(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径シリンダに第１ピストンを摺動自由に収装し、第１ピストンに連結した小径シリンダを大径シリンダの一端から摺動自由に突出させ、小径シリンダに第２ピストンを摺動自由に収装し、第２ピストンに連結した中空のピストンロッドを小径シリンダの一端から摺動自由に突出させ、ピストンロッドの先端に高圧洗滌液の噴射ノズルを取り付け、大径シリンダのピストン受圧面積の小さい方の室を洗滌液の加圧供給手段に接続する通路と、同じくピストン受圧面積の大きい方の室を加圧供給手段またはドレン側に接続する通路を設け、小径シリンダのピストン受圧面積の大きいほうの室と大径シリンダのピストンの受圧面積の大きいほうの室を連通する通路を第１ピストンに形成し、第１ピストンに第２ピストンを摺動自由に貫通してピストンロッドの軸穴に軸方向へ移動自由に挿入される中空ロッドを配設し、大径シリンダのピストンの受圧面積の小さい方の室と中空ロッドを連通する通路を設け、小径シリンダのピストン受圧面積の小さい方の室に洗滌液の供給圧を常に導く通路をピストンロッドに備える洗滌装置において、大径シリンダの端部に、第１ピストンに形成された前記通路を加圧供給手段またはドレン側に接続する通路として第１ポートと、大径シリンダのピストンの受圧面積の大きいほうの室を加圧供給手段またはドレン側に接続する通路として第２ポートを形成する一方、第１ピストンに形成された前記通路に小径シリンダ側から大径シリンダ側への洗滌液の流れを規制するチェックバルブを設け、このチェックバルブを第１ピストンの上死点位置で押し開いて第１ポートを通路に接続するインレット部を大径シリンダの端部に突設し、第１ポート、第２ポートの順に洗滌液圧を供給することにより、小径シリンダに対するピストンロッドの伸長、大径シリンダに対する小径シリンダの伸長を順に行うことを特徴とする洗滌装置。
【請求項２】
第１ピストンと第２ピストンにそれぞれマグネットを内蔵し、マグネットに反応して第１ピストンと第２ピストンのストローク位置を検出する手段を大径シリンダの外周に配置したことを特徴とする請求項１に記載の洗滌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は反応槽などのタンクの内部を高圧の液体噴射で洗滌する装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反応槽や醸造および発酵タンクなどの内部を洗滌する装置として、特公平６ー８３８２６号公報に高圧洗滌液の給排に伴い大径シリンダに対して小径シリンダが、小径シリンダに対してピストンロッドがそれぞれ伸縮し、ピストンロッド先端の噴射ノズルを昇降させながら、高圧洗滌液をピストンロッドの軸穴を介して噴射ノズルに供給するものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置では小径シリンダの伸縮とピストンロッドの伸縮とが同期的に行われるため、大径シリンダの外周にセンサ類を配置しても、目視不能なタンク内部において、噴射ノズルの最下位置を含むストローク位置を確認できないという不具合があった。そのため、外部から高圧洗滌液を給排するバルブの切り替えが適確に行えず、洗滌むらを発生したり、洗滌液の無駄が増えたりする傾向があった。
【０００４】
この発明はこのような問題点を解決することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、大径シリンダに第１ピストンを摺動自由に収装し、第１ピストンに連結した小径シリンダを大径シリンダの一端から摺動自由に突出させ、小径シリンダに第２ピストンを摺動自由に収装し、第２ピストンに連結した中空のピストンロッドを小径シリンダの一端から摺動自由に突出させ、ピストンロッドの先端に高圧洗滌液の噴射ノズルを取り付け、大径シリンダのピストン受圧面積の小さい方の室を洗滌液の加圧供給手段に接続する通路と、同じくピストン受圧面積の大きい方の室を加圧供給手段またはドレン側に接続する通路を設け、小径シリンダのピストン受圧面積の大きいほうの室と大径シリンダのピストンの受圧面積の大きいほうの室を連通する通路を第１ピストンに形成し、第１ピストンに第２ピストンを摺動自由に貫通してピストンロッドの軸穴に軸方向へ移動自由に挿入される中空ロッドを配設し、大径シリンダのピストンの受圧面積の小さい方の室と中空ロッドを連通する通路を設け、小径シリンダのピストン受圧面積の小さい方の室に洗滌液の供給圧を常に導く通路をピストンロッドに備える洗滌装置において、大径シリンダの端部に、第１ピストンに形成された前記通路を加圧供給手段またはドレン側に接続する通路として第１ポートと、大径シリンダのピストンの受圧面積の大きいほうの室を加圧供給手段またはドレン側に接続する通路として第２ポートを形成する一方、第１ピストンに形成された前記通路に小径シリンダ側から大径シリンダ側への洗滌液の流れを規制するチェックバルブを設け、このチェックバルブを第１ピストンの上死点位置で押し開いて第１ポートを第1ピストンに形成された前記通路に接続するインレット部を大径シリンダの端部に突設し、第１ポート、第２ポートの順に洗滌液圧を供給することにより、小径シリンダに対するピストンロッドの伸長、大径シリンダに対する小径シリンダの伸長を順に行う。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、第１ピストンと第２ピストンにそれぞれマグネットを内蔵し、マグネットに反応して第１ピストンと第２ピストンのストローク位置を検出する手段を大径シリンダの外周に配置する。
【０００７】
【作用】
この装置は洗滌対象のタンク上部の開口部外側に小径シリンダおよびピストンロッドの突出側をタンク内部へ向けて大径シリンダを立設させる。そして、小径シリンダおよびピストンロッドが最収縮位置にある初期状態において、大径シリンダの受圧面積の小さい方の室に外部から高圧洗滌液を供給すると、その供給圧で第１ピストンが上死点位置に抑えられる。大径シリンダの受圧面積の小さい方の室から洗滌液は第１ピストンの通路を介して中空ロッドへ供給され、ピストンロッドの軸穴を通してノズルから噴射される。
【０００８】
中空ロッドから洗滌液の供給圧は小径シリンダのピストン受圧面積の小さい方の室に導びかれる。この状態で第１ポートに外部から高圧洗滌液を供給すると、インレット部を介して小径シリンダの受圧面積の大きい方の室に洗滌液の供給圧が導かれ、第２ピストンは受圧面積の小さい方の室を縮小させる方向、すなわちピストンロッドの突出方向に摺動する。
【０００９】
小径シリンダからピストンロッドが完全に伸長したら、第１ポートへの洗滌液圧の供給を停止し、洗滌液圧を第２ポートを介して大径シリンダのピストン受圧面積の大きい方の室に供給すると、第１ピストンは受圧面積の小さい室を縮小させる小径シリンダの突出方向に摺動する。その際、第１ピストンが大径シリンダの端部から離れると、チェックバルブはインレット部から解放され、大径シリンダのピストン受圧面積の大きい方の室と小径シリンダのピストン受圧面積の小さい方の室を連通する通路を閉じる。
【００１０】
大径シリンダから小径シリンダが伸長したら、第２ポートをドレン側に切り替えると、第１ピストンが受圧面積の小さい方の室の供給液圧により、受圧面積の大きい方の室の液圧を排出しながら小径シリンダの収縮方向に摺動する。第１ピストンが最収縮位置に達すると、インレット部がチェックバルブを押し開いて小径シリンダのピストン受圧面積の大きい方の室と第１ポートを接続する。この状態で第１ポートをドレン側に切り替えると、第２ピストンが受圧面積の小さい方の供給液圧により、受圧面積の大きい方の室の液圧を排出しながらピストンロッドの収縮方向に摺動する。
【００１１】
したがって、ノズルはタンク内部を昇降しながら洗滌液を連続して噴射する。この場合、ピストンロッドと小径シリンダが順に伸縮するので、第１ピストンと第２ピストンにそれぞれマグネットを内蔵し、マグネットに反応するスイッチなど手段を大径シリンダの外周に配設すると、目視不能なタンク内部における噴射ノズルの最下位置を含むストローク位置を正確に検出できる。
【００１２】
【発明の実施形態】
図１，図２において、大径シリンダ１にその内部を２つの室Ａ，Ｂを画成するピストン２が摺動自由に収装される。ピストン２は小径シリンダ３の基端部外周にはめ付けられ、シリンダ３の基端を密封するシリンダヘッド４と共に第１ピストンを構成する。
【００１３】
小径シリンダ３は大径シリンダ１の一端でベアリング５を介して摺動自由に支持される。小径シリンダ３にその内部を２つの室Ｃ，Ｄに画成する第２ピストンとしてピストン６が摺動自由に収装され、ピストン６の片側に中空のピストンロッド７が連結される。ピストンロッド７は小径シリンダ３の一端でベアリング８を介して摺動自由に支持され、その先端に後述する係止部材１０およびコネクタ９を介して高圧洗滌液の噴射ノズル（図３の４３）が取り付けられる。
【００１４】
そして、大径シリンダ１のピストン受圧面積の大きい方の室Ａを外部に連通する第１ポート１１と第２ポート１２が、大径シリンダ１の基端を密封するシリンダヘッド１３に開口される。小径シリンダ３のシリンダヘッド４に大径シリンダ１のピストン受圧面積の大きい方の室Ａと小径シリンダ３のピストン受圧面積の大きい方の室Ｃを連通する通路１４が形成され、その室Ａ側の開口部に小径シリンダ３から大径シリンダ１への洗滌液圧の流れを規制するチェックバルブ１５が収装される。１６〜１８は加工穴を塞ぐプラグを示す。
【００１５】
噴射ノズルへ洗滌液を供給するため、小径シリンダ３の基端部にピストン６を貫通してピストンロッド７の軸穴７ａに挿入可能な中空ロッド１９が立設され、大径シリンダ１の受圧面積の小さい方の室Ｂと中空ロッド１９の内部を連通する通路２０が設けられる。なお、ピストン６の下死点位置においても、中空ロッド１９はピストンロッド７の軸穴７ａに挿入部分が残る長さを備えるものとする。
【００１６】
チェックバルブ１５は円錐部を持つバルブ１５ａと、その円錐部に対応する傾斜座面を形成するバルブシート１５ｂと、バルブシート１５ｂの軸穴に貫通する小径部１５ｃと、バルブ１５ａの軸部をバルブシート１５ｂに対して進退自由に支持するバルブガイド１５ｄと、バルブを閉じ方向へ付勢するスプリング１５ｅを備えるもので、小径シリンダ３の最収縮位置で後述するインレット部２１に小径部１５ｃが押されると、バルブシート１５ｂからバルブ１５ａが後退して第１ポート１１と通路１４を接続する。
【００１７】
小径シリンダ３のシリンダヘッド４にチェックバルブ１５などの脱落を抑えるヘッドカバー２２が締結される。ヘッドカバー２２を貫通する穴２３が形成され、この穴２３に挿入可能なインレット部２１を備えるバルブカバー２４が大径シリンダ１のシリンダヘッド１３に取り付けられる。インレット部２１の先端に複数の小孔が開口され、バルブカバー２４にこれら小孔を第１ポート１１に連通する通路２５が形成される。
【００１８】
大径シリンダ１にピストン２のストロークを規制するストッパ機能を備える延長部２６が連結され、大径シリンダ１のピストン受圧面積の小さい方の室Ｂを外部に連通する通路２７が開口される。ピストンロッド７には小径シリンダ３のピストン受圧面積の小さい方の室Ｄに軸穴７ａから洗滌液の供給圧を導くための通路３０が形成される。この延長部２６にカバー２８がさらに連結され、ピストン２およびピストン６が共に上死点位置にあるピストンロッド７の最収縮位置で、ピストンロッド７の先端部に設けた係止部材１０を拘束するエンドロック機構２９が配置される。
【００１９】
そして、この装置はタンク上部の開口部外側に小径シリンダ３およびピストンロッド７の突出側をタンク内部に向けて大径シリンダ１を立てた状態で取り付けられ、図３のように大径シリンダ１の延長部２６の通路２７は洗滌液の加圧供給手段としてのポンプ（図示せず）にバルブ３２を介して配管接続される。また、大径シリンダ１のシリンダヘッド１３の第１ポート１１と第２ポート１２はバルブ３２下流とドレン３３側にそれぞれオリフィス３４，３５、３６，３７とバルブ３８，３９、４０，４１を介して配管接続される。
【００２０】
小径シリンダ３およびピストンロッド７が最収縮位置にある初期状態において、バルブ３２を開いて大径シリンダ１の受圧面積の小さい方の室Ｂに高圧洗滌液を供給すると、その供給圧でピストン２が上死点位置に抑えられる。大径シリンダ１の受圧面積の小さい方の室Ｂから洗滌液は通路２０を介して中空ロッド１９へ供給され、ピストンロッド７の軸穴７ａを通してノズル４３から噴射される。また、中空ロッド１９から洗滌液の供給圧はピストンロッド７の通路３０を介して小径シリンダ３のピストン受圧面積の小さい方の室Ｄに導びかれる。
【００２１】
この状態でバルブ３８を開いて第１ポート１１に洗滌液圧を供給すると、インレット部２１を介して小径シリンダ３の受圧面積の大きい方の室Ｃに供給圧が導かれ、ピストン６は受圧面積の小さい方の室Ｄを縮小させる方向、すなわちピストンロッド７の突出方向に摺動する。そして、図４のようにピストンロッド７が小径シリンダ３から完全に伸長したら、バルブ３８を閉じて第１ポート１１への洗滌液圧の供給を停止する一方、バルブ４０を開いて洗滌液圧を第２ポート１２を介して大径シリンダ１のピストン受圧面積の大きい方の室Ａに供給すると、ピストン２は受圧面積の小さい室Ｂを縮小させる小径シリンダ３の突出方向に摺動する。その際、小径シリンダ３のシリンダヘッド４が大径シリンダ１のシリンダヘッド１３から離れると、チェックバルブ１５がインレット部２１から解放されて通路１４を閉じるため、ピストンロッド７は小径シリンダ３の最伸長位置に保持される。
【００２２】
図５のように小径シリンダ３が大径シリンダ１から完全に伸長したら、第２ポート１２をドレン側に切り替えるため、バルブ４０を閉じてバルブ４１を開くと、ピストン２が受圧面積の小さい方の室Ｂの洗滌液圧により、受圧面積の大きい方の室Ａの液圧を排出しながら小径シリンダ３の収縮方向に摺動する。シリンダヘッド４が最収縮位置に達すると、インレット部２１がチェックバルブ１５を押し開いて小径シリンダ３のピストン受圧面積の大きい方の室Ｃと第１ポート１１を接続する。この状態でバルブ３９を開いて第１ポート１１をドレン側に切り替えると、小径シリンダ３のピストンが受圧面積の小さい方の室Ｄの供給液圧により、受圧面積の大きい方の室Ｃの液圧を排出しながらピストンロッド７の収縮方向に摺動する。ピストンロッド７が最収縮位置に達したら、バルブ３９を閉じると１サイクルの洗滌が終了する（図３参照）。同時に、バルブ３２を閉じると噴射ノズル４３への洗滌液の供給が停止される。なお、ピストンロッド７および小径シリンダ３のストローク速度はそれぞれオリフィス３４，３５、３６，３７で設定される。
【００２３】
したがって、ノズル４３はタンク内部を昇降しながら、洗滌液を連続して噴射するため、タンク内部を効率よく洗滌することができる。この場合、ピストンロッド７と小径シリンダ３が順に伸縮するため、ピストン６とシリンダヘッド４にそれぞれマグネット４５，４６を内蔵し、大径シリンダ１の外周にピストン６，２の上死点位置と下死点位置でそれぞれマグネット４５，４６に反応するスイッチ５０〜５３を配置すると、バルブ３８〜４１の切り替えに必要なタンク内部における噴射ノズルの最下位置を含むストローク位置を正確に検出できる。その結果、バルブ３８〜４１を電磁弁で構成し、これらの切り替えをスイッチ５０〜５３に応じて自動制御することも可能になる。
【００２４】
【発明の効果】
以上要するにこの発明によれば、大径シリンダに対する小径シリンダの伸縮と小径シリンダに対するピストンロッドの伸縮を順に行えるようにしたので、目視不能なタンク内部における噴射ノズルの最下位置を含むストローク位置を適確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】洗滌装置の全体的な断面図である。
【図２】その一部分の断面図である。
【図３】外部の配管を含む構成図である。
【図４】１段目の作動説明図である。
【図５】２段目の作動説明図である。
【符号の説明】
１  大径シリンダ
２，６  ピストン
３  小径シリンダ
４，１３  シリンダヘッド
５，８  ベアリング
７  ピストンロッド
７ａ  軸穴
１１  第１ポート
１２  第２ポート
１４，２０，２７，３０  通路
１５  チェックバルブ
１９  中空ロッド
２１  インレット部
３２，３８〜４１  バルブ
３４〜３７  オリフィス
４３  噴射ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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