(57)【要約】【課題】気液二相流による洗浄力の向上を簡易で汎用性の高い構造で得ることのできる配管壁面の定置洗浄装置を提供する。【解決手段】ライン配管５０の内部に配置され、気体供給配管４０が接続される装置本体１２と、装置本体１２に備えられた旋回羽根３０とを有し、旋回羽根３０には、前記装置本体１２から放射状に延設された複数の羽根３４を有し、前記羽根３４には気体放出口３６が設けられ、装置本体１２に接続された気体供給配管４０と気体放出口３６との間に気体を通過させるための経路である気体導入穴１８、分岐穴２０、気体供給溝１６、および気体放出経路３８を形成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン配管内に気液二相流を投入して配管内面を洗浄する定置洗浄方法であって、
前記ライン配管内部に、前記ライン配管の円周方向に回転する回転体を配置し、
前記ライン配管内を流れる洗浄液に対して前記回転体の先端側から気泡を供給し、
気液二相流の生成と共に前記ライン配管内を流れる洗浄液に前記ライン配管の円周方向に沿った旋回流を生じさせることを特徴とする配管内面の定置洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄液の流れ方向の力により、前記回転体を回転させることを特徴とする請求項１に記載の配管内面の定置洗浄方法。
【請求項３】
前記回転体から前記洗浄液へ供給する気泡の供給量を変動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配管内面の定置洗浄方法。
【請求項４】
ライン配管内部に配置され、気体供給配管が接続される装置本体と、
前記装置本体に備えられた旋回羽根とを有し、
前記旋回羽根は、前記装置本体から放射状に延設された複数の羽根を有し、前記羽根には気体放出口が設けられ、
前記装置本体に接続された前記気体供給配管と前記気体放出口との間に気体を通過させるための経路を形成したことを特徴とする配管内面の定置洗浄装置。
【請求項５】
前記羽根のそれぞれに、前記ライン配管内部を流れる洗浄液の流れ方向に対して一定方向の傾斜角を持たせたことを特徴とする請求項４に記載の配管内面の定置洗浄装置。
【請求項６】
前記気体放出口は、それぞれの羽根に口径を異ならせて複数設けたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の配管内面の定置洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は食品・飲料工場等の生産設備においてライン配管内に付着・残留した汚れ除去をする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品・飲料工場等の生産設備において生産ラインの配管を定置洗浄（ＣＩＰ：Ｃｌｅａｎｉｎｇ−ｉｎ−Ｐｌａｃｅ）する方法として、洗浄液をライン配管内部に流し込み、その後にすすぎ水で洗浄液等を洗い流すということが知られている（例えば特許文献１参照）。しかしこれらの定置洗浄方法では、洗浄効果を向上させるためには、洗浄液の洗浄剤濃度を高くしたり、洗浄液を加熱して温度を上げたり、ライン配管内部に洗浄液を流し込む流速を大きくする等といったことが必要となり、定置洗浄を行う際のコストが高騰するといった問題があった。
【０００３】
これに対し、ライン配管内部に供給する洗浄液に気泡を供給して気液二相流を生成し、これをライン配管内面の洗浄に使用することで、高い洗浄効果を得ることができることが知られており、特許文献２には、気液二相流を用いたライン配管内面の洗浄およびその効果について開示されている。
【０００４】
また関連技術として、液体中に微小な気泡を包含させる方法が特許文献３に開示されている。特許文献３には、ライン配管の内面に螺旋状の流路を形成すると共に、その後方のライン配管内面に突起部を設け、このような流路に気液二相流を流し込むというものである。螺旋流路に流し込まれた気液二相流は、旋回流へと遷移すると共に遠心力を生じさせ、螺旋流路後方の突起部に衝突することで、包含する気泡を微小なものとすることができるというものである。
【特許文献１】特開平６−１０９１７１号公報
【特許文献２】特開２００３−６２５３３号公報
【特許文献３】特開２００６−１５９１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
確かに、気液二相流によるライン配管内面の洗浄は効果的である。しかし、上記特許文献２に開示されているような手段では、洗浄液の流速と流れ方向の影響によりライン配管内壁面に気泡が接触し辛い。このため、気液二相流の作用である気泡破裂時のせん断力による洗浄力を効果的に発揮することができていない。
【０００６】
また、ライン配管内部に螺旋状の流れを生じさせる特許文献３に開示されているような手段は、上記のような課題を解決する場合に有効であると考えられるが、構成が大掛かりであると共に、ライン配管内壁面に螺旋流路や突起部を形成する必要があるため、ライン配管の径が変わった場合には対応することができず、汎用性が低いといった問題がある。
【０００７】
そこで本発明では、気液二相流による洗浄力の向上を図ることができる配管壁面の定置洗浄方法、およびこのような効果を実現することができる簡易で汎用性の高い配管壁面の定置洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る配管壁面の定置洗浄方法は、ライン配管内に気液二相流を投入して配管内面を洗浄する定置洗浄方法であって、前記ライン配管内部に、前記ライン配管の円周方向に回転する回転体を配置し、前記ライン配管内を流れる洗浄液に対して前記回転体の先端側から気泡を供給し、気液二相流の生成と共に前記ライン配管内を流れる洗浄液に前記ライン配管の円周方向に沿った旋回流を生じさせることを特徴とする。
【０００９】
また、上記のような特徴を有する配管壁面の定置洗浄方法では、前記洗浄液の流れ方向の力により、前記回転体を回転させるようにすると良い。このような方法によれば、回転体を回転させるための駆動源を別途設ける必要性が無くなる。
【００１０】
また、上記のような特徴を有する配管壁面の定置洗浄方法では、前記回転体から前記洗浄液へ供給する気泡の供給量を変動させるようにしても良い。このような方法を採用した場合であっても、ライン配管の洗浄効果を向上させることができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明に係る配置壁面の定置洗浄装置は、ライン配管内部に配置され、気体供給配管が接続される装置本体と、前記装置本体に備えられた旋回羽根とを有し、前記旋回羽根は、前記装置本体から放射状に延設された複数の羽根を有し、前記羽根には気体放出口が設けられ、前記装置本体に接続された前記気体供給配管と前記気体放出口との間に気体を通過させるための経路を形成することを特徴とする。
【００１２】
また、上記のような特徴を有する配管壁面の定置洗浄装置は、前記羽根のそれぞれに、前記ライン配管内部を流れる洗浄液の流れ方向に対して一定方向の傾斜角を持たせるようにすると良い。このような構成とすることで、旋回羽根に強制的な駆動手段を設けることなく、旋回羽根を洗浄液の力で回転させることが可能となる。
【００１３】
また、上記のような特徴を有する配管壁面の定置洗浄装置では、前記気体放出口は、それぞれの羽根に口径を異ならせて複数設けるようにすることが望ましい。このような構成とすることで、洗浄液に供給する気泡の径を複数種類とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記のような特徴を有する配管壁面の定置洗浄方法によれば、気液二相流による洗浄力を向上を図ることができる。これにより、配管壁面の洗浄時間を短縮することが可能となる。
【００１５】
また、上記のような特徴を有する配管壁面の定置洗浄装置によれば、上記のような効果を簡易な構成で実現することが可能となり、既設のライン配管等にも配置することができるような高い汎用性も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の配管内面の定置洗浄方法、および配管内面の定置洗浄装置に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図１（Ａ）は本実施形態に係る配管内面の定置洗浄装置を配置したライン配管の側面図であり、図１（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す図である。また、図２（Ａ）は実施形態に係る定置洗浄装置の分解図であり、図２（Ｂ）は羽根の構成を示す部分拡大図である。
【００１７】
本実施形態に係る配管内面の定置洗浄装置（以下、単に洗浄装置と称す）１０は、装置本体１２と旋回羽根３０とを有する。
装置本体１２は、詳細を後述する回転体としての旋回羽根３０を円周方向に回転自在に支持する支持部である。図２に示す実施形態では、一方の端部を凸状の流線型に形成した円錐部１２ａと円柱１２ｂを結合させたいわゆる弾丸型をしており、旋回羽根３０を備えるための凹溝１４が形成されている。また凹溝１４には、気体を供給するための気体供給溝１６が凹溝１４の円周方向に形成されている。
【００１８】
円錐部１２ａと円柱部１２ｂとは、例えば図２に示すように、その結合部に雄ネジ２２と雌ネジ２４を備え、螺合によって結合可能とされると良い。凹溝１４の端部を結合部として、円錐部１２ａと円柱部１２ｂとを結合する構成とすれば、凹溝１４に対して旋回羽根３０を容易に組み付けることが可能だからである。
【００１９】
円柱部１２ｂには、その中心に気体導入穴１８が形成されており、気体導入穴１８から放射状に形成された１つまたは複数の分岐穴２０が、前記気体供給溝１６へ接続されている。このような構成により、気体導入穴１８から供給された気体が気体供給溝１６へ供給されることとなり、気体供給溝１６を介して円柱部１２ｂの全周へと気体を供給することが可能となる。なお、気体導入穴１８には、気体供給配管４０（図１参照）が接続され、この気体供給配管４０を介して装置本体１２へと気体が供給される。
【００２０】
装置本体１２は、図示しない支持部材によってライン配管５０の内部に固定配置される構成としても良いが、前述した気体供給配管４０のみによってライン配管５０の内部に固定配置される構成とすることもできる。なお装置本体１２は、円錐部１２ａを洗浄液流入側、すなわちライン配管５０の上流側へ向けて配置することが望ましい。このような構成とすることにより、洗浄液の流れを無駄に乱すことが無くなると共に、装置本体１２が洗浄液の流れから受ける抵抗も減らすことができる。よって、装置本体１２の支持を気体供給配管４０のみとした場合であっても、装置本体１２の固定姿勢を安定させることが可能となる。
【００２１】
旋回羽根３０は、リング状のベース３２と、このベース３２から複数（図１、図２では４つ）放射状に均等配置された平板状の羽根３４とから成る。各羽根３４は、旋回羽根３０を装置本体１２に取り付けた際に、洗浄液の流れ方向に対して傾斜角を持つように、ベース３２を構成するリングの平行な両端面に対し、平行位置から若干の傾斜角を持つように配置される。このような構成とすることで、羽根３４に対して洗浄液が衝突した際、羽根３４には、洗浄液が衝突した面と交差する方向に押し出される力が働くこととなる。このため、ベース３２を装置本体１２に対して回転自在に固定した場合には、旋回羽根３０に回転が付与されることとなる。
【００２２】
各羽根３４の表面には、気体放出口３６が設けられている。気体放出口３６は、各羽根３４の表面に複数、口径の異なる穴を開けることで構成することが望ましい。このような構成とすることにより、洗浄液に対して、径の異なる気泡を供給することが可能となり、洗浄性を向上させることが可能となるからである。また、気体放出口３６は、羽根３４を長手方向に２分割した場合に、その先端側部分に形成することが望ましい。このような構成とすることによれば、ライン配管５０の内壁面に近い位置に気泡を供給することができると共に、旋回流の強い位置に気泡を供給することができ、洗浄性を向上させることが可能となるからである。
【００２３】
各羽根３４には、ベース３２から放射状に延びる気体放出経路３８が形成されており、気体放出口３６は当該気体放出経路３８の一部に形成される開口部となる。なお気体放出経路３８は、旋回羽根３０を装置本体１２に装着した際、気体供給溝１６上に位置するように設けられる。このような構成の旋回羽根３０は、ベース３２の幅方向、および羽根３４の厚み方向に分割して形成し、接合部の一方に気体放出経路３８（溝）、他方に気体放出口３６を形成し、これを接合するように形成することができる。
【００２４】
このような構成の旋回羽根３０を装置本体１２における凹溝１４に装着することで、本実施形態に係る洗浄装置１０が構成される。このような構成の洗浄装置１０は、図１に示すようにして、ライン配管５０の内部、望ましくはライン配管５０の内部であって径方向の中心部に洗浄装置１０の中心位置が重なるようにして配置される。このような配置形態とすることで、ライン配管５０の内部に生じさせる旋回流に偏りが無くなると共に、気体放出口３６から洗浄液中に供給された気泡が、ライン配管５０の内壁面にムラ無く行きわたり易くなるからである。
【００２５】
また、上記のような構成の洗浄装置１０では、気体供給配管４０を介して気体導入穴１８に供給された気体が、分岐穴２０を通過して気体導入溝１６に供給される。気体導入溝１６に供給された気体は、凹溝１４を覆う旋回羽根３０のベース３２に開口部を有する気体放出経路３８へと流入し、羽根３４の先端側に設けられた気体放出口３６から洗浄液へと供給される。
【００２６】
また、洗浄装置１０では、ライン配管５０の内部を流れる洗浄液が羽根３４に当たることにより、羽根３４の傾斜角度と洗浄液の流れ方向に起因して旋回羽根３０が所定の方向に回転することとなる。旋回羽根３０の回転により洗浄液には旋回流が生じると共に羽根３４から供給された気泡も旋回流に乗ってライン配管５０の内壁面に近接することとなる。これにより、洗浄効果が向上し、洗浄時間を短縮することができる。
【００２７】
また、旋回羽根３０の回転は洗浄液の流れに起因するだけでなく、気体放出口３６から噴出される気体の反力を利用して回転力を付加するようにしても良い。この場合、気体放出口３６は、洗浄装置１０の上流側、すなわち羽根３４における洗浄液が衝突する側の面に設けるようにする。このように配置した気体放出口３６に対し、圧力を高くした気体を供給することで、羽根３６は洗浄液により押し出される方向と同一方向に、気体の放出に伴う反力を受けることとなり、旋回羽根３０の回転速度を増加させることとなる。このような構成とした場合、ライン配管５０における洗浄装置１０の下流側では、流れの乱れが激しくなり、ライン配管５０内壁面の洗浄効果を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る洗浄装置１０は、ライン配管５０に対して少なくとも気体供給配管４０を通すための貫通孔を形成する加工を施せば設置することが可能となるため、既設のライン配管５０内への設置も容易で、汎用性が高い。
【００２９】
上記実施形態では、気体放出口３６から洗浄液へ供給する気泡の量については変動が無いように記載した。しかしながら、気泡の供給量については周期的に変動させたり、間欠的に放出を行ったりしても良い。なおこのような方法の実現には、気体供給配管４０を介して装置本体１２へ供給する気体の量を制御することによれば良い。装置本体１２へ供給する気体の量の制御は、図示しないコンプレッサを用いたり、ライン配管５０に配された他のエアバルブ制御用のエアを流用することができる。コンプレッサから装置本体１２へエアを供給する場合、図示しないフィルタを介して供給エアの清浄化を図ることが望ましい。
【００３０】
また、気体供給量の変動に関しては、気体供給配管４０に図示しないバルブを設け、当該バルブの開度を自動制御するようにしても良い。この際、ライン配管５０の内部へ放出される気体（気泡）と洗浄液との割合（気液比）は、気体：洗浄液＝０：１〜１：１の範囲で変化させるようにすると良い。
【００３１】
このような方法によれば、ライン配管５０の内壁面に作用する気泡の量が変化し、気泡の破裂によって生ずる洗浄効果に様々なパターン変化をもたらすことができ、洗浄効果を向上させることができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、旋回羽根３０は回転自在に保持されることで、洗浄液の流れの影響を受けて所定の方向へ回転する旨、および装置本体１２へ供給する気体圧力の調整により、洗浄液の流れに起因する回転よりも高速で回転させることができる旨記載した。
【００３３】
上記はいずれも、装置本体に対して旋回羽根３０を回転自在に保持させた状態で成される回転であるが、本発明に係る洗浄装置１０では、旋回羽根３０にモータ等の駆動手段を設け、旋回羽根３０を強制駆動させるようにしても良い。このような構成とした場合には、旋回羽根３０の回転を間欠的に止めたり、回転方向を周期的に変えるといったことが可能となる。これにより、洗浄液および気泡に付与する旋回の方向や強さを任意に変化させることが可能となり、気液二相流の流れに変化を生じさせ、洗浄効果を向上させることが可能となる。
【００３４】
上記実施形態を説明する上で、図１、図２には、気体放出口３６は、羽根３４の一方の面に直線状に配置するように示している。しかしながら気体放出口３６は、気体放出経路３８上であれば、羽根３４の表裏にランダムに配置されていても良い。なお当然に、気体放出経路３８の形状は、直線状である必要性は無い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係る洗浄装置とその配置形態を示す図である。
【図２】洗浄装置の分解例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０………洗浄装置、１２………装置本体、１２ａ………円錐部、１２ｂ………円柱部、１４………凹溝、１６………気体供給溝、１８………気体導入穴、２０………分岐穴、２２………雄ネジ、２４………雌ネジ、３０………旋回羽根、３２………ベース、３４………羽根、３６………気体放出口、３８………気体放出経路、４０………気体供給配管、５０………ライン配管。
【図１】
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【図２】
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