(57)【要約】【課題】簡単な機構で安定した復元力特性を再現でき、地震力に抵抗して塑性変形する部材の数が地震力の大きさに応じて増え、また、部材の累積塑性変形量を目視で判断できるエネルギー吸収支持装置を提供すること。【解決手段】一方向に沿って延びる支持部材と、前記支持部材に沿って前記支持部材と摺動可能な摺動部材と、貫通孔が形成され、前記支持部材に固定される又は一体に成型される第一の固定部材と、貫通孔が形成され、前記摺動部材に固定される又は一体に成型される第二の固定部材と、前記第一の固定部材における前記貫通孔と前記第二の固定部材における前記貫通孔を貫通して挿入される棒状部材と、前記第一の固定部材及び前記第二の固定部材を挟むように前記棒状部材に固定される第一のストッパー部材及び第二のストッパー部材と、を有するエネルギー吸収支持装置とする。【選択図】図１
2008267602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に沿って延びる支持部材と、
前記支持部材に沿って前記支持部材と摺動可能な摺動部材と、
貫通孔が形成され、前記支持部材に固定される又は一体に成型される第一の固定部材と、
貫通孔が形成され、前記摺動部材に固定される又は一体に成型される第二の固定部材と、
前記第一の固定部材における前記貫通孔と前記第二の固定部材における前記貫通孔を貫通して挿入される棒状部材と、
前記第一の固定部材及び前記第二の固定部材を挟むように前記棒状部材に固定される第一のストッパー部材及び第二のストッパー部材と、を有するエネルギー吸収支持装置。
【請求項２】
前記支持部材に対する前記摺動部材の回転を防止する回転防止部材を有する請求項１記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項３】
前記第一の固定部材に形成される貫通孔は複数形成され、
前記第二の固定部材に形成される貫通孔は複数形成され、
前記棒状部材は複数設けられており、
前記棒状部材のそれぞれに、第一のストッパー部材及び第二のストッパー部材が設けられている請求項１記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項４】
前記棒状部材は、それぞれ前記第一のストッパー部材と前記第二のストッパー部材との間の距離が異なる請求項４記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項５】
前記棒状部材における前記第一のストッパー部材および前記第二のストッパー部材の間の領域に、断面縮小部が設けられている請求項１記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項６】
前記棒状部材は、鋼製ボルトである請求項１記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項７】
前記第一の固定部材と前記第一のストッパー部材との間、及び、前記第二の固定部材と前記第二のストッパー部材との間の少なくとも一方に、弾性部材によって前記第一の固定部材又は前記第二の固定部材に押圧される球面座金を有する請求項１記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項８】
前記第一の固定部材と前記第一のストッパー部材との間、及び、前記第二の固定部材と前記第二のストッパー部材との間の少なくとも一方に、弾性部材によって前記第一のストッパー部材又は前記第二のストッパー部材に押圧される球面座金を有する請求項１記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項９】
前記支持部材に沿って摺動可能な第一のスペーサ部材と、
前記摺動部材の周囲に配置され、前記第一の固定部材と所定の距離を置いて配置される第二のスペーサ部材と、前記第一のスペーサ部材と前記第二のスペーサ部材との間に配置される弾性体と、を有する請求項１記載のエネルギー吸収支持装置。
【請求項１０】
前記第一のスペーサ部材及び前記第二のスペーサ部材は、前記摺動部材の摺動に基づいてそれぞれ弾性体が配置された方向に摺動可能な請求項９記載のエネルギー吸収支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー吸収支持装置に関し、特にプラントの配管等の支持に好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製・石油化学プラントなどのプラントの配管の耐震設計では、振動によって自ら損傷したり、他の弱小構造物に衝突して損傷させたりすることがないよう、随所に変位を拘束するサポートが設けられている。一般に、配管の軸（以下「管軸」という。）に垂直な方向の変位を拘束するにはＵボルト、ガイド、リジッドハンガー等が使用され、管軸方向の変位を拘束するにはストッパー、リジッドハンガー等が使用されている。また、熱膨張、熱収縮（以下、「熱膨張等」という。）のある配管では、ばね式防振器、油圧式防振器、メカニカル防振器（回転慣性式防振器）等が使用されることもある。ばね式防振器は、圧縮ばねの予圧縮の力の範囲で微小振動の変位を拘束し、熱膨張等に対しては圧縮ばねの復元力で抵抗しながら追従し、地震に対しては同じく圧縮ばねの復元力で変位を抑制しようとするものである。また油圧式防振器やメカニカル防振器は、熱膨張等のような緩慢な動きには小さな抵抗力で追従し、地震時の振動のような激しい動きには大きな抵抗力で変位を拘束しようとするものである。
【０００３】
ところで、プラントには様々な構造をした配管が見られ、特徴的なものとして、原油、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の受払配管に代表される大口径の長大な配管がある。これらの長大な配管は、管軸に直角な方向についてはガイド等で多点による支持が可能であるが、管軸方向については熱膨張等の理由で多点による支持が困難であり、通常は一箇所でしか支持できない。そのため、地震力が摩擦力を上回ると地震力がその一箇所に集中し、その支持の付け根部分で損傷する可能性が高くなる。このような事態を避けるため、管軸方向の変位を拘束しないようにすると配管は管軸方向に大きく揺れ、あるいは滑動し、枝管又は隣接する弱小構造物を損傷させてしまうおそれがある。プラントの配管の中には、地震に対してこのような弱点を有しているものがある。ばね式防振器や油圧式防振器、メカニカル防振器を使って地震力を分散する方法もあるが、ばね式防振器は容量的に限界があり、油圧式防振器はオイルの交換などのメインテナンスを必要とし、メカニカル防振器は高価であり、さらに、分散するだけの数を必要とする。
【０００４】
近年、プラントの地震に対する安全性の向上のため、より大きな地震動を想定するようになり、高レベルの地震動に対しては塑性変形を許容する耐震設計が行われてきている。配管のサポートを塑性変形させ、ここに地震のエネルギーを吸収させれば、配管に作用する地震力を低減することができる。地震力を大幅に低減できれば、上記のような弱点も克服され、経済的効果も大きい。しかしながら、従来から使用されているサポートは、いずれも弾性変形の復元力で地震力に抵抗しようとするものであり、地震力は軽減されずに伝達される。弾性限界を超える地震力に対しては、塑性変形によるエネルギー吸収能力が殆ど無いか、あっても評価することはできない。このことは、ばね式防振器、油圧式防振器、メカニカル防振器についても同様である。
【０００５】
鋼製の部材を意図的に塑性変形させてエネルギーを吸収し、配管の振動を抑制する装置は、等応力板を使用した方法（例えば下記特許文献１参照）や湾曲ストラップを使用した方法（下記特許文献２参照）がこれまでに提案されている。
【０００６】
等応力板を使用した方法は、振動を抑制しようとする方向に直交する面に面して等応力板を数枚配置し、梁としての曲げ変形の復元力で地震力に抵抗しながら塑性変形し、エネルギーを吸収して振動を抑制しようとするものである。配管振動の変位に追従させ、履歴ダンパー（付加減衰装置）として用いることもできる。なお、ここで等応力板とは、梁として変位を加えられたときの曲げモーメントによる応力が全域で等しくなるような形状をした鋼板のことをいう。
【０００７】
また、湾曲ストラップを使用した方法は、振動を抑制しようとする方向に合わせて撓み量が異なり、厚さ、幅などは同じか異なる数枚の湾曲ストラップを配置し、熱膨張による配管の変位に対しては撓みの弾性変形で追従する。そして地震力に対しては、圧縮方向についてはたわみの弾性変形あるいは弾性座屈の復元力で抵抗し、引張方向については鋼板が張るまでは撓みの弾性変形の復元力で抵抗し、張ったストラップから軸方向の弾性変形の復元力で抵抗し、順次降伏して塑性変形し、エネルギーを吸収して振動を抑制しようとするものである。なおここで湾曲ストラップとは、撓んだ形に成型された鋼板のことをいう。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４６２０６８８号明細書
【特許文献２】特公平５−８５７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
鋼製の部材の塑性変形によって地震のエネルギーを吸収し、地震力の軽減効果を配管及び支持構造物の設計に反映しようとする場合には、装置としての復元力特性が安定していて再現性のあることが第一に求められる。また、地震後のエネルギー吸収効果の確認や部材交換の要否の判断のためには、部材の累積塑性変形量を目視で判断できることが望まれる。さらには、小さな地震でも大きな地震でも効力を発揮し、また、交換を必要とする部材の数を最小限に抑えられるよう、抵抗する部材の数が地震力の大きさに応じて増減することが望まれる。また、熱膨張等のある配管に使用するには、熱膨張等による変位に追従できることが求められる。
【００１０】
これに対し、上記等応力板を用いた方法は、塑性変形が進行する等応力板に等応力を発生させる曲げモーメントの分布を、等応力板の最狭部に歪が集中しないように与え続ける機構が必要であり、これを実現できれば安定していて再現性のある復元力特性が得られる。熱膨張等による変位も、等応力板の弾性変形の範囲で吸収できる。しかし、このような機構を実現することは容易でなく、これまでに提案されている装置もその実現に努力が払われてきている。また、この方法では複数の等応力板を順次降伏させることは難しく、ある大きさの地震力で塑性変形は一斉に始まる。また、正負の方向の塑性変形が重畳されるため、累積塑性変形量を目視で判断することは困難となる。
【００１１】
また、確かに、湾曲ストラップを使用した方法は、熱膨張等のある配管に使用することができ、小さな地震にも大きな地震にも対応が可能である点において利点を有しているが、湾曲ストラップを固定する２つの端部材のストラップ側の面が常に対向する機構にはなっていないため、ストラップが張ったときなどに端部材近傍の局部で曲げによる塑性変形を生じやすく、安定していて再現性のある復元力特性を得ることは難しい。復元力特性が安定していなければ、部材交換の要否の判断も難しくなる。また、圧縮方向の変位に対してはストラップの弾性座屈で追従しようとしているため、端部材からピンまでの距離を最短にする必要があり、長さ調節用の部材が設けられておらず、取り付け後の微調整が難しい。
【００１２】
上記課題に鑑み、本発明は、簡単な機構で安定した復元力特性を再現でき、地震力に抵抗して塑性変形する部材の数が地震力の大きさに応じて増え、また、部材の累積塑性変形量を目視で判断できるエネルギー吸収支持装置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】
【００１３】
上記目的を達成すべく、本発明者は、上記課題について鋭意検討を行っていたところ、支持部材と摺動部材とを用いて一方向に摺動させ、この摺動の変位を棒状部材の引張による塑性変形で吸収させることで、エネルギー吸収が可能であることに想到して本発明を完成させるに至った。棒状部材が鋼製であれば、材料の加工硬化の特性によって、応力が引張強さに達するまで軸方向に一様に塑性変形し、安定した復元力特性を示す。
【００１４】
即ち、本発明の一手段に係るエネルギー吸収支持装置は、一方向に沿って延びる支持部材と、支持部材に沿って前記支持部材と摺動可能な摺動部材と、貫通孔が形成され、支持部材に固定される又は一体に成型される第一の固定部材と、貫通孔が形成され、摺動部材に固定される又は一体に成型される第二の固定部材と、第一の固定部材における貫通孔と第二の固定部材における貫通孔を貫通して挿入される棒状部材と、第一の固定部材及び前記第二の固定部材を挟むように棒状部材に固定される第一のストッパー部材及び第二のストッパー部材と、を有する。
【００１５】
また、本手段において、限定されるわけではないが、支持部材に対する前記摺動部材の回転を防止する回転防止部材を有することは好ましい態様である。
【００１６】
また、本手段において、限定されるわけではないが、第一の固定部材に形成される貫通孔は複数形成され、第二の固定部材に形成される貫通孔は複数形成され、棒状部材は複数設けられており、棒状部材のそれぞれに、第一のストッパー部材及び第二のストッパー部材が設けられていることは好ましい態様であり、更に、棒状部材において、それぞれ第一のストッパー部材と第二のストッパー部材との間の距離が異なることも好ましい態様である。
【００１７】
また、本手段において、限定されるわけではないが、棒状部材における第一のストッパー部材および第二のストッパー部材の間の領域に、断面縮小部が設けられていることは好ましい態様である。
【００１８】
また、本手段において、限定されるわけではないが、棒状部材は、鋼製ボルトであることは好ましい態様である。
【００１９】
また、本手段において、限定されるわけではないが、第一の固定部材と第一のストッパー部材との間、及び、第二の固定部材と第二のストッパー部材との間の少なくとも一方に、弾性部材によって第一の固定部材又は第二の固定部材に押圧される球面座金を有することも好ましい態様である。また、限定されるわけではないが、第一の固定部材と第一のストッパー部材との間、及び、第二の固定部材と第二のストッパー部材との間の少なくとも一方に、弾性部材によって第一のストッパー部材又は第二のストッパー部材に押圧される球面座金を有することも好ましい態様である。
【００２０】
また、本手段において、限定されるわけではないが、支持部材に沿って摺動可能な第一のスペーサ部材と、摺動部材の周囲に配置され、第一の固定部材と所定の距離をおいて配置される摺動可能な第二のスペーサ部材と、第一のスペーサ部材と第二のスペーサ部材との間に配置される弾性体と、を有することも好ましく、第一のスペーサ部材及び第二のスペーサ部材は、摺動部材の摺動に基づいてそれぞれ弾性体が配置された方向に摺動可能であることがより好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上により、本発明は、棒状部材が引張荷重だけを受けて軸方向に一様に塑性変形し、局部の曲げ変形の発生も抑えられ、安定していて再現性のある復元力特性を有するエネルギー吸収支持装置となる。また、棒状部材の塑性変形は一方向に累積されるので、累積塑性変形量を目視で判断できるエネルギー吸収支持装置となる。さらに、地震力に抵抗する棒状部材の数が地震力の大きさに応じて段階的に増加するように設定できるので、小さな地震でも大きな地震でも効力を発揮し、地震後に交換を必要とする棒状部材の数を最小限に抑えることができるエネルギー吸収支持装置となる。また、弾性体の圧縮の復元力で地震力に抵抗する機構を加えることができるので、熱膨張等のある配管に用いた場合、熱膨張等による変位に追従できるエネルギー吸収支持装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書においては同一又は同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
（実施形態１）
図１に、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１を示す。本図に示すとおり、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１は、一方向に沿って延びる支持部材２と、支持部材２の延びる方向に沿って支持部材２と摺動可能な摺動部材３と、貫通孔４１が形成され、支持部材２に固定される第一の固定部材４と、貫通孔５１が形成され、摺動部材３に固定される第二の固定部材５と、第一の固定部材４における貫通孔４１と第二の固定部材５における貫通孔５１とを貫通するよう挿入される棒状部材６と、第一の固定部材４及び第二の固定部材５を挟むように棒状部材６に固定される第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２と、を少なくとも有している。また、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１は、上記構成のほか、長さ調節部材８３を介して支持部材２に接続される第一の連結部材８１と、摺動部材３に接続される第二の連結部材８２と、を有している。
【００２４】
支持部材２は、摺動部材３が摺動する方向を規制し、摺動部材３との組み合わせにより、第一の連結部材８１と第二の連結部材８２との間の相対変位を第一の固定部材４と第二の固定部材５に伝達することができるものである。支持部材２は、上記機能を奏する限りにおいて限定されないが、例えば図２の例で示すように、凹部２１のある円形断面を有する円柱状の棒を採用することは好ましい一例である（凹部２１の機能については後述する。）。なお、図２は、図１におけるＡーＡ線で支持部材２を切断し、斜めから見た場合のイメージ図である。また、摺動部材３も、上記機能を奏する限りにおいて限定されず、例えば、図２の例で示すように、支持部材２が挿入可能な空間３１が形成された円筒状の部材を採用することは好ましい一例である。支持部材２の材質については特段に限定されず、例えばＳ４５Ｃ、ＳＣＭ４３５であることが好ましく、摺動部材３の材質についても特に限定されないが、例えばＳＴＫＭ１３Ａ、ＳＴＫＭ１３Ｃであることが好ましい。
【００２５】
なお、図２で示す例の場合、支持部材２と摺動部材３は、摺動する過程において、支持部材２の凹部２１と摺動部材３との間にすべりキー３２を配置し、このすべりキー３２を摺動部材３に対して固定させることで（例えば図３の例で示すように、摺動部材３を貫通してすべりキー３２の位置を固定する皿ボルト３３を用いて固定させることで）、摺動部材３が支持部材２に対する（軸２２と垂直な面内の）回転を制限することが容易に可能となり、後述する棒状部材６が通る２つの貫通孔４１，５１の中心軸がずれるのを防止することができる（図３は、図１におけるすべりキー３２近傍部分の拡大図である。）。なお、軸２２と垂直な面内における回転を制限することができる構造については、上記以外の方法を採用することが当然に可能であり、例えば図４の例で示すように、支持部材２にスリット２３を形成し、摺動部材３に軸２２と垂直な方向の貫通孔３４を形成し、これらをピン３５で貫通させることも好ましい（例えば図４参照。なお図４（Ａ）は組立前の部分斜視図を示し、図４（Ｂ）は組立後の部分断面図を示す。）。
【００２６】
また、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置は、上記記載のとおり、貫通孔４１、５１がそれぞれ形成された第一の固定部材４及び第二の固定部材５と、貫通孔４１、５１を貫通するよう挿入されている棒状部材６と、第一の固定部材４と第二の固定部材５を間に挟むように第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２と、を有して構成されている。これにより本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置は、棒状部材６に引張荷重のみを加えることが可能となる。ここで、これらが組み合わされることによるエネルギー吸収の動作について図５の概念図を用いて詳細に説明する。図５は、説明を簡略化するため、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置における第一の固定部材４、第二の固定部材５、棒状部材６、第一のストッパー部材７１、第二のストッパー部材７２の構成要件のみを簡略化して記載している。
【００２７】
支持部材２と摺動部材３とは、上記説明から明らかなように、支持部材２の軸２２の方向に沿って摺動可能である。一方、第一の固定部材４及び第二の固定部材５はそれぞれ支持部材２、摺動部材３に固定されている。したがって、第一の固定部材４と第二の固定部材５の距離は、支持部材２と摺動部材３との摺動に応じて可変となる。ここで、第一の連結部材８１と第二の連結部材８２の間に相対変位が生じた場合について考えると、第一の固定部材４及び第二の固定部材５の距離は増大し、これら固定部材はいずれ第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２と接触する（図５（Ａ）参照）。そしてこの状態から更に第一の固定部材４及び第二の固定部材５の距離を増大させる方向に力が加わると、棒状部材６は第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２を介して軸２２の方向の弾性変形の力で抵抗する。そして発生する応力が降伏点を越えると軸２２の方向に一様に塑性変形を起こし、エネルギーを吸収し始める（図５（Ｂ））。一方、第一の固定部材４と第二の固定部材５との距離が減少する場合、第一のストッパー部材７１、第二のストッパー部材７２の少なくとも一方が第一の固定部材４又は第二の固定部材５から離れるため（図５（Ｃ）参照）、棒状部材６には引張の力も圧縮の力も生じない。つまり、これにより引張荷重のみを棒状部材６に加えさせることが可能となる。なお、支持部材２と摺動部材３との摺動過程において第一の固定部材４の貫通孔４１及び第二の固定部材５の貫通孔５１を貫通して挿入されている必要があるため、一の棒状部材６が貫通する各貫通孔４１、５１の中心軸は（軸２２に沿った方向からエネルギー吸収支持装置を見た場合）一致させておくことが好ましい。
【００２８】
第一の固定部材４は、上記機能を奏することができる限りにおいて限定されないが、例えば図６の例で示すように、軸２２に対して垂直な面４２を有し、ロックナット４３で固定する平板により容易に実現可能である。また第二の固定部材５においても上記機能を奏することができる限りにおいて限定されず、図７の例で示すように、軸２２に対して垂直な面５２を有し、調整部材５３で固定される平板により容易に実現可能である。なおもちろん、支持部材２と第一の固定部材４は一体に形成されていてもよく、摺動部材３と第二の固定部材５も一体に形成されている構成も採用可能である。また、第一の固定部材４及び第二の固定部材５は、棒状部材６を支持部材２及び摺動部材３の周囲に均等に複数配置することができるように、円形状の平板であることは好ましい一態様である。
【００２９】
棒状部材６は、上記機能を奏することができる限りにおいて限定されず、例えばボルトであることは好ましい一態様である。ボルトは全ねじであっても部分ねじであってもよく、限定されるわけではないが、部分ねじの場合は転造ねじであることが好ましい。転造ねじであれば、有効断面積が大きく、軸部に大きな塑性変形量を確保することができる。また、限定されるわけではないが、図８の例で示すように、棒状部材６には、軸方向に垂直な面で切った断面が小さくなる断面縮小部６１を有していることも好ましい一態様である。断面縮小部６１を有すると、棒状部材６に引張荷重が加わった場合、断面縮小部６１を優先的に塑性変形させ、一様な塑性変形を確実にすることができる。また、棒状部材６の他の部分の塑性変形を防止し、上述した図６の例で示すようにストッパーなどにナットを用いた場合、ボルトの塑性変形後のナットの着脱を容易にするといった効果もある。断面縮小部は削りだしてもよいし、摩擦圧接などの溶接（溶接効率１．０以上）で接合してもよい。なお、棒状部材６の材質は、塑性変形を起こすことでエネルギー吸収ができる限りにおいて限定されないが、降伏比が小さくて延性に富んだ材料であることが好ましく、例えばＳＳ４００、ＳＳ３３０、低降伏点鋼、ＳＵＳ３０４等を好適に採用することができる。また、棒状部材６の本数は一以上あれば限定されないが、支持部材２及び摺動部材３に生じる曲げモーメント及びこれによる曲げ変形を抑えるために支持部材２の周囲に均等に配置することが好ましく、更には、軸２２を中心として対称に配置した二本一組の棒状部材６を複数組配置することが好ましい。
【００３０】
第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２は、棒状部材２に固定可能である限りにおいて限定されず、棒状部材６がボルトである場合、例えば上述した図６の例で示すように、ナットであることは好ましい一態様である。
【００３１】
棒状部材６が複数ある場合、第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２の間の距離は、他の棒状部材のそれと異なっていても同じであってもよい。異なる場合は、ストッパー部材間の距離が最も距離の短い一の棒状部材がまず塑性変形し、その塑性による変形に伴い順次他の棒状部材を段階的に塑性変形させていくことが可能となり、小さな地震から大きな地震まで対応できるエネルギー吸収支持装置とすることができる。もちろん、これらを組み合わせたものであってもよく、各棒状部材６の径や材質を変えることにより適宜調整することも可能である。なおここで、図９（Ａ）に、複数の棒状部材におけるストッパー部材間の距離を異ならせた場合の荷重−変形曲線の概念図を示す。曲線と横軸の間の面積は、複数のボルト全体で吸収できるエネルギー量を示す。なお、図９（Ａ）は同径、同材質の棒状部材を２本一組とした３組６本を摺動部材３の軸に対し対称に配置した例を示している（図９（Ｂ）参照。図９（Ｂ）は、第二の固定部材を軸２２に沿った方向から見た場合の図である）。
【００３２】
また、第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２のうちの一方は、第一の固定部材４又は第二の固定部材５の一方に対し固定されていることが好ましい。例えば上記した図１に示す例では、第一のストッパー部材７１と第三のストッパー部材７３により第一の固定部材４に固定されている。棒状部材６を一方、例えば第一の固定部材４に固定することで、棒状部材６の回転を防止するとともに、棒状部材６の摺動を第二の固定部材５における貫通孔５１に限定し、棒状部材６の摺動を正確に制御することができるようになる。第一のストッパー部材７１の直角度の狂いなどによって棒状部材６が固定部近傍や断面変化部などの局部に曲げによる塑性変形を初期の段階で生じても、棒状部材が回転しないことによって新たな曲げの発生がなくなり、交番の塑性歪の発生が避けられ、疲労による破断が防止される。
【００３３】
なお、第一のストッパー部材７１と第一の固定部材４の間に球面座金を設けることも好ましい態様である。このようにすることで、第一の固定部材４の第一のストッパー部材７１に当たる面又は第一のストッパー部材７１の第一の固定部材４に当たる面の軸心２２に対する直角度に狂いがあっても、球面座金を調整することによって棒状部材６の調芯が可能となる。
【００３４】
また、球面座金は凹部を厚みと径の大きい当たり部材に埋め込んだものを用いるのも好ましい態様である。当たり部材に埋め込むことは、球面座金に圧縮荷重が加わったときの半径方向の分力による凹部の割れを防止し、また、第一の固定部材４との接触面の面圧を小さくする効果がある。なお、当たり部材と球面座金の凹部は一体で製作されたものであってもよい。
【００３５】
また、当たり部材と第一の固定部材との間に緩衝部材を挟むことも好ましい態様である。緩衝部材は、第二のストッパー部材が第二の固定部材に当たったときの衝撃を緩和する効果があり、後述するように曲げモーメント等の発生を緩和する効果もある。緩衝部材には、例えばゴム、ゴム張りの鋼板等を用いることができる。
【００３６】
また、球面座金を均等に押圧する部材（球面座金押圧部材）を取り付けることはより好ましい。均等に押圧することによって、球面座金の球面が滑ることなく、調整された状態が維持される。図１０により、これらを概念図によって説明する。なお、球面座金の凹部と当たり部材とは一体で表している。
【００３７】
図１０（Ａ）において、ボルトを２つの貫通孔４１、５１に通した状態で球面座金を調整することによって調芯が行われ、その状態が球面座金押圧部材によって維持される。矢印は球面座金押圧部材を押圧する方向を示す。これによって、第二のストッパー部材と第二の固定部材が当たって棒状部材６に引張荷重が生じたときに曲げモーメントや曲げによる局部塑性変形（以下、曲げモーメント等という）の発生が抑えられる。支持部材２と摺動部材３の摺動部のギャップなどによって第一の固定部材４の貫通孔４１と第二の固定部材５の貫通孔５１の中心軸にずれを生じても、球面座金の球面が滑り、調芯が行われる。ボルトに引張荷重が作用した際の圧縮荷重によって球面の摩擦力が大きくなり、球面が滑らなくなった場合には、緩衝部材の厚み方向の変形によって曲げモーメント等の発生が緩和される。
【００３８】
図１１は球面座金押圧部材７６の一態様であり、第三のストッパー部材７３と第一の固定部材４との間に弾性体、例えば圧縮ばね７５を有して構成されている。
【００３９】
更に、球面座金押圧部材７６として、図１２の他の例として示す構成も有用である。この球面座金押圧部材７６は、第一のストッパー部材７１と他のストッパー部材７６６に挟まれて固定された支持板７６１を有し、この支持板７６１と、第一の固定部材４に固定され、支持板７６１を貫通するボルト７６２ａ、７６２ｂと、支持板７６１とナット７６３ａ、７６３ｂとの間に配置される弾性体としての圧縮ばね７６５ａ、７６５ｂと、を有して構成されている。
【００４０】
更に、球面座金押圧部材７６として、図１３の他の例として示す構成も有用である。この球面座金押圧部材７６は第一のストッパー部材７１と他のストッパー部材７６６に固定された支持板７６１と、第一の固定部材４と支持板７６１との間に配置される弾性体としての引張ばね７６５ｃ、７６５ｄと、を有して構成されている。
【００４１】
また、棒状部材６の第二のストッパー部材７２と第二の固定部材５の間に球面座金７４を設け、球面座金押圧部材７６で押圧することも好ましい態様である。球面座金は第二の固定部材５に取り付けることもできるし、第二のストッパー部材７２に取り付けることもできる。いずれの場合も、球面座金を調整することによってボルトの調芯が行われ、球面座金押圧部材によって維持される。図１０（Ｂ）、（Ｃ）により、これらを概念図によって説明する。なお、球面座金の凹部と当たり部材とは一体で表している。
【００４２】
第二の固定部材５と第二のストッパー部材７２の間に間隙がない場合には、第一の固定部材側と同じように球面座金を調整することによって調芯が可能となる。間隙がある場合も、間隙の調寸と併せ、適切な治具を用いて調整することが可能である。調整が不十分であっても、それぞれ図１０（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第二のストッパー部材７２が偏芯して球面座金に接したとき、または当たり部材が偏芯して第二の固定部材５に接したときに球面座金が球面を滑り、調芯が行われ、球面座金押圧部材によって維持される。こうして、第一の固定部材側と同じように、第二のストッパー部材と第二の固定部材が当たって棒状部材に引張荷重が生じたときに曲げモーメント等の発生が抑えられる。緩衝部材の効果も同様である。なお、球面座金には、摩擦係数と曲率の組み合わせが、球面座金または当たり部材が第二の固定部材または第二のストッパー部材に偏芯して接したときに球面が滑るに必要な条件を満たすものを用いる。
【００４３】
図１４は球面座金を第二の固定部材５に取り付けた場合の球面座金押圧部材７６の一態様であり、球面座金７４を挟むように配置される支持板７６１と、第二の固定部材５に固定されて支持板７６１を貫通するボルト７６２ａ、７６２ｂと、支持板７６１とナット７６３ａ、７６３ｂのそれぞれの間に配置される弾性体としての圧縮ばね７６５ａ、７６５ｂと、を有して構成されている。
【００４４】
球面座金押圧部材７６は図１４の例に限定されることはなく、例えば図１５で示すような構成を採用することもできる。図１５の例で示す球面座金押圧部材７６は、球面座金７４を挟むように配置される支持板７６１と、第二の固定部材５に固定されて押え板７６７を貫通するボルト７６２ａ、７６２ｂと、押え板７６７を挟んでボルト７６２ａ、７６２ｂにそれぞれ固定されるナット７６３ａ、７６３ｂと、支持板７６１と押え板７６７の間に配置される弾性体としての圧縮ばね７６５と、を有している。なお、図１６で示すとおり、押え板７６７の中心には穴があけられており、第二のストッパー部材７２が貫通可能となっている。
【００４５】
更に球面座金押圧部材７６は、図１６で示すような構成を採用することもできる。図１６の例で示す球面座金押圧部材７６は、ほぼ図１５と同様であるが、球面座金７４を挟むように配置される支持板７６１と、固定部材５に固定される中間支持部材７６８を有し、支持板７６１と中間支持部材７６８に固定される締付部材７６１１の間に配置される弾性体としての圧縮ばね７６５と、を有している。このような構成によって圧縮ばね７６５の位置決めと押圧力の制御が容易に行われるようになる。なお、中間支持部材７６８と締付部材７６１１は中心に穴を有しており、第二のストッパー部材７２が通過できるようになっている。
【００４６】
図１７は球面座金を第二のストッパー部材７２に取り付けた場合の球面座金押圧部材の一態様である。図１７の例で示す球面座金押圧部材７６は、棒状部材６に固定されたスリーブ６２と第二のストッパー部材７２との間に弾性体としての圧縮ばねを有して構成されている。スリーブは摺動に必要な長さがあり、圧縮ばね６３の外径は第二の固定部材５の貫通孔５１よりも小さく、スリーブ６２と同様に貫通孔５１内を移動可能となっている。スリーブの材質は、上記機能を奏する限りにおいて限定されず、例えばポリエチレンテレフタレートなどの樹脂でもよい。
【００４７】
本実施形態におけるエネルギー吸収支持装置１は、上記の構成により、引張荷重のみを棒状部材６に加え、軸２２の方向にのみ延伸させることができるが、更に、図１８で示すように、支持部材２、摺動部材３、第一の固定部材４及び第二の固定部材５並びに棒状部材６を覆うように配置されかつ支持部材２に固定されるカバー部材９１と、摺動部材３に固定される第三の固定部材９６と、カバー部材９１と第三の固定部材９６にわたって摺動部材３を覆う伸縮自在のベローズ９５と、カバー部材９１に固定されるインジケータ部材９４と、第三の固定部材９６に固定され、かつ、このインジケータ部材９４を貫通するインジケータ用棒状部材９３と、を有して構成されている。インジケータ用棒状部材９３にはインジケータ部材９４を挟むように２つの移動インジケータ部材９４１ａ、９４１ｂがはめ込まれている。カバー部材９１と第三の固定部材９６とベローズ９５は雨水や砂塵などから要部を保護するものであり、インジケータ用棒状部材９３とインジケータ部材９４はボルトの累積塑性変形量を観測するためのものである。例えば摺動部材３が支持部材２に対し軸２２の方向に摺動した場合、第三の固定部材９６及びこれに固定されるインジケータ用棒状部材９３がこれに伴い移動する。すると、インジケータ用棒状部材９３がインジケータ部材９４を貫通する点の位置がずれ、移動インジケータ部材９４１ａが押されて移動する。この結果、この構成がインジケータとなり、移動インジケータ部材９４１ａの起点（初期状態）からの移動量を観測することによって、装置内部における棒状部材６の塑性変形の状態が分かるようになる。累積塑性変形量の正確な値は、棒状部材６を取り出し、組立時からの伸び量を測定することによって知ることができる。
【００４８】
第一の連結部材８１、第二の連結部材８２は、このエネルギー吸収支持装置を配管又は支持構造物に接続させるために設けられるものであり、貫通孔８１１、８２１をそれぞれ有して構成されている。実際の設置状態においては、例えば配管に固定したアタッチメントにクレビスを設置し、クレビスの貫通孔と第一の連結部材８１の貫通孔とを貫通するピン又はボルトを挿入してピン又はボルトの軸を中心に回転可能に接続させ、一方、支持構造物にも貫通孔を有するクレビスを設置し、クレビスの貫通孔と第二の連結部材８２の貫通孔とを貫通するピン又はボルトを挿入してこの軸を中心に回転可能に接続させることで設置が可能となる。この設置の例を例えば図１９に示す。図１９（Ａ）は設置の概略を、図１９（Ｂ）はクレビス近傍（支持構造物側）の部分をそれぞれ示す図である。連結部材の貫通孔の位置には、貫通孔を有する球面軸受を配してもよい。球面軸受にすれば、任意の方向の比較的大きな角変位にも追従することができる。１台のエネルギー吸収支持装置の荷重―変形曲線が、例えば図９（Ａ）に示したようなものであれば、２台をこのように対称に配置することにより、２台一組で図２０に示すようなスリップ型の復元力特性を有するものとなり、２倍のエネルギー吸収能力をもって正負両方向の地震力に抵抗し、振動を抑制する。地震が去った後、塑性変形によって伸びたボルトを交換すれば、復元力特性は元に戻される。
【００４９】
なお、本エネルギー吸収支持装置１は、ストッパー部材が固定部材から離れる方向の配管の変位には抵抗することなく追従する。したがって、配管の管軸方向の振動を抑制しようとするとき、運転停止時の変位の方向が互いに逆向きとなる領域がある場合、それらの領域を選んで２台を配置すれば、安全に運転を停止することができる。このような場合に限定すれば、熱膨張等のある配管にも使用することができる。
【００５０】
以上により、本発明は、安定していて再現性のある復元力特性を有し、地震力の大きさに応じて塑性変形する部材の数が増大し、また、累積塑性変形量を目視で判断できるエネルギー吸収支持装置となる。
【００５１】
（実施形態２）
本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置は、実施形態１とほぼ同様の構成を有するが、これに加え、弾性変形に基づく変位吸収機構及びそれに伴う部材を設けた点が異なる。以下、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置について説明する。なお、実施形態１と同様な構成については特に言及する場合を除き説明を省略し、同様な機能を有する部材については同じ符号を付する。
【００５２】
図２１に、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１を示す。本図に示すとおり、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１は、実施形態１と同様、一方向に沿って延びる支持部材２と、支持部材２の延びる方向に沿って支持部材２と摺動可能な摺動部材３と、貫通孔４１が形成され、支持部材２に固定される第一の固定部材４と、貫通孔５１が形成され、摺動部材３に固定される第二の固定部材５と、第一の固定部材４における貫通孔４１と第二の固定部材５における貫通孔５１とを貫通するよう挿入される棒状部材６と、第一の固定部材４及び第二の固定部材５を挟むように棒状部材６に固定される第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２と、を少なくとも有しており、更に、支持部材２上を摺動可能に配置される第一のスペーサ９１と、摺動部材３の周囲に摺動可能に配置される第二のスペーサ部材９２と、第一のスペーサ部材９１及び第二のスペーサ部材９２の間に配置される弾性体９３と、第一の固定部材４と第二のスペーサ９２の間の長さを調整するための調整部材９４と、を有して構成されている。なお、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１も、上記構成のほか、実施形態１と同様、長さ調節部材８３を介して支持部材２に接続される第一の連結部材８１と、摺動部材３に接続される第二の連結部材８２と、を有している。
【００５３】
第一のスペーサ部材９１は、限定されるわけではないが、平板９１１、９１３と、平板９１１、９１３に固定される長さ部材９１２と、を有して構成されており、支持部材２上を摺動可能に配置されている。
【００５４】
第一のスペーサ部材９１における平板９１１、９１３は、中空となっており、この中空部分に支持部材２が間隙を有して貫通するよう配置されている。なお、本実施形態においては、この中空部分に摺動部材３の先端部分も間隙を有して貫通するよう配置されており、更に、摺動部材３の先端には返し部材３６が配置されている。これにより第一のスペーサ部材９１は、摺動部材３が支持部材２と離れる方向に摺動するに伴い摺動することができる。なお、第一のスペーサ部材９１における長さ部材９１２は、第一の固定部材４と平板９１１との距離を調整するための部材となっている。
【００５５】
第二のスペーサ部材９２は、平板９２１、９２４と、平板９２１、９２４に固定される長さ部材９２２と、を有して構成されており、摺動部材３の周囲に配置されている。
【００５６】
第二のスペーサ部材９２における平板９２１、９２４は中空となっており、この中空部分に摺動部材３が貫通するよう配置されている。第二のスペーサ部材９２における長さ部材９２２は、平板９２１と第二の固定部材５との距離を調整するための部材であるが、本実施形態においては、長さ部材９２２には更に予圧縮部材９２３により予圧縮力の大きさの調整が可能となっている。なお、予圧縮部材９２３としては、限定されるわけではないが、ボルトで構成されていると調整が容易であり好ましい。
【００５７】
弾性体９３は、第一のスペーサ部材９１及び第二のスペーサ部材９２の間に配置され、第一のスペーサ部材９１及び第二のスペーサ部材９２の距離に応じて抵抗力を発生させることができるものである。弾性体９３の材質は、上記の機能を有する限り限定されるものではないが、図２１の例で示すように、例えば圧縮ばねであることは好ましい態様である。
【００５８】
調整部材９４は、第一の固定部材４と第二のスペーサ部材９２との間の最大長さを調整するための部材であり、限定されるわけではないが、図２１の例で示すように、第一の固定部材４と第二のスペーサ部材９２を貫通するスペーサ用棒状部材９４１と、第一の固定部材４及び第二のスペーサ部材９２を挟むように配置される第一の調整部材用ストッパー部材９４２及び第二の調整部材用ストッパー部材９４３と、を有している。調整は、予圧縮部材９２３で弾性体９３に予圧縮を与えた状態で行なわれる。なお、本実施形態におけるスペーサ用棒状部材９４１は、図２１の例に示すように、第一のスペーサ部材９１及び第二のスペーサ部材９２の摺動方向を規定できるよう、第一のスペーサ部材９１の平板９１１、９１３及び第二のスペーサ部材９２の平板９２１、９２４も貫通している。なお、本実施形態においてはスペーサ用棒状部材９４１の貫通のため、第一の固定部材４、第一のスペーサ部材９１の平板９１１、９１３、第二のスペーサ部材９２の平板９２１、９２４、第二の固定部材５には貫通孔がそれぞれ形成されている。
【００５９】
本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置は、上記の構成を採用することで、弾性体の圧縮による変位吸収及び復元力による抵抗力を加えることができる。具体的に図２２を用いて説明する。まず、荷重の無い状態（図２２（Ａ））から、第一及び第二の連結部材８１、８２の間に引張荷重が発生すると、摺動部材３は支持部材２から離れる方向に摺動を開始する。すると、摺動部材３における返し部材３６が第一のスペーサ部材９１の平板９１１を押し、第一のスペーサ部材を摺動させる（図２２（Ｂ））。この際、第二のスペーサ部材９２は、調整部材９４により第一の固定部材４との距離が一定に保たれているため、第一のスペーサ部材９１と第二のスペーサ部材９２との間の距離は小さくなる。この距離が小さくなると、弾性体９３が圧縮されて復元力が生じ、引張荷重に対する抵抗力となる。そして、更に摺動部材３が摺動すると、第二の固定部材５が第二のストッパー部材７２に接し、その後は実施形態１と同様の塑性変形による変位吸収も可能とする（図２２（Ｃ））。なお、荷重の無い状態（図２２（Ａ））から、摺動部材３が支持部材２に近づく方向に摺動したときには、弾性体９３が圧縮されて復元力が生じ、圧縮荷重に対する抵抗力となる。このとき、第二のストッパー部材７２は第二の固定部材５から離れるため、棒状部材６には圧縮荷重は作用しない。
【００６０】
以上により、熱膨張等による変位への追従を含めて所定の変位までは従来のばね式防振器と同様の機能を果たし、所定の変位を超えてからは実施形態１の機能が加わるエネルギー吸収支持装置とすることができる。これによって、従来のばね式防振器では大きな地震力に対応できなかったという問題も解決される。
【００６１】
（実施形態３）
図２３に、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置の概略図を示す。なお本実施形態において、実施形態１と同様な機能を有する部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
本図に示すとおり、本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１は、支持部材２と、支持部材２に沿って支持部材と摺動可能な摺動部材３と、貫通孔４１が形成され、支持部材２に固定される第一の固定部材４と、貫通孔５１が形成され、摺動部材３に固定される第二の固定部材５と、第一の固定部材４における貫通孔４１と第二の固定部材５における貫通孔５１とを貫通するよう挿入される棒状部材６と、第一の固定部材４及び第二の固定部材５を間に挟むように棒状部材６に固定される第一のストッパー部材７１及び第二のストッパー部材７２と、を少なくとも有して構成されている。また本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置１では、摺動部材３側に、軸部材８４に接続される第一の連結部材８１及び長さ調節部材８３を有している。なお、軸部材８４には軸部材用ストッパー部材８４１が固定されており、第一の連結部材８１を介して接続される配管が移動した場合、この軸部材用ストッパー部材８４１が第二の固定部材５に接触し、実施形態１と同様の作用により棒状部材６を塑性変形させ、エネルギー吸収を行うことができる。
【００６３】
本実施形態では、第一の固定部材４と第二の固定部材５との間に弾性体を配置し、常に圧縮力がかかるようにしておいてもよい。図２３に示す例はその一態様であり、摺動方向に合わせて摺動部材３に固定された圧縮ばねガイド部材３７３と、圧縮ばねガイド部材３７３に挿入された圧縮ばね３７２と、第一の固定部材４に空けられたねじ穴を通り、ばね座を介してばねを圧縮する押込みボルト３７１よりなる。こうすることによって、摺動部材３および棒状部材６の摺動方向を一方向に限定でき、第二のストッパー部材７２と第二の固定部材５とが接触してからはその状態が維持され、第二のストッパー部材７２と第二の固定部材５が一時離れることにより生ずる軸芯のずれを防止でき、棒状部材６の断面縮小部を養生したり摺動用の部位を残したりする必要もなくなる。なお、本実施形態において、支持部材２及び摺動部材３の形状は円筒形であっても角筒形であってもよいが、角筒形であれば回転防止部材を必要としない。
【００６４】
本実施形態では、支持部材２は、支持部材２と軸部材８４が軸心２２を共有するようにボルト、溶接等で支持構造物に固定される。固定する面は、軸心２２に平行な側面でも軸心２２に直角な後面であってもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、例えば図２４で示すように、第二の固定部材側においても第四のストッパー部材７７を設け、第二のストッパー７２と第四のストッパー部材７７とで第二の固定部材５を挟み込み固定しておくことは好ましい一態様である。このようにすることで、弾性体を配置することなく、摺動部材３及び棒状部材６の摺動方向を一方向に限定でき、弾性体を配置した場合と同様な効果を得ることができる。
【００６６】
本実施形態においても球面座金押圧部材は実施形態１に同じものを採用できるが、第二の固定部材側については図２５に示すような構成を採用することもできる。図２５の例に示す球面座金押圧部材７６は、棒状部材６に固定されたストッパー６６と、一対の中空の平板６４、６５の間に配置されるスリーブ６２と、スリーブ６２と第二のストッパー部材７２との間に配置される弾性体としての圧縮ばね６３と、を有して構成されている。圧縮ばね６３の外径は第二の固定部材５の貫通孔５１よりも小さく、スリーブ６２と同様に貫通孔５１内を移動可能となっている。本実施形態ではボルトの摺動は一方向に限定されるため、スリーブを長くすることは必要としない。スリーブの材質は、例えばポリエチレンテレフタレート等の樹脂でよい。  
【００６７】
また、本実施形態においては、軸部材８４の調芯のため、第二の固定部材５側に球面座金７４と球面座金押圧部材７６とを有することも好ましい態様である。図２５は、軸部材用球面座金押圧部材の一態様である。この球面座金押圧部材７６は、球面座金７４を挟むよう配置される支持板７６１と、第二の固定部材５及び支持板７６１を貫通するボルト７６２ａ、７６２ｂと、第二の固定部材５と支持板７６１とを間にはさんでボルト７６２ａ、７６２ｂのそれぞれに固定されるナット７６３ａ、７６３ｂと、支持板７６１とナット７６３ａ、７６３ｂのそれぞれの間に配置される弾性体７６５ａ、７６５ｂと、を有して構成されている。弾性体７６５ａ、７６５ｂとしては、限定されるわけではないが、たとえば圧縮ばねであることは好ましい一態様である。第一の連結部材８１が配管側のクレビスに接続された状態で軸部材用ストッパー部材８４１と第二の固定部材５の面を合わせ、球面座金を調節して調芯し、その状態を球面座金押圧部材で球面座金を均等に押圧することによって、調芯された状態が維持される。これによって、棒状部材６の場合と同じように、軸部材用ストッパー８４１が固定部材５に当たったときに曲げモーメント、曲げによる局部塑性変形の発生が抑えられる。棒状部材６の場合に同じく、当たり部材と固定部材５の間に緩衝部材を挟むことも好ましい。
【００６８】
以上本実施形態によると、摺動部材３の摺動方向を一方向に限定する機構ができるため、装置をコンパクトにできるという利点がある。また、熱膨張などのある配管に用いる場合において、運転停止時の逆方向の変位を吸収しようとした場合、大きな変位を吸収できるといった利点がある。一方では、支持構造物に固定される支持部材２の軸心と軸部材８４の軸心とを合わせる必要があり、しかも振動を抑制しようとする方向に直角な方向の変位が少ない場所という設置上の制約がある。したがって、本実施形態は軸直角方向の変位をガイドなどで拘束された直管長の長い配管の軸方向の振動を抑制しようとする場合等に有用である。なお、図２７に本実施形態に係るエネルギー吸収支持装置を設置した場合における側面図を示す。
【００６９】
（実施例）
次に、上記実施形態に係るエネルギー吸収支持装置について、実際に設置した場合の効果を具体的な値による計算を用いて確認した。以下、図２８を用いて説明する。
【００７０】
配管は呼径が１６インチの液配管で、直管部分Ａ−Ｄの長さは８０ｍ。専用の架台にほぼ等間隔で自重を支持され、一つおきに管軸に直角水平方向の変位をガイドで拘束されている。管軸方向の変位を抑制するため、Ｂ，Ｃの２点に２台のエネルギー吸収支持装置を互いに逆向き（それぞれ運転停止に伴う変位を吸収できる方向）に設置する。配管及び支持架台はこの区間で管軸方向に一質点系を形成し、質量は２００００ｋｇで、ばね定数はエネルギー吸収支持装置をつけない状態で１００００Ｎ／ｍｍ。地震動は地震動１（通常起こりうる地震動）と地震動２（発生確率の小さい高レベルの地震動）を考慮することとし、許容できる配管の変位（管軸方向の架台との相対変位）は地震動１、地震動２それぞれに対して２５ｍｍ、５０ｍｍとする。使用するボルトの材質はＳＳ４００で、ヤング率は２０６０００Ｎ／ｍｍ２、降伏点及び引張強さはそれぞれ３００Ｎ／ｍｍ２、４５０Ｎ／ｍｍ２（塑性歪２０％のとき）。塑性歪は地震動１、地震動２それぞれに対して５％以内、１０％以内に収めることを目途とする。ボルトは断面縮小部の径が８ｍｍで有効長５００ｍｍのものを１０本使用し、第二の固定部材５と第二のストッパー部材７２との間の間隙を２本は０ｍｍ、２本は２５ｍｍ、２本は５０ｍｍ、あと４本は７５ｍｍとする。図２９に各ボルトとも応力が引張強さに達するまで一様に塑性変形するとしたときの荷重−変形曲線を示す。変位が７５ｍｍに達すると抵抗力が大きくなるように設定されている。ボルトの弾性を無視したときの一質点系の固有周期は０．２８１秒で、２本のボルトの弾性を考慮すると０．３１３秒、同じく４本を考慮すると０．２９８秒となる。地表面加速度は地震動１、地震動２それぞれ０．２４Ｇ、０．６０Ｇで、応答倍率はピーク領域にあって２．５倍とする。したがって、応答加速度はそれぞれ０．６０Ｇ、１．５Ｇとなる。
【００７１】
入ってくる地震のエネルギー量と塑性変形によるエネルギー吸収量が等しいとすると、地震動１ではボルト２本が塑性変形し、塑性歪は２．８％で、ボルトの累積塑性変形量は１４ｍｍとなる。配管の最大変位はこの累積塑性変形量に等しい。配管に作用する地震力は、弾性応答するとしたときの０．２７倍に低減される。地震動２では次のボルト２本も塑性変形し、塑性歪は最初の２本、次の２本それぞれ８．５％、３．５％で、最初の２本のボルトの累積塑性変形量は４２．５ｍｍとなる。配管の最大変位はこの累積塑性変形量に等しい。配管に作用する地震力は、弾性応答するとしたときの０．２５倍に低減される。この結果、本実施例におけるエネルギー吸収支持装置は十分にエネルギー吸収を行うことができるのを確認した。併せて、質量の大きい長大な配管などについて、配管の支持構造物からの変位を許容範囲に抑えつつ配管に作用する地震力を低減する設計が可能であることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、例えば、石油精製プラント、石油化学プラント、ＬＮＧプラント、発電プラントなどに見られる配管の支持に好適なエネルギー吸収支持装置として産業上の利用可能性がある。配管に作用する地震力の低減と併せ、支持構造物に作用する配管反力も低減することができるので、新設する配管の耐震設計のみならず、既設の配管及び配管を支持する既設構造物の耐震性改善にも利用可能性がある。さらには、既設の球形貯槽、横置貯槽などについて、エネルギー吸収能力を増大する手段として産業上の利用可能性がある。また、配管内部に発生する水撃などの非定常現象に対してもエネルギーを吸収し、支持構造物に作用する力及び配管に作用する反力を低減できるので、運転操作ミスや地震時の緊急遮断などで水撃が生じる可能性のある配管の水撃対策などにも産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施形態１に係るエネルギー吸収支持装置を示す図である。
【図２】図１におけるＡーＡ線で支持部材を切断し、斜めから見た場合のイメージ図である。
【図３】図１におけるすべりキー近傍部分の拡大図である。
【図４】支持部材２にスリットを形成し、摺動部材に軸と垂直な方向に貫通孔を形成し、これらをピンで貫通させた例のイメージ図である。
【図５】本実施形態に係るエネルギー吸収質装置のエネルギー吸収の動作について説明するための概念図である。
【図６】第一の固定部材の例を示す図である。
【図７】第二の固定部材の例を示す図である。
【図８】断面縮小部を有する棒状部材６を示す図である。
【図９】複数の棒状部材におけるストッパー部材間の距離を異ならせた場合の荷重−変形曲線の概念を示す図である。
【図１０】第一の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の作用を説明する図である。
【図１１】第一の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の例を示す図である。
【図１２】第一の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の他の例を示す図である。
【図１３】第一の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の他の例を示す図である。
【図１４】第二の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の例を示す図である。
【図１５】第二の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の他の例を示す図である。
【図１６】第二の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の他の例を示す図である。
【図１７】第二の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の他の例を示す図である。
【図１８】カバーがかけられた状態におけるエネルギー吸収支持装置を示す図である。
【図１９】エネルギー吸収支持装置の設置の例を示す図である。
【図２０】2台を一組にした場合のエネルギー吸収支持装置の復元力特性の概念を示す図である。
【図２１】実施形態２に係るエネルギー吸収支持装置を示す図である。
【図２２】実施形態２に係るエネルギー吸収支持装置の動作を説明するための図である。
【図２３】実施形態３に係るエネルギー吸収支持装置を示す図である。
【図２４】実施形態３に係るエネルギー吸収支持装置の他の例を示す図である。
【図２５】実施形態３に係るエネルギー吸収支持装置の第二の固定部材に球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の例を示す図である。
【図２６】実施形態３に係るエネルギー吸収支持装置の第二の固定部材に軸部材用の球面座金及び球面座金押圧部材を設けた場合の例を示す図である。
【図２７】実施形態３に係るエネルギー吸収支持装置の設置の例を示す図である。
【図２８】実施例に係る配管の支持構成を示す図である。
【図２９】実施例に係る荷重−変形曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…エネルギー吸収支持装置，２…支持部材，３…摺動部材，４…第一の固定部材，５…第二の固定部材，６…棒状部材，２１…凹部，２２…軸，２３…スリット，３１…空間，３２…すべりキー，３３…皿ボルト，３４…貫通孔，４１…貫通孔，４２…軸２２に対して垂直な面，４３…ロックナット，５１…貫通孔，５２…軸２２に対して垂直な面，５３…調整部材，６１…断面縮小部，６２…スリーブ，６３…圧縮ばね、６４…平板、６５…平板、６６…ストッパー、７１…第一のストッパー部材，７２…第二のストッパー部材，７３…第三のストッパー部材，７４…球面座金，７５…圧縮ばね，７６…球面座金押圧部材，７７…第四のストッパー部材、８１…第一の連結部材，８２…第二の連結部材，８３…長さ調節部材，８４…軸部材、９１…カバー部材，９２…第二のスペーサ部材，９３…インジケータ用棒状部材，９４…インジケータ部材，９５…ベローズ，９６…第三の固定部材，３７１…押込みボルト、３７２…圧縮ばね、３７３…圧縮ばねガイド部材、７４１…当たり部材、７６１…支持板，７６２ａ、７６２ｂ…ボルト，７６３ａ、７６３ｂ…ナット、７６５ａ、７６５ｂ…圧縮ばね，７６５ｃ、７６５ｄ…引張ばね，７６６…他のストッパー部材，７６７…押え板，７６８…中間支持部材，８１１…貫通孔，８２１…貫通孔，８４１…軸部材用ストッパー部材、９１１…平板，９１２…長さ部材，９１３…平板，９２１…平板，９２２…長さ部材，９２３…予圧縮部材，９２４…平板，９４１…スペーサ用棒状部材，９４１ａ…移動インジケータ部材，７６１１…締付部材
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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