JP2003504204A

JP2003504204A - 超音波洗浄手法

Info

Publication number: JP2003504204A
Application number: JP2001510788A
Authority: JP
Inventors: バーリン、ロバート、デイ．、ジュニア; 創太郎金田; 直伸笹田
Original assignee: Dominion Engineering Inc
Current assignee: Dominion Engineering Inc
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 2000-07-12
Publication date: 2003-02-04
Also published as: DE60011621D1; ATE269531T1; CA2378932A1; ES2223547T3; EP1200789B1; AU6088600A; WO2001006196A1; EP1200789A1; KR20020047090A; CA2378932C; CN1369053A; KR100709375B1; CN1135360C

Abstract

(57)【要約】事前に２００℃以上の水もしくは蒸気に曝された、蒸気発生器内の伝熱管、管板、管支持板および水室の内表面から、皮膜、スケールおよびスラッジを洗浄するひとつの超音波洗浄手法は、超音波発生器もしくは超音波発生器の配列を蒸気発生器内に装荷し、超音波発生器を水没させ、水中もしくは水溶液中で表面を洗浄する。超音波エネルギーは、２０ワット毎ガロンもしくはこれ以上の出力レベル、周波数１０から２００ｋＨｚで水中へと発信される。超音波発生器の配列は蒸気発生器内へ２０から６０ワット毎ガロンで発信するように用いられる。ひとつの実施例として、超音波発生器もしくは超音波発生器の配列を蒸気発生器内に吊るす。超音波発生器の配列は、内部で組み立てることができる（あとで分解する）、また、個々の超音波発生器、もしくは小さな超音波発生器の部品は、蒸気発生器内に、小さなハンドホールもしくはその他の小さな点検穴を通して装荷することができる。その他の実施例として、水中へ超音波エネルギーを発信しながら水中で超音波発生器を移動させる。多量の超音波エネルギーを水中に発信することができかつ超音波エネルギーの波節を水中で移動させることで、伝熱管の内部配列および内部構造物へ効果的にエネルギーを伝達することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

本発明は、高温水もしくは蒸気に曝された機器の表面からの皮膜、スケールお
よびスラッジの洗浄、特に、胴、熱交換器の伝熱管もしくはそれに類するものの
洗浄を目的とした、超音波洗浄手法に関するものである。

【０００２】閉サイクルの熱交換器系内で長期間に渡り、水もしくは水溶液などの水に曝さ
れた金属表面には、系内が清浄な状態であっても、皮膜もしくはスケールの生成
、およびスラッジに覆われる傾向がある。従って、たとえば、商業用発電プラン
トにおいて、２００℃もしくはそれ以上の高温で数ヶ月運転した後では、蒸気発
生器として一般に知られている大型容器の胴および熱交換用の伝熱管には、水中
の不純物濃度が１００万分の１もしくはそれ以下に管理されていても、伝熱管、
管板、管支持板およびその他内部構造物の表面には、皮膜、スケールおよびスラ
ッジが付着する傾向がある。これらの皮膜、スケールおよびスラッジは、ある期
間経過した後、蒸気発生器の運転性能に悪影響を及ぼす。また、商業用発電用加
圧型原子力発電プラントの蒸気発生器内の水室、もしくはその他一次系系統内の
機器の内表面には、加圧水の不純物濃度を１０億分の１レベルに管理していても
、放射性皮膜が生成する傾向がある。望ましくないことに、このような放射性皮
膜は、プラント内の環境放射線を上昇させる。

【０００３】蒸気を生成する熱交換器の内表面に生成される皮膜、スケールおよびスラッジ
を除去する為に、プラント停止時に適用する様々な洗浄方法が開発されてきた。
商業的に成功した方法として、衝撃波を用いたプレッシャパルス洗浄、ウォータ
ースラッピング、化学洗浄、スラッジランシング、スケールコンディショニング
剤の適用、および多量の水によるフラッシングが挙げられる。しかし、これらの
プラント停止時に適用する手法は、付着膜、管板近傍の伝熱管表面および管支持
板蓄積したスケールおよびスラッジを除去するために、常に装置、その他様々な
付帯作業を含んだ長時間のクリティカルパスを必要とする。また、伝熱管外表面
と管支持板の間にある環状のクレビス部に生成した固着スケールや、管板上に堆
積しているシリカを含んだスラッジ堆積物の除去が特に困難なことが実証されて
いる。それゆえに、商業洗浄が終了した後でも、蒸気発生器の内表面には、付着
スケールおよびスラッジが残留し、洗浄作業効率を低下させている。この残留ス
ケールおよびスラッジの問題は、産業界の燃料交換停止期間の短縮傾向により、
洗浄作業に充てられる時間が限定されていることと関係している。

【０００４】それゆえに、発電業界とその関連業界は長期に渡り、蒸気発生器内表面に蓄積
された付着皮膜、スケールおよびスラッジをより効果的に除去できる現実的な方
法を探し続けてきた。約２０年前もしくはそれ以前に、（その時に米国特許第４
，３２０，５２８として出願されている。）蒸気発生器の伝熱管、管板および管
支持板上の腐食生成物、酸化物および堆積物の除去方法として、超音波単体、も
しくは商業用原子炉系統の化学洗浄と関連付けられて超音波洗浄が提案されてい
る。米国特許第４，２４４，７４９において、多数の超音波発生器を管群外筒と
胴の隙間部に配置する方法、および充分なキャビテーションが発生する超音波発
生器の出力が開示されている。しかし、超音波技術は現在に至るまで、蒸気発生
器二次側（もしくは胴側）の管板および管支持板を通り、管同士が近接している
多数の列の小径の伝熱管の洗浄に対して、商業的に満足するとは証明されていな
かった。米国特許第４，６４５，５４２にすると、蒸気発生器内への超音波発生
器の配置は、米国特許第４，３２０，５２８に従って実施すると、相当の時間と
労力と費用が必要とされる。また、この特許により開示された情報によると、蒸
気発生器の一部分を切り取らなければならず、このことは多くの蒸気発生器の所
有者は望まない方法であった。

【０００５】

【発明の概要】

本特許の目的は、２００℃もしくはそれ以上の水もしくは蒸気に曝されたこと
により機器表面に付着した皮膜、スケールおよびスラッジを超音波洗浄する効果
的な方法を提供することにある。更なる目的として、商業的に効果的な洗浄方法
を提供することにある。

【０００６】これらの目的を達成する為に、超音波洗浄に関する本発明は、以下の手順を含
んでいる；超音波発生器を、前もって２００℃もしくはそれ以上の水もしくは蒸
気に曝され、少なくともその一部分が皮膜、スケールもしくはスラッジにその表
面を覆われている機器を持った容器内へ挿入すること、少なくとも超音波発生器
の表面の一部分を水中に沈めること、少なくとも水と接する超音波発生器の外表
面における超音波エネルギー出力が５．３ワット毎リットル（２０ワット毎ガロ
ン）で、発生する超音波エネルギーの周波数が約１０ｋＨｚから２００ｋＨｚの
間である。一つの好ましい実施例として、少なくとも約１．６ワット毎平方セン
チメートル（約１０ワット毎平方インチ）の出力レベルのエネルギーを発生する
。もっとも好ましいのは、超音波発生器の配列として、容器内の水中で少なくと
も５から１６ワット毎リットル（２０から６０ワット毎ガロン）の出力を発生で
きる超音波発生器の配列を用いることである。有利な点として、皮膜、スケール
およびスラッジが機器の大きな振動を伴うことなく粉砕されることにあり、この
ため、洗浄作業中の機器に構造上の破損を与えることを防止できる。また、皮膜
、スケールおよびスラッジから多少大きな小片が剥がれ落ちたとしても、強力な
エネルギーにより微粒子に粉砕される傾向があり、微粒子は容器の乱流液体内で
沈降するには長時間を必要とすることから、微粒子は機器表面から離れて、たと
えば、微粒子を水から分離でき、且つ、濾過された水を洗浄対象の表面へと再循
環することができる外部フィルター系統へと排出させることが可能である。

【０００７】本発明の好ましい実施例として、一本の超音波発生器もしくは配列された超音
波発生器を容器内に装荷および容器内に吊るす（洗浄実施後、取り外す）方法が
ある。この様に、たとえば、一本の超音波発生器、もしくは数珠状に配置された
超音波発生器を、蒸気発生器二次側内の管支持板から吊るし、管群内に吊り下げ
ることが可能である。数珠状に配置された超音波発生器は、上部の管支持板から
その直下の管支持板の領域へ吊り下げるか、もしくは、管支持板のフロースロッ
トを通してより離れた下方にある管支持板上部の領域に吊り下げるか、もしくは
、さらには管板上部の領域まで吊り下げることが可能である。蒸気発生器一次側
においては、一本の超音波発生器もしくは数珠状に配置された超音波発生器を蒸
気発生器管板から吊るし、水室の中に吊り下げることが可能である。実施方法の
バリエーションとして、一本の超音波発生器もしくは数珠状に配置された超音波
発生器を、洗浄の開始と終了時に蒸気発生器内への装荷および取り出しを実施す
るかわりに、出力運転中に蒸気発生器内にそのまま装荷しておくことも可能であ
る。有利な点として、容器内において、容器の比較的小さな点検用の穴を通して
装荷する事が可能な小さな超音波発生器の部品から大きな超音波発生器の配列（
後で分解する。）を組み立てることが可能なことである。類似の実施例として、
一本の超音波発生器、もしくは数珠状に配置された超音波発生器を、容器によっ
て把持するかわりに、装荷して取り外し可能な機器によって把持することが可能
である。

【０００８】本発明の別の好ましい実施例として、一本の超音波発生器もしくは数珠状に配
置された超音波発生器を容器に装荷し、少なくとも一本の超音波発生器もしくは
数珠状に配置された超音波発生器の一部分を水に浸す。その後で、超音波エネル
ギーを一本の超音波発生器もしくは数珠状に配置された超音波発生器から水中に
発生させる、一本の超音波発生器もしくは数珠状に配置された超音波発生器を移
動させ、超音波エネルギーを再度一本の超音波発生器もしくは数珠状に配置され
た超音波発生器から水中に発生させる。有利な点として、一本の超音波発生器の
高い波動のエネルギーもしくは数珠状に配置された超音波発生器の高い波動のエ
ネルギーを水を通して伝達させることが可能であり、伝熱管の内部列および機器
内の周辺領域の様な離れた表面を洗浄することが可能である。本実施例では、一
本の超音波発生器もしくは数珠状に配置された超音波発生器を、水内で約２．５
ｍｍ毎分（０．１インチ毎分）もしくはそれ以上で、エネルギーを発生させなが
ら移動させてもよい。その他の操作方法として、一本の超音波発生器もしくは数
珠状に配置された超音波発生器を、波長の長さだけ水内で移動させてもよい。

【０００９】本発明の好ましい商業用実施例として、洗浄溶液として、水、洗浄薬品を含ん
だ希薄溶液、スケールコンディショニング剤を水として使用することが挙げられ
る。

【００１０】

【好ましい実施形態の説明】

以下に記載する好ましい実施形態の説明において、本発明の特許請求範囲につ
いては、より明らかにするものとし、ここに、一例としての添付図面を示す。

【００１１】ここにおいて、図面の詳細について説明を行う。特に図１に、発電用の商業用
加圧型原子炉に採用されている、蒸気発生器１０を示す。蒸気発生器１０は、複
数の管支持板２０を通して、管板１８から垂直に伸びているＵ型の伝熱管群（１
６で代表される数千の伝熱管の集合体）を含むほぼ同心円状の管群外筒１４から
なる下部及び中間胴１２を持つ。直管管群を持つ別のデザインの蒸気発生器は（
図示していない。）は、下部胴を持つ場合がある。原子炉容器（図示していない
。）からの高温冷却材を受け入れる高温側配管部分２６（一般に微量のホウ素と
リチウムを含む高圧水）と原子炉容器に戻る比較的低温な低温側配管部分２８を
含む水室２２は、管板１８に溶接され、仕切り板２４により水室を二分割してい
る。蒸気発生器１０は、管群底部近くに、伝熱管１６と管板１８の修理および点
検用に一つもしくはそれ以上の小口径ノズルである点検穴４６（直径１５．２ｃ
ｍ（６インチ）もしくはそれ以下）がある。それに加え、蒸気発生器によっては
、管群上部領域の管支持板およびその他構造物の修理および点検の為に下部及び
中間胴上部に類似の点検穴（図示していない）がある。蒸気発生器１０は、上部
胴３４に発電用タービン発電機側からの給水を受け入れる入口ノズル３６とター
ビン発電機側へ蒸気を戻す出口ノズル３８がある。その他の水平設計の蒸気発生
器は、図１に示されているように、管群が垂直ではなく水平である。本発明で記
載されている洗浄方法については、同様に、この種の設計の蒸気発生器にも適用
することができる。

【００１２】給水は出力運転中に蒸気発生器１０に供給され、上部胴３４内で再循環水を混
合し、下部及び中間胴１２領域と管群外筒１４で構成させる環形の部分を通常は
下方向に流れて、管群外筒１４の最低部と管板１８の上部表面４０の領域で方向
を上方向に変える。大部分の水は、各管支持板２０に４から６個もしくはそれ以
上あるフロースロット４２と伝熱管表面で蒸気を発生しながら伝熱管１６に沿っ
て上昇する。他の部分の再循環水は、クレビスがスケールおよびスラッジで閉塞
していなければ、伝熱管１６と管支持板２０でできた環状の隙間、クレビスも同
時に流れる。蒸気と水の２相流は、下部及び中間胴１２領域から上部胴３４領域
へと流れる。発生した蒸気は、蒸気発生器１０の上部胴領域３４にある気水分離
器および湿分分離器（図示されていない。）により、湿分を除去されて、出口ノ
ズル３８から放出される。蒸気発生器の伝熱管側は通常、最大約１５．７ＭＰａ
（約１５５気圧、２２５０ｐｓｉ）もしくはそれ以上、温度は最大３４０℃（６
５０Ｆ）もしくはそれ以上で運転されている。蒸気発生器胴側は、通常最大約６
．３４ＭＰａ（６３気圧、９２０ｐｓｉ）もしくはそれ以上、温度は最大２８０
℃（５４０Ｆ）もしくはそれ以上で運転されている。

【００１３】この様な、商用発電プラントは、連続的に１年から２年発電し、燃料交換と同
時に補修と点検を実施するために、計画的に停止する。発電中は蒸気発生器１０
の胴側は高圧で高温蒸気を発生しており、特に管板１８および管支持板２０直上
部分の伝熱管表面に、皮膜とスケールが生成する傾向がある。特に強固なスケー
ルが、伝熱管１６と管支持板２０の間のクレビス部に生成する傾向がある。また
、管板１８上表面、および、量的には少ないが管支持板２０上表面に、スラッジ
が付着する傾向がある。近年、燃料交換停止中に、汚れの問題の原因および洗浄
に利用できる時間により、プレッシャーパルス洗浄、もしくは上述したいずれか
の商業用手法により洗浄することが可能である。また、蒸気発生器の伝熱管内側
、水室もしくは一次冷却材ポンプ（図示していない。）のような系統に付属した
機器の表面の放射性皮膜を除去し、環境放射線レベルを低減するために、いくつ
かの商業用手法（たとえば、過マンガン酸塩処理とクエン酸シュウ酸処理、低酸
化環境金属処理の組み合わせ）の一つを用いて洗浄することも可能である。

【００１４】本発明による超音波洗浄手法により、一本の超音波発生器もしくは数珠状に配
置された超音波発生器（図２に超音波発信機５２の代表例を示す）を、蒸気発生
器１０の小さな点検穴４６、もしくは上部管群領域にある点検穴の一つ（図示し
ていない。）を通して装荷することが可能である。超音波発生器５２は、ラジア
ル−プッシュ−プル超音波発生器で、両端に発電機と接続されている共振子（超
音波交換機として知られている。）も持っており、ドイツ、ドラウベンハルトの
マルティンウォルターによって製造されている構造であり、米国特許第５，２０
０，６６６にラジアル超音波発生器の構造が開示されている。これらの超音波発
生器は５２の出力は１０００ワットもしくはそれ以上である。商用蒸気発生器に
強固に付着しているスケールの粉砕に有効なラジアル−プッシュ−プル超音波発
生器は、直径５０ｍｍから７０ｍｍ、長さ約７０ｃｍで２５ｋＨｚにて運転され
る。予備的な試験において、この様な超音波発生器は、化学洗浄では除去するこ
とができなかった、伝熱管に固着したスケールであるスケールカラーを剥がす事
ができることが確認された。特に付着している皮膜、スケールおよびスラッジを
破砕するために、他のラジアル−プッシュ−プル超音波発生器は、直径４０ｍｍ
から５０ｍｍ、長さ約６０ｃｍで４０ｋＨｚにて運転する可能である。これらの
超音波発生器は、超音波発生器外表面で出力１．５ワット毎平方センチメートル
（１０ワット毎平方インチ）、もしくはそれ以上で、水中で運転することができ
る。２０ｋＨｚもしくはそれ以下のその他の超音波発生器は、表面のエネルギー
密度が、５ワット毎平方センチメートルもしくはそれ以上で運転することが可能
である。たとえば、４０００ワットの高出力超音波発生器を使用することが可能
である。この様なラジアル超音波発生器の配列は、一列目から超音波発生器を二
本もしくはそれ以上隣接させて一直線上にほぼ超音波発生器の長さ間隔で並べる
ことができ、それと平行して、二列目の超音波発生器についても一列目の超音波
発生器と類似の配置をすることができる。溶液への総入力エネルギーの範囲は、
５．３から１６ワット毎リットル（２０から６０ワット毎ガロン）もしくはそれ
以上がよい。好ましい実施例としては、１０．６から１６ワット毎リットル（４
０から６０ワット毎ガロン）の範囲である。米国特許第４，５３７，５１１では
、超音波発生器の配列のデザインが開示されている。同様もしくはそれ以上の高
出力を発生することができるその他の超音波発生器も利用することが可能である
。たとえば、超音波発生器の片側に共振子を持っているソノトロードを利用でき
る。

【００１５】管板水平面から垂直に伸びている管群内の伝熱管１６、管板１８上部と管支持
板２０の間の様に洗浄が必要な表面を洗浄するため、超音波発生器５２を点検穴
４６の様な比較的小口径のノズルを通して装荷し、超音波発生器を容器の内部構
造物の中で操作するためには、米国特許第５，２６５，１２９のデリバリー装置
（電力業界ではＳＩＤロボットとして知られている）もしくは、米国特許第５，
０６９，１７２で開示されているスラッジランシングレイル装置の様な、ロボッ
ト的な装置を用いて超音波発生器の操作をすることが可能である。これらの特許
では、装置の構造および装置の使用方法が開示されており、本出願で参照してい
る。これらのデリバリー装置は、従来、蒸気発生器内でのカメラ、洗浄ヘッド、
スラッジランスの操作の為に設計されており、超音波発生器５２もしくは超音波
発生器の配列を運ぶのに容易に適用できる。その他のロボット的なシステムが、
米国特許第５，０３６，８７１、米国特許第５，５６４，３７１およびＵＳＳ
ＩＲＨ１，１５に開示されている。有利な点として、高周波数で高エネルギー
を発生させる（その為、発生する振動の振幅は小さい）超音波発生器５２をデリ
バリーするレイルおよびその他の装置は、充分に超音波発生器５２を固定するこ
とが可能であり、その為、蒸気発生器１０に超音波発生器５２を固定する必要は
ない。図２に、管支持板２０内のフロースロット４２を通して伸びているデリバ
リー装置を示す。フロースロット４２は、センターチューブレーンにそって、１
個から６個、もしくはそれ以上あり、幅は約１２．７センチメートル（５インチ
）もしくはそれ以上、長さは、３５．６センチメートル（１４インチ）もしくは
それ以上ある。実際問題としては、比較的高出力レベルのものを採用し、超音波
発生器の部品を米国特許第５，５６４，３７１に開示されているものと類似の方
法により、中間位置において管支持板の１つと固定することが望ましい。有利な
点として、デリバリー装置は、超音波発生器（もしくは超音波発生器の配列）を
蒸気発生器１０のＵ型管群チューブレーンの真中に沿って高温側配管と低温側配
管の間を移動することができる。

【００１６】選択肢として、反射板（図示していない。）を超音波発生器５２（もしくは超
音波発生器の配列）の上もしくは近くに取り付けることで、波のエネルギーを優
先的に下向きに管板方向および管群方向に向かって放射上に発生することが可能
である。効果的な反射板は、逆Ｖ字形状もしくはＶ形状で、金属箔の内部をガス
で充満させたものである。非効率的な反射板は、単なる金属板である。同様に、
望ましければ、反射板（図示していない。）を管支持板上部の上部管群領域にお
いて、使用することができる。

【００１７】本発明の実施方法の１例は、超音波発生器５２が一本もしくは複数本の数珠状
の配置５３（図１に示す）蒸気発生器内で、最上部の管支持板、もしくは蒸気発
生器上部から吊るすことである。さらにまた、ロボットにより別々に小口径の点
検穴を通して蒸気発生器内に装荷し、内部で大きな超音波発生器の配列へと組み
立てることで、蒸気発生器の上部管群領域を洗浄することにも用いることができ
る。いくつかの蒸気発生器では、その様な装置を装荷するのに、下部及び中間胴
領域の上部にある別の点検穴４６（図示されていない。）を利用できる。図１は
、同じフロースロットもしくは近くのフロースロット（図示されていない。）か
らロボットにより装荷されたプレート５５と５６間の長い数珠状に配置を示して
いる。超音波発生器５２は、管支持板の上部（一般的に示されている）もしくは
、超音波発生器５７により示されているように、フロースロット４２の中に装荷
することができる。別の実施方法として、下部プレート５６は、錘（図示されて
いない。）に置き換えられ、数珠状の配置物５３は、上部プレート５５から吊り
下げることができる。錘を伴った数珠状の配置物５３は、米国特許第４，１４３
，７０９に開示されているような、管支持板にあけられた多数の穴を伝熱管が通
っているような蒸気発生器の伝熱管周辺のクレビス部を洗浄するのに有利に適用
できるであろう。必要であれば、数珠状に配置物５３は蒸気発生器内に運転中も
残留させることが可能であり、次の停止時に使用することができる。なるべくな
ら、超音波発生器５２は、小穴もしくはその他の屈曲性のある継ぎ手に接続する
。あるひとつの管支持板２０の上部領域を洗浄するために、合計で５．３から１
６ワット毎リットル（２０から６０ワット毎ガロン）もしくはそれ以上を水中に
発生するため、四本もしくはそれ以上の１０００ワット（もしくは、それ以上の
出力）の超音波発生器５２からなる数珠上の配置物三本から四本をそれぞれ管支
持板上面より上に管群の中心であるチューブレーンに吊り下げてもよい。有利な
点として、大きな超音波発生器の配列を小口径点検穴を通して装荷する必要は無
く、デリバリー装置により部品を装荷し、管支持板２０を通して操作し、内部で
くみたて（後で分解）、蒸気発生器上部管群領域を短時間で洗浄することに用い
ることもできる。図１は、また、錘５９を持つ超音波発生器（超音波発生器５２
の数珠状に配置されたものでも良い）で水室を洗浄するために、水室２２内に管
板から吊り下げたものを示している。

【００１８】超音波発生器５２を管板１８の近くの小口径点検穴４６を通して蒸気発生器１
０に装荷した後、点検穴４６を閉止し水として水もしくはその他水溶液を少なく
とも伝熱管１６の一部および管板１８が水没するように蒸気発生器内に液体を入
れる。管支持板２０を洗浄したければ、同様に水没させなければならない。本発
明のひとつの実施例として、すべての管支持板２０を洗浄するには、最初に、最
上部の管支持板２０を洗浄し、水位を直下の管支持板２０まで下げ、その管支持
板２０を洗浄し、同じように管板２２まで次々に洗浄していくことで除去された
スケールとスラッジを下方向に洗い流していくことができる。代替の実施例とし
て、数枚もしくは全部の管支持板を同時に洗浄する、および一枚もしくはそれ以
上の管支持板２０と管板１８を同時に洗浄することができる。有利な点として、
蒸気発生器１０の一次側は気体（空気もしくは窒素ガス）で満たされているので
、一次側の皮膜もしくはスケールがキャビテーションによって剥離することはな
い。１つの実施例として、蒸気発生器の圧力を上昇する方法があり、たとえば、
空気もしくは不活性ガス（窒素ガス）を蒸気発生器に入れる。数気圧もしくはそ
れ以上に加圧することで、超音波発生器表面のキャビテーションが抑制され、そ
れにより伝熱管管群中もしくは水室での超音波エネルギーの伝達距離が上昇する
。更に、水もしくは洗浄薬品の温度を３５℃もしくはそれ以下に管理することで
、同様の効果が得られる。最終的に、水もしくは洗浄薬品を蒸気発生器１０を真
空引きすることで脱ガスすることができる。水を脱ガスすることで、本発明によ
る洗浄効果を中程度改良することができる。

【００１９】本発明の別の実施例として、超音波エネルギーを超音波発生器５２もしくは超
音波発生器の配列を伝熱管１６、管支持板２０もしくは管板１８に対して相対的
に、連続的にもしくは断続的に動かしながら超音波エネルギーを発生させること
ができる。代替案として、望ましければ高出力レベルにおいて、超音波発生器５
２（もしくは超音波発生器の配列）を、水へエネルギーを発生している状態で、
たとえば、米国特許第５，５６４，３７１に開示されている様に、超音波発生器
５２もしくは超音波発生器の配列の近くにあるデリバリー装置の把持を適切にす
るために、初期の位置からその次の位置へある間隔で移動することもできる。有
利な点として、超音波発生器（もしくは超音波発生器の配列）を移動することで
、超音波の波の腹が移動し、近くの表面およびクレビスまたは管群内部の伝熱管
表面およびクレビスが最大の音エネルギーの波の腹に曝すことができる。好まし
い実施例として、超音波発生器５２もしくは超音波発生器の配列を、超音波エネ
ルギーを水中に発生しているとき、少なくとも平均約２．５ｍｍ毎分（０．１イ
ンチ毎分）で動かす。有利な点として、ラジアル超音波発生器は、伝熱管、管板
溶接部もしくは蒸気発生器のその他の内部構造物に害を与えることなく、最大約
４９０３ｍ毎秒（５００Ｇｓ）のエネルギーを水中に発生させる。

【００２０】一般的に、超音波発生器５２の配列は、同じ周波数でそれぞれの超音波発生器
を運転する。ある実施例として、超音波発生器５２の配列が取付金具で保持され
ていたり、ロボット、レイルもしくはそれに類似するもので移動し操作されてい
る状態で、より効果的なスケールの粉砕硬化を得るために、二本の超音波発生器
を同時に別々の周波数で運転することができる。各適用における特定の周波数は
、スケールもしくはスラッジの部位に依存するかもしれない（例えば、伝熱管と
管板もしくは管支持板のクレビス、伝熱管のフリースパンもしくはシャドーゾー
ンのような曝される表面）。更に、付着物の形態、粒子の大きさのような条件も
効果に影響を与えるだろう。

【００２１】定常波により、超音波発生器５２は高振幅の波エネルギーを発生するため、超
音波発生器の共振子の長さ方向に沿ってエネルギー場が不均一になる。しかしな
がら、超音波発生器周りのエネルギー場の不均一さは、管群の中では波の回折と
同時に散乱および反射により共振子からの距離に従って、管群内では低減する傾
向にある。異なった周波数を用いることによって、もともと不均一なエネルギー
場を実質上無くすことおよびより均一な気泡の生成および破裂パターンを作り出
すことができる。

【００２２】低周波数においては、気泡は破裂するまでにより長時間成長する時間を持つた
め、より大きな力で破裂し、より大きなエネルギーを発生する。また、より低周
波の方が、エネルギー場では、対象物が波長と同じ大きさになるまで影ができな
いため、超音波が伝わらない影の部分が少なくなる（２５ｋＨｚでは、波長は６
．１ｃｍ（２．４インチ）４０ｋＨｚでは、波長は３．８ｃｍ（１．５インチ）
である。）伝熱管の直径は、２．５ｃｍ（１インチ）以下であり波長より小さい
ことから、影が蒸気発生器の付着生成物の粉砕に重大な悪影響を与えることは考
えにくい。更に、異なった周波数を同時に利用することで、蒸気発生器の比較的
大きな内部構造物である、管支持板、流量分配板を透過する割合は低減する。よ
り高い周波数では、波長が短くなるため回折する傾向が大きくなる。この様に、
伝熱管の裏側からの付着生成物を洗浄するには、２５ｋＨｚより４０ｋＨｚの方
がより効果的な傾向となる。

【００２３】有利なこととして、蒸気発生器内のエネルギー場が充分に均一ならば、超音波
発生器５２を波の節を伝熱管の列間に合わせて移動させる必要は無い。従って、
洗浄時間を大幅に短縮することができる。あるケースでは、２５％程度まで洗浄
時間を短縮できた。

【００２４】それに加え、異なった周波数を用いることで、波の腹節の重ね合わせのパター
ンを調整できるだろう。たとえば、２５ｋＨｚの波の節は３ｃｍ（１．２インチ
）離れていて、４０ｋＨｚの波の節は２ｃｍ（０．７５インチ）離れている。従
って、波の腹節のパターンは、長い方の波長の半周波数に調整される。つまり、
４０ｋＨｚの超音波発生器５２のひとつおきの波の節は、２５ｋＨｚの超音波発
生器の波の節と同調して２０ｋＨｚに調整させる。

【００２５】本発明は、水、および米国特許第Ｎｏｓ．５，８４１，８２６および５，７４
６，７１７により開示されているスケールコンディショニング剤を含んだ水溶液
、もしくは米国特許第Ｎｏｓ．５，１９４，２２３および５，３６８，７７５に
より開示されている化学洗浄剤を水として用いることが可能である。溶存ガスの
存在は、付加的なエネルギーを必要するので、水を脱ガスすることが望ましい。
本発明は、また、洗浄プロセスとして、米国特許第４，０７９，７０１；４，２
７６，８５６；４，２７３，０７６；４，６５５，８４６；４，６９９，６５５
；５，１５４，１９７および５，５６４，３７１に開示されている、従来のスラ
ッジランシング、プレッシャーパルス、上部管群水洗浄、高容量バンドル洗浄を
含む、いくつかの洗浄ステップのひとつとして用いられるであろう。

【００２６】本発明は、蒸気発生器のような熱交換器の伝熱管および胴の洗浄に加え、その
他の容器、タンク、ポンプ、配管のような類似のコンテナの内部構造物表面を洗
浄するのに使用することが可能である。更に、容器には高温水もしくは蒸気に事
前に曝された移動用の部品が含まれるであろう。

【００２７】本発明の好ましい実施形態について、図示および説明を上述したが、以下の特
許請求の範囲においてさまざまな方法で様々に具体化されていると理解されるべ
きだろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施により洗浄することが可能な蒸気発生器の断面図。

【図２】図１に示す蒸気発生器の管支持板を伸びて通過することができる移動可能な超
音波発生器の斜視図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年６月２２日（２００１．６．２２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 3B116 AA12 AA21 BB01 BB82 BB83 3B201 AA12 AA21 BB01 BB82 BB83 BB92 【要約の続き】つ超音波エネルギーの波節を水中で移動させることで、伝熱管の内部配列および内部構造物へ効果的にエネルギーを伝達することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面から皮膜、スケールもしくはスラッジを洗浄する超音波
洗浄手法であって、ある外表面を持つ超音波発生器を、事前に２００℃もしくはそれ以上の水もし
くは蒸気に曝され、その表面の少なくとも一部分が皮膜、スケールもしくはスラ
ッジで覆われている、表面を持つ構造物を含有する容器へ装荷し、超音波発生器を水中に沈め、少なくとも構造物の一部分を水中に入れ、超音波発生器のエネルギー出力レベルは、容器内の超音波発生器の外表面で、
少なくとも２０から６０ワット毎ガロンで、周波数は約１０ｋＨｚから約２００
ｋＨｚで水中へ超音波エネルギーを発生させることを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】請求項１に記載した洗浄方法であって、その超音波発信機の
エネルギー出力を、超音波発生器の外表面で少なくとも１０ワット毎平方インチ
としたことを特徴とする洗浄方法。
【請求項３】請求項２に記載した洗浄方法であって、その超音波発信機の
エネルギー出力を、１５から４０ワット毎平方インチとしたことを特徴とする洗
浄方法。
【請求項４】請求項１に記載した洗浄方法であって、水に超音波発生器を
水没させる手順の前に、容器内に超音波発生器を吊るす手順が含まれていること
を特徴とする洗浄方法。
【請求項５】請求項１に記載した洗浄方法であって、容器内に超音波発生
器の数珠状の配置物を吊るすことを特徴とする洗浄方法。
【請求項６】請求項１に記載した洗浄方法であって、超音波発生器は、構
造物表面の洗浄のため、超音波発生器が、容器内のプレートにあるスロット内に
配置されることを特徴とする洗浄方法。
【請求項７】請求項１に記載した洗浄方法であって、超音波発生器が、管
板から伸びている管群内のチューブレーンに装荷されることを特徴とする洗浄方
法。
【請求項８】請求項７に記載した洗浄方法であって、超音波発生器が、管
群内の管支持板の間の隙間に装荷されることを特徴とする洗浄方法。
【請求項９】請求項１に記載した洗浄方法であって、超音波エネルギーを発生する前に超音波発生器を移動させ、さらに、超音波エネルギーを発生する手順の後で、超音波発生器を移動させ、さらに、超音波エネルギーを水中に発生させるため、超音波発生器の外表面で
、少なくとも１０ワット毎平方インチの出力レベルと周波数約１０ｋＨｚから約
２００ｋＨｚの超音波エネルギーを発生させることを特徴とする洗浄方法。
【請求項１０】請求項１に記載した洗浄方法であって、水中にエネルギー
を発信しながら、水中で超音波発生器を移動されることを特徴とする洗浄方法。
【請求項１１】超音波洗浄方法であり、超音波発生器を、事前に２００℃もしくはそれ以上の水もしくは蒸気に曝され
た構造物を含有する容器へ装荷する段階と、超音波発生器を水中に沈め、少なくとも構造物の一部分を水中に入れる段階と
、超音波発生器により水中に超音波エネルギーを導入する段階と、水中で超音波発生器を移動させる段階と、再び、超音波発生器により水中に超音波エネルギーを導入する段階と、を有す
る方法。
【請求項１２】水中に超音波エネルギーを導入しつつ超音波発生器を水中
で移動させる、請求項１１に記載した洗浄方法。
【請求項１３】請求項１０に記載した洗浄方法であって、超音波発生器（
５２）は、水中へ超音波エネルギーを放出しながら、少なくとも２．５ｍｍ毎分
（０．１インチ毎分）の速度で移動することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１４】エネルギーを導入すると再びエネルギーを導入する段階と
の間に、超音波発生器を移動させる、請求項１１に記載した洗浄方法。
【請求項１５】請求項１に記載した洗浄方法であって、超音波発生器（５
２）の配列は、二方向から水を通して超音波発生器（５２）を移動させるため、
デリバリー装置（５４）にのせて点検用の穴（４６）を通して蒸気発生器内に装
荷することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１６】請求項１に記載した洗浄方法であって、水としてスケール
コンディショニング剤もしくは化学洗浄剤を含む水溶液を用いることを特徴とす
る洗浄方法。
【請求項１７】請求項１に記載した洗浄方法であって、超音波発生器（５２）とは別にデリバリー装置（５４）を容器（１０）中に装
荷し、水中に超音波エネルギーを発生する前に、容器（１０）内でデリバリー装置に
超音波発生器（５２）を据え付けることを特徴とする洗浄方法。
【請求項１８】請求項１に記載した洗浄方法であって、洗浄後の手順とし
て、プレッシャパルス洗浄、高容量管群洗浄、上部管群高圧水洗浄およびスラッ
ジ突っ突きのいずれかを実施することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１９】超音波洗浄方法であり、超音波発生器を、事前に２００℃もしくはそれ以上の水もしくは蒸気に曝され
た構造物を含有する容器へ装荷する段階と、超音波発生器を容器内に吊るす段階と、超音波発生器を水中に沈め、少なくとも構造物の一部分を水中に入れる段階と
、超音波発生器により水中に超音波エネルギーを導入する段階と、を有する方法
。
【請求項２０】容器内に超音波発生器の数珠状の配置物を吊るす、請求項
１９に記載した洗浄方法。