JPH0780427A

JPH0780427A - 管路の洗浄方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0780427A
Application number: JP5224637A
Authority: JP
Inventors: Isao Kitagawa; 勲北川
Original assignee: KITAGAWA KOTOMI
Current assignee: KITAGAWA KOTOMI
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 1995-03-28
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: JP3340525B2

Abstract

(57)【要約】【目的】液体を正逆に切り換えるとともに、この液体
に気体を注入して管路内での気泡の形成を促進させ、こ
の気泡の壊滅時の衝撃によって管路内壁を良好に洗浄し
得る管路の洗浄方法及びその装置を提供すること。【構成】管路１５で液体の流れ方向を正方向及び逆方
向に切り換えるとともに、液体の流れが正方向のとき及
び逆方向のときに、それぞれこの液体に向けて気体を注
入して管路１５内に気泡を形成させ、その後の気泡の壊
滅時に発生する衝撃によって管路１５内壁に付着した不
純物を除去するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に液体が流通する
管路を備えた例えば熱交換器等の液体使用機器に接続し
て、その管路内壁に付着するスケール等を好適に除去し
得る管路の洗浄方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水等の液体が流通する管路を具備した水
使用機器としては、例えば冷却水の循環管路を備えた鋳
型や、各種の熱交換器等多岐にわたって提供されてい
る。このような水使用機器においては、管路の液体入口
から出口に向けて水を流通させて、鋳込みによって温度
が上昇した鋳型を冷却させたり、使用後の水の熱交換を
させたりしているのが一般的である。

【０００３】しかしながら、上記の如く管路に水を流通
させた場合、水使用機器での水の流れ方向が、入口から
出口に向けて一方向のみとなっているために、水の循環
管路内における継手の段差部分や他の屈曲部分（例えば
エルボ，ベンド等）の内壁においてスケール等の不純物
が付着し、これが堆積されて水の流路が狭くなる等の問
題があった。また、水使用機器が鋳型等の加熱される機
器であって、その内部にこれを冷却するための冷却水循
環管路が形成されている場合には、冷却水の入口近くは
充分に冷却されるものの、出口近くになるにしたがって
冷却水が順次加熱されるために充分な冷却ができないと
いう問題もあった。これは循環する水によって逆に加熱
する機器の場合も、入口近くは充分に加熱されるが出口
近くは加熱が不充分になって同様な結果となる。

【０００４】このような不都合を解決すべく、例えば本
発明者は先に実開平２─１１０７７０号公報において
『水流切換装置』を開示している。この水流切換装置に
よれば、水使用機器内での水の流れ方向を正方向及び逆
方向に切り換えて、正方向の水の流れによって付着した
不純物を逆方向の水の流れによって剥離させるととも
に、水によって水使用機器を冷却又は加熱する場合に
も、水の入口と出口が逆転されることによって均一な冷
却又は加熱をなすことができる。また、水使用機器内で
水の流れ方向を正逆切り換えると、この流れの正逆切り
換えに使用する切換弁の種類によっては、切換時に水流
の急変があって水撃作用（ウォーターハンマー）が生じ
るが、この水流切換装置にあっては、これに設けた入口
及び出口側選択弁が、水の入口，出口，第一及び第二出
入口を相互に連通させるリークモードを構成して水使用
機器との間で水の移動をなくし、これによって水撃作用
を防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記水流切
換装置においては、不純物の除去，一様な冷却又は加熱
効果，水撃作用の防止に関しては性能的に全く問題点は
ないが、特に管路内壁に付着した不純物が経時に連れて
堆積した場合、単に水の流れ方向を切り換えるだけで
は、その堆積した不純物を充分に剥離できないといった
不都合があった。

【０００６】本発明は、上記の不都合を解決し得るもの
であって、その目的は、液体を正逆に切り換えるととも
に、この液体に気体を注入して管路内で気泡の形成を促
進させ、この気泡の壊滅時の衝撃によって管路内壁を良
好に洗浄し得る管路の洗浄方法及びその装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の管路の洗浄方法
及びその装置のうち、請求項１に記載のものは、管路で
液体の流れ方向を正方向及び逆方向に切り換えるととも
に、液体の流れが正方向のとき及び逆方向のときに、そ
れぞれこの液体に向けて気体を注入して管路内に気泡を
形成させ、その後の気泡の壊滅時に発生する衝撃によっ
て前記管路内壁に付着した不純物を除去することを特徴
とする。

【０００８】また、請求項２に記載のものは、弁本体
に、液体の供給源に連続する入口と、液体の排出先に連
続する出口と、これら入口及び出口に連通しかつ液体使
用機器に連続する第一及び第二出入口と、前記入口から
入った液体の流れの向きを前記第一出入口と第二出入口
とこれらの両方とのいずれかに選択する入口側選択弁
と、前記出口に向かう液体の流れの通過部として前記第
一出入口と第二出入口とこれらの両方とのいずれかを選
択する出口側選択弁とを設けるとともに、前記入口側選
択弁の第一出入口選択時に出口側選択弁が第二出入口を
選択する正流モードと、前記入口側選択弁の第二出入口
選択時に出口側選択弁が第一出入口を選択する逆流モー
ドとに切り換える開閉切換機構を設け、さらに前記液体
の供給源と前記入口側選択弁との間の流路に気体を注入
する注入機構を設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の管路の洗浄方法及びその装置のうち、
請求項１に記載のものによれば、液体の流れ方向を正方
向から逆方向に切り換えると、流れの反転による液体の
抵抗の増加によって管路内壁に付着した不純物が除去さ
れるとともに、液体の流れが正方向のとき及び逆方向の
ときに、それぞれこの液体に向けて気体を注入している
ため、逆方向に流れる液体の先端で気泡の形成が促進さ
れ、この気泡が壊滅する時に発生する衝撃によって管路
内壁に堆積した不純物を剥離する。ここで、前記気泡の
発生，壊滅が急激に繰り返される現象（所謂キャビテー
ション）は、管路内において流れの圧力が極度に低下す
る部分、例えば液体に働いている静圧の低下と、管路内
を流れる液体の流速に伴う圧力の低下とが局所的に同時
に起こるような部分があると、この部分で液体が瞬間的
に沸騰して気泡を生じ、その直後にこの気泡は、より圧
力の高い部分に運ばれて壊滅するといった動力学的な現
象であって、前記気泡の発生から壊滅までの時間は約１
／１０００秒程度の極めて大きい速度であることが確認
されている。また、液体には、通常多かれ少なかれ種々
の物質が溶解されているが、殊に気体が溶解されている
と、キャビテーションの発生は促進される傾向がある。

【００１０】本発明では、液体の流れを正逆切り換えた
後に、その液体の境界部分で生じる圧力差と、液体の流
れが正方向のとき及び逆方向のときに、それぞれこの液
体に向けて注入した気体との影響によって、液体の分子
運動が活発化され、前記境界部分において気泡の形成が
促進される。この気泡は、流れ方向の切り換え後に流れ
る液体の移動に伴い、その流れの先端では形成，壊滅を
短時間に繰り返し、壊滅時に発生する衝撃によって管路
内壁に堆積した不純物を剥離する。換言すれば、流れ方
向を切り換えた後の液体は、その流れの先端で気泡の形
成，壊滅を繰り返しながら管路内を移動し、この気泡の
壊滅時に発生する衝撃によって管路内壁に付着した不純
物を剥離する。このように、キャビテーションを利用す
ることで、単に流れ方向を切り換えるだけでは充分に剥
離しきれなかった管路内壁の不純物をも剥離し、管路内
壁を良好に洗浄することが可能となる。

【００１１】また、請求項２に記載のものによれば、洗
浄装置の入口に液体の供給源からの液体が入り、この液
体は、その第一及び第二出入口の一方から液体使用機器
の二つの出入口の一方に供給され、ここで循環して所定
の仕事をした後に、液体使用機器の他方の出入口から出
て洗浄装置の他方の出入口に入り、この液体はさらに洗
浄装置の出口から出る。この際、液体の供給源と入口側
選択弁との間の流路では、注入機構によって液体に気体
が注入されている。

【００１２】ここで、開閉切換機構によって、入口側選
択弁が第一出入口を選択しかつ出口側選択弁が第二出入
口を選択して正流モードになると、洗浄装置の入口から
入った液体は第一出入口から液体使用機器の一方の出入
口に供給され、液体使用機器内を循環してその他方の出
入口から洗浄装置に第二出入口に入り、さらに出口から
流出する。次に開閉切換機構によって入口側選択弁が第
二出入口を選択して逆流モードにすると、、洗浄装置の
入口から入った液体は第二出入口から液体使用機器の正
流モードでは出口であった出入口に供給されてここから
液体使用機器内を循環して他方の出入口から出て、洗浄
装置にはその第一出入口に入り、さらに出口から流出す
る。

【００１３】このようにして、正流モードと逆流モード
とでは第一及び第二出入口での液体の出入り方向が逆転
して、液体使用機器での液体の流れ方向が逆転し、液体
使用機器でこれまでの液体の入口と出口が逆になる。こ
のため、管路内壁に堆積したスケール等の不純物が逆方
向の液体の流れによって除去されるとともに、注入機構
から注入した気体によって液体内での気泡の発生が促進
され、この気泡の壊滅時に発生する衝撃によっても管路
内壁に堆積した不純物が剥離された後、液体使用機器外
へ排出される。また、液体使用機器を液体によって冷却
又は加熱する場合にも、液体の入口と出口が反覆して逆
転されることによって管路の温度が均一になり、したが
って冷却又は加熱が一様になされる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は本発明の概要を示す回路図であっ
て、符号１は洗浄装置を示しており、この洗浄装置１に
金型，オイルクーラーその他の水使用機器２が接続され
て往復循環装置が構成されている。

【００１５】洗浄装置１は、図１において一点鎖線で仮
想的に示した弁本体に、水の供給源３にポンプＰを介し
て連続する入口４と、水の排出先に連続する（本実施例
では供給源３に戻る）出口５と、これら入口４及び出口
５に連通しかつ水使用機器２に連続する第一出入口６及
び第二出入口７とを備えている。また、前記出口５と供
給源３との間には濾過器８が介在する。なお、前記ポン
プＰは、水流のための水圧を得ることができれば他の位
置であってもよい。

【００１６】さらに弁本体内には、前記入口４と、第一
及び第二出入口６，７との間に介在して、入口４から入
った水流の向きを、第一出入口６と、第二出入口７と、
これら両方６，７とのいずれかに選択する電動式の入口
側選択弁Ａが配設される一方、前記出口５と、第一及び
第二出入口６，７との間に介在して、出口５に向かう水
流の通過部として、第一出入口６と、第二出入口７と、
これら両方６，７とのいずれかに選択する電動式の出口
側選択弁Ｂが配設されている。これら入口側選択弁Ａ
と、出口側選択弁Ｂとの開閉は、相互に逆位相となって
おり、かつ両選択弁Ａ，Ｂの開閉動作は同期されてい
る。かかる逆位相での同期動作は、開閉切換機構９によ
って行われる。

【００１７】この開閉切換機構９は、本実施例において
は電動式モータＭによる自動切換機構を採用しており、
その操作部には、モータＭの電源をＯＮ−ＯＦＦする電
源釦と、開閉切換機構９に内蔵した水流切換タイマの設
定に基づき入口側選択弁Ａ及び出口側選択弁Ｂを開閉す
る水流切換モード，及び入口側選択弁Ａ及び出口側選択
弁Ｂの開閉動作を停止させるＯＦＦモード，及び後述す
る注入機構を作動させる洗浄モードとに切り換える切換
スイッチと、この切換スイッチのモードに基づき所定の
装置を起動させる起動釦及びその起動を停止させる停止
釦が設けられ、さらに入口側選択弁Ａ及び出口側選択弁
Ｂの開閉の基づく水流の正逆方向を点灯する正流ラン
プ，逆流ランプと、モータＭの異常時に点灯する異常ラ
ンプ等が設けられ、さらに前記水流切換タイマの設定を
行う第一設定部と、後述する注入機構のインパクトタイ
マの設定を行う第二設定部が設けられている。なお、こ
の操作部には、必要に応じて他の機能を追加してもよ
い。

【００１８】また、前記入口４と、入口側選択弁Ａとの
間には、これらを接続する管路の一部として混合管２１
が組み込まれており、この混合管２１には注入機構２２
が接続されている。注入機構２２は、入口４から入った
水に向けて気体を注入するものであって、その詳細分解
図を図５に示すように、混合管２１に設けた枝管２１ａ
に逆止弁２２が接続され、この逆止弁２２にミニチュア
バルブ２３が接続され、このミニチュアバルブ２３に継
手２４及びチューブ２５を介して電磁弁２６が接続さ
れ、さらにこの電磁弁２６に気体の供給源２７が接続さ
れたものである。これらの構成部材のうち、電磁弁２６
には図示しないインパクトタイマが内蔵されており、こ
のインパクトタイマによって電磁弁２６が間欠的に開閉
するようになっている。なお、インパクトタイマの設定
は前記第二設定部によって行い、前記管路の径及びこの
管路を流れる水の流量等の条件にて設定時間を決定す
る。

【００１９】一方、前記水使用機器２における水の循環
管路１５の両端に形成される第一出入口１６と第二出入
口１７には、洗浄装置１の前記第一出入口６と第二出入
口７とに設けた図１では図示しない継手によってそれぞ
れ個別に連結されている。次に、上記のように構成され
た洗浄装置１を用いて水使用機器２内の循環管路１５の
内部を洗浄する方法について説明する。

【００２０】先ず、前記第一及び第二設定部にて水流切
換タイマとインパクトタイマの時間設定を行った後、開
閉切換機構９の操作部の切換スイッチを水流切換モード
とする。これによって、ポンプＰが供給源３から洗浄装
置１へと送水し、入口４に入った水は、入口側選択弁Ａ
の一方の出口Ａ₁と出口側選択弁Ｂの他方の入口Ｂ₂と
が開き、かつ入口側選択弁Ａの他方の出口Ａ₂と出口側
選択弁Ｂの一方の入口Ｂ₁とが閉じているときには、入
口側選択弁Ａが第一出入口６を選択しかつ出口側選択弁
Ｂが第二出入口７を選択している正流モードであって、
水は図２に示すように流れる。すなわち、第一出入口６
から水使用機器２の第一出入口１６に入り、循環管路１
５を矢印Ｘの方向に循環して第二出入口１７から出た
後、洗浄装置１の第二出入口７に入り出口５から出て、
濾過器８を経て供給源３に戻る。

【００２１】ここで、水流切換タイマの設定に基づき、
入口側選択弁Ａと出口側選択弁Ｂとの開閉が上記とは逆
になって、入口側選択弁Ａが第二出入口７を選択しかつ
出口側選択弁Ｂが第一出入口６を選択した逆流モードの
場合には、その水の流れを図３に示すように、洗浄装置
１の第二出入口７から水がでて水使用機器２の第二出入
口１７に入り、矢印Ｙの方向に循環して第一出入口１６
から洗浄装置１の第一出入口６に入り、さらに出口５か
ら出る。したがって、開閉切換機構９による入口側選択
弁Ａと出口側選択弁Ｂとの切り換えによって水使用機器
２の循環管路１５内での循環方向が逆転する。

【００２２】この場合、前記正流モードと逆流モードと
の切り換え時には、切り換え途中でリークモードになっ
て、水は図４に示すように流れる。すなわち、入口４か
ら入った水は入口側選択弁Ａの出口Ａ₁及び出口Ａ₂の
両方から流れ出て、出口Ａ₁から流れ出た水は第一出入
口６へは流れずに出口側選択弁Ｂの入口Ｂ₁へと流れ、
かつ出口Ａ₂から流れ出た水は第二出入口７へは流れず
に出口側選択弁Ｂの入口Ｂ₂へと流れ、洗浄装置１内の
みを循環して出口５から出る。このとき、水使用機器２
には水が往復せず、循環管路１５内で水は一旦静止した
状態になるので、前記切り換えによる水撃作用を起こす
ことがない。

【００２３】ここで、前記操作部の切換スイッチを洗浄
モードにすると、水流切換タイマが作動しつつインパク
トタイマも作動し、このインパクトタイマの設定に基づ
き電磁弁２６が間欠的に作動する。すなわち、気体の供
給源２７から電磁弁２６へと気体が供給され、この電磁
弁２６から混合管２１へ向けて間欠的に気体を送り込
む。この際、気体を送る圧力は、管路を流れる水の圧力
より高い圧力であるものとする。なお、前記気体は、空
気，炭酸ガス，窒素ガス等危険性を伴わないものであれ
ば何でもよいが、一般には安価であってかつ簡素な空気
を使用するのがよい。

【００２４】このようにして水に気体を注入すると、こ
の気体によって水の分子運動が活発化され、そのときの
水が低温であったとしても気泡が発生しやすくなる。こ
の状態にある水を、前記正流モード及び逆流モードで所
定間隔おきに流通させると、正流モードで流した水と、
次に逆流モードで流した水との境界部分では圧力差が生
じ、さらに逆流モードで流した水の先端では気体の注入
によって水の分子運動が活発化されているので、この逆
流モードで流した水の先端ではキャビテーションが発生
する。このキャビテーションつまり気泡の形成，壊滅の
連続的な発生現象によって、循環管路１５の内壁には物
理的な衝撃がかかり、この内壁に付着した不純物（スケ
ール等）は剥離されるとともに、流れの反転による水の
抵抗の増加によっても不純物は除去され、循環管路１５
内壁は良好に洗浄されることになる。また、上記したよ
うに、流れの切り換え時にはリークモードになって循環
管路１５内の水は一旦静止した状態となり、かつ流れ方
向を切り換えた後の水は、その流れの先端で気泡の形
成，壊滅を繰り返しながら循環管路１５内を移動するの
で、この循環管路１５内に至る所で均一にキャビテーシ
ョンが発生することになり、循環管路１５内壁は満遍な
く洗浄されることになる。

【００２５】このように、正流モードと逆流モードによ
って水を流通させ、そのモードを切り換えた後の水の流
れの先端において発生した圧力差によって気泡の形成を
促進させる上、水に空気を注入することによって気泡の
形成がさらに促進されるので、この気泡の壊滅時に発生
する物理的な衝撃によって循環管路１５内壁に付着した
不純物を剥離するとともに、流れの反転による水の抵抗
の増加によっても不純物を除去することができる。した
がって、単に水の流れ方向を切り換えるだけでは充分に
剥離しきれなかった不純物をも剥離することができ、循
環管路１５内壁を良好に洗浄し、保全することができ
る。さらに、水使用機器２が、水によって冷却又は加熱
されるものである場合にも、水の入口と出口が反覆して
逆転されることによって循環管路１５の温度が均一にな
り、したがって冷却又は加熱をも一様になすことができ
る。

【００２６】なお、本実施例において説明した入口側選
択弁Ａと出口側選択弁Ｂとには、いかなる公知の切換弁
を適用してもその効果を得ることができるし、入口側選
択弁Ａあるいは出口側選択弁Ｂを、それぞれ二つずつの
弁装置で構成しても勿論可能であるが、例えば三方ピス
トン弁（例えば、リックス株式会社販売『ロッキーバル
ブ』（商品名））を使用すると、以下のような利点があ
る。すなわち、このロッキーバルブは、蒸気，気体，
水，温水その他の流体に適用できるエアー式ＯＮ−ＯＦ
Ｆ弁であって、その構成を図６に示すように、ステム３
１の先端に特殊合成樹脂製ディスクリング３２を設けて
良好なシール機能を確保し、シリンダ部３３のシールパ
ッキン３４が特殊な樹脂性パッキンから形成されている
ため潤滑油の供給を不要とするとともに耐熱性を向上さ
せ、グランド部３５にはダストシール３６及びリングワ
ッシャ３７を配設して外部からの塵埃，流体からのスケ
ール等がステム３１に付着するのを防ぎ、グランドパッ
キン３８の寿命を向上させる等の特徴を有するものであ
る。このため、通常の弁では対応できない高温の液体
（約２００℃程度）を流す場合にも適用でき、エアー圧
でステム３１が進退して開閉を行うので、塵埃，スケー
ル等が噛み合って開閉動作に異常を来すことがなく、常
に良好な弁の切り換えを実現できる。また、このような
三方ピストン弁によれば、製造その他の経済性が向上す
る上、洗浄装置１全体がコンパクトに構成できるので、
例えば水使用機器２のそれぞれにオプションとして設置
することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の管路の洗浄方法及びその装置によれば、以下の効果を
得ることができる。請求項１に記載のものによれば、液
体の流れ方向を正方向から逆方向に切り換えるととも
に、液体の流れが正方向のとき及び逆方向のときに、そ
れぞれこの液体に向けて気体を注入することで、流れの
反転による液体の抵抗の増加によって前記不純物は剥離
され、さらに逆方向に流れる液体の流頭部での気泡の壊
滅時に発生する衝撃によっても不純物が剥離されるの
で、流れ方向を切り換えるのみでは除去できなかった不
純物を好適に除去することができ、したがって管路内壁
を一層良好に洗浄することができる。

【００２８】請求項２に記載のものによれば、正流モー
ドと逆流モードとでは第一及び第二出入口での液体の出
入り方向が逆転して、液体使用機器での液体の流れ方向
が逆転し、液体使用機器でこれまでの液体の入口と出口
が逆になり、循環管路の段差や屈曲によって堆積したス
ケール等の不純物が逆方向の液体の流れによって除去さ
れるとともに、注入機構から注入した気体によって液体
内での気泡の形成が助長され、この気泡の壊滅時に発生
する衝撃によって循環管路内壁の不純物を剥離し、管路
の良好な洗浄を実現することができる。また、液体使用
機器を液体によって冷却又は加熱する場合にも、液体の
入口と出口が反覆して逆転されることによって循環管路
の温度が均一になり、したがって冷却又は加熱を一様に
なすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る洗浄装置の一実施例を示す回路図
である。

【図２】正流モード時の水の流路を示す説明図である。

【図３】逆流モード時の水の流路を示す説明図である。

【図４】リークモード時の水の流路を示す説明図であ
る。

【図５】本発明に係る注入機構を示す詳細分解図であ
る。

【図６】本実施例において説明した三方ピストン弁の半
断面図である。

【符号の説明】

１洗浄装置２液体使用機器３供給源４入口５出口６第一出入口７第二出入口９開閉切換機構１５循環管路２２注入機構Ａ入口側選択弁Ｂ出口側選択弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管路で液体の流れ方向を正方向及び逆方
向に切り換えるとともに、液体の流れが正方向のとき及
び逆方向のときに、それぞれこの液体に向けて気体を注
入して管路内に気泡を形成させ、その後の気泡の壊滅時
に発生する衝撃によって前記管路内壁に付着した不純物
を除去することを特徴とする管路の洗浄方法。
【請求項２】弁本体に、液体の供給源に連続する入口
と、液体の排出先に連続する出口と、これら入口及び出
口に連通しかつ液体使用機器に連続する第一及び第二出
入口と、前記入口から入った液体の流れの向きを前記第
一出入口と第二出入口とこれらの両方とのいずれかに選
択する入口側選択弁と、前記出口に向かう液体の流れの
通過部として前記第一出入口と第二出入口とこれらの両
方とのいずれかを選択する出口側選択弁とを設けるとと
もに、前記入口側選択弁の第一出入口選択時に出口側選
択弁が第二出入口を選択する正流モードと、前記入口側
選択弁の第二出入口選択時に出口側選択弁が第一出入口
を選択する逆流モードとに切り換える開閉切換機構を設
け、さらに前記液体の供給源と前記入口側選択弁との間
の流路に気体を注入する注入機構を設けたことを特徴と
する洗浄装置。