特開 2025-10813 真空断熱多重管の終端構造

(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】P2025010813

(43)【公開日】2025-01-23

(54)【発明の名称】真空断熱多重管の終端構造

(51)【国際特許分類】

   F16L 59/065 20060101AFI20250116BHJP

   F17C 9/00 20060101ALI20250116BHJP

【ＦＩ】

F16L59/065

F17C9/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023113044

(22)【出願日】2023-07-10

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100127797

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 晴洋

(72)【発明者】

【氏名】規矩 大誠

(72)【発明者】

【氏名】竹内 宣孔

(72)【発明者】

【氏名】山根 裕也

(72)【発明者】

【氏名】北田 一輝

(72)【発明者】

【氏名】合志 義亜

(72)【発明者】

【氏名】小林 泰三

(72)【発明者】

【氏名】石黒 遼

【テーマコード（参考）】

3E172

3H036

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172AB04

3E172DA04

3E172DA90

3E172EB03

3E172JA08

3E172KA03

3H036AA02

3H036AB33

3H036AC06

3H036AE13

(57)【要約】

【課題】運用中の真空断熱多重管に対する事後的作業への対応性に優れた真空断熱多重管の終端構造を提供する。
【解決手段】真空断熱多重管の終端構造ＴＲ１は、低温流体を流通させる内管２と、内管２を覆う外管３と、内管２と外管３との間の真空断熱層４と、を含む真空断熱多重管１の終端構造である。終端構造ＴＲ１は、外管３の端縁３Ｅよりも外側に突出する突出部分２２Ａを含む内管２の突出端部２２と、突出端部２２と外管３の端縁３Ｅとを覆う保冷チャンバ６と、外管３で覆われた内管２の本体部２１の内部空間Ｓ０と、突出端部２２の内部空間Ｓ３とを仕切る遮断機構５と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

低温流体を流通させる内管と、前記内管を覆う外管と、前記内管と前記外管との間の真空断熱層と、を含む真空断熱多重管の終端構造であって、
前記外管の端縁よりも外側に突出する突出部分を含む前記内管の突出端部と、
前記突出部分と前記外管の端縁とを覆う保冷カバーと、
前記外管で覆われた前記内管の本体部と前記突出端部との間に位置し、前記内管の本体部と前記突出端部とを仕切る遮断機構と、を備える真空断熱多重管の終端構造。

【請求項2】

請求項１に記載の真空断熱多重管の終端構造において、
前記保冷カバーは、前記突出部分と前記外管の端縁とを収容するキャビティを含み、当該キャビティの真空引きが可能な状態で前記外管に取り付けられる保冷チャンバである、真空断熱多重管の終端構造。

【請求項3】

請求項１に記載の真空断熱多重管の終端構造において、
前記遮断機構は、前記内管の管軸方向に間隔を置いて配置された第１弁および第２弁と、前記第１弁と前記第２弁との間を繋ぐ接続管とを含む、真空断熱多重管の終端構造。

【請求項4】

請求項１に記載の真空断熱多重管の終端構造において、
前記遮断機構は、前記内管の管軸方向に互いに間隔を置いて配置された第１弁、第２弁および第３弁と、前記第１弁と前記第２弁との間を繋ぐ第１接続管と、前記第２弁と前記第３弁との間を繋ぐ第２接続管とを含む、真空断熱多重管の終端構造。

【請求項5】

請求項３に記載の真空断熱多重管の終端構造において、
前記突出端部は、前記突出部分の端縁の開口と、前記開口を封止するフランジ式の封止部とを有し、
前記保冷カバーは、前記封止部を含む前記突出部分と前記外管の端縁とを収容するキャビティを有する、真空断熱多重管の終端構造。

【請求項6】

請求項４に記載の真空断熱多重管の終端構造において、
前記突出端部は、前記突出部分の端縁に着脱不能に取り付けられたキャップ部を有し、
前記保冷カバーは、前記キャップ部を含む前記突出部分と前記外管の端縁とを収容するキャビティを有する、真空断熱多重管の終端構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、低温流体を流通させる内管と、前記内管を覆う外管と、前記内管と前記外管との間の真空断熱層とを含む真空断熱多重管の終端構造に関する。

【背景技術】

【0002】

低温の液化ガスの移送管として、真空断熱多重管が用いられることがある。真空断熱多重管は、外管と、外管内に配置された内管と、前記内管と前記外管との間の真空断熱層とを含む。低温の液化ガスの移送設備では、移送可能な管長の真空断熱多重管を複数接続して、移送管路が形成される。特許文献１には、真空断熱二重管の現場接続技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特公平８－２００３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記移送設備に敷設された真空断熱多重管に対し、設備運用中に真空断熱多重管の増設や検査等の事後的作業が行われることがある。このため、前記事後的作業に容易に対応できる終端構造を真空断熱多重管に具備させておくことが望ましい。

【0005】

本開示は、事後的作業への対応性に優れた真空断熱多重管の終端構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一の局面に係る真空断熱多重管の終端構造は、低温流体を流通させる内管と、前記内管を覆う外管と、前記内管と前記外管との間の真空断熱層と、を含む真空断熱多重管の終端構造であって、前記外管の端縁よりも外側に突出する突出部分を含む前記内管の突出端部と、前記突出部分と前記外管の端縁とを覆う保冷カバーと、前記外管で覆われた前記内管の本体部と前記突出端部との間に位置し、前記内管の本体部と前記突出端部とを仕切る遮断機構と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、事後的作業への対応性に優れた真空断熱多重管の終端構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の第１実施形態に係る、トリプルブロック形式の真空断熱多重管の終端構造を示す図である。

【図2】図２（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施形態の真空断熱多重管の終端に増設用の真空断熱多重管を接続する手順を示す図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係る、ダブルブロック形式の真空断熱多重管の終端構造を示す図である。

【図4】図４は、第２実施形態の変形例に係る真空断熱多重管の終端構造を示す図である。

【図5】図５は、第３実施形態に係る、シングルブロック形式の真空断熱多重管の終端構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面に基づいて、本開示に係る真空断熱多重管の終端構造の実施形態を詳細に説明する。液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化水素（ＬＨ_２）などの極低温の液化ガスを扱う設備では、当該液化ガスの移送配管として真空断熱多重管が用いられることがある。真空断熱多重管を用いることで、ボイルオフガスの発生や配管表面への着氷を抑制でき、例えば、液化水素の場合には配管表面での液化空気の発生を抑止できる。

【0010】

液化ガス設備においては、例えば、将来の設備増設計画に基づき、移送配管の末端に配管延長に備えた終端構造の施与が必要となる場合がある。移送配管として真空断熱多重管を用いる場合にも、前記終端構造の構築が求められる。当該終端構造としては、延長用の真空断熱多重管の接続作業や既設の真空断熱多重管の検査等を容易に行えること、終端構造部分からの既設の真空断熱多重管への入熱を抑制できること、が求められる。とりわけ、液化水素を移送する場合には、終端構造部分での着氷や液化空気の発生を抑制できることも肝要となる。以上のような要請に対応可能な、真空断熱多重管の終端構造の各種実施形態を、以下に説明する。

【0011】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る真空断熱多重管の終端構造ＴＲ１を模式的に示す図である。図１では、真空断熱多重管として、内管２、外管３および真空断熱層４を有する真空断熱二重管１の終端１Ｅに施与される終端構造ＴＲ１を例示している。第１実施形態における真空断熱二重管１の移送対象は、液化水素（ＬＨ_２）である。真空断熱二重管１は、液化水素供給源１Ｔに接続され、所要の箇所へ液化水素を移送する。液化水素供給源１Ｔは、例えば液化水素を貯蔵する液化水素貯蔵タンク、液化水素移送船の船内タンク、液化水素生産プラントなどである。

【0012】

内管２は、移送対象の低温流体を流通させる管である。第１実施形態では、内管２を液化水素が流通する。外管３は、内管２を覆う管であり、内管２と同軸に配置されている。真空断熱層４は、内管２と外管３との間の空間層であって、真空引きにより形成される層である。真空引きによって熱のキャリアが除かれることで、内管２と外管３との間の空間層が断熱層として機能する。

【0013】

真空断熱二重管１の終端１Ｅは、例えば、新たな真空断熱二重管１の増設が予定されている、あるいは既設の真空断熱二重管１の検査が予定されている、などの何らかの理由で、切断作業の実行が見込まれている終端１Ｅである。終端１Ｅには、前記増設の作業を想定した終端構造ＴＲ１が備えられている。終端構造ＴＲ１は、内管２の突出端部２２、遮断機構５および保冷チャンバ６（保冷カバー）を備えている。

【0014】

突出端部２２は、終端１Ｅにおける外管３の端縁３Ｅよりも外側に突出する突出部分２２Ａを含む、内管２の端末に相当する部分である。増設作業時には、突出端部２２に増設用の真空断熱二重管１の内管２が接続される。外管３の端縁３Ｅには、当該端縁３Ｅと突出端部２２の外周面との間のギャップを埋めるエンドシール３１が取り付けられている。エンドシール３１の取り付けにより、真空断熱層４の密閉性が維持されている。突出端部２２の端縁には、溶接接合等によって前記端縁に対して着脱不能にキャップ部２５が取り付けられ、前記端縁の開口が封止されている。

【0015】

遮断機構５は、内管２の本体部２１と突出端部２２との間に位置し、本体部２１と突出端部２２を仕切る機構である。より詳しくは、遮断機構５は、内管２の本体部２１の内部空間Ｓ０と、突出端部２２の内部空間Ｓ３とを空間的に遮断する機構である。本体部２１は、内管２の外管３で覆われた部分であり、実際に液化水素の移送を行っている運用部分である。遮断機構５は、内管２の管軸方向に互いに間隔を置いて配置された第１弁５１、第２弁５２および第３弁５３と、これらの弁同士を接続する第１接続管２３および第２接続管２４とを含む。第１実施形態では、内管２の本体部２１と突出端部２２との間に３つの弁、つまり３つの空間ブロックを配設するトリプルブロック構造を例示している。

【0016】

第１弁５１、第２弁５２および第３弁５３は、ボールバルブ、バタフライバルブあるいはゲートバルブなどからなり、弁配置位置において内管２の隣接する内部空間の遮断および開放を切り替える。第１接続管２３は、第１弁５１と第２弁５２との間を繋いでいる。第２接続管２４は、第２弁５２と第３弁５３との間を繋いでいる。第１弁５１の開・閉により、本体部２１の内部空間Ｓ０と第１接続管２３の内部空間Ｓ１との連通・遮断が切り替えられる。第２弁５２の開・閉により、第１接続管２３の内部空間Ｓ１と第２接続管２４の内部空間Ｓ２との連通・遮断が切り替えられる。第３弁５３の開・閉により、第２接続管２４の内部空間Ｓ２と突出端部２２の内部空間Ｓ３との連通・遮断が切り替えられる。

【0017】

保冷チャンバ６は、内管２の突出端部２２における突出部分２２Ａと外管３の端縁３Ｅとを覆うように、真空断熱二重管１の終端１Ｅに取り付けられている。保冷チャンバ６は、キャップ部２５を含む突出部分２２Ａと外管３の端縁３Ｅとを収容可能なキャビティを有する。保冷チャンバ６は、当該キャビティの真空引きやガス置換が可能なように、図略のシール構造を伴って外管３に取り付けられている。保冷チャンバ６にはパージターミナル６１が備えられている。パージターミナル６１を用いて、保冷チャンバ６の内部空間Ｓ４の真空引きや不活性ガス置換などが可能である。内部空間Ｓ４を真空引きすることで、突出部分２２Ａの領域でも真空断熱構造を構築できる。

【0018】

保冷チャンバ６の取り付け目的は、外管３の端縁３Ｅから突出している突出部分２２Ａの保冷、突出部分２２Ａから内管２の本体部２１への入熱抑制、突出部分２２Ａの保護などである。前記保冷によって、突出端部２２の外周面への着氷や液化空気の発生を抑制できる。また、前記保冷の結果として、前記入熱も抑制される。さらに、保冷チャンバ６の覆いにより、突出部分２２Ａが雨水や風雪に曝されず、飛来物や動植物の突出部分２２Ａへの干渉を阻止できる。

【0019】

終端構造ＴＲ１は、パージ作業用の第１ノズル７１、第２ノズル７２および第３ノズル７３を備えている。第１ノズル７１は、第１接続管２３の内部空間Ｓ１のパージ用のノズルである。第１ノズル７１を通して、内部空間Ｓ１に存在するガスの排気、および内部空間Ｓ１への置換ガスの導入が可能である。同様に、第２ノズル７２は第２接続管２４の内部空間Ｓ２のパージ用のノズル、第３ノズル７３は突出端部２２の内部空間Ｓ３のパージ用のノズルである。第１、第２、第３ノズル７１、７２、７３は、複数本のノズルで構成しても良い。なお、ノズル７１、７２、７３のいずれか、例えば第１ノズル７１の設置を省いても良い。また、第３ノズル７３は、突出端部２２の外管３で覆われた部分、もしくは突出部分２２Ａのいずれから分岐されても良い。

【0020】

図１には、真空断熱二重管１の運用時における内部空間Ｓ０～Ｓ３の流体充填状況が示されている。第１弁５１、第２弁５２および第３弁５３は閉止状態とされる。内管２の本体部２１の内部空間Ｓ０には、液化水素（ＬＨ_２）が流通している。内部空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３には水素ガス（ＧＨ_２）が充填されている。内部空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３にヘリウムガス以外の他のガス、例えば窒素ガス等の不活性ガスを充填した場合、本体部２１の液化水素の冷熱によって、当該ガスが液化ないしは固化する。また、内部空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に空気などの酸素を含むガスを充填した場合、第１弁５１からの水素の漏洩の可能性をゼロにはできないことから、水素と酸素との混合気体の発生し防爆性の確保が困難となる場合がある。内部空間Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３への充填ガスが水素ガスであれば、前記液化や固化、混合気体の発生の問題を回避できる。

【0021】

＜増設作業例＞
図２（Ａ）および（Ｂ）は、第１実施形態の真空断熱二重管１の終端１Ｅに増設用の真空断熱二重管を接続する手順を示す図である。図２（Ａ）には、内管２の突出端部２２を切断するカットラインＣ１と、保冷チャンバ６を切断するカットラインＣ２とが付記されている。カットラインＣ１、Ｃ２に沿った切断の前に、内部空間Ｓ２、Ｓ３のパージが行われる。図１に示したように、内部空間Ｓ２、Ｓ３には水素ガスが充填されている。とりわけ、突出端部２２の切断による内部空間Ｓ３の水素ガスと周囲の空気との接触を回避するため、内部空間Ｓ３の水素ガスを窒素ガス（ＧＮ_２）に置換するパージが行われる。なお、窒素ガスに代えて、他の不活性ガスを置換ガスとして用いても良い。

【0022】

具体的には、第３弁５３を開とし、第２ノズル７２および第３ノズル７３を利用して前記パージを行う。第１弁５１および第２弁５２は閉のままとされ、第１接続管２３の内部空間Ｓ１は、水素ガスが封入された状態が維持される。また、内管２の本体部２１は、液化水素を流通する運用状態が維持される。第２ノズル７２から窒素ガスが、第２接続管２４の内部空間Ｓ２に供給される。供給された窒素ガスと現存の水素ガスとは、内部空間Ｓ２で混合ガスとなる。当該混合ガスは、第３弁５３を通過して突出端部２２の内部空間Ｓ３に入り、第３ノズル７３から排出される。第３ノズル７３に設置された図略のガス濃度計の計測結果で、内部空間Ｓ２、Ｓ３に窒素ガスが充填されたことが確認されたら、第３弁５３が閉とされる。このパージにより、仮に第２弁５２から水素ガスの漏洩があった場合でも、漏洩した水素ガスを第３ノズル７３から排出できる。上記とは逆に、第３ノズル７３から窒素ガスを内部空間Ｓ２へ供給し、第２ノズル７２から前記混合ガスを排出する態様としても良い。

【0023】

上記のパージが完了したら、先ずカットラインＣ２に沿って保冷チャンバ６が切断される。カットラインＣ２は、内管２のカットラインＣ１よりも端縁３Ｅに近い位置に設定される。保冷チャンバ６の切断残部である残部チャンバ６Ａは、増設後の内管２の継手部分を覆うカバーの一部として活用される。次いで、カットラインＣ１に沿って突出端部２２が切断される。この切断によって除去されるのは、突出部分２２Ａの一部である。当該切断によって内部空間Ｓ３の窒素ガスは大気へ放散され、内部空間Ｓ３には空気（Ａｉｒ）が進入する。なお、図２の例とは異なり、カットラインＣ２よりもカットラインＣ１の方が端縁３Ｅに近い位置に設定される場合もある。さらに、端縁３Ｅよりも第３弁５３寄りにカットラインＣ２が設定される場合もある。

【0024】

既存の真空断熱二重管１の終端１Ｅに継ぎ足される、増設用の真空断熱二重管１０は、内管２０、外管３０および真空断熱層４０を備えている。これらは、真空断熱二重管１の内管２、外管３および真空断熱層４と実質的に同じ構成を有している。真空断熱二重管１０は、内管２０が外管３０の端縁３０Ｅよりも外側に突出した突出端部２０２が形成された、終端１Ｅと対峙する終端部分を具備している。

【0025】

図２（Ｂ）は、既存の真空断熱二重管１の終端１Ｅに、増設用の真空断熱二重管１０が継ぎ足された状態を示している。既存の内管２の突出端部２２と、増設の内管２０の突出端部２０２の端縁同士が溶接され、内管接続部Ｊ１が形成される。増設用の真空断熱二重管１０の終端は、追加チャンバ６Ｂで覆われる。追加チャンバ６Ｂの端縁は、残部チャンバ６Ａの端縁に溶接され、チャンバ接続部Ｊ２が形成される。残部チャンバ６Ａと追加チャンバ６Ｂとの溶接体により、内管接続部Ｊ１および端縁３Ｅ、３０Ｅを覆う閉鎖空間Ｓ４０を提供する継手カバー６０が形成される。

【0026】

内管接続部Ｊ１およびチャンバ接続部Ｊ２の形成後、第３ノズル７３から内部空間Ｓ３へ窒素ガスが供給される。この窒素ガス供給により、空気が入り込んでいる突出端部２２の内部空間Ｓ３および増設の内管２０の内部空間が、窒素ガスに置換される。また、継手カバー６０の閉鎖空間Ｓ４０は、パージターミナル６１を使用して真空引きされる。これにより、内管接続部Ｊ１において継手カバー６０が外管３の役目を果たし、閉鎖空間Ｓ４０が真空断熱層４の役目を果たす。

【0027】

増設後のスタートアップ作業では、第２接続管２４の内部空間Ｓ２、突出端部２２の内部空間Ｓ３および増設された内管２０の内部空間の窒素ガスが、水素ガスに置換される。しかる後、第１弁５１、第２弁５２および第３弁５３が開放され、内管２の本体部２１から液化水素が、増設された真空断熱二重管１０の内管２０へ流入される。

【0028】

以上説明した第１実施形態の終端構造ＴＲ１によれば、真空断熱二重管１の終端１Ｅに内管２の突出端部２２が設けられる。突出端部２２は、外管３の端縁３Ｅよりも外側に突出する突出部分２２Ａを含む。突出部分２２Ａを設けておくことで、増設用の真空断熱二重管１０の内管２０との接続作業の容易化を図ることができる。また、突出部分２２Ａは保冷チャンバ６で覆われ、且つ、突出端部２２と内管２の本体部２１とは遮断機構５で空間的に遮断されている。このため、突出部分２２Ａの機械的な保護が図られるだけでなく、突出部分２２Ａから本体部２１への入熱や、突出部分２２Ａの表面への着氷、液化空気の発生などを抑制できる。

【0029】

とりわけ、第１実施形態では、内管２の本体部２１と突出端部２２との間に、第１弁５１、第２弁５２および第３弁５３という３つの空間的なブロックが介在する。このようなトリプルブロック構造は、液化水素を移送する真空断熱二重管１の終端１Ｅにおいて、種々の利点をもたらす。すなわち、運用中には液化水素が流通する内管２の本体部２１と、突出端部２２との間に、第１接続管２３および第２接続管２４の２つの内部空間Ｓ１、Ｓ２が存在する。この２つの内部空間Ｓ１、Ｓ２が、本体部２１の内部空間Ｓ０に存在する液化水素に対するバッファ空間として機能する。

【0030】

既述の通り、突出端部２２に対しては、増設の際に火気が発生する切断作業や溶接作業が行われる。液化水素ないしは水素ガスは可燃性であるので、本体部２１と突出端部２２との間には不活性ガスで満たされた空間を介在させることが望ましい。本実施形態のトリプルブロック構造を採用すれば、図２（Ａ）に示したように、内部空間Ｓ１に水素ガスを充填し、内部空間Ｓ２に窒素ガスを充填することができる。突出端部２２の内部空間Ｓ３に隣接する内部空間Ｓ２は窒素ガス雰囲気であるので、火気の発生する作業を突出端部２２に施与できる。また、液化水素が流通する本体部２１の内部空間Ｓ０に隣接する内部空間Ｓ１を、例えば窒素ガス雰囲気とした場合、窒素ガスが液化水素の冷熱で凝固し、第１弁５１に窒素の固化物が付着する問題が生じ得る。しかし、本実施形態では、水素ガス雰囲気とした内部空間Ｓ１を内部空間Ｓ０に隣接させることができるので、上記の問題を回避できる。

【0031】

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態に係る真空断熱二重管１の終端構造ＴＲ２を模式的に示す図である。終端構造ＴＲ２は、第１実施形態と同様に、内管２、外管３および真空断熱層４を有する真空断熱二重管１の終端１Ｅに施与されている。第１実施形態と相違する点は、遮断機構５Ａが、内管２の管軸方向に互いに間隔を置いて配置された第１弁５１Ａおよび第２弁５２Ａと、これらの弁間を連通させる一つの接続管２６とから構成される点である。第２実施形態では、内管２の本体部２１と突出端部２２との間に２つの弁、つまり２つの空間ブロックを配設するダブルブロック構造を例示している。

【0032】

第１弁５１Ａの開・閉により、本体部２１の内部空間Ｓ０と接続管２６の内部空間Ｓ１１との連通・遮断が切り替えられる。第２弁５２Ａの開・閉により、接続管２６の内部空間Ｓ１１と突出端部２２の内部空間Ｓ１２との連通・遮断が切り替えられる。突出端部２２は、終端１Ｅにおける外管３の端縁３Ｅよりも外側に突出する突出部分２２Ａを含み、その端縁の開口はキャップ部２５で封止されている。外管３の端縁３Ｅには、エンドシール３１が取り付けられている。

【0033】

保冷チャンバ６は、突出部分２２Ａと外管３の端縁３Ｅとを覆うように、真空断熱二重管１の終端１Ｅに取り付けられている。保冷チャンバ６の内部空間Ｓ１３に対しては、真空引きや不活性ガス置換などが行われる。また、接続管２６の内部空間Ｓ１１のパージ用の第１ノズル７１Ａと、突出端部２２の内部空間Ｓ１２のパージ用の第２ノズル７２Ａとが備えられている。

【0034】

真空断熱二重管１を液化水素の移送に用いる場合、その運用時には、第１弁５１Ａおよび第２弁５２Ａは閉とされ、内管２の本体部２１の内部空間Ｓ０には液化水素が流通する。内部空間Ｓ１１、Ｓ１２には水素ガスが充填される。増設作業の際には、第２ノズル７２Ａから窒素ガスが導入され、内部空間Ｓ１２が水素ガスから窒素ガスに置換される。この場合、内部空間Ｓ１１の水素ガスが第２弁５２Ａを通して内部空間Ｓ１２へ流入しないよう、第２弁５２Ａの封止性を厳格に管理することが望ましい。しかる後、第１実施形態と同様に、保冷チャンバ６および突出端部２２が順次切断され、増設用の真空断熱二重管との溶接接続が行われる。なお、真空断熱二重管１を液化天然ガスの移送に用いる場合には、内部空間Ｓ１１、Ｓ１２には窒素ガス等の不活性ガスを充填すれば良い。

【0035】

図４は、第２実施形態の変形例に係る真空断熱二重管１の終端構造ＴＲ２Ａを示す図である。内管２の本体部２１に液化水素を流通させる場合、本体部２１の内部空間Ｓ０に隣接する接続管２６の内部空間Ｓ１１には、水素ガスを充填する必要がある。これは、例えば窒素ガスを内部空間Ｓ１１に充填すると、液化水素の冷熱で第１弁５１Ａに窒素の固化物が付着する不具合が生じ得るからである。水素ガスを内包する接続管２６に隣接する突出端部２２に、増設時に切断および溶接という火気の発生する作業を施すことは、なるべく回避したいところである。終端構造ＴＲ２Ａは、この点に鑑みた構造を備える。

【0036】

終端構造ＴＲ２Ａは、突出端部２２の端縁開口の封止構造、当該突出部分２２Ａを覆う保冷カバー６２を除き、図３の終端構造ＴＲ２と同じである。以下、相違点に係る構造を説明する。突出端部２２は、キャップ部２５に代わる、フランジ式の封止部を備えている。突出端部２２の端縁開口の周縁には端縁フランジ２２Ｆが設けられている。端縁フランジ２２Ｆに、ボルト止め式のフランジ蓋２７が取り付けられることで、前記端縁開口が封止されている。すなわち、フランジ蓋２７を端縁フランジ２２Ｆへ取り付けることで内部空間Ｓ１２を閉鎖空間とし、フランジ蓋２７を取り外すことで内部空間Ｓ１２を開放できる。

【0037】

保冷カバー６２は、端縁フランジ２２Ｆおよびフランジ蓋２７からなるフランジ式の封止部を有する突出部分２２Ａと、外管３の端縁３Ｅとを収容可能なキャビティを有するケーシングである。保冷カバー６２は、フランジ部６３を有する装着開口を有している。真空断熱二重管１の終端１Ｅにおいて外管３の外周には、受けフランジ３２が取り付けられている。保冷カバー６２のフランジ部６３が受けフランジ３２に対向するように、保冷カバー６２が終端１Ｅに外嵌される。その後、フランジ部６３が受けフランジ３２に、ボルト止め等によって固定される。つまり、保冷カバー６２は、前記ボルトの締結およびその解除により、外管３に対して着脱可能である。

【0038】

図４の終端構造ＴＲ２Ａにおける真空断熱二重管の増設作業例を説明する。この場合、増設される二重管の内管の端縁にフランジを取り付けておく。図２（Ａ）に示した増設用の真空断熱二重管１０ならば、内管２０の突出端部２０２の端縁に、図４に示す端縁フランジ２２Ｆと同じ端縁フランジを設けておく。真空断熱二重管１の運用時、内管２の本体部２１の内部空間Ｓ０には液化水素が流通し、内部空間Ｓ１１、Ｓ１２には水素ガスが充填される。保冷カバー６２の内部空間Ｓ１３には、真空引き、窒素ガス封入などが行われる。なお、突出端部２２の周囲に保冷シートを巻回した上で、保冷カバー６２を外嵌する保冷構造を採用しても良い。

【0039】

増設作業時には、第２ノズル７２Ａを使用して、内部空間Ｓ１２の水素ガスを窒素ガスに置換するパージ作業が行われる。もちろん、第１弁５１Ａおよび第２弁５２Ａは閉止状態である。次いで、フランジ部６３のボルトの締結が解除され、保冷カバー６２が取り外される。その後、突出端部２２の端縁フランジ２２Ｆから、フランジ蓋２７が取り外される。これらの作業により、増設スタンバイの状態となる。続いて、増設用の真空断熱二重管１０の内管２０が、突出端部２２の端縁フランジ２２Ｆにフランジ接続される。さらに、受けフランジ３２を利用する等して、内管接続部を覆う継手カバーが取り付けられる。

【0040】

第２実施形態の変形例に係る終端構造ＴＲ２Ａによれば、保冷カバー６２は外管３に着脱可能であり、突出端部２２がフランジ式の封止部を有する。このため、突出端部２２の切断および溶接を行わずとも、当該突出端部２２の内部空間Ｓ１２の開放および封止、つまり内管２０の継ぎ足しを行える。従って、内部空間Ｓ１２に隣接する接続管２６の内部空間Ｓ１１に水素ガスが存在していても、終端構造ＴＲ２Ａでは増設の際には火気を伴う作業を行わずとも済むので、防爆性を担保できる。

【0041】

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態に係る真空断熱二重管１の終端構造ＴＲ３を模式的に示す図である。終端構造ＴＲ３は、第１、第２実施形態と同様に、内管２、外管３および真空断熱層４を有する真空断熱二重管１の終端１Ｅに施与されている。第１、第２実施形態と相違する点は、遮断機構５Ｂが、一つの弁５１Ｂで構成されている点である。つまり、第３実施形態では、内管２の本体部２１と突出端部２２との間に１つの弁５１Ｂだけが配設されるシングルブロック構造を例示している。

【0042】

弁５１Ｂの開・閉により、本体部２１の内部空間Ｓ０と接続管２６の内部空間Ｓ１１との連通・遮断が切り替えられる。突出端部２２は、終端１Ｅにおける外管３の端縁３Ｅよりも外側に突出する突出部分２２Ａを含み、その端縁の開口はキャップ部２５で封止されている。キャップ部２５に代えて、図４に示したフランジ式の封止部を採用しても良い。外管３の端縁３Ｅには、エンドシール３１が取り付けられている。保冷チャンバ６は、突出部分２２Ａと外管３の端縁３Ｅとを覆うように、真空断熱二重管１の終端１Ｅに取り付けられている。突出端部２２の内部空間Ｓ２１のパージ用に、ノズル７１Ｂが突出端部２２に取り付けられている。

【0043】

真空断熱二重管１を液化水素の移送に用いる場合、その運用時には、弁５１Ｂは閉とされ、内管２の本体部２１の内部空間Ｓ０には液化水素が流通する。突出端部２２の内部空間Ｓ２１には水素ガスが充填される。保冷チャンバ６の内部空間Ｓ２２に対しては、真空引きや不活性ガス置換などが行われる。増設作業の際には、保冷チャンバ６および突出端部２２が順次切断され、増設用の真空断熱二重管との溶接接続が行われる。

【0044】

第３実施形態の終端構造ＴＲ３によれば、真空断熱二重管１の終端１Ｅに内管２の突出端部２２が設けられる。この突出端部２２が存在していることで、真空断熱二重管１の増設や内管２に対する検査などの事後的な作業の容易化を図ることができる。また、突出端部２２の突出部分２２Ａは保冷チャンバ６で覆われ、且つ、突出端部２２と内管２の本体部２１とは遮断機構Ｂ（弁５１Ｂ）で空間的に遮断されている。このため、突出部分２２Ａの機械的な保護が図られるだけでなく、突出部分２２Ａから本体部２１への入熱や、突出部分２２Ａの表面への着氷などを抑制できる。

【0045】

［本開示のまとめ］
以上説明した具体的実施形態には、以下の構成を有する開示が含まれている。

【0046】

本開示の第１の態様に係る真空断熱多重管の終端構造は、低温流体を流通させる内管と、前記内管を覆う外管と、前記内管と前記外管との間の真空断熱層と、を含む真空断熱多重管の終端構造であって、前記外管の端縁よりも外側に突出する突出部分を含む前記内管の突出端部と、前記突出端部と前記外管の端縁とを覆う保冷カバーと、前記外管で覆われた前記内管の本体部と前記突出端部との間に位置し、前記内管の本体部と前記突出端部とを仕切る遮断機構と、を備える。

【0047】

第１の態様によれば、真空断熱多重管の終端に内管の突出端部が設けられる。この突出端部が存在していることで、真空断熱多重管の増設や内管に対する検査などの事後的な作業の容易化を図ることができる。また、突出部分は保冷カバーで覆われ、且つ、突出端部と内管の本体部とは遮断機構で仕切られている。このため、突出部分の機械的な保護が図られるだけでなく、突出端部から内管の本体部への入熱や、突出部分の表面への着氷などを抑制できる。

【0048】

第２の態様に係る真空断熱多重管の終端構造は、第１の態様の終端構造において、前記保冷カバーは、前記突出部分と前記外管の端縁とを収容するキャビティを含み、当該キャビティの真空引きが可能な状態で前記外管に取り付けられる保冷チャンバである。

【0049】

第２の態様によれば、真空断熱多重管の終端における突出部分の領域でも真空断熱構造を構築できる。従って、内管を流通させる流体が、空気を液化させてしまうような極低温流体であっても、突出部分の表面での液化空気や着氷の発生を抑制できる。

【0050】

第３の態様に係る真空断熱多重管の終端構造は、第１または第２の態様の終端構造において、前記遮断機構は、前記内管の管軸方向に間隔を置いて配置された第１弁および第２弁と、前記第１弁と前記第２弁との間を繋ぐ接続管とを含む。

【0051】

第３の態様によれば、内管の本体部と突出端部との間に、第１弁および第２弁という２つの空間的なブロックが介在することになる。従って、内管の本体部を流通する低温流体の冷熱の突出端部への伝熱、前記突出端部から前記本体部への入熱を一層抑制できる。また、真空断熱多重管の増設の際に、接続管の内部空間をバッファ空間として利用できるので、増設工事の作業性を向上させることができる。

【0052】

第４の態様に係る真空断熱多重管の終端構造は、第１または第２の態様の終端構造において、前記遮断機構は、前記内管の管軸方向に互いに間隔を置いて配置された第１弁、第２弁および第３弁と、前記第１弁と前記第２弁との間を繋ぐ第１接続管と、前記第２弁と前記第３弁との間を繋ぐ第２接続管とを含む。

【0053】

第４の態様によれば、内管の本体部と突出端部との間に、第１弁、第２弁および第３弁という３つの空間的なブロックが介在することになる。従って、内管の本体部と突出端部との間の伝熱をより一層抑制できる。また、内管の本体部と突出端部との間に、第１接続管および第２接続管の２つの内部空間をバッファ空間として利用できる。従って、内管を流通する流体可燃性であって空気を液化させる冷熱を持つ液化ガスであっても、２つのバッファ空間を用いて突出端部に対する各種の作業に影響が及ばないようにすることが可能となる。

【0054】

第５の態様に係る真空断熱多重管の終端構造は、第３の態様の終端構造において、前記突出端部は、前記突出部分の端縁の開口と、前記開口を封止するフランジ式の封止部とを有し、前記保冷カバーは、前記封止部を含む前記突出部分と前記外管の端縁とを収容するキャビティを有する。

【0055】

第５の態様によれば、突出端部がフランジ式の封止部を有する。このため、前記保冷カバーを取り外し、前記封止部を開放すれば、内管の増設接続や内管に対する検査等を行える。すなわち、突出端部の切断および溶接を行わずとも当該突出端部の内部空間を開放および封止できる。従って、例えば低温流体が液化水素などの防爆対策が必要な液体であっても、防爆性を担保しつつ前記突出端部に対する作業を行い得る。

【0056】

第６の態様に係る真空断熱多重管の終端構造は、第４の態様の終端構造において、前記突出端部は、前記突出部分の端縁に着脱不能に取り付けられたキャップ部を有し、前記保冷カバーは、前記キャップ部を含む前記突出部分と前記外管の端縁とを収容するキャビティを有する。

【0057】

第６の態様によれば、突出部分の端縁がキャップで封止されているので、突出端部の内・外空間を完全に離隔できる。また、内管の本体部と突出端部との間には２つのバッファ空間が存在しているので、低温流体が液化水素であっても、突出端部に対して火気が発生する作業を行い得る。例えば、突出端部の内部空間を開放するとき当該突出端部を切断したり、突出端部に増設用の内管を溶接したりする作業を行うことができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 真空断熱二重管（真空断熱多重管）
１Ｅ 終端
２ 内管
２１ 本体部
２２ 突出端部
２２Ｆ 端縁フランジ
２３ 第１接続管
２４ 第２接続管
２５ キャップ部
２６ 接続管
２７ フランジ蓋（フランジ式の封止部）
３ 外管
３Ｅ 端縁
４ 真空断熱層
５、５Ａ、５Ｂ 遮断機構
５１、５１Ａ 第１弁
５２、５２Ａ 第２弁
５３ 第３弁
６ 保冷チャンバ（保冷カバー）
６２ 保冷カバー
ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ２Ａ、ＴＲ３ 終端構造
Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 内部空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】