JP5438335B2 - 管内着氷除去システム及び方法 - Google Patents
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Description
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。
また、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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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)
Claims (9)
- 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、
当該制御部が、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し、
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。 - 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た請求項1に記載の管内着氷除去システム。
- 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請求項1又は2に記載の管内着氷除去システム。
- 前記液化窒素由来窒素ガスに温度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請求項3に記載の管内着氷除去システム。 - 前記着氷部位が、低温状態で液化したガスである低温液体を貯留するタンクの天井部に接続されている配管内の部位であり、
前記タンクに貯留されている低温液体の気化ガスを、前記昇華用ガスとして利用する請求項1〜4の何れか1項に記載の管内着氷除去システム。 - 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た請求項1〜5の何れか一項に記載の管内着氷除去システム。
- 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、
当該制御工程において、前記ガス放出工程において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。 - 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請求項7に記載の管内着氷除去方法。
- 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請求項7又は8に記載の管内着氷除去方法。
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