JP3936337B2 - 洗い流しシステムの洗浄 - Google Patents

Description

本発明は、船上に設けた化学、生物学および放射線に対処する洗い流し配管システムからスケール、沈積物、沈殿物などの障害物を除去する方法、組成および機器に関する。

化学、微生物および核兵器の発達とともに、このような大量破壊兵器の使用およびその余波を相殺するため、様々な対処装置が開発された。このような開発の一つが、米海軍および沿岸警備隊の船舶で使用されている洗い流しシステムである。このシステムは、船舶がこのような兵器の使用による化学、微生物または核降下物質に曝した場合に動作される。動作時、このシステムは船舶の全表面にわたり、これが船舶表面から降下物汚染物質を洗浄する水しぶきでおおわれ、その結果、船員が兵器の致命的な作用に曝されるのを最小限に抑える。このシステムは、船舶のまわりの水域からの水を使用する。これは通常、船舶の消火水システムの主管から供給され、ポンプが必要なパイプ類および噴霧ヘッドを有するシステムの様々な区間に水を供給し、水を船舶の全表面に放出する。

この洗い流しシステムは、常に準備完了の状態で維持する必要がある。入港または出港の前に、通常はシステムを操作状態にし、その準備の様子を判断する。多くの場合、システムは、詰まりにより流量が低下した区間を有し、洗浄して、設計通りの操作可能な準備状態に復帰させる必要がある。淡水および海水パイプ・システムの詰まりは、パイプの腐食および生物付着の結果であり、これは動作後にシステムに残った残留水およびその汚染物質から生じることがある。この汚染物質は、船舶の巡航範囲に応じて大きく異なる。浅い温水は、配水システムにとって問題が多い可能性が高い。大型無脊椎動物を含めて植物および動物の顕微鏡的生物までが、詰まりの主要原因に含まれる。ゴカイ、カキおよび枚貝は、生物付着を引き起こす主要な種である。その糸状の触手のために、パイプ壁に付着し、重なって、詰まりを引き起こすこととなる。幼生、貝類、フジツボ、海綿、被嚢類、ヒドロイド目、環形動物、巻貝、イソギンチャクなどの他の顕微鏡的生物段階は、システムのパイプに定着または付着し、詰まりを引き起こすことがある。海草、グリーンリボングラス、プランクトン植物なども、システムの望ましくない詰まりを引き起こすことがある。

微生物が影響する腐食も、硫酸イオンが多い海水がシステムに残っている場合特に発生する。硫酸還元細菌、酸生成細菌（これはパイプの腐食も引き起こす）から生じる微生物の薄膜および粘着物も、システムの運転に問題を提する。また、洗い流しシステムの試験または使用で用いた残留水からのシルトおよび沈殿塩からも、詰まりが引き起こされる。

上述した様々な詰まりが、洗浄作業を困難にする。また、船の重量を低減し、重心を下げて船舶の安定性を向上させるため、船舶の甲板にはアルミのパイプおよび他のアルミの構造が使用される。アルミのパイプ・システムと、システムの曲がりおよび丸みは全て、システム使用前の操作性準備状態を維持するための洗浄に問題を増大させる。化学、生物学および放射性洗い流しシステムは、１００％動作の設計であることが重要である。したがって、洗い流しシステムは、システムの設計流量を低下させる詰まりがない状態で維持しなければならない。これまでは、高圧空気またはウォーター・ジェットを使用して、パイプ・システムから障害物を圧力で吹き飛ばしていた。これは、洗い流しシステムの様々な区画にあるパイプ構成の曲がり、丸み、垂直および水平姿勢があるため、作業が困難となる。

配管清掃器またはオーガーでの機械的洗浄も困難であり、パイプの中心にある付着していない破片のみを除去するため、パイプの直線部分にしか使用することができない。高圧空気、ウォーター・ジェットおよび機械的洗浄は、洗浄のためのアクセスを得るため、システムをほぼ完全分解する必要がある。このような分解は、システムおよび船舶に許容できない長いむだ時間を要する。

システムの区間を通して酸性洗浄溶液を循環させて流れを回復する、従来の（大部分は鉄）パイプ・システムからスケールを化学的に洗浄する従来手段が、複数の特許に開示されている。米国特許第５，３６０，４８８号および第５，８８５，３６４号（Ｈｉｅａｔｔその他）は、携帯用ウォーター・システムの区域を酸性洗浄溶液で洗浄する方法を記載している。米国特許第５，５２７，３９５号（Ｌｕｄｗｉｇその他）は、米国特許第５，３６０，４８８号に開示の化学的洗浄プロセスの改良を開示している。米国特許第５，６８０，８７７号（Ｅｄｓｔｒａｎｄその他）は、配水ネットワークのパイプ区域を洗浄するシステム（機器）を開示している。米国特許第５，８７３，９４４号（Ｌｉｅｎその他）は、真空ウォーター・システムのパイプから詰まりを除去する方法およびシステムを記載している。米国特許第５，８００，６２９号（Ｆｙｆｅその他）は、パイプ・システムの洗浄、および廃棄する前に使用済みパイプ・システムの洗浄溶液でのインライン処理のプロセスを記載している。米国特許第５，８９５，７６３号（Ｔｅｍｐｌｅその他）は、導管システムからカーボネート・スケールを制御状態で除去する方法を記載している。米国特許第６，０７６，５３６号は、配水システムを化学的に洗浄し、即座に不活性化する方法を記載している。上記の特許は全て、本発明の譲渡人に譲渡されたものであり、詳細についてはこれら特許参照されたい。上記の特許はいずれも、洗い流しシステムの洗浄、洗い流しシステムに関連するスケール、または洗い流しシステムに関連するアルミ・パイプの洗浄に対応していない。

さらに、給水を処理することにより水パイプ・システム内で様々なスケールの形成を防止する物理的／機械的および化学的技術を開示するその他の特許がある。米国特許第４，３２８，６３８号、第４，４６２，９１４号、第４，５６１，９８３号、第４，５７９，６６５号、第４，８１６，１６３号、第４，８５７，２０９号、第５，１９２，４５１号、第５，９００，１５７号および第６，１８３，６４６号がその例である。しかし、このような物理的／機械的および化学的技術は、洗い流しシステムには現実に適したものでなく、洗い流しシステムとの組合せで使用しているものはない。

上記の背景に鑑み、アルミ・パイプを含む船舶の化学、生物学、および放射線に対処する洗い流しシステムから詰まりを除去するために、新しい方法、洗浄組成および機器が必要である。さらに、艦隊の準備完了状態を維持できるよう、現在の洗浄方法を改良する必要性が、高い優先度となっている。

本発明は、船上の洗い流しシステムを化学的に洗浄する方法を提案するものである。この方法は、洗浄溶液を送出するために、洗い流しシステム内でパイプの一区間を隔離することを含み、パイプのシステムは、複数の洗い流し噴霧ノズルおよびアルミ・パイプを含む。スケールおよび沈殿物を除去するために、アルミに有害作用を与えない酸性洗浄溶液をこの区間に導入し、維持する。その後、スケールおよび沈殿物を含む洗浄溶液を除去して、内部区間を清そにし、次にこれをシステムに戻す。

好ましい方法によると、酸性洗浄溶液のｐＨは、約２．０から約２．２のオーダーに維持される。さらに、洗浄中にｐＨを監視して、効果的に洗浄されたパイプ区間を示すｐＨレベルを達成する。また、洗浄溶液は、分離したパイプ区間を通して閉ループ内で循環させることが好ましく、使用済みの洗浄溶液は、分離したパイプをシステムに戻す前に、ループから除去する。したがって、システムは、洗浄中の区間を除いて作動状態を維持することができる。

好ましい実施形態では、隔離した区間は、（ａ）区間の端部とマニホルドの間、（ｂ）マニホルドとポンプの間、および（ｃ）ポンプと洗浄溶液源の間にコネクタを使用することにより、閉ループに構成する。

方法の他の態様では、移動式ユニットを使用して、システムを洗浄することができ、隔離したパイプ区間に洗浄溶液を導入するため、ホースを移動式ユニットから接続する。使用済み洗浄溶液は、適切な処理剤を添加することにより、隔離したシステムから取り出す前に環境に安全なものにすることができる。本発明のその他の特徴では、システムの噴霧ノズルを取り外して停止し、これを仮り取り付け具と交換する。弁、栓、パイプ、またはその組合せなどの仮り取り付け具は、システム全体を洗浄中に使用する。

本発明の他の形態および利点は、以下にある詳細な説明を参照して、さらに理解される。
（発明の詳細な説明）

本発明は、船上の洗い流しシステムを洗浄する方法および組成を指向する。本発明によると、洗い流しシステムのある区間を隔離する。隔離した区間のスプリンクラ・ヘッドを外して、取り付け具と交換する。洗浄溶液を循環させるため、区間の取り付け具に循環ホースを取り付ける。次に、スプリンクラ・ヘッドのパイプ取り付け具からのホースをマニホルドに取り付け、次にこれを循環ユニットに取り付けている。これは船舶のドック側に配置してよい。移動式循環ユニットを使用することができる。

次に、洗い流しシステムの隔離した区間を通し、消火主管のすぐ上に位置する取り付け具、次にマニホルドを通して水を循環ユニットに戻して循環させる。約２．０から２．２のｐＨを有する酸性洗浄溶液を使用する。溶液はシステムの詰まりを洗浄するまで、洗浄プロセスでは約２．０から２．２のｐＨレベルに維持する。次に、洗浄溶液は通常、中和させてから処分し、クリーンなシステムに淡水を流す。パイプのボロスコープ検査で、洗浄プロセスによってシステムから全ての詰まりが除去されたことを確認する。

有機モノ、ジ、およびポリカルボン酸の水溶液が有用であることが判明し、これは蟻酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、グリコール酸、乳酸、酒石酸、ポリアクリル酸、コハク酸、スルホン酸などを含む。塩化水素酸、硝酸、ポリ燐酸、フッ化水素酸、硼酸、硫酸、亜硫酸などの鉱酸も、約２．０から２．２のｐＨを有する希薄溶液として使用してもよい。

酸性洗浄溶液は、アルミ・パイプへの酸の作用を大幅に軽減できる酸抑制剤も含んでよい。特許分野では、様々な酸抑制剤が詳細に開示されている。酸抑制剤の典型的な例が、以下の米国特許で開示されているが、これは決定的なものでない。第２，７５８，９７０号、第２，８０７，５８５号、第２，９４１，９４９号、第３，０７７，４５４号、第３，６０７，７８１号、第３，６６８，１３７号、第３，８８５，９１３号、第４，０８９，７９５号、第４，１９９，４６９号、第４，３１０，４３５号、第４，５４１，９４５号、第４，５５４，０９０号、第４，５８７，０３０号、第４，６１４，６００号、第４，６３７，８９９号、第４，６７０，１８６号、第４，７８０，１５０号、および第４，８５１，１４９号。詳細についてはこれら文献を参照されたい。

処理溶液は、スケールおよび沈殿物の除去に役立つ拡散剤、浸透剤または乳化剤も含んでよい。これらの界面活性剤は、当技術分野で定義されているように、陰イオン、陽イオン、非イオン性または両性でよい。アルキルエーテル硫酸塩、アルキルまたはアリル硫酸塩、アルカノルアミン、エトキシ化アルカノルアミン、アミンオキシド、アンモニウムおよびアルカリ石けん、ベタイン、ヒドロトロープ、例えばアリルスルホン酸ナトリウム、エトキシ化およびプロポキシ化脂肪アルコール、糖類、エトキシ化およびプロポキシ化アルキルフェノール、スルホン酸塩、燐酸エステル、第４、スルホサクシネート、およびその混合物などの化合物が、酸性処理溶液との混合に有用であることが判明した。

以下の図１から図４および詳細な説明は、本発明の実施例を示す。

化学、生物および核破壊兵器の出現と、その使用の脅威により、米国海軍および沿岸警備隊の船舶は、アルミ・パイプなどの多金属組成の内部パイプ、および露出した甲板および他の表面に水を噴霧する一連の噴霧ノズルで構成された洗い流しシステムを後付けしている。その結果生じた水の流れは、船の内部に搬送されるか、構造の割れ目にひっかかる可能性がある様々な汚染物質の蓄積を防止し、それを除去する。新造船舶には、建造中に洗い流しシステムを装備する。

図１は、従来の噴霧装置の取り付け具を有する洗い流しシステムを洗浄する典型的な接続部を示す。洗い流しシステムは、特に旧式の後付けシステムのパイプ類が複雑である。しかし、図１は、垂直表面１３および水平甲板３１に噴霧するための従来の噴霧ヘッド３０を有するシステムの区間を洗浄するために必要な単純化した設定である。図３で述べるように、船舶の平坦な甲板３１には、他の漏斗形噴霧ヘッド３７を使用する。移動式再循環ユニット１０はドッグ側に配置され、洗浄溶液を両方向に循環させるため、タンク１６およびポンプ１７を有する。大きいホース１１を、（この場合は）舷窓１２を通してＴ字管２６に接続され、これは図２で述べるように給水主管２０に接続される。

図２を参照すると、洗い流しシステムは通常、消火システムの給水主管２０から水が供給され、消火システムは通常、船体２１の底部から水を引き、給水主管２０を通して船体２１の底部を巡ってこれを連続的に循環させる。図２は、給水主管２０と接続する典型的な洗い流しパイプ区間の栓２０’を示す。栓２０’は通常、ポンプ２２および／または弁２３を含み、これは被塵および汚染の場合に船体を洗い流すよう作動される。消火主管の栓抜に連通する洗い流し区間を洗浄するため、Ｔ字管２６に通常は弁２４および取り付け具２５を設置して、洗い流し区間の洗浄中に消火主管２０を隔離するため、弁２４からのホース１１を移動式循環ユニット１０の洗浄溶液循環ポンプおよびタンクに取り付ける。Ｔ字管２６はこれで、今後の洗浄のためにシステムの常設部品となる。

洗い流しシステムの噴霧ヘッド３０を取り外して、ホース取り付け具と交換し、これには洗浄作業に使用するホースを取り付ける。航空母艦の着艦甲板やヘリコプタ着艦区域などの船舶の水平表面では、甲板３１上の常設噴霧ヘッド３７を図１で示すように使用されている。図３で示すように、噴霧ヘッド３７は漏斗形であり、甲板３１にしっかり溶接される。格子３２が噴霧ヘッド３７を覆い、これも甲板３１に溶接され、したがって甲板を十分に使用することができる。鋼球３３が甲板からの汚れや細片が洗い流し給水ライン・パイプ３４に入るのを防止する。洗い流しシステムが作動すると、鋼球が上昇し、したがって水がこのまわりを流れ、甲板に溢れて汚染物質を除去することができる。

航空機着艦区域の洗い流しシステムを洗浄するため、給水パイプ３４を漏斗形噴霧ヘッド３７から取り外し、エルボ３５およびホース取り付け具３６を、図３に示すように給水パイプ３４に設置しなければならない。次に、システムの化学洗浄中に、ホースを取り付け具３６に取り付ける。洗浄が終了したら、エルボ３５およびホースの取り付け具３６を取り外し、給水パイプ３４を漏斗形噴霧ヘッド３７に再度接続する。

船舶の航空機着艦区域以外の区域は、従来の開放ヘッド噴霧装置３０で噴霧するが、これは洗浄プロセスのために外される。次に、洗浄溶液を循環させるホースを、従来のヘッド噴霧装置が取り付けてあった同じ取り付け具に取り付ける。図１では、ホース４１が取り外した噴霧ヘッド３０の取り付け具からマニホルド４０に接続される。

図４は、図１に全体が図示されたホース・マニホルド４０を示し、これは化学洗浄プロセスに使用される。システムの区間にある複数の噴霧ヘッド３０のため、セクション全体を通って洗浄溶液を搬送して洗浄するために複数のホース４１（想像線で図示）を使用する必要がある。ホース４１は、通常、図１で示すようなマニホルド４０に接続される。マニホルド４０は大きい方のパイプ４２で構成され、これは端部が閉鎖され、噴霧ヘッド３０からホース４１に接続するために幾つかの弁４４およびホース取り付け具４３が装着されている。パイプの一方端にある大きい方の取り付け具４６は、大きい方のホース４７を取り付けるために使用され、取り外した噴霧ヘッド３０およびマニホルド４０の取り付け具に接続された小さい方のホース４１とやりとりし、移動式ユニット１０の洗浄溶液ポンプおよびタンクとやりとりする流量を許容する。

したがって、この好ましい実施形態では、隔離した区間は、（ａ）区間の端部とマニホルドの間、（ｂ）マニホルドとポンプの間、および（ｃ）ポンプと洗浄溶液源の間にコネクタを使用することにより、閉ループに構成する。

使用時には、システムによって洗浄溶液が、洗浄される洗い流し区間へ、またはそこから流れることができる。小さい方のホース４１は、図３で述べたように、取り外した噴霧ヘッド３０の取り付け具からマニホルド４０へと接続される。次に、マニホルド４０は、主甲板のレール上をドックの移動式ユニット１０へと延在する大きい方のホース４７を通って移動式ユニット１０に接続される。

必要量の酸性洗浄溶液が、移動式ユニット１０のタンク１６に充填され、消火主管２０から洗い流し区間への弁２３は閉位置にあり、移動式ユニット１０から洗浄するため分離した区間への弁２４は開放されている（図２に図示）。移動式ユニット１０のポンプをオンにして、洗浄循環プロセスが開始する。洗浄溶液のｐＨを監視し、約２から約２．２のｐＨに維持して、システムのアルミ・パイプを浸食することなく所望の洗浄率を確保する。水中にクエン酸を入れた溶液であるＰｉｐｅ−Ｋｌｅａｎ Ｃ、つまりH.E.R.C. Products Incorporated（アリゾナ州フェニックス）から提供されるＮＳＦ等級の洗浄成分が、洗い流しシステムにとって約２から約２．２のｐＨで優れた酸性洗剤であることが判明した。追加の分散剤、つまりH.E.R.C. Products Incorporatedから供給されるＰｉｐｅ−Ｋｌｅａｎ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ（グリコール酸、トリエタノールアミンおよび分散剤の水溶液）、および酸抑制剤、つまりHenkel（オハイオ州シンシナティ）から供給されるＲｏｄｉｎｅ ２００２を添加することも、望ましいことが判明した。

洗浄プロセスの後、酸を添加して約２から約２．２の所望のｐＨを維持する。その後に、所与の移動式ユニットのポンプ圧力にて、システムの流量を改善することもできる。システムの特定の区域が甚だしく閉塞した場合は、マニホルド上の弁を調節して、その区間への流量を増加させ、洗浄率を改善することができる。移動式ユニット１０を使用して、洗浄溶液の流れを逆転させることもでき、これも洗浄プロセスに役立つことがある。

一定のｐＨになり、一定のポンプ圧力で流量が最大になることで、洗浄の終了が判断されたら、洗浄溶液を、ライン内にある間に、処分するのに許容可能なｐＨまで塩基で中和するか、利用可能な水で移動式ユニットタンクへと流してから、処分のために中和することができる。次に流出水が流入水と同じｐＨになるまで、利用可能な水を洗浄済みの区間に流す。

次にホース４１を取り外し、噴霧ヘッド３０を再度接続する。マニホルド４０も、噴霧ヘッド・ホース４１および移動式ユニットのホース接続部から外す。移動式ユニット１０を洗い流しシステムのパイプに接続する弁２４を閉鎖し、これでシステムは業務のために準備完了になる。所望に応じて、洗浄したパイプ内部のボロスコープ検査を使用して、障害物の除去を確認することができる。

以上の詳細な説明に鑑み、当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、洗い流しシステムを洗浄する他の異なる方法もあることは明らかである。

船舶のドック側および洗い流しシステムを洗浄する移動式再循環ユニットを示す。 洗い流しシステムのパイプ区間を洗浄するために、船舶の水消火主管に入るパイプ区間の栓を示す。 航空母艦の平坦な着艦甲板およびヘリコプタ着艦区域で使用する漏斗形噴霧ヘッドを示す。 洗浄プロセスに使用するホース・マニホルドを示す。

Claims (13)

1. 船上のパイプ・システムを洗浄する方法で、洗浄溶液を送出するために、システムのパイプの区間を隔離することと、（ａ）区間の端部とマニホルド（４０）の間、（ｂ）マニホルドとポンプ（１７）の間、および（ｃ）ポンプと洗浄溶液源（１６）の間にコネクタを使用することにより、隔離した区間で前記閉ループを構成する段階と、洗浄溶液を区間に導入する段階と、区間の内部からスケールおよび沈殿物を除去するために、区間を通して前記閉ループ内で洗浄溶液を循環させる段階と、洗浄した内部区間を提供するために、スケールおよび沈殿物を含む洗浄溶液を区間から除去する段階と、洗浄した区間をシステムに戻す段階を含む方法であって、洗い流しシステムを化学洗浄する方法で、前記区間が複数の洗い流し噴霧ノズル（３０、３７）およびアルミ・パイプ（３４）を含み、方法が、前記閉ループと構成する段階の前に、前記噴霧ノズル（３０、３７）を外して、一時的取り付け具で置換することにより、該噴霧ノズルを非作動状態にする段階を含み、コネクタが、隔離した区間を通して前記閉ループ内で洗浄溶液を循環させるため、前記一時的取り付け具を前記マニホルド（４０）に接続する複数のホース（４１）を備え、洗浄溶液が２から２．２のｐＨを有することを特徴とする方法。
2. 効果的に洗浄されたパイプ区間を示すｐＨレベルを達成するため、洗浄中にｐＨを監視する、請求項１に記載の方法。
3. 洗浄溶液をループから除去する、請求項１または２に記載の方法。
4. 使用済み洗浄溶液を、前記システムから除去する前に、環境的に安全なものにする、請求項１から３いずれか１項に記載の方法。
5. 除去する前に使用済み洗浄溶液に処理剤を添加することにより、洗浄溶液を環境に安全なものにする、請求項４に記載の方法。
6. 洗い流しシステムが、洗浄中に少なくとも一部が作動状態を維持する、請求項１から５いずれか１項に記載の方法。
7. 移動式ユニット（１６）が、最初に、システムに導入すべき洗浄溶液を含んでいる、請求項１から６いずれか１項に記載の方法。
8. 洗浄溶液が有機酸を含む、請求項１から７いずれか１項に記載の方法。
9. 有機酸が、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、グリコール酸、乳酸、酒石酸、ポリアクリル酸、コハク酸、スルホン酸などで構成されたグループから選択される、請求項８に記載の方法。
10. 洗浄溶液が追加的に酸抑制剤および分散剤を含む、請求項９に記載の方法。
11. 一時的取り付け具が弁、栓、パイプ、またはその組合せである、請求項１から１２いずれか１項に記載の方法。
12. 隔離した区間を通して前記閉ループ内で洗浄溶液を循環させるため、前記閉ループ内の複数のマニホルド（４０）と、複数の一時的取り付け具を前記複数のマニホルドに接続する複数のホース（４１）を備える、請求項１から１１いずれか１項に記載の方法。
13. 洗浄後に、洗浄した区間を洗い流しシステムおよび消火主管システムに戻すため、隔離した区間が、船舶の消火主管システム（２０）に選択的に動作可能な状態で接続される、請求項１から１２いずれか１項に記載の方法。

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