(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を散布する散布ノズルと、
該散布ノズルへ加圧された流体を供給する流体供給手段と、
上記流体供給手段と散布ノズルとを回転自在に接続する２つのスイーベルジョイントと、
上記の２つのスイーベルジョイントの回転筒をそれぞれ左右方向及び上下方向に回動させる旋回用及び俯仰用のラックとピニオンからなる制御手段と、
からなる散布ノズルの散布方向制御装置であって、
上記散布ノズルは、流体供給手段と流通する流体供給孔を有し、該流体供給孔の前に接続した弾性の散布チューブと、
該散布チューブの周辺に設けられたバネ製鋼でＵ形断面の弾性部材とを内部に備えたノズル本体と、
該ノズル本体の外に流体圧シリンダの前端から突出して伸縮するピストンにより前後動可能に嵌合したケーシング筒と、
上記ケーシングの前後動によりノズル本体の内部の弾性の散布チューブと前記弾性部材とを変形させるケーシングとノズル本体の間に設けられたカム手段とからなり、
前記流体圧シリンダとピストンにより散布ノズルの散布状況を棒状又は扇形に変化させる遠隔操作手段と、
からなることを特徴とする散布ノズルの散布方向制御装置。
【請求項２】
請求項１において、流体圧シリンダとピストンからなる旋回用及び俯仰用アクチュエーターをさらに設け、該各アクチュエーターの各ピストンの先端に取り付けた各ラックが第１及び第２スイーベルジョイントの各ピニオンと噛み合うようになし、各旋回用及び俯仰用アクチュエーターのピストンを伸縮作動するために、各シリンダに接続した給排用のそれぞれ２つポートを設け、かつ該各ポートは４方向ジョイスティックバルブを介して油圧ポンプと、反力コントロール弁を経て油槽とに接続してなることを特徴とする散布ノズルの散布方向制御装置。
【請求項３】
請求項２において、さらにシリンダとピストンにより散布ノズルの散布状況を棒状又は扇形に変化させる遠隔操作手段の該シリンダに接続した給排用の２つのポートを設け、かつ、該ポートは２方向ジョイスティックバルブを介して油圧ポンプと、油槽とに接続してなることを特徴とする散布ノズルの散布方向制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のいずれかの散布ノズルの散布方向制御装置を車両に設けてなることを特徴とする散布ノズルの散布方向制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は流体を散布する散布ノズルの散布方向を選択することができる散布方向制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体を散布する散布ノズルの散布方向を遠隔的に制御する制御装置は従来から公知である。しかし、そのいずれも散布ノズルにピストンシリンダからなる流体圧のアクチュエータを設け、アクチュエータの伸縮作動により散布ノズルの向く方向を制御するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような構成ではアクチュエータが散布ノズルを押したり、引いたりして制御するため、アクチュエータの軸方向の長さの変化は散布ノズルの向く角度には１対１で対応しない。このため散布ノズルの角度が変わると、それを制御して動かすために必要なアクチュエータの軸長も変化する。従って、遠隔操作して散布ノズルの方向を制御する際には、散布ノズルの方向を正確に制御するには散布ノズルの角度とアクチュエータの軸長との相関を考慮して制御する手段を必要とし、構成が非常に複雑になる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した問題点を解消するために開発されたもので、請求項１の散布ノズルの散布方向制御装置は、流体を散布する散布ノズルと、該散布ノズルへ加圧された流体を供給する流体供給手段と、上記流体供給手段と散布ノズルとを回転自在に接続する２つのスイーベルジョイントと、上記の２つのスイーベルジョイントの回転筒をそれぞれ左右方向及び上下方向に回動させる旋回用及び俯仰用のラックとピニオンからなる制御手段と、からなる散布ノズルの散布方向制御装置であって、上記散布ノズルは、流体供給手段と流通する流体供給孔を有し、該流体供給孔の前に接続した弾性の散布チューブと、該散布チューブの周辺に設けられたバネ製鋼でＵ形断面の弾性部材とを内部に備えたノズル本体と、該ノズル本体の外に流体圧シリンダの前端から突出して伸縮するピストンにより前後動可能に嵌合したケーシング筒と、上記ケーシングの前後動によりノズル本体の内部の弾性の散布チューブと前記弾性部材とを変形させるケーシングとノズル本体の間に設けられたカム手段とからなり、前記流体圧シリンダとピストンにより散布ノズルの散布状況を棒状又は扇形に変化させる遠隔操作手段とからなることを特徴とする。又、請求項２に記載の散布ノズルは、請求項１において、流体圧シリンダとピストンからなる旋回用及び俯仰用アクチュエーターをさらに設け、該各アクチュエーターの各ピストンの先端に取り付けた各ラックが第１及び第２スイーベルジョイントの各ピニオンと噛み合うようになし、各旋回用及び俯仰用アクチュエーターのピストンを伸縮作動するために、各シリンダに接続した給排用のそれぞれ２つポートを設け、かつ該各ポートは４方向ジョイスティックバルブを介して油圧ポンプと、反力コントロール弁を経て油槽とに接続してなることを特徴としている。又、請求項３に記載の散布ノズルは、請求項２において、さらにシリンダとピストンにより散布ノズルの散布状況を棒状又は扇形に変化させる遠隔操作手段の該シリンダに接続した給排用の２つのポートを設け、かつ、該ポートは２方向ジョイスティックバルブを介して油圧ポンプと、油槽とに接続してなることを特徴としている。更に、請求項４に記載の散布ノズルは、請求項１乃至３記載のいずれかの散布ノズルの散布方向制御装置を車両に設けてなることを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図示の実施形態は垂直軸心Ｙ−Ｙを中心に回動する第１スイーベルジョイント６１と、第１スイーベルジョイントに連結し、上記垂直軸心Ｙ−Ｙと直交する水平軸心Ｘ−Ｘを中心に回動する第２スイーベルジョイント６２を使用し、流体を前向きに散布する散布ノズル１０を第１スイーベルジョイントで水平方向に旋回させ、第２スイーベルジョイントで垂直方向に俯仰させ、散布ノズルの向きを水平と垂直の両方向に変化できるようにしたものである。
【０００６】
５０は車輌などに直立して固定され、その内部に下から散布すべき流体がポンプなどで加圧して供給される流体供給手段としての固定直立管で、その上端部には細長い基礎フレーム５１の一端部を貫通して固定してある。この固定直立管５０の上端部には、固定直立管５０の垂直軸心Ｙ−Ｙを中心に回動できる第１スイーベルジョイント６１が取付けてあり、その外周にはピニオン６１ａが設けてある。そして、固定の基礎フレーム５１上には流体圧シリンダとピストンとからなる旋回用アクチュエータ５２を設置し、そのピストンの先端に取付けたラック５２ａが上記第１スイーベルジョイントのピニオン６１ａと噛合う。従って、旋回用アクチュエータのピストンを伸縮作動することにより第１スイーベルジョイント６１は、縦軸心Ｙ−Ｙを中心に、図４に示すように、例えば角度α1＝１６０゜程度迄の範囲内で回動可能である。５３はラック５２ａの進退を導き、且つ、ピニオン６１ａとの噛合いを保つため基礎フレームに設けたスライドガイドを示す。
【０００７】
第１スイベルジョイント６１の上端部には旋回テーブル５４を貫通して固定してある。第１スイベルジョイント６１の上端には上半部が水平方向に向いた第１直角エルボ５５が取付けてある。この第１直角エルボ５５の水平方向に向いた上半部の水平軸心Ｘ−Ｘは直立円筒の垂直軸心Ｙ−Ｙと直交する。
【０００８】
上記第１直角エルボ５５の先端には上記水平軸心Ｘ−Ｘを中心に回動できる第２スイーベルジョイント６２を取付け、この第２スイーベルジョイントには先端を前に向けた第２直角エルボ５６を水平に固定してある。
【０００９】
上記第２直角エルボ５６の湾曲部には水平軸心Ｘ−Ｘに沿った固定軸５７を設け、この軸５７にはピニオン６２ａが固定してある。そして、旋回テーブル５４上には流体圧シリンダとピストンからなる俯仰用アクチュエータ５８を設置し、そのピストンの先端に取付けたラック５８ａが上記ピニオン６２ａと噛合う。従って、俯仰用アクチュエータ５８のピストンを伸縮作動することにより第２スイベルジョイント６２及び第２直角エルボ５６は、水平軸心Ｘ−Ｘを中心に、図３に示すように、例えば角度α2＝１０５゜程度迄の範囲内で回動可能である。そして、第２直角エルボの前に向いた先端には、前端に散布ノズル１０を取付けた流体供給管１８を連結してあるため、散布ノズル１０は俯仰する。尚、５９はラック５８ａの進退を導き、且つピニオン６２ａとの噛合いを保つため旋回テーブル５４に設けたスライドガイドである。
【００１０】
以上で明らかなように、基礎フレーム５１上に設置した旋回用アクチュエータ５２のピストンを伸縮作動することによって、図４に示すように第１スイーベルジョイント６１を介して垂直軸心Ｙ−Ｙを中心に旋回テーブル５４を水平に旋回し、散布ノズル１０の向きを首振り式に変化させることができると共に、旋回テーブル５４上に設置した俯仰用アクチュエータ５８のピストンを伸縮作動することによって第２スイーベルジョイント６２を介して水平軸心Ｘ−Ｘを中心に第２直角エルボ５６、流体供給管１８と一体に散布ノズル１０を俯仰させ、散布ノズルの向きを図３に示すように垂直方向に変化させることができる。散布ノズルが散布する流体の水平な散布領域を垂直軸心Ｙ−Ｙを中心にどの程度にするか、又、同じく水平軸心Ｘ−Ｘを中心にどの程度散布ノズルを旋回用アクチュエータ５２と俯仰用アクチュエータ５８の各ピストンとを、散布すべき現場の状況に応じ、どの程度、伸縮作動するか適切に定めればよい。
【００１１】
散布ノズル１０には棒状の直線散布と、前向きの扁平な扇形散布とに切換えることができるものを使用している。棒状の直線散布と、円錐形散布とに切換えることができる散布ノズルは従来からあるが、これによると円錐形散布の場合、中心に沿った流体の散布量は厚く、中心から両側に離れるにつれ流体の散布量は薄くなるのに対し、扁平な扇形散布の場合は中心に沿った流体の散布量の厚さも、中心から両側に離れた位置での流体の散布量の厚さもほゞ一定に保つことができ、扇形の散布領域内での散布量の厚さの厚薄を無くせるからである。
【００１２】
この散布ノズル１０は、前向きに直径を縮小したテーパ外面１１を有する前半部ａと、前半部の後から一体に延長する円筒形の後半部ｂとからなるノズル本体１０′を備えている。前半部ａの前端は垂直面で、その前端から後に向かって後半部の前端まで直径方向に形成されたコ形のスリット１３を有し、このスリット１３により前半部ａには該スリットで隔てられた二つの対向片１２，１２が形成されている。又、後半部ｂは前端が上記スリット１３の後端に開口した流体供給孔１５を中心に貫通して有する。
【００１３】
２０はノズル本体の前半部のスリット１３内に収容された例えばバネ鋼製のＵ形断面の弾性部材であり、その折返した端部２０′はスリット１３の後壁に対しネジなどで固定されている。そして、その２つの弾性片２１，２１はスリット１３で隔てられたノズル本体の前半部の対向片１２，１２の相対向した面に沿っている。この弾性部材２０の幅は、ノズル本体の前半部の垂直な前端面の直径にほゞ等しく、且つ各弾性片２１，２１の前端は対向片１２，１２の前端に位置する。尚、弾性部材の折返した端部２０′はノズル本体の後半部の中心に貫通して設けられた流体供給孔１５の前端をスリット１３の内部に連通させる開口を有する。
【００１４】
流体供給孔１５の前端には、弾性部材２０の折返した端部に形成された開口を通じノズル本体のスリット１３の内部に短く突出するノズルチップ１６が取付けてあり、このノズルチップ１６には円筒形の弾性を有する散布チューブ２３の後端部を嵌めて固定してある。この散布チューブの前端もノズル本体の前半部の垂直な前端面に位置する。
【００１５】
２５はノズル本体１０′の外に前後方向に進退可能に嵌合したケーシング筒で、その内周にはノズル本体の前半部のテーパ外面１１に対応したテーパ面２６を内周に有する。従って、ケーシング筒２５を最後退させると（図５、Ａ′，Ｂ′参照）、ケーシング筒２５の内周のテーパ面２６はノズル本体の前半部のテーパ外面１１の外に重なる。
【００１６】
ノズル本体の前半部ａのスリット１３で隔てられた二つの対向片１２，１２の前端部には上記スリットとは直交した直径方向の貫通孔が設けられ、その各貫通孔にはスライドカム片３１が摺動可能に支持されている。このスライドカム片３１，３１の相対向した内面３２，３２はＵ形断面の弾性部材２０の折返した各弾性片２１，２１の外面に当接し、各弾性片２１の弾力により互いに反対の方向に弾圧されている。従って、図５（Ａ）に示すようにノズル本体１０′に対してケーシング筒２５を最前進させた状態では各スライドカム片３１，３１の外面３３は各対向片のテーパ外面１１から外に突出し、ケーシング筒２５の内周のテーパ面２６の後部に押付けられる。各スライドカム片３１，３１の外面３３はケーシング筒の内周のテーパ面２６に対応した曲面にしておくことが好ましい。
【００１７】
ノズル本体１０′に対してケーシング筒２５を進退させるには、例えばノズル本体の後半部の円筒形の外周に雄ねじを形成し、ケーシング筒の後部内周に雌ねじを形成し、この雄ねじと雌ねじをねじ係合し、ノズル本体に対してケーシング筒を正逆に手で回動して進退させてもよいが、図示の実施形態ではノズル本体の後半部の外周に軸方向の溝１７を設け、ケーシング筒の後部に半径方向にねじ込んだねじ２７の内端部を上記溝１７に係合させ、ねじ２７が軸方向の溝１７の前端と後端に当接する範囲でケーシング筒を進退させるようにしてある。
【００１８】
従って、例えば図１，２に示すように、ノズル本体の流体供給孔１５の後端部に接続した流体供給管１８を第２直角エルボ５６の前向き端部に連結し、この第２直角エルボに流体圧シリンダ４１を固定し、その前端から突出して伸縮するピストン４２をケーシング筒２５に連結し、このシリンダ４１とピストン４２とで散布ノズルの散布状況を変化させる遠隔操作手段４０とし、これによって上記軸方向の溝１７の前端と後端にねじ２７が当接する範囲内でケーシング筒を遠隔的に進退させて任意の位置に停め、棒状散布、所定の扇形角での扇形散布が行えるようにする。
【００１９】
つまり、図１（Ｂ）の実線及び図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ではピストン４２はシリンダから伸長し、ケーシング筒２５をノズル本体に対し最前進状態にしている。これにより図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように弾性部材の折返した２つの弾性片２１，２１はスライドカム片３１，３１を反対方向に弾圧し、両カム片３１，３１の外面３３，３３をケーシング筒２５の内周のテーパ面２６の後部に押付ける。このため弾性片２１，２１はスリット１３の内部で開き、散布チューブ２３は弾性で円筒形の状態を保つ（図１ｃ参照）。従って、流体供給管１８から散布チューブ２３に加圧して供給される流体は散布チューブ前端の口径で決まるが、好ましくは、直径約５〜２０ｍｍの直線状ないし棒状に散布チューブの前端から散布される。
【００２０】
これに対して、図１（Ｂ）の破線、及び図５（Ａ′）、（Ｂ′）、（Ｃ′）で示したように、遠隔操作手段４０でケーシング筒２５を最後退状態にすると、前述したようにケーシング筒の内周のテーパ面２６はノズル本体の前半部のテーパ外面１１の外に重なる。これによりスライドカム片３１，３１は弾性部材２０の各弾性片２１の付勢に抗してケーシング筒の内周のテーパ面２６で半径方向内向きに押され、その各内面３２は両弾性片２１，２１を相対向して内向きに圧迫し、弾性の散布チューブ２３を図５（Ｃ′）に示すように扁平に変形する。従って、散布チューブの前端から散布される流体は、図１（Ｂ）の破線、図５（Ｂ′）に示すように前向きの扇形で、且つ図５（Ａ′）に示すように扁平になる。図５（Ｂ′）の扇形の最大の扇形の角度αや厚さｔは散布チューブの大きさ、材質、散布ポンプ等の流体供給手段の能力等の諸条件により変動するが、好ましい最大の扇形の角度αは約１００゜、厚さｔは約５〜１０ｍｍである。
【００２１】
従って、遠隔操作手段４０でケーシング筒２５を最前進状態から後退させる位置に応じて散布チューブ２３が弾性片２１，２１により圧迫されて扁平になる程度は変化し、散布チューブの前端から散布される流体の扇形の角度、及び扁平の厚さを調整できるので、散布目的に応じてケーシング筒の後退量を調節すればよい。
【００２２】
弾性部材２０の各弾性片２１，２１の前から見た断面形状は平行な直線形状ではなく、図１（Ｃ，Ｃ′）に示したように相対向した放物線にすることが散布領域両端での対象物濃度の均一化が図られるため、好ましい。
【００２３】
又、ノズル本体の後半部ｂの中心に開設された流体供給孔は前端部１５ａに対して後部１５ｂを大径にし、前端部１５と後部１５ｂとの境界の段部１５′も放物線の断面形状にすると、乱流発生防止が図られるため、ケーシング筒を最前進状態にして直線状に散布するときの指向性が向上し、好ましい。
【００２４】
又、ケーシング筒２５には洗浄液の注入口２８を設け、こゝから水や洗浄薬液を注入することによりケーシング筒の内面と、ノズル本体の外面とを洗浄し、散布すべき流体によってケーシング筒とノズル本体とが固着するのを防止する。尚、洗浄廃水はケーシング筒の前端から排出される。
【００２５】
上記洗浄効果の向上と、スライドカム片３１，３１のスライドをスムースに行わせるため、ノズル本体の前半部の各対向片１２，１２の前端部に設けられたスライドカム片のスライド孔には、該孔よりも幅が狭い前端開放部１４，１４を形成しておくことが好ましい。
【００２６】
散布ノズルによる流体散布時、推力が発生するが、水平方向の旋回を油圧式の旋回用アクチュエータ５２で制御し、垂直方向の俯仰を油圧式の俯仰用アクチュエータ５８で制御し、後述の反力防止コントロール弁を使用することにより反力を防止し、散布ノズルの向きの変動を防ぐことができる。
【００２７】
更に、図１に示すように、旋回用アクチュエータ５２のピストンを伸縮作動するためそのシリンダに接続した給排用の２つのポート５２ｂ、及び俯仰用アクチュエータ５８のピストンを伸縮作動するため、そのシリンダに接続した給排用の２つのポート５８ｂは、図１に示すように前後−左右の４方向ジョイスティックバルブ６３を介して流体供給源、例えば油圧ポンプと、反力防止コントロール弁Ｖ1を経て油槽に接続することが好ましい。
【００２８】
上記のようにすることにより、上記バルブ６３の操作レバー６３′を直立した上向きの中立状態から手動で左右に傾けることにより旋回用アクチュエータのピストンを伸縮作動し、旋回テーブル５４を左右に旋回させることができる。又、その操作レバー６３′を直立した上向きの中立状態から手動で前後に傾けることにより俯仰用アクチュエータのピストンを伸縮作動し、散布ノズル１０を俯仰させることができる。そのほか、操作レバー６３′を斜めに傾けることにより旋回と俯仰とを合成した方向に散布ノズル１０を向けることができる。
【００２９】
尚、旋回用アクチュエータ５２と、俯仰用アクチュエータ５８の油圧シリンダのロッド側とエンド側との面積差によるピストンの伸縮速度を、各アクチュエータの給排用の各ポート５２ｂ、５８ｂに油圧流量コントロールバルブＶ2を設け、各ピストンの伸縮を等速で行い、操作性を非常に高めることができる。
【００３０】
同様に、遠隔制御手段４０のピストン４２を進退させるため、そのシリンダ４１に接続した給排用の２つのポート４０ｂを前後２方向のジョイスティックバルブ４３を介して図１に示すように流体供給源、例えば油圧ポンプと、油槽に接続し、上記バルブの操作レバー４３′を、上向きの中立位置に保つことによりピストン４２はシリンダ４１から伸長してケーシング筒２５を前進状態に保ち、散布ノズルに棒状散布を行わせる。上向きの中立位置から操作レバー４３′を後に傾けるにつれケーシング筒は逐次、後退し、散布ノズルは次第に扇形角の大きな扇形散布を行う。このシリンダ４１のロッド側とエンド側との面積差によるピストンの伸縮速度を、このシリンダの給排用ポート４０ｂにも油圧流量コントロールバルブＶ2を設け、ピストン４２の伸縮を等速で行うことができ、操作性を高めることができる。
【００３１】
尚、前述したジョイスティックバルブ４３、６３は図示しない車輌の運転席に設置すればよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、前向きに流体を散布する散布ノズルの向きを水平に旋回するか、垂直に俯仰するか、変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】散布ノズルの一実施形態で、（Ａ）は本発明の散布ノズルの散布方向制御装置の側面図、（Ｂ）は同上の平面図、（Ｃ）は前面図。
【図２】図１の散布ノズルの散布方向制御装置の斜視図。
【図３】図１の散布ノズルの散布方向制御装置の旋回状態の説明図。
【図４】図１の散布ノズルの散布方向制御装置の俯仰状態の説明図。
【図５】（Ａ）は図１の散布ノズルの棒状散布状態の縦断側面図、（Ｂ）は同上の横断平面図、（Ｃ）は（Ａ）の前面図、（Ａ′）は扇形散布状態の縦断側面図、（Ｂ′）は同上の横断平面図、（Ｃ′）は（Ａ′）の前面図。
【符号の説明】
１０    散布ノズル
１８    流体供給管
４０    遠隔制御手段
４１    遠隔制御手段のシリンダ
４２    遠隔制御手段のピストン
４３    ２方向のジョイスティックバルブ
４３′  ２方向のジョイスティックバルブの操作レバー
５０    固定直立管（流体供給手段）
５１    基礎フレーム
５２    旋回用アクチュエータ
５２ａ  旋回用アクチュエータのラック
５２ｂ  旋回用アクチュエータの油圧回路
５４    旋回テーブル
５５    第１直角エルボ
５６    第２直角エルボ
５７    固定軸
５８    俯仰用アクチュエータ
５８ａ  俯仰用アクチュエータのラック
５８ｂ  俯仰用アクチュエータの油圧回路
６１    第１スイーベルジョイント
６２    第２スイーベルジョイント
６３    ４方向スティックバルブ
６３′  ４方向スティックバルブの操作レバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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