JP6967314B2 - 低温配管用断熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、低温配管の冷気が外部に抜け出る現象を防ぐための低温配管用断熱装置に係り、さらに詳しくは、低温配管が冷気により収縮しても断熱装置の連結部が離隔しないように構成される低温配管用断熱装置に関する。

液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化エチレンガス（ＬＥＧ）などの液化ガスは、例えば、船舶から備蓄基地のタンクへと搬送されて貯留された後、供給ラインのパイプを介して各消費地域に供給される。このとき、前記配管パイプを介して搬送される液化ガスの温度は超低温であって、非常に低いが、もし、長距離にわたる搬送の最中に外部の空気の温度によりその温度が上昇してしまうと、パイプの内部において液化ガスの気化が起きて正常に搬送されないだけではなく、内部の圧力の膨張に起因してパイプにダメージが生じて致命的な事故を招いてしまう虞がある。

このような事情に鑑みて、前記配管パイプを断熱材で包んで外部の空気と遮断するが、断熱材の継手部を介して冷気が流れ出る現象を極力防ぐことのできる低温配管用断熱装置が提案されている。

以下、添付図面に基づいて、従来の低温配管用断熱装置について詳しく説明する。
図１及び図２は従来の低温配管用断熱装置の斜視図及び横断面図である。

図１及び図２に示すように、従来の低温配管用断熱装置は、低温物質が搬送される配管１０の外周面に一次的に結合される内部保温材２０と、前記内部保温材２０の上にこの順に結合される中間保温材３０及び外部保温材４０を含む。前記内部保温材２０、中間保温材３０、外部保温材３０は、いずれもポリイソシアヌレート（ｐｏｌｙｉｓｏｃｙａｎｕｒａｔｅ；以下、「ＰＩＲ」と称する。）フォーム（ｆｏａｍ）を半（１／２）円筒状に加工製作してシーラント（ｓｅａｌａｎｔ）５０で接着する。

内部保温材２０及び中間保温材３０の上には、ガラス繊維補強テープ２１、３１が巻線されてこれらを強固に支持するようになっている。また、水分の浸透を防ぐために、前記中間保温材３０の上には二次蒸気遮断膜６０としてのマニラ箔が、かつ、外部保温材４０の上には約３０％の固形分と約７０％の揮発成分とからなるマスティック（ｍａｓｔｉｃ）製の一次蒸気遮断膜７０が覆い被せられる。前記蒸気遮断膜７０の上には、再び金属保護膜としてステンレス鋼製のジャケット層８０が塗布され、これと同様に、ジャケット層８０の上にはステンレス鋼製のテープ９０を結束バンドとして巻き付けて仕上げる。

このとき、半円筒状に作製される前記内部保温材２０、中間保温材３０、外部保温材３０には、いずれもシーラント５０により接着される接着ラインが形成されるが、接着ラインが形成された箇所は、接着ラインが形成されていない箇所に比べて断熱性が低いという特徴がある。したがって、前記内部保温材２０の接着ラインと、中間保温材３０の接着ラインと、外部保温材３０の接着ラインとが当接するように配列されれば、配管１０の冷気が各保温材の接着ラインを介して外部に流れ出やすいという問題がある。

一方、従来の低温配管用断熱装置を用いて長尺の配管１０を包むためには、多数台の低温配管用断熱装置を長手方向に一列につなぐことを余儀なくされる。この場合、つなぐ際には常温の状態で行うが、すなわち、配管に断熱装置を組み付ける場合には常温の状態で行うが、組み付けが完了した状態で、配管に約−２００℃の低温物質が流れ込む場合には配管１０が長手方向に収縮するが、この場合、一列につながった二つの低温配管用断熱装置の間に離隔空間が生じて配管１０の冷気が前記離隔空間を介して流れ出やすいという問題がある。

本発明は、かかる問題を解決するために案出されたもので、その目的は、配管を取り囲む接着ラインを介して冷気が流れ出る現象を低減することができ、たとえ配管が低温物質により収縮したり低温物質が取り除かれて膨張したりしても、保温材の間に離隔空間が生じないようにする低温配管用断熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明による低温配管用断熱装置は、配管の径方向の一方の外面と他方の外面を取り囲む一対の一次保温材と、前記一次保温材の外側面を取り囲む一対の二次保温材と、前記二次保温材の外側面を取り囲む一対の三次保温材と、前記三次保温材の外側面を取り囲む一対の仕上げカバーと、前記仕上げカバーの幅方向の両端を包み込むように結合されるアウトプロファイルと、前記仕上げカバーの長手方向の両端を包み込むように結合されるインプロファイルと、を含み、前記一対の二次保温材は、互いに当接する面が一回以上折り曲げられた形状に形成される。
前記一対の二次保温材は、互いに当接する面に互いに嵌め合わせられる突出部及び引込み部が形成される。
前記一対の二次保温材は、互いに当接する面に前記配管の径方向と交わる傾斜面が形成される。
前記二次保温材よりも密度が低い発泡材から作製されて、前記二次保温材と三次保温材の長手方向の両端を覆う低密度発泡保温材をさらに含む。
前記低密度発泡保温材は、前記配管が長手方向に収縮する場合に対応して膨張し、前記配管が長手方向に膨張する場合に対応して収縮する。

前記一次保温材は、前記二次保温材よりも短い長さを有するように作製されて、前記一次保温材の長手方向の両端が前記二次保温材の長手方向の両端よりも内側に引き込まれた箇所に位置し、前記配管の外側面のうち前記一次保温材により覆われない部位を覆うように前記一次保温材の長手方向の一端に密着するが、一側が前記低密度発泡保温材の外側面よりもさらに突出する高密度発泡保温材をさらに含む。
前記高密度発泡保温材は、二つの一次保温材が長手方向に連なるように配列されたとき、二つの一次保温材の間の空間を埋めるように押し込まれる。

二つの仕上げカバーが長手方向につながったとき、互いに当接する二つのインプロファイルが挿入される半円形状のコネクタリングと、一つの円をなすように配列される二つのコネクタリングを連結するコネクタクリップと、をさらに含む。

本発明による低温配管用断熱装置を用いると、配管を取り囲む保温材の接着ラインを介して冷気が流れ出る現象を低減することができ、冷気により配管が長手方向に収縮しても、隣り合う二つの保温材の間に離隔空間が生じないという利点がある。

従来の低温配管用断熱装置の斜視図及び横断面図である。 従来の低温配管用断熱装置の斜視図及び横断面図である。 本発明による低温配管用断熱装置の斜視図である。 本発明による低温配管用断熱装置の断面図である。 本発明による低温配管用断熱装置の分解斜視図である。 本発明による低温配管用断熱装置の分解断面図である。 本発明による二つの低温配管用断熱装置が一列に結合された形状を示す斜視図である。 本発明による低温配管用断熱装置に含まれるアウトプロファイルとインプロファイルの結合構造を示す拡大図である。 本発明による低温配管用断熱装置に含まれる低密度発泡保温材の結合構造を示す拡大図である。 本発明による低温配管用断熱装置の第２の実施形態の断面図である。 本発明による低温配管用断熱装置の側面図である。 本発明による低温配管用断熱装置の使用状態図である。 本発明による低温配管用断熱装置の他の実施形態を示す図である。 本発明による低温配管用断熱装置の他の実施形態を示す図である。 本発明による低温配管用断熱装置の他の実施形態を示す図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明による低温配管用断熱装置の実施形態について詳しく説明する。

図３は本発明による低温配管用断熱装置の斜視図であり、図４は本発明による低温配管用断熱装置の断面図であり、図５は本発明による低温配管用断熱装置の分解斜視図であり、図６は本発明による低温配管用断熱装置の分解断面図である。

本発明による低温配管用断熱装置は、非常に低い温度の流体を搬送する配管１０の外側面を取り囲んで配管１０の冷気が外部に流れ出る現象を防ぐための装置であって、配管１０を取り囲む保温材の接着ラインを介して冷気が流れ出る現象を防ぐように構成されるという点に構成上の特徴がある。

すなわち、本発明による低温配管用断熱装置は、配管１０の径方向の一方の外面と他方の外面を取り囲む一対の一次保温材１００と、前記一次保温材１００の外側面を取り囲む一対の二次保温材２００と、前記二次保温材２００の外側面を取り囲む一対の三次保温材３００と、前記三次保温材３００の外側面を取り囲む一対の仕上げカバー４００と、前記仕上げカバー４００の幅方向の両端を包み込むように結合されるアウトプロファイルと、前記仕上げカバー４００の長手方向の両端を包み込むように結合されるインプロファイルと、を含むが、前記一対の二次保温材２００は、互いに当接する面が一回以上折り曲げられた形状に形成されるという点に最も大きな特徴がある。

前記一次保温材１００は、断熱性能と高弾性を有する断熱材から作製されるが、配管１０の外側面に密着して隙間が生じないようにすることで、前記配管１０の冷気の漏れを防ぐ役割を果たす。前記一次保温材１００としては、高密度の発泡ゴム保温材が利用可能である。

前記二次保温材２００は、弾性は非常に低いものの、優れた断熱性能を有する断熱材であって、一次保温材１００に比べて非常に厚く作製される。このとき、一対の二次保温材２００は、幅方向の両端が互いに当接するように結合されるが、互いに当接する面が一つの平面をなすように作製されると、互いに当接する面を介して冷気が流れ出やすいという問題がある。本発明による低温配管用断熱装置は、前記二次保温材２００の幅方向の端面が一つの平面をなすものではなく、数回にわたって折り曲げられた形状、すなわち、互いに嵌め合わせられる突出部２１０及び引込み部２２０が形成されるという点に構成上の最も大きな特徴がある。

このように、二次保温材２００の幅方向の端面に突出部２１０及び引込み部２２０が形成されると、図４に示すように、一対の二次保温材２００が一つの円筒をなすように結合されたとき、互いに当接する面、すなわち、接合ラインがパルス状の波形をなすように折り曲げられるので、配管１０の冷気が一対の二次保温材２００の接合ラインを介して外部に流れ出る現象を格段に低減することができるという利点がある。

また、二次保温材２００の幅方向の端面に突出部２１０及び引込み部２２０が形成されると、一対の一次保温材１００の接着面と二次保温材２００接着面と三次保温材３００接着面とが互いにずれるように配列しなくても、配管１０の冷気の流出を防ぐことができるので、各保温材１００、２００、３００の組み付けが容易になるという利点もある。前記二次保温材は、発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）または発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）の材質から作製されてもよい。

一方、三次保温材３００は、二次保温材２００と仕上げカバー４００との間に離隔空間が生じないように挿入される構成要素であって、密度が低くて弾性が高い保温材から作製されることが好ましい。前記三次保温材３００は、弾性が相対的に弱い前記二次保温材２００と前記仕上げカバー４００との間の空間を埋めて、前記二次保温材２００と前記仕上げカバー４００との間の離隔距離を保持しながらも、空き間が生じないようにして冷気の流出を防ぐ。

前記仕上げカバー４００は、アルミニウムなどの金属材質から形成され、配管の形状に対応する形状に備えられる。

本発明による低温配管用断熱装置が長手方向に連なるように結合されたとき、二つの低温配管用断熱装置の間に冷気が流れ出ないように、各保温材１００、２００、３００の長手方向の終端側には高密度発泡保温材６００と低密度発泡保温材７００が含まれるが、このような高密度発泡保温材６００と低密度発泡保温材７００の構造及び機能については、以下、別途の図面に基づいて詳しく説明する。

図７は本発明による二つの低温配管用断熱装置が一列に結合された形状を示す斜視図であり、図８は本発明による低温配管用断熱装置に含まれるアウトプロファイルとインプロファイルの結合構造を示す拡大図であり、図９は本発明による低温配管用断熱装置に含まれる低密度発泡保温材７００の結合構造を示す拡大図である。

本発明による低温配管用断熱装置は、温度が非常に低い流体を搬送する配管１０を取り囲むように取り付けられるため、配管１０の冷気を伝達された各保温材１００、２００、３００が収縮する虞がある。したがって、図７に示すように、二つの低温配管用断熱装置が一列に結合された状態で、各保温材１００、２００、３００が長手方向に収縮すると、一列に配列された保温材の間に隙間が生じてしまい、このような隙間を介して配管１０の冷気が外部に流れ出る虞があるという深刻な問題がある。

本発明による低温配管用断熱装置は、このような問題を解決できるように、前記二次保温材２００よりも密度が低い発泡材から作製されて、前記二次保温材２００と三次保温材３００の長手方向の両端を覆う低密度発泡保温材７００をさらに含んでいてもよい（図９参照）。

前記低密度発泡保温材７００は、密度は低くて弾性は高い保温材から作製されて、二つの二次保温材２００が長手方向に連なるように配列されたとき、それらの間に取り付けられる。

一般に、低温配管用断熱装置は、設置者の保護のために、配管１０に低温物質が収められていない状態で前記配管１０に設置することになる。次いで、設置が完了した状態で、前記配管に−１５０〜２００℃の極低温の物質が収められて流れると、前記配管１０は長手方向に収縮することになる。前記配管１０が収縮しても、前記二次保温材２００は収縮しないか、あるいは、少ししか収縮しないため、前記低密度発泡保温材７００が存在しない場合には、前記配管１００の収縮により前記保温材２００、３００の長手方向の連結箇所に隙間が生じる虞があり、この隙間に冷気が流れ出ることが懸念されるという問題がある。

前記低密度発泡保温材７００は、このような問題を克服するためのものであり、前記配管１０が長手方向に収縮すると、これに対応して収縮し、前記配管１０が長手方向に膨張すると、これに対応して膨張（元の位置に戻ったり）することにより、長手方向に連なるように配列された二つの二次保温材２００の間に隙間が生じず、かつ、三次保温材３００の間の隙間が生じないという利点、すなわち、配管１０の冷気が外部に流れ出なくなるという利点がある。

このとき、前記低密度発泡保温材７００は、一定のレベル以上の断熱性を有するが、外部から印加された加圧力が解除されたときに元の状態に戻れるように弾性復元力を有する材料であれば、いかなる材料からも作製可能である。

また、一次保温材１００の長手方向の終端と二次保温材２００の長手方向の終端と三次保温材３００の長手方向の終端とが一致するように作製されると、各保温材の長手方向の終端を介して配管１０の冷気が外部に流れ出やすいという問題がある。

本発明による低温配管用断熱装置は、このような問題を解決できるように、前記一次保温材１００は前記二次保温材２００よりも短い長さを有するように作製されて、前記一次保温材１００の長手方向の両端が前記二次保温材２００の長手方向の両端よりも内側に引き込まれた箇所に位置するように構成されてもよい。このとき、前述したように、一次保温材１００が短く作製されると、図７に示すように、二つの低温配管用断熱装置が長手方向に一列に結合されたとき、長手方向に一列に配列された二つの一次保温材１００の終端の間に空き間が生じて冷気が流れ出やすい虞がある。

従って、本発明による低温配管用断熱装置は、図５に示すように、前記配管１０の外側面のうち、前記一次保温材１００により覆われない部位を覆うように前記一次保温材１００の長手方向の一端に密着するが、一側が前記低密度発泡保温材７００の外側面よりもさらに突出する高密度発泡保温材６００をさらに含むことが好ましい。

このように、高密度発泡保温材６００がさらに含まれると、二つの一次保温材１００が長手方向に連なるように配列されたとき、二つの一次保温材１００の間の空間が前記高密度発泡保温材６００により埋められるので、配管１０の冷気の流出を有効に防ぐことができるという利点がある。

さらに、前記高密度発泡保温材６００は、外側の終端が低密度発泡保温材７００の外側面よりも外部に突出するように取り付けられるため、二つの低温配管用断熱装置を一列に結合するとき、下側に位置する低温配管用断熱装置の高密度発泡保温材６００の終端が上側に位置する低温配管用断熱装置の内側に挿入される。このように、下側に位置する低温配管用断熱装置の高密度発泡保温材６００が上側に位置する低温配管用断熱装置の内側に挿入されると、たとえ図７に示す状態で水平方向に外力が印加されるとしても、前記高密度発泡保温材６００が破綻しない限り、互いに引き離されなくなるという利点がある。
前記高密度発泡保温材６００は、前記一次保温材１００と同じ材質から作製されてもよい。

一方、前記アウトプロファイルは、仕上げカバー４００の幅方向の両端が嵌め合い方式により挿入されるように取り付けられ、前記インプロファイルは、仕上げカバー４００の長手方向の両端が嵌め合い方式により挿入されるように取り付けられるが（図８参照）、このようなアウトプロファイル及びインプロファイルは、本発明が属する技術分野において公知となっているため、前記アウトプロファイル及びインプロファイルの形状及び結合構造についての詳しい説明は省略する。

図１０は、本発明による低温配管用断熱装置の第２の実施形態の断面図である。
一つの円筒をなすように結合される一対の二次保温材２００は、図４及び図６に示すように、互いに当接する面がパルス波をなすように作製されてもよく、階段状の段差をなすように作製されてもよい。
例えば、前記一対の二次保温材２００は、図１０に示すように、互いに当接する面に前記配管１０の径方向と交わる傾斜面２３０が形成されてもよい。

このように、一対の二次保温材２００の当接する面が階段状の段差をなす場合、配管１０の冷気が二次保温材２００の接着ラインを介して流れ出る現象を低減することができるだけではなく、図４及び図６に示す実施形態に比べて作製しやすいという利点がある。いうまでもなく、前記一対の二次保温材２００が当接する面が階段状の段差をなす場合であっても、互いに当接する面は隙間が生じることなく完璧に密着するべきである。

一方、この実施形態においては、一対の二次保温材２００が当接する面に傾斜面２３０が一つしか備えられない場合のみを開示しているが、前記傾斜面２３０の数及び角度は、設計者の選択に応じて種々に変更可能である。

図１１は本発明による低温配管用断熱装置の側面図であり、図１２は本発明による低温配管用断熱装置の使用状態図である。
本発明による低温配管用断熱装置は、一対の仕上げカバー４００が一つの円筒形状をなすように結合されるように、一対の仕上げカバー４００の幅方向の両端を結合する締結手段８１０を備えていてもよい。この実施形態においては、前記締結手段８１０がフック付きクリップのタイプである場合のみを開示しているが、前記締結手段８１０は、種々の構造に取り替え可能である。

また、本発明による低温配管用断熱装置は、配管１０の長手方向に沿って多数個が一列に結合できるように、すなわち、二つの仕上げカバー４００が長手方向につながったとき、二つの仕上げカバー４００が結合できるように、互いに当接する二つのインプロファイルが挿入される半円形状のコネクタリング９１０と、一つの円をなすように配列される二つのコネクタリング９１０を連結するコネクタクリップ９２０と、をさらに備えていてもよい。

前記コネクタリング９１０は、半円形状に分離されるが、別途のコネクタクリップ９２０により結合されるが、このようなコネクタクリップ９２０は、本発明が属する技術分野において広く商用化されているため、二つのコネクタリング９１０が二つの半円に引き離されたり、前記コネクタクリップ９２０により一つのリングをなすように結合されたりする過程についての詳しい説明は省略する。

図１３乃至図１５は本発明による低温配管用断熱装置の他の実施形態を示す図である。
本発明による低温配管用断熱装置は、図２から図１２に示す実施形態のように、一字状の直管を取り囲む構造となっていてもよく、エルボ管やＴ管、Ｙ字状の分岐管などのように各種多様な形状の配管１０を取り囲む構造に形状が変更されてもよい。

例えば、本発明による低温配管用断熱装置は、図１３に示すように、９０°に撓むエルボ管を取り囲む構造に形状が変更されてもよく、図１４に示すように、Ｔ管を取り囲む構造に形状が変更されてもよく、図１５に示すように、Ｙ字状の分岐管を取り囲む構造に形状が変更されてもよい。

ひいては、本発明による低温配管用断熱装置は、レデューサー（ｒｅｄｕｃｅｒ）、弁、フランジなどの配管１０を連結する部品を包み込める構造にも形状が変更されてもよい。

以上、本発明を好適な実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明の範囲は特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきである。なお、この技術分野において通常の知識を習得した者であれば、本発明の範囲を逸脱しないつつも、多くの修正と変形が可能である。

Claims (6)

1. 配管の径方向の一方の外面と他方の外面を取り囲む一対の一次保温材と、
   前記一次保温材の外側面を取り囲む一対の二次保温材と、
   前記二次保温材の外側面を取り囲む一対の三次保温材と、
   前記三次保温材の外側面を取り囲む一対の仕上げカバーと、
   二次保温材よりも密度が低い発泡材から作製され、前記二次保温材と前記三次保温材の長手方向の両端を覆う低密度発泡保温材と、を含み、
   前記一対の二次保温材は、互いに当接する面が１回以上折り曲げられた形状に形成され、
   前記一次保温材は、前記二次保温材よりも短い長さを有するように作製され、前記一次保温材の長手方向の両端が前記二次保温材の長手方向の両端よりも内側に引き込まれた箇所に位置し、
   前記配管の外側面のうち前記一次保温材により覆われない部位を覆うように前記一次保温材の長手方向の一端に密着するが、一側が前記低密度発泡保温材の外側面よりもさらに突出する高密度発泡保温材をさらに含み、
   前記配管が長手方向に収縮すると、これに対応して前記低密度発泡保温材が収縮し、前記配管が長手方向に膨張すると、これに対応して前記低密度発泡保温材が膨張する
   ことを特徴とする低温配管用断熱装置。
2. 前記一対の二次保温材は、互いに当接する面に互いに嵌め合わせられる突出部及び引込み部が形成される
   請求項１に記載の低温配管用断熱装置。
3. 前記一対の二次保温材は、互いに当接する面に前記配管の径方向と交わる傾斜面が形成される
   請求項１に記載の低温配管用断熱装置。
4. 前記仕上げカバーの幅方向の両端を包み込むように結合されるアウトプロファイルと、
   前記仕上げカバーの長手方向の両端を包み込むように結合されるインプロファイルと、をさらに含む
   請求項１に記載の低温配管用断熱装置。
5. 前記高密度発泡保温材は、二つの一次保温材が長手方向に連なるように配列されたとき、二つの一次保温材の間の空間を埋めるように押し込まれる
   請求項１に記載の低温配管用断熱装置。
6. 二つの仕上げカバーが長手方向に連結されたとき、互いに当接する二つのインプロファイルが挿入される半円形状のコネクタリングと、一つの円をなすように配列される二つのコネクタリングを連結するコネクタクリップと、をさらに含む
   請求項１に記載の低温配管用断熱装置。

Images