JP2529456B2 - 管内洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、洗浄装置本体に回転部材を洗浄対象である
管の軸芯周りに回転自在に取り付け、回転部材に洗浄水
を管内壁面に噴射する複数の噴射ノズルを設けてある管
内洗浄装置に関する。

〔従来の技術〕

このような管内洗浄装置は、回転部材に備えられた噴
射ノズルから洗浄水を噴射し、管内壁部に堆積したスラ
グ等を洗浄するために使用されるものであり、回転部材
は回転しながら洗浄装置本体と共に管軸方向に移動して
いく。ここで従来、回転部材の管軸周りの回動は、特開
昭64−85184号公報に示された装置のごとく、水流噴射
の反作用による力を利用するもがあった。当該従来装置
では、水流の噴射方向は、回転部材の回転方向下手側で
あって走行装置の走行方向前方に偏向する状態に固定さ
れていた。よって、当該従来技術においては、回転部材
の回転速度は、水流の噴射圧力によって決定され、その
変更調節は困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、洗浄対象である管内面の汚れ状態によって
は、前記回転部材の回転速度と噴射水流の勢いとを適宜
変更したい場合が生じる。このような場合に、従来技術
のごとく、水流の噴射圧力でしか回転部材の回転速度を
決定できないのは極めて不便であり、未だ改善の余地が
あった。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明による管内洗浄装置
は、複数の噴射ノズルの内の少なくとも一個を、回転部
材の回動面内において、管の軸芯とは異なる前後軸芯周
りに噴射方向変更調節自在な回転駆動ノズルに形成する
と共に、前記複数の噴射ノズルの内のその他を、夫々、
管内壁面に直交する方向に向けた洗浄用ノズルに形成し
てあることを特徴とする。

〔作 用〕

つまり、本願の管内洗浄装置においては、少なくとも
一つ設けてある前記回転駆動ノズルからの水流噴射によ
る反作用を利用して前記回転部材を駆動回転させる。前
記回転駆動ノズルは、前記回転部材の回動面内におい
て、管の軸芯とは異なる前後軸芯周りに前記回転部材に
対して噴射方向変更調節自在であり、当該回動面内で水
流を噴射することにより、前記水流噴射の反作用による
力が管の軸芯とは異なる前後軸芯の位置に作用して、最
も効率よい回動モーメントを発生させる。

これに対して、例えば、前記従来技術のように水流の
噴射方向が前記回動面内から外れる場合、前記反作用に
よる力のうちの一部は、前記回転部材の回転軸芯と平行
な前後方向への分力となってしまい、この分力は前記回
転部材の回転には何ら寄与するものではない。

本発明の構成であれば、前記水流噴射の反作用による
力は、前記回転部材の径方向への分力と、当該径方向に
対して回転方向下手側に直角な方向への分力との二つに
分解されるだけである。

本発明の回転駆動ノズルを用いた場合と、前記従来技
術のノズルを用いた場合とを比較してみると、両者の水
流噴射の勢いが等しい状態で、双方のノズル回転速度を
等しく設定するためには、水流の噴射方向と回転部材の
回転方向との離角は、本発明のノズルの方が小さくでき
ると考えられる。本発明のノズルでは、前記回転部材の
軸芯方向への分力が生じず、前記離角が小さくても前記
従来技術と同じ回転分力が得られるからである。

一方、前記ノズルの離角が小さいことは、前記管内壁
面に対してより直角に近い角度で水流を噴射することに
なり、これは、前記ノズルの先端と前記管内面との距離
がより近づくことを意味する。つまり、噴射された水流
は、勢いの衰えが少ない状態で前記管内壁面に衝突する
から、当該ノズルは回転駆動ノズルであるとはいえ、相
応の洗浄効果を期待することができる。

そのうえ、前記複数の噴射ノズルの内、その他のノズ
ルは、夫々、管内壁面に一直交する方向に向けてあるた
めに、純粋に洗浄用ノズルとして機能し、ノズル先端と
前記管内壁面との距離が最短となる。よって、水流噴射
の勢いを最大限に利用して前記管内壁面の洗浄を行うこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上のごとく、本発明の管内洗浄装置によれば、前記
管内壁面に直交する方向の洗浄用ノズルを備えているか
ら高い洗浄力を発揮させることができながら、角度調節
自在な回転駆動用ノズルを別途備えているから、噴射水
流の勢いに拘わらず所定の回転速度を自由に設定できる
ようになったのである。

〔実施例〕

本願の管内洗浄装置（１）を備えた管内洗浄ロボット
（２）を図面に基づいて説明する。第１図（イ）（ロ）
には本願の回転部材（３）、噴射ノズル（４）を備えた
管内洗浄ロボット（２）の前方部位の正面図、及び側断
面図が示されており、第１図（ハ）には噴射方向変更調
節自在な回転駆動ノズル（4b）の断面図が示されてい
る。また第２図には管内洗浄ロボット（２）の全体側面
図が、第３図にはその内部構造図が示されている。

先ず、この管内洗浄ロボット（２）の概略構成につい
て説明する。この管内洗浄ロボット（２）は管内を走行
するロボット本体（2m）と管外に配設されることとなる
管外機器（2o）から構成されており、管外機器（2o）で
あるウオターポンプ（Pw）、エアーポンプ（Pa）からそ
れぞれ洗浄水及び駆動用の高圧エアーを、ロボット本体
（2m）に供給して管内壁面（６）の洗浄、およびロボッ
ト本体（2m）の走行をおこなうのである。ここで、ロボ
ット本体（2m）の洗浄開始、停止、走行開始、停止等の
制御は管外に配設されるそれぞれの主切換弁（Vow）（V
oa）でおこなわれる。一方、ロボット本体（2m）の構成
について説明すると、このロボット本体（2m）は、前部
部位（ｆ）に配設された管内洗浄装置（１）と、外周部
（ｓ）に配設された走行装置（７）と、後部部位（ｂ）
に配設された制御装置（８）とを有する構成とされてお
り、駆動用の高圧エアーにより走行装置（７）を駆動さ
せ、ロボット本体（2m）が管内を前進あるいは後退しな
がら管内洗浄装置（１）が管内壁面（６）を洗浄するの
である。

さらに詳細に第２、３図に基づいて説明する。同図に
おいて、破線内の本体設備機器（エアーモータ（m1）
（m2）、方向切換弁（V1）、管内洗浄装置（１）、噴射
ノズル（４）等）は洗浄対象となる管内を走行するロボ
ット本体（2m）に取り付けられており、同図右側の一点
鎖線内の管外機器（ウオターポンプ（Pw）、ウオター主
切換弁（Vow）、エアーポンプ（Pa）、エアー主切換弁
（Voa）））は、洗浄対象となる管の外側端部に置かれ
て操作者により操作されるのである。さて、このロボッ
ト本体（2m）の前部部位（ｆ）には噴射ノズル（４）を
備えた管内洗浄装置（１）が配設されており、この噴射
ノズル（４）が40〜50回/minで回転しながら、ロボット
本体（2m）の進行に伴って、管内壁面（６）に付着して
いるスラッジ等を噴流で洗浄する。ここで、この噴射ノ
ズル（４）には、ロボット本体（2m）に連結されている
高圧水供給機構（供給路（Lw）、ウオターポンプ（Pw）
等）より高圧水が供給される。この高圧水の流体圧は60
kg/cm²であり80/minの高圧水が供給される。またこの
噴射ノズル（４）の先端内径は0.3mm程度である。

一方、この管内洗浄ロボット（２）の走行駆動は、ロ
ボット本体（2m）のほぼ中央部にあるメインフレーム部
（ｍ）に備えられた２機のエアーモータ（m1）（m2）に
よりおこなわれる。このエアーモータ（m1）（m2）もま
たロボット本体（2m）に接続される高圧エアー供給機構
（供給路（La）、高圧エアーポンプ（Pa）等）より、高
圧エアーの供給を受けて駆動される。ここで前述のエア
ーモータ（m1）（m2）の駆動は、それぞれロボット本体
（2m）、前部側及び後部側に設けられて伝達機構（Tf）
（Tb）を介してロボット本体（2m）の周囲に配設された
３個の走行装置（７）としてのベルト式走行部に伝達さ
れるのである。

さらに前述のエアーモータ（m1）（m2）の正転、逆転
の制御は、前述の制御装置（８）によりおこなわれる。
ここで、この制御装置（８）は、ロボット本体（2m）の
前進、後進を作業者（図外）の手元側にあるエアー主切
換弁（Voa）の切り換え操作に従って制御する部位であ
る。以下に本願の特徴構成である管内洗浄装置（１）に
ついて、第１図（イ）（ロ）（ハ）に基づいて説明す
る。この管内洗浄装置（１）は複数個の噴射ノズル
（４）と、これらの噴射ノズル（４）の基端側が取り付
けられている回転部材（３）と、洗浄装置本体（1m）と
を備えている。この洗浄装置本体（1m）が前述のロボッ
ト本体（2m）に固定されており、この洗浄装置本体（1
m）と洗浄対象の管は相対回転することはない。さて、
前述の回転部材（３）は洗浄装置本体（1m）にたいして
ベアリング（10）（10）、回動軸（11）を介して相対回
転自在に取り付けられている。この軸は、管内洗浄ロボ
ット（２）の軸（洗浄状態にあっては管の軸芯（Ｚ））
と一致している。そしてこの回動軸（11）の内部には高
圧水が流れる供給路（11a）が設けられているのであ
る。この回動軸（11）と本体側配管（11c）の連結はス
イベルジョイント（11b）でおこなわれている。回転部
材（３）は図示するように円柱状の部材から構成されて
おり、その周部に噴射ノズル（４）が配設されている。
この噴射ノズル（４）は、その噴射方向を管内壁面
（６）に対して直角に固定されている４個の洗浄用ノズ
ル（4a）と、その噴射方向変更調節自在とされた２個の
回転駆動ノズル（4b）の二種類からなっている。この実
施例においては、図示するように洗浄用ノズル（4a）は
十字形状に回転部材（３）に取り付けられ、一対の回転
駆動ノズル（4b）は互いに直線状に配置され、前述のい
ずれかの洗浄用ノズル（4a）に対して45度変位した位置
に取り付けられている。第１図（ハ）に示されるように
前述の回転駆動ノズル（4b）の先端部にはノズル本体
（12）に対して回転可能な回転部（13）が取り付けられ
ており、この回転部（13）をノズル本体（12）に対して
前記軸芯（Ｚ）とは異なった前後軸芯（Ｙ）周りに任意
の角度に設定して噴射方向を調節できるように構成され
ているのである。（運転状態においては、噴流の角度は
固定されている。）ここで回転部（13）にはこの回転部
（13）の軸芯（Ｙ）を中心とした環状の回転流路（14）
が設けられており、噴出方向が変わっても適切に高圧水
をノズル先端から噴出できる構成が採用されているので
ある。

以下にこの管内洗浄装置（１）の作動について説明す
る。管内の洗浄にあたっては、前述の様に約600kg/cm²
の高圧水が供給され、前述の洗浄ノズル（4a）から管内
壁面（６）に向かって噴射される。一方前述の回転駆動
ノズル（4b）は、その噴射方向を回転部材（３）及び噴
射ノズル（４）の回動方向（Ａ）に対して（あるいはこ
の方向に向くように）設定される。第１図（イ）におい
ては、図面右側の回転駆動ノズル（4br）が回転方向に
対向して、そして左側の回転駆動ノズル（4bl）が回転
方向の方向に噴流を噴射するのである。このように設定
した場合は、右側の回転駆動ノズル（4br）により固定
部材（３）及び噴射ノズル（４）が回転させられ、左側
の回転駆動ノズル（4bl）は前述の回転に対して制動を
かけるように働くのである。そして、これら両回転駆動
ノズル（4b）の噴射方向を適当に調節することによっ
て、回転速度を上述の適切な値に調節できる構成が採用
されているのである。

〔別実施例〕

前述の実施例においては、管内洗浄装置（１）を走行
装置を備えた管内洗浄ロボット（２）に備える例を示し
たが、これは管外部に配置される固定式の本体部から腕
を伸ばす構成とし、この腕部の先端に本願の管内洗浄装
置を取り付けるものとしてもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
ために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の
構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る管内洗浄装置の実施例
を示し、第１図（イ）（ロ）は管内洗浄装置の正面およ
び側断面図、第１図（ハ）は回転駆動ノズルの先端断面
図、第２図は管内洗浄装置を取り付けた洗浄ロボットの
全体図、第３図は管内洗浄装置を取り付けた洗浄ロボッ
トの内部構成図である。 （１）……管内洗浄装置、（1m）……洗浄装置本体、
（３）……回転部材、（４）……噴射ノズル、（4a）…
…洗浄用ノズル、（4b）（4bl）（4br）……回転駆動ノ
ズル、（６）……管内壁面、（Ｙ）……前後軸芯、
（Ｚ）……管の軸芯。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄装置本体（1m）に回転部材（３）を洗
   浄対象である管の軸芯（Ｚ）周りに回転自在に取り付
   け、前記回転部材（３）に洗浄水を管内壁面（６）に噴
   射する複数の噴射ノズル（４）を設けてある管内洗浄装
   置であって、 前記複数の噴射ノズル（４）の内の少なくとも一個を、
   前記回転部材（３）の回動面内において、前記軸芯
   （Ｚ）とは異なる前後軸芯（Ｙ）周りに噴射方向変更調
   節自在な回転駆動ノズル（4b）に形成すると共に、 前記複数の噴射ノズル（４）の内のその他を、夫々、前
   記管内壁面（６）に直交する方向に向けた洗浄用ノズル
   （4a）に形成してある管内洗浄装置。
2. 【請求項２】前記回転駆動ノズル（4b）を複数設け、そ
   の複数の前記回転駆動ノズル（4b）のうちの一部（4b
   l）を、その噴射方向が残部（4br）のものとは異なった
   方向に設定可能な制動用噴射ノズルに形成してある請求
   項１記載の管内洗浄装置。