多管式熱交換機の作業用位置決め方法および作業装置、ならびに位置検索方法および装置
（書誌＋要約＋請求の範囲）
(19)【発行国】日本国特許庁（ＪＰ）
(12)【公報種別】公開特許公報（Ａ）
(11)【公開番号】特開平５−２６４５０９
(43)【公開日】平成５年（１９９３）１０月１２日
(54)【発明の名称】多管式熱交換器の作業用位置決め方法および作業装置、ならびに位置検出方法および装置
(51)【国際特許分類第５版】
G01N 27/82
F22B 37/02 7526-3L
F28G 15/04 7526-3L
【審査請求】未請求
【請求項の数】４
【全頁数】８
(21)【出願番号】特願平４−６０４２９
(22)【出願日】平成４年（１９９２）３月１７日
(71)【出願人】
【識別番号】００００００２８４
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
(72)【発明者】
【氏名】隅田 幸一
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】沖 正典
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】西村 博明
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 富徳
【住所又は居所】大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
(74)【代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎 （外１名）
(57)【要約】
【目的】 多管式熱交換器の多数の伝熱管の内部の渦流探傷検査を自動化すること。
【構成】 渦流探傷検査プローブを各伝熱管に正確に挿入することができるようにするために、伝熱管の端面に近接してその伝熱管の管軸に垂直方向なｘ−ｙ方向に、伝熱管の端面を検出する２組の対を成す検出素子を設け、この検出素子は、管軸に垂直方向に間隔をあけて配置されており、両検出素子の各出力の値が等しくなったとき、移動手段による作業手段および検出素子の移動を停止し、これによって作業手段から伝熱管に渦流探傷検査頭部を正確に挿入することが自動的に可能になる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 多管式熱交換器の伝熱管の端面を検出する一体的に固定された一対の検出素子を、伝熱管の管軸に垂直な方向に間隔をあけて配置した状態で、前記方向に沿って移動し、両検出素子の出力が等しくなったときの位置を検出して、伝熱管の内部での作業を行う作業手段のための作業用位置決めをする多管式熱交換器の作業用位置決め方法。
【請求項２】 多管式熱交換器の伝熱管の内部での作業を行う作業手段と、作業手段を、伝熱管の端面に近接して伝熱管の管軸に垂直な移動方向に移動する移動手段と、作業手段に固定され、前記移動方向に間隔をあけて配置され、伝熱管の端面を検出する一対の検出素子と、両検出素子の各出力に応答し、各出力が等しくなったとき、移動手段を停止する制御手段とを含むことを特徴とする多管式熱交換器の作業装置。
【請求項３】 被検出物をそれぞれ検出する一体的に固定された一対の検出素子を、被検出物に沿って移動し、その移動中に、両検出素子の出力が等しくなった位置を検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項４】 被検出物をそれぞれ検出する一体的に固定された一対の検出素子と、両検出素子を被検出物に沿って移動する移動手段と、両検出素子の各出力に応答し、各出力が等しくなったときにおける位置を検出する手段とを含むことを特徴とする位置検出装置。
詳細な説明
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多管式熱交換器の渦流探傷などの作業を行うために位置決めをする方法と、その作業装置に関する。本発明はまた、伝熱管などの被検出物の位置を検出するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液化ガスを、海水を用いて気化するための気化器として、シェルアンドチューブ形熱交換器とも呼ばれている多管式熱交換器が用いられている。この多管式熱交換器の伝熱管は、たとえば数千本にも及び、その数が多く、従来ではこのような多数の伝熱管の渦流探傷検査を、作業者が検査している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような手作業による多数の伝熱管の渦流探傷検査は、単純作業であり、しかも多くの労力を必要とし、さらにその検査の質のばらつきが大きい。
【０００４】本発明の目的は、多管式熱交換器の検査などの作業用位置決め方法を提供し、自動的に伝熱管の検査などの作業を行うことができるようにした作業装置を提供することである。
【０００５】また本発明は、たとえば伝熱管の管軸などの被検出物の位置を検出する方法および装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、多管式熱交換器の伝熱管の端面を検出する一体的に固定された一対の検出素子を、伝熱管の管軸に垂直な方向に間隔をあけて配置した状態で、前記方向に沿って移動し、両検出素子の出力が等しくなったときの位置を検出して、伝熱管の内部での作業を行う作業手段のための作業用位置決めをする多管式熱交換器の作業用位置決め方法である。
【０００７】また本発明は、多管式熱交換器の伝熱管の内部での作業を行う作業手段と、作業手段を、伝熱管の端面に近接して伝熱管の管軸に垂直な移動方向に移動する移動手段と、作業手段に固定され、前記移動方向に間隔をあけて配置され、伝熱管の端面を検出する一対の検出素子と、両検出素子の各出力に応答し、各出力が等しくなったとき、移動手段を停止する制御手段とを含むことを特徴とする多管式熱交換器の作業装置である。
【０００８】また本発明は、被検出物をそれぞれ検出する一体的に固定された一対の検出素子を、被検出物に沿って移動し、その移動中に、両検出素子の出力が等しくなった位置を検出することを特徴とする位置検出方法である。
【０００９】また本発明は、被検出物をそれぞれ検出する一体的に固定された一対の検出素子と、両検出素子を被検出物に沿って移動する移動手段と、両検出素子の各出力に応答し、各出力が等しくなったときにおける位置を検出する手段とを含むことを特徴とする位置検出装置である。
【００１０】
【作用】本発明に従えば、一体的に固定された一対の検出素子を、多管式熱交換器の多数の伝熱管の管軸に垂直な方向に沿って移動し、各検出素子によって、伝熱管の端面を検出し、その両検出素子の各出力が等しい出力値になったときの位置を検出することによって、伝熱管の内部での作業、たとえば渦流探傷検査作業などを行う作業手段のための作業用位置決めをすることができる。
【００１１】また本発明に従えば、伝熱管の内部での作業を行う作業手段を、移動手段によって、伝熱管の管軸に垂直な移動方向に、その伝熱管の端面に近接して移動し、この移動手段によって、作業手段とともに一対の検出素子を移動し、各検出素子は、伝熱管の端面を検出し、両検出素子の各出力の値が等しくなったとき、移動手段を停止し、こうして作業手段による伝熱管の内部の渦流探傷検査などの作業を行うことができるようになる。
【００１２】本発明に従えば、一体的に固定された一対の検出素子を、伝熱管の管軸に垂直な方向のように、被検出物に沿って移動し、その移動中に、両検出素子の出力が等しくなったときにおける位置を検出することによって、たとえば伝熱管の管軸を検出することが可能になる。このような被検出物の位置検出方法および装置は、伝熱管だけでなく、その他の各種の被検出物に関連して広範囲に本発明を実施することができる。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の断面図であり、図２はその全体の構成を示す図である。液化ガスを海水で気化するために、多管式熱交換器１が用いられる。この熱交換器１は、胴体２内に多数の水平な管軸を有する伝熱管３が設けられ、各伝熱管３の端部は管板４を挿通して気密に固定される。伝熱管３はたとえばチタン、銅合金などから成り、管板４は、ステンレス鋼製である。このような多管式熱交換器１の伝熱管３の渦流探傷検査を定期的に行うにあたり、その伝熱管３の自動的な検査を検査装置５によって自動的に可能になる。液化ガスを気化するには、伝熱管３内に海水が通過され、伝熱管３の外周面と管板４とによって形成される空間６には、気化されるべき液化ガスが供給される。
【００１４】管板４が固定される胴体２の端部に取付けられている外向きフランジ７には、ブラケット８によって、定期検査時に、検査装置５が装着される。
【００１５】図３はこの検査装置５の正面図であり、図４はその検査装置５の断面図である。ブラケット８は一対の支柱９，１０に固定されており、これらの支柱９，１０間にわたって連結部材１１，１２が固定され、こうして支柱９，１０と連結部材１１，１２によって枠体６１が構成される。連結部材１１，１２には、水平なｘ方向に延びるレール１３，１４がそれぞれ固定される。支持体１５は鉛直方向であるｙ方向に延び、レール１３，１４によって案内され、ｘ方向に移動可能である。移動体１６は支持体１５に沿ってｙ方向に昇降可能である。
【００１６】支持体１５をｘ方向に移動するためにモータ１７が設けられ、索条２０は、このモータ１７によって駆動されるプーリ１８と、もう１つのプーリ１９とに巻掛けられ、支持体１５に固定されて無端状とされた索条２０が駆動され、こうして支持体１５は矢符２１の方向に水平往復移動可能である。移動体１６を昇降可能とするためにモータ２２が支持体１５に取付けられ、これによってプーリ２３が駆動される。支持体１５にはもう１つのプーリ２４が設けられる。移動体１６には、２つのプーリ２５，２６が設けられる。索条２７の上端部は支持体１５に固定され、プーリ２５からプーリ２３を経て、さらにプーリ２４からプーリ２６を経て巻掛けられ、その索条２７の下端部は支持体１５に固定される。
【００１７】移動体１６には、図４に示されるように直円筒状のスリーブ２９が固定される。このスリーブ２９内には図１に示されるように渦流探傷検査用プローブ３０が収納され、エアガン３１からの圧縮空気によってプローブ３０は伝熱管３内に挿入され、このとき、このプローブ３０に固定されている索条３３を巻取手段３４から供給し、その後、巻取手段３４によって巻取ってスリーブ３０が伝熱管３内を引き戻して移動する途中で、その伝熱管３の渦流探傷検査を行う。渦流探傷検査法は、電磁誘導現象を利用した非破壊試験法であって、伝熱管３内に、プローブ３０を挿入し、このプローブ３０内に交流電流を流したコイルが設けられており、そのコイルの交流磁場によって伝熱管３の周方向に渦電流が生じ、伝熱管３に割れおよび腐食などの欠陥が存在すると、この渦電流が変化し、このとき、コイルのインピーダンスが変化し、電気信号として検出される。伝熱管３の欠陥によるコイルのインピーダンス変化の軌跡をオシロスコープで見ると、８字状のリサージュ波形を描き、この横軸と８字状のリサージュ波形の頂点との成す位相角は、伝熱管３の内面または外面にある欠陥の位置およびその欠陥の深さとに対応する。
【００１８】プローブ３０を伝熱管３内に正確に自動的な挿入が可能となるように、移動体１６の位置決めが行われる。伝熱管３の内部で渦流探傷検査を行う作業手段３５は、スリーブ２９、プローブ３０、エアガン３１、索条３３および巻取手段３４などによって構成される。この作業手段３５、したがって移動体１６をｘ−ｙ平面内で移動する移動手段３６は、ｘ方向のためのレール１３，１４、プーリ１８，１９およびベルト２０、さらにモータ１７を含み、ｙ方向に関してプーリ２３〜２６および索条２７、さらにモータ２２などとを含む。こうしてスリーブ２９は、伝熱管３の端面３ａ（図１参照）に近接して、伝熱管３の管軸３７に垂直なｘ−ｙ平面内で移動方向であるｘ方向またはｙ方向に移動することができる。
【００１９】スリーブ２９の伝熱管３に対する位置を検出するために、スリーブ２９の端部には検出手段３８が固定される。図５は検出手段３８の正面図である。図１と、この図５とを参照して、検出手段３８は、スリーブ２９に嵌め込まれてボルト３９によって固定される保持体４０と、この保持体４０の取付孔４１にボルト４２によって固定される２組の対を成す検出素子４３，４４；４５，４６とを有する。保持体４０は、プローブ３０が挿通する挿通孔４７を有する。検出素子４３，４４の軸線はｙ方向に平行であり、もう１つの対を成す検出素子４５，４６はｘ方向に平行な軸線を有する。これらの各対を成す検出素子４３，４４；４５，４６は同一構成を有し、伝熱管３の端面３ａを検出し、たとえば導電体を選択的に検出する渦流センサであってもよく、あるいはまた透磁率を検出する磁気センサであってもよく、あるいはまた伝熱管３の端面３ａに光を照射する発光ダイオードとその反射光を受光するホトトランジスタなどとの組合せから成る光学センサなどであってもよく、その他の構成によって端面３ａを検出するように構成されていてもよい。
【００２０】図６は、伝熱管３の端面３ａと管板４とを示す多管式熱交換器１の一部の正面図である。この伝熱管３の端面３ａに近接して検出手段３８が移動手段３６の働きによってｙ方向に移動したとき、検出素子４３，４４によって得られる出力レベルは、そのｙ方向の位置とともに、ライン４８で示されている。この出力レベル４８の基準となる零レベルはライン４９で示される。伝熱管３の管軸３７とスリーブ２９の軸線５０（図１および図５参照）とが一致した状態において、各検出素子４３，４４の出力レベルＶ１，Ｖ２は、等しい。こうして移動手段３６によってスリーブ２９をｙ方向に移動し、検出素子４３，４４の出力レベルＶ１，Ｖ２が等しくなったとき（Ｖ１＝Ｖ２）、伝熱管３の軸線３７とスリーブ２９の軸線５０とが一致したものと判断することができる。
【００２１】このことはまた、図８に示されるように、移動手段３６によってスリーブ２９、したがって移動体１６がｘ方向に移動されたときも同様である。図８（１）は多管式熱交換器１の伝熱管３の端面３ａおよび管板４を示す一部の正面図であり、検出素子４３〜４６は、伝熱管３の管軸３７とそれらの検出素子４３〜４６が固定されているスリーブ２９の軸線５０とが一致した状態を示している。検出素子４５，４６がスリーブ２９、したがって移動体１６とともにｘ方向に移動したときの出力レベルは図８（２）のライン５１で示される。伝熱管３の管軸３７とスリーブ２９の軸線５０とが一致した状態では、検出素子４５，４６の出力レベルＶ３，Ｖ４は等しい（Ｖ３＝Ｖ４）。図８（２）の参照符５２は、検出素子４５，４６の出力レベルの零レベルを示している。
【００２２】図９は、図１〜図８に示される実施例の電気的構成を示すブロック図である。検出素子４３〜４６の各出力は、パーソナルコンピュータなどによって実現される処理回路５４に与えられる。処理回路５４はメモリ５５に接続され、またその検出結果は表示手段５６に表示される。処理回路５４は、移動手段３６のモータ１７，２２を制御し、またエアガン３１の動作を制御し、さらに渦流探傷検査プローブ３０の引き戻しのための巻取手段３４を駆動させる。
【００２３】渦流探傷検査プローブ３０の出力は探傷器５３に与えられ、伝熱管３の欠陥に対応したリサージュ波形が表示手段５７によって表示され、またチャートレコーダである記録手段５８によって記録紙５９に検査結果が各伝熱管３毎にその軸線３７方向に、記録紙５９の長手方向に、記録される。
【００２４】図１０は、図９に示される処理回路５４の動作を説明するためのフローチャートである。支柱９，１０と連結部材１１，１２とから成る枠体６１を、ブラケット８によって多管式熱交換器１のフランジ７に装着した後、作業装置５を用いて多数の各伝熱管３の欠陥を渦流探傷検査する際に、まず作業手段３５のスリーブ２９の軸線５０を、検査されるべき伝熱管３の軸線３７に一致させて作業手段３５、したがって移動体１６の位置決めを行うにあたり、図１０のステップｎ１からステップｎ２に移り、移動手段３６のモータ２２を駆動して作業手段３５のスリーブ２９、したがって移動体１６をｙ方向に移動し、ステップｎ３に移り、検出素子４３，４４の出力Ｖ１，Ｖ２が等しくなったかどうかを検出する。検出素子４３，４４の出力の値Ｖ１，Ｖ２が等しいことが判断されると、次のステップｎ４に移り、モータ２２を停止し、スリーブ２９のｙ方向の移動が停止される。次のステップｎ５では、モータ１７が駆動されて作業手段３５のスリーブ２９、したがって移動体１６がｘ方向に移動され、このとき検出素子４５，４６の出力レベルＶ３，Ｖ４が等しいどうかがステップｎ６で判断される。検出素子４５，４６の出力Ｖ３，Ｖ４が等しくなると、ステップｎ７ではモータ１７が停止され、スリーブ２９のｘ方向の移動が停止され、こうしてステップｎ８では一連の動作が停止される。このときスリーブ２９の軸線５０は、検査すべき伝熱管３の管軸３７に正確に一致した状態となる。その後処理手段５４は、エアガン３１を動作させて渦流探傷検査プローブ３０を管３内に発射し、その後、リール３４を駆動し、索条３３を巻取ってプローブ３０を伝熱管３内で引き戻し、このとき伝熱管３の欠陥の渦流探傷検査を、探傷器５３および記録手段５８によって行う。
【００２５】上述の実施例では、検出素子４３〜４６は、伝熱管３の半径方向外方付近での出力レベルＶ１，Ｖ２（図７参照）およびＶ３，Ｖ４（図８（２）参照）がそれぞれ等しいかどうかを検出するように構成されたけれども、本発明の他の実施例として図１１に示されるように検出素子４３〜４６をその位置決め動作時には、スリーブ２９の軸線５０寄りに半径方向内方に移動し、伝熱管３の内周面近傍における検出素子４３，４４の出力レベルＶ１１，Ｖ２１が等しいかどうかを検出するようにしてもよく、このことは検出素子４５，４６に関しても同様である。この実施例ではプローブ３０を伝熱管３内に挿入する際には、検出素子４３〜４６は、プローブ３０の挿入移動時に支障を来さないように、半径方向外方に退避可能な構造とする。
【００２６】図１２は、本発明のさらに他の実施例の一部の斜視図である。この実施例は、前述の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。この実施例では移動体１６は伝熱管３の軸線３７に垂直に移動するにあたり、作業者は支持体１５をレール１３，１４に沿ってｘ方向に移動し、またその移動体１６を支持体１５に沿ってｙ方向に移動する。作業者は、検出手段３８に備えられている前述の実施例と同様な検出素子４３〜４６の出力に基づき、スリーブ２９の軸線５０と、検査すべき１つの伝熱管３の軸線３７とが正確に一致したかどうかを知ることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、伝熱管の端面を検出する一対の検出素子を、一体的に固定して、その伝熱管の管軸に垂直な方向に移動し、両検出素子の出力の値が等しいときの位置を検出することによって、伝熱管の内部の作業を行う作業手段のための作業用位置決めをすることができるので、作業手段の自動的な位置決めなどを行うことができる。
【００２８】また本発明によれば、作業手段を移動手段によって伝熱管の端面に近接して伝熱管の管軸に垂直な移動方向に移動して作業を行うことができるようにし、この作業手段には、一対の検出素子を、前記移動方向に間隔をあけて配置して取付けておき、検出素子の各出力の値が等しくなったときに移動手段を停止し、これによって作業手段による伝熱管の内部への渦流探傷検査頭部などの挿入をするなど、作業手段による自動的な作業を行うことができるようになる。
【００２９】本発明によれば、たとえば伝熱管の端面などのような被検出物を一対の相互に固定された検出素子によって検出し、これらの両検出素子の出力が等しくなった位置を検出することによって、伝熱管の管軸などのような位置を検出することが可能になる。本発明は、伝熱管だけでなく、その他の被検出物に関連して広範囲に実施することができる。
