(57)【要約】【課題】高周波誘導加熱により効率良く酸化スケールを加熱し、配管母材との熱膨張差を利用した酸化スケールの剥離・除去を効率良く行うことができる水蒸気酸化スケール除去装置を提供する。【解決手段】水蒸気に晒されることにより金属の母材１ａに形成される酸化スケール２側に配した高周波誘導加熱コイル４を有し、この高周波誘導加熱コイル４で前記酸化スケール２を誘導加熱することによりこの酸化スケール２とこれが付着する母材１ａ間に熱膨張差を発生させ、この熱膨張差で酸化スケール２と母材１ａ間に生じる剪断力により酸化スケール２を剥離・除去する。【選択図】  図２
2004211996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去方法において、
前記酸化スケール側に配した高周波誘導加熱コイルで前記酸化スケールの表面側からこの酸化スケールを加熱し、この酸化スケールとこれが付着する金属母材間に熱膨張差を発生させ、この熱膨張差で酸化スケールと金属母材間に生じる剪断力により酸化スケールを剥離・除去することを特徴とする水蒸気酸化スケール除去方法。
【請求項２】
水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
前記酸化スケール側に配した高周波誘導加熱コイルを有し、この高周波誘導加熱コイルで前記酸化スケールを誘導加熱するように構成したことを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項３】
水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、
管路の内壁に対し所定のクリアランスを介して相対向し、前記管路の軸回りに回転可能に前記移動部に取り付けた高周波誘導加熱コイルとを有し、
前記高周波誘導加熱コイルが前記軸回りに回転しながら前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したことを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項４】
〔請求項３〕に記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
移動部は、管路の軸に沿って伸びる架台と、二本のアームを交差させてその交点を回動可能に支持してなり、各アームの基端部間の距離を変えることにより管路の径方向に伸縮するとともに前記架台に対称に配設した少なくとも一対の伸縮部と、前記アームの先端部に取り付けられて自律回転するローラとを有し、
このローラが前記伸縮部により管路の内壁面に押圧された状態で自律回転することにより管路内を走行することができるように構成したものであることを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項５】
〔請求項３〕又は〔請求項４〕に記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
移動部に取り付けられて管路の軸方向に直角な面を形成する円板部と、この円板部の外周に形成するとともに外周面及び内周面にそれぞれラックを有する環状のフランジレールと、このフランジレールの前記各ラックにそれぞれ噛合するピニオンを有し各ピニオンの回転に伴いフランジレールに沿って環状に走行する台車と、この台車に取り付けられて管路の内壁と所定のクリアランスを介して相対向するとともに台車と一体的に走行して管路の内壁の全周を加熱する高周波誘導加熱コイルとを有することを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項６】
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
高周波誘導加熱コイルと一体的に管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの後方で回収して排出するスケール回収部を有するとともに、
このスケール回収部は管路の内壁に散乱する酸化スケールに臨む吸引口を有し、負圧によりこの酸化スケールを吸引して外部に排出するものであることを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項７】
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
高周波誘導加熱コイルと一体的に管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの後方で回収して排出するスケール回収部を有するとともに、
このスケール回収部は電磁石と回収容器とを有し、前記電磁石を上方から酸化スケールに近接させてその磁力によりこの酸化スケールを吸引し、この状態で前記回収容器の上方に移動し、この上方位置で電流の供給を遮断することにより前記電磁石で吸引する酸化スケールを回収容器に落下させて回収するようにしたものであることを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項８】
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
垂直乃至傾斜している管路の内部を移動体とともに走行する高周波誘導加熱コイルと一体的に前記管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果前記管路の内壁から剥離して落下する酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの下方で受けて回収する受け皿を備えたスケール回収部を有することを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項９】
水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、
円盤状をなし、この円盤面が管路の軸と直角な面となるように前記移動部に取り付けた高周波誘導加熱コイルとを有し、
この高周波誘導加熱コイルが前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したことを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【請求項１０】
水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、
この移動部に取り付けられ前記管路の軸と共軸の回転軸を有する駆動手段と、
この駆動手段に取り付けられて管路の径方向に伸びるレバーと、
このレバーに一端が取り付けられるとともに、その径方向に関する取付け位置を調節可能に形成した支持部材と、
この支持部材の他端に固着され管路の内壁と所定のクリアランスを介して相対向する面を有するヘアピン状の高周波誘導加熱コイルとを有し、
前記支持部材を介した高周波誘導加熱コイルの管路の径方向の位置を調節可能に構成するとともに、この高周波誘導加熱コイルが前記駆動手段の駆動によりその回転軸回りに回転しながら前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したことを特徴とする水蒸気酸化スケール除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水蒸気酸化スケール除去方法及びその装置に関し、特にボイラ、熱交換器等の管類に付着する水蒸気酸化スケールを除去する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラの過熱器や再熱器の管路にはＣｒ−Ｍｏ鋼やＳＵＳ鋼等の高温耐熱材料が汎用されているが、これらの内壁がその内部を流通する過熱蒸気により酸化されると、酸化クロムや酸化鉄等からなる水蒸気酸化スケールが形成される。すなわち、この種の管路には水蒸気酸化スケールが付着した状態となる。
【０００３】
このように管壁に付着した酸化スケールが剥離すると管路のＵベント部に堆積して過熱器管のオーバヒートの原因となったり、或いは剥離スケールが飛散してタービンのエロージョンの原因になるという問題を生起する。そこで、かかる水蒸気酸化スケールは定期的に除去する必要がある。
【０００４】
なお、かかる酸化スケールは管路の内壁のみならず、蒸気に晒される壁面には一般に発生する。したがって、管路の外壁に発生する場合もあり、また管路に限らず同等の壁面には発生する可能性がある。
【０００５】
従来技術に係る水蒸気酸化スケール除去方法の一種として特許文献１（特開昭５３−６１５２９号）に開示された技術を挙げることができる。これは、ボイラー、熱交換器等の管路の内壁や外壁、すなわち管壁に付着する酸化スケールの近傍に高周波誘導加熱コイルを配し、誘導加熱による熱を局部的に作用させて酸化スケール付着部の金属面と酸化スケールとの間の熱膨張差を利用してこれを剥離・除去するという技術である。
【０００６】
かかる従来技術を図面に基づき説明する。図１０（ａ）は外壁に付着した酸化スケールの除去方法、図１０（ｂ）は内壁に付着した酸化スケールの除去方法を示す説明図である。両図において、１はＣｒ−Ｍｏ鋼やＳＵＳ鋼等の高温耐熱金属材料で形成したボイラ等の管路、２は前記管路１の外壁又は内壁に堆積した酸化スケールである。この酸化スケール２が付着した箇所の近傍に電気配線３を介して電力が供給される高周波誘導加熱コイル４を配している。ここで、図１０（ａ）に示すように、酸化スケール２が外壁に付着した場合には、管路１の内部に、また酸化スケール２が内壁に付着した場合には、管路１の外部にそれぞれ高周波誘導加熱コイル４を配してそれぞれ内壁側及び外壁側から酸化スケール２を加熱するようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５３−６１５２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示する技術では、高周波誘導加熱コイル４と酸化スケール２との間に導電体である管路１が存在する。すなわち、酸化スケール２は管路１を介して間接的に加熱する方式となっている。ここで、高周波誘導加熱は高周波誘導加熱コイル４に対する高周波電流の供給により管路１に発生する渦電流によるジュール熱を利用するものであるが、これは表皮効果を伴う。すなわち、表皮効果により前記渦電流は高周波誘導加熱コイル４に臨む面側（表面側）程大きく、管路１の肉厚方向に遠ざかる（深部）程小さくなる。ちなみに、高周波誘導加熱コイル４により渦電流が生じる深さは、電源周波数、金属材料の透磁率及び電気伝導度の積に反比例する。したがって、高周波電流を供給する電源周波数が高くなればなるほど、表皮効果は顕著になり、これによる渦電流の浸透深さは浅くなる。
【０００９】
このように、管路１を挟んで反対側から高周波誘導加熱コイル４で酸化スケール２を加熱する場合には、管路１の肉厚が厚くなればなるほど伝熱効率が悪くなり、管路１の肉厚が増せば、遂には酸化スケール２を加熱することができなくなる。この結果、熱膨張率の差を利用して酸化スケール２を剥離・除去することができなくなる。
【００１０】
上記酸化スケールの除去方法としては、他に化学薬品による洗浄、高圧空気等を吹きつける方法、機械的な打撃を付与する方法等がある。
【００１１】
ところが、化学薬品による除去方法では、大量の薬品を充填させるために多大なコストを要し、使用した大量の処理液が産業廃棄物となる。また、化学薬品による洗浄、高圧空気等を吹きつける方法、機械的な打撃を付与する方法では、管路１の金属母材を損傷する虞があり、また酸化スケールを完全に除去することが極めて困難であるという問題を有している。
【００１２】
本発明は、上記従来技術に鑑み、高周波誘導加熱により効率良く酸化スケールを加熱し、配管母材との熱膨張差を利用した酸化スケールの剥離・除去を効率良く行うことができる水蒸気酸化スケール除去方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記特許文献１に開示する高周波誘導加熱による酸化スケールの除去方法において高周波誘導加熱コイル４による加熱を酸化スケール４の反対側から行っていたのは、この酸化スケール４が絶縁物であり、この部分には高周波誘導加熱コイル４による渦電流を発生させることができないとの認識によるものであると考えられる。すなわち、導電体である金属の管路１を介して間接的に加熱する方法しか採用し得ないと考えたためであると推測される。
【００１４】
ところが、本発明者等の実験の結果、酸化スケール２側からこの酸化スケール２を直接加熱しても十分良好にこの酸化スケール２を加熱し得ることが判明した。これは次の理由によるものと考えられる。
【００１５】
Ｃｒ−Ｍｏ鋼の水蒸気酸化スケールは、図１に示すように、厚みのほぼ等しい内外層からなる二層構造となっていることが多い。そして、外層スケール２ａは純度の高い鉄酸化物（マグネタイト（γ−Ｆｅ３  Ｏ４  ）主体）、内層スケール２ｂはＦｅ、Ｃｒ、Ｍｏ等を含むスピネル型酸化物である。かかる二構造の酸化スケール２を外層スケール２ａの表面側から高周波誘導加熱コイル４（図１０参照。以下同じ。）で加熱した場合、内層スケール２ｂ部分が若干の導電性を有し、この部分に誘導加熱による渦電流が流れるためであると考えられる。なお、図１中、１ａは金属材料である管路１の母材である。
【００１６】
何れにしても、外層スケール２ａの表面側に高周波誘導加熱コイル４を配して高周波電流を供給することで表皮効果により酸化スケール２を急速に加熱することができ、これを剥離・除去することができる。
【００１７】
図２はこの場合の加熱及び剥離・除去の様子を示す説明図である。同図（ａ）に示すように、酸化スケール２の表面に相対向する高周波誘導加熱コイル４に高周波電流を供給すると母材１ａに付着した酸化スケール２が表皮効果により集中的に加熱され、これに伴い酸化スケール２を細分割する割れ目２ｃが発生する。ここで、酸化スケール２はある温度域で熱膨張係数が上昇する特徴があるため、図２（ｂ）に示すように、この温度域において母材１ａとの界面に大きな熱膨張差が発生する。最後に、図２（ｃ）に示すように、このときの熱膨張差により母材１ａとの間に剪断力が作用し、細分割されたブロックとして剥離・除去される。
【００１８】
本願発明は、上述の如き知見を基礎とするものであり、その構成は次の点を特徴とする。
【００１９】
１）  水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去方法において、
前記酸化スケール側に配した高周波誘導加熱コイルで前記酸化スケールの表面側からこの酸化スケールを加熱し、この酸化スケールとこれが付着する金属母材間に熱膨張差を発生させ、この熱膨張差で酸化スケールと金属母材間に生じる剪断力により酸化スケールを剥離・除去すること。
【００２０】
２）  水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
前記酸化スケール側に配した高周波誘導加熱コイルを有し、この高周波誘導加熱コイルで前記酸化スケールを誘導加熱するように構成したこと。
【００２１】
３）  水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、
管路の内壁に対し所定のクリアランスを介して相対向し、前記管路の軸回りに回転可能に前記移動部に取り付けた高周波誘導加熱コイルとを有し、
前記高周波誘導加熱コイルが前記軸回りに回転しながら前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したこと。
【００２２】
４）  上記３）に記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
移動部は、管路の軸に沿って伸びる架台と、二本のアームを交差させてその交点を回動可能に支持してなり、各アームの基端部間の距離を変えることにより管路の径方向に伸縮するとともに前記架台に対称に配設した少なくとも一対の伸縮部と、前記アームの先端部に取り付けられて自律回転するローラとを有し、
このローラが前記伸縮部により管路の内壁面に押圧された状態で自律回転することにより管路内を走行することができるように構成したものであること。
【００２３】
５）  上記３）又は４）に記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
移動部に取り付けられて管路の軸方向に直角な面を形成する円板部と、この円板部の外周に形成するとともに外周面及び内周面にそれぞれラックを有する環状のフランジレールと、このフランジレールの前記各ラックにそれぞれ噛合するピニオンを有し各ピニオンの回転に伴いフランジレールに沿って環状に走行する台車と、この台車に取り付けられて管路の内壁と所定のクリアランスを介して相対向するとともに台車と一体的に走行して管路の内壁の全周を加熱する高周波誘導加熱コイルとを有すること。
【００２４】
６）  上記３）乃至５）の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
高周波誘導加熱コイルと一体的に管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの後方で回収して排出するスケール回収部を有するとともに、
このスケール回収部は管路の内壁に散乱する酸化スケールに臨む吸引口を有し、負圧によりこの酸化スケールを吸引して外部に排出するものであること。
【００２５】
７）  上記３）乃至５）の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
高周波誘導加熱コイルと一体的に管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの後方で回収して排出するスケール回収部を有するとともに、
このスケール回収部は電磁石と回収容器とを有し、前記電磁石を上方から酸化スケールに近接させてその磁力によりこの酸化スケールを吸引し、この状態で前記回収容器の上方に移動し、この上方位置で電流の供給を遮断することにより前記電磁石で吸引する酸化スケールを回収容器に落下させて回収するようにしたものであること。
【００２６】
８）  上記３）乃至５）の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、
垂直乃至傾斜している管路の内部を移動体とともに走行する高周波誘導加熱コイルと一体的に前記管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果前記管路の内壁から剥離して落下する酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの下方で受けて回収する受け皿を備えたスケール回収部を有すること。
【００２７】
９）  水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、
円盤状をなし、この円盤面が管路の軸と直角な面となるように前記移動部に取り付けた高周波誘導加熱コイルとを有し、
この高周波誘導加熱コイルが前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したこと。
【００２８】
１０）  水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、
管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、
この移動部に取り付けられ前記管路の軸と共軸の回転軸を有する駆動手段と、
この駆動手段に取り付けられて管路の径方向に伸びるレバーと、
このレバーに一端が取り付けられるとともに、その径方向に関する取付け位置を調節可能に形成した支持部材と、
この支持部材の他端に固着され管路の内壁と所定のクリアランスを介して相対向する面を有するヘアピン状の高周波誘導加熱コイルとを有し、
前記支持部材を介した高周波誘導加熱コイルの管路の径方向の位置を調節可能に構成するとともに、この高周波誘導加熱コイルが前記駆動手段の駆動によりその回転軸回りに回転しながら前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したこと。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３０】
＜第１の実施の形態＞
図３は本発明の第１の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。同図に示すように、本形態では比較的大径の管路１の内壁に付着する酸化スケール２（図３には図示せず。）を除去する場合を考える。
【００３１】
図３に示すように、当該水蒸気酸化スケール除去装置は、移動部Ａと加熱部Ｂとからなる。移動部Ａは、管路１の中心軸上に配設される架台１１と、この架台１１に対して両側に対称に配設した伸縮部１２、１３とを有している。
【００３２】
伸縮部１２は、ピン１４で中央部を回動可能に支持して交差させたアーム１５、１６を有している。ここで、アーム１５の基端部は架台１１に固着した支持部１７にピン１８を介して回動可能に支持してある。また、アーム１６の基端部は支持部１９にピン２０を介して回動可能に支持するとともに、この支持部１９と一体的に架台１１に沿って直線移動し得るように構成してある。この結果、アーム１６の基端部が支持部１９と一体的に架台１１に沿って図中左右方向に直線移動することによりアーム１５、１６が管路１の径方向に伸縮する。ここで、アーム１５、１６間には、圧縮バネ２１が介在してあり、アーム１５、１６が管路１の径方向に伸長されるようなバネ力を付与している。
【００３３】
伸縮部１３は、架台１１に対し対称となるような位置が異なるだけで、構成自体は伸縮部１２と全く同様である。そこで、伸縮部１２の各部材と対応する部材には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００３４】
かくして、伸縮部１２、１３は、圧縮バネ２１、２１により架台１１を基準として図中上下方向にそれぞれ伸長される。この結果、各アーム１５、１６の先端部にピン２２、２３を介して回動可能に支持されたローラ２４、２５が管路１の内壁に適度の圧力で押圧される。この結果、当該移動部Ａ及びこの移動部Ａに一体的に固定してある加熱部Ｂが管路１の内部空間で位置決めされる。かかる状態で移動部Ａ及び加熱部Ｂは一体的に管路１の軸方向に移動可能に形成してある。この移動は、例えばローラ２４にモータ（図示せず。）を内蔵することにより容易に実現し得る。すなわち、移動手段に特別な制限はないが、移動部Ａを自走式のものとすれば良い。
【００３５】
加熱部Ｂは、円板部２６、フランジレール２７、台車２８及び高周波誘導加熱コイル２９を有している。ここで、円板部２６はその中心部が移動部Ａに固着されて管路１の軸方向に直角な面を構成している。フランジレール２７は円板部２６の外周部に形成した環状部材であり、その外周面及び内周面には環状ラック２７ａ、２７ｂが形成してある。台車２８はその外周側及び内周側の２ヵ所に前記環状ラック２７ａ、２７ｂにそれぞれ噛合するピニオン２８ａ、２８ｂを支持している。このピニオン２８ａ、２８ｂはモータ（図示せず。）等の駆動源により回転する。また、高周波誘導加熱コイル２９はそのコイル面が管路１の内壁に付着するスケール（図示せず。）に所定のクリアランスを介して相対向するように台車２８に支持してある。この結果、フランジレール２７の環状ラック２７ａ、２７ｂに噛合するピニオン２８ａ、２８ｂの回転により、高周波誘導加熱コイル２９は台車２８とともにフランジレール２７に沿って管路１の内壁に沿い環状に回転移動し、この間管路１の内壁に付着する酸化スケールを加熱することができる。
【００３６】
なお、図示は省略するが、移動部Ａの自走用のモータ、高周波誘導加熱コイル２９等に電力を供給するための電力ケーブル及び各部の制御のための制御信号を送信する制御ケーブルは移動部Ａと一体的に移動するように構成してある。
【００３７】
上述の如き本形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を用いて管路１の内壁に付着する酸化スケール２を加熱・除去する際には、ローラ２２の回転駆動により管路１の軸方向に沿い移動部Ａ及び加熱部Ｂを一体的に直線移動させる。同時にピニオン２８ａ、２８ｂの回転駆動により、高周波誘導加熱コイル２９を台車２８とともにフランジレール２７に沿って回転移動させる。この結果、高周波誘導加熱コイル２９は管路１に対して螺旋運動をしながらその内壁の酸化スケールを加熱する。このとき酸化スケールは表皮効果で集中的に加熱され、特定の温度域に達した時点でその膨張率が急激に大きくなる。この結果、管路１の金属母材との間の熱膨張差で酸化スケールと金属母材間に生じる剪断力によりこの酸化スケールが剥離・除去される。
【００３８】
＜第２の実施の形態＞
図４は本発明の第２の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。同図に示すように、本形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置は、図３に示す第１の実施の形態が自走式の装置であったのに対し、牽引式の装置として構成したものである。また、多くの部分で図３に示す水蒸気酸化スケール除去装置と同一の構成を採用している。そこで、図４中、図３と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
本形態に係る装置は移動部Ａ及び加熱部Ｂの他に牽引部Ｃを有している。この牽引部Ｃは、固定ロッド３１、固定脚３２、３３、ドラム３４、モータ３５及び牽引ロープ３６を有している。
【００４０】
これらのうち、固定ロッド３１は管路１の内部に径方向に亘り配設してある。固定脚３２、３３は、固定ロッド３１の両端部から径方向に伸縮可能にこの固定ロッド３１に保持してある。本形態では、固定ロッド３１が内蔵する突っ張りバネ（図示せず。）により固定脚３２、３３を径方向外側（遠心方向）に付勢している。この結果、図４に示す状態では、固定脚３２、３３が、前記突っ張りバネのバネ力で管路１の内壁に押し付けられ、このことにより固定ロッド３１を管路１の内部に固定した状態となっている。
【００４１】
ドラム３４は固定ロッド３１の中央部に回転可能に支持してあり、モータ３５の駆動により牽引ロープ３６を巻回するようになっている。ここで、牽引ロープ３６はその端部が、架台１１の先端に固着してある。
【００４２】
かかる水蒸気酸化スケール除去装置を用いて管路１の内壁に付着する酸化スケール２を加熱・除去する際には、先ず固定ロッド３１を固定脚３２、３３を介して管路１の所定位置に固定し、モータ３５を駆動してドラム３４を回転させ、牽引ロープ３６を巻回することにより管路１の軸方向に沿い移動部Ａ及び加熱部Ｂを一体的に直線移動させる。同時に、前記第１の実施の形態と同様に、ピニオン２８ａ、２８ｂの回転駆動により、高周波誘導加熱コイル２９を台車２８とともにフランジレール２７に沿って回転移動させ、管路１の内壁の酸化スケールを加熱することにより、この酸化スケールを剥離・除去する。
【００４３】
なお、本形態においては、固定脚３２、３３を利用した固定ロッド３１による突っ張り方式を採用したが、これに限定するものではない。牽引ロープ３６を管路１の軸方向に沿い牽引し得る構造であれば、特に固定部の構造を限定する必要はない。
【００４４】
＜第３の実施の形態＞
図５は本発明の第３の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。同図に示すように、本形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置は、図３に示す第１の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置に、スケール回収部を追加したものであり、移動部Ａ及び加熱部Ｂの構成は第１の実施の形態に係る装置と同様である。そこで、図５中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４５】
本形態に係る装置は移動部Ａ及び加熱部Ｂの他にスケール回収部Ｄを有している。このスケール回収部Ｄは、加熱部Ｂで加熱・剥離し、管路１の内壁に溜まった酸化スケール２を回収・排出するものであり、移動部Ｅ及び回収部Ｆからなる。移動部Ｅは、図１に示す移動部Ａと全く同様の構成であり、同様に機能する。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。また、回収部Ｆは、剥離した酸化スケール２を負圧で吸引して外部に排出する吸引部４１及びダクト４２を有している。
【００４６】
ここで、吸引部４１は前後の移動部Ａ、Ｅ間を連結する連結ロッド４３に支持部材４４を介して支持してある。この結果、吸引部４１の吸引口４１ａが、加熱部Ｂの後方でその近傍位置に臨んだ状態でスケール回収部Ｄが移動部Ａと一体的に移動する。すなわち、移動部Ａの移動に伴ない加熱部Ｂが加熱・剥離させた酸化スケール２をその後方で吸引・排出するようになっている。
【００４７】
撮像手段であるＣＣＤカメラ４５は、高周波誘導加熱コイル２９の加熱部分の映像を撮像するためのもので、連結ロッド４３の軸回りを高周波誘導加熱コイル２９と同期して回転するように構成してある。このようにＣＣＤカメラ４５を設けることにより酸化スケール２の剥離・除去状況を遠隔の画像モニタ（図示せず。）等で観察し得る。
【００４８】
本形態によれば、第１の実施の形態と同様の態様で管路１の内壁に付着する酸化スケール２を加熱・剥離させることができ、さらに剥離して落下した酸化スケール２を吸引部４１で吸引して回収し、ダクト４２を介して外部に排出することができる。このとき、ＣＣＤカメラ４５で酸化スケール２の剥離・除去状況の映像を得ることもできる。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては移動部Ａ、加熱部Ｂ、スケール回収部Ｄを連結ロッド４３で連結して一体化しているが、スケール回収部Ｄを独立して構成することもできる。この場合には、移動部Ａに対し移動部Ｅが同期して移動するように制御する。
【００５０】また、吸引部４１の代わりに噴射部を設け、この噴射部が噴射する気体で管路１の内壁に落下した酸化スケール２を吹き飛ばすことにより所定箇所に集積した後、これを回収するようにしても良い。
【００５１】
＜第４の実施の形態＞
図６は本発明の第４の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。同図に示すように、本形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置は、図５に示す第３の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置のスケール回収部の構成が異なるものであるが、他の構成は図５と同様である。そこで、図６と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５２】
本形態に係る装置は移動部Ａ及び加熱部Ｂの他にスケール回収部Ｇを有している。このスケール回収部Ｇは、加熱部Ｂで加熱・剥離し管路１の内壁に溜まった酸化スケール２を回収するものであり、移動部Ｈ及び回収部Ｉからなる。移動部Ｈは、図１に示す移動部Ａと全く同様の構成であり、同様に機能する。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。また、回収部Ｉは、剥離した磁性体である酸化スケール２を吸着する電磁石５１及びこの電磁石５１が吸着した酸化スケール２を回収して一時的に貯めておく回収容器５２を有しており、これらは何れも移動部Ｈの架台１１から前方（図中右方向）に突出する支持ロッド５３に垂直ロッド５４、５５を介して支持してある。
【００５３】
さらに、電磁石５１は垂直方向に昇降可能に、また支持ロッド５３に沿って水平方向に移動可能に形成してある。この移動は駆動部５６の駆動により行う。すなわち、駆動部５６はピニオン（図示せず。）を内蔵しており、このピニオンが垂直ロッド５４に形成するラック５４ａ及び支持ロッド５３に形成するラック５３ａと噛合しており、ピニオンの回転により垂直及び水平方向に適宜移動するように構成してある。
【００５４】
本形態によれば、第３の実施の形態と同様の態様で管路１の内壁に付着する酸化スケール２を加熱・剥離させることができ、さらに剥離して落下した酸化スケール２を電磁石５１で磁気吸引して回収容器５２に回収・貯溜することができる。
【００５５】
さらに詳言すると、駆動部５６の駆動により垂直ロッド５４とともに電磁石５１を支持ロッド５３の先端部に移動してこの電磁石５１を酸化スケール２の上方に位置させる。かかる状態で、駆動部５６の駆動により電磁石５１を垂直ロッド５４とともに下降させて酸化スケール２を吸引する。その後、電磁石５１を垂直ロッド５４とともに上昇させ、続いて支持ロッド５３に沿い後方に移動させる。かくして、電磁石５１を回収容器５２に上方に位置させる。かかる状態で電磁石５１に対する通電を遮断してこの電磁石５１による酸化スケール２に対する磁気的な拘束を解除する。この結果、酸化スケール２が落下して回収容器５２に回収・貯溜される。
【００５６】
なお、上記実施の形態においては移動部Ａ及び加熱部Ｂとスケール回収部Ｇとを独立に形成したが、これに限るものではない。図５に示す実施の形態と同様に連結ロッドで連結し、一体化しても勿論良い。
【００５７】
＜第５の実施の形態＞
図７は本発明の第５の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。同図に示すように、本形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置は、図５に示す第３の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を垂直な管路１の酸化スケール２を除去する装置として構成したものである。すなわち、多くの部分の構成を共通にする。そこで、図５と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
本形態に係る装置は、スケール回収部Ｊを移動部Ｅと連結ロッド４３に固着した受け皿６１とで構成したものである。受け皿６１は移動部Ａの下方で且つ移動部Ｅの上方に配設してある。かくして、受け皿６１は高周波誘導加熱コイル２９で加熱することにより剥離して管路１の内壁から下方に落下する酸化スケールを受け止めて貯溜する。
【００５９】
なお、上述の説明では管路１を垂直管として考えたが、これは垂直に限るものではない。多少傾いていても、管路１の内壁から剥離された酸化スケールが落下して下方に占位する受け皿６１で捕捉できる程度の傾きであれば支障なく適用し得る。
【００６０】
＜第６の実施の形態＞
図８は本発明の第６の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。同図に示すように、本形態では比較的小径の管路１の内壁に付着する酸化スケールを除去する場合を考える。
【００６１】
図８に示すように、当該水蒸気酸化スケール除去装置は、走行体７１を有しており、この走行体７１はその両側で回転可能に支持するローラ７２ａ、７２ｂが管路１の内壁に当接することにより、その内部を軸方向に沿い自走し得るように構成してある。すなわち、走行体７１のローラ７２ａ、７２ｂは、ケーブル７３を介して電力を供給するモータ（走行体７１に内蔵してあるため、図示はしていない。）で回転駆動するようになっている。走行体７１から前方には、支持軸７４が管路１の軸方向に突出しており、この支持軸７４の先端に円盤状の高周波誘導加熱コイル７５が固着してある。
【００６２】
かくして、本形態に係る装置によれば高周波誘導加熱コイル７５が回転等の動きをすることなく、走行体７１とともに高周波誘導加熱コイル７５が管路１の軸方向に走行しながら高周波誘導加熱コイル７５で酸化スケールを一度に加熱・剥離することができる。
【００６３】
＜第７の実施の形態＞
図９は本発明の第７の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。同図に示すように、本形態では、第６の実施の形態と同様に、比較的小径の管路１の内壁に付着する酸化スケールを除去する場合を考える。
【００６４】
図９に示すように、当該水蒸気酸化スケール除去装置は、走行体８１を有している。この走行体８１はその両側で回転可能に支持するローラ８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄが管路１の内壁に当接することにより、その内部を軸方向に沿い自走し得るように構成してある。すなわち、走行体８１のローラ８２ａ乃至８２ｄは、ケーブル８３を介して電力を供給するモータ（走行体８１に内蔵してあるため、図示はしていない。）で回転駆動するようになっている。
【００６５】
走行体８１の前面には、モータ８４が固着してあり、このモータ８４の回転軸８４ａが管路１の軸方向に突出している。この回転軸８４ａの先端には管路１の径方向に伸びるレバー８５が固着してある。高周波誘導加熱コイル８６はヘアピン形状のコイルであり、前記レバー８５を介してモータ８４の回転軸８４ａに取り付けられ、この回転軸８４ａと一体的に回転するようになっている。すなわち、回転軸８４ａの回転とともに回転しつつ管路１の内壁の全周を加熱する。
【００６６】
ここで、高周波誘導加熱コイル８６はこの高周波誘導加熱コイル８６と一体になったＬ型の支持部材８７を介してレバー８５に取り付け得るようになっているが、この支持部材８７はレバー８５に対して着脱可能に形成してある。レバー８５には、管路１の径方向に関する複数の位置に支持部材８７の端部を挿入する孔（図示せず。）が形成してあり、支持部材８７を挿入する孔を選択することにより回転軸８４ａの中心から高周波誘導加熱コイル８６の面に至る径寸法を選択し得る。このことにより、一種類の高周波誘導加熱コイル８６であっても径が異なる複数種類の管路１に適用し得る。
【００６７】
なお、管路１の径に合わせてその内壁と高周波誘導加熱コイル８６の面とが適切なクリアランスを介して相対向するよう支持部材８７を介するレバー８５への取付け位置を調節することができる構成であれば、上述の如き本形態のものに限定する必要はない。
【００６８】
かくして、本形態に係る装置によれば高周波誘導加熱コイル７５が回転等の動きをすることなく高周波誘導加熱コイル７５の内壁で相対向する酸化スケールを一度に加熱・剥離することができる。
【００６９】
なお、上記各実施の形態の説明において、ＣＣＤカメラ４５は一部の実施の形態に係る装置にのみに搭載するものとして説明したが、他の実施の形態においても、当然搭載することができる。ＣＣＤカメラ４５を搭載した場合には、高周波誘導加熱コイル２９等で加熱して酸化スケールを剥離させた管路１の内壁の様子を外部のモニタで再生して観察することができる。また、距離計を組み込むことにより当該水蒸気酸化スケール除去装置の管路１内の位置を特定することができるようなる。
【００７０】
また、上記各実施の形態に係る装置は、管路１の内壁に付着する酸化スケールを加熱する装置として説明したが、これに限るものではない。一般に金属壁面に付着した酸化スケールをこの酸化スケール側から高周波誘導加熱コイルで加熱する装置であれば、本願発明の技術思想の範囲に含まれる。
【００７１】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去方法において、前記酸化スケール側に配した高周波誘導加熱コイルで前記酸化スケールの表面側からこの酸化スケールを加熱し、この酸化スケールとこれが付着する金属母材間に熱膨張差を発生させ、この熱膨張差で酸化スケールと金属母材間に生じる剪断力により酸化スケールを剥離・除去するので、
管路等、酸化スケールが付着する金属の厚さに何ら影響されることなく、良好に高周波誘導加熱により酸化スケールを除去し得る。ちなみに、酸化スケールをこれが付着する金属を挟んだ反対側から誘導加熱する場合には、表皮効果により良好な加熱が行えず、金属の厚さによっては高周波誘導加熱による加熱・剥離が不可能になる。
また、酸化スケールは磁性体であるので、これを高周波誘導加熱コイルで吸着して所定の位置に排出することもできる。
【００７２】
〔請求項２〕に記載する発明は、水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、前記酸化スケール側に配した高周波誘導加熱コイルを有し、この高周波誘導加熱コイルで前記酸化スケールを誘導加熱するように構成したので、
管路等、酸化スケールが付着する金属の厚さに何ら影響されることなく、良好に高周波誘導加熱により酸化スケールを除去し得る。
また、酸化スケールは磁性体であるので、これを高周波誘導加熱コイルで吸着して所定の位置に排出することもできる。
【００７３】
〔請求項３〕に記載する発明は、水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、管路の内壁に対し所定のクリアランスを介して相対向し、前記管路の軸回りに回転可能に前記移動部に取り付けた高周波誘導加熱コイルとを有し、前記高周波誘導加熱コイルが前記軸回りに回転しながら前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したので、管路の内壁に付着する酸化スケールの剥離・除去に際し、〔請求項２〕に記載する発明と同様の作用・効果を奏する。
【００７４】
〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項３〕に記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、移動部は、管路の軸に沿って伸びる架台と、二本のアームを交差させてその交点を回動可能に支持してなり、各アームの基端部間の距離を変えることにより管路の径方向に伸縮するとともに前記架台に対称に配設した少なくとも一対の伸縮部と、前記アームの先端部に取り付けられて自律回転するローラとを有し、このローラが前記伸縮部により管路の内壁面に押圧された状態で自律回転することにより管路内を走行することができるように構成したので、
特に比較的大径の管路の内部を良好に走行させて、その管路の内壁に付着する酸化スケールの剥離・除去に際し、〔請求項２〕に記載する発明と同様の作用・効果を奏するとともに、伸縮部を介して径が異なる複数種類の管路に適用し得る水蒸気酸化スケール除去装置として機能させることができる。
【００７５】
〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項３〕又は〔請求項４〕に記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、移動部に取り付けられて管路の軸方向に直角な面を形成する円板部と、この円板部の外周に形成するとともに外周面及び内周面にそれぞれラックを有する環状のフランジレールと、このフランジレールの前記各ラックにそれぞれ噛合するピニオンを有し各ピニオンの回転に伴いフランジレールに沿って環状に走行する台車と、この台車に取り付けられて管路の内壁と所定のクリアランスを介して相対向するとともに台車と一体的に走行して管路の内壁の全周を加熱する高周波誘導加熱コイルとを有するので、
高周波誘導加熱コイルが、管路の内壁と一定のクリアランスを保持して万遍なく前記内壁に付着する酸化スケールを加熱する。
この結果、前記酸化スケールを良好に加熱・剥離することができる。
【００７６】
〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、高周波誘導加熱コイルと一体的に管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの後方で回収して排出するスケール回収部を有するとともに、このスケール回収部は管路の内壁に散乱する酸化スケールに臨む吸引口を有し、負圧によりこの酸化スケールを吸引して外部に排出するものであるので、
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の作用・効果に加え、管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールを良好に回収して外部に排出することができる。
【００７７】
〔請求項７〕に記載する発明は、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、高周波誘導加熱コイルと一体的に管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの後方で回収して排出するスケール回収部を有するとともに、このスケール回収部は電磁石と回収容器とを有し、前記電磁石を上方から酸化スケールに近接させてその磁力によりこの酸化スケールを吸引し、この状態で前記回収容器の上方に移動し、この上方位置で電流の供給を遮断することにより前記電磁石で吸引する酸化スケールを回収容器に落下させて回収するようにしたものであるので、
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の作用・効果に加え、管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールを良好に回収して外部に排出することができる。
【００７８】
〔請求項８〕に記載する発明は、〔請求項３〕乃至〔請求項５〕の何れか一つに記載する水蒸気酸化スケール除去装置において、垂直乃至傾斜している管路の内部を移動体とともに走行する高周波誘導加熱コイルと一体的に前記管路の軸方向に沿って走行し、この高周波誘導加熱コイルで加熱した結果前記管路の内壁から剥離して落下する酸化スケールをこの高周波誘導加熱コイルの下方で受けて回収する受け皿を備えたスケール回収部を有するので、
〔請求項３〕乃至〔請求項５〕に記載する発明の作用・効果に加え、管路の内壁から剥離して落下した酸化スケールを良好に回収して外部に排出することができる。
【００７９】
〔請求項９〕に記載する発明は、水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、円盤状をなし、この円盤面が管路の軸と直角な面となるように前記移動部に取り付けた高周波誘導加熱コイルとを有し、
この高周波誘導加熱コイルが前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したので、
特に比較的小径の管路の内部を良好に走行させて、その管路の内壁に付着する酸化スケールの剥離・除去に際し、〔請求項２〕に記載する発明と同様の作用・効果を奏する。また、かかる効果を簡単な構造で実現することができる。
【００８０】
〔請求項１０〕に記載する発明は、水蒸気に晒されることにより金属壁面に形成される酸化スケールの除去装置において、管路の内部をその軸方向に沿って走行できるように構成した移動部と、この移動部に取り付けられ前記管路の軸と共軸の回転軸を有する駆動手段と、この駆動手段に取り付けられて管路の径方向に伸びるレバーと、このレバーに一端が取り付けられるとともに、その径方向に関する取付け位置を調節可能に形成した支持部材と、この支持部材の他端に固着され管路の内壁と所定のクリアランスを介して相対向する面を有するヘアピン状の高周波誘導加熱コイルとを有し、前記支持部材を介した高周波誘導加熱コイルの管路の径方向の位置を調節可能に構成するとともに、この高周波誘導加熱コイルが前記駆動手段の駆動によりその回転軸回りに回転しながら前記移動部とともに管路の軸方向に走行することにより前記管路の内壁に付着する酸化スケールを加熱してこの酸化スケールを剥離、除去するように構成したので、
特に比較的小径の管路の内部を良好に走行させて、その管路の内壁に付着する酸化スケールの剥離・除去に際し、〔請求項２〕に記載する発明と同様の作用・効果を奏する。また、支持部材を取り付けるレバーの位置を選択することにより管径が異なる複数種類の管路に適用し得るという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】二層構造となったＣｒ−Ｍｏ鋼の水蒸気酸化スケールを概念的に示す説明図である。
【図２】スケールの表面側に高周波誘導加熱コイルを配してこのスケールを剥離・除去する場合の様子を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図で、（ａ）はその左側面から見た図、（ｂ）はその縦断面を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を示す構造図で、（ａ）はその左側面から見た図、（ｂ）はその縦断面を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を縦断面で示す構造図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を縦断面で示す構造図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を縦断面で示す構造図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態に係る水蒸気酸化スケール除去装置を縦断面で示す構造図である。
【図１０】高周波誘導加熱コイルを用いた従来技術に係る水蒸気酸化スケール除去方法の実施態様を示す説明図で、（ａ）が管路の内周面に付着するスケール、（ｂ）が外周面に付着するスケールを剥離・除去する場合の態様を説明したものである。
【符号の説明】
Ａ、Ｅ、Ｈ        移動部
Ｂ        加熱部
Ｃ        牽引部
Ｄ、Ｇ、Ｊ        スケール回収部
Ｆ、Ｉ        回収部
１        管路
２        酸化スケール
４、２９、７５、８６        高周波誘導加熱コイル
１１        架台
１２、１３        伸縮部
１５、１６        アーム
２４、２５        ローラ
２６        円板部
２７        フランジレール
２７ａ、２７ｂ        環状ラック
２８        台車
２８ａ、２８ｂ        ピニオン
４１        吸引部
４１ａ        吸引口
５１        電磁石
５２        回収容器
６１        受け皿
８４        モータ
８４ａ        回転軸
８５        レバー
８６        支持部材
【図１】
2004211996.tif 000003
【図２】
2004211996.tif 000004
【図３】
2004211996.tif 000005
【図４】
2004211996.tif 000006
【図５】
2004211996.tif 000007
【図６】
2004211996.tif 000008
【図７】
2004211996.tif 000009
【図８】
2004211996.tif 000010
【図９】
2004211996.tif 000011
【図１０】
2004211996.tif 000012