(57)【要約】【課題】地震発生時においても、その取付状態を維持する事を可能とし、かつ、通常使用時における熱伸びによる影響を回避することのできる電気ヒータの取付構造を提供する。【解決手段】空調設備を構成するダクト内に配置されるＵ字状に形成された電気ヒータ１０の取付構造であって、電気ヒータ１０の端子側端部１６を固定するフランジ板５２は、電気ヒータ１０のＵ字側端部１８を支持する中間支持板５４に比べて板厚を厚く構成し、Ｕ字側端部１８は、中間支持板５４に対して、電気ヒータ１０の長手方向へのスライドを可能としつつ、長手方向と交差する方向への移動を抑制するように支持されていることを特徴とする。【選択図】図１
2019179704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調設備を構成するダクト内に配置されるＵ字状に形成された電気ヒータの取付構造であって、
前記電気ヒータの端子側端部を固定する第１の板部材と、
前記電気ヒータのＵ字側端部を支持する第２の板部材と、を有し、
前記第１の板部材は、前記第２の板部材よりも高い剛性を備え
前記Ｕ字側端部は、前記第２の板部材に対して、電気ヒータの長手方向へのスライドを可能としつつ、長手方向と交差する方向への移動を抑制するように支持されていることを特徴とする電気ヒータの取付構造。
【請求項２】
空調設備を構成するダクト内に配置されるＵ字状に形成された電気ヒータの取付構造であって、
前記電気ヒータの端子側端部を固定する第１の板部材は、前記電気ヒータのＵ字側端部を支持する第２の板部材に比べて板厚を厚く構成し、
前記Ｕ字側端部は、前記第２の板部材に対して、電気ヒータの長手方向へのスライドを可能としつつ、長手方向と交差する方向への移動を抑制するように支持されていることを特徴とする電気ヒータの取付構造。
【請求項３】
前記第２の板部材には、前記Ｕ字側端部を挿通可能な開口部と、
前記開口部に隣接して配置され、前記電気ヒータの長手方向に沿って板面から立設される固定板と、が備えられ、
前記固定板には、前記Ｕ字側端部を支持する支持プレートが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気ヒータの取付構造。
【請求項４】
前記開口部の幅Ｄは、前記電気ヒータのＵ字幅ｄよりも広く構成されていることを特徴とする請求項３に記載の電気ヒータの取付構造。
【請求項５】
前記支持プレートは、前記電気ヒータのヒータ管を保持するホールド部を備えた一対のプレートにより、前記ヒータ管を挟み込む構成としたことを特徴とする請求項３または４に記載の電気ヒータの取付構造。
【請求項６】
前記端子側端部は、前記第１の板部材との間に、絶縁部材により構成されたスリーブと、
フランジ部とスリーブ部とを有し、フランジ部と前記スリーブ部に螺合するナットとにより、前記第１の板部材を挟持して、前記電気ヒータを固定するフランジスリーブと、を備え、
前記フランジスリーブと前記端子側端部を接合していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電気ヒータの取付構造。
【請求項７】
前記フランジスリーブと前記端子側端部との接合は、ろう材または溶接としていることを特徴とする請求項６に記載の電気ヒータの取付構造。
【請求項８】
前記スリーブは、前記第１の板部材の厚みより長い軸長を持った筒部と、前記第１の板部材を挟持すると共に前記筒部を挿通可能な開口を備えた一対の押え板とから成り、
前記筒部の軸長を前記第１の板部材の板厚と前記一対の押え板の板厚の合計値よりも短くしたことを特徴とする請求項６または７に記載の電気ヒータの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気ヒータの取付構造に係り、特に閉断面を構成するダクト内に配置される電気ヒータの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
閉断面を構成するダクト内に電気ヒータを配置している設備としては、一例として特許文献１、２に開示されているような原子力発電施設の空調設備を挙げることができる。こうした設備では従来、加熱源として管内に蒸気を挿通させる熱交換器を採用していたが、地震発生時の破断や漏水といったリスクの少ない電気ヒータ化が進められてきている。
【０００３】
こうした設備に採用される電気ヒータは、地震発生時における破損を避けるために、その固定枠の剛構造化が成され、主要構造部材にかかる応力が許容値以下となるように構成されている。一方で、熱入力部材であるがために、取り付けに際しては、ヒータ管の熱伸びを許容するなど、通常運転時における加熱機能に影響を及ぼさない事が求められている。
【０００４】
ケーシング内に配置する電気ヒータの取付構造としては、例えば特許文献３のようなものを挙げる事ができる。特許文献３に開示されている取付構造は、一対の支持板それぞれに貫通孔を設け、この貫通孔間に電気ヒータを架け渡すという両端支持型の取付構造である。
【０００５】
また、ダクト内に限られない一般的な電気ヒータの取付構造の一例としては、特許文献４に開示されているような構造を挙げることができる。特許文献４に開示されている技術は、鉄板焼きの鉄板を加熱するための電気ヒータであり、Ｕ字状に形成したヒータを鉄板の裏面に押し付けると共に、コ字状に形成した固定金具により位置決めを成すという摩擦固定型の取付構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５３０５８１９号公報
【特許文献２】特開２０１６−９９２６５号公報
【特許文献３】特開平９−２６４６７９号公報
【特許文献４】特開２０１３−９４１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献に示されるように、空調設備を構成するダクト内に電気ヒータを配置する事は、既に検討されている。そして、その電気ヒータの取付構造としては、両端支持構造や、電気ヒータ全体を加熱対象物に押し付ける摩擦支持構造などが開示されている。しかし、いずれの文献に開示されている取付構造も、電気ヒータは、単に支持されているだけであり、長手方向に対する固定についての詳細については記載が無い。
このため、地震発生時には、長手方向に電気ヒータがズレ、周辺機器やダクト内面と接触し、破損するといった虞がある。
【０００８】
そこで本発明では、地震発生時においても、その取付状態を維持する事を可能とし、かつ、通常使用時における熱伸びによる影響を回避することのできる電気ヒータの取付構造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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る電気ヒータの取付構造は、空調設備を構成するダクト内に配置されるＵ字状に形成された電気ヒータの取付構造であって、前記電気ヒータの端子側端部を固定する第１の板部材と、前記電気ヒータのＵ字側端部を支持する第２の板部材と、を有し、前記第１の板部材は、前記第２の板部材よりも高い剛性を備え前記Ｕ字側端部は、前記第２の板部材に対して、電気ヒータの長手方向へのスライドを可能としつつ、長手方向と交差する方向への移動を抑制するように支持されていることを特徴とする。このような特徴のうち、剛性を高めた第１の板部材は、それ自体をダクトの側壁として利用した場合であっても、ダクトの強度を確保することが可能となる。一方、第２の板部材側には、別途、強度確保のための側壁部材が必要となる。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明に係る電気ヒータの取付構造は、空調設備を構成するダクト内に配置されるＵ字状に形成された電気ヒータの取付構造であって、前記電気ヒータの端子側端部を固定する第１の板部材は、前記電気ヒータのＵ字側端部を支持する第２の板部材に比べて板厚を厚く構成し、前記Ｕ字側端部は、前記第２の板部材に対して、電気ヒータの長手方向へのスライドを可能としつつ、長手方向と交差する方向への移動を抑制するように支持されていることを特徴とすることもできる。このような特徴のうち、第２の板部材に比べて板厚を厚くした第１の板部材は、それ自体をダクトの側壁として利用した場合であっても、ダクトの強度を確保することができる剛性を得ることができる。一方、第２の板部材側には、別途、強度確保のための側壁部材が必要となる。
【００１１】
また、上記のような特徴を有する電気ヒータの取付構造において前記第２の板部材には、前記Ｕ字側端部を挿通可能な開口部と、前記開口部に隣接して配置され、前記電気ヒータの長手方向に沿って板面から立設される固定板と、が備えられ、前記固定板には、前記Ｕ字側端部を支持する支持プレートが設けられているようにすると良い。このような特徴を有する事により、１つの板部材（第２の板部材）を、複数の電気ヒータを支持するための基礎とすることができる。
【００１２】
また、上記のような特徴を有する電気ヒータの取付構造において前記開口部の幅Ｄは、前記電気ヒータのＵ字幅ｄよりも広く構成されているようにすることが望ましい。このような特徴を有する事によれば、Ｕ字状に形成した電気ヒータの挿通配置が容易となり、複数の電気ヒータを取り付ける場合に、取り付け時間の削減を図ることができる。
【００１３】
また、上記のような特徴を有する電気ヒータの取付構造において前記支持プレートは、前記電気ヒータのヒータ管を保持するホールド部を備えた一対のプレートにより、前記ヒータ管を挟み込む構成とすることができる。このような特徴を有する事によれば、Ｕ字状を成すヒータ管の長手方向と交差する方向に対する保持を確実なものとしつつ、長手方向へのスライド自由度を確保することができる。
【００１４】
また、上記のような特徴を有する電気ヒータの取付構造において前記端子側端部は、前記第１の板部材との間に、絶縁部材により構成されたスリーブと、フランジ部とスリーブ部とを有し、フランジ部と前記スリーブ部に螺合するナットとにより、前記第１の板部材を挟持して、前記電気ヒータを固定するフランジスリーブと、を備え、前記フランジスリーブと前記端子側端部を接合している構成とすることができる。このような特徴を有する事によれば、第１の板部材を金属とした場合である場合に短絡を防ぐことができる。また、端子側端部に接合されたフランジスリーブとナットにより、第１の板部材を挟持する事により、電気ヒータを確実に固定することができる。
【００１５】
さらに、上記のような特徴を有する電気ヒータの取付構造において前記フランジスリーブと前記端子側端部との接合は、ろう材または溶接によるものとすることができる。このような特徴を有する事によれば、第１の板部材を基点として第２の板部材側へ突出するヒータ管の突出量を微調整することが可能となる。
【００１６】
さらにまた、前記スリーブは、前記第１の板部材の厚みより長い軸長を持った筒部と、前記第１の板部材を挟持すると共に前記筒部を挿通可能な開口を備えた一対の押え板とから成り、前記筒部の軸長を前記第１の板部材の板厚と前記一対の押え板の板厚の合計値よりも短く構成することが望ましい。このような特徴を有する事によれば、第１の板部材に対して電気ヒータを、より強固に締結することができると共に、スリーブを含む取付基部に生じる発生応力を緩和することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のような特徴を有する電気ヒータの取付構造によれば、地震発生時においても、その取付状態を維持する事が可能となる。また、通常使用時における熱伸びによる影響を回避することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ダクトを構成するケーシング枠に対する電気ヒータの取付状態の例を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る電気ヒータの構成を示す正面図である。
【図３】フランジ板に対する端子側端部の固定状態を示す部分拡大断面図である。
【図４】中間支持板に対するＵ字側端部の固定状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ矢視を示す図である。
【図６】絶縁部材により構成するスリーブの好適な形態の例を示す分解断面図である。
【図７】図６に示すスリーブを組み込んだ端子側端部の固定状態を示す部分拡大断面図である。
【図８】一対のフランジ板と中間支持板との間に複数の電気ヒータを取り付けた形態の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の電気ヒータの取付構造に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る電気ヒータの取付構造は、図１から図５を参照して、原子力発電施設の空調設備におけるダクト内に配置される電気ヒータの取り付けを例に挙げて説明する。本実施形態に係る電気ヒータ１０は、図１に示すようなケーシング枠５０の内部に配置されるフランジ板５２と、中間支持板５４により支持されることを基本としている。なお、図２に示すように、本実施形態における電気ヒータ１０は、図示しない加熱線を内装したヒータ管１２の外周に熱交換のための放熱フィン１４を配置したシーズヒータとしている。また、本実施形態に係る電気ヒータは、図２に示すように、Ｕ字状の形態を成し、長手方向の一端側に入出力端子１２ａがまとめられている。
【００２０】
本実施形態では、上記のような形態の電気ヒータ１０をダクト内（ケーシング枠５０内）に取り付けるにあたり、フランジ板５２側と中間支持板５４側とにおいて、異なる支持構造を採用している。なお、ダクトは、ケーシング枠５０の外周に、図示しない外殻板を配置することで構成される。
【００２１】
［フランジ板側の取付構造］
まず、図２、図３を参照して、フランジ板５２側の取付構造について説明する。フランジ板５２側の取付構造は、剛固定の取付構造である。フランジ板５２は、地震発生時における揺れや撓みを抑制することができる程度に十分な厚みを有する金属板により構成すると良い。具体的な厚み、および素材としては、６ｍｍから２５ｍｍ程度のＳＵＳやＳＳとすれば良い。フランジ板５２には、板厚方向に貫通孔５２ａが形成されており、当該貫通孔５２ａに対してヒータ管１２における端子側端部１６を挿通させた状態で固定している。
【００２２】
端子側端部１６と貫通孔５２ａとの間には、絶縁素材により構成されたスリーブ３０が介在されている。また、端子側端部１６とスリーブ３０との間には、さらにフランジスリーブ３２が配置されている。フランジスリーブ３２は、ヒータ管１２の本体側に配置されるフランジ部３２ａと、スリーブ３０を挿通するスリーブ部３２ｂとを有する。スリーブ部３２ｂは、絶縁体により構成されるスリーブ３０よりも長く構成され、先端側の外周に雄ねじ部を有する。フランジスリーブ３２と端子側端部１６とを接合し、フランジスリーブ３２にナット３４を螺合して締め付けることで、フランジ部３２ａとナット３４によりフランジ板５２を挟持し、フランジ板５２に対して電気ヒータ１０を剛固定することができる。なお、フランジスリーブ３２と端子側端部１６との接合については、フランジスリーブ３２と端子側端部１６との間にろう材３６を流し込む事で成せば良い。また、ろう材３６を流し込む事に変えて、フランジスリーブ３２と端子側端部１６とを溶接するようにしても良い。このような構成とすることで、フランジ板５２を基点とした中間支持板５４側へのヒータ管１２の突出量を微調整することが可能となる。
【００２３】
［中間支持板側の取付構造］
次に、図２、図４、および図５を参照して、中間支持板５４側の取付構造について説明する。中間支持板５４側の取付構造は、電気ヒータ１０の長手方向へのスライドを可能とした半固定の取付構造である。中間支持板５４は、フランジ板５２に比べて剛性が低くても良い。このため、フランジ板５２に比べて薄い板厚の部材を採用することができる。これにより、支持部のコスト低減を図ることができる。なお、高い剛性を誇るフランジ板５２は、それ自体をダクトの側壁として利用した場合であっても、ダクトの強度を確保することが可能となる。一方、中間支持板５４は、別途ダクトの側壁部材が必要となる。
【００２４】
中間支持板５４には、電気ヒータ１０のヒータ管１２を挿通させるための開口部５６と、ヒータ管１２を支持するためのホルダ５８が設けられている。
【００２５】
開口部５６は、具体的な形状を問うものでは無いが、Ｕ字状に形成されたヒータ管１２の端部（以下、Ｕ字側端部１８と称す）を一度に挿通可能な大きさの開口を備えていることが望ましい。具体的には、開口部５６の開口幅（開口高さ）Ｄが、ヒータ管１２のＵ字幅ｄよりも広くなるように構成すると良い。このような構成とすることで、Ｕ字状に形成したヒータ管１２の挿通配置が容易となり、複数の電気ヒータ１０を取り付ける場合に、取り付け時間の削減を図ることができる。なお、図５においては矩形型としている開口部５６の形状に関しては、角部を有さない長円型等、他の形状としても良い。
【００２６】
ホルダ５８は、開口部５６を挿通させたヒータ管１２のＵ字側端部１８を支持する役割を担う。ホルダ５８は、固定板５８ａと、支持プレート５８ｂを有する。固定板５８ａは、開口部５６の縁に配置され、中間支持板５４の板面から、Ｕ字側端部１８の先端側が配置される方向へ向けて立設されている。本実施形態における固定板５８ａには、立設状態を安定させるためのリブ５８ａ１が備えられている。支持プレート５８ｂは、固定板５８ａに配置され、ヒータ管１２を支持する役割を担う。支持プレート５８ｂは、ホールド部５８ｂ１を備えた一対のプレートによりヒータ管１２を挟み込む構成とされており、支持プレート５８ｂ自体が固定板５８ａに固定されている。本実施形態の支持プレート５８ｂには、２つのホールド部５８ｂ１が設けられており、Ｕ字状に折り返されたヒータ管１２の双方を支持可能に構成されている。ホールド部５８ｂ１は、ヒータ管１２を側方から挟み込む構成としていることより、ヒータ管１２の長手方向（図４中に矢印Ａで示す方向）へのスライドに自由度を持たせつつ、長手方向と交差する方向への動きを規制している。
【００２７】
［作用、効果］
上記のような構成の電気ヒータ１０の取付構造によれば、端子側端部１６の支持構造を剛固定としつつ、支持部となるフランジ板５２を剛体とし、Ｕ字側端部１８をホルダ５８により支持したことより、地震発生時においても、その取付状態を維持する事が可能となる。また、Ｕ字側端部１８の支持を半固定構造とし、ヒータ管１２の長手方向へのスライドを可能な構成としたことにより、通常使用時における熱伸びによる影響、例えば支持部やヒータ管１２への応力の発生といった事態を回避することができる。
【００２８】
［応用形態］
上記実施形態では、図３において、絶縁部材により構成されたスリーブ３０は、一体物であるように示していた。しかしながら、スリーブ３０は、図６、図７に示すように、筒部３０ａ（例えば円筒形状）と、一対の押え板３０ｂ（例えば円盤）により構成することが望ましい。ここで、筒部３０ａの軸長Ｌ１は、フランジ板５２の厚みＷよりも長く、フランジ板５２の厚みＷと、一対の押え板３０ｂの厚みＬ２×２の合計値よりも短く構成する。また、一対の押え板３０ｂは、それぞれ、筒部３０ａを挿通可能な貫通孔３０ｂ１を備えている。
【００２９】
スリーブ３０をこのような構成とすることで、筒部３０ａをフランジ板５２の貫通孔５２ａに挿通させた状態で、一対の押え板３０ｂにより、フランジ板５２の板面を挟持するように配置することができる。そして、このような状態において、筒部３０ａの軸長Ｌ１よりも、フランジ板５２の厚みＷと、一対の押え板３０ｂの厚みＬ２×２の厚みの合計値が大きくなる。このため、フランジスリーブ３２にナット３４を螺合させた際、ナット３４の締め付けにより、一対の押え板３０ｂがフランジ板５２を強固に挟持することとなる。よって、フランジ板５２に対して電気ヒータ１０を、より強固に締結できると共に、スリーブ３０を含む取付基部に生じる発生応力を緩和することができる。
【００３０】
上記実施形態は、フランジ板５２と中間支持板５４との間に単一の電気ヒータ１０を取り付ける場合についての説明であるが、本実施形態に係る電気ヒータ１０の取付構造は、図８に示すように一対のフランジ板５２と中間支持板５４の間に、複数の電気ヒータ１０を取り付ける場合にも適用することができる。一対のフランジ板５２と中間支持板５４に複数の電気ヒータ１０を取り付ける場合、フランジ板５２と中間支持板５４には、それぞれ、取り付け対象となる電気ヒータ１０の数に応じた貫通孔５２ａと、開口部５６が設けられる。なお、このような取付形態を採用する場合でも、個々の電気ヒータ１０に対する取付構造は、上述した取付構造と同様である。このような構成を採用することによれば、多様な設備建屋に求められる電気ヒータに要求される加熱容量に応じたユニットを構成することが可能となる。
【００３１】
また、上記実施形態においては、Ｕ字側端部を支持する取付構造において、開口部５６は、Ｕ字側端部に対して十分大きな開口面を有する旨記載した。しかしながら、開口部５６は、少なくとも対を成すヒータ管１２を挿通させることのできる開口部（貫通孔）を備えていれば良い。
【００３２】
また、上記実施形態においては、ケーシング枠５０の内部にフランジ板５２と中間支持板５４を配置し、フランジ板５２と中間支持板５４の間にヒータ管１２を配置する旨説明した。しかしながら、本実施形態に係る電気ヒータの取付構造を採用するにあたっては、ダクトを構成する外殻板の１つをフランジ板５２として利用することで、電気ヒータ１０を取り付けることもできる。このような取付構造を採用する場合には、フランジ板５２としての役割を担うダクトの外殻板は、他のダクト面を構成する外殻板よりも板厚を厚く構成することとなる。
【００３３】
また、上記実施形態においては、フランジ板５２の板厚を中間支持板５４の板厚よりも厚くすることで、その剛性を高めている旨記載した。しかしながら、フランジ板５２の剛性を確保することができれば、その板厚が同じであっても良い。例えば、フランジ板５２の構成材料を中間支持板５４の構成材料よりも硬い部材としたり、フランジ板５２にフレーム等の補強を施したりするものであっても良い。このような構成とした場合であっても、本発明の効果を奏することができるからである。
【００３４】
［耐震特性の向上について］
以下、上記のような取付構造を採用した上で、例えば原子力発電施設の空調設備に電気ヒータを取り付ける際に、所望する耐震特性を電気ヒータに持たせるために好適な実施条件について検討する。
【００３５】
電気ヒータ１０を構成するヒータ管１２に、所望する耐震特性を持たせた上で実用化するためには、地震動の加速度条件や、求められる加熱性能により、ヒータ管１２の長さや管径を選定する必要がある。
【００３６】
ヒータ管１２の剛性は、管単体の固有振動数と地震時の応答加速度によって生じる管端部の発生応力の大きさによって評価する。固有振動数は、その数値が高いほど構造体として硬いことを示し、地震動の振動数成分との差が大きいほど共振の影響を受けなくなる。このため、２０Ｈｚや対象とする床応答スペクトルの卓越振動数成分以上の固有振動数以上の固有振動数を規定して、設置する躯体に入力する地震動と一体的に揺れる応答加速度レベルまで低減させる対応がとられる。このような対応は、部材の板厚を増やしたり、補強サポート部材を追加したりすることで、強度を増加させることで成し得る。
【００３７】
発生応力は、サイト毎に想定する地震動に対応付けられる入力加速度の大きさによって変化し、その数値を許容応力以下にして、構造物の安全性を担保する。
管の固有振動数は、一般に数式１にて算定できる。
【数１】
2019179704.tif 000003
ここで、ｆは、固有振動数（Ｈｚ）、λは、支持状態の係数（片端固定・片端支持：３．９３）、ｌは、管の長さ（固定部と支持部間の長さ：ｍｍ）、Ｅは、縦弾性係数（ＳＵＳ２０４：１．９３Ｅ＋８ｍＮ／ｍｍ２）、Ｉは、断面二次モーメント（ｍｍ４）、ρは、材料密度（ｋｇ／ｍｍ３）、Ａは、断面積（ｍｍ２）を示す。
【００３８】
材料密度ρは、ＳＵＳパイプに加え、内部に充填されているＭｇＯや、外周に配置される放熱フィンの質量も加味して求められる。そして、ヒータ管１２に所望する固有振動数ｆは、予め定めることができることより、数式１を変換することで、ヒータ管１２の断面二次モーメントＩを求めることができる。
【００３９】
ヒータ管１２の管径が変わる事により断面積も変化する。このため、断面二次モーメントＩは、ヒータ管１２の管径ごとに算出する必要がある。
【００４０】
ヒータ管１２に加わる荷重から管端部に発生する応力（発生応力ρ）を求めることができる。発生応力ρは、一般的に、数式２によって求めることができ、数式２を構成する曲げモーメントＭは、数式３によって求めることができる。
【数２】
2019179704.tif 000004
【数３】
2019179704.tif 000005
ここで、σは、発生応力（ｋｇｆ／ｍｍ２、９．８Ｎ／ｍｍ２）、Ｍは、曲げモーメント（ｋｇｆ／ｍｍ、９．８Ｎ／ｍｍ）、Ｚは、断面係数（ｍｍ３）、Ｗは、梁中央に加わる集中荷重（ｋｇｆ、９．８Ｎ）を示す。
【００４１】
なお、数式３を構成する集中荷重Ｗは、数式４によって求める事ができる。
【数４】
2019179704.tif 000006
ここで、ηは、発生荷重の換算比率であり、ａは床応答スペクトルの震度（応答加速度）である。また、ｍはヒータ管１２の質量である。
【００４２】
上記考察によると、ヒータ管１２の管径が小さい場合においては、剛性を確保する上で（剛判定する２０Ｈｚあるいは対象とする床応答スペクトルの卓越振動数成分以上の固有振動数以上）、長さに制約を受ける範囲が大きく、一本あたりの発熱量も小さくなる。このため、管径を小さくした場合には、原子力発電所に求められる大容量な発熱量に対応可能なユニットを構成することが難しくなると考えられる。また、伝熱コイルの組み付けにも高い精度が必要となり、製作性が悪くなる。
【００４３】
一方、ヒータ管１２の管径が大きい場合には、剛性を確保し易くなるものの、管の管軸に対して水平および垂直方向への配置間隔の制約から、ユニット重量当たりの加熱性能が低下する傾向になる。さらに、質量が増えることで、ケーシング枠５０やフランジ板５２の剛性を高める必要性もあり、組み立て工数も増加する。さらにＵ字管部の曲げ加工に高度な技術が必要となることより、製作コストが高くなるといったデメリットが生じる。
【００４４】
また、ヒータ管１２の両端支持管の距離（管長さ）は、ヒータ管１２の材質等にも左右されるものの、特定の数値を超える長さになると、本願の対象とするいずれの管径に対しても、剛性を確保することができず、管端部における発生応力を許容値以下とすることが難しくなる。一方、管長さを短くした場合には、ある一定の管径の範囲内において、剛性を確保することができ、管端部における発生応力を基準値以下とすることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０………電気ヒータ、１２………ヒータ管、１２ａ………入出力端子、１４………放熱フィン、１６………端子側端部、１８………Ｕ字側端部、３０………スリーブ、３２………フランジスリーブ、３２ａ………フランジ部、３２ｂ………スリーブ部、３４………ナット、３６………ろう材、５０………ケーシング枠、５２………フランジ板、５２ａ………貫通孔、５４………中間支持板、５６………開口部、５８………ホルダ、５８ａ………固定板、５８ａ１………リブ、５８ｂ………支持プレート、５８ｂ１………ホールド部。
【図１】
2019179704.tif 000007
【図２】
2019179704.tif 000008
【図３】
2019179704.tif 000009
【図４】
2019179704.tif 000010
【図５】
2019179704.tif 000011
【図６】
2019179704.tif 000012
【図７】
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【図８】
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