JP2013228060A - Double pipe - Google Patents
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Description
本発明は、特に、極低温流体を移送する際に用いられる二重管に関する。 The present invention particularly relates to a double tube used in transferring a cryogenic fluid.
液体水素などの極低温流体を移送する際に用いられる管には、入熱量が高くなった場合に蒸発量が大きくなって損失となってしまうことから、高い断熱性が要求されている。 A pipe used for transferring a cryogenic fluid such as liquid hydrogen is required to have high heat insulating properties because the amount of evaporation increases when the amount of heat input increases, resulting in a loss.
そのため、従来は、図2に示すように、金属製のベローからなる金属フレキシブルホース23、24を2重にして、それらフレキシブルホース間25を真空状態にすることによって断熱して使用している。このように、フレキシブルホース間25を真空状態に維持するために、金属フレキシブルホース23、24には、高気密性の金属素材が使用されている。
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 2, the metal
しかし、図2に示すような金属製のベローからなる金属フレキシブルホース23、24は、外部からの衝撃に弱く損傷率が高いという問題があった。
However, the metal
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高い断熱性を有し、かつ、耐衝撃性を有することが可能な二重管を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the double tube | pipe which has high heat insulation and can have impact resistance.
上記課題を解決するために、本発明の二重管は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる二重管によれば、内部を内部流体が通過する内管と、該内管の外周に設けられる外管と、を備え、前記内管と前記外管との間には、封入流体が封入されており、該封入流体は、前記内管の内部を前記内部流体が通過しない場合には、気化状態とされ、前記内管の内部を前記内部流体が通過して前記封入流体が前記内部流体の液体温度近傍まで冷却された場合には、固化することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the double pipe of the present invention employs the following means.
That is, according to the double pipe according to the present invention, an inner pipe through which an internal fluid passes and an outer pipe provided on the outer periphery of the inner pipe are provided between the inner pipe and the outer pipe. The sealed fluid is sealed, and when the internal fluid does not pass through the inner tube, the sealed fluid is in a vaporized state, and the internal fluid passes through the inner tube and When the sealed fluid is cooled to near the liquid temperature of the internal fluid, it is solidified.
内管と外管との間には、内管の内部を内部流体が通過しない場合には気化状態であり、内管の内部を内部流体が通過して内部流体の液体温度近傍まで冷却された場合には固化する封入流体を封入することとした。これにより、封入流体が固化した際には、内管と外管との間を真空状態にして断熱することができ、封入流体が気体状態の際に、内管と外管との間に気体状態の封入流体を有することから二重管の外周から内管と外管との間へと大気が流入することを抑制することができる。そのため、従来使用していた高気密性の素材の外管を用いることなく、対衝撃性に優れた素材の外管を用いることができる。したがって、二重管の損傷率を低減することができる。 When the internal fluid does not pass through the inner pipe, the inner pipe and the outer pipe are in a vaporized state. In some cases, the solidified sealing fluid was sealed. As a result, when the sealed fluid is solidified, the inner tube and the outer tube can be insulated from each other by a vacuum state. When the sealed fluid is in a gas state, the gas is interposed between the inner tube and the outer tube. Since the sealed fluid is in a state, the atmosphere can be prevented from flowing into the space between the inner tube and the outer tube from the outer periphery of the double tube. Therefore, it is possible to use an outer tube made of a material excellent in impact resistance without using a conventionally used outer tube made of a highly airtight material. Therefore, the damage rate of the double pipe can be reduced.
本発明にかかる二重管によれば、前記外管は、樹脂製であることを特徴とする。 According to the double tube of the present invention, the outer tube is made of resin.
樹脂製の外管を用いることとした。そのため、外管に外部から衝撃が生じた場合であっても、外管の変形を許容することができる。したがって、二重管の損傷率を低減することができる。 A resin outer tube was used. Therefore, even when an impact is generated on the outer tube from the outside, deformation of the outer tube can be allowed. Therefore, the damage rate of the double pipe can be reduced.
本発明にかかる二重管によれば、前記封入流体は、気化状態で常圧以上であることを特徴とする。 The double pipe according to the present invention is characterized in that the sealed fluid is at normal pressure or higher in a vaporized state.
封入流体を気化状態で常圧以上とすることとした。これにより、外管と内管との間の封入流体と外管の外周の大気との圧力差を略同等または封入流体の方が高圧にすることができる。そのため、樹脂を透過して外管から大気が外管と内管との間に流入することを防止することができる。したがって、外管と内管との間の封入流体による断熱性の低下を抑制することができる。 The sealed fluid was set to normal pressure or higher in the vaporized state. Thereby, the pressure difference between the sealed fluid between the outer tube and the inner tube and the atmosphere on the outer periphery of the outer tube can be made substantially equal or higher in the sealed fluid. For this reason, it is possible to prevent the air from flowing between the outer tube and the inner tube through the resin. Therefore, it is possible to suppress a decrease in heat insulation due to the sealed fluid between the outer tube and the inner tube.
本発明にかかる二重管によれば、前記外管および/または前記内管は、可撓性であることを特徴とする。 The double tube according to the present invention is characterized in that the outer tube and / or the inner tube are flexible.
外管および/または内管を可撓性とすることとした。これにより、振動や伸縮に優れた二重管にすることができる。 The outer tube and / or inner tube was made flexible. Thereby, it can be set as the double tube excellent in vibration and expansion / contraction.
本発明によれば、内管と外管との間には、内管の内部を内部流体が通過しない場合には気化状態であり、内管の内部を内部流体が通過して内部流体の液体温度近傍まで冷却された場合には固化する封入流体を封入することとした。これにより、封入流体が固化した際には、内管と外管との間を真空状態にして断熱することができ、封入流体が気体状態の際に、内管と外管との間に気体状態の封入流体を有することから二重管の外周から内管と外管との間へと大気が流入することを抑制することができる。そのため、従来使用していた高気密性の素材の外管を用いることなく、対衝撃性に優れた素材の外管を用いることができる。したがって、二重管の損傷率を低減することができる。 According to the present invention, between the inner tube and the outer tube, when the internal fluid does not pass through the inner tube, the inner tube is in a vaporized state. The sealed fluid that solidifies when cooled to near the temperature was sealed. As a result, when the sealed fluid is solidified, the inner tube and the outer tube can be insulated from each other by a vacuum state. When the sealed fluid is in a gas state, the gas is interposed between the inner tube and the outer tube. Since the sealed fluid is in a state, the atmosphere can be prevented from flowing into the space between the inner tube and the outer tube from the outer periphery of the double tube. Therefore, it is possible to use an outer tube made of a material excellent in impact resistance without using a conventionally used outer tube made of a highly airtight material. Therefore, the damage rate of the double pipe can be reduced.
以下、本発明の一実施形態に係るアンビリカルフレキシブルホースの構成について、図1を用いて説明する。
図1に示すように、アンビリカルフレキシブルホース(二重管)1は、内部を液体状態の内部流体である液体水素が通過する内管ベローズ(内管)3と、内管ベローズ3の外周に設けられているフレキシブルチューブ(外管)4とを備えおり、内管ベローズ3とフレキシブルチューブ4との間には、ガス状態(気化状態)の二酸化炭素(封入流体)が封入されている。
Hereinafter, the configuration of an umbilical flexible hose according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, an umbilical flexible hose (double tube) 1 is provided on the outer periphery of an inner tube bellows (inner tube) 3 through which liquid hydrogen, which is an internal fluid in a liquid state, passes and an inner tube bellows 3. A flexible tube (outer tube) 4 is provided. Between the inner tube bellows 3 and the
本実施形態のアンビリカルフレキシブルホース1は、例えば、ロケット(図示せず)に燃料である液体水素を充填する際に用いるものである。このアンビリカルフレキシブルホース1は、ロケットが発射する際にはロケットから外れる構造となっている。
The umbilical
内管ベローズ3は、フレキシブルチューブ4と略同心円状になるように、フレキシブルチューブ4の内周に設けられており、可撓性とされている。
The inner tube bellows 3 is provided on the inner periphery of the
フレキシブルチューブ4は、内管ベローズ3の外周側に設けられている。フレキシブルチューブ4は、例えば、ポリエチレンフィルムなどの樹脂によって成形されている。フレキシブルチューブ4は、その外周側が網状の外ワイヤ4aによって覆われている。また、フレキシブルチューブ4の内周側にも内周壁に沿って網状の内ワイヤ4bが設けられている。フレキシブルチューブ4は、これら外ワイヤ4aと内ワイヤ4bとによって外周側および内周側から締め付けられて、図1(A)に示すように蛇腹状の可撓性の管とされている。
The
これら、内管ベローズ3とフレキシブルチューブ4との間の空間部5には、ガス状態の二酸化炭素が封入されている。空間部5に封入されている二酸化炭素は、その純度が約95%以上とされている。このように封入されている二酸化炭素は、空間部5が負圧にならないようにガス状態で常圧(常圧以上)とされて空間部5内に封じ切られている。これにより、後述するように内管ベローズ3の内部を液体水素が通過しない場合であっても、外管3を形成している樹脂を透過して空間部5へとアンビリカルフレキシブルホース1の外周の空気が流入することを抑制することができる。
These
このような構造のアンビリカルフレキシブルホース1を用いて液体水素をロケットに充填する場合には、内管ベローズ3の内部を通過する極低温の液体水素によって空間部5に封入されているガス状態の二酸化炭素が冷却される。内管ベローズ3の内部を液体水素が通過してガス状態の二酸化炭素が液体水素の液体温度近傍まで冷却された場合には、二酸化炭素が固化する。
In the case of filling the rocket with liquid hydrogen using the umbilical
空間部5内に封入されているガス状態の二酸化炭素が固化することによって、空間部5内が真空状態となる。空間部5内が真空状態となることにより、アンビリカルフレキシブルホース1の外周からの熱を断熱する断熱性能が向上する。
As the carbon dioxide in a gas state sealed in the
ここで、二酸化炭素が固化することによる空間部5内の真空度は、固化しないガス成分が残有することにより影響される。しかし、前述したように、空間部5内に封入されている二酸化炭素の純度を約95%以上とすることによって真空度の低下を防止することができる。
Here, the degree of vacuum in the
以上の通り、本実施形態に係るアンビリカルフレキシブルホース1によれば、以下の作用効果を奏する。
内管ベローズ(内管)3とフレキシブルチューブ(外管)4との間には、内管ベローズ3の内部を液体水素(内部流体)が通過しない場合にはガス状態(気化状態)であり、内管2および内管ベローズ3の内部を液体水素が通過して液体水素の液体温度近傍まで冷却された場合には固化する二酸化炭素(封入流体)を封入することとしたこれにより、二酸化炭素が固化した際には、空間部5(内管ベローズ3とフレキシブルチューブ4との間)を真空状態にして断熱することができ、二酸化炭素がガス状態の際には、空間部5にガス状態の二酸化炭素を有していることからアンビリカルフレキシブルホース(二重管)1の外周から空間部5へと大気が流入することを抑制することができる。そのため、従来使用していた高気密性の素材、例えば金属製のフレキシブルチューブ(図示せず)を用いることなく、対衝撃性に優れた素材、例えば、樹脂製のフレキシブルチューブ4を用いることができる。したがって、アンビリカルフレキシブルホース1の損傷率を低減することができる。
As described above, according to the umbilical
Between the inner tube bellows (inner tube) 3 and the flexible tube (outer tube) 4, when liquid hydrogen (inner fluid) does not pass through the inner tube bellows 3, it is in a gas state (vaporized state), When liquid hydrogen passes through the inner tube 2 and the inner tube bellows 3 and is cooled to near the liquid temperature of the liquid hydrogen, carbon dioxide that is solidified (encapsulated fluid) is sealed. When solidified, the space portion 5 (between the inner tube bellows 3 and the flexible tube 4) can be insulated by being in a vacuum state. When carbon dioxide is in a gas state, the
樹脂製のフレキシブルチューブ4を用いることとした。そのため、ロケット(図示せず)が発射する際にフレキシブルチューブ4がロケットから外れて発射台(図示せず)のマスト(図示せず)などに衝突した(外部から衝撃が生じた)場合であっても、フレキシブルチューブ4の変形を許容することができる。したがって、アンビリカルフレキシブルホース1の損傷率を低減することができる。
Resin
二酸化炭素をガス状態で常圧(常圧以上)とすることとした。これにより、空間部5の二酸化炭素とフレキシブルチューブ4の外周との圧力差を略同等(略同等または空間部5の方が高圧)にすることができる。そのため、樹脂を透過してフレキシブルチューブ4から空気が空間部5に流入することを防止することができる。したがって、空間部5の二酸化炭素による断熱性の低下を抑制することができる。
Carbon dioxide was brought to atmospheric pressure (normal pressure or higher) in a gaseous state. Thereby, the pressure difference of the carbon dioxide of the
フレキシブルチューブ4および(および/または)内管ベローズ3を可撓性とすることとした。これにより、振動や伸縮に優れたアンビリカルフレキシブルホース1にすることができる。
The
なお、本実施形態では、内部流体として液体水素を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、液体酸素であっても良い。
また、封入流体は、内部流体によって封入流体が液体温度になった場合に固化するものであればよく、例えば、アンモニアなどであっても良い。
さらに、二重管としては、アンビリカルフレキシブルホース1に限定されるものではない。
In this embodiment, liquid hydrogen is used as the internal fluid. However, the present invention is not limited to this, and liquid oxygen may be used.
The sealed fluid may be any fluid that solidifies when the sealed fluid reaches the liquid temperature due to the internal fluid, and may be ammonia, for example.
Further, the double pipe is not limited to the umbilical
また、アンビリカルフレキシブルホース1の空間部5内には、ガス状態で常圧とされている二酸化炭素を封入して封じ切るとして説明したが、変形例として、空間部5内の封入流体を置換することが可能なように、例えば、フレキシブルチューブ4の外周の一部に継手部(図示せず)を設けても良い。
In addition, although it has been described that carbon dioxide, which is normal pressure in a gas state, is sealed in the
1 二重管(アンビリカルフレキシブルホース)
3 内管(内管ベローズ)
4 外管(フレキシブルチューブ)
1 Double pipe (umbilical flexible hose)
3 Inner pipe (inner pipe bellows)
4 Outer tube (flexible tube)
Claims (4)
該内管の外周に設けられる外管と、を備え、
前記内管と前記外管との間には、封入流体が封入されており、
該封入流体は、前記内管の内部を前記内部流体が通過しない場合には、気化状態とされ、前記内管の内部を前記内部流体が通過して前記封入流体が前記内部流体の液体温度近傍まで冷却された場合には、固化することを特徴とする二重管。 An inner pipe through which the internal fluid passes;
An outer tube provided on the outer periphery of the inner tube,
Between the inner tube and the outer tube, a sealed fluid is sealed,
When the internal fluid does not pass through the inner pipe, the sealed fluid is in a vaporized state, and the internal fluid passes through the inner pipe and the sealed fluid is in the vicinity of the liquid temperature of the internal fluid. A double tube characterized by solidifying when cooled down.
The double tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the outer tube and / or the inner tube is flexible.
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