JP2021017996A - 伝熱管清掃治具 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱管の内壁面に付着した異物を効率よく除去することができる伝熱管清掃治具を提供する。【解決手段】伝熱管清掃治具１は、外径Φ２が伝熱管４の内径Φ１よりも小さい円筒状の異物掻き取り部材２と、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向の一方の端部に連結される把持部材３と、を備える。把持部材３は、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向に垂直に交差する方向の大きさが伝熱管４の内径Φ１よりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、伝熱管清掃治具に関する。

原子力発電所等に用いられている熱交換器は、プラント系統の冷却で使用した水を冷却媒体と熱交換させる設備である。この熱交換器はおよそ５，０００本の配管（以下、「伝熱管」とも称する）を有しており、この伝熱管に熱交換用の冷却媒体（主に海水）を通すことで配管外側のプラント系統冷却水との熱交換を図るようにしている。このような熱交換器において、冷却用の媒体として海水を用いた場合、伝熱管内にフジツボのような貝類（海生物）等の異物が付着しやすく、このため伝熱管内の海水の流れが悪くなり、熱交換の効率を悪化させる。これを防止するために一定の期間において伝熱管内の清掃を行うようにしている。例えば、伝熱管の一方端から清掃用ブラシを伝熱管に挿入し、高圧水を伝熱管に導入して清掃用ブラシを移動させ、伝熱管内壁を清掃することが記載されている（例えば、特許文献１）。また、例えば、管内に挿入した切削体を水等の流体圧によって回動させることで、管内の付着物を削り取る管内清掃装置が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開平１１−３２５７９５号公報 特開平１１−１６９８０７号公報

例えば、上記特許文献１に記載されたものは、固い異物や大きな異物がある場合、清掃用ブラシが移動しなくなり、異物を効率よく除去できない場合がある。また、上記特許文献２に記載されたものは、切削体を回動させ管内の付着物を削り取るという構造上、伝熱管を損傷する可能性がある。また、水圧を利用する態様では、大量の水が必要となり不効率である。特に、原子力発電所に用いられている熱交換器に適用した場合、放射線管理上、使用済みの水処理の問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、伝熱管の内壁面に付着した異物を効率よく除去することができる伝熱管清掃治具を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、一態様に係る伝熱管清掃治具は、熱交換器の伝熱管の内壁面を清掃する伝熱管清掃治具であって、前記伝熱管の内径よりも外径が小さい円筒状の異物掻き取り部材と、前記異物掻き取り部材の中心軸方向の一方の端部に連結される把持部材と、を備え、前記把持部材は、前記異物掻き取り部材の中心軸方向に垂直に交差する方向の大きさが前記伝熱管の内径よりも小さい。

望ましい態様として、前記把持部材は、複数の部材が中心軸方向に連結可能に構成されている。

望ましい態様として、前記異物掻き取り部材は、中心軸方向の長さが３０ｃｍ以上である。

望ましい態様として、前記異物掻き取り部材は、真鍮製又は銅製である。

望ましい態様として、前記異物掻き取り部材は、中心軸方向の他方の端部の外径端が丸め加工されている。

本発明によれば、伝熱管の内壁面に付着した異物を効率よく除去することができる伝熱管清掃治具を提供することができる。

図１は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の構成の一例を示す平面図である。 図３は、図２に示すＡ−Ａ線横断面図である。 図４は、図２に示すＢの拡大図である。 図５は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の使用例を示す第１縦断面図である。 図６は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の使用例を示す第２縦断面図である。 図７は、実施形態に係る伝熱管清掃治具のメンテナンス方法の一例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組合せることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の一例を示す斜視図である。本実施形態では、原子力発電所で用いる熱交換器の伝熱管の内壁面を清掃する構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る伝熱管清掃治具１は、異物掻き取り部材２と、把持部材３とを備える。

図２は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の構成の一例を示す平面図である。図３は、図２に示すＡ−Ａ線横断面図である。図２では、伝熱管の内壁面４ａを二点鎖線で示している。

図２及び図３に示すように、異物掻き取り部材２は、伝熱管の内径Φ１よりも外径Φ２が小さい円筒状部材で構成されている。また、図２及び図３に示す例において、把持部材３は、伝熱管の内径Φ１よりも外径Φ４が小さい円柱状部材で構成されている。なお、図２及び図３では、把持部材３の外径Φ４が異物掻き取り部材２の内径Φ３と等しい例を示しているが、これに限るものではない。また、把持部材３の形状は、円柱状に限るものではない。例えば、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向に垂直に交差する横断面形状は、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向に垂直に交差する方向の大きさが伝熱管の内径Φ１よりも小さい形状であれば良く、例えば、三角形や四角形のような多角形であっても良い。

図２及び図３において、伝熱管の内径Φ１は、例えば１６ｍｍである。異物掻き取り部材２の外径Φ２は、例えば１５ｍｍである。異物掻き取り部材２の内径Φ３及び把持部材３の外径Φ４は、例えば１１ｍｍである。

図２及び図３では、伝熱管の内壁面４ａと異物掻き取り部材２とのギャップをＧとしている。図２及び図３において、伝熱管の内壁面４ａと異物掻き取り部材２とのギャップＧは、例えば０．５ｍｍである。

また、図２及び図３では、異物掻き取り部材２の管厚をＴとしている。図２及び図３において、異物掻き取り部材２の管厚Ｔは、例えば２ｍｍである。

また、図２では、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向の長さをｌとしている。図２において、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向の長さｌは、例えば３０ｃｍである。

異物掻き取り部材２は、中心軸Ｘ方向の一方の端部（図２では右側の端部）に、連結部２３を介して把持部材３が連結される。

図２に示すように、把持部材３は、例えば、異物掻き取り部材２の内周面に設けられた雌ねじに把持部材３の外周面に設けられた雄ねじがねじ込まれることで、異物掻き取り部材２に連結されて固定される。異物掻き取り部材２の内周面に設けられた雌ねじと、把持部材３の外周面に設けられた雄ねじとで、連結部２３が構成される。連結部２３の構成はこれに限るものではない。

また、図２に示すように、把持部材３は、複数の部材３１，３２が中心軸Ｘ方向に連結して延長可能に構成されている。複数の部材３１，３２は、それぞれ連結部３３を介して連結される。具体的には、例えば、部材３２は、部材３１の一方端（図２では右側の端部）に設けられた雌ねじに部材３２の他方端（図２では左側の端部）に設けられた雄ねじがねじ込まれることで、部材３１に固定される。部材３１に設けられた雌ねじと、部材３２に設けられた雄ねじとで、連結部３３が構成される。連結部３３の構成はこれに限るものではない。

本実施形態では、原子力発電所で用いる熱交換器の伝熱管の中心軸Ｘ方向の長さをおよそ５ｍと想定している。これに対し、把持部材３を１本の部材で構成すると、伝熱管清掃治具１の取り回しや保管に大きなスペースが必要となる。本実施形態では、把持部材３を複数の部材３１，３２で構成することにより、狭い作業エリアでの取り回しや保管スペースの確保が容易になる。

図４は、図２に示すＢの拡大図である。図４に示すように、異物掻き取り部材２は、中心軸Ｘ方向の他方の端部（図２では左側の端部）の外径端Ｃが丸め加工されている。これにより、熱交換器の伝熱管の内壁面４ａの損傷リスクを軽減することができる。

上述した構成の本実施形態に係る伝熱管清掃治具１の具体的な使用例について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の使用例を示す第１縦断面図である。図６は、実施形態に係る伝熱管清掃治具の使用例を示す第２縦断面図である。図７は、実施形態に係る伝熱管清掃治具のメンテナンス方法の一例を示す図である。

図５及び図６では、熱交換器の伝熱管４の中心軸Ｘ方向の長さをＬとしている。図５及び図６において、伝熱管４の中心軸Ｘ方向の長さＬは、例えば５ｍと想定している。

熱交換器の伝熱管４は、一般に、真鍮製や銅製の管体で構成される。異物掻き取り部材２を伝熱管４の材質よりも硬度が高い材料で構成すると、伝熱管４の内壁面４ａを損傷する可能性がある。従って、異物掻き取り部材２は、真鍮製又は銅製、あるいは真鍮や銅よりも硬度が低い材料で構成されていることが好ましい。一方、異物掻き取り部材２を伝熱管４の材質よりも硬度が低い材料で構成すると、伝熱管４の内壁面４ａに付着した異物５（例えば、フジツボのような貝類等の海生物）を効率的に除去することができない可能性がある。従って、異物掻き取り部材２は、伝熱管４の材質と同様の真鍮製又は銅製であることがより好ましい。これに対し、把持部材３の材質は、例えば鉄等の剛性体であることが好ましい。これにより、把持部材３に加えられた力を効率よく異物掻き取り部材２に伝達することができる。

また、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向の長さｌは、３０ｃｍ程度の長さであることが好ましい。異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向の長さｌが短いと、伝熱管４の内壁面４ａに対し、異物掻き取り部材２を平行に保てず、伝熱管４の損傷リスクが高くなる可能性がある。従って、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向の長さｌは、３０ｃｍ以上であることがより好ましい。

熱交換器の伝熱管４の清掃作業を行う際、清掃作業員は、伝熱管４に伝熱管清掃治具１を挿通していく。具体的には、図５及び図６に示す中心軸Ｘ方向に平行な図中矢示方向（中心軸Ｘ方向）に把持部材３を押していく。伝熱管４に伝熱管清掃治具１を挿通する過程において、清掃作業員は、部材３２を随時連結して把持部材３を延長する。

伝熱管４の内壁面４ａに異物５が付着している場合（図５参照）、異物掻き取り部材２が伝熱管４の内壁面４ａに付着した異物５を粉砕して掻き取り、異物掻き取り部材２の内部に粉砕した異物５が取り込まれる（図６参照）。これにより、粉砕した異物５によって伝熱管４が詰まることなく、効率よく伝熱管４の内壁面４ａに付着した異物５を除去することができる。

伝熱管４の全長に亘り異物５を除去した後、清掃作業員は、伝熱管４から伝熱管清掃治具１を引き抜く。具体的には、図５及び図６に示す図中矢示方向とは逆方向に把持部材３を引いていく。伝熱管４から伝熱管清掃治具１を引き抜く過程において、清掃作業員は、連結した部材３２を随時外して把持部材３を短縮する。

異物掻き取り部材２の内部に取り込まれた異物５は、伝熱管清掃治具１に振動を与えることで除去することができる。異物掻き取り部材２の内部に異物５が詰まった場合には、図７に示すように、把持部材３を外して図中矢示方向に水を通流させることで異物５を除去することができる。

以上説明したように、実施形態に係る伝熱管清掃治具１は、熱交換器の伝熱管４の内壁面４ａを清掃する伝熱管清掃治具１であって、伝熱管４の内径Φ１よりも外径Φ２が小さい円筒状の異物掻き取り部材２と、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向の一方の端部に連結される把持部材３と、を備える。把持部材３は、異物掻き取り部材２の中心軸Ｘ方向に垂直に交差する方向の大きさが伝熱管４の内径Φ１よりも小さい。

これにより、伝熱管４の内壁面４ａに付着した異物５を効率よく除去することができる。また、把持部材３を清掃作業員が操作することによって伝熱管４の内壁面４ａに付着した異物５を除去する構成であるので、水圧を利用して清掃用ブラシを移動させる態様において問題となる使用済みの大量の水処理が不要となる。

上記構成において、把持部材３は、複数の部材３１，３２が中心軸Ｘ方向に連結可能に構成されている。

これにより、狭い作業エリアでの取り回しや保管スペースの確保が容易になる。

また、上記構成において、異物掻き取り部材２は、中心軸Ｘ方向の長さが３０ｃｍ以上であることがより好ましい。

また、上記構成において、異物掻き取り部材２は、伝熱管４と同じ真鍮製又は銅製であることがより好ましい。

また、上記構成において、異物掻き取り部材２は、中心軸Ｘ方向の他方の端部の外径端Ｃが丸め加工されていると良い。

これにより、伝熱管４の損傷リスクを軽減することができる。

１ 伝熱管清掃治具
２ 異物掻き取り部材
３ 把持部材
４ 伝熱管
４ａ 内壁面（伝熱管）
５ 異物
２３ 連結部
３１，３２ 部材（把持部材）
３３ 連結部

Claims (5)

1. 熱交換器の伝熱管の内壁面を清掃する伝熱管清掃治具であって、
   前記伝熱管の内径よりも外径が小さい円筒状の異物掻き取り部材と、
   前記異物掻き取り部材の中心軸方向の一方の端部に連結される把持部材と、
   を備え、
   前記把持部材は、
   前記異物掻き取り部材の中心軸方向に垂直に交差する方向の大きさが前記伝熱管の内径よりも小さい
   伝熱管清掃治具。
2. 前記把持部材は、複数の部材が中心軸方向に連結して延長可能に構成されている
   請求項１に記載の伝熱管清掃治具。
3. 前記異物掻き取り部材は、中心軸方向の長さが３０ｃｍ以上である
   請求項１又は２に記載の伝熱管清掃治具。
4. 前記異物掻き取り部材は、真鍮製又は銅製である
   請求項１から３の何れか一項に記載の伝熱管清掃治具。
5. 前記異物掻き取り部材は、中心軸方向の他方の端部の外径端が丸め加工されている
   請求項１から４の何れか一項に記載の伝熱管清掃治具。

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