JP2017070891A - 伝熱配管内面洗浄装置及びそれを用いた伝熱配管内面洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚水、再付着管等の二次廃棄物を大量に発生することなく伝熱配管の内面の洗浄を安全、容易かつ低コストで行うことができる伝熱配管内面洗浄装置とその洗浄方法を提供する。
【解決手段】粉末発生部１０で生成されたドライアイス粉末は、ホース部材３１及び接続具３２の内部を通り、伝熱配管１の中心線Ｏ１に沿って逆噴射ノズル２０内を供給方向に送給され、その内部で方向転換して噴出口２４ｂから伝熱配管１の内面１ａ側へ向かって反供給方向に噴出する。ドライアイス粉末が昇華して二酸化炭素になるとき、表層部ＳＬを剥離しその剥離片を伝熱配管１の内面１ａに沿って反供給方向に吹き寄せるとともに、内面１ａに固着した深層部ＤＬの露出部分を洗浄する。噴出時の反力により逆噴射ノズル２０は伝熱配管１の内部に浮遊しほぼ停留する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部を通過する高温物質の作用により内面付着層が形成された伝熱配管の内面を洗浄するための伝熱配管内面洗浄装置とその洗浄方法に関する。

例えばビル、集合住宅、工場等の排水用配管（下水管）の内面を洗浄する場合、特許文献１，２では、圧縮空気又は高圧洗浄水に氷片又はドライアイス片を混合して噴射し、配管の内面に付着した錆、スケール、スラッジ等を剥離して除去し、排水管から下流へ放出する。また、特許文献３，４では、洗浄液の供給方向とは反対方向に洗浄液を噴射する逆噴射ノズルを用いて、逆噴射ノズルから噴射される高圧洗浄水又は高圧オゾン水によって管内面の付着物を剥離して除去するとともに、供給方向（進行方向）への推進力を得ている。これらの特許文献を始めとして一般にビル等の配管内面洗浄装置では、管内面の付着物を根こそぎ剥離除去するために大量の高圧洗浄水が使用され、かつ除去した付着物は大量の洗浄水（汚水）とともに一気に下流へ放出される。ビル等の下流側には汚水処理場等の集合排水処理施設が整っているためこのような洗浄処理は可能である。

一方、製造プラント、発電プラントのような大規模設備において、ボイラ、熱交換器等の熱機器に用いられている蒸気管等の伝熱配管では、排水管等に比べてはるかに高温の物質（例えば高温水蒸気等）が内部を通過する。これらの伝熱配管は、例えばステンレス鋼、クロム鋼のような耐熱性の鋼鉄製が多く使用され、内部を通過する高温物質の作用によりその内壁面には酸化物（又は水酸化物）の内面付着層が次のようにして生成する。

鋼鉄製の伝熱配管の鉄成分は、化１で示すように、空気中、水中等の酸素で酸化されて三二酸化鉄（ヘマタイトhematiteとも呼称される）を生成する。あるいは化２で示すように、さらに水分と結合してオキシ水酸化鉄を生成する。これらのヘマタイトやオキシ水酸化鉄は生成によって体積が膨張するため比較的脆い性状であり、いわゆる赤錆層として内壁面に付着する。そして、伝熱配管が高温物質の内部通過により高温に保持されることから、内壁表面に位置する赤錆層（オキシ水酸化鉄）は、化３で示す還元反応により四三酸化鉄（マグネタイトMagnetiteとも呼称される）を生成する。この四三酸化鉄は、伝熱配管の内壁表面に強固に固着して硬質のマグネタイトスケールMagnetite Scale（いわゆる黒錆層）からなる保護皮膜を形成し、赤錆層は黒錆層の生成によって体積が１／１０以下に縮小する。

（化１） ４Ｆｅ＋３Ｏ_２→２Ｆｅ_２Ｏ_３
（化２） ２Ｆｅ_２Ｏ_３＋２Ｈ_２Ｏ→４ＦｅＯ(ＯＨ)
（化３） ６ＦｅＯ(ＯＨ)＋２ｅ⁻→２Ｆｅ_３Ｏ_４＋２Ｈ_２Ｏ＋２ＯＨ⁻

ところで、赤錆層や黒錆層の生成は何らかの管内径の変化をもたらすことになる。そこで従来から管内径を正確に維持するために、マグネタイトスケールを含むすべての内面付着層（すなわち、表層部の赤錆層と深層部の黒錆層）を、洗浄液による酸洗い法、高圧水を用いたウォータージェット法、ショットの衝撃を利用したショットブラスト法等によって除去していた（特許文献５，６参照）。

しかし、上記した通りマグネタイトスケール（つまり黒錆層）は非常に硬質でかつ管内面に強固に付着しているので、内面付着層の全体を除去しようとすると、除去された付着物を含む大量の洗浄媒体（例えば汚水）や、除去された付着物が再付着した伝熱配管（つまり再付着管）等が発生し、これらの二次廃棄物の処理に莫大な費用と時間を必要とする。これらの廃棄物を処理する施設の設置コストやランニングコストは非常に大きく、大規模工場等においてはこれらの廃棄物の処理施設を単独で保有・管理する場合が多い。

なお、黒錆層は非常に硬く表面に強固に固着しているため、鉄瓶、鉄鍋をはじめ、鋤、鍬から釘、蝶番に至るまで、古来より表面に赤錆層の発生を防ぐための保護皮膜として活用されている歴史的経緯がある。また、黒錆層の体積は赤錆層の１／１０以下であり内径等の寸法変化への影響は相対的に小さいから、少なくとも伝熱配管の内面を定期的に洗浄する際には黒錆層を除去する必要性に乏しいと言える。

特開昭６２−２４１５８９号公報 特許第２８３３８３５号公報 特開平８−６６６６８号公報 特許第５１５５４１７号公報 特開平１１−１８８３２６号公報 特開２００１−２２５０３６号公報

本発明の課題は、汚水、再付着管等の二次廃棄物を大量に発生することなく伝熱配管の内面の洗浄を安全、容易かつ低コストで行うことができる伝熱配管内面洗浄装置とその洗浄方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の伝熱配管内面洗浄装置は、
内部を通過する高温物質（例えば高温水蒸気）の作用により内面付着層が形成された伝熱配管の内面を洗浄するための伝熱配管内面洗浄装置であって、
前記伝熱配管の外部に配置され、所定の形態を有するドライアイス片を発生するドライアイス発生部と、
前記伝熱配管の内部に配置され、前記ドライアイス発生部で発生した前記ドライアイス片を前記伝熱配管の内面に噴射するドライアイス噴射部と、
これらのドライアイス発生部とドライアイス噴射部との間に配置され、両者を連結して前記ドライアイス発生部で発生した前記ドライアイス片を前記ドライアイス噴射部へ供給するドライアイス供給部とを備え、
前記ドライアイス噴射部は、前記ドライアイス供給部によって前記ドライアイス片を前記伝熱配管の手前側から奥行側へ送り込む方向を供給方向としたとき、その供給方向とは反対方向に前記ドライアイス片を噴射する逆噴射ノズルを有し、
前記ドライアイス片は、前記逆噴射ノズルの周方向に沿って設けられた複数（例えば６個）の噴出口から噴出して昇華する際に、前記内面付着層のうち脆弱な表層部（例えば赤錆層）を剥離してその剥離片を前記供給方向とは反対方向に吹き寄せるとともに内面に固着した深層部（例えば黒錆層）の露出部分を洗浄し、噴出時の反力により前記逆噴射ノズルを前記伝熱配管の内部に浮遊しつつ前記供給方向へ移動する又は停留することを特徴とする。

このように、ドライアイス発生部で生成されたドライアイス片が逆噴射ノズルの噴出口から噴出して昇華する際に、内面付着層の表層部を剥離してその剥離片を供給方向とは反対方向に吹き寄せる。したがって、洗浄水を使用せずドライアイス片の噴射によって、また硬質で強固に付着した深層部（例えば黒錆層）を避けその表面の比較的脆弱な表層部（例えば赤錆層）の剥離除去によって、汚水、再付着管等の二次廃棄物を大量に発生することなく伝熱配管の内面を安全かつ容易に洗浄できる。

なお、表層部を剥離除去する際に深層部の露出部分は同時洗浄されるので、深層部が伝熱配管の内面に固着した状態であっても洗浄後の再使用に重大な支障は生じない。よって、伝熱配管の内面から剥離され供給方向とは反対方向に吹き寄せられた表層部の剥離片を伝熱配管の手前側に掻き集めることにより、一次廃棄物の処理も安全かつ容易に行える。

ところで、逆噴射ノズルには種々のタイプがあり、本発明においても例えば次のようなタイプを選択できる。
（１）ドライアイス片の噴出に伴って伝熱配管の中心線を基準に回転する回転タイプと回転しない非回転タイプ；
（２）複数個が伝熱配管の中心線に沿って直列状に連結された連続タイプ（通称スズランタイプ）と１個で構成された単独タイプ。

上記逆噴射ノズルの内部から噴出口に至る噴出流路が形成され、その噴出流路は、自身の中心線が伝熱配管の中心線と斜めに交差するように配置され、かつ断面積ＳＡが流路途中ののど部で減少するベンチュリ形態の絞り構造に形成されている。

ドライアイス片は、ベンチュリ形噴出流路ののど部を通過するときストレート形噴出流路よりも流速が速まって詰まりを生じにくく、また速度エネルギーの増加により大きな衝撃エネルギーを生じ内面付着層の剥離効果が向上する。

また、逆噴射ノズルと伝熱配管の内面との間の平均隙間ＣＬは、逆噴射ノズルの最大外径ＤＮに対して０．５〜２．５倍の寸法範囲に設定されている。

このように、平均隙間ＣＬが０．５ＤＮ≦ＣＬ≦２．５ＤＮであることにより、伝熱配管の内部に浮遊する逆噴射ノズルが伝熱配管の内面と接触しにくくなるとともに、逆噴射ノズルから噴出するドライアイス片が内面付着層に対して大きな衝撃エネルギーを有する。なお、０．５ＤＮ＞ＣＬの場合には逆噴射ノズルの移動時に伝熱配管の内面と接触するおそれがあり、一方、ＣＬ＞２．５ＤＮの場合にはドライアイス片による内面付着層の剥離能力が不足するおそれがある。

ところで、上記ドライアイス発生部は、液体二酸化炭素を断熱膨張により固化させて得られるドライアイス粉末と、角柱状のドライアイスブロックをドライアイス粉末よりも大なる大きさに切削して得られるドライアイス粒子との少なくとも一方を発生する。

このように、上記ドライアイス片（Dry Ice Piece）としてドライアイス粉末（Dry Ice Powder）とドライアイス粒子（Dry Ice Particle）との少なくとも一方を発生させることにより、内面付着層の洗浄能力や剥離能力に差を設けることが可能となる。例えば、ドライアイス粉末では、互いに直交する３次元座標軸（ｘｙｚ軸）での寸法がすべて１ｍｍ以下に設定され、ドライアイス粒子では、少なくともいずれか１軸での寸法が１ｍｍを超え３ｍｍ以下に設定される。この例のように、ドライアイス粒子はドライアイス粉末よりも相対的に大きく重量大であるから、剥離能力も相対的に大きくなる。したがって、ドライアイス粒子の噴射により内面付着層の表層部の剥離能力や深層部の洗浄能力を高めることも容易となる。なお、液体二酸化炭素から生成されるドライアイス粉末のみを噴射する場合には、設置コスト及びランニングコストを大幅に抑制することができる。

そして、上記課題を解決するために、このような伝熱配管内面洗浄装置を用いた本発明の伝熱配管内面洗浄方法は、
前記逆噴射ノズルの噴出口から前記ドライアイス粉末を単独噴射して該逆噴射ノズルを前記伝熱配管の内部に浮遊しつつ、前記ドライアイス供給部を構成するホース部材を前記伝熱配管の手前側から奥行側へ向かって送り込むことにより、前記逆噴射ノズルを前記供給方向へ前進移動させて前記伝熱配管の内面を洗浄する往路洗浄工程を実行し、
前記逆噴射ノズルが前記伝熱配管の奥行側に到達した後、該逆噴射ノズルの噴出口から前記ドライアイス粒子を単独噴射して、又は前記ドライアイス粉末と前記ドライアイス粒子とを混合噴射して前記逆噴射ノズルを前記伝熱配管の内部に浮遊しつつ、前記ホース部材を前記伝熱配管の奥行側から手前側へ向かって引き戻すことにより、前記逆噴射ノズルを前記供給方向とは反対方向へ後退移動させて前記伝熱配管の内面を繰り返し洗浄する復路洗浄工程を実行することを特徴とする。

このように、往路洗浄工程にて単独噴射されるドライアイス粉末によって伝熱配管の内面から剥離され供給方向とは反対方向に吹き寄せられた表層部の剥離片を、復路洗浄工程にて単独噴射されるドライアイス粒子又は混合噴射されるドライアイス粉末とドライアイス粒子とによって剥離された表層部の残りの剥離片とともに伝熱配管の手前側に集めることができる。逆噴射ノズルが伝熱配管の内部で往復移動することにより一次廃棄物である表層部の剥離片が１ヶ所に集められるので、後処理が安全、容易かつ低コストで行える。

本発明に係る伝熱配管内面洗浄装置の一例を示す概要説明図。 逆噴射ノズルの一例を示す斜視図。 図２に示す逆噴射ノズルの正面図。 図３の右側面図。 逆噴射ノズルとホース部材との接続状態を示す正面図。 図５の左側面図。 図６のＡ−Ａ断面図。 図６のＢ−Ｂ断面図。 往路洗浄工程の説明図。 復路洗浄工程の説明図。 逆噴射ノズルの変形例を示す断面図。 ベンチュリ形パイプ部材の斜視図。

（実施例）
以下、本発明の実施の形態につき図面に示す実施例を参照して説明する。図１は本発明に係る伝熱配管内面洗浄装置の一例を概念的に示す。図１に示す伝熱配管内面洗浄装置（以下、単に洗浄装置ともいう）１００は、内部を通過する高温物質（例えば高温水蒸気）の作用により内面付着層が形成された伝熱配管１（例えば、製造プラント、発電プラント等の建屋壁部ＷＬに配設されたステンレス鋼、クロム鋼等の耐熱鋼製蒸気管）の内面１ａをマニュアル方式で洗浄する。一般的にこのような伝熱配管（以下、単に配管ともいう）１の内面１ａには、内面付着層として、硬質で強固に付着した深層部ＤＬ（主としてマグネタイトスケールのような黒錆層）及びその表面の比較的脆弱な表層部ＳＬ（主としてヘマタイトやオキシ水酸化鉄のような赤錆層）が付着しやすい。そこで、プラントの稼働運転状況等に応じて配管１の内面洗浄を定期的に行うことが望ましい。

洗浄装置１００は、ドライアイス粉末（ドライアイス片）を発生する粉末発生部１０（ドライアイス発生部）と、そのドライアイス粉末を配管１の内面１ａに噴射するドライアイス噴射部２０と、粉末発生部１０で発生したドライアイス粉末をドライアイス噴射部２０へ供給するドライアイス供給部３０とを備える。粉末発生部１０は配管１の外部に、またドライアイス噴射部２０は配管１の内部にそれぞれ配置され、ドライアイス供給部３０はそれらの間に配置されて両者を連結する。

粉末発生部１０では、ボンベ１１内に貯留された液体二酸化炭素が断熱膨張しつつ大気中に放出されるとき、固化して（凝固点（昇華点）−７８．５℃）互いに直交する３次元座標軸での寸法がすべて１ｍｍ以下のドライアイス粉末を発生する。開閉弁Ｖ１を開き流量計１３を見ながら可変絞り弁１２（流量制御弁）の開度を調整することにより、粉末発生部１０におけるドライアイス粉末の発生量（すなわちドライアイス噴射部２０への供給量）を調整する。

ドライアイス噴射部は逆噴射ノズル２０で構成される。ドライアイス粉末を配管１の手前側から奥行側へ送り込む方向を供給方向（図１では右から左へ向かう矢印方向）としたとき、逆噴射ノズル２０は供給方向とは反対方向（同じく左から右へ向かう方向）にドライアイス粉末を噴射する。

ドライアイス供給部３０はホース部材３１と接続具３２とから構成され、接続具３２は逆噴射ノズル２０とホース部材３１とを接続する。接続具３２の逆噴射ノズル２０側の端部にはおねじ部３２ａ（後述するように、逆噴射ノズル２０に形成されためねじ部２２ａと螺合する）が形成され、ホース部材３１側の端部にはホース嵌合部３２ｂが形成されている（図５参照）。なお、搬送中のドライアイス粉末に昇華熱を奪われても凍結しないように、ホース部材３１には低温でも柔軟性を保持するシリコーンゴム製ホース等が推奨される。

図２〜図４は逆噴射ノズル２０の構造、図５〜図８は逆噴射ノズル２０とホース部材３１との接続状態を示している。図２〜図５に示すように、逆噴射ノズル２０は、ほぼ半球状の頭部２１と、配管１の中心線Ｏ１（図１参照）と平行な二面幅部２２ｂを有する胴体部２２と、頭部２１側から胴体部２２側へ縮径して両者を繋ぐ縮径部２３とが一体に形成されている。胴体部２２には、接続具３２のおねじ部３２ａと螺合するめねじ部２２ａが形成されている。胴体部２２のめねじ部２２ａに引き続いて、頭部２１にはほぼ半球形状をなす凹部２１ａが形成されている。

図６に示すように、頭部２１には逆噴射ノズル２０の周方向に沿って複数（この実施例では６本）の噴出流路２４が等間隔（この実施例では６０°間隔）で配置されている。具体的には図７，図８に示すように、各々の噴出流路２４の中心線Ｏ２は配管１の中心線Ｏ１と所定の交差角θ（この実施例では４５°）で斜めに交差する。これらの噴出流路２４は、入口２４ａが凹部２１ａに開口するとともに出口２４ｂ（すなわち、ドライアイス粉末の噴出口）が縮径部２３に開口し、その間が断面円形状に同一の流路直径ＤＳ（及び流路断面積ＳＡ）で貫通形成されたストレート形（例えば、ＤＳ＝１ｍｍ）である。

粉末発生部１０（図１参照）で生成されたドライアイス粉末は、ドライアイス供給部３０のホース部材３１及び接続具３２の内部を通り、配管１の中心線Ｏ１に沿って逆噴射ノズル２０内を供給方向に送給される。このようにして逆噴射ノズル２０の内部へ導入されたドライアイス粉末は、頭部２１に形成された凹部２１ａで方向転換して噴出流路２４に流入し、その噴出口２４ｂから外部（配管１の内面１ａ側）へ向かって反供給方向（この実施例では、交差角θの斜め方向）に噴出する。

図１に戻り、逆噴射ノズル２０（噴出口２４ｂ）から配管１の内面１ａに向けて噴射されたドライアイス粉末は、昇華して二酸化炭素になるとき、表層部ＳＬを剥離しその剥離片を配管１の内面１ａに沿って反供給方向に吹き寄せるとともに、内面１ａに固着した深層部ＤＬの露出部分を洗浄する。また、噴出時の反力により逆噴射ノズル２０は配管１の内部に浮遊し、ほぼ停留する。あるいは、逆噴射ノズル２０は反力によって供給方向へ緩速で移動可能であってもよい。

いずれにしても、配管１の内面１ａを洗浄する作業は、ホース部材３１を供給方向へ（すなわち、配管１の手前側から奥行側へ向かって）送り込むことにより、浮遊状態の逆噴射ノズル２０を供給方向へ移動させて行うことができる。また、ホース部材３１を反供給方向へ（すなわち、配管１の奥行側から手前側へ向かって）引き戻すことにより、浮遊状態の逆噴射ノズル２０を反供給方向へ移動させて行うことができる。

図１に示すように、洗浄装置１００は、ドライアイス粒子（ドライアイス片）を発生する粒子発生部１１０（ドライアイス発生部）も備えている。粒子発生部１１０は配管１の外部に配置され、開閉弁Ｖ２を開くことによりドライアイス供給部３０と連結される。よって、図１の洗浄装置１００では、開閉弁Ｖ１，Ｖ２の開閉操作により粉末発生部１０から供給されるドライアイス粉末に代えてあるいはそれに加えて、粒子発生部１１０から供給されるドライアイス粒子を洗浄媒体として使用できる。

粒子発生部１１０では、角柱状（例えば、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１３０ｍｍで、重量約２ｋｇ）のドライアイスブロックＤＢを切削刃１１１で、互いに直交する３次元座標軸の少なくともいずれか１軸での寸法が１ｍｍを超え３ｍｍ以下となるように切削することにより、ドライアイス粉末より大なるドライアイス粒子が生成される。

具体的には、切削刃１１１は、ドライアイスブロックＤＢを載置する載置部１１２に形成されたスリット１１２ａから上方に突出して配置され、ドライアイスブロックＤＢの底面に押し付けられている。ドライアイスブロックＤＢは、載置部１１２に形成された回転摺動面１１２ｂ上でホルダ１１３の駆動軸１１４を中心に回転し、切削刃１１１で削られてドライアイス粒子が生成される。ドライアイス粒子は、漏斗状のホッパ１１５から粒子ホース１１６へ導入され、コンプレッサ１１７の圧縮空気と混合された後、開閉弁Ｖ２を介してドライアイス供給部３０と接続される。ホッパ１１５は、切削刃１１１の下方に位置するラッパ状の開口１１５ａから下部に向かって横断面が漸次小さくなる逆円錐状に形成されている。

次にこのような洗浄装置１００を用いて配管１の内面１ａを洗浄する方法の一例を図９，図１０により説明する。

＜往路洗浄工程＞（図９）
開閉弁Ｖ２を閉じ開閉弁Ｖ１を開くことにより、逆噴射ノズル２０の噴出口２４ｂからドライアイス粉末を単独噴射して逆噴射ノズル２０を配管１の内部に浮遊させる。ホース部材３１を配管１の手前側から奥行側へ向かって送り込むことにより、逆噴射ノズル２０を供給方向へ前進移動させて配管１の内面１ａを洗浄する。噴出口２４ｂから噴射されるドライアイス粉末によって、表層部ＳＬが剥離されその剥離片が配管１の内面１ａに沿って反供給方向に吹き寄せられるとともに、内面１ａに固着した深層部ＤＬは露出部分が洗浄される。

＜復路洗浄工程＞（図１０）
逆噴射ノズル２０が配管１の奥行側に到達した後、開閉弁Ｖ１に加えて開閉弁Ｖ２を開くことにより、ドライアイス粉末とドライアイス粒子とを混合噴射して逆噴射ノズル２０を配管１の内部に浮遊させる。ホース部材３１を配管１の奥行側から手前側へ向かって引き戻すことにより、逆噴射ノズル２０を反供給方向へ後退移動させて配管１の内面１ａを繰り返し洗浄する。噴出口２４ｂから噴射されるドライアイス粉末とドライアイス粒子とによって、往路洗浄工程では剥離できなかった表層部ＳＬの残りが剥離され、その剥離片が往路洗浄工程で吹き寄せられた剥離片とともに配管１の内面１ａに沿って反供給方向に集められる。なお、内面１ａに固着した深層部ＤＬは露出部分が繰り返し洗浄される。

このように、洗浄水を使用せずドライアイス粉末の噴射によって、また硬質で強固に付着した深層部ＤＬを避けその表面の比較的脆弱な表層部ＳＬの剥離除去によって、汚水、再付着管等の二次廃棄物を大量に発生することなく配管１の内面１ａを安全かつ容易に洗浄できる。しかも、液体二酸化炭素から生成されるドライアイス粉末を主たる洗浄媒体として噴射するので、設置コスト及びランニングコストを抑制することができる。

また、往路洗浄工程にて配管１の内面１ａから剥離され反供給方向に吹き寄せられた表層部ＳＬの剥離片を、復路洗浄工程にて剥離された表層部ＳＬの残りの剥離片とともに配管１の手前側に集めることができる。逆噴射ノズル２０が配管１の内部で往復移動することにより一次廃棄物である表層部ＳＬの剥離片が１ヶ所に集められるので、後処理が安全、容易かつ低コストで行える。

上記復路洗浄工程では、開閉弁Ｖ１を閉じ開閉弁Ｖ２を開くことにより、ドライアイス粒子を単独噴射してもよい。もちろん往路洗浄工程においても、ドライアイス粒子を単独噴射したり、ドライアイス粉末とドライアイス粒子とを混合噴射したりしてもよい。

なお、図１０に示すように、配管１（内面１ａ）の内径をＤＰ、逆噴射ノズル２０の最大外径をＤＮとすると、洗浄作業時において、逆噴射ノズル２０と配管１の内面１ａとの間の平均隙間ＣＬは、
ＣＬ＝(ＤＰ−ＤＮ)／２
で表わされる。

例えばＤＰ＝２５ｍｍ、ＤＮ＝１０ｍｍのとき、ＣＬ＝７．５ｍｍ（ＣＬ／ＤＮ＝０．７５）となる。これによって、（内面付着層である表層部ＳＬや深層部ＤＬが配管１の内面１ａに付着した状態であっても、）配管１の内部に浮遊する逆噴射ノズル２０が内面１ａ（厳密に言えば内面付着層）と接触しにくくなるとともに、逆噴射ノズル２０から噴出するドライアイス粉末やドライアイス粒子が表層部ＳＬや深層部ＤＬに対して大きな衝撃エネルギーを有する。

（変形例）
図１１に逆噴射ノズルの変形例を示す。図１１に示す逆噴射ノズル１２０は、流路直径ＤＳ及び流路断面積ＳＡ（図７参照）が流路途中で減少するベンチュリ形（絞り構造）の噴出流路１２４を有する。

具体的には、この噴出流路は図１２に示すベンチュリ形のパイプ部材１２４によって構成され、図６〜図８（実施例）で説明したストレート形の噴出流路２４に嵌入されている。パイプ部材１２４（噴出流路）の流路直径ＤＳ及び流路断面積ＳＡは、入口１２４ａから出口１２４ｂ（噴出口）に至る流路途中ののど部１２４ｃで最小値となる。例えば、入口１２４ａの流路直径ＤＳ１（流路断面積ＳＡ１）に対し、のど部１２４ｃにおいて流路直径ＤＳ３が１／２（流路断面積ＳＡ３が１／４）に減少し、噴出口１２４ｂでは流路直径ＤＳ２（流路断面積ＳＡ２）＝入口１２４ａの流路直径ＤＳ１（流路断面積ＳＡ１）に戻る。

ドライアイス粉末やドライアイス粒子は、ベンチュリ形噴出流路１２４ののど部１２４ｃを通過するときストレート形噴出流路（図７参照）よりも流速が速まって詰まりを生じにくく、また速度エネルギーの増加により大きな衝撃エネルギーを生じ表層部ＳＬの剥離効果が向上する。

以上の説明では、プラントの建屋壁部ＷＬに配設された蒸気管を配管１とし、配管１の内面１ａをマニュアル方式（すなわち、ホース部材３１を人力で送り込む方式）で洗浄する洗浄装置１００を前提としたが、本発明はこのような方式に限定されるものではない。例えばプラントの建屋内に露出して配設された伝熱配管の洗浄、あるいはコントロール方式（すなわち、ホース部材３１を送り込む駆動機構を制御する方式）での洗浄にも適用される。

また、逆噴射ノズル２０，１２０に非回転かつ単独タイプを用いた場合のみについて説明したが、回転タイプ、連続タイプ等を用いてもよい。さらに、粉末発生部１０及び粒子発生部１１０の稼働スタイル（稼働の有無、順序、回数等）は、配管１の内面１ａにおける内面付着層（表層部ＳＬ及び深層部ＤＬ）の発生レベル等に応じて適宜選択（変更）できる。

特に、上記した洗浄装置１００が原発建屋の伝熱配管の洗浄に用いられる場合には、硬質で強固に付着した深層部とその表面の比較的脆弱な表層部とを有し、放射能で汚染された内面付着層（すなわち放射能汚染層）が放射能汚染伝熱配管の内面に付着形成される。よって、本発明は次のような具体例で表わすこともできる。

すなわち、内部を通過する高温の放射性物質（例えば放射能を帯びた高温水蒸気）の作用により放射能汚染層が付着形成された伝熱配管の内面を洗浄するための伝熱配管内面洗浄装置であって、
前記伝熱配管の外部に配置され、所定の形態を有するドライアイス片を発生するドライアイス発生部と、
前記伝熱配管の内部に配置され、前記ドライアイス発生部で発生した前記ドライアイス片を前記伝熱配管の内面に噴射するドライアイス噴射部と、
これらのドライアイス発生部とドライアイス噴射部との間に配置され、両者を連結して前記ドライアイス発生部で発生した前記ドライアイス片を前記ドライアイス噴射部へ供給するドライアイス供給部とを備え、
前記ドライアイス噴射部は、前記ドライアイス供給部によって前記ドライアイス片を前記伝熱配管の手前側から奥行側へ送り込む方向を供給方向としたとき、その供給方向とは反対方向に前記ドライアイス片を噴射する逆噴射ノズルを有し、
前記ドライアイス片は、前記逆噴射ノズルの周方向に沿って設けられた複数の噴出口から噴出して昇華する際に、前記放射能汚染層のうち脆弱な表層部を剥離してその剥離片を前記供給方向とは反対方向に吹き寄せるとともに内面に固着した深層部の露出部分を洗浄し、噴出時の反力により前記逆噴射ノズルを前記伝熱配管の内部に浮遊しつつ前記供給方向へ移動する又は停留することを特徴とする伝熱配管内面洗浄装置である。

この場合には、ドライアイス発生部で生成されたドライアイス片が逆噴射ノズルの噴出口から噴出して昇華する際に、放射能汚染層の表層部を剥離してその剥離片を供給方向とは反対方向に吹き寄せる。したがって、洗浄水を使用せずドライアイス片の噴射によって、また硬質で強固に付着した深層部（例えばマグネタイトスケールのような黒錆層）を避けその表面の比較的脆弱な表層部（例えばヘマタイトやオキシ水酸化鉄のような赤錆層）の剥離除去によって、汚染水、再汚染管等の二次汚染廃棄物を大量に発生することなく放射能汚染伝熱配管の内面を安全かつ容易に洗浄（除染）できる。

なお、図１１，図１２（変形例）において、図１〜図１０（実施例）と共通の機能を有する部位には同一符号を付して詳細な説明を省略した。

１ 伝熱配管（蒸気管）
１ａ 内面
１０ 粉末発生部（ドライアイス発生部）
２０ 逆噴射ノズル（ドライアイス噴射部）
２４ 噴出流路
２４ａ 入口
２４ｂ 出口（噴出口）
３０ ドライアイス供給部
３１ ホース部材
３２ 接続具
１００ 伝熱配管内面洗浄装置
１１０ 粒子発生部（ドライアイス発生部）
１２０ 逆噴射ノズル（ドライアイス噴射部）
１２４ パイプ部材（噴出流路）
１２４ａ 入口
１２４ｂ 出口（噴出口）
１２４ｃ のど部
ＤＬ 深層部（内面付着層）
ＳＬ 表層部（内面付着層）
Ｏ１ 伝熱配管中心線
Ｏ２ 噴出流路中心線
θ 交差角
ＣＬ 平均隙間
ＤＮ ノズル最大外径
ＤＰ 伝熱配管内径
ＤＳ 流路直径
ＳＡ 流路断面積

Claims (5)

1. 内部を通過する高温物質の作用により内面付着層が形成された伝熱配管の内面を洗浄するための伝熱配管内面洗浄装置であって、
   前記伝熱配管の外部に配置され、所定の形態を有するドライアイス片を発生するドライアイス発生部と、
   前記伝熱配管の内部に配置され、前記ドライアイス発生部で発生した前記ドライアイス片を前記伝熱配管の内面に噴射するドライアイス噴射部と、
   これらのドライアイス発生部とドライアイス噴射部との間に配置され、両者を連結して前記ドライアイス発生部で発生した前記ドライアイス片を前記ドライアイス噴射部へ供給するドライアイス供給部とを備え、
   前記ドライアイス噴射部は、前記ドライアイス供給部によって前記ドライアイス片を前記伝熱配管の手前側から奥行側へ送り込む方向を供給方向としたとき、その供給方向とは反対方向に前記ドライアイス片を噴射する逆噴射ノズルを有し、
   前記ドライアイス片は、前記逆噴射ノズルの周方向に沿って設けられた複数の噴出口から噴出して昇華する際に、前記内面付着層のうち脆弱な表層部を剥離してその剥離片を前記供給方向とは反対方向に吹き寄せるとともに内面に固着した深層部の露出部分を洗浄し、噴出時の反力により前記逆噴射ノズルを前記伝熱配管の内部に浮遊しつつ前記供給方向へ移動する又は停留することを特徴とする伝熱配管内面洗浄装置。
2. 前記逆噴射ノズルの内部から前記噴出口に至る噴出流路が形成され、その噴出流路は、自身の中心線が前記伝熱配管の中心線と斜めに交差するように配置され、かつ断面積ＳＡが流路途中ののど部で減少するベンチュリ形態の絞り構造に形成されている請求項１に記載の伝熱配管内面洗浄装置。
3. 前記逆噴射ノズルと前記伝熱配管の内面との間の平均隙間ＣＬは、前記逆噴射ノズルの最大外径ＤＮに対して０．５〜２．５倍の寸法範囲に設定されている請求項１又は２に記載の伝熱配管内面洗浄装置。
4. 前記ドライアイス発生部は、液体二酸化炭素を断熱膨張により固化させて得られるドライアイス粉末と、角柱状のドライアイスブロックを前記ドライアイス粉末よりも大なる大きさに切削して得られるドライアイス粒子との少なくとも一方を発生する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の伝熱配管内面洗浄装置。
5. 請求項４に記載の伝熱配管内面洗浄装置を用いた伝熱配管内面洗浄方法であって、
   前記逆噴射ノズルの噴出口から前記ドライアイス粉末を単独噴射して該逆噴射ノズルを前記伝熱配管の内部に浮遊しつつ、前記ドライアイス供給部を構成するホース部材を前記伝熱配管の手前側から奥行側へ向かって送り込むことにより、前記逆噴射ノズルを前記供給方向へ前進移動させて前記伝熱配管の内面を洗浄する往路洗浄工程を実行し、
   前記逆噴射ノズルが前記伝熱配管の奥行側に到達した後、該逆噴射ノズルの噴出口から前記ドライアイス粒子を単独噴射して、又は前記ドライアイス粉末と前記ドライアイス粒子とを混合噴射して前記逆噴射ノズルを前記伝熱配管の内部に浮遊しつつ、前記ホース部材を前記伝熱配管の奥行側から手前側へ向かって引き戻すことにより、前記逆噴射ノズルを前記供給方向とは反対方向へ後退移動させて前記伝熱配管の内面を繰り返し洗浄する復路洗浄工程を実行することを特徴とする伝熱配管内面洗浄方法。

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