JP7304659B1 - 低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体 - Google Patents
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Abstract
【課題】内管と外管との熱による軸線方向の伸長差を吸収できる手段を備える低温流体用真空断熱二重管の伸縮吸収構成体を提供することを課題とする。【解決手段】低温液化流体用真空層断熱二重管の内管及び外管の軸線方向の熱による伸縮をそれぞれ専用の継手で吸収可能な伸縮吸収構成体であって、伸縮吸収構成体は、少なくとも、内管同士を密閉構造で連通接続する内管用継手と、内管用継手とは別体で離隔された、外管同士を密閉構造で連通接続する外管用継手と、を備え、内管用継手は中空筒状の筒状継手構造体を備え、外管用継手は筐体状の筐体継手構造体を備え、筒状継手構造体及び筐体継手構造体のうちの少なくともいずれかの継手構造体の軸線方向の所定の範囲を軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とすることにより課題解決できた。【選択図】 図１
Description
本発明は、低温流体を流動させる内管同士を接続させ、前記内管を真空層で包囲する外管同士を接続させる、低温流体用真空断熱二重管の伸縮吸収構成体に関する。
特許文献１には、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低温流体用真空断熱二重管の継手構造が開示されている。
特許文献１の発明は、低温流体用真空断熱二重管の継手構造において、内管と外管の端部を同じフランジ接合部の同一面に直角方向に接合しているため、内管と外管とは一体的に固定されている。そのため、例えば内管と外管とが熱により、軸線方向に伸長長さの差異が生じる可能性が大であるので前記フランジ接合部の内管又は外管が接合箇所で破損するという問題があった。
本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、内管と外管との熱による軸線方向の伸長差が生じたときに、内管と外管の軸線方向の伸長差を吸収できる手段を備える低温流体用真空断熱二重管の伸縮吸収構成体を提供することを課題とする。
請求項１に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体は、低温液化流体を流動させる内管と、前記内管の外周を覆う外管との間に真空層を形成した低温液化流体用真空層断熱二重管の前記内管及び前記外管の軸線方向の熱による伸縮をそれぞれ専用の継手で吸収可能な伸縮吸収構成体であって、前記伸縮吸収構成体は、少なくとも、前記内管同士を密閉構造で連通接続する内管用継手と、前記内管用継手とは別体で離隔された、前記外管同士を密閉構造で連通接続する外管用継手と、を備え、前記内管用継手は、前記内管の管端部に固設したフランジ継手と、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結可能なフランジ継手を両端部に固設した中空筒状の筒状継手構造体を備え、前記外管用継手は、前記外管の管端部近傍に固設したフランジ継手と、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結可能なフランジ継手を両端部に固設した筐体状の筐体継手構造体を備え、前記筒状継手構造体及び前記筐体継手構造体のうちの少なくともいずれかの継手構造体の軸線方向の所定の範囲を軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とし、前記エキスパンション構造部の配設形態としては、前記内管用継手の筒状部のみに設けた内管円筒型形態、及び、前記外管用継手の筐体部のみに設けた外管筐体型形態、あるいは、前記内管用継手の筒状部、及び、前記外管用継手の筐体部の両方に設けた内管外管型形態を備え、前記エキスパンション構造部を設けた前記外管用継手の一端側のフランジ継手の軸線方向の移動を可能とし、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動式支持手段、及び、前記エキスパンション構造部を設けていない前記外管用継手のフランジ継手の軸線方向の移動を抑制し、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動抑制支持手段を設けたことを特徴とする。
請求項２に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体は、請求項１において、前記筐体継手構造体は、前記外管の軸線方向で所定の範囲を、前記外管の軸心を通る中心面を基準として対称となるように２分割可能で、かつ前記２分割した分割体のそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手によりシール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結可能な構造を備え、前記エキスパンション構造部の配設形態が、前記内管用継手の軸線方向を所定の長さで両側の側部と中央部との３つに区分けした範囲のうち両側の側部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とし、又は、前記内管用継手の軸線方向を所定の長さで２つに区分けした範囲のうち一方の区分け部分のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造体とし、並びに、前記外管用継手にはエキスパンション構造体を設けない内管円筒型形態、前記外管用継手の軸線方向を所定の長さで２分割可能な両側の側部と分割不可能な一体型の中央部とに３分割し、前記中央部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造体とし、前記３分割されたそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手同士を、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結し、前記内管用継手にはエキスパンション構造部を設けない外管筐体型形態、あるいは、前記内管用継手の軸線方向を所定の長さで両側の側部と中央部との３つに区分けした範囲のうち両側の側部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とし、前記外管用継手の軸線方向を所定の長さで２分割可能な両側の側部と分割不可能な一体型の中央部とに３分割し、前記中央部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とし、前記３分割されたそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手同士を、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結した内管外管型形態であることを特徴とする。
請求項３に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体は、請求項２に記載の前記エキスパンション構造部を設けていない外管用継手を備えた前記伸縮吸収構成体は、前記エキスパンション構造部を設けていない外管用継手に外周を覆われている内管用継手の、軸線方向の移動を抑制する内管用継手移動抑制手段を備え、前記内管用継手移動抑制手段が、内周壁側に高断熱部材の層を有する２層構造の筒状体と、前記筒状体の孔部に挿入させる円柱体とを有し、前記筒状体又は前記円柱体のうちのいずれか一方を前記内管用継手の外周面から突設させ、他方を前記外管用継手の内周面から突設させたことを特徴とする。
請求項４に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体は、請求項２において、前記伸縮吸収構成体は、前記エキスパンション構造部を設けた前記外管用継手の一端側のフランジ継手の軸線方向の移動を可能とし、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動式支持手段、及び、前記エキスパンション構造部を設けていない前記外管用継手のフランジ継手の軸線方向の移動を抑制し、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動抑制支持手段、を備え、前記外管用継手移動抑制支持手段又は前記外管用継手移動式支持手段が、前記外管用継手の所定の外周面から半径方向に突設させた板状の外管継手突設部材と、基礎部に埋め込まれた段付きアンカーボルトと、前記外管継手突設部材を締結手段で固設する垂直方向の平板状部と、前記段付きアンカーボルトを挿通させるボルト孔を設けた水平方向の平板状部とを有する略逆Ｔ字状又は略逆ゲタ形状の連結支持部材と、を備え、平板状の高断熱部材を、前記外管継手突設部材と前記連結支持部材の垂直方向の平板状部との間、及び／又は、前記連結支持部材の水平方向の平板状部と前記基礎部との間に介装させ、前記連結支持部材の水平方向の平板状部の上面と、基礎部に埋め込まれた前記段付きアンカーボルトの段の上面に固着させた板部材の下面との上下方向の間に隙間を形成させ、前記水平方向の平板状部のボルト孔の形状を、前記外管用継手移動抑制支持手段の場合は略真円形状とし、前記外管用継手移動式支持手段の場合は軸線方向に長い長孔形状としたことを特徴とする。
請求項５に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体は、請求項１又は２において、前記内管と前記外管との間の真空層を確保し、前記内管の揺れを抑制する手段として、前記内管の外周面と前記外管の内周面との間隙が軸線方向で略同一となるように、前記内管１本当たり軸線方向で少なくとも離隔した２か所に、前記内管の外周面に２つの所定の厚みと幅を有する半環状体を締結手段で締着させ、かつ前記真空層を前記内管の軸線方向に連通可能な空間部を形成した、高断熱性を有する繊維強化プラスチック製の内管支持手段を設けたことを特徴とする。
請求項１又は２に記載の発明は、例えば－２５３℃の水素液体等の低温液化流体を流動させる内管の熱と、大気中に露出し太陽光の照射を受ける外管との熱の差によって、前記内管と前記外管との軸線方向の伸縮長さに差が生じたときに、内管と外管とで別体で離隔された継手でそれぞれ単独に軸線方向の伸縮の長さを吸収できるので、内管及び外管の端部の接続部を破損させないという効果を奏する。
請求項３の発明は、内管用継手のエキスパンションの伸縮を自在にさせても、前記内管用継手の配設位置を固定させることができる。これにより内管が熱で軸線方向に伸縮しても内管の配設位置を一定の位置に維持できるという効果を奏する。
請求項４の発明は、外管用継手のエキスパンションの伸縮を自在にさせても、前記外管用継手の配設位置を固定させることができる。これにより外管が熱で軸線方向に伸縮しても外管の配設位置を一定の位置に維持できるという効果を奏する。
請求項５の発明は、外管に挿入した内管の半径方向の位置を安定化でき、前記内管の揺れを抑制でき、熱による前記外管と前記内管との軸線方向の伸縮差が生じたときに外管に対する内管を軸線方向に摺動でき、前記外管と前記内管をとの間に真空層を確保することができるという効果を奏する。
本発明は、図１に示すように、例えば－２５３℃の水素液体等の低温流体を流動させる内管２同士を接続させる内管用継手２０、及び、前記内管２の外周を覆う、大気中に露出し太陽光の照射を受ける外管３同士を接続させる外管用継手３０ａ又は３０ｂを備えた低温流体用真空断熱二重管の伸縮吸収構成体１である。前記低温流体としては、液化温度－２５３℃の水素、液化温度－２６９℃のヘリウム、液化温度－１９６℃の窒素、液化温度－１８６℃のアルゴン、液化温度－１８３℃の酸素、液化温度－２４６℃のネオン等がある。前記内管２の外周面と前記外管３の内周面との間の間隙に真空層１０が形成される。
本発明の低温流体用真空断熱二重管の伸縮吸収構成体１は、図１に示すように、低温流体を流動させる内管２、前記内管２の外面を覆う外管３、内管２同士を連通接続する内管用継手２０、外管３同士を連通接続する外管用継手３０ａ又は３０ｂ、エキスパンション構成部４の伸縮にかかわらず内管用継手２０の所定の部位の軸線方向の移動を抑制する内管用継手移動抑制手段６、エキスパンション構成部５を備えていない外管用継手３０ａの所定の部位の軸線方向の移動を抑制する外管用継手移動抑制支持手段７ａ、エキスパンション構成部５を備えている外管用継手３０ｂの軸線方向の移動を可能にする外管用継手移動式支持手段７ｂ、及び、内管２と外管３との間の真空層１０を形成する内管支持手段８とを備える構成体である。
また、本発明の低温流体用真空断熱二重管の伸縮吸収構成体１は、図１、図２、図４、図７又は図１２に示すように、低温液化流体を流動させる内管２と、前記内管２の外周を覆う外管３との間に真空層１０を形成した低温液化流体用真空層断熱二重管９０の前記内管２及び前記外管３の軸線方向の熱による伸縮をそれぞれ専用の継手４、５で吸収可能な伸縮吸収構成体１であって、前記伸縮吸収構成体１は、少なくとも、前記内管２同士を密閉構造で連通接続する内管用継手２０と、前記内管用継手２０とは別体で離隔された、前記外管３同士を密閉構造で連通接続する外管用継手３０ａ又は３０ｂと、を備え、前記内管用継手２０は、前記内管２の管端部に固設したフランジ継手２１と、シール手段（図示なし）を介装させ突合せ接合させて締結手段７１により締結可能なフランジ継手２２を両端部に固設した中空筒状の筒状継手構造体を備え、前記外管用継手３０ａ又は３０ｂは、前記外管３の管端部近傍に固設したフランジ継手３１と、シール手段（図示なし）を介装させ突合せ接合させて締結手段７２により締結可能なフランジ継手３２を両端部に固設した筐体状の筐体継手構造体を備え、前記筒状継手構造体及び前記筐体継手構造体のうちの少なくともいずれかの継手構造体の軸線方向の所定の範囲を軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部４、５とする。
前記低温液化流体用真空層断熱二重管９０は、液化水素等の低温流体を流動させる内管２と、太陽光に照射される範囲もある、前記内管２の外周を覆う外管３との二重管であって、前記内管２と前記外管３との間には熱伝達を抑制する真空層１０を形成している二重管である。なお、真空層１０は、熱伝導及び対流による熱伝達は発生しないが、熱放射による熱伝達が発生するので、熱放射を反射させる鏡面加工などの一般的な処理が内管や外管に施工されている場合がある。
内管２又は外管３に使用される材質としては、例えばステンレスを使用する。低温流体を流動させる、例えば材質がステンレス等の内管２と、太陽光に照射される範囲がある、例えば材質がステンレス等の外管３とは、加えられる温度に大きな差があるので、同じ材質であっても前記内管２と前記外管３との熱による軸線方向の長さに差が生じる。
本発明の低温流体用真空断熱二重管９０の伸縮吸収構成体１は、内管２と外管３との熱により生じる軸線方向の長さの差を、内管２専用の伸縮吸収構成体１、及び／又は、外管３専用の伸縮吸収体１でそれぞれ別個に吸収する技術である。すなわち、前記伸縮吸収構成体１は、前記内管２専用の伸縮吸収構成体１として前記内管用継手２０及び前記内管用継手移動抑制手段６を備え、前記外管３専用の伸縮吸収体１として前記外管用継手３０ａ、３０ｂ、前記外管用継手移動抑制支持手段７ａ及び前記外管用支持手段７ｂを備え、並びに、前記外管３の中における前記内管２の挿入状態を維持し、前記外管３に対して前記内管２を軸線方向で熱による伸縮時に摺動可能にする内管支持手段８を備える。そして、前記内管用継手２０にはエキスパンション構造部４を備え、前記外管用継手３０ｂにはエキスパンション構造部５を備えている。なお、前記外管用継手３０ａにはエキスパンション構造部５を備えていない。
前記内管用継手２０は、図２、図４又は図１２に示すように、前記内管２の管端部に固設した、軸線と直交する方向のフランジ継手２１と、シール手段（図示なし）を介装させ突合せ接合させてボルト・ナット等の締結手段７１により締結可能な、軸線と直交する方向のフランジ継手２２を軸線方向で両端部に固設した中空筒状の筒状継手構造体を有する。前記筒状継手構造体の筒状部の軸線方向で所定の範囲を軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部４にしている。
前記外管用継手３０ａ、３０ｂは、図２、図７又は図１２に示すように、前記外管３の管端部近傍に固設した、軸線と直交する方向のフランジ継手３１と、シール手段（図示なし）を介装させ突合せ接合させてボルト・ナット等の締結手段７２により締結可能な、軸線と直交する方向のフランジ継手３２を軸線方向で両端部に固設した筐体状の筐体継手構造体を有する。図７又は図１２に示すように、前記外管用継手３０ｂは、前記筐体継手構造体の筐体部の、軸線方向で所定の範囲を軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部５を備え、一方、図２に示すように、前記外管用継手３０ａは、エキスパンション構造部５を備えていない。
そして、前記筐体継手構造体は、前記外管用継手３０ａの場合は図２、図３（ｂ）、図４、図５（ｂ）、図１３、図１９又は図２０に示すように、あるいは、前記外管用継手３０ｂの場合は、図７又は図１２に示すように、前記外管３の軸線方向で所定の範囲を、前記外管３の軸心を通る中心面を基準として対称となるように２分割可能で、かつ前記２分割した分割体３３ａ、３３ｂのそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手３７ａ、３７ｂによりシール手段（図示なし）を介装させ突合せ接合させてボルト・ナット等の締結手段７３により締結可能な構造としている。前記外管３の軸心を通る中心面を基準として対称となるように２分割可能とすることにより、前記内管用継手２０を取り付け後に、前記外管用継手３０ａ又は３０ｂを密閉された筐体に形成することができる。
そして、前記エキスパンション構造部４、５の配設形態としては、図２又は図４に示すように、前記内管用継手２０の筒状部のみに設けた内管円筒型形態、図７に示すように、前記外管用継手３０ｂの筐体部のみに設けた外管筐体型形態、あるいは、図１２に示すように、前記内管用継手２０の筒状部、及び、前記外管用継手３０ｂの筐体部の両方に設けた内管外管型形態がある。
次に、前記内管円筒型形態について説明する。前記内管円筒型形態は、図２又は図４に示すように、前記内管用継手２０の軸線方向を所定の長さの範囲で両側の２つの側部２４、２６と中央部２５との３つに区分けした範囲のうち両側の２つの側部２４、２６を前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部４とし、又は、例えば図１７に示すように、略Ｌ字形の前記内管用継手２０の軸線方向を所定の長さで２つに区分けした範囲のうち一方側を前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部４とし、並びに、前記外管用継手３０ａにはエキスパンション構造部５を設けない形態である。前記内管円筒型形態は、図２又は図４に示すように直線形、又は、図１７に示すように略Ｌ字形等があり、一部を軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部４とすることができればいずれでもよい。
次に、前記外管筐体型形態について説明する。前記エキスパンション構造部５を備える前記外管用継手３０ｂの前記外管筐体型形態は、図７に示すように、前記外管用継手３０ｂの軸線方向を所定の長さの範囲で、前記外管３の軸心を通る中心面を基準として対称となるように２分割可能な両側の２つの側部３４、３６と分割不可能な一体型の中央部３５とに３分割し、前記中央部３５を前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部５とし、前記３分割されたそれぞれの分割端部に固設した、軸線方向に直交する方向に設けたフランジ継手３２ａと外管３のフランジ継手３１、フランジ継手３２ｂとフランジ継手３２ｃ、フランジ継手３２ｄとフランジ継手３２ｅ、フランジ継手３２ｆと外管３のフランジ継手３１を、シール手段（図示なし）を介装させ突合せ接合させてボルト・ナット等の締結手段７２により締結し、前記内管用継手２０にはエキスパンション構造部４を設けない形態である。
また、２分割可能な前記側部３４、及び、２分割可能な前記側部３６は、図３又は図５に示すように、分割体３３ａと分割体３３ｂにそれぞれ分割可能で、それぞれ分割体３３ａ又は３３ｂのそれぞれのフランジ継手３７ａと３７ｂとをシール手段（図示なし）を介装させ突合せ接合させてボルト・ナット等の締結手段７３により締結している。よって、前記側部３４、及び、前記側部３６は、前記内管用継手２０の外周を覆うときに分割状態から環状体に形成される。
そして、環状体に形成された前記側部３４、前記側部３６、及び、前記中央部３５を、前外管３のフランジ継手３１と前記側部３４のフランジ継手３２ａとを、前記側部３４のフランジ継手３２ｂと前記中央部３５のフランジ継手３２ｃとを、前記中央部３５のフランジ継手３２ｄと前記側部３６のフランジ継手３２ｅとを、前記側部３６のフランジ継手３２ｆと前記外管３のフランジ継手３１とを、それぞれ接合させてボルト・ナット等の締結手段７２により締結する。
前記エキスパンション構造部５を備えない前記外管用継手３０ａの前記外管筐体型形態も、図２又は図３に示すように、前記外管３の軸心を通る中心面を基準として対称となるように２分割可能であり、例えば２本の前記外管３同士が直線状に接続される場合は、図１９に示すように、断面が略半円状の形態の分割体３３ａ、３３ｂとなり、例えば３本の前記外管３同士がＴ字状に接続させる場合は、図２０に示すように、２本の前記外管３同士が直線状に接続させる範囲は平面状で、残りの１本の前記外管３の側は半円状の形態の分割体３３ｃがある。
次に、前記内管外管型形態について説明する。前記内管外管型形態は、図１２に示すように、図２に示すような前記内管円筒型形態のエキスパンション構造部４と、図７に示すような前記外管筐体型形態のエキスパンション構造部５との両方のエキスパンション構造部４、５を備える形態であり、前記内管用継手２０の軸線方向を所定の長さで両側の２つの側部２４、２６と中央部２５との３つに区分けした範囲のうち両側の２つの側部２４、２６を前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部４とし、前記外管用継手３０ｂの軸線方向を所定の長さで、前記外管３の軸心を通る中心面を基準として対称となるように２分割可能な側部３４、３６と分割不可能な一体型の中央部３５とに３分割し、前記中央部３５を前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部５とし、前記３分割されたそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手３２同士を、又は、前記フランジ継手３２と前記外管３のフランジ継手３１とを、シール手段を介装させ突合せ接合させてボルト・ナット等の締結手段７２により締結した形態である。
すなわち、前記内管外管型形態は、前記エキスパンション構造部４を備えた前記内管用継手２０の前記内管円筒型形態、及び、前記エキスパンション構造部５を備えた前記外管用継手３０ｂの前記外管筐体型形態を備えた形態である。
次に、前記内管用継手移動抑制手段６について説明する。前記内管用継手移動抑制手段６は、前記伸縮吸収構成体１の構成部分であり、図３、図５又は図６に示すように、内周壁側に高断熱部材４３の層を有する２層構造の筒状体４１と、前記筒状体４１の孔部に挿入させる円柱体４２とを有し、前記筒状体４１又は前記円柱体４２のうちのいずれか一方を前記内管用継手２０の外周面から突設させ、他方を前記外管用継手３０ａの内周面から突設させた形態をしている。
そして、前記内管用継手移動抑制手段６は、前記エキスパンション構造部５を設けていない外管用継手３０ａと、前記外管用継手３０ａに外周を覆われている内管用継手２０のエキスパンション構造部４を設けていない範囲との間に設ける。
前記内管用継手移動抑制手段６は、例えば、図２又は図４に示すように、前記エキスパンション構造部５を設けていない外管用継手３０ａと内管用継手２０の前記中央部２５との間に設けられ、図１３～図１５に示すように、前記エキスパンション構造部５を設けていない略Ｔ字形の外管用継手３０ａと前記エキスパンション構造４を設けていない略Ｔ字形の内管用継手２０との間に設けられ、又は、図１８に示すように、前記エキスパンション構造部５を設けていない略Ｌ字形の外管用継手３０ａと前記エキスパンション構造部４を設けていない略Ｌ字形の内管用継手２０との間に設けられる。
前記内管用継手移動抑制手段６により、前記内管用継手２０の前記エキスパンション構造部４を形成していない範囲を、前記内管２の熱による伸縮時に軸線方向で移動しないように拘束することができる。これにより、内管２の熱による伸縮があっても前記内管２の配設位置を所定の範囲内での往復動に収めることができる。
次に、前記外管用継手移動抑制支持手段７ａ又は前記外管用継手移動式支持手段７ｂについて説明する。前記エキスパンション構造部５を備えていない前記外管用継手３０ａには前記外管用継手移動抑制支持手段７ａが設けられ、前記エキスパンション構造部５を備えている前記外管用継手３０ｂには前記外管用継手移動式支持手段７ｂが設けられる。
前記外管３の一端側に前記エキスパンション構造部５を備えている前記外管用継手３０ｂを接続させ、かつ他端側に前記エキスパンション構造部５を備えていない前記外管用継手３０ａを接続させて、前記外管３の熱による伸縮を前記エキスパンション構造部５のエキスパンションが伸縮して吸収するときに、前記外管３の一端側の軸線方向の位置を定置化させるようにしている。
前記外管用継手移動抑制支持手段７ａと前記外管用継手移動式支持手段７ｂとは、連結支持部材５３の平板状部５５のボルト孔５９の形状が、前記外管用継手移動抑制支持手段７ａの場合は、図１１（ｂ）に示すように、段付きアンカーボルト５２の直径と略同じ大きさの略真円形状であるのに対して、前記外管用継手移動式支持手段７ｂの場合は、図９（ａ）～（ｄ）に示すように、平板状部５５が移動可能な長孔形状である点は異なる。他の部位については、前記外管用継手移動抑制支持手段７ａと前記外管用継手移動式支持手段７ｂの構成は同じである。
前記外管用継手移動抑制支持手段７ａは、図１、図２又は図１０に示すように、前記エキスパンション構造部５を備えていない前記外管用継手３０ａを前記略真円形状のボルト孔５９等を利用して固定化して支持し、伸縮する前記外管３の一端側を定置化する。一方、前記外管用継手移動式支持手段７ｂは、図１、図７、図９又は図１２に示すように、前記外管３が熱により伸縮すると直ちに前記外管用継手３０ｂのエキスパンション構造部５が伸縮するが、そのエキスパンション構造部５の伸縮に対応して前記外管用継手移動式支持手段７ｂが前記長孔形状のボルト孔５９ａ等を利用して軸線方向に移動するのを可能にしており、前記外管３を、軸心を変化させずに軸線方向の伸縮のみを発生させることができる。
次に、前記外管用継手移動抑制支持手段７ａと前記外管用継手移動式支持手段７ｂとの構成が同じ部分について説明する。
前記外管用継手移動抑制支持手段７ａは、図１、図２又は図１０に示すように、あるいは、前記外管用継手移動式支持手段７ｂは、図１、図７又は図９に示すように、前記外周用継手３０ａ又は３０ｂの部位と、土台などの基礎部８０との間に設けられる。
前記外管用継手移動式支持手段７ｂは、例えば図７又は図１２に示すように、外管用継手３０ｂのエキスパンション構造部５を構成していない分割部３４又は分割部３６の外周面と土台などの基礎部８０との間に設けられ、前記外管用継手移動抑制支持手段７ａは、例えば図１６に示すように、バルブ８５を接続している継手であることからエキスパンション構造部５を構成していない外管用継手３０ａの外周面と土台などの基礎部８０との間に設けられる。なお、前記バルブ８５は、前記低温液化流体用真空層断熱二重管９０に使用される機器であればよく、前記機器としては前記バルブ８５の他に、流量計、温度計、圧力計、ポンプ又は流速計などが含まれる。
前記外管用継手移動抑制支持手段７ａ又は前記外管用継手移動式支持手段７ｂの構成は、図９、図１０又は図１１に示すように、前記外管用継手３０ａ又は３０ｂの所定の外周面から半径方向に突設させた板状の外管継手突設部材５１と、基礎部８０に埋め込まれた段付きアンカーボルト５２と、前記外管継手突設部材５１を締結手段５８で固設する垂直方向の平板状部５４と、前記段付きアンカーボルト５２を挿通させるボルト孔５９又は５９ａを設けた水平方向の平板状部５５とを有する、図１０（ａ）に示すように逆ゲタ形状、あるいは、図９又は図１０（ｂ）に示すように逆Ｔ字形状の連結支持部材５３と、を備え、平板状の高断熱部材５６を前記外管継手突設部材５１と前記連結支持部材５３の垂直方向の平板状部５４との間、及び／又は、平板状の高断熱部材５７を前記連結支持部材５３の水平方向の平板状部５５と前記基礎部８０との間に介装させ、前記連結支持部材５３の水平方向の平板状部５５の上面と、基礎部８０に埋め込まれた前記段付きアンカーボルト５２の段の上面にナットで固着させた板部材６５、例えば平板材又はワッシャの下面との上下方向の間に隙間６１を形成させている。前記板部材６５は前記段付きアンカーボルト５２の段の上面にナット等で固着され、下面が平面を形成しており、前記下面の周縁の大きさが、前記段付きアンカーボルト５２の段の上面の周縁より半径方向で大きい範囲まで延出した範囲の大きさを有する板部材であればよく、例えば平板材又はワッシャ等がある。
次に、前記外管用継手移動抑制支持手段７ａと前記外管用継手移動式支持手段７ｂとの構成が異なる部分について説明する。
前記異なる部分は、前記連結支持部材５３の平板状部５５の略真円形状の前記ボルト孔５９と長孔形状のボルト孔５９ａが異なる構成の部分である。前記外管用継手移動抑制支持手段７ａの場合は、図２、図１０又は図１１に示すように、略真円形状の前記ボルト孔５９に前記ボルト孔５９の直径と略同じ外径を有する前記段付きアンカーボルト５２を挿通されるので、前記ボルト孔５９で前記連結支持部材５３が前記外管３の軸線方向の移動を抑制され、前記外管３の前記外管用継手移動抑制支持手段７ａが接続されている端部は定置化される。
前記外管用継手移動式支持手段７ｂの場合は、図９（ａ）～（ｄ）に示すように、前記外管３の軸線方向と同じ向きを長く形成した長孔形状の前記ボルト孔５９ａに、基礎部８０に固定された前記段付きアンカーボルト５２が挿通されるので、前記段付きアンカーボルト５２を固定点として長孔の前記ボルト孔５９ａを形成した前記連結支持部材５３が軸線方向に移動可能になる。
よって、長孔の前記ボルト孔５９ａを有する前記連結支持部材５３により前記外管３の軸線方向の伸縮が可能となり、前記外管３の前記外管用継手移動式支持手段７ｂが接続されている端部側は、前記外管３が熱の影響で伸縮するのに応じて軸線方向に移動し、その前記外管３の端部側の移動に連動して前記エキスパンション構造部５が伸縮する。そして、前記エキスパンション構造部５の軸線方向の長さは、前記外管３の伸縮に応じて、エキスパンションが軸線方向で圧縮されて短くなったり軸線方向で引っ張られて長くなったりする。
次に、前記内管支持手段８について説明する。前記内管支持手段８は、図２、図４又は図７に示すように、前記内管２と前記外管３との間の真空層１０を確保し、熱による前記内管２は前記外管３に対して軸線方向に摺動可能にでき、前記内管２の揺れを抑制する手段として、前記内管２の外周面と前記外管３の内周面との間隙が軸線方向で略同じ間隙を維持可能に、前記内管１本当たり軸線方向で少なくとも離隔した２か所に、前記内管２の外周面に図２２（ａ）～（ｃ）及び図２３に示すように２つの所定の厚みｔと幅ｗを有する半環状体をボルト７５で締着させ、かつ前記真空層１０を前記内管２の軸線方向に連通可能な空間部７７を形成している。前記空間部７７には、図２１（ａ）に示すように前記外管３の内径と前記内管支持手段８の環状体の外径との差、又は、図２１（ｂ）に示したように前記内管支持手段８に設けた通気溝７８又は通気孔７９等がある。
前記内管支持手段８は、前記内管用継手２０と前記外管用継手３０ａ又は３０ｂとを別体で離隔された構成にしたときに、図２又は図７に示すように、前記内管２と、前記内管２の外周を覆う外管３との間に真空層１０を形成可能にする二重管にすることができる。
前記内管支持手段８は、前記内管２の外周面と前記外管３の内周面との間隙が軸線方向で略同一となるように、１本の前記内管２につき軸線方向で少なくとも離隔した２か所に設ける。少なくとも離隔した２か所に設けることにより、前記内管２の外周面と前記外管３の内周面との隙を略均一にした二重管にすることができる。なお、１本の前記内管２につき軸線方向で３か所、４か所、５か所でも所定の数を設けることができる。
前記内管支持手段８の構成は、図２１、図２２又は図２３に示すように、前記内管２の外周面に２つの所定の厚みｔと幅ｗを有する半環状体７０ａ１と７０ａ２を、半環状体７０ｂ１と７０ｂ２を、又は、半環状体７０ｃ１と７０ｃ２をボルト７５でそれぞれ締着させ、かつ前記真空層１０を前記内管２の軸線方向に連通可能な空間部７７を形成する形態である。前記内管支持手段８を前記内管２の端部に設ける場合は前記内管２を前記外管３の中に挿入した後に内管２の端部に半環状体７０ａ１～７０ｃ２をボルト７５で締着させて前記内管支持手段８を装着し、前記内管２の端部以外に設ける場合は、前記内管２の外周面に前記内管支持手段８をボルト７５で締着させた後に前記内管２を前記外管３の中に挿入して二重管にする。図２２（ａ）～（ｃ）に示すように、一方の半環状体７０ａ１、７０ｂ１又は７０ｃ１に設けた雌ネジ部７６に他方の半環状体７０ａ２、７０ｂ２又は７０ｃ２に設けた孔から螺入したボルト７５で締着するようにしている。なお、２つの前記半環状体の組み合わせである前記半環状体７０ａ１と７０ａ２、前記半環状体７０ｂ１と７０ｂ２、前記半環状体７０ｃ１と７０ｃ２をボルト７５でそれぞれ締着すると環状体が形成される。
また、前記内管支持手段８の形態としては、第一に、図２１（ｂ）に示すように、前記内管支持手段８の内周面を前記内管２の外周面にボルト７５で締着して密着させ、かつ前記内管支持手段８の外周面を前記外管３の内周面にほぼ接触させるようにし、前記内管支持手段８の半環状体７０ｂ１、７０ｂ２に空間部７７として図２２（ｂ）に示すように通気溝７８を複数個所設けた通気溝形態、第二に、図２１（ｂ）に示すように、前記内管支持手段８の内周面を前記内管２の外周面にボルト７５で締着して密着させ、かつ前記内管支持手段８の外周面を前記外管３の内周面にほぼ接触させるようにし、前記内管支持手段８の半環状体７０ｃ１、７０ｃ２に空間部７７として図２２（ｃ）に示すように通気孔７９を複数個所設けた通気孔形態、又は、第三に、図２１（ａ）に示すように、前記内管支持手段８の内周面を前記内管２の外周面にボルト７５で締着して密着させ、かつ図２２（ａ）に示すように前記通気溝７８又は前記通気孔７９を設けない形態で、前記内管２の外径を前記外管３の内径より小さくして前記内管支持手段８の半環状体７０ａ１、７０ａ２の外周面と前記外管３の内周面との間に空間部７７を形成する半径方向間隙形態がある。いずれの形態も前記真空層１０を前記内管２の軸線方向に連通可能である。
前記通気溝形態又は前記通気孔形態の場合は、環状体の前記内管支持手段８が内管２の外周面に密着し前記外管３の内周面にほぼ密着状態に配設できるので、外管３に挿入した内管２の半径方向の位置をより安定化でき、前記内管２の揺れをより抑制でき、熱による前記内管２と前記外管３との軸線方向の伸縮差が生じたときに外管３に対する内管２を軸線方向に摺動でき、前記外管３と前記内管２をとの間に真空層１０を確保することができる。
前記内管支持手段８の材質としては、高断熱性を有する繊維強化プラスチックであればよく、例えば、ガラス繊維強化プラスチック又は炭素繊維強化プラスチック等がある。
次に、図７又は図１２に示すように、前記外管用継手３０ｂの軸線方向を、上下方向で２分割可能な側部３４、３６と分割不可能な一体型の中央部３５のエキスパンション構造部５とに３分割したときの前記側部３４、３６の一方側の範囲３６の軸線方向の長さを、前記一方側の範囲３６の前記外管３の端部に固設したフランジ継手３１と前記一方側の前記内管２の端部に固設したフランジ継手２１との軸線方向の間に、前記中央部３５のエキスパンション構造部５が移動により軸線方向で収納可能な長さにする。
これにより、前記外管用継手３０ｂに分割不可能な一体型の中央部３５のエキスパンション構造部５を設けた場合に、前記内管用継手２０を容易に取り外すことができ、メンテナンスの作業性を確保できる。
１ 伸縮吸収構成体
２ 内管
３ 外管
４ エキスパンション構造部
５ エキスパンション構造部
６ 内管用継手移動抑制手段
７ａ 外管用継手移動抑制支持手段
７ｂ 外管用継手移動式支持手段
８ 内管支持手段
１０ 真空層
２０ 内管用継手
２１ フランジ継手
２２ フランジ継手
２４ 側部
２５ 中央部
２６ 側部
３０ａ 外管用継手
３０ｂ 外管用継手
３１ フランジ継手
３２、３２ａ～３２ｆ フランジ継手
３３ａ～３３ｃ 分割体
３４ 側部
３５ 中央部
３６ 側部
３７ａ～３７ｂ フランジ継手
４１ 筒状体
４２ 円柱体
４３ 高断熱部材
５１ 外管継手突設部材
５２ 段付きアンカーボルト
５３ 連結支持部材
５４ 平板状部
５５ 平板状部
５６ 高断熱部材
５７ 高断熱部材
５８ 締結手段
５９ ボルト孔
５９ａ ボルト孔
６１ 隙間
６５ 板部材
７０ａ１～７０ｃ２ 半環状体
７１ 締結手段
７２ 締結手段
７３ 締結手段
７５ ボルト
７６ 雌ネジ部
７７ 空間部
７８ 通気溝
７９ 通気孔
８０ 基礎部
８５ バルブ
９０ 低温液化流体用真空層断熱二重管
１００ 低温液化流体配管構成
ｔ 厚み
ｗ 幅
２ 内管
３ 外管
４ エキスパンション構造部
５ エキスパンション構造部
６ 内管用継手移動抑制手段
７ａ 外管用継手移動抑制支持手段
７ｂ 外管用継手移動式支持手段
８ 内管支持手段
１０ 真空層
２０ 内管用継手
２１ フランジ継手
２２ フランジ継手
２４ 側部
２５ 中央部
２６ 側部
３０ａ 外管用継手
３０ｂ 外管用継手
３１ フランジ継手
３２、３２ａ～３２ｆ フランジ継手
３３ａ～３３ｃ 分割体
３４ 側部
３５ 中央部
３６ 側部
３７ａ～３７ｂ フランジ継手
４１ 筒状体
４２ 円柱体
４３ 高断熱部材
５１ 外管継手突設部材
５２ 段付きアンカーボルト
５３ 連結支持部材
５４ 平板状部
５５ 平板状部
５６ 高断熱部材
５７ 高断熱部材
５８ 締結手段
５９ ボルト孔
５９ａ ボルト孔
６１ 隙間
６５ 板部材
７０ａ１～７０ｃ２ 半環状体
７１ 締結手段
７２ 締結手段
７３ 締結手段
７５ ボルト
７６ 雌ネジ部
７７ 空間部
７８ 通気溝
７９ 通気孔
８０ 基礎部
８５ バルブ
９０ 低温液化流体用真空層断熱二重管
１００ 低温液化流体配管構成
ｔ 厚み
ｗ 幅
Claims (5)
- 低温液化流体を流動させる内管と、前記内管の外周を覆う外管との間に真空層を形成した低温液化流体用真空層断熱二重管の前記内管及び前記外管の軸線方向の熱による伸縮をそれぞれ専用の継手で吸収可能な伸縮吸収構成体であって、
前記伸縮吸収構成体は、少なくとも、前記内管同士を密閉構造で連通接続する内管用継手と、前記内管用継手とは別体で離隔された、前記外管同士を密閉構造で連通接続する外管用継手と、を備え、
前記内管用継手は、前記内管の管端部に固設したフランジ継手と、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結可能なフランジ継手を両端部に固設した中空筒状の筒状継手構造体を備え、
前記外管用継手は、前記外管の管端部近傍に固設したフランジ継手と、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結可能なフランジ継手を両端部に固設した筐体状の筐体継手構造体を備え、
前記筒状継手構造体及び前記筐体継手構造体のうちの少なくともいずれかの継手構造体の軸線方向の所定の範囲を軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とし、
前記エキスパンション構造部の配設形態としては、前記内管用継手の筒状部のみに設けた内管円筒型形態、及び、前記外管用継手の筐体部のみに設けた外管筐体型形態、あるいは、前記内管用継手の筒状部、及び、前記外管用継手の筐体部の両方に設けた内管外管型形態を備え、
前記エキスパンション構造部を設けた前記外管用継手の一端側のフランジ継手の軸線方向の移動を可能とし、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動式支持手段、及び、前記エキスパンション構造部を設けていない前記外管用継手のフランジ継手の軸線方向の移動を抑制し、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動抑制支持手段を設けたことを特徴とする低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体。
- 前記筐体継手構造体は、前記外管の軸線方向で所定の範囲を、前記外管の軸心を通る中心面を基準として対称となるように２分割可能で、かつ前記２分割した分割体のそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手によりシール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結可能な構造を備え、
前記エキスパンション構造部の配設形態が、
前記内管用継手の軸線方向を所定の長さで両側の側部と中央部との３つに区分けした範囲のうち両側の側部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造体とし、又は、前記内管用継手の軸線方向を所定の長さで２つに区分けした範囲のうち一方の区分け部分のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造体とし、並びに、前記外管用継手にはエキスパンション構造体を設けない内管円筒型形態、
前記外管用継手の軸線方向を所定の長さで２分割可能な両側の側部と分割不可能な一体型の中央部とに３分割し、前記中央部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造体とし、前記３分割されたそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手同士を、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結し、前記内管用継手にはエキスパンション構造体を設けない外管筐体型形態、あるいは、
前記内管用継手の軸線方向を所定の長さで両側の側部と中央部との３つに区分けした範囲のうち両側の側部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とし、前記外管用継手の軸線方向を所定の長さで２分割可能な両側の側部と分割不可能な一体型の中央部とに３分割し、前記中央部のみを前記軸線方向に伸縮可能なエキスパンション構造部とし、前記３分割されたそれぞれの分割端部に固設したフランジ継手同士を、シール手段を介装させ突合せ接合させて締結手段により締結した内管外管型形態であることを特徴とする請求項１に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体。 - 請求項２に記載の前記エキスパンション構造部を設けていない外管用継手を備えた前記伸縮吸収構成体は、前記エキスパンション構造部を設けていない外管用継手に外周を覆われている内管用継手の、軸線方向の移動を抑制する内管用継手移動抑制手段を備え、
前記内管用継手移動抑制手段が、内周壁側に高断熱部材の層を有する２層構造の筒状体と、前記筒状体の孔部に挿入させる円柱体とを有し、前記筒状体又は前記円柱体のうちのいずれか一方を前記内管用継手の外周面から突設させ、他方を前記外管用継手の内周面から突設させたことを特徴とする低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体。
- 前記伸縮吸収構成体は、前記エキスパンション構造部を設けた前記外管用継手の一端側のフランジ継手の軸線方向の移動を可能とし、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動式支持手段、及び、前記エキスパンション構造部を設けていない前記外管用継手のフランジ継手の軸線方向の移動を抑制し、かつ前記外管用継手を支持する外管用継手移動抑制支持手段、を備え、
前記外管用継手移動抑制支持手段又は前記外管用継手移動式支持手段が、前記外管用継手の所定の外周面から半径方向に突設させた板状の外管継手突設部材と、
基礎部に埋め込まれた段付きアンカーボルトと、
前記外管継手突設部材を締結手段で固設する垂直方向の平板状部と、前記段付きアンカーボルトを挿通させるボルト孔を設けた水平方向の平板状部とを有する略逆Ｔ字状又は略逆ゲタ形状の連結支持部材と、を備え、
平板状の高断熱部材を、前記外管継手突設部材と前記連結支持部材の垂直方向の平板状部との間、及び／又は、前記連結支持部材の水平方向の平板状部と前記基礎部との間に介装させ、
前記連結支持部材の水平方向の平板状部の上面と、基礎部に埋め込まれた前記段付きアンカーボルトの段の上面に固着させた板部材の下面との上下方向の間に隙間を形成させ、
前記水平方向の平板状部のボルト孔の形状を、前記外管用継手移動抑制支持手段の場合は略真円形状とし、前記外管用継手移動式支持手段の場合は軸線方向に長い長孔形状としたことを特徴とする請求項２に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体。 - 前記内管と前記外管との間の真空層を確保し、前記内管の揺れを抑制する手段として、
前記内管の外周面と前記外管の内周面との間隙が軸線方向で略同一となるように、前記内管１本当たり軸線方向で少なくとも離隔した２か所に、前記内管の外周面に２つの所定の厚みと幅を有する半環状体を締結手段で締着させ、かつ前記真空層を前記内管の軸線方向に連通可能な空間部を形成した、高断熱性を有する繊維強化プラスチック製の内管支持手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の低温液化流体用真空層断熱二重管の伸縮吸収構成体。
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