(57)【要約】      （修正有）【課題】パイプラインにおける異物除去又は異物濾過のためのシステム及び方法の提供。【解決手段】パイプライン１０内に、媒体から異物を除去するように構成された複数の穴５０を有する多孔板２０を設け、穴は面取りされた吸い込み縁部を含み、吸い込み縁部は媒体の流れ方向に関して上流側の位置づけられていることを特徴とするパイプラインにおける異物除去又は異物濾過のシステム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプライン（10）内の媒体を濾す濾過システムにおいて、
前記媒体から異物を除去するように構成された複数の穴（５０）が設けられた多孔板（２０）を具備し、前記多孔板（２０）の穴（５０）は、面取りされた吸い込み縁部（７０）を有し、各穴（５０）の前記吸い込み縁部（７０）は、前記媒体の流れ方向に関して上流側に位置づけられていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
各穴（５０）の最小寸法は、ほぼ０．０４５インチ以下であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
各穴（５０）の前記吸い込み縁部（７０）の寸法は、各穴（５０）の外側縁部の寸法より大きいことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
各穴（５０）は前記流れ方向に先細になる形状を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記多孔板（２０）の厚さは、ほぼ０．０３５インチ以下であることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記多孔板（２０）の下流側の面に隣接して配置された支持メッシュ（２２）を更に具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記支持メッシュ（２２）は複数の織金網を具備することを特徴とする請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記多孔板（２０）は折り返し円錐の形状を有することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記多孔板（２０）の下流側の面に隣接して配置された支持メッシュ（２２）を更に具備し、前記支持メッシュ（２２）は折り返し円錐の形状を有することを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記多孔板（２０）の上流側端部に拡張フランジ（２６）を更に具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記多孔板（２０）の下流側端部に縮小フランジ（２８）を更に具備することを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記パイプライン（１０）の前記多孔板（２０）の上流側に配置された第１の圧力プローブ（１００）と、前記パイプライン（１０）の前記多孔板（２０）の下流側に配置された第２の圧力プローブ（１０２）と、前記第１の圧力プローブ（１００）及び前記第２の圧力プローブ（１０２）の圧力測定値の関数として前記多孔板（２０）における異物蓄積を判定するように構成された演算装置（１０４）とを更に具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
前記多孔板（２０）の下流側に配置され且つ前記多孔板（２０）の上流側に向くように向きを規定された複数の噴霧器（１３０）と、前記多孔板（２０）の上流側に配置された排出ポート（１２０）とを更に具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
パイプライン（１０）内の媒体を濾す濾過システムにおいて、
媒体から異物を除去するように構成された複数の穴（５０）を設けられた多孔板（２０）と；
前記多孔板（２０）の前記媒体の流れ方向に関して下流側の面に隣接して配置された支持メッシュ（２２）とを具備するシステム。
【請求項１５】
各穴（５０）は面取りされた吸い込み縁部（７０）を含み、前記面取りされた吸い込み縁部（７０）は各穴（５０）の前記媒体の流れ方向に関して上流側に位置づけられた縁部であることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記支持メッシュ（２２）は複数の織金網を具備することを特徴とする請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記多孔板（２０）及び前記支持メッシュ（２２）の各々は折り返し円錐の形状を有することを特徴とする請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
各穴（５０）の最小寸法は、ほぼ０．０４５インチ以下であることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１９】
前記多孔板（２０）の厚さは、ほぼ０．０３５インチ以下であることを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に工業プロセス及び工業機器に関し、特に、パイプラインにおける異物除去又は異物濾過のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの工業プロセス及び工業機器は、種々の目的に合わせて水、蒸気又は他の媒体を循環させるためにパイプライン系を利用する。パイプライン系は、減圧弁、蒸気トラップ、計測器、ポンプ及び他の機器などの感度の高い構成要素を含むが、それらの構成要素は、種々の発生源からパイプライン系に侵入する異物によって損傷される可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４，５８２，６０５号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の種々の実施形態は、低い圧力損失を実現し、構造支持を提供し、異物蓄積を監視し且つ配管内洗浄を実行しつつ、高速の流れから小さな異物を除去する。
【０００５】
一実施形態によれば、パイプライン内の媒体の濾過と関連するシステムは、媒体から異物を除去するように構成された複数の穴を含む多孔板を含む。穴は面取りされた吸い込み縁部を含む。各穴の吸い込み縁部は媒体の流れ方向に関して上流側の縁部である。
【０００６】
別の実施形態によれば、パイプライン内の媒体の濾過と関連するシステムは、媒体から異物を除去するように構成された複数の穴を含む多孔板と、多孔板の下流側の面に隣接して配置された支持メッシュとを含む。下流側の面は媒体の流れ方向に関して下流側に位置する面である。
【０００７】
以上、本発明の態様及び特徴のうちいくつかの概要を大まかに説明したが、これは、本発明を適用可能な種々の用途の例を示したにすぎないと解釈されるべきである。開示される情報を異なる態様で適用することにより又は開示される実施形態の種々の態様を組み合わせることにより、他の有益な成果を得ることは可能である。従って、特許請求の範囲により定義される範囲に加えて、添付の図面と関連させた以下の実施形態の詳細な説明を参照することにより本発明の他の態様及び更に包括的な理解が得られてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は例示的な一実施形態に係る配管内濾過器を有するパイプラインを示した展開斜視図である。
【図２】図２は図１のパイプライン及び配管内濾過器を示した立面横断面図、並びに配管内濾過器の多孔板の穴を示した部分横断面図である。
【図３】図３は図１の配管内濾過器の多孔板に加わる力を示したグラフである。
【図４】図４は図１の配管内濾過器の多孔板及び織金網を示した部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
必要に応じて、詳細な実施形態が開示される。開示される実施形態は、種々の形態及び代替形態並びにそれらを組み合わせた形態で実施されてもよい発明を単に例示するにすぎないことが理解されなければならない。本明細書において使用される場合の用語「例示的な」は、例示、見本、雛型又は模範として有効な実施形態を広い意味で表す。図は必ずしも縮尺どおりではなく、特定の構成要素の詳細を示すために、いくつかの特徴が誇張されるか又は最小限に抑えられることもある。場合によっては、本発明の開示をわかりにくくしないために、周知の構成要素、システム、材料又は方法は詳細に説明されていない。従って、本明細書において開示される特定の構造及び機能の詳細は限定的な意味を持つと解釈されてはならず、単に特許請求の範囲の基礎として且つ当業者に教示するための代表的な根拠として解釈されるべきである。
【００１０】
本発明の実施形態は沸騰水型軽水炉に関連して説明される。しかし、低い圧力損失を実現し、高速で流れる媒体から小さな異物を除去するための他の工業プロセスの他のパイプラインにも本発明の教示は適用可能である。通常、そのようなパイプラインは中程度の直径又は大きな直径を有する。
【００１１】
一例として、本明細書において説明される実施形態は、２１．５ｆ／ｓの範囲の速度で流れる給水から０．０４５インチを超える粒径を有する微粒子を除去し、その結果起こる圧力降下は約３．５ｐｓｉである。本明細書において説明される教示の利点は、種々の媒体、流速（例えば、０〜２６ｆ／ｓ）、粒径及び要求圧力降下（例えば、２〜５ｐｓｉ）に対して実現されることが理解されるべきである。
【００１２】
図１及び図２を参照すると、パイプライン１０は、上流側パイプ部分１４と下流側パイプ部分１６との間に配管内濾過器１２を含む。配管内濾過器１２は、多孔板２０、支持メッシュ２２、濾過器筐体２４、拡張フランジ２６及び縮小フランジ２８を含む。支持メッシュ２２は、複合濾過構造２０、２２を構成するために鞘のように多孔板２０の周囲に密接に嵌合するように構成される。複合濾過構造２０、２２は、濾過器筐体２４のチャンバ３０の中に嵌合する。濾過器筐体２４は、ほぼ円筒形であり且つ両端にフランジ３２、３４を含む。フランジ３２は拡張フランジ２６に装着され、フランジ３４は縮小フランジ２８に装着される。
【００１３】
空気又は水などの媒体は、パイプライン１０を通って流れ、配管内濾過器１２により濾過される。媒体は、拡張フランジ２６を介して配管内濾過器１２に流入するように流れ方向Ｆに流れ、多孔板２０を通過し、縮小フランジ２８を介して配管内濾過器１２から出る。以下に更に詳細に説明されるように、配管内濾過器１２は、配管内濾過器１２を通過することによって起こる圧力降下Dpを最小限に抑え、多孔板２０の穴の大きさを最小にし且つ配管内濾過器１２を通過する媒体の流量を最大にするように構成される。配管内濾過器１２で起こる圧力降下Dpは測定システム４０により監視される。配管内濾過器１２は保守システム４２により洗浄される。
【００１４】
異物は、ナット、ボルト、削りくず、板片、ワイヤ及び工具などの大型の物体を含むことがある。高速の媒体流れによりそのような大きな異物が押し出された場合でも、異物による衝撃に耐えられるように配管内濾過器１２は構成される。大きな異物の全体が多孔板２０の壁と接触するのではなく、異物が壁をかすめて通るように、多孔板２０は角度aを成して傾斜するように形成される。更に、支持メッシュ２２は多孔板２０の壁を支持する。一般に、大きな異物は穴を閉塞せず、配管内濾過器１２を通過しても無視できるほど小さな圧力降下Dpしか発生しない。
【００１５】
異物は、揚力が高く且つ質量が小さいために媒体流れと共に進む小さな有機微粒子及び無機微粒子を含む場合もある。媒体が多孔板２０を通って流れるにつれて、それらの微粒子は穴５０（図２の円枠内の断面図）に捕獲され、穴５０を詰まらせる。穴５０に小さな異物が蓄積すると、配管内濾過器１２で起こる圧力降下Dpは増加し、多孔板２０に加わる応力が増加する。
【００１６】
図２を参照すると、濾過器筐体２４は、パイプ部分１４、１６のパイプ直径D2より大きい内径D1を有する。拡張フランジ２６及び縮小フランジ２８は、パイプ部分１４、１６を濾過器筐体２４に結合する。拡張フランジ２６の内側は、直径D2を有する横断面面積から直径D1を有する横断面面積まで流れ方向Ｆに広がっている。縮小フランジ２８の内側は、直径D1を有する横断面面積から直径D2を有する横断面面積まで流れ方向Ｆに狭まっている。狭い横断面面積から広い横断面積に向かって媒体が拡張フランジ２６を通って流れるにつれて、媒体の流速は減少するが、流れ圧力はほぼ一定のままである。媒体の流れが遅くなれば、多孔板２０に加わる応力は小さくなり、媒体が多孔板２０を通過する際の圧力降下Dpは小さくなる。媒体が縮小フランジ２８を通って流れるにつれて、媒体の流速は増加するが、流れ圧力はほぼ一定のままである。
【００１７】
図示される多孔板２０は、長さLに沿って多孔板２０の表面積を最大にするように設計された折り返し円錐の形状を有する。別の実施形態において、多孔板は、アコーディオン、更なる折り返し又は折り目を含む円錐、円錐及びそれらの組み合わせなどの別の形状を有する。表面積を最大にすることにより、多孔板２０の壁に更に多くの穴５０を形成することができ、その結果、媒体を流すことが可能な開いた領域は拡大する。多孔板２０の折り返し円錐の形状は、下流側に向かう方向（流れ方向Ｆ）に大きな直径から小さな直径に変化する先細の形状を有する外側円錐６０と、上流側に向かう方向（流れ方向Ｆとは逆の方向）に大きな直径から小さな直径に変化する先細の形状を有する内側円錐６２とを含む。内側円錐６２は外側円錐６０の内側に配設され、円錐６０、６２の下流側端部は接続されている。
【００１８】
図２の円枠内の断面図を参照すると、一般に、穴５０は、媒体が穴５０を通過でき且つ異物が穴５０を通って流れるのを阻止するように構成される。穴５０が流れ方向Ｆに狭くなるように、各穴５０は面取りされた吸い込み縁部７０を有する。内径D4は外径D3より大きい。外径D3は媒体から除去される異物のうち最小のものの寸法より小さい。例えば、外径D3は０．０４５インチに設定される。多孔板２０の厚さtは穴５０の直径の関数である。製造上の制限があるため、所定の直径の穴は、一般に穴の直径以下の板厚tを必要とする。穴の直径が小さいほど、多孔板２０は薄くなる。外径が０．０４５インチの穴の場合、許容される板厚は０．０３５インチである。
【００１９】
本明細書において使用される場合の用語「直径」は、パイプ部分、穴などの開口の横断面の最大寸法である。教示の範囲は円形の横断面を有する開口に限定されない。円形以外の横断面形状も使用可能である。
【００２０】
関連する穴５０を媒体が更に容易に通り抜けられるように、吸い込み縁部７０の面取り部分の寸法は最適化される。いくつかの実施形態において、内側面取りは、半径、角度、深さ、外側縁部幅、それらの組み合わせなどにより特徴付けられる。組み合わせが異なれば、面取りにより得られる効果も異なる。本明細書において説明される利点を実現するために、例えば、寸法は、３０〜６０°の範囲の角度及び厚さtの１０〜２５％の範囲の深さを含んでもよい。図示される面取りは、多孔板２０の厚さtの全体にわたり狭まる半径方向面取りである。いくつかの実施形態において、面取りは厚さのごく一部に限られる。
【００２１】
面取りされた吸い込み縁部７０は、流れ妨害、多孔板２０の壁を通過するときに起こる圧力降下及び多孔板２０に加わる力を減少する。多孔板２０の壁を通過するときに起こる圧力降下が減少されることにより、配管内濾過器１２全体の総圧力降下Dpは減少する。図３は、時間t(s)の経過に伴い流れ妨害によって多孔板２０に加わる振動力を示す。線８０は、穴の吸い込み縁部が面取りされていない場合に多孔板２０に加わる力を示し、線８２は、穴５０の吸い込み縁部７０が面取りされている場合に多孔板２０に加わる力を示す。流れ妨害は、穴５０の出口で発生される渦又は渦放出を含む。
【００２２】
図１及び図４を参照すると、支持メッシュ２２は、多孔板２０の形状に似た折り返し円錐の形状を有し且つ織金網９０を含む。支持メッシュ２２は外側円錐９２及び内側円錐９４を含む。配管内濾過器１２が組み立てられる場合、支持メッシュ２２の内側上流側の面は、多孔板２０の外側下流側の面と当接する。支持メッシュ２２は、多孔板２０の厚さtを最小限にできるように多孔板２０を支持する。外側円錐９２はフープ応力に抗して外側円錐６０を構造支持し、内側円錐９４は内側円錐６２が破砕しないように構造支持する。更に、支持メッシュ２２は、大きな異物との衝突から多孔板２０を保護するために多孔板２０を補強し且つ渦により発生される撓み波に耐えるのを助けるために多孔板に更に高い剛性を与える。また、支持メッシュの不規則な構造は、多孔板２０の下流側における渦の相互作用を破断することにより撓み波を減衰する。支持メッシュ２２には他の利点もある。織金網９０は点応力を分散し、穴５０で起こりうる目詰まりを最小限に抑え（多孔板２０との接触を最小限に抑え）且つ粉砕されて塵芥になる危険を減らす。いくつかの実施形態において、多孔板２０は、内側円錐９４の内側の内側円錐９４と外側円錐９２との間で筋かい構造（破線により示される）により更に支持される。
【００２３】
図２を参照すると、測定システム４０は、上流側静圧プローブ１００、下流側圧力プローブ１０２及びプローブ１００、１０２からの入力を受信するデータ収集装置１０４又は演算装置を含む。データ収集装置１０４は、プロセッサ１０６及びメモリ１０８又はコンピュータ可読媒体を含む。メモリ１０８は、プロセッサ１０６により実行された場合にプロセッサ１０６に本明細書において説明される機能を実行させる命令を有するソフトウェアモジュールを含む。
【００２４】
本明細書において説明される方法は、場合によってはコンピュータ実行可能命令という一般的な概念に関連して説明されるが、本発明の方法は、他のプログラムモジュールとの組み合わせで実行されてもよく且つ／又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして実行されてもよい。本明細書において、「アプリケーション」という用語又はそれを変形した用語は、広い意味で、ルーチン、プログラムモジュール、プログラム、コンポーネント、データ構造、アルゴリズムなどを含むものとして使用される。アプリケーションは、サーバ、ネットワークシステム、シングルプロセッサシステム又はマルチプロセッサシステム、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルド演算装置、移動装置、マイクロプロセッサ利用プログラム可能家庭用電化製品、それらの組み合わせなどを含む種々のシステム構成で実現されてもよい。
【００２５】
コンピュータ可読媒体は、例えば、揮発性媒体、不揮発性媒体、取り出し可能媒体及び取り出し不可能媒体を含む。本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合の「コンピュータ可読媒体」という用語及びそれを変形した用語は、記憶媒体をいう。いくつかの実施形態において、記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、固体メモリ又は他のメモリ技術、ＣＤ ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＢＬＵ‐ＲＡＹ、又は他の光ディスク記憶装置、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置又は他の磁気記憶装置のような揮発性取り出し可能媒体及び／又は揮発性取り出し不可能媒体及び／又は不揮発性取り出し可能媒体及び／又は不揮発性取り出し不可能媒体を含む。
【００２６】
上流側圧力プローブ１００は、配管内濾過器１２の上流側に配置され、上流側パイプ部分１４における媒体流れの第１の圧力P1を測定する。下流側圧力プローブ１０２は、配管内濾過器１２の下流側に配置され、下流側パイプ部分１６における媒体流れの第２の圧力P2を測定する。第１の圧力P1と第２の圧力P2との差は、配管内濾過器１２で起こる総圧力降下Dpである。データ収集装置１０４は、圧力P1、P2の関数として圧力降下Dpを判定するように構成されたソフトウェアモジュールを含む。
【００２７】
穴５０を目詰まりさせる異物が配管内濾過器１２に蓄積するにつれて、圧力降下Dpは増加する。目詰まり判定ソフトウェアモジュールは、圧力降下Dpの関数として配管内濾過器１２の目詰まり率（％単位）を判定する。例えば、圧力降下に対応する目詰まり率は、メモリ１０８に格納されたテーブル又はチャートで検索されてもよい。これにより、データ収集装置１０４が圧力測定値の関数として配管内濾過器１２の目詰まり率を判定するという技術的効果が得られる。
【００２８】
警報ソフトウェアモジュールは、目詰まり判定ソフトウェアモジュールにより判定される目詰まり率が所定の閾値を上回った場合に操作員に対して警報を発生するように構成される。警報は保守を実行するように操作員に報知する。
【００２９】
保守システム４２は、下部上流側ポート１２０、上部上流側ポート１２２、下部下流側ポート１２４及び上部下流側ポート１２６を含む。上流側ポート１２０、１２２は拡張フランジ２６に配置され、下流側ポート１２４、１２６は縮小フランジ２８に配置される。下流側ポート１２４、１２６は噴霧器１３０を受け入れるように構成され、噴霧器１３０は、多孔板２０から異物を洗い流し、下部上流側ポート１２０に向かって異物を送り出すために上流側へ水を噴霧する。回収パン１３２は下部上流側ポート１２０に接続され、多孔板２０から洗い落とされた異物は回収パン１３２の中へ排出される。異物が下部上流側ポート１２０に向かって移動していることを容易に検証できるように、保守システム４２はカメラ１３４を含む。異物が下部上流側ポート１２０へ移動したことを検証するために、回収パン１３２も検査される。更に、上部上流側ポート１２２は、異物を下部上流側ポート１２０の中へ案内するために使用される用具を受け入れるように構成される。別の例示的な方法によれば、濾過器筐体２４、支持メッシュ２２及び多孔板２０は、保守のためにパイプライン１０から取り外されてもよい。
【００３０】
以上の説明は、最良の態様を含めて本発明を開示するため並びに任意の装置又はシステムの製造及び使用及び取り入れられている任意の方法の実行を含めて当業者による本発明の実施を可能にするために実施例を使用する。本発明の特許性の範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者には明らかである他の実施例を含んでもよい。他の実施例が特許請求の範囲の用語と相違しない構造要素を含む場合又は特許請求の範囲の用語と実質的に相違しない同等の構造要素を含む場合、それらの実施例は特許請求の範囲の範囲内に含まれることを意図する。
【符号の説明】
【００３１】
１０    パイプライン
１２    配管内濾過器
１４    上流側パイプ部分
１６    下流側パイプ部分
２０    多孔板
２２    支持メッシュ
２４    濾過器筐体
２６    拡張フランジ
２８    縮小フランジ
３０    チャンバ
３２    フランジ
３４    フランジ
４０    測定システム
４２    保守システム
５０    穴
６０    外側円錐
６２    内側円錐
７０    吸い込み縁部
８０    線
８２    線
９０    織金網
９２    外側円錐
９４    内側円錐
１００    上流側圧力プローブ
１０２    下流側圧力プローブ
１０４    データ収集装置
１０６    プロセッサ
１０８    メモリ
１２０    下部上流側ポート
１２２    上部上流側ポート
１２４    下部下流側ポート
１２６    上部下流側ポート
１３０    噴霧器
１３２    回収パン
１３４    カメラ
D1    直径
D2    直径
D3    直径
Dp    圧力降下
P1    第１の圧力
P2    第２の圧力
【図１】
2011115788.tif 000003
【図２】
2011115788.tif 000004
【図３】
2011115788.tif 000005
【図４】
2011115788.tif 000006