JP6926137B2

JP6926137B2 - スプレーボール

Info

Publication number: JP6926137B2
Application number: JP2019058217A
Authority: JP
Inventors: 真由美本吉
Original assignee: Valqua Ltd
Current assignee: Valqua Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020157214A

Description

本発明は、タンクの内面を洗浄するタンク洗浄用のスプレーボールに関する。

従来より、食品業界や医薬品業界等では、製品の貯蔵、調合、殺菌などさまざまな用途にサニタリータンクなどのタンクが使用されている。このタンクは、内部を清浄状態に維持する必要があるため、専用の洗浄装置としてスプレーボールが用いられる。

具体的には、スプレーボールは、図８に示すように、タンク１０２の上蓋部１０２ａに形成されたノズル１０２ｂからタンク１０２内に挿し込まれている。スプレーボール１０４には、たとえば、図９に示すように、互いに反対方向に回転する上部回転体１０６と下部回転体１０８を備えた回転式スプレーボールが用いられる。また、上部回転体１０６および下部回転体１０８のそれぞれには、回転用噴射孔１１０、および洗浄用噴射孔１１２がそれぞれ二つずつ設けられている。回転用噴射孔１１０は、上部回転体１０６または下部回転体１０８を回転させるために接線方向に洗浄液を噴射する噴射孔であり、洗浄用噴射孔１１２は洗浄液を噴射する噴射孔である。
このスプレーボール１０４によれば、場所を取らずにタンク１０２内を洗浄することが可能である。

特開２０１４−２３３６８２号公報

しかしながら、上述のスプレーボール１０４においては、タンク１０２内において洗浄用噴射孔１１２から噴射された水柱が当たる箇所は洗浄されるものの、水柱が当たらない箇所は直接洗浄されないという問題があった。このため、水柱が当たらない箇所の洗浄は、水柱が当たった場所から流れ落ちる洗浄液による伝い流れによる洗浄に委ねざるを得なかった。

また、洗浄用噴射孔１１２は全部で４個しかないため、水柱で洗浄できる箇所が少なく洗浄ムラが目立つという問題もあった。特に、ノズル１０２ｃの内部などは洗浄が困難であるという問題があった。

かかる問題を解決するため、スプレーボールのノズル孔に延長管を設けたタンク洗浄用スプレーボールが知られているが（例えば、特許文献１参照）、延長管を設けた場合、タンクごとに延長管の長さを変更する必要があるため、タンクに取り付ける際に手間が掛かるという問題があった。
本発明の目的は、タンク内をムラなく洗浄でき、かつどのタンクにも容易に取り付けることができるスプレーボールを提供することである。

本発明のスプレーボールは、
回転するボール本体の曲面上において、前記ボール本体の回転方向と直交する方向に第１噴射孔群および第２噴射孔群が列状に形成されたスプレーボールであって、
前記第１噴射孔群は、前記曲面の最も赤道側に位置する仮想基点噴射孔と前記ボール本体の曲率中心とを通過する直線上において前記ボール本体外に仮想された第１仮想点を基点とし、前記曲面の赤道側から極側に向かって放射状に穿孔された複数個の洗浄用噴射孔で構成され、
前記第２噴射孔群は、前記曲面の最も極側に位置する仮想基点噴射孔と前記ボール本体の曲率中心とを通過する直線上において前記ボール本体外に仮想された第２仮想点を基点とし、前記曲面の極側から赤道側に向かって放射状に穿孔された複数個の洗浄用噴射孔で構成されている
ことを特徴とする。

このように、上部回転体および下部回転体に、噴射角度の異なる第１噴射孔群と第２噴射孔群を隣接して形成することにより、タンク内をムラなく洗浄することができる。また、洗浄対象となるタンクごとに噴射角度を調整する必要もなく、どのタンクにも容易にスプレーボールを取り付けることができる。

また、本発明のスプレーボールは、
前記ボール本体は、前記上部回転体と前記上部回転体と逆方向に回転する下部回転体とを備え、前記第１噴射孔群および前記第２噴射孔群は、前記上部回転体と前記下部回転体とにそれぞれ形成されていることを特徴とする。
このように、上部回転体と下部回転体と逆方向に回転させることにより、洗浄効率を向上させることができる。

また、本発明のスプレーボールは、
前記上部回転体および前記下部回転体の回転速度は、５ｒｐｍ以上１５ｒｐｍ以下であることを特徴とする。
このような回転速度で回転体を回転させることにより、丁寧にタンク内を清浄することができる。

また、本発明のスプレーボールは、
前記第１噴射孔群および前記第２噴射孔群には、それぞれ４〜８個の洗浄用噴射孔が含まれることを特徴とする。
このように、各噴射孔群に多数の洗浄用噴射孔が含まれていれば、赤道側から極側まで、広く洗浄範囲をカバーすることができる。

また、本発明のスプレーボールは、
前記第１噴射孔群の最も極側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第１水柱と前記第１噴射孔群の最も赤道側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第１水柱のなす角度は、５°以上５０°以下の範囲であり、前記第２噴射孔群の最も極側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第２水柱と前記第２噴射孔群の最も赤道側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第２水柱のなす角度は、５°以上５０°以下の範囲であることを特徴とする。
このような角度の範囲で水柱を噴出すれば、タンク内をほぼくまなく洗浄することができる。

本発明によれば、タンク内をムラなく洗浄でき、かつどのタンクにも容易に取り付けることができるスプレーボールを提供することができる。

実施の形態に係るスプレーボールを上方から視た斜視図である。実施の形態に係るスプレーボール正面から視た図である。実施の形態に係る上部回転体に形成された第１噴射孔群を示す断面図である。実施の形態に係る上部回転体に形成された第２噴射孔群を示す断面図である。実施の形態に係る上部回転体に形成された一つの第１噴射孔群および第２噴射孔群から噴射された水柱がタンク内面に当たる範囲を示す図である。実施の形態に係るスプレーボールを用いてタンク内を洗浄する状況を示す図である。実施の形態に係るスプレーボールによるタンク内およびノズル内の洗浄率と従来のスプレーボールによるタンク内およびノズル内の洗浄率を棒グラフで表した図である。従来のスプレーボールを用いてタンク内を洗浄する状況を示す図である。従来のスプレーボールを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るスプレーボールについて説明する。図１は、実施の形態に係るスプレーボールを上方から視た斜視図であり、図２は、これを正面から視た図である。図１、２に示すように、スプレーボール２は、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの樹脂で形成されており、ノズル部４、固定リング６、およびボール本体８を備えている。なお、本明細書において、「上」あるいは「下」とは図１、２の状態で規定したものである。

ノズル部４は、洗浄液の流路４ａが内部に形成された円筒形状を有し、下端に径を大きくした大径部４ｂが形成されている。また、ノズル部４の固定リング６が装着される部分の外周には、図示しないネジ溝が形成されている。さらに、ノズル部４のボール本体８に隠れた部分には、後述する噴射孔群１２等から噴射される洗浄液が通過する図示しないポートが形成されている。
固定リング６は、内周面に図示しないネジ溝が形成されており、ネジ螺合によって所定の位置に装着される。

ボール本体８は、回転中心線Ｌを軸とし、ノズル部４を貫通させるための図示しない貫通孔が形成された球形状の回転体であり、相互に反対方向に回転する上部回転体８ａと下部回転体８ｂを備えている。このボール本体８は、まず下部回転体８ｂをノズル部４に貫通させて大径部４ｂに着底させ、次に、上部回転体８ａをノズル部４に貫通させて大径部４ｂに当接させ、最後に固定リング６をノズル部４に装着することで所定の位置に回転可能に固定される。

ここで、上部回転体８ａおよび下部回転体８ｂの曲面上には、上部回転体８ａまたは下部回転体８ｂを回転させるために接線方向に洗浄液を噴射する回転用噴射孔８ｃ、および洗浄液を噴射する洗浄用大噴射孔８ｄがそれぞれ二つずつ穿孔されている。なお、回転用噴射孔８ｃは、上部回転体８ａと下部回転体８ｂが逆方向に回転させるように加工されている。さらに、上部回転体８ａおよび下部回転体８ｂの回転速度は、５ｒｐｍ以上１５ｒｐｍ以下であり、従来のスプレーボール１０４よりもゆっくりと回転する。このため、従来のスプレーボール１０４よりも丁寧にタンク３４（図５参照）内を清浄することができる。

また、上部回転体８ａおよび下部回転体８ｂには、洗浄液を噴射する洗浄用噴射孔８ｅを複数包含する噴射孔群１２がそれぞれ２か所ずつ、ボール本体８の回転中心線Ｌを軸として線対象に形成されている。また、この噴射孔群１２は、上部回転体８ａおよび下部回転体８ｂの曲面上において、上部回転体８ａおよび下部回転体８ｂの回転方向と直交する方向、すなわち、回転中心線Ｌ方向に形成され、２列隣接して列状に形成された第１噴射孔群１２ａと第２噴射孔群１２ｂを含んでいる。なお、第１噴射孔群１２ａおよび第２噴射孔群１２ｂには、具体的には、４〜８個の洗浄用噴射孔８ｅがそれぞれ穿孔されている。

このスプレーボール２においては、ノズル部４の流路４ａから供給された洗浄液がポートを介して上部回転体８ａと下部回転体８ｂに充填され、回転用噴射孔８ｃから接線方向に噴射されることで上部回転体８ａと下部回転体８ｂの互いに逆方向の回転が制御される。上部回転体８ａと下部回転体８ｂは互いに逆方向に回転しながら、洗浄用大噴射孔８ｄと洗浄用噴射孔８ｅから被洗浄部を目掛けて洗浄液を噴射する。

次に、噴射孔群１２について詳しく説明する。図３は上部回転体８ａに形成された第１噴射孔群１２ａを示す断面図である。第１噴射孔群１２ａを形成する際には、まず、図３に示すように、第１噴射孔群１２ａに含まれる洗浄用噴射孔８ｅの中で曲面の最も赤道側に位置することになる洗浄用噴射孔８ｅの位置を仮想基点噴射孔１４として決定する。次に、仮想基点噴射孔１４と上部回転体８ａの曲率中心１６を通過する直線１８を確定し、この直線１８上において、ボール本体８外に第１仮想点２０を仮想する。次に、第１仮想点２０を基点として、曲面の赤道側から極側に向かって所定の間隔で複数個の洗浄用噴射孔８ｅを放射状に穿孔する。このようにして、曲面の赤道側から極側に穿孔された洗浄用噴射孔８ｅの列が第１噴射孔群１２ａである。

図４は上部回転体８ａに形成された第２噴射孔群１２ｂを示す断面図である。第２噴射孔群１２ｂを形成する際には、まず、図４に示すように、第２噴射孔群１２ｂに含まれる洗浄用噴射孔８ｅの中で曲面の最も極側に位置することになる洗浄用噴射孔８ｅの位置を仮想基点噴射孔２２として決定する。次に、仮想基点噴射孔２２と上部回転体８ａの曲率中心１６を通過する直線２４を確定し、この直線２４上において、ボール本体８外に第２仮想点２６を仮想する。次に、第２仮想点２６を基点として、曲面の極側から赤道側に向かって所定の間隔で複数個の洗浄用噴射孔８ｅを放射状に穿孔する。このようにして、曲面の赤道側から極側に穿孔された洗浄用噴射孔８ｅの列が第２噴射孔群１２ｂである。

なお、ここでは上部回転体８ａに第１噴射孔群１２ａおよび第２噴射孔群１２ｂを形成する場合について説明したが、下部回転体８ｂにおいても上部回転体８ａと同様にして第１噴射孔群１２ａおよび第２噴射孔群１２ｂが形成される。

図５は、上部回転体８ａに形成された第１噴射孔群１２ａから噴射された第１水柱３２ａおよび第２噴射孔群１２ｂから噴射された第２水柱３２ｂがタンク３４の内面に当たる状況を示す図である。なお、図５では、表現を簡略化するため、上部回転体８ａに形成された一組の第１噴射孔群１２ａと第２噴射孔群１２ｂから水柱が噴射される場合のみを示し、もう一組の第１噴射孔群１２ａと第２噴射孔群１２ｂから噴射される水柱３２、下部回転体８ｂから噴射される水柱を省略している。図５によれば、上部回転体８ａに噴射角度の異なる第１噴射孔群１２ａと第２噴射孔群１２ｂを穿孔することにより、広範囲にタンク内面を洗浄することができることがわかる。また、第１噴射孔群１２ａ、第２噴射孔群１２ｂが、それぞれ第１仮想点２０、第２仮想点２６を基点として放射状に洗浄用噴射孔８ｅを穿孔しているため、水柱３２が互いに干渉しない角度を維持しながら噴射され、タンク３４内がムラなく洗浄される。

なお、第１噴射孔群１２ａの最も極側の洗浄用噴射孔８ｅから噴射される第１水柱３２ａと第１噴射孔群１２ａの最も赤道側の洗浄用噴射孔８ｅから噴射される第１水柱３２ａのなす角度αは、５°以上５０°以下の範囲である。また、第２噴射孔群１２ｂの最も極側の洗浄用噴射孔８ｅから噴射される第２水柱３２ｂと第２噴射孔群１２ｂの最も赤道側の洗浄用噴射孔８ｅから噴射される第２水柱３２ｂのなす角度βもまた、５°以上５０°以下の範囲である。さらに、第１噴射孔群１２ａの最も赤道側の洗浄用噴射孔８ｅから噴射される第１水柱３２ａと第２噴射孔群１２ｂの最も極側の洗浄用噴射孔８ｅから噴射される第２水柱３２ｂのなす角度γは、１０°以上６０°以下の範囲である。また、赤道と洗浄用大噴射孔８ｄのなす角度δは、５０°以上７０°以下の範囲である。

したがって、二組の第１噴射孔群１２ａと第２噴射孔群１２ｂが形成された上部回転体８ａ、および下部回転体８ｂを用いれば、図６に示すように、タンク３４内をほぼくまなく洗浄することができる。なお、図５と図６ではタンク３４を異なる方向から視ている。

次に、実施の形態に係るスプレーボール２、および従来のスプレーボール１０４を用いて行った洗浄率の実験について説明する。まず、実験において、実施の形態に係るスプレーボール２を取り付けたタンク、従来のスプレーボール２を取り付けたタンクを準備した。ここで、双方に用いられるタンクは同様のものである。なお、スプレーボール２、および従来のスプレーボール１０４ともポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で形成され、タンクは、ステンレスで形成されている。

次に、疑似汚れである食紅等が塗布されたステンレス製の試験板を計１７枚用意した。１７枚の内１２枚はタンクの内壁面に配置する試験板であり、５枚はタンクのノズル内に配置する試験板である。このタンクの内壁面に配置する１２枚の試験板とノズル内に配置する５枚の試験板について、それぞれ重量を計測した。次に、双方のタンクの内壁面内に１２枚の試験板、ノズル内に５枚の試験板をそれぞれ配置して、スプレーボール２および従来のスプレーボール１０４を用いて所定の時間それぞれのタンクの洗浄を行った後、試験板を取り外して重量を計測した。

洗浄前後の試験板の重量に基づく洗浄率の計算式は以下のとおりである。
（洗浄前の試験板の重量―洗浄後の試験板の重量）／洗浄前の試験板の重量 …（数式１）
図７（ａ）は、この数式１を用いて計算した実施の形態に係るスプレーボール２によるタンク内の洗浄率と従来のスプレーボール１０４によるタンク内の洗浄率を棒グラフで表したものであり、図７（ｂ）は、この数式１を用いて計算した実施の形態に係るスプレーボール２によるノズル内の洗浄率と従来のスプレーボール１０４によるノズル内の洗浄率を棒グラフで表したものである。

図７（ａ）によれば従来のスプレーボール１０４によるタンク内の洗浄率が２７．４％であるのに対し、実施の形態に係るスプレーボール２によるタンク内の洗浄率が４５．３％である。また、図７（ｂ）によれば従来のスプレーボール１０４によるノズル内の洗浄率が５．３％であるのに対し、実施の形態に係るスプレーボール２によるノズル内の洗浄率が２１．８％である。

この実施の形態に係るスプレーボール２によれば、上部回転体８ａおよび下部回転体８ｂに、噴射角度の異なる第１噴射孔群１２ａと第２噴射孔群１２ｂを隣接して形成することにより、タンク３４内をムラなく洗浄することができる。また、洗浄対象となるタンク３４ごとに噴射角度を調整する必要もなくどのタンク３４にも容易に取り付けることができる。

また、スプレーボール２は、上部回転体８ａと下部回転体８ｂを備えた二重構造を有するため、上部回転体８ａから噴射される洗浄液によって洗い流された箇所の汚れは、さらに下部回転体８ｂから噴射される洗浄液によって洗い流されるため、入念にタンク３４内の汚れを洗浄することができる。

なお、上述の実施の形態においては、回転用噴射孔８ｃおよび洗浄用大噴射孔８ｄが上部回転体８ａと下部回転体８ｂの曲面上にそれぞれ二つずつ形成されている場合を例示しているが、回転用噴射孔８ｃおよび洗浄用大噴射孔８ｄは、３つ以上形成されていてもよい。

また、上述の実施の形態において、上部回転体８ａと下部回転体８ｂに、さらに多くの噴射孔群１２が形成されていてもよい。たとえば、第３噴射孔群が第１噴射孔群１２ａまたは第２噴射孔群１２ｂに隣接して形成されていてもよい。なお、第３噴射孔群に含まれる洗浄用噴射孔８ｅの傾斜角度は、第１噴射孔群１２ａまたは第２噴射孔群１２ｂに含まれる洗浄用噴射孔８ｅと異なる傾斜角度である。

２スプレーボール
４ノズル部
４ａ流路
４ｂ大径部
６固定リング
８ボール本体
８ａ上部回転体
８ｂ下部回転体
８ｃ回転用噴射孔
８ｄ洗浄用大噴射孔
８ｅ洗浄用噴射孔
１２噴射孔群
１２ａ第１噴射孔群
１２ｂ第２噴射孔群
１４仮想基点噴射孔
１６曲率中心
１８直線
２０第１仮想点
２２仮想基点噴射孔
２４直線
２６第２仮想点
３２水柱
３２ａ第１水柱
３２ｂ第２水柱
３４タンク
１０２タンク
１０２ａ上蓋部
１０２ｂノズル
１０２ｃノズル
１０４スプレーボール
１０６上部回転体
１０８下部回転体
１１０回転用噴射孔
１１２洗浄用噴射孔
Ｌ回転中心線

Claims

回転するボール本体の曲面上において、前記ボール本体の回転方向と直交する方向に第１噴射孔群および第２噴射孔群が列状に形成されたスプレーボールであって、
前記第１噴射孔群は、前記曲面の最も赤道側に位置する仮想基点噴射孔と前記ボール本体の曲率中心とを通過する直線上において前記ボール本体外に仮想された第１仮想点を基点とし、前記曲面の赤道側から極側に向かって放射状に穿孔された複数個の洗浄用噴射孔で構成され、
前記第２噴射孔群は、前記曲面の最も極側に位置する仮想基点噴射孔と前記ボール本体の曲率中心とを通過する直線上において前記ボール本体外に仮想された第２仮想点を基点とし、前記曲面の極側から赤道側に向かって放射状に穿孔された複数個の洗浄用噴射孔で構成されている
ことを特徴とするスプレーボール。
前記ボール本体は、前記上部回転体と前記上部回転体と逆方向に回転する下部回転体とを備え、前記第１噴射孔群および前記第２噴射孔群は、前記上部回転体と前記下部回転体とにそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載のスプレーボール。
前記上部回転体および下部回転体の回転速度は、５ｒｐｍ以上１５ｒｐｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のスプレーボール。
前記第１噴射孔群および前記第２噴射孔群には、それぞれ４〜８個の前記洗浄用噴射孔が含まれることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のスプレーボール。
前記第１噴射孔群の最も極側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第１水柱と前記第１噴射孔群の最も赤道側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第１水柱のなす角度は、５°以上５０°以下の範囲であり、前記第２噴射孔群の最も極側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第２水柱と前記第２噴射孔群の最も赤道側の前記洗浄用噴射孔から噴射される第２水柱のなす角度は、５°以上５０°以下の範囲であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のスプレーボール。