JP7471719B1 - ブレード用給水装置 - Google Patents

Abstract

給水タンクからブレードへ十分な量の冷却水を連続的に供給でき、切削作業時において、給水作業を確実かつ円滑に実行することができるブレード用給水装置を提供する。ブレードシャフト２の外周面の外側を取り囲み、圧力室４５を形成する加圧ケース４を有し、インペラ８が、圧力室４５内において、ブレードシャフト２の外周面に対して固定され、圧力室４５内の半径方向内側の領域が、圧力室４５に冷却水を供給する上流側の供給路（導入室４４、給水タンク等）と連通するように構成され、圧力室４５内の半径方向外側の領域が、ブレード６に冷却水を供給する下流側の供給路（送水室４６、中央水路２１等）と連通するように構成したことを特徴とする。

Description

本発明は、アスファルト舗装、コンクリート、石材、金属材等の切断又は切削に用いられるブレードに冷却水を供給するための装置に関し、特に、道路の補修作業や撤去作業等に用いられるコンクリートカッター（道路のアスファルト舗装面やコンクリート表面を切断又は切削する装置）等のように、ブレードを高速回転させて使用する作業機に対して適用することができるブレード用給水装置に関する。

道路の補修作業や撤去作業等に用いられるコンクリートカッターには、ブレード用給水装置を付帯し、ブレードの左右両面に冷却水を供給できるように構成されたもの（湿式コンクリートカッター等と称される）が知られている。湿式コンクリートカッターは、切削作業時においてブレードのディスク及びチップを冷却することができ、また、粉塵の飛散を防止することができる。

従来の湿式コンクリートカッターにおいては、給水方式として、ブレードの近傍位置（例えばブレードカバーの内部）に複数のノズルを配置し、これらのノズルと給水タンクとをホースによって接続し、冷却水をブレードの左右両面に向かってそれぞれ噴射する方式が採用されている。また、ブレードシャフトの内部に水路を設け、ブレードシャフトの一方側の端部と給水タンクとを接続し、冷却水を、当該端部からブレードシャフト内部の水路を介して反対側の端部へ送出し、ブレード及びブレード固定手段の半径方向内側の位置からブレードの両面に供給する方式（例えば特許文献１）なども採用されている。

従来の湿式コンクリートカッターにおいては、冷却水を、給水タンクからブレード近傍位置まで、重力によって送出する方式（重力給水方式）が採用されていることが多い。この場合、給水タンクを、ノズルやブレードシャフト内部の水路よりも高い位置に設置する必要がある。尚、重力給水方式が採用されていないコンクリートカッターを使用する場合や、重力による給水を実施できない事情がある場合には、給水ポンプを用意して、切削作業と同時に給水作業を行うという方法が実施されている。

特許第６１２０１９７号公報 特開２０２２－０６２４２０号公報 実開昭５５－００４１１４号公報 実開昭５５－００４１１３号公報

重力給水方式を採用した湿式コンクリートカッターを用いて切削作業を行う場合、給水タンク内の水位の低下に伴って、供給圧力及び流量が低下してしまうという問題がある。例えば、給水タンク内の冷却水の残量が僅かになると、ノズルから冷却水を噴射させるために必要な圧力と流量、或いは、ブレードシャフト内部の水路を介して冷却水を送出し、ブレード及びブレード固定手段の半径方向内側の位置からブレードに供給するために必要な圧力と流量が得られなくなり、冷却水がブレードまで届かないという事態が発生する可能性がある。この場合、ブレードを適切に冷却することができず、ブレードの劣化、短命化の原因となり、また、粉塵の飛散を抑制することができない。

このため、冷却水の適正な供給に必要な圧力と流量を維持するために、切削作業と並行して、或いは、切削作業を中断して、給水タンク内へ水を追加補給するための作業が必要となる。

また、給水ポンプを使用して、切削作業と同時に給水作業を行う場合、給水ポンプを稼働させるための動力源（電池、商用電源、又は、エンジン発電機等）を別途確保する必要があり、非常に煩わしいほか、余計なコストがかかるという問題がある。更に、コンクリートカッターの操作と、給水ポンプの操作を同時に実行する必要があり、これらを一人の作業員のみで実行することは難しいという問題がある。

本発明は、このような従来技術における問題を解決しようとするものであって、給水タンクからブレードへ十分な量の冷却水を連続的に供給でき、切削作業時において、給水作業を確実かつ円滑に実行することができるブレード用給水装置を提供することを目的とする。

本発明に係るブレード用給水装置は、ブレードシャフトに固定されたブレードを回転させて対象物の切断又は切削を行う装置に適用することができるものであり、ブレードシャフトの外周面の外側を取り囲み、ブレードシャフトの外周面との間に円環状の圧力室を形成する加圧ケースを有し、インペラが、圧力室内において、ブレードシャフトの外周面に対して固定され、又は、ブレードシャフトと一体的に形成され、圧力室内の半径方向内側の領域が、圧力室に冷却水を供給する上流側の供給路と連通するように構成され、圧力室内の半径方向外側の領域が、ブレードに冷却水を供給する下流側の供給路と連通するように構成され、圧力室内においてインペラが回転することにより、圧力室内の半径方向内側の領域における圧力が低下して、上流側の供給路から圧力室内に冷却水が連続的に流入するとともに、圧力室内の半径方向外側の領域における圧力が上昇して、圧力室内から下流側の供給路へ冷却水が連続的に流出するように構成されていることを特徴としている。

尚、このブレード用給水装置においては、一端が圧力室において開口し、圧力室の内周面の接線方向に延在する接線方向流路が圧力室に接続され、冷却水が、圧力室内の半径方向外側の領域から、接線方向流路を通って、下流側の供給路へ流出するように構成されていることが好ましい。

また、インペラが複数枚の羽根を有し、各羽根は、回転方向前方側の前端部が、回転方向後方側の後端部よりも、半径方向内側に位置するように形成され、回転時において、回転方向の前方の流体を半径方向外側へ移動させるように構成されていることが好ましい。また、ブレードシャフトが、長手方向へ間隔を置いて配置された二つのベアリングによって回転可能なように支持され、加圧ケースが、それらのベアリングの間の位置に配置されていることが好ましい。

更に、圧力室内に存在し得る空気を逃がすための空気抜き孔が、圧力室内の半径方向内側の領域と上流側の供給路とが連通する位置よりも高い位置に形成されていることが好ましい。

また、ブレードシャフトが貫通する送水室が加圧ケース内に形成され、接線方向流路を含む接続流路を介して圧力室と送水室とが接続され、ブレードシャフトの中心軸線に沿って延在する中央水路と、送水室内のブレードシャフトの外周面において一端が開口し、他端が中央水路まで達する第一半径方向水路と、ブレード固定手段の半径方向内側のブレードシャフトの外周面において一端が開口し、他端が中央水路まで達する第二半径方向水路とが、ブレードシャフトの内部に形成され、ブレード固定手段とブレードとの間、又は、ブレード固定手段の内部に、ブレードシャフトの外周面からブレード固定手段の外周面まで連通するフランジ流路が形成され、圧力室内においてインペラが回転することによって、圧力室内から流出した冷却水が、接続流路、送水室、第一半径方向水路、中央水路、第二半径方向水路、及び、フランジ流路を通って、ブレードに供給されるように構成されていることが好ましい。

更に、ブレードシャフトが貫通する導入室が加圧ケース内に形成され、導入室が、冷却水を供給する給水タンクと接続されるとともに、圧力室内の半径方向内側の領域と連通するように構成され、給水タンクから供給される冷却水が、導入室から圧力室内の半径方向内側の領域に流入するように構成されていることが好ましい。

また、ブレードシャフトを挿通させる開口部を有する隔壁が、加圧ケース内の圧力室と導入室の間に形成され、隔壁の開口部の内径が、ブレードシャフトの外径よりも大きい寸法に設定され、開口部とブレードシャフトとの間の隙間によって、圧力室内の半径方向内側の領域と導入室とが連通するように構成されていることが好ましい。

更に、インペラが複数枚の羽根を有し、羽根の先端部と隔壁の間隔寸法が、１．５ｍｍ以下に設定されていることが好ましい。

本発明に係るブレード用給水装置は、冷却水を重力によって送出する従来の給水装置と比較して、より大きな供給圧力及び流量を得ることができる。また、給水タンク内の水位（水の残量）とは無関係に、十分な量の冷却水を連続的に送出してブレードに供給することができる。また、給水タンクを高い位置に設置する必要はなく、ブレードシャフトよりも低い位置に配置することも可能である。このため、給水タンクの取付位置に関し、設計の自由度が大きくなるという効果を期待できる。

更に、ブレードに供給される冷却水の量は、インペラの回転数に比例するため、切削作業時において動力源（エンジン等）の出力を上げて、ブレードシャフト及びインペラを高速で回転させると、大量の（ブレードの冷却及び粉塵の飛散防止のために十分な量の）冷却水が適切に供給され、反対に、アイドリング時には、供給される水量が減少し、自動的に節水することができる。

図１は、本発明に係るブレード用給水装置１の水平断面図である。 図２は、図１に示す加圧ケース４の拡大断面図である。 図３は、図２に示すIII－III線に沿った給水装置１の垂直断面図である。 図４は、図３に示すIV－IV線に沿った加圧ケース４の断面斜視図である。 図５は、図１～図３に示すインペラ８の斜視図である。 図６は、図１に示すブレードシャフト２の先端部及びブレード固定手段３の拡大断面図である。 図７は、図６に示すブレード固定手段３の外側フランジ３２の斜視図である。 図８は、図２に示す加圧ケース４の他の構成例を示す垂直断面図である。 図９は、図２に示す加圧ケース４の他の構成例を示す断面斜視図である。

以下、添付図面に沿って本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係るブレード用給水装置１（道路のアスファルト舗装面やコンクリート表面を切断又は切削するコンクリートカッターに適用した例）の水平断面図である。この給水装置１は、図示されるように、基本的には、ブレードシャフト２と、ブレード固定手段３と、加圧ケース４とによって構成されている。尚、図１には、ブレードシャフト２の中心軸線の高さ位置における各要素の水平断面が示されている。

図１に示すように、ブレードシャフト２は、長手方向へ間隔を置いて配置された二つのベアリング５によって、回転可能なように支持されている。ブレードシャフト２は、図示しない原動機（エンジン、電動モータ等）から伝達される駆動力を受けて、高速で回転するように構成されている。

ブレードシャフト２の内部には、中心軸線に沿って延在する中央水路２１が形成されている。また、ブレードシャフト２の内部には、半径方向に延在する半径方向水路２２（第一半径方向水路２２ａ、第二半径方向水路２２ｂ）が形成されている。半径方向水路２２は、一端がブレードシャフト２の外周面において開口し、他端が中央水路２１まで達している。従って、ブレードシャフト２の内部に形成された中央水路２１は、半径方向水路２２を介してブレードシャフト２の外部空間と連通している。

ブレードシャフト２の先端には、ブレード６を固定するための手段（ブレード固定手段３）が取り付けられている。ブレード固定手段３は、基本的には、内側フランジ３１と外側フランジ３２とによって構成されている。内側フランジ３１は、ブレードシャフト２に対して固定されている。一方、外側フランジ３２は、内側フランジ３１とナット７との間に挟持される構造となっている。そして、図１に示すように、内側フランジ３１と外側フランジ３２の間にブレード６を挟み込んだ状態で、ブレードシャフト２の先端にナット７を取り付けて締めつけることにより、ブレードシャフト２に対してブレード６を固定することができる。

ブレードシャフト２の中間部（二つのベアリング５の間の位置）には、ブレードシャフト２の外周面の外側を取り囲み、ブレードシャフト２の外周面との間に円環状の小室（圧力室等）を形成する加圧ケース４が配置されている。この加圧ケース４の内部には、断面が円形状の空洞部４１が形成されており、ブレードシャフト２は、この空洞部４１の中に同軸的に挿通されている。また、ブレードシャフト２には、インペラ８が装着されている。

図２は、図１に示す加圧ケース４の拡大断面図である。図示されているように、加圧ケース４の空洞部４１の内部には、隔壁４２が形成されている。この隔壁４２の中央には、円形の開口部４２ａが形成されている。この開口部４２ａの内径は、挿通されるブレードシャフト２の外径寸法よりも大きい寸法に設定されている。本実施形態においては、開口部４２ａの内径寸法は３２ｍｍ、ブレードシャフト２の外形寸法は２８ｍｍに設定されている。そして、この円形の開口部４２ａは、ブレードシャフト２と同心であるため、ブレードシャフト２を空洞部４１内に挿通すると、開口部４２ａとブレードシャフト２との間に一定（２ｍｍ）の隙間Ｃが全周的に形成される。

空洞部４１には、リング状の軸封部材４３（第一軸封部材４３ａ、第二軸封部材４３ｂ、第三軸封部材４３ｃ）が配置されている。これらの軸封部材４３は、いずれも接触型であり、内周側のリップ部がブレードシャフト２とそれぞれ接触し、外周部が空洞部４１の内周面にそれぞれ密着する状態で取り付けられている。

第一軸封部材４３ａは、空洞部４１の一方側の端部（図２において左側の端部、図１に示すブレード６側の端部）に装着されている。第二軸封部材４３ｂは、その反対側の端部（図２において右側の端部）に装着されている。第三軸封部材４３ｃは、第一軸封部材４３ａと隔壁４２の間の位置に装着されている。

このように加圧ケース４は、空洞部４１の両端の開口部分（空洞部４１の内周面とブレードシャフト２の外周面との間）が、第一軸封部材４３ａ及び第二軸封部材４３ｂによって閉鎖されている。そして、軸封部材４３ａ～４３ｃ、及び、隔壁４２によって、空洞部４１内が三つの小室に仕切られる構造となっている。より詳細には、空洞部４１は、第二軸封部材４３ｂと隔壁４２との間の導入室４４と、隔壁４２と第三軸封部材４３ｃとの間の圧力室４５と、第三軸封部材４３ｃと第一軸封部材４３ａとの間の送水室４６とに仕切られている。

図３は、図２に示すIII－III線に沿った給水装置１の垂直断面図である。また、図４は、図３に示すIV－IV線に沿った加圧ケース４の断面斜視図である。これらの図に示すように、加圧ケース４の内部には、接続流路４７が形成されている。この接続流路４７は、圧力室４５と送水室４６とを接続して連通させるためのものである。本実施形態においては、接続流路４７は、図４に示すように、主流路４７ａ、接線方向流路４７ｂ、及び、連絡流路４７ｃによって構成されている。

主流路４７ａは、空洞部４１の半径方向外側において、導入室４４の側方（ブレードシャフト２の中心軸線と直交する方向）の位置から、送水室４６の側方の位置まで、ブレードシャフト２（図１～図３参照）の中心軸線と平行な方向に延在している。

接線方向流路４７ｂは、図３に示すように、空洞部４１（圧力室４５）の内周面の接線方向に延在し、一端が圧力室４５において開口し、他端が主流路４７ａにおいて開口している。従って、圧力室４５と主流路４７ａは、接線方向流路４７ｂによって連通している。連絡流路４７ｃは、図４に示すように、一端が主流路４７ａにおいて開口し、他端が送水室４６において開口している。従って、主流路４７ａと送水室４６は、連絡流路４７ｃによって連通している。

図４に示すように、加圧ケース４の内部には、導水路４８が形成されている。この導水路４８は、加圧ケース４の外側から導入室４４内に冷却水を導入するためのものである。導水路４８は、一端が加圧ケース４の外側面において開口し、他端が導入室４４において開口している。導水路４８の外側開口部は、ホース又はパイプ等によって給水タンク（図示せず）と接続される。

また、図４に示すように、主流路４７ａと導入室４４との間には、空気抜き孔４９が形成されている。この空気抜き孔４９は、圧力室４５及び接続流路４７内に存在し得る空気を導入室４４側へ逃がすためのものであり、これにより、給水装置１の始動時等において、圧力室４５及び接続流路４７内に十分な量の冷却水を流入させることができる。

尚、空気抜き孔４９は、断面積が、図２に示す隙間Ｃ（隔壁４２の開口部４２ａとブレードシャフト２との間の隙間）、及び、接続流路４７の断面積と比較して、はるかに小さく設定されている。

図５は、図１～図３に示すインペラ８の斜視図である。インペラ８は、基本的には、円筒状（又はリング状）の基部８１と、基部８１の一方の側面（中心軸線と直交する面）から中心軸線と平行な方向へ突出する複数枚（ここでは四枚）の羽根８２とによって構成されている。このインペラ８は、図３に示すように、圧力室４５内において、基部８１が、ブレードシャフト２の外周面に対して固定され、ブレードシャフト２とともに所定の方向（図３及び図５において反時計回り方向）へ回転するように構成されている。

インペラ８の羽根８２は、回転時において、羽根８２の回転方向の前方の流体を半径方向外側へ移動させる（押し出す）ことができるように構成されている。より詳細には、各羽根８２は、図５に示すように、前端部８２ａ（回転方向前方側の端部）が、後端部８２ｂ（回転方向後方側の端部）よりも、半径方向内側に位置するように形成されている。

尚、図２に示すように、インペラ８は、羽根８２の軸方向先端部（図２において右端の部分）が、隔壁４２に可能な限り近接した位置となるように配置されている。本実施形態においては、羽根８２と隔壁４２の間隔寸法は、０．８ｍｍに設定されている（１．５ｍｍ以下が好ましい）。

ここで、本実施形態に係るブレード用給水装置１の動作態様について説明する。この給水装置１は、図示しない原動機からブレードシャフト２（図１～図３参照）に回転駆動力を供給して、ブレードシャフト２及びインペラ８を所定の方向（図３において反時計回り方向）へ回転させることにより、給水タンク（図示せず）からブレード６の両面へ冷却水を供給するために必要な圧力を生成することができる。

この供給圧力は、加圧ケース４内において生成される。但し、加圧ケース４内に十分な量の水が存在していることが必要である。そこで、加圧ケース４内に水が存在していない場合、又は、水量が不十分である場合には、まず、加圧ケース４内に十分な量の水を導入する。具体的には、給水タンク（図示せず）から、導水路４８（図４参照）を介して導入室４４へ水を供給する。

導入室４４と、これに隣接する圧力室４５は、隔壁４２によって隔てられているが、隔壁４２の開口部４２ａとブレードシャフト２との間には、隙間Ｃ（図２参照）が形成されている。また、図４に示すように、圧力室４５は、接続流路４７（主流路４７ａ、接線方向流路４７ｂ、及び、連絡流路４７ｃ）によって、隣接する送水室４６と接続されている。このため、導入室４４に十分な量の水を供給すると、水が、隙間Ｃを通って圧力室４５に流入し、更に、接続流路４７を通って送水室４６に流入する。

尚、導入室４４内の水位が、隔壁４２の開口部４２ａの最上部４２ｂ（図４参照）よりも高くなったときに、圧力室４５、接続流路４７、及び、送水室４６内の空間のうち、隔壁４２の開口部４２ａの最上部４２ｂよりも上方の空間（以下、単に「圧力室４５等の上方空間」と言う）内に存在する空気の逃げ場がない場合、圧力室４５及び接続流路４７内へ十分な量の水を流入させることが難しくなる。この場合、インペラ８を回転させた際に、エア噛み（エアー・エントレインメント）が生じてしまい、十分な供給圧力及び流量を得ることができない可能性がある。

本実施形態においては、上述の通り、接続流路４７の主流路４７ａと導入室４４との間に、空気抜き孔４９（図４参照）が形成されており、この空気抜き孔４９は、隔壁４２の開口部４２ａの最上部４２ｂよりも十分に高い位置に形成されているため、圧力室４５等の上方空間内の空気を導入室４４側へ逃がすことができ、圧力室４５、接続流路４７、及び、送水室４６内へ十分な量の水を流入させることができる。その結果、給水装置１の動作時において、エア噛み（エアー・エントレインメント）の問題を好適に回避することができる。

加圧ケース４内に十分な量の水が存在している状態、かつ、給水タンク（図示せず）から導入室４４への継続的な水の供給が可能な状態で、インペラ８を連続的に回転させると、インペラ８の上流側の圧力が低下し、下流側の圧力が上昇する。その結果、上流側の給水タンクから加圧ケース４内へ水を連続的に流入させることができ、かつ、加圧ケース４から下流側のブレード６へ向かって水を連続的に圧送することができる。

より具体的には、インペラ８を回転させると、圧力室４５内の水が羽根８２（図３、図５参照）にかき回されることによって、同方向へ旋回する水流が発生する。旋回する水流には遠心力が作用することになるほか、羽根８２の形状（回転方向の前方の流体を半径方向外側へ移動させることができる形状）に基づく作用により、圧力室４５内の半径方向外側の領域（圧力室４５の内周面に沿った領域）において、圧力が上昇することになる。これとは反対に、圧力室４５内の半径方向内側の領域（ブレードシャフト２の外周面に沿った領域）においては、圧力が低下することになる。

図３に示すように、圧力室４５の内周面には、接線方向流路４７ｂが開口している。この接線方向流路４７ｂは、圧力室４５の内周面の接線方向に延在しているため、圧力室４５の半径方向外側の領域を旋回する水が、慣性力によって接線方向流路４７ｂ内へ連続的に流れ込み、更に、インペラ８の回転によって生成される圧力によって、接線方向流路４７ｂから下流側（主流路４７ａ、連絡流路４７ｃ、及び、送水室４６等）へ向かって押し出されることになる。

一方、圧力室４５内の半径方向内側の領域は、隔壁４２の開口部４２ａとブレードシャフト２との間の隙間Ｃ（図２参照）を介して、導入室４４（ブレードシャフト２が貫通している）と連通しているため、圧力室４５内の半径方向内側の領域における圧力が低下すると、導入室４４との間の圧力差により、導入室４４から隙間Ｃを通って圧力室４５内へ向かう水流が発生する。

尚、インペラ８の羽根８２と隔壁４２の間隔寸法が大きく設定されている場合、圧力室４５内の半径方向外側の領域を旋回する水の一部が、羽根８２と隔壁４２の間の隙間を通って、半径方向内側の領域へ移動して、インペラ８の回転によって生じる圧力差（圧力室４５内の半径方向外側の領域と半径方向内側の領域の間の圧力差、及び、圧力室４５内の半径方向内側の領域と導入室４４の間の圧力差）が小さくなってしまう可能性がある。

本実施形態においては、上述した通り、インペラ８の羽根８２と隔壁４２の間隔寸法が、極めて小さい値に設定されているため、圧力室４５内の半径方向外側の領域から半径方向内側の領域への水の移動を最小限に抑えることができ、インペラ８の回転によって生じる圧力差を好適に維持することができる。

このように、本実施形態に係る給水装置１は、圧力室４５内においてインペラ８を連続的に回転させることにより、上流側（導入室４４等）から圧力室４５内へ水を連続的に流入させることができるとともに、圧力室４５から下流側（送水室４６等）へ向かって水を圧送することができる。

圧力室４５から押し出された水は、送水室４６に流入し、ここからブレードシャフト２の内部に形成された水路を通ってブレード６に供給される。具体的には、図２に示すように、ブレードシャフト２は、送水室４６を貫通するように配置されており、ブレードシャフト２の内部には、中央水路２１と、第一半径方向水路２２ａ、及び、第二半径方向水路２２ｂ（図１参照）が形成されている。これらのうち第一半径方向水路２２ａは、図２に示すように、一端が送水室４６内において開口し、他端が中央水路２１まで達している。従って、送水室４６に流入した水は、インペラ８の回転によって生成された圧力により、送水室４６から第一半径方向水路２２ａ内へ流入する。

尚、第一半径方向水路２２ａは、ブレードシャフト２の内部において半径方向に延在しているため、ブレードシャフト２が回転すると、第一半径方向水路２２ａ内の水には遠心力が作用する。この遠心力は、送水室４６から第一半径方向水路２２ａ内へ水を流入させようとする際に（即ち、半径方向外側から内側へ水を移動させようとする際に）抵抗となる。但し、本実施形態の給水装置１においては、適用対象となるコンクリートカッターの通常作業時において、十分に大きな供給圧力を発生させることができ、送水室４６から第一半径方向水路２２ａ内へ問題なく水を流入させることができる。

例えば、ブレードシャフト２及びインペラ８を、コンクリートカッターの通常作業時の速度（３２００～３６００ｒｐｍ）で回転させると、２４～２８ｋＰａの大きな供給圧力を発生させることができる。このため、第一半径方向水路２２ａ内で作用する遠心力に抗して、送水室４６から第一半径方向水路２２ａ内へ問題なく水を流入させることができる。

第一半径方向水路２２ａ内に流入した水は、中央水路２１を通って、第二半径方向水路２２ｂへと送られ、ここからブレードシャフト２の外側へ流出する。第二半径方向水路２２ｂは、図６（図１に示すブレードシャフト２の先端部及びブレード固定手段３の拡大断面図）に示すように、ブレード固定手段３（内側フランジ３１、外側フランジ３２）、及び、これらによって固定されるブレード６の半径方向内側の位置に形成されている。

ブレード固定手段３の外側フランジ３２の内側面（ブレード６と接触する側の面）には、図７（図６に示すブレード固定手段３の外側フランジ３２の斜視図）に示すように、押圧部３２ａ、凹部３２ｂ、及び、溝部３２ｃが形成されている。これらのうち、押圧部３２ａと溝部３２ｃは、外側フランジ３２の内側面における半径方向外側の領域に形成され、凹部３２ｂは、半径方向内側の領域（ブレードシャフト２が挿通される貫通孔３２ｄと押圧部３２ａの間の領域）に形成されている。

押圧部３２ａは、ブレード６の側面に接触し、押圧して、ブレード６を固定する部位であり、中心軸線と直交する同一平面上に位置するように形成されている。一方、凹部３２ｂと溝部３２ｃは、押圧部３２ａの平面から、外側フランジ３２の厚さ方向へ凹んだ形状となっている。従って、外側フランジ３２をブレード６の側面に押し付けた場合、押圧部３２ａのみがブレード６の側面と接触し、凹部３２ｂ及び溝部３２ｃが形成されている部位においては、外側フランジ３２とブレード６との間に空間（隙間）が形成されることになる。

そして、溝部３２ｃは、凹部３２ｂから外側フランジ３２の外周面３２ｅまで、半径方向へ放射状に延在するように形成されている。従って、図６に示すように、ブレードシャフト２にブレード６を装着し、内側フランジ３１と外側フランジ３２とによってブレード６を挟持して固定すると、外側フランジ３２とブレード６との間に、ブレードシャフト２の外周面から、凹部３２ｂ、及び、溝部３２ｃを通って、外側フランジ３２の外周面３２ｅまで連通する流路（フランジ流路）が形成される。

尚、内側フランジ３１の内側面にも、図７に示す押圧部３２ａ、凹部３２ｂ、及び、溝部３２ｃと同様の押圧部３１ａ、凹部３１ｂ、及び、溝部３１ｃが形成されている（図６参照）。つまり、内側フランジ３１とブレード６との間にも、ブレードシャフト２の外周面から、凹部３１ｂ、及び、溝部３１ｃを通って、内側フランジ３１の外周面３１ｅまで連通する流路（フランジ流路）が形成される。

従って、ブレード固定手段３及びブレード６の半径方向内側の位置でブレードシャフト２から流出した冷却水は、遠心力によって、内側フランジ３１及び外側フランジ３２の凹部３１ｂ，３２ｂ、溝部３１ｃ，３２ｃを通って半径方向外側へ移動することになり、最終的にブレード６の両面に冷却水が供給される。

このように、本実施形態に係る給水装置１は、圧力室４５内の半径方向内側の領域が、圧力室４５に冷却水を供給する上流側の供給路（導入室４４、給水タンク等）と連通するように構成されるとともに、圧力室４５内の半径方向外側の領域が、ブレード６に冷却水を供給する下流側の供給路（送水室４６、中央水路２１等）と連通するように構成され、圧力室４５内においてインペラ８を回転させることにより、圧力室４５内の半径方向内側の領域における圧力を低下させて、上流側の供給路から圧力室４５内に冷却水を連続的に流入させることができ、また、圧力室４５内の半径方向外側の領域における圧力を上昇させて、圧力室４５内から下流側の供給路へ冷却水を連続的に流出させることができ、その結果、ブレード６の両面に冷却水を適切に供給することができる。

本実施形態に係る給水装置１は、冷却水を重力によって送出する従来の給水装置と比較して、より大きな供給圧力及び流量を得ることができる。また、給水タンク内の水位（水の残量）とは無関係に、十分な量の冷却水を連続的に送出してブレード６に供給することができる。また、給水タンクを高い位置に設置する必要はなく、ブレードシャフト２よりも低い位置に配置することも可能である。このため、給水タンクの取付位置に関し、設計の自由度が大きくなるという効果を期待できる。

尚、ブレード６に供給される冷却水の量は、インペラ８の回転数に比例する。従って、切削作業時において動力源（エンジン等）の出力を上げて、ブレードシャフト２及びインペラ８を高速で回転させると、大量の（ブレード６の冷却及び粉塵の飛散防止のために十分な量の）冷却水が適切に供給され、反対に、アイドリング時には、供給される水量が減少し、自動的に節水することができる。

本実施形態に係る給水装置１は、ブレードシャフト２を駆動させることによって動作するため、専用の動力源を用意する必要がなく、また、給水装置１を動作させた場合に、ブレードシャフト２の動力源（エンジン、電動モータ等）において増加する負荷は極めて小さく、殆ど確認できない程度である。

尚、上記実施形態においては、インペラ８は、ブレードシャフト２とは別個に製作され、ブレードシャフト２の外周面に装着されているが、図５に示すインペラ８の羽根８２に相当する要素が、シャフトの外周面の外側に一体的に形成されたものを、ブレードシャフト２として使用することもできる。

また、上記実施形態においては、圧力室４５等の上方空間内に存在し得る空気を逃がすための空気抜き孔４９が、加圧ケース４内の接続流路４７と導入室４４との間の位置に形成されているが、図８（加圧ケース４の他の構成例を示す拡大垂直断面図）に示すように、隔壁４２の上方の位置（開口部４２ａの最上部４２ｂよりも高い位置）に、圧力室４５と導入室４４を連通させる空気抜き孔４９を形成してもよい。この場合も、圧力室４５等の上方空間内に存在し得る空気を導入室４４側へ逃がすことができる。

或いは、図８に示すように、加圧ケース４の外側上面９１から圧力室４５（又は、接続流路４７或いは送水室４６）まで貫通する縦孔９２を形成し、その上端開口部にホース９３（又はパイプ等）の一端を接続し、他端を導入室４４（又は、その上流側の要素、例えば、導水路４８、或いは、給水タンクと導水路４８を接続するホース等）と接続するようにしてもよい。いずれにしても、圧力室４５内の半径方向内側の領域と上流側の供給路とが連通する位置（開口部４２ａの最上部４２ｂ）よりも高い位置に、空気抜き孔４９又はこれに相当する要素を形成し又は配置することにより、圧力室４５等の上方空間内に存在し得る空気を逃がすことができる。

又は、図９に示すように、圧力室４５と送水室４６を接続する接続流路４７のうち、連絡流路４７ｃを、主流路４７ａの終端部から下方へ向かって延在するように構成するとともに、送水室４６の下部（ブレードシャフト２の中心軸線よりも低い位置）において送水室４６と連通するように構成することもできる。この場合、切削作業時に動力源（エンジン等）を一旦停止させた場合等において、送水室４６から圧力室４５へ空気が逆流するという現象、及び、エア噛みの発生を好適に回避することができる。

更に、上記実施形態の給水装置１においては、送水室４６から、ブレードシャフト２の内部に形成された水路（中央水路２１、及び、半径方向水路２２）を通って、ブレード６に冷却水が供給されるように構成されているが、ブレード６の外側を覆うように配置されるブレードカバー（図示せず）の内部の位置（好ましくは、ブレードの一方側の面に冷却水を噴射できる位置、及び、ブレードの反対側の面に冷却水を噴射できる位置）にノズルを配置し、これらのノズルと接線方向流路４７ｂ（図３参照）とをホース又はパイプで接続することにより、つまり、ブレードシャフト２の内部ではなく、外部に形成した経路によって、ブレード６に冷却水が供給されるように構成してもよい。

また、上記実施形態においては、ブレードシャフト２の外周面からブレード固定手段３の外周面３１ｅ，３２ｅまで連通するフランジ流路（凹部３１ｂ，３２ｂ、溝部３１ｃ，３２ｃ）が、内側フランジ３１及び外側フランジ３２と、ブレード６との間にそれぞれ形成されているが、内側フランジ３１及び外側フランジ３２の内部にフランジ流路を形成してもよい。

尚、上記実施形態の給水装置１は、道路のアスファルト舗装面やコンクリート表面を切断又は切削するコンクリートカッターに適用されているが、本発明の適用対象は、コンクリートカッターには限定されない。つまり、本発明は、ブレードシャフトに固定されたブレードを回転させて対象物の切断又は切削を行う装置であって、ブレードへの冷却水の供給や粉塵の飛散防止が必要又は有効である装置（例えば、金属加工機械等）に対して、広く適用することができる。

１：給水装置、
２：ブレードシャフト、
３：ブレード固定手段、
４：加圧ケース、
５：ベアリング、
６：ブレード、
７：ナット、
８：インペラ、
２１：中央水路、
２２：半径方向水路、
２２ａ：第一半径方向水路、
２２ｂ：第二半径方向水路、
３１：内側フランジ、
３１ａ：押圧部、
３１ｂ：凹部、
３１ｃ：溝部、
３１ｅ：外周面、
３２：外側フランジ、
３２ａ：押圧部、
３２ｂ：凹部、
３２ｃ：溝部、
３２ｄ：貫通孔、
３２ｅ：外周面、
４１：空洞部、
４２：隔壁、
４２ａ：開口部、
４２ｂ：最上部、
４３：軸封部材、
４３ａ：第一軸封部材、
４３ｂ：第二軸封部材、
４３ｃ：第三軸封部材、
４４：導入室、
４５：圧力室、
４６：送水室、
４７：接続流路、
４７ａ：主流路、
４７ｂ：接線方向流路、
４７ｃ：連絡流路、
４８：導水路、
４９：空気抜き孔、
８１：基部、
８２：羽根、
８２ａ：前端部、
８２ｂ：後端部、
９１：外側上面、
９２：縦孔、
９３：ホース、
Ｃ：隙間

Claims (9)

1. ブレードシャフトに固定されたブレードを回転させて対象物の切断又は切削を行う装置に適用され、ブレードに冷却水を供給するブレード用給水装置であって、
   ブレードシャフトの外周面の外側を取り囲み、ブレードシャフトの外周面との間に円環状の圧力室を形成する加圧ケースを有し、
   インペラが、圧力室内において、ブレードシャフトの外周面に対して固定され、又は、ブレードシャフトと一体的に形成され、
   圧力室内の半径方向内側の領域が、圧力室に冷却水を供給する上流側の供給路と連通するように構成され、
   圧力室内の半径方向外側の領域が、ブレードに冷却水を供給する下流側の供給路と連通するように構成され、
   圧力室内においてインペラが回転することにより、圧力室内の半径方向内側の領域における圧力が低下して、上流側の供給路から圧力室内に冷却水が連続的に流入するとともに、圧力室内の半径方向外側の領域における圧力が上昇して、圧力室内から下流側の供給路へ冷却水が連続的に流出するように構成されていることを特徴とするブレード用給水装置。
2. 一端が圧力室において開口し、圧力室の内周面の接線方向に延在する接線方向流路が圧力室に接続され、
   冷却水が、圧力室内の半径方向外側の領域から、接線方向流路を通って、下流側の供給路へ流出するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレード用給水装置。
3. インペラが複数枚の羽根を有し、
   各羽根は、回転方向前方側の前端部が、回転方向後方側の後端部よりも、半径方向内側に位置するように形成され、回転時において、回転方向の前方の流体を半径方向外側へ移動させるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレード用給水装置。
4. ブレードシャフトが、長手方向へ間隔を置いて配置された二つのベアリングによって回転可能なように支持され、
   加圧ケースが、それらのベアリングの間の位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレード用給水装置。
5. 圧力室内に存在し得る空気を逃がすための空気抜き孔が、圧力室内の半径方向内側の領域と上流側の供給路とが連通する位置よりも高い位置に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレード用給水装置。
6. ブレードシャフトが貫通する送水室が加圧ケース内に形成され、
   接線方向流路を含む接続流路を介して圧力室と送水室とが接続され、
   ブレードシャフトの中心軸線に沿って延在する中央水路と、送水室内のブレードシャフトの外周面において一端が開口し、他端が中央水路まで達する第一半径方向水路と、ブレード固定手段の半径方向内側のブレードシャフトの外周面において一端が開口し、他端が中央水路まで達する第二半径方向水路とが、ブレードシャフトの内部に形成され、
   ブレード固定手段とブレードとの間、又は、ブレード固定手段の内部に、ブレードシャフトの外周面からブレード固定手段の外周面まで連通するフランジ流路が形成され、
   圧力室内においてインペラが回転することによって、圧力室内から流出した冷却水が、接続流路、送水室、第一半径方向水路、中央水路、第二半径方向水路、及び、フランジ流路を通って、ブレードに供給されるように構成されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載のブレード用給水装置。
7. ブレードシャフトが貫通する導入室が加圧ケース内に形成され、
   導入室が、冷却水を供給する給水タンクと接続されるとともに、圧力室内の半径方向内側の領域と連通するように構成され、給水タンクから供給される冷却水が、導入室から圧力室内の半径方向内側の領域に流入するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブレード用給水装置。
8. ブレードシャフトを挿通させる開口部を有する隔壁が、加圧ケース内の圧力室と導入室の間に形成され、
   隔壁の開口部の内径が、ブレードシャフトの外径よりも大きい寸法に設定され、開口部とブレードシャフトとの間の隙間によって、圧力室内の半径方向内側の領域と導入室とが連通するように構成されていることを特徴とする、請求項７に記載のブレード用給水装置。
9. インペラが複数枚の羽根を有し、
   羽根の先端部と隔壁の間隔寸法が、１．５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする、請求項７に記載のブレード用給水装置。

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