(57)【要約】      （修正有）【課題】管路の内壁面に強固に堆積したスケール等の異物を容易に除去することができ、優れた洗浄能力を有する管路洗浄装置を提供する。【解決手段】管路に沿って自力走行しながら管路の内壁を洗浄する水力タービン駆動型回転ブラシ装置であって、水力タービン駆動型回転ブラシ装置は、軸線方向にそって隣接する第１及び第２のタービン２０，３０と、第１及び第２のタービン２０，３０を支持して高圧水を供給するタービン軸１０とを有し、第１のタービン２０は、タービン軸１０に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシ２４が設けられている第１の動翼２２及び第１の動翼２２に高圧水を供給する第１のノズル２１を有し、第２のタービン３０は、タービン軸１０に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシ３４が設けられている第２の動翼３２及び第２の動翼３２に高圧水を供給する第２のノズル３１を有する。【選択図】図２
2009285521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ブラシ装置が管路に沿って自力走行しながら管路の内壁を洗浄する管路洗浄装置であって、
流水源に接続され、高圧水を発生するポンプと、可撓性ホースを介して前記ポンプに接続され、供給される高圧水により管路を洗浄する水力タービン駆動型回転ブラシ装置とを具え、
前記水力タービン駆動型回転ブラシ装置は、軸線方向にそって隣接する第１及び第２のタービンと、第１及び第２のタービンを支持すると共にこれら第１及び第２のタービンに高圧水を供給するタービン軸とを有し、
前記第１のタービンは、タービン軸に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第１の動翼、及び、第１の動翼に高圧水を供給する第１のノズルを有し、
前記第２のタービンは、タービン軸に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第２の動翼、及び、第２の動翼に高圧水を供給する第２のノズルを有し、
前記第１及び第２の回転体の外周面に設けた螺旋状のブラシは、回転体の回転方向において互いに反対向きに形成され、
前記ポンプから水力駆動型回転ブラシ装置に高圧水が供給された際、前記第１及び第２のタービンの各動翼は互いに反対方向に回転することを特徴とする管路洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の管路洗浄装置において、前記第１及び第２の回転体の外周面に設けた螺旋状のブラシは、弾性変形可能なブラシ材料で構成され、
前記水力タービン駆動型回転ブラシ装置は、洗浄すべき管路内に配置された際、前記螺旋状ブラシが管路の内壁面と当接し、螺旋状ブラシと管路の内壁面との間に作用する反力により前進走行することを特徴とする管路洗浄装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の管路洗浄装置において、前記第１及び第２のタービンの各動翼は、前記タービン軸に対してフローティング軸受けにより回転可能に支持されていることを特徴とする管路洗浄装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の管路洗浄装置において、前記タービン軸は、軸線方向に延在する内部流路と、内部流路と連通する円周溝とを含み、前記内部流路及び円周溝を介して前記第１及び第２のタービンの各ノズルに高圧水が供給されることを特徴とする管路洗浄装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の管路洗浄装置において、前記ポンプは、発生する高圧水の圧力を可変設定することができる圧力可変型ポンプにより構成され、当該ポンプから発生する高圧水の圧力を制御することにより前記水力タービン駆動型回転ブラシ装置の走行速度を制御することを特徴とする管路洗浄装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の管路洗浄装置において、前記タービン軸は、供給される高圧水の一部を後端側に噴出する噴射孔を有し、噴射孔を介して高圧水の一部を噴射することにより前方に走行する推進力を発生させることを特徴とする管路洗浄装置。
【請求項７】
管路の内壁を洗浄するために用いられる水力タービン駆動型の回転ブラシ装置であって、
軸線方向にそって隣接する第１及び第２のタービンと、第１及び第２のタービンを支持すると共にこれら第１及び第２のタービンに高圧水を供給するタービン軸とを有し、
前記第１のタービンは、タービン軸に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第１の動翼、及び、第１の動翼に高圧水を供給する第１のノズルを有し、
前記第２のタービンは、タービン軸に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第２の動翼、及び、第２の動翼に高圧水を供給する第２のノズルを有し、
前記第１及び第２の動翼の外周面に設けた螺旋状のブラシは、動翼の回転方向において互いに反対向きに形成され、
前記タービン軸を介して高圧水が供給された際、前記第１及び第２のタービンの各動翼は互いに反対方向に回転することを特徴とする水力タービン駆動型回転ブラシ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力タービンにより駆動される回転ブラシ装置を用いて各種管路の内壁面を洗浄する管路洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温泉施設や各種プラント装置において、多数の配管が使用されている。これらの配管は、経年使用に伴い配管の内壁面上にスケール、スラッジ、錆等が堆積するため、配管の内壁面を洗浄することはメンテナンスの観点より極めて重要である。
従来、各種配管の内壁面を洗浄する洗浄装置として、ジェットノズルから配管の内壁面に向けて高圧水を噴射し、高圧水が内壁面に衝突する際の衝撃力を利用してスケール等を除去する方法が既知である（例えば、特許文献１参照）。この洗浄装置では、ジェットノズルから噴射される高圧水を利用して配管の内壁面上に堆積したスケール等を除去すると共に、高圧水の噴射を推進力として利用してジェットノズルを前進させている。
【特許文献１】特開２００２−１１９９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したジェットノズルから高圧水を噴射する方式の洗浄装置では、ジェットノズルから噴射される高圧水が配管の内壁に衝突する際に発生する衝撃力によりスケールや錆を除去しているが、衝撃力は内壁の半径方向に作用するため、洗浄能力に限界があり、内壁に強固に付着しているスケールや錆を十分に除去できないのが実情である。また、高圧水を噴射するだけでは、ジェットノズルに作用する前進力が不十分な場合も多く、配管の奥深い内部までジェットノズルが侵入できない場合がある。このような場合、洗浄が不十分となり、配管が詰まる事故の要因となる。さらに、各種配管は、直線状に延在する場合だけでなく、Ｒ状に湾曲している部分も多数存在する。しかし、従来の高圧水噴射型の洗浄装置では、前進力が弱いため湾曲した部位を通過できない不具合も指摘されている。この場合、ノズルから噴射される高圧水の圧力を高くすることによりノズルの前進力を大きくすることが可能であるが、それには限界がある。
【０００４】
本発明の目的は、管路の内壁面に強固に堆積したスケール等の異物を容易に除去することができ、優れた洗浄能力を有する管路洗浄装置を実現することにある。
さらに、本発明の目的は、優れた自力走行性能を有し、湾曲した管路を容易に通過することができる管路洗浄装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による管路洗浄装置は、回転ブラシ装置が管路に沿って自力走行しながら管路の内壁を洗浄する管路洗浄装置であって、
流水源に接続され、高圧水を発生するポンプと、可撓性ホースを介して前記ポンプに接続され、供給される高圧水により管路を洗浄する水力タービン駆動型回転ブラシ装置とを具え、
前記水力タービン駆動型回転ブラシ装置は、軸線方向にそって隣接する第１及び第２のタービンと、第１及び第２のタービンを支持すると共にこれら第１及び第２のタービンに高圧水を供給するタービン軸とを有し、
前記第１のタービンは、タービン軸に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第１の動翼、及び、第１の動翼に高圧水を供給する第１のノズルを有し、
前記第２のタービンは、タービン本体に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第２の動翼、及び、第２の動翼に高圧水を供給する第２のノズルを有し、
前記第１及び第２の動翼の外周面に設けた螺旋状のブラシは、動翼の回転方向において互いに反対向きに形成され、
前記ポンプから水力駆動型回転ブラシ装置に高圧水が供給された際、前記第１及び第２のタービンの各動翼は互いに反対方向に回転することを特徴とする。
【０００６】
本発明による管路洗浄装置は、水力タービンにより駆動される回転ブラシ装置を用いる。水力タービン駆動型回転ブラシ装置は、動翼の向きが互いに反対方向に形成された２つのタービンを有し、各タービンの動翼に設けた螺旋ブラシも互いに反対向きに形成する。高圧水が供給されると、２つのタービンの動翼は互いに反対方向に回転し、螺旋ブラシは管路の内壁に当接しながら回転する。螺旋ブラシの回転により管路の内壁面に付着したスケールや錆等の異物は掻き落とされる。同時に、管路の内壁から２つのタービンに作用する反力のうち回転力は互いに相殺され、前進力だけが回転ブラシ装置に作用する。この結果、回転ブラシ装置は自力で走行しながら管路の内壁面の異物を除去することができる。
【０００７】
本発明による管路洗浄装置の好適実施例は、第１及び第２の回転体の外周面に設けた螺旋状のブラシは、弾性変形可能なブラシ材料で構成され、
前記水力タービン駆動型回転ブラシ装置は、洗浄すべき管路内に配置された際、前記螺旋状ブラシが管路の内壁面と当接し、螺旋状ブラシと管路の内壁面との間に作用する反力により前進走行することを特徴とする。
【０００８】
本発明による管路洗浄装置の別の好適実施例は、第１及び第２のタービンの各動翼は、前記タービン軸に対してフローティング軸受けにより回転可能に支持されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明による管路洗浄装置の別の好適実施例は、タービン軸は、軸線方向に延在する内部流路と、内部流路と連通する円周溝とを含み、前記内部流路及び円周溝を介して前記第１及び第２のタービンの各ノズルに高圧水が供給されることを特徴とする。
【００１０】
本発明による管路洗浄装置の好適実施例は、ポンプは、発生する高圧水の圧力を可変設定することができる圧力可変型ポンプにより構成され、当該ポンプから発生する高圧水の圧力を制御することにより前記水力タービン駆動型回転ブラシ装置の走行速度を制御することを特徴とする。タービンの動翼の回転速度は、供給される高圧水の圧力により規定されるので、高圧水を発生するポンプの加圧力を制御することにより動翼の回転速度及び回転ブラシ装置の移動速度を制御することが可能である。
【００１１】
本発明による管路洗浄装置の別の好適実施例は、タービン軸は、供給される高圧水の一部を後端側に噴出する噴射孔を有し、噴射孔を介して高圧水の一部を噴射することにより前方に走行する推進力を発生させることを特徴とする。
【００１２】
本発明による水力タービン駆動型回転ブラシ装置は、管路の内壁を洗浄するために用いられる水力タービン駆動型の回転ブラシ装置であって、
軸線方向にそって隣接する第１及び第２のタービンと、第１及び第２のタービンを支持すると共にこれら第１及び第２のタービンに高圧水を供給するタービン軸とを有し、
前記第１のタービンは、タービン軸に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第１の回転体、及び、第１の回転体に高圧水を供給する第１のノズルを有し、
前記第２のタービンは、タービン軸に回転可能に支持され、外周面に螺旋状にブラシが設けられている第２の回転体、及び、第２の回転体に高圧水を供給する第２のノズルを有し、
前記第１及び第２の回転体の外周面に設けた螺旋状のブラシは、回転体の回転方向において互いに反対向きに形成され、
前記タービン軸を介して高圧水が供給された際、前記第１及び第２のタービンの各回転体は互いに反対方向に回転することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による管路洗浄装置は、二重反転型水力タービン駆動型回転ブラシ装置を用いているので、螺旋ブラシの回転により管路の内壁面に付着したスケールや錆等の異物を効率よく除去することができる。特に、ブラシの回転力は、管路の内壁面の円周方向に作用するので、管路の内壁面と異物との間接触面に沿って作用し、従来の高圧水噴射型の洗浄装置よりも洗浄能力の高い洗浄装置が実現される。さらに、回転ブラシ装置は、自力走行するため、管路にＲ状の湾曲した部位が存在しても、湾曲部を容易に通過することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明による管路洗浄装置の全体構成を示す線図である。例えば水道栓のような水流源１にホース２を介してポンプ３を接続する。ポンプ３は、水流源１から供給される水流を加圧して高圧水を発生する加圧装置として機能し、例えばプランジャ型のポンプを用いることができる。プランジャ型のポンプは、加圧力を制御することが可能であり、圧力制御パラメータを入力することにより出力される高圧水の圧力を制御することができる。ポンプ３には可撓性ホース４の一端を接続する。可撓性ホース４の他端は、洗浄されるべき管路５内を走行する回転ブラシ装置６に接続する。回転ブラシ装置６は、水力タービンにより駆動される水力タービン駆動型の回転ブラシ装置とする。
【００１５】
水力タービン駆動型回転ブラシ装置６は二重反転型の２個のタービンを有し、各タービンの外周面上にブラシを螺旋状に形成する。螺旋ブラシは弾性変形可能なブラシ材料で構成され、その外径は、管路の内径よりも大きくなるように設定する。ポンプ３から可撓性ホース４を介して回転ブラシ装置６に高圧水が供給されると、内蔵されている２つのタービンが互いに反対方向に回転し、２つのタービンの外周面に螺旋状に形成されている螺旋ブラシも回転する。この結果、管路の内壁面に堆積したスケール等の異物は、ブラシの回転力により剥ぎ取られ、管路内壁面は、ブラシにより研磨されることになる。すなわち、本発明では、螺旋ブラシは弾性変形可能なブラシ材料で構成され、ブラシの外径が管路の内径よりも大きくなるように設定されているので、ブラシの弾性力によりブラシの先端は管路の内壁面を押圧し、ブラシの先端は、内壁面を押圧する状態で円周方向に沿って回転する。この結果、ブラシの先端が管路の内壁面を押圧しながら回転し、管路の内壁面を良好に研磨する作用を果たし、管路の内壁面に堆積したスケール等の異物は容易に掻き落とされる。従って、従来の洗浄装置のように高圧水の衝撃力により異物を除去する場合よりも一層優れた洗浄作用が達成される。
【００１６】
本発明による回転ブラシ装置においては、ブラシが螺旋状に形成され、ブラシの外径が管路の内径よりも大きいので、ブラシが螺旋状に回転すると、管路内壁からブラシに作用する回転方向の反力は相殺され、前進方向の反力が作用する。この反力により、回転ブラシ装置６に対して強い前進力が与えられる。この結果、可撓性ホースを介して高圧水が供給されると、回転ブラシ装置の螺旋状ブラシが回転し、可撓性ホースが捩じれることなく、管路の内壁面を洗浄すると共に回転ブラシ装置に強い前進力が作用し、回転ブラシ装置６は、Ｒ状の管路であっても容易に通過することが可能である。
【００１７】
水力タービン装置の回転力は、供給される高圧水の圧力により規定され、回転ブラシ装置の移動速度も供給される高圧水の圧力により規定される。従って、高圧水を発生するポンプ３の加圧力を制御することにより、回転ブラシ装置の回転速度及び移動速度を制御することが可能である。
【００１８】
図２及び図３は水力タービン駆動型回転ブラシ装置の一例を示すものであり、図２は軸線を含む面で切って示す断面図であり、図３は、一部を切り欠いて示す斜視図である。本発明による水力タービン駆動型回転ブラシ装置６は、タービン軸（主軸）１０と、タービン軸１０に設けた第１及び第２のタービン２０及び３０とを具える。高圧水を放出する可撓性ホース４の端部はホース継手１１によりタービン軸１０に連結する。タービン軸１０は、軸線Ｌを有し、軸線Ｌに平行に延在する内部流路１２を有し、内部流路１２は可撓性ホース４と連通する。  
【００１９】
タービン軸１０は、そのほぼ中央に円周溝１３を有し、この円周溝は、例えば４個の半径方向に延在する孔１４ａ〜１４ｄを介して内部流路１２と連通する。尚、図面上２個の孔１４ａ及び１４ｂだけを図示する。円周溝１３をはさんで隣接するように反転駆動する第１のタービン２０及び第２のタービン３０を設ける。第１のタービン２０と第２のタービン３０とは、円周溝１３をはさんで対称構造とする。円周溝１３を覆うようにノズルリング１５を装着する。ノズルリング１５には、その内周面に第１及び第２のタービンのノズルを構成する第１及び第２の静翼２１及び３１を設ける。これら第１及び第２の静翼の向きは、互いに反対向きに形成する。尚、ノズルリングは、ノズルを構成する静翼を介してタービン軸１０に固定される。
【００２０】
ノズルリング１５の軸線方向の両側に、第１及び第２のタービンの動翼を構成する第１及び第２の動翼リング２２及び３２をそれぞれ配置する。第１及び第２の動翼リング２２及び３３の内周面には、互いに反対向きの動翼を円周方向に沿ってそれぞれ設ける。また、タービン軸１０の軸線方向の動翼リング２２及び３２の配置位置と対応する位置に、半径方向に延在する例えば６個の孔１６及び１７を形成する。尚、図面上それぞれ２個の孔１６ａ及び１６ｂと１７ａ及び１７ｂの孔だけを図示する。これらの孔１６及び１７は、フローティング軸受を構成するものであり、高圧水が供給された際、動翼リング２２及び３２の内周側から高圧水を供給して動翼リング２２及び３２を回転自在に支持する。尚、フローティング軸受は、動翼を軸線方向に支持するスラスト軸受としても機能する。また、動翼リング２２及び３２には、ラビリンスシールを設けて高圧水の回り込みを防止することができる。
【００２１】
動翼リング２２及び３２にブラシリング２３及び３３をそれぞれ固着する。ブラシリング２３及び３３は、螺旋ブラシ２４及び３４をそれぞれ支持するリングであり、各ブラシリングの外周面にブラシを螺旋状に形成する。尚、ブラシリングは、焼き嵌め処理により動翼リングに固着することができる。螺旋ブラシ２４及び３４は、弾性変形可能なブラシ材料で構成され、例えば弾性変形可能な金属ブラシ材料や合成樹脂材料で構成する。尚、螺旋ブラシの外径は種々の外径のものを用意し、洗浄すべき管路の内径に応じて最適な外径の螺旋ブラシを用いることができる。或いは、ブラシリングを動翼リングに対して着脱可能に設定し、洗浄すべき管路の内径に応じて最適な外径の螺旋ブラシが装着されたブラシリングを用いることも可能である。
【００２２】
タービン軸１０の先頭側に前部押さえ４０を取付け、固定用のボルト４１によりタービン軸１０に固定する。
【００２３】
次に、本発明による管路洗浄装置の動作について説明する。洗浄すべき管路の内径に応じて最適な外径の螺旋ブラシを選定する。選定に際し、管路の内径よりも若干大きい外径の螺旋ブラシを選定する。次に、回転ブラシ装置を管路内に挿入する。螺旋ブラシは弾性変形可能なブラシ材料で構成されているから、管路内に回転ブラシ装置を容易に挿入することができる。
【００２４】
次に、ポンプ３を作動させ、高圧水を水力タービン駆動型回転ブラシ装置に供給する。ポンプ３から放出された高圧水は、可撓性ホース４を介してタービン軸１０に供給される。高圧水は、タービン軸１０の内部流路１２及び貫通孔１４を経て円周溝１３に流入する。そして、ノズルリング１５を介して第１のタービンのノズル２１及び第２のタービンのノズル３１に均等に流入し、それぞれ第１のタービンの動翼及び第２のタービンの動翼２２及び３２に流入する。第１及び第２の動翼２２及び３２は、流入する高圧水の圧力により回転し、動翼リング２２及び３２も回転する。この際、第１のタービン２０の動翼と第２のタービン３０の動翼は、互いに反対向きに形成されているので、２つの動翼すなわち２つの動翼リング２２及び３２は互いに反対方向に回転する。尚、動翼の回転速度は、流入する高圧水の圧力により規定されるので、ポンプ３の加圧力を制御することにより動翼の回転速度を所望の回転速度に設定することができる。動翼に流入した高圧水は、動翼２２と前部押さえ４０との間の間隙を経て管路に放出され、また、動翼３２と後部押さえ１１との間の間隙を介して放出される。
【００２５】
動翼リングの回転に伴い、ブラシリング２４及び３４が互いに反対方向に回転する。この際、螺旋ブラシ２４及び３４は管路の内径よりも大きいため、螺旋ブラシの先端は管路の内壁と当接し、管路の内壁に付着したスケールや錆等の異物を掻き落とす。ブラシリング２３及び３３は、互いに反対方向に回転するため、第１のタービンの回転力と第２のタービンの回転力は互いに相殺され、この結果、回転ブラシ装置に不所望な回転力が作用してホースが捩じれる不具合は発生しない。一方、螺旋ブラシの回転に伴い、管路の内壁から回転ブラシ装置に対して反力が作用し、この反力は推進力として作用する。一方、第１のタービンの螺旋ブラシの巻き方向と第２のタービンの螺旋ブラシの巻き方向は互い反対向きであるため、２つの螺旋ブラシの回転により生ずる反力は加算され、回転ブラシ装置に対して前進力が作用する。この結果、回転ブラシ装置は、管路の内壁を洗浄しながら前進することになる。特に、回転ブラシ装置に前進力が作用するため、管路の形状がＲ状に湾曲しても、回転ブラシ装置は管路に沿って前進する。
【００２６】
本発明は、上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、タービン軸の後側に噴射孔を設け、高圧水の一部を後方に噴射させることにより、前進力を付加することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による洗浄装置の全体構造を示す図である。
【図２】本発明による回転ブラシ装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】回転ブラシ装置の一部を切り欠いて示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  水流源
２  ホース
３  ポンプ
４  可撓性ホース
５  管路
６  回転ブラシ装置
１０  タービン軸
１１  ホース継手
１２  内部流路
１３  円周溝
１４  孔
１５  ノズルリング
１６，１７  孔
２０  第１タービン
２１，３１  静翼
２２，３２  動翼リング
２３，３３  ブラシリング    
２４，３４  螺旋ブラシ
３０  第２のタービン
４０  前部押さえ
４１  ボルト
【図１】
2009285521.tif 000003
【図２】
2009285521.tif 000004
【図３】
2009285521.tif 000005