(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部と、該胴部内に胴部の横断方向に水平に配置された管板及び複数の管支持板と、前記胴部内にチューブレーンを画成するように各管支持板を貫いて列状に延びる複数の伝熱管と、前記管板又は管支持板のうちの少なくとも１つの管支持板の直上に直径方向に対峙して前記胴部に形成された１対のハンドホールとを有し、前記各管支持板のチューブレーンには、フロースロットが形成されている蒸気発生器に対して、前記ハンドホールから挿入されて、各管支持板に形成されたフロースロットを通って昇降し、前記管支持板回りを洗浄するスケール除去装置において、高圧水ホースを保持して管板や管支持板及び伝熱管に関して可動のフレキシブルランスの先端に取り付けられ、その内部には高圧水ホースと連通する流体通路と該流体通路に連通するチャンバとが形成されたヘッド本体と該ヘッド本体に着脱自在に取り付けられると共にキャビテーション発生ノズル穴が形成されているノズルチップとからなる洗浄ヘッドであって、前記ノズルチップが、６面体をなし、キャビテーション発生穴の小径端及び大径端がある面を除く６面体の対峙する２つの面から延びる薄板状取付部と、前記キャビテーション発生穴の前記小径端に連通する流路を画成する突出部とを備え、前記ヘッド本体部には、前記ノズルチップの形状に対応する輪郭の凹所が形成され、前記ノズルチップが該凹所に挿入されてヘッド本体部に取り付けられているところの蒸気発生器用スケール除去装置。
【請求項２】
上記ノズルチップには超音波振動子が取り付けられている請求項１に記載の蒸気発生器用スケール除去装置。
【請求項３】
上記洗浄ヘッドの先端部にはＣＣＤカメラが設けられている請求項１または２に記載の蒸気発生器用スケール除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば原子力発電プラントにおいて用いられる蒸気発生器のような熱交換器、特に、蒸気発生器の管板上や管群内等のスラッジもしくはスケールを除去するための除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明を理解するためには、例えば原子力発電プラントにおいて用いられる蒸気発生器について説明する必要があると思われるので、図１０を参照してその概要を簡単に述べる。
図１０において、符号１は、蒸気発生器の蒸気発生部を示しており、該蒸気発生部１は、ハンドホールもしくは検査穴（１個のみを符号１７で示す）が直径方向に対峙して形成されたほぼ円筒形の胴部２を有する。胴部２内の下方部位には管板３が配設されて、胴部２の底部２ａと協動して水室４を画成する。一方、この管板３の上方には、上記水室４と連通するように多数の通常Ｕ字形の伝熱管５が配置されると共に、該多数の伝熱管５を横断して横方向から支持するように複数の管支持板６ａ，６ｂ・・・・６ｆが水平に配置されている。各伝熱管５は、管支持板６ａ，６ｂ・・・・６ｆに形成された通常ベック穴（BEC  ＝  Broached  Egg  Crater)と称する異形の穴を貫いて上下に延びている。このベック穴は、図１０において、管支持板６ａに代表的に符号７で概略的に示されている。
【０００３】
上記水室４内のスペースは、仕切板８によりホットレッグ部４ａとコールドレッグ部４ｂに分けられていて、各Ｕ字形伝熱管５の一端はホットレッグ部４ａに連通し、他端はコールドレッグ部４ｂに連通している。従って、管板３にも、各伝熱管の端部を受け入れるための多数の穴が、符号３ａで概略的に示すように形成されている。
【０００４】
また、図１０において、符号９は、水室４内に作業員が立ち入るのを可能にするマンホール、符号１０は、ホットレッグ部４ａに連通する冷却材入口ノズル、符号１１は、コールドレッグ部４ｂに連通する冷却材出口ノズル、符号１２は、蒸気発生器を吊り上げるためのトラニオンである。なお、図示しないが、蒸気発生器の頂部には蒸気出口が形成されている。また、蒸気発生部１の上方には、胴部部分内に給水を導入するための給水ノズル（図示せず）がある。
【０００５】
従って、例えば原子力発電プラントの蒸気発生器の場合、原子炉から送られてきた高温高圧の冷却材は、冷却材入口ノズル１０を介して蒸気発生器の水室４のホットレッグ部４ａに入り、伝熱管５の内部を通ってコールドレッグ部４ｂに至り、再び冷却材出口ノズル１１を経て原子炉に戻される。一方、上記給水ノズルからは給水が胴部２内に供給され、伝熱管５の周りを満たす。従って、この給水は伝熱管５の内部を流れる高温高圧の冷却材により加熱されて蒸気となり、上記頂部の蒸気出口から出て、発電のために蒸気タービン（図示せず）に送られる。
【０００６】
このように給水が蒸気に変態するために、管板３の上面、特に、伝熱管５の端部が挿入される穴３ａの近傍の管板３上面やそこに稙設された伝熱管５の下部周面（これらの領域を本明細書では管板回りと呼ぶ）に、また、各管支持板の上下面や上記ベック穴７の特に直下部分近傍（これらの領域を本明細書では管支持板回りと呼ぶ）にスケールと称する汚れが付着し易い。このスケールを放置すると、伝熱管の腐食等の原因になるため定期的に除去しなければならない。
【０００７】
蒸気発生器は様々な産業分野で比較的広く使用される装置であるが、このように、使用に伴って内部の伝熱管５や管板３、管支持板６ａ，６ｂ・・・・６ｆ等にスケールと呼ばれる汚れが生じるので、蒸気発生器の性能を維持すると共に、スケールによる腐食の発生のような事態を避けるために、スケールを取り除く必要がある。
【０００８】
従来、このようなスケールを除去するために、様々なスケール除去装置が提案され開発されてきた。原子力発電プラント用の蒸気発生器は、作業員が所定量以上の放射線の照射を受けないようにするという健康管理上の制限があるほか、相当に大型の設備であるにもかかわらず、その内部にある伝熱管は非常に多数の本数に達し、密に詰まって配設され、しかも、各伝熱管は、その直径が約２０ｍｍ程度と細く、かつ比較的に薄肉のものであって、強い衝撃を受ければ損傷する可能性がある。また、蒸気発生器内には、複数の管支持板が設けられ、管支持板間の距離は、蒸気発生器全体の高さに比べればはるかに短いので、このような条件も踏まえてスケール除去装置の開発が行われてきた。
【０００９】
上述したように、蒸気発生器において、管板は１枚のみであるが、管支持板は複数枚設けられているので、管支持板回りの洗浄を行うためには、スケール除去装置の洗浄ヘッドが、管支持板に形成されたフロースロット（図１０において管支持板６ａに形成され符号１３で示される細長いスロット）を通り抜けて昇降しなければならない。そのため、スケール除去装置の開発は、管板回りの洗浄用のものと、管支持板回りの洗浄用のものとに分けて進められてきた。
【００１０】
図１１は、特表平４−５０３５６４号公報に記載された管板回りのスケール除去装置の代表的なものを示しており、該スケール除去装置１５は、蒸気発生器の管板３の直上にあるチューブレーン１６内に、ハンドホールもしくは検査穴１７から横方向に延入した状態で図示されており、支持レール１８に沿って移動するトランスポータ２０を含んでいる。フレキシブルランス１９がこのトランスポータ２０内を通って管列間の所望の洗浄位置へ延びている。
【００１１】
図１２は、このフレキシブルランス１９、特にその先端部分にある洗浄ヘッド２６の詳細を示している。該フレキシブルランス１９は、ホースバー構造体と称する部材２５により相互に固定された４本の高圧ホース２２と、窒素パージライン２３と、ビデオプローブの光ファイバケーブル２４とを有し、これらの先端が洗浄ヘッド２６に接続されている。洗浄ヘッド２６の前端には、高圧ホース２２に連絡する複数のノズル２７が設けられており、洗浄中には、ここから水ジェット２８（図１１）が噴射されるようになっている。
【００１２】
また、管支持板回りのスケール除去装置としては、図１４に代表的に示されているように、本出願人の特開平９−０２６１０７号公報に記載されたものがある。図１４に総括的に符号３０で示すこのスケール除去装置は、挿入機構３１と案内機構３２とを具備し、挿入機構３１は、手前側に駆動装置３３を有すると共に、先端側に固定板３４を有し、第２ジャッキ３５の作動で固定すると共に、手前側と先端側の中間に受け板３６及び第１ジャッキ３７を設けて、案内機構３２を上方へ９０度方向転換させる機構としている。また、案内機構３２は、曲面が移動できるように多数の短冊形の押え板３８に分割され、案内機構３２の背面には、高圧ホース及び電線ケーブル３９を取り付け可能とし、案内機構３２の先端部には、洗浄部本体４０を設け、そこにある洗浄ヘッド４１は１８０度回転できる機構としている。
【００１３】
図示はされていないが、この洗浄ヘッド４１にも同様に複数のノズルが形成されていて、ここから洗浄したい部位に向けて水ジェットを噴射する。この案内機構３２を伸縮することによって、各管支持板にあるフロースロット１３を通過させて、複数の管支持板回りのスケールを除去しようとしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、スケールの除去に関しては、付着してしまったものをランスからの水ジェットにより除去する他に、付着自体を防止しようとする技術の開発も進められている。そのため、最近の蒸気発生器においては、スケールの付着範囲も従来に比べて狭くなり、また、付着厚さも非常に薄くなってきているが、一方で、付着してしまったスケールの付着力は強大であり、前述した水ジェットにより除去することは容易でなかった。図１５は、管板上の伝熱管に対するスケールの付着状況の一例を示す説明図で、伝熱管の軸心を中心として、左側に従来の蒸気発生器におけるスケール（ハードスケール）の付着状況、右側に最近の蒸気発生器におけるスケール（ハードスケール）の付着状況を示している。
【００１５】
強固に付着したスケール（ハードスケールと呼ぶ）を除去するために、従来は、水ジェットの高圧化を実施して対処してきた。この場合、水ジェットの噴射軌跡上にあるスケールに対しては幾分改善が認められたが、その程度に留まり、噴射軌跡から外れた領域にあるスケールに対しては無力であり、除去されずに残留している。更に、この残留スケールを除去するため、水ジェットの噴射軌跡幅を拡大するように、複数の洗浄ノズルの配置もしくは同洗浄ノズルからの水ジェットの指向方向を変更する試みも行われてきたが、結果的に、噴射面積が広がった分だけ単位面積当たりの衝撃力が下がり、残留スケールを希望するように除去できるには至らなかった。
【００１６】
これを、図１６を参照して更に詳細に説明すると、図１６の（ａ）は、使用された洗浄ヘッドの一例を示す斜視図で、その前端面もしくは正面Ａには、上下の２領域に合計８個のノズル穴Ａ１〜Ａ４，Ａ５〜Ａ８が形成され、両側面Ｂには上下の２位置に合計４個のノズル穴Ｂ１〜Ｂ４（Ｂ３，Ｂ４は図示せず）が形成されている。この洗浄ヘッドを図１６の（ｂ）に示すように伝熱管５と伝熱管５との間に挿入し、矢印方向に引きながら、洗浄ヘッドの前端面ａ及び両側面Ｂの各ノズル穴から水ジェット２８Ａ，２８Ｂを噴射しながら洗浄を行う。この場合、水ジェット２８Ａ，２８Ｂの当たる領域が洗浄可能領域であり、それ以外の部分は噴射軌跡外領域となる。なお、図１６の（ｂ）において、「Ｙ」とは、図１１に示したチューブレーン１６に沿う方向をＸとしたときに、平面上でＸ方向に直交する方向を指している。従って、Ｙ１４，Ｙ１５，Ｙ１６とは、チューブレーン１６を基点として１４，１５，１６番目の伝熱管であることを表している。
【００１７】
図１６の（ｃ）は、図１６の（ｂ）に示すように噴射された水ジェット２８Ａ，２８Ｂの噴射軌跡を示す平面図であり、中央の太い斜線領域が水ジェット２８Ａにより洗浄可能な領域であり、その左右にある相対的に細い領域が水ジェット２８Ｂにより洗浄可能な領域である。従って、平面的に見て、管板３上に噴射軌跡外領域が存在することが分かるが、この噴射軌跡外領域のスケールを除去することが困難であった。また、図１６の（ｄ）は、伝熱管５の高さ方向に関する水ジェット２８Ｂの洗浄可能領域を斜線で表している。この図から、伝熱管の高さ方向にも噴射軌跡外領域があることが分かるが、この噴射軌跡外領域のスケールを除去することが困難であった。図１６の（ｄ）において、斜線領域から引き出されている線に付した符号は、側面Ｂにあるノズルの番号を表している。
【００１８】
従って、本発明の目的は、現行のスケール除去装置にある以下の課題を解決しうる、或いは現行のスケール除去装置に対する以下の要求を満たしうるスケール除去装置を提供することにある。
（１）残留ハードスケールを除去するために、洗浄流体噴射範囲を管板全面及び管板上１０ｍｍ以上の伝熱管側壁（現行のスケール除去装置において噴射軌跡外領域となっていた箇所を含む）に当てること。
（２）材料に対する噴射の衝撃の影響は局所的に強い部分を基準にして評価されるので、洗浄効果を広い範囲にわたって高くするために、噴射範囲内で局所的に洗浄力の高い部分がないようにすること。さもないと洗浄条件が緩やかになってしまう。
（３）気中水ジェットは洗浄有効径が小さく、ランスに組み込んだ洗浄ノズルで洗浄範囲を広げることが困難である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
従って、上述の目的から、請求項１に係る本発明の蒸気発生器用スケール除去装置は、胴部と、該胴部内に胴部の横断方向に該水平に配置された管板及び複数の管支持板と、前記胴部内にチューブレーンを画成するように前記各管支持板を貫いて列状に延びる複数の伝熱管と、前記管板又は管支持板のうちの少なくとも１つの管支持板の直上に直径方向に対峙して前記胴部に形成された１対のハンドホールとを有し、前記各管支持板のチューブレーンには、フロースロットが形成されている蒸気発生器に対して、前記ハンドホールから挿入されて、各管支持板に形成されたフロースロットを通って昇降し、前記管支持板回りを洗浄するスケール除去装置において、高圧水ホースを保持して管板や管支持板及び伝熱管に関して可動のフレキシブルランスの先端に取り付けられ、その内部には高圧水ホースと連通する流体通路と該流体通路に連通するチャンバとが形成されたヘッド本体と該ヘッド本体に着脱自在に取り付けられると共にキャビテーション発生ノズル穴が形成されているノズルチップとからなる洗浄ヘッドであって、前記ノズルチップが６面体をなし、キャビテーション発生穴の小径端および大径端がある面を除く６面体の対峙する２つの面から延びる薄板状取付部と、前記キャビテーション発生穴の前記小径端に連通する流路を画成する突出部とを備え、前記ヘッド本体部には、前記ノズルチップの形状に対応する輪郭の凹所が形成され、前記ノズルチップが該凹所に挿入されてヘッド本体部に取り付けられているものである。
【００２０】
上記ノズルチップには、超音波振動子が取り付けられているのが好ましい。
【００２１】
また、上記洗浄ヘッドの先端部にはＣＣＤカメラが設けられているのが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明するが、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。また、本発明は、以下の説明から分かるように、この実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００２３】
図１は、本発明が適用される管板回りを洗浄するためのスケール除去装置５０の蒸気発生器の胴部２内に示している。管板３には、多数の穴３ａが形成され、これらの各穴３ａには伝熱管５の端部が挿入され、水密に固着されている。また、胴部２には、管板３の上面の比較的近傍の部位に、直径方向に対峙して１対の丸いハンドホールもしくは検査穴２ｂ（１つのみを示す）が形成されている。そして、このハンドホール２ｂからスケール除去装置５０が胴部内に搬入される。管板３の上面には、図面に密集した点状に便宜的に示された領域もしくは部分３ｂが、除去すべきスケールの付着領域を表している。
【００２４】
図１において、管板３の上方に水平配設されたスケール除去装置５０は、下部が開放したモノレールと呼ばれる懸架案内装置５１と、この懸架案内装置５１により懸架支持されると共にチューブレーン１６に沿って水平方向に案内される円筒状のランス搬送体５２とを有する。懸架案内装置５１は、レール部５３を有しており、ランス搬送体５２の図示しない被案内部がレール部５３に係合し、レール部５３により水平方向の移動を案内される。ランス搬送体５２の移動装置については図示を省略する。
【００２５】
該懸架案内装置５１及びランス搬送体５２を支持するために、モノレール５１の一端は、回動自在にチューブレーンブロック５４ａに取り付けられた長さ調節可能の支持部材５５に結合されている。そして、図示されていないモノレール５１の他端は、胴部２の外部で同様の支持部材（図示せず）に取り付けられている。チューブレーンブロックは、符号５４ｂで示すように、図示されたハンドホール２ｂ側にも配置されていて、モノレール５１の上方に示されている流量分配板５６と同様に、流量分配の改善機能を有する。
【００２６】
モノレール５１の管板３に対する高さ方向の位置と、ハンドホール２ｂに対する水平方向の位置とは、上述した支持部材５５等の回動量を調節することにより自在に制御しうる。また、モノレール５１の上半部の両側には長手方向にエアーバルーンと呼ばれる支持・保護装置５７が配置されている。この支持・保護装置５７は、例えばゴム製の可撓性袋体からなり、モノレール５１を位置決めした後、空気を導入することにより該袋体が膨張して、モノレール５１の両側にある管群に当接することにより、モノレール５１の安定的な支持と管群の保護とが行われる。
【００２７】
ランス搬送体５２の円筒形本体５２ａの中にフレキシブルランス５８が収容されている。フレキシブルランス５８は、その名の通り可撓性であり、このスケール除去装置においては図示のようにほぼ直角に湾曲している。また、図示しないが、円筒形本体５２ａの中には、ランス駆動装置が配置されていて、ランス５８を矢印で示すように水平方向に往復動させたり、円筒形本体５２ａの軸心回りに回動させたりすることができる。フレキシブルランス５８の先端には、後述する洗浄ヘッド６０が取り付けられていて、ランス搬送体５２を前記移動装置（図示せず）により移動させることにより、この洗浄ヘッド６０のＸ方向の位置が調節され、また、前記ランス駆動装置によりランス５８を往復動させたり回動させたりすることによって、洗浄ヘッド６０のＹ方向及びＺ方向の位置が調節される。
【００２８】
なお、図１において、符号５９は、ブローダウンパイプを示している。このブローダウンパイプ５９は、蒸気発生器に本来備わっているものであり、ランスにより除去されたスケールを管板上から排除するための排水ノズル（図示せず）とは別に設けられている。また、前述したランス搬送体の移動装置、ランス駆動装置、フレキシブルランス等については周知の構造のものでよく、それらの更なる説明は省略する。
【００２９】
以上は管板回りのスケールの除去装置５０についての説明であるが、本発明は、管支持板回りのスケールの除去装置にも適用可能であり、以下その装置の一例について、図２及び図３を参照して概略的に説明する。
図２及び図３に示されるスケール除去装置７０においては、胴部２の外周面に、このスケール除去装置１０を操作するための諸機器からなる操作装置アセンブリ７１が取り付けられる。胴部２内には、操作装置アセンブリ７１と作動上連絡して、ガイドレールアセンブリ７２が組み込まれている。このガイドレールアセンブリ７２は、この実施形態では、最下方にある第１の管支持板６ａ上に載置され、ガイドレールアセンブリ７２の各端部の近傍に、上述したハンドホール２ｂとは別のハンドホール２ｃがある。
【００３０】
このガイドレールアセンブリ７２により支持され案内されるのが、昇降装置組立体（以下、単に昇降装置という）７４を移動・起立・傾倒可能に支持する移動・接続台車組立体（移動・接続手段）７５である。図２において垂直上方に延びる昇降装置７４の起立・傾倒は、ウインチ７６等の助成下に、リジッドな水圧式起立・傾倒装置７７により行われる。また、昇降装置７４は、チューブガイド装置７８と伸縮アーム組立体８０とを含んでおり、この伸縮アーム組立体８０の先端にランス送り装置７９が取り付けられている。ランス送り装置７９によりフレキシブルランス８１の先端に設けた洗浄ヘッド８２が管群内の所定位置に送り込まれる。該洗浄ヘッド８２は、後述する流体噴射ノズルを含み、そこから噴射されてスケールに衝突する流体の圧力によりスケールを剥がし除去する。管支持板上に落下した除去スケールは別の手段により胴部外に排出される。
【００３１】
図３において、伸縮アーム部８５の先端にランス送り装置８６が取り付けられている。このランス送り装置７９は、内部をフレキシブルランス８１が通るランス挿入管８７と、ランス送り機構（図示せず）とを含んでおり、これらは基台８８上に装着される。また、９０度旋回可能なランス挿入管８７には、洗浄しようとする管列の間にその先端を位置させた後、このランス挿入管８７を管群により支持するためのクランプ機構８９が設けられている。
【００３２】
上述したスケール除去装置７０は、蒸気発生器胴部の外部にあるときは半分解状態であるが、次のような手順で胴部内に搬入し組み立てられる。
１．ハンドホール２ｃから手を挿入して、監視カメラ８３を胴部２内に取りつける。
２．ガイドレールアセンブリの装着時に伝熱管５を損傷から保護するため、伝熱管プロ    テクタ８４を管群レーンに設置する。
３．ガイドレールアセンブリ７２を構成する分割式のガイドレール（実施形態では２分    割）７２ａを、ハンドホール２ｃを介して胴部２内に導入する。このとき移動台車７    ５ａは予めガイドレールに装着しておく。
４．その後、チューブガイド機構７８、伸縮アーム組立体８０及びランス送り装置７９    等が接続された状態で、昇降装置７４を横向きにして移動台車７５の奥までハンドホ    ール２ｃから挿入する。
５．次に、接続台車７５ｂをハンドホール経由で胴部内に搬入し、移動台車７５ａと接    続台車７５ｂとを固定して移動・接続台車組立体７５とする。
６．しかる後、水圧式起立・傾倒装置７７を昇降装置７４に取り付けてから、ウインチ    及びラックの助成下に昇降装置７４を図示の直立状態に保持する。これにより、汚染    部分、特に管支持板の下側を洗浄する準備が完了する。
【００３３】
洗浄を行うためには、伸縮アーム組立体８０の旋回アーム部８０ｂを垂直アーム部８０ａに対して直交する状態に旋回させてから、伸縮アーム部８５を適宜伸ばす。そして、ランス送り装置８６を作動して、そのランス挿入管８７を図２に示す上向き状態から図３に示す横向きの洗浄状態に旋回させ、伝熱管列の間に挿入する。このようにして洗浄すべき位置に挿入された洗浄ヘッド８２から高圧水を図３に示すように噴射すれば、その位置にあるスケールを除去することができる。
【００３４】
次に、図１に示された管板回りのスケール除去装置５０並びに図２及び図３に示された管支持板回りのスケール除去装置７０に用いるのに好適な洗浄ヘッドに関し、その種々の実施形態について説明する。なお、説明の重複を避けるために、管板回りのスケール除去装置５０の洗浄ヘッド６０についてのみ記載するが、後者の洗浄ヘッド８２の構造も基本的には同様と考えてよい。
【００３５】
ランス５８の先端部とそこに取り付けられた洗浄ヘッド６０とが図４及び図５に示されている。ランス５８自体の構造は、例えば図１０に示したような通常のものでもよく、この実施形態では、簡単に説明すると、３本の高圧水ホース９１と、１本の窒素パージライン９２と、１本のビデオプローブの光ファイバケーブル９３とを含み、これらのホース等をその長手方向に配設された一体状のブロック９３ａ，９３ｂ，９３ｃ，・・・が相互に固定している。そして、最も先端のブロック９３ａにある取付端部ブロック９４に、適宜の固着手段９５により薄形の洗浄ヘッド６０が取り付けられている。
【００３６】
洗浄ヘッド６０には、各高圧水ホース９１を受け入れるソケット部６０ａが形成されており、該ソケット部６０ａが１つのチャンバ６０ｂに連通している。そして、このチャンバ６０ｂに連通するように、ノズルチップ９６が着脱自在にかつ液密に取り付けられている。該ノズルチップ９６は、サイコロのような立方体形状の本体部（６面体）９６ａと、図において該本体部９６ａの上面及び下面から延出するフランジ状の取付部９６ｂと、本体部９６ａの内面から上記チャンバ６０ｂに向かって突出した円筒形の連通部（突出部）９６ｃとを有する。
【００３７】
洗浄ヘッド６０には、図４及び図５から了解されるように、上述したノズルチップ９６を受け入れるのに適した形状の凹所が形成されていて、該ノズルチップ９６は、その取付部９６ｂで２つの止めネジ９７により洗浄ヘッド６０に確実に固定され、連通部９６ｃでチャンバ６０ｂに連通する。連通部９６ｃの周りにはＯ−リング９８のようなシール手段が配置されていて、ノズルチップ９６を洗浄ヘッド６０に対し液密に取着しうるようになっている。連通部９６ｃにはほぼ同一径の流路９９ａが形成され、また、本体部９６ａには円錐形のノズル穴９９ｂが形成されている。流路９９ａは、一端でチャンバ６０ｂに連通し、他端でノズル穴９９ｂの小径端に連通している。ノズル穴９９ｂの大径端は外部に露出している。
【００３８】
このような洗浄ヘッド６０をスケールの除去に用いる際には、少なくとも洗浄ヘッド６０の全体が水没するまで管板上に水を張り、その後、前記高圧水ホース９１に高圧水を供給する。高圧水ホース９１を通った高圧水は、水没した洗浄ヘッド６０のチャンバ６０ｂに入り、そこからノズルチップ９６の流路９９ａを水ジェットとなって通り、ノズル穴９９ｂから噴射される。図示のような形状のノズル穴９９ｂの水中で水ジェットを噴射すると、この水ジェットの回りの液体が加速され、圧力が局所的に低下して蒸気圧以下になると、液体は蒸発し気泡となって成長するキャビテーションという現象が発生する。このキャビテーション気泡が崩壊するときに非常に高い衝撃圧を発生する。
【００３９】
従って、このキャビテーション気泡を強固に付着したスケールに当てれば、気泡が崩壊して高い衝撃圧が発生し、ハードスケールでさえも剥離することができる。キャビテーションジェットの特徴は、高圧水ジェットよりも低い圧力で広い範囲に高い衝撃圧が得られ、しかも、気泡が拡散して広範囲に衝撃圧を発生させるため、従来の水ジェットでは届かなかった領域にも到達するので、いわゆる噴射軌跡外領域も好適に洗浄することができる。また、広い範囲にわたり高い衝撃圧が得られるため、この洗浄ヘッド付きのランスを操作する側の装置も構成が単純となり、ロボット化が容易となる。
【００４０】
図６の（ａ）及び（ｂ）に示した試験装置を用いて、図４及び図５に示した洗浄ヘッド６０と実質的に同等のノズル形状を有する図６の（ｃ）の洗浄ヘッドもしくはノズルヘッドを取り付けてスケール除去試験を行ったところ、図６の（ｄ）に示すように、キャビテーションの気泡が移動（伝播）して、洗浄可能領域が広い範囲に拡散するため、噴射角度、ノズル圧力、流量、スタンドオフ距離、管板面の水深等のファクターを適切に設定することによって、表面粗さの許容値を超えるようなエロージョンを発生することなく（噴射時間６０分）、供試体（伝熱管）に対するキャビテーション作用面の８０％以上がスケール除去に有効な衝撃圧に達することが分かった。また、実際の蒸気発生器管板に適用することを想定して、噴射角度を５８度とした場合、高さ方向に管板から１０ｍｍ以上にわたり、また、円周方向にはほぼ半周以上にわたり、有効なキャビテーションが作用し、現行のスケール除去装置における噴射軌跡外領域を含む洗浄対象部位に有効であることが確認できた。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、様々な改変が可能である。例えば、洗浄ヘッドとしては、図７に示すように、２つのキャビテーションノズルチップ１０１を有する洗浄ヘッド１００としてもよい。図７において、洗浄ヘッド１００には各ノズルチップに連通するチャンバ１０２が形成されており、高圧水は、高圧水ホース１０３から該チャンバ１０２を介してノズルチップ１０１に供給され、前述したようにキャビテーションを発生する。１０４は、ヘッド先端に示すＣＣＤカメラ１０５に連なるいわゆる光ファイバのようなイメージガイドである。
【００４２】
図８に示すベンチュリ型洗浄ヘッド１１０では、図４及び図５の円筒形の流路９９ａに対応する部分がスロート部１１１となっているため、キャビテーションは、その気泡が符号１１２で示されているように、このスロート部１１１で発生する。従って、この洗浄ヘッド１１０は水中においては勿論のこと、気中においても使用可能である。更に、この洗浄ヘッド１１０では、先端側の角を単に斜状に面取りするのではなく、曲面部１１３としている。
【００４３】
再び図１を参照すると容易に分かるように、ランス５８は白抜き矢印で示すようにランス搬送体５２の円筒形本体５２ａに沿って移動可能であるため、完全に引き戻されたときには、その先端にある洗浄ヘッドが、円筒形本体の端部蓋体５２ｂの内側に位置するようになる。この状態でスケール除去装置５０がハンドホール２ｂから胴部外に搬出入されるので、図８に示すように洗浄ヘッド１１０の角を曲面部１１３としておくと、搬出入の際にハンドホール２ｂに干渉することがなく、作業性が向上する。従って、この曲面部１１３は図１に示した円筒形本体５２ａの端部蓋体５２ｂの外周形状に適合させるのが最もよい。
【００４４】
次に、図９の（ａ）〜（ｄ）を参照して、本発明のスケール除去装置において用いてキャビテーションを発生させることができる種々の洗浄ヘッドもしくはノズルチップについて説明する。図９の（ａ）に示した洗浄ヘッド１２０は、高圧水ホース１２１に連通する円錐形の流路１２３を有する第１部材１２２と、この流路１２３に連通する円筒形の流路１２５を有する第２部材１２４と、該流路１２５に連通する円錐形の流路１２７を有する第３部材１２６とを有する。第３部材１２６には、流路１２７に連通する円錐形の流路１２９ａ及び円筒形の流路１２９ｂを内部に形成したノズルチップ１２９が着脱自在に嵌合しており、また、円錐形の流路１２７には、円筒形の流路１２５に先端を突入させて円柱体もしくはピン１２８が配設されている。この洗浄ヘッド１２０においては、高圧水は高圧水ホース１２１から円錐形の流路１２３に入り、そこから円筒形の流路１２５に噴射され、ピン１２８の周囲にキャビテーションを発生する。この洗浄ヘッド１２０では流路１２５の前方に更にノズルチップ１２９等が設けられているため、気中で洗浄ヘッド１２０を用いても、キャビテーションを発生させることができる。
【００４５】
図９の（ｂ）及び（ｃ）は、オリフィス型の別のノズルチップ１３０、１３５を示すもので、円筒形の流路もしくはチャンバ１３１の前方に先細のほぼ円錐形に形成された流路１３２を有し、円錐形の該流路１３２の先端に、比較的に短い長さの円錐形流路１３３が形成されている。この流路１３３の長さを短くすることにより、図において左側から右側に流れる高圧水におけるキャビテーションの発生が促進すると考えられている。ノズルチップ１３０とノズルチップ１３５とは外形が異なる点で相違している。
【００４６】
図９の（ｄ）は、ホーン型のノズルチップ１４０を示している。高圧水は、ノズルチップ１４０の右側からホーン型の流路１４１に導入され、円筒形のチャンバもしくは流路１４２を経て、円錐形の流路１４３から出てキャビテーションを発生する。この実施形態において、円筒形の流路１４２に適宜の超音波振動子１４４を取り付けるとキャビテーションの発生が促進される。
【００４７】
以上、本発明の幾つかの好適な実施形態及びその変形実施形態について説明したが、次のように改変することもできる。
（１）超音波振動子は図９の（ｄ）の変形実施形態においてのみ用いられているが、キャビテーションの促進が望まれる場合には、ノズル上流側（キャビテーション発生前の部位）に設けることができる。
（２）１つ又は２つのノズルチップを有する実施形態を示したが、その数は増加させることができ。また、複数のノズルチップを同一の洗浄ヘッドに取り付ける場合、異種のノズルチップを組み合わせて用いてもよい。
（３）ＣＣＤカメラ及びイメージガイドが組み込まれていない洗浄ヘッドの実施形態にもそれらを設けることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、胴部と、該胴部内に胴部の横断方向に水平に配置された管板及び複数の管支持板と、前記管板から一端が延びて該管板で他端が終端すると共に、前記胴部内にチューブレーンを画成するように前記各管支持板を貫いて列状に延びる複数の伝熱管と、前記管板又は管支持板のうちの少なくとも１つの管支持板の直上に直径方向に対峙して胴部に形成された１対のハンドホールとを有し、各管支持板のチューブレーンにはフロースロットが形成されている蒸気発生器に対して、前記ハンドホールから挿入されて前記管板回りの洗浄に適用されるスケール除去装置において、高圧水ホースを保持して管板や管支持板及び前記伝熱管に関して可動のフレキシブルランスの先端に取り付けられ、その内部には高圧水ホースと連通する流体通路と該流体通路に連通するチャンバとが形成されたヘッド本体と該ヘッド本体に着脱自在に取り付けられると共にキャビテーション発生ノズル穴が形成されているノズルチップとからなる洗浄ヘッドに関し、特に、ノズルチップが、６面体をなし、キャビテーション発生穴の小径端及び大径端がある面を除く６面体の対峙する２つの面から延びる薄板状取付部と、前記キャビテーション発生穴の前記小径端に連通する流路を画成する突出部とを備え、前記ヘッド本体部には、前記ノズルチップの形状に対応する輪郭の凹所が形成され、前記ノズルチップが該凹所に挿入されてヘッド本体部に取り付けられているので、高圧水をフレキシブルランスに流したときに、キャビテーションが発生し、洗浄ヘッドのノズル穴から強力な衝撃圧が広い範囲にわたり伝播して、管板回りのスケールに当たり、従来噴射軌跡外領域に頑固に付着していたスケールでも容易に除去することができる蒸気発生器用スケール除去装置において、ノズルチップをヘッド本体部の凹所に挿入して取り付けられるようになっているので、ヘッド本体を小型に形成することができ、蒸気発生器のように密に配設された伝熱管の間に挿入して好適に使用することができる。
【００４９】
なお、ノズルチップに超音波振動子が取り付けられている場合には、キャビテーションの衝撃圧を一層高めることができるので、付着したスケールの除去率を高くすることができ、また、洗浄ヘッドの先端にＣＣＤカメラが設けられている場合には、被洗浄部分の画像を蒸気発生器外部のモニターに表示して観察しながら洗浄作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  蒸気発生器の管板回りのスケールを除去するための本発明によるスケール除去装置の斜視図である。
【図２】  蒸気発生器の管支持板回りのスケールを除去するための本発明によるスケール除去装置の斜視図である。
【図３】  図２のスケール除去装置の主要部を拡大して示す斜視図である。
【図４】  （ａ）は、図１及び図２のスケール除去装置において用いることができるフレキシブルランスの洗浄ヘッドを特に一部断面で示す平面図、（ｂ）は、その側面図である。
【図５】  図４の（ａ）の一部を拡大してノズルチップを特に明確に示す平面図である。
【図６】  （ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、本発明に従った洗浄ヘッドを用いた試験装置の概要を説明するための図、（ｄ）は、図６の（ｃ）に示した洗浄ヘッドを用いて洗浄を行った場合の衝撃圧の伝播を示す説明図である。
【図７】  本発明による洗浄ヘッドの変形実施形態を示す断面図である。
【図８】  本発明による洗浄ヘッドの別の変形実施形態を示す断面図である。
【図９】  （ａ）〜（ｄ）は、本発明の洗浄ヘッドにおいて用いることができる種々のノズル組立体もしくはノズルチップを示す断面図である。
【図１０】  本発明の理解を容易にするため従来の蒸気発生器の胴部を破断して示す立面図である。
【図１１】  管板回りのスケールを除去するための従来の装置の斜視図である。
【図１２】  図１１のスケール除去装置において用いられているフレキシブルランス先端の洗浄ヘッドを示す断面図である。
【図１３】  図１２の洗浄ヘッドの側面図である。
【図１４】  管支持板回りのスケールを除去するための従来の装置の斜視図である。
【図１５】  従来の水ジェットを用いた場合のスケールの除去について説明する図である。
【図１６】  （ａ）は、実験に用いた従来の洗浄ヘッドの部分図、（ｂ）は、その洗浄ヘッドのノズル穴から伝熱管の間に噴射される水ジェットを示す平面図、（ｃ）は、上記水ジェットによる管板の洗浄可能領域、従って噴射軌跡外領域を示す平面図、（ｄ）は、上記水ジェットによる伝熱管の洗浄可能領域、従って噴射軌跡外領域を示す立面図である。
【符号の説明】
１…蒸気発生部、２…胴部、２ｂ，２ｃ…ハンドホール、３…管板、５…伝熱管、６a，６ｂ，・・・６ｆ…管支持板、１３…フロースロット、１６…チューブレーン、５０，７０…スケール除去装置、５１…懸架案内装置、５２…ランス搬送体、５２ａ…円筒形本体部、５８…フレキシブルランス、６０，８２，１００，１１０，１２０…洗浄ヘッド、６０ａ…流体通路、６０ｂ，１０２…チャンバ、９１，１０３，１２１…高圧水ホース、９６，１０１，１３０，１３５，１４０…ノズルチップ、９６ａ…６面体、９６ｂ…薄板状取付部、９６ｃ…突出部、９９ａ，９９ｂ…キャビテーション発生ノズル穴（流路）、１０５…ＣＣＤカメラ、１１１…スロート部、１１３…洗浄ヘッドの曲面部、１４４…超音波振動子。
【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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【図１６】
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