JP2002012322A

JP2002012322A - 気送子

Info

Publication number: JP2002012322A
Application number: JP2000195778A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Takeuchi; 勝次竹内; Yuko Nakayama; 雄行中山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】摩耗を低減して複数回の使用を可能とし、排
風機の負担も少なくすることができる構造の気送子を提
供する。【解決手段】胴部の外周面を円筒状にし、胴部の外径
を輸送管内径の９５％〜９７％の大きさとする。また、
胴部外周面の気送子移動方向上流側の端部を、同移動方
向の下流側から下流側に向って狭まる１／５程度の勾配
のテーパ面とする。また、胴部のテーパ面と円筒面との
境界部には、気送子移動方向に対して傾斜した傾斜面を
有する複数の切り欠きを形成し、この切り欠きの傾斜面
は、気送子移動方向に対して４０°〜５０°の傾斜角度
とする。或いは、テーパ面には、気送子移動方向に対し
て傾斜した複数の斜め溝を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気送設備に用いられ
る気送子に関し、例えば原子力プラントにおいて試料を
採取する場合などに適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力プラントにおいて、検査のために
採取した試料（放射能を帯びた液体）を目的地まで搬送
する設備の一つに気流を利用した気送設備がある。この
気送設備において用いられる試料搬送用の容器を気送子
という。図６は気送設備における気送子の搬送状況を示
す説明図、図７は従来の気送子の正面図（図６のＢ部拡
大図）である。

【０００３】図６に示すように、採取地から目的地まで
数１００ｍの長さに亘って輸送管３が設置されている。
輸送管３の採取地側には弁６が設けられ、輸送管３の目
的地側には排風機５が設置されている。かかる気送設備
では、排風機５で輸送管３内の空気を排気して輸送管３
内を真空或いは非常に低い圧力にした後、弁６を開く
と、気送子４が輸送管３内に吸い込まれて採取地から目
的地まで移動する。即ち、気送子４の前後の差圧ΔＰに
より、気送子４が矢印Ａのように採取地から目的地へと
向かって１０ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓの速度で移動する。

【０００４】図７に示すように、気送子４はプラスチッ
クなどの軽い材料で形成された容器であり、気送子移動
方向（矢印Ａ方向）の下流側の端部にはキャップ４ａが
設けられ、内部には採取した試料が入れられたプラスチ
ック製のカプセル７が収容されている。気送子４の胴部
４ｂの外周面４ｃには、気送子移動方向の上流側と下流
側とに突部４ｄと４ｅとが形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の気送子４で
は、輸送管３の水平部を移動するとき、気送子４の外周
面（突起４ｃ，４ｄ）が輸送管３の内周面３ａの下側に
接触した状態で移動するため、気送子４と輸送管内周面
３ａとの摩擦による抵抗を受けて減速する。このため、
気送子４は摩耗が激しくて１回しか使用できないだけで
なく、排風機５にも余分な負担がかかる。

【０００６】従って、本発明は上記の問題点に鑑み、摩
耗を低減して複数回の使用を可能とし、排風機の負担も
少なくすることができる構造の気送子を提供することを
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の気送子は、輸送管内の気体を排風機で排気するこ
とにより、輸送管内を移動する気送子において、胴部の
外周面を円筒状にして同外周面と輸送管の内周面との隙
間を小さくしたことを特徴とする。

【０００８】また、第２発明の気送子は、第１発明の気
送子において、胴部の外径を輸送管内径の９５％〜９７
％の大きさとしたことを特徴とする。

【０００９】また、第３発明の気送子は、第１又は第２
発明の気送子において、胴部外周面の気送子移動方向上
流側の端部を、同移動方向の下流側から上流側に向って
狭まるテーパ面としたことを特徴とする。

【００１０】また、第４発明の気送子は、第３発明の気
送子において、テーパ面の勾配を１／５以下としたこと
を特徴とする。

【００１１】また、第５発明の気送子は、第３又は第４
発明の気送子において、胴部のテーパ面と円筒面との境
界部には、気送子移動方向に対して傾斜した傾斜面を有
する複数の切り欠きを形成したことを特徴とする。

【００１２】また、第６発明の気送子は、第５発明の気
送子において、切り欠きの傾斜面は、気送子移動方向に
対して４０°〜５０°の傾斜角度としたことを特徴とす
る。

【００１３】また、第７発明の気送子は、第３又は第４
発明の気送子において、テーパ面には、気送子移動方向
に対して傾斜した複数の斜め溝を形成したことを特徴と
する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。

【００１５】図１は気送設備における気送子の搬送状況
を示す説明図、図２は本発明の実施の形態に係る気送子
の正面図（図１のＣ部拡大図）、図３は前記気送子の斜
視図、図４は実験設備の構成図である。なお、図１に示
す気送設備の全体的な構成については、従来（図６）と
同様であるため、同一の符号を付し、ここでの具体的な
説明は省略する。図１に示す気送設備では、本実施の形
態に係る気送子１１を輸送する。

【００１６】図２及び図３に示すように、本実施の形態
の気送子１１はプラスチックなどの軽い材料で形成され
た容器であり、気送子移動方向（矢印Ａ方向）の下流側
の端部にはキャップ１１ａが設けられ、内部には採取し
た試料（液体）が入れられたプラスチック製のカプセル
７が収容されている。なお、図示例では、気送子１１の
全長Ｌ₃は約７０ｍｍである。

【００１７】そして、気送子１１は、胴部１１ｂの外周
面１１ｃを円筒状（円筒面１１ｃ−２）にして、同外周
面１１ｃと輸送管３の内周面３ａとの隙間が小さくなる
ようにしている。即ち、胴部１１ｂの外周面１１ｃを、
従来のような凹凸形状（図７参照）にするのではなく、
平坦な円筒面１１ｃ−２としている。この場合、気送子
１１の胴部１１ｂの外径Ｄ₁は輸送管３の内径Ｄ₂の９
５％〜９７％の大きさとすることが望ましい。なお、図
示例では、輸送管３の内径Ｄ₂が３０ｍｍであるのに対
して、気送子１１の胴部１ｂの外径Ｄ₁を２８．５ｍｍ
（９５％）としている。

【００１８】また、胴部外周面１１ｃの気送子移動方向
上流側の端部を、同移動方向の下流側から上流側に向っ
て狭まるテーパ面１１ｃ−１としている。この場合、テ
ーパ面１１ｃ−１の勾配、即ち、テーパ面１１ｃ−１の
気送子移動方向長さＬ₁と気送子径方向長さＬ₂との比
は、１／５以下とすることが望ましい。なお、図示例で
は、テーパ面１１ｃ−１の気送子移動方向長さＬ₁は１
４ｍｍであり、テーパ面１１ｃ−１部分の気送子移動方
向上流側の端面の径Ｄ₃は２６．７ｍｍ、即ち、気送子
径方向長さＬ₂は０．９ｍｍとしている。

【００１９】また、胴部１１ｂのテーパ面１１ｃ−１と
円筒面１１ｃ−２との境界部には、気送子移動方向に対
して傾斜した傾斜面１１ｄ−１を有する三角形状の切り
欠き１１ｄを複数形成している。この場合、切り欠き１
１ｄの傾斜面１１ｄ−１は、気送子移動方向に対する傾
斜角度θを４０°〜５０°とすることが望ましい。な
お、図示例では、切り欠き１１ｄは気送子周方向に一定
の間隔で８個形成されており、切り欠き１１ｄの深さは
１ｍｍである。

【００２０】従って、本実施の形態に気送子１１によれ
ば、胴部１１ｂの外周面１１ｃを円筒状（円筒面１１ｃ
−２）にして、同外周面１１ｃと輸送管３の内周面３ａ
との隙間が小さくなるようにしたため、即ち、気送子１
１の胴部１１ｂの外径Ｄ₁を輸送管３の内径Ｄ₂の９５
％〜９７％の大きさとしたため、気送子１１の前後の差
圧ΔＰが大きくなって、気送子１１の推進力が大きくな
る。従って、排風機５の負担が低減する。

【００２１】詳述すると、図２に示すように気送子１１
が輸送管３内を移動するとき、気送子１１の外周面１１
ｃと輸送管３の内周面３ａの隙間を、空気が気送子移動
方向の上流側から下流側へと流れる。このとき、テーパ
面１１ｃ−１の部分では圧力損失ΔＰ₁が生じ、円筒面
１１ｃ−２の部分では圧力損失ΔＰ₂が生ずる。圧力損
失ΔＰ₁は縮流による圧力損失であり、輸送管３の断面
積Ａ₂と気送子１１の胴部１１ｂの断面積Ａ₁との比Ａ
₁／Ａ₂、即ち、輸送管３の内径Ｄ₂と気送子１１の胴
部１１ｂの外径Ｄ₁との比（Ｄ₁／Ｄ₂）²に比例す
る。圧力損失ΔＰ ₂は摩擦による圧力損失であり、気送
子１１の胴部１１ｂ（円筒面１１ｃ−２の部分）の長さ
Ｌ₄に比例し、気送子１１の胴部１１ｂ（円筒面１１ｃ
−２の部分）と輸送管３の内周面３ａとの隙間ｈに反比
例する。

【００２２】また、本実施の形態の気送子１１によれ
ば、胴部外周面１１ｃの気送子移動方向上流側の端部
を、同移動方向の下流側から上流側に向って狭まる１／
５以下の勾配のテーパ面１１ｃ−１としているため、こ
のテーパ面１１ｃ−１に沿って斜めに流れる気流により
気送子１１に揚力が発生する。このため、輸送管３の水
平部などにおいて、気送子１１が輸送管３の内周面３ａ
から離昇し易くなる。従って、気送子１１は摩耗が少な
くて複数回の使用にも耐えられ、また、排風機５の負担
も低減する。

【００２３】しかも、本実施の形態の気送子１１によれ
ば、胴部１１ｂのテーパ面１１ｃ−１と円筒面１１ｃ−
２との境界部には、気送子移動方向に対して４０°〜５
０°の傾斜角度で傾斜した傾斜面１１ｄ−１を有する複
数の切り欠き１１ｄを形成したため、気流が切り欠き１
１ｄの傾斜面１１ｄ−１に当たって気送子１１が移動方
向軸回りに回転する。このため、気送子１１の輸送管内
周面３ａからの離昇が安定する。従って、気送子１１は
摩耗がより低減されて複数回（例えば３回）の使用にも
より確実に耐えられるようになり、また、排風機５の負
担もより低減される。なお、気流はテーパ面１１ｃ−１
において増速し、テーパ面１１ｃ−１と円筒面１１ｃ−
２との境界部において最も速度が大きくなるため、この
テーパ面１１ｃ−１と円筒面１１ｃ−２との境界部に切
り欠き１１ｄを設けることによって最も効率的に気送子
１１を回転させることができる。

【００２４】ここで、図４に基づき、気送子の実験内容
及び結果について説明する。

【００２５】図４に示すように、輸送管３に相当する配
管としてアクリル管３０を用いた。このアクリル管３０
に接続した排風機２８を運転し、排風機２８の下流側に
設けた弁１１の開度を調節して所定の排風量にする。排
風量の計測は流量計２６によって行う。気送子１１は固
定部２７からナイロン糸２５によってアクリル管３０内
に吊下げた。気送子１１の回転によってナイロン糸２５
が捩じれるのを防止するため、ナイロン糸２５の途中に
はよりもどし８を設けた。アクリル管３０の外側には回
転計２４を設け、この回転計２４によって気送子１１の
回転を計測するために気送子１１の胴部１１ａには薄い
アルミ膜を貼り付けた。また、アクリル管３０の気送子
前後位置には静圧孔を形成し、ここに差圧計２３を設け
て気送子前後の差圧ΔＰを測定した。この実験は従来の
気送子４（図７参照）に対しても行った。

【００２６】実験の結果、従来の気送子４の場合には回
転しないが、本発明の気送子１１の場合にはアクリル管
３０内の気流が８．８ｍ／ｓのとき３６０ｒｐｍの回転
速度で回転し、同気流が６．４ｍ／ｓのとき２７０ｒｐ
ｍで回転した。

【００２７】また、気送子前後の差圧ΔＰは、従来の気
送子４の場合には気流が１０．０ｍ／ｓのとき５．０７
×１０³Ｐａ、気流が６．２ｍ／ｓのとき２．１１×１
０³Ｐａであったのに対して、本発明の気送子１１の場
合には気流が８．８ｍ／ｓのとき７．２０×１０³Ｐ
ａ、気流が６．４ｍ／ｓのとき３．９５×１０³Ｐａで
あった。即ち、本発明の気送子１１の方が差圧ΔＰが増
大して推進力が増大した。

【００２８】アクリル管３０の内径３０ｍｍに対し、気
送子１１の胴部１１ｂ（円筒面１１ｃ−２部分）の外径
Ｄ１を種々変化させて実験を行った結果、気送子１１の
胴部１１ｂの外径Ｄ１は、２８．５ｍｍ（アクリル管内
径の９５％）〜２９．０（アクリル管内径の９７％）の
範囲が適することがわかった。気送子１１の外径Ｄ１を
大きくしすぎると、図１に示す輸送管３の曲管部におい
て気送子１１がつまり易くなる。

【００２９】また、水平にアクリル管３０を設置して上
記試験を行った結果、従来の気送子４の場合にはアクリ
ル管３０の内周面３０ａの下側に接してじっとした静的
な状態であった。従って、ナイロン糸２５がなければ、
気送子４はアクリル管３０の下側内周面３０ａに接した
状態ですべりながら移動するものと推測される。これに
対して、本発明の気送子１１の場合には、気送子１１の
上流側と下流側とが交互にアクリル管３０の内周面３０
ａから離昇した。このため、ナイロン糸２５がなけれ
ば、気送子１１は回転しながらアクリル管内周面３０ａ
から離昇した状態で、もしくは、上流側の一点と下流側
の一点とが交互にアクリル管内周面３０ａに接しなが
ら、ほとんどアクリル管内周面３０ａに接しないで移動
するものと推測される。

【００３０】従って、この実験結果から、本発明の気送
子１１は輸送管３の内周面３ａに接することが非常に少
なくなるため、摩擦による減速や胴部１１ａの摩耗が非
常に少なくなる。よって、気送子１１を効率よく輸送す
ることができるため、排風機５の負担を少なくすること
ができるとともに気送子１１の損傷（摩耗）も低減する
ことができる。

【００３１】また、上記実験の結果、気送子１１のテー
パ面１１ｃ−１の勾配は１／５以下が適しており、気送
子１１の切り欠き１１ｄの傾斜面１１ｄ−１の傾斜角度
は４０°〜５０°の範囲が適していることも確認でき
た。

【００３２】なお、上記では気送子１１に切り欠き１１
ｄを設けたが、この切り欠き１１ｄに代えて、図５に示
すように、気送子１１のテーパ面１１ｃ−１に、気送子
移動方向に対して傾斜した複数の斜め溝１１ａを設けて
もよい。この場合にも、気流が斜め溝１１ｅに沿って流
れることより、気送子１１が回転して、気送子１１の離
昇を安定させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、第１発明の気送子は、輸送管内の気
体を排風機で排気することにより、輸送管内を移動する
気送子において、胴部の外周面を円筒状にして同外周面
と輸送管の内周面との隙間を小さくしたことを特徴とす
る。

【００３４】また、第２発明の気送子は、第１発明の気
送子において、胴部の外径を輸送管内径の９５％〜９７
％の大きさとしたことを特徴とする。

【００３５】従って、この第１又は第２発明の気送子に
よれば、気送子前後の差圧が大きくなって、気送子の推
進力が大きくなる。従って、排風機の負担が低減する。
特に、気送子の胴部の外径を輸送管内径の９５％〜９７
％の大きさとした場合、かかる効果が顕著である。

【００３６】また、第３発明の気送子は、第１又は第２
発明の気送子において、胴部外周面の気送子移動方向上
流側の端部を、同移動方向の下流側から上流側に向って
狭まるテーパ面としたことを特徴とする。

【００３７】また、第４発明の気送子は、第３発明の気
送子において、テーパ面の勾配を１／５以下としたこと
を特徴とする。

【００３８】従って、第３又は第４発明の気送子によれ
ば、テーパ面に沿って斜めに流れる気流により気送子に
揚力が発生する。このため、輸送管の水平部などにおい
て、気送子が輸送管の内周面から離昇し易くなる。従っ
て、気送子は摩耗が少なくて複数回の使用にも耐えら
れ、また、排風機の負担も低減する。特に、テーパ面の
勾配を１／５以下とした場合、かかる効果が顕著であ
る。

【００３９】また、第５発明の気送子は、第３又は第４
発明の気送子において、胴部のテーパ面と円筒面との境
界部には、気送子移動方向に対して傾斜した傾斜面を有
する複数の切り欠きを形成したことを特徴とする。

【００４０】また、第６発明の気送子は、第５発明の気
送子において、切り欠きの傾斜面は、気送子移動方向に
対して４０°〜５０°の傾斜角度としたことを特徴とす
る。

【００４１】従って、この第５又は第６発明の気送子に
よれば、気流が切り欠きの傾斜面に当たって気送子が移
動方向軸回りに回転するため、気送子の輸送管内周面か
らの離昇が安定する。このため、気送子は摩耗がより低
減されて複数回の使用にもより確実に耐えられるように
なり、また、排風機の負担もより低減される。なお、気
流はテーパ面において増速し、テーパ面と円筒面との境
界部において最も速度が大きくなるため、このテーパ面
と円筒面との境界部に切り欠きを設けることによって最
も効率的に気送子を回転させることができる。特に、切
り欠きの傾斜面を気送子移動方向に対して４０°〜５０
°の傾斜角度とした場合、かかる効果が顕著である。

【００４２】また、第７発明の気送子は、第３又は第４
発明の気送子において、テーパ面には、気送子移動方向
に対して傾斜した複数の斜め溝を形成したことを特徴と
する。

【００４３】従って、この第７発明の気送子によれば、
気流が斜め溝に沿って流れることより、気送子が回転し
て、気送子の離昇を安定させることができる。従って、
気送子の摩耗がより低減され、また、排風機の負担もよ
り低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】気送設備における気送子の搬送状況を示す説明
図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る気送子の正面図（図
１のＣ部拡大図）である。

【図３】前記気送子の斜視図である。

【図４】実験設備の構成図である。

【図５】本発明の他の実施の形態に係る気送子の斜視図
である。

【図６】気送設備における気送子の搬送状況を示す説明
図である。

【図７】従来の気送子の正面図（図６のＢ部拡大図）で
ある。

【符号の説明】

３輸送管５排風機１１気送子１１ａキャップ１１ｂ胴部１１ｃ外周面１１ｃ−１テーパ面１１ｃ−２円筒面１１ｄ切り欠き１１ｄ−１傾斜面１１ｅ斜め溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】輸送管内の気体を排風機で排気すること
により、輸送管内を移動する気送子において、胴部の外周面を円筒状にして同外周面と輸送管の内周面
との隙間を小さくしたことを特徴とする気送子。
【請求項２】請求項１に記載する気送子において、胴部の外径を輸送管内径の９５％〜９７％の大きさとし
たことを特徴とする気送子。
【請求項３】請求項１又は２に記載する気送子におい
て、胴部外周面の気送子移動方向上流側の端部を、同移動方
向の下流側から上流側に向って狭まるテーパ面としたこ
とを特徴とする気送子。
【請求項４】請求項３に記載する気送子において、テ
ーパ面の勾配を１／５以下としたことを特徴とする気送
子。
【請求項５】請求項３又は４に記載する気送子におい
て、胴部のテーパ面と円筒面との境界部には、気送子移動方
向に対して傾斜した傾斜面を有する複数の切り欠きを形
成したことを特徴とする気送子。
【請求項６】請求項５に記載する気送子において、切り欠きの傾斜面は、気送子移動方向に対して４０°〜
５０°の傾斜角度としたことを特徴とする気送子。
【請求項７】請求項３又は４に記載する気送子におい
て、テーパ面には、気送子移動方向に対して傾斜した複数の
斜め溝を形成したことを特徴とする気送子。