配管構造物の設計支援システム
【課題】フランジから引き抜かれるボルトと、そのフランジの周囲の構成要素との干渉の有無を容易に確認することができる配管構造物の設計支援システムを提供すること。
【解決手段】配管構造物の構成要素ごとに、その空間上の位置、配置の向き及び寸法を含む３次元データが記憶されている記憶部と、この記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法及びボルトの突出長さを含む属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１の手段と、この手段で得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める第２の手段と、前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段と、を備えるようにシステムを構成し、自動で干渉チェックを行う。
【解決手段】配管構造物の構成要素ごとに、その空間上の位置、配置の向き及び寸法を含む３次元データが記憶されている記憶部と、この記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法及びボルトの突出長さを含む属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１の手段と、この手段で得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める第２の手段と、前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段と、を備えるようにシステムを構成し、自動で干渉チェックを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は３次元ＣＡＤを用いた配管構造物の設計支援システム及びそのシステムを構成する配管構造物の設計支援ソフトウエアに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントを設計するにあたり、３次元（３Ｄ）のＣＡＤ（Computer Aided Design）を利用したプラント設計支援システムが用いられている。このプラント設計支援システムにより、設計者は、プラントを構成する機器、配管及びその他の部品などの構成要素をコンピュータの画面上に描画し、３次元のプラントモデルを作成してプラントの設計を行う。このプラントの設計段階では、後述のプラントのメンテナンス時に発生する各構成要素の配置上のトラブルを考慮しながら、そのトラブルを未然に防止するべく、前記プラントモデルについて様々な視点で確認及び検査が行われる。
【０００３】
ここで、具体的に起こり得るプラントの構成要素の配置上のトラブルについて説明する。プラント内を引き回される配管は、通常複数の配管が互いに接続されて構成され、図１３（ａ）（ｂ）には実際にプラントを建設する工程で、配管が接続される様子の一例を示している。図中１００Ａ、１００Ｂは配管、１０１Ａ、１０１Ｂはフランジである。フランジ１０１Ａ、１０１Ｂにはその厚さ方向にボルトが挿通される孔１０３が形成されている。１０４Ａ、１０４Ｂはレデューサであり、口径の異なる配管１００Ａ、１００Ｂとフランジ１０１Ａ、１０１Ｂとを夫々接続する役割を有する。
【０００４】
例えば既に据え付けられた図中左側の配管１００Ａ、フランジ１０１Ａに対して、ガスケット１０５、バルブ１０６、ガスケット１０５を挟み込むように右側からフランジ１０１Ｂを近づける。続いて、ボルト１０７を図中右側から左側のフランジ１０１Ａに近づけ、その両端がフランジ１０１Ａ，１０１Ｂから突出するように孔１０３に挿通させる。そして、フランジ１０１Ａ，１０１Ｂから突き出たボルト１０７の突出部にナット１０８が締め付けられ、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂが互いに接続される。フランジ１０１Ｂには、レデューサ１０４Ｂを介して配管１００Ｂが接続される。
【０００５】
図１３では孔１０３、ボルト１０７は夫々２つしか描いていないが、実際には孔１０３はフランジの周方向に沿って多数形成され、これら各孔１０３にボルト１０７が挿通される。なお、この図では代表してフランジ１０１Ａ、１０１Ｂ間にバルブを設ける例について説明しているが、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂ間にはバルブの代わりに管路の流体の流量を調節するオリフィスなどが介在する場合が有る。このようにフランジ１０１Ａ、１０１Ｂの間にガスケット以外のバルブなどの介在物が挟まれるものをウエハタイプという。
【０００６】
フランジとしてはガスケットのみがフランジ１０１Ａ、１０１Ｂ間に挟まれる非ウエハタイプが一般的であるものの、ここではウエハタイプを中心に説明し、非ウエハタイプについては発明の実施の形態で説明する。また、レデューサ１０４Ａ、１０４Ｂは必要に応じて設けられ、全てのフランジ１０１Ａ、１０１Ｂに対して取り付けられるわけではない。
【０００７】
このようにプラントの建設中には配管同士を接続するために、配管１００Ｂやフランジ１０１Ｂを移動させるスペースを確保できても、プラントの建設が進行、あるいは終了すると、配管や機器は固定、設置される。このため、メンテナンスの際にバルブ１０６やガスケット１０５を交換するにあたり、配管や機器が固定、設置されたままで、ボルト１０７をフランジ１０１Ａ、１０１Ｂから引き抜く必要がある。
【０００８】
しかし、図１３（ｃ）に示すようにその引き抜きを行う領域（クリアランス）が確保されておらず、例えば当該ボルト１０７がレデューサ１０４Ｂに干渉してしまう場合がある。メンテナンス中にこのような干渉が起きることが発見されると、既に設置した配管を切断して、ボルト１０７を引き抜き、さらに適切に配管を配置し直すことになる。そして、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂとレデューサ１０４Ａ、１０４Ｂとの間に図１４に示すように配管継手１０９を挿入して前記引き抜き領域を確保するなどの改修作業が必要になる。図１３ではボルト１０７がレデューサ１０４Ｂに干渉する例を示しているが、レデューサに限られずプラントの他の構成要素に干渉する場合もある。
【０００９】
また、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂにより配管同士が接続される例について示してきたが、フランジの用途としてはそのような配管同士を接続することに限られず、例えば各種の機器に対してフランジ１０１Ａ、１０１Ｂを介して配管を取り付ける場合もある。このような場合においても配管同士を接続する場合と同様に、ボルトが他の構成要素に干渉する場合が有る。このようにボルト１０７がプラントの構成要素に干渉する結果として、前記メンテナンスの作業時間が増大し、その作業時間の増大による工期の延長が起こるし、コスト増加にも繋がってしまう。
【００１０】
また、メンテナンス時に発生する他のトラブルの例について説明する。プラントを構成する配管や機器には温度計１１０が取り付けられる場合がある。各温度計１１０は、ウェルと呼ばれる配管内や機器内へ挿入される棒状の挿入部１１１と、それら配管や機器から突出した突出部１１２とを備えている。そして、この温度計１１０は、当該温度計のメンテナンスや交換を行う際に当該温度計１１０が設けられている箇所から取り外すことが必要になる場合がある。
【００１１】
温度計１１０を取り外すときは、挿入部１１１の長さ方向に沿って当該挿入部１１１を、当該挿入部が設けられている配管や機器から引き抜く。しかし、この温度計１１０を引き抜く方向に温度計１１０の取り付け時には無かったプラントの構成要素が存在し、図１５（ａ）（ｂ）に示すようにその構成要素が邪魔で温度計を引き抜くために必要なクリアランスを確保できない場合が有る。その結果、本来の手順で温度計１１０の取り外しを行えず、ボルト１０７が他の構成要素に干渉する場合と同様に作業時間の増大、工期の延長及びコスト増加に繋がってしまう。
【００１２】
これらのトラブルの発生を検証する機能を３ＤＣＡＤは通常、備えていない。そこで、予め全てのフランジや温度計の設置箇所周辺に広い空間が存在するようにプラントの設計を行うことが考えられるが、実際にはプラントにおいては限られた空間に膨大な構成要素が配置されるので、そのように設計することは難しい。従って、前記トラブルを回避するためには、プラントの設計段階でフランジ及び温度計が設けられる箇所について担当者が、個別にボルト１０７及び温度計１１０を引き抜くために必要な領域の大きさを検証し、この領域の有無をチェックしておくことが必要になる。
【００１３】
しかし、プラントの大型化、複雑化が進み、上記のようにプラントの構成要素の数が増大する一方で、その構成要素をコンパクトにまとめて最適に配置することが求められている。従って、このようなフランジ１０１Ａ，１０１Ｂにより接続される配管１００Ａ、１００Ｂや温度計１１０は多数存在し、これらフランジ１０１Ａ，１０１Ｂ及び温度計１１０の付近に他の構成要素が存在する箇所も多数存在する。従って設計者が、そのように個別にチェックを行う対象箇所は膨大になり、チェックに多くの作業時間を要することになり、担当者の負担が大きい。
【００１４】
なお、３ＤＣＡＤを利用した技術としては、所定の３Ｄモデルについて時系列で表示、非表示を切り替える機能がある。これを利用して、例えばクレーンなどにより、構造物が所定の空間に搬入され、据え付けられていく様子を時系列に表示することができる。しかしながらこの機能は、予め作成された３Ｄモデルについて、コンピュータが予めユーザにより設定されたスケジュールに従って３Ｄモデルの表示、非表示の切り替えを行っており、本発明の技術とは異なる。また、特許文献１には、３ＤＣＡＤを利用したプラントの表示システムについて記載されているが、上記のボルトや温度計を引き抜くための領域を確保できるものではない。また、特許文献２にもプラントを構成する各機器の配置設計を行う技術について記載しているが、前記領域を確保できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−２３４９４２
【特許文献２】特開２００６−３３０８８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的はフランジから引き抜かれるボルトと、そのフランジの周囲の構成要素との干渉の有無を容易に確認することができる配管構造物の設計支援システム及び配管構造物の設計支援ソフトウエアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の配管構造物の設計支援システムは、配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援システムにおいて、配管構造物の構成要素ごとに、構成要素の空間上の位置、配置の向き及び寸法を含む３次元データが記憶され、また各構成要素の規格情報を規格コードとその属性データとして管理・保持する記憶部と、
この記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法の３次元データ並びにボルトの突出長さを含む規格情報の属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１の手段と、
この手段で得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める第２の手段と、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
例えば前記記憶部は、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元の位置、配置の向き及び構成要素を特定する規格コードが対応付けられて３次元データとして記憶されている第１の記憶部と、
各構成要素についてその規格情報を前記規格コードと対応付けた属性データとして記憶する第２の記憶部と、を備え、
前記第１の手段は、
前記第１の記憶部の３次元データから、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向きを求めると共に当該フランジの規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部からフランジの属性データを読み出す機能と、
前記第１の記憶部の３次元データから、前記互に対向するフランジの間に介在する介在物の規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部から前記介在物の属性データを読み出す機能と、を備えている。
【００１９】
例えば前記第２の手段は、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳する機能を備え、
前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断し、その場合、前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示する機能を備えていてもよい。
【００２０】
本発明の配管構造物の設計支援ソフトウエアは、配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援ソフトウエアにおいて、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元ＣＡＤの空間上の位置、配置の向き及び寸法が３次元データとして記憶され、また構成要素の規格情報を規格コードとその属性データとして管理・保管する記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法の３次元データ並びにボルトの突出長さを含む規格情報の属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１のステップと、
このステップで得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める第２のステップと、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
前記第２のステップは、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳するステップを含み、
前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断するステップであってもよく、また、前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示するステップを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、互に対向するフランジ間を連結するボルトの引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める手段と、この引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段とを備えることから、前記判断について容易に行うことができる。従って、担当者によるチェックの手間を省き、労力を軽減させることができる。また、配管構造物の設計段階での前記干渉の見落としによって、メンテナンス及び建設作業中に、配管構造物の各構成要素の配置変更を行う事態になることを防ぐことができるので、そのメンテナンス時や建設作業時の費用の増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のプラント設計システムにより設計されるプラントの一例を示した斜視図である。
【図２】前記プラントに含まれる配管系を示した斜視図である。
【図３】前記プラントを構成する配管のフランジ及びその周囲の構成要素の側面図である。
【図４】前記プラント設計システムで取り扱うフランジの正面図及び側面図である。
【図５】前記フランジに形成されるボルト引き抜き用のクリアランスを示した斜視図である。
【図６】ウエハタイプのフランジ接続構造におけるボルト引き抜き領域の側面図及び正面図である。
【図７】前記プラント設計システムの構成図である。
【図８】ボルト引き抜き時の干渉チェックの手順を示すフローチャートである。
【図９】干渉チェックにより画面表示されるリストの概略図である。
【図１０】プラントを構成する温度計の構成図である
【図１１】前記温度計を他の構成要素から引き抜くために要する引き抜き領域を示す説明図である。
【図１２】温度計引き抜き時の干渉チェックの手順を示すフローチャートである。
【図１３】配管の接続箇所の構成を示す説明図である。
【図１４】配管の接続箇所の構成を示す説明図である。
【図１５】温度計の引き抜き時に他の構成要素と干渉する様子を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態として、フランジから引き抜くボルトと、そのフランジの周囲の構成要素（構成部品）との干渉の有無をチェックする配管構造物の設計支援システムを構成するプラント設計支援システム１について説明する。先ず、このプラント設計システム１の主な機能を中心に説明する。このプラント設計支援システム１は、３ＤＣＡＤを利用した設計支援システムであり、図１はこのシステム１により設計されるプラント１０を示したものである。このプラント１０には、支柱、梁、タンク、足場、手摺りなどの様々な構成要素が含まれており、図２にはこのプラント１０に含まれる配管系１１を簡略化して示している。つまり、プラント１０は配管を含む配管構造物である。
【００２５】
このようなプラント１０の配管系１１に含まれる配管２１は、背景技術の項目で説明したように複数の配管が互いに接続されて構成される。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、プラント１０において前記配管２１を構成する配管２２、２２が互いに接続された箇所の周辺を詳細に示している。配管２２、２２の接続構造としては、背景技術の項目で説明したように配管２２、２２の端部に設けられる円形のフランジ２３、２３間にガスケット以外の構成要素が挟まれるウエハタイプがある。既述のようにフランジ間に挟まれる前記構成要素として、図３（ａ）では代表してバルブ２４を示している。また、前記接続構造としては他に、図３（ｂ）に示すようにフランジ２３、２３間にガスケット以外の構成要素が挟まれない非ウエハタイプがある。
【００２６】
前記ウエハタイプの接続構造についてさらに説明すると、背景技術の項目でも説明したように、フランジ２３、２３とバルブ２４との間には夫々ガスケット２５、２５が介設されている。この例ではガスケット２５、バルブ２４が介在物に相当する。また、図３（ａ）（ｂ）に示す例では前記フランジ２３、２３と、配管２２、２２との間にはレデューサ２６、２６が設けられている。図４（ａ）（ｂ）は、フランジ２３の平面図、側面図を夫々示している。図４（ａ）に示すようにフランジ２３、２３はその周方向に多数の孔２７を備えており、孔２７はフランジ２３の軸から等距離に配設されている。
【００２７】
孔２７にはボルト２８が、フランジ２３から突出するように挿入されている。なお、図３（ａ）（ｂ）では図示の便宜上、ボルト２８は２本だけ示している。ボルト２８において各フランジ２３、２３から突き出た突出部にはナット２９が締め付けられ、それによってフランジ２３、２３が互いに固定される。図４中２０はフランジ２３の流路であり、配管２２の流路に接続される。非ウエハタイプの接続構造としては、フランジ２３、２３間に１つのガスケット２５が介設される他は、ウエハタイプの接続構造と同様である。
【００２８】
そして、プラント設計支援システム１では、プラント１０を設計するにあたり設計者が後述の記憶部に記憶されている構成要素の種別と、属性データに対応した規格コードとを選択する。さらに選択した種別の構成要素について３次元ＣＡＤ上の空間における位置と、向きと、周囲の構成要素とどのように接続されているかという接続情報と、を設定することにより、プラント１０の３Ｄモデルをコンピュータの画面（表示部５７の画面）上で作成する。なお、実際には３ＤＣＡＤによる設計は非常に複雑であるため、この実施形態では簡単に概略のみを述べている。
【００２９】
前記構成要素の種別とは、フランジ、配管、ガスケット、足場、手摺り、圧力計、後述の温度計などの部品の種別である。属性データとは、各部の寸法を含む情報であり、ガスケット２５の属性データとしては図３で示す当該ガスケット２５の厚さＧが含まれ、バルブ２４の属性データとしては当該バルブ２４の厚さＡが含まれる。また、フランジ２３の属性データとしては、フランジ２３の厚さＦ、フランジ２３から突出するボルト２８の突出部の長さＮ、当該フランジ２３に使用されるボルト２８の直径Ｓ及びフランジ２３に対して同心円状に配置されるボルト２８の取り付け孔２７の配置情報についてのデータが含まれている。ここで、取り付け孔２７の配置情報とは、フランジ２３の中心を中心とし、取り付け孔２７の中心を周にとる直径Ｒであり、図４（ａ）に点線で示している。
【００３０】
プラント１０の設計後、設計者がシステム１に含まれる入力部５６から所定の操作を行うと、各配管の接続箇所についてフランジ２３の厚さＦ、ガスケット２５の厚さＧ、バルブ２４の厚さＡ、ボルト２８の突出部の長さＮ、ボルト２８の径Ｓ及び前記円の直径Ｒに応じて、ボルト２８の引き抜きに要する領域の座標が自動で計算され、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、前記表示部５７の画面に円筒体であるボルトの引き抜き領域３１の３Ｄモデルが、プラント１０の３Ｄモデルに重ね合わされて表示される。この図５ではボルトの引き抜き領域３１を実線で示し、当該ボルトの引き抜き領域３１の周囲のプラント１０を構成する構成要素を点線で示している。
【００３１】
図６（ａ）、（ｂ）にはウエハタイプのフランジ接続構造におけるボルト引き抜き領域３１の側面図、正面図を夫々示している。この図６では図示の便宜上ボルトの引き抜き領域３１に多数の点を付して示しており、ボルト２８及びナット２９の図示は省略している。この引き抜き領域３１は一のフランジ２３（２３ａ）から、その厚さ方向に伸びる円筒状の領域であり、この伸びる方向は一のフランジ２３（２３ａ）に対向するフランジ２３（２３ｂ）の位置する方向とは逆方向である。引き抜き領域３１の軸はフランジ２３の軸と重なっている。引き抜き領域３１の長さは、図３（ａ）（ｂ）に示すボルト２８の長さＬであり、引き抜き領域３１の厚さはボルト２８の径Ｓに相当する。
【００３２】
また、図６（ｂ）に示すようにボルトの引き抜き領域３１は、フランジ２３の周方向に配列された各孔２７に内接する円の直径を内径、各孔２７に外接する円の直径を外径とする円筒体であり、孔２７に重なるように形成される。つまり、この引き抜き領域３１は、ボルト２８をフランジ２３の中心軸を中心として回転させて得られる円筒状の領域である。
【００３３】
そして、プラント設計支援システム１は、計算されたボルトの引き抜き領域３１とプラント１０の各構成要素の領域と、に基づいて、当該引き抜き領域３１とプラント１０の各構成要素との干渉を自動でチェックし、干渉を起こしている箇所についてはその箇所についてのデータを前記表示部５７の画面にリストアップする。また、前記画面において、前記構成要素と干渉を起こしていると判定された引き抜き領域３１については、その干渉している部分を、干渉を起こしていない部分の色と区別して表示して、識別を容易にする。具体的には例えば前記干渉を起こしている部分の明度を高くして表示する。
【００３４】
続いてプラント設計支援システム１の構成について図７を参照しながら説明する。プラント設計支援システム１は、コンピュータにより構成され、第１の記憶部４１、第２の記憶部４２、プログラム記憶部５２、入力部５６、表示部５７及びＣＰＵ５８を備えている。図中５９はバスである。前記入力部５６は、キーボードやマウスなどが相当する。表示部５７は、ＣＲＴや液晶からなる画面を有するディスプレイである。ＣＰＵ５８は、プログラム記憶部５２のプログラムを読み出し、プラント設計支援システム１を制御する。
【００３５】
第１の記憶部４１には、プラント全体について３次元モデルを構成するためのデータ（３次元データ）が格納されている。具体的には表示される機器、部材などの全構成要素の各々について位置情報が記憶されている。図７では配管構造部分についてその一部を模式的に示している。位置情報とは構成要素の３次元空間の位置、配置の向き及び当該構成要素に接続される他の構成要素などの情報であるが、配管についてはどこでどの方向に曲がるかといった情報やその長さについての情報も含まれる。このように図７では便宜上、「位置情報」と記載してあるが、実際には構成要素の属性データの一部も含まれる。また、構成要素毎に既述の規格コードが書き込まれている。なお、第１の記憶部４１に記憶される情報は、実際には極めて複雑であるため、図７では簡略化したイメージを示している。
【００３６】
第２の記憶部４２はプラント１０の各構成要素の種別毎に規格情報が規格コードと対応付けた属性データとしてテーブル４２ａに格納されている。属性データは配管であれば、外径、肉厚、材質等であり、フランジであれば、形状、軸方向の厚さ、外径、孔２７の配置情報（各孔２７の中心を通る円の直径Ｒ）、ボルト孔の径、ボルトの突出長さ、材質などが書き込まれる。なお、ボルトの突出長さとは、互いに対向するフランジ２３をボルト２８で固定したときにフランジ２３から突出するボルトの長さである。また、当該フランジがウエハタイプの接続を構成するものであるか、非ウエハタイプの接続を構成するものであるか、という情報もフランジの属性データとしてテーブル４２ａに書き込まれている。
【００３７】
図７の例では構成要素として配管、フランジ、ガスケットが模式的に例示されているが、その他圧力計、温度計などが挙げられる。構成要素の種別としては「配管」であっても外径や肉厚が異なるものについては別の規格となり、「フランジ」であっても外径や形状が異なるものについては別の規格となる。また、これらテーブル４２ａの各々には規格コードが付されている。この規格コードは各構成要素の規格を特定するもの、つまり各テーブル４２ａを特定するものであり、次に述べる第１の記憶部４１内の構成要素から、当該第２の記憶部４２内のテーブル４２ａを介して属性を求めるときに検索のキーとなるコードである。
【００３８】
従って、構成要素をコンピュータ画面（表示部５７）に表示するにあたっては、例えばアドレスに沿って順次第１の記憶部４１内の構成要素の位置情報及び規格コードを読み出すと共に、第２の記憶部４２内のテーブル４２ａから当該規格コードに対応する属性データを読み出し、これら位置情報と、属性データ（第１の記憶部４１内の属性データの一部も含む）と、に基づいて画面に構成要素を表示する。こうして例えば配管構造が画面の３次元空間に描き出されていく。
【００３９】
プログラム記憶部５２には表示用プログラム５３、引き抜き領域設定プログラム５４、判断手段である干渉判定プログラム５５が記憶されている。これらプログラム５４、５５が、配管構造物の設計支援ソフトウエアを構成する。表示用プログラム５３は、第１の記憶部４１内の構成要素に関する位置情報及び属性データを読み出すと共に当該構成要素に関する第２の記憶部４２内の属性データを、第２の記憶部４２内の規格コードを介して読み出して、当該構成要素を表示部５７上に３次元画像として表示し、こうして順次構成要素に対して表示処理を行って表示部５７上に例えば配管構造全体を表示するようにステップ群が構成される。また、この実施形態では、表示用プログラム５３は、各構成要素を表示部５７に表示するプログラムと、ボルトの引き抜き領域３１を表示すると共に、既述したように当該引き抜き領域３１とプラント１０の構成要素とが干渉する場合には、干渉する部分を他の部分と区別して表示するプログラムとを備えている。
【００４０】
引き抜き領域設定プログラム５４は、既述のボルトの引き抜き領域３１を３次元空間上に設定するためのプログラムである。このプログラム５４を構成する複数のステップ群のうち、この例では後述の図８のステップＳ１〜Ｓ６が特許請求の範囲の第１のステップに相当し、同図のステップＳ７、Ｓ８が第２のステップに相当する。第１のステップ及び第２のステップには実際のプログラムでは複数のステップ群が含まれるが、用語の便宜上、第１（第２）の「ステップ」と記載する。また、第１のステップと、この第１のステップを読み出すＣＰＵ５８とが特許請求の範囲の第１の手段に相当し、第２のステップとこの第２のステップを読み出すＣＰＵ５８とが第２の手段に相当する。干渉判定プログラム５５は、ボルトの引き抜き領域３１と、プラント１０の各構成要素との干渉をチェックし、その結果を表示部５７に表示するためのプログラムである。
【００４１】
続いて、このプラント設計支援システム１で行われるボルトの干渉チェックの流れについて、図８のフローを参照して説明する。今、配管構造を含むプラント全体の３次元ＣＡＤの設計データが作成されて、第１の記憶部４１及び第２の記憶部４２内にデータが格納されているものとし、オペレータが入力部５６によりボルトの引き抜き領域３１の干渉チェックの処理開始を入力したものとする。
【００４２】
引き抜き領域設定プログラム５４は、第１の記憶部４１のデータの中から、構成要素の種別がフランジであるデータを例えばアドレス順に検索し、各フランジ２３に関する規格コード、位置情報についてのデータを取得する（ステップＳ１）。次に、例えばステップＳ１で読み込んだ順に、各フランジ２３に関する規格情報を先に読み込んだ規格コードに対応付けて第２の記憶部４２に記憶されているテーブル４２ａより取得する（ステップＳ２）。なお、このステップは一例であり、フランジ２３について位置情報を取得するときに、併せて規格コードを介して第２の記憶部４２から属性データを取得して、図示しないワークメモリに順次位置情報及び属性データを対応付けて書き込むようにしてもよい。
【００４３】
続いて、例えば同じくステップＳ１で読み込んだ順に、各フランジ２３が通常のフランジ接続か、ウエハタイプの接続であるかをステップＳ２で読み込んだ規格情報の属性データに基づいて判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３で、一のフランジ２３がウエハタイプであると判定した場合、当該一のフランジ２３と対向する他のフランジ２３との間に挟まれるガスケット２５以外の介在物、例えばバルブ２４のバルブ厚さ等の属性情報を第２の記憶部４２より取得する（ステップＳ４）。なお、ここではガスケット２５、２５間における介在物がバルブ２４であるものとして説明しているが、オリフィスなどの他の構成要素であっても同様にその厚さが取得される。
【００４４】
更に前記フランジ２３とバルブ２４との間に介在するガスケット２５に関する属性データと、前記フランジ２３と対向する他のフランジ２３とバルブ２４との間に介在するガスケット２５に関する属性データとを同様にして取得する（ステップＳ５）。こうしてフランジ２３の接続構造に係る各部品の仕様、位置、向きが取得されたことから、以下のようにしてボルトの引き抜き領域３１が設定される。
【００４５】
抽出した各属性データに含まれる一のフランジ２３の厚さＦ、一のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ、一のフランジ２３とバルブ２４との間に挟まれるガスケット２５の厚さＧ、バルブ２４の厚さＡ、他のフランジ２３の厚さＦ’、他のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ’、他のフランジ２３とバルブ２４との間に挟まれるガスケット２５の厚さＧ’が合計される。つまりＮ＋Ｆ＋Ｇ＋Ａ＋Ｇ’＋Ｆ’＋Ｎ’が演算され、その演算結果をそのフランジ２３に用いられるボルト２８の長さＬ、すなわち既述の円筒体である引き抜き領域３１の長さとして決定する（ステップＳ６）
【００４６】
このボルトの長さ（引き抜き領域の長さ）Ｌと、円筒体であるボルトの引き抜き領域３１の厚さに相当するボルト２８の直径Ｓと、フランジ２３の各孔２７の中心を通る円の直径Ｒ、つまり円筒体の中心軸からその厚さの中心までの長さを２倍したものと、フランジ２３の三次元位置及び配置情報とから、このボルトの引き抜き領域３１の形状及び座標が決定される（ステップＳ７）。ここで決定されるボルトの引き抜き領域３１の座標は、例えばボルトの引き抜き領域３１の基端側（フランジ２３側）で、円筒体の中心軸との交点となる点で代表される。
【００４７】
このようにボルトの引き抜き領域３１の座標と形状とが決定されることにより、ボルトの引き抜き領域３１が３次元空間に占める領域（占有領域）が決定される。そして、ボルトの引き抜き領域３１の占有領域が決定されると、３次元空間において当該ボルトの引き抜き領域３１がプラント１０に重畳されるようにデータ処理が行われ、図５で示したようにボルトの引き抜き領域３１の３Ｄモデルが、プラントの３Ｄモデルが表示されている表示部５７の画面のウインドウに、当該プラントの３Ｄモデルに重ね合わされて表示される（ステップＳ８）。
【００４８】
前記ボルトの引き抜き領域３１の占有領域について決定した後、干渉判定プログラム５５が、例えば第１の記憶部４１のアドレス順に、当該第１の記憶部４１に記憶される規格コード及び位置情報を読み出し、さらに第２の記憶部４２から前記規格コードに対応付けられた属性データを読み出して、前記位置情報と属性データとからプラントの全ての構成要素についてその占有領域を算出する。
【００４９】
そして、算出した構成要素の占有領域についてボルトの引き抜き領域３１である円筒体の占有領域と重なるかどうかを判定する。占有領域が重なると判定された場合には、当該構成要素とボルトの引き抜き領域３１とが干渉すると判定され、さらに干渉領域が既述のように画面上で、明度を高くしていわゆるハイライト表示される。互いの占有領域が重ならないと判定された場合には、そのボルトの引き抜き領域３１について構成要素と干渉しないと判定される（ステップＳ９）。
【００５０】
一方、ステップＳ３で当該接続が通常のフランジ接続であると判定された場合にはステップＳ４が行われず、ステップＳ５以降のステップが実施される。通常のフランジ接続ではフランジ２３、２３間にはガスケット２５が一つ挟まれるだけであり、ステップＳ５ではこのガスケットの属性データであるガスケット厚みが抽出される。そして、ステップＳ６では、一のフランジ２３の厚さＦ、一のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ、前記ガスケット２５の厚さＧ、他のフランジ２３の厚さＦ’、他のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ’が合計され、この演算結果がボルトの長さＬとして決定される。
【００５１】
このようにステップＳ３〜Ｓ９が繰り返し実施され、全てのフランジ２３についてボルトの引き抜き領域３１の３Ｄモデルの形成及び前記引き抜き領域３１の干渉の判定が行われると、干渉判定プログラム５５が、表示部５７の画面にプラント１０及び引き抜き領域３１の３Ｄモデルを表示するウインドウ１２とは異なるリスト表示用のウインドウ１３を生成する。そして、このリスト表示用ウインドウ１３にフランジ２３の位置情報等を示したリスト１４を表示し、干渉を起こすと判定されたボルトの引き抜き領域３１に対応するフランジ２３については、前記リスト１４中に、干渉が起きる旨の表示がなされる（ステップＳ１０）。図９には、このように表示されるリスト１４の概略を示している。
【００５２】
オペレータは、前記リスト１４及び引き抜き領域３１の３Ｄモデルの色表示に基づいてプラントの構成要素の配置を調整したり、構成要素の仕様を変更するなどして、プラントの再設計を行う。然る後、繰り返し上記のステップＳ１〜Ｓ１０を実行し、ボルトの引き抜き領域３１とプラントの構成要素との干渉チェックを行う。
【００５３】
この第１の実施形態のプラント設計支援システム１によれば、フランジ２３からのボルト２８の引き抜き領域３１の大きさを当該システム１が自動で決定し、その引き抜き領域３１とフランジ２３の周囲の構成要素との干渉チェックが自動で行われ、そのチェック結果が画面に表示される。従って人力で前記干渉チェックを行う場合と比較して、オペレータの作業負担を軽減し、チェック漏れを防ぐことができる。そして、そのチェック漏れによるプラントのメンテナンス時の作業工程の増大を防ぐことができる。なお、この実施形態ではボルト２８の長さ＝ボルトの引き抜き領域３１の長さとしているが、引き抜き作業を容易にするために上記のステップＳ６で演算されるボルトの長さに所定のマージンを加えたものを引き抜き領域３１の長さとしてもよい。
【００５４】
（第２の実施形態）
続いて第２の実施形態に係るプラント設計支援システムについて、第１の実施形態のプラント設計支援システム１との差異点を中心に説明する。このプラント設計支援システムは、ボルト２８の引き抜き領域３１の代わりに温度計７１の引き抜き領域６０の３次元空間における占有領域を自動で演算する。そして、プラント設計支援システムは、その引き抜き領域６０の３Ｄモデルを作成して、第１の実施形態と同様にプラント１０の３Ｄモデルに重ね合わせて表示し、この引き抜き領域６０と、プラント１０の構成要素との干渉をチェックする。
【００５５】
図１０（ａ）（ｂ）には温度計７１の側面図、正面図を示しており、図１１（ａ）（ｂ）にはこの温度計７１に対応する引き抜き領域６０の側面図、正面図を示している。温度計７１は、背景技術の項目で説明したように構成要素内に挿入されるウェルと呼ばれる棒状の挿入部７２と、挿入部７２の延長上に設けられ、前記構成要素から突出した突出部７３とを備えている。前記温度計の引き抜き領域６０は、温度計７１が設けられる構成要素において、その突出部７３が設けられる箇所から、当該温度計７１の伸長方向に向けて伸びる円柱状の領域である。温度計の引き抜き領域６０の長さＬ２は温度計７１の長さであり、引き抜き領域６０の直径の大きさＲ２は、突出部７３のうち最も径の大きな部位の直径の大きさと等しい。
【００５６】
この第２の実施形態のプラント設計支援システムは、第１の実施形態のプラント設計支援システム１と略同様に構成されており、第２の記憶部４２において温度計７１の属性データとしては、図１０に示す突出部７３の直径の大きさＲ２、突出部７３の長さＬ３が含まれる。しかし挿入部７２の長さＬ４は計測対象により規定されるものであり、前記属性データには含まれておらず、オペレータがプラント設計時に付帯情報として設定する。この付帯情報については位置情報と共に規格コードに対応付けられて第１の記憶部４１に記憶される。
【００５７】
続いて、このプラント設計支援システムによる温度計の引き抜き領域６０とプラントの構成要素との干渉チェックの手順について第１の実施形態との差異点を中心に図１２を参照しながら説明する。プラントの３次元ＣＡＤの設計データ作成後、オペレータが入力部５６により干渉チェックの開始処理の操作を行うと、引き抜き領域設定プログラム５４は、第１の記憶部４１のデータの中から、構成要素の種別が温度計であるデータを例えばアドレス順に検索し、各温度計７１に関する規格コード、位置情報及び付帯情報についてのデータを取得する（ステップＴ１）。温度計７１に関する前記データを全て抽出すると、取得した規格コードに基づいて、第２の記憶部４２に記憶されているテーブル４２ａ群からその規格コードに対応するテーブル４２ａに書き込まれている温度計７１の属性データを取得する（ステップＴ２）。
【００５８】
こうして、温度計７１の仕様、位置、向きについて取得した後、突出部７３の長さＬ３と、挿入部７２の長さＬ４とを合計し、温度計７１の長さＬ２を演算し、温度計７１の長さＬ２と、突出部７３のうち最も径の大きな部位の直径Ｒ２と、取得された位置情報に含まれる温度計７１の位置及び向きから引き抜き領域６０の形状及び座標について決定する（ステップＴ３）。ここでの座標は、例えば引き抜き領域６０の基端側（温度計７１が設けられる構成要素側）で、円柱体の中心軸との交点となる点で代表される。
【００５９】
そして、このように形状及び座標が決定されると、３次元空間における引き抜き領域６０の占有領域が決定される。そして、温度計の引き抜き領域６０の占有領域が決定されると、３次元空間において当該温度計の引き抜き領域６０がプラント１０に重畳されるようにデータ処理が行われ、引き抜き領域６０の３Ｄモデルが、既述のようにプラント１０の３Ｄモデルに重ね合わされて表示部５７に表示される（ステップＴ４）。
【００６０】
その後、第１の実施形態のステップＳ９と同様に引き抜き領域６０の占有領域とプラント１０の構成要素の占有領域とに基づいて、引き抜き領域６０とプラント１０との干渉がチェックされる（ステップＴ５）。そして、第１の実施形態のステップＳ１０と同様に、引き抜き領域６０について干渉を起こす箇所については明度を高くして表示し、さらに各温度計７１について干渉の有無を表示したリストが表示部５７に表示される（ステップＴ６）。
【００６１】
この第２の実施形態においても、引き抜き領域６０の大きさをプラント設計支援システムが自動で決定し、その引き抜き領域６０とプラントの構成要素との干渉チェックが自動で行われるので、人力で前記干渉チェックを行う場合と比較して、設計者の作業負担を軽減し、チェック漏れを防ぐことができる。そして、そのチェック漏れによるプラント１０のメンテナンス時の作業工程の増大を防ぐことができる。これらの第１及び第２の実施形態は互いに組み合わせて、一つのシステムで温度計の引き抜き領域及びボルトの引き抜き領域と、プラントの構成要素との干渉がチェックできるようになっていてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ プラント設計支援システム
１０ プラント
２２ 配管
２３ フランジ
２４ バルブ
２５ ガスケット
２７ 孔
２８ ボルト
３１ ボルトの引き抜き領域
４１ 第１の記憶部
４２ 第２の記憶部
５４ 引き抜き領域設定プログラム
５５ 干渉判定プログラム
５７ 表示部
６０ 温度計の引き抜き領域
７１ 温度計
【技術分野】
【０００１】
本発明は３次元ＣＡＤを用いた配管構造物の設計支援システム及びそのシステムを構成する配管構造物の設計支援ソフトウエアに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントを設計するにあたり、３次元（３Ｄ）のＣＡＤ（Computer Aided Design）を利用したプラント設計支援システムが用いられている。このプラント設計支援システムにより、設計者は、プラントを構成する機器、配管及びその他の部品などの構成要素をコンピュータの画面上に描画し、３次元のプラントモデルを作成してプラントの設計を行う。このプラントの設計段階では、後述のプラントのメンテナンス時に発生する各構成要素の配置上のトラブルを考慮しながら、そのトラブルを未然に防止するべく、前記プラントモデルについて様々な視点で確認及び検査が行われる。
【０００３】
ここで、具体的に起こり得るプラントの構成要素の配置上のトラブルについて説明する。プラント内を引き回される配管は、通常複数の配管が互いに接続されて構成され、図１３（ａ）（ｂ）には実際にプラントを建設する工程で、配管が接続される様子の一例を示している。図中１００Ａ、１００Ｂは配管、１０１Ａ、１０１Ｂはフランジである。フランジ１０１Ａ、１０１Ｂにはその厚さ方向にボルトが挿通される孔１０３が形成されている。１０４Ａ、１０４Ｂはレデューサであり、口径の異なる配管１００Ａ、１００Ｂとフランジ１０１Ａ、１０１Ｂとを夫々接続する役割を有する。
【０００４】
例えば既に据え付けられた図中左側の配管１００Ａ、フランジ１０１Ａに対して、ガスケット１０５、バルブ１０６、ガスケット１０５を挟み込むように右側からフランジ１０１Ｂを近づける。続いて、ボルト１０７を図中右側から左側のフランジ１０１Ａに近づけ、その両端がフランジ１０１Ａ，１０１Ｂから突出するように孔１０３に挿通させる。そして、フランジ１０１Ａ，１０１Ｂから突き出たボルト１０７の突出部にナット１０８が締め付けられ、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂが互いに接続される。フランジ１０１Ｂには、レデューサ１０４Ｂを介して配管１００Ｂが接続される。
【０００５】
図１３では孔１０３、ボルト１０７は夫々２つしか描いていないが、実際には孔１０３はフランジの周方向に沿って多数形成され、これら各孔１０３にボルト１０７が挿通される。なお、この図では代表してフランジ１０１Ａ、１０１Ｂ間にバルブを設ける例について説明しているが、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂ間にはバルブの代わりに管路の流体の流量を調節するオリフィスなどが介在する場合が有る。このようにフランジ１０１Ａ、１０１Ｂの間にガスケット以外のバルブなどの介在物が挟まれるものをウエハタイプという。
【０００６】
フランジとしてはガスケットのみがフランジ１０１Ａ、１０１Ｂ間に挟まれる非ウエハタイプが一般的であるものの、ここではウエハタイプを中心に説明し、非ウエハタイプについては発明の実施の形態で説明する。また、レデューサ１０４Ａ、１０４Ｂは必要に応じて設けられ、全てのフランジ１０１Ａ、１０１Ｂに対して取り付けられるわけではない。
【０００７】
このようにプラントの建設中には配管同士を接続するために、配管１００Ｂやフランジ１０１Ｂを移動させるスペースを確保できても、プラントの建設が進行、あるいは終了すると、配管や機器は固定、設置される。このため、メンテナンスの際にバルブ１０６やガスケット１０５を交換するにあたり、配管や機器が固定、設置されたままで、ボルト１０７をフランジ１０１Ａ、１０１Ｂから引き抜く必要がある。
【０００８】
しかし、図１３（ｃ）に示すようにその引き抜きを行う領域（クリアランス）が確保されておらず、例えば当該ボルト１０７がレデューサ１０４Ｂに干渉してしまう場合がある。メンテナンス中にこのような干渉が起きることが発見されると、既に設置した配管を切断して、ボルト１０７を引き抜き、さらに適切に配管を配置し直すことになる。そして、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂとレデューサ１０４Ａ、１０４Ｂとの間に図１４に示すように配管継手１０９を挿入して前記引き抜き領域を確保するなどの改修作業が必要になる。図１３ではボルト１０７がレデューサ１０４Ｂに干渉する例を示しているが、レデューサに限られずプラントの他の構成要素に干渉する場合もある。
【０００９】
また、フランジ１０１Ａ、１０１Ｂにより配管同士が接続される例について示してきたが、フランジの用途としてはそのような配管同士を接続することに限られず、例えば各種の機器に対してフランジ１０１Ａ、１０１Ｂを介して配管を取り付ける場合もある。このような場合においても配管同士を接続する場合と同様に、ボルトが他の構成要素に干渉する場合が有る。このようにボルト１０７がプラントの構成要素に干渉する結果として、前記メンテナンスの作業時間が増大し、その作業時間の増大による工期の延長が起こるし、コスト増加にも繋がってしまう。
【００１０】
また、メンテナンス時に発生する他のトラブルの例について説明する。プラントを構成する配管や機器には温度計１１０が取り付けられる場合がある。各温度計１１０は、ウェルと呼ばれる配管内や機器内へ挿入される棒状の挿入部１１１と、それら配管や機器から突出した突出部１１２とを備えている。そして、この温度計１１０は、当該温度計のメンテナンスや交換を行う際に当該温度計１１０が設けられている箇所から取り外すことが必要になる場合がある。
【００１１】
温度計１１０を取り外すときは、挿入部１１１の長さ方向に沿って当該挿入部１１１を、当該挿入部が設けられている配管や機器から引き抜く。しかし、この温度計１１０を引き抜く方向に温度計１１０の取り付け時には無かったプラントの構成要素が存在し、図１５（ａ）（ｂ）に示すようにその構成要素が邪魔で温度計を引き抜くために必要なクリアランスを確保できない場合が有る。その結果、本来の手順で温度計１１０の取り外しを行えず、ボルト１０７が他の構成要素に干渉する場合と同様に作業時間の増大、工期の延長及びコスト増加に繋がってしまう。
【００１２】
これらのトラブルの発生を検証する機能を３ＤＣＡＤは通常、備えていない。そこで、予め全てのフランジや温度計の設置箇所周辺に広い空間が存在するようにプラントの設計を行うことが考えられるが、実際にはプラントにおいては限られた空間に膨大な構成要素が配置されるので、そのように設計することは難しい。従って、前記トラブルを回避するためには、プラントの設計段階でフランジ及び温度計が設けられる箇所について担当者が、個別にボルト１０７及び温度計１１０を引き抜くために必要な領域の大きさを検証し、この領域の有無をチェックしておくことが必要になる。
【００１３】
しかし、プラントの大型化、複雑化が進み、上記のようにプラントの構成要素の数が増大する一方で、その構成要素をコンパクトにまとめて最適に配置することが求められている。従って、このようなフランジ１０１Ａ，１０１Ｂにより接続される配管１００Ａ、１００Ｂや温度計１１０は多数存在し、これらフランジ１０１Ａ，１０１Ｂ及び温度計１１０の付近に他の構成要素が存在する箇所も多数存在する。従って設計者が、そのように個別にチェックを行う対象箇所は膨大になり、チェックに多くの作業時間を要することになり、担当者の負担が大きい。
【００１４】
なお、３ＤＣＡＤを利用した技術としては、所定の３Ｄモデルについて時系列で表示、非表示を切り替える機能がある。これを利用して、例えばクレーンなどにより、構造物が所定の空間に搬入され、据え付けられていく様子を時系列に表示することができる。しかしながらこの機能は、予め作成された３Ｄモデルについて、コンピュータが予めユーザにより設定されたスケジュールに従って３Ｄモデルの表示、非表示の切り替えを行っており、本発明の技術とは異なる。また、特許文献１には、３ＤＣＡＤを利用したプラントの表示システムについて記載されているが、上記のボルトや温度計を引き抜くための領域を確保できるものではない。また、特許文献２にもプラントを構成する各機器の配置設計を行う技術について記載しているが、前記領域を確保できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００５−２３４９４２
【特許文献２】特開２００６−３３０８８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的はフランジから引き抜かれるボルトと、そのフランジの周囲の構成要素との干渉の有無を容易に確認することができる配管構造物の設計支援システム及び配管構造物の設計支援ソフトウエアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の配管構造物の設計支援システムは、配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援システムにおいて、配管構造物の構成要素ごとに、構成要素の空間上の位置、配置の向き及び寸法を含む３次元データが記憶され、また各構成要素の規格情報を規格コードとその属性データとして管理・保持する記憶部と、
この記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法の３次元データ並びにボルトの突出長さを含む規格情報の属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１の手段と、
この手段で得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める第２の手段と、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
例えば前記記憶部は、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元の位置、配置の向き及び構成要素を特定する規格コードが対応付けられて３次元データとして記憶されている第１の記憶部と、
各構成要素についてその規格情報を前記規格コードと対応付けた属性データとして記憶する第２の記憶部と、を備え、
前記第１の手段は、
前記第１の記憶部の３次元データから、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向きを求めると共に当該フランジの規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部からフランジの属性データを読み出す機能と、
前記第１の記憶部の３次元データから、前記互に対向するフランジの間に介在する介在物の規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部から前記介在物の属性データを読み出す機能と、を備えている。
【００１９】
例えば前記第２の手段は、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳する機能を備え、
前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断し、その場合、前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示する機能を備えていてもよい。
【００２０】
本発明の配管構造物の設計支援ソフトウエアは、配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援ソフトウエアにおいて、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元ＣＡＤの空間上の位置、配置の向き及び寸法が３次元データとして記憶され、また構成要素の規格情報を規格コードとその属性データとして管理・保管する記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法の３次元データ並びにボルトの突出長さを含む規格情報の属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１のステップと、
このステップで得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める第２のステップと、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
前記第２のステップは、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳するステップを含み、
前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断するステップであってもよく、また、前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示するステップを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、互に対向するフランジ間を連結するボルトの引き抜き領域を３次元ＣＡＤの空間上で求める手段と、この引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段とを備えることから、前記判断について容易に行うことができる。従って、担当者によるチェックの手間を省き、労力を軽減させることができる。また、配管構造物の設計段階での前記干渉の見落としによって、メンテナンス及び建設作業中に、配管構造物の各構成要素の配置変更を行う事態になることを防ぐことができるので、そのメンテナンス時や建設作業時の費用の増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のプラント設計システムにより設計されるプラントの一例を示した斜視図である。
【図２】前記プラントに含まれる配管系を示した斜視図である。
【図３】前記プラントを構成する配管のフランジ及びその周囲の構成要素の側面図である。
【図４】前記プラント設計システムで取り扱うフランジの正面図及び側面図である。
【図５】前記フランジに形成されるボルト引き抜き用のクリアランスを示した斜視図である。
【図６】ウエハタイプのフランジ接続構造におけるボルト引き抜き領域の側面図及び正面図である。
【図７】前記プラント設計システムの構成図である。
【図８】ボルト引き抜き時の干渉チェックの手順を示すフローチャートである。
【図９】干渉チェックにより画面表示されるリストの概略図である。
【図１０】プラントを構成する温度計の構成図である
【図１１】前記温度計を他の構成要素から引き抜くために要する引き抜き領域を示す説明図である。
【図１２】温度計引き抜き時の干渉チェックの手順を示すフローチャートである。
【図１３】配管の接続箇所の構成を示す説明図である。
【図１４】配管の接続箇所の構成を示す説明図である。
【図１５】温度計の引き抜き時に他の構成要素と干渉する様子を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態として、フランジから引き抜くボルトと、そのフランジの周囲の構成要素（構成部品）との干渉の有無をチェックする配管構造物の設計支援システムを構成するプラント設計支援システム１について説明する。先ず、このプラント設計システム１の主な機能を中心に説明する。このプラント設計支援システム１は、３ＤＣＡＤを利用した設計支援システムであり、図１はこのシステム１により設計されるプラント１０を示したものである。このプラント１０には、支柱、梁、タンク、足場、手摺りなどの様々な構成要素が含まれており、図２にはこのプラント１０に含まれる配管系１１を簡略化して示している。つまり、プラント１０は配管を含む配管構造物である。
【００２５】
このようなプラント１０の配管系１１に含まれる配管２１は、背景技術の項目で説明したように複数の配管が互いに接続されて構成される。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、プラント１０において前記配管２１を構成する配管２２、２２が互いに接続された箇所の周辺を詳細に示している。配管２２、２２の接続構造としては、背景技術の項目で説明したように配管２２、２２の端部に設けられる円形のフランジ２３、２３間にガスケット以外の構成要素が挟まれるウエハタイプがある。既述のようにフランジ間に挟まれる前記構成要素として、図３（ａ）では代表してバルブ２４を示している。また、前記接続構造としては他に、図３（ｂ）に示すようにフランジ２３、２３間にガスケット以外の構成要素が挟まれない非ウエハタイプがある。
【００２６】
前記ウエハタイプの接続構造についてさらに説明すると、背景技術の項目でも説明したように、フランジ２３、２３とバルブ２４との間には夫々ガスケット２５、２５が介設されている。この例ではガスケット２５、バルブ２４が介在物に相当する。また、図３（ａ）（ｂ）に示す例では前記フランジ２３、２３と、配管２２、２２との間にはレデューサ２６、２６が設けられている。図４（ａ）（ｂ）は、フランジ２３の平面図、側面図を夫々示している。図４（ａ）に示すようにフランジ２３、２３はその周方向に多数の孔２７を備えており、孔２７はフランジ２３の軸から等距離に配設されている。
【００２７】
孔２７にはボルト２８が、フランジ２３から突出するように挿入されている。なお、図３（ａ）（ｂ）では図示の便宜上、ボルト２８は２本だけ示している。ボルト２８において各フランジ２３、２３から突き出た突出部にはナット２９が締め付けられ、それによってフランジ２３、２３が互いに固定される。図４中２０はフランジ２３の流路であり、配管２２の流路に接続される。非ウエハタイプの接続構造としては、フランジ２３、２３間に１つのガスケット２５が介設される他は、ウエハタイプの接続構造と同様である。
【００２８】
そして、プラント設計支援システム１では、プラント１０を設計するにあたり設計者が後述の記憶部に記憶されている構成要素の種別と、属性データに対応した規格コードとを選択する。さらに選択した種別の構成要素について３次元ＣＡＤ上の空間における位置と、向きと、周囲の構成要素とどのように接続されているかという接続情報と、を設定することにより、プラント１０の３Ｄモデルをコンピュータの画面（表示部５７の画面）上で作成する。なお、実際には３ＤＣＡＤによる設計は非常に複雑であるため、この実施形態では簡単に概略のみを述べている。
【００２９】
前記構成要素の種別とは、フランジ、配管、ガスケット、足場、手摺り、圧力計、後述の温度計などの部品の種別である。属性データとは、各部の寸法を含む情報であり、ガスケット２５の属性データとしては図３で示す当該ガスケット２５の厚さＧが含まれ、バルブ２４の属性データとしては当該バルブ２４の厚さＡが含まれる。また、フランジ２３の属性データとしては、フランジ２３の厚さＦ、フランジ２３から突出するボルト２８の突出部の長さＮ、当該フランジ２３に使用されるボルト２８の直径Ｓ及びフランジ２３に対して同心円状に配置されるボルト２８の取り付け孔２７の配置情報についてのデータが含まれている。ここで、取り付け孔２７の配置情報とは、フランジ２３の中心を中心とし、取り付け孔２７の中心を周にとる直径Ｒであり、図４（ａ）に点線で示している。
【００３０】
プラント１０の設計後、設計者がシステム１に含まれる入力部５６から所定の操作を行うと、各配管の接続箇所についてフランジ２３の厚さＦ、ガスケット２５の厚さＧ、バルブ２４の厚さＡ、ボルト２８の突出部の長さＮ、ボルト２８の径Ｓ及び前記円の直径Ｒに応じて、ボルト２８の引き抜きに要する領域の座標が自動で計算され、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、前記表示部５７の画面に円筒体であるボルトの引き抜き領域３１の３Ｄモデルが、プラント１０の３Ｄモデルに重ね合わされて表示される。この図５ではボルトの引き抜き領域３１を実線で示し、当該ボルトの引き抜き領域３１の周囲のプラント１０を構成する構成要素を点線で示している。
【００３１】
図６（ａ）、（ｂ）にはウエハタイプのフランジ接続構造におけるボルト引き抜き領域３１の側面図、正面図を夫々示している。この図６では図示の便宜上ボルトの引き抜き領域３１に多数の点を付して示しており、ボルト２８及びナット２９の図示は省略している。この引き抜き領域３１は一のフランジ２３（２３ａ）から、その厚さ方向に伸びる円筒状の領域であり、この伸びる方向は一のフランジ２３（２３ａ）に対向するフランジ２３（２３ｂ）の位置する方向とは逆方向である。引き抜き領域３１の軸はフランジ２３の軸と重なっている。引き抜き領域３１の長さは、図３（ａ）（ｂ）に示すボルト２８の長さＬであり、引き抜き領域３１の厚さはボルト２８の径Ｓに相当する。
【００３２】
また、図６（ｂ）に示すようにボルトの引き抜き領域３１は、フランジ２３の周方向に配列された各孔２７に内接する円の直径を内径、各孔２７に外接する円の直径を外径とする円筒体であり、孔２７に重なるように形成される。つまり、この引き抜き領域３１は、ボルト２８をフランジ２３の中心軸を中心として回転させて得られる円筒状の領域である。
【００３３】
そして、プラント設計支援システム１は、計算されたボルトの引き抜き領域３１とプラント１０の各構成要素の領域と、に基づいて、当該引き抜き領域３１とプラント１０の各構成要素との干渉を自動でチェックし、干渉を起こしている箇所についてはその箇所についてのデータを前記表示部５７の画面にリストアップする。また、前記画面において、前記構成要素と干渉を起こしていると判定された引き抜き領域３１については、その干渉している部分を、干渉を起こしていない部分の色と区別して表示して、識別を容易にする。具体的には例えば前記干渉を起こしている部分の明度を高くして表示する。
【００３４】
続いてプラント設計支援システム１の構成について図７を参照しながら説明する。プラント設計支援システム１は、コンピュータにより構成され、第１の記憶部４１、第２の記憶部４２、プログラム記憶部５２、入力部５６、表示部５７及びＣＰＵ５８を備えている。図中５９はバスである。前記入力部５６は、キーボードやマウスなどが相当する。表示部５７は、ＣＲＴや液晶からなる画面を有するディスプレイである。ＣＰＵ５８は、プログラム記憶部５２のプログラムを読み出し、プラント設計支援システム１を制御する。
【００３５】
第１の記憶部４１には、プラント全体について３次元モデルを構成するためのデータ（３次元データ）が格納されている。具体的には表示される機器、部材などの全構成要素の各々について位置情報が記憶されている。図７では配管構造部分についてその一部を模式的に示している。位置情報とは構成要素の３次元空間の位置、配置の向き及び当該構成要素に接続される他の構成要素などの情報であるが、配管についてはどこでどの方向に曲がるかといった情報やその長さについての情報も含まれる。このように図７では便宜上、「位置情報」と記載してあるが、実際には構成要素の属性データの一部も含まれる。また、構成要素毎に既述の規格コードが書き込まれている。なお、第１の記憶部４１に記憶される情報は、実際には極めて複雑であるため、図７では簡略化したイメージを示している。
【００３６】
第２の記憶部４２はプラント１０の各構成要素の種別毎に規格情報が規格コードと対応付けた属性データとしてテーブル４２ａに格納されている。属性データは配管であれば、外径、肉厚、材質等であり、フランジであれば、形状、軸方向の厚さ、外径、孔２７の配置情報（各孔２７の中心を通る円の直径Ｒ）、ボルト孔の径、ボルトの突出長さ、材質などが書き込まれる。なお、ボルトの突出長さとは、互いに対向するフランジ２３をボルト２８で固定したときにフランジ２３から突出するボルトの長さである。また、当該フランジがウエハタイプの接続を構成するものであるか、非ウエハタイプの接続を構成するものであるか、という情報もフランジの属性データとしてテーブル４２ａに書き込まれている。
【００３７】
図７の例では構成要素として配管、フランジ、ガスケットが模式的に例示されているが、その他圧力計、温度計などが挙げられる。構成要素の種別としては「配管」であっても外径や肉厚が異なるものについては別の規格となり、「フランジ」であっても外径や形状が異なるものについては別の規格となる。また、これらテーブル４２ａの各々には規格コードが付されている。この規格コードは各構成要素の規格を特定するもの、つまり各テーブル４２ａを特定するものであり、次に述べる第１の記憶部４１内の構成要素から、当該第２の記憶部４２内のテーブル４２ａを介して属性を求めるときに検索のキーとなるコードである。
【００３８】
従って、構成要素をコンピュータ画面（表示部５７）に表示するにあたっては、例えばアドレスに沿って順次第１の記憶部４１内の構成要素の位置情報及び規格コードを読み出すと共に、第２の記憶部４２内のテーブル４２ａから当該規格コードに対応する属性データを読み出し、これら位置情報と、属性データ（第１の記憶部４１内の属性データの一部も含む）と、に基づいて画面に構成要素を表示する。こうして例えば配管構造が画面の３次元空間に描き出されていく。
【００３９】
プログラム記憶部５２には表示用プログラム５３、引き抜き領域設定プログラム５４、判断手段である干渉判定プログラム５５が記憶されている。これらプログラム５４、５５が、配管構造物の設計支援ソフトウエアを構成する。表示用プログラム５３は、第１の記憶部４１内の構成要素に関する位置情報及び属性データを読み出すと共に当該構成要素に関する第２の記憶部４２内の属性データを、第２の記憶部４２内の規格コードを介して読み出して、当該構成要素を表示部５７上に３次元画像として表示し、こうして順次構成要素に対して表示処理を行って表示部５７上に例えば配管構造全体を表示するようにステップ群が構成される。また、この実施形態では、表示用プログラム５３は、各構成要素を表示部５７に表示するプログラムと、ボルトの引き抜き領域３１を表示すると共に、既述したように当該引き抜き領域３１とプラント１０の構成要素とが干渉する場合には、干渉する部分を他の部分と区別して表示するプログラムとを備えている。
【００４０】
引き抜き領域設定プログラム５４は、既述のボルトの引き抜き領域３１を３次元空間上に設定するためのプログラムである。このプログラム５４を構成する複数のステップ群のうち、この例では後述の図８のステップＳ１〜Ｓ６が特許請求の範囲の第１のステップに相当し、同図のステップＳ７、Ｓ８が第２のステップに相当する。第１のステップ及び第２のステップには実際のプログラムでは複数のステップ群が含まれるが、用語の便宜上、第１（第２）の「ステップ」と記載する。また、第１のステップと、この第１のステップを読み出すＣＰＵ５８とが特許請求の範囲の第１の手段に相当し、第２のステップとこの第２のステップを読み出すＣＰＵ５８とが第２の手段に相当する。干渉判定プログラム５５は、ボルトの引き抜き領域３１と、プラント１０の各構成要素との干渉をチェックし、その結果を表示部５７に表示するためのプログラムである。
【００４１】
続いて、このプラント設計支援システム１で行われるボルトの干渉チェックの流れについて、図８のフローを参照して説明する。今、配管構造を含むプラント全体の３次元ＣＡＤの設計データが作成されて、第１の記憶部４１及び第２の記憶部４２内にデータが格納されているものとし、オペレータが入力部５６によりボルトの引き抜き領域３１の干渉チェックの処理開始を入力したものとする。
【００４２】
引き抜き領域設定プログラム５４は、第１の記憶部４１のデータの中から、構成要素の種別がフランジであるデータを例えばアドレス順に検索し、各フランジ２３に関する規格コード、位置情報についてのデータを取得する（ステップＳ１）。次に、例えばステップＳ１で読み込んだ順に、各フランジ２３に関する規格情報を先に読み込んだ規格コードに対応付けて第２の記憶部４２に記憶されているテーブル４２ａより取得する（ステップＳ２）。なお、このステップは一例であり、フランジ２３について位置情報を取得するときに、併せて規格コードを介して第２の記憶部４２から属性データを取得して、図示しないワークメモリに順次位置情報及び属性データを対応付けて書き込むようにしてもよい。
【００４３】
続いて、例えば同じくステップＳ１で読み込んだ順に、各フランジ２３が通常のフランジ接続か、ウエハタイプの接続であるかをステップＳ２で読み込んだ規格情報の属性データに基づいて判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３で、一のフランジ２３がウエハタイプであると判定した場合、当該一のフランジ２３と対向する他のフランジ２３との間に挟まれるガスケット２５以外の介在物、例えばバルブ２４のバルブ厚さ等の属性情報を第２の記憶部４２より取得する（ステップＳ４）。なお、ここではガスケット２５、２５間における介在物がバルブ２４であるものとして説明しているが、オリフィスなどの他の構成要素であっても同様にその厚さが取得される。
【００４４】
更に前記フランジ２３とバルブ２４との間に介在するガスケット２５に関する属性データと、前記フランジ２３と対向する他のフランジ２３とバルブ２４との間に介在するガスケット２５に関する属性データとを同様にして取得する（ステップＳ５）。こうしてフランジ２３の接続構造に係る各部品の仕様、位置、向きが取得されたことから、以下のようにしてボルトの引き抜き領域３１が設定される。
【００４５】
抽出した各属性データに含まれる一のフランジ２３の厚さＦ、一のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ、一のフランジ２３とバルブ２４との間に挟まれるガスケット２５の厚さＧ、バルブ２４の厚さＡ、他のフランジ２３の厚さＦ’、他のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ’、他のフランジ２３とバルブ２４との間に挟まれるガスケット２５の厚さＧ’が合計される。つまりＮ＋Ｆ＋Ｇ＋Ａ＋Ｇ’＋Ｆ’＋Ｎ’が演算され、その演算結果をそのフランジ２３に用いられるボルト２８の長さＬ、すなわち既述の円筒体である引き抜き領域３１の長さとして決定する（ステップＳ６）
【００４６】
このボルトの長さ（引き抜き領域の長さ）Ｌと、円筒体であるボルトの引き抜き領域３１の厚さに相当するボルト２８の直径Ｓと、フランジ２３の各孔２７の中心を通る円の直径Ｒ、つまり円筒体の中心軸からその厚さの中心までの長さを２倍したものと、フランジ２３の三次元位置及び配置情報とから、このボルトの引き抜き領域３１の形状及び座標が決定される（ステップＳ７）。ここで決定されるボルトの引き抜き領域３１の座標は、例えばボルトの引き抜き領域３１の基端側（フランジ２３側）で、円筒体の中心軸との交点となる点で代表される。
【００４７】
このようにボルトの引き抜き領域３１の座標と形状とが決定されることにより、ボルトの引き抜き領域３１が３次元空間に占める領域（占有領域）が決定される。そして、ボルトの引き抜き領域３１の占有領域が決定されると、３次元空間において当該ボルトの引き抜き領域３１がプラント１０に重畳されるようにデータ処理が行われ、図５で示したようにボルトの引き抜き領域３１の３Ｄモデルが、プラントの３Ｄモデルが表示されている表示部５７の画面のウインドウに、当該プラントの３Ｄモデルに重ね合わされて表示される（ステップＳ８）。
【００４８】
前記ボルトの引き抜き領域３１の占有領域について決定した後、干渉判定プログラム５５が、例えば第１の記憶部４１のアドレス順に、当該第１の記憶部４１に記憶される規格コード及び位置情報を読み出し、さらに第２の記憶部４２から前記規格コードに対応付けられた属性データを読み出して、前記位置情報と属性データとからプラントの全ての構成要素についてその占有領域を算出する。
【００４９】
そして、算出した構成要素の占有領域についてボルトの引き抜き領域３１である円筒体の占有領域と重なるかどうかを判定する。占有領域が重なると判定された場合には、当該構成要素とボルトの引き抜き領域３１とが干渉すると判定され、さらに干渉領域が既述のように画面上で、明度を高くしていわゆるハイライト表示される。互いの占有領域が重ならないと判定された場合には、そのボルトの引き抜き領域３１について構成要素と干渉しないと判定される（ステップＳ９）。
【００５０】
一方、ステップＳ３で当該接続が通常のフランジ接続であると判定された場合にはステップＳ４が行われず、ステップＳ５以降のステップが実施される。通常のフランジ接続ではフランジ２３、２３間にはガスケット２５が一つ挟まれるだけであり、ステップＳ５ではこのガスケットの属性データであるガスケット厚みが抽出される。そして、ステップＳ６では、一のフランジ２３の厚さＦ、一のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ、前記ガスケット２５の厚さＧ、他のフランジ２３の厚さＦ’、他のフランジ２３からのボルトの突出長さＮ’が合計され、この演算結果がボルトの長さＬとして決定される。
【００５１】
このようにステップＳ３〜Ｓ９が繰り返し実施され、全てのフランジ２３についてボルトの引き抜き領域３１の３Ｄモデルの形成及び前記引き抜き領域３１の干渉の判定が行われると、干渉判定プログラム５５が、表示部５７の画面にプラント１０及び引き抜き領域３１の３Ｄモデルを表示するウインドウ１２とは異なるリスト表示用のウインドウ１３を生成する。そして、このリスト表示用ウインドウ１３にフランジ２３の位置情報等を示したリスト１４を表示し、干渉を起こすと判定されたボルトの引き抜き領域３１に対応するフランジ２３については、前記リスト１４中に、干渉が起きる旨の表示がなされる（ステップＳ１０）。図９には、このように表示されるリスト１４の概略を示している。
【００５２】
オペレータは、前記リスト１４及び引き抜き領域３１の３Ｄモデルの色表示に基づいてプラントの構成要素の配置を調整したり、構成要素の仕様を変更するなどして、プラントの再設計を行う。然る後、繰り返し上記のステップＳ１〜Ｓ１０を実行し、ボルトの引き抜き領域３１とプラントの構成要素との干渉チェックを行う。
【００５３】
この第１の実施形態のプラント設計支援システム１によれば、フランジ２３からのボルト２８の引き抜き領域３１の大きさを当該システム１が自動で決定し、その引き抜き領域３１とフランジ２３の周囲の構成要素との干渉チェックが自動で行われ、そのチェック結果が画面に表示される。従って人力で前記干渉チェックを行う場合と比較して、オペレータの作業負担を軽減し、チェック漏れを防ぐことができる。そして、そのチェック漏れによるプラントのメンテナンス時の作業工程の増大を防ぐことができる。なお、この実施形態ではボルト２８の長さ＝ボルトの引き抜き領域３１の長さとしているが、引き抜き作業を容易にするために上記のステップＳ６で演算されるボルトの長さに所定のマージンを加えたものを引き抜き領域３１の長さとしてもよい。
【００５４】
（第２の実施形態）
続いて第２の実施形態に係るプラント設計支援システムについて、第１の実施形態のプラント設計支援システム１との差異点を中心に説明する。このプラント設計支援システムは、ボルト２８の引き抜き領域３１の代わりに温度計７１の引き抜き領域６０の３次元空間における占有領域を自動で演算する。そして、プラント設計支援システムは、その引き抜き領域６０の３Ｄモデルを作成して、第１の実施形態と同様にプラント１０の３Ｄモデルに重ね合わせて表示し、この引き抜き領域６０と、プラント１０の構成要素との干渉をチェックする。
【００５５】
図１０（ａ）（ｂ）には温度計７１の側面図、正面図を示しており、図１１（ａ）（ｂ）にはこの温度計７１に対応する引き抜き領域６０の側面図、正面図を示している。温度計７１は、背景技術の項目で説明したように構成要素内に挿入されるウェルと呼ばれる棒状の挿入部７２と、挿入部７２の延長上に設けられ、前記構成要素から突出した突出部７３とを備えている。前記温度計の引き抜き領域６０は、温度計７１が設けられる構成要素において、その突出部７３が設けられる箇所から、当該温度計７１の伸長方向に向けて伸びる円柱状の領域である。温度計の引き抜き領域６０の長さＬ２は温度計７１の長さであり、引き抜き領域６０の直径の大きさＲ２は、突出部７３のうち最も径の大きな部位の直径の大きさと等しい。
【００５６】
この第２の実施形態のプラント設計支援システムは、第１の実施形態のプラント設計支援システム１と略同様に構成されており、第２の記憶部４２において温度計７１の属性データとしては、図１０に示す突出部７３の直径の大きさＲ２、突出部７３の長さＬ３が含まれる。しかし挿入部７２の長さＬ４は計測対象により規定されるものであり、前記属性データには含まれておらず、オペレータがプラント設計時に付帯情報として設定する。この付帯情報については位置情報と共に規格コードに対応付けられて第１の記憶部４１に記憶される。
【００５７】
続いて、このプラント設計支援システムによる温度計の引き抜き領域６０とプラントの構成要素との干渉チェックの手順について第１の実施形態との差異点を中心に図１２を参照しながら説明する。プラントの３次元ＣＡＤの設計データ作成後、オペレータが入力部５６により干渉チェックの開始処理の操作を行うと、引き抜き領域設定プログラム５４は、第１の記憶部４１のデータの中から、構成要素の種別が温度計であるデータを例えばアドレス順に検索し、各温度計７１に関する規格コード、位置情報及び付帯情報についてのデータを取得する（ステップＴ１）。温度計７１に関する前記データを全て抽出すると、取得した規格コードに基づいて、第２の記憶部４２に記憶されているテーブル４２ａ群からその規格コードに対応するテーブル４２ａに書き込まれている温度計７１の属性データを取得する（ステップＴ２）。
【００５８】
こうして、温度計７１の仕様、位置、向きについて取得した後、突出部７３の長さＬ３と、挿入部７２の長さＬ４とを合計し、温度計７１の長さＬ２を演算し、温度計７１の長さＬ２と、突出部７３のうち最も径の大きな部位の直径Ｒ２と、取得された位置情報に含まれる温度計７１の位置及び向きから引き抜き領域６０の形状及び座標について決定する（ステップＴ３）。ここでの座標は、例えば引き抜き領域６０の基端側（温度計７１が設けられる構成要素側）で、円柱体の中心軸との交点となる点で代表される。
【００５９】
そして、このように形状及び座標が決定されると、３次元空間における引き抜き領域６０の占有領域が決定される。そして、温度計の引き抜き領域６０の占有領域が決定されると、３次元空間において当該温度計の引き抜き領域６０がプラント１０に重畳されるようにデータ処理が行われ、引き抜き領域６０の３Ｄモデルが、既述のようにプラント１０の３Ｄモデルに重ね合わされて表示部５７に表示される（ステップＴ４）。
【００６０】
その後、第１の実施形態のステップＳ９と同様に引き抜き領域６０の占有領域とプラント１０の構成要素の占有領域とに基づいて、引き抜き領域６０とプラント１０との干渉がチェックされる（ステップＴ５）。そして、第１の実施形態のステップＳ１０と同様に、引き抜き領域６０について干渉を起こす箇所については明度を高くして表示し、さらに各温度計７１について干渉の有無を表示したリストが表示部５７に表示される（ステップＴ６）。
【００６１】
この第２の実施形態においても、引き抜き領域６０の大きさをプラント設計支援システムが自動で決定し、その引き抜き領域６０とプラントの構成要素との干渉チェックが自動で行われるので、人力で前記干渉チェックを行う場合と比較して、設計者の作業負担を軽減し、チェック漏れを防ぐことができる。そして、そのチェック漏れによるプラント１０のメンテナンス時の作業工程の増大を防ぐことができる。これらの第１及び第２の実施形態は互いに組み合わせて、一つのシステムで温度計の引き抜き領域及びボルトの引き抜き領域と、プラントの構成要素との干渉がチェックできるようになっていてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１ プラント設計支援システム
１０ プラント
２２ 配管
２３ フランジ
２４ バルブ
２５ ガスケット
２７ 孔
２８ ボルト
３１ ボルトの引き抜き領域
４１ 第１の記憶部
４２ 第２の記憶部
５４ 引き抜き領域設定プログラム
５５ 干渉判定プログラム
５７ 表示部
６０ 温度計の引き抜き領域
７１ 温度計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援システムにおいて、
配管構造物の構成要素ごとに、構成要素の空間上の位置、配置の向き及び寸法を含む３次元データが記憶され、構成要素の一つであるフランジについては、更にボルトの突出長さがその属性データとして含まれる記憶部と
この記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法及びボルトの突出長さを含む属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１の手段と、
この手段で得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元空間上で求める第２の手段と、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする配管構造物の設計支援システム。
【請求項２】
前記記憶部は、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元の位置、配置の向き及び構成要素を特定する規格コードが対応付けられて３次元データとして記憶されている第１の記憶部と、
前記規格コードに対応する構成要素の少なくとも寸法を含む属性データを当該規格コードと対応付けて記憶する第２の記憶部と、を備え、
前記第１の手段は、
前記第１の記憶部の３次元データから、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向きを求めると共に当該フランジの規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部からフランジの属性データを読み出す機能と、
前記第１の記憶部の３次元データから、前記互に対向するフランジの間に介在する介在物の規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部から前記介在物の属性データを読み出す機能と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の配管構造物の設計支援システム。
【請求項３】
前記第２の手段は、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳する機能を備え、
前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断することを特徴とする請求項１または２記載の配管構造物の設計支援システム。
【請求項４】
前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示する機能を備えている請求項３記載の配管構造物の設計支援システム。
【請求項５】
配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援ソフトウエアにおいて、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元空間上の位置、配置の向き及び寸法が３次元データとして記憶され、
構成要素の一つであるフランジについては更にボルトの突出長さがその属性データとして記憶されている記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法及びボルトの突出長さを含む属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１のステップと、
このステップで得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元空間上で求める第２のステップと、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断ステップと、を備えたことを特徴とする配管構造物の設計支援ソフトウエア。
【請求項６】
前記第２のステップは、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳するステップを含み、
前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断するステップであることを特徴とする請求項５記載の配管構造物の設計支援ソフトウエア。
【請求項７】
前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示するステップを備えている請求項５または６記載の配管構造物の設計支援ソフトウエア。
【請求項１】
配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援システムにおいて、
配管構造物の構成要素ごとに、構成要素の空間上の位置、配置の向き及び寸法を含む３次元データが記憶され、構成要素の一つであるフランジについては、更にボルトの突出長さがその属性データとして含まれる記憶部と
この記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法及びボルトの突出長さを含む属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１の手段と、
この手段で得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元空間上で求める第２の手段と、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする配管構造物の設計支援システム。
【請求項２】
前記記憶部は、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元の位置、配置の向き及び構成要素を特定する規格コードが対応付けられて３次元データとして記憶されている第１の記憶部と、
前記規格コードに対応する構成要素の少なくとも寸法を含む属性データを当該規格コードと対応付けて記憶する第２の記憶部と、を備え、
前記第１の手段は、
前記第１の記憶部の３次元データから、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向きを求めると共に当該フランジの規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部からフランジの属性データを読み出す機能と、
前記第１の記憶部の３次元データから、前記互に対向するフランジの間に介在する介在物の規格コードを読み出し、この規格コードに基づいて第２の記憶部から前記介在物の属性データを読み出す機能と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の配管構造物の設計支援システム。
【請求項３】
前記第２の手段は、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳する機能を備え、
前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断することを特徴とする請求項１または２記載の配管構造物の設計支援システム。
【請求項４】
前記判断手段は、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示する機能を備えている請求項３記載の配管構造物の設計支援システム。
【請求項５】
配管構造物を３次元ＣＡＤにより設計するときの支援ソフトウエアにおいて、
配管構造物の構成要素ごとに、３次元空間上の位置、配置の向き及び寸法が３次元データとして記憶され、
構成要素の一つであるフランジについては更にボルトの突出長さがその属性データとして記憶されている記憶部から、互に対向してボルトにより連結されるフランジの３次元の位置、配置の向き、寸法及びボルトの突出長さを含む属性データを求めると共にこれらフランジの間に介在する介在物の厚さ寸法を求める第１のステップと、
このステップで得られた結果に基づいて、前記互に対向するフランジ間を連結するボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域を３次元空間上で求める第２のステップと、
前記引き抜き領域と配管構造物との干渉の有無を判断する判断ステップと、を備えたことを特徴とする配管構造物の設計支援ソフトウエア。
【請求項６】
前記第２のステップは、ボルトを当該フランジ間から引き抜くために必要な引き抜き領域をフランジの中心軸を中心として回転させて得られる円筒体のデータとして求め、配管構造物の３次元形状に前記円筒体を重畳するステップを含み、
前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物との干渉の有無を判断するステップであることを特徴とする請求項５記載の配管構造物の設計支援ソフトウエア。
【請求項７】
前記判断ステップは、前記円筒体と配管構造物とが干渉している領域を他の領域と区別して３次元画面に表示するステップを備えている請求項５または６記載の配管構造物の設計支援ソフトウエア。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１３４１０７（Ｐ２０１１−１３４１０７Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９３０６０（Ｐ２００９−２９３０６０）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【特許番号】特許第４５２４３３２号（Ｐ４５２４３３２）
【特許公報発行日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００４４１１）日揮株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【特許番号】特許第４５２４３３２号（Ｐ４５２４３３２）
【特許公報発行日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【出願人】（０００００４４１１）日揮株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]