(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１０階建ての建物の内部で、各階層を貫通して上下に延びる縦配管と、
該縦配管から各階層ごとに横方向へ延びる横配管とを有する配管構造において、
前記縦配管は、ポリエチレン管またはポリプロピレン管であり、
前記縦配管は、中間の１つの階層の位置のみで固定部材によって建物に固定されていると共に、
最上階および最下階の位置では建物に固定されていないことを特徴とする配管構造。
【請求項２】
請求項１に記載の配管構造において、
前記縦配管に対して部分的に拡径部が設けられていると共に、
前記固定部材が、前記拡径部によって挟み込まれた状態で、前記縦配管に係止固定されていることを特徴とする配管構造。
【請求項３】
少なくとも１０階建ての建物の内部で、各階層を貫通して上下に延びる縦配管と、
該縦配管から各階層ごとに横方向へ延びる横配管とを有する配管構造において、
前記縦配管が、ポリエチレン管またはポリプロピレン管であり、かつ、建物に対して複数本設けられており、
前記縦配管は、中間の１つの階層の位置のみで固定部材によって建物に固定されていると共に、
前記各縦配管の前記固定部材が、同じ階層の位置で建物に固定されていることを特徴とする配管構造。
【請求項４】
請求項３に記載の配管構造において、
前記縦配管に対して部分的に拡径部が設けられていると共に、
前記固定部材が、前記拡径部によって挟み込まれた状態で、前記縦配管に係止固定されていることを特徴とする配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多階建ての建物の内部に、各階層を貫通して上下に延びる縦配管を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２８３８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような縦配管に温水などを流した場合、縦配管は温水の熱によって熱伸長することになる。そして、この熱伸長による縦配管の変位が大きくなると、配管構造自体がダメージを受ける可能性があり、縦配管が水圧に耐えられなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、縦配管に伸縮継手を設けて熱伸長による変位を抑制させることが考えられるが、伸縮継手のみによって熱伸長による変位に対応させるようにすると、配管構造の全体が複雑化すると共に配管構造にかかるコストが増大する。よって、熱伸長による変位の抑制と、コストの低減とは、二律背反の関係にあり、両者を同時に解決することが困難になっている。
【０００６】
また、従来より空調用に用いていたいわゆる白ガス管（ＳＧＰ管、配管用炭素鋼管）は、温水による熱伸長は少なかったが、この白ガス管は熱荷重が大きいため、建物のスラブにかかる負荷が大きく、更に、白ガス管を通すために貫通孔が設けられるスラブは、強度が低下するため、スラブの厚さや強度によっては白ガス管を固定する固定部は同一階に設けることができない場合があった。この場合、配管の設置と固定とを異なる階で行う必要があり、施工が著しく煩雑であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、
少なくとも１０階建ての建物の内部で、各階層を貫通して上下に延びる縦配管と、
該縦配管から各階層ごとに横方向へ延びる横配管とを有する配管構造において、
前記縦配管は、ポリエチレン管またはポリプロピレン管であり、
前記縦配管は、中間の１つの階層の位置のみで固定部材によって建物に固定されていると共に、
最上階および最下階の位置では建物に固定されていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記構成によって、コストをかけずに熱伸長に対する配管構造の保護を行わせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例にかかる配管構造を備えた建物の全体構成を示す側面図である。
【図２】図１の縦配管の床スラブ貫通部分の拡大図である。
【図３】図１の中間の階層における縦配管および横配管の状態を示す拡大側面図である。
【図４】図３の固定部材を示す拡大側面図である。
【図５】図４の固定部材の斜視図である。
【図６】図５の固定部材の平面図である。
【図７】冷温水式空調設備の概略構成図である。
【図８】図７の縦配管の床スラブ貫通部分の拡大斜視図である。
【図９】本実施例の作動を示す図１の概略図である。このうち、（ａ）は熱伸長前の状態、（ｂ）は熱伸長後の状態である。
【図１０】図９の変形例を示す図である。このうち、（ａ）は熱伸長前の状態、（ｂ）は熱伸長後の状態である。
【図１１】図１０の伸縮継手を拡大した部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図１１は、この実施の形態を説明するためのものである。
【実施例１】
【００１２】
＜構成＞以下、構成について説明する。
【００１３】
図１は、多階建ての建物１を示している。この多階建ての建物１の内部に、以下のような配管構造２を設ける。
【００１４】
この配管構造２は、
多階建ての建物１の内部で、各階層を貫通して上下に延びる縦配管３と、
この縦配管３から各階層ごとに横方向へ延びる横配管４とを有するものとされる。
【００１５】
ここで、多階建ての建物１は、少なくとも３階建て以上の建物１とされる。この場合、多階建ての建物１は、１階（１Ｆ）から１０階（１０Ｆ）までの１０の階層を持つものとされているが、建物１の階層は、これに限るものではなく、１０階より高くても良いし、または、低くても良い。また、地下階を含んでも良い。この建物１は、鉄筋コンクリート製のものとされており、各階層の間は、鉄筋コンクリート製の床スラブ１１（階層間隔壁）によって、それぞれ仕切られている。
【００１６】
縦配管３は、図２に示すように、床スラブ１１に形成された貫通孔部１２を通すようにして設置される。縦配管３における貫通孔部１２の貫通部分には、少なくとも、熱膨張性の耐火材１３が巻装されると共に、その上からモルタル１４で埋め戻される。
【００１７】
縦配管３には、鋼管よりも熱伸長量の大きな樹脂管が用いられている。この樹脂管には、例えば、ポリエチレン管、ポリブテン管、ポリプロピレン管、塩化ビニル管、架橋ポリエチレン管、ポリプロピレン複合管、ポリエチレン複合管などを使用することができる。なお、縦配管３は、必ずしも全体が樹脂管でなくても良く、縦配管３の一部や継手を鋼管としても良い。
【００１８】
これらのうち、ポリプロピレン複合管や、ポリエチレン複合管は、例えば、内側から順に、少なくとも、温水を通すための第一の樹脂層、熱伸縮を抑えるための繊維強化層、後述する電気熱融着継手４５（図３参照）と融着するための第二の樹脂層、を積層した多層構造のものなどとすることができる。第一、第二の樹脂層と、繊維強化層に用いられる樹脂とは、同一の樹脂材料を含むことが好ましい。繊維強化層には、ガラス繊維や炭素繊維等、または、ワラストナイト等の無機繊維などの繊維を含有させたポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂を用いることができる。ポリエチレンやポリプロピレンの線膨張係数は１０×１０−５／℃以上で熱伸長量が大きいため、繊維強化層の厚さや繊維添加量としては、多層管の線膨張係数が１０×１０−５／℃以下、より好ましくは５×１０−５／℃以下となるように調整することが好ましい。多層管の線膨張係数を上記の値とすることで熱伸縮を小さくすることができる。
【００１９】
更に、第二の樹脂層の外側に、接着層を介して、酸素バリア層を設けることができる。接着層は、第二の樹脂層と酸素バリア層とを接着するために設けられる。酸素バリア層は、配管構造２に対して接続される金属部品、例えば、空調機６４（図７参照）の内部配管などの錆びを防止するために設けられる。酸素バリア層には、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）樹脂やアルミニウムなどを用いることができる。なお、酸素バリア層は第二の樹脂層の外側に限るものではなく、第一の樹脂層の内側や、第一の樹脂層と繊維強化層の間や、繊維強化層と第二の樹脂層の間などに設けることができる。
【００２０】
横配管４は、この場合、図３に示すように、各階層における床スラブ１１の下面側（即ち、下階の天井部分）に沿って配設されると共に、吊具１５を用いて床スラブ１１から吊り下げ支持される。横配管４には、縦配管３と同じ管部材（鋼管や樹脂管）を用いることができる。
【００２１】
縦配管３に対する横配管４の接続部には、チーズなどの分岐継手が用いられる。
【００２２】
なお、縦配管３と横配管４の外側には、必要に応じて（通常のまたは熱膨張性の）断熱材１６などが取付けられる。この断熱材１６は、縦配管３における貫通孔部１２の貫通部分に対して設けることもできる。
【００２３】
また、図１に示すように、縦配管３の下端部には、エルボ状の継手部材１７を介して横管部１８が接続されている。この横管部１８も、各階層の横配管４と同様の吊具１５（図９参照）を用いて１階の床スラブ１１の下面側から吊り下げ支持されている。
【００２４】
そして、以上のような基本的または全体的な構成に対し、この実施例は、以下のような構成を備えている。
【００２５】
（１）上記縦配管３は、中間の階層２１の位置で固定部材２２によって建物１に固定されるようにする。そして、最上階および最下階の位置では、縦配管３は、建物１に固定されていないようにする。
【００２６】
ここで、「固定」とは、縦配管３の加重を支えることが可能な固定部材２２によって固定することを言い、縦配管３が傾斜しないように支持する部材などを最上階および最下階に設けても良い。中間の階層２１は、建物１の真中の階またはその周辺の階のことである。この場合には、建物１は１０階建てとなっているので、５階、または、その上下２〜３階程度までの範囲の階層を中間の階層２１とすることができる。そこで、例えば、５階の位置に固定部材２２を設置する。
【００２７】
そして、固定部材２２には、例えば、図４〜図６（主に、図５参照）に示すようなものが用いられる。この固定部材２２は金属製のものとされる。固定部材２２は、中間部に縦配管３の外径とほぼ等しい内径の半円形状をした凹部を有する２枚の金属バンド部材２５を備えており、この２枚の金属バンド部材２５を、凹部が向かい合うように重ね合わせてその両端部どうしを一体に固定することで、縦配管３の外周に取付け可能な環状の管保持部２６と、この管保持部２６から径方向へ延びる連結部２７と、この連結部２７どうしを連結固定可能なボルトナットなどの締結具（固定具２８）とを有するクランプ部材とされている。なお、上記した管保持部２６の内周面には、縦配管３の外周面に傷などを付けないようにするために、ゴム製の保護部材などを介在させるようにする。
【００２８】
上記した固定部材２２における連結部２７の位置には、床スラブ１１（の上面）に対してアンカーボルト３１（図４参照）などで固定可能な所要長さの脚部３２が取付けられる。この脚部３２は、固定部材２２の両端部（連結部２７）に対してそれぞれ左右一対取付けられている（固定具２８によって連結部２７に共締めされている）。この場合、脚部３２は、後述する電気熱融着継手４５よりも長いものとされて、貫通孔部１２を跨ぐようにハ字状に開いた状態で取付けられている。なお、脚部３２と床スラブ１１との間には、断熱材３３（図４参照）などを介在させるようにするのが好ましい。
【００２９】
なお、最上階および最下階の位置については、縦配管３には上記した固定部材２２などを取付けないようにする。よって、縦配管３には、上記した固定部材２２が１個のみ取付けられることになる。または、縦配管３は、１個の固定部材２２のみで、建物１に上下方向に固定される。
【００３０】
（２）上記縦配管３に対して部分的に拡径部４１が設けられるようにする。
そして、上記固定部材２２が、上記拡径部４１によって縦配管３に係止固定されるようにする。
【００３１】
ここで、拡径部４１は、文字通り、縦配管３の径を部分的に拡大したようなものである。拡径部４１は、縦配管３に対して一体に設けられる。拡径部４１は、固定部材２２の設置位置に設けられる。拡径部４１は、縦配管３の熱伸長に拘らず、縦配管３の上下方向の位置を固定するための位置基準となるものである。また、拡径部４１は、縦配管３の左右方向の位置を固定するためにも使用できる。
【００３２】
この場合、拡径部４１には、例えば、電気熱融着機構を備えた継手（電気熱融着継手４５）を使用することができる。この電気熱融着継手４５は、電気熱融着継手４５を構成する樹脂を熱で軟化・溶融させて樹脂製の配管（縦配管３）と融着（または組織が融合した状態で固定）させるようにしたものである。電気熱融着継手４５は、融着される配管と同じ樹脂で構成された筒状の継手本体の内面近傍に埋設された加熱コイル４６を有すると共に、外面に上記加熱コイル４６へ電力を供給するためのターミナル部４７を有するものとされる。
【００３３】
電気熱融着継手４５は、縦配管３へ外嵌した状態でターミナル部４７に通電して加熱コイル４６を加熱させることで、予め表面（の酸素バリア層および接着層）を切削しておいた縦配管３（の第二の樹脂層）と熱融着して一体化される。そして、この電気熱融着継手４５により、拡径部４１は、両端部に縦配管３に対する段差部４８を有するものとなる。固定部材２２は、この段差部４８を利用して係止固定される。
【００３４】
この実施例の場合、上下一対の電気熱融着継手４５を用いて固定部材２２をそれぞれ上下から挟着させるようにしている。
【００３５】
なお、床スラブ１１の貫通孔部１２は、電気熱融着継手４５が通る大きさにするのが好ましい。
【００３６】
（３）図７に示すように、上記縦配管３が、建物１に対して複数本設けられる。
そして、上記縦配管３は、中間の階層２１の位置で固定部材２２によって建物１に固定されるようにする。更に、図８に示すように、上記各縦配管３の上記固定部材２２が、同じ階層の位置で建物１に固定されるようにする。
【００３７】
ここで、複数の縦配管３は、建物１のパイプスペース等にまとめて配置され、図８に示すように互いに近接して設置されていることが多い。上記した配管構造２は、建物１の給湯設備の給湯配管や、図７に示すような、冷温水式空調設備６１などに使用することができる。
【００３８】
冷温水式空調設備６１は、要するに、ポンプ６２から送給された温水や冷水を給水管６３ａ，６３ｂを介して各階の（冷温水式の）空調機６４へ送り、空調機６４で熱交換された温水や冷水を排水管６５ａ，６５ｂを介してポンプ６２へ循環させるようにしたものである。冷温水式空調設備６１における、給水管６３ａ，６３ｂおよび排水管６５ａ，６５ｂが、上記した配管構造２の縦配管３や横配管４で構成される。
【００３９】
なお、上記した冷温水式空調設備６１では、給水管６３ａおよび排水管６５ａを温水配管とし、給水管６３ｂおよび排水管６５ｂを冷水配管とすることができる。温水配管と冷水配管とを備える配管構造２では、図８に示すように、少なくとも４本の縦配管３を有することとなる。なお、温水配管および冷水配管は、建物１の規模や空調設備の数などに応じて複数系統設けることができ、例えば、温水配管だけの場合などは、２本の縦配管３を有することとなる。
【００４０】
同じ階層の位置は、この場合、５階（共通取付階）とされている。但し、同じ階層の位置は、５階に限るものではない。
【００４１】
なお、従来の配管用炭素鋼管などの鋼管は、以下のように、樹脂管に比べて熱荷重が著しく大きいため、鋼管を使用する縦配管３は、スラブ１１の厚さによっては、熱荷重を受ける固定部を同じ階層に設置することができなかった。一方、この実施例のように、縦配管３として樹脂管を使用することで同じ階層に固定部材２２を設置することができる。そして、固定部材２２の設置を同じ階で行うことができるため、施工性を向上させることができる。
＜熱荷重について＞
熱荷重は下記式（１）により求めることができる。
Ｆ＝Ａ×Δｔ×Ｅｔ×Ｂ・・・（１）
（Ｆ：熱荷重（ｋＮ）、Ａ：線膨張係数、Δｔ：温度差（℃）、Ｅｔ：管のヤング率（Ｎ／ｍｍ２）、Ｂ：管の断面積（ｍｍ２））
＜温度差２５℃、断面積（呼び径）５０における各種管の熱荷重＞
・多層管
式（１）より、内層から順に、ポリエチレン層、ガラス繊維層、ポリエチレン層、接着層、酸素バリア層を積層した呼び径５０の多層管（外径：６０．０ｍｍ、内径：４８．２ｍｍ、Ａ：５×１０−５／℃、Δｔ：２５（℃）、Ｅｔ：８２３（Ｎ／ｍｍ２）、Ｂ：１００２（ｍｍ２））の熱荷重Ｆは、１０３１（ｋＮ）となる。
・鋼管
式（１）より、呼び径５０の配管用炭素鋼管（ＪＩＳ Ｇ ３４５２）（外径：６０．５ｍｍ、内径：５３．５ｍｍ、Ａ：１．１×１０−５／℃、Δｔ：２５（℃）、Ｅｔ：２１００００（Ｎ／ｍｍ２）、Ｂ：６２６（ｍｍ２））の熱荷重Ｆは３６２０９（ｋＮ）となる。
【００４２】
（４）特に、上記した固定部材２２は、中間の階層２１にのみ設けられるようにする。
【００４３】
（５）図９に示すように、上記横配管４が、上記縦配管３に対し、オフセット部５１を介して上下方向にオフセットされた状態で接続されるようにしても良い。
【００４４】
ここで、「オフセット」とは、横配管４などにおいて継手部材などを用いて異なる軸を構成するように接続することで、縦配管３が変位した場合でも、横配管４で当該変位を所定程度まで吸収することができるようにした構成のことをいう。オフセット部５１は、例えば、図３に示すように、２個のエルボ型継手５５をクランク形状に組み合わせたものなどとすることができる。このオフセット部５１は、全ての階層の横配管４に対して設けるのが好ましい。この場合、オフセット部５１は、横配管４を上方へオフセットさせる形状のものとされている。
【００４５】
なお、必要な場合には、図１０に示すように、縦配管３に対する横配管４（や横管部１８）の接続部に対し、オフセット部５１に替えて、または、オフセット部５１と組み合わせて伸縮継手５６などを設けるようにしても良い。
【００４６】
この伸縮継手５６は、図１１に示すように、金属製のベローズ管５７の外周に、金属性の補強ブレード５８を被せると共に、その両端部に割リング５９ａを介してフランジ部材５９を取付けたものであり、所要の伸縮性や変形性や耐圧性や耐熱性や耐振性などを有している。
【００４７】
＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。
【００４８】
この実施例の配管構造２では、縦配管３に温水を流すことで、横配管４を介して建物１の各階層に温水を行き渡らせることができる。
【００４９】
この際、温水を流すことによって、縦配管３や横配管４は熱伸長される。
【００５０】
＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００５１】
（作用効果１）縦配管３を、中間の階層２１の位置が固定部材２２によって建物１に固定されるようにした。これにより、上記縦配管３は、熱伸長によって、固定部材２２よりも上側の部分が上方へ自由に伸び、また、固定部材２２よりも下側の部分が下方へ自由に伸びることになる。
【００５２】
これにより、熱伸長によって縦配管３が伸びる方向を二方向に分けて、各方向に対する伸びを小さくすることができる。よって、コストをかけずに縦配管３の熱伸長に対する配管構造２の保護を行わせることが可能になる。
【００５３】
これに対し、縦配管３を、この実施例のように固定していない通常の場合には、縦配管３は、全体として一方向（例えば、上方）へ熱伸長することになるため、その伸び方向に対する伸び量が大きくなるが、この実施例のように固定することで、各伸び方向に対する伸び量を、縦配管３全体が一方向に熱伸長する場合と比べてそれぞれ小さく抑えることができる。よって、熱伸長に対して縦配管３を有効に保護することができるようになる。
【００５４】
（作用効果２）固定部材２２を、縦配管３に部分的に設けられた拡径部４１（の段差部４８）に対して係止固定させた。これにより、固定部材２２と縦配管３との間に（管軸方向の）位置ズレが生じなくなるため、縦配管３を拡径部４１の位置で建物１に対して上下方向（および左右方向）に完全に位置固定することが可能となる。よって、繰り返しの熱伸縮によって建物１に対する縦配管３の全体位置が徐々にズレて行き、建物１内に縦配管３が収まらなくなってしまうような不具合をなくすことができる。
【００５５】
（作用効果３）複数本の縦配管３を、中間の階層２１の位置で固定部材２２によって建物１に固定させると共に、複数本の縦配管３をそれぞれ固定部材２２で同じ階層の位置に固定した。これにより、縦配管３が熱伸長する際に発生する力を１つの階層に集中させることができる。よって、当該１つの階層の床スラブ１１を上記力に耐え得る強度にすることで、縦配管３の熱伸縮によって発生する力を支障なく受けさせることが可能になる。特に、縦配管３を樹脂管にすれば、熱伸長によって床スラブ１１に与える荷重が鋼管とした場合よりも格段に小さくなるので、このような構造を採用することが容易となり、建物１の構造としても好ましい。
【００５６】
（作用効果４）固定部材２２は、中間の階層２１にのみ設けられるようにした。これにより、熱伸長によって縦配管３が伸びる方向が上下二方向のみとなるように確実に分けて、各方向に対する伸びを小さくすることができる。よって、コストをかけずに縦配管３の熱伸長に対する配管構造２の保護を行わせることが可能になる。
【００５７】
（作用効果５）縦配管３に対して横配管４をオフセット部５１を介して接続した。これにより、縦配管３の熱伸長の影響を、図９（ｂ）に示すような、オフセット部５１の変形や、図１０（ｂ）に示すような、伸縮継手５６、または、伸縮継手５６とオフセット部５１との変形で吸収して、横配管４に伝わり難くすることができる。このようなオフセット部５１は、通常のエルボ型継手５５などを複数組み合わせることで作成できるので、特にコストをかけることなく簡単に設置することができる。
【００５８】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、実施の形態はこの発明の例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施の形態に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、実施の形態に複数の実施例や変形例がこの発明のものとして開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。
【符号の説明】
【００５９】
１    建物
２    配管構造
３    縦配管
４    横配管
２１  中間の階層
２２  固定部材
４１  拡径部
【図１】
0006698336.tif 000002
【図２】
0006698336.tif 000003
【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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