(57)【要約】【解決手段】管状部材の外面から付着物を除去するスクレーパであり、管状部材の外面に接触するように構成された連結する複数の弾性セグメントを有している。隣接するセグメントの各対は、湾曲部を介して接続されている。弾性セグメントは、対向する円環状の板の対の間に位置決めされて挿入される。円環状の板は、複数のスペーサで互いに接続されており、それらスペーサは、板の外端及びセグメントの弦の近くに配置される。セグメントの弦は、多数のセグメントが、外側に変形するように、軸に沿った開口の周りに分布している。これによって、変形したセグメントの弾性が、それを内側に、管状部材に向かって押す。スクレーパが軸方向に動くと、管状部材が掃除される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状部材の外側から付着物を除去するスクレーパであって、
ａ．互いに位置決めされており、離間した第１及び第２の円環状の板と、
ｂ．第１及び第２の円環状の板の間に共に位置決めされて装着されたスクレーパカートリッジとを具えており、
スクレーパカートリッジは、複数の弾性ワイヤアセンブリを具えており、それら弾性ワイヤアセンブリは、管状部材の外径よりも小さい径を有する開口を規定するように配置されており、
複数の弾性ワイヤアセンブリの各々は、少なくとも３つの一体的に連結された一連の弾性セグメントを有する弾性ワイヤで構成されており、
それら弾性セグメントは、隣接する弾性セグメントの間にある湾曲部によって規定されており、
少なくとも１つの弾性セグメントは、開口を通って配置される管状部材の外側表面と変形して接触するように、カートリッジ内に位置決めされている、スクレーパ。
【請求項２】
弾性ワイヤアセンブリの各々は、少なくとも３つ弾性セグメントで構成されている、請求項１に記載のスクレーパ。
【請求項３】
弾性ワイヤアセンブリの各々は、隣接する弾性ワイヤアセンブリから角度φのずれがあり、その角度φは約１０度である、請求項２に記載のスクレーパ。
【請求項４】
湾曲部は、約６０度の角度を形作る、請求項１に記載のスクレーパ。
【請求項５】
管状部材の外側から付着物を除去するスクレーパであって、
ａ．互いに位置決めされており、離間した第１及び第２の円環状の板と、
ｂ．第１及び第２の円環状の板の各々の内側表面の外端に配置された複数のスペーサと、
ｃ．第１及び第２の円環状の板の間に共に位置決めされて装着されたスクレーパカートリッジとを具えており、
スクレーパカートリッジは、複数の弾性ワイヤアセンブリを具えており、それら弾性ワイヤアセンブリは、管状部材の外径よりも小さい径を有する開口を規定するように配置されており、
複数の弾性ワイヤアセンブリの各々は、少なくとも３つの一体的に連結された一連の弾性セグメントを有する弾性ワイヤで構成されており、
それら弾性セグメントは、隣接する弾性セグメントの間にある湾曲部によって規定されており、
少なくとも１つの弾性セグメントは、開口を通って配置される管状部材の外側表面と変形して接触するように、カートリッジ内に位置決めされている、スクレーパ。
【請求項６】
スペーサが着脱自在である、請求項５に記載のスクレーパ。
【請求項７】
弾性ワイヤアセンブリの各々は、隣接する弾性ワイヤアセンブリから角度φのずれがあり、その角度φは約１０度である、請求項５に記載のスクレーパ。
【請求項８】
湾曲部は、約６０度の角度を形作る、請求項５に記載のスクレーパ。
【請求項９】
弾性ワイヤは、約１万乃至２万インチの寸法を有する、請求項１に記載のスクレーパ。
【請求項１０】
弾性ワイヤは、約１万乃至２万インチの寸法を有する、請求項５に記載のスクレーパ。
【請求項１１】
弾性ワイヤの横断面は、円形又は多角形である、請求項１に記載のスクレーパ。
【請求項１２】
弾性ワイヤの横断面は、円形又は多角形である、請求項５に記載のスクレーパ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、スケール(scale)、錆、有機付着物、及び無機付着物を管状部材の外面から取り除く装置の改良に関している。本発明は、より詳細には、流体の殺菌及び光化学反応の発生に使用される紫外線ランプを収納する石英スリーブの外側表面を掃除する装置の目詰まりを低減する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有害なバクテリアやウイルスを含む可能性のある水を処理するために紫外線(ＵＶ)ランプが使用された最初の時期に、ランプの外側表面に、水中の不純物が被覆することが知られていた。例えば、ＵＶランプが水中に沈められている場合、保護用の石英スリーブ内にあるＵＶランプの大部分は水に入ってしまう。このような種類のＵＶランプは、ランプの種類に応じて、４０℃から８００℃の表面温度で動作する。水は、カルシウム、マンガン、及び鉄などの不純物を含んでおり、それらは、石英スリーブに収納されているランプにより生じる熱によって、石英スリーブの表面上に析出してしまう。このような析出によって、水を殺菌する又は化学反応を促進する紫外線が水に届くことが妨げられてしまう。物質の積み重なりが非常に顕著になると、全ての紫外線が吸収されて、ランプで生成された紫外線以外の波長の光が、石英スリーブの外側表面の微生物の成長を促進してしまう。石英スリーブ上のこのようなコーティングによって、ある種の面内(in-plane)掃除システムや、ＵＶユニットを分離及び分解して手作業で掃除することが必要とされる。ＵＶランプを囲う石英管の掃除は、このような機器を製造する主要な機会となってきた。様々なスクレーパ、ブラシ、超音波洗浄、面内酸洗浄、空気洗浄、及び化学物質が、この問題を解決するために提案されてきた。
【０００３】
従来のスクレーパ又はワイパは、通常、フェルト、ゴム、金属、プラスチック又はテフロン(登録商標)で形成された部分を含んでおり、石英管の長さ方向に、若しくは石英管の周囲で押し引きされる。これら従来のシステムは、この目的を達成する様々な方法を説明する。スクレーパに関する米国特許第１,９９８,０７６号は、１９３５年にH.M.Creightonらに与えられた。このスクレーパは、石英スリーブに対して押し付けられ、中心にあるランプと共に、一組のギアで駆動される。H.M.Creightonらのワイパの改良が引き続きなされた。１９６５年に、S.Ellnerは、ギアを伴った外部モータを用いて、加圧されたＵＶシステムの内部にある石英管(米国特許第３,１８２,１９３号)の長さ方向にスクレーパを押し下げることを行った。米国特許第３,３３６,０９９号において、J.Czulakらは、石英管の長さ方向に沿って、水の流れにより駆動するワイパを説明した。G.W.Robertsonも、水の流れを利用して、石英管の長さ方向に浮遊ワイパを駆動した。それは、石英管に沿って移動する際に回転するフィンを有していた。１９６５年に、A.Youngは、シングルエンドの石英管の長さ方法に、ワイパを手動で押すためのプランジャを伴ったワイパーシステムについて、米国特許第３,４６２,５９７号を受けた。そのワイパは、テフロン(登録商標)で作製されていた。H.Boehmeは、１９９０年にほぼ同じシステムについて特許を受けた。１９６５年に、D.E.Wiltroutは、石英管の長さ方向にワイパを押す油圧手段について、米国特許第３,５６６,１０５号を受けた。A.F.McFarlandら(１９６５年の米国特許第３,１８２,１９１号)、R.W.Hippen(１９７１年の米国特許第３,５６２,５２０号)、D.G.Hagger及びR.L.Petersen(１９９３年の米国特許第５,２２７,１４０号)は、水の流れが止まった場合に、バネを用いて、休止位置にワイパを戻した。米国特許第４,３６７,１４０号にて、M.D.Woodは、１つのアセンブリを用いてＵＶアレイの全てを掃除する場合におけるワイパのアイデアを詳しく述べた。例えば、その特許の図３を参照のこと。このシステムは、石英スリーブの破損に至る耐性の問題によって成功しなかった。米国特許第５,５２８,０４４号は、非常に薄い金属の平坦な片から作られたワイパ(その特許の図１)について、１９９６年に、J.A.Hutchisonに付与された。そのワイパの内周には、小さな切れ目があって、石英管に沿って動く際にワイパが曲がった。
【０００４】
R.L.Petersonは、ステンレス鋼の粉(filings)又はウールが満たされたカートリッジを用いたワイパ(その特許の図６)について、１９９６年に米国特許第５,５０１,８４３号を受けた。
【０００５】
加圧されたＵＶシステム内で(R.M.G.Boucher 米国特許第３,６７２,８２３号、E.A.Pedziwiatr 米国特許第４,７２８,３６８号、J.M.Maarschalkerweerd 米国特許第５,５３９,２０９号)、半加圧された(semi-puressurized)ＵＶシステム内で(S.Ellner 米国特許第４,３５８,２０４号)、及びＵＶプローブ内で(J.M.Maarschalkerweerd 米国特許第５,５３９,２１０号)、超音波を用いて石英スリーブを掃除することについて特許がなされた。排水用のＵＶシステムを掃除するのに使用される超音波システムは、効果的ではなかった(米国環境保護庁、１９８６年)。
【０００６】
米国特許第５,１３３,９４５号は、加圧されたＵＶシステム内の石英スリーブを掃除するブラシの使用について、１９９２年に、Hallettらに与えられた。１９９３年には、ドイツ国意匠ＤＥ３７１０２５０号が、石英スリープと加圧されたＵＶユニットの内側表面とをブラシを用いて掃除することについて、W.Stellrechtらに与えられた。
【０００７】
S.Ellnerには、１９７８年、１９９０年及び１９９４年に、米国特許４,１０３,１６７号、米国特許４,８９９,０５６号及びＲｅ３４,５１３号が夫々与えられた。これら特許は、再循環システムに配置される石英スリーブの掃除に、又は、導管の外へＵＶモジュールを持ち上げた後に石英スリーブを掃除する際に、酸を用いることに関している。これらの方法の全ては、ＵＶシステムを点検外とすることを必要とした。P.Binotは、酸と空気注入システムとを用いて、加圧されたＵＶシステムを掃除することについて、１９９７年に、米国特許第５７２５７５７号を与えられた。
【０００８】
P.Schuerchらは、汚水を殺菌する垂直ランプ式ＵＶシステムに関する空気洗浄システムについて、１９９４年に、米国特許第５,３３２,３８８号を与えられた。
【０００９】
J.M.Maarschalkerweerdは、半加圧のＵＶシステム内の石英スリーブを掃除する化学的及び機械的方法について、１９９５年に米国特許第５,４１８,３７０号を与えられた。石英スリーブはスリーブと接して、そのスリーブ内の酸はあらゆる無機物を溶かし、スリーブ前部にあるシールは、あらゆる付着物をこすり取る。この掃除システムは、石英スリーブに沿ってスリーブが移動するように変更された。E.Ishiyamaは、水平なランプを有する開導管型並流式(open channel parallel flow)ＵＶシステム内の石英スリーブを掃除する化学的及び機械的方法を発明し、１９９９年に米国特許第５,８７４,７４０号を与えられた。酸洗浄剤は、連続的に補給される必要がある。
【００１０】
２００２年の８月１３日に、Wang及びSotirakosに米国特許第６,４３２,２１３Ｂ２号が与えられた。この特許は、管状部材の外面から付着物を除去するスクレーパに関している(この特許の図１を参照)。このスクレーパは、内側に開いた環状の窪みと軸方向に位置決めされた２つの開口とを有する外側ジャケットを規定する要素と、スクレーパ要素とを含んでいる。このスクレーパ要素は、円状ではない細長い弾性ワイヤで形成されており、一体的に連結された一連の弾性セグメントを規定するように曲げられている。隣接するセグメントの各対は、屈曲部又は湾曲部を介して接続されている。外側ジャケットを精密に機械加工する必要があるので、このスクレーパを作製するのは高価である。さらに、このスクレーパは非常に効果的である一方で、汚水を処理するＵＶシステムの石英スリーブに用いられると、外側ジャケットの内側が、有機物、砂及びその他の物質で目詰まりする傾向がある。このスクレーパが使用可能なＵＶシステムの例は、米国特許第５,００６,２４４号、同第４,４８２,８０９号、同第４,７５７,２０５号及び同第６,２３１,８２０Ｂ１号に示されている。汚水の流れがこれらＵＶシステム内のランプに平行であって、スクレーパに垂直であると、破片がスクレーパのワイヤで捕獲される。スクレーパの外周が閉じているので、この破片は流れ出ない。この破片又は砂は、除去作業によって、外周が閉じた外側ジャケットの内側に度々ぎっしり詰まり、スクレーパの働きを邪魔する。
【００１１】
従って、本発明の目的は、米国特許第６,４３２,２１３Ｂ２号の弾性ワイヤの湾曲したセグメントの利点を用いる一方で、その不利益を有さないスクレーパを与えることである。本発明のさらなる目的は、比較的廉価で製造でき、ＵＶ石英ハウジングに用いる効果的なスクレーパを与えることである。
【発明の開示】
【００１２】
本発明は、外側の円筒状の壁部をスクレーパから取り除くことで目詰まりの問題を解決する。これによって、有機物、破片、砂などがスクレーパから追い出されて、点検間の時間間隔が長くなる。
【００１３】
中空の円筒が、２枚の板に置き換えられる。これらの板の各々は、円筒形の開口を有している。これらの板は、機械加工を必要とせずに、金属、又はＵＶ耐性プラスチックの板を打ち抜いて作ることができる。
【００１４】
概して、本発明のスクレーパは、共に位置決めされ、離間した円環状の第１板と第２板ろを具えており、各々の板の内径は、スクレーパで掃除される管の外径よりも若干大きい。実際には、円環状の板の開口は十分に大きくされて、それらの間に挿入されたスクレーパカートリッジは、掃除中に管に嵌まると、各々の開口に及ぶのが好ましい。それら板は、スペーサを用いることなく、又は、少なくとも１個のスペーサが、その外端にて各円板の内側表面に装着されることで、離間した関係で維持される。
【００１５】
スクレーパカートリッジは、離間した円環状の第１板と第２板の間に配置されており、複数の細長い弾性ワイヤアセンブリを具えている。各ワイヤアセンブリは、一体的に連結された一連の弾性ワイヤセグメントで規定されている。隣接するセグメントの各対は、湾曲部を介して接続されている。現在において好ましい本発明の実施例では、各アセンブリは、３つのセグメントを具えており、それらセグメントは、掃除される管の表面に当たって軸方向に変形するように構成されている。この実施例では、セグメントの湾曲角度は略６０度である。しかしながら、本発明の他の実施例では、１つのセグメントが、掃除される管と十分に接する関係を維持するならば、セグメントの数は変更されてもよく、湾曲角度が大きくされてもよい。複数のワイヤアセンブリは、スクレーパカートリッジを構成し、スクレーパカートリッジの内径は、掃除される管の外径よりも若干小さくされる。このような構成によって、掃除する管と接するアセンブリの各セグメントが、若干円弧状に変形して、セグメントと管の間の接触領域をより広くする。弾性があるので、ワイヤは曲がって、管に向かって内向きにその外側表面を押す。これによって、表面を擦って掃除する作業が実行可能となる。カートリッジの全てのワイヤセグメントを、管表面を内向きに押すように構成することで、掃除する管の軸方向に沿った前後の動きにより、効果的な掃除がなされる。
【００１６】
掃除される管の外側表面から物質が擦り取られると、本発明のスクレーパは、スクレーパカートリッジの先端部に沿って物質を押す。しかしながら、カートリッジのアセンブリ内に取り込まれた如何なる物質も、スクレーパの動きと、このような清掃作業によってスクレーパで押された水によって、カートリッジを通ってその外へと、半径方向に抜け出る。
【００１７】
本発明のその他の利点は、添付の図面と共に、現在における本発明の好ましい実施例に関する詳細な説明を読むことで明らかにされるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、管状の石英の覆い(sheath)のような管状部材の外面から付着物を取り除くスクレーパを与える。現在における本発明の好ましい実施例では、スクレーパは、複数のスクレーパアセンブリを具えるスクレーパカートリッジを与える。複数のスクレーパアセンブリには、互いに角度的なオフセットがあって、スクレーパカートリッジは、掃除される管状部材の外側表面に接触する。特に図１及び図２を参照すると、離間した同軸の一対の円環状の板がある。第１板(10)及び第２板(20)には、円状の開口(11)及び開口(12)が夫々設けられている。スクレーパカートリッジ(30)は、第１板(10)と第２板(20)の間に配置される。第１板(10)と第２板(20)の内側表面の間には、複数のスペーサ部材(40)が、各々の円環状の板の端にて、第１板(10)及び第２板(20)の内側表面の間に配置される。各スペーサ部材(40)は、管状部材(41)を具えており、調整可能な留め具(42)が、管状部材(41)と、個々の板(10)及び板(20)の端にある開口(43)とを通るように配置される。好ましい実施例では、留め具(42)は着脱自在なボルトであって、これによって、スクレーパの組立て又は分解が容易に行われる。代わりに、個々の板(10)及び(20)の内側表面の端に接合された金属棒材のような、常設されるスペーサ部材が、スクレーパの組立て中に固定されてもよい。
【００１９】
図３乃至図５を参照すると、スクレーパカートリッジ(30)は、弾性のある複数のワイヤアセンブリ(31)を具えており、各アセンブリ(31)は、弾性のある細長いワイヤ(32)である。スクレーパカートリッジ(30)は、他角形の横断面を有するのが好ましい。各ワイヤは、一体的に連結された一連の弾性セグメント(33)を規定するように曲げられている。隣接するセグメントの各対は、湾曲部(34)を介して接続されている。湾曲部(34)は、アセンブリ(31)が、比較的真っ直ぐな一連の弾性セグメント(33)と丸い湾曲部(34)とで構成されるように、曲げられている。
【００２０】
現在において好ましい本発明の実施例の図４に示すように、スクレーパのセグメント(33)の隣接する対は、湾曲部(34)によって形成された６０度の角度で、ほぼ三角形を構成するように配置されている。しかしながら、各アセンブリが、掃除される管状部材の外側表面と接する少なくとも１つのセグメントを有するならば、より多くのセグメント(33)と共にその他の角度が採用されてもよいことに留意すべきである。
【００２１】
図３を参照すると、スクレーパのアセンブリ(31)は、ほぼ三角形の形状をなすようにカートリッジ(30)に配置されており、セグメント(32)は互いに、角度φで角度的に離れている。角度φは、約１０度である。φが約１０度であり、掃除される管状部材の外径が３５ミリである場合、カートリッジ(30)を作製するのに用いられる弾性ワイヤアセンブリ(31)の数は、約３２となる。
【００２２】
作業では、スクレーパが、掃除される管状部材を覆うように、開口(11)を用いて同軸状に配置されると、カートリッジ(30)の接面したセグメント(32)は、軸方向に外側に押されることで、ワイヤの弾性によって弓状に変形する。セグメント(32)の弓状の部分は、掃除される管状部材の外側表面に押される。これによって、当該技術分野における通常の知識を有する者にはよく知られた方法で、管の表面に沿った前後の往復運動に伴って、管の表面を擦って掃除する作業がなされる。
【００２３】
現在における本発明の好ましい実施例が詳細に図示及び説明されたが、本発明は、添付の特許請求の範囲内において別の態様で実施されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明のスクレーパの現在における好ましい実施例の正面図である。
【図２】図２は、図１に示された本発明の実施例の側面図である。
【図３】図３は、個々のワイヤアセンブリを具えるスクレーパカートリッジの側面図である。
【図４】図４は、隣接するセグメント対の湾曲部で接続された３つのセグメントを有する好ましいアセンブリの正面図である。
【図５】図５は、図３のスクレーパカートリッジの正面図である。
【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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【国際調査報告】
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