可撓管の端末構造
【課題】 例えばＬＮＧなどのような極低温流体を輸送しても、熱応力による破損等の発生を防止することが可能な、可撓管の端末構造を提供する。
【解決手段】 極低温流体を輸送可能な可撓管１は、内管５と、内管５の外周部に設けられた補強層１１と、補強層１１の外周部に設けられた断熱層７と、断熱層７の外周部に設けられた保護層９等から構成される。可撓管１の端部は、断熱層７および保護層９が剥離され、補強層露出部１３が形成される。補強層露出部１３には、断熱層７および保護層９の端面が露出する。断熱層７および保護層９の端面近傍には、断熱材３５が設けられる。すなわち、断熱材３５は、断熱層７（の端面）とホルダ１５との間に設けられる。断熱材３５は、内管５内を流れる流体から外方への熱の伝達を抑制するためのものである。
【解決手段】 極低温流体を輸送可能な可撓管１は、内管５と、内管５の外周部に設けられた補強層１１と、補強層１１の外周部に設けられた断熱層７と、断熱層７の外周部に設けられた保護層９等から構成される。可撓管１の端部は、断熱層７および保護層９が剥離され、補強層露出部１３が形成される。補強層露出部１３には、断熱層７および保護層９の端面が露出する。断熱層７および保護層９の端面近傍には、断熱材３５が設けられる。すなわち、断熱材３５は、断熱層７（の端面）とホルダ１５との間に設けられる。断熱材３５は、内管５内を流れる流体から外方への熱の伝達を抑制するためのものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温である例えば液化天然ガス等の流体を輸送する際に用いられる可撓管の端末構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、海底の油田等から算出した石油等を貯蔵する海上の浮体施設（基地）から、輸送用のタンカへ石油等を積み込むためには、浮体施設とタンカ等を浮遊式の可撓管を用いて接続し、石油等の輸送が行われている。石油等の常温の流体を輸送するための可撓管としては、通常樹脂製のものが使用される。
【０００３】
通常、樹脂製の可撓管を用いて流体を輸送するためには、可撓管の端部に、機器や他の可撓管同士を接続するための端末構造が必要となる。このような可撓管の端末構造としては、例えば、インナーパイプ上に補強層、保温材およびシースが設けられる可撓管の端末構造であって、端末金具本体と可撓管との間にアウターケースが設けられ、アウターケース内で可撓管の補強層の線条材が線状ホルダに固定され、線状ホルダが、線状材のばらけ防止金具上に設けられた止め環を介してアウターケースの内面段部に係止さるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−３３８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の可撓管の端末構造は、極低温の流体が流れることを想定していない。たとえば、ガス田等から算出した天然ガス等は、一度液化して貯蔵され、貯蔵された液化天然ガス（以下「ＬＮＧ」）を輸送用のタンカ等に積み込む必要がある。極低温の流体を従来の可撓管の端末構造を用いて輸送すると、端末において極めて大きな熱応力が発生し、端末部の破損等の恐れがある。したがって、従来はこのような状況においては、可撓管を用いることが困難であり、このため、極低温流体を輸送可能な可撓管および可撓管の端末構造が要求されている。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、例えばＬＮＧなどのような極低温流体を輸送しても、熱応力による破損等の発生を防止することが可能な、可撓管の端末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】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明は、可撓性を有する内管と、前記内管の外周に設けられた補強層と、前記補強層の外周に設けられた断熱層と、最外周部に設けられた保護層と、を有する低温流体輸送用の可撓管の端末構造であって、前記可撓管の端部近傍の前記断熱層および前記保護層が除去され、前記補強層が露出した補強層露出部の外部に設けられるくさび部材と、前記くさび部材を固定するホルダと、前記ホルダと接合され、前記内管の端部近傍に設けられる端末部材と、前記保護層外周に設けられるシール部材と、前記シール部材を保持するシール保持部材と、前記シール保持部材と前記端末部材とを接続し、前記可撓管の端部を覆う外部ケースと、を具備し、前記補強層露出部の外方であって、前記断熱層の端末面と前記ホルダとの間に第１の断熱部材が設けられ、前記外部ケース内には樹脂が充填されることを特徴とする可撓管の端末構造である。
【０００８】
前記外部ケースの内面の少なくとも一部に、第２の断熱部材が設けられてもよく、この場合、前記第２の断熱部材は、前記外部ケース内面の、前記外部ケースと前記端末部材との接合部近傍に設けられることが望ましい。
【０００９】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルのいずれかであることが望ましい。
【００１０】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、前記樹脂が浸透しないように、樹脂フィルムで覆われていてもよい。
【００１１】
前記外部ケースと前記端末部材との接合部の隅部には、前記樹脂よりも変形しやすい材質であり、前記外部ケースと前記端末部材との接合部に生じる変形に追従可能な緩衝部材が設けられてもよい。
【００１２】
本発明によれば、可撓管の断熱層の端末面とホルダとの間、すなわち、可撓管の断熱層および保護層が除去された部分であって、断熱層の無い部分を補うように、例えば断熱層端面と接するように第１の断熱部材が設けられるため、断熱層が除去された部位を流れる極低温流体の温度が、外部ケース方向へ伝達されることを抑制することができる。（なお、以下の説明において、極低温流体の温度の影響で、熱伝導・熱伝達により周囲部材の温度を低下させることを、単に「熱の伝達」と称する。）このため、例えば、保護層の端末面へ、流体からの熱が伝達されることにより、保護層が脆化することを防止することができる。
【００１３】
また、特に断熱層除去部からの可撓管外周方向への熱の伝達を抑制するため、外部ケースの温度分布が安定する。このため、外部ケースに生じる最大熱応力を抑制し、外部ケースの破損を防止することができる。
【００１４】
また、外部ケースの内面に第２の断熱部材が設けられれば、外部ケースの熱応力発生分布を効率良く移動・分散させることができる。特に、第２の断熱部材が外部ケースと端末部材との接合部近傍に設けられれば、外部ケースの最大応力発生位置を分散させ、外部ケースの破損を防止することができる。
【００１５】
また、第１、第２の断熱部材として発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルのいずれかを用いれば、断熱効果が大きい。また、第１、第２の断熱部材を樹脂フィルムで覆うことで、外部ケース内部に充填される樹脂が断熱材に浸透することを防止でき、断熱効果を維持することができる。
【００１６】
また、外部ケースと端末部材との接合部の隅部に、外部ケース内部に充填される樹脂よりも変形しやすい材質であり、外部ケースと端末部材との接合部に生じる変形に追従可能な緩衝部材が設けられれば、外部ケースに発生する熱分布によって、外部ケースおよび端末部材との接合部近傍に熱応力が生じても、緩衝部材が変形を吸収し、外部ケース等の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えばＬＮＧなどのような極低温流体を輸送しても、熱応力による破損等の発生を防止することが可能な、可撓管の端末構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】可撓管１の使用方法を示す図。
【図２】可撓管１の可撓管端末３の構造を示す図。
【図３】可撓管端末３における熱の伝達を示す図で、（ａ）は断熱材３５がある場合の図、（ｂ）は断熱材３５が無い場合を示した図。
【図４】可撓管１の可撓管端末４０の構造を示す図。
【図５】可撓管１の可撓管端末５０の構造を示す図。
【図６】緩衝部材５１近傍を示した図で、図５（ｂ）のＨ部拡大図。
【図７】断熱材３５、４１の効果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる可撓管１の使用状態を示す図である。
【００２０】
可撓管１は、海上に設けられた洋上浮体施設２とタンカ８とに接続されて用いられる。洋上浮体施設２は、たとえば外海上に設けられ、海底ガス田から算出した天然ガス等を液化して貯蔵する、海上の貯蔵基地である。洋上浮体施設２に貯蔵されたＬＮＧは定期的にタンカ８へ移送され、タンカ８によって運搬される。
【００２１】
洋上浮体施設２上には供給部４が設けられる。供給部４は、洋上浮体施設２に貯蔵されたＬＮＧを送り出す部位である。一方、タンカ８には受給部６が設けられる。受給部６は、供給部４から送り出されたＬＮＧを受け取る部位である。
【００２２】
可撓管１は、通常洋上浮体施設２上に設置されており、使用時には、可撓管１の一方の側の可撓管端末３を、図示を省略した小型船等でタンカ８へ誘導する。可撓管１が海上へ十分に送り出された後、可撓管１の両側の可撓管端末３をそれぞれ供給部４、受給部６へ接続する。可撓管１は海上に浮遊しながら、供給部４から送り出されたＬＮＧを受給部６へ輸送し、洋上浮体施設２からタンカ８へのＬＮＧの積み込みが行われる。この際、可撓管１は、可撓性を有するため、洋上浮体施設２とタンカ８との波等による相対的な位置変動等に対して追従できる。また、可撓管１は十分な断熱がなされているため、極低温流体であるＬＮＧの輸送にも耐えることができる。
【００２３】
次に、可撓管１の可撓管端末３の詳細を説明する。図２は、可撓管１の可撓管端末３を示す図であり、図２（ａ）は全体図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部拡大断面図である。
【００２４】
極低温流体を輸送可能な可撓管１は、可撓性を有する溝付き管である内管５と、内管５の外周部に設けられた補強層１１と、補強層１１の外周部に設けられた断熱層７と、断熱層７の外周部に設けられた保護層９等から構成される。
【００２５】
内管５は、内部に流体（以下、ＬＮＧが流れるものとして説明する）が流される。内管５は、可撓性を有する管体であり、ある程度の強度と低温耐性が優れることが望ましい。すなわち、内管５の内部にＬＮＧ等の極低温流体が流されても、可撓性を維持でき、割れやクラック等の発生しにくい材質が好ましい。内管５は、例えば金属製であり、望ましくはステンレス製のベロー管が使用できる。
【００２６】
内管５の外周部には補強層１１が設けられる。補強層１１は、主に内管５が軸方向へ変形する（伸びる）ことを抑えるとともに、内管５の可撓性に追従して変形可能である。補強層１１は、例えば、繊維テープや金属テープ等の補強テープにより形成される。繊維テープとしては、ポリエステル繊維織物テープ、アラミド繊維織物テープ、アリレート繊維織物テープ、超高分子ポリエチレン繊維織物テープ、炭素繊維織物テープなどが使用できる。また、金属テープとしては、例えばステンレステープ等が使用できる。
【００２７】
なお、必要に応じて、内管５の外周部には図示を省略した不織布等による座床層を設けてもよい。座床層は、管体５の外周における凹凸形状を略平らにならすための層であり、内管５の可撓性に追従して変形可能である。すなわち、座床層は、ある程度の厚みを有し、凹凸形状のクッションとしての役割を有する。
【００２８】
補強層１１の外周には断熱層７が設けられる。断熱層７は、内管５内を流れるＬＮＧと可撓管１の外部とを断熱するとともに、管体５の可撓性に追従して変形可能である。断熱層７としては、例えばエアロジェルや、不織布が望ましい。エアロジェルについては後述する。
【００２９】
断熱層７の外周には、保護層９が設けられる。保護層９は、外部からの水の浸入を防ぐとともに、管体５の可撓性に追従して変形可能である。保護層９は、例えば樹脂製であり、ポリエチレン製が望ましい。なお、可撓管１は以上の構成には限らない。その他の機能層を有してもよく、可撓管１内に他の構成を有していいてもよい。いずれにしても、可撓管１は極低温流体を輸送できれば良い。
【００３０】
可撓管端末３は、可撓管１の両端部に設けられる。可撓管端末３は、主に、ホルダ１５、くさび部材１７、端末部材１９、シール部材２１、２９、シール保持部材２３ａ、２３ｂ、外部ケース２７、断熱材３５等から構成される。
【００３１】
可撓管１の端部は、断熱層７および保護層９が剥離され、補強層露出部１３が形成される。なお、補強層露出部１３は、断熱層７および保護層９が剥離されていればよく、他層が含まれていてもよい。例えば、露出部１３上に別の機能層が残存していてもよい。断熱層７および保護層９が残存している部位であって、補強層露出部１３に近い部分（すなわち保護層および断熱層の端部近傍）の外周部には、必要に応じてホルダ２５が設けられる。ホルダ２５は、保護層９を把持し、保護層９が後述する外部ケース２７から外れることを防止する。
【００３２】
補強層露出部１３の外方には、リング状のホルダ１５が設けられる。ホルダ１５は内面側が可撓管１の端部に行くにつれて拡径されるテーパ形状を有する。ホルダ１５の内径（最小内径）は、露出部１３における内管５等の外径よりも大きい。
【００３３】
ホルダ１５の内面には、くさび部材１７が設けられる。すなわち、くさび部材１７は、ホルダ１５と補強層露出部１３における補強層１１外面との間に設けられる。くさび部材１７は例えばステンレス製であり、ホルダ１５のテーパに対応するテーパ形状を外周部に有する。
【００３４】
内管５の端部にはリング状の端末部材１９が設けられる。端末部材１９は内管５の端部と溶接等により接合され、さらに、ホルダ１５とボルト等で接合され固定される。ホルダ１５が固定されることで、くさび部材１７が固定される。なお、端末部材１９に軸方向に力が加わっても、くさび部材１７によって補強層１１が固定されているため、内管５が軸方向に伸びることはない。
【００３５】
保護層９の外周部であって、ホルダ２５の設置位置よりも根本側（可撓管１の補強層露出部１３側とは逆側）にはリング状のシール部材２１が設けられる。シール部材２１は例えばゴム製である。シール部材２１を挟み込むように、リング状のシール保持部材２３ａ、２３ｂが設けられる。シール保持部２３ａ、２３ｂをボルトによって締め付けることで、シール保持部２３ａ、２３ｂと保護層９との間の水密が得られる。
【００３６】
一方のシール保持部材２３ｂと端末部材１９とは、筒状の外部ケース２７で接合される。外部ケース２７と端末部材１９との接合面には、シール部材２９が設けられる。シール部材２９は例えばシリコンゴム製である。シール部材２９により、外部ケース２７と端末部材１９との間の水密が保たれる。
【００３７】
なお、シール保持部２３ｂと外部ケース２７とは、一体であってもよく、または、別体で構成され、ねじ等により接合されてもよい。
【００３８】
補強層露出部１３には、断熱層７および保護層９の端面が露出する。断熱層７および保護層９の端面近傍には、断熱材３５が設けられる。すなわち、断熱材３５は、断熱層７（の端面）とホルダ１５との間に設けられる。断熱材３５は、内管５内を流れる流体から外方への熱の伝達を抑制するためのものである。なお、断熱材３５は、断熱層７と接するように設けることが望ましい。断熱材３５としては、例えば、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルなどが使用できる。
【００３９】
ここで、エアロジェルとは、水分をガスに置換してゲル状に生成した物質のことであり、体積のおよそ９割以上の空気を含んでおり、極めて軽く、また高い断熱性を有する物質をいう。エアロジェルは、例えばシリカ、アルミナ等を主成分として生成され、触媒や吸着剤として使用される場合が多い。
【００４０】
以上の構成で、端末部材１９、外部ケース２７、シール保持部材２３ｂおよび可撓管１とで形成されるケース内空間３１に、樹脂３３が充填される。樹脂３３としては、例えばエポキシ樹脂が使用できる。
【００４１】
なお、前述した断熱材３５は、図示を省略した樹脂フィルムで被覆されることが望ましい。樹脂３３をケース内空間３１に充填する際に、樹脂３３が断熱材３５に浸透してしまうと、断熱材３５の断熱効果を著しく悪化させる恐れがあるためである。樹脂フィルムとしては、低温で耐久性があり、樹脂３３が浸透等しないものであれば良い。
【００４２】
以上説明した可撓管端末３は、以下のようにして製造される。まず、可撓管１の端部の保護層９および断熱層７が所定範囲剥離され、補強層露出部１３が形成される。次いで、シール保持部材２３ａ、シール部材２１、シール保持部材２３ｂ、外部ケース２７を可撓管１に挿入し、可撓管１の長手方向に退避させておく。補強層露出部１３上にはくさび部材１７が設けられる。くさび部材１７外周にはホルダ１５が設けられる。
【００４３】
次に、端末部材１９を内管５に溶接し、ホルダ１５と端末部材１９とをボルトで接合する。これによりくさび部材１７が固定される。次にホルダ２５をボルト等で取り付ける。断熱材３５を設置後、外部ケース２７を端末部材１９およびシール保持部２３ｂと接合し、シール部材２１をシール保持部材２３ａにより締めこむ。最後に、外部ケース２７にあらかじめ設けられた孔（図示せず）より、樹脂３３を流し込み、可撓管端末３が完成する。
【００４４】
次に、可撓管１にＬＮＧを流した場合での、可撓管端末３近傍における、熱の伝達について説明する。図３は、可撓管端末３における熱の伝達を示す図で、図３（ａ）は断熱材３５が設けられた可撓管端末３の場合を示す図であり、図３（ｂ）は参考として、断熱材３５を有しない可撓管端末３’の場合を示す図である。
【００４５】
可撓管１にＬＮＧ３６を流すと、内管５および端末部材１９内部にＬＮＧ３６が流れる。したがって、ＬＮＧ３６からの熱は内管５内から外方に向かって伝達される。断熱層７が残存する部位（すなわち、可撓管１の定常部など）においては、内管５内からの熱は断熱層７によって遮断され、外方への熱の伝達が抑制される（図中矢印Ｂ）。
【００４６】
一方、断熱層７が剥離された補強層露出部１３（図２）においては、断熱層７による熱の伝達の抑制効果がない。たとえば、断熱層７を剥離した断熱層７の端面近傍では熱は樹脂３３へ伝達される（図中矢印Ｃ、Ｅ）。しかし、断熱材３５のため、少なくとも矢印Ｃのルートの熱の伝達は遮断され、例えば、補強層露出部１３外方に設けられた断熱材３５近傍の保護層９や、外部ケース２７への熱の伝達が抑制される。したがって、保護層９が低温脆化等により劣化することがない。
【００４７】
一方、端末部材１９はステンレス等で構成されるため、熱の伝導もよく、端末部材１９外方へは容易に熱が伝達される（図中矢印Ｄ）。また、内管５から樹脂３３を経由して、端末部材１９方向へも熱が伝達される（図中矢印Ｅ）。したがって端末部材１９は低温となる。このため、シール部材２９は低温でも硬化しない材質が望ましい。
【００４８】
ここで、可撓管端末３の外部は、外温の影響を強く受ける。たとえば、外部ケース２７および端末部材１９の外面近傍である。この外温影響部３７と内部からのＬＮＧからの熱の伝達によって、例えば外部ケース２７には、熱分布が生じ、これに伴い熱応力が発生する。熱応力が大きいと、外部ケース２７が破損する恐れがある。
【００４９】
可撓管端末３では、断熱材３５の設置により、ＬＮＧ３６からの熱は、端末部材１９側から主に伝達される。したがって、例えば外部ケース２７は、主に端末部材１９からＬＮＧ３６の熱が伝えられる。このため、外部ケース２７に生じる熱応力分布は、端末部材１９側から後方（シール保持部材２３ｂ側）に向かって略一様になる。したがって、外部ケース２７において、最大熱応力が低減する。たとえば、強度的にも弱い端末部材１９との接合部近傍での熱応力による変形を抑えることができる。
【００５０】
これに対し、図３（ｂ）に示すような、断熱材３５を有しない可撓管端末３’においては、断熱層７への熱の伝達および端末部材１９方向への熱の伝達（図中矢印Ｂ、矢印Ｄ、矢印Ｅ）は、図３（ａ）の場合と同じであるが、断熱層７の端面近傍における熱が、容易に外部ケース２７方向へ伝達される（図中矢印Ｃおよび矢印Ｆ、Ｇ）。
【００５１】
したがって、例えば、断熱層７端面近傍における保護層９は脆化する恐れがある。同様に、保護層９および樹脂３３を伝わる熱によって、保護層９は徐々に後方（補強層露出部１３とは逆側）に脆化が進むとともに、シール部材２１の劣化やシール保持部材２３ａ、２３ｂに対して熱応力を発生させる。このため、シール保持部材２３ａ、２３ｂと保護層９との水密が悪化し、さらには、シール保持部材２３ｂと外部ケース２７との接合部における破損等の恐れがある。
【００５２】
また、外部ケース２７への熱の伝達経路が複雑となる。たとえば、端末部材１９と外部ケース２７との接合部近傍への熱の伝達経路として、端末部材１９側から（図中矢印Ｄ、Ｅ）と、ホルダ１５近傍側から（図中矢印Ｇ）の熱の伝達が生じる。したがって、熱分布が複雑となり、最大熱応力が大きくなる。このため、外部ケース２７の破損等の恐れがある。
【００５３】
以上説明したように、第１の実施形態にかかる可撓管端末３によれば、断熱層７の端末面とホルダ１５との間を埋めるように断熱材３５が設けられるため、断熱層７が除去された部位の内管５から、ＬＮＧの熱が外部ケース２７方向へ伝達されることを抑制することができる。このため、保護層９の端末面近傍への流体から熱の伝達が抑制され、保護層９の脆化を防止することができる。
【００５４】
また、補強層露出部１３からの可撓管１外周方向への熱の伝達を抑制するため、外部ケース２７の温度分布を容易に制御・安定化することができる。このため、外部ケース２７に生じる最大熱応力を抑制し、または、最大熱応力を抑制し、外部ケース２７の破損を防止することができる。
【００５５】
また、断熱部材を樹脂フィルムで覆うことで、ケース内空間３１に充填される樹脂３３が断熱材３５に浸透することを防止することができる。このため、樹脂３３の浸透に伴う断熱材３５の断熱効果の劣化を防止することができる
【００５６】
次に、第２の実施の形態について説明する。図４は、第２の実施の形態にかかる可撓管端末４０を示す図であり、図４（ａ）は全体図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＨ部拡大断面図である。なお、以下の実施の形態において、図２に示した可撓管１と同一の機能を果たす構成要素には、図２と同一番号を付し、重複した説明を避ける。可撓管端末４０は、可撓管端末３とほぼ同じ構成であるが、断熱材４１が設けられる点で、可撓管端末３と異なる。
【００５７】
可撓管端末４０の外部ケース２７内面には断熱材４１が設けられる。断熱材４１は外部ケース２７と段末部材１９との接合部近傍から所定の範囲に設けられる。断熱材４１としては、例えば、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルなどが使用できる。なお、断熱材４１は、図示を省略した樹脂フィルムで被覆されることが望ましい。
【００５８】
断熱材４１の貼り付け範囲は、断熱材４１の材質や厚さ、可撓管端末４０のサイズ等にもよるが、例えば、外部ケース２７の内面であって、端末部材１９との接合部近傍から、ホルダ１５を覆うことができる程度の範囲に設けられる。すなわち、断熱材３５と断熱材４１とが、可撓管端末４０の軸方向に対して、わずかに重なる程度に貼り付けられることが望ましい。なお、断熱材４１がホルダ１５を完全に覆わなくてもよく、この場合、断熱材１９と断熱材３５とが可撓管１の軸方向で重ならなくてもよい。なお、断熱材４１の端部と端末部材１９との間に多少の隙間を有してもよい。
【００５９】
第２の実施形態にかかる可撓管端末４０によれば、可撓管端末３と同様の効果を得ることができる。また、図３で示した矢印Ｅのように、内管５端部近傍から樹脂３３に伝達された熱が、樹脂３３から直接外部ケース２７に伝達されることが抑制される。すなわち、可撓管１の内部から外部ケース２７への熱の多くが、端末部材１９を介して伝わるものとなる。したがって、外部ケース２７は、端末部材１９との接触部からの熱の伝達経路以外の経路による熱の影響が少ない。
【００６０】
このように、断熱材４１によれば、外部ケース２７への熱の伝達を抑制でき、断熱材４１の貼り付け範囲における外部ケース２７の熱分布を安定させ、この範囲における最大熱応力の発生を抑えることができる。すなわち、外部ケース２７に生じる最大応力発生位置を断熱材４１の貼り付け位置により適正に移動・分散させることができる。このため、外部ケース２７の破損を防止することができる。
【００６１】
次に、第３の実施の形態について説明する。図５は、第３の実施の形態にかかる可撓管端末５０を示す図であり、図５（ａ）は全体図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＩ部拡大断面図である。可撓管端末５０は、可撓管端末４０と略同じ構成であるが、緩衝部材５１が設けられる点で、可撓管端末４０と異なる。
【００６２】
緩衝部材５１は、外部ケース２７の内面であって、端末部材１９との接合部の隅部に設けられる。緩衝部材５１は、外部ケース２７の端末部材１９との接合部近傍における変形を許容させることで、応力を低減させるものである。緩衝部材５１としては、周囲に充填される樹脂３３に対して容易に変形ができ、樹脂３３により硬化等しなければよく、例えば不織布や樹脂の発泡体などが使用できる。
【００６３】
図６は、緩衝部材５１近傍を示した図で、図５（ｂ）のＪ部拡大図である。前述の通り、外部ケース２７には、熱応力が生じる。この際、外部ケース２７と端末部材１９との接合部は、特に大きな応力が生じやすく、この際に破損の恐れがある。たとえば、外部ケース２７の外周に圧縮応力、内周に引張応力が生じた場合、外部ケース２７を可撓管１の内方（図中矢印Ｋ方向）へ変形させることで、この応力を緩和することができる。
【００６４】
すなわち、緩衝部材５１は、外部ケース２７の端末部材１９との接合部近傍の変形を許容し、クッションの役割を果たす。外部ケース２７が変形することで、過剰な応力の発生を抑えることができる。
【００６５】
第３の実施形態にかかる可撓管端末５０によれば、可撓管端末３と同様の効果を得ることができる。また、外部ケース２７の端末部材１９との接合部近傍における変形を許容し、応力を低減することができる。このため、外部ケース２７の破損を防止することができる。
【実施例】
【００６６】
以上説明した可撓管端末３、４０および可撓管端末３’について、各部位をモデル化し、内部にＬＮＧを流した状態を想定した熱分布、およびこれにより生じる熱応力について計算を行った。
【００６７】
図７はその結果を示す概念図であり、図７（ａ）は、可撓管端末３’、図７（ｂ）は可撓管端末３、図７（ｃ）は可撓管端末４０の計算結果を示す。断熱材３５を有しない可撓管端末３’では、外部ケース２７の端末部材１９側に最大応力発生部が現れた（図中Ｌ部）。なお、最大応力発生部とは、概ね周囲に対して外部ケース２７に影響を与える程度の応力が発生している部位をいう。
【００６８】
これに対して、断熱材３５を用いた可撓管端末３では、最大応力発生部自体の位置（範囲）は、可撓管端末３’と大きく低減されることはないが（図中Ｍ部）、可撓管端末３’と比較して最大応力値が１５％程度低減された。したがって、外部ケース２７の破損防止の効果があることが分かった。
【００６９】
さらに、可撓管端末４０では、最大応力発生部が断熱材４１の両端近傍に分断された（図中Ｎ部およびＯ部）。なお、この場合、可撓管端末３と比較すると、最大応力値はわずかに上昇した。しかし、最大応力発生部の発生範囲が小さくなり、少なくとも可撓管端末３’に対しては最大応力値も十分に低く、外部ケース２７の破損防止効果があることがわかった。なお、例えば図７（ｃ）のＯ部に緩衝部材を用いれば、最大応力値を低減することができ、さらに効果的に外部ケース２７の破損を防止することができる。
【００７０】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７１】
たとえば、断熱材３５、４０、緩衝部材５１の貼り付け位置や大きさや数量は、本実施形態に限られない。また、緩衝部材５１は他の部位に用いられてもよく、可撓管端末３と組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１………可撓管
２………洋上浮体施設
３、３’、４０、５０………可撓管端末
４………供給部
５………内管
６………受給部
７………断熱層
８………タンカ
９………保護層
１１………補強層
１３………補強層露出部
１５………ホルダ
１７………くさび部材
１９………端末部材
２１………シール部材
２３ａ、２３ｂ………シール保持部材
２５………ホルダ
２７………外部ケース
２９………シール部材
３１………ケース内空間
３３………樹脂
３５………断熱材
３６………ＬＮＧ
３７………外温影響部
４１………断熱材
５１………緩衝部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極低温である例えば液化天然ガス等の流体を輸送する際に用いられる可撓管の端末構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、海底の油田等から算出した石油等を貯蔵する海上の浮体施設（基地）から、輸送用のタンカへ石油等を積み込むためには、浮体施設とタンカ等を浮遊式の可撓管を用いて接続し、石油等の輸送が行われている。石油等の常温の流体を輸送するための可撓管としては、通常樹脂製のものが使用される。
【０００３】
通常、樹脂製の可撓管を用いて流体を輸送するためには、可撓管の端部に、機器や他の可撓管同士を接続するための端末構造が必要となる。このような可撓管の端末構造としては、例えば、インナーパイプ上に補強層、保温材およびシースが設けられる可撓管の端末構造であって、端末金具本体と可撓管との間にアウターケースが設けられ、アウターケース内で可撓管の補強層の線条材が線状ホルダに固定され、線状ホルダが、線状材のばらけ防止金具上に設けられた止め環を介してアウターケースの内面段部に係止さるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−３３８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の可撓管の端末構造は、極低温の流体が流れることを想定していない。たとえば、ガス田等から算出した天然ガス等は、一度液化して貯蔵され、貯蔵された液化天然ガス（以下「ＬＮＧ」）を輸送用のタンカ等に積み込む必要がある。極低温の流体を従来の可撓管の端末構造を用いて輸送すると、端末において極めて大きな熱応力が発生し、端末部の破損等の恐れがある。したがって、従来はこのような状況においては、可撓管を用いることが困難であり、このため、極低温流体を輸送可能な可撓管および可撓管の端末構造が要求されている。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、例えばＬＮＧなどのような極低温流体を輸送しても、熱応力による破損等の発生を防止することが可能な、可撓管の端末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】
【０００７】
前述した目的を達成するため、本発明は、可撓性を有する内管と、前記内管の外周に設けられた補強層と、前記補強層の外周に設けられた断熱層と、最外周部に設けられた保護層と、を有する低温流体輸送用の可撓管の端末構造であって、前記可撓管の端部近傍の前記断熱層および前記保護層が除去され、前記補強層が露出した補強層露出部の外部に設けられるくさび部材と、前記くさび部材を固定するホルダと、前記ホルダと接合され、前記内管の端部近傍に設けられる端末部材と、前記保護層外周に設けられるシール部材と、前記シール部材を保持するシール保持部材と、前記シール保持部材と前記端末部材とを接続し、前記可撓管の端部を覆う外部ケースと、を具備し、前記補強層露出部の外方であって、前記断熱層の端末面と前記ホルダとの間に第１の断熱部材が設けられ、前記外部ケース内には樹脂が充填されることを特徴とする可撓管の端末構造である。
【０００８】
前記外部ケースの内面の少なくとも一部に、第２の断熱部材が設けられてもよく、この場合、前記第２の断熱部材は、前記外部ケース内面の、前記外部ケースと前記端末部材との接合部近傍に設けられることが望ましい。
【０００９】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルのいずれかであることが望ましい。
【００１０】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、前記樹脂が浸透しないように、樹脂フィルムで覆われていてもよい。
【００１１】
前記外部ケースと前記端末部材との接合部の隅部には、前記樹脂よりも変形しやすい材質であり、前記外部ケースと前記端末部材との接合部に生じる変形に追従可能な緩衝部材が設けられてもよい。
【００１２】
本発明によれば、可撓管の断熱層の端末面とホルダとの間、すなわち、可撓管の断熱層および保護層が除去された部分であって、断熱層の無い部分を補うように、例えば断熱層端面と接するように第１の断熱部材が設けられるため、断熱層が除去された部位を流れる極低温流体の温度が、外部ケース方向へ伝達されることを抑制することができる。（なお、以下の説明において、極低温流体の温度の影響で、熱伝導・熱伝達により周囲部材の温度を低下させることを、単に「熱の伝達」と称する。）このため、例えば、保護層の端末面へ、流体からの熱が伝達されることにより、保護層が脆化することを防止することができる。
【００１３】
また、特に断熱層除去部からの可撓管外周方向への熱の伝達を抑制するため、外部ケースの温度分布が安定する。このため、外部ケースに生じる最大熱応力を抑制し、外部ケースの破損を防止することができる。
【００１４】
また、外部ケースの内面に第２の断熱部材が設けられれば、外部ケースの熱応力発生分布を効率良く移動・分散させることができる。特に、第２の断熱部材が外部ケースと端末部材との接合部近傍に設けられれば、外部ケースの最大応力発生位置を分散させ、外部ケースの破損を防止することができる。
【００１５】
また、第１、第２の断熱部材として発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルのいずれかを用いれば、断熱効果が大きい。また、第１、第２の断熱部材を樹脂フィルムで覆うことで、外部ケース内部に充填される樹脂が断熱材に浸透することを防止でき、断熱効果を維持することができる。
【００１６】
また、外部ケースと端末部材との接合部の隅部に、外部ケース内部に充填される樹脂よりも変形しやすい材質であり、外部ケースと端末部材との接合部に生じる変形に追従可能な緩衝部材が設けられれば、外部ケースに発生する熱分布によって、外部ケースおよび端末部材との接合部近傍に熱応力が生じても、緩衝部材が変形を吸収し、外部ケース等の破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えばＬＮＧなどのような極低温流体を輸送しても、熱応力による破損等の発生を防止することが可能な、可撓管の端末構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】可撓管１の使用方法を示す図。
【図２】可撓管１の可撓管端末３の構造を示す図。
【図３】可撓管端末３における熱の伝達を示す図で、（ａ）は断熱材３５がある場合の図、（ｂ）は断熱材３５が無い場合を示した図。
【図４】可撓管１の可撓管端末４０の構造を示す図。
【図５】可撓管１の可撓管端末５０の構造を示す図。
【図６】緩衝部材５１近傍を示した図で、図５（ｂ）のＨ部拡大図。
【図７】断熱材３５、４１の効果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる可撓管１の使用状態を示す図である。
【００２０】
可撓管１は、海上に設けられた洋上浮体施設２とタンカ８とに接続されて用いられる。洋上浮体施設２は、たとえば外海上に設けられ、海底ガス田から算出した天然ガス等を液化して貯蔵する、海上の貯蔵基地である。洋上浮体施設２に貯蔵されたＬＮＧは定期的にタンカ８へ移送され、タンカ８によって運搬される。
【００２１】
洋上浮体施設２上には供給部４が設けられる。供給部４は、洋上浮体施設２に貯蔵されたＬＮＧを送り出す部位である。一方、タンカ８には受給部６が設けられる。受給部６は、供給部４から送り出されたＬＮＧを受け取る部位である。
【００２２】
可撓管１は、通常洋上浮体施設２上に設置されており、使用時には、可撓管１の一方の側の可撓管端末３を、図示を省略した小型船等でタンカ８へ誘導する。可撓管１が海上へ十分に送り出された後、可撓管１の両側の可撓管端末３をそれぞれ供給部４、受給部６へ接続する。可撓管１は海上に浮遊しながら、供給部４から送り出されたＬＮＧを受給部６へ輸送し、洋上浮体施設２からタンカ８へのＬＮＧの積み込みが行われる。この際、可撓管１は、可撓性を有するため、洋上浮体施設２とタンカ８との波等による相対的な位置変動等に対して追従できる。また、可撓管１は十分な断熱がなされているため、極低温流体であるＬＮＧの輸送にも耐えることができる。
【００２３】
次に、可撓管１の可撓管端末３の詳細を説明する。図２は、可撓管１の可撓管端末３を示す図であり、図２（ａ）は全体図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部拡大断面図である。
【００２４】
極低温流体を輸送可能な可撓管１は、可撓性を有する溝付き管である内管５と、内管５の外周部に設けられた補強層１１と、補強層１１の外周部に設けられた断熱層７と、断熱層７の外周部に設けられた保護層９等から構成される。
【００２５】
内管５は、内部に流体（以下、ＬＮＧが流れるものとして説明する）が流される。内管５は、可撓性を有する管体であり、ある程度の強度と低温耐性が優れることが望ましい。すなわち、内管５の内部にＬＮＧ等の極低温流体が流されても、可撓性を維持でき、割れやクラック等の発生しにくい材質が好ましい。内管５は、例えば金属製であり、望ましくはステンレス製のベロー管が使用できる。
【００２６】
内管５の外周部には補強層１１が設けられる。補強層１１は、主に内管５が軸方向へ変形する（伸びる）ことを抑えるとともに、内管５の可撓性に追従して変形可能である。補強層１１は、例えば、繊維テープや金属テープ等の補強テープにより形成される。繊維テープとしては、ポリエステル繊維織物テープ、アラミド繊維織物テープ、アリレート繊維織物テープ、超高分子ポリエチレン繊維織物テープ、炭素繊維織物テープなどが使用できる。また、金属テープとしては、例えばステンレステープ等が使用できる。
【００２７】
なお、必要に応じて、内管５の外周部には図示を省略した不織布等による座床層を設けてもよい。座床層は、管体５の外周における凹凸形状を略平らにならすための層であり、内管５の可撓性に追従して変形可能である。すなわち、座床層は、ある程度の厚みを有し、凹凸形状のクッションとしての役割を有する。
【００２８】
補強層１１の外周には断熱層７が設けられる。断熱層７は、内管５内を流れるＬＮＧと可撓管１の外部とを断熱するとともに、管体５の可撓性に追従して変形可能である。断熱層７としては、例えばエアロジェルや、不織布が望ましい。エアロジェルについては後述する。
【００２９】
断熱層７の外周には、保護層９が設けられる。保護層９は、外部からの水の浸入を防ぐとともに、管体５の可撓性に追従して変形可能である。保護層９は、例えば樹脂製であり、ポリエチレン製が望ましい。なお、可撓管１は以上の構成には限らない。その他の機能層を有してもよく、可撓管１内に他の構成を有していいてもよい。いずれにしても、可撓管１は極低温流体を輸送できれば良い。
【００３０】
可撓管端末３は、可撓管１の両端部に設けられる。可撓管端末３は、主に、ホルダ１５、くさび部材１７、端末部材１９、シール部材２１、２９、シール保持部材２３ａ、２３ｂ、外部ケース２７、断熱材３５等から構成される。
【００３１】
可撓管１の端部は、断熱層７および保護層９が剥離され、補強層露出部１３が形成される。なお、補強層露出部１３は、断熱層７および保護層９が剥離されていればよく、他層が含まれていてもよい。例えば、露出部１３上に別の機能層が残存していてもよい。断熱層７および保護層９が残存している部位であって、補強層露出部１３に近い部分（すなわち保護層および断熱層の端部近傍）の外周部には、必要に応じてホルダ２５が設けられる。ホルダ２５は、保護層９を把持し、保護層９が後述する外部ケース２７から外れることを防止する。
【００３２】
補強層露出部１３の外方には、リング状のホルダ１５が設けられる。ホルダ１５は内面側が可撓管１の端部に行くにつれて拡径されるテーパ形状を有する。ホルダ１５の内径（最小内径）は、露出部１３における内管５等の外径よりも大きい。
【００３３】
ホルダ１５の内面には、くさび部材１７が設けられる。すなわち、くさび部材１７は、ホルダ１５と補強層露出部１３における補強層１１外面との間に設けられる。くさび部材１７は例えばステンレス製であり、ホルダ１５のテーパに対応するテーパ形状を外周部に有する。
【００３４】
内管５の端部にはリング状の端末部材１９が設けられる。端末部材１９は内管５の端部と溶接等により接合され、さらに、ホルダ１５とボルト等で接合され固定される。ホルダ１５が固定されることで、くさび部材１７が固定される。なお、端末部材１９に軸方向に力が加わっても、くさび部材１７によって補強層１１が固定されているため、内管５が軸方向に伸びることはない。
【００３５】
保護層９の外周部であって、ホルダ２５の設置位置よりも根本側（可撓管１の補強層露出部１３側とは逆側）にはリング状のシール部材２１が設けられる。シール部材２１は例えばゴム製である。シール部材２１を挟み込むように、リング状のシール保持部材２３ａ、２３ｂが設けられる。シール保持部２３ａ、２３ｂをボルトによって締め付けることで、シール保持部２３ａ、２３ｂと保護層９との間の水密が得られる。
【００３６】
一方のシール保持部材２３ｂと端末部材１９とは、筒状の外部ケース２７で接合される。外部ケース２７と端末部材１９との接合面には、シール部材２９が設けられる。シール部材２９は例えばシリコンゴム製である。シール部材２９により、外部ケース２７と端末部材１９との間の水密が保たれる。
【００３７】
なお、シール保持部２３ｂと外部ケース２７とは、一体であってもよく、または、別体で構成され、ねじ等により接合されてもよい。
【００３８】
補強層露出部１３には、断熱層７および保護層９の端面が露出する。断熱層７および保護層９の端面近傍には、断熱材３５が設けられる。すなわち、断熱材３５は、断熱層７（の端面）とホルダ１５との間に設けられる。断熱材３５は、内管５内を流れる流体から外方への熱の伝達を抑制するためのものである。なお、断熱材３５は、断熱層７と接するように設けることが望ましい。断熱材３５としては、例えば、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルなどが使用できる。
【００３９】
ここで、エアロジェルとは、水分をガスに置換してゲル状に生成した物質のことであり、体積のおよそ９割以上の空気を含んでおり、極めて軽く、また高い断熱性を有する物質をいう。エアロジェルは、例えばシリカ、アルミナ等を主成分として生成され、触媒や吸着剤として使用される場合が多い。
【００４０】
以上の構成で、端末部材１９、外部ケース２７、シール保持部材２３ｂおよび可撓管１とで形成されるケース内空間３１に、樹脂３３が充填される。樹脂３３としては、例えばエポキシ樹脂が使用できる。
【００４１】
なお、前述した断熱材３５は、図示を省略した樹脂フィルムで被覆されることが望ましい。樹脂３３をケース内空間３１に充填する際に、樹脂３３が断熱材３５に浸透してしまうと、断熱材３５の断熱効果を著しく悪化させる恐れがあるためである。樹脂フィルムとしては、低温で耐久性があり、樹脂３３が浸透等しないものであれば良い。
【００４２】
以上説明した可撓管端末３は、以下のようにして製造される。まず、可撓管１の端部の保護層９および断熱層７が所定範囲剥離され、補強層露出部１３が形成される。次いで、シール保持部材２３ａ、シール部材２１、シール保持部材２３ｂ、外部ケース２７を可撓管１に挿入し、可撓管１の長手方向に退避させておく。補強層露出部１３上にはくさび部材１７が設けられる。くさび部材１７外周にはホルダ１５が設けられる。
【００４３】
次に、端末部材１９を内管５に溶接し、ホルダ１５と端末部材１９とをボルトで接合する。これによりくさび部材１７が固定される。次にホルダ２５をボルト等で取り付ける。断熱材３５を設置後、外部ケース２７を端末部材１９およびシール保持部２３ｂと接合し、シール部材２１をシール保持部材２３ａにより締めこむ。最後に、外部ケース２７にあらかじめ設けられた孔（図示せず）より、樹脂３３を流し込み、可撓管端末３が完成する。
【００４４】
次に、可撓管１にＬＮＧを流した場合での、可撓管端末３近傍における、熱の伝達について説明する。図３は、可撓管端末３における熱の伝達を示す図で、図３（ａ）は断熱材３５が設けられた可撓管端末３の場合を示す図であり、図３（ｂ）は参考として、断熱材３５を有しない可撓管端末３’の場合を示す図である。
【００４５】
可撓管１にＬＮＧ３６を流すと、内管５および端末部材１９内部にＬＮＧ３６が流れる。したがって、ＬＮＧ３６からの熱は内管５内から外方に向かって伝達される。断熱層７が残存する部位（すなわち、可撓管１の定常部など）においては、内管５内からの熱は断熱層７によって遮断され、外方への熱の伝達が抑制される（図中矢印Ｂ）。
【００４６】
一方、断熱層７が剥離された補強層露出部１３（図２）においては、断熱層７による熱の伝達の抑制効果がない。たとえば、断熱層７を剥離した断熱層７の端面近傍では熱は樹脂３３へ伝達される（図中矢印Ｃ、Ｅ）。しかし、断熱材３５のため、少なくとも矢印Ｃのルートの熱の伝達は遮断され、例えば、補強層露出部１３外方に設けられた断熱材３５近傍の保護層９や、外部ケース２７への熱の伝達が抑制される。したがって、保護層９が低温脆化等により劣化することがない。
【００４７】
一方、端末部材１９はステンレス等で構成されるため、熱の伝導もよく、端末部材１９外方へは容易に熱が伝達される（図中矢印Ｄ）。また、内管５から樹脂３３を経由して、端末部材１９方向へも熱が伝達される（図中矢印Ｅ）。したがって端末部材１９は低温となる。このため、シール部材２９は低温でも硬化しない材質が望ましい。
【００４８】
ここで、可撓管端末３の外部は、外温の影響を強く受ける。たとえば、外部ケース２７および端末部材１９の外面近傍である。この外温影響部３７と内部からのＬＮＧからの熱の伝達によって、例えば外部ケース２７には、熱分布が生じ、これに伴い熱応力が発生する。熱応力が大きいと、外部ケース２７が破損する恐れがある。
【００４９】
可撓管端末３では、断熱材３５の設置により、ＬＮＧ３６からの熱は、端末部材１９側から主に伝達される。したがって、例えば外部ケース２７は、主に端末部材１９からＬＮＧ３６の熱が伝えられる。このため、外部ケース２７に生じる熱応力分布は、端末部材１９側から後方（シール保持部材２３ｂ側）に向かって略一様になる。したがって、外部ケース２７において、最大熱応力が低減する。たとえば、強度的にも弱い端末部材１９との接合部近傍での熱応力による変形を抑えることができる。
【００５０】
これに対し、図３（ｂ）に示すような、断熱材３５を有しない可撓管端末３’においては、断熱層７への熱の伝達および端末部材１９方向への熱の伝達（図中矢印Ｂ、矢印Ｄ、矢印Ｅ）は、図３（ａ）の場合と同じであるが、断熱層７の端面近傍における熱が、容易に外部ケース２７方向へ伝達される（図中矢印Ｃおよび矢印Ｆ、Ｇ）。
【００５１】
したがって、例えば、断熱層７端面近傍における保護層９は脆化する恐れがある。同様に、保護層９および樹脂３３を伝わる熱によって、保護層９は徐々に後方（補強層露出部１３とは逆側）に脆化が進むとともに、シール部材２１の劣化やシール保持部材２３ａ、２３ｂに対して熱応力を発生させる。このため、シール保持部材２３ａ、２３ｂと保護層９との水密が悪化し、さらには、シール保持部材２３ｂと外部ケース２７との接合部における破損等の恐れがある。
【００５２】
また、外部ケース２７への熱の伝達経路が複雑となる。たとえば、端末部材１９と外部ケース２７との接合部近傍への熱の伝達経路として、端末部材１９側から（図中矢印Ｄ、Ｅ）と、ホルダ１５近傍側から（図中矢印Ｇ）の熱の伝達が生じる。したがって、熱分布が複雑となり、最大熱応力が大きくなる。このため、外部ケース２７の破損等の恐れがある。
【００５３】
以上説明したように、第１の実施形態にかかる可撓管端末３によれば、断熱層７の端末面とホルダ１５との間を埋めるように断熱材３５が設けられるため、断熱層７が除去された部位の内管５から、ＬＮＧの熱が外部ケース２７方向へ伝達されることを抑制することができる。このため、保護層９の端末面近傍への流体から熱の伝達が抑制され、保護層９の脆化を防止することができる。
【００５４】
また、補強層露出部１３からの可撓管１外周方向への熱の伝達を抑制するため、外部ケース２７の温度分布を容易に制御・安定化することができる。このため、外部ケース２７に生じる最大熱応力を抑制し、または、最大熱応力を抑制し、外部ケース２７の破損を防止することができる。
【００５５】
また、断熱部材を樹脂フィルムで覆うことで、ケース内空間３１に充填される樹脂３３が断熱材３５に浸透することを防止することができる。このため、樹脂３３の浸透に伴う断熱材３５の断熱効果の劣化を防止することができる
【００５６】
次に、第２の実施の形態について説明する。図４は、第２の実施の形態にかかる可撓管端末４０を示す図であり、図４（ａ）は全体図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＨ部拡大断面図である。なお、以下の実施の形態において、図２に示した可撓管１と同一の機能を果たす構成要素には、図２と同一番号を付し、重複した説明を避ける。可撓管端末４０は、可撓管端末３とほぼ同じ構成であるが、断熱材４１が設けられる点で、可撓管端末３と異なる。
【００５７】
可撓管端末４０の外部ケース２７内面には断熱材４１が設けられる。断熱材４１は外部ケース２７と段末部材１９との接合部近傍から所定の範囲に設けられる。断熱材４１としては、例えば、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルなどが使用できる。なお、断熱材４１は、図示を省略した樹脂フィルムで被覆されることが望ましい。
【００５８】
断熱材４１の貼り付け範囲は、断熱材４１の材質や厚さ、可撓管端末４０のサイズ等にもよるが、例えば、外部ケース２７の内面であって、端末部材１９との接合部近傍から、ホルダ１５を覆うことができる程度の範囲に設けられる。すなわち、断熱材３５と断熱材４１とが、可撓管端末４０の軸方向に対して、わずかに重なる程度に貼り付けられることが望ましい。なお、断熱材４１がホルダ１５を完全に覆わなくてもよく、この場合、断熱材１９と断熱材３５とが可撓管１の軸方向で重ならなくてもよい。なお、断熱材４１の端部と端末部材１９との間に多少の隙間を有してもよい。
【００５９】
第２の実施形態にかかる可撓管端末４０によれば、可撓管端末３と同様の効果を得ることができる。また、図３で示した矢印Ｅのように、内管５端部近傍から樹脂３３に伝達された熱が、樹脂３３から直接外部ケース２７に伝達されることが抑制される。すなわち、可撓管１の内部から外部ケース２７への熱の多くが、端末部材１９を介して伝わるものとなる。したがって、外部ケース２７は、端末部材１９との接触部からの熱の伝達経路以外の経路による熱の影響が少ない。
【００６０】
このように、断熱材４１によれば、外部ケース２７への熱の伝達を抑制でき、断熱材４１の貼り付け範囲における外部ケース２７の熱分布を安定させ、この範囲における最大熱応力の発生を抑えることができる。すなわち、外部ケース２７に生じる最大応力発生位置を断熱材４１の貼り付け位置により適正に移動・分散させることができる。このため、外部ケース２７の破損を防止することができる。
【００６１】
次に、第３の実施の形態について説明する。図５は、第３の実施の形態にかかる可撓管端末５０を示す図であり、図５（ａ）は全体図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＩ部拡大断面図である。可撓管端末５０は、可撓管端末４０と略同じ構成であるが、緩衝部材５１が設けられる点で、可撓管端末４０と異なる。
【００６２】
緩衝部材５１は、外部ケース２７の内面であって、端末部材１９との接合部の隅部に設けられる。緩衝部材５１は、外部ケース２７の端末部材１９との接合部近傍における変形を許容させることで、応力を低減させるものである。緩衝部材５１としては、周囲に充填される樹脂３３に対して容易に変形ができ、樹脂３３により硬化等しなければよく、例えば不織布や樹脂の発泡体などが使用できる。
【００６３】
図６は、緩衝部材５１近傍を示した図で、図５（ｂ）のＪ部拡大図である。前述の通り、外部ケース２７には、熱応力が生じる。この際、外部ケース２７と端末部材１９との接合部は、特に大きな応力が生じやすく、この際に破損の恐れがある。たとえば、外部ケース２７の外周に圧縮応力、内周に引張応力が生じた場合、外部ケース２７を可撓管１の内方（図中矢印Ｋ方向）へ変形させることで、この応力を緩和することができる。
【００６４】
すなわち、緩衝部材５１は、外部ケース２７の端末部材１９との接合部近傍の変形を許容し、クッションの役割を果たす。外部ケース２７が変形することで、過剰な応力の発生を抑えることができる。
【００６５】
第３の実施形態にかかる可撓管端末５０によれば、可撓管端末３と同様の効果を得ることができる。また、外部ケース２７の端末部材１９との接合部近傍における変形を許容し、応力を低減することができる。このため、外部ケース２７の破損を防止することができる。
【実施例】
【００６６】
以上説明した可撓管端末３、４０および可撓管端末３’について、各部位をモデル化し、内部にＬＮＧを流した状態を想定した熱分布、およびこれにより生じる熱応力について計算を行った。
【００６７】
図７はその結果を示す概念図であり、図７（ａ）は、可撓管端末３’、図７（ｂ）は可撓管端末３、図７（ｃ）は可撓管端末４０の計算結果を示す。断熱材３５を有しない可撓管端末３’では、外部ケース２７の端末部材１９側に最大応力発生部が現れた（図中Ｌ部）。なお、最大応力発生部とは、概ね周囲に対して外部ケース２７に影響を与える程度の応力が発生している部位をいう。
【００６８】
これに対して、断熱材３５を用いた可撓管端末３では、最大応力発生部自体の位置（範囲）は、可撓管端末３’と大きく低減されることはないが（図中Ｍ部）、可撓管端末３’と比較して最大応力値が１５％程度低減された。したがって、外部ケース２７の破損防止の効果があることが分かった。
【００６９】
さらに、可撓管端末４０では、最大応力発生部が断熱材４１の両端近傍に分断された（図中Ｎ部およびＯ部）。なお、この場合、可撓管端末３と比較すると、最大応力値はわずかに上昇した。しかし、最大応力発生部の発生範囲が小さくなり、少なくとも可撓管端末３’に対しては最大応力値も十分に低く、外部ケース２７の破損防止効果があることがわかった。なお、例えば図７（ｃ）のＯ部に緩衝部材を用いれば、最大応力値を低減することができ、さらに効果的に外部ケース２７の破損を防止することができる。
【００７０】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７１】
たとえば、断熱材３５、４０、緩衝部材５１の貼り付け位置や大きさや数量は、本実施形態に限られない。また、緩衝部材５１は他の部位に用いられてもよく、可撓管端末３と組み合わせることもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１………可撓管
２………洋上浮体施設
３、３’、４０、５０………可撓管端末
４………供給部
５………内管
６………受給部
７………断熱層
８………タンカ
９………保護層
１１………補強層
１３………補強層露出部
１５………ホルダ
１７………くさび部材
１９………端末部材
２１………シール部材
２３ａ、２３ｂ………シール保持部材
２５………ホルダ
２７………外部ケース
２９………シール部材
３１………ケース内空間
３３………樹脂
３５………断熱材
３６………ＬＮＧ
３７………外温影響部
４１………断熱材
５１………緩衝部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する内管と、前記内管の外周に設けられた補強層と、前記補強層の外周に設けられた断熱層と、最外周部に設けられた保護層と、を有する低温流体輸送用の可撓管の端末構造であって、
前記可撓管の端部近傍の前記断熱層および前記保護層が除去され、前記補強層が露出した補強層露出部の外部に設けられるくさび部材と、
前記くさび部材を固定するホルダと、
前記ホルダと接合され、前記内管の端部近傍に設けられる端末部材と、
前記保護層外周に設けられるシール部材と、
前記シール部材を保持するシール保持部材と、
前記シール保持部材と前記端末部材とを接続し、前記可撓管の端部を覆う外部ケースと、
を具備し、
前記補強層露出部の外方であって、前記断熱層の端末面と前記ホルダとの間に第１の断熱部材が設けられ、前記外部ケース内には樹脂が充填されることを特徴とする可撓管の端末構造。
【請求項２】
前記外部ケースの内面の少なくとも一部に、第２の断熱部材が設けられることを特徴とする請求項１記載の可撓管の端末構造。
【請求項３】
前記第２の断熱部材は、前記外部ケース内面の、前記外部ケースと前記端末部材との接合部近傍に設けられることを特徴とする請求項２記載の可撓管の端末構造。
【請求項４】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の可撓管の端末構造。
【請求項５】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、前記樹脂が浸透しないように、樹脂フィルムで覆われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の可撓管の端末構造。
【請求項６】
前記外部ケースと前記端末部材との接合部の隅部には、前記樹脂よりも変形しやすい材質であり、前記外部ケースと前記端末部材との接合部に生じる変形に追従可能な緩衝部材が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の可撓管の端末構造。
【請求項１】
可撓性を有する内管と、前記内管の外周に設けられた補強層と、前記補強層の外周に設けられた断熱層と、最外周部に設けられた保護層と、を有する低温流体輸送用の可撓管の端末構造であって、
前記可撓管の端部近傍の前記断熱層および前記保護層が除去され、前記補強層が露出した補強層露出部の外部に設けられるくさび部材と、
前記くさび部材を固定するホルダと、
前記ホルダと接合され、前記内管の端部近傍に設けられる端末部材と、
前記保護層外周に設けられるシール部材と、
前記シール部材を保持するシール保持部材と、
前記シール保持部材と前記端末部材とを接続し、前記可撓管の端部を覆う外部ケースと、
を具備し、
前記補強層露出部の外方であって、前記断熱層の端末面と前記ホルダとの間に第１の断熱部材が設けられ、前記外部ケース内には樹脂が充填されることを特徴とする可撓管の端末構造。
【請求項２】
前記外部ケースの内面の少なくとも一部に、第２の断熱部材が設けられることを特徴とする請求項１記載の可撓管の端末構造。
【請求項３】
前記第２の断熱部材は、前記外部ケース内面の、前記外部ケースと前記端末部材との接合部近傍に設けられることを特徴とする請求項２記載の可撓管の端末構造。
【請求項４】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、発泡ポリウレタン、不織布、セラミック粉体、エアロジェルのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の可撓管の端末構造。
【請求項５】
前記第１の断熱部材および／または前記第２の断熱材は、前記樹脂が浸透しないように、樹脂フィルムで覆われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の可撓管の端末構造。
【請求項６】
前記外部ケースと前記端末部材との接合部の隅部には、前記樹脂よりも変形しやすい材質であり、前記外部ケースと前記端末部材との接合部に生じる変形に追従可能な緩衝部材が設けられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の可撓管の端末構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２３０１４２（Ｐ２０１０−２３０１４２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８０９４４（Ｐ２００９−８０９４４）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（５０４１１７９５８）独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（５０４１１７９５８）独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (101)
【Ｆターム（参考）】
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