配管接続構造
【課題】配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる配管接続構造を提供する。
【解決手段】配管接続構造１０は、クリアランス１４を有し、第１金属リング１１と第２金属リング１２との縁が切れている構造（縁切構造）により、第１金属リング１１と第２金属リング１２とが、相対的にスライド可能となり、その結果、第１金属リング１１同士が、最大約１００ｍｍ（クリアランス１４の２箇所分）だけスライド可能となる。配管接続構造１０は、積層構造であるため、例えば１１層（スライド箇所は１０箇所）であるとすると、最大１０００ｍｍ（１ｍ）の水平方向の相対変位を吸収することができる。
【解決手段】配管接続構造１０は、クリアランス１４を有し、第１金属リング１１と第２金属リング１２との縁が切れている構造（縁切構造）により、第１金属リング１１と第２金属リング１２とが、相対的にスライド可能となり、その結果、第１金属リング１１同士が、最大約１００ｍｍ（クリアランス１４の２箇所分）だけスライド可能となる。配管接続構造１０は、積層構造であるため、例えば１１層（スライド箇所は１０箇所）であるとすると、最大１０００ｍｍ（１ｍ）の水平方向の相対変位を吸収することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配管接続構造に係わり、特に免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近においては原子力プラントを免震化することが検討されている。このような免震構造の原子力プラントでは、地震時に地盤や基礎が大きく変位しても、原子力プラント建屋はそれ程変位せず（絶対変位が小さい）、建屋と基礎との相対変位を吸収する（相対変位を許容する）ことで、原子力プラント建屋およびその内部に設置される機器設備の耐震性を大きく向上させることができる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、原子力プラントは、外部から取水した冷却水を復水器等の冷却設備に供給し、復水器に流入するタービン排気及びドレンを冷却し、プラント外に放水するための循環水系系統機能を備える。地震時には建屋は周囲地盤や基礎と別の地震応答をするため、建屋と基礎との相対変位が生じる。そのため、建屋内配管と地盤内に埋設されている基礎内配管との接続をどの様な構造にするかが問題となる。
【０００４】
一般に変位吸収可能な配管接続構造として、伸縮継手など可撓性接続配管構造が知られている。原子力プラントにおける大規模な配管接続構造は高度の安全性と信頼性の確保を要求されている。つまり、充分な耐圧性や水密性を満たしつつ、充分な変形吸収性が要求される。原子力プラントの実機においては、ゴム伸縮継手が適用されている。
【０００５】
しかし、原子力プラントの基礎マットに免震構造を適用した場合、地震時に生じる建屋と基礎との相対変位は、免震構造を適用しない場合に比べて、大きくなる。このとき、配管接続構造に、従来のゴム伸縮継手を適用しても、必ずしも充分な変位吸収効果が得られない。原子力プラントを免震化の普及を図るためには、配管接続構造自身の変位を許容することで、相対変位を吸収する配管接続構造の開発が急務となっている。
【０００６】
上記課題を解決する技術が特許文献２に示されている。特許文献２の冷却水循環設備は、基礎内配管と、基礎内に設けた水槽と、建屋側に設けられ水槽と冷却設備との間に配管された建屋内配管とからなり、建屋内配管の先端部を水槽内に水平方向の相対変位を許容せしめる状態で挿入することにより、基礎内配管と建屋内配管とを水槽を介して免震変位を吸収可能に連絡してプラント内外にわたる一連の冷却水循環経路を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１０７４８０号公報
【特許文献２】特開２００６―１４５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の技術は、地震時に建屋内配管の先端部を水槽内で水平方向に移動させることにより、相対変位を吸収することができる。
【０００９】
しかし、特許文献２の技術は配管接続構造そのものの技術ではない。また、大型の水槽を必要とするなど多大なコストも要する。一方、配管接続構造そのものの開発が望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる配管接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、複数の金属リングと、前記金属リング間に介挿されるガスケットとを備え、前記金属リング同士が嵌合されて積層され、前記金属リングが水平方向にスライド可能である。
【００１２】
このように構成した本発明においては、充分な強度を有する金属リングが積層されることにより、耐圧性を確保できる。弾性体のガスケットが、建屋の自重により圧縮されシール材として機能することにより、水密性を確保できる。
【００１３】
一方、金属リングが水平方向にスライド可能に積層されることにより、配管接続構造自身の大きな変位が許容され、その結果、大きな建屋と基礎との相対変位を吸収することができる。このとき、嵌合構造により配管接続構造は安定性を維持し、地震時においても、配管としての耐圧性や水密性を維持できる。
【００１４】
すなわち、本発明に係る配管接続構造は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる。
【００１５】
また金属リングの高さと積層数を調整することによって、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。
【００１６】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記複数の金属リングは、上部および下部に凹部を有する第１金属リングと、前記第１金属リングの凹部に嵌合される第２金属リングとから構成され、前記ガスケットは前記第１金属リングと第２金属リングとの間に介挿されている。
【００１７】
これにより、金属リング同士（第１金属リング，第２金属リング）が嵌合されて積層される。
【００１８】
（３）上記目的を達成するために、本発明は、免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、複数の金属リングと、複数のガスケットとを備え、前記金属リングと前記ガスケットとが嵌合されて積層され、複数の前記金属リングがスライド可能である。
【００１９】
このように構成した本発明においては、充分な強度を有する金属リングが積層されることにより、耐圧性を確保できる。弾性体のガスケットが、建屋の自重により圧縮されシール材として機能することにより、水密性を確保できる。
【００２０】
一方、金属リングが水平方向にスライド可能に積層されることにより、配管接続構造自身の大きな変位が許容され、その結果、大きな建屋と基礎との相対変位を吸収することができる。このとき、嵌合構造により配管接続構造は安定性を維持し、地震時においても、配管としての耐圧性や水密性を維持できる。
【００２１】
すなわち、本発明に係る配管接続構造は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる。
【００２２】
また金属リングの高さと積層数を調整することによって、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。
【００２３】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記複数の金属リングは、上部および下部に凹部を有し、前記ガスケットは、前記金属リングの凹部に嵌合される。
【００２４】
これにより、金属リングとガスケットとが嵌合されて積層される。
【００２５】
（５）上記（３）において、好ましくは、前記複数の金属リングは、上部および下部に凸部を有し、前記ガスケットは、上部および下部に凹部を有し、前記金属リングの凸部を嵌合する。
【００２６】
これにより、金属リングとガスケットとが嵌合されて積層される。
【００２７】
（６）上記（１）〜（５）において、好ましくは、前記ガスケットは弾性体であり、前記建屋の自重により縮小変位する。
【００２８】
これにより、ガスケットは圧縮されシール材として機能し、配管接続構造は水密性を確保できる。
【００２９】
（７）上記（１）〜（５）において、好ましくは、前記金属リングは、他の金属リングの水平変位量を制限する変位制限機能を有する。
【００３０】
これにより、地震時においても金属リングが外れることはなく、積層構造を維持し安定性を維持できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の配管接続構造によれば、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】配管接続構造が適用される原子力プラントの概略図である。
【図２】第１実施形態に係る配管接続構造の主要部の分解斜視断面図である。
【図３】配管接続構造の主要部の断面図である。
【図４】地震時の配管接続構造の作用を説明する図面である。
【図５】配管接続構造と接建屋内配管との接続部の斜視断面図である。
【図６】第２実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図７】地震時の配管接続構造の作用を説明する図面である。
【図８】主要部材の拡大断面図である。
【図９】第３実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図１０】第４実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図１１】第５実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図１２】第６実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の各実施形態の配管接続構造について、図面を用いて詳細に説明する。第１〜３実施形態は請求項１に対応し、第４〜６実施形態は請求項３に対応する。つまり、第１〜３実施形態は金属リング同士が嵌合されるものであり、第４〜６実施形態は、金属リングとガスケットが嵌合されるものである。金属リングが水平方向にスライド可能に構成されているという本発明の特徴は共通する。
【００３４】
＜第１実施形態＞
〜構成〜
図１は、第１実施形態の配管接続構造が適用される原子力プラントの概略図である。原子炉等の設備を収容する建屋１は、岩盤２に設置された基礎３上に、免震装置４を介して支持されている。免震装置４は、建屋１と基礎３とを絶縁する機能を有し、基礎３が大きく変位しても、建屋１は基礎３程変位せず（絶対変位が小さい）、その結果、建屋１と基礎３との間に大きな相対変位が生じる。これにより、地盤を通じて伝播される地震波は、免震装置４により減衰され、建屋１に伝達される地震波の大きさは低減され、建屋１内に収容される設備の地震応答は、免震構造でない場合と比べて格段に低減される。
【００３５】
一方、原子力プラントには、復水器５などの冷却設備が設置されている。冷却設備は、原子力プラント外から冷却水を取水し、冷却後の冷却水を原子力プラント外に放水する。復水器５は、タービン（図示省略）で仕事を取り出した後の水蒸気を等圧冷却して凝縮させ、低圧の飽和液に戻す装置である。復水器５には建屋内配管６が接続され、建屋内配管６には配管接続構造１０を介して基礎内配管７が接続されている。なお、原子力プラント外からの冷却水として海水を用いることが多い。
【００３６】
このように、汲み上げられた高圧の海水が、基礎内配管７、配管接続構造１０、接建屋内配管６を通って、復水器５に供給される様に、取水配管が構成されている。なお、放水配管についても同様に構成されており、図示、説明とも省略する。
【００３７】
図２は、配管接続構造１０の主要部の分解斜視断面図、図３は、配管接続構造１０の主要部の断面図であり、図４は、地震時の配管接続構造１０の作用を説明する図面である。
【００３８】
第１実施形態の配管接続構造１０は、主要構成として、第１金属リング１１と、第２金属リング１２と、ガスケット１３とを備えている。
【００３９】
第１金属リング１１は、内径約２６００ｍｍ（配管６，７の内径に相当）であり、その断面形状は略Ｈ型形状をしている。すなわち、第１金属リング１１は上部および下部に凹部１１ａ，１１ｂを有する。
【００４０】
第２金属リング１２は、内径約３３００ｍｍ（第１金属リング１１の内径よりやや大きい）であり、その断面形状は略長方形状をしている。
【００４１】
ガスケット１３は、弾性体（例えばゴム材）からなるリングであり、内径約３３００ｍｍ（第２金属リング１２の内径に相当）であり、その断面形状は略長方形状をしている。
【００４２】
そして、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂに、第２金属リング１２が嵌合され（嵌合構造）、ガスケット１３が第１金属リング１１と第２金属リング１２との間に介挿され、このような状態で、第１金属リング１１、第２金属リング１２、ガスケット１３が積層されている（積層構造）。
【００４３】
このような積層状態において、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂ側面と第２金属リング１２の両側面の間において、約５０ｍｍ程度の水平方向のクリアランス１４が構成される。また、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂの深さ方向の合計長は、第２金属リング１２の高さと２枚のガスケット１３の厚さ（後述する圧縮による短縮も考慮する）との合計長よりも、短くなるように設計されており、その結果、第１金属リング１１間において、微小の鉛直方向のクリアランス１５が構成される。
【００４４】
本実施形態では、ガスケット１３は、第１金属リング１１とは縁が切れており（密着されていない）、第２金属リング１２とは密着されている構造とするが、第１金属リング１１とは密着され、第２金属リング１２とは縁が切れている構造でもよく、また、第１金属リング１１、第２金属リング１２とも縁が切れている構造でもよい。すなわち、いずれかで縁が切れてことにより、第１金属リング１１と第２金属リング１２との縁が切れている構造（縁切構造）であればよい。
【００４５】
配管接続構造１０において、第１金属リング１１と第２金属リング１２とは、相対的に水平方向のクリアランス１４の分だけスライド可能となる。その結果、第１金属リング１１間では、最大でクリアランス１４の２箇所分（約１００ｍｍ）だけスライド可能となる。
【００４６】
なお、上記に示した寸法は、構成をイメージしやすいように説明の便宜のために例示したものに過ぎず、これに拘束されるものではない。
【００４７】
図５は、配管接続構造１０と建屋内配管６との接続部の斜視断面図である。
【００４８】
建屋１底面には、接建屋内配管６外径相当の径の孔８ａを有する床底面鉄板８が、設置されている。床底面鉄板８には、さらに、第１金属リング１１外径よりやや大きい円形の溝８ｂが設けられている。一方、配管接続構造１０の最上層に位置する第１金属リング１６は、他の第１金属リング１１と異なり、下部凹部１１ｂのみを有し、上面１６ａはフラットになっている。また、第１金属リング１６の内径は建屋内配管６外径と等しくなるように設計されている。
【００４９】
そして、第１金属リング上面１６ａは床底面鉄板８下面に当接している。建屋内配管６は、その先端が床底面鉄板の孔８ａを挿通し、先端の外径面が第１金属リング１６の内径面に当接している。さらに、固定リング９ａが第１金属リング１６の外径面に当接しつつ、床底面鉄板の溝８ｂに嵌合され溶接されている。また、建屋内配管６と第１金属リング１６とは、建屋内配管６内径面からボルト９ｂによりボルト締めされ、第１金属リング１６と固定リング９ａとは、固定リング９ａ外径面からボルト９ｂによりボルト締めされている。これにより、配管接続構造１０と建屋内配管６とは接続される。
【００５０】
尚、図示省略するが、配管接続構造１０と基礎内配管７との接続部も、同様の構成となっている。
【００５１】
〜作用〜
通常時の配管接続構造１０の作用について説明する。配管接続構造１０を介して、原子力プラントに高圧の海水が、冷却水として供給され、冷却後、原子力プラントから放出される。したがって、配管接続構造１０は耐圧性が要求される。
【００５２】
第１金属リング１１間のクリアランス１５は微小であり、ほとんどの冷却水が、第１金属リング１１により形成された空間を通過する。第１金属リング１１は、充分な強度を有し、耐圧性を確保している。仮に、クリアランス１５から冷却水が漏れたとしても、第２金属リング１２は、充分な強度を有し、耐圧性を確保している。
【００５３】
このとき、ガスケット１３が冷却水に触れる可能性は少なく、仮にガスケット１３が冷却水に触れるとしても、冷却水に触れる部分は微小であり、冷却水の圧力はほとんど影響しない。従って配管接続構造１０は耐圧性を確保できる。
【００５４】
一方、配管接続構造１０は水密性も要求される。すなわち、冷却水が配管接続構造１０の外へ漏れることは好ましくない。
【００５５】
ガスケット１３は、弾性体（例えばゴム材）であり、上述した積層状態において、建屋１の自重により圧縮される。その結果、ガスケット１３はシール材として機能し、配管接続構造１０は水密性を確保できる。なお、ガスケット１３自体も水密性を有する。
【００５６】
このように、配管接続構造１０は、配管としての耐圧性や水密性を確保できる。
【００５７】
地震時の配管接続構造１０の作用について説明する。免震構造の原子力プラントでは、建屋１は、基礎２と異なった地震応答をするため、大きな相対変位が生じる場合がある。したがって、配管接続構造１０は大きな相対変位を吸収する（配管接続構造１０自身の変位を許容する）機能が要求される。
【００５８】
配管接続構造１０は、クリアランス１４を有し、第１金属リング１１と第２金属リング１２との縁が切れている構造（縁切構造）により、第１金属リング１１と第２金属リング１２とが、相対的にスライド可能となり、その結果、第１金属リング１１同士が、最大約１００ｍｍ（クリアランス１４の２箇所分）だけスライド可能となる。配管接続構造１０は、積層構造であるため、例えば１１層（スライド箇所は１０箇所）であるとすると、最大１０００ｍｍ（１ｍ）の水平方向の相対変位を吸収することができる。
【００５９】
なお、建屋１と基礎３との間のクリアランス長（例えば、１〜１．５ｍ）は免震設計により定まる為、このクリアランス長を調整することは難しいが、第１金属リング１１の高さと積層数を調整することによって、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。たとえば、第１金属リング１１の高さを低くして、積層構造を１６層（スライド箇所は１５箇所）とすると、最大１５００ｍｍ（1.5ｍ）の変位を吸収することができる。
【００６０】
また、クリアランス１５により、第１金属リング１１同士は、互いに干渉しあうことなく滑らかにスライドできる。
【００６１】
第１金属リング１１、第２金属リング１２がスライドするとき、第２金属リング１２の一側面は、下方に位置する第１金属リング１１の凹部１１ａの側面に係止され、第２金属リング１２の反対側面は、上方に位置する第１金属リング１１の凹部１１ｂの側面に係止されており、第２金属リング１２は、上下の第１金属リング１１により、それ以上の水平方向の変位を制限されている。すなわち、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂは変位制限機能を発揮する。逆にいうと、第１金属リング１１は、第２金属リング１２により、それ以上の水平方向の変位を制限されているともいえる。これにより、地震時においても第１金属リング１１が外れることはなく、配管接続構造１０は積層構造を維持し安定性を維持できる。
【００６２】
地震時の配管接続構造１０のは水平方向の変位以外に、鉛直方向の変位、ねじれ方向の変位についても考慮する必要がある。
【００６３】
ガスケット１３は、弾性体であり、鉛直方向の変位を吸収できる。
【００６４】
上述した縁切構造により、第１金属リング１１と第２金属リング１２とは、相互に回動自在となり、その結果、第１金属リング１１同士が回動自在となる。これにより、ねじれ方向の変位を吸収できる。
【００６５】
また、地震時においても、第１金属リング１１間のクリアランス１５は微小なまま維持され、通常時同様の耐圧性を維持できる。ガスケット１３はシール材として機能し、通常時同様の水密性を維持できる。
【００６６】
〜効果〜
以上のように構成した第１実施形態では、通常時において、第１金属リング１１の強度により耐圧性を確保できる。また、ガスケット１３はシール材として機能し、水密性を確保できる。
【００６７】
地震時において、クリアランス１４と、縁切構造、積層構造により、大きな水平方向の相対変位を吸収することができる。なお、鉛直方向、ねじれ方向の相対変位も吸収できる。金属リングの高さと積層数を調整することにより、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。一方で、地震時も配管としての耐圧性や水密性は維持される。
【００６８】
すなわち、配管接続構造１０は、地震時においても、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できる。
【００６９】
また、クリアランス１５は微小であり、ガスケット１３が冷却水に触れる可能性は少なく、配管接続構造１０は、後述する第５〜６実施形態の配管接続構造５０，６０と比べて、耐圧性、ガスケットの腐食防止の点で優れた効果を得る。
【００７０】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態の配管接続構造２０の主要部の断面図であり、図７は、地震時の配管接続構造２０の作用を説明する図面であり、図８は、主要部材２１，２２の拡大断面図である。第２実施形態の配管接続構造２０の第１金属リング２１、第２金属リング２２は、第１実施形態の配管接続構造１０の第１金属リング１１、第２金属リング１２と、断面形状が相違する。
【００７１】
第１金属リング２１は、その断面形状が２つのＨ型が連なった略ＨＨ型形状をしており、上部に凹部２１ａ１，２１ａ２を、下部に凹部２１ｂ１，２１ｂ２を有する。
【００７２】
第２金属リング２２は、その断面形状が略Ｈ型形状をしており、上部に２つの凸部２２ａ１，２２ａ２を、下部に２つの凸部２２ｂ１，２２ｂ２を有する。その結果、凸部２２ａ１，２２ａ２の間に凹部２２ａ３が、２２ｂ１，２２ｂ２間に凹部２２ｂ３が形成されている。つまり、第２金属リング２２は、結果的に第１実施形態の第１金属リング１１と同じものである。
【００７３】
ガスケット２３はガスケット２３a，２３ｂから構成される。ガスケット２３a，２３ｂは、それぞれ、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。ガスケット２３aのリング径はガスケット２３ｂのリング径より大きくなっている。
【００７４】
そして、第１金属リング２１の凹部２１ａ１に第２金属リング２２の凸部２２ｂ１が嵌合され、第１金属リング２１の凹部２１ａ２に第２金属リング２２の凸部２２ｂ２が嵌合され、第１金属リング２１の凹部２１ｂ１に第２金属リング２２の凸部２２ａ１が嵌合され、第１金属リング２１の凹部２１ｂ２に第２金属リング２２の凸部２２ａ２が嵌合され、ガスケット２３ａが凹部２１ａ１と凸部２２ｂ１との間および凹部２１ｂ１と凸部２２ａ１との間に介挿され、ガスケット２３ｂが凹部２１ａ２と凸部２２ｂ２との間および凹部２１ｂ２と凸部２２ａ２との間に介挿され、このような状態で、第１金属リング２１、第２金属リング２２、ガスケット２３が積層されている。
【００７５】
つまり、第1実施形態の配管接続構造１０が1重の嵌合構造なのに対し、第２実施形態の配管接続構造２０が２重の嵌合構造になっている。
【００７６】
また、第1実施形態と同様に、水平方向のクリアランス２４（クリアランス１４に相当）、微小の鉛直方向のクリアランス２５（クリアランス１５に相当）が形成され、その他の構成も第1実施形態とほぼ同様である。
【００７７】
以上のように構成した第２実施形態では、配管接続構造２０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
さらに、配管接続構造２０は二重の嵌合構造になっているため、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、配管接続構造２０は耐圧性や水密性を向上することができる。
【００７９】
また、配管接続構造２０は二重の嵌合構造になっていることにより、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、地震時においても第１金属リング２１が外れ難くなり、配管接続構造２０は安定性を向上することができる。
【００８０】
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態の配管接続構造３０の主要部の断面図である。第１実施形態の配管接続構造１０の金属リングは第１金属リング１１と第２金属リング１２とから構成されるのに対し、第３実施形態の配管接続構造３０の金属リングは金属リング３１のみから構成される。また、金属リングの断面形状も相違する。
【００８１】
金属リング３１は、その断面形状が略凸型形状の下中央部が欠けた形状をしており、すなわち、上部に凸部３１ａを、下部に凹部３１ｂを有する。
【００８２】
ガスケット３３は、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。
【００８３】
そして、上側の金属リング３１の凹部３１ｂに下側の金属リング３１の凸部３１ａが嵌合され、ガスケット３３が凹部３１ｂと凸部３１ａとの間に介挿され、このような状態で、金属リング３１、ガスケット３３が積層されている。
【００８４】
また、第1実施形態と同様に、水平方向のクリアランス３４（クリアランス１４に相当）、微小の鉛直方向のクリアランス３５（クリアランス１５に相当）が形成され、その他の構成も第1実施形態とほぼ同様である。
【００８５】
以上のように構成した第３実施形態では、配管接続構造３０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
さらに、配管接続構造３０の金属リングは金属リング３１のみから構成され、構成部材を単一化することに、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、簡易な構成とすることができ、製作コストを低減することができる。
【００８７】
＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態の配管接続構造４０の主要部の断面図である。第１実施形態の配管接続構造１０では金属リング同士（第１金属リング１１，第２金属リング１２）が嵌合されるのに対し、第４実施形態の配管接続構造４０では金属リング４１とガスケット４３とが嵌合される。
【００８８】
金属リング４１は、その断面形状が略Ｈ型形状をしており、すなわち、上部および下部に凹部４１ａ，４１ｂを有する。金属リング４１は、実質的に第１実施形態の第１金属リング１１と同じものである。
【００８９】
ガスケット４３は、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。ガスケット４３の厚さ（圧縮による短縮も考慮する）は、第１実施形態の第２金属リング１２の高さと２枚のガスケット１３の厚さ（圧縮による短縮も考慮する）との合計長と同じになるように設計されている。つまり、金属リング４１の凹部４１ａ、４１ｂの深さ方向の合計長は、ガスケット４３の厚さ（圧縮による短縮も考慮する）合計長よりも、短くなるように設計されており、その結果、金属リング４１間において、微小の鉛直方向のクリアランス４５が構成される。
【００９０】
そして、金属リング４１の凹部４１ａ、４１ｂに、ガスケット４３が嵌合され、このような状態で、金属リング４１、ガスケット４３が積層されている。このような積層状態において、金属リング４１の凹部４１ａ、４１ｂ側面とガスケット４３の両側面の間において、水平方向のクリアランス４４が構成される。
【００９１】
つまり、第４実施形態の配管接続構造４０は、第1実施形態の第２金属リング１２とガスケット１３とを、ガスケット４３に置き換えたものである。
【００９２】
以上のように構成した第４実施形態では、配管接続構造４０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【００９３】
さらに、配管接続構造４０の金属リングは金属リング４１のみから構成され、構成部材を単一化することに、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、簡易な構成とすることができ、製作コストを低減することができる。
【００９４】
＜第５実施形態＞
図１１は、第５実施形態の配管接続構造５０の主要部の断面図である。第１実施形態の配管接続構造１０では金属リング同士（第１金属リング１１，第２金属リング１２）が嵌合されるのに対し、第５実施形態の配管接続構造５０では金属リング５１とガスケット５３とが嵌合される。
【００９５】
金属リング５１は、その断面形状が略クロス型形状をしており、すなわち、上部および下部に凸部５１ａ，５１ｂを有する。
【００９６】
ガスケット５３は、弾性体からなるリングであり、その断面形状が略Ｈ型形状をしており、すなわち、上部および下部に凹部５３ａ，５３ｂを有する。
【００９７】
そして、ガスケット５３の凹部５３ａに金属リング５１の凸部５１ｂが嵌合され、ガスケット５３の凹部５３ｂに金属リング５１の凸部５１ａが嵌合され、このような状態で、金属リング５１、ガスケット５３が積層されている。
【００９８】
このような積層状態において、凸部５１ａの両側面と凹部５３ｂ側面の間および凸部５１ｂの両側面と凹部５３ａ側面の間において、水平方向のクリアランス５４が構成される。また、金属リング５１の凸部５１ａ、５１ｂの高さは、ガスケット５３の凹部５３ａの深さよりも、短くなるように設計されており、その結果、凸部５１ａ上面と凹部５３ｂ下面の間および凸部５１ｂ下面と凹部５３ａ上面の間において、微小の鉛直方向のクリアランス５５が構成される。
【００９９】
通常時において、冷却水は、金属リング５１とガスケット５３とにより形成された空間を通過する。このとき、ガスケット５３はシール材として機能する。クリアランス５５は冷却水に触れることはなく、したがってクリアランス５５から冷却水が漏れることもない。これにより、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、配管接続構造５０は水密性を向上することができる。
【０１００】
以上のように構成した第５実施形態では、配管接続構造５０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０１】
さらに、配管接続構造５０は、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、水密性を向上することができる。
【０１０２】
＜第６実施形態＞
図１２は、第６実施形態の配管接続構造６０の主要部の断面図である。第５実施形態のガスケット５３は、その断面形状が略Ｈ型形状をしている単体であるのに対し、第６実施形態のガスケット６３はガスケット６３ａとガスケット６３ｂとから構成される。
【０１０３】
金属リング６１は、その断面形状が略クロス型形状をしており、すなわち、上部および下部に凸部６１ａ，６１ｂを有する。金属リング６１は、実質的に第５実施形態の第１金属リング５１と同じものである。
【０１０４】
ガスケット６３a，６３ｂは、それぞれ、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。ガスケット６３aのリング径はガスケット６３ｂのリング径より小さくなっている。ガスケット６３a，６３ｂの間には、スペース６３ｃが形成される。
【０１０５】
そして、スペース６３ｃに金属リング６１の凸部６１ａ，６１ｂが嵌合され、このような状態で、金属リング６１、ガスケット６３が積層されて、その結果、クリアランス６４、クリアランス６５が構成される。その他の構成は、第５実施形態とほぼ同様であり、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 建屋
２ 岩盤
３ 基礎
４ 免震装置
５ 復水器
６ 建屋内配管
７ 基礎内配管
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 配管接続構造
１１，２１ 第１金属リング
１２，２２ 第２金属リング
３１，４１，５１，６１ 金属リング
１３，２３，２３ａ，２３ｂ，３３，４３，５３，６３，６３ａ，６３ｂ ガスケット
１４，２４，３４，４４，５４，６４ クリアランス
１５，２５，３５，４５，５５，６５ クリアランス
【技術分野】
【０００１】
本発明は配管接続構造に係わり、特に免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近においては原子力プラントを免震化することが検討されている。このような免震構造の原子力プラントでは、地震時に地盤や基礎が大きく変位しても、原子力プラント建屋はそれ程変位せず（絶対変位が小さい）、建屋と基礎との相対変位を吸収する（相対変位を許容する）ことで、原子力プラント建屋およびその内部に設置される機器設備の耐震性を大きく向上させることができる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、原子力プラントは、外部から取水した冷却水を復水器等の冷却設備に供給し、復水器に流入するタービン排気及びドレンを冷却し、プラント外に放水するための循環水系系統機能を備える。地震時には建屋は周囲地盤や基礎と別の地震応答をするため、建屋と基礎との相対変位が生じる。そのため、建屋内配管と地盤内に埋設されている基礎内配管との接続をどの様な構造にするかが問題となる。
【０００４】
一般に変位吸収可能な配管接続構造として、伸縮継手など可撓性接続配管構造が知られている。原子力プラントにおける大規模な配管接続構造は高度の安全性と信頼性の確保を要求されている。つまり、充分な耐圧性や水密性を満たしつつ、充分な変形吸収性が要求される。原子力プラントの実機においては、ゴム伸縮継手が適用されている。
【０００５】
しかし、原子力プラントの基礎マットに免震構造を適用した場合、地震時に生じる建屋と基礎との相対変位は、免震構造を適用しない場合に比べて、大きくなる。このとき、配管接続構造に、従来のゴム伸縮継手を適用しても、必ずしも充分な変位吸収効果が得られない。原子力プラントを免震化の普及を図るためには、配管接続構造自身の変位を許容することで、相対変位を吸収する配管接続構造の開発が急務となっている。
【０００６】
上記課題を解決する技術が特許文献２に示されている。特許文献２の冷却水循環設備は、基礎内配管と、基礎内に設けた水槽と、建屋側に設けられ水槽と冷却設備との間に配管された建屋内配管とからなり、建屋内配管の先端部を水槽内に水平方向の相対変位を許容せしめる状態で挿入することにより、基礎内配管と建屋内配管とを水槽を介して免震変位を吸収可能に連絡してプラント内外にわたる一連の冷却水循環経路を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１０７４８０号公報
【特許文献２】特開２００６―１４５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２の技術は、地震時に建屋内配管の先端部を水槽内で水平方向に移動させることにより、相対変位を吸収することができる。
【０００９】
しかし、特許文献２の技術は配管接続構造そのものの技術ではない。また、大型の水槽を必要とするなど多大なコストも要する。一方、配管接続構造そのものの開発が望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる配管接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、複数の金属リングと、前記金属リング間に介挿されるガスケットとを備え、前記金属リング同士が嵌合されて積層され、前記金属リングが水平方向にスライド可能である。
【００１２】
このように構成した本発明においては、充分な強度を有する金属リングが積層されることにより、耐圧性を確保できる。弾性体のガスケットが、建屋の自重により圧縮されシール材として機能することにより、水密性を確保できる。
【００１３】
一方、金属リングが水平方向にスライド可能に積層されることにより、配管接続構造自身の大きな変位が許容され、その結果、大きな建屋と基礎との相対変位を吸収することができる。このとき、嵌合構造により配管接続構造は安定性を維持し、地震時においても、配管としての耐圧性や水密性を維持できる。
【００１４】
すなわち、本発明に係る配管接続構造は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる。
【００１５】
また金属リングの高さと積層数を調整することによって、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。
【００１６】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記複数の金属リングは、上部および下部に凹部を有する第１金属リングと、前記第１金属リングの凹部に嵌合される第２金属リングとから構成され、前記ガスケットは前記第１金属リングと第２金属リングとの間に介挿されている。
【００１７】
これにより、金属リング同士（第１金属リング，第２金属リング）が嵌合されて積層される。
【００１８】
（３）上記目的を達成するために、本発明は、免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、複数の金属リングと、複数のガスケットとを備え、前記金属リングと前記ガスケットとが嵌合されて積層され、複数の前記金属リングがスライド可能である。
【００１９】
このように構成した本発明においては、充分な強度を有する金属リングが積層されることにより、耐圧性を確保できる。弾性体のガスケットが、建屋の自重により圧縮されシール材として機能することにより、水密性を確保できる。
【００２０】
一方、金属リングが水平方向にスライド可能に積層されることにより、配管接続構造自身の大きな変位が許容され、その結果、大きな建屋と基礎との相対変位を吸収することができる。このとき、嵌合構造により配管接続構造は安定性を維持し、地震時においても、配管としての耐圧性や水密性を維持できる。
【００２１】
すなわち、本発明に係る配管接続構造は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる。
【００２２】
また金属リングの高さと積層数を調整することによって、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。
【００２３】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記複数の金属リングは、上部および下部に凹部を有し、前記ガスケットは、前記金属リングの凹部に嵌合される。
【００２４】
これにより、金属リングとガスケットとが嵌合されて積層される。
【００２５】
（５）上記（３）において、好ましくは、前記複数の金属リングは、上部および下部に凸部を有し、前記ガスケットは、上部および下部に凹部を有し、前記金属リングの凸部を嵌合する。
【００２６】
これにより、金属リングとガスケットとが嵌合されて積層される。
【００２７】
（６）上記（１）〜（５）において、好ましくは、前記ガスケットは弾性体であり、前記建屋の自重により縮小変位する。
【００２８】
これにより、ガスケットは圧縮されシール材として機能し、配管接続構造は水密性を確保できる。
【００２９】
（７）上記（１）〜（５）において、好ましくは、前記金属リングは、他の金属リングの水平変位量を制限する変位制限機能を有する。
【００３０】
これにより、地震時においても金属リングが外れることはなく、積層構造を維持し安定性を維持できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の配管接続構造によれば、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の相対変位を吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】配管接続構造が適用される原子力プラントの概略図である。
【図２】第１実施形態に係る配管接続構造の主要部の分解斜視断面図である。
【図３】配管接続構造の主要部の断面図である。
【図４】地震時の配管接続構造の作用を説明する図面である。
【図５】配管接続構造と接建屋内配管との接続部の斜視断面図である。
【図６】第２実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図７】地震時の配管接続構造の作用を説明する図面である。
【図８】主要部材の拡大断面図である。
【図９】第３実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図１０】第４実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図１１】第５実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【図１２】第６実施形態に係る配管接続構造の主要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の各実施形態の配管接続構造について、図面を用いて詳細に説明する。第１〜３実施形態は請求項１に対応し、第４〜６実施形態は請求項３に対応する。つまり、第１〜３実施形態は金属リング同士が嵌合されるものであり、第４〜６実施形態は、金属リングとガスケットが嵌合されるものである。金属リングが水平方向にスライド可能に構成されているという本発明の特徴は共通する。
【００３４】
＜第１実施形態＞
〜構成〜
図１は、第１実施形態の配管接続構造が適用される原子力プラントの概略図である。原子炉等の設備を収容する建屋１は、岩盤２に設置された基礎３上に、免震装置４を介して支持されている。免震装置４は、建屋１と基礎３とを絶縁する機能を有し、基礎３が大きく変位しても、建屋１は基礎３程変位せず（絶対変位が小さい）、その結果、建屋１と基礎３との間に大きな相対変位が生じる。これにより、地盤を通じて伝播される地震波は、免震装置４により減衰され、建屋１に伝達される地震波の大きさは低減され、建屋１内に収容される設備の地震応答は、免震構造でない場合と比べて格段に低減される。
【００３５】
一方、原子力プラントには、復水器５などの冷却設備が設置されている。冷却設備は、原子力プラント外から冷却水を取水し、冷却後の冷却水を原子力プラント外に放水する。復水器５は、タービン（図示省略）で仕事を取り出した後の水蒸気を等圧冷却して凝縮させ、低圧の飽和液に戻す装置である。復水器５には建屋内配管６が接続され、建屋内配管６には配管接続構造１０を介して基礎内配管７が接続されている。なお、原子力プラント外からの冷却水として海水を用いることが多い。
【００３６】
このように、汲み上げられた高圧の海水が、基礎内配管７、配管接続構造１０、接建屋内配管６を通って、復水器５に供給される様に、取水配管が構成されている。なお、放水配管についても同様に構成されており、図示、説明とも省略する。
【００３７】
図２は、配管接続構造１０の主要部の分解斜視断面図、図３は、配管接続構造１０の主要部の断面図であり、図４は、地震時の配管接続構造１０の作用を説明する図面である。
【００３８】
第１実施形態の配管接続構造１０は、主要構成として、第１金属リング１１と、第２金属リング１２と、ガスケット１３とを備えている。
【００３９】
第１金属リング１１は、内径約２６００ｍｍ（配管６，７の内径に相当）であり、その断面形状は略Ｈ型形状をしている。すなわち、第１金属リング１１は上部および下部に凹部１１ａ，１１ｂを有する。
【００４０】
第２金属リング１２は、内径約３３００ｍｍ（第１金属リング１１の内径よりやや大きい）であり、その断面形状は略長方形状をしている。
【００４１】
ガスケット１３は、弾性体（例えばゴム材）からなるリングであり、内径約３３００ｍｍ（第２金属リング１２の内径に相当）であり、その断面形状は略長方形状をしている。
【００４２】
そして、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂに、第２金属リング１２が嵌合され（嵌合構造）、ガスケット１３が第１金属リング１１と第２金属リング１２との間に介挿され、このような状態で、第１金属リング１１、第２金属リング１２、ガスケット１３が積層されている（積層構造）。
【００４３】
このような積層状態において、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂ側面と第２金属リング１２の両側面の間において、約５０ｍｍ程度の水平方向のクリアランス１４が構成される。また、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂの深さ方向の合計長は、第２金属リング１２の高さと２枚のガスケット１３の厚さ（後述する圧縮による短縮も考慮する）との合計長よりも、短くなるように設計されており、その結果、第１金属リング１１間において、微小の鉛直方向のクリアランス１５が構成される。
【００４４】
本実施形態では、ガスケット１３は、第１金属リング１１とは縁が切れており（密着されていない）、第２金属リング１２とは密着されている構造とするが、第１金属リング１１とは密着され、第２金属リング１２とは縁が切れている構造でもよく、また、第１金属リング１１、第２金属リング１２とも縁が切れている構造でもよい。すなわち、いずれかで縁が切れてことにより、第１金属リング１１と第２金属リング１２との縁が切れている構造（縁切構造）であればよい。
【００４５】
配管接続構造１０において、第１金属リング１１と第２金属リング１２とは、相対的に水平方向のクリアランス１４の分だけスライド可能となる。その結果、第１金属リング１１間では、最大でクリアランス１４の２箇所分（約１００ｍｍ）だけスライド可能となる。
【００４６】
なお、上記に示した寸法は、構成をイメージしやすいように説明の便宜のために例示したものに過ぎず、これに拘束されるものではない。
【００４７】
図５は、配管接続構造１０と建屋内配管６との接続部の斜視断面図である。
【００４８】
建屋１底面には、接建屋内配管６外径相当の径の孔８ａを有する床底面鉄板８が、設置されている。床底面鉄板８には、さらに、第１金属リング１１外径よりやや大きい円形の溝８ｂが設けられている。一方、配管接続構造１０の最上層に位置する第１金属リング１６は、他の第１金属リング１１と異なり、下部凹部１１ｂのみを有し、上面１６ａはフラットになっている。また、第１金属リング１６の内径は建屋内配管６外径と等しくなるように設計されている。
【００４９】
そして、第１金属リング上面１６ａは床底面鉄板８下面に当接している。建屋内配管６は、その先端が床底面鉄板の孔８ａを挿通し、先端の外径面が第１金属リング１６の内径面に当接している。さらに、固定リング９ａが第１金属リング１６の外径面に当接しつつ、床底面鉄板の溝８ｂに嵌合され溶接されている。また、建屋内配管６と第１金属リング１６とは、建屋内配管６内径面からボルト９ｂによりボルト締めされ、第１金属リング１６と固定リング９ａとは、固定リング９ａ外径面からボルト９ｂによりボルト締めされている。これにより、配管接続構造１０と建屋内配管６とは接続される。
【００５０】
尚、図示省略するが、配管接続構造１０と基礎内配管７との接続部も、同様の構成となっている。
【００５１】
〜作用〜
通常時の配管接続構造１０の作用について説明する。配管接続構造１０を介して、原子力プラントに高圧の海水が、冷却水として供給され、冷却後、原子力プラントから放出される。したがって、配管接続構造１０は耐圧性が要求される。
【００５２】
第１金属リング１１間のクリアランス１５は微小であり、ほとんどの冷却水が、第１金属リング１１により形成された空間を通過する。第１金属リング１１は、充分な強度を有し、耐圧性を確保している。仮に、クリアランス１５から冷却水が漏れたとしても、第２金属リング１２は、充分な強度を有し、耐圧性を確保している。
【００５３】
このとき、ガスケット１３が冷却水に触れる可能性は少なく、仮にガスケット１３が冷却水に触れるとしても、冷却水に触れる部分は微小であり、冷却水の圧力はほとんど影響しない。従って配管接続構造１０は耐圧性を確保できる。
【００５４】
一方、配管接続構造１０は水密性も要求される。すなわち、冷却水が配管接続構造１０の外へ漏れることは好ましくない。
【００５５】
ガスケット１３は、弾性体（例えばゴム材）であり、上述した積層状態において、建屋１の自重により圧縮される。その結果、ガスケット１３はシール材として機能し、配管接続構造１０は水密性を確保できる。なお、ガスケット１３自体も水密性を有する。
【００５６】
このように、配管接続構造１０は、配管としての耐圧性や水密性を確保できる。
【００５７】
地震時の配管接続構造１０の作用について説明する。免震構造の原子力プラントでは、建屋１は、基礎２と異なった地震応答をするため、大きな相対変位が生じる場合がある。したがって、配管接続構造１０は大きな相対変位を吸収する（配管接続構造１０自身の変位を許容する）機能が要求される。
【００５８】
配管接続構造１０は、クリアランス１４を有し、第１金属リング１１と第２金属リング１２との縁が切れている構造（縁切構造）により、第１金属リング１１と第２金属リング１２とが、相対的にスライド可能となり、その結果、第１金属リング１１同士が、最大約１００ｍｍ（クリアランス１４の２箇所分）だけスライド可能となる。配管接続構造１０は、積層構造であるため、例えば１１層（スライド箇所は１０箇所）であるとすると、最大１０００ｍｍ（１ｍ）の水平方向の相対変位を吸収することができる。
【００５９】
なお、建屋１と基礎３との間のクリアランス長（例えば、１〜１．５ｍ）は免震設計により定まる為、このクリアランス長を調整することは難しいが、第１金属リング１１の高さと積層数を調整することによって、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。たとえば、第１金属リング１１の高さを低くして、積層構造を１６層（スライド箇所は１５箇所）とすると、最大１５００ｍｍ（1.5ｍ）の変位を吸収することができる。
【００６０】
また、クリアランス１５により、第１金属リング１１同士は、互いに干渉しあうことなく滑らかにスライドできる。
【００６１】
第１金属リング１１、第２金属リング１２がスライドするとき、第２金属リング１２の一側面は、下方に位置する第１金属リング１１の凹部１１ａの側面に係止され、第２金属リング１２の反対側面は、上方に位置する第１金属リング１１の凹部１１ｂの側面に係止されており、第２金属リング１２は、上下の第１金属リング１１により、それ以上の水平方向の変位を制限されている。すなわち、第１金属リング１１の凹部１１ａ、１１ｂは変位制限機能を発揮する。逆にいうと、第１金属リング１１は、第２金属リング１２により、それ以上の水平方向の変位を制限されているともいえる。これにより、地震時においても第１金属リング１１が外れることはなく、配管接続構造１０は積層構造を維持し安定性を維持できる。
【００６２】
地震時の配管接続構造１０のは水平方向の変位以外に、鉛直方向の変位、ねじれ方向の変位についても考慮する必要がある。
【００６３】
ガスケット１３は、弾性体であり、鉛直方向の変位を吸収できる。
【００６４】
上述した縁切構造により、第１金属リング１１と第２金属リング１２とは、相互に回動自在となり、その結果、第１金属リング１１同士が回動自在となる。これにより、ねじれ方向の変位を吸収できる。
【００６５】
また、地震時においても、第１金属リング１１間のクリアランス１５は微小なまま維持され、通常時同様の耐圧性を維持できる。ガスケット１３はシール材として機能し、通常時同様の水密性を維持できる。
【００６６】
〜効果〜
以上のように構成した第１実施形態では、通常時において、第１金属リング１１の強度により耐圧性を確保できる。また、ガスケット１３はシール材として機能し、水密性を確保できる。
【００６７】
地震時において、クリアランス１４と、縁切構造、積層構造により、大きな水平方向の相対変位を吸収することができる。なお、鉛直方向、ねじれ方向の相対変位も吸収できる。金属リングの高さと積層数を調整することにより、吸収する最大変位量を容易に調整することができる。一方で、地震時も配管としての耐圧性や水密性は維持される。
【００６８】
すなわち、配管接続構造１０は、地震時においても、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できる。
【００６９】
また、クリアランス１５は微小であり、ガスケット１３が冷却水に触れる可能性は少なく、配管接続構造１０は、後述する第５〜６実施形態の配管接続構造５０，６０と比べて、耐圧性、ガスケットの腐食防止の点で優れた効果を得る。
【００７０】
＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態の配管接続構造２０の主要部の断面図であり、図７は、地震時の配管接続構造２０の作用を説明する図面であり、図８は、主要部材２１，２２の拡大断面図である。第２実施形態の配管接続構造２０の第１金属リング２１、第２金属リング２２は、第１実施形態の配管接続構造１０の第１金属リング１１、第２金属リング１２と、断面形状が相違する。
【００７１】
第１金属リング２１は、その断面形状が２つのＨ型が連なった略ＨＨ型形状をしており、上部に凹部２１ａ１，２１ａ２を、下部に凹部２１ｂ１，２１ｂ２を有する。
【００７２】
第２金属リング２２は、その断面形状が略Ｈ型形状をしており、上部に２つの凸部２２ａ１，２２ａ２を、下部に２つの凸部２２ｂ１，２２ｂ２を有する。その結果、凸部２２ａ１，２２ａ２の間に凹部２２ａ３が、２２ｂ１，２２ｂ２間に凹部２２ｂ３が形成されている。つまり、第２金属リング２２は、結果的に第１実施形態の第１金属リング１１と同じものである。
【００７３】
ガスケット２３はガスケット２３a，２３ｂから構成される。ガスケット２３a，２３ｂは、それぞれ、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。ガスケット２３aのリング径はガスケット２３ｂのリング径より大きくなっている。
【００７４】
そして、第１金属リング２１の凹部２１ａ１に第２金属リング２２の凸部２２ｂ１が嵌合され、第１金属リング２１の凹部２１ａ２に第２金属リング２２の凸部２２ｂ２が嵌合され、第１金属リング２１の凹部２１ｂ１に第２金属リング２２の凸部２２ａ１が嵌合され、第１金属リング２１の凹部２１ｂ２に第２金属リング２２の凸部２２ａ２が嵌合され、ガスケット２３ａが凹部２１ａ１と凸部２２ｂ１との間および凹部２１ｂ１と凸部２２ａ１との間に介挿され、ガスケット２３ｂが凹部２１ａ２と凸部２２ｂ２との間および凹部２１ｂ２と凸部２２ａ２との間に介挿され、このような状態で、第１金属リング２１、第２金属リング２２、ガスケット２３が積層されている。
【００７５】
つまり、第1実施形態の配管接続構造１０が1重の嵌合構造なのに対し、第２実施形態の配管接続構造２０が２重の嵌合構造になっている。
【００７６】
また、第1実施形態と同様に、水平方向のクリアランス２４（クリアランス１４に相当）、微小の鉛直方向のクリアランス２５（クリアランス１５に相当）が形成され、その他の構成も第1実施形態とほぼ同様である。
【００７７】
以上のように構成した第２実施形態では、配管接続構造２０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
さらに、配管接続構造２０は二重の嵌合構造になっているため、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、配管接続構造２０は耐圧性や水密性を向上することができる。
【００７９】
また、配管接続構造２０は二重の嵌合構造になっていることにより、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、地震時においても第１金属リング２１が外れ難くなり、配管接続構造２０は安定性を向上することができる。
【００８０】
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態の配管接続構造３０の主要部の断面図である。第１実施形態の配管接続構造１０の金属リングは第１金属リング１１と第２金属リング１２とから構成されるのに対し、第３実施形態の配管接続構造３０の金属リングは金属リング３１のみから構成される。また、金属リングの断面形状も相違する。
【００８１】
金属リング３１は、その断面形状が略凸型形状の下中央部が欠けた形状をしており、すなわち、上部に凸部３１ａを、下部に凹部３１ｂを有する。
【００８２】
ガスケット３３は、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。
【００８３】
そして、上側の金属リング３１の凹部３１ｂに下側の金属リング３１の凸部３１ａが嵌合され、ガスケット３３が凹部３１ｂと凸部３１ａとの間に介挿され、このような状態で、金属リング３１、ガスケット３３が積層されている。
【００８４】
また、第1実施形態と同様に、水平方向のクリアランス３４（クリアランス１４に相当）、微小の鉛直方向のクリアランス３５（クリアランス１５に相当）が形成され、その他の構成も第1実施形態とほぼ同様である。
【００８５】
以上のように構成した第３実施形態では、配管接続構造３０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【００８６】
さらに、配管接続構造３０の金属リングは金属リング３１のみから構成され、構成部材を単一化することに、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、簡易な構成とすることができ、製作コストを低減することができる。
【００８７】
＜第４実施形態＞
図１０は、第４実施形態の配管接続構造４０の主要部の断面図である。第１実施形態の配管接続構造１０では金属リング同士（第１金属リング１１，第２金属リング１２）が嵌合されるのに対し、第４実施形態の配管接続構造４０では金属リング４１とガスケット４３とが嵌合される。
【００８８】
金属リング４１は、その断面形状が略Ｈ型形状をしており、すなわち、上部および下部に凹部４１ａ，４１ｂを有する。金属リング４１は、実質的に第１実施形態の第１金属リング１１と同じものである。
【００８９】
ガスケット４３は、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。ガスケット４３の厚さ（圧縮による短縮も考慮する）は、第１実施形態の第２金属リング１２の高さと２枚のガスケット１３の厚さ（圧縮による短縮も考慮する）との合計長と同じになるように設計されている。つまり、金属リング４１の凹部４１ａ、４１ｂの深さ方向の合計長は、ガスケット４３の厚さ（圧縮による短縮も考慮する）合計長よりも、短くなるように設計されており、その結果、金属リング４１間において、微小の鉛直方向のクリアランス４５が構成される。
【００９０】
そして、金属リング４１の凹部４１ａ、４１ｂに、ガスケット４３が嵌合され、このような状態で、金属リング４１、ガスケット４３が積層されている。このような積層状態において、金属リング４１の凹部４１ａ、４１ｂ側面とガスケット４３の両側面の間において、水平方向のクリアランス４４が構成される。
【００９１】
つまり、第４実施形態の配管接続構造４０は、第1実施形態の第２金属リング１２とガスケット１３とを、ガスケット４３に置き換えたものである。
【００９２】
以上のように構成した第４実施形態では、配管接続構造４０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【００９３】
さらに、配管接続構造４０の金属リングは金属リング４１のみから構成され、構成部材を単一化することに、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、簡易な構成とすることができ、製作コストを低減することができる。
【００９４】
＜第５実施形態＞
図１１は、第５実施形態の配管接続構造５０の主要部の断面図である。第１実施形態の配管接続構造１０では金属リング同士（第１金属リング１１，第２金属リング１２）が嵌合されるのに対し、第５実施形態の配管接続構造５０では金属リング５１とガスケット５３とが嵌合される。
【００９５】
金属リング５１は、その断面形状が略クロス型形状をしており、すなわち、上部および下部に凸部５１ａ，５１ｂを有する。
【００９６】
ガスケット５３は、弾性体からなるリングであり、その断面形状が略Ｈ型形状をしており、すなわち、上部および下部に凹部５３ａ，５３ｂを有する。
【００９７】
そして、ガスケット５３の凹部５３ａに金属リング５１の凸部５１ｂが嵌合され、ガスケット５３の凹部５３ｂに金属リング５１の凸部５１ａが嵌合され、このような状態で、金属リング５１、ガスケット５３が積層されている。
【００９８】
このような積層状態において、凸部５１ａの両側面と凹部５３ｂ側面の間および凸部５１ｂの両側面と凹部５３ａ側面の間において、水平方向のクリアランス５４が構成される。また、金属リング５１の凸部５１ａ、５１ｂの高さは、ガスケット５３の凹部５３ａの深さよりも、短くなるように設計されており、その結果、凸部５１ａ上面と凹部５３ｂ下面の間および凸部５１ｂ下面と凹部５３ａ上面の間において、微小の鉛直方向のクリアランス５５が構成される。
【００９９】
通常時において、冷却水は、金属リング５１とガスケット５３とにより形成された空間を通過する。このとき、ガスケット５３はシール材として機能する。クリアランス５５は冷却水に触れることはなく、したがってクリアランス５５から冷却水が漏れることもない。これにより、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、配管接続構造５０は水密性を向上することができる。
【０１００】
以上のように構成した第５実施形態では、配管接続構造５０は、配管としての耐圧性や水密性を維持しつつ、水平方向の大きな相対変位を吸収できるという、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０１】
さらに、配管接続構造５０は、第1実施形態の配管接続構造１０と比べて、水密性を向上することができる。
【０１０２】
＜第６実施形態＞
図１２は、第６実施形態の配管接続構造６０の主要部の断面図である。第５実施形態のガスケット５３は、その断面形状が略Ｈ型形状をしている単体であるのに対し、第６実施形態のガスケット６３はガスケット６３ａとガスケット６３ｂとから構成される。
【０１０３】
金属リング６１は、その断面形状が略クロス型形状をしており、すなわち、上部および下部に凸部６１ａ，６１ｂを有する。金属リング６１は、実質的に第５実施形態の第１金属リング５１と同じものである。
【０１０４】
ガスケット６３a，６３ｂは、それぞれ、弾性体からなるリングであり、その断面形状は略長方形状をしている。ガスケット６３aのリング径はガスケット６３ｂのリング径より小さくなっている。ガスケット６３a，６３ｂの間には、スペース６３ｃが形成される。
【０１０５】
そして、スペース６３ｃに金属リング６１の凸部６１ａ，６１ｂが嵌合され、このような状態で、金属リング６１、ガスケット６３が積層されて、その結果、クリアランス６４、クリアランス６５が構成される。その他の構成は、第５実施形態とほぼ同様であり、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 建屋
２ 岩盤
３ 基礎
４ 免震装置
５ 復水器
６ 建屋内配管
７ 基礎内配管
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 配管接続構造
１１，２１ 第１金属リング
１２，２２ 第２金属リング
３１，４１，５１，６１ 金属リング
１３，２３，２３ａ，２３ｂ，３３，４３，５３，６３，６３ａ，６３ｂ ガスケット
１４，２４，３４，４４，５４，６４ クリアランス
１５，２５，３５，４５，５５，６５ クリアランス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、
複数の金属リングと、
前記金属リング間に介挿されるガスケットとを備え、
前記金属リング同士が嵌合されて積層され、
前記金属リングが水平方向にスライド可能であることを特徴とする配管接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の配管接続構造において、
前記複数の金属リングは、
上部および下部に凹部を有する第１金属リングと、
前記第１金属リングの凹部に嵌合される第２金属リングとから構成され、
前記ガスケットは前記第１金属リングと第２金属リングとの間に介挿されていることを特徴とする配管接続構造。
【請求項３】
免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、
複数の金属リングと、
複数のガスケットとを備え、
前記金属リングと前記ガスケットとが嵌合されて積層され、
複数の前記金属リングがスライド可能であることを特徴とする配管接続構造。
【請求項４】
請求項３記載の配管接続構造において、
前記複数の金属リングは、上部および下部に凹部を有し、
前記ガスケットは、前記金属リングの凹部に嵌合されることを特徴とする配管接続構造。
【請求項５】
請求項３記載の配管接続構造において、
前記複数の金属リングは、上部および下部に凸部を有し、
前記ガスケットは、上部および下部に凹部を有し、前記金属リングの凸部を嵌合することを特徴とする配管接続構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５記載の配管接続構造において、
前記ガスケットは弾性体であり、前記建屋の自重により縮小変位することを特徴とする配管接続構造。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５記載の配管接続構造において、
前記金属リングは、他の金属リングの水平変位量を制限する変位制限機能を有することを特徴とする配管接続構造。
【請求項１】
免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、
複数の金属リングと、
前記金属リング間に介挿されるガスケットとを備え、
前記金属リング同士が嵌合されて積層され、
前記金属リングが水平方向にスライド可能であることを特徴とする配管接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の配管接続構造において、
前記複数の金属リングは、
上部および下部に凹部を有する第１金属リングと、
前記第１金属リングの凹部に嵌合される第２金属リングとから構成され、
前記ガスケットは前記第１金属リングと第２金属リングとの間に介挿されていることを特徴とする配管接続構造。
【請求項３】
免震構造を有する原子力プラント建屋の建屋内配管と基礎内配管との間に設けられる配管接続構造であって、
複数の金属リングと、
複数のガスケットとを備え、
前記金属リングと前記ガスケットとが嵌合されて積層され、
複数の前記金属リングがスライド可能であることを特徴とする配管接続構造。
【請求項４】
請求項３記載の配管接続構造において、
前記複数の金属リングは、上部および下部に凹部を有し、
前記ガスケットは、前記金属リングの凹部に嵌合されることを特徴とする配管接続構造。
【請求項５】
請求項３記載の配管接続構造において、
前記複数の金属リングは、上部および下部に凸部を有し、
前記ガスケットは、上部および下部に凹部を有し、前記金属リングの凸部を嵌合することを特徴とする配管接続構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５記載の配管接続構造において、
前記ガスケットは弾性体であり、前記建屋の自重により縮小変位することを特徴とする配管接続構造。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５記載の配管接続構造において、
前記金属リングは、他の金属リングの水平変位量を制限する変位制限機能を有することを特徴とする配管接続構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１１７５７８（Ｐ２０１１−１１７５７８Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７７７０７（Ｐ２００９−２７７７０７）
【出願日】平成２１年１２月７日（２００９．１２．７）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月７日（２００９．１２．７）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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