JPH08338591A - 真空断熱配管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空断熱配管の真空仕切部における侵入熱量
を低減することができる真空断熱配管を提供する。 【構成】 真空断熱配管の真空仕切部において、外管２
の外側にスペーサーリング２２ａ，２２ｂを介して気密
にアウタースリーブ２３を設け、該アウタースリーブ２
３に囲繞される部分の外管２を固体伝導伝熱長として形
成するとともに、該固体伝導伝熱長として形成された外
管２に開口２５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空断熱配管に関し、
詳しくは、真空断熱配管に設けられている真空仕切部か
らの侵入熱量を低減した真空断熱配管に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空断熱配管は、他の断熱配管と比較し
て断熱性能がよいので、特に液化窒素，液化ヘリウム等
の極低温流体の移送用として広く用いられている。そし
て、真空断熱配管は、機器との接続あるいは配管のプレ
ファブ化のため、構造上そのどこかで真空空間を仕切る
必要がある。

【０００３】真空断熱配管における真空仕切部の構造と
して、比較的小口径の配管の場合は、脱着可能な仕切部
を有するバイオネット継手が使用されていることは周知
である。しかしながら、バイオネット継手は、その構造
上採用され得る配管口径に制約があり、一般的に内管径
が６０ｍｍを超える場合には採用できず、このような場
合、真空仕切部は、溶接等の周知の方法により密封固定
することになる。

【０００４】図５及び図６に、真空断熱配管における真
空仕切部を溶接により固定する場合の典型的な従来技術
の構造を示す。真空仕切部は、通常、内管１同士、外管
２同士の溶接接合部Ａ，Ｂの近傍に設けられるもので、
図５は、内管１が１本の場合を示している。真空仕切部
１０において、内管１と外管２との間の真空空間は、仕
切管３ａ，３ｂとリング状の仕切板４ａ，４ｂ，４ｃと
により、図において左側の真空空間５ａと右側の真空空
間５ｂとに気密に仕切られている。内管１，外管２，仕
切管３ａ，３ｂ及び仕切板４ａ，４ｂ，４ｃは、それぞ
れ溶接により接合されている。

【０００５】また、図６は、３本の内管１ａ，１ｂ，１
ｃを１本の外管２内に収容した例を示すものであり、真
空仕切部１０において、内管１ａ，１ｂ，１ｃと外管２
とは、各内管にそれぞれ取付けられた仕切管３１ａ，３
１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂと仕切板４１
ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂとを組合
わせた個別真空仕切材と、各個別真空仕切材と外管２と
の間に設けた１枚の共通の仕切板４０ｃとにより、前記
同様に、真空空間５ａと真空空間５ｂとに仕切られてい
る。

【０００６】このような構造の真空仕切部は、大気温度
状態の外管と極低温状態の内管とが仕切管及び仕切板に
より接続しているので、仕切管及び仕切板からの固体伝
導伝熱による熱侵入がある。真空断熱配管における内管
への熱侵入は、部分的に存在する真空仕切部の固体伝熱
伝導によるものの他に、配管全長にわたって全体的に侵
入する輻射伝熱によるものがある。しかしながら、真空
仕切部における固体伝熱伝導による侵入熱量は大きく、
全体侵入熱量の大部分を占めており、内管内を移送され
る流体の熱損失やガス化による流動変動等の不具合を招
くことになる。また、真空仕切部における固体伝導伝熱
長が十分でない場合には、仕切板が溶接固定される部分
の外管の外面に結露や着霜が発生し、運用上好ましくな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらの不具合をなく
すため、従来は、真空仕切部の固体伝導伝熱長を長くし
て固体伝導伝熱による侵入熱量を低減していた。すなわ
ち、その第１の方法は、仕切管の長さを軸方向に延長し
て固体伝導伝熱長を長くする方法である。しかし、この
構造では、仕切管の長さが延長された分だけ、それぞれ
の径方向の輻射伝熱による侵入熱量が増加するため効果
的な方法ではない。また、第２の方法は、仕切管の軸方
向の長さは変えずに、仕切管及び仕切板の段数を追加す
ることにより固体伝導伝熱長を長さくする方法である。
この構造は、輻射伝熱による侵入熱量を増加させずに固
体伝導伝熱長を長くすることができる代わりに外管が太
くなり、製作費や設備費の上昇を招くことになる。

【０００８】そこで本発明は、真空断熱配管の真空仕切
部を大型化することなく、真空仕切部において十分な断
熱性能を有する真空断熱配管を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の真空断熱配管は、外管内に、断熱用の真空
空間部を介して１本あるいは複数本の内管を収容すると
ともに、前記外管内面と内管外面とにわたって、仕切管
と仕切板とを組合わせた真空仕切材を備えた真空断熱配
管において、前記真空仕切材が接する部分の外管の外側
に、外管外周面との間に空間部を設けてアウタースリー
ブを配設するとともに、前記外管に、該アウタースリー
ブ内の空間部に連通する開口を設けたことを特徴とし、
また、前記内管と仕切管との間、仕切管同士の間、仕切
管と外管との間及び外管とアウタースリーブとの間の少
なくとも一つの空間にスーパーインシュレーションを装
填したことを特徴としている。

【００１０】

【作 用】上記構成によれば、真空断熱配管の真空仕切
部において、アウタースリーブ内の外管を固体伝導伝熱
長の一部とすることができ、真空仕切部を大型化、特に
外管を太くすることなく、真空仕切部における侵入熱量
を低減することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
てさらに詳細に説明する。なお、前記従来例と同一要素
のものには同一符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。まず、図１は、本発明の第１実施例を示すもので、
内管が１本の場合の真空仕切部の一実施例である。

【００１２】本実施例に示す真空断熱配管における真空
仕切部２０は、前記図５に示した従来例と同様に、内管
１と外管２との間の断熱用の真空空間は、内管１の外面
と外管２の内面とにわたって設けられた真空仕切材２１
により、図において左右の真空空間５ａ，５ｂに気密に
仕切られている。この真空仕切材２１は、仕切管３ａ，
３ｂ及び仕切板４ａ，４ｂ，４ｃを組合わせて互いに気
密に溶接接合するとともに、その内周部及び外周部を内
管１の外面と外管２の内面とにそれぞれ気密に溶接接合
したものである。

【００１３】そして、真空仕切材２１が外管２の内側に
溶接固定される位置から軸方向両側に所定間隔をおい
て、スペーサーリング２２ａ，２２ｂが外管２の外側に
溶接固定され、さらに、該スペーサーリング２２ａ，２
２ｂの外周にアウタースリーブ２３が気密に溶接固定さ
れている。これにより、外管２とアウタースリーブ２３
との間には、適当な大きさの空間部２４が形成される。

【００１４】前記スペーサーリング２２ａ，２２ｂ及び
アウタースリーブ２３は、あらかじめ環状に形成したも
のを外管２に通しておくか、あるいは、半割り構造のも
のを所定位置で環状に溶接接合したものを用いることが
できる。

【００１５】そして、外管２の前記真空仕切材２１の溶
接固定部といずれか一方のスペーサーリング２２ａ，２
２ｂとの間、本実施例ではスペーサーリング２２ａとの
間には、真空断熱配管における前記真空空間５ａとアウ
タースリーブ２３の内側の空間部２４とを連通させる開
口２５が設けられている。

【００１６】このように構成することにより、真空断熱
配管の真空仕切部２０において、移送される流体と同じ
極低温状態の内管１と、大気に曝されて大気温度状態の
外管２との間の固体伝導伝熱長は、図２に示すように、
仕切管３ａ，３ｂの軸方向の長さ（Ｌ１，Ｌ２）と、仕
切板４ａ，４ｂ，４ｃの径方向の長さ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ
３）とに加えて、アウタースリーブ２３に囲繞された部
分の外管２が直接大気に曝されることがなくなるため、
仕切板４ｃの外管２への溶接固定位置からスペーサーリ
ング２２ａ，２２ｂまでの外管２の長さ（Ｌ３又はＬ
４）が固体伝導伝熱長に加わり、従来に比較して固体伝
導伝熱長がＬ３あるいはＬ４の分だけ長くなり、長くな
った分だけ侵入熱量を低減することができる。また、仕
切管３ａ，３ｂの軸方向長さ（Ｌ１，Ｌ２）を従来と同
じにすれば、輻射伝熱量は従来と同じであり、増加する
ことはない。

【００１７】前記開口２５は、外管２とアウタースリー
ブ２３との間の空間部２４を、内管１と外管２との間の
真空空間５ａと連通状態にして、真空空間５ａを真空排
気するときに同時に、かつ、同程度の真空度が得られる
ようにするためのものであり、円形，長円形，四角形，
長四角形等，その目的を達成するものであれば、外管２
の強度に影響を与えない範囲でその形状及び個数は特に
限定されるものではない。さらに、本実施例では、真空
仕切材２１が外管２に溶接固定された位置とスペーサー
リング２２ａとの間に開口２５を設けているが、この開
口２５は、真空仕切材２１が外管２に溶接固定される位
置と他方のスペーサーリング２２ｂとの間に設けてもよ
い。この場合は、空間部２４と真空空間５ｂとが同時に
真空排気される。

【００１８】また、図示は省略するが、内管１，仕切管
３ａ，３ｂ及びアウタースリーブ２３に囲繞される部分
の外管２の外側の内、一つ以上の真空空間に周知のスー
パーインシュレーションを巻付ける等の手法により装填
して輻射伝熱による侵入熱量を低減するようにしてもよ
い。

【００１９】本実施例によれば、従来の真空断熱配管に
比較して、追加設置する部品は、スペーサーリング２２
ａ，２２ｂとアウタースリーブ２３だけであり、低コス
トで、しかも断熱性能が向上した真空断熱配管が得られ
る。

【００２０】次に、図３及び図４は、本発明の第２実施
例を示すもので、内管が複数本の場合の真空断熱配管に
おける真空仕切部の一実施例を示している。

【００２１】本実施例は、３本の内管１ａ，１ｂ，１ｃ
を１本の外管２内に収容しており、真空仕切部３０にお
いて、従来と同様に、各内管１ａ，１ｂ，１ｃには、そ
れぞれ仕切管３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３
ａ，３３ｂと仕切板４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，
４３ａ，４３ｂとを組合わせた個別真空仕切材３１，３
２，３３が、従来と同様に、各内管１ａ，１ｂ，１ｃ毎
に個別に取付けられるとともに、各個別真空仕切材３
１，３２，３３の外端部には、各個別真空仕切材３１，
３２，３３と外管２との間を気密に塞ぐ１枚の共通の仕
切板４１が取付けられ、これらの仕切管及び仕切板によ
り形成した真空仕切材４０により、内管１と外管２との
間の断熱用の真空空間を、左右の真空空間５ａ，５ｂに
気密に仕切っている。

【００２２】そして、前記第１実施例と同様に、外管２
の外周には、真空仕切材４０が溶接固定される位置から
軸方向に所定間隔をおいてスペーサーリング３５ａ，３
５ｂが溶接固定され、さらに、該スペーサーリング３５
ａ，３５ｂにアウタースリーブ３６が溶接固定されてい
る。これらのスペーサーリング３５ａ，３５ｂ及びアウ
タースリーブ３６は、前記第１実施例と同様の方法で製
作，取付けを行うことができる。

【００２３】さらに、アウタースリーブ３６で囲繞され
る部分の外管２には、アウタースリーブ３６内の空間部
３７と外管２内の真空空間５ａとを連通させる前記同様
の開口３８が設けられている。

【００２４】また、各内管と各仕切管、各仕切管同士、
各仕切管と外管２、外管２とアウタースリーブ３６との
間の真空空間の内、一つ以上の真空空間に図示しないス
ーパーインシュレーションを装填して輻射伝熱による侵
入熱量を低減するように構成してもよいことも、前記第
１実施例と同様である。

【００２５】本実施例では、３本の内管１ａ，１ｂ，１
ｃを一列に配設した場合について説明したが、内管の本
数及び配列は、真空断熱配管の設置場所や移送する流体
の数及び流体の性状により決定される設計事項（例え
ば、最も低温の流体を最も内側に配置する等）であり、
本実施例に限定されるものではない。

【００２６】このように、内管が複数本の場合も、内管
が１本の場合の第１実施例と同様に固体伝導伝熱長を長
くすることができ、スペーサーリングとアウタースリー
ブを追加設置するだけで、低コストでしかも従来に比べ
て真空仕切部における断熱性能を約１０〜２０％向上さ
せた真空断熱配管を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空仕切部における侵入熱量を低減した断熱性能に優れ
た真空断熱配管を、低コストで、かつ、大型化を避けつ
つ得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例を示す真空断熱配管の断
面斜視図である。

【図２】 固体伝導伝熱長を説明する図である。

【図３】 本発明の第２実施例に示す真空断熱配管の断
面斜視図である。

【図４】 同じく真空断熱配管の断面図である。

【図５】 従来の真空断熱配管の一例を示す断面図であ
る。

【図６】 従来の真空断熱配管の他の例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…内管、２…外管、３ａ，３ｂ，
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ…仕
切管、４ａ，４ｂ，４ｃ，４１，４１ａ，４１ｂ，４２
ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ…仕切板、５ａ，５ｂ…真
空空間、２０，３０…真空仕切部、２１，４０…真空仕
切材、２２ａ，２２ｂ，３５ａ，３５ｂ…スペーサーリ
ング、２３，３６…アウタースリーブ、２４，３７…空
間部、２５，３８…開口、３１，３２，３３…個別真空
仕切材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管内に、断熱用の真空空間部を介して
   内管を収容するとともに、前記外管内面と内管外面とに
   わたって、仕切管と仕切板とを組合わせた真空仕切材を
   備えた真空断熱配管において、前記真空仕切材が接する
   部分の外管の外側に、外管外周面との間に空間部を設け
   てアウタースリーブを配設するとともに、前記外管に、
   該空間部に連通する開口を設けたことを特徴とする真空
   断熱配管。
2. 【請求項２】 外管内に、断熱用の真空空間部を介して
   複数の内管を収容するとともに、各内管の外周にそれぞ
   れ設けた仕切管と仕切板との組合わせからなる個別真空
   仕切材と、各個別真空仕切材と外管との間に設けた１枚
   の共通の仕切板とからなる真空仕切材を備えた真空断熱
   配管において、前記共通の仕切板が接する部分の外管の
   外側に、外管外周面との間に空間部を設けてアウタース
   リーブを配設するとともに、前記外管に、該空間部に連
   通する開口を設けたことを特徴とする真空断熱配管。
3. 【請求項３】 前記内管と仕切管との間、仕切管同士の
   間、仕切管と外管との間及び外管とアウタースリーブと
   の間の少なくとも一つの空間にスーパーインシュレーシ
   ョンを装填したことを特徴とする請求項１又は２に記載
   の真空断熱配管。