(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状部材の外面から堆積物を除去するスクレーパであって、
内側に向かって開いた、周面に位置する凹部および、一列に揃えられた、軸方向の２つの開口部を形成する外側のジャケットと、
一体につながれた、弾性を有する一連の断片であって、互いに隣接する該断片の対の各々が屈曲部によって連結された断片を形成するように屈曲した、弾性を有する細長いワイヤからなるスクレーパ部材とを有し、
前記屈曲部は、少なくとも１つの前記断片が、前記一列に揃えられた、軸方向の開口部の中の弦となる方向に延びている状態で前記凹部内に入れられ、
それによって、前記管状部材を、前記一列に揃えられた、軸方向の開口部に通すには、前記管状部材によって少なくとも１つの前記断片を外側に変形させる必要があり、その結果、前記断片は、変形させられた前記断片の弾性によって内側に前記管状部材に対して押し付けられ、それによって、前記管状部材は、前記スクレーパが前記管状部材に対して軸方向に移動する際に清掃されるスクレーパ。
【請求項２】
弾性を有する前記ワイヤは、横断面が丸くない形状である、請求項１に記載のスクレーパ。
【請求項３】
弾性を有する前記ワイヤは多角形の断面を有する、請求項１に記載のスクレーパ。
【請求項４】
弾性を有する前記ワイヤは方形の断面を有する、請求項１に記載のスクレーパ。
【請求項５】
弾性を有する前記ワイヤは、前記凹部内で１つの屈曲部が、その両側に離れており３つの前記断片を連結する各屈曲部の位置に一致せずに隣接する位置に配置されるように曲げられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のスクレーパ。
【請求項６】
前記一列に揃えられた、軸方向の開口部は実質的に円形であり、前記ワイヤの実質的に全ての前記断片は、前記一列に揃えられた、軸方向の開口部の中の弦となる方向に延びている、請求項１から５のいずれか１項に記載のスクレーパ。
【請求項７】
前記スクレーパが前記管状部材を囲むことができる位置に前記スクレーパを支持する、前記管状部材に対して軸方向に移動させることができる手段と組み合わされている、請求項１から６のいずれか１項に記載のスクレーパ。
【請求項８】
弾性を有する前記ワイヤは、前記凹部内で１つの屈曲部が、その両側に離れており３つの前記断片を連結する各屈曲部の位置に一致せずに隣接する位置に配置されるように曲げられており、全ての前記屈曲部は丸くなっている、請求項７に記載のスクレーパ。
【請求項９】
前記外側のジャケットは、円筒状の外側部材と、前記外側部材内に互いに間隔をおいて嵌るようになっている、環状の一対のワッシャーと、前記ワッシャーを所定の位置に保持する一対のサークリップとを含み、前記外側部材は、前記サークリップを入れる、内側の周面に位置する溝を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載のスクレーパ。
【請求項１０】
管状部材の外面から堆積物を除去する方法であって、
内側に向かって開いた、周面に位置する凹部および、一列に揃えられた、軸方向の２つの開口部を形成する、外側のジャケットと、一体につながれた、弾性を有する一連の断片であって、互いに隣接する該断片の対の各々が屈曲部によって連結された断片を形成するように湾曲した、弾性を有する細長いワイヤからなるスクレーパ部材とを含み、前記屈曲部は、少なくとも１つの前記断片が、前記一列に揃えられた、軸方向の開口部の中の弦となる方向に延びている状態で前記凹部内に入れられているスクレーパを形成することと、
少なくとも１つの前記断片を外側に変形さるように、前記管状部材を互いに揃えられた前記開口部に挿入し、これによって、前記断片は、変形させられた前記断片の弾性によって内側に前記管状部材に対して押し付けられ、それによって、前記管状部材を、前記スクレーパが前記管状部材に対して軸方向に移動する際に清掃することとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、管状部材の外面にスケール、堆積物などが残らないようにする方法および装置に関する。本発明は、水および他の液体の紫外線殺菌および／または消毒時に用いられる保護用石英製管状部材の掻き取りおよび清掃に特に適しているが、それに限られない。
【０００２】
発明の背景
紫外線を水の殺菌および／または消毒に使用することがよく知られている。さらに、紫外線は、水および空気を含む流体に他の処理を行い、また反応を生じさせるのに用いることができる。紫外線は、通常、紫外線を透過させる材料からなる直線状の中空の管状部材、特に石英製管状部材の形態のランプから得られる。電気接続部が管状部材の、密閉された端部を通って延びており、これらの電気接続部は流体と接触しないように保護されている。
【０００３】
紫外線ランプの表面、または外側シースが使用される場合には外側シースには、特に連続的な使用期間の後に、スケール、堆積物などが溜まりやすい。スケールおよび他の堆積物の問題は、水を処理する際に部分的に深刻になる。管状部材の表面にスケールおよび他の堆積物が堆積すると、流体に伝達される、ランプからの紫外線が減少する。このため、光の強度が低下し、その結果、処理の効率および有効性が低下する。水を処理する際には、管状部材の外面を、処理中の水の品質に応じて毎週、または毎日、場合によってはそれよりも頻繁に清掃することが要求される場合がある。
【０００４】
管状部材の清掃は、管状部材を流体から切り離し、掻き取りまたは化学処理をすることによって行うことができる。このようにするために、複数の管状部材を密集させて使用する通常の状況では、装置を部分的に分解する必要があり、装置の使用の休止時間を延長する必要がある。
【０００５】
管状部材を流体から切り離すことなく、ブラシ、ワイパーなどを用いて管状部材を清掃する様々な方法が開発されている。このようなシステムの１つが、１９９３年１１月３０日にHallettに発行された米国特許第５２６６２８０号明細書に開示されている。このシステムでは、円筒状のＵＶ透過シースが、ＵＶランプを反応容器の内部空間から隔離するのに用いられている。このシースは、ＵＶランプを流体から隔離するように密閉されている。ブラシ装置が、シースの外面をブラッシングして、流体から堆積した物質を除去するために設けられている。このブラシ装置は、ブラシによってシースの周りを囲んだ時に半径方向内側にシースの方へ延びる荒い毛を有する少なくとも２つのブラシを有している。これらのブラシは、ブラシを、好ましくは周期的にシースの外側に沿って往復運動させる装置と共にシース上で間隔をおいて互いに連結されている。
【０００６】
１９６９年８月１９日にYoungに発行された米国特許第３４６２５９７号明細書には、ＵＶランプを囲む保護用シース用のワイパーシステムを含む、水を浄化するＵＶランプシステムが開示されている。このワイパーシステムは、ＵＶ放射の影響を受けないテフロン（商標）または同様の材料から形成されたワイパーリングを有している。各リングは、互いに間隔をおいて配置されており、ばねによって保護用管状部材の外面に弾性的に、すなわち弾力を伴って保持できるように裂け目を入れられているのが好ましい。ワイパーリングは、反応器の端部を通って延びるロッドに係合したリングホルダに連結されている。そして、リングホルダは、管状部材の外側に堆積した、物理的または生物的な物質を除去するために保護用管状部材に沿って拭き取り動作をするように往復運動させられる。しかし、このシステムは、通常石英から形成される保護用管状部材の寸法の変動への対処が不十分であると考えられる。さらに、テフロン（商標）フッ化樹脂または同様の材料で作られたワイパーリングを使用すると、ａ）（かみそりのような）鋭く堅い掻き取り面がなく、ｂ）テフロンフッ化樹脂に特有の滑りやすさのために、石英の表面はきれいにならない。
【０００７】
１９７１年２月にHippenに発行された米国特許第３５６２５２０号明細書には、ＵＶランプを囲む保護用石英製管状部材を日常的に清掃するのにワイパーシステムを用いることが開示されている。ワイパーシステムは、保護用管状部材の外面を囲み、この外面に拭き取りを行うように接触する複数のリング状のワイパー部材を含んでいる。ワイパー組立体は、コイルばねによって管状部材に沿って付勢されている。処理すべき水が反応器を通って流れると、ワイパーは管状部材の他方の端部に向かって戻され、管状部材の、入口と出口の間の領域の拭き取りが行われる。これによって、水浄化装置が始動される度に保護用管状部材から堆積物を除去することができると記載されている。
【０００８】
１９７５年９月９日にFreeに発行された米国特許第３９０４３６３号明細書には、同様に水の流れによって作動させられるワイパーシステムが開示されている。しかし、水の流れが継続される間、保護用管状部材は清掃されない。ワイパーシステムは、水の流れによって管状部材の一方の端部に移動させられ、そこに保持される。水が遮断されると、ワイパーは重力の影響の下で反応器の底へと下降する。このワイパーシステムは可撓性の半剛性のプラスチックまたは可撓性の金属の膜を含んでいる。この膜は、複合材料またはプラスチック材料からなる、ブラシ状に形成された膜であってよい。しかし、この膜は非常に薄く、保護用シース上の頑固な堆積物を除去するのには不適切であることが多い。さらに、プラスチック製のワイパーは、高出力のランプからの、強度の強いＵＶ放射を受けると劣化する。
【０００９】
米国特許第３５６２５２０号明細書および第３９０４３６３号明細書に開示された装置が、水が連続的に流れている状態で動作できないことは、装置内を通って水が流れ続けると、堆積物が保護用管状部材上に徐々に溜まっていくことを意味する。このために、ＵＶ光の伝達が減り、その結果、細菌の処理時のＵＶ放射の効果が低下する。
【００１０】
１９９６年６月１８日にHutchinsonに発行された米国特許第５５２８０４４号明細書には、反応容器の外部からワイパー組立体を機械的に往復運動させるように動かすことができるロッドを有するワイパー組立体を用いることが開示されている。このワイパー組立体は、ランプを囲む管状部材の外面に係合する、半径方向内側に延びる複数の指状部材を有するプレートを有している。
【００１１】
他の特許には、全てMaarschalkerweerdに発行された米国特許第４４８２８０９号、米国特許第４８７２９８０号、米国特許第５００６２４４号、および米国特許第５４１８３７０号がある。これらの特許のうちの最初の３つに記載された装置では、ＵＶランプを囲むスリーブは周期的に異物で汚染され、そこで、このような物質を除去する、手作業による清掃が必要になる。最後の特許では、放射線源の組立体の外側の一部に係合し、引ッ込んだ位置と差し出された位置の間で移動することができる清掃スリーブを組み込んだ清掃装置を設けることによってこの欠点を解消している。この清掃スリーブは、放射線源の一部に接触するチャンバを含んでおり、このチャンバに、望ましくない材料を除去するのに適した洗浄溶液が供給されている。このような清掃方法および装置は、比較的複雑で高価なものになる傾向がある。
【００１２】
管状部材の外面を清掃する簡素で効果的な方法および装置が有利である。
【００１３】
発明の概要
上述の従来技術の欠点を考慮して、本発明の１つの目的は、保護用石英製シースのような管状部材の外面から堆積物を除去するスクレーパを提供することにある。
【００１４】
したがって、本発明の一態様は、管状部材の外側から堆積物を除去するスクレーパであって、
内側に向かって開いた、周面に位置する凹部および互いに揃えられた軸方向の２つの開口部を形成する外側のジャケットと、
一体で、つながれた、弾性を有する一連の断片であって、互いに隣接する断片の各対が膝状湾曲部によって連結された断片を形成するように湾曲した、弾性を有する細長いワイヤの形態のスクレーパ部材とを有し、
膝状湾曲部は、少なくとも１つの断片が、互いに揃えられた軸方向の開口部の弦に実質的に沿って延びている状態で凹部内に入れられ、
管状部材を互いに揃えられた軸方向の開口部に通すには、管状部材によって少なくとも１つの断片を外側に変形させる必要があり、その結果、断片は、変形させられた断片の弾性によって内側に管状部材に対して押し付けられ、それによって、管状部材は、スクレーパが管状部材に対して軸方向に移動した際に清掃されるスクレーパを提供する。
【００１５】
本発明の他の態様は、管状部材の外面から堆積物を除去する方法であって、
内側に向かって開いた、周面に位置する凹部および互いに揃えられた軸方向の２つの開口部を形成する外側ジャケットと、一体で、つながれた、弾性を有する一連の断片であって、互いに隣接する断片の各対が膝状湾曲部によって連結された断片を形成するように湾曲した、弾性を有する細長いワイヤの形態のスクレーパ部材とを含み、湾曲部は、少なくとも１つの断片が、互いに揃えられた軸方向の開口部の弦に実質的に沿って延びている状態で凹部内に入れられているスクレーパを形成することと、
少なくとも１つの断片を外側に変形させるように、管状部材を互いに揃えられた開口部に挿入し、これによって、断片は、変形させられた断片の弾性によって内側に管状部材に対して押し付けられ、それによって、管状部材を、スクレーパが管状部材に対して軸方向に移動する際に清掃することとを含む方法を提供する。
【００１６】
発明の詳細な説明
本発明の２つの実施形態が添付の図に示されており、いくつかの図に亘って同様の参照番号は、同様の部分を示している。
【００１７】
本発明は、管状の石英製シースのような管状部材の外面から堆積物を除去するスクレーパを提供する。本実施形態において、このスクレーパは、管状部材に接触するスクレーパ部材を備えている。このようなスクレーパ部材は、断片が、互いに揃えられた軸方向の開口部の弦に沿って延びるように外側のジャケット内に保持された、弾性を有する細長いワイヤの形態のものであってよい。このようにした場合、管状部材は、ワイヤのこの断片を外側に変形させることによってのみ、開口部に通すことができる。各断片は各断片の弾性によって管状部材に対して押し付けられ、管状部材の表面が、スクレーパを長手方向に移動させることによって清掃される。
【００１８】
まず、図１を参照すると、本実施形態で説明するスクレーパ９の基本的な４つの部材が示されている。４つの部材は軸方向に揃えられているが、分かりやすくするために、分解して示されている。
【００１９】
図１の１番左側に示されているのが外側のジャケット１０であり、その右側にあるのがスクレーパ部材１２、続いて、ワッシャー１４およびサークリップ１６である。図１には、１つのワッシャー１４および１つのサークリップ１６しか示されていないが、完全な組立体には２つのワッシャーおよび２つのサークリップが必要であることが分かる。
【００２０】
図２において最もよくわかるように、外側のジャケット１０は、外側の円筒状の壁１８および内側の円筒状の壁２０を有する中空の円筒の形状を有している。内側の円筒状の壁２０には、各々がサークリップ１６を入れるようになっている、間隔をおいて配置された２つの溝２２が設けられている。各サークリップ１６は、それに対応する溝２２内の所定の位置に弾性的に「パチンと留まる（snap）」大きさになっている。図１において最も良くわかるように、各サークリップ１６は、各自由端部２４が、実際の直径が小さくなって、サークリップを所定の位置にパチンと留めることができるように弾性的に互いに近づくことができるような形になった、準環状の部材である。
【００２１】
サークリップ１６は、各々がサークリップ１６の１つのすぐ隣りに位置する（ジャケット１０内に破線で示されている）２つのワッシャー１４を収容できるように、かつワッシャー１４の間に位置するスクレーパ部材１２も収容できるように互いに軸方向に間隔をおいて配置されている。
【００２２】
図２では、各サークリップ１６は２つの位置、すなわちジャケット１０の外側と内側の両方に示しており、同様に、各ワッシャー１４はジャケット１０の外側と内側の両方に示していることを、混乱を避けるために述べておく。全てのこのような部材の内側の位置は破線で示されている。
【００２３】
図１に戻ると、スクレーパ部材１２は、一体で、つながれた、弾性を有する一連の断片２６であって、互いに隣接する断片２６の各対が膝状湾曲部２８によって連結された断片２６を形成するように湾曲した、弾性を有する細長いワイヤの形態になっている。膝状湾曲部２８は丸くなっている。スクレーパ部材は、このように湾曲した時に、丸い部分によって順に連結された一連の比較的直線的な部分から成っている。より正確に言えば、好ましい実施形態のスクレーパ部材１２は、弾性を有するワイヤを、各膝状湾曲部が、この膝状湾曲部からいずれかの方向に断片３つ分離れた膝状湾曲部の位置の近くに隣接しているが、これらの位置と一致していない位置に位置するように、丸い頂点を有する一連の近似的な三角形を形成するように湾曲させることによって形成されている。
【００２４】
スクレーパ部材１２は、ジャケット１０と２つのワッシャー１４によって形成された、図２に参照番号３０によって示されている凹部内に入れられている。
【００２５】
図５において最も良くわかるように、弾性を有する細長いワイヤを、図１に示されている形状に湾曲させた結果、ワイヤの、実質的に全ての断片が、ワッシャー１４によって形成された互いに揃えられた軸方向の開口部３２の弦に実質的に沿って延びている。
【００２６】
どのようになっているかを理論的に示すために、開口部３２の弦に沿って延びる、ワイヤの単一の断片２６ａのみが示されている図３を参照する。図３と図４を比較すると、管状部材（横断面が図４に３４で示されている）が開口部３２内の中央の位置を占める時、この管状部材は、断片２６ａを外側に押さなければ、そのようにできないことが分かる。しかし、ワイヤは、弾性を有しているため、図３の位置に残ろうとし、外側に変位することによって内側に管状部材３４の外面に対して押し付けられ、これによって、スクレーパ９を管状部材３４に沿って移動させた時に、管状部材の外面に対して掻き取る動作と清掃する動作を行うことができる。実質的に全てのワイヤ断片が内側に管状部材に対して同様に押し付けられるように構成することによって、非常に効果的で効率的な、多重の掻き取り動作が行われる。
【００２７】
既に指摘したように、図５はスクレーパの構成をより正確に示す図である。
【００２８】
図１に示されているワイヤの断片の数が、約１００である実際の数よりもずっと少ないことをさらに指摘しておく必要がある。
【００２９】
図６に示されている実施形態では、ジャケット１０ａの左側が、（図２の）左側のワッシャー１４と同じ働きをする、内側に突き出た簡素なフランジ３６に変更されている。
【００３０】
このようにして、（サークリップ１６によって所定の位置に保持されている）２つまたは１つのワッシャーを有するジャケット１０，１０ａは、内側に向かって開いた、周面に位置する凹部３０と、互いに揃えられた軸方向の２つの開口部３２を形成していることが分かる。
【００３１】
スクレーパ部材１２の掻き取り機能を高めるために、弾性を有するワイヤの横断面を丸くない形状にしてもよい。弾性を有するワイヤは多角形の断面を有するのが好ましく、方形の断面を有するのがより好ましい。
【００３２】
スクレーパ９は、管状部材を囲むことができる位置にスクレーパ９を支持するようになっている、管状部材に対して軸方向に移動させることができる手段と結び付けて取り付けられることを理解されたい。このことは、管状部材３４と、ねじ山を付けられたねじ４４に沿って長手方向に移動するようになっているキャリッジ部材４２に連結されたスクレーパ９を示す図７に模式的に示されている。ねじ４４を回転させると、キャリッジ４２は（回転の向きに応じて）左へ、または右へ移動し、スクレーパ９を管状部材３４の長手方向に搬送する。
【００３３】
本発明の２つの実施形態を添付の図面に示し、上述したが、当業者が、添付の特許請求の範囲に記載されたような、本発明の本質から逸脱することなく、これらに変更および修正を行うことができるのは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の主要な部材の分解斜視図である。
【図２】  図１に示されている主要な部材の軸方向の分解断面図である。
【図３】  本発明の原理を示すために、（湾曲したワイヤから作られた）スクレーパ部材の１つの断片の理論的な配置を示す、各部品が図１および図２に示されている組み立てられたスクレーパの横断面図である。
【図４】  管状部材によってスクレーパ断片が所定の位置から外側へ湾曲させられ、したがって、内側への押圧力が生じ、ワイヤの断片によって管状部材の表面の一部を清掃することができる状態の、ジャケット部材の互いに揃えられた開口部を通過している管状部材の、図３と同様の横断面図である。
【図５】  ワイヤの複数の断片を示す、スクレーパの軸方向の図である。
【図６】  図２の保持部材に類似している、第２の実施形態の主要な保持部材の一部の軸方向の断面図である。
【図７】  管状部材と、スクレーパ部材と、スクレーパ部材を管状部材に沿って移動させる手段を示す模式的な側面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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