(57)【要約】【課題】内部に塩水が通る配管であっても、耐圧性を有すると共に、その接合部等に隙間腐食をはじめとする腐食が発生することを抑止することができる配管の接合構造を提供する。【解決手段】内部に塩水が通り、端部近傍の外表面に係止部１ｂが設けられた一対の配管１と、配管１の対向する端面の間に挟まれるようにして設けられた環状のスペーサー２と、配管１の係止部１ｂに両脚部３ａを係止することで配管１を接合する断面溝形で環状のジョイント材３と、ジョイント材３の内側に設けられた断面リップ溝形でその開口部がスペーサー側を向いた圧縮弾性を有する環状のシール材４よりなり、接合される配管１のうち少なくとも一方の配管１が、少なくとも内面及び端面が樹脂５で被覆されたライニング管１ａである。【選択図】図１
2011033172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に塩水が通り、対向する端部近傍の外表面に係止部が設けられた直線状に配置される一対の配管と、
前記一対の配管の対向する端面の間に挟まれるようにして設けられた環状で樹脂製のスペーサーと、
前記一対の配管の係止部に、両脚部を夫々係止することで前記一対の配管を接合する断面溝形で環状のジョイント材と、
前記ジョイント材の内側で且つ配管の接合部の外周に沿って設けられた断面リップ溝形でその開口部が前記スペーサー側を向いた圧縮弾性を有する環状のシール材を有して構成され、
接合される前記配管のうち少なくとも一方の配管が、少なくとも内面及び端面が樹脂で被覆されたライニング管であることを特徴とする配管の接合構造。
【請求項２】
前記配管は、海水淡水化装置の供給水或いは濃縮水が通る部位を構成する配管であることを特徴とする請求項１記載の配管の接合構造。
【請求項３】
逆浸透膜モジュールを用いた海水淡水化装置であって、請求項１または２記載の配管の接合構造を有することを特徴とする海水淡水化装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の内部に海水やその濃縮水などの塩水が流れる海水淡水化装置、或いは発電所復水器等における配管の接合部の構造と、その配管の接合部を有する海水淡水化装置、特に、内部に海水やその濃縮水などの塩水が流れる配管の端部に形成されたフランジ同士を、環状のガスケットを介して突き合わせて接合してなる配管の接合構造及び海水淡水化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から配管の内部に海水やその濃縮水などの塩水が流れる海水淡水化装置、或いは発電所復水器等の配管にあっては、内部に真水等の流体が流れる配管と比較して、Ｃｌ−イオンの影響で配管内に腐食が発生すること、特にノズルを含む配管の接合部に隙間腐食が発生することが頻繁にあり、その腐食の拡大による漏水が大きな問題となっていた。
【０００３】
その対策として、配管の材料として、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ等の耐食性と十分な強度を兼ね備えたステンレス鋼が用いられることが多く、また、接合される配管の一方がノズルの場合は、腐食の発生を防止するために錆びることがない硬質塩化樹脂がノズルの材料として用いられることもごく一部であった。
【０００４】
配管の材料として耐食性を有するステンレス鋼を採用した場合は、配管の腐食抑止に一定の効果はあるものの、配管の内部に高濃度の塩水を流せば配管の内部に腐食が発生することがあり、特に配管の接合部における隙間腐食の発生は顕著であった。また、配管の材料として硬質塩化樹脂を採用した場合は、錆による腐食の発生の懸念はなくなるものの、樹脂配管は金属配管との接合が不十分であるため、変形、破損等による漏水の発生が懸念される。また、樹脂配管は、耐圧性が不十分であるため、耐圧性が要求される逆浸透膜を用いた海水淡水化装置には用いることができない。
【０００５】
以上の対策として、配管の端部にフランジを形成し、接合される配管の端部のフランジ同士を、ガスケットや乾式或いは湿式のシーリング材を介して接合することや、配管を内面が樹脂で被覆されたライニング管とすることがあった。
【０００６】
接合される配管の端部のフランジ同士を、ガスケットやシーリング材を介して接合する場合の一例として、特許文献１や特許文献２に記載のうず巻き形ガスケットと呼ばれるガスケットや、特許文献３記載のシーリング材を介して接合する技術が提案されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載のうず巻き形ガスケットの本体は、断面がＶ字形の薄い金属製フィラー材と、フッ素樹脂や黒鉛、雲母等でなる薄いフープ材を、積層して形成されており、このうず巻き形ガスケットを採用した実際の現場では、錆の堆積によって、薄いフープ材が切れることがあり、その結果、隙間腐食が拡大して漏水が発生するという問題が実際に発生している。また、特許文献３に記載のシーリング材は、ゴム質基材や高分子物質をもとに形成されているだけで、その強度は十分ではなく、同様に錆の堆積による隙間腐食の拡大や振動の発生により、漏水が発生することが懸念され、その漏水の発生を確実に防止することはできない。
【０００８】
また、内面等が樹脂で被覆されたライニング管の一例として、例えば、特許文献４記載の被覆管が提案されており、その特許文献４には、管の内面を樹脂で密着被覆する方法も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１２５６０８号公報
【特許文献２】特開２００７−１２７１７８号公報
【特許文献３】特開平９−１３００８号公報
【特許文献４】特開平７−１８０７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決せんとしてなされたもので、内部に塩水が通り塩水の圧力がかかる配管であっても、塩水の圧力に対して耐圧性を有すると共に、その接合部等に隙間腐食をはじめとする腐食が発生することを抑止することができ、配管の接合部等から漏水が発生することがなく、海水淡水化装置、発電所復水器等の配管の内部に塩水が流れる装置を長期間に亘り安定して使用することができる配管の接合構造、及びその配管の接合部を有する海水淡水化装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、内部に塩水が通り、対向する端部近傍の外表面に係止部が設けられた直線状に配置される一対の配管と、前記一対の配管の対向する端面の間に挟まれるようにして設けられた環状で樹脂製のスペーサーと、前記一対の配管の係止部に、両脚部を夫々係止することで前記一対の配管を接合する断面溝形で環状のジョイント材と、前記ジョイント材の内側で且つ配管の接合部の外周に沿って設けられた断面リップ溝形でその開口部が前記スペーサー側を向いた圧縮弾性を有する環状のシール材を有して構成され、接合される前記配管のうち少なくとも一方の配管が、少なくとも内面及び端面が樹脂で被覆されたライニング管であることを特徴とする配管の接合構造である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記配管は、海水淡水化装置の供給水或いは濃縮水が通る部位を構成する配管であることを特徴とする請求項１記載の配管の接合構造である。
【００１３】
請求項３記載の発明は、逆浸透膜モジュールを用いた海水淡水化装置であって、請求項１または２記載の配管の接合構造を有することを特徴とする海水淡水化装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１記載の配管の接合構造によると、配管の接合部の外周に沿って設けられた圧縮弾性を有する断面リップ溝形のシール材の内圧により水密性を確保することができ、また、配管のうち少なくとも一方の配管が、内面及び端面が樹脂で被覆されたライニング管であることでも水密性を確保することができる。更には、配管の接合部に樹脂製のスペーサーが設けられているため、配管の端面同士が直接接触することはなく、配管の撓みや振動によって配管端面の樹脂が疵付いて腐食発生の原因となることもない。その結果、配管の接合部等からの漏水が発生することがなく、海水淡水化装置、発電所復水器等の配管の内部に塩水が流れる装置を長期間に亘り安定して使用することができる。また、内部に塩水が通り塩水の圧力がかかる配管であっても、塩水の圧力に対して十分な耐圧性を確保することができる。
【００１５】
本発明の請求項２記載の配管の接合構造によると、高濃度の塩分を含む海水やその濃縮水が通る配管であっても、その腐食を原因とする漏水が発生することを防止することができる。
【００１６】
本発明の請求項３記載の海水淡水化装置によると、配管の接合部等に隙間腐食をはじめとする腐食が発生することを抑止することができ、その結果、配管の接合部等からの漏水が発生することを抑止することができ、長期間に亘り安定して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の配管の接合構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の配管の接合構造が適用される海水淡水化装置を示す正面図である。
【図３】本発明の配管の接合構造が適用される海水淡水化装置を示す背面図である。
【図４】本発明の配管の接合構造が適用される海水淡水化装置を示す平面図である。
【図５】海水淡水化装置における逆浸透膜モジュールの取り付け状態を示す平面図である。
【図６】海水淡水化装置における逆浸透膜モジュールの取り付け状態を示す正面図である。
【図７】海水淡水化装置における逆浸透膜モジュールの取り付け状態を示す背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態の配管の接合構造を、図２〜図４は本発明の配管の接合構造が適用される一例の海水淡水化装置を示し、また、図５〜図７は海水淡水化装置の逆浸透膜モジュールの取り付け状態を示す。
【００２０】
図１に示すように本発明の配管の接合構造は、例えば、図２〜図４に示すような海水淡水化装置の内部に塩水が通る配管１，１の対向する端部同士を、環状のスペーサー２を介して突き合わせてジョイント材３で接合して構成される。また、図１に示す４は水密性を確保するために、ジョイント材３の内側で、且つ、配管１，１の接合部の外周に沿って設けられたシール材である。
【００２１】
尚、この図１に示す配管１，１の接合部は、例えば、図２の点線の○で囲んだＡの位置である。また、配管１は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ等の耐食性と十分な強度を兼ね備えたステンレス鋼等で形成されている。
【００２２】
図１に示す左右の配管１，１の内面及び端面は、ナイロン、フッ素樹脂、ポリエチレン等の熱可塑性を有する樹脂５で被覆されている。このように、配管１の内面及び端面を樹脂５で被覆してライニング管１ａとするには、ナイロン、フッ素樹脂、ポリエチレン等の熱可塑性を有する樹脂チューブをその長さ方向に引き伸ばした状態で配管１内に挿通し、樹脂チューブの両端部を配管１の外表面に沿って折り返して、その樹脂チューブの両端部を接着剤等で固着し、引き伸ばしを緩めるという方法等で作製することが可能である。このような方法でライニング管１ａを作製すれば、樹脂チューブは確実に配管１の内面及び端面に密着し、配管１の内面及び端面を樹脂４で容易に被覆することができる。また、図１に示す配管１は内面及び端面に加えて外面も樹脂５で被覆されており、更に水密性の向上を図っているが、少なくとも、内面及び端面が樹脂５で被覆されておれば良い。
【００２３】
また、接合される左右の配管１，１のうち、内面及び端面が樹脂５で被覆されたライニング管１ａであるのは、図１に示すように、両方の配管１，１であることが水密性を確保して配管１の腐食の発生を減らすことができる意味で好ましいが、一方の配管１がライニング管１ａであれば作用効果を奏することができるので、少なくとも一方の配管１がライニング管１ａであれば良い。
【００２４】
尚、本明細書において説明する配管１とは、単なる管状の配管１のことだけを意味するのではなく、管状のノズル１ｃを含めて配管１として説明する。例えば、図５の点線の○で囲んだＢの位置における配管１を構成するノズル１ｃに、単なる管状の通常の配管１を接合する場合、腐食を発生する可能性がより高いノズル１ｃの側のみを、内面及び端面が樹脂５で被覆されたライニング管１ａとしても良い。また、ノズル１ｃの先端部は、配管１の接合部となるため、他の部位より腐食が発生する可能性が高くなる。従って、そのノズル１ｃの先端部のみをＹＵＳ２７０（２０Ｃｒ−１８Ｎｉ−６Ｍｏ−０．２Ｎｉ）等のスーパーオーステナイトステンレス鋼で形成しておけば、より確実に腐食の発生を抑止することができる。
【００２５】
環状のスペーサー２は、配管１の断面形状と略同一形状であり、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレン等の樹脂で形成されている。このスペーサー２が、内部に塩水が通る配管１，１の対向する端面の間に挟み込まれるようにして、図１に示す左右の配管１，１は接合される。このスペーサー２が設けられていることで、配管１が撓んだ際や、配管１内部の塩水の流れによる微細な振動で、配管１の端面を被覆する樹脂が摺れて疵付くことで、隙間腐食の発生の原因となることを防止することができる。尚、スペーサー２は圧縮弾性を有する樹脂で形成されていることが好ましい。
【００２６】
一対の配管１，１は、断面溝形で環状のジョイント材３で接合されるが、配管１の端部近傍、すなわち、端面から例えば１０〜５０ｍｍ程度離れた位置の外表面には断面溝形で全周に亘って連続する環状の係止部１ｂが設けられており、それら一対の配管１，１の係止部１ｂ，１ｂに、ジョイント材３の両側の脚部３ａ，３ａを夫々係止することにより、一対の配管１，１を接合することができる。尚、この係止部１ｂの溝幅は、ジョイント材３の両側の脚部３ａの厚みより大きく、脚部３ａは余裕をもって係止させることができる。
【００２７】
ジョイント材３は、断面溝形の環状であり鋳鋼等で形成されているが、配管１の端部近傍の外表面に設けられた溝状の係止部１ｂ，１ｂに、ジョイント材３の両側の脚部３ａ，３ａを係止することは、ジョイント材３の内周径と配管１の外周径の関係からそのままでは難しいため、例えば、ジョイント材３は半円形の二体のジョイント材構成材３ｂに分割されている。この分割されたジョイント材構成材３ｂ，３ｂを、直線状に配置された配管１，１の係止部１ｂ，１ｂに上下等両側から嵌合することにより、ジョイント材３の両側の脚部３ａ，３ａは、溝状の係止部１ｂ，１ｂに係止される。その係止後に二体のジョイント材構成材３ｂ，３ｂを、ボルト及びナット等の締結部材で固着すれば、一対の配管１，１を直線状に接合することができる。
【００２８】
尚、配管１の端部近傍の外表面に設けられた係止部１ｂは、必ずしも溝状である必要はなく、配管１の全周に亘って、或いは断続して設けられた鍔状等の突起片であっても良い。また、ジョイント材３は、必ずしも二体のジョイント材構成材３ｂ，３ｂ等で構成されておらず、取り付けさえできれば当初から一体であっても良い。
【００２９】
ジョイント材３の内側には、配管１，１の接合部を被覆するようにして圧縮弾性を有するＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等のゴム等で形成された環状のシール材４が設けられている。このシール材４はその断面形状がリップ溝形であり、その開口部が、配管１，１の対向する端面で挟まれたスペーサー２側を向くようにして、配管１，１の接合部の外周に沿って設けられる。
【００３０】
このように、ジョイント材３の内側にシール材４が配置されるので、シール材４は、ジョイント材３の内表面と配管１の外表面で挟まれることで圧縮され、密封作用（水密作用）を発現する。また、シール材４の開口部は、配管１，１の接合部のスペーサー２側を向くので、シール材４の内圧により更に確実に配管１，１の接合部の水密性を確保することができる。また、シール材４は、ジョイント材３で被覆されるので経年劣化が防止される。
【００３１】
本発明の配管の接合構造は、例えば、図２〜図４に示す海水淡水化装置の、内部に塩水が通る配管１，１の端部２，２同士を接合することで構成されるが、次に、本発明の配管の接合構造が適用される海水淡水化装置の全体構成を、図２〜図４に基づいて詳細に説明する。尚、以下の説明では海水淡水化装置の構成について説明するが、本発明は、海水淡水化装置のほか、塩水を配管内に通す発電所復水器等の他の塩水を配管内に通す装置にも適用できることは勿論である。
【００３２】
海水淡水化装置は、中空糸型、スパイラル型等の逆浸透膜（ＲＯ）モジュール６により海水を淡水化する装置であって、略面対称になった左右二体のユニットから構成されている。また、逆浸透膜モジュール６は、一つの海水淡水化装置の中に数十本単位で数多く設けられている。海水淡水化装置は、この逆浸透膜モジュール６と、高圧ＲＯ供給水ヘッダ管７、高圧ＲＯ透過水ヘッダ管８、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管９、高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０、高圧ＲＯ透過水マニホルド管１１、高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２等の配管１を組み立てて構成されている。
【００３３】
海水淡水化装置の正面側には、左右一対の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管７，７と左右一対の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管８，８が夫々左右に、例えば１０ｍ以上の間隔を隔てて垂直に立設しており、また、その背面側には、左右一対の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管８，８と左右一対の高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管９，９が夫々左右に、例えば１０ｍ以上の間隔を隔てて垂直に立設している。一本の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管７と、二本の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管８，８、および一本の高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管９は略直線状に並び、正面側から見るとこれらの配管１は重なり合うため、これら配管１の中で最も正面側に配置された最も大径の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管７しか確認することができない。
【００３４】
海水淡水化装置の正面側の左右の高圧ＲＯ供給水ヘッダ管７，７の間には、上下に間隔を開けて水平に設けられた複数本（本実施形態では四本）の高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０，１０…が架設されるようにして設けられている。また、海水淡水化装置の正面側、背面側ともに左右の高圧ＲＯ透過水ヘッダ管８，８間には、正面側、背面側ともに、上下に間隔を開けて水平に設けられた複数本（本実施形態では三本）の高圧ＲＯ透過水マニホルド管１１，１１…が架設されるようにして設けられている。更には、海水淡水化装置の背面側の左右の高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管９，９の間には、上下に間隔を開けて水平に設けられた複数本（本実施形態では六本）の高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２，１２…が架設されるようにして設けられている。
【００３５】
これら一直線状に並んだ、高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０，１０、高圧ＲＯ透過水マニホルド管１１，１１、および高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２，１２は、夫々５ｍ以上で、その総延長は１０ｍ以上と長尺であり、片持ちでの支持では安定しないため、左右二体のユニットの一直線状に並んだ配管１，１（各マニホルド管）は接合されている。これら高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０と高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２の中には、海水やその濃縮水等の塩水が通るので、その接合部には本発明の配管の接合構造が適用される。
【００３６】
また、高圧ＲＯ供給水ヘッダ管６と高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０の接合部、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管８と高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２の接合部にも、内部に海水やその濃縮水等の塩水が通るので、本発明の配管の接合構造が適用される。
【００３７】
また、図５〜図７に示すように、逆浸透膜モジュール６には、供給水（海水）が供給される一本のノズル１ｃ、濃縮水（非透過水）が排水される一本のノズル１ｃ、透過水が排水される二本のノズル１ｃが夫々設けられており、これらのノズル１ｃが、高圧ＲＯ供給水マニホルド管９、高圧ＲＯ透過水マニホルド管１０、および高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１１に夫々小径の配管１を介して接合されて連通している。高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０と高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２の中には、海水やその濃縮水等の塩水が通るので、その接合部にも本発明の配管の接合構造が適用される。
【００３８】
次に、以上説明した海水淡水化装置を用いて海水を淡水化する方法について説明する。
【００３９】
図２に示すように、海域から海水を取水し、ＭＦ膜ろ過装置等のろ過装置（図示せず）にて懸濁物質を除去した後、高圧ポンプ１３により供給水配管１４を介して高圧ＲＯ供給水ヘッダ管７に供給された海水は、分岐した複数本の高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０の中に入り、高圧ＲＯ供給水マニホルド管１０から小径の配管１を通って逆浸透膜モジュール６の中に供給される。その供給された海水は、逆浸透膜モジュール６で逆浸透膜（分離膜）により塩分が除去された透過水と塩分を含む濃縮水に分離される。淡水化された透過水は透過水用のノズル１ｂから高圧ＲＯ透過水マニホルド管１１に流入し、更に、高圧ＲＯ透過水マニホルド管１１から高圧ＲＯ透過水ヘッダ管８へ達し、その高圧ＲＯ透過水ヘッダ管８から取り出された透過水は、飲料水等の用途に適宜利用される。一方、塩分を多く含んだ濃縮水は濃縮水用のノズル１ｂから高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２に流入し、高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管１２から高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管９へ達し、図３に示すように、高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管９から濃縮水配管１５を通り、排水或いは再利用される。
【符号の説明】
【００４０】
１…配管
１ａ…ライニング管
１ｂ…係止部
１ｃ…ノズル
２…スペーサー
３…ジョイント材
３ａ…脚部
３ｂ…ジョイント材構成材
４…シール材
５…樹脂
６…逆浸透膜モジュール
７…高圧ＲＯ供給水ヘッダ管
８…高圧ＲＯ透過水ヘッダ管
９…高圧ＲＯ濃縮水ヘッダ管
１０…高圧ＲＯ供給水マニホルド管
１１…高圧ＲＯ透過水マニホルド管
１２…高圧ＲＯ濃縮水マニホルド管
１３…高圧ポンプ
１４…供給水配管
１５…濃縮水配管
【図１】
2011033172.tif 000003
【図２】
2011033172.tif 000004
【図３】
2011033172.tif 000005
【図４】
2011033172.tif 000006
【図５】
2011033172.tif 000007
【図６】
2011033172.tif 000008
【図７】
2011033172.tif 000009