JP7465031B1 - 洗浄器及び洗浄器を含む洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路が目詰まりしにくく、また配管の直径の大小によらず、配管の内壁に効果的に洗浄液を当てて洗浄することができる洗浄装置を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決する本願発明は、中心軸Ａを取り囲む内壁１１２を有する環状の本体部１１と、液体を導入する導入口１２と、を備える洗浄器１であって、本体部１１は、環状の形状に沿って液体を導通する流路１１１と、流路１１１から内壁１１２を貫通する噴射孔１１３と、を有し、噴射孔１１３は、液体の噴射方向を示す第一軸線Ｂが、中心軸Ａとねじれの位置に設けられる長孔である。【選択図】図１

Description

本発明は、配管等の内壁を洗浄するための洗浄装置、及び洗浄装置を構成する洗浄器に関する。

薬品の製造や貯留に使用されるタンクには、攪拌棒や薬液供給管等を挿入するノズル部、或いは配管部材が設けられている。これにおいて、タンクの内壁を洗浄するためのシャワーノズルやシャワーボールが開発され、一方で配管部分の洗浄には、配管に取付ける環状の洗浄装置が開発されてきた。

特許６５４２５６１号公報

特許文献１に記載の洗浄装置は、配管に直接接続され、噴射口から配管内部に洗浄液を噴射する構成であり、配管の洗浄における効率化を図っている。しかしながら、配管の直径が大きくなると、噴射口から配管の内壁までの距離が長くなり、洗浄効率が低下するほか、噴射口が小さいと、洗い流された汚れで目詰まりを引き起こすという課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑み、流路が目詰まりしにくく、また配管の直径の大小によらず、配管の内壁に効果的に洗浄液を当てて洗浄することができる洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本願発明は、中心軸を取り囲む内壁を有する環状の本体部と、液体を導入する導入口と、を備える洗浄器であって、該本体部は、該環状の形状に沿って液体を導通する流路と、該流路から該内壁を貫通する噴射孔と、を有し、該噴射孔は、液体の噴射方向を向く軸線が、該中心軸とねじれの位置に設けられる長孔である。
このような構成によって、流路が目詰まりしにくく、また配管の直径の大小によらず、配管の内壁に効果的に洗浄液を当てて洗浄することができる。

本発明の好ましい形態では、該噴射孔は、該軸線が、該中心軸に垂直な平面と交差して設けられる。
このような構成によって、導入口より鉛直上方向に配管が伸びている場合でも、配管内部を洗浄することができる。

本発明の好ましい形態では、該噴射孔は、該内壁側の開口部における長軸が、該平面に対し斜めに交差する方向に設けられる。
このような構成によって、噴射された洗浄液が、配管の内壁に均等に当たりやすくなる。

本発明の好ましい形態では、該本体部は、該流路から該内壁を貫通する副噴射孔をさらに有し、該副噴射孔は、該液体の噴射方向を示す軸線が、該中心軸と交わって設けられる。
このような構成によって、洗浄器の環を挿通する部材をも、配管内壁と併せて洗浄することができる。

上記課題を解決する本願発明は、上記何れかに記載の洗浄器を備える、洗浄装置である。
このような構成によって、各部が固定される構造に簡略化でき、容易に整備可能な洗浄装置を構成することができる。

本発明の好ましい形態では、該洗浄装置は、該中心軸の方向から該洗浄器を挟持する一対の枠体を備える。
このような構成によって、洗浄液の供給圧力に耐えることができる。

本発明の好ましい形態では、該枠体は、該導入口と連通する送液管と接続する接続部を有する。
このような構成によって、枠体を容易に取り外し、交換することができる。

上記課題を解決する本発明は、流路が目詰まりしにくく、また配管の直径の大小によらず、配管の内壁に効果的に洗浄液を当てて洗浄することができる洗浄装置を提供する。

本発明の第一の実施形態に係る、洗浄装置の平面図と左側面図である。 本発明の第一の実施形態に係る、洗浄装置の厚み方向に係る断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る、洗浄器の斜視図および噴射孔の拡大図である。 本発明の第一の実施形態に係る、洗浄装置の半径方向の断面および組立を示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る、洗浄装置の使用状態を示す模式図である。 本発明の第一の実施形態に係る、洗浄装置の変更例を示す２方向からの断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る、洗浄装置の平面図と左側面図である。 本発明の第二の実施形態に係る、洗浄装置の厚み方向に係る断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る、洗浄装置の使用状態を示す模式図である。

以下、図面を用いて、本発明の各実施形態に係る洗浄器１、及び洗浄装置Ｘについて説明する。説明は、実施形態の構成、実施の方法、他の実施例の順に詳述する。
なお、以下に示す各実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の各実施形態に限定するものではない。

≪第一の実施形態≫
本実施形態に係る洗浄装置Ｘは、洗浄される配管Ｐの形状に合わせて構成される洗浄器１、及び枠体２を備える。なお、洗浄器１及び枠体２は、図１、図２、図３に示すように環状に構成されており、その環の中心となる直線を中心軸Ａと呼称し、洗浄装置Ｘ及び洗浄器１については、この中心軸Ａと平行な方向を厚み方向と呼称する。また、図５に示すように、洗浄装置Ｘは配管Ｐの一部となるように設置されて使用される。

本実施形態に係る洗浄装置Ｘの各図面において、図１（ａ）は洗浄装置Ｘの左側面図、図１（ｂ）は洗浄装置Ｘの平面図、図２は洗浄装置Ｘの厚み方向の中間部分で切断した場合の断面図、図３（ａ）は洗浄器１の斜視図、図３（ｂ）は洗浄器１が有する噴射孔１１３（後述）の拡大図、図４（ａ）は洗浄装置Ｘにおける図１（ｂ）中、Ｙ―Ａ―Ｙ’の断面図、図４（ｂ）は洗浄装置Ｘにおける図１（ｂ）中、Ｚ―Ａ―Ｙ’の断面図、図４（ｃ）は洗浄器１及び枠体２の断面模式図を用いて洗浄装置Ｘの組立の構成を示す図、図５は洗浄装置Ｘの使用状態を示す模式図である。また、図６は洗浄装置Ｘの変更例を示す図であり、図６（ａ）は図２に倣う厚み方向の断面図、図６（ｂ）は図４（ａ）に倣う、図６（ａ）におけるＵ―Ａ―Ｕ’の断面図（但し、厚み方向は切断せず全て記載）である。

図１に示すように、洗浄器１は、環状の本体部１１と、本体部１１の半径方向外側に突出した導入口１２と、を有する部材であり、配管Ｐを洗浄するための液体、すなわち洗浄液が流れる。洗浄器１の材料は、洗浄液による劣化を防ぐため、樹脂、特にＰＴＦＥ等のフッ化樹脂であることが好ましい。このような構成によって、洗浄液として多様な薬品を使用することができ、共洗いすることもできる。
また、洗浄器１の材料は、カーボン入りＰＴＦＥ等の、充填剤を含むＰＴＦＥでもよい。これにより、洗浄液を噴射する際に発生する静電気が蓄積されず、その静電気に起因するタンクＴ内での引火を防ぐことができる。

本体部１１は、環状に構成される部材であり、その形状に沿って洗浄液を流す流路１１１を設ける。図１に示す形態では、本体部１１は矩形断面の円環状に形成されているが、洗浄する配管Ｐの形状によっては、多角形環状や半円型断面など、他の形状に構成されていてもよい。

流路１１１は、図１に示すように、本体部１１の形状に沿って、中心軸Ａの周りを一周するように設けられる洗浄液の通り道である。流路１１１は、図４に示す断面のように、中心軸Ａの一方向から段付きの溝を掘り、そこにＴ字断面の栓となる部材を溶接して形成される。このような構成によって、洗浄する配管Ｐの周囲に洗浄液を流すことができる。

本体部１１は、中心軸Ａを取り囲み、且つ中心軸Ａの方向を向く一周の面である内壁１１２を有し、更に流路１１１から内壁１１２に向かって貫通する噴射孔１１３を設ける。このような構成によって、本体部１１の内側、すなわち洗浄する配管Ｐの内部に向かって洗浄液が噴射される。

本体部１１は、環の半径方向のうち、内壁１１２に沿う一部分のみ、段差を設けて厚さ方向を拡大する構成である。このような構成によって、図４に示すように、枠体２と組み合わせたとき、より確実な位置合わせができる。また、図５に示すように、薬品や洗浄液に触れる部分を全て本体部１１の部材で構成し、洗浄装置Ｘの状態を長時間保つことができる。

内壁１１２において、配管Ｐと接続する両端部分は、角を残して配管Ｐの内壁面と面一とする構成が好ましい。このような構成によって、洗浄時に流れた汚れが内壁１１２に付着しにくくなり、噴射孔１１３が目詰まりする可能性を低減することができる。

噴射孔１１３は、流路１１１から内壁１１２を貫通する孔であって、ここから洗浄液が噴射される。本発明に係る噴射孔１１３は、洗浄液が噴射される方向に対し垂直な断面が、長手方向と短手方向とを有する長孔、若しくはスリットである。このような構成によって、洗浄により洗い流されてきた汚れが噴射孔１１３に付着しても、開口部全体の目詰まりはしにくく、洗浄効率を落とさずに配管Ｐの洗浄を続けることができる。
以下、噴射孔１１３において洗浄液の噴射方向を示す軸線を第一軸線Ｂと呼称する。

噴射孔１１３が矩形断面を有するスリットの場合、その長手方向は５．０ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは７．０ｍｍ以上１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１０ｍｍ程度である。また、噴射孔１１３の短手方向は、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは、０．７ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
この寸法は、実際の製造工程における、加工装置の性能にも依存するが、噴射する洗浄液の圧力を一定以上に保つため、前述の程度の幅であることが好ましい。このような構成によって、小孔と異なり流路断面が大きい噴射孔１１３であっても、配管Ｐの内壁面に十分な圧力で洗浄液を当てて洗浄することができる。

図１、図２に示すように、噴射孔１１３の第一軸線Ｂは、内壁１１２に沿う開口部の中心から中心軸Ａに向かう直線、すなわち本体部１１の半径方向に対し、偏角Ｋだけ回転した方向に設けられる。これにより、第一軸線Ｂは中心軸Ａに対し、ねじれの位置に設けられる。偏角Ｋの角度は、２０度以上６０度以下が好ましく、よし好ましくは２５度以上５５度以下、更に好ましくは３０度以上５０度以下である。なお、図２、図３では、代表値として偏角Ｋが４０度の形態を示している。

このように偏角Ｋを導入する構成によって、配管Ｐの直径、乃至内壁１１２の直径が大きい場合でも、噴射孔１１３から噴射された洗浄液が配管Ｐの内壁面に当たるまでの水平距離を短くとることができ、重力による洗浄液の落下を抑え、より上側からの洗浄を可能にする。

図４に示すように、第一軸線Ｂは、中心軸Ａに垂直な平面上から第一仰角Ｌだけ傾斜して設けられる。換言すれば、第一軸線Ｂは、中心軸Ａに垂直な平面と交差して設けられる。第一仰角Ｌの角度は、１５度以上３０度以下が好ましく、より好ましくは２０度以上２５度以下である。なお、図２、図３では、代表値として第一仰角Ｌが２３度の形態を示している。

このように第一仰角Ｌを導入する構成によって、洗浄器１（洗浄装置Ｘ）よりも鉛直上側の配管Ｐも一定範囲だけ洗浄することができる。

図３に示すように、噴射孔１１３は、第一軸線Ｂに垂直な断面が傾斜して設けられる。特に、内壁１１２側の開口部は、中心軸Ａに垂直な平面に対し長軸偏角Ｍだけ傾斜して設けられる。換言すれば、噴射孔１１３は、内壁１１２に沿う開口部において長手方向を示す長軸が、中心軸Ａに垂直な平面に対し斜めに交差する方向に設けられる。長軸偏角Ｍの角度は、１０度以上３０度以下が好ましく、より好ましくは、１５度以上２５度以下である。なお、図１では、代表値として長軸偏角Ｍが２０度の形態を示している。

このように長軸偏角Ｍを導入する構成によって、汚れが開口部の一端に偏りやすく、噴射孔１１３の全体が目詰まりするのを防ぐことができる。

長軸偏角Ｍによる噴射孔１１３の傾斜は、図１と図３の対応関係が示すように、第一軸線Ｂよりも中心軸Ａに近い方が上に設けられる構成が好ましい。噴射孔１１３は、開口部の長手方向によって、噴射位置から洗浄液が当たる配管Ｐの内壁面までの水平距離の差を生むため、このような構成によって、重力の影響を受けても可能な限り同じ高さで洗浄液を配管Ｐの内壁面に当てることができる。
また、配管Ｐの内壁面に当たって洗浄液が流れ落ちる向きが、噴射孔１１３の長軸と平行になるため、洗浄液の流れを阻害せず、また噴射孔１１３の目詰まりを防ぐことができる。

以上のような噴射孔１１３の構成によって、噴射された洗浄液は、一定の幅をもって配管Ｐの内壁面に対し鉛直上向き成分を含む斜め方向に当たり、一定の高さまで配管Ｐの内壁面を上るように流れ、その後配管Ｐの壁面に沿って螺旋状に落下する。噴射孔１１３が複数箇所に設けられていれば、螺旋状の洗浄液の流れによって、配管Ｐの内壁面の全周を洗い流すことが期待される。

本体部１１は、噴射孔１１３のほかに、流路１１１から内壁１１２までを貫通する副噴射孔１１４を有する。副噴射孔１１４も、噴射孔１１３と同様に洗浄液が噴射される孔であるが、図３に示すように、長孔ではなく小孔である。また、洗浄液の噴射方向を示す軸線を第二軸線Ｃと呼称すると、図１、図２に示すように、第二軸線Ｃは中心軸Ａと交わって設けられる。
このような構成によって、配管Ｐ内に挿入された攪拌棒など、配管Ｐの中心軸上に位置する部材も、配管Ｐの内壁面と併せて洗浄することができる。

図４に示すように、第二軸線Ｃは、中心軸Ａに垂直な平面上から第二仰角Ｎだけ傾斜して設けられる。換言すれば、第二軸線Ｃは、中心軸Ａに垂直な平面と交差して設けられる。第二仰角Ｎの角度は、２０度以上６０度以下が好ましく、より好ましくは２５度以上５５度以下、更に好ましくは３０度以上５０度以下である。なお、図２では、代表値として第二仰角Ｎが４０度の形態を示している。

このように第二仰角Ｎを導入する構成によって、噴射孔１１３と同様、洗浄器１（洗浄装置Ｘ）よりも鉛直上側に位置する部材を洗浄することができる。

噴射孔１１３及び副噴射孔１１４は、一定の角度をおいて等間隔に複数設けられる構成が好ましい。図面では一例として、噴射孔１１３及び副噴射孔１１４のいずれも６０度ずつ空けて各６か所設けられ、３０度おきに噴射孔１１３と副噴射孔１１４とが交互に並ぶ形態を示している。噴射孔１１３及び副噴射孔１１４の個数は、洗浄装置Ｘを設置する配管Ｐの内径によって変更が可能であり、また噴射孔１１３の数と副噴射孔１１４の数は異なっていてもよい。

導入口１２は、本体部１１の半径方向外側に突出する管であり、流路１１１と連通して設けられ、洗浄液を本体部１１へ導入する。また、導入口１２の先端付近の内部は、段差やテーパが設けられており、洗浄液を送り込むホース等を接続可能としている。

枠体２は、図４に示すように、第一枠体２１と、第二枠体２２と、からなる一対の部材であり、中心軸Ａの方向に両側から洗浄器１を挟持して洗浄装置Ｘを形成する。第一枠体２１及び第二枠体２２は、洗浄器１の形状に合わせて一部がくり抜かれた円環状の部材であり、洗浄器１とぴったり合うように組み立てられる。このような構成によって、洗浄器１が樹脂製の場合に不足する強度を補う。

第一枠体２１及び第二枠体２２は、中心軸Ａと平行な方向にボルト締結等で固定される。このとき、ボルトを締結する方向は、配管Ｐに取付けた状態において鉛直下向きである構成が好ましく、さらに好ましくは、第一枠体２１及び第二枠体２２のいずれにも雌ねじが設けられている構成である。このような構成によって、ボルトが緩みにくく、洗浄装置Ｘを安全に使用し続けることができるほか、内部が高圧になる第一種圧力容器（一圧タンク）等でも安全に使用することができる。
また、第一枠体２１と第二枠体２２の固定方法はボルトに限らず、両者が着脱可能な接続であれば、他の構成を用いてもよい。

洗浄装置Ｘは、以下の構成を有してもよい。但し、以下に示すのは本実施形態の一例であり、各構成の有無は、特に従属関係の指定がない限り、独立して決定することができる。

≪変更例≫
図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、本体部１１は、補助噴射孔１１５を有する。補助噴射孔１１５は、噴射孔１１３、副噴射孔１１４と同様に、流路１１１から内壁１１２へ貫通する小孔であり、洗浄液を噴射する。補助噴射孔１１５は、中心軸Ａに向かう方向から、中心軸Ａ周りについて偏角Ｋと同じ回動方向である第二偏角Ｒだけ斜めに設けられる。さらに、洗浄液の噴射方向を示す第三軸線Ｄは、中心軸Ａに垂直な平面上から俯角Ｓだけ傾斜して設けられる。俯角Ｓの値は、１５度以上４５度以下が好ましく、より好ましくは、２０度以上４０度以下である。
このような構成によって、噴射孔１１３から噴射された洗浄液が、配管Ｐの内壁面を伝って流れ落ちるときに流れが弱まっても、補助噴射孔１１５からの洗浄液の噴流で流れを再加速して洗浄効率を高めることができる。

また、補助噴射孔１１５は、上記のほか、洗浄器１内部に溜まった余分な液体を排出することにより、流路１１１内の洗浄液の圧力が上がり過ぎないようにし、かつ、洗浄液の流量を適切に保つことができる。
この排液孔の数は洗浄液の流量に応じて決定され、２以上の場合は、中心軸Ａ周りに回転対称となる位置に設けられる構成が好ましい。このような構成によって、排液による反力を均等に分散することができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施の方法について詳述する。また、以下に示す実施の方法は一例であり、実施の方法はこれに限られず、順番は前後してもよい。

≪実施の方法≫
図５に示すように、使用者は、配管Ｐの一部に洗浄装置Ｘを差し込むように設置し、導入口１２には、洗浄液を送り込むホースを接続する。

洗浄時において、使用者は、純水や共洗い用の薬品など、所定の洗浄液を洗浄装置Ｘに送り込む。このとき、噴射孔１１３から噴射される洗浄液が適切に配管Ｐの内壁面に当たるように、洗浄液の流量を調整する。

洗浄装置Ｘを交換するとき、使用者は、配管Ｐから洗浄装置Ｘを引き抜くように取り外す。また、枠体２を交換する場合は、第一枠体２１と第二枠体２２を固定しているボルトを外して洗浄器１から枠体２を取り外し、新しい枠体２を、洗浄器１を挟持させて覆い、再度ボルトを締結する。

以下、図面を用いて、本発明の第二の実施形態に係る洗浄器１、及び洗浄装置Ｘについて説明する。なお、第一の実施形態と同様の構成については、同じ符号を用いて説明を省略する。

≪第二の実施形態≫
本実施形態に係る洗浄装置Ｘは、洗浄される配管Ｐの形状に合わせて構成される洗浄器１、及び枠体２を備え、更に、洗浄液を送り込む送液管３と、その先端部分を固定するフランジ４と、を備える。

本実施形態に係る洗浄装置Ｘの各図面において、図７（ａ）は洗浄装置Ｘの平面図、図７（ｂ）は洗浄装置Ｘの左側面図、図８は洗浄器１及び枠体２における厚み方向の中間部分で切断した場合の断面図、図９は洗浄装置Ｘにおける図７中、Ｗ―Ａ―Ｗ’の断面図を用いて、洗浄装置Ｘの使用状態を示す模式図である。

図７（ａ）、図８、図９に示すように、洗浄器１は、環状の本体部１１と、本体部１１の半径方向外側に突出した導入口１２と、を有する部材である。

導入口１２は、図８に示すように、先端付近の内部に、送液管３を接続可能な段差が設けられている。これにおいては、導入口１２の内壁面と、送液管３の内壁面とが面一の構成が好ましい。

送液管３は、図８、図９に示すように、外壁部と内壁部の複層構造の管であり、内壁部は洗浄器１と同一の材料で構成されることが好ましい。また、外壁部は金属等、不燃または難燃性の材料で構成されることが好ましい。これにより、配管Ｐの内部で扱われる薬品の引火性／発火性が高く、安全上の観点から一般的なホースやパイプを使用できない場合にも対応し、洗浄装置Ｘに洗浄液を送り込むことができる。

枠体２と、送液管３は、互いを固定接続可能な接続部Ｑを有する。接続部Ｑは、枠体２と、送液管３とが互いに係止して接続する係止部（篏合部でもよい）であり、第一枠体２１と第二枠体２２で洗浄器１を挟持する際に、併せて接続される。このような構成によって、溶接を用いずに枠体２と送液管３とを接続でき、枠体２のみを容易に取り外して交換することができる。また、洗浄装置Ｘ内に異物が混入した際にも、すぐに各部品を分解でき、メンテナンスが容易になる。

図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、フランジ４は、送液管３の先端に設けられる平板状の部材であり、送液管３と、洗浄液の供給元から伸びるパイプと、を固定接続する。

以下、図面を用いて、本発明の実施の方法について詳述する。また、以下に示す実施の方法は一例であり、実施の方法はこれに限られず、順番は前後してもよい。但し、第一の実施形態と同様の内容については、説明を省略する。

≪実施の方法≫
図９に示すように、使用者は、洗浄器１を配管Ｐの一部に差し込むように設置し、洗浄液を供給するパイプを、フランジ４を介して送液管３に接続する。このとき、フランジ４は、不燃性のパイプに接続されるか、或いは配管Ｐが設置されている部屋の壁に設けられたパイプの穴に接続される。接続には、ボルト締結とシール等、洗浄液が外に漏れ出ない方法が用いられる。

Ｘ 洗浄装置
１ 洗浄器
１１ 本体部
１１１ 流路
１１２ 内壁
１１３ 噴射孔
１１４ 副噴射孔
１１５ 補助噴射孔
１２ 導入口
２ 枠体
２１ 第一枠体
２２ 第二枠体
３ 送液管
４ フランジ
Ａ 中心軸
Ｂ 第一軸線
Ｃ 第二軸線
Ｄ 第三軸線
Ｋ 偏角
Ｌ 第一仰角
Ｍ 長軸偏角
Ｎ 第二仰角
Ｐ 配管
Ｑ 接続部
Ｒ 第二偏角
Ｓ 俯角

Claims (5)

1. 中心軸を取り囲む内壁を有する環状の本体部と、液体を導入する導入口と、を備える洗浄器であって、
   前記本体部は、前記環状の形状に沿って液体を導通する流路と、前記流路から前記内壁を貫通する噴射孔と、を有し、
   前記噴射孔は、液体の噴射方向を向く軸線が、前記中心軸とねじれの位置に設けられる長孔であり、前記軸線が、前記中心軸に垂直な平面と交差して設けられ、前記内壁側の開口部における長軸が、前記平面に対し斜めに交差する方向に設けられる、洗浄器。
2. 前記本体部は、前記流路から前記内壁を貫通する副噴射孔をさらに有し、
   前記副噴射孔は、前記液体の噴射方向を示す軸線が、前記中心軸と交わって設けられる、
   請求項１に記載の洗浄器。
3. 請求項１乃至２の何れかに記載の洗浄器を備える、洗浄装置。
4. 前記洗浄装置は、前記中心軸の方向から前記洗浄器を挟持する一対の枠体を備える、
   請求項３に記載の洗浄装置。
5. 前記枠体は、前記導入口と連通する送液管と接続する接続部を有する、
   請求項４に記載の洗浄装置。