JP2010185482A - In-pipe ice deicing system and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配管内に付着した氷を除去する管内着氷除去システム及び方法に関する。 The present invention relates to an in-tube ice removal system and method for removing ice adhering to a pipe.
タンクに液体を貯留するにあたっては、安全管理、品質管理、在庫管理等のために、貯留している液体の液温、液密度、液面レベル等の各種状態を把握している。そこで、タンク管理者は、使用機器のトラブル時に、タンクに接続されている予備管等の配管を利用して、温度センサ、液密度計、レベルセンサ等の各種計測機器をタンク内部に挿入し、貯留液体の各種状態を計測する場合がある。 When storing the liquid in the tank, various conditions such as the liquid temperature, the liquid density, and the liquid level of the stored liquid are grasped for safety management, quality control, inventory management, and the like. Therefore, the tank administrator inserts various measuring devices such as temperature sensors, liquid density meters, and level sensors into the tank using piping such as spare pipes connected to the tank in the event of trouble with the equipment used. Various states of the stored liquid may be measured.
ここで、液体貯留タンクが低温液体を貯留するものである場合、外気が予備管に侵入すると外気中に存在する水分が液体貯留タンク側から冷却され、氷となって予備管の内壁に付着することがある。このような氷の付着が発生すると、温度センサ、液密度計、レベルセンサ等の各種計測機器の設置が困難となる。 Here, when the liquid storage tank stores the low-temperature liquid, when the outside air enters the spare pipe, the water present in the outside air is cooled from the liquid storage tank side and becomes ice and adheres to the inner wall of the spare pipe. Sometimes. When such ice adhesion occurs, it becomes difficult to install various measuring devices such as a temperature sensor, a liquid density meter, and a level sensor.
この問題に関連し、低温液化ガスの気化設備において、蒸発器を構成する管の表面に付着した氷をヒータの熱によって融解させる技術が知られており(例えば、特許文献1を参照)、この技術を、管内の着氷を除去するためのシステム及び方法に適用することが考えられる。 In relation to this problem, in a low temperature liquefied gas vaporization facility, a technique is known in which ice adhering to the surface of a tube constituting an evaporator is melted by the heat of a heater (see, for example, Patent Document 1). It is conceivable to apply the technique to a system and method for removing icing in a tube.
また、凍結した配管に対して、配管内の凍結部に電気加熱体を当接させ、当該電気加熱体を通電して凍結部を解氷させる技術もあった(例えば、特許文献2を参照)。 In addition, there is a technique in which an electric heating body is brought into contact with a frozen portion in the piping with respect to the frozen pipe, and the electric heating body is energized to defrost the frozen portion (see, for example, Patent Document 2). .
さらに、凍結した配管の内部にノズルを挿入し、当該ノズルから凍結部に向けて加圧温水を噴射することで凍結部を解氷させる技術もあった(例えば、特許文献3を参照)。 In addition, there is a technique for defrosting the frozen part by inserting a nozzle into the frozen pipe and injecting pressurized hot water from the nozzle toward the frozen part (see, for example, Patent Document 3).
ところが、特許文献1の技術を、そのままの状態で、例えば、液体貯留タンクに接続されている配管内の着氷を除去する用途に適用すると、氷が融解することによって発生した水がタンクの内部に落下する虞がある。あるいは、氷の温度が上昇することにより氷が予備管の内壁から剥離し、氷片がタンクの内部に落下することが考えられる。これらのタンク内部への融解水や氷片の落下は、貯留している液体の品質管理等の観点から好ましいことではない。
However, when the technique of
また、特許文献2おいても、配管内の凍結部を解氷するに伴って、融解水がタンクの内部に落下する危険性が高い。
Also in
さらに、特許文献3にあっては、配管内部の凍結部の解氷に温水を使用しているため、融解水とともに、この温水がそのままタンク内部に流入することになる。
Furthermore, in
従って、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、長期間に亘って予備管等の配管の内壁に付着した氷をタンク内部に落下させることなく、あるいは氷の融解水をタンク内部に落下させることなく、氷を確実に除去することが可能な管内着氷除去システム及び方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to prevent ice attached to the inner wall of a pipe such as a spare pipe over a long period of time without dropping it into the tank or melting the ice. It is an object of the present invention to provide an in-tube ice removal system and method capable of reliably removing ice without dropping water into the tank.
本発明に係る管内着氷除去システムの特徴構成は、氷を水蒸気へと昇華させて除去するための昇華用ガスを配管内の着氷部位に向けて放出するガス放出部と、前記ガス放出部に供給される前記昇華用ガスの温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部の検知結果に基づいて、前記ガス放出部での前記昇華用ガスの状態を制御する制御部とを備え、前記ガス放出部から放出された前記昇華用ガスが前記着氷部位に接触することで、当該着氷部位を水蒸気へと昇華させて除去する点にある。 The characteristic configuration of the in-pipe icing removal system according to the present invention includes a gas discharge unit that discharges a sublimation gas for sublimating and removing ice into water vapor toward an icing site in the pipe, and the gas discharge unit. A temperature detection unit that detects the temperature of the sublimation gas supplied to the control unit, and a control unit that controls the state of the sublimation gas in the gas discharge unit based on the detection result of the temperature detection unit, The sublimation gas released from the gas discharge part comes into contact with the icing site, so that the icing site is sublimated to water vapor and removed.
配管内に付着した氷やその融解水を下方のタンク等に落下させることなく、配管内から除去するためには、固体である氷を気体である水蒸気の状態へと直接変化させること、すなわち、昇華させることが有効である。このような氷から水蒸気への昇華を発生させるためには、着氷部位周辺の温度及び圧力(水蒸気分圧)を、水の三重点以下の条件にする必要がある。
この点、本構成の管内着氷除去システムであれば、氷を水蒸気へと昇華させて除去するための昇華用ガスをガス放出部から配管内の着氷部位に向けて放出している。このとき、温度検知部が昇華用ガスの温度を検知し、その検知結果に基づいて、制御部が、ガス放出部での昇華用ガスの状態を制御している。これにより、例えば、ガス放出部から着氷部位に向けて放出される昇華用ガスを、水の三重点以下となる条件に調整することが可能となる。この場合、配管内に付着した氷は溶融したり配管の内壁から剥離したりすることなく、徐々に水蒸気へと変化し、最終的に配管内から消滅する。その結果、例えば、氷が除去された配管内に、温度センサ、液密度計、レベルセンサ等の各種計測機器を挿入し、各種の計測を実行することが可能となる。
In order to remove the ice adhering to the pipe and its melted water from the pipe without dropping it into the lower tank or the like, the solid ice is directly changed to the state of water vapor as a gas, that is, Sublimation is effective. In order to generate such sublimation from ice to water vapor, it is necessary to set the temperature and pressure (water vapor partial pressure) around the icing site to conditions below the triple point of water.
In this regard, in the pipe icing removal system of this configuration, the sublimation gas for removing the ice by sublimating it into water vapor is discharged from the gas discharge part toward the icing part in the pipe. At this time, the temperature detection unit detects the temperature of the sublimation gas, and the control unit controls the state of the sublimation gas in the gas discharge unit based on the detection result. Thereby, for example, it becomes possible to adjust the sublimation gas discharged from the gas discharge portion toward the icing site to a condition that is not more than the triple point of water. In this case, the ice adhering to the pipe gradually changes to water vapor without melting or peeling off from the inner wall of the pipe, and finally disappears from the pipe. As a result, for example, various measurement devices such as a temperature sensor, a liquid density meter, and a level sensor can be inserted into the pipe from which the ice has been removed, and various measurements can be performed.
本発明に係る管内着氷除去システムにおいて、前記昇華用ガスの調製に使用する原ガスを生成するガス生成部を前記ガス放出部の上流に設けることが好ましい。 In the in-pipe icing removal system according to the present invention, it is preferable that a gas generation unit for generating a raw gas used for preparation of the sublimation gas is provided upstream of the gas discharge unit.
本構成の管内着氷除去システムであれば、ガス生成部で生成した原ガスから昇華用ガスを調製することができるので、昇華用ガスの調製幅が広く、条件に応じて最適な昇華用ガスの調製が可能となる。 With the in-pipe icing removal system of this configuration, the sublimation gas can be prepared from the raw gas generated in the gas generation unit, so the sublimation gas has a wide range of preparation, and the optimum sublimation gas according to the conditions. Can be prepared.
本発明に係る管内着氷除去システムにおいて、前記昇華用ガスは、液化窒素を気化して得られた液化窒素由来窒素ガスを含むことが好ましい。 In the pipe icing removal system according to the present invention, the sublimation gas preferably contains liquefied nitrogen-derived nitrogen gas obtained by vaporizing liquefied nitrogen.
本構成の管内着氷除去システムであれば、昇華用ガスは、液化窒素を気化して得られた液化窒素由来窒素ガスを含むものとして構成されるので、昇華用ガスには殆ど水分が含まれない。従って、水蒸気分圧が非常に低く保たれているので、配管内に付着した氷の水蒸気への昇華を一層促進することができる。 In the in-pipe deicing system of this configuration, the sublimation gas is configured to include liquefied nitrogen-derived nitrogen gas obtained by vaporizing liquefied nitrogen, so that the sublimation gas contains almost moisture. Absent. Therefore, since the water vapor partial pressure is kept very low, the sublimation of the ice adhering in the pipe to the water vapor can be further promoted.
本発明に係る管内着氷除去システムにおいて、前記液化窒素由来窒素ガスに調整用ガスを混合する合流部を備え、前記制御部は、前記温度検知部の検知結果に基づいて、前記合流部における前記液化窒素由来窒素ガスへの前記温度調整用ガスの混合量を制御することが好ましい。 In the in-pipe icing removal system according to the present invention, the system includes a merging unit that mixes an adjustment gas with the liquefied nitrogen-derived nitrogen gas, the control unit based on a detection result of the temperature detection unit. It is preferable to control the amount of the temperature adjusting gas mixed with the liquefied nitrogen-derived nitrogen gas.
本構成の管内着氷除去システムであれば、合流部において液化窒素由来窒素ガスに調整用ガスを混合しており、さらに、制御部が、温度検知部が検知した昇華用ガスの温度に基づいて、合流部における液化窒素由来窒素ガスへの温度調整用ガスの混合量を制御している。従って、ガス混合量の制御という比較的容易な操作で昇華用ガスは水の三重点以下となる条件に調整され、配管内に付着した氷の水蒸気への昇華を促進することができる。 In the pipe icing removal system of this configuration, the adjustment gas is mixed with the liquefied nitrogen-derived nitrogen gas at the junction, and further, the control unit is based on the temperature of the sublimation gas detected by the temperature detection unit. The mixing amount of the temperature adjusting gas to the liquefied nitrogen-derived nitrogen gas at the junction is controlled. Therefore, the sublimation gas is adjusted to a condition where the water temperature is not more than the triple point of water by a relatively easy operation of controlling the amount of gas mixture, and the sublimation of ice adhering in the piping to water vapor can be promoted.
本発明に係る管内着氷除去システムにおいて、前記制御部は、前記ガス放出部から放出される前記昇華用ガスを、水の三重点以下の温度で且つ水が気体状態となる圧力に制御することが好ましい。 In the in-pipe icing removal system according to the present invention, the control unit controls the sublimation gas released from the gas discharge unit to a temperature at which the water is in a gaseous state at a temperature equal to or lower than a triple point of water. Is preferred.
本構成の管内着氷除去システムであれば、ガス放出部から放出される昇華用ガスは、制御部により、水の三重点以下の温度で且つ水が気体状態となる圧力に確実に制御されるため、配管内に付着した氷の水蒸気への昇華を一層促進することができる。 In the in-pipe icing removal system of this configuration, the sublimation gas discharged from the gas discharge unit is reliably controlled by the control unit at a temperature below the triple point of water and at a pressure at which water becomes a gaseous state. For this reason, the sublimation of the ice adhering in the pipe to the water vapor can be further promoted.
本発明に係る管内着氷除去システムにおいて、前記昇華用ガスで前記着氷部位を曝すことにより生成した水蒸気を含有する含湿ガスを、前記配管の外部に排出するガス排出部を備えることが好ましい。 In the in-pipe icing removal system according to the present invention, it is preferable that the in-pipe icing removal system includes a gas discharge unit that discharges moisture-containing gas containing water vapor generated by exposing the icing part with the sublimation gas to the outside of the pipe. .
本構成の管内着氷除去システムであれば、昇華用ガスで着氷部位を曝すことにより生成した水蒸気を含有する含湿ガスは、ガス排出部から配管の外部に排出されるので、配管系の内部における水蒸気分圧の上昇が防止される。従って、配管内に付着した氷の水蒸気への昇華を一層促進することができる。 In the pipe icing removal system of this configuration, the moisture-containing gas containing water vapor generated by exposing the icing site with the sublimation gas is discharged from the gas discharge part to the outside of the pipe. An increase in the water vapor partial pressure inside is prevented. Therefore, sublimation of ice adhering in the pipe to water vapor can be further promoted.
本発明に係る管内着氷除去方法の特徴構成は、氷を水蒸気へと昇華させて除去するための昇華用ガスを配管内の着氷部位に向けて放出するガス放出工程と、前記ガス放出工程で放出される前記昇華用ガスの温度を検知する温度検知工程と、前記温度検知工程で検知した前記昇華用ガスの温度に基づいて、前記ガス放出工程で放出される前記昇華用ガスの状態を制御する制御工程とを実行し、前記制御工程を経て放出された前記昇華用ガスが前記着氷部位に接触することで、当該着氷部位を水蒸気へと昇華させて除去する点にある。 The characteristic configuration of the in-pipe icing removal method according to the present invention includes a gas releasing step for releasing a sublimation gas for sublimating ice into water vapor to remove it toward an icing site in the pipe, and the gas releasing step. A temperature detection step for detecting the temperature of the sublimation gas released in step (b), and a state of the sublimation gas released in the gas release step based on the temperature of the sublimation gas detected in the temperature detection step. A control step of controlling, and the sublimation gas released through the control step comes into contact with the icing site, thereby sublimating the icing site into water vapor and removing it.
配管内に付着した氷やその融解水を下方のタンク等に落下させることなく、配管内から除去するためには、固体である氷を気体である水蒸気の状態へと直接変化させること、すなわち、昇華させることが有効である。このような氷から水蒸気への昇華を発生させるためには、着氷部位周辺の温度及び圧力(水蒸気分圧)を、水の三重点以下の条件にする必要がある。
この点、本構成の管内着氷除去方法であれば、ガス放出工程として、氷を水蒸気へと昇華させて除去するための昇華用ガスを配管内の着氷部位に向けて放出している。また、温度検知工程において、昇華用ガスの温度を検知し、検知した温度に基づいて、ガス放出工程で放出される前記昇華用ガスの状態を制御している。これにより、例えば、ガス放出工程において着氷部位に向けて放出される昇華用ガスを、水の三重点以下となる条件に調整することが可能となる。この場合、配管内に付着した氷は溶融したり配管の内壁から剥離したりすることなく、徐々に水蒸気へと変化し、最終的に配管内から消滅する。その結果、例えば、氷が除去された配管内に、温度センサ、液密度計、レベルセンサ等の各種計測機器を挿入し、各種の計測を実行することが可能となる。
In order to remove the ice adhering to the pipe and its melted water from the pipe without dropping it into the lower tank or the like, the solid ice is directly changed to the state of water vapor as a gas, that is, Sublimation is effective. In order to generate such sublimation from ice to water vapor, it is necessary to set the temperature and pressure (water vapor partial pressure) around the icing site to conditions below the triple point of water.
In this regard, in the in-pipe icing removal method of this configuration, as a gas release step, a sublimation gas for sublimating and removing ice into water vapor is discharged toward the icing part in the pipe. In the temperature detection step, the temperature of the sublimation gas is detected, and the state of the sublimation gas released in the gas release step is controlled based on the detected temperature. Thereby, for example, it becomes possible to adjust the sublimation gas released toward the icing site in the gas release step to a condition that is below the triple point of water. In this case, the ice adhering to the pipe gradually changes to water vapor without melting or peeling off from the inner wall of the pipe, and finally disappears from the pipe. As a result, for example, various measurement devices such as a temperature sensor, a liquid density meter, and a level sensor can be inserted into the pipe from which the ice has been removed, and various measurements can be performed.
本発明に係る管内着氷除去方法において、前記昇華用ガスの調製に使用する原ガスを生成するガス生成工程を実行することが好ましい。 In the in-pipe icing removal method according to the present invention, it is preferable to execute a gas generation step of generating a raw gas used for preparing the sublimation gas.
本構成の管内着氷除去方法であれば、ガス生成工程により生成した原ガスから昇華用ガスを調製することができるので、昇華用ガスの調製幅が広く、条件に応じて最適な昇華用ガスの調製が可能となる。 If the method for removing icing in the pipe of this configuration is used, the sublimation gas can be prepared from the raw gas generated in the gas generation step, so the sublimation gas has a wide range of preparation, and the optimum sublimation gas according to the conditions. Can be prepared.
本発明に係る管内着氷除去方法において、前記昇華用ガスで前記着氷部位を曝すことにより生成した水蒸気を含有する含湿ガスを、前記配管の外部に排出するガス排出工程を実行することが好ましい。 In the in-pipe icing removal method according to the present invention, performing a gas discharge step of discharging a moisture-containing gas containing water vapor generated by exposing the icing part with the sublimation gas to the outside of the pipe. preferable.
本構成の管内着氷除去方法であれば、昇華用ガスで着氷部位を曝すことにより生成した水蒸気を含有する含湿ガスは、ガス排出工程において配管の外部に排出されるので、配管系の内部における水蒸気分圧の上昇が防止される。従って、配管内に付着した氷の水蒸気への昇華を一層促進することができる。 In the pipe icing removal method of this configuration, the moisture-containing gas containing water vapor generated by exposing the icing site with the sublimation gas is discharged outside the pipe in the gas discharge process. An increase in the water vapor partial pressure inside is prevented. Therefore, sublimation of ice adhering in the pipe to water vapor can be further promoted.
以下、本発明による実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the configurations described in the embodiments and drawings described below, and various modifications are possible.
〔管内着氷除去システム〕
図1は、本発明の管内着氷除去システム100を模式的に表したブロック図である。
[In-pipe icing removal system]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an in-tube
この管内着氷除去システム100を適用する低温液体貯留タンク50は、低温状態で液化した物質を貯留するために使用されるタンクである。
低温液体貯留タンク50は、外槽部51と内槽部52とからなる二重構造を有しており、内槽部52の内部に低温液体が貯留されている。内槽部52と外槽部51との間には、必要に応じて断熱材が充填される。また、内槽部52の内部における上方空間には、低温液体の気化ガス(Boil Off Gas;BOG)が充満している。これにより、低温液体貯留タンク50の内部空間には、BOGにより正圧がかかっている。
The cryogenic
The cryogenic
また、低温液体貯留タンク50には、バルブ54を備えた予備管53が、外槽部51及び内槽部52を貫通する形態で接続されている。この予備管53を利用して、低温液体貯留タンク50の内部に貯留している低温液体の液温、液密度、液面レベル等の各種状態を計測する装置を設置することができる。
Further, a
ここで、予備管53の内部雰囲気の温度は、予備管53の外側端部付近では常温であるが、低温液体貯留タンク50の内部側に向かうにつれて徐々に温度が低くなり、低温液体貯留タンク50の外槽部51と内槽部52との間の所定位置において約0℃となっている。従って、何らかの理由で外部の空気が侵入した場合、この所定位置における予備管53の内部では、雰囲気中の水分が凝結し、氷となって予備管53の内壁に付着し易くなる。そして、このような氷の付着現象が長期間に亘って続くと、氷が予備管53の内壁に厚く堆積することがある。
Here, the temperature of the internal atmosphere of the
そこで、本実施形態の管内着氷除去システム100では、低温液体貯留タンク50に接続された予備管53の内壁に付着している氷Xに対し、後述する所定の条件に調整された昇華用ガスG0を直接吹き付けることにより当該氷Xを水蒸気へと昇華させ、予備管53から除去する。
Therefore, in the in-pipe
具体的に説明すると、上記の昇華用ガスG0を、例えば、沸点が約−196℃の液化窒素G1と、約20℃の常温の窒素ガスG2とを、後述のガス放出部20における温度が約−20〜−5℃、好適には約−10℃に調整されるよう合流部3にて混合することにより発生させる。従って、本実施形態にあっては、液化窒素G1及び常温の窒素ガスG2が昇華用ガスの調製に使用する原ガスであり、液化窒素G1を供給する液化窒素タンク1、及び常温の窒素ガスG2を供給する窒素ボンベ2により、ガス生成部10が構成される。なお、ガス生成部10として、配管部材(配管4,5、バルブ6,7,9等)や付帯設備(送液ポンプ11)、その他図示しない任意の設備(除湿器等)を含めても構わない。
一方、本発明においては、貯留されている低温液体のBOGを、そのままの状態で、或いはBOGと常温の窒素ガスG2とを混合した状態で、昇華用ガスG0として利用することも可能である。
More specifically, the sublimation gas G0 is, for example, liquefied nitrogen G1 having a boiling point of about −196 ° C. and nitrogen gas G2 having a room temperature of about 20 ° C. It is generated by mixing at the
On the other hand, in the present invention, the stored low-temperature liquid BOG can be used as the sublimation gas G0 as it is or in a state where the BOG and the normal temperature nitrogen gas G2 are mixed.
ガス生成部10からの原ガスを調製して得られる昇華用ガスG0は、配管8を通り、予備管53の内部に挿入されたガス放出部20(これは、ノズル管部21及びノズル本体22を含む)に供給され、予備管53の内壁に付着している氷Xに向けて放出される。なお、配管8は、昇華用ガスG0を供給するための専用の配管である。
The sublimation gas G0 obtained by preparing the raw gas from the
次に、予備管53の内壁に付着している氷Xが水蒸気へと昇華する条件について説明する。初めに、水の三態(固体、液体、及び気体)について説明する。
Next, the conditions under which the ice X adhering to the inner wall of the
図2は、水が各状態(固体、液体、及び気体)をとり得る領域を示した水の状態図(相図)である。周知のように、常圧(1013hPa)においては、固体の水(すなわち、氷)は約0℃になると液体に変化し、約100℃になると気体(水蒸気)に変化する。ところが、圧力(ここでは、水蒸気圧を意味する)が小さくなると、図2に示すように、固体から液体への転移点はほとんど変化しないが、液体から気体への転移点は約100℃から急激に低下し、所定の低圧状態(約6.1hPa)になると、固体から液体への転移点と、液体から気体への転移点とが重複する(約0.01℃)。この重複点が、水の三重点であり、この状態(約0.01℃、約6.1hPa)においては、固体(氷)、液体(水)、及び気体(水蒸気)の3つの状態が平衡して共存することになる。そして、さらに圧力を小さくすると、液体状態が存在しなくなり、水は固体と気体との間で転移することになる。 FIG. 2 is a state diagram (phase diagram) of water showing a region where water can take each state (solid, liquid, and gas). As is well known, at normal pressure (1013 hPa), solid water (that is, ice) changes to a liquid at about 0 ° C., and changes to a gas (water vapor) at about 100 ° C. However, when the pressure (which means water vapor pressure here) decreases, the transition point from the solid to the liquid hardly changes as shown in FIG. 2, but the transition point from the liquid to the gas suddenly increases from about 100 ° C. When the pressure drops to a predetermined low pressure state (about 6.1 hPa), the transition point from the solid to the liquid and the transition point from the liquid to the gas overlap (about 0.01 ° C.). This overlapping point is the triple point of water. In this state (about 0.01 ° C., about 6.1 hPa), the three states of solid (ice), liquid (water), and gas (water vapor) are in equilibrium. Will coexist. When the pressure is further reduced, the liquid state does not exist and water is transferred between the solid and the gas.
従って、氷Xを水蒸気へと昇華させるためには、昇華用ガスG0を吹き付ける氷Xの周辺(すなわち、外槽部51と内槽部52との間における予備管53の内部雰囲気)の温度及び圧力(水蒸気分圧)を、上記の水の三重点以下の条件とする必要がある。本実施形態では、氷Xは図2中のαで示した領域の状態(温度:約−100〜−5℃、圧力:約0.00001〜4hPa)にあるので、この状態を、例えばβで示した領域の状態(温度:約−50〜−5℃、圧力:約0.00001hPa以下)とする必要がある。これを実現するためには、ガス生成部10で生成した昇華用ガスG0について、その温度や生成状態(液化窒素G1と常温の窒素ガスG2との混合比、生成したG0の供給量等)をコントロールする必要がある。
Therefore, in order to sublimate the ice X into water vapor, the temperature around the ice X to which the sublimation gas G0 is blown (that is, the internal atmosphere of the
そこで、本実施形態の管内着氷除去システム100では、昇華用ガスG0が通過する配管8に、ガス生成部10からガス放出部20に供給される昇華用ガスG0の温度を検知する温度センサ(温度検知部)30を設けている。また、温度センサ30の検知結果に基づいて、ガス放出部20での昇華用ガスG0の状態を制御する制御部40を設けている。温度センサ30としては、例えば、常温からマイナス数十℃程度までの温度範囲を検知可能な熱電対を採用することができる。制御部40は、例えば、管内着氷除去システム100を総合的に制御するコンピュータとして構築することができる。
Therefore, in the in-pipe
制御部40は、配管8を通過している昇華用ガスG0の温度を認識することにより、ガス放出部20から氷Xに向けて放出される直前の昇華用ガスG0の温度を、確実に水の三重点以下となる条件に調整する。例えば、温度センサ30で検知した昇華用ガスG0の温度が、水の三重点を達成するに必要な温度(すなわち、約0.01℃)よりも高い場合は、制御部40は、窒素ボンベ2に接続された配管5に設けられたバルブ7の開度を小さくして液化窒素G1に対する常温の窒素ガスG2の混合量を少なくする。また、必要に応じて、液化窒素タンク1に接続された配管4に設けられたバルブ6の開度を大きくし、或いは送液ポンプ11の吐出量を増加させて液化窒素G1の流量を増大させる。これらの操作により、生成する昇華用ガスG0の温度を低下させる。
一方、温度センサ30で検知した昇華用ガスG0の温度が、水の三重点を達成するに必要な温度よりも低過ぎる場合は、制御部40は、窒素ボンベ2に接続された配管5に設けられたバルブ7の開度を大きくして低温の液化窒素G1に対する常温の窒素ガスG2の混合量を多くする。また、必要に応じて、液化窒素タンク1に接続された配管4に設けられたバルブ6の開度を小さくし、或いは送液ポンプ11の吐出量を減少させて液化窒素G1の流量を減少させる。これらの操作により、生成する昇華用ガスG0の温度を上昇させる。
By recognizing the temperature of the sublimation gas G0 passing through the
On the other hand, when the temperature of the sublimation gas G0 detected by the
ところで、配管8に設けた温度センサ30とガス放出部20のノズル本体22との距離が大きい場合は、昇華用ガスG0が温度センサ30の位置からノズル本体22まで進行する間に、昇華用ガスG0が温められて温度が上昇してしまう虞がある。そこで、制御部40は、このような温度上昇分を考慮して、温度センサ30の位置における昇華用ガスG0の温度が水の三重点を達成するのに必要な温度よりもある程度低い温度となるように、バルブ6,7の開度調整を行う。これにより、昇華用ガスG0の温度は、ノズル本体22に到達した時点で確実に水の三重点以下にされる。
By the way, when the distance between the
また、昇華用ガスG0の供給量(流速)については、制御部40が合流部3より下流側にある配管8に設けたバルブ9の開度を適宜調整することで、適切な供給量とされる。例えば、実験によると、配管8の管径が約200mmであり、この配管8の断面の略全体に亘って厚さ約200mmの氷が付着している場合では、ガス放出部20のノズル本体22からの昇華用ガスG0の噴射の流速を5〜100m/sに設定することが好ましい。
Further, the supply amount (flow velocity) of the sublimation gas G0 is set to an appropriate supply amount by appropriately adjusting the opening degree of the
なお、上述した制御部40によるバルブ6,7,9の開度調整は一例であり、他の開度調整パターンを実行することも可能である。また、図1において、バルブ6,9を省略することで、液化窒素G1については常に流し続ける状態とし、制御部40がバルブ7の開度調整のみを行って、液化窒素G1への常温の窒素ガスG2の混合量を適宜調整することも可能である。
In addition, the opening degree adjustment of the
このように、制御部40は、温度センサ30によって検知した昇華用ガスG0の温度に基づいて、合流部3での液化窒素G1に対する常温の窒素ガスG2の混合量、及び昇華用ガスG0の供給量を制御することができる。
Thus, based on the temperature of the sublimation gas G0 detected by the
一方、制御部40によるバルブの自動制御を実行する代わりに、作業員が温度計を確認しながら、手動によるバルブ操作で、昇華用ガスG0の温度及び供給量を調整することも可能である。
On the other hand, instead of executing automatic valve control by the
昇華用ガスG0の水蒸気圧については、昇華用ガスG0の原料となる液化窒素G1及び常温の窒素ガスG2がいずれも水分をほとんど含んでいないので、本実施形態では、十分に水の三重点以下となる圧力(すなわち、約6.1hPa以下)となっている。従って、制御部40は、バルブ6,7,9の開度を適宜調整し、ガス生成部10からガス放出部20へと送り込む昇華用ガスG0の温度及び供給量を制御すれば、ノズル本体22から放出される昇華用ガスG0を氷Xの除去に適した条件とすることができる。
Regarding the water vapor pressure of the sublimation gas G0, the liquefied nitrogen G1 and the room temperature nitrogen gas G2 that are raw materials of the sublimation gas G0 contain almost no water. (That is, about 6.1 hPa or less). Therefore, if the
以上のように、本実施形態では、温度センサ30によって検知した昇華用ガスG0の温度に基づいて、制御部40がバルブ6,7,9の開度調整を行うことにより、最終的な昇華用ガスG0の状態が決定される。
As described above, in this embodiment, the
従って、本実施形態の管内着氷除去システム100では、昇華用ガスG0の状態が適切に制御されることにより、予備管53の内部に付着した氷Xは溶融したり予備管53の内壁から剥離したりすることなく、徐々に水蒸気へと変化し、予備管53の内部から確実に除去することができる。その結果、例えば、氷Xが除去された予備管53の内部に、温度センサ、液密度計、レベルセンサ等の各種計測機器を挿入し、各種の計測を実行することが可能となる。
Therefore, in the in-pipe
ところで、本実施形態の管内着氷除去システム100では、昇華用ガスG0で氷Xを曝すことにより生成した水蒸気を含有する含湿ガスが生成するが、この含湿ガスをガス排出管(ガス排出部)55から予備管53の外部に排出することができる。ガス排出管55は、例えば、図1に示すように、予備管53から側方に分岐するバルブ56付きの分岐管として構成される。バルブ56は、通常は閉状態にされているが、氷Xの昇華除去作業を実行している期間において開放する。そうすると、低温液体貯留タンク50の内部は正圧がかかっているので、含湿ガスは一部のBOGとともにガス排出管55から排出される。これにより、予備管53及び低温液体貯留タンク50の内部における水蒸気分圧の上昇が防止される。その結果、予備管53の内部に付着した氷の水蒸気への昇華を一層促進することができる。
By the way, in the pipe
〔管内着氷除去方法〕
本発明では、上で説明した管内着氷除去システム100を用いて、管内着氷除去方法を実行することができる。すなわち、以下(1)〜(3)の工程を実行する。
(1)氷を水蒸気へと昇華させて除去するための昇華用ガスを配管内の着氷部位に向けて放出するガス放出工程。
(2)ガス放出工程で放出される昇華用ガスの温度を検知する温度検知工程。
(3)温度検知工程で検知した昇華用ガスの温度に基づいて、ガス放出工程で放出される昇華用ガスの状態を制御する制御工程。
前述のように、本実施形態では、予備管53の内壁に付着した氷Xは図2のαで示した領域の状態にある。この氷Xに対し、所定の昇華用ガス生成状態となるように生成された(すなわち、水の三重点以下の温度で且つ水が気体状態となる圧力に生成された)昇華用ガスを吹き付ける。これにより、図2のβで示した領域の状態とする。このようにして、氷Xを固体から水蒸気へと昇華させ、予備管53の内部から除去する。
なお、必要に応じて、昇華用ガスの調製に使用する原ガスを生成するガス生成工程や、昇華用ガスで氷Xを曝すことにより生成した水蒸気を含有する含湿ガスを、予備管53の外部に排出するガス排出工程を実行する。
[In-pipe icing removal method]
In the present invention, the in-pipe ice removal method can be executed using the in-pipe
(1) A gas release step of releasing a sublimation gas for sublimating and removing ice into water vapor toward an icing site in the pipe.
(2) A temperature detection step of detecting the temperature of the sublimation gas released in the gas release step.
(3) A control step of controlling the state of the sublimation gas released in the gas release step based on the temperature of the sublimation gas detected in the temperature detection step.
As described above, in the present embodiment, the ice X adhering to the inner wall of the
If necessary, the gas generating step for generating the raw gas used for the preparation of the sublimation gas, or the moisture-containing gas containing water vapor generated by exposing the ice X with the sublimation gas, A gas discharge process for discharging to the outside is executed.
本発明の管内着氷除去方法によれば、ガス放出工程において氷Xに向けて放出される昇華用ガスは、確実に水の三重点以下となる条件に調整された着氷の除去に最適な昇華用ガスとすることが可能となるので、予備管53の内壁に付着した氷Xは溶融したり予備管53の内壁から剥離したりすることなく、徐々に水蒸気へと変化し、確実に除去することができる。従って、例えば、氷Xが除去された予備管53の内部に、温度センサ、液密度計、レベルセンサ等の各種計測機器を挿入し、各種の計測を実行することが可能となる。
According to the in-pipe icing removal method of the present invention, the sublimation gas released toward the ice X in the gas release step is optimal for removing icing adjusted to a condition that is surely below the triple point of water. Since the gas for sublimation can be used, the ice X adhering to the inner wall of the
また、ガス生成工程により生成した原ガスから昇華用ガスを調製することができるので、昇華用ガスの調製幅が広く、条件に応じて最適な昇華用ガスの調製が可能となる。 Further, since the sublimation gas can be prepared from the raw gas generated by the gas generation step, the sublimation gas can be prepared in a wide range, and the optimum sublimation gas can be prepared according to the conditions.
さらに、ガス排出工程において、昇華用ガスで氷Xを曝すことにより生成した水蒸気を含有する含湿ガスが、予備管53の外部に排出されるので、予備管53及び低温液体貯留タンク50の内部における水蒸気分圧の上昇が防止される。従って、予備管53の内壁に付着した氷の水蒸気への昇華を一層促進することができる。
Further, in the gas discharge process, the moisture-containing gas containing water vapor generated by exposing the ice X to the sublimation gas is discharged to the outside of the
〔別実施形態〕
(1)上記実施形態では、配管8に設けた温度センサ30とガス放出部20のノズル本体22との距離が大きい場合に備えて、温度センサ30の位置における昇華用ガスG0の温度が、水の三重点を達成するに必要な温度よりもある程度低い温度となるように、バルブ6,7の開度調整を行うようにしているが、補正係数又は補正マップを用いて、温度センサ30が測定した昇華用ガスG0温度を、ノズル本体22から吹き出される時点では水の三重点以下の条件を達成できるように補正することが考えられる。このような補正を行えば、液化窒素タンク1からの液化窒素G1の生成量を少なくしつつ、昇華用ガスG0を確実に水の三重点以下の条件とすることができる。
[Another embodiment]
(1) In the embodiment described above, the temperature of the sublimation gas G0 at the position of the
(2)上記実施形態では、昇華用ガスG0の成分を窒素ガス又はBOGとしているが、低温液体貯留タンク50の内部に貯留される低温液体の品質に影響を与えないものであれば、他の種類のガスを使用することができる。このようなガスとして、例えば、二酸化炭素、空気が挙げられる。
(2) In the above embodiment, the component of the sublimation gas G0 is nitrogen gas or BOG, but other components may be used as long as they do not affect the quality of the low-temperature liquid stored in the low-temperature
3 合流部
10 ガス生成部
20 ガス放出部
30 温度センサ(温度検知部)
40 制御部
55 分岐管(ガス排出部)
100 管内着氷除去システム
X 氷(着氷部位)
3 Joining
40
100 In-pipe icing removal system X Ice (Icing part)
Claims (9)
前記ガス放出部に供給される前記昇華用ガスの温度を検知する温度検知部と、
前記温度検知部の検知結果に基づいて、前記ガス放出部での前記昇華用ガスの状態を制御する制御部とを備え、
前記ガス放出部から放出された前記昇華用ガスが前記着氷部位に接触することで、当該着氷部位を水蒸気へと昇華させて除去する管内着氷除去システム。 A gas discharge part for discharging a sublimation gas for sublimation of ice into water vapor and removing it toward an icing site in the pipe;
A temperature detector for detecting the temperature of the sublimation gas supplied to the gas discharge unit;
A control unit for controlling the state of the sublimation gas in the gas discharge unit based on the detection result of the temperature detection unit;
An in-pipe icing removal system in which the sublimation gas released from the gas discharge unit contacts the icing site to sublimate the icing site to water vapor and remove it.
前記制御部は、前記温度検知部の検知結果に基づいて、前記合流部における前記液化窒素由来窒素ガスへの前記温度調整用ガスの混合量を制御する請求項3に記載の管内着氷除去システム。 Comprising a merging section for mixing an adjustment gas into the liquefied nitrogen-derived nitrogen gas;
The in-pipe icing removal system according to claim 3, wherein the control unit controls a mixing amount of the temperature adjustment gas to the liquefied nitrogen-derived nitrogen gas in the merging unit based on a detection result of the temperature detection unit. .
前記ガス放出工程で放出される前記昇華用ガスの温度を検知する温度検知工程と、
前記温度検知工程で検知した前記昇華用ガスの温度に基づいて、前記ガス放出工程で放出される前記昇華用ガスの状態を制御する制御工程とを実行し、
前記制御工程を経て放出された前記昇華用ガスが前記着氷部位に接触することで、当該着氷部位を水蒸気へと昇華させて除去する管内着氷除去方法。 A gas releasing step for releasing a sublimation gas for removing ice by sublimating into water vapor toward an icing site in the pipe;
A temperature detection step of detecting the temperature of the sublimation gas released in the gas release step;
A control step of controlling the state of the sublimation gas released in the gas release step based on the temperature of the sublimation gas detected in the temperature detection step;
An in-pipe deicing removal method in which the sublimation gas released through the control step comes into contact with the icing site to sublimate the icing site to water vapor and remove it.
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