(57)【要約】   側方の領域を有する、原油を輸送するための少なくとも一つの導管（１２）と、前記導管（１２）の側方領域に結合しておりかつパイプラインに対して平行で長手方向に延びている少なくとも一つの隔室（２２）と、少なくとも一つの隔室（２２）内に挿入された少なくとも一つのヒータカートリッジ（３０）を備えているパイプライン（１０）は、油あるいはさらには油の含有成分の固化を回避するために効率的に加熱することができる。隔室（２２）は、無機化合物と場合によっては純粋な元素種の構成物を含んでいてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプライン（１０）であって、このパイプラインが少なくとも、側方の領域を有する、原油等の流体を輸送するための少なくとも一つの導管（１２）と、
前記導管（１２）の側方領域に結合しておりかつパイプラインの軸線に対して平行で長手方向に延びている少なくとも一つの隔室（２２）と、
少なくとも一つの隔室（２２）内に挿入された少なくとも一つのヒータカートリッジ（３０）を備えていることを特徴とするパイプライン（１０）。
【請求項２】
少なくとも一つの隔室（２２）が、無機化合物と場合によっては純粋な元素種の構成物を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のパイプライン（１０）。
【請求項３】
無機化合物と場合によっては純粋な元素種の構成物が、隔壁（２２）の壁に付いていることを特徴とする請求項２に記載のパイプライン（１０）。
【請求項４】
隔壁（２２）が真空にされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のパイプライン（１０）。
【請求項５】
ヒータカートリッジ（３０）と導管（１２）の間に間隙があることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のパイプライン（１０）。
【請求項６】
前記パイプライン（１０）が熱絶縁シェル（４０）を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のパイプライン（１０）。
【請求項７】
前記パイプライン（１０）が少なくとも二つの隔室（２２）を備えており、これらの隔室が導管（１２）の側方領域の対向する領域に結合されており、少なくとも二つの隔室（２２）の各々に、少なくとも一つのヒータカートリッジ（３０）が挿入されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のパイプライン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原油等の流体を輸送するための導管およびパイプラインを電気式に加熱するための手段を備えたパイプラインに関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプライン輸送はパイプを通して材料を輸送または移動させることである。一般に材料は液体あるいはガスを含む。具体例は石油、天然ガス、生物燃料、プラスチック、水、飲料物（例えばミルク）そして薬剤を含む。このような輸送は加工及び製造施設に限定されるか、あるいは遠距離、例えば加工施設あるいは製造施設から配送施設にわたってもよい。従ってパイプラインは数フィートから数百マイルに及んでもよい。
【０００３】
パイプラインでの問題は、輸送される材料の温度である。パイプラインの加熱は、石油、プラスチック、薬剤、電力および食品加工を含む、多くの産業加工共通の要求事項である。さらにパイプラインの加熱は、生産あるいは加工施設からさらなる加工の視点に至るまでの材料の輸送にわたっている。
【０００４】
採取井戸により回収される原油は、地上までポンプで汲み上げられ、かつ原油をさらに処理するために沿岸のステーションあるいは沖合のステーションまでパイプラインで輸送される。パイプラインは約６インチ（約１５２ｍｍ）と約１２インチ（約３０５ｍｍ）の間の典型的直径を有する。原油は約１２５〜１７５℃の典型的な温度で採取井戸を出る。このような温度で原油は流動性であり、かつポンプで汲み上げることができる。しかし地上では、パイプラインはたった摂氏数度、例えば低い海抜高度では約５℃の温度に曝される。カナダ、アラスカあるいはシベリアの沿岸パイプラインは、さらに低い温度（約−４０℃）に曝される。これらの低温では原油の粘度が上昇し、パラフィンあるいはメタンハイドレートなどの原油の幾つかの含有成分は固化し、それによりパイプラインに付きやすくなり、パイプラインがブロックされるまで含有成分の自由直径は減少する。
【０００５】
異なるパイプラインの加熱が提案されてきた。例えば、パイプラインは特許文献１で提案されたようなパイプライン（抵抗加熱）を介して電流を加えることにより、あるいは電気式加熱パッドをパイプラインに取付けることにより加熱されてもよい。代替え的にはパイプラインが二本の同心導管を備えてもよい。内側導管は原油用であり、外側導管は高温水、蒸気などの加熱された液体用である。特許文献２には誘導式パイプライン加熱が開示されている。
【０００６】
本発明は原油のための油パイプラインに関して記載されている。しかし勿論、本発明はミルク、チョコレート、高温水、生物燃料、プラスチック、飲料などの、パイプライン輸送部に作用するどの流体にも使用できる。このことは、用語“パイプライン”がすべてのパイプラインに関する同義語として理解されるべきであることを意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６５０９５５７号明細書
【特許文献２】米国特許第１０２００８１５６２５７号明細書
【特許文献３】米国特許第６１３２８２３号明細書
【特許文献４】米国特許第６９１１２３１号明細書
【特許文献５】米国特許第６９１６４３０号明細書
【特許文献６】米国特許第６８１１７２０号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開２００５／００５６８０７第号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明により解決されるべき課題は、油パイプラインのための効率的で簡単な加熱を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
課題の解決手段は独立請求項に記載されている。さらに従属請求項は本発明の改善点に関する。
【００１０】
パイプラインは、側方の、好ましくは環状領域を有する、原油を輸送するための少なくとも一つの導管、導管の側方領域に結合しておりかつパイプラインに対して平行で長手方向に延びている少なくとも一つの隔室および少なくとも一つの隔室内部の少なくとも一つの加熱要素を備えている。加熱要素はヒータカートリッジであるのが好ましい。このパイプラインの製造は構造が単純なので簡単である。さらに標準的なヒータカートリッジがパイプラインを加熱するのに使用されてもよい。これらのヒータカートリッジは安価であり、かつ収納式に挿入されるのであれば破損した場合に簡単に交換できる。さらにあるいは代替え的に少なくとも一つの着脱可能なカバーがあってもよく、このカバーの裏側にはカートリッジが配置されている。導管に結合している隔室はパイプラインを強化する。
【００１１】
少なくとも一つの隔室は、無機化合物と場合によっては純粋な元素種の構成物を備えているのが好ましい。これらは隔室の壁に結合されているのが好ましい。このような構成物の実例は、特許文献３〜７に記載されており、これらは本明細書に十分開示されているかのように言及することにより反映されている。このような構成物は、熱伝導材料あるいは媒体として使用されて、ヒータカートリッジにより供給される熱の少なくともほぼ完璧な均一な分布が得られる。隔室は上記の言及において示唆されるように真空にされてもよい。隔室と隔室の中身は熱パイプとして使用されるのが一般的である。
【００１２】
ヒータカートリッジと導管の間に間隙があるのが好ましい。これにより熱分布の均一性が増す。
【００１３】
パイプラインは熱絶縁シェルを備えているのが好ましく、それにより熱損失は減る。
【００１４】
好ましい実施例では、パイプラインは少なくとも二つの隔室を備えており、これらは導管の中心に対して対称に結合しているのが好ましい。例えば、導管の側方領域の対向した領域に二つの隔室があってもよい。少なくとも二つの隔室の各々に、少なくとも一つのヒータカートリッジがある。これにより熱分布を良好にすることができる。
【００１５】
本発明は、パイプラインを低温の環境条件に曝す間に原油を導管で輸送することに関して記載されている。当然のことであるが、パイプラインで流体あるいは固体に濃縮・固化するのを防止すべきいずれの液体もパイプラインにより輸送あるいは加熱することができる。
【００１６】
以下、図に関連した実施例を基にして一般的発明の概念に限定されることなく、例として本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】パイプラインの一部が開けられた断面図を示す。
【図２】図１に示したような平面Ａ−Ａを通る断面図を示す。
【図３】パイプラインの一部が開けられた断面図を示す。
【図４】図３に示したような平面Ａ−Ａを通る断面図を示す。
【図５】別のパイプラインの等軸測視図を示す。
【図６】図５のパイプラインの断面図を示す。
【図７】図６の詳細ＶＩＩを示す。
【図８】図６の平面Ｃ−Ｃを通る断面図を示す。
【図９】図６の同様な詳細ＶＩＩを示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１８】
図１は原油輸送のためのパイプライン１０の断面を表している。パイプラインは導管壁１４を備えた導管１２あるいは管路１２を有する。この実施例で、平面Ａ−Ａを通る断面を示す図２からわかるように、導管は円形の断面を有する。当然ではあるが、本発明は導管１２の円形断面に束縛されるものではない。
【００１９】
隔室壁２４は導管壁１４の横方向領域に接続している。隔室壁２４は隔室２２を形成している。隔室２２は電気式ヒータカートリッジ３０を収容している。電気式ヒータカートリッジ３０のためのスリーブまたはソケットは隔室２２の一部であってもよく、それにより、隔室はヒータカートリッジ３０を収納し、かつ新しいヒータカートリッジをセットするのに十分であるので、ヒータカートリッジの取替えは簡単になる。最も近いおよび／または最も遠いスリーブの端部は、解放可能な端部キャップにより閉鎖されるのが好ましい。ヒータカートリッジ３０は、少なくとも一つの円形の断面を備え、かつ導管軸線に対して平行に調整された中心軸線を備えている。電気式ヒータカートリッジ３０は導管壁１４から間隔をおいて配置されており、隔室２２は無機化合物の構成物と場合によっては純粋な元素種を含んでいる。これらは隔室の壁に付着されているのが好ましい。さらに隔室は真空にされていてもよい。このような構成物の実施例は、特許文献３〜７に記載されており、これらは本発明の中で十分開示されているかのように言及することにより組入れられている。このような構成物は熱伝導性の材料あるいは媒体として使用されて、ヒータカートリッジにより供給される熱の少なくともほぼ完璧な均一な分布が得られる。ヒータカートリッジ３０は導管壁１４から間隔をおいて配置されている（これは導管壁１４とヒータカートリッジ３０の間に間隙２６あることを意味する）ので、熱は構成物を介して隔室１２に伝導され、均一な熱分布がもたらされる。
【００２０】
ヒータカートリッジ３０と隔室２２の間の熱接触は、隔室壁２４とヒータカートリッジ３０に熱的に接続している少なくとも一つの無機塩類の被覆物により強化される。被覆の方法は以下のように要約できる。第一の工程では、隔室を真空にし、その後にある量の液体の無機化合物、例えば少なくとも一つの無機塩類の溶液を隔室に挿入する。その量は隔室の容積よりもかなり小さいのが好ましい（１／１０以下あるいは良好には１／５０以下）。従って低圧が隔室内に残ったままである。次の工程では、電ヒータカートリッジ（複数のヒータカートリッジ）にかけることにより導管を加熱する。それにより、液体の無機化合物、上記の実施例で、溶液の溶媒は気化し、無機塩類（複数の無機塩類）は、隔室とヒータカートリッジの内表面上で被覆物として残っており、それにより隔室はヒータカートリッジと熱的に接続する。
【００２１】
絶縁外殻部４０は導管壁と隔室壁２４の側方領域を取囲み、それにより熱損失は低減される。電気式ヒータカートリッジには、ケーブル３２を介して電力が供給され、このケーブルにより電気式ヒータカートリッジ３２は絶縁外殻部４０の外側の発電設備と接続している。絶縁外殻部は例えばポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォームなどでできている。
【００２２】
類似の実施例を図３に示してあり、その横断面を図４においてＡ−Ａ平面で切断して示してある。導管１２は導管壁１４により形成されている。隔室２４は導管壁１４の側方面に結合しており、それにより導管１２の対向する側に二つの隔室２２が形成されている。導管壁１４と電気式ヒータカートリッジ３０の間の間隙２６があるように、各隔室２２は、導管壁１４に対して間隔をおいて電気式ヒータカートリッジ３０を収容している。隔室２２は無機化合物と場合によっては純粋な元素種の構成物を含む。これらは隔室の壁に結合されるのが好ましい。さらに隔室は真空にされてもよい。このような構成物の実施例は、特許文献３〜７に記載されており、これらは本発明の中で十分開示されているかのように言及することにより組入れられている。このような構成物は熱伝導性の材料あるいは媒体として使用されて、ヒータカートリッジにより供給される熱の少なくともほぼ完璧な均一な分布が得られる。熱損失を低減するために、絶縁外殻部４０は導管１２の構成物と導管に結合して隔室２２を取囲んでいる。電気式ヒータカートリッジには、ケーブル３２を介して電力が供給され、このケーブルにより電気式ヒータカートリッジ３２は絶縁外殻部４０の外側の発電設備と接続している。
【００２３】
上記の記載において、説明の目的で、実施例の完全な理解を提供するために、数多くの具体的詳細を明らかにしてきた。しかし一つあるいはそれより多くの実施例がこれらの具体的詳細の幾つかが無くとも実施されることは当業者にとって明白である。記載された特別な実施例は、本発明を限定するために使用されているのではなく、本発明を図示するために使用されている。本発明の範囲は上記の使用された実施例により決定されるのではなく、従属請求項により決定される。他の実施例において、よく知られた構造、装置および作用は、ブロックダイヤグラムにおいてあるいは説明の理解を不明瞭にすることを避けるために詳細無しに、示してきた。適切と見なした場合、参照符号あるいは参照符号の末端部は、類似の特徴を随意に有する対応するあるいは類似した要素を指し示すために図の中で繰り返してきた。
【００２４】
例えば“一実施例”、“一つあるいはそれより多くの実施例”、あるいは“異なる実施例”に対するこの明細書を通じた言及は、特別な特徴が本発明の実施に含まれていることを意味する。同様に、記載において、様々な特徴が開示内容を簡素化し、単一の実施例、図あるいは発明に関する側面の理解の面で助ける目的のための実施例の記載において、時々一緒にグループ化されることは当然のことである。しかしこの開示の方法は、本発明が各請求項において明確に説明されるよりも多くの特徴を必要とする意図を反映するようには解釈されない。むしろ以下の請求項が反映するように、発明に関する側面は単一の開示された実施例の全ての特徴よりも少ない。従って、詳細の説明に従う請求項は、これにより詳細の説明に明確に組入れられ、各請求項は本発明の独立した実施例として成立する。
【００２５】
図５にはパイプラインセグメント１０の一部が透過している等軸測視図が示してある。パイプラインセグメント１０は導管壁１４で形成された導管１２を有する。他のパイプラインセグメントにこのパイプラインセグメント１０を接続するために、導管壁１４はその各最も遠い端部にフランジ１３を形成している。パイプラインセグメント１０は加熱部分を備え、この加熱部分はハウジング５０により覆われている。ハウジング５０の内部には隔室２２があり、これらの隔室は以下にさらに詳細に説明するようにヒータカートリッジ３０により加熱されている。
【００２６】
図６には図５のパイプラインセグメント１０の長手方向断面図が示してある。パイプラインは例えば原油のための導管１２あるいは管路を備えている。導管は導管壁１４により定義されている。導管１２は好ましくは段差状に延びた直径を有する加熱部分を備えている。加熱部分の周辺面には隔室２２があり、これらの隔室は例えば無機塩類を含む流体で充填されていてもよい。隔室は隔室壁２４と導管壁１２の間に形成されている。隔室２２は円筒軸を備えた少なくともほぼ円筒形の凹部であってもよく、これらの凹部はパイプラインセグメントの軸線に平行であるのが好ましい。隔室２２の最も遠い両端部は、一方は端部キャップ２３により、他方はスリーブ部分２８により閉鎖されている。スリーブ部分２８はスリーブ状の遠端開口部（図７参照）を備え、この遠端開口部内にヒータカートリッジ３０が挿入されている。隔室壁２４は絶縁シェル４０により取囲まれており、この絶縁シェルはさらにハウジング５０に取囲まれている（図８参照）。
【００２７】
図７にはスリーブ状部分２８の詳細が示してある。電気式ヒータカートリッジ３０は端子３１を介して電源に接続されている。
【００２８】
図８には図６に示したような平面Ｃ−Ｃに沿った断面図が示してある。ヒータカートリッジ３０はパイプラインセグメント１０の長手方向軸線１１に対して対称に配置されている。
【００２９】
図９にはわずかに異なる実施例のスリーブ状部分２８の詳細が示してある。ヒータカートリッジ３０はスリーブ状部分２８の凹部内に挿入されている。図７の実施例とは異なり、この凹部は隔室の部分を形成する。ヒータカートリッジ３０とスリーブ状部分２８、その結果隔室２８との間の熱接触は、隔室とヒータカートリッジを熱的に接続している少なくとも一つの無機塩類の被覆物により強化されている。被覆の方法は以下のように要約できる。第一の工程では、隔室を真空にし、その後にある量の液体の無機化合物、例えば少なくとも一つの無機塩類の溶液を隔室に挿入する。その量は隔室の容積よりもかなり小さいのが好ましい（１／１０以下あるいは良好には１／５０以下）。従って低圧が隔室内に残ったままである。次の工程では、電流をヒータカートリッジ（複数のヒータカートリッジ）にかけることにより導管を加熱する。それにより溶媒は気化し、無機塩類は、隔室の内表面上で被覆物として残っており、それにより隔室はヒータカートリッジと熱的に接続する。
【符号の説明】
【００３０】
１０  パイプライン／パイプラインセグメント
１１  長手方向軸線
１２  導管
１３  フランジ
１４  導管壁
２２  隔室
２３  端部キャップ
２４  隔室壁
２６  間隙
２８  スリーブ部分
３０  ヒータカートリッジ／電気加熱要素
３１  端子
３２  電気ケーブル
４０  絶縁シェル
５０  ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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