JP2018111070A - 超高圧水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力を任意に定めるにあたって、離れた場所からでも容易に吐出圧力を任意に定めることが可能な超高圧水装置を提供することにある。【解決手段】水や液体を超高圧な状態で吐水手段に送り出す高圧ポンプと、高圧ポンプの駆動源であるモータと、高圧ポンプから送り出される超高圧な液体の圧力を検知する圧力検知手段と、高圧ポンプから送り出される超高圧な液体の所望圧力値を設定する複数の設定圧力入力手段と、圧力検知手段からの圧力情報及びいずれかの設定圧力入力手段で設定された所望圧力値に基づき、モータの回転周波数を徐々に上下させて制御する圧力制御手段と、設定圧力入力手段のいずれかを選択するかを切り換える設定圧力切換手段と、設定圧力切換手段の切り換えを遠隔操作で行う遠隔操作手段とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、建築構造物の表面に水やその他の液体を超高圧で噴き付ける超高圧水装置に関する。

従来より、建築構造物の表面に水やその他の液体を超高圧で噴き付ける装置として、各種の超高圧水装置がある。そして、その超高圧水装置の一態様として、例えば、特許文献１に示されるような高圧洗浄機がある。

特許文献１の高圧洗浄機は、建設機械や農業機械、生け簀、プールや下水管等の洗浄等に用いられるもので、駆動源に接続したポンプの吸水をポンプから延びる流路に設けた調圧部により圧力を加減してノズルガンから吐出する構造である。具体的には、駆動源に対してポンプ及び調圧部が複数あり、各ポンプが駆動源とそれぞれ別系統の接続手段を有し、ポンプと駆動源との接続が接続手段を選択的に又は組み合わせて切り換え、ポンプと駆動源との接続の切換に連動してポンプから延びる流路を選択的に又は組み合わせて調圧部を切り換える構造となっている。このような構造により、単一の洗浄機によって吐出流量及び吐出圧力を共に加減できるようにし、複数の作業に１台の洗浄機で対応できるようになっている。

しかし、特許文献１の高圧洗浄機では、構造が複雑でまた機械的な部分が多いことから、メンテナンスが煩雑で、故障等をしたときの復旧に手間を要し、さらに、使用を終える場合等に圧を下げる必要がある場合の圧を抜くための別の構造が必要な上に複雑で、故障の原因にもなりやすくコストも抑えることができない。

そこで、出願人は、特許文献２に示す超高圧水装置を提案している。特許文献２の超高圧水装置は、水や液体を超高圧な状態で吐水手段に送り出す高圧ポンプと、高圧ポンプの駆動源であるモータと、高圧ポンプから送り出される超高圧な液体の圧力を検知する圧力検知手段と、高圧ポンプから送り出される超高圧な液体の所望圧力値を設定する設定圧力入力手段と、圧力検知手段からの圧力情報及び設定圧力入力手段で設定された所望圧力値に基づき、モータの回転周波数を制御する圧力制御手段とを備え、高圧ポンプの回転周波数を制御することにより、高圧ポンプにより吐水される液体の圧力を制御することを特徴とし、圧力を任意に定めるにあたって、複雑な機構や構成を用いる必要がなく、装置を簡易に構成させることができるものである。

特開平１０−９９８００号公報 特開２０１５−６６３９号公報

特許文献２の超高圧水装置により、特許文献１のような高圧洗浄機の課題を解決するに至ったが、例えば、複数階におよぶ建築構造物のコンクリート壁面の目荒しを行う場合、各階毎でコンクリート壁面の強度が異なることがあり、各階で同じ目荒しの傷の深さ等を確保するためには、各階で吐出圧力を細かく調整する必要がある。この点、特許文献２の超高圧水装置では、吐出圧力を任意に定めることが可能なものの、超高圧水装置が置かれた場所とノズルガンとが、離れた位置にある場合、ノズルガンを取り扱う場所から吐出圧力を遠隔的に切り換えることが困難だという課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、圧力を任意に定めるにあたって、複雑な機構や構成を用いる必要がなく、装置を簡易に構成させることができる且つ、離れた場所からでも容易に吐出圧力を任意に定めることが可能な超高圧水装置を提供することにある。

請求項１記載の超高圧水装置は、水や液体を超高圧な状態で吐水手段に送り出す高圧ポンプと、高圧ポンプの駆動源であるモータと、高圧ポンプから送り出される超高圧な液体の圧力を検知する圧力検知手段と、高圧ポンプから送り出される超高圧な液体の所望圧力値を設定する複数の設定圧力入力手段と、圧力検知手段からの圧力情報及びいずれかの設定圧力入力手段で設定された所望圧力値に基づき、モータの回転周波数を徐々に上下させて制御する圧力制御手段と、設定圧力入力手段のいずれかを選択するかを切り換える設定圧力切換手段と、設定圧力切換手段の切り換えを遠隔操作で行う遠隔操作手段とを備え、所望圧力値を適宜切り換えて、高圧ポンプの回転周波数を制御することにより、高圧ポンプにより吐水される液体の圧力を徐々に上下させて制御することを特徴とする。

請求項２記載の超高圧水装置は、モータに供給される電源電圧が低電圧のとき、圧力制御手段がモータの回転周波数を徐々に下げて制御することを特徴とする。

請求項３記載の超高圧水装置は、圧力検知手段が所定以上の高圧を検知したとき、圧力制御手段がモータの回転周波数を徐々に下げて制御することを特徴とする。

請求項４記載の超高圧水装置は、圧力制御手段として、インバータを用いることを特徴とする。

請求項５記載の超高圧水装置は、遠隔操作手段が、設定圧力切換手段に直接接続されて切り換えを行う無線親機と、設定圧力切換手段の切換情報を入力すると共に、入力された切換情報を無線手段を介して無線親機に送る無線子機とからなることを特徴とする。

本願の発明によれば、複雑な機構や構成を用いる必要がなく、装置を簡易に構成させることができる且つ、離れた場所からでも容易に吐出圧力を任意に定めることが可能である。

本発明に係る超高圧水装置の構成の一例を示す構成図である。 同超高圧水装置の構成の一部の詳細を示す構成図である。

以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係る超高圧水装置の構成の一例を示す構成図である。図２は、同超高圧水装置の構成の一部の詳細を示す構成図である。

本発明に係る超高圧水装置１は、建築構造物の表面に水やその他の液体を超高圧で噴き付ける装置である。超高圧水装置１の用途としては、例えば、建築構造物の表面を削るという観点では、建築物や路面のタイルの下地処理のためのコンクリート目荒し、耐震補強のためのコンクリート目荒し、コンクリート打継、レイタンス除去等に用いることが可能である。また、剥がすという観点での用途としては、外壁やブロック等の各種壁面の塗装剥がし、舗装路の他院表示の剥離、船舶の汚れや船底付着物の助教除去等に用いることが可能である。さらに、洗う・磨くという観点での用途としては、アスファルトの清掃、インターロッキングの清掃、プールの清掃、工場の床やトンネル壁面の汚れの除去等に用いることが可能である。

尚、吐水される液体の圧力は、超高圧としては約１００Ｍｐａ〜約２００ＭＰａで、毎分約１０リットル程度を吐水できる能力を想定しているが、これらの値に限定されるものではない。

超高圧水装置１は、吸水口１０、フィルタＡ１６、貯水タンク１２、送水ポンプ１４、インバータＡ２０、フィルタＢ３８、高圧ポンプ３２、モータ３４、圧力センサ３６、インバータＢ４０、圧力コントローラ４２、スイッチ類４４、圧力設定部５０等で構成されている。

吸水口１０は、水道等の水源４が接続され、超高圧水装置１全体としての液体の取り入れ口である。尚、吸水口１０から取り入れられる液体は、超高圧水装置１として吐水することが可能であれば、水に限らず、例えば洗浄成分を含む洗浄水等であっても構わない。吸水口１０から取り入れられた液体は、フィルタＡ１６を介して貯水タンク１２に送られる。実際の吸い上げは、途中の経路に空気が残っていたりするので、エア抜きを兼ねて送水ポンプ１４によって行われる。この送水ポンプ１４の運転（電源供給）は、超高圧水装置１の外部の電源８から供給される電力をインバータＡ２０により制御しつつ行われる。

送水ポンプ１４から送られた液体は、フィルタＢ３８を介して、高圧ポンプ３２で加圧され、超高圧の液体として、吐水口３０から吐水手段であるノズルガン６に送られ、ノズルガン６から吐水される。高圧ポンプ３２の駆動は、駆動源であるモータ３４で行われ、モータ３４の運転（電源供給）は、超高圧水装置１の外部の電源８から供給される電力をインバータＢ４０により制御しつつ行われる。

高圧ポンプ３２と吐水口３０との間には、高圧ポンプ３２から送り出される超高圧な液体の圧力を検知する圧力検知手段である圧力センサ３６が設けられ、検知した圧力の値が圧力コントローラ４２に送られる。圧力コントローラ４２では、圧力センサ３６が検知した圧力の値を、インバータＢ４０が高圧ポンプ３２の圧力の制御に期するデータとして、インバータＢ４０に送る。

また、超高圧水装置１には、高圧ポンプから吐出口３０へ送り出される超高圧な液体の所望圧力値を設定する設定圧力入力手段である圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８が設けられ、圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８で入力された値が、インバータＢ４０に送られる。

尚、圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８は、本実施の形態では、一例として圧力設定部５０の中に設けられている。この圧力設定部５０は、圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８の他、設定圧力切換手段５２、遠隔操作手段７０等が設けられている。設定圧力を複数設定できるように、設定圧力入力手段である圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８が、複数設けられているが、この数は、任意である。

設定圧力切換手段５２は、設定圧力入力手段すなわち圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８のいずれかを選択するかを切り換えるものである。設定圧力切換手段５２は、後述の遠隔操作手段７０から受け取る切換情報に基づき、圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８とインバータＢ４０との間に設けられたリレー接点５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅのオン／オフを切り換える。

遠隔操作手段７０は、設定圧力切換手段５２の切り換えを遠隔操作で行うためのもので、遠隔操作手段７０で選択された設定圧力入力手段の圧力値が選択されるように、設定圧力切換手段５２に指示されることになる。尚、遠隔操作手段７０は、有線又は無線で、設定圧力切換手段５２に接続されるが、図２に示すように本実施の形態のように無線手段を介して、設定圧力切換手段５２に切換情報を送るようにしてもよい。具体的には、遠隔操作手段７０は、設定圧力切換手段５２に直接接続されて切り換えを行う無線親機７２と、設定圧力切換手段５２の切換情報を入力すると共に、入力された切換情報を無線手段を介して無線親機７２に送る無線子機７４とからなる。

圧力設定部５０の動作を説明すると、まず、予め圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８で所望の圧力値を設定する。そして、圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８のいずれかの圧力値を、無線子機７４で選択する。無線子機７４で選択された切換情報が、無線手段を介して無線親機７２に送られ、その切換情報が遠隔操作手段７０から設定圧力切換手段５２に送られる。設定圧力切換手段５２は、受け取った切換情報に基づき、選択された圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８のリレー接点５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅをオンにし、選択された圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８に設定された圧力値を、インバータＢ４０に送る。

インバータＢ４０では、圧力センサ３６で検知し圧力コントローラ４２を介して受け取った圧力情報と、選択された圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８のいずれかで設定された所望圧力値に基づき、モータ３４の回転周波数を制御する。このように、インバータＢ４０が、圧力制御手段として高圧ポンプ３２の回転周波数を制御することにより、高圧ポンプ３２により吐水される液体の圧力を制御することになる。

尚、超高圧水装置１には、超高圧水装置１の動作のオン／オフを行う主電源スイッチ等のスイッチ類４４が設けられている。また、スイッチ類４４には、吐水にあたって高圧ポンプ３２（モータ３４）の動作をオン／オフをインバータＢ４０に指令するスイッチが含まれる。尚、遠隔操作手段７０に高圧ポンプ３２（モータ３４）の動作をオン／オフをインバータＢ４０に指令するスイッチを設け、設定圧力切換手段５２に、いずれの設定圧力切換手段（圧力ボリューム６０，６２，６４，６６，６８）をも選択しないように切換情報を送ることで、高圧ポンプ３２（モータ３４）の動作をオフさせるようにしてもよい。

超高圧水装置１に電力を供給する電源８としては、超高圧水装置１を使用する環境により異なるが、交流１００ボルトや、三相２００ボルト等が想定される。

以上のように構成された超高圧水装置１によれば、モータ３４の回転周波数を制御する圧力制御手段であるインバータＢ４０が高圧ポンプ３２の回転周波数を制御することにより、高圧ポンプ３２により吐水される液体の圧力を制御することから、圧力を任意に定めるにあたって、複雑な機構や構成を用いる必要がなく、装置を簡易に構成させることができる。

また、従来の装置では、圧力を調整する圧力弁を用いていたが、超高圧の圧力弁はコストが高く入手が困難であったうえに故障の原因にもなりやすかったが、超高圧水装置１では、圧力弁を用いる必要のない簡易な構成にできることで、従来の複雑な構成の装置に比べ、故障の原因箇所が大幅に減り、コストの軽減や重量の軽減が可能である。

さらに、従来の装置では、作業の途中で、穴径の異なるノズルガン６に交換したり、ノズル数（同形）の多い（水量も多い）状態（電圧が高め）からノズル数（同形）を減らした場合、圧力が上がってしまい高圧ポンプ３２の許容圧力を超えて重大な故障が発生するか、高圧ポンプ３２の性能が劣化してしまい早期の取替え原因になっていたが、超高圧水装置１では、インバータＢ４０を用いて、圧力に応じて速やかな制御を行うことで、安全に作業の継続が可能であると共に、保守の手間を軽減することができる。

さらに、インバータＢ４０により、超高圧水装置１の起動にあたって、モータ３４の初期電圧が瞬時に上がることを想定しつつゆっくり（静かに）回転するように制御することで、静かな立ち上がりが可能であると共に、消費電力を抑えることが可能となり、限られた電源８の電力量の中で複数の超高圧水装置１を稼働させることも可能となる。

さらに、使用を終える場合、従来の装置では、徐々に圧力を下げることが困難であったことから、高圧の圧力がいつまでも抜けきらず安全に持ち運びが困難であるなど取り扱いが難しかったが、超高圧水装置１では、使用を終える場合に徐々にモータ３４の回転周波数を落としていき、高圧ポンプ３２の圧力を徐々に下げていくことができるため、圧力の高い状態がいつまでも続かず、超高圧水装置１の使用を終えた後に速やかに且つ安全に持ち運びができるようになる。

尚、超高圧水装置１に、モータ３４に供給される電源８（インバータＢ４０を介している）の電源電圧が低電圧のとき、圧力制御手段であるインバータＢ４０がモータ３４の回転周波数を制御するようにしてもよい。具体的には、電源８の電圧が、規定の電圧を下回って低電圧になった時に、インバータＢ４０がモータ３４の回転周波数を徐々に下げていき、安全に高圧ポンプ３２が動作するようにする。

このように、モータ３４に供給される電源８の電源電圧が低電圧のとき、インバータＢ４０がモータ３４の回転周波数を制御することで、安全な運転が可能となる。

また、圧力検知手段である圧力センサ３６が所定以上の高圧を検知したとき、圧力制御手段であるインバータＢ４０がモータ３４の回転周波数を制御するようにしてもよい。具体的には、圧力センサ３６が所定以上の高圧を検知した時に、インバータＢ４０がモータ３４の回転周波数を徐々に下げていき、安全に高圧ポンプ３２が動作するようにする。

このように、圧力センサ３６が所定以上の高圧を検知したとき、圧力制御手段であるインバータＢ４０がモータ３４の回転周波数を制御することで、安全な運転が可能となる。特に、ノズルガン６のノズルが目詰まりして圧力が急激に変化した場合に、有効である。

また、設定圧力切換手段５２や遠隔操作手段７０を備えることで、離れた場所からでも容易に複数の吐出圧力を任意に定めることが可能であり、超高圧水装置１と離れた位置で、ノズルガン６からの吐出圧力を容易に設定することができる。これにより、例えば、各階ごとに吐出圧力を切り換える必要がある場合には、吐出圧力を切り換える度に超高圧水装置１の設置場所に出向く必要がなく、作業の効率が向上する。

以上のように、本発明によれば、圧力を任意に定めるにあたって、複雑な機構や構成を用いる必要がなく、装置を簡易に構成させることができる且つ、離れた場所からでも容易に吐出圧力を任意に定めることが可能な超高圧水装置を提供することができる。

１・・・・超高圧水装置
４・・・・水源
６・・・・ノズルガン
８・・・・電源
１０・・・吸水口
１２・・・貯水タンク
１４・・・送水ポンプ
１６・・・フィルタＡ
２０・・・インバータＡ
３０・・・吐水口
３２・・・高圧ポンプ
３４・・・モータ
３６・・・圧力センサ
３８・・・フィルタＢ
４０・・・インバータＢ
４２・・・圧力コントローラ
４４・・・スイッチ類
５０・・・圧力設定部
５２・・・設定圧力切換手段
５２ａ・・・リレー接点
５２ｂ・・・リレー接点
５２ｃ・・・リレー接点
５２ｄ・・・リレー接点
５２ｅ・・・リレー接点
６０・・・・圧力ボリューム
６２・・・・圧力ボリューム
６４・・・・圧力ボリューム
６６・・・・圧力ボリューム
６８・・・・圧力ボリューム
７０・・・・遠隔操作手段
７２・・・・無線親機
７４・・・・無線子機

Claims (5)

1. 建築構造物の表面に水やその他の液体を超高圧で噴き付ける超高圧水装置において、
   水や液体を超高圧な状態で吐水手段に送り出す高圧ポンプと、
   該高圧ポンプの駆動源であるモータと、
   該高圧ポンプから送り出される超高圧な該液体の圧力を検知する圧力検知手段と、
   該高圧ポンプから送り出される超高圧な該液体の所望圧力値を設定する複数の設定圧力入力手段と、
   該圧力検知手段からの圧力情報及びいずれかの該設定圧力入力手段で設定された所望圧力値に基づき、該モータの回転周波数を徐々に上下させて制御する圧力制御手段と、
   該設定圧力入力手段のいずれかを選択するかを切り換える設定圧力切換手段と、
   該設定圧力切換手段の切り換えを遠隔操作で行う遠隔操作手段とを備え、
   該所望圧力値を適宜切り換えて、該高圧ポンプの回転周波数を制御することにより、該高圧ポンプにより吐水される該液体の圧力を徐々に上下させて制御することを特徴とする超高圧水装置。
2. 前記モータに供給される電源電圧が低電圧のとき、前記圧力制御手段が該モータの回転周波数を徐々に下げて制御することを特徴とする請求項１記載の超高圧水装置。
3. 前記圧力検知手段が所定以上の高圧を検知したとき、前記圧力制御手段が該モータの回転周波数を徐々に下げて制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の超高圧水装置。
4. 前記圧力制御手段として、インバータを用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の超高圧水装置。
5. 前記遠隔操作手段が、
   前記設定圧力切換手段に直接接続されて切り換えを行う無線親機と、
   該設定圧力切換手段の切換情報を入力すると共に、入力された該切換情報を無線手段を介して該無線親機に送る無線子機とからなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の超高圧水装置。

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