JP2022085171A - 洗浄装置の給水調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱湯源からノズルへ熱湯を高圧で供給する場合に、給水配管内において生じる負圧を緩和して、洗浄装置内の熱湯の流れを円滑に行わせる洗浄装置の給水調節装置を提供する。【解決手段】給湯器１と、高圧ポンプ３と、高圧ホース配管４と、洗浄用ノズル１５、１６とを備えた洗浄装置に、給水調節弁７を備えたことを要旨とする。この給水調節弁７は、給湯器１と高圧ポンプ３を接続する配管の途中に設置され、内部に弁機構を備えるとともに、外部は外気に開放されている。そして、洗浄操作において、高圧ポンプ３が作動開始し、給湯器１と高圧ポンプ３を接続する配管内が一定の圧力以下の負圧になると、弁機構が開いて外気を配管内に取り込む。これにより、配管内の負圧が緩和されて高圧ポンプ３が正常に作動し、高圧ポンプ３の作動開始時点から洗浄装置内の熱湯の流れを円滑にして洗浄用ノズル１５、１６に熱湯を送給することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、まな板や床面などを高圧の水流で洗浄する洗浄装置の給水調節装置、特に、洗浄装置の熱湯源からノズルへ熱湯を高圧で供給する場合に、給水配管内において生じる負圧を緩和する給水調節装置に関するものである。

食肉加工施設などにおいて、肉類を裁断するのに使用されるまな板を洗浄するに際して、高圧ポンプから送り出される高圧の熱湯（或いは水）をまな板などの被洗浄面に噴射し、しかも噴射された熱湯が、その被洗浄面から周辺にはね返って飛散するのを防止しながら、被洗浄面上の微小傷内などに付着した汚れをきれいに洗い落すことができる洗浄装置が提案されている。このような洗浄装置の従来例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１に記載された洗浄装置は、給湯器等の熱湯源と、第１配管により熱湯源に接続され熱湯源からの熱湯を高圧水流として下流へ送り出す高圧ポンプと、第２配管により高圧ポンプの先方に接続されたノズルユニットとを備え、ノズルユニットは、上部室を形成する上部カバーと、該上部カバーに連設され、前記上部室に連通する下部室を形成する下部カバーと、前記下部室の底部に設けられた開口部と、前記下部室の側部に設けられた排水口と、前記上部カバーに設けられて、上部室と下部室との間に設けられた連通部を介して、前記開口部に臨む被洗浄面に対し洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、を備えて成るものである。この洗浄装置において、ノズルユニットにおいて被洗浄面（まな板等）に熱湯を噴射させると、その水流の勢いにより被洗浄部の汚れが取り除かれるとともに上部室および下部室に空気流が発生し、この空気流を利用して、前記被洗浄面からはね返る飛散水を集めて、排水口から流出させるという動作を行う。

特開２００２－１７７８９７号公報

しかしながら、このような従来の洗浄装置にあっては、洗浄操作の開始時点において、高圧ポンプが作動開始して高圧水流を洗浄ノズルに発送しようとしたとき、熱湯源である給湯器側からは高圧ポンプの作動に釣り合った量の熱湯が供給されず、給湯器と高圧ポンプとの間の第１配管内の圧力が数秒程度の間低下する（負圧になる）のみで、当該第１配管内を熱湯が流れないという現象が起こる。そのため、高圧ポンプが作動開始した瞬間から数秒間、洗浄ノズルには熱湯が流れず、しかも高圧ポンプには熱湯が流れないことによる衝撃力が働き、高圧ポンプの性能を低下させたり損傷させたりする虞があった。

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ノズル噴射方式による洗浄装置において、その熱湯源からノズルへ熱湯を高圧で供給する場合に、給水配管内において生じる負圧を緩和して、洗浄装置内の熱湯の流れを円滑に行わせる洗浄装置の給水調節装置を提供することである。

本発明は前記目的を達成するため、水源部材である給湯器と、高圧ポンプと、高圧ホース配管と、洗浄用のノズルユニットとを備えた洗浄装置に、給水調節弁を備えたことを要旨とする。この給水調節弁は、給湯器と高圧ポンプを接続する配管の途中に設置され、内部に弁ユニットを備えるとともに、外部は外気に開放されている。そして、洗浄操作において、高圧ポンプが作動開始し、給湯器と高圧ポンプを接続する配管内が一定の圧力以上の負圧になると、弁ユニットが開いて外気を配管内に取り込む。これにより、配管内の負圧が緩和されて高圧ポンプが正常に作動し、高圧ポンプの作動開始時から洗浄装置内の熱湯の流れを円滑にしてノズルユニットに熱湯を送給することができる。

本発明の別の態様によれば、給水調整弁の弁本体は、当該弁本体の大気開放側とする筒体構造で大気流入用の開口を持つ第１ネジ体と、前記弁本体の配管接続側とする筒体構造の第２ネジ体とから成り、前記弁ユニットは、前記第１ネジ体又は第２ネジ体の一方に進退可能に設置されて流体通路を遮断及び開放する栓部材と、他方のネジ体に収容されて前記栓部材を受け止める栓受け部材と、前記一方のネジ体と栓部材との間に介装された弾性部材とから成り、前記弾性部材は、前記一方のネジ体と栓部材との間に介在して前記流体通路を緊密に封止するようにすることができる。

また、本発明の他の態様によれば、前記第１ネジ体は、弁本体の大気開放側をなし、筒体構造を持ち外壁にオネジが形成されたボルト体であり、前記第２ネジ体は、弁本体の配管接続側をなし、内壁にメネジが形成され内部に弁ユニットを収容する筒体構造のナット体であり、ボルト体の筒体内部には通孔が貫通し、当該通孔には前記栓部材を進退可能に収容されており、ナット体の内部には熱湯が充満しており、また、上記第１配管は弾性材ホースから成り、その弾性力によってナット体の内部の圧力は大気の圧力Ｐ１よりも大きい圧力Ｐ２に保たれており、前記栓部材は上記圧力差によりボルト体に圧接されて支持されるようにすることができる。

本発明によれば、給水調節弁は、給湯器と高圧ポンプを接続する配管の途中に設置され、内部に弁ユニットを備えるとともに、外部は外気に開放されているから、洗浄操作において、高圧ポンプが作動開始し、給湯器と高圧ポンプを接続する配管内が一定の圧力以上に負圧になると、弁機構が開いて外気を配管内に取り込むことにより、配管内の負圧が緩和されて高圧ポンプが正常に作動し、高圧ポンプの作動開始時から熱湯の流れを途切れさせることなく、洗浄装置内の熱湯の流れを円滑にして洗浄用ノズルに熱湯を送給することができるといった顕著な効果を奏する。

本発明によれば、高圧ポンプが作動開始時に熱湯の流れを途切れさせることなく、洗浄装置内の熱湯の流れを円滑にして洗浄用ノズルに熱湯を送給するから、高圧ポンプの性能が劣化したり、損傷したりすることを防止できる。

本発明の一実施の形態に係る給水調節装置が備えられた洗浄装置の全体を示す正面図である。 前記実施の形態に備えられた給水調節弁の斜視図である。 前記実施の形態に備えられた給水調節弁の各要素を分解して示す分解斜視図である。 前記実施の形態に備えられた給水調節弁の内部構造を表す断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明が適用される洗浄装置の全体を概略的に示す正面図である。この洗浄装置は、洗浄液である熱湯を生成する水源部材としての給湯器１と、給湯器１の出口に一端が接続され給湯器１から送出される熱湯の流路となる第１配管２と、第１配管２の他端に接続され、第１配管２を流れてきた熱湯を高圧水流にして送出する高圧ポンプ３と、高圧ポンプ３の出口に一端が接続され高圧ポンプ３から送出される熱湯の高圧水流の流路となる第２配管４と、第２配管４の他端（先端）に接続され、第２配管４を流れてきた熱湯の高圧水流をまな板や床面等の被洗浄面１４に高圧噴射するノズルユニット５と、給湯器１から第１配管２への熱湯の流れをオン、オフする給水栓６と、給湯器１と高圧ポンプ３との間、すなわち、第１配管２上に取り付けられた給水調節弁７とから成る。第２配管４には、高圧ホースが用いられる。第１配管２には高圧ホース以外のホースが用いられ、本実施の形態ではゴムホースのような弾性に富んだ材料から成るホースが用いられる。

給湯器１は、例えば単相交流１００Ｖを電源として駆動される湯沸し装置であり、サーモスタット等のセンサーを備えていて水を常温近辺の２０℃程度から１００℃の間で加熱し、また、保温する機能を有している。給湯器１は、洗浄操作の開始時点（３～５秒）以外の作動時間においては、洗浄に必要十分な量の熱湯を第１配管２へ送出できる能力を持つ。高圧ポンプ３は、例えば単相交流２００Ｖを電源として駆動され、給湯器１から給水栓６および第１配管２を介して供給される熱湯を、ノズルユニット５に高圧状態にて供給するように機能する。

そして、本発明においては、上述したように、第１配管２の途中に当該第１配管２の流路を開閉する給水栓６と、第１配管２内の水流を調節する給水調節弁７が取り付けられている。図２は給水調節弁７の外観構造を示す斜視図である。図３は給水調節弁７の内部構造を表すために各要素を分解して示す分解斜視図である。図４は給水調節弁７の内部構造を表す断面図である。図２乃至図４に示されるように、給水調節弁７は、筒体構造を有する弁本体８と、弁本体８の内部に筒体の上端から基端まで軸方向に貫通して形成された流体通路９と、流体通路９の内部に設置され当該流体通路９を開閉する弁ユニット１０とからなる。この給水調節弁７は、基端が第１配管２の管壁に植設され、その流体通路９が第１配管２の内部に連通している一方、流体通路９の上端は大気に開放している。

弁本体８は、弁本体８の上側部分（大気開放側）をなし、筒体構造を持ち外壁にオネジ２６が形成された第１ネジ体としてのボルト体２７と、弁本体８の下側部分（配管接続側）をなし、内壁にメネジ２８が形成された筒体構造の第２ネジ体としてのナット体２９とから成る。ボルト体２７は筒体構造を有し、その先端に大気が流入する筒開口２７ａを有し、筒体内部は通孔９ａが貫通して延びている。通孔９ａは上記流体通路９としての機能を有するが、特にこの通孔９ａは、弁ユニット１０の構成要素である栓部材２１（後出）を進退可能に収容する収容部としての機能をも有している。ナット体２９にはその下端に筒体構造の接続突起３１が設けられ、当該接続突起３１の外壁には給水調節弁７を第１配管２に取り付けるためのオネジ３２が形成され、筒体内部は弁ユニット１０の収容部である一方で、流体通路９としての機能をも有する。ボルト体２７とナット体２９とをネジ（オネジ２６とメネジ２８）結合することにより弁本体８が構成され、その内部には弁ユニット１０が収容される。

弁ユニット１０は、図３に示されるように、ナット体２９内部に収容される栓受け部材２０と、栓受け部材２０の上方に配置される栓部材２１と、栓部材２１の首部に装着された弾性リング２２と、ナット体２９の内部において栓受け部材２０の上に載置された状態で収容されるスリーブ２３とから成る。スリーブ２３は筒体構造を持ち、上記栓部材２１及び弾性リング２２を包囲している。栓受け部材２０は、中心軸に沿った中心孔２４を有する円筒部品から成り、中心孔２４の周囲には当該中心孔２４と同じ方向に延びる複数の通気孔２５が設けられている。これらの中心孔２４及び通気孔２５は流体通路９の一部を成す。

栓部材２１は大径部２１ａと小径部２１ｂとを有するコマ形の部品から成り、当該栓部材２１の小径部２１ｂを上に向けてボルト体２７の通孔９ａに下から緩く嵌合して挿入した状態でボルト体２７に設置され、保持される。栓部材２１の小径部２１ｂをボルト体２７の通孔９ａに挿入した状態では、栓部材２１の大径部２１ａから小径部２１ｂに至る首部に弾性リング２２が装着されているから、この弾性リング２２はボルト体２７の下端面と栓部材２１の大径部２１ａとの間に挟まれることになる。

図４で見ると、栓部材２１は大径部２１ａを下、小径部２１ｂを上にした姿勢で、小径部２１ｂを上に向けてボルト体２７の通孔９ａに下から挿入した状態であり、スリーブ２３の内部で落下もせず、中空に浮かんでいるように見え、不自然であるように思われる。しかしながら、給湯器１からは、十分な量の熱湯が第１配管２へ供給されるから、ナット体２９の内部には熱湯が充満しており、また、上記第１配管２がゴムホース等の弾性材ホースから成ることにより、その弾性力によってナット体２９の内部の圧力は大気の圧力Ｐ１よりも大きい圧力Ｐ２、すなわち、
Ｐ１ ＜ Ｐ２
に保たれている。したがって、栓部材２１は上記圧力差によりボルト体２７に圧接されて支持される。しかも、ボルト体２７の下端面と栓部材２１の大径部２１ａとの間に弾性リング２２が挟まれて両部材に密に対接するから、流体通路９はこの接合部分において遮断される。この実施の形態において、弾性リング２２は、単なる部材接合部分等の緩み止め部材ではなく、弾性部材或いは密封部材としての機能を持つ重要な部品で、通常の状態ではボルト体２７と栓部材２１との間で弾性押圧作用を及ぼし、クッションとなる。スリーブ２３は、栓部材２１及び弾性リング２２を包囲してナット体２９の内部に収容される。その後、ボルト体２７とナット体２９とをネジ（オネジ２６とメネジ２８）結合することにより給水調節弁７が出来上がる。

この実施の形態において、ノズルユニット５は、第２配管４の先端に接続されたカプラーソケット３０と、このカプラーソケット３０に接続されたチーズ１２およびエルボー１３と、チーズ１２およびエルボー１３にそれぞれ取り付けられて被洗浄面１４に熱湯を噴射する第１洗浄ノズル１５および第２洗浄ノズル１６とを備えた２噴射型のノズルユニットになっている。また、ノズルユニット５は、第１洗浄ノズル１５および第２洗浄ノズル１６（以下においては、第１洗浄ノズル１５を代表とする）から被洗浄面１４へ熱湯を噴射したときに生じる飛沫を包囲するために上部カバー１７と、この上部カバー１７の下部に一体に設けられた下部カバー１８とから構成されたカバー体１９を有している。カバー体１９は図１に示されるように、逆お椀形に成形されており、下部は開口となっている。

以下、本実施の形態に係る洗浄装置の給水調節装置について動作を説明する。上述のような構成の洗浄装置では、これに洗浄動作を行わせるに当って、まず、上部カバー１７と下部カバー１８とからなるカバー体１９を、下部開口を洗浄すべきまな板などの被洗浄面１４に向けて載置する。

続いて、給水栓６を開放操作して、給湯器１から洗浄液としての熱湯を第１配管２を通して高圧ポンプ３側へ送り込む。さらに、この高圧ポンプ３を始動スイッチ（図示しない）の投入により駆動させ、高圧にした熱湯をノズルユニット５へ向けて送り込む。このとき高圧ポンプ３による熱湯の送出力が超高圧力であるのに対して、給湯器１は立ち上がり動作に一定時間を要するため、給湯器１から高圧ポンプ３側への送り圧力が順応できず、第１配管２の内部では大きな負圧作用が生じる。この負圧作用がかかることにより、給水調節弁７においては、内部圧力Ｐ２が負圧になり、大気圧力Ｐ１との関係が、
Ｐ２ ＜ Ｐ１
となる。そのため、栓部材２１は、その小径部２１ｂをボルト体２７の通孔９ａに挿入した状態から第１配管２の側へ吸引され、図４中下方へ引き下げられる力を受けてボルト体２７の通孔９ａから抜ける直前の位置まで移動して流体通路９を開ける。栓部材２１は、ボルト体２７の通孔９ａから抜ける直前の位置まで移動したところで下端面が栓受け部材２０の上端面に当接し、栓受け部材２０によって受け止められる。

これにより、ボルト体２７の筒開口２７ａから空気が吸い込まれ、その空気は栓受け部材２０に形成された複数の通気孔２５を通って第１配管２へ流入する。そして、第１配管２内部の負圧力は緩和ないしは解消されて通常な流体流れが実現し、高圧ポンプ３による熱湯の超高圧力動作が行われ、熱湯は上記流入した空気と混合して高圧ポンプ３からノズルユニット５へ向けて勢いよく送給される。この熱湯と空気の混合流体の高圧送給を短時間（３～５秒）続けているうちに、給湯器１の立ち上がり動作が完了し、給湯器１から十分な量の熱湯が第１配管２へ供給されるようになり、第１配管２がゴムホース等の弾性材ホースが幾分か膨らむことによりの管内圧力Ｐ２が再び上昇し、大気圧力Ｐ１との関係が、
Ｐ１ ＜ Ｐ２
となる。こうなると、給水調節弁７においては、弁ユニット１０の栓部材２１が、栓受け部材２０によって受け止められていた状態から管内圧力Ｐ２と大気圧力Ｐ１との圧力差による上向きの作用力を受け、ナット体２９内部で下から上、すなわち、第１配管２の側から大気側へ向けて移動する。そして栓部材２１は、小径部２１ｂを上に向けてボルト体２７の通孔９ａに下から緩く嵌合して挿入され、保持される。栓部材２１は上記圧力差によりボルト体２７に圧接され、しかも、ボルト体２７の下端面と栓部材２１の大径部２１ａとの間に弾性リング２２が挟まれて両部材に密に対接するから、流体通路９はこの接合部分において閉鎖、遮断される。すなわち、弾性リング２２は、ボルト体２７と栓部材２１との間に介在して流体通路９を緊密に封止する。

ノズルユニット５へ送り込まれた熱湯は、第１洗浄ノズル１５および第２洗浄ノズル１６からカバー体１９の内部へ向かって、一定の拡がりを以て垂直下方に高圧噴射される。さらに、カバー体１９内に高圧噴射された噴射水は、カバー体１９の底部の開口部に臨むまな板の表面である被洗浄面１４に、前記の拡がりを以て線状に投射される。このため、このまな板の表面にできた刃物傷などの細かい溝、深い溝などの内部に残留した汚れを、高圧の噴射水が直接洗い落すこととなる。

なお、洗浄作業が終了した後、洗浄機のスイッチが切られても、第１配管２を構成するゴムホース等の弾性材ホースは幾分か膨らんだ状態を維持するから、ナット体２９の内部の熱湯（冷えて水になる）により管内圧力は大気の圧力Ｐ１よりも大きい圧力Ｐ２、すなわち、
Ｐ１ ＜ Ｐ２
に保たれている。したがって、栓部材２１は圧力差によりボルト体２７の通孔９ａに嵌合挿入されたままの状態で支持される。

以上のように、本発明によれば、洗浄装置に洗浄動作を行わせるに当たって、高圧ポンプを始動させる初期段階で、高圧ポンプによる熱湯の超高圧送出力に給湯器から高圧ポンプ側への送り圧力が順応できなくても、給水調節弁の動作により外気を第１配管の内部へ流入させるようにしたため、第１配管内部の負圧力は緩和ないしは解消されて通常な流体流れが実現し、タイムラグを生じることなく熱湯を高圧ポンプからノズルユニットへ向けて勢いよく送給することができる。

本発明の洗浄装置の給水調節装置は、給湯器と高圧ポンプを接続する第１配管に給水調節弁を設けたことで、給湯器から高圧ポンプ側への送り圧力が順応できなくても、給水調節弁の動作により外気を第１配管の内部へ流入させることで、第１配管内部の負圧力は緩和ないしは解消されて通常な流体流れが実現し、タイムラグを生じることなく熱湯を高圧ポンプからノズルユニットへ向けて送給することができ、有用である。

１ 給湯器
２ 第１配管（弾性材ホース）
３ 高圧ポンプ
４ 第２配管（高圧ホース）
５ ノズルユニット
６ 給水栓
７ 給水調節弁
８ 弁本体
９ 流体通路
１０ 弁ユニット
１２ チーズ
１３ エルボー
１４ 被洗浄面
１５ 第１洗浄ノズル
１６ 第２洗浄ノズル
１７ 上部カバー
１８ 下部カバー
１９ カバー体
２０ 栓受け部材
２１ 栓部材
２２ 弾性リング（弾性部材）
２３ スリーブ
３０ カプラーソケット

Claims (3)

1. 洗浄液である熱湯を生成する水源部材と、
   前記水源部材の出口に一端が接続され、熱湯の流路となる第１配管と、
   前記第１配管の他端に接続され、熱湯を高圧水流にして送出する高圧ポンプと、
   前記高圧ポンプの出口側に接続され、熱湯の高圧水流を被洗浄面に高圧噴射するノズルユニットと、
   前記第１配管上に取り付けられた給水調節弁とから成り、
   前記給水調節弁は、
   筒体構造を有する弁本体と、
   前記弁本体の内部に軸方向に貫通して形成され、前記第１配管の流路に連通する流体通路と、
   前記流体通路の内部に設置され、前記第１配管内の圧力に応じて前記流体通路を遮断及び開放する弁ユニットと、
   からなることを特徴とする洗浄装置の給水調節装置。
2. 前記弁本体は、当該弁本体の大気開放側をなし、筒体構造で大気流入用の開口を持つ第１ネジ体と、前記弁本体の配管接続側をなし、筒体構造の第２ネジ体とから成り、
   前記弁ユニットは、前記第１ネジ体又は第２ネジ体の一方に進退可能に設置されて流体通路を遮断及び開放する栓部材と、前記第１ネジ体又は第２ネジ体の他方に収容されて前記栓部材を受け止める栓受け部材と、前記一方のネジ体と栓部材との間に介装された弾性部材とから成り、
   前記弾性部材は、前記一方のネジ体と栓部材との間に介在して前記流体通路を緊密に封止する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置の給水調節装置。
3. 前記第１ネジ体は、弁本体の大気開放側をなし、筒体構造を持ち外壁にオネジが形成されたボルト体であり、
   前記第２ネジ体は、弁本体の配管接続側をなし、内壁にメネジが形成され内部に弁ユニットを収容する筒体構造のナット体であり、
   ボルト体の筒体内部には通孔が貫通し、当該通孔には前記栓部材を進退可能に収容されており、
   ナット体の内部には熱湯が充満しており、また、上記第１配管は弾性材ホースから成り、その弾性力によってナット体の内部の圧力は大気の圧力Ｐ１よりも大きい圧力Ｐ２に保たれており、
   前記栓部材は上記圧力差によりボルト体に圧接されて支持される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の洗浄装置の給水調節装置。
   
   

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