JPH0217297A - 導管を凍結によつて閉塞する方法及びこの方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は導管の外壁に作用する冷媒を用いて導管の内容
物を局部的に制限して凍結することによって導管を閉塞
する方法に関する。

従来技術 前述の方法は数多くかつ部分的にはかなり以前から公知
である。

前述の方法の第１グループでは、あらゆる方向で閉じら
れた２つのハーフシリンダシェルから成る装置が使用さ
れ、該装置を通して液状の冷媒が回路で循環させられる
か、該装置に炭酸雪のような固体冷媒が詰められている
（米国特許第２５７２５５５号及び英国特許第６０１２
７８号）。あとで述べた英国特許第６０１２７８号によ
れば、固体炭酸を同時に液体の存在により助けることも
公知である。この液体としては例えばメチルアルコール
のように必要な低温で凍結しないものが用いられる。し
かしながらこのような方法と装置の作用は、冷媒と凍結
しようとする導管との間に仕切り壁が存在していること
により制限される。しかも作業員は適当な冷媒を携帯し
なければならない。回路で循環させられた冷却ゾルを使
用する場合には、熱交換器を備えた特別な冷却装置が必
要であるので、熱交換器の面を熱が付加的に通過するた
めに、付加的な温度勾配が生じる（米国特許第２５７２
５５５号） 凍結方法の第２のグループにおいては、冷媒と管表面と
の間の仕切り壁を回避した装置が使用されている。この
場合には冷媒は凍結しようとする導管と直接的に接触さ
せられる（米国特許第３５５９４２３号及びフランス国
特許第１５２］６２８号並びに追加特許９４．４８９号
）このような凍結方法において一般的な腐食作用を持つ
冷却ゾルが使用されていると、冷媒回路の絶対的なシー
ル性に注意しなければならずしかもこの場合にも熱交換
器を有する冷却装置が必要である（米国特許第３５５９
４２３号明細書）。

このような方法の第３のグループにおいては、同様に導
管に対して仕切り壁を有していない室が使用されている
が、この場合には室は導管に対して限られた範囲でシー
ルされていればよい。何故ならばこの場合には最終状態
でガス状である冷媒はいずれにしても、所謂スリーブと
して構成された室から多かれ少なかれ距離をおいて大気
へ導出されるからである（英国特許第１２０９１４４号
及び西ドイツ国特許第２３３０８０７号）。この場合冷
媒としては薄壁の容器に僅かな圧力下で液相状態で保持
された液化ガスが使用される。圧力を除いたあとで液化
ガスはまだ液状の状態で導管と熱交換をし、導管から所
謂気化熱を奪う。この過程は導管の効果的な凍結を可能
にするが、液化ガスを使用するという観点からは疑問が
ある。この場合に所定のフルオル炭化水素を使用すると
、排気ガスは遅くとも開放火炎に侵入したあとで毒性を
発揮する。又、この場合に純粋な炭化水素を使用すると
、この炭化水素は周囲の空気と混合されると所定の濃度
で爆発性を有するので、使用は屋外又は十分に排気され
た空間で行うことが望ましい。

導管システム、例えば温水暖房装置における組立作業又
は修理作業のためには、所定の導管区分を残りの導管区
分又は配管網全体を空にしかつ後で再び排気する必要が
なくなるように、該導管区分を遮断するために前述の方
法及び装置が既に使用されている。この場合には導管内
にある水は修理しようとする個所の直前と直後で水栓に
凍結される。この水栓により修理個所は配管系の残りに
対して緊密に閉鎖される。したがって当該作業は通常は
多かれ少なかれ閉じられた室で行われる。

この場合には作業中に水栓の解凍を回避するためには、
冷却過程は継続されねばならない。

この場合には管直径及び管材料に応じてかつ水温に応じ
て種々異なる量の気化した液化ガスが室内空気に放出さ
れる。

この公知の方法及び装置では冷媒の価格が高いという欠
点の他に、既に述べた人害の危険に加え、かなりの規模
の環境汚染、特にフルオル−クロル−炭化水素による汚
染が発生するという欠点がある。南極及び北極の範囲に
おけるオゾンホールは極めて不都合な影響の１部である
に過ぎない。

発明の解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、冒頭に述べた形式の
方法を改良して、凍結しようとする導管の直接的な冷却
ができ、しかも有毒なガス及び（又は）他の危険なガス
（爆発性のガス）が周囲に放出されないようにすること
である。

課題を解決するための手段 本発明の課題は・、冒頭に述べた方法において、圧力下
にある空気を導管の内容物の凍結点よりも低い温度に弛
緩し、弛緩された空気を導管の外壁に向けることにより
解決された。

もちろん圧縮された空気の温度は断熱弛緩により圧力差
の程度に応じて下降することは既に公知である。しかし
ながらこの自体公知のサーモダイナミック式の効果はき
わめて有利な形式で導管を局部的に凍結させるために使
用できることが確認された。この場合には有毒及び（又
は）攻撃性の液体もしくは毒性及び（又は）可燃性（爆
発性）ガスによる大気の変化は生じない。

この場合に特に有利であることは、導管の周囲から必要
な空気を取入れ、この空気を圧力Ｐｌに圧縮して、冷却
した空気を前記圧力Ｐ１よりも低い圧力Ｐ２に弛緩した
場合に導管の内容物の凍結点を下回るようにし、圧縮さ
れた空気から熱を奪い、次いで圧縮された空気を前記圧
力Ｐ２に弛緩し、導管の外壁に向けることであるこのよ
うな方法を実施するためには、もつとも簡単な場合には
、空気冷却器と圧力タンクとを必要とするコンプレッサ
が使用される。運搬することが容易であるこのような装
置は、スプレーガン又はそれに類似したものの圧縮空気
源として市販されている。

この他には弛緩されかつ冷却された空気をできるだけ緊
密に、凍結しようとする導管と熱交換させるために適当
に構成された「スリーブ」しか必要ではない。

周囲の空気を用いて導管を局部的Ｉこ凍結させるための
特に有効な方法では、圧縮されかつ冷却された空気をま
ずほぼ接線方向で、絞りの形をした冷却空気出口と温気
出口とを有する渦管に導きかつこの渦管内でほぼ弛緩し
、弛緩した空気の１部を弛緩した空気の残りの部分メこ
放熱することでさらに冷却し、これによ−）で絞りを有
する冷却空気出口を通して凍結しようとする導管ｌこ供
給し、相応の吸熱により加熱されｔ；残った空気部分は
前述の温気出口を介して導出させられる。

前述の渦管自体は公知技術に属し、文献においてもｒ　
Ｒａｎｑｕｅｓｃｈ−渦管」と記載されている（ブＯ＋
７クハウス″ａｂｃ　Ｐｈｙｓｉｋ”　ＶＥＢＦ−Ａ、
　Ｂｒｏｃｋｈａｕｓ社ライプチヒ、１９う３．１７３
８ページ、検索語：　″凱ｒｂｅｌｒｏｈｒ”参照）。

この渦管は運動部分のない冷却機とも呼ばれる。しかし
ながら渦管は効率が悪く、冷気を形成するためには今日
ではまだ技術的意義を有していないと記載されている。

さらに本発明は導管の内容物を局部的に制限して凍結し
て閉鎖するために、導管に取付は可能な室が使用され、
この室がガス入口開口を介して冷却媒体源と接続可能で
あり、導管に向かって開いているが、外気に対してはガ
ス出口を除いて閉じられた内室を有している形式の装、
置にも関する。

前述の課題と同じ課題を解決するためには、本発明によ
る装置は、冷却媒体源が圧縮空気源と、この圧縮空気源
と室の入口開口との間に配置された圧縮空気用弛緩装置
とであることを特徴としている。

本発明の有利なｌ実施例においては、弛緩装置が一端に
ある冷気出口と、他端にある温気出口と、両端の間にあ
る絞りと、絞りと温気出口との間で接線方向で管に開口
する空気流入通路とを有し、冷気出口が絞りとは反対側
に位置１゜ている渦管から成り、渦管の冷気出口が室の
ガス流入開口と接続されている。

したがってこの実施例においては特に有利な形で公知の
渦管が新しい目的、つまり媒体が流過する導管の凍結に
使用されている。

さらに有利であることは、室が内側に案内装置を有し、
この案内装置により管外面と協働して冷気が延長された
通路で管外面に沿って案内されることである。

前述の室と接続された渦管を使用することにより、例え
ば運搬可能な小型コンプレッサから供給される圧縮空気
は、凍結スリーブに流入する前に約−３０℃と一５０℃
との間の温度に冷却される。空気のこの冷却はｌ１ｌｖ
ｉ、的に動かされる構成部分なしで、しかも渦管の範囲
に他のエネルギを供給することなしに行われる。前述の
室内にある冷却された圧縮空気は取囲んだ管及びこの管
内に包含された水を凍結点のはるか下の温度に冷却する
。この結果、必要な水栓が形成され、導管が閉塞される
。これによって室内空気の汚染は完全に回避されφ。管
を凍結する過程にとっては室内空気を排気する必要はな
くなり、コンプレッサが必要とする電気的なエネルギは
通常建物に存在する配電網から取出すことができる。

さらに本発明の１実施例においては渦管の温気出口に温
気のために調節可能な流れ絞りを配置することがきわめ
て合目的的である。

これによって渦管の冷却効率をそのつど適性に調節する
ことができるようになる。このような渦管の稼動点は一
方では最低温度にかつ他方では最高温度とは合致しない
ので、渦管は選択的に最低空気温度にも、最大冷却効率
にも中間値にも調節することができる。

さらに特に有利であることは、室もしくはスリーブから
流出する冷気、もちろんまだ周囲の空気の温度に達して
いない冷気を再び冷却回路、つまりコンプレッサに戻す
か又は熱交換器に供給し、この熱交換器によって渦管に
供給されるコンプレッサ空気を既に相応に前冷却するこ
とである。

本発明の有利な実施態様は請求ＸＪ２から６までと請求
項８から１７までに記載しである。

次に図面について本発明を説明する： 第１図に示した管凍結装置ｌは、コンプレッサ３を備え
た圧縮空気源２を有している。圧縮空気源２は２本のホ
ース４で２つの弛緩装置５と接続されている。これらの
弛緩装置５は渦管６として構成されている。渦管６は導
管８を取囲むスリーブ状の室７に接続されている。室７
の凍結作用によって、図面では上昇管ＩＯと下降管】１
とで示した配管網から放熱体９が遮断される。室７の範
囲における凍結個所によってンステム全体を空にする必
要はなくなる。

室７はガス流入開口１２ａを備えた接続管片１２を有し
ている。この接続管片１２には形状接続的な結合部材１
３により渦管６の冷気出口が接続されている。室７の内
部には環状の通路１４が構成され、ガス流出開口１５の
範囲には締付けねじ１６が設けられている。このねじ１
６により室７は各導管８に不動に固定される（第２図と
第３図）。

第３図においては渦管６を備えた室７かどのようにして
導管８に固定されるかが概略的に示されている。渦管６
は接続管片１７を介してホース４と結合されている。

渦管６の詳細は第４図に示されている。第４図において
は室７の一部が導管８に取付けられた状態で示されてい
る。渦管６内には渦室１８があり、この渦室１８には流
入通路１９を介して圧縮空気が供給される。流入通路１
９はリング通路２０に開口しており、リング通路２０か
らは図示されていない多数のスリット開口が接線方向で
渦室Ｉ８に通じている。流入通路Ｉ９には入口側で接続
管片１７が所属しており、この接続管片１７にはホース
４が差嵌められ、ホースシェル２２で固定されている。

渦室１８は一方の端部で絞り２３で制限されており、こ
の絞り２３は冷気出口２４に向かつてノズル形状に拡大
されている。冷気出口２４は室７の接続管片１２に差込
まれた接続管片２５の端部に位置している。

渦室１８の反対側の端部には温気出口２６があり、この
温気出口２６はｗＲ節可能なリング間隙として構成され
、所謂「温気絞り」と呼ばれる絞り個所を成している。

このためには温気出口２６は調節部材２７を備え、この
調節部材２７は渦管６の温気側の端ｓ２９において渦管
６のケーシング３０に設けられた孔２８にねじ込まれて
いる。ねじのリードに相応して調節部材２７を回動させ
ることで温気絞りの出口は調節される。

渦管の作用は軸線が渦室１８の軸線と合致する強い渦流
の形成に起因する。渦流の圧力及び速度フィールドの結
果、温度は外部に向かって強く増加することになる。渦
流の内部部分は外部部分において制動されることにより
働く。空気の流出温度は温度の分布の結果として得られ
る。空気の温かい部分に供給された熱は冷たい部分から
奪われた熱と同じである。空気は超音速で管に流入する
ので、空気は室温から一５０℃まで冷却される。この場
合には温かい端部においては２００°Ｃまでの温度が発
生することがある。

第５図に示された管凍結装置１５においては、室７のガ
ス流出開口１５の範囲には、接続管片３２が設けられ、
この接続管片３２にはホース３３が固定されている。ホ
ース３３は前冷却器３４と接続されている。この前冷却
器３４の空気吸込開口３５を介してコンプレッサ３によ
り圧縮しようとする空気が吸込まれ、前冷却され、次い
でコンプレッサ３に導入される。これにより渦ｖ６に既
ｌこ前冷却された圧縮空気を流入させ、凍結作用を高め
ることができる。

第６図においては圧縮された空気のための冷却装置３６
と圧縮空気タンク３７とを有する運搬可能な（走行可能
な）コンプレッサが示されている。この圧縮空気タンク
は車輪３８と支柱３９とＵ字形グリップ４０とを備えて
いる。圧縮空気タンク３７には渦管６が構造的に統合さ
れており、該渦管６の流入通路１９は圧縮空気タンク３
７と直接的に結合されている。図示されていない調節部
材２７は渦管６のケーシング３０から突出する調節ノブ
４１を備えている。

渦管の反対側の端部にある冷気出口２４は熱的に絶縁さ
れたホース導管４２を介して、第６図に図示されていな
い少なくとも１つの室７と接続されている。この実施例
では１つの渦管しか必要ではなく、個々の室７に対する
冷気の分配は図示されていない分配器を介して行われる
。

第６図に示された管凍結装置４３はこの管凍結装置４３
において特徴的な圧力Ｐ１とＰ２とを検出するために付
加的なマノメータ４４及び４５が設けられている。

第７図には特別に強い冷却効果を有する室７が開示され
ている。この室７は凍結しようとする導管８の軸線Ａ−
Ａの方向に案内袋Ｋ　７　ａ　。

７ｂにより、開ロアｃと７ｂとで互いに結合された３つ
の部分室４６，４７．４８に分割されている。この場合
にはガス流入開口１２ａは中央の部分室４７が配属され
ており、ガス流出開口１５は端部にある部分室４６と４
８の端部に配置されている。このように構成することで
、弛緩された冷気は複数個所で導管を巡って案内される
ようになる。この場合には冷気は導管８の表面８ａにで
きるだけ直接に向けることが合目的的である。冷却効果
により導管８の内部には導管８を確実に閉塞する所謂水
栓４９が形成される。

室７を導管８に取付けるためには室７は軸方向に延びる
平面に沿って分割されている。この平面は第７図に８い
ては破線で示されている。

したがって室７は原理的には２つのハーフシェルから構
成されている。ガス流出開口１５は共通の集合導管５１
に統合されている。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複数の実施例を示すものであって、第１
図は２つの渦室と２つの室とを有する装置を暖房システ
ムに使用した例を示す図、第２因はスリーブの形をした
室の斜視図、第３図は渦管と構造的に統合され、導管に
固定された室の斜視図、第４図は第３図の拡大断面図、
第５図は第３図と第４図に示された装置の変化実施例を
、コンプレッサへの冷気の戻し案内導管と共に示した図
、第６図は圧力タンクと構造的に統合された渦管とを有
するコンプレッサの側面図、第７図は取付けられた室を
有する導管を稼働状態で軸方向に断面した図である。 ｌ・・・管凍結装置、２・・・圧縮空気源、３・・・コ
ンプレッサ、４・・・ホース、５・・・弛緩装置、６・
・・渦管、７・・・室、８・・・導管、９・・・放熱体
、ｌＯ・・・上昇管、１１・・・下降管、１２・・・接
続管片、１２ａ・・・ガス流入開口、Ｉ３・・・結合部
材、１４・・・通路Ｉ５・・・ガス流出開口、１６・・
・締付けねじ、１７・・・接続管片、■８・・・渦室、
Ｉ９・・・流入通路、２０・・・リング通路、２２・・
・ホースシェル、２３・・絞り、２４・・・冷気出口、
２５・・・接続管片、２６・・・温気出口、２７・・・
調節部材、２８・・・孔、２９・・・端部、３０・・・
ケーシング、３１・・・管凍結装置、３２・・・接続管
片、３３・・・ホース、３４・・・前冷却器、３５・・
・吸気開口、３６・・・冷却装置、３８・・・車輪、３
９・・・支柱、４０・・・Ｕ字形グリップ４Ｉ・・・調
節ノブ、４２・・ホース導管、４３・・・管凍結装置、
４４．４５・・・マノメータ、４６゜４７．４８・・・
部分室、４９・・・水栓、５０・・・破線５１・・・集
合導管 ＦＡ面のｌ′ｊ倍（内容に亥更なし） 手 続 補 正 書 （方式） １、事件の表示 平成　１　年　特許願　第　５９８７７２、発明の名称 導管を凍結によって閉塞する方法及びこの方法を実施す
るための装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導管の外壁に作用する冷媒を用いて導管の内容物を
   局部的に制限して凍結することによって導管を閉塞する
   方法において、圧力下にある空気を導管の内容物の凍結
   点よりも低い温度まで弛緩し、弛緩した空気を導管の外
   壁に向けることを特徴とする、導管を凍結によって閉塞
   する方法。 ２、導管の周囲から空気を取出し、これを圧力Ｐ＿１に
   圧縮して、冷却された空気を前記圧力Ｐ＿１よりも低い
   圧力Ｐ＿２に弛緩した場合に導管の内容物の凍結点を下
   回るようにし、圧縮された空気から熱を奪い、次いで圧
   縮された空気を前記圧力Ｐ＿２に弛緩し、導管の外壁に
   向けることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ３、まず圧縮されかつ冷却された空気を、絞りの形をし
   た冷気出口と温気出口とを備えた渦管内にほぼ接線方向
   に導き、この空気を少なくともほぼ弛緩し、弛緩された
   空気の１部分が弛緩された空気の残った部分に熱を放出
   することによりひきつづき冷却されるようにし、絞りと
   冷気出口とを通って凍結しようとする導管に供給し、相
   応する熱の吸収により加熱された残った空気部分が温気
   出口から導出されることを特徴とする、請求項１記載の
   方法。 ４、導管を取囲む室内で、弛緩された冷気を導管を巡っ
   て循環させて管壁との間に緊密な熱交換を行わせる、請
   求項１から３までのいずれか１項記載の方法。 ５、弛緩された冷気を多重に導管を巡って循環させる、
   請求項４記載の方法。 ６、凍結させようとする導管から熱交換のあとで流出す
   る冷気を受け、あたらためて圧縮し、熱を奪い、弛緩し
   、導管への回路へ戻すことを特徴とする、請求項２記載
   の方法。 ７、導管の内容物を局部的に制限して凍結させて導管を
   閉塞するための装置であって、導管に取付け可能な室を
   有し、該室がガス流入開口を介して冷却媒体源と接続可
   能であり、導管に向かっては開いているが、大気に向か
   ってはガス流出開口を除いて閉じられている形式のもの
   において、冷却媒体源が圧縮空気源（２）と、該圧縮空
   気源と室（７）の流入開口（１２ａ）との間に配置され
   た圧縮空気の弛緩装置（５）とであることを特徴とする
   、導管を凍結によって閉塞する装置。 ８、圧縮空気源（２）がコンプレッサ（３）を有してい
   る、請求項７記載の装置。 ９、弛緩装置（５）が一端にある冷気出口（２４）と、
   他端にある温気出口（２６）と、両端の間にある絞り（
   ２３）と、絞り（２３）と温気出口との間で接線方向で
   管に開口する空気流入通路とを有し、冷気出口（２４）
   が絞りとは反対側に位置している渦管（６）から成り、
   渦管（６）の冷気出口（２４）が室（７）のガス流入開
   口（１２ａ）と接続されている、請求項７記載の装置。 １０、少なくとも１つの接線方向の空気流入通路の総横
   断面Ｑ″と他の流れ通路の横断面との比が、この個所に
   おいてＰ＿１とＰ＿２との圧力差の主要な部分が減圧さ
   れるように選ばれている、請求項９記載の装置。 １１、渦管（６）が室（７）のすぐ近くの範囲に配置さ
   れており、渦管（６）の圧縮空気流入通路（１９）が圧
   力ホース（４）を介して圧力空気源（２）と接続されて
   いる、請求項９記載の装置。 １２、渦管（６）が圧縮空気源（２）と構成的に纏めら
   れており、渦管（６）の冷気出口（２４）が熱的に絶縁
   されたホース導管（４）を介して室（７）と接続されて
   いる、請求項９記載の装置。 １３、温気出口（２６）に調節可能な温気絞りとしての
   調節部材（２７）が配置されている、請求項９記載の装
   置。 １４、室（７）のガス流出開口（１５）がホース（３３
   ）でコンプレッサ（３）の吸込側に戻されている、請求
   項８記載の装置。 １５、コンプレッサ（３）に空気の冷却装置（３４）が
   配置されている、請求項１４記載の装置。 １６、室（７）が内側に案内装置（７ａ、７ｂ）を有し
   、この案内装置（７ａ、７ｂ）により、管外面（８ａ）
   と協働することにより冷気が延長された流路を管外面の
   上に導かれる、請求項７記載の装置。 １７、室（７）が管軸“Ａ”の方向で案内装置（７ａ、
   ７ｂ）により、開口で互いに接続された複数の部分室（
   ４６、４７、４８）に分割されており、冷気のためのガ
   ス入口開口が中央にある部分室（４７）に配属されてお
   り、ガス入口開口（１５）が端部にある部分室（４６、
   ４８）に配置されている、請求項１６記載の装置。