JP2016077977A - 噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非作業時のハンドリング性を向上させることができる噴射装置を提供する。【解決手段】噴射装置１は、液体を噴射する噴射口２と、噴射口２から噴射された液体に隣接するように気体を吹出す吹出口３と、噴射口２から噴射された液体と吹出口３から吹出された気体を案内するノズル管５とを備える。ノズル管５は、柔軟性を有する素材で構成されており、吹出口３から吹出された気体の風力によって収納形態から作業形態に変形する。【選択図】図１

Description

本発明は、液体又は粉末状固体を噴射する噴射装置に関する。

例えば地震、竜巻、津波等の災害が発生し、発電所や各種プラントが損壊し、薬物や放射性物質等の有害な物質が漏れ出した場合、現場の復旧のために除染を行う必要がある。有害物質には、発電所や各種プラントの構成物に強固に付着するものがある。このような有害物質の除染のために、除染剤（詳細には、水等の液体、あるいは鉄やドライアイス等の粉末状固体）を噴射する噴射装置が用いられる。噴射装置から液体又は粉末状固体を噴射し、有害物質に対して高速で衝突させることにより、構成物から有害物質を剥がす（若しくは構成物の一部を削り取る）。そして、剥がされた有害物質と除染剤を回収装置で回収する。

なお、液体を噴射する噴射装置は、上述した除染に用いられるものだけでなく、部材の切断加工等に用いられるものもあるし、車や住宅の壁の洗浄等に用いられるものもある。

一般的に、噴射装置の噴射口から噴射された液体又は粉末状固体は、その速度が大きいほど、静止外気から大きな抵抗（詳細には、速度の１〜２乗に比例した抵抗）を受け、速度が著しく低下する。そのため、噴射装置を作業対象物に対してある程度近づけさせなければならず、使い勝手がよくないという課題が生じる。

そこで、噴射装置の噴射口から噴射された液体に作用する空気抵抗を低減する方法が提唱されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１では、噴射口（液吐出ノズルチップ）の外周側に吹出口を形成し、この吹出口から気体を吹出すようになっている。この気流により、噴射口から噴射された液体に対して静止外気との接触を制限し、液体に作用する空気抵抗を低減する。したがって、液体の速度の低下を抑えることができる。

特開２００１−１０６０３７号公報（図２等参照）

特許文献１では、噴射口から噴射された液体と吹出口から吹出された気体を案内するノズル管（気液噴射ノズル）を設けている。これにより、ノズル管内においては、吹出口から吹出された気体に対して静止外気との接触を制限し、気体の速度の低下を抑えることができる。したがって、液体の速度の低下をさらに抑えることができる。

しかし、ノズル管を設けることにより、非作業時のハンドリング性が悪くなる。かといって、作業／非作業の切替えのたびに作業者がノズル管を着脱すると、手間がかかるし、噴射装置を遠隔操作する場合に対応することができない。

本発明の目的は、非作業時のハンドリング性を向上させることができる噴射装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の噴射装置は、液体又は粉末状固体を噴射する噴射口と、前記噴射口から噴射された液体又は粉末状固体に隣接するように気体を吹出す吹出口と、前記噴射口から噴射された液体又は粉末状固体と前記吹出口から吹出された気体を案内するノズル管とを備え、前記ノズル管は、収納形態と作業形態に変形可能に構成される。

本発明によれば、作業時にノズル管を作業形態に変形し、非作業時にノズル管を収納形態に変形することができる。したがって、非作業時のハンドリング性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態における噴射装置の全体構造を表す概略図である。 本発明の第１の変形例におけるノズル管の先端部の構造を表す断面図である。 本発明の第２の変形例におけるノズル管の構造を表す概略図である。 本発明の第２の実施形態におけるノズル管の構造を表す断面図である。

本発明の第１の実施形態を、図１（ａ）及び図１（ｂ）により説明する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態における噴射装置の全体構造を表す概略図である。なお、図１（ａ）は、ノズル管が収納形態である場合を示し、図１（ｂ）は、ノズル管が作業形態である場合を示している。

本実施形態の噴射装置１は、互いにほぼ平行となるように向けられた噴射口２及び吹出口３を有する噴射ヘッド４と、噴射口２及び吹出口３を囲うように設けられたノズル管５（本実施形態では、円管）と、噴射ヘッド４を支持する支持体６と、支持体６の下側に設けられた移動体７と、噴射口２にホース８等を介し接続されたポンプ９と、吹出口３に配管等を介し接続されたコンプレッサ１０とを備えている。噴射ヘッド４は、パン（左右振り）、チルト（上下振り）等の動作が行えるように可動可能としている。移動体７は、車輪（又はクローラ）を有する走行装置を備えている。

そして、ポンプ９で液体（例えば水）を加圧して噴射口２に送り、噴射口２から液体を噴出させるようになっている。また、コンプレッサ１０で気体（例えば空気）を加圧して吹出口３に送り、吹出口３から気体を吹出させるようになっている。なお、ポンプ９及びコンプレッサ１０を両方とも駆動した場合には、噴出口２から噴出された液体に隣接するように吹出口３から気体を吹出させるようになっている。この気流により、噴射口２から噴射された液体に対して静止外気との接触を制限し、液体に作用する空気抵抗を低減する。したがって、液体の速度Ｖ１の低下を抑えることができる。

また、ノズル管５は、後述する作業形態である場合（図１（ｂ）参照）、噴射口２から噴射された液体と吹出口３から吹出された気体を案内するようになっている。これにより、ノズル管５内においては、吹出口３から吹出された気体に対して静止外気との接触を制限し、気体の速度Ｖ２（但し、本実施形態では、Ｖ２≦Ｖ１）の低下を抑えることができる。したがって、液体の速度Ｖ１と気体の速度Ｖ２の差（Ｖ１−Ｖ２）を小さくするので、液体の速度Ｖ１の低下をさらに抑えることができる。その結果、噴射口２（言い換えれば、移動体７）と作業対象物１００との距離を遠ざけることができ、使い勝手を向上させることができる。

さらに、本実施形態の大きな特徴として、ノズル管５は、柔軟性を有する素材（詳細には、例えば樹脂シート等）で構成されており、収納形態と作業形態に変形可能に構成されている。詳しく説明すると、図１（ａ）で示すように、吹出口３から気体が吹出されない場合に、ノズル管５が自重によって垂れ下がって（言い換えれば、曲げられて）収納形態となる。一方、図１（ｂ）で示すように、吹出口３から気体が吹出された場合に、その風力によってノズル管５が直線状に伸びて作業形態となる。

次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。

まず、ポンプ９及びコンプレッサ１０を停止させた状態で（すなわち、噴出口２からの液体の噴出と吹出口３からの気体の吹出しを停止させた状態で）、移動体７を移動させるとともに、噴射ヘッド４の姿勢（すなわち、噴出口２及び吹出口３の向き）を調整する。このとき、ノズル管５は、自重によって曲げられて収納形態にある（図１（ａ）参照）。

そして、コンプレッサ１０のみを駆動して吹出口３から気体を吹出し、その風圧によってノズル管５を直線状に伸ばして作業形態とする。その後、コンプレッサ１０の駆動を継続しつつ、ポンプ９を駆動して噴出口２から液体を噴出する。これにより、噴出口２から噴出された液体（液滴群）を作業対象物１００に高速で衝突させて、徐染作業、洗浄作業、又は加工作業を行うことができる（図１（ｂ）参照）。

作業を終了する際は、ポンプ９を停止して、噴出口２からの液体の噴出を停止させる。その後（若しくは同時に）、コンプレッサ１０を停止して、吹出口３からの気体の吹出しを停止させる。これにより、ノズル管５を収納形態とする。

以上のように本実施形態においては、作業時にノズル管５を作業形態に変形し、非作業時にノズル管５を収納形態に変形することができる。したがって、非作業時のハンドリング性を向上させることができる。すなわち、噴射装置１の移動時にノズル管５が邪魔にならず、使い勝手を向上させることができる。

また、本実施形態においては、吹出口３から吹出された気体の風力によって、ノズル管５を収納形態から作業形態に変形することができる。したがって、ノズル管５を手動で変形させる場合と比べ、手間がかからない。また、噴射装置１を遠隔操作する場合にも対応することができる。

また、本実施形態においては、作業を開始する際に、ノズル管５を収納形態から作業形態に変形させた後、噴射口２からの液体の噴出を開始する。また、作業を終了する際に、噴射口２からの液体の噴出を停止した後（若しくは同時に）、ノズル管５を作業形態から収納形態に変形させる。したがって、噴射口２から噴出された液体によってノズル管５が損傷するのを防止することができる。

なお、上記第１の実施形態においては、特に説明しなかったが、ノズル管５の先端部にリング１１を設けてもよい。このような第１の変形例を、図２（ａ）及び図２（ｂ）により説明する。図２（ａ）は、本変形例におけるノズル管５の先端部の構造を表す軸方向断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中矢視Ａ−Ａによる径方向断面図である。これら図２（ａ）及び図２（ｂ）で示すように、リング１１は、ノズル管５の先端側（図２（ａ）中左側）に向かって開口が徐々に小さくなるように形成されている。そのため、吹出口３から気体が吹出された場合に、その風圧をリング５の内周面で受ける作用を有している。また、リング５の重さによって慣性モーメントを増大させる作用を有している。これらの作用により、吹出口３から吹出された気体によるノズル管５のばたつきを抑制し、ノズル管５の作業形態を安定させることができる。

また、ノズル管５を丸めるための予圧をかける予圧部材１２（詳細には、例えば巻き癖をつけた金属製の線材等）を設けてもよい。このような第２の変形例を、図３（ａ）及び図３（ｂ）により説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本変形例におけるノズル管５の構造を表す概略図である。なお、図３（ａ）は、ノズル管５が収納形態である場合を示し、図３（ｂ）は、ノズル管５が作業形態である場合を示している。図３（ａ）で示すように、吹出口３から気体が吹出されない場合に、予圧部材１２の予圧によって、ノズル管５が丸められて収納形態となる。一方、図３（ｂ）で示すように、吹出口３から気体が吹出された場合に、予圧部材の予圧に勝る風力によって、ノズル管５が直線状に伸びて作業形態となる。本変形例においても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明の第２の実施形態を、図４（ａ）及び図４（ｂ）により説明する。本実施形態において、上記第１の実施形態及び第１の変形例と同等の部分は同一の符号を付し、適宜、説明を省略する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施形態におけるノズル管の構造を表す軸方向断面図である。なお、図４（ａ）は、ノズル管が収納形態である場合を示し、図４（ｂ）は、ノズル管が作業形態である場合を示している。

本実施形態のノズル管５Ａは、伸縮可能な蛇腹構造としている。また、ノズル管５Ａの先端部にリング１１を設けている。また、図示しないが、ノズル管５Ａを縮めるための予圧をかける予圧部材（詳細には、例えばスプリング等）を設けている。

そして、図４（ａ）で示すように、吹出口３から気体が吹出されない場合に、予圧部材の予圧によって、ノズル管５Ａが縮められて収納形態となる。一方、図４（ｂ）で示すように、吹出口３から気体が吹出された場合に、予圧部材の予圧に勝る風力をリング１１の内周面で受けることによって、ノズル管５Ａが伸びて作業形態となる。

以上のように構成された本実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、作業時にノズル管５Ａを作業形態に変形し、非作業時にノズル管５Ａを収納形態に変形することができる。したがって、非作業時のハンドリング性を向上させることができる。

また、上記第１の実施形態と同様、吹出口３から吹出された気体の風力によって、ノズル管５Ａを収納形態から作業形態に変形することができる。したがって、手間がかからないし、噴射装置１を遠隔操作する場合にも対応することができる。

なお、上記第２の実施形態において、ノズル管５Ａは、伸縮可能な蛇腹構造である場合を例にとって説明したが、これに代えて、伸縮可能なテレスコピック構造（言い換えれば、大きさの異なる複数の筒を組み合わせた構造）としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第２の実施形態においては、ノズル管５Ａにリング１１及び予圧部材を設け、ノズル管５Ａが風力によって変形するような構成を例にとって説明したが、これに限られず、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形可能である。すなわち、例えばノズル管５Ａを機械的に伸縮させる伸縮駆動装置（図示しないが、例えば、ノズル管５Ａの先端部に接続されたアームと、このアームをノズル管５Ａの伸縮方向に移動させる電動機とを有するもの）を設け、この伸縮駆動装置によってノズル管５Ａが変形するような構成としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

なお、以上においては、特に説明しなかったが、ノズル管５又は５Ａは、噴射ヘッド４に対して着脱可能としてもよい。そして、長さが異なる複数種類のものを準備してもよい。

また、噴射装置１は、支持体６及び移動体７を備えた大型のものを例にとって説明したが、これに限られず、支持体６及び移動体７を備えない小型のものとしてもよい。すなわち、作業者が噴射ヘッド４をハンドリングするような構成としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、吹出口３は、１つであって、その水平位置を噴出口２と揃える場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、吹出口３は、吹出口の周囲に複数設けてもよい。また、吹出口３は、噴出口２の噴出方向の後側に位置するように設けてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、噴出口２から液体を噴出するような構成を例にとって説明したが、これに代えて、噴出口２から粉末状の固体（例えば鉄やドライアイス）を噴出するような構成としてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

１ 噴射装置
２ 噴射口
３ 吹出口
４ 噴射ヘッド
５，５Ａ ノズル管
６ 支持体
７ 移動体
８ ホース
９ ポンプ
１０ コンプレッサ
１１ リング
１２ 予圧部材
１００ 作業対象物

Claims (8)

1. 液体又は粉末状固体を噴射する噴射口と、
   前記噴射口から噴射された液体又は粉末状固体に隣接するように気体を吹出す吹出口と、
   前記噴射口から噴射された液体又は粉末状固体と前記吹出口から吹出された気体を案内するノズル管とを備え、
   前記ノズル管は、収納形態と作業形態に変形可能に構成されたことを特徴とする噴射装置。
2. 請求項１記載の噴射装置において、
   前記ノズル管は、前記吹出口から吹出された気体の風力によって、収納形態から作業形態に変形するように構成されたことを特徴とする噴射装置。
3. 請求項２記載の噴射装置において、
   前記ノズル管は、柔軟性を有する素材で構成されており、
   前記吹出口から気体が吹出されない場合に前記ノズル管が自重によって曲げられて収納形態となり、前記吹出口から気体が吹出された場合に風力によって前記ノズル管が直線状に伸びて作業形態となることを特徴とする噴射装置。
4. 請求項３記載の噴射装置において、
   前記ノズル管の先端部に、前記ノズル管の先端側に向かって開口が徐々に小さくなるように形成されたリングを設けたことを特徴とする噴射装置。
5. 請求項２記載の噴射装置において、
   前記ノズル管は、柔軟性を有する素材で構成され、且つ、前記ノズル管を丸めるための予圧をかける予圧部材を設けており、
   前記吹出口から気体が吹出されない場合に前記予圧部材の予圧によって前記ノズル管が丸められて収納形態となり、前記吹出口から気体が吹出された場合に前記予圧部材の予圧に勝る風力によって前記ノズル管が直線状に伸びて作業形態となることを特徴とする噴射装置。
6. 請求項１記載の噴射装置において、
   前記ノズル管は、伸縮可能な蛇腹構造又はテレスコピック構造であることを特徴とする噴射装置。
7. 請求項６記載の噴射装置において、
   前記ノズル管の先端部に、前記ノズル管の先端側に向かって開口が徐々に小さくなるように形成されたリングを設け、且つ、前記ノズル管を縮めるための予圧をかける予圧部材を設けており、
   前記吹出口から気体が吹出されない場合に前記予圧部材の予圧によって前記ノズル管が縮められて収納形態となり、前記吹出口から気体が吹出された場合に前記予圧部材の予圧に勝る風力を前記リングの内周面で受けることによって前記ノズル管が伸びて作業形態となることを特徴とする噴射装置。
8. 請求項６記載の噴射装置において、
   前記ノズル管を機械的に伸縮させる伸縮駆動装置を設けたことを特徴とする噴射装置。

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