(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理媒体と圧縮された流体とが供給され、圧縮された流体に処理媒体を混合してなる混合流体を先端から吐出する混合流体供給管と、      圧縮流体源から前記混合流体供給管の基端側に流体を供給すると共に、供給する流体の供給量を調節することにより前記混合流体供給管の先端から吐出される混合流体の吐出量を調節する混合流体量調節機構と、
前記混合流体供給管の先端部が挿入されると共に前記先端部の軸芯を回転軸芯とする円環状空間を形成する旋回流形成部と、前記混合流体供給管の先端部と同軸位置で且つ混合流体供給管の先端に対向する状態で配置されており出口側には被処理管が接続される出口ノズルを有する渦流型素子と、
圧縮流体源の流体を、前記旋回流形成部の円周面の接線方向に沿って、前記円環状空間に吹き込むことにより、前記先端部の軸芯を回転軸芯として流体が前記円環状空間内を旋回流通してなる旋回流を形成すると共に、吹き込む流体の供給量を調節する旋回流用流体量調節機構と、
圧縮流体源の流体を、前記旋回流形成部の前記円環状空間に吹き込むことにより制御流を形成すると共に、吹き込む流体の供給量を調節する制御流用流体量調節機構と、
で構成したことを特徴とする管内面処理装置。
【請求項２】
圧縮された流体に処理媒体を混合してなる混合流体を混合流体供給管の先端から吐出し、吐出した混合流体を出口ノズルを流通させてから、被処理管の内部に噴出して、被処理管内面を流通させることにより管内面を処理媒体により処理する管内面処理方法において、
前記混合流体供給管の先端部の軸芯を回転軸芯として旋回する旋回流を流体により形成すると共に、前記旋回流と合流して前記被処理管に流入する制御流を流体により形成し、
しかも、旋回流を形成する流体の供給量と、制御流を形成する流体の供給量の割合を、調節することを特徴とする管内面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管内面処理装置及び管内面処理方法に関し、被処理管（配管やパイプ等）の内表面を研削したり、被処理管の内表面に発生したスケールの除去・清掃をしたり、放射性配管の内表面の除染作業を、小型の機械により効率的に行うことができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
配管（パイプ）の内表面を研削したり清掃（研掃）する一手法として、圧縮空気に研削材を混合してなる混合空気を、配管の内部に流通させる管内面処理技術（管内面研削技術や管内面清掃（研掃）技術）がある。
【０００３】
前記管内面処理技術の従来の態様としては、例えば、次の３態様がある。
第１の態様では、配管の内部にノズルを挿入して、圧縮空気に研削材を混合してなる混合空気を、前記ノズルから配管の内部に噴出する。
第２の態様では、圧縮空気に研削材を混合してなる混合空気を、配管の一端側から配管の内部に高圧噴射して、配管の内部を流通させ、配管の他端部から排出させる。
第３の態様では、圧縮空気に研削材を混合してなる混合空気に旋回運動を与え、旋回運動する混合空気を、配管の一端側から配管の内部に高圧噴射して、配管の内部を旋回しつつ流通させ、配管の他端部から排出させる。
【０００４】
ここで第３の態様により管内面処理（研削や清掃）を行う従来技術の一例を、図４及び図５を参照しつつ説明する。両図に示すように、口金０１の一端側（左端側）には、混合空気（研削材が混合された圧縮空気）を供給する混合空気供給管０２が接続されるとともに、口金０１の他端側（右端側）には、被研削管０３の左端部が着脱自在に嵌入・接続される。口金０１内には旋回板０４及び噴射ノズル０５が内蔵されるとともに、圧縮空気管０６が斜めに取付けられている。
【０００５】
前記旋回板０４は、長方形の板の一端を半回転捩じった形状としている。したがって、混合空気供給管０２により供給されてきた混合空気は、旋回板０４の設置部分を流通・通過することにより、旋回運動が付与される。旋回運動が付与された混合空気は、噴射ノズル０５から噴射されて被研削管０３内に入り、この被研削管０３内を旋回しつつ流通していく。この結果、混合空気の研削材が被研削管０３の内表面に衝突して研削をするため、被研削管０３の内表面を研削・清掃することができる。
【０００６】
また、前記圧縮空気管０６は、図４に示すように軸方向断面で検討すると、圧縮空気管０６の軸方向と噴射ノズル０５の軸方向とでなす角度が鋭角となる斜め状態で取付けられている。しかも、図５に示すように径方向断面で検討すると、圧縮空気管０６から噴出された圧縮空気が、口金０１の内周面にて旋回するよう、口金０１の内周面の接線方向に沿う状態で、圧縮空気管０６が取付けられている。このため、噴射ノズル０５から噴射された旋回流となっている混合空気は、圧縮空気管０６から噴出された圧縮空気により、軸方向流速が増加するとともに、旋回方向流速が増加する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の第１の態様では、配管内部にノズルを挿入するため、配管の形状により、作業に大きな制約を受けると共に、研削装置の構造が複雑になるという欠点があった。
【０００８】
また前述した従来の第２の態様では、配管の内表面近傍における流速が、管断面中央部分の流速に比較して減少し、更に、研削材の殆どが、流速の高い管断面中央部分を通過するため、研削効果が低く研削材の使用量が多くなるという欠点があった。
【０００９】
前述した従来の第３の態様では、混合空気に旋回運動を与えて、配管内部を流通させているため、第２の態様での問題を軽減することができる。しかし、第３の態様では、旋回板０４を用いて旋回流を発生させているため、大きな旋回流速を発生させることは困難である。また、配管中を流通する混合空気の旋回方向流速と軸方向流速との割合は、被研削対象に応じて最適な割合があるが、従来の第３の態様では、配管中を流通する混合空気の旋回方向流速と軸方向流速との割合を調節することはできなかった。第３の態様では、圧縮空気管０６から噴出された圧縮空気により、噴射ノズル０５から噴射された混合空気の旋回方向流速と軸方向流速を同時に増加（減少）させるのみであり、混合空気の旋回方向流速と軸方向流速との割合を調節することはできなかった。
【００１０】
また前述した各種従来技術では、何れの技術においても、極めて高圧の圧縮空気を用いていたため、かかる極めて高い圧力に耐える装置構成としなければならず、装置構成が大きくなりがちであり、コストアップを招来していた。また、極めて高い高圧の圧縮空気を必要とするために、圧縮空気発生装置を駆動するために、大きな駆動源（モータ等）が必要になっていた。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、混合流体（混合空気）の旋回方向流速と軸方向流速との割合を制御することができ、しかも、低圧の流体（空気）により十分な処理（研削・清掃・除染）効果を得ることのできる管内面処理装置及び管内面処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、処理媒体と圧縮された流体とが供給され、圧縮された流体に処理媒体を混合してなる混合流体を先端から吐出する混合流体供給管と、
圧縮流体源から前記混合流体供給管の基端側に流体を供給すると共に、供給する流体の供給量を調節することにより前記混合流体供給管の先端から吐出される混合流体の吐出量を調節する混合流体量調節機構と、
前記混合流体供給管の先端部が挿入されると共に前記先端部の軸芯を回転軸芯とする円環状空間を形成する旋回流形成部と、前記混合流体供給管の先端部と同軸位置で且つ混合流体供給管の先端に対向する状態で配置されており出口側には被処理管が接続される出口ノズルを有する渦流型素子と、
圧縮流体源の流体を、前記旋回流形成部の円周面の接線方向に沿って、前記円環状空間に吹き込むことにより、前記先端部の軸芯を回転軸芯として流体が前記円環状空間内を旋回流通してなる旋回流を形成すると共に、吹き込む流体の供給量を調節する旋回流用流体量調節機構と、
圧縮流体源の流体を、前記旋回流形成部の前記円環状空間に吹き込むことにより制御流を形成すると共に、吹き込む流体の供給量を調節する制御流用流体量調節機構と、
で構成したことを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、圧縮された流体に処理媒体を混合してなる混合流体を混合流体供給管の先端から吐出し、吐出した混合流体を出口ノズルを流通させてから、被処理管の内部に噴出して、被処理管内面を流通させることにより管内面を処理媒体により処理する管内面処理方法において、
前記混合流体供給管の先端部の軸芯を回転軸芯として旋回する旋回流を流体により形成すると共に、前記旋回流と合流して前記被処理管に流入する制御流を流体により形成し、
しかも、旋回流を形成する流体の供給量と、制御流を形成する流体の供給量の割合を、調節することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態にかかる管内面処理装置を示す構成図、図２はそのうちの渦流型素子を中心に示す断面図（図１のＩＩ−ＩＩ断面図）である。両図に示すように、渦流型素子１は中空の部材であり、混合空気供給管２の先端部（図１では右端部）２ａが渦流型素子１の内部にまで挿入されている。前記渦流型素子１の旋回流形成部１ａは、混合空気供給管２の先端部２ａの軸芯を回転軸芯とする円環状空間１ｂを形成している。また、渦流型素子１に備えられた出口ノズル１ｃは、その軸芯が混合空気供給管２の先端部２ａの軸芯と一致し、かつ、先端部２ａに対向する状態で配置されている。また内周面が処理（研削や清掃や除染）される被研削管（被処理管）３は、処理の際には、その一端側（図１では左端側）が、出口ノズル１ｃの出口側に着脱自在に接続される。
【００１６】
圧縮空気源（圧縮流体源）であるコンプレッサ４により圧縮した高圧の空気（流体）は、ヘダー５を介して、３本の供給管６，７，８に供給される。
【００１７】
供給管６は、混合空気供給管２の基端側（図１では左端側）に接続されているため、供給管６に送られた高圧の空気は、混合空気供給管２に送り込まれる。この混合空気供給管２の途中には研削材供給装置９が介装されており、研削材ホッパー１０に蓄えてある研削材（処理媒体）が、研削材供給装置９により、混合空気供給管２内に供給される。このため、研削材供給装置９よりも下流側の混合空気供給管２内には、研削材が混合された高圧の空気（つまり混合空気）が流通し、混合空気（混合流体）が先端部２ａの端から吐出される。
【００１８】
なお、供給管６には流量調節用のバルブ６ａが介装されており、このバルブ６ａの開度調節をすることにより、供給空気量、ひいては混合空気供給管２の先端部２ａから吐出する混合空気量を調節することができる。つまり、後述する供給管７，８から供給される空気量（空気圧）を考慮して、最適な研削材供給圧が得られるように、バルブ６ａの開度調節がされている。このように、供給管６及びバルブ６ａにより、混合空気量及び研削材供給圧を調節するための、混合空気量調節機構（混合流体量調節機構）が形成されている。
【００１９】
供給管７には、流量調節用のバルブ７ａが介装されており、供給管７の先端は、渦流型素子１の旋回流発生用供給口１ｄに接続されている。しかも、旋回流発生用供給口１ｄは、図２に示すように半径方向断面において、旋回流形成部１ａの内周面の接線方向に延びる状態で配置されている。また旋回流発生用供給口１ｄの軸方向と、出口ノズル１ｃや先端部２ａの軸方向とが直交する状態で配置されている。ちなみに、図４に示す従来技術では、圧縮空気管０６の軸方向と、噴射ノズル０５の軸方向とは、斜め（鋭角）に交差している。
【００２０】
このためヘダー５を介してコンプレッサ４から供給管７に供給された高圧の空気は、旋回流発生用供給口１ｄから、旋回流形成部１ａの内周面の接線方向に沿い、円環状空間１ｂ内に吹き出されるため、接線方向に吹き出された空気により、円環状空間１ｂ内には強力な旋回流ＲＦが発生する。この旋回流ＲＦは、混合空気供給管２の先端部２ａの軸芯を回転軸芯とし、旋回流形成部１ａの円環上空間１ｂ内を旋回流通する。混合空気供給管２の先端部２ａから吐出されて出口ノズル１ｃに入射される混合空気には、旋回流ＲＦにより旋回力が付与される。
【００２１】
このときバルブ７ａの開度を調節することにより、供給管７から旋回流形成部１ａに吹き込む空気量を調節することができる。このように、供給管７から旋回流形成部１ａに吹き込む空気量を調節することにより、旋回流ＲＦの旋回方向流速を調節することができる。このように、供給管７及びバルブ７ａにより、旋回流ＲＦを形成する空気の供給量を調節するための、旋回流用空気量調節機構（旋回流用流体量調節機構）が形成されている。
【００２２】
供給管８には、流量調節用のバルブ８ａが介装されており、供給管８の先端は、渦流型素子１の制御流発生用供給口１ｅに接続されている。しかも、制御流発生用供給口１ｅは、図２に示すように半径方向断面において、旋回流形成部１ａの半径方向に沿う方向に配置されている。
【００２３】
このためヘダー５を介してコンプレッサ４から供給管８に供給された高圧の空気は、制御流発生用供給口１ｅから、旋回流形成部１ａの外周側から中心側に向かう半径方向に沿い、円環状空間１ｂ内に吹き出される。このため、半径方向に吹き出された空気により、円環状空間１ｂ内には、半径方向に沿い外周側から円中心側に向かう制御流ＣＦが発生する。この制御流ＣＦを強くすることにより、即ち、供給管８から渦流型素子１への空気の供給量を増加させると、被研削管３に流入する空気量も増加し、結果として、軸方向の流速を増加させることができる。逆に、制御流ＣＦを弱くすることにより、即ち、供給管８から渦流型素子１への空気の供給量を減少させると、被研削管３に流入する空気量も減少し、結果として、軸方向の流速を減少させることができる。
【００２４】
このときバルブ８ａの開度を調節することにより、供給管８から旋回流形成部１ａに吹き込む空気量を調節することができる。このように、供給管８から旋回流形成部１ａに吹き込む空気量を調節することにより、制御流ＣＦの強さを調節することができる。このように、供給管８及びバルブ８ａにより、制御流ＣＦを形成する空気の供給量を調節するための、制御流用空気量調節機構（制御流用流体量調節機構）が形成されている。
【００２５】
混合空気供給管２の先端部２ａから吐出された混合空気には、渦流型素子１内に発生した旋回流ＲＦにより旋回運動が付与される。このとき、旋回流ＲＦの流速が大きい程、混合空気に付与される旋回運動は強くなる。また旋回流ＲＦの流速が同一である場合には、制御流ＣＦが大きい程、混合空気に付与される軸方向流速は大きくなる。旋回運動が付与された混合空気は、旋回しつつ軸方向に流通して出口ノズル１ｃに入射され、この出口ノズル１ｃを通過することにより圧縮されて、被研削管３の内部に噴射される。噴射された混合空気は、旋回運動をしつつ軸方向に流通して、被研削管３の内面を研削処理する。
【００２６】
混合空気の軸方向流速は、バルブ８ａの開度を調節することにより制御することができる。つまり、バルブ８ａの開度を大きくすることにより、軸方向流速を増加でき、バルブ８ａの開度を小さくすることにより、軸方向流速を減少することができる。また、混合空気の旋回方向流速は、バルブ７ａの開度を調節することにより制御することができる。つまり、バルブ７ａの開度を大きくすることにより、旋回方向流速を増加でき、バルブ７ａの開度を小さくすることにより旋回方向流速を減少することができる。
【００２７】
よって、バルブ６ａ，７ａ，８ａの開度調節をすることにより、被研削管３の内部を流通する混合空気の旋回方向流速と軸方向流速との割合を、処理（研削）状況や被研削管３の特性に応じて、最適に設定することができる。よって、効率的な処理（研削等）を行うことができる。
【００２８】
また、渦流型素子１の旋回部形成部１ａの内周面の接線方向に沿い、空気を円環状空間１ａに吹き出しているため、空気圧力がさほど大きくなくても、強力な旋回流ＲＦが発生する。つまり、軸方向流速に対して大きな旋回方向流速を持つ旋回流を、簡単に発生させることができる。したがって、供給する空気の圧力は、従来に比べて低圧であっても、十分な旋回運動を混合空気に付与することができる。かかる点から、空気源は、従来に比べて簡易な構成ですみ、コストダウンを図ることもできる。また、混合空気の旋回方向流速を大きくすることができるので、効果的に研削をすることができ、研削材の使用量を減少することができる。
【００２９】
図３は渦流型素子１の他の例を示すものである。この例の渦流型素子１では、混合空気供給管２に対して同心状に配置したリング部１ｆが、旋回流形成部１ａの側面に連通状態で同軸に取付けられている。したがって、旋回流形成部１ａにより形成した円環状空間１ｂと、リング部１ｆの内部空間とが一体となった一体円環状空間となる。そして、制御流発生用供給口１ｅは、リング部１ｆを介して旋回流形成部１ａに取付けられている。
他の部分の構成ならびに動作は、図１及び図２のものと同様である。
【００３０】
ここで、図１，図２に示す実施の形態により、各種の状態における研削を行ったときの挙動を説明する。
【００３１】
被研削管３をＳＵＳ管として、コンプレッサ４により発生する空気の圧力を、０．５Ｋｇ／ｃｍ2 としたところ、ＳＵＳ管である被研削管３の内部を旋回しつつ軸方向に流通する混合空気（研削材が混合している空気）により、被研削管３の内部を良好に研削することができた。ちなみに、従来では、３〜７Ｋｇ／ｃｍ2 程度の圧力の圧縮空気を用いていた。
【００３２】
また、被研削管３を透明なアクリル管にして研削動作を行わせたときに、研削材がアクリル管の内面を螺旋軌道を描きながら管内面を進行して研削していることを、管外部から観察できた。しかも、制御流ＣＦの強度を変更することにより、螺旋軌道のピッチを任意に変更させることができることを確認した。つまり、制御流ＣＦの強度を変更することにより、管内を流通する混合空気の旋回方向流速と軸方向流速との割合、即ち螺旋軌道のピッチを任意に変更できることを確認した。
【００３３】
被研削管３が長い場合には、研削材の螺旋ピッチが短いと、管終端部において研削効果が減衰して弱くなるが、研削材の螺旋ピッチを長くすると、つまり、混合空気の軸方向流速を速くするよう制御すると、管終端部においても良好な研削ができることを確認した。
【００３４】
【発明の効果】
以上実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明は、
処理媒体と圧縮された流体とが供給され、圧縮された流体に処理媒体を混合してなる混合流体を先端から吐出する混合流体供給管と、
圧縮流体源から前記混合流体供給管の基端側に流体を供給すると共に、供給する流体の供給量を調節することにより前記混合流体供給管の先端から吐出される混合流体の吐出量を調節する混合流体量調節機構と、
前記混合流体供給管の先端部が挿入されると共に前記先端部の軸芯を回転軸芯とする円環状空間を形成する旋回流形成部と、前記混合流体供給管の先端部と同軸位置で且つ混合流体供給管の先端に対向する状態で配置されており出口側には被処理管が接続される出口ノズルを有する渦流型素子と、
圧縮流体源の流体を、前記旋回流形成部の円周面の接線方向に沿って、前記円環状空間に吹き込むことにより、前記先端部の軸芯を回転軸芯として流体が前記円環状空間内を旋回流通してなる旋回流を形成すると共に、吹き込む流体の供給量を調節する旋回流用流体量調節機構と、
圧縮流体源の流体を、前記旋回流形成部の前記円環状空間に吹き込むことにより制御流を形成すると共に、吹き込む流体の供給量を調節する制御流用流体量調節機構とを備えた構成とした。
【００３５】
また本発明は、圧縮された流体に処理媒体を混合してなる混合流体を混合流体供給管の先端から吐出し、吐出した混合流体を出口ノズルを流通させてから、被処理管の内部に噴出して、被処理管内面を流通させることにより管内面を処理媒体により処理する管内面処理方法において、
前記混合流体供給管の先端部の軸芯を回転軸芯として旋回する旋回流を流体により形成すると共に、前記旋回流と合流して前記被処理管に流入する制御流を流体により形成し、
しかも、旋回流を形成する流体の供給量と、制御流を形成する流体の供給量の割合を、調節する構成とした。
【００３６】
このように、本発明では、渦流型素子において、旋回流形成部の円周面の接線方向に沿って、流体を円環状空間に吹き込むようにしているため、強力な旋回流を発生でき、この強力な旋回流により、混合流体（空気）に大きな旋回運動を付与することができる。つまり、軸方向流速に対して大きな旋回方向流速をもつ混合流体（空気）を発生させることができる。この結果、軸方向流速に対して大きな旋回方向流速をもつ混合流体（空気）を被処理管の内部に流通させることができ、被処理管の内面を効果的に処理（研削・清掃・除染）できると共に、処理媒体（研削材）の使用料を減少させることができる。
【００３７】
渦流型素子の旋回流形成部に対して接線方向に旋回流発生用流体（空気）を供給するため、旋回流発生用流体（空気）の圧力が低くても強力な旋回流が発生する。このため、流体（空気）源としては、従来にくらべて圧力の低い流体（空気）を発生するものを用いることができ、流体（空気）源の駆動源（モータ）を小さくすることができる。
【００３８】
また、圧縮流体源の流体を、渦流型素子の旋回流形成部の円周面の接線方向に沿って、円環状空間に吹き込むことにより、旋回流を形成し、また、圧縮流体源の流体を、別途、渦流型素子の円環状空間に吹き込むことにより、制御流を形成するようにし、しかも、吹き込む流体（空気）量を調節するようにしたので、旋回流の強さと制御流の強さを調節できる。このため、混合流体（空気）の旋回方向流速と軸方向流速との割合を変化させることができ、処理（研削等）対象に応じて良好な処理（研削等）を行うことができる。
【００３９】
即ち、被処理管（被研削管）が短い場合は、旋回方向流速を速くして処理媒体が描く螺旋軌道のピッチを小さくすることにより高速の処理（研削）を行い、被処理管（被研削管）が長い場合は、旋回方向流速を遅くして処理媒体が描く螺旋軌道のピッチを長くすることにより、管の終端部まで一様に処理（研削）をすることができる。また、被研削管にエルボなど、旋回流が減衰すると考えられる部位が存在する場合や、その他の様々な条件下においても、処理媒体が描く螺旋軌道のピッチを変化させることにより、それぞれ最適な処理（研削）条件を得ることができる。
【００４０】
流体として空気等を用いる場合には、研削前に被処理管の内部を乾燥させて処理媒体やダストの残留を防ぐ作業を、処理媒体の供給を止めることにより、同一の装置により簡単に行うことができる。
【００４１】
さらに、混合流体は出口ノズルを介して被処理管内に供給され、しかも、旋回流用流体量調節機構や制御流用流体量調節機構から旋回流形成部に供給された流体も出口ノズルを介して被処理管内に供給されるため、旋回流形成部内の円環状空間内に処理媒体が入り込むことはなく、渦流型素子が摩耗することはない。また、騒音も少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる管内面処理装置を示す構成図。
【図２】実施の形態にかかる管内面処理装置のうち渦流型素子の部分を示す断面図。
【図３】渦流型素子の他の例を示す断面図。
【図４】従来技術の一例を示す構成図。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面を示す断面図。
【符号の説明】
０１  口金
０２  混合空気供給管
０３  被研削管
０４  旋回板
０５  噴射ノズル
０６  圧縮空気供給管
１  渦流型素子
１ａ  旋回流形成部
１ｂ  円環状空間
１ｃ  出口ノズル
１ｄ  旋回流発生用供給口
１ｅ  制御流発生用供給口
１ｆ  リング部
２  混合空気供給管
３  被研削管
４  コンプレッサ
５  ヘダー
６，７，８  供給管
６ａ，７ａ，８ａ  バルブ
９  研削材供給装置
１０  研削材ホッパー
ＲＦ  旋回流
ＣＦ  制御流
【図１】
0003790334.tif 000002
【図２】
0003790334.tif 000003
【図３】
0003790334.tif 000004
【図４】
0003790334.tif 000005
【図５】
0003790334.tif 000006