(57)【要約】【課題】ボイラ水管群内を自在に移動することができ、作業員に負担をかけることなくボイラ水管群の検査や清掃が行えるようにするためのボイラ水管群内移動装置を提供する。【解決手段】ボイラ水管群内移動装置２は、ローラをボイラ水管に押し付けて自身を保持しながら管軸方向及び上下方向に移動する水管群走行装置３と、ボイラ水管群１の最上段のボイラ水管３１上に配置され、水管群走行装置３を収納する収納部１８と、収納部１８を管列方向に移動させるクローラ１９、２０とを有する管列方向移動装置４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ水管群内を管軸方向、上下方向及び管列方向に移動するボイラ水管群内移動装置であって、
ボイラ水管群内を管軸方向及び上下方向に移動する水管群走行装置と、
ボイラ水管群の最上段のボイラ水管の上又は最下段のボイラ水管の下に配置され、前記水管群走行装置を収納する収納部と、該収納部を管列方向に移動させる移動機構とを有する管列方向移動装置と
を備えたことを特徴とするボイラ水管群内移動装置。
【請求項２】
前記水管群走行装置は、上下方向に伸縮可能な本体と、本体の上部及び下部のそれぞれの前後に取り付けられた保持機構を介して設けられ、本体両側のボイラ水管に押し当てられて回転するローラと、該ローラを回転させる回転駆動機構とを有し、前記保持機構を作動させて前記ローラをボイラ水管に押し付けて自身を保持しながら管軸方向及び上下方向に移動する水管群走行装置であることを特徴とする請求項１に記載のボイラ水管群内移動装置。
【請求項３】
本体の上部及び下部の前後に取り付けられた保持機構は、それぞれ独立に作動してローラをボイラ水管に押し付けることを特徴とする請求項２に記載のボイラ水管群内移動装置。
【請求項４】
管列方向移動装置の停止位置を修正するための停止位置修正機構を備え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群内移動装置。
【請求項５】
ボイラ水管を清掃するための清掃手段を搭載していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のボイラ水管群内移動装置。
【請求項６】
ボイラ水管を検査するための検査手段を搭載していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のボイラ水管群内移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却炉等で発生する排熱回収を行なうボイラにおいて、その内部に設置されているボイラ水管の清掃や検査のために、ボイラ水管群内を移動するボイラ水管群内移動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉には、廃ガスから熱エネルギーを回収するためにボイラが設けられており、ボイラ内には水や水蒸気の通る多数のボイラ水管が設置されている。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。
【０００３】
このボイラ水管群の間を高温の廃ガスが通過する際に、廃ガスとボイラ水管との間で熱交換が行なわれ、廃ガスの熱エネルギーが回収されるが、同時に廃ガスに含まれる灰等がボイラ水管の表面に付着して堆積し、熱交換効率や廃ガス通過量の低下を引き起こすので、定期的に焼却炉を停止して、水管表面の灰付着状況を調べる検査作業や付着した灰を除去する清掃作業が行なわれる。また、灰を除去した後も水管の腐食状況を調べる検査作業が行なわれる。
【０００４】
従来の清掃作業は、作業員がボイラ内に入り、ボイラ水管群とボイラ水管群の間に位置して、付着した灰を冶具で剥ぎ取ったり、ショットブラストをかけたりすることで行っている。また、検査作業についても、作業員がボイラ内に入り、ボイラ水管群とボイラ水管群の間に位置して、目視検査や超音波プローブによってボイラ水管の肉厚測定を行なっている。
【０００５】
しかし、ボイラ水管群とボイラ水管群の間は非常に狭く、また、ダイオキシンの暴露防止用の保護具を着用してボイラ内に入らなければならないので、従来の清掃作業や検査作業は、作業員に大きな負荷がかかっている。
【０００６】
この問題に対応するために、ボイラ内の配管検査の省力化を狙った管検査装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
前記特許文献１に記載の管検査装置は、図１１に示すように、配管群１０２の上方に管軸方向に沿って敷かれたレール１１１、１１２上を台車１１３が走行し、台車１１３から昇降自在に吊り下げられた検査用デバイス１１４を配管１０４と配管１０５の隙間に下ろして、検査用デバイス１１４に搭載した検査器１１７で配管の検査を行なおうというものである。
【特許文献１】特開平７−１４５９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記特許文献１に記載の装置では、検査用デバイスをボイラ水管の管列方向に移動させる場合は、走行レールを敷き直す必要があり、その都度作業員が敷き直し作業のためにボイラ内に入らなければならない。ボイラ内は非常に狭く、狭い場所での敷き直し作業となるため、作業員に負荷がかかる。
【０００９】
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、ボイラ水管群内を自在に移動することができ、作業員に負担をかけることなくボイラ水管群の検査や清掃が行えるようにするためのボイラ水管群内移動装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の特徴を有する。
【００１１】
［１］ボイラ水管群内を管軸方向、上下方向及び管列方向に移動するボイラ水管群内移動装置であって、
ボイラ水管群内を管軸方向及び上下方向に移動する水管群走行装置と、
ボイラ水管群の最上段のボイラ水管の上又は最下段のボイラ水管の下に配置され、前記水管群走行装置を収納する収納部と、該収納部を管列方向に移動させる移動機構とを有する管列方向移動装置と
を備えたことを特徴とするボイラ水管群内移動装置。
【００１２】
［２］前記水管群走行装置は、上下方向に伸縮可能な本体と、本体の上部及び下部のそれぞれの前後に取り付けられた保持機構を介して設けられ、本体両側のボイラ水管に押し当てられて回転するローラと、該ローラを回転させる回転駆動機構とを有し、前記保持機構を作動させて前記ローラをボイラ水管に押し付けて自身を保持しながら管軸方向及び上下方向に移動する水管群走行装置であることを特徴とする前記［１］に記載のボイラ水管群内移動装置。
【００１３】
［３］本体の上部及び下部の前後に取り付けられた保持機構は、それぞれ独立に作動してローラをボイラ水管に押し付けることを特徴とする前記［２］に記載のボイラ水管群内移動装置。
【００１４】
［４］管列方向移動装置の停止位置を修正するための停止位置修正機構を備え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群内移動装置。
【００１５】
［５］ボイラ水管を清掃するための清掃手段を搭載していることを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載のボイラ水管群内移動装置。
【００１６】
［６］ボイラ水管を検査するための検査手段を搭載していることを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載のボイラ水管群内移動装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のボイラ水管群内移動装置によって、ボイラ水管群内を自在に移動することができ、検査手段や清掃手段を搭載することで、ボイラ水管群内のボイラ水管の検査や清掃を作業員に負担をかけることなく効率的に行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を、図１〜図７を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係るボイラ水管群内移動装置を示す斜視図であり、ボイラ水管群１内に本発明の一実施形態に係るボイラ水管群内移動装置２が配置されている状態を示している。
【００２０】
ボイラ水管群内移動装置２は、ボイラ水管とボイラ水管の隙間に入り込み、管軸方向と上下方向に移動する水管群走行装置３と、ボイラ水管群１の最上段のボイラ水管３１上に配置され、水管群走行装置３を収納してボイラ水管群１の管軸方向と直交する水平方向（管列方向）に移動する管列方向移動装置４で構成されている。
【００２１】
図２は、水管群走行装置３の斜視図である。水管群走行装置３は、本体５と上部保持機構６ａ、６ｂ、下部保持機構６ｃ、６ｄを有している。本体５は、上部フレーム５ａと下部フレーム５ｂからなり、下部フレーム５ｂが上部フレーム５ａに収納する入れ子構造となっている。本体５内には伸縮機構（図示せず）があり、上下方向に伸縮できるようになっている。上部保持機構６ａ、６ｂは、上部フレーム５ａの前後に取り付けられており、下部保持機構６ｃ、６ｄは、下部フレーム５ｂの前後に取り付けられている。
【００２２】
図３に、上部フレーム５ａに取り付けられた保持機構６ａの構成を示す。図３（ａ）は、保持機構６ａの上面図であり、図３（ｂ）は、その側面図である。図３中、７は駆動モータであり、駆動モータ７の回転軸にプレート８を介してピニオン９が取り付けられている。ピニオン９は、ギヤ１０と噛み合っており、ギヤ１０は、ギヤ１１と噛み合っている。ギヤ１０には保持アーム１２が固定されており、ギヤ１１には保持アーム１３が固定されている。保持アーム１２、１３の先端には、それぞれローラ１４ａ、１５ａが水平方向に回転できるように取り付けられている。駆動モータ７が回転すると、ピニオン９が回転し、それによってギヤ１０、１１が回転して、保持アーム１２がギヤ１０の回転軸を中心に、保持アーム１３がギヤ１１の回転軸を中心に回転して、ローラ１４ａ、１５ａが保持機構６ａの左右方向に移動するようになっている。
【００２３】
そして、図２に示すように、上部フレーム５ａに取り付けられた保持機構６ｂは、保持機構６ａが左右反転した状態になっており、保持アーム１２、１３の先端にローラ１４ｂ、１５ｂが水平方向に回転できるように取り付けられている。
【００２４】
また、下部フレーム５ｂに取り付けられた保持機構６ｃは、保持機構６ａが上下反転した状態になっており、保持アーム１２、１３の先端にローラ１４ｃ、１５ｃが水平方向に回転できるように取り付けられている。
【００２５】
また、下部フレーム５ｂに取り付けられた保持機構６ｄは、保持機構６ｂが上下反転した状態になっており、保持アーム１２、１３の先端にローラ１４ｄ、１５ｄが水平方向に回転できるように取り付けられている。
【００２６】
そして、各保持機構６ａ〜６ｄはそれぞれ独立に作動するようになっている。すなわち、それぞれの保持機構に設けられている保持アーム１２、１３は、他の保持機構に設けられている保持アーム１２、１３とは独立して回転して、それぞれの駆動モータ７にかかる負荷が所定値になる位置で停止し、先端に取り付けられている２個のローラの間隔を個別に自動調整するようになっている。
【００２７】
さらに、図２及び図３に示すように、保持機構６ａには、ローラ１５ａを回転させるモータ１６がローラ１５ａに直結した形で取り付けられており、保持機構６ｂには、ローラ１４ｂを回転させるモータ１７がローラ１４ｂに直結した形で取り付けられている。
【００２８】
図４は、水管群走行装置３が保持機構６ａ〜６ｄによって保持されながら管軸方向に走行する状態を示している。図４中、３０はボイラ水管であり、各保持機構６ａ〜６ｄの保持アーム１２、１３を回動させて、保持アーム１２、１３の先端のローラ１４ａ〜１４ｄとローラ１５ａ〜１５ｄをその外側にあるボイラ水管３０の側面に押し付け、ローラ１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄとボイラ水管３０の間に生じる摩擦力によって水管群走行装置３が保持されている。そして、モータ１６、１７を駆動し、ローラ１５ａ、１４ｂを回転させることで、ボイラ水管３０の管軸方向に走行することができる。
【００２９】
なお、各保持機構６ａ〜６ｄはそれぞれ独立に作動するようになっているので、ボイラ水管３０の側面のどこかに局部的に灰の塊等が付着していて、ボイラ水管３０の側面同士の間隔が狭くなっている場合でも、その灰の塊に押し付けられたローラが受ける反力の増加に伴って、そのローラを取り付けている保持アームが、駆動モータ７の負荷が所定値になる位置まで回転し、ボイラ水管３０側面同士の間隔の変化に合わせて２個のローラの間隔を自動的に調整する。これによって、ボイラ水管３０の側面に局部的に灰の塊等が付着していてもそれに引っ掛かることなく、各ローラがボイラ水管３０の側面に沿って滑らかに走行することができる。また、ボイラ水管３０側面が局部的に変形して凹凸がある場合も、同様にして、各ローラがボイラ水管３０の側面に沿って滑らかに走行することができる。
【００３０】
一方、図５に管列方向移動装置４を示す。管列方向移動装置４は、水管群走行装置３を収納する収納部１８とクローラ１９、２０で構成されている。
【００３１】
収納部１８は、上下方向に２段、管列方向に２列の計４個の管状部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを有している。管状部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂは、ボイラ水管と同じ配管ピッチで配置されており、それぞれの管状部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの一端はプレート２３に固定され、他端はプレート２４に固定されている。
【００３２】
そして、水管群走行装置３のローラ１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄを管状部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの側面に押し付けることによって、ローラ１４ａ〜１４ｄ、１５ａ〜１５ｄと管状部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの間に生じる摩擦力で保持されながら、水管群走行装置３が収納部１８の中に収納される。
【００３３】
また、プレート２３、２４の下端の側面には、それぞれクローラ１９、２０が取り付けられており、クローラ１９、２０を駆動させることによって、管状部材の管軸方向がボイラ水管の管軸方向に一致するように配置された収納部１８を、最上段のボイラ水管３１の上面に沿って管列方向に移動させることができるようになっている。
【００３４】
その際、クローラ１９、２０は、サーボモータ（図示せず）によって、ボイラ水管の管列方向の配管ピッチと同じ距離だけ収納部１８を管列方向に移動するようになっており、収納部１８の管状部材２１ａ、２２ａ及び管状部材２１ｂ、２２ｂがそれぞれ最上段のボイラ水管３１の真上に位置するように停止する。
【００３５】
なお、クローラ１９、２０には、なにかの都合で、上記の所定の停止位置から外れて停止した場合に、停止位置を所定の停止位置に修正するための停止位置修正機構が設けられている。
【００３６】
図６は、その停止位置修正機構を示す図である。図６（ａ）に示すように、クローラ１９の内部に、左右一対の停止位置修正用アーム４１ａ、４１ｂが、ボイラ水管の管列方向配管ピッチと同一間隔で設けられている回転軸４２ａと回転軸４２ｂに取り付けられている。停止位置修正用アーム４１ａ、４１ｂは、図示しない駆動機構により初期位置から矢印方向に回動するようになっている。停止位置修正用アーム４１ａ、４１ｂの回動は、図６（ｂ）に示すように、その側面が最上段のボイラ水管３１の側面に当接する位置で停止するようになっている。なお、クローラ２０にも同様の停止位置修正用アーム４１ａ、４１ｂが設けられている。
【００３７】
これによって、クローラ１９、２０による移動中は、停止位置修正用アーム４１ａ、４１ｂをクローラ１９、２０の内部の初期位置に収納しておき、クローラ１９、２０が一旦停止すると、停止位置修正用アーム４１ａ、４１ｂを初期位置から回動停止位置まで回動させることにより、クローラ１９あるいはクローラ２０が所定の停止位置から外れて停止した場合でも、管列方向移動装置４を所定の停止位置に修正して停止させることができる。
【００３８】
以下に、ボイラ水管群内移動装置２がボイラ水管群１内を移動する動作を、図７と図８を参照しながら説明する。図７は、ボイラ水管群内移動装置２の全体的な動作を説明する図であり、図８は、水管群走行装置３が上下方向に移動する際の動作を説明する図である。
【００３９】
図７において、管列方向移動装置４が、管状部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの管軸方向がボイラ水管の管軸方向に一致するようにして、ボイラ水管群１の最上段のボイラ水管３１上に配置されている。管列方向移動装置４の収納部１８の内部には、水管群走行装置３が、管状部材２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの間に保持されながら収納されている。
【００４０】
そして、管列方向移動装置４の収納部１８に収納されている水管群走行装置３は、収納部１８から離脱して、最上段のボイラ水管３１、２段目のボイラ水管３２、３段目のボイラ水管３３といった順に、後述の動作によって下方に移動していき、それぞれの段のボイラ水管において、ローラ１４ａ〜１４ｄ、ローラ１５ａ〜１５ｄを用いて管軸方向に走行する。
【００４１】
そして、水管群走行装置３は、最下段のボイラ水管まで達したら、逆の順序で上方に移動し、管列方向移動装置４の収納部１８に収納される。
【００４２】
水管群走行装置３を収納した管列方向移動装置４は、クローラ１９、２０を駆動させて、最上段のボイラ水管３１の上面に沿って管列方向に配管ピッチ１個分だけ移動して停止する。そして、管列方向移動装置４に収納されている水管群走行装置３が、前述と同様にして、ボイラ水管の隙間を上下方向に移動する。
【００４３】
なお、必要に応じて、管列方向移動装置４を一気に配管ピッチ数個分移動させてもよい。
【００４４】
ここで、図８を用いて、水管群走行装置３が収納部１８から離脱して、ボイラ水管の隙間を上下方向に移動する動作を説明する。
【００４５】
まず、図８（ａ）のように、保持機構６ｃ、６ｄを回動させて、ローラ１４ｃ、１５ｃ、１４ｄ、１５ｄを管状部材２２ａ、２２ｂから離す。
【００４６】
次に、図８（ｂ）のように、ローラ１４ｃ、１５ｃ、１４ｄ、１５ｄが、最上段のボイラ水管３１ａ、３１ｂの側面と同じ位置にくるまで下部フレーム５ｂを下方向に伸ばす。
【００４７】
次に、図８（ｃ）のように、保持機構６ｃ、６ｄを図８（ａ）とは逆方向に回動させて、ローラ１４ｃ、１５ｃ、１４ｄ、１５ｄをボイラ水管３１ａ、３１ｂの側面に押し付ける。
【００４８】
次に、図８（ｄ）のように、保持機構６ａ、６ｂを回動させて、ローラ１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂを管状部材２１ａ、２１ｂから離す。
【００４９】
次に、図８（ｅ）のように、ローラ１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂが管状部材２２ａ、２２ｂの側面と同じ位置にくるまで上部フレーム５ａを下方に下げる。
【００５０】
そして、図８（ｆ）のように、保持機構６ａ、６ｂを図８（ｄ）とは逆方向に回動させて、ローラ１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂを管状部材２２ａ、２２ｂの側面に押し付ける。
【００５１】
以上の動作によって、水管群走行装置３は1段下方に移動することができ、この動作を繰り返すことで、ボイラ水管の隙間を下方向に移動することができる。また、この動作を逆に行なうことで、ボイラ水管の隙間を上方向にも移動することができる。
【００５２】
このようにして、この実施形態における水管群走行装置３は、前記特許文献１記載の装置のようなレールの敷設変更といった負担を作業員にかけることなく、ボイラ水管群１内を自在に走行することができる。
【００５３】
なお、この実施形態においては、管列方向移動装置４を最上段のボイラ水管３１の上に設置しているが、スペースの都合等により、最下段のボイラ水管の下に設置するようにしてもよい。その際には、管列方向移動装置に取り付けたフックで最下段のボイラ水管に吊り下がるようにするとともに、そのフックとは別に移動用のフックを搭載しておき、移動用フックを管列方向にスライドさせて隣のボイラ水管に引っ掛けることで、管列方向に移動するようにする。
【００５４】
そして、図９に示すように、この実施形態における水管群走行装置３にカメラ５１を搭載し、水管群走行装置３と管列方向移動装置４の制御装置５５と、カメラ５１の映像を表示するモニタ５６をボイラ外に設けて、ボイラ外から各装置を遠隔操作して、ボイラ水管の表面をモニタ５６で監視することができる。また、水管群走行装置３に超音波等による肉厚検査装置を搭載し、ボイラ水管群の各所におけるボイラ水管の肉厚を点検することもできる。
【００５５】
また、図１０に示すように、この実施形態における水管群走行装置３にブラシ５２とその駆動モータ５３を搭載し、ボイラ外から各装置を遠隔操作して、ボイラ水管の表面を清掃することができる。また、水管群走行装置３にショットブラスト等の他の清掃手段を搭載して、ボイラ水管の表面を清掃することができる。
【００５６】
さらに、この実施形態における水管群走行装置３に、ブラシ５２等の清掃手段とカメラ５１等の検査手段を一緒に搭載して、ボイラ水管の清掃と検査をいちどきに行なうこともできる。
【００５７】
このように、この実施形態のボイラ水管群内移動装置は、ボイラ水管群内を自在に移動することができ、検査手段や清掃手段を搭載することで、ボイラ水管群内のボイラ水管の検査や清掃を作業員に負担をかけることなく効率的に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における水管群走行装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態における水管群走行装置の保持機構を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における水管群走行装置の保持状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における管列方向移動装置を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態における停止位置修正機構を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるボイラ水管群内移動装置の動作を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態における水管群走行装置の動作を示す正面図である。
【図９】本発明の一実施形態において、検査手段を搭載した場合を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態において、清掃手段を搭載した場合を示す図である。
【図１１】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ボイラ水管群
２  ボイラ水管群内移動装置
３  水管群走行装置
４  管列方向移動装置
５  本体
５ａ  上部フレーム
５ｂ  下部フレーム
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  保持機構
７  モータ
８  プレート
９  ピニオン
１０、１１  ギヤ
１２、１３  アーム
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  ローラ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  ローラ
１６、１７  モータ
１８  収納部
１９、２０  クローラ
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ  管状部材
２３、２４  プレート
３０  ボイラ水管
３１、３１ａ、３１ｂ  最上段のボイラ水管
３２  ２段目のボイラ水管
３３  ３段目のボイラ水管
４１ａ、４１ｂ  停止位置修正用アーム
４２ａ、４２ｂ  回転軸
５１  カメラ
５２  ブラシ
５３  ブラシ用駆動モータ
５５  制御装置
５６  モニタ
【図３】
2005257145.tif 000003
【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１】
2005257145.tif 000010
【図２】
2005257145.tif 000011
【図４】
2005257145.tif 000012
【図５】
2005257145.tif 000013