JP6558806B2 - 洗車機及び洗車方法 - Google Patents

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Description

本発明は、噴射ノズルを備えた洗車機及び洗車方法に関する。
従来の洗車機は特許文献1に開示されている。この洗車機は被洗浄車両に対して前後方向に移動させる洗車機本体を備えている。洗車機本体は左右の対向する2つのスタンド部と、スタンド部の上端を連結する天井部とを有して被洗浄車両を跨いで門型に形成される。
両スタンド部には噴射ノズルを備えた洗浄装置が設けられている。洗浄装置には水道管や圧縮機が接続され、これにより、噴射ノズルから高圧の洗浄水が噴射可能に形成されている。
また、洗車機本体には乾燥装置が設けられている。乾燥装置は被洗浄車両の表面に送風する。
上記構成の洗車機において、被洗浄車両が所定位置に停車すると、洗浄装置により被洗浄車両の表面に高圧の洗浄水が噴射される。洗浄装置による洗浄に続き、乾燥装置により空気を被洗浄車両に送風して被洗浄車両を乾燥させる。
特開2002−59816号公報 特開2011−207270号公報
しかし、上記の洗車機は高圧の洗浄水を噴射するため、高圧のポンプを必要として洗車機の製造コストが大きくなる。
本発明は、製造コストを低減して洗浄力を向上できる洗車機及び洗車方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の洗車機は、一端に圧縮空気が流入する第1流入口を開口して他端に第1噴射口を開口するとともに喉部を有した縮小拡大管から成る第1噴射ノズルを備え、前記喉部に給水して前記第1流入口から圧縮空気を供給することにより微細氷を生成し、前記第1噴射口から微細氷を噴射して被洗浄車両を洗浄することを特徴とする。
また、本発明は上記構成の洗車機において、前記第1噴射ノズルが、下流側に向かって流路面積を漸次縮小した縮小管部と、前記縮小管部の下流に連続して流路面積を略一定に形成される前記喉部と、前記喉部の下流に連続して下流側に向かって流路面積を漸次拡大した拡大管部とを有し、前記拡大管部の内壁上に水滴を滞留させて凍結し、前記内壁上に堆積した氷を気流により剥離して前記第1噴射口から噴射することを特徴とする。
また、本発明は上記構成の洗車機において、前記拡大管部の内壁の軸方向に対する傾斜角度を1.5°〜6°にしたことを特徴とする。
また、本発明は上記構成の洗車機において、前記喉部の軸方向の長さを5〜15mmにしたことを特徴とする。
また、本発明は上記構成の洗車機において、前記喉部の周壁に設けた開口部を介して気流に対して略垂直方向に給水することを特徴とする。
また、本発明は上記構成の洗車機において、前記第1噴射ノズルを内装して前記第1噴射口に対向する第2噴射口と送風装置に接続される第2流入口とを設けた第2噴射ノズルを備え、前記第2噴射ノズルが第1噴射口の下流で内面を円錐面に形成して流路を絞る加速部と、前記加速部の下流に配して前記第2噴射口を開口する円筒状の分散部とを有することを特徴とする。
また、本発明は上記構成の洗車機において、前記加速部が前記分散部よりも軸方向に長いことを特徴とする。
また本発明の洗車方法は、一端に圧縮空気が流入する第1流入口を開口して他端に第1噴射口を開口するとともに喉部を有した縮小拡大管から成る第1噴射ノズルを備え、前記喉部に給水して前記第1流入口から圧縮空気を供給することにより微細氷を生成し、前記第1噴射口から微細氷を噴射して被洗浄車両を洗浄することを特徴とする。
また、本発明は上記構成の洗車方法において、前記第1噴射ノズルが、下流側に向かって流路面積を漸次縮小した縮小管部と、前記縮小管部の下流に連続して流路面積を略一定に形成される前記喉部と、前記喉部の下流に連続して下流側に向かって流路面積を漸次拡大した拡大管部とを有し、前記拡大管部の内壁上に水滴を滞留させて凍結し、前記内壁上に堆積した氷を気流により剥離して前記第1噴射口から噴射することを特徴とする。
本発明によると、喉部を有した縮小拡大管から成る第1噴射ノズルを備え、喉部に給水して一端の第1流入口から圧縮空気を供給することにより氷粒子を生成する。そして、第1噴射口から氷粒子を噴射して被洗浄車両を洗浄する。これにより、製造コストを低減するとともに、微細な氷粒子を容易に生成することができ、氷粒子によって被洗浄車両に対する洗浄力を向上することができる。
本発明の一実施形態の洗車機を示す側面図 本発明の一実施形態の洗車機を示す正面図 本発明の一実施形態の洗車機の洗浄装置を示す概略構成図 本発明の一実施形態の洗車機の噴射ノズルを示す側面断面図 本発明の一実施形態の洗車機の噴射ノズルの使用状態を示す側面断面図
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1、図2は本発明の一実施形態の洗車機を示す側面図及び正面図である。洗車機WAは自動車から成る被洗浄車両CAを洗浄し、洗車機本体1、レール2及びリモートパネル7Aを備えている。洗車機本体1は左右の対向する2つのスタンド部90と、スタンド部90の上端を連結する天井部91とを有した門型に形成される。
レール2は地面G上に左右一対設けられ、スタンド部90の底面に設けた車輪3がレール2上に配される。これにより、洗車機本体1はレール2上に立設し、走行モータ(不図示)の駆動によりレール2上を走行して被洗浄車両CAに対して前後に相対移動する。
リモートパネル7Aは洗車機本体1の進入経路S上に配される。被洗浄車両CAはリモートパネル7Aの面前で停車し、ユーザは被洗浄車両CA内からリモートパネル7Aの操作によって洗車条件の設定を行う。
リモートパネル7Aに設けたボタンにより、フロントガードあり、フェンダーポールあり、サイドミラーあり、リヤワイパあり、ルーフキャリアあり等の装備品の有無の洗車条件を設定することができる。
洗車機本体1の一方のスタンド部90の前面には操作パネル7が配される。操作パネル7は洗車条件を設定するリモートパネル7Aと同様の操作ボタン(不図示)を備えている。
洗車機本体1の両側のスタンド部90の前部(入口側)には形状センサ8、9が設けられている。形状センサ8、9は光電センサや超音波センサ等から成り、洗車機本体1に進入する被洗浄車両CAの外面形状を検知する。これにより、洗車機本体1の走行範囲が決められる。
洗車機本体1には被洗浄車両CAを洗浄する洗浄装置40及び被洗浄車両CAを乾燥させる乾燥装置25が設けられる。乾燥装置25は気流を発生するブロア20(送風装置)を備え、ブロア20にはサイド送風ノズル22及びトップ送風ノズル21が接続される。サイド送風ノズル22はスタンド部90の後端部にそれぞれ設けられ、被洗浄車両CAの側面に向けて送風する。トップ送風ノズル21は天井部91の後部に設けられ、被洗浄車両CAの上面に向けて送風する。なお、ブロア20は送風ファンでもよい。
洗浄装置40は各スタンド部90に上下方向に延びて設けられるサイド洗浄部12と、天井部91に左右方向に延びて設けられるトップ洗浄部11とを有する。詳細を後述するように、サイド洗浄部12及びトップ洗浄部11は微細な氷粒子W1(図3参照)を噴射して被洗浄車両CAを洗浄する。
サイド洗浄部12はスタンド部90に設けられた案内部(不図示)により左右方向に案内される。これにより、サイド洗浄部12が被洗浄車両CAに対して近接可能に設けられる。トップ洗浄部11は天井部91に設けられた案内部(不図示)により上下方向に案内される。これにより、トップ洗浄部11が被洗浄車両CAに対して近接可能に設けられる。
図3は洗浄装置40の概略構成図を示している。洗浄装置40は複数の噴射ノズル55(第2噴射ノズル)を備えている。同図は一の噴射ノズル55に対する接続状態を示しているが、他の噴射ノズル55に対しても同様に接続される。噴射ノズル55は前端(下流端)に噴射口56(第2噴射口)を開口し、後端(上流端)に流入口57a(第2流入口)を開口している。
流入口57aにはサイド洗浄部12及びトップ洗浄部11(図2参照)に接続されたダクトホース38を介してブロア20(図2参照)が接続される。このため、ブロア20から送出される空気は流入口57aを介して噴射ノズル55に流入する。尚、ブロア20からサイド送風ノズル22及びトップ送風ノズル21に接続される経路と、サイド洗浄部12及びトップ洗浄部11に接続される経路とを切り替え可能になっている。
噴射ノズル55は噴射ノズル45(第1噴射ノズル)を内装する円筒状の内装部57を有している。内装部57の下流側には内面を円錐面に形成した加速部58が設けられる。加速部58は噴射ノズル45の噴射口46(第1噴射口)の下流で流路を絞り、流入口57aから流入する気流を加速する。加速部58の長さ及び流路径を適切に形成し、噴射ノズル45の噴射口46から噴射された氷粒子W1を所望の流速に加速して噴射口56から噴射することができる。
加速部58の下流側には円筒状の分散部60が設けられる。噴射口56は噴射口46に対向して分散部60の先端に開口する。内装部57、加速部58及び分散部60の軸線Sは一直線上に配され、軸線S上に噴射口46、56が配される。
噴射口56から噴射される氷粒子W1の噴射角度αは分散部60の軸線S方向の長さによって変化する。即ち、分散部60が短くなると噴射角度αが狭く、分散部60が長くなると噴射角度αが大きくなる。このため、分散部60の長さを適切に形成し、氷粒子W1を所望の噴射角度αで噴射口56から噴射することができる。これにより、噴射口56の前方における単位体積当たりの氷粒子W1の数量を所望の量に形成することができる。
本実施形態では加速部58の軸方向の長さL4を91mmに形成し、分散部60の軸方向の長さL5を37mmに形成している。これにより、加速部58が分散部60よりも軸方向に長く形成される。また、噴射口56の口径D5を15mmに形成し、内装部57の内径D4を36mmに形成している。
図4は噴射ノズル45の側面断面図を示している。噴射ノズル45は縮小拡大管からなり、下流に向って筒部64、縮小管部61、喉部62、拡大管部63、筒部65を有している。筒部64は上流端に流入口64a(第1流入口)を開口し、流路面積が略一定の円筒状に形成される。本実施形態では筒部64の内径D1が6.35mmに形成されている。流入口64aは配管41bを介してコンプレッサ43に接続されている。
縮小管部61は筒部64の下流に連続して配され、下流側に向かって流路面積を漸次縮小する。本実施形態では縮小管部61の軸方向の長さL1が13mmに形成されている。
喉部62は縮小管部61の下流に連続して配され、流路面積が略一定の円筒状に形成される。本実施形態では喉部62の内径D2が2.7mmに形成され、軸方向の長さL2が10mmに形成されている。喉部62の周壁には開口部62bが開口する。開口部62bには配管41aにより水タンク47が接続される。配管41a上にはポンプ(不図示)が設けられる。水タンク47には洗浄用の氷を生成する市水が貯溜される。噴射ノズル45内には開口部62bを介して噴射ノズル45の軸方向に略垂直な方向に給水される。
拡大管部63は喉部62の下流に連続して配され、下流側に向かって流路面積を漸次拡大する。筒部65は拡大管部63の下流に連続して配され、流路面積が略一定の円筒状に形成される。筒部65の下流端には噴射口46が開口する。本実施形態では拡大管部63の軸方向の長さL3が34.82mmに形成される。また、拡大管部63の内壁63aの軸方向に対する傾斜角度βを3°に形成している。これにより、筒部65の内径D3は6.35mmに形成される。
コンプレッサ43の駆動により噴射ノズル45には配管41bを介して所定流量の圧縮空気(例えば、350L/min)が供給される。また、ポンプの駆動により噴射ノズル45には配管41aを介して所定流量の水(例えば、1cm3/min)が気流に略垂直方向に供給される。このため、高圧のポンプを必要とせず、低圧のポンプにより給水して氷粒子W1を作成することができる。
縮小管部61に流入した気流は流路面積が漸次縮小されるため加速され、喉部62内を音速または超音速で流通する。開口部62bから供給された水は高速の気流によって分散され、微細な水滴になる。音速または超音速の気流は拡大管部63に流入すると、更に加速して超音速で流通する。この時、気流が膨張して拡大管部63内の圧力及び温度が低下し、水滴が冷却されて過冷却の水滴及び微細な氷粒子W1が生成される。
また、拡大管部63の内壁63aの傾斜角度βは、喉部62を気流が音速以上で流通した際に内壁63a上に水滴が付着して滞留する角度(本実施形態では3゜)に形成される。内壁63a上に付着した水滴は滞留によって冷却時間が長くなるため、水滴を十分凍結させて氷粒子W1の生成量を増加させることができる。
傾斜角度βが大きすぎると、気流が内壁63aから乖離して気流に含まれる水滴を内壁63a上に付着させることが困難になる。一方で、傾斜角度βが小さすぎると、内壁63aに付着した水滴が気流によって下流に流されるため、水滴を滞留させることが困難になる。このため、傾斜角度βは1.5°〜6°に形成される。
内壁63a上で凍結して堆積した氷W2は気流により剥離し、噴射口46から氷粒子W1及び過冷却の水滴が噴射される。これにより、氷粒子W1の噴射量を増加させることができるとともに、内壁63a上に氷W2が堆積するため氷粒子W1の粒径を大きくすることができる。尚、気流は拡大管部63の下流端で音速以下に急激に減速する。
また、喉部62の長さL2が長いと、喉部62の気流の粘着抵抗が大きくなるため、気流が加速しにくくなり所望の流速が得られない。また、喉部62の長さL2が短いと、気流の粘着抵抗が小さいため加速されやすい。このため、内径の小さい拡大管部63の上流端に氷W2が蓄積され、拡大管部63が氷W2によって閉塞される可能性がある。このため、喉部62の長さL2を5〜15mmに形成するとより望ましい。
図5は本実施形態の拡大管部63内を観察した側面断面図を示している。図の左端が拡大管部63の上流端から約5mmの位置にあり、右端が拡大管部63の上流端から約30mmの位置である。同図によると、内壁63a上に氷W2が堆積した状態が観察される。
また、噴射ノズル45から噴射された氷粒子W1はブロア20の駆動によって前方の噴射口56に導かれる。この時、加速部58が内面を円錐面に形成して流路を絞っているので、噴射口46から噴射された氷粒子W1が減速していても加速部58内で氷粒子W1が再度加速される。加速部58により加速された氷粒子W1は分散部60を流通し、矢印E(図3参照)に示すように噴射口56から所望の分散密度で噴射される。
上記構成の洗車機WAにおいて、ユーザが運転して被洗浄車両CAをリモートパネル7Aの面前で停車させ、被洗浄車両CAの洗車条件の設定を被洗浄車両CA内から行う。洗車条件が設定されると洗車機本体1が前後方向に移動し、コンプレッサ43及びブロア20を駆動して洗浄装置40による洗浄が開始される。この時、形状センサ8、9の検知結果に基づいて、噴射ノズル55の噴射口56が被洗浄車両CAから所定距離(例えば、300mm)離間した位置を保持する。
洗浄装置40による洗浄が開始されると、噴射ノズル55の噴射口56から被洗浄車両CAに向けて氷粒子W1及び過冷却の水滴が噴射される。この時、過冷却の水滴は衝突時の衝撃により氷粒子に相変化し、氷粒子W1の一部は融解する。これにより、氷粒子W1と水とが混合したシャーベット状の洗浄材によって被洗浄車両CAが洗浄される。
洗浄装置40による洗浄が終了すると、乾燥装置25による乾燥工程が行われる。乾燥工程ではブロア20を駆動してトップ送風ノズル21及びサイド送風ノズル22から空気が送出され、被洗浄車両CAの乾燥が行われる。
本実施形態によると、喉部62を有した縮小拡大管から成る噴射ノズル45を備え、喉部62に給水して一端の流入口64aから圧縮空気を供給することにより氷粒子W1を生成する。そして、噴射口46から氷粒子W1を噴射して被洗浄車両CAを洗浄する。これにより、高圧のポンプを必要とせず、製造コストを低減するとともに、微細な氷粒子W1を容易に生成することができ、氷粒子W1によって被洗浄車両CAに対する洗浄力を向上することができる。
また、噴射ノズル45が縮小管部61と拡大管部63との間に流路面積が略一定の喉部62を有する。そして、拡大管部63の内壁63a上に水滴を滞留させて凍結し、内壁63a上に堆積した氷W2を気流により剥離して噴射する。このため、滞留によって水滴の冷却時間が長くなり、氷粒子W1の生成量を増加させることができる。また、拡大管部63の内壁63a上に氷W2が堆積するため、氷粒子W1の粒径を大きくすることができる。これにより、氷粒子W1の噴射量が増加するとともに噴射後の氷粒子W1の融解による減少が抑制される。従って、被洗浄車両CAに到達する氷粒子W1の量を増加させることができ、被洗浄車両CAに対する洗浄力を向上することができる。
また、拡大管部63の内壁63aの軸方向に対する傾斜角度βを1.5°〜6°にしたので、拡大管部63の内壁63a上に水滴を確実に滞留させることができる。
また、喉部62の軸方向の長さを5〜15mmにしたので、拡大管部63の内壁63a上に水滴をより確実に滞留させて氷W2を生成することができる。
また、喉部62の周壁に設けた開口部62bを介して気流に対して略垂直方向に給水したので、給水直後の水滴の気流方向の速度が小さくなる。従って、拡大管部63の内壁63a上に水滴をより確実に滞留させることができる。
また、噴射ノズル55(第2噴射ノズル)が噴射口46(第1噴射口)を有した噴射ノズル45(第1噴射ノズル)を内装して一端にブロア20(送風装置)が接続される。また、噴射ノズル55が噴射口46の下流に配した内面が円錐面の加速部58と加速部58の下流に配して噴射口56(第2噴射口)を開口する円筒状の分散部60とを有する。
このため、噴射口46から噴射された所望の粒径の氷粒子W1がブロア20から低圧気流を供給して加速部58で加速される。また、分散部60により所定の噴射角度αで氷粒子W1噴射口56から噴射される。これにより、洗浄面に所望の粒径の高速の氷粒子W1が所望の面圧や流量で衝突する。従って、被洗浄車両CAに対する洗浄力を向上することができる。また、高圧の圧縮空気が所望の粒径及び流量の氷粒子W1を得るために用いられ、低圧のブロア20及び加速部58によって高速の氷粒子W1が噴射される。このため、高圧の圧縮空気を大量に必要としないため洗浄コストを削減することができる。
また、加速部58が分散部60よりも軸方向に長いため、単位体積当たりの氷粒子W1の数量を所望の量に形成することができる。
本実施形態において、トップ洗浄部11及びサイド洗浄部12に回転ブラシを設けてもよい。これにより、被洗浄車両CAの側面や上面の洗浄力をより向上することができる。また、喉部62の周壁上の開口部62bから水を供給しているが、他の部分から喉部62内に進入するノズルにより水を供給してもよい。
尚、気流には空気の流れだけの構成だけでなく、空気と液体との混合の気液混合流や、空気と氷等の固体と液体との気固液混合流の構成であってもよい。
尚、上記の通り、洗車機WAや洗車方法に利用されるがこれに限られない。噴射ノズル44、45を有した電車や航空機等用の洗浄装置に用いてもよい。
本発明によると、噴射ノズルを有する洗車機及び洗車方法に利用することができる。
1 洗車機本体
2 レール
3 車輪
4 トップ洗浄部
5 サイド洗浄部
7 操作パネル
11 トップ洗浄部
12 サイド洗浄部
20 ブロア(送風装置)
21 トップ送風ノズル
22 サイド送風ノズル
25 乾燥装置
38 ダクトホース
40 洗浄装置
41a、41b 配管
43 コンプレッサ
45 噴射ノズル(第1噴射ノズル)
46 噴射口(第1噴射口)
47 水タンク
48 エアタンク
49 冷却部
55 噴射ノズル(第2噴射ノズル)
56 噴射口(第2噴射口)
57 内装部
57a 流入口(第2流入口)
58 加速部
60 分散部
61 縮小管部
62 喉部
62a 内壁
62b 開口部
63 拡大管部
63a 内壁
64 筒部
64a 流入口(第1流入口)
65 筒部
90 スタンド部
91 天井部
E 噴射方向
S 軸線
CA 被洗浄車両
W1 氷粒子
W2 氷
WA 洗車機

Claims (7)

  1. 一端に圧縮空気が流入する第1流入口を開口して他端に第1噴射口を開口するとともに喉部を有した縮小拡大管から成る第1噴射ノズルと
    前記第1噴射ノズルを内装して前記第1噴射口に対向する第2噴射口と送風装置に接続される第2流入口とを設けた第2噴射ノズルと、を備え、
    前記第2噴射ノズルが、第1噴射口の下流で内面を円錐面に形成して流路を絞る加速部と、前記加速部の下流に配して前記第2噴射口を開口する円筒状の分散部とを有するとともに、前記加速部が前記分散部よりも軸方向に長く、
    前記喉部に給水して前記第1流入口から圧縮空気を供給することにより微細氷を生成し、前記第1噴射口から微細氷を噴射して被洗浄車両を洗浄することを特徴とする洗車機。
  2. 前記第1噴射ノズルが、下流側に向かって流路面積を漸次縮小した縮小管部と、前記縮小管部の下流に連続して流路面積を略一定に形成される前記喉部と、前記喉部の下流に連続して下流側に向かって流路面積を漸次拡大した拡大管部とを有し、前記拡大管部の内壁上に水滴を滞留させて凍結し、前記内壁上に堆積した氷を気流により剥離して前記第1噴射口から噴射することを特徴とする請求項1に記載の洗車機。
  3. 前記拡大管部の内壁の軸方向に対する傾斜角度を1.5°〜6°にしたことを特徴とする請求項2に記載の洗車機。
  4. 前記喉部の軸方向の長さを5〜15mmにしたことを特徴とする請求項3に記載の洗車
    機。
  5. 前記喉部の周壁に設けた開口部を介して気流に対して略垂直方向に給水す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洗車機。
  6. 一端に圧縮空気が流入する第1流入口を開口して他端に第1噴射口を開口するとともに喉部を有した縮小拡大管から成る第1噴射ノズルと
    前記第1噴射ノズルを内装して前記第1噴射口に対向する第2噴射口と送風装置に接続される第2流入口とを設けた第2噴射ノズルと、を備え、
    前記第2噴射ノズルが、第1噴射口の下流で内面を円錐面に形成して流路を絞る加速部と、前記加速部の下流に配して前記第2噴射口を開口する円筒状の分散部とを有するとともに、前記加速部が前記分散部よりも軸方向に長く、
    前記喉部に給水して前記第1流入口から圧縮空気を供給することにより微細氷を生成し、前記第1噴射口から微細氷を噴射して被洗浄車両を洗浄することを特徴とする洗車方法。
  7. 前記第1噴射ノズルが、下流側に向かって流路面積を漸次縮小した縮小管部と、前記縮小管部の下流に連続して流路面積を略一定に形成される前記喉部と、前記喉部の下流に連続して下流側に向かって流路面積を漸次拡大した拡大管部とを有し、前記拡大管部の内壁上に水滴を滞留させて凍結し、前記内壁上に堆積した氷を気流により剥離して前記第1噴射口から噴射することを特徴とする請求項に記載の洗車方法。
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