特許 6480981 管路洗浄装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6480981

(24)【登録日】2019年2月15日

(45)【発行日】2019年3月13日

(54)【発明の名称】管路洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   B08B 9/032 20060101AFI20190304BHJP

   E03F 9/00 20060101ALI20190304BHJP

   B05B 15/00 20180101ALI20190304BHJP

【ＦＩ】

   B08B9/032 328

   E03F9/00

   B05B15/00

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-100942(P2017-100942)

(22)【出願日】2017年5月22日

(65)【公開番号】特開2018-192455(P2018-192455A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2017年5月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】517179480

【氏名又は名称】戸▲崎▼産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】戸▲崎▼ 勇人

【審査官】 山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３００１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１３７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０００４１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０８Ｂ ９／０３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯槽に溜められた流通液をポンプにより送液管へ送り出す管路設備に対して設ける管路洗浄装置において、
前記流通液の貯留外部に空気取込部を配置すると共に前記流通液の貯留中に空気吐出部を配置する送気管と、
前記送気管の前記空気取込部から取り込まれる空気を前記空気吐出部からミリサイズ以上の気泡又は空気流にして吐き出させる空気供給機と、を有しており、
前記送気管の前記空気吐出部は、前記貯槽内へ向けて設けられる前記送液管の吸い込み端に対して当該送気管から吐き出された空気が吸い込み可能となる範囲内に近接配置されていることにより前記ポンプ及び前記空気供給機の作動時に当該送液管内の流通液をミリサイズ以上の気泡又は空気流を含んだ気液二相流の乱流にして当該送液管内を洗浄する
ことを特徴とする管路洗浄装置。

【請求項2】

前記送液管の前記吸い込み端が下方を向いて配置されているときに、前記送気管の前記空気吐出部は、前記送液管の前記吸い込み端に対する下方で上方へ向けて当該吸い込み端と同軸に配置されることを特徴とする請求項１記載の管路洗浄装置。

【請求項3】

前記送液管は前記貯槽を含んで循環流が生じる配管経路が形成されており、前記流通液を前記貯槽へ戻すための当該送液管の回帰端部には、前記ポンプのポンプ圧を受けないように圧力的に縁切りした配置で濾過材が配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の管路洗浄装置。

【請求項4】

前記送液管は、前記回帰端部へ循環流を導く回帰管とは切り替えて流通液を前記貯槽外へ供給する吹き出し管を有しており、
前記濾過材は、前記吹き出し管の先端部に設けられる吐出管をも差し込み可能にする口径の口部を有していることを特徴とする請求項３記載の管路洗浄装置。

【請求項5】

前記送液管はスプレーガンへ塗料を供給するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の管路洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を流通させる管路内を気液二相流によって洗浄するための管路洗浄装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液体を流通させる管路内を洗浄するに際して、洗浄液に空気を混合させた気液二相流を用いることは種々様々な場面で採用されており、公知である（例えば、塗装装置で採用したものとして特許文献１等を参照）。
特許文献１に記載された洗浄装置は、塗料の稀釈液として用いる水を溜めた水タンクよりも上流側に分岐部を設け、この分岐部から分岐させた先にエアー供給源及び洗浄水供給源を接続した構成としてある。そして洗浄時には、分岐部に設けた弁を切り替えることにより、エアー供給源及び洗浄水供給源で発生させた気液二相流を、分岐部より上流側管路へと流し込むようにしている。

【0003】

なお、この種の気液二相流を用いる洗浄装置のなかには、空気をマイクロバブルまで小さくして用いるものもある。マイクロバブルを用いる洗浄装置は、マイクロバブルが帯電する負電位で汚れ等を吸い寄せながら、この汚れをマイクロバブルと一緒に排水流に乗せて押し流す作用や、マイクロバブルが破裂する際の超音波で管路内面に付着した汚れを剥離させる作用などを主として利用するものである。

【0004】

しかし、マイクロバブルによるこれらの作用は、配管距離が長くなる場合には効果が現れにくく、また洗浄できる汚れの質量や大きさ、付着性（力）などによっては、そもそも洗浄できないことがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−２１０３９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前記特許文献１に記載の洗浄装置は、当該文献中にマイクロバブル発生器について明記箇所がないために断定はできないものの、使用する空気はマイクロバブルではないと推察される。
しかしながら、この洗浄装置ではエアー供給源や洗浄水供給源を配管途中に配置してい
ることから、全ての配管経路（分岐部よりも上流側）にわたって洗浄を行うことは決してできないものとなっている。

【0007】

そのため、洗浄後に塗装を再開すると、洗浄を行っていない管路をはじめ、塗料タンクや水タンク、及びこれらの供給ポンプに残留していたゴミやブツなどの不純物（浮遊ゴミや塗料滓など）が塗料中に混ざるおそれがあり、その結果として塗装面を不良にさせてしまうおそれがあった。
それが故に、洗浄時に管路内から押し流した液（塗料など）は全て廃棄するように配管構成して、ゴミやブツなどの不純物の混入を最小限に抑える工夫が必要となっている（塗料タンクや水タンクを含ませた循環経路を構成させることができない）。このことから、特許文献１において達成できていると主張する「無駄な塗料を発生させない」とする作用効果は、全ての実施環境下で満足できるほどのものではないと推察する。

【0008】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、流通液（塗料など）中に含まれるゴミやブツなどの不純物を、簡単な構造により、確実に除去できる管路洗浄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】

【0009】

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る管路洗浄装置は、貯槽に溜められた流通液をポンプにより送液管へ送り出す管路設備に対して設ける管路洗浄装置において、前記流通液の貯留外部に空気取込部を配置すると共に前記流通液の貯留中に空気吐出部を配置する送気管と、前記送気管の前記空気取込部から取り込まれる空気を前記空気吐出部からミリサイズ以上の気泡又は空気流にして吐き出させる空気供給機と、を有しており、前記送気管の前記空気吐出部は、前記貯槽内へ向けて設けられる前記送液管の吸い込み端に対して当該送気管から吐き出された空気が吸い込み可能となる範囲内に近接配置されていることにより前記ポンプ及び前記空気供給機の作動時に当該送液管内の流通液をミリサイズ以上の気泡又は空気流を含んだ気液二相流の乱流にして当該送液管内を洗浄することを特徴とする。

【0010】

前記送液管の前記吸い込み端が下方を向いて配置されているときに、前記送気管の前記空気吐出部は、前記送液管の前記吸い込み端に対する下方で上方へ向けて当該吸い込み端と同軸に配置されるものとするのが好適である。
前記送液管は前記貯槽を含んで循環流が生じる配管経路が形成されており、前記流通液を前記貯槽へ戻すための当該送液管の回帰端部には、前記ポンプのポンプ圧を受けないように圧力的に縁切りした配置で濾過材が配置されたものとしてもよい。

【0011】

前記送液管は、前記回帰端部へ循環流を導く回帰管とは切り替えて流通液を前記貯槽外へ供給する吹き出し管を有しており、前記濾過材は、前記吹き出し管の先端部に設けられる吐出管をも差し込み可能にする口径の口部を有したものとするとよい。
前記送液管はスプレーガンへ塗料を供給するものとして実施することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る管路洗浄装置は、流通液（塗料など）中に含まれるゴミやブツなどの不純物を、簡単な構造により、確実に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る管路洗浄装置の第１実施形態を示した概要図である。

【図2】送気管と送液管との接続関係を要部断面にして示した拡大側面図である。

【図3】本発明に係る管路洗浄装置の第２実施形態を示した概要図である。

【図4】（Ａ）は洗浄後に濾過材で捕集された約０．６ｍｍ大のブツとそれによる不良塗装面を示した写真であり（Ｂ）は洗浄後に濾過材で捕集された約０．３ｍｍ大のブツとそれによる不良塗装面を示した写真であり（Ｃ）は所定時間洗浄後の濾過材の状態を写した写真である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明に係る管路洗浄装置１の第１実施形態を示している。この管路洗浄装置１は、貯槽２に溜められた流通液３をポンプ４により送液管５（吸い込み管６、
回帰管７、吹き出し管８を有して構成されたものを例示してある）へ送り出すように配管された管路設備１０に対し、着脱可能な構造にして洗浄の都度、取り付けるものとしたり、或いは固定的に設けたりすることができるものである。

【0015】

本第１実施形態において、管路設備１０は、送液管５に設けた吹き出し管８の先端部に塗装用のスプレーガン１１を取り付けることにより、［塗装装置］として構成されている場合を例示してある。
すなわち、ポンプ４を作動させることで吸い込み管６から吹き出し管８へ流通液３を供給してスプレーガン１１から噴出させたり、吹き出し管８への供給を回帰管７へ切り替えることで吸い込み管６、ポンプ４、回帰管７、貯槽２の四者間で流通液３を循環させたりすることができる。

【0016】

またスプレーガン１１を貯槽２へ向けることで、吸い込み管６、ポンプ４、吹き出し管８、スプレーガン１１、貯槽２の五者間でも流通液３を循環させることができる。
なお、貯槽２は、流通液３を塗料とする［塗料槽］であったり、流通液３を塗料用の希釈液とする［希釈液槽］であったり、或いは流通液３を洗浄液とする［洗浄液槽］であったりする。

【0017】

また、塗料は有機塗料であっても水性塗料であってもよいので、稀釈液にはシンナー系の有機系溶剤を選択することもできるし水等の無機系溶剤を選択することもできる。このような置換の可能性に関する事情は洗浄液についても同様である。
図１から明らかなように、本発明に係る管路洗浄装置１は、送気管１６と空気供給機１７とを有している。

【0018】

送気管１６は、流通液３の貯留外部（例えば貯槽２の上方など）に空気取込部１６ａを設け、流通液３の貯留中（貯槽２内における流通液３の液面下）に空気吐出部１６ｂを設けて、これらの間を連通させるように配管される。
これにより、空気吐出部１６ｂから吐き出される空気を、送液管５の吸い込み端６ａ（吸い込み管６の下端）から吸い上げられる流通液３と混合させながら（気液二相流を生じさせつつ）、送液管５内へ供給させるようになっている。

【0019】

送気管１６の空気吐出部１６ｂと送液管５の吸い込み端６ａとの間には、互いに離隔させることによる隙間を形成させるか、又は、離隔させない代わりに空気吐出部１６ｂや吸い込み端６ａの周壁に通孔（図示略）を形成するかして、流通液３のための導入部を形成する必要がある。構造的には、空気吐出部１６ｂと吸い込み端６ａとの間を離隔させるのが最も簡便である。

【0020】

なお、いずれの構造を採用するにしても、空気吐出部１６ｂは、吐き出す空気が送液管５の吸い込み端６ａに吸い込み可能となる程度に、この吸い込み端６ａと近接させるものとする。
ただ、これら空気吐出部１６ｂと吸い込み端６ａとの間をどの程度近接させるかについての具体的な距離は、特に限定されるものではない。場合によっては、この距離を調節可能な構造とすることも可能である。

【0021】

本第１実施形態では、図２に示すように、貯槽２の槽内下方へ向けて配置された送液管５（吸い込み管６）の吸い込み端６ａに対し、その更に下方となる同軸位置に、送気管１６の空気吐出部１６ｂを上方へ向けるようにして配置してある。
ただ、空気吐出部１６ｂと吸い込み端６ａとを同軸に配置することは、最適例の一つであって必ずしも限定されるわけではない。従って、互いの軸心がずれている場合や、互いの軸心間に傾斜角が生じている場合などでも、空気吐出部１６ｂから吐き出される空気が送液管５の吸い込み端６ａに吸い込み可能でありさえすれば、許容範囲とする。

【0022】

また、本第１実施形態において空気吐出部１６ｂは、吹き出す空気が周方向外方へ散逸するのを適度に制限又は防止しつつ、吸い込み端６ａへ確実に吸い込まれるようにするために、上方ほど開口が拡大した漏斗形状に形成させてある。これに対して吸い込み端６ａは、空気吐出部１６ｂから吹き出した空気を取り込み易くするために、下方ほど開口が拡大した傘（円錐）形状に形成させてある。

【0023】

このように空気吐出部１６ｂを漏斗形状とし、吸い込み端６ａを傘形状として、互いを
向き合わせることで、両者間には円環状（リング状）の開口が生じることになる。そのため、空気吐出部１６ｂと吸い込み端６ａとを軸方向で近接離反させるようにして位置調整すると、空気吐出部１６ｂと吸い込み端６ａとの間に生じる開口の開度は、単なる軸方向の距離変化だけでなく、円環状の開口の外径及び内径が共に変化することになって微調整ができるという利点に繋がる。

【0024】

殊に、吸い込み端６ａに採用する傘形状は、その傘下にて空気の暫時的な滞留を誘発することになるので、送液管５に流入する気液二相流を、一定又は不定のリズムで流れに乱れが生じるような、いわゆる「乱流」にするだけでなく、この乱流についても、ときに強い衝撃力や撹拌力を混在させるような特殊なものにするうえで、至極有益である。
なお、本第１実施形態では、吸い込み端６ａの傘形状よりも空気吐出部１６ｂの漏斗形状が大きくなる関係としたが、反対に、空気吐出部１６ｂの漏斗形状よりも吸い込み端６ａの傘形状が大きくなる関係にして、吸い込み端６ａが空気吐出部１６ｂ上の全てを傘下に取り込むような構造にしてもよい。

【0025】

空気供給機１７は、送気管１６の空気取込部１６ａから空気吐出部１６ｂへ向けた強制的な空気の流れを生じさせるためのものであって、具体的には送風機（ファン式又はブロワ式）か、或いは圧縮機（コンプレッサ）が用いられる。
空気供給機１７を送風機とするか圧縮機とするかは、送気管１６の空気吐出部１６ｂから吐き出させる空気を、ミリサイズ以上の気泡又は空気流（マイクロバブル等のような微小な気泡ではないもの）とする点を基準に、選択すればよい。

【0026】

なお、空気供給機１７による供給圧を受けて送気管１６の空気吐出部１６ｂから吹き出す空気は、前記したように送液管５内で流通液３と混合されるが、送液管５内の流通液３はポンプ４のポンプ吸引圧を受けている。そのため、空気供給機１７によるエアー供給圧と、ポンプ４によるポンプ吸引圧との圧力関係は、流通液３に巻き込まれる空気量に少なからず影響することになる。

【0027】

本発明者らの実験によれば、空気供給機１７のエアー供給圧を０．１ＭＰａとしポンプ４のポンプ吸引圧を０．４ＭＰａとしたときに、流通液３に巻き込まれる空気量が適度となり、好適な洗浄結果に繋がることが確認されている。
ただ、送液管５及び送気管１６の配管径や配管距離をはじめ、これらに起因する管路抵抗、流通液３の種類、流体温度や気温などによって数値的な変動は考えられるため、空気供給機１７によるエアー供給圧と、ポンプ４によるポンプ吸引圧との圧力関係には、ある程度の範囲が許容される。

【0028】

なお、管路洗浄装置１を設置する工場内に、所要圧のエアー供給用配管設備が備えられている場合には、このエアー供給用配管設備を空気供給機１７として利用することもできる。
ところで、スプレーガン１１を貯槽２へ向けて流通液３を吹き出させることで、吸い込み管６、ポンプ４、吹き出し管８、スプレーガン１１、貯槽２の五者間で流通液３を循環させることができることは説明した。この場合には、貯槽２の上部開口へ被せるようにしてシート状の濾過材２０を配置しておくのが好適である。

【0029】

このようにすることで、スプレーガン１１や吹き出し管８内に残留するゴミやブツなどの不純物が貯槽２へ戻されることを防止できることになる。
濾過材２０の目の密度は、流通液３を塗料とする場合のうち、メタリック色とするときには１００メッシュ程度のものが好適となり、メタリックを除いた一般色とするときには２５０メッシュ程度のものが好適となる。また、流通液３をシンナーや水などとする場合などでは４６０メッシュ程度のものが好適となる。

【0030】

次に、本発明に係る管路洗浄装置１の使用状況を説明する。まず、管路洗浄装置１を備えさせた管路設備１０においてポンプ４を作動させる。また管路洗浄装置１の空気供給機１７を作動させる。
これにより、貯槽２に溜められた流通液３が送液管５の吸い込み端６ａから吸い上げられると共に、この流通液３に対し、送気管１６から供給される空気が混合され、乱流を伴った気液二相流が生起する。

【0031】

この際、気液二相流に含まれる空気はミリサイズを超える大きなものなので、送液管５内に付着したり残留したりしている不純物は、気液二相流による乱流（細かな振動や激しい衝撃、或いは強い撹拌作用を伴ったうねり等）をたて続けに受けることになる。これにより、不純物は、たとえ送液管５内に強い付着力でこびり付いていたとしても確実に剥離され、流通液３中に浮遊することになる。

【0032】

そのため、送液管５につき、吸い込み管６から吹き出し管８及びスプレーガン１１へと通ずる経路を形成させた場合には、スプレーガン１１を噴出操作することにより、このスプレーガン１１から不純物を伴った流通液３を貯槽２外、又は貯槽２上の濾過材２０を介して貯槽２内へ噴き出させることができる。
また、送液管５につき、吹き出し管８への供給を回帰管７へ切り替えた場合には、吸い込み管６、ポンプ４、回帰管７、貯槽２の四者間で流通液３を循環させ、この間の経路中を重点的に洗浄するようなこともできる。

【0033】

図３は、本発明に係る管路洗浄装置１の第２実施形態を示している。本第２実施形態では、流通液３を貯槽２へ戻すために送液管５に設けた回帰管７の回帰端部７ａと、貯槽２内における流通液３の液面との上下間に、口部２０ａを上方へ向けたカゴ状（釣り鐘を倒立させたような形状）の濾過材２０を配置してある。
この濾過材２０は、送液管５の回帰端部７ａとは接触しておらず、距離をおいて保持されている。また、送液管５の回帰端部７ａは、貯槽２内における流通液３の液面よりも上方へ離れた高さとなるように配置してある。更に、濾過材２０の二次側面（下端）と貯槽２内における流通液３の液面との間も接触しておらず、距離をおいて保持されている。

【0034】

そのため、回帰端部７ａから貯槽２内へ吐出される流通液３は、自然流下的に濾過材２０を通過することになる。更に言えば、吸い込み管６、ポンプ４、回帰管７、貯槽２の四者間で流通液３を循環させる場合にあって、濾過材２０を通過する流通液３は、ポンプ４によるポンプ圧を受けていない状態と言える。要するに、濾過材２０はポンプ４とは圧力的に縁切りされた配置となっている。

【0035】

従って、濾過材２０によって流通液３中から取り除かれたゴミやブツ等の不純物は、濾過材２０の二次側（通過後の流通液３）を通じてポンプ４による吸引作用を受けることがない。
これにより、濾過材２０に捕集後の不純物が無理矢理、濾過材２０を通り抜けてしまうことはなく、貯槽２内の流通液３は浄化されたままの状態に保持される。すなわち、せっかく除去された不純物が管路内を汚染したり詰まらせたりすることはなく、当然に、塗装面に付着して不良を発生させることもない。

【0036】

なお、濾過材２０の上方の口部２０ａは、送液管５の回帰端部７ａとは異なる他の吐出管（例えばスプレーガン１１等）を差し込み可能な大きさとされている。そのため、濾過材２０に対して回帰端部７ａを差し込んだ状態としたままで、更にスプレーガン１１等を濾過材２０内へ差し込んで、効率のよい洗浄作業を行うことができる。

【実施例】

【0037】

図３に示した管路設備１０において、洗浄能力試験を行った。
使用する送液管５は、吸い上げ管６及び吹き出し管８（スプレーガン１１を除く）の全長約８ｍとした。
このうち吸い上げ管６は、長さ約１．５ｍ、内径（直径）１５ｍｍであった。また吹き出し管８は、長さ約６ｍ、内径（直径）８ｍｍであった。このことから、吸い上げ管６の内径（１５ｍｍ）が送液管５の最大内径であり、吹き出し管８の内径（８ｍｍ）が送液管５の最小内径であると言える。

【0038】

流通液３にはシンナーを用い、濾過材２０は４６０メッシュとした。
管路洗浄装置１における空気供給機１７のエアー供給圧は０．１ＭＰａとし、管路設備１０におけるポンプ４のポンプ吸引圧は０．４ＭＰａとした。
図４（Ａ）は、管路洗浄装置１の作動により濾過材２０で捕集された約０．６ｍｍ大のブツ（図中左側）と、同程度の大きさのブツが除去できなかった場合に生じる不良塗装面（図中右側）の写真である。

【0039】

また図４（Ｂ）は、同じく管路洗浄装置１の作動により濾過材２０で捕集された約０．３ｍｍ大のブツ（図中左側）と、同程度の大きさのブツが除去できなかった場合に生じる不良塗装面（図中右側）の写真である。
これらに対し、図４（Ｃ）は、管路洗浄装置１を１時間以上、作動させた後に、新品に交換した濾過材２０の状態を写した写真である。

【0040】

図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の結果から明らかなように、本発明に係る管路洗浄装置１による洗浄を実施することにより、流通液３中を浮遊するゴミやブツ等の不純物は、略完全に除去できるものであった。言うまでもなく、洗浄後の管路設備１０を用いて塗装など行ったとしても、ゴミやブツ等の不純物を原因とする不良塗装は生じることはない。
なお、管路洗浄装置１による洗浄は、濾過材２０による不純物の捕集が無くなったと判断できるまで、継続して行うのがよい。また、安全率を確保する意味で、濾過材２０による不純物の捕集が無くなったと確認した後も、ある程度延長して洗浄を行うのが好適である。

【0041】

すなわち、管路内に付着又は堆積した不純物が剥離の途中となっている段階で洗浄を停止すると、その後に流通液３を流通させた場合に却って不純物を流通液３中に混在させてしまうおそれがあるためである。
本発明者らが繰り返し実施した試験に基づけば、前記試験条件下では１時間程度の洗浄時間を確保することで、管路内に付着又は堆積した不純物を確実に剥離できるとの結果が得られた。

【0042】

ところで、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、本発明に係る管路洗浄装置１は、塗料槽、希釈液槽、洗浄液槽の各槽ごとに常設させておいて必要時に使用する他、洗浄を行う都度、塗料槽、希釈液槽、洗浄液槽の各槽へ装着して使用する（使い回す）ということも可能である。

【0043】

本発明に係る管路洗浄装置１は、塗装装置において実施することが限定されるものではなく、液体を流通させる管路の備えるあらゆる分野において実施可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 管路洗浄装置
２ 貯槽
３ 流通液
４ ポンプ
５ 送液管
６ 吸い上げ管
６ａ 吸い込み端
７ 回帰管
７ａ 回帰端部
８ 吹き出し管
１０ 管路設備
１１ スプレーガン
１６ 送気管
１６ａ 空気取込部
１６ｂ 空気吐出部
１７ 空気供給機
２０ 濾過材
２０ａ 口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】