JP6469151B2 - 伸縮式散布杆 - Google Patents

Description

この発明は、薬液や水などの散布に利用する伸縮式散布杆、詳しくは、外パイプと内パイプを組み合わせた操作杆で噴管を支持し、前記操作杆を伸縮させて全体の長さを変化させるものであって、この操作杆の耐久性向上を図った散布杆に関する。

伸縮式散布杆の従来技術として、例えば、下記特許文献１に示されるものが知られている。また、本出願人が開発している伸長時長さが３．６ｍにも及ぶような長尺の伸縮式散布杆もある。

特許文献１に記載された散布杆（液体散布ノズル）は、第１噴管、第２噴管、グリップを取り付けたガイド管、ロック管の４者で操作杆を構成し、第２噴管とロック管を、第１噴管とガイド管との間から出没させることでその操作杆を伸縮可能にしている。

そして、その操作杆の先端に管継手を介して噴霧ヘッドを取り付け、前記管継手のソケットに対するねじ込み量を変化させることでバルブの切り替えを行なって噴霧ヘッドからの液体の噴射パターンを変化させるようにしている。

また、本出願人が開発している長尺の伸縮式散布杆は、丸パイプの外パイプと、その外パイプに出没自在に挿入した丸パイプの内パイプとで操作杆を構成し、前記内パイプの先端に噴管を連結している。

噴管は、噴霧ノズルを散布用の液体を導入する導管の外周に適当な間隔をあけて複数個取り付けており、各噴霧ノズルから液体を噴射するものになっている。その噴管は、噴霧ノズル数＝８個、ノズル配列ピッチ＝３３０ｍｍで全長が２．３ｍになるようなものもある。

下記特許文献２には、噴霧杆の補強具が開示されている。その補強具は、噴霧ノズル管（噴管）と、その噴霧ノズル管を先端に繋いで支持する把手管にそれぞれ嵌着部材を取り付け、その嵌着部材の一方に噴霧杆と平行に配置する補強ロッドの一端を固定し、嵌着部材の他方に前記補強ロッドの他端側を摺動自在に挿通させたものである。

特開２０１５−１４７１６４号公報 実開平１−１３７７５８号公報

特許文献１の伸縮式散布杆は、伸長時長さがせいぜい１．２ｍ程度である。また、ロック管と第２噴管、第１噴管とガイド管はそれぞれ一体化されて２重構造の管を構成している。

従って、散布杆の剛性は、操作杆を最大に伸長させた状態でもある程度確保され、先端側の重みでその散布杆が撓むことはない。噴霧ヘッドからの液体の噴出も杆の長手方向に向けてなされるようにしており、噴射圧が原因となって散布杆が撓むことも無い。

これに対し、外パイプとその外パイプに出没自在に挿入された内パイプとで操作杆を構成して内パイプの先端に噴管を連結した伸縮式散布杆は、外パイプと内パイプがどちらも一重の丸パイプである。

しかも、その外パイプと内パイプは、長尺の伸縮式散布杆では、軽量化のためにアルミニウム製のパイプ（以下ではアルミパイプと言う）が用いられる。

これに加えて、最大に伸長させた散布杆の全長が長く、さらに、先頭の噴管は、噴霧ノズルを複数個備え、長さも２．３ｍにも及ぶようなものがあるため、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）製の軽量パイプを使用しても重量がある程度大きい。

このために、操作杆を最大に伸長させた状態、かつ、散布を停止している状態では、噴管が垂れ下がる方向に操作杆が撓む（曲がる）。

また、下に向けたノズルからの噴射を開始すると、噴射圧の反動（反力）で噴管が持ち上がって真直に近い状態になったり、上向きに反ったりする。

このように、操作杆が散布の開始、停止の繰り返しに伴って曲げ伸ばしされることから、その操作杆がダメージを受け、それが散布杆の耐久性を低下させる原因となる。

また、前記外パイプと内パイプの内部に散布液を通して噴管に流す構造では、内圧（供給される散布液の圧力）が、内パイプを外パイプから押し出す方向に作用することから、内パイプを伸び出し終点に引き留める部位、部材が圧力を受けて損傷し易くなる。

なお、散布の開始、停止の繰り返しによって操作杆が最もダメージを受け易い箇所は、内パイプの先端付近である。

そこで、内パイプと噴管の接続部を、前掲の特許文献２に示されるような補強ロッドを縦添えして補強することが考えられているが、補強ロッドは、散布杆を伸縮式にする目的が損なわれないもの、かつ、大きな重量増を招かないものでなければならないので、この方法で補強できる範囲は限られている。

また、前記外パイプと内パイプを肉厚の厚いものや比重の大きい鉄製パイプやステンレス鋼製パイプに置き換えることは、散布杆の重量制限があって自由にできることではない。重すぎる操作杆は、操作し辛く、実用性が損なわれる。

この発明は、上記の現状技術に鑑みてなされたものであって、操作杆がアルミニウム等で構成されていても、その操作杆の荷重による撓みが小さく抑えられるようにして散布杆の耐久性を向上させることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、外パイプと内パイプを、前記外パイプに対して内パイプが出没自在となるように組み合わせた操作杆と、前記内パイプの先端に延長状態に連結された噴管とを備える伸縮式散布杆を、以下の構成を有するものにする。
即ち、前記操作杆の外パイプと内パイプが、外周面が正多角形をなす角パイプで構成され、その外パイプと内パイプが相対回転可能に組み合わされ、さらに、前記噴管に対する散布液の供給が、操作杆の伸縮を妨げない長さを持ったホースを介して行われたものにする。
そしてさらに、前記ホースの一端が、前記内パイプの先端近くから前記内パイプの内部に引き込まれて内パイプの先端において前記噴管の後部に接続され、前記ホースの他端に、散布液の供給・停止を切り替える開閉弁が接続され、その開閉弁が前記操作杆の後端付近に設けられているものにする。

前記外パイプと内パイプは、軽量なアルミパイプや炭素繊維などで補強された繊維強化プラスチック製のパイプが好ましい。また、かかる伸縮式散布杆は、前記外パイプとして、内パイプをほぼ適合して受け入れ可能な大きさの真円断面の穴を有するパイプを用いると好ましい。

前記内パイプも、真円断面の穴を有するパイプが好ましい。また、前記外パイプと内パイプは、外周面が同一角数の正五角形、正六角形をなすパイプが好ましい。外周面が６以上の角数のパイプであってもよいが、外周面の角数が多くなるほど真円に近づいて角パイプを用いる効果が薄れるので、正八角形ぐらいを角数の上限にするのがよい。

このほか、前記開閉弁は、操作杆を掴んだ手で操作できる握り締め式のレバーを有し、そのレバーの握り締めと、握り締めの解除によって弁部の開閉がなされるレバー式開閉弁が好ましい。

この発明の伸縮式散布杆は、操作杆の外パイプと内パイプを、外周面が正多角形をなす角パイプで構成したので、操作杆が実用面で有利な軽量のアルミパイプや繊維強化プラスチック製のパイプで構成されていても、荷重による操作杆の撓みが小さく抑えられる。

また、噴管に対する散布液の供給を、ホースを介して行ったことで、操作杆を構成する外パイプと内パイプの内部に散布液を通す必要がなく、内パイプを伸び出し終点に引き留める部位、部材に無用の圧力が加わることがなくなってその部位、部材の液圧に起因した損傷の問題も解消され、これ等により、散布杆の耐久性が向上する。

さらに、操作杆の外パイプと内パイプを相対回転可能となしたことで、操作杆を縮めたときのホースの垂れ下がりを防止することができ、操作杆を縮めた散布杆の取り扱い性の悪化が起こらない。

前記ホースは、前記操作杆の伸縮を妨げない長さを有しており、操作杆の伸縮量に相当する長さ部分（この発明ではこれを余長部と言う）が内パイプの外部に配置される。その余長部は、何もしないと内パイプから垂れ下がって長さを縮めた散布杆の取り扱いを困難にする。

この発明の伸縮式散布杆には、その問題の解消策も盛り込まれている。操作杆の長さを縮めた状態で外パイプと内パイプを相対回転させると、ホースの余長部が操作杆の周囲に輪をなすように巻かれ、これにより、余長部の垂れ下がりがなくなって、長さを縮めた伸縮式散布杆の取り扱いが支障なく行えるようになる。

この発明の伸縮式散布杆の一例を示す斜視図である。 図１の伸縮式散布杆の側面図である。 図１の伸縮式散布杆の要部を示す側面図である。 図３の一部（開閉弁設置部）を示す部分破断拡大断面図である。 図３の他の一部（外パイプの先端側）を示す部分破断拡大断面図である。 図３のさらに他の一部（内パイプの先端側）を示す部分破断拡大断面図である。 操作杆を構成する外パイプと内パイプの、図５のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。 散布杆の一部を操作杆を伸長させた状態にして示す側面図である。 散布杆の一部を操作杆を縮めた状態にして示す側面図である。 形状の異なるパイプの強度比較試験での強度測定方法を示す図である。

以下、この発明の伸縮式散布杆の実施の形態を、添付図面の図１〜図９に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、例示の伸縮式散布杆１は、操作杆２、噴管３、ホース４及び開閉弁５を備えたものになっている。操作杆２は、外パイプ２ｏと内パイプ２ｉを組み合わせた伸縮式の杆である。

その操作杆２を構成する外パイプ２ｏと内パイプ２ｉは、両者とも、断面が正多角形（図のそれは正六角形。図７参照）の外周面を有する角パイプである。その角パイプは、真円断面の穴を有する。

この穴の断面が真円、外周面が正六角形の角パイプで構成された外パイプ２ｏと内パイプ２ｉは、図３、図５、図７に示すように、外パイプ２ｏに対して内パイプ２ｉが出没自在となるように組み合わされ、なおかつ、相対回転が許容されるように組み合わされている。

図５に示すように、外パイプ２ｏの先端には、キャップ６が装着され、また、内パイプ２ｉの後端には、外パイプ２ｏの穴に摺動隙間を持って案内されるスライドガイド７が装着されている。

キャップ６は、内パイプ２ｉの外周の各コーナに接する外接円よりも大径の円形孔６ａ（図５参照）を有しており、その円形孔６ａに内パイプ２ｉが回転可能に通されている。

キャップ６は、外パイプ２ｏの先端に定位置回転可能、軸方移動不可に取り付ければ、円形孔６ａに代えて、内パイプ２ｉが摺動隙間を持って通される内パイプ外周面と相似形の角孔を設けたものを使用することができる。

スライドガイド７は、２分割されており、各分割部材７ａ，７ａが内パイプ２ｉの後端部に径方向スライド可能に装着され、その分割部材７ａ，７ａが、両者の間に配置されたスプリング７ｂにより離反方向に付勢されて外パイプ２ｏの穴の内面に押し当てられている。

図５の８は、クッションゴム９を有するストッパである。そのストッパ８は周方向に２分割されて内パイプ２ｉの後端近くの外周に固定されており、そのストッパ８のクッションゴム９がキャップ６の端壁の内面に当接することで内パイプ２ｉが外パイプ２ｏから抜け止めされている。

図１〜図４及び図８、図９に示した符号１０は、操作杆２の後端近く（外パイプ２ｏの後端近く）に設けられたグリップである。作業者は、このグリップ１０を片方の手で、操作杆の長手途中を他方の手でそれぞれ掴んで伸縮式散布杆１を操作する。図１〜図３、図６、図８及び図９に示した符号１１は、内パイプ２ｉの先端近くの外周に装着されたホースカバーである。また、図１〜図３、図６、図８及び図９に示した符号１２は、内パイプ２ｉの先端に固定した管継手である。

噴管３は、図１、図２に示すように、散布液を導入する導管３ａと、その導管３ａに取り付けた複数の噴霧ノズル３ｂを備えた管であって、操作杆２を構成する内パイプ２ｉの先端に延長状態に接続されている。導管３ａは、炭素繊維などで補強された繊維強化プラスチック製のパイプで構成されたものが好ましく、噴霧ノズル３ｂも、殆どの構成要素がプラスチックで形成されたものが軽量化が図れて好ましい。

ホース４は、噴管３に対する散布液の供給を操作杆２の外部から行なうために設けられたものであって、操作杆２の伸縮を妨げない長さを有している。このホース４の一端は、図３及び図６に示すように、前記ホースカバー１１に設けた導入口から内パイプ２ｉの内部に引き込まれて管継手１２を介して導管３ａの後部に接続されている。

導管３ａの後部に対するホース４の接続は、内パイプ２ｉの先端に管継手１２を取り付ける前に、内パイプ２ｉの内部に引き込んだホース４の一端を内パイプ２ｉの先端から外部に引き出し、その状態でホース４の一端を管継手１２に接続し、その後に、管継手１２を内パイプ２ｉの先端に固定し、その管継手１２に導管３ａの後部を螺合させる方法で行われている。

開閉弁５は、散布液の供給・停止を切り替える弁である。この開閉弁５は、図１〜図４
及び図８、図９に示すように、操作杆２のグリップ１０の設置部に垂下状態にして取り付けられている。そして、この開閉弁５にホース４の他端が接続されている。

この開閉弁５は、図４に詳しく示したように、操作杆２を掴んだ手で操作できる握り締め式のレバー（先端側がハウジング５ａに軸支されたレバー）５ｂを有し、そのレバー５ｂの握り締めと、握り締めの解除によって弁部の開閉がなされる図示のレバー式の開閉弁が好ましい。

そのレバー式の開閉弁５は、レバー５ｂを握り締めるとそのレバー５ｂにより弁体５ｃが突き動かされ、弁座５ｄから離れて開弁する。また、レバー５ｂの握り締めを解除すると、弁体５ｃがスプリング５ｅの力で弁座５ｄに押し当てられて閉弁する。

５ｆは、レバー５ｂを握り締め位置に保持する係止爪、５ｇは、係止爪５ｆのハウジング５ａに対する係止状態を解除するロック解除カムである。

係止爪５ｆは、スプリング５ｈによってロック方向に付勢されており、レバー５ｂが握り締められたときにその係止爪５ｆがハウジング５ａに設けられた凹部５ｉに入り込んでレバー５ｂが握り締め位置に保持される。

ロック解除カム５ｇは、レバー５ｂに軸支されており、図４においてそのロック解除カム５ｇを反時計回りに回動させることで、係止爪５ｆを時計回りの方向に回動させて凹部５ｉから脱出させることができる。なお、係止爪５ｆとロック解除カム５ｇは、好ましいものであるが、必須の要素ではない。

図４に示すように、例示の開閉弁５は、ハウジング５ａの上部に端面視Ｔ字状のジョイント１３を有しており、そのジョイント１３がグリップ１０に設けたＴスロット１４に抜き差し自在に差し込まれてグリップ１０に対する開閉弁５の着脱が可能となっているが、
その開閉弁５は、ハウジング５ａがグリップ１０と一体に形成されたものであってもよい。その開閉弁５は、例示のものに限定されず、一般的なボールコック弁であっても構わない。

外パイプ２ｏと内パイプ２ｉは、どちらも軽量のアルミパイプや繊維強化プラスチック製のパイプが好ましい。また、断面が真円の穴を有する外パイプ２ｏは、内パイプ２ｉをほぼ適合して受け入れ可能な大きさの穴を有するものが、外パイプの無駄な大径化などが回避されて好ましい。

図１〜図３及び図８、図９の１５は、ホース４の長手途中を操作杆２に固定するホースクリップである。

次に、パイプの形状の違いによる強度差を調べるために比較試験を行なった。その比較試験の結果を以下に記す。

比較試験には、穴も外周面も真円の丸パイプ（試料１）と、穴も外周面も断面が正六角形のパイプ（試料２）と、穴は真円、外周面は断面正六角形のパイプ（試料３）の３種類を用いた。

各パイプはアルミパイプである。試料１のパイプは外径：φ２０ｍｍ、厚みｔ：０．８ｍｍである。また、試料２のパイプは、対辺寸法：２０ｍｍ、厚みｔ：１．０ｍｍであり、試料３のパイプは、対辺寸法：２０ｍｍ、内径：φ１８ｍｍである。

これ等の試料を、図１０に示すように、金属製の内径が約２３ｍｍ×外径約２５ｍｍの中空丸棒２０に差し込んで片持ち支持の状態に固定し、中空丸棒２０による固定部の端から９００ｍｍ離れた外周に圧子２１を上から押し当て、荷重印加点から５０ｍｍ離れた測定点Ａでの変位量が５０ｍｍに達したとき及び１００ｍｍに達したときの印加荷重を測定した。

圧子２１は、先端角αが９０°、先端Ｒが約１０ｍｍの鋼製治具である。試験装置は、万能材料試験機（インストロンジャパンカンパニリミテッド社製５５６９型、ロードセル：５ｋＮ）である。また、圧子押しつけ速度：１０ｍｍ／ｍｉｎである。各試料の測定は３個ずつ行なった。その３個の試料について得られた荷重の平均値を以下の表１にまとめる。

なお、この試験は、和歌山県工業技術センターにおいて行なわれたものである。この試験結果からわかるように、試料３は、試料１の丸パイプに比べて約１．７倍の強度を有する。

穴と外周が共に正六角形の試料２も、試料１に比べると強度が２０％程度高いが、これはパイプの肉厚の差も影響していると考えられるので、穴と外周が共に正多角形のパイプよりも穴が真円、外周が正多角形のパイプを用いたほうが、操作杆の撓みがより小さく抑えられることがわかる。

この発明の伸縮式散布杆１は、強度に優れる形状のパイプを用いて伸縮させる操作杆２を構成しているので、操作杆２が軽量のアルミパイプや繊維強化プラスチック製のパイプで構成されていても、荷重による操作杆２の撓みが小さく抑えられる。

また、供給される散布液を、ホース４に通して操作杆２の外部から噴管３に導入するので、内圧による操作杆２の損傷なども起こらず、これ等の効果により、散布杆全体の耐久性が向上する。

このほか、操作杆２を構成する外パイプ２ｏと内パイプ２ｉを相対回転可能に組み合わせているので、操作杆２を最短に縮めたときに問題となるホース４の余長部を外パイプ２ｏと内パイプ２ｉの相対回転により、図９に示すように、操作杆２の周囲に輪をなすように巻き取ることができる。その巻き取りができない操作杆であると、図９に鎖線で示すようにホース４の余長部が垂れ下がるが、この発明の散布杆によればその垂れ下がりを無くし得る。

これにより、長さを縮めた伸縮式散布杆１の取り扱いが支障なく行えるようになる。その伸縮式散布杆１の搬送などは、操作杆２から噴管３を外し、さらに、操作杆２の長さを縮め、ホース４を図９の実線で示すように巻回して行なうことができる。

１ 伸縮式散布杆
２ 操作杆
２ｏ 外パイプ
２ｉ 内パイプ
３ 噴管
４ ホース
５ 開閉弁
５ｂ レバー
５ｃ 弁体
５ｄ 弁座
５ｅ スプリング
５ｆ 係止爪
５ｇ ロック解除カム
５ｈ スプリング
５ｉ 凹部
６ キャップ
６ａ 円形孔
７ スライドガイド
７ａ 分割部材
７ｂ スプリング
８ ストッパ
９ クッションゴム
１０ グリップ
１１ ホースカバー
１２ 管継手
１３ ジョイント
１４ Ｔスロット
１５ ホースクリップ
２０ 中空丸棒
２１ 圧子
Ａ パイプ強度比較試験でのパイプ変位量の測定点

Claims (3)

1. 外パイプ（２ｏ）と内パイプ（２ｉ）を、前記外パイプ（２ｏ）に対して内パイプ（２ｉ）が出没自在となるように組み合わせた操作杆（２）と、前記内パイプ（２ｉ）の先端に延長状態に連結された噴管（３）とを備える伸縮式散布杆であって、
   前記操作杆の外パイプ（２ｏ）と内パイプ（２ｉ）が、外周面が正多角形をなす角パイプで構成されて相対回転可能に組み合わされ、さらに、前記噴管（３）に対する散布液の供給が、操作杆（２）の伸縮を妨げない長さを持ったホース（４）を介して行われ、前記ホース（４）の一端が、前記内パイプ（２ｉ）の先端近くから前記内パイプ（２ｉ）の内部に引き込まれて内パイプ（２ｉ）の先端において前記噴管（３）の後部に接続され、前記ホース（４）の他端に、散布液の供給・停止を切り替える開閉弁（５）が接続され、その開閉弁（５）が前記操作杆（２）の後端付近に設けられている伸縮式散布杆。
2. 前記外パイプ（２ｏ）と内パイプ（２ｉ）が、共に真円断面の穴を有し、外周面はコーナ数が５〜８の正多角形であるパイプで構成されている請求項１に記載の伸縮式散布杆。
3. 前記外パイプ（２ｏ）と内パイプ（２ｉ）が、アルミニウム製又は繊維強化プラスチック製のパイプで構成されている請求項１又は２に記載の伸縮式散布杆。

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