JP6340012B2 - 湿式粉塵抑制床清掃システム - Google Patents

Description

本発明は、一般に大気からの粉塵の除去に関し、特に、床掃除機／洗浄機などの移動式清掃装置と共に使用する粉塵抑制システムに関する。

高圧水システムは、一般に、床などの屋内面や、道路や駐車場などの屋外面を清掃する移動式清掃機に使用されている。高圧水が表面に散布されると、被清掃面から汚れや砂埃がはがれて除去される。吐出された水は、被清掃面上の粉塵などの軽量粒子の捕集や保持にも役立ち、清掃装置によって該粒子を除去し易くする。水は、ノズルに設置された複数の微小孔を通って吐出され、気化させて水ミストを形成する。各小孔は、汚れの微粒子によって、また、貯水槽内の実質的に他の種類の異物によって詰まりやすく、こうした手法の信頼性や有効性を低下させる。さらに、水中における藻類などのさまざまな他の汚染物質の存在も各ノズル開口を詰まらせ易く、水の吐出を妨げてしまう。また、この手法は、被清掃面全体を覆うために大量の水を使用するので水の頻繁な補充が必要となり、被清掃面上に限られた水の散布しか行うことができない。

本発明は、粉塵が掃き上げられる又は吸引されるまで留まる被清掃面上に当該粉塵を誘導するために、大気中の粉塵との接触及び結合に適した大量の微細水滴を生成する湿式粉塵抑制床清掃システムを設けることによって、先行技術の前述の各制限に対処する。

従って、本発明の目的は、床又は舗装面或いはコンクリート屋外面などの略平面の清掃中に大気から粉塵を除去することである。

本発明の別の目的は、微小水滴を大気内に向けることによって大気から粉塵を迅速かつ効率的に除去することであり、微小水滴は粉塵を吸収又は粉塵に付着し、重力の影響を受けて粉塵を被清掃略平面に向ける。

本発明のさらに別の目的は、非常に効率的に粉塵を除去するために粉塵の大きさに一致するような水粒子の微細霧を使用することによって、清掃中に大気から粉塵を除去する移動式清掃機に使用される噴霧システムを提供することである。

本発明のまたさらに別の目的は、略平面の清掃に必要となる水量及び表面の清掃中に大気内に発生する粉塵の量を削減することである。

本発明は、略平面の清掃中に大気から粉塵を除去する装置であって、前記装置は、圧縮空気源と、貯水槽と、圧縮空気源からの圧縮空気流を制御するために圧縮空気源に連結された制御装置と、圧縮空気と水とを受容するために圧縮空気源と貯水槽とに連結されるノズルとを備え、圧縮空気は、水を微細霧状の水滴に変え、水滴は、粉塵と係合してそれらに結合し、重力の影響を受けて略平面上に粉塵を堆積させることによって大気から粉塵を除去する装置について検討する。

添付の請求項は、本発明を特徴付ける上述した新規の特徴を定める。しかしながら、更なる目的及びその利点と同様に本発明自体は、添付の各図面と併用される好適な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解されるであろう。添付図面において、類似の参照符号は、さまざまな図面にわたって類似の要素とみなす。

図１は、本発明の原理による湿式粉塵抑制床清掃システムの簡易概略図である。 図２は、回転ブラシに近接して微細霧状の水滴を吐出する、床清掃機に設置された本発明によるノズルを示している。 図３は、本発明の湿式粉塵抑制床清掃システムの好適な実施形態の斜視図である。 図４ａは、水流を微小水滴状に気化させる本発明の湿式粉塵抑制床清掃システムに使用されるノズルの横断面図である。 図４ｂは、水流を微小水滴状に気化させる本発明の湿式粉塵抑制床清掃システムに使用されるノズルの詳細な縦断面図である。 図４ｃは、水流を微小水滴状に気化させる本発明の湿式粉塵抑制床清掃システムに使用されるノズルの拡大縦断面図である。

図１を参照すると、本発明による湿式粉塵抑制床清掃システム１０の簡易概略図が示されている。図２は、清掃機に設置された回転ブラシ４４に近接して微細霧状の水滴を吐出するために床清掃機４０に設置されたノズル２６を含む粉塵抑制システム１０の一部を示している。図３は、本発明の湿式粉塵抑制床清掃システム１０の好適な実施形態の斜視図である。図４ａ、図４ｂ及び図４ｃは、それぞれ、本発明の湿式粉塵抑制床清掃システムに使用されるノズル２６の横断面図、詳細な縦断面図、拡大縦断面図である。

粉塵抑制システム１０には、高温空気管路又はホース１４を用いて圧縮空気タンク１６に接続された空気圧縮機１２が含まれる。高温管路１４は、圧縮空気を空気圧縮機１２から圧縮空気タンク１６まで３００°Ｆ（華氏３００度（摂氏約１４８度））もの高温で移送することができる。圧縮空気タンク１６の容量は、２ガロン程度（約７．７５リットル）であるが、本発明においては、実質的に任意の大きさの圧縮空気タンクを使用してもよい。圧縮空気タンク１６は、圧縮空気の一時的な貯蔵室として機能し、圧縮空気を一時的に貯蔵することによって空気圧縮機１２の間欠的な作動が可能となる。加圧下における連続的な空気流は、圧力調整器１８と第一電磁弁２２の組み合わせを用いて、圧縮空気タンク１６の出力に供給される。第一電磁弁２２は、好適な実施形態において、約１５−２５ＰＳＩ（重量ポンド毎平方インチ）で圧縮空気を連続的に加圧する。圧力調整器１８は、外側に手動のノブ状制御部１８ａを有する回転式のものであり、１５−２５ＰＳＩの範囲にわたって連続的な空気圧制御を行う。本発明は、圧縮空気の圧力の自動制御についても考察する。第一電磁弁２２は、圧縮空気タンク１６からの圧縮空気の排出を制御するオンオフスイッチとして機能する。圧縮空気タンク１６の出力には、圧縮空気タンクから放出される圧縮空気の圧力の操作者に視覚的表示を提供する可視圧力計２０をさらに設ける。

圧縮空気タンク１６から放出された圧縮空気は、可撓性管路２４を通って第一ノズル２６に供給される。圧縮空気は、圧力調整器１８によって上述の１５−２５ＰＳＩの範囲内で維持されるが、第一可撓性管路２４は、圧力定格の範囲が９０−１２０ＰＳＩであるナイロンチューブ又はホースの形状が好ましい。圧縮空気タンク１６からの加圧空気は、図に示すように、第一可撓性管路２４から第二可撓性管路又は分岐ホース２４ａを通って第二ノズル２８にさらに供給されてもよい。

粉塵抑制システム１０は、容量が約５−７ガロン（約１８．９２−２４．４９リットル）である貯水槽３０をさらに含む。貯水槽３０は、第一水管路３２を用いて第一ノズル２６に連結し、また、第一水管路に連結された第二水管路３２ａを用いて第二ノズル２８に連結されてもよい。貯水槽３０の出口において、貯水槽のオンオフ機能を制御する第二電磁弁３１が第一水管路３２に配置される。第一及び第二電磁弁２２、３１は、両方の電磁弁を同時にオン状態又はオフ状態の何れかに制御及び操作する手動操作型制御スイッチＭを有する共通の制御装置に連結されるのが好ましい。

図２を参照すると、通常の洗浄機／清掃機４０における第一ノズル２６の好適な位置が示されている。洗浄機／清掃機４０は、前部バンパー４２と破片ホッパー（debris hopper）４１とを有している。洗浄機／清掃機４０の下部に取り付けられているのは、インナーハブ４５を有する回転ブラシ４４である。ハブ４５は、簡略化のために図示されていない回転駆動装置に従来の方法で接続されている。ハブ４５の下方周縁部には、間隔を空けた複数の周縁毛４６が取り付けられる。典型的な洗浄機／清掃機４０においては、回転ブラシ４４は、図２に示す右前方部の回転ブラシのように機械の前方部に配置される。回転ブラシ４４は、破片や汚れを洗浄機／清掃機４０の中心線に向かって内側に掃くように、図２の図示反時計回り方向又は図２の図示右方に回転変位される。ノズル２６は、圧縮空気及び水をそれぞれ受容するために第一可撓性ホース２４及び第一水管路３２に取り付けられる。第一ノズル２６と、第一可撓性ホース２４及び第一水管路３２の各端部とを組み合わせたものは、可撓性コイルばね４８を用いて洗浄機／清掃機４０の前方部に取り付けられ、コイルばね５８によって、被清掃床に置かれた又は隣接する対象物と衝突した際に第一ノズルをずらすことができる。第一ノズル２６は、回転ブラシ４４の先頭の内側部分に近接して配置される。第一ノズル２６は、微小水滴状の水蒸気を回転ブラシ４４の先頭の内側部分上の空間内及びブラシの回転動作によって生じた粉塵の中へと向ける。各微小水滴は、粉塵と係合してそれらに結合する。組み合わされた水と粉塵は、重力の影響を受けて被清掃床の表面上に落下し、回転ブラシによってかき出された汚れや砂埃と一緒に掃き上げ及び／又は吸い上げられるように洗浄機／清掃機４０の中心線に向かって内側に誘導される。第一ノズル２６は、水滴を被清掃面に向かって下方に誘導するように、ある傾斜角度で下方に配向されるのが好ましい。

図４ｃを参照すると、ノズルを通る各水流管路及び空気流管路に沿った第一ノズル２６の縦断面図が示されている。第一ノズル２６の横断面図、及び詳細な縦断面図は、それぞれ図４ａ、及び図４ｂに示されている。第二ノズル２８は、同様の構成であり、同様の動作を行う。ノズル２６は、その前方部分に略円形開口部６０ａを有する第一外側ハウジング６０を含む。ノズル２６は、外側ハウジング６０内に同心円状に配置された第二内側ハウジング６２をさらに含み、該ハウジング６２は、その中に円形の前方吐出開口部６２ａを有している。開口部６６は環状であり、第二内側ハウジング６２と開口部６２ａとの前方部付近に同心円状に配置される。外側ハウジング６０と内側ハウジング６２との間に加圧された空気を導入し、外側及び内側ハウジングのそれぞれの前方部間に配置された環状開口部６６を通ってノズル２６から該空気を吐出する。

環状開口部６６から加圧下で吐出された空気は、ノズルの内側ハウジング６２の開口６２ａから吐出された水の周囲に配され、吐出された水の周囲を減圧して水の気化を促し、微小滴に変える。これらの水滴は、被清掃面上の大気中の粉塵と係合してそれらに結合する。これらの粉塵を搬送する（dust-bearing）水滴は、重力の影響を受けて被清掃面に向かって下方に移動し、そして被清掃面上へ移動する。その結果、塵／水の水滴は、大気から除去されて被清掃面上に堆積する。微小水滴は、被清掃面と接触するとほとんど蒸発し、表面上には粉塵だけが残ることとなる。その後、粉塵は、吸引の支援により掃き上げ動作によって平面から容易に除去される。さらに、風の強い条件下においてノズルから吐出された水に付随する空気流を増加させることは、粉塵の浮遊を多くするように風の傾向を抑制することによって被清掃面への粉塵の堆積を増加させることとなる。最終的に、ノズルから吐出された水に付随する空気流を増加させることは、貯水槽から吐出された水に対してサイフォン効果をさらに与える。このサイフォン効果は、大気中に吐出される水蒸気の量を増加させ、大気から除去される粉塵の量をそれに対応して増加させる。

本発明の特定の実施形態を図示及び説明してきたが、より広範な態様において本発明から逸脱せずに変更及び変形を行うことができることが当業者には明らかである。それゆえ、添付の請求項における目的は、本発明の本来の趣旨と範囲内にあるそのような変更及び変形の全てを含むことである。前述の説明及び添付図面に明記された事項は、実例としてのみ提供されるものであって、限定するものではない。本発明の実際の範囲は、先行技術に基づいてそれらの適切な観点から見たときに、以下の請求項に定義されることを目的とする。

Claims (15)

1. 略平面の清掃中に大気から粉塵を除去する装置であって、前記装置は、
   圧縮空気源と
   貯水槽と
   圧縮空気流を制御するために前記圧縮空気源に連結された第一制御装置と、
   前記圧縮空気流と水流とを受容するために、前記圧縮空気源と前記貯水槽とに連結される第一ノズルと
   を備え、
   前記圧縮空気流は、水流を微細霧状の水滴に変え、前記水滴は、前記粉塵と係合して結合し、重力の影響を受けて前記略平面上に前記粉塵を堆積させることによって前記略平面の第一部分上の大気から前記粉塵を除去し、
   前記第一ノズルは、前記貯水槽に連結された内側ハウジングを含み、前記内側ハウジングは、水が誘導される開口部をその中に有し、前記第一ノズルは、前記内側ハウジングの周囲に配置されつつ前記圧縮空気源に連結された外側ハウジングをさらに含み、前記外側ハウジングは、前記開口部から吐出された水の周囲及び水に対して圧縮空気を向けるために、前記開口部の周りに同心円状に配置された他の開口部をさらに含み、
   前記外側ハウジングは、前記内側ハウジングにおいて前記開口部の周りに同心円状に配置された環状開口部を形成し、前記圧縮空気は、前記環状開口部を通って前記第一ノズルから吐出される装置。
2. 前記圧縮空気源は、空気圧縮機と、圧縮空気を保存するために前記空気圧縮機に連結された圧縮空気タンクとを含み、前記圧縮空気タンクは、前記第一制御装置を介して前記第一ノズルにさらに連結される、請求項１に記載の装置。
3. 前記空気圧縮機を前記圧縮空気タンクに連結させる空気管路をさらに備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記第一制御装置は、前記圧縮空気タンクの出力口に連結された圧力調整器を含む、請求項２に記載の装置。
5. 前記圧力調整器は、手動若しくは自動制御される、請求項４に記載の装置。
6. 前記圧力調整器は、前記圧縮空気タンクからの圧縮空気流のオンオフを行う第一電磁弁をさらに含む、請求項４に記載の装置。
7. 前記貯水槽からの水流を制御するために前記貯水槽に連結された第二制御装置をさらに備える、請求項１に記載の装置。
8. 前記第二制御装置は、前記貯水槽からの水流のオンオフを行う第二電磁弁を含む、請求項７に記載の装置。
9. 前記第一制御装置は、動作条件によって前記圧縮空気流の増減を可能にする、請求項１に記載の装置。
10. 前記第一制御装置は、より小さい粉塵に係合して除去するのに適した大量のより小さい水粒子を生成するために前記圧縮空気流を増加させることができ、又は、より大きい粉塵に係合して大気から除去するのに適した少量のより大きい水粒子を生成するために前記圧縮空気流を減少させることができる、請求項９に記載の装置。
11. 前記第一制御装置は、前記各粉塵と混合した前記水粒子を前記略平面に向けて下方に移動させるように、風の強い条件下で前記圧縮空気流を増加させることができる、請求項１０に記載の装置。
12. 前記第一ノズルは、移動式清掃機に設置される、請求項１に記載の装置。
13. 前記略平面の第二部分上の大気から粉塵を除去するために前記圧縮空気流と水流とを受容する、前記圧縮空気源と前記貯水槽とに連結された第二ノズルをさらに備え、前記略平面の前記第一部分及び前記第二部分は互いに間隔をあけている、請求項１に記載の装置。
14. 前記第一ノズル及び前記第二ノズルは、移動式清掃機に設置される、請求項１３に記載の装置。
15. 大気から粉塵を除去する装置であって、前記装置は、
    水源に連結され、開口部をその中に有する内側ハウジングであって、水が前記開口部を通って前記内側ハウジングから吐出される内側ハウジングと、
    圧縮空気源に連結され、略円形開口部をその中に有する外側ハウジングであって、前記開口部の周りに配置され、前記内側ハウジング及び前記外側ハウジングとの間で規定される環状開口部を形成するように前記略円形開口部が前記開口部の周りに同心円状に配置される外側ハウジングと
    を備え、
    前記開口部の周りの前記環状開口部から吐出された圧縮空気は、前記開口部から吐出された水を大気中の粉塵と係合して結合するのに適した微小な水滴に気化し、粉塵を搬送する前記水滴は、重力の影響を受けて、前記内側ハウジング及び前記外側ハウジングの下方にある表面に落下する装置。

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