(57)【要約】【課題】互いに平行に配列された複数のチューブを洗浄するために要する時間を大幅に低減し得る半自動洗浄システムを提供する。【解決手段】本発明のシステムのツールは、チューブのスペースラインに沿って搭載され、おのおののチューブを通して高圧流体を供給するための流体吐出装置がチューブ開口からチューブ開口へ移動される。離間間隔は、おのおののチューブ開口への移動を修正するため、公称のチューブ間隔からの偏りに対して修正する。本発明のシステムは、高圧流体を供給する前におのおののチューブに挿入され、内壁から堆積物や残骸などを掻き取って除去するための洗浄装置を含む。洗浄のためにつぎのチューブへの移動を可能にし、複数のチューブを洗浄するために必要な時間を最小化するために、圧力感知装置および関連した制御機構は、洗浄装置の排出を決定するのに用いられる。【選択図】図５
2004085190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に設けられた中央の長手方向の軸と、該軸に対して垂直の面において直線状のスペースラインに沿って規則的な離間距離により位置付けられたチューブの近位側の開口とを有する複数のチューブの内壁用の半自動洗浄システムであって、
コントローラと、
各チューブの遠位側の開口において排出するために前記各チューブの近位側の開口から高圧流体を吐出するための流体吐出手段と、
所定の、かつ、コントローラに格納された、２つの近位側の開口間の離間距離にもとづいて、１つの近位側の位置から、推定されるつぎの近位側の位置まで連続的に前記流体吐出手段を移動するための移送手段
とを備えてなる洗浄システム。
【請求項２】
前記推定されたつぎの近位側の開口位置が実際のつぎの近位側の開口位置と一致しないとき、実際のつぎの近位側の開口位置に前記流体吐出手段を正確に位置づけるための位置決め手段、および
前記流体吐出手段を正確に位置づけるために移動した距離にもとづいて格納された離間距離を修正するための離間距離修正手段を
さらに含む請求項１記載の半自動洗浄システム。
【請求項３】
前記近位側の端部においておのおのの前記チューブへ挿入するための、前記吐出された高圧流体の作用によって、前記チューブを通って前記遠位側の端部に排出する移動をするための内壁洗浄装置をさらに備えた請求項１または２記載の半自動洗浄システム。
【請求項４】
前記内壁洗浄装置を排出したときに前記高圧流体の吐出を速やかに終了するために、おのおののチューブを通る前記高圧流体の吐出の持続時間を制御する流体吐出制御手段をさらに備えてなる請求項３記載の半自動洗浄システム。
【請求項５】
前記流体吐出制御手段が、前記持続時間を、前記高圧流体の吐出のあいだの前記流体吐出手段の範囲内の流体圧力の変化における検出された変化に基づく請求項４記載の半自動洗浄システム。
【請求項６】
流体圧力における前記検出された変化が、チューブを通る高圧流体の吐出のあいだの、前記吐出を開始してから選択された時間ののちに生じる流体圧力における選択された百分率の減少からなり、前記流体圧力の前記選択された百分率の減少が前記内壁洗浄装置の排出と一致する請求項５記載の半自動洗浄システム。
【請求項７】
前記移送手段が、長尺のフレーム、および前記スペースラインと平行な関係で前記フレームの長手方向の軸で前記フレームを前記２本のチューブに保持するために、前記近位側の開口を通して、複数の前記チューブのうちの２本のチューブに挿入するために前記フレームに取り付けられた２つの把持部を含む請求項１または２記載の半自動洗浄システム。
【請求項８】
前記移送手段が、
前記フレームの長手方向の軸と平行な関係で前記フレームに取り付けられた、前記流体吐出手段を前記スペースラインに沿って案内するための少なくとも２本のレール、
前記フレームの長手方向の軸と平行な関係で前記フレームに取り付けられた、前記流体吐出手段の前記スペースラインに沿って移動し、および該移動を防ぐのに用いるための少なくとも２つの直線状ラック、および
前記フレームに取り付けられた、前記流体吐出手段の前記スペースラインに沿った移動の長さを制限するための近接センサフラグ
をさらに含む請求項７記載の半自動洗浄システム。
【請求項９】
前記移送手段が、
少なくとも２本の前記レールに摺動自在に取り付けられたキャリッジ、
前記キャリッジに取り付けられた、前記流体吐出手段を前記スペースラインに沿って移動するために前記直線状ラックとかみ合っている関連した駆動ピニオンギアを回転させるためのモータ、
前記キャリッジに取り付けられた他の前記直線状ラックとかみ合っている関連したブレーキピニオンギアを作用するための、前記流体吐出手段の前記スペースラインに沿う運動を防止するためのブレーキ機構、
前記モータと接続された、前記スペースラインに沿う位置にインデックスを付けるデジタルエンコーダ、および
前記キャリッジに取り付けられた、前記フレームに取り付けられた前記近接センサフラグと組み合わせて用いるための、前記流体吐出手段の前記スペースラインに沿った移動の長さを制限するための近接センサを
さらに含んでなる請求項８記載の半自動洗浄システム。
【請求項１０】
前記流体吐出手段が、
前記高圧流体を吐出するために、チューブの長手方向の軸に平行な方向でおのおののチューブの前記近位側の開口へ挿入するためのテーパ付きのノズル、および
前記ノズルを搭載し、前記ノズルをチューブの長手方向の軸と平行な方向に移動させるための挿入装置
を含む請求項１または２記載の半自動洗浄システム。
【請求項１１】
前記挿入装置が、空気圧で制御されるピストンであり、シリンダと組み合わされ、前記ピストンが前記ノズルに連通する中空の中央部分を有し、それにより、前記高圧流体が前記シリンダの中空の中央部分および前記ノズルを通して流れる請求項１０記載の半自動洗浄システム。
【請求項１２】
前記コントローラが、
中央演算ユニット、
データ格納装置、および
システムの動作ソフトウェアを格納するための格納装置
を含む請求項１または２記載の半自動洗浄システム。
【請求項１３】
システムの選択された動作を制御するために前記近位側のチューブ開口に密接に近接する操作者による使用のための携帯コントローラと、
前記高圧流体を前記流体吐出手段へ供給するための高圧流体ポンプと、
前記流体吐出手段を動作させるための圧縮空気を供給するためのエアコンプレッサと、
前記高圧流体ポンプから前記流体吐出手段への前記高圧流体の流れを制御するためのソレノイドバルブ
とをさらに備えてなる請求項１または２記載の半自動洗浄システム。
【請求項１４】
互いに平行に設けられた中央の長手方向の軸と、該軸に対して垂直の面において直線状のスペースラインに沿って規則的な離間距離により位置付けられたチューブの近位側の開口とを有する複数のチューブの内壁用の半自動洗浄方法であって、
流体吐出手段による第１のチューブを通しての高圧流体の吐出を開始することおよび停止することを含む洗浄サイクルを確立する工程、
移送手段を用いて、前記流体吐出手段を前記複数のチューブの一連のチューブの近位側の開口へ移動する工程、および
前記洗浄サイクルを繰り返す工程
を含む半自動洗浄方法。
【請求項１５】
前記高圧流体を吐出する前に、内壁洗浄装置を洗浄されるおのおののチューブ内に挿入する工程、および
前記高圧流体の作用によって、前記洗浄装置をおのおののチューブの全長を通って移動させて遠位側の端部において排出する工程
をさらに含む請求項１４記載の半自動洗浄方法。
【請求項１６】
前記流体吐出手段のおのおのの連続するチューブの近位側の開口へ移動させるのに引き続き、当該近位側の開口に位置してない場合には、前記流体吐出手段を前記近位側の開口に正確に位置決めするために、位置決め手段を用いて、前記流体吐出手段を再位置決めする工程、および
前記洗浄サイクルを修正する工程
をさらに含む請求項１４または１５記載の半自動洗浄方法。
【請求項１７】
前記洗浄サイクルが、
前記洗浄装置がおのおののチューブの遠位側の端部にいつ存在するかを決定する工程、ついで
前記高圧流体の吐出を速やかに停止する工程、ついで
前記流体吐出手段を前記つぎのチューブへ速やかに移動する工程
をさらに含む請求項１５記載の半自動洗浄方法。
【請求項１８】
前記洗浄装置の排出の決定工程が、前記高圧流体の吐出のあいだの前記流体吐出手段の範囲内の圧力の圧力プロフィールに基づく請求項１５記載の半自動洗浄方法。
【請求項１９】
前記高圧流体の吐出の開始に引き続く選択された時間ののちに、前記圧力プロフィールが選択された百分率を減少するときに、前記洗浄装置の排出が生じることを決定される請求項１８記載の半自動洗浄方法。
【請求項２０】
互いに平行に設けられた中央の長手方向の軸と、該軸に対して垂直の面において直線状のスペースラインに沿って規則的な離間距離により位置付けられたチューブの近位側の開口とを有する複数のチューブの内壁用の半自動洗浄方法であって、
コントローラを設け、
各チューブの遠位側の開口において排出するために前記各チューブの近位側の開口から高圧流体を吐出するための流体吐出手段を設け、
前記流体吐出手段を、前記スペースラインに沿って位置付けられた複数の近位側の開口へ移動するための移送手段を設け、
近位側の開口位置に前記流体吐出手段を正確に位置づけるための位置決め手段を設け、
前記移送手段の長手方向の軸を、洗浄されるために選択されたチューブのスペースラインと平行にして、前記移送手段を前記チューブに搭載し、
前記コントローラを用いて前記離間距離を決定して、当該離間距離を前記コントローラに格納し、
高圧流体を前記チューブの１つへ吐出し、ついで前記流体吐出手段を推定される近位側の開口に位置決めするために、前記流体吐出手段を、前記移送手段を用いて前記スペースラインに沿って前記決定された離間距離の量を移動し、
前記近位側の開口位置に位置決めされていない場合に、当該前記近位側の開口位置に前記流体吐出手段を正確に位置づけるために、前記位置決め手段を用いて前記流体吐出手段を再位置決めし、
前記流体吐出手段をつぎに続く近位側の開口位置へ移動させる前に、前記再位置決め距離にもとづいて前記コントローラに格納された前記離間距離を修正し、
前記修正された離間距離を前記コントローラに格納し、
前記高圧流体の吐出工程、およびそれに続く洗浄される前記複数のチューブのための工程を繰り返す
工程を含む半自動洗浄方法。
【請求項２１】
前記高圧流体を吐出する前に、内壁洗浄装置を洗浄されるおのおののチューブ内に挿入する工程、および
前記高圧流体の作用によって、前記洗浄装置をおのおののチューブの全長を通って移動させて遠位側の端部において排出する工程
をさらに含む請求項２０記載の半自動洗浄方法。
【請求項２２】
前記高圧流体の吐出のあいだの前記流体吐出手段内の前記高圧流体の圧力を感知する工程と、
前記コントローラを用いて前記感知した圧力のプロフィールを分析することによって、前記チューブからの前記内壁洗浄装置の排出を決定する工程と、
前記高圧流体の吐出を速やかに終了し、続いて前記排出の決定をする工程と、
前記スペースラインに沿うおのおののチューブの連続的な洗浄のために前記流体吐出手段をつぎの連続するチューブへ速やかに移動する工程
とをさらに含む請求項２１記載の半自動洗浄方法。
【請求項２３】
前記プロフィールが、チューブを通しての前記高圧流体の吐出のあいだ、前記吐出の開始から選択された時間ののちに発生する、前記流体の圧力における選択された百分率の減少を示すときに、前記洗浄装置の排出が生じることを決定される請求項２２記載の半自動洗浄方法。
【請求項２４】
前記移送手段が、
前記スペースラインと平行な関係で方向付けられて前記フレームに取り付けられた、前記流体吐出手段を前記スペースラインに沿って案内するための少なくとも２本のレール、
前記スペースラインと平行な関係で方向付けられた、前記フレームに取り付けられた、前記流体吐出手段の前記スペースラインに沿って移動し、かつ該移動を防ぐのに用いるための少なくとも２つの直線状ラック、
少なくとも２本の前記レールに摺動自在に取り付けられたキャリッジ、
前記キャリッジに取り付けられた、前記直線状ラックの１つとかみ合っている関連した駆動ピニオンギアを回転させるためのモータ、および
前記キャリッジに取り付けられた他の前記直線状ラックとかみ合っている関連したブレーキピニオンギアを作用するための、前記流体吐出手段の前記スペースラインに沿う運動を防止するためのブレーキ機構
を含み、
前記流体吐出手段を移動させる工程のあいだ、前記直線状ラックの１つにかみ合った前記駆動ピニオンギアを回転させる工程、
前記流体吐出手段を再位置決めする工程のあいだ、前記レールに沿う移動の制止を除去する工程、および
前記高圧流体を吐出する工程のあいだ、前記直線状ラックの他の１つにかみ合った前記ブレーキピニオンギアに作用する前記ブレーキ機構を励起することによって、前記流体吐出手段を前記レールに沿う移動から制止する工程
を含む請求項２０記載の半自動洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、熱交換器内に規則的な構成を有するチューブの内壁から体積物や屑を洗浄する際に使用するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　多くの産業において、１つの媒体から他の媒体に熱を交換するためには熱交換器を使用するのが便利である。たとえば、熱交換器の１つの形態は、動力発生動作の１つの段階において作動媒体から熱を除去するために動力プラントにおいて使用される凝縮器である。典型的には、動力プラントの動作において、河川、湖などの自然の水源から、作動媒体を冷却するために熱交換チューブを介して水が汲み上げられる。当該作動媒体は、熱交換チューブの外に設けられる。凝縮器は、典型的には、互いに平行に設けられた複数のチューブを有し、チューブの一端のチューブシートからチューブの他端における別のチューブシートまで延びている。チューブは、典型的には、各チューブシートに規則的に設けられ、当該チューブの両端はチューブシートに溶接されるか、他の手段により取りつけられる。
【０００３】
　凝縮器の使用中に、チューブの内壁が屑で覆われるようになる。屑には、鉱物の堆積物、海洋性の材料などが含まれる。周知のとおり、熱を伝達するために設けられるチューブ上の被覆は、どんなものでも熱伝達を低減し、これによって動作効率を低減する。この種の装置を効率的な動作状態で維持するために、熱交換チューブの内壁に規則的（周期的）な洗浄が行なわれる。
【０００４】
　チューブの内壁を洗浄するための効率の高い方法は、該チューブの開放端で挿入される弾力性の研磨具を、他端で出口となるチューブを通すことである（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。典型的には、研磨具をチューブ内を進ませるために、チューブの開放端に充填される。チューブ内を通過中に、研磨具はチューブの内壁から屑を研磨し、チューブの他端から屑を排出する。
【０００５】
　特許文献１には、漏斗形の口を有する銃のような装置が記載されている。当該装置は、流体を栓に向けるために凝縮器のチューブシートを手で押圧する。
【０００６】
　また特許文献２には、チューブ内に挿入された「ピグ（pig）」と称する部材を進めることができるように、送り出し器（launcher）とチューブとを手で位置合わせをするために、ｘ−ｙ軸方向または半径方向に移動自在のフレームを有する、チューブを洗浄するための装置が記載されている。この装置は、操作者によって各チューブの位置合わせをしなければならない。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３，４５１，０９１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，７１６，６１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　前述の方法の場合、典型的には、研磨具を短い距離だけチューブ内に挿入し、該研磨具をチューブ内を進めるための高圧流体の吐出用の開口部内にノズルを挿入するために、チューブの一端に位置する少なくとも１人の操作者を要する。操作者への流体の戻りを防止し得るように、ノズルはチューブの開口部の中央になければならず、圧縮流体の供給前に該開口部に対してシールされていなければならない。前述のとおり、凝縮器は、そのようなチューブを何百本も含むことができるので、洗浄操作は繰り返され、時間がかかる。チューブ両端への接近はしばしば制限され、作業条件は、熱く、汚く、不快になり得る。
【０００９】
　チューブを洗浄するために要する時間を著しく低減する、凝縮器のチューブ洗浄操作を行なう半自動化された方法および装置を提供することが本発明の目的である。
【００１０】
　研磨具を進めるための高圧流体と、研磨具の退出を決定し、研磨具の退出に引き続き、洗浄されたノズルから、洗浄されるべきつぎのノズルへの迅速な移動を可能にするための手段との使用により、各チューブの端部においてノズルを中央に配するための時間を短縮化することによって洗浄時間を減少し、研磨具をチューブ内に通す時間を減少することが本発明のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
　本発明は、互いに平行に設けられた中央の長手方向の軸と、該軸に対して垂直の面において直線状のスペースラインに沿って規則的な離間距離により位置付けられたチューブの近位側の開口とを有する複数のチューブの内壁用の半自動洗浄システムである。当該洗浄システムは、コントローラ、各チューブの遠位側の開口において排出するために前記各チューブの近位側の開口から高圧流体を吐出するための流体吐出手段、所定の、かつ、コントローラに格納された、２つの近位側の開口間の離間距離にもとづいて、１つの近位側の位置から、推定されるつぎの近位側の位置まで連続的に前記流体吐出手段を移動するための移送手段、前記推定された近位側の開口位置が実際のつぎの近位側の開口位置と一致しないとき、実際の近位側の開口位置に前記流体吐出手段を正確に位置づけるための位置決め手段、および前記流体吐出手段を正確に位置づけるために移動した距離にもとづいて格納された離間距離を修正するための離間距離修正手段を有している。
【発明の効果】
【００１２】
　本発明によれば、半自動化された洗浄方法および装置により、チューブを洗浄するために要する時間を著しく低減することができる。
【００１３】
　また、研磨具を進めるための高圧流体と、研磨具の退出を決定し、研磨具の退出に引き続き、洗浄されたノズルから、洗浄されるべきつぎのノズルへの迅速な移動を可能にするための手段との使用により、各チューブの端部においてノズルを中央に配するための時間を短縮化することによって洗浄時間を減少し、研磨具をチューブ内に通す時間を減少することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　図１において、凝縮ユニットは、本発明のシステムを記載するのに用いるために、概略的に示されている。凝縮器１は、おのおのの長手方向の端部にチューブシート４、６を有する凝縮器壁２で作製されている。互いに平行に配列された複数の熱交換チューブ８は、２つのチューブシートのあいだに延びる。符号１０および１２で示されるチューブの端部は、チューブの端部開口が規則的な間隔で配列されるように、典型的には、チューブシートに溶接または嵌合されている。想像上のスペースライン（spacing line）１４は、一例として示されている。チューブ間隔は、典型的には、スペースラインに沿ってチューブのあいだで同じになるようになっているが、実際には間隔はわずかに異なることがある。
【００１５】
　本発明の自動チューブ洗浄システムは、図１の凝縮器を参照して記載されているが、当該システムは、スペースラインに沿う規則的な間隔、およびチューブの長手方向に直交する平面で終わるチューブの端部を有するチューブの内壁を洗浄するために利用され得る。
【００１６】
　実施例として示されているスペースライン１４に沿うチューブ８のチューブ開口１０ａ〜１０ｏのような、おのおののチューブの開口の１つにアクセスするために、一方の端部で凝縮器に搭載された本システム１６が図２〜４に示されている。図１において、チューブの配列をより明瞭に示すために、わずか２、３本のチューブが示されている。本洗浄システムの説明では、ツール１６が搭載される端部のチューブ開口１０ｘを、近位側開口といい、おのおののチューブの他端における開口１２ｘを、遠位側開口という。典型的には、凝縮器のチューブは、約３０〜６０フィート｛すなわち、９．１４〜１８．２９ｍ｝の長さ、および３／４〜１＋１／４インチ｛すなわち、１９．０５〜３１．７５ｍｍ｝の内径を有している。
【００１７】
　図２〜４に示されるツール１６は、ツールの他の構成要素が取り付けられた長尺のフレーム２１を含む。他の構成要素は、固定された把持構造体２２、調整可能な把持構造体２４、平行なレール２６ａと２６ｂ、および該平行なレール２６ａと２６ｂに摺動自在に取り付けられたキャリッジ構造体２８を含む。図４にもっともよく示されている符号３０で示されているような直線形ベアリングは、レール上のキャリッジの摺動を提供する。キャリッジ２８は、ピニオンギア３２ｂの直線ラック３４ｂとのかみ合いによって、レール２６ａと２６ｂに沿って長手方向へ移動可能である。キャリッジ２８は、レールと直線ラックとのあいだの関係において、３つのモードのうちの１つになる。これらのモードは、１）キャリッジ２８が、ピニオンギア３２ｂによって長手方向の１つに駆動される駆動モード、２）キャリッジがピニオンギア以外の力によってレールに沿って自由に移動可能であるニュートラルモード、および３）キャリッジがレール沿いのある位置にロックされるブレーキモード、である。種々のモードを使用する本システムの動作を以下に記載する。
【００１８】
　図５に示されるように、ツール１６は、洗浄動作が行なわれる凝縮器の一端、たとえば、図１に示されるチューブシート４端部において、凝縮器１のような凝縮器に搭載されている。搭載は、固定された把持構造体２２をチューブ開口の１つにスペースライン１４に沿って挿入し、調整可能な把持構造体２４をスペースライン１４に沿って他のチューブ開口に挿入し得る位置へ調整し、そしてそのチューブ開口に把持構造体２４を挿入することによって、実行される。把持構造体のチューブ開口への挿入を行なうのに引き続き、把持ハンドル３６が回転されて、拡張可能なインサート３８の直径を増加させ、それにより、ツール１６を凝縮器にロックする。インサートの拡張を行なうのに引き続き、調整可能な把持構造体がフレームに保持される。把持構造体の把持アセンブリの拡張可能なインサート３８は、異なる凝縮器のチューブに見られる様々な内径に収容するために、変更可能である。通常、調整可能な把持アセンブリがある間隔にいったん設定されると、ツール１６は、調整可能な把持アセンブリ２４の位置を再調整することなく、チューブの他の列への移動が可能である。図５〜７は、凝縮器チューブの長手方向に平行な平面において、凝縮器のスペースライン１４に沿って切断された断面を有する、搭載されたツールの図である。符号４、６は、図１に示されるようなチューブシート４、６をそれぞれを示している。
【００１９】
　キャリッジ構造体２８は、動作のためにキャリッジ構造体を位置決めする構成要素、本システムのノズルを加圧された流体を排出するためのチューブに挿入するための構成要素、および加圧された流体の流れをチューブ内部に向ける構成要素を含むシステムの構成要素を収容する。キャリッジ構造体の構成要素は、図８〜１１を参照しながら説明される。
【００２０】
　低電圧電気モータ４０は、駆動ピニオンギア３２ｂの直線ラック３４ｂとのかみ合いによって、キャリッジ構造体を平行なレール２６ａ、２６ｂに沿って移動させる駆動ピニオンギア３２ｂを駆動させるキャリッジ構造体の一部として提供される。図１０に示されるモータ４０は、好ましくは逆転可能なブラシ直流モータであり、一般的には、凝縮ユニットの湿気が多くて閉じ込められた環境にいる本システムの操作者にとっての安全面のために、直流１２〜２４Ｖの低電圧モータである。モータ４０には、前述のスペースライン１４（図１参照）に沿ってトラッキング位置で使用するためのデジタルエンコーダ４２が固着されている。モータは、好ましくは、遊星歯車ヘッド４４（図１１参照）を通してピニオンギア３２ｂへ回転を与える。ラック３４ａにかみ合うピニオンギア３２ａは、モータによって駆動されない。ブレーキシャフト４６は、ブレーキ機構４８およびピニオンギア３２ａとともに、動作中にスペースライン１４沿いの動作位置でキャリッジ構造体２８をロックするために用いられる。キャリッジ構造体は、フレーム２１（図２〜３参照）上に隣接して配置された近接センサフラグ５２と共同して動作する近接センサ５０（図８参照）を用いて、レール上の動作の特定の長さに制限される。
【００２１】
　キャリッジ構造体は、また、高圧流体をチューブへ吐出するための凝縮器のチューブ開口に挿入するためのテーパの付いたノズル、およびノズルをチューブの長手方向と平行な方向に移動させることにより、テーパの付いたノズルをチューブ開口へ挿入したり、チューブ開口からテーパの付いたノズルを後退させる機構を含む。ノズル５４は、図９〜１１にもっともよく示されている。ノズルの挿入および後退運動は、シリンダの中心軸に沿って動く大直径の中空ピストンを有する２つの動作をし、２つの端部を有するシリンダである空気圧シリンダ構造体５６（図９参照）を用いて空気圧で実行される。ノズル５４は、中空ピストンの一方の端部に取り付けられ、ピストンの中空部に連通する。高速流用の迅速継手６２は、中空ピストンの他方の端部に取り付けられ、また、ピストンの中空部に連通する。低電圧ソレノイド空気制御弁５８は、ピストンおよびノズルの運動の代わりに、シリンダのそれぞれの端部に入る空気を制御する。弁は、好ましくは、５系統で、２ポジションタイプの制御弁である。圧縮空気は、迅速継手６０を通して弁５８へ供給される。ノズルを通り、チューブ開口に入って方向付けられる高圧流体は、高速流用の迅速継手６２を通して供給される。高圧流体の流れは、実質的には、迅速継手６２からピストンの中空部を通ってノズル５４まで直線である。
【００２２】
　電圧（低電圧）および制御ケーブルは、低電圧パワーと制御信号を供給するための複数の接続ピン６６を有する迅速接続コネクタ６４を通して、キャリッジ構造体に供給される。コネクタ６４は、好ましくは、電圧および制御信号ターミナルブロック６８を収納する覆い６７と同様に、防水性である。制御ケーブルを通して供給される制御信号は、モータ４０、ブレーキ機構４８、ソレノイド５８の動作を制御し、後述するリモートコントローラへデジタルエンコーダ４２および近接センサ５０から制御信号を搬送する。
【００２３】
　２つの凝縮器チューブの近位端に搭載された前述のツール１６は、典型的には、動作のあいだ、少なくとも１人の操作者が入ることができるアクセスポートが設けられた凝縮器ユニットの凝縮器ウォータボックス内に配置される。制限され、かつしばしば困難なアクセス、および搭載のためにツール１６を持ち上げる必要性により、ツールは、軽量の材料で作製され、洗浄システムの本質的な構成要素のみがツール自体に設けられ、洗浄システムの他の構成要素はツールから離れて配置される。
【００２４】
　洗浄システムの好ましい形態が図１２に示されている。図１２には、凝縮器のウォータボックスが、２点鎖線７０で示されている。ツール１は、携帯コントローラ７２および配線箱７４とともにウォータボックス内に配置されている。ウォータボックスの外側には、高圧ウォータポンプ７６、制御キャビネット７８、およびエアコンプレッサ８０がある。配線箱７４は、ウォータボックス７０内にあるように示されているが、ウォータボックスの面積が小さい場合には、配線箱７４は、ウォータボックスの外側に容易に配置され得る。
【００２５】
　エアコンプレッサ８０によって供給され、空気圧シリンダ５６の動作のために用いられる圧縮空気は、ホース８１を通って配線箱７４へ送られ、ついでホース８２を通ってツール１へ送られる。圧力調整器（図示せず）は、圧縮空気ライン内の任意の点に設けられる。圧縮空気のためのすべてのコネクタおよびホースは、高圧流体、電圧、および電気制御ケーブルのためのコネクタのような、迅速継手タイプであるため、様々な位置で用いられるときには、洗浄システムの取り付けおよび取り外しを円滑に行なうことがでできる。
【００２６】
　高圧水（または他の適当な流体）は、高圧水ポンプ７６の使用のために設けられる。好ましくは水道を入力し、高圧水を２５０〜３３０ｐｓｉ｛すなわち、１．７２〜２．２８ＭＰａ｝のあいだの圧力で出力する。高圧水は、ホース８３を通って配線箱７４へ送られ、ついでホース８４を通ってツール１へ送られる。圧力のために実質的な寸法からなるため、高圧水の流れを制御するための弁は、ツール上よりもむしろ配線箱内部に配置されているため、ツールの重量および寸法を低減する。
【００２７】
　洗浄システムへの電圧（好ましくは１２０ＶＡＣ（交流電圧））は、制御キャビネット７８に供給される。電圧は、当該制御キャビネット７８において、安全面のために低電圧（１２〜２４ボルト）で、それぞれ、ケーブル８８を通って配線箱７４へ分配され、ケーブル９０を通って携帯コントローラ７２へ分配され、ケーブル９２を通ってツール１へ分配される。制御キャビネット９８には、コンピュータプロセッサを含む変換器９３およびコントローラ９４が含まれる。
【００２８】
　制御ケーブル９６は制御信号を配線箱７４へ導きまたはそこから導き出され、制御ケーブル９８は制御信号を携帯コントローラ７２へ導きまたはそこから導き出され、制御ケーブル１００は制御信号をツール１へ導きまたはそこから導き出される。
【００２９】
　洗浄システムの動作は、以下のように実行される。システムの様々な構成要素は、図１２に示される前述の配列の実際の洗浄処理を始める前に、位置決めされ、接続され、励起される。凝縮器のチューブの列は、選択され、そして、ツール１６は、前述のように、把持構造体２２および２４を使用することにより、その列の中にしっかりと搭載される。チューブの水平方向の列が図１に示されているが、スペースライン１４に沿って洗浄されるチューブの列は、垂直線または任意の方向にあるチューブの直線群に沿っている。ただ一つの制限は、チューブ開口の線が当該ラインに沿って実質的に均一に離間する開口を有するということである。
【００３０】
　ツールの搭載を行なうのに引き続き、チューブ間隔が、操作者によって、好ましくはツールに密接に近接して作業する作業者に保持される携帯コントローラを使用することにより、システムのコントローラ９４へ入力される。キャリッジ２８がニュートラルモードにあるときには、操作者は大ざっぱにノズル５４を、洗浄される第１のチューブ８（図５参照）へ位置決めし、ついで携帯コントローラを用いて、ノズル５４をチューブ開口へ入るように制御する。ノズルがチューブ開口に入ったとき（図６参照）、そのテーパ付きの形状により、ノズルは、テーパ付きのノズル５４がチューブ開口の部分に接触することによって引き起こされる（ニュートラルモードにおける）キャリッジの横方向の力によって、正確にチューブ開口で中心合わせされる（図７参照）。中心合わせ動作を行なうのに引き続き、操作者が、携帯コントローラ７２を用いて、システムコントローラ９４に、デジタルエンコーダ４２によって感知されるデータを持ってスペースラインに沿うノズル位置を注目するように指示する。
【００３１】
　つぎに、ノズルは、携帯コントローラを用いてチューブ開口から後退され、操作者は大ざっぱにノズルを、洗浄される第２のチューブへ位置決めする。同様のノズルの挿入および位置決め手順が、前述のように再度実行される。間隙線に沿って決定された２つのチューブ開口位置を用いて、図１に示されるチューブ離間距離ｄ1は決定され、当該離間距離は、洗浄システムの動作ソフトウェアを格納する装置と同様のデータ格納装置を含むコントローラに格納される。操作者からコントローラ９４への入力を行なうのに引き続き、システムは、チューブの洗浄を開始することを指示される。（駆動モードにおける）キャリッジは、第１のチューブ開口へ自動的に戻り、自動洗浄動作を開始する。チューブ洗浄を行なうあいだ、第１のチューブは洗浄され（以下、詳細に説明する）、キャリッジは、先に得られたデータを用いて第２のチューブ開口の位置へ駆動される。第３のチューブを洗浄する前に、スペースラインに沿うおのおのの後続のチューブのためにも同様に、洗浄されるつぎのチューブのためにキャリッジがつぎの予定された位置へ駆動され、キャリッジがニュートラルモードにあるあいだのノズルのチューブ開口への挿入によって、ノズルはチューブ開口に正確に中心合わせされ、そして、修正されたチューブ離間距離ｄxが決定され、システムコントローラ９４へ、キャリッジをつぎの洗浄されるチューブへ駆動するのに使用するために入力される。システムは、チューブの実際の間隔における不均一を補正するように、連続的にチューブ離間距離を修正する。システムの動作において、前述のように、操作者が手動でキャリッジおよびノズルを第１および第２チューブに非常に近接していったん位置決めすれば、システムは完全自動の方法で、洗浄動作を実行する。動作が操作者によって終わらされるまで、またはツールの動作範囲の端が近接センサ５０によって感知されるまでのいずれかになるまで、キャリッジは１つのチューブ開口からつぎのチューブ開口へ自動的に移動される。
【００３２】
　前述の要領でノズル５４を通して供給される高圧流体は、好ましくは、チューブ洗浄インサートを、チューブを通してチューブの遠位端１２における排出のために押圧するために使用される。１つのチューブ洗浄インサートが図１３において符号１０２で示されている。インサート１０２は、洗浄インサートの全長に沿って配列された、ノーズ部分１０４、テール部分１０６、およびスクレ―パ装置１０８を有している。テール部分１０６およびスクレーパ装置１０８がチューブの内壁に動作可能な圧力で接触するように、チューブ洗浄インサートは、洗浄されるチューブの内径にかみ合うために設けられている。図１３のチューブ洗浄インサートは、特許の譲渡者へ譲渡され、参考例として組み込まれた米国特許第５，７８４，７４５号明細書の主要部である。動作中では、ノズル５４のチューブ開口１８への挿入の前に、図５〜７に示されるように、テール部分１０６をおよそ１〜２インチ｛すなわち２．５４〜５．０８ｃｍ｝チューブ内部に位置するように、チューブ洗浄インサートが、ノーズを最初にしてチューブへ手動で挿入される。ノズル５４のチューブへの挿入を行なうのに引き続き、インサート１０２がチューブの全長を通して推進され、チューブの遠位側開口１２に存在する。インサートがチューブを通して移動すると、残骸や堆積物などがチューブの内壁から掻き出され、掻き出された物質は、高圧流体によってチューブから放出される。キャリッジおよびノズルが洗浄されるチューブに近づく前に、インサートは、操作者によって、洗浄されるチューブに手動で挿入されなければならない。
【００３３】
　洗浄システムの自動動作の手順で、キャリッジおよびノズルを洗浄されるつぎのチューブへ移動する（駆動モード）のに引き続き、ノズルが挿入されてチューブ開口に中心合わせされ（ニュートラルモード）、ついで、キャリッジがブレーキシャフト４６およびブレーキ機構４８を用いて、所定の位置にロックされる（ブレーキモード）。つぎに、高圧ポンプ７６からノズル５４への高圧流体の流れを制御する配線箱７４内に配置されたソレノイドバルブ１１０の開放によって、高圧流体がノズルへ供給される。
【００３４】
　前述のように、凝縮器は、数百本のチューブを収容することができ、最も経済的な方法ですべてのチューブを洗浄するために、各チューブにかかる時間は最小化されるに違いない。したがって、各チューブにおける時間の最小化をするために、検知手段は、チューブ洗浄インサートの１０２の遠位端１２からの排出を検知するために用いられるため、高圧流体の吐出は迅速に終了して引き続き排出し、ノズルがチューブ開口から引き出され、つぎのチューブ開口へのキャリッジの移動が初期化される。
【００３５】
　遠位側チューブ開口１２からのチューブ洗浄インサートの排出は、高圧流体の圧力のモニタリングによって検知される。圧力は、好ましくは、配線箱７４でモニタリングされるが、圧力をモニタリングするセンサは、ポンプ７６とノズル５４とのあいだの高圧システム内の任意の地点に配置され得る。圧力感知装置１１２は、図１２に示されている。図１４は、センサ１１２によって検知された圧力（縦軸）と時間（横軸）のグラフを示し、ノズル５４がチューブ開口へ挿入され、ソレノイドバルブ１１０が閉じた位置にある時刻ｔ0で始まる。時刻ｔ1は、ソレノイドバルブ１１０の開放時刻である。時刻ｔ1に続いて、検知された圧力が数値Ｐaから数値Ｐbまで急激に降下し、ついで、高圧流体をチューブ洗浄インサートをチューブの全長を通して圧送する、実質的に安定した圧力Ｐcまでわずかに戻る。インサートの排出に引き続き、それによって流体の流れに対して抵抗が少なくなり、圧力がＰdとして示される圧力まで降下する。システムコントローラ７８は、感知された圧力対時間をモニタリングし、圧力の変化、たとえば、ＰcからＰdまで１０％の圧力の降下が生じたときに、インサートがチューブに存在していたことを決定する。圧力の低下およびそれによるインサートの排出を検知するとき、ソレノイドバルブ１１０が速やかに閉まり、圧力がＰaまで再び上昇し、キャリッジおよびノズルの運動は、洗浄されるつぎのチューブへ向かって速やかに始められる。圧力対時間をモニタリングするとき、ｔ2によって示される選択された時間のあいだに発生する圧力の変化（降下）は無視されるため、ソレノイドバルブが開いたときのＰbへの初期の圧力降下を検知することによってチューブ洗浄インサートがチューブを排出することの誤った表示を得ない。
【００３６】
　センサ１１２を用いて得られた圧力データは、また、不注意でインサートをチューブに配置しなかったり、またはチューブが全長にわたって完全にまたは部分的に詰っているかのような洗浄動作または凝縮器の状態における不測の事態に、操作者の注意を喚起ために分析される。不測の事態が生じたときに、音声信号は、操作者の注意を得ることができる。
【００３７】
　図１２に示されるシステムは、単一のツール１６が示されているけれども、図１５に示される２つのツールを備えたシステムが、非常に効果的な方法で、凝縮器のチューブを洗浄するために用いられ得る。図１５のシステムは、２つのツール１１４および１１６を支援するために、システムの単一の構成要素を用いている。他のツールが自動モードで動作しているあいだ、凝縮器のウォータボックス内に位置する１人の操作者は、１つのツールを搭載することができる。図１５において、システムの構成要素は、図１２に示される単一ツールシステムの構成要素と同様に、符号が付されている。
【００３８】
　そのような手順が用いられるとき、または単一のツールのみが用いられるとき、前述の初期のチューブ間隔工程が、ちょうど完了した列のような実質的に均一な間隔を有するチューブの列が実質的に洗浄されたときに迂回され得る。ツールが新しく選択された列で、自動動作を開始したとき、間隔のわずかな変動が検知され、ノズルのチューブ開口への挿入に引き続き、修正した間隔がおのおののチューブ開口ごとに決定されるため、最も効果的な方法で動作する。
【００３９】
　特定の装置および方法が本発明の実施の形態を記載する目的で示されている。前記教示の観点から、出願人の新規の貢献から逸脱することなく、種々の変更が助けになり、それゆえ、本発明の範囲を決定するに際して添付の特許請求の範囲に言及しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のチューブ洗浄システムを示す典型的な凝縮器ユニットの斜視図である。
【図２】本発明のチューブ洗浄システムのツール部分を示す説明図であって、当該ツールが凝縮器に取りつけられたとき、熱交換チューブの長手方向から見た図である。
【図３】前記ツール部が凝縮器に取りつけられたとき、熱交換チューブの長手方向に対して垂直で、かつ凝縮器のスペースラインに垂直の方向から見た、図２のツール部の説明図である。
【図４】前記ツール部が凝縮器に取りつけられたとき、熱交換チューブの長手方向に対して垂直で、かつ凝縮器のスペースラインに平行な方向から見た、図２のツール部の説明図である。
【図５】チューブ開口から離間した位置にノズルをもつ凝縮器に取りつけられた本発明のチューブ洗浄システムのツール部を示す説明図である。
【図６】チューブ開口を一列に並んでいない状態に入れるために設けられたノズルをもつ凝縮器に取りつけられた本発明のチューブ洗浄システムのツール部を示す説明図である。
【図７】凝縮器上に搭載され、高圧流体の流れを起こすためにノズルが適宜の位置に配置された、本発明のチューブ洗浄システムのツール部分の説明図である。
【図８】ツールが凝縮器上に搭載されたときに熱交換器チューブの長手方向に見られるような本発明のキャリッジ部分の説明図である。
【図９】ツールが凝縮器上に搭載されたときに熱交換器チューブの長手方向に直角の方向でかつ凝縮器のスペースラインに直角の方向で見られるような本発明のキャリッジ部分の説明図である。
【図１０】ツールが凝縮器上に搭載されたときに熱交換器チューブの長手方向に直角の方向でかつ凝縮器のスペースラインに平行な方向で見られるような本発明のキャリッジ部分の図８のB−B線断面図である。
【図１１】図１０に示される図から１８０°の方向で見られるような本発明のキャリッジ部分の図８のA−A線断面図である。
【図１２】本発明のチューブ洗浄システムの概略的なブロック図である。
【図１３】本発明のチューブ洗浄システムに組み合わせて用いられるチューブ洗浄インサートの説明図である。
【図１４】本発明の洗浄システムの動作中に感知されるような流体の圧力対時間のグラフである。
【図１５】本発明のチューブ洗浄システムの２つのツールが設けられた場合の概略的なブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
　　　１　凝縮器
　　　２　凝縮器壁
　４、６　チューブシート
　　　８　チューブ
【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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