JPH0771662B2 - 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、洗浄対象の管内を移動する洗浄装置本体に、
回転部材を管の軸芯周りに回転自在に取り付け、その回
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、その噴射ノズルからの噴射洗浄水にて、管内壁
面に体積したスラッジ等を洗浄するようになっている管
内洗浄装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、このような洗浄装置においては噴射ノズルは管の
軸芯に対してほぼ直角になるように回転部材、ひいては
洗浄装置本体に取り付けられていた。そして、このよう
に取り付けることにより噴射ノズルからの噴流は、管内
壁面にほぼ直角に衝突することとなり、その強い衝撃力
でスラッジを切断、剥離させていたのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような構成を採用すると、噴流の衝
撃力は十分に前述の切断、剥離に利用されるのである
が、剥離されたスラッジを洗浄装置の移動方向に押す作
用を直接的に噴流が有しない（ただし間接的には、洗浄
装置本体の移動とともに噴流の噴射位置が移動するこ
と、および、管内に充満した洗浄水が、移動することに
よってスラッジは押される。）ために、スラッジをその
排出側に送る作用が弱いものであった。従って、洗浄に
伴って洗浄装置の移動側にスラッジが蓄積すると、これ
を押しきれず、洗浄済の管内においては第５図に示すよ
うに、ほぼ一定の距離をおいて点々と剥離済のスラッジ
が残留することとなっていた。このスラッジの量は、例
えば、全長で15mの管を洗浄した場合は100kgにも及ぶ量
に達する場合があるが、そのスラッジの性状（粘度、重
量等）により、管内にその一部が残留することとなって
いたのである。

そこで、本発明の目的は、前記スラッジ等を噴射洗浄水
によって管内壁部から効率よく剥離でき、しかも、洗浄
後、管内に残留するスラッジの量をできるだけ少なくす
ることが可能な管内洗浄装置を得ることにある。

〔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、洗浄対象の管内を移動する洗浄装置本体に、回転部
材を前記管の軸芯周りに回転自在に取り付け、さらに前
記回転部材に、洗浄水を管内壁面に噴射する複数の噴射
ノズルを設け、前記複数の噴射ノズルを構成するに、前
記洗浄水の噴射方向が前記軸芯と交差する線上にある複
数の第１ノズルと、前記洗浄水の噴射方向が前記軸芯と
交差しない線上にある第２ノズルとを設け、前記複数の
第１ノズルの内の少なくとも一個を、前記洗浄水を前記
洗浄装置本体の移動方向に傾斜して噴射する傾斜ノズル
としたことを特徴とする。

〔作 用〕

本願の管内洗浄装置においては、洗浄水の噴射方向が管
軸芯と交差する線上にある複数の第１ノズルと、洗浄水
の噴射方向が管軸芯と交差しない線上にある第２ノズル
との組合せよりなる噴射ノズルを備えている。したがっ
て、前記両ノズルから噴出される噴流が管内壁面に対
し、正面視で直角となる方向と、管周方向に沿うように
傾斜する方向との二種類の方向から衝突するようにな
り、その二種類の方向からの衝突による組合せ作用でも
って、管内壁面のスラッジが有効に切断、剥離されるよ
うになる。しかも、前記第２ノズルは、洗浄水の噴射方
向が管軸芯と交差しない線上に設定されているので、そ
のノズルから洗浄水が噴射されることで、回転部材を前
記洗浄水の噴射方向と反対方向へ回転させる駆動力が生
じ、その回転駆動力によって、他の駆動源なしでも、前
記スラッジの切断、剥離が管周方向に移動して有効に行
われるようになる。さらに、前記複数の第１ノズルの内
の少なくとも一個が傾斜ノズルとされているので、この
傾斜ノズルが洗浄水を洗浄装置本体の移動方向に傾斜し
て噴射するようになる。したがって、この傾斜ノズルか
ら噴射される洗浄水は、管内壁面のスラッジを切断、剥
離させるとともに、さらに剥離されたスラッジを洗浄装
置本体の移動方向に押しやることとなる。また、従来管
内に充満した洗浄を終えた洗浄水は、その供給量に対応
して排出側へ流れてゆき、排出していたのであるが、こ
の傾斜ノズルから噴出する洗浄水によって、強制的に流
されることとなる。

〔発明の効果〕

したがって、本願の構成においては、洗浄水の噴射方向
が異なる二種類のノズル（即ち、前記複数の第１ノズル
及び第２ノズル）を設けたこと、及び、前記複数の第１
ノズルの内の少なくとも一個を傾斜ノズルにしたことに
より、前記スラッジの切断、剥離がより有効に行われる
ようになるとともに、切断、剥離済のスラッジを洗浄装
置本体の移動方向に輸送する輸送力が格段に増加し、ス
ラッジが切断、剥離されながら洗浄装置本体の移動側に
洗浄作業の進行とともに確実に押し流され、その一部が
管内に残りにくくなる。さらに、本願の場合は、常時ス
ラッジが洗浄装置本体の移動方向に送られているため、
前述のスラッジの蓄積量も少なくなり、管内に残留する
スラッジを出来るだけ少なくすることが可能となったの
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）（m
2）、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（V
oa）））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程度で回転しながら、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程度であり80/min程度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、この感内洗浄ロボット（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）、回転軸（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（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、その噴射方向が、管の軸芯
（Ｚ）と交差する線上に設定される複数の第１ノズル
（4a）と、その噴射方向が、管の軸芯（Ｚ）と交差しな
い線上に設定される第２ノズル（4b）との組合せからな
る。さらに詳しくは、前記第１ノズル（4a）は、その噴
射方向が前記交差する線上にあり、且つ、管内壁面
（６）に対して傾いて固定されて、洗浄用に使用される
４個の洗浄用ノズル（以下、洗浄用ノズル（4a）とい
う）にて構成されている。また、前記第２ノズル（4b）
は、その噴射方向が、前記交差しない線上にあり、且
つ、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（以下、回転駆動ノズル（4b）という）にて構成
されている。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
て管周方向に45度変位した位置に取り付けられている。
ここで、前述の洗浄用ノズル（4a）は、第１図（ロ）に
明示されているように、管内洗浄ロボット（２）の洗浄
走行時の移動方向である前方側（第１（ロ）、２、３図
の右側）に傾いて取り付けられている。この傾斜角度
（α）は実施例においては10度である。したがって、こ
のノズル（4a）から噴射される洗浄水の管内壁面（６）
に対する衝突角度（β）（第３図参照）は80度となる。
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（1
3）をノズル本体（12）に対して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
程度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。第４図には、こ
の洗浄状態の管内洗浄装置（１）が示されており、噴流
の状態、スラッジの蓄積状態が示されている。図示する
ように前述の洗浄用ノズル（4a）から洗浄水は管の前方
側に噴出され、洗浄作用とともに、スラッジを前方へ送
る。この状態において、スラッジのほぼ全部が管内洗浄
ロボット（２）の前方に送られるとともに、水流で管外
方向へ常時流されることとなり、ロボット（２）直前方
に蓄積されるスラッジ量も減少するのである。

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（４）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（4b1）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（4b1）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〕

前述の実施例おいては、洗浄用ノズル（4a）の全部が、
管内洗浄装置（１）の進行方向に傾いている例を示した
が、その一部（例えば実施例における180度の位相差を
有する一対の洗浄ノズル（4a）のみ）を傾斜したものと
し、残部（残りの一対の洗浄用ノズル（4a））を従来ど
おり管内壁面（６）に直角に洗浄水を噴射するものとし
てもよい。よって、このように管内壁面（６）に傾斜し
て洗浄水を噴射するノズルを傾斜ノズルと呼ぶ。

また前述の実施例においては、傾斜ノズルにおける洗浄
水の管内壁面（６）に対する衝突角度を80度するものを
示したが、これはある程度の傾きを有するものであれば
いかなるものでもよく。とくにこの角度を80〜85度とす
ると、強い洗浄効果とともに輸送効果を得られた。

前述の実施例では、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）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図ないし第４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、第４図は本願の管内洗浄装置による
管内の洗浄状態を示す図、第５図は従来の管内洗浄装置
による管内の洗浄状態を示す図である。 （1m）……洗浄装置本体、（３）……回転部材、（４）
……噴射ノズル、（６）……管内壁面、（Ｚ）……管の
軸芯。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】洗浄対象の管内を移動する洗浄装置本体
   （1m）に、回転部材（３）を前記管の軸芯（Ｚ）周りに
   回転自在に取り付け、さらに前記回転部材（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、 前記複数の噴射ノズル（４）を構成するに、前記洗浄水
   の噴射方向が前記軸芯（Ｚ）と交差する線上にある複数
   の第１ノズル（4a）と、前記洗浄水の噴射方向が前記軸
   芯（Ｚ）と交差しない洗浄にある第２ノズル（4b）とを
   設け、 前記複数の第１ノズル（4a）の内の少なくとも一個を、
   前記洗浄水を前記洗浄装置本体（1m）の移動方向に傾斜
   して噴射する傾斜ノズルとした管内洗浄装置。
2. 【請求項２】前記傾斜ノズルにおける前記洗浄水の前記
   管内壁面（６）に対する衝突角度が80〜85度である請求
   項１記載の管内洗浄装置。