JP6480693B2 - 低温流体用真空断熱二重管の継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、低温流体用真空断熱二重管の継手構造に関する。

従来から、種々の低温液化ガス等の低温流体を輸送する為の配管において、内管と、この内管に筒状の真空層をあけて外嵌された外管とで構成された真空断熱二重管は公知である。内管の内部に低温液化ガス（例えば、液化ヘリウム、液化水素、液化窒素、液化酸素等）を流す場合、対流熱伝達を防止する為に内管と外管との間に真空層を形成し、この真空層による断熱効果を利用した真空断熱二重管が実用に供されている。

上記の真空断熱二重管と真空断熱二重管とを接続する継手構造として、外気に接する継手フランジから内管までの伝熱距離を長くして断熱性能を確保可能にしたバイヨネット継手が実用に供されている。

特許文献１に記載のバイヨネット継手では、雄側の内管と外管とで小径の所定長さの雄側継手部を形成してその内部を真空層にし、雌側の内管と外管とで雄側継手部を挿入可能な雌側継手部を形成してその内部を真空層にし、雄側継手部の外管の径縮小部に継手フランジを設け、雌側継手部の端部に継手フランジを設け、雌側継手部に雄側継手部を微小筒状隙間を空けて挿入し、１対の継手フランジを複数のボルト・ナットで締結することで、バイヨネット継手を接続状態にする。

低温流体輸送船と陸上の設備との間で低温流体を移送する場合、陸上側のローディングアームをバイヨネット継手を介して船上の低温流体用配管のマニホールドに接続して、低温流体のアンローディングやローディングを行う。しかし、バイヨネット継手の雄側継手部と雌側継手部は、ある程度長い一定の長さを有し、両者間の微小隙間が非常に小さな隙間であるため、海上で揺動する船側の雄側継手部（又は雌側継手部）にローディングアーム側の雌側継手部（又は雄側継手部）を接続することが非常に困難で、多大の労力と時間がかかり、最悪の場合バイヨネット継手が破損する場合がある。

特開２０１０−１６９１８５号公報

そこで、低温流体用真空断熱二重管の継手構造として、通常の一重管の継手フランジと同様に、真空断熱二重管の端部に継手フランジを接合しておき、それら１対の継手フランジを複数のボルトとナットで締結する通常タイプの継手構造を実用可能にすることが望ましい。しかし、上記の通常タイプの継手構造を採用する場合、外気に接する継手フランジから内管までの伝熱距離が短くなり、必要な断熱性能を確保することができない。

本発明の目的は、通常の継手フランジを採用しながら断熱性能を確保可能にした低温流体用真空断熱二重管の継手構造を提供することである。

請求項１の低温流体用真空断熱二重管の継手構造は、内管と、この内管との間に真空層を空けて外嵌された外管とを有する低温流体用真空断熱二重管の継手構造において、１対の真空断熱二重管の接続端部の内管及び外管に接合状態となるように夫々設けた１対の継手フランジを複数の締結部材により締結するフランジ継手部と、１対の真空断熱二重管の接続端側所定長さ部分と前記フランジ継手部の外周側を環状空間を空けて囲む外周側包囲体であって、前記フランジ継手部の締結と締結解除を可能にするように少なくとも一部が着脱可能に構成された外周側包囲体と、前記環状空間に形成した真空層とを備えたことを特徴としている。

請求項２の低温流体用真空断熱二重管の継手構造は、請求項１の発明において、前記外周側包囲体が前記フランジ継手部とその近傍部の外周側を包囲する円筒部材を有し、この円筒部材は、真空断熱二重管の軸心を含む分割面で２分割され且つ着脱可能に構成された１対の半円筒部材を有することを特徴としている。

請求項３の低温流体用真空断熱二重管の継手構造は、請求項２の発明において、前記外周側包囲体が、一方の低温流体用真空断熱二重管に固着された第１分割体と、他方の低温流体用真空断熱二重管に固着された第２分割体とを有し、前記円筒部材の軸心方向一端部と第１分割体とが継手フランジを介してフランジ接続され、前記円筒部材の軸心方向他端部と第２分割体とが継手フランジを介してフランジ接続され、前記１対の半円筒部材の周方向端部同士が接続フランジを介してフランジ接続されたことを特徴としている。

請求項４の低温流体用真空断熱二重管の継手構造は、請求項１の発明において、前記外周側包囲体は、低温流体用真空断熱二重管の軸心を含む分割面で２分割され且つ着脱可能に構成された１対の分割包囲体からなることを特徴としている。

請求項５の低温流体用真空断熱二重管の継手構造は、請求項４の発明において、前記分割包囲体の軸心方向両端部に夫々接合された１対の半円円弧板は、１対の真空断熱二重管の外周面に接合された１対の接続フランジに複数の締結部材で夫々締結され、前記１対の分割包囲体の周方向端部同士は１対の接続フランジを介して複数の締結部材で締結されたことを特徴とする請求項４に記載の低温流体用真空断熱二重管ことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、１対の真空断熱二重管の接続端部の内管及び外管に接合状態となるように夫々設けた１対の継手フランジを複数の締結部材により締結するフランジ継手部と、１対の真空断熱二重管の接続端側所定長さ部分と前記フランジ継手部の外周側を環状空間を空けて囲む外周側包囲体と、前記環状空間に形成した真空層とを備えているため、前記真空層を介して外周側包囲体とフランジ継手部が断熱されるうえ、外周側包囲体から外管を経て継手フランジに伝熱する伝熱距離を十分に確保して断熱性能を高めることができる。

しかも、前記外周側包囲体は、前記フランジ継手部の締結と締結解除を可能にするように少なくとも一部が着脱可能に構成されたため、前記フランジ継手部の締結と締結解除に支承を来すことはない。

請求項２の発明によれば、前記外周側包囲体が前記フランジ継手部とその近傍部の外周側を包囲する円筒部材を有し、この円筒部材は、真空断熱二重管の軸心を含む分割面で２分割され且つ着脱可能に構成された１対の半円筒部材を有するため、前記フランジ継手部の締結と締結解除の際には、小型で軽量な１対の半円筒部材を着脱すればよいため、作業性を高めることができる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、第１，第２分割体の間を円筒部材で覆うことになるが、円筒部材の両端部が第１，第２分割体に継手フランジを介してフランジ接続され、１対の半円筒部材の周方向端部同士が接続フランジを介してフランジ接続されるため、これらフランジ接続を介して気密性を確保することができる。

請求項４の発明によれば、前記外周側包囲体は、低温流体用真空断熱二重管の軸心を含む分割面で２分割され且つ着脱可能に構成された１対の分割包囲体からなるため、外周側包囲体の構造を簡単化することができる。

請求項５の発明によれば、請求項４の発明において、前記分割包囲体の軸心方向両端部の半円円弧板は、１対の真空断熱二重管の外周面に接合された１対の接続フランジに複数の締結部材で夫々締結され、前記１対の分割包囲体の周方向端部同士は１対の接続フランジを介して複数の締結部材で締結されるため、フランジ継手部を分離した状態では、外周側包囲体を真空断熱二重管から取り外しておくことができる。

本発明の実施例１に係る低温流体用真空断熱二重管の継手構造の断面図である。 図１のII−II線断面図である。 実施例２に係る低温流体用真空断熱二重管の継手構造の断面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 図３の分割包囲体の部分斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１、図２に示すように、低温流体用真空断熱二重管１は、低温流体である液化ガス（液化ヘリウム、液化水素、液化窒素、液化酸素等）を輸送する為の二重管である。
本願の低温流体用真空断熱二重管の継手構造１０を介して接続される１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂは、内管２ａ，２ｂと、この内管２ａ，２ｂに筒状の真空層４ａ，４ｂを空けて同心状に外嵌された外管３ａ，３ｂとを有する。内管２ａ，２ｂの内部には液化ガスを輸送する内部通路５ａ，５ｂが形成されている。尚、図示省略したが、内管２ａ，２ｂの外周側には輻射熱遮断用のスーパーインシュレーションが巻装されている。

内管２ａ，２ｂは、ステンレス鋼又はアルミニウム合金等で構成され、外管３ａ，３ｂは普通鋼又はステンレス鋼等で構成され、内管２ａ，２ｂと外管３ａ，３ｂの外径や板厚は、真空断熱二重管１の用途に応じて適宜設定される。

次に、本願の継手構造１０について説明する。
この継手構造１０は、フランジ継手部２０と、このフランジ継手部２０の外周側を環状空間３０ａを空けて囲む外周側包囲体３０と、前記環状空間３０ａに形成した真空層とを備えている。フランジ継手部２０は、１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂの接続端部に夫々設けた１対の継手フランジ２１ａ，２１ｂを複数のボルト２２ａとナット２２ｂ(締結部材)により締結する構造になっている。

継手フランジ２１ａ，２１ｂは、真空断熱二重管１の軸心Ｘと直交状に配設され、真空断熱二重管１ａの内管２ａは継手フランジ２１ａの内周部に接合され、外管３ａは継手フランジ２１ａの径方向途中部に接合され、真空断熱二重管１ｂの内管２ｂは継手フランジ２１ｂの内周部に接合され、外管３ｂは継手フランジ２１ｂの径方向途中部に接合され、継手フランジ２１ｂの内周寄り部位に形成された環状のシール溝にはＯリング等のシール部材２３が装着されている。真空断熱二重管１ａ，１ｂの継手フランジ２１ａ，２１ｂを突き合せた状態で、これら継手フランジ２１ａ，２１ｂが複数のボルト２２ａとナット２２ｂとで締結されている。

外周側包囲体３０は、１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂの接続端側所定長さ部分とフランジ継手部２０の外周側を環状空間３０ａを空けて囲むものであり、この外周側包囲体３０は、フランジ継手部２０の締結と締結解除を可能にするように少なくとも一部が着脱可能に構成されている。外周側包囲体３０は、普通鋼又はステンレス鋼等で真空層を形成可能に構成される。

外周側包囲体３０は、一方の真空断熱二重管１ａに固着された第１分割体３１と、他方の真空断熱二重管１ｂに固着された第２分割体３２と、第１，第２分割体３１，３２の間を塞ぐように配設されてフランジ継手部２０とその近傍部の外周側を包囲する円筒部材３３とを備えている。この円筒部材３３は、軸心Ｘを含む分割面Ａで２分割され且つ着脱可能に構成された１対の半円筒部材３３Ｕ，３３Ｌを有する。

第１分割体３１は、二重管１ａの外周面に内周端が接合され且つ軸心Ｘと直交状の環状板３１ａと、環状板３１ａの外周端に一端部が接合されてフランジ継手部２０側へ延びる円筒体３１ｂと、円筒体３１ｂの他端部に接合された継手フランジ３１ｃとを備えている。第２分割体３２は、二重管１ｂの外周面に内周端が接合され且つ軸心Ｘと直交状の環状板３２ａと、環状板３２ａの外周端に一端部が接合されてフランジ継手部２０側へ延びる円筒体３２ｂと、円筒体３２ｂの他端部に接合された継手フランジ３２ｃとを備えている。 継手フランジ３１ｃ，３２ｃの内周寄り部位に形成されたシール溝にはＯリング等のシール部材３４が装着されている。

円筒部材３３の軸心方向一端部（左端部）には継手フランジ３３ａが接合され、円筒部材３３の軸心方向他端部（右端部）には継手フランジ３３ｂが接合され、継手フランジ３１ｃと継手フランジ３３ａとが複数のボルト３５ａとナット３５ｂ(締結部材)とで締結され、継手フランジ３２ｃと継手フランジ３３ｂとが複数のボルト３６ａとナット３６ｂ(締結部材)とで締結されている。

また、１対の半円筒部材３３Ｕ，３３Ｌの周方向両端部には夫々接続フランジ３７，３７が接合されており、１対の半円筒部材３３Ｕ，３３Ｌの周方向端部同士が接続フランジ３７，３７を介してフランジ接続されている。図２に示すように、軸心Ｘの左側において上下１対の接続フランジ３７，３７を複数のボルト３８ａとナット３８ｂ(締結部材)で締結し、軸心Ｘの右側において上下１対の接続フランジ３７，３７を複数のボルト３８ａとナット３８ｂ(締結部材)で締結している。尚、上側の接続フランジ３７に形成されたシール溝にはＯリング等のシール部材３９が装着されている。

以上説明した低温流体用真空断熱二重管の継手構造１０の作用、効果について説明する。１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂの接続端部に夫々設けた１対の継手フランジ２１ａ，２１ｂを複数のボルト２２ａとナット２２ｂにより締結するフランジ継手部２０と、１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂの接続端側所定長さ部分とフランジ継手部２０の外周側を環状空間３０ａを空けて囲む外周側包囲体３０と、環状空間３０ａに形成した真空層とを備えているため、その真空層を介して外周側包囲体３０とフランジ継手部２０間が断熱されるうえ、外周側包囲体３０から外管３ａ，３ｂを経て継手フランジ２１ａ，２１ｂに伝熱する伝熱距離を十分に確保して断熱性能を確保することができる。

しかも、外周側包囲体３０は、フランジ継手部２０の締結と締結解除を可能にするように少なくとも一部が着脱可能に構成されたため、フランジ継手部２０の締結と締結解除に支承を来すことはない。

外周側包囲体３０がフランジ継手部２０の外周側を包囲する円筒部材３３を有し、この円筒部材３３は、真空断熱二重管１ａ，１ｂの軸心Ｘを含む分割面Ａで２分割され且つ着脱可能に構成された１対の半円筒部材３３Ｕ，３３Ｌを有するため、フランジ継手部２０の締結と締解除の際には、小型で軽量な１対の半円筒部材３３Ｕ，３３Ｌを着脱すればよいため、作業性を高めることができる。

第１，第２分割体３１，３２の間を円筒部材３３で覆うことになるが、円筒部材３３の両端部が第１，第２分割体３１，３２に継手フランジ３１ｃ，３３ａ；３２ｃ，３３ｂを介してフランジ接続され、１対の半円筒部材３３Ｕ，３３Ｌの周方向端部同士が接続フランジ３７，３７を介してフランジ接続されるため、これらフランジ接続を介して気密性を確保することができる。

この実施例の低温流体用真空断熱二重管の継手構造１０Ａでは、低温流体用真空断熱二重管１ａ，１ｂとそのフランジ継手部２０の構造については実施例１と同様で、外周側包囲体４０とその取り付け構造のみが相違するので、同様の構成要素に同一符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。

図３〜図５に示すように、外周側包囲体４０は、１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂの接続端側所定長さ部分とフランジ継手部２０の外周側を環状空間４０ａを空けて囲むものであり、この外周側包囲体４０は、フランジ継手部２０の締結と締結解除を可能にするように少なくとも一部が着脱可能に構成されている。環状空間４０ａは真空層とされる。

外周側包囲体４０は、低温流体用真空断熱二重管１ａ，１ｂの軸心Ｘを含む分割面Ｂで２分割され且つ着脱可能に構成された１対の分割包囲体４０Ｕ，４０Ｌからなる。
１対の分割包囲体４０Ｕ，４０Ｌは上下に対称のものであるので、上側の分割包囲体４０Ｕについて説明する。この分割包囲体４０Ｕは、下端開放状の半円筒体４１と、この半円筒体４１の左右両端部に接合された左右１対の半円円弧板４２ａ，４２ｂであって軸心Ｘと直交状の１対の半円円弧板４２ａ，４２ｂと、半円筒体４１の周方向両端部に接合された接続フランジ４３と、１対の半円円弧板４２ａ，４２ｂの下端部に接合されてフランジ継手部２０と反対側へ延びる接続フランジ４４とを備えている。尚、上側の接続フランジ４３，４４に形成されたシール溝にはＯリング等のシール部材４５が装着されている。

１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂの外周面には、左右１対の半円円弧板４２ａ，４２ｂの内面に当接するように、環状の接続フランジ４６ａ，４６ｂが接合されている。分割包囲体４０Ｕの軸心方向両端部の１対の半円円弧板４２ａ，４２ｂは、二重管１ａ，１ｂの外周面に固定された１対の接続フランジ４６ａ，４６ｂに複数のボルト４７ａとナット４７ｂ(締結部材)とで夫々締結されている。このことは、分割包囲体４０Ｌについても同様である。

尚、接続フランジ４６ａ，４６ｂの内周寄り部位に形成されたシール溝にはＯリング等のシール部材４６ｓが装着されている。尚、ナット４７ｂは接続フランジ４６ａ，４６ｂに予め固定しておくものとする。
１対の分割包囲体４０Ｕ，４０Ｌの周方向端部同士は１対の接続フランジ４３，４３を介して複数のボルト４８ａとナット４８ｂ(締結部材)とで締結されている。１対の半円円弧板４２ａ，４２ｂの端部の接続フランジ４４同士は複数のボルト４９ａとナット４９ｂ(締結部材)とで締結されている。

以上説明した低温流体用真空断熱二重管の継手構造１０Ａの作用、効果について説明する。外周側包囲体４０は、低温流体用真空断熱二重管１の軸心Ｘを含む分割面Ｂで２分割され且つ着脱可能に構成された１対の分割包囲体４０Ｕ，４０Ｌからなるため、外周側包囲体４０の構造を簡単化することができる。

分割包囲体４０Ｕ，４０Ｌの軸心方向両端部の半円円弧板４２ａ，４２ｂは、１対の真空断熱二重管１ａ，１ｂの外周面に接合された１対の接続フランジ４６ａ，４６ｂに複数のボルト４７ａとナット４７ｂとで夫々締結され、１対の分割包囲体４０Ｕ，４０Ｌの周方向端部同士は１対の接続フランジ４３，４３を介して複数のボルト４８ａとナット４８ｂとで締結されるため、フランジ継手部２０を分離した状態では、外周側包囲体４０を真空断熱二重管１ａ，１ｂから取り外しておくことができる。

前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）外周側包囲体３０，４０には、真空層を形成する為に真空引きする為の配管接続金具が設けられる。
２）外周側包囲体３０の内側の外管３ａ，３ｂ（環状板３１ａから継手フランジ２１ａまでの外管３ａと、環状板３２ａから継手フランジ２１ｂまでの外管３ｂ）を意図的に長くする構造（例えば、蛇腹構造等）を設けてもよい。それにより、伝熱距離を大きくしてより高い断熱性能を付与することができる。
３）その他、当業者であれば前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

本発明は通常の継手フランジを採用しながら断熱性能を確保可能にした低温流体用真空断熱二重管の継手構造を提供することである。

１ａ，１ｂ 低温流体用真空断熱二重管
２ａ，２ｂ 内管
３ａ，３ｂ 外管
４ａ，４ｂ 真空層
１０，１０Ａ 低温流体用真空断熱二重管の継手構造
２０ フランジ接続部
２１ａ，２１ｂ 継手フランジ
２２ａ，２２ｂ ボルト，ナット
３０，４０ 外周側包囲体
３０ａ，４０ａ 環状空間
３１，３２ 第１，第２分割体
３１ｃ，３３ａ 継手フランジ
３２ｃ，３３ｂ 継手フランジ
３３ 円筒部材
３３Ｕ，３３Ｌ 半円筒部材
３７ 接続フランジ
４０Ｕ，４０Ｌ 分割包囲体
４２ａ，４２ｂ 半円円弧板
４３ 接続フランジ
４６ａ，４６ｂ 接続フランジ
４７ａ，４７ｂ ボルト，ナット
４８ａ，４８ｂ ボルト，ナット
４９ａ，４９ｂ ボルト，ナット

Claims (5)

1. 内管と、この内管との間に真空層を空けて外嵌された外管とを有する低温流体用真空断熱二重管の継手構造において、
   １対の真空断熱二重管の接続端部の内管及び外管に接合状態となるように夫々設けた１対の継手フランジを複数の締結部材により締結するフランジ継手部と、
   １対の真空断熱二重管の接続端側所定長さ部分と前記フランジ継手部の外周側を環状空間を空けて囲む外周側包囲体であって、前記フランジ継手部の締結と締結解除を可能にするように少なくとも一部が着脱可能に構成された外周側包囲体と、
   前記環状空間に形成した真空層とを備えたことを特徴とする低温流体用真空断熱二重管の継手構造。
2. 前記外周側包囲体が前記フランジ継手部とその近傍部の外周側を包囲する円筒部材を有し、この円筒部材は、真空断熱二重管の軸心を含む分割面で２分割され且つ着脱可能に構成された１対の半円筒部材を有することを特徴とする請求項１に記載の低温流体用真空断熱二重管の継手構造。
3. 前記外周側包囲体が、一方の低温流体用真空断熱二重管に固着された第１分割体と、
   他方の低温流体用真空断熱二重管に固着された第２分割体とを有し、
   前記円筒部材の軸心方向一端部と第１分割体とが継手フランジを介してフランジ接続され、前記円筒部材の軸心方向他端部と第２分割体とが継手フランジを介してフランジ接続され、前記１対の半円筒部材の周方向端部同士が接続フランジを介してフランジ接続されたことを特徴とする請求項２に記載の低温流体用真空断熱二重管の継手構造。
4. 前記外周側包囲体は、低温流体用真空断熱二重管の軸心を含む分割面で２分割され且つ着脱可能に構成された１対の分割包囲体からなることを特徴とする請求項１に記載の低温流体用真空断熱二重管の継手構造。
5. 前記分割包囲体の軸心方向両端部に夫々接合された１対の半円円弧板は、１対の真空断熱二重管の外周面に接合された１対の接続フランジに複数の締結部材で夫々締結され、前記１対の分割包囲体の周方向端部同士は１対の接続フランジを介して複数の締結部材で締結されたことを特徴とする請求項４に記載の低温流体用真空断熱二重管の継手構造。