JPWO2013073540A1 - 配管接続構造および配管接続方法 - Google Patents

Abstract

本発明の配管接続構造は、反応性物質が流動し、一方の端部同士が突き合わされた２本の配管と、反応性物質との反応性が低い材料によって形成され、突合せ部を含む領域に配置されて反応性物質を配管内に封止する封止手段と、封止手段によって封止された突合せ部に配置されることによって、２本の配管を連結する連結手段と、連結手段を補強する補強手段、とを備える。

Description

本発明は配管接続構造および配管接続方法に関し、特に、内部に反応性が高い物質が流動する配管同士を接続するための配管接続構造および配管接続方法に関する。

電子機器内に配置された部品の実装密度が大きくなることに伴い、電子機器から発せられる熱量の密度が増大している。さらに、部品の実装密度が大きくなることによって、各部品から発せられた熱を取り除く冷却システムを、発熱部品の近傍に配置することが困難になっている。そこで、部品から発せられた熱を発熱部品から離れたところに輸送して冷却する技術が提案されている。
その技術の一つとして、冷媒の相変化を利用した沸騰冷却装置がある。沸騰冷却装置では、沸騰と凝縮を繰り返す冷媒を、発熱部品近傍に配置した沸騰部と外気に近い位置に配置した凝縮部との間で配管を用いて循環させることにより、部品から発せられた熱を外気に放熱する。
ここで、長期間の動作を保証する電子機器に沸騰冷却装置を配置する場合、冷媒による熱の循環を継続するために、沸騰冷却装置には長期間の機密性の保証が要求される。特に、沸騰部、凝縮部および配管の突合せ部においては、低コストで長期間にわたって高気密性を保持できる接続構造が要求される。
配管の接続構造に関する技術は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。特許文献１の配管の接続方法においては、一対の配管の接続面をテーパ状に面取りして嵌合させた後、嵌合部に接着剤を塗布し、接続管を嵌合部上方にスライドさせて硬化させる。そして、最後に粘着テープを用いて配管と接続管の境界を固着する。
一方、特許文献２の配管の接続方法は、一対の金属管をそれぞれ樹脂スリーブの両端から挿入し、金属スリーブおよび熱収縮チューブで覆う。これによって、金属管の突合せ部が樹脂スリーブ、金属スリーブおよび熱収縮チューブによってシールされる。

特開２０００−２１３６７１号公報 特開２００８−０７５８０９号公報

しかし、特許文献１や特許文献２の技術を沸騰冷却装置に用いられる配管の接続に適用する場合、接着剤や樹脂スリーブが配管内を流動している冷媒と接触して反応する。接着剤と冷媒、または、樹脂スリーブと冷媒が長期間にわたって反応し続けることにより、接着剤または樹脂スリーブが劣化し、気密性が低下する。このように、特許文献１や特許文献２の配管接続構造においては、配管に反応性が高い物質（以下、「反応性物質」と記載する。）を流動させると、長期間にわたって気密性を保持できないという課題があった。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、配管に反応性物質を流動させると、長期間にわたって配管突合せ部の気密性を保持できない、という課題を解決する配管接続構造および配管接続方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る配管接続構造は、反応性物質が流動し、一方の端部同士が突き合わされた２本の配管と、反応性物質との反応性が低い材料によって形成され、端部が突き合わされた突合せ部を含む領域に配置されて反応性物質を配管内に封止する封止手段と、封止手段によって封止された突合せ部に配置されることによって、２本の配管を連結する連結手段と、連結手段を補強する補強手段、とを備える。
上記目的を達成するために本発明に係る配管接続方法は、反応性物質が流動する２本の配管の一方の端部同士を突合せ、反応性物質との反応性が低い材料を端部を突合せた突合せ部を含む領域に配置することによって、反応性物質を配管内に封止し、封止された突合せ部に配置されることによって、２本の配管を連結し、２本の配管が連結した状態を補強する。

本発明によれば、反応性が高い物質（反応性物質）を流動させる場合であっても、長期間にわたって配管突合せ部の気密性を保持することができる配管接続構造および配管接続方法が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る配管接続構造１０の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る配管接続構造１００の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る別の配管接続構造１００Ｂの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る別の配管接続構造１００Ｃの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る別の配管接続構造１００Ｄの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る配管接続構造２００の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る別の配管接続構造２００Ｂの断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る別の配管接続構造２００Ｃの断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る配管接続構造３００の断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る弾性チューブ３３０の外観斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る配管接続構造３００の溝３１１近傍の拡大図である。 本発明の第４の実施形態に係る別の配管接続構造３００Ｂの断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る別の配管接続構造３００Ｃの断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る別の配管接続構造３００Ｃの溝３１１Ｃ近傍の拡大図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。本実施形態に係る配管接続構造の断面図を図１に示す。図１において、本実施形態に係る配管接続構造１０は、２本の配管２０、３０、封止手段４０、連結手段５０および補強手段６０を備える。
配管２０、３０は、内部に樹脂との反応性が高い気体状または液体状の媒体（以下、「反応性物質」と記載する。）が流動する金属製の管である。ここで、反応性物質は、比較的低沸点の不凍液等である。配管２０、３０において、互いに突き合わされる端部は、それぞれ平坦に加工されている。
封止手段４０は、配管２０、３０内を流動する反応性物質との反応性が低い材料によって形成される。封止手段４０は、配管２０、３０上面の突合せ部を含んだ領域に配置される。封止手段４０を配管２０、３０上面の突合せ部を含んだ領域に配置することにより、反応性物質が配管２０、３０内に封止される。封止手段４０は、例えば、アルミニウム等の硬度の低い金属で形成される。
連結手段５０は、封止手段４０の上方に配置されることによって、配管２０、３０を連結する。連結手段５０は、例えば、弾性チューブ、熱収縮チューブまたは樹脂等によって形成される。
補強手段６０は、連結手段５０による配管２０、３０の連結状態を補強する。補強手段６０は、例えば、固定金具や接着剤等によって形成される。
本実施形態に係る配管接続構造１０は、配管２０、３０の端部を突合せ、突合せ部を含んだ領域に、封止手段４０、連結手段５０、補強手段６０をこの順番で配置することにより、配管２０、３０を接続する。
以上のように構成された配管接続構造１０においては、配管２０、３０上面の突合せ部を含んだ領域に封止手段４０を配置することにより、突合せ部から反応性物質が流出するのを阻止することができる。従って、配管２０、３０内の気密性を高めることができる。なお、封止手段４０は、配管２０、３０内を流動する反応性物質との反応性が低い材料によって形成されているので、封止手段４０と反応性物質とが反応して封止手段４０が劣化することを抑制することができる。
また、上記の配管接続構造１０においては、封止手段４０によって反応性物質が封止された配管２０、３０の突合せ部に連結手段５０を配置することにより、２本の配管２０、３０を連結する。これにより、連結手段５０を構成する部材と反応性物質とが反応して連結手段５０を構成する部材が劣化することなしに、配管２０、３０を連結することができる。
さらに、上記の配管接続構造１０においては、補強手段６０を用いて配管２０、３０の連結状態を補強していることから、突合せ部の気密性を長期にわたって保持することができる。
以上のように、本実施形態に係る配管接続構造１０は、反応性物質を流動させる場合であっても、長期間にわたって配管接続部の気密性を保持することができる。
なお、本実施形態に係る配管接続構造１０においては、配管２０、３０の突き合わされる端部を平坦化する。この場合、配管２０、３０の突合せ部から流出する反応性物質の量を最小限にすることができる。従って、配管２０、３０内の気密性をさらに高めることができる。なお、配管２０、３０に対する加工は、やすり等を用いた平坦化のみであるため、加工コストを低く抑えることができる。
ここで、連結手段５０として、弾性チューブを適用することができる。この場合、封止手段４０として、弾性チューブの内面に配置された金属膜（金属めっき）や、突合せ部を含む配管２０、３０の上面領域に配置された金属膜（金属箔）を適用することができる。さらにこの場合、補強手段６０として、例えば、リング状のバンド部とバンド部のリング径を調整する締め付け部とを備えた固定金具を適用することができる。また、弾性チューブを加熱して収縮させることにより、補強手段６０として作用させることもできる。
さらに、封止手段４０として突合せ部を含む配管２０、３０の上面領域に巻き付けられた金属膜（金属箔）を、連結手段５０として配管２０、３０の突合せ部を含む上面領域を覆う樹脂部材を適用することができる。この場合、樹脂部材の固着性が補強手段６０として作用する。
これらの構成によっても、反応性物質を流動させる場合に長期間にわたって配管突合せ部の気密性を保持することができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態に係る配管接続構造の断面図を図２に示す。図２において、本実施形態に係る配管接続構造１００は、２本の沸騰冷却用配管１１０、１２０、内面に金属めっき１３１が施された弾性チューブ１３０および２つの締め金具１４０、１５０を備える。
沸騰冷却用配管１１０、１２０は、端部（突合せ面）が平坦に加工された金属製の配管であり、内部を沸騰冷却用の冷媒が流動する。沸騰冷却用の冷媒は、比較的低沸点の不凍液であり、例えば、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）やＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）等の有機冷媒を適用することができる。本実施形態において、沸騰冷却用配管１１０、１２０として、直径が約１２ｍｍのアルミ管を適用する。沸騰冷却用配管１１０、１２０として安価で硬度が低いアルミ管を適用することにより、材料コストを低く抑えることができると共に端部を容易に平坦化することができ、加工コストを低く抑えることができる。
内面に金属めっき１３１が施された弾性チューブ１３０は、伸縮性が高い弾性体によって形成されたチューブである。本実施形態において、弾性チューブ１３０は、内径約１１．５ｍｍ、外径約１７．５ｍｍ、長さ約３ｃｍのブチルゴム製のゴムホースであり、電界めっき法等を用いて内面にアルミニウムがめっきされている。めっき金属として、硬度が低いアルミニウムを適用することにより、めっき後に割れが発生することを抑制することができる。
締め金具１４０、１５０は、例えば、一般的なホースクランプが適用される。
沸騰冷却用配管１１０、１２０を、金属めっき１３１が施された弾性チューブ１３０および締め金具１４０、１５０を用いて接続する場合、先ず、沸騰冷却用配管１１０、１２０の突合せ部をやすり等によって平坦に加工する。沸騰冷却用配管１１０、１２０の突合せ部を平坦化することによって、突合せ部から流出する冷媒の量を最小限にすることができる。また、沸騰冷却用配管１１０、１２０に対する加工は、やすり等を用いた端面の平坦化のみであるため、加工コストを低く抑えることができる。
そして、内面に金属めっき１３１が施された弾性チューブ１３０を沸騰冷却用配管１１０、１２０の一方に通し、沸騰冷却用配管１１０、１２０の互いの端部を突合せる。その後、配管１１０、１２０の突合せ部の上方に、予め通しておいた弾性チューブ１３０をスライドさせ、沸騰冷却用配管１１０、１２０を連結させる。この状態で、弾性チューブ１３０の両端を締め金具１４０、１５０を用いて中心方向に押圧することにより、沸騰冷却用配管１１０、１２０の連結状態を補強する。
上述の配管接続構造１００において、弾性チューブ１３０の内面に金属めっき１３１が施されていることから、沸騰冷却用配管１１０、１２０の突合せ部から流出する冷媒と、弾性チューブ１３０を構成する有機材料とが直接接触することを回避することができる。その結果、冷媒との反応によって弾性チューブ１３０が劣化することが抑制される。
また、弾性チューブ１３０上方から沸騰冷却用配管１１０、１２０を締め金具１４０、１５０を用いて補強していることから、沸騰冷却用配管１１０、１２０と弾性チューブ１３０との密着性を高めることができ、沸騰冷却用配管１１０、１２０の連結状態を長期にわたって保持することができる。なお、締め金具１４０、１５０は、一般的なホースクランプ等を適用することができるため、材料コストを低く抑えることができる。
従って、本実施形態に係る配管接続構造１００は、反応性が高い冷媒を流動させる場合であっても、沸騰冷却用配管１１０、１２０の接続部の気密性を長期間にわたって保持することができる。
上記の説明では、予め弾性チューブ１３０を沸騰冷却用配管１１０、１２０の一方に通しておき、配管１１０、１２０の突合せ部上方に弾性チューブ１３０をスライドさせることとした。しかしこれに限らず、弾性チューブ１３０の両端から沸騰冷却用配管１１０、１２０をそれぞれ挿入して、弾性チューブ１３０の内部で配管１１０、１２０の端部を突合せることもできる。
また、沸騰冷却用配管の長手方向と直交する端面を平坦化する代わりに、端部を斜めに切断した面を平坦化することもできる。図３に、沸騰冷却用配管の端部を斜めに切断した面を平坦化して突合せ、突合せ部を内面に金属めっき１３１Ｂが施された弾性チューブ１３０Ｂおよび締め金具１４０Ｂ、１５０Ｂを用いて接続した例を示す。
図３に示した配管接続構造１００Ｂにおいて、沸騰冷却用配管１１０Ｂの端部を配管の内側面から外側面に向かって角度θで斜め方向に切断することにより、沸騰冷却用配管１１０Ｂの端部は内側面が突出したテーパ状に形成されている。一方、沸騰冷却用配管１２０Ｂの端部は、外側面から内側面に向かって角度θで斜め方向に切断することにより、外側面が突出したテーパ状に形成されている。
沸騰冷却用配管１１０Ｂ、１２０Ｂの端部を斜め方向に切断して突合せた場合、互いのテーパ面が嵌合し合うので、沸騰冷却用配管１１０Ｂ、１２０Ｂの連結状態が配管の長手方向と直交する半径方向にずれることが抑制される。
一方、沸騰冷却用配管を加工が容易な柔らかい金属（例えば、アルミニウム）によって形成する場合、端部を平坦化すると共に、外径が端部に向かって徐々に細くなるように加工してもよい。図４に、沸騰冷却用配管１１０Ｃ、１２０Ｃの端部の近傍領域の外径を徐々に縮小し、突合せ部を内面に金属めっき１３１Ｃが施された弾性チューブ１３０Ｃおよび締め金具１４０Ｃ、１５０Ｃを用いて補強した例を示す。
図４に示した配管接続構造１００Ｃにおいて、沸騰冷却用配管１１０Ｃ、１２０Ｃは、外径が端部に向かって徐々に細くなるように加工されている。沸騰冷却用配管１１０Ｃ、１２０Ｃの外径を端部に向かって徐々に細くすることにより、沸騰冷却用配管１１０Ｃ、１２０Ｃの弾性チューブ１３０Ｃへの挿入がスムーズになる。そのため、沸騰冷却用配管１１０Ｃ、１２０Ｃを差し込む際に弾性チューブ１３０Ｃの金属めっき１３１Ｃが損傷することを抑制できる。
さらに、上述の配管接続構造１００、１００Ｂ、１００Ｃにおいて、内面に金属めっきが施された弾性チューブおよび締め金具の代わりに、内側に金属めっきを施した熱収縮チューブを用いることもできる。図５に、内側に金属めっき１６１Ｄが施された熱収縮チューブ１６０Ｄを用いて沸騰冷却用配管１１０Ｄ、１２０Ｄを接続した例を示す。熱収縮チューブ１６０Ｄの内側に施された金属めっき１６１Ｄが封止手段に、熱収縮チューブ１６０Ｄのチューブ本体が連結手段に相当し、熱収縮チューブ１６０Ｄの熱収縮性が補強手段として機能する。
図５に示した配管接続構造１００Ｄは、下記のように形成される。すなわち、沸騰冷却用配管１１０Ｄ、１２０Ｄの端部をそれぞれ平坦化し、沸騰冷却用配管１１０Ｄ、１２０Ｄの一方に、内側に金属めっき１６１Ｄが施された熱収縮チューブ１６０Ｄを通す。その後、互いの端部を突合せ、予め通しておいた熱収縮チューブ１６０Ｄを突合せ部の上方にスライドさせ、その状態で熱収縮チューブ１６０Ｄを加熱する。
ブチルゴム等から成る弾性チューブを用いる場合、沸騰冷却用配管の外径と同等の内径を有する弾性チューブを用いる必要があるのに対し、熱収縮チューブを用いる場合、加熱されることによって熱収縮チューブの内径が沸騰冷却用配管の外径まで縮小するため、１種類の熱収縮チューブで、様々な外径の沸騰冷却用配管に対応することができる。
また、加熱前の熱収縮チューブの内径を沸騰冷却用配管の外径よりも大きく設計することができるため、沸騰冷却用配管の外径と同等の内径を有する弾性チューブを用いる場合と比較して、熱収縮チューブを沸騰冷却用配管の突合せ部上方に容易に配置することができる。
さらに、熱収縮チューブは、加熱された時に沸騰冷却用配管の長手方向全体にわたって収縮する。従って、ブチルゴム等から成る弾性チューブを用いる場合と比較して、沸騰冷却用配管との密着性を向上させることができ、接続部の気密信頼性を向上させることができる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る配管接続構造の断面図を図６に示す。図６において、本実施形態に係る配管接続構造２００は、２本の沸騰冷却用配管２１０、２２０、金属箔２３０および熱収縮チューブ２４０を備える。
沸騰冷却用配管２１０、２２０は、端部が平坦化されたアルミ管であり、内部を沸騰冷却用の冷媒が流動する。
金属箔２３０は、厚さ約０．０５〜０．１ｍｍの金属箔である。金属箔２３０の材料は、良好な柔軟性、形状追随性および強度を有する金属が適用されることが望ましい。本実施形態では、金属箔２３０として、厚さ約０．１ｍｍ、幅約３０ｍｍおよび長さ約４０ｍｍのアルミ箔を適用する。
熱収縮チューブ２４０は、形状を記憶するフッ素ポリマーの特性を備えるチューブであり、加熱されることによって半径方向に収縮する。ここで、熱収縮チューブ２４０のチューブ本体が連結手段に相当し、熱収縮チューブ２４０の熱収縮性が補強手段として機能する。
沸騰冷却用配管２１０、２２０を、金属箔２３０および熱収縮チューブ２４０を用いて接続する場合、先ず、沸騰冷却用配管２１０、２２０の端部をやすり等によって平坦化し、沸騰冷却用配管２１０、２２０の一方に熱収縮チューブ２４０を通す。続いて、沸騰冷却用配管２１０、２２０の端部を突合せる。さらに、突合せ部の上方に金属箔２３０を複数回巻き付けた後、金属箔２３０の上方に予め通しておいた熱収縮チューブ２４０をスライドさせる。その状態で、熱収縮チューブ２４０を加熱して収縮させ、沸騰冷却用配管２１０、２２０および金属箔２３０を接続する。
本実施形態に係る配管接続構造２００においては、沸騰冷却用配管２１０、２２０の突合せ部の全周に金属箔２３０を巻き付けることにより、沸騰冷却用配管２１０、２２０の突合せ部から外部へ冷媒が漏出することを抑制する。さらに、沸騰冷却用配管２１０、２２０の突合せ部と熱収縮チューブ２４０との間に金属箔２３０を配置することにより、冷媒と熱収縮チューブ２４０とが接触して反応し、熱収縮チューブ２４０が劣化することを抑制する。
さらに、熱収縮チューブ２４０を加熱して沸騰冷却用配管２１０、２２０の突合せ部を連結固定することにより、沸騰冷却用配管２１０、２２０の連結状態を長期にわたって保持する。
従って、本実施形態に係る配管接続構造２００は、反応性が高い冷媒を流動させる場合であっても、長期間にわたって配管接続部の気密性を保持することができる。
ここで、突合せ部の巻き付け部材として、硬度が比較的小さいアルミ箔を用いる場合、硬度が大きい金属から成る金属箔を用いる場合と比較して、沸騰冷却用配管２１０、２２０の表面に沿ってアルミ箔が変形する。その結果、冷媒が沸騰冷却用配管２１０、２２０とアルミ箔との隙間から外部へ漏出することが抑制される。
なお、熱収縮チューブ２４０の代わりに、樹脂系接着剤を用いることもできる。図７に、沸騰冷却用配管２１０Ｂ、２２０Ｂを、金属箔２３０Ｂおよび樹脂系接着剤２５０Ｂを用いて接続した例を示す。樹脂系接着剤２５０Ｂは、加熱、紫外線照射または溶剤を加えることによって硬化する樹脂系の接着剤であり、例えば、エポキシ樹脂から成る接着剤である。
図７に示した配管接続構造２００Ｂは、沸騰冷却用配管２１０Ｂ、２２０Ｂの突合せ部に金属箔２３０Ｂを巻き付けた後、金属箔２３０Ｂ全体を覆うように樹脂系接着剤２５０Ｂを塗布し、樹脂系接着剤２５０Ｂを硬化させることによって形成される。樹脂系接着剤２５０Ｂが硬化することにより、沸騰冷却用配管２１０Ｂ、２２０Ｂおよび金属箔２３０Ｂの連結状態が固定される。
ここで、樹脂系接着剤２５０Ｂは、金属箔２３０Ｂが巻き付けられた配管２１０Ｂ、２２０Ｂの突合せ部に塗布されることにより、連結手段として機能する。また、樹脂系接着剤２５０Ｂは、硬化することによって補強手段として作用する。
一方、熱収縮チューブや樹脂系接着剤の代わりに、弾性チューブおよび締め金具を用いることもできる。図８に、沸騰冷却用配管２１０Ｃ、２２０Ｃの突合せ部を金属箔２３０Ｃ、弾性チューブ２６０Ｃおよび締め金具２７０Ｃ、２８０Ｃを用いて接続した配管接続構造２００Ｃの断面図を示す。
弾性チューブ２６０Ｃを用いる場合、沸騰冷却用配管２１０Ｃ、２２０Ｃの一方に弾性チューブ２６０Ｃを通した状態で、沸騰冷却用配管２１０Ｃ、２２０Ｃの端部を突合せる。その状態で、突合せ部の上方に金属箔２３０Ｃを複数回巻き付け、金属箔２３０Ｃの上に予め通しておいた弾性チューブ２６０Ｃをスライドさせる。さらに、弾性チューブ２６０Ｃの両端をそれぞれ締め金具２７０Ｃ、２８０Ｃを用いて中心方向に押圧することにより、沸騰冷却用配管２１０Ｃ、２２０Ｃ、金属箔２３０Ｃおよび弾性チューブ２６０Ｃの連結状態を補強する。
配管接続構造２００Ｂ、２００Ｃを適用することにより、反応性が高い冷媒を流動させる場合であっても長期間にわたって配管接続部の気密性を保持することができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態に係る配管接続構造の断面図を図９に示す。図９において、本実施形態に係る配管接続構造３００は、外周面に溝３１１、３２１が形成された２本の沸騰冷却用配管３１０、３２０、金属めっき３３１が施された弾性チューブ３３０および２つの締め金具３４０、３５０を備える。
沸騰冷却用配管３１０、３２０は、端部が平坦化された、例えば、直径が約１２ｍｍのアルミ管であり、内部に沸騰冷却用の冷媒が流動する。また、沸騰冷却用配管３１０、３２０の端部から所定の距離だけ離れた位置の外周面には、溝３１１、３２１が形成されている。本実施形態において、沸騰冷却用配管３１０、３２０の外周面には、端部から約５〜１５ｍｍ離れた領域に、深さが約１ｍｍ、幅が約１０ｍｍの断面が方形の溝３１１、３２１が全周にわたって形成されている。
弾性チューブ３３０は、内面に金属めっき３３１が施された伸縮性を有するチューブである。本実施形態において、弾性チューブ３３０として、内径約１１．５ｍｍ、外径約１７．５ｍｍ、長さ約４０ｍｍのブチルゴム製のゴムホースを用い、電界めっき法等を用いて内面にアルミニウムをめっきした。また、弾性チューブ３３０の表面には、中心位置からそれぞれ約５〜１５ｍｍ離れた領域にマーキング３３２が印刷されている。弾性チューブ３３０の外観の例を図１０に示す。
締め金具３４０、３５０はそれぞれ、固定バンド部３４１、３５１および締め付け部３４２、３５２を備える。固定バンド部３４１、３５１は、沸騰冷却用配管３１０、３２０の溝３１１、３２１の幅よりも狭い幅の長尺体を１回巻きしたリング形状である。本実施形態においては、固定バンド部３４１、３５１は、幅が約７ｍｍの長尺のステンレステープを１回巻きしたリング形状である。一方、締め付け部３４２、３５２はねじ穴を有し、このねじ穴をドライバ等によって所定方向に回転させることにより、固定バンド部３４１、３５１のリング径が変化する。固定バンド部３４１、３５１を被固定物に巻き付けた後、締め付け部３４２、３５２を用いて固定バンド部３４１、３５１のリング径が縮小する方向に締め付けることにより、被固定物が固定される。
そして、金属めっき３３１が施された弾性チューブ３３０および締め金具３４０、３５０を用いて沸騰冷却用配管３１０、３２０を接続する場合、まず、沸騰冷却用配管３１０、３２０の端部をやすり等によって平坦化する。
次に、沸騰冷却用配管３１０、３２０表面の端部から弾性チューブ３３０の長さの１／２の位置にそれぞれ、弾性チューブ３３０を位置決めするための印をマジック等で付ける。本実施形態では、沸騰冷却用配管３１０、３２０の端部から２０ｍｍ内側の表面にそれぞれ、マジックを用いて×印を付けた。×印に弾性チューブ３３０の端部を合わせることにより、弾性チューブ３３０に印刷されたマーキング３３２と沸騰冷却用配管３１０、３２０に形成した溝３１１、３２１との長手方向の位置が一致する。
さらに、沸騰冷却用配管３１０、３２０にそれぞれ、締め金具３４０、３５０のリング状の固定バンド部３４１、３５１を通し、沸騰冷却用配管３１０、３２０の一方に弾性チューブ３３０を通す。
この状態で、沸騰冷却用配管３１０、３２０の端部を突合せ、予め通しておいた弾性チューブ３３０を、沸騰冷却用配管３１０、３２０の表面に付けた×印と×印との間に配置されるようにスライドさせる。その後、沸騰冷却用配管３１０、３２０に予め挿通しておいた固定バンド部３４１、３５１を、弾性チューブ３３０に印刷されたマーキング領域内にそれぞれ移動させ、締め付け部３４２、３５２のねじ穴をドライバ等によって回転させて、弾性チューブ３３０を締め付け固定する。
弾性チューブ３３０に印刷されたマーキング３３２は、配管３１０、３２０に形成されている溝３１１、３２１の上方に位置し、固定バンド部３４１の幅（約７ｍｍ）が溝３１１の幅（約１０ｍｍ）よりも小さい。従って、締め付け部３４２、３５２を用いて固定バンド部３４１、３５１の径を縮小させることにより、弾性チューブ３３０は固定バンド部３４１に押圧されて溝３１１、３２１の壁面に沿って変形し、一部が溝３１１、３２１内に嵌入する。配管３１０に形成されている溝３１１の上方位置を締め金具３４０によって押圧した状態を図１１に示す。溝３１１内に弾性チューブ３３０および固定バンド部３４１の一部が嵌入することにより、弾性チューブ３３０が配管３１０、３２０の長手方向に移動することが抑制される。従って、弾性チューブ３３０と配管３１０との接続強度が高まり、沸騰冷却用配管３１０の接続状態を強固に保持することができる。
以上のように、本実施形態に係る配管接続構造３００は、沸騰冷却用配管３１０、３２０の突合せ部を金属めっき３３１が施された弾性チューブ３３０で連結する。さらに、締め金具３４０、３５０を用いて弾性チューブ３３０による連結状態を補強することにより、反応性が高い冷媒を流動させる場合であっても、長期間にわたって配管突合せ部の気密性を保持することができる。
また、本実施形態に係る配管接続構造３００は、沸騰冷却用配管３１０、３２０の外周面に溝３１１、３２１を形成し、この溝３１１、３２１の上方を締め金具３４０、３５０を用いて押圧固定し、弾性チューブ３３０および締め金具３４０、３５０の一部を溝３１１、３２１内に嵌入させた。これによって、弾性チューブ３３０および締め金具３４０、３５０は、配管３１０、３２０の長手方向への移動が抑制される。従って、弾性チューブ３３０を沸騰冷却用配管３１０、３２０に安定的に固定することができ、沸騰冷却用配管３１０、３２０の突合せ部の長期信頼性を向上させることができる。
ここで、内面に金属めっき３３１が施された弾性チューブ３３０および締め金具３４０、３５０の代わりに、内側に金属めっきが施された熱収縮チューブを用いることもできる。また、弾性チューブや熱収縮チューブに金属めっきを施す替わりに、弾性チューブまたは熱収縮チューブの内面側に金属箔を配置することもできる。
図１２に、溝３１１Ｂ、３２１Ｂが形成された沸騰冷却用配管３１０Ｂ、３２０Ｂを、金属箔３６０Ｂおよび熱収縮チューブ３７０Ｂを用いて接続した配管接続構造３００Ｂの断面図を示す。なお、本実施形態では、金属箔３６０Ｂとして、配管３１０Ｂの溝３１１Ｂの中心位置から配管３２０Ｂの溝３２１Ｂの中心位置までの距離と同程度の幅を有する薄手の金属テープを用いる。
そして、金属箔３６０Ｂおよび熱収縮チューブ３７０Ｂを用いて沸騰冷却用配管３１０Ｂ、３２０Ｂを接続する場合、先ず、沸騰冷却用配管３１０Ｂ、３２０Ｂの端部を平坦化し、沸騰冷却用配管３１０Ｂ、３２０Ｂの一方に熱収縮チューブ３７０Ｂを通した後、互いの端部を突合せる。
そして、金属箔３６０Ｂの両端が配管３１０Ｂ、３２０Ｂの溝３１１Ｂ、３２１Ｂの上方に位置するように、金属箔３６０Ｂを配管３１０Ｂ、３２０Ｂの突合せ部に巻き付ける。ここで、本実施形態では、金属箔３６０Ｂの幅を配管３１０Ｂの溝３１１Ｂの中心位置から３２０Ｂの溝３２１Ｂの中心位置までの距離と同程度に形成したことから、金属箔３６０Ｂの両端は溝３１１Ｂ、３２１Ｂの上方に位置する。そして、金属箔３６０Ｂの両端を溝３１１Ｂ、３２１Ｂの壁面に沿って溝３１１Ｂ、３２１Ｂの内側へ折り込む。その後、予め通しておいた熱収縮チューブ３７０Ｂを金属箔３６０Ｂの上方にスライドし、その状態で熱収縮チューブ３７０Ｂを加熱し、収縮させることによって、配管３１０Ｂ、３２０Ｂおよび金属箔３６０Ｂを固定する。
沸騰冷却用配管３１０Ｂ、３２０Ｂを、金属箔３６０Ｂおよび熱収縮チューブ３７０Ｂを用いて接続した場合も、反応性が高い冷媒を流動させる場合であっても、長期間にわたって配管接続部の気密性を保持することができる。
さらに、配管接続構造３００Ｂにおいて、金属箔３６０Ｂの両端を溝３１１Ｂ、３２１Ｂの壁面に沿って溝３１１Ｂ、３２１Ｂの内側へ折り込むことにより、沸騰冷却用配管３１０Ｂ、３２０Ｂと金属箔３６０Ｂとの密着性が高まり、配管接続部の気密性が向上する。
また、配管接続構造３００Ｂにおいて、熱収縮チューブ３７０Ｂを加熱し、熱収縮チューブ３７０Ｂが収縮することにより、熱収縮チューブ３７０Ｂの一部は溝３１１Ｂ、３２１Ｂの内部に嵌入する。この場合、沸騰冷却用配管３１０Ｂ、３２０Ｂと熱収縮チューブ３７０Ｂとの密着性が高まり、配管接続部の気密性および長期信頼性がさらに向上する。
一方、熱収縮チューブ３７０Ｂの代わりに、樹脂系接着剤を用いて金属箔および沸騰冷却用配管を固定することもできる。図１３に、溝３１１Ｃ、３２１Ｃが形成された沸騰冷却用配管３１０Ｃ、３２０Ｃを、金属箔３６０Ｃおよび樹脂系接着剤３８０Ｃを用いて接続した配管接続構造３００Ｃの断面図を示す。
樹脂系接着剤３８０Ｃを用いる場合、沸騰冷却用配管３１０Ｃ、３２０Ｃの突合せ部に金属箔３６０Ｃを巻き付けて、金属箔３６０Ｃの両端を溝３１１Ｃ、３２１Ｃの内側へ折り込んだ状態で、金属箔３６０Ｃを覆うように樹脂系接着剤３８０Ｃを塗布する。そして、樹脂系接着剤３８０Ｃを硬化させることによって、配管３１０Ｃ、３２０Ｃおよび金属箔３６０Ｃを固定する。
沸騰冷却用配管３１０Ｃ、３２０Ｃを、金属箔３６０Ｃおよび樹脂系接着剤３８０Ｃを用いて接続した場合も、反応性が高い冷媒を流動させる場合であっても、長期間にわたって配管接続部の気密性を保持することができる。
さらに、配管接続構造３００Ｃにおいて、樹脂系接着剤３８０Ｃは溝３１１Ｃ、３２１Ｃ内に充填された状態で硬化する。この場合、沸騰冷却用配管３１０Ｃ、３２０Ｃと樹脂系接着剤３８０Ｃとの密着性が高まり、配管接続部の気密性および長期信頼性がさらに向上する。
なお、樹脂系接着剤３８０Ｃを用いる場合、溝３１１Ｃ、３２１Ｃの形状を逆テーパ型に形成することが望ましい。逆テーパ型に形成された溝３２１Ｃ内に金属箔３６０Ｃを折り込み、さらに、樹脂系接着剤３８０Ｃを用いて固定した状態を図１４に示す。逆テーパ型に形成された溝３２１Ｃ内に樹脂系接着剤３８０Ｃが充填されることにより、溝３２１Ｃの内壁に沿って折り込まれた金属箔３６０Ｃが、溝３２１Ｃ内に強固に固定される。従って、沸騰冷却用配管３１０Ｃ、３２０Ｃの接続状態がさらに安定的に保持される。
ここで、沸騰冷却用配管の外周面に溝を形成する代わりに、沸騰冷却用配管の外周面を凸凹状に形成したり、沸騰冷却用配管の表面をやすり等によって削ることにより表面を粗く形成したりすることもできる。この場合、アンカー効果により、弾性チューブ、熱収縮チューブおよび樹脂系接着剤等を沸騰冷却用配管に強固に固定することができ、沸騰冷却用配管の突合せ部の気密性および長期信頼性を向上させることができる。ここで、アンカー効果とは、接続において、接着面の微細な凹凸に突合せ部材が入り込み、接着力が高まる効果をいう。
なお、上述の実施形態では、沸騰冷却装置に用いられる配管に適用する接続構造について説明したが、有機材料等と反応する媒体を流動させる、沸騰冷却装置以外の配管の接続構造に適用することもできる。また、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
この出願は、２０１１年１１月１７日に出願された日本出願特願２０１１−２５１８４５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、内部に反応性が高い物質が流動させる配管を用いる装置、システムおよびサービス全般に適用できる。

１０ 配管接続構造
２０、３０ 配管
４０ 封止手段
５０ 連結手段
６０ 補強手段
１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 配管接続構造
１１０、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ 沸騰冷却用配管
１２０、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ 沸騰冷却用配管
１３０、１３０Ｂ、１３０Ｃ 金属めっきが施された弾性チューブ
１３１、１３１Ｂ、１３１Ｃ 金属めっき
１４０、１４０Ｂ、１４０Ｃ 締め金具
１５０、１５０Ｂ、１５０Ｃ 締め金具
１６０Ｄ 金属めっきが施された熱収縮チューブ
１６１Ｄ 金属めっき
２００、２００Ｂ、２００Ｃ 配管接続構造
２１０、２１０Ｂ、２１０Ｃ 沸騰冷却用配管
２２０、２２０Ｂ、２２０Ｃ 沸騰冷却用配管
２３０、２３０Ｂ、２３０Ｃ 金属箔
２４０ 熱収縮チューブ
２５０Ｂ 樹脂系接着剤
２６０Ｃ 弾性チューブ
２７０Ｃ、２８０Ｃ 締め金具
３００、３００Ｂ、３００Ｃ 配管接続構造
３１０、３１０Ｂ、３１０Ｃ 沸騰冷却用配管
３１１、３１１Ｂ、３１１Ｃ 溝
３２０、３２０Ｂ、３２０Ｃ 沸騰冷却用配管
３２１、３２１Ｂ、３２１Ｃ 溝
３３０ 金属めっきが施された弾性チューブ
３３１ 金属めっき
３３２ マーキング
３４０、３５０ 締め金具
３４１、３５１ 固定バンド部
３４２、３５２ 締め付け部
３６０Ｂ、３６０Ｃ 金属箔
３７０Ｂ 熱収縮チューブ
３８０Ｃ 樹脂系接着剤

Claims (15)

1. 反応性物質が流動し、一方の端部同士が突き合わされた２本の配管と、
   前記反応性物質との反応性が低い材料によって形成され、前記端部が突き合わされた突合せ部を含む領域に配置されて前記反応性物質を前記配管内に封止する封止手段と、
   前記封止手段によって封止された前記突合せ部に配置されることによって、前記２本の配管を連結する連結手段と、
   前記連結手段を補強する補強手段と、
   を備える配管接続構造。
2. 前記連結手段は、中空部を前記配管が貫通する弾性チューブであり、
   前記封止手段は、前記弾性チューブの内面に配置された金属膜であり、
   前記弾性チューブは、熱収縮することによって前記補強手段として作用する、
   請求項１記載の配管接続構造。
3. 前記配管は、前記突合せ部の近傍の外周面に溝を備え、
   前記弾性チューブの一部は、前記溝の内部に配置している、
   請求項２記載の配管接続構造。
4. 前記連結手段は、中空部を前記配管が貫通する弾性チューブであり、
   前記封止手段は、前記突合せ部を含む前記配管の外周面に配置された金属膜であり、
   前記弾性チューブは、熱収縮することによって前記補強手段として作用する、
   請求項１記載の配管接続構造。
5. 前記配管は、前記突合せ部の近傍の外周面に溝を備え、
   前記弾性チューブは、前記溝を被覆し、
   前記弾性チューブの一部と前記突合せ部を含む前記配管の外周面に配置された金属膜の一部とが、前記溝の内部に配置している、
   請求項４記載の配管接続構造。
6. 前記連結手段は、中空部を前記配管が貫通する弾性チューブであり、
   前記封止手段は、前記弾性チューブの内面に配置された金属膜であり、
   前記補強手段は、リング状のバンド部と該バンド部のリング径を調整する締め付け部とを備えた固定金具である、
   請求項１記載の配管接続構造。
7. 前記配管は、前記突合せ部の近傍の外周面に溝を備え、
   前記バンド部は、前記溝の幅より狭い幅を有し、
   前記弾性チューブの一部と前記バンド部の一部とが、前記溝の内部に配置している、
   請求項６記載の配管接続構造。
8. 前記連結手段は、中空部を前記配管が貫通する弾性チューブであり、
   前記封止手段は、前記突合せ部を含む前記配管の外周面に配置された金属膜であり、
   前記補強手段は、リング状のバンド部と該バンド部のリング径を調整する締め付け部とを備えた固定金具である、
   請求項１記載の配管接続構造。
9. 前記配管は、前記突合せ部の近傍の外周面に溝を備え、
   前記バンド部は、前記溝の幅より狭い幅を有し、
   前記弾性チューブの一部と前記突合せ部を含む前記配管の外周面に配置された金属膜の一部と前記バンド部の一部とが、前記溝の内部に配置している、
   請求項８記載の配管接続構造。
10. 前記封止手段は、前記突合せ部を含む前記配管の外周面に配置された金属膜であり、
    前記連結手段は、前記突合せ部を含む領域を覆う樹脂部材であり、
    前記樹脂部材は、固着性を有することによって前記補強手段として作用する、
    請求項１記載の配管接続構造。
11. 前記配管は、前記突合せ部の近傍の外周面に溝を備え、
    前記突合せ部を含む前記配管の外周面に配置された金属膜の一部と前記樹脂部材の一部とが、前記溝の内部に配置している、
    請求項１０記載の配管接続構造。
12. 前記配管は、前記端部の突合せ面が平坦化されている、請求項１乃至１１のいずれか１項記載の配管接続構造。
13. 反応性物質が流動する２本の配管の一方の端部同士を突合せ、
    前記反応性物質との反応性が低い材料を前記端部を突合せた突合せ部を含む領域に配置することによって、前記反応性物質を前記配管内に封止し、
    前記封止された突合せ部に配置されることによって、前記２本の配管を連結し、
    前記２本の配管が連結した状態を補強する、
    配管接続方法。
14. 前記配管の前記突合せ部の近傍の外周面に溝を形成する、請求項１３記載の配管接続方法。
15. 前記配管の前記端部の突合せる面を平坦化する、請求項１３または１４記載の配管接続方法。