JPH06272918A - 氷水スラリー搬送管の閉塞監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、特定部分の流動状態から閉塞の進
行状態ないし閉塞を容易に検出し、搬送管全体の保守，
管理を適切に行い、また閉塞状態を物理的または化学的
方法により迅速に除去でき、長期間にわたって氷水スラ
リーの安定搬送を確保することにある。 【構成】 適宜な個所に閉塞し易い閉塞誘引部を設けた
氷水スラリー搬送管１，２と、前記閉塞誘引部内の前記
氷水スラリーの流動状態を監視する流動状態監視手段
５，６と、この流動状態監視手段によって閉塞状態にあ
ると判断されたとき、物理的または化学的に前記氷水ス
ラリーの流動化処置を実行する閉塞除去手段７とを設け
た氷水スラリー搬送管の閉塞監視装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、氷水スラリー搬送時に
搬送管内の流動状態を監視する場合に利用される氷水ス
ラリー搬送管の閉塞監視装置に係わり、特に氷水スラリ
ーの閉塞状態を適切に回避するとともに、少ない監視ポ
イントで氷水スラリーの流動状態を監視する氷水スラリ
ー搬送管の閉塞監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の氷水スラリーを目的地に搬送す
る場合、搬送管内での氷水スラリーの閉塞が大きな問題
となる。この搬送管内での閉塞は、主として縮流部やバ
ルブ取付け部分で発生することが多く、その閉塞の発生
には氷水スラリー中の氷または氷の塊（氷塊）の粒径が
大きな影響を及ぼしている。

【０００３】そこで、従来の氷水スラリーの閉塞防止装
置は、図９に示すように氷蓄熱槽（貯水槽）４１の氷水
スラリー取出し口部分にパンチングメタルを用いた氷塊
防止板４２を取付け、氷水スラリー中の氷塊が搬送管４
３内に流れ込まないような構成となっている（浜岡幸夫
「氷−水搬送による冷熱供給システム」、日本混相流
学会 混相流レクチャーシリーズ、第９回 氷蓄熱シス
テムと混相流、Ｐ５２，１９９２ １２／２，３）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
閉塞防止装置は、次のような問題点が指摘されている。

【０００５】イ．上記に掲げる文献では、氷塊が氷蓄熱
槽４１内の氷表面或いは壁面近傍で発生することを前提
に考えられているが、本出願発明者らによる実験の積み
重ねによると、氷塊防止板４２以降の鉛直管部分の下降
流でも発生することが確認されている。その結果、従来
装置のように氷蓄熱槽４１の氷水スラリー取出し口部分
に氷塊防止板４２を取付けた構成のものでは、搬送管４
３内での氷水スラリーの搬送中に氷塊が発生し、搬送管
４３内で閉塞する可能性があること。

【０００６】ロ．長期間にわたって連続運転を行った場
合、氷塊防止板４２の目詰まりによって閉塞する可能性
があるが、この氷塊防止板４２で閉塞した場合には搬送
管系全体の氷水スラリーの搬送が停止してしまう問題が
ある。 ハ．氷塊防止板４２は氷蓄熱槽４１内に設置されている
ので、当該氷塊防止板４２の閉塞時にはそのメンテナン
ス作業が非常に困難であること。

【０００７】ニ．氷蓄熱槽４１内に設けた氷塊防止板４
２は、閉塞を起こり難くするだけの機構であり、氷塊防
止板４２の孔径よりも小さい氷の粒径でも閉塞する運転
条件に至った場合には閉塞が発生するが、どの個所で閉
塞が発生したのかを特定することが困難であり、またそ
の閉塞部分を復旧するのに困難で時間がかかる問題があ
る。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、予め定めた特定部分の閉塞を容易にすることによ
り、閉塞の原因となる氷塊を積極的にトラップし、他の
部分の閉塞の発生を阻止し、これにより特定部分の流動
状態から閉塞状態を適切に管理する氷水スラリー搬送管
の閉塞監視装置を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明の他の目的は、搬送管の閉塞
直前または閉塞を確実、かつ、迅速に検出し、その閉塞
個所の氷を自動的に流動化することにより、長期にわた
って氷水スラリーの安定搬送を確保する氷水スラリー搬
送管の閉塞監視装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、氷水スラリー搬送管の
適宜な個所に閉塞し易い閉塞誘引部を設けるとともに、
この閉塞誘引部内の前記氷水スラリーの流動状態を監視
する流動状態監視手段を設けた氷水スラリー搬送管の閉
塞監視装置である。

【００１１】次に、請求項２に対応する発明は、適宜な
個所に閉塞し易い閉塞誘引部を設けた氷水スラリー搬送
管と、前記閉塞誘引部内の前記氷水スラリーの流動状態
を監視する流動状態監視手段と、この流動状態監視手段
によって閉塞直前または閉塞であると判断されたとき、
物理的方法または化学的方法により前記氷水スラリーの
流動化処置を行う閉塞除去手段とを設けた氷水スラリー
搬送管の閉塞監視装置である。

【００１２】なお、前記閉塞誘引部にあっては、［Ｄ×
Ｖ］または［Ｄ×Ｖ／Ｃ］（但し、Ｄ：搬送管の内径、
Ｖ：流速、Ｃ：氷分率）の値が前記搬送管の閉塞誘引部
以外の中で最も小さい値よりも小さく設定する。

【００１３】

【作用】従って、請求項１に対応する発明は以上のよう
な手段を講じたことにより、氷水スラリー搬送管の適宜
な個所に閉塞誘引部を設けたので、搬送管の閉塞誘引部
以外の部分で氷水スラリーによる閉塞が発生することが
なくなる。このことは、予め定めた特定の閉塞誘引部内
の流動状態を監視すればよく、閉塞になったとき人為的
にバーナなどで加熱するとか、ユニット化されている場
合には交換するなどし、搬送管全体の管理およびメンテ
ナンスを容易に行うことができる。

【００１４】次に、請求項２に対応する発明は、請求項
１に対応する発明と同様な作用を有する他、予め特定さ
れた閉塞誘引部内の流動状態を監視し、閉塞直前または
閉塞発生時に物理的方法または化学的方法によって自動
的に流動化処置を施せば、長期間にわたって氷水スラリ
ーの安定搬送を行うことができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。先ず、本出願の発明者らは、搬送管内で氷
水スラリーの閉塞の発生し易い条件について検討する
と、次のような種々の条件が考えられるに至った。 (1) 管断面平均流速が小さいときに閉塞が起こり易いこ
と。 (2) 氷塊が含まれている場合、管路の段差部分で閉塞が
起こり易いこと。

【００１６】(3) 大きな氷塊がない場合であっても、
ａ）管オリフィス型の絞り、ｂ）流路断面積が急に小さ
くなる個所、ｃ）球型弁、ｄ）盲管のある曲り、ｅ）連
続エルボ、ｆ）局所的大面積部の個所で閉塞が発生し易
いことが考えられる。そして、閉塞が発生するか否か
は、 氷分率がある値より小さいときには、［Ｄ×Ｖ］ 氷分率がある値より大きいときには、［Ｄ×Ｖ／Ｃ］ に基づいて判断できる。ここで、Ｄ：配管径，Ｖ：流
速，Ｃ：氷分率である。これらの値は小さいほど閉塞が
発生し易い。

【００１７】従って、［Ｄ×Ｖ］または［Ｄ×Ｖ／Ｃ］
の値を氷水スラリー搬送管の中で最も小さい値よりも小
さく設定すれば、閉塞し易くなることが判明されるに至
った。

【００１８】そこで、本発明者らの目的は、以上のよう
な閉塞し易い条件を有効に利用しながら、氷水スラリー
搬送管の閉塞監視を行うことにあり、以下、その具体的
な実施例について説明する。

【００１９】先ず、図１は本発明に係わる氷水スラリー
搬送管の閉塞監視装置の一実施例を示す図であって、こ
れは氷水スラリー搬送管（図示点線）１の適宜な個所に
閉塞監視ユニット２を介挿する例を示しているが、搬送
管自体の適宜な個所に直接形成してもよい。ゆえに、請
求項では、閉塞監視ユニット２を搬送管の一部に含めて
考えている。

【００２０】この閉塞監視ユニット２は、その胴体部に
所要のテーパ部を介して通常の搬送管径よりも十分に絞
り込んだ所要の径の閉塞誘引部３が形成されている。な
お、閉塞誘引部３とは、本来の閉塞誘引部の他、テーパ
部の一部または全部を含むものとする。この閉塞誘引部
３は、予め搬送管系の中に閉塞が発生し易い部分を作る
ことにより、閉塞誘引部３以外の部分での閉塞を発生さ
せないようにすることにある。

【００２１】また、閉塞監視ユニット２の適宜な個所、
例えば同図（ａ）のように閉塞誘引部３よりも下流側に
位置する通常の搬送管の管径に相当する部分の管内部ま
たは同図（ｂ）のように閉塞誘引部３の出力端に相当す
る部分の管内部には閉塞の原因となる大きさの氷または
氷塊を取り除くフィルタ４が取り付けられている。この
フィルター４は、ユニット２ごとに少なくとも１個以上
取り付けられるものとする。

【００２２】従って、以上のような搬送管系の構成とす
れば、図示左側矢印方向から流入する氷水スラリーは、
その搬送中に閉塞誘引部３で最も閉塞し易い状態となっ
た後、さらにフィルター４によって閉塞原因となる氷塊
などが取り除かれ、閉塞誘引部３以外では何ら閉塞せず
に搬送されることになる。

【００２３】さらに、この閉塞監視ユニット２には氷水
スラリーの流動状態を監視する監視手段が設けられてい
る。この流動状態監視手段には、例えば管内部の流量を
計測する流量計５の他、閉塞誘引部３を挟んでその入・
出力側の差圧を検出する圧力計６などである。つまり、
流動状態監視手段は、流量計５による計測流量があるし
きい値よりも小さいとか、圧力計６による差圧があるし
きい値を越えたとか、さらには流量計５および圧力計６
の両出力に基づき、閉塞誘引部３の閉塞状態を検知し、
閉塞除去手段７に動作信号を送出する機能をもってい
る。

【００２４】この閉塞除去手段７は、ユニット２内の閉
塞状態となっている氷の除去，粉砕を行うものであり、
熱的，流体的，機械的，化学的方法を用いて氷水スラリ
ーの流動化を行う装置を意味し、例えば閉塞誘引部３を
加熱する加熱装置や閉塞誘引部３内部の氷を粉砕する粉
砕装置等が上げられる。

【００２５】なお、以上のようなユニット２は、搬送管
の任意の位置に配置できるが、できれば設置し易い個所
やメンテナンスのし易い個所を選択して配置することが
望ましい。

【００２６】従って、以上のような構成によれば、氷水
スラリー搬送管１の適宜な個所に閉塞し易い閉塞誘引部
３を設け、かつ、この閉塞誘引部３内の前記氷水スラリ
ーの流動状態を監視する流動状態監視手段を設けたの
で、搬送管の閉塞誘引部以外の部分で氷水スラリーによ
る閉塞が発生しなくなり、予め定めた特定の閉塞誘引部
３内の流動状態を監視するだけで、閉塞状態が分かり、
閉塞になったときには人為的にバーナなどで加熱すると
か、ユニット化されている場合には交換するなどすれ
ば、搬送管全体の管理およびメンテナンスが非常に容易
になる。

【００２７】さらに、予め特定された閉塞誘引部３内の
流動状態を監視し、閉塞直前または閉塞発生時に物理的
方法または化学的方法によって自動的に流動化処置を施
せば、長期間にわたって氷水スラリーの安定搬送が可能
となる。次に、図２は氷水スラリーの閉塞の発生し易い
閉塞誘引部３の他の実施例を示す図である。

【００２８】図２（ａ）は、搬送管１を分岐するととも
に、閉塞を誘引するために搬送管１とほぼ同径の分岐管
３ａ，３ａを並走させた後、搬送管１に連通させた構成
である。これは、前述したように局所的な大面積部分を
作り出し、閉塞を発生し易くした構成である。

【００２９】図２（ｂ）は、閉塞監視ユニット２の胴体
部の径を非常に大きく形成し、それ以降の部位で径を極
小にして閉塞を誘引する局所的大面積部３ｂを作り出
し、氷水スラリーの流速を低下させて閉塞を発生し易く
した構成である。なお、これら図２（ａ），（ｂ）は、
分岐管３ａ、局所的大面積部３ｂの適宜な個所にフィル
ター４が設けられている。

【００３０】図２（ｃ）は、閉塞監視ユニット２に氷水
分離装置１０を設け、主配管側の氷分率を高くすること
により、前述した［Ｄ×Ｖ／Ｃ］を小さくした例であ
る。この場合、主配管内流速も小さくなるので、［Ｄ×
Ｖ］も必然的に小さくなる。さらに、図３は同じく閉塞
を誘引する閉塞誘引部３の他の実施例を示す構成図であ
る。

【００３１】図３（ａ）は、閉塞監視ユニット２を構成
する管または氷水スラリー搬送管１の適宜な個所にオリ
フィス１１を取り付け、氷水スラリーの流路を極端に縮
小化し、閉塞を発生し易しくした構成である。

【００３２】図３（ｂ）は、閉塞監視ユニット２を構成
する管または氷水スラリー搬送管１に縮流部１２を形成
し、同様に流路を狭めることにより、閉塞を発生し易し
くしたものである。

【００３３】図３（ｃ）は、閉塞監視ユニット２を構成
する管または氷水スラリー搬送管１の内部に位置を異な
らせて互いに対向面側に仕切り板１３を突設することに
より、氷水スラリーの流路を蛇行縮小化し、閉塞を誘引
する構成である。さらに、図４は図１に示す閉塞除去手
段７の種々の構成例を示す図である。

【００３４】図４（ａ）は、閉塞監視ユニット２の外部
に電気ヒーターその他の加熱装置２１を設置し、流動状
態監視手段から閉塞直前または閉塞である旨の判断信号
を受けたとき、当該加熱装置２１にてユニット２の閉塞
誘引部３（図示せず）を加熱することにより、氷等を流
動化して非閉塞状態とするものである。

【００３５】図４（ｂ）は、閉塞監視ユニット２内部に
電気ヒーターその他の加熱装置２１を設置し、流動状態
監視手段から閉塞直前または閉塞である旨の判断信号を
受けたとき、当該加熱装置２１にてユニット２の閉塞誘
引部３（図示せず）を加熱することにより、氷等を流動
化して非閉塞状態とする構成である。

【００３６】図４（ｃ）は、閉塞監視ユニット２内部に
攪拌装置２２を設置し、流動状態監視手段から閉塞直前
または閉塞である旨の判断信号を受けたとき、攪拌装置
２２を駆動し、閉塞誘引部３内部を攪拌することにより
流動化を図り、非閉塞状態とするものである。

【００３７】図４（ｄ）は、外部から閉塞監視ユニット
２内部に噴流ノズル２３を設け、この噴流ノズル２３か
ら気体、液体または熱風を噴射し、閉塞誘引部３内部の
流動化を図り、非閉塞状態とする構成である。次に、図
５は同じく閉塞除去手段７の他の構成例を示す図であ
る。

【００３８】先ず、図５（ａ）は地冷熱需要家からの戻
り水用配管２４から３方弁を介して分岐された温水と、
閉塞監視ユニット２とが熱交換できる構造とし、流動状
態監視手段から閉塞直前または閉塞である旨の判断信号
を受けたとき、地冷熱需要家らの戻り水を３方向弁を切
り替えることによって熱交換装置に流通させ、閉塞要因
部３（図示せず）を加熱することにより、氷等を流動化
して非閉塞状態とするものである。

【００３９】さらに、図５（ｂ）は、閉塞直前または閉
塞発生時のときだけ閉塞監視ユニット２内に温水を流通
させる例であって、具体的には閉塞監視ユニット２の入
出力部から比較的近い搬送管１にそれぞれ弁２５を設置
するとともに、入力側弁２５とユニット２との間から排
出用配管２６を取り出してその必要な個所に弁２７が取
り付けられている。また、地冷熱需要家からの戻り水用
配管２４と、出力弁２５およびユニット２の間とに戻り
水導入管２８を接続するとともに、その適宜な個所に弁
２９を取り付けた構成である。

【００４０】従って、このような構成によれば、非閉塞
時，弁２５を開、弁２７および２９を閉の状態に設定し
て運転することにより氷水スラリーを搬送するが、閉塞
直前または閉塞発生時には、弁２５を閉、弁２７および
２９を開の状態に設定することにより、例えば地冷熱需
要家からの戻り水を閉塞監視ユニット２に対して逆流さ
せた状態で流し込んで排出用配管２６から排出すれば、
閉塞監視ユニット２内部の氷を除去することができる。

【００４１】さらに、本発明装置の他の実施例について
図６および図７を参照して説明する。 図６は、搬送管
１に例えば３個の閉塞監視ユニット２ａ，２ｂ，２ｃを
並設し、そのうちの１つの閉塞監視ユニット例えば２ａ
を介して氷水スラリーを搬送する。このとき、この閉塞
監視ユニット２ａで閉塞が検出された場合、直ちに他の
閉塞監視ユニット例えば２ｂに流路を変更する一方、閉
塞監視ユニット２ａについては閉塞原因となっている氷
を閉塞除去手段８を用いて除去する。さらに、閉塞監視
ユニット２ｂが閉塞した場合、閉塞監視ユニット２ａが
未だ閉塞状態にあれば閉塞監視ユニット例えば２ｃに流
路を変更し、閉塞監視ユニット２ａが非閉塞状態にあれ
ば閉塞監視ユニット例えば２ａまたは２ｃに流路を変更
し、閉塞監視ユニット２ｂの閉塞を除去するものであ
る。次に、図７は閉塞監視ユニット２を専ら配管系の流
動状態および運転状態の監視のために用いる例を示す図
である。搬送管１の任意の個所に当該搬送管１から分岐
された並列管を接続するとともに、この並列管に閉塞監
視ユニット２を設けたものである。

【００４２】そして、常時、搬送管１と閉塞監視ユニッ
ト２との両方に氷水スラリーを流しておく。そして、閉
塞監視ユニット２の流動状態監視手段によって閉塞を検
出したとき、搬送管１のみによる氷水スラリーの搬送に
変更する一方、閉塞監視ユニット２内の閉塞原因となっ
ている氷を閉塞除去手段８で除去するようにすれば、常
にプラントの運転条件が適正であるかどうかを監視でき
る。

【００４３】さらに、図８は、氷蓄熱槽３１から導出さ
れている搬送管１に多数の熱需要家３２，…を接続し、
氷蓄熱槽３１からの氷水スラリーを各熱需要家３２，…
に配給し、各熱需要家３２，…に冷熱を供給するシステ
ムである。

【００４４】このようなシステムにあっても、搬送管１
の適宜な個所に閉塞監視ユニット２を取り付ければ、氷
水スラリーを各熱需要家３２，…に搬送する過程で発生
する大きい氷塊をトラップし、管系全体の閉塞を未然に
防止できき、各熱需要家３２，…に長期間にわたって安
定に冷熱を供給できる。

【００４５】なお、同図（ａ）は１ループ式で熱需要家
３２からの戻り水を搬送管１に混ぜる方式であり、同図
（ｂ）は往復２管式で熱需要家３２からの戻り水を戻り
水専用配管３３を介して戻す方式である。

【００４６】なお、上記実施例では、交換，保守等の便
宜から搬送管１にユニットタイプのものを介挿するよう
にしたが、搬送管１に直接設けてもよいものである。ト
ラブル発生のときに容易に交換できるようにするため
に、ユニット化したものである。なお、本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような種々の効果を奏する。

【００４８】請求項１の発明においては、搬送管の予め
特定された部分の閉塞を容易にすることにより、他の部
分の閉塞の発生を阻止でき、前記特定部分の流動状態か
ら閉塞の進行状態ないし閉塞を容易に検出でき、運転状
態の変更や特定部分の閉塞除去を行えばよく、搬送管全
体の保守，管理を適切に行うことができる。

【００４９】次に、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明と同様な効果の他、閉塞直前または閉塞を確実、
かつ、迅速に検出でき、しかもその閉塞状態を物理的ま
たは化学的方法により迅速に除去でき、長期間にわたっ
て氷水スラリーの安定搬送を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる氷水スラリー搬送管の閉塞監
視装置の２つ態様例を示す構成図。

【図２】 氷水スラリー搬送管の閉塞監視装置のうち、
閉塞を発生し易くするための閉塞誘引部の３つの構成例
を示す図。

【図３】 図２と同様に閉塞誘引部の他の構成例を示す
図。

【図４】 図１に示す閉塞除去手段の各種の構成例を示
す図。

【図５】 図４と同様に閉塞除去手段の他の構成例を示
す図。

【図６】 複数の閉塞監視ユニットを並設し、閉塞が発
生した時に選択的に使用する例を示す図。

【図７】 閉塞監視ユニットを用いて搬送管の流動状態
および運転条件の監視を行う例を示す図。

【図８】 氷水スラリーを多数の熱需要家に供給するシ
ステムに閉塞監視ユニットを設置した図。

【図９】 従来の氷水スラリー搬送管の閉塞防止装置の
構成図。

【符号の説明】

１…主搬送管、２…閉塞監視ユニット、３…閉塞誘引
部、４…フィルタ、５…流量計、６…圧力計、７…閉塞
除去手段、１１…オリフィス、１２…縮流部、１３…仕
切り板、２１…加熱装置、２２…攪拌装置、２３…噴射
ノズル、２４…地冷熱需要家からの戻り水用配管、３１
…氷蓄熱槽、３２…熱需要家。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生越 英雅 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 氷水スラリー搬送管の適宜な個所に閉塞
   し易い閉塞誘引部を設けるとともに、この閉塞誘引部内
   の前記氷水スラリーの流動状態を監視する流動状態監視
   手段を設けたことを特徴とする氷水スラリー搬送管の閉
   塞監視装置。
2. 【請求項２】 適宜な個所に閉塞し易い閉塞誘引部を設
   けた氷水スラリー搬送管と、前記閉塞誘引部内の前記氷
   水スラリーの流動状態を監視する流動状態監視手段と、
   この流動状態監視手段によって閉塞状態になりつつある
   か、または閉塞であると判断されたとき、物理的方法ま
   たは化学的方法により前記氷水スラリーの流動化処置を
   施す閉塞除去手段とを備えたことを特徴とする氷水スラ
   リー搬送管の閉塞監視装置。
3. 【請求項３】 閉塞誘引部として、［Ｄ×Ｖ］または
   ［Ｄ×Ｖ／Ｃ］（但し、Ｄ：搬送管の内径、Ｖ：流速、
   Ｃ：氷分率）の値が前記搬送管の閉塞誘引部以外の中で
   最も小さい値よりも小さく設定することを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の氷水スラリー搬送管の閉塞
   監視装置。