JPS5825609B2 - 砕氷移送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空気を搬送媒体に、砕氷を管でもって移送す
る砕氷移送方法に関し、特に管内空気を吸引することに
よって砕氷を移送する砕氷の移送方法に関する。

砕氷は他の粉粒体にない極めて特異な物性を有し、この
ことが砕氷の空気移送を著しく困難とした。

この特異な物性とは、熱によってそれ自体の体積が少さ
く減少され、また接触すると極めて短時間に接触点が再
氷結することにある。

砕氷は、言うまでもなく、物を冷却する為に使用される
が、その特長は、溶解熱によって短時間に多量の熱を奪
うことができることで、時間当りの吸収熱量を著しく大
きくできる。

この特性によって、はとんど全ての冷却装置にとって極
めて重要な定温度特性が実現される。

というのは、例え特に過大な熱が供給されたとしても、
砕氷が溶融して多量の融解熱を吸収し、その温度上昇を
制限して定温特性を保持するのである。

この特性を実現するには、砕氷の重量当りの表面積を大
きくしなければならない。

物の冷却に大きな固り状の氷が使用されず、小さく破砕
された砕氷が使用されるのはこの為である。

即ち、砕氷は、それ自体の態様が変化することによって
物の冷却に効果的に利用されるが、このことは砕氷空気
移送にとっては困った特性となる。

というのは、砕氷は前述の用途上、一時に多量の熱量を
吸収できるように重量当りの表面積が広く、熱交換され
易い形態をなくし、更に、空気搬送時には、高速の空気
流が吹き付けられたものであるから、空気と砕氷との相
対速度は極めて高く、両者の間で極めて効果的に熱交換
が行なわれる為である。

本発明者の実験によると、砕氷の空気移送に於ては、管
内空気流の好ましい流速は２０ ｒｎ ／ ＳｅＣ以上
と相当に速く、これに対して砕氷の移送速度は３〜５
ｍ ／ ＳｅＣと比較的遅く、両者の相対速度は１５
ｒＨ／ ｓｅｃ以上にもなる。

移送途中でそれ自体が溶けて小さくなるという、他の粉
粒体では考えられない砕氷独特の物性は、砕氷の長距離
搬送に於て、実用化を左右する大問題である。

また、このことは砕氷のスムーズな管内移送を阻害する
弊害をも発生する。

というのは、砕氷が溶解して移送管に多量の水が溜ると
、この水は空気流で管外に吹き出され難く、これが砕氷
並びに空気のスムーズな流動を阻害したのである。

特に、配管の立上り部に多量の水が溜り易く、この水が
移送管内を上下して管内の実効開口断面積を変動させ、
空気流が脈動されてスムーズに吹き出されなくなったの
である。

砕氷のような固形物は、これに空気が吹き付けられると
大きな風の抵抗を受けて移送管内を移送されるが、管の
内面に付着し、あるいは溜った水は表面に高速の空気流
が吹き付けられても移送され難く、管内に溜った水が簡
単には吹き出されず、これが空気のスムーズな流動を阻
害したのである。

砕氷の空気搬送は、砕氷本来の物性によって、前述の欠
点を有すが、これを遠方まで高速で、しかも立体的に移
送するには空気搬送が最適で、例えばベルトコンベアの
如く、ベルト上に載せて移送する方法では移送途中にベ
ルト上で再氷結して取出側で破砕しなげればならず、ま
た立体的に移送することも極めて難しい。

更に、スクリューコンベア等の移送方法によると、搬送
距離当りの設備コストが高く、長距離搬送には採用し難
い。

ところで、砕氷は熱によって損失を受ける特性を有する
にもかかわらず、空気移送に於ては、移送管内に加圧さ
れた空気を吹き込んで高圧高速の空気流を送るので、移
送管内空気が断熱圧縮されて温度上昇し、砕氷の溶解損
失は著しく増大した。

例えば砕氷を１００ｍ程度搬送する場合、移送管内には
約３００（１！７ＡＡ＆の空気圧を吹き込む必要がある
が、この圧力では空気温度は約５０℃以上にも加温され
て（外気温２５°Ｃ）、砕氷の溶解損失は相当な量とな
った。

本発明者の実験によると、外気温が９．５℃、移送距離
３０ｍに於て、移送後の砕氷溶解損失は約１０係にもな
ったのである。

ところで、固形物の空気移送に於ては、固形物が移送管
内で詰らないように、移送管に一時に多量の固形物を供
給してはならない。

移送管内に於ける高密度の固形物は、移送途中にブリッ
ジ現象を起こして詰まりを生ずる。

この移送途中の詰まりは、砕氷移送に於て絶対に避けな
ければならない。

というのは１ケ所にほんの数秒詰まりを発生しても、次
々に送られて来る砕氷によって詰まりが成長すると共に
砕氷は、他の固形物とは全く異なって、詰まると接触点
が再氷結して完全に固着し、しかもこの固着に要する時
間はほんの数秒と極めて短かく、更に困ったことに、固
着状態は時間と共に著しく強固になる為、一時的に移送
管内に詰った砕氷はいかなる方法によっても解除できず
、配管を分解するか、あるいは熱風を送って砕氷を完全
に溶解しなければならない。

移送途中に上記の現象を起こすとすれば、その確率が低
くとも現実には移送装置としては全く使用できない。

この現象を解決する最も好ましい方法は、砕氷の時間当
り供給量の最大値を制限することにある。

本発明者は砕氷が再氷結するという欠点を逆に有効に利
用することによってこのことを満足し、簡単な方法で移
送管内の詰まりを解消したのである。

即ち、通常の互いに結合しない固形物は、これに移送管
の端部を近ずけて固形物を吸入すると、一時に多量の固
形物が吸入されて移送管にブリッジによる詰まり゛を生
ずるが、砕氷はこれを蓄えると再氷結して移送管を近す
けでも吸入されない為、単にこれを破砕して移送管に供
給するだけで移送管への最大供給量が制約でき、これに
よって移送管の詰まりを解消できたのである。

よって本発明は搬送中に砕氷の溶解量が少なく、砕氷が
スムーズに移送できる砕氷移送方法を提供することを目
的とする。

以下本発明の一実施例を図面に基いて説明する。

本発明は、砕氷の移送管の送出側に送風手段の吸入側を
連通し、この送風手段でもって移送管内の空気を吸い出
し、これによって移送管内の圧力を低くして移送管内に
低圧高速の空気流を流し、更に、移送管の砕氷を破砕し
て吸入させ、これによって砕氷を移送するもので、以下
この方法に使用する砕氷移送装置の一例を図面に基いて
説明する。

第１図に示す砕氷移送装置は、砕氷の移送管１と、この
移送管１の空気を吸引すべく、吸入口２がセパレータを
介して移送管１に連結されて送風手段３と、該移送管１
に砕氷を破砕して供給する砕氷の供給手段４と、移送管
１から砕氷を取り出すセパレータ５とを備えている。

移送管１は、内部を砕氷が空気と共に移送できると共に
、吸引時に負圧によって潰されない全てのもの、例えば
合成樹脂又は金属性の管ならびに可撓性を有するホース
等が使用可能である。

送風手段３は、風量が多くて、なるべくは多少の水が混
入されても運転可能なもの、例えば水封式真空ポンプや
摩擦ポンプ式圧縮機等が最適である。

ところで、第１図に示すように、送風手段３の吐出口６
にロータリーフィーダ７を連結し、吐出する風によって
、ロータリーフィーダ７で分離された砕氷を搬送するこ
とは可能で、そうすることによって送風手段３を効率的
に使用できる。

ただ、送風手段３の吐出口は加圧される為に、吸入側よ
り多少温度が上昇するが、吸入側は砕氷によって冷却さ
れているので、吐出側の温度は、外気温を直接吸入した
場合よりも低く、しかも、加圧圧送による搬送は補助的
に使用されるにすぎないので、これによる砕氷の融解量
は少ない。

というのは、例えば船の魚槽から砕氷を搬出する場合、
吸引によって砕氷を吸い上げた後、圧送によって所要の
個所に分配する等の方式に使用される。

又このように、セパレータ５で分離された砕氷を、加圧
空気で補助的に圧送するなら、加圧管でもって砕氷をど
こにでも移送できる特長がある。

というのは、吸引による搬送は、移送管の先端に必らず
砕氷と空気の分離手段を必要とするが、加圧搬送は全く
その必要がない為、単に吐出口に管を連結することによ
って、砕氷をどこにでも自由に搬送できるのである。

砕氷の供給手段は、本発明の方法を使用する為に必ず必
要なもので、これによって、移送管の先端に砕氷が詰る
のを阻止すると共に、砕氷を順序よく定量ずつ供給し、
更には、貯水中に再氷結した砕氷を破砕して供給するこ
とによって移送途中の詰まりを解消する。

第１図に示す供給手段４は、上方にホッパ８が開口して
おり、ホッパ８に供給された砕氷は、ウオーム歯車装置
９を介してモータ１０により水平面内で回転されるイン
ペラ１１によって移送管１に供給されるように構成され
たもので、この構造のものは、上方から砕氷を供給する
ので、例えば漁船の貯水庫の底部に配設するのに最適で
ある。

第２図および第３図に示す供給手段は、一端に移送管１
２が連結された比較的短かいスクリューコンベア１３に
、半径方行に掻爪１４が固定された回転軸１５を並設し
、回転軸１５とスクリューコンベア１３とを同時に回転
させて、掻爪１４によって砕氷をスクリューコンベア１
３内に送す込みスクリューコンベア１３でもって、砕氷
を移送管１２内に供給するように構成したもので、この
構造のものは、下面から砕氷を抄い上げることができる
と共に、掻爪で砕氷を掻落することかできる為、再氷結
した砕氷の上に載せるだけで砕氷の搬出が可能である。

又、第４図に示すように、上方のホッパ１６から砕氷が
供給されるスクリューコンベア１７の一端に移送管１８
を連結し、スクリューコンベア１７でもって砕氷を移送
管１８に送り込むことも可能である。

この場合、スクリューコンベア１７のピッチを、移送管
に接近するに従って長く形成するなら、ホッパの砕氷を
均一に搬出できる効果がある。

というのは、このピッチが同じであると、移送管に近い
側は、スクリューコンベアのフィン間に常に砕氷が満た
され、ホッパ内の砕氷がほとんどフィン間に落下しない
為である。

第５図は、先端が細く形成されたスクリューコンベア２
３でもって砕氷を移送管２４に押し込むように構成した
ものである。

セパレークは、移送管から空気のみを吸い出すことがで
きるもの、例えば、第１図に示すように、ロータリーフ
ィーダ７の供給口に移送管１の先端を連結すると共に、
移送管１の先端に多数の空気孔１９を穿設し、空気孔１
９が穿設された先端部を密閉されたケース２０で囲繞し
、このケース２０内に多孔板２１を介して送風手段３の
吸入口２に連結された吸引管２２を連結したものが最適
である。

ロータリーフィーダ７は、移送管先端まで送られて来た
砕氷を、回転するロータでもって気密の状態で取り出す
ものである。

本発明の砕氷移送方法は、前記の如く、移送管の送出側
に送風手段の吸入側を連通し、この送風手段によって移
送管内に大気よりも低圧の高速空気流を流し、この空気
流でもって管内に吸入した砕氷を空気移送するものであ
って、移送管内に高圧の空気を圧入して、断熱圧縮され
た高圧高速流を流すのに代えて、移送管内の空気を排出
することによって、大気を移送管内に吸入して断熱膨張
させて低圧高速の空気流でもって砕氷を移送するので、
移送管内に吸入された砕氷移送用の空気は、断熱圧縮さ
れて高温に加熱されるのとは全く反対に、原理的にはむ
しろ冷却されることになるので、移送管内の空気温度と
砕氷の表面温度との温度差が少なくなり、砕氷の移送途
中に於ける溶解損失を極減できるのである。

空気が砕氷から奪う熱エネルギは、移送条件が全く同一
とすれば、砕氷と空気の温度差に比例するので、例えば
移送管内の空気温度が２０℃のときと、５０℃のときで
は砕氷の溶解損失は２．５倍にもなるのである。

前にも述べたように、高圧高速の空気流は、移送管内の
空気温度は簡単に５０℃にも上昇する為、その溶解損失
が極めて多くなるが、本発明の如く、低圧高速の空気流
は、外気温より空気温度が下ることはあっても高くなる
ことはないので、温度差による溶解損失は著しく極減す
るのである。

更に、低圧高速の空気流は、大気圧の空気が膨張して体
積が増加したものであるから、移送管の内径と、送風機
の単位時間の空気移送量（大気圧に換算した値）が同一
とすれば、移送管に加圧空気を圧入する高圧高速の空気
流に比べて、低圧高速の空気は流速が増大し、砕氷を移
送する運動のエネルギが増大するのである。

即ち、空気の連動のエネルギは、質量と、速度の２乗の
積に比例する為、流速の増加によって運動のエネルギは
著しく増大するのである。

今仮りに、移送管内を大気圧よりも０．３気圧高い高圧
高速流とする場合と移送管内を大気圧より０．３気圧低
い低圧高速流とする場合とでは、送風手段の送風量（大
気圧換算値）が等しいとすれば、低圧高速流は高圧低速
流に比べて流速が１．９倍、運動のエネルギは何と３．
４４倍にもなる。

このことからすれば、低圧高速の空気流は、高圧高速の
空気流に比べて同一風量の空気でもって砕氷を大きな運
動のエネルギで効果的に、即ち高速で迅速に移送できて
移送管内の通過時間を短縮でき、しかも移送管内の通過
時間が短かいにもかかわらず、移送管に吸入される空気
量は増加しない為、単位時間に砕氷から空気に伝達され
る熱量が等しいとしても、単位時間当りの砕氷移送量が
多いので、このことによっても砕氷の移送量当りの溶解
損失を減少できる効果がある。

又、時間当りの空気送風量を少なくして、空気が移送管
内の砕氷から奪う熱量を減少させたとしても、低圧高速
の空気流は高圧高速の空気流と同様にあるいはそれより
も高速で砕氷を移送でき、この場合も砕氷の溶解損失を
減少できる効果がある。

本発明の砕氷移送装置がいかにすぐれた特性を有するか
を数値で示すことは、種々の外的条件によってその特性
が変動するので難しいが、同一の送風機を同一のモータ
で駆動して、同径の移送管で同距離砕氷を移送したとこ
ろ、本発明の方法で移送された砕氷は、移送後の溶解損
失が５〜６係であったのに対し、移送管内に空気を吹き
込む方法は、９〜１２係の溶解損失を発生した。

この実験に於て、送風機には１８゜５ｋｗのモータで駆
動されるルーツブロアを使用し、移送管の内径は１０ｃ
ｆｒＬ、全長３０ｍとした。

以上の実験結果によっても砕氷の溶解損失が少ないこと
は実証されるが、この特長は、移送管内の空気流を、常
にスムーズかつ脈動なく流動できることにも効果があり
、砕氷の、特に移送し始めに於ける移送をスムーズにす
る効果がある。

きいうのは前にも述べたように、砕氷が溶けて移送管内
に多量の水が溜ると、移送管内の実効断面積が変動して
空気流が脈動するか、砕氷の溶解損失が少なく、移送管
内に溜る水量が少ないと、空気がスムーズに流動して砕
氷は常にスムーズに移送されるのである。

この為、移送管の配管状態を問わず、砕氷は常にスムー
ズかつ迅速に能率よく移送されるのである。

更に又、移送管の送出側から空気を排出する方法による
と、移送管の砕氷吸入側に送風手段を連結する必要がな
い為、移送管の吸入側の構造が簡単にできてこれを移動
し易く、漁船の如く、各所から砕氷を吸い出すのに便利
に使用できる等の付随的な効果もある。

更に本発明の砕氷移送方法は、移送管の吸入側に設けた
砕氷の破砕供給手段でもって砕氷を破砕し、砕氷した砕
氷を順番に停滞させることなく直ちに移送管に吸入して
移送するものであるから、移送管の吸入端に一時に多量
の砕氷が吸入されることがなく、即ち、砕氷が接触点で
再氷結してほとんど瞬時に塊状に固化する特性を有効に
利用し、砕氷を破砕して供給することによって破砕され
た砕氷だけを移送管に吸入させ、これによって移送管に
単位時間に吸入される砕氷の最大量を制限して移送管内
の砕氷移送密度を調整し、砕氷のブリッジ現象による詰
まりを解消してこれを極めてスムーズに長距離にも立体
的にも移送できる特長を実現するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図および供給
手段の平面図、第２図および第３図は供給手段の他の例
を示す断面図、第４図および第５図は供給手段の他の実
施例を示す断面図である。 １・・・・・・移送管、２・・・・・・吸入口、３・・
・・・・送風手段、４・・・−・・供給手段１，５・・
・・・・セパレータ、６・・・・・・吐出口、７・・・
・・・ロータリーフィーダ、１２・・・・・・移送管、
１３・・・・・・スクリューコンベア、１７−．１．ス
クリューコンベア、１８・・・・・・移送管、２４・・
・・・・移送管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移送管内に高速の空気流を流し、この空気流でもっ
   て砕氷を空気移送する砕氷の移送方法であって、該移送
   管の送出側に送風手段の吸入側を連通し、この送風手段
   でもって移送管内の空気を吸い出し、これによって移送
   管の一端から大気を吸入して移送管内に大気圧以下の低
   圧高速の空気流を流し、この空気流によって砕氷を空気
   移送すると共に、移送管の吸入側に砕氷の破砕供給手段
   を設け、この破砕供給手段でもって砕氷を破砕し、破砕
   した砕氷を順番に停滞させることなく移送管に吸入して
   空気移送する砕氷の移送方法。