JP4547074B2 - 免震配管接続構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の上階部分などの上部構造が下階部分などの下部構造に、あるいは上部構造としての建物本体が下部構造としての建物基礎に、免震装置を介して支持されている免震構造の建物において、上部構造側の配管と、下部構造側の配管とを、地震時でも配管接続が維持できるような免震配管接続技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築物の耐震対策が積極的に進められている。例えば地盤側に構築される地下ピットなどの建物下部基礎側と、住居部分などが設けられる建物本体側との間に、アイソレータやダンパなどからなる免震装置が介在させられた免震対策が知られている。すなわち、地震時の地盤側の振動を免震装置で吸収して、地震の振動を建物本体側にそのまま伝えないような構造に構成されているのである。
【０００３】
このように建物自体の耐震対策が積極的に進められる一方で、上下水道、ガスなどの建物への引き込み配管系統における耐震対策も求められている。特殊な継手を使用して、かかる配管系統を接続する免震配管工法が種々提案されている。
【０００４】
例えば、特開平１０−２３１９７２号公報には、室内配水用配管と、地中配水用管とが、両端部外周面に球面凸状部が形成された伸縮自在な継手本体と、かかる球面凸状部に球面摺動自在に嵌合する球面凹状部が内周面に形成された一対の継手管とからなる管継手で、免震配管接続される構成が開示されている。
【０００５】
また、かかる公報には、一端部外周面に球面凸状部が形成された継手本体と、かかる球面凸状部に球面摺動自在に嵌合する球面凹状部が形成された継手管とからなる一対の管継手本体の各継手本体が、スイベルにより連結された管継手により、室内用配水管と地中配水管とが、屈曲配管された免震配管構造も開示されている。
【０００６】
特開平１１−１８２７７５号公報には、建物基礎側と、この建物基礎側に免震装置を介して設けられた建物本体側とで、それぞれの側に固定された配管を、接続方向変位可能継手、伸縮継手を介して、免震配管接続する構成が開示されている。
【０００７】
特開平１１−３４４１７６号公報には、フレキシブル継手配管の一端にボールジョイントを、他端にユニバーサルジョイントをそれぞれ結合した設備用配管の免震継手、フレキシブル配管の両端にボールジョイントを結合した設備用配管の免震継手の構成がそれぞれ開示されている。
【０００８】
上記それぞれの構成では、呼称はそれぞれ異なるものの、ボールジョイント、あるいはユニバーサルジョイントと呼ばれる構成の継手が使用されている。かかるボールジョイント、ユニバーサルジョイントは、互いに接続する配管の接続方向を自在に選択できる構成で、接続方向が予め固定されているエルボなどの継手とは異なる構成である。
【０００９】
ボールジョイント、ユニバーサルジョイントでは、その配管方向を自在に選択できるように、略共通した摺動機構部を有している。かかる摺動機構部は、例えば、図１に示すボールジョイントでは、筒体１の一端側に配管接続部２を、他端側に挿嵌部を設けた挿嵌部材Ａと、一端側に配管接続部２’を、他端側に上記挿嵌部を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｂとから構成されている。
【００１０】
挿嵌部材Ａでは、挿嵌部は、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部３に形成されている。
【００１１】
被挿嵌部材Ｂでは、図１に示すように、筒状ボディ部４ａと、筒状カバー部４ｂとから構成されている。筒状ボディ部４ａの内周面は、上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、前半部３ａを内包する）凹な部分球面部５ａに形成され、筒状カバー部４ｂの内周面は、上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、後半部３ｂを内包する）凹な部分球面部５ｂに形成され、筒状ボディ部４ａ、筒状カバー部４ｂの双方の凹な部分球面部５ａ、５ｂが連続して上記被挿嵌部を形成している。
【００１２】
すなわち、凹な部分球面部５に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部３に形成された挿嵌部が摺動自在に挿嵌されている。そこで、被挿嵌部材Ｂに対して、挿嵌部材Ａを、軸方向に沿って捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に対して首振させたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とを併有する首振回転を起こさせることができる。
【００１３】
このように挿嵌部材Ａを、被挿嵌部材Ｂに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ａの配管接続部２を介して接続した配管と、被挿嵌部材Ｂの配管接続部２’を介して接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度３６０度、首振許容角度βの両範許容角度範囲内で、配管方向の接続方向の変更が許容されることとなる。
【００１４】
そのため、上記所定角度の範囲内であれば、互いに摺動可能に挿嵌された挿嵌部材Ａ、被挿嵌部材Ｂのそれぞれに接続させた配管同士に、地震などにより接続方向の回転などの変形力が発生しても、これを吸収して、配管接続部が破損しないように維持されることとなる。
【００１５】
図２に示す構成のユニバーサルジョイントでも、図１に示すボールジョイントと略同様の摺動機構を有する。図２に示す場合には、摺動機構部は、スライド筒体１１の一端側に配管接続部１２を設け、他端側に挿嵌部１３を伸縮自在に設けた挿嵌部材Ｃと、一端側に配管接続部１４を、他端側に上記挿嵌部１３を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｄとから構成されている。
【００１６】
挿嵌部材Ｃでは、筒体１１の端部に形成した挿嵌部１３が、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部１５に形成されている。被挿嵌部材Ｄでは、図２に示すように、筒状ボディ部１６ａと筒状カバー部１６ｂとから構成されている。筒状ボディ部１６ａは、その内周面が、上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、前半部１５ａを内包する）凹な部分球面部１７ａに形成されている。
【００１７】
筒状カバー部１６ｂは、内周面が上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、後半部１５ｂを内包する）凹な部分球面部１７ｂに形成され、筒状ボディ部１６ａと筒状カバー部１６ｂとで、双方の凹な部分球面部１７ａ、１７ｂを連続させて、被挿嵌部を形成している。すなわち、凹な部分球面部１７に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部１５に形成された挿嵌部１３が摺動自在に挿嵌して、摺動機構が構成されている。
【００１８】
そこで、被挿嵌部材Ｄに対して、挿嵌部材Ｃを、中心軸Ｎの軸方向に対して捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に対して首振させたり、あるいは前後にスライドさせたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とスライドとを適宜選択的に組合せた動作を行うことができる。
【００１９】
このように挿嵌部材Ｃを、被挿嵌部材Ｄに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ｃに接続した配管と、被挿嵌部材Ｄに接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度３６０度、首振許容角度βの両範許容角度範囲内で、且つスライド許容範囲Ｗ内で、配管方向の接続方向の変更、伸縮が許容されることとなる。
【００２０】
そのため、ボールジョイントと同様に、互いに摺動可能に挿嵌された挿嵌部材Ｃ、被挿嵌部材Ｄのそれぞれに接続させた配管同士に、地震などにより接続方向の回転などの変形力が発生しても、これを吸収して、配管接続部が破損しないように維持することができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者は、従来の免震配管の構成で使用されるボールジョイント、ユニバーサルジョイントでは、その摺動機構上、長期使用においては流体中の混在物によりその摺動機構が円滑に摺動しなくなる虞があることに気がついた。
【００２２】
例えば、図１に示す構成のボールジョイントの図中丸で囲んだ部分では、挿嵌部材Ａと被挿嵌部材Ｂとの挿嵌部分では、挿嵌部の凸な部分球面部３が、被挿嵌部材Ｂの凹な部分球面部５ａ、５ｂにより摺動自在に挿嵌されているが、図１（Ｂ）に示すように、凸な部分球面部３は、筒状ボディ部４ａの内面４ｃとの間に隙間ｄが設けられ、凸な部分球面部３の円滑な摺動が行えるようになっている。
【００２３】
そこで、かかる隙間ｄを有する挿嵌部分に対して、図１（Ａ）の矢印Ｙに示す方向で水などの流体を流すと、隙間ｄ部分に流体の一部が引っかかることとなる。例えば、図１において、流体が紙面右から左に流れる場合には、この流体に微細なゴミなどが混在されていると、その隙間ｄに入り込むことが考えられる。
【００２４】
混在量が僅かで、併せて混在物が微小である場合には、施工後短い期間では、かかる詰まりが何らかの問題を起こすことは想定しにくいが、長期間の使用では、かかる隙間ｄに堆積した混在物の詰まりが原因で、摺動しにくくなる虞があることが判明した。
【００２５】
かかる点は、ユニバーサルジョイントでも同様で、挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとの間に形成される僅かな隙間ｄに、上記ボールジョイントについて述べたと同様の詰まりが発生する場合が十分に考えられる。
【００２６】
しかし、前掲の公報においては、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントの使用に際してのかかる隙間ｄに詰まりが発生する可能性についての認識は一切見られない。従来例は、かかるボールジョイント、ユニバーサルジョイントの摺動機構部に隙間ｄでの詰まりの危険性を指摘したものは見られない。
【００２７】
使用後短期間では、かかる障害が発生する可能性は少ないため、かかる問題点の指摘がないものと考えられる。しかし、施工後の長期間ではかかる障害の発生する虞は十分に想定され、万が一にもかかる障害が発生しないように予め配管接続することが必要である。また、流す流体中の混在物の多寡、大小などによっては、短期間での障害発生も十分に想定される。
【００２８】
さらに、目詰まりが発生しない場合においても、常に流体の一部が隙間部に引っかかるため、挿嵌部材Ａ、Ｃの部分球面部に回転させる力が加えられ続けることとなり、これに基づく微小振動が配管接続部に常に加えられる事態も十分に想定される。
【００２９】
すなわち、従来技術では、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用することにより免震配管が行えることについての開示はなされているが、かかるボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用するについての、施工後も円滑にボールジョイント、ユニバーサルジョイントの機能を確保するための取付け方法については一切の考慮がなされていないのである。
【００３０】
本発明者は、施工後長期間に亘る免震配管の初期品質の維持という観点から、免震配管接続構造を検討することにより、初めて、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントの摺動機構に基づいた適切な使用形態があることを見出し、本発明となしたものである。
【００３１】
また、上記従来例では、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントなどの継手を使用する場合における室内配管や、埋設配管側の取付け方法に関しても、いかなる取付け方法が、これらボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用した免震配管におけるベストモードであるかの十分な検討が見出せない。
【００３２】
さらに、前掲の特開平１０−２３１９７２号公報には、両端にボールジョイントをその軸方向に回転するように（捩じり方向に回転するように）、もしくは首を振るように（軸外方向回転するように）取り付け、中央にスイベルを設けて免震用の配管としている。
【００３３】
この免震用の配管は、免震建物の免震層（建物が積層ゴムによる免震装置により支持されているその層）に取り付けられている。両側にボールジョイント、中央にスイベルを設けることにより水平方向に広い範囲で動けるようになっており、地震時の水平変位を吸収できるようになっている。
【００３４】
しかし、かかる公報では、建物の上下方向の変位に関しては、何ら技術的事項は開示されてはおらず、免震層で上下変位を生じた場合には、スイベル部分には過大な応力が発生する可能性があり、かかる場合に対応する適切な技術の提供が強く望まれている。
【００３５】
かかるスイベル部分に過大な応力が発生する場合としては、例えば、上層階を施工するにつれ、積層ゴムにかかる鉛直荷重が大きくなる。それに伴って積層ゴムは鉛直方向に縮み、その結果、建物が沈下する場合がある。あるいは、地震により上下方向の加速度が大きい場合には、建物は瞬間的に沈下する場合も十分に考えられる。あるいは、年間、日々の温度変化によりゴムの伸び縮みが生じて、建物が上下する場合もある。あるいは、積層ゴムにクリープを生じで、建物が沈下する場合もある。
【００３６】
かかる上下方向の変位を考慮した配管接続においては、その配管の重量のみを支持できるたげでは十分ではなく、配管から生ずる反力（例えば、ボールジョイントに生ずるモーメント）に抵抗し得る技術の開発が必要である。かかる点に関しては、従来技術では、この反力および配管の自重支持方法に関しての技術開示は一切見られない。
【００３７】
本発明の目的は、免震配管技術において従来より使用されているボールジョイント、ユニバーサルジョイントなどの配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手の使用方法を適切にすることにある。
【００３８】
本発明の目的は、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用した免震配管技術において、室内配管、埋設配管などの配管側の固定方法を適切にすることにある。
【００３９】
本発明の目的は、上下方向の変位に対して適切な配管支持を行えるようにすることにある。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、挿嵌部材が回転可能に保持され、配管接続部を有するパイプが前記挿嵌部材の内側にスライド可能に保持されることにより、配管接続方向の屈折と伸縮が許容されている配管接続方向変位・伸縮可能継手を用いて、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側配管または埋設配管とが接続される免震用の配管接続構造であって、前記上部構造側配管と、前記下部構造側配管または埋設配管とのそれぞれの接続端には、前記配管接続方向変位・伸縮可能継手が、前記挿嵌部材が前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられ、両前記配管接続方向変位・伸縮可能継手間に配管が介在させられていることを特徴とする。
【００４１】
本発明は、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、挿嵌部材が回転可能に保持され、配管接続部を有するパイプが前記挿嵌部材の内側にスライド可能に保持されることにより、配管接続方向の屈折と伸縮が許容されている配管接続方向変位・伸縮可能継手と、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、配管接続部を有する挿嵌部材が回転可能に保持された配管接続方向変位可能継手とを用いて、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側配管または埋設配管とが接続される免震用の配管接続構造であって、前記上部構造側配管の接続端には、前記配管接続方向変位・伸縮可能継手、あるいは前記配管接続方向変位可能継手の一方が接続され、前記下部構造側配管または埋設配管の接続端には残りの他方が接続され、前記配管接続方向変位・伸縮可能継手、前記配管接続方向変位可能継手を接続するに際しては、両継手において、前記挿嵌部材が前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられ、両継手間には配管が介在させられていることを特徴とする。
【００４２】
本発明は、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、配管接続部を有する挿嵌部材が回転可能に保持された配管接続方向変位可能継手を用いて、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側配管または埋設配管とが接続される免震用の配管接続構造であって、前記上部構造側配管と前記下部構造側配管のそれぞれの接続端には、前記配管接続方向変位可能継手が、前記挿嵌部材が前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられ、両前記配管接続方向変位可能継手間には配管が介在させられていることを特徴とする。
【００４３】
前記配管接続方向変位・伸縮可能継手では、前記挿嵌部材と前記被挿嵌部材とは、一方の中心軸方向に対して他方の中心軸方向が少なくとも１５度は首振回転可能に挿嵌され、前記上部構造側配管と、前記下部構造側配管または埋設配管のそれぞれの接続端に設ける両継手の回転中心間距離をＬとし、両継手の施工時の初期伸び量をｄ０とし、最大伸び量をｄ１とし、水平変位量をＤとし、回転量をθとした場合に、
ｄ１≧ｄ０／２ ＋ Ｄ2 ／｛２（２Ｌ＋ｄ０）｝≧４（ｃｍ）
で示される上記式を、最大伸び量ｄ１が満足することを特徴とする。
【００４４】
本発明は、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側水平配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側水平配管または埋設水平配管とが、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、配管接続部を有する挿嵌部材が回転可能に保持された少なくとも３個の配管接続方向変位可能継手と、エルボおよび直管の少なくともいずれかとを介在させて、前記上部構造側水平配管と、前記下部構造側水平配管または埋設水平配管との間は、屈曲配管部が設けられて配管接続されていることを特徴とする。
【００４５】
前記配管接続方向変位可能継手の前記挿嵌部材は前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられていることを特徴とする。前記下部構造側水平配管は、前記下部構造側に固定され、且つ、前記下部構造側への固定部とは別に、変位可能に配管変位支持部材に支持されていることを特徴とする。
【００４６】
本発明の上記いずれかの構成の免震配管接続構造における固定構造は、前記上部構造側配管の上部構造側水平配管部が前記上部構造に固定され、前記下部構造側配管の下部構造側水平配管部が前記下部構造に固定されていることを特徴とする。前記上部構造側水平配管部を前記上部構造に固定するに際しては、前記上部構造側に固定する固定部と、前記固定部に対して交差方向に固定された配管支持部とからなる固定部材を介して、前記固定部を前記上部構造側に固定した状態で、前記配管支持部に前記上部構造側水平配管部を支持させ、前記上部構造側水平配管部の管端側配管接続における管端接続部を前記配管支持部に固定することを特徴とする。
【００４７】
上記いずれの構成でも、挿嵌部材を被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けることにより、配管内を流れる流体の混在物による前記詰まり障害を未然に防止することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明で使用する配管接続方向変位可能継手としてのボールジョイントの構成を示す断面図である。図２は、本発明で使用する配管接続方向変位・伸縮可能継手としてのユニバーサルジョイントの構成を示す断面図である。
【００４９】
本発明で使用するボールジョイントは、図１に示すように、筒体１の一端側に配管接続部２を、他端側に挿嵌部を設けた挿嵌部材Ａと、一端側に配管接続部２’を、他端側に上記挿嵌部を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｂとから構成されている。
【００５０】
挿嵌部材Ａは、筒体１の一端側の筒端に配管接続部２としてフランジ２ａが設けられ、他端側の挿嵌部は、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部３に形成されている。
【００５１】
被挿嵌部材Ｂは、図１に示すように、筒状ボディ部４ａと、筒状カバー部４ｂとから構成されている。筒状ボディ部４ａは、その一端側の筒端に配管接続部２’としてフランジ２’ａが設けられ、他端側はその内周面が、上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、前半部３ａが内包されている）凹な部分球面部５ａに形成され、他端側外周面にはフランジ６ａが設けられている。
【００５２】
筒状カバー部４ｂは、内周面が上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、後半部３ｂが内包されている）凹な部分球面部５ｂに形成され、外周面にフランジ６ｂが形成されている。
【００５３】
かかる構成の筒状ボディ部４ａと筒状カバー部４ｂとは、フランジ６ａ、６ｂをボルト連結させることにより接続され、図１に示すように、筒状ボディ部４ａ、筒状カバー部４ｂの双方の凹な部分球面部５ａ、５ｂが連続して、上記被挿嵌部を形成している。すなわち、凹な部分球面部５に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部３に形成された挿嵌部が摺動自在に挿嵌され保持されている。
【００５４】
かかる構成のボールジョイントは、被挿嵌部材Ｂに対して、挿嵌部材Ａを、中心軸Ｎの軸方向に対して捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に沿って首振させたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とを併有する首振回転を起こさせることができる。
【００５５】
このように挿嵌部材Ａを、被挿嵌部材Ｂに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ａの配管接続部２を介して接続した配管と、被挿嵌部材Ｂの配管接続部２を介して接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度α（例えば、図１に示す場合には、３６０°）、首振許容角度β（例えば、図１に示す場合には、３０°）の両範許容角度範囲内で、配管方向の接続方向の変更が許容されることとなる。なお、かかる捩じり方向の許容回転角度α、首振許容角度βは、上記範囲に限定する必要はなく、適宜必要な許容角度を設定してよい。このようにして、配管接続方向の屈折が許容されることとなる。
【００５６】
本発明で使用するユニバーサルジョイントは、図２に示すように、スライド可能な筒体１１の一端側に配管接続部１２を設け、他端側に挿嵌部１３を伸縮自在に設けた挿嵌部材Ｃと、一端側に配管接続部１４を設け、他端側に上記挿嵌部１３を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｄとから構成されている。
【００５７】
挿嵌部材Ｃは、筒体１１の一端側の筒端に配管接続部１２としてフランジ１２ａが設けられ、他端側の挿嵌部１３は、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部１５に形成されている。
【００５８】
被挿嵌部材Ｄは、図２に示すように、筒状ボディ部１６ａと、筒状カバー部１６ｂとから構成されている。筒状ボディ部１６ａは、その一端側の筒端に配管接続部１４としてフランジ１４ａが設けられ、他端側はその内周面が、上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、前半部１５ａが内包されている）凹な部分球面部１７ａに形成され、他端側外周面にはフランジ１８ａが設けられている。
【００５９】
筒状カバー部１６ｂは、内周面が上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、後半部１５ｂが内包されている）凹な部分球面部１７ｂに形成され、外周面にフランジ１８ｂが形成されている。
【００６０】
かかる構成の筒状ボディ部１６ａと筒状カバー部１６ｂとは、フランジ１８ａ、１８ｂをボルト連結させることにより接続され、図２（Ａ）に示すように、筒状ボディ部１６ａ、筒状カバー部１６ｂの双方の凹な部分球面部１７ａ、１７ｂが連続して、上記被挿嵌部を形成している。すなわち、凹な部分球面部１７に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部１５に形成された挿嵌部１３が摺動自在に挿嵌されている。
【００６１】
かかる構成のユニバーサルジョイントは、図２に示すように、被挿嵌部材Ｄに対して、挿嵌部材Ｃを、中心軸Ｎの軸方向に沿って捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に沿って首振させたり、あるいは前後にスライドさせたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とスライドとを適宜選択的に組合せた首振回転を行うことができる。
【００６２】
このように挿嵌部材Ｃを、被挿嵌部材Ｄに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ｃの配管接続部１２を介して接続した配管と、被挿嵌部材Ｄの配管接続部１４を介して接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度α（例えば、図２に示す場合には、３６０°）、首振許容角度β（例えば、図２に示す場合には、３０°）の両範許容角度範囲内で、且つスライド許容範囲Ｗ（例えば、図２に示す場合には、８０ｍｍ）内で、配管方向の接続方向の変更、伸縮が許容されることとなる。
【００６３】
本発明は、上記構成のボールジョイントを配管接続方向変位可能継手として、ユニバーサルジョイントを配管接続方向変位・伸縮可能継手として使用することにより、免震配管接続構造を構成するものである。かかる構成の配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手は、既知の市販品を使用すればよい。例えば、ユニバーサルジョイントとして、ユーイージョイント社製のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント（略称、Ｕ．Ｅジョイント）を使用すればよい。
【００６４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、図３に示すように、建物の上部構造側としての建物本体側Ｅと、下部構造側としての地盤側に設けた建物基礎側Ｇとが、アイソレータ、ダンパなどの免震装置（図示せず）を介して構築された免震建物などの構造物において、屋内配管などの建物本体側の上部構造側配管２１と、建物の下部構造側としての建物基礎側の下部構造側配管２２とが、上部構造側配管２１側から下部構造側配管２２側へ流体が流れる場合を想定して免震配管接続されている。
【００６５】
図３では、横走りしている上部構造側水平配管２１は、エルボ２３を介して、配管接続方向変位・伸縮可能継手である上記説明のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４に接続されている。上部構造側水平配管２１とエルボ２３とは、双方のフランジ２１ａ、２３ａを連結することにより配管接続され、そのフランジ連結部分２５が、建物本体側Ｅに固定された台座２６に固定されている。
【００６６】
台座２６は、建物本体側Ｅの平坦部に取付可能な平板状の固定部２６ａと、固定部２６ａから垂下された板状の配管支持部２６ｂとが、両者を略三角形状の補強板のバットレス２６ｃを介して固定されて形成されている。板状の配管支持部２６ｂには貫通孔が設けられ、この貫通孔に上部構造側水平配管２１の管端を挿入することにより、上部構造側水平配管２１を建物本体側Ｅに水平に保持されている。
【００６７】
上記のように配管支持部２６に上部構造側水平配管２１を水平に保持させた状態で、上部構造側水平配管２１の管端は、フランジ２１ａ、エルボ２３のフランジ２３ａ、板状の配管支持部２６ｂとを合わせて一体にボルト連結されている。
すなわち、配管支持部２６ｂは、上部構造側水平配管２１の配管支持機能とともに、フランジ２１ａとのフランジ固定機能をも有している。
【００６８】
このようにしてフランジ連結部２５は、建物本体側Ｅに固定された台座２６の配管支持部２６ｂに固定され、上部構造側水平配管２１は、建物本体側Ｅに固定されることとなる。かかる固定構造を採用することにより、フランジ固定機能をも有する配管支持部２６ｂには、図３に示すように、下方から上方に向けての軸力Ｎ、配管支持部２６ｂ板面に対面する方向の剪断力（下記する直管２７にとっては剪断力となる）Ｑ、モーメントＭが働くこととなるが、配管支持部２６ｂは、上記の如く建物本体側Ｅに固定した固定部２６ａに固定されているので、地震が発生してもかかる軸力Ｎ、剪断力Ｑ、モーメントＭに十分に対応して、配管接続構造を維持することができる。
【００６９】
エルボ２３とユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４とは、エルボ２３のフランジ２３ｂと、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃの側の配管接続部１２としてのフランジ１２ａとをフランジ連結することにより配管接続されている。すなわちユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４は、これを構成する挿嵌部材Ｃが、被挿嵌部材Ｄよりも上流側に位置するようにして使用されており、本発明の特徴的な構成点の一つである。
【００７０】
被挿嵌部材Ｄを挿嵌部材Ｃよりも上流位置となるようにしてユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４を使用すると、水などの流体は、図２（Ａ）の矢印Ｘに示す方向に流れることとなる。
【００７１】
ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとの挿嵌部分では、挿嵌部１３の凸な部分球面部１５が、被挿嵌部材Ｄの凹な部分球面部１７により摺動自在に挿嵌されているが、図２（Ｂ）に示すように、凸な部分球面部１５は、筒状ボディ部１６ａの内面１６ｃとの間に隙間ｄが設けられ、凸な球面部１５の円滑な摺動が行えるようになっている。
【００７２】
かかる隙間ｄを有する挿嵌部分に対して、図２（Ａ）の矢印Ｙに示す方向で水などの流体を流すと、隙間ｄ部分に流体の一部が引っかかる虞がある。そのため、流体中に固形物などが混在している場合には、例えそれが微細なものであっても、長期間のうちにはかかる固形物が隙間ｄ内に溜まり、最終的には凸な部分球面部１５の円滑な摺動を妨げる虞が発生することに、本発明者は気づいた。
【００７３】
そこで、本発明のように、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃ側を、被挿嵌部材Ｄの上流位置になるように使用すれば、図２（Ａ）の矢印Ｘに示すように、流体は順方向に流れることとなり、隙間ｄ部分で流体の流れが引っかかる虞はない。そのため、流体中に混在物があっても、矢印Ｙの示す逆方向に流体を流す場合に比べて、隙間ｄ部の目詰まりの発生を未然に防止することができる。例え、流体中の混在物が隙間ｄ内に詰まっても、順方向に終始流れる流体に洗い流され、目詰まりの解消も図れる。
【００７４】
ユニバーサルジョイントの免震配管への使用は、前述の如く従来より種々の公報で開示されているが、しかし、ユニバーサルジョイントの上記挿嵌部分の構造に基づき、その部分における目詰まり防止の観点から、ユニバーサルジョイントの使用状態を規定する構成については、何らの考慮もなされてはおらず、本発明者が初めて見出したものである。
【００７５】
このようにして、挿嵌部材Ｃが被挿嵌部材Ｄより上流位置となるようにして、エルボ２３に配管接続されたユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４は、その被挿嵌部材Ｄの側の配管接続部１４側で、縦配管した直管２７に配管接続されている。ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４と直管２７とは、それぞれのフランジ１４ａ、２７ａをフランジ連結して行われている。
【００７６】
上端の管端側がユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４にフランジ連結された直管２７は、下方の管端側が、さらにユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８に配管接続されている。なお、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８は、上記ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４と同様の構成を有している。
【００７７】
かかる下方の管端側のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８との配管接続は、直管２７のフランジ２７ｂと、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８の挿嵌部材Ｃの側のフランジ１２ａとのフランジ連結により連結されている。かかる直管２７の下方の管端側とユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８との連結に際しても、挿嵌部材Ｃが被挿嵌部材Ｄよりも上流位置になるように使用されている。
【００７８】
さらに、ユニバーサルジョイント２８の被挿嵌部材Ｄ側は、エルボ２９と、それぞれのフランジ１４ａ、２９ａのフランジ連結により配管接続されている。エルボ２９の他端側は、下部構造側配管２２である横走りさせた下部構造側水平配管２２ａに、双方の フランジ２９ｂ、２２ｂとでフランジ連結されて配管接続されている。下部構造側水平配管２２ａは、図３に示すように、建物基礎側Ｇに固定された配管取付台座３１にバンド３２で固定されている。
【００７９】
このようにして、上部構造側水平配管２１ａ（２１）と下部構造側水平配管２２ａ（２２）とは、エルボ２３、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、直管２７、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８、エルボ２９を介して免震配管接続され、上部構造側水平配管２１ａから下部構造側水平配管２２ａに向けて流体が流れるようになっている。
【００８０】
かかる構成の免震配管では、建物本体側Ｅと建物基礎側Ｇとが、地震などで例えば、左右、前後、すなわち面方向に相対変位しても、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８のそれぞれの被挿嵌部材Ｄ側が、エルボ２３、直管２７にフランジ連結されたそれぞれの挿嵌部材Ｃに対して、配管接続方向に対して首振回転、捩じり方向回転を適宜交えた回転運動を行い、挿嵌部材Ｃが被挿嵌部材Ｄに対してスライドして振動吸収を行い、配管接続部の外れ、損傷などが発生しないようになっている。
【００８１】
また、建物本体側Ｅと建物基礎側Ｇとの間で、上下方向の振動が発生した場合には、エルボ２３、２９にそれぞれフランジ連結したユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８の挿嵌部材Ｃが、被挿嵌部材Ｄに対して、スライドして、上下振動を吸収するように作用する。
【００８２】
上記説明では、本実施の形態の免震配管における面方向の振動の免震作用と、上下方向の振動の免震作用とを別々に説明したが、実際の地震では３次元的に振動が発生するため、面方向、上下方向の両方向の免震作用が組み合わされて免震配管の振動吸収作用が図られ、免震機能が発揮されることとなる。
【００８３】
上記説明では、上部構造側配管２１とエルボ２３とのフランジ連結部２５を、配管取付台座２６に固定する取付方法を示したが、上部構造側水平配管２１ａ側をバンド３２で建物基礎側に固定取付するようにしてもよい。
【００８４】
同様に、下部構造側水平配管２２ａにおいては、例えば、図４に示すように、エルボ取付台座３３を介して建物基礎側Ｇに固定してもよい。エルボ取付台座３３は、図４に示す場合には、例えば、建物基礎側Ｇ上に固定される板状のエルボ取付台座プレート３３ａと、エルボ取付台座プレート３３ａに固定されたエルボ固定部材３３ｂとから構成され、エルボ取付台座３３のエルボ固定部材３３ｂにエルボ２９を固定すればよい。このようにエルボ２９側を確実に固定できれば、下部構造側水平配管２２ａの固定を省くことができる。
【００８５】
図３に示すようにな免震配管接続において、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８では、その内部に圧力（例えば、水圧）が加わると内部に取り付けたシール部分が変形し回転変位が生じる場合には摩擦力を生じ、接続方向には断面の変化により伸び力を生じる。この摩擦力と伸び力は取り付け部に反力を生じさせることとなる。
【００８６】
しかし、かかる場合においても、図３に示すように、配管取付台座３１を介してバンド３２で下部構造側水平配管２２ａを固定しているので、配管にはせん断力、軸力を生じ、取付部にはモーメントが発生するが、バンド３２で固定することにより、かかる軸力、せん断力、モーメントの解消が図れる。かかる軸力、せん断力、モーメントの解消に関しては、下部構造側水平配管２２ａを図４に示すようにエルボ２９を取付固定しても、あるいは、エルボ２９と下部構造側水平配管２２のフランジ連結部を取付固定しても同様である。
【００８７】
ここで図３に示すような免振配管において、地震などにより発生した振動を配管が変形して振動吸収することとなるが、かかる変形時に対して十分に対応できるようユニバーサルジョイントの首振回転量、あるいは伸縮量について、予め考察しておく必要があると考えた。
【００８８】
従来の免震配管接続構造では、既に市販されているユニバーサルジョイント、ボールジョイントを使用してそれを利用することでの構成を考えているため、免震配管の免震機能は、使用するユニバーサルジョイントの首振許容角度、あるいは伸縮量などにより規制されることとなる。しかし、本来的には、実際の地震時における振動吸収時の変形に対して必要な機能をユニバーサルジョイント、ボールジョイントなどに求めることが必要と本発明者は考えた。
【００８９】
かかる観点から、例えば、本発明の実施の形態のうち、簡単な構成である図３に示す免震配管の地震時における変形状況を観察することにより、使用する側からユニバーサルジョイントなどに求める機能はどのようなものか検討した。
【００９０】
検討に際しては、次のような前提条件を設定して行った。すなわち、本発明は免震装置が用いられた免震建物に適用されるが、かかる免震建物の水平変位量は、免震装置の変形性能により規制を受ける。一般的には、最大５０ｃｍの変形能力を有する免震装置が使用されるため、水平変位量を５０ｃｍとすることにより、実用性の高い範囲での検討を行った。
【００９１】
また、免震配管は、免震装置が設置されている建物基礎側に設けた地下の免震ピットで用いられ、建物本体側の配管と、建物基礎側の底盤から地盤の範囲に埋設される配管とを繋ぐためのものであるため、免震ピットの高さが、どの程度であるか規定しておく必要がある。一般的に使用される免震ピットの高さは、２００ｃｍ以下であるため、２００ｃｍを免震ピットの高さとして設定して実用的範囲での検討を行った。
【００９２】
図５（Ａ）には、免震ピットの高さ（ｃｍ）と、ユニバーサルジョイントの首振許容角度（度）との関係をグラフ図として示した。かかる図５（Ａ）からは、免震ピット高さを２００ｃｍとした場合には、首振許容角度は約１４度であることが分かる。そこで、１５度以上に設定すれば、図３に示す構成の免震配管接続構造では、免震ピット高さを実用的範囲である２００ｃｍ以下に設定できることが分かる。
【００９３】
一方、図５（Ｂ）に示すように、直角を挟む二辺の内一辺を水平変位量５０ｃｍとし、他の一辺を免震ピット高さの２００ｃｍとした場合における直角三角形の斜辺は、２０６．２ｃｍとなる。かかる斜辺の長さは、上部構造側配管としての本体側配管と接続させたユニバーサルジョイントと、下部構造側配管としての基礎側配管と接続したユニバーサルジョイントとを、間に直管を介して配管接続した免震配管において、地震時に水平変位量を５０ｃｍ合ったとした場合における２個のユニバーサルジョイントの全伸縮量を示すこととなる。
【００９４】
そこで、ユニバーサルジョイントを２個使用していることを考慮して、ユニバーサルジョイントの１個当たりの伸び量を算出すると、（２０６．２−２００）／２＝３．１（ｃｍ）となることが分かる。すなわち、単純な計算上は、ユニバーサルジョイントに３．１ｃｍ以上の伸び量が設定できれば、ピット高さを２００ｃｍ、水平変位量を５０ｃｍとした場合に、実際的範囲での免震機能を発揮させることができる免震配管の機能確保が行えることが分かる。
【００９５】
図５（Ｃ）は、ユニバーサルジョイントの首振許容角度と、ユニバーサルジョイントの伸縮量との関係を、実際の実験により求めたグラフ図である。図５（Ｃ）のグラフ図からは、許容角度が１５度では、伸び量が３．３ｃｍとなることが分かる。そこで、伸び量を４ｃｍ以上に設定しておけば、上記実用的条件範囲でのユニバーサルジョイントなどに求められる首振許容角度１５度以上における１５度は少なくとも満足することが分かる。
【００９６】
以上の結果から、上部構造側配管と接続させたユニバーサルジョイントと、下部構造側配管と接続したユニバーサルジョイントとを、間に直管を介して配管接続した本発明に係る免震配管を実用的範囲で十分に免震機能を発揮させるためには、使用するユニバーサルジョイント、あるいはボールジョイントに対しては、その首振許容角度は、１５度以上必要であることが分かる。
【００９７】
また、特にユニバーサルジョイントでは、首振許容角度を１５度以上に設定するとともに、その伸縮量を４ｃｍ以上に設定すれば、十分に実用的範囲であることが分かる。
【００９８】
伸量に関しては、より詳細には、図６に示すように、建物本体側Ｅと建物基礎側Ｇとの間を高さをＨとし、建物基礎側Ｇからユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８の被挿嵌部材Ｃと挿嵌部材Ｄとの挿嵌部の回転中心までの距離をｈ１とし、建物本体側Ｅからユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとの挿嵌部の回転中心までの距離をｈ２とする。
【００９９】
図６に示すような免震配管を行った際のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃの被挿嵌部材Ｄに対する初期伸び量をｄ０とし、振動吸収時の可能伸び量をｄ１とする。さらに、両ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８の挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとからなる挿嵌部分の回転中心間の距離をＬとし、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８の水平変位量をＤとし、可能回転量をθとする。
【０１００】
かかる場合には、可能伸び量ｄ１は、
ｄ１≧ｄ０／２ ＋ Ｄ2 ／｛２（２Ｌ＋ｄ０）｝≧４（ｃｍ）
上記の式で与えられる値を満足するように設定すればよい。かかる式より算出されたｄ０に対して、取付精度、上下方向のクリープ量を勘案して、安全率を考慮して実際の設計伸び量を設定すればよい。
【０１０１】
本実施の形態１では、建物の上部構造として建物本体を、下部構造として建物基礎をそれぞれ例として説明したが、例えば、建物の中間階において、上部構造が上階部分であり、下部構造が下階部分であり、かかる上下階が免震装置を介して上下に設けられている場合のそれぞれの配管の接続にも適用できることは勿論である。さらに、下部構造側配管として、建物基礎側に設けた配管を例示して説明したが、下部構造側配管が埋設配管であっても構わない。さらには、埋設配管は、横走りする埋設水平配管であっても構わない。
【０１０２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、配管接続方向変位可能継手として前記説明の構成のボールジョイントを使用して、屈曲免震配管を構成した場合について説明する。
【０１０３】
本実施の形態では、建物の上部構造側としての建物本体側Ｅと、下部構造側としての地盤側に設けた建物基礎側Ｇとが、アイソレータ、ダンパなどの免震装置（図示せず）を介して構築された免震建物において、屋内配管などの建物本体側の上部構造側配管４１と、建物基礎側の下部構造側配管４２とが、図７（Ａ）に示すように、上部構造側配管４１側から下部構造側配管４２側へ流体が流れる場合を想定して免震配管接続されている。なお、図８は、図７（Ａ）に示す免震配管接続の平面構成の様子を示し、図８のＡ−Ａ線に沿って矢視した様子が図７（Ａ）である。
【０１０４】
図７（Ａ）では、横走りしている上部構造側水平配管４１は、建物本体側Ｅに固定した取付台座４３にバンド４４（例えば、Ｕボルト）で固定取付されている。上部構造側水平配管４１の管端は、配管接続方向変位可能継手としての前記構成のボールジョイント４５に接続されている。ボールジョイント４５との配管接続に際しては、ボールジョイント４５を構成する挿嵌部材Ａ側の配管接続部２としてのフランジ２ａと、上部構造側水平配管４１のフランジ４１ａとを、フランジ連結により連結されている。
【０１０５】
かかる連結状態では、ボールジョイント４５の挿嵌部材Ａ側が被挿嵌部材Ｂよりも上流位置になるようにして連結されている。ボールジョイント４５の挿嵌部材Ａと被挿嵌部材Ｂとの挿嵌部分では、挿嵌部の凸な部分球面部３が、被挿嵌部材Ｂの凹な部分球面部５ａ、５ｂにより摺動自在に挿嵌されているが、図１（Ｂ）に示すように、凸な部分球面部３は、筒状ボディ部４ａの内面４ｃとの間に隙間ｄが設けられ、凸な部分球面部３の円滑な摺動が行えるようになっている。
【０１０６】
そこで、かかる隙間ｄを有する挿嵌部分に対して、図１（Ａ）の矢印Ｙに示す方向で水などの流体を流すと、隙間ｄ部分に流体の一部が引っかかる虞がある。
そのため、流体中に固形物などが混在している場合には、例えそれが微細なものであっても、長期間の内にはかかる固形物が隙間ｄ内に溜まり、最終的には凸な部分球面部３の円滑な摺動を妨げる虞が発生することに、本発明者は気づいた。
【０１０７】
そこで、本発明のように、ボールジョイント４５の挿嵌部材Ａ側を、被挿嵌部材Ｂの上流位置になるように使用すれば、図１（Ａ）の矢印Ｘに示すように、流体は順方向に流れることとなり、隙間ｄ部分に流体は引っかからない。
【０１０８】
そのため、流体中に混在物があっても、矢印Ｙの示す逆方向に流体を流す場合に比べて、隙間ｄ部の目詰まりの発生を未然に防止することができる。例え、流体中の混在物が隙間ｄ内に詰まっても、順方向に終始流れる流体に洗い流され、目詰まりの解消も図れる。
【０１０９】
ボールジョイントの免震配管への使用は、前述の如く従来より種々の公報で開示されているが、しかし、ボールジョイントの上記挿嵌部分の構造に基づき、その部分における目詰まり防止の観点から、ボールジョイントの使用状態を規定する構成については、何らの考慮もなされてはおらず、本発明者が初めて見出したものである。
【０１１０】
このようにして、挿嵌部材Ａが被挿嵌部材Ｂより上流位置となるようにして、上部構造側配管４１に挿嵌部材Ａ側で接続されたボールジョイント４５は、その被挿嵌部材Ｂ側で、直管４６に配管接続されている。直管４６とボールジョイント４５の被挿嵌部材Ｂ側とは、直管４６のフランジ４６ａと、被挿嵌部材Ｂ側のフランジ３ａとをフランジ連結することにより接続されている。
【０１１１】
直管４６は、さらに、エルボ４７にそれぞれフランジ４６ｂ、４７ａをフランジ連結することにより接続され、配管の敷設方向が鉛直下に向けられる。エルボ４７の下端側は、ボールジョイント４８に配管接続されている。エルボ４７のフランジ４７ｂと、ボールジョイント４８の挿嵌部材Ａの側のフランジ２ａとがフランジ連結されている。この場合も、ボールジョイント４８は、前記の如く、挿嵌部材Ａが上流側に位置するように使用されている。
【０１１２】
ボールジョイント４８の被挿嵌部材Ｂ側は、さらにエルボ４９に、双方のフランジ３ａ、４９ａをフランジ連結して配管接続され、配管方向が、図８に示すように、９０°横方向に方向変換させられている。エルボ４９は、さらに、直管５１と、それぞれフランジ４９ｂ、５１ａとフランジ連結して、横走りに配管接続されている。直管５１は、図７（Ａ）に示すように、建物基礎側Ｇから立ち上げられた配管支持台５２に配管支持されている。
【０１１３】
配管支持台５２の直管５１との接触面は、表面が滑らかに形成されて、地震時に直管５１が、図７（Ａ）の紙面に直交する方向に変位した場合には、直管５１が配管支持台５２の上を横方向に滑ることができるように、部材として配管変位支持の役目を果たしている。
【０１１４】
直管５１は、さらにボールジョイント５３の挿嵌部材Ａ側に、それぞれのフランジ５１ｂ、２ａをフランジ連結されて配管接続されている。ボールジョイント５３の被挿嵌部材Ｂ側は、下部構造側配管４２としての下部構造側水平配管４２ａに、フランジ３ａ、４２ａによりフランジ連結されて配管接続されている。下部構造側水平配管４２ａは、建物基礎側Ｇに固定された配管取付台座４３にバンド４４を介して取付固定されている。
【０１１５】
かかる構成の免震配管では、地震時の横方向の振動吸収は、主に、横向きに取り付けたボールジョイント４５、５３の横方向の首振回転により、縦向きに取り付けたボールジョイント４８の縦方向の軸方向に沿った捩じり回転により吸収されることとなる。図９には、図７（Ａ）に示す構成の免震配管において、免震層がＸＹの方向に移動した場合の様子を示している。配管の一端がＸ、Ｙの方向に移動すると、両端のボールジョイント４５、５３が軸外回転（首振回転）を行っている。縦方向に設けたボールジョイント４８は、捩じり方向に回転が生じている。
【０１１６】
図１０には、構造物としての免震建物が鉛直方向に、すなわち上下方向に沈下した場合を示している。この場合は、ボールジョイント４５、４８が軸外方向に回転し、沈下の変位、すなわち上下方向の振動を吸収している。
【０１１７】
なお、図７（Ａ）に示す構成では、直管５１を建物基礎側Ｇに固定した配管支持台５２で支持する構成について説明したが、かかる構成に代わり、例えば、図１１に示すように、直管４６側を、建物本体側Ｅに支持させた吊り下げ支持台５４により支持するようにしてもよい。かかる場合も、直管４６は、吊り下げ支持台５４上を円滑に滑ることができるように支持されている。
【０１１８】
上記説明では、エルボ４７、ボールジョイント４８、エルボ４９が連続的に配管接続した場合について説明したが、例えば、図７（Ｂ）に示すように、エルボ４７と、ボールジョイント４８との間に、配管高さの調製ができるように、直管Ｐを介在させるようにしてもよい。勿論、直管Ｐは、ボールジョイント４８とエルボ４９との間に介在させても構わない。
【０１１９】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、図１２に示すように、複数のボールジョイント５６、５７、５８を使用して屈曲免震配管を構成した場合について説明する。本実施の形態では、図７（Ａ）に示す構成とは異なり、建物本体側Ｅに取付台座４３にバンド４４で固定された上部構造側配管４１をエルボ５９を介して、ボールジョイント５６に配管接続し、さらにボールジョイント５６はエルボ６１を介して直管６２に配管接続されている。直管６２を建物本体側Ｅに伸縮可能なばね６３ａを介して吊り下げ支持されている。
【０１２０】
直管６２は、エルボ６３を介してボールジョイント５７に配管接続され、ボールジョイント５７はさらにエルボ６４を介して直管６５に配管接続されている。
直管６５は、エルボ６６を介してボールジョイント５８に配管接続され、ボールジョイント５８はエルボ６７を介して下部構造側配管４２に配管接続されている。下部構造側配管４２が、建物基礎側Ｇに固定された取付台座４３にバンド４４で取付固定されている。
【０１２１】
かかる構成の屈曲免震配管の平面図を、図１３に示した。なお、図１２の側面図は、図１３の矢視Ｂ−Ｂ方向に沿ってみた場合の側面図である。
【０１２２】
かかる図１２、１３に示す本実施の形態の構成でも、ボールジョイント５６、５７、５８は、挿嵌部材Ａが常に被挿嵌部材Ｂに対して常に上流側にくるようにして使用されている。かかる構成の免震配管でも、各ボールジョイントの軸方向に沿った捩じり回転と縦方向の首振回転とによって、配管の縦、横方向の振動吸収が行われ、ばね６３ａによって配管位置を復元できる。
【０１２３】
また、図７（Ｂ）で説明したと同様に、図１２においても、エルボ６３とボールジョイント５７との間に高さ調整用に直管Ｐを介在させるようにしても構わない。さらには、直管Ｐを介在させる箇所は、エルボ５９とボールジョイント５６間、ボールジョイント５６とエルボ６１間、ボールジョイント５７とエルボ６４間、エルボ６６とボールジョイント５８間、ボールジョイント５８とエルボ６７間のいずれの間に一箇所、または複数箇所設けても構わない。
【０１２４】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更してもよい。上記説明では、ユニバーサルジョイント（ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント）のみ、あるいはボールジョイントのみを使用して屈曲免震配管を構成した場合について説明したが、一つの屈曲免震配管の構成中に、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイントとボールジョイントを併用する構成としても構わない。
【０１２５】
免震配管におけるユニバーサル・エキスパンション・ジョイント、あるいはボールジョイントの使用個数は、上記説明に限定されるものではなく、必要に応じて適当な数を使用すればよい。
【０１２６】
上記説明では、ユニバーサルジョイント、ボールジョイントという呼称の配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手を使用したが、挿嵌部材と被挿嵌部材とを摺動可能に有する同様の構成を有するものであれば、呼称の如何にかかわらず、その使用に際して本発明を適用することができる。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明により、ユニバーサルジョイント、ボールジョイントに代表される配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手を使用した免震配管において、両継手の配管接続方向変位可能機能を構成する機構部分における目詰まりを防止することができ、本発明の構成を採用しない場合とは異なり、長期間使用でもその機能維持を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、配管接続方向変位可能継手のボールジョイントの構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の丸で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図である。
【図２】（Ａ）は、配管接続方向変位・伸縮可能継手のユニバーサル・エキスパンション・ジョイントの構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の丸で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の免震配管接続構造の一例を示す側面図である。
【図４】本実施の形態の免震配管接続構造のエルボ部分の取付状況の一例を示す側面図である。
【図５】（Ａ）は、ユニバーサルジョイントの首振許容角度と免震ピット高さとの関係を示すグラフ図であり、（Ｂ）はユニバーサルジョイントの伸び量を計算するための直角三角形モデルを示す説明図であり、（Ｃ）はユニバーサルジョイントの首振許容角度とその伸び量との関係を示すグラフ図である。
【図６】免震配管接続構造の振動吸収時における適切な伸量を算出するための説明図である。
【図７】（Ａ）は本実施の形態の免震配管接続構造の一例を示す側面図であり、（Ｂ）は配管高さの調整用に直管を介在させた構成を示す部分説明図である。
【図８】図７に示す免震配管の様子を示す平面図である。
【図９】図７に示す免震配管の水平方向の振動吸収時の配管の動きを示す平面図である。
【図１０】図７に示す免震配管の沈下時における配管の振動吸収の様子を示す側面図である。
【図１１】図７に示す免震配管で、直管を吊り下げ支持した様子を示す側面図である。
【図１２】本実施の形態の免震配管の変形例を示す側面図である。
【図１３】図１２に示す免震配管の様子を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 筒体
２ 配管接続部
２ａ フランジ
２’ 配管接続部
２’ａ フランジ
３ 凸な部分球面部
３ａ 前半部
３ｂ 後半部
４ａ 筒状ボディ部
４ｂ 筒状カバー部
５ａ 凹な部分球面部
５ｂ 凹な部分球面部
６ａ フランジ
６ｂ フランジ
１１ 筒体
１２ 配管接続部
１２ａ フランジ
１３ 挿嵌部
１４ 配管接続部
１４ａ フランジ
１５ 凸な部分球面部
１５ａ 前半部
１５ｂ 後半部
１６ａ 筒状ボディ部
１６ｂ 筒状カバー部
１７ 凹な部分球面部
１７ａ 凹な部分球面部
１７ｂ 凹な部分球面部
１８ａ フランジ
１８ｂ フランジ
２１ 上部構造側配管
２１ａ 上部構造側配管
２１ｂ フランジ
２２ 下部構造側配管
２２ａ 下部構造側水平配管
２２ｂ フランジ
２３ エルボ
２３ａ フランジ
２３ｂ フランジ
２４ ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント
２５ フランジ連結部分
２６ 配管取付台座
２６ａ 固定部
２６ｂ 配管支持部
２６ｃ バットレス
２７ 直管
２８ ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント
２９ エルボ
２９ａ フランジ
２９ｂ フランジ
３１ 配管取付台座
３２ バンド
３３ エルボ取付台座
３３ａ エルボ取付台座プレート
３３ｂ エルボ固定部材
４１ 上部構造側配管
４１ａ 上部構造側水平配管
４２ 下部構造側配管
４２ａ 下部構造側水平配管
４３ 取付台座
４４ バンド
４５ ボールジョイント
４６ 直管
４７ エルボ
４８ ボールジョイント
４９ エルボ
５１ 直管
５２ 配管支持台
５３ ボールジョイント
５４ 吊り下げ支持台
５６ ボールジョイント
５７ ボールジョイント
５８ ボールジョイント
５９ エルボ
６１ エルボ
６２ 直管
６３ エルボ
６３ａ ばね
６４ エルボ
６５ 直管
６６ エルボ
６７ エルボ
Ａ 挿嵌部材
Ｂ 被挿嵌部材
Ｃ 挿嵌部材
Ｄ 被挿嵌部材
Ｅ 建物本体側
Ｇ 建物基礎側
ｄ 隙間
Ｐ 直管
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の上階部分などの上部構造が下階部分などの下部構造に、あるいは上部構造としての建物本体が下部構造としての建物基礎に、免震装置を介して支持されている免震構造の建物において、上部構造側の配管と、下部構造側の配管とを、地震時でも配管接続が維持できるような免震配管接続技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、建築物の耐震対策が積極的に進められている。例えば地盤側に構築される地下ピットなどの建物下部基礎側と、住居部分などが設けられる建物本体側との間に、アイソレータやダンパなどからなる免震装置が介在させられた免震対策が知られている。すなわち、地震時の地盤側の振動を免震装置で吸収して、地震の振動を建物本体側にそのまま伝えないような構造に構成されているのである。
【０００３】
このように建物自体の耐震対策が積極的に進められる一方で、上下水道、ガスなどの建物への引き込み配管系統における耐震対策も求められている。特殊な継手を使用して、かかる配管系統を接続する免震配管工法が種々提案されている。
【０００４】
例えば、特開平１０−２３１９７２号公報には、室内配水用配管と、地中配水用管とが、両端部外周面に球面凸状部が形成された伸縮自在な継手本体と、かかる球面凸状部に球面摺動自在に嵌合する球面凹状部が内周面に形成された一対の継手管とからなる管継手で、免震配管接続される構成が開示されている。
【０００５】
また、かかる公報には、一端部外周面に球面凸状部が形成された継手本体と、かかる球面凸状部に球面摺動自在に嵌合する球面凹状部が形成された継手管とからなる一対の管継手本体の各継手本体が、スイベルにより連結された管継手により、室内用配水管と地中配水管とが、屈曲配管された免震配管構造も開示されている。
【０００６】
特開平１１−１８２７７５号公報には、建物基礎側と、この建物基礎側に免震装置を介して設けられた建物本体側とで、それぞれの側に固定された配管を、接続方向変位可能継手、伸縮継手を介して、免震配管接続する構成が開示されている。
【０００７】
特開平１１−３４４１７６号公報には、フレキシブル継手配管の一端にボールジョイントを、他端にユニバーサルジョイントをそれぞれ結合した設備用配管の免震継手、フレキシブル配管の両端にボールジョイントを結合した設備用配管の免震継手の構成がそれぞれ開示されている。
【０００８】
上記それぞれの構成では、呼称はそれぞれ異なるものの、ボールジョイント、あるいはユニバーサルジョイントと呼ばれる構成の継手が使用されている。かかるボールジョイント、ユニバーサルジョイントは、互いに接続する配管の接続方向を自在に選択できる構成で、接続方向が予め固定されているエルボなどの継手とは異なる構成である。
【０００９】
ボールジョイント、ユニバーサルジョイントでは、その配管方向を自在に選択できるように、略共通した摺動機構部を有している。かかる摺動機構部は、例えば、図１に示すボールジョイントでは、筒体１の一端側に配管接続部２を、他端側に挿嵌部を設けた挿嵌部材Ａと、一端側に配管接続部２’を、他端側に上記挿嵌部を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｂとから構成されている。
【００１０】
挿嵌部材Ａでは、挿嵌部は、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部３に形成されている。
【００１１】
被挿嵌部材Ｂでは、図１に示すように、筒状ボディ部４ａと、筒状カバー部４ｂとから構成されている。筒状ボディ部４ａの内周面は、上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、前半部３ａを内包する）凹な部分球面部５ａに形成され、筒状カバー部４ｂの内周面は、上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、後半部３ｂを内包する）凹な部分球面部５ｂに形成され、筒状ボディ部４ａ、筒状カバー部４ｂの双方の凹な部分球面部５ａ、５ｂが連続して上記被挿嵌部を形成している。
【００１２】
すなわち、凹な部分球面部５に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部３に形成された挿嵌部が摺動自在に挿嵌されている。そこで、被挿嵌部材Ｂに対して、挿嵌部材Ａを、軸方向に沿って捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に対して首振させたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とを併有する首振回転を起こさせることができる。
【００１３】
このように挿嵌部材Ａを、被挿嵌部材Ｂに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ａの配管接続部２を介して接続した配管と、被挿嵌部材Ｂの配管接続部２’を介して接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度３６０度、首振許容角度βの両範許容角度範囲内で、配管方向の接続方向の変更が許容されることとなる。
【００１４】
そのため、上記所定角度の範囲内であれば、互いに摺動可能に挿嵌された挿嵌部材Ａ、被挿嵌部材Ｂのそれぞれに接続させた配管同士に、地震などにより接続方向の回転などの変形力が発生しても、これを吸収して、配管接続部が破損しないように維持されることとなる。
【００１５】
図２に示す構成のユニバーサルジョイントでも、図１に示すボールジョイントと略同様の摺動機構を有する。図２に示す場合には、摺動機構部は、スライド筒体１１の一端側に配管接続部１２を設け、他端側に挿嵌部１３を伸縮自在に設けた挿嵌部材Ｃと、一端側に配管接続部１４を、他端側に上記挿嵌部１３を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｄとから構成されている。
【００１６】
挿嵌部材Ｃでは、筒体１１の端部に形成した挿嵌部１３が、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部１５に形成されている。被挿嵌部材Ｄでは、図２に示すように、筒状ボディ部１６ａと筒状カバー部１６ｂとから構成されている。筒状ボディ部１６ａは、その内周面が、上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、前半部１５ａを内包する）凹な部分球面部１７ａに形成されている。
【００１７】
筒状カバー部１６ｂは、内周面が上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、後半部１５ｂを内包する）凹な部分球面部１７ｂに形成され、筒状ボディ部１６ａと筒状カバー部１６ｂとで、双方の凹な部分球面部１７ａ、１７ｂを連続させて、被挿嵌部を形成している。すなわち、凹な部分球面部１７に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部１５に形成された挿嵌部１３が摺動自在に挿嵌して、摺動機構が構成されている。
【００１８】
そこで、被挿嵌部材Ｄに対して、挿嵌部材Ｃを、中心軸Ｎの軸方向に対して捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に対して首振させたり、あるいは前後にスライドさせたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とスライドとを適宜選択的に組合せた動作を行うことができる。
【００１９】
このように挿嵌部材Ｃを、被挿嵌部材Ｄに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ｃに接続した配管と、被挿嵌部材Ｄに接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度３６０度、首振許容角度βの両範許容角度範囲内で、且つスライド許容範囲Ｗ内で、配管方向の接続方向の変更、伸縮が許容されることとなる。
【００２０】
そのため、ボールジョイントと同様に、互いに摺動可能に挿嵌された挿嵌部材Ｃ、被挿嵌部材Ｄのそれぞれに接続させた配管同士に、地震などにより接続方向の回転などの変形力が発生しても、これを吸収して、配管接続部が破損しないように維持することができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者は、従来の免震配管の構成で使用されるボールジョイント、ユニバーサルジョイントでは、その摺動機構上、長期使用においては流体中の混在物によりその摺動機構が円滑に摺動しなくなる虞があることに気がついた。
【００２２】
例えば、図１に示す構成のボールジョイントの図中丸で囲んだ部分では、挿嵌部材Ａと被挿嵌部材Ｂとの挿嵌部分では、挿嵌部の凸な部分球面部３が、被挿嵌部材Ｂの凹な部分球面部５ａ、５ｂにより摺動自在に挿嵌されているが、図１（Ｂ）に示すように、凸な部分球面部３は、筒状ボディ部４ａの内面４ｃとの間に隙間ｄが設けられ、凸な部分球面部３の円滑な摺動が行えるようになっている。
【００２３】
そこで、かかる隙間ｄを有する挿嵌部分に対して、図１（Ａ）の矢印Ｙに示す方向で水などの流体を流すと、隙間ｄ部分に流体の一部が引っかかることとなる。例えば、図１において、流体が紙面右から左に流れる場合には、この流体に微細なゴミなどが混在されていると、その隙間ｄに入り込むことが考えられる。
【００２４】
混在量が僅かで、併せて混在物が微小である場合には、施工後短い期間では、かかる詰まりが何らかの問題を起こすことは想定しにくいが、長期間の使用では、かかる隙間ｄに堆積した混在物の詰まりが原因で、摺動しにくくなる虞があることが判明した。
【００２５】
かかる点は、ユニバーサルジョイントでも同様で、挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとの間に形成される僅かな隙間ｄに、上記ボールジョイントについて述べたと同様の詰まりが発生する場合が十分に考えられる。
【００２６】
しかし、前掲の公報においては、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントの使用に際してのかかる隙間ｄに詰まりが発生する可能性についての認識は一切見られない。従来例は、かかるボールジョイント、ユニバーサルジョイントの摺動機構部に隙間ｄでの詰まりの危険性を指摘したものは見られない。
【００２７】
使用後短期間では、かかる障害が発生する可能性は少ないため、かかる問題点の指摘がないものと考えられる。しかし、施工後の長期間ではかかる障害の発生する虞は十分に想定され、万が一にもかかる障害が発生しないように予め配管接続することが必要である。また、流す流体中の混在物の多寡、大小などによっては、短期間での障害発生も十分に想定される。
【００２８】
さらに、目詰まりが発生しない場合においても、常に流体の一部が隙間部に引っかかるため、挿嵌部材Ａ、Ｃの部分球面部に回転させる力が加えられ続けることとなり、これに基づく微小振動が配管接続部に常に加えられる事態も十分に想定される。
【００２９】
すなわち、従来技術では、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用することにより免震配管が行えることについての開示はなされているが、かかるボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用するについての、施工後も円滑にボールジョイント、ユニバーサルジョイントの機能を確保するための取付け方法については一切の考慮がなされていないのである。
【００３０】
本発明者は、施工後長期間に亘る免震配管の初期品質の維持という観点から、免震配管接続構造を検討することにより、初めて、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントの摺動機構に基づいた適切な使用形態があることを見出し、本発明となしたものである。
【００３１】
また、上記従来例では、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントなどの継手を使用する場合における室内配管や、埋設配管側の取付け方法に関しても、いかなる取付け方法が、これらボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用した免震配管におけるベストモードであるかの十分な検討が見出せない。
【００３２】
さらに、前掲の特開平１０−２３１９７２号公報には、両端にボールジョイントをその軸方向に回転するように（捩じり方向に回転するように）、もしくは首を振るように（軸外方向回転するように）取り付け、中央にスイベルを設けて免震用の配管としている。
【００３３】
この免震用の配管は、免震建物の免震層（建物が積層ゴムによる免震装置により支持されているその層）に取り付けられている。両側にボールジョイント、中央にスイベルを設けることにより水平方向に広い範囲で動けるようになっており、地震時の水平変位を吸収できるようになっている。
【００３４】
しかし、かかる公報では、建物の上下方向の変位に関しては、何ら技術的事項は開示されてはおらず、免震層で上下変位を生じた場合には、スイベル部分には過大な応力が発生する可能性があり、かかる場合に対応する適切な技術の提供が強く望まれている。
【００３５】
かかるスイベル部分に過大な応力が発生する場合としては、例えば、上層階を施工するにつれ、積層ゴムにかかる鉛直荷重が大きくなる。それに伴って積層ゴムは鉛直方向に縮み、その結果、建物が沈下する場合がある。あるいは、地震により上下方向の加速度が大きい場合には、建物は瞬間的に沈下する場合も十分に考えられる。あるいは、年間、日々の温度変化によりゴムの伸び縮みが生じて、建物が上下する場合もある。あるいは、積層ゴムにクリープを生じで、建物が沈下する場合もある。
【００３６】
かかる上下方向の変位を考慮した配管接続においては、その配管の重量のみを支持できるたげでは十分ではなく、配管から生ずる反力（例えば、ボールジョイントに生ずるモーメント）に抵抗し得る技術の開発が必要である。かかる点に関しては、従来技術では、この反力および配管の自重支持方法に関しての技術開示は一切見られない。
【００３７】
本発明の目的は、免震配管技術において従来より使用されているボールジョイント、ユニバーサルジョイントなどの配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手の使用方法を適切にすることにある。
【００３８】
本発明の目的は、ボールジョイント、ユニバーサルジョイントを使用した免震配管技術において、室内配管、埋設配管などの配管側の固定方法を適切にすることにある。
【００３９】
本発明の目的は、上下方向の変位に対して適切な配管支持を行えるようにすることにある。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、挿嵌部材が回転可能に保持され、配管接続部を有するパイプが前記挿嵌部材の内側にスライド可能に保持されることにより、配管接続方向の屈折と伸縮が許容されている配管接続方向変位・伸縮可能継手を用いて、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側配管または埋設配管とが接続される免震用の配管接続構造であって、前記上部構造側配管と、前記下部構造側配管または埋設配管とのそれぞれの接続端には、前記配管接続方向変位・伸縮可能継手が、前記挿嵌部材が前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられ、両前記配管接続方向変位・伸縮可能継手間に配管が介在させられていることを特徴とする。
【００４１】
本発明は、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、挿嵌部材が回転可能に保持され、配管接続部を有するパイプが前記挿嵌部材の内側にスライド可能に保持されることにより、配管接続方向の屈折と伸縮が許容されている配管接続方向変位・伸縮可能継手と、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、配管接続部を有する挿嵌部材が回転可能に保持された配管接続方向変位可能継手とを用いて、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側配管または埋設配管とが接続される免震用の配管接続構造であって、前記上部構造側配管の接続端には、前記配管接続方向変位・伸縮可能継手、あるいは前記配管接続方向変位可能継手の一方が接続され、前記下部構造側配管または埋設配管の接続端には残りの他方が接続され、前記配管接続方向変位・伸縮可能継手、前記配管接続方向変位可能継手を接続するに際しては、両継手において、前記挿嵌部材が前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられ、両継手間には配管が介在させられていることを特徴とする。
【００４２】
本発明は、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、配管接続部を有する挿嵌部材が回転可能に保持された配管接続方向変位可能継手を用いて、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側配管または埋設配管とが接続される免震用の配管接続構造であって、前記上部構造側配管と前記下部構造側配管のそれぞれの接続端には、前記配管接続方向変位可能継手が、前記挿嵌部材が前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられ、両前記配管接続方向変位可能継手間には配管が介在させられていることを特徴とする。
【００４３】
前記配管接続方向変位・伸縮可能継手では、前記挿嵌部材と前記被挿嵌部材とは、一方の中心軸方向に対して他方の中心軸方向が少なくとも１５度は首振回転可能に挿嵌され、前記上部構造側配管と、前記下部構造側配管または埋設配管のそれぞれの接続端に設ける両継手の回転中心間距離をＬとし、両継手の施工時の初期伸び量をｄ０とし、最大伸び量をｄ１とし、水平変位量をＤとし、回転量をθとした場合に、
ｄ１≧ｄ０／２ ＋ Ｄ2 ／｛２（２Ｌ＋ｄ０）｝≧４（ｃｍ）
で示される上記式を、最大伸び量ｄ１が満足することを特徴とする。
【００４４】
本発明は、構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側水平配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側水平配管または埋設水平配管とが、配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、配管接続部を有する挿嵌部材が回転可能に保持された少なくとも３個の配管接続方向変位可能継手と、エルボおよび直管の少なくともいずれかとを介在させて、前記上部構造側水平配管と、前記下部構造側水平配管または埋設水平配管との間は、屈曲配管部が設けられて配管接続されていることを特徴とする。
【００４５】
前記配管接続方向変位可能継手の前記挿嵌部材は前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられていることを特徴とする。前記下部構造側水平配管は、前記下部構造側に固定され、且つ、前記下部構造側への固定部とは別に、変位可能に配管変位支持部材に支持されていることを特徴とする。
【００４６】
本発明の上記いずれかの構成の免震配管接続構造における固定構造は、前記上部構造側配管の上部構造側水平配管部が前記上部構造に固定され、前記下部構造側配管の下部構造側水平配管部が前記下部構造に固定されていることを特徴とする。前記上部構造側水平配管部を前記上部構造に固定するに際しては、前記上部構造側に固定する固定部と、前記固定部に対して交差方向に固定された配管支持部とからなる固定部材を介して、前記固定部を前記上部構造側に固定した状態で、前記配管支持部に前記上部構造側水平配管部を支持させ、前記上部構造側水平配管部の管端側配管接続における管端接続部を前記配管支持部に固定することを特徴とする。
【００４７】
上記いずれの構成でも、挿嵌部材を被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けることにより、配管内を流れる流体の混在物による前記詰まり障害を未然に防止することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明で使用する配管接続方向変位可能継手としてのボールジョイントの構成を示す断面図である。図２は、本発明で使用する配管接続方向変位・伸縮可能継手としてのユニバーサルジョイントの構成を示す断面図である。
【００４９】
本発明で使用するボールジョイントは、図１に示すように、筒体１の一端側に配管接続部２を、他端側に挿嵌部を設けた挿嵌部材Ａと、一端側に配管接続部２’を、他端側に上記挿嵌部を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｂとから構成されている。
【００５０】
挿嵌部材Ａは、筒体１の一端側の筒端に配管接続部２としてフランジ２ａが設けられ、他端側の挿嵌部は、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部３に形成されている。
【００５１】
被挿嵌部材Ｂは、図１に示すように、筒状ボディ部４ａと、筒状カバー部４ｂとから構成されている。筒状ボディ部４ａは、その一端側の筒端に配管接続部２’としてフランジ２’ａが設けられ、他端側はその内周面が、上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、前半部３ａが内包されている）凹な部分球面部５ａに形成され、他端側外周面にはフランジ６ａが設けられている。
【００５２】
筒状カバー部４ｂは、内周面が上記凸な部分球面部３を摺動可能に内包する（図１に示す状態では、後半部３ｂが内包されている）凹な部分球面部５ｂに形成され、外周面にフランジ６ｂが形成されている。
【００５３】
かかる構成の筒状ボディ部４ａと筒状カバー部４ｂとは、フランジ６ａ、６ｂをボルト連結させることにより接続され、図１に示すように、筒状ボディ部４ａ、筒状カバー部４ｂの双方の凹な部分球面部５ａ、５ｂが連続して、上記被挿嵌部を形成している。すなわち、凹な部分球面部５に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部３に形成された挿嵌部が摺動自在に挿嵌され保持されている。
【００５４】
かかる構成のボールジョイントは、被挿嵌部材Ｂに対して、挿嵌部材Ａを、中心軸Ｎの軸方向に対して捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に沿って首振させたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とを併有する首振回転を起こさせることができる。
【００５５】
このように挿嵌部材Ａを、被挿嵌部材Ｂに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ａの配管接続部２を介して接続した配管と、被挿嵌部材Ｂの配管接続部２を介して接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度α（例えば、図１に示す場合には、３６０°）、首振許容角度β（例えば、図１に示す場合には、３０°）の両範許容角度範囲内で、配管方向の接続方向の変更が許容されることとなる。なお、かかる捩じり方向の許容回転角度α、首振許容角度βは、上記範囲に限定する必要はなく、適宜必要な許容角度を設定してよい。このようにして、配管接続方向の屈折が許容されることとなる。
【００５６】
本発明で使用するユニバーサルジョイントは、図２に示すように、スライド可能な筒体１１の一端側に配管接続部１２を設け、他端側に挿嵌部１３を伸縮自在に設けた挿嵌部材Ｃと、一端側に配管接続部１４を設け、他端側に上記挿嵌部１３を摺動可能に内包する被挿嵌部を有する被挿嵌部材Ｄとから構成されている。
【００５７】
挿嵌部材Ｃは、筒体１１の一端側の筒端に配管接続部１２としてフランジ１２ａが設けられ、他端側の挿嵌部１３は、その外周面が凸な部分球面状の部分球面部１５に形成されている。
【００５８】
被挿嵌部材Ｄは、図２に示すように、筒状ボディ部１６ａと、筒状カバー部１６ｂとから構成されている。筒状ボディ部１６ａは、その一端側の筒端に配管接続部１４としてフランジ１４ａが設けられ、他端側はその内周面が、上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、前半部１５ａが内包されている）凹な部分球面部１７ａに形成され、他端側外周面にはフランジ１８ａが設けられている。
【００５９】
筒状カバー部１６ｂは、内周面が上記凸な部分球面部１５を摺動可能に内包する（図２に示す状態では、後半部１５ｂが内包されている）凹な部分球面部１７ｂに形成され、外周面にフランジ１８ｂが形成されている。
【００６０】
かかる構成の筒状ボディ部１６ａと筒状カバー部１６ｂとは、フランジ１８ａ、１８ｂをボルト連結させることにより接続され、図２（Ａ）に示すように、筒状ボディ部１６ａ、筒状カバー部１６ｂの双方の凹な部分球面部１７ａ、１７ｂが連続して、上記被挿嵌部を形成している。すなわち、凹な部分球面部１７に形成された被挿嵌部に、凸な部分球面部１５に形成された挿嵌部１３が摺動自在に挿嵌されている。
【００６１】
かかる構成のユニバーサルジョイントは、図２に示すように、被挿嵌部材Ｄに対して、挿嵌部材Ｃを、中心軸Ｎの軸方向に沿って捩じり方向に回転させたり、あるいは中心軸Ｎの軸方向に沿って首振させたり、あるいは前後にスライドさせたり、あるいは捩じり方向の回転と首振とスライドとを適宜選択的に組合せた首振回転を行うことができる。
【００６２】
このように挿嵌部材Ｃを、被挿嵌部材Ｄに対して上記のように回転させることにより、挿嵌部材Ｃの配管接続部１２を介して接続した配管と、被挿嵌部材Ｄの配管接続部１４を介して接続した配管とは、配管接続方向を捩じり方向の許容回転角度α（例えば、図２に示す場合には、３６０°）、首振許容角度β（例えば、図２に示す場合には、３０°）の両範許容角度範囲内で、且つスライド許容範囲Ｗ（例えば、図２に示す場合には、８０ｍｍ）内で、配管方向の接続方向の変更、伸縮が許容されることとなる。
【００６３】
本発明は、上記構成のボールジョイントを配管接続方向変位可能継手として、ユニバーサルジョイントを配管接続方向変位・伸縮可能継手として使用することにより、免震配管接続構造を構成するものである。かかる構成の配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手は、既知の市販品を使用すればよい。例えば、ユニバーサルジョイントとして、ユーイージョイント社製のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント（略称、Ｕ．Ｅジョイント）を使用すればよい。
【００６４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、図３に示すように、建物の上部構造側としての建物本体側Ｅと、下部構造側としての地盤側に設けた建物基礎側Ｇとが、アイソレータ、ダンパなどの免震装置（図示せず）を介して構築された免震建物などの構造物において、屋内配管などの建物本体側の上部構造側配管２１と、建物の下部構造側としての建物基礎側の下部構造側配管２２とが、上部構造側配管２１側から下部構造側配管２２側へ流体が流れる場合を想定して免震配管接続されている。
【００６５】
図３では、横走りしている上部構造側水平配管２１は、エルボ２３を介して、配管接続方向変位・伸縮可能継手である上記説明のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４に接続されている。上部構造側水平配管２１とエルボ２３とは、双方のフランジ２１ａ、２３ａを連結することにより配管接続され、そのフランジ連結部分２５が、建物本体側Ｅに固定された台座２６に固定されている。
【００６６】
台座２６は、建物本体側Ｅの平坦部に取付可能な平板状の固定部２６ａと、固定部２６ａから垂下された板状の配管支持部２６ｂとが、両者を略三角形状の補強板のバットレス２６ｃを介して固定されて形成されている。板状の配管支持部２６ｂには貫通孔が設けられ、この貫通孔に上部構造側水平配管２１の管端を挿入することにより、上部構造側水平配管２１を建物本体側Ｅに水平に保持されている。
【００６７】
上記のように配管支持部２６に上部構造側水平配管２１を水平に保持させた状態で、上部構造側水平配管２１の管端は、フランジ２１ａ、エルボ２３のフランジ２３ａ、板状の配管支持部２６ｂとを合わせて一体にボルト連結されている。
すなわち、配管支持部２６ｂは、上部構造側水平配管２１の配管支持機能とともに、フランジ２１ａとのフランジ固定機能をも有している。
【００６８】
このようにしてフランジ連結部２５は、建物本体側Ｅに固定された台座２６の配管支持部２６ｂに固定され、上部構造側水平配管２１は、建物本体側Ｅに固定されることとなる。かかる固定構造を採用することにより、フランジ固定機能をも有する配管支持部２６ｂには、図３に示すように、下方から上方に向けての軸力Ｎ、配管支持部２６ｂ板面に対面する方向の剪断力（下記する直管２７にとっては剪断力となる）Ｑ、モーメントＭが働くこととなるが、配管支持部２６ｂは、上記の如く建物本体側Ｅに固定した固定部２６ａに固定されているので、地震が発生してもかかる軸力Ｎ、剪断力Ｑ、モーメントＭに十分に対応して、配管接続構造を維持することができる。
【００６９】
エルボ２３とユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４とは、エルボ２３のフランジ２３ｂと、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃの側の配管接続部１２としてのフランジ１２ａとをフランジ連結することにより配管接続されている。すなわちユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４は、これを構成する挿嵌部材Ｃが、被挿嵌部材Ｄよりも上流側に位置するようにして使用されており、本発明の特徴的な構成点の一つである。
【００７０】
被挿嵌部材Ｄを挿嵌部材Ｃよりも上流位置となるようにしてユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４を使用すると、水などの流体は、図２（Ａ）の矢印Ｘに示す方向に流れることとなる。
【００７１】
ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとの挿嵌部分では、挿嵌部１３の凸な部分球面部１５が、被挿嵌部材Ｄの凹な部分球面部１７により摺動自在に挿嵌されているが、図２（Ｂ）に示すように、凸な部分球面部１５は、筒状ボディ部１６ａの内面１６ｃとの間に隙間ｄが設けられ、凸な球面部１５の円滑な摺動が行えるようになっている。
【００７２】
かかる隙間ｄを有する挿嵌部分に対して、図２（Ａ）の矢印Ｙに示す方向で水などの流体を流すと、隙間ｄ部分に流体の一部が引っかかる虞がある。そのため、流体中に固形物などが混在している場合には、例えそれが微細なものであっても、長期間のうちにはかかる固形物が隙間ｄ内に溜まり、最終的には凸な部分球面部１５の円滑な摺動を妨げる虞が発生することに、本発明者は気づいた。
【００７３】
そこで、本発明のように、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃ側を、被挿嵌部材Ｄの上流位置になるように使用すれば、図２（Ａ）の矢印Ｘに示すように、流体は順方向に流れることとなり、隙間ｄ部分で流体の流れが引っかかる虞はない。そのため、流体中に混在物があっても、矢印Ｙの示す逆方向に流体を流す場合に比べて、隙間ｄ部の目詰まりの発生を未然に防止することができる。例え、流体中の混在物が隙間ｄ内に詰まっても、順方向に終始流れる流体に洗い流され、目詰まりの解消も図れる。
【００７４】
ユニバーサルジョイントの免震配管への使用は、前述の如く従来より種々の公報で開示されているが、しかし、ユニバーサルジョイントの上記挿嵌部分の構造に基づき、その部分における目詰まり防止の観点から、ユニバーサルジョイントの使用状態を規定する構成については、何らの考慮もなされてはおらず、本発明者が初めて見出したものである。
【００７５】
このようにして、挿嵌部材Ｃが被挿嵌部材Ｄより上流位置となるようにして、エルボ２３に配管接続されたユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４は、その被挿嵌部材Ｄの側の配管接続部１４側で、縦配管した直管２７に配管接続されている。ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４と直管２７とは、それぞれのフランジ１４ａ、２７ａをフランジ連結して行われている。
【００７６】
上端の管端側がユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４にフランジ連結された直管２７は、下方の管端側が、さらにユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８に配管接続されている。なお、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８は、上記ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４と同様の構成を有している。
【００７７】
かかる下方の管端側のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８との配管接続は、直管２７のフランジ２７ｂと、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８の挿嵌部材Ｃの側のフランジ１２ａとのフランジ連結により連結されている。かかる直管２７の下方の管端側とユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８との連結に際しても、挿嵌部材Ｃが被挿嵌部材Ｄよりも上流位置になるように使用されている。
【００７８】
さらに、ユニバーサルジョイント２８の被挿嵌部材Ｄ側は、エルボ２９と、それぞれのフランジ１４ａ、２９ａのフランジ連結により配管接続されている。エルボ２９の他端側は、下部構造側配管２２である横走りさせた下部構造側水平配管２２ａに、双方の フランジ２９ｂ、２２ｂとでフランジ連結されて配管接続されている。下部構造側水平配管２２ａは、図３に示すように、建物基礎側Ｇに固定された配管取付台座３１にバンド３２で固定されている。
【００７９】
このようにして、上部構造側水平配管２１ａ（２１）と下部構造側水平配管２２ａ（２２）とは、エルボ２３、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、直管２７、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８、エルボ２９を介して免震配管接続され、上部構造側水平配管２１ａから下部構造側水平配管２２ａに向けて流体が流れるようになっている。
【００８０】
かかる構成の免震配管では、建物本体側Ｅと建物基礎側Ｇとが、地震などで例えば、左右、前後、すなわち面方向に相対変位しても、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８のそれぞれの被挿嵌部材Ｄ側が、エルボ２３、直管２７にフランジ連結されたそれぞれの挿嵌部材Ｃに対して、配管接続方向に対して首振回転、捩じり方向回転を適宜交えた回転運動を行い、挿嵌部材Ｃが被挿嵌部材Ｄに対してスライドして振動吸収を行い、配管接続部の外れ、損傷などが発生しないようになっている。
【００８１】
また、建物本体側Ｅと建物基礎側Ｇとの間で、上下方向の振動が発生した場合には、エルボ２３、２９にそれぞれフランジ連結したユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８の挿嵌部材Ｃが、被挿嵌部材Ｄに対して、スライドして、上下振動を吸収するように作用する。
【００８２】
上記説明では、本実施の形態の免震配管における面方向の振動の免震作用と、上下方向の振動の免震作用とを別々に説明したが、実際の地震では３次元的に振動が発生するため、面方向、上下方向の両方向の免震作用が組み合わされて免震配管の振動吸収作用が図られ、免震機能が発揮されることとなる。
【００８３】
上記説明では、上部構造側配管２１とエルボ２３とのフランジ連結部２５を、配管取付台座２６に固定する取付方法を示したが、上部構造側水平配管２１ａ側をバンド３２で建物基礎側に固定取付するようにしてもよい。
【００８４】
同様に、下部構造側水平配管２２ａにおいては、例えば、図４に示すように、エルボ取付台座３３を介して建物基礎側Ｇに固定してもよい。エルボ取付台座３３は、図４に示す場合には、例えば、建物基礎側Ｇ上に固定される板状のエルボ取付台座プレート３３ａと、エルボ取付台座プレート３３ａに固定されたエルボ固定部材３３ｂとから構成され、エルボ取付台座３３のエルボ固定部材３３ｂにエルボ２９を固定すればよい。このようにエルボ２９側を確実に固定できれば、下部構造側水平配管２２ａの固定を省くことができる。
【００８５】
図３に示すようにな免震配管接続において、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８では、その内部に圧力（例えば、水圧）が加わると内部に取り付けたシール部分が変形し回転変位が生じる場合には摩擦力を生じ、接続方向には断面の変化により伸び力を生じる。この摩擦力と伸び力は取り付け部に反力を生じさせることとなる。
【００８６】
しかし、かかる場合においても、図３に示すように、配管取付台座３１を介してバンド３２で下部構造側水平配管２２ａを固定しているので、配管にはせん断力、軸力を生じ、取付部にはモーメントが発生するが、バンド３２で固定することにより、かかる軸力、せん断力、モーメントの解消が図れる。かかる軸力、せん断力、モーメントの解消に関しては、下部構造側水平配管２２ａを図４に示すようにエルボ２９を取付固定しても、あるいは、エルボ２９と下部構造側水平配管２２のフランジ連結部を取付固定しても同様である。
【００８７】
ここで図３に示すような免振配管において、地震などにより発生した振動を配管が変形して振動吸収することとなるが、かかる変形時に対して十分に対応できるようユニバーサルジョイントの首振回転量、あるいは伸縮量について、予め考察しておく必要があると考えた。
【００８８】
従来の免震配管接続構造では、既に市販されているユニバーサルジョイント、ボールジョイントを使用してそれを利用することでの構成を考えているため、免震配管の免震機能は、使用するユニバーサルジョイントの首振許容角度、あるいは伸縮量などにより規制されることとなる。しかし、本来的には、実際の地震時における振動吸収時の変形に対して必要な機能をユニバーサルジョイント、ボールジョイントなどに求めることが必要と本発明者は考えた。
【００８９】
かかる観点から、例えば、本発明の実施の形態のうち、簡単な構成である図３に示す免震配管の地震時における変形状況を観察することにより、使用する側からユニバーサルジョイントなどに求める機能はどのようなものか検討した。
【００９０】
検討に際しては、次のような前提条件を設定して行った。すなわち、本発明は免震装置が用いられた免震建物に適用されるが、かかる免震建物の水平変位量は、免震装置の変形性能により規制を受ける。一般的には、最大５０ｃｍの変形能力を有する免震装置が使用されるため、水平変位量を５０ｃｍとすることにより、実用性の高い範囲での検討を行った。
【００９１】
また、免震配管は、免震装置が設置されている建物基礎側に設けた地下の免震ピットで用いられ、建物本体側の配管と、建物基礎側の底盤から地盤の範囲に埋設される配管とを繋ぐためのものであるため、免震ピットの高さが、どの程度であるか規定しておく必要がある。一般的に使用される免震ピットの高さは、２００ｃｍ以下であるため、２００ｃｍを免震ピットの高さとして設定して実用的範囲での検討を行った。
【００９２】
図５（Ａ）には、免震ピットの高さ（ｃｍ）と、ユニバーサルジョイントの首振許容角度（度）との関係をグラフ図として示した。かかる図５（Ａ）からは、免震ピット高さを２００ｃｍとした場合には、首振許容角度は約１４度であることが分かる。そこで、１５度以上に設定すれば、図３に示す構成の免震配管接続構造では、免震ピット高さを実用的範囲である２００ｃｍ以下に設定できることが分かる。
【００９３】
一方、図５（Ｂ）に示すように、直角を挟む二辺の内一辺を水平変位量５０ｃｍとし、他の一辺を免震ピット高さの２００ｃｍとした場合における直角三角形の斜辺は、２０６．２ｃｍとなる。かかる斜辺の長さは、上部構造側配管としての本体側配管と接続させたユニバーサルジョイントと、下部構造側配管としての基礎側配管と接続したユニバーサルジョイントとを、間に直管を介して配管接続した免震配管において、地震時に水平変位量を５０ｃｍ合ったとした場合における２個のユニバーサルジョイントの全伸縮量を示すこととなる。
【００９４】
そこで、ユニバーサルジョイントを２個使用していることを考慮して、ユニバーサルジョイントの１個当たりの伸び量を算出すると、（２０６．２−２００）／２＝３．１（ｃｍ）となることが分かる。すなわち、単純な計算上は、ユニバーサルジョイントに３．１ｃｍ以上の伸び量が設定できれば、ピット高さを２００ｃｍ、水平変位量を５０ｃｍとした場合に、実際的範囲での免震機能を発揮させることができる免震配管の機能確保が行えることが分かる。
【００９５】
図５（Ｃ）は、ユニバーサルジョイントの首振許容角度と、ユニバーサルジョイントの伸縮量との関係を、実際の実験により求めたグラフ図である。図５（Ｃ）のグラフ図からは、許容角度が１５度では、伸び量が３．３ｃｍとなることが分かる。そこで、伸び量を４ｃｍ以上に設定しておけば、上記実用的条件範囲でのユニバーサルジョイントなどに求められる首振許容角度１５度以上における１５度は少なくとも満足することが分かる。
【００９６】
以上の結果から、上部構造側配管と接続させたユニバーサルジョイントと、下部構造側配管と接続したユニバーサルジョイントとを、間に直管を介して配管接続した本発明に係る免震配管を実用的範囲で十分に免震機能を発揮させるためには、使用するユニバーサルジョイント、あるいはボールジョイントに対しては、その首振許容角度は、１５度以上必要であることが分かる。
【００９７】
また、特にユニバーサルジョイントでは、首振許容角度を１５度以上に設定するとともに、その伸縮量を４ｃｍ以上に設定すれば、十分に実用的範囲であることが分かる。
【００９８】
伸量に関しては、より詳細には、図６に示すように、建物本体側Ｅと建物基礎側Ｇとの間を高さをＨとし、建物基礎側Ｇからユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８の被挿嵌部材Ｃと挿嵌部材Ｄとの挿嵌部の回転中心までの距離をｈ１とし、建物本体側Ｅからユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとの挿嵌部の回転中心までの距離をｈ２とする。
【００９９】
図６に示すような免震配管を行った際のユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４の挿嵌部材Ｃの被挿嵌部材Ｄに対する初期伸び量をｄ０とし、振動吸収時の可能伸び量をｄ１とする。さらに、両ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２４、２８の挿嵌部材Ｃと被挿嵌部材Ｄとからなる挿嵌部分の回転中心間の距離をＬとし、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント２８の水平変位量をＤとし、可能回転量をθとする。
【０１００】
かかる場合には、可能伸び量ｄ１は、
ｄ１≧ｄ０／２ ＋ Ｄ2 ／｛２（２Ｌ＋ｄ０）｝≧４（ｃｍ）
上記の式で与えられる値を満足するように設定すればよい。かかる式より算出されたｄ０に対して、取付精度、上下方向のクリープ量を勘案して、安全率を考慮して実際の設計伸び量を設定すればよい。
【０１０１】
本実施の形態１では、建物の上部構造として建物本体を、下部構造として建物基礎をそれぞれ例として説明したが、例えば、建物の中間階において、上部構造が上階部分であり、下部構造が下階部分であり、かかる上下階が免震装置を介して上下に設けられている場合のそれぞれの配管の接続にも適用できることは勿論である。さらに、下部構造側配管として、建物基礎側に設けた配管を例示して説明したが、下部構造側配管が埋設配管であっても構わない。さらには、埋設配管は、横走りする埋設水平配管であっても構わない。
【０１０２】
（実施の形態２）
本実施の形態では、配管接続方向変位可能継手として前記説明の構成のボールジョイントを使用して、屈曲免震配管を構成した場合について説明する。
【０１０３】
本実施の形態では、建物の上部構造側としての建物本体側Ｅと、下部構造側としての地盤側に設けた建物基礎側Ｇとが、アイソレータ、ダンパなどの免震装置（図示せず）を介して構築された免震建物において、屋内配管などの建物本体側の上部構造側配管４１と、建物基礎側の下部構造側配管４２とが、図７（Ａ）に示すように、上部構造側配管４１側から下部構造側配管４２側へ流体が流れる場合を想定して免震配管接続されている。なお、図８は、図７（Ａ）に示す免震配管接続の平面構成の様子を示し、図８のＡ−Ａ線に沿って矢視した様子が図７（Ａ）である。
【０１０４】
図７（Ａ）では、横走りしている上部構造側水平配管４１は、建物本体側Ｅに固定した取付台座４３にバンド４４（例えば、Ｕボルト）で固定取付されている。上部構造側水平配管４１の管端は、配管接続方向変位可能継手としての前記構成のボールジョイント４５に接続されている。ボールジョイント４５との配管接続に際しては、ボールジョイント４５を構成する挿嵌部材Ａ側の配管接続部２としてのフランジ２ａと、上部構造側水平配管４１のフランジ４１ａとを、フランジ連結により連結されている。
【０１０５】
かかる連結状態では、ボールジョイント４５の挿嵌部材Ａ側が被挿嵌部材Ｂよりも上流位置になるようにして連結されている。ボールジョイント４５の挿嵌部材Ａと被挿嵌部材Ｂとの挿嵌部分では、挿嵌部の凸な部分球面部３が、被挿嵌部材Ｂの凹な部分球面部５ａ、５ｂにより摺動自在に挿嵌されているが、図１（Ｂ）に示すように、凸な部分球面部３は、筒状ボディ部４ａの内面４ｃとの間に隙間ｄが設けられ、凸な部分球面部３の円滑な摺動が行えるようになっている。
【０１０６】
そこで、かかる隙間ｄを有する挿嵌部分に対して、図１（Ａ）の矢印Ｙに示す方向で水などの流体を流すと、隙間ｄ部分に流体の一部が引っかかる虞がある。
そのため、流体中に固形物などが混在している場合には、例えそれが微細なものであっても、長期間の内にはかかる固形物が隙間ｄ内に溜まり、最終的には凸な部分球面部３の円滑な摺動を妨げる虞が発生することに、本発明者は気づいた。
【０１０７】
そこで、本発明のように、ボールジョイント４５の挿嵌部材Ａ側を、被挿嵌部材Ｂの上流位置になるように使用すれば、図１（Ａ）の矢印Ｘに示すように、流体は順方向に流れることとなり、隙間ｄ部分に流体は引っかからない。
【０１０８】
そのため、流体中に混在物があっても、矢印Ｙの示す逆方向に流体を流す場合に比べて、隙間ｄ部の目詰まりの発生を未然に防止することができる。例え、流体中の混在物が隙間ｄ内に詰まっても、順方向に終始流れる流体に洗い流され、目詰まりの解消も図れる。
【０１０９】
ボールジョイントの免震配管への使用は、前述の如く従来より種々の公報で開示されているが、しかし、ボールジョイントの上記挿嵌部分の構造に基づき、その部分における目詰まり防止の観点から、ボールジョイントの使用状態を規定する構成については、何らの考慮もなされてはおらず、本発明者が初めて見出したものである。
【０１１０】
このようにして、挿嵌部材Ａが被挿嵌部材Ｂより上流位置となるようにして、上部構造側配管４１に挿嵌部材Ａ側で接続されたボールジョイント４５は、その被挿嵌部材Ｂ側で、直管４６に配管接続されている。直管４６とボールジョイント４５の被挿嵌部材Ｂ側とは、直管４６のフランジ４６ａと、被挿嵌部材Ｂ側のフランジ３ａとをフランジ連結することにより接続されている。
【０１１１】
直管４６は、さらに、エルボ４７にそれぞれフランジ４６ｂ、４７ａをフランジ連結することにより接続され、配管の敷設方向が鉛直下に向けられる。エルボ４７の下端側は、ボールジョイント４８に配管接続されている。エルボ４７のフランジ４７ｂと、ボールジョイント４８の挿嵌部材Ａの側のフランジ２ａとがフランジ連結されている。この場合も、ボールジョイント４８は、前記の如く、挿嵌部材Ａが上流側に位置するように使用されている。
【０１１２】
ボールジョイント４８の被挿嵌部材Ｂ側は、さらにエルボ４９に、双方のフランジ３ａ、４９ａをフランジ連結して配管接続され、配管方向が、図８に示すように、９０°横方向に方向変換させられている。エルボ４９は、さらに、直管５１と、それぞれフランジ４９ｂ、５１ａとフランジ連結して、横走りに配管接続されている。直管５１は、図７（Ａ）に示すように、建物基礎側Ｇから立ち上げられた配管支持台５２に配管支持されている。
【０１１３】
配管支持台５２の直管５１との接触面は、表面が滑らかに形成されて、地震時に直管５１が、図７（Ａ）の紙面に直交する方向に変位した場合には、直管５１が配管支持台５２の上を横方向に滑ることができるように、部材として配管変位支持の役目を果たしている。
【０１１４】
直管５１は、さらにボールジョイント５３の挿嵌部材Ａ側に、それぞれのフランジ５１ｂ、２ａをフランジ連結されて配管接続されている。ボールジョイント５３の被挿嵌部材Ｂ側は、下部構造側配管４２としての下部構造側水平配管４２ａに、フランジ３ａ、４２ａによりフランジ連結されて配管接続されている。下部構造側水平配管４２ａは、建物基礎側Ｇに固定された配管取付台座４３にバンド４４を介して取付固定されている。
【０１１５】
かかる構成の免震配管では、地震時の横方向の振動吸収は、主に、横向きに取り付けたボールジョイント４５、５３の横方向の首振回転により、縦向きに取り付けたボールジョイント４８の縦方向の軸方向に沿った捩じり回転により吸収されることとなる。図９には、図７（Ａ）に示す構成の免震配管において、免震層がＸＹの方向に移動した場合の様子を示している。配管の一端がＸ、Ｙの方向に移動すると、両端のボールジョイント４５、５３が軸外回転（首振回転）を行っている。縦方向に設けたボールジョイント４８は、捩じり方向に回転が生じている。
【０１１６】
図１０には、構造物としての免震建物が鉛直方向に、すなわち上下方向に沈下した場合を示している。この場合は、ボールジョイント４５、４８が軸外方向に回転し、沈下の変位、すなわち上下方向の振動を吸収している。
【０１１７】
なお、図７（Ａ）に示す構成では、直管５１を建物基礎側Ｇに固定した配管支持台５２で支持する構成について説明したが、かかる構成に代わり、例えば、図１１に示すように、直管４６側を、建物本体側Ｅに支持させた吊り下げ支持台５４により支持するようにしてもよい。かかる場合も、直管４６は、吊り下げ支持台５４上を円滑に滑ることができるように支持されている。
【０１１８】
上記説明では、エルボ４７、ボールジョイント４８、エルボ４９が連続的に配管接続した場合について説明したが、例えば、図７（Ｂ）に示すように、エルボ４７と、ボールジョイント４８との間に、配管高さの調製ができるように、直管Ｐを介在させるようにしてもよい。勿論、直管Ｐは、ボールジョイント４８とエルボ４９との間に介在させても構わない。
【０１１９】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、図１２に示すように、複数のボールジョイント５６、５７、５８を使用して屈曲免震配管を構成した場合について説明する。本実施の形態では、図７（Ａ）に示す構成とは異なり、建物本体側Ｅに取付台座４３にバンド４４で固定された上部構造側配管４１をエルボ５９を介して、ボールジョイント５６に配管接続し、さらにボールジョイント５６はエルボ６１を介して直管６２に配管接続されている。直管６２を建物本体側Ｅに伸縮可能なばね６３ａを介して吊り下げ支持されている。
【０１２０】
直管６２は、エルボ６３を介してボールジョイント５７に配管接続され、ボールジョイント５７はさらにエルボ６４を介して直管６５に配管接続されている。
直管６５は、エルボ６６を介してボールジョイント５８に配管接続され、ボールジョイント５８はエルボ６７を介して下部構造側配管４２に配管接続されている。下部構造側配管４２が、建物基礎側Ｇに固定された取付台座４３にバンド４４で取付固定されている。
【０１２１】
かかる構成の屈曲免震配管の平面図を、図１３に示した。なお、図１２の側面図は、図１３の矢視Ｂ−Ｂ方向に沿ってみた場合の側面図である。
【０１２２】
かかる図１２、１３に示す本実施の形態の構成でも、ボールジョイント５６、５７、５８は、挿嵌部材Ａが常に被挿嵌部材Ｂに対して常に上流側にくるようにして使用されている。かかる構成の免震配管でも、各ボールジョイントの軸方向に沿った捩じり回転と縦方向の首振回転とによって、配管の縦、横方向の振動吸収が行われ、ばね６３ａによって配管位置を復元できる。
【０１２３】
また、図７（Ｂ）で説明したと同様に、図１２においても、エルボ６３とボールジョイント５７との間に高さ調整用に直管Ｐを介在させるようにしても構わない。さらには、直管Ｐを介在させる箇所は、エルボ５９とボールジョイント５６間、ボールジョイント５６とエルボ６１間、ボールジョイント５７とエルボ６４間、エルボ６６とボールジョイント５８間、ボールジョイント５８とエルボ６７間のいずれの間に一箇所、または複数箇所設けても構わない。
【０１２４】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更してもよい。上記説明では、ユニバーサルジョイント（ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント）のみ、あるいはボールジョイントのみを使用して屈曲免震配管を構成した場合について説明したが、一つの屈曲免震配管の構成中に、ユニバーサル・エキスパンション・ジョイントとボールジョイントを併用する構成としても構わない。
【０１２５】
免震配管におけるユニバーサル・エキスパンション・ジョイント、あるいはボールジョイントの使用個数は、上記説明に限定されるものではなく、必要に応じて適当な数を使用すればよい。
【０１２６】
上記説明では、ユニバーサルジョイント、ボールジョイントという呼称の配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手を使用したが、挿嵌部材と被挿嵌部材とを摺動可能に有する同様の構成を有するものであれば、呼称の如何にかかわらず、その使用に際して本発明を適用することができる。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明により、ユニバーサルジョイント、ボールジョイントに代表される配管接続方向変位・伸縮可能継手、配管接続方向変位可能継手を使用した免震配管において、両継手の配管接続方向変位可能機能を構成する機構部分における目詰まりを防止することができ、本発明の構成を採用しない場合とは異なり、長期間使用でもその機能維持を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、配管接続方向変位可能継手のボールジョイントの構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の丸で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図である。
【図２】（Ａ）は、配管接続方向変位・伸縮可能継手のユニバーサル・エキスパンション・ジョイントの構成を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の丸で囲んだ部分を拡大して示す部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の免震配管接続構造の一例を示す側面図である。
【図４】本実施の形態の免震配管接続構造のエルボ部分の取付状況の一例を示す側面図である。
【図５】（Ａ）は、ユニバーサルジョイントの首振許容角度と免震ピット高さとの関係を示すグラフ図であり、（Ｂ）はユニバーサルジョイントの伸び量を計算するための直角三角形モデルを示す説明図であり、（Ｃ）はユニバーサルジョイントの首振許容角度とその伸び量との関係を示すグラフ図である。
【図６】免震配管接続構造の振動吸収時における適切な伸量を算出するための説明図である。
【図７】（Ａ）は本実施の形態の免震配管接続構造の一例を示す側面図であり、（Ｂ）は配管高さの調整用に直管を介在させた構成を示す部分説明図である。
【図８】図７に示す免震配管の様子を示す平面図である。
【図９】図７に示す免震配管の水平方向の振動吸収時の配管の動きを示す平面図である。
【図１０】図７に示す免震配管の沈下時における配管の振動吸収の様子を示す側面図である。
【図１１】図７に示す免震配管で、直管を吊り下げ支持した様子を示す側面図である。
【図１２】本実施の形態の免震配管の変形例を示す側面図である。
【図１３】図１２に示す免震配管の様子を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 筒体
２ 配管接続部
２ａ フランジ
２’ 配管接続部
２’ａ フランジ
３ 凸な部分球面部
３ａ 前半部
３ｂ 後半部
４ａ 筒状ボディ部
４ｂ 筒状カバー部
５ａ 凹な部分球面部
５ｂ 凹な部分球面部
６ａ フランジ
６ｂ フランジ
１１ 筒体
１２ 配管接続部
１２ａ フランジ
１３ 挿嵌部
１４ 配管接続部
１４ａ フランジ
１５ 凸な部分球面部
１５ａ 前半部
１５ｂ 後半部
１６ａ 筒状ボディ部
１６ｂ 筒状カバー部
１７ 凹な部分球面部
１７ａ 凹な部分球面部
１７ｂ 凹な部分球面部
１８ａ フランジ
１８ｂ フランジ
２１ 上部構造側配管
２１ａ 上部構造側配管
２１ｂ フランジ
２２ 下部構造側配管
２２ａ 下部構造側水平配管
２２ｂ フランジ
２３ エルボ
２３ａ フランジ
２３ｂ フランジ
２４ ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント
２５ フランジ連結部分
２６ 配管取付台座
２６ａ 固定部
２６ｂ 配管支持部
２６ｃ バットレス
２７ 直管
２８ ユニバーサル・エキスパンション・ジョイント
２９ エルボ
２９ａ フランジ
２９ｂ フランジ
３１ 配管取付台座
３２ バンド
３３ エルボ取付台座
３３ａ エルボ取付台座プレート
３３ｂ エルボ固定部材
４１ 上部構造側配管
４１ａ 上部構造側水平配管
４２ 下部構造側配管
４２ａ 下部構造側水平配管
４３ 取付台座
４４ バンド
４５ ボールジョイント
４６ 直管
４７ エルボ
４８ ボールジョイント
４９ エルボ
５１ 直管
５２ 配管支持台
５３ ボールジョイント
５４ 吊り下げ支持台
５６ ボールジョイント
５７ ボールジョイント
５８ ボールジョイント
５９ エルボ
６１ エルボ
６２ 直管
６３ エルボ
６３ａ ばね
６４ エルボ
６５ 直管
６６ エルボ
６７ エルボ
Ａ 挿嵌部材
Ｂ 被挿嵌部材
Ｃ 挿嵌部材
Ｄ 被挿嵌部材
Ｅ 建物本体側
Ｇ 建物基礎側
ｄ 隙間
Ｐ 直管
Claims (1)
- 配管接続部を設けた被挿嵌部材の内側に、挿嵌部材が回転可能に保持され、配管接続部を有するパイプが前記挿嵌部材の内側にスライド可能に保持されることにより、配管接続方向の屈折と伸縮が許容されている配管接続方向変位・伸縮可能継手を用いて、
構造物の上部構造が下部構造に免震装置を介して相対変位可能に支持され、前記上部構造に設けられた上部構造側配管と、前記下部構造に設けられた下部構造側配管または埋設配管とが接続される免震用の配管接続構造であって、
前記上部構造側配管と、前記下部構造側配管または埋設配管とのそれぞれの接続端には、前記配管接続方向変位・伸縮可能継手が、前記挿嵌部材が前記被挿嵌部材に対して上流側に位置するように設けられ、両前記配管接続方向変位・伸縮可能継手間に配管が介在させられているとともに、
前記配管接続方向変位・伸縮可能継手では、前記挿嵌部材と前記被挿嵌部材とは、一方の中心軸方向に対して他方の中心軸方向が少なくとも１５度は首振回転可能に挿嵌され、前記上部構造側配管と、前記下部構造側配管または埋設配管のそれぞれの接続端に設ける両継手の回転中心間距離をＬとし、両継手の施工時の初期伸び量をｄ０とし、最大伸び量をｄ１とし、水平変位量をＤとした場合に、
ｄ１≧ｄ０／２ ＋ Ｄ 2 ／｛２（２Ｌ＋ｄ０）｝≧４（ｃｍ）
で示される上記式を、最大伸び量ｄ１が満足することを特徴とする免震配管接続構造。
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