JPH0726638Y2 - 真空断熱四重配管の継手構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、液体水素、液体ヘリウム等の極低温流体を移
送する真空断熱四重配管に係り、特に、その配管同志の
継手部を改良した真空断熱四重配管の継手構造に関す
る。

［従来の技術］ 一般に、液体水素、液体ヘリウム等の極低温流体の移送
には、外部からの入熱によって配管内の極低温流体が蒸
発し、これが原因で生ずる配管の振動や熱損失を低減す
るために第２図に示すような構造の配管が用いられてい
る。

図示するように、この真空断熱四重配管ａは上記極低温
流体を実質的に移送する内管ｂと、この内管ｂを覆うよ
うに所定の空間を隔てた二重管c1,c2からなる中間熱シ
ールドｃと、この中間熱シールドｃを覆う外管ｄとから
主に構成されている。そして、配管ａの継手部ｇは内管
ｂと外管ｄ同志を突き合わせ、その内外管ｂ、ｄ間を隔
壁ｅで閉じると共に、中間熱シールドｃの端部を閉じて
内管ｂと外管ｄと隔壁ｅの空間を真空状態とした真空断
熱層ｆを形成している。

この中間熱シールドｃは図示するように二重配管c1,c2
の一端を密閉し、その間隙に液体窒素等の低温液体を流
入して構成されている。

従って、配管ａの外部から内管ｂへ伝導する外部入熱
は、上記真空断熱層ｆと共にこの中間熱シールドｃによ
ってさらに断熱され、内管ｂを流れる極低温流体に対し
ての熱影響が極めて低減されることになる。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、この真空断熱四重配管ａは工場等で製造され
ることになるが、施工上あるいは輸送の都合等によりそ
の長さには自ずと制限が生じてくる。従って、長い距離
の真空断熱四重配管ａを設置する際には、現場において
図示するように内管ｂと外管ｄを溶接等により複数継手
することによってその全体の長さを伸ばしていた。

しかしながら、内管ｂ内を移送する液体ヘリウムは大気
圧下で−269℃という極めて低温の流体であるため、こ
のような継手構造では、外部からの入熱を防ぎきれなか
った。従って、極低温流体が配管内を移送する際、この
継手部を介して外部の熱が入熱し、移送管内で極低温流
体が蒸発したBOG（Boil Off Gas）によって、移送管の
振動の原因となったり、蒸発ロスが生じる問題があっ
た。

以上の事情を考慮して創案された本考案の目的は、上記
配管同志の継手部を断熱性を高めた構造とすることで、
継手部からの外部入熱を低減する真空断熱四重配管の継
手構造を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために本考案は、液体水素、液体ヘ
リウム等の極低温流体を移送する内管を第一中管で覆っ
た第一空間を真空状態とし、さらに該第一中管を第二中
管で覆って、その間に液体窒素等の低温流体を流入した
中間熱シールドを設け、さらに該第二中管を外管で覆っ
て該第二空間を真空状態とした真空断熱四重配管の継手
構造において、この真空断熱四重配管の端部を、その内
管から外管にかけて順にその長さが短くなるように繰り
出して山型に形成し、その端部同志を突合わせて上記内
管同士を直接連結すると共に、上記第一中管同士をこの
第一中管と同径の円筒体からなる第一連結部材を介し
て、上記第二中管同士をこの第二中管と同径の円筒体か
らなる第二連結部材を介して、上記外管同士をこの外管
と同径の円筒体からなる外管連結部材を介してそれぞれ
溶接し、さらに、上記内管と第一中管及び第二中管と外
管の間をその長さ方向に延出させたスリーブで連結させ
たものである。

［作用］ 本考案は上述したように、内管同士は直接、その他の配
管同士はそれぞれ同径の接続部材を溶接したため、その
継手部の構造は他の部分と略同様な構成となる。従っ
て、その継手部において低温流体が流れる中間熱シール
ドも連通されることになり、連結部での極低温流体への
入熱が大巾が低減され、また、連結部の第一空間及び第
二空間も同様に真空状態とすると共に、これらをスリー
ブで連結してその空間を保持するようにしたことで、さ
らなる断熱性の向上が期待される。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を添付図面に従って説明する。

液体ヘリウム等の極低温流体を移送する真空断熱四重配
管の継手構造１は第１図に示すように、配管２の軸芯部
に液体ヘリウム等の極低温流体を移送するための内管４
と、この内管４の外側であって、これを囲繞するように
所定の間隔を隔てた第一中管５と、この第一中管５の外
側にこれを囲繞するように所定の間隔を隔てた第二中管
６と、さらにこの第二中管６の外側であってこれを囲繞
するように所定の間隔を隔てた外管７とによって形成さ
れた四重管構造となっている。

この第一中管５と第二中管６との空間には液体窒素等の
低温流体を流入させた中間熱シールド８が形成されてお
り、配管２の外部から上記内管４への入熱を防止してい
る。またこの中間熱シールド８の一部には、内管４と中
間熱シールド８と外管７との空間、すなわち内管４と第
一中管５との第一空間９と、第二中管６と外管７の空間
との第二空間10を連通するための連通管18が形成され、
この第一空間９と第二空間10を断熱のために10^-4〜10^-5
Torr程度の真空状態としている。

また、第一空間９と第二空間10にはこれら空間を保持す
るためのスリーブ12が複数、設けられており、配管外部
の熱がスリーブ12を介して内管４内の極低温流体に入熱
するのを防止するため隔壁を長さ方向に延出して形成さ
れている。

次に、本考案の作用について説明する。

このような継手構造にすることで、この継手部13での外
部入熱は真空の第二空間10によって先ず第二中管６への
入熱が低減され、第二中管６から第一中管５への入熱は
さらに液体窒素（大気圧下で−196℃）の中間熱シール
ド８によって低減されることになる。また、さらに中間
熱シールド８から内管４内への入熱は第一空間９によっ
て断熱されるため、内管４内を移送する液体ヘリウム等
の極低温流体への入熱が極めて低減される。

また、隔壁をスリーブ状にすることで固体熱伝導による
入熱も低減されることになる。

従って、内管４内を移送する液体ヘリウムのBOGの発生
を低く抑えることが可能となる。

次に、この配管２同志を一体的に溶接接合する工程の一
例を説明する。

配管２内の各管同志を溶接接合する際には、予め、配管
２の先端、すなわち継手部13を内管４、第一中管５、第
二中管６、外管７の順にその長さを順次短く成形して略
山形とする共に、内管４同志を接合させた場合、他の管
の不足分の長さの第一連結部材5a、第二連結部材6a、外
管連結部材7aを成形する。

そして、内管４の端部を溶接点14で溶接接合して内管内
を連通させる。次に二分割した円筒状の第一連結部材5a
を第一中管５のそれぞれの端部を溶接点15で溶接し、第
一中管５を一体化する。次に第二連結部材6aも同様に溶
接点16で溶接して第二中管６を一体化し、中間熱シール
ド８を連通させる。そして最後に外管７も同様に外管連
結部材7aを溶接点17で溶接して一体化した後、真空吸引
すると、第二空間10及び連通管18で連通された第一空間
も同様に真空状態となり、これで配管２同志の継手が終
了する。

［考案の効果］ 以上、本考案によれば、配管の継手部からの入熱を低減
し、BOGの発生を低減するとによって、エネルギ効率が
向上すると共に、BOGによる配管の振動等を防止するこ
とが可能となり、配管の信頼性が向上するといった優れ
た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である真空断熱四重配管の継
手構造を示す断面図、第２図は従来の真空断熱四重配管
の継手構造を示す断面図である。 図中、１は真空断熱四重配管の継手構造、４は内管、５
は第一中管、６は第二中管、７は外管、８は中間熱シー
ルド、９は第一空間、10は第二空間、12はスリーブ、13
は継手部、18は連通管である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】液体水素、液体ヘリウム等の極低温流体を
   移送する内管を第一中管で覆った第一空間を真空状態と
   し、さらに該第一中管を第二中管で覆って、その間に液
   体窒素等の低温流体を流入した中間熱シールドを設け、
   さらに該第二中管を外管で覆って該第二空間を真空状態
   とした真空断熱四重配管の継手構造において、この真空
   断熱四重配管の端部を、その内管から外管にかけて順に
   その長さが短くなるように繰り出して山型に形成し、そ
   の端部同志を突合わせて上記内管同士を直接連結すると
   共に、上記第一中管同士をこの第一中管と同径の円筒体
   からなる第一連結部材を介して、上記第二中管同士をこ
   の第二中管と同径の円筒体からなる第二連結部材を介し
   て、上記外管同士をこの外管と同径の円筒体からなる外
   管連結部材を介してそれぞれ溶接し、さらに、上記内管
   と第一中管及び第二中管と外管の間をその長さ方向に延
   出させたスリーブで連結させたことを特徴とする真空断
   熱四重配管の継手構造。