(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管と、前記配管を正確な位置に固定するための仮設部と、前記配管及び前記仮設部を固定する土台と、を含む配管モジュールであって、
前記仮設部と前記土台とは、所定の比率でフィラが添加された接着剤で形成される接着層によって接着されることを特徴とする配管モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の配管モジュールにおいて、
加熱によって前記フィラが熱膨張し、前記接着層は熱収縮することを特徴とする配管モジュール。
【請求項３】
請求項２記載の配管モジュールにおいて、
前記加熱によって、前記接着層と前記仮設部又は前記接着層と前記土台との間に空間が生じることを特徴とする配管モジュール。
【請求項４】
請求項1乃至３のいずれか１項記載の配管モジュールにおいて、
前記接着剤が２液の常温硬化型エポキシ系接着剤、または、２液の常温硬化型アクリル系接着剤であることを特徴とする配管モジュール。
【請求項５】
請求項４記載の配管モジュールにおいて、
前記接着剤の２５℃時の弾性率が０．１ＧＰａ以上であることを特徴とする配管モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の配管モジュールにおいて、
前記フィラの直径が１５０μｍ以上であることを特徴とする配管モジュール。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか１項記載の配管モジュールにおいて、
前記加熱により前記接着剤がガラス転移することを特徴とする配管モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電、火力発電、水力発電等の発電プラントを効率的に建設するための配管モジュールの施工方法、特に配管モジュールに添付される輸送用部材の撤去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電、火力発電、水力発電等の各種発電プラントの建設では、予め、配管をモジュール化してプラント建設の現場に輸送し、現地でモジュール毎に位置あわせを行い、配管同士をつなぎ合わせることで、発電プラントの効率的な建設を行っている。
【０００３】
この配管モジュールは、現地で効率的に組立てを行うために、配管毎に決められた位置に固定する必要がある。このため、配管モジュールの土台に、新たに仮設部材を取り付けて、配管の位置決めをサポートしている。
【０００４】
ここで、配管の位置決めを行うための仮設部材の取り付け方法は溶接である。このため、仮設部材の増加に伴って溶接に多くの時間が必要となるという問題が発生する。同様に、建設現場で仮設部材を取り外す際にも溶接部分を機械的に削り取ることが必要となり、解体作業時も多くの作業時間が必要となる問題が生じる。
【０００５】
従って、配管モジュールの施工方法時の仮設部材の取り付け作業や解体作業に、多くの時間を要することなく簡便な方法で溶接作業を代替できる施工方法が求められる。
【０００６】
特開２００７−６７９８９号公報（特許文献１）では、スピーカー装置用構成部材は熱膨張性を有するマイクロカプセルを接着剤中に含む接着要素によって接合され、そのマイクロカプセルは、低沸点の液状炭化水素と、この液状炭化水素を包むＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等からなるシェル（殻）とを有する。これにより、スピーカー装置のリサイクル時には、その接着要素等に加熱処理を施すことにより、その内部圧力が上昇すると共にシェルが軟化するため膨張を始め、更なる温度上昇を伴ってマイクロカプセルの体積が増加し最終的に破裂する。これにより、構成部材同士の間に隙間が形成されて容易に解体でき、リサイクル性に優れたスピーカー装置を提供できるようになることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−６７９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、配管の位置決めを行うための仮設部の取り付けは、従来、溶接作業であった。このため、用いる配管モジュールが増加すると、それに伴い仮設部も増加し、多くの時間・工数が必要となるという問題が発生していた。
【０００９】
同様に、発電プラントの建設現場で仮設部を取り外す際にも、溶接部分を機械的に削り取ることが必要となる。用いる配管モジュールが増加すると、解体作業にも多くの作業時間が必要となる問題が生じる。
【００１０】
本発明の目的は、配管モジュールの仮設の取り付け及びその解体作業に対して、アーク溶接の作業を行う配管モジュールの組立工場やプラント建設の現場であっても、安全性が損なわれることなく、接着固定した仮設部分を容易に解体できる配管モジュールの施工方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。
【００１３】
本発明の代表的な実施の形態に関わる配管モジュールは、配管と、この配管を正確な位置に固定するための仮設部と、これらの配管及び仮設部を固定する土台と、を含み、仮設部と土台とは、所定の比率でフィラが添加された接着剤で形成される接着層によって接着されることを特徴とする。
【００１４】
この配管モジュールにおいて、加熱によってフィラが熱膨張し、接着層は熱収縮することを特徴としても良い。
【００１５】
この配管モジュールにおいて、加熱によって、接着層と仮設部又は接着層と土台との間に空間が生じることを特徴としても良い。
【００１６】
これらの配管モジュールにおいて、接着剤が２液の常温硬化型エポキシ系接着剤、または、２液の常温硬化型アクリル系接着剤であることを特徴としても良い。
【００１７】
これらの配管モジュールにおいて、接着剤の２５℃時の弾性率が０．１ＧＰａ以上であることを特徴としても良い。
【００１８】
これらの配管モジュールにおいて、フィラの直径が１５０μｍ以上であることを特徴としても良い。
【００１９】
これらの配管モジュールにおいて、加熱により接着剤がガラス転移することを特徴としても良い。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の配管モジュールを用いる事で、配管モジュールの取り付け作業及びその仮設部材の解体作業に対して、アーク溶接の作業を行う配管モジュールの現場であっても、接着固定した仮設部を安全で簡便に解体することができる。
【００２１】
また、本発明の配管モジュールを用いる事で、仮設部を溶接で固定し解体していた場合と比べて、溶接作業及び解体作業の時間を大幅に短縮することができ、建設工期の短縮に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態が適用された配管モジュールの概略斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の配管モジュールの側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ´断面に対応した接着部の断面図である。
【図４】（ａ）はフィラのサイズとせん断強度との関係を表す。（ｂ）は測定温度がＴｇ以上のときの、フィラのサイズと剥離強度との関係を表す。（ｃ）は測定温度がＴｇ未満のときの、フィラのサイズと剥離強度との関係を表す。
【図５】本発明における接着層、フィラの加熱時の挙動を表す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態が適用された配管モジュールの概略斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態が適用された配管固定用の支持枠の上方と左右の３箇所に仮設部を設けた場合の全体を示した例である。
【図８】本発明の第２の実施の形態が適用された配管固定用の支持枠に仮設部を接着固定した場合の接着部を拡大して示した例である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものでなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２４】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態が適用された配管モジュール１００の概略斜視図である。なお、図示する部材の数は事案によって増減するものであり、この図にとらわれるものではない。
【００２６】
図１に示す様に、本実施の形態の配管モジュール１００は、配管１と、仮設部２と、土台１０と、輸送用の土台２０と、金属ワイヤー３０と、を有する。
【００２７】
配管１は、発電プラントの効率的な運用のための冷却用水等の循環等に用いる配管である。
【００２８】
仮設部２は、配管１の位置決めに左右への位置ずれのみを抑制する為の部材である。
【００２９】
土台１０は、配管１固定用の構造部材である。
【００３０】
図２で表す接着層５は、仮設部２と配管固定用の土台１０を固定する接着剤の層である。
【００３１】
土台２０は、配管モジュール１００の輸送用の構造部材である。
【００３２】
金属ワイヤー３０は、配管１を土台２０に固定する固定用金属ワイヤーである。
【００３３】
この配管モジュール１００は、予めモジュール組立工場で、仮設部材を用いて、配管１毎に位置合わせを行い固定した構造である。モジュール化することで、発電プラント建設の現場では、配管１毎の位置合わせから、モジュール毎の位置合わせへと効率化が可能となる。
【００３４】
加えて、各仮設部を溶接で固定し解体していた場合と比べて、溶接作業及び解体作業の時間を大幅に短縮することができ、建設工期のさらなる短縮に貢献することができる。
【００３５】
結果、配管モジュール１００を用いる工法は発電プラントの施工期間を短縮できる重要な施工方法となる。
【００３６】
一般的に、発電プラントで用いられる配管１、配管固定用の土台１０、輸送用の土台２０、左右への位置ずれのみを抑制するための仮設部２の材料は炭素鋼である。これら各部材の表面には錆止め処理が施されている。また、仮設部２を固定している接着材料は、２液の常温硬化型エポキシ系接着剤、もしくは２液の常温硬化型アクリル系接着剤で構成されている。ただし、本発明の対象としては、これらの構成を含むのはもちろん、他の金属材料を用いた場合にも適用可能である。
【００３７】
本実施の形態では、配管１の両側のみに仮設部２を有する例である。
【００３８】
図２は本発明の第１の実施の形態の配管モジュール１００の側面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ´断面に対応した接着部の断面図である。
【００３９】
これらの図では、配管固定用の土台１０上の配管１に対して、配管１の両側に仮設部２を接着固定する例を示す。
【００４０】
配管モジュール１００を、モジュールの組立工場から発電プラント等の建設現場へと輸送する場合、配管１をサポートする仮設部２は配管１の左右方向への位置ずれを抑制できる構成とする。仮設部２は、配管固定用の土台１０の決められた位置に接着材で固定する。
【００４１】
ここで、配管モジュール１００の仮設部２に生じる衝撃的な外的負荷によって何故ストレスが発生するかについて説明する。
【００４２】
モジュール組立工場で組み立てられる配管モジュール１００は、プラント建設の現場まで船舶や車両等の輸送手段を用いて輸送される。
【００４３】
配管１自体は輸送用の土台２０に金属ワイヤー３０なども含めて固定されている。しかし、船舶による輸送の場合は波の影響、車両による輸送の場合は路面の影響などにより、配管１自体の重心位置の移動、力の作用する方向の急変化も考えられる。これにより、配管１を支える仮設部２には主に上下左右方向へと衝撃的な荷重が生じる。これらを理由として、移動中には仮設部２を固定する接着層５には、せん断方向への衝撃的な負荷が加えられることとなる。
【００４４】
このため、仮設部２を固定する接着層５には、せん断方向への衝撃的な負荷に耐えうるような、溶接を代替できる「高強度接着」が必要となる。
【００４５】
接着層５のせん断強度は、接着面積の増加に伴って増加する。従って、接着面積を調整することにより「高強度接着」を実現することが可能となる。
【００４６】
次に、配管モジュール１００のプラントへの接置後に取り外すことを考慮する。
【００４７】
配管モジュール１００輸送後のプラント建設の現場では、仮設部２を簡便に取り外す必要がある。
【００４８】
溶接を代替できる高強度接着を実現するために接着面積を増加させると、解体時の強度も同時に増加する。従って、単純に接着面積を増加させると、簡便に解体することができない。よって、接着面積が増加し高強度接着を実現した場合でも、解体時の強度増加を抑制できるような、解体強度／接着強度の比を極力低減させる接着固定の技術が必要となる。
【００４９】
本実施の形態では、仮設部２は常温硬化型の接着剤を用いて接着層５を形成し、土台１０に固定する。その接着層５は室温において固体のフィラ６を添加した構成とする。
【００５０】
この接着層５及びフィラ６の構成は図３に表されている。すなわち、１層若しくは２層以上の接着剤層で接着層５を形成し、その形成過程でフィラ６を接着層５内に内包する形をとる。ただし、この工程には限られない。フィラ６は硬化前の接着層５で用いる接着剤に混合されていればよく、予め接着剤を配合する際に混合する方法や、接着剤を硬化させる際の可使時間以内に、別途、吹き付けるなどの方法により、添加してもよい。
【００５１】
解体時には、接着層５を形成する接着材のガラス転移温度Ｔｇ（以後、Ｔｇと略す）以上になるように熱を加え、接着面に対してはく離方向の負荷を加えることで、前記仮設部２を簡便に解体するようにする。
【００５２】
図４は、２液の常温硬化型接着剤により形成された接着層５に、金属のフィラ６を添加した場合の接着強度の結果を表すグラフである。また図５は本発明における接着層５、フィラ６の加熱後の挙動を表す模式図である。
【００５３】
図４（ａ）はフィラサイズとせん断強度との関係を表す。図４（ｂ）は測定温度がＴｇ以上のときの、フィラサイズと剥離強度との関係を表す。図４（ｃ）は測定温度がＴｇ未満のときの、フィラサイズと剥離強度との関係を表す。
【００５４】
これらのグラフでは、接着剤のＴｇ未満におけるせん断強度のフィラ添加無し（フィラサイズがゼロの場合）を基準強度とし、規格化して表示している。
【００５５】
図４で示しているフィラサイズとは、図３における接着後のフィラ６の高さの値である。例えば、球形のフィラの場合、接着プロセスの時に加えた荷重により変形した場合には変形後の高さのことであり、粉砕フィラのような場合には、粉砕フィラの最大長さではなく実際に接着高さに相当する粉砕フィラのサイズとしている。
【００５６】
これらのグラフを見ると、図４（ａ）に示すように、接着層５で用いる接着剤がＴｇ未満の場合のせん断強度は、フィラサイズ約１０５０μｍの場合０．８相当とフィラサイズの増加に伴ってやや強度が低下する傾向がある。これに対しては、接着面積を増加させることで高強度接着を実現することができる。
【００５７】
また、図４（ｂ）に示すように、接着層５で用いる接着剤がＴｇ以上の場合のはく離強度は、フィラサイズ約１０５０μｍの場合０．０１相当である。接着層５で用いる接着剤のガラス転移温度以上になるように熱を加え、かつ、接着固定部に対してはく離方向の負荷と、フィラサイズの増加によって大幅に接着強度を低下させることができる。この解体（加熱）時の強度増加を抑制できるような、フィラサイズは約１５０μｍから強度低下の傾向が見られる。解体強度／接着強度の比は、フィラ添加無しの場合約２．５／１００であった。
【００５８】
一方で、例えばフィラサイズ約１０５０μｍの場合は約１／１００へとさらに半減以下の効果が確認された。これは、室温で硬化した際に接着層５で用いる接着剤の内部に残留する応力が、接着層５で用いる接着剤のガラス転移温度以上に熱を加えることで、熱による接着層５の熱膨張よりも、残留している応力を開放しようと収縮する力がより多く働くものと推測される。その一方で、接着層５で用いる接着剤に添加した固体のフィラ６が、収縮しようとする接着層５の動きを抑制し、かつ熱によりフィラ６が膨張する。これにより結果として、接着層５の剥離強度が大幅に低下したものと考えられる。
【００５９】
これらを勘案し、接着層５で用いる接着剤としては、特に輸送時の温度環境においても高い位置精度と高いせん断強度を実現できるようなガラス転移温度が比較的高く、弾性接着剤と比べて高弾性率な物が望ましい。つまり、２５℃における弾性率が約０．１ＧＰａ以上のアクリル系、もしくはエポキシ系の２液の常温硬化型接着剤で、接着剤の残留収縮率としては、線収縮率０．５〜２％程度のものを使用することが好ましい。
【００６０】
上記の結果から、フィラ６の実用上の大きさの下限は強度低下の傾向が見られた約１５０μｍとなる。一方フィラ６の実用上の大きさの上限は、接着層５形成に用いる接着剤の可使時間、接着剤塗布後の垂れ性の抑制などを考慮すると約３ｍｍが望ましいと考察する。
【００６１】
また、フィラ６は、接着層５で用いる接着剤の収縮する力を抑制するために、２５℃の弾性率が接着層５で用いる接着剤と比べて１桁以上高いことが望ましい。具体的には、アルミナ、ジルコニア、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素などのセラミックス類や、ソーダガラス、ほう珪酸ガラス、酸化ケイ素（シリカ）などのガラス類、シリコン（Ｓｉ）等である。また、セラミックス類やガラス類に比べて線膨張係数が大きい、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウム（Ａｌ）などを主成分する金属類の方がより望ましい。さらに、接着層５で用いる接着剤に対して１桁以上弾性率が高く、セラミックス類やガラス類に比べて線膨張係数も大きく、かつ高温で固体から液体へと相変化を示すはんだのような金属の場合には、固体から液体への体積変化によって、さらなる解体時の強度増加を抑制することが可能となる。
【００６２】
また、図４（ｃ）に示すように、接着層５で用いる接着剤がＴｇ未満のはく離強度は、フィラ６のサイズの増加に伴い、強度が向上する。このため、配管モジュール１００の輸送時に、万が一、配管１が図２の前後方向に対して移動した場合でも、輸送時の安全性を向上させることが可能となる。
【００６３】
以上のことより、配管モジュール１００の施工方法を上記構成とすることで、配管モジュール１００を輸送する際に必要な仮設部２の高強度接着、解体する時の簡便な作業を両立することが可能となる。このため、配管モジュール１００の施工方法に対して、仮設部２の取り付け作業や解体作業に多くの時間を要することなく、簡便な方法で溶接作業を代替することができる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００６５】
図６は、本発明の第２の実施の形態が適用された配管モジュール１０１の概略斜視図である。図７は、配管固定用の支持枠１０ｂの上方向及び左右の３箇所に仮設部１１を設けた場合の全体を示した例であり、図８は、配管固定用の支持枠１０ｂに仮設部１１を接着固定した場合の接着層５を拡大して示した例である。
【００６６】
この実施の形態では、第１の実施の形態の土台１０の代わりに支持枠１０ｂを用いる。また仮設部２の代わりに仮設部１１を用いる。
【００６７】
支持枠１０ｂは、配管１固定用の構造部材である。土台１０と異なり、配管１の四周を取り囲む形で構成されている。
【００６８】
仮設部１１は、配管１の位置ずれを抑制するための部材である。仮設部２と異なり、配管１と支持枠１０ｂの最近接点に１つずつ、すなわち左右及び配管上方の計３箇所に各１つずつ仮設部１１が配置される。
【００６９】
上記構成の結果、配管モジュール１００を輸送する際に、配管１が上下に移動した場合には上方の仮設部１１及び左右の仮設部１１にはせん断方向への負荷が生じる。このため、図４（ａ）に示すように、接着層５がＴｇ未満の場合のせん断強度は、フィラサイズの増加に伴って、やや強度が低下する傾向にある。しかし、接着面積を増加させることで高強度接着を実現できる。
【００７０】
また、図４（ｂ）に示すように、接着層５がＴｇ以上場合の剥離強度は、接着剤のガラス転移温度以上になるように熱を加え、かつ、接着固定部に対して剥離方向の負荷と、フィラサイズの増加によって大幅に接着強度を低下させることができる。このときの接着構造は、必ずしも、全面接着する必要はなく、部分的に接着することも可能である。いずれにしても、解体時を想定して剥離方向への負荷が簡単に加わるように接着することが望ましい。
【００７１】
また、図４（ｃ）に示すように、接着層５がＴｇ未満の場合の剥離強度は、固体のフィラ６のサイズの増加に伴い、強度が向上するため、配管モジュール１００の輸送時に、万が一、仮設部１１に剥離方向の負荷が加わった場合でも、輸送時の安全性を向上させることが可能となる。
【００７２】
このように、衝撃的な外的負荷によるストレスが生じた場合でも、配管モジュール１０１の施工方法を上記構成とすることで、配管モジュール１０1を輸送する際に必要な仮設部１１の高強度接着と、プラントの建設現場で解体する際に、簡便に解体できるような、解体強度／接着強度の比を極力低減させることが可能となる。このため、配管モジュール１０１の施工方法に対して、仮設部１１の取り付け作業や解体作業に多くの時間を要することなく、簡便な方法で溶接作業を代替することができる。
【００７３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
各種発電プラントで用いられる配管を効率的に輸送接置するモジュール化工法は、プラント建設の施工期間に大きく影響を及ぼす重要な施工方法である。本発明は、配管モジュール数の増加に伴い、多くの時間を必要とする仮設部材の取り付け作業や解体作業に対して、多くの時間を要することなく、簡便な方法で溶接作業を代替できる接着固定技術を提供する。これにより、プラント建設の施工期間をさらに短縮できる。
【符号の説明】
【００７５】
１…配管、２…仮設部、５…接着層、６…フィラ、１０…土台、
１０ｂ…支持枠、１１…仮設部、２０…輸送用の土台、３０…金属ワイヤー、
１００、１０１…配管モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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