JP6982844B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械に関する。

特許文献１には、土木作業や建設作業、解体作業に使用される作業機械が開示されている。特許文献１の作業機械は、泡発生室及び泡貯蔵室を備え、作業アタッチメントの付け根に泡噴出ノズルを備えている。泡発生室は泡状物の原料となる原液を封入しており、そこに空気が流入することで、泡状物が発生し、泡噴出ノズルから泡状物が放出される構成となっている。このため、特許文献１の作業機械は、作業対象物に相応に接近した位置から泡状物を放出できるので、作業状況に左右されず必要とされる範囲に作業機械から作業対象物に泡状物を放出することが可能となっている。

特開２００９−２８７２９６号公報

しかしながら、特許文献１においては、泡状物の泡噴出ノズルからの放出距離は泡発生室で泡状物を生成するために流入した空気の勢いのみで規定される。つまり、特許文献１の構成では、泡状物を迅速に放出することが困難となるおそれがあった。同時に、特許文献１においては、泡状物は泡状物の原料となる原液を空気で攪拌することで生成される。つまり、特許文献１の構成では、均質な泡状物を安定して放出することが困難となるおそれもあった。

本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもので、均質な泡状物を迅速に必要とされる範囲に安定して放出可能な作業機械を提供することを可能とする。

本発明は、作業対象物に係合する作業アタッチメントと、該作業アタッチメントを揺動可能に支持するアーム体と、該作業対象物に泡状物を放出する泡状物発生機構と、を備える作業機械であって、前記泡状物発生機構が、前記泡状物の原料となる原液を貯留する原液タンクと、該原液タンクに連通し、前記原液を高圧水または高圧空気に混合させて泡生成流体を生成する混合器と、前記作業アタッチメントで支持され、前記泡生成流体が衝突通過することで前記泡状物を生成するメッシュ体を備える吐出ノズルと、前記混合器を介して該吐出ノズルから吐出可能な前記高圧水または高圧空気を圧送する圧送機構と、を備え、前記混合器が、前記圧送機構が前記高圧水を圧送するときに該高圧水に前記原液を混合させる第１混合部と、該第１混合部で得られた原液混合高圧水に更に空気を混合させる第２混合部と、を備えることで、前記課題を解決したものである。

即ち、本発明においては、泡状物を生成するために、原液を高圧水または高圧空気に混合する混合器と、混合器で生成された泡生成流体がメッシュ体に衝突通過することで泡状物を放出する吐出ノズルと、を設けている。つまり、泡状物を生成するのに、混合器と吐出ノズルとで機能を分担している。このため、混合器を泡状物の生成に適した泡生成流体を生成するように構成でき、メッシュ体を備える吐出ノズルで泡生成流体から均質な泡状物を生成するように構成できる。よって、混合器と吐出ノズルとの組み合わせにより、均質な泡状物を安定して放出することが可能である。同時に、本発明においては、圧送機構が、混合器を介して吐出ノズルから吐出可能な高圧水または高圧空気を圧送する。このため、泡状物を放出する距離や範囲が相応に調整可能となり、結果的に泡状物を必要とされる範囲に迅速に放出することが可能となる。

なお、前記作業アタッチメントが、前記作業対象物に係合する１以上の係合部材と、該１以上の係合部材を変位可能に支持するブラケットと、を備え、該ブラケットに前記吐出ノズルが取り付けられている場合には、例えば、アーム体に対するブラケットの姿勢の影響を受けずに、泡状物を放出することが可能となる。

なお、前記作業アタッチメントが、更に、前記ブラケットを回転可能に支持する回転機構を備える場合には、ブラケットに吐出ノズルが取り付けられている形態において、泡状物を適切に放出可能としながら、より作業対象物に適切に係合部材の角度位置を変更することが可能となる。

なお、前記メッシュ体が、前記作業アタッチメントから脱着可能とされている場合には、例えば、目詰まりしたメッシュ体の洗浄及び交換を迅速に行うことが可能となる。

なお、前記メッシュ体を支持する構造が、前記吐出ノズルの周囲からの熱の流入を遮断する断熱構造とされている場合には、作業アタッチメントによる作業により作業アタッチメントが高温となっても、メッシュ体を支持する構造はメッシュ体へ伝わる熱を遮断することができる。このため、メッシュ体の温度上昇により泡発生流体の温度を上昇させて表面張力の低下を引き起こして泡状物の生成を不安定にしてしまうことを防止することが可能となる。

なお、前記吐出ノズルが、前記作業アタッチメントの下部フレームの先端部の手前の外側表面に設けられた凹部の内側に完全に収納される、あるいは該作業アタッチメントに支持されるノズルカバーの内側に配置されている場合には、作業アタッチメントが作業対象物等に衝突しても、吐出ノズルにかかる外力を低減でき、吐出ノズルの変形や破損等を防止することが可能となる。

なお、前記混合器では、前記原液と前記高圧水または高圧空気との混合比率が調整可能とされている場合には、作業状況や作業環境、作業機械の状態などに対応して生成される泡状物の特徴（特に泡状物の寿命等）を調整することが可能となる。

なお、前記混合器が、前記圧送機構が前記高圧水を圧送するときに該高圧水に前記原液を混合させる第１混合部と、該第１混合部で得られた原液混合高圧水に更に空気を混合させる第２混合部と、を備えるので、第１混合部で高圧水に対する原液の正確な混合比率が安定して実現可能となる。そして、次にくる第２混合部で原液混合高圧水に空気を十分に含ませることが可能となる。つまり、このような混合器により、泡状物を生成するための、より均質な泡生成流体を生成することが可能となる。

なお、前記高圧水を、前記混合器を介さずに前記作業アタッチメントから前記作業対象物に吐出可能とする流路切替機構を備える場合には、原液を全く含まない高圧水を作業対象物に放出することが可能となる。つまり、作業状況に応じて、作業対象物に水と泡状物を同時あるいは個別に放出することが可能となる。

なお、前記混合器が、前記アーム体に取り付けられている場合には、混合器が作業アタッチメントに取り付けられている場合に比べ、混合器が作業途中に外力で損壊することを低減することが可能となる。同時に、混合器の作業アタッチメント先端からの距離を相応に確保できる。つまり、混合器が空気を吸い込む構成をとる場合においては、混合器で作業による粉塵を吸い込むことを低減できるので、混合器と吐出ノズルの故障・つまりなどを低減することが可能となる。更に、作業アタッチメントの構成が複雑になることを防止することが可能となる。

本発明によれば、均質な泡状物を迅速に必要とされる範囲に安定して放出することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るバックホウを示す模式図 図１の作業アタッチメントを示す模式図（側面図（Ａ）、回転軸方向において作業アタッチメントの先端から見た図（Ｂ）） 図１のバックホウにおける泡状物発生機構の各構成要素の配置を示すブロック図 図１の混合器の一例を示す断面図 図１の吐出ノズルの一例を示す断面図 本発明の第２実施形態に係る作業アタッチメントを示す模式図（側面図（Ａ）、回転軸方向において作業アタッチメントの先端から見た図（Ｂ）） 本発明の第３実施形態に係る作業アタッチメントを示す側面図 本発明の第４実施形態に係るバックホウにおける泡状物発生機構の各構成要素の配置を示すブロック図 本発明の第５実施形態に係るバックホウにおける泡状物発生機構の各構成要素の配置を示すブロック図 本発明の第６実施形態に係るバックホウにおける泡状物発生機構の各構成要素の配置を示すブロック図 本発明の第７実施形態に係るバックホウを示す模式図

以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態の一例を詳細に説明する。

最初に、本実施形態に係るバックホウ（作業機械）１００の構成について、図１を用いて説明する。なお、このバックホウ１００は、建物解体業・建物改修業や瓦礫処理も行う廃棄物処理業などを含む建設業に広く用いることができる。

バックホウ１００は、図１に示す如く、車体１０２と、車体１０２に揺動可能に支持されるアーム体１１０と、アーム体１１０に揺動可能に支持される作業アタッチメント１２４と、泡状物発生機構１４０と、を備える。車体１０２は、クローラ式の走行体１０４と、旋回機構１０６と、旋回体１０８と、を備える。旋回体１０８は旋回機構１０６により走行体１０４に対して回転可能とされている。旋回体１０８には運転席１０８Ａが設けられている。運転席１０８Ａは、密閉可能な構成であり、雨風を遮断でき且つエアコンにより温度調節が可能とされている。即ち、運転者は、天候に左右されず、バックホウ１００を安定して操作することができる（これに限らず、バックホウは遠隔から無人操作されてもよい）。旋回体１０８には、上下揺動自在のアーム体１１０が取り付けられている。

アーム体１１０は、図１に示す如く、旋回体１０８に連結されるブーム１１２と、ブーム１１２の先端に連結される中間アーム１１４と、中間アーム１１４の先端に連結される先端アーム１１８と、を備える。ブーム１１２、中間アーム１１４、及び先端アーム１１８は、いずれも内部に中空部を備えており、剛性を保ちながら軽量化が図られている。中間アーム１１４は、シリンダ機構１１６によりブーム１１２に対して揺動可能とされている。先端アーム１１８は、シリンダ機構１２０により中間アーム１１４に対して揺動可能とされている。先端アーム１１８の先端には作業アタッチメント１２４が連結されている。即ち、アーム体１１０は、車体１０２に連結されるブーム１１２と、ブーム１１２に揺動可能に支持され、作業アタッチメント１２４に連結される先端アーム１１８と、を備える。作業アタッチメント１２４は、リンク機構１２２を介してシリンダ機構１２１により揺動可能とされている。即ち、バックホウ１００は、作業アタッチメント１２４を上下方向及び前後左右方向に移動可能としている。

次に、作業対象物ＯＢに直接係合する作業アタッチメント１２４について、図２（Ａ）を用いて概略的に説明する。なお、図１と図２（Ａ）、（Ｂ）で示す作業アタッチメント１２４の形状が若干異なるが、いずれも大割圧砕具で共通しているので、図１の作業アタッチメント１２４を図２（Ａ）、（Ｂ）で示す作業アタッチメント１２４とみなす。

作業アタッチメント１２４は、図２（Ａ）に示す如く、上部フレーム１２６と、回転機構１２８と、下部フレーム（ブラケット）１３０と、一対の刃部材（２つの係合部材）１３４と、を備える。上部フレーム１２６には揺動軸１２６Ａとリンク軸１２６Ｂとが設けられている。揺動軸１２６Ａが上述した先端アーム１１８の先端部に係合し、リンク軸１２６Ｂが上述したリンク機構１２２に係合する。このため、上部フレーム１２６は、揺動軸１２６Ａを中心として揺動駆動される。上部フレーム１２６の先端には、スイベルジョイントＳＪを備える回転機構１２８が設けられている。スイベルジョイントＳＪは、内部に図示しない流体用の流路を備えながら、上部フレーム１２６に対する下部フレーム１３０の回転軸Ｏを中心とした回転を可能とする結合部材である。つまり、回転機構１２８は、下部フレーム１３０を上部フレーム１２６に対して回転可能に支持している。なお、これに限定されず、作業アタッチメントは回転機構を備えなくてもよい。

下部フレーム１３０の先端部１３０Ｂには、図２（Ａ）に示す如く、２つの取り付け軸１３５が設けられている。２つの取り付け軸１３５はそれぞれ、刃部材１３４の基端部内側１３４Ｃを回動可能に取り付けている。一方、下部フレーム１３０の基端部１３０Ａにも、２つの取り付け軸１３１が設けられている。２つの取り付け軸１３１はそれぞれ、シリンダ機構１３２の一方の端部１３２Ａを回動可能に取り付けている。２つのシリンダ機構１３２の他方の端部１３２Ｂにも、２つの取り付け軸１３３が設けられている。２つの取り付け軸１３３はそれぞれ、刃部材１３４の基端部外側１３４Ｂを回動可能に取り付けている。つまり、下部フレーム１３０は、一対の刃部材１３４を変位可能に支持している。２つのシリンダ機構１３２は、アーム体１１０から伝達される油圧により駆動される。これにより、刃部材１３４の互いに対峙する刃部１３４Ａは、取り付け軸１３５を支点として、回転機構１２８の回転軸Ｏに対して対称に接近離反可能とされている。このため、一対の刃部材１３４は、作業対象物ＯＢに直接係合し、作業対象物ＯＢを破砕することができる。

次に、作業対象物ＯＢに泡状物を放出する泡状物発生機構１４０について、図１〜図５を用いて説明する。

泡状物発生機構１４０は、図１、図３に示す如く、第１圧送機構（圧送機構）１４１と、第２圧送機構１４２と、原液タンク１４６と、流路切替機構１４７と、混合器１４９と、吐出ノズル１５２と、を備える。

第１圧送機構１４１は、図１、図３に示す如く、旋回体１０８に設けられ、高圧水を圧送する。第１圧送機構１４１には、配管Ｔ１を介して大型の給水タンクを備える給水車両ＷＷから水が供給される。なお、給水車両ＷＷは、無人車両であり、リモコンで配管Ｔ１の長さと位置が制御可能となっている（給水車両ＷＷには更に水道から水が供給されてもよい）。勿論、給水車両ＷＷではなく、給水槽が固定配置される構成であってもよい。第１圧送機構１４１は、配管Ｔ２で流路切替機構１４７に連通されている。第１圧送機構１４１から圧送される高圧水は、流路切替機構１４７と混合器１４９とを介して吐出ノズル１５２から吐出可能とされている。具体的に、第１圧送機構１４１は、数ＭＰａから２０ＭＰａまでの圧力で高圧水を圧送することができる。なお、配管Ｔ１、Ｔ２は、屈曲可能なホースであるが、圧送される高圧水に耐えられる構成となっている（以降、配管Ｔ３〜Ｔ１０も同様）。

第２圧送機構１４２は、図１、図３に示す如く、旋回体１０８に設けられ、原液タンク１４６に圧縮空気（圧縮流体）を送り込む構成を備え、混合器１４９に泡状物の原料となる原液を圧送する。具体的に、第２圧送機構１４２は、圧縮空気を発生させるコンプレッサ１４４と、原液タンク１４６のアーム側端部から圧縮空気を取り入れる取入口１４６Ａと、原液タンク１４６の車体側端部から泡状物の原料となる原液を取り出す排出口１４６Ｂと、を備える。コンプレッサ１４４は、周囲の空気（外気）を取り入れて圧縮空気とし、原液タンク１４６を圧縮空気（例えば、１ＭＰａ未満）で加圧する。つまり、第２圧送機構１４２は、原液タンク１４６に圧縮空気を送り込む構成を備えている。このため、原液タンクの原液を直接第２圧送機構で圧送する場合に比べて、第２圧送機構１４２における原液漏れ、第２圧送機構１４２の汚れや劣化などを防止することが可能である。なお、これに限らず、第２圧送機構が直接原液を圧送するように構成されていてもよい。後述するように、混合器１４９では、原液を負圧で吸い上げて高圧水と混合させる。このため、基本的には、第２圧送機構１４２は、混合器１４９がどのような位置にあっても混合器１４９の位置まで原液を圧送できればよい構成となっている。なお、混合器に圧力センサを設けて、その圧力センサの出力を一定にするようにコンプレッサの加圧レベルを調整するようにしてもよい。

原液タンク１４６は、図１、図３に示す如く、泡状物の原料となる原液を貯留するタンク（例えば、１００Ｌ以上の原液を貯留可能なポリタンク等）であり、アーム体１１０のブーム１１２の中空部内側に完全に内蔵される形態で取り付けられている（これに限らず、原液タンクはブームの中空部内側から一部突出していてもよいし、ブームの外側に凹部を設けてその凹部を利用して原液タンクを取り付けてもよい）。このため、車体１０２に対して作業アタッチメント１２４を大きく移動させても原液タンク１４６自体の位置変動を少なくすることが可能である。即ち、原液タンク１４６がブーム１１２に取り付けられていても、作業中のバックホウ１００の重心位置が大きく変化することがなく、且つアーム体１１０を揺動させるのに大きな負荷とならない。このため、原液タンク１４６の存在が、作業アタッチメント１２４の移動範囲及び作業能力を制限してしまうことを回避することができる。同時に、原液タンク１４６が空となっても、原液の補充を手軽に行うことが可能である。加えて、原液タンク１４６は、ブーム１１２の中空部内側に完全に内蔵されているので、原液タンク１４６の劣化や損傷を防止でき、且つアーム体１１０を移動させる上での不都合を更に少なくすることができる。原液タンク１４６のアーム側端部に設けられた取入口１４６Ａは、配管Ｔ３でコンプレッサ１４４と連通している。原液タンク１４６の車体側端部に設けられた排出口１４６Ｂは、配管Ｔ４で混合器１４９と連通している。なお、原液は、主成分が界面活性剤であり、例えば、市販の中性洗剤を数倍〜十数倍に希釈したものである。

流路切替機構１４７は、図１、図３に示す如く、先端アーム１１８に取り付けられている。流路切替機構１４７は、第１圧送機構１４１から圧送される高圧水を、混合器１４９を介さずに作業アタッチメント１２４から作業対象物ＯＢに吐出可能としている。具体的に、流路切替機構１４７は、図３に示す如く、切替弁１４８と、２つの逆止弁ＣＶ１、ＣＶ２と、を備える。切替弁１４８は、例えば、リモコン制御される三方ボール弁で構成される。切替弁１４８は、配管Ｔ２を介して第１圧送機構１４１と連通し、配管Ｔ５を介して混合器１４９に連通し、配管Ｔ６を介して逆止弁ＣＶ１と連通している。つまり、切替弁１４８は、図示せぬリモコンで、第１圧送機構１４１から圧送される高圧水を、混合器１４９か逆止弁ＣＶ１のどちらかに切り替える構成となっている。なお、逆止弁ＣＶ１、ＣＶ２はそれぞれ、下流の配管Ｔ８、Ｔ９で連通しており、逆止弁ＣＶ２、ＣＶ１を通過する泡生成流体（後述）の逆流、高圧水の逆流を阻止するために設けられている。

混合器１４９は、図１、図３に示す如く、流路切替機構１４７と同様に、アーム体１１０の先端アーム１１８に取り付けられている。つまり、混合器１４９は、原液タンク１４６の位置よりも作業アタッチメント側のアーム体１１０で支持されている。混合器１４９は、後述するように外気を吸い込む構成となっているので、外気と連通するような構造で先端アーム１１８の中空部に内蔵あるいは先端アーム１１８に支持されている。混合器１４９は、配管Ｔ４、Ｔ５により原液タンク１４６、流路切替機構１４７にそれぞれ連通している。つまり、混合器１４９は、原液を（流路切替機構１４７を介した）高圧水に混合させて泡生成流体を生成する。生成された泡生成流体は、配管Ｔ７を介して逆止弁ＣＶ２を通過する。混合器１４９は、第１圧送機構１４１が圧送する高圧水に原液を混合させる第１混合部１５０と、第１混合部１５０で得られた原液混合高圧水に更に空気を混合させる第２混合部１５１と、を備える。第１混合部１５０、第２混合部１５１はともに、流体の流路を絞ることで流体の流速を増加させ、負圧を発生させるベンチュリ効果を利用する構成とされている。具体的に、混合器１４９の構成を、図４を用いて以下に説明する。

混合器１４９は、前段部材ＦＥと、後段部材ＳＥと、調整ダイヤル１５０Ｅと、を備える。混合器１４９は、図４に示す如く、空気孔１５０Ｆ、１５１Ｃを備え、空気を吸い込む構成となっている。

第１混合部１５０において、図４に示す如く、前段部材ＦＥには、十字形に接続された流路１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄがそれぞれ設けられている。流路１５０Ａは、配管Ｔ５と切替弁１４８を介して、第１圧送機構１４１に連通している。流路１５０Ａに流れ込む高圧水は、絞り１５０ＡＡ（例えば２ｍｍφ以下）を介して、十字形の中心ＭＣ近傍まで突出した先端部１５０ＡＢから広い流路１５０Ｄ（例えば５〜１０ｍｍφ程度）に流れていく。流路１５０Ｂは、配管Ｔ４を介して、原液タンク１４６に連通している。流路１５０Ｂに流れ込む原液は、基本的に、高圧水により発生する流路１５０Ｄの負圧により、絞り１５０ＢＢ（例えば４ｍｍφ以下）を介して、流路１５０Ｄに流れ込む。このため、原液は高圧水と混合され、原液混合高圧水が生成される。流路１５０Ｃは、複数（例えば４つ）の空気孔１５０Ｆを介して、外気と連通している。流路１５０Ｃに流入する空気は、絞り１５０ＣＣ（例えば４ｍｍφ以下）を介して、流路１５０Ｄに合流する。絞り１５０ＣＣには、調整ダイヤル１５０Ｅの回転量を変化させることにより、先端部１５０ＥＥ（例えば３ｍｍφ以下）が出し入れ可能とされている。このため、先端部１５０ＥＥの絞り１５０ＣＣに対する位置を変化させることで、流路１５０Ｃから流路１５０Ｄへの空気の流入量を調整できる。つまり、調整ダイヤル１５０Ｅによって高圧水により発生する流路１５０Ｄにおける負圧を調整でき、高圧水に対する原液の混合比率を調整することができる（実際には、第２圧送機構１４２の原液の圧送状態によっても混合比率が変化する）。即ち、混合器１４９では、原液と高圧水との混合比率が調整可能とされている構造となっている。流路１５０Ｄを流れる原液混合高圧水は、絞り１５０ＤＤ（例えば４ｍｍφ以下）を通過して、第２混合部１５１の流路１５１Ａ（例えば８ｍｍφ未満）に流れ込む。

本実施形態では、調整ダイヤル１５０Ｅの回転量が手動で予め調整されるが、リモコンで適宜調整されてもよい。なお、本実施形態では、調整ダイヤル１５０Ｅの回転位置の調整及びコンプレッサ１４４の圧力調整により、高圧水により発生する流路１５０Ｄの負圧をゼロとすることで、敢えて原液を高圧水に混合しないようにすることも可能である。

第２混合部１５１において、図４に示す如く、流路１５１Ａが形成されている突出した先端部１５１ＡＡの外側を覆うように、円筒形状の後段部材ＳＥが取り付けられている。なお、符号ＳＬ１は、前段部材ＦＥと後段部材ＳＥとの密閉を確実にするために設けられたＯリングである。後段部材ＳＥの内側に設けられた流路１５１Ｂ（流路１５１Ｂの最大径は、例えば２０ｍｍφ未満ではあるが、流路１５０Ｄの最大径よりも大きくされている）は徐々に狭くなり、絞り１５１ＢＢを介して配管Ｔ７に連通されている。後段部材ＳＥの前段部材ＦＥとの接続部分近傍に複数（例えば後段部材ＳＥの周方向に等間隔で４つ）の空気孔１５１Ｃが設けられている。このため、原液混合高圧水が流路１５１Ａから流路１５１Ｂに流入することで負圧が発生し、空気孔１５１Ｃから空気が原液混合高圧水に混合され泡発生流体が生成される。なお、絞り１５１ＢＢを設けることにより、以降の配管Ｔ７〜Ｔ１０に存在する泡発生流体の量を少なくできる。このため、結果的に、配管Ｔ７〜Ｔ１０及び吐出ノズル１５２の配置の自由度を大きくでき、且つ第１、第２圧送機構１４１、１４２の圧送負荷を低減することができる。

吐出ノズル１５２は、図５に示す如く、泡生成流体が衝突通過することで泡状物を生成するメッシュ体ＭＳを備え、作業アタッチメント１２４に取り付けられている。つまり、吐出ノズル１５２は、作業アタッチメント１２４を介して、混合器１４９の位置よりも作業アタッチメント側のアーム体１１０で支持されている。吐出ノズル１５２は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、作業アタッチメント１２４の下部フレーム１３０の先端部１３０Ｂであって、取り付け軸１３５の間に回転軸Ｏと平行に２つ取り付けられている。なお、ノズルカバー１３０Ｃは脱着可能に作業アタッチメント１２４の下部フレーム１３０に取り付けられ、吐出ノズル１５２はノズルカバー１３０Ｃの内側に配置されている。つまり、ノズルカバー１３０Ｃは、図５に示す如く、吐出ノズル１５２を完全に覆っており、吐出ノズル１５２の先端がノズルカバー１３０Ｃから突出しないようにされている。吐出ノズル１５２には、配管Ｔ１０が連通されている。配管Ｔ１０は、回転機構１２８に設けられたスイベルジョイントＳＪを介して、先端アーム１１８上の配管Ｔ９に連通している。配管Ｔ９は、流路切替機構１４７の逆止弁ＣＶ２を介して混合器１４９に連通している。つまり、吐出ノズル１５２は、混合器１４９に連通している構成である。具体的に、吐出ノズル１５２の構成を、図５を用いて以下に説明する。

吐出ノズル１５２は、図５に示す如く、基部材ＢＥとノズル部材ＴＥとを備える。基部材ＢＥとノズル部材ＴＥとは、例えば、円筒形状とされたガラス繊維を含むプラスチックで成形されている。つまり、吐出ノズル１５２の熱伝導率は、金属でできた先端部１３０Ｂやノズルカバー１３０Ｃよりも低くされている。

基部材ＢＥは、図示しない基端部が先端部１３０Ｂに取り付け固定され、配管Ｔ１０が連通されている。ノズル部材ＴＥは、基部材ＢＥの先端外周部への螺合により脱着可能に取り付けられている。このため、少なくともノズル部材ＴＥは先端部１３０Ｂ及びノズルカバー１３０Ｃのいずれにも接触せずに、ノズル部材ＴＥの周囲には断熱効果の高い空気層が存在する構成となっている。ここで、メッシュ体ＭＳはノズル部材ＴＥで支持されている。このため、メッシュ体ＭＳを支持する構造（例えば、周囲をガラス繊維を含むプラスチックで支持し、更にその周囲を空気層が囲む構造）は、先端部１３０Ｂ及びノズルカバー１３０Ｃの熱を断熱する構造となっている。つまり、メッシュ体ＭＳを支持する構造は、吐出ノズル１５２の周囲からの熱の流入を遮断する断熱構造とされている。なお、符号ＳＬ２は、基部材ＢＥとノズル部材ＴＥとの密着を確実にするためのＯリングである。

図５に示す如く、基部材ＢＥに設けられた流路１５２Ａは、絞り１５２ＡＡ（例えば５ｍｍφ以下）で狭められ、先端部１５２ＡＢで再び広げられている。ノズル部材ＴＥに設けられた流路１５２Ｂには、メッシュ体ＭＳが脱着可能に配置されている（例えば、メッシュ体ＭＳは単に流路１５２Ｂの絞り１５２Ｃの側に押し込められている）。つまり、メッシュ体ＭＳは、ノズル部材ＴＥを基部材ＢＥから分離して、ノズル部材ＴＥから取り出すことで、作業アタッチメント１２４から脱着可能とされている。そして、流路１５２Ｂは、絞り１５２Ｃで再び狭められている。なお、絞り１５２Ｃは、泡状物の放出する際の放出形状を定めるものであり、例えば５ｍｍφ以下の円形として等方的な泡状物の放出を実現することができる（あるいは、長方形として扁平形状の泡状物の放出を実現してもよい）。メッシュ体ＭＳは、相応の目開き（例えば１ｍｍ程度の目開き）のステンレス製メッシュを円柱形状（例えば、２０ｍｍφ以下＊１０ｍｍ程度）に成形したものを使用することができる。勿論、メッシュ体ＭＳは、単なるメッシュを複数枚重ねただけでもよい。

吐出ノズル１５２において、配管Ｔ１０を介して、泡生成流体が流路１５２Ａを流れ、流路１５２Ｂに配置されたメッシュ体ＭＳに衝突通過することで、泡状物が生成される。つまり、吐出ノズル１５２は、泡生成流体を吐出させることで作業対象物ＯＢに泡状物を放出することが可能とされている。

このように、本実施形態においては、泡状物を生成するために、原液を高圧水に混合する混合器１４９と、混合器１４９で生成された泡生成流体がメッシュ体ＭＳに衝突通過することで泡状物を放出する吐出ノズル１５２と、を設けている。つまり、泡状物を生成するのに、混合器１４９と吐出ノズル１５２とで機能を分担している。このため、混合器１４９を泡状物の生成に適した泡生成流体を生成するように構成でき、メッシュ体ＭＳを備える吐出ノズル１５２で泡生成流体から均質な泡状物を生成するように構成できる。よって、混合器１４９と吐出ノズル１５２との組み合わせにより、均質な泡状物を安定して放出することが可能である。加えて、第１、第２圧送機構１４１、１４２は、どちらも混合器１４９までは、高圧水、原液をそれぞれ圧送する。このため、混合器１４９の位置が高所へ移動しても、原液を高圧水に確実に混合させることができる。

同時に、本実施形態においては、第１圧送機構１４１が、混合器１４９を介して吐出ノズル１５２から吐出可能な高圧水を圧送する。このため、泡状物の放出する距離や範囲が相応に調整可能となり、結果的に泡状物を必要とされる範囲に迅速に放出することが可能である。

また、本実施形態においては、作業アタッチメント１２４が、作業対象物ＯＢに係合する２つの刃部材１３４と、該２つの刃部材１３４を変位可能に支持する下部フレーム１３０と、を備え、下部フレーム１３０に吐出ノズル１５２が取り付けられている。このため、吐出ノズルがアーム体に取り付けられている場合に比べて、吐出ノズル１５２を作業対象物ＯＢに、より自在に接近させることが可能である。同時に、吐出ノズル１５２からの泡状物の放出領域が作業アタッチメント１２４の姿勢で遮られて制限されることを防止することが可能である。加えて、アーム体１１０に対する下部フレーム１３０の姿勢の影響を受けずに、泡状物を放出することが可能である。つまり、泡状物を必要とされる範囲に、より迅速に放出することが可能である。なお、これに限らず、吐出ノズルは、下部フレーム以外の作業アタッチメント１２４の部分に取り付けられていてもよい。

そして、本実施形態においては、作業アタッチメント１２４が、更に、下部フレーム１３０を回転可能に支持する回転機構１２８を備える。このため、泡状物を適切に放出可能としながら、より作業対象物ＯＢに適切に刃部材１３４の角度位置を変更することが可能である。

また、本実施形態においては、メッシュ体ＭＳが、作業アタッチメント１２４から脱着可能とされている。このため、例えば、目詰まりしたメッシュ体の洗浄及び交換を迅速に行うことが可能である。なお、これに限らず、メッシュ体ＭＳは、脱着可能ではないものの、例えばメッシュ体ＭＳ自体の支持姿勢をノズル部材ＴＥに対して回転変更とされ、目詰まりを改善できる構成とされていてもよい。

また、本実施形態においては、メッシュ体ＭＳを支持する構造が、吐出ノズル１５２の周囲からの熱の流入を遮断する断熱構造とされている。つまり、作業アタッチメント１２４による作業により作業アタッチメント１２４が高温となっても、メッシュ体ＭＳを支持する構造はメッシュ体ＭＳへの伝わる熱を遮断することができる。このため、メッシュ体ＭＳの温度上昇により泡発生流体の温度を上昇させ、粘性の低下などで泡状物の生成を不安定にしてしまうことを防止することができる。なお、これに限らず、メッシュ体を支持する構造は、周囲をガラス繊維を含むプラスチックで支持し、更にその周囲を空気層が囲む断熱構造ではなく、単に周囲をガラス繊維を含むプラスチックで支持しただけとしていてもよいし、基部材ＢＥとノズル部材ＴＥとがともに金属であって断熱構造されていなくてもよい。

また、本実施形態においては、吐出ノズル１５２が、作業アタッチメント１２４に支持されるノズルカバー１３０Ｃの内側に配置されている。このため、作業アタッチメント１２４が作業対象物ＯＢ等に衝突しても、吐出ノズル１５２にかかる外力を低減でき、吐出ノズル１５２の変形や破損等を防止することが可能である。

また、本実施形態においては、混合器１４９では、原液と高圧水との混合比率が調整可能とされている。このため、作業状況や作業環境、作業機械の状態などに対応して生成される泡状物の特徴（特に泡状物の寿命等）を調整することが可能である。なお、これに限らず、原液と高圧水との混合比率が固定されていてもよい。その際には、混合器の構成を、より簡易にすることができる。

また、本実施形態においては、混合器１４９が、高圧水に原液を混合させる第１混合部１５０と、第１混合部１５０で得られた原液混合高圧水に更に空気を混合させる第２混合部１５１と、を備える。このため、第１混合部１５０で高圧水に対する原液の正確な混合比率が安定して実現可能である。そして、次にくる第２混合部１５１で原液混合高圧水に空気を十分に含ませることが可能である。つまり、このような混合器１４９により、泡状物を生成するための、より均質な泡生成流体を生成することが可能である。なお、これに限らず、混合器では、高圧水に原液と空気とを同時に混合させてもよいし、高圧水に原液だけを混合し、吐出ノズルで空気を混合するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、高圧水を、混合器１４９を介さずに作業アタッチメント１２４から作業対象物ＯＢに吐出可能とする流路切替機構１４７を備える。このため、原液を全く含まない高圧水を作業対象物ＯＢに放出することが可能である。つまり、作業状況に応じて、作業対象物ＯＢに水と泡状物を個別に放出することが可能である。

また、本実施形態においては、混合器１４９が、アーム体１１０に取り付けられている。このため、混合器が作業アタッチメントに取り付けられている場合に比べ、混合器１４９が作業途中に外力で損壊することを低減することが可能である。同時に、混合器１４９の作業アタッチメント１２４先端からの距離を相応に確保できる。つまり、混合器１４９が空気を吸い込む構成をとっているので、混合器１４９で作業による粉塵を吸い込むことを低減できるので、混合器１４９と吐出ノズル１５２の故障・つまりなどを低減することが可能である。更に、作業アタッチメント１２４の構成が複雑になることを防止することが可能である。

また、本実施形態においては、第２圧送機構１４２が、圧縮空気を発生させるコンプレッサ１４４と、原液タンク１４６の取入口１４６Ａと、原液タンク１４６の排出口１４６Ｂと、を備える。ブーム１１２に原液タンク１４６が取り付けられていることにより、作業アタッチメント１２４をどのように移動させても、ほぼ取入口１４６Ａが上に来て排出口１４６Ｂが下に来る構造となっている。このため、圧縮空気を取入口１４６Ａから単に流入させることで、原液タンク１４６がほぼ空の状態になるまで、排出口１４６Ｂから原液を排出させることができる。つまり、原液の確実な圧送を簡易的な構成で実現することが可能である。なお、これに限らず、取入口が排出口の下に来る構成であってもよい。その際には、例えば、原液タンク内部が２層構造となっており、取入口から取り入れられる圧縮空気で、原液タンク内の密閉された袋体（あるいは仕切り）を膨張させて、排出口から原液を排出させるようにしてもよい。このときには、第２圧送機構が油あるいは水を圧縮して圧縮流体として、原液タンクに送り込んでもよい。

従って、本実施形態によれば、均質な泡状物を迅速に必要とされる範囲に安定して放出することが可能である。

本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は第１実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。

例えば、第１実施形態においては、吐出ノズル１５２が作業アタッチメント１２４に支持されるノズルカバー１３０Ｃの内側に配置され、ノズルカバー１３０Ｃに完全に覆われていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す第２実施形態の如くであってもよい。第２実施形態では、例えば、吐出ノズルの配置に関する実施形態を示す。なお、第２実施形態では、吐出ノズル周辺の説明を以下行い、その他の構成要素については、符号上１桁を変更して、説明を省略する。

本実施形態においては、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、鉄骨カッターである作業アタッチメント２２４の刃部材２３４の基端部外側まで延在する下部フレーム２３０の先端部２３０Ａの手前の外側表面に凹部２３０Ｂを設けている。そして、その凹部２３０Ｂから突出しないように、４つの吐出ノズル２５２を刃部材２３４に対して対称的に配置させている。先端部２３０Ａの側面には貫通孔２３０Ｃを設け、吐出ノズル２５２から放出される泡状物を遮蔽しないようしている。吐出ノズル２５２は、ノズルカバーで覆われていないものの、凹部２３０Ｂの内側に完全に収納されている（つまり、吐出ノズル２５２は作業アタッチメント２２４の外形接線の内側に配置された状態といえる）。このため、本実施形態においては、第１実施形態と同様に、吐出ノズル２５２の付近が仮に作業対象物ＯＢに衝突しても、作業対象物ＯＢが平坦であれば、吐出ノズル２５２の損壊を防止することができる。つまり、作業アタッチメント２２４が作業対象物ＯＢ等に衝突しても、吐出ノズル２５２にかかる外力を低減でき、吐出ノズル２５２の変形や破損等を防止することが可能である。なお、これに限らず、吐出ノズルにノズルカバーがなく、且つ本実施形態の凹部２３０Ｂに吐出ノズルが配置されない形態で、吐出ノズルが作業アタッチメントに取り付けられていてもよい。

また、第１実施形態においては、作業アタッチメント１２４が一対の刃部材１３４を備える大割圧砕具であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示す第３実施形態の如くであってもよい。第３実施形態では、作業アタッチメント３２４がグラップルとされている。なお、第３実施形態では、作業アタッチメントが異なるだけなので、符号上１桁を変更して、説明を省略する。作業アタッチメントとしては、作業対象物ＯＢに係合する１以上の係合部材と、１以上の係合部材を変位可能に支持する下部フレーム（ブラケット）と、を備える構成であれば、小割圧砕具、クラッシャー、ブレーカー、ドリル、バケット等であってもよい。勿論、作業アタッチメントは１以上の係合部材を変位可能に支持する下部フレーム（ブラケット）を備えなくてもよい。

また、第１実施形態においては、吐出ノズル１５２が高圧水と泡状物のいずれかを選択的にしか放出できない構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示す第４実施形態の如くであってもよい。第４実施形態では、例えば、吐出ノズルから高圧水と泡状物を同時に放出できる構成を示している。なお、第４実施形態では、関連する構成の説明を以下行い、その他については、符号上１桁を変更して、説明を省略する。

本実施形態においては、流路切替機構４４７が、切替弁４４８のみで構成されている。切替弁４４８は、配管Ｔ５のみ、配管Ｔ６のみ、あるいは配管Ｔ５、Ｔ６の両方へ、第１圧送機構４４１からの高圧水を流すことが可能となっている。作業アタッチメント４２４の回転機構のスイベルジョイントＳＪには、配管Ｔ７を介して混合器４４９から圧送される泡生成流体と、配管Ｔ６を介して圧送される高圧水の２系統の流路が設けてある。スイベルジョイントＳＪを通過した泡生成流体と高圧水とはそれぞれ、配管Ｔ９、Ｔ１０を介して、異なる吐出ノズル４５２、４５４に圧送される。このため、本実施形態においては、水と泡状物とを、第１実施形態に比べて、より自在に放出可能である。

また、第１実施形態においては、混合器１４９が先端アーム１１８に取り付けられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示す第５実施形態の如くであってもよい。第５実施形態では、例えば、混合器５４９が作業アタッチメント５２４に取り付けられている構成を示している。なお、第５実施形態では、関連する構成の説明を以下行い、その他については、符号上１桁を変更して、説明を省略する。

本実施形態においては、流路切替機構を備えておらず、高圧水を直接的に吐出ノズル５５２から放出しない構成となっている。作業アタッチメント５２４の回転機構のスイベルジョイントＳＪには、配管Ｔ４を介して原液タンク５４６から圧送される原液と、配管Ｔ２を介して圧送される高圧水の２系統の流路が設けてある。スイベルジョイントＳＪを通過した原液と高圧水とはそれぞれ、配管Ｔ６、Ｔ５を介して、混合器５４９に圧送される。吐出ノズル５５２は、配管Ｔ７を介して混合器５４９と連通している。このため、本実施形態においては、混合器５４９と吐出ノズル５５２との間で適切な配置・構成を実現することが可能である。

また、第５実施形態においては、流路切替機構を備えておらず、混合器５４９を介さずに高圧水を直接的に吐出ノズル５５２から放出する構成ではなかったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１０に示す第６実施形態の如くであってもよい。第６実施形態では、例えば、流路切替機構６４７も作業アタッチメント６２４に取り付けられている構成を示している。なお、第６実施形態は、第４実施形態の流路切替機構４４７と混合器４４９を作業アタッチメント６２４に取り付けた形態なので、符号上１桁を変更して、説明を省略する。本実施形態においては、流路切替機構６４７と混合器６４９と吐出ノズル６５２、６５４との間で配置・構成を最適化しつつ、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては、アーム体がブームと中間アームと先端アームとを備えていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１１に示す第７実施形態の如くであってもよい。第７実施形態では、例えば、バックホウ７００のアーム体７１０はブーム７１２と先端アーム７１８のみで構成されている。なお、第７実施形態では、符号上１桁を変更して、その他の説明を省略する。

また、上記実施形態においては、原液タンクがブームのみに取り付けられていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、原液タンクが、アームのみでもよいし、ブームとアームの両方に取り付けられていてもよい。あるいは、原液タンクが、車体に取り付けられていてもよいし、給水車両ＷＷと同様に、車体の外部に配置されていてもよい。

また、上記実施形態においては、第１圧送機構が高圧水を圧送することで、泡状物を生成する構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１圧送機構が高圧空気を圧送する構成であってもよい。

また、上記実施形態においては、第１、第２圧送機構が車体に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１、第２圧送機構がアーム体あるいは、給水車両ＷＷと同様に、車体の外部に配置されていてもよい。あるいは、第２圧送機構が存在しなくてもよい。

本発明は、特に、土木作業や建設作業、解体作業に使用される作業機械に広く適用することができる。

１００、４００、５００、６００、７００…バックホウ
１０２、４０２、５０２、６０２、７０２…車体
１０４…走行体
１０６…旋回機構
１０８、４０８、５０８、６０８…旋回体
１０８Ａ…運転席
１１０、４１０、５１０、６１０、７１０…アーム体
１１２、４１２、５１２、６１２、７１２…ブーム
１１４、４１４、５１４、６１４…中間アーム
１１６、１２０、１２１、１３２…シリンダ機構
１１８、４１８、５１８、６１８、７１８…先端アーム
１２２…リンク機構
１２４、２２４、３２４、４２４、５２４、６２４、７２４…作業アタッチメント
１２６、２２６、３２６…上部フレーム
１２６Ａ…揺動軸
１２６Ｂ…リンク軸
１２８、２２８、３２８…回転機構
１３０、２３０、３３０…下部フレーム
１３０Ａ…基端部
１３０Ｂ、１５０ＡＢ、１５０ＥＥ、１５１ＡＡ、１５２ＡＢ、２３０Ａ…先端部
１３０Ｃ、３３０Ｃ…ノズルカバー
１３１、１３３、１３５、２３５…取り付け軸
１３２Ａ、１３２Ｂ…端部
１３４、２３４、３３４…刃部材
１３４Ａ…刃部
１３４Ｂ…基端部外側
１３４Ｃ…基端部内側
１４０、４４０、５４０、６４０…泡状物発生機構
１４１、４４１、５４１、６４１…第１圧送機構
１４２、４４２、５４２、６４２…第２圧送機構
１４４、４４４、５４４、６４４…コンプレッサ
１４６、４４６、５４６、６４６、７４６…原液タンク
１４６Ａ、４４６Ａ、５４６Ａ、６４６Ａ…取入口
１４６Ｂ、４４６Ｂ、５４６Ｂ、６４６Ｂ…排出口
１４７、４４７、６４７…流路切替機構
１４８、４４８、６４８…切替弁
１４９、４４９、５４９、６４９、７４９…混合器
１５０、４５０、５５０、６５０…第１混合部
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５１Ａ、１５１Ｂ、１５２Ａ、１５２Ｂ…流路
１５０ＡＡ、１５０ＢＢ、１５０ＣＣ、１５０ＤＤ、１５１ＢＢ、１５２ＡＡ、１５２Ｃ…絞り
１５０Ｅ…調整ダイヤル
１５０Ｆ、１５１Ｃ…空気孔
１５１、４５１、５５１、６５１…第２混合部
１５２、２５２、３５２、４５２、４５４、５５２、６５２、６５４、７５２…吐出ノズル
２３０Ｂ…凹部
２３０Ｃ…貫通孔
ＢＥ…基部材
ＣＶ１、ＣＶ２…逆止弁
ＦＥ…前段部材
ＭＣ…中心
ＭＳ…メッシュ体
Ｏ…回転軸
ＯＢ…作業対象物
ＳＥ…後段部材
ＳＪ…スイベルジョイント
ＳＬ１、ＳＬ２…Ｏリング
Ｔ１−Ｔ１０…配管
ＴＥ…ノズル部材
ＷＷ…給水車両

Claims (9)

1. 作業対象物に係合する作業アタッチメントと、該作業アタッチメントを揺動可能に支持するアーム体と、該作業対象物に泡状物を放出する泡状物発生機構と、を備える作業機械であって、
   前記泡状物発生機構は、
   前記泡状物の原料となる原液を貯留する原液タンクと、
   該原液タンクに連通し、前記原液を高圧水または高圧空気に混合させて泡生成流体を生成する混合器と、
   前記作業アタッチメントで支持され、前記泡生成流体が衝突通過することで前記泡状物を生成するメッシュ体を備える吐出ノズルと、
   前記混合器を介して該吐出ノズルから吐出可能な前記高圧水または高圧空気を圧送する圧送機構と、
   を備え、
   前記混合器は、前記圧送機構が前記高圧水を圧送するときに該高圧水に前記原液を混合させる第１混合部と、該第１混合部で得られた原液混合高圧水に更に空気を混合させる第２混合部と、を備える
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１において、
   前記作業アタッチメントは、前記作業対象物に係合する１以上の係合部材と、該１以上の係合部材を変位可能に支持するブラケットと、を備え、
   該ブラケットに前記吐出ノズルが取り付けられている
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項２において、
   前記作業アタッチメントは、更に、前記ブラケットを回転可能に支持する回転機構を備える
   ことを特徴とする作業機械。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記メッシュ体は、前記作業アタッチメントから脱着可能とされている
   ことを特徴とする作業機械。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記吐出ノズルは、前記作業アタッチメントの下部フレームの先端部の手前の外側表面に設けられた凹部の内側に完全に収納される、あるいは該作業アタッチメントに支持されるノズルカバーの内側に配置されている
   ことを特徴とする作業機械。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記混合器では、前記原液と前記高圧水または高圧空気との混合比率が調整可能とされている
   ことを特徴とする作業機械。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記メッシュ体を支持する構造は、前記吐出ノズルの周囲からの熱の流入を遮断する断熱構造とされている
   ことを特徴とする作業機械。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、更に、
   前記高圧水を、前記混合器を介さずに前記作業アタッチメントから前記作業対象物に吐出可能とする流路切替機構を備える
   ことを特徴とする作業機械。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記混合器は、前記アーム体に取り付けられている
   ことを特徴とする作業機械。

Images