特許 7542447 冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-22

(45)【発行日】2024-08-30

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/00 20060101AFI20240823BHJP

   B66C 17/08 20060101ALI20240823BHJP

   H04N 23/40 20230101ALI20240823BHJP

   H04N 23/52 20230101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

B66C13/00 D

B66C17/08

H04N23/40 300

H04N23/52

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021002904

(22)【出願日】2021-01-12

(65)【公開番号】P2022108078

(43)【公開日】2022-07-25

【審査請求日】2023-12-13

(73)【特許権者】

【識別番号】503002732

【氏名又は名称】住友重機械搬送システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】岩長 孝啓

【審査官】中田 誠二郎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／１９６２１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－１５９２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１３６２６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５３－０６７２６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０５１５５３５８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １３／００－１３／５６

Ｂ６６Ｃ １７／００－１７／２６

Ｈ０４Ｎ ２３／４０

Ｈ０４Ｎ ２３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クレーンに設けられた検出機器を冷却する冷却システムであって、
供給された気体を内部で回転させることで冷気と暖気に分離する分離部と、
前記分離部で分離された前記冷気によって前記検出機器を冷却する冷却部と、
前記分離部で分離された前記暖気を排出する排気ラインと、
前記分離部へ供給される気体から水分を除湿する除湿部と、
前記除湿部で除湿された水分を前記排気ラインに排出する排水ラインと、を備える、冷却システム。

【請求項2】

前記クレーンはガーダと、
吊具を備え、前記ガーダ上を移動するトロリと、を含み、
前記冷却システムは前記ガーダに設置される、請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

前記排気ラインと前記排水ラインとの合流部は、前記水分を貯留する空間を含む、請求項１に記載の冷却システム。

【請求項4】

前記合流部は、前記排気ラインよりも大きな流路断面積を有する、請求項３に記載の冷却システム。

【請求項5】

前記排気ラインと前記排水ラインとの合流部からの蒸気を排出する排出口は、上方に開口している、請求項１～４の何れか一項に記載の冷却システム。

【請求項6】

前記排気ラインと前記排水ラインとの合流部からの蒸気を排出する排出口は、前記検出機器と同じ空間に配置される、請求項１～５の何れか一項に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、製鉄施設などにおいて高温環境下で用いられるレードルクレーンが示されている。このようなレードルクレーンは、溶鋼を溶鍋に入れて運搬して、当該溶鍋８から目的の場所へ注湯する作業などを行う。このようなクレーンに対して、作業の様子を監視するためにカメラが設けられる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１００８３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上述のようなクレーンに設けられたカメラは、高温の環境下に曝されるため、冷却システムによる冷却が必要となる。このような冷却システムでは、供給された圧縮空気を内部で回転させることで冷気と暖気に分離して、冷気によってカメラなどの冷却対象物を冷却するボルテックスチューブなどの冷却部が用いられる場合がある。圧縮空気は、ボルテックスチューブに供給される前段階で水分を除湿される。除湿された水分は所定量溜められた後、定期的に作業員によって排水される。しかしながら、当該排水作業は手間がかかる上、忘れられた場合に冷却対象物へ湿気が送られてしまうという問題が発生する。一方、除湿した水分をそのまま水滴として排出することも考えられるが、高温環境下においては、水滴を落下させることが好ましくない場合もある。以上より、冷却に用いる気体から除湿した水分を効率的に処理することが求められる。

【0005】

本開示は、冷却に用いる気体から除湿した水分を効率的に処理できる冷却システ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】

本開示の一側面に係る冷却システムは、クレーンに設けられた検出機器を冷却する冷却システムであって、供給された気体を内部で回転させることで冷気と暖気に分離する分離部と、分離部で分離された冷気によって検出機器を冷却する冷却部と、分離部で分離された暖気を排出する排気ラインと、分離部へ供給される気体から水分を除湿する除湿部と、除湿部で除湿された水分を排気ラインに排出する排水ラインと、を備える。

【0007】

冷却システムは、供給された気体を内部で回転させることで冷気と暖気に分離する分離部と、冷気によって検出機器を冷却する冷却部を備えている。このような分離部に供給される気体は、上流側で除湿部によって水分を除湿される。このような水分は、分離部で分離された暖気と、排気ラインと排水ラインとの合流部で合流される。合流部で合流した水分は、分離部で分離された暖気によって、排出口に到達するまでに蒸発されるため、水分の排出作業を別途行う必要なく外部へ排出することが可能となる。従って、分離部で分離した水分の受け皿が不要となる。また、点検時などに受け皿に溜めておいた水分を排出する作業も不要となる。また、検出機器に水分の影響によって結露などが生じることも抑制できる。更に、水分を水滴の状態ではなく、気体である蒸気として排出できるため、水滴を周辺環境に落下させることを抑制することができる。これらの効果は、追加の熱源を設ける必要無く、分離部で分離された暖気を流用して得られる。以上より、冷却に用いる気体から除湿した水分を効率的に処理できる。

【0008】

クレーンはガーダと、吊具を備え、ガーダ上を移動するトロリと、を含み、冷却システムはガーダに設置されてよい。ガーダは吊具などに比して地上に対する移動が少ない。従って、冷却システムの地上に対する移動を抑制することができる。

【0009】

排気ラインと排水ラインの合流部は、水分を貯留する空間を含んでよい。この場合、空間に貯留した水分と暖気とを接触させて蒸発させることができる。

【0010】

合流部は、排気ラインよりも大きな流路断面積を有してよい。この場合、合流部は、底部の領域に水分を溜めておき、溜めた水分と暖気とを接触させて蒸発させることができる。

【0011】

排気ラインと排水ラインとの合流部からの蒸気を排出する排出口は、上方に開口していてよい。この場合、排出口付近において水滴が生じたとしても、当該排出口から落下することを抑制できる。

【0012】

排気ラインと排水ラインとの合流部からの蒸気を排出する排出口は、検出機器と同じ空間に配置されてよい。例えば、排出口を別の空間に配置しようとする場合、蒸気の配管構造が複雑になる場合がある。それに対し、排出口を検出機器と同じ空間に配置することで、蒸気の配管構造をシンプルにすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、冷却に用いる気体から除湿した水分を効率的に処理できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る冷却システムが適用されるレードルクレーンの概略正面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る冷却システムの概略構成図である。

【図3】合流部周辺の構造を示す概略構成図である。

【図4】合流部周辺の構造を示す概略構成図である。

【図5】合流部周辺の構造を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下では、図面を参照しながら本発明を実施する形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、説明の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0016】

図１は、本発明の実施形態に係る冷却システム５０が適用されるレードルクレーン１００の概略正面図である。レードルクレーン（鋳鍋クレーン）１００は、天井クレーンの一種であり、製鉄施設や製鋼施設に設置されて、図示しない平炉や電気炉等から溶鋼（溶湯）Ｆｅを溶鍋（鋳鍋）８に入れて運搬した後、溶鍋８を傾けて図示しないタンディッシュや転炉内に溶鋼Ｆｅを注湯する作業などに用いられるものである。また、レードルクレーン１００は、溶鋼Ｆｅという高熱物を取扱うため、主巻き装置１０で溶鍋８をつり上げるとともに、補巻き装置のフック７で溶鍋８の下部を持ち上げて溶鍋８を傾斜をさせ、溶鍋８から溶鋼Ｆｅを出すようになっている。なお、レードルクレーン１００は、製鉄の作業空間１１０内に配置されている。作業空間１１０には、タンディッシュや転炉などが設けられている。

【0017】

レードルクレーン１００は、図示しない建家の天上部に敷設された走行レーン９に沿って走行するガーダ１を有する。ガーダ１上に敷設された横行レール上には、主巻き装置１０を備えた主トロリ２（トロリ）が設置されている。主巻き装置１０は、吊具６に設けられた主巻きフック５を溶鍋８の軸８ａに係合させて、ワイヤー４を介して溶鍋８を吊り下げる。補巻き用のフック７は、傾転金物８ｂに引掛けられ、当該傾転金物８ｂを持ち上げることにより溶鍋８を軸８ａ回りに傾転させて（図中二点鎖線参照）、溶鍋８内に収納された溶鋼Ｆｅをタンディッシュ等へ注湯するようにしている。

【0018】

レードルクレーン１００には、作業の様子を撮影するカメラ２０が設けられている。本実施形態では、ガーダ１に設けられた架台１２０にカメラ２０が設けられている。なお、カメラ２０は、耐熱カメラケース２１に収容され、周囲の高温から保護される。本発明の実施形態に係る冷却システム５０は、分離部５３を用いてカメラ２０（検出機器）を冷却する。冷却システム５０は、ガーダ１に設けられている。なお、冷却システム５０は、トロリ２または吊具６に設けられてもよいが、後述する圧縮空気の供給の観点から、比較的地上に対する移動が少ないガーダ１に設けることが好ましい。

【0019】

次に、図２を参照して、冷却システム５０の具体的な構成について説明する。図２に示すように、冷却システム５０は、圧縮部５１と、除湿部５２と、分離部５３と、冷却部５５と、合流部５４と、排出口５６と、を備え、これらはカメラ２０とともに架台１２０上に設置される。除湿部５２は、例えばミクロミストフィルタである。分離部５３は、ボルテックスチューブと呼ばれることがある。圧縮部５１と除湿部５２とはラインＬ１を介して接続される。ラインＬ１は、圧縮部５１で加圧された空気が流れる配管である。除湿部５２と分離部５３とはラインＬ２を介して接続される。ラインＬ２は、除湿部５２で除湿された乾燥空気が流れる配管である。除湿部５２と合流部５４とはラインＬ３を介して接続される。ラインＬ３は、除湿部５２で分離された水分が流れる配管である。分離部５３と耐熱カメラケース２１とはラインＬ４を介して接続される。ラインＬ４は、分離部５３で分離された低温空気が流れる配管である。分離部５３と合流部５４とはラインＬ５を介して接続される。ラインＬ５は、分離部５３で分離された高温空気が流れる配管である。合流部５４と排出口５６とはラインＬ６を介して接続される。ラインＬ６は、合流部５４で合流した暖気と水分が流れる配管であり、水分は、排出口５６に到達するまでに暖気により気化される。

【0020】

圧縮部５１は、分離部５３が冷気を生成するための圧縮空気を供給するための装置である。圧縮部５１は、周囲の空気を取り入れ加圧し、圧縮空気を生成する。圧縮部５１は、ラインＬ１を介して除湿部５２へ圧縮空気を圧送する。

【0021】

除湿部５２は、分離部５３へ供給される圧縮空気（気体）から水分を除湿する機器である。除湿部５２は、圧縮部５１からの圧縮空気に含まれる水分をフィルタで除湿する。除湿部５２は、除湿した圧縮空気をラインＬ２を介して分離部５３へ供給する。また、除湿部５２は、圧縮空気から除湿した水分をラインＬ３を介して合流部５４へ供給する。従って、ラインＬ３は、除湿部５２で除湿された水分を排気ラインに排出する排水ラインとして機能する。

【0022】

分離部５３は、供給された圧縮空気を内部で回転させることで冷気と暖気に分離して、冷気によってカメラ２０を冷却する機器である。分離部５３は、渦動理論の原理(ボルテックスチューブの原理）を用いて冷気を生成する。具体的に、分離部５３は、供給された圧縮空気を管の内部で高速回転させる。分離部５３は、この高速回転により発生する内部での渦流、圧縮、膨張、圧力差を利用して冷気（熱を奪われた気体）と暖気（熱を奪った気体）とに分離する。分離部５３は、ラインＬ４を介して耐熱カメラケース２１へ冷気を供給する。これにより、耐熱カメラケース２１の内部に冷気が供給され、カメラ２０が冷気によって冷却される。従って、ラインＬ４は、分離部５３で分離された冷気によって耐熱カメラケース２１のカメラ２０を冷却する冷却部５５として機能する。また、分離部５３は、ラインＬ５を介して暖気を合流部５４へ排気する。従って、ラインＬ５は、分離部５３で分離された暖気を排出する排気ラインとして機能する。なお、冷気及び暖気の温度は特に限定されないが、冷気は－２０～６０℃程度であり、暖気は６０～１００℃程度に設定される。

【0023】

合流部５４は、ラインＬ３を介して供給された水分を受ける機器である。この水分をドレンと呼ぶことがある。合流部５４およびラインＬ６に滞留するドレンは、高速で供給される暖気と接触し、当該暖気の熱によって気化される。なお、合流部５４の具体的な構成については、後述する。ドレンが気化したドレン蒸気は、ラインＬ６を介して排出口５６から排出される。

【0024】

排出口５６は、分離部５３で分離された暖気および暖気により気化されたドレン蒸気を排出する部分である。排出口５６は、ラインＬ６の配管の端部が開口することによって構成される。排出口５６は、上方に開口している。これにより、蒸気は、上方へ向かって排出される。また、排出口５６で水滴が発生したとしても、当該水滴が排出口５６から落下することは防止される。図１に示すように、排出口５６は、カメラ２０と同じ空間である作業空間１１０に配置される。すなわち、排出口５６は、作業空間１１０を区切る壁部１１０ａの外側まで引き延ばされることなく、作業空間１１０内の何れかの位置に配置される。

【0025】

次に、図３～図５を参照して、合流部５４の具体例について説明する。図３～図５は、合流部５４周辺の構造を示す概略構成図である。

【0026】

図３に示す例においては、合流部５４が、ラインＬ５及び／又はＬ６よりもサイズの大きなＴ継手６０によって構成される。Ｔ継手６０の直管部６２の一方の端部はレデューサーを介して小径のラインＬ５に接続され、他方の端部はレデューサーを介して小径のラインＬ６に接続される。Ｔ継手６０の分岐部６１は、ラインＬ３に接続される。直管部６２の底部６２ａは、ドレンが溜まるドレン溜まりとして機能する。直管部６２の内径は、暖気を流すラインＬ５の流路の内径よりも大きい。従って、合流部５４は、分離部５３と合流部５４とを接続して暖気を流すラインＬ５よりも大きな流路断面積を有する。直管部６２の内部では、底部６２ａに溜まったドレンの液面において暖気が高速で通過することで、少なくとも一部のドレンが蒸発する。

【0027】

図４に示す例においては、合流部５４が、箱体７０によって構成される。箱体７０の一方の側面はラインＬ５に接続され、他方の側面はラインＬ６に接続される。箱体７０の上面はラインＬ３に接続される。箱体７０の底部７０ａは、ドレンが溜まるドレン溜まりとして機能する。箱体７０の横断面の断面積は、暖気を流すラインＬ５の流路の断面積よりも大きい。従って、合流部５４は、分離部５３と合流部５４とを接続して暖気を流すラインＬ５よりも大きな流路断面積を有する。箱体７０の内部では、底部７０ａに溜まったドレンの液面において暖気が高速で通過することで、ドレンが蒸発する。

【0028】

図５に示す例においては、合流部５４が、Ｕ字管８０によって構成される。Ｕ字管８０は、上下方向に延びる一対の上下管部８１，８２と、上下管部８１，８２の下端部同士を接続する水平管部８３と、を備える。一方の上下管部８１の上端部はラインＬ５に接続され、他方の上下管部８２の上端部ははラインＬ６に接続される。水平管部８３は、ラインＬ３に接続される。Ｕ字管８０の内径は、Ｌ５及び／又はＬ６の内径と同一である。なお、Ｕ字管８０の内径は、Ｌ５及び／又はＬ６よりも大経またはいくらか小径でもよい。水平管部８３の底部８３ａは、ドレンが溜まるドレン溜まりとして機能する。このように、水平管部８３は、水分を貯留する空間を含む。水平管部８３の内部では、底部８３ａに溜まったドレンの液面において暖気が高速で通過することで、ドレンが蒸発する。

【0029】

次に、冷却システム５０の作用・効果について説明する。

【0030】

冷却システム５０は、供給された圧縮空気を内部で回転させることで冷気と暖気に分離して、冷気によってカメラ２０を冷却する分離部５３を備えている。このような分離部５３に供給される圧縮空気は、上流側で除湿部５２によって水分を除湿される。このような水分は、分離部５３で分離された暖気に合流部５４で合流される。合流部５４で合流した水分は、分離部５３の暖気によって、排出口５６に到達するまでに蒸発されるため、水分の排出作業を別途行う必要なく外部へ排出することが可能となる。従って、分離部５３から分離した水分の受け皿が不要となる。また、点検時などに受け皿に溜めておいた水分を排出する作業も不要となる。また、カメラ２０や耐熱カメラケース２１に水分の影響によって結露などが生じることも抑制できる。更に、水分を水滴の状態ではなく、気体である蒸気として排出できるため、水滴を周辺環境に落下させることを抑制することができる。これらの効果は、追加の熱源を設ける必要無く、分離部５３で生成された暖気を流用して得られる。以上より、冷却に用いる気体から除湿した水分を効率的に処理できる。

【0031】

レードルクレーン１００はガーダ１と、吊具６を備え、ガーダ１上を移動する主トロリ２と、を含み、冷却システム５０はガーダ１に設置されてよい。ガーダ１は吊具６などに比して地上に対する移動が少ない。従って、冷却システム５０の地上に対する移動を抑制することができる。

【0032】

ラインＬ５とラインＬ３の合流部５４は、水分を貯留する空間を含んでよい。この場合、空間に貯留した水分と暖気とを接触させて蒸発させることができる。

【0033】

合流部５４は、分離部５３と合流部５４とを接続して暖気を流す流路（ラインＬ５）よりも大きな流路断面積を有してもよい。この場合、合流部５４は、底部の領域に水分を溜めておき、溜めた水分と暖気とを接触させて蒸発させることができる。

【0034】

合流部５４からの蒸気を排出する排出口５６は、上方に開口していてよい。この場合、排出口５６付近において水滴が生じたとしても、当該排出口５６から落下することを抑制できる。

【0035】

合流部５４からの蒸気を排出する排出口５６は、カメラ２０と同じ作業空間１１０に配置されてよい。例えば、排出口５６を別の空間に配置しようとする場合（図１の仮想線を参照）、蒸気の配管構造が複雑になる場合がある。それに対し、排出口５６を冷却対象物と同じ空間に配置することで、蒸気の配管構造をシンプルにすることができる。

【0036】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

【0037】

例えば、冷却対象物は特に限定されない。上述の実施形態のようにカメラのような画像を検出する機器の他、各種センサなどのように検出機器であればどのようなものでもよい。

【0038】

また、冷却システムが適用される対象構造物も、レードルクレーンに限定されない。本願発明は、水分を水滴として外部にそのまま排出することが好ましくない環境にある対象構造物に採用されることが好ましい。このような対象構造物として、例えば、ソーキングピットクレーン、スラブリフター付きクレーンなどの天井クレーンが挙げられる。

【符号の説明】

【0039】

１…ガーダ、２…主トロリ（トロリ）、６…吊具、５０…冷却システム、５２…除湿部、５３…分離部、５４…合流部、５６…排出口、１００…レードルクレーン（クレーン）、Ｌ３…ライン（排水ライン）、Ｌ４…ライン（冷却部）、Ｌ５…ライン（排気ライン）、。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】