JP7348371B2

JP7348371B2 - 開閉装置

Info

Publication number: JP7348371B2
Application number: JP2022181155A
Authority: JP
Inventors: 泰輔畠山; 唯司飯島; 典秀遠山
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP7178308B2; JP2023011936A; JP2020165740A

Description

本発明は、建造物の開口部を開閉する開閉装置に関する。

従来から、原子力施設では、建造物内で何らかの事故によって屋内の内圧が上昇した場合、建造物の開口部を閉塞しているブローアウトパネル（閉止パネル）を開放させるブローアウト装置を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のブローアウト装置は、閉止パネルと、建造物の内圧を検出する圧力計と、圧力計が所定値以上になったときに破壊される固定装置と、閉止パネルに設けられたワイヤと、ワイヤの他端を巻き取るパネル復旧装置と、を備えている。そのブローアウト装置は、閉止パネルを固定する固定装置が破損することで、閉止パネルが転倒して開放されるように構成されている。

また、そのブローアウト装置のパネル復旧装置は、建屋の内部圧力を測定する圧力計の測定値を受けてワイヤの他端を巻き取ることで、閉止パネルによって建屋の開口部を閉塞するように構成されている。

特開２００９－１２１９１７号公報（図１）

しかし、特許文献１に記載のブローアウト装置は、大きな地震が発生した場合、ワイヤが破断したり、パネル復旧装置や固定装置が故障したりして、閉止パネルを開閉することができなくなるおそれがあった。

このようなことから、ワイヤや、圧力計や、パネル復旧装置や、固定装置等の装置を具備せずに、大きな地震があっても影響を受けないシンプルな構造の開閉機能を有するブローアウトパネルが要望されている。

そこで、本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、構造がシンプルで、開閉機能を有する開閉装置を提供することを目的としている。

本発明の開閉装置は、建造物の壁部に設けられた窓枠取付孔に嵌め込まれた窓枠と、前記窓枠の開口部を開閉するブローアウトパネルと、上端部に、当該ブローアウトパネルを前記窓枠に対して回動自在に連結するヒンジ部と、を有し、前記窓枠の前後方向の幅は、下側に向かって拡幅するように形成され、前記ブローアウトパネルの重心の位置は、前記ヒンジ部の回動軸の鉛直線上の下方から前記開口部の屋外方向に離間した位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、構造がシンプルで、開閉機能を有する開閉装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る開閉装置の一例を示す一部断面を有する概略側面図である。窓枠に配置されたブローアウトパネルの設置状態を示す要部概略斜視図である。窓枠に配置されたブローアウトパネルが開放されたときの状態を示す要部概略斜視図である。本発明の実施形態に係る開閉装置の第１変形例を示す一部断面を有する概略側面図である。本発明の実施形態に係る開閉装置の第２変形例を示す一部断面を有する概略側面図である。

図１～図３を参照して本発明の実施形態に係る開閉装置の一例として、開閉装置の開閉体としてブローアウトパネル１を例に挙げて説明する。
まず、ブローアウトパネル１を説明する前に、ブローアウトパネル１が設置される建造物２、窓枠３、シール材４、ヒンジ部５を説明する。

＜建造物＞
図１に示す建造物２は、例えば、原子炉関連施設の原子炉建屋である。建造物２の壁部２１には、建造物２内を換気するための複数の開口部２ａが形成されている。壁部２１は、建造物２の屋内側と、屋外側とを仕切る躯体である。

＜開口部＞
開口部２ａは、ブローアウトパネル１が外れたときに形成される開口である。開口部２ａは、建造物２内の内圧を低下させたり、建造物２内を換気させたりするための開口である。開口部２ａは、例えば、壁部２１を貫通して形成された正面視して四角形の貫通孔からなる。開口部２ａは、例えば、壁部２１に設けられた窓枠３によって形成されている。
ここで、建造物２内の内圧とは、建造物２内に設けられた適宜な部屋内の空気圧、あるいは、建造物２の外壁の内側内に設けられた部屋内の空気圧（以下適宜「圧力」という）をいう。

＜窓枠＞
窓枠３は、開口部２ａを形成するための四角形の金属製枠形状部材である。窓枠３は、壁部２１に形成された窓枠取付孔に嵌め込んで固定されている。窓枠３には、シール材４と、ヒンジ部５と、が設けられている。

図２に示すように、窓枠３において、上辺フレーム部３１の前後方向の幅Ｌ１は、下辺フレーム部３２の前後方向の幅Ｌ２より短く形成されている。これと同様に、窓枠３の側辺フレーム部３３は、上辺の前後方向の長さＬ１が、下辺の前後方向の長さＬ２よりも短く形成されている。

このため、窓枠３の屋外側の外周面３ａは、図１及び図２に示すように、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜している。窓枠３の屋外側の外周面３ａ全体には、ゴム製、あるいは、合成ゴム製のシール材４が設けられている。

＜シール材＞
シール材４は、窓枠３の屋外側の外周面３ａと、ブローアウトパネル１の当接面１ａと、が当接して開口部２ａを閉塞した際に、隙間無く密着するように当接して気密性を高めるための部材である。シール材４は、四角形の枠板状のパッキン、ガスケット等からなる。

＜ヒンジ部＞
ヒンジ部５は、ブローアウトパネル１を建造物２に対して回動自在に連結するための蝶番の機能を有する部材である。ヒンジ部５は、ブローアウトパネル１の左右上端部にそれぞれ突設された回動軸５１と、窓枠３の左右の側辺フレーム部３３の上部外側から屋外方向に向けて突設されて、回動軸５１を回動自在に軸支する軸受部５２と、を備えている。

＜ブローアウトパネル＞
ブローアウトパネル１は、建造物２の開口部２ａを開放して屋内の内圧を低下させたり、屋内の物質が外部に漏出するのを防止するために遮断したりする開閉体（扉体）である。図３に示すように、ブローアウトパネル１は、正面視して四角形の厚板状部材からなる。ブローアウトパネル１は、例えば、スチール、ステンレス鋼等の金属、あるいは、カーボン複合材によって形成されている。

図１に示すように、ブローアウトパネル１は、平常時、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜している側辺フレーム部３３の屋外側の外周面３ａに当接して、斜めに配置されている。このため、ブローアウトパネル１の重心Ｃ１の位置は、ヒンジ部５の回動軸５１の鉛直線Ｖ上の下方から開口部２ａの屋外方向（前方向）に離間した位置に配置されて、開口部２ａを閉塞した状態に配置されている。

≪ブローアウトパネルの作用≫
次に、図１～図３を参照しながら本発明の実施形態に係る開閉装置の作用を説明する。

図１に示すように、窓枠３の側辺フレーム部３３は、上辺の前後方向の長さＬ１は、下辺の前後方向の長さＬ２よりも短く形成されていることで、窓枠３の屋外側の外周面３ａが、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜している。

このため、窓枠３の屋外側の外周面３ａに当接した状態に配置されるブローアウトパネル１の重心Ｃ１の位置は、ヒンジ部５の回動軸５１の鉛直線Ｖ上の下方から開口部２ａの屋外方向（前方向）に離間した位置に偏心している。その結果、ブローアウトパネル１は、建造物２の屋内の内圧が平常時の状態の場合、自重によるモーメントＭ１によって、開口部２ａを閉塞した状態に配置されている。

このように、ブローアウトパネル１は、窓枠３の屋外側の外周面３ａによって斜めに配置されている。このため、ブローアウトパネル１は、自重によるモーメントＭ１が、回動軸５１を中心として開口部２ａを閉塞する方向に働き、開口部２ａを閉塞している。

そして、建造物２内の内圧が図１に示すモーメントＭ１の力を超えたときに、ブローアウトパネル１は、建造物２内の内圧によって押し開けられる。建造物２内の内圧が、モーメントＭ１の力よりも低下すると、ブローアウトパネル１は、自重によって開口部２ａを自動的に閉塞する。
このため、本発明は、特別な開閉装置や、センサや、動力装置や、電源を備えずにして、ブローアウトパネル１自体が開閉機能を有しているため、構造がシンプルで故障の無い安価な開閉装置を提供することができる。

このように、本発明の開閉装置は、図１に示すように、建造物２の壁部２１に設けられた窓枠取付孔に嵌め込まれた窓枠３と、窓枠３の開口部２ａを開閉するブローアウトパネル１と、上端部に、当該ブローアウトパネル１を窓枠３に対して回動自在に連結するヒンジ部５と、窓枠３の屋外側の外周面３ａに当接する当接面１ａと、を有し、窓枠３の前後方向の幅Ｌ１は、下側に向かって拡幅するように形成され、ブローアウトパネル１の重心Ｃ１の位置は、ヒンジ部５の回動軸５１の鉛直線Ｖ上の下方から開口部２ａの屋外方向に離間した位置に配置されて、開口部２ａは、ブローアウトパネル１の自重によって閉塞される。また、自重によって、閉塞方向に付勢される。

かかる構成によれば、ブローアウトパネル１は、重心Ｃ１が、ヒンジ部５の回動軸５１の鉛直線Ｖ上の下方から開口部２ａの屋外方向に離間した位置にあることで、特別な開閉装置を設けずに、自重によるモーメントＭ１で、開口部２ａを閉塞することができる。このため、本発明は、構造がシンプルで、開口部２ａを開閉する開閉機能を有するブローアウトパネル１を提供することができる。

また、図１及び図３に示すように、開口部２ａの屋外側の外周面３ａは、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜している。

かかる構成によれば、開口部２ａの屋外側の外周面３ａは、下側に向かって屋外方向に傾斜していることで、ブローアウトパネル１を回動軸５１の鉛直線Ｖに対して斜めに配置することができる。このため、ブローアウトパネル１は、常に開口部２ａを閉塞する方向に自重によるモーメントＭ１が働くように（閉塞方向に付勢するように）配置することができる。これにより、意図せずに、ブローアウトパネル１が開くことを防止できる。

また、図１及び図３に示すように、開口部２ａの屋外側の外周面３ａ、または、当該外周面３ａに当接するブローアウトパネル１の当接面１ａには、シール材４が設けられている。

かかる構成によれば、シール材４が開口部２ａの屋外側の外周面３ａ、または、ブローアウトパネル１の当接面１ａに設けられていることで、開口部２ａを密閉状態に閉塞することができる。

［第１変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。なお、以下の変形例において、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図４は、本発明の実施形態に係るブローアウトパネル１Ａの第１変形例を示す概略縦断面図である。

前記実施形態では、図１に示すように、開閉機能を有するブローアウトパネル１の一例として、窓枠３の屋外側の外周面３ａを傾斜面にして、ブローアウトパネル１を斜めに配置した場合を説明したが、これに限定されるものではない。

本発明は、図４に示す第１変形例のように、ブローアウトパネル１Ａは、開口部２ａの屋外側の外周面３Ａａに当接する当接面１Ａａを有し、当接面１Ａａが配置されているブローアウトパネル１Ａの屋外側は、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜していてもよい。

この場合、窓枠３Ａは、上下左右の辺のフレーム部の前後方向の幅が均一な平板状部材によって形成されている。開口部２ａは、その窓枠３Ａによって形成されている。窓枠３Ａの屋外側の外周面３Ａａは、垂直に形成されて、シール材４を介在してブローアウトパネル１Ａが密閉された状態に配置されている。ブローアウトパネル１Ａの屋外側は、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜している。このため、ブローアウトパネル１Ａの前後方向の幅は、下側に向かって拡幅するように形成されている。

かかる構成によれば、ブローアウトパネル１Ａは、当接面１Ａａが配置されている屋外側は、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜していることで、ブローアウトパネル１Ａの重心Ｃ２が鉛直線Ｖ上の下側から屋外側に配置される。このため、ブローアウトパネル１Ａは、自重によるモーメントＭ２によって、開口部２ａを閉塞する閉方向の回動力が常に働いているので、開口部２ａを閉塞する機能を有している。ブローアウトパネル１Ａは、重心Ｃ２の関係で、重心Ｃ２が鉛直線Ｖと一致するように、屋内側に回動しようとするが、開口部２ａと当接することで、回動が阻止され、閉塞方向への付勢力が常に発生する。

［第２変形例］
図５は、本発明の実施形態に係るブローアウトパネル１Ｂの第２変形例を示す一部断面を有する概略側面図である。

また、本発明は、図５に示す第２変形例のように、ブローアウトパネル１Ｂは、開口部２ａの屋外側の外周面２Ｂｂに当接する当接面１Ｂａと、ブローアウトパネル１Ｂの屋外側表面の下側寄りの位置に設けられた錘７と、を有しているものであってもよい。

この場合、前記実施形態及び第１変形例で説明した窓枠３，３Ａは無くてもよい。つまり、本発明において、建造物２の壁部２１には、開口部２ａがあれば、窓枠３は無くてもよい。開口部２ａは、直接、壁部２１に形成してもよい。

図５に示すように、壁部２１の開口部２ａの屋外側の外周面２Ｂｂには、シール材４を介在してブローアウトパネル１Ｂが配置されている。ブローアウトパネル１Ｂの上端部は、開口部２ａの屋外側の外周面２Ｂｂの上部に設けられたヒンジ部５によって、回動軸５１を中心として回動自在に配置されている。

ブローアウトパネル１Ｂは、平板状部材からなる。ブローアウトパネル１Ｂの屋外側表面の下側寄りの位置には、ブローアウトパネル１Ｂの重心Ｃ３を、回動軸５１の鉛直線Ｖ上の下方から開口部２ａの屋外方向に離間した位置になるようにするための錘７が取り付けられている。その錘７の形状及び材質等は特に限定されない。錘７は、ブローアウトパネル１Ｂに一体形成したものでも、取り付けたものでもよい。

かかる構成によれば、ブローアウトパネル１Ｂは、屋外側表面の下側寄りの位置に錘７を設けていることで、ブローアウトパネル１Ｂの重心Ｃ３が回動軸５１の鉛直線Ｖ上の下側から屋外方向に配置することができる。このため、ブローアウトパネル１Ｂは、錘７の重さにより、開口部２ａを閉塞する方向にモーメントＭ３が働くので、ブローアウトパネル１Ｂ自体よって開口部２ａを閉塞する機能を備えている。

開口部２ａを閉塞しているブローアウトパネル１Ｂは、建造物２の内圧がモーメントＭ３の力を超える大きさになると、その内圧によって回動軸５１を中心として屋外方向に回動し、開口部２ａを開放して建造物２の内圧を低下させる。そして、建造物２の内圧がモーメントＭ３の力よりも低下すると、ブローアウトパネル１Ｂは、モーメントＭ３の力によって開口部２ａを自動的に閉塞する。

［その他の変形例］
なお、窓枠３は、建造物２に開口部２ａを形成するものであればよく、壁部２１から屋外に離間した位置に配置される出窓状のものであってもよい。
また、シール材４は、窓枠３の屋外側の外周面３ａが当接するブローアウトパネル１の当接面１ａに設けてもよい。また、シール材４は、パッキン、ガスケットに限定されず、シール性を有するものであればよく、例えば、Ｏリング等であってもよい。

また、前記したヒンジ部５の回動軸５１は、図１、図４及び図５に示すブローアウトパネル１，１Ａ，１Ｂを、開方向または閉方向に回動させるバネ力を有するバネ部材を備え、開口部２ａは、バネ部材のバネ力によって開方向または閉方向に回動されたブローアウトパネルにより開放または閉塞されるようにしてもよい。
かかる構成によれば、ブローアウトパネル１，１Ａ，１Ｂは、バネ部材のバネ力によって、開方向または閉方向に回動させて、自動的に開放または閉塞させることができる。

１，１Ａ，１Ｂブローアウトパネル
１ａ，１Ａａ，１Ｂａ当接面
２建造物
２ａ開口部
３，３Ａ窓枠
３ａ，２Ｂｂ，３Ａａ屋外側の外周面
４シール材
５ヒンジ部
７錘
２１壁部
５１回動軸
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ブローアウトパネルの重心
Ｌ１窓枠の前後方向の幅
Ｖ鉛直線

Claims

建造物の壁部に設けられた窓枠取付孔に嵌め込まれた窓枠と、
前記窓枠の開口部を開閉するブローアウトパネルと、
上端部に、当該ブローアウトパネルを前記窓枠に対して回動自在に連結するヒンジ部と、
を有し、
前記窓枠の前後方向の幅は、下側に向かって拡幅するように形成され、
前記ブローアウトパネルの重心の位置は、前記ヒンジ部の回動軸の鉛直線上の下方から前記開口部の屋外方向に離間した位置に配置されていること
を特徴とする開閉装置。
前記開口部の屋外側の外周面は、側面視して、下側に向かって屋外方向に傾斜していること
を特徴する請求項１に記載の開閉装置。
前記ブローアウトパネルは、前記ブローアウトパネルの屋外側表面の下側寄りの位置に設けられた錘を有していること
を特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
前記窓枠の屋外側の外周面、または、当該外周面に当接する前記ブローアウトパネルの当接面には、シール材が設けられていること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の開閉装置。
前記ブローアウトパネルを開方向または閉方向に回動させるバネ力を有するバネ部材を備え、
前記開口部は、前記バネ部材のバネ力によって開方向または閉方向に回動された前記ブローアウトパネルにより開放または閉塞されること
を特徴とする請求項４に記載の開閉装置。