JP2019162575A - 高圧洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水ポンプから吐出される水が無駄に水圧調整弁から水タンクに戻ることをなくすことができ、エネルギー消費量、騒音、及び圧力調整弁の消耗を防止できる高圧洗浄装置を提供すること。【解決手段】コントローラ４１が、水圧調整弁５より下流に位置する吐水配管１２を流れる下流側水量が、水圧調整弁５より上流に位置する吐水配管１２を流れる上流側水量より少なくなると、上流側水量が下流側水量と等しくなるように水ポンプ３の回転数を低下させることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、特に道路の側溝や下水管の洗浄に用いる高圧洗浄装置に関する。

プランジャーポンプ（水ポンプ）から吐出される水は、ノズルチップで高圧にして噴射することで洗浄を行い、又は洗浄ノズルを推進させる。
プランジャーポンプからの吐水量、洗浄ノズルでの噴射圧力、ノズルチップの吐出孔径の３要素には相関関係があり、２要素が決まれば残る１要素が決定される。
実際の作業現場では、ノズルチップの吐出孔径を、作業の都度変更することは非効率であるため、あらかじめ準備したノズルチップを装着した洗浄ノズルを使用する。吐水量はプランジャーポンプの回転数に比例し、プランジャーポンプの回転数調整を行うことで吐水量が調整される。
例えば、洗浄ノズルが、最高設定圧力２０ＭＰａ、ノズルチップ１．８ｍｍ×１０個で構成されている場合、この洗浄ノズルには、吐出水量１５０Ｌ／ｍｉｎが必要となる。
１５０Ｌ／ｍｉｎの吐出水量とする場合は、プランジャーポンプの回転数を４００ｒ／ｍｉｎに設定すればよいが、プランジャーポンプを、２００Ｌ／ｍｉｎの吐出水量とする回転数である５００ｒ／ｍｉｎに設定してしまうと、最高設定圧力を超える圧力が発生するため、圧力２０ＭＰａを発生させる上での余分な５０Ｌ／ｍｉｎは圧力調整弁からリリーフされて水タンクにバイパスされている。
現場の多くは、プランジャーポンプの回転数は、作業員が車輌スロットルを手動操作することで調整している。適正なプランジャーポンプの回転数をその都度計算して設定するわけにはいかず、経験則により回転数を調整して作業を行っている。
また、操作部で任意に圧力設定を調整する機能を備えている車輌では、圧力設定と回転数設定の２要素を適切に調整する必要があり、現場において作業員が調整することが困難である。
ところで、特許文献１では、水圧調整弁の上流側と下流側に流量検出器を設けた高圧洗浄装置が開示されている。

特開２０１７−２０９６４５号公報

必要な噴射圧力は、装着した機器の使用方法や洗浄対象に応じて作業者が決定するが、作業現場で作業者が吐水量を決定することは難しい。
多くの場合、必要吐水量以上の水量を吐出できる状態までプランジャーポンプの回転数を高めに設定して使用している。
その結果、必要吐水量以上の水は、水圧調整弁からバイパスされ、水タンクに戻ってしまう。すなわち必要吐水量以上の水を加圧し供給する無駄が生じる。
プランジャーポンプの回転数を調整するには、プランジャーポンプを駆動している車輌エンジンの回転数を調整する。適切な回転数で使用せずに過剰な回転数で使用した場合、エンジン駆動に伴う燃料消費量、騒音、圧力調整弁の消耗といったロスが発生する。
このようなことから、あらかじめ設定されたノズルチップに必要な噴射圧力を発生させる吐水量とするために、プランジャーポンプの回転数を自動的に調整することが望まれる。
なお、特許文献１では、水圧調整弁の上流側と下流側に流量検出器を設けているが、２つの流量検出器は、上流側水量と下流側水量とを比較するものではなく、いずれかの流量検出器を用いて洗浄用ホースを流れる流体流量を検出するものである。

そこで本発明は、水ポンプから吐出される水が無駄に水圧調整弁から水タンクに戻ることをなくすことができ、エネルギー消費量、騒音、及び圧力調整弁の消耗を防止できる高圧洗浄装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の高圧洗浄装置は、洗浄水を貯留する水タンク１と、前記水タンク１内の前記洗浄水を洗浄用ホース２に圧送する水ポンプ３と、前記洗浄用ホース２の先端に取り付けられる洗浄ノズル４と、前記水タンク１から前記水ポンプ３までをつなぐ吸水配管１１と、前記水ポンプ３から前記洗浄用ホース２までをつなぐ吐水配管１２と、前記吐水配管１２の途中に設けた水圧調整弁５とを備え、前記水圧調整弁５は、前記吐水配管１２の水圧が所定値を超えると、前記吐水配管１２を流れる水を前記水タンク１に戻す高圧洗浄装置であって、コントローラ４１が、前記水圧調整弁５より下流に位置する前記吐水配管１２を流れる下流側水量が、前記水圧調整弁５より上流に位置する前記吐水配管１２を流れる上流側水量より少なくなると、前記上流側水量が前記下流側水量と等しくなるように前記水ポンプ３の回転数を低下させることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の高圧洗浄装置において、前記下流側水量を検出する下流側流量検出器３１を、前記水圧調整弁５より下流に位置する前記吐水配管１２に設けたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の高圧洗浄装置において、前記水ポンプ３の前記回転数を検出する回転数検出器３３を設け、前記コントローラ４１は、前記回転数検出器３３で検出される前記回転数から前記上流側水量を決定することを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の高圧洗浄装置において、前記上流側水量を検出する上流側流量検出器３２を、前記水圧調整弁５より上流に位置する前記吐水配管１２に設けたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高圧洗浄装置において、前記コントローラ４１は、前記下流側水量が前記上流側水量より少なくなった後に、前記水ポンプ３の前記回転数を低下させることで、前記上流側水量が前記下流側水量と等しくなった時の前記水ポンプ３の前記回転数を、前記洗浄ノズル４における上限回転数として記憶することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高圧洗浄装置を搭載した高圧洗浄車であって、前記洗浄用ホース２を収容するリール６ｑ、６ｂを備えたことを特徴とする。

本発明の高圧洗浄装置によれば、水ポンプから吐出される水が無駄に水圧調整弁から水タンクに戻ることをなくすことができ、エネルギー消費量、騒音、及び圧力調整弁の消耗を防止できる。

本発明の一実施例による高圧洗浄装置の構成図

本発明の第１の実施の形態による高圧洗浄装置は、コントローラが、水圧調整弁より下流に位置する吐水配管を流れる下流側水量が、水圧調整弁より上流に位置する吐水配管を流れる上流側水量より少なくなると、上流側水量が下流側水量と等しくなるように水ポンプの回転数を低下させるものである。本実施の形態によれば、水ポンプから吐出される水が無駄に水圧調整弁から水タンクに戻ることをなくすことができ、エネルギー消費量、騒音、及び圧力調整弁の消耗を防止できる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による高圧洗浄装置において、下流側水量を検出する下流側流量検出器を、水圧調整弁より下流に位置する吐水配管に設けたものである。本実施の形態によれば、下流側流量検出器によって下流側水量を検出することができる。

本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による高圧洗浄装置において、水ポンプの回転数を検出する回転数検出器を設け、コントローラは、回転数検出器で検出される回転数から上流側水量を決定するものである。本実施の形態によれば、回転数検出器によって上流側水量を決定することができる。

本発明の第４の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による高圧洗浄装置において、上流側水量を検出する上流側流量検出器を、水圧調整弁より上流に位置する吐水配管に設けたものである。本実施の形態によれば、上流側流量検出器によって上流側水量を検出することができる。

本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態による高圧洗浄装置において、コントローラは、下流側水量が上流側水量より少なくなった後に、水ポンプの回転数を低下させることで上流側水量が下流側水量と等しくなった時の水ポンプの回転数を、洗浄ノズルにおける上限回転数として記憶するものである。本実施の形態によれば、洗浄ノズルが最大能力を発揮する吐出回転数を記憶できるため、作業者が容易に能力調整を行える。

本発明の第６の実施の形態は、第１から第５のいずれかの実施の形態による高圧洗浄装置を搭載した高圧洗浄車であって、洗浄用ホースを収容するリールを備えたものである。本実施の形態によれば、エネルギー消費量や騒音が少ない高圧洗浄車を提供できる。

以下本発明の一実施例による高圧洗浄装置について説明する。
図１は本実施例による高圧洗浄装置の構成図である。
本実施例による高圧洗浄装置は、洗浄水を貯留する水タンク１と、水タンク１内の洗浄水を洗浄用ホース２に圧送する水ポンプ３と、洗浄用ホース２の先端に取り付けられる洗浄ノズル４と、水タンク１から水ポンプ３までをつなぐ吸水配管１１と、水ポンプ３から洗浄用ホース２までをつなぐ吐水配管１２と、吐水配管１２の途中に設けた水圧調整弁５とを備えている。
本実施例では、洗浄ノズル４として、ジェットノズル４ａとジェットガンノズル４ｂとを備えている。ジェットノズル４ａは、メイン洗浄用ホース２ａの先端に取り付けられ、ジェットガンノズル４ｂはサブ洗浄用ホース２ｂの先端に取り付けられる。メイン洗浄用ホース２ａはメインリール６ａに収容され、サブ洗浄用ホース２ｂはサブリール６ｂに収容される。ジェットノズル４ａは、高圧洗浄流体の噴射によって、下水管や排水管などの管の内部を移動して管の内部を洗浄する。

吸水配管１１にはストレーナ１３を設けている。吐水配管１２には、メインバルブ１４ａ、１４ｂを設けている。
水圧調整弁５と水タンク１とは配水管１５で接続されている。吐水配管１２内の水圧が設定値を上回ると、水圧調整弁５は、吐水配管１２内の水を配水管１５によって水タンク１に戻す。メインバルブ１４ａ、１４ｂは、開状態とすることで吐水配管１２内の水を洗浄用ホース２に導き、閉状態とすることで洗浄用ホース２への水の流れを遮断する。
吐水配管１２には、吐水配管１２内の水を水タンク１に戻すバイパス配管１６を備えている。バイパス配管１６には、バイパスバルブ１４ｃを設けている。バイパスバルブ１４ｃは、開状態とすることで吐水配管１２内の水を水タンク１に導き、閉状態とすることで水タンク１への水の流れを遮断する。

水圧調整弁５の設定圧力は、レギュレータ２１によって調整される。メインバルブ１４ａ、１４ｂ及びバイパスバルブ１４ｃの開閉は、切り替えバルブ２２によって行われる。レギュレータ２１の調整、及び切り替えバルブ２２の動作は、エアタンク２３から供給されるエア圧によって行われる。エアタンク２３には、コンプレッサ２４からエアが供給される。エアタンク２３からレギュレータ２１及び切り替えバルブ２２にエアを供給するエア管２５にはエアフィルタ２６を設けている。
水ポンプ３は、電動モータやエンジンなどの動力源７によって駆動される。水ポンプ３と動力源７とは駆動軸７ａで連結されている。
水ポンプ３には、例えばプランジャーポンプを用いることができ、水圧調整弁５には、エア式水圧調整弁が適しており、レギュレータ２１には、電気式エア圧調整弁が適している。動力源７には、車輌走行用のエンジンを用いることができる。

洗浄用ホース２には、水ポンプ３によって水タンク１の水（洗浄流体）が送られる。水タンク１から水ポンプ３の吸込口３ａまでは吸水配管１１で接続され、水ポンプ３の吐出口３ｂから洗浄用ホース２までは吐水配管１２で接続されている。

水圧調整弁５の設定圧力を高くすることで、洗浄用ホース２内の流体圧力を高めることができ、洗浄ノズル４からの噴射水量を増加することができる。また、水圧調整弁５の設定圧力を低くすることで、洗浄用ホース２内の流体圧力を低下させることができ、洗浄ノズル４からの噴射水量を減少することができる。
洗浄用ホース２からの高圧洗浄流体の供給を停止するには、メインバルブ１４ａ、１４ｂを閉状態とし、バイパスバルブ１４ｃを開状態とし、水ポンプ３は駆動を維持する。水ポンプ３から吐出される水は、洗浄用ホース２に導かれることなく、バイパス配管１６から水タンク１に戻される。
洗浄用ホース２からの高圧洗浄流体の供給は、メインバルブ１４ａ、１４ｂを開状態とし、バイパスバルブ１４ｃを閉状態とし、水ポンプ３は駆動を維持する。水ポンプ３から吐出される水は、バイパス配管１６から水タンク１に戻されることなく、洗浄用ホース２に導かれる。

本実施例による高圧洗浄装置は、検出器３０と、コントローラ４１と、バルブコントローラ４２と、表示器４３と、洗浄操作盤４４と、メモリー４５とを備えている。
検出器３０として、下流側流量検出器３１と上流側流量検出器３２と回転数検出器３３とを備えている。
下流側流量検出器３１は、水圧調整弁５より下流に位置する吐水配管１２を流れる下流側水量を検出する。
上流側流量検出器３２は、水圧調整弁５より上流に位置する吐水配管１２を流れる上流側水量を検出する。
回転数検出器３３は、水ポンプ３の回転数を検出する。
下流側流量検出器３１は、水圧調整弁５より下流に位置する吐水配管１２に設ける。上流側流量検出器３２は、水圧調整弁５より上流に位置する吐水配管１２に設ける。
なお、上流側流量検出器３２を用いることなく、回転数検出器３３によって上流側水量を決定することができる。

コントローラ４１は、下流側流量検出器３１、上流側流量検出器３２、及び回転数検出器３３で検出される検出値を入力し、これらの検出値によって動力源７に対して駆動制御する。
コントローラ４１は、水圧調整弁５より下流に位置する吐水配管１２を流れる下流側水量が、水圧調整弁５より上流に位置する吐水配管１２を流れる上流側水量より少なくなると、水量の差分だけ水圧調整弁５は吐水配管１２内の水を配水管１５から水タンク１に戻していることになるため、上流側水量が下流側水量と等しくなるように水ポンプ３の回転数を低下させるように動力源７を制御する。このように、水ポンプ３から吐出される水が無駄に水圧調整弁５から水タンク１に戻ることをなくすことができるため、エネルギー消費量、騒音、及び圧力調整弁の消耗を防止できる。
またコントローラ４１は、下流側水量が上流側水量より少なくなった後に、水ポンプ３の回転数を低下させることで上流側水量が下流側水量と等しくなった時の水ポンプ３の回転数を、洗浄ノズル４における上限回転数としてメモリー４５に記憶する。洗浄ノズル４が最大能力を発揮する吐出回転数をメモリー４５に記憶できるため、例えば最大能力に対して８０％の噴出能力や、６０％の噴出能力などの調整を行うことができる。なお、本実施例では、洗浄ノズル４として、ジェットノズル４ａとジェットガンノズル４ｂとを備えているため、ジェットノズル４ａが最大能力を発揮する吐出回転数と、ジェットガンノズル４ｂが最大能力を発揮する吐出回転数とを記憶することができる。

バルブコントローラ４２は、レギュレータ２１の調整、及び切り替えバルブ２２の動作を行わせる。
表示器４３は、コントローラ４１で判断したジェットノズル４ａにおける上限回転数やジェットガンノズル４ｂにおける上限回転数を、最大能力を発揮する吐出回転数として表示することができ、スロットルによる手動操作を容易にすることができる。

洗浄操作盤４４は、洗浄用ホース２からの高圧洗浄流体の供給と停止指示を行う。
洗浄操作盤４４で、高圧洗浄流体の供給が指示されると、バルブコントローラ４２によって、メインバルブ１４ａ、１４ｂを開状態、バイパスバルブ１４ｃを閉状態とし、高圧洗浄流体の供給停止が指示されると、バルブコントローラ４２によって、メインバルブ１４ａ、１４ｂを閉状態とし、バイパスバルブ１４ｃを開状態とする。
また、洗浄操作盤４４で、高圧洗浄流体の供給が指示されると、コントローラ４１は、下流側水量が上流側水量より少なくなる状態まで動力源７の回転を上昇させ、下流側水量が上流側水量より少なくなった後に、上流側水量と下流側水量とを等しくなるまで動力源７の回転を低下させることで、洗浄ノズル４における上限回転数を検出する。
なお、洗浄操作盤４４では、レギュレータ２１の調整指示を行えることが好ましく、洗浄操作盤４４で、レギュレータ２１の調整指示がされると、バルブコントローラ４２によって、レギュレータ２１が調整され、水圧調整弁５の設定圧力を変更できる。
水圧調整弁５の設定圧力を変更した場合には、改めて、コントローラ４１は、下流側水量が上流側水量より少なくなる状態まで動力源７の回転を上昇させ、下流側水量が上流側水量より少なくなった後に、上流側水量と下流側水量とを等しくなるまで動力源７の回転を低下させることで、洗浄ノズル４における上限回転数を検出する。

本実施例による高圧洗浄装置は、メイン洗浄用ホース２ａを収容するメインリール６ａと、サブ洗浄用ホース２ｂを収容するサブリール６ｂを備えて車輌に搭載される高圧洗浄車とした場合には、エネルギー消費量や騒音が少ない高圧洗浄車を提供できる。

本発明は、道路の側溝や下水管の洗浄に用いる高圧洗浄装置であり、特に車輌に搭載される高圧洗浄装置に適している。

１ 水タンク
２ 洗浄用ホース
２ａ メイン洗浄用ホース
２ｂ サブ洗浄用ホース
３ 水ポンプ
３ａ 吸込口
３ｂ 吐出口
４ 洗浄ノズル
４ａ ジェットノズル
４ｂ ジェットガンノズル
５ 水圧調整弁
６ａ メインリール
６ｂ サブリール
７ 動力源
７ａ 駆動軸
１１ 吸水配管
１２ 吐水配管
１３ ストレーナ
１４ａ、１４ｂ メインバルブ
１４ｃ バイパスバルブ
１５ 配水管
１６ バイパス配管
２１ レギュレータ
２２ 切り替えバルブ
２３ エアタンク
２４ コンプレッサ
２５ エア管
２６ エアフィルタ
３０ 検出器
３１ 下流側流量検出器
３２ 上流側流量検出器
３３ 回転数検出器
４１ コントローラ
４２ バルブコントローラ
４３ 表示器
４４ 洗浄操作盤
４５ メモリー

Claims (6)

1. 洗浄水を貯留する水タンクと、
   前記水タンク内の前記洗浄水を洗浄用ホースに圧送する水ポンプと、
   前記洗浄用ホースの先端に取り付けられる洗浄ノズルと、
   前記水タンクから前記水ポンプまでをつなぐ吸水配管と、
   前記水ポンプから前記洗浄用ホースまでをつなぐ吐水配管と、
   前記吐水配管の途中に設けた水圧調整弁と
   を備え、
   前記水圧調整弁は、前記吐水配管の水圧が所定値を超えると、前記吐水配管を流れる水を前記水タンクに戻す高圧洗浄装置であって、
   コントローラが、
   前記水圧調整弁より下流に位置する前記吐水配管を流れる下流側水量が、前記水圧調整弁より上流に位置する前記吐水配管を流れる上流側水量より少なくなると、前記上流側水量が前記下流側水量と等しくなるように前記水ポンプの回転数を低下させる
   ことを特徴とする高圧洗浄装置。
2. 前記下流側水量を検出する下流側流量検出器を、前記水圧調整弁より下流に位置する前記吐水配管に設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の高圧洗浄装置。
3. 前記水ポンプの前記回転数を検出する回転数検出器を設け、
   前記コントローラは、前記回転数検出器で検出される前記回転数から前記上流側水量を決定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高圧洗浄装置。
4. 前記上流側水量を検出する上流側流量検出器を、前記水圧調整弁より上流に位置する前記吐水配管に設けた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高圧洗浄装置。
5. 前記コントローラは、
   前記下流側水量が前記上流側水量より少なくなった後に、前記水ポンプの前記回転数を低下させることで、前記上流側水量が前記下流側水量と等しくなった時の前記水ポンプの前記回転数を、前記洗浄ノズルにおける上限回転数として記憶する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高圧洗浄装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高圧洗浄装置を搭載した高圧洗浄車であって、前記洗浄用ホースを収容するリールを備えたことを特徴とする高圧洗浄車。