(57)【要約】【目的】水を多孔質の物体表面の空隙の部分に圧入して保水せしめ、その後、真空掃除機と連結された吸引ノズルにより空隙の水を吸引回収することにより、空隙に在る異物を効果的に吸引回収することが可能な、物体表面に沿って移動する装置もしくは工法を提供する。【構成】最小構成として、多孔質の材料を素材とする物体表面に沿って移動する装置において、該物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した加圧領域へ液体を圧入する手段と、該加圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えている。【選択図】図４
2004305946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の材料を素材とする物体表面に沿って移動する装置において、該物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した加圧領域へ液体を圧入する手段と、該加圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えていることを特徴とする、物体表面に沿って移動する装置。
【請求項２】
該シール部材はゴム等の柔軟な材料を素材とし、該加圧領域に在る液体の圧力により該物体表面に押し付けられるセルフシール形状を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項３】
該加圧領域の圧力を任意の圧力に調整する調圧手段、を備えていることを特徴とする、請求項１乃至請求項２に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項４】
該調圧手段の構成において、液体供給ポンプに連結された上流側弁室と、該加圧領域に連結された下流側弁室と、該上流側弁室と該下流側弁室とを連通する弁穴と、該弁穴を開閉する弁板と、該弁板を開閉駆動させるための弁駆動手段から構成された調圧手段において、該加圧領域の実際の圧力の値と圧力調整目標である該任意の圧力の値との間に圧力差が発生することに起因して該弁板が開閉駆動されることにより該加圧領域の圧力が該任意の圧力に調整されるように構成された調圧手段を備えている、ことを特徴とする、請求項３に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項５】
該上流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｃとし、該下流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｂとした時の、該弁板を開閉駆動させるための該弁駆動手段の構成において、Ｆｃと同じ力で且つＦｃと反対の方向に作用する力を該弁板に対して作用せしめ、且つ、Ｆｂと反対の方向で且つ圧力調整目標の該任意の圧力の値に対応した任意の値の力Ｆｘを該弁板に対して作用せしめ、而して、Ｆｂ＜Ｆｘの時に該弁板が開となり、Ｆｂ＞Ｆｘの時に該弁板が閉となる、ように構成された該弁駆動手段を備えている、ことを特徴とする、請求項４に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項６】
該上流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｃとし、該下流側弁室の内部の液体が該弁板に対して且つ該弁板の方向に作用を及ぼす力をＦｂとした時の、該弁板を開閉駆動させるための該弁駆動手段の構成において、Ｆｃと同じ力で且つＦｃと反対の方向に作用する力を該弁板に対して作用せしめ、且つ、大気圧に起因する力Ｆｏもしくは該物体表面及び該加圧領域を包囲する気体の圧力に起因する力Ｆｏを該弁板に対してＦｂと反対の方向に作用せしめ、且つ、該弁板に対してＦｂと同じ方向にバネ等の弾性体の力Ｆｓを作用せしめ、而して、Ｆｂ＋Ｆｓ＜Ｆｏの時に該弁板が開となり、Ｆｂ＋Ｆｓ＞Ｆｏの時に該弁板が閉となる、ように構成された該弁駆動手段を備えている、ことを特徴とする、請求項４に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項７】
該加圧領域に、超音波を発射する手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項８】
該加圧領域に、キャビテーションを生成する手段を備えている、ことを特徴とする、請求項１乃至請求項６に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項９】
該加圧領域へ供給される単位時間あたりの水の量Ｑと、該加圧領域の絶対圧力と大気の絶対圧力との差圧Ｐを測定する手段を備え、ＱとＰから該空隙の大きさに相似の値を計算する手段を備えたことを特徴とする、請求項１乃至請求項８に記載の物体表面に沿って移動する装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９に記載の物体表面に沿って移動する装置；と、
多孔質の材料を素材とする物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した減圧領域から気体を吸引する手段と、該減圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えていることを特徴とする物体表面に沿って移動する装置；とを備え、多孔質の材料を素材とする物体表面へ液体を圧入した後に、該圧入した液体を吸引回収する、ことを特徴とする物体表面に沿って移動する装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項９に記載の物体表面に沿って移動する装置；を用いて物体表面の空隙に液体を圧入した後に、
多孔質の材料を素材とする物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した減圧領域から気体を吸引する手段と、該減圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えていることを特徴とする物体表面に沿って移動する装置；を用いて該圧入した液体を吸引回収する工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、繊維や排水性舗装など、多孔質の材料を素材とし多数の空隙を備える物体表面に密着し且つそれに沿って移動する装置において、該空隙に水などの液体を圧入し、而して該液体を該空隙に素早く貯留させることができる、物体表面に沿って移動する装置に関する。
本発明はまた、繊維や排水性舗装など、多孔質の材料を素材とし多数の空隙を備える物体表面の該空隙に水などの液体を圧入するとともに、該物体表面に向けて超音波を発射し、而して物体表面の超音波洗浄を実施することができる、物体表面に沿って移動する装置に関する。
本発明はまた、繊維や排水性舗装など、多孔質の材料を素材とし多数の空隙を備える物体表面の該空隙に水などの液体を圧入し、且つ、該圧入した後に該液体を吸引回収し、而して該空隙に在る異物を効果的に除去することができる、物体表面に沿って移動する装置に関する。
本発明はまた、繊維や排水性舗装など、多孔質の材料を素材とし多数の空隙を備える物体表面の該空隙に水などの液体を圧入し、且つ、該圧入した後に該液体を吸引回収し、而して該空隙に在る異物を効果的に除去することができる工法に関する。
【０００２】
【従来の技術１】
以下に、本発明に関わる従来の技術の第１の例を述べる。
例えば、多孔質の排水性舗装を施された道路においては、舗装された後、時間が経過するとともに該多孔質舗装の空隙の部分に泥などの異物が詰まり、空隙率が低下して排水機能も減少するため、約５年に１度の間隔で該空隙の部分から泥などの空隙詰まり物質を除去する作業が必要とされている。
従来、該空隙の部分から泥などの異物を除去する手段として、真空掃除機の吸引ノズルにより吸引回収する手段を考えることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題１】
従来の真空掃除機においては、多孔質の物体表面の空隙の部分に付着する異物を浮遊させて流体の流れに乗せて吸引回収するための媒質として大気を使用している。しかしながら、該異物を浮遊させて押し流す媒質としては大気より水を使用したほうが約８００倍も押し流す力が強い。
【０００４】本発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、物質を流体移送する媒質としての水を多孔質の物体表面の空隙の部分に圧入して保水せしめ、その後、真空掃除機と連結された吸引ノズルにより空隙の部分に保水された水を吸引回収することにより、空隙に在る異物を水の流れを利用して押し流し、而して異物を効果的に吸引回収することが可能な、物体表面に沿って移動する装置もしくは工法を提供することにある。
本発明の目的とするところは、さらに、多孔質の物体表面の空隙の部分に圧入される水が超音波を効果的に伝搬する媒質であることを利用して、複雑に曲がりくねった空隙に在る異物に対して超音波を作用させ、よって異物を空隙の表面から剥離させて水中に浮遊させ、その後、真空掃除機と連結された吸引ノズルにより空隙の部分に保水された水を吸引回収することにより、空隙に在る異物を水の流れを利用して押し流し、而して異物を効果的に剥離し且つ吸引回収することが可能な、物体表面に沿って移動する装置もしくは工法を提供することにある。
【０００５】
【従来の技術２】
以下に、本発明に関わる従来の技術の第２の例を述べる。
近年、夏季の都市部においては、事業所の冷房や自動車などから大量に放出される熱に起因して、郊外に比べて都心部ほど気温が高く、等温線が島のように浮き上がるような形になる現象、いわゆるヒートアイランド現象が発生している。該ヒートアイランド現象を緩和するために、多数の空隙を備え且つ該空隙の部分には保水性のある特殊な材料を充てんしたいわゆる保水性舗装が施されているが、該保水性舗装においては、雨天時に保水材に水分を蓄え、晴天時に該水分が蒸発する時に路面から気化熱を奪い、而して路面温度の上昇を防ぐものである。普通の舗装と比べ１０℃程度の温度を下げる効果があるといわれている。
保水性舗装の課題として、雨が降らず日照りが続いた時においては保水材の水分も枯渇してしまうが、このような時に保水材に水分を蓄える手段として水を路面に散水する方法を考えることができる。しかしながら、散水された水が自然に保水性舗装に浸透するのを待つのでは、短時間に必要な量の水を散水することは困難である。
且つ、保水性舗装の表面の空隙の部分に泥などの異物が詰り空隙率が低下している場合においては、短時間に必要な量の水を散水することはより困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題２】本発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、必要な量の水を素早く保水性舗装に浸透させるために、水をより高い圧力に加圧して保水性舗装の空隙の部分に圧入させることが可能な、物体表面に沿って移動する装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するために、本発明によれば、特許請求の範囲の請求項１乃至請求項９に記載されているように、多孔質の材料を素材とする物体表面に沿って移動する装置において、該物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した加圧領域へ液体を圧入する手段と、該加圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えていることを特徴とする、物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【０００８】本発明によれば、また、特許請求の範囲の請求項１０に記載されているように、
請求項１乃至請求項９に記載の物体表面に沿って移動する装置；と、
多孔質の材料を素材とする物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した減圧領域から気体を吸引する手段と、該減圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えていることを特徴とする物体表面に沿って移動する装置；とを備え、多孔質の材料を素材とする物体表面へ液体を圧入した後に、該圧入した液体を吸引回収する、ことを特徴とする物体表面に沿って移動する装置が提供される。
【０００９】本発明によれば、さらに、特許請求の範囲の請求項１１に記載されているように、
請求項１乃至請求項９に記載の物体表面に沿って移動する装置；を用いて物体表面の空隙に液体を圧入した後に、
多孔質の材料を素材とする物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した減圧領域から気体を吸引する手段と、該減圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えていることを特徴とする物体表面に沿って移動する装置；を用いて該圧入した液体を吸引回収する工法が提供される。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明に従って構成された装置の好適実施例について、添付図を参照して更に詳細に説明する。
図１乃至図６を参照して説明すると、図示の装置は、水圧入ユニット、吸引ノズルユニット、該水圧入ユニットと該吸引ノズルユニットを具備した台車、該水圧入ユニットへ所定の圧力に加圧された水を供給する水供給ポンプ、該吸引ノズルユニットから空気を吸引する真空ポンプから構成されている。
図示の装置の走行方向について、該走行方向は第１図において矢印Ｃの方向であるが、処置を施す物体表面１の上において、先ず水圧入ユニットが通過し、次に吸引ノズルユニットが通過するように装置の走行方向が構成されている。
該水圧入ユニットは加圧ケーシング２２を具備しており、加圧ケーシング２２は筒状で且つ物体表面１に面した部分が開口しており、加圧ケーシング２２の物体表面１と平行な断面の形状は長円形を成している。加圧ケーシング２２の開口した部分には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする加圧シール部材３２がボルト、ナットにて装着されている。加圧シール部材３２は、全体の形状が長円形の環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って加圧ケーシング２２の内側へ延びた形状をしている。この形状により、加圧シール部材３２は加圧シール部材３２の内側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、加圧シール部材３２の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
加圧ケーシング２２と加圧シール部材３２は物体表面１と協働して加圧領域１２を規定している。
該吸引ノズルユニットは減圧ケーシング２１を具備しており、減圧ケーシング２１は筒状で且つ物体表面１に面した部分が開口しており、減圧ケーシング２１の物体表面１と平行な断面の形状は長円形を成している。減圧ケーシング２１の開口した部分には、例えばポリウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料を素材とする減圧シール部材３１がボルト、ナットにて装着されている。減圧シール部材３１は、全体の形状が長円形の環状を成し、その自由端部が物体表面１に沿って減圧ケーシング２１の外側へ延びた形状をしている。この形状により、減圧シール部材３１は減圧シール部材３１の外側に在る流体の圧力により物体表面１に押し付けられる。すなわち、減圧シール部材３１の形状はいわゆるセルフシールの形状を成している。
減圧ケーシング２１と減圧シール部材３１は物体表面１と協働して減圧領域１１を規定している。
加圧ケーシング２２と減圧ケーシング２１の側面部には、４個の車輪４１を備えた走行台車のフレーム４が固定されている。
【００１１】加圧ケーシング２２に溶着された、加圧領域１２に連通する接続継手２２１はホース９５２を介して上流側に在る圧力調整弁９２の下流側弁室９３２の接続継手９２３に連結され、圧力調整弁９２の上流側弁室９３１の接続継手９２２はホース９５１を介してさらに上流側に在る可変容量形の水供給ポンプ９５の出口に連結されている。本発明の実施例の装置においては、使用される水供給ポンプ９５の最大吐出し圧力を絶対圧力にて約１２ｋｇｆ／ｃｍ２  と仮定する。また、上流側弁室９３１の絶対圧力：Ｐｃ  ｋｇｆ／ｃｍ２  については、液体が口径の小さいホース９５１を通って移送される際にかなりの圧力損失が発生するためＰｃの値は約４と仮定する。
【００１２】圧力調整弁９２の詳細について述べると、圧力調整弁９２のケーシング９２１は、大別すると、弁板収納室と弁板駆動室の２つの部屋に区分されている。該弁板収納室の内部においては、円板状の弁板９２７が駆動ロッド９２６により下降させられて直径Ｄａｃｍ  の弁穴９３１を塞ぎ、上昇させられて弁穴９３１を開く。弁板９２７が弁穴９３１を塞いでいる時、該弁板収納室は上流側弁室９３１と下流側弁室９３２の２室に区分される。なお、本実施例の図面においては上流側弁室９３１と弁穴９３１は同一の部分である。
【００１３】該弁板駆動室の内部においては、円形の膜状のダイヤフラム９２９が該弁板駆動室をパイロット圧力室９３３と上流側圧力室９３４の２室に区分している。弁板９２７が弁穴９３１を塞いでいる時、ダイヤフラム９２９は直径Ｄｂｃｍ  の円板状のピストン９２８を下方に押している。円板状のピストン９２８には駆動ロッド９２６が固定されている。
【００１４】上流側弁室９３１の接続継手９２２と上流側圧力室９３４の接続継手９２５はホースにて連結されているので、上流側弁室９３１と上流側圧力室９３４の圧力は同一である。また、弁穴９３１の直径Ｄａｃｍとピストン９２８の直径Ｄｂｃｍ  が同一寸法の時、弁板９２７を上方へ押して弁穴９３１を開けようとする力Ｆｃとピストン９２８を下方へ押して弁穴９３１を塞ごうとする力Ｆｄは釣り合っている。
【００１５】パイロット圧力室９３３の接続継手９２４はホース９４２を介してその上流側に在るリリーフ付き減圧弁９４３とさらにその上流側に在るエアコンプレッサ９４に連結されている。パイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ  ｋｇｆ／ｃｍ２  は、減圧弁９４３により設定されるものであるが、Ｐｘの値は０以上の任意の正の値を選択することができる。ただし、パイロット圧力室９３３の絶対圧力を大気圧（絶対圧力：１．０３３２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）よりも高い圧力にしたい場合には、Ｐｘの値は１．０３３２よりも大きい値でなければならない。
【００１６】パイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ  ｋｇｆ／ｃｍ２  はピストン９２８を上方へ押して弁穴９３１を開けようとする力Ｆｘを発生させる。また、下流側弁室９３２すなわち加圧領域１２の絶対圧力：Ｐｂ  ｋｇｆ／ｃｍ２  は弁板９２７を下方へ押して弁穴９３１を塞ごうとする力Ｆｂを発生させる。なお、本発明の実施例の装置においては、弁穴９３１の直径Ｄａｃｍとピストン９２８の直径Ｄｂｃｍ  は同一寸法である。よって、Ｐｂ＜Ｐｘの時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞Ｐｘの時に弁板９２７が閉となる。本発明の実施例の装置において、加圧領域１２の絶対圧力：Ｐｂ  ｋｇｆ／ｃｍ２  のＰｂの標準的な値を約１．４と仮定すると、加圧領域１２の絶対圧力を１．４  ｋｇｆ／ｃｍ２  に維持するためにパイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘ  ｋｇｆ／ｃｍ２  は１．４  ｋｇｆ／ｃｍ２  に設定される。すなわち、Ｐｂ＜１．４の時に弁板９２７が開となり、Ｐｂ＞１．４の時に弁板９２７が閉となる。
【００１７】減圧ケーシング２１に溶着された、減圧領域１１に連通する接続継手２１１はホース９６１を介して下流側に在るサイクロン９６３の入口に連結され、サイクロン９６３の出口はホース９６２を介してさらに下流側に在る真空ポンプ９６の入口に連結されている。本発明の実施例の装置においては、使用される真空ポンプ９６の最大吸込み圧力を絶対圧力にて約０．３５ｋｇｆ／ｃｍ２  と仮定する。また、減圧領域１１の絶対圧力：Ｐａ  ｋｇｆ／ｃｍ２  については、気体がホース９６１を通って吸引移送される際に圧力損失が発生するためＰａの値は約０．６２と仮定する。
サイクロン９６３の下部には、サイクロン９６３の内部にて捕集された水を外部の貯水タンク９７へ排出するためのロータリフィーダ９６４が装着されている。
【００１８】加圧ケーシング２２には、加圧領域１２に在る水を伝搬媒質として物体表面１に向け超音波を発射しよって物体表面１の超音波洗浄を行う超音波発振子９１が装着されている。
【００１９】
【作用】
次に、上述した本発明の好適実施例の装置の作用効果について説明する。
水供給ポンプ９５が作動すると、加圧領域１２へ水が供給され、次に加圧領域１２は水で満たされ、その次に加圧領域１２の絶対圧力は１．４  ｋｇｆ／ｃｍ２  まで上昇し、その後、加圧領域１２の絶対圧力は１．４  ｋｇｆ／ｃｍ２  に維持される。
すなわち、圧力調整弁９２の弁板９２７は加圧領域１２の絶対圧力：Ｐｂ  ｋｇｆ／ｃｍ２  がＰｂ＜１．４の時に弁板９２７が開となるように設定されてあるので、水供給ポンプ９５が作動すると供給された水は開いた弁板９２７より加圧領域１２へ流入し、加圧領域１２の絶対圧力が１．４ｋｇｆ／ｃｍ２  まで上昇すると弁板９２７が閉となる。次に、時間が少し経つと、加圧領域１２に在る水は、物体表面１の空隙へ浸透して流失し、また加圧シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の僅かな隙間を通って加圧領域１２の外部へも流失するので、加圧領域１２の絶対圧力は１．４ｋｇｆ／ｃｍ２  未満まで減少し、よって再び弁板９２７が開となる。以下、弁板９２７は上記のように開、閉を繰り返して加圧領域１２の絶対圧力を一定の値に維持する。
なお、加圧領域１２に在る水の圧力は、加圧シール部材３２の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、よって該水が加圧領域１２の外部へ流失するのを極力阻止する。
また、加圧領域１２に在る水の圧力は加圧ケーシング２２を物体表面１と反対の方向へ持ち上げようとするが、加圧ケーシング２２に接続された台車の自重により阻止され、且つ該台車の４個の車輪４１により加圧ケーシング２２の開口部と物体表面１との距離が一定に維持される。
【００２０】加圧領域１２から物体表面１の空隙を通過して加圧領域１２の外部へ至る水流に対して該空隙が及ぼす流路抵抗の度合いについて、水流が加圧領域１２から面積Ａ平方ｍのオリフィスを通過する時に該オリフィスが該水流に対して及ぼす流路抵抗の度合いと相似とみなすことができる。
そこで、物体表面１の空隙の合計面積をＡａ平方ｍ、加圧シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の隙間の面積をＡｂ平方ｍ、Ａａ平方ｍとＡｂ平方ｍの和をＡ平方ｍ、流量計９８により計測した圧力調整弁９２から加圧領域１２へ供給される毎秒の水の流量をＱ立方ｍ、加圧領域１２の絶対圧力と大気の絶対圧力との差圧をＰｇｆ／ｃｍ２とすれば、ＡとＱとＰの関係は下記の式で表される。
Ｑ＊Ｑ＝Ｃ＊Ｃ＊Ａ＊Ａ＊２＊ｇ＊Ｐ＊１０３３２／ｒ
なお、Ｃは流量係数（約０．６５）、ｇは重力の加速度（  ９．８  ｍ／ｓ２  ）、ｒは水の比重量（１気圧、４度Ｃにおいて１０００ｋｇｆ／ｍ３  ）である。
上記の式は、Ｐの値が増加するとＱの値も増加することを示している。すなわち、加圧領域１２の圧力をより増加することができれば、より短い時間で所要の量の水を空隙の間へ圧入することが可能となる。
【００２１】次に、真空ポンプ９６が作動すると、減圧領域１１の内部の大気が下流側に吸引され、減圧領域１１が所要の通り減圧される（減圧領域１１の絶対圧力：Ｐａ＝０．６２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）。かく減圧領域１１が減圧されると、装置を包囲している大気の圧力（絶対圧力：Ｐｏ＝１．０３３２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）が減圧領域１１の内外の圧力差（Ｐｏ−Ｐａ＝０．４１３２ｋｇｆ／ｃｍ２  ）に起因して減圧ケーシング２１を物体表面１の方向に押し付けるが、減圧ケーシング２１に接続された台車の４個の車輪４１により阻止され、且つ車輪４１により減圧ケーシング２１の開口部と物体表面１との距離が一定に維持される。
なお、車輪４１をギヤードモータ（図示せず）などの駆動手段により回転駆動せしめると装置は物体表面１に沿って移動する。
減圧領域１１の内部の圧力が所望の圧力に維持されている時、装置を包囲している大気が減圧領域１１の内外の圧力差に起因して減圧シール部材３１の自由端部を物体表面１の方向に押し付け、よって大気が減圧領域１１の内部に流入するのを極力阻止する。
減圧領域１１がかく減圧されると、減圧領域１１の外部の大気は、物体表面１の空隙と、減圧シール部材３１と物体表面１との僅かな隙間を通って減圧領域１１へ流入する。
【００２２】装置の走行方向について、処置を施す物体表面１の上において、先ず水圧入ユニットが通過し、次に吸引ノズルユニットが通過するように装置の走行方向が構成されている。すなわち、先ず水圧入ユニットにより物体表面１の空隙の間に水が圧入され、次に吸引ノズルユニットにより空隙の間の水が大気とともに吸引回収される。減圧領域１１へ流入した水と大気は、サイクロン９６３まで吸引移送され、該水はサイクロン９６３にて分離された後にロータリフィーダ９６４により貯水タンク９７へ戻され、サイクロン９６３にて該水を除去された大気は真空ポンプ９６を経て再び大気中へ放出される。
【００２３】以下に、本発明の実施例の装置における、物体表面１の空隙の間へ水を圧入することの効果について説明する。
例えば、物体表面１が多孔質の素材から成る排水性舗装の場合、加圧領域１２の水は該舗装の空隙部分に圧入され、次に該空隙部分の水は減圧領域１１により吸引移送される。該水が該空隙部分を通過する際に、該空隙部分に散在する泥などの異物は該水に押し流されて該水と共に減圧領域１１まで吸引移送される。すなわち、該異物を移送する媒質として水を効果的に使用することができる。該異物を移送する媒質として水の代わりに空気を使った場合と比較して、水を使えば該異物は空気を使った場合の約８００倍の力で押し流される。
【００２４】以下にこの理由を数式を用いて説明する。
流体の流れの中に直径ｄｍの球状の異物が在るとすれば、該異物が該流体から受ける抗力Ｄｋｇｆ  は下記の式で表現することができる。
Ｄ＝Ｃｄ＊Ａ＊ｖ＊ｖ＊ｒ／（２＊ｇ）
なお、Ｃｄは効力係数であり球体の場合０．３４、Ａは流体の流れの方向に垂直な面の投影面積（  ｍ２  ）、ｖは流体の流れの速度（  ｍ／ｓ  ）、ｒは流体の比重量（  ｋｇｆ／ｍ３  ）、ｇは重力の加速度（  ９．８  ｍ／ｓ２  ）である。
また、１気圧、４度Ｃにおける水の比重量は１０００ｋｇｆ／ｍ３  、空気の比重量は１．２５ｋｇｆ／ｍ３  である。
【００２５】上記の式は、流体の流れの中に在る異物が該流体から受ける抗力Ｄｋｇｆ  は該流体の比重量ｒｋｇｆ／ｍ３  に比例して増加することを示しており、流体が水である場合と、空気である場合とを比較すると、１気圧、４度Ｃにおいて、水の場合の抗力は、空気である場合の抗力の約８００倍となるものである。
すなわち、上記の式により、異物を洗い流す手段としては、空気よりも水を使った方が効果的である、という結論を導き出すことができる。
【００２６】以下に、圧力調整弁９２の動作の原理を図５と数式を使って説明する。
加圧領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂｋｇｆ／ｃｍ２、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃｋｇｆ／ｃｍ２、パイロット圧力室９３３の絶対圧力をＰｘｋｇｆ／ｃｍ２、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂｋｇｆ、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃｋｇｆ、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄｋｇｆ、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力をＦｘｋｇｆ、弁板９２７の有効直径をＤａｃｍ、ピストン９２８の有効直径をＤｂｃｍ、Ｄａ＝Ｄｂとすれば、
【００２７】弁板９２７を下方へ塞ぐ方向に押す力の合計Ｆｔ１ｋｇｆは、
Ｆｂ＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｄ＝Ｐｃ＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ１＝Ｆｂ＋Ｆｄ
Ｆｔ１＝（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００２８】弁板９２７を上方へ開く方向に押す力の合計Ｆｔ２ｋｇｆは、
Ｆｃ＝Ｐｃ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｘ＝Ｐｘ＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ２＝Ｆｃ＋Ｆｘ
Ｆｔ２＝（Ｐｃ＋Ｐｘ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００２９】弁板９２７が開く時の条件は、
Ｆｔ１＜Ｆｔ２
（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＜（Ｐｃ＋Ｐｘ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｐｂ＋Ｐｃ＜Ｐｃ＋Ｐｘ
Ｐｂ＜Ｐｘ
【００３０】以上の式により、パイロット圧力室９３３の絶対圧力：Ｐｘｋｇｆ／ｃｍ２  のＰｘの値と、加圧領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂｋｇｆ／ｃｍ２  のＰｂの値とを同一の値にすれば、加圧領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
【００３１】以下に、圧力調整弁９２の別の実施態様を図６を使って説明する。図６の圧力調整弁９２が図５の圧力調整弁９２と比べて異なる点は、パイロット圧力室９３３の接続継手９２４が大気に開放されている点と、上流側圧力室９３４にピストン９２８を下方へ押すコイルスプリング９３５を備えている点の２点のみである。
【００３２】以下に、図６の圧力調整弁９２の動作の原理を数式を使って説明する。
加圧領域１２及び下流側弁室９３２の絶対圧力をＰｂｋｇｆ／ｃｍ２、上流側弁室９３１及び上流側圧力室９３４の絶対圧力をＰｃｋｇｆ／ｃｍ２、パイロット圧力室９３３の絶対圧力（大気圧）を１．０３３２ｋｇｆ／ｃｍ２、下流側弁室９３２において弁板９２７を下方へ押す力をＦｂｋｇｆ、上流側弁室９３１において弁板９２７を上方へ押す力をＦｃｋｇｆ、上流側圧力室９３４においてピストン９２８を下方へ押す力をＦｄｋｇｆ、パイロット圧力室９３３においてピストン９２８を上方へ押す力をＦｏｋｇｆ、弁板９２７の有効直径をＤａｃｍ、ピストン９２８の有効直径をＤｂｃｍ、Ｄａ＝Ｄｂ、上流側圧力室９３４においてコイルスプリング９３５がピストン９２８を下方へ押す力をＦｓｋｇｆとすれば、
【００３３】弁板９２７を下方へ塞ぐ方向に押す力の合計Ｆｔ１ｋｇｆは、
Ｆｂ＝Ｐｂ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｄ＝Ｐｃ＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ１＝Ｆｂ＋Ｆｄ＋Ｆｓ
Ｆｔ１＝（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ
【００３４】弁板９２７を上方へ開く方向に押す力の合計Ｆｔ２ｋｇｆは、
Ｆｃ＝Ｐｃ＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｘ＝１．０３３２＊Ｄｂ＊Ｄｂ＊３．１４／４
Ｄａ＝Ｄｂ
Ｆｔ２＝Ｆｃ＋Ｆｘ
Ｆｔ２＝（Ｐｃ＋１．０３３２）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００３５】弁板９２７が開く時の条件は、
Ｆｔ１＜Ｆｔ２
（Ｐｂ＋Ｐｃ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４＋Ｆｓ＜（Ｐｃ＋１．０３３２）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
Ｆｓ＜（１．０３３２−Ｐｂ）＊Ｄａ＊Ｄａ＊３．１４／４
【００３６】以上の式により、コイルスプリング９３５がピストン９２８を下方へ押す力：Ｆｓｋｇｆ  は、加圧領域１２の圧力設定目標値である絶対圧力：Ｐｂｋｇｆ／ｃｍ２  と弁板９２７の有効直径：Ｄａｃｍ  の関数として表現されることがわかる。
すなわち、加圧領域１２の圧力を、上流側弁室９３１の圧力と無関係に、目標の圧力に容易に調整できることがわかる。
図６の圧力調整弁９２は、図５の圧力調整弁９２と比べて、パイロット圧力室９３３の圧力設定が要らない利点がある。なお、本発明の実施例の装置においては、どちらの圧力調整弁を用いてもよい。
【００３７】水供給ポンプ９５の圧力は、ホース９５１の長さによって圧力が変動し、且つホース９５１の圧力損失は大きい値であるので、水供給ポンプ９５は余裕をもたせて吐出圧力の大きいポンプを選定する必要がある。また、水供給ポンプ９５の吐出圧力が大きいと、ホース９５１の口径をより小さくすることもできる。よって、水供給ポンプ９５の下流側には、必然的に減圧機能を備えた圧力調整弁が必要となる。
本発明の実施例の装置の圧力調整弁９２は、水供給ポンプ９５から供給された水を、該ポンプの吐出圧力に関係なく任意の圧力に減圧できる、といった優れた特徴を有するものである。
【００３８】加圧領域１２を一定の圧力に維持することが重要である点について説明すると、加圧領域１２の圧力を一定の圧力にすることにより水圧入ユニットが物体表面１へ押し付けられる力を一定にすれば、該水圧入ユニットと物体表面１との摩擦力を一定にすることができるので、而して水圧入ユニットを物体表面１に沿ってスムーズに移動させることができる。
加圧領域１２を一定の圧力に維持することは、下記の見地からも大変重要である。すなわち、前述の式の
Ｑ＊Ｑ＝Ｃ＊Ｃ＊Ａ＊Ａ＊２＊ｇ＊Ｐ＊１０３３２／ｒ
は、Ｐの値が定数の時、Ｑの値を計測すると、Ａの値を計算で得ることができることを示している。
Ａの値は、物体表面１の空隙の合計面積をＡａ平方ｍ、加圧シール部材３２の自由端部と物体表面１との間の隙間の面積をＡｂ平方ｍとした時のＡａとＡｂの和であるが、Ａｂの値について、Ｐの値が定数であればＡｂの値は定数となる。Ａａの値について、物体表面１の空隙に在る異物の体積の多い、少ないによりＡａの値は変動する。すなわち、上記の式は、Ｐの値が一定の時、Ｑの値を計測すると、Ａａの値すなわち物体表面１の空隙の合計面積に相似の面積を計算で得ることができることを示している。
上記の数式を使えば、大気の絶対圧力と加圧領域１２の絶対圧力との差圧が定数の時に水の流量が減少すれば、物体表面１の空隙の合計面積が減少したから流路抵抗が増大し、而して水の流量が減少したのだと推測することができる。すなわち、計算で得た該空隙の合計面積の増減は該空隙が水流に及ぼす流路抵抗の度合いを示すものであり、例えば、該空隙の合計面積の減少を該空隙が水流に及ぼす流路抵抗の増大ととらえることができる。
【００３９】多孔質の材料を素材としよって多数の空隙を有する物体表面に沿って移動する本発明の実施例の装置において、加圧領域１２へ供給される単位時間あたりの水の量Ｑと、加圧領域１２の絶対圧力と大気の絶対圧力との差圧Ｐを測定すれば、ＱとＰから該空隙の大きさに相似の値を計算で求めることができる。本発明においては、多孔質の材料を素材としよって多数の空隙を有する物体表面に沿って移動する装置において、該空隙の大きさに相似の値を計算で求める方法も提案するものであるが、該計算で求める方法に関わる、実施例の図面に示していない本発明の実施例の装置を下記に提案する。
多孔質の材料を素材とする物体表面に沿って移動する装置において、該物体表面の方向が開口したケーシングと、該開口した部分に装着されたシール部材と、該開口した部分と該物体表面との距離を一定の距離に保持する手段と、該ケーシングと該シール部材と該物体表面とが協働して形成した加圧領域へ液体を圧入する手段と、該加圧領域を該物体表面に沿って移動させる手段、を備えていることを特徴とする、物体表面に沿って移動する装置において、該加圧領域へ供給される単位時間あたりの水の量Ｑと、該加圧領域の絶対圧力と大気の絶対圧力との差圧Ｐを測定する手段を備え、ＱとＰから該空隙の大きさに相似の値を計算する手段を備えたことを特徴とする、物体表面に沿って移動する装置。
なお、上記で言う流体について、液体でも気体でもよい。
【００４０】以下に、加圧領域１２に超音波洗浄用の超音波発振子９１を備えた場合の本発明の実施例の装置の作用について説明する。
超音波発振子より物体表面１に向け超音波を発射すると、加圧領域１２に在る水は超音波を効果的に伝搬して物体表面１に対して洗浄作用を及ぼす。
例えば、物体表面１が多孔質の素材から成る排水性舗装の場合、加圧領域１２に在る水は該舗装の空隙の部分に浸入し、該空隙部分に詰まった泥などの異物に対して超音波が作用して該異物は該空隙の表面から剥離して水中に浮遊し、続いて該異物は水により該空隙の中を押し流されながら移送されて減圧領域１１に至り、減圧領域１１に浸入した大気と共に該異物と水はホース９６１を通って下流の方向に吸引回収される。
以下に、洗浄の原理を説明する。
図２に示す、加圧領域１２に超音波洗浄用の超音波発振子９１を備えた本発明の実施例の装置においては、超音波発振子９１が高速微振動を繰り返すと、超音波発振子９１の表面と水の分子群との間の相対運動により、該水の分子群の中に微小な高真空の空隙群（気泡群またはキャビティ群と呼称する）が発生し、続いて該水の分子群どうしが該高真空に引かれて衝突し、該衝突の際に例えば約１０００気圧の気泡崩壊衝撃波が発生する。すなわち、一般にキャビテーションと呼称される現象が発生するものである。図２に示す本発明の実施例の装置は、該気泡崩壊衝撃波が物体表面１に作用することにより付着する汚れを物体表面１から分離し、すなわち物体表面１に対して洗浄作用を及ぼすものである。
【００４１】以下に、図７を参照して、図２における超音波振動子９１のかわりに、回転羽根８１１、回転羽根駆動モータ８１、及びキャビテーションを促進する空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水を噴出するノズル８４を備えた、本発明の実施例の装置の別の態様について説明する。
図７の装置は、超音波の作用により物体表面１に対して洗浄作用を及ぼす本発明の装置において、図２の装置とは別の実施態様を示している。
図示の装置において、加圧ケーシング２２には、加圧領域１２に在る水を攪拌してキャビテーションを発生させるための回転羽根８１１をその駆動軸に固定された回転羽根駆動モータ８１が新設されている。
また、同じく加圧ケーシング２２には、加圧領域１２に在る水の中に向け、キャビテーションを促進する空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水を噴出するノズル８４が新設されており、ノズル８４には該空気もしくは該水を移送するホース８４５が接続されている。
【００４２】以下に、図７に示す本発明の実施例の装置の作用について説明する。
回転羽根８１１が加圧領域１２の水の中で高速度で回転すると、回転羽根８１１の表面と水の分子群との間の圧力の低下に起因して該水の分子群の中に微小な高真空の空隙群（気泡群またはキャビティ群と呼称する）が発生し、続いて該水の分子群どうしが該高真空に引かれて衝突し、該衝突の際に気泡崩壊衝撃波が発生する。すなわち、一般にキャビテーションと呼称される現象が発生するものである。なお、ノズル８４から噴出する空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水はキャビテーションをさらに促進する。図７に示す本発明の実施例の装置は、該気泡崩壊衝撃波が物体表面１に作用することにより付着する汚れを物体表面１から分離し、すなわち物体表面１に対して洗浄作用を及ぼす。
【００４３】図８は、図７における回転羽根８１１、回転羽根駆動モータ８１、及びキャビテーションを促進する空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水を噴出するノズル８４のかわりに、キャビテーションを伴う高速水噴流を噴出するノズル７４を備えた、超音波の作用により物体表面１に対して洗浄作用を及ぼす本発明の装置の別の実施態様を示している。
キャビテーションを伴う高速水噴流とは、ノズル７４の噴出口の上流の部分において高速水噴流の中に空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水が供給されることにより、該高速水噴流がノズル７４より噴出された際、該供給された空気の分子群を核としてより衝撃力の強いキャビティ群に成長するように、すなわちキャビテーションが促進されるように構成された高速の水の噴流である。該キャビテーションの発生に起因して衝撃波が物体表面１に作用することにより付着する汚れを物体表面１から分離し、すなわち物体表面１に対して洗浄作用を及ぼす。
なお、該高速水噴流に使用される水の循環について、図示していないが、先ず加圧領域１２に在る水を高圧水ポンプにて吸引し、次に高圧水ポンプの下流側且つノズル７４の噴出口の上流の部分において該高速水噴流の中に空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水を供給し、最後にノズル７４から加圧領域１２に在る水の中に該高速水噴流を噴出するように装置を構成すれば、該高速水噴流に使用される水を循環使用することが出来る。
【００４４】以上に述べた本発明の実施例の装置の目的とするところは、物質を流体移送する媒質としての水を多孔質の物体表面の空隙の部分に圧入して保水せしめ、その後、真空掃除機と連結された吸引ノズルにより空隙の部分に保水された水を吸引回収することにより、空隙に在る異物を水の流れを利用して押し流し、而して異物を効果的に吸引回収することが可能な、物体表面に沿って移動する装置もしくは工法を提供することにある。なお、以上に述べた本発明の実施例の装置においては、水圧入ユニットと吸引ノズルユニットを同一の台車に装着しているが、別々の台車に装着しても良い。
さらに、本発明の目的とするところは、多孔質の物体表面の空隙の部分に圧入される水が超音波を効果的に伝搬する媒質であることを利用して、複雑に曲がりくねった空隙に在る異物に対して超音波を作用させ、よって異物を空隙の表面から剥離させて水中に浮遊させ、その後、真空掃除機と連結された吸引ノズルにより空隙の部分に保水された水を吸引回収することにより、空隙に在る異物を水の流れを利用して押し流し、而して異物を効果的に剥離し且つ吸引回収することが可能な、物体表面に沿って移動する装置もしくは工法を提供することにある。
【００４５】近年、夏季の都市部においては、事業所の冷房や自動車などから大量に放出される熱に起因して、郊外に比べて都心部ほど気温が高く、等温線が島のように浮き上がるような形になる現象、いわゆるヒートアイランド現象が発生しており、該ヒートアイランド現象を緩和するために、多数の空隙を備え且つ該空隙の部分には保水性のある特殊な材料を充てんしたいわゆる保水性舗装が施されている。該保水性舗装においては、雨天時に保水材に水分を蓄え、晴天時に該水分が蒸発する時に路面から気化熱を奪い、而して路面温度の上昇を防ぐ。保水性舗装の課題として、雨が降らず日照りが続いた時においては保水材の水分が枯渇してしまうため、このような時に保水材に水分を蓄える手段が必要である。
以上に述べた本発明の実施例の装置における水圧入ユニットは、該保水性舗装においても、水をより高い圧力に加圧して該保水性舗装の空隙の部分に圧入させることが可能であるため、必要な量の水を素早く該保水性舗装に浸透させることができる。
【００４６】以上に、本発明の実施例の装置について説明したが、本発明の実施例の装置は該好適実例の他にも特許請求の範囲に従って種々の実施例を考えることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明においては、物質を流体移送する媒質としての水を多孔質の物体表面の空隙の部分に圧入して保水せしめ、その後、真空掃除機と連結された吸引ノズルにより空隙の部分に保水された水を吸引回収することにより、空隙に在る異物を水の流れを利用して押し流し、而して異物を効果的に吸引回収することが可能である。
【００４８】本発明においては、多孔質の物体表面の空隙の部分に圧入される水が超音波を効果的に伝搬する媒質であることを利用して、複雑に曲がりくねった空隙に在る異物に対して超音波を作用させ、よって異物を空隙の表面から剥離させて水中に浮遊させ、その後、真空掃除機と連結された吸引ノズルにより空隙の部分に保水された水を吸引回収することにより、空隙に在る異物を水の流れを利用して押し流し、而して異物を効果的に剥離し且つ吸引回収することが可能である。
【００４９】本発明においては、水をより高い圧力に加圧して保水性舗装の空隙の部分に圧入させることが可能であるため、必要な量の水を素早く該保水性舗装に浸透させることができる。
【００５０】本発明においては、多孔質の物体表面の空隙の大きさに相似の値を計算で求める機能を備えているので、例えば、多孔質舗装の空隙率に相似の値を収集かつ保存することが可能であるため、該値に基づき多孔質舗装における空隙率の分布図を作成することができ、よって多孔質舗装の維持、管理に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された装置の好適実施例を物体表面の方向から見た平面図。
【図２】図１に示す装置におけるＡ−Ａの断面図。
【図３】図１に示す装置におけるＢ−Ｂの断面図。
【図４】本発明に従って構成された装置の好適実施例の全体システムを示す図。
【図５】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第１例を示す断面図。
【図６】本発明に従って構成された装置が備える圧力調整弁の好適実施例の第２例を示す断面図。
【図７】図２に示す本発明に従って構成された装置の断面図において、超音波振動子９１のかわりに、回転羽根８１１、回転羽根駆動モータ８１、及びキャビテーションを促進する空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水を噴出するノズル８４を備えた、本発明に従って構成された装置の断面図。
【図８】図７に示す本発明に従って構成された装置の断面図において、回転羽根８１１、回転羽根駆動モータ８１、及びキャビテーションを促進する空気もしくは空気を飽和状態近くに含有した水を噴出するノズル８４のかわりに、キャビテーションを伴う高速水噴流を噴出するノズル７４を備えた、本発明に従って構成された装置の断面図。
【図１】
2004305946.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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