JP3180132U

JP3180132U - 真空断熱構造水道管

Info

Publication number: JP3180132U
Application number: JP2012005770U
Authority: JP
Inventors: 剛士中村
Original assignee: 千代田工業株式会社
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2018-07-30

Abstract

【課題】水道管に真空断熱室を形成するとともに、本管と外装管との熱膨張差を、外装管の剛性を失わせることなく吸収できるようにする。
【解決手段】真空断熱構造水道管９は、円筒形状をなす金属製の本管１０に、内径が該本管１０の外径よりも大きく長さが該本管１０の長さよりも短い円筒形状をなす金属製の外装管２０を外挿している。そして、該外装管２０の両端の開口を閉鎖する一対の円環状の端板３０，３０を、本管１０の外周面と外装管２０の端部とに溶接することによって、本管１０と外装管２０との間に真空断熱室４０を形成し、該真空断熱室４０を真空引きして密封している。そして、各端板３０に、本管１０と外装管２０との熱膨張差を吸収するための該本管１０及び外装管２０の長さ方向に凸に屈曲した該端板３０の周方向に延びる円環状の屈曲凸部３１，３２を形成している。
【選択図】図１

Description

本考案は、水道管の内部に流れる水を外部から断熱するための断熱構造に関する。

水道管としては、金属製の本管のみからなる一重構造の水道管が最も一般的であるが、このような水道管の場合、気温が氷点下の時には該水道管の中の水が凍ってしまい破裂等の原因となることがある。

そのため水道管の中には、図６（ａ）に示す従来例１の水道管８０のように、金属製の本管８１に、該本管８１よりも径が大きい金属製の外装管８２を外挿することによって、これら本管８１と外装管８２との間に断熱材充填室８５を形成し、該断熱材充填室８５にポリウレタン等の断熱材８６を充填したものがある。

また、水道管とは規模も用途も異なる他の分野のパイプの中には、図６（ｂ）に示す従来例２（引用文献１）の真空二重パイプ９０のように、内パイプ９１と外パイプ９２との間に真空断熱室９４を形成したものもある。そして、その外パイプ９２の一部には、内パイプ９１との熱膨張差を吸収するための蛇腹部９３が設けられている。

特開平８−１０９９９８号公報

従来例１に示す水道管８０の断熱材充填室８５による断熱は、従来例２に示す他の分野の真空二重パイプ９０の真空断熱室９４による断熱に比べて断熱性が低い。

そこで、本出願人は、図７に示す構想例の水道管１００のように、従来例１の本管８１に同従来例１の外装管８２を外挿し、外装管８２の両端の開口を閉鎖する円環状の一対の端板８３，８３を、本管８１の外周面と外装管８２の端部とに溶接ｗで接合することによって、本管８１と外装管８２との間に真空断熱室８４を形成し、該真空断熱室８４を真空引きして密封することを考えた。

ところが、その場合には、次に示す問題がある。すなわち、外気の温度が高い時には、図７（ｂ）に示すように、外装管８２がその長さ方向に伸びる一方、本管８１は、真空断熱室８４によって外部から断熱されているため、その伸びは小さい。そのため、端板８３は、これら本管８１と外装管８２との熱膨張差によりそれらの長さ方向両側に引っ張られ、その引っ張りによって該端板８３に亀裂Ｃが生じ、真空断熱室８４の真空状態が失われてしまうおそれがある。また、その逆に、外気の温度が低い時には、図７（ｃ）に示すように、外装管８２がその長さ方向に縮む一方、本管８１は、真空断熱室８４によって外部から断熱されているため、その縮みは小さい。そのため、端板８３は、これら本管８１と外装管８２との熱膨張差（収縮差）によりそれらの長さ方向両側に引っ張られ、その引っ張りによって該端板８３に亀裂Ｃが生じ、真空断熱室８４の真空状態が失われてしまうおそれがある。

しかし、その一方で、該水道管１００の外装管８２の一部に、従来例２に示す他の分野の真空二重パイプ９０に設けられている蛇腹部９３と同様のものを設けたのでは、該外装管８２の剛性が失われてしまい、例えば水管橋のような一体型の長尺構造物を製造することができなくなるため好ましくない。

そこで、水道管に真空断熱室を形成するとともに、本管と外装管との熱膨張差を、外装管の剛性を失わせることなく吸収できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本考案の真空断熱構造水道管は、円筒形状をなす金属製の本管に、内径が該本管の外径よりも大きく長さが該本管の長さよりも短い円筒形状をなす金属製の外装管を外挿し、前記外装管の両端の開口を閉鎖する一対の円環状の端板を、前記本管の外周面と前記外装管の端部とに溶接することによって、前記本管と前記外装管との間に真空断熱室を形成し、該真空断熱室を真空引きして密封し、前記端板に、前記本管と前記外装管との熱膨張差を吸収するための該本管及び外装管の長さ方向に凸に屈曲した該端板の周方向に延びる円環状の屈曲凸部を形成している。

前記屈曲凸部は、前記真空断熱室側に凸に屈曲した内方屈曲凸部であっても、前記真空断熱室の反対側に凸に屈曲した外方屈曲凸部であってもよい。そして、前記端板には、前記内方屈曲凸部及び前記外方屈曲凸部のうちのいずれか一方のみを形成しても、双方を形成してもよい。好ましくは、前記内方屈曲凸部と前記外方屈曲凸部との双方を該端板の径方向に交互に形成することである。

前記内方屈曲凸部及び前記外方屈曲凸部を含む両屈曲凸部の数は、特に限定されないが、２〜６つであることが好ましく、２〜４つであることがより好ましい。少な過ぎると屈曲凸部一個あたりを大きくしないと熱膨張差を十分に吸収できなくなる一方、多過ぎても端板の構造が複雑になってしまうからである。

前記環状の端板の内周端から外周端までの径方向長さ（すなわち、本管の外径（半径）と外装管の内径（半径）との差）は、特に限定されないが、２０〜８０ｍｍであることが好ましく、３０〜６０ｍｍであることがより好ましい。該長さは、短過ぎると該端板により熱膨張差を吸収し難くなる一方、長過ぎても水道管が太くなってしまうからである。

前記本管の長さは、特に限定されないが、１０００〜４０００ｍｍである場合が例として挙げられる。また、前記外挿管の長さは、特に限定されないが、８００〜３８００ｍｍである場合が例として挙げられる。

また、前記真空断熱構造水道管は、上記以外は特に限定されないが、複数本の前記本管の端部どうしを溶接することにより該複数本の本管を該本管の長さ方向に直列に連結し、隣り合う各２本の前記外装管の間に、内径及び外径が該外装管の内径及び外径と等しい連結管を配し、該連結管の両端部を該２本の外装管の端部に溶接することによって、隣り合う各２本の前記本管と前記連結管との間に断熱材充填室を形成し、該断熱材充填室に断熱材を充填したものであることが好ましい。隣り合う各２つの真空断熱室の間から熱が漏れるのを防ぐことができるからである。

本考案によれば、外装管の両端の開口を閉鎖する一対の円環状の端板を、本管の外周面と外装管の端部とに溶接することによって、本管と外装管との間に真空断熱室を形成するとともに、端板に、屈曲凸部を形成することによって、本管と外装管との熱膨張差を、外装管の剛性を失わせることなく吸収できるようにすることができる。

本考案の実施例の真空断熱構造水道管を示す斜視図である。同実施例の真空断熱構造水道管の高温時の様子を（ａ）に示し、低温時の様子を（ｂ）に示す斜視図である。同実施例の真空断熱構造水道管の常温時の様子を（ａ）に示し、高温時の様子を（ｂ）に示し、低温時の様子を（ｃ）に示す断面図である。変更例１の端板を（ａ）に示し、変更例２の端板を（ｂ）に示す斜視図である。変更例３の端板を（ａ）に示し、変更例４の端板を（ｂ）に示す斜視図である。従来例１の水道管を（ａ）の斜視図に示し、従来例２の真空二重パイプを（ｂ）の側面断面図に示す図である。構想例の水道管の常温時の様子（ａ）に示し、該水道管の高温時の様子を（ｂ）に示し、低温時の様子を（ｃ）に示す斜視図である。

本考案の真空断熱構造水道管９は、円筒形状をなす金属製の本管１０に、内径が該本管１０の外径よりも大きく長さが該本管１０の長さよりも短い円筒形状をなす金属製の外装管２０を外挿している。そして、該外装管２０の両端の開口を閉鎖する一対の円環状の端板３０，３０を、本管１０の外周面と外装管２０の端部とに溶接することによって、本管１０と外装管２０との間に真空断熱室４０を形成し、該真空断熱室４０を真空引きして密封している。そして、各端板３０に、本管１０と外装管２０との熱膨張差を吸収するための該本管１０及び外装管２０の長さ方向に凸に屈曲した該端板３０の周方向に延びる円環状の屈曲凸部３１，３２を形成している。

そして、複数本の本管１０，１０・・の端部どうしを溶接することにより該複数本の本管１０，１０・・を該本管１０の長さ方向に直列に連結している。そして、隣り合う各２本の外装管２０，２０の間に、内径及び外径が該外装管２０の内径及び外径と等しい連結管５０を配し、該連結管５０の両端部を該２本の外装管２０，２０の端部に溶接することによって、隣り合う各２本の本管１０，１０と連結管５０との間に断熱材充填室６０を形成し、該断熱材充填室６０に断熱材６１を充填している。

本実施例の図１〜図３に示す真空断熱構造水道管９は、次に示す複数の本管１０，１０・・と外装管２０，２０・・と端板３０，３０・・と真空断熱室４０，４０・・と連結管５０，５０と断熱材充填室６０，６０・・とを含み構成されている。なお、各部材の寸法（数値）は、特に限定されず、以下に示す数値は例示である。

［本管１０，１０・・］
各本管１０は、長さ１０００〜４０００ｍｍ程度の円筒形状をなす金属製の管であって、その端部が他の本管１０の端部に溶接ｗにより接合されることにより、複数の本管１０，１０・・がそれらの長さ方向に直列に連結されている。そして、該直列に連結された本管１０，１０・・の一端は、該本管１０，１０・・に流体を供給する供給部８に溶接ｗにより接合され、他端は、該本管１０，１０・・から流体が供給される被供給部（図示略）に溶接により接合されている。

［外装管２０，２０・・］
各外装管２０は、内径が本管１０の外径よりも３０〜６０ｍｍ程度大きく、長さが該本管１０の長さよりも２００ｍｍ程度短い（すなわち、８００〜３８００ｍｍ程度）円筒形状をなす金属製の管であって、これら外装管２０，２０・・は、各本管１０，１０・・にそれぞれ一本ずつ外挿されている。

［端板３０，３０・・］
各端板３０は、外装管２０の端部の開口を閉鎖する円環状の厚さ１〜１．５ｍｍ程度の板であって、外周端は外装管２０の端部に溶接ｗにより接合され、内周端は本管１０の外周面に溶接ｗにより接合されている。これら端板３０，３０・・は、各一対の端板３０，３０で一本の外装管２０の両端部の開口を閉鎖する。

そして、各端板３０には、本管１０と外装管２０との熱膨張差を吸収するための該本管１０及び外装管２０の長さ方向に凸に屈曲した該端板３０の周方向に延びる円環状の屈曲凸部３１，３２が形成されている。詳しくは、該屈曲凸部３１，３２は、真空断熱室４０側に凸に屈曲した内方屈曲凸部３１と、真空断熱室４０の反対側に凸に屈曲した外方屈曲凸部３２とを含み、該端板３０には、これら内方屈曲凸部３１と外方屈曲凸部３２とが計３つ該端板３０の径方向に交互に形成されている。

［真空断熱室４０，４０・・］
各真空断熱室４０は、本管１０と外装管２０との間に形成されており、外装管２０に設けられた真空引き用の栓（図示略）から真空引きされて密封されている。

［連結管５０，５０・・］
各連結管５０は、内径及び外径が外装管２０と同じ大きさで、長さが２００ｍｍ程度の管であって、隣り合う２本の外装管２０，２０の間に配されている。そして、該連結管５０の一端は、該２本の外装管２０，２０のうちの一方の外装管２０の端部に溶接ｗにより接合され、他端は他方の外装管２０の端部に溶接ｗにより接合されている。

［断熱材充填室６０，６０・・］
各断熱材充填室６０は、隣り合う２本の本管１０，１０と連結管５０との間に形成されており、ポリウレタン等の断熱材６１が充填されている。なお、この断熱材充填室６０による断熱は、真空断熱室４０による断熱に比べて断熱性が低いが、真空断熱室４０の長さ（外装管２０の長さ：８００〜３８００ｍｍ程度）は、断熱材充填室６０の長さ（連結管５０の長さ：２００ｍｍ程度）よりも十分長いため、特に問題はない。

以上に示した真空断熱構造水道管９の様子を｛１｝外気の温度が高い時と｛２｝外気の温度が低い時とに分けて以下に説明する。

｛１｝外気の温度が高い時
外気の温度が高い時には、図２（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、外装管２０がその長さ方向に伸びる一方、本管１０は、真空断熱室４０によって外部から断熱されているため、その伸びは小さい。その本管１０と外装管２０との熱膨張差は、本管１０，１０・・はその長さ方向に連結され、また、外装管２０，２０・・もその長さ方向に連結管５０，５０・・を介して連結されているため、これら本管１０と外装管２０との長さ方向に累積され、その累積された熱膨張差により、端板３０が、該本管１０と外装管２０との長さ方向両側に引っ張られる。このとき、該端板３０は、その内方屈曲凸部３１及び外方屈曲凸部３２での屈曲が常温時に比べて浅くなることによリ伸びて、該端板３０の外周側が外装管２０の伸び方向に変位することによって、本管１０，１０・・と外装管２０，２０・・との熱膨張差を吸収する。

｛２｝外気の温度が低い時
外気の温度が低い時には、図２（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、外装管２０がその長さ方向に縮む一方、本管１０は、真空断熱室４０によって外部から断熱されているため、その縮みは小さい。その本管１０と外装管２０との熱膨張差（収縮差）は、本管１０，１０・・はその長さ方向に連結され、また、外装管２０，２０・・もその長さ方向に連結管５０，５０・・を介して連結されているため、これら本管１０と外装管２０との長さ方向に累積され、その累積された熱膨張差（収縮差）により、端板３０が、該本管１０と外装管２０との長さ方向両側に引っ張られる。このとき、該端板３０は、その内方屈曲凸部３１及び外方屈曲凸部３２での屈曲が常温時に比べて浅くなることによリ伸びて、該端板３０の外周側が外装管２０の縮み方向に変位することによって、本管１０，１０・・と外装管２０，２０・・との熱膨張差（収縮差）を吸収する。

本実施例によれば、真空断熱室４０があるため、本管１０の内側に流れる水を外部から断熱することができる。また、断熱材充填室６０もあるため、隣り合う各２つの真空断熱室４０，４０の間から熱が漏れる心配もない。

また、端板３０には、内方屈曲凸部３１と外方屈曲凸部３２とがあるため、本管１０と外装管２０との熱膨張差を吸収できるようにすることができる。また、その熱膨張差を吸収するための構造によって、外装管２０の剛性が失われることもないため、水管橋のような一体型の長尺構造物の製作も可能である。

なお、本考案は上記実施例の構成に限定されるものではなく、考案の趣旨から逸脱しない範囲で変更して具体化することもでき、例えば、端板３０を次の変更例１〜５のように変更してもよい。

［変更例１］
図４（ａ）に示すように、屈曲凸部３１，３２を湾曲状に設けてもよい。
［変更例２］
図４（ｂ）に示すように、屈曲凸部３１，３２を径方向に間隔を空けて設けてもよい。また、屈曲凸部３１，３２を内方屈曲凸部３１のみ又は外方屈曲凸部３２のみにしてもよい。
［変更例３］
図５（ａ）に示すように、屈曲凸部３１，３２の数を４個以上に増やしてもよい。
［変更例４］
図５（ｂ）に示すように、屈曲凸部３１，３２の数を２個以下に減らしてもよい。
［変更例５］
熱膨張差が累積しないように、連結管５０を伸縮可能又は外装管２０に対しスライド可能にしてもよい。その伸縮可能にする手段としては、連結管５０に蛇腹を設けることが挙げられる。また、スライド可能にする手段としては、連結管５０の長さを隣り合う２つの外装管２０，２０の間隔よりも長くするとともに、該連結管５０の内径を外装管２０の外径と等しくするか、それよりもわずかに大きくすることが挙げられる。

９真空断熱構造水道管
１０本管
２０外装管
３０端板
３１内方屈曲凸部（屈曲凸部）
３２外方屈曲凸部（屈曲凸部）
４０真空断熱室
５０連結管
６０断熱材充填室
６１断熱材

Claims

円筒形状をなす金属製の本管（１０）に、内径が該本管の外径よりも大きく長さが該本管の長さよりも短い円筒形状をなす金属製の外装管（２０）を外挿し、前記外装管（２０）の両端の開口を閉鎖する一対の円環状の端板（３０）を、前記本管（１０）の外周面と前記外装管（２０）の端部とに溶接することによって、前記本管（１０）と前記外装管（２０）との間に真空断熱室（４０）を形成し、該真空断熱室を真空引きして密封し、
前記端板（３０）に、前記本管（１０）と前記外装管（２０）との熱膨張差を吸収するための該本管及び外装管の長さ方向に凸に屈曲した該端板の周方向に延びる円環状の屈曲凸部（３１，３２）を形成した真空断熱構造水道管。
複数本の前記本管（１０）の端部どうしを溶接することにより該複数本の本管を該本管の長さ方向に直列に連結し、隣り合う各２本の前記外装管（２０）の間に、内径及び外径が該外装管の内径及び外径と等しい連結管（５０）を配し、該連結管の両端部を該２本の外装管の端部に溶接することによって、隣り合う各２本の前記本管（１０）と前記連結管（５０）との間に断熱材充填室（６０）を形成し、該断熱材充填室に断熱材（６１）を充填した請求項１記載の真空断熱構造水道管。