JP2023003409A - 銅配管システム用のエキスパンションループ - Google Patents

Abstract

【課題】冷却システムの加圧流体に適しており、システムの銅導管内に容易に取り付けられ得る可撓性導管を提供する。
【解決手段】配管システム用のエキスパンションループは、第１の端部および第２の端部を有する第１の可撓性導管と、第１の端部および第２の端部を有する第２の可撓性導管とを有する。第１の剛性導管が、上記第１の可撓性導管の第１の端部と、上記第２の可撓性導管の第１の端部との間に接続される。さらなる複数の剛性導管が、複数の可撓性導管の第２の端部いずれにも接続される。これらのさらなる複数の剛性導管は、ステンレススチールエルボー部、変換導管、および銅導管を含む。エキスパンションループであって、上記複数の可撓性導管が曲げられており、流体が流れると、上記複数の可撓性導管が、曲げられた状態で取付られ得、流体が流れたときに、可撓性導管は直線状となり、曲げられていない。
【選択図】図１

Description

本発明は、銅配管システム用のエキスパンションループに関する。

ビルおよび他の構造物の建設では、導管の動きを許容するために可撓性部分を含むエキスパンションループを使用することが知られている。この動きは、たとえば熱変化、もしくは配管システムにおけるミスアライメントに基づいた意図的な場合、または、たとえば、地震のような自然災害により、意図的でない場合もある。さらに、この動きは、導管の振動を弱め、導管を介したノイズの伝達を低減させ得る。そうしたエキスパンションループは、たとえば米国特許第５，１９５，７８４号に開示されている。

多くのビルは、流体を搬送するための導管を利用する冷却システムを含む。そうした冷却システムにおいて利用される導管またはパイプは通常、銅である。さらに、これらの流体は通常、加圧されており、したがって、いずれの導管も、非常に高圧の、すなわち、少なくとも６４０ｐｓｉ、または少なくとも７００ｐｓｉの高圧のシステム用に格付けされることを必要とする。しかし、可撓性銅導管は、そのようなシステムにとって十分高い適格性がある訳でない。

さらに、従来のエキスパンションループは、ステンレススチールでできており、および、銅導管に接続するのに適していない。認識されるように、異なる金属間の接続は、一方の金属が他方の金属を経時的に腐食し得るので、問題になり得る。さらに、異種金属間の接続は通常、配管システムの弱点である。そうした弱点が大半の配管システムにおいて望ましくない一方、冷却配管システムのような非常に高圧のシステムにおいて特に望ましくない。

よって、冷却システムの加圧流体に適しており、および、そうしたシステムの銅導管内に容易に取り付けられ得る可撓性導管を提供することが望ましい。

銅パイプとの接続に適しており、および、冷却システムの圧力要件に対処するように評価される新たな可撓性導管が発明された。

本発明の第１の態様によれば、本発明は、第１の端部および第２の端部を有する第１の可撓性導管と、第１の端部および第２の端部を有する第２の可撓性導管と、上記第１の可撓性導管の第１の端部および上記第２の可撓性導管の第１の端部の間に接続された第１の剛性導管と、上記第１の可撓性導管の第２の端部に接続され、変換導管と銅導管とを含む第２の剛性導管であって、上記第２の剛性導管がステンレススチールである第２の剛性導管と、上記第１の可撓性導管の第２の端部に接続され、変換導管と銅導管とを含む第３の剛性導管であって、上記第３の剛性導管がステンレススチールである第３の剛性導管を有する、配管システム用のエキスパンションループを提供することとして広く特徴付けられ得る。上記第１の可撓性導管および上記第２の可撓性導管は、６４０ｐｓｉの用途に格付けされている。

上記第２の剛性導管および上記第３の剛性導管がエルボー部を含み得る。

上記第１の可撓性導管および上記第２の可撓性導管がステンレススチールであり得る。上記第１の可撓性導管および上記第２の可撓性導管は編組ホースも含み得る。

上記第１の剛性導管がステンレススチールであり得る。

上記第１の剛性導管が２つのエルボー部を含み得る。

上記第１の剛性導管が、上記エキスパンションループを支持構造物に連結するように構成されたブラケットを含み得る。

本発明の第２の態様によれば、本発明は一般に、少なくとも１つのステンレススチールの可撓性導管と、上記少なくとも１つの可撓性導管に接続された第１の剛性導管であって、上記第１の剛性導管がエルボー部を備える、第１の剛性導管と、ステンレススチールを備え、上記少なくとも１つの可撓性導管に接続された第２の剛性導管であって、上記第２の剛性導管が変換導管と銅導管とを含む、第２の剛性導管とを有する、配管システム用のエキスパンションループを提供することとして特徴付けられ得る。

上記エキスパンションループは、第１の剛性導管に接続された第２のステンレススチールの可撓性導管も含み得る。上記エキスパンションループは、ステンレススチールであり、上記第２の可撓性導管に接続された第３の剛性導管も含む場合があり、上記第３の剛性導管は変換導管および銅導管を含む場合がある。上記第２の剛性導管は、上記変換導管と上記少なくとも１つの可撓性導管との間に接続されたエルボー部を含む。

本発明のさらに第３の態様によれば、本発明は、エキスパンションループを配管システム内に取り付ける方法であって、上記エキスパンションループが、少なくとも２つの剛性導管と、上記２つの剛性導管の間の可撓性部分とを有しており、上記可撓性部分は、上記可撓性部分を形成する２つの可撓性導管が曲げられていないニュートラルな配向を有している方法を提供することとして広く特徴付けられ得る。上記方法は、上記少なくとも２つの剛性導管のうちの１つを上記配管システムの第１のパイプに取り付ける工程と、上記少なくとも２つの剛性導管のうちの他方を上記配管システムの第２のパイプに、上記可撓性部分の上記２つの可撓性導管が、ニュートラルな配向ではない、圧縮配向または伸長配向となるように取り付ける工程と、上記少なくとも２つの剛性導管が上記第１のパイプおよび上記第２のパイプに取り付けられた後、流体を、上記配管システムの上記第１のパイプおよび上記第２のパイプのうちの一方から、上記エキスパンションループを介して上記配管システムの上記第１のパイプおよび上記第２のパイプのうちの他方へと、上記可撓性部分が上記流体の温度の結果として上記ニュートラルな配向に戻るように流す工程とを含む。

上記可撓性部分の上記２つの可撓性導管は、伸長配向にあり得る。上記流体は高温流体であり得る。

上記可撓性部分の上記２つの可撓性導管は、圧縮配向にあり得る。上記流体は低温流体であり得る。

第３の剛性導管は、上記少なくとも２つの可撓性導管を接続し得る。上記第３の剛性導管、上記少なくとも２つの剛性導管、および上記２つの可撓性導管がステンレススチールであり得る。上記少なくとも２つの剛性導管それぞれは、変換導管および銅導管をさらに含み得る。

上記方法は、上記エキスパンションループを支持構造物に固定する工程を含み得る。

任意のやり方で互いに組み合わせられ得る、本発明のこれらならびに他の態様および実施形態は、好ましい実施形態の図面および詳細な説明の以下の記載に基づいて当業者により、認識されるであろう。

図面中の添付図は、本発明がどのようにして作られ得るかを理解することを可能にする。これらの図では、同様の参照番号は同様の要素を表す。

本発明に対する１つまたは複数の実施形態によるエキスパンションループの上面図である。 可撓性導管が伸長配向にある、本発明によるエキスパンションループの上面図である。 可撓性導管が圧縮配向にある、本発明によるエキスパンションループの上面図である。

冷却配管システムにおける使用のための新たなエキスパンションループが発明された。驚くべきことに、変換導管を介してステンレススチール部分に接続された銅パイプを有する剛性コネクタを使用することが、冷却システムにおいてエキスパンションループの効果的および効率的な動作能力を低減させるものでないことが分かった。よって、エキスパンションループは、高圧定格を有するステンレススチールの可撓性導管が銅配管システムに使用されることを可能にする。さらに、そのようなエキスパンションループの取り付けの際、エキスパンションループを介して流れる流体の温度に応じて、可撓性導管は好ましくは、可撓性導管が曲げられて、圧縮配向または伸長配向のいずれかにされる。一旦、取り付けられ、および、流体がエキスパンションループを介して流れると、熱膨張または熱収縮の結果として、可撓性導管は、可撓性導管が曲げられていないニュートラルな配向に戻る。

よって、添付図面を参照して、本発明の１つまたは複数の実施形態を次に、説明された実施形態が単に好ましいものであり、および、限定することを意図するものでないとの理解で説明する。

図１に示すように、本発明は、配管システム、特に、銅パイプ１４、１６を有する配管システム用のエキスパンションループ１０を提供する。エキスパンションループ１０は、２つの可撓性導管２０ａ、２０ｂを好ましい実施形態において含む可撓性部分１８を有する。

可撓性導管２０ａ、２０ｂそれぞれは、第１の端部２２ａ、２２ｂ、および第２の端部２４ａ、２４ｂを含む。図１に示すように、示された実施形態では、２つの可撓性導管２０ａ、２０ｂは、曲げられておらず、または曲げ応力下にある訳でなく、２つの可撓性導管２０ａ、２０ｂの、（第１の端部２２ａ、２２ｂから第２の端部２４ａ、２４ｂへ延在している）長手方向軸は略平行である。よって、「ニュートラル」な配向とは、可撓性導管２０ａ、２０ｂがいかなる曲げ応力またはモーメント下にある訳でもない場合をいう。よって、示された実施形態では、ニュートラルな配向では、可撓性導管２０ａ、２０ｂの第１の端部２２ａ、２２ｂ間の距離は、可撓性導管２０ａ、２０ｂの第２の端部２４ａ、２２ｂ間の距離と略同じである。

可撓性導管２０ａ、２０ｂそれぞれは、外部編組カバーを有する内部波形ホースとすることができ、その一方または両方がステンレススチールで形成されている。好ましい実施形態では、可撓性導管２０ａ、２０ｂは、タイプ３０４ステンレススチールの二重層編組を有するステンレススチール編組ホースを含む。さらに、可撓性導管２０ａ、２０ｂが、タイプ３２１ステンレススチールの波形ホースを有する波形金属ホースを含むことが好ましい。可撓性銅導管２０ａ、２０ｂは、少なくとも６４０ｐｓｉの、好ましくは７００ｐｓｉの用途向けに格付けされている。

第１の剛性導管２６は、可撓性導管２０ａ、２０ｂの第１の端部２２ａ、２２ｂ間に接続される。「第１の」、「第２の」、および「第３の」等の語は、明確にするために使用されるにすぎず、および、本エキスパンションループ１０のいかなる数の要素を規定することも、いかなる特定の要素または特徴を具体的に命名することも意図するものでない。

第１の剛性導管２６はステンレススチールで形成され得る。第１の剛性導管２６は、線形部分、または直線部分３０により、隔てられた２つのエルボー部２８ａ、２８ｂを含む。示されたエルボー部２８ａ、２８ｂはそれぞれ、９０度曲げされている。これは好ましいものにすぎない。最後に、第１の剛性導管２６は、エキスパンションループ１０が壁または梁のような支持構造物により、支持されることを可能にするブラケット３２を含み得る。

可撓性導管２０ａ、２０ｂの第２の端部２４ａ、２４ｂそれぞれは、第２の、および第３の剛性導管３４ａ、３４ｂそれぞれに接続される。

第２の、および第３の剛性導管３４ａ、３４ｂはいずれも、銅導管３８ａ、３８ｂを含む。銅導管３８ａ、３８ｂは、直線状の、または屈曲していない導管であり得る。

第２の、および第３の剛性導管３４ａ、３４ｂは、ステンレススチール、好ましくは、スケジュール４０Ｓタイプ３０４ステンレススチールで形成されたエルボー部４０ａ、４０ｂも含む。示されたエルボー部４０ａ、４０ｂはそれぞれ、９０度曲げされている。この場合もまた、これは好ましいものにすぎず、および他の角度または範囲が使用され得る、たとえば、エルボー部４０ａ、４０ｂはそれぞれ、４５度曲げされていてもよい。

各エルボー部４０ａ、４０ｂは、変換導管３６ａ、３６ｂにより、銅導管３８ａ、３８ｂの一方に接続される。銀ろう付け材料が、銅金属構成要素をステンレススチール構成要素に接続するために施される。銀ろう付け材料は、十分な接続をもたらし、および異なる金属に対する異なる膨張係数に対応することができる。

上述したように、驚くべきことに、そうしたエキスパンションループ１０が、２つの異なる金属材料の使用によっても高圧冷却システムにおいて安全に動作することができることが分かっている。

具体的には、エキスパンションループ１０は、第２の剛性導管３４ａを２つのパイプ１４、１６のうちの一方に取り付け、次いで、第３の剛性導管３４ｂを２つのパイプ１４、１６のうちの他方に取り付けることにより、配管システム内に取り付けられ得る。第３の剛性導管３４ｂの取り付けの際、可撓性部分１８の２つの可撓性導管２０ａ、２０ｂの軸は平行でない。よって、一方で第１の端部２２ａ、２２ｂ、および他方で第２の端部２４ａ、２４ｂ間の距離は、同じでなく、少なくとも１０％だけ異なる。

たとえば、図２に示すように、可撓性導管２０ａ、２０ｂは、伸長配向で取り付けられ得る。示された実施形態の伸長配向では、可撓性導管２０ａ、２０ｂの長手方向軸は、（第２の端部２４ａ、２４ｂに対して、）２つの可撓性導管２０ａ、２０ｂの第１の端部２２ａ、２２ｂの近傍で交差するように角度が付けられている。すなわち、第１の端部２２ａ、２２ｂは、第２の端部２４ａ、２４ｂと比較して互いに近い。伸長配向は、配管システムが高温流体用である場合に最も適していると考えられる（「高温」とは、周囲温度よりも高い温度を有することを意味する）。

あるいは、図３に示すように、可撓性導管２０ａ、２０ｂは、圧縮配向に取り付けられ得る。示された実施形態の圧縮配向では、可撓性導管２０ａ、２０ｂの長手方向軸は、（第１の端部２２ａ、２２ｂに対して、）２つの可撓性導管２０ａ、２０ｂの第２の端部２４ａ、２４ｂの近傍で交差するように角度が付けられている。すなわち、第２の端部２４ａ、２４ｂは、第１の端部２２ａ、２２ｂと比較して互いに近い。圧縮配向は、配管システムが低温流体用である場合に最も適していると考えられる（「低温」とは、周囲温度よりも低い温度を有することを意味する）。

エキスパンションループ１０が一旦、圧縮配向（図３）または伸長配向（図２）のいずれかで取り付けられると、流体は、配管システムを介して流れることが可能となり得る。たとえば、流体は、パイプ１４、１６のうちの一方から、エキスパンションループ１０を介して、次いで、２つのパイプ１４、１６のうちの他方へ流れ得る。エキスパンションループ１０を介してここで流れる流体の温度の結果として、可撓性部分１８は、可撓性導管２０ａ、２０ｂの長手方向軸がほぼ平行であり、および／または、第１の端部２２ａ、２２ｂおよび第２の端部２４ａ、２４ｂ間の距離が略同じであるニュートラルな配向（示された実施形態の図１）へ遷移する。この取付けの方法は、使用中のエキスパンションループ１０の寿命を長くすると考えられる。

上述の明細書から明らかであるように、本発明は、特に、先行する明細書および説明において説明されているものと異なり得る種々の改変および修正が実施される余地がある。技術に対する貢献の範囲内に合理的に、および適切に収まるような修正すべてを、ここに保証された特許の範囲内で実施したいことが理解されるはずである。

Claims (20)

1. 配管システム用のエキスパンションループであって、前記エキスパンションループが、
   第１の端部および第２の端部を有する第１の可撓性導管と、
   第１の端部および第２の端部を有する第２の可撓性導管と、
   前記第１の可撓性導管の第１の端部および前記第２の可撓性導管の第１の端部の間に接続された第１の剛性導管と、
   前記第１の可撓性導管の第２の端部に接続され、変換導管と銅導管とを含む第２の剛性導管であって、前記第２の剛性導管がステンレススチールを備える、第２の剛性導管と、
   前記第１の可撓性導管の第２の端部に接続され、変換導管と銅導管とを含む第３の剛性導管であって、前記第３の剛性導管がステンレススチールを備える、第３の剛性導管と
   を備える、エキスパンションループ。
2. 前記第２の剛性導管および前記第３の剛性導管がエルボー部を備える、請求項１に記載のエキスパンションループ。
3. 前記第１の可撓性導管および前記第２の可撓性導管がステンレススチールを備える、請求項１に記載のエキスパンションループ。
4. 前記第１の可撓性導管および前記第２の可撓性導管が編組ホースを備える、請求項３に記載のエキスパンションループ。
5. 前記第１の剛性導管がステンレススチールを備える、請求項１に記載のエキスパンションループ。
6. 前記第１の剛性導管が２つのエルボー部を備える、請求項１に記載のエキスパンションループ。
7. 前記第１の剛性導管が、前記エキスパンションループを支持構造物に連結するように構成されたブラケットを備える、請求項１に記載のエキスパンションループ。
8. 配管システム用のエキスパンションループであって、前記エキスパンションループが、
   少なくとも１つの可撓性導管であって、前記少なくとも１つの可撓性導管がステンレススチールを備える、少なくとも１つの可撓性導管と、
   前記少なくとも１つの可撓性導管に接続された第１の剛性導管であって、前記第１の剛性導管がエルボー部を備える、第１の剛性導管と、
   ステンレススチールを備え、前記少なくとも１つの可撓性導管に接続された第２の剛性導管であって、前記第２の剛性導管が変換導管と銅導管とを含む、第２の剛性導管と
   を備える、エキスパンションループ。
9. ステンレススチールを備え、前記第１の剛性導管に接続された第２の可撓性導管
   をさらに備える、請求項８に記載のエキスパンションループ。
10. ステンレススチールを備え、前記第２の可撓性導管に接続された第３の剛性導管
    をさらに備え、前記第３の剛性導管が変換導管と銅導管とを含む、請求項９に記載のエキスパンションループ。
11. 前記第２の剛性導管が、前記変換導管と前記少なくとも１つの可撓性導管との間に接続されたエルボー部を備える、請求項８に記載のエキスパンションループ。
12. エキスパンションループを配管システム内に取り付ける方法であって、前記エキスパンションループが、少なくとも２つの剛性導管と、前記２つの剛性導管の間の可撓性部分とを備え、前記可撓性部分は２つの可撓性導管を有し、前記可撓性部分は、前記２つの可撓性導管が曲げられていないニュートラルな配向を有しており、前記方法は、
    前記少なくとも２つの剛性導管のうちの１つを前記配管システムの第１のパイプに取り付ける工程と、
    前記少なくとも２つの剛性導管のうちの他方を前記配管システムの第２のパイプに、前記可撓性部分の前記２つの可撓性導管が、ニュートラルな配向ではない、圧縮配向または伸長配向となるように取り付ける工程と、
    前記少なくとも２つの剛性導管が前記第１のパイプおよび前記第２のパイプに取り付けられた後、流体を、前記配管システムの前記第１のパイプおよび前記第２のパイプのうちの一方から、前記エキスパンションループを介して前記配管システムの前記第１のパイプおよび前記第２のパイプのうちの他方へと、前記可撓性部分が前記流体の温度の結果として前記ニュートラルな配向に戻るように流す工程と
    を備える方法。
13. 前記可撓性部分の前記２つの可撓性導管が、伸長配向にある、請求項１２に記載の方法。
14. 前記流体が高温流体である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記可撓性部分の前記２つの可撓性導管が、圧縮配向にある、請求項１２に記載の方法。
16. 前記流体が低温流体である、請求項１５に記載の方法。
17. 第３の剛性導管が前記少なくとも２つの可撓性導管を接続する、請求項１２に記載の方法。
18. 前記第３の剛性導管、前記少なくとも２つの剛性導管、および前記２つの可撓性導管がステンレススチールを備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも２つの剛性導管それぞれが、変換導管および銅導管をさらに備える、請求項１８に記載の方法。
20. 前記エキスパンションループを支持構造物に固定する工程
    をさらに備える、請求項１２に記載の方法。

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