JP7841775B2 - 真空二重配管と流体機器との接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、真空二重配管と流体機器との接続構造に関する。

液化水素などの低温流体を輸送するため、低温流体が通過する内管および内管を覆う外管の間に真空層を形成した真空二重配管が、従来から使用されている。真空二重配管には、バルブ等の流体機器を接続する場合があり、特許文献１には、このような真空二重配管により輸送される低温流体の流路を開閉する真空断熱形バルブが開示されている。

実開平４－６２４９８号公報

上記の特許文献１に開示された真空断熱形バルブは、真空二重配管との接続がねじの螺合によって行われており、メンテナンスの際には真空二重配管から取り外すことができる。

ところが、これによって真空二重配管の真空層が大気に開放されるため、メンテンナンスの終了時に真空層をもとの真空状態に戻すのに時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、真空二重配管に接続された流体機器のメンテナンスを迅速容易に行うことができる真空二重配管と流体機器との接続構造の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、真空二重配管と流体機器との接続構造であって、前記真空二重配管は、低温流体が通過する内管と、前記内管を覆う外管とを備え、前記内管と前記外管との間に真空層が形成されており、前記真空層は、流路に沿って設けられた上流側隔壁部材および下流側隔壁部材の間に隔離部が形成され、開閉弁を有するバイパス流路によって、前記隔離部が前記真空層の前記隔離部以外の部分と連通可能とされており、前記外管は、前記流体機器を覆うカバー部分と、前記カバー部分の上流側および下流側にそれぞれ気密にフランジ結合された上流側部分および下流側部分とを備え、前記流体機器はバルブであり、弁軸が前記カバー部分を貫通して外方に延びており、前記隔離部において、前記内管に前記流体機器が設けられると共に、前記外管の前記下流側部分の一部が取り外し可能に構成されている真空二重配管と流体機器との接続構造により達成される。

本発明によれば、真空二重配管に接続された流体機器のメンテナンスを迅速容易に行うことができる真空二重配管と流体機器との接続構造を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る真空二重配管と流体機器との接続構造を示す断面図である。 図１に示す真空二重配管の要部を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。 図１に示す真空二重配管の一部を取り外した状態を示す断面図である。 図１に示す真空二重配管の他の要部を示す断面図である。 図４の要部正面図である。 図１に示す要部の変形例を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る真空二重配管と流体機器との接続構造を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る真空二重配管１と流体機器１００との接続構造を示す断面図である。図１に示すように、真空二重配管１は、ステンレス等の金属材料からなる内菅１０および外管２０を備えており、内管１０の内部を、液化水素、液化アンモニア、液化ヘリウム、液化窒素、液化酸素等の低温流体が矢示Ｆ方向に通過する。

外管２０は、内管１０を覆うように内管１０と同心状に配置されており、内管１０と外管２０との間に真空層３０が形成されている。真空層３０は、真空ポンプ（図示せず）による真空引きが行われて、内管１０を真空断熱する。

流体機器１００は、バルブであり、弁箱１０２と、弁箱１０２内に配置された弁体１０４と、弁体１０４を回動自在に支持する弁軸１０６とを備えている。弁箱１０２の上流側および下流側は、内管１０の上流側部分１０ａおよび下流側部分１０ｂに対して、ボルト・ナット等の締結具で気密にフランジ結合されており、弁体１０４を弁軸１０６まわりに回転させることで、内管１０の流路を開閉することができる。

内管１０の上流側部分１０ａおよび下流側部分１０ｂは、流体機器１００側から順に、第１部分１１ａ，１１ｂ、第２部分１２ａ，１２ｂ、および第３部分１３ａ，１３ｂに分割されており、これらは互いに気密にフランジ結合されている。

外管２０は、流体機器１００を覆うカバー部分２９と、カバー部分２９の上流側および下流側にそれぞれ気密にフランジ結合された上流側部分２０ａおよび下流側部分２０ｂとを備えている。流体機器１００の弁軸１０６は、カバー部分２９を貫通して外方に延びている。

外管２０の上流側部分２０ａおよび下流側部分２０ｂは、カバー部分２９側から順に、第１部分２１ａ，２１ｂ、第２部分２２ａ，２２ｂ、および第３部分２３ａ，２３ｂに分割されている。外管２０の第１部分２１ａ，２１ｂ、第２部分２２ａ，２２ｂ、および第３部分２３ａ，２３ｂは、それぞれ内管１０の第１部分１１ａ，１１ｂ、第２部分１２ａ，１２ｂ、および第３部分１３ａ，１３ｂに対応する位置に配置されている。

内管１０および外管２０の上流側部分１０ａ，２０ａには、それぞれ内管側取付部１４ａおよび外管側取付部２４ａが設けられている。内管側取付部１４ａおよび外管側取付部２４ａは、リング状に形成されており、真空二重配管１の断面に沿うように、それぞれ第２部分１２ａの外周面および第２部分２２ａの内周面に溶接等で固定されている。

内管側取付部１４ａおよび外管側取付部２４ａは、内管１０および外管２０の長手方向に間隔をあけて配置されており、内管側取付部１４ａおよび外管側取付部２４ａの間には、軸方向に伸縮可能なベローズ管３１ａが取り付けられている。内管側取付部１４ａ、外管側取付部２４ａおよびベローズ管３１ａは、真空層３０を内管１０および外管２０の長手方向に遮断する上流側隔壁部材３２ａを構成している。

内管１０および外管２０の下流側部分１０ｂ，２０ｂには、上流側部分１０ａ，２０ａと同様に、それぞれ内管側取付部１４ｂおよび外管側取付部２４ｂが設けられている。内管側取付部１４ｂおよび外管側取付部２４ｂは、リング状に形成されており、真空二重配管１の断面に沿うように、それぞれ第２部分１２ｂの外周面および第２部分２２ｂの内周面に溶接等で固定されている。

内管側取付部１４ｂおよび外管側取付部２４ｂは、内管１０および外管２０の長手方向に間隔をあけて配置されており、内管側取付部１４ｂおよび外管側取付部２４ｂの間には、軸方向に伸縮可能なベローズ管３１ｂが取り付けられている。内管側取付部１４ｂ、外管側取付部２４ｂおよびベローズ管３１ｂは、真空層３０を内管１０および外管２０の長手方向に遮断する下流側隔壁部材３２ｂを構成している。真空層３０の上流側隔壁部材３２ａおよび下流側隔壁部材３２ｂの間には、真空層３０の他の部分と分断された隔離部３３が形成される。

外管２０の上流側部分２０ａには、真空層３０における上流側隔壁部材３２ａの上流側および下流側を連通する配管により、バイパス流路３４ａが形成されている。バイパス流路３４ａには開閉弁３５ａが設けられており、開閉弁３５ａの操作によりバイパス流路３４ａを開閉することができる。

外管２０の下流側部分２０ｂには、真空層３０における下流側隔壁部材３２ｂの上流側および下流側を連通する配管により、バイパス流路３４ｂが形成されている。バイパス流路３４ｂには開閉弁３５ｂが設けられており、開閉弁３５ｂの操作によりバイパス流路３４ｂを開閉することができる。

図２は、図１に示す外管２０の下流側部分２０ｂにおける第１部分２１ｂを示しており、図２（ａ）が正面図、図２（ｂ）が側面図である。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、第１部分２１ｂは、半筒状に形成された一対の分割体２５，２６を備えており、これら分割体２５，２６を円筒状となるように組み合わせて構成されている。分割体２５，２６の周方向両側には、軸方向に延びる帯板状のフランジ部２５１，２６１を備えており、フランジ部２５１，２６１同士がボルト・ナット等の締結具で気密に結合されると共に、締結具を取り外すことにより分割体２５，２６を矢示の径方向に取り外すことができる。

外管２０の上流側部分２０ａにおける第１部分２１ａ、内管１０の上流側部分１０ａにおける第１部分１１ａ、および、内管１０の下流側部分１０ｂにおける第１部分１１ｂについても、上記の第１部分２１ｂと同様に、半筒状に形成された一対の分割体２５，２６を円筒状に組み合わせて構成されており、分割体２５，２６を径方向に取り外すことができる。

上記の構成を備える真空二重配管１と流体機器１００との接続構造は、バイパス流路３４ａ，３４ｂの開閉弁３５ａ，３５ｂをいずれも開くことで、真空層３０の全体を連通することができ、従来の真空二重配管と同様に、真空層３０の全体を真空引きすることができる。

一方、流体機器１００のメンテナンス時などにおいては、開閉弁３５ａ，３５ｂをいずれも閉じることで、隔離部３３が、真空層３０の隔離部３３以外の部分から遮断される。この後、外管２０の下流側部分２０ｂにおける第１部分２１ｂ、および、内管１０の下流側部分１０ｂにおける第１部分１１ｂの一対の分割体２５，２６（図２参照）を、径方向に取り外すことにより、図３に示すように、流体機器１００の下流側に、流体機器１００のメンテンナンスを行うためのメンテナンススペースＭを形成することができる。

メンテナンススペースＭの形成により、真空層３０の隔離部３３は大気に開放されるが、真空層３０の隔離部３３以外の部分（ドット模様を付した部分）は、真空状態が維持される。メンテナンスの終了後は、メンテナンススペースＭを再び図１に示す状態に戻し、バイパス流路３４ａ，３４ｂの開閉弁３５ａ，３５ｂをいずれも開いて真空引きを行うことにより、真空層３０の全体を真空状態にすることができる。

本実施形態の真空二重配管１と流体機器１００との接続構造によれば、流体機器１００のメンテナンス時において、真空層３０の大気開放を部分的なものに抑制することで、メンテナンスの終了後に、真空層３０を短時間でもとの真空状態に戻すことができる。したがって、真空二重配管１に接続された流体機器１００のメンテナンスを迅速容易に行うことができる。

本実施形態においては、外管２０の上流側部分２０ａにおける第１部分２１ａ、および、内管１０の上流側部分１０ａにおける第１部分１１ａも、図２に示す一対の分割体２５，２６により構成されているため、流体機器１００の上流側にもメンテナンススペースを形成することができる。但し、流体機器１００の上流側のメンテナンススペースが不要な場合には、第１部分１１ａ，２１ａが分割不能な構成であってもよい。

流体機器１００のメンテナンスを行うためのメンテナンススペースの形成は、外管２０の少なくとも一部を取り外し可能な構成により行うことが可能であり、本実施形態の構成以外に、例えば、外管２０に形成した開口部を蓋体により開閉可能に構成して行うことができる。

外管２０に対するバイパス流路３４ａ，３４ｂの接続箇所は、隔離部３３を真空層３０の他の部分と連通可能な位置であれば特に限定されないが、本実施形態においては、図１に示すように、上流側のバイパス流路３４ａの両端を、第１部分２１ａおよび第２部分２２ａに接続し、下流側のバイパス流路３４ｂの両端を、いずれも第２部分２２ｂに接続している。下流側のバイパス流路３４ｂを設ける代わりに、上流側のバイパス流路３４ａを分岐させて、隔離部３３の下流側に接続してもよい。

隔離部３３を形成する上流側隔壁部材３２ａおよび下流側隔壁部材３２ｂは、真空層３０を気密に分断可能な構成であればよく、例えば、内管１０および外管２０をフランジ結合により形成する際に介在させるリング状の隔壁部材であってもよい。但し、内管１０は、内部を通過する低温流体の温度変化により伸縮することから、本実施形態の上流側隔壁部材３２ａおよび下流側隔壁部材３２ｂは、ベローズ管３１ａ，３１ｂを備えることによって真空二重配管１の長手方向に伸縮可能であり、更に、後述するように真空二重配管１の径方向にも伸縮可能となるように、内管１０および外管２０の双方に支持されている。

図１に示す上流側隔壁部材３２ａのベローズ管３１ａは、下流側の一方端における開口縁部に取付リング３６ａを備えており、ベローズ管３１ａの上流側が内管側取付部１４ａに直接取り付けられる一方、ベローズ管３１ａの下流側が取付リング３６ａを介して外管側取付部２４ａに取り付けられている。

図４は、図１に示す上流側隔壁部材３２ａの要部を示す断面図である。図４に示すように、取付リング３６ａには、径方向に延びる長孔３７ａが形成されており、ボルト３８を長孔３７ａに挿通して、外管側取付部２４ａのねじ孔に螺合させることにより、取付リング３６ａが外管側取付部２４ａに対して径方向に移動可能に支持される。図５に正面図で示すように、取付リング３６ａの長孔３７ａは、複数が中心部を挟んで互いに対向するように、周方向にバランスよく配置されている。

下流側隔壁部材３２ｂについても、上流側隔壁部材３２ａと同様に、ベローズ管３１ｂの上流側の一方端における開口縁部に取付リング３６ｂを備えており、真空二重配管１の径方向および長手方向に伸縮可能に構成されている。

図６は、図１に示す上流側隔壁部材３２ａの要部の変形例を示しており、ベローズ管３１ａの両端における開口縁部に、それぞれ取付リング３６ａ，３６ａが設けられている。各取付リング３６ａは、径方向に延びる複数の長孔３７ａが形成されており、この長孔３７ａを利用して、内管側取付部１４ａおよび外管側取付部２４ａに取り付けられる。

図７は、本発明の他の実施形態に係る真空二重配管１と流体機器１００との接続構造を示す断面図であり、上流側隔壁部材３２ａおよび下流側隔壁部材３２ｂの他の変形例を示している。図７に示す上流側隔壁部材３２ａおよび下流側隔壁部材３２ｂは、リング状に形成されて径方向中央部３９が真空二重配管１の軸方向に突出するように屈曲形成された屈曲部材からなる。この屈曲部材の内周縁部および外周縁部は、内管１０および外管２０をフランジ結合する際に挟持されて、内管１０および外管２０に支持されている。このように構成された上流側隔壁部材３２ａおよび下流側隔壁部材３２ｂも、真空二重配管１の径方向および長手方向に伸縮することができる。

真空二重配管１が接続される流体機器１００の構成は特に限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、弁箱１０２の下流側に、弁箱１０２内のメンテナンスを行うためのメンテナンスホール１０８を備える場合には、外管２０における少なくともメンテナンスホール１０８の直上部分Ｕを取り外し可能に構成することで、メンテナンスホール１０８のメンテナンスカバー１０９を開閉することができる。また、流体機器１００は、低温流体が通過、供給または排出される各種流体機器であれば必ずしもバルブに限定されるものではなく、例えば、流量計、ポンプ、アキュムレータ、タンク、熱交換器などであってもよい。

１ 真空二重配管
１０ 内管
１４ａ，１４ｂ 内管側取付部
２０ 外管
２４ａ，２４ｂ 外管側取付部
２５，２６ 分割体
３０ 真空層
３１ａ，３１ｂ ベローズ管
３２ａ 上流側隔壁部材
３２ｂ 下流側隔壁部材
３３ 隔離部
３４ａ，３４ｂ バイパス流路
３５ａ，３５ｂ 開閉弁
３６ａ，３６ｂ 取付リング
３７ａ，３７ｂ 長孔
１００ 流体機器

Claims (6)

1. 真空二重配管と流体機器との接続構造であって、
   前記真空二重配管は、低温流体が通過する内管と、前記内管を覆う外管とを備え、前記内管と前記外管との間に真空層が形成されており、
   前記真空層は、流路に沿って設けられた上流側隔壁部材および下流側隔壁部材の間に隔離部が形成され、開閉弁を有するバイパス流路によって、前記隔離部が前記真空層の前記隔離部以外の部分と連通可能とされており、
   前記外管は、前記流体機器を覆うカバー部分と、前記カバー部分の上流側および下流側にそれぞれ気密にフランジ結合された上流側部分および下流側部分とを備え、
   前記流体機器はバルブであり、弁軸が前記カバー部分を貫通して外方に延びており、
   前記隔離部において、前記内管に前記流体機器が設けられると共に、前記外管の前記下流側部分の一部が取り外し可能に構成されている真空二重配管と流体機器との接続構造。
2. 前記外管の前記下流側部分は、前記隔離部において前記カバー部分に接続される第１部分を備えており、
   前記外管の前記下流側部分の前記第１部分は、半筒状に形成された一対の分割体を円筒状に組み合わせて構成され、前記分割体を径方向に取り外すことができる請求項１に記載の真空二重配管と流体機器との接続構造。
3. 前記内管は、前記流体機器が備える弁箱の上流側および下流側にそれぞれ気密にフランジ結合された上流側部分および下流側部分を備え、
   前記内管の前記下流側部分は、前記外管の前記下流側部分の前記第１部分に対応する位置において前記流体機器に接続される第1部分を備えており、
   前記内管の前記下流側部分の前記第１部分は、半筒状に形成された一対の分割体を円筒状に組み合わせて構成され、前記分割体を径方向に取り外すことができる請求項２に記載の真空二重配管と流体機器との接続構造。
4. 前記内管は、前記流体機器が備える弁箱の下流側に、前記弁箱内のメンテナンスを行うためのメンテナンスホールを備えており、前記外管の前記下流側部分の一部を取り外すことで、前記メンテナンスホールのメンテナンスカバーを開閉することができる請求項１または２に記載の真空二重配管と流体機器との接続構造。
5. 前記上流側隔壁部材および下流側隔壁部材は、前記真空二重配管の径方向および長手方向に伸縮可能となるように、それぞれ前記内管および前記外管の双方に支持されている請求項１から４のいずれかに記載の真空二重配管と流体機器との接続構造。
6. 真空二重配管に接続されたバルブのメンテナンス方法であって、
   前記真空二重配管は、低温流体が通過する内管と、前記内管を覆う外管とを備え、前記内管と前記外管との間に真空層が形成されており、
   前記真空層は、流路に沿って設けられた上流側隔壁部材および下流側隔壁部材の間に隔離部が形成され、開閉弁を有するバイパス流路によって、前記隔離部が前記真空層の前記隔離部以外の部分と連通可能とされており、
   前記外管は、前記バルブを覆うカバー部分と、前記カバー部分の上流側および下流側にそれぞれ気密にフランジ結合された上流側部分および下流側部分とを備え、
   前記バルブは、弁軸が前記カバー部分を貫通して外方に延びており、
   前記隔離部において、前記内管に前記バルブが設けられると共に、前記外管の前記下流側部分の一部が取り外し可能に構成されており、
   メンテナンス時において、前記開閉弁を閉じることにより前記隔離部を前記真空層の前記隔離部以外の部分から遮断した後、前記外管の前記下流側部分の一部を取り外す工程を備える、真空二重配管に接続されたバルブのメンテナンス方法。