JP2023085049A - 極低温流体移送用の真空断熱二重配管 - Google Patents

Abstract

【課題】内圧荷重による内管と外管との接続部へのモーメントの作用を抑制し、接続部の応力破損を防止する機能を備えた極低温流体移送用の真空断熱二重配管を提供する。【解決手段】ベローズ部４を含む内管１と、この内管１の外周に真空層３を介して設けられる外管２とを備え、直管部５とエルボ部６を有する極低温流体移送用の真空断熱二重配管であって、直管部５に位置する内管直管部５ａにベローズ部４が設けられ、エルボ部６に位置する内管エルボ部６ａに外管２側にして外方に向かって突出する突出部７が設けられ、また、エルボ部６に位置する外管エルボ部６ｂに突出部７と当接する受部８が設けられ、さらに、突出部７及び受部８の少なくとも一方の当接面が断熱部材９で構成されている極低温流体移送用の真空断熱二重配管。【選択図】図２

Description

本発明は、極低温流体移送用の真空断熱二重配管に関するものである。

従来、液化水素等の極低温流体を移送するための配管として、外部からの入熱量低減及び外面付近での液化空気の発生防止を目的として真空断熱二重配管が用いられている。

この極低温流体移送用の真空断熱二重配管においては、極低温流体の移送時、極低温流体が流通する内管は極低温流体の影響を受け極低温になり収縮作用が生じ、外管は極低温流体の影響を受けず外気温と同程度の温度（ほぼ常温）であるため、内管のような収縮作用は生じない。

このように、極低温流体移送用の真空断熱二重配管では、極低温流体の移送時に内管と外管との間に収縮差が生じてしまうことから、図５に示すように、従来、この内管31と外管32との間に生じる収縮差を吸収するためのべローズ34が内管31に設けられている。

しかしながら、内管31に設けられたベローズ34は、内管31を流通する極低温流体の内圧による荷重を受けることができないため、図５に示すように、内圧荷重Ｆが内管31のエルボ部36（コーナ部）に作用し、この作用がエルボ部36から距離Ｌ離れた位置にある接続部41にモーメントＦ・Ｌとして作用し、接続部41に大きな応力が発生し破損するおそれがある。

本発明は、このような従来例の問題を解消するものであり、内圧荷重による内管と外管との接続部へのモーメントの作用を可及的に低減し、応力の発生による接続部の破損を防止する機能を備えた極低温流体移送用の真空断熱二重配管を提供することを目的とする。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

ベローズ部４を含む内管１と、この内管１の外周に真空層３を介して設けられる外管２とを備え、直管部５とエルボ部６を有する極低温流体移送用の真空断熱二重配管であって、前記直管部５に位置する内管直管部５ａに前記ベローズ部４が設けられ、前記エルボ部６に位置する内管エルボ部６ａに前記外管２側にして外方に向かって突出する突出部７が設けられ、また、前記エルボ部６に位置する外管エルボ部６ｂに前記突出部７と当接する受部８が設けられ、さらに、前記突出部７及び前記受部８の少なくとも一方の当接面が断熱部材９で構成されていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管に係るものである。

また、請求項１記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記突出部７及び前記受部８は、前記内管１の管中心線ａ上に設けられ、且つ、前記管中心線ａ方向に向かって突出していることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管に係るものである。

また、請求項１，２いずれか１項に記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記突出部７は、前記受部８に対して可動可能に当接するように構成されていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管に係るものである。

また、請求項１～３いずれか１項に記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記外管エルボ部６ｂに、前記突出部７を収容する収容部10が設けられ、この収容部10に前記受部８が設けられていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管に係るものである。

また、請求項４記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記受部８は、ネジ体に構成され、前記収容部10に外側から該収容部10内に突出するように螺挿されていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、内圧荷重による内管と外管との接続部へのモーメントの作用を可及的に低減し、応力の発生による接続部の破損を防止する機能を備えた極低温流体移送用の真空断熱二重配管となる。

本実施例の要部（各管部及びスイベルジョイント）を示す正面図である。 本実施例のインボードアーム（管部の構造）を示す説明正断面図である。 本実施例の突出部と受部の当接状態を示す説明正断面図である。 本実施例のインボードアーム（管部の構造）を示す説明側断面図である。 従来例を示す説明正断面図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明は、内管１の内管エルボ部６ａに突出部７が設けられ、また、前記内管エルボ部６ａの外側に設けられる外管２の外管エルボ部６ｂに前記突出部７と当接する受部８が設けられているから、内管１で生じた内圧荷重が前記内管エルボ部６ａに作用した場合、この内圧荷重を外管２で引張荷重として受け止めるため、内管１は不動状態となり、したがって、従来例（図５参照）のように、モーメントが作用することがない。

よって、エルボ部６から所定距離離れた位置にある接続部11へのモーメントの作用が可及的に低減され、応力の発生による接続部11の破損が防止されることとなる。

また、本発明は、突出部７と受部８とが断熱部材９を介して当接するから、この突出部７と受部８との当接を介して内管１と外管２との間に熱伝導が生じず、外部からの入熱により極低温流体が蒸発したり、外管２の低温化により外表面付近に液化空気が発生したりすることが可及的に防止される。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、本発明の極低温流体移送用の真空断熱二重配管を、海上（船舶）と陸上や桟橋等との間で液化水素等の極低温流体を荷役するための極低温流体用ローディングアーム20（流体荷役装置）に適用した場合である。

なお、本発明の極低温流体移送用の真空断熱二重配管は、前記用途に限定されるものではない。

本実施例の極低温流体用ローディングアーム20は、図１に示すように、直管部５の両端部若しくはいずれか一方の端部にエルボ部６を有するベースライザ21、インボードアーム22及びアウトボードアーム23の各管部を備え、各管部はスイベルジョイント24を介して相互に回動自在に連結されている構成である。

また、ベースライザ21、インボードアーム22及びアウトボードアーム23の各管部には、極低温流体の移送に適した真空断熱二重配管が用いられている。

以下、本実施例の管部について、インボードアーム22を例に挙げ、詳述する。

本実施例のインボードアーム22は、図１に示すように、直管部５の両側にエルボ部６が設けられ、各エルボ部６の先にスイベルジョイント24が設けられた構成であり、また、図２に示すように、内管１と、この内管１の外周に設けられる外管２とからなり、内管１と外管２とは、夫々の端部において、つづら折り状に形成された接続部11を介して接続（連結）され、さらに、内管１と外管２との間の空間部が真空層３になっている真空断熱二重配管に構成されている。

具体的には、内管１は、インボードアーム22の直管部５に位置する内管直管部５ａのほぼ中央位置にベローズ部４が設けられ、また、インボードアーム22の各エルボ部６に位置する内管直管部５ａの両端部に設けられた内管エルボ部６ａの夫々に、後述する外管２の受部８と当接する突出部７が設けられている。

この突出部７は、中空円筒状に形成され、さらに、先端部に断熱部材９（本実施例では繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部材を採用）が設けられ、内管１の管中心線ａ上に、この管中心線ａ方向にして外方（外管２側）に向かって突設されている。

具体的には、本実施例の突出部７は、受部８とは非連結であり、図３に示すように、受部８に対して可動可能に当接するように構成されている。

また、本実施例の内管１は、内管直管部５ａのほぼ中央位置に、この内管１を外管２に対して中心位置に位置決めする芯出し部12が設けられている。

この芯出し部12は、断熱部材（本実施例では繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）部材を採用）で構成され、図４に示すように、内管１の外面に周方向９０°の間隔で（内管１の上下左右の４方向に）、外管２の内面と当接するように設けられている。

また、外管２は、インボードアーム22の各エルボ部６に位置する外管直管部５ｂの両端部に設けられた外管エルボ部６ｂの夫々に、前述した内管１の突出部７と当接する受部８が設けられている。

具体的には、本実施例の受部８は、外管２の各外管エルボ部６ｂに設けられた内管１の突出部７を収容する収容部10に設けられている。

より具体的には、受部８は、図３に示すように、ネジ体に構成され、収容部10に外側から収容部10内に突出するように螺挿されている。

すなわち、本実施例の受部８は、外管２の外側からねじ込み操作により収容部10に設けられる構成であり、さらに、ねじ込み量により内方への突出量を調整できるように構成されている。

また、本実施例では、受部８を突出部７に当接するまでねじ込み操作し、突出部７に当接したらねじ込み操作を止め、溶接により受部８を収容部10に固定している。なお、固定手段は溶接に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、ベースライザ21及びアウトボードアーム23については、上述したインボードアーム22と同様の真空断熱二重配管構造となっているため、説明を省略する。

以上のように構成される本実施例の管部（極低温流体移送用の真空断熱二重配管）の作用効果について以下に説明する。

本実施例の各管部（ベースライザ21、インボードアーム22及びアウトボードアーム23）は、内管１の内管エルボ部６ａに突出部７が設けられ、また、内管エルボ部６ａの外側に設けられる外管２の外管エルボ部６ｂに突出部７と当接する受部８が設けられているから、内管１で生じた内圧荷重が内管エルボ部６ａに作用した場合、この内圧荷重を外管２で受け止めるため、内管１は不動状態となり、したがって、従来例（図５参照）のように、モーメントが作用することがない。

しかも、本実施例は、内管１の突出部７と外管２の受部８とが共に、内管１の管中心線ａ上に設けられているから、内管１の内管エルボ部６ａに作用した内圧荷重を、単純な引張荷重として外管２で受け止めることができる。

よって、内管１と外管２とを接続している接続部11へのモーメントの作用が可及的に低減され、応力の発生による接続部11の破損が可及的に防止することができる。

また、本実施例の突出部７及び受部８においては、突出部７の先端部に断熱部材９（ＦＲＰ）が設けられ、この断熱部材９を介して突出部７と受部８とが当接するように構成されているから、この突出部７と受部８との当接において、内管１と外管２との間に熱伝導が生じず、外部からの入熱により極低温流体が蒸発したり、外管２の低温化により外表面付近に液化空気が発生したりすることが可及的に防止されることとなる。

さらに、本実施例の突出部７及び受部８においては、上記突出部７と受部８とが非連結で当接し、外管２の受部８に対して内管１の突出部７が可動可能に構成されているから、内管１の管中心線ａと交差（直交）する方向への移動作用が生じた場合でも、この移動作用に応じて突出部７が移動することで、突出部７と受部８との当接部に負荷が生じず、突出部７及び受部８の破損が防止されることとなる。

また、本実施例の突出部７及び受部８においては、受部８がネジ体に構成され、外部から螺挿し突出部７に当接させる構成になっているから、簡易構成にして、容易に且つ確実に突出部７と受部８とを当接状態に設けることが可能となる。

以上、本実施例の極低温流体用ローディングアーム20は、各管部に上述のような作用効果を発揮する真空断熱二重配管が用いられているから、管径が大口径化（例えば内管１：１６インチ、外管２：２０インチ）となり、内管１の内管エルボ部６ａに大きな内圧荷重が作用しても、接続部11へのモーメントの作用が抑制され、この接続部11の破損が可及的に低減される実用性に優れた極低温流体用ローディングアーム20となる。

なお、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１ 内管
２ 外管
３ 真空層
４ ベローズ部
５ 直管部
５ａ 内管直管部
６ エルボ部
６ａ 内管エルボ部
６ｂ 外管エルボ部
７ 突出部
８ 受部
９ 断熱部材
10 収容部
ａ 管中心線

Claims (5)

1. ベローズ部を含む内管と、この内管の外周に真空層を介して設けられる外管とを備え、直管部とエルボ部を有する極低温流体移送用の真空断熱二重配管であって、前記直管部に位置する内管直管部に前記ベローズ部が設けられ、前記エルボ部に位置する内管エルボ部に前記外管側にして外方に向かって突出する突出部が設けられ、また、前記エルボ部に位置する外管エルボ部に前記突出部と当接する受部が設けられ、さらに、前記突出部及び前記受部の少なくとも一方の当接面が断熱部材で構成されていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管。
2. 請求項１記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記突出部及び前記受部は、前記内管の管中心線上に設けられ、且つ、前記管中心線方向に向かって突出していることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管。
3. 請求項１，２いずれか１項に記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記突出部は、前記受部に対して可動可能に当接するように構成されていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管。
4. 請求項１～３いずれか１項に記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記外管エルボ部に、前記突出部を収容する収容部が設けられ、この収容部に前記受部が設けられていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管。
5. 請求項４記載の極低温流体移送用の真空断熱二重配管において、前記受部は、ネジ体に構成され、前記収容部に外側から該収容部内に突出するように螺挿されていることを特徴とする極低温流体移送用の真空断熱二重配管。

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