JP5708992B2

JP5708992B2 - Piping system

Info

Publication number: JP5708992B2
Application number: JP2011086320A
Authority: JP
Inventors: 弥長谷部; 鈴木　良延; 良延鈴木
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: JP2012220104A

Description

本発明は各種流体を一連の密閉配管路内において循環させるための配管システム、特にクリーンルームを対象とする空調設備における冷水循環系統に適用して好適な配管システムに関する。 The present invention relates to a piping system for circulating various fluids in a series of sealed piping lines, and more particularly to a piping system suitable for application to a cold water circulation system in an air conditioning facility for a clean room.

周知のように、この種の配管システムとしてはたとえば特許文献１に示されるような密閉型のシステムが最も一般的である。
図６は、クリーンルームを対象とする空調設備における冷水循環系統にその種の配管システムを適用した場合の一例を示すもので、チラー等の熱源機に接続した立ち上がり管２（往管２ａおよび還り管２ｂ）およびクリーンルーム内の天井部に設置した横引き管３（往管３ａおよび還り管３ｂ）によって一連の配管路１を構成し、冷却媒体としての冷水を図中の矢印のように熱源機（図示略）に通しつつ、かつ三方弁５の操作によって水温を調整しつつ、循環ポンプ４によって配管路１を循環させることによって、所定水温に調製した冷水を横引き管３に接続したファンコイルユニット（ＦＣＵ）等の空調機６に対して循環供給して冷房を行うようにしたものである。 As is well known, for example, a closed system as disclosed in Patent Document 1 is the most common as this type of piping system.
FIG. 6 shows an example in which such a piping system is applied to a chilled water circulation system in an air conditioning facility for a clean room. A rising pipe 2 (outward pipe 2a and return pipe) connected to a heat source device such as a chiller. 2b) and a horizontal pipe 3 (outward pipe 3a and return pipe 3b) installed on the ceiling in the clean room constitute a series of pipes 1, and chilled water as a cooling medium is converted into a heat source device as indicated by an arrow in the figure ( A fan coil unit in which cold water adjusted to a predetermined water temperature is connected to the horizontal pipe 3 by circulating the piping 1 by the circulation pump 4 while adjusting the water temperature by operating the three-way valve 5 while not passing through The air conditioner 6 such as (FCU) is circulated and supplied for cooling.

このような配管システムでは、図示しているように大気開放型の膨張タンク７を配管路１全体よりも高所に設置して膨張管８を介して循環ポンプ４の吸込側に対して接続することにより、配管路１内全体の水圧を大気圧以上（正圧）に維持した状態で運転を行うことが通常である。
そのため、上記従来の配管システムでは配管路１に万一リークが発生するとそのリーク部より冷水が漏出してしまうことになるから、半導体製造施設のように万一の漏水事故も許されないような施設においてはそのような配管路１を天井部に設置することは好ましくないとされている。 In such a piping system, as shown in the drawing, an open-air expansion tank 7 is installed at a higher position than the entire piping path 1 and connected to the suction side of the circulation pump 4 via the expansion pipe 8. Thus, the operation is usually performed in a state where the water pressure in the entire pipeline 1 is maintained at atmospheric pressure or higher (positive pressure).
Therefore, in the above conventional piping system, if a leak occurs in the piping 1, cold water will leak out from the leaked part, so that a facility where a water leakage accident should not be allowed, such as a semiconductor manufacturing facility However, it is said that it is not preferable to install such a pipeline 1 on the ceiling.

なお、非特許文献１には、膨張タンクを配管路１の最高部よりも低い位置に設置するとともに循環ポンプの吐出側に接続することにより、配管路内を真空（大気圧以下の負圧）にして運転を行うという重力真空式の配管システムも提案されている。
このような重力真空式の配管システムでは、配管路に万一リークが発生した場合には配管路に空気が吸い込まれるだけで冷水の漏出が生じる余地がなく、したがって漏水事故を防止するうえでは有利であると考えられる。 In Non-Patent Document 1, the expansion tank is installed at a position lower than the highest part of the pipeline 1 and connected to the discharge side of the circulation pump, thereby vacuuming the pipeline (negative pressure below atmospheric pressure). A gravity-vacuum piping system has also been proposed in which the operation is performed.
In such a gravity vacuum type piping system, in the unlikely event that a leak occurs in the piping line, there is no room for leakage of cold water just by sucking air into the piping line, which is advantageous in preventing a water leakage accident. It is thought that.

特開平７−１１３１８５号公報JP-A-7-113185

柳町、「連載匠の空調／新省エネ編第７回水を漏らさぬ冷温水配管／配管工事のコスト低減」、省エネルギー、財団法人省エネルギーセンター、2002年、vol.54、No.11、p.57-63Yanagimachi, “Conditioning Takumi's Air Conditioning / New Energy Conservation 7th Cold / Hot Water Piping without Leaking Water / Cost Reduction of Piping Work”, Energy Conservation, Energy Conservation Center, 2002, vol.54, No.11, p.57 -63

上記のような重力真空式の配管システムは漏水事故を防止するうえでは基本的に有効なシステムであると考えられてはいるものの、非特許文献１には配管路内を真空とするための基本的な考え方が示されているに過ぎず、現時点では実用化されるに至っていないことから、上記のようなシステムを真に実用的で信頼性のある配管システムとして確立するための方策が種々模索されているのが実状である。 Although the gravity vacuum type piping system as described above is considered to be a system that is basically effective in preventing a water leakage accident, Non-Patent Document 1 discloses the basics for evacuating the piping. However, since it has not been put into practical use at present, various measures for establishing such a system as a truly practical and reliable piping system are being sought. It is the actual situation.

上記事情に鑑み、本発明は高低差のある一連の配管路によって密閉型の循環経路を構成し、該配管路の途中に組み込んだ循環ポンプによって流体を循環させるための配管システムであって、前記循環ポンプを前記配管路の低所に設置して、該循環ポンプの吐出側のみに大気開放型の膨張タンクを接続するとともに、該膨張タンクを昇降可能としてその設置位置を上下方向に変更可能とし、前記膨張タンクを前記配管路の最高部よりも高所に配置した状態で該膨張タンクより前記配管路内へ前記流体を流下せしめて充満せしめ、前記膨張タンクを前記配管路の最高部よりも低所に配置した状態で前記循環ポンプを運転することにより、前記配管路の少なくとも高所での内圧を大気圧以下の負圧に維持した状態で前記流体を循環せしめる構成としたことを特徴とする。 In view of the above circumstances, the present invention is a piping system for forming a hermetic circulation path by a series of piping lines having a height difference, and circulating a fluid by a circulation pump incorporated in the middle of the piping path, A circulation pump is installed in the lower part of the piping, and an expansion tank that is open to the atmosphere is connected only to the discharge side of the circulation pump, and the expansion tank can be moved up and down so that its installation position can be changed in the vertical direction. In the state where the expansion tank is arranged at a higher position than the highest part of the pipeline, the fluid is allowed to flow down from the expansion tank into the pipeline, and the expansion tank is filled with the highest part of the pipeline. By operating the circulation pump in a state where it is disposed in a low place, the fluid is circulated in a state in which the internal pressure at least in the high place of the pipeline is maintained at a negative pressure equal to or lower than atmospheric pressure. It is characterized in.

本発明においては、複数の管体どうしを差し込み継手によって気密裡に接続することで前記配管路を構成することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the pipe line is configured by connecting a plurality of pipe bodies to each other in an airtight manner by an insertion joint.

また、本発明においては、前記配管路をクリーンルームを対象とする空調用の冷水循環経路として構成し、該配管路に熱源機との間で熱交換を行って冷水を調整する熱交換器を組み込むことが好ましい。 Further, in the present invention, the pipe line is configured as a cold water circulation path for air conditioning for a clean room, and a heat exchanger for adjusting the cold water by exchanging heat with the heat source unit is incorporated in the pipe line. It is preferable .

さらに、本発明においては、前記配管路に脱気装置を組み込んだり、前記配管路の最高部に空気排出機構を組み込むことも好ましい。
また、本発明においては、前記配管路全体での許容圧力損失を−５．５〜−６ｍＡｑとして構成されていることが好ましい。 Further, in the present invention, or incorporate degasifier to said distribution line, it is also preferable to incorporate the air discharge mechanism into the highest part of the front Symbol pipe path.
Moreover, in this invention, it is preferable that the permissible pressure loss in the said whole piping path is comprised as -5.5--6mAq.

本発明の配管システムは、膨張タンクを配管路の最高部よりも低い位置に設置するとともに循環ポンプの吐出側に接続したことにより、非特許文献１に示される真空重力式のシステムと同様に配管路内を真空（大気圧以下の負圧）とした運転が可能であり、それにより万一の漏水をも防止し得るものであるので、万一の漏水事故が許されないような施設に要求される高度の信頼性と安全性を十分に確保し得るものである。
また、膨張タンクを昇降可能としてその位置を上下方向に変更可能としているので、運転時には配管路内の圧力を適正な負圧に維持し得る位置に膨張タンクを配置可能であることはもとより、運転開始に先立って行う必要のある水張り時には膨張タンクを配管路の最高部よりもさらに高所に配置することにより配管路に対して支障なく水張りを行うことが可能である。 In the piping system of the present invention, the expansion tank is installed at a position lower than the highest part of the piping, and connected to the discharge side of the circulation pump, so that the piping system is similar to the vacuum gravity system shown in Non-Patent Document 1. It is possible to operate in a vacuum (negative pressure below atmospheric pressure) in the road, thereby preventing any possible water leakage, so it is required for facilities where a water leakage accident should not be allowed. High reliability and safety can be secured sufficiently.
In addition, since the expansion tank can be moved up and down and its position can be changed in the vertical direction, the expansion tank can be placed at a position where the pressure in the pipeline can be maintained at an appropriate negative pressure during operation. At the time of water filling that needs to be performed prior to the start, the expansion tank can be placed higher than the highest part of the pipe line so that the pipe line can be filled without any trouble.

特に、配管路を構成する複数の管体どうしを差し込み継手によって気密裡に接続したり、クリーンルームを対象とする空調用の冷水循環経路として構成する場合においては熱源機との間で熱交換を行って冷水を調整する熱交換器を組み込んだうえで空調機として低圧力損失型のファンコイルユニットを用いるようにしたり、配管路に脱気装置や空気排出機構を組み込むことによって、配管路を真空とした状態での運転を安定かつ確実に行うことが可能であるから、クリーンルームを対象とする空調設備における冷水循環用の配管システムとして最適である。 In particular, heat exchange is performed with the heat source equipment when connecting multiple pipes that make up the piping path to an airtight tube with a joint or as a cooling water circulation path for air conditioning in a clean room. vacuum or to use a low pressure loss type fan coil unit as the air conditioner upon incorporating a heat exchanger for adjusting the cold water, by incorporating degasifier and air discharge mechanism to the pipe path, a pipe path Te Therefore, it is possible to stably and reliably perform the operation in the state described above, and therefore, it is optimal as a piping system for circulating cold water in an air conditioning facility for a clean room.

本発明の配管システムの実施形態を示すもので、その全体概略構成を示す系統図である。1 shows an embodiment of a piping system of the present invention, and is a system diagram showing an overall schematic configuration thereof. 同、配管路を構成するための差し込み継手の概略構成とその気密性能を示す図である。It is a figure which shows schematic structure and the airtight performance of the insertion joint for comprising a piping path. 同、空気排出機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an air discharge mechanism. 同、具体的な実施例を示す図である。It is a figure which shows a specific Example similarly. 同、実施例における配管路各部の圧力分布を示す図である。It is a figure which shows the pressure distribution of each pipe line part in an Example. 従来一般の配管システムの一例を示す系統図である。It is a systematic diagram showing an example of a conventional general piping system.

図１に本発明の実施形態である配管システムの概要を示す。これは図６に示した従来の配管システムと同様にクリーンルームを対象とする空調設備における冷水循環系統への適用例であるので、その従来のシステムと共通する要素については同一符号を付してある。 FIG. 1 shows an outline of a piping system according to an embodiment of the present invention. Since this is an application example to a chilled water circulation system in an air conditioning facility for a clean room as in the conventional piping system shown in FIG. 6, the same reference numerals are given to elements common to the conventional system. .

本実施形態の配管システムは、基本的には図６に示した従来一般の配管システムと同様に、立ち上がり管２（往管２ａおよび還り管２ｂ）および横引き管３（往管３ａおよび還り管３ｂ）によって高低差のある一連の配管路１を構成し、床面に設置した循環ポンプ４をその配管路１全体の低所に対して接続し、その循環ポンプ４によってクリーンルーム内の天井部に設置した空調機６に対して冷水を循環供給するものである。 The piping system of the present embodiment is basically similar to the conventional general piping system shown in FIG. 6, the rising pipe 2 (outward pipe 2 a and return pipe 2 b) and the horizontal pulling pipe 3 (outward pipe 3 a and return pipe). 3b) constitutes a series of piping lines 1 having a height difference, and connects the circulation pump 4 installed on the floor to the low part of the entire piping line 1, and the circulation pump 4 connects the ceiling part in the clean room. Cold water is circulated and supplied to the installed air conditioner 6.

但し、図６に示した従来の配管システムでは、膨張タンク７を循環ポンプ７の吸込側に対して接続するとともに配管路１全体よりも高所（すなわち横引き管３よりも高所）の位置に設置するのに対し、本実施形態では膨張タンク７を循環ポンプ７の吐出側に対して接続するとともに、その膨張タンク７を昇降可能に設置してその位置を上下方向に変更可能としている。 However, in the conventional piping system shown in FIG. 6, the expansion tank 7 is connected to the suction side of the circulation pump 7 and at a higher position than the entire piping path 1 (that is, higher than the horizontal pipe 3). In this embodiment, the expansion tank 7 is connected to the discharge side of the circulation pump 7, and the expansion tank 7 is installed so as to be movable up and down so that its position can be changed in the vertical direction.

それにより本実施形態の配管システムでは、通常の運転時には膨張タンク７の位置を実線で示すように配管路１全体の最高部よりも低所の位置に配置することにより、非特許文献１に示されている重力真空式の配管システムと同様に配管路１内を真空（大気圧以下の負圧）に維持した状態で運転を行うことができるものとなっている。
また、運転開始前の配管路１への冷水供給時つまり配管路１への水張り時には、膨張タンク７を破線で示すように上方に引き上げて配管路１の最高部よりも高所の位置に配置することにより、配管路１から空気を排気しつつ配管路１全体に冷水を容易に充満させることが可能となっている。 Thereby, in the piping system of the present embodiment, during normal operation, the position of the expansion tank 7 is arranged at a position lower than the highest portion of the entire piping line 1 as shown by a solid line, which is shown in Non-Patent Document 1. The operation can be performed in a state where the inside of the pipeline 1 is maintained in a vacuum (a negative pressure equal to or lower than the atmospheric pressure) in the same manner as the gravity vacuum piping system.
Further, when cold water is supplied to the pipeline 1 before starting operation, that is, when the pipeline 1 is filled with water, the expansion tank 7 is lifted upward as shown by a broken line and arranged at a position higher than the highest portion of the pipeline 1. By doing this, it is possible to easily fill the entire pipeline 1 with cold water while exhausting air from the pipeline 1.

なお、上記のように膨張タンク７を昇降可能に設置するためには、膨張タンク７を適宜の昇降機構９により天井部より吊り支持して手動操作ないし適宜の駆動機構によって昇降機構を操作して昇降させるように構成すれば良く、そのための昇降機構９としてはたとえば最も簡易なものとしてチェーンブロックが好適に採用可能である。
また、膨張タンク７と配管路１とを接続している膨張管８は膨張タンク７の昇降に支障を来さないように柔軟なホース等のフレキシブルな管体とすれば良い。 In order to install the expansion tank 7 so as to be movable up and down as described above, the expansion tank 7 is suspended and supported from the ceiling by an appropriate lifting mechanism 9 and is operated manually or by operating the lifting mechanism by an appropriate drive mechanism. What is necessary is just to comprise so that it can raise / lower, and as the raising / lowering mechanism 9 for that, a chain block can be suitably employ | adopted as the simplest thing, for example.
The expansion pipe 8 connecting the expansion tank 7 and the pipe line 1 may be a flexible pipe body such as a flexible hose so as not to hinder the expansion tank 7 from moving up and down.

以上の基本的な構成に加えて、本実施形態の配管システムでは、配管路１内を真空に維持した状態で安定な運転を行うために、以下の構成が採用されている。 In addition to the above basic configuration, in the piping system of the present embodiment, the following configuration is adopted in order to perform a stable operation while maintaining the inside of the piping 1 in a vacuum.

本実施形態の配管システムは、配管路１内を真空とすることから配管路１に万一リークが生じても漏水が生じる余地はないが、配管路１内に空気が漏入する余地はあり、その場合には循環ポンプ７の性能が低下して冷水循環に支障を来す懸念もあるので、それを防止するための対策として、本実施形態では配管路１を空気漏れの無い継手である差し込み継手を用いて構成している。
具体的には、配管路１を構成するための管体を鉄管ないし塩ビ管とし、図２（ａ）に示すように接続するべき双方の管体１０の一方を差し込み管１０ａとして他方を受け入れ管１０ｂとし、各々の接触面を十分に平滑に研磨して傷のない平滑仕上げとしておき、接触面に真空グリスを塗布し、差し込み長さを25mm程度確保したうえで、双方のフランジ１１どうしをボルト１２により締結することによって接続するようにしている。
このような差し込み継手はガラス管による真空配管路を形成する際に採用されているものであり、これによれば図２（ｂ）に示す気密試験結果から明らかなように、従来一般の鋼管フランジによる継手に比べて高度の真空を長時間維持可能な優れた空気漏入防止性能を有するものである。 Since the piping system of this embodiment makes the inside of the piping line 1 vacuum, there is no room for leakage even if a leak occurs in the piping line 1, but there is room for air to leak into the piping line 1. In this case, since the performance of the circulation pump 7 is lowered and there is a concern that the cold water circulation may be hindered. As a measure for preventing this, in the present embodiment, the pipe line 1 is a joint without air leakage. It is configured using a bayonet joint.
Specifically, the pipe body constituting the pipe line 1 is an iron pipe or a PVC pipe, and as shown in FIG. 2A, one of the two pipe bodies 10 to be connected is the insertion pipe 10a and the other is the receiving pipe. 10b, each contact surface is polished sufficiently smoothly so as to have a smooth finish without scratches, vacuum grease is applied to the contact surface to secure an insertion length of about 25 mm, and both flanges 11 are bolted to each other. 12 is connected by fastening.
Such a bayonet joint is used when forming a vacuum pipe line made of glass tube. According to this, as is apparent from the results of the airtight test shown in FIG. Compared to the joints of, it has excellent air leakage prevention performance that can maintain a high vacuum for a long time.

従来の配管システムでは、図６に示したように配管路１に対してチラー等の熱源機が直接接続されていて、循環ポンプ７は冷水をその熱源機に通しつつ循環させる構成であったのに対し、本実施形態では上記の配管路１を二次側の空調系統として一次側の熱源系統とは熱交換器１５（たとえばプレート式熱交換器が好適に採用可能である）を介して接続しており、これにより双方の系統は圧力的に絶縁されたものとなっている。
したがって本実施形態の配管システムでは、二次側の空調系統としての配管路１における圧力を一次側の熱源系統とは独立して制御することが可能であり、それにより配管路１における圧力を熱源系統の影響を受けることなく最適にかつ容易に制御し得るものであって、配管路１を真空に維持した状態での安定な運転が可能である。 In the conventional piping system, as shown in FIG. 6, a heat source device such as a chiller is directly connected to the pipeline 1, and the circulation pump 7 is configured to circulate cold water through the heat source device. On the other hand, in the present embodiment, the pipe line 1 is connected to the primary side heat source system via the heat exchanger 15 (for example, a plate type heat exchanger can be suitably used) as a secondary side air conditioning system. As a result, both systems are pressure-insulated.
Therefore, in the piping system of this embodiment, it is possible to control the pressure in the pipe line 1 as the secondary side air conditioning system independently of the primary side heat source system. It can be controlled optimally and easily without being affected by the system, and stable operation is possible in a state in which the piping 1 is maintained in a vacuum.

本実施形態の配管システムでは、運転時における配管路１全体の真空状態を確実に維持するためには、配管路１における最高圧を−0.5〜−1.0mAq（−0.005〜−0.01Mpa）程度としたうえで、最低圧はキャビテーションの発生を防止するために−6〜−7mAq（−0.06〜−0.07Mpa）程度とすることが適当であり、したがって配管路１全体での許容圧力損失（機器圧損と管路圧損の合計）を-5.5〜−6mAq（−0.055〜−0.06Mpa）程度に抑制する必要があり、そのため本実施形態ではクリーンルームに設置する空調機６として低圧力損失型のファンコイルユニットを用いている。
すなわち、従来一般的なファンコイルユニットの機器圧損は-5.5mAq程度であるから、それをそのまま使用するとそれ自体でほぼ許容圧力損失に達してしまって管路圧損をあまり見込むことができず、そのため１系統当たりの所要配管長を抑制する必要があり、結果として系統数を多くせざるを得ない。
そこで、本実施形態では、冷水コイル内配管の冷水流量が通常のものに比べて半分程度の小流量型としてそこでの圧力損失を−0.5mAq程度にまで低減せしめた低圧力損失型のファンコイルユニットを空調機６として用いることとする。これにより管路圧損を−5〜−5.5mAq程度まで見込むことができるから、管路相当長がたとえば100m以上であってもその管路圧損を含めた全圧力損失を許容限度内に支障なく抑制することが可能となり、それにより安定な真空運転が可能となるし、１系統当たりの配管長を十分に長くして系統数を抑制することが可能となって合理的かつ実用的な空調設備を実現することができる。 In the piping system of this embodiment, in order to reliably maintain the vacuum state of the entire pipeline 1 during operation, the maximum pressure in the pipeline 1 is about −0.5 to −1.0 mAq (−0.005 to −0.01 MPa). In addition, it is appropriate that the minimum pressure is about -6 to -7mAq (-0.06 to -0.07Mpa) in order to prevent the occurrence of cavitation. Therefore, the allowable pressure loss (equipment pressure loss in the entire pipeline 1) Therefore, in this embodiment, a low pressure loss type fan coil unit is used as the air conditioner 6 installed in the clean room. Is used.
In other words, since the equipment pressure loss of a conventional fan coil unit is about -5.5mAq, if it is used as it is, it will reach the permissible pressure loss by itself and the pipe pressure loss cannot be expected so much. It is necessary to suppress the required piping length per system, and as a result, the number of systems must be increased.
Therefore, in the present embodiment, the low pressure loss type fan coil unit in which the pressure loss is reduced to about −0.5 mAq as a small flow rate type in which the cold water flow rate of the pipe in the cold water coil is about half that of a normal one. Is used as the air conditioner 6. As a result, the pipe pressure loss can be expected to about -5 to -5.5 mAq, so even if the pipe equivalent length is, for example, 100 m or more, the total pressure loss including the pipe pressure loss is suppressed within the allowable limits without any problem. This makes it possible to perform stable vacuum operation, and it is possible to suppress the number of systems by sufficiently lengthening the piping length per system, thereby providing a rational and practical air conditioning facility. Can be realized.

本実施形態の配管システムには、配管路１内を循環する冷水中の空気を除去するための脱気装置２０が備えられている。
周知のように、大気に晒されている水は20℃において0.019cm³／ｇの空気を溶存しており、水を真空にするとその溶存空気は気体となり泡となって配管路１内を浮遊して循環ポンプ７の能力を低下させてしまうことから、本実施形態の配管システムでは水中の空気分子を膜により分離するための脱気装置２０を立ち上がり管２（還り管２ｂ）の途中に設置して、その脱気装置２０を適宜運転することにより水中の溶存酸素を脱気して循環ポンプ７を安定に運転するものである。
具体的には、配管路１における内圧が例えば−7mAqでありかつ水温12℃の場合においては、気泡を生じない限界の溶存空気濃度は0.0066cm³／ｇであるから、冷水中の溶存空気濃度を測定して上記の限界値を超えないように脱気装置２０を運転し制御することにより、真空運転に伴う冷水からの泡の発生を確実に防止することができる。なお、冷水の酸素濃度を測定してその値を5倍して空気濃度を推定し、それに基づいて脱気装置２０を運転・制御することでも良いし、あるいは配管路１内における水流の状況を適宜目視確認して泡が認められた場合には脱気装置２０を強制運転するようにしても良い。 The piping system of the present embodiment is provided with a deaeration device 20 for removing air in cold water circulating in the piping 1.
As is well known, water exposed to the atmosphere dissolves 0.019 cm ³ / g of air at 20 ° C, and when the water is evacuated, the dissolved air becomes gas and becomes bubbles and floats in the pipeline 1 Therefore, in the piping system of this embodiment, the deaeration device 20 for separating the water molecules in the water with a membrane is installed in the middle of the rising pipe 2 (return pipe 2b). Then, by operating the degassing device 20 as appropriate, the dissolved oxygen in the water is degassed and the circulation pump 7 is operated stably.
Specifically, when the internal pressure in the pipeline 1 is, for example, −7 mAq and the water temperature is 12 ° C., the limit of dissolved air concentration that does not generate bubbles is 0.0066 cm ³ / g. By measuring and measuring the deaeration device 20 so as not to exceed the above limit value, it is possible to reliably prevent the generation of bubbles from the cold water accompanying the vacuum operation. It is also possible to measure the oxygen concentration of the cold water and multiply the value by five to estimate the air concentration, and to operate / control the deaeration device 20 based on this, or to determine the state of the water flow in the piping 1 If bubbles are recognized by appropriate visual check, the deaeration device 20 may be forcibly operated.

本実施形態の配管システムには、配管路１内に万一空気が漏入した場合、あるいは配管路１内において空気が泡として発生した場合、その空気を集積して検出するための泡検出機構３０が備えられている。
すなわち、図１に示すように、配管路１の高所となっている横引き管３（還り管３ａ）の末端部にその管路よりもやや大径の透明管３１を設置し、その透明管３１上に立ち上げた垂直管の頂部に泡センサ３２を装着した構成の泡検出機構３０が設置されている。
これにより、配管路１内を泡となって流れる空気は透明管３１に達するとそこで流速が低下して透明管３１の上部に集積されるので、外部からの目視観察により泡の有無や状況を確認できる。また、透明管３１に集積された泡は垂直管から泡センサ３２に浮上し、そこで光が照射されてその反射光がＣｄセンサ等の光センサによって検出されることにより泡の有無や状況が光学的にも検出される。
なお、泡検出機構３０に集積された泡は最終的には真空ポンプ３３あるいはエア抜き弁により排気すれば良い。
また、泡検出機構３０を設置する管路はその泡検出機構３に向かってやや上り勾配となるように配管することが好ましい。 In the piping system of the present embodiment, in the unlikely event that air leaks into the piping 1 or when air is generated as bubbles in the piping 1, a bubble detection mechanism for collecting and detecting the air 30 is provided.
That is, as shown in FIG. 1, a transparent pipe 31 having a diameter slightly larger than that of the pipe is installed at the end of the horizontal pulling pipe 3 (return pipe 3a), which is the height of the pipe 1, and the transparent A bubble detection mechanism 30 having a configuration in which a bubble sensor 32 is mounted on the top of a vertical tube raised on the tube 31 is installed.
As a result, when the air flowing in the pipeline 1 as bubbles reaches the transparent tube 31, the flow velocity is reduced and accumulated on the transparent tube 31, so the presence or state of bubbles can be checked by visual observation from the outside. I can confirm. The bubbles accumulated in the transparent tube 31 float from the vertical tube to the bubble sensor 32, where light is irradiated and the reflected light is detected by an optical sensor such as a Cd sensor. Is also detected.
The bubbles accumulated in the bubble detection mechanism 30 may be finally exhausted by the vacuum pump 33 or the air vent valve.
Moreover, it is preferable that the pipe line in which the bubble detection mechanism 30 is installed is piped so as to be slightly upwardly inclined toward the bubble detection mechanism 3.

さらに、本実施形態の配管システムには、上記の泡検出機構３０に代えて、あるいはそれに加えて、配管路１の最高部にたとえば図３に示すような空気排出機構４０を設置することも好ましい。
その空気排出機構４０は、空気溜まりとなるタンク４１と、そのタンク４１に接続された真空タンク４２および真空ポンプ４３と、それらに付設された液面センサ４４ａ、４４ｂ、真空計４５ａ、４５ｂ、真空バルブ４６からなり、配管路１内に漏入したり配管路１内において発生した空気をタンク４１に導き、タンク４１内に溜まる空気量によって変動する水位の変化を液面センサ４４ａ、４４ｂにより検出して真空ポンプ４３を作動させることにより、タンク４１内から自動的に空気を排出するようにしたものである。
具体的には、低位置に設置した液面センサ４４ａが液面低下を検知したときに真空ポンプ４３を運転し、タンク４１および真空タンク４２にそれぞれ設けられた真空計４５ａ、４５ｂの圧力を比較して真空タンク４２の方が低圧であることを確認した時点で真空バルブ４６を開として排気を行い、液面センサ４４ｂにより液位が上昇して回復したことを検知したら真空バルブ４６を閉じて真空ポンプ４３を停止することにより、タンク４１内に溜まる空気を自動的に排気することができる。 Furthermore, in the piping system of the present embodiment, it is also preferable to install an air discharge mechanism 40 as shown in FIG. 3 at the highest part of the piping 1 instead of or in addition to the bubble detection mechanism 30 described above. .
The air discharge mechanism 40 includes a tank 41 serving as an air reservoir, a vacuum tank 42 and a vacuum pump 43 connected to the tank 41, liquid level sensors 44a and 44b, vacuum gauges 45a and 45b attached thereto, vacuum, It consists of a valve 46 and leaks into the pipe line 1 or air generated in the pipe line 1 is guided to the tank 41, and changes in the water level that vary depending on the amount of air accumulated in the tank 41 are detected by the liquid level sensors 44a and 44b. Then, by operating the vacuum pump 43, the air is automatically discharged from the tank 41.
Specifically, the vacuum pump 43 is operated when the liquid level sensor 44a installed at the low position detects a drop in the liquid level, and the pressures of the vacuum gauges 45a and 45b provided in the tank 41 and the vacuum tank 42 are compared. When it is confirmed that the vacuum tank 42 has a lower pressure, the vacuum valve 46 is opened and exhausted. When the liquid level sensor 44b detects that the liquid level has been recovered, the vacuum valve 46 is closed. By stopping the vacuum pump 43, the air accumulated in the tank 41 can be exhausted automatically.

以上のように、本実施形態の配管システムは、膨張タンク７を配管路１の最高部よりも低い位置に設置するとともに循環ポンプ４の吐出側に接続したことにより、非特許文献１に示される真空重力式の配管システムと同様に配管路１内を真空とした運転が可能であり、それにより万一の漏水をも防止し得るものである。
また、膨張タンク７を昇降可能としてその位置を上下方向に変更可能としているので、運転時には配管路１内の圧力を適正な負圧に維持し得る位置に膨張タンク７を配置可能であることはもとより、運転開始に先立って行う必要のある水張り時には膨張タンク７を配管路１の最高部よりもさらに高所に配置することにより配管路１に対する水張りを支障なくしかも容易に行うことが可能である。 As described above, the piping system of the present embodiment is shown in Non-Patent Document 1 by installing the expansion tank 7 at a position lower than the highest part of the piping 1 and connecting it to the discharge side of the circulation pump 4. As with the vacuum gravity type piping system, the piping 1 can be operated in a vacuum, thereby preventing any possible water leakage.
Further, since the expansion tank 7 can be moved up and down and its position can be changed in the vertical direction, it is possible to arrange the expansion tank 7 at a position where the pressure in the pipeline 1 can be maintained at an appropriate negative pressure during operation. Of course, when the water needs to be filled prior to the start of operation, the expansion tank 7 can be placed at a higher position than the highest part of the pipe 1 to easily fill the pipe 1 without any trouble. .

加えて、配管路１を真空とした状態での運転を安定かつ確実に行うために、上述したような様々な要素を付加することにより、本発明の配管システムは万一の漏水事故が許されないような施設に要求される高度の信頼性と安全性を十分に確保し得るものであり、特にクリーンルームを対象とする空調設備における冷水循環用の配管システムとして最適である。 In addition, in order to stably and reliably operate the piping 1 in a vacuum state, by adding various elements as described above, the piping system of the present invention is not allowed to have a water leakage accident. It is possible to sufficiently ensure the high reliability and safety required for such facilities, and is particularly suitable as a piping system for circulating cold water in air conditioning equipment for clean rooms.

以下、本発明の配管システムのより具体的な実施例を図４に示す。
これは基本的には図１に示したものと同様であって、両者に共通の要素には同一符号を付しているが、膨張タンク７からの膨張管８をバルブＶ２を介して循環ポンプ４の吐出側に接続することに加えて、膨張管８をバルブＶ１を介して循環ポンプ７の吸込側にも接続してある。
また、本実施例では図１に示した泡検出機構３０や図３に示した空気排出機構４０は省略しており、それに代えて横引き管３の４個所にエア溜まり５０およびエア抜き管５１を設けてある。 Hereinafter, a more specific embodiment of the piping system of the present invention is shown in FIG.
This is basically the same as that shown in FIG. 1, and elements common to both are given the same reference numerals, but the expansion pipe 8 from the expansion tank 7 is connected to the circulation pump via the valve V2. In addition to being connected to the discharge side 4, the expansion pipe 8 is also connected to the suction side of the circulation pump 7 via a valve V1.
Further, in this embodiment, the bubble detection mechanism 30 shown in FIG. 1 and the air discharge mechanism 40 shown in FIG. 3 are omitted. Instead, the air reservoir 50 and the air vent pipe 51 are provided at four positions of the horizontal pulling pipe 3. Is provided.

上記実施例の配管システムを運転する際には、まず、配管路１への水張りのために、膨張タンク７を上昇させてその水面レベルを配管路１全体の最高部よりも高い位置とし、その状態で膨張タンク７から膨張管８を通して配管路１へ注水を行う。
その際、まずバルブＶ１を開、バルブＶ２を閉とした状態で循環ポンプ４を運転し、それにより配管路１内の空気を横引き管３に設けたエア抜き弁５１により排気しつつ注水を行う。
そのようにして配管路１内全体に冷水を充満させたら、図１に示した脱気装置２０（図４では図示略）を運転して冷水中の溶存空気を除去し、溶存空気濃度を0.7mg/L程度にする。
しかる後に、膨張タンク７を降下させて水面レベルを横引き管３のレベルよりも低い位置とし、バルブＶ１を閉じてバルブＶ２を開くことによりこの時点で膨張タンク７を循環ポンプ４の吐出側に対して接続し、その状態で負圧運転を開始すれば良い。 When operating the piping system of the above embodiment, first, in order to fill the piping 1 with water, the expansion tank 7 is raised so that the water level is higher than the highest part of the entire piping 1, In this state, water is poured from the expansion tank 7 to the pipe line 1 through the expansion pipe 8.
At that time, the circulating pump 4 is first operated with the valve V1 opened and the valve V2 closed, and thereby water injection is performed while the air in the pipe line 1 is exhausted by the air vent valve 51 provided in the horizontal pipe 3. Do.
When the entire pipe line 1 is thus filled with cold water, the deaerator 20 (not shown in FIG. 4) shown in FIG. 1 is operated to remove dissolved air in the cold water, and the dissolved air concentration is reduced to 0.7. Set to about mg / L.
Thereafter, the expansion tank 7 is lowered so that the water level is lower than the level of the horizontal pulling pipe 3, and the valve V1 is closed and the valve V2 is opened, so that the expansion tank 7 is brought to the discharge side of the circulation pump 4 at this point. The negative pressure operation may be started in this state.

上記実施例の配管システムにおいて膨張タンク７の水面レベルを横引き管３よりも−１ｍとして運転を行った場合の配管路１における各部（図４に循環ポンプ４の吐出側から順にＰ１〜Ｐ９として示した９個所）の圧力分布を図５に示す。冷水流量は120、140、180、220、280L/minの５段階とした。
図５（ａ）は本発明のシステムとの比較のために膨張タンク７を循環ポンプ４の吸込側に接続した場合（膨張管８をバルブＶ１を介して循環ポンプ７の吸込側に接続した場合）であり、この場合は従来一般のシステムと同様に配管路１内全体が大気圧以上（正圧）となるから、配管路１にリークが生じた場合には漏水が懸念される。
それに対し、本発明のように膨張タンク７を循環ポンプ４の吐出側に接続した場合（膨張管８をバルブＶ２を介して循環ポンプ４の吐出側に接続した場合）には、（ｂ）に示すように循環ポンプ４の前後の位置で正圧になる場合はあるものの他の位置ではほぼ負圧となり、特に冷水流量が280L/minの場合には循環ポンプ４の吐出部の直近位置である点Ｐ１の位置で正圧になるだけで他の位置ではいずれも負圧が維持され、これにより配管路１のほぼ全体において漏水の発生を有効に防止できることが確認できた。 In the piping system of the above embodiment, when the operation is performed with the water surface level of the expansion tank 7 set to -1 m from the horizontal pulling pipe 3, each part in the pipe line 1 (P1 to P9 in order from the discharge side of the circulation pump 4 in FIG. 4) FIG. 5 shows the pressure distribution at the nine positions shown. The chilled water flow rate was set to five stages of 120, 140, 180, 220, and 280 L / min.
FIG. 5A shows the case where the expansion tank 7 is connected to the suction side of the circulation pump 4 for comparison with the system of the present invention (the case where the expansion pipe 8 is connected to the suction side of the circulation pump 7 via the valve V1). In this case, as in the conventional general system, the entire inside of the pipe line 1 is at or above atmospheric pressure (positive pressure). Therefore, when a leak occurs in the pipe line 1, there is a concern about water leakage.
On the other hand, when the expansion tank 7 is connected to the discharge side of the circulation pump 4 as in the present invention (when the expansion pipe 8 is connected to the discharge side of the circulation pump 4 via the valve V2), (b) As shown in the figure, there are cases where a positive pressure is present at the front and rear positions of the circulation pump 4, but a negative pressure is obtained at other positions. It was confirmed that the negative pressure was maintained at all the other positions only by the positive pressure at the position of the point P1, and thus it was possible to effectively prevent the occurrence of water leakage in almost the entire pipe line 1.

以上で本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば、すなわち膨張タンク７を昇降可能に設置するとともに、膨張タンク７を循環ポンプ４の吐出側に接続しかつ配管路１の高所より低位置に配置した状態で運転を行うように構成する限りにおいて、適宜の設計的変形や応用が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the expansion tank 7 is installed to be movable up and down as long as it is within the scope of the present invention. At the same time, as long as the expansion tank 7 is connected to the discharge side of the circulation pump 4 and is arranged at a position lower than the height of the piping 1, appropriate design modifications and applications are possible. is there.

たとえば上記実施形態はクリーンルームを対象とする空調設備における冷水循環系統への適用例であることから、本発明の配管システムとしての二次側空調系統に空調機６としての低圧力損失型のファンコイルユニットを設置し、かつ一次側の熱源系統とは熱交換器１５を介して接続して圧力的に絶縁したのであるが、本発明はそのような特殊な空調設備に適用するのみならず、一般的な空調設備における冷水ないし冷温水の循環システムとして適用できることは言うに及ばず、たとえば化学工場等における薬液搬送経路等の各種流体を循環させるためのシステム、特に万一の漏洩が許されないような高度の信頼性が要求される配管システムとして広く適用できるものであるし、各部の具体的な構成もその用途や目的に応じて任意に変更して最適設計すれば良い。
また、上記実施形態のように安定な負圧運転を行うために様々な要素を付加することが好ましいが、それらの各要素は必要に応じて備えれば良く、不要な要素については省略して差し支えない。 For example, since the above embodiment is an application example to a cold water circulation system in an air conditioning facility for a clean room, a low pressure loss type fan coil as an air conditioner 6 in a secondary air conditioning system as a piping system of the present invention. Although the unit is installed and connected to the primary heat source system via the heat exchanger 15 and is pressure-insulated, the present invention is not only applied to such special air conditioning equipment, Needless to say, it can be applied as a cold water or cold / hot water circulation system in a typical air conditioning system, for example, a system for circulating various fluids such as a chemical solution transport path in a chemical factory, etc. It can be widely applied as a piping system that requires a high degree of reliability, and the specific configuration of each part can be changed arbitrarily according to its application and purpose. It may be suitable for design.
In addition, it is preferable to add various elements to perform stable negative pressure operation as in the above embodiment, but these elements may be provided as necessary, and unnecessary elements are omitted. There is no problem.

１配管路
２立ち上がり管
２ａ往管
２ｂ還り管
３横引き管
３ａ往管
３ｂ還り管
４循環ポンプ
５三方弁
６空調機（低圧力損失型のファンコイルユニット）
７膨張タンク
８膨張管
９昇降機構
１０管体
１０ａ差し込み管
１０ｂ受け入れ管
１１フランジ
１２ボルト
１５熱交換器
２０脱気装置
３０泡検出機構
３１透明管
３２泡センサ
３３真空ポンプ
４０空気排出機構
４１タンク
４２真空タンク
４３真空ポンプ
４４ａ、４４ｂ液面センサ
４５ａ、４５ｂ真空計
４６真空バルブ
５０エア溜まり
５１エア抜き弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piping path 2 Standing pipe 2a Outgoing pipe 2b Return pipe 3 Horizontal drawing pipe 3a Outgoing pipe 3b Return pipe 4 Circulating pump 5 Three-way valve 6 Air conditioner (low pressure loss type fan coil unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 Expansion tank 8 Expansion pipe 9 Elevating mechanism 10 Tubing body 10a Insertion pipe 10b Receiving pipe 11 Flange 12 Bolt 15 Heat exchanger 20 Deaerator 30 Foam detection mechanism 31 Transparent pipe 32 Foam sensor 33 Vacuum pump 40 Air discharge mechanism 41 Tank 42 Vacuum tank 43 Vacuum pump 44a, 44b Liquid level sensor 45a, 45b Vacuum gauge 46 Vacuum valve 50 Air reservoir 51 Air vent valve

Claims

A piping system for forming a hermetic circulation path by a series of piping lines with different heights and circulating fluid by a circulation pump incorporated in the middle of the piping line,
The circulation pump is installed in the lower part of the piping, and an expansion tank that is open to the atmosphere is connected only to the discharge side of the circulation pump, and the expansion tank can be moved up and down, and its installation position can be changed vertically. age,
In the state where the expansion tank is disposed at a position higher than the highest part of the piping line, the fluid is allowed to flow down from the expansion tank into the piping path to be filled,
By operating the circulation pump in a state where the expansion tank is disposed at a position lower than the highest part of the pipeline, the internal pressure at least at the high location of the pipeline is maintained at a negative pressure of atmospheric pressure or less. A piping system characterized in that the fluid is circulated.

The piping system according to claim 1,
A piping system comprising a plurality of pipes connected to each other in an airtight manner by inserting joints to constitute the piping path.

The piping system according to claim 1 or 2,
The pipe line is configured as a cold water circulation path for air conditioning for a clean room, and a heat exchanger for adjusting the cold water by exchanging heat with the heat source unit is incorporated in the pipe line. Piping system.

The piping system according to claim 1, 2, or 3 ,
A piping system comprising a degassing device incorporated in the piping path.

The piping system according to claim 1, 2, 3, or 4 ,
A piping system comprising an air discharge mechanism for discharging air from a tank serving as an air reservoir by a vacuum pump at the highest portion of the piping path.

The piping system according to claim 1, 2, 3, 4 or 5,
The piping system is characterized in that an allowable pressure loss in the entire piping path is set to -5.5 to -6 mAq.