特許 7584136 回転ノズル装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-07

(45)【発行日】2024-11-15

(54)【発明の名称】回転ノズル装置

(51)【国際特許分類】

   B05B 3/06 20060101AFI20241108BHJP

   B08B 9/032 20060101ALI20241108BHJP

   B05B 1/16 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

B05B3/06 B

B08B9/032

B05B1/16

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021027130

(22)【出願日】2021-02-24

(65)【公開番号】P2021151650

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2024-02-02

(31)【優先権主張番号】P 2020050067

(32)【優先日】2020-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】520098899

【氏名又は名称】クリーンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002804

【氏名又は名称】弁理士法人フェニックス特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和田 聡

【審査官】竹中 辰利

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６４－０８５１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１－１３５５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２２７２４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ ３／０６

Ｂ０８Ｂ ９／０３２

Ｂ０５Ｂ １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧水を導く導通管の先端に回転可能に設けられるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの先端に傾斜して設けられ、前記高圧水を噴射する第一ノズル及び第二ノズルと、を備えており、少なくとも前記第一ノズルから噴射されるウォータージェットの噴射反力により前記第一ノズル及び前記第二ノズルを前記ノズルヘッドの回転軸心まわりに周回させながら、前記第一ノズル及び前記第二ノズルから噴射されるウォータージェットをパイプ内の付着物に衝突させて除去する回転ノズル装置であって、
前記第一ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第一ノズルの周回半径方向において外方へ傾斜するとともに周回円周方向において傾斜して設けられ、
前記第二ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第二ノズルの周回半径方向において内方へ傾斜して設けられ、
前記第二ノズルのウォータージェットの噴射角度は、
前記第一ノズルのウォータージェットの噴射角度よりも大きくされ、かつ、
前記第一ノズルの噴射軸線と前記パイプの内壁面との交点を含んで前記ノズルヘッドの回転軸心と直交する仮想平面を基準面としたとき、前記第二ノズルの噴射軸線が前記ノズルヘッドの回転軸心を越えて当該第二ノズルとは反対側で前記基準面と交わり、その交点が周回して描く周回軌跡が、前記第一ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡よりも内側に位置するように設定されており、
前記第一ノズルのウォータージェットを前記パイプの内壁部側に存在する付着物に衝突させるとともに、前記第二ノズルのウォータージェットを前記ノズルヘッドの回転軸心と交差させて前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡よりも前記パイプの中央部側に存在する付着物に衝突させることを特徴とした回転ノズル装置。

【請求項2】

前記ノズルヘッドが、前記高圧水を噴射する第三ノズルを更に備え、
前記第三ノズルのウォータージェットの噴射角度は、当該第三ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡が、前記第一ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡と、前記第二ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡との間に位置するように設定されており、
前記第三ノズルのウォータージェットを、前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡と前記第二ノズルのウォータージェットの衝突軌跡との間に存在する付着物に衝突させることを特徴とした請求項１に記載の回転ノズル装置。

【請求項3】

高圧水を導く導通管の先端に回転可能に設けられるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの先端に傾斜して設けられ、前記高圧水を噴射する第一ノズル、第二ノズル及び第三ノズルと、を備えており、少なくとも前記第三ノズルから噴射されるウォータージェットの噴射反力により前記第一ノズル、前記第二ノズル及び前記第三ノズルを前記ノズルヘッドの回転軸心まわりに周回させながら、前記第一ノズル、前記第二ノズル及び前記第三ノズルから噴射されるウォータージェットをパイプ内の付着物に衝突させて除去する回転ノズル装置であって、
前記第一ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第一ノズルの周回半径方向において外方へ傾斜して設けられ、
前記第二ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第二ノズルの周回半径方向において内方へ傾斜して設けられ、
前記第三ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第三ノズルの周回円周方向において傾斜して設けられ、
前記第二ノズルのウォータージェットの噴射角度は、
前記第一ノズルのウォータージェットの噴射角度よりも大きく設定され、かつ、
前記第一ノズルの噴射軸線と前記パイプの内壁面との交点を含んで前記ノズルヘッドの回転軸心と直交する仮想平面を基準面としたとき、前記第二ノズルの噴射軸線が前記ノズルヘッドの回転軸心を越えて当該第二ノズルとは反対側で前記基準面と交わり、その交点が周回して描く周回軌跡が、前記第一ノズルの噴射軸線が前記基準面と交わる交点が周回して描く周回軌跡よりも内側に位置するように設定されており、
前記第一ノズルのウォータージェットを前記パイプの内壁部側に存在する付着物に衝突させるとともに、前記第二ノズルのウォータージェットを前記ノズルヘッドの回転軸心と交差させて前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡よりも前記パイプの中央部側に存在する付着物に衝突させることを特徴とした回転ノズル装置。

【請求項4】

前記第三ノズルのウォータージェットの噴射角度が、当該第三ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡が前記第一ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡と、前記第二ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡との間に位置するように設定されており、
前記第三ノズルのウォータージェットを、前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡と前記第二ノズルのウォータージェットの衝突軌跡との間に存在する付着物に衝突させることを特徴とした請求項３に記載の回転ノズル装置。

【請求項5】

前記第二ノズルの噴射口径が前記第一ノズルの噴射口径よりも大きくされており、
前記第二ノズルのウォータージェットの噴射流量を前記第一ノズルのウォータージェットの噴射流量よりも大きくしたことを特徴とした請求項１～請求項４の何れかに記載の回転ノズル装置。

【請求項6】

前記ノズルヘッドが、前記第一ノズルと第二ノズルとを含んで成る組を複数、備えていることを特徴とした請求項１～請求項５の何れかに記載の回転ノズル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転ノズル装置、より詳しくは、ノズルヘッドの回転軸心まわりに周回する複数のノズルからウォータージェットを噴射してパイプ内の付着物を除去する回転ノズル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、大規模焼却炉や火力発電所等の燃焼排ガスから硫黄酸化物を除去する方法の一つとして、ジェットバブリング式の脱硫方法が知られている。この方法は、硫黄酸化物を含む排ガスを、多数本の吹込パイプを通じてアルカリ剤含有処理液中に高速で吹き込み、バブリングすることによって、硫黄酸化物とアルカリ剤及び酸素とを反応させて硫黄酸化物を除去する方法である。

【0003】

このジェットバブリング式脱硫方法は、排ガスと処理液との気液接触効率が高く、脱硫性能に優れている反面、排ガスを処理液中に吹き込むための吹込パイプの内面にも、その下端部から徐々に石膏等の反応生成物が付着堆積することになり、長期間の稼働によって吹込パイプが付着物で閉鎖してしまうこともあった。

【0004】

現在までに、ウォータージェットの噴射手段をパイプ内に導入し、複数条のウォータージェットをパイプ内面に対しそれぞれ異なる角度で噴射させるとともに、これらウォータージェットを周回させることによって、パイプ内の付着物を除去する付着物除去装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

【0005】

しかしながら、従来の付着物除去装置は、ウォータージェットを専らパイプの内壁部に向けて外向きに噴射していたため、パイプの内壁部側に存在する付着物は有効に除去し得るものの、付着物で完全に閉鎖してしまったパイプ内の付着物を効率的に除去することができない難点があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開昭６４－８５１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、従来のパイプ内の付着物除去装置に上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、たとえパイプが付着物で完全に閉鎖している場合であっても、パイプ内の付着物を効率的に除去することができる回転ノズル装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、高圧水を導く導通管の先端に回転可能に設けられるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの先端に傾斜して設けられ、前記高圧水を噴射する第一ノズル及び第二ノズルと、を備えており、少なくとも前記第一ノズルから噴射されるウォータージェットの噴射反力により前記第一ノズル及び前記第二ノズルを前記ノズルヘッドの回転軸心まわりに周回させながら、前記第一ノズル及び前記第二ノズルから噴射されるウォータージェットをパイプ内の付着物に衝突させて除去する回転ノズル装置であって、
前記第一ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第一ノズルの周回半径方向において外方へ傾斜するとともに周回円周方向において傾斜して設けられ、
前記第二ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第二ノズルの周回半径方向において内方へ傾斜して設けられ、
前記第二ノズルのウォータージェットの噴射角度は、
前記第一ノズルのウォータージェットの噴射角度よりも大きくされ、かつ、
前記第一ノズルの噴射軸線と前記パイプの内壁面との交点を含んで前記ノズルヘッドの回転軸心と直交する仮想平面を基準面としたとき、前記第二ノズルの噴射軸線が前記ノズルヘッドの回転軸心を越えて当該第二ノズルとは反対側で前記基準面と交わり、その交点が周回して描く周回軌跡が、前記第一ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡よりも内側に位置するように設定されており、
前記第一ノズルのウォータージェットを前記パイプの内壁部側に存在する付着物に衝突させるとともに、前記第二ノズルのウォータージェットを前記ノズルヘッドの回転軸心と交差させて前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡よりも前記パイプの中央部側に存在する付着物に衝突させることを特徴としている。

【0009】

また、本発明は、前記ノズルヘッドが、前記高圧水を噴射する第三ノズルを更に備えており、前記第三ノズルのウォータージェットの噴射角度は、当該第三ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡が、前記第一ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡と、前記第二ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡との間に位置するように設定されており、
前記第三ノズルのウォータージェットを、前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡と前記第二ノズルのウォータージェットの衝突軌跡との間に存在する付着物に衝突させることを特徴としている。

【0010】

また、本発明は、高圧水を導く導通管の先端に回転可能に設けられるノズルヘッドと、前記ノズルヘッドの先端に傾斜して設けられ、前記高圧水を噴射する第一ノズル、第二ノズル及び第三ノズルと、を備えており、少なくとも前記第三ノズルから噴射されるウォータージェットの噴射反力により前記第一ノズル、前記第二ノズル及び前記第三ノズルを前記ノズルヘッドの回転軸心まわりに周回させながら、前記第一ノズル、前記第二ノズル及び前記第三ノズルから噴射されるウォータージェットをパイプ内の付着物に衝突させて除去する回転ノズル装置であって、
前記第一ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第一ノズルの周回半径方向において外方へ傾斜して設けられ、
前記第二ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第二ノズルの周回半径方向において内方へ傾斜して設けられ、
前記第三ノズルは、そのウォータージェットの噴射軸線が当該第三ノズルの周回円周方向において傾斜して設けられ、
前記第二ノズルのウォータージェットの噴射角度は、
前記第一ノズルのウォータージェットの噴射角度よりも大きく設定され、かつ、
前記第一ノズルの噴射軸線と前記パイプの内壁面との交点を含んで前記ノズルヘッドの回転軸心と直交する仮想平面を基準面としたとき、前記第二ノズルの噴射軸線が前記ノズルヘッドの回転軸心を越えて当該第二ノズルとは反対側で前記基準面と交わり、その交点が周回して描く周回軌跡が、前記第一ノズルの噴射軸線が前記基準面と交わる交点が周回して描く周回軌跡よりも内側に位置するように設定されており、
前記第一ノズルのウォータージェットを前記パイプの内壁部側に存在する付着物に衝突させるとともに、前記第二ノズルのウォータージェットを前記ノズルヘッドの回転軸心と交差させて前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡よりも前記パイプの中央部側に存在する付着物に衝突させることを特徴としている。

【0011】

また、本発明は、前記第三ノズルのウォータージェットの噴射角度が、当該第三ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡が前記第一ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡と、前記第二ノズルの噴射軸線と前記基準面との交点が周回して描く周回軌跡との間に位置するように設定されており、
前記第三ノズルのウォータージェットを、前記第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡と前記第二ノズルのウォータージェットの衝突軌跡との間に存在する付着物に衝突させることを特徴としている。

【0012】

また、本発明は、前記第二ノズルの噴射口径が前記第一ノズルの噴射口径よりも大きくされており、前記第二ノズルのウォータージェットの噴射流量を前記第一ノズルのウォータージェットの噴射流量よりも大きくしたことを特徴としている。

【0013】

また、本発明は、前記ノズルヘッドが、前記第一ノズルと第二ノズルとを含んで成る組を複数、備えていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る回転ノズル装置によれば、第一ノズルのウォータージェットがパイプの内壁部側に存在する付着物に衝突するとともに、第二ノズルのウォータージェットがノズルヘッドの回転軸心と交差して第一ノズルのウォータージェットの衝突軌跡よりもパイプ中央部側に存在する付着物に衝突するので、たとえパイプが付着物で完全に閉鎖している場合であっても、パイプ内の付着物を効率的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態の回転ノズル装置の使用状態を示す側面図である。

【図2】本実施形態の回転ノズル装置の正面図である。

【図3】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の各ノズルからウォータージェットを噴射した状態を模式的に示す正面図である。

【図4】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の各ノズルからウォータージェットを噴射した状態を模式的に示す正面図である。

【図5】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の第一ノズルのウォータージェットの噴射角度と噴射軸線の周回状態を示す側面図及び正面図である。

【図6】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の第二ノズルのウォータージェットの噴射角度と噴射軸線の周回状態を示す側面図及び正面図である。

【図7】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の第二ノズルのウォータージェットの噴射角度を説明する側面図及び正面図である。

【図8】比較例の回転ノズル装置の第一組の第二ノズルのウォータージェットの噴射角度を説明する側面図及び正面図である。

【図9】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の第三ノズルのウォータージェットの噴射角度と噴射軸線の周回状態を示す側面図及び正面図である。

【図10】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の第三ノズルのウォータージェットの噴射角度を説明する側面図及び正面図である。

【図11】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の各ノズルから噴射されたウォータージェットによる付着物の除去過程を示す概略側面図である。

【図12】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の各ノズルから噴射されたウォータージェットによる付着物の除去過程を示す概略側面図である。

【図13】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の各ノズルから噴射されたウォータージェットによる付着物の除去過程を示す概略側面図である。

【図14】本実施形態の回転ノズル装置の第一組の各ノズルから噴射されたウォータージェットによる付着物の除去過程を示す概略側面図である。

【図15】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の第一ノズルのウォータージェットの噴射角度と噴射軸線の周回状態を示す側面図及び正面図である。

【図16】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の第二ノズルのウォータージェットの噴射角度と噴射軸線の周回状態を示す側面図及び正面図である。

【図17】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の第二ノズルのウォータージェットの噴射角度を説明する側面図及び正面図である。

【図18】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の第三ノズルのウォータージェットの噴射角度と噴射軸線の周回状態を示す側面図及び正面図である。

【図19】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の第三ノズルのウォータージェットの噴射角度を説明する側面図及び正面図である。

【図20】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の各ノズルから噴射されたウォータージェットによる付着物の除去過程を示す概略側面図である。

【図21】本実施形態の回転ノズル装置の第二組の各ノズルから噴射されたウォータージェットによる付着物の除去過程を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１に示すように、本実施形態の回転ノズル装置１０は、高圧水Ｗを導く導通管１２の先端にロータリージョイント１３を介して回転自在に設けられたノズルヘッド１１と、このノズルヘッド１１の先端に傾斜して設けられ、高圧水Ｗを噴射可能な複数のノズルとから構成されている。ノズルヘッド１１の内部には、各ノズルの噴射口に連通する高圧水Ｗの流路が形成されており、このノズルヘッド１１の流路が、ロータリージョイント１３の内部流路を介して導通管１２の導通流路と連通している。このことで、導通管１２により導かれた高圧水Ｗが回転ノズル装置１０の複数のノズルからそれぞれ、ウォータージェットとして噴射される。

【0017】

そして、本実施形態の回転ノズル装置１０は、改めて後述するように、各ノズルから噴射されるウォータージェットの噴射軸線或いはその延長線が、回転自在に設けられたノズルヘッド１１の回転軸心と交差せずに、ねじれの位置関係にあるため、各ノズルから噴射されるウォータージェットの噴射反力によって、ノズルヘッド１１がその回転軸心まわりに従動回転し、各ノズルはこの回転軸心まわりに連続周回しながらウォータージェットを噴射する。

【0018】

なお、図１に示すように、導通管１２の外周囲には、導通管１２の長手方向に沿って計三枚の板状のガイド１４が放射状に設けられており、付着物除去作業時に、回転ノズル装置１０を、ノズルヘッド１１の回転軸心をパイプＰの中心線に合わせてパイプＰ内へ導入し、連続回転するノズルヘッド１１がパイプＰの内壁面に接触するのを防いでいる。さらに、導通管１２の外周囲には、三本一組の棒状のハンドル１５が放射状に設けられており、これらハンドル１５を操作することにより回転ノズル装置１０をパイプＰ内で容易に前進後退させることができる。本実施形態では、導通管１２の長手方向に亘って計三組のハンドル１５が設けられている。

【0019】

図２に示すように、本実施形態の回転ノズル装置１０のノズルヘッド１１の先端には、ノズルヘッド１１の回転軸心Ａを取り囲むように計６つの噴射ノズルが設けられている。即ち、第一組を成す第一ノズル１、第二ノズル２及び第三ノズル３と、第二組を成す第一ノズル４、第二ノズル５及び第三ノズル６とが設けられている。

【0020】

そして、付着物除去作業時には、パイプ内の付着物の付着状況等に応じて、図３に示すように、第一組の第一ノズル１、第二ノズル２及び第三ノズル３からそれぞれ、ウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）を噴射させるか、図４に示すように、第二組の第一ノズル４、第二ノズル５及び第三ノズル６からそれぞれ、ウォータージェット（Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６）を噴射させるか、を適宜、選択する。なお、図３及び図４において図示していないが、第一組の各ノズル（１、２、３）を使用する場合には、第二組の各ノズル（４、５、６）の位置に予め栓を取り付けておき、第二組の各ノズル（４、５、６）を使用する場合には、第一組の各ノズル（１、２、３）の位置に予め栓を取り付けておく。

【0021】

次に、図５～図１０を参照しながら、本実施形態の回転ノズル装置１０の第一組の各ノズル（１、２、３）のウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）の噴射軸線とその噴射角度について説明する。

【0022】

図５に示すように、第一組の第一ノズル１のウォータージェットＪ１の噴射軸線Ｌ１は、第一ノズル１の周回半径方向において外方へ傾斜角度α１だけ傾斜し、周回円周方向において傾斜角度β１だけ傾斜している。このようにウォータージェットＪ１の噴射軸線Ｌ１を周回半径方向において外方へ傾斜させることによって、ウォータージェットＪ１をパイプの内壁部側に存在する付着物に衝突させるようにしている。図５中、符号Ｔ１で指示するものは、ノズルヘッド１１から所定距離Ｄ１だけ離れた付着物Ｓに対するウォータージェットＪ１の衝突軌跡である。また、この噴射軸線Ｌ１を周回円周方向に傾斜させることによって、ウォータージェットＪ１の噴射反力を利用してノズルヘッド１１を回転軸心Ａまわりに連続回転させるようにしている。本実施形態では、噴射軸線Ｌ１の傾斜角度α１を約１０.８°、傾斜角度β１を約１９.７°に設定しており、第一ノズル１のウォータージェットＪ１の噴射角度θ１は約２１°である。

【0023】

なお、ウォータージェットＪ１の噴射軸線Ｌ１は、このように周回円周方向において傾斜しているので、噴射軸線Ｌ１と回転軸心Ａとは、ねじれの位置関係にあり、噴射軸線Ｌ１の周回移動の軌跡は、図５の側面図に示すように、回転一葉双曲面を形成する。以下に説明する本実施形態の他のノズルの噴射軸線についても同様である。

【0024】

図６に示すように、第一組の第二ノズル２のウォータージェットＪ２の噴射軸線Ｌ２は、第二ノズル２の周回半径方向において内方へ傾斜角度α２だけ傾斜し、周回円周方向において傾斜角度β２だけ傾斜している。このようにウォータージェットＪ２の噴射軸線Ｌ２を周回半径方向において内方へ傾斜させることによって、ウォータージェットＪ２を、ノズルヘッド１１の回転軸心Ａと交差させ、上記第一ノズル１のウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１よりもパイプ中央部側に存在する付着物に衝突させるようにしている。図６中、符号Ｔ２で指示するものが、ノズルヘッド１１から所定距離Ｄ１だけ離れた付着物Ｓに対するウォータージェットＪ２の衝突軌跡である。

【0025】

なお、本実施形態では、噴射軸線Ｌ２をその周回円周方向においても若干、傾斜させているので、噴射軸線Ｌ２は回転軸心Ａと交差しないが、通常、ウォータージェットは、所定の口径を有するノズル噴射口から噴射され、更にその噴射圧により噴射方向に向かって噴流径が拡大してゆくため（図３参照）、第二ノズル２のウォータージェットＪ２自体は、回転軸心Ａと交差する。本実施形態では、噴射軸線Ｌ２の傾斜角度α２を約２７°、傾斜角度β２を約１.６°に設定しており、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の噴射角度θ２は約２７°である。

【0026】

また、図７に示すように、第二ノズル２のウォータージェットの噴射角度θ２は、第一ノズルのウォータージェットの噴射角度θ１よりも大きくされており、かつ、第一ノズルの噴射軸線Ｌ１とパイプＰの内壁面との交点Ｃ１を含んでノズルヘッド１１の回転軸心Ａと直交する仮想平面を基準面ＲＰ１としたとき、第二ノズル２の噴射軸線Ｌ２がノズルヘッド１１の回転軸心Ａを越えて第二ノズル２とは反対側において基準面ＲＰ１と交わり、その交点Ｃ２が周回して描く周回軌跡ＲＴ２が、第一ノズル１の噴射軸線Ｌ１と基準面ＲＰ１との交点Ｃ１が周回して描く周回軌跡ＲＴ１よりも内側に位置するように設定されている。このように第二ノズル２のウォータージェットの噴射角度θ２が、第一ノズルのウォータージェットの噴射角度θ１よりも大きくされているので、図６に示すように、ウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２をウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１に近づけることができ、また、ノズルヘッド１１から付着物Ｓまでの距離が大きくなるに従って、ウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２とウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１（パイプＰの内壁面）との間隔がより小さくなる。

【0027】

これに対し、図８に示す比較例の回転ノズル装置５０のように、第二ノズル２のウォータージェットの噴射角度θ２が第一ノズルのウォータージェットの噴射角度θ１と同じであると、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の周回軌跡ＲＴ２がウォータージェットＪ１の周回軌跡ＲＴ１から離れ、ノズルヘッド１１から所定距離だけ離れた付着物Ｓに対するウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２がウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１から離れてしまう。そして、ノズルヘッド１１から付着物Ｓまでの距離が大きくなっても、ウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２とウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１との間隔は一定のままとなる。

【0028】

更にまた、本実施形態では、第二ノズル２の噴射口径が第一ノズル１の噴射口径よりも大きくされており、第二ノズル２のウォータージェットの噴射流量を第一ノズル１のウォータージェットの噴射流量よりも大きくしている。このことで、第一ノズル１のウォータージェットＪＩに比べ、噴射距離が長くなる第二ノズル２のウォータージェットＪ２の付着物除去力を高めている。

【0029】

図９に示すように、第一組の第三ノズル３のウォータージェットＪ３の噴射軸線Ｌ３は、第三ノズル３の周回半径方向において外方へ傾斜角度α３だけ傾斜し、周回円周方向において傾斜角度β３だけ傾斜している。このことで、ウォータージェットＪ３を、上記第一ノズル１のウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１と、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２との間に存在する付着物に衝突させるようにしている。図９中、符号Ｔ３で指示するものが、ノズルヘッド１１から所定距離Ｄ１だけ離れた付着物Ｓに対するウォータージェットＪ３の衝突軌跡である。本実施形態では、噴射軸線Ｌ３の傾斜角度α３を、噴射軸線Ｌ１の噴射角度α１（約１０.８°）よりも小さい約０.８°に設定し、噴射軸線Ｌ３の傾斜角度β３を、噴射軸線Ｌ１の噴射角度β１（約１９.７°）よりも小さい約１６.６°に設定しており、第三ノズル３のウォータージェットＪ３の噴射角度θ３は約１６.６°である。

【0030】

図１０に示すように、第三ノズル３のウォータージェットの噴射角度θ３は、第三ノズル３の噴射軸線Ｌ３と基準面ＲＰ１との交点Ｃ３が周回して描く周回軌跡ＲＴ３が、第一ノズルの噴射軸線Ｌ１と基準面ＲＰ１との交点Ｃ１が周回して描く周回軌跡ＲＴ１と、第二ノズルの噴射軸線Ｌ２と基準面ＲＰ１との交点Ｃ２が周回して描く周回軌跡ＲＴ２との間に位置するように設定されている。

【0031】

次に、これら第一組の第一ノズル１、第二ノズル２及び第三ノズル３のウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）によるパイプ内の付着物除去過程について、図１１～図１４を参照しながら説明する。ここでは、燃焼排ガスのジェットバブリング式脱硫装置に使用される塩化ビニル製パイプ（内径１０７ｍｍ、肉厚３ｍｍ）内の付着物（石膏等）を除去する例について説明する。

【0032】

まず、図１１に示すように、付着部Ｓにより閉鎖したパイプＰ内に本実施形態の回転ノズル装置１０を、ノズルヘッド１１の回転軸心ＡをパイプＰの中心線に合わせて導入し、第一組の第一ノズル１、第二ノズル２及び第三ノズル３からそれぞれ、ウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）を同時に噴射させる。第一ノズル１のウォータージェットＪ１の噴射流量は毎分５リットル、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の噴射流量は毎分１２リットル、第三ノズル３のウォータージェットＪ３の噴射流量は毎分１３リットルである。これらの噴射によって、各ウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）をその噴射反力により回転軸心Ａまわりに周回させながら、ノズルヘッド１１から所要距離Ｄ２（約１００ｍｍ）だけ離れた付着物Ｓに衝突させる。即ち、第一ノズル１のウォータージェットＪ１がパイプＰの内壁部側に存在する付着物に衝突する位置まで、回転ノズル装置１０をパイプＰに沿って前進させる。

【0033】

第一ノズル１のウォータージェットＪ１がパイプＰの内壁部側に存在する付着物に衝突したとき、第二ノズル２のウォータージェットＪ２は、回転軸心Ａと交差した後、ウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１よりもパイプ中央部側に存在する付着物に衝突し、第三ノズル３のウォータージェットＪ３は、ウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１とウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２との間に存在する付着物に衝突する。こうして、互いに衝突軌跡（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）が近接した計三条のウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）の協働作用によって、主にパイプＰの内壁部寄りの付着物が集中的に除去される。

【0034】

次いで、図１２に示すように、回転ノズル装置１０をパイプＰ内で適宜、前進させることにより、これらウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）による付着物Ｓの除去を進めてゆく。このとき、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２よりもパイプ中央部側に存在する付着物に対しては、いずれのウォータージェットも直接、衝突しないため、パイプ中央部側の付着物は、略円錐台形状に残ることになる。

【0035】

しかしながら、回転ノズル装置１０を更に前進させれば、図１３に示すように、第二ノズル２のウォータージェットＪ２と回転軸心Ａとの交差部が、パイプ中央部側に残存する略円錐形状の付着物に至ることになり、このとき、ウォータージェットＪ２が略円錐形状の付着物の鋭角を成す先端部分に対し至近距離で衝突することになり、パイプＰの中央部側に残存する付着物が効率的に除去されるのである。こうして、パイプＰ内の付着物Ｓがすべて除去される。

【0036】

なお、パイプＰ内の付着物Ｓの付着分布状態として、図１４に示すように、パイプＰの中央部側に存在する付着物が、パイプＰの内壁部側に存在する付着物よりも、ノズルヘッド１１からの距離が大きい場合がある。このとき、本実施形態の回転ノズル装置１０によれば、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２とノズルヘッド１１との距離Ｄ３が、第一ノズル１のウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１とノズルヘッド１１との距離Ｄ２よりも大きくなるため、ウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２は、パイプＰの内壁面に更に近づくことになり、パイプＰの内壁部寄りの付着物をより集中的に除去することができる。ウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２とノズルヘッド１１との距離が大きくなると、その分、ウォータージェットＪ２の噴射距離が長くなり、ウォータージェットＪ２の付着物除去力が弱まるが、本実施形態では、第二ノズル２のウォータージェットの噴射流量を第一ノズル１のウォータージェットの噴射流量よりも大きくしているので、必要な付着物除去力を維持することができる。このようにパイプＰの内壁部寄りの付着物の除去を進めることによって、パイプＰ内の付着物Ｓは、上述した図１１に示すような比較的に平坦な付着分布状態となり、その後の除去作業を同様に進めることができる。

【0037】

このように本実施形態の回転ノズル装置１０によれば、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の噴射軸線Ｌ２をその周回半径方向において内方へ傾斜させてウォータージェットＪ２をノズルヘッド１１の回転軸心Ａと交差させるようにしているので、たとえパイプＰが付着物Ｓにより完全に閉鎖している場合であっても、パイプＰ内の付着物Ｓを効率的に除去することができる。

【0038】

また、本実施形態の回転ノズル装置１０によれば、第三ノズル３のウォータージェットＪ３を、第一ノズル１のウォータージェットＪ１の衝突軌跡Ｔ１と、第二ノズル２のウォータージェットＪ２の衝突軌跡Ｔ２との間に存在する付着物に衝突させるようにしているので、より効率的にパイプＰ内の付着物Ｓを除去することができる。

【0039】

次に、図１５～図２１を参照しながら、本実施形態の回転ノズル装置１０の第二組の各ノズル（４、５、６）のウォータージェット（Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６）の噴射軸線と、これら第二組のウォータージェットによるパイプ内の付着物除去過程とについて説明する。

【0040】

図１５に示すように、第二組の第一ノズル４のウォータージェットＪ４の噴射軸線Ｌ４は、第一ノズル４の周回半径方向において外方へ傾斜角度α４だけ傾斜し、周回円周方向において傾斜角度β４だけ傾斜している。このようにウォータージェットＪ４の噴射軸線Ｌ４を周回半径方向において外方へ傾斜させることによって、上述した第一組の第一ノズル１と同様に、ウォータージェットＪ４をパイプの内壁部側に存在する付着物に衝突させるようにしている。図１５中、符号Ｔ４で指示するものは、ノズルヘッド１１から所定距離Ｄ４だけ離れた付着物Ｓに対するウォータージェットＪ４の衝突軌跡である。また、この噴射軸線Ｌ４を周回円周方向に傾斜させているので、ウォータージェットＪ４の噴射反力によりノズルヘッド１１を回転軸心Ａまわりに連続回転させることができる。本実施形態では、噴射軸線Ｌ４の傾斜角度α４を、上述した第一組の第一ノズル１の噴射軸線Ｌ１の噴射角度α１（約１０.８°）よりも大きい約２４.６°に設定し、噴射軸線Ｌ４の傾斜角度β４を、噴射軸線Ｌ１の噴射角度β１（約１９.７°）よりも大きい約２３.５°に設定しており、この第一ノズル４のウォータージェットＪ４の噴射角度θ４は、上述した第一組の第一ノズル１のウォータージェットＪ１の噴射角度θ１（約２１°）よりも大きい約３２°である。

【0041】

図１６に示すように、第二組の第二ノズル５のウォータージェットＪ５の噴射軸線Ｌ５は、第二ノズル５の周回半径方向において内方へ傾斜角度α５だけ傾斜し、周回円周方向において傾斜角度β５だけ傾斜している。このようにウォータージェットＪ５の噴射軸線Ｌ５を周回半径方向において内方へ傾斜させているので、上述した第一組の第二ノズル２と同様に、ウォータージェットＪ５を、ノズルヘッド１１の回転軸心Ａと交差させ、第一ノズル４のウォータージェットＪ４の衝突軌跡Ｔ４よりパイプ中央部側に存在する付着物に衝突させることができる。図１６中、符号Ｔ５で指示するものがノズルヘッド１１から所定距離Ｄ４だけ離れた付着物Ｓに対するウォータージェットＪ５の衝突軌跡である。

【0042】

なお、第二組の第二ノズル５においても、その噴射軸線Ｌ５を周回円周方向において傾斜させているので、噴射軸線Ｌ５は回転軸心Ａと交差しないが、ウォータージェットＪ５自体はノズルヘッド１１の回転軸心Ａと交差する（図４参照）。本実施形態では、噴射軸線Ｌ５の傾斜角度α５を、上述した第一組の第二ノズル２の噴射軸線Ｌ２の噴射角度α２（約２７°）よりも大きい約３７.５°に設定し、噴射軸線Ｌ５の傾斜角度β５を、噴射軸線Ｌ２の噴射角度β２（約１.６°）よりも大きい約３.３°に設定しており、この第二ノズル５のウォータージェットＪ５の噴射角度θ５は、上述した第一組の第一ノズル２のウォータージェットＪ２の噴射角度θ２（約２７°）よりも大きい約３７°である。

【0043】

また、図１７に示すように、第二ノズル５のウォータージェットの噴射角度θ５は、第一ノズルのウォータージェットの噴射角度θ４よりも大きくされており、かつ、第一ノズルの噴射軸線Ｌ４とパイプＰの内壁面との交点Ｃ４を含んでノズルヘッド１１の回転軸心Ａと直交する仮想平面を基準面ＲＰ２としたとき、第二ノズル５の噴射軸線Ｌ５がノズルヘッド１１の回転軸心Ａを越えて第二ノズル５とは反対側において基準面ＲＰ２と交わり、その交点Ｃ５が周回して描く周回軌跡ＲＴ５が、第一ノズル４の噴射軸線Ｌ４と基準面ＲＰ２との交点Ｃ４が周回して描く周回軌跡ＲＴ４よりも内側に位置するように設定されている。

【0044】

図１８に示すように、第二組の第三ノズル６のウォータージェットＪ６の噴射軸線Ｌ６は、第三ノズル６の周回半径方向において外方へ傾斜角度α６だけ傾斜し、周回円周方向において傾斜角度β６だけ傾斜している。このことで、ウォータージェットＪ６を、上記第一ノズル４のウォータージェットＪ４の衝突軌跡Ｔ４と、第二ノズル５のウォータージェットＪ５の衝突軌跡Ｔ５との間に存在する付着物に衝突させるようにしている。図１８中、符号Ｔ６で指示するものがノズルヘッド１１から所定距離Ｄ４だけ離れた付着物Ｓに対するウォータージェットＪ６の衝突軌跡である。本実施形態では、噴射軸線Ｌ６の傾斜角度α６を、上述した第一組の第三ノズル３の噴射軸線Ｌ３の噴射角度α３（約０.８°）よりも大きい約１４°に設定し、噴射軸線Ｌ６の傾斜角度β６を、噴射軸線Ｌ３の噴射角度β３（約１６.６°）よりも大きい約１７.７°に設定しており、この第三ノズル６のウォータージェットＪ６の噴射角度θ６は、上述した第一組の第一ノズル３のウォータージェットＪ３の噴射角度θ３（約１６.６°）よりも大きい約２２°である。

【0045】

図１９に示すように、第三ノズル６のウォータージェットの噴射角度θ６は、第三ノズル６の噴射軸線Ｌ６と基準面ＲＰ２との交点Ｃ６が周回して描く周回軌跡ＲＴ６が、第一ノズルの噴射軸線Ｌ４と基準面ＲＰ２との交点Ｃ４が周回して描く周回軌跡ＲＴ４と、第二ノズルの噴射軸線Ｌ５と基準面ＲＰ２との交点Ｃ５が周回して描く周回軌跡ＲＴ５との間に位置するように設定されている。

【0046】

図２０に示すように、本実施形態の回転ノズル装置１０をパイプＰ内に導入し、これら第二組の第一ノズル４、第二ノズル５及び第三ノズル６からそれぞれ、ウォータージェット（Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６）を噴射させる。第一ノズル４のウォータージェットＪ４の噴射流量は毎分５リットル、第二ノズル５のウォータージェットＪ５の噴射流量は毎分１２リットル、第三ノズル６のウォータージェットＪ６の噴射流量は毎分１３リットルである。これらの噴射によって、各ウォータージェット（Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６）をその噴射反力により回転軸心Ａまわりに連続周回させながら、ノズルヘッド１１から所要距離Ｄ５（約５０ｍｍ）だけ離れた付着物Ｓに衝突させる。即ち、第一ノズル４のウォータージェットＪ４がパイプＰの内壁部側に存在する付着物に衝突する位置まで、回転ノズル装置１０をパイプＰに沿って前進させる。

【0047】

第一ノズル４のウォータージェットＪ４がパイプＰの内壁部側に存在する付着物に衝突したとき、第二ノズル５のウォータージェットＪ５は、回転軸心Ａと交差した後、ウォータージェットＪ４の衝突軌跡Ｔ４よりパイプ中央部側に存在する付着物に衝突し、そして、第三ノズル６のウォータージェットＪ６は、ウォータージェットＪ４の衝突軌跡Ｔ４とウォータージェットＪ５の衝突軌跡Ｔ５との間に存在する付着物に衝突する。こうして、互いに衝突軌跡（Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６）が近接した計三条のウォータージェット（Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６）の協働作用によって、主にパイプＰの内壁部寄りの付着物が集中的に除去される。

【0048】

そして、図２１に示すように、パイプＰ内で回転ノズル装置１０を更に前進させることによって、第二ノズル５のウォータージェットＪ５と回転軸心Ａとの交差部が、パイプ中央部側に残存する略円錐形状の付着物に至ることになり、ウォータージェットＪ５が略円錐形状の付着物の先端部分に対し至近距離で衝突し、パイプＰの中央部側に残存する付着物が効率的に除去される。こうして、パイプＰ内の付着物Ｓがすべて除去される。

【0049】

なお、本実施形態では、上述したように第二組の各ノズル（４、５、６）のウォータージェットの噴射角度（θ４、θ５、θ６）をそれぞれ、第一組の各ノズル（１、２、３）のウォータージェットの噴射角度（θ１、θ２、θ３）よりも大きく設定しているので、図２０及び図２１に示すように、付着物除去作業時において、第二組の各ノズル（４、５、６）のウォータージェット（Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６）を、第一組の各ノズル（１、２、３）のウォータージェット（Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３）と比べ、より短距離で付着物Ｓに衝突させることができ、各ウォータージェットの噴射圧をより有効に付着物除去に利用することができる。したがって、比較的に低噴射圧のウォータージェットによる付着物除去が可能となる。

【0050】

他方、第二組の各ノズル（４、５、６）のウォータージェットの噴射角度（θ４、θ５、θ６）がより大きいため、特に第一ノズル４のウォータージェットＪ４がパイプＰの内壁面に対し、より大きな角度で衝突することにもなるため、パイプＰ自体を損傷する恐れも生ずる。本実施形態の回転ノズル装置１０によれば、例えばパイプＰの材質や厚み、付着物の物性や付着状況等に応じて、第一組のノズルと第二組のノズルとを適宜、選択して使用することができる。

【0051】

以上、本実施形態の回転ノズル装置１０について説明したが、本発明は他の実施形態でも実施することができる。

【0052】

例えば、上記実施形態では、ノズルヘッド１１の先端に、第一組を成す第一ノズル１、第二ノズル２及び第三ノズル３と、第二組を成す第一ノズル４、第二ノズル５及び第三ノズル６と、を設けているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、第一組の各ノズルのみ設けるようにしてもよく、また、三組以上のノズルを設けてもよい。また、第一ノズル及び第二ノズルのみから組を構成し、この組を単数または複数設けてもよい。各ノズルのウォータージェットの噴射角度については勿論のこと、各ノズルの個数やその組み合わせ等は、例えばノズルヘッドの大きさ、回転ノズル装置全体の重量、パイプの内径や材質、付着物の物性や付着状況等に応じて種々の設計変更が可能である。

【0053】

また、上記実施形態では、第一ノズル（１、４）、第二ノズル（２、５）及び第三ノズル（３、６）のウォータージェットの噴射軸線（Ｌ１～Ｌ６）の全てについて、各ノズルの周回円周方向において傾斜させているが、本発明はこれに限定されるものでなく、第一ノズル（１、４）及び第二ノズル（２、５）のウォータージェットの噴射軸線については、周回円周方向において傾斜させず、第三ノズル（３、６）のウォータージェットの噴射軸線のみ、周回円周方向において傾斜させるようにして、この第三ノズル（３、６）のウォータージェットの噴射反力のみで第一ノズル（１、４）、第二ノズル（２、５）及び第三ノズル（３、６）をノズルヘッド１１の回転軸心Ａまわりに周回させてもよい。

【0054】

また、ノズルヘッド１１の先端に、各ノズルのウォータージェットが通過可能な貫通孔を有するヘッドカバーを着脱自在に設けることにより、付着物除去作業時に、各ノズルがパイプ内の付着物と接触するのを防ぐようにしてもよい。

【0055】

また、上記実施形態では、外周囲にガイドを設けた高圧水の導通管の先端に、回転ノズル装置１０を回転自在に設け、ジェットバブリング式脱硫装置に多数本、鉛直方向に設けられた吹込パイプ内の付着物を除去する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、下水道管等の水平方向に設けられたパイプ内を車輪走行する走行装置の先端に、本実施形態の回転ノズル装置１０を回転可能に設けてもよい。

【0056】

本発明は、その他、その趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施してもよく、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施してもよい。

【符号の説明】

【0057】

１０ 回転ノズル装置
１１ ノズルヘッド
１、４ 第一ノズル
２、５ 第二ノズル
３、６ 第三ノズル
Ｊ１～Ｊ６（各ノズルから噴射される）ウォータージェット
Ｌ１～Ｌ６（各ウォータージェットの）噴射軸線
θ１～θ６（各ウォータージェットの）噴射角度
α１～α６（各噴射軸線の周回半径方向における）傾斜角度
β１～β６（各噴射軸線の周回円周方向における）傾斜角度
Ｔ１～Ｔ６（各ウォータージェットの）衝突軌跡
ＲＰ１、ＲＰ２ 基準面
ＲＴ１～ＲＴ６ 周回軌跡
Ｗ 高圧水
Ｐ パイプ
Ｓ 付着物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】