JP2017104811A - 細管洗浄システム - Google Patents

Abstract

【課題】細管を自動で洗浄することができる細管洗浄システムを提供する。【解決手段】板状体の穴部に細管の端部が取り付けられ、流体供給手段の挿入部が穴部に挿入された状態で、挿入部から洗浄流体を供給することによって、細管を洗浄する細管洗浄システムである。穴部を検知する検知手段と、検知手段により検知した情報に基づいて、穴部の位置を演算する演算手段と、演算手段により演算した穴部の位置に、挿入部が対応するように流体供給手段を移動させ、かつ、穴部へ挿入部を押し込む移動手段とを備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、板状体の穴部に取り付けられた細管を洗浄する細管洗浄システムに関するものである。

図５に復水器の一部を示す。このような復水器は、水室１００ａと水室１００ｂとの間を数千から一万数千本もの多数の細管１０１で連結し、循環水管より水室に至った水により熱交換を行わせている。細管１０１の端部は、管板１０２ａ、１０２ｂに取り付けられている。すなわち、図６に示すように、管板１０２ａ（１０２ｂ）には多数の穴部１０３が設けられており、これら穴部１０３の夫々に、細管１０１の端部が内挿されることによって、管板１０２ａ（１０２ｂ）に細管１０１が取り付けられている。

復水器を長期間使用すると、細管内にスラッジなどが付着する。特に、循環水として海水を使用する場合は、細管内に貝殻やその他の付着物が付着することがある。そこで、細管内の付着物の除去が定期的に行われており、その方法として、特許文献１に示す方法が提案されている。すなわち、図７に示すように、細管１０１に洗浄ブラシ１０４を挿入し、高圧水及びパージエアを供給することが可能な流体供給手段１０５（洗浄ガン）の先端を細管入口である穴部１０３ａに挿入する。なお、図７において、穴部１０３ａは洗浄ブラシ１０４が挿入された穴部を示し、穴部１０３ｂは洗浄ブラシ１０４が挿入されていない穴部を示している。そして、洗浄ガン１０５から細管入口に高圧水を流入させ、洗浄ブラシ１０４を圧送し、その後、残水除去や細管の探傷検査のために、細管内に溜まっている残水を高圧エアーで吹き飛ばすエアーパージを行う。

この場合、洗浄ガン１０５を穴部１０３ａへ挿入する作業は、図７に示すように人が手作業で行っていた。すなわち、洗浄ブラシ１０４が挿入されている穴部１０３ａを、人が目視で確認し、その穴部１０３ａに洗浄ガン１０５を挿入するという作業を行っていた。

特開平１０−２３２０９８号公報

前記したような復水器の細管洗浄作業は、酸欠の危険性や多湿等の作業環境が悪い中での長時間作業となる。このため、復水器の細管洗浄作業は、作業者にとって負担が大きいものとなる。

本発明は、上記課題に鑑みて、細管を自動で洗浄することができる細管洗浄システムを提供する。

本発明の細管洗浄システムは、板状体の穴部に細管の端部が取り付けられ、流体供給手段の挿入部が前記穴部に挿入された状態で、前記挿入部から洗浄流体を供給することによって、前記細管を洗浄する細管洗浄システムであって、前記穴部を検知する検知手段と、前記検知手段により検知した情報に基づいて、穴部の位置を演算する演算手段と、前記演算手段により演算した穴部の位置に、前記挿入部が対応するように前記流体供給手段を移動させる移動手段とを備えたものである。

本発明の細管洗浄システムによれば、検知手段が穴部を検知し、演算手段が穴部の位置を演算し、演算した穴部の位置に基づいて、移動手段は、前記挿入部が穴部の位置に対応するように流体供給手段を移動させる。これにより、人が手作業で行うことなく自動で、流体供給手段の挿入部を穴部に対応させることができる。

前記構成において、前記演算手段は、前記板状体の傾きを演算する傾き演算部を有し、傾き演算部の演算に基づいて、前記穴部に対して挿入部が垂直となるように前記挿入部の向きを調整する調整部を備えていてもよい。

前記構成において、洗浄前の穴部内に洗浄手段が挿入され、前記演算手段は、前記洗浄手段が挿入された細管が取り付けられた穴部のみを検知するものであってもよい。

前記構成において、前記検知手段は、穴部の画像を取得するステレオカメラにて構成され、前記演算手段は、画像処理により穴部の位置を演算するものであってもよい。この場合、前記ステレオカメラは、前記挿入部の両隣に夫々設けるのが好ましい。

前記構成において、１つの板状体に、液体供給手段が複数配置してもよい。また、前記構成において、前記板状体及び細管は、復水器に使用されるものであってもよい。

本発明の細管洗浄システムは、人が手作業で行うことなく自動で、流体供給手段の挿入部を穴部に対応させることができ、細管を自動で洗浄することができる。

本発明の細管洗浄システムの概念図である。 前記図１の細管洗浄システムを構成する流体供給手段及び移動手段の斜視図である。 前記図１の細管洗浄システムを構成する検知手段により取得した画像を示す図であり、（ａ）は撮影画像、（ｂ）は補正後画像、（ｃ）は２値化画像、（ｄ）は２値化画像において円形を抽出した画像である。 前記図１の細管洗浄システムの使用例を示す斜視図である。 復水器の一部を示す斜視図である。 復水器に使用される管板の正面図である。 管板の穴部に流体供給手段を取り付ける作業を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

本実施形態の細管洗浄システムは、復水器で使用される細管を洗浄するものである。すなわち、図１に示すように、板状体（以下、管板５０という）には多数の穴部５１が設けられており、これら穴部５１の夫々に、細管５２の端部が内挿されることによって、管板５０に細管５２が取り付けられている。図１における管板５０は、水平方向に切断した断面図を示しており、穴部５１及び穴部５１に取り付けられる細管５２は、水平方向（ｘ方向）及び上下方向（ｚ方向）に多数設けられている。

未洗浄の細管内に洗浄手段５３（洗浄ブラシ）が挿入され、流体供給手段１（洗浄ガン）の挿入部２が穴部５１に挿入された状態で、挿入部２から洗浄流体（高圧水やパージエア）を供給することによって、洗浄ブラシ５３を圧送し、細管５２を洗浄する。流体供給手段１は、例えば特開平１０−２３２０９８号公報に記載された洗浄ガンを使用することができるが、これに限るものではなく、穴部５１に挿入した状態で高圧水やパージエアを供給できるものであればよい。

細管洗浄システムは、図１に示すように、移動手段３と、検知手段４と、演算手段５とを備えている。

移動手段３は、図１に示すように、保持体７と、調整部８と、移動体９と、ｘ方向のガイド軸１０と、ｚ方向のガイド軸１１とを備えている。図２に示すように、保持体７は箱体からなり、その内部には、図１に示すように、流体供給手段１と、押圧手段１４と、後述する検知手段４とが保持されている。押圧手段１４は、流体供給手段１を矢印Ｅ（図１及び図２参照）に示すようにｙ方向（水平方向）に往復動させるものであり、本実施形態では、シリンダ型の電動アクチュエータにて構成している。

保持体７は、調整部８を介して移動体９と連結されている。調整部８は、チルト機構とパン機構とを有しており、これらによって、保持体７のパンチルト動作が可能となる。すなわち、チルト機構を構成する第１回転軸１２は、保持体７及び移動体９に連結されている。図示省略のモータの駆動により、第１回転軸１２の回転によって、保持体７は矢印Ａ（図１及び図２参照）に示すように、第１回転軸１２の軸心廻りの回動が可能となる。また、パン機構を構成する第２回転軸１３は、保持体７内に設けられている。図示省略のモータの駆動により、第２回転軸１３の回転によって、保持体７は矢印Ｂ（図１及び図２参照）に示すように、第２回転軸１３の軸心廻りの回動が可能となる。このようにして、管板５０が傾いている場合であっても、調整部８は、穴部５１に対して挿入部２を垂直に挿入するように、保持部７（挿入部２）の向きを調整することができる。

移動体９は、矢印Ｃ（図１及び図２参照）に示すように、ｚ方向のガイド軸１１に沿ってｚ方向（上下方向）に往復動する。さらに、ｚ方向のガイド軸１１の下端部は、図示省略の移動体を介してｘ方向のガイド軸１０に連結されており、ｚ方向のガイド軸１１は、矢印Ｄ（図１参照）に示すように、ｘ方向のガイド軸１０に沿ってｘ方向（水平方向）に往復動する。往復動させるための手段としては、シリンダ機構、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構にて構成することができる。

検知手段４は穴部５１を検知するためのセンサである。本実施形態では、検知手段４は、流体供給手段１の両隣に夫々設けられた一対のステレオカメラ１５ａ、１５ｂにて構成している。ステレオカメラは、対象物を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、その奥行き方向の情報も記録できるカメラである。一対のステレオカメラ１５ａ、１５ｂにより、図３に示すように、２方向から穴部５１の画像を取得することができる。

コンピュータ５４は、メモリ１６と、補正手段１７と、エッジ検出手段１８と、演算手段５と、制御手段２３と、記録手段２７とを備えている。

メモリ１６は、図３（ａ）に示すように、ステレオカメラ１５ａ、１５ｂにより穴部５１が撮影された画像（一方のステレオカメラにて撮影された画像を右カメラ画像、他方のステレオカメラにて撮影された画像を左カメラ画像とする）を記憶するものである。補正手段１７は、公知公用の方法で図３（ａ）に示す画像のひずみ補正や座標補正等を行って、図３（ｂ）に示すような補正画像を作成するものである。エッジ検出手段１８は、図３（ｃ）に示すように、夫々の補正画像を２値化して洗浄ブラシ５３のエッジを検出し、その位置を記憶するものである。

演算手段５は、コンピュータ５４に設けられたソフトウェアであって、検知手段４により検知した情報（画像）に基づいて、画像処理により穴部５１の位置を演算するものである。演算手段５は、穴部位置演算部１９と、相対位置演算部２０と、傾き演算部２１と、押出量演算部２２とを備えている。

穴部位置演算部１９は、図３（ｄ）に示すように、２値化画像中から円形を発見し、円形部分を穴部５１であるとして、穴部５１の位置を演算するものである。また、発見した円形部分に対して楕円フィットを行うことで、より正確に穴部５１の位置を求めてもよい。相対位置演算部２０は、穴部５１の座標位置と、挿入部２の座標位置との相対的な三次元座標を演算するものである。傾き演算部２１は、穴部５１の三次元位置に基づいて管板５０の平面式を求めることで、管板５０の傾きを演算するものである。押出量演算部２２は、穴部５１の三次元位置に基づいて、挿入部２の管板５０までの相対距離を演算して、流体供給手段１の押し出し量を演算するものである。これらの演算は、公知公用の方法であって、右カメラ画像と左カメラ画像とで映る穴部５１の位置の違い（視差）から、穴部５１の位置や立体的な形状を認識することができる。

制御手段２３は、ガイド軸制御部２４と、パンチルト制御部２５と、シリンダ制御部２６とを備えている。ガイド軸制御部２４は、相対位置演算部２０により求めた穴部５１との相対的な三次元座標に基づいて、穴部５１の正面に挿入部２が対応するまで流体供給手段１を移動させるように、ガイド軸１０、１１指令値を与えるものである。パンチルト制御部２５は、傾き演算部２１により求めた管板５０の傾きに基づいて、穴部５１に対して挿入部２が垂直となるまで保持部７を傾けるように調整部８に指令を与えるものである。シリンダ制御部２６は、押出量演算部２２により求めた流体供給手段１の押し出し量に基づいて、流体供給手段１が押し出し量分ｙ方向に押し出すように押圧手段１４に指令を与えるものである。

記録手段２７は、検出した穴位置と処理結果（処理済み／未処理／エラー）とを記憶するものであり、それを細管マップとして記憶するものである。細管マップは、処理した細管５２の位置を、座標データを基に記録したものである。

本発明の細管洗浄システムを用いて復水器に使用される細管５２を洗浄する方法を説明する。本実施形態では、図４に示すように、流体供給手段１、検知手段４、演算手段５、及び移動手段３を１つのユニットとして、このユニットが、水平方向（ｘ方向）及び上下方向（ｚ方向）に所定間隔で離間して、架台５５に取り付けられている。このようにすれば、１つの管板５０に対して複数の流体供給手段１を配置することができ、これらが同時に作用することにより、管板５０に取り付けられた細管５２の洗浄の効率化を図ることができる。

最初に、液体供給手段１の角度調整を行う。その方法として、ステレオカメラ１５ａ、１５ｂにて、管板５０の画像を撮影する。この場合、上下及び水平方向に異なる３か所以上において撮影を行う。これにより、コンピュータ５４のメモリ１６には、図３（ａ）に示すような右カメラ画像及び左カメラ画像が記憶される。穴部位置演算部１９は、画像中から円形を発見し、円形の位置を演算し、傾き演算部２１は、管板５０の傾きを演算する。

傾き演算部２１の演算は、例えば次の方法により行うことができる。すなわち、穴部５１以外の領域（つまり管板面と考えられる）について、Lucas-Kanade法を用いて特徴点の抽出とステレオマッチングを行う。Lucas-Kanade法は時間的に連続する画像間で特徴点をトラッキングする手法であるが、本実施形態では、この手法を左右それぞれのカメラの画像のステレオマッチングに応用している。次に、それぞれの特徴点の３次元座標を算出し、最小二乗法を用いて平面式を計算し得る。その後、パンチルト制御部２５は、調整部８に指令値を与えて、穴部５１に対して挿入部２が垂直となるように、調整部８を制御する。

液体供給手段１の角度調整が終了した後は、洗浄ブラシ５３の挿入された細管５２を探し、洗浄する作業を行う。すなわち、ステレオカメラ１５ａ、１５ｂにて、管板５０の画像を撮影する。これにより、コンピュータ５４のメモリ１６には、図３（ａ）に示すような右カメラ画像及び左カメラ画像が記憶される。補正手段１７は、公知公用の方法で、図３（ａ）に示す画像のひずみ補正や座標補正等を行って、図３（ｂ）に示すような補正画像を作成する。エッジ検出手段１８は、図３（ｃ）に示すように、夫々の補正画像を２値化して、洗浄ブラシ５３のエッジを検出し、その位置を記憶する。

穴部位置演算部１９は、図３（ｄ）に示すように、例えばハフ変換等の方法で２値化画像中から円形を発見し、洗浄ブラシ５３のエッジが検出された円形の位置を演算する。また、発見した円形部分に対して楕円フィットを行うことで、より正確な洗浄ブラシ５３のエッジの位置を求めてもよい。これにより、本実施形態における演算手段５は、洗浄ブラシ５３が挿入された細管５２が取り付けられた穴部５１のみを検知することができる。

相対位置演算部２０は、穴部５１の座標位置と、挿入部２の座標位置との相対的な三次元座標を演算する。また、押出量演算部２２は、挿入部２の管板５０までの相対距離を演算して、流体供給手段１の押し出し量を演算する。

ガイド軸制御部２４は、移動手段３のガイド軸１０、１１に指令値を与えて、穴部５１の正面に挿入部２が対応するまで流体供給手段１が移動するように、ガイド軸１０、１１を制御する。さらに、シリンダ制御部２６は、押圧手段１４に指令値を与えて、流体供給手段１が押し出し量分だけ押し出すように、押圧手段１４を制御する。このようにして、挿入部２は、洗浄ブラシ５３が挿入された細管５２が取り付けられた穴部５１に、ほぼ垂直に挿入される。

挿入部２が挿入されたことを判別するために、流体供給手段１にセンサ（リミットスイッチ）を設けてもよい。また、押圧手段１４、第１回転軸１２を回転させるモータ（図示省略）、及び第２回転軸１３を回転させるモータ（図示省略）に、夫々負荷を測定する機能を設け、それぞれの負荷を監視することにより、過負荷状態となるのを防止し、挿入部２の無理な挿入を防止することができる。

洗浄ブラシ５３が挿入された細管５２が取り付けられた穴部５１に挿入部２が挿入されると、作業者は、流体供給手段１の操作部（図示省略）を操作して、所望の流体を所定量だけ噴射するように操作する。これにより、洗浄ブラシ５３が挿入された細管５２に流体を供給することができて、洗浄ブラシ５３が圧送されることで、細管５２を洗浄することができる。

本発明の細管洗浄システムは、検知手段４が穴部５１を検知し、演算手段５が穴部５１の位置を演算し、演算した穴部５１の位置に基づいて、移動手段３は、挿入部２が穴部５１の位置に対応するように流体供給手段１を移動させる。これにより、人が手作業で行うことなく自動で、流体供給手段１の挿入部２を穴部５１に対応させることができ、細管５２を自動で洗浄することができる。

演算手段５によって演算された穴部５１の位置と、演算した穴部５１の位置に基づいて移動手段３が挿入部２を穴部５１の位置に対応するように流体供給手段１を移動させ、細管５２を自動で洗浄した結果（処理済み／未処理／エラー）は、都度、記録手段２７に記録される。洗浄終了後、記録手段２７に記録されたデータを図示省略の表示媒体（ディスプレイ／紙など）に出力することで、細管洗浄システムが処理した全ての細管５２の位置と洗浄結果を確認することができる。また、ディスプレイなどに表示された細管５２の位置を指定することで、ガイド軸制御部２４を操作して保持体７をその位置に移動させる機能を有してもよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、メモリ１６や、補正手段１７やエッジ検出手段１８は省略することができる。検知手段４は、ステレオカメラ１５の他に、例えば、超音波センサ、赤外線センサ等、穴部５１を検知できるセンサであれば他のものであってもよい。ステレオカメラ１５を設ける場合、正確に穴部５１を検知するためには複数設けることが望ましいが、１つであってもよく、逆に３つ以上設けてもよい。移動手段３のガイド軸１０、１１は、実施形態ではｘ方向及びｚ方向の２方向に設けたが、ｘ方向のみ、ｙ方向のみ、ｚ方向のみの１方向で設けられるものであったり、ｘｙ方向、ｙｚ方向の２方向で設けられるものであったり、ｚｙｚ方向の全ての方向で設けられるものであってもよい。押圧手段１４は、エアシリンダ等、他のシリンダ機構であってもよく、さらには、ボールねじ機構、リニアモータ機構等の種々の機構を採用することができる。１つの板状体に対して、１つの流体供給手段１のみで洗浄してもよい。また、洗浄ブラシ５３を圧送することなく、単に細管内に洗浄流体を供給して細管５２を洗浄してもよい。

１ 流体供給手段
２ 挿入部
３ 移動手段
４ 検知手段
５ 演算手段
８ 調整部
１５ａ、１５ｂ ステレオカメラ
２１ 傾き演算部
５０ 管板
５１ 穴部
５２ 細管
５３ 洗浄ブラシ

Claims (7)

1. 板状体の穴部に細管の端部が取り付けられ、流体供給手段の挿入部が前記穴部に挿入された状態で、前記挿入部から洗浄流体を供給することによって、前記細管を洗浄する細管洗浄システムであって、
   前記穴部を検知する検知手段と、
   前記検知手段により検知した情報に基づいて、穴部の位置を演算する演算手段と、
   前記演算手段により演算した穴部の位置に、前記挿入部が対応するように前記流体供給手段を移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする細管洗浄システム。
2. 前記演算手段は、前記板状体の傾きを演算する傾き演算部を有し、傾き演算部の演算に基づいて、前記穴部に対して挿入部が垂直となるように前記挿入部の向きを調整する調整部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の細管洗浄システム。
3. 洗浄前の穴部内に洗浄手段が挿入され、前記演算手段は、前記洗浄手段が挿入された細管が取り付けられた穴部のみを検知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の細管洗浄システム。
4. 前記検知手段は、穴部の画像を取得するステレオカメラにて構成され、前記演算手段は、画像処理により穴部の位置を演算することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の細管洗浄システム。
5. 前記ステレオカメラは、前記挿入部の両隣に夫々設けられることを特徴とする請求項４に記載の細管洗浄システム。
6. １つの板状体に、液体供給手段が複数配置されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の細管洗浄システム。
7. 前記板状体及び細管は、復水器に使用されるものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の細管洗浄システム。