JP6593580B2

JP6593580B2 - 洗浄装置

Info

Publication number: JP6593580B2
Application number: JP2015108246A
Authority: JP
Inventors: 隆人北村
Original assignee: Shibuya Machinery Co Ltd
Current assignee: Shibuya Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2019-10-23
Anticipated expiration: 2035-05-28
Also published as: JP2016221431A

Description

本発明は洗浄装置に関し、より詳しくは、例えば被洗浄物としてのタンクの内部空間にノズルを進入させた状態において、ノズルを移動させながら洗浄液を噴出させることによりタンクの内部を洗浄するようにした洗浄装置に関する。

従来、被洗浄物としてのタンク等の内部を洗浄する洗浄装置として次のような構成を備えたものが知られている。すなわち、上下方向に配置された管体と、該管体の下端部に設けられた太陽ギヤと、管体の内部に回転自在に設けられるとともに内部に洗浄液通路が形成された管状の回転軸と、該回転軸と連通する洗浄液通路が形成されるとともに上記回転軸に対して直交方向に延びる管状の旋回回転軸と、該旋回回転軸に取り付けられるとともに上記太陽ギヤと噛合する遊星ギヤと、上記旋回回転軸に設けられて、旋回回転軸を中心として旋回しながら被洗浄物に対して洗浄液を噴射するノズルとを備え、上記ノズルを被洗浄物の内部空間に進入させた状態において、ノズルから洗浄液を噴射して被洗浄物の内部を洗浄する洗浄装置は公知である（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

実公昭６３−２１４５号公報特許第４６３６９５６号公報

ところで、従来の洗浄装置においては、太陽ギヤの歯数と遊星ギヤの歯数は一定であるため、太陽ギヤによって遊星ギヤが回転かつ旋回される際には、該遊星ギヤに連動して回転かつ旋回されるノズルの移動軌跡は一定となる。そのため、ノズルから噴出される洗浄液の移動軌跡も常に一定となるので、被洗浄物の内部の決まった箇所だけしか洗浄液が噴射されず、洗浄漏れが生じるという問題があった。
ここで、上記問題を解決するために太陽ギヤの歯数を増加させれば、洗浄液の移動軌跡が密になり被洗浄物の洗浄漏れを回避することが可能である。しかしながら、強度を維持しつつ太陽ギヤの歯数を増やすと太陽ギヤが大型化し、それに伴ってノズルを設けたノズルユニット全体が大型化する。その結果、ノズルを設けたノズルユニットを被洗浄物の開口部から内部に挿入できなくなる恐れがあり、或いは被洗浄物の開口部とノズルユニットが接触して該ノズルユニットが破損する恐れがある。

上述した事情に鑑み、本発明は、上下方向に配置された管体と、該管体の下端部に設けられた太陽ギヤと、管体の内部に回転自在に設けられるとともに内部に洗浄液通路が形成された管状の回転軸と、該回転軸の洗浄液通路と連通する洗浄液通路が形成されるとともに上記回転軸に対して直交方向に延びる管状の旋回回転軸と、該旋回回転軸に取り付けられるとともに上記太陽ギヤと噛合する遊星ギヤと、上記旋回回転軸に設けられて、旋回回転軸を中心として旋回しながら被洗浄物に対して洗浄液を噴射するノズルとを備え、
上記ノズルを被洗浄物の内部空間に進入させた状態において、ノズルから洗浄液を噴射して被洗浄物の内部を洗浄する洗浄装置において、
回転手段により上記管体を回転軸を中心として回転可能に設けて、ノズルから噴射される洗浄液の移動軌跡を変更可能とするものである。

このような構成によれば、回転手段により管体を回転軸を中心として所要角度回転させることにより、ノズルから噴射される洗浄液の移動軌跡を容易に変更することができる。そのため、太陽ギヤの歯数を増加させることなく、洗浄液の移動軌跡を密にすることができる。したがって、小型でありながら洗浄能力が高い洗浄装置を提供することができる。

本発明の一実施例を示す断面図。図１の平面図であり、図２（ａ）はノズルユニットを回転させる前の状態を示し、図２（ｂ）はノズルユニットを所要角度回転させた後の状態を示している。図１の洗浄装置によってタンク内を洗浄する際における洗浄液の移動軌跡を示す図。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１及び図２において洗浄装置１は、被洗浄物としてのタンク２の内部を洗浄液Ｗによって洗浄するようになっている。洗浄装置１は、洗浄位置Ａに隣接して立設された支柱４と、水平状態で昇降可能に設けられた昇降フレーム５と、この昇降フレーム５に支持された状態で昇降されるとともにノズル６から洗浄液Ｗを噴出させるノズルユニット７と、昇降フレーム５を介してノズルユニット７を昇降させる昇降機構１１を備えている。
図示しない搬入搬出手段によりタンク２が洗浄位置Ａに搬入されると、昇降機構１１によって昇降フレーム５を介してノズルユニット７が下降される。これにより、ノズルユニット７がタンク２内に挿入されるとともに、蓋１２によってタンク２の開口部２Ａが閉鎖されるようになっている。この状態において、ノズル６から洗浄液Ｗが噴射されるとともにノズル６が三次元方向に移動されるので、洗浄液Ｗがタンク２の内部２Ｂ（内面）に連続的に噴射されて、タンク２の内部２Ｂが洗浄されるようになっている。タンク２の内部２Ｂの洗浄作業が終了したら、昇降機構１１によって昇降フレーム５を介してノズルユニット７が元の上昇位置まで上昇されるので、蓋１２が開口部２Ａから離隔するとともにノズルユニット７がタンク２の開口部２Ａよりも上方側となる元の位置まで上昇されて停止される。その後、洗浄が終了したタンク２は、上記搬入搬出手段によって洗浄位置Ａから搬出されるようになっている。

図１に示すように、ノズルユニット７は、上下方向に配置して上端部を上記昇降フレーム５に回転自在に支持された断面円形の管体１３と、この管体１３内の中央軸部に回転自在に軸支した中空の回転軸１４と、管体１３の上部の外周に連結された略円形の蓋１２と、回転軸１４の下端部となる位置に設けられたノズル６とを備えている。
回転軸１４の内部には洗浄液Ｗが供給される洗浄管１５を配設固定してあり、この洗浄管１５の外周面と回転軸１４の内周面との間の間隙を気体通路１６としている。この気体通路１６は、回転軸１４に穿設した連通孔１４ａと管体１３に穿設した連通孔１３ａとを介して大気に連通している。
上記回転軸１４の上端部は、管体１３の上端部を回転自在に貫通して昇降フレーム５よりも上方に延びており、その上端部にギヤ１７が固定されている。このギヤ１７は、駆動モータ２１のギヤ２２に噛合しており、回転軸１４はギヤ１７、２２を介して駆動モータ２１によって回転駆動されるようになっている。
また、上記洗浄管１５の上端部は、回転軸１４の上端部を貫通して上方に延びており、洗浄管１５の上端部に設けた図示しないロータリジョイントと配管２３を介して洗浄液Ｗの供給源２４に接続されている。

上記回転軸１４の下端部には上方が開口した略箱状の連結支持部材２５が固定されており、この連結支持部材２５の開口部２５Ａは、管体１３の下端部に取り付けた蓋部材２６によって閉鎖されている。ここで、連結支持部材２５の開口部２５Ａは蓋部材２６側に固定したシール部材２７によって閉鎖されているが、連結支持部材２５はシール部材２７に対して回転可能となっている。
上記回転軸１４には、上記回転軸１４と直交する方向に、該回転軸１４を中心に旋回し得るとともに軸回転可能な中空状の旋回回転軸３０を設けてあり、該旋回回転軸３０の先端部に洗浄液Ｗを噴射するノズル６を設けている。このノズル６の向きは、旋回回転軸３０と直交する方向から所要角度だけ回転軸１４側に向くように設定されている。また、本実施例では、ノズル６として洗浄液Ｗを幅広に噴射するフラットノズルを用いている。

上記旋回回転軸３０の回転軸１４側端部には遊星ギヤとしてのベベルギヤ３１を設けてあり、該ベベルギヤ３１は管体１３側の下端部に設けられたベベルギヤ３２（太陽ギヤ）と噛合している。したがって、回転軸１４と一体に連結支持部材２５が回転されると、旋回回転軸３０に固定したベベルギヤ３１は、太陽ギヤとしてのベベルギヤ３２との噛合状態を維持したまま該ベベルギヤ３２の周囲を旋回するようになり、それに伴って旋回回転軸３０が軸回転される。そのため、旋回回転軸３０の先端に取り付けられたノズル６が三次元的に移動されるようになっている。

旋回回転軸３０の内部には内管３３を設けてあり、この内管３３の内部に洗浄液通路３４を、外方側に気体通路３５を形成している。上記洗浄液通路３４の一端は上記洗浄管１５に連通し、他端はノズル６に連通している。また気体通路３５の一端は上記気体通路１６に連通し、他端はノズル６に連通している。
外部から供給される空気は、連通孔１３ａを介して管体１３と回転軸１４との間隙に流入し、さらに回転軸１４に形成した連通孔１４ａを介して回転軸１４と洗浄管１５との間の気体通路１６内に流入し、さらに内管３３と旋回回転軸３０との間の気体通路３５を経由してノズル６へ供給される。そしてこの空気は、ノズル６からの洗浄液Ｗの噴射に基づくエジェクタ作用によって洗浄液Ｗ中に流入して気液混合流を形成し、該気液混合流がノズル６から噴射されるようになっている。前述したように、本実施例ではノズル６としてフラットノズルを用いていることから幅広い気液混合流が形成されるようになっている。

管体１３の上部には、ノズル６をタンク２の内部空間内に進入させた際に、該タンク２の開口部２Ａを閉鎖する蓋１２が固定されている。本実施例の蓋１２は、上記管体１３に固定されて該管体１３及びノズル６と一体に昇降される第１蓋部材３７と、内周部が上記第１蓋部材３７で支持されるとともに下面が上記タンク２の開口部２Ａに密接可能な環状の第２蓋部材３８とを備えている。
第１蓋部材３７の下面には第２蓋部材３８を支持するための環状の支持部材４１が固定されており、この支持部材４１は、第２蓋部材３８の内周部内に遊嵌合される第１筒状部４１ａと、この第１筒状部４１ａの下部から半径方向外方に突出したフランジ部４１ｂとを備えている。そして第２蓋部材３８の内周部は、上記支持部材４１のフランジ部４１ｂに載置されて支持されている。
また、上記第２蓋部材３８の外周部には、該第２蓋部材３８がタンク２の開口部２Ａに載置された際にその開口部２Ａを囲む筒状部３８Ａが設けられている。

また、上記第１蓋部材３７と第２蓋部材３８との間には、それらの間隙から洗浄液Ｗが外部に漏洩するのを抑制するラビリンス手段４３が設けられている。このラビリンス手段４３は、上記第２蓋部材３８の上面内周部に設けられて上記第１筒状部４１ａの外周面を囲む第２筒状部３８Ｂと、上記第２蓋部材３８の下面に設けられて半径方向内方に斜めに突出して上記フランジ部４１ｂの下面を環状に覆う傾斜部３８Ｃとを備えている。このラビリンス手段４３によって、両蓋部材３７、３８の間の間隙から洗浄液Ｗが漏れるのを防止できるようになっている。
なお、本実施例の蓋１２は、管体１３に固定されているが、管体１３とは別の支持部材によって蓋１２を上下移動可能に支持したりするように構成しても良い。

本実施例の管体１３は、昇降フレーム５に対して回転自在となっており、タンク２内の洗浄を行う洗浄作業の際にノズルユニット７及びべベルギヤ３２（太陽ギヤ）を昇降フレーム５に対して所要角度回転させるようにしている。それによって、ノズル６から噴射される洗浄液Ｗの移動軌跡をタンク２の内部２Ｂに対して変更できるようになっている。
より詳細には、上記管体１３の上方の外周部１３Ａは昇降フレーム５の先端に回転自在に支持されており、それによって、ノズルユニット７全体が昇降フレーム５に対して回転自在となり、かつ、昇降フレーム５とともに昇降されるようになっている。
管体１３の外周部１３Ａにはプーリー４６が取り付けられており、昇降フレーム５の上面には駆動モータ４７が取り付けられている。駆動モータ４７の駆動軸にプーリー４８が取り付けられており、このプーリー４８と上記管体１３のプーリー４６とにわたって無端状のベルト４９が掛け渡されている。駆動モータ４７は図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっており、制御装置は洗浄作業開始後の所要時に駆動モータ４７を所要量だけ回転させるようになっている。それにより、ノズルユニット７及びべベルギヤ３２（太陽ギヤ）が昇降フレーム５に対して所要角度回転されるようになっている。上記両プーリー４６、４８、駆動モータ４７及びベルト４９によって、ノズルユニット７及びべベルギヤ３２を回転させるための回転手段５０が構成されている。

本実施例においては、タンク２内にノズル６を挿入してタンク２の内部を洗浄液Ｗによって洗浄を開始した後にべベルギヤ３１が所定数（例えば２１回）、回転軸１４の周囲を回転した１サイクルが経過した時点で駆動モータ２１を停止させるとともに洗浄液Ｗの噴射を停止させるようにしている。その停止状態において、上記回転手段５０によってノズルユニット７およびべベルギヤ３２を昇降フレーム５及び載置台３に対して所要角度回転させるようにしている。
より詳細には、図３に示すように、べベルギヤ３２（太陽ギヤ）の歯数が例えば２１の場合には、べベルギヤ３２における隣り合う歯のピッチＰは１７．１°となる。そのため、洗浄作業開始から１サイクル経過前までにおける洗浄液Ｗの移動軌跡Ｗａは、図３に実線で示すようになる。
これに対して、上記１サイクル後の停止状態において、回転手段５０によりピッチＰの半分（８．５５°）だけノズルユニット７及びべベルギヤ３２を昇降フレーム５に対して回転させると、その後の洗浄液Ｗの移動軌跡Ｗｂは図３に鎖線で示すようになる。その結果、ノズル６から噴射される洗浄液Ｗの移動軌跡を、実質的にべベルギヤ３２の歯数を２倍にした場合（歯数４２）と同様の密度の高い状態を作り出すことができる。つまり、べベルギヤ３１とべベルギヤ３２の歯数が一定であるにも拘わらず、ノズル６から噴射される洗浄液Ｗの移動軌跡を変更することができるようになっている。
なお、本実施例の被洗浄物となったタンク２は、全体として角形の立方体状をしているので、図３に示すように、ノズル６にから噴射される洗浄液Ｗの移動軌跡（Ｗａ、Ｗｂ）は上下の箇所が緩やかな曲線状となっている。これに対して、図示は省略するが、タンク２の形状が円筒状である場合には、洗浄液Ｗの移動軌跡（Ｗａ、Ｗｂ）は、上端から下端までの全域が直線状の移動軌跡となる。
また、回転手段５０によってノズルユニット７、べベルギヤ３２を昇降フレーム５に対して回転させる角度は、被洗浄物の種類や形状等の違いに応じて適宜変更することができる。例えば、変更角度を１°とすれば、歯数３６０のべベルギヤ３２を用いた場合と同等の洗浄を行うことができる。また、本実施例においては、ノズルユニット７及びべベルギヤ３２の回転角度は、最大でもべベルギヤ３２の隣り合う歯の間隔（１ピッチ分）であるため、昇降フレーム５に掛かる負荷は少なく、しかもノズルユニット７の昇降時間も短時間で短くて済み、さらに配線等も支障なく配置することが可能である。

以上の構成において、回転手段５０が停止し、かつ、昇降フレーム５によってノズルユニット７が上昇端位置に位置している状態で、搬入搬出機構により洗浄位置Ａにタンク２が搬入されると、昇降機構１１によって昇降フレーム５とそれに支持されたノズルユニット７が所要量降下される。
それによって管体１３の下端部に設けられたノズル６がタンク２の内部空間へ挿入される。蓋１２も降下されるので、第２蓋部材３８がタンク２の開口部２Ａ上に載置されて、タンク２の開口部２Ａが閉鎖される。

このようにしてノズルユニット７の下端部及びノズル６がタンク２の内部空間に挿入されたら、駆動モータ２１を駆動して回転軸１４を回転させるとともに、洗浄液Ｗの供給源２４から高圧の洗浄液Ｗが配管２３、図示しないロータリジョイント、洗浄管１５および洗浄液通路３４を介してノズル６に供給される。
上記回転軸１４が回転されると、旋回回転軸３０が回転軸１４を中心に水平面で旋回を開始するとともに、ベベルギヤ３１、３２の噛合により旋回回転軸３０が軸回転を開始する。これによりノズル６は、回転軸１４を中心とする公転と旋回回転軸３０を中心とする旋回とを開始するので、ノズル６から噴射される洗浄液Ｗ（気液混合流）はタンク２の内面２Ｂに三次元的に噴射される。これにより、タンク２の内面２Ｂが洗浄液Ｗにより洗浄されるようになっている。このようにして洗浄作業が開始され、その際のノズル６からタンク２に噴射された洗浄液Ｗの移動軌跡Ｗａは図３に実線で示した状態となる。
なお、ノズル６からタンク２へ噴射された洗浄後の洗浄液Ｗは、タンク２の下部に形成された図示しない排水口から外部へ流出されるようになっている。

この後、洗浄開始からノズル６が回転軸１４の周囲を所定回転した１サイクルが経過した時点において、一旦、ノズル６からの洗浄液Ｗの噴出を停止させるとともに駆動モータ２１の回転を停止させる。その後、昇降機構１１によって管体１３を僅かに上昇させて蓋１２をタンク２の開口部２Ａから離隔させ、その状態において、回転手段５０によってノズルユニット７及びそれに設けた太陽ギヤとしてのべベルギヤ３２を所定角度（半ピッチ（８．５５°））回転させる。これにより、ノズル６から噴射された際の洗浄液Ｗの移動軌跡Ｗｂは、図３に鎖線で示すように、タンク２の内部２Ｂにおいて１サイクル経過前と比較して半ピッチだけ移動される。
この後、昇降機構１１により昇降フレーム５を介してノズルユニット７が所要量下降されるので、蓋１２によってタンク２の開口部２Ａに閉鎖される。
この後、前述した洗浄作業開始時と同様に、駆動モータ２１を駆動して回転軸１４を回転させるとともに、洗浄液Ｗの供給源２４から高圧の洗浄液Ｗがノズル６に供給される。そのため、ノズル６は三次元的に移動されつつ洗浄液Ｗをタンク２の内部２Ｂに噴射することで、内部２Ｂが洗浄される。この際のノズル６からタンク２の内部２Ｂに噴射される洗浄液Ｗの移動軌跡Ｗｂは、１サイクル経過前の洗浄液Ｗの移動軌跡Ｗａと半ピッチずれた状態となる。その結果、本実施例においては、タンク２の内部２Ｂの全域を漏れなく洗浄液Ｗによって洗浄することができる。
このようにして、さらに１サイクルが経過した時点で洗浄液Ｗの噴射と駆動モータ２１の回転が停止される。そして、タンク２の内部２Ｂの洗浄が繰り返し行われ、予定した所定回数のサイクルが完了するとノズルユニット７によるタンク２の内部２Ｂの洗浄作業が終了する。なお、１サイクル毎にノズルユニット７を回転させるのではなく、２サイクル毎であったり、所定回数のサイクル毎に回転したりするようにしても良い。

以上のように、本実施例においては、洗浄作業を開始した後の所要時に、回転手段５０によってノズルユニット７とべベルギヤ３２を所要角度回転させることにより、ノズル６から噴射される洗浄液Ｗの移動軌跡を容易に変更することができる。そのため、太陽ギヤとしてのべベルギヤ３２の歯数を増加させることなく、洗浄液Ｗの移動軌跡の密度を高くすることができる。したがって、小型でありながら洗浄能力が高い洗浄装置１を提供することができる。
また、洗浄作業中にノズル６から噴射される洗浄液Ｗは、蓋１２における第１蓋部材３７と第２蓋部材３８との間の間隙に向けても噴射されるが、この部分にはラビリンス手段４３が設けられているので、上記間隙から洗浄液Ｗが外部に漏洩するのを抑制することができる。特にラビリンス手段４３を構成する傾斜部３８Ｃは、洗浄液Ｗが開口部２Ａの内周面に向けて噴射された際には、その洗浄液Ｗが開口部２Ａの内周面によって反射されて上記間隙に向かうのを阻止することができる。また、洗浄液Ｗが上記間隙に向けて噴射された場合であっても、洗浄液Ｗを開口部２Ａ側に逃がしたり、第１筒状部４１ａよりも内側の第１蓋部材３７側に逃がすことができるので、上記間隙から洗浄液が外部に漏洩するのを抑制することができる。また、本実施例においては、上記第１蓋部材３７と第２蓋部材３８との間の間隙から洗浄液Ｗが漏洩するのを防止するためにパッキンやジャバラ等を用いていないので、そのような部材を設けた場合に比較して衛生面や耐久性で優れているという作用効果が得られる。

なお、上記実施例においては、回転手段５０の駆動源として駆動モータ４７を用いているが、駆動モータ４７を用いる代わりに作業者がハンドルでプーリー４８を回転させるようにしても良いし、あるいはエアシリンダを用いてプーリー４８を回転させても良い。
また、上記実施例においては、蓋１２全体を管体１３に連結し、ノズルユニット７を上昇させて蓋１２をタンク２の開口部２Ａから離隔させた状態でノズルユニット７を回転させているが、蓋を以下のように構成しても良い。すなわち、内周側の第１蓋部材３７と外周側の第２蓋部材３８との間にボールベアリングを設けて、両蓋部材３７、３８を相対回転可能に構成しても良い。この場合には、ノズルユニット７を昇降させることなく、蓋１２の第２蓋部材３８をタンク２の開口部２Ａに載置して開口部２Ａを閉鎖した状態において、第１蓋部材３７、管体１３を回転手段５０で回転させることができる。それにより洗浄液Ｗの移動軌跡を密にすることができる。
さらに、上記実施例においては、ノズル６として幅広の噴出口を備えたフラットノズルを用いていたが、円筒状の噴射口を備えたストレートノズルを用いても良い。この場合には、回転手段５０によるノズルユニット７の回転角度を細かく変更することにより、強い噴射力でタンク２の内部２Ｂを洗浄することが可能となる。それにより、ストレートノズルからの線による洗浄液の噴射でありながら、洗浄液Ｗの移動軌跡の密度を高密度にすることができ、タンク２の内部２Ｂを万遍なく強い噴射力で洗浄することができる。
さらに、上記実施例ではノズルユニット７及びべベルギヤ３２を回転させる回転手段としてプーリー４６、４８、駆動モータ４７及びベルト４９を用いたがギヤ等を用いたものでも良く、これに限定されるものではない。

１‥洗浄装置２‥タンク（被洗浄物）
６‥ノズル１３‥管体
１４‥回転軸１５‥洗浄液通路
３０‥旋回回転軸３１‥べベルギヤ（遊星ギヤ）
３２‥べベルギヤ（太陽ギヤ）３４‥洗浄液通路
Ｗ‥洗浄液

Claims

上下方向に配置された管体と、該管体の下端部に設けられた太陽ギヤと、管体の内部に回転自在に設けられるとともに内部に洗浄液通路が形成された管状の回転軸と、該回転軸の洗浄液通路と連通する洗浄液通路が形成されるとともに上記回転軸に対して直交方向に延びる管状の旋回回転軸と、該旋回回転軸に取り付けられるとともに上記太陽ギヤと噛合する遊星ギヤと、上記旋回回転軸に設けられて、旋回回転軸を中心として旋回しながら被洗浄物に対して洗浄液を噴射するノズルとを備え、
上記ノズルを被洗浄物の内部空間に進入させた状態において、ノズルから洗浄液を噴射して被洗浄物の内部を洗浄する洗浄装置において、
回転手段により上記管体を回転軸を中心として回転可能に設けて、ノズルから噴射される洗浄液の移動軌跡を変更可能とすることを特徴とする洗浄装置。
上記管体に被洗浄物の開口部を閉鎖する蓋体が設けられており、上記ノズルを被洗浄物に進入させた状態において、蓋体によって被洗浄物の開口部を閉鎖する洗浄装置であって、
上記蓋体を昇降機構によって上昇させて、蓋体を被洗浄物の開口部から離隔させた状態において、上記回転手段により上記管体を回転させてノズルから噴射される洗浄液の移動軌跡を変更可能とすることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。