(57)【要約】【課題】管路の内面を清掃するにあたり、管路が長い場合でも管路の内面を清掃できる清掃装置を提供すること。【解決手段】清掃装置１は、第１洗浄部材１１が棒状の第１支持部材１２の第１端部に取り付けられた複数の第１洗浄体１０と、第１洗浄部材１１よりも比重が大きい第２洗浄部材２１が棒状の第２支持部材２３の第１端部に取り付けられた複数の第２洗浄体２０と、を含む。清掃装置１は、複数の第１支持部材１２の第２端部及び複数の第２支持部材２３の第２端部が結合している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１洗浄部材が棒状の第１支持部材の第１端部に取り付けられた複数の第１洗浄体と、
前記第１洗浄部材よりも比重が大きい第２洗浄部材が棒状の第２支持部材の第１端部に取り付けられた複数の第２洗浄体と、を含み、
複数の前記第１支持部材の第２端部及び複数の前記第２支持部材の第２端部が結合している、清掃装置。
【請求項２】
複数の前記第１洗浄体及び複数の前記第２洗浄体は、それぞれの前記第２端部が結合している部分を中心に、放射状に配置されている、請求項１に記載の清掃装置。
【請求項３】
前記第２洗浄部材の前記第２支持部材側は、その反対側よりも液体を通しにくい、請求項１又は請求項２に記載の清掃装置。
【請求項４】
前記第１洗浄部材は、前記第１支持部材が延在する方向から見たときの形状が多角形であり、前記第２洗浄部材は、前記第２支持部材が延在する方向から見たときの形状が多角形である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の清掃装置。
【請求項５】
複数の前記第１洗浄部材の群が、複数の前記第２端部が結合している部分を中心として対称の位置に配置され、
複数の前記第２洗浄部材の群が、複数の前記第２端部が結合している部分を中心として対称の位置に配置される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、清掃装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
管路の内面を清掃する装置としては、例えば、特許文献１に記載されたようなものが知られている。また、容器の内面を清掃するものとしては、例えば、特許文献２に記載されたようなものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／０８８４３２号公報
【特許文献２】実開平１−０８２８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、発電所又は工場等のプラントに水を取り込んだり、プラントから水を排出したりする場合、導水路が用いられる。導水路内の流れを解析するため、導水路のモデルを作成し、実験することが行われる。実験を繰り返すと、導水路のモデルの内面に汚れが蓄積されて、導水路の内面の粗度が想定していた値よりも粗くなってしまい、導水路内の流れが正しく模擬できない可能性がある。このため、導水路の内面を清掃できる装置が求められている。
【０００５】
特許文献１に記載された装置は、管路の内面と接触するため、清掃対象のチューブが長い場合、全体を清掃することは困難である。特許文献２に記載された洗浄材は、瓶に投入して使用するものであるが、これを例えば水とともに導水路に流したとしても、限られた部分にしか洗浄材が接触しない可能性があり、管路の内面を清掃できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、管路の内面を清掃するにあたり、管路が長い場合でも管路の内面を清掃できる清掃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】
【０００７】
本発明は、第１洗浄部材が棒状の第１支持部材の第１端部に取り付けられた複数の第１洗浄体と、前記第１洗浄部材よりも比重が大きい第２洗浄部材が棒状の第２支持部材の第１端部に取り付けられた複数の第２洗浄体と、を含み、複数の前記第１支持部材の第２端部及び複数の前記第２支持部材の第２端部が結合している、清掃装置である。
【０００８】
複数の前記第１洗浄体及び複数の前記第２洗浄体は、それぞれの前記第２端部が結合している部分を中心に、放射状に配置されていることが好ましい。
【０００９】
前記第２洗浄部材の前記第２支持部材側は、その反対側よりも液体を通しにくいことが好ましい。
【００１０】
前記第１洗浄部材は、前記第１支持部材が延在する方向から見たときの形状が多角形であり、前記第２洗浄部材は、前記第２支持部材が延在する方向から見たときの形状が多角形であることが好ましい。
【００１１】
複数の前記第１洗浄部材の群が、複数の前記第２端部が結合している部分を中心として対称の位置に配置され、複数の前記第２洗浄部材の群が、複数の前記第２端部が結合している部分を中心として対称の位置に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、管路の内面を清掃するにあたり、管路が長い場合でも管路の内面を清掃できる清掃装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係る清掃装置を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る清掃装置が備える第１洗浄体及び第２洗浄体を示す図である。
【図３】図３は、結合部の変形例を示す図である。
【図４】図４は、第２洗浄部材の一例を示す側面図である。
【図５】図５は、図４のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係る清掃装置が配管内を清掃する状態の一例を示す図である。
【図７】図７は、配管内の平均流速と配管の内面の粗度係数との関係を示す図である。
【図８】図８は、粗度係数の違いによる配管内の平均流速の違いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る清掃装置を示す図である。図２は、本実施形態に係る清掃装置が備える第１洗浄体及び第２洗浄体を示す図である。図３は、結合部の変形例を示す図である。清掃装置１は、例えば、液体若しくは気体等の流体等が通過する配管（管路）又は水が通過する導水路等の内面を清掃する際に用いられる。例えば、配管の内面を清掃する場合、清掃装置１は、配管の一端部から配管内に設置される。配管の一端から配管内に流体、例えば水を流すと、その流れによって清掃装置１が配管内を流れる。その過程で、清掃装置１は、配管の内面を清掃する。
【００１６】
清掃装置１は、第１洗浄体１０と、第２洗浄体２０とを含む。第１洗浄体１０は、第１洗浄部材１１と、第１支持部材１２とを含む。第１支持部材１２は棒状の部材である。本実施形態において、第１支持部材１２は、長手方向と直交する平面で切ったときの断面が円形であるが、断面の形状は円形に限定されるものではない。図２に示すように、第１洗浄部材１１は、第１支持部材１２の第１端部１２ＴＡに取り付けられている。第１洗浄部材１１は、例えば、スポンジ若しくはウレタンフォームのような多孔質体又はブラシ等である。第１洗浄部材１１は、洗浄に適したものであれば、前述したものには限定されない。本実施形態において、第１洗浄部材１１にはスポンジが用いられる。
【００１７】
第２洗浄体２０は、第２洗浄部材２１と、第２支持部材２３とを含む。第２支持部材２３は棒状の部材である。本実施形態において、第２支持部材２３は、長手方向と直交する平面で切ったときの断面が円形であるが、断面の形状は円形に限定されるものではない。図２に示すように、第２洗浄部材２１は、第２支持部材２３の第１端部２３ＴＡに取り付けられている。第２洗浄部材２１は、第１洗浄部材１１よりも比重が大きい。第２洗浄部材２１は、例えば、スポンジ若しくはウレタンフォームのような多孔質体又はブラシ等である。第２洗浄部材２１は、洗浄に適したものであれば、前述したものには限定されない。本実施形態において、第２洗浄部材２１にはスポンジが用いられる。
【００１８】
本実施形態において、第２洗浄部材２１は、第２支持部材２３側が、その反対側よりも液体を通しにくくなっている。本実施形態では、第２洗浄部材２１の第２支持部材２３側に、液体を通しにくい膜２２が設けられている。膜２２は、第２洗浄部材２１よりも液体を通しにくい材料である。膜２２は、例えば、ビニール、ポリエチレン樹脂等の膜であり、接着剤等によって第２洗浄部材２１に取り付けられる。膜２２は、第２洗浄部材２１よりも液体を通しにくければよく、このような材料に限定されるものではない。また、第２洗浄部材２１にスポンジ又はウレタンフォーム等の多孔質体を用いる場合、第２支持部材２３側の空隙率を、その反対側よりも小さくしてもよい。このような構造により、第２洗浄部材２１は、第２支持部材２３側の方がその反対側よりも液体を通しにくくなる。
【００１９】
図１及び図２に示すように、清掃装置１は、複数の第１洗浄体１０と複数の第２洗浄体２０とを備えている。図２に示すように、複数の第１洗浄体１０及び複数の第２洗浄体２０は、複数の第１支持部材１２の第２端部１２ＴＢ及び複数の第２支持部材２３の第２端部２３ＴＢが結合している。これらが結合している部分を、適宜、結合部３０と称する。図１に示すように、清掃装置１は、複数の第１洗浄体１０と複数の第２洗浄体２０とは、結合部３０を中心に、放射状に配置されている。このような構造により、清掃装置１は、洗浄対象の配管内を転がりながら、第１洗浄体１０の第１洗浄部材１１と、第２洗浄体２０の第２洗浄部材２１とが配管の内面と接触して洗浄する。また、配管の内面に沿って第１洗浄部材１１及び第２洗浄部材２１が配置されることになるので、内面の汚れを落としやすくなる。
【００２０】
図３に示す結合部３０Ａのように、支持部材に複数の第１支持部材１２の第２端部１２ＴＢ及び複数の第２支持部材２３の第２端部２３ＴＢが取り付けられるようにしてもよい。
【００２１】
清掃装置１は、第１洗浄体１０と複数の第２洗浄体２０とが、結合部３０を中心に、放射状に配置されて、全体が略球形となっている。このため、配管等に投入した場合、流体（本実施形態では液体であり、例えば水）の流れによって配管内を転がりやすくなるので、配管の入口から出口まで確実に移動できる。このため、長い配管であっても、途中で清掃装置１が停止する可能性を低減できる。
【００２２】
図２に示すように、第１洗浄部材１１は、洗浄面１１Ｐとこれに交差（本実施形態では略直交）する側部１１Ｓとを有している。洗浄面１１Ｐと側部１１Ｓとが接続する部分は角部ＥＧとなっている。第２洗浄部材２１は、洗浄面２１Ｐとこれに交差（本実施形態では略直交）する側部２１Ｓとを有している。洗浄面１１Ｐと側部１１Ｓとが接続する部分は角部ＥＧとなっている。洗浄対象の配管内を清掃装置１が転がるときに、第１洗浄部材１１の角部ＥＧ及び第２洗浄体２０の角部ＥＧが配管の内面に接触するので、汚れを剥がす作用により配管の内面の汚れをより落としやすくなる。
【００２３】
本実施形態において、第１洗浄部材１１の洗浄面１１Ｐ及び第２洗浄部材２１の洗浄面２１Ｐは平面であるが、曲面であってもよい。この場合、第１洗浄部材１１の洗浄面１１Ｐ及び第２洗浄部材２１の洗浄面２１Ｐを、清掃装置１が用いられる配管の内面の形状に合わせた曲面とすることにより、清掃装置１は配管内を移動しやすくなる。また、洗浄面１１Ｐ及び洗浄面２１Ｐが配管の内面と接する面積が大きくなるので、清掃装置１は、汚れをより落としやすくなる。洗浄面１１Ｐ及び洗浄面２１Ｐを平面とすることにより、第１洗浄部材１１及び第２洗浄部材２１を製造しやすくなる。
【００２４】
図４は、第２洗浄部材の一例を示す側面図である。図５は、図４のＸ−Ｘ断面図である。図５に示すように、第２洗浄部材２１は、第２支持部材２３が延在する方向から見たときの形状が多角形（本実施形態では五角形）である。第１洗浄部材２１も、第１支持部材１２が延在する方向から見たときの形状が多角形（本実施形態では五角形）である。第１洗浄部材１１及び第２洗浄部材２１の形状は多角形（三角形、四角形、五角形、六角形、・・ｎ角形、ｎは１以上の整数）に限定されるものではないが、多角形とすることにより、図２に示す角部ＥＧが直線になるので、前述した汚れを剥がす作用がより有効に発揮される。バランスの面から、正多角形が好ましい。
【００２５】
第２洗浄体２０の第２洗浄部材２１は、図４及び図５に示すように、内部に錘２４を備えている。すなわち、第２洗浄部材２１が錘２４を包み込んでいる。このような構造により、第２洗浄部材２１の全体としての比重は、図１及び図２に示す第１洗浄部材１１よりも大きくなる。本実施形態において、第１洗浄部材１１及び第２洗浄部材２１の体積は同一であるので、第２洗浄部材２１の質量は、第１洗浄部材１１の質量よりも大きくなる。
【００２６】
このような構造により、清掃装置１は、質量が大きい部分と小さい部分とを有することになるので、配管内で水流を受けると転がりやすくなる。その結果、清掃装置１は、配管の内面を確実に清掃できるとともに、配管の入口から出口まで、より確実に移動することができる。
【００２７】
本実施形態において、図１に示すように、清掃装置１は、複数の第１洗浄部材１１の群が、結合部３０を中心として対称の位置に配置され、複数の第２洗浄部材２１の群が、結合部３０を中心として対称の位置に配置される。このようにすることで、清掃装置１は、質量が大きい部分と小さい部分とを差を大きくすることができるので、より転がりやすくなる。
【００２８】
本実施形態において、第１洗浄部材１１及び第２洗浄部材２１にスポンジのような多孔質体を用いる場合、第２洗浄部材２１の方が第１洗浄部材１１よりも空隙率が低い方が好ましい。多孔質体は、空隙率が低いと密度が高いため、強度も高くなる。本実施形態において、第２洗浄部材２１は錘２４を保持するため、空隙率が低い材料を用いた方が、錘２４をより確実に保持できるため好ましい。
【００２９】
本実施形態において、第１支持部材１２及び第２支持部材２３は、清掃装置１が清掃する対象の配管を流れる流体よりも密度が大きくなっている。このようにすることで、清掃装置１は、配管内の液体中に沈みやすくなるので、液体中で安定する。例えば、水（密度は１ｇ／ｃｍ３）を配管内に流す場合、第１支持部材１２及び第２支持部材２３には、例えば、アクリル樹脂（密度は１．１７ｇ／ｃｍ３〜１．２ｇ／ｃｍ３）を用いることができる。第１支持部材１２及び第２支持部材２３に用いられる材料はこれには限定されない。
【００３０】
第１支持部材１２及び第２支持部材２３は、表面が滑らかであってもよいが、表面に、例えば螺旋状の溝を設けることにより、水流を利用して清掃装置１を回転させるようにしてもよい。また、第１支持部材１２及び第２支持部材２３の長手方向における断面形状を、例えば翼型形状にすることで、水流を利用して清掃装置１に所定方向に向かう力を発生させたり清掃装置１を回転させたりしてもよい。さらに、複数の第１支持部材１２及び複数の第２支持部材２３の一部に対して、断面形状を異ならせたり、表面に溝等を設けたりしてもよい。このように、複数の第１支持部材１２及び複数の第２支持部材２３のうち少なくとも一つの形状、寸法及び表面の状態等を異ならせることにより、水流を利用して清掃装置１の回転を促進させたり、清掃装置１を配管の内面に押し付けたりすることができる。
【００３１】
図６は、本実施形態に係る清掃装置が配管内を清掃する状態の一例を示す図である。図６中の符号Ｗは、配管４０内を流れる液体（この例では水）の流れを示す。この液体の流れを、以下においては適宜水流Ｗと称する。配管４０内の清掃装置１は、第１洗浄部材１１及び第２洗浄部材２１が水流Ｗを受けて配管４０内を回転しながら移動する（図６の矢印Ｒで示す方向）。その過程で、第１洗浄部材１１及び第２洗浄部材２１が配管４０の内面４１に接触するので、内面の汚れ４２が清掃される。
【００３２】
第２洗浄部材２１は、前述したように第２支持部材２３側に膜２２を有する。この膜２２により、第２洗浄部材２１を通り抜ける水流Ｗが低減される。その結果、膜２２によって第２洗浄部材２１は、水流Ｗから受ける力を有効に利用できるので、配管４０内を転がりやすくなる。また、清掃装置１は、第２洗浄部材２１が集まった質量の大きい部分と、第１洗浄部材１１が集まった質量の小さい部分とを有しているので、水流Ｗを受けると、より配管４０内を転がりやすくなる。その結果、清掃装置１は、配管４０内を確実に移動することができる。
【００３３】
本実施形態において、清掃装置１の直径Ｄｂは、配管４０の内径Ｄｉと略同等であるが、内径Ｄｉよりも小さくなっている。このようにすることで、清掃装置１は、配管４０内を容易に移動しつつ、内面４１を清掃することができる。清掃装置１の直径Ｄｂは、配管４０の内径Ｄｉの８５％以上９８％以下が好ましく、９０％以上９５％以下がより好ましい。このような範囲とすれば、清掃装置１は、配管４０内を確実に移動しつつ、内面４１を清掃することができる。
【００３４】
清掃装置１の直径Ｄｂは、配管４０の曲がり具合によって決定されてもよい。例えば、配管４０の曲がり部の曲率半径が大きい場合、清掃装置１の直径Ｄｂは、配管４０の内径Ｄｉに近い方が、内面４１全体をより確実に清掃できる。配管４０の曲がり部の曲率半径が小さい場合、清掃装置１の直径Ｄｂは、前述した範囲の下限に近い方が、清掃装置１は曲がりを通過しやすくなるので好ましい。
【００３５】
清掃装置１の直径Ｄｂは、配管４０の内径Ｄｉが大きければこれに合わせて大きく、内径Ｄｉが小さければこれに合わせて小さくする。複数の内径Ｄｉの配管に対応できるよう、直径Ｄｂが異なる清掃装置１を用意してもよい。また、図１に示す第１支持部材１２及び第２支持部材２３に、長さを変更できる機構を設けてもよい。このようにすれば、第１支持部材１２及び第２支持部材２３の長さを変更することにより清掃装置１の直径Ｄｂを変更できるので、複数の内径Ｄｉの配管に対して、１つの清掃装置１で対応できる。
【００３６】
本実施形態において、配管４０の内側の断面は円形であるが、これ以外の形状であっても清掃装置１を用いて清掃可能である。例えば、配管４０の内側の断面が楕円形、トンネルの断面形状であってもよい。
【００３７】
図７は、配管内の平均流速と配管の内面の粗度係数との関係を示す図である。例えば、図６に示す配管４０の内面４１に汚れ４２が付着すると、内面４１が粗くなる。粗度係数ｎは、表面の粗さを示す尺度であり、粗度係数ｎが大きくなると表面は粗くなる。図７に示すように、配管４０内の平均流速Ｖａｖは、粗度係数ｎが大きくなるにしたがって遅くなる。
【００３８】
図８は、粗度係数の違いによる配管内の平均流速の違いを示す図である。図８の実線は、粗度係数ｎが大きい場合の結果であり、一点鎖線は実線の場合よりも粗度係数ｎが小さい場合の結果である。粗度係数ｎが小さい場合と大きい場合とを比較すると、図８に示すように、配管４０内の平均流速Ｖａｖは前者の方が大きくなる。前述した配管４０の内面４１に付着した汚れ４２が増加すると、内面４１の粗さも粗くなるため粗度係数ｎも大きくなる。その結果、配管４０の内面４１の汚れ４２が増加する程、配管４０内の平均流速Ｖａｖも小さくなる。
【００３９】
例えば、導水路内の流れを解析するため、導水路のモデル（以下、適宜水理模型という）を作成し、実験する場合、実験を繰り返すと、水理模型の内面に水垢及び汚れが蓄積されて、導水路の内面の粗度が想定していた値よりも粗くなってしまい、導水路内の流れが正しく模擬できない可能性がある。水理模型は、長さが長いものもあることから、入口又は出口から清掃できる範囲は限られる。また、水理模型の中には、高い位置精度が要求されるものもあることから、分解して清掃すると、再度の組み立てに多くの手間を要する。
【００４０】
清掃装置１は、水理模型の管路にその一端部から投入して水を流せば、他端部まで流れる過程で、水理模型の内面を清掃することができる。このように、清掃装置１は、管路が長い場合又は管路分解することが好ましくない場合等に好適である。本実施形態においては、清掃装置１を用いて水理模型を清掃する例を説明したが、清掃装置１は、水理模型の清掃以外にも適用することができる。
【００４１】
清掃装置１は、複数の第１洗浄部材１１と、これよりも比重の大きい複数の第２洗浄部材２１とを用い、連結部を中心としてこれらを放射状に配置した球状の構造体である。このような清掃装置１を用いて管路の内面を清掃すると、清掃装置１が管路内を水流によって転がりながら移動する過程で、管路の内面の汚れを剥がして、下流側まで移動する。このため、清掃装置１は、管路が長い場合でも管路の内面を清掃することができる。
【００４２】
以上、本実施形態を説明したが、前述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  清掃装置
１０  洗浄体
１１  第１洗浄部材
１１Ｐ  洗浄面
１１Ｓ  側部
１２  第１支持部材
１２ＴＡ  第１端部
１２ＴＢ  第２端部
２０  第２洗浄体
２１  第２洗浄部材
２１Ｐ  洗浄面
２１Ｓ  側部
２２  膜
２３  第２支持部材
２３ＴＡ  第１端部
２３ＴＢ  第２端部
２４  錘
３０、３０Ａ  結合部
４０  配管
４１  内面
ＥＧ  角部
Ｗ  水流
【図１】
2015150551.tif 000003
【図２】
2015150551.tif 000004
【図３】
2015150551.tif 000005
【図４】
2015150551.tif 000006
【図５】
2015150551.tif 000007
【図６】
2015150551.tif 000008
【図７】
2015150551.tif 000009
【図８】
2015150551.tif 000010