(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置される複数の管板に直角になるように前記管板の管穴に熱交換用の管を挿入するときに前記管板の心出しをするための心出し装置において、
心出しをするときに前記管板に接触される平坦面を備えたフランジと、
前記フランジを貫通するとともに前記フランジの前記平坦面に対して直角をなすように前記フランジに固定された筒状部材であって、心出しをするときに前記管穴内に前記管穴の中心と同心となるように挿入され、かつ、前記管穴から突出する突出部を備えている筒状部材と、
心出しをするときに、前記筒状部材の前記突出部を介して前記フランジの前記平坦面が前記管板に全面的に圧接されるように固定して、前記筒状部材を前記管板に対して直角な状態に保持する固定手段と、
前記フランジに取り付けられた支持体と、
前記支持体に定められた姿勢で支持されるレーザー光を発射させるためのレーザー光発射装置と、
前記支持体に設けられ、レーザー光が前記筒状部材の筒内の中心であり前記管穴の中心である中心線上を通過して前記フランジに対して直角に発射されるように、前記レーザー光発射装置の姿勢を定めることが可能なように構成された位置決め手段とを有することを特徴とする心出し装置。
【請求項２】
前記位置決め手段は、
前記レーザー光発射装置を上下方向の微小移動の調整が可能なように前記支持体の前記フランジに近い第１位置で支持するように設けられた第１支持調整手段と、
前記レーザー光発射装置を上下方向の微小移動の調整が可能で該調整がされると上下方向の動きが拘束されるように前記支持体の前記第１位置から離れた第２位置で支持するように設けられた第２支持調整手段と、
前記レーザー光発射装置を横方向の微小移動の調整が可能で該調整がされると前記横方向の動きが拘束されるように前記支持体の前記第１位置から離れた第３位置で支持するように設けられた第３支持調整手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の心出し装置。
【請求項３】
前記熱交換器は、長管型多段フラッシュ式海水淡水化装置の凝縮器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の心出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列に配置される複数の管板に直角になるように前記管板の管穴に熱交換用の管を挿入するときに前記管板の心出しをするための心出し装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の多段フラッシュ式海水淡水化装置（例えば特許文献１、２参照）の蒸発装置の管板の心出しは、一般的にはピアノ線や凧糸を使用し、多数の管板及びそれらの中間の管支持板の全てに１本の管が通過する管板面上の少なくとも２箇所の管穴にピアノ線等を通し、これを基準として全ての管板及び支持板をぞれらの管穴の中心が一致し中心線に直角になるように位置決めする方法で実施されていた。又、管板面を支持面に当てて管板の直角を出す心出し装置を使用した熱交換器のチューブバンドル組立用治具も提案されている（例えば特許文献３参照）
一方、レーザー光線を使用した心出し装置としては、復水器の一方側及び他方側の管板のそれぞれにホルダ５によって保持されるレーザー発信器１及びそのレーザー光を受光するレーザー受光装置２を取り付け、中間の管板にレーザー光を通して心出しするようにした位置計測装置が提案されている（特許文献４参照）。この装置では、レーザー発信器を取り付けたホルダのノズル部を管板Ｐｔの管穴に挿入し、管板に対面するホルダ面にマグネット７を埋め込み、特に記載されていないが、ノズル部でガイドしカラー８を介してマグネットの吸着力でホルダを管板面に固定するようにしている。又、ホルダのレーザー発信器取付部を部分球面にしてレーザー発信器を回転させてレーザー光の発射方向を調整可能にした装置も示されている。
【特許文献１】特開昭５５−０８１７０２号
【特許文献２】特開平０７−２０４６２１号
【特許文献３】実開昭６１−１６３１６８号
【特許文献４】特開２００１−１６５６１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来技術において、ピアノ線等を使用する心出し方法では、全ての管板及び管支持板の対応する穴の全てにピアノ線等を通す必要があるために、心出しに非常に手間がかかるという問題があった。又、心出しされる管板をこれに挿入される管に直角にするのが極めて難しいという問題があった。一方、チューブバンドル組立用治具を使用する装置では、特に多段フラッシュ蒸発装置のような大型の熱交換器用では、治具が大型になって取り扱いが容易でないという問題があった。
【０００４】
レーザー光を使用した心出し装置では、マグネットの吸着力でホルダを管板面に固定しているため、海水淡水化装置の凝縮器のように通常銅−ニッケル合金のような非磁性体が使用されている管板では、ホルダを管板面に押し付けることができないので、ホルダを正確に位置決めすることができない。又、部分球面でレーザー発信器を回転させて一度に三次元的にレーザー光の発射方向を調整するようにしているため、細かい操作が非常に難しく精度のよい光軸の調整が困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、簡単な操作で精度よく管板の心出しをすることができる心出し装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１の発明は、並列に配置される複数の管板に直角になるように前記管板の管穴に熱交換用の管を挿入するときに前記管板の心出しをするための心出し装置において、心出しをするときに前記管板に接触される平坦面を備えたフランジと、前記フランジを貫通するとともに前記フランジの前記平坦面に対して直角をなすように前記フランジに固定された筒状部材であって、心出しをするときに前記管穴内に前記管穴の中心と同心となるように挿入され、かつ、前記管穴から突出する突出部を備えている筒状部材と、心出しをするときに、前記筒状部材の前記突出部を介して前記フランジの前記平坦面が前記管板に全面的に圧接されるように固定して、前記筒状部材を前記管板に対して直角な状態に保持する固定手段と、前記フランジに取り付けられた支持体と、前記支持体に定められた姿勢で支持されるレーザー光を発射させるためのレーザー光発射装置と、前記支持体に設けられ、レーザー光が前記筒状部材の筒内の中心であり前記管穴の中心である中心線上を通過して前記フランジに対して直角に発射されるように、前記レーザー光発射装置の姿勢を定めることが可能なように構成された位置決め手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、上記に加えて、前記位置決め手段は、前記レーザー光発射装置を上下方向の微小移動の調整が可能なように前記支持体の前記フランジに近い第１位置で支持するように設けられた第１支持調整手段と、前記レーザー光発射装置を上下方向の微小移動の調整が可能で該調整がされると上下方向の動きが拘束されるように前記支持体の前記第１位置から離れた第２位置で支持するように設けられた第２支持調整手段と、前記レーザー光発射装置を横方向の微小移動の調整が可能で該調整がされると前記横方向の動きが拘束されるように前記支持体の前記第１位置から離れた第３位置で支持するように設けられた第３支持調整手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明に加えて、前記熱交換器は長管型多段フラッシュ式海水淡水化装置の凝縮器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、請求項１の発明においては、管板の心出し装置が、心出しをするときに管板に接触される平坦面を備えたフランジと、このフランジを貫通してその平坦面から直角の方向に出ていて心出しされる管板の管穴に入る寸法を持ち心出しをするときに管穴に入れられると管穴から突出する突出部を備えていてフランジに固定されている筒状部材とを有するので、フランジに固定されている筒状部材を管板の管穴に入れ、フランジの平坦面を管板の一方側の面に沿わせた状態にして、筒状部材の突出部を管穴を通過させて管板の他方側の面から突出させることが可能になる。そして、この状態で、フランジを貫通した筒状部材の筒内の空間をその両端側に開口させることができる。
【００１０】
又、心出し装置は、管板の心出しをするときにフランジの平坦面を突出部を介して管板に全面的に圧接可能にするように形成されている固定手段を有するので、この固定手段によってフランジの平坦面を管板に全面的に圧接させることにより、フランジと管板との圧接関係を固定し、筒状部材の管板に対する直角状態を維持することができる。
【００１１】
突出部を利用した固定手段としては、例えば突出部にネジを形成しそれに螺合するナット等の締め付け部材を用いることができる。そして、突出部を利用した締め付け部材等によってフランジを管板に十分な力で圧接させることにより、フランジ及びこれに取り付けられる部分の重量及びそれに伴って発生するモーメントを平坦面と管板面との間の垂直力及びそれに付随して発生する摩擦力によって支持しつつ、接触面の全体に十分な面圧を残存させ、前記の如く管板に対して筒状部材を確実に直角な状態にして保持することができる。
【００１２】
又、フランジに支持体を取り付け、支持体にレーザー光を発射させるためのレーザー光発射装置を支持させているので、フランジを管板に取り付けることにより、支持体を介してレーザー光発射装置を管板に取り付けることができる。
【００１３】
又、支持体でレーザー光発射装置を支持するために支持体に位置決め手段を設けて、レーザー光発射装置から発射されるレーザー光が、筒状部材の筒内で管穴の中心を通過してフランジに直角の方向に発射されるようにレーザー光発射装置の姿勢を定められるようにしているので、一度位置決め手段を操作して上記のように姿勢を定めるだけで、その後は、フランジを管板に取り付けるだけで、レーザー光を管板に直角の方向に発射させことができる。熱交換器では、多数の管板やそれらの中間の管支持板が設けられることが多いので、それらの心出しをする場合には、仮に、最初にレーザー光発射装置の予め定められた姿勢を確認するとしても、その操作は一度だけであるから、結局簡単な操作でレーザー光を管板に直角な方向に発射させることができる。
【００１４】
その結果、熱交換器において、複数の管板と必要に応じて設けられる管板間の管支持板との組み合わせからなる心出しされるべき管板構造体において、例えば一端側の基準管板と他端側の最終管板とを、管板構造体として組み立てられたときの状態に近い状態にするうように、基準管板を固定して最終管板を基準管板と平行で心出しされた位置に近い位置に配置し、基準管板の外側の少なくとも２箇所にフランジを取り付け、最終管板の内側に通常のレーザー心出し方法と同様にレーザー光を結像させるための標的を取り付け、レーザー光発射装置から基準管板に直角の方向にレーザー光を発射させ、これを標的に結像させ、基準管板と平行な状態を維持しつつ最終管板を動かし、レーザー光の結像した位置が標的の中心になるようにすることにより、最終管板の心出しをして、両管板を、レーザー光を介して相互に対応する管穴の中心線に直角な状態に配置することができる。他の管板及び管支持板も同様にして心出しして配置することができる。
【００１５】
以上のような心出し操作では、心出し装置を基準管板に取り付けると、その後は、管支持板及び中間管板に標的を取り付け、レーザー光発射装置で通常の場合と同様に焦点調整をするだけの操作をすればよいので、多数の管支持板及び中間管板の心出しを極めて容易に能率良く迅速に行うことができる。そして、従来のピアノ線等を使用した心出しに較べて、作業時間及び作業にかかる手間を大幅に削減することができる。
【００１６】
又、管板間の対応する管穴の中心を結んだ中心線と管板とが、フランジの平坦度やレーザー光の角度調整精度に対応して必然的に精度良く直角になるため、それらの心出しの精度を十分良くすることができる。即ち、従来のレーザー光を使用した心出し方法において、精度良く直角を得ることが難しかったという問題が解決される。
【００１７】
そして、このように管板及び管支持板の高精度の心出し及びその状態での取付により、管の管穴への挿入時に余分な抵抗が発生せず、管の挿入が容易になると共に、挿入状態が良くなり、管に無理が外力がかかるような不具合の発生をなくすることができる。又、管板間の流体のシール性を向上させることができる。
【００１８】
請求項２の発明においては、レーザー光が筒状部材の筒内で管穴の中心を通過してフランジに直角の方向に発射されるようにレーザー光発射装置の姿勢を定めてこれを支持するための位置決め手段が、レーザー光発射装置を上下方向の微小移動の調整が可能なように支持体のフランジに近い第１位置で支持するように設けられた第１支持調整手段を有するので、上下方向に直角な横方向でレーザー光が管穴の中心位置を通るように第１位置を定めることにより、上下方向という一方向の位置調整だけでレーザー光が管穴の中心位置を通るようにすることができる。
【００１９】
又、第２支持調整手段を設け、第１位置から離れた支持体の第２位置で、レーザー光発射装置を上下方向の微小移動の調整が可能で調整がされると上下方向の動きが拘束されるように支持するようにしているので、第２支持調整手段を操作することにより、レーザー光を上下方向においてフランジ面に直角に発射させることができる。
【００２０】
又、第３支持調整手段を設け、第１位置から離れた支持体の第３位置で、レーザー光発射装置を横方向の微小移動の調整が可能で調整がされると横方向の動きが拘束されるように支持するようにしているので、第３支持調整手段を操作することにより、レーザー光を横方向においてフランジ面に直角に発射させることができる。
【００２１】
以上のように、第１支持調整手段によってフランジに近い位置で上下方向位置を管穴の中心位置に調整し、第１位置から離れた第２及び第３位置で、上下方向及び横方向位置を別々に微調整して二次元位置を定めるので、レーザー光を確実に精度良くフランジ面に直角に発射させることができる。即ち、従来技術のように、レーザー光発射装置を球面上で直接同時に二次元的に調整してレーザー光の方向を定める場合には、微調整が難しく確実に精度良くレーザー光の向きを定められないという問題があるが、請求項２の発明では、この問題が解決される。
【００２２】
又、第１乃至第３支持調整手段によって一次元方向に３位置を調整するだけの操作により、レーザー光の発射される位置及び方向を定めることができるので、操作が極めて容易である。なお、第１支持調整手段ではフランジの近く位置でレーザー光発射装置の位置を調整するようにしているので、第１位置から離れた第２及び第３位置で第２及び第３支持調整手段によってそれぞれの位置を微調整しても、第１支持調整手段で定めたレーザー光の位置は殆ど変化しない。なお、必要により再度微調整するとしても、その操作は簡単である。
【００２３】
請求項３の発明においては、心出しのされる管板を備えた熱交換器が長管型多段フラッシュ式海水淡水化装置の凝縮器であるので、従来の方法では極めて難しかった大形の多数の管板とそれらの間の多数の管支持板の心出しを、容易に迅速に且つ精度良く実施することができる。そして、管穴と管との隙間を管表面でバランス良く最小にすることができるので、水蒸気によってガスシールされている海水淡水化装置の凝縮器の管板間のシール性を良くし、段各圧力差を精度良く維持して蒸発凝縮性能を良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１及び図２は本発明を適用した心出し装置の全体構成の一例を示し、図３は本例の心出し装置が適用されて心出しがされる管板の一例として長管型多段フラッシュ式海水淡水化装置の凝縮器の管板を含む部分の概略構造の一例を示す。
【００２５】
本例の心出し装置は、並列に配置される複数の管板１として管板１1 〜１7 に直角になるように管板１の管穴１a に熱交換用の管１１を挿入するときに通常管板１1 を基準として管板１2 〜１7 の心出しをするための装置であり、フランジ２、筒状部材である管筒３、固定手段４、支持体５、レーザー光発射装置６、位置決め手段７、等を有する。それぞれの管板１の間には、適当数の管支持板として本例ではそれぞれの管板間に４枚の管支持板１２が設けられている。なお図３（ｂ）では、管板間及び管支持板間の距離を管板寸法に比べて実物よりもかなり短く示している。又、図３（ａ）では管穴１ａを少ない数で大きく示しているが、実際には極めて多数の管穴１ａが明けられている。
【００２６】
フランジ２は、心出しをするときに管板１に接触される平坦面２ａを備えている。管筒３は、フランジ２を貫通してフランジ２の平坦面２ａから直角の方向としての縦方向Ｙのうち管板１2 〜１7 側の方向である前方向Ｙ1 に出ていて、管穴１ａに入る寸法として管穴１ａの直径ｄに近い直径ｄ1 を持ち、心出しをするときに、図１のように管筒３が管穴１ａに入れられると管穴１ａから突出する突出部３１を備えていて、フランジ２に固定されている。
【００２７】
直径ｄ1 とｄとの差は、管穴１ａへの管筒３の挿入が容易な範囲でできるだけ小さい値にされる。心出し装置を寸法の異なった複数の管板に使用するときには、ｄ1 を複数のｄのうちの最小のものに近い寸法にしておき、他の大きい直径ｄの管板に対しては、それらのｄに近い外径とｄ1 に嵌合する内径とを持つ外筒を使用することが望ましい。管筒３とフランジ２とは、本例では、フランジ２及び管筒３にネジ加工によって形成させた結合ネジ部２３でネジ込みによって固定されている。なお、これらの間は、溶接や一体削り出し等の他の手段で固定されていてもよい。
【００２８】
固定手段４は、心出しをするときにフランジ２の平坦面２ａを突出部３１を介して管板１の外面１ｂに全面的に圧接可能にするように形成されている。そのため、本例では、突出部３１にネジ３１ａを形成し、このネジにナット４１を螺合させている。なお、図示を省略しているが、ナット４１と管板１の内面１ｃとの間には通常ワッシャーが介装される。この例では、突出部３１、ネジ３１ａ、ナット４１、等が固定手段を構成している。
【００２９】
支持体５は、フランジ２に取り付けられていて、上下方向Ｚの上方において縦方向Ｙのうち後方向Ｙ2 の端で縦方向Ｙに直角な横方向Ｘに形成されている上支持板５１、上方の一部分をなし上支持板５１とＴ字状にフランジ２の上端とを結合している結合板５２、レーザー光発射装置６を支持するために上支持板５１と対向した部分を含み下方の全体に形成されている下支持板５３、上支持板５１と下支持板５３とを結合している横方向Ｘの両側の横支持板５４、等を備えた枠組状の構造になっている。それぞれの板はネジ止めで結合されている。符号５５及び５６は把手及び脚部である。又、符号５７は外光を遮蔽するためのフードである。以上のような構造を容易にするように、本例ではフランジ２を角形にしているが、円形にしてもよい。
【００３０】
レーザー光を発射させるためのレーザー光発射装置６は、上記の如く支持体５に支持されている。このレーザー光発射装置６は、詳細説明を省略するが、通常のものと同様の構造のものであり、一方向に一直線状にレーザー光を発射すると共に、その一直線上の任意の位置で結像するように焦点距離を調整できるようになっている。そのため焦点調整つまみ６１が設けられている。符号６２、６３はそれぞれメインスイッチ及び電線接続部である。
【００３１】
レーザー光発射装置６を支持体５で支持するための位置決め手段７は、支持体５に設けられていて、レーザー光が管筒３の筒内で管穴１ａの中心である中心線Ｃを通過してフランジ２に直角の方向である縦方向Ｙのうちの前方向Ｙ1 に発射されるようにレーザー光発射装置６の姿勢を定めることが可能なように形成されている。上記の焦点調整つまみ６１等は後方向Ｙ2 の端面に配置されている。
【００３２】
このような位置決め手段７は、例えば、Ｙ方向に離れた二位置のそれぞれでレーザー光発射装置６をＸＹＺの３次元方向に位置調整するような構成にされるが、本例では、以下のような第１、第２、第３支持調整手段７１、７２、７３で構成されている。
【００３３】
第１支持調整手段７１は、レーザー光発射装置６を上下方向Ｚの微小移動の調整が可能なように支持体５のフランジ１に近い第１位置として下支持板５３において前方向Ｙ1 の端である前側でＸ方向の中心になる下前側中心位置Ｐで支持するように設けられている。即ち、下支持板５３に取り付けられた調整ボルト７１ａ、詳細図示を省略しているが調整ボルト７１ａで支持調整され球面支持関係を形成するように設けられた球面座金７１ｂ等で構成されている。又本例では、図示を省略しているが、下前側中心位置ＰのＸ方向の両側に、前側位置での支持状態をより安定させるために前側両側位置でレーザー光発射装置６を支持する補助支持手段として丸頭ねじが設けられている。
【００３４】
第２支持調整手段７２は、レーザー光発射装置６を上下方向Ｚの微小移動の調整が可能でこの調整がされると上下方向の動きが拘束されるように前側中心位置Ｐから離れた支持体５の第２位置として下支持板５３及び上支持板５１においてＹ2 方向の端の後側でＸ方向の中心の上下後側中心位置Ｑ1 、Ｑ2 で支持するように設けられている。そのため本例では、下支持板５３に取り付けられた上下方向微調整用マイクロメータ７２ａ及びこれと上下方向に対称状に上支持板５１に取り付けられた上下方向調整用のスプリングネジ７２ｂが設けられている。なお、本例とは反対にマイクロメータ７２ａが上でスプリングネジ７２ｂが下の位置になっていてもよい。
【００３５】
第３支持調整手段７３は、レーザー光発射装置６を横方向Ｘの微小移動の調整が可能でこの調整がされると横方向Ｘの動きが拘束されるように前側中心位置Ｐから離れた支持体５の第３位置として横支持板５４において本例ではＹ2 方向の端の後側で上下方向の中心部分で横方向の両側面の横後側中心位置Ｒで支持するように設けられている。そのため本例では、図２（ｂ）において右側の横支持板５４のＲ1 位置に取り付けられた横方向微調整用マイクロメータ７３ａ及びこれと横方向に対称状に左側の横支持板５４のＲ2 位置に取り付けられた横方向調整用のスプリングネジ７３ｂが設けられている。なお、マイクロメータ７３ａが左でスプリングネジ７３ｂが右の位置になっていてもよい。
【００３６】
以上のような心出し装置が適用されて心出しがされる管板を持つ凝縮器を備えた長管型多段フラッシュ式海水淡水化装置（以下単に「海水淡水化装置」という）８は、図３に示す如く、本体８１、凝縮器８２、この部分を形成する仕切板８３、前記管板１、管穴１ａ及び管１１、本体８１に固定され管板１をネジ止めや溶接等によって取り付けている管板支持板８４、蒸発した水蒸気中のミスト分を除去するためのデミスタ８５、等で構成されている。
【００３７】
この装置では、図示を省略しているが、通常の装置と同様に、循環ポンプ及び加熱器によって通常１２０℃程度の温度まで加熱された海水等のブラインＢＲが本体１の底部で水路を形成するように流されて循環され、エゼクタ等の抽気装置によって管長さ方向に中間管板１2 〜１6 で仕切られた６区画のそれぞれの凝縮器８２の特定部分から各区画間で圧力差が生ずるようにオリフィス等を介して空気が抽出され、それぞれの区画で区画内の海水温度と飽和圧力に対応した飽和温度との温度差によってブラインがフラッシュ蒸発し、その中のミスト分が除去された水蒸気だけが凝縮器８２に流入し、管板１1 及び１7 がカバーで閉鎖されて形成された水室に循環水となる冷却用の海水が供給されて冷却用の管１１内を流れて排出され、その間に水蒸気が冷却されて凝縮した凝縮清水ＦＷが凝縮器８２の底部に溜まって区画内を順次通過し、蒸留水ポンプによって最終的に生産された清水として取り出されるようになっている。
【００３８】
このような装置では、管板間距離Ｌは例えば２５ｍ程度にされる。そして、このような装置が例えば４基くらい直列に結合され、蒸発段が２４段からなる高効率の海水淡水化プラントとして構成される。その場合には、段間の圧力差が２０〜３０mmＨｇ程度にされ、この圧力差が維持されることによって上記の高効率が得られる。
【００３９】
以上のような心出し装置は、製造工場等における製造時に、レーザー光が縦Ｙ方向であり管穴１ａの中心線Ｃの方向に発射されるように調整される。この調整では、まずレーザー光発射装置６の光学系のアライメントが調整され、焦点調整つまみ６１で焦点距離を変化させたときの焦点が全て装置内のレンズの光軸であって次の操作で中心線Ｃの方向に向けられる光軸と一致するようにされる。この調整では、通常の装置と同様にコリメータが使用される。
【００４０】
次に、レーザー光の発射方向である上記光軸が管穴１ａの中心であり管筒３の筒内の中心である中心線Ｃの位置及び方向になるように位置決め手段７を操作する。即ち、第１支持調整手段７１では、これがレーザー光発射装置６を前側でＸ方向の中心になる下前側中心位置Ｐ、従って中心線Ｃの直下の位置で支持するように設けられているので、調整ボルト７１ａを操作して上下方向位置だけを調整する。
【００４１】
第２支持調整手段７２では、これがレーザー光発射装置６を後側でＸ方向の中心になる上下後側中心位置Ｑ、従って中心線Ｃの直下及び直上の位置で支持するように設けられているので、上下方向微調整用マイクロメータ７２ａを操作して上下方向位置を調整することによってレーザー光の上下方向の向きを調整し、中心線Ｃと一致させる。。この場合、必要に応じて、調整ボルト７１ａ及びマイクロメータ７２ａを再調整し、発射されるレーザー光の上方向の位置を再度中心線Ｃと一致するようにする。
【００４２】
このとき、第１支持調整手段７では球面支持構造が用いられているので、第２支持調整手段７２による微調整が前側の安定した支持状態の下で円滑に行われる。又、マイクロメータ７２の動きによるレーザー光発射装置６の変位は、対向して設けられているスプリングネジ７２ｂによって支持されつつ弾力的に吸収される。
【００４３】
第３支持調整手段７３では、これがレーザー光発射装置６を後側でＸ方向の両側で上下方向の中心位置になる横後側中心位置Ｒで支持するように設けられているので、横方向微調整用マイクロメータ７３ａを操作して横方向位置を微調整し、レーザー光の横方向Ｘの向きを調整する。第１及び第２支持調整手段７１、７２によれば、レーザー光発射装置６は、レーザー光の横方向の向きが最初からほぼ中心線Ｃの方向に向くように支持されているので、第３支持調整手段７では、これを更に精度良く調整することになる。この場合にも、第１支持調整手段７における球面支持構造により、第３支持調整手段７３による調整が前側の安定した支持状態の下で円滑に行われる。又、マイクロメータ７３ａの動きがスプリングネジ７３ｂによって弾性支持される。
【００４４】
以上の調整は、詳細説明を省略するが、通常光学系の調整に用いられるコリメータ及び垂直コリメータを使用して実施される。調整精度は、光軸と中心線Ｃとの心ずれ角度として±１分以内である。なお、レーザー光発射装置６の位置を横方向に微調整するため、レーザー光の光軸の横方向位置が中心線Ｃの位置からごく微小距離だけずれている可能性があるが、光軸と中心線とが平行であれば、このずれは管板間の長い距離によって増幅することはないので、全く問題にならない。以上の調整が完了すると、第１支持手段７１の図示しない丸頭ネジの位置を設定し、前側の支持状態をより安定させる。
【００４５】
図４は、以上のように調整された心出し装置を使用して海水淡水化装置８の凝縮器８２を構成する管板１の心出しをするときの状態を示す。
心出し装置は、例えば基準管板として管板１1 において、対角の２位置の管穴１ａＡ及び１ａＢに対して心出し装置Ａ、Ｂとして図１に示すように取り付けられる。このときには、心出し装置Ａ及びＢは、それぞれの管筒３を管穴１ａＡ及び１ａＢに挿入し、フランジ２の平坦面２ａを管板１1 の外面１ｂに押し付け、ナット４１を締め付けて両面を圧接させる。この操作だけで、心出し装置の取付が完了する。従って、心出し装置の取付は極めて簡単である。
【００４６】
図５は、例えば心出し装置Ａを基準管板１1 に取り付けたときの支持状態を示す。心出し装置Ａには、仮に力の関係を単純化して示すと、その重力Ｇによって発生する垂直力Ｖ及びモーメントＭ＝Ｇ×s 、これらを支持するために管板から受ける水平力Ｈ及びそれに伴う摩擦力Ｆ＝２μＨ、ナット４１を余分に締め付けるときの締め付け力Ｈ1 及びそれに伴う摩擦力Ｆ1 ＝２μＨ1 、等が作用する。締め付け力Ｈ1 は、フランジ面２ａと管板外面１b との間では、フランジ面２ａの面積をＳとすると、等分布荷重（Ｈ1 ／Ｓ）に近い状態で存在する。
【００４７】
フランジ２の高さｈは図示のｓより少し大きいが、仮にこれらが同じ値であるとすれば、Ｈ＝２Ｇとなり、例えばＨ1 ＝４Ｈ＝８Ｇとすれば、フランジ面及びナット面に生ずる全摩擦力（Ｆ＋Ｆ1 ）＝４μＧ＋１６μＧ＝２０μＧとなる。そして、管板１、フランジ２及びナット４１は、銅ニッケル合金等の金属製にされるため、これらの間の摩擦係数μは０．１５〜０．２程度になる。従って、合計摩擦力は３Ｇ〜４Ｇになる。その結果、Ｈ1 をＨの数倍まである程度大きくすれば、心出し装置を全くずれ落ちることなく安全に確実に管板１の接触面に維持することができる。
【００４８】
又、Ｈ1 を上記のようにすれば、モーメントＭによって離れようするフランジ２の上端をＨによって引き寄せて管板面に接触させた上で、前記（Ｈ1 ／Ｓ）の分布荷重によってフランジ面を管板面に全体的に圧接させることができる。即ち、Ｈ1 を適当て大きさにすることによって、モーメントＭを支持するために下端に集中して生ずる水平力Ｈの影響をなくし、フランジ面を管板面に完全に全面接触させ、管筒３を管板面に直角である中心線Ｃの方向に確実に向けると共に、レーザー光発射装置６を目的とする位置に確実に保持することができる。
【００４９】
一方、ナット４１を上記のように締め付けると、管筒３には１０Ｇの引っ張り力が発生する。ここで、フランジ２を含む支持体５及びレーザー光発射装置６の総質量は通常５kg
程度以下になる。その結果、管筒３の引っ張り力は（Ｈ＋Ｈ1 ）は５００Ｎ程度になる。又、管１１及び管穴１ａの直径ｄは、海水淡水化装置では通常の大型の熱交換器と同様に１９mm程度にされ、場合によっては１６mm程度にされる。そして、管筒３の直径ｄ1 もこれらの直径に近い直径にされる。その結果、ネジ溝の深さや筒内空間の直径を考慮しても、管筒３の有効断面積は少なくとも１００mm2 程度より大きい値になる。又、銅−ニッケル合金等では、抗張力は４００Ｎ／mm2 程度以上である。従って、管筒３の引っ張り強度は全然問題にならない。そして、この点では、前記締め付け力Ｈ1 を更に十分大きい値にすることも可能である。
【００５０】
なお、ナット４１に上記５００Ｎの引っ張り力を発生させるために、摩擦力に抗してスパナ等でナットを回転させる力は、摩擦力を１００Ｎとしてもその１／１０程度、即ち１０Ｎ程度の十分軽い力になる。従って、以上のような心出し装置の取付作業は極めて容易なものである。
【００５１】
以上の心出し装置の取付により、フランジ２を介して、予め光軸がフランジ２に直角である中心線Ｃの方向に向くように調整されているレーザー光発射装置６を支持した支持体５の姿勢が定まる。そして、管筒３がフランジ２に直角になるように取り付けられているので、中心線Ｃは管筒３の筒内の中心を通過する。                                        
【００５２】
次に、管板１1 の管穴１ａＡ、１ａＢに対応する目標管板としての管板１7 の管穴１ａＡ、１ａＢにレーザー受光部となる図６に示す標的９Ａ、９Ｂを取り付ける。標的９Ａ、９Ｂは、ボルト状部材を形成しているリング部９１及び軸部９２、ナット９３等で構成されていて、中心Ｏを中心として同心円９４が描かれている。標的の取付作業は、軸部９２を管穴１ａに通してナット９３を締め付けるだけである。従って、この作業も極めて簡単である。
【００５３】
基準管板１1 は、管板支持板８４に図示しないボルトによって所定の位置に鉛直状態で固定取付されている。目標管板１7 は、上部の管板支持板８４から鉛直に吊り下げられ、取付ボルトを完全に締め付ける前の状態で管板支持板８４に仮取付され、基準管板１1 と平行になるように支持されている。
【００５４】
この状態で、心出し装置Ａ、Ｂのレーザー光発射装置６のメインスイッチ６２をオンにしてレーザー光を発射し、焦点調整つまみ６１を操作し、管板１1 から約２５ｍ離れた管板１7 の標的９Ａ及び９Ｂ上に結像させる。心出し前のこのときには、結像位置が中心ＯＡ及びＯＢに一致しないのが通常であるため、管板１7 を鉛直の吊り下げ状態を保持しつつ平行移動させ、二箇所の結像位置を共に中心ＯＡ及びＯＢと一致させる。それにより、最終管板１7 が心出しされたことになるので、この姿勢を保持しつつ、管板１7 を管板支持板８４に取り付けてその位置を固定させる。なお、管板面の二箇所の位置で心出しをすれば、他の全ての管穴も心出しできていることになるが、場合により、確認用として三箇所に心出し装置を取り付けるようにしてもよい。
【００５５】
ここで、発射されたレーザー光の光軸は、フランジ２、従って管板１1 に直角な中心線Ｃの方向に向いていて、その光軸上で上記中心ＯＡ及びＯＢでレーザー光を結像させるので、管板１1 と１7 とは、互いに平行で、且つ、対応する管穴１ａＡ及び１ａＢを含み対応する全ての管穴１ａの中心を結ぶ線に対して直角になる。
【００５６】
なお、本発明を適用した心出し装置を使用した以上のような管板１7 の心出し及び取付操作によっても、心出し装置の製作所における調整精度を、通常±１分以内の心ずれ角度にするので、管板１1 と１7 の平行ずれによる中心線との傾斜角を完全に０にすることはできない。しかし、上記のうちの最大のずれ角度１分が発生したとしても、その程度のずれ角度は、管穴１ａへの管１１の挿入状態に全く影響しないといえる程度である。
【００５７】
即ち、最大１分の心ずれ角度αを図７に仮に極端に大きく表わすと、仮に短く短縮して示している管板１1 と１7 の直径ｄの管穴に管１１を通そうとすると、その直径が（ｄ−δｄ）でないと直線状に円滑に通らなくなる。しかし、仮にαが最大の１分であったとしても、それによって生ずる隙間δｄは、管板の厚みが５０mmのときに、δｄ≒（５０π／１８０）／６０≒０．０１４５mm≒１５μｍという微小値になる。従って、この程度の心ずれ角度αは、管を管穴に通すときに全く影響を及ぼさない。
【００５８】
一方、従来の心出し方法では、図８（ａ）に示すように、管板１1 と管板１7 や図示を省略している他の中間管板とが平行であっても、上から見たり横から見たときに、対応する管穴１ａＡ、１ａＢの中心を結ぶ線ＬｃＡ、ＬｃＢが管板面に対して傾斜し、管板１1 と他の管板とが左右や上下等の何れかの方向にずれて平行四辺形状に心出しされる。この状態を図７と同様に示すと、角度βでずれた状態を示す図８（ｂ）のようになる。そして、従来の心出し方法では、βは１°程度になることがあった。その場合には、δｄが１mm近くの値になり、管１１の円滑な挿入ができず、管が曲がったり管にきず付きが生ずることもあるというような不具合が生じていた。従って、本発明を適用した心出し装置を使用することにより、このような従来の心出しにおける大きな問題点の１つが解決されることになった。
【００５９】
基準管板１1 の外面１ｂ及びこれに接触されるフランジ２の平坦面２ａは当然に精度良く機械加工されているため、心出し装置が管板に取り付けられるとレーザー光は精度良く管板に直角である中心線Ｃの方向に発射されているので、通常、上記のように、心出し装置及び標的の取付後、直ちに焦点調整と心出しをして最終管板１7 を固定取付すればよい。
【００６０】
なお、心出し装置が運搬中や保管中等に何らかの衝撃等の影響を受けていて、位置決め手段７で位置決めした状態が多少変わっていたり、管板面が多少凹凸状になっていてこれに沿わせたフランジの平坦面２ａが僅かに傾斜して中心線Ｃが管板１に直角になっていないような可能性もあり得るため、実際の心出しに当たっては、その前に、レーザー光発射装置６の光軸が中心線Ｃと一致しているかどうかを再確認するようにしてもよい。
【００６１】
その場合には、予め定めた凝縮器８２の固定された基準位置等から実測し、最終管板１7 の標的の中心Ｏが、心出しされるべき位置になるように最終管板１7 を位置決めし、レーザー光の焦点が、このようにして定められた中心Ｏと一致しない場合には、位置決め手段７を再調整し、その焦点の方を中心Ｏに一致させる。このような操作をする場合には、多少の時間が必要になるが、一度だけの操作であるため、全ての管板及び支持板の心出しと固定取付との全体の時間から見れば、このような操作時間は殆ど問題にならない。
【００６２】
上記の何れかの操作で最終管板１7 の心出し及び固定取付が終了すると、その後は、１7 のときと同じ方法で基準管板１1 に近い側から順次、管支持板１２を１枚づつ４枚、管板１2 、管支持板１２を１枚づつ４枚、というように心出し及び固定取付を実施して行く。この場合、中間管板１2 〜１6 及び管板間の管支持板１２は、目標管板１7 と同様に、心出し前には、上部の管板支持板８４から鉛直に吊り下げられた状態で管板支持板８４に仮取付され、基準管板１1 と平行な状態で支持されている。そして、全ての管支持板及び中間管板に対して最終管板のときと同じように心出し操作をして行くことにより、これらの全てを精度良く心出しして固定取付することができる。
【００６３】
上記のような管支持板及び中間管板の心出し操作では、その全ての操作が心出し装置Ａ、Ｂを基準管板１1 に取り付けた状態において、位置決め手段７を操作することなく、それぞれの管支持板及び中間管板に標的９Ａ、９Ｂの取付と焦点調整つまみ６１による焦点合わせだけの操作をすればよいので、多数の管支持板及び中間管板の心出しを極めて容易に且つ能率良く迅速に行うことができる。
【００６４】
即ち、従来のピアノ線等を使用した心出しでは、多数の管支持板及び中間管板のそれぞれの心出し毎に、基準管板１1 と最終管板１7 との間に張った線の一方側を取り外して次に心出しする管穴に通し、再び最終管板１7 の位置まで張り、その状態で同時に２本の線で心出しをするという、難しいと共に時間や人手が多くかかる作業をしていたが、このように作業を全く不要にすることができる。
【００６５】
又、基準管板１1 の管穴の中心と管支持板及び中間管板の対応する管穴の中心とを結んだ中心線とこれらの管支持板及び中間管板とが必然的に精度良く直角になるため、それらの心出しの精度を十分良くすることができる。即ち、従来のレーザー光を使用した心出し方法では、精度良く上記のような直角を得ることが難しいという問題があったが、本発明の適用によってこの問題が解決される。
【００６６】
そして、このように管板及び管支持板の高精度の心出し及びその状態での取付により、管穴への管の挿入が容易になると共に、挿入状態が良くなり、管に無理が外力がかかったり管が曲げられるような不具合の発生をなくすることができる。又、海水淡水化装置では、管穴と管との隙間が管表面でバランス良く最小になるので、水蒸気によってガスシールされている管板間のシール性が良くなり、各段間圧力差を精度良く維持して蒸発凝縮性能を良くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、海水淡水化装置の凝縮器等の大型の熱交換器の管板の心出しに極めて好都合に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（ａ）は本発明を適用した心出し装置の全体構造の一例を示す一部断面を含む正面図で、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は上記心出し装置の平面図及び側面図である。
【図３】上記装置で心出しされる管板を備えた長管型多段フラッシュ式海水淡水化装置の説明図で、（ａ）は断面状態を示し（ｂ）は管束の側面状態を示す。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は上記海水淡水化装置の図に心出し装置及び標的を取り付けた状態を示す説明図である。
【図５】管板に心出し装置を取り付けたときの力の状態を示す説明図である。
【図６】（ａ）は標的を管板に取り付けた状態を示す断面図で（ｂ）は標的の表面を示す正面図である。
【図７】管板がずれて心出しされたときの状態を示す説明図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は従来の心出し方法で管板がずれて心出しされたときの状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１1 〜１7         管板
１ａ                  管穴
１Ａ、１Ｂ            心出し装置
２                    フランジ
２ａ                  平坦面
３                    管筒（筒状部材）
４                    固定手段
５                    支持体
６                    レーザー光発射装置
７                    位置決め手段
８                    海水淡水化装置、長管型多段フラッシュ式海水淡水化装置
１１                  管（熱交換用の管）
３１                  突出部（固定手段）
３１ａ                ネジ（固定手段）
４１                  ナット（固定手段）
７１                  第１支持調整手段
７２                  第２支持調整手段
７３                  第３支持調整手段
７１ａ                調整ボルト（第１支持調整手段）
７１ｂ                球面座（第１支持調整手段）
７２ａ                上下方向微調整用マイクロメータ（第２支持調整手段）
７２ｂ                スプリングネジ（第２支持調整手段）
７３ａ                横方向微調整用マイクロメータ（第３支持調整手段）
７３ｂ                スプリングネジ（第３支持調整手段）
８２                  凝縮器
Ｃ                    中心線（管穴の中心）
ｄ1                   管穴の直径に近い直径（管穴に入る寸法）
Ｐ                    上前側中心位置（第１位置）
Ｑ1 、Ｑ2             上下後側中心位置（第２位置）
Ｒ，Ｒ1 ，Ｒ2         横後側中心位置（第３位置）
Ｙ，Ｙ1               縦方向、前方向（直角の方向）
【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】
0004721841.tif 000007
【図７】
0004721841.tif 000008
【図８】
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