(57)【要約】管状体ための防熱装置が、少なくとも２つの負圧パネル（４，４’）を具備しており、前記パネルの各々は障壁箔により形成された負圧式包装体により基本的に形成されており、それの内には無機充填材料又はポリマーの不連続又は多孔性の充填材料が含まれる。該負圧パネル（４，４’）の各々は、その２つの対向する端部（５，５’）がお互いに隣り合うように並ぶ範囲までそれ自身の上で巻き込まれており、前記２つの対向する角部（５，５’）は巻き込み軸に平行であり、更に該巻き込まれた負圧パネル（４，４’）は別の負圧パネル（４’）の角部（５’）に対して互い違いに配列される負圧パネル（４）の角部（５）に同軸で配置される。
2004534192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体ための防熱装置において、この防熱装置が、
少なくとも２つの負圧パネル（４，４’）を具備しており、前記パネルの各々は障壁箔により形成された負圧化された包装体により基本的に形成されており、前記包装体の内には無機充填材料又はポリマーの不連続な又は多孔性の充填材料が含まれており、
前記防熱装置においては、
該負圧パネル（４，４’）の各々は、その２つの対向する角部（５，５’）自体が隣に並ぶ範囲まで、それ自身において巻き込まれており、前記２つの対向する角部（５，５’）は巻き込み軸に平行であり、更に
巻き込み軸に垂直な前記別の２つの角部が前記巻き込まれた負圧パネルの端部角部（６，６’）を形成しており、該巻き込まれた負圧パネル（４，４’）は、別の負圧パネル（４’）の角部（５’）に対して互い違いに配列される負圧パネル（４）の角部（５）に同軸で配置される、
ことを特徴とする防熱装置。
【請求項２】
負圧パネル（４）の角部（５）は、別の負圧パネル（４’）の角部（５’）に対して直径上で対向する位置にあることを特徴とする請求項１に記載の防熱装置。
【請求項３】
巻き込まれた負圧パネル（４）の該端部角部（６）は、別の巻き込まれた負圧パネル（４’）の端部角部（６’）に対して互い違いに配列されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の防熱装置。
【請求項４】
少なくとも一つの該負圧パネルはポリマー充填材料を具備しており、更に少なくとも一つの別の負圧パネルは、100ナノメータより小さい平均粒子寸法を有する不活性材料の粉体を充填材料として使用することを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の防熱装置。
【請求項５】
該ポリマー充填材料はポリウレタンであることを特徴とする請求項４に記載の防熱装置。
【請求項６】
不活性材料の該粉体は約２から20ナノメータの間にある平均粒子寸法を有することを特徴とする請求項４に記載の防熱装置。
【請求項７】
不活性材料の粉体は無機ファイバーと混合されることを特徴とする請求項６に記載の防熱装置。
【請求項８】
該無機ファイバーはグラスファイバーであることを特徴とする請求項７に記載の防熱装置。
【請求項９】
前記不活性材料は二酸化珪素であることを特徴とする請求項７に記載の防熱装置。
【請求項１０】
前記二酸化珪素は発熱性二酸化珪素であることを特徴とする請求項９に記載の防熱装置。
【請求項１１】
該負圧パネルは４から15mmの間にある厚みを有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の防熱装置。
【請求項１２】
該対向する角部はお互いにシールされることを特徴とする請求項１に記載の防熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば低温又は高温流体を輸送するためのパイプ等の防熱管状体のための装置（システム）に関する。
【０００２】
多くの種類の防熱装置が既知である。特別には、任意の形状の物体の包装(lagging)を形成するために、二重外壁を有するような物体を提供することが出来、それの内部（間の）空間に、例えば無機ウール（羊毛）、グラスウール又はポリウレタン等の低熱伝導率を有する材料が設置可能であることが既知である。
【０００３】
しかし、その様な材料の防熱特性は非常に高くはなく、従ってその物体の内部温度を一定に保持するためにそれの厚みを非常に厚くして使用することが必要な場合がある。これは例えば、原油を輸送するための水中パイプのケースであり、そのパイプは一般的にステンレス鋼製の２つの同軸のチューブにより形成されており、そこではオイルは内側チューブ内を流れる一方で、外側のチューブは保護物として作用する。オイルの長距離配管を可能にするために、その粘性の増大を回避しつつ、約60度Ｃから90度Ｃの間の昇温された温度で維持することが必要であり、従って前記２つのチューブの内部空間において、大量の防熱材が挿入されなければならない。これは、大口径の外側チューブの使用が必要であり、外側チューブに必要な鋼の量は、それの直径の関数として直ちに増大するので、結局パイプの全体体積及び質量は顕著に増加する。更にパイプ生産コストは比例的に増大する。
【発明の開示】
【０００４】
これとは別に、同軸チューブの間の内部（間の）空間は、パイプの防熱を実現する観点から、真空の低熱伝導率を利用するように、真空化されても良い。このケースにおいて、パイプの構造はより複雑になるが、同じ内部空間に、ある期間において鋼製の２つのチューブからガス抜きされても良い、ガスを吸収可能なゲッター（getter：残留物吸着）材料が設置されることが必要である。
【０００５】
包装体（envelope）により形成されていて且つ負圧化された（evacuated）防熱パネルが更に良く知られており、そこでは真空下で充填材料が存在している。包装体は、大気ガスのパネル内への侵入を防止する（又は最高の程度で低減する）ように作用して、用途により要求される防熱の程度に適正である真空レベルを保持する。この結果として、包装体は、最大程度まで低減されたガス透過性を特徴とする、いわゆる「障壁（バリア）」箔により形成されており、それは単一の構成要素により形成可能であるが、しかしより一般的には異なる構成要素の多層体である。多層体のケースにおいて、前記「障壁」効果は構成要素の層の１つにより与えられており、それに反して別の層は一般的に、障壁層を機械的に支持し且つ保護する機能を有する。真空がパネル内に形成される場合に、充填材は逆に、間隔を有する包装体の対向する面を保持する機能を主に有しており、多孔質か又は平でない内部構造を有する必要があるので、それの多孔又は空間は防熱機能を実現するために真空化されても良い。この材料は、例えば二酸化珪素（シリカ）粉末、グラスファイバー、エーロゲル（aerogel）、珪藻（diatomaceous）土等の無機質、又は例えばポリウレタンやポリスチレン発泡剛体等のポリマー（重合体）であり、両者が板と粉末の形であり得る。
【０００６】
それらの非常に低い熱伝導率により、非常に薄く負圧化されたパネルは、オイルダクトの効率的な防熱を実施するのに適している。従って、その様なダクトの内部空間の内部寸法を小さくすることが可能であり、従って上記の問題を克服可能である。
【０００７】
例えば、ＰＣＴ―WO01/38779公報は、管状形状を有していて且つオイルパイピング用の水中管周囲に設置されるのに適した、負圧式防熱パネルを開示する。
【０００８】
しかし、その様なパネルの第１の欠点はそれらの包装体の脆さにあり、その包装体は容易にクラックして（欠けて）しまうので、ガスをパネル内に通過させる可能性がある。そのような通過は明らかに、パネルの防熱特性を危うくし、水中パイプラインの場合において、損傷したパネルを交換することは出来ないので、それは取り返しのつかない損害を引き起こす。
【０００９】
負圧（負圧化された）パネルのこれとは別の欠点は、それらが管状体に適切な防熱を形成しないことにある。事実として、それらは一般的に、平面形状を有しており、従って、それらをオイルダクトの内部空間の管状形状に適合させるために、それらを曲げて、２つの対向する角部を並んで配置する必要がある。
【００１０】
しかし、負圧パネルはこの状態において曲線形状であるので、パイプの内側チューブを完全に防熱可能ではなく、特に角部に対応する区域は、角部が端に設置されるので、適切に防熱出来ない可能性がある。その区域において特に、それは内側チューブを冷却可能であり、その結果内側チューブ内のオイルの流れもまた冷やされるので、パイプ内において濃縮させて、部分的な障害物を形成する。
【００１１】
本発明は従って、その様な不都合のない管状体ための防熱装置（システム）を提供することを目的とする。該目的は、その主要特徴が請求項１で規定されていて且つ更なる特徴がそれに続く請求項において規定される、防熱装置により実現される。
【００１２】
本発明による防熱装置は、容易に製作可能であり、少なくとも２つの薄い負圧パネルを具備しており、前記パネルはお互いに重ねられて、管状体を完全に防熱するように配置される。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態に従い、防熱装置の負圧パネルの少なくとも一つは、充填材料としてポリマー（重合体）材料を使用しており、その一方で少なくとも別のパネルは、不活性材料の粉体を使用しており、前記不活性材料は100ナノメータ(nm)未満の平均粒子寸法を有しており、約２から20nmまでを具備することが好ましい。異なる特性を有する２つの充填材料の連結により、本発明のその様な実施の形態に従う防熱装置は、周囲環境の温度とは非常に異なる温度を有する管状体、例えばある水深において水中に投入される、パイプラインの防熱に特に適しており、そこではオイルは昇温された温度で流動する。
【００１４】
前記パネルは、該不活性粉体を具備しており、ポリマー充填材料を具備するものに比べて、より良好に高温に実際に耐えるので、これらの後者（ポリマー充填材料）の保護体として設置可能であり、前記後者（ポリマー充填材料）の防熱特性は、もし高温に長期間暴露されるとすると、著しい老化現象により予期できない方法で変化するであろう。
【００１５】
また、不活性粉体に基づくパネルは、クラックが発生する場合に、防熱特性の変化はより少ない。事実として、不活性粉体を具備するパネルの熱伝導率は、空気の流入のみによって少し変化するので、数十mbarまでの内部圧力に関して約８mW/m・Kより低い状態に留まり、更に内部圧力が１barに到達する場合においては、最大値約20mW/m・Kに達する。これとは反対にポリマーフォ−ム（発泡体）に基づくパネルにおいては、熱伝導率は、内部圧力が約１mbarの場合に、約10mW/m・Kから大気圧力における約35mW/m・Kまで素速く上昇する。このために、第１のパネルに関して、アルミニウム箔を含む包装体を使用する必要があるが、第２のパネルに関しては、プラスティック製多層体の、より抵抗のある包装体が使用されても良い。
【００１６】
本発明による防熱装置の別の利点及び特徴は、添付図面を参照して、その実施の形態の以下の詳細な説明を読むことにより、当業者には明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１を参照すると、本発明による防熱装置が搭載されるパイプが、内側チューブ１と、内側チューブ１と同軸の外側チューブ２により、既知の状態で形成されており、外側チューブ２は、該チューブ間において内部空間３が存在するような直径を有する。チューブ１内で防熱されるべき流体、例えばオイルは流動させられる。前記チューブ１と２は、オイルを輸送するための水中パイプの場合において、例えばステンレス鋼等の任意の適切な材料により形成可能である。
【００１８】
内部空間３において、２つの負圧（evacuated）パネル４と４’が配設されており、それらの各々は巻き込まれて、その巻き込み（回転）軸に平行なその２つの対向する角部５と５’を並んで配置する。巻き込み（回転）軸に対して垂直な別の２つの角部は従って、巻き込まれるパネル４と４’の端部角部６と６’を形成する。その様な状態で負圧（負圧化された）パネル４と４’は管状の配置を形成し、内部空間の管状形状に適合する。このケースにおいて、該対向する角部５と５’は、例えば加熱シール等の任意の既知な手段によりお互いにシールされても良い。
【００１９】
２つのその様に巻き込まれたパネル４と４’は、パネル４の角部５がパネル４’の角部５’に対して互い違いに配列される方法で、逆の状態で挿入されており、該角部５’に対して直径上で対向する位置に配置されることが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態に従い、巻き込まれたパネル４の端部角部６もまた、図２から分かるように、巻き込まれたパネル４’の端部角部６’に対して互い違いで配列される。
【００２１】
その様な互い違い配列の配置により、実質的に均一な防熱を形成可能にしており、この理由は、外側環境と防熱されるべき物体との間の熱通過がパネルの角部の不十分な防熱区域を介して発生可能であり、その熱通過が別のパネルの存在のお陰で阻止されるからである。加えて、もし２つのパネルの内１つがパイプの製作中又はその後にクラックを発生すると、熱を保持する品質は別のパネルの存在により確保される。
【００２２】
防熱装置はまた、２つのパネルに比べてより多い、例えば３又は４等のパネルを具備しても良い。該パネルは全て同じ種類であるか、又は全てが異なる種類であっても良く、特別にはそれらは、例えば多層のタイプ等の従来の包装体と、無機又はポリマーの、不連続又は多孔性の充填材料とを具備可能である。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態に従い、負圧パネルは２つのタイプから形成されており、即ち：少なくとも一つのパネルが、例えばポリウレタン等のポリマーの充填材料を具備しており、それに対して少なくとも別のパネルは充填材料として、平均粒子寸法が100nmより小さいもの、更に好適には約２から２０nmまでのものを有する不活性粉体を使用する。該粉体は二酸化珪素（シリカ）であることが好ましい。所望の寸法特性を有する二酸化珪素は、珪酸塩のアルカリ溶液からの沈殿により得ることが可能であり、この種類の二酸化珪素は、例えば英国の会社のMicrotherm International Ltd.,により、Microtherm G、Microtherm Super G、又はwaterproof Microtherm Super G.の名称で生産、販売されている。これとは別に、酸素と共に、特別なチャンバー内での下記の反応によるSiCl4の燃焼により得られる二酸化珪素の形の発熱性（pyrogenic）二酸化珪素を使用することができる。
【００２４】
SiCl4＋O2−SiO2＋2Cl２
【００２５】
この反応で生成される二酸化珪素は、２〜３ナノメータから数十ナノメータまでの間にある寸法を有する粒子の形であり、それは結合されてより大きな寸法を有する粒子を形成することが可能である。発熱性二酸化珪素は、米国企業CABOT Corp.によりNanogel（登録商標）の名称で又はドイツ企業Wacker GmbHにより生産、販売されている。
【００２６】
二酸化珪素は例えばグラスファイバー等の無機ファイバー（繊維）と混合可能であるので、それは、２、３ミリメータ程度の厚みを有するブロック（塊）を準備するために、容易に固めることが可能であり、そのブロックは比較的容易に包み込み、負圧化して、その後巻き込むことが可能である。
【００２７】
その様な挿入材料は一般的に高温に良好に耐えるので、それらを含むパネルは、周囲環境及び防熱されるべき物体の内の最も高い温度を有する１つと接触するように配置される。従って、オイル配管用のダクトのケースにおいて、これらのパネルは、内側チューブ１と直接接するように配置されて、ポリマー充填材料を具備する前記パネルを、内側チューブ１内を流れる原油の高温への長期の暴露による可能な損傷から保護することが好ましい。図１のケースにおいてパネル４は不活性材料を具備することが好ましく、その一方でパネル４’はポリマー充填材料に基づく。
【００２８】
本発明はオイル配管用の管体の防熱に関するが、しかし本発明の防熱装置は、例えばボイラーや液体窒素又は酸素等の低温流体の輸送用の配管等の管状形状を有する任意の別の物体の防熱に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の該実施の形態に従う防熱装置（システム）がその内部空間に挿入される、二重壁式ダクトの横断面図を示す。
【図２】図２は図１のダクトの長手方向の断面図を示す。
【国際公開パンフレット】
2004534192.tif 000003
2004534192.tif 000004
2004534192.tif 000005
2004534192.tif 000006
2004534192.tif 000007
2004534192.tif 000008
2004534192.tif 000009
2004534192.tif 000010
2004534192.tif 000011
2004534192.tif 000012
2004534192.tif 000013
2004534192.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月2日(2003.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体ための防熱装置において、この防熱装置が、
少なくとも２つの負圧パネル（４，４’）を具備しており、前記パネルの各々は障壁箔により形成された負圧化された包装体により基本的に形成されており、前記包装体の内には無機充填材料又はポリマーの不連続な又は多孔性の充填材料が含まれており、
該負圧パネル（４，４’）の各々は、その２つの対向する角部（５，５’）自体が隣に並ぶ範囲まで、それ自身において巻き込まれており、前記２つの対向する角部（５，５’）は巻き込み軸に平行であり、更に
巻き込み軸に垂直な前記別の２つの角部が前記巻き込まれた負圧パネルの端部角部（６，６’）を形成しており、該巻き込まれた負圧パネル（４，４’）は、別の負圧パネル（４’）の角部（５’）に対して互い違いに配列される負圧パネル（４）の角部（５）に同軸で配置されており、
前記防熱装置においては、
少なくとも一つの該負圧パネルはポリマー充填材料を具備しており、更に少なくとも一つの別の負圧パネルは、100ナノメータより小さい平均粒子寸法を有する不活性材料の粉体を充填材料として使用する、
ことを特徴とする防熱装置。
【請求項２】
該ポリマー充填材料はポリウレタンであることを特徴とする請求項１に記載の防熱装置。
【請求項３】
不活性材料の該粉体は約２から20ナノメータの間にある平均粒子寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の防熱装置。
【請求項４】
不活性材料の粉体は無機ファイバーと混合されることを特徴とする請求項３に記載の防熱装置。
【請求項５】
該無機ファイバーはグラスファイバーであることを特徴とする請求項４に記載の防熱装置。
【請求項６】
前記不活性材料は二酸化珪素であることを特徴とする請求項４に記載の防熱装置。
【請求項７】
前記二酸化珪素は発熱性二酸化珪素であることを特徴とする請求項６に記載の防熱装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明による防熱装置は、容易に製作可能であり、少なくとも２つの薄い負圧パネルを具備しており、前記パネルはお互いに重ねられて、管状体を完全に防熱するように設置されており、その際の状態は、防熱装置の負圧パネルの少なくとも一つは、充填材料としてポリマー（重合体）材料を具備しており、その一方で少なくとも別のパネルは、不活性材料の粉体を充填材料として使用しており、前記不活性材料は100ナノメータ(nm)未満の平均粒子寸法を有することが好ましく、約２から20nmまでを具備することが好ましい。異なる特性を有する２つの充填材料の連結により、本発明のその様な実施の形態に従う防熱装置は、周囲環境の温度とは非常に異なる温度を有する管状体、例えば、ある水深において水中に投入される、パイプラインの防熱に特に適しており、そこではオイルは昇温された温度で流動する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2004534192.tif 000015
2004534192.tif 000016
2004534192.tif 000017