(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本の外管内に、断熱用の真空空間部を介して極低温状態の流体を移送する１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。
【請求項２】
１本の外管内に、断熱用の真空空間部を介して複数の極低温状態の流体を移送する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。
【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。
【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，１ｃ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，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，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、１本の外管内に、断熱用の真空空間部を介して極低温状態の流体を移送する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，２２ｂ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，２２ｂ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，Ｄ３）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Ｌ４）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２２ａ，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，３３ａ，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３１，３２，３３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３１，３２，３３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，３５ｂが溶接固定され、さらに、該スペーサーリング３５ａ，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，１ｃ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，４２ａ，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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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