(57)【要約】【課題】ボイラ内に配置されているボイラ水管とボイラ水管の間の狭い隙間を自在に走行し、ボイラ水管の全体的な使用状態を精度良く検査することができるボイラ水管の走査装置を提供する。【解決手段】ボイラ水管の走査装置１は、ボイラ１０の内部に配置された左右方向及び上下方向に隣り合う４本のボイラ水管１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの外側壁にローラ６ａ〜６ｄ等を押し付け、それらボイラ水管とローラとの間の摩擦力によって姿勢を保持しながら、それらボイラ水管の間隙を水平方向に走行する。【選択図】　　　　　　図３
2004069263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ内を水平方向に延びるボイラ水管を走行しながら検査するためのボイラ水管の走査装置であって、本体と、この本体に保持手段を介して保持され、本体両側のボイラ水管外面に当接してその長手方向に沿って転動する少なくとも３個のローラと、該ローラの回転駆動手段とを備え、前記各保持手段を本体両側方向に回動又は伸縮することにより、前記ローラの位置を調整し、該ローラを本体両側のボイラ水管に押し付けることにより、装置が両ボイラ水管間で保持されるようにしたことを特徴とするボイラ水管の走査装置。
【請求項２】
本体が上下方向に伸縮可能であり、本体の上部及び下部に、この本体に保持手段を介して保持され、本体両側のボイラ水管外面に当接してその長手方向に沿って転動する少なくとも３個のローラと、該ローラの回転駆動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のボイラ水管の走査装置。
【請求項３】
本体に、ボイラ水管の表面を撮影するための撮影手段が搭載されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のボイラ水管の走査装置。
【請求項４】
本体に、ボイラ水管の肉厚を計測するための肉厚計測手段が搭載されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボイラ水管の走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉で発生する燃焼排熱の回収を行うボイラに設置されているボイラ水管について、その使用状態を走行しながら検査するためのボイラ水管の走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
清掃工場の焼却炉で発生する焼却排熱を回収するためのボイラ部には、水や水蒸気を内部に循環させた水平方向に延びるボイラ水管が多数設置されている。ボイラ水管は、上下左右方向に所定の間隔で所定本数配置されたボイラ水管によってボイラ水管群が形成され、そのボイラ水管群が上下方向に複数個配置されている。燃焼排ガスがこれらのボイラ水管の間を通過する際に、燃焼排ガスとボイラ水管との間で熱交換が行われ、燃焼排ガスの燃焼排熱が回収される。
【０００３】
しかし、その際、熱交換による燃焼排ガスの温度低下により、燃焼排ガス中の様々な成分がボイラ水管の表面に凝集し、ボイラ水管の表面に灰やクリンカ等が付着して燃焼排ガスの通過面積が徐々に小さくなり、ボイラ部での圧損が大きくなって熱交換の効率が低下したり、通風量が低下したりしてしまうことから、定期的に焼却炉の運転を停止して、ボイラ水管の表面への灰やクリンカ等の付着状況を検査する必要がある。
【０００４】
従来、このボイラ水管の検査は、ボイラ内に作業員が立ち入って行っていたが、上下方向のボイラ水管群とボイラ水管群の間の狭い隙間に寝転がって目視検査を行うことやダイオキシンの被爆から防護するための装備が必要であることから、作業員に大きな負荷が掛かっていた。
【０００５】
また、燃焼排ガス中には硫化物や窒素酸化物を含有するため、ボイラ水管がこれらの腐食性ガスに対して長期に暴露されることや、ボイラ水管の表面に付着した灰やクリンカ等の除去するためのスートブロアによるドレンアタック等によって、ボイラ水管の肉厚が減少することから、ボイラ水管の肉厚を管理するためには定期的な診断が必要である。
【０００６】
しかし、ボイラ内は細長いボイラ水管により複雑に構成されており、全てのボイラ水管の表面に超音波プローブなどの検査冶具を走査することができないため、代表点による定期的な定点観測を行うことによりボイラ水管の肉厚の管理を行ってきた。
【０００７】
これに対して、作業員の負荷を低減するための自動化装置が特開２００１−３３６８９７号公報に示されている。この発明は、ボイラ水管群の最上部のボイラ水管の上面を水平方向に自動走行する移動手段と、その移動手段に取り付けられ、ボイラ水管の間隙を下方に延びるアームとを備えた自動化装置である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ボイラ水管群とボイラ水管群の間の作業スペースは高さ方向に０．７ｍ程度しかない一方で、ボイラ水管群の高さ方向の厚みは２ｍ近くあるものも稀ではない。そのため、上記の特開２００１−３３６８９７号公報に記載の自動化装置を用いる場合、移動手段に取り付けられたアームをボイラ水管群の最下部まで届くようにするためには、折りたたみ式かスライド式のアーム構造にする必要があるが、左右方向に隣り合うボイラ水管とボイラ水管の隙間は通常６０ｍｍ〜７０ｍｍ程度しかないため、アームの設計上の制約が大きく、現実的には狭い隙間に３倍以上の長さが伸縮可能で必要な剛性を保持したアーム構造を製作することは容易ではない。
【０００９】
また、ボイラ水管群とボイラ水管群の間の作業スペースにはスートブロア装置等が通っていることがあるために、更に装置の高さについては制約を受けることになる。
【００１０】
一方、代表点による定期的な定点観測では、ボイラ水管の全体的な使用状態を精度良く把握し管理することは難しい。
【００１１】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、ボイラ内に配置されているボイラ水管とボイラ水管の狭い隙間を自在に走行し、ボイラ水管の全体的な使用状態を精度良く検査することができるボイラ水管の走査装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１３】
［１］ボイラ内を水平方向に延びるボイラ水管を走行しながら検査するためのボイラ水管の走査装置であって、本体と、この本体に保持手段を介して保持され、本体両側のボイラ水管外面に当接してその長手方向に沿って転動する少なくとも３個のローラと、該ローラの回転駆動手段とを備え、前記各保持手段を本体両側方向に回動又は伸縮することにより、前記ローラの位置を調整し、該ローラを本体両側のボイラ水管に押し付けることにより、装置が両ボイラ水管間で保持されるようにしたことを特徴とするボイラ水管の走査装置。
【００１４】
［２］本体が上下方向に伸縮可能であり、本体の上部及び下部に、この本体に保持手段を介して保持され、本体両側のボイラ水管外面に当接してその長手方向に沿って転動する少なくとも３個のローラと、該ローラの回転駆動手段とを備えていることを特徴とする前記［１］に記載のボイラ水管の走査装置。
【００１５】
［３］本体に、ボイラ水管の表面を撮影するための撮影手段が搭載されていることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載のボイラ水管の走査装置。
【００１６】
［４］本体に、ボイラ水管の肉厚を計測するための肉厚計測手段が搭載されていることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載のボイラ水管の走査装置。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１、図２、図３、図４に示す。図１は、本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置の斜視図であり、図２は、そのボイラ水管の動作機構の説明図である。また、図３は、そのボイラ水管の走査装置が、ボイラ水管の間を水平方向に走行している状態を示す図であり、図４は、そのボイラ水管の走査装置が、ボイラ水管の間を上下方向に移動する動作工程を説明する図である。
【００１８】
図１において、１が本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置である。ボイラ水管の走査装置１は、本体２と、２本の上部保持アーム４ａ、４ｂと、２本の下部保持アーム５ａ、５ｂと、４個の上部ローラ６ａ〜６ｄと、４個の下部ローラ６ａ〜６ｄとを有している。
【００１９】
本体２は、上部本体２ａと下部本体２ｂからなり、上部本体２ａに下部本体２ｂが納まる入れ子構造となっている。そして、上部本体２ａに取り付けられたナットと下部本体２ｂに取り付けられた親ねじ及び回転モータによってすべりねじ伝動機構が形成されており、このすべりねじ伝動機構により、本体２は上下方向に伸縮できるようになっている。
【００２０】
２本の上部保持アーム４ａ、４ｂは、上部本体２の上端に取り付けられており、互いに交差してＸ型の形状となるように配置されている。そして、その交差角度は、交差角度変更機構によって変更できるようになっている。
【００２１】
２本の下部保持アーム５ａ、５ｂは、上部本体２の下端に取り付けられており、互いに交差してＸ型の形状となるように配置されている。そして、その交差角度は、交差角度変更機構によって変更できるようになっている。
【００２２】
なお、上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの交差角度と、下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの交差角度は、それぞれ別個に変更できるようになっている。
【００２３】
上部ローラ６ａ〜６ｄは、上部保持アーム４ａ、４ｂの両端に取り付けられている。すなわち、上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの同じ側の一端に上部ローラ６ａと上部ローラ６ｂがそれぞれ取り付けられており、他端には上部ローラ６ｄと上部ローラ６ｃがそれぞれ取り付けられている。そして、上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの交差角度を変更することにより、上部ローラ６ａと上部ローラ６ｂの間隔及び上部ローラ６ｄと上部ローラ６ｃの間隔を調整できるようになっている。
【００２４】
下部ローラ７ａ〜７ｄは、下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの両端に取り付けられている。すなわち、下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの同じ側の一端に下部ローラ７ａと下部ローラ７ｂがそれぞれ取り付けられており、他端には下部ローラ７ｄと下部ローラ７ｃがそれぞれ取り付けられている。そして、下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの交差角度を変更することにより、下部ローラ７ａと下部ローラ７ｂの間隔及び下部ローラ７ｄと下部ローラ７ｃの間隔を調整できるようになっている。
【００２５】
そして、上部ローラ６ａ〜６ｄ及び下部ローラ７ａ〜７ｄは水平方向に回転するように取り付けられており、上部ローラ６ａと上部ローラ６ｄは回転駆動機構によって回転駆動するようになっている。
【００２６】
次に、上述した保持アームの交差角度変更機構とローラの回転駆動機構を図２に基づいて説明する。図２は、走査装置１を上方からみた図である。
【００２７】
保持アームの交差角度変更機構は、本体２に搭載されている交差角度変更用モータ（図示せず）と、そのモータの回転軸に取り付けられたピニオン３１と、上部保持アーム４ａに固定され、ピニオン３１と噛み合っているラック３２ａと、上部保持アーム４ｂに固定され、ピニオン３１と噛み合っているラック３２ｂとによって構成されている。
【００２８】
そして、交差角度変更用モータを駆動すると、ピニオン３１が回転して、ラック３２ａとラック３２ｂがスライドし、それによって上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの交差角度が変更するようになっている。
【００２９】
一方、ローラの回転駆動機構は、本体２に搭載されている回転駆動用モータ（図示せず）と、そのモータの回転軸に取り付けられたプーリ３３と、上部ローラ６ａの回転軸に取り付けられたプーリ３４ａ、上部ローラ６ｄの回転軸に取り付けられたプーリｂと、プーリ３３とプーリ３４ａを連結するベルト３５ａと、プーリ３３とプーリ３４ｂを連結するベルト３５ｂによって構成されている。
【００３０】
そして、回転駆動用モータを駆動すると、プーリ３３、ベルト３５ａ、プーリ３４ａを介して上部ローラ６ａが回転駆動し、プーリ３３、ベルト３５ｂ、プーリ３４ｂを介して上部ローラ６ｄが回転駆動するようになっている。
【００３１】
なお、上部ローラ６ａと上部ローラ６ｄの回転による進行方向が同一になるように、ベルト３５ａをオープン掛け伝動、ベルト３５ｂをクロス掛け伝動にして、上部ローラ６ａと上部ローラ６ｄを互いに逆方向に回転させている。
【００３２】
次に、上記のように構成されたボイラ水管の走査装置１が、ボイラ水管の間を水平方向に走行する状態を図３に示す。
【００３３】
図３において、ボイラ１０の内部に水平方向に延びるボイラ水管１１が上下左右方向に所定の間隔で配置されており、ボイラ水管の走査装置１が、それらボイラ水管１１の内の左右方向及び上下方向に隣り合う４本のボイラ水管１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂによって形成される間隙を水平方向に走行している。
【００３４】
すなわち、ボイラ水管の走査装置１の上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの交差角度を適切に調整して、ボイラ水管１３ａの外側壁に上部ローラ６ａと上部ローラ６ｃを、ボイラ水管１３ｂの外側壁に上部ローラ６ｂと上部ローラ６ｄをそれぞれ所定の力で押し付けるようにし、下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの交差角度を適切に調整して、ボイラ水管１４ａの外側壁に下部ローラ７ａと下部ローラ７ｃを、ボイラ水管１４ｂの外側壁に下部ローラ７ｂと下部ローラ７ｄをそれぞれ所定の力で押し付けるようにしている。そして、それらの押し付け力によって生じるローラとボイラ水管の間の摩擦力によって走査装置１を保持するとともに、駆動力を有するローラ６ａ、６ｄを回転駆動させることにより、４本のボイラ水管１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを軌道として水平方向に走行することができる。
【００３５】
なお、上記のように走査装置１が水平方向に走行する際には、本体２は、上部本体２ａの中に下部本体２ｂが納まった状態となっている。
【００３６】
上記のようにして、この実施形態に係るボイラ水管の走査装置１は、ボイラ１０の内部に配置されているボイラ水管とボイラ水管の間の狭い隙間を自在に走行することができる。
【００３７】
次に、ボイラ水管の走査装置１が、ボイラ水管の間を上下方向に移動する動作工程を図４（ａ）〜（ｆ）に示す。
【００３８】
本体２の伸縮と上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの交差角度の変更と下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの交差角度の変更を所定の手順で行うことにより、図４（ａ）に示すような、４本のボイラ水管１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを軌道として走行する状態から、図４（ｆ）に示すような、１段下方に位置する４本のボイラ水管１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂを軌道として走行する状態に移動するものである。
【００３９】
先ず、図４（ａ）に示す状態から、図４（ｂ）に示すように、下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの交差角度を狭めて、ボイラ水管１４ａの外側壁から下部ローラ７ａと下部ローラ７ｃを離し、ボイラ水管１４ｂの外側壁から下部ローラ７ｂと下部ローラ７ｄを離す。この時、ボイラ水管１３ａの外側壁と上部ローラ６ａ、６ｃの間の摩擦力とボイラ水管１３ｂの外側壁と上部ローラ６ｂ、６ｄの間の摩擦力によって、走査装置１が保持されている。
【００４０】
次に、図４（ｃ）に示すように、下部本体２ｂを下方に伸ばして、下部ローラ７ａと下部ローラ７ｃがボイラ水管１５ａの外側壁と同じ高さ位置に位置し、下部ローラ７ｂと下部ローラ７ｄがボイラ水管１５ｂの外側壁と同じ高さ位置に位置するようにする。
【００４１】
次に、図４（ｄ）に示すように、下部保持アーム５ａと下部保持アーム５ｂの交差角度を広げて、ボイラ水管１５ａの外側壁に下部ローラ７ａと下部ローラ７ｃが所定の力で押し付けられるようにし、ボイラ水管１５ｂの外側壁に下部ローラ７ｂと下部ローラ７ｄが所定の力で押し付けられるようにする。
【００４２】
次に、図４（ｅ）に示すように、上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの交差角度を狭めて、ボイラ水管１３ａの外側壁から上部ローラ６ａと上部ローラ６ｃを離し、ボイラ水管１３ｂの外側壁から上部ローラ６ｂと６ｄを離す。この時、ボイラ水管１５ａの外側壁と下部ローラ７ａ、７ｃの間の摩擦力とボイラ水管１５ｂの外側壁と上部ローラ７ｂ、７ｄの間の摩擦力によって、走査装置１が保持されている。
【００４３】
最後に、図４（ｆ）に示すように、上部本体２ａを下方に縮めて、上部ローラ６ａと上部ローラ６ｃがボイラ水管１４ａの外側壁と同じ高さ位置に位置し、上部ローラ６ｂと上部ローラ６ｄがボイラ水管１４ｂの外側壁と同じ高さ位置に位置するようにした後、上部保持アーム４ａと上部保持アーム４ｂの交差角度を広げて、ボイラ水管１４ａの外側壁に上部ローラ６ａと上部ローラ６ｃが所定の力で押し付けられるようにし、ボイラ水管１４ｂの外側壁に上部ローラ６ｂと上部ローラ６ｄが所定の力で押し付けられるようにする。
【００４４】
以上のように、図４（ａ）〜（ｆ）に示す一連の動作工程によって、１段下方に配置されているボイラ水管１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂの位置に移動することができる。
【００４５】
また、上記の一連の動作工程を逆に行うことにより、１段上方に配置されているボイラ水管１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの位置に移動することもできる。
【００４６】
なお、上記の実施形態における上部ローラ６ａ〜６ｄ及び下部ローラ７ａ〜７ｄの形状を、図５に示すように、ボイラ水管１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの外側壁に当接する部分を凹型形状にすれば、走査装置１を上下方向に保持するための分力が生じるのでローラの押し付け力を小さくすることができる。
【００４７】
そして、上記の実施形態に示したボイラ水管の走査装置１に所定の検査装置を搭載して走行することにより、ボイラ１０の内部に配置されているボイラ水管１１とボイラ水管１１の間の狭い隙間を自在に走行し、ボイラ水管１１の全体的な使用状態を精度良く検査することができる。
【００４８】
すなわち、図６に示すように、上記の実施形態に示したボイラ水管の走査装置１の本体２にカメラ２１を搭載し、ボイラ１０の外部に、走査装置１の走行を制御するとともに、カメラ２１の撮影した画像信号を取り込む制御装置２２と、制御装置２２に取り込まれた画像信号を画像処理して画面上に表示する監視装置２３を設けることによって、ボイラ水管１１の表面への灰やクリンカ等の付着状況を全体的に検査することができる。
【００４９】
更に、ボイラ水管の走査装置１の本体２に、超音波等を用いたボイラ水管の肉厚検査装置（図示せず）を搭載することにより、肉厚検査装置の測定信号を制御装置２２に取り込み、制御装置２２に取り込まれた測定信号を処理して監視装置２３の画面上に表示することで、ボイラ水管１１の肉厚を全体的に管理することができる。
【００５０】
なお、図７に、本発明の他の実施形態を示す。
【００５１】
この実施形態に係るボイラ水管の走査装置は、本体４０と、本体４０に固定された保持アーム４１ａ、４１ｂと、それぞれの保持アーム４１ａ、４１ｂの先端に取り付けられたローラ４２ａ、４２ｂと、本体４０に搭載された回転駆動用モータ（図示せず）の回転軸に取り付けられたプーリ４３と、ローラ４２ａ、４２ｂのそれぞれの回転軸に取り付けられたプーリ４４ａ、４４ｂと、プーリ４３とプーリ４４ａを連結するベルト４５ａと、プーリ４３とプーリ４４ｂを連結するベルト４５ｂと、本体４０に設けられたエアシリンダ４６と、エアシリンダ４６に取り付けられた保持アーム４１ｃと、保持アーム４１ｃの先端に取り付けられたローラ４２ｃとによって構成されている。
【００５２】
このような構成のボイラ水管の走査装置においては、エアシリンダ４６を作動させて、保持アーム４１ｃを伸縮させることにより、左側に位置するボイラ水管１３ａにローラ４２ａとローラ４２ｂを、右側に位置するボイラ水管１３ｂにローラ４２ｃをそれぞれ適切な押し付け力で当接させることによって、３個のローラと２本のボイラ水管との間の摩擦力によって走査装置を保持する。
【００５３】
そして、回転駆動用モータを駆動することにより、プーリ４３、ベルト４５ａ、プーリ４４ａを介してローラ４２ａを回転駆動させ、プーリ４３、ベルト４５ｂ、プーリ４４ｂを介してローラ４２ｂを回転駆動させる。
【００５４】
これによって、２本のボイラ水管１３ａ、１３ｂを軌道として、水平方向に安定した姿勢で走行することができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明のボイラ水管の走査装置は、ボイラ水管群の中に入り込み、ボイラ水管管の外側壁とローラとの摩擦力で装置を保持しながら、ボイラ水管とのボイラ水管の間隙を走行するようにしているので、ボイラ水管の全体的な使用状態を精度良く検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置の動作機構の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置の走行状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置が上下方向へ移動する際の動作工程図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置におけるローラ形状の他の例を示した説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るボイラ水管の走査装置における全体構成を示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１　ボイラ水管の走査装置
２　本体
２ａ　上部本体
２ｂ　下部本体
４ａ、４ｂ　上部保持アーム
５ａ、５ｂ　下部保持アーム
６ａ〜６ｄ　上部ローラ
６ａ〜６ｄ　下部ローラ
１０　ボイラ
１１　ボイラ水管
１２ａ、１２ｂ　ボイラ水管
１３ａ、１３ｂ　ボイラ水管
１４ａ、１４ｂ　ボイラ水管
１５ａ、１５ｂ　ボイラ水管
２１　カメラ
２２　制御装置
２３　監視装置
３１　ピニオン
３２ａ、３２ｂ　ラック
３３、３４ａ、３４ｂ　プーリ
３５ａ、３５ｂ　ベルト
４０　本体
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ　保持アーム
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ　ローラ
４３、４４ａ、４４ｂ　プーリ
４５ａ、４５ｂ　ベルト
４６　エアシリンダ
【図１】
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【図２】
2004069263.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004069263.tif 000006
【図５】
2004069263.tif 000007
【図６】
2004069263.tif 000008
【図７】
2004069263.tif 000009