JP2014213295A - 高圧洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ内に仕切り壁を設ける必要のない構成を採用することで、キャビティ層を薄くし、もってキャビティ内を流れる冷却水の流速を高めて冷却効果の向上を実現した従来にはない高圧洗浄機を提供する。
【解決手段】この高圧洗浄機１０は、駆動源となる電動モータ１２と、電動モータ１２によって駆動されることで、供給される水を加圧して高圧水を発生させるポンプ機構２１とを備えており、電動モータ１２を冷却するための冷却水を導通させるキャビティ１５が、電動モータ１２の外周を取り囲むように略円筒形状で形成され、キャビティ１５に対して冷却水を導入する吸水口１６と、冷却水を導出する吐水口１７とが、略円筒形状をしたキャビティ１５の接線方向で水平方向かつ同方向を向くように配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、高圧洗浄機に係り、特に、駆動源である電動モータを冷却する機構の改良に関するものである。

従来から、強力な圧力で水を吹き付けることで、床や壁、あるいはコンクリートなどにこびりついた汚れを落とすことのできる高圧洗浄機が知られている。一般的な高圧洗浄機は、駆動源となる電動モータと、電動モータによって駆動されることで、供給される水を加圧して高圧水を発生させるポンプ機構を有しており、吸水口から供給される水が電動モータによって駆動されるポンプ機構によって加圧されて高圧水となり、その高圧水が吐水口及び吐水装置（ノズルガン等）を経て吐出されるように構成されていた。

このような従来の高圧洗浄機においては、駆動源である電動モータを冷却するための種々の機構が提案されている。例えば、下記特許文献１には、電動モータを冷却水によって冷却する水冷式の冷却機構を備えた電動ポンプユニットが開示されている。

中国特許出願公開第１０１６６３４８３号明細書

上掲した特許文献１に開示される従来の冷却機構では、電動モータの周りに冷却水を導入するための空間となるキャビティを設け、このキャビティの内部に仕切り壁が形成される構成が採用されていた。従来技術では、キャビティに冷却水を供給するための吸水口と、冷却水を吐出するための吐水口とが隣接して設置されていたので、これら吸水口と吐水口との間に仕切り壁を設けることで、キャビティ内での冷却水の好適な循環を実現したのである。また併せて、従来技術では、キャビティ内の全ての領域を冷却水が循環するようにするための措置として、一般的にキャビティ内に仕切り壁を設けることが行われていた。

しかしながら、従来技術のように、キャビティ内に仕切り壁を設けると、キャビティ層が厚くなってしまうという課題が存在していた。すなわち、高圧洗浄機において用いられる高圧水は、吐出流量が少ないので、キャビティ層が厚くなると、キャビティ内を流れる冷却水の流速が低くなり、熱交換率が低下してしまうという問題が発生する。また、キャビティ層が厚くなると、キャビティ内に空気が残留したり、高圧洗浄機の使用後に行われる排水作業に時間を要してしまうなど、様々な問題が発生してしまうことになる。

本発明は、上述した従来技術に存在する種々の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、キャビティ内に仕切り壁を設ける必要のない構成を採用することで、キャビティ層を薄くし、もってキャビティ内を流れる冷却水の流速を高めて冷却効果の向上を実現した従来にはない高圧洗浄機を提供することにある。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照番号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明に係る高圧洗浄機（１０）は、駆動源となる電動モータ（１２）と、前記電動モータ（１２）によって駆動されることで、供給される水を加圧して高圧水を発生させるポンプ機構（２１）と、を備える高圧洗浄機（１０）であって、前記電動モータ（１２）を冷却するための冷却水を導通させるキャビティ（１５）が、前記電動モータ（１２）の外周を取り囲むように略円筒形状で形成され、前記キャビティ（１５）に対して冷却水を導入する吸水口（１６）と、冷却水を導出する吐水口（１７）とが、略円筒形状をした前記キャビティ（１５）の接線方向で水平方向かつ同方向を向くように配置され、前記吸水口（１６）と前記吐水口（１７）が、略円筒形状をした前記キャビティ（１５）の軸方向で離間して設けられることを特徴とするものである。

また、本発明に係る高圧洗浄機（１０）では、略円筒形状をした前記キャビティ（１５）の軸方向一端側下部に前記吸水口（１６）が、軸方向他端側上部に前記吐水口（１７）が設けられることとすることができる。

さらに、本発明に係る高圧洗浄機（１０）は、前記ポンプ機構（２１）と接続されるホース（３０）を巻き取るホースリール（３１）と、前記電動モータ（１２）、前記ポンプ機構（２１）、及び前記ホースリール（３１）を収納する筺体（５１）と、を備え、自立状態のときに、前記筺体（５１）の下方位置に前記電動モータ（１２）と前記ポンプ機構（２１）が横並びに配置されるとともに、前記筺体（５１）の上方位置に前記ホースリール（３１）が配置されることとすることができる。

本発明によれば、キャビティ内に仕切り壁を設ける必要のない構成を採用することができるので、キャビティ層を薄くすることが可能となり、もってキャビティ内を流れる冷却水の流速を高めて冷却効果の向上を実現した従来にはない高圧洗浄機を提供することができる。

本実施形態に係る高圧洗浄機の全体構成を示した外観斜視図である。 本実施形態に係る高圧洗浄機の外観正面図である。 本実施形態に係る高圧洗浄機の外郭を構成する筐体の前面側を取り外した状態を示す図である。 本実施形態に係る高圧洗浄機の内部構成を説明するための縦断面正面図である。 本実施形態に係るモータユニットとポンプ機構の要部を示した正面図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ断面を示す断面図である。 図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す断面図である。 本実施形態における冷却水の導通状態を説明するための模式図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る高圧洗浄機の全体構成を示した外観斜視図であり、図２は、本実施形態に係る高圧洗浄機の外観正面図である。また、図３は、本実施形態に係る高圧洗浄機の外郭を構成する筐体の前面側を取り外した状態を示す図であり、図４は、本実施形態に係る高圧洗浄機の内部構成を説明するための縦断面正面図である。

本実施形態に係る高圧洗浄機１０は、図３で示されるように、駆動源となる電動モータ１２が収納されたモータユニット１１と、電動モータ１２によって駆動されることで、供給される水を加圧して高圧水を発生させるポンプ機構２１と、ポンプ機構２１と接続されるホース３０を巻き取るホースリール３１と、を備えて構成されている。

モータユニット１１の内部には、不図示の電源から供給される外部電力によって回転駆動する電動モータ１２が収納されている。この電動モータ１２は、界磁束発生源である回転子１３と、この回転子１３を回転させる回転磁界を発生するための固定子１４とから構成されている。回転子１３は、モータ軸１３ａを有して構成されているとともに、モータ軸１３ａの先端には斜板１３ｂが取り付けられている。電動モータ１２は、斜板１３ｂの回転運動を後述するポンプ機構２１に伝達することで、駆動源としての機能を発揮する。一方、固定子１４は、モータユニット１１内で固定設置されている。

ポンプ機構２１は、モータユニット１１と斜板１３ｂを介して動力伝達可能に接続する部材である。本実施形態に係るポンプ機構２１では、略水平方向で往復運動を行う３つのピストン２２が、この斜板１３ｂの軸端面側の傾斜面に埋め込み設置されたスラストベアリング１３ｃと接触状態で設置されている。３つのピストン２２には、バネ２２ａが設置されており、常にはバネ２２ａの作用によってスラストベアリング１３ｃ側へ突出する方向（すなわち、図４における紙面右方向）に弾性力が加わるとともに、このバネ２２ａの弾性力に抗する横向き（図４における紙面左方向）の力が加わると、ピストン２２が左方向へと移動するように構成されている。つまり、３つのピストン２２のそれぞれは、略水平方向（左右方向）で往復ピストン運動ができるように構成されている。

そして、斜板１３ｂに埋め込み設置されたスラストベアリング１３ｃと３つのピストン２２とが接触するポンプ内領域２３は潤滑油で満たされており、スラストベアリング１３ｃと３つのピストン２２との良好な接触状態が実現するように構成されている。したがって、電動モータ１２が駆動されてモータ軸１３ａが回転駆動すると、この回転駆動力によって斜板１３ｂが回転駆動されることとなるが、斜板１３ｂが回転駆動されると、斜板１３ｂの軸端面側に形成された傾斜面の作用によってスラストベアリング１３ｃが傾斜した状態で回転運動を行うので、このスラストベアリング１３ｃによって３つのピストン２２が順に反斜板方向（図４における紙面左方向）へ押し込まれるとともに、この方向への押し込みを解除され、３つのピストン２２が順に往復ピストン運動を行うようになっている。

３つのピストン２２の先には、後述する吸水口１６を経由して送られてくる水が誘導される。３つのピストン２２の設置箇所の左側位置に誘導された水は、ピストン２２による往復ピストン運動の作用によって加圧されて、高圧水が生成されることとなる。

ポンプ機構２１によって加圧されて生成された高圧水は、ポンプ機構２１と接続されるホース３０に誘導され、外部への高圧洗浄作業に用いられることとなる。本実施形態に係る高圧洗浄機１０は、ホース３０を巻き取るためのホースリール３１を備えており、ホース３０の長さを作業環境に応じて調節できるようになっている。なお、ホースリール３１には、リールの回転操作を容易に実現できるように、ハンドル３２が設置されている。このハンドル３２は、筐体５１に対して取り出し・収納自在となっており、高圧洗浄機１０の操作性の向上や装置のコンパクト化が図られている。

上述したモータユニット１１、ポンプ機構２１、及びホースリール３１については、高圧洗浄機１０の外郭を構成する筐体５１に対して収納設置されている。この筐体５１は、前面側と後面側を構成する前後半割部材を組み合わせることで構成されている。また、筐体５１の上部中央位置には把持部５２が、下部後方位置には左右一対のタイヤ５３が形成されている。本実施形態に係る高圧洗浄機１０は、図１〜図４で例示するような自立状態にあるときには、重心がやや前方位置となるように構成されているので、左右一対のタイヤ５３は機能せず、安定した自立状態を維持できるようになっている。また、移動時には、使用者が把持部５２を持って後方側に傾けることで、筐体５１の下部後方に位置する左右一対のタイヤ５３が回転可能となるので、把持部５２を後方側に傾けながら後方側に引くことで、高圧洗浄機１０の移動が容易に可能となる。

また、本実施形態に係る高圧洗浄機１０では、自立状態のときに、筺体５１の下方位置に電動モータ１２を有するモータユニット１１とポンプ機構２１が横並びに配置されるとともに、筺体５１の上方位置にホースリール３１が配置されている。すなわち、重量物であるモータユニット１１とポンプ機構２１が筐体５１の下方の位置に配置されるとともに、これらより比較的重量の小さいホースリール３１が筐体５１の上方の位置に配置されているので、本実施形態に係る高圧洗浄機１０は非常に良好な重量バランスを有しており、安定した自立状態が実現可能となっている。また、使用者からホース３０の出し入れの際に操作を受けるハンドル３２を有するホースリール３１が筐体５１の上方側に配置されているので、高い操作性が実現している。

なお、本実施形態のモータユニット１１とポンプ機構２１については、筐体５１内での安定した設置状態を維持するために、モータユニット１１とポンプ機構２１それぞれの筐体５１対向面に対して、筺体５１の内面側と接続する支持部５５が形成されている。本実施形態の支持部５５は、図３で示されるように、円筒形をした凸部として形成されており、筐体５１の内面側に設けられた支持部５５を収納するための凹部（不図示）と嵌合することで、筐体５１内におけるモータユニット１１とポンプ機構２１の安定した設置状態が実現されている。なお、この支持部５５と、支持部５５を収納するための筐体５１側の凹部の形状については、あらゆる形状を採用することができる。また、支持部５５については、防振や防音等の効果を得るために、弾性部材を採用することが好適である。

以上、本実施形態に係る高圧洗浄機１０の基本構成について説明した。次に、図５〜図８を参照図面に加えることで、本実施形態に係る高圧洗浄機１０が備えるモータ冷却機構についての説明を行う。ここで、図５は、本実施形態に係るモータユニットとポンプ機構の要部を示した正面図である。また、図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ断面を示す断面図であり、図７は、図５中のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を示す断面図である。さらに、図８は、本実施形態における冷却水の導通状態を説明するための模式図である。

図４に示すように、本実施形態に係るモータユニット１１には、電動モータ１２を冷却するための冷却水を導通させるキャビティ１５が、電動モータ１２の外周を取り囲むように形成されている。このキャビティ１５は、固定子１４に接触するとともに固定子１４の周りを取り囲むように設置される金属製の内方ケーシング１５ａと、この内方ケーシング１５ａのさらに外周を取り囲むように設置される外方ケーシング１５ｂとによって形成されており、その空間形状は、略円筒形状となるように構成されている。

内方ケーシング１５ａは、固定子１４から伝達される熱をキャビティ１５内の冷却水に効率よく伝達するために、例えばアルミニウム合金等の熱伝導性の高い金属で構成されている。また、キャビティ１５からの冷却水の漏れを確実に防ぐために、内方ケーシング１５ａと外方ケーシング１５ｂとの間には、Ｏリング１５ｃが設置されている。なお、本実施形態では、２つのＯリング１５ｃが設置されている。

さらに、本実施形態において、上述したキャビティ１５の内部には、冷却水の導通経路を規定する仕切り壁が存在していない。そこで次に、従来技術で必須であった仕切り壁を形成せずとも効率的な冷却効果を発揮できることとなった本実施形態の好適な構成を説明する。

すなわち、図５〜図７に示すように、本実施形態に係るモータユニット１１では、略円筒形状をしたキャビティ１５の軸方向一端側下部に吸水口１６を設けるとともに、軸方向他端側上部に吐水口１７を設けることとした。かかる構成を採用したのは、図８として示した模式図からも明らかであるが、略円筒形状をしたキャビティ１５の軸方向一端側下部に設けられた吸水口１６から（符号αの方向に）冷却水を導入するとともに、軸方向他端側上部に設けられた吐水口１７から（符号βの方向に）冷却水を導出することで、略円筒形状をしたキャビティ１５内で冷却水が効率よく旋回流となって循環し、内方ケーシング１５ａから伝達される電動モータ１２（固定子１４）の熱を効率よくキャビティ１５外部へと運び出すことが可能となっている。なお、略円筒形状をしたキャビティ１５の軸方向一端側下部に吸水口１６を設けるとともに、軸方向他端側上部に吐水口１７を設けることで、キャビティ１５内の冷却水は澱みなく循環する。言い換えれば、本実施形態のキャビティ１５内部には冷却水の止水領域が発生し難いので、従来技術のような仕切り壁がなくとも、効率の良い冷却効果を得ることが可能となっている。

また、本実施形態に係るキャビティ１５は、内部に仕切り壁を設ける必要がないので、従来技術に比べてキャビティ層を薄く形成することが可能となっている。したがって、本実施形態によれば、キャビティ１５内を導通する冷却水は、少ない流量の冷却水が高い流速で循環することとなるため、非常に高い冷却効果を効率よく得ることが可能となっている。

さらに、本実施形態に係るキャビティ１５が薄いキャビティ層として形成されることで、内部に空気が残留し難い構成となり、さらに冷却効果が向上することとなる。またさらに、キャビティ層が薄くなることでキャビティ内に蓄えられる冷却水の水量を少なくすることができるので、例えば、作業終了時の水抜き作業を短時間で完了させることができるなど、種々の好適な効果を得ることが可能となっている。

なお、本実施形態では、略円筒形状をしたキャビティ１５の軸方向一端側下部に吸水口１６を設けるとともに、軸方向他端側上部に吐水口１７を設ける構成を採用した。しかしながら、本発明の範囲は、上述した作用効果を発揮できる範囲において種々の変更を加えることが可能である。具体的には、キャビティ１５に対して冷却水を導入するための吸水口１６と、冷却水を導出するための吐水口１７とが、略円筒形状をしたキャビティ１５の接線方向で水平方向かつ同方向を向くように配置することが好ましい。また、吸水口１６と吐水口１７は、略円筒形状をしたキャビティ１５の軸方向で離間して設けることが好適である。これらの構成を備えることで、上述した本実施形態と同様の高い冷却効果を実現した冷却機構を実現することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。

例えば、キャビティ１５の形成範囲や形状等については、電動モータ１２の形状に応じて適宜変形することができる。

また、例えば、吸水口１６と吐水口１７の位置関係については、本実施形態の場合と逆にすることができる。

また、例えば、モータユニット１１とポンプ機構２１を筐体５１内で安定して設置するための支持部５５の形成数や形成位置などについては、同様の作用効果を得られる範囲において任意に変更が可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 高圧洗浄機、１１ モータユニット、１２ 電動モータ、１３ 回転子、１３ａ モータ軸、１３ｂ 斜板、１３ｃ スラストベアリング、１４ 固定子、１５ キャビティ、１５ａ 内方ケーシング、１５ｂ 外方ケーシング、１５ｃ Ｏリング、１６ 吸水口、１７ 吐水口、２１ ポンプ機構、２２ ピストン、２２ａ バネ、２３ ポンプ内領域、３０ ホース、３１ ホースリール、３２ ハンドル、５１ 筐体、５２ 把持部、５３ タイヤ、５５ 支持部。

Claims (3)

1. 駆動源となる電動モータと、
   前記電動モータによって駆動されることで、供給される水を加圧して高圧水を発生させるポンプ機構と、
   を備える高圧洗浄機において、
   前記電動モータを冷却するための冷却水を導通させるキャビティが、前記電動モータの外周を取り囲むように略円筒形状で形成され、
   前記キャビティに対して冷却水を導入する吸水口と、冷却水を導出する吐水口とが、略円筒形状をした前記キャビティの接線方向で水平方向かつ同方向を向くように配置され、
   前記吸水口と前記吐水口が、略円筒形状をした前記キャビティの軸方向で離間して設けられることを特徴とする高圧洗浄機。
2. 請求項１に記載の高圧洗浄機において、
   略円筒形状をした前記キャビティの軸方向一端側下部に前記吸水口が、軸方向他端側上部に前記吐水口が設けられることを特徴とする高圧洗浄機。
3. 請求項１又は２に記載の高圧洗浄機において、
   前記ポンプ機構と接続されるホースを巻き取るホースリールと、
   前記電動モータ、前記ポンプ機構、及び前記ホースリールを収納する筺体と、
   を備え、
   自立状態のときに、前記筺体の下方位置に前記電動モータと前記ポンプ機構が横並びに配置されるとともに、前記筺体の上方位置に前記ホースリールが配置されることを特徴とする高圧洗浄機。

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