(57)【要約】【課題】  現地での溶接作業および部材の接合部における未溶接部分を低減し、かつ、多方向から力が働いても配管の拘束支持構造を保つことが可能な架構型配管拘束支持具、架構型配管拘束支持構造体、架構型配管拘束支持構造体の組立て方法を提供する。【解決手段】  配管を架構に固定して拘束支持するための架構型配管拘束支持具において、複数の支柱からなる前記架構と、一端が前記配管に固定され、他端に台座が固定されたラグと、を備え、前記支柱は凸部を有し、前記台座は凹部を有し、前記凸部と前記凹部との嵌合によって前記支柱と前記ラグとが固定されていることを特徴とする架構型配管拘束支持具を提供する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を架構に固定して拘束支持するための架構型配管拘束支持具において、
複数の支柱からなる前記架構と、
一端が前記配管に固定され、他端に台座が固定されたラグと、を備え、
前記支柱は凸部を有し、前記台座は凹部を有し、前記凸部と前記凹部との嵌合によって前記支柱と前記ラグとが固定されていることを特徴とする架構型配管拘束支持具。
【請求項２】
請求項１記載の架構型配管拘束支持具において、前記凸部の前記支柱に固定される面の全周と前記支柱とが溶接されて固定されていることを特徴とする架構型配管拘束支持具。
【請求項３】
請求項１記載の架構型配管拘束支持具において、前記ラグの前記配管に固定される端部の全周と前記配管とが溶接されて固定されており、前記ラグの前記台座に固定される端部の全周と前記台座とが溶接されて固定されていることを特徴とする架構型配管拘束支持具。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の架構型配管拘束支持具において、前記凸部および前記凹部は直方体形状を有することを特徴とする架構型配管拘束支持具。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の架構型配管拘束支持具において、前記ラグはパイプラグであることを特徴とする架構型配管拘束支持具。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の架構型配管拘束支持具において、前記支柱は、一端が躯体に固定され、他端が鉛直方向に延びる一対の支柱と、この一対の支柱の上端および下端のそれぞれに渡って設けられた一対の支柱とからなることを特徴とする架構型配管拘束支持具。
【請求項７】
配管が架構に固定されて拘束支持された架構型配管拘束支持構造体において、
前記配管と、
複数の支柱からなる前記架構と、
一端が前記配管に固定され、他端に台座が固定されたラグと、を備え、
前記支柱は凸部を有し、前記台座は凹部を有し、前記凸部と前記凹部との嵌合によって前記支柱と前記ラグとが固定されていることを特徴とする架構型配管拘束支持構造体。
【請求項８】
請求項７記載の架構型配管拘束支持構造体において、前記凸部の前記支柱に固定される面の全周と前記支柱とが溶接されて固定されていることを特徴とする架構型配管拘束支持構造体。
【請求項９】
請求項７記載の架構型配管拘束支持構造体において、前記ラグの前記配管に固定される端部の全周と前記配管とが溶接されて固定されており、前記ラグの前記台座に固定される端部の全周と前記台座とが溶接されて固定されていることを特徴とする架構型配管拘束支持構造体。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載の架構型配管拘束支持構造体において、前記凸部および前記凹部は直方体形状を有することを特徴とする架構型配管拘束支持構造体。
【請求項１１】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載の架構型配管拘束支持構造体において、前記ラグはパイプラグであることを特徴とする架構型配管拘束支持構造体。
【請求項１２】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載の架構型配管拘束支持構造体において、前記支柱は、一端が躯体に固定され、他端が鉛直方向に延びる一対の支柱と、この一対の支柱の上端および下端のそれぞれに渡って設けられた一対の支柱とからなることを特徴とする架構型配管拘束支持構造体。
【請求項１３】
配管を架構に固定して拘束支持した架構型配管拘束支持構造体の組立て方法において、
前記架構を構成する複数の支柱と、前記配管と前記架構とを固定するラグと、を準備し、
前記支柱に凸部を溶接して固定し、
前記配管と前記ラグの一端とを溶接して固定し、
前記ラグの前記配管が固定された端部と反対側の端部に、前記凸部に嵌合可能な凹部を有する台座を溶接して固定し、
前記支柱の前記凸部と前記台座の前記凹部とを嵌合して固定することを特徴とする架構型配管拘束支持構造体の組立て方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の架構型配管拘束支持構造体の組立て方法において、前記凸部は、前記支柱に直交し、前記支柱の幅方向に延びる直方体形状を有し、前記支柱と前記凸部との接合面において、前記支柱の幅方向の端部と前記凸部とをフレア溶接によって固定し、それ以外の部分は隅肉溶接によって固定することを特徴とする架構型配管拘束支持構造体の組立て方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の架構型配管拘束支持構造体の組立て方法において、前記ラグの一端と前記配管とを隅肉溶接によって固定し、前記ラグの他端と前記台座とを隅肉溶接によって固定することを特徴とする架構型配管拘束支持構造体の組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架構型配管拘束支持具、架構型配管拘束支持構造体、架構型配管拘束支持構造体の組立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種プラント（発電、化学および石油プラント等）に敷設される配管には、配管に働く外力（自重、地震、熱および水力動的荷重等に起因する力）によって配管が変位することを防ぐため、一般に、配管を拘束するための配管拘束支持具（「配管サポート」および「レストレイント」とも称する。）が設置される。
【０００３】
配管拘束支持具の中で、「架構型」と称されるものは、一般に、複数の支柱で形成された架構と、ラグと呼ばれる接合部品とを有し、配管を、ラグを介して架構に固定して拘束支持する構成を有する。
【０００４】
架構型配管拘束支持具の一例として、特許文献１には、配管の支持構造に対して取り合う上記配管に固定された配管ラグにおいて、上記配管ラグは中央部分に配管の取り合い部が設けられて外縁が八角形であることを特徴とした配管ラグが開示されている。配管ラグと支持構造物とは、溶接によって固定されている。特許文献１の構成によれば、外縁が八角形の配管ラグで各種の支持構造に対して、及び各拘束方向に対して配管の拘束支持が可能となる配管ラグを提供できるとされている。また、配管ラグ構造の統一化ができ、配管ラグ製作の量産化、設計・製作の円滑化並びに設計時間の短縮化を図ることができ、さらに、設計変更に対する適応が容易になるとされている。
【０００５】
特許文献１のような架構とラグとが溶接された構成を有する場合、両者の溶接は、一般に、配管が設置されるプラント等（現地）において、隅肉溶接によって溶接される。しかしながら、隅肉溶接では架構とラグとの接合部において、溶接部分と、溶接部分以外の未溶接部分が生じる。架構とラグとの接合部に未溶接部分が存在すると、この部分に高い応力が集中して亀裂が発生しやすい構造となり、プラントの運転中、疲労によって亀裂が進展し、配管拘束支持具の損傷に至る問題がある。したがって、配管拘束支持具において、接合される部材同士の接合部における未溶接部分を低減することが重要な課題となる。また、配管拘束支持具を現地において溶接する場合、作業スペースが狭い場合には作業性が悪く、溶接の品質が低くなる恐れがある。このため、上述した未溶接部分の低減に加え、現地における溶接作業を低減することも必要である。
【０００６】
溶接箇所を低減した配管拘束支持具として、特許文献２に記載のものがある。特許文献２には、配管と、配管外周に配管中心軸を挟んで固定した一対の配管ラグと、配管ラグが係合する支持構造物を有する配管支持構造体において、上記配管ラグは外周に上記支持構造物と係合する切欠きを有し、上記配管ラグの切欠きと上記支持構造物を係合させて、前記配管を配管軸方向及びこれと直交する一方向において拘束支持することを特徴とする配管支持構造体が開示されている。特許文献２の配管支持構造体は、配管ラグに施された切欠きと支持構造物を噛合せることにより配管の軸方向変位を拘束する構造とすることで、配管ラグと支持構造物の溶接が不要となり、また、配管ラグ自体に切欠きを設ける事により別部材の溶接作業が低減され、配管ラグの耐荷重強度が増大することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９‐１７０６８０号公報
【特許文献２】特開２０１１‐６４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献２に記載された配管拘束支持具は、Ｕ字状板と水平梁とを溶接ではなく、係合して組み立て可能であるため、溶接箇所を低減できるものであるが、この構成上、配管の多方向における変位に対して、配管の拘束構造を十分に保つことができない可能性があった。
【０００９】
本発明の目的は、上記事情に鑑み、現地での溶接作業および部材の接合部における未溶接部分を低減し、かつ、多方向から力が働いても配管の拘束支持構造を保つことが可能な架構型配管拘束支持具、架構型配管拘束支持構造体、架構型配管拘束支持構造体の組立て方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る架構型配管拘束支持具は、上記目的を達成するため、配管を、ラグを介して架構に固定して拘束支持する架構型配管拘束支持具において、ラグの一端は配管に溶接されて固定され、ラグの他端は溶接して固定された台座を有し、支柱には凸部が設けられ、台座にはこの凸部と嵌合可能な凹部が設けられ、支柱の凸部と台座の凹部を嵌合することによって支柱とラグとが固定される構造を有するものである。
【００１１】
本発明に係る架構型配管拘束支持構造体は、上述した架構型配管拘束支持具を用いて配管を固定した構造体である。
【００１２】
本発明に係る架構型配管拘束支持構造体の組立て方法は、架構を構成する支柱に予め凸部を溶接して固定しておき、ラグの一端と配管とを溶接して固定し、ラグの他端に、支柱の凸部に嵌合可能な凹部を有する台座を溶接して固定し、支柱の凸部と台座の凹部とを嵌合して固定するものである。
【００１３】
本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、現地での溶接作業および部材の接合部における未溶接部分を低減し、かつ、多方向から力が働いても配管の拘束構造を保つことが可能な架構型配管拘束支持具、架構型配管拘束支持構造体、架構型配管拘束支持構造体の組立て方法を提供することができる。
【００１５】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る架構型配管拘束支持構造体の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る架構型配管拘束支持構造体の他の例を示す断面模式図である。
【図３】図２の配管周辺を矢印方向から見た断面図である。
【図４】図２の架構型配管拘束支持構造体の分解図である。
【図５】図４のＸ部分の拡大図である。
【図６】図５のＹ部分を上下反転した拡大図である。
【図７】図６の正面図である。
【図８】従来の隅肉溶接構造の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明に係る架構型配管拘束支持構造体の一例を示す断面模式図であり、図２は本発明に係る架構型配管拘束支持構造体の他の例を示す断面模式図である。図１に示す架構型配管拘束支持構造体（以下、「配管拘束支持構造体」とも称する。）１００は、配管３を２方向（図１のｘ軸方向およびｙ軸方向）に拘束する、いわゆる「２方向拘束型」の構成の例であり、図２に示す架構型配管拘束支持構造体２００は、配管３を３方向（図２のｘ軸方向、ｙ軸方向および図示しない配管３の軸方向）に拘束する、いわゆる「３方向拘束型」の構成の例である。本発明において、配管を架構に固定して拘束支持する部材の集合体を「架構型配管拘束支持具」と称し、この架構型配管拘束支持具を配管に取り付けた構造体を「架構型配管拘束支持構造体」と称する。以下、図２に示す３方向拘束型の架構型配管拘束支持構造体２００を例にして、本発明の構成について詳述する。
【００１９】
図３は図２の配管周辺を矢印方向から見た図である。図２および３に示すように、本発明に係る架構型配管拘束支持具（以下、「配管拘束支持具」とも称する。）は、複数の支柱１ａ，１ｂからなる架構１と、配管３と架構１との間に設けられたラグ４と、台座１１とを有する。
【００２０】
架構１は、一端が埋め込み金物９を介して躯体１０（固定構造物）に固定され、他端が鉛直方向に延びる一対の支柱１ａと、この一対の支柱１ａの上端および下端のそれぞれに渡って設けられ、支柱１ａに直交する一対の支柱１ｂとを有する。また、配管３に固定されたラグ４と、ラグ４および架構１に固定された台座５を有する。ラグ４は、配管３に溶接されており、台座１１はラグ４に溶接されている。そして、架構１と台座１１とは、架構１のそれぞれの支柱１ａ，１ｂに設けられた凸部（後述する）および台座１１に設けられた凹部（後述する）を介して嵌合されている。
【００２１】
まず始めに、ラグ４と配管３の固定について説明する。本実施例では、ラグ４として、パイプラグを用いている。パイプラグ４は、配管３同様に中空管状の部材であり、配管３に接合される一端は、配管３の表面に沿って密着可能な形状を有している。パイプラグ４と配管３とは、パイプラグ４の配管３と接合される一端の全周を隅肉溶接して固定される。この溶接作業は、配管３が設置されている現地において実施される。
【００２２】
次に、架構１とラグ４の固定について説明する。図４は図２の分解図であり、図５は図４のＸ部分の拡大図である。図４および図５に示すように、架構１を構成する支柱１ａ，１ｂには、それぞれ凸部（「嵌め込み部材」または「コマ」とも称される。）２が設けられている。また、ラグ４の架構１に固定される端部（配管３に固定される端部と反対側の端部）には、台座５が設けられており、台座５には、上述した凸部２が嵌合可能な凹部８が設けられている。支柱１ａ，１ｂの凸部２を、台座５の凹部８に嵌合することで、台座５を介して支柱１ａ，１ｂとラグ４とを固定することができる。台５とラグ４とは、ラグ４と配管３との溶接と同様、隅肉溶接で固定される。台５とラグ４との溶接は、配管３とラグ４との固定と同様に、現場において実施される。
【００２３】
図６は図５のＹ部分を上下反転した拡大図であり、図７は図６の正面図である。図６および７に示すように、凸部２と支柱１ａ，１ｂとの接合部は、フレア溶接部（アーク溶接部）５および隅肉溶接部６を有している。より具体的に説明すると、本実施例では、凸部２は、支柱１ａ，１ｂに直交し、支柱１ａ，１ｂの幅方向に延びる直方体形状を有し、支柱１ａ，１ｂと凸部２との接合面において、支柱１ａ，１ｂの幅方向の端部と、凸部２とはフレア溶接によって固定され、それ以外の部分は隅肉溶接によって固定されている。このように接合することによって、支柱１ａ，１ｂおよび凸部２を、接合部に未溶接部分を生じることなく固定することができる。このため、多方向から力が働いても、未溶接部分からの亀裂の発生および進展を生じることなく、配管の拘束支持構造を保つことが可能となり、配管拘束支持具の信頼性を高めることができる。支柱１ａ，１ｂと突起２との溶接は、配管３が設置されている現場ではなく、支柱１ａ，１ｂが作製される工場において行うことができるため、現地での作業スペースの確保を考慮する必要無く、接合部の全周を溶接することができる。
【００２４】
図７は従来の隅肉溶接構造の一例を示す断面図である。図７に示すように、従来、現地において支柱等の固定構造物７０と、ラグ等の接合部材７１を隅肉溶接する場合、片側（表側）のみに隅肉溶接部７２が形成され、もう一方の片側（裏側）には、構造上の制限を受け、隅肉溶接することができなかった。このため、図７のＺ部分に示すように、部材の接合部において未溶接部分が生じ、この未溶接部分から亀裂および進展が生じていた。
【００２５】
これに対し、本発明は、図６に示すように、支柱１ａ，１ｂとラグ４とを直接溶接するのではなく、凸部２と凹部８とを介した嵌合構造とすることで、支柱１ａ，１ｂとラグ４との固定の際の現地での溶接を不要とすることができる。さらに、多方向から力が働く凸部２と支柱１ａ，１ｂを、溶接作業において構造上の制限を受ける現地ではなく、工場で溶接することができるため、支柱１ａ，１ｂと凸部２とを、接合部に未溶接部分を生じることなく溶接することができ、配管拘束支持具の信頼性を高めることができる。
【００２６】
前述した特許文献２の構造では、Ｕ字状板と係合された水平梁は、配管の変位等のよって、水平梁に対して垂直な方向（配管の軸方向）に力が働いたとしても係合を維持することができると考えられるが、水平梁に対して平行な方向（配管の軸方向に直交する方向）に力が働いた場合、係合を維持することができなくなる可能性がある。これに対して、図５に示すように、本発明の配管拘束支持具の凸部２および凹部８の嵌合構造は、多方向から力が働いたとしても、嵌合構造を維持することができるものとなっている。
【００２７】
凸部２および凹部８の形状は、支柱１ａ，１ｂとラグ４とを強固に接合し、多方向からの力を受けても嵌合状態を保持することが可能であれば、どのような形状であってもよい。本実施例では、凸部２および凹部８の形状を直方体形状としているが、円柱形状や、他の多角形状を有する形状であってもよい。本実施例に示す直方体形状は、多方向からの力に耐え、かつ、凸部２を支柱１ａ，１ｂに溶接しやすいため、好適である。また、凸部２および凹部８の寸法は、それぞれ適宜調整することができる。凹部８の大きさを凸部２よりも大きくし、両者を嵌合した際に余裕（隙間）を持たせるようにしてもよい。
【００２８】
本発明に係る配管拘束支持構造体の組立て方法の手順をまとめると、以下のとおりである：
（１）架構１を構成する支柱１ａ，１ｂの準備
（２）支柱１ａ，１ｂと凸部２の溶接（フレア溶接および隅肉溶接）
（３）配管３とラグ４の溶接（隅肉溶接）
（４）ラグ４と台座１１の溶接（隅肉溶接）
（５）支柱１ａ，１ｂの凸部２と台座１１の凹部８の嵌合
上記（２）の溶接作業は工場において、上記（３）および（４）の溶接作業は配管が設置される現地においてなされる。
【００２９】
本発明では、支柱１ａ，１ｂと凸部２とを全周溶接できるため、未溶接部分が無く、配管拘束支持具および配管拘束支持構造体の信頼性を高めることができる。また、支柱１ａ，１ｂの凸部２と台座１１の凹部８とを嵌合によって固定する構成としたため、現地での溶接箇所自体を低減し、溶接箇所の検査作業を低減することができる。この結果、配管拘束支持構造体を組み立てるための作業時間も低減することができる。以上のことから、本発明は、溶接の品質向上とコスト低減を実現することができる。
【００３０】
以上、本発明によれば、現地での溶接作業および部材の接合部における未溶接部分を低減し、かつ、多方向から力が働いても配管の拘束構造を保つことが可能な架構型配管拘束支持具、架構型配管拘束支持構造体、架構型配管拘束支持構造体の製造方法を提供することができることが示された。
【００３１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００３２】
例えば、上述した実施例では、架構１を４本の支柱１ａ，１ｂで構成したが、支柱の本数および構成はこれに限定されるものではない。また、ラグ４は配管３に全周溶接可能なものであれば、パイプラグに限られない。台座１１の形状は、架構１と台座１１とが凸部２および凹部８を介して嵌合可能ならば、図示した直方体形状に限られず、どのような形状を有していてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…架構、１ａ，１ｂ…支柱、２…凸部、３…配管、４…ラグ、５…凸部と支柱のフレア溶接部、６…凸部と支柱の隅肉溶接部、７…配管とラグの隅肉溶接部、８…凹部、９…埋め込み金物、１０…躯体、１１…台座、１２…ラグと台座の隅肉溶接部、７０…固定構造物、７１…接合部材、７２…隅肉溶接部、１００，２００…架構型配管拘束支持構造体。
【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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