JP7141503B1 - 遮光パネル - Google Patents

Abstract

【課題】溶接作業に伴って発生するアーク光を利用し、溶接作業を安全にし、さらに利便性を高める遮光パネルを提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決する本願発明は、溶接作業の際に周囲へ向かうアーク光を遮断するための遮光パネルであって、地面に対して立設する遮光パネル本体を備え、前記遮光パネル本体は、アーク光を受ける受光面を有し、前記受光面には、アーク光を電力に変換する光発電機が設けられている遮光パネルである。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接作業において発生する光を遮るとともに、その光を用いて発電を行い、発電をした電力を用いて溶接作業の補助に用いる遮光パネルに関する。

溶接作業を行う際にはアーク放電が発生する。アーク放電に伴って発生するアーク光の照度は非常に高く、これを利用するための方法が従来から模索されてきた。その一例として特許文献１には、アーク光を光電変換装置によって電力に変換し、アーク光の発生を利用して換気扇を回す発明が記載されている。

特開平１１―４７９３５号公報

ところで、アーク光に長期間曝露されると皮膚や目の障害を引き起こすことがある。このため溶接作業者は通常、保護面やエプロンを装着した状態で作業し、また、周囲に別の人間がいる場合は遮光パネルを用いてアーク光が漏れないように配慮する。
特許文献１に記載の発明には、アーク光の利用に関する手段が記載されているものの、アーク光自体がもたらす健康被害への対処方法には言及されておらず、ここにおいて改良の余地が残っているといえる。
また、溶接作業時に換気扇が動作することとすると、風によってシールドガスに揺らぎが生じるため、高品質の溶接をすることが難しくなるという問題もあった。

本発明は、上記の課題に鑑み、溶接作業に伴って発生するアーク光を利用し、溶接作業を安全にし、さらに利便性を高める遮光パネルを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、地面に対して立設する遮光パネル本体を備え、前記遮光パネル本体は、アーク光を受ける受光面を有し、前記受光面には、アーク光を電力に変換する光発電機が設けられている遮光パネルである。
このような構成によって、アーク光を電力として利用することができるようにするとともに、立設することで風を遮蔽し、シールドガスの揺らぎを抑える遮光パネルを提供することができる。また、前記光発電機を大きく構成することができるため、発電した大電力を様々な用途に使用できる。

本発明の好ましい形態では、前記受光面は、アーク光の光源を取り囲むように設けられている。
このような構成によって、アーク光を電力に変換する効率及び風を遮蔽する効率をさらに高めることができる。

本発明の好ましい形態では、２以上の前記遮光パネル本体同士が、回動可能になるように連結してある。
このような構成によって、前記遮光パネル本体を、溶接作業の態様に合わせて変形することができるようになり、溶接作業の利便性を高めることができる。

本発明の好ましい形態では、前記光発電機が発電した時間を記録する、記録部が設けられている。
このような構成によって、溶接の実作業時間を計測することができるようになるため、作業の管理を容易にし、品質を高めることができる。

本発明の好ましい形態では、前記光発電機が変換する電力が所定以下のときに動作する、ファンが設けられている。
このような構成によって、シールドガスの揺らぎを防いだうえで、溶接で発生するヒュームを前記遮光パネルの内部から除去することができる。

本発明の好ましい形態では、前記光発電装置によって得られた電力を蓄電する、蓄電部が設けられている。
このような構成によって、アーク光から変換した電力を貯留し、多目的での利用をすることができるようになる。

本発明の好ましい形態では、地面と当接した状態で回転する移動手段を有し、前記移動手段は、前記遮光パネルを形成する２辺に設けられる。
このような構成によって、前記遮光パネルを回転させた状態においても、前記遮光パネルの移動を簡単にすることができる。

上記課題を解決する本発明は、溶接作業に伴って発生するアーク光を利用し、溶接作業を安全にし、さらに利便性を高める遮光パネルを提供することができる。

本発明の第一の実施形態に係る、遮光パネルが使用される際の断面模式図を表す。 本発明の第一の実施形態に係る、遮光パネルの斜視図を表す。 本発明の第一の実施形態に係る、遮光パネルの電気の流れについての模式図を表す。 本発明の第二の実施形態に係る、遮光パネルの斜視図を表す。 本発明の第三の実施形態に係る、遮光パネルの斜視図を表す。 本発明の第四の実施形態に係る、遮光パネルの斜視図を表す。

以下、図面を用いて、本発明の各実施形態に係る遮光パネルについて説明する。説明は、まず実施形態の構成について詳述し、次に実施の方法について詳述し、最後に他の実施例について詳述することで行う。
なお、以下に示す各実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の各実施形態に限定するものではなく、一部の構成が含まれとも発明の効果を達成することができる。
また、以下において符号Ｘは遮光パネルを表す。

≪第一の実施形態≫
以下に、図１～図３を用いて、本実施形態に係る遮光パネルＸに係る発明について詳述を行う。図１は遮光パネルＸの断面模式図を表し、作業台に置かれた母材Ｑ１を溶接部分Ｑ２で溶接する様子を表している。また、図２は遮光パネルＸの斜視図を表し、図３は遮光パネルＸにおいて発生する電力の流れの模式図を表している。

遮光パネルＸは、光を遮るとともに発電を行う遮光パネル本体１と、遮光パネル本体１を支持するブラケット２と、遮光パネル本体１で発生した電力を分配する配電部３と、電気を貯留する蓄電部４と、電力が発生した時間を記録する記録部５と、気流を発生させるファン６と、遮光パネルＸの内側を照らす補助光部７からなる。

遮光パネル本体１は、遮光パネルＸの内側で発生するアーク光を、受光面Ｓで受けることにより光を遮断する平板形状の材である。本実施形態においてパネルの大きさは、一辺が１５００ｍｍ程度の大きさが想定されるが溶接の用途によって自由に変更することができる。

受光面Ｓは、遮光パネルＸの内側で発生した光を受ける面であり、遮光性が高い布や板材が設けられることで光を遮る。本実施形態においては受光面Ｓの全面に光発電機Ｐが設けられており、これによって光を遮断するとともに発電を行う。

また、受光面Ｓは図１に示すように、実際に溶接が行われる溶接部分Ｑ２の側面の一対と天面を取り囲むように設けられている。これによって溶接部分Ｑ２から発せられる側面方向及び上方向への光の漏れを防ぐことができ、作業者が受光面Ｓの影になることがないため、光発電機Ｐの発電効率が向上する。さらに、受光面Ｓが風よけになることで作業時のシールドガスの揺らぎを防ぐことができる。

光発電機Ｐは、光を電力に変換する機能をもつ半導体によって形成されている。これにより、受光面Ｓに達したアーク放電によって発生する光を電力へ変換することができる。光発電機Ｐは、溶接部分Ｑ２の横に対向して位置する側面光発電機１１と、上方に位置する天面光発電機１２とによって構成される。

側面光発電機１１は、ブラケット２によって地面に対して略垂直に立設される光電変換装置であり、溶接部分Ｑ２から側面方向に向かう光を受けて発電することができる。例えば図１に示すように、母材Ｑ１を下向きに溶接することを想定する場合、側面にも受光面Ｓが生じるため発電効率が向上する。
なお、側面光発電機１１は２０度程度まで傾いていてもよい。

天面光発電機１２は、ブラケット２によって地面に対して平行な位置に固定された光電変換装置であり、溶接部分Ｑ２から上方向に向かう光を受けて発電することができる。

ブラケット２は、遮光パネル本体１を所定の位置で立設し、遮光パネル本体１同士を回動自在に連結するための支持具である。ブラケット２は、図２に示すように、形状を保持する複数のブラケット本体２１と、遮光パネル本体１を固定するパネル固定部２２と、ブラケット本体２１同士を回転可能に接続する回動部材２３と、遮光パネルＸの移動を簡便にする移動手段２４と、によって構成されている。

ブラケット本体２１は、金属性のパイプ材を適宜折り曲げることによって形成される空隙を有する平板部材であって、周縁を取り囲む周縁バー２１１と、周縁バー２１１をかけ渡す補助バー２１２と、を有する。

周縁バー２１１は、一本のパイプ材を直角に折り曲げることによって平板形状の３辺又は４辺を形成する。
また、補助バー２１２は、周縁バー２１１を形成する、対向する辺同士を架設することによって、ブラケット本体２１の変形を抑え、強度を高める。

パネル固定部２２は、遮光パネル本体１と、ブラケット本体２１とを結合するための接続具であり、本実施形態においては、Ω型のバンド金具によって遮光パネル本体１の裏面と補助バー２１２とが接続される。

回動部材２３は、ブラケット本体２１同士を回転自在に接続する接続具であって、円柱を挿入して固定可能な円筒形の２つの材が、回転可能な軸を介して接続されることで構成されている。好ましくは、ブラケット本体２１が直角位置となる際に回動角度を固定できるようにする。

移動手段２４は、ブラケット本体２１において地面と当接する位置にそれぞれ取り付けられているキャスターであり、自由に回転することによって摩擦力を減らし、平地での遮光パネルＸの移動を容易にすることができる。

配電部３は、光発電機Ｐ、蓄電部４、記録部５、ファン６、補助光部７と接続し、図３に示すように、光発電機Ｐで発生した電力を他の部分へ配分する。配電部３は、少なくとも光発電機Ｐが発電したか否かを判別する判別部３１と、判別部３１での測定結果をもとに他の部分に適切に電力を分配する分配回路３２を有する。
好ましくは、それぞれの部位はスイッチ等で接続・切断自在に構成される。

判別部３１は、光発電機Ｐと接続し、発電した電圧を計測する部位であって、判別部３１があらかじめ設定した電圧の閾値の最小値を超えたときに分配回路３２に電流を流すことによって、溶接が行われたか否かを判別できるようにしてある。特に、複数の遮光パネル本体１で同時に電力が発生したかを判別することや、閾値の最大値を設けることによれば、溶接が実際に行われたか否かの判別の誤認を抑止できる。
好ましくは、閾値から外れた電力が計測された場合は、蓄電部４へ分配されるような回路を形成する。

分配回路３２は、判別部３１及び蓄電部４から供給される電力を適切に分配する回路であり、蓄電部４に電力を分配する蓄電部分配回路３２４と、記録部５に電力を分配する記録部分配回路３２５と、ファン６に電力を分配するファン分配回路３２６と、補助光部７に電力を分配する補助光分配回路３２７よりなる。なお、分配回路３２にはＣＰＵを含み、電子制御されていてもよい。

蓄電部分配回路３２４は、配電部３と蓄電部４を接続し、光発電機Ｐで発電されたが他の部分に配分されない余剰な電力を蓄電部４へ移送する回路である。特に、記録部５等を使用しないときには、光発電機Ｐから蓄電部４へ直接電力が配分されることが好ましい。

記録部分配回路３２５は、分配回路３２と、蓄電部４と、記録部５とを接続する回路であり、蓄電部４から記録部５へ恒常的に電力を供給する回路と、判別部３１から分配回路３２に供給された電力を信号として記録部５へ供給する回路を有する。後者の回路は信号に変換せずに電力を直接供給してもよい。

ファン分配回路３２６は、分配回路３２と、蓄電部４と、ファン６とを接続する回路であり、判別部３１から分配回路３２に電力が供給されないときに蓄電部４からファン６に電力が供給されるように構成する。

補助光分配回路３２７は、分配回路３２と、蓄電部４と、補助光部７とを接続する回路であり、蓄電部４に蓄えられた電力を、分配回路３２を介して、補助光部７に恒常的に供給する。

蓄電部４は、充放電可能な二次電池であり、鉛蓄蓄電池やリチウムイオン電池が想定される。好ましくは、遮光パネル本体１及びブラケット２から取り外し可能に構成される。また、独立した電源として利用できるように、蓄電部４の電源を他の電気製品が使用できるような電気に変換する変電部４１が設けられる。

変電部４１は、いわゆるトランスやインバータであり、蓄電部４から供給される直流電流を変圧し、あるいは交流に変換することで、一般的な電動工具を接続できるようにする。例えば、ディスクグラインダーを接続することによれば、溶接物の切断・切削の加工を行うことができるため溶接作業を簡便化できる。他にも電動ドリルや他の電動工具を接続することもできるため、様々な溶接物に対応した加工が可能となる。

記録部５は、アーク光が観測された時間を記録する部分である。これにより、溶接の作業時間を記録することができるようになるため、作業者の労働時間管理や、完成品の品質向上が達成できる。
本実施形態においては、蓄電部４によって恒常的に動作する時計システムと、前述した信号を受け取る記録システムとが含まれ、信号を受けた時刻を溶接の開始時刻として、信号が受け終わった時刻を溶接の終了時刻として記録することによって、溶接を行った時間を累積的に記録する。
同時に、溶接パネル本体１毎の信号の強さを記録することによって溶接姿勢等を推定できるようにしてもよく、これにより今後に生かせるデータとすることができる。また、記録した内容をコンピュータに接続して管理できるようにしてもよく、これにより作業者の労働時間管理を効率的にすることができるようになる。
なお、蓄電部４によらず、機械式の時計が電気を受け取った際に動作するように構成することで累積時間を記録してもよい。

また、記録部５には、ブラケット２の視認可能な位置に設けられ、直近の信号を受けた時刻から終わった時刻までの時間を表示する記録ディスプレイを含まれてもよい。これにより作業者が一度の溶接作業に要した時間を確認して、溶接部分の状態と溶接時間の関係を把握できるため、技術や品質を向上せしめる。

ファン６は、遮光パネルＸの天面に設けられる箱状の換気扇であり、外部への気流を発生させるファン本体６１と、気流を浄化するフィルター６２とによって構成される。これにより溶接に伴って発生するヒュームを遮光パネルＸの内部に滞留させずに除去することができる。

ファン本体６１は、ファン分配回路３２６から供給された電力で回転し、遮光パネルＸの内側から外側へ向かう気流を発生させる。すなわち、アーク光が発生していないとき、すなわち溶接作業をしていないときにファン６が動作するように構成されているため、溶接作業時におけるシールドガスの揺らぎを防ぎ成果物の品質を向上させることができる。

フィルター６２は、ファン本体６１で発生する気流に含まれるヒュームを除去するために設けられる部材であり、これによって外部へのヒュームの排出を抑制し、作業者の健康状態を改善できる。

補助光部７は、ファン６に隣接して設けられる照明器具であり、溶接部分Ｑ２を照らすことができるように設けられている。特に、本実施形態においては天面及び側面からの外光が遮られるため、遮光パネルＸの内部が暗くなり、溶接前の準備作業が行いにくくなる。この点、補助光部７が遮光パネルＸの内側を照らすようにすることで作業効率が向上させることができる。なお、補助光部７の光の強さは、判別部３１の閾値に達しないように形成されている。

以下に、図を用いて本実施形態に係る遮光パネルＸの使用方法について詳述する。なお、実施の方法は以下に述べる状態に限られず、その順番は前後してよい。遮光パネルＸは、母材Ｑ１を下向き溶接する目的を持つ作業者によって使用される。

まず、作業者は、回動部材２３を動かすことによって、作業に適した形状となるように遮光パネルＸを組み立て、遮光パネルＸの内側に母材Ｑ１を配置する。

次に、作業者は配電部３を起動することで蓄電部４から各部へ電気を供給する。これによりファン６が動作し、補助光部７が点灯する。作業者は補助光部７の下で母材Ｑ１の下処理を行い、溶接部分Ｑ２を準備する。

次に、作業者は溶接部分Ｑ２のアーク溶接作業を行う。この際発生したアーク光は、受光面Ｓに設置された光発電機Ｐを介して電力に変換される。変換された電力は、配電部３を通じて記録部５に供給され、作業を行った時間を記録する。
また、作業者がアーク溶接作業を中断した際には、ファン６が動作して発生したヒュームが除去されることで作業者の健康上の安全性が保たれ、補助光部７の照明によって溶接部分Ｑ２の仕上がりを容易に確認できる。

作業終了後、作業者は記録部５に記録された内容を確認する。そして回動部材２３を介して遮光パネルＸを三つ折りしてコンパクトに折りたたむ。

また、作業者は、遮光パネル本体１の裏表が反転するように回動部材２３を動作させ、その状態で固定して屋外に設置することもできる。これにより、太陽光を用いて蓄電部４に電力を貯めることができる。

≪第二の実施形態≫
以下に、図４を用いて、本発明の第二の実施形態に係る発明について詳述する。第一の実施形態と異なる形態は、ブラケット２を構成するブラケット本体２１、回動部材２３、移動手段２４にあり、以下にはこれらの構成について説明し、第一の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図４は、本実施形態に係る遮光パネルＸを表す斜視図である。

ブラケット本体２１は、３つが連続して設けられることによって、平面視でコの字状になるように立設される。それぞれのブラケット本体２１には、側面光発電機１１が取り付けられることによって側面３方向の光を遮ると同時に光発電機Ｐによる発電を行う。

回動部材２３は、任意の角度で固定可能である。これによって２つの遮光パネル本体１がなす角を大きくすることによって広範囲における遮光が可能となり、また、収納時にはコンパクトに折りたたむことができる。

移動手段２４は、ブラケット本体２１の地面に当接する辺の端部にそれぞれ設けられているキャスターである。本実施形態においては、地面に当接した状態で遮光パネルＸの変形が可能であるため、取り扱いが容易となる。
また、第一の実施形態に比べて、側面から吹き込む風をより遮りやすくすることができるため、シールドガスの揺らぎを防ぐことができる。なお、本実施形態の遮光パネルＸの天面に、さらに遮光パネル本体１を追加することによって風防の機能をより高められる。

本実施形態の構成によれば、溶接部分を側面の複数方向から囲うことが容易にできる。これにより、立ち向きで溶接作業を行う際や、高さ方向に長尺なものを溶接する際にも遮光パネルＸを利用することができるようになる。

《第三の実施形態》
以下に、図５を用いて、本発明の第三の実施形態に係る発明について詳述する。本実施形態において、第一の実施形態と異なる点は、主として移動手段２４の取り付け方法であるため、これについて詳述する。

移動手段２４は、対向して設けられるブラケット本体２１にそれぞれ設けられており、他のブラケット本体２１と接続する辺に隣接する辺の端部にそれぞれ設けられる第一の移動手段２４１と、他のブラケット本体２１と接続する辺に対抗する辺の端部にそれぞれ設けられる第二の移動手段２４２と、を有する。
このような構成によって、第一の移動手段２４１が地面に当接しているときは、遮光パネル本体１が平面視でコの字状となるように配置され、また、第二の移動手段２４２が地面に当接しているときは、遮光パネル本体１が側面視でコの字状になるように配置される。

上記によって、母材Ｑ１や溶接部分Ｑ２の態様によって遮光パネルＸの設置方法を柔軟に変更することができる。なお、移動手段２４の代わりにゴムなどの摩擦力の大きい部材が設けられていてもよい。

《第四の実施形態》
以下に、図６を用いて、本発明の第四の実施形態に係る発明について詳述する。本実施形態において、前述の実施形態と異なる点は、主としてブラケット２におけるブラケット本体２１と移動手段２４の取り付け方法であるため、これについて詳述する。

ブラケット２は、地面に対して略垂直に立設され側面光発電機１１が設けられるブラケット本体２１の上辺に、天面光発電機１２が設けられるブラケット本体２１が連結するようにして設けられている。

移動手段２４は、ブラケット本体２１の下辺から水平方向に延設される延設移動手段２４３によって構成されており、これらによって遮光パネルＸの重心がずれた場合でも立設した状態を維持することができる。延設移動手段２４３は回動部材２３によって遮光パネルＸ全体の重心がずれ得る方向に延設されていることが好ましい。

前述の実施形態と比べて、専有面積が狭いため取り回しがしやすくなる。特に立ち向き溶接や上向き溶接をする際に作業を行いやすくすることができる。

なお、上述の実施形態に限らず、４枚以上の遮光パネル本体１が互いに回動可能となるように連結されることで立設してもよく、また、天面に設けられる遮光パネル本体１は、２枚以上が角度をつけて連結されていてもよい。また、曲面状の光発電機Ｐが、溶接部分Ｑ２を取り囲むように設けてあってもよい。

１ 遮光パネル本体
１１ 側面光発電機
１２ 天面光発電機
２ ブラケット
２１ ブラケット本体
２１１ 周縁バー
２１２ 補助バー
２２ パネル固定部
２３ 回動部材
２４ 移動手段
３ 配電部
４ 蓄電部
５ 記録部
６ ファン
６１ ファン本体
６２ フィルター
７ 補助光部
Ｘ 遮光パネル
Ｓ 受光面
Ｐ 光発電機
Ｑ１ 母材
Ｑ２ 溶接部分

Claims (6)

1. 地面に対して立設する遮光パネル本体を備え、
   前記遮光パネル本体は、アーク光を受ける受光面を有し、
   前記受光面には、前記アーク光を電力に変換する光発電機が、遮光パネルで囲まれた内側で発生するアーク光を複数の受光面で遮断するように設けられ、
   前記遮光パネル本体が地面と隙間を空けて設けられる遮光パネル。
2. ２以上の前記遮光パネル本体同士が、回動可能になるように連結してある請求項１に記載の遮光パネル。
3. 前記光発電機が所定の電圧よりも大きな電圧を発電した時間を記録する、記録部が設けられている請求項１または２に記載の遮光パネル。
4. 前記光発電機が発電する電力が所定以下のときに動作する、ファンが設けられている請求項１～３の何れかに記載の遮光パネル。
5. 前記光発電機によって得られた電力を蓄電する、蓄電部が設けられている請求項１～４の何れかに記載の遮光パネル。
6. 地面と当接した状態で回転する移動手段を有し、
   記移動手段は、前記遮光パネルを形成する２辺に垂直に設けられる請求項１～５の何れかに記載の遮光パネル。
   

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