(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記熱交換器の細管の一端側の水室に設置され、前記熱交換器の細管の一端側より光を入射させる照明装置と、前記熱交換器の細管の他端側の水室に設置され、前記熱交換器の細管の他端側からの透過光を検出する検出装置とを用いて、前記熱交換器の細管毎の透過光量を計測する工程と、
前記計測された熱交換器の細管毎の透過光量から、予め求められた熱交換器の細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係に基づいて、前記熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する工程と、
前記演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、洗浄対象とする細管を選定する工程と、
を備え、前記熱交換器の細管毎の汚れの度合いを検出して洗浄する細管の範囲を限定するようにしたことを特徴とする、多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項２】
前記透過光量として、未使用細管または十分に洗浄された細管について計測された透過光量に対する比率で表された透過率を用いるようにした、
請求項１に記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項３】
前記検出装置は、前記熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の照度を検出する照度計を用い、
前記透過光量として、前記熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の照度を用いるようにした、
請求項１または２に記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項４】
前記検出装置は、前記熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得する撮像装置を用い、
前記透過光量として、前記撮像装置により取得された二次元濃淡画像から演算される前記熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の平均輝度を用いるようにした、
請求項１または２に記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項５】
前記検出装置は、前記熱交換器の各細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得する撮像装置を用い、
前記透過光量として、前記撮像装置により取得された二次元濃淡画像を所定の閾値で２値化して得られる２値画像の細管毎の面積を用いるようにした、
請求項１または２に記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項６】
前記撮像装置は、密着型の一次元撮像装置を用い、前記一次元撮像装置を前記熱交換器の細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより前記熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得するようにした、
請求項４または５に記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項７】
前記撮像装置は、二次元撮像装置を用い、前記二次元撮像装置により前記熱交換器の細管の他端側からの透過光を写真撮影するようにした、
請求項４または５に記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項８】
前記検出装置は、前記熱交換器の細管の他端側の管面と前記撮像装置の間に、前記熱交換器の細管の他端側の管面に密接させて用いる半透明の透過板を備える、請求項６または７に記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項９】
前記照明装置は、複数の蛍光灯型ＬＥＤランプを前記熱交換器の細管の配列に従って所定の間隔で平行に配列したものを用い、前記熱交換器の細管の一端側の管面に密接させて用いるようにした、
請求項１〜８のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項１０】
前記洗浄対象とする細管を選定する工程は、前記演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、管清浄度のランク毎の細管数の度数分布を演算して表示する工程を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項１１】
前記洗浄対象とする細管を選定する工程は、前記演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、管清浄度のランク毎の細管数を演算し、洗浄する細管を選定する管清浄度の境界値を表す管清浄度閾値に対して、洗浄対象細管数を演算して表示する工程を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項１２】
前記洗浄対象とする細管を選定する工程は、前記演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、管清浄度のランク毎の積算付着物量を演算し、洗浄する細管を選定する管清浄度の境界値を表す管清浄度閾値に対して、洗浄後の細管の積算付着物量に基づいて洗浄後の熱交換器の予測清浄度を演算して表示する工程を含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項１３】
前記洗浄対象とする細管を選定する工程は、前記演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、熱交換器の目標清浄度から洗浄対象とする細管を選定する工程を含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項１４】
前記洗浄対象とする細管を選定する工程により選定された細管について細管洗浄を実施する工程と、
前記細管洗浄を実施した熱交換器について、再度前記熱交換器の細管毎の透過光量を計測する工程と前記熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する工程とによって前記熱交換器の細管毎の管清浄度を演算し、前記演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて前記実施された細管洗浄の洗浄効果を確認する工程と、
を更に備えた、請求項１〜１３のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管洗浄方法。
【請求項１５】
多管式熱交換器の細管毎の汚れの度合いを検出する装置であって、
前記熱交換器の細管の一端側の水室に設置され、前記熱交換器の細管の一端側より光を入射させる照明装置と、前記熱交換器の細管の他端側の水室に設置され、前記熱交換器の細管の他端側からの透過光を検出する透過光検出装置とを用いて、前記熱交換器の細管毎の透過光量を計測する細管透過光量計測手段と、
前記計測された熱交換器の細管毎の透過光量から、予め求められた熱交換器の細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係に基づいて、前記熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する管清浄度演算手段と、
を備えた、多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【請求項１６】
前記細管透過光量計測手段は、前記透過光検出装置として、密着型の一次元撮像装置を用い、前記一次元撮像装置を前記熱交換器の細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより前記熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得するようにしたものであって、前記取得された二次元濃淡画像から細管毎の平均輝度を演算する画像処理装置を備えた、請求項１５に記載の多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【請求項１７】
前記透過光検出装置は、前記一次元撮像装置を収容するセンサホルダと、一方面を前記熱交換器の細管の他端側の管面に密接させて使用する透明または半透明のベースプレートと、前記ベースプレートの他方面上で前記センサホルダを前記一次元撮像装置の撮像方向と直行する方向に細管の撮像範囲に亘って移動させるセンサホルダ移動機構とを備え、
前記センサホルダは、前記一次元撮像装置を前記ベースプレートの他方面に対して一定の圧力で押し付ける押付機構を有する、請求項１６に記載の多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【請求項１８】
前記透過光検出装置は、前記ベースプレートの他方面上に前記センサホルダを前記センサホルダ移動機構の全移動範囲に亘って収容する機密性を有する箱体を備え、前記センサホルダ移動機構を前記箱体の外部より駆動する駆動機構を備えた、請求項１７に記載の多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【請求項１９】
前記透過光検出装置は、前記箱体に対して外部からドライエアーを供給するドライエアー供給手段を更に備えた、請求項１８に記載の多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【請求項２０】
前記透過光検出装置は、前記ベースプレートの一方の長辺部には、前記箱体の外側において、細管の水平方向の配列と細管の内径に合せて設けられた複数の固定穴を備えた装置固定部を有する、請求項１７〜１９のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【請求項２１】
前記照明装置は、複数の蛍光灯型ＬＥＤランプを前記熱交換器の細管の配列に従って所定の間隔で平行に配列したものを用い、前記熱交換器の細管の一端側の管面に密接させて用いるようにしたものであって、
前記複数の蛍光灯型ＬＥＤランプをＬＥＤランプ部と電源部とに分離し、前記ＬＥＤランプ部は放熱性のよい筐体に収容して使用し、前記電源部は外部電源化して前記ＬＥＤランプ部と離隔して用いるようにした、請求項１５〜２０のいずれかに記載の多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【請求項２２】
前記照明装置は、前記ＬＥＤランプ部には、表面に防湿コーティングを施した蛍光灯型ＬＥＤランプを用いるようにした、請求項２１に記載の多管式熱交換器の細管汚れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、復水器を含む多管式熱交換器の細管洗浄方法に関し、特に例えば、多管式熱交換器の細管毎の汚れの度合いを検出して洗浄する細管の範囲を限定する細管洗浄方法およびそれに用いる細管汚れ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所や原子力発電所等の発電設備では、復水器と呼ばれる大型の多管式熱交換器を備え、蒸気タービンで仕事を終えた水蒸気を、主として海水などの冷却水で冷却し、凝集させて水に戻し、その際に得られる真空によって蒸気タービンの排気を引き込むことで効率的に発電させるようにしている。
【０００３】
復水器は、外径が約１インチ、長さが約１０ｍの、数千から１万本程度の細管（冷却管とも言う）を備え、細管の内側を冷却水が、シェルに囲まれた細管の外側を蒸気が通過することで熱交換が行われる。この細管の内側には、冷却水に含まれる微生物が繁殖してバイオフィルムができ、さらに貝やフジツボ、ヒドロ虫などの海生生物が付着することなどにより、細管の清浄度が低下し、伝熱性能を低下させる。
【０００４】
伝熱性能を維持する手段として、運転中は細管内にスポンジ構造のボールを循環させる洗浄（以下、「ボール洗浄」と言う）が行われ、停止中はブラシ等の掃除具を水撃ちする洗浄（以下、「ブラシ洗浄」と言う）または高圧ジェット水を用いた洗浄（以下、「ジェット洗浄」と言う）が行われる（特許文献１〜４を参照）。
【０００５】
細管の材質としては、熱伝達性能の優れた銅合金（主としてアルミ黄銅）が古くから多用されてきたが、防食管理が適切でないと腐食を起こす可能性があることから、原子力発電所や近年の火力発電所では耐食性の高いチタンが採用されている。
アルミ黄銅管の復水器では、主な伝熱性能維持手段として、停止時に細管全数のブラシ洗浄またはジェット洗浄を実施することが慣例となっており、運転時にボール洗浄も行われるが、防食管理上、ボールの種類と洗浄頻度に制限が設けられている。
一方、全てがチタン管の復水器では、伝熱性能維持手段として、洗浄力の高いボール（ゴム製のスポンジ構造のボールの表面を樹脂等でコーティングしたもの）を用いたボール洗浄を高頻度で実施することができる。このため、特に冷却性能が求められる海水温度が高い時季においても、ボール洗浄により設計性能を保つことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００３−１２１０９５号公報
【特許文献２】特開平１０−２３２０９８号公報
【特許文献３】特開平１０−０５４６９４号公報
【特許文献４】特願２０１２−２５５６３６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】川辺・荒木・藤井・清水著、復水器工学ハンドブック、1994年、愛智出版
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ボール洗浄は、一水室当り数千から１万本を超える細管に、細管数の１割に当る数のボールを、一定時間にわたり復水器の入口から投入して出口下流配管で回収し、配管を通じて循環させるものであるが、全ての配管に同じ頻度でボールを通過させることは困難であり、不均一性が生じる。
【０００９】
後述のように、実際の発電所で運用されている復水器を調査対象として細管の付着物を採取して付着物量を調査した結果、汚れの増加に伴ってボールの通過頻度が低下し、平均的なものと比べて付着物が１０倍以上もある著しく汚れた配管が約１割存在し、それが復水器全体にランダムに分布していることが判明した。
【００１０】
従って、復水器の細管毎の汚れの度合いを検出し、洗浄の必要性の高い細管、言い換えれば洗浄による性能向上の貢献度の高い細管を選定する技術があれば、必要最小限の洗浄細管数で復水器の設計性能を維持することが可能となり、最小限のコストで最大の性能回復効果を得ることができる効率的な細管洗浄を実現することができると考えられる。
【００１１】
このような復水器の細管毎の汚れの度合いを数値化する現時点で適用可能な方法としては、点検時に引き抜いた細管の汚れ係数を測定する方法（引抜管の汚れ係数測定法）がある（非特許文献１を参照）。
【００１２】
しかしながら、この方法で復水器の細管毎の汚れの度合いを検出するためには、復水器の全ての細管を引き抜いて汚れ係数を測定する必要があり、このような方法により細管洗浄のコスト低減を図ることは困難である。
【００１３】
それ故に、本願発明の目的は、復水器を含む多管式熱交換器の各細管を引き抜くことなく細管毎の汚れの度合いを数値化することを可能とし、細管毎の汚れの度合いに基づいて洗浄する細管の範囲を限定することで、細管洗浄の工期短縮とコスト低減を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、熱交換器の細管の一端側の水室に設置され、熱交換器の細管の一端側より光を入射させる照明装置と、熱交換器の細管の他端側の水室に設置され、熱交換器の細管の他端側からの透過光を検出する検出装置とを用いて、熱交換器の細管毎の透過光量を計測する工程と、計測された熱交換器の細管毎の透過光量から、予め求められた熱交換器の細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係に基づいて、熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する工程と、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、洗浄対象とする細管を選定する工程とを備え、熱交換器の細管毎の汚れの度合いを検出して洗浄する細管の範囲を限定するようにしたものである。
【００１５】
発明者は、細管の一端側から入射した光が細管内を通過する際に汚れの度合いに応じて光が減衰することに着目し、細管の一端側に設けた照明装置により細管に光を入射させ、細管の他端側に設けた検出装置により細管内を透過する光の透過光量を検出することで細管毎の汚れの度合いを数値化することができないかを検討した。このため、後述のように、複数の汚れの度合いが異なる細管を人工的に作成し、細管の汚れの度合いと透過光量の関係を調査するモデル試験を行った結果、細管の付着物量と細管の透過光量との間には指数関数で近似できる高い相関関係があることが確認され、本願発明に想到するに至った。
この発明によれば、熱交換器の細管の一端側の水室に設置され、熱交換器の細管の一端側より光を入射させる照明装置と、熱交換器の細管の他端側の水室に設置され、熱交換器の細管の他端側からの透過光を検出する検出装置とを用いて、熱交換器の細管毎の透過光量を計測する工程と、計測された熱交換器の細管毎の透過光量から、予め求められた熱交換器の細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係に基づいて熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する工程とを備えるので、多管式熱交換器の各細管を引き抜くことなく細管毎に細管の汚れの度合いを表す管清浄度を検出することができる。
また、この発明によれば、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて洗浄対象とする細管を選定する工程を備えるので、細管毎の汚れの度合いに応じて洗浄する細管の範囲を限定することができ、細管洗浄の工期短縮とコスト低減を図ることができる。
ここで、管清浄度は細管の汚れの度合いを表すものであり、細管の内面に付着した付着物量自体を管清浄度とすることもできるが、細管の付着物量から汚れ係数に基づいて演算される熱交換器の清浄度に対応する細管１本当りの清浄度を管清浄度として用いるようにしてもよい。これにより、細管毎の汚れの度合いを表す管清浄度を熱交換器の清浄度に対応させることができ、熱交換器の清浄度の性能回復目標に対応させて洗浄対象とする細管を選定することが可能となる。
なお、「熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する工程」において用いられる「予め求められた熱交換器の細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係」は、予め対象とする熱交換器において測定された細管の付着物量と透過光量との関係から近似された関係式を用いるようにしてもよく、また類似する熱交換器について求められた付着物量と透過光量の関係から近似された関係式について照明条件や細管仕様による差異を考慮して変換された関係式を用いるようにしてもよい。
また、「演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて洗浄対象とする細管を選定する工程」において洗浄対象とする細管を選定する方法は、例えば、図２７に示すような管清浄度閾値に対する洗浄後の熱交換器全体の予測清浄度と洗浄細管数の関係に基づいて、熱交換器の目標清浄度に対応して管清浄度閾値を設定することによって洗浄対象細管を選定するようにしてもよく、また、管清浄度閾値に対して必要となる洗浄細管数に基づいて作業時間等を考慮して管清浄度閾値を設定することによって洗浄対象細管を選定するようにしてもよい。
【００１６】
この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、透過光量として、未使用細管または十分に洗浄された細管について計測された透過光量に対する比率で表された透過率を用いるようにしてもよい。
【００１７】
この発明によれば、透過光量として、未使用細管または十分に洗浄された細管について計測された透過光量に対する比率で表された透過率を用いるので、後述のように、対数で表した透過率と熱交換器の細管の汚れの度合いを表す管清浄度との間には高い線形関係があることが確認されており、簡便に細管毎の管清浄度を検出することができる。
【００１８】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、検出装置には熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の照度を検出する照度計を用い、透過光量として熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の照度を用いるようにしてもよい。
【００１９】
この発明によれば、検出装置として熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の照度を検出する照度計を用いることによって、簡便に熱交換器の細管毎の管清浄度を検出することができる。
【００２０】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、検出装置には熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得する撮像装置を用い、透過光量として撮像装置により取得された二次元濃淡画像から演算される熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の平均輝度を用いるようにしてもよい。
【００２１】
この発明によれば、検出装置として熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得する撮像装置を用い、取得された二次元濃淡画像から演算される熱交換器の細管の他端側からの透過光の細管毎の平均輝度を演算することにより、熱交換器の細管毎の管清浄度を効率的に検出することができる。
【００２２】
また、この発明にかかる熱交換器の細管洗浄方法は、検出装置には熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得する撮像装置を用い、透過光量として撮像装置により取得された二次元濃淡画像を所定の閾値で２値化して得られる２値画像の細管毎の面積を用いるようにしてもよい。
【００２３】
この発明によれば、検出装置として熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得する撮像装置を用い、取得された二次元濃淡画像を２値化した２値画像の細管毎の面積を求める一般的な画像処理演算により、熱交換器の細管毎の管清浄度を効率的に検出することができる。
【００２４】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、撮像装置には密着型の一次元撮像装置を用い、一次元撮像装置を熱交換器の細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得するようにしてもよい。
【００２５】
この発明によれば、撮像装置として光学レンズを使用しない密着型の一次元撮像装置を用い、一次元撮像装置を熱交換器の細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得するようにしたので、熱交換器の狭い水室内への機材の搬入が容易となり、熱交換器の細管毎の管清浄度を効率よく検出することができる。
また、検出装置として密着型の撮像装置を用いることで、光学レンズを使用した非密着型の撮像装置において画角の関係で生ずる周辺部での集光効率の低下の問題を回避することができ、熱交換器の細管毎の管清浄度を精度よく検出することができる。
【００２６】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、検出装置には二次元撮像装置を用い、二次元撮像装置により熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得するようにしてもよい。
【００２７】
この発明によれば、検出装置として二次元撮像装置を用いるので、熱交換器の狭い水室内への機材の搬入が容易となり、熱交換器の細管毎の管清浄度をより効率よく検出することができる。ここで、二次元撮像装置として光学レンズを使用しない密着型の二次元撮像装置を用いた場合には、光学レンズを使用した非密着型の撮像装置において画角の関係で生ずる周辺部での集光効率の低下の問題を回避して、熱交換器の細管毎の管清浄度を精度よく検出することができる。
【００２８】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、検出装置には、熱交換器の細管の他端側の管面と撮像装置の間に、熱交換器の細管の他端側の管面に密接させて用いる半透明の透過板を備えるようにしてもよい。
【００２９】
この発明によれば、熱交換器の細管の他端側の管面と撮像装置の間に熱交換器の細管の他端側の管面に密接させて用いる半透明の透過板を備えるようにしたので、検出装置として密着型の撮像装置を用いる場合において、熱交換器の細管の他端側の管面に凹凸があっても滑らかにスキャンさせることができ、スキャンミスを抑制して効率よく２次元濃淡画像を取得することができる。
また、細管からの透過光量に対して透過板の透過率を変えることで検出装置の検出感度に対応した光量に調節することができ、透過率の異なる複数の透過板を用いて透過光量を計測することで、検出装置のダイナミックレンジを超えて、より広範囲の細管の汚れの度合いを精度よく測定することができる。
また、検出装置として光学レンズを用いた非密着型の撮像装置を用いる場合には、画角の関係で、周辺部の細管について集光効率が低下するという問題が生ずるが、細管からの透過光を半透明の透過板に投影させ、その投影像を撮像装置によって裏面から撮像することで、周辺部の細管における透過光量の低下を抑制することができる。
【００３０】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、照明装置には、複数の蛍光灯型ＬＥＤランプを熱交換器の細管の配列に従って所定の間隔で平行に配列したものを用い、熱交換器の細管の一端側の管面に密接させて使用するようにしてもよい。
【００３１】
この発明によれば、照明装置として、長さ方向にＬＥＤランプが規則的に配列された蛍光灯型ＬＥＤランプを用いたので、均質な照度分布が得られ、複数の蛍光灯型ＬＥＤランプを熱交換器の細管の配列に従って所定の間隔で平行に配列したものを用い、熱交換器の細管の一端側の管面に密接させて使用するようにしたので、多数の細管に対して均質な光を高効率で入射することができ、細管毎の管清浄度の検出を精度よく効率的に実施することができる。
【００３２】
この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、洗浄対象とする細管を選定する工程には、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて管清浄度のランク毎の細管数の度数分布を演算して表示する工程を含むようにしてもよい。
【００３３】
この発明によれば、管清浄度のランク毎の細管数の度数分布を演算して表示する工程を含むので、熱交換器全体における細管の汚れの状況を包括的に把握することができ、管清浄度のランク毎の細管数の度数分布を考慮して洗浄する細管の範囲を決定することができる。
【００３４】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、洗浄対象とする細管を選定する工程には、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、管清浄度のランク毎の細管数を演算し、洗浄する細管を選定する管清浄度の境界値を表す管清浄度閾値に対して、洗浄対象細管数を演算して表示する工程を含むようにしてもよい。
【００３５】
この発明によれば、管清浄度閾値に対する洗浄対象細管数を演算して表示する工程を含むので、洗浄対象細管数やそれに対する細管清浄作業の必要工数等を考慮して洗浄する細管の範囲を決定することができる。
【００３６】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、洗浄対象とする細管を選定する工程には、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、管清浄度のランク毎の積算付着物量を演算し、洗浄する細管を選定する管清浄度の境界値を表す管清浄度閾値に対して、洗浄後の細管の積算付着物量に基づいて洗浄後の熱交換器の予測清浄度を演算して表示する工程を含むようにしてもよい。
【００３７】
この発明によれば、管清浄度閾値に対する洗浄後の熱交換器の予測清浄度を演算して表示する工程を含むので、洗浄後の熱交換器の清浄度の性能回復予測に基づいて洗浄する細管の範囲を決定することができる。
【００３８】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、洗浄対象とする細管を選定する工程には、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、熱交換器の目標清浄度から洗浄対象とする細管を選定する工程を含むようにしてもよい。
【００３９】
この発明によれば、熱交換器の目標清浄度から洗浄対象とする細管を選定する工程を含むので、熱交換器の清浄度の性能回復目標を与えることで、洗浄対象とする細管を自動的に選定することができる。
この場合において、洗浄対象として選定される細管についての細管洗浄作業の必要工数を更に考慮して洗浄対象とする細管を選定するようにしてもよい。
【００４０】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法は、洗浄対象とする細管を選定する工程により選定された細管について細管洗浄を実施する工程と、細管洗浄を実施した熱交換器について、再度熱交換器の細管毎の透過光量を計測する工程と熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する工程とによって熱交換器の細管毎の管清浄度を演算し、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて実施された細管洗浄の洗浄効果を確認する工程とを更に備えるようにしてもよい。
【００４１】
この発明によれば、選定された細管について細管洗浄を実施し、細管洗浄を実施した熱交換器について再度細管の汚れ検出を行って熱交換器の細管毎の管清浄度を演算し、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて、実施された細管洗浄の洗浄効果を確認することができるので、細管洗浄が適切に行われたことを運転開始前に確認することができる。また、洗浄効果の確認の結果、所期の性能回復が得られていないと判断された場合には、改めて演算された細管毎の管清浄度に基づいて洗浄対象とする細管を選定して細管洗浄を実施することができる。これにより信頼性の高い熱交換器の細管洗浄作業を提供することができる。
ここで、実施された細管洗浄の洗浄効果を確認する方法としては、演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて熱交換器の清浄度を演算して表示するようにしてもよく、また演算された熱交換器の細管毎の管清浄度に基づいて管清浄度のランク毎の細管数の度数分布を再度演算して表示するようにしてもよい。
【００４２】
この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置は、多管式熱交換器の細管毎の汚れの度合いを検出する装置であって、熱交換器の細管の一端側の水室に設置され、熱交換器の細管の一端側より光を入射させる照明装置と、熱交換器の細管の他端側の水室に設置され、熱交換器の細管の他端側からの透過光を検出する透過光検出装置とを用いて、熱交換器の細管毎の透過光量を計測する細管透過光量計測手段と、計測された熱交換器の細管毎の透過光量から、予め求められた熱交換器の細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係に基づいて、熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する管清浄度演算手段とを備えたものである。
【００４３】
この発明によれば、熱交換器の細管の一端側の水室に設置され、細管の一端側より光を入射させる照明装置と、熱交換器の細管の他端側の水室に設置され、細管の他端側からの透過光を検出する透過光検出装置とを用いて、細管毎の透過光量を計測する細管透過光量検出手段と、計測された細管毎の透過光量から、予め求められた細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係に基づいて、細管毎の管清浄度を演算する管清浄度演算手段とを備えるので、多管式熱交換器の各細管を引き抜くことなく細管毎に細管の汚れの度合いを表す管清浄度を検出することができる。
そして、このような多管式熱交換器の細管汚れ検出装置により演算された細管毎の管清浄度に基づいて洗浄する細管の範囲を限定することで、細管洗浄の工期短縮とコスト低減を図ることができる。
また、このような多管式熱交換器の細管汚れ検出装置は、熱交換器の運転後の細管毎の汚れの度合いを数値化することができるので、細管の汚れの分布状況や程度を解析したり、効率的な細管洗浄方法を検討したりすることに用いることができる。
【００４４】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置は、透過光検出装置として、密着型の一次元撮像装置を用い、一次元撮像装置を熱交換器の細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより熱交換器の細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得するようにしたものであって、取得された透過光の二次元濃淡画像から細管毎の平均輝度を演算する画像処理装置を備えたものでもよい。
【００４５】
この発明によれば、撮像装置として光学レンズを使用しない密着型の一次元撮像装置を用い、一次元撮像装置を細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得し、画像処理装置を用いて、取得された透過光の二次元濃淡画像から細管毎の平均輝度を演算して細管毎の透過光量を計測するようにしたので、熱交換器の狭い水室内への機材の搬入が容易となり、細管毎の透過光量を短時間で効率的に計測することができる。
また、検出装置として密着型の撮像装置を用いることで、光学レンズを使用した非密着型の撮像装置において画角の関係で生ずる周辺部での集光効率の低下の問題を回避することができ、細管毎の管清浄度を精度よく計測することができる。
【００４６】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の透過光検出装置は、一次元撮像装置を収容するセンサホルダと、一方面を熱交換器の細管の他端側の管面に密接させて使用する透明または半透明のベースプレートと、ベースプレートの他方面上でセンサホルダを一次元撮像装置の撮像方向と直行する方向に細管の撮像範囲に亘って移動させるセンサホルダ移動機構とを備え、センサホルダは一次元撮像装置をベースプレートの他方面に対して一定の圧力で押し付ける押付機構を有するものでもよい。
【００４７】
この発明によれば、透過光検出装置は、一次元撮像装置を収容するセンサホルダと、一方面を細管の他端側の管面の細管の撮像範囲に密接させて使用する透明または半透明のベースプレートと、ベースプレートの他方面上でセンサホルダを一次元撮像装置の撮像方向と直行する方向に細管の撮像範囲に亘って移動させるセンサホルダ移動機構とを備えるので、ハンディスキャナのような小型軽量で安価な一次元撮像装置を用いて細管の他端側からの細管毎の透過光量を精度よく効率的に計測することができる。
また、センサホルダは一次元撮像装置をベースプレートの他方面に対して一定の圧力で押し付ける押付機構を有するので、高湿度環境下の使用においても一次元撮像装置のローラのスリップによる画像の歪やスキャンエラーを抑制することができ、細管の他端側からの細管毎の透過光量をより精度よく効率的に計測することができる。
なお、ベースプレートには、例えば透明アクリル板を用いることができるが、照明条件や撮像条件に応じて、細管毎の透過光量をより広いダイナミックレンジで計測できるように適切な透過率を有する半透明のベースプレートを用いてもよい。この場合に、透明のベースプレートに対して、適切な透過率を有する半透明の透過板を重ね合わせるようにしてもよい。
【００４８】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の透過光検出装置は、ベースプレートの他方面上にセンサホルダをセンサホルダ移動機構の全移動範囲に亘って収容する機密性を有する箱体を備え、センサホルダ移動機構を箱体の外部より駆動する駆動機構を備えたものでもよい。
【００４９】
この発明によれば、センサホルダはセンサホルダ移動機構の全移動範囲に亘って機密性を有する箱体に収容され、センサ移動機構は駆動機構によって箱体の外部より駆動することができるので、センサホルダに収容された一次元撮像装置は常に機密性を有する箱体内で使用され、高湿度環境下での使用においてもスキャニング面の結露による画像不良を抑制することができ、細管の管清浄度をより精度よく検出することができる。
【００５０】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の透過光検出装置は、箱体に対して外部からドライエアーを供給するドライエアー供給手段を備えたものでもよい。
【００５１】
この発明によれば、箱体にドライエアーを供給するドライエアー供給手段を備え、箱体内にドライエアーを供給して内圧を高めることで箱体内への湿気の侵入を防止することができ、また箱体内で結露が発生した場合にもドライエアーを供給することで結露を解消することができるので、高湿度の環境下におけるスキャニング面の結露による画像の障害をより的確に抑制することができ、細管の管清浄度を更に精度よく検出することができる。
【００５２】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の透過光検出装置は、ベースプレートの一方の長辺部には、箱体の外側において、細管の水平方向の配列と細管の内径に合せて設けられた複数の固定穴を備えた装置固定部を有するものでもよい。
【００５３】
この発明によれば、ベースプレートの一方の長辺部の箱体の外側に、細管の水平方向の配列と細管の内径に合せて設けられた複数の固定穴を備えた装置固定部を有するので、最小限２つの固定穴を介して細管に棒状の固定具を挿入してベースプレートを細管の管面に密着させることで、透過光検出装置を細管の水平方向の配列に対して一次元撮像装置のスキャン方向に正確に合せて設置することを短時間で行うことができる。
【００５４】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の照明装置は、複数の蛍光灯型ＬＥＤランプを熱交換器の細管の配列に従って所定の間隔で平行に配列したものを用い、熱交換器の細管の一端側の管面に密接させて使用するようにしたものであって、複数の蛍光灯型ＬＥＤランプをＬＥＤランプ部と電源部とに分離し、ＬＥＤランプ部は放熱性のよい筐体に収容して使用し、電源部は外部電源化して前記ＬＥＤランプ部と離隔して用いるようにしたものでもよい。
【００５５】
この発明によれば、細管の配列に従って所定の間隔で平行に配列した複数の蛍光灯型ＬＥＤランプをＬＥＤランプ部と電源部とに分離し、ＬＥＤランプ部を放熱性のよい筐体に収容して熱交換器の細管の一端側の管面に密接させて使用し、電源部を外部電源化してＬＥＤランプ部と離隔して用いるようにしたので、高温環境下での使用においてもＬＥＤランプの光量低下が抑制され、更に電源部に備えられる安定器の温度上昇によるＬＥＤランプのちらつきの発生を抑制することができ、細管に対して安定した光量の照明を入射させることができるので、細管の管清浄度をより精度よく検出することができる。
【００５６】
また、この発明にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の照明装置は、ＬＥＤランプ部には、表面に防湿コーティングを施した蛍光灯型ＬＥＤランプを用いるようにしてもよい。
【００５７】
この発明によれば、表面に防湿コーティングを施した蛍光灯型ＬＥＤランプを用いるようにしたので、高湿度環境下での使用においても蛍光灯型ＬＥＤランプの表面の結露が抑制され、細管に対してより安定した光量の照明を入射させることができるので、細管の管清浄度を更に精度よく検出することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本願発明によれば、多管式熱交換器の細管を引き抜くことなく細管毎の汚れの度合いを数値化することができ、細管毎の汚れの度合いに基づいて洗浄する細管の範囲を限定することで、細管洗浄の工期短縮とコスト低減を図ることができるという効果がある。
【００５９】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本願発明の一実施形態にかかる多管式熱交換器の細管洗浄方法のフロー図である。
【図２】細管の汚れ分布調査において、対象とした復水器の概略構造と細管仕様を示す図である。
【図３】細管の汚れ分布調査において、対象とした復水器の細管群の区画と調査領域を示す図である。
【図４】細管の汚れ分布調査において、採取された細管の付着物の湿体積を測定する要領を示す図である。
【図５】細管の汚れ分布調査において、測定された付着物の湿体積に基づいて汚れた細管の分布状況を示した図である。
【図６】細管の効果的な洗浄方法の調査において、調査対象とした洗浄方法と洗浄試験条件を示す図である。
【図７】細管の効果的な洗浄方法の調査において、採取された付着物の湿体積に基づいて洗浄方法による付着物の除去率と洗浄前後の管清浄度の回復状況を示した図である。
【図８】細管の効果的な洗浄方法の調査において、ファイバースコープによりブラシ洗浄前後の細管内を観察した結果を示す図である。
【図９】細管の効果的な洗浄方法の調査において、採取された付着物の成分分析を行った結果を示す図である。
【図１０】細管の効果的な洗浄方法の調査において、採取された泥状付着物のエネルギースペクトル分析を行った結果を示す図である。
【図１１】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、使用した照明装置（光源）の種類と検出装置（照度計）の仕様を示す図である。
【図１２】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、照明装置にサーチライトＣを使用した場合の細管の長さに対する照度減衰を測定した結果を示す図である。
【図１３】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、各種照明装置の比較検討を行った図である。
【図１４】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、部分照明を用いた場合と全体照明を用いた場合の作業イメージを示す図である。
【図１５】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、光源として蛍光灯型ＬＥＤランプを用いた照明装置の構成を検討した結果を示す図である。
【図１６】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、図１５の照明装置を用いた照明方法を示す図である。
【図１７】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、画像解析方法として２値化画像の面積を演算する方法の妥当性を検証するために、照度を変えた画像解析用模擬画像について２値化処理を行った結果を示す図である。
【図１８】細管の汚れの度合いを検出する方法の検討において、画像解析方法として２値化画像の面積を演算する方法を用いた場合の、照度と画像解析による面積との関係を示す図である。
【図１９】細管の汚れの度合いと透過光量の関係の調査（モデル試験）において、汚れた細管を人工的に作成するために構成した生物皮膜育成装置の系統図を示す図である。
【図２０】細管の汚れの度合いと透過光量の関係の調査（モデル試験）において、細管内の付着物量と細管出口側の照度を測定したデータを示す図である。
【図２１】細管の汚れの度合いと透過光量の関係の調査（モデル試験）において、細管内の付着物の湿体積と照度の関係を解析した図である。
【図２２】細管の汚れの度合いと透過光量の関係の調査（モデル試験）において、細管の透過率と管清浄度の関係を解析した図である。
【図２３】細管の汚れの度合いと透過光量の関係の調査（モデル試験）において検討された検出方法によって、実際の発電所で取得された画像の例を示す図である。
【図２４】復水器性能から見た細管洗浄の最適化の検討において、細管内の付着物湿体積と復水器の管清浄度の関係を示す図である。
【図２５】復水器性能から見た細管洗浄の最適化の検討において、復水器の汚れ分布調査データに基づいて、管清浄度のランク別に付着物の湿体積と細管数を集計した図である。
【図２６】復水器性能から見た細管洗浄の最適化の検討において、管清浄度のランク毎の細管数の度数分布を示した図である。
【図２７】復水器性能から見た細管洗浄の最適化の検討において、管清浄度閾値に対する洗浄後の復水器の予測回復清浄度と洗浄細管数の関係を示す図である。
【図２８】復水器性能から見た細管洗浄の最適化の検討において、細管の汚れ検出による細管洗浄の最適化工程案を示す図である。
【図２９】実機検証の事前調査における取得パラメータを示す図である。
【図３０】実機検証の事前調査における取得パラメータに基づいて平均輝度と管清浄度の関係を解析した図である。
【図３１】実機検証に使用した照明装置と検出装置の外観を示す図である。
【図３２】実機検証に使用した検出装置によるスキャン区画を示す図である。
【図３３】実機検証において、検出された平均輝度から算出された管清浄度のランク毎の度数分布を示す図である。
【図３４】実機検証において、選定された洗浄細管数と洗浄率を示す図である。
【図３５】実機検証において、管清浄度閾値に対する細管数から管清浄度閾値に対する予測回復清浄度を算出した結果を示す図である。
【図３６】実機検証において、洗浄後に汚れ検出を行った細管について、洗浄前後の検出画像を比較した図である。
【図３７】実機検証において、洗浄後に細管汚れ検出を行った細管について、洗浄前後の平均輝度と管清浄度を比較した図である。
【図３８】実機検証において、仙台火力４号機の選定された調査管４本についての取得パラメータを示す図である。
【図３９】実機検証において、仙台火力４号機の取得パラメータに基づいて平均輝度と管清浄度の関係を解析した図である。
【図４０】実機検証（追試）において、汚れ検出による管清浄度分布と管清浄度閾値に対する洗浄細管数を示す図である。
【図４１】実機検証（追試）において、管清浄度のランク毎の度数分布を示す図である。
【図４２】実機検証（追試）において、管清浄度に対する洗浄細管数の関係と管清浄度閾値に対する復水器の予測回復清浄度の関係を示す図である。
【図４３】本願発明の一実施形態にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の透過光検出装置（スキャニング装置）の構成を示す図である。
【図４４】本願発明の一実施形態にかかる多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の透過光検出装置（スキャニング装置）に含まれるセンサホルダの構成を示す図である。
【図４５】図４３、４４に示す多管式熱交換器の細管汚れ検出装置の透過光検出装置（スキャニング装置）の概略鳥瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
本明細書では、発明者が本願発明にかかる多管式熱交換器の洗浄細管選定方法および細管汚れ検出装置に想到するに至った経緯に沿って、復水器の細管洗浄を対象として実施した調査・検討の概要について説明した後に、本願発明の実施形態と本願発明によって見込まれる効果について述べ、最後に実際の発電所において行った実機検証の結果と細管汚れ検出装置の改良実施形態について述べる。
【００６２】
１．細管の汚れ分布調査
まず始めに、効率的な復水器の細管洗浄方法を検討するために、発電所で運転された復水器について細管内の付着物を採取し、清浄度低下の原因となっている細管の汚れに細管の位置による偏りがないかを調査した。
【００６３】
調査対象としたのは、仙台火力発電所４号機復水器であり、その概略構造と細管の仕様を図２に示す。この復水器は７，９８４本の長さ約１０ｍのチタン製細管を備え、細管が所定の間隔で配列された冷却水の上流側に配備される上流側細管群と、細管が所定の間隔で配列された下流側に配備される下流側細管群とが上下に配備され、上流側細管群の一端側は入口水室を介して冷却水入口側配管に接続され、下流側細管群の一端側は出口水室を介して冷却水出口側配管に接続され、上流側細管群の他端側と下流側細管群の他端側は中間水室を介して連通されている。
このような復水器において、夏場のボール運用条件であるグラニュレートボール洗浄を運用した状態で、細管内に残留する汚れの量と復水器内の汚れの分布状況を調査した。
【００６４】
調査は、細管の全数がエアー打ちされて水が抜けた状態で、最初に、中間水室側から細管をサーチライトで照明し、入口水室と出口水室での細管からの透過光を目視観察して異物による閉塞管がないかを確認し、その上で、図３に示すように、入口水室と出口水室のそれぞれについて、管群全体を横６列、縦１３段の７８区画に分割し、閉塞管や著しく汚れた細管を除いて、各区画を代表する細管を調査管として選定し、付着物量の測定を行った。調査対象とした１５６本（７８区画×２水室）は、全細管数の約２％に相当する。
【００６５】
付着物量の測定は、調査管のそれぞれについて、入口水室側と出口水室側から細管洗浄用ブラシを水撃ちし、中間水室側で洗浄水と付着物をバケツに回収したものを試料として採取した。
採取した試料は、容量２０Ｌのバケツに２４時間静置した後、上澄みを捨てて沈殿物を容量２．５Ｌの容器に移し、これを更に１８時間静置した上で沈殿物をメスシリンダーに移し、４時間後に試料の容量を測定して付着物の湿体積とした（図４参照）。
更に、この試料を予め電子天秤を用いて秤量した濾紙で濾し、乾燥機で１０５℃、６時間乾燥させた沈殿物を濾紙ごと秤量し、濾紙の重量を引いたものを付着物の乾燥重量とした。
【００６６】
測定した付着物量の詳細データは省略するが、付着物量（湿体積）の測定データに基づいて、各調査管について、付着物量（湿体積）を６０ｍＬ以下と、６０〜２１０ｍＬと、２１０ｍＬ以上の３段階に分けて表示した細管の汚れ分布図を図５に示す。図において、上段は入口水室側の汚れ分布を示し、下段は出口水室側の汚れ分布を示す。
なお、細管内の付着物として生物皮膜が主体となるチタン管の場合、伝熱性は湿体積と相関を示すことが確認されていることから、ここでは湿体積に注目して評価を行った。
【００６７】
この調査により、付着物量（湿体積）は、細管１本当り６０ｍＬ未満の細管が１５８本中の９１％を占めることが確認された。これらの細管は、スポンジボールによって汚れが除去できていると見なされ、ボール洗浄が効果的に行われていることが確認された。
区画および領域毎の汚れの分布傾向は、予想されていたように、入口水室側では外周部に付着量が多い傾向が認められ、出口水室側では中央部が最も多いという結果であるが、その差はごく僅かであった。
一方、付着物量が６０ｍＬ／本以上の細管（平均５１０ｍＬ／本、最大１，５１０ｍＬ／本）は、全体の９％を占めたが、分布傾向は認められず、ランダムに存在していた。これらの著しく汚れた細管は、ボールや異物の閉塞などによりスポンジボールが不通過となったことが汚れ増加の原因と考えられた。
【００６８】
また、付着物量（湿体積）の測定データから、付着物量（湿体積）が６０ｍＬ／本未満のデータに限定して、復水器細管の汚れの濃度分布図（コンター図）を作成した（コンター図の記載は省略）。その結果、入口水室側では向かって左側中央部に汚れが多い箇所と、一番左側に汚れが少ない部分とが認められた。これは、入口水室側の中央部に空気抽出管があり、向かって右側にある循環水管からの流れを乱すことによって、ボール通過のしやすさに影響を及ぼしていると考えられた。出口水室側についても、中間水室にある支柱の位置が汚れ分布に影響を及ぼしていると考えられた。
【００６９】
２．細管の効果的な洗浄方法の調査
次に、細管の効果的な洗浄方法を検討するため、改めて未洗浄管について、既存の細管洗浄方法であるジェット洗浄とブラシ洗浄を用いて細管洗浄を行い、洗浄によって採取された付着物の量を測定するとともに、洗浄前後の細管内をファイバースコープで観察し、更に洗浄によって採取された付着物の性状および成分を調査した。
【００７０】
調査対象とした洗浄方法は、図６（１）に示すようなジェット洗浄（ノズル）と２種類のブラシ洗浄（スタンダードタイプのブラシクリーナ：ブラシ１およびロングタイプのブラシクリーナ：ブラシ２）の３種類である。これらを用いて、復水器の中央部と中間部と外周部から３区画を選定し、２種類のブラシ洗浄と、１種類のジェット洗浄を図６（２）に示すように組合せて２回の細管洗浄を行い、各洗浄における洗浄水を回収し、前述の細管の汚れ分布調査と同じ方法で付着物量を測定した。
なお、ブラシ洗浄における付着物の回収は、前述の細管の汚れ分布調査において述べた通りであるが、ジェット洗浄における付着物の回収は、ジェット洗浄によって排出する洗浄水を付着物と一緒にバキュームポンプにより回収することとし、中間水室側から洗浄水が流出することを防止するため、中間水室側からエアーガンを用いてエアーを送り込むようにした。
【００７１】
以上のような２回の細管洗浄において回収された付着物量の詳細データは省略するが、ジェット洗浄については、細管の径が大きかったことや洗浄スピードが速かったことから汚れ除去効果が低かったと考えられるものの、回収された付着物量が少なすぎることから、ジェット洗浄では付着物が洗浄水と共に流出し、回収できないものが存在していると考えられた。
このため、洗浄方法の比較においては、１回目の洗浄において汚れ除去量が最も多かったブラシ２を２回目の洗浄に用いた場合の付着物量を、１回目の洗浄では取り除かれずに残った汚れの量と見なして３種類の洗浄方法を比較することとした。
【００７２】
図７に各洗浄方法による洗浄効果を比較した結果を示す。
図７（１）は、３種類の洗浄方法について１回目の洗浄により回収された付着物量が、２回の洗浄により回収された付着物の合計に対する割合を付着物の除去率と考えた各洗浄方法の洗浄効果を比較したものである。この比較により、ブラシ２の洗浄効果が最も優れていると考えられるが、この除去率は汚れの付着物量によって変化するものであることから、絶対的な洗浄効果を評価する方法としては適さないと考えられる。そこで、更に洗浄による管清浄度の回復効果を比較することとした。
図７（２）は、細管の汚れ分布調査において調査対象とした細管の平均の付着物量（２７．１ｍＬ／本）に、この調査で得られたブラシ２による除去率（約７０％）を基に、細管内に存在する付着物の総量を３５．８ｍＬと推定して洗浄後の付着物量を算出するベース値とし、このベース値から、各洗浄方法の除去率により洗浄後の推定管清浄度を算出したものである。付着物量のベース値３５．８ｍＬ／本に対応する管清浄度は９３．４％であり、洗浄後の管清浄度は、ブラシ１では９７．０％、ブラシ２では９７．２％であり、ブラシ洗浄による管清浄度の回復は３％程度見込めるが、ジェット洗浄では９３．９％であり、ジェット洗浄による管清浄度の回復は１％以下であると評価された。
【００７３】
このように、ジェット洗浄による性能回復効果が低いのは、これまでの洗浄実績の中でジェット洗浄後にグラニュレートボール洗浄を行うと復水器の清浄度が回復するという事象と概ね一致しているが、ここで使用したジェット洗浄ノズルのノズル径に対して、細管の内径が大きいことも影響していると考えられる。
【００７４】
図８に、ブラシ２を使用して洗浄した場合の洗浄前後の細管内の汚れ状況をファイバースコープで観察した結果を示す。
図のように、洗浄前の観察では、細管の入口から出口に向かって赤褐色の汚れが増加する傾向が見られ、ボール洗浄跡が長手方向に認められたが、洗浄後は、細管出口に僅かに認められるのみで、全体的にチタン材の光沢が回復されている。
【００７５】
図９に、ブラシ２を使用して回収した付着物の成分分析結果を示す。ここで、ボール通過と見なされる湿体積が６０ｍＬ／本未満の通常の汚れと、ボール不通過と見なされる平均５１０ｍＬ／本の泥状の汚れとでは、付着物の性状に違いが認められたことから、それぞれを別個に成分分析した。
その結果、通常の汚れは、大部分が有機物量を表す強熱減量で占められていることから、ほとんどの汚れが細管内に付着して繁殖した生物皮膜であると判断された。
一方、泥状の汚れは、強熱減量が占める割合は１７％と少なく、その他の元素が６１％占めていた。そのため、泥状の汚れについて更にＥＤＸ分析（エネルギー分散型Ｘ線分析）を行った結果、図１０に示すように、酸素約５２％、次いでケイ素約２４％が主要成分であることが判った。このように、泥状の汚れは、鉱物由来の酸化した無機質が主体であったことから、主として鉱物微粒子が堆積したものと判断された。
【００７６】
３．細管の汚れの度合いを検出する方法の検討
前述の細管の汚れ分布調査の結果、ボール不通過と見なされる汚れた細管はランダムに存在することが確認されたので、細管の汚れの度合いに基づいて細管洗浄する範囲を最適化できるようにするためには、細管毎に汚れの度合いを数値化できる検出方法を開発する必要がある。そこで、細管の一端側から入射した光が細管内を通過する際に汚れの度合いに応じて光が減衰することに着目し、細管の一端側に設けた照明装置により細管に光を入射させ、細管の他端側に設けた検出装置により細管内を透過する光の透過光量を検出することで細管の汚れの度合いを検出することができないかを検討した。
【００７７】
このため、まず始めに、照明装置の必要条件を明らかにするため、利用可能な７種類の光源について、各光源の光を未使用の細管内を通過させたときの細管出口における照度の減衰傾向を調査した。
図１１に、比較した光源の種類と、使用した照度計の仕様を示す。これらの各種光源について、長さが０．１ｍ、１．１ｍ、４．１ｍの３段階の細管内を通過させた後の放射照度（Ｗ／ｍ2）を測定した。
この測定によって得られた細管の長さと放射照度の関係のうち、サーチライトＣのハロゲンランプを光源とした場合について図１２に例示する。
細管透過光は、管内で反射するため、見た目では減衰がないように見られるが、実際の放射照度は、細管の長さが長くなると指数的に低下し、長さ１０ｍの細管では１０％未満に減衰することが判った。
【００７８】
上記照度減衰データに基づいて、実機細管長１０．５５０ｍにおける照度を推定し、各種光源の適用性を評価した結果を図１３に示す。
ＬＥＤランプは、ハロゲンランプと比べてかなり照度が低くなるものの、通常の照度計で更に１／１００の放射照度が測定可能であり、蛍光灯型ＬＥＤランプの場合であっても、清浄な細管の放射照度は３桁あるため、汚れた細管の閉塞率が９９％であって、１％しか光が到達しない場合であっても、１〜２桁の値として検出可能であると推定される。
また、ＬＥＤランプは、ハロゲンランプと比較して照度的に安定しており、作業効率を向上させるためにも多数の細管を同時に照明できることが望ましく、蛍光灯型ＬＥＤランプを用いることが実用的であると判断された。
なお、長さ１２００ｍｍの蛍光灯型ＬＥＤランプについて、長さ方向に１００ｍｍ間隔で照度分布を測定し、断面方向に４５度、９０度、１２０度の角度で照度を測定した結果、必要十分の均一性を有していることが確認された。
【００７９】
次に、照明方法について検討した。照明方法としては、図１４に示すように、一定範囲の細管に照明装置を密接させて各細管に光を入射させる部分照明と、水室全体を明るくして全細管に一括して光を入射させる全体照明とが考えられる。部分照明は、照明装置を狭いマンホールから容易に水室内に持ち込むことができるが、その反面、水室内で移動させるための治具が必要になる。一方、全体照明は、水室内が均一な明るさになるように設置する必要あり、専門的な照明設計や事前テストが必要となる上、照明装置を細管に密接させる部分照明に比べて照明効率が悪くなり、照明装置が大型化するという問題がある。これらのことから、照明方法としては部分照明を用いることが好ましいと考えられた。
【００８０】
部分照明に用いる光源としては、上述のように均一な照度分布が得られる蛍光灯型ＬＥＤランプが適していると判断されたことから、蛍光灯型ＬＥＤランプを用いた照明装置の構成を検討した。
対象とする復水器の細管配列を見ると、縦方向は互い違いに配列されているのに対して、横方向は直線上に配列されており、横方向の配列が４５段あって、５の倍数になっていることから、蛍光灯型ＬＥＤランプ５本を細管の縦方向の間隔で基盤上に配列したものを照明装置として用いることとした。
図１５に、検討した照明装置の構成を示す。このような照明装置により、１２００ｍｍ×２１０ｍｍの範囲の細管をカバーすることができる。
【００８１】
一方、細管の他端側からの透過光量を検出する検出装置としては、照度計を用いて各細管からの透過光量を順次測定する方法も考えられるが、対象とする復水器の細管数は約８０００本もあることから一定範囲の細管からの透過光量を一括検出できるようにすることが作業効率上望ましい。
このような一定範囲の細管からの透過光量を一括検出できる検出装置としては、デジタルカメラのような二次元撮像装置を用いて写真撮影するか、またはハンディスキャナのような一元撮像装置を用いてスキャンすることで、一定範囲の細管からの透過光を２次元画像として取得し、取得された画像を画像処理することで一定範囲の細管の細管毎の透過光量を一括検出することができる。特に、ハンディスキャナのような密着型の撮像装置を用いた場合には、光学レンズを使用しないことから、撮像範囲の中央から離れた周辺部においても細管からの透過光の集光効率が低下せず、全撮像範囲について均一な検出感度を提供することができるという特質がある。
【００８２】
検出装置として、Ａ４サイズの画像読取に用いられる読取幅２１０ｍｍ、最大スキャン長２４８０ｍｍ（解像度３００ｄｐｉの場合）のハンディスキャナを用いた場合、撮像方向を縦方向に設置すると５段分の細管をカバーすることができ、横方向にスキャンすることで、１回のスキャンで１８個の細管からの透過光の２次元画像を取得することができる。
【００８３】
図１６に、検出装置としてハンディスキャナを用いてスキャンさせる場合とデジタルカメラを用いて写真撮影する場合のそれぞれについての照明方法を示す。
ハンディスキャナを用いる場合には、図１６（１）に示すように、ハンディスキャナのスキャン操作毎に対応して照明装置を移動させ、合計２７回（縦方向に９回×横方向に３回）分の画像を取得することで復水器の全細管をカバーすることができる。
また、デジタルカメラを用いる場合には、図１６（２）に示すように、照明装置を上下に２つ組合せて照明し、デジタルカメラによりＡ２サイズの画角で写真撮影することとし、撮影毎に対応して照明装置を移動させ、合計２５枚分の画像を取得することで復水器の全細管をカバーすることができる。
【００８４】
なお、細管からの透過光量を検出する検出装置は、細管の汚れ分布調査において光の透過テストを行った要領で、細管出口端部に半透明の透過板を設置し、透過板が細管からの透過光を受光することによってできる投影像の照度を、透過板の裏面から測定することとした。
細管の汚れ分布調査における透過テストでは、光源にはハロゲンランプが用いられ、コピー用紙をラミネートした透過板（透過率２６％）を用いたが、目視による判別が可能な照度としては０．３２Ｗ／ｍ2以上であることから、光源として蛍光灯型ＬＥＤランプを用いる場合には、透明アクリル板等の透過板を用い、透過率を５０〜６０％とすることが適切であると判断された。
また、透過率の異なる透過板を複数準備して、照度的に最適なものを選定することが望ましいと考えられた。
【００８５】
撮像装置によって取得された画像は、以下のような手順で画像解析することができる。
（I）取得された画像をグレースケール画像に変換して保存する。
（II）取得された複数の画像を一括処理するため、ファイル名を画像処理ソフトで自動読
込可能な連番ファイル名に変換する。
（III）画像番号と細管番号（アドレス）の対応表を作成する。
（IV）画像解析ソフトのオートラン機能を用いて画像解析の自動処理を行う。
（V）画像解析の解析結果画像とデータ表を出力する。
【００８６】
具体的な画像解析の方法としては、平均輝度を演算する方法と、２値化した画像の面積を演算する方法とが考えられる。
平均輝度を演算する方法は、例えば、予め計測したい細管のスポットを表した２値画像を準備しておき、保存された濃淡画像と２値画像との画像間演算を行って細管毎に平均輝度を演算する。また、保存された濃淡画像の上下方向と左右方向の投影に基づいて各細管のスポットをセグメンテーションし、細管毎に平均輝度を演算するようにしてもよい。このようにして演算された平均輝度は、照度計によって計測される放射照度に対応する。
一方、２値化した画像の面積を演算する方法は、例えば、予め取得された未使用細管または十分に洗浄された細管の濃淡画像に基づいて２値化の閾値を設定し、保存された濃淡画像を設定された２値化の閾値で２値化し、取得された２値図形について細管毎の面積を演算する。
【００８７】
２値化した画像の面積を演算する方法は、図１７に示すような照度が１６．１Ｗ／ｍ2〜０．０１４Ｗ／ｍ2の範囲にある画像解析用模擬画像について、２値化を行って各画像のスポットの面積を演算した結果、照度と画像解析による面積の間には図１８に示すような関係があることが判り、照度が１．０〜０．０１の範囲においてはある程度の相関関係があることが確認された。
従って、透過率の異なる複数の透過板を予め準備し、照度が１．０〜０．０１Ｗ／ｍ2になる透過板を用いて画像を取得し、２値化した画像の面積を演算することで、照度計によって計測される放射照度に対応する透過光量の指標として用いることができると考えられた。また、２値化の閾値を未使用細管または十分に洗浄された細管の濃淡画像について丁度１００％の２値画像となる２値化の閾値を設定することで、画像処理によって得られる細管毎の面積と細管の断面積の比を細管の透過率として用いることができる。
【００８８】
４．細管の汚れの度合いと透過光量の関係の調査
次に、複数の汚れの度合いが異なる細管を人工的に作成し、細管の汚れの度合いと透過光量の関係を調査するモデル試験を行った。
【００８９】
図１９に、複数の汚れの度合いが異なる細管を作成するために構成した生物皮膜育成装置の系統図を示す。図のように、外形１インチ（肉厚０．５ｍｍ）、長さ５ｍのチタン製細管２本をホースで接続したものに、ポンプで取水した天然海水を流量３０Ｌ／分（流速１．０ｍ／秒）で通水して生物汚れを付着させた。実機の細管内の平均流速は２．２ｍ／秒であるが、汚れを付きやすくするため、約１／２の流速となるように設定した。
ここでは、汚れの度合いを、通水なしを含めて４段階となるように、通水開始日より１０日毎に５ｍ管×２本を２回追加して、通水期間０日、３０日、４０日、５０日の４段階について５ｍ×２本（上流と下流）の細管を生成した。
【００９０】
生成した４段階の５ｍ×２本のそれぞれの細管を架台に固定し、細管の一端側より２０Ｗの蛍光灯型ＬＥＤランプを用いて光を入射し、細管の他端側において照度計を用いて放射照度を測定した後、２本の細管をレーザ光線によりまっすぐとなるように接続して１０ｍの長さの細管として架台に固定し、同様に細管の他端側における放射照度を測定した。
また、照度測定後に、各細管内をブラシ洗浄して付着物を採取して付着物量の測定を行った。付着物量の測定は細管汚れ分布調査と同じ方法で湿体積と乾燥重量を測定した。
【００９１】
図２０に、上記汚れを付着させた配管についての照度と付着物量の測定データを示す。湿体積を見ると、通水期間が長いほど付着物量が多く、上流と下流では下流側が幾分多い傾向が見られるが、通水５０日の下流は付着物量が極端に少なくなっている。これは、運搬後にゴム栓を外して架台に固定する際に付着物が吐出してしまったことによる。しかしながら、この調査では、付着物量と照度の関係を評価することが目的であるため、測定された付着物量をそのまま用いた。
【００９２】
図２１に、上記測定データに基づいて照度と湿体積量との関係を解析した結果を示す。図に示すように、照度と湿体積には、次式で表されるような指数関数で近似できる高い相関関係が認められ、湿体積が０〜５０ｍＬの範囲で照度は９０％以上減衰することが判った。
湿体積(mL) ＝（照度(W/m2)）-0.235 × 0.0037   （寄与率：0.9203）        （１）
【００９３】
また、測定された湿体積に基づいて管清浄度を算出し、照度を汚れのない細管（通水０日）を１００％としたときの照度との比率で表した透過率との関係で評価した。ここで、モデル試験で使用した細管の外形は１インチであるのに対して、仙台４号機は１インチ１／８であり、伝熱管内面積はモデル試験の１．４８倍であることから、モデル試験の湿体積を１．４８倍したものを用いて仙台４号機復水器の清浄度算出表を用いて管清浄度を算出した（管清浄度の演算については後述する）。
図２２に、細管の透過率と算出された管清浄度の関係を解析した結果を示す。このように、細管の透過率を対数で表したものと管清浄度とは、次式で表されるようなほぼ線形関係にあり、細管の透過率を計測することで管清浄度を予測することができると考えられた。
管清浄度(%) ＝ ln（透過率(%)）× 12.414 ＋ 45.723  （寄与率：0.9384）  （２）
【００９４】
次に、上記モデル試験において検討された検出方法を用いて、仙台４号機と同じ長さのチタン製細管が使用されている発電所において、洗浄前後における照度測定を行い、洗浄前後の照度の差分の洗浄後の照度に対する比率を照度低下率として評価した。
【００９５】
測定された照度の平均値は０．０２６２Ｗ／ｍ2、最小値は０．０２３５Ｗ／ｍ2、最大値は０．０３０９Ｗ／ｍ2であり、照度低下率の平均は１５．６％、最小は０．３％、最大は２４．２％であった。
調査した復水器は、秋季に約１か月しか運用されていなかったため、汚れは少なく、汚れの度合いと照度や透過率の関係は明らかにできなかった。このため、詳細データについては省略する。
図２３に、スキャナによりスキャンした場合とデジタルカメラで写真撮影した場合の両方について取得した画像の一部を例示する。
【００９６】
５．復水器性能から見た細管洗浄の最適化の検討
以上のような調査・検討結果から、復水器性能から見た細管洗浄を最適化する方法について検討した。
【００９７】
（１）清浄度の算出
細管の汚れ分布調査において測定された付着物の湿体積の平均は２７．５ｍＬ／本であるが、細管の効果的な洗浄方法の調査の結果、ブラシ２による１回の洗浄の汚れ除去率は６８．９％であり、約３０％の汚れが細管内に残されていると考えられた。そこで、細管の汚れ分布調査における平均湿体積を１．３倍した値（３５．８ｍＬ）を復水器細管の湿体積の平均値として清浄度の算出に適用した結果、清浄度は９３．４％となり、実際の点検直前の清浄度９２％に近く、やや高いがほぼ妥当な値となった。
【００９８】
（２）付着物量と清浄度の関係から見た評価
図２４に、細管内の付着物の湿体積０〜１０００ｍＬ／本について復水器の清浄度を算出した結果を示す（付着物の湿体積から復水器の清浄度を算出する方法は非特許文献１を参照されたい）。
スポンジボール不通過管を除いた付着物の湿体積は２〜５９ｍＬ／本であり、図２４（１）に示すように、その場合の管清浄度は９０％以上であることから、スポンジボールの運用がうまくいっていることを示している。
また、復水器の設計清浄度である９０％における平均付着物量は、図２４（２）に示すように５８ｍＬ／本であり、管清浄度が９０％以上の細管は洗浄しても復水器の清浄度の向上にそれほど寄与しないことから、夏前点検や定検時においては細管全数の洗浄は必ずしも必要でなく、スポンジボール不通過管をうまく探査して汚れた細管のみを洗浄することで必要な復水器の性能回復を達成することができ、コスト低減を図ることができる。
【００９９】
（３）洗浄する細管の選定方法
復水器性能から見た洗浄する細管を選定する方法を具体的に検討するため、図２４の関係に基づいて管清浄度の１０％ランク毎の付着物の湿体積を計算し、細管の汚れ分布調査における付着物の湿体積データから、管清浄度のランク毎に、頻度（調査データ１５６本において該当する細管数）、割合（調査データ１５６本に対する割合）、細管数（全細管数７９８４本に対する按分値）を算出した。算出結果を図２５に示す。
図２６に、図２５の算出結果に基づいて管清浄度のランク毎の度数分布を表したものを示す。このような図を用いることより、復水器の細管の汚れの状況を清浄度ベースで判断することができ、細管の管清浄度のランク毎の細管数を考慮して洗浄する細管の範囲を決定することができる。
【０１００】
次に、管清浄度のランク別の細管数に、細管１本当りの付着物の湿体積（ｍＬ／本）の中央値を乗じることで管清浄度のランク毎の積算付着物量を算出し、洗浄する細管を選定する管清浄度の境界値を表す管清浄度閾値１０％毎に、洗浄細管数を算出するとともに、洗浄後に残される積算付着物量を算出し、洗浄後に残される細管１本あたりの付着物量に基づいて洗浄後の復水器の予測清浄度を推定した。
図２７に、管清浄度閾値に対する洗浄後の復水器の予測清浄度と洗浄細管数の関係を示す。このような図を用いることにより、洗浄対象細管数と、洗浄によって回復する復水器の予想清浄度を考慮して洗浄する細管の範囲を決定することができる。
なお、図２７では、管清浄度閾値以下の細管は洗浄によって付着物が完全に除去されるものとして洗浄後の復水器の予測清浄度を推定したが、使用する洗浄方法について予め測定された汚れ除去率のデータに基づいて洗浄後の積算付着物量を算出し、それに基づいて洗浄後の復水器の予測清浄度を推定するようにしてもよい。
【０１０１】
図２７によれば、管清浄度５０％以下の細管３０７本を洗浄することにより復水器の清浄度は約９４％に回復し、管清浄度９０％以下の細管７１７本を洗浄することにより復水器の清浄度は約９５％に回復し、全細管７，９８４本を洗浄すると復水器の清浄度は約９７％に回復すると予測される。従って、復水器の清浄度を約９５％から約９７％に２％向上させるために、１０倍の細管数の洗浄が必要になることを示している。
復水器管理の観点からは、約９５％の清浄度があれば設計性能値に対して＋５％の尤度があり、スポンジボールの回収率が高まって運転中の性能維持に貢献することができる。
また、全細管数の約１割に当る約７００本の細管の洗浄は、従来３日要していた洗浄作業を１日で行うことが可能な範囲である。このことから、管清浄度９０％以下の細管のみを洗浄することで、工期短縮（３日から１日）によるコスト低減と、ボール運用による性能維持を図ることができると考えられる。
【０１０２】
次に、管清浄度ベースで洗浄する細管を選定する処理手順を以下に示す。
（I）画像解析データに基づいて、細管毎の管清浄度を演算する。
前述の細管の汚れの度合いを検出する方法の検討では、画像処理によって細管毎の平均輝度または面積を演算しており、平均輝度の場合は、細管毎に、平均輝度から照度に換算し、図２１の関係に基づいて湿体積を演算し、図２４の関係に基づいて管清浄度を演算する。また、面積の場合は、細管毎に、面積から透過率に換算し、図２２の関係に基づいて管清浄度を演算する。
（II）管清浄度の平均値を求め、復水器全体の清浄度と比較して検出精度を評価する。
両者に大きな差異がなければ次に進む。
（III）管清浄度に基づくソーティングを行い、図２６のような度数分布表を作成する。
これに基づいて、管清浄度閾値を設定する。この場合に、更に、図２７に示すような管清浄度閾値に対する洗浄後の復水器の予測清浄度および洗浄細管数の関係を示した図を作成するようにしてもよい。
（IV）設定された管清浄度閾値に対して洗浄する細管を選定する。
（V）選定された細管の洗浄による復水器の清浄度回復を予測する。
洗浄候補として抽出された汚れた細管の管清浄度を、使用する洗浄方法によって洗浄した場合の管清浄度に置き換え、洗浄後の復水器の清浄度を推定する。
推定結果が適切であれば次に進む。適切でない場合は管清浄度閾値を再設定して（IV）に戻る。この場合に、洗浄後に見込まれる復水器の清浄度と洗浄細管数、洗浄に要する時間等を考慮して、最終的に洗浄する細管を決定する。
（VI）選定された細管を画像で確認する。
（VII）マーキングのための細管番号リスト（アドレスリスト）を作成する。
【０１０３】
（４）洗浄方法の評価
ジェット洗浄は、細管径が大きい仙台４号機では、ノズルから細管内壁までの距離が大きいことが洗浄効果の低かった主な原因と考えられるが、洗浄本数が少ない場合にはジェット洗浄車の準備がコスト高となる。これに対して、ブラシ洗浄は、より付着物除去効果が高く、作業時間も短いので、細管の汚れ検出による細管洗浄の最適化を図る上ではブラシ洗浄が適していると判断された。
【０１０４】
（５）細管の汚れ検出による細管洗浄作業の最適化工程案
上述のように、細管の汚れ検出によって性能低下に寄与する著しく汚れた細管を検出し、復水器の必要性能に基づいて洗浄する細管数を限定することで細管洗浄の最適化を図った場合、中間点検の工期を従来の３日から１日に短縮することができると判断された。
これに基づいて細管の汚れ検出による細管洗浄作業の最適化工程案を検討した結果を、図２８に示す（詳細説明は省略する）。
【０１０５】
６．本願発明の細管洗浄方法の実施形態
以上のような復水器の細管洗浄を最適化する方法の検討のために実施した調査・検討の結果に基づいて、復水器を対象とした本願発明の細管洗浄方法の一実施形態を次のように構成した。
図１に、本願発明の一実施形態に係る細管洗浄方法のフロー図を示す。本願発明では、最初に照明装置と検出装置を用いて細管の汚れ検出を行う（Ｓ１０２〜Ｓ１１０）。本実施形態では、照明装置としては上述の３で検討した図１５に示す照明装置を用い、検出装置としては上述の３で検討したハンディスキャナを用いるものとして説明する。
【０１０６】
最初に、照明装置を中間水室の初期位置に設置し、検出装置（ハンディスキャナ）を入口水室の初期位置に設置する（Ｓ１０２）。
そして、検出装置（ハンディスキャナ）をスキャンして画像を取得する（Ｓ１０４）。
全細管の画像取得が終了したらＳ１１０に進む（Ｓ１０６）。そうでない場合は、照明装置と検出装置を次の位置に移動してＳ１０４に戻る（Ｓ１０８）。なお、Ｓ１０８において、入口水室の細管の画像取得が終了したら、検出装置を出口水室の初期位置に設置し、照明装置を中間水室の対応する位置に設置する。
全細管の画像取得が終了したら、照明装置と検出装置を撤去する（Ｓ１１０）。
【０１０７】
細管の汚れ検出が終了したら、取得した画像を画像解析して細管毎の透過率を演算する（Ｓ１１２）。画像解析の方法は、上述の３で検討したように、予め未使用細管または十分に洗浄された細管の濃淡画像が丁度１００％の２値画像となる２値化の閾値を求めておき、取得された濃淡画像を当該閾値で２値化して２値画像を取得し、取得された２値画像から細管毎の面積を求めて細管の面積で除したものを細管毎の透過率とする。
そして、演算された細管毎の透過率に基づいて、予め求められた透過率と管清浄度の関係（例えば、図２２に示すもの）に基づいて細管毎の管清浄度を演算する（Ｓ１１４）。
【０１０８】
細管毎の管清浄度が演算されたら、管清浄度データを管清浄度のランク別にソーティングし、管清浄度のランク毎の細管数の度数分布（例えば、図２６に示すもの）を演算して表示する（Ｓ１１６）。
また、管清浄度のランク別にソーティングしたデータに基づいて、管清浄度閾値に対する洗浄後の復水器の予測清浄度と洗浄細管数の関係（例えば、図２７に示すもの）を演算して表示する（Ｓ１１８）。演算方法は、上述の５（３）で説明した通りである。
【０１０９】
表示された管清浄度のランク毎の度数分布と、管清浄度閾値に対する洗浄後の復水器の予測清浄度と洗浄細管数の関係を参照して、洗浄する細管を選定するための管洗浄度閾値を決定する（Ｓ１２０）。
決定された管清浄度閾値に基づいて洗浄対象とする細管を選定し、選定された細管のアドレスリストを出力する（Ｓ１２２）。
出力されたアドレスリストに基づいて洗浄する細管をマーキングし（Ｓ１２４）、マーキングされた細管を洗浄する（Ｓ１２６）。
細管洗浄が終了したら、再度細管の汚れ検出（Ｓ１０２〜Ｓ１１４）を行って、全細管の管清浄度データからその平均として復水器の清浄度を演算し、洗浄効果を確認する（Ｓ１２８）。これにより、所定の復水器の性能回復が確認されれば、細管洗浄を終了する。復水器の性能回復が十分でない場合は、Ｓ１１６に戻って再度細管洗浄を行う。
【０１１０】
上記実施形態では、照明装置として、蛍光灯型ＬＥＤランプ５本を平行に配列した照明装置を用いるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、一定範囲の細管に対して均一な光を入射させることができるものであればどのようなものを用いてもよい。例えば、細管の配列に合せて基盤上にＬＥＤランプを配列したものを用いてもよく、有機ＥＬ照明のような面光源を用いてもよい。
【０１１１】
上記実施形態では、検出装置として、一次元撮像装置であるハンディスキャナを用い、これを細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより一定範囲の細管からの透過光の二次元濃淡画像を取得するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、デジタルカメラのような二次元撮像装置を用いて一定範囲の細管からの透過光を写真撮影するようにしてもよい。
また、検出装置としては、細管毎に細管からの透過光の透過光量を計測できるものであればどのようなものでもよく、例えば、照度計を用いて細管毎の透過光の照度を個別に計測するようにしてもよい。この場合に、細管の配列に合せて基盤上に光センサを配列したものを用いて、複数の細管についての細管毎の透過光の照度を一括計測するようにしてもよい。これにより復水器内の細管の汚れ検出を効率的に行うことができる。
【０１１２】
上記実施形態では説明を省略したが、細管の検出装置側の管面に所定の透過率の半透明の透過板を密接させ、細管からの透過光による投影像を透過板上に形成させ、検出装置により裏面から透過光量を計測するようにしてもよい。このようにすることで、検出装置がハンディスキャナのような一次元撮像装置で水室内の細管の管面をスキャンする場合に、管面に凹凸があっても滑らかにスキャンすることができ、スキャンミスを抑制して安定に細管からの透過光の二次元画像を取得することができる。また、透過板に形成される細管からの透過光の投影像を裏面から撮像するようにすることで、検出装置がデジタルカメラのような光学レンズを用いた撮像装置の場合でも、画角の問題によって生ずる周辺部における光量低下を抑制することができ、細管毎の透過光量をより精度よく計測することができる。
【０１１３】
また、透過率の異なる複数の透過板を準備しておき、細管からの透過光の照度によって適切な透過板を選択し、使用した透過板の透過率に応じて検出装置によって計測された細管毎の透過光量（照度、平均輝度、透過率等）を補正するようにしてもよい。これにより、検出装置の実質的なダイナミックレンジを拡大することができ、細管毎の透過光量をより精度よく計測することができる。
【０１１４】
上記実施形態では、水室内の全細管を撮像するために、照明装置および検出装置を単に移動させるものとして説明したが、細管の汚れ検知を行うに先立って水室内に細管の配列に沿って照明装置と検出装置を移動させる移動機構を設置するようにしてもよい。これにより、次の区画の細管の画像を取得するための照明装置と検出装置の移動を効率的に精度よく行うことができる。
【０１１５】
上記実施形態では、取得した画像を２値化して２値画像の面積に基づいて細管毎の透過率を演算し、予め求めた透過率と管清浄度の関係に基づいて細管毎の管清浄度を求めるものとして説明したが、上述の３で説明したように、取得した画像から細管毎の平均輝度を演算し、これを照度に変換し、予め求めた照度と湿体積の関係（例えば、図２１に示すもの）に基づいて細管毎の湿体積を演算し、図２４に示す湿体積と管清浄度の関係に基づいて細管毎の管清浄度を求めるようにしてもよい。
【０１１６】
上記実施形態においては、適応する復水器の細管の材質がチタンであることから、細管の汚れの度合いを表す付着物量は湿体積で評価するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、細管の材質に応じて他の付着物量（例えば、乾燥重量）を用いるようにしてもよい。
【０１１７】
上記実施形態では、洗浄する細管を選定するための管清浄度閾値を決定するため、管清浄度の度数分布の表示と、管清浄度閾値に対する洗浄後の復水器の予測清浄度および洗浄細管数の表示の両方を行うものとして説明したが、いずれか一方を表示させるものでもよく、またこれらを表示することなく復水器の目標清浄度を指定することで洗浄対象とする細管が自動的に選定されるようにしてもよい。
また、この他に、管清浄度閾値に対して、洗浄後の復水器の清浄度の洗浄前の復水器の清浄度からの上昇率を洗浄細管数で割った細管１本当りの性能回復寄与度を演算して表示するようにしてもよい。これにより、復水器の性能回復への寄与度を考慮して洗浄する細管の範囲を決定することができる。
【０１１８】
上記実施形態では、細管の汚れ検出に基づいて洗浄する細管を選定して細管洗浄を行った後に、再度細管の汚れ検出を行って洗浄効果を確認するものとして説明したが、細管洗浄に先立って行う復水器の清浄度予測に信頼性がある場合には省略してもよい。
【０１１９】
上記実施形態では、細管の汚れ検出により、復水器の清浄度に対応する細管毎の管清浄度を演算することによって、復水器の清浄度の性能回復目標に基づいて洗浄する細管の範囲を決定できるようにするものとして説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、管清浄度として湿体積や乾燥重量のような細管の汚れの度合いを表すパラメータ自体を用いるようにしてもよい。この場合に、細管の汚れの度合いをどの程度まで許容することができるかに基づいて洗浄対象とする細管を選定することで、洗浄する細管数を限定することができ、本願発明の効果を奏する。
【０１２０】
７．本願発明によって見込まれる効果
本願発明の多管式熱交換器の洗浄細管選定方法を発電所の復水器に適用した場合の具体的な効果としては、次のようなことが見込まれる。
（１）性能回復に必要な最小限の洗浄を行うことでコスト低減を図ることができる。
上記調査の例では、洗浄の対象とする細管数を、約８０００本のうち約１割に当る７００本に限定することで、工期を３日から１日に短縮することができ、洗浄工事費を約６０％低減することができる。
また、このような工期短縮による他のコストメリットとして、単一の発電機により電力供給を行う発電事業者の場合には、この工期がクリチカルであるとすれば、発電を停止させることによる損失として、例えば４０万ＫＷの発電機で売電コストが２０円／ＫＷｈと仮定すると、４０万ＫＷ×売電価格２０円／ＫＷｈ×４８ｈ＝３８，４００万円のコスト低減となる。また、復水器洗浄によって発電機が停止しているときに他の発電機による代替が行われる発電事業者の場合でも、発電機の代替によって発電コストが上昇する場合には、発電コストの差異に基づくコスト低減効果が生ずる。
（２）復水器の汚れの状況を細管毎に管清浄度として算出でき、洗浄後の復水器の予測清浄度を算出することで、細管洗浄による復水器の性能回復を予測できる。
これにより、復水器性能の観点で洗浄の要否を判断することができ、性能回復によるコストメリットから洗浄工事の費用対効果を検証することができる。
（３）細管洗浄後に再度細管の汚れ検出の手法で細管の汚れを調査することで、洗浄効果の観点から定量的に評価することができる。
細管洗浄の効果は、洗浄水に含まれる付着物を全て集めることができれば予測することができるが、大量の排水から付着物を集めることは困難なため、これまでは運転を再開して初めてわかるものであった。このように、これまでの洗浄工事はあくまで掃除作業であって、性能回復を保証できるものではなかったが、例えば、細管の汚れ検出の手法により最初にソフトな洗浄を行い、洗浄効果が見込んだより低いことがわかれば、更にハードな洗浄を行って目標とする性能回復を達成するようにするなど、復水器の性能回復を保証する洗浄工事を提供することが可能となる。
（４）ボールの回収率を高め、ボール洗浄を効果的に実施することができる。
ボールの通過頻度が低下している細管は、放置すると汚れが進行するので、細管の汚れ検出の手法により該当する細管を探し出して早期に清掃することで、将来の性能低下を予防することができる。
【０１２１】
８．実機検証
最後に、上述の本願発明の実施形態について、仙台火力発電所において実機検証を行った結果について述べる.
【０１２２】
（１）細管の透過光量から管清浄度を算出する算出法の事前調査結果
仙台火力発電所での実機検証に先立ち、実機復水器について細管の透過光量と細管の汚れの度合いの関係について確認する事前調査を行い、実機検証の際に必要となる細管の透過光量から細管の汚れの度合いを表す管清浄度を算出する算出法について検討した。
【０１２３】
図２９に、事前調査において取得されたパラメータを示す。図において、対象物面積はハンディスキャナによって取得された細管画像の２値化画像の面積であり、平均輝度はハンディスキャナによって取得された細管画像の平均輝度であり、照度は照度計によって計測された照度であり、照度比は照度計によって計測された照度の汚れのない細管の照度に対する比率であり、付着物量は細管洗浄によって回収された付着物の湿体積であり、管清浄度は付着物量から演算された管清浄度である。
【０１２４】
図２９の取得パラメータについて、お互いの相関関係を解析した結果、細管の汚れの度合いを表す付着物量または管清浄度に対しては、対象物面積や照度よりも平均輝度の方がより相関性が高いことが判明した（詳細解析データは省略する）。
また、細管の透過光量から推定される細管の汚れの度合いとしては、付着物量を推定して付着物量から管清浄度を算出するよりも、直接的に管清浄度を推定する方が演算を簡素化できることから、実機検証においては、平均輝度と管清浄度の関係に基づいて管清浄度を算出することとした。
【０１２５】
図３０に、上記事前調査において取得されたパラメータに基づいて平均輝度と管清浄度の関係を解析した結果を示す。図のように、平均輝度と管清浄度とは、次式で表されるようなほぼ線形関係にあり、この関係式を用いることにより、ハンディスキャナによって計測された細管画像の平均輝度から簡便に細管毎の管清浄度を算出することができる。
管清浄度(%) ＝ 平均輝度(256階調) × 0.1906 ＋ 51.103  （寄与率：0.9945）（３）
【０１２６】
（２）実機検証結果
実機検証は、最初に細管の汚れ分布調査を行った仙台火力発電所４号機の復水器（Ａ系・Ｂ系）を対象とし、夏前の点検時に細管の汚れ分布検出を行い、全細管の管清浄度を算出した。
なお、細管の汚れ分布検出に先立って、細管端部を目視観察したところ、細管母材であるチタンの光沢が認められる細管と、全周に亘って汚れている細管が認められ、前者はボールが通過している細管であり、後者はボール不通過管であると判断された。ほとんどの細管でボールが通過していると見なされ、細管端部は全体的に綺麗であるのに対して、細管端部が汚れたボール不通過管と見なされる細管は僅かであり、点在していた。閉塞管には、細管内にフジツボが付着することによって閉塞している細管が認められた。また、調査直前に行われた水室内の清掃において排出された異物は、主としてムラサキガイの稚貝であった。これらのフジツボやムラサキガイは、ボール不通過の一因と考えられる。
【０１２７】
図３１に、実機検証に用いた蛍光灯型ＬＥＤランプによる照明装置とハンディスキャナによる検出装置の外観を示す。細管の汚れ検出は、このような照明装置を用いて細管の一端側の端面から照明し、細管の他端側の端面に検出装置を設置し、透過板上にできた照明装置による投影画像をハンディスキャナによってスキャンして細管画像の画像ファイルを取得した。実機検証では、ハンディスキャナによる１回のスキャン範囲を幅２１０ｍｍ、長さ７００ｍｍとしたので、図３２に示すように、スキャン区画は入口側水室と出口側水室のそれぞれについて縦９段×横４列に区分され、合計３６枚の画像ファイルを取得した。なお、入口側水室の中央部には空気抽出管があって検出装置を設置できないため、中央部は図３１（２）の左側に示す小型検出装置を用いた。
【０１２８】
次に、取得された各画像ファイルについて、画像解析により画像ファイルに含まれている各細管のスポット画像について平均輝度を演算し、上記事前検証の結果から求められた平均輝度と管清浄度の関係式（３）に基づいて各細管の管清浄度を推定した。
図３３に、推定された全細管の管清浄度に基づいて管清浄度のランク毎の度数分布を演算した結果を示す。図３３の（１）の補正なしは、実際に測定された平均輝度に基づいて管清浄度の度数分布を算出したものであり、Ａ系では管清浄度閾値を９０％とした場合の洗浄細管数は入口側水室で２０９本、出口側水室で２８６本であり、妥当な洗浄本数であるが、Ｂ系では管清浄度閾値を９０％とした場合の洗浄細管数は入口側水室で７２２本、出口側水室で１２１１本であり、Ａ系と比較して４倍近い洗浄細管数となった。このような差異が生じたのは、実機検証において、水室内の環境が高温・多湿であったことから、Ａ系の入口側水室から出口側水室、Ｂ系の入口側水室から出口側水室へと検出を進めていくうちに透過板やスキャナの検出部が曇り、画像が暗くなっていくという問題があったためと考えられる。そこで、図３３（２）の補正ありでは、Ｂ系の管清浄度についてＡ系からの平均輝度の低下を補正して推定した管清浄度に基づいて管清浄度閾値に対する洗浄細管数を算出した。このような補正により、管清浄度閾値を９０％とした場合の全洗浄細管数は１５６７本となった。
【０１２９】
しかしながら、今回の実機検証では、時間的制約から洗浄可能細管数は８００本程度と考えられたため、洗浄する細管の範囲をさらに限定することとした。
図３４に、今回の実機検証において選定した洗浄対象細管数と、選定された細管による洗浄率を示す。図に示すように、Ａ系では、入口側水室と出口側水室を合わせて、閉塞管５８本と、スキャン不備によって検出できなかった細管４９本と、管清浄度９０％未満の細管のうち汚れの多い細管から選定した２２５本の合計３３２本を洗浄対象細管とした。一方、Ｂ系については、検出装置の平均輝度の低下を補正しても管清浄度が９０％未満の細管が入口側水室と出口側水室を合わせて１０７２本あることから、閉塞管１０３本のみを洗浄対象細管とした。このようにして選定された洗浄対象細管数は全体として４３５本であり、洗浄率は、Ｂ系の入口側水室では１％未満であるが、復水器全体としては５．５％となった。
【０１３０】
次に、図３３（２）の補正された管清浄度閾値に対する細管数に基づいて、洗浄による復水器の清浄度の回復予測を行った。その結果を図３５に示す。図に示すように、管清浄度が９０％未満の細管１５６７本を洗浄した場合の復水器の予測清浄度は９７％である。
これに対して今回の実機検証において選定された洗浄対象細管４３５本を洗浄した場合の復水器の予測清浄度は９６．４％であり、管清浄度が９０％の細管を洗浄した場合の予測清浄度と大きな差はなかった。
【０１３１】
次に、上記選定された洗浄対象細管についてブラシ洗浄を実施し、細管洗浄による洗浄効果を確認するために、洗浄後に、再び図３１の照明装置と検出装置を用いて細管の汚れ検出を行った。但し、洗浄後の細管の汚れ検出は、時間的制約のため、Ａ系の入口側水室の一区画（３０番）についてのみ実施した。
【０１３２】
図３６に、洗浄後に汚れ検出を行った細管について、洗浄前後の検出画像を比較した結果を示す。図において、洗浄した細管は、丸印で囲った１２本の細管であり、この１２本のうちの２本は閉塞していたか著しく汚れていたために未検出となっていたものである。
洗浄後の画像を見ると、洗浄前に未検出であった２本のうちの１本は未検出のままであった。この細管は、目視観察では照明の透過が認められたが、他の細管より著しく暗いものであり、１回の洗浄では十分に汚れが除去できない細管が存在することが確認された。その他の洗浄細管については、洗浄前と比較して明るいスポット画像が得られており、洗浄によって十分な汚れの除去が行われていることが確認された。
なお、閉塞管の１本についてブラシ洗浄によって汚れが除去できなかった理由としては、フジツボ等の硬い付着物に対してブラシが負けてしまうことが考えらえる。このようなケースでは、ブラシを２回撃ちしても汚れを除去できない可能性があるため、ブラシタイプのクリーナーの代わりに、スクレーパータイプのクリーナーを使用することが推奨される。これにより、閉塞管や著しく汚れた細管に対しても高い洗浄効果を得ることができ、復水器の清浄度の回復予測の精度も高まるものと期待される。
【０１３３】
次に、洗浄後の細管画像について、画像解析によって平均輝度を算出し、洗浄前と同様に、上記事前検証において検討した平均輝度と管清浄度の関係式（３）に基づいて各細管の管清浄度を推定した。
図３７に、洗浄後に汚れ検出を行った細管について、洗浄前後の平均輝度と管清浄度を比較した結果を示す。図に示すように、平均輝度については、洗浄後の平均が２４２．９であり、洗浄前の平均１９２．４より５０．５高くなっており、平均輝度から算出された管清浄度については、洗浄後の平均が９７．４％であり、洗浄前の平均８７．８％と比較して９．６％回復している。
これに対して、発電所の復水器清浄度管理画面における復水器の清浄度の回復は１０．１％であり、概ね一致している。ここで、洗浄前後の平均管清浄度を比較した細管は、Ａ系の３０番の区画であり、１２本のうち２本が閉塞管であったことから、閉塞率は約２％であり、復水器全体の閉塞率とほぼ同等であることを考慮すれば、復水器全体の清浄度の回復との間に対応性があると考えられる。このことから、細管の汚れ検出に基づいて細管毎の管清浄度を算出し、その平均をもって復水器の清浄度の回復を予測することにはある程度の妥当性があると考えられる。
【０１３４】
次に、選定された洗浄対象細管から管清浄度の異なる４本の細管を調査管として選定し、選定された調査管について細管洗浄において回収された付着物の付着物量（湿体積）を測定し、測定された付着物量に基づいて管清浄度を算出することによって、洗浄前に計測された平均輝度と算出された管清浄度の関係を解析し、今回の実機検証において用いた管清浄度の算出法の妥当性を検証した。
【０１３５】
図３８に、仙台火力４号機の選定された調査管４本についての取得パラメータを示す。図において、付着物量は細管洗浄において回収された付着物の湿体積であり、平均輝度は洗浄前の細管汚れ検出によって計測された平均輝度であり、管清浄度は付着物量から算出された管清浄度である。
図３９に、図３８の取得パラメータに基づいて仙台火力４号機の平均輝度と管清浄度の関係を解析した結果を示す。図に示すように、実機検証においても、事前検証と同様に、平均輝度と管清浄度とは、次式で表されるようなほぼ線形関係にあることが確認された。
管清浄度(%) ＝ 平均輝度(256階調) × 0.266 ＋ 29.705  （寄与率：0.994）  （４）
【０１３６】
上記仙台火力４号機の平均輝度と管清浄度の関係式（４）を、上記事前調査における平均輝度と管清浄度の関係式（３）と比較すると、いずれも一次式で表されるものの、係数とオフセットにおいて差異が認められる。これは、照明装置の光量変化や検出装置の感度変化が考えられる他、細管の汚れ検出の際の照明装置や検出装置の設置条件に差異が生じる可能性があることと、復水器の細管仕様によって細管からの透過光量に差異が生ずるためと考えられる。
従って、細管の汚れの度合いを表す管清浄度の算出に当たっては、対象となる発電所の復水器の代表的な複数の細管について、細管の汚れ検出を行って細管からの透過光量を計測するとともに、細管洗浄を行った後に回収された付着物の付着物量を測定して管清浄度を算出し、これらの測定パラメータに基づいて得られた平均輝度と管清浄度の関係式を用いることで、より精度の高い管清浄度の推定が可能になると考えられる。
また、例えば、細管からの透過光量の測定に際して、照明装置や検出装置の設置条件を一定化させるとともに、細管の汚れ検出において、照明装置の光量や検出装置の感度に基づく校正を行い、計測された細管からの透過光量に対して復水器の細管仕様の差異に基づく補正を行うことにより、予め求められた一般化された細管からの透過光量と細管の管清浄度の関係式を用いて管清浄度を推定することも可能であると考えられる。
【０１３７】
最後に、発電所の運転パラメータに基づいて算出される復水器の清浄度に基づいて、本願発明の細管の汚れ検出によって算出される細管毎の管清浄度に基づいて洗浄する細管を限定することの妥当性と、管清浄度に基づいて推定される洗浄後の復水器の清浄度の推定精度について検証した。
発電所の復水器清浄度管理画面によれば、実機検証を行った点検前の運転停止直前の復水器の清浄度は８６．４％であったのに対して、実機検証において選定された細管を洗浄した後に運転を再開した直後の復水器の清浄度は９６．５％となっており、その後もボール運用により清浄度９０％以上を維持できていることが確認された。
このように、実機検証では、復水器の全細管７８００本のうち４３５本の細管を洗浄しただけにも拘らず、復水器の清浄度が１０．１％回復しており、復水器の全細管の約６％を洗浄することで長期間に亘って復水器の設計目標値を維持できており、細管の汚れ検出を行って細管毎の管清浄度を算出し、それに基づいて洗浄する細管の範囲を限定することで復水器の清浄度を効率的に回復させ、設計目標性能を維持できることが実証された。
また、図３５に示したように、実機検証において選定された洗浄対象細管４３５本を洗浄した場合の復水器全体の予測回復清浄度は９６．４％であり、発電所の復水器清浄度管理画面における運転再開直後の復水器の清浄度９６．５％とほぼ一致している。
このように、細管の汚れ検出を行って細管毎の管清浄度を算出することで復水器の清浄度の回復を予測することをある程度の精度で実施できることが実証された。
【０１３８】
（３）追試結果
上記夏前点検時の実機検証では、ハンディスキャナによる汚れ検出作業において、検出過程で画像が暗くなっていくことや、抽気管周辺部のスキャニングに多大な時間を要するという課題があったことから、これに対して以下のような対策を行った。
（ａ）検出作業場所を中間水室側とする（透過板への液だれが解消された）
（ｂ）スキャナを水室毎に交換する（スキャン画像が暗くなる問題が大幅改善された）
（ｃ）抽気管周辺部や出口水室の最下段の細管についてスキャンを省略して洗浄管とする（スキャニング時間が大幅短縮された）
（ｄ）スキャナの両端に検出対象外の細管をマスキングするマスクを備える（画像解析時間が大幅短縮された）
（ｅ）タブレット端末により水室内でスキャン画像を確認する（撮り直しがなくなり時間短縮に貢献した）
【０１３９】
上述のような検出装置の対策を行った上で、仙台火力４号機の次の点検時に細管の汚れ検出を行い、検出された平均輝度に対して上述の式（４）を用いて各細管の管清浄度を演算した。
図４０に、今回の追試において検出された管清浄度の分布と、管清浄度閾値に対する洗浄細管数の関係を示す。また、図４１に管清浄度のランク別の度数分布を示す。
図４０に示すように、管清浄度の平均は９４．２％であり、発電所の運転停止直前の復水器の清浄度である９４．４％とほぼ一致している。
管清浄度９０％未満の細管数を水室別に見ると、Ａ系入口では２６３本と一番多く、次いでＡ系出口が１７６本であり、Ｂ系入口では６１本、Ｂ系出口では７０本と、Ｂ系はＡ系より少ない傾向が認められた。この傾向は前回の夏前の点検時の調査結果とも一致している。
【０１４０】
上記の検出結果に基づき、今回の点検において洗浄対象とする細管は、閉塞管１本、管清浄度９０％未満の細管５７０本（７．１％）、スキャンを省略した細管６２５本（７．３％）の合計１１９６本（１５％）とした。
洗浄効果の確認は、閉塞管のあるＡ系入口水室について行った。画像を目視観測した限り、ブラシ洗浄で性能が著しく回復していない細管はないと判断され、スクレーパ型クリーナーによる再洗浄は不用と判断された。これは、前回の夏前の最小限化洗浄を行った後の運用期間が２ヶ月間で短かったためと考えられる。
【０１４１】
図４２に、図４０の検出結果に基づいて演算した管清浄度に対する洗浄細管数の関係と管清浄度閾値に対する復水器予測回復清浄度の関係を示す。なお、復水器の予測回復清浄度の演算は、閉塞管の清浄度を３０％、管清浄度６０〜７０％の清浄度を６５％、管清浄度７０〜８０％の清浄度を７５％、管清浄度８０〜９０％の清浄度を８５％、管清浄度９０〜１００％の清浄度を平均管清浄度とし、それらが洗浄後には９７％に回復するとして演算した。
図４２に示すように、今回の汚れ検出データによれば、細管洗浄後の復水器の清浄度は、海水温度が調査時と変わらないと仮定すれば、管清浄度閾値７０％未満の細管を洗浄すると８４．７％に回復し、管清浄度閾値８０％未満の細管を洗浄すると９４．５％に回復し、管清浄度閾値９０％未満の細管を洗浄すると９５．２％に回復すると予測される。
ここで、全数洗浄した場合の復水器の清浄度は約９７％であることから、管清浄度閾値９０％未満の細管を洗浄したときの復水器予測回復清浄度９５．２％はやや低い値であるが、ボール洗浄で維持できる清浄度が９５％であることを考えると、今回の最小化洗浄の範囲は妥当であると判断された。
【０１４２】
また、今回の追試における作業時間から前述の夏前点検時の作業時間を推定した結果、準備と後片付けを除いて、エアーブロー２ｈ、スキャニング４ｈ、画像解析３ｈ、マーキング・細管洗浄（約１２００本）４ｈ、洗浄効果確認と再洗浄３ｈの合計１６ｈで、全ての作業を行うことができると試算された。
【０１４３】
なお、今回の追試における細管洗浄では、スキャンを省略した細管数が、管清浄度９０％未満の汚れた細管数を上回る結果となったが、抽気間周辺や出口水室の最下段の細管のようにハンディスキャナによる検出が難しく多大な作業時間を要する細管について全数洗浄するようにしても洗浄する細管数は全体の１５％に限定することができ、全体として１日で復水器の細管洗浄を行うという所期の目標を達成できることが判った。
しかしながら、このようなハンディスキャナによる検出が難しい細管について、細管からの透過光の平均輝度を検出することができる専用の検出装置を準備すれば、スキャンを省略した部分の汚れ度合いがスキャンした部分の汚れ度合いと同等であると仮定すれば、管清浄度閾値９０％未満の細管数は約６４０本に限定することができると予想され、より効率的な復水器の細管洗浄を実現することができると見込まれる。
【０１４４】
９．細管汚れ検出装置の改良実施形態
本願発明の細管汚れ検出装置は、復水器の細管毎の汚れの度合いを表す管清浄度を検出する装置であり、上述したように、復水器の細管の一端側の水室に設置され、細管の一端側より光を入射させる照明装置と、復水器の細管の他端側の水室に設置され、細管の他端側からの透過光を検出する透過光検出装置とを用いて、熱交換器の細管毎の透過光量を計測する細管透過光量計測手段と、計測された熱交換器の細管毎の透過光量から、予め求められた熱交換器の細管の透過光量と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係に基づいて、熱交換器の細管毎の管清浄度を演算する管清浄度演算手段とを備える。
照明装置は、上述の実施形態では、複数の蛍光灯型ＬＥＤランプを復水器の細管の配列に従って所定の間隔で平行に配列したものを用い、細管の一端側の管面に密接させて用いるものとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく上述されたさまざまな手段を用いることができる。
また、透過光検出装置は、上述の実施形態では、密着型の一次元撮像装置を用い、一次元撮像装置を復水器の細管の他端側の管面に密接させてスキャンすることにより細管の他端側からの透過光の二次元濃淡画像を取得するようにしたものであって、取得された透過光の二次元濃淡画像から細管毎の平均輝度を演算する画像処理装置を備えたものとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく上述されたさまざまな手段を用いることができる。
以下、本願発明の細管汚れ検出装置の「透過光検出装置」と「照明装置」について、復水器の狭い水室内での作業性を改善して短時間で細管の汚れ検出を行えるようにするとともに、運転停止直後の復水器の水室内のような高温多湿環境下でも安定に細管の二次元画像を取得できるようにして細管の管清浄度の検出精度を向上させた改良実施形態について述べる。
【０１４５】
（１）透過光検出装置の改良実施形態
図４３に、細管汚れ検出装置の透過光検出装置の改良実施形態の構成を示す。
改良実施形態に係る細管汚れ検出装置の透過光検出装置１００は、一方面を細管の他端側の管面に密接させ、他方面をハンディスキャナでスキャンさせるための透明のベースプレート１１０を備える。
ベースプレート１１０の他方面には、ハンディスキャナ（図示省略）を収容するセンサホルダ２００を細管の撮像範囲に亘って収容する機密性を有する箱体１２０が形成される。箱体１２０は、ベースプレート１１０のハンディスキャナのスキャン範囲の周囲を囲うフレーム１２２と、上面の中央をカバーするセンターカバー１２３と、上面の両サイドをカバーするものであってハンディスキャナを電池交換等のために脱着する際に取り外される２つのサイドカバー１２４を備える。サイドカバー１２４は、ハンディスキャナのスキャン範囲の始点と終点においてハンディスキャナの操作ボタンを外部から操作できるように、透明フィルムで閉止されるスキャナ操作窓１２５を備える。
なお、ベースプレート１１０の他方面には、前述のように照明装置の照射光量や細管の透過率に応じて光量を調節できるようにするため、半透明フィルムで形成される透過板（図示省略）が取り替え可能に敷設されている。
【０１４６】
箱体１２０内には、センサホルダ２００を細管の撮像範囲に亘って水平移動させるためのセンサホルダ移動機構として、箱体の左右のフレームに固定された２本のガイドシャフト１３０を備える。このガイドシャフト１３０は、センサホルダ２２０に備えられたリニアブッシュ２２０をガイドするものであって、ガイドシャフト１３０の両端に設けられた２つのストッパ１３２の間でセンサホルダ２００を水平移動させることによって、センサホルダ２００に収容されたハンディスキャナがベースプレート１１０の他方面をスキャンして細管の二次元画像を取得することができる。
また、箱体１２０には、センサホルダ移動機構を箱体の外部より駆動してハンディスキャナを細管の撮像範囲に亘って移動させるための駆動機構として、駆動ワイヤ１４０を備える。駆動ワイヤ１４０は、箱体の左右のフレームに固定されたシーブブラケット１４４に備えられたシーブ１４２を介して、後述のセンサホルダ２００の一方のスプリング取付板台座（駆動側）２３３に固定されている。
また、箱体１２０の左右のフレームの一方側には、箱体内にドライエアーを供給するためのエアー注入口１２８を備え、反対側にはエアー排出口（図示省略）を備えている。なお、これらはドライエアーを供給しないときは閉止されている。
【０１４７】
透過光検出装置１００は、以上のように構成されているので、センサホルダ２００にハンディスキャナを収容し、箱体の外部から駆動ワイヤによりセンサホルダ機構を移動させることで、簡便にハンディスキャナを水平方向に精度よくスキャンさせることができる。
また、ハンディスキャナおよびベースプレート１１０のスキャン面は、常に機密性を有する箱体内にあるため防塵・防湿が保たれ、必要に応じて箱体内にドライエアーを供給することができるので、高湿度環境下の使用においてもスキャニング面の結露による画像不良を抑制することができ、細管の管清浄度を精度よく検出することができる。
【０１４８】
ベースプレート１１０の一方の長辺部には、箱体１２０の外側において、細管の水平方向の配列と細管の内径に合せて設けられた複数の固定穴１１２を備えた装置固定部１１４を有している。
これにより、透過光検出装置１００を復水器の水室の細管の管面に設置する際には、箱体の左右のフレームに備えられた把手１２６に持って箱体２００を対象とする細管の撮像範囲付近に保持し、ベースプレート１１０の固定穴１１２を撮像範囲外の細管の水平方向の配列に合せ、最低限２個の固定穴に棒状の固定具（図示省略）を挿入してベースプレート１１０を細管の管面に押し付けることで、透過光検出装置１００を細管の水平方向の配列に対してハンディスキャナのスキャン方向を正確に合せて設置することを短時間で行うことができる。
なお、復水器の水室における天井側の細管と底面側の細管は、箱体からはみ出したベースプレートが邪魔になってスキャンできない段が生ずるため、ベースプレートの装置固定部は２つあるベースプレートの長辺の一方側にのみ設け、底面側の細管をスキャンする際はベースプレートの装置固定部が上側に来るように設置して使用し、天井側の細管をスキャンする際はベースプレートの装置固定部が下側に来るように設置して使用する。
【０１４９】
図４４に、細管汚れ検出装置の透過光検出部の改良実施形態のセンサホルダ２００の構成を示す。
センサホルダ２００は、ハンディスキャナを収容するセンサ取付台２１０を備え、センサ取付台２１０の両端には前述のセンサホルダ移動機構を構成するリニアブッシュ２２０が備えられている。
また、センサ取付台２１０の両端には、センサ取付台２１０に収容されたハンディスキャナをベースプレート１１０に対して適切な圧力で押し付けるためのセンサ押付機構２３０を備える。
センサ押付機構２３０は、ハンディスキャナを押える緩衝ゴム２３８を備えたセンサ押え板２３５と、センサ押え板２３５を所定の力で押し下げる基点となるスプリング取付板２３１とを備える。スプリング取付板２３１は、ハンディスキャナをセンサ取付台２１０に収容した後に固定ネジ２３４によってスプリング取付板台座２３２、２３３を介してセンサ取付台２１０に固定される。センサ押え板２３５は、スプリング取付板２３１の両サイドに備えられたガイドネジ２３６とガイドスプリング２３７によってガイドされ、センサ取付台２１０に収容されたハンディスキャナの左右の高さを揃えるように作用する。
更に、スプリング取付板２３１の中央にはスプリングプランジャ２３９が備えられ、スプリングプランジャ２３９の高さを調節することによってセンサ押え板２３５にかかる押付圧を調節することができ、ハンディスキャナのローラをベースプレート１１０に対して適正な一定の圧力で押し付けるように設定することができる。
このように、ハンディスキャナに加えられる押付圧を適正に設定することができるので、ハンディスキャナのローラのスリップによる細管画像の歪の発生が抑制され、スキャンのやり直しによる作業時間のロスを低減して作業効率を大幅に改善することができる。
【０１５０】
なお、センサ取付台２１０には、ハンディスキャナの側面に設けられたコネクタにＵＳＢケーブルを接続するための切り欠きを有しており、センサホルダに収容されたハンディスキャナにＵＳＢケーブルを接続して箱体の外に取り出し、箱体の外でＵＳＢケーブルをタブレット端末に接続することで、ハンディスキャナにおいて取得された画像データを確認できるようにしており、取得された画像データに異常があればその場で取り直しすることができる。
【０１５１】
なお、上記実施形態では、一次元撮像装置として安価で小型軽量のハンディスキャナを使用し、センサホルダに高温多湿下でのハンディスキャナのローラのスリップを抑制するセンサ押付機構を設けることで細管画像における歪の発生を抑制するようにしたが、一次元画像を取得する一次元撮像素子をエンコーダ等の位置検出装置を有する移動機構に取り付けた専用スキャン装置を構成し、一元撮像素子で撮像された一次元画像と位置検出装置で検出された位置に基づいて細管の二次元画像を生成するようにしてもよい。
【０１５２】
また、上記実施形態では、センサホルダ移動機構を箱体の外部から駆動する駆動機構として駆動ワイヤにより手動でセンサホルダを移動させるものとしたが、センサホルダ移動機構をモータドライブの移動機構とし、箱体の外部から電気的にセンサホルダを移動させるようにしてもよい。
【０１５３】
（２）照明装置の改良実施形態
前述の実施形態において使用した蛍光灯型ＬＥＤランプについて、高温多湿環境下での照度変化を確認する実験を行ったところ、ランプ表面温度と照度とは負の相関を示すことが確認された。特に、上述した実施形態の照明装置では、５本の蛍光灯型ＬＥＤランプと電源部とが１つの筐体に収容されており、更なる温度上昇が生じていると考えられる。
このような照明装置を高温環境下で使用した場合には、電源部の安定器において動作不良を生じ、ちらつきによる放射照度の低下が発生する可能性が考えられる。また、高湿度環境下で使用した場合には、蛍光灯型ＬＥＤランプの表面への結露によって放射照度の低下が発生する可能性が考えられる。
【０１５４】
このため、細管汚れ検出装置の改良実施形態の照明装置（図示省略）では、蛍光灯型ＬＥＤランプをＬＥＤランプ部と電源部とに分離し、ＬＥＤランプ部は放熱性のよいアルミ製の開放型の筐体に収容し、電源部は外部電源化してＬＥＤランプ部から離隔して設置するようにした。
これにより、運転停止直後の復水器の水室内のような高温環境下でも、ＬＥＤランプ部の温度上昇が抑制されるとともに、電源部の安定器の動作不良によるちらつきの発生を防止することができ、細管に対して安定した光量の照明を入射させることができるので、細管の管清浄度をより精度よく検出することができる。
【０１５５】
また、ＬＥＤランプ部には、表面に防湿コーティングを施した蛍光灯型ＬＥＤランプを用いるようにした。
これにより、運転停止直後の復水器の水室内のような高湿度環境下でも蛍光灯型ＬＥＤランプ表面の結露を抑制することができ、細管に対して安定した光量の照明を入射させることができるので、細管の管清浄度を更に精度よく検出することができる。
【０１５６】
図４５に、図４３、４４に示した改良実施形態の透過光検出装置１００の概略鳥瞰図を示す。以下において、図４５の改良実施形態の透過光検出装置１００の概略鳥瞰図に基づいて、復水器の細管汚れ検出作業の作業手順を簡単に説明する。
（１）最初に、透過光検出装置の箱体１２０の上面のカバーを開け、図４４において説明したように、センサホルダ２００のセンサ取付台２１０にハンディスキャナ３００をセットし、センサ押付機構２３０によってハンディスキャナを固定し、センサ押付機構に設けられたスプリングプランジャ２３９によってハンディスキャナの撮像面のローラのベースプレート１１０への押付圧を適正圧力に設定する。また、ＵＳＢケーブル３１０の一端側をハンディスキャナに接続し、他端側をタブレット端末（図示省略）に接続し、箱体１２０の上面のカバーを閉止する。そして、図４３で説明したように、箱体１２０のエアー注入口１２８よりドライエアーを充填する。なお、ドライエアーの充填は、以降のスキャン作業中においても箱体内に結露が生じた場合には適宜実施する。
（２）次に、復水器の入口・出口水室側において、透過光検出装置の箱体１２０の左右の把手１２６を持って箱体を細管の対象撮像範囲に保持し、ベースプレートの固定穴１１２を細管の水平方向の配列に合せ、最低限２個の固定穴に棒状の固定具を挿入して細管に貫通させ、ベースプレート１１０を細管の管面に押し付けて固定する。
（３）一方、復水器の中間水室側において、照明装置を透過光検出装置の細管の対象撮像範囲に対応する位置にセットし、照明装置の照光面を細管の管面に押し付けて固定する。
（４）対象撮像範囲の細管の管面への透過光検出装置と照明装置の設置が完了したら、透過光検出装置のガイドワイヤ１４０を操作してセンサホルダ２００をスキャン始点（左側）にセットし、箱体１２０の上面のカバーの始点側スキャナ操作窓１２５−１から封止用透明フィルムを介してハンディスキャナの操作ボタンを操作してスキャン開始設定を行う。そして、ガイドワイヤを操作してハンディスキャナをスキャナ終点（右側）まで一定速度で移動させるスキャン操作を行い、箱体１２０の上面のカバーの終点側スキャナ操作窓１２５−２から封止用透明フィルムを介してハンディスキャナの操作ボタンを操作してスキャン終了設定を行う。
（５）当該対象撮像範囲における細管のスキャンが終了したら、ハンディスキャナのスキャン画像をタブレット端末に取得し、取得されたスキャン画像をタブレット端末の画面上で確認する。ここで、スキャン画像に異常がある場合は（４）より繰り返し、スキャン画像が正常に撮像されていることが確認されたら、透過光検出装置と照明装置を次の細管の対象撮像範囲に移動して（２）より繰り返す。なお、復水器の天井側の細管をスキャンする場合やベースプレートの固定穴部分が復水器の構造物に干渉する場合には、箱体に対してベースプレートの固定穴部分が下側に来るように１８０度回転して使用する。
（６）復水器のすべての細管についてのスキャンが完了したら、透過光検出装置とタブレット端末と照明装置を回収する。
（７）最後に、タブレット端末に収録された各スキャン画像をパーソナルコンピューターに取り込み、画像処理と管清浄度演算を行う。画像処理は、各スキャン画像について必要な範囲をトリミングし、細管毎のスポット画像の平均輝度を演算し、水室別に復水器の細管アドレスに対応させて保存する。また、管清浄度演算は、保存された水室別の各細管アドレスの平均輝度から、予め求められた細管の透過光の平均輝度と細管の汚れの度合いを表す管清浄度との関係式（例えば、上述の式（４））に基づいて細管毎の管清浄度を演算し、水室別に復水器の細管アドレスに対応させて保存する。
【０１５７】
以上のような改良実施形態による細管汚れ検出装置を用いて、模擬細管を用いて画像解析を行った結果、管清浄度の検出精度は０．０３％以下の許容範囲内にあることが確認され、復水器の細管の汚れ検出を行う上で問題のないレベルであることが確認された。
【０１５８】
上記記載においては、洗浄対象細管がチタン管である場合について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、チタン管以外の例えば銅合金製細管の復水器にも適用できることは言うまでもない。
【０１５９】
また、上記記載においては、復水器を対象として洗浄する細管の範囲を限定する細管洗浄方法について説明したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、復水器以外の多管式熱交換器の細管洗浄においても適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
以上のように、本願発明の多管式熱交換器の細管洗浄方法および細管汚れ検出装置によれば、細管の汚れ検出によって細管毎の管清浄度を推定することができ、推定された細管毎の管清浄度に基づいて熱交換器の性能回復に対応させて洗浄する細管の範囲を限定することができるので、細管洗浄の工期短縮とコスト低減を図ることができる。
【０１６１】
なお、本願発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本願発明の効果を奏する限り、実施形態で述べた構成要素を適宜入れ替えたり、新たな構成要素を追加したり、一部の構成要素を削除したりしてもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１６２】
１００  細管汚れ検出装置の透過光検出装置
１１０  ベースプレート
１１２  固定穴
１１４  装置固定部
１２０  箱体
１２２  フレーム
１２３  センターカバー
１２４  サイドカバー
１２５  スキャナ操作窓
１２６  把手
１２８  エアー注入口
１３０  ガイドシャフト
１３２  ストッパ
１４０  駆動ワイヤ
１４２  シーブ
１４４  シーブブラケット
２００  センサホルダ
２１０  センサ取付台
２２０  センサホルダ移動用リニアブッシュ
２３０  センサ押付機構
２３１  スプリング取付板
２３２  スプリング取付板台座（非駆動側）
２３３  スプリング取付板台座（駆動側）
２３４  スプリング取付板固定ネジ
２３５  センサ押え板
２３６  センサ押え板ガイドネジ
２３７  センサ押え板ガイドスプリング
２３８  センサ押え板緩衝ゴム
２３９  スプリングプランジャ
３００  ハンディスキャナ
３１０  ＵＳＢケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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