JPH0753270B2 - タンク洗浄制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体圧によりタンクの
内側に沿って移動されるタンク洗浄制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】主として化学プラントや食品タンクその
他の醸造タンク等の内部を高圧水の噴射をもって洗浄す
る洗浄装置は、装置の先端にて高圧水を噴射するノズル
を回転させながらノズルハウジングを自転させることに
より、タンク内各方向に均一的に高圧水の噴射を行うよ
うになっている（参考文献…特開昭５１−５８７１９、
特開昭５９−２０３６４９、特公昭４２−１２８４８、
特公昭５６−２０９０７、、特公昭５６−２９５８７号
公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の洗浄
装置にあっては、ノズルおよびノズルハウジングが回動
するようになっているが、例えば円筒形のタンク等、タ
ンクの形状によってはタンクの隅々まで高圧洗浄水が到
達しにくいこともあり、このためノズルおよぴノズルハ
ウジングを例えば電動機や歯車機構を使って昇降するこ
とも考えられるが、しかし、このような昇降装置では装
置の複雑化、大型化を招き、また製作コストの面でも問
題があった。

【０００４】これに対して高圧水を利用して作動する昇
降シリンダによりノズルを上下させることもできるが、
非常に高圧を用いて洗浄する場合に、シリンダの圧力制
御が難しく、昇降速度が正確にできず、とくに微速度制
御が不可能に近いという問題があった。

【０００５】本発明は上記の問題点に着目し、ノズルへ
供給する高圧水を利用して、ノズルおよびノズルハウジ
ングを正確に速度制御しつつ自動的に昇降させることが
できるようにしたタンク洗浄制御装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダ内に
ピストンを摺動自由に収装してピスンの両面に圧力室を
画成するとともに、ピストンに連結したピストンロッド
をシリンダの一端から摺動自由に突出させ、その突出端
部に高圧水を噴射するノズルを取付ける一方、ピストン
の両面によって画成される圧力室のそれぞれをポンプの
吐出側に接続する給水路を設け、ピストンロッド側圧力
室の高圧水を上記ノズルに供給する給水孔をピストンロ
ッドの軸部に形成し、ピストンロッドと反対側の圧力室
を上昇バルブを介してタンク側に接続する戻し通路を設
けるとともに、ピストンロッドと反対側の圧力室をポン
プ吐出側と接続する給水路に流量調節手段を介装し、シ
リンダに対するピストンロッドのストローク位置を検出
する手段を設け、検出されるピストンロッドのストロー
ク位置に応じて上昇バルブを閉弁してピストンを前進さ
せた後に、上昇バルブを開弁してピストンを後退させる
制御手段を設ける。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記ノズルを格納
する格納箱と、格納箱と前記タンクとの連通を遮断する
仕切弁と、タンクの洗浄開始時に仕切弁を開くととも
に、タンクの洗浄終了時に仕切弁を閉じる制御手段を設
ける。

【０００８】

【作用】上昇バルブを閉じることによりピストン両面の
両面によって画成される圧力室のそれぞれに高圧水を供
給すると、ノズルはピストン両面の受圧面積差に基づく
ピストンロッドの伸び出し作用によりタンク内に進入す
る。このとき、ピストンの移動速度はピストンロッドと
反対側の圧力室への高圧水の導入流量に比例し、流量を
調整することにより、移動速度を制御することができ
る。上昇バルブを開くとピストンロッド側圧力室の高圧
水の圧力に基づくピストンロッドの収縮作動によりタン
ク内から後退する。なお、ノズルはピストンロッド側圧
力室から給水孔を通して供給される高圧水を噴射してタ
ンク内部を洗浄する。

【０００９】検出されるピストンロッドのストローク位
置に応じて上昇バルブを閉弁してピストンを前進させた
後に、上昇バルブを開弁してピストンを後退させる制御
を行うことにより、ピストンロッドを介してノズルをタ
ンク内において自動的に往復動させられ、省力化がはか
れる。

【００１０】請求項２記載の発明においては、タンク内
の洗浄が終了した後に、ノズルを仕切弁を介して格納箱
内に収装することにより、ノズル等の汚れによりタンク
内が汚染することを防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１２】図２に示すように、底付きシリンダ１の内
部にピストン２が摺動自由に収装され、ピストン２の両
面に圧力室ＡとＢが画成される。ピストン２に連結され
たピストンロッド３はシリンダ１の片側でベアリング４
を介して摺動自由に支持される。図４に示すように、ピ
ストンロッド３の突出端部５に高圧水を噴射する三次元
ノズル装置８が取付けられる。三次元ノズル装置８はノ
ズルハウジング３９が水平な軸線について回転し、一対
のノズル３７と３８がピストンロッド３のまわりを中心
に自転するようになっており、これらの構造については
本発明の要旨とは直接的な関係がないため、説明は省略
するが、例えば特願昭５５−１４５２２６号のような構
成とする。

【００１３】図３に示すように、タンク１０の中央部に
は撹拌機４９が設けられ、こ撹拌機４９の周囲に３つの
シリンダ１が設けられている。

【００１４】各シリンダ１に対応してタンク１０の天井
部には自動仕切弁１１が設けられ、この仕切弁１１を介
して三次元ノズル装置８を収装する格納箱１２が取付け
られる。シリンダ１はそのフランジ９を介して格納箱１
２に結合される。シリンダ１の上部には、シリンダ１を
タンク１０に取付ける際にワイヤ等を連結して吊り上げ
るための吊輪１９が設けられている。この吊輪１９を介
してシリンダ１を吊り上げることにより、ベアリング４
またはパッキン等の交換が行われる。

【００１５】図４に示すように、格納箱１２の側部には
蓋体４８が設けられ、この蓋体４８を外してノズル装置
８またはパッキン等の交換が行われる。

【００１６】仕切弁１１はエアアクチュエータを介して
格納箱１２を開閉するボールバルブで構成され、タンク
１０とシリンダ１内を仕切る機能を有するが、ナイフゲ
ート弁等を用いても良い。

【００１７】図１に示すように、ウォータポンプ３１は
給水タンク３０に貯溜された洗浄水を吸引し、ウォータ
ポンプ３１から吐出される洗浄水はアキュームレータ４
７、圧力計４８、圧力調整弁４９から給水路２２を経て
３つのシリンダ１に供給される。

【００１８】給水路２２から圧力室Ｂ側に分岐する給水
路２５は、下降バルブ２４および可変絞弁２８を介して
ポンプ吐出側と連通されるとともに、上昇バルブ２６と
可変絞弁２７を介してドレーン側に連通される。

【００１９】給水路２２から圧力室Ａ側に分岐する給水
路２３は、流量調節手段として設けられる下降バルブ２
４および可変絞弁２８を介して給水路２５に接続され
る。なお、流量調節手段は、下降バルブ２４を廃止して
可変絞弁２８のみを設けることも考えられる。

【００２０】下降バルブ２４を開弁させるとともに上昇
バルブ２６を閉弁させて、圧力室ＡとＢにポンプ吐出圧
を供給することにより、ピストン２の上下面の受圧面積
差に基づいてピストンロッド３がピストン２と共に伸出
し方向に、可変絞弁２８での制御流量に応じて所定のス
トローク速度でゆっくりと下降する。この場合、圧力室
ＡとＢはピストンロッド３の断面積に相当する受圧面積
差があり、両室Ａ，Ｂに同圧の高圧を導くと受圧面積差
に応じた差動力が発生し、ピストン２が下降する。

【００２１】一方、下降バルブ２４を閉弁させるととも
に上昇バルブ２６を開弁させて、圧力室Ａのみにポンプ
吐出圧を供給することにより、ピストン２が上昇する。
この場合、圧力室Ｂの洗浄水は給水路２５を通って排出
されるのであるが、可変絞弁２７で制御された流量しか
流出されないため、この流出流量に応じた速度でピスト
ン２が移動する。

【００２２】図２において、１５は給水路２３が接続す
るポート、１６は給水路２５が接続するポートである。
ピストンロッド３の軸部には圧力室Ａの高圧水をノズル
装置８に導く給水孔７が形成される。

【００２３】シリンダ１の上部にはピストン２を初期位
置（最上位置）に保持するロックピン１７が設けられ
る。ロックピン１７は圧力室Ｂにポンプ吐出圧が導かれ
るとスプリングに抗して移動し、凹部１８との係合を解
除してピストン２の係止を解除する。逆に圧力室Ｂの圧
力が低下するとロックピン１７はスプリングの付勢力に
より突出し、ピストン２が初期位置に到達するのに伴っ
て凹部１８に係合してピストン２がピストンロッド３お
よびノズル装置８と共に下降しないように保持される。

【００２４】給水路２２の途中は圧力制御弁３２と給水
タンク３０および可変絞弁３１、シリンダバルブ３２を
介して連通される。圧力越制御弁３２を介して給水路２
２の圧力が微小幅で調整されることにより、ピストン２
の昇降速度が変化し、ノズル装置８から噴射される洗浄
水の軌跡の間隔が変わる。

【００２５】各シリンダ１に分岐する給水路２２の途中
には手動バルブ４１、圧力計４２、ラインフィルタ４
３、洗浄バルブ４４が介装される。

【００２６】シリンダ１に対するピストンロッド３のス
トローク位置を検出する手段として、ピストンロッド３
に磁石を取付け、シリンダ１側にピストンロッド３の最
大伸出し位置でこの磁石の磁気を検知する近接スイッチ
３５と、ピストンロッド３の収縮位置でこの磁石の磁気
を検知する近接スイッチ３６が設けられる。なお、シリ
ンダ１に対するピストンロッド３のストローク位置を検
出する手段として、圧力室ＡまたはＢに出入りする洗浄
水の流量を計測して、ストローク位置を算出することも
考えられる。

【００２７】ピストンロッド３のストロークを制御する
手段として、制御装置４５が設けられる。制御装置４５
は検出されるピストンロッド３のストローク位置に応じ
て上昇バルブ２６または下降バルブ２４を開閉してピス
トンロッド３を往復動させる制御を行う。

【００２８】図５，６，７のフローチャートは制御装置
４５において実行される制御プログラムを示しており、
これは一定時間毎に実行される。

【００２９】図５において、洗浄開始指令が入力される
と、仕切弁１１が全開になっていることを確認し、仕切
弁１１が全開していない場合は仕切弁１１の異常を警報
する（ステップ１，２，３）。

【００３０】仕切弁１１が全開してる場合は、洗浄バル
ブ４４を全開した後、ウォータポンプ３１を運転し、圧
力計４２によって検出された給水路２２の圧力が設定圧
力以上であることを確認し、設定圧力より低い場合に圧
力の異常を警報する（ステップ４，５，６，７）。

【００３１】なお、複数のシリンダ１に分岐する給水路
２２に、その分岐部より上流側で給水路２２を開閉する
メインバルブを設けて、ステップ６において給水路２２
の圧力が設定圧力以上であることを確認した後にメイン
バルブを全開する制御を行えば良い。

【００３２】給水路２２の圧力が設定圧力以上である場
合は、ステップ８に進んでロックピン１７がピストンロ
ッド３の係止を解除するのに要する所定時間Ｔ₁だけ待
機して図６に示す洗浄モードのルーチンに進む。

【００３３】図６に示す洗浄モードにおいて、上昇バル
ブ２６を全閉した後、下降バルブ２４を全開して、ピス
トン２を下降させる（ステップ９，１０）。

【００３４】このようにして圧力室ＡとＢへ高圧水を供
給すると、ピストン２の上下面の受圧面積差に基づいて
ピストンロッド３がピストン２と共に伸出し方向に、可
変絞弁２８での制御流量に応じて所定のストローク速度
でゆっくりと下降する。この場合、圧力室ＡとＢはピス
トンロッド３の断面積に相当する受圧面積差があり、両
室Ａ，Ｂに同圧の高圧を導くと受圧面積差に応じた差動
力が発生し、ピストン２が下降するのであるが、可変絞
弁２８で制御された流量しか導入されないため、この導
入流量に応じた速度でピストン２が移動する。このよう
にして、ピストン２に作用する圧力を制御するのではな
く、流量を制御してピストン２の速度を正確にコントロ
ールすることができる。

【００３５】ピストンロッド３の伸長に伴い、ノズル３
７と３８およびノズルハウジング３９は回転しながらタ
ンク１０の内部を降下するのであり、ノズル３７と３８
は給水孔７を介して供給される圧力室Ａの高圧水を噴射
してタンク１０内を洗浄する。

【００３６】近接スイッチ３５の信号によりピストンロ
ッド３が最大伸出し位置に達したことを検知すると、下
降バルブ２４を全閉した後、上昇バルブ２６を全開し
て、ピストン２を上昇させる（ステップ１１，１２，１
３）。

【００３７】このようにして、圧力室Ａのみに高圧水を
供給し、圧力室Ｂの低圧水は上昇バルブ２４を介して給
水タンク３０または排水路へと戻されるので、ピストン
２およびピストンロッド３は今度は圧力室Ａの高圧水に
より可変絞弁２７の流量制御に基づく所定のストローク
速度でゆっくりと上昇する。

【００３８】ピストンロッド３の収縮に伴い、ノズル３
７と３８およびノズルハウジング３９は回転しながらタ
ンク１０の内部を上昇するのであり、ノズル３７と３８
は給水孔７を介して供給される圧力室Ａの高圧水を噴射
してタンク１０内を洗浄する。

【００３９】このとき、圧力越制御弁３２を介して給水
路２２の圧力が微小幅で調整されることにより、ピスト
ン２の昇降速度が変化し、ノズル装置８から噴射される
洗浄水の軌跡の間隔が変わることにより、タンク１０の
洗浄むらをなくすことができる。

【００４０】ステップ１４で、近接スイッチ３６の信号
によりピストンロッド３が収縮位置に達したことを検知
すると、ステップ１５でこのピストンロッド３が往復動
した回数をカウントした後、再び上記ステップ９以降の
ピストンロッド３を往復動させる制御を繰り返して行
い、ステップ１６でピストンロッド３が往復動する回数
が所定値に達したら図７に示す終了モードに進む。

【００４１】図７に示す終了モードにおいて、ロックピ
ン１７がピストンロッド３の係止を行うのに要する所定
時間Ｔ₂だけ待機した後、ウォータポンプ３１の運転を
停止し、洗浄バルブ４４を全閉し、仕切弁１１を全閉
し、洗浄完了信号を出力する（ステップ１７，１８，１
９，２０，２１）。

【００４２】このようにして、タンク１０内の洗浄が終
了した後に、ノズル装置８を仕切弁１１を介して格納箱
１２内に収装することにより、ノズル装置８によりタン
ク１０内が汚染することを防止できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、シリンダ
内にピストンを摺動自由に収装してピスンの両面に圧力
室を画成するとともに、ピストンに連結したピストンロ
ッドをシリンダの一端から摺動自由に突出させ、その突
出端部に高圧水を噴射するノズルを取付ける一方、ピス
トンの両面によって画成される圧力室のそれぞれをポン
プの吐出側に接続する給水路を設け、ピストンロッド側
圧力室の高圧水を上記ノズルに供給する給水孔をピスト
ンロッドの軸部に形成し、ピストンロッドと反対側の圧
力室を上昇バルブを介してタンク側に接続する戻し通路
を設けるとともに、ピストンロッドと反対側の圧力室を
ポンプ吐出側と接続する給水路に流量調節手段を介装
し、シリンダに対するピストンロッドのストローク位置
を検出する手段を設け、検出されるピストンロッドのス
トローク位置に応じて上昇バルブを閉弁してピストンを
前進させた後に、上昇バルブを開弁してピストンを後退
させる制御手段を設けたため、ノズルへ供給する高圧水
を利用して、ノズルおよびノズルハウジングを正確に速
度制御しつつ自動的に昇降させることができ、省力化が
はかれる。

【００４４】請求項２記載の発明は、ノズルを格納する
格納箱と、格納箱とタンクとの連通を遮断する仕切弁
と、タンクの洗浄開始時に仕切弁を開くとともに、タン
クの洗浄終了時に仕切弁を閉じる制御手段を設けたた
め、ノズル等の汚れによりタンク内が汚染することを防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すタンク洗浄制御装置の構
成図。

【図２】同じくシリンダおよびピストン等の断面図。

【図３】同じくタンク等の断面図。

【図４】同じく格納箱等の平面図。

【図５】同じく洗浄開始時の制御動作を示すフローチャ
ート。

【図６】同じく洗浄時の制御動作を示すフローチャー
ト。

【図７】同じく洗浄終了時の制御動作を示すフローチャ
ート。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ピストン ３ ピストンロッド ８ ノズル装置 １０ タンク １１ 仕切弁 １２ 格納箱 ２１ ウォータポンプ ２２ 給水路 ２３ 給水路 ２５ 給水路 ２４ 下降バルブ ２８ 可変絞弁 ２６ 上昇バルブ ３５ 近接スイッチ ３６ 近接スイッチ ４５ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内にピストンを摺動自由に収装
   してピスンの両面に圧力室を画成するとともに、ピスト
   ンに連結したピストンロッドをシリンダの一端から摺動
   自由に突出させ、その突出端部に高圧水を噴射するノズ
   ルを取付ける一方、ピストンの両面によって画成される
   圧力室のそれぞれをポンプの吐出側に接続する給水路を
   設け、ピストンロッド側圧力室の高圧水を上記ノズルに
   供給する給水孔をピストンロッドの軸部に形成し、ピス
   トンロッドと反対側の圧力室を上昇バルブを介してタン
   ク側に接続する戻し通路を設けるとともに、ピストンロ
   ッドと反対側の圧力室をポンプ吐出側と接続する給水路
   に流量調節手段を介装し、シリンダに対するピストンロ
   ッドのストローク位置を検出する手段を設け、検出され
   るピストンロッドのストローク位置に応じて上昇バルブ
   を閉弁してピストンを前進させた後に、上昇バルブを開
   弁してピストンを後退させる制御手段を設けたことを特
   徴とするタンク洗浄制御装置。
2. 【請求項２】 前記ノズルを格納する格納箱と、格納箱
   と前記タンクとの連通を遮断する仕切弁と、タンクの洗
   浄開始時に仕切弁を開くとともに、タンクの洗浄終了時
   に仕切弁を閉じる制御手段を設けたことを特徴とする請
   求項１記載のタンク洗浄制御装置。