JP2871405B2 - 矩形煙道清掃装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は矩形煙道を有するボイラ
に適用されるもので、矩形煙道の周囲に付着する灰，煤
を清掃するための矩形煙道清掃装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の矩形煙道の周囲に付着する灰，煤
の清掃は図１６に示すように竹ぼうき６０を用いて煙道
壁面３０を人手により作業しており、作業環境も悪く何
んらかの機械化が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、ボイラの
矩形煙道の清掃作業は人手に頼っており、清掃断面も大
きく竹ぼうきが届かない所に対しては脚場を要し、又壁
面上部近傍，天井面は上向き作業となり作業環境上問題
であった。

【０００４】又、この作業を機械化するためには、清掃
ブラシをアームに取付けてアームを煙道内で回転させて
煙道面に付着した灰，煤を除去する方法が考えられる
が、煙道断面が矩形のため回転する位置によってはアー
ム長が一定であるためブラシと煙道面との距離が変化し
てブラシが煙道面に接触せず未清掃の部分が多く生ずる
ことになる。従って、矩形断面の煙道の清掃を機械化す
る場合にはこの点を工夫する必要があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前述のような人
手を出来るだけ介さず矩形煙道内の清掃を機械化するも
ので、清掃用のブラシを回転アーム装置に取付けて、こ
の回転アーム装置をアーム支持機構に支持させて昇降さ
せ、かつ回転アーム装置が回転すると共に伸縮してブラ
シを絶えず煙道壁面に接触するようにし、煙道内の移動
は走行台車で行うような構成として煙道内壁の灰，媒，
等を清掃するものである。

【０００６】即ち、本発明の請求項１においては、両端
に煙道壁面を清掃するブラシを伸縮自在に支持する回転
アーム装置と、該回転アーム装置の中心を前記煙道の垂
直断面内で回転可能に軸支すると共に同回転アーム装置
を回転する駆動装置及び同アーム装置の回転角度を検出
するセンサを備えたアーム支持機構と、該アーム支持機
構を昇降可能に支持するリフトと、該リフトを搭載して
前記煙道内を走行する走行台車と、制御手段とを具備し
てなり、同制御手段は、前記煙道の断面形状データを記
憶するメモリを有し、同メモリ内のデータを参照して前
記走行台車の走行、前記アーム支持機構の昇降、前記回
転駆動装置の駆動及び前記センサの信号に基づく前記回
転アーム装置のブラシを煙道面に接するように伸縮する
制御をすることを特徴とする矩形煙道清掃装置を提供す
るものである。

【０００７】又、請求項２においては、請求項１の発明
における回転アーム装置を清掃用ブラシを保持する第１
の伸縮機と、該第１の伸縮機に連結して伸縮する第２の
伸縮機より構成したものである。

【０００８】更に、請求項３においては、請求項１又は
請求項２の発明において、清掃用ブラシを空気タンク
と、該空気タンクから空気を導入して先端より噴出させ
灰，媒を叩き落す多数の細径なホースとより構成したも
のである。

【０００９】

【作用】本発明は前述のような手段としたために、請求
項１の発明においては、まず走行台車が矩形煙道のほぼ
中央部を走行して所定の清掃開始位置までくる。走行台
車の走行は制御手段によりあらかじめ設定された通りに
ステアリングされ、移動するか、又は遠隔制御により所
定の位置まで走行させる。次に、制御手段はメモリ内の
煙道形状データとセンサからの回転角度の情報により演
算を行い次の指令を出して清掃装置を制御する。即ち、
所定の位置でリフトがアーム支持機構を昇降させて回転
アーム装置の回転中心が煙道断面のほぼ中心にくるよう
に調整し、ブラシが煙道壁面に接するように回転アーム
装置を伸縮させる。次に、回転駆動装置を駆動して同回
転アーム装置を回転させると共に、伸縮させてブラシを
絶えず煙道壁面に接触させるようにして所定位置での煙
道壁面全周を清掃する。所定の位置での煙道壁面全周の
清掃が終ると走行台車を所定のピッチ前進させて再び上
記の工程を繰り返しすべての煙道の清掃ができる。

【００１０】又、請求項２の発明においては、前記の請
求項１の発明の作用に加えて、第１，第２の伸縮機が設
けられているので、両伸縮機を組合せきめの細いブラシ
の伸縮の制御ができる。即ち、まず第１の伸縮機を伸縮
してブラシを煙道壁面に接触させ、回転すると共に変化
するブラシと壁面との距離を第２の伸縮機により調整し
て煙道とブラシの距離が変化しても絶えずブラシが壁面
に確実に接触するようにするものである。

【００１１】更に、請求項３の発明においては、前記請
求項１又は請求項２の発明の作用に加えて、ブラシの代
りに細径の多数のホースを用い、これらホースより空気
を導入して壁面で噴出させるようにしたので、空気で煙
道壁面に付着している灰，煤，等を吹き飛すと共にホー
スをおどらせて煙道壁面を叩き、灰，煤を落すことにな
るのでより効果的に清掃の効果を上げることができるも
のである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図１は本発明の第一実施例に係る矩
形煙道清掃装置の全体を示す正面図、図２はその側面図
である。図３は本第一実施例で用いられるアーム装置の
詳細を示す正面図、図４はその側面図であり、図５は構
造を変えたアーム装置の説明図である。まず、図３，図
４及び図５によりアーム部分の構造を説明する。図３，
図４において、１ａ，１ｂ及び４ａ，４ｂは伸縮機で、
空気式，油圧式又は電動式いずれでも良く回転軸８を中
心に回転する。２ａ，２ｂは伸縮機１ａ，１ｂの可動ア
ーム、３ａ，３ｂは可動アーム２ａ，２ｂを伸縮機４
ａ，４ｂに結合する金具である。５ａ，５ｂは伸縮機４
ａ，４ｂの可動アーム、６ａ，６ｂは可動アーム５ａ，
５ｂの先端に取付けられて清掃用ブラシ７ａ，７ｂを固
定する取付具であり、８は前述の回転軸で伸縮機１ａ，
１ｂを連結する連結具９を回転させるものであり、全体
の回転アーム装置５０を構成している。回転アーム装置
５０の回転はモータ２５により回転軸８を回転させる構
造である。

【００１３】次に、図５は、別の構造とした回転アーム
装置５１の端部の構造を示したものである。説明の都合
上、アームは左右対称であるので一方のみ説明する。回
転するアーム１２内に摺動して伸縮するシャフト１３
（第２の可動アーム）があり、更に、シャフト１３内で
摺動して伸縮するシャフト１４（第１可動アーム）があ
る。１５はシリンダでシャフト１３を伸縮させるもの、
１６は同じくシリンダでシャフト１４を伸縮させるもの
である。このような構成で図３，図４に示すものと同じ
く清掃用ブラシ１３を伸縮させ回転アーム装置５１とし
て構成されるものである。なお、回転部は図示省略して
いるが図３，図４に示すものと同様な構造である。

【００１４】次に、このような構造の回転アーム装置を
台車に搭載した状態を図１，図２に示すが、回転アーム
装置としては１例として図３，図４に示す構造の回転ア
ーム装置５０を採用した例で説明する。２０は矩形煙道
壁面３０内を走行する走行台車で、図ではクローラ方式
を示しているがレール上を走行する台車でも良いもので
ある。２８は台車の走行駆動用装置、ステアリング装
置，制御装置，等、を収納するキャビン、２１はリフト
でポスト２３の高さを調整するものであり、その調整量
は図示しないセンサの信号により制御装置で演算して設
定し、調整する。２４はロータリーエンコーダ，等より
なるセンサで回転軸８と連動して回転アーム装置５０の
回転角を検出する。ポスト２３の上部には前述の回転軸
８によりアーム回転装置５０が連結されており、図２に
示す如く、モータ２５により図示省略の減速機を介して
チェーン２６で回転軸の他端２７に伝達され、回転アー
ム装置５０全体を回転駆動する。

【００１５】なお、図１にはポスト２３をリフト２１で
上昇させ、更に伸縮機１ａ，１ｂ，４ａ，４ｂを伸張さ
せてブラシ７ａ，７ｂを矩形煙道面に接触させた状態を
２点鎖線で示している。上記に説明のブラシ７ａ，７ｂ
は図８に示すように長さ調整にある程度幅を持たせるた
めに両端部を長くした構造で、ナイロン等の高分子材料
か、可撓性の金属又は植物繊維，等からなる細径の線材
を束ねている。又、線材の径については細い程良いが、
可撓性があるものであれば数ミリ程度まであっても良
い。

【００１６】次に、図１，図２における第一実施例での
矩形煙道清掃装置の全体の作用を説明する。図１におい
て、走行台車２０を目的の位置まで走行させるが、走行
は人による運転又は制御装置に設定した条件により自動
走行するか、あるいは遠隔操作により煙道のほぼ中心を
走行させる。走行台車２０が停止した位置でポスト２３
の回転軸８が煙道のほぼ中心にくるようにリフト２１で
アーム支持機構を昇降し調整する。その後、伸縮機１
ａ，１ｂを伸縮し、それでも煙道面にブラシ７ａ，７ｂ
が接触しない場合には、更に伸縮機４ａ，４ｂを伸ばし
てブラシ７ａ，７ｂを煙道面に接触させる。この接触は
取付具６ａ，６ｂにセンサ、例えば超音波センサや機械
式の接触センサで検知して行うか、あるいは後述の制御
装置による演算によって行う。

【００１７】図６は煙道の横幅が広い横方向を清掃する
場合の回転アーム装置５０の例を示すもので、伸縮機１
ａ，１ｂ及び４ａ，４ｂの可動アーム２ａ，２ｂ及び５
ａ，５ｂ共伸びた状態を示している。図７は同じ横幅が
広い煙道でも幅の狭い縦方向を清掃する場合で、伸縮機
１ａ，１ｂ及び４ａ，４ｂを縮めた状態を示している。

【００１８】次に、ブラシ７ａ，７ｂが煙道の壁面に接
触するとモータ２５を駆動させ、チェーン２６により回
転軸８を回転させて回転アーム装置５０を回転駆動す
る。この状態でブラシ７ａ，７ｂが回転すると、煙道断
面形状が円形でなく矩形又は正方形であるのでブラシ７
ａ，７ｂと煙道面までの距離が変化する。これを防ぐた
めに伸縮機１ａ，１ｂ及び４ａ，４ｂの可動アーム２
ａ，２ｂ及び５ａ，５ｂを伸縮して間隔を調整し、絶え
ずブラシ７ａ，７ｂが煙道壁面３０に接するように制御
し回転させる。

【００１９】この制御は後述の制御装置４０（図１３に
示す）により行うが、制御のやり方は、あらかじめ煙道
の形状がわかっているのでこのデータを制御装置のメモ
リ４１に記憶させておき、回転センサ２４が回転アーム
装置５０の回転角を検出するので、回転角度に応じて煙
道面までの距離を演算して伸縮機１ａ，１ｂ及び４ａ，
４ｂの可動アーム２ａ，２ｂ及び５ａ，５ｂを伸縮させ
てブラシ７ａ，７ｂが回転しても常に煙道面に接するよ
うに制御するものである。

【００２０】このように所定の位置でブラシ７ａ，７ｂ
が一周して清掃が終了すると、次に予め定めた距離だけ
走行台車２０を移動させて以降同じ動作をくり返して煙
道の全長をすべて清掃したら作業が終了する。

【００２１】次に、本第一実施例の装置の制御について
図１３乃至図１５を用いて更に詳しく説明する。図１３
は全体の制御のブロック図で、図１４は制御装置４０の
フローチャートである。制御装置４０は、あらかじめ煙
道形状の３次元データを記憶しているメモリ４１と、回
転アーム装置５０の回転角を検出するセンサ２４、及び
図１，図２には図示していないポスト２３の高さを検出
するセンサ４２の信号を入力し、走行台車２０の遠隔制
御、リフト２１の昇降装置、伸縮機１ａ，１ｂ，４ａ，
４ｂ及びモータ２５へ指令を出し、これらを制御する。

【００２２】図１４は制御装置４０の制御フローであ
り、スタート後、ステップＳ１，Ｓ２では走行台車２０
を遠隔操作して台車がほぼ煙道の長手方向で中央を走行
して所定の位置までくるように指令を出し、走行台車２
０を制御する。遠隔制御の方法は公知のやり方の有線式
でも無線式のいずれでも良い。ステップＳ３では所定の
清掃位置でポスト２３の回転軸８の点が煙道断面のほぼ
中心にくるようにリフト２１を昇降して制御する。

【００２３】このステップＳ３での制御は、あらかじめ
メモリ２４に記憶されている３次元の煙道形状データと
現在位置から制御装置４０が演算し、その結果、リフト
２１を昇降させ、センサ４２の信号で位置を確認して回
転軸８が煙道断面のほぼ中心にくるように制御するもの
である。

【００２４】ステップＳ４ではこの位置で外側の伸縮機
４ａ，４ｂを伸縮してブラシ７ａ，７ｂが煙道壁面３０
に接するように伸縮機を制御する。次に、ステップＳ５
では、Ｓ４で煙道面へブラシ７ａ，７ｂが接しない場合
には、内側の伸縮機１ａ，１ｂに指令を与えてブラシ７
ａ，７ｂが煙道に接するように制御する。ステップＳ６
ではモータ２５を所定の速度で約１８０°ほど回転さ
せ、ステップＳ７で同時にセンサ２４からの信号により
回転角度を検出して回転アーム装置を約１８０°回転さ
せる。又、ブラシ７ａ，７ｂが回転すると煙道が矩形で
あるためブラシと煙道面の距離が変化してブラシが煙道
面に接触しない場合がある。このためにステップＳ７で
は伸縮機１ａ，１ｂ，４ａ，４ｂを絶えず調整して回転
とともにメモリ４１内の煙道形状データを参照し、セン
サ２４からの回転角に応じて距離を演算してブラシ７
ａ，７ｂが絶えず煙道面へ接するように伸縮機１ａ，１
ｂ，４ａ，４ｂを調節する。

【００２５】この状態を図１５に示すが、図１５は煙道
断面と回転アーム装置５０との関係を示したもので、回
転アーム装置５０は垂直位置より１８０度正転，逆転が
可能であり、１８０度回転することでＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
エリアが清掃でき、矩形の煙道壁面３０のすべての面を
カバーすることができる。又、回転アーム装置５０の長
さが一定とすれば、今、アームが回転すると、回転中心
Ｏから、ＯＰ₁ ，ＯＰ ₂ ，ＯＰ₃ と一定の距離となるの
で伸縮機１ａ，１ｂ，４ａ，４ｂを伸ばして煙道壁面３
０にブラシを接触させる必要がある。この伸縮機の調整
する範囲は、図ではＰ₁ Ｑ₁ ，Ｐ₂ Ｑ₂ ，Ｐ₃ Ｑ₃ であ
る。

【００２６】ステップＳ８では、指定されたすべての清
掃が終了したか否かチェックをし、終了していなければ
ステップＳ３に戻り、再び繰り返す。すべてが終了して
おれば、その清掃位置での清掃が終了するが、更にステ
ップＳ９では初めに戻り走行台車２０を次の清掃位置へ
移動させ同様な工程で清掃を行うものである。

【００２７】なお、上記の装置の説明では、図３，図４
に示す構造の回転アーム装置５０を採用した例で示した
が、図５に示す構造の回転アーム装置５１でも伸縮機１
ａ，１ｂ，４ａ，４ｂの代りにシリンダ１１，１２を用
いたもので、可動アーム２ａ，２ｂ，５ａ，５ｂの代り
にシャフト９，１０が用いられており、基本的には図５
のものも図３，図４のものと同じ機能であるので詳しい
説明は省略する。

【００２８】次に、図９乃至図１２により第二実施例と
して、ブラシの代りにビニールホース１７ａ，１７ｂを
用いて、ビニールホース１７ａ，１７ｂに空気を通し、
空気を噴出すると共にホースをおどらせて煙道壁面３０
を叩き、灰や煤，錆を落す例について説明する。図９は
煙道内での全体の正面図であり、走行台車４０に回転す
るアーム装置５２を搭載しており、符号１から５及び
８，９は図３，図４に示す第一実施例と同じものである
ので説明は省略し、本第二実施例の特徴となるところの
み説明する。これらの特徴部分は、ビニールホース１７
ａ，１７ｂ、エアタンク１８ａ，１８ｂ、金具１９ａ，
１９ｂの部分である。

【００２９】この特徴部分の構造を図１０，図１１，図
１２で詳しく説明する。図１０は回転アーム先端部の正
面図、図１１が図１０のＡ−Ａ矢視図、図１２は図１０
のＢ−Ｂ矢視図である。なお、この先端部分は左右対称
であるので説明の都合上、右側部分のみ説明する。金具
１９ｂは可動フレーム５ｂの先端に固定され、金具１９
ｂにはエア入口ＩＲを備えたエアタンク１８ｂが取付け
られ、図示省略の空気供給源へ接続されている。エアタ
ンク１８ｂには多数の細径なビニールホース１７ｂが連
通されて空気Ｒを噴出するようになっている。このホー
スはビニール製以外のゴム製でも良く弾力性，可撓性の
ある材料であれば良い。又１６ｂは図５に示す回転アー
ム装置５１を本第二実施例に使用した場合のシリンダ１
６の可動片を示したもので図３に示す回転アーム装置５
０の場合は不要である。

【００３０】このような構造の装置が図９に示すように
可動アーム１２ｂの先端に取付けられて、ビニールホー
ス１７ｂの先端を伸縮機１ｂ及び４ｂを伸張させて煙道
壁面３０に接触させ、回転させると共に、ビニールホー
ス１７ｂに空気を通し、空気を噴出させると共にホース
をおどらせて煙道面を叩き、灰，媒，錆を落す。

【００３１】アーム全体の回転，伸縮機１ａ，１ｂ及び
４ａ，４ｂの制御，走行台車の制御，等は回転アーム装
置５０を用いた図１３，図１４に示す第一実施例と基本
的には同じであり、回転アーム装置５１を用いた場合で
も伸縮機１，４をシリンダ１１，１２とし、可動アーム
２，５をシャフト９，１０とすれば、同様であるので説
明は省略する。

【００３２】この第二実施例では、第一実施例と比べる
とブラシの代りにホースを用いて更に、空気の作用を加
えて灰，煤，錆を叩き落すのでブラシのみでは充分に取
り落すことのできない時には有効な手段となるものであ
る。なお、ビニールホース１７ａ，１７ｂの径は内径４
mm，外径６mm程度のものを使用して良好な結果が得られ
たが、可撓性があり、かつ空気が導入、噴出できてホー
ス自身が壁面を叩く効果があればこれよりも細くてもか
まわないものである。

【００３３】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明に
おいては、ブラシを伸縮自在に支持した回転アーム装置
をアーム支持機構、リフトを介して走行台車に装備して
この回転アーム装置を昇降し、回転させると共に伸縮さ
せて両端のブラシを絶えず矩形煙道壁面に接触させて付
着した灰，煤，錆の清掃を行うようにしたので、従来機
械化がむずかしいとされていた矩形煙道の清掃において
も機械化されて、人間が手作業で実施していた矩形煙道
での清掃作業が大幅に合理化され、良好な清掃ができる
ようになり、作業環境の悪い作業も改善されたものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る矩形煙道清掃装置の
正面図である。

【図２】本発明の第一実施例に係る矩形煙道清掃装置の
側面図である。

【図３】本発明の第一実施例に適用されるアーム装置の
正面図である。

【図４】図３の側面図である。

【図５】本発明の第一実施例に係る別のアーム装置の構
成図である。

【図６】本発明の第一実施例における幅の広い煙道内で
のアームの回転を示す正面図である。

【図７】本発明の第一実施例における幅の狭まい煙道内
でのアームの回転を示す正面図である。

【図８】本発明の第一実施例で使用されるブラシの説明
図である。

【図９】本発明の第二実施例に係る矩形煙道清掃装置の
正面図である。

【図１０】本発明の第二実施例に係る回転アーム先端部
の正面図である。

【図１１】図１０におけるＡ−Ａ矢視図である。

【図１２】図１０におけるＢ−Ｂ矢視図である。

【図１３】本発明の第一及び第二実施例における制御の
ブロック図である。

【図１４】本発明の第一及び第二実施例における制御装
置のフローチャートである。

【図１５】本発明の第一及び第二実施例におけるアーム
の回転範囲の説明図である。

【図１６】従来の煙道の清掃に用いる竹ぼうきの説明図
である。

【符号の説明】

１ａ 伸縮機 １ｂ 伸縮機 ２ａ 可動アーム ２ｂ 可動アーム ４ａ 伸縮機 ４ｂ 伸縮機 ５ａ 可動アーム ５ｂ 可動アーム ７ａ ブラシ ７ｂ ブラシ ８ 回転軸 １２ アーム １３ シャフト １４ シャフト １５ シリンダ １６ シリンダ １７ａ ビニールホース １７ｂ ビニールホース １８ａ エアタンク １８ｂ エアタンク ２０ 走行台車 ２１ リフト ２２ アーム支持機構 ２３ ポスト ２４ センサ ２５ モータ ２６ チェーン ３０ 煙道壁面 ４０ 走行台車 ４２ センサ ５０ 回転アーム装置 ５１ 回転アーム装置 ５２ 回転アーム装置

フロントページの続き (72)発明者 井手 栄三 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 小林 秀晴 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 下田 弘純 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株 式会社長崎造船所内 (56)参考文献 実開 平５−8228（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23J 3/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に煙道壁面を清掃するブラシを伸縮
   自在に支持する回転アーム装置と、該回転アーム装置の
   中心を前記煙道の垂直断面内で回転可能に軸支すると共
   に同回転アーム装置を回転する駆動装置及び同アーム装
   置の回転角度を検出するセンサを備えたアーム支持機構
   と、該アーム支持機構を昇降可能に支持するリフトと、
   該リフトを搭載して前記煙道内を走行する走行台車と、
   制御手段とを具備してなり、同制御手段は、前記煙道の
   断面形状データを記憶するメモリを有し、同メモリ内の
   データを参照して前記走行台車の走行、前記アーム支持
   機構の昇降、前記回転駆動装置の駆動及び前記センサの
   信号に基づく前記回転アーム装置のブラシを煙道面に接
   するように伸縮する制御をすることを特徴とする矩形煙
   道清掃装置。
2. 【請求項２】 前記回転アーム装置は清掃用ブラシを保
   持する第１の伸縮機と、該第１の伸縮機に連結して伸縮
   する第２の伸縮機よりなることを特徴とする請求項１記
   載の矩形煙道清掃装置。
3. 【請求項３】 前記清掃ブラシが空気タンクと、該空気
   タンクから空気を導入して先端より噴出させ灰，煤を叩
   き落す多数の細径なホースとよりなることを特徴とする
   請求項１又は２記載の矩形煙道清掃装置。