JP2013208526A - 高圧洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧洗浄機におけるポンプの数を減らしつつ、脈動を可及的に低減させる。
【解決手段】ポンプによって洗浄液が吐出口１３から吐出される高圧洗浄機であって、ポンプと吐出口１３とを連通させる流路５５と、流路５５に連通する圧力調整室６０と、圧力調整室６０内に配置され、洗浄液の圧力に応じて変位可能なピストン６１とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、建物の壁や屋根といった構造物の表面や自動車などの被洗浄物に対して加圧された液体を噴射して被洗浄物を洗浄する高圧洗浄機に関するものである。

高圧洗浄機は、液体を加圧するためのポンプを備えた本体と、本体にホースを介して接続された噴射ノズルとを少なくとも有している。ポンプによって加圧された液体はホースを介して噴射ノズルに圧送され、噴射ノズルの先端から被洗浄物に向けて噴射される（特許文献１）。なお、高圧洗浄機から噴射される液体は水道水である場合もあれば、洗剤や研磨材などを含む液体である場合もある。本明細書では、高圧洗浄機から噴射される液体を“洗浄液”と総称する。

従来、複数のプランジャを備え、それら複数のプランジャを異なる位相で駆動することにより脈動を抑制する高圧洗浄機が知られている。例えば、３つのプランジャを備え、それら３つのプランジャを１２０度異なる位相で駆動する３プランジャ方式の高圧洗浄機が知られている。

特開２００５−３１３００８号公報

３プランジャ方式の高圧洗浄機のように複数のポンプを備える高圧洗浄機は必然的に大きくなり、重量も重くなる。そこで、高圧洗浄機の小型軽量化を実現するためにポンプの数を減らすことが考えられる。しかし、ポンプの数が減ると、脈動の相殺効果が低下し、または得られなくなり、大きな脈動が発生してしまう。

本発明の目的は、高圧洗浄機におけるポンプの数を減らしつつ、脈動を可及的に低減させることである。

本発明の高圧洗浄機は、ポンプによって洗浄液が吐出口から吐出される高圧洗浄機であって、前記ポンプと前記吐出口とを連通させる流路と、前記流路に連通し、前記流路の容積を変更可能な容積調整部とを有する。

本発明の高圧洗浄機では、前記容積調整部は、洗浄液の圧力によっては前記流路の容積を変化させない第１の状態と、洗浄液の圧力に応じて前記流路の容積を変化させる第２の状態とに切替えられる。

本発明の高圧洗浄機では、前記容積調整部は、前記流路に連通する圧力調整室と、該圧力調整室内に配置されたスライド部材とを有し、前記スライド部材は、洗浄液の圧力によっては変位しない不動状態と、洗浄液の圧力に応じて変位して前記圧力調整室の容積を変化させる可動状態とに切替えられる。

本発明の高圧洗浄機は、可動状態に切替えられた前記スライド部材を洗浄液の圧力に抗して付勢する弾性体を有する。

本発明の高圧洗浄機は、前記スライド部材を可動状態または不動状態に切り替える操作部を有する。

本発明の高圧洗浄機では、前記操作部は、前記スライド部材に当接して該スライド部材の変位を規制する第１の位置と、前記規制を解除する第２の位置とに変位可能である。

本発明の高圧洗浄機は、前記操作部に設けられた貫通孔であって、前記操作部が前記第２の位置に変位されると、前記スライド部材の一部を受け入れ可能な位置に配置される貫通孔を有する。

本発明の高圧洗浄機は、前記ポンプを駆動する電動モータと、該電動モータに電力を供給する二次電池とを有する。

本発明の高圧洗浄機は、洗浄液を貯留する着脱可能なタンクを有する。

本発明によれば、高圧洗浄機におけるポンプの数を減らしつつ、脈動を可及的に低減させることができる。

本発明が適用された高圧洗浄機の一例を示す外観斜視図である。 図1に示される高圧洗浄機の断面図であって、高圧洗浄モードのときの断面図である。 図1に示される高圧洗浄機の断面図であって、低振動モードのときの断面図である。 高圧洗浄機の動作を示す部分拡大断面図であって、高圧洗浄モードのときの断面図である。 高圧洗浄機の動作を示す部分拡大断面図であって、高圧洗浄モードのときの他の断面図である。 高圧洗浄機の動作を示す部分拡大断面図であって、低振動モードのときの断面図である。 高圧洗浄機の動作を示す部分拡大断面図であって、低振動モードのときの他の断面図である。 高圧洗浄モードにおける吐出量の変化を示す波形図である。 低振動モードにおける吐出量の変化を示す波形図である。

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係る高圧洗浄機は、図１に示されるように、本体１と、本体１の上に設けられたタンク収納部２とを有し、全体として略直方体形の外観を呈する。

本体１の前面１ａには、メインスイッチ１０と、一端が洗浄ガン１１に接続された耐圧ホース１２の他端が接続される吐出口１３とが設けられている。メインスイッチ１０が操作されると、加圧された洗浄液が吐出口１３から吐出され、耐圧ホース１２を介して洗浄ガン１１に供給される（圧送される）。洗浄ガン１１に供給された洗浄液は、洗浄ガン１１の先端に設けられている噴射ノズル１１ａから不図示の被洗浄物に対して噴射される。

タンク収納部２は、略角筒状の形状を有し、その下端面が本体１の上端面に突き合わされるようにして本体１の上に重ねられている。図２、図３に示されるように、タンク収納部２の下端には、その下端面よりも下方に突出するリブ２０が全周に亘って設けられており、このリブ２０が本体１の内側に嵌め込まれることにより、タンク収納部２が本体１に対して位置決めされる。なお、タンク収納部２のリブ２０が本体１の内側に嵌め込まれると、本体１の外面とタンク収納部２の外面とは略面一になる。

タンク収納部２の前面２ａおよび背面２ｂの下部には、本体１の前面１ａおよび背面１ｂの下部に設けられている係止部１４に係止可能なバックル２１がそれぞれ設けられている。それぞれのバックル２１を対応する係止部１４に係止させると、本体１とタンク収納部２とが連結され一体化される。一方、バックル２１の係止部１４への係止を解除すると、本体１とタンク収納部２との連結も解除され、本体１とタンク収納部２とを分離させることが可能となる。

タンク収納部２の上端には、把手３ａが一体成形された蓋３が回動可能に設けられている。蓋３の背面はヒンジ３０によってタンク収納部２の背面２ｂの上部に回動可能に取り付けられている。タンク収納部２の前面２ａの上部には、蓋３の前面に設けられている係止部３１に係止可能なバックル２２が設けられている。バックル２２を係止部３１に係止させると、蓋３がタンク収納部２に固定され、タンク収納部２の上方開口部が閉塞される。一方、バックル２２の係止部３１への係止を解除すると、蓋３のタンク収納部２への固定も解除され、蓋３を回動させてタンク収納部２の上方開口部を開放させることが可能となる。

要するに、本実施形態に係る高圧洗浄機では、本体１の上に蓋付きのタンク収納部２が設けられている。タンク収納部２の内側には、洗浄液を貯留するためのタンク４が収納される。このタンク４は、蓋３を回動させてタンク収納部２の上方開口部を開放させることにより、上方開口部を通してタンク収納部２に出し入れ可能である。タンク４の底面には、外周面に雄ネジが形成された注入口が一体成形されている。注入口には、内周面に雌ネジが形成されたキャップ４０が嵌められており、キャップ４０の中央には逆止弁４１が設けられている。タンク４がタンク収納部２に収納されると、本体１から突出しているノズル１５により逆止弁４１が押し上げられる。具体的には、ノズル１５の先端によって弁棒４１ａが押し上げられることにより、弁体４１ｂが上昇し、弁体４１ｂと弁座４１ｃとの間に隙間が生まれる。すると、弁体４１ｂと弁座４１ｃとの間の隙間を介してタンク４と本体１とが連通し、タンク４に貯留されている洗浄液が本体１に供給される。図示は省略するが、逆止弁４１には、弁体４１ｂを弁座４１ｃに押し付けるバネが設けられている。よって、タンク４がタンク収納部２から引き上げられると、弁体４１ｂが自動的に弁座４１ｃに密着し、上記隙間が塞がれる。

再び図１を参照すると、タンク収納部２の側面２ｃには縦長の窓２３が設けられており、この窓２３を通してタンク４（図２，図３）に貯留されている洗浄液の残量（液面）を確認することができるようになっている。なお、タンク４が透明または半透明であることはもちろんである。

図２，図３に示されるように、本体１には、タンク４から供給される洗浄液を加圧するためのポンプ（本実施形態では、シリンダ５１と、シリンダ５１内に往復動可能に収容されたプランジャ５０とにより構成されている）と、プランジャ５０を駆動する駆動源としての電動モータ（不図示）と、電動モータに電力を供給する二次電池としてのリチウムイオン電池（不図示）が設けられている。電動モータの回転運動はクランクシャフト５２によって往復運動に変換され、プランジャ５０に伝達される。すなわち、プランジャ５０は、不図示の電動モータによって駆動され、シリンダ５１内で往復運動を繰り返す。

シリンダ５１の先端部には、洗浄液が送り込まれる流入口５１ａと、洗浄液が送り出される流出口５１ｂとが設けられており、流入口５１ａおよび流出口５１ｂには一方向弁５３がそれぞれ配置されている。また、本体１の内部には、タンク４から供給される洗浄液をシリンダ５１の流入口５１ａに導くための流路５４と、シリンダ５１の流出口５１ｂから流出された洗浄液を吐出口１３に導くための流路５５とが設けられている。

さらに、シリンダ５１の流出口５１ｂを挟んで吐出口１３と反対側には、流路５５に連通する圧力調整室６０と、圧力調整室６０内に配置されたスライド部材としてのピストン６１とから構成される容積調整部が設けられている。

図４，図５に示されるように、ピストン６１の軸部６１ａには弾性体としてのスプリング６２が巻装されている。スプリング６２の一端はピストンヘッド６１ｂの背面に当接し、他端はピストンヘッド６１ｂの背面と対向する圧力調整室６０の壁面に当接している。さらに、圧力調整室６０の壁面には貫通孔６３が形成されており、この貫通孔６３にピストン６１の軸部６１ａの後端部が進退可能に挿入されている。

再び図１を参照すると、本体１の側面１ｃにはスイッチ７０が設けられている。このスイッチ７０は、位置保持型の押しボタン式スイッチであり、押されるたびに本体１に対して押し込まれた第１の位置と、本体１に対して突出した第２の位置とに変位する。本実施形態に係る高圧洗浄機では、上記のようなスイッチ７０の変位に応じて容積調整部の状態が切り替えられる。具体的には、スイッチ７０が第１の位置に変位されると、図２，図３に示される圧力調整室６０は、洗浄液の圧力によっては流路５５の容積を変化させない状態（第１の状態）に切り替えられ、スイッチ７０が第２の位置に変位されると、圧力調整室６０は、洗浄液の圧力に応じて流路５５の容積を変化させる状態（第２の状態）に切り替えられる。より具体的には、スイッチ７０は、ピストン６１を図４，図５に示される不動状態と、図６，図７に示される可動状態とに切替える操作部である。ここで、不動状態とは、ピストン６１がシリンダ５１の流出口５１ｂから送出される洗浄液の圧力によっては変位し得ない状態である。一方、可動状態とは、ピストン６１がシリンダ５１の流出口５１ｂから送出される洗浄液の圧力に応じて変位し得る状態である。換言すれば、ピストン６１が不動状態にあるときには圧力調整室６０が第１の状態となり、ピストン６１が可動状態にあるときには圧力調整室６０が第２の状態となる。

図４，図５に示されるように、スイッチ７０には本体１（図１）の内部に向けて延びる板状の規制部７１が一体成形されている。また、図６、図７に示されるように、スイッチ７０の規制部７１には貫通孔７２が形成されている。そして、スイッチ７０を第２の位置に変位させると、規制部７１に形成されている貫通孔７２が圧力調整室６０の壁面に形成されている貫通孔６３と連通する位置に配置される（図６、図７）。一方、スイッチ７０を第１の位置に変位させると、圧力調整室６０の壁面に形成されている貫通孔６３と規制部７１に形成されている貫通孔７２の位置がずれ、貫通孔６３が規制部７１により塞がれる（図４、図５）。

次に、本実施形態に係る高圧洗浄機の動作について説明する。まず、図１に示されるスイッチ７０を第２の位置に変位させた状態（低振動モード）における動作について、主に図６，図７を参照して説明する。

図６に示されるように、シリンダ５１内でプランジャ５０が後退すると、シリンダ５１内の圧力が低下し、流入口５１ａに配置されている一方向弁５３が開かれる一方、流出口５１ｂに配置されている一方向弁５３は閉じられ、流入口５１ａを通して洗浄液がシリンダ５１内に流入する。

次いで、図７に示されるように、プランジャ５０が前進に転じると、洗浄液が加圧され、洗浄液の圧力（シリンダ５１内の圧力）が上昇する。その後、洗浄液の圧力が規定値を超えると、シリンダ５１の流出口５１ｂに配置されている一方向弁５３が開かれる一方、流入口５１ａに配置されている一方向弁５３は閉じられ、加圧された洗浄液が流出口５１ｂから流路５５へ流出する。ここで、低振動モードのときには圧力調整室６０は第２の状態にある。具体的には、低振動モードのときには、圧力調整室６０の貫通孔６３と規制部７１の貫通孔７２が連通している。よって、シリンダ５１の流出口５１ｂから流出した洗浄液の圧力がピストン６１に作用すると、該ピストン６１はスプリング６２を圧縮しながら後退し、その分だけ圧力調整室６０の容積が拡大し、圧力調整室６０に連通している流路５５の容積も拡大する。ここで、後退するピストン６１によって圧縮されたスプリング６２は弾性復元力を発揮し、ピストン６１を押し返すことは自明である。すなわち、スプリング６２は洗浄液の圧力に抗してピストン６１を付勢し、ピストン６１はスプリング６２の付勢に抗して後退する。そして、ピストン６１の後退量（圧力調整室６０の容積拡大量）は、洗浄液の圧力に応じて変化する。換言すれば、流路５５の容積拡大量は、洗浄液の圧力に応じて変化する。

その後、流路５５へ流出した洗浄液は吐出口１３から吐出され、図１に示される耐圧ホース１２を介して洗浄ガン１１へ供給される。洗浄液の吐出に伴って流路５５内の圧力が次第に低下すると、スプリング６２の付勢によりピストン６１は元の位置に復帰する。

次いで、プランジャ５０がシリンダ５１内で再び後退に転じると、流入口５１ａを通して洗浄液がシリンダ５１内に流入する。以後、上記動作が繰り返され、吐出口１３から断続的に洗浄液が吐出される。このように、低振動モードでは、流路５５に送出された洗浄液の圧力に応じて流路５５の容積が変化するので、洗浄液の圧力変動が低減され、脈動の発生が抑制される。

次に、図１に示されるスイッチ７０を第１の位置に変位させた状態（高圧洗浄モード）における動作について、主に図４，図５を参照して説明する。

高圧洗浄モードにおいても、プランジャ５０の往復動に伴ってシリンダ５１内への洗浄液の流入、加圧および流出が繰り返される。但し、高圧洗浄モードのときには、流路５５の容積が洗浄液の圧力に応じて変化することはない。具体的には、図４，図５に示されるように、高圧洗浄モードのときには、圧力調整室６０の貫通孔６３が規制部７１によって塞がれている。このため、流路５５に送出された洗浄液の圧力がピストン６１に作用しても、ピストン６１の軸部６１ａが規制部７１に当接しているためにピストン６１が後退することはなく、流路５５に連通している圧力調整室６０の容積が変化することもない。したがって、高圧洗浄モードのときには、低振動モードのときに比べて圧力の高い洗浄液が吐出される。

以上のように、本実施形態に係る高圧洗浄機では、洗浄液の圧力に応じて流路５５の容積が変更されるので、プランジャ５０の数が少なくても脈動の発生が抑制される。さらに、本実施形態に係る高圧洗浄機では、洗浄液の圧力は低いが脈動の小さい低振動モードと、脈動は大きいが洗浄液の圧力が高い高圧洗浄モードとを任意に切替えることができる。

ここで、図８，図９に、各駆動モードにおいて洗浄ガン１１（図１）から吐出される洗浄液の量（以下“吐出量”）の変化を示す。図８は高圧洗浄モードにおける吐出量の変化を示す波形図であり、図９は低振動モードにおける吐出量の変化を示す波形図である。なお、いずれの波形図にも理論的な波形が示されている。

本実施形態に係る高圧洗浄機は１プランジャ方式のため、図２などに示されているシリンダ５１内でのプランジャ５０の往復動に伴って吐出量が変動する。図８に示すように、高圧洗浄モードでは、プランジャ５０の１サイクル中の、プランジャ５０が前進する領域Ａで洗浄液が吐出され、後退する領域Ｂでは洗浄液が吐出されない。従って、領域Ａと領域Ｂが繰り返されることで、理論上１００％の脈動が発生し、これにより振動が発生する。その一方で、高圧洗浄モードにおける吐出圧力は高く、従来の３プランジャ方式の高圧洗浄機と同等の例えば３．０ＭＰａ〜７．０ＭＰａの吐出圧力を得ることができる。なお、吐出圧力は図１に示されているメインスイッチ１０により変更することができる。、例えば、メインスイッチ１０をダイヤル式とし、オフ状態から所定角度回転させるとオン状態、それ以降は回転角度に応じて電動モーターの回転数が変更され、最大７．０ＭＰａまで吐出圧力を変更させることができる。

一方、低振動モードでは、図６などに示されているシリンダ５１の流出口５１ｂから流出した洗浄液の圧力がピストン６１に作用して圧力調整室６０の容積が拡大し、流路５５の容積も拡大される。具体的には、プランジャ５０が前進して流出口５１ｂ側の一方向弁５３が開き流路５５（圧力調整室６０）に洗浄液が流れ込むのと略同時にピストン６１は後退し始める。その結果、圧力調整室６０の容積が拡大し、図９に示すように、吐出圧力の最大値が高圧洗浄モードに対して低下する。プランジャ５０が後退し始めると流出口５１ｂ側の一方向弁５３が閉じると共にピストン６１が前進し、圧力調整室６０（流路５５）に残っていた洗浄液が徐々に吐出される。その結果、吐出圧力は高圧洗浄モードの半分程度（１．５ＭＰａ〜３．５ＭＰａ）となるが、その分、洗浄液の吐出とその停止に伴う脈動が高圧洗浄モードの半分程度に抑えられる。従って、作業用途に応じて択一的にモードを選択することができる。

ここで、プランジャ５０の直径を１０ｍｍ、ストローク長を５ｍｍとすると、１サイクルで吐出される洗浄液の量は、プランジャ５０の断面積×ストローク長から３９３ｍｍ^３（図８の領域Ａにおける吐出量）となる。高圧洗浄モードでは脈動が１００％であるが、低振動モードでは容積調整部により脈動が抑える。低振動モードでは脈動が高圧洗浄モードの半分程度（４０〜６０％）に抑えられるように、圧力調整室６０が設定されている。具体的には、ピストン６１の動く容積を１サイクルの吐出量の半分１９５ｍｍ^３程度となるように、ピストン６１の直径（ピストンヘッド６１ｂの直径）、ストローク長及びスプリング６２（定数）が設定されている。なお、ピストン６１の材質としては、圧力に耐えられて軽量なアルミ或いは樹脂が好適である。

本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前記実施形態に係る高圧洗浄機は、電動モータに電力を供給する二次電池を備えていた。すなわち、前記実施形態に係る高圧洗浄機は携帯型（ポータブル）であった。しかし、二次電池および商用電源の双方から電力供給を受けられるように構成された実施形態もある。また、商用電源のみから電力供給を受けるように構成された実施形態もある。さらに、二次電池がリチウムイオン電池以外の電池である実施形態もある。また、タンクが本体に固定されている実施形態や水道の蛇口から直に洗浄液の供給を受けられるように構成された実施形態もある。また、洗浄ガンの先端に様々なタイプの噴射ノズルを装着可能な実施形態もある。また、操作部としてのスイッチがスライド式である実施形態もある。また、前記実施形態では、プランジャを１つのみとしたが、従来の３プランジャ方式より少ないプランジャ数であれば、従来構成に対して小型化を図りながら作業に応じて任意にモードを切替えることができる。さらに、前記実施形態では、流路の容積を増大させるか否かを切替えるだけだが、流路の容積を段階的または連続的に変更可能とすれば細かな調整が可能となり、用途に応じて使いやすさも向上する。

１３ 吐出口
５０ プランジャ
５１ シリンダ
５１ｂ 流出口
５５ 流路
６０ 圧力調整室
６１ ピストン
６２ スプリング
６３ 貫通孔
７０ スイッチ
７１ 規制部
７２ 貫通孔

Claims (9)

1. ポンプによって洗浄液が吐出口から吐出される高圧洗浄機であって、
   前記ポンプと前記吐出口とを連通させる流路と、
   前記流路に連通し、前記流路の容積を変更可能な容積調整部と、を有することを特徴とする高圧洗浄機。
2. 前記容積調整部は、洗浄液の圧力によっては前記流路の容積を変化させない第１の状態と、洗浄液の圧力に応じて前記流路の容積を変化させる第２の状態とに切替えられることを特徴とする請求項１に記載の高圧洗浄機。
3. 前記容積調整部は、前記流路に連通する圧力調整室と、該圧力調整室内に配置されたスライド部材とを有し、
   前記スライド部材は、洗浄液の圧力によっては変位しない不動状態と、洗浄液の圧力に応じて変位して前記圧力調整室の容積を変化させる可動状態とに切替えられることを特徴とする請求項２に記載の高圧洗浄機。
4. 可動状態に切替えられた前記スライド部材を洗浄液の圧力に抗して付勢する弾性体を有することを特徴とする請求項３に記載の高圧洗浄機。
5. 前記スライド部材を可動状態または不動状態に切り替える操作部を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の高圧洗浄機。
6. 前記操作部は、前記スライド部材に当接して該スライド部材の変位を規制する第１の位置と、前記規制を解除する第２の位置とに変位可能であることを特徴とする請求項５に記載の高圧洗浄機。
7. 前記操作部に設けられた貫通孔であって、前記操作部が前記第２の位置に変位されると、前記スライド部材の一部を受け入れ可能な位置に配置される貫通孔を有することを特徴とする請求項６に記載の高圧洗浄機。
8. 前記ポンプを駆動する電動モータと、該電動モータに電力を供給する二次電池とを有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の高圧洗浄機。
9. 洗浄液を貯留する着脱可能なタンクを有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の高圧洗浄機。

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