管継手は、任意平面での屈曲動作が可能である。また、（Ａ）の管継手は、前記のような規格品だけでなく、各部の寸法、材料などが規格外であっても、また、ヒンジ部やジンバルの各部品に改良が加えられたものであってもよく、基本的に（Ａ）の管継手と等価な構造を有するものであればよい。
【００２７】
Ｌ字状管路は水平面内に配置する態様のみならず、免震ビルの配管の現状に応じて、鉛直面内など、種々の平面内に配置する態様があり得る。上記例のように、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合には、（Ａ）の管継手および脚部付き管継手を、少なくとも水平面での屈曲動作をし得る様に接続する。これは、（Ａ）の管継手の構造が特にヒンジ式の場合には１平面内での屈曲動作に限定されるので、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合には、水平面での屈曲動作をし得る様に設置の向きを選択して用いるという意味である。
以下、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合の態様に沿って、当該システムを説明する。
【００２８】
脚部付き管継手は、当該システムや一般の配管の支持に用いるための本発明による独自の管継手部材であって、図１（ｂ）、図２に示すように、（Ａ）の管継手の構造をなす部分４と、脚部５を有するものである。脚部５の先端部には、接触手段６が設けられている。部分４の構造は、上記における（Ａ）の管継手の説明のとおりである。
【００２９】
脚部は、（Ｂ）面に対してシステムを支え得る長さと強度を有するものであればよく、外形、構造、材料、数などは自由に選択してよい。脚部付き管継手に対して（Ｂ）面は、必ずしも下方にあるとは限らない。従って、脚部は、部分４から必要な方向に向かって延びるように必要な数だけ設けられてよい。例えば、上方の（Ｂ）面に対して懸垂状態としてシステムを支える態様であってもよく、脚部付き管継手を挟むように向かい合って対向する２つの垂直面の各々に向かって延びる態様でもよい。
【００３０】
脚部の外形は、図１（ｂ）、図２に示すように、（Ａ）の管継手の構造をなす部分４から直線的に（Ｂ）面へ向かって延びる形状が単純で好ましいが、取付け現場の事情に応じて自由に設計してよい。脚部の構造は、単純に中実や中空の柱状物を用いた構造や、平鋼や形鋼などを組み合わせた構造などが好ましいが、それらに限定されず、現場の設置条件に応じてさらに脚部の全長を調整可能とした構造やサスペンションを含んだ構造としてもよい。脚部の材料は、一般的な構造に用いられる鋼材や、ステンレス、高強度の樹脂材料などが挙げられる。図１（ｂ）、図２に示す例では、溶接によって平鋼をＴ字状断面となるよう組み合わせることで、安価で、軽く、強度を持たせた構造としている。
【００３１】
接触手段は、（Ｂ）面に対して、ころがり摩擦、または、すべり摩擦をもって接することができるものであればよい。
ころがり摩擦のためには、例えば、車輪、ローラー、球体などのころがり用部材が脚部本体に取付けられている構造が挙げられる。また、特別な態様として、ローラーコンベアのようなころがり用部材が（Ｂ）面側に敷設された構造であっても、そのころがり用部材は、脚部に属する接触手段であるとみなす。
【００３２】
すべり摩擦のためには、脚部先端部が、例えば、半球状などの曲面を呈するなめらかな接触面となっている構造が挙げられ、そのような構造を有する滑り用部材が脚部本体に取付けられている構造が挙げられる。滑り用部材の材料と、後述のベース板の材料の組合せは、滑りやすさを考慮して適宜選択してよい。
【００３３】
脚部の数、および１つの脚部が有するころがり部材や滑り用部材の数は限定されないが、相対変位を吸収すべく自在に挙動する点から、１本の脚が１つのころがり部材を有する構造が好ましい。
【００３４】
（Ａ）の管継手の構造をなす部分と脚部との結合、脚部の本体部分と接触手段との結合は、ボルトやねじ込みなどによる着脱自在の結合構造であっても、溶接などによる一体的な結合構造であってもよい。輸送時のコンパクト化の面では、現地組み立てが可能であるボルト締めによる結合方法が好ましく、部品点数を減らしてより単純な構造とする点では、溶接などによる一体的な結合構造が好ましい。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、脚部５は、部分４の両端部４ａ、４ｂのうちの一方の側（同図では端部４ａ）に固定され、部分４の他方の端部（同図では端部４ｂ）は脚部５に対して自在に屈曲動作が可能となる。この脚部付き管継手を当該システム中に用いる場合、特に（Ａ）の管継手の構造がジンバル式の場合には、図１（ｂ）に示すように、脚部５が固定された方の端部４ａが、屈曲部の側となるように接続することを推奨する。この接続によって、当該システムが免震ビル側や地盤側から（Ｂ）面に垂直な相対変位を受けても、脚部が（Ｂ）面に立脚していることが挙動の障害になることはなく、端部４ｂ側は（Ｂ）面に垂直な方向にも自由に軸変位でき、相対変位を好ましく吸収できるものとなる。
【００３６】
脚部付き管継手は屈曲部の近傍に設けられるが、（イ）脚部付き管継手が屈曲部に対して免震ビル側に設けられる配置パターン（図１の例）と、（ロ）脚部付き管継手が屈曲部に対して地盤側に設けられる配置パターンとがある。
脚部付き管継手と、直管を挟んで相手方となる（Ａ）の管継手との一対によって、これらの軸方向以外の相対変位を吸収させるという点では、脚部付き管継手が立脚する（Ｂ）面は、相手方の（Ａ）の管継手が接続される振動系（免震ビル側または地盤側）とは反対側の振動系に属する面とすべきである。例えば、上記（イ）の配置パターンでは、図１に示すように、相手方の（Ａ）の管継手２は免震ビル側に接続されるので、脚部付き管継手３が立脚する（Ｂ）面は、地盤側の振動系に属する面となる。逆に、上記（ロ）の配置パターンでは、（Ｂ）面は免震ビルの振動系に属する面となる。
【００３７】
（Ｂ）面が地盤側の振動系に属するとは、具体的には、該（Ｂ）面を、地盤自体の表面、地盤と一体的に振動するシステム専用の地盤表層部材（下記ベース板等）や架台の上面等とすることを意味する。一方、（Ｂ）面が免震ビル側の振動系に属するとは、該（Ｂ）面を、免震ビルから張り出した部材の表面、免震ビルの壁面、免震ビルから吊り下げられた部材（ベース板等）の表面などとする態様が挙げられる。（Ｂ）面は、平面、曲面、凹面、凸面のいずれの態様であってもよい。また、施工性と占有面積の点からは、（Ｂ）面は地盤側の振動系に属する場合、即ち、上記（イ）の配置パターンの方が好ましいことになる。
【００３８】
上記（イ）の配置パターンの場合、図１（ｂ）に示すように、接触手段がスムーズに移動し得るよう、地盤上にシステム専用の板状部材としてベース板７ａを設け、その上面を（Ｂ）面７とする態様が好ましい。ベース板は、表面が平坦で、接触手段から荷重を受けても変形や破壊が生じず、接触手段が移動する領域をカバーする形状であればよい。また、ベース板は、地盤の表層を固く仕上げたものであってもよいが、鋼板、高強度の樹脂板などを地盤上に固定する態様が好ましい。
【００３９】
上記（イ）の配置パターンとする場合の、当該システムの基本的な構成は、図１に示すように、地盤側の配管２０から免震ビル側の配管３０へ順に、(I)（Ａ）の管継手１、(II)直管Ｐ１、(III)屈曲部Ｐ２、(IV)脚部付き管継手３、(V)直管Ｐ３、(VI)（Ａ）の管継手２、が接続されたものとなる。（Ａ）の管継手にはヒンジ式、ジンバル式のいずれをどのように組み合わせて用いてもよい。また（Ｂ）面は、上記説明のとおり、地盤側の振動系に属する面である。(I)〜(VI)の配管要素の接続には、適宜、管フランジ、ねじ込み、溶接継手などを用いる。これら(I)〜(VI)の配管要素の間には、必要に応じて他の配管要素を挿入してもよい。
【００４０】
一方、上記（ロ）の配置パターンとする場合の基本的な構成は、図１とは逆に、免震ビル側の配管から地盤側の配管へむかって前記(I)〜(VI)の順に、配管要素が接続されたものとなる。（Ｂ）面は、上記説明のとおり、免震ビル側の振動系に属する面である。
以下に、上記（イ）の配置パターンとする場合を例として、当該システムの基本的な構成について説明する。
【００４１】
（Ａ）の管継手には、上記したようにヒンジ式とジンバル式とが含まれる。当該システムの基本的な構成では、目的の挙動に応じて、(I)、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造に、ヒンジ式、ジンバル式を自由に選択してよい。その組み合わせのなかでも上記（５）〜（７）に記載の組み合わせは、水平に配置されるシステムの構成例として代表的であり、好ましいものとして挙げられる。
【００４２】
上記（５）に記載の組み合わせは、(I)、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造を全てヒンジ式とする組み合わせである。この構成では、当該システムは、一平面内での相対変位のみを吸収し得るものとなり、例えば、水平面内での相対変位だけが生じるような免震ビルの免震配管に好ましいシステムとなる。
【００４３】
上記（６）に記載の組み合わせは、(I)に含まれる（Ａ）の管継手の構造をヒンジ式とし、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造をジンバル式としたものである。図１（ａ）は、その組み合わせを示したものである。この構成では、上記（４）の挙動に加えて、(IV)、(VI)のジンバル式の管継手の構造が、鉛直方向（紙面に垂直）にも屈曲動作を行い、一対で鉛直方向の相対変位をも吸収するので、当該システム全体としては、３次元の相対変位を吸収し得るものとなる。
【００４４】
上記（７）に記載の組み合わせは、(I)、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造を全てジンバル式とする組み合わせ（図１において（Ａ）の管継手１をジンバル式に置き替えた組み合せ）である。この構成では、例えば、図１の例では、地盤側の配管２０の高さが、当該システムの直管Ｐ３の高さと異なる場合に、（Ａ）の管継手１が鉛直面内で屈曲し、両者の高さの差によって生じる角度を吸収させることができる。即ち、両者の高さの差によって、直管Ｐ１は傾斜するので、屈曲部Ｐ２のフランジｆ１は、脚部付き管継手のフランジ４ａに対して、回転方向にずれることになるが、該フランジｆ１にルーズフランジを用いることによって、容易に回転方向のずれを修正でき、両者のボルト穴を一致させることができる。
【００４５】
本発明の免震配管システムは、各部の挙動を計算することが可能であり、周囲にどの程度の挙動用のスペースが必要かは設計の段階で算出できる。図１（ａ）の例における脚部付き管継手の挙動は、厳密には管継手１を中心とする円弧状の軌跡を描くものであるが、直管Ｐ１の長さに対して管継手１の軸曲げ角度が小さいために、図１（ａ）に示すｙ方向に沿った直線運動に近いものとみなしてもよい。従って、ベース板７ａの形状も、ｙ方向に沿って長くｘ方向には短い、幅の狭い帯状でよいことになり、この点からもコンパクトな支持構造であることがわかる。
【００４６】
屈曲部は、Ｌ字状に屈曲した管路を有するものであればよく、例えば、エルボやベンドなどの規格品の他、専用に製作したものでもよい。本発明でいうＬ字状とは、屈曲の内角が９０度のものだけでなく、所謂４５度ベンドのように鈍角の内角のものや、その逆の鋭角の内角のものをも含む。実使用上における好ましい屈曲の内角は、６０度〜１２０度程度であり、任意の変位方向に対して無理なく変位吸収できる点で９０度が最も好ましい屈曲の内角である。
【００４７】
本発明の免震配管システムの対象となる配管の規模、用途は限定されず、ガス、エアー、水、冷媒など、種々の流体を流通させるための配管や、電線等を挿通させるための配管であってもよい。実使用上、主として対象となる配管の管内径は５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度である。また、通常の免震ビルの免震装置で発生する相対変位は、平面方向では一方向につき原位置から±３００ｍｍ〜±１０００ｍｍ程度、鉛直方向では原位置から片側への変位として１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である場合が多い。これらを吸収するように直管の長さを調整すればよい。
【００４８】
【実施例】
本実施例では、図１に示す免震配管システムを実際に製作し、免震ビルを部分的に再現したモデルに配管し、擬似的に相対変位を与えて挙動を観察した。各部の仕様は次のとおりである。
【００４９】
(I)管継手１：ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、ＪＩＳ Ｂ ０１５１、番号４２０８、呼称径１５０Ａ。
(II)直管Ｐ１：鋼管、呼称径１５０Ａ、長さ２３７８ｍｍ。
(III)屈曲部Ｐ２：９０度エルボ、呼称径１５０Ａ。
(IV)脚部付き管継手３の管継手部分の構造：（ジンバル式ベローズ形伸縮管継手、ＪＩＳ Ｂ ０１５１、番号４２０７、呼称径１５０Ａ）に準拠した構造。ベース板面から管継手部分の中心軸までの高さ４１６ｍｍ。接触手段：外径６５ｍｍの車輪。
(V)直管Ｐ３：鋼管、呼称径１５０Ａ、長さ２０００ｍｍ。
(VI)管継手２：ジンバル式ベローズ形伸縮管継手、ＪＩＳ Ｂ ０１５１、番号４２０７、呼称径１５０Ａ。
【００５０】
吸収し得るｙ方向の相対変位量（≒脚部付き管継手３のｙ方向のストローク）５００ｍｍ。吸収し得るｘ方向の相対変位量５００ｍｍ。吸収し得る鉛直方向の相対変位量１００ｍｍ以上。
ベース板：材料ＳＳ４００、厚さ６ｍｍ、ｙ方向１８５７ｍｍ×ｘ方向６７３ｍｍ。
【００５１】
上記仕様の免震配管システムに対して、地盤側を静止させビル側を変位させるテストと、ビル側を静止させ地盤側を変位させるテストとを行ったところ、いずれも当該免震配管システムで変位は吸収された。各部の挙動は、計算された通りであり、脚部付き管継手は、細長いベース板から逸脱することなく、スムーズに移動した。また、与えた変位を０にすると、免震配管システムは元の形状に復帰した。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の免震配管システムは、本発明による独自の脚部付き管継手を用いて、地盤側や免震ビル側の振動系に対する可動支持を達成している。この構成によって、屈曲部を可動に支持する構造は従来よりも簡単でコンパクトとなっている。また、脚部付き管継手の接触手段が描く軌跡は、軸方向（図１におけるｙ方向）については従来公知の免震配管と同様のストローク量であるが、軸方向と直角方向（図１におけるｘ方向）については、極めて狭い幅の変動となっている。即ち、極めて幅の狭い帯状の領域内に収まったままで長いストロークを行うものとなっており、脚部付き管継手が可動のために占有する面積も小さいものとなっている。
【００５３】
また、本発明の免震配管システムは、直管部分の長さを変更することで、種々の相対変位量に対応できるから、少ない種類で多くの仕様に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の免震配管システムの一例を示す図である。図１（ａ）は、上方から見たときの全体図である。同図では、紙面を水平面としており、３次元方向の相対変位のうち、水平面内の相対変位をビル側の変位として矢印ｘ、ｙで表している。回転中心、管路の中心などを示すために、一点鎖線により中心線を加えている。また、当該システムをわかりやすく表すため、ベース板７ａ、地盤側の配管２０、免震ビル側の配管３０は、二点鎖線で描いている。図１（ｂ）は、脚部付き管継手の部分だけを側方から見た図である。
【図２】 本発明に用いられる脚部付き管継手の一例を示す斜視図である。同図では、管フランジによって他の管に接続された状態を表している。
【符号の説明】
Ｓ 免震配管システム
１ （Ａ）の管継手
２ （Ａ）の管継手
３ 脚部付き管継手
４ （Ａ）の管継手の構造をなす部分
５ 脚部
６ 接触手段
７ （Ｂ）面
７ａ ベース板
２０ 地盤側の配管
３０ 免震ビル側の配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に敷設された配管と、免震ビル（地盤上に免震装置を介して建築されたビルディング）内の配管との接続に用いられる免震配管の技術分野に属し、特に、ベローズ形伸縮管継手を用いた配管構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
免震ビルは、地盤とビルとの間に免震装置（積層ゴム式、機械式等）を介在させ、地震による地盤の揺れがビル側に伝わり難くしたビルである。例えばゴムの基礎を地盤上に設けその上にビルを建てたような状態のものであり、これによって地盤が地震で揺れてもゴムの基礎によって揺れが吸収され、ビル側には揺れが伝わり難くなっている。ここでいう地盤は、建築の基礎として土地の表層に施された補強層を含むものであり、大地の振動系に属する基盤全体を意味する。
【０００３】
免震ビルでは、上記のような免震装置によってビル自体は地盤の振動を受け難くなっているが、そのために、ビル内に外部から入り込んでいる水道管や都市ガス管などの配管については、地盤側の配管系と免震ビル側の配管系との間（特に地盤とビルとの境目における配管の接続部分）に相対変位が生じて問題となる。この問題は、地盤に設置されたタンクや冷凍機等の機器と免震ビル側の配管とを接続する場合でも同様である。以下、地盤と免震ビルとの間に生じる相対変位を単に「相対変位」ともいう。
【０００４】
上記問題に対処するため、地盤と免震ビルとの境目における配管の接続部分に、相対変位を吸収する構造を設ける必要がある。この相対変位を吸収するための配管構造物として、免震（または耐震）配管が知られている。
【０００５】
従来の免震配管としては、特開平９−３０３６１６号公報に記載の「耐震配管」やこれに類するものがある。この免震配管は、９０°エルボを挟んで金属製フレキシブルチューブを接続してＬ字状とし、これを地盤側の配管と免震ビル側の配管との接続部分に用いるものである。この免震配管は、９０°エルボを挟んだ２つの金属製フレキシブルチューブで相対変位を吸収するものであるが、より大きな変位を吸収するには、より長いフレキシブルチューブが必要となる。従って、変位量に応じて異なる長さのフレキシブルチューブが必要となる。また、地震による相対変位を吸収する際の挙動が特定できないために、周囲に広い挙動用のスペースが必要である上に、地震がおさまって相対変位が無くなっても、免震配管の変形は元の中立位置には完全に復帰せず、屈曲状態や伸縮状態として変形したままとなる。
【０００６】
また、金属製フレキシブルチューブに代えて、ボール管継手や、ヒンジ式・ジンバル式のベローズ形伸縮管継手を複数用いてＬ字状に配管し、各管継手で３次元方向の各自由度を分担させ、３次元の相対変位をＬ字状部分で全て吸収させる免震配管もある。このような免震配管には、地盤とビルとの相対変位が無くなると、元の中立位置に復帰することが可能なものもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記免震配管は、いずれも基本的には配管をＬ字状にすることで複数方向の相対変位を吸収しようとするものである。そのために、該免震配管のＬ字状の屈曲部分は、地盤または免震ビルに対して変位可能な状態で支持されねばならない。従来、そのための構造として、(i)正方形状のステージ台（基板）を地盤に設け、ステージ台上にローラー付き架台を乗せて架台を変位可能とし、該架台上に９０°エルボを固定するという構造、(ii)９０°エルボをスプリング等で免震ビル側から吊り下げて変位可能とする構造、(iii)エルボ部分で１点、エルボ部分を挟む両アーム部分の各々の中点付近で２点の、計３点を架台で支える構造、などが用いられている。
【０００８】
しかし、上記(i)のようなローラー付き架台を用いて可動とする構造は、Ｌ字状の配管の屈曲部分全体を受ける大がかりな装置となり、大きなスペースを占める上に高価となる。また、上記(ii)のようなエルボ部分を吊り下げて可動とする構造は、変位量が大きくなるほど配管を上方向へ引き上げる力と引き上げ量が大きくなるので、配管の挙動を複雑にするだけでなく、配管に無用の負荷を与えるので、大きな変位量の場合は適用できなかった。また、上記(iii)のような支持構造は、鉛直方向の変位に対応できず、また配管が３点の架台上を擦れながら変位することも設備の耐久性や自由度の面では好ましくない。
【０００９】
本発明の目的は、従来よりも小さい占有面積で、かつ簡単な構造で、変位可能に支持された免震配管システムを提供すると共に、該システムに用いるためのベローズ形伸縮管継手を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の特徴を有するものである。
（１）地盤側の配管と免震ビル側の配管とを接続するＬ字状管路を有し、該Ｌ字状管路の両端部には、各々、下記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手が設けられ、該Ｌ字状管路の屈曲部の近傍には、脚部付きベローズ形伸縮管継手が設けられ、該脚部付きベローズ形伸縮管継手は、下記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手の構造を有し、かつ地盤側または免震ビル側のいずれかの振動系に属する下記（Ｂ）の支持面と接するための脚部を有し、該脚部は、該（Ｂ）の支持面側の端部に、該（Ｂ）の支持面ところがり摩擦またはすべり摩擦をもって接するための接触手段を有するものであることを特徴とする免震配管システム。
（Ａ）ベローズ形伸縮管継手の両端部同士がヒンジ部を介して互いに連結された構造を有し、該ヒンジ部を介した連結によって、内圧推力による伸縮を抑制されかつ１平面以上での屈曲動作を可能とされたベローズ形伸縮管継手。
（Ｂ）脚部付きベローズ形伸縮管継手がころがり摩擦またはすべり摩擦をもって接触する相手の支持面。
（２）上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手が、ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、またはジンバル式ベローズ形伸縮管継手である上記（１）記載の免震配管システム。
（３）上記Ｌ字状管路が、地盤側から免震ビル側へ順に、 (I) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、 (II) 直管、 (III) 屈曲部、 (IV) 上記脚部付きベローズ形伸縮管継手、 (V) 直管、 (VI) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、を該管路中に少なくとも含むものであって、上記（Ｂ）の支持面が地盤側の振動系に属する面である上記（１）記載の免震配管システム。
（４）上記Ｌ字状管路が、免震ビル側から地盤側へ順に、 (I) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、 (II) 直管、 (III) 屈曲部、 (IV) 上記脚部付きベローズ形伸縮管継手、 (V) 直管、 (VI) 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、を該管路中に少なくとも含むものであって、上記（Ｂ）の支持面が免震ビル側の振動系に属する面である上記（１）記載の免震配管システム。
（５）上記 (I) および (VI) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものである上記（３）または（４）記載の免震配管システム。
（６）上記 (I) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものであり、上記 (VI) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手である上記（３）または（４）記載の免震配管システム。
（７）上記 (I) および (VI) に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものである上記（３）または（４）記載の免震配管システム。
（８）上記（Ｂ）の支持面が、地盤側の振動系に属する面であって、さらにベース板が地盤上に設けられ、該ベース板の上面を上記（Ｂ）の支持面として、これに上記脚部付きベローズ形伸縮管継手の接触手段が接しながら変位する構成とされている上記（１）記載の免震配管システム。
（９）上記（Ｂ）の支持面が、免震ビル側の振動系に属する面であって、さらにベース板が免震ビルから吊られた状態として設けられ、該ベース板の上面を上記（Ｂ）の支持面として、これに上記脚部付きベローズ形伸縮管継手の接触手段が接しながら変位する構成とされている上記（１）記載の免震配管システム。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の免震配管システムＳは、図１（ａ）に一例を示すように、地盤側の配管２０と、免震ビル側の配管３０とを接続する配管構造物である。同図に示すように、当該システムＳは、全体としてＬ字状を呈する配管構造物であって、このＬ字状管路の両端部に、上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手１、２が設けられている（以下、上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手を、「（Ａ）の管継手」と呼ぶ。この（Ａ）の管継手については後に詳述する）。これら（Ａ）の管継手１、２によって、当該システムＳは、地盤側の配管２０、免震ビル側の配管３０と各々接続されている。同図の例は、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合の例であって、（Ａ）の管継手１、２は、少なくとも水平面での屈曲動作をし得るように、即ち、図１（ａ）において矢印ｍ１、ｍ２の方向に屈曲動作をし得るように用いられているが、使用状況はこれに限定されるものではない。矢印ｍ１、ｍ２、および後述の矢印ｍ３は、各管継手の片側の屈曲動作だけを示しているが、実際の動きは一端が他端に対して行う相対的な屈曲動作である。
【００２３】
Ｌ字状管路中の屈曲部の近傍には、脚部付きベローズ形伸縮管継手３が、少なくとも水平面の屈曲を吸収し得るように（即ち、少なくとも矢印ｍ３の方向に屈曲動作をし得るように）挿入されている。この脚部付きベローズ形伸縮管継手は、本発明による管継手であって、図１（ｂ）に一例を示すように、（Ａ）の管継手の構造をなす部分４を有し、かつ上記（Ｂ）の支持面７に対して自らと当該システムとを支持する脚部５をさらに有するものである。以下、この脚部付きベローズ形伸縮管継手を単に「脚部付き管継手」とも呼び、また上記（Ｂ）の支持面を単に「（Ｂ）面」とも呼ぶ。（Ｂ）面については後述する。脚部付き管継手の脚部５は、該（Ｂ）面７側の端部に、該（Ｂ）面ところがり摩擦またはすべり摩擦をもって接しながら該（Ｂ）面上を移動するための接触手段６を有する。これによって、脚部付き管継手３は、Ｌ字状管路全体を支持しながら、（Ｂ）面上をスムーズに変位できる構成となっている。
【００２４】
上記構成によって、相対変位を効果的に吸収することができる。特に、脚部付き管継手は、本発明に独自の構造となる重要な部分であって、その脚部は、システムを中央で可動に支えるものでありながら、脚部付き管継手のベローズ形伸縮管継手部の占有面積内に納まっている。従って、簡単な構造で空間を占有しないコンパクトな支持構造でありながらも、Ｌ字状管路の屈曲部を地盤または免震ビルに対して変位可能に支持し、システム全体が相対変位を効果的に吸収することを可能としている。
【００２５】
また、３つのベローズ形伸縮管継手１〜３を用いた構成によって、各管継手１〜３の間隔の長短で変位の大きさを決めることができ、例えば金属製フレキシブルチューブを用いた従来のシステムに比べて、変位荷重が極端に小さいものとなっている。これは、システムが変位を吸収するする場合、変位と逆方向に変位前の状態に戻ろうとする力が生じるが、金属製フレキシブルチューブの場合と異なり、（Ａ）の管継手が、ベローズの外周に変位時に抵抗になる網組みブレードを持たないからであり、また、各管継手をつなぐ直管部が、てこの原理の「うで」に相当し、小さな力で角変位させるからである。
【００２６】
（Ａ）の管継手は、ヒンジ部を介して互いに連結された構造を有するものであり、これによって、単なるベローズ形伸縮管継手とは異なり、内圧推力によるベローズの伸縮が抑制されながらも、１平面以上での屈曲動作が可能になったものである。（Ａ）の管継手には、ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、ジンバル式ベローズ形伸縮管継手と呼ばれる管継手が代表的なものとして含まれる。特に、ＪＩＳ Ｂ ０１５１に、番号４２０８として規定されたヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、番号４２０７として規定されたジンバル式ベローズ形伸縮管継手が規格品として好ましい。ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手は、１平面での屈曲動作が可能であり、ジンバル式ベローズ形伸縮管継手は、任意平面での屈曲動作が可能である。また、（Ａ）の管継手は、前記のような規格品だけでなく、各部の寸法、材料などが規格外であっても、また、ヒンジ部やジンバルの各部品に改良が加えられたものであってもよく、基本的に（Ａ）の管継手と等価な構造を有するものであればよい。
【００２７】
Ｌ字状管路は水平面内に配置する態様のみならず、免震ビルの配管の現状に応じて、鉛直面内など、種々の平面内に配置する態様があり得る。上記例のように、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合には、（Ａ）の管継手および脚部付き管継手を、少なくとも水平面での屈曲動作をし得る様に接続する。これは、（Ａ）の管継手の構造が特にヒンジ式の場合には１平面内での屈曲動作に限定されるので、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合には、水平面での屈曲動作をし得る様に設置の向きを選択して用いるという意味である。
以下、Ｌ字状管路を水平面内に配置する場合の態様に沿って、当該システムを説明する。
【００２８】
脚部付き管継手は、当該システムや一般の配管の支持に用いるための本発明による独自の管継手部材であって、図１（ｂ）、図２に示すように、（Ａ）の管継手の構造をなす部分４と、脚部５を有するものである。脚部５の先端部には、接触手段６が設けられている。部分４の構造は、上記における（Ａ）の管継手の説明のとおりである。
【００２９】
脚部は、（Ｂ）面に対してシステムを支え得る長さと強度を有するものであればよく、外形、構造、材料、数などは自由に選択してよい。脚部付き管継手に対して（Ｂ）面は、必ずしも下方にあるとは限らない。従って、脚部は、部分４から必要な方向に向かって延びるように必要な数だけ設けられてよい。例えば、上方の（Ｂ）面に対して懸垂状態としてシステムを支える態様であってもよく、脚部付き管継手を挟むように向かい合って対向する２つの垂直面の各々に向かって延びる態様でもよい。
【００３０】
脚部の外形は、図１（ｂ）、図２に示すように、（Ａ）の管継手の構造をなす部分４から直線的に（Ｂ）面へ向かって延びる形状が単純で好ましいが、取付け現場の事情に応じて自由に設計してよい。脚部の構造は、単純に中実や中空の柱状物を用いた構造や、平鋼や形鋼などを組み合わせた構造などが好ましいが、それらに限定されず、現場の設置条件に応じてさらに脚部の全長を調整可能とした構造やサスペンションを含んだ構造としてもよい。脚部の材料は、一般的な構造に用いられる鋼材や、ステンレス、高強度の樹脂材料などが挙げられる。図１（ｂ）、図２に示す例では、溶接によって平鋼をＴ字状断面となるよう組み合わせることで、安価で、軽く、強度を持たせた構造としている。
【００３１】
接触手段は、（Ｂ）面に対して、ころがり摩擦、または、すべり摩擦をもって接することができるものであればよい。
ころがり摩擦のためには、例えば、車輪、ローラー、球体などのころがり用部材が脚部本体に取付けられている構造が挙げられる。また、特別な態様として、ローラーコンベアのようなころがり用部材が（Ｂ）面側に敷設された構造であっても、そのころがり用部材は、脚部に属する接触手段であるとみなす。
【００３２】
すべり摩擦のためには、脚部先端部が、例えば、半球状などの曲面を呈するなめらかな接触面となっている構造が挙げられ、そのような構造を有する滑り用部材が脚部本体に取付けられている構造が挙げられる。滑り用部材の材料と、後述のベース板の材料の組合せは、滑りやすさを考慮して適宜選択してよい。
【００３３】
脚部の数、および１つの脚部が有するころがり部材や滑り用部材の数は限定されないが、相対変位を吸収すべく自在に挙動する点から、１本の脚が１つのころがり部材を有する構造が好ましい。
【００３４】
（Ａ）の管継手の構造をなす部分と脚部との結合、脚部の本体部分と接触手段との結合は、ボルトやねじ込みなどによる着脱自在の結合構造であっても、溶接などによる一体的な結合構造であってもよい。輸送時のコンパクト化の面では、現地組み立てが可能であるボルト締めによる結合方法が好ましく、部品点数を減らしてより単純な構造とする点では、溶接などによる一体的な結合構造が好ましい。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、脚部５は、部分４の両端部４ａ、４ｂのうちの一方の側（同図では端部４ａ）に固定され、部分４の他方の端部（同図では端部４ｂ）は脚部５に対して自在に屈曲動作が可能となる。この脚部付き管継手を当該システム中に用いる場合、特に（Ａ）の管継手の構造がジンバル式の場合には、図１（ｂ）に示すように、脚部５が固定された方の端部４ａが、屈曲部の側となるように接続することを推奨する。この接続によって、当該システムが免震ビル側や地盤側から（Ｂ）面に垂直な相対変位を受けても、脚部が（Ｂ）面に立脚していることが挙動の障害になることはなく、端部４ｂ側は（Ｂ）面に垂直な方向にも自由に軸変位でき、相対変位を好ましく吸収できるものとなる。
【００３６】
脚部付き管継手は屈曲部の近傍に設けられるが、（イ）脚部付き管継手が屈曲部に対して免震ビル側に設けられる配置パターン（図１の例）と、（ロ）脚部付き管継手が屈曲部に対して地盤側に設けられる配置パターンとがある。
脚部付き管継手と、直管を挟んで相手方となる（Ａ）の管継手との一対によって、これらの軸方向以外の相対変位を吸収させるという点では、脚部付き管継手が立脚する（Ｂ）面は、相手方の（Ａ）の管継手が接続される振動系（免震ビル側または地盤側）とは反対側の振動系に属する面とすべきである。例えば、上記（イ）の配置パターンでは、図１に示すように、相手方の（Ａ）の管継手２は免震ビル側に接続されるので、脚部付き管継手３が立脚する（Ｂ）面は、地盤側の振動系に属する面となる。逆に、上記（ロ）の配置パターンでは、（Ｂ）面は免震ビルの振動系に属する面となる。
【００３７】
（Ｂ）面が地盤側の振動系に属するとは、具体的には、該（Ｂ）面を、地盤自体の表面、地盤と一体的に振動するシステム専用の地盤表層部材（下記ベース板等）や架台の上面等とすることを意味する。一方、（Ｂ）面が免震ビル側の振動系に属するとは、該（Ｂ）面を、免震ビルから張り出した部材の表面、免震ビルの壁面、免震ビルから吊り下げられた部材（ベース板等）の表面などとする態様が挙げられる。（Ｂ）面は、平面、曲面、凹面、凸面のいずれの態様であってもよい。また、施工性と占有面積の点からは、（Ｂ）面は地盤側の振動系に属する場合、即ち、上記（イ）の配置パターンの方が好ましいことになる。
【００３８】
上記（イ）の配置パターンの場合、図１（ｂ）に示すように、接触手段がスムーズに移動し得るよう、地盤上にシステム専用の板状部材としてベース板７ａを設け、その上面を（Ｂ）面７とする態様が好ましい。ベース板は、表面が平坦で、接触手段から荷重を受けても変形や破壊が生じず、接触手段が移動する領域をカバーする形状であればよい。また、ベース板は、地盤の表層を固く仕上げたものであってもよいが、鋼板、高強度の樹脂板などを地盤上に固定する態様が好ましい。
【００３９】
上記（イ）の配置パターンとする場合の、当該システムの基本的な構成は、図１に示すように、地盤側の配管２０から免震ビル側の配管３０へ順に、(I)（Ａ）の管継手１、(II)直管Ｐ１、(III)屈曲部Ｐ２、(IV)脚部付き管継手３、(V)直管Ｐ３、(VI)（Ａ）の管継手２、が接続されたものとなる。（Ａ）の管継手にはヒンジ式、ジンバル式のいずれをどのように組み合わせて用いてもよい。また（Ｂ）面は、上記説明のとおり、地盤側の振動系に属する面である。(I)〜(VI)の配管要素の接続には、適宜、管フランジ、ねじ込み、溶接継手などを用いる。これら(I)〜(VI)の配管要素の間には、必要に応じて他の配管要素を挿入してもよい。
【００４０】
一方、上記（ロ）の配置パターンとする場合の基本的な構成は、図１とは逆に、免震ビル側の配管から地盤側の配管へむかって前記(I)〜(VI)の順に、配管要素が接続されたものとなる。（Ｂ）面は、上記説明のとおり、免震ビル側の振動系に属する面である。
以下に、上記（イ）の配置パターンとする場合を例として、当該システムの基本的な構成について説明する。
【００４１】
（Ａ）の管継手には、上記したようにヒンジ式とジンバル式とが含まれる。当該システムの基本的な構成では、目的の挙動に応じて、(I)、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造に、ヒンジ式、ジンバル式を自由に選択してよい。その組み合わせのなかでも上記（５）〜（７）に記載の組み合わせは、水平に配置されるシステムの構成例として代表的であり、好ましいものとして挙げられる。
【００４２】
上記（５）に記載の組み合わせは、(I)、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造を全てヒンジ式とする組み合わせである。この構成では、当該システムは、一平面内での相対変位のみを吸収し得るものとなり、例えば、水平面内での相対変位だけが生じるような免震ビルの免震配管に好ましいシステムとなる。
【００４３】
上記（６）に記載の組み合わせは、(I)に含まれる（Ａ）の管継手の構造をヒンジ式とし、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造をジンバル式としたものである。図１（ａ）は、その組み合わせを示したものである。この構成では、上記（４）の挙動に加えて、(IV)、(VI)のジンバル式の管継手の構造が、鉛直方向（紙面に垂直）にも屈曲動作を行い、一対で鉛直方向の相対変位をも吸収するので、当該システム全体としては、３次元の相対変位を吸収し得るものとなる。
【００４４】
上記（７）に記載の組み合わせは、(I)、(IV)、(VI)に含まれる（Ａ）の管継手の構造を全てジンバル式とする組み合わせ（図１において（Ａ）の管継手１をジンバル式に置き替えた組み合せ）である。この構成では、例えば、図１の例では、地盤側の配管２０の高さが、当該システムの直管Ｐ３の高さと異なる場合に、（Ａ）の管継手１が鉛直面内で屈曲し、両者の高さの差によって生じる角度を吸収させることができる。即ち、両者の高さの差によって、直管Ｐ１は傾斜するので、屈曲部Ｐ２のフランジｆ１は、脚部付き管継手のフランジ４ａに対して、回転方向にずれることになるが、該フランジｆ１にルーズフランジを用いることによって、容易に回転方向のずれを修正でき、両者のボルト穴を一致させることができる。
【００４５】
本発明の免震配管システムは、各部の挙動を計算することが可能であり、周囲にどの程度の挙動用のスペースが必要かは設計の段階で算出できる。図１（ａ）の例における脚部付き管継手の挙動は、厳密には管継手１を中心とする円弧状の軌跡を描くものであるが、直管Ｐ１の長さに対して管継手１の軸曲げ角度が小さいために、図１（ａ）に示すｙ方向に沿った直線運動に近いものとみなしてもよい。従って、ベース板７ａの形状も、ｙ方向に沿って長くｘ方向には短い、幅の狭い帯状でよいことになり、この点からもコンパクトな支持構造であることがわかる。
【００４６】
屈曲部は、Ｌ字状に屈曲した管路を有するものであればよく、例えば、エルボやベンドなどの規格品の他、専用に製作したものでもよい。本発明でいうＬ字状とは、屈曲の内角が９０度のものだけでなく、所謂４５度ベンドのように鈍角の内角のものや、その逆の鋭角の内角のものをも含む。実使用上における好ましい屈曲の内角は、６０度〜１２０度程度であり、任意の変位方向に対して無理なく変位吸収できる点で９０度が最も好ましい屈曲の内角である。
【００４７】
本発明の免震配管システムの対象となる配管の規模、用途は限定されず、ガス、エアー、水、冷媒など、種々の流体を流通させるための配管や、電線等を挿通させるための配管であってもよい。実使用上、主として対象となる配管の管内径は５０ｍｍ〜３００ｍｍ程度である。また、通常の免震ビルの免震装置で発生する相対変位は、平面方向では一方向につき原位置から±３００ｍｍ〜±１０００ｍｍ程度、鉛直方向では原位置から片側への変位として１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である場合が多い。これらを吸収するように直管の長さを調整すればよい。
【００４８】
【実施例】
本実施例では、図１に示す免震配管システムを実際に製作し、免震ビルを部分的に再現したモデルに配管し、擬似的に相対変位を与えて挙動を観察した。各部の仕様は次のとおりである。
【００４９】
(I)管継手１：ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、ＪＩＳ Ｂ ０１５１、番号４２０８、呼称径１５０Ａ。
(II)直管Ｐ１：鋼管、呼称径１５０Ａ、長さ２３７８ｍｍ。
(III)屈曲部Ｐ２：９０度エルボ、呼称径１５０Ａ。
(IV)脚部付き管継手３の管継手部分の構造：（ジンバル式ベローズ形伸縮管継手、ＪＩＳ Ｂ ０１５１、番号４２０７、呼称径１５０Ａ）に準拠した構造。ベース板面から管継手部分の中心軸までの高さ４１６ｍｍ。接触手段：外径６５ｍｍの車輪。
(V)直管Ｐ３：鋼管、呼称径１５０Ａ、長さ２０００ｍｍ。
(VI)管継手２：ジンバル式ベローズ形伸縮管継手、ＪＩＳ Ｂ ０１５１、番号４２０７、呼称径１５０Ａ。
【００５０】
吸収し得るｙ方向の相対変位量（≒脚部付き管継手３のｙ方向のストローク）５００ｍｍ。吸収し得るｘ方向の相対変位量５００ｍｍ。吸収し得る鉛直方向の相対変位量１００ｍｍ以上。
ベース板：材料ＳＳ４００、厚さ６ｍｍ、ｙ方向１８５７ｍｍ×ｘ方向６７３ｍｍ。
【００５１】
上記仕様の免震配管システムに対して、地盤側を静止させビル側を変位させるテストと、ビル側を静止させ地盤側を変位させるテストとを行ったところ、いずれも当該免震配管システムで変位は吸収された。各部の挙動は、計算された通りであり、脚部付き管継手は、細長いベース板から逸脱することなく、スムーズに移動した。また、与えた変位を０にすると、免震配管システムは元の形状に復帰した。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の免震配管システムは、本発明による独自の脚部付き管継手を用いて、地盤側や免震ビル側の振動系に対する可動支持を達成している。この構成によって、屈曲部を可動に支持する構造は従来よりも簡単でコンパクトとなっている。また、脚部付き管継手の接触手段が描く軌跡は、軸方向（図１におけるｙ方向）については従来公知の免震配管と同様のストローク量であるが、軸方向と直角方向（図１におけるｘ方向）については、極めて狭い幅の変動となっている。即ち、極めて幅の狭い帯状の領域内に収まったままで長いストロークを行うものとなっており、脚部付き管継手が可動のために占有する面積も小さいものとなっている。
【００５３】
また、本発明の免震配管システムは、直管部分の長さを変更することで、種々の相対変位量に対応できるから、少ない種類で多くの仕様に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の免震配管システムの一例を示す図である。図１（ａ）は、上方から見たときの全体図である。同図では、紙面を水平面としており、３次元方向の相対変位のうち、水平面内の相対変位をビル側の変位として矢印ｘ、ｙで表している。回転中心、管路の中心などを示すために、一点鎖線により中心線を加えている。また、当該システムをわかりやすく表すため、ベース板７ａ、地盤側の配管２０、免震ビル側の配管３０は、二点鎖線で描いている。図１（ｂ）は、脚部付き管継手の部分だけを側方から見た図である。
【図２】 本発明に用いられる脚部付き管継手の一例を示す斜視図である。同図では、管フランジによって他の管に接続された状態を表している。
【符号の説明】
Ｓ 免震配管システム
１ （Ａ）の管継手
２ （Ａ）の管継手
３ 脚部付き管継手
４ （Ａ）の管継手の構造をなす部分
５ 脚部
６ 接触手段
７ （Ｂ）面
７ａ ベース板
２０ 地盤側の配管
３０ 免震ビル側の配管
Claims (9)
- 地盤側の配管と免震ビル側の配管とを接続するＬ字状管路を有し、該Ｌ字状管路の両端部には、各々、下記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手が設けられ、該Ｌ字状管路の屈曲部の近傍には、脚部付きベローズ形伸縮管継手が設けられ、
該脚部付きベローズ形伸縮管継手は、下記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手の構造を有し、かつ地盤側または免震ビル側のいずれかの振動系に属する下記（Ｂ）の支持面と接するための脚部を有し、該脚部は、該（Ｂ）の支持面側の端部に、該（Ｂ）の支持面ところがり摩擦またはすべり摩擦をもって接するための接触手段を有するものであることを特徴とする免震配管システム。
（Ａ）ベローズ形伸縮管継手の両端部同士がヒンジ部を介して互いに連結された構造を有し、該ヒンジ部を介した連結によって、内圧推力による伸縮を抑制されかつ１平面以上での屈曲動作を可能とされたベローズ形伸縮管継手。
（Ｂ）脚部付きベローズ形伸縮管継手がころがり摩擦またはすべり摩擦をもって接触する相手の支持面。 - 上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手が、ヒンジ式ベローズ形伸縮管継手、またはジンバル式ベローズ形伸縮管継手である請求項１記載の免震配管システム。
- 上記Ｌ字状管路が、地盤側から免震ビル側へ順に、(I)上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、(II)直管、(III)屈曲部、(IV)上記脚部付きベローズ形伸縮管継手、(V)直管、(VI)上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、を該管路中に少なくとも含むものであって、上記（Ｂ）の支持面が地盤側の振動系に属する面である請求項１記載の免震配管システム。
- 上記Ｌ字状管路が、免震ビル側から地盤側へ順に、(I)上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、(II)直管、(III)屈曲部、(IV)上記脚部付きベローズ形伸縮管継手、(V)直管、(VI)上記（Ａ）のベローズ形伸縮管継手、を該管路中に少なくとも含むものであって、上記（Ｂ）の支持面が免震ビル側の振動系に属する面である請求項１記載の免震配管システム。
- 上記(I)および(VI)に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものである請求項３または４記載の免震配管システム。
- 上記(I)に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がヒンジ式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものであり、上記(VI)に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手である請求項３または４記載の免震配管システム。
- 上記(I)および(VI)に用いられる（Ａ）のベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手であり、上記脚部付きベローズ形伸縮管継手がジンバル式ベローズ形伸縮管継手の構造を有するものである請求項３または４記載の免震配管システム。
- 上記（Ｂ）の支持面が、地盤側の振動系に属する面であって、さらにベース板が地盤上に設けられ、該ベース板の上面を上記（Ｂ）の支持面として、これに上記脚部付きベローズ形伸縮管継手の接触手段が接しながら変位する構成とされている請求項１記載の免震配管システム。
- 上記（Ｂ）の支持面が、免震ビル側の振動系に属する面であって、さらにベース板が免震ビルから吊られた状態として設けられ、該ベース板の上面を上記（Ｂ）の支持面として、これに上記脚部付きベローズ形伸縮管継手の接触手段が接しながら変位する構成とされている請求項１記載の免震配管システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16980199A JP4216955B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 免震配管システムおよび脚部付きベローズ形伸縮管継手 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16980199A JP4216955B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 免震配管システムおよび脚部付きベローズ形伸縮管継手 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356295A JP2000356295A (ja) | 2000-12-26 |
| JP4216955B2 true JP4216955B2 (ja) | 2009-01-28 |
Family
ID=15893157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16980199A Expired - Lifetime JP4216955B2 (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 免震配管システムおよび脚部付きベローズ形伸縮管継手 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4216955B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004270751A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Fujita Corp | 免震構造物用配管構造 |
| RU2435095C2 (ru) * | 2006-01-19 | 2011-11-27 | Сингл Бой Мурингс Инк. | Соединительная структура для криогенных труб для транспортировки углеводородов |
| KR101732651B1 (ko) | 2015-08-26 | 2017-05-08 | 삼성중공업 주식회사 | 배관 연결 모듈 |
| EP3604713B1 (en) * | 2018-08-03 | 2021-02-24 | Institute for Plasma Research | Displacement decoupling arrangement for pipingsystems |
| CN112496049B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-08-26 | 太原理工大学 | 一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构 |
-
1999
- 1999-06-16 JP JP16980199A patent/JP4216955B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000356295A (ja) | 2000-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4216955B2 (ja) | 免震配管システムおよび脚部付きベローズ形伸縮管継手 | |
| JP2007278411A (ja) | ダンパー装置 | |
| JP3725271B2 (ja) | 配管設備の接続構造 | |
| KR101379273B1 (ko) | 자동차 배기관용 다축 연결조인트 | |
| JP2004270751A (ja) | 免震構造物用配管構造 | |
| JP2001041353A (ja) | 配管の継手構造 | |
| JP2598772B2 (ja) | 配管支持構造物 | |
| JPH09303616A (ja) | 耐震配管 | |
| JP2000144822A (ja) | 設備配管用の免震継手 | |
| JP4267097B2 (ja) | 免震構造建築物の配管保持構造 | |
| KR100607308B1 (ko) | 다원 변위 신축관 | |
| JP2006226517A (ja) | 免震配管保持構造 | |
| JPH11132365A (ja) | 免震配管 | |
| JP2000035164A (ja) | 排水配管における変位吸収用可撓性ホ―スの支持装置 | |
| JP3876052B2 (ja) | 排水配管における変位吸収用可撓性ホースの支持装置 | |
| JP2002031266A (ja) | 免震配管接続構造およびそれにおける固定構造 | |
| JP7203384B2 (ja) | 二重管型継手構造 | |
| JP2001146773A (ja) | 免震建築物用配管構造、該配管構造を備えた建物、及び該配管構造の取付方法 | |
| JP2003014179A (ja) | 変位吸収用配管継手 | |
| JPH1144382A (ja) | 配管設備における変位吸収継手用吊設装置 | |
| JP7370907B2 (ja) | 免震ダクト装置 | |
| JP4379834B2 (ja) | 伸縮自在継手 | |
| JPH10231972A (ja) | 免震用配管工法及び免震用配管構造 | |
| JPH11344176A (ja) | 設備配管用の免震継手 | |
| JP2010013934A (ja) | 建物の制震構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051219 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080801 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080805 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081003 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081028 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081107 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4216955 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131114 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |