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公開番号2025073890
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023185039
出願日2023-10-27
発明の名称凍結栓生成可否判定装置、凍結栓生成可否判定方法、及びプログラム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F16L 55/10 20060101AFI20250502BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】実際に凍結栓を生成することなく、定めた条件に基づいて、所望時間内に凍結栓を生成できるか否かを判定する。
【解決手段】冷却物によって冷却されることにより内部に凍結栓が生成される配管に関する情報である配管情報と、冷却物による冷却前の配管内の液体の温度を示す初期液体温度情報と、配管の周囲の空気の温度を示す雰囲気温度情報と、液体に熱を供給する熱源の配置状態を示す熱源配置情報と、冷却物に関する情報である冷却物情報と、凍結栓の生成に許容される時間を示す許容時間情報とを取得し、配管情報と、初期液体温度情報と、雰囲気温度情報と、熱源配置情報と、冷却物情報とに基づいて、配管内の液体に供給される凝固熱量を算出し、凝固熱量に基づいて、配管内に所定長の前記凍結栓が生成される予測時間を算出し、予測時間と、許容時間情報が示す時間とに基づいて、凍結栓の生成可否を判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷却物によって冷却されることにより内部に凍結栓が生成される配管に関する情報である配管情報と、前記冷却物による冷却前の前記配管内の液体の温度を示す初期液体温度情報と、前記配管の周囲の空気の温度を示す雰囲気温度情報と、前記液体に熱を供給する熱源の配置状態を示す熱源配置情報と、前記冷却物に関する情報である冷却物情報と、前記凍結栓の生成に許容される時間を示す許容時間情報とを取得する入力情報取得部と、
前記配管情報と、前記初期液体温度情報と、前記雰囲気温度情報と、前記熱源配置情報と、前記冷却物情報とに基づいて、前記配管内の液体に供給される凝固熱量を算出する熱量算出部と、
前記凝固熱量に基づいて、前記配管内に所定長の前記凍結栓が生成される予測時間を算出する予測時間算出部と、
前記予測時間と、前記許容時間情報が示す時間とに基づいて、前記凍結栓の生成可否を判定する生成可否判定部と、
を備える凍結栓生成可否判定装置。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記配管情報は、
前記配管の外径、及び内径を特定することができる情報と、前記配管の全長を特定することができる情報とを含み、前記熱源配置情報が、前記熱源が配置されていることを示している場合、更に前記配管の形状の種類を示す配管形状情報と、前記熱源が配置される前記配管の端の位置から前記凍結栓の生成位置に至る配管の経路長とを含む、
請求項１に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項３】
前記熱量算出部は、
前記熱源配置情報が、前記熱源が配置されていることを示している場合、前記熱源によって前記配管内の液体に生じる自然循環によって前記凍結栓が生成される箇所に供給される熱量である自然循環入熱量を、前記配管形状情報が示す配管の形状の種類に対応するモデル式に対して、前記配管情報と、前記熱源が配置される前記配管の端の位置から前記凍結栓の生成位置に至る配管の経路長から導かれる前記自然循環が生じている部分の前記配管の経路長と、前記初期液体温度情報が示す温度を初期値として単位時間ごとに変化する前記液体の温度とを適用することにより、前記単位時間ごとに算出し、
前記熱源配置情報が、前記熱源が配置されていないことを示している場合、前記単位時間ごとの自然循環入熱量をゼロとする自然循環入熱量算出部
を備える請求項２に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項４】
前記配管形状情報は、
水平管単管、鉛直管単管、及び鉛直管の上端にエルボ部を介して水平管が接合されている複合管の何れの種類であるかを示す情報である、
請求項３に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項５】
前記熱源配置情報は、
前記配管形状情報が前記水平管単管、及び前記複合管の何れか一方を示す場合、両端に前記熱源が配置されている状態、片端に前記熱源が配置されている状態、両端に前記熱源が配置されていない状態の何れかの状態であるかを示す情報であり、
前記配管形状情報が前記鉛直管単管を示す場合、下端に前記熱源が配置されている状態、下端に前記熱源が配置されていない状態の何れかの状態を示す情報であり、
前記自然循環入熱量算出部は、
前記熱源配置情報が、両端に前記熱源が配置されている状態を示している場合、両端の前記熱源の各々に起因して生じる前記単位時間ごとの自然循環入熱量を算出する、
請求項４に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項６】
前記複合管の鉛直管の部分の下端を鉛直管端といい、前記複合管の水平管の部分の前記エルボ部と接合していない方の端を水平管端という場合に、
前記自然循環入熱量算出部は、
前記配管形状情報が前記複合管を示す場合であって、前記凍結栓の生成位置が前記複合管の水平管の部分の何れかの箇所であり、前記熱源配置情報が前記鉛直管端に前記熱源が配置されている状態を示す場合、当該熱源に起因して生じる前記単位時間ごとの自然循環入熱量を、前記複合管に対応するモデル式を用いて算出し、
前記配管形状情報が前記複合管を示す場合であって、前記凍結栓の生成位置が前記複合管の水平管の部分の何れかの箇所であり、前記熱源配置情報が前記水平管端に前記熱源が配置されている状態を示す場合、当該熱源に起因して生じる前記単位時間ごとの自然循環入熱量を、前記複合管に対応するモデル式に替えて、前記水平管単管に対応するモデル式を用いて算出する、
請求項４に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項７】
前記自然循環入熱量算出部は、
前記水平管単管、及び前記鉛直管単管の何れか一方に対応するモデル式が用いられる場合、当該モデル式が適用される熱源が配置される前記配管の端の位置から当該熱源が配置される側の前記冷却物の端までの前記配管の経路長を、前記自然循環が生じている部分の前記配管の経路長として、前記単位時間ごとの自然循環入熱量を算出し、
前記複合管に対応するモデル式が用いられる場合であって、前記複合管の鉛直管の部分の下端に前記熱源が配置される場合、前記熱源が配置される前記鉛直管の部分の下端から当該熱源が配置される側の前記冷却物の端までの前記複合管の経路長から前記複合管の鉛直管の部分の経路長を除いた経路長に、前記複合管の水平管の部分において生じる自然循環が前記エルボ部に向かって侵入する深さを加算した経路長を、前記自然循環が生じている部分の前記配管の経路長として、前記単位時間ごとの自然循環入熱量を算出する、
請求項４に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項８】
前記自然循環入熱量算出部は、
前記初期液体温度情報が示す温度を、前記熱源によって加熱される液体の温度とみなして、前記自然循環入熱量を算出する、
請求項３に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項９】
前記熱源配置情報が、複数の前記熱源が配置されることを示す場合、
前記入力情報取得部は、
複数の前記熱源の各々によって加熱される液体の温度の中で最も温度が高い液体の温度を示す情報を、前記初期液体温度情報として取得する、
請求項８に記載の凍結栓生成可否判定装置。
【請求項１０】
前記熱源配置情報が、複数の前記熱源が配置されることを示す場合、
前記入力情報取得部は、
複数の前記熱源の各々によって加熱される液体の温度の各々を示す情報を、複数の前記熱源の各々に対応する熱源加熱液体温度情報として取得し、
前記自然循環入熱量算出部は、
複数の前記熱源の中の何れか１つの熱源に対応する前記自然循環入熱量を算出する場合、当該１つの熱源に対応する前記熱源加熱液体温度情報が示す温度を用いて前記自然循環入熱量を算出する、
請求項３に記載の凍結栓生成可否判定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、凍結栓生成可否判定装置、凍結栓生成可否判定方法、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
配管において、ある区間の内部の点検や補修などを行う際に、止水が必要になる場合がある。この場合に、当該区間の周辺に弁が設置されていないと、弁を用いて止水することができない。このようなときに、配管内の水をドライアイスなどの冷却媒体を用いて凍結させ、いわゆるアイスプラグと呼ばれる凍結栓を生成して、止水することが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－０６５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
凍結栓を生成する際の条件については、熟練者のノウハウに頼る部分が多いが、例えば、特許文献１には、熟練者のノウハウに頼らずに、アイスプラグを生成する過程において得られる計測値に基づいて、アイスプラグの完成を判定する技術が開示されている。しかしながら、当該技術は、実際にアイスプラグを生成する過程において用いられる技術であり、アイスプラグを生成する作業を開始する前に、定めた条件に基づいて、アイスプラグを、所望時間内に生成することができるか否かを判定することができないという課題がある。
【０００５】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、実際に凍結栓を生成することなく、定めた条件に基づいて、所望時間内に凍結栓を生成できるか否かを判定する凍結栓生成可否判定装置、凍結栓生成可否判定方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示に係る凍結栓生成可否判定装置は、冷却物によって冷却されることにより内部に凍結栓が生成される配管に関する情報である配管情報と、前記冷却物による冷却前の前記配管内の液体の温度を示す初期液体温度情報と、前記配管の周囲の空気の温度を示す雰囲気温度情報と、前記液体に熱を供給する熱源の配置状態を示す熱源配置情報と、前記冷却物に関する情報である冷却物情報と、前記凍結栓の生成に許容される時間を示す許容時間情報とを取得する入力情報取得部と、前記配管情報と、前記初期液体温度情報と、前記雰囲気温度情報と、前記熱源配置情報と、前記冷却物情報とに基づいて、前記配管内の液体に供給される凝固熱量を算出する熱量算出部と、前記凝固熱量に基づいて、前記配管内に所定長の前記凍結栓が生成される予測時間を算出する予測時間算出部と、前記予測時間と、前記許容時間情報が示す時間とに基づいて、前記凍結栓の生成可否を判定する生成可否判定部と、を備える。
【０００７】
本開示に係る凍結栓生成可否判定方法は、冷却物によって冷却されることにより内部に凍結栓が生成される配管に関する情報である配管情報と、前記冷却物による冷却前の前記配管内の液体の温度を示す初期液体温度情報と、前記配管の周囲の空気の温度を示す雰囲気温度情報と、前記液体に熱を供給する熱源の配置状態を示す熱源配置情報と、前記冷却物に関する情報である冷却物情報と、前記凍結栓の生成に許容される時間を示す許容時間情報とを取得するステップと、前記配管情報と、前記初期液体温度情報と、前記雰囲気温度情報と、前記熱源配置情報と、前記冷却物情報とに基づいて、前記配管内の液体に供給される凝固熱量を算出するステップと、前記凝固熱量に基づいて、前記配管内に所定長の前記凍結栓が生成される予測時間を算出するステップと、前記予測時間と、前記許容時間情報が示す時間とに基づいて、前記凍結栓の生成可否を判定するステップと、を含む。
【０００８】
本開示に係るプログラムは、冷却物によって冷却されることにより内部に凍結栓が生成される配管に関する情報である配管情報と、前記冷却物による冷却前の前記配管内の液体の温度を示す初期液体温度情報と、前記配管の周囲の空気の温度を示す雰囲気温度情報と、前記液体に熱を供給する熱源の配置状態を示す熱源配置情報と、前記冷却物に関する情報である冷却物情報と、前記凍結栓の生成に許容される時間を示す許容時間情報とを取得するステップと、前記配管情報と、前記初期液体温度情報と、前記雰囲気温度情報と、前記熱源配置情報と、前記冷却物情報とに基づいて、前記配管内の液体に供給される凝固熱量を算出するステップと、前記凝固熱量に基づいて、前記配管内に所定長の前記凍結栓が生成される予測時間を算出するステップと、前記予測時間と、前記許容時間情報が示す時間とに基づいて、前記凍結栓の生成可否を判定するステップと、をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の凍結栓生成可否判定装置、凍結栓生成可否判定方法、及びプログラムによれば、実際に凍結栓を生成することなく、定めた条件に基づいて、所望時間内に凍結栓を生成できるか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の実施形態に係る凍結栓生成可否判定装置の構成例を示すブロック図である。
本開示の実施形態において想定するアイスプラグの生成に関わる冷却量及び熱量を示す図である。
本開示の実施形態において処理対象とする配管の形状の例を示す図である。
本開示の実施形態において処理対象とする配管の形状以外に想定される配管の形状を示す図である。
本開示の実施形態に係る記憶部に記憶されるテーブルの種類を示す図である。
本開示の実施形態に係る配管仕様テーブルのデータ形式の一例を示す図である。
本開示の実施形態に係る冷却物テーブルのデータ形式の一例を示す図である。
本開示の実施形態に係る凍結栓生成可否判定装置の動作例を示すフローチャート（その１）である。
本開示の実施形態に係る凍結栓生成可否判定装置の動作例を示すフローチャート（その２）である。
本開示の実施形態に係る凍結栓生成可否判定装置の動作例を示すフローチャート（その３）である。
本開示の実施形態に係る自然循環入熱量算出部の動作例を示すフローチャートである。
本開示の実施形態において想定する水平管単管において生じる自然循環を示す図である。
本開示の実施形態において想定する水平管単管において生じる自然循環によって内部の水に形成される層を示す図である。
本開示の実施形態において想定する鉛直管単管において生じる自然循環によって内部の水に形成される加熱部と冷却部を示す図である。
本開示の実施形態において想定する複合管において生じる自然循環を示す図である。
本開示の実施形態において想定するアイスプラグの生成過程を示す図である。
少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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