液化气用隔热双层配管单元和具有该单元的液化气贮存船的制作方法

液化气用隔热双层配管单元和具有该单元的液化气贮存船
1.相关申请
2.本技术是主张2020年10月14日申请的日本特愿2020-173394的优先权的申请，参照并引用其整体作为构成本技术的一部分的内容。
技术领域
3.本发明涉及液化气用隔热双层配管单元以及具有该液化气用隔热双层配管单元的液化气贮存船。


背景技术：

4.以往，作为用于将液化天然气或液化氢这样的液化气在例如液化气搬运船与陆地上的贮存罐之间移动的配管，提出了使用双层构造的真空隔热管的方案(例如，参照专利文献1)。该隔热双层配管具有外管隔着例如由真空层构成的隔热层而覆盖内管的构造，因此能够得到较高的隔热性，能够有效地抑制在内管内流动的低温的液化气的温度上升。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2015-004382号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.但是，在使液化气向隔热双层配管流动时，在极低温的液化气所通过的内管与暴露于外部空气的外管之间产生热收缩差。为了在内管与外管之间确保间隙，内管需要相对于外管被支承或约束，如果放任上述的热收缩差，则会成为在内管和外管中产生较高的应力的原因，因此需要吸收该热收缩差。不过，使液化气通过且难以检查的内管的构造复杂化有可能损害隔热双层配管原本的功能即液化气移送的可靠性，因此不优选。
10.为了解决上述的课题，本发明的目的在于，在液化气用隔热双层配管中，在不损害液化气移送的可靠性的情况下，通过简单的构造抑制由内管与外管之间的热收缩差引起的高应力的产生。
11.用于解决课题的手段
12.为了达成上述目的，本发明的液化气用隔热双层配管单元是用于移送液化气的配管单元，其中，该液化气用隔热双层配管单元具有：隔热双层配管，其由使所述液化气通过的内管和隔着隔热层覆盖所述内管的外管构成，所述外管具有至少容许轴心方向长度变化的伸缩容许部；基台，其具有与所述隔热双层配管的外周面对置的对置部；约束部件，其固定于所述基台，将所述外管相对于所述基台约束为至少能够沿所述轴心方向位移。
13.根据该结构，首先，将作为对于容许内管的热收缩而吸收内管与外管之间的热收缩差有效的机构的波纹管那样的伸缩容许部设置在外管上，而不设置在供液化气通过且难以检查的内管上，因此能够确保液化气移送的可靠性。另外，在将伸缩容许部设置于外管的
情况下，外管根据内管的热收缩而位移，但外管被上述约束部件约束为能够位移，因此能够在抑制在外管产生高应力的同时防止外管由于外部的要因而过度地移动。因此，通过简易的构造，在液化气用隔热双层配管中，能够在不损害液化气移送的可靠性的情况下以简易的构造抑制由内管与外管之间的热收缩差引起的高应力的产生。
14.本发明的液化气贮存船具有：船体；贮存罐，其贮存设置于所述船体的液化气；以及上述的液化气用隔热双层配管单元，其一端安装于所述贮存罐。
15.在配管单元设置于液化气贮存船的情况下，对于设置有伸缩容许部的外管，抑制由船体的振动或变形引起的共振或过度的移动在抑制在外管产生的应力的方面是特别重要的。在该结构的液化气贮存船中，由于设置有具有上述结构和效果的配管单元，因此能够在不损害液化气移送的可靠性的情况下以简单的结构抑制由内管与外管之间的热收缩差引起的高应力的产生。
16.权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构的任意组合也包含在本发明中。特别是，权利要求书的各项权利要求的2个以上的任意组合也包含在本发明中。
附图说明
17.根据以附图为参考的以下优选的实施方式的说明，能够更清楚地理解本发明。但是，实施方式及附图仅用于单纯的图示及说明，不应该用于确定本发明的范围。本发明的范围由所附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的相同的附图标号表示相同或相当的部分。
18.图1是示出本发明的一个实施方式的液化气用隔热双层配管单元以及具有该液化气用隔热双层配管单元的液化气贮存船的概略结构的俯视图。
19.图2是示出图1的液化气用隔热双层配管单元和液化气贮存船的概略结构的剖视图。
20.图3是示出图1的液化气用隔热双层配管单元的内部的概略构造的纵剖视图。
21.图4a是示意性地示出图1的液化气用隔热配管单元的常温状态下的配置结构例的俯视图。
22.图4b是示意性地示出图1的液化气用隔热配管单元的低温状态下的配置结构例的俯视图。
23.图5是示出图1的液化气用隔热配管单元的横剖视图。
具体实施方式
24.以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1示出本发明的一个实施方式的液化气用隔热双层配管单元(以下，简称为“配管单元”)1以及具有该配管单元的液化气贮存船3。配管单元1用于液化气的移送。配管单元1具有包含双层管构造的隔热双层配管(以下，简称为“配管”)5以及作为对配管5进行支承的支承机构的后述的基台7和约束部件9。
25.另外，在本说明书中，“液化气贮存船”是指具有贮存液化气的功能的船舶。本实施方式中的液化气贮存船1是液化气运输船。不过，除了液化气运输船以外，例如液化气燃料船、将液化气向其他船舶供给的装燃料船等也包括在液化气贮存船内。
26.具体而言，在图示的例子中，配管5安装于贮存罐13，该贮存罐13设置于液化气贮存船3的船体11并贮存液化气。通过配管单元1的配管5，在贮存罐13与其外部、例如陆地上的液化气贮存基地之间移送液化气。
27.由配管5移送的液化气例如是液化石油气(lpg、约-45℃)、液化乙烯气体(leg、约-100℃)、液化天然气(lng、约-160℃c)、液化氢(lh2、约-250℃)、液化氦(lhe、约-270℃)。
28.在本实施方式中，在贮存罐13中贮存有液化氢，该液化氢经由配管5而被移送。
29.在本实施方式中，如图2所示，贮存罐13构成为具有内槽15和外槽17的双层壳罐。例如，在内槽15与外槽17之间形成有真空隔热层。不过，贮存罐13的结构并不限定于该例。例如，贮存罐13也可以是被隔热材料覆盖的单层壳罐。这种情况下的隔热材料例如可以由多个真空隔热板构成，也可以由多个发泡板构成。
30.在本实施方式中，贮存罐13具有作为收纳液化气的部分的主体部13a和从主体部13a向上方突出的圆顶部13b。在圆顶部13b上安装有配管单元1的配管5的一端。另外，在该图中，为了简化，仅示出了1个配管单元1，但也可以在1个贮存罐13上设置多个配管单元1。配管5从贮存罐13的内部贯穿圆顶部13b而向贮存罐13的外部延伸设置。在本实施方式中，在圆顶部13b上经由未图示的支承构造设置有对从圆顶部13b延伸设置的配管5进行支承的平板状的圆顶部支承台19。如图1所示，从圆顶部13b伸出的配管5通过圆顶部支承台19上，进而通过船体11上(例如上甲板21上)而延伸设置到例如成为与船体11外部的配管5的连接部的歧管23。
31.如图3所示，配管5由使液化气通过的内管25和覆盖内管25的外管27构成。在内管25与外管27之间的径向的间隙形成有隔热层29。本实施方式中的隔热层29形成为真空层。不过，隔热层并不限于真空层，例如也可以是粉末防热层、伪真空层、具有隔热性的气体层等。
32.配管5的外管27具有容许轴心方向长度变化的伸缩容许部31。另外，在本说明书中，“轴心方向”除了特别示出的情况以外，是指配管5的轴心方向。在本实施方式中，外管27具有波纹管作为伸缩容许部31。在本实施方式中，伸缩容许部31仅设置于外管27而未设置于内管25。另外，伸缩容许部31也可以构成为除了容许外管27的轴心方向长度变化以外，还容许例如径向的位移。
33.在内管25的外周面设置有内管间隔件33。通过内管间隔件33，将内管25与外管27的间隔维持为规定的距离以上。
34.另外，在本实施方式中，配管5是通过将多个分割管体35沿长度方向连接而形成的。具体而言，各分割管体35在其两端分别设置有封闭外管27与内管25之间的隔热层29的分隔壁37。通过将配管5由具有这样的构造的分割管体35的组合构成，配管5的设置作业变得容易，并且隔热层29的真空度这样的隔热性能的维持和管理变得容易。虽然省略了图示，但配管5的设置有分隔壁37的部分的外周也可以被套管进一步覆盖。
35.如图4a所示，配管单元1具有：基台7，其具有与配管5的外周面对置的对置部7a作为配管5的支承机构；以及约束部件9，其固定于基台7，将配管5相对于基台7进行约束。基台7相对于设置配管5的设备(在该例中为液化气贮存船3)被固定。通过基台7的对置部7a和约束部件9来限制配管5的位置。另外，图4a示出了液化气未在配管5内流动而内管25未产生热收缩的状态(以下，称为“常温状态”)。
36.在图4a所示的例子中，配管5以在其中途的1处或多处大致呈直角地弯折的状态从圆顶部13b延伸设置到歧管23。换言之，配管5具有呈直线状延伸的2个直管部(第1直管部5a和第2直管部5b)和以第1直管部5a相对于第2直管部5b弯折的方式连接的弯折管部5c。
37.另外，在图示的例子中，在第1直管部5a和第2直管部5b上都设置有伸缩容许部31，在第1直管部5a和第2直管部5b上都设置有约束部件9。在以下的说明中，为了方便，将设置于第1直管部5a的约束部件9称为“第1约束部件9a”，将设置于第2直管部5b的约束部件9称为“第2约束部件9b”。
38.另外，在配管5的两端，外管27和内管25也固定于设置该配管5的设备。在本实施方式中，外管27和内管25的一端固定于贮存罐13，另一端固定于歧管23。此外，如图示的例子那样，在配管5被分割成多个分割管体35的情况下，也可以在分割管体35的两端固定外管27和内管25。在图示的例子中，分割管体35的外管27和内管25的分隔壁37部分也被固定。
39.以下，主要对配管5沿水平方向延伸设置的结构例进行说明。在该情况下，如图5所示，配管5载置在基台7的对置部7a上。在图示的例子中，对置部7a具有平坦面。不过，本实施方式的配管5的支承机构也能够应用于沿铅垂方向延伸设置的配管5以及沿相对于水平方向倾斜的方向延伸设置的配管5。在本说明书中，将配管5与基台7的对置部7a的对置方向(在图5的例子中为与对置部7a的平坦面垂直的方向且铅垂方向)简称为“对置方向z”，另外，将与配管1的轴心方向x和对置方向z垂直的方向称为“横向y”。另外，在以下的说明中，为了方便，将对置方向z上的从基台7观察时配置有配管5的一侧称为“上方”。
40.如图5所示，约束部件9构成为将外管27约束为能够沿轴心方向x和横向y中的任意方向位移。换言之，约束部件9具有相对于载置在基台7上的外管27至少在上方和两侧方(横向y)隔着间隙来限制位置的部分。优选的是，约束部件9具有这些部分一体且连续地形成的形状、例如u字形状。
41.具体而言，在图示的例子中，约束部件9形成为u字形状的螺栓。该约束部件9在横跨载置在基台7上的配管5的状态下，两端通过螺母39而固定于基台7。约束部件9的内周面的各方向的尺寸被设定为在配管5载置于基台7上且约束部件9固定于基台7的状态下，比外管27的外周面的各方向的尺寸大。即，按照如下的方式设定约束部件9的形状和尺寸：在从横截面观察时配管5配置于约束部件9的横向y的中央的状态下，外管27的外周面也不与约束部件9的内周面的任意部分接触(即在外管27与约束部件9之间形成间隙)。
42.在以下的说明中，在从横截面观察时配管5配置于约束部件9的横向y的中央的状态下，将配管5的最上部的与约束部件9的对置方向z上的间隙称为上方间隙g1，将配管5的侧部的横向y的两间隙称为侧方间隙g2。
43.在本实施方式中，上方间隙g1被设定为能够防止在外管27产生的共振的最小限度的程度的大小。具体而言，上方间隙g1的大小例如相对于直径125mm的配管5为1mm～2mm。另一方面，侧方间隙g2(这里是第1直管部5a与第1约束部件9a之间的侧方间隙g2作为例子)被设定为与经由弯折管部5c连接的第2直管部5b的热收缩引起的位移量对应的大小。
44.即，当从图4a所示的常温状态起在图4b所示的配管5中流动液化气时(以下，将该状态称为“低温状态”)，在内管25产生热收缩。由该内管25的热收缩引起的位移经由内管间隔件33而使具有伸缩容许部31的外管27向该图中箭头所示的方向位移。在图示的例子中，外管27与第2直管部5b的内管25的热收缩对应地沿第2直管部5b的轴心方向位移。沿与第2
直管部5b大致垂直的方向延伸的第1直管部5a与该第2直管部5b的轴心方向的位移量对应地在图5的横向y上位移至虚线所示的位置。第1直管部5a与第1约束部件9a之间的侧方间隙g2被设定为容许该位移且限制该位移量以上的横向y的位移的大小。具体而言，侧方间隙g2的大小例如相对于直径125mm的配管5为10mm～20mm。
45.在图示的例子中，由于第1直管部5a和第2直管部5b(图4a)都具有伸缩容许部31，因此任意直管部的侧方间隙g2的大小都如上述那样设定。
46.不过，上方间隙g1和侧方间隙g2的大小并不限定于这些例子。此外，在常温状态下，侧方间隙g2可以仅形成于横向y的一侧(即，在另一侧外管27与约束部件9接触)，也可以不形成侧方间隙g2而仅形成上方间隙g1。另外，约束部件9的形状也不限定于图示的例子。将约束部件9固定于基台7的方法并不限定于图示的例子的基于螺合的固定，例如也可以是基于焊接的固定。
47.另外，在图4a所示的例子中，也可以为，在配管5经由弯折管部5c而弯折的情况下，仅第1直管部5a具有伸缩容许部31，在第2直管部5b上设置第2约束部件9b。在该情况下，第2约束部件9b构成为将第2直管部5b约束为能够在该第2直管部5b的轴心方向和与对置方向垂直的横向上位移。另外，在仅第1直管部5a具有伸缩容许部31的情况下，也可以在第1直管部5a上设置第1约束部件9a。在该情况下，第1约束部件9a构成为将第1直管部5a约束为至少能够在第1直管部5a的轴心方向上位移。
48.另外，与图示的例子不同，配管5也可以不具有弯折管部5c而仅具有直管部5a。在该情况下，约束部件9构成为将配管5约束为至少能够沿配管的轴心方向位移。
49.另外，在本实施方式中，即使在图4a所示的常温状态和图4b所示的内管25最大限度地收缩的低温状态中的任意状态下，内管间隔件33的至少一部分也配置成位于约束部件9的轴心方向宽度的范围内。即，约束部件9的轴心方向位置在常温状态下与内管间隔件33重叠。
50.如上所述，在内管25产生的热收缩经由内管间隔件33而使外管27产生位移。因此，通过使约束部件9的位置与内管间隔件33的位置一致，能够可靠地使外管27追随内管25的热收缩。其结果为，能够抑制在内管25和外管27产生的应力。不过，内管间隔件33与约束部件9的相对位置关系并不限定于该例。
51.如图5所示，在配管5与基台7之间夹装有低摩擦部件41。低摩擦部件41是具有比基台7的对置部7a的载置面小的摩擦系数的平板状的部件。具体而言，在本实施方式中，作为低摩擦部件41，使用由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)树脂形成的树脂垫。形成低摩擦部件41的材料并不限定于该例，例如也可以是聚乙烯(pe)、聚四氟乙烯(ptfe)等其他种类的树脂，还可以是木材这样的树脂以外的材料。
52.在图示的例子中，低摩擦部件41通过作为约束部件9的u字形状的螺栓而固定于基台7。不过，将低摩擦部件41固定于基台7的方法并不限定于此。另外，在图示的例子中，低摩擦部件41在形成为与基台7分体的部件之后与基台7连结，但低摩擦部件41也可以与基台7的与配管5接触的部分一体地设置。
53.这样，通过在配管5与基台7之间夹设低摩擦部件41，能够使外管27的位移容易，从而能够可靠地追随内管25的热收缩。不过，在配管5与基台7之间夹装低摩擦部件41并不是必须的。
54.基台7只要是具有在配管5沿水平方向延伸设置的情况下能够载置配管5的部分且具有足以支承配管5的强度的构造体，则可以使用任意的构造体。例如，在将配管单元1设置于船体11的图示的例子中，也可以在贮存罐13的周围使用上述的圆顶部支承台19作为基台7。另外，也可以在船体11上的远离贮存罐13的场所使用船体11的上甲板21作为基台7。另外，基台7并非必须具有例示那样的平坦面。例如，基台7可以是圆顶部13b那样的球面状的构造体，也可以是架状的构造体。
55.根据以上说明的本实施方式的液化气用隔热双层配管单元1，首先，将作为对于容许内管25的热收缩而吸收内管25与外管27之间的热收缩差有效的机构的波纹管那样的伸缩容许部31设置在外管27上，而不设置在供液化气通过且难以检查的内管25上，因此能够确保液化气移送的可靠性。另外，在将伸缩容许部31设置于外管27的情况下，外管27根据内管25的热收缩而位移。但是，由于外管27被约束部件9约束为能够位移，因此能够在抑制在外管27产生高应力的同时防止外管27由于外部的要因而过度地移动。因此，通过简易的构造，在液化气用隔热双层配管5中，能够在不损害液化气移送的可靠性的情况下以简易的构造抑制由内管25与外管27之间的热收缩差引起的高应力的产生。
56.另外，在配管单元1设置于液化气贮存船的情况下，对于设置有伸缩容许部31的外管27，抑制由船体1的振动或变形引起的共振或过度的移动在抑制在外管27产生的应力的方面是特别重要的。在本实施方式的液化气贮存船3中，由于设置有具有上述结构和效果的配管单元1，因此能够在不损害液化气移送的可靠性的情况下以简单的结构抑制由内管25与外管27之间的热收缩差引起的高应力的产生。
57.另外，配管单元1中的外管27的伸缩容许部31以及与其对应的约束部件9、基台7不需要遍及配管5整体地设置，也可以仅设置于一部分。
58.如上所述，参照附图对本发明的优选的实施方式进行了说明，但能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种追加、变更或删除。因此，这样的实施方式也包含在本发明的范围内。
59.标号说明
60.1：液化气用隔热双层配管单元；3：液化气贮存船；5：隔热双层配管；5a：第1直管部；5b：第2直管部；5c：弯折管部；7：基台；9：约束部件；25：内管；27：外管；31：伸缩容许部；33：内管间隔件。

技术特征：
1.一种液化气用隔热双层配管单元，其用于移送液化气，其中，该液化气用隔热双层配管单元具有：隔热双层配管，其由使所述液化气通过的内管和隔着隔热层覆盖所述内管的外管构成，所述外管具有至少容许轴心方向长度变化的伸缩容许部；基台，其具有与所述隔热双层配管的外周面对置的对置部；约束部件，其固定于所述基台，将所述外管相对于所述基台约束为至少能够沿所述轴心方向位移。2.根据权利要求1所述的液化气用隔热双层配管单元，其中，所述隔热双层配管具有呈直线状延伸的第1直管部和第2直管部、以及按照使所述第1直管部相对于第2直管部弯折的方式连接的弯折管部，至少所述第1直管部具有所述伸缩容许部，在所述第2直管部设置有所述约束部件，该约束部件将所述第2直管部约束为能够在该第2直管部的轴心方向和垂直于所述隔热双层配管与所述基台的对置方向的横向上位移。3.根据权利要求1或2所述的液化气用隔热双层配管单元，其中，该液化气用隔热双层配管单元还具有平板状的低摩擦部件，该低摩擦部件夹装在所述隔热双层配管与所述基台之间，该低摩擦部件的至少与所述隔热双层配管接触的面具有比所述基台小的摩擦系数。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的液化气用隔热双层配管单元，其中，所述约束部件形成为在所述约束部件与所述外管之间形成有所述隔热双层配管与所述基台的对置方向的间隙。5.一种液化气贮存船，其具有：船体；贮存罐，其贮存设置于所述船体的液化气；以及权利要求1至4中的任意一项所述的液化气用隔热双层配管单元，其一端安装于所述贮存罐。

技术总结
在用于移送液化气的配管单元(1)中，该配管单元(1)设置有：隔热双层配管(5)，其由使所述液化气通过的内管(25)和隔着隔热层(29)覆盖所述内管(25)的外管(27)构成，所述外管(27)具有至少容许轴心方向长度变化的伸缩容许部(31)；基台(7)，其具有与所述隔热双层配管(5)的外周面对置的对置部；约束部件(9)，其固定于所述基台(7)，将所述外管(27)相对于所述基台(7)约束为至少能够沿所述轴心方向位移。(7)约束为至少能够沿所述轴心方向位移。(7)约束为至少能够沿所述轴心方向位移。


技术研发人员：浦口良介 下垣贵志 村岸治 上田雄一郎 松本旭 尾崎直人 高木孝作
受保护的技术使用者：川崎重工业株式会社
技术研发日：2021.10.12
技术公布日：2023/6/28