JP2023068779A - 噴射切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧水や圧縮エアの供給を停止するのにかかる時間を短縮でき、作業者の安全性を高めることができる噴射切換装置を提供する。【解決手段】高圧ポンプＰから供給される高圧水Ｑを噴射するノズルユニット２と、ノズルユニット２を駆動させるための駆動用エアＡ１を供給する駆動用エア供給流路Ｌ１と、高圧水Ｑをノズルユニット２から噴射するための操作用エアＡ２を供給する操作用エア供給流路Ｌ２と、操作用エアＡ２の供給と停止を切り換えるための操作用エア切換用エアＡ３としての駆動用エアＡ１を排出する排気孔８，９と、を有する、噴射切換装置。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧ポンプからノズルユニットへの高圧水の供給と停止（排出）、および、エア供給源からノズルユニットへの圧縮エアの供給と停止（排気）を切り換える噴射切換装置に関する。

高圧水を用いた洗浄や表面剥離、はつり作業を行う場合に、ノズルユニットを用いて行う方法が採用されている。ノズルユニットには、作業者が高圧水を噴射する噴射ガンや、筐体内を吸引した状態で高圧水を噴射する洗浄装置がある。このようなノズルユニットとしては、例えば、ＯＦＦ時には高圧水を逃がすパージ式のバルブガンやダンプガン、ＯＦＦ時には高圧水の流れを止めるプランジャ式のグリップジェットガン等のトリガレバー式噴射ガンが従来から一般的に知られている。

特許文献１で開示されている噴射切換装置は、複数の噴射装置（ノズルユニット）を一つのポンプに接続して同時に噴射作業を行う場合でも、一つの噴射装置からの高圧水噴射停止が他の噴射装置へ影響することがなく、複数の噴射装置による噴射作業を正確に行うことを目的として、入口ポートと、出口ポートと、排出ポートと、切換弁機構（第１の弁座、第２の弁座、可動弁体、エアシリンダ、プランジャ、腕部、押圧部材で構成）と、絞り部材と、を有する。

特許第４４５４１６８号公報

しかしながら、ノズルユニットで作業する現場が広大な場合、高圧ポンプやエア供給源から作業現場までの距離が長くなる。このため、長距離（例えば、２０ｍ～５０ｍ）に亘る高圧ホースやエアホースを介して、高圧ポンプやエア供給源からノズルユニットまで高圧水や圧縮エアの供給と停止を切り換えなければならない。
その場合、高圧ホース内に残留する高圧水や、エアホース内に残留する圧縮エアを適切に排出することが重要であり、そうした改良が求められていた。

例えば、エアホース内に圧縮エアが残留している場合、洗浄や剥離作業中に、一旦動作を停止させる際に、残留する圧縮エアによって、ノズルユニットのＯＮからＯＦＦに要する時間の増大を生じさせてしまう、という問題があった。

また、ノズルユニットは、高圧領域で使用されるため、１、２秒の動作反応のズレは、作業者に対する作業ストレス（手持ち時間、振動や作動反力の違和感など）を与える可能性があり、その結果、安全性を低下させてしまう可能性がある。

また、電磁弁の開閉を電気的に制御することでノズルユニットのＯＮからＯＦＦを切り換える方法もあるが、作業現場の環境上、電源を十分に確保することができない場合も多く、エアの切り替えだけで安全性を確保できる装置が求められていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高圧水や圧縮エアの供給を停止するのにかかる時間を短縮でき、作業者の安全性を高めることができる噴射切換装置を提供することを課題とする。

本発明の噴射切換装置は、高圧ポンプから供給される高圧水を噴射するノズルユニットと、ノズルユニットを駆動させるための駆動用エアを供給する駆動用エア供給流路と、高圧水をノズルユニットから噴射するための操作用エアを供給する操作用エア供給流路と、操作用エアの供給と停止を切り換えるための操作用エア切換用エアとしての前記駆動用エアを排出する排気孔と、を有する。

本発明の噴射切換装置によれば、高圧水や圧縮エアの供給を停止するのにかかる時間を短縮でき、作業者の安全性を高めることができる。

第１の実施形態の噴射切換装置の動作時における概略構成図である。 第１の実施形態の噴射切換装置の停止時における概略構成図である。 第２の実施形態の噴射切換装置の動作時における概略構成図である。 第２の実施形態の噴射切換装置の停止時における概略構成図である。 第３の実施形態の噴射切換装置の動作時における概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。

本実施形態における噴射切換装置１は、図１，２（第１の実施形態）、図３，４（第２の実施形態）、図５（第３の実施形態）に示すように、ノズルユニット２と、高圧水Ｑや圧縮エア（駆動用エアＡ１、操作用エアＡ２、操作用エア切換用エアＡ３、排気用エアＡ４）が供給または排出される内部流路を備える本体３と、から構成される。
噴射切換装置１は、高圧ポンプＰからノズルユニット２への高圧水Ｑの供給と停止（排出）、および、エア供給源Ａからノズルユニット２への駆動用エアＡ１の供給と停止（排気）を切り換えるものであり、高圧ポンプＰとノズルユニット２の間に高圧ホース、さらには、エア供給源Ａとノズルユニット２の間にエアホースが接続された状態で使用される。

ノズルユニット２は、高圧水Ｑを噴射するノズルであり、高圧ガン（噴射ガン）や洗浄装置である。高圧ガンとしては、各種スイッチのＯＮ、ＯＦＦによって、高圧水Ｑの噴射と停止（排出）を切り換えるものであればよい。また、洗浄装置としては、筐体１３内にノズル１４が配置されており（図５参照）、各種スイッチのＯＮ、ＯＦＦによって、高圧水Ｑの噴射と停止を切り換えるものであればよい。
各種スイッチのＯＮ、ＯＦＦによって、エア供給源Ａからの圧縮エア（駆動用エアＡ１、操作用エアＡ２、操作用エア切換用エアＡ３）が装置内を循環することで、細かな調整を図ることができる。

本体３は、高圧水Ｑや圧縮エア（駆動用エアＡ１、操作用エアＡ２、操作用エア切換用エアＡ３）の供給と停止（排出、排気）を切り換えるための流路や切換バルブを内部に配置するための筐体である。
具体的には、図１～図５に示すように、本体３には、エア供給源Ａから供給される駆動用エアＡ１を供給する駆動用エア供給流路Ｌ１と、エア供給源Ａから別途供給される操作用エアＡ２を供給する操作用エア供給流路Ｌ２と、操作用エアＡ２の供給と停止を切り換える操作用エア切換流路Ｌ３と、高圧ポンプＰから高圧水Ｑを供給する高圧水供給流路Ｌ４と、を配置する。

駆動用エア供給流路Ｌ１は、ノズルユニット２の駆動スイッチ１１を作業者が押圧した際に、エア供給源Ａの稼働に伴い、ノズルユニット２に駆動用エアＡ１が供給されるとともに、高圧水Ｑの噴射をＯＮにするための流路である。

駆動用エア供給流路Ｌ１には、駆動スイッチ１１の押圧または非押圧によって、操作用エア切換流路Ｌ３への駆動用エアＡ１（操作用エア切換用エアＡ３）の供給と停止を切り換える駆動用エア切換バルブ４を配置する。駆動用エア切換バルブ４は、エア切換バルブを利用することができ、２方弁、３方弁、４方弁等、適宜選択できる。また、駆動用エアＡ１の供給量／排出量を調整するエア抜き（絞り部を有する）バルブを選択することもできる。

排気孔８は、エア供給源Ａからの各種エア、例えば、操作用エア切換用エアＡ３を外部に排気するための孔であり、圧縮エアを排出するためのノズルや弁等を用いることができる。また、操作用エア切換用エアＡ３の排出量を調整できるように絞り部を有するものであってもよい。

操作用エア供給流路Ｌ２は、エア供給源Ａからノズルユニット２に駆動用エアＡ１を供給する駆動用エア供給流路Ｌ１とは別に、操作用エアＡ２を供給する流路として分岐されている。操作用エア供給流路Ｌ２は、高圧ポンプＰから供給される高圧水Ｑのノズルユニット２への供給と停止（排出）を切り換えるための流路である。

操作用エア供給流路Ｌ２には、駆動スイッチ１１の押圧または非押圧によって、高圧水Ｑの供給や停止（排出）を切り換える操作用エア切換バルブ５を配置する。操作用エア切換バルブ５は、エア切換バルブを利用することができ、２方弁、３方弁、４方弁等、適宜選択できる。また、操作用エアＡ２の供給量／排出量を調整するエア抜き（絞り部を有する）バルブを選択することもできる。

駆動スイッチ１１が押圧され、駆動用エア切換バルブ４がＯＮになり、駆動用エア供給流路Ｌ１と操作用エア切換流路Ｌ３が開通する。そして、操作用エア切換用エアＡ３が操作用エア切換流路Ｌ３を通って操作用エア切換バルブ５まで供給された場合は、操作用エア切換バルブ５がＯＮになり、操作用エア供給流路Ｌ２に供給されていた操作用エアＡ２が高圧水切換バルブ６まで供給される。

高圧水供給流路Ｌ４は、ノズルユニット２の駆動スイッチ１１を作業者が押圧した際に、高圧ポンプＰからノズルユニット２に高圧水Ｑを供給するための流路である。駆動スイッチ１１を押圧しない場合は、高圧水Ｑはノズルユニット２に供給されず、ドレン孔１０から外部に排出される。

高圧水供給流路Ｌ４には、駆動スイッチ１１の押圧または非押圧、さらに、操作用エア切換バルブ５のＯＮ、ＯＦＦによって、高圧水Ｑの供給や停止（排出）を切り換える高圧水切換バルブ６を配置する。高圧水切換バルブ６は、エア切換バルブを利用することができ、２方弁、３方弁、４方弁等、適宜選択できる。

駆動スイッチ１１が押圧され、駆動用エアＡ１や操作用エアＡ２によって、駆動用エア切換バルブ４、操作用エア切換バルブ５、高圧水切換バルブ６がＯＮになることで、高圧ポンプＰから供給される高圧水Ｑがノズルユニット２から噴射される。
高圧ポンプＰが稼働した状態で、駆動スイッチ１１を押圧しない場合は、高圧水Ｑは、ノズルユニット２まで到達せず、高圧水切換バルブ６に連結するドレン流路Ｌ６のドレン孔１０から外部に排出される。

また、図３および図４に示すように、駆動用エア供給流路Ｌ１から分岐するエア排出切換流路Ｌ５を配置することもできる。エア排出切換流路Ｌ５は、ノズルユニット２と高圧ポンプＰや本体３との間の距離が長い場合に、その距離の中間や、比較的本体３側に駆動用エアＡ１の中間排気孔９を設けることによって、ノズルユニット２からの高圧水Ｑの供給（噴射）を停止するのにかかる時間を極めて短くすることができる。
なお、中間排気孔９の位置は、ノズルユニット２と高圧ポンプＰや本体３との間の中間に限らず、ノズルユニット２側に配置することや、高圧ポンプＰ側に配置すること等、適宜変更することができる。

エア排出切換流路Ｌ５には、エア排出切換バルブ７を配置する。エア排出切換バルブ７は、中間排気スイッチ１２の押圧または非押圧によって、操作用エア切換流路Ｌ３の中間から操作用エア切換用エアＡ３の供給や停止（排気）を切り換える。エア排出切換バルブ７は、エア切換バルブを利用することができ、２方弁、３方弁、４方弁等、適宜選択できる。また、操作用エア切換用エアＡ３の供給量／排出量を調整するエア抜き（絞り部を有する）バルブを選択することもできる。

図４に示すように、中間排気スイッチ１２が押圧された場合に、エア排出切換流路Ｌ５内に排気用エアＡ４が供給されることで、エア排出切換バルブ７がＯＮになり、操作用エア切換流路Ｌ３内に残留する操作用エア切換用エアＡ３が中間排気孔９から外部に排気される。

中間排気孔９は、操作用エア切換用エアＡ３を外部に排気するための孔であり、エア排出用のノズルや弁等を用いることができる。また、駆動用エアＡ１の排出量を調整できるように絞り部を有するものであってもよい。

また、高圧水Ｑはノズルユニット２に供給されず、ドレン孔１０から外部に排出される場合のドレン流路Ｌ６を備えることもできる。
ドレン孔１０は、高圧水Ｑを外部に排出するための孔であり、高圧水排出用のノズルや弁等を用いることができる。また、高圧水Ｑの排出量を調整できるように絞り部を有するものであってもよい。

また、図５に示すように、ノズルユニット２をガンタイプではなく、洗浄対象の領域を筐体１３で囲い、筐体１３内に配置するノズル１４から高圧水Ｑを噴射するタイプ（洗浄装置）を用いた場合も、噴射切換装置１内の回路構造は同様に利用することができる。

次に、以上のように構成された本実施形態の噴射切換装置１の使用方法について説明する。

まず、作業者は、エア供給源Ａと高圧ポンプＰを起動させる。エア供給源Ａが起動すると、駆動用エアＡ１が駆動用エア供給流路Ｌ１を通って駆動用エア切換バルブ４まで到達する。また、高圧ポンプＰが起動すると、高圧水Ｑが高圧水切換バルブ６を介してドレン流路Ｌ６と通ってドレン孔１０から排水される。
そのため、この段階では、ノズルユニット２から高圧水Ｑは噴射されない。

次に、作業者が駆動スイッチ１１を押してＯＮにすると、駆動用エア切換バルブ４が開放され、駆動用エア供給流路Ｌ１の駆動用エアＡ１が操作用エア切換用エアＡ３として操作用エア切換流路Ｌ３に供給されることで、操作用エア切換バルブ５が開放される。操作用エア切換バルブ５が開放されると、操作用エア供給流路Ｌ２から供給される操作用エアＡ２が高圧水切換バルブ６を開放し、高圧ポンプＰから供給される高圧水Ｑが高圧水供給流路Ｌ４を通って、ノズルユニット２から噴射される。

高圧水噴射を停止する場合には、駆動スイッチ１１を離してＯＦＦにする。これによって、ノズルユニット２に向かって供給されていた駆動用エアＡ１、操作用エア切換用エアＡ３、高圧水Ｑが供給されない状態になり、駆動用エアＡ１、操作用エア切換用エアＡ３は排気孔８から排気されるとともに、高圧水Ｑはドレン孔１０へ排出される。

また、図３および図４に示すように、作業現場が広大で、高圧ホースの距離が長い場合において、高圧水噴射を停止する際に、中間排気スイッチ１２を押してＯＮにすることで、エア排出切換流路Ｌ５に排気用エアＡ４が供給される。エア排出切換流路Ｌ５に排気用エアＡ４が供給されると、エア排出切換バルブ７が開放されることで、中間排気孔９からも操作用エア切換用エアＡ３が排気される。

（検証テスト）
第１の実施形態の噴射切換装置１（エア排出切換流路Ｌ５、エア排出切換バルブ７、中間排気孔９なし）と、第２の実施形態の噴射切換装置１（エア排出切換流路Ｌ５、エア排出切換バルブ７、中間排気孔９あり）を用いて、高圧水Ｑや圧縮エアの供給を停止するのにかかる時間が本当に短縮できているのか、検証テストを実施した。なお、条件としては、高圧ホースやエアホースが長距離に亘る現場を想定して、エアホースが２０ｍと４０ｍの２パターンを検証した。

検証方法としては、高圧ポンプＰおよびエア供給源Ａを駆動させた状態で、駆動スイッチ１１を押すことによってノズルユニット２から高圧水Ｑを一旦噴射した後、駆動スイッチ１１を離すことによって高圧ポンプＰおよびエア供給源Ａから供給される高圧水Ｑやエアの供給を停止した。そして、ノズルユニット２および駆動用エア切換バルブ４付近に配置した排気孔８から排気される操作用エア切換用エアＡ３の排気圧力をインジケータ等の計測器を用いて、駆動スイッチ１１を離した後、排気圧力が一定値（例えば、０．３ＭＰａを基準とした）を下回るまでの時間（閉時間）を計測した。

エアホースが２０ｍの場合の結果としては、第１の実施形態の噴射切換装置１の場合は、駆動スイッチ１１を離した後、閉時間は０．９秒であった。１．０秒以下であり、閉時間としては小さいことが判明した。つまり、圧縮エア、ひいては高圧水Ｑの供給を停止するのにかかる時間を短縮できることがわかった。

また、第２の実施形態の噴射切換装置１の場合は、駆動スイッチ１１を離すと同時に中間排気スイッチ１２を押すことによって高圧ポンプＰおよびエア供給源Ａから供給される高圧水Ｑやエアの供給を停止した。この場合、駆動スイッチ１１を離すと同時に中間排気スイッチ１２を押した後、閉時間は０．２５秒であった。第１の実施形態の噴射切換装置１以上に閉時間が小さいことが判明した。０．５秒以下であれば、作業者の閉時間に対する違和感がより小さいことが予想できる。

エアホースが４０ｍの場合の結果としては、第１の実施形態の噴射切換装置１の場合は、駆動スイッチ１１を離した後、閉時間は２．０秒であった。２０ｍの場合よりも、閉時間が長くなり、違和感がややあることが想定できる。

また、第２の実施形態の噴射切換装置１の場合は、駆動スイッチ１１を離すと同時に中間排気スイッチ１２を押した後、閉時間は０．５秒であった。第１の実施形態の噴射切換装置１以上に閉時間が小さいことが判明した。１．０秒以下であり、閉時間としては小さいことが判明した。

検証結果によって、２０ｍの場合においては、第１の実施形態の噴射切換装置１でも十分効果が認められるが、４０ｍの場合においては、第２の実施形態の噴射切換装置１のように、エア排出切換流路Ｌ５、エア排出切換バルブ７、中間排気孔９を追加で設置した方が、作業者が受けるストレス緩和や安全性の向上を図ることができることが想定できる。
より具体的には、閉時間が短ければ短いほど、回路内に残存するエアによって高圧水がノズルから誤噴射されることを防ぐことができるとともに、作業者のガン等の保持時間を短縮することができる。

第２の実施形態の噴射切換装置１においては、エア排出切換流路Ｌ５、エア排出切換バルブ７、中間排気孔９を１つずつ配置する形で説明したが、４０ｍ以上の場合などにおいて、エア排出切換流路Ｌ５に対して、エア排出切換バルブ７や中間排気孔９を複数セット配置することで、駆動用エアＡ１の排気を一層効率的に実施することができることは言うまでもない。

また、駆動スイッチ１１と中間排気スイッチ１２を別々の位置に配置した構成に代え、１つのスイッチの２段階押圧で、駆動と中間排気を切り換える形式のものであってもよい。

また、エア供給源Ａから供給される各種エアの不純物を除去または分離するエアフィルタや、オイルミストを混入させるエアルブリケータを備えることもできる。なお、より一層オイルミストの効能を向上させるために、エアルブリケータに加えて、除湿機器等も連結することもできる。

以上、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

１ 噴射切換装置
２ ノズルユニット
３ 本体
４ 駆動用エア切換バルブ
５ 操作用エア切換バルブ
６ 高圧水切換バルブ
７ エア排出切換バルブ
８ 排気孔
９ 中間排気孔（排気孔）
１０ ドレン孔
１１ 駆動スイッチ
１２ 中間排気スイッチ（排気スイッチ）
Ｌ１ 駆動用エア供給流路
Ｌ２ 操作用エア供給流路
Ｌ３ 操作用エア切換流路
Ｌ４ 高圧水供給流路
Ｌ５ エア排出切換流路
Ｌ６ ドレン流路
Ｐ 高圧ポンプ
Ａ エア供給源
Ａ１ 駆動用エア
Ａ２ 操作用エア
Ａ３ 操作用エア切換用エア
Ａ４ 排気用エア
Ｑ 高圧水

Claims (8)

1. 高圧ポンプから供給される高圧水を噴射するノズルユニットと、
   前記ノズルユニットを駆動させるための駆動用エアを供給する駆動用エア供給流路と、
   前記高圧水を前記ノズルユニットから噴射するための操作用エアを供給する操作用エア供給流路と、
   前記操作用エアの供給と停止を切り換えるための操作用エア切換用エアとしての前記駆動用エアを排出する排気孔と、を有する、噴射切換装置。
2. 前記駆動用エアの供給と停止を切り換える駆動用エア切換バルブを有する、請求項１記載の噴射切換装置。
3. 前記操作用エアの供給と停止を切り換える操作用エア切換バルブを有する、請求項１または２に記載の噴射切換装置。
4. 前記高圧水の供給と停止を切り換える高圧水切換バルブを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の噴射切換装置。
5. 前記駆動用エアを排出するエア排出切換流路を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の噴射切換装置。
6. 前記駆動用エアの供給と排出を切り換えるエア排出切換バルブを有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の噴射切換装置。
7. 前記排気孔は、
   前記ノズルユニットに配置され、前記駆動用エアを排気する排気孔と、
   前記ノズルユニットとは離れた位置に配置され、前記駆動用エアを排気する中間排気孔と、を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の噴射切換装置。
8. 前記ノズルユニットは、
   前記ノズルユニットを駆動させる駆動スイッチと、
   前記駆動用エアを排気させる排気スイッチと、を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の噴射切換装置。

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