JP3611816B2 - 配管清掃装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の管により構成される配管列の配管表面に付着・堆積した灰や固着物を除去するための配管清掃装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
清掃工場などでは、燃料（ごみなど）を炉内で燃やした際の熱を利用するために、煙やガスが通る部分や燃焼炉内に複数本の配管を配置して配管列を構成し、配管内部の空気などを予熱することがある。ところがこの配管部は燃焼炉からのガスが通過するために、配管表面に灰が付着、堆積したり、燃料成分が固着することがある。その結果、ガスの通り道が狭くなって通気上の問題や予熱効率を低下させるという問題が発生するので、これらの問題を回避するために定期的な清掃が必要である。一方、上記の配管はマトリクス状に配置されて配管列をなすが、その間隔は非常に狭い。また、配管列自体が狭い場所に何層にも構築されている。したがって、配管の清掃が非常に困難であり、機械による自動化も困難である。現状では、エアノズルを配管列の隙間に挿入しての清掃や付着物をスクレーパで削り取るなどの人手による作業に依存している状況である。また、近年のダイオキシン発生問題もあり、早急に清掃作業の省人化を図る必要がある。
【０００３】
先行技術である特開平８−２０６６１９号公報には、配管の外表面に密閉室を形成するハウジングを備え、このハウジングに処理機構として研磨材を含む高圧水の噴射ノズル等を設けた配管系の清掃装置が開示されている。
また、特開平５−２２０４６１号公報には、配管を収容する通路を形成したフレームを備え、このフレームに清掃液体のジェットノズルを取り付けた構成の配管系の外面を清掃する装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開平８−２０６６１９号公報や特開平５−２２０４６１号公報に開示された先行技術では、１本の配管に対して清掃装置を抱かせるように取り付けて使用しているが、今回の清掃対象である配管がマトリクス状に配置された配管列の場合は、配管に対して清掃装置を抱かせるように取り付けることは困難である。また、配管１本１本に装置を取り付けて使用するのでは、数百本に及ぶ配管を効率よく清掃することは困難である。
【０００５】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、複数の配管よりなる配管列の狭隘な配管の隙間から、効率よく配管に付着した灰、固着物を除去できる配管清掃装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の配管清掃装置は、複数の管により構成される配管列の配管表面に付着・堆積した灰及び／又は固着物を除去する装置であって、配管列の隙間に挿入して振動させることにより配管に振動及び衝撃を与え、配管表面の灰及び／又は固着物を除去する振動子と、該振動子を吊るした状態で平面移動及び上下移動させ、配管列の隙間の定められた位置に振動子を配置する位置決め装置とを包含してなる構成とされている。
【０００７】
上記の装置において、振動子は、内部に駆動手段及び偏心ウェイトを備え、駆動手段で略鉛直方向の軸を回転させ、軸に略水平方向に取り付けられた偏心ウェイトを回転させることにより振動を発生させる構成とすることができる。この場合、振動子に空気・ガス又は液体の噴出手段を設けて、灰及び／又は固着物の除去効率を向上させることが好ましい。
【０００８】
また、上記の装置においては、振動子が配管列の隙間から隙間へと人力を介さずに移動できるように、位置決め装置として、振動子を吊るす手段と、該手段を巻取り可能なドラムと、配管列最上部又は配管列上側の空間を水平２自由度方向に移動可能な移動手段とを備えた自走式振動子駆動装置を用いることができる。また、位置決め装置としては、振動子を吊るす手段と、該手段と接続された振動子の平面移動及び上下移動が可能なロボットアームとを備えたロボットアーム式振動子駆動装置を用いることができる。
【０００９】
また、上記の装置においては、配管列のパターンを入力することで自動的に清掃計画をプログラミングする清掃計画作成手段と、該清掃計画作成手段により立案された清掃計画に基づいて自動で振動子の移動を制御する制御手段とを設けることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による配管清掃装置の概略構成を示している。本実施の形態では、一例として、位置決め装置にロボットアームを用いた場合を示している。すなわち、本実施形態の配管清掃装置は、振動子１０と、ロボットアームによる位置決め装置１２と、制御装置１４とから構成されている。本実施形態の装置による清掃方法を以下に記述する。配管列１６に対してその隙間に振動する装置（振動子１０）を挿入する。配管列１６の隙間で振動する振動子１０は、配管に衝突することで配管外周に堆積した灰を落下させる。また、配管表面の固着物に対して繰り返し振動を与えることでひび割れを生じさせ、配管表面から固着物を剥離させて下方に落とす。
【００１１】
図２、図３は配管清掃用振動子の一例を示している。図３に示すように、振動子１０は内部に駆動手段であるモータ１８を備えており、モータ１８には偏心ウェイト２０が取り付けられている。モータ１８を回転させることで偏心ウェイト２０が回り振動子１０に振動が発生する。さらに、空気・ガス噴出管２２を設けることで、振動子１０は振動しながら空気やガスを噴出するので、空気圧やガスの成分により、振動との相乗効果で堆積物、固着物の剥離効果を高めることができる。なお、空気・ガス噴出管２２に空気やガスを供給する配管は、例えば、配管ホースとして振動子１０を吊るすワイヤロープと一体になって振動子１０に接続されている。また、振動子１０は、振動しながら液体を噴出する構成とすることも可能である。
【００１２】
図４は配管清掃用振動子の他の例を示している。図４に示すように、振動子１０ａは内部に駆動手段としてモータの代わりに、空気やガスによって回転する羽車２４を備えている。羽車２４には軸２６が取り付けてあり、空気やガスが吹き込まれて羽車２４が回ると軸２６が回転し、軸２６に取り付けられた偏心ウェイト２０が回って振動子１０ａに振動が発生する。羽車２４は、一般的なもの（市販されているようなもの）でよい。このように、振動子はモータだけでなく、空気やガスで振動させることが可能である。なお、振動子１０ａに空気・ガス噴出管を設けて、振動しながら空気やガスを噴出する構成とし、堆積物、固着物の剥離効果を高めることが可能である。前記の羽車２４や空気・ガス噴出管に空気、ガスを供給する配管は、例えば、配管ホースとして振動子１０ａを吊るすワイヤロープと一体になって振動子１０ａに接続されている。
【００１３】
さらに、振動子の形状としては、一例として、図５のような板状の振動子１０ｂ、図６のような配管にあわせた形状の振動子１０ｃ、図７のような球状の振動子１０ｄなどが考えられ、様々な形状とすることが可能である。
【００１４】
次に、振動子の位置決め装置の方式の例について説明する。位置決め方式としては、一例として、自走方式とロボットアーム方式が挙げられる。なお、振動子が配管列の隙間から隙間へと人力を介さずに移動できる装置であれば、位置決め装置の形式は特に限定されない。
図８は、本発明の実施の第２形態による配管清掃装置の要部を示している。本実施の形態は、位置決め装置に自走式振動子駆動装置を採用した例である。自走装置２８は、振動子１０を吊るすワイヤロープと空気圧配管ホースとが一束になった振動子吊下手段３０と、振動子吊下手段３０を巻き取るドラム３２と、水平２自由度方向に移動できるキャタピラなどの移動手段３４とを備えている。使用時には、自走装置２８を配管列１６の最上部に設置し、配管列１６の最上部をキャタピラなどの移動手段３４で移動して配管清掃を行う。配管の強度が弱い場合などは、自走装置２８を配管列上側の上部空間に設置して使用する。なお、振動子の構造及び形状は、上述した実施の第１形態と同様のものを採用することができる。
【００１５】
振動子１０は、配管列１６の上部からワイヤロープで吊るされて配管列１６の隙間に入っていく。振動子１０には空気圧配管ホースも接続されており、ワイヤロープと空気圧配管ホースとが振動子吊下手段３０として振動子１０の保持の役目も果たしている。振動子１０は配管列１６の隙間で振動し、さらに空気やガスを噴出しながら上下動させることができる。作業の手順は以下のようになる。
１．振動子を配管列の隙間に挿入し、下降させる。
２．振動子を上下させながら配管の長手方向に移動する。
３．振動子を巻き上げた後、次の隙間に振動子を挿入し作業を繰り返す。
【００１６】
図９は、本発明の実施の第３形態による配管清掃装置の要部を示している。本実施の形態は、位置決め装置にロボットアームによる振動子駆動装置を採用した例である。振動子１０の移動はロボットアーム３６によって行われる。ロボットアーム３６としては、例えば、小型６軸ロボットや３軸直交形ロボットなどが適用できる。使用時には、配管列１６の最上部にあるマンホール等からロボットアーム３６を挿入して振動子１０を移動させる。振動子の構造及び形状は、前述した実施の第１形態と同様のものを採用することができる。作業の手順などその他の点は、上述した実施の第２形態の場合と基本的に同じである。
【００１７】
図１０は、本発明の実施の第４形態による配管清掃装置のシステム構成の一例を示している。本実施の形態の装置では、清掃計画入力装置３８に配管列の間隔や配管長さなどの配管列パターンを入力することで、清掃計画における上下移動ポイント、各種速度などを設定すれば、清掃計画演算装置４０において、効率よく振動子を移動させて最短時間で清掃を終了させることができる清掃計画が作成できる。さらに、これらの機能に加え、清掃計画演算装置４０で立案された清掃計画に基づいて自動で振動子の移動などを制御する制御装置４２が設けられている。具体的には、制御装置４２により、例えば、位置決め装置４４、振動子振動装置４６、空気・ガス供給装置４８などが制御される。図１１に、自動的に配管清掃計画をプログラミングする際の具体的な処理手順のフローを示す。この場合、条件として、清掃間隔（清掃を行う日時の間隔）、清掃状態（灰などの付着状況）などを用いて、清掃計画における上下移動ポイント、各種速度などの変更を行うことが可能である。
【００１８】
清掃計画の具体例について説明する。上部から見た配管５０が図１２に示す配置になっている場合、振動子を保持する移動手段は矢印に沿って平面移動する。また、一定平面移動ごと（上下移動ポイント○）に振動子は上下に動く。破線矢印の部分では振動子は上下移動しない。このように移動プログラムを作成しておけば、人により振動子を移動させる必要はない。また、清掃計画において、前述した図５のような板状の振動子を用いる場合は、上下移動ポイントの数が減るなどの効果がある。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 振動子による振動、衝撃により、複数の管から構成される配管列の配管表面に堆積した灰や固着物を効率よく除去することができる。
（２） 振動子から空気やガス又は液体を噴出させることにより、振動との相乗効果で配管表面に堆積した灰や固着物の除去効率を向上させることができる。
（３） 振動子を配管の隙間から隙間へと人力を介さずに移動できるので、配管清掃の自動化、省力化が可能となる。
（４） 配管清掃計画をプログラム化できる機能を備える場合は、効率よく振動子を移動させて最短時間で清掃を終了させることも容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による配管清掃装置を示す概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第１形態における振動子の一例を示す一部切欠拡大構成説明図である。
【図３】図２の縦断面構成説明図である。
【図４】本発明の実施の第１形態における振動子の他の例を示す概略構成説明図である。
【図５】本発明の実施の第１形態における振動子の他の形状の一例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施の第１形態における振動子の他の形状の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施の第１形態における振動子の他の形状の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の実施の第２形態による配管清掃装置の要部（自走方式）を示す概略構成説明図である。
【図９】本発明の実施の第３形態による配管清掃装置の要部（ロボットアーム方式）を示す概略構成説明図である。
【図１０】本発明の実施の第４形態による配管清掃装置のシステム構成の一例を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の実施の第４形態における処理手順の一例を示すフロー図である。
【図１２】本発明の実施の第４形態において立案された清掃計画の具体例の概要を示す平面説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 振動子
１２、４４ 位置決め装置
１４、４２ 制御装置
１６ 配管列
１８ モータ
２０ 偏心ウェイト
２２ 空気・ガス噴出管
２４ 羽車
２６ 軸
２８ 自走装置
３０ 振動子吊下手段
３２ ドラム
３４ 移動手段
３６ ロボットアーム
３８ 清掃計画入力装置
４０ 清掃計画演算装置
４６ 振動子振動装置
４８ 空気・ガス供給装置
５０ 配管

Claims (3)

1. 複数の管により構成される配管列の配管表面に付着・堆積した灰及び／又は固着物を除去する配管清掃装置であって、
   配管列の隙間に挿入して振動させることにより配管に振動及び衝撃を与え、配管表面の灰及び／又は固着物を除去する振動子と、
   該振動子を吊るした状態で平面移動及び上下移動させ、配管列の隙間の定められた位置に振動子を配置する位置決め装置とを包含し、振動子が、内部に駆動手段及び偏心ウェイトを備え、駆動手段で略鉛直方向の軸を回転させ、軸に略水平方向に取り付けられた偏心ウェイトを回転させることにより振動を発生させる構成であり、振動子に空気・ガス又は液体の噴出手段を設け、前記位置決め装置が、振動子を吊るす手段と、該手段を巻取り可能なドラムと、配管列最上部又は配管列上側の空間を水平２自由度方向に移動可能な移動手段とを備えた自走式振動子駆動装置であり、振動子が配管列の隙間から隙間へと移動できるようにしたことを特徴とする配管清掃装置。
2. 複数の管により構成される配管列の配管表面に付着・堆積した灰及び／又は固着物を除去する配管清掃装置であって、
   配管列の隙間に挿入して振動させることにより配管に振動及び衝撃を与え、配管表面の灰及び／又は固着物を除去する振動子と、
   該振動子を吊るした状態で平面移動及び上下移動させ、配管列の隙間の定められた位置に振動子を配置する位置決め装置とを包含し、振動子が、内部に駆動手段及び偏心ウェイトを備え、駆動手段で略鉛直方向の軸を回転させ、軸に略水平方向に取り付けられた偏心ウェイトを回転させることにより振動を発生させる構成であり、振動子に空気・ガス又は液体の噴出手段を設け、前記位置決め装置が、振動子を吊るす手段と、該手段と接続された振動子の平面移動及び上下移動が可能なロボットアームとを備えたロボットアーム式振動子駆動装置であり、振動子が配管列の隙間から隙間へと移動できるようにしたことを特徴とする配管清掃装置。
3. 配管列のパターンを入力することで自動的に清掃計画をプログラミングする清掃計画作成手段と、該清掃計画作成手段により立案された清掃計画に基づいて自動で振動子の移動を制御する制御手段とを設けた請求項１又は２記載の配管清掃装置。

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