JP4515779B2 - 超高圧水発生装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、駆動手段でポンプを駆動させ、このポンプで超高圧水を発生させる超高圧水発生装置およびその制御方法に関する。

コンクリートハツリや塗装はくり等のウォータジェットブラスト作業を屋外で行う場合には、大容量の超高圧水を安定的に使用する必要がある。このため、大容量の超高圧水を効率よく安定的に供給できる超高圧水発生装置の開発が望まれている。
ウォータジェットブラスト作業に使用される装置として、駆動手段で１つのポンプを駆動させ、このポンプで超高圧水を発生させ、超高圧水を吐出する超高圧水発生装置が存在する。
なお、超高圧水発生装置では、超高圧水を発生させるために、ポンプを駆動させる駆動手段として、高出力の駆動手段であるエンジンが使用される場合が多い。

この超高圧水発生装置を使用し、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧させる方法として、以下に示す２通りの方法がある。
一つの方法は、駆動手段の回転速度をオペレータが手動で増減させ、目標圧力に昇圧させる方法である。
超高圧水発生装置において、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧させるために、駆動手段として使用されるエンジンの回転速度を増減させる場合、回転速度の増減指示に対してエンジンは素早く対応できない場合が多い。このため、超高圧水発生装置付近にオペレータが常時待機し、吐出水の圧力計をオペレータが目視で常に確認し、目視で確認した圧力計の値に基づいて、駆動手段の回転速度の増減を手動で微調整して目標圧力に昇圧させる。
もう一つの方法は、圧力調整弁を用いて、目標圧力に昇圧させる方法である。

また、この超高圧水発生装置を使用し、大容量の超高圧水を安定的に供給できるようにする方法として、以下に示す２通りの方法がある。
１つの方法は、複数台のポンプユニットを使用する方法である。
つまり、１つの駆動手段にポンプを１台接続して１つのユニットとし、このユニットを複数台設置して、この複数台のユニットから大容量の超高圧水を供給する方法である。
もう１つの方法は、１つのユニットに使用するポンプを大容量タイプのポンプとし、このユニットから大容量の超高圧水を供給する方法である。
なお、１つの駆動手段にポンプを２台接続して１つのユニットとする技術が特許文献１に開示されている。また、本発明に関連する技術として、特許文献２、特許文献３に記載の技術が考えられる。
特開平１０−０７７９６３号公報 特開平５−０８７０４１号公報 特開２００２−１８８５８０号公報

上記で示した超高圧水発生装置を使用し、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧する場合に、以下に示す問題がある。
駆動手段の回転速度を手動でオペレータが増減させ、目標圧力に昇圧させる場合、超高圧水発生装置付近にオペレータが常時待機しなければならず、また、駆動手段の回転速度の増減をオペレータが手動で操作するので、圧力調整が困難であり、目標圧力に達するまでに時間がかかるという問題がある。
また、ノズルの目詰まりや磨耗等により、吐出流量変化が突然発生した場合、オペレータによる手動操作では圧力変動に素早く対応できない場合が多く、圧力調整弁に負担をかけることが多い。この場合に、圧力調整弁の消耗が激しく、部品寿命が短くなるという問題がある。
また、圧力調整弁を用いて、目標圧力に昇圧させる場合、圧力調整弁のバルブ・バルブシート等の磨耗が早くなるので、圧力調整弁の部品の寿命を短くし、圧力調整弁の部品を頻繁に交換する必要がある。
特に、超高圧水を発生させる場合には、圧力調整弁のバルブ・バルブシート等の磨耗が著しく早い。つまり、圧力調整弁を用いて、目標圧力に昇圧させる場合、圧力調整弁の部品を交換するためのコストが必要以上に発生し、交換のための作業時間を必要以上に要するという問題がある。

また、上記で示した大容量の超高圧水を安定的に供給できる方法を使用した場合に、以下に示す問題がある。
大容量の超高圧水を安定的に供給できるようにするために、複数台のポンプユニットを使用する場合、複数台のユニットを使用すると、運搬のための作業者と運搬車輌とが多数必要であり、また、ユニットが複数台となるため、配管部品が多くなるという問題がある。
なお、引用文献１に記載のポンプでは、１つの駆動手段にポンプを２台接続しているが、２台のポンプ分の容量を必要としない場合であっても、１つの駆動手段が２台のポンプを常に駆動させて負荷状態としているので、駆動力が無駄になる場合があるという問題がある。
また、大容量タイプのポンプを使用して１つのユニットとした場合、特に超高圧水を発生する場合には、１つのポンプで供給できる容量に限界があるので、必要とする容量を供給できない場合があるという問題がある。

本発明は、超高圧水発生装置を使用し、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧する場合に、圧力調整が容易であり、目標圧力に達するまでの時間を短縮することができる超高圧水発生装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、超高圧水発生装置を使用し、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧する場合に、圧力調整弁のバルブ・バルブシート等の磨耗を減少させ、圧力調整弁の部品の寿命を伸ばし、圧力調整弁の部品を交換するためのコストを削減し、この交換のための作業時間を削減することができる超高圧水発生装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、超高圧水発生装置を使用し、大容量の超高圧水を安定的に供給する場合に、運搬のための作業者と運搬車輌とを削減し、配管部品を削減し、必要とする容量を安定的に供給することができる超高圧水発生装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
つまり、本発明は、大容量の超高圧水を効率よく安定的に供給することができる超高圧水発生装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の超高圧水発生装置は、超高圧水を発生させるポンプと、前記ポンプを駆動させる駆動手段と、吐出口から吐出する超高圧水の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、吐出圧力の目標値を示す目標圧力値を設定する設定手段と、前記設定された目標圧力値に対する所定の割合を示す第１の値を演算する第１の演算手段と、前記設定された目標圧力値に対する所定の割合であって、前記第１の値よりも大きい値を示す第２の値を演算する第２の演算手段と、昇圧動作の開始を指示する操作部と、前記昇圧動作の開始を指示された後に、前記吐出圧力センサが検出した吐出圧力の値である吐出圧力値が、前記第１の値に達したか否かを判断する第１の判断手段と、前記吐出圧力値が前記第１の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記第２の値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第１の制御手段と、前記吐出圧力値が前記第１の値に達した後に、前記吐出圧力値が前記第２の値に達したか否かを判断する第２の判断手段と、前記吐出圧力値が前記第２の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記目標圧力値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第２の制御手段と、を有することを特徴とする。

前記設定された目標圧力値に対する許容範囲の上限値と、前記許容範囲の下限値とを演算する第３の演算手段と、前記吐出圧力値が前記設定された目標圧力値に達した後に、前記吐出圧力値が前記上限値よりも大きいか否かを判断する第３の判断手段と、前記吐出圧力値が前記上限値よりも大きければ、前記駆動手段の回転速度を減速させる制御をする第３の制御手段と、前記吐出圧力値が前記設定された目標圧力値に達した後に、前記吐出圧力値が前記下限値よりも小さいか否かを判断する第４の判断手段と、前記吐出圧力値が前記下限値よりも小さければ、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第４の制御手段とを有しても良い。

本発明の超高圧水発生装置の制御方法は、超高圧水を発生させるポンプと、前記ポンプを駆動させる駆動手段と、吐出口から吐出する超高圧水の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、吐出圧力の目標値を示す目標圧力値を設定する設定手段と、昇圧動作の開始を指示する操作部とを有する超高圧水発生装置の制御方法であって、前記設定された目標圧力値に対する所定の割合を示す第１の値を演算する第１の演算ステップと、前記設定された目標圧力値に対する所定の割合であって、前記第１の値よりも大きい値を示す第２の値を演算する第２の演算ステップと、前記昇圧動作の開始を指示された後に、前記吐出圧力センサが検出した吐出圧力の値である吐出圧力値が、前記第１の値に達したか否かを判断する第１の判断ステップと、前記吐出圧力値が前記第１の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記第２の値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第１の制御ステップと、前記吐出圧力値が前記第１の値に達した後に、前記吐出圧力値が前記第２の値に達したか否かを判断する第２の判断ステップと、前記吐出圧力値が前記第２の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記目標圧力値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第２の制御ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、超高圧水発生装置を使用し、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧する場合に、圧力調整が容易であり、目標圧力に達するまでの時間を短縮することができるという効果を奏する。
さらに、本発明によれば、超高圧水発生装置を使用し、大容量の超高圧水を安定的に供給する場合に、運搬のための作業者と運搬車輌とを削減し、配管部品を削減し、必要とする容量を安定的に供給することができるという効果を奏する。

以下に、本発明の実施の形態である超高圧プランジャポンプについて、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である超高圧プランジャポンプ１００を使用して、ウォータジェットブラスト作業を行う場合を示す図である。
超高圧プランジャポンプ１００は、コンプレッサ２００と、セーフティセレクタ３００と接続されている。
このように、作業者がセーフティセレクタ３００を使い、超高圧プランジャポンプ１００から吐出された超高圧水を塗装面に吐出することによって、ウォータジェットブラスト作業を行う。なお、コンプレッサ２００から排出されたエアは、セーフティセレクタ３００内で、超高圧水の吐出の切り換えに使用される。

図２は、超高圧プランジャポンプ１００の内部構成を概略的に示す概略フロー図である。
超高圧プランジャポンプ１００は、エンジンＥ１と、第１のポンプＰ１と、第２のポンプＰ２と、連結シャフト２０と、水タンク１０と、吸込管１１と、吐出管１２ａと、吐出管１２ｂと、第１の圧力調整弁１３ａと、第２の圧力調整弁１３ｂと、第１のドレン弁１４ａと、第２のドレン弁１４ｂと、第１のストップバルブ１５ａと、第２のストップバルブ１５ｂと、合流マニホールド１６と、吐出圧力センサＳＥ１と、吐出口１８とを有する。

第１のポンプＰ１と、第２のポンプＰ２とのそれぞれは、２７．５Ｌ／ｍｉｎの吐出能力を有するプランジャポンプであり、超高圧プランジャポンプ１００は、２４５ＭＰａ×５５Ｌ／ｍｉｎの吐出能力を有する。
このため、２７．５Ｌ／ｍｉｎ以下で使用する場合、第１のポンプＰ１と、第２のポンプＰ２とのいずれか１台のポンプを使用し、２７．５Ｌ／ｍｉｎ以上で使用する場合には、第１のポンプＰ１と、第２のポンプＰ２との２台を使用する。
なお、２７．５Ｌ／ｍｉｎ以下で使用する場合、第１のポンプＰ１と、第２のポンプＰ２とのいずれか１台のポンプを、作業毎に交互に使用するようにしてもよい。

図３は、エンジンＥ１と、第１のポンプＰ１、第２のポンプＰ２との概略構成を示す図である。
図３に示すように、連結シャフト２０を介して、エンジンＥ１の回転軸と、プーリ２１ａ、プーリ２１ｂとがそれぞれ接続されている。また、Ｖベルト２３ａを介して、連結シャフト２０に接続されたプーリ２１ａと、第１のポンプＰ１の回転軸に接続されたプーリ２２ａとが接続され、Ｖベルト２３ｂを介して、連結シャフト２０に接続されたプーリ２１ｂと、第２のポンプＰ２の回転軸に接続されたプーリ２２ｂとが接続されている。
このような構成によって、第１のポンプＰ１と、第２のポンプＰ２との回転軸にエンジンＥ１の回転動力が伝達される。
なお、超高圧プランジャポンプ１００においては、駆動手段としてエンジンを使用するが、エンジンの代わりに可変速モータ等の駆動手段を使用するようにしてもよい。

ここで、超高圧プランジャポンプ１００における水の基本的な流れを説明する。
吸込管１１を介して、水タンク１０と接続されている第１のポンプＰ１と第２のポンプＰ２とが水タンク１０内の水を吸入し、吸入された水を、第１のポンプＰ１と第２のポンプＰ２とが吐出管１２ａ、１２ｂに排出する。第１のポンプＰ１に接続された吐出管１２ａと、第２のポンプＰ２に接続された吐出管１２ｂとが合流マニホールド１６で合流しており、吐出管１２ａ、１２ｂに排出された水が、吐出口１８から吐出する。つまり、吐出口１８から超高圧水が吐出される。

図４は、超高圧プランジャポンプ１００の内部構成を示すブロック図である。
制御部３０は、ＣＰＵ３１と、メモリ３２と、ドレン制御部３３と、エンジン制御部３４とを有する。
ＣＰＵ３１は、メモリ３２に記憶されているプログラムに基づいて、超高圧プランジャポンプ１００全体を制御するものである。
メモリ３２は、各種制御プログラムが記憶されているメモリである。
吐出圧力センサＳＥ１は、吐出口１８に設置され、吐出されている超高圧水の吐出圧力を検知し、検知した吐出圧力の値をＣＰＵ３１に出力するセンサである。
給水圧力センサＳＥ２は、給水圧力を検知し、検知した給水圧力の値をＣＰＵ３１に出力するセンサである。
ストップバルブ開閉状態検知センサＳＥ３は、第１のストップバルブ１５ａ、第２のストップバルブ１５ｂの近傍に設置され、第１のストップバルブ１５ａ、第２のストップバルブ１５ｂのそれぞれの開閉状態を検知し、検知した開閉状態をＣＰＵ３１に通知するセンサである。

第１のストップバルブ１５ａは、第１のポンプＰ１と合流マニホールド１６との間に配置され、閉じることによって第１のポンプＰ１から排出された水を遮断し、開くことによって第１のポンプＰ１から排出された水を合流マニホールド１６に排出するものである。また、第２のストップバルブ１５ｂも、第１のストップバルブ１５ａと同様である。
ドレン弁制御部３３は、ＣＰＵ３１の指示に基づいて、第１のドレン弁１４ａ、第２のドレン弁１４ｂのそれぞれの開閉を制御するものである。
第１のドレン弁１４ａは、第１のポンプＰ１と合流マニホールド１６との間に配置され、ドレン弁制御部３３の制御に基づいて開閉し、閉じることによって第１のポンプＰ１から排出された水を合流マニホールド１６側に排出し、開くことによって第１のポンプＰ１から排出された水を水タンク１０に排出するものである。なお、第２のドレン弁１４ｂも、第１のドレン弁１４ａと同様である。
エンジン制御部３４は、ＣＰＵ３１の指示に基づいて、エンジンＥ１の回転速度を制御するものである。
エンジンＥ１は、Ｖベルト２３ａ、２３ｂ、タイミングベルト、ギア、カップリング等の伝達機構を介して高圧プランジャポンプを駆動するものであり、エンジン制御部３４の制御に基づいて、回転速度を増減するエンジンである。
操作部３５は、昇圧ボタンと、降圧ボタンとが備えられ、押下されたボタンに関する情報をＣＰＵ３１に通知するものである。また、操作部３５は、目標圧力値と、使用するポンプの数とを入力するものである。この入力は、テンキーを使用して、数値を入力するようにしてもよく、また、予め決められた複数の数値の中から選択できるようにしてもよい。

つまり、超高圧プランジャポンプ１００は、超高圧水を発生させるポンプと、前記ポンプを駆動させる駆動手段と、吐出口から吐出する超高圧水の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、吐出圧力の目標値を示す目標圧力値を設定する設定手段とを有する超高圧水発生装置の一例である。
また、超高圧プランジャポンプ１００は、超高圧水を発生させる複数のポンプと、所定の伝達機構を介して、前記複数のポンプのそれぞれと接続され、前記複数のポンプを駆動させる駆動手段と、前記複数のポンプのそれぞれについて接続されている吐出管と、前記各吐出管を合流させる合流マニホールドと、前記各ポンプと前記合流マニホールドとの間の複数の経路のそれぞれに配置されているストップバルブと、前記各ポンプと前記各ストップバルブとの間の複数の経路のそれぞれに配置されているドレン弁とを有する超高圧水発生装置の一例である。

次に、超高圧プランジャポンプ１００の制御動作を説明する。
図５は、超高圧プランジャポンプ１００の制御動作を示すフローチャートである。
この制御動作は、メモリ３２に記憶されているプログラムに基づいて、ＣＰＵ３１が実行する動作である。
なお、実施例１の制御動作において、吐出圧力の値が目標圧力の値に極力早く達することが重要であるが、ポンプの吐出量の微妙な変化によって、圧力が変化するため、以下に示すように、初期化処理と、圧力調整処理と、終了処理との３つの処理に分けることが重要である。
初期化処理は、吐出圧力の値が目標圧力の値よりもかなり低い範囲に存在する場合に、エンジンＥ１の回転速度をある程度早く増減速可能にするために実行する処理である。
圧力調整処理は、吐出圧力の値が目標圧力の値の許容範囲内にある場合に、吐出圧力の値を維持するため、ポンプの吐出量の微妙な変化に対応させるために実行する処理である。
終了処理は、吐出圧力を素早く下げる必要がある場合に、ウォーターハンマーによる機器の損傷を防ぐことを考慮し、適切に吐出圧力を下げるために実行する処理である。

実施例１では、目標圧力値を２００ＭＰａとし、第１のポンプＰ１と第２のポンプＰ２とを使用して超高圧水を吐出する場合について説明する。また、目標圧力値に対する許容範囲を、２００ＭＰａの＋３ＭＰａ〜−５ＭＰａとする。実施例１においては、この許容範囲の上限値（２００ＭＰａ＋３ＭＰａ）と下限値（２００ＭＰａ−５ＭＰａ）とを、目標圧力値に基づいて、ＣＰＵ３１が演算し、メモリ３２に格納する。なお、このようにする代わりに、許容範囲の上限値と下限値とを、操作部３５から入力し、入力した許容範囲の上限値と下限値とをメモリ３２に格納して、許容範囲の上限値と下限値とを超高圧プランジャポンプ１００に予め設定しておくようにしてもよい。
なお、超高圧プランジャポンプ１００において駆動手段としてエンジンを使用しているが、エンジンの代わりに可変速モータ等の駆動手段を使用するようにしてもよい。

超高圧プランジャポンプ１００においてエンジンＥ１がアイドリング状態から動作を開始する（Ｓ０）。
目標圧力の値を操作部３５に入力する。実施例１では、目標圧力値を２００ＭＰａとするので、操作部３５に２００ＭＰａを入力する。
続いて、入力された目標圧力の値についての一次圧力の値を演算する。なお、一次圧力の値は、入力された目標圧力の値についての６０％の値とする。つまり、入力された目標圧力の値が２００ＭＰａであるので、一次圧力の値として１２０ＭＰａを算出する。
また、入力された目標圧力の値についての二次圧力の値を演算する。なお、二次圧力の値は、入力された目標圧力の値についての９０％の値とする。つまり、入力された目標圧力の値が２００ＭＰａであるので、二次圧力の値として１８０ＭＰａを算出する。算出した一次圧力の値と、二次圧力の値とをメモリ３２に格納する。
続いて、操作部３５の昇圧ボタンが押下されたか否かを判断し（Ｓ１）、操作部３５の昇圧ボタンが押下されなければ、押下されるまで監視する（Ｓ１）。

（初期化処理）
操作部３５の昇圧ボタンが押下されると（Ｓ１）、ストップバルブ開閉状態検知センサＳＥ３からの通知によって第１のストップバルブ１５ａと、第２のストップバルブ１５ｂとのそれぞれが開状態であるか否かを判断し、それぞれのストップバルブが開状態であれば、ドレン弁制御部３３に指示を出し、第１のドレン弁１４ａと、第２のドレン弁１４ｂとを閉じる（Ｓ２）。
続いて、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、メモリ３２に格納されている一次圧力の値（１２０ＭＰａ）に達するまで、エンジンＥ１の回転速度を増速する（Ｓ３）。

吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、一次圧力の値（１２０ＭＰａ）に達した後に（Ｓ４）、エンジンＥ１の回転速度を増速（０．５秒増速、０．２秒一定）し（Ｓ５）、メモリ３２に格納されている二次圧力の値（１８０ＭＰａ）に達したか否かを判断する（Ｓ６）。二次圧力の値に達していなければ、エンジンＥ１の回転速度の増速を継続する（Ｓ５）。
二次圧力の値に達していれば（Ｓ６）、エンジンＥ１の回転速度を増速（０．３秒増速、０．１秒一定）し（Ｓ７）、目標圧力値（許容範囲の上限値と下限値との間の値を含む）に達したか否かを判断する（Ｓ８）。目標圧力値に達していなければ、エンジンＥ１の回転速度の増速を継続する（Ｓ７）。

（圧力調整処理）
吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、３００ＭＰａを上回ったか否かを判断し（Ｓ９）、３００ＭＰａを上回っていれば、何らかの異常が発生したと判断し、ドレン弁制御部３３に指示を出し、第１のドレン弁１４ａと、第２のドレン弁１４ｂとを開ける（Ｓ１６）。
なお、３００ＭＰａは、操作部３５から入力された目標圧力値に対して異常が発生したことを示す異常発生値であり、実施例１では、異常発生値は、入力された目標圧力の値についての１５０％の値とする。この異常発生値は、目標圧力値に基づいて、ＣＰＵ３１が演算し、メモリ３２に格納される。
なお、このようにする代わりに、異常発生値を操作部３５から入力し、入力した異常発生値をメモリ３２に格納して、超高圧プランジャポンプ１００に予め設定しておくようにしてもよい。
吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、３００ＭＰａを上回っていなければ（Ｓ９）、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、〔目標圧力＋３ＭＰａ〕を上回ったか否かを判断し（Ｓ１０）、〔目標圧力＋３ＭＰａ〕を上回っていれば、目標圧力値の許容範囲を越えているので、エンジンＥ１の回転速度を減速（０．３秒減速、０．１秒一定）し、吐出圧力の値が目標圧力値の許容範囲に収まるようにする（Ｓ１１）。

吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、〔目標圧力＋３ＭＰａ〕を上回っていなければ（Ｓ１０）、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、〔目標圧力−５ＭＰａ〕を下回ったか否かを判断する（Ｓ１２）。〔目標圧力−５ＭＰａ〕を下回っていれば、さらに、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、〔目標圧力−５ＭＰａ〕を３秒間以上下回ったか否かを判断し（Ｓ１３）、〔目標圧力−５ＭＰａ〕を３秒間以上下回っていなければ、目標圧力値の許容範囲に収まったと判断する。
吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、〔目標圧力−５ＭＰａ〕を３秒間以上下回っていれば（Ｓ１３）、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、二次圧力の値（１８０ＭＰａ）を下回ったか否かを判断する（Ｓ１８）。二次圧力の値を下回っていれば、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、一次圧力の値（１２０ＭＰａ）を下回ったか否かを判断する（Ｓ２０）。一次圧力の値を下回っていれば、何らかの異常が発生したと判断し、ドレン弁制御部３３に指示を出し、第１のドレン弁１４ａと、第２のドレン弁１４ｂとを開く（Ｓ１６）。
一方、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、二次圧力の値を下回っていなければ（Ｓ１８）、エンジンＥ１の回転速度を増速（０．３秒増速、０．１秒一定）し、吐出圧力の値が目標圧力値の許容範囲に収まるようにする（Ｓ１９）。また、吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、一次圧力の値を下回っていなければ（Ｓ２０）、エンジンＥ１の回転速度を増速（０．５秒増速、０．２秒一定）し、吐出圧力の値が目標圧力値の許容範囲に収まるようにする（Ｓ２１）。

吐出圧力センサＳＥ１が検出した吐出圧力の値が、〔目標圧力−５ＭＰａ〕を下回っていなければ（Ｓ１２）、降圧ボタンが押されたか否かを判断する（Ｓ１４）。降圧ボタンが押下されなければ、目標圧力値を維持するために、ステップＳ９に進み、Ｓ９〜Ｓ１４までの動作を繰り返す。
降圧ボタンが押下されれば（Ｓ１４）、エンジンＥ１の回転速度を５秒間減速する（Ｓ１５）。続いて、ドレン弁制御部３３に指示を出し、第１のドレン弁１４ａと、第２のドレン弁１４ｂとを開け（Ｓ１６）、エンジンＥ１の回転速度を５秒間減速し（Ｓ１７）、エンジンＥ１をアイドリング状態にする。

実施例１によれば、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧する場合に、操作部３５で予め目標圧力値を設定しておけば、昇圧ボタンを押すのみで、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧させることができるので、昇圧作業において、操作性が良く、圧力調整が容易であり、目標圧力に達するまでの時間を短縮することができる。つまり、超高圧プランジャポンプ１００において、自動圧力調整が可能である。
また、実施例１によれば、自動圧力調整が可能であるので、第１の圧力調整弁１３ａと第２の圧力調整弁１３ｂとを、目標圧力値よりも高めに設定することによって、安全弁として使用することができるので、圧力調整弁の部品の寿命を伸ばし、圧力調整弁の部品を交換するためのコストを削減し、この交換のための作業時間を削減することができる。また、超高圧プランジャポンプ１００において、ノズルの目詰まりなどの突然の噴射流量変化時にも自動的に吐出流量が変わり素早く元の圧力に戻るため、安全性を高めることができる。
さらに、実施例１によれば、吐出圧力の降圧時に、エンジンの回転速度をアイドリング状態まで低下させるので、無駄なエネルギーの消費を削減することができ、環境に良い超高圧水発生装置を提供することができる。
また、実施例１によれば、大容量の超高圧水を安定的に供給する場合に、運搬のための作業者と運搬車輌とを削減し、配管部品を削減し、必要とする容量を安定的に供給することができる。

なお、実施例１は、１つの駆動手段に２つのポンプを接続した超高圧水発生装置の例であるが、１つの駆動手段に１つのポンプを接続した超高圧水発生装置や３つ以上のポンプを接続した超高圧水発生装置に実施例１を適用するようにしてもよい。

図６は、本発明の実施例２である超高圧プランジャポンプ１００ａの内部構成を示すブロック図である。
超高圧プランジャポンプ１００ａは、超高圧プランジャポンプ１００における制御部３０の構成にストップバルブ制御部３６を加えたものであり、その他の構成は超高圧プランジャポンプ１００の構成と同様である。
ストップバルブ制御部３６は、ＣＰＵ３１の指示に基づいて、第１のストップバルブ１５ａ１と、第２のストップバルブ１５ｂ１とのそれぞれの開閉を制御するものである。
第１のストップバルブ１５ａ１は、第１のポンプＰ１と合流マニホールド１６との間に配置され、ストップバルブ制御部３６の制御に基づいて開閉し、閉じることによって第１のポンプＰ１から排出された水を遮断し、開くことによって第１のポンプＰ１から排出された水を合流マニホールド１６に排出するものである。また、第２のストップバルブ１５ｂ１の構成も、第１のストップバルブ１５ａ１と同様である。
つまり、超高圧プランジャポンプ１００ａは、使用するポンプの数を指示する指示手段と、前記指示された使用するポンプの数に基づいて、前記ストップバルブと前記ドレン弁との開閉を制御する制御手段とを有する超高圧水発生装置の一例である。

図７は、超高圧プランジャポンプ１００ａの制御動作を示すフローチャートである。
なお、図７に示すフローチャートは、図５に示すフローチャートの一部を変更したものであり、変更した部分のみを記載する。また、実施例２では、目標圧力値を２００ＭＰａとして説明する。

超高圧プランジャポンプ１００ａにおいてエンジンＥ１がアイドリング状態を開始とする（Ｓ０）。
目標圧力の値と、使用するポンプの数とを操作部３５に入力する。実施例２では、目標圧力値を２００ＭＰａとするので、操作部３５に２００ＭＰａを入力し、使用するポンプの数（１または２）を入力する（Ｓ７１）。
続いて、入力された目標圧力の値についての一次圧力の値を演算する。なお、一次圧力の値は、入力された目標圧力の値についての６０％の値とする。つまり、入力された目標圧力の値が２００ＭＰａであるので、一次圧力の値として１２０ＭＰａを算出する。
また、入力された目標圧力の値についての二次圧力の値を演算する。なお、二次圧力の値は、入力された目標圧力の値についての９０％の値とする。つまり、入力された目標圧力の値が２００ＭＰａであるので、二次圧力の値として１８０ＭＰａを算出する。算出した一次圧力の値と二次圧力の値と、入力された使用するポンプの数とをメモリ３２に格納する。
続いて、操作部３５の昇圧ボタンが押下されたか否かを判断し（Ｓ１）、操作部３５の昇圧ボタンが押下されなければ、押下されるまでループする（Ｓ１）。なお、この場合、第１のストップバルブ１５ａ１と第２のストップバルブ１５ｂ１とは全閉され、第１のドレン弁１４ａと第２のドレン弁１４ｂとは全開されている。

（初期化処理）
操作部３５の昇圧ボタンが押下されると（Ｓ１）、ステップＳ７１で入力された、使用するポンプの数が１か２かを判断する（Ｓ７２）。使用するポンプの数が２の場合、ストップバルブ制御部３６に指示を出して、第１のストップバルブ１５ａ１と、第２のストップバルブ１５ｂ１とを全開し、さらに、ドレン弁制御部３３に指示を出して、第１のドレン弁１４ａと、第２のドレン弁１４ｂとを全閉する。
使用するポンプの数が１の場合（Ｓ７２）、ストップバルブ制御部３６に指示を出して、第１のストップバルブ１５ａ１を全開し、ドレン弁制御部３３に指示を出して、第１のドレン弁１４ａを全閉する。なお、この場合に、第２のストップバルブ１５ｂ１を全開し、第２のドレン弁１４ｂを全閉するようにしてもよい。また、２つのポンプを作業毎に交互に使用するようにするように、ストップバルブとドレン弁とを制御するようにしてもよい。
続いて、図５のステップＳ３に進み、ステップＳ３以降の動作は、図５に示す動作を実行する。

実施例２によれば、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧する場合に、操作部３５で予め目標圧力値と使用するポンプの数とを設定しておけば、昇圧ボタンを押すのみで、使用するポンプの数に基づいてドレン弁とストップバルブとを制御し、吐出する超高圧水を目標圧力に昇圧させることができるので、昇圧作業において、操作性が良く、圧力調整が容易であり、目標圧力に達するまでの時間を短縮することができる。
なお、実施例２は、１つの駆動手段に２つのポンプを接続した超高圧水発生装置の例であるが、１つの駆動手段に３つ以上のポンプを接続した超高圧水発生装置に実施例２を適用するようにしてもよい。

なお、実施例１、２で示した各数値（目標圧力値に対する許容範囲、目標圧力の値に対する一次圧力、二次圧力、エンジンＥ１の回転速度の増速、減速、異常発生値）は、一例であって、実施例１、２で示した各数値以外の数値を使用するようにしてもよい。
具体的には、目標圧力値に対する許容範囲は、好ましくは、目標圧力値に対して−０．２５％〜＋０．２５％である。
また、目標圧力の値に対する一次圧力の値は、好ましくは、目標圧力値に対して６０〜７０％の値である。特に、目標圧力の値が２００ＭＰａの場合、一次圧力の値は、目標圧力値に対して６０％の値が好ましい。
さらに、目標圧力の値に対する二次圧力の値は、好ましくは、目標圧力値に対して９０〜９２％の値である。特に、目標圧力の値が２００ＭＰａの場合、二次圧力の値は、目標圧力値に対して９０％の値が好ましい。
また、目標圧力の値に対する異常発生値は、使用する機器の耐圧等を考慮した値とする。特に、目標圧力の値が２００ＭＰａの場合、異常発生値は、３００ＭＰａの値が好ましい。
また、エンジンＥ１の回転速度の増速、減速の数値は、一例であって、実施例１、２で示した各数値以外の数値を使用するようにしてもよい。

なお、本実施例をプログラムの発明として把握することができる。
つまり、メモリ３２に格納されている上記制御プログラムを所定の記憶媒体に記憶させ、このプログラムを超高圧水発生装置のＣＰＵに実行させることで、本発明を実現できる。

駆動手段でポンプを駆動させ、このポンプで超高圧水を発生させる超高圧プランジャポンプ等の超高圧水発生装置に本発明を適用することができる。

本発明の一実施の形態である超高圧プランジャポンプ１００を使用して、ウォータジェットブラスト作業を行う場合を示す図である。 超高圧プランジャポンプ１００の内部構成を概略的に示す概略フロー図である。 エンジンＥ１と、第１のポンプＰ１、第２のポンプＰ２との概略構成を示す図である。 超高圧プランジャポンプ１００の内部構成を示すブロック図である。 超高圧プランジャポンプ１００の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２である超高圧プランジャポンプ１００ａの内部構成を示すブロック図である。 超高圧プランジャポンプ１００ａの制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００、１００ａ……超高圧プランジャポンプ、２００……コンプレッサ、３００……セーフティセレクタ、１０……水タンク、１１……吸込管、１２ａ、１２ｂ……吐出管、１３ａ……第１の圧力調整弁、１３ｂ……第２の圧力調整弁、１４ａ……第１のドレン弁、１４ｂ……第２のドレン弁、１５ａ……第１のストップバルブ、１５ｂ……第２のストップバルブ、１６……合流マニホールド、１８……吐出口、２０……連結シャフト、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ……プーリ、２３ａ、２３ｂ……Ｖベルト、３０……制御部、３１……ＣＰＵ、３２……メモリ、３３……ドレン制御部、３４……エンジン制御部、３５……操作部、Ｅ１……エンジン、Ｐ１……第１のポンプ、Ｐ２……第２のポンプ、ＳＥ１……吐出圧力センサ、ＳＥ２……給水圧力センサ、ＳＥ３……ストップバルブ開閉状態検知センサ。

Claims (4)

1. 超高圧水を発生させるポンプと、
   前記ポンプを駆動させる駆動手段と、
   吐出口から吐出する超高圧水の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、
   吐出圧力の目標値を示す目標圧力値を設定する設定手段と、
   前記設定された目標圧力値に対する所定の割合を示す第１の値を演算する第１の演算手段と、
   前記設定された目標圧力値に対する所定の割合であって、前記第１の値よりも大きい値を示す第２の値を演算する第２の演算手段と、
   昇圧動作の開始を指示する操作部と、
   前記昇圧動作の開始を指示された後に、前記吐出圧力センサが検出した吐出圧力の値である吐出圧力値が、前記第１の値に達したか否かを判断する第１の判断手段と、
   前記吐出圧力値が前記第１の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記第２の値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第１の制御手段と、
   前記吐出圧力値が前記第１の値に達した後に、前記吐出圧力値が前記第２の値に達したか否かを判断する第２の判断手段と、
   前記吐出圧力値が前記第２の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記目標圧力値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第２の制御手段と、
   を有することを特徴とする超高圧水発生装置。
2. 前記設定された目標圧力値に対する許容範囲の上限値と、前記許容範囲の下限値とを演算する第３の演算手段と、
   前記吐出圧力値が前記設定された目標圧力値に達した後に、前記吐出圧力値が前記上限値よりも大きいか否かを判断する第３の判断手段と、
   前記吐出圧力値が前記上限値よりも大きければ、前記駆動手段の回転速度を減速させる制御をする第３の制御手段と、
   前記吐出圧力値が前記設定された目標圧力値に達した後に、前記吐出圧力値が前記下限値よりも小さいか否かを判断する第４の判断手段と、
   前記吐出圧力値が前記下限値よりも小さければ、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第４の制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の超高圧水発生装置。
3. 超高圧水を発生させるポンプと、前記ポンプを駆動させる駆動手段と、吐出口から吐出する超高圧水の吐出圧力を検出する吐出圧力センサと、吐出圧力の目標値を示す目標圧力値を設定する設定手段と、昇圧動作の開始を指示する操作部とを有する超高圧水発生装置の制御方法であって、
   前記設定された目標圧力値に対する所定の割合を示す第１の値を演算する第１の演算ステップと、
   前記設定された目標圧力値に対する所定の割合であって、前記第１の値よりも大きい値を示す第２の値を演算する第２の演算ステップと、
   前記昇圧動作の開始を指示された後に、前記吐出圧力センサが検出した吐出圧力の値である吐出圧力値が、前記第１の値に達したか否かを判断する第１の判断ステップと、
   前記吐出圧力値が前記第１の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記第２の値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第１の制御ステップと、
   前記吐出圧力値が前記第１の値に達した後に、前記吐出圧力値が前記第２の値に達したか否かを判断する第２の判断ステップと、
   前記吐出圧力値が前記第２の値に達すれば、前記吐出圧力値が前記目標圧力値になるように、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第２の制御ステップと、
   を有することを特徴とする超高圧水発生装置の制御方法。
4. 前記設定された目標圧力値に対する許容範囲の上限値と、前記許容範囲の下限値とを演算する第３の演算ステップと、
   前記吐出圧力値が前記設定された目標圧力値に達した後に、前記吐出圧力値が前記上限値よりも大きいか否かを判断する第３の判断ステップと、
   前記吐出圧力値が前記上限値よりも大きければ、前記駆動手段の回転速度を減速させる制御をする第３の制御ステップと、
   前記吐出圧力値が前記設定された目標圧力値に達した後に、前記吐出圧力値が前記下限値よりも小さいか否かを判断する第４の判断ステップと、
   前記吐出圧力値が前記下限値よりも小さければ、前記駆動手段の回転速度を増速させる制御をする第４の制御ステップと、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の超高圧水発生装置の制御方法。

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