JP6994409B2 - Ground freezing method - Google Patents
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Description
本発明は地盤凍結工法に関する。より詳細には、本発明は、地盤凍結工法で用いられる配管(凍結管、冷媒配管)の乾燥に関する技術である。 The present invention relates to a ground freezing method. More specifically, the present invention is a technique for drying pipes (freezing pipes, refrigerant pipes) used in the ground freezing method.
施工地盤の安定化、遮水、その他の目的で、所定領域の地盤を凍結する地盤凍結工法は従来から広く施工されている(例えば特許文献1参照)。
地盤凍結工法では、凍結するべき地盤に凍結管(冷媒配管)を配置して、凍結管内に冷媒を流すことにより、地盤から熱量を奪って対象とする地盤を凍結させている。
The ground freezing method of freezing the ground in a predetermined area for the purpose of stabilizing the construction ground, impermeable water, and other purposes has been widely used in the past (see, for example, Patent Document 1).
In the ground freezing method, a freezing pipe (refrigerant pipe) is placed in the ground to be frozen, and a refrigerant is allowed to flow in the freezing pipe to take heat from the ground and freeze the target ground.
ここで、従来の地盤凍結工法では、化学的に合成して製造した冷媒として、一次側冷媒(冷凍機側の冷媒)にフロン、そして二次冷媒(凍結管側を循環する冷媒)にはブラインを選択する場合が多い。そして、前記フロンとブラインを冷媒として使用する場合には、地盤凍結に必要な冷熱を確保するために、凍結管(特に二次側の凍結管)の管径を大きくして、二次側冷媒であるブラインの流量を多くする必要があった。
近年、一次側冷媒のフロンと二次側冷媒のブラインに代えて、一次側冷媒にアンモニア、そして二次冷媒にはCO2の様な自然冷媒を用いる地盤凍結工法が施工されている。
冷媒、特に二次側の冷媒を自然冷媒であるCO2を選択することのメリットの一つとして、凍結管(二次側の凍結管)の管径を小さくして、二次側冷媒の流量を少なくすることが出来る点が挙げられる。
Here, in the conventional ground freezing method, as the refrigerant produced by chemically synthesizing, the primary side refrigerant (refrigerant on the refrigerator side) is Freon, and the secondary refrigerant (refrigerant circulating on the freezing pipe side) is brine. Is often selected. When the Freon and brine are used as the refrigerant, the diameter of the freezing pipe (particularly the freezing pipe on the secondary side) is increased in order to secure the cold heat required for freezing the ground, and the secondary refrigerant is used. It was necessary to increase the flow rate of brine.
In recent years, a ground freezing method has been implemented in which ammonia is used as the primary refrigerant and a natural refrigerant such as CO 2 is used as the secondary refrigerant instead of chlorofluorocarbons as the primary refrigerant and brine as the secondary refrigerant.
One of the merits of selecting CO 2 as a natural refrigerant for the refrigerant, especially the secondary refrigerant, is to reduce the diameter of the freezing pipe (secondary freezing pipe) and reduce the flow rate of the secondary refrigerant. Can be mentioned as a point that can be reduced.
しかし、凍結管の管径を小さくすると、当該二次冷媒は-30~-45℃程度の低温で凍結管内を流れるために、凍結管内の水分が凍結して凍結管を閉塞する恐れがある。ここで、凍結管内の水分とは、凍結管内壁に結露などで付着または堆積している水分や凍結管内の空間に水蒸気として存在する水分も含まれる。この水分が凍結して氷となり、初期の氷は凍結管の径に対し非常に小さいものであっても、氷粒子が互いに接触すると、その接触部に結合が生じることは古くから知られており、凍結管の内部で氷がこの結合によって成長し、やがて凍結管を閉塞させる事象が発生する。そのため、二次側の凍結管に自然冷媒であるCO2を流す場合には、事前に凍結管内を乾燥させて、凍結管内から水分を除去しておく必要がある。
ここで、ブラインを二次側冷媒として使用する従来の地盤凍結工法では、上述した通り凍結管の管径が大きく、さらにブラインは水溶液であるため、ブライン自体に水分が混入しても成分的に大きな問題に至らず、さらに凍結管内で水分が凍結しても凍結管が閉塞されてしまうことはなかった。すなわち、ブラインの主剤である塩化カルシウムは不凍液であり、その効果により凍結管内の水分の存在で閉塞を起こす事態は発生しない。そのため、従来の地盤凍結工法では、二次側冷媒であるブラインを流す以前の段階で凍結管を乾燥して、凍結管内から水分を除去しておく必要性が無かった。
換言すれば、冷媒を流す以前の段階で凍結管を乾燥して、凍結管内から水分を除去する作業は、自然冷媒であるCO2を冷媒として選択する場合に初めて必要となる作業であり、ブラインを二次側冷媒として選択する従来の地盤凍結工法では必要としない作業であった。そのため、地盤凍結工法の施工前に凍結管内を効率的に乾燥する技術は、従来技術では提案されていなかった。
However, if the diameter of the freezing tube is reduced, the secondary refrigerant flows in the freezing tube at a low temperature of about −30 to −45 ° C., so that the water in the freezing tube may freeze and block the freezing tube. Here, the moisture in the freezing tube includes the moisture adhering or accumulating on the inner wall of the freezing tube due to dew condensation or the like, and the moisture existing as water vapor in the space inside the freezing tube. It has long been known that this water freezes into ice, and even if the initial ice is very small with respect to the diameter of the freezing tube, when ice particles come into contact with each other, a bond is formed at the contact portion. , Ice grows inside the freezing tube due to this binding, and eventually an event occurs that occludes the freezing tube. Therefore, when CO 2 which is a natural refrigerant is allowed to flow through the freezing tube on the secondary side, it is necessary to dry the inside of the freezing tube in advance to remove water from the inside of the freezing tube.
Here, in the conventional ground freezing method using brine as a secondary refrigerant, the diameter of the freezing pipe is large as described above, and since brine is an aqueous solution, even if water is mixed in the brine itself, it is a component. It did not lead to a big problem, and even if the water was frozen in the freezing tube, the freezing tube was not blocked. That is, calcium chloride, which is the main component of brine, is an antifreeze solution, and due to its effect, the presence of water in the freezing tube does not cause obstruction. Therefore, in the conventional ground freezing method, it is not necessary to dry the freezing pipe to remove water from the inside of the freezing pipe before flowing brine, which is a secondary refrigerant.
In other words, the work of drying the freezing pipe to remove water from the inside of the freezing pipe before flowing the refrigerant is necessary only when CO 2 which is a natural refrigerant is selected as the refrigerant, and brine. It was a work that was not required in the conventional ground freezing method of selecting as the secondary refrigerant. Therefore, a technique for efficiently drying the inside of the freezing pipe before the construction of the ground freezing method has not been proposed in the prior art.
ここで、空調機の冷媒配管における水分を除去するために、冷媒配管に加温された窒素ガスN2を供給した後、真空引きする技術が存在する(例えば、特許文献2)。窒素ガスを冷媒配管に供給するのは、水分を含有せず、不活性ガスだからである、
しかし、地盤凍結工法において凍結管内に窒素ガスN2を供給して乾燥しても、窒素ガスボンベから窒素を供給するため、窒素ガスの流量が少なくなり、特に凍結管内に空気、水が多い場合には、凍結管乾燥に長時間必要となる。また、連続して窒素ガスを供給することが出来ず、複数の窒素ガスボンベを切り継ぎする必要があり、その切り継ぎに時間が掛かってしまう。それに加えて、窒素ガスを施工現場(例えば、トンネル坑内)で大量に噴射すると、その施工現場が酸欠状態になってしまう。
そのため、地盤凍結工法の施工前に凍結管を乾燥するために、窒素ガスN2を供給した後に真空引きする技術を適用することは適切ではない。
Here, in order to remove water in the refrigerant pipe of the air conditioner, there is a technique of supplying heated nitrogen gas N 2 to the refrigerant pipe and then drawing a vacuum (for example, Patent Document 2). Nitrogen gas is supplied to the refrigerant pipe because it does not contain water and is an inert gas.
However, even if nitrogen gas N2 is supplied into the freezing pipe and dried in the ground freezing method, nitrogen is supplied from the nitrogen gas cylinder, so that the flow rate of nitrogen gas is small, especially when there is a lot of air and water in the freezing pipe. Is required for a long time to dry the freezing tube. In addition, it is not possible to continuously supply nitrogen gas, and it is necessary to cut and connect a plurality of nitrogen gas cylinders, which takes time. In addition, if a large amount of nitrogen gas is injected at a construction site (for example, in a tunnel), the construction site becomes oxygen deficient.
Therefore, it is not appropriate to apply the technique of evacuating after supplying nitrogen gas N2 in order to dry the freezing pipe before the construction of the ground freezing method.
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、液化した二酸化炭素(CO2)を二次冷媒として用いる地盤凍結工法であって、凍結管を効率的に乾燥することが出来て、しかも、大量の窒素ガスなどの不活性ガスを使用する必要が無い地盤凍結工法に用いる凍結管内の乾燥機構と乾燥機構により乾燥させた凍結管を用いる地盤凍結工法の提供を目的としている。 The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is a ground freezing method using liquefied carbon dioxide (CO 2 ) as a secondary refrigerant to efficiently dry a freezing pipe. The purpose is to provide a drying mechanism inside the freezing pipe used in the ground freezing method that does not require the use of a large amount of inert gas such as nitrogen gas, and a ground freezing method using a freezing pipe dried by the drying mechanism. There is.
本発明の地盤凍結工法は、凍結対象の熱を奪う凍結管(1)の二次側冷媒として二酸化炭素(CO2)を用いる地盤凍結工法において、
前記二次側冷媒である二酸化炭素を循環する凍結管(1)内に乾燥用気体を供給して、前記凍結管内の水分を除去する工程を含み、
前記二次側冷媒を循環させる工程を含むことを特徴としている。
The ground freezing method of the present invention is a ground freezing method using carbon dioxide (CO 2 ) as the secondary refrigerant of the freezing pipe (1) that takes heat of the object to be frozen.
A step of supplying a drying gas into a freezing tube (1) that circulates carbon dioxide as a secondary refrigerant to remove water in the freezing tube is included.
It is characterized by including a step of circulating the secondary side refrigerant.
本発明において、
前記凍結管(1)内に乾燥用気体を供給し凍結管(1)内の水分を除去する前記工程に、
前記乾燥用気体の露点温度を計測する工程と、
計測された前記露点温度に基づいて凍結管(1)内の水分が除去されたか否かを判断する工程を有していることが好ましい。
In the present invention
In the step of supplying a drying gas into the freezing tube (1) and removing the water content in the freezing tube (1).
The step of measuring the dew point temperature of the drying gas and
It is preferable to have a step of determining whether or not the water content in the freezing tube (1) has been removed based on the measured dew point temperature.
本発明において、前記冷媒である二酸化炭素を循環する凍結管(1)内に供給する乾燥用気体としては(乾燥した)空気を用いることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use (dried) air as the drying gas supplied into the freezing tube (1) that circulates carbon dioxide, which is the refrigerant.
また本発明において、前記露点温度を計測する工程は、凍結管(1)内に供給される乾燥用気体(例えば空気)の露点温度を計測する工程と、凍結管(1)から排出された乾燥用気体の露点温度を計測する工程を有し、
前記凍結管(1)内の水分が除去されたか否かを判断する工程は、凍結管(1)から排出された乾燥用気体の露点温度が凍結管(1)内に供給される乾燥用気体の露点温度に等しくなった際に凍結管(1)内の水分が除去された(乾燥された)と判断する工程を有しているのが好ましい。
或いは、本発明において、前記露点温度を計測する工程は、凍結管(1)から排出された乾燥用気体の露点温度を計測する工程を有し、
前記凍結管(1)内の水分が除去されたか否かを判断する工程は、凍結管(1)から排出された乾燥用気体の計測された露点温度が所定温度(例えば-70℃)以下になった際に凍結管(1)内の水分が除去された(乾燥された)と判断する工程を有しているのが好ましい。
Further, in the present invention, the steps for measuring the dew point temperature include the step for measuring the dew point temperature of the drying gas (for example, air) supplied into the freezing tube (1) and the drying discharged from the freezing tube (1). It has a process to measure the dew point temperature of the gas.
In the step of determining whether or not the water in the freezing tube (1) has been removed, the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube (1) is supplied to the freezing tube (1). It is preferable to have a step of determining that the moisture in the freezing tube (1) has been removed (dried) when the temperature becomes equal to the dew point temperature of.
Alternatively, in the present invention, the step of measuring the dew point temperature includes a step of measuring the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube (1).
In the step of determining whether or not the water in the freezing tube (1) has been removed, the measured dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube (1) is set to a predetermined temperature (for example, −70 ° C.) or less. It is preferable to have a step of determining that the water in the freezing tube (1) has been removed (dried) when the gas becomes dry.
本発明において、前記所定温度は、地盤凍結工法を適用する現場における雰囲気条件(例えば、温度や湿度)により設定されることが好ましい。 In the present invention, the predetermined temperature is preferably set according to the atmospheric conditions (for example, temperature and humidity) at the site where the ground freezing method is applied.
本発明の地盤凍結工法で用いられる凍結管乾燥機構(10)は、
凍結対象の熱を奪う凍結管(1)の二次側冷媒として二酸化炭素(CO2)を用いる地盤凍結工法で用いられる凍結管(1)内を乾燥させる凍結管乾燥機構(10)において、
乾燥用気体を圧縮して吐出する供給装置(2:例えばコンプレッサ)と、
供給装置(2)が吐出した乾燥用気体を乾燥する乾燥装置(3:例えば、冷凍式エアードライヤー3A及び吸着式エアードライヤー3B)と、
前記乾燥装置(3)から吐出された乾燥された乾燥用気体の露点温度を計測する第1の露点温度計測装置(4)と、
乾燥させる前記凍結管から排出された乾燥用気体(凍結管1内を流れた後の乾燥用気体)の露点温度を計測する第2の露点温度計測装置(9)を備えていることを特徴としている。
The freezing tube drying mechanism (10) used in the ground freezing method of the present invention is
In the freezing pipe drying mechanism (10) that dries the inside of the freezing pipe (1) used in the ground freezing method using carbon dioxide (CO 2 ) as the secondary refrigerant of the freezing pipe (1) that takes heat of the object to be frozen.
A supply device (2: for example, a compressor) that compresses and discharges the drying gas,
A drying device (3: for example, a refrigerating
A first dew point temperature measuring device (4) for measuring the dew point temperature of the dried drying gas discharged from the drying device (3), and a dew point temperature measuring device (4).
It is characterized by being provided with a second dew point temperature measuring device (9) for measuring the dew point temperature of the drying gas (drying gas after flowing in the freezing tube 1) discharged from the freezing tube to be dried. There is.
本発明の地盤凍結工法で用いられる前記凍結管乾燥機構(10)における、乾燥用気体を圧縮して吐出する前記供給装置(2)と、供給装置(2)が吐出した乾燥用気体を乾燥する前記乾燥装置(3)の装置仕様は、地盤凍結工法適用現場の雰囲気条件により設定される所定温度で決定されるのが好ましい。 In the freezing tube drying mechanism (10) used in the ground freezing method of the present invention, the supply device (2) that compresses and discharges the drying gas and the drying gas discharged by the supply device (2) are dried. The device specifications of the drying device (3) are preferably determined at a predetermined temperature set by the atmospheric conditions at the site where the ground freezing method is applied.
本発明における地盤凍結工法は、二次側冷媒としては液化二酸化炭素を用い、二酸化炭素を冷凍機で約1MPa程度に圧縮し、-45℃程度にして液化した二次冷媒を凍結管で循環し、凍結すべき対象から顕熱および/または液化二酸化炭素を気化させる潜熱を用いて熱を奪うことで前記対象を凍結させる。 The ground freezing method in the present invention uses liquefied carbon dioxide as the secondary refrigerant, compresses the carbon dioxide to about 1 MPa with a refrigerator, and circulates the liquefied secondary refrigerant at about −45 ° C. in a freezing pipe. The subject is frozen by removing heat from the subject to be frozen using latent heat and / or latent heat that vaporizes liquefied carbon dioxide.
本発明の実施に際して、凍結管(1)としては、全体が扁平な形状をしており、内部に複数列の微細な流路が形成されている部材(いわゆるマイクロチャンネル)、それ以外のタイプの配管、凍結管接続用の配管(5)、(7)、およびこれらを接続する継手部分を含んでいる。
本明細書において、「凍結管」なる文言は、二次側冷媒である二酸化炭素(CO2)冷媒が流過する領域の配管系を全て包含する意味で用いられている。ただし、冷凍機(乾燥装置)は、「凍結管」には包含されない。
また、「凍結管内の水分」とは、凍結管内に結露した状態の水分はもとより、凍結管内に水蒸気として存在する水分も含まれる。
In carrying out the present invention, the freezing tube (1) is a member (so-called microchannel) having a flat shape as a whole and having a plurality of rows of fine flow paths inside, and other types. It includes pipes, pipes (5) and (7) for connecting freezing pipes, and joint portions connecting them.
In the present specification, the term "freezing pipe" is used to include all piping systems in a region where a carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant, which is a secondary refrigerant, flows. However, the refrigerator (drying device) is not included in the "freezing tube".
Further, the "moisture in the freezing tube" includes not only the moisture in the state of dew condensation in the freezing tube but also the moisture existing as water vapor in the freezing tube.
上述の構成を具備する本発明によれば、地盤凍結用の循環冷媒(二次側冷媒)としてCO2を用いる地盤凍結工法において、凍結対象の熱を奪う凍結管(1)内の水分を効率的に除去することが出来る。
そのため、二次側冷媒としてCO2を選択して、従来の二次側冷媒としてブラインを循環する凍結管に比べ、凍結管(1)の管径を小さくして二次側冷媒の流量を少なくしても、凍結管(1)に冷媒(CO2)を流して循環させた時に、凍結管(1)内は乾燥しており内部の水分が除去されているので、凍結管(1)内の水分が凍って閉塞することが防止される。
また、凍結管(1)内に乾燥用気体を供給し、その乾燥用気体の露点温度を計測して凍結管(1)内の水分が除去されたか否か(凍結管1が乾燥したか否か)を判断するので、凍結管(1)内に水分が残留していても乾燥作業を中止するという不都合や、乾燥作業を必要以上に継続してしまうという不都合が防止できる。
地盤凍結工法に用いる前記凍結管(1)は、全長が数mから数百mにもなるが、その中間位置の乾燥状態を確認するために管の内面を露出させることなしに、乾燥用気体の供給口と排出口の露点温度で前記凍結管(1)全長の水分除去の判断を行うことができる。すなわち、中間位置で管内面を露出させるために水分が再び混入するリスクを回避できる。さらに、前記凍結管(1)全長のうち、どこに水分が溜まっているかなど、水分の位置や濃度の分布状況を問わず、乾燥させるべき区間の全長を乾燥できる、または乾燥したと判断できる。
ここで、露点温度とは、水蒸気を含む気体を冷却したとき、凝結すなわち結露が始まる温度をいい、露点温度計により直接測定を行なうか、気温と相対湿度から水蒸気圧を求め、その水蒸気圧を飽和水蒸気圧とする温度を求めることにより得ることができる。
According to the present invention having the above-mentioned configuration, in the ground freezing method using CO 2 as a circulating refrigerant (secondary side refrigerant) for freezing the ground, the water content in the freezing pipe (1) that takes heat of the object to be frozen is efficiently used. Can be removed as a target.
Therefore, CO 2 is selected as the secondary side refrigerant, and the pipe diameter of the freezing pipe (1) is made smaller to reduce the flow rate of the secondary side refrigerant as compared with the conventional freezing pipe that circulates brine as the secondary side refrigerant. Even so, when the refrigerant (CO 2 ) is passed through the freezing tube (1) and circulated, the inside of the freezing tube (1) is dry and the water inside is removed, so that the inside of the freezing tube (1) is removed. It prevents the water from freezing and blocking.
Further, whether or not the drying gas is supplied into the freezing tube (1) and the dew point temperature of the drying gas is measured to remove the water in the freezing tube (1) (whether or not the freezing
The freezing pipe (1) used in the ground freezing method has a total length of several meters to several hundreds of meters, but the drying gas is used without exposing the inner surface of the pipe in order to confirm the dry state at the intermediate position. The dew point temperature of the supply port and the discharge port can be used to determine the water removal of the entire length of the freezing pipe (1). That is, it is possible to avoid the risk of water being mixed again because the inner surface of the pipe is exposed at the intermediate position. Further, it can be determined that the entire length of the section to be dried can be dried or dried regardless of the position of the water and the distribution of the concentration such as where the water is accumulated in the total length of the freezing tube (1).
Here, the dew point temperature means the temperature at which condensation, that is, dew condensation starts when a gas containing water vapor is cooled, and the water vapor pressure is calculated by directly measuring with a dew point thermometer or by obtaining the water vapor pressure from the temperature and relative humidity. It can be obtained by determining the temperature to be the saturated water vapor pressure.
本発明において、前記凍結管(1)内の水分が除去されたか否かの判断は、凍結管(1)から排出された乾燥用気体の露点温度が凍結管(1)内に供給される乾燥用気体の露点温度に等しくなった際に凍結管(1)内の水分が除去されたと判断するか、または凍結管から排出された乾燥用気体の計測された露点温度が所定温度以下になった際に凍結管(1)内の水分が除去されたと判断するので、長大で凍結管(1)内という目視なども出来ない条件で、露点温度という客観的数値で凍結管(1)内の水分が除去できていることを判断できる。 In the present invention, whether or not the water in the freezing tube (1) has been removed is determined by drying in which the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube (1) is supplied into the freezing tube (1). When it becomes equal to the dew point temperature of the gas, it is judged that the water in the freezing tube (1) has been removed, or the measured dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube has fallen below the predetermined temperature. Since it is judged that the moisture in the freezing tube (1) has been removed at that time, the moisture in the freezing tube (1) is an objective numerical value of the dew point temperature under the condition that the inside of the freezing tube (1) is too long to be visually recognized. Can be determined to have been removed.
本発明において、凍結管(1)を乾燥するのに必要な乾燥用気体として、空気を乾燥用気体として用いることが出来る。そして、空気を使用すれば、大気中からコンプレッサ(2)等の機器を用いて凍結管(1)内に供給すれば良く、窒素ガスボンベ等を施工現場に持ち込む必要が無い。
そして、凍結管(1)内に供給される乾燥用気体の流量を大きくすることが出来るので、特に凍結管(1)内に多量の水分が存在する場合でも、凍結管乾燥作業の作業時間が長くなってしまうことが防止される。また、窒素ガスを用いた場合の様なボンベ切り継ぎの必要が無いため、切り継ぎ作業の作業時間が節減される。さらに、窒素ガスの場合の様に、施工現場(例えば、坑内)で乾燥用気体が大量に噴射されても、施工現場が酸欠状態になってしまうことも防止される。
In the present invention, air can be used as the drying gas as the drying gas required for drying the freezing tube (1). If air is used, it may be supplied from the atmosphere into the freezing pipe (1) using a device such as a compressor (2), and it is not necessary to bring a nitrogen gas cylinder or the like to the construction site.
Since the flow rate of the drying gas supplied into the freezing tube (1) can be increased, the working time of the freezing tube drying work is particularly long even when a large amount of water is present in the freezing tube (1). It is prevented from becoming long. In addition, since it is not necessary to cut the cylinder as in the case of using nitrogen gas, the work time of the cutting work is reduced. Further, as in the case of nitrogen gas, even if a large amount of drying gas is injected at the construction site (for example, in the mine), it is possible to prevent the construction site from becoming oxygen deficient.
本発明において、凍結管(1)内の水分が除去されたと判断する前記の所定温度は、地盤凍結工法適用現場の雰囲気条件により設定される。前記地盤凍結工法適用現場の雰囲気条件とは、凍結管(1)を設置し、凍結管(1)内の水分除去を行う現場空間の温度・湿度をいう。地盤凍結工法の施工現場は、場所は露天の地上や地下空間、春夏秋冬季節を問わず行われる。したがって、この施工現場の温度・湿度環境は様々であり、真夏の露天の高温下や真冬の低温下、または乾燥した露天や湿潤したトンネル坑内など、これらの温度・湿度条件を考慮して露点温度のしきい値となる所定温度を設定することにより、効率的な乾燥を行うことができる。 In the present invention, the predetermined temperature for determining that the water in the freezing pipe (1) has been removed is set according to the atmospheric conditions at the site where the ground freezing method is applied. The atmosphere condition at the site where the ground freezing method is applied refers to the temperature and humidity of the site space where the freezing pipe (1) is installed and the moisture in the freezing pipe (1) is removed. The construction site of the ground freezing method is carried out regardless of the location of the open-air ground or underground space, spring, summer, autumn and winter seasons. Therefore, the temperature and humidity environment of this construction site varies, and the dew point temperature takes into consideration these temperature and humidity conditions, such as under the high temperature of the open air in midsummer, the low temperature of the open air in midwinter, or in the dry open air or in a wet tunnel mine. By setting a predetermined temperature which is the threshold value of, efficient drying can be performed.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に、図1を参照して、二酸化炭素(CO2)を二次側冷媒として選択する地盤凍結工法の概要を説明する。
本発明は、二次側冷媒としてCO2を用いる地盤凍結工法に限定される。なお、冷却装置20の一次側冷媒としては、アンモニア(NH3)を用いた場合を例示しているが、一次側冷媒を限定する趣旨ではない。
図1に示すシステムは、二次側冷媒であるCO2を冷却、液化して凍結管1に供給する冷却装置20と冷媒循環ポンプ30を有している。冷却装置20は、CO2液化器11(二酸化炭素液化器)と、凝縮器12と、冷却塔13を備えている。そして、凍結すべき対象として地盤G中に凍結管1が配設されており、凍結管1内に二次側冷媒である液化二酸化炭素(液化CO2)を循環して、二次側冷媒であるCO2が地盤G中から顕熱と気化潜熱を吸収し、地盤Gを凍結している。図1において、矢印Aは、二次側冷媒であるCO2の流れを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, with reference to FIG. 1, the outline of the ground freezing method for selecting carbon dioxide (CO 2 ) as the secondary refrigerant will be described.
The present invention is limited to the ground freezing method using CO 2 as the secondary refrigerant. Although the case where ammonia (NH 3 ) is used as the primary side refrigerant of the
The system shown in FIG. 1 includes a
地中の凍結管1内を循環する際に地盤G中から顕熱と気化潜熱を吸収したCO2(気液混合状態)は、冷却装置20のCO2液化器11で熱交換されて液化し、液化CO2として、再び地盤G中(地中)の凍結管1内を循環する。
CO2液化器11において、二次側冷媒CO2が地中から奪った気化潜熱及び顕熱が投入される一次側冷媒NH3(自然冷媒)は膨張、気化する。蒸発、膨張した一次側冷媒NH3は、凝縮器12で水と熱交換して液化、凝縮される。一次側冷媒NH3と熱交換して加熱された水は冷却塔13で冷却され、一時側冷媒NH3から投入された熱が放熱される。すなわち、地盤Gから二次側冷媒CO2中に投入された気化潜熱及び顕熱は、二次側冷媒CO2、CO2液化器11、一次側冷媒NH3、凝縮器12、水を介して、冷却塔13で放熱される。
冷却装置における符号14は、一次側冷媒NH3を循環させる圧縮機(コンプレッサ)である。
CO 2 (gas-liquid mixed state) that has absorbed sensible heat and latent heat of vaporization from the ground G when circulating in the freezing
In the CO 2 liquefier 11, the primary side refrigerant NH 3 (natural refrigerant) into which the latent heat of vaporization and the sensible heat taken from the ground by the secondary side refrigerant CO 2 is input expands and vaporizes. The evaporated and expanded primary side refrigerant NH 3 exchanges heat with water in the
図示の実施形態では、二次側の冷媒が二酸化炭素CO2なので、凍結管1の管径を従来技術である冷媒にブラインを用いた場合よりも小さくすることが出来る。
図1では明確には示されていないが、二次側の凍結管1としては、全体が扁平な形状をしており、内部に複数列の微細な流路が形成されているタイプの凍結管、例えば「マイクロチャンネル」、を使用することも出来、また、それ以外のタイプの配管も凍結管として使用可能であり、凍結管接続用の配管を使用することも出来る。
In the illustrated embodiment, since the refrigerant on the secondary side is carbon dioxide CO 2 , the diameter of the freezing
Although not clearly shown in FIG. 1, the freezing
二次側冷媒として二酸化炭素CO2を選択した場合、凍結管1の管径を小さくすることが出来るが、凍結管の管径が小さく、また、二次側冷媒が二酸化炭素CO2であるがため、凍結管1に二次側冷媒CO2を流した時に、凍結管1内の水分が凍結して凍結管を閉塞する恐れが存在する。その様な事態を防止するためには、凍結管1に二次側冷媒CO2を流す前に、凍結管1内を乾燥して、凍結管1内から水分を除去しておく必要がある。
図1において、凍結管1には凍結管乾燥機構10が接続可能で、且つ、取り外し可能であり、凍結管乾燥機構10は、凍結管1に二次側冷媒CO2を流す前に凍結管1内を乾燥して、水分を除去する機能を有している。そして凍結管乾燥機構10は、図1で示す様に、例えば、凍結すべき対象の地盤Gへの二次側冷媒投入領域と、凍結すべき対象の地盤Gからの二次側冷媒排出領域において、凍結管1に接続されている。
図1においては、凍結管1と凍結管乾燥機構10は、循環する乾燥用気体がクローズドシステムで記載されているが、オープンシステムでも使用される。
When carbon dioxide CO 2 is selected as the secondary side refrigerant, the pipe diameter of the freezing
In FIG. 1, the freezing
In FIG. 1, the freezing
図1の凍結管乾燥機構10について、図2を参照してさらに説明する。
図2において、凍結管乾燥機構10はコンプレッサ2(気体供給装置)と乾燥装置3を備え、乾燥装置3は、冷凍式エアードライヤー3A、吸着式エアードライヤー3Bを有している。
さらに、凍結管乾燥機構10は、乾燥用気体を凍結管1に供給する乾燥用気体供給配管5、凍結管1を流れた後の乾燥用気体を排出する乾燥用気体排出配管7、乾燥用気体供給配管5に配置される第1の露点温度計測装置4、乾燥用気体排出配管7の大気開放側端部7Aの近傍に配置される第2の露点温度計測装置9を有している。
The freezing
In FIG. 2, the freezing
Further, the freezing
コンプレッサ2は、乾燥用気体を取り込み、圧縮し、当該圧縮された乾燥用気体を、配管P1を介して冷凍式エアードライヤー3Aに供給する。
冷凍式エアードライヤー3Aは、コンプレッサ2から供給された圧縮乾燥用気体を、冷凍機を使用して例えば-70℃以下に冷却し、飽和水蒸気量の差によって乾燥用気体中に包含されている水分を分離、除去して、乾燥させる。冷凍式エアードライヤー3Aで乾燥された乾燥用気体は、配管P2を介して吸着式エアードライヤー3Bに供給される。
吸着式エアードライヤー3Bでは、冷凍式エアードライヤー3Aで乾燥された乾燥用気体に残存している水分を乾燥剤(例えば、シリカゲル)などに吸着させて、(乾燥用気体を)さらに乾燥させる。
図示の実施形態では、冷凍式エアードライヤー3Aと吸着式エアードライヤー3Bを併用して、コンプレッサ2から吐出される乾燥用気体を二段階で乾燥することにより、乾燥効果を向上している。
The
The refrigerating
In the adsorption
In the illustrated embodiment, the refrigerating
窒素ガスN2のように、空気以外の気体を乾燥用気体として用いる場合、ボンベに貯蔵するタイプの気体を乾燥用気体として選択することとなり、ボンベから供給される乾燥用気体(N2)流量が少ないため、凍結管内に水分が多い場合には、凍結管内の乾燥に長時間が必要となる。また、ボンベの切り継ぎが必須となるため、その分、余計な時間が必要である。
さらに、乾燥作業の施工現場(例えば、坑内)で窒素ガスを大量に噴射した際に、その施工現場(構内)が酸欠状態となる恐れが生じる。そのため、コンプレッサにより連続して大量供給することが出来て、施工現場の酸欠の恐れが無い空気(エアー)を乾燥用気体として選択するのが望ましい。
When a gas other than air is used as the drying gas, such as nitrogen gas N 2 , the type of gas stored in the cylinder is selected as the drying gas, and the flow rate of the drying gas (N 2 ) supplied from the cylinder. If there is a lot of water in the freezing tube, it takes a long time to dry in the freezing tube. In addition, since it is essential to cut and connect the cylinders, extra time is required.
Further, when a large amount of nitrogen gas is injected at the construction site (for example, in the mine) of the drying work, there is a possibility that the construction site (inside the premises) becomes oxygen deficient. Therefore, it is desirable to select air as the drying gas, which can be continuously supplied in large quantities by the compressor and has no risk of oxygen deficiency at the construction site.
図2において、乾燥装置3の吸着式エアードライヤー3Bの吐出口は、乾燥用気体供給配管5に連通しており、乾燥用気体供給配管5の他端は、第1の接続装置6を介して凍結管1の乾燥用気体供給側端部1Aに連通している。
また、凍結管1の排出側端部1Bからは、凍結管1を流れた後の乾燥用気体が排出される。当該排出された乾燥用気体(凍結管1を流れた後の乾燥用気体)は、第2の接続装置8を介して、乾燥用気体排出配管7を流過する。乾燥用気体排出配管7の他端7A(凍結管1接続側とは反対側の端部)は、大気開放されている。図示の実施形態では、乾燥用気体はオープンシステムで凍結管1内の水分を除去する機構を説明しているが、クローズドシステムによる機構でも可能である。乾燥用気体として空気を用いる場合、オープンシステムを適用し、他の窒素ガスN2などを用いる場合にはクローズドシステムを適用することが考えられる。
ここで、第1及び第2の接続装置6、8としては、従来公知の空気配管接続用のコネクタを使用することが出来る。
In FIG. 2, the discharge port of the adsorption
Further, the drying gas after flowing through the freezing
Here, as the first and second connecting
乾燥用気体供給配管5における吸着式エアードライヤー3Bの吐出口近傍には、第1の露点温度計測装置4(露点温度計)が設けられている。第1の露点温度計測装置4は、吸着式エアードライヤー3Bから吐出された乾燥された乾燥用気体(凍結管1内に供給される乾燥用気体)の露点温度を計測する機能を有している。
また、乾燥用気体排出配管7の大気開放側端部7Aの近傍には、第2の露点温度計測装置9(露点温度計)が設けられている。第2の露点温度計測装置9(露点温度計)は、排出された乾燥用気体(凍結管1を流れて排出された乾燥用気体)の露点温度を計測する機能を有している。
乾燥用気体供給配管5には、凍結管1内に供給される乾燥用気体量を計測する風量計15が設けられており、風量計15による計測結果は図示しない乾燥用気体供給に係る制御装置に送信され、乾燥用気体供給に係る後述の制御に用いられる。
明確には図示されないが、凍結管乾燥機構10のコンプレッサ2、乾燥装置3(冷凍式エアードライヤー3A、吸着式エアードライヤー3B)、乾燥用気体供給配管5、乾燥用気体排出配管7は、地盤凍結工法の施工現場に設置される設備配置用構造体40に固定されている。
A first dew point temperature measuring device 4 (dew point thermometer) is provided in the vicinity of the discharge port of the adsorption
Further, a second dew point temperature measuring device 9 (dew point thermometer) is provided in the vicinity of the atmosphere open
The drying gas supply pipe 5 is provided with an
Although not clearly shown, the
凍結管1内の水分を除去し乾燥させる際には、凍結管乾燥機構10のコンプレッサ2、乾燥装置3(冷凍式エアードライヤー3A、吸着式エアードライヤー3B)を駆動して、乾燥用気体を生成する。
生成された乾燥用気体は、吸着式エアードライヤー3Bから吐出され、乾燥用気体供給配管5、第1の接続装置6を介して、凍結管1内に継続的に供給される。凍結管1に供給された乾燥用気体は、凍結管1内を流れた後、第2の接続装置8、乾燥用気体排出配管7を流過して乾燥用気体排出配管7の大気開放側端部7Aから大気中に拡散する。図2では乾燥用気体の流れる方向を矢印Bで示している。
乾燥用気体が凍結管1内を流れることで、凍結管1内の水分が除去されて凍結管1内は乾燥する。
When removing the moisture in the freezing
The generated drying gas is discharged from the adsorption
When the drying gas flows in the freezing
凍結管1内の水分が除去されたか否か(凍結管1内が乾燥したか否か)は、第1の露点温度計4の計測結果、第2の露点温度計9の計測結果に基づき判断している。
乾燥装置3(吸着式エアードライヤー3B)から吐出された乾燥された乾燥用気体(凍結管1内に供給される乾燥用気体)の露点温度は、施工する場所の雰囲気条件によって凍結管1内に供給すべき乾燥用気体の露点温度として乾燥装置3で設定するので、乾燥装置3側の環境が変わらなければ一定であり、変化しない。
図示の実施形態では、第1の露点温度計4により計測する際は、吸着式エアードライヤー3Bから乾燥用気体が吐出された直後の領域で計測されている。ただし、第1の露点温度計4により露点温度を計測する際には、吸着式エアードライヤー3Bから乾燥用気体が吐出された直後の領域に限定される訳ではなく、乾燥用気体供給配管5におけるその他の領域に第1の露点温度計4を設けても良い。
凍結管1を流れた後の乾燥用気体(凍結管1から排出された乾燥用気体)の露点温度を第2の露点温度計9により計測する際は、例えば、乾燥用気体排出配管7の大気開放側端部7A近傍に第2の露点温度計9を設けるのが好ましい。
Whether or not the water in the freezing
The dew point temperature of the dried drying gas (drying gas supplied into the freezing tube 1) discharged from the drying device 3 (adsorption
In the illustrated embodiment, when the measurement is performed by the first dew point thermometer 4, the measurement is performed in the region immediately after the drying gas is discharged from the adsorption
When measuring the dew point temperature of the drying gas (drying gas discharged from the freezing pipe 1) after flowing through the freezing
周知の様に、露点温度と乾燥用気体(例えば、空気)の乾燥度合とは(同一温度において)相関関係があり、露点温度が高ければ乾燥用気体は湿っており、露点温度が低ければ乾燥用気体は乾いている。
凍結管1を乾燥する際には、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度が所定温度以下になったら、凍結管1内の水分が除去されたと判断する時の所定温度として、地盤凍結工法を実施する場所または地盤凍結工法に用いる凍結管内の乾燥を実施する場所における雰囲気条件(温度、湿度)、施工実績等に基づいて、乾燥用気体の目標露点温度(例えば-40℃~-70℃)として所定温度を設定し、凍結管1内の水分が除去されたと判断する。
また、目標露点温度としての所定温度を設定することで、所定温度に対応して乾燥装置3(冷凍式エアードライヤー3A、吸着式エアードライヤー3B)、コンプレッサ(供給装置)2の仕様を決定することにより効率的な乾燥が実施できる。
As is well known, there is a correlation (at the same temperature) between the dew point temperature and the degree of dryness of the drying gas (for example, air). The gas is dry.
When drying the freezing
Further, by setting a predetermined temperature as the target dew point temperature, the specifications of the drying device 3 (refrigerating
凍結管乾燥機構10を駆動し、乾燥用気体を凍結管1内に流過させ、凍結管1を徐々に乾燥させると、それに伴い凍結管1内の露点温度が徐々に低下する。
第2の露点温度計9により計測された凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度が、第1の露点温度計4により計測された凍結管1内に供給された乾燥用気体の露点温度と等しくなった際は、凍結管1内の乾燥用気体の露点温度は目標露点温度に達し、「乾燥が完了した」と判断することが出来る。
或いは、第2の露点温度計9により計測された凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度が、目標露点温度(例えば、-70℃)以下になった際に、「乾燥が完了した」と判断することが出来る。この場合には、乾燥用気体供給側の領域に第1の露点温度計4を必ずしも配置する必要はない。
When the freezing
The dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing
Alternatively, when the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing
次に、図3を参照して、図示の実施形態において、地盤凍結工法に用いる凍結管1内の水分を除去する(乾燥させる)手順を説明する。
図3のフローチャートにおいて、ステップS1~S5は、凍結管乾燥機構10におけるコンプレッサ2(供給装置)、冷凍式エアードライヤー3A及び吸着式エアードライヤー3B(乾燥装置3)を選定し、それぞれの仕様を決定する作業に関する。そして、ステップS6~S11は、凍結管乾燥機構10により凍結管1内を乾燥させる作業に関する。
ステップS1では、凍結管1の体積を従来公知の方法で算出する。
ステップS2では、地盤凍結施工の全体工程に基づき、必要に応じてステップS1で算出された凍結管1の体積を参照して、凍結管1の乾燥日数を決定する。
Next, with reference to FIG. 3, a procedure for removing (drying) the water content in the freezing
In the flowchart of FIG. 3, in steps S1 to S5, the compressor 2 (supply device), the refrigerating
In step S1, the volume of the freezing
In step S2, the number of days for drying the freezing
ステップS3では、ステップS1で算出した凍結管1の体積、ステップS2で決定した乾燥日数に基づいて、コンプレッサ2の容量を算出し、決定する。
次のステップS4では、凍結管1に供給する乾燥用気体の目標露点温度を設定する。
目標露点温度は、凍結管1内の水分が除去されたと判断するのに用いられ、乾燥装置3で設定される露点温度として用いられ、また凍結管1内の水分が除去された時に所定温度以下と判断する管理値としても用いられる。
当該目標露点温度は、雰囲気条件である温度、湿度に基づき、過去の施工実績、或いは実験による検証結果を参照して設定する。
発明者の実験では、冬季の低温、中低湿度の地下空間における雰囲気条件での乾燥作業ならびに、夏季の高温、高湿度の屋外における雰囲気条件での凍結管乾燥作業において、それぞれの雰囲気の大気圧における露点温度を求め、目標露点温度は-40~-70℃に設定して、良好な乾燥結果となった。
実際の乾燥作業空間雰囲気条件を考えると、略々、目標露点温度は、-40℃~-70℃としてよい。
ステップS5では、ステップS4で設定した目標露点温度を参照して、冷凍式エアードライヤー3A及び吸着式エアードライヤー3Bの仕様を決定する。そして、ステップS6に進む。
ここで、ステップS4、ステップS5における目標露点温度の設定、冷凍式エアードライヤー3A及び吸着式エアードライヤー3Bの仕様決定の際は、露点温度一覧表を好適に用いることが出来る。露点温度一覧表については、既存の数値(例えば、「JIS Z 8806 湿度-測定方法」内の水の飽和蒸気圧)から作成可能である。
In step S3, the capacity of the
In the next step S4, the target dew point temperature of the drying gas supplied to the freezing
The target dew point temperature is used to determine that the moisture in the freezing
The target dew point temperature is set based on the atmospheric conditions such as temperature and humidity, with reference to past construction results or experimental verification results.
In the inventor's experiment, the atmospheric pressure of each atmosphere was found in the drying work in the low temperature, medium and low humidity underground space in winter, and the freezing tube drying work in the outdoor atmosphere condition of high temperature and high humidity in summer. The dew point temperature was determined and the target dew point temperature was set to −40 to −70 ° C., and good drying results were obtained.
Considering the actual drying work space atmosphere conditions, the target dew point temperature may be approximately −40 ° C. to −70 ° C.
In step S5, the specifications of the refrigerating
Here, the dew point temperature list can be suitably used when setting the target dew point temperature in steps S4 and S5 and determining the specifications of the refrigerating
ステップS6では、凍結管乾燥機構10のコンプレッサ2、乾燥装置3(冷凍式エアードライヤー3A、吸着式エアードライヤー3B)を駆動し、凍結管1に乾燥用気体を継続的に送風する(供給する)。そしてステップS7に進む。
ステップS7では、乾燥用気体の凍結管1の入口側(凍結管1内に乾燥用気体を供給する側)と出口側(凍結管1を流過した乾燥用気体が排出される側)の露点温度を計測する。
乾燥用気体の凍結管1の入口側の露点温度は、吸着式エアードライヤー3Bの吐出口の近傍に配置された第1の露点温度計4により計測し、乾燥用気体の凍結管1の出口側の露点温度は、乾燥用気体排出配管7における大気開放側端部7Aの近傍に配置された第2の露点温度計9により計測する。
第1の露点温度計4による露点温度の計測は、乾燥用気体の供給初期の段階で、例えば1回だけ行えば良い。第1の露点温度計4により露点温度が計測される乾燥用気体は、冷凍式エアードライヤー3A、吸着式エアードライヤー3Bで低温化され、乾燥されているので、凍結管1を乾燥する間は殆ど変動しないからである。ただし、凍結管1を乾燥する間に、第1の露点温度計4による乾燥用気体の露点温度を、継続して計測することも出来る。
凍結管1から排出された空気の露点温度を、第2の露点温度計9により計測することについては、乾燥用気体を凍結管1内に供給する間、継続して行う。
In step S6, the
In step S7, the dew points on the inlet side (the side that supplies the drying gas into the freezing tube 1) and the outlet side (the side where the drying gas that has passed through the freezing
The dew point temperature on the inlet side of the freezing
The measurement of the dew point temperature by the first dew point thermometer 4 may be performed only once, for example, at the initial stage of supplying the drying gas. The drying gas whose dew point temperature is measured by the first dew point thermometer 4 is cooled by the refrigerating
The dew point temperature of the air discharged from the freezing
次のステップS8では、第1の露点温度計4により計測した露点温度、すなわち、凍結管1に供給される乾燥用気体の露点温度と、第2の露点温度計9により計測した露点温度、すなわち、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度を比較する。
凍結管1に供給される乾燥用気体の露点温度(第1の露点温度計4により計測した露点温度)と、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度(第2の露点温度計9により計測した露点温度)が等しくなれば(ステップS8が「Yes」)、凍結管1内の水分が十分に除去されて、「凍結管1の乾燥が完了した」と判断する。そして、ステップS10に進む。
In the next step S8, the dew point temperature measured by the first dew point thermometer 4, that is, the dew point temperature of the drying gas supplied to the freezing
The dew point temperature of the drying gas supplied to the freezing tube 1 (the dew point temperature measured by the first dew point thermometer 4) and the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube 1 (the second dew point thermometer 9). If the dew point temperature measured by the above (step S8 is “Yes”) is equal (step S8 is “Yes”), it is determined that the water content in the freezing
一方、凍結管1に供給される乾燥用気体の露点温度(第1の露点温度計4により計測した露点温度)と、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度(第2の露点温度計9により計測した露点温度)が等しくない(ステップS8が「No」)、すなわち、第1露点温度計で計測された露点温度より、第2の露点温度計で計測された露点温度が高い場合は、凍結管1内の水分は十分に除去されておらず、「凍結管1内が乾燥していない」と判断する。そして、ステップS9に進む。
ここで、凍結管1に供給される乾燥用気体の露点温度(第1の露点温度計4により計測した露点温度)と、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度(第2の露点温度計9により計測した露点温度)とを比較する以外の態様で、凍結管1内の水分が十分に除去されたか否か、すなわち、凍結管1の乾燥が完了したか否かを判断することが出来る。
例えば、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度(第2の露点温度計9により計測した露点温度)と所定の目標露点温度(例えば、-70℃)を比較して、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度が所定の目標露点温度以下になった際に、「凍結管1の乾燥が完了した」と判断することも可能である。上述した通り、係る態様で制御を行う場合には、第1の露点温度計4により露点温度を計測する工程は省略できる。
凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度と所定の目標露点温度を比較する制御の場合には、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度と所定の目標露点温度が等しくなれば、ステップS8で凍結管1の「乾燥が完了した」と判断される。
On the other hand, the dew point temperature of the drying gas supplied to the freezing tube 1 (the dew point temperature measured by the first dew point thermometer 4) and the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube 1 (the second dew point temperature). When the dew point temperature measured by the total 9 is not equal (step S8 is "No"), that is, the dew point temperature measured by the second dew point thermometer is higher than the dew point temperature measured by the first dew point thermometer. Determines that "the inside of the freezing
Here, the dew point temperature of the drying gas supplied to the freezing tube 1 (the dew point temperature measured by the first dew point thermometer 4) and the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube 1 (the second dew point). It is determined whether or not the water content in the freezing
For example, the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube 1 (the dew point temperature measured by the second dew point thermometer 9) is compared with a predetermined target dew point temperature (for example, −70 ° C.), and the freezing
In the case of control for comparing the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing
ステップS9では、第1の露点温度計4の計測結果(凍結管1内に供給された乾燥用気体の露点温度)と、第2の露点温度計9の計測結果(凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度)と、それまでの乾燥作業に費やされた時間(経過時間)等を参照して、凍結管1内を乾燥させる作業が予定通りに進行しているか否かを判断する。
ステップS9における判断では、例えば、第2の露点温度計9の計測結果(凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度)が、第1の露点温度計4の計測結果(凍結管1内に供給された乾燥用気体の露点温度)に近づく速度が予定に比べて遅れている場合には、凍結管1内を乾燥させる作業が予定通りに進行していないと判断する。
なお、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度(第2の露点温度計9により計測した露点温度)と所定の目標露点温度(例えば、-70℃)を比較する態様の制御を行う場合には、ステップS9では、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度と、所定の目標露点温度と、それまでの乾燥作業に費やされた時間(経過時間)等を参照して、凍結管1内を乾燥させる作業が予定通りに進行しているか否かを判断する。
In step S9, the measurement result of the first dew point thermometer 4 (the dew point temperature of the drying gas supplied into the freezing tube 1) and the measurement result of the second dew point thermometer 9 (discharged from the freezing tube 1). Dew point temperature of the drying gas) and the time (elapsed time) spent on the drying work up to that point are referred to to determine whether the work to dry the inside of the freezing
In the determination in step S9, for example, the measurement result of the second dew point thermometer 9 (the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube 1) is the measurement result of the first dew point thermometer 4 (inside the freezing tube 1). If the speed of approaching the dew point temperature of the drying gas supplied to the freezing
The mode of comparing the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube 1 (the dew point temperature measured by the second dew point thermometer 9) and the predetermined target dew point temperature (for example, −70 ° C.) is controlled. In this case, in step S9, the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing
ステップS9の判断の結果、凍結管1内を乾燥させる作業が予定通りに進行している場合は(ステップS9が「Yes」)、ステップS6に戻り、コンプレッサ2、冷凍式エアードライヤー3A、吸着式エアードライヤー3Bの仕様は変更することなく、凍結管1に乾燥用気体を送風する(供給する)。
一方、ステップS9の判断の結果、凍結管1内を乾燥させる作業が予定通りに進行していない場合は(ステップS9が「No」)、ステップS3に戻り、凍結管乾燥機構10のコンプレッサ2或いは乾燥装置3の仕様を再検討し、必要に応じて変更する。そして、ステップS4以下を実行して、凍結管1に乾燥用気体を送風する(供給する)。
As a result of the determination in step S9, if the work of drying the inside of the freezing
On the other hand, as a result of the determination in step S9, if the work of drying the inside of the freezing
ステップS10では、ステップS8で凍結管1の「乾燥が完了した」と判断されているので、凍結管1に乾燥用気体を送風することを停止する。
そしてステップS11に進み、凍結管1内、その他の配管(乾燥用気体供給配管、乾燥用気体排出配管)内を真空引きして、充填している乾燥用気体を取り除く。真空引きは、従来公知の機器を用いて、従来公知の態様で行う。
ステップS11が終了すると、凍結管1内の水分を除去して乾燥させる作業も完了するので、二次側冷媒CO2を凍結管1内に循環させて、地盤を凍結する作業を開始することが出来る。
In step S10, since it is determined in step S8 that the freezing
Then, the process proceeds to step S11, and the inside of the freezing
When step S11 is completed, the work of removing the water in the freezing
図示の実施形態によれば、二次側冷媒に二酸化炭素CO2を用いる地盤凍結工法において、凍結管乾燥機構10により凍結管1内を効率的に乾燥することが出来る。
そのため、二次側冷媒CO2が循環する凍結管1の管径を小さくしても、凍結管1に二次側冷媒CO2が流過しても、凍結管1内は乾燥しており内部の水分が除去されているので、凍結管1内で水分が凍結して閉塞することが防止される。
According to the illustrated embodiment, in the ground freezing method using carbon dioxide CO 2 as the secondary refrigerant, the inside of the freezing
Therefore, even if the diameter of the freezing
図示の実施形態では、凍結管1内に供給される乾燥用気体の露点温度を第1の露点温度計4により計測し、凍結管1から排出される乾燥用気体の露点温度を第2の露点温度計9により計測し、第2の露点温度計9の計測結果が第1の露点温度計の計測結果と等しくなった場合に、凍結管1内の水分が除去され、凍結管1が乾燥したと判断している。或いは、凍結管1から排出された乾燥用気体の露点温度と所定の目標露点温度が等しくなった場合に、凍結管1が乾燥したと判断している。
そのため、凍結管1内に水分が残留しているか否かを容易且つ正確に判断することが出来るので、水分が残留した状態で乾燥作業を中止し、或いは、乾燥作業を必要以上に継続してしまうという不都合が防止される。
In the illustrated embodiment, the dew point temperature of the drying gas supplied into the freezing
Therefore, it is possible to easily and accurately determine whether or not water remains in the freezing
また、図示の実施形態によれば、凍結管1を乾燥するのに必要な乾燥用気体として、作業空間の空気を乾燥して乾燥用気体として用いている。空気は大気中からコンプレッサ2により取り込むことが出来るので、窒素ガスの様なボンベは必要としない。そのため、ボンベ切り継ぎ作業が不要であり、特に凍結管1内に多量の水分が存在する場合に、凍結管1内に供給される乾燥用気体(空気)の流量を大きくすることが容易である。
そして、ボンベ切り継ぎの必要が無いため、切り継ぎ作業の作業時間が節減される。
また、乾燥用気体が空気であれば、施工現場(例えば、坑内)で乾燥用気体が大量に噴射されても、施工現場が酸欠状態になってしまうことが防止される。
Further, according to the illustrated embodiment, as the drying gas required for drying the freezing
Further, since there is no need to cut and join the cylinder, the work time of the cutting and joining work is reduced.
Further, if the drying gas is air, even if a large amount of the drying gas is sprayed at the construction site (for example, in the mine), it is possible to prevent the construction site from becoming oxygen deficient.
さらに、凍結管1に供給する乾燥用気体を乾燥させるに際して、乾燥装置3として冷凍式エアードライヤー3A及び吸着式エアードライヤー3Bを併用して、二段階でコンプレッサ2から吐出される乾燥用気体を乾燥しているので、コンプレッサ2から突出される圧縮された乾燥用気体を必要な程度まで乾燥することが出来る。
それに加えて、凍結管1内を乾燥させる作業の際に当該作業が予定通りに進行しているか否かを確認し(図3のステップS9)、予定通りに進行していない場合は凍結管乾燥機構10を構成する機器(コンプレッサ2、乾燥装置3)の仕様、その他を見直すので、凍結管1の乾燥作業を効率的且つ確実に行うことが出来る。
Further, when the drying gas supplied to the freezing
In addition to that, when the work of drying the inside of the freezing
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。 It should be added that the illustrated embodiment is merely an example and is not a description intended to limit the technical scope of the present invention.
1・・・凍結管
2・・・コンプレッサ(供給装置)
3・・・乾燥装置
3A・・・冷凍式エアードライヤー
3B・・・吸着式エアードライヤー
4・・・第1の露点温度計(第1の露点温度計測装置)
5・・・乾燥用気体供給配管
6・・・第1の接続装置(コネクタ)
7・・・乾燥用気体排出配管
8・・・第2の接続装置(コネクタ)
9・・・第2の露点温度計(第2の露点温度計測装置)
10・・・凍結管乾燥機構
1 ... Freezing
3 ...
5 ... Drying gas supply pipe 6 ... First connecting device (connector)
7 ... Drying
9 ... Second dew point thermometer (second dew point temperature measuring device)
10 ... Freezing tube drying mechanism
Claims (8)
前記二次側冷媒である二酸化炭素を循環する凍結管内に乾燥用気体を供給して、前記凍結管内の水分を除去する工程を含み、
前記二次側冷媒を循環させる工程を含むことを特徴とする地盤凍結工法。 In the ground freezing method that uses carbon dioxide as the secondary refrigerant of the freezing pipe that takes away the heat of the object to be frozen.
A step of supplying a drying gas into a freezing tube that circulates carbon dioxide, which is a secondary refrigerant, to remove water in the freezing tube is included.
A ground freezing method comprising a step of circulating the secondary refrigerant.
前記乾燥用気体の露点温度を計測する工程と、
計測された前記露点温度に基づいて凍結管内の水分が除去されたか否かを判断する工程を含む請求項1の地盤凍結工法。 In the step of supplying a drying gas into the freezing tube and removing water in the freezing tube,
The step of measuring the dew point temperature of the drying gas and
The ground freezing method according to claim 1, which comprises a step of determining whether or not the water in the freezing tube has been removed based on the measured dew point temperature.
凍結管内に供給される乾燥用気体の露点温度を計測する工程と、
凍結管から排出された乾燥用気体の露点温度を計測する工程を有し、
前記凍結管内の水分が除去されたか否かを判断する工程は、凍結管から排出された乾燥用気体の露点温度が凍結管内に供給される乾燥用気体の露点温度に等しくなった際に凍結管内の水分が除去されたと判断する工程を有している請求項2の地盤凍結工法。 The step of measuring the dew point temperature is
The process of measuring the dew point temperature of the drying gas supplied in the freezing tube,
It has a process of measuring the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube.
In the step of determining whether or not the water in the freezing tube has been removed, the inside of the freezing tube is in the freezing tube when the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube becomes equal to the dew point temperature of the drying gas supplied in the freezing tube. The ground freezing method according to claim 2 , which comprises a step of determining that the water content of the above has been removed.
凍結管から排出された乾燥用気体の露点温度を計測する工程を有し、
前記凍結管内の水分が除去されたか否かを判断する工程は、凍結管から排出された乾燥用気体の計測された露点温度が所定温度以下になった際に凍結管内の水分が除去されたと判断する工程を有している請求項2の地盤凍結工法。 The step of measuring the dew point temperature is
It has a process of measuring the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube.
In the step of determining whether or not the moisture in the freezing tube has been removed, it is determined that the moisture in the freezing tube has been removed when the measured dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube becomes equal to or lower than a predetermined temperature. The ground freezing method according to claim 2 , which has a step of performing.
乾燥用気体を圧縮して吐出する供給装置と、
供給装置が吐出した乾燥用気体を乾燥する乾燥装置と、
前記乾燥装置から吐出された乾燥された乾燥用気体の露点温度を計測する第1の露点温度計測装置と、
乾燥させる前記凍結管から排出された乾燥用気体の露点温度を計測する第2の露点温度計測装置を備えていることを特徴とする凍結管乾燥機構。 In the mechanism for drying the inside of the freezing pipe used in the ground freezing method that uses carbon dioxide as the secondary refrigerant of the freezing pipe that takes away the heat of the object to be frozen.
A supply device that compresses and discharges the drying gas,
A drying device that dries the drying gas discharged by the supply device,
A first dew point temperature measuring device for measuring the dew point temperature of the dried drying gas discharged from the drying device, and a dew point temperature measuring device.
A freezing tube drying mechanism comprising a second dew point temperature measuring device for measuring the dew point temperature of the drying gas discharged from the freezing tube to be dried.
供給装置が吐出した乾燥用気体を乾燥する前記乾燥装置の装置仕様を、
地盤凍結工法適用現場の雰囲気条件により設定される所定温度で決定する請求項7の凍結管乾燥機構。
The supply device that compresses and discharges the drying gas, and
The device specifications of the drying device that dries the drying gas discharged by the supply device,
The freezing pipe drying mechanism according to claim 7, which is determined at a predetermined temperature set by the atmospheric conditions at the site where the ground freezing method is applied.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040168460A1 (en) | 2003-02-27 | 2004-09-02 | Layne Christensen Company | Method and apparatus for artificial ground freezing |
JP2008020113A (en) | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Compressed air supply device |
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---|---|---|---|---|
JPS5486970A (en) * | 1977-12-22 | 1979-07-10 | Toshiba Corp | Gas washer for enclosure |
JPS58207425A (en) * | 1982-05-27 | 1983-12-02 | 高田設備株式会社 | Renewing of existing worn-out pipe |
JPH06148268A (en) * | 1992-11-11 | 1994-05-27 | Ee I Tec:Kk | Low temperature handler for ic |
JPH08327189A (en) * | 1995-05-29 | 1996-12-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for installing freezing air conditioner |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040168460A1 (en) | 2003-02-27 | 2004-09-02 | Layne Christensen Company | Method and apparatus for artificial ground freezing |
JP2008020113A (en) | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Compressed air supply device |
JP2016118024A (en) | 2014-12-19 | 2016-06-30 | ケミカルグラウト株式会社 | Ground freezing method and ground freezing system |
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