JP7129689B2 - 二重構造管、及び配管システムの製造方法 - Google Patents
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Description
このような構成により、内管と外管との間の隙間に配置された断熱材によって、断熱機能を有するようにすることができる。また、内管と外管との間の隙間を、両端側にそれぞれ設けられた2個の環形状のスペーサによって形成するため、二重構造管の構成を簡易にすることができ、例えば、専用の管継手を気密に接合する場合と比較して、コストを低減することができる。また、内管と外管がスペーサによって直接的にまたは間接的に接続されることにより、外管が二重構造管の強度向上に寄与することになる。その結果、外管が断熱材の保護のためにのみ用いられる二重管と比較して、同強度の配管をより軽量に構成することができるようになる。
このような構成により、炭素鋼鋼管を用いた配管と比較して、より薄い厚さで、同程度の強度を確保することができるようになる。その結果、例えば、配管を軽量化することができるようになる。
このような構成により、内管及び外管を薄肉化することができ、二重構造管を軽量化することができる。
このような構成により、内管及び外管の間の隙間を狭くすることができ、二重構造管の外径をより小さくすることができるようになる。
このような構成により、例えば、内管の内部を流通する流体の流速を向上させることが可能になる。また、例えば、内管の内周面におけるスケールの発生を防止することができ、内管の実質的な内径がスケールによって減少することを防止することができる。
このような構成により、より高い断熱性能が得られるようになる。
このような構成により、内管と外管との間の隙間において、真空断熱材を隙間なく配設することができるようになる。その結果、より高い断熱性能が得られるようになる。
このような構成により、内管と外管とがより強固に接続されることになる。その結果、二重構造管の強度をより高めることができるようになる。
このような構成により、そのリング状部材を用いて、二重構造管を連結することができるようになる。
このような構成により、例えば、リング状部材のテーパ面に当接するテーパ溝を有するクランプを用いて、二重構造管のリング状部材と、シール部材とを締め付けることによって、複数の二重構造管を連結させることができる。
このような構成により、リング状部材とスペーサとが一体的に構成されるため、スペーサを、二重構造管の端部近傍に配置することができるようになる。
このような構成により、リング状部材である遊合形フランジを、他の遊合形フランジやその他の取付対象に固定して接続させることによって、複数の二重構造管を連結させたり、二重構造管を所定の取付対象に取り付けたりすることができる。
このような構成により、フランジ自体をボルトやナットを用いて固定するのではなく、クランプを用いて複数の二重構造管を連結させるため、連結をより容易に行うことができるようになる。また、そのようにして製造された配管システムは、連結部分を簡単に分解することができるため、メンテナンス性に優れたものとなる。
このような構成により、配管側の振動が支持部材側に伝わりにくくなり、また逆に、支持部材側の振動も配管側に伝わりにくくなる。2個の二重構造管は、シール部材を介して連結されており、その連結箇所であるクランプの部分で配管システムが支持されているからである。また、通常、配管を固定する際には、配管の伸縮に対応するため、緩く固定することが行われるが、そのようにすると、配管を目的とする位置に保持できないという問題が生じる。一方、配管システムのクランプの部分で支持する場合には、二重構造管の伸縮は、連結部分のシール部材によって吸収することができるため、配管の伸縮への対応と、配管の目的位置への保持とを両立することができるようになる。
このような構成により、第一環状盤によってシール部材の強度を向上させることができ、また、第二環状盤によってシール部材が可撓性を有するようにすることができる。また、配管システムでは、そのような第一及び第二環状盤が積層されたシール部材の端部に二重構造管の端部が当接することになるため、二重構造管が中心軸に対して回転したとしても、その回転を複数の環状盤が少しずつ回転することによって吸収することができ、二重構造管の回転にも対応することができるようになる。
このような構成により、金属の第一環状盤によってシール部材の強度を向上させることができ、また、ゴムの第二環状盤によってシール部材に可撓性を持たせることができるようになる。
このような構成により、炭素鋼などと比較して、より薄い厚さで、同程度の強度を確保することができるようになる。
このような構成により、シール部材の強度と可撓性とをバランスよく向上させることができるようになる。
このような構成により、複数の第一及び第二環状盤を筒状部材によってまとめることができるため、二重構造管の端部をシール部材に当接させる際に、シール部材がばらばらになることを防止でき、配管システムを製造する際の作業性を向上させることができる。また、第一及び第二環状盤の外周側に筒状部材が存在することによって、その積層構造部分において内周側から外周側に流体等が漏れることを防止することができ、シール部材のシール性をより向上させることができる。
t=DiP/(2σaη-1.2P) (1)
ここで、Diは胴の内径(mm)であり、Pは設計圧力(MPa)であり、σaは材料の許容応力(N/mm2)であり、ηは溶接継手効率である。したがって、内管12の内径、内管12内の流体の圧力、内管12の材質等が決まると、上記(1)式によって、内圧に耐えるのに必要な内管12の厚さを求めることができる。
内径100mm:厚さ0.77mm
内径150mm:厚さ1.15mm
内径200mm:厚さ1.53mm
内径300mm:厚さ2.30mm
内径500mm:厚さ3.83mm
σE=ifkHwTIh 2/(8Z) (2)
ここで、ifは断面方向の継手効率による応力度増倍係数(=1/ηS)であり、ηSは断面方向継手効率であり、kHは設計用水平方向震度であり、wTは内容物を含む配管の単位長さあたり重量(N/cm)であり、Ihは耐震支持間隔(cm)であり、Zは配管の有効断面係数(cm3)である。したがって、上記のようにして内管12の内径や厚さを決定し、断熱材20の厚さに応じて外管14の内径を決定した後に、所望の耐震性能が得られるように、外管14の厚さを決定してもよい。
クランプ片52の材質は、例えば、金属であってもよい。金属としては、例えば、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム合金、鉄系(Fe)、白金、銅、マグネシウム系などを挙げることができる。
まず、2個の二重構造管10を、鍔部12aが、シール部材32の両端、好ましくはシール体42の両環状面にそれぞれ当接するように突き合わせる。その際に、2個の二重構造管10、及びシール部材32の各中心軸は、一直線状になっていることが好適である。
本実施の形態による配管システム100について、耐圧性能試験を行った。本試験では、それぞれリング状部材18が遊嵌された2個の内管12を、上記のように、管継手30によって連結し、両内管12の管継手30と反対側の端部は、それぞれ別の継手で固定した。その2個の内管12の長さは、それぞれ300mmとした。内管12としては、ステンレス鋼製(SUS304)の直径が114.3mm、厚さが1.2mmのものを用いた。管継手30のシール体42としては、ステンレス鋼製の4個の第一環状盤46と、ゴム製の5個の第二環状盤48とを交互に積層したものを用いた。なお、本試験は、耐圧性能の確認を目的としているため、外管14、スペーサ16、及び断熱材20は装着しなかった。
12 内管
12a 鍔部
14 外管
16 スペーサ
18、60 リング状部材
18c、52d テーパ面
20 断熱材
30 管継手
32 シール部材
34 クランプ
42 シール体
44 筒状部材
46 第一環状盤
48 第二環状盤
52 クランプ片
52b テーパ溝(クランプ溝)
54 締付手段
100 配管システム
Claims (14)
- 内管と、
前記内管の外側に設けられた外管と、
前記内管及び前記外管の両端側にそれぞれ設けられ、前記内管及び前記外管の間に隙間を形成するための2個の環形状のスペーサと、
前記隙間に配置された断熱材と、を備え、
前記内管の端部には、当該内管の径方向に広がる鍔部が設けられており、
前記内管の外径より大きく、前記鍔部の外径より小さく、前記外管の外径より小さい内径を有しており、前記内管の外側に配置されるリング状部材をさらに備えた二重構造管。 - 前記内管及び前記外管は、ステンレス鋼管である、請求項1記載の二重構造管。
- 前記内管及び前記外管の厚さは、それぞれ2mm以下である、請求項2記載の二重構造管。
- 前記内管及び前記外管の間の隙間は、30mm以下である、請求項1から請求項3のいずれか記載の二重構造管。
- 前記内管の内周面は平滑である、請求項1から請求項4のいずれか記載の二重構造管。
- 前記断熱材は、真空断熱材である、請求項1から請求項5のいずれか記載の二重構造管。
- 前記真空断熱材は、前記隙間に沿った曲面形状を有する、請求項6記載の二重構造管。
- 前記スペーサの径方向の幅は均一であり、
前記内管と前記外管とは、前記スペーサを介して全周にわたって接続されている、請求項1から請求項7のいずれか記載の二重構造管。 - 前記リング状部材の前記鍔部と反対側には、外周側に向けてテーパ面が形成されている、請求項1から請求項8のいずれか記載の二重構造管。
- 前記リング状部材は、一面に前記テーパ面が形成されている本体部と、当該本体部の内周側から前記内管の長手方向に延びる管状部と、を有しており、
前記管状部は、前記スペーサに固定されている、請求項9記載の二重構造管。 - 前記リング状部材は、遊合形フランジである、請求項1から請求項8のいずれか記載の二重構造管。
- 請求項9または請求項10記載の複数の二重構造管が連結された配管システムの製造方法であって、
2個の前記二重構造管を、前記鍔部が環形状のシール部材の両端にそれぞれ当接するように突き合わせる工程と、
前記シール部材の両端側の各リング状部材のテーパ面が、円弧状の複数のクランプ片の内側に形成されたクランプ溝のテーパ面に係合するように前記複数のクランプ片を2個の前記二重構造管の連結部分に装着し、前記テーパ溝のテーパ面が前記リング状部材の前記テーパ面に圧接するように前記複数のクランプ片を締付手段によって締め付ける工程と、を備えた配管システムの製造方法。 - 前記複数のクランプ片及び前記締付手段を備えたクランプを、前記配管システムを支持する支持部材に接続する工程をさらに備えた、請求項12記載の配管システムの製造方法。
- 前記シール部材は、第一の材質の第一環状盤と、前記第一の材質より軟質である第二の材質の第二環状盤とを、前記第二環状盤が両側となるように積層させた積層構造のシール体を備える、請求項12または請求項13記載の配管システムの製造方法。
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