JP2015206418A - 二重輸送管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水滴の床面への滴下を防止することが可能な二重輸送管装置を提供する。
【解決手段】二重輸送管装置１０は、内部に極低温液体が流通する内管１と、内管１の外周に配置されたヒータ４と、内管１及びヒータ４の外方に配置された外管２と、内管１と外管２との間に配置された断熱材５と、内管１と外管２の隙間の両端部をそれぞれ封止する封止材７と、前記隙間と外部とを連通する排水管６と、内管１内に断続的に極低温液体を送出する送出手段１１と、ヒータ４による加熱を制御する加熱制御手段１２とを備える。加熱制御手段１２は、内管１内に前記極低温液体が流れていないときに、ヒータ４を加熱させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、二重輸送管装置、特に極低温液体が内管を介して移送される二重輸送管装置に関する。

従来、各種の超電導装置などでは、液体ヘリウム、液体窒素、液体水素等の極低温液体を供給して冷却している。これら超電導装置と液体ガスタンクとは、通常、二重輸送管構造の真空断熱管で連結されている。さらには、真空断熱管は、寒冷地の給湯器から台所や浴室への配管などにも使用されている。

二重輸送管構造の真空断熱管は、同軸の内管及と外管とを備え、これら内管と外管との間の隙間を真空引きした、断熱効果が優れたものである（例えば、特許文献１参照）。また、真空断熱管の断熱性能をより高めるために、内管の外周に断熱材を配置させることもある。

特開２０１１−２２６５２６号公報

しかしながら、上記従来の真空断熱管などの二重輸送管は、内管に極低温液体が供給される場合、外管の外面に霜が付着し、水滴が床面に滴下することがあった。このように、水滴が滴下することは、特にクリーンルーム内では好ましくはない。

本発明は、水滴の床面への滴下を防止することが可能な二重輸送管装置を提供することを目的とする。

本発明の二重輸送管装置は、内部に極低温液体が流通する内管と、前記内管の外周に配置されたヒータと、前記内管及び前記ヒータの外方に配置された外管と、前記内管と前記外管との間に配置された断熱材と、前記内管と前記外管との隙間の両端部をそれぞれ封止する封止材と、前記隙間と外部とを連通する排水管と、前記内管内に断続的に前記極低温液体を送出する送出手段と、前記ヒータによる加熱を制御する加熱制御手段とを備え、前記加熱制御手段は、前記内管内に前記極低温液体が流れていないときに、前記ヒータを加熱させることを特徴とする。

本発明の二重輸送管装置によれば、内管内に極低温液体が流れていないときに、内管の外周に配置されたヒータが加熱される。この加熱によって、極低温液体の流通により内管の外表面に付着していた霜は水滴となる。そして、この水滴は、内管と外管の隙間や断熱材に一旦入り込む。さらに、水分が蓄積されると、排水管を介して外部に排出される。よって、水滴が床面に滴下することを防止することができる。

また、内管内に極低温液体が流通しているときはヒータによる加熱はないので、極低温流体が加熱されない。

本発明の実施形態に係る二重輸送管装置を模式的に示す部分断面図。 内管内の極低温流体の流量とヒータへの通電との関係を示すグラフ。

本発明の実施形態に係る二重輸送管装置１０について説明する。

図１を参照して、二重輸送管装置１０は、内管１と外管２とからなる二重輸送管３、ヒータ４、断熱材５、及び排水管６を備える。

内管１は、極低温液体が内部を流通する。極低温液体は、例えば、液体ヘリウム、液体窒素、液体水素等の液化ガスなどであり、内管１を介して、図示しない超電導変圧器，超電導ケーブル等の超電導機器などを冷却する極低温冷却容器２１に供給される。

内管１は、例えばステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属製の直管、蛇腹管、螺旋管、コルゲート管であるが、内部を流通する極低温液体の種類、流量などに応じて適宜に形状、径、肉厚、材質などを定めればよい。

外管２は、内管１の外方に配置される。外管２は、例えばステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属製の直管、蛇腹管、螺旋管、コルゲート管であるが、断熱材５の種類、厚さなどに応じて適宜に形状、径、肉厚、材質などを定めればよい。

なお、内管１と外管２とは、同軸上に配置されることが好ましい。また、内管１又は外管２は、その一部が直管で、他の部分が蛇腹管、螺旋管、コルゲート管等であってもよい。

ヒータ４は、内管１の外周に配置された加熱手段である。ヒータ４は、例えば、銅系、鉄−クロム−アルミ系、ニッケル−クロム系などの金属からなる抵抗発熱体である。なお、ヒータ４は、ポリオレフィン、ポリウレタン、フッ素樹脂等に、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、ニッケル粉等の導電性粉体物質を均一に混合して得た導電性樹脂からなる抵抗発熱体であってもよい。

ヒータ４は、ここでは、金属発熱体を非導電性樹脂で被覆した線状のものであり、内管１の全長に亘ってその外周面に螺旋状に配置されている。ただし、ヒータ４は、例えば内部に発熱体を配置した帯状のもの（テープヒータ）などであってもよい。また、ヒータ４は、内管１の全長の一部にのみ配置されていてもよい。

ヒータ４の発熱温度は、内管１の外表面に付着した霜が水滴となる程度の温度でよく、１００℃を超えるような高温である必要はない。ヒータ４は、内管１の外表面に接着剤などで固定してもよい。

断熱材５は、内管１と外管２との間に配置される。断熱材５は、例えば、ガラスウール、ロックウール、アルミナファイバ、シリカファイバなどである。なお、断熱材５は、繊維状に限定されず、粒状、粉状などであってもよい。

二重輸送管３の長手方向の両端部は、ガラス封止材等の封止材７で封止されている。ただし、一方の端部には、排水管６の一端が接続されており、内管１と外管２との隙間と、排水管６の内部とは連通している。これにより、内管１と外管２との隙間に生じた水分は、排水管６を介して、ドレインパン８に排出される。排水管６は、例えばステンレス鋼、アルミニウム合金、銅製等の細い丸管である。

なお、円環状の金属板を内管１及び外管２の端部に溶接等で固定して、封止材７としてもよい。この場合、金属板に貫通孔を設けておき、この貫通孔に排水管６を挿通させて溶接等で固定すればよい。

二重輸送管装置１０は、さらに、内管１内に断続的に極低温液体を送出する送出手段１１、及び、ヒータ４による加熱を制御する加熱制御手段１２を備える。

送出手段１１は、ここでは、二重輸送管３の上流に配置され、内管１と接続された配管１３に設置された電磁弁である。配管１３の上流には、極低温液体を収容する容器１４が接続されている。なお、図１では、二重輸送管３の上流側の配管１３及び下流側の配管１５とは、それぞれ内管１と一体となるように記載されている。しかし、これに限定されず、内管１と配管１３，１５とを継手ナット等の既存の接続具で接続してもよい。

電磁弁１１を弁開放状態（ＯＮ）にしたとき、容器１４内から配管１３を介して内管１内に極低温液体が送出される。電磁弁１１を弁閉鎖状態（ＯＦＦ）にしたとき、内管１内に極低温液体が流れない。なお、配管１３にポンプなどを設けてもよい。

電磁弁１１は、送出制御手段１６により、ＯＮ、ＯＦＦが制御される。送出制御手段１６は、例えば図示しないタイマに接続されており、所定時間経過毎に所定時間だけ電磁弁１１をＯＮにする。

加熱制御手段１２は、ヒータ４の通電制御を行う。加熱制御手段１２は、送出制御手段１６と電気信号を授受可能に接続されており、内管１内に極低温液体が流れていないときに、ヒータ４を加熱させるようにヒータ４を通電制御する。加熱制御手段１２及び送出制御手段１６は、例えば、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）やシーケンサなどによって構成すればよい。

加熱制御手段１２は、ここでは、ヒータ４に接続されるスイッチ１７のＯＮ、ＯＦＦを制御する。

なお、内管１内で極低温液体（液化ガス）が加熱されて液化しないように、図２に示すように、内管１内を極低温液体が流通しないときに、ヒータ４を加熱する。具体的には、電磁弁１１のＯＦＦ後、少なくとも所定の時間Δｔ１経過後に、ヒータ４への通電を開始し、ヒータ４への通電終了後、少なくとも所定の時間Δｔ２経過後に、電磁弁１１をＯＮにする。

以上説明した二重輸送管装置１０においては、送出制御手段１６により制御される送出手段１１によって、内管１内に断続的に極低温液体が流通する。これにより、内管１の周囲が冷却され、内管１の外表面に霜が付着することがある。

しかし、送出手段１１が極低温液体の送出を終えた後、少なくとも所定の時間Δｔ１経過後に、加熱制御手段１２によりヒータ４が通電制御され、ヒータ４が加熱を開始する。この加熱によって、内管１の外表面に付着した霜は水滴となる。このような水滴は、内管１と外管２の隙間や断熱材５間に入り込んで存在するが、このようにして水分が蓄積されると、排水管６を介してドレインパン８に排出される。よって、水滴が床面に滴下することを防止することができる。

そして、ヒータ４への通電終了後、少なくとも所定の時間Δｔ２経過後に、内管１内に極低温液体の流入が開始されるので、内管１内を流通する極低温流体がガス化することがない。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、内管１内に極低温液体が流れていないときに、ヒータ４を加熱させればよく、ヒータ４による加熱は図２に図示した場合に限定されない。

１…内管、 ２…外管、 ３…二重輸送管、 ４…ヒータ、 ５…断熱材、 ６…排水管、 ７…封止材、 ８…ドレインパン、 １０…二重輸送管装置、 １１…送出手段、電磁弁、 １２…加熱制御手段、 １３…配管、 １４…容器、 １５…配管、 １６…送出制御手段、 １７…スイッチ、 ２１…極低温冷却容器。

Claims (1)

1. 内部に極低温液体が流通する内管と、
   前記内管の外周に配置されたヒータと、
   前記内管及び前記ヒータの外方に配置された外管と、
   前記内管と前記外管との間に配置された断熱材と、
   前記内管と前記外管との隙間の両端部をそれぞれ封止する封止材と、
   前記隙間と外部とを連通する排水管と、
   前記内管内に断続的に前記極低温液体を送出する送出手段と、
   前記ヒータによる加熱を制御する加熱制御手段とを備え、
   前記加熱制御手段は、前記内管内に前記極低温液体が流れていないときに、前記ヒータを加熱させることを特徴とする二重輸送管装置。