特開 2023-136550 接続継手構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023136550

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】接続継手構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/18 20060101AFI20230922BHJP

【ＦＩ】

F16L59/18

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022042279

(22)【出願日】2022-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000158312

【氏名又は名称】岩谷産業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】593222229

【氏名又は名称】株式会社クライオバック

(74)【代理人】

【識別番号】100121603

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 元昭

(74)【代理人】

【識別番号】100141656

【弁理士】

【氏名又は名称】大田 英司

(74)【代理人】

【識別番号】100067747

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 良昭

(72)【発明者】

【氏名】浅海 貴男

(72)【発明者】

【氏名】別府 亮彦

(72)【発明者】

【氏名】樋口 晃一

(72)【発明者】

【氏名】梅川 大地

【テーマコード（参考）】

3H036

【Ｆターム（参考）】

3H036AA02

3H036AA04

3H036AB33

3H036AC06

3H036AD09

(57)【要約】

【課題】接続操作性を良くできるように挿入すき間を比較的大きくできるノーズシールを備えた構成でありながらも、ノーズシールでのシール性を高めて挿入すき間への低温液の侵入を防止する。
【解決手段】真空断熱管からなり受け側管部３１に挿入される差込側管部５１の先端部にノーズシール５４を備える。ノーズシール５４の先端側外周角部にはテーパ面５４ｅを形成する。受け側管部３１におけるテーパ面５４ｅに対向する部位には、受け部１３と差込部１５に形成されたフランジ３２，５２の締め付けでテーパ面５４ｅが密着する傾斜受け面３３ａを形成する。また、ノーズシール５４の差込方向後方位置に、ノーズシール５４よりも大径で受け側管部３１の内周面３１ａに対して摺動するガイドリング５５を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空断熱管からなる受け側管部を有する受け部と、真空断熱管からなり前記受け側管部に挿入される差込側管部を有する差込部を備え、前記受け部と前記差込部に形成されたフランジを互いに近接する方向に締め付けて、前記フランジに備えられたシールと、前記差込側管部の先端部に設けたノーズシールとの間で前記受け側管部と前記差込側管部との間の挿入すき間を閉じる接続継手構造であって、
前記ノーズシールの先端側外周角部にテーパ面が形成され、
前記受け側管部における前記テーパ面に対向する部位に、前記フランジの締め付けで前記テーパ面が密着する傾斜受け面が形成され、
前記ノーズシールの差込方向後方位置に、前記ノーズシールよりも大径で前記受け側管部の内周面に対して摺動可能なガイドリングが設けられた
接続継手構造。

【請求項2】

前記ガイドリングが前記ノーズシールに近接して設けられた
請求項１に記載の接続継手構造。

【請求項3】

前記ノーズシールが前記差込側管部の先端よりも差込方向後方に設けられ、
前記差込側管部における前記ノーズシールよりも先に、前記ノーズシールの前記テーパ面よりも小径の小径先端部が形成された
請求項１または請求項２に記載の接続継手構造。

【請求項4】

前記ノーズシールが、前記差込側管部の先端から差し込んで保持された
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の接続継手構造。

【請求項5】

前記フランジの締め付けが、前記フランジを径方向において挟み付けるクランプでなされる
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の接続継手構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、例えば液化水素のような極低温の液化ガスを移送するフレキシブルホースに使用されるような接続継手構造に関する。

【背景技術】

【0002】

超低温の液化ガスを例えばローリーから貯槽に充填する接続継手には、外部からの熱による気化を極力抑制し、貯槽内の圧力上昇の防止と効率的な移送が行えるようにするため、真空断熱構造のバイオネット接続構造が採用されている。

【0003】

この接続構造は、真空断熱管からなる受け側管部を有する受け部と、真空断熱管からなり受け側管部に対して挿入される差込側管部を有する差込部で構成される。受け部と差込部にはフランジが形成されており、これらを互いに近接する方向に締め付けて、フランジに備えられたシールと、差込側管部の先端部に設けたノーズシールとの間で、受け側管部及び差込側管部間の挿入すき間を閉じるように構成されている。

【0004】

下記特許文献１の第１図に開示されているように、ノーズシールを備えない形態のものもあったが、受け側管部と差込側管部との間の挿入すき間（径方向での間隔）から液化ガスが侵入することでフランジのシールが凍結してガス漏れが生じることになる。液化ガスの侵入を防ぐため、挿入すき間を極力小さくする必要があった。この隙間は、具体的には０．１ｍｍ未満である。

【0005】

しかし、挿入すき間、換言すればクリアランスが小さいと挿入が行いにくい。しかも、挿入すき間が小さいので受け側管部と差込側管部との接触により僅かでもキズやバリ、変形が生じると、挿入できなくなってしまう。

【0006】

このため、挿入すき間を大きくしてもフランジの大幅な温度低下やシールの凍結を抑制できるようにするため、下記特許文献１の第２図に開示されているように、差込側管部の先端部にノーズシールを備えるものもあった。ノーズシールは挿入すき間への低温液の侵入を防止するためのものであって、特許文献１の第２図のようなＯリングで構成するほか、円筒形状のシールで構成するものもある。

【0007】

Ｏリングは差込側管部外周面に取り付けられており、受け側管部に挿入されると圧縮される。円筒形状のシールは差込側管部の先端に突出状態で設けられており、受け側管部に形成されたテーパ状の受け面に対して挿入方向に押し付けて密着するときに、先端側が拡径するように変形する。

【0008】

ノーズシールがＯリングであっても円筒形状のシールであっても、接続時には大きな変形を伴うので、ねじれや不規則な変形によって必ずしもシール性が得られるとは限らない。また、シール性は使用に伴って低下しやすい。

【0009】

しかも、円筒形状のシールを用いる場合には、シールを変形させるため押し込み代が大きい。つまり、差込側管部を受け側管部に差し込む際のストロークが長く、フランジの締め付けは、ねじ継手で行う必要があった。ねじ継手は長い距離の締め付けを可能にするが、人手によって回転させるには径が大きく作業性が良くない。また、ネジの摩耗粉の発生があるうえ、ローリー等へ積載するのにはスペースが大きくなり利便性が良くない。

【0010】

特許文献１に記載の考案では、第３図に開示されているように、差込側管部にゴムまたは可撓性樹脂よりなる複数のリングをそれらの間に間隔をあけて装着した構成を採用している。この構成により、差込側管部の先端部のＯリングを通って挿入すき間に低温液が浸入した場合でもフランジのシールまで低温液が到達するのを防止するとされている。防止できれば、フランジのシールが凍結することはなく、漏れの発生を防げる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】実開昭５３－６９２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかし、接続時にノーズシールが大きな変形を伴うため低温液の侵入を防げないことがあり、挿入すき間に侵入した低温液は挿入すき間で対流することになる。このため、挿入すき間に低温液が浸入した場合には、フランジのシールに大きな温度低下が生じることは避けられない。

【0013】

そこで、この発明は、接続操作性が良いように挿入すき間を比較的大きくできるノーズシールを備えた構成でありながらも、ノーズシールでのシール性を高めて挿入すき間への低温液の侵入を防止できるようにすることを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

そのための手段は、ノーズシールの先端側外周角部にテーパ面が形成され、受け側管部におけるテーパ面に対向する部位に、フランジの締め付けでテーパ面が密着する傾斜受け面が形成され、ノーズシールの差込方向後方位置に、ノーズシールよりも大径で受け側管部の内周面に対して摺動可能なガイドリングが設けられた接続継手構造である。

【0015】

この構成では、差込部の差込側管部を受け部の受け側管部に挿入してフランジの締め付けを行うと、差込側管部のノーズシールにおけるテーパ面が受け側管部内の傾斜受け面に密着する。このとき、ノーズシールは大きく変形することは必要でなく、直進するテーパ面が傾斜受け面に真っすぐ押し当てられることによって、差込部から受け部に向けて流れる低温液が挿入すき間に侵入することを防ぐ。挿入すき間に入るのは密着部分からリークする微少なガスであり、このガスによって挿入すき間は均圧になり、このことによっても低温液が挿入すき間に侵入することが防止される。

【0016】

また、ガイドリングがノーズシールの後方で、差込側管部の挿入姿勢を規制し、同時に挿入動作を滑らかにし、ノーズシールのテーパ面を傾斜受け面に正しく対向させる。

【発明の効果】

【0017】

この発明によれば、大きな変形が不要な構成のノーズシールによって挿入すき間に対する低温液の侵入が良好に防止でき、また挿入すき間はリークした微少のガスで均圧状態に保たれる構成であるので、低温液の侵入によるフランジの温度低下を確実に抑制できる。

【0018】

しかも、ノーズシールを備えた構成であって、挿入すき間を比較的大きくできるので、重い差込側管部でも挿入操作性が良好である。そのうえ、ガイドリングが差込側管部の挿入姿勢の規制と挿入動作の円滑化を行うので、差込側管部や受け側管部が損傷することを防止し、挿入不可能になることを回避できる。同時にガイドリングは、ノーズシールのテーパ面を傾斜受け面に正しく対向させるので、ノーズシールの予期しない変形を防止して、高いシール性を確実に得られる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】接続継手構造の断面図。

【図2】挿入開始時の状態を示す断面図。

【図3】接続して低温液を流した状態の挿入すき間を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

【0021】

図１に、超低温の液化ガスの移送に利用される真空断熱配管の接続や、貯槽の充填ライン配管と充填用フレキシブルホースの接続に好適な接続継手構造１１を示す。

【0022】

接続継手構造１１は、流体の移送方向に位置する受け部１３と、流体の上流方向に位置する差込部１５を備えており、受け部１３は真空断熱管からなる受け側管部３１を有し、差込部１５は、同じく真空断熱管からなる差込側管部５１を有している。接続継手構造１１が貯槽の充填ライン配管と充填用フレキシブルホースの接続継手を構成する場合、受け部１３は貯槽の充填ライン配管の端末に備えられ、差込部１５は充填用フレキシブルホースの先端に備えられる。

【0023】

受け部１３は、受け側管部３１の接続側の先端に、外周方向に張り出すフランジ３２を有しており、差込部１５の差込側管部５１の基端には、差込側管部５１を受け側管部３１に挿入したときに受け部１３のフランジ３２と対をなすフランジ５２が形成されている。

【0024】

一組のフランジ３２，５２は組んだ状態で縦断面等脚台形状をなし、受け部１３のフランジ３２における移送方向の面と差込部１５のフランジ５２における上流側の面には、相反する方向に傾斜する傾斜面３２ａ，５２ａが形成されている。これらのフランジ３２，５２には、フランジ３２，５２同士を互いに近接する方向に締め付けるためにフランジ３２，５２を径方向において挟み付けるクランプ１７が備えられる。

【0025】

クランプ１７は、図示を省略するが、二分割クランプであり、ボルトナットで締め付ける構成である。ボルトナットは両端に存在する構造のものであるほか、一端が枢着されて開放側の片側のみに存在する構造のものであってもよい。またクランプ１７は、ボルトナット等で締め付けるだけでフランジ３２，３５を締め付けられる構造のものであればよい。

【0026】

フランジ３２，５２の対向面間には、内外で重なり合う受け側管部３１と差込側管部５１との間の挿入すき間１９を閉じて低温液やガスが漏れるのを防止するシールが必要であり、差込側管部５１のフランジ５２に、シールとしてのＯリング５３が保持されている。Ｏリング５３には、耐寒性に優れるＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）製のものが好適に使用される。ＥＰＤＭ製のＯリング５３は低温下でも弾性を維持できる。

【0027】

軸心を共通にする受け側管部３１の内周面３１ａと差込側管部５１の外周面５１ａとの間、つまり挿入すき間１９の間隔は、挿入作業性と断熱性を考慮して、０．１ｍｍよりも大きい適宜の値に設定される。

【0028】

差込側管部５１の先端部には、ノーズシール５４とガイドリング５５が先端側から順に備えられる。

【0029】

ノーズシール５４は、受け側管部３１と差込側管部５１との間の挿入すき間１９を閉じて低温液が挿入すき間１９に入るのを防ぐための構成の一つである。ノーズシール５４の全体形状は円環状であり、その縦断面形状は略長方形に形成されている。つまりノーズシール５４は、差込側管部５１の長手方向に適宜長さの内周面５４ａ及び外周面５４ｂ、これら内周面５４ａ及び外周面５４ｂに対して直交する方向に広がる前端面５４ｃ及び後端面５４ｄを有している。そしてノーズシール５４の先端側に位置する前端面５４ｃと外周面５４ｂとの間、つまり先端側外周角部にはテーパ面５４ｅが形成されている。

【0030】

ノーズシール５４は、低温での寸法安定性に優れ機械的強度を有する高機能樹脂素材ＰＣＴＦＥ（例；ダイフロン（登録商標））で形成される。ＰＣＴＦＥ製のノーズシール５４は、硬くて変形しにくく低温になっても収縮率が小さいので適している。

【0031】

このノーズシール５４は先端ブロック５７の先端よりも差込方向後方に設けられ、差込側管部５１におけるノーズシール５４よりも先に、ノーズシール５４のテーパ面５４ｅよりも小径の小径先端部５６が形成される。またノーズシール５４は、差込側管部５１の先端から差し込んで保持される。

【0032】

具体的には、ノーズシール５４は、差込側管部５１の先端において外筒５１ｃと内筒５１ｄを結合する円環状をなす先端ブロック５７の長手方向の中間部に形成された円周保持面５７ａに保持される。円周保持面５７ａの直径はノーズシール５４の内周面５４ａが嵌まる大きさであり、円周保持面５７ａの長手方向の長さはノーズシール５４の内周面５４ａよりも短い。円周保持面５７ａの後端には垂直面５７ｂが形成されている。

【0033】

円周保持面５７ａよりも先端側部分は、円周保持面５７ａよりも小径に形成され、その先端側部分には凹溝部５７ｃと雄ねじ部５７ｄが先端側から順に形成されている。

【0034】

つまり、ノーズシール５４は円周保持面５７ａに対して嵌められたのち、雄ねじ部５７ｄに螺合される固定ナット５８で垂直面５７ｂに対して押し付けられて保持される。固定ナット５８は、凹溝部５７ｃに固定されるスナップリング５９で脱落防止がなされる。

【0035】

先端ブロック５７における円周保持面５７ａより先端側の部分と、この部分に備えられたスナップリング５９及び固定ナット５８が、前述した小径先端部５６を構成する。

【0036】

ガイドリング５５は、ノーズシール５４よりも大径に形成されており、受け側管部３１の内周面３１ａに対して摺動するものである。ガイドリング５５の形状は全体として円環状であり、その縦断面形状は正方形または長方形である。

【0037】

このガイドリング５５は、低摩擦性に優れる高機能素樹脂素材ＰＴＦＥ（例；テフロン（登録商標））で形成されるのが好ましい。ＰＴＦＥ製のガイドリング５５は、受け側管部３１の内周面３１ａと接触しても傷の発生を防ぎ、差込側管部５１の挿入時の芯ずれを良好に防止する。

【0038】

ガイドリング５５はノーズシール５４に近接して設けられる。ここで、近接とは、近くにあることをいい、接しておらずともノーズシール５４と一つのまとまりを持った態様で備えられていることを意味する。この例においてガイドリング５５はノーズシール５４と同じ先端ブロック５７に備えられる。

【0039】

先端ブロック５７におけるノーズシール５４を保持する垂直面５７ｂよりも差込方向後方には、後方ほど大径となる傾斜した拡径面５７ｅと、差込側管部５１の長手方向に延びる外周面５７ｆが連続して形成されている。ガイドリング５５は、外周面５７ｆに形成された凹溝５７ｇに嵌めて固定される。

【0040】

このような差込側管部５１を受け入れる受け側管部３１は、その内奥部に、ノーズシール５４のテーパ面５４ｅと協働して低温液が挿入すき間１９に侵入しないよう挿入すき間１９を閉じるための構成を有している。すなわち、受け側管部３１の内筒３１ｄを移送方向に延びる流路形成管１３ａに接続する基端ブロック３３におけるノーズシール５４のテーパ面５４ｅに対向する部位に、フランジ３２，５２の締め付けでテーパ面５４ｅが密着する傾斜受け面３３ａを有している。

【0041】

傾斜受け面３３ａは、テーパ面５４ｅを受けるのに十分な広さであり、テーパ面５４ｅと密着できる傾斜角度に形成される。

【0042】

以上のような構成の接続継手構造１１では、差込部１５の差込側管部５１を受け部１３の受け側管部３１に挿入したのち、それらのフランジ３２，５２をクランプ１７で締め付けると、接続が完了する。

【0043】

差込側管部５１を挿入するときは、その先端を受け側管部３１の開口に狙いを定めるが、差込側管部５１の先端にはノーズシール５４のテーパ面５４ｅよりも小径の小径先端部５６が形成されているので、狙いが定めやすい。

【0044】

また、ノーズシール５４の先端側外周角部にテーパ面５４ｅが形成されており、そのノーズシール５４は機械的強度が高く低摩擦性のＰＣＴＦＥ製であるので、受け側管部３１の開口に接しても損傷することもなく、相手方を毀損することもない。そのうえ、テーパ面５４ｅがガイド機能を発揮して円滑な挿入が可能である。

【0045】

図２の仮想線で示したようにノーズシール５４が受け側管部３１に入った後は、そのまま水平に差し込むことで、ノーズシール５４の差込方向後方に位置するガイドリング５５も、その低摩擦性によって円滑に進入することになる。

【0046】

挿入されるときにガイドリング５５は、受け側管部３１の内周面３１ａに対して摺動し、受け側管部３１にキズやバリ、変形が発生するのを防止するとともに、差込側管部５１の軸心を受け側管部３１の軸心に合わせる。これによってノーズシール５４のテーパ面５４ｅは受け部１３の傾斜受け面３３ａに正対する。

【0047】

差込側管部５１を挿入したのち、差込部１５のフランジ５２と受け部１３のフランジ３２をクランプ１７で締め付けてフランジ３２，５２同士を互いに接する方向に締め付けると、Ｏリング５３が圧縮されて、フランジ３２，５２でのシールがなされる。同時に、ノーズシール５４のテーパ面５４ｅが傾斜受け面３３ａに密着する。これら２か所のシールで、挿入すき間１９は閉じられる。

【0048】

ノーズシール５４によるシールについて、ノーズシール５４は硬く変形の少ない材料である上に、テーパ面５４ｅが当接してシールする構成であるので、大きな変形を伴うシール構造である場合に比して、高いシール性が確実に得られる。

【0049】

このため、低温液を差込部１５側から受け部１３側に流しても、ノーズシール５４を通って挿入すき間１９に低温液が浸入することを防止できる。

【0050】

しかも、ノーズシール５４によるシールは大きな変形を伴わない構成であるので、挿入することでシールする構造であっても、挿入長さを長くとる必要はなく、前述のようなクランプ１７の締め付けて十分にシールが可能である。クランプ１７による締め付けは作業が簡単であるので、一人でも接続作業が行える。

【0051】

挿入すき間１９には高圧の低温液の気化した微少のガスがノーズシール５４部分からリークして侵入するが、このガスは、図３に示したように、フランジ３２，５２のＯリング５３によるシール部分までの全体にわたって均圧な状態となる。テーパ面５４ｅの密着によるシールに加えて、挿入すき間１９に均圧のガスが満ちていることによっても、低温液の侵入は阻止される。

【0052】

このようにして、挿入すき間１９に対する低温液の侵入は防止されるため、フランジ３２，５２が大幅に温度低下したり、Ｏリング５３が凍結したりすることはなく、接続部分からの低温液やガスの漏れを確実に防止できる。

【0053】

接続操作性が良いように挿入すき間１９を比較的大きくしても、前述のように漏れを確実に防止できるので、作業性と断熱性の両立を図れる。

【0054】

そのうえ、前述のように主にガイドリング５５によって受け側管部３１や差込側管部５１の損傷が防止されて、挿入が不可能なるような事態を回避できるが、特にガイドリング５５はノーズシール５４に近接して設けられているので、挿入直後から作用する。ガイドリング５５の作用によって、円滑な挿入が可能になる。

【0055】

しかも、差込側管部５１の先端には小径先端部５６が形成されているので、挿入直後に差込側管部５１の向きが水平から多少ずれたとしても、小径先端部５６が受け側管部３１の内周面３１ａに接することはなく、確実に損傷防止が行える。

【0056】

また、ノーズシール５４は差込側管部５１の先端から差し込んで保持され、垂直面５７ｂで支えられる構成であるので、テーパ面５４ｅを挿入方向に押し付けてシールする構成であることと相まって、ノーズシール５４の予期しない不測の変形を防止できる。この点からも、良好なシール性を確実に得られる。

【0057】

以上の構成は、この発明を実施するための一形態であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。

【0058】

例えばガイドリング５５の先端側外周角部にテーパ面を形成してもよい。

【0059】

接続構造は、新規の真空断熱配管等に使用されるほか、アダプタとして構成して既存の設備に適用することもできる。

【符号の説明】

【0060】

１１…接続継手構造
１３…受け部
１５…差込部
１７…クランプ
１９…挿入すき間
３２…フランジ
３３ａ…傾斜受け面
５１…差込側管部
５２…フランジ
５３…Ｏリング
５４…ノーズシール
５４ｅ…テーパ面
５５…ガイドリング
５６…小径先端部

【図1】

【図2】

【図3】