KR20040054771A - 진공단열배관 - Google Patents

Abstract

단열배관을 파이프라인 등에 용이하게 삽입하기 위해 단열배관 주변에 방사상 돌출부를 설치하지 않은 단열배관을 제공한다. 내부관(11)과 외부관(12) 사이에 진공층을 갖는 단열배관(10)에서, 진공 배기를 위한 배기포트(30)가 단열배관(10)의 단부에서 종방향에 평행하게 배향된다. 이러한 구조는 단열배관(10)의 주변에 방사상 돌출부를 제공하지 않으며, 따라서 단열배관이 파이프라인 등에 포함될 때 향상된 작업성을 제공한다. 또한, 가요성 파이프(들)(40)이 배기포트(들)(30)에 양호하게 연결된다. 이것은 배기포트(들)를 진공장치에 연결할 때 위치 허용오차를 증가시킬 수 있다.

Description

진공단열배관{Vacuum-insulated pipe}

급수관과 같은 단열배관은 대체로 일본공개특허공보(미심사) 제2000-81192호에 공개된 기술로부터 알려져 있다. 이 단열배관은 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(61) 및 외부관(62)을 구비하는 이중관(60)의 사이공간(interspace)에 진공층이 형성되어 있는 구조를 가진다. 내부관과 외부관 사이의 공간은 중공 섬유막 유닛(70)과 작은 중공유리비즈(beads:80)를 구비한다. 중공의 섬유막 유닛(70)은 그 공간내에서 기체 분자들의 충돌을 억제한다. 작은 중공유리비즈(80)는 열전달 거리를 증가시킨다. 중공 섬유막 유닛(70)과 작은 중공유리비즈(80)와의 조합에 의해 단열효과를 강화시킨다. 상기 사이공간은 그 단부에, 에폭시 수지 또는 그 등가물의 주형에 의해 형성된 밀봉부(85)를 구비한다. 이러한 진공층을 포함하는 단열배관은 이 단열배관을 배기하기 위해 진공장치(vacuum evacuation device)와 연결되기 위한 배기포트(evacuation port:90)를 갖추어야 한다. 대체로, 배기포트(90)는 단열배관에 대해 직각으로 배향되고, 그 단열배관으로부터 방사상으로 돌출되어 있다.

그러나, 배기포트가 단열배관에 대해 직각으로 배향될 때, 단열배관의 배기포트에서의 최대 폭 D2는 단열배관의 최대 외경 D1 보다 커지게 된다(D2>D1). 그 결과, 단열배관이 예를 들어 파이프라인이나 좁은 공간에 배치될 때, 배기포트 자체가 돌출부로서 장애물이 되며, 따라서 단열배관이 배치될 수 있는 공간을 제한하게 된다.

또한, 상기 단열배관이 배치될 때, 특히 진공장치와 연결되기 위한 돌출한 배기포트 또는 배기포트의 팁부는 손상되기 쉽다. 이 때문에, 돌출한 배기포트를 갖는 단열배관이 파이프라인 등에 삽입될 때, 배기포트에 어떤 보호물이 설치되어야 한다.

본 발명의 주목적은 파이프라인에 단열배관을 용이하게 삽입하기 위해 외측면 주위에 돌출부를 제공하지 않는 단열배관을 제공하는 것이다.

본 발명은 이중관 구조를 갖는 단열배관에 관한 것이다. 특히 본 발명은 파이프라인에 단열배관을 용이하게 삽입하기 위해 외측면 주위에 돌출부를 제공하지 않는 단열배관에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 단열배관의 수직 단면도.

도 2는 종래 단열배관의 부분절단 사시도.

도 3은 미세 파형관을 파형 내부관에 연결하는 도면.

도 4는 테이퍼진 관을 파형 내부관에 연결하는 도면.

본 발명은 내부관과 외부관 사이에 진공층을 갖는 단열배관으로서, 진공으로 배기하기 위해 사용되는 배기포트가 단열배관의 단부에서 단열배관의 종방향에 평행하게 배향되어 있는 단열배관을 제공한다.

배기포트를 단열배관의 종방향에 평행하게 배향함으로써, 단열배관의 주변에 방사상 돌출부가 제공되지 않는다. 이것은 단열배관을 파이프라인 등에 원활하게삽입할 수 있게 한다. 또한, 설치 작업시 방사상 돌출한 배기포트를 위해 어떤 보호물을 필요로 하는 종래 단열배관에 비하여, 본 발명의 단열배관은 배기포트에 어떤 보호물을 제공할 필요성을 제거할 수 있다. 이것은 단열배관의 설치 작업을 용이하게 할 수 있게 한다.

단열배관이 다수의 배기포트를 포함하는 것이 바람직하다. 다수의 배기포트의 설치는 보다 효과적인 배기를 제공하도록 감소된 배기저항을 제공할 수 있다.

가요성 배관(들)이 배기포트(들)에 연결되는 것이 바람직하다. 가요성 배관의 배기포트에의 연결은 진공배기장치의 위치에 따라 배기포트의 진공배기장치에의 연결을 용이하게 할 수 있다.

단열배관의 내부관 및 외부관은 양호하게 굴곡성의 관점에서 파형관(corrugated tube)의 형태이다. 파형관이 내부관 및 외부관으로 사용될 때, 일직선형 이중관이 배기포트(들)의 단부와 단열배관의 단부 사이에 삽입되며, 이중관의 직선형 내부관이 파형 내부관의 최소 직경에 따라 파형 내부관에 연결되며, 반면에 직선형 외부관이 파형 외부관의 최대 직경에 따라 파형 외부관에 연결된다. 이러한 구조는 직선형 외부관 및 직선형 내부관 사이의 거리를 증가시킬 수 있으며, 따라서 배기포트의 직경을 증가시키며, 그것이 효과적인 배기를 허용할 수 있다. 주목해야 할 것은, "직선형 내부관이 파형 내부관의 최소 직경에 따라 파형 내부관에 연결된다"라는 문장이 파형 내부관의 최소 직경과 동일하거나 그 보다 작은 외경을 갖는 직선형 내부관이 파형 내부관에 연결된다는 뜻으로 사용된다는 것이다. 또한, "직선형 외부관이 파형 외부관의 최대 직경에 따라 파형 외부관에 연결된다"라는 문장은 파형 외부관의 최대 직경과 동일하거나 그 보다 큰 내경을 갖는 직선형 외부관이 파형 외부관에 연결된다는 뜻으로 사용된다.

아래에서 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 단열배관의 부분 수직 단면도이다. 여기서 주목해야 할 것은, 초전도 케이블용으로 사용되는 단열배관이 본 발명의 예로서 도시되어 있다는 것이다.

본 발명의 단열배관은, 내부관(11) 및 외부관(12)을 구비하며 그들 관 사이에 진공층을 갖는 단열관(10)이 그 단부에서 직선형 이중관(20)에 연결되고, 배기포트(30)가 이중관(20)의 단부면에 형성되어 있는 구조를 가진다. 또한, 배기포트(30)가 가요성 파이프(40)에 연결된다.

내부관(11) 및 외부관(12)은 알루미늄 합금 등으로 형성된 파형관의 형태가 바람직하다. 폴리프로필렌 메쉬 및 알루미늄 포일을 포함하는 라미네이트층(13)의형태로 된 소위 "수퍼인슐레이션(super-insulation)"이 내부관(11)과 외부관(12) 사이에 제공된다. 내부관(11)과 외부관(12) 사이의 공간이 배기되어 진공으로 유지된다.

직선형 내부관(21)은 파형 내부관(11)의 단부에 연결되고, 직선형 외부관(22)은 파형 외부관(12)에 연결된다. 도시된 실시예에서, 단열배관(10)의 단부에서의 파형 내부관(11)은 단열배관(10)의 단부에서의 파형 외부관(12) 보다 더 길다. 파형 내부관(11)에 연결된 직선형 내부관(21)은 파형 내부관(11)의 최소 직경과 동일하거나 그 보다 작은 외경을 가진다. 파형 외부관(12)에 연결된 직선형 외부관(22)은 파형 외부관(12)의 최대 직경과 동일하거나 그보다 큰 내경을 가진다. 직선형 내부관 및 외부관(21, 22)을 설치하면 직선형 내부관 및 외부관 사이에 형성된 배기포트의 단면적을 증가시킬 수 있다. 이것은 보다 효과적인 배기를 가능하게 한다.

직선형 내부관 및 외부관(21, 22)은 그 단부에서 원형 단부판(23)에 의해 밀봉된다. 배기포트(30)는 그 단부판(23)에 형성된 짧은 관들이다. 상기 배기포트(30)가 단열배관(10)의 종방향에 평행하게 배향되어 있기 때문에, 배기포트(30)는 단열배관의 주변에서 방사상으로 돌출하지 않으며, 따라서 단열배관(10)이 파이프라인 등에 삽입될 때 장애가 되지 않는다. 또한, 다수의 배기포트(30)가 단부판(23)의 원주상에 배열될 때 보다 효과적인 배기이 가능하도록 감소된 배기저항을 제공할 수 있다. 필요한 짧은 관들의 수는 필요한 배기특성에 따라 결정된다.

또한, 배기포트(30)는 각각 가요성 파이프(40)에 연결된다. 배기포트(30)는파형 내부관 및 외부관(11, 12) 사이의 공간을 배기하여 진공으로 유지하기 위해 진공장치(도시안됨)에 연결되어야 한다. 배기포트(30)와 진공장치를 가요성 파이프(40)로 연결하면 배기포트를 진공장치에 연결할 때의 위치 허용오차들을 증가시킬 수 있으며, 그와 같이 하여 배기작업을 개선할 수 있다.

가요성 파이프(40)들은 그 단부에 2개의 파형 관들 사이의 공간을 밀봉하기 위한 밀봉밸브(50)를 구비한다. 밀봉밸브(50)는 이 밸브를 작동시켜 진공도를 용이하게 제어할 수 있도록 임의로 개폐될 수 있다.

이와 같이 제작된 단열배관은 예를 들어, 아래에 언급한 구조를 갖는 초전도 케이블 코어(100)를 포함한다. 코어(100)는 포머(former), 초전도층, 절연층 및 차폐층을 구비하며, 이들 층은 중심에서부터 순서대로 배열된다. 필요하면, 차폐층 외면 둘레에 추가로 보호층이 형성될 수 있다. 포머는 기본적으로 액체 질소와 같은 냉각제가 흐르는 관형 구조이다. 초전도층은 예를 들어 여러 층으로 꼬인 은 코팅된 와이어의 초전도체를 구비한다. 소위 비스무스계(Bi-based) 고온 초전도성 재료와 같은 고온 초전도성 재료는 초전도체로 사용하기에 바람직하다. 절연층은 초전도층에 감긴, 크라프트종이 또는 폴리프로필렌 및 크라프트 종이의 라미네이트 테이프의 형태가 바람직하다. 또한, 차폐층은 초전도층과 동일한 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기 코어는 단일코어 형태 또는 꼬인 멀티컨덕터(multi-conductor) 형태로 도 1에 도시된 단열배관에 포함된다. 단열배관과 코어 사이에 형성된 공간은 또한 냉각제 유동채널로서 사용될 수 있다.

이와 같이 제작된 단열배관에서, 직선형 이중관의 외경은 가요성 이중관의외경과 실질적으로 동일하게 제조된다. 이것은, 어떠한 방해를 받지 않고 파이프라인 등에 단열배관을 용이하게 삽입할 수 있게 한다.

상술한 실예에서, 직선형 이중관은 파형 이중관에 연결되지만, 직선형 이중관 대신에, 파형 내부관(11) 보다 가느다란 파형을 갖는 미세 파형관(24)이 파형 이중관에 연결될 수 있다(도 3). 미세 파형관(24)을 사용하면 직선형 이중관(20)에 비하여 가요성이 증가될 수 있다. 대안으로서, 직선형 외부관(25)이 파형 외부관(120에 연결되는 반면에, 한편 단부에서 멀어짐에 따라 내경이 점차 작아지는 테이퍼진 관(26)이 파형 내부관(11)에 연결된다(도 4). 테이퍼진 관(26)을 사용하면 직선형 외부관(25)의 단부와 테이퍼진 관(26)의 단부 사이에 거리를 증가시킬 수 있으며, 따라서 배기포트의 단면적을 증가시킬 수 있다.

상술한 예증에서, 초전도 케이블용으로서 사용되는 단열배관이 실예로서 사용되었다. 본 발명의 단열배관은 급수관 및 과열 공급관과 같이 단열특성을 필요로 하는 다른 파이프 또는 라인에 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 단열배관에 따라, 진공 배기하기 위한 배기포트들이 단열배관의 단부에 배치되고 단열배관의 종방향에 평행하게 배향되어 있다. 이것은 단열배관의 주변에 방사상 돌출부를 제공하지 않으며, 따라서 파이프라인 안에 단열배관을 원활하게 삽입할 수 있게 한다. 특히, 상기와 같은 방향의 배기포트가 다수 배치될 때 보다 효과적인 배기가 달성될 수 있다.

또한, 가요성 파이프를 배기포트들에 연결하면 배기포트를 진공장치에 연결할 때의 위치 허용오차를 증가시킬 수 있으며, 따라서 배기작업을 개선할 수 있다.

더구나, 내부관 및 외부관이 파형관의 형태로 되고, 직선형 이중관이 배기포트의 단부 및 단열관의 단부 사이에 삽입된다. 이에 더하여, 이중관의 직선형 내부관이 파형 내부관의 최소 직경에 따라 연결되는 반면에, 직선형 외부관으 파형 외부관의 최대 직경에 따라 파형 외부관에 연결된다. 이러한 구조는 배기포트의 단면적을 증가시킬 수 있다.

따라서, 초전도 케이블, 냉수관, 급수관, LNG 배관, 냉각제 파이프, 온수관, 온수 공급관, 열 매체 파이프 등과 같은 여러 종류의 파이프, 또는 파이프 조인트, 또는 파이프 설비를 위해 본 발명의 단열배관이 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims (4)

1. 내부관과 외부관 사이에 진공층을 갖는 단열배관에 있어서,

   진공 배기를 위해 사용되는 배기포트가 단열배관의 단부에서 종방향에 평행하게 배향되는 단열배관.
2. 제1항에 있어서, 다수의 배기포트를 포함하는 단열배관.
3. 제1항에 있어서, 배기포트(들)에 연결된 가요성 파이프(들)을 포함하는 단열배관.
4. 제1항에 있어서, 상기 내부관 및 외부관은 파형관의 형태로 되고, 직선형 이중관이 배치포트(들)의 단부와 단열배관의 단부 사이에 삽입되고, 이중관의 직선형 내부관이 파형 내부관의 최소 직경에 따라 파형 내부관에 연결되고, 한편 직선형 외부관이 파형 외부관의 최대 직경에 따라 파형 외부관에 연결되는 단열배관.