JP2018071831A - 水管スケール除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スケールの除去に伴う水管の損傷を防止できる水管スケール除去装置を提供すること。【解決手段】本発明の水管スケール除去装置は、水管６表面に付着しているスケールを除去する回転ブラシ装置２と、水管６における付着したスケールを除去したい箇所まで、該回転ブラシ装置２を遠隔操作により走行する走行装置４と、該走行装置４を走行させる走行ガイド部５と、からなる水管スケール除去装置１であり、回転ブラシ装置２に用いるブラシ２１１は、ブラシ２１１を支持するカップから内部中空の円筒状に延出しており、回転ブラシ装置２のブラシ２１１が、遠心力により外周側に拡開された状態で、水管６に付着したスケールに接触し、該スケールを払い落として除去することを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、水管スケール除去装置に関し、より詳しくは、スケールの除去に伴う水管の損傷を防止できる水管スケール除去装置に関する。

ごみ焼却施設の廃熱ボイラーは、燃焼室に連通するボイラー煙道に伝熱管を設けて、該煙道を流通する排ガスから熱回収するように構成される。

特許文献１は、排ガス中の腐食成分による伝熱管の腐食を防止するために、排ガス中に腐食成分を中和する中和剤を吹き込み、中和剤を煤塵と混合状態で伝熱管の表面に付着させることによって配管を保護し、腐食を抑制することを開示している。

また、同じく特許文献１は、自動槌打ち装置によって伝熱管を槌打ちして、伝熱管の表面に付着した煤塵等を落とすことも記載している。

特開平１０−１４８３０３号公報

しかし、特許文献１が記載する槌打ち装置では、これらのスケールを十分に除去することは困難である。槌打ちの強度を強めれば、伝熱管を損傷する。

そこで本発明の課題は、スケールの除去に伴う水管の損傷を防止できる水管スケール除去装置を提供することにある。

また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

（請求項１）
水管表面に付着しているスケールを除去する回転ブラシ装置と、
前記水管における付着したスケールを除去したい箇所まで、該回転ブラシ装置を遠隔操作により走行する走行装置と、
該走行装置を走行させる走行ガイド部と、からなる水管スケール除去装置であり、
前記回転ブラシ装置に用いるブラシは、ブラシを支持するカップから内部中空の円筒状に延出しており、
前記回転ブラシ装置のブラシが、遠心力により外周側に拡開された状態で、水管に付着したスケールに接触し、該スケールを払い落として除去することを特徴とする水管スケール除去装置。
（請求項２）
前記走行装置は、前記ブラシ装置固定部の下部構造を固定する走行ステージと、該走行ステージに、前記ブラシ装置の前進後退を可能に支持する複数のタイヤとを有することを特徴とする請求項１記載の水管スケール除去装置。
（請求項３）
前記走行ガイド部は、複数のタイヤに挟み込まれた走行レールと、該走行レールを支持する走行レール支持部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の水管スケール除去装置。

本発明によれば、スケールの除去に伴う水管の損傷を防止できる水管スケール除去装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る水管スケール除去装置を示す斜視図 図１に示した水管スケール除去装置の正面図 （ａ）は図１に示した水管スケール除去装置の平面図、（ｂ）は図２における（ｂ）−（ｂ）線断面図、（ｃ）は図２における（ｃ）−（ｃ）線断面図 払い動作の一例を説明する図 配管群に対する水管スケール除去装置の配置の一例を説明する平断面図 図５の拡大平断面図 回転ブラシによる払い処理を行っている実施例を示す写真 水管の減肉状態の一例を説明する写真

以下に、本発明を実施するための形態について詳しく説明する。
図１〜３を参照して、本発明の一実施形態に係る水管スケール除去装置について説明する。

図１は水管スケール除去装置の一例を示す斜視図である。図２は図１に示した水管スケール除去装置の正面図である。図３（ａ）は図１に示した水管スケール除去装置の平面図、図３（ｂ）は図２における（ｂ）−（ｂ）線断面図、図３（ｃ）は図２における（ｃ）−（ｃ）線断面図である。

水管スケール除去装置１は、ブラシ装置固定部３によって着脱可能に固定された回転ブラシ装置２と、回転ブラシ装置２を走行可能に支持する走行装置４と、走行装置４の走行可能にする走行ガイド部５とにより構成される。

回転ブラシ装置２は、清掃部本体２１、回転装置２２を備え、ここでは図示しない水管からスケール（灰）を除去する。

清掃部本体２１は、複数の線条体により構成される回転ブラシ２１１と、回転ブラシ２１１を支持するカップ状のブラシ支持部２１２と、ブラシ支持部材２１２と回転装置２２とを接続し、回転装置２２の回転力をブラシ支持部２１２に伝える回転軸２１３を備える。

回転ブラシ２１１は、ブラシ支持部２１２の中心側は、線条体が設けられていない内部中空になっており、全体として略円筒状に設けられている。そして、カップ状のブラシ支持部材２１２からテーパー状に前方に延出している。

また、回転ブラシ２１１は、全体として、清掃部本体２１のブラシ支持部２１２が回転装置２２によって回転駆動することで、遠心力が働き、外周側に拡開される。従って、回転ブラシの材質としては、上記の拡開する程度の柔軟さを有していることが好ましい。

また、回転ブラシ２１１は、全体として、水管の硬度以下の低いブラシ硬度を有することが好ましい。これにより、ブラシ２１１の全体としての動きの自由度（流動性）が向上し、スケールを水管から除去する際に、水管の損傷をより顕著に防止できる。

したがって、複数の線条体からなる回転ブラシ２１１の各線条体の材質や太さは、複数の線条体が全体として上述した柔軟さとブラシ硬度の条件を満たすように適宜選択することができる。

複数の線条体の材質としては、金属線条体や樹脂線条体により構成することができる。金属線条体は、スケール除去性能に優れる。樹脂線条体は、応力を緩和する緩衝性能に優れる。そして、複数の線条体の全本数に対して、金属線条体の本数は７０％〜８０％の範囲が好ましく、樹脂線条体の本数は３０％〜２０％の範囲であることが好ましい。これらの範囲で構成することにより、柔軟な樹脂線条体が、遠心力によって金属線条体を付勢し、複数の線条体２１１全体を好適に拡開することができる。

金属線条体の材質としては、例えば、鋼、真鍮、ステンレス等が挙げられる。また、金属線条体は、例えば、鋼、真鍮又はステンレスからなる芯と、金、銅又はアルミニウムからなる鞘とからなる芯鞘構造を有することもできる。

樹脂線条体の材質としては、例えば、ナイロン、ポリアミド、ポリエステル等が挙げられる。

上記の他、線条体の材質として、上述したような樹脂にアルミニウム等の金属粉末を混合したものを用いることもできる。このとき、金属粉末の含有量を調節することによって、複数の線条体全体としての柔軟さやブラシ硬度を調節することができる。

ブラシ２１１の線条体の形状は、ストレート状でも波線状でもよい。また、異なる形状のものを組み合わせて用いてもよく、撚り線であってもよい。

ブラシ支持部２１２は、外周形状が円状のカップ状のものが好ましい。これにより、ブラシ２１１を回転時に拡開させることができる。

回転軸２１３は、清掃部本体２１に一体に設けられてもよいし、回転装置２２に一体に設けられてもよい。また、清掃部本体２１と別体で、清掃部本体２１と回転装置２２を接続するように構成されていてもよい。

また、清掃部本体２１は、回転装置２２又は回転軸２１３と着脱可能に接続されていることが好ましい。これにより、ブラシ２１１が摩耗により、使用できない場合に、交換を容易に行うことができる。

本態様において、ブラシ２１１は、無回転時には、主に回転軸２１３方向に配向されている。そして、ブラシ２１１は、回転時には、カップ状のブラシ支持部２１２の外周側の縁部で屈曲して、回転軸２１３に対して外周側に傾斜するように拡開される。

回転装置２２は、筐体２２１を備え、筐体２２１内に図示しないモーター等からなる回転機構を備えている。かかる回転機構によって回転軸２１３を回転駆動可能に構成されている。回転装置２２は、遠心力によってブラシ２１１を拡開させる程度の回転動力を発生するものであれば格別限定されない。

ブラシ装置固定部３は、回転装置２２の上部に配置される上部構造３１と、回転装置２２の下部に配置される下部構造３２とを有している。これら上部構造３１と下部構造３２との間に回転装置２２を構成する筐体２２１を挟持し、ボルトによる上下方向からの締め付けによって回転装置２２を固定している。

走行装置４は、走行ステージ４１と、後述する走行ガイド部５上を回転駆動する複数（図示の例では４つ）のタイヤ４２とにより構成されている。走行ステージ４１は、上部部材４１１と下部部材４１２とにより構成されている。上部部材４１１には、ブラシ装置固定部３の下部構造３２が、ボルトや溶接等により固定される。一方、下部構造４１２には、タイヤ４２が、回転可能な状態で固定される。走行ステージ４１を構成する上部部材４１１と下部部材４１２とは、ボルトや溶接等により互いに固定される。

本態様において、水管スケール除去装置１にはエアパージ４３が設けられている。エアパージ４３は、圧縮空気入口４３１と、流路４３２と、噴射口４３３とにより構成されている。圧縮空気入口４３１は、図示しないエアチューブを介して図示しない圧縮空気供給装置に接続可能に構成されている。本態様では、圧縮空気入口４３１を走行装置４の前方に設けている。流路４３２は、圧縮空気入口４３１に導入された圧縮空気を噴射口４３３に導く。本態様では、アルミニウムのブロックからなる下部部材４１２に機械加工を施すことによって、下部部材４１２内に流路４３２を形成している。流路４３２は、下部部材４１２の前方（前端面）から中央部近傍まで延びた後、更に下方に向けて延び、下部部材４１２の下面に開口して噴射口４３３を形成している。噴射口４３３は、４つのタイヤ４２の中心位置近傍に配置されている。エアパージ４３は、噴射口４３３から圧縮空気を四方八方に向けて噴射し、払い処理に伴って生じた塵等を除去する。これにより、走行装置４や走行ガイド部５への塵等の付着が防止され、走行装置４の走行を安定化できる等の効果が得られる。

走行ガイド部５は、走行レール５１、走行レール支持部５２を備えた長尺状の部材である。

走行レール５１は、走行レール支持部５２上に支持されている。走行レール５１は、例えばボルトや溶接等により走行レール支持部５２上に固定することができる。走行レール５１の材質は格別限定されず、例えば、ゴム、樹脂、金属等により構成することができる。

走行レール５１は断面がＴ字形であり、走行ステージ４１に設けられた複数のタイヤ４２が両側から噛み合わされている。これにより、走行装置４は、走行レール５１に沿って前進及び後退が可能になっている。

走行レール支持部５２は、下方に開口するコの字形の断面を有しており、長尺状の走行レール５１を支持できる程度の長尺状の部材により形成することができる。

走行装置４は、自走式であってもよいし、手動式であってもよい。何れの方式においても、走行ガイド部５を備えることによって、ブラシ装置２を遠隔操作により正確に、所望の位置に移動できるため、作業者の手が届かない配管についても好適に払い処理できる。

自走式の場合、図示しない駆動機構（例えばモーター等）を設けて、該駆動機構に有線又は無線で接続された図示しないコントローラにより操作可能に構成することができる。走行をプログラムにより自動制御してもよい。

手動式の場合、例えば、図示しない長尺状の操作ロッドを取り付けて、手動により操作可能に構成することができる。

以下に、水管スケール除去装置１による作用について、図４に基づいて説明する。ここでは、水管６の表面（外周面）を払い動作によって処理する場合について説明する。

図４に示すように、ブラシ２１１は、回転軸２１３の回転に伴って生じた遠心力により拡開されており、ブラシ支持部２１２よりも外周側に拡開されている。

拡開されたブラシ２１１は、後方にブラシ支持部２１２が存在しないため、後方への動きが制限されにくい。その結果、ブラシ装置２を前進させてブラシ２１１を水管６に接触させると、ブラシ２１１は後方へ逃げることができ、ブラシ２１１を水管６へ強く押圧することが回避される。これにより、水管６の表面に対して、直交方向の力が加わることが抑制され、主に平行方向の力によって、水管６の表面のスケールを払うことができる。このような「払い動作」の作用によって、スケールの除去に伴う水管６の損傷が防止される。

特にブラシ２１１は、ブラシ支持部２１２よりも外周側に拡開されているため、回転速度が高速である。そのため、遠心力によって拡開される程度の柔軟さがあっても、払い動作によって水管６のスケールを十分に除去できる。また、柔軟であるが故に、後方への動きも十分に許容され、水管６に対して損傷を招くおそれがない。つまり、本発明によると、スケール除去性能の確保と水管損傷防止とを両立することができる。

更に、清掃部本体２１のブラシ２１１を、水管６の表面硬度よりも低いブラシ硬度で構成することにより、上述した「払い動作」との相乗効果で、配管の損傷を確実に防止することができる。

次に、水管スケール除去装置１を、作業員の手の届かない複数の水管６からなる配管群に使用する場合の一例について、図５を参照して説明する。

図５に示すように、複数の水管６からなる配管群は、ごみ焼却炉の燃焼室に連通する煙道７に設けられている。配管群は、複数の水管６が碁盤目状に配置されている。例えば、水管６は、図５中に示すＸ方向及び該Ｘ方向と直交するＹ方向のそれぞれに所定のピッチで繰り返し配置されている。各々の水管６は、Ｘ、Ｙ方向と直交するＺ方向に伸びている。

水管６の材質としては、格別限定されず、例えばＳＵＳ３１０等のステンレス等が挙げられる。この場合、ブラシ２１１は、ＳＵＳ３１０等のステンレス以下の硬度であることが好ましい。配管の損傷を防止するためである。

ごみ焼却炉の稼働時において、配管群が、図５の矢印Ｙ方向に向かって煙道７を流通する排ガスＧと接触することによって熱回収が行わる。この場合、排ガスＧは、水管６にスケールを付着させる。

廃熱ボイラーは、多数の水管を備え、作業者の手が届かない水管が多い。しかも、手の届かない水管から蒸気が漏洩・噴出する事故が報告されている。水管内の蒸気は、高温であり、例えば３ＭＰａにも達する高圧であるため、安全確保が急務である。そのため、作業者の手が届かない水管のスケールを水管の損傷も防止しつつ、十分に除去することが好ましい。水管の損傷は、水管の寿命短縮を招き得るからである。このような場合に、上述した本発明に係る水管スケール除去装置１を使用することによって、スケールの除去に伴う水管の損傷を防止することができる。

更に、腐食しやすい部位のスケールを除去することによって、伝熱効率も回復することができる。この場合、走行ガイド部５を水管の上下方向（Ｚ方向）に可動可能にすることによって、ブラシ装置２によって上下方向で水管のスケールを除去することができる。

また、このような問題について更に言及すれば、水管の損傷は、肉厚測定の誤差も招き得る。肉厚測定によって、水管寿命を評価することができ、この肉厚測定の誤差は、水管寿命の評価も誤らせる。その結果、水管の本来の交換時期を見落とし、事故の原因になり得る。作業者の手が届かない水管に付着したスケールを好適に除去できれば、肉厚測定の誤差を減らし得る。

払い処理を行うに際して、まず、水管スケール除去装置１を水管６と水管６との間に配置する。これにより、ブラシ装置２の走行経路を確保した状態で、ブラシ装置２の走行過程で、側方に配置された水管６のスケールを払い動作により処理できる。

図６に示すように、長尺状の走行ガイド部材５は、水管群の中心部に、ブラシ装置２の清掃部本体２１を到達させる長さを有することが好ましい。これにより、清掃部本体２１によって、水管群の中心部に配置される水管６の表面に付着したスケールを除去することができる。

図７は回転ブラシによる払い処理を行っている実施例を示す写真であり、（ａ）及び（ｂ）のいずれのいず写真も付着スケールを払い処理している実例を示している。

このとき、走行ガイド部材５の走行レール５１が、排ガスＧの流通方向（Ｙ方向）に沿うように水管スケール除去装置１を配置することが好ましい。

図８の写真に示すように、減肉している部分は、使用時における排ガスＧの流通方向に対して約４５°程度傾斜した表面である。

このため、走行ガイド部材５を、排ガスの流通方向（Ｙ方向）に沿うように配置することによって、清掃部本体２１の複数の線条体２１１が４５°傾斜表面に対して良好に接触し、払い処理を施すことができる。

この装置を肉厚測定の前処理として使用すれば、肉厚測定精度を向上することができる。

本態様において、水管６の間を走行するブラシ装置２を構成する清掃部本体２１のブラシ２１１以外の部分は、隣り合う水管間の間隙よりも小さい幅を有し、ブラシ２１１の部分は、回転に伴う遠心力によって、流通方向に対して左右に４５°程度傾斜した表面を払い処理することができる程度の幅を有することが好ましい。ブラシ装置２の左右に配置される水管６を並行して払い処理することができ、作業効率が向上する。

なお、ブラシ２１１は、カップ状のブラシ支持部２１２の底部側に、例えば挟持、接着又は熱融着によって固定することができる。特にブラシ２１１が樹脂を含む場合は、熱融着や接着剤等によって、ブラシ支持部２１２に固定することも好ましい。また、ブラシ２１１の基端部を熱融着して一体化した状態で、ブラシ支持部２１２に固定してもよい。

１：水管スケール除去装置
２：ブラシ装置
２１：清掃部本体
２１１：（回転）ブラシ
２１２：ブラシ支持部
２２：回転装置
２２１：筐体
２３：回転軸
３：ブラシ装置固定部
３１：上部構造
３２：下部構造
４：走行装置
４１：走行ステージ
４１１：上部部材
４１２：下部部材
４２：タイヤ
４３：エアパージ
４３１：圧縮空気入口
４３２：流路
４３３：噴射口
５：走行ガイド部材
５１：走行レール
５２：走行レール支持部材
６：水管
７：煙道

Claims (3)

1. 水管表面に付着しているスケールを除去する回転ブラシ装置と、
   前記水管における付着したスケールを除去したい箇所まで、該回転ブラシ装置を遠隔操作により走行する走行装置と、
   該走行装置を走行させる走行ガイド部と、からなる水管スケール除去装置であり、
   前記回転ブラシ装置に用いるブラシは、ブラシを支持するカップから内部中空の円筒状に延出しており、
   前記回転ブラシ装置のブラシが、遠心力により外周側に拡開された状態で、水管に付着したスケールに接触し、該スケールを払い落として除去することを特徴とする水管スケール除去装置。
2. 前記走行装置は、ブラシ装置固定部の下部構造を固定する走行ステージと、該走行ステージに、前記ブラシ装置の前進後退を可能に支持する複数のタイヤとを有することを特徴とする請求項１記載の水管スケール除去装置。
3. 前記走行ガイド部は、複数のタイヤに挟み込まれた走行レールと、該走行レールを支持する走行レール支持部とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の水管スケール除去装置。