JP3243935U - 配管固定部材、及び配管ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下において、配管の振動を低減する配管固定部材及び配管ユニットを提供する。【解決手段】耐熱性を有する繊維材が織り込まれた配管固定部材１であって、流体が流れる複数の配管ＴＵのうちのひとつに巻き付く第１の部位Ｐ１と、複数の配管のうちの他のひとつに巻き付く第２の部位Ｐ２と、第１の部位と第２の部位とを接続する第３の部位Ｐ３とを含む巻き付き部１０を有する。配管ユニット１００は、配管固定部材を含み、配管固定部材を複数の配管に取り付ける取り付け部材ＷＲを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、配管固定部材、及び配管ユニットに関する。

各種プラントにおいて使用される配管の防振対策として、様々な防振装置が採用されている。例えば、実用新案文献１には、配管内壁面に、コイル状に加工したコイルワイヤを、捩じりながら渦巻き状に密着固定することで、コイルワイヤと管内壁との摩擦発生による減衰と、コイルワイヤによる流体抵抗の増加による減衰とを付与する装置が記載されている。

実開平４－１１７２８９号公報

発電プラントや化学プラントの配管、または各種エンジンに用いられる計装用配管等の高温の熱環境下における配管は、配管の熱伸びを許容する為に、配管の支持構造が不十分となり、特に振動課題が生じやすく、その対策が求められている。また、既設の配管においては、弁やポンプなどの加振源を運用上排除することが困難である場合が多く、振動問題が生じた配管設備に対して、付加的に振動を抑制する配管固定部材が求められている。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、高温の熱環境下においても採用可能な、配管の振動を低減する固定部材を提供することを目的とする。

本開示に係る配管固定部材は、耐熱性を有する繊維材が織り込まれた固定部材であって、前記固定部材は、流体が流れる複数の配管のうちのひとつに巻き付く第１の部位と、前記複数の配管のうちの他のひとつに巻き付く第２の部位と、前記第１の部位と前記第２の部位とを接続する第３の部位とを含む巻き付き部を有する。

本開示に係る配管ユニットは、前記流体が流れる複数の配管と、上記に記載の配管固定部材と、前記配管固定部材を前記複数の配管に取りつける取り付け部材とを有する。

本開示によれば、高温の熱環境下において、配管の振動を低減することができる。

図１は、第１実施形態に係る配管ユニットの概要図である。 図２は、第１実施形態の変形例に係る配管固定部材の概要図である。 図３は、図２におけるＣ－Ｃ断面である。

以下に添付図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

（第１実施形態）
図１を用いて、配管ユニットについて説明する。図１は、本実施形態に係る配管ユニットの模式図である。

（配管ユニット）
図１に示す本実施形態に係る配管ユニット１００は、流体が流れる複数の配管ＴＵと、配管ＴＵ同士を固定する配管固定部材１と、配管ＴＵに配管固定部材１を取り付ける取り付け部材ＷＲとを有している。以下その構成について説明する。

（配管）
配管ＴＵは流体が流れる配管である。図１に示す本実施形態に係る配管ＴＵは、装置ＤＥ１と装置ＤＥ２のそれぞれに接続する２本の配管の例を示しているが、複数本の配管であれば１つの装置に接続される配管でもよいし、本数も３本以上の配管でもよい。また配管ＴＵの形状は、直管に限定されずＵ字管等の任意の形状でもよいし、その管長や、管径、材質等も任意に設定してよい。以降、配管ＴＵのうち、装置ＤＥ１に接続する配管を配管ＴＵ１、装置ＤＥ２に接続する配管を配管ＴＵ２と呼称する。ここで、装置ＤＥ１および装置ＤＥ２は任意の装置でよく、プラントにおける装置であってよいし、各種エンジンに用いられる計装用の装置であってもよい。

（取り付け部材）
取り付け部材ＷＲは、後述する配管固定部材１を配管ＴＵに固定する部材である。取り付け部材ＷＲの形状、材質、および固定の方法は任意でよく、例えば配管固定部材１自体が粘着層を有し、その粘着層が配管固定部材１を配管ＴＵに固定して、取り付け部材ＷＲとしての機能を有しても良いし、金属製ワイヤ等の別部材を用いてもよい。また、配管固定部材１が配管ＴＵに巻き付いて固定されている場合には、配管ユニット１００は、取り付け部材ＷＲを含まない構成でもよい。本実施形態においては、取り付け部材ＷＲは金属ワイヤであり、配管固定部材１に貫通させて配管ＴＵに巻き付けて結ぶことにより、配管固定部材１と配管ＴＵを固定している。

（配管固定部材）
配管固定部材１は、耐熱性を有する繊維材が織り込まれた固定部材である。耐熱性を有する繊維材の材料は任意に設定してよいが、本実施形態に係る配管固定部材１は、二酸化珪素を主成分とするシリカ繊維の織物である。シリカ繊維における二酸化珪素の含有率は任意でよいが、含有率９５％以上の高純度シリカ繊維を使用することが望ましい。高純度シリカ繊維は、耐熱温度が１０００℃であり、耐熱衝撃にも優れ、急熱、急冷にも耐えることができる。そのため、本実施形態における配管固定部材１は、発電プラントや化学プラントの配管、または各種エンジンに用いられる計装用配管等の高温の熱環境下における配管の振動対策にも使用することができる。また、織物の組織構造は任意でよく、平織りや綾織り等の組織構造であってよい。

（巻き付き部）
配管固定部材１は、流体が流れる複数の配管ＴＵに巻き付く巻き付き部１０を有している。すなわち、巻き付き部１０は、配管固定部材１のうちで、配管ＴＵに巻き付けられる部位である。本実施形態に係る巻き付き部１０は、配管ＴＵ１と配管ＴＵ２とを固定する。また、図１に示すように、巻き付き部１０は、第１の部位Ｐ１と、第２の部位Ｐ２と、第３の部位Ｐ３とを含む。

（第１の部位）
第１の部位Ｐ１は、配管ＴＵ１に接触し、配管ＴＵ１に対して固定されている部分である。第１の部位Ｐ１は、例えば、配管ＴＵ１における外周面１周のうち、少なくとも一部の区間に巻き付いた部位である。また第１の部位Ｐ１は、配管ＴＵ１の外周面に複数周巻き付けられた部位でもよい。本実施形態に係る第１の部位Ｐ１は、図１に示すように配管ＴＵ１における外周面の一部の区間に巻き付いた部位である。

（第２の部位）
第２の部位Ｐ２は、配管ＴＵ２に接触し、配管ＴＵ２に対して固定されている部分である。第２の部位Ｐ２は、例えば、配管ＴＵ２における外周面１周のうち、少なくとも１部の区間に巻き付いた部位である。また第２の部位Ｐ２は、配管ＴＵ２の外周面に複数周巻き付けられた部位でもよい。本実施形態に係る第２の部位Ｐ２は、図１に示すように配管ＴＵ２における外周面の一部の区間に巻き付いた部位である。

（第３の部位）
本実施形態に係る第３の部位Ｐ３は、第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２とを接続する部位である。つまり、第３の部位Ｐ３は、巻き付き部１０のうち、第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２との間の部位である。

巻き付き部１０における第１の部位Ｐ１および第２の部位Ｐ２は、配管ＴＵ上の任意の位置に巻き付けられてもよいが、配管ＴＵの振動を効率的に低減する為に、配管ＴＵのうち、振動の大きい部位あるいは加振源の近傍に巻き付けるのが望ましい。

第１の部位Ｐ１および第２の部位Ｐ２は、配管ＴＵに接触するため、配管ＴＵが振動すると、第１の部位Ｐ１および第２の部位Ｐ２を通じて配管固定部材１に振動が伝達される。そして、第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２とは、第３の部位Ｐ３を介して接続されているため、それぞれの振動を吸収して、配管ＴＵの振動を低減できる。また、配管固定部材１が振動することで、第１の部位Ｐ１および第２の部位Ｐ２において、それぞれの配管ＴＵ１および配管ＴＵ２との間で、摩擦熱が生じる。つまり、配管固定部材１は、配管ＴＵの振動（運動エネルギー）の一部を、配管ＴＵとの間に発生する摩擦熱（熱エネルギー）に変換することで、振動応答を低減する効果を有する。

また配管固定部材１は、耐熱性を有するシリカ繊維材の織物であるため、配管ＴＵの振動が配管固定部材１に伝達すると、その繊維同士にも摩擦（摩擦熱）が生じる。言い換えると、配管固定部材１は、配管ＴＵの振動（運動エネルギー）の一部を、配管固定部材１の繊維同士の間に発生する摩擦熱（熱エネルギー）に変換することで、配管ＴＵの振動応答を低減する効果を有する。

（効果）
以上説明したように、本実施形態に係る配管固定部材１は、耐熱素材であるシリカ繊維の織物であり、配管ＴＵに接触する第１の部位Ｐ１および第２の部位Ｐ２が、第３の部位Ｐ３を介して接続されている。そのため、本実施形態によると、高温の熱環境下においても、配管ＴＵの振動応答を低減することができる。

第１実施形態においては、配管固定部材１が１つの巻き付き部１０を有する場合について説明したが、巻き付き部１０は複数箇所あってもよい。以下、配管固定部材１における巻き付き部１０を複数有する変形例について説明する。

（第１実施形態の変形例）
本例においては、配管固定部材１は複数の巻き付き部１０を有し、その複数の巻き付き部１０が配管ＴＵの軸方向に並んでいる。言いかえると、本例では、配管固定部材１が、配管ＴＵ１と配管ＴＵ２とを、複数の巻き付き部１０のそれぞれにより固定している。なお、第１実施形態の変形例において、第１実施形態と構成が共通する配管固定部材１の繊維材については、説明を省略する。

図２は、第１実施形態の変形例に係る配管固定部材の概要図である。図２に示すように、本例においては、配管固定部材１は、配管ＴＵ１と配管ＴＵ２とに巻きつく第１巻き付き部１０Ａと、配管ＴＵ１と配管ＴＵ２とに巻きつく第２巻き付き部１０Ｂとを有する。第２巻き付き部１０Ｂは、第１巻き付き部１０Ａと隣り合う巻き付き部１０である。隣り合う巻き付き部１０同士は、互いに離れていてもよいし、重なっていてもよいが、本例においては、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとは、一部の領域が重なりながら、配管ＴＵ１と配管ＴＵ２に巻き付ついている。なお、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとは、第１実施形態同様に、第１の部位Ｐ１、第２の部位Ｐ２、及び第３の部位Ｐ３を含んでいる。加えて、本例における第１巻き付き部１０Ａは、第２巻き付き部１０Ｂと接続される第４の部位Ｐ４を含んでいる。

（第４の部位）
図３は、図２におけるＣ－Ｃ断面である。図３に示すように、本例に係る配管固定部材１における第１巻き付き部１０Ａは、第４の部位Ｐ４をさらに有している。第４の部位Ｐ４は、第１巻き付き部１０Ａの第２の部位Ｐ２と、第２巻き付き部１０Ｂの第１の部位Ｐ１とを接続する部位である。図３において、斜線で示されているのが第１巻き付き部１０Ａであり、白抜きで示されているのが第２巻き付き部１０Ｂである。すなわち、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとは、第１巻き付き部１０Ａにおける第４の部位Ｐ４と、第２巻き付き部１０Ｂの第１の部位Ｐ１とにおいて、連続的に接続している。言い換えると、本例においては、第１巻き付き部１０Ａと、第２巻き付き部１０Ｂとは、１つの連続した帯状の配管固定部材１の一部分である。なお、第１巻き付き部１０Ａに第４の部位Ｐ４が含まれず、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとが接続されていなくてもよい。

本例における第１巻き付き部１０Ａおよび第２巻き付き部１０Ｂの、それぞれの第３の部位Ｐ３同士が重なっている領域の面積は、第１巻き付き部１０Ａにおける第３の部位Ｐ３の全面積に対して５０％以上となっている。そのため、第１巻き付き部１０Ａにおける第３の部位Ｐ３の幅寸法（配管ＴＵの軸方向に沿った寸法）をＷ１、第１巻き付き部１０Ａおよび第２巻き付き部１０Ｂにおけるそれぞれの第３の部位Ｐ３同士が重なっている領域の幅寸法（配管ＴＵの軸方向に沿った方向の寸法）をＷ２とすると、Ｗ２≧０．５Ｗ１の関係が成立する。

ここで第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとが重なる部位に関しては、配管固定部材１の繊維同士が接触することになる。接触する繊維同士の間の摩擦係数と、配管固定部材１と配管ＴＵとの間の摩擦係数とを比較すると、接触する繊維同士の間の摩擦係数の方が大きくなる。そのため、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとが重なる部位においては、配管固定部材１と配管ＴＵとの間に発生する摩擦熱より大きな摩擦熱を発生することになる。よって、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとを重なるようにすることで、配管ＴＵの振動低減効果を高めることができる。また、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとが重ならない部位関しては、第１実施形態における配管固定部材１と配管ＴＵとの間に発生する摩擦熱と同じ為、説明を省略する。

（効果）
さらに言えば、本例のように、複数の巻き付き部１０を有することで、配管ＴＵの振動をより好適に低減できる。さらに言えば、複数の巻き付き部１０が、第４の部位Ｐ４を介して接続されていることで、配管ＴＵの振動をより好適に低減できる。また、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとが重なる部位おいては、配管固定部材１と配管ＴＵとの間に発生する摩擦熱より大きな摩擦熱を発生する。加えて、配管ＴＵに複数回巻き付いているので配管固定部材１の表面積も増えており、それに伴い繊維同士の摩擦熱も第１実施形態と比較して増加している。よって本開示によると、第１実施形態より、配管ＴＵの振動を多く低減することができる。

（配管固定部材の最適な巻き付け方法）
次に、第１実施形態において示した配管固定部材１の最適な巻き付け方法を説明する。前述したように、配管固定部材１は、配管ＴＵの振動を配管固定部材１によって吸収することにより、配管ＴＵの振動を低減する。よって、配管固定部材１による配管ＴＵの振動低減効果は、配管固定部材１の巻き方に依存するといえる。つまり、配管ＴＵに接触する部位である第１の部位Ｐ１、および第２の部位Ｐ２を多く有する巻き方や、配管固定部材１の繊維同士による摩擦熱が生じやすい、配管固定部材１の表面積が大きくなる巻き方では、配管固定部材１による配管ＴＵの振動低減効果は大きくなる。

言い換えると、配管固定部材１の巻き方と、配管ＴＵの振動低減効果には相関関係があり、その関係式を用いることで、配管ＴＵの振動特性に対応する最適な配管固定部材１の巻き方を取得することができる。

例えば、以下に示す式（１）から式（３）により、配管固定部材１の減衰特性である質量Ｍ、減衰係数Ｃ、剛性Ｋは表すことができる。

式（１）から式（３）における変数は、配管固定部材１の配管ＴＵへの巻き数を表すｍと、配管ＴＵ同士の間隔を表すＬと、配管ＴＵにおける振動の振幅を表すσと、配管ＴＵにおける振動の振動数を表すＶである。変数および、関係式は式（１）から式（３）に限定されず、配管固定部材１を配管ＴＵに巻き付ける際の張力や、環境温度などを変数に含む関係式を用いてもよい。

以上説明したように、式（１）から式（３）の関係式を用いることで、配管ＴＵの振動対策として必要な、配管固定部材１の減衰特性である質量Ｍ、減衰係数Ｃ、および剛性Ｋを満足する、配管固定部材１の具体的な巻き方を取得することができる。

（効果）
以上説明したように、本開示の第１態様に係る配管固定部材１は、耐熱性を有する繊維材が織り込まれた配管固定部材であって、固定部材は流体が流れる複数の配管ＴＵのうちのひとつに巻き付く第１の部位Ｐ１と、他のひとつに巻き付く第２の部位Ｐ２と、第１の部位Ｐ１と第２の部位Ｐ２とを接続する第３の部位Ｐ３とを含む巻き付き部１０を有する。本開示によると、高温の熱環境下においても、配管ＴＵの振動を低減することができる。

本開示の第２態様に係る配管固定部材１は、第１態様に係る配管固定部材１であって、複数の巻き付き部１０を有し、複数の巻き付き部１０が配管ＴＵの軸方向に沿って並んでいる。本開示によると、第１実施形態より、配管ＴＵの振動を多く低減することができる。

本開示の第３態様に係る配管固定部材１は、第２態様に係る配管固定部材１であって、複数の巻き付き部１０のひとつである第１巻き付き部１０Ａと、第１巻き付き部１０Ａと隣り合う第２巻き付き部１０Ｂとは少なくとも一部の領域で重なっており、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂのそれぞれの第３の部位Ｐ３同士とが重なっている領域の面積は、第１巻き付き部１０Ａにおける第３の部位Ｐ３の全面積に対して５０％以上となっている。本開示によると、第１実施形態より、配管ＴＵの振動を多く低減することができる。

本開示の第４態様に係る配管固定部材１は、第２態様または第３態様に係る配管固定部材１であって、複数の巻き付き部１０のひとつである第１巻き付き部１０Ａは、第２の部位Ｐ２と、第１巻き付き部１０Ａと隣り合う第２巻き付き部１０Ｂの第１の部位Ｐ１とを接続する第４の部位Ｐ４をさらに有している。本開示によると、第１巻き付き部１０Ａと第２巻き付き部１０Ｂとを一つの連続した部材で作ることができる。

本開示の第５態様に係る配管固定部材１は、第１態様から第３態様のいずれか一項に係る配管固定部材１であって、繊維材が二酸化珪素を主成分とするシリカ繊維である。本開示によると、本開示によると、高温の熱環境下においても、配管ＴＵの振動を低減することができる。

本開示の第６態様に係る配管ユニットは、流体が流れる複数の配管ＴＵと、第１態様から第３態様のいずれか１項に記載の配管固定部材１と、配管固定部材１を複数の配管ＴＵに取りつける取り付け部材ＷＲとを有する。本開示によると、高温の熱環境下においても、配管ＴＵの振動を低減することができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ 配管固定部材
１０ 巻き付き部
ＴＵ 配管
ＷＲ 取り付け部材

Claims (6)

1. 耐熱性を有する繊維材が織り込まれた配管固定部材であって、
   流体が流れる複数の配管のうちのひとつに巻き付く第１の部位と、前記複数の配管のうちの他のひとつに巻き付く第２の部位と、前記第１の部位と前記第２の部位とを接続する第３の部位とを含む巻き付き部を有する、
   配管固定部材。
2. 複数の前記巻き付き部を有し、
   前記複数の前記巻き付き部が前記配管の軸方向に沿って並んでいる、
   請求項１に記載の配管固定部材。
3. 前記複数の前記巻き付き部のひとつである第１巻き付き部と、
   前記第１巻き付き部と隣り合う第２巻き付き部とは、少なくとも一部の領域で重なっており、
   前記第１巻き付き部と前記第２巻き付き部のそれぞれの前記第３の部位同士とが重なっている領域の面積は、前記第１巻き付き部における前記第３の部位の全面積に対して５０％以上となっている、
   請求項２に記載の配管固定部材。
4. 前記複数の前記巻き付き部のひとつである第１巻き付き部は、前記第２の部位と、前記第１巻き付き部と隣り合う第２巻き付き部の前記第１の部位とを接続する第４の部位をさらに有している、
   請求項２または請求項３に記載の配管固定部材。
5. 前記繊維材が、二酸化珪素を主成分とするシリカ繊維である、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配管固定部材。
6. 前記流体が流れる複数の配管と、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配管固定部材と、
   前記配管固定部材を前記複数の配管に取りつける取り付け部材と、
   を有する、
   配管ユニット。
   

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