JP2006315868A - 気送子及び気送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、管路内で振動させることなく、所定の速度を保って物品、気送子、パイプ等の破損を生じることなく物品を搬送することができる気送子を提供することを目的とする。
【解決手段】 パイプＰ内部の気流にのって輸送管路内部を移動する気送子Ａであって、内部に物品を格納することができるように筒状に形成されており、移動方向に発生する気流の流線が１又は２箇所以上で異なり、前記流線が異なる部分が偏っている気送子Ａ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気送設備に用いられる気送子及び該気送子を用いた気送方法に関する。

物品を目的地に輸送する設備の一つとして、パイプ内の気流の流れを利用した気送設備がある。前記気送設備において、その内部に物品を格納して遠隔場所へ輸送するための容器を気送子という。

上記気送設備は、例えば、原子力プラントにおいて、検査のために採取した試料（例えば、使用済み燃料棒を強酸に溶かしたもの等の放射能を有する物体）を目的地まで搬送する設備として用いられている。

図１１（Ａ）は、従来の気送子の一例の正面図であり図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す気送子の側面図である。

図１１（Ａ）に示す気送子９０は円筒形状の胴体部９１と、胴体部９１の離れた場所に胴体部９１と同一中心軸の円形のつば部９２、９３を有している。また、胴体部９１はつば部９２側の一端部９１１がテーパ形状に形成されており、他端部９１２は本体内部の気送子内に物品ＢＰを格納するため空間９８の開口部９５が形成されている。開口部９５には開口部９５を閉じるためのキャップ９４を有している。気送子９０は、軸９ｃを中心とした回転体である。

気送子９０のパイプＰ内での移動について説明する。

パイプＰ内に配置された気送子９０は、パイプの端部に設けられた図示を省略した送風機又は排風機にて発生するパイプ内の気流９６又は気流９７が気送子９０を押すことで、気流９６、９７の向きと同じ方向にパイプＰ内を移動する。つば部９２及び９３の直径は同じである。

気送子９０において、つば部９２及び９３の直径９ｅは、パイプ内の気流９６、９７が気送子９０に有効に作用する大きさに設定される。直径９ｅがパイプ内径ｄと同じであれば、気流９６及び９７が気送子９０に最も有効に作用するが、パイプＰとつば部９２及び９３の間に摩擦力が発生し、最悪の場合、気送子９０がパイプＰ内を移動できない。また、かろうじて移動は可能であっても、湾曲部の移動ができない等の不具合が生じる。そこで、つば部直径９ｅをパイプ内径ｄよりも小さくし隙間９ｆを設ける必要がある。しかし、つば部直径９ｅをパイプ内径ｄよりも小さすぎると、換言すれば隙間９ｆを大きくしすぎると、気送子９０の気流９６及び９７を受ける面積が小さくなり、気送子９０に働く気流が小さくなり、結果として気送子９０の移動速度が低下する。

また、隙間９ｆを設けることによって、隙間９ｆに気流が発生し、パイプＰとつば部９２、９３の接触摩擦を防止するいわゆるガスベアリング効果を発生することも可能である。隙間９ｆには、微変動はあるが略同じ速さの気流が流れている。その気流は、互いに等しい又は略等しい圧力で気送子９０に作用しており、結果的に、気送子にかかる圧力はつりあっている。

よってつば部９２、９３の直径９ｅの大きさは、気送子の移動速度、パイプの内径、気流量、気送子の重さ、パイプ管路の曲率等から最適なものが採用される。

また、上述の実施例のごとくつば部９２、９３を有しているものだけでなく、つば部を有していない気送子も考えられる。その場合、気送子の胴体部の直径がパイプの内径に近づく。
特開２００２−１２３２２号公報

しかしながら、気送子の移動速度に対してつば部の直径を最適に設定した気送子であっても、パイプ管路の継ぎ手部分や、内部加工不良等のパイプ内壁面の小さな凹凸等とつば部が接触し減速する。このとき隙間９ｆが接触部で隙間が小さくなり、隙間９ｆを流れる気流の流速は上昇し、気送子の外周面のパイプ内壁との接触部に気送子に向いた気送子の移動方向に対して垂直な力が発生する。この気送子にかかる局所的な流体圧力のわずかな変動によって気送子の姿勢は変化する。

図１２（Ａ）、（Ｂ）にこの姿勢変化の状況を模式的に示した。気送子９０は、矢印の方向に移動しており、図１２（Ａ）に示す姿勢と、図１２（Ｂ）に示す姿勢を交互に繰り返すことで、気送子９０は自励的な振動状態となる。

気送子が前記振動を始めると管内の気流が乱れ、気送子の移動速度は低下し、場合によっては、管路に沿った移動はせずに一箇所にとどまったままで振動し続けることもありうる。

また、振動による速度低下及び移動停止は、管路が水平又は垂直で且つ直線であるときに多く発生している。

気送子が振動することによって、内部に格納された物品の破損、気送子自体の破損、パイプの破損等の不具合が発生する。

このような問題を鑑みて、本発明は管路内で振動させることなく、所定の速度を保って物品を搬送することができる気送子を提供することを目的とする。

また、本発明は振動により物品、気送子、パイプ等の破損を生じることなく該物品を搬送することができる気送子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者は研究を重ね次の知見を得た。
気送子は半径方向の力の微妙な釣合いで姿勢を維持しながらパイプ内を移動しており、一度力の釣合いが壊れると振動が発生しやすい。ところが、気送子の一部に形状の異なる部分がある場合、該気送子が安定した姿勢で移動することがわかった。

そこで本発明は、パイプ内部の気流にのって輸送管路内部を移動する気送子であって、内部に物品を格納することができるように筒状に形成されており、移動方向に発生する気流の流線が1又は２箇所以上で異なり、前記流線の異なる部分が偏っていることを特徴とするものである。

このようにすることで、流線の短い部分は流線が長い部分に比べ流体圧力が大きくなる。気送子の移動方向に気流が流れた場合に、気送子の半径方向の力の釣合いが崩れて、該気送子に偏った力がかかった状態でパイプ内を移動する。

その結果、気送子周りの気流の流速が変化しても、該気送子には予め流体圧力による力が作用しており、気送子の傾きが生じにくく、結果として該気送子の振動の発生を抑えることができる。

前記気送子は、断面形状が非点対称であるものを例示できる。

前記断面形状が非点対称であることで、前記気送子に異なる流線を形成することができ、また、流線が異なることで生じる速度差から引き起こされる流体圧力が相殺されないので、該気送子には常に圧力による力がかかっている。これにより、気送子は振動しにくい状態でパイプ内を移動することが可能である。

立体形状が回転体でない気送子を例示できる。

気送子が軸周りに回転して表される回転体でない場合、表面を流れる気流の流線がそれぞれに異なるため、速度に変化が生じ流体圧力に差が生じる。その流体圧力の差による力が気送子に作用しつづける、該気送子は安定して移動し、気送子の振動を防止することができる。

前記気送子に切り欠きが設けられているものを例示できる。

前記気送子に気流を乱す部材が設けられているものを例示できる。

本発明によると、管路内で振動させることなく、所定の速度を保って物品を搬送することができる気送子を提供することができる。

また、本発明によると振動により物品、気送子、パイプ等の破損を生じることなく該物品を搬送することができる気送子を提供することができる。

（第1の実施例）
図１に本発明に係る気送子の１例の正面図を示す。

図１に示す気送子Ａは、円筒形に形成された胴体部１と、胴体部１の一方の端部１１側に形成された第１つば部２と、胴体部１の他方の端部１２側に形成された第２つば部３とを有している。

胴体部１は一方の端部１１がテーパ面に形成されており、他方の端部１２は物品を収納するための開口部が形成されている。開口部にはふたをするためのキャップ４が備えられている。胴体部１は軸ｃを中心とした回転体である。

第１つば部２は、胴体部１と同様に軸ｃを中心とした回転体の、一部（図面上では上側）を平面状に取り除いた切り欠き部２１を有している。

切り欠き部２１の中心軸ｃからの最短距離は、それに限定されることはないが、ここでは胴体部１の半径ｈと同一である。

また、第２つば部３は、胴体部と同様に軸ｃを中心とした回転体であり、第１つば部２の切り欠き部２１を除く部分の半径ｅ１と、第２つば部３の半径ｅ２は、ここでは同じであるが異なっていてもよい。いずれの半径ｅ１、ｅ２もパイプＰ内の気流ＦＬの流れを十分に受けて、気送子Ａを十分な速度で移動させることができるものを広く採用することができる。

気送子ＡはパイプＰ内部を一方の端部１１側及び他方の端部１２側両方に往復移動するものであるが、それに限定されるものではなく、例えば他方の端部１２側にのみ移動するものとしてもよい。

図１に示す気送子Ａは、一方の端部１１側から他方の端部１２側に気流が流れている例を示しており、矢印は気流ＦＬの流れを示している。

気流ＦＬは、第１つば部２を押すと同時に、第１つば部１１とパイプＰ内壁の間の隙間ｆに流れ込む。隙間ｆに流れ込んだ気流ＦＬ１はそのままパイプに沿って流れ、第２つば部３とパイプＰの間の隙間ｇに流れ込む。隙間ｆ及びｇの面積はパイプＰ内部の面積に比べて非常に小さいので、気流ＦＬ１の流速は気流ＦＬの流速に比べて非常に速い。また、切り欠き部２１では、切り欠き部２１とパイプＰ内面とが隙間ｆ１を形成している。

隙間ｆと隙間ｆ１の面積が異なるので、両隙間ｆ、ｆ１を流れる気流の流速も異なり、結果として各隙間ｆ及びｆ１に作用する流体圧力も異なる。また、隙間ｆ、ｆ１を流れる流速は速いので面積のちょっとの変化でも大きく流速が変わり、それゆえ、流体圧力も大きく変化する。

気流ＦＬ１の速度の差が生じることで、図１（Ｂ）に示すように、気送子Ａの切り欠き部２１に流体圧力による力Ｍが作用する。その結果、気送子Ａは力Ｍによって、傾いた姿勢（図１（Ｃ）参照）で安定してパイプＰ内部を移動する。

予め流体圧力がかかった状態で、姿勢を維持してパイプＰ内部を移動するので、気流ＦＬ１の乱れによる圧力変化の影響を受けにくい。

図２に本実施例の他の例の気送子の正面図を示す。

図２に示す気送子Ａ２は、第１つば部及び第２つば部以外は、第１の実施例で開示した気送子Ａと実質上同じである。実質上同じ部分には同じ符号が付してある。

気送子Ａ２は、胴体部１と同様に軸ｃを中心とした回転体である第１つば部２ａと、胴体部と同様に軸ｃを中心とした回転体の、一部（図面上では上側）を平面状に取り除いた切り欠き部３１を有する第２つば部３ａを有している。

切り欠き部３１の中心軸ｃからの最短距離は、それに限定されることはないが、ここでは胴体部１の半径ｈと同一である。

気送子Ａ２は第１の実施例で示した気送子Ａとは異なり、第２つば部３ａに切り欠き部３１を備えているので、図１（Ｃ）に示した気送子Ａの傾きとは反対側に傾く。傾きは異なるが、傾くことによって安定した姿勢でパイプＰ内部を移動できることは同じである。

上記の実施例において、切り欠き部３１は胴体部１と同じ高さの位置まで切り欠かれているがそれに限定されるものではなく、切り欠き部３１と切り欠き部以外の部分に十分な気流の速度差が生じるものを広く採用することができる。

切り欠き部２１、３１はそれぞれ、第１つば部２、第２つば部３ａに１箇所ずつ設けられているがそれに限定されるものではなく、流体圧力によって生じる気送子への力が軸周りで釣り合わないようなものを広く採用することができる。

（第２の実施例）
図３に本発明に係る気送子の他の例の正面図を示す。

図３に示す気送子Ｂは、第１つば部及び第２つば部以外は第１実施例で示した気送子Ａと同一であり同一の部分には同一の符号が付してある。

気送子Ｂの第１つば部２ｂには切り欠き部２１ｂが設けられており、第２つば部３ｂにも切り欠き部３１ｂが形成されている。切り欠き部２１ｂ、３１ｂは気送子Ｂの進行方向から見て同じ位置（図面上では気送子Ｂの上側）に形成されている。

切り欠き部２１ｂ及び３１ｂの大きさは同一であり（つば部２ｂ及び３ｂを正面視で胴体部１と同じ高さになるように切り欠いた）等しい流体圧力による力が発生する。これによって気送子Ｂは切り欠き部２１ｂ、３１ｂ側に押され、パイプＰと接触した状態で安定した姿勢をとって、パイプＰ内部を移動する。

本実施例では切り欠き部２１ｂと切り欠き部３１ｂの大きさが等しいものを示したが、異なる大きさのものでも良い。そのとき、切り欠き部に作用する流体力が異なるので、傾いた状態で安定姿勢をとる。

また、本実施例では、切り欠き部２１ｂ及び３１ｂが気送子Ｂの進行方向から見て同じ位置に設けられているが、どちらかの切り欠き部を、軸ｃ回りに回転した位置にあるもの（図４参照）も採用できる。この場合も同様に切り欠き方向に引っ張られるので、傾いた状態で安定姿勢をとる。上記例はいずれも切り欠き部２１ｂ、３１ｂの大きさが同じであるが異なっていてもよい。

(第３の実施例)
図５に発明に係る気送子のさらに他の例の正面図を示す。

図５に示す気送子Ｃは、円筒形の胴体部１ｃと、胴体部１ｃに着脱可能にとり付けられたキャップ４ｃを有している。

胴体部１ｃは、内部が空洞でできており、その部分に物品を格納できるようになっており、キャップ４ｃによって脱落しないように蓋をすることができる。また、胴体部１ｃのキャップ４ｃがとり付けられた側とは反対側の端部には切り欠き部４１ｃが形成されている。

気流の流れの中にあるとき気送子Ｃは切り欠き部１１ｃで気流の速度が変化し、速度変化によって流体圧力が変化する。流体圧力の変化により切り欠き部４１ｃには、力が加わり結果として、傾いた状態で安定した姿勢をとる。

上記の実施例においては、切り欠き部１１ｃを胴体部１ｃの端部に設けているがこれに限定されるものではなく、胴体部１ｃの全長にわたって設けられているもの、端部以外の中間部に切り欠きを有するもの等、気流の変化により流体圧力の差を発生することができるものを広く採用することができる。切り欠きは必ずしも端部を含む必要はない。

上記実施例の気送子Ｃにおいては、切り欠き部１１ｃが直線状に切り取られているが、それに限定されるものではなく、例えば、図６に示す気送子Ｃ２ような断面形状V字型の切り欠き１１１ｃを有するもの等、切り欠き部において気流の変化が生じ、流体圧力の差が生じるものを広く採用できる。

（第４の実施例）
図７（Ａ）に本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図を、図７（Ｂ）に図７（Ａ）に示す気送子の左側面図を示す。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示す気送子Ｄは、円筒形の胴体部１ｄと、胴体部１ｄに着脱可能に取り付けられたキャップ４ｄを有している。

胴体部１ｄには、気流の流れを変化させるための抵抗部８ｄが、外周面に取り付けられている。抵抗部８ｄは胴体部１ｄの外周面に沿って、気密に連結されている。抵抗部８ｄは胴体部１ｄの円周方向の一部を覆うように形成されている。また、全長方向にも一部を覆う程度の形状を有している。

胴体部１ｄに抵抗部８ｄを取り付けることで、抵抗部８ｄが取り付けられた部分で気流の流速が変化して流体圧力が他の部分に比べて変化し、その部分に気送子Ｄの進行方向に対し垂直向きの力が作用する。それによって、気送子ＤはパイプＰに対して傾いた状態で姿勢を維持する。

傾いた状態で姿勢を維持することで、安定化しており、気流の速度変化による流体圧力に起因する振動は、防止することができる。

本実施例に用いた抵抗部８ｄは、胴体部１ｄの一部のみを覆う形状であったが、全長にわたって覆うものであってもよい。気流の変化によって、流体圧力の差が生じるものを広く採用できる。
また、胴体部１ｄの先端はテーパ状に形成されていてもよい。

（第５の実施例）
図８（Ａ）に本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図を、図８（Ｂ）に左側面図を示す。

図８（Ａ）、（Ｂ）に示す気送子Ｅは、先端部１１ｅ及び後端部１２ｅを有しており、気送子Ｅの開口部に蓋をするキャップ４ｅを備えている。図８（A）及び図８（B）に示しているように、先端部１１ｅと後端部１２ｅの中心がαずれている。そして、先端部１１ｅ及び後端部１２ｅが滑らかに連結された軸の曲がったテーパ形状を有している。

気送子Ｅ周りに気流が流れることで、気送子Ｅの図面上上側２ｅと下側３ｅの流線の長さが異なり、それゆえ両部分２ｅ、３ｅを流れる気流の流速がそれぞれ異なる。流速が異なることで、流体圧力の差が生じ、結果として力が作用する。
予め力が作用しているので、気流の乱れによる流体圧力変化によって、気送子Ｅが振動することを防ぐことができる。

（第６の実施例）
図９（Ａ）に本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図を、図９（Ｂ）に左側面図を示す。

図９（Ａ）、（Ｂ）に示す気送子Ｆの胴体部１ｆは同一半径を有する半円柱状の第１部材１３ｆと第２部材１４ｆを中心軸ｃｆ１、ｃｆ２をβずらした状態で貼り合わせた形状を有している。また、中空部に蓋をするキャップ４ｆを備えている。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す気送子Ｆの場合、第１部材１３ｆと第２部材１４ｆのずれによって生じる隙間１３１ｆ、１４１ｆの部分がほかの部分に比べて流速が変化するので、流体圧力の変化が生じ、圧力差による力が胴体部１ｆに加わる。それによって、気送子Ｆは安定して移動することができる。

本実施例の気送子Ｆは、第１部材１３ｆと第２部材１４ｆとが同じ半径の半円柱を貼り合わせたが、半径の異なるものであってもかまわない。

段差が徐々に小さくなって、端部においては滑らかに接続しているものも例示できる。

（第７の実施例）
図１０（Ａ）に本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図を、図１０（Ｂ）に左側面図を示す。

図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す気送子Ｇは、図１０（Ｂ）上右側に半径Ｒの部分、図１０（Ｂ）上左側に半径ｒの部分を有しているものである。半径はＲ＞ｒとなっており、それにより円形状のパイプＰに挿入した場合、隙間の大きさに差ができ、流速に差が生じる。それにより、流体圧力に差が生じ、気送子Ｇには流体圧力に起因する力が作用し安定した姿勢を維持してパイプ内部を移動する。

このことより、気送子Ｇは常に流体圧力の差による力が作用しており、気流の変化による振動を抑えることができる。

は、図(Ａ)は本発明に係る気送子の一例の正面図であり、図（Ｂ）は側面図であり、図(Ｃ)は傾いた状態を示す正面図である。 は、図１に示す気送子の他の例の正面図である。 は、本発明に係る気送子の他の例の正面図である。 は、図３に示す気送子の他の例の正面図である。 は、本発明にかかる気送子のさらに他の例の正面図である。 は、図５に示す気送子の他の例の側面図である。 は、本願発明に係る気送子の正面図及び左側面図である。 は、本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図及び左側面図である。 は、本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図及び左側面図である。 は、本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図及び左側面図である。 は、本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図及び左側面図である。 は、本発明に係る気送子のさらに他の例の正面図及び左側面図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ 気送子
１ 胴体部
２ 第１つば部
２１ 切り欠き部
３ 第２つば部
３１ 切り欠き部
４ キャップ
Ｐ パイプ

Claims (6)

1. パイプ内部の気流にのって輸送管路内部を移動する気送子であって、
   内部に物品を格納することができるように筒状に形成されており、
   移動方向に発生する気流の流線が1又は２箇所以上で異なり、
   前記流線が異なる部分が偏っていることを特徴とする気送子。
2. 断面形状が非点対称である請求項１記載の気送子。
3. 立体形状が非回転体である請求項１又は２記載の気送子。
4. 外周面に切り欠き部を設ける請求項１、２又は３記載の気送子。
5. 外周面に流線を変化させるための部材を取り付けた請求項１から４記載の気送子
6. パイプ内部の気流の流れによって該パイプ内部にて気送子を搬送する気送方法において、前記気送子として請求項１から５いずれかに記載の気送子を用いたことを特徴とする気送方法。

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