(57)【要約】  高温高圧の蒸気を流すための配管を補強する補強構造であって、配管の外周面と対向して湾曲する第１湾曲板部と、第１湾曲板部の周方向の端部から配管の径方向の外側に突出する第１フランジ部とを有する第１補強部材と、配管の外周面と対向して湾曲し、第１湾曲板部と配管の周方向に隣り合って配置される第２湾曲板部と、第２湾曲板部の周方向の端部から配管の径方向の外側に突出し、第１フランジ部と対向する第２フランジ部とを有する第２補強部材と、第１補強部材と第２補強部材とが配管の外周面に配置された際に、対向する第１フランジ部と第２フランジ部とを固定するための固定部材と、第１補強部材と配管との間及び第２補強部材と配管との間に設けられ、第１フランジ部と第２フランジ部とが互いに固定される際に、配管の径方向に圧縮変形する発泡金属層と、を有する。
2018042577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温高圧の蒸気を流すための配管を補強する補強構造であって、
前記配管の外周面と対向して湾曲する第１湾曲板部と、前記第１湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出する第１フランジ部とを有する第１補強部材と、
前記配管の外周面と対向して湾曲し、前記第１湾曲板部と前記配管の周方向に隣り合って配置される第２湾曲板部と、前記第２湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出し、前記第１フランジ部と対向する第２フランジ部とを有する第２補強部材と、
前記第１補強部材と前記第２補強部材とが前記配管の外周面に配置された際に、対向する前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを固定するための固定部材と、
前記第１補強部材と前記配管との間及び前記第２補強部材と前記配管との間に設けられ、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とが互いに固定される際に、前記配管の径方向に圧縮変形する発泡金属層と、を有する配管の補強構造。
【請求項２】
前記発泡金属層は、前記配管の周方向の全周に設けられる請求項１に記載の配管の補強構造。
【請求項３】
前記第１補強部材及び前記第２補強部材は、前記配管の軸方向に沿った方向に延びており、
前記発泡金属層は、前記第１補強部材及び前記第２補強部材と重なって、前記配管の軸方向に沿った方向に設けられる請求項１又は請求項２に記載の配管の補強構造。
【請求項４】
前記発泡金属層は、前記配管の外周面から径方向の外側に突出する溶接部を覆って設けられる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の配管の補強構造。
【請求項５】
前記発泡金属層は、前記配管の外周面に複数重ねて設けられる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配管の補強構造。
【請求項６】
前記発泡金属層は、前記配管の軸方向に沿って、前記配管の外周面にらせん状に巻き付けられる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の配管の補強構造。
【請求項７】
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを当接させた際に前記第１湾曲板部と前記第２湾曲板部とで形成される環状部の内径が、前記配管の外径よりも大きい請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の配管の補強構造。
【請求項８】
前記第１湾曲板部及び前記第２湾曲板部の、前記配管の軸方向における長さが、それぞれ、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部の、前記配管の軸方向における長さよりも長い請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の配管の補強構造。
【請求項９】
前記第１補強部材及び前記第２補強部材の、前記配管の軸方向における長さは、前記配管の外径の３倍以上である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の配管の補強構造。
【請求項１０】
前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部の、前記配管の周方向における厚さは、それぞれ、前記第１湾曲板部及び前記第２湾曲板部との接続箇所において、径方向の外側の部分よりも厚い請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の配管の補強構造。
【請求項１１】
高温高圧の蒸気を流すための配管を補強する補強方法であって、
前記配管の外周面に発泡金属シートを巻き付ける工程と、
前記配管の外周面と対向して湾曲する第１湾曲板部と、前記第１湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出する第１フランジ部とを有する第１補強部材と、前記配管の外周面と対向して湾曲する第２湾曲板部と、前記第２湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出する第２フランジ部とを有する第２補強部材と、を用意して、前記第１補強部材と前記第２補強部材とを前記配管の外周面を囲んで配置し、対向する前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを固定することで、前記発泡金属シートを前記配管の径方向に圧縮変形させる工程と、を含む配管の補強方法。
【請求項１２】
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを当接させた際に、前記第１湾曲板部と、前記第２湾曲板部とで形成される環状部の内径が、前記配管の外径よりも大きくなるように、前記第１補強部材と前記第２補強部材とを形成する工程を含む請求項１１に記載の配管の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の補強構造及び配管の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン等の動力として使用される動力用蒸気は、高温高圧のものが用いられる。このような高温高圧の動力用蒸気を流すための配管は、クリープによる劣化が生じる可能性がある。下記特許文献１には、湾曲板部とフランジ部とを有する複数の金属製補強部材を備える補強用具が記載されている。特許文献１の補強用具において、金属製補強部材が配管を囲んで複数配置され、隣り合うフランジ部同士が互いに固定されて配管の強度が補強される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−００５８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
配管は、製造バラツキによる外径の誤差や、形状のバラツキが存在する。また、配管を溶接した溶接部では配管の外周に凹凸が存在する。配管の形状バラツキや凹凸の存在に起因して、配管と補強用具との間に隙間が生じて、配管の補強を行うことが困難となる場合がある。補強用具を取り付ける配管ごとに形状を計測して、それぞれの配管の形状に合わせた補強用具を作製する場合、製造コストが増大する可能性がある。【０００５】
本発明は、上記課題を解決して、配管の形状バラツキや凹凸が存在する場合であっても配管の補強を行うことが可能な配管の補強構造及び配管の補強方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様による配管の補強構造は、高温高圧の蒸気を流すための配管を補強する補強構造であって、前記配管の外周面と対向して湾曲する第１湾曲板部と、前記第１湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出する第１フランジ部とを有する第１補強部材と、前記配管の外周面と対向して湾曲し、前記第１湾曲板部と前記配管の周方向に隣り合って配置される第２湾曲板部と、前記第２湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出し、前記第１フランジ部と対向する第２フランジ部とを有する第２補強部材と、前記第１補強部材と前記第２補強部材とが前記配管の外周面に配置された際に、対向する前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを固定するための固定部材と、前記第１補強部材と前記配管との間及び前記第２補強部材と前記配管との間に設けられ、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とが互いに固定される際に、前記配管の径方向に圧縮変形する発泡金属層と、を有する。【０００７】
これによれば、第１補強部材と配管との間、及び第２補強部材と配管との間に発泡金属層が設けられているので、発泡金属層が配管の形状に対応して圧縮変形して、各補強部材と配管との間に隙間が生じることを抑制できる。したがって、配管の形状バラツキや凹凸が存在する場合であっても各補強部材により配管の補強を行うことができる。【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記発泡金属層は、前記配管の周方向の全周に設けられる。これによれば、配管の周方向の全周において、配管の補強を行うことができる。【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記第１補強部材及び前記第２補強部材は、前記配管の軸方向に沿った方向に延びており、前記発泡金属層は、前記第１補強部材及び前記第２補強部材と重なって、前記配管の軸方向に沿った方向に設けられる。これによれば、配管の軸方向に沿った方向おいて、各補強部材と配管との間に隙間が生じることを抑制でき、効果的に配管の補強を行うことができる。【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記発泡金属層は、前記配管の外周面から径方向の外側に突出する溶接部を覆って設けられる。これによれば、溶接部の凹凸に対応して発泡金属層が圧縮変形するので、溶接部の近傍に隙間が発生することを抑制できる。【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記発泡金属層は、前記配管の外周面に複数重ねて設けられる。これによれば、各補強部材と配管との径方向の間隔の大きさに応じて、発泡金属層を厚く設けることが容易であり、確実に配管の補強を行うことができる。【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記発泡金属層は、前記配管の軸方向に沿って、前記配管の外周面にらせん状に巻き付けられる。これによれば、発泡金属層を配管の軸方向に沿った方向に容易に設けることができる。【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを当接させた際に前記第１湾曲板部と前記第２湾曲板部とで形成される環状部の内径が、前記配管の外径よりも大きい。これによれば、配管の外径が小さい場合であっても、第１湾曲板部及び第２湾曲板部と配管との間に発泡金属層が設けられるので、第１湾曲板部及び第２湾曲板部と配管との間に隙間が生じることを抑制できる。【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記第１湾曲板部及び前記第２湾曲板部の、前記配管の軸方向の長さが、それぞれ、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部の、前記配管の軸方向における長さよりも長い。これによれば、第１湾曲板部及び第２湾曲板部が第１フランジ部及び第２フランジ部よりも長く設けられているので、第１フランジ部と第２フランジ部とを固定することで、配管の軸方向において、各フランジ部よりも広い部分について配管の補強を行うことができる。【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記第１補強部材及び前記第２補強部材の、前記配管の軸方向における長さは、前記配管の外径の３倍以上である。これによれば、第１補強部材及び第２補強部材を固定したときの、配管の応力集中の発生を抑制することができる。【００１６】
本発明の望ましい態様として、前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部の、前記配管の周方向における厚さは、それぞれ、前記第１湾曲板部及び前記第２湾曲板部との接続箇所において、径方向の外側の部分よりも厚い。これによれば、第１フランジ部及び第２フランジ部のそれぞれの接続箇所における応力集中の発生を抑制することができる。【００１７】
本発明の一態様による配管の補強方法は、高温高圧の蒸気を流すための配管を補強する補強方法であって、前記配管の外周面に発泡金属シートを巻き付ける工程と、前記配管の外周面と対向して湾曲する第１湾曲板部と、前記第１湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出する第１フランジ部とを有する第１補強部材と、前記配管の外周面と対向して湾曲する第２湾曲板部と、前記第２湾曲板部の周方向の端部から前記配管の径方向の外側に突出する第２フランジ部とを有する第２補強部材と、を用意して、前記第１補強部材と前記第２補強部材とを前記配管の外周面を囲んで配置し、対向する前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを固定することで、前記発泡金属シートを前記配管の径方向に圧縮変形させる工程と、を含む。【００１８】
これによれば、第１補強部材と配管との間、及び第２補強部材と配管との間に発泡金属層が設けられているので、発泡金属層が配管の形状に対応して圧縮変形して、各補強部材と配管との間に隙間が生じることを抑制できる。したがって、配管の形状バラツキや外周面に凹凸が存在する場合であっても、各補強部材により配管の補強を行うことができる。【００１９】
本発明の望ましい態様として、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とを当接させた際に、前記第１湾曲板部と、前記第２湾曲板部とで形成される環状部の内径が、前記配管の外径よりも大きくなるように、前記第１補強部材と前記第２補強部材とを形成する工程を含む。これによれば、配管の外径が小さい場合であっても、第１湾曲板部及び第２湾曲板部と配管との間に発泡金属層が設けられるので、第１湾曲板部及び第２湾曲板部と配管との間に隙間が生じることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の配管の補強構造及び配管の補強方法によれば、配管の形状バラツキや凹凸が存在する場合であっても配管の補強を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る配管の補強構造を説明するための正面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図である。
【図３】図３は、図２に示す第１フランジ部及び第２フランジ部を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、図１のＩＶ−ＩＶ’線に沿う断面図である。
【図５】図５は、図４に示す第１湾曲板部及び第２湾曲板部を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、発泡金属層の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】図７は、溶接部が設けられた配管を示す正面図である。
【図８】図８は、溶接部における配管の補強構造を説明するための縦断面図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る配管の補強方法を説明するための第１補強部材及び第２補強部材の断面図である。
【図１０】図１０は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程を説明するための正面図である。
【図１１】図１１は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程の第１変形例を説明するための正面図である。
【図１２】図１２は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程の第１変形例を説明するための断面図である。
【図１３】図１３は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程の第２変形例を説明するための断面図である。
【図１４】図１４は、第１補強部材に発泡金属層を貼り付ける工程を説明するための断面図である。
【図１５】図１５は、第２補強部材に発泡金属層を貼り付ける工程を説明するための断面図である。
【図１６】図１６は、配管に第１補強部材及び第２補強部材を取り付ける工程を説明するための模式図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態に係る配管の補強構造を説明するための正面図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態に係る配管を示す正面図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態に係る配管に発泡金属層を巻き付けたときの正面図である。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係る配管に発泡金属層を巻き付けたとき他の例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る配管の補強構造及び配管の補強方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施形態に記載された方法、装置及び変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る配管の補強構造を説明するための正面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿う断面図である。図３は、図２に示す第１フランジ部及び第２フランジ部を拡大して示す断面図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ’線に沿う断面図である。図５は、図４に示す第１湾曲板部及び第２湾曲板部を拡大して示す断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の配管の補強構造１は、補強用具２０と、発泡金属層３１とを含み、配管１０の外周面１０ｓを囲んだ状態で取り付けられる。配管１０は、円筒状であり、内部空間に動力用蒸気を長期間に亘って流すためのものである。動力用蒸気は、例えば、蒸気温度が３００℃以上、６５０℃以下程度であり、蒸気圧力が５ＭＰａ以上、８ＭＰａ以下程度である。高温高圧の動力用蒸気が流れることから、配管１０は、クリープによる劣化が生じる可能性がある。配管１０は、熱膨張率が低いフェライト系クロム鋼が用いられる。フェライト系クロム鋼は、例えばクロム（Ｃｒ）含有率が９ｗｔ％以上、１２ｗｔ％以下程度のものが用いられる。
【００２５】
配管１０の外径Ｄ１（図２参照）は、用途によって様々であるが、例えば１００ｍｍ以上、１０００ｍｍ以下の範囲に定められる。また、配管１０の厚さｔｘ（図２参照）は、例えば４０ｍｍ以上、７０ｍｍ以下の範囲に定められる。なお、配管１０の外径Ｄ１や厚さｔｘは、動力用蒸気の温度、圧力、流量及び流速等の諸条件を加味して定められる。
【００２６】
本実施形態における補強対象部分は、配管１０のほぼ直線状をなす直管部分である。配管１０の直管部分には、配管１０の強度を補強するための補強用具２０が取り付けられている。補強用具２０は、第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとを含む。第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂは、配管１０の軸方向に沿って所定の長さを有しており、第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとで配管１０の外周面１０ｓを囲んで配置される。
【００２７】
第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂは、配管１０の素材（フェライト系クロム鋼）よりもクリープ強度の大きい素材が用いられる。第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂは、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、コバルト合金、高クロム鋼が用いられる。第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂは、配管１０よりもクリープ強度の大きい素材が用いられているので、配管１０に対する補強強度を高めることができる。
【００２８】
図２に示すように、第１補強部材２１Ａは、第１湾曲板部２２Ａと、第１フランジ部２３Ａ、２４Ａとを有する。第１湾曲板部２２Ａは、配管１０の外周面１０ｓと対向して湾曲する板状の部材である。本実施形態では、第１湾曲板部２２Ａの内周面は、配管１０の外周面１０ｓと実質的に同じ曲率で湾曲する。第１フランジ部２３Ａは、第１湾曲板部２２Ａの周方向の一端側に設けられ、配管１０の径方向の外側に突出する。第１フランジ部２４Ａは、第１湾曲板部２２Ａの周方向の他端側に設けられ、配管１０の径方向の外側に突出する。
【００２９】
第２補強部材２１Ｂは、第２湾曲板部２２Ｂと、第２フランジ部２３Ｂ、２４Ｂとを有する。第２湾曲板部２２Ｂは、配管１０の外周面１０ｓと対向して湾曲する板状の部材である。本実施形態では、第２湾曲板部２２Ｂの内周面は、配管１０の外周面１０ｓと実質的に同じ曲率で湾曲する。第２フランジ部２３Ｂは、第２湾曲板部２２Ｂの周方向の一端側に設けられ、配管１０の径方向の外側に突出する。第２フランジ部２４Ｂは、第２湾曲板部２２Ｂの周方向の他端側に設けられ、配管１０の径方向の外側に突出する。
【００３０】
図１に示すように、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの、配管１０の軸方向における長さが、それぞれ、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの長さよりも長くなっている。第１補強部材２１Ａにおいて、第１フランジ部２３Ａが設けられていない部分を第１部分２１Ａａ、第３部分２１Ａｃとし、第１フランジ部２３Ａが設けられている部分を第２部分２１Ａｂとする。配管１０の軸方向において、第１補強部材２１Ａは、第１部分２１Ａａ、第２部分２１Ａｂ、第３部分２１Ａｃの順に連続して配置される。同様に、第２補強部材２１Ｂは、配管１０の軸方向において、第１部分２１Ｂａ、第２部分２１Ｂｂ、第３部分２１Ｂｃの順に連続して配置される。つまり、図２及び図３では、第１補強部材２１Ａの第２部分２１Ａｂ、及び第２補強部材２１Ｂの第２部分２１Ｂｂにおける断面図を示す。
【００３１】
図２及び図３に示すように、第２補強部材２１Ｂは、配管１０の周方向において第１補強部材２１Ａと隣り合って配置される。具体的には、第１湾曲板部２２Ａは、配管１０の中心軸Ｃに対して第２湾曲板部２２Ｂの反対側に配置され、第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとで配管１０の外周面１０ｓが囲まれている。第１フランジ部２３Ａは第２フランジ部２３Ｂと対向して配置され、第１フランジ部２４Ａは第２フランジ部２４Ｂと対向して配置される。
【００３２】
対向する第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとは固定部材４１によって固定される。また、対向する第１フランジ部２４Ａと第２フランジ部２４Ｂとは固定部材４１によって固定される。固定部材４１は、周方向に隣り合う第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとを固定し、また、第１フランジ部２４Ａと第２フランジ部２４Ｂとを固定するための部材であり、ボルト４１ａとナット４１ｂとを含む。
【００３３】
発泡金属層３１は、配管１０と第１補強部材２１Ａとの間及び配管１０と第２補強部材２１Ｂとの間に設けられる。発泡金属層３１は、図２に示すように、配管１０の周方向の全周に設けられる。また、図１に示すように、発泡金属層３１は、配管１０の軸方向に沿った方向に延びて設けられ、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂの長さと実質的に同じ長さを有しており、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂと重なって配置される。
【００３４】
図６は、発泡金属層の一例を模式的に示す斜視図である。発泡金属層３１は、シート状の金属層３４に多数の気孔３５が設けられている。金属層３４は、例えば、ステンレス鋼、鉄ベース材、ニッケルベース材などの材料が用いられる。気孔３５の配置及び大きさはランダムに形成される。発泡金属層３１の気孔率、すなわち、所定の体積の発泡金属層３１において気孔３５が占める体積の割合は、例えば、１０％以上、９０％以下である。また、気孔３５の平均径は１μｍ以上、１０００μｍ以下である。発泡金属層３１の１層の厚さは、例えば、１ｍｍ以上、１００ｍｍ以下である。ただし、後述するように、シート状の発泡金属層３１を複数層重ねて設けることで、配管１０の外周面１０ｓに配置される発泡金属層３１の厚さを適宜変更することができる。
【００３５】
発泡金属層３１は、多数の気孔３５を含んでいるため、外部から応力が加えられると気孔３５が潰れるようにして容易に圧縮変形可能となっている。本実施形態において、配管１０の周囲に第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとが互いに固定される際に、発泡金属層３１は、配管１０の径方向、すなわち、発泡金属層３１の厚さ方向に圧縮変形可能となっている。
【００３６】
図３に示すように、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの板厚ｔａは、配管１０の厚さｔｘよりも薄くなっている。例えば、配管１０が、４０ｍｍの厚さｔｘを有する９クロム鋼を用いて作製され、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂがオーステナイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）で作製されている場合、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの板厚ｔａは、５ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲に定められる。すなわち、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの板厚ｔａは、配管１０の厚さｔｘの１／８以上、３／８以下程度に設定される。
【００３７】
第１フランジ部２３Ａ、２４Ａは、第１湾曲板部２２Ａと同じ材料が用いられ、第１湾曲板部２２Ａと一体に設けられる。第２フランジ部２３Ｂ、２４Ｂは、第２湾曲板部２２Ｂと同じ材料が用いられ、第２湾曲板部２２Ｂと一体に設けられる。なお、図３では、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂを示しており、第１フランジ部２４Ａ及び第２フランジ部２４Ｂは省略して示す。第１フランジ部２４Ａ及び第２フランジ部２４Ｂについても、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂと同様の構成である。
【００３８】
図３に示すように、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂは、配管１０の径方向に突出する板状の部材であり、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの板厚ｔｂは、それぞれ、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの板厚ｔａよりも厚くなっている。これにより、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの強度が高められ、固定部材４１により締め付け力が加えられたときに、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの変形が抑制される。固定部材４１の締め付け力により第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとが互いに近づく方向に移動すると、第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとに連動して、第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとは、周方向に互いに近づく方向に移動する。第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの板厚ｔｂは、それぞれ第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの板厚ｔａの２倍の厚さとなっているが、この比率に限定されず、例えば２倍よりも大きく、３倍以下の比率に設定することができる。
【００３９】
なお、図３に示すように、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂは、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂとの接続部分に肉厚部２５Ａ、２５Ｂが設けられている。すなわち、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの、配管１０の周方向における厚さは、径方向の内側の第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂとの接続部分おいて、径方向の外側の部分よりも厚くなっている。これにより、第１フランジ部２３Ａと第１湾曲板部２２Ａとの接続部分、及び第２フランジ部２３Ｂと第２湾曲板部２２Ｂとの接続部分における応力集中を抑制して、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの強度を高めることができる。肉厚部２５Ａ、２５Ｂは、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂとそれぞれ一体に作製してもよく、例えば、接続部分に断面三角形状の金属を溶接して設けてもよい。
【００４０】
図３に示すように、第１フランジ部２３Ａには、板厚方向に貫通する貫通孔２３Ａａが設けられている。また、第２フランジ部２３Ｂには、板厚方向に貫通する貫通孔２３Ｂａが設けられている。第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとを固定する際に、貫通孔２３Ａａは貫通孔２３Ｂａに対し、ほぼ同心上に配置される。固定部材４１のボルト４１ａが貫通孔２３Ａａ及び貫通孔２３Ｂａを貫通して、第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとが、ボルト４１ａとナット４１ｂとで固定される。なお、図３には図示しない第１フランジ部２４Ａ及び第２フランジ部２４Ｂにも同様に貫通孔が設けられており、第１フランジ部２４Ａと第２フランジ部２４Ｂとが固定部材４１によって固定される。
【００４１】
図１に示す例では、第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとは、８個の固定部材４１によって固定される。つまり、貫通孔２３Ａａ、貫通孔２３Ｂａも配管１０の軸方向に沿って、それぞれ第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂにそれぞれ８か所ずつ設けられている。なお、第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとの固定箇所は、９か所以上でもよく、７か所以下であってもよい。
【００４２】
ここで、図３に示すように、第１補強部材２１Ａの第１湾曲板部２２Ａ及び第２補強部材２１Ｂの第２湾曲板部２２Ｂが、配管１０を囲んで固定された際に、周方向に隣り合う第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとの間には、所定の隙間ＳＰが設けられる。すなわち、固定部材４１で第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとを近接させて固定することにより、隙間ＳＰの分だけ第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとが周方向に近づく方向に引っ張られる。これにより、第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとで形成される環状部２２の内径Ｄ２（図２参照）が小さくなり、発泡金属層３１が径方向に圧縮変形するとともに、配管１０は、径方向の内側に向かって締め付ける応力が加えられる。これにより、配管１０の膨張に対抗することができ、配管１０の強度が補強される。
【００４３】
本実施形態では、配管１０の外周面１０ｓを囲んで発泡金属層３１が設けられているので、配管１０の製造バラツキに起因して配管１０の外径Ｄ１（図２参照）が、環状部２２の内径Ｄ２よりも小さい場合であっても、配管１０と第１湾曲板部２２Ａとの間、及び配管１０と第２湾曲板部２２Ｂとの間に隙間が生じることを抑制できる。このため、第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとを周方向に近接させて固定した際に、発泡金属層３１を介して、配管１０に対して径方向の内側に向かって締め付ける応力が加えられ配管１０の強度の補強を行うことができる。したがって、本実施形態の配管の補強構造１によれば、配管１０ごとに形状バラツキが存在する場合であっても、配管１０ごとの形状に合わせて第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂを作製する必要がなく、発泡金属層３１の厚さを調整することで、容易に配管１０の補強を行うことが可能である。
【００４４】
また、発泡金属層３１は、配管１０の周方向の全周に設けられているので、配管１０の断面形状の微小な変形や偏心等により生じる応力の集中を抑制して、配管１０の周方向の全周において補強を行うことができる。
【００４５】
図３に示す例では、発泡金属層３１は３層積層されているが、これに限定されない。例えば、発泡金属層３１は１層又は２層であってもよく、或いは、４層以上積層されていてもよい。配管１０ごとに外径Ｄ１のバラツキが存在する場合であっても、容易に発泡金属層３１の積層数を適宜変更することが可能である。発泡金属層３１の厚さｔｃは、配管１０の外径Ｄ１と環状部２２の内径Ｄ２との差分に基づいて設定することができ、ｔｃ＞（Ｄ２−Ｄ１）／２を満たす厚さとすることができる。
【００４６】
上述したように、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの、配管１０の軸方向における長さが、それぞれ、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの長さよりも長くなっている。図４及び図５に示すように、第１補強部材２１Ａの第３部分２１Ａｃ及び第２補強部材２１Ｂの第３部分２１Ｂｃにおいて、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂが設けられていない。
【００４７】
図４に示すように、第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂは、配管１０の外周面１０ｓを環状に囲んでいる。第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂが設けられていない第３部分２１Ａｃ及び第３部分２１Ｂｃにおいても、第１湾曲板部２２Ａと配管１０の間、及び第２湾曲板部２２Ｂと配管１０の間に発泡金属層３１が設けられている。
【００４８】
図５に示すように、第１湾曲板部２２Ａの周方向の端部と、第２湾曲板部２２Ｂの周方向の端部とは、隙間ＳＰを有して対向している。第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとの間の隙間ＳＰは、図３に示す第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとの間の隙間ＳＰと同じ大きさとなっている。
【００４９】
図１に示す第１補強部材２１Ａの第３部分２１Ａｃ及び第２補強部材２１Ｂの第３部分２１Ｂｃにおいても、固定部材４１で第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとを近接させて固定することにより、隙間ＳＰの分だけ第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとが周方向に近づく方向に移動する。これにより、第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとで形成される環状部２２の内径Ｄ２（図２参照）が小さくなり、発泡金属層３１が径方向に圧縮変形するとともに、配管１０は、径方向の内側に向かって締め付ける応力が加えられる。これにより、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂが設けられていない第３部分２１Ａｃ及び第３部分２１Ｂｃにおいても、配管１０の強度が補強される。
【００５０】
図５に示すように、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂが設けられていない部分においても発泡金属層３１は厚さｔｃを有しており、発泡金属層３１が径方向に圧縮変形する。このため、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂが設けられている部分と、設けられていない部分とで、配管１０に加えられる応力の差を抑制することができ、配管１０の軸方向に沿って効率的に配管１０の強度を高めることができる。
【００５１】
なお、図１に示す第１補強部材２１Ａの第１部分２１Ａａ及び第２補強部材２１Ｂの第１部分２１Ｂａにおいても、固定部材４１で第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとを近接させて固定することにより、隙間ＳＰの分だけ第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとが周方向に近づく方向に引っ張られる。これにより、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂが設けられていない部分においても、配管１０は、径方向内側に向かって締め付ける応力が加えられ、配管１０の強度が補強される。
【００５２】
以上のように、本実施形態において、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂは、配管１０の軸方向に沿った方向に延びており、発泡金属層３１は、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂと重なって、配管１０の軸方向に沿った方向に設けられる。これにより、配管１０の軸方向に沿った方向おいて、第１補強部材２１Ａと配管１０との間及び第２補強部材２１Ｂと配管１０との間に隙間が生じることを抑制でき、効果的に配管１０の補強を行うことができる。
【００５３】
また第１湾曲板部２２Ａ及び第２湾曲板部２２Ｂの、配管１０の軸方向における長さが、それぞれ、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂの、配管１０の軸方向における長さよりも長くなっている。これにより、第１フランジ部２３Ａ及び第２フランジ部２３Ｂが設けられていない第１補強部材２１Ａの第１部分２１Ａａ、第３部分２１Ａｃ及び第２補強部材２１Ｂの第１部分２１Ｂａ、第３部分２１Ｂｃにおいても、配管１０に対して締め付け応力が加えられ、配管１０の軸方向に沿って効率的に配管１０の強度を高めることができる。
【００５４】
第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂの、配管１０の軸方向における長さは、適宜変更することができるが、例えば、配管１０の外径Ｄ１の３倍以上とすることが好ましい。こうすれば、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂを固定したときの、配管１０に加えられる応力が軸方向に沿って分散され、配管１０の応力集中の発生を抑制することができる。
【００５５】
図７は、溶接部が設けられた配管を示す正面図である。図８は、溶接部における配管の補強構造を説明するための縦断面図である。図７に示すように、配管１０は、所定の長さに形成された複数の配管部材１０ａを有し、配管部材１０ａと配管部材１０ａとは、長手方向における互いの端部が突き合わされた状態で溶接されている。配管部材１０ａと配管部材１０ａとの接続部分において、周方向に沿って溶接部１１が形成される。図７では２本の配管部材１０ａについて示しているが、配管１０の直管部分は、複数の配管部材１０ａが溶接により接続されて、数百メートルにも及ぶ長さを有している。
【００５６】
図８に示すように、溶接部１１は、配管１０の外周面１０ｓから径方向の外側に向かって突出する。ここで、配管１０の外周面１０ｓから径方向の外側に向かう方向における溶接部１１の高さを高さｈ１とする。なお、本実施形態では、溶接部１１が外周面１０ｓから突出する場合を示しているが、溶接部１１の近傍で凹部が形成される場合もある。
【００５７】
配管１０、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂ（図８では省略して示す）は、いずれも剛性を有する材料が用いられるので、仮に、発泡金属層３１を介さず、直接、配管１０の外周面１０ｓに第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂを設けた場合、溶接部１１の凹凸に起因して隙間が生じる。第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂの締め付け応力が溶接部１１に集中して加えられ、溶接部１１の近傍の配管１０には、隙間が生じるため、十分な締め付け応力が加えられない場合がある。
【００５８】
本実施形態において、発泡金属層３１は、上述したように、配管１０の周方向の全周に設けられるとともに、配管１０の軸方向に沿った方向において、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂ（図８では省略して示す）と重なって設けられる。つまり、発泡金属層３１は、溶接部１１を覆って配管１０の外周面１０ｓに設けられている。
【００５９】
発泡金属層３１の厚さｔｃは、少なくとも溶接部１１の高さｈ１よりも厚く設けられている。ここで、発泡金属層３１の厚さｔｃは、溶接部１１が設けられていない部分の厚さであり、配管１０の外周面１０ｓと第１湾曲板部２２Ａとの間の径方向の間隔である。発泡金属層３１は、溶接部１１が設けられた部分において、溶接部１１が設けられていない部分よりも大きく圧縮変形する。これにより、発泡金属層３１が溶接部１１及び溶接部１１の近傍の外周面１０ｓに接触して、溶接部１１の凹凸に起因する配管１０の外周面１０ｓと第１湾曲板部２２Ａとの間の隙間の発生を抑制することができる。
【００６０】
第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂ（図８では省略して示す）により、配管１０の径方向の内側に向かって締め付ける応力が加えられる際に、溶接部１１が設けられた部分と、溶接部１１の近傍の溶接部１１が設けられていない部分とに、発泡金属層３１を介して応力が加えられる。このため、溶接部１１における応力集中が抑制され、配管１０の軸方向に沿った方向において配管１０の強度が補強される。
【００６１】
図８に示すように、発泡金属層３１は、配管１０の外周面１０ｓに複数重ねて設けられるので、発泡金属層３１の１層の厚さが溶接部１１の高さｈ１よりも薄い場合であっても、溶接部１１の高さｈ１に応じて、発泡金属層３１の層数を、適宜変更することが容易である。よって、発泡金属層３１の全体の厚さｔｃを溶接部１１の高さｈ１よりも厚くして、確実に配管１０の強度を補強することができる。
【００６２】
（配管の補強方法）
次に、第１の実施形態に係る配管１０の補強方法について説明する。図９は、第１の実施形態に係る配管の補強方法を説明するための第１補強部材及び第２補強部材の断面図である。本実施形態では、配管１０の設計寸法に基づいて配管１０の補強用具２０を作製することができる。具体的には、環状部２２の内径Ｄ３が、配管１０の外径Ｄ１（図２参照）の設計寸法よりも大きくなるように、第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとを作製する。ここで、環状部２２の内径Ｄ３は、第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとを当接させ、かつ、第１フランジ部２４Ａと第２フランジ部２４Ｂとを当接させたときの、第１湾曲板部２２Ａと第２湾曲板部２２Ｂとで形成される環状の断面形状の内径を示す。
【００６３】
上述したように、本実施形態では、配管１０と第１補強部材２１Ａとの間、及び配管１０と第２補強部材２１Ｂとの間に発泡金属層３１が設けられているので、環状部２２の内径Ｄ３を、配管１０の外径Ｄ１よりも大きくした場合であっても、第１補強部材２１Ａと配管１０との間の隙間及び第２補強部材２１Ｂと配管１０との間の隙間の発生を抑制することができる。また、発泡金属層３１が設けられるので、配管１０の実際の寸法を計測して、配管１０ごとの形状に合わせて第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂを作製する必要がない。このため、配管１０の設計寸法に基づいて第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂを作製することができ、補強用具２０の製造コストを低減できる。
【００６４】
図１０は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程を説明するための正面図である。図１０に示す工程では、配管１０の外周に発泡金属層３１を巻き付ける。この際、配管１０の実際の形状を測定して、測定された配管１０の外径Ｄ１（図２参照）と、環状部２２の内径Ｄ３（図９参照）の設計寸法との差を充填できるように発泡金属層３１の厚さｔｄを決定する。なお、配管１０に発泡金属層３１を巻き付けた状態の厚さｔｄは、図３等に示す、第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとを固定したときの発泡金属層３１の厚さｔｃよりも厚くなっている。発泡金属層３１を巻き付けた状態の厚さｔｄは、配管１０の外径Ｄ１の大きさや、締め付け応力の大きさ、発泡金属層３１の気孔率等に応じて適宜変更可能である。
【００６５】
図１０に示す例では、発泡金属層３１として長尺のシート状のものが用いられ、発泡金属層３１は、配管１０の軸方向に沿って、配管１０の外周面１０ｓにらせん状に巻き付けられる。こうすることで、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂと重なる部分の配管１０に、軸方向に沿って発泡金属層３１を容易に設けることができる。また、らせん状の発泡金属層３１を複数層、重ねて配管１０に巻き付けてもよい。
【００６６】
また、図１０に示すように、発泡金属層３１の、配管１０の軸方向の端部同士が重なり合うように巻き付けることが好ましい。発泡金属層３１の端部同士が重なり合う重畳部３１ａは、配管１０の軸方向に沿ってらせん状に設けられる。こうすることで、発泡金属層３１同士の間に隙間が生じることを抑制して、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂと、配管１０との間の隙間の発生を抑制することができる。
【００６７】
発泡金属層３１を巻き付ける方法は特に限定されるものではない。図１１は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程の第１変形例を説明するための正面図である。図１２は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程の第１変形例を説明するための断面図である。図１３は、配管に発泡金属層を巻き付ける工程の第２変形例を説明するための断面図である。
【００６８】
図１１に示すように、本変形例では、配管１０の軸方向に沿って発泡金属層３１が複数配列されている。発泡金属層３１は、それぞれ配管１０の周方向に巻き付けられる。図１１に示す例では、発泡金属層３１が、配管１０の軸方向に隣り合って６つ配列されているが、発泡金属層３１の幅、及び配管１０の軸方向に配列される発泡金属層３１の数は適宜変更してもよい。また、幅方向の端部同士が互いに重なるように複数の発泡金属層３１を配列してもよい。
【００６９】
図１２に示すように、発泡金属層３１は、それぞれ配管１０の外周の１周分の長さを有しており、配管１０の周方向に１周ごとに巻き付けられる。発泡金属層３１は、配管１０の径方向において複数層重ねられる。これに限定されず、図１３に示すように、長尺の発泡金属層３１を用い、連続して複数の発泡金属層３１を巻き付けてもよい。
【００７０】
図１１から図１３に示す例では、配管１０の軸方向に沿って、各ブロックごとに発泡金属層３１の厚さや積層数を変更できるという利点がある。例えば上述した溶接部１１が設けられた箇所において、発泡金属層３１の厚さを薄くして、溶接部１１が設けられていない箇所において、発泡金属層３１の厚さを厚くすることができる。このように、配管１０の実際の寸法に対応して発泡金属層３１の厚さを調整することが容易であり、確実に配管１０における応力の集中を抑制することができる。
【００７１】
また、図１０から図１３に示す例では、配管１０に発泡金属層３１を巻き付ける例を示したが、これに限定されない。図１４は、第１補強部材に発泡金属層を貼り付ける工程を説明するための断面図である。図１５は、第２補強部材に発泡金属層を貼り付ける工程を説明するための断面図である。図１４及び図１５に示すように、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂにそれぞれ発泡金属層３１Ａ、３１Ｂを設けてもよい。
【００７２】
図１４に示すように、第１補強部材２１Ａの第１湾曲板部２２Ａに発泡金属層３１Ａが貼り付けられる。発泡金属層３１Ａは、第１湾曲板部２２Ａの内周面２２Ａａに沿って、第１フランジ部２３Ａと重なる位置から、第１フランジ部２４Ａと重なる位置まで貼り付けられる。図１４では、発泡金属層３１Ａは複数、積層されており、発泡金属層３１Ａと第１湾曲板部２２Ａとの間、及び発泡金属層３１Ａの各層間は、図示しない接着層を介して貼り合わされる。
【００７３】
また、図１５に示すように、第２補強部材２１Ｂの第２湾曲板部２２Ｂに発泡金属層３１Ｂが貼り付けられる。発泡金属層３１Ｂは、第２湾曲板部２２Ｂの内周面２２Ｂａに沿って、第２フランジ部２３Ｂと重なる位置から、第２フランジ部２４Ｂと重なる位置まで貼り付けられる。図１５では、図１４に示す発泡金属層３１Ａの合計の厚さと同じ厚さになるように、発泡金属層３１Ｂが複数、積層される。発泡金属層３１Ｂと第２湾曲板部２２Ｂ、及び各層の発泡金属層３１Ｂ同士は、図示しない接着層を介して貼り合わされる。
【００７４】
図１４及び図１５に示すように、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂにそれぞれ発泡金属層３１Ａ、３１Ｂを貼り付ける方法では、発泡金属層３１Ａ、３１Ｂを貼り付ける作業を行う場所が配管１０の設置場所に限定されないので、配管１０の周囲に十分なスペースが確保できない場合であっても、容易に発泡金属層３１Ａ、３１Ｂを貼り付けることができる。また、発泡金属層３１Ａと発泡金属層３１Ｂとは、互いに異なる厚さになるように設けてもよい。これにより、配管１０の断面形状に偏心等の歪みが発生している場合であっても、配管１０の周方向において良好に補強することができる。
【００７５】
図１６は、配管に第１補強部材及び第２補強部材を取り付ける工程を説明するための模式図である。図１６に示すように配管１０を配管支持部１０１、１０２により支持する。上述のように、配管１０に発泡金属層３１を巻き付けた後に、若しくは、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂにそれぞれ発泡金属層３１Ａ、３１Ｂを貼り付ける。その後に、配管１０を囲むように第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂを配置して、補強用具支持部１０３、１０４により、第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとを仮固定する。このとき、第１フランジ部２３Ａと第２フランジ部２３Ｂとを対向させて、貫通孔２３Ａａと貫通孔２３Ｂａ（図３参照）とが連続するように第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとの位置の微調整を行う。
【００７６】
そして、固定部材４１を所定のトルクで締め付けることで、第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂから、発泡金属層３１（図１６では図示しない）を介して、配管１０に対して径方向に締め付ける応力が加えられる。以上のような補強方法により、配管１０の強度が補強される。なお、図１６に示す第１補強部材２１Ａ及び第２補強部材２１Ｂを取り付ける方法は、あくまで一例であって、配管支持部１０１、１０２、補強用具支持部１０３、１０４等の構成は、適宜変更してもよい。
【００７７】
（第２の実施形態）
図１７は、第２の実施形態に係る配管の補強構造を説明するための正面図である。図１８は、第２の実施形態に係る配管を示す正面図である。図１７及び図１８に示すように、本実施形態の配管１２は、湾曲部１２ａと、直管部１２ｂと、直管部１２ｃとを有する。直管部１２ｂは、水平方向において直線状に延びる配管である。直管部１２ｃは、直管部１２ｂの延出方向に対して直交する方向に直線状に延びる配管である。湾曲部１２ａは、略９０°（Ｌ字状）に湾曲し、直管部１２ｂと直管部１２ｃとを接続する。本実施形態の配管の補強構造１Ａにおける補強対象部分は、配管１２の湾曲部１２ａ、いわゆるエルボー部分である。湾曲部１２ａは、略９０°（Ｌ字状）に湾曲する構成に限定されず、例えば、略４５°に湾曲するものであってもよいし、略１８０°（Ｕ字状）に湾曲する構成であってもよい。
【００７８】
図１８に示すように、配管１２において、湾曲部１２ａと直管部１２ｂとの接続部分において、周方向に沿って溶接部１１Ａが形成される。また、湾曲部１２ａと直管部１２ｃとの接続部分において、周方向に沿って溶接部１１Ｂが形成される。さらに、湾曲部１２ａの内側湾曲部に沿って溶接部１１Ｃが設けられている。配管１２において、これらの溶接部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの近傍に凹凸が設けられる。
【００７９】
図１７に示すように、配管１２の湾曲部１２ａに、補強用具２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅが取り付けられている。補強用具２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅは、湾曲部１２ａの軸方向に沿った方向に並んで配置される。補強用具２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅは、それぞれ、第１補強部材２１Ｃと第２補強部材２１Ｄとを含む。第１補強部材２１Ｃ及び第２補強部材２１Ｄは、配管１２の軸方向に沿って所定の長さを有しており、第１補強部材２１Ｃと第２補強部材２１Ｄとで湾曲部１２ａの外周面１２ａｓを囲んで配置される。
【００８０】
補強用具２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅは、湾曲部１２ａに配置されることから、湾曲部１２ａの外側湾曲部に対応する部分と、湾曲部１２ａの内側湾曲部に対応する部分とで長さが異なっている。すなわち、湾曲部１２ａの軸方向において、第２補強部材２１Ｄの、湾曲部１２ａの内側湾曲部に対向する部分の長さＬ１は、第１補強部材２１Ｃの、湾曲部１２ａの外側湾曲部に対向する部分の長さＬ２よりも短くなっている。
【００８１】
第１の実施形態と同様に、第１補強部材２１Ｃは、第１湾曲板部２２Ｃと、第１フランジ部２３Ｃとを有する。第２補強部材２１Ｄは、第２湾曲板部２２Ｄと、第２フランジ部２３Ｄとを有する。なお、図１７では図示を省略するが、第１湾曲板部２２Ｃの、第１フランジ部２３Ｃに対し反対側の端部において、第１フランジ部２３Ｃと同様の第１フランジ部が設けられている。また、第２湾曲板部２２Ｄの、第２フランジ部２３Ｄに対し反対側の端部において、第２フランジ部２３Ｄと同様の第２フランジ部が設けられている。
【００８２】
本実施形態において、第１補強部材２１Ｃと湾曲部１２ａとの間及び第２補強部材２１Ｄと湾曲部１２ａとの間に発泡金属層３２が設けられている。第１フランジ部２３Ｃと第２フランジ部２３Ｄとを固定部材４１で締め付けて固定することにより、第１湾曲板部２２Ｃと第２湾曲板部２２Ｄとが、周方向に互いに近づく方向に引っ張られる。これにより、第１補強部材２１Ｃ及び第２補強部材２１Ｄから、湾曲部１２ａに対し、径方向の内側に向かう締め付け応力が加えられ、湾曲部１２ａの強度が補強される。
【００８３】
本実施形態においても、第１補強部材２１Ｃ及び第２補強部材２１Ｄから加えられる締め付け応力によって、発泡金属層３２は、湾曲部１２ａの径方向に圧縮変形する。これにより、第１補強部材２１Ｃと湾曲部１２ａとの間及び第２補強部材２１Ｄと湾曲部１２ａとの間に隙間が発生することを抑制して、応力の集中を抑制できる。湾曲部１２ａは、設計寸法に対して、外径形状や湾曲形状の実際の寸法の誤差が生じやすい箇所であるが、発泡金属層３２を設けることで、寸法の誤差による隙間の発生を抑制できる。
【００８４】
図１９は、第２の実施形態に係る配管に発泡金属層を巻き付けたときの正面図である。図２０は、第２の実施形態に係る配管に発泡金属層を巻き付けたとき他の例を示す正面図である。本実施形態において、図１９に示すように、発泡金属層３２として長尺のシート状のものが用いられ、発泡金属層３２は、湾曲部１２ａの軸方向に沿って、湾曲部１２ａの外周面１２ａｓにらせん状に巻き付けられる。これにより、湾曲部１２ａの湾曲した部分であっても容易に発泡金属層３２を巻き付けることができる。発泡金属層３２は、上述したように複数、積層してもよい。
【００８５】
この際、発泡金属層３２は、溶接部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを覆って設けられる。これにより、溶接部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの近傍に生じる凹凸に対応して発泡金属層３２が圧縮変形するので、溶接部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃにおける応力の集中を抑制して、湾曲部１２ａの強度を補強することができる。
【００８６】
図１９に示す、発泡金属層３２の巻き付け方法はあくまで一例であって、他の方法であってもよい。例えば、図２０に示すように、湾曲部１２ａの軸方向に沿って、発泡金属層３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅが配列されていてもよい。発泡金属層３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅは、補強用具２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ（図１７参照）にそれぞれ重なる位置に設けられる。
【００８７】
図２０に示す例では、発泡金属層３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅごとに、形状や厚さ等を変更することができるので、例えば、溶接部１１Ａ、１１Ｂに重なる発泡金属層３２Ａ、３２Ｅを、他の部分と異なる厚さにする等、適宜調整を行うことができる。また、図１４及び図１５に示した例と同様に、発泡金属層３２は、第１補強部材２１Ｃ及び第２補強部材２１Ｄに貼り付けてもよい。
【００８８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態の内容によりこの発明が限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、第１の実施形態に示す第１補強部材２１Ａと第２補強部材２１Ｂとは、互いに線対称の正面形状及び断面形状であるが、互いに非対称な形状であってもよい。また、第１フランジ部２３Ａ、２４Ａと第２フランジ部２３Ｂ、２４Ｂは、それぞれ２つずつ設けられているが、第１湾曲板部２２Ａの一端側に第１フランジ部２３Ａを設け、第２湾曲板部２２Ｂの一端側に第２フランジ部２３Ｂを設け、第１湾曲板部２２Ａの他端側と第２湾曲板部２２Ｂの他端側とは、例えば、ヒンジ構造により稼働可能に固定されていてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１、１Ａ  配管の補強構造
１０、１２  配管
１０ａ  配管部材
１０ｓ、１２ａｓ  外周面
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  溶接部
１２ａ  湾曲部
１２ｂ、１２ｃ  直管部
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ  補強用具
２１Ａ、２１Ｃ  第１補強部材
２１Ｂ、２１Ｄ  第２補強部材
２２  環状部
２２Ａ、２２Ｃ  第１湾曲板部
２２Ｂ、２２Ｄ  第２湾曲板部
２２Ａａ、２２Ｂａ  内周面
２３Ａ、２３Ｃ、２４Ａ  第１フランジ部
２３Ｂ、２３Ｄ、２４Ｂ  第２フランジ部
２３Ａａ、２３Ｂａ  貫通孔
２５Ａ、２５Ｂ  肉厚部
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ  発泡金属層
３５  気孔
４１  固定部材
Ｄ１  外径
Ｄ２、Ｄ３  内径
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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