JP3877353B2 - Internal combustion engine driven pump device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関によりポンプを駆動するポンプ装置に関し、詳しくは、ポンプの吸気を内燃機関の吸気で補足する内燃機関駆動のポンプ装置に関する。かかるポンプ装置は、吸気による真空吸引力の発生源として用いられる。例えば、地下埋設管の設置や補修などで土砂等を掘り取る際に既存の土中埋設物を損傷することなく土壌を掘り取るために真空吸引力を利用する土壌掘削装置などに用いられる。
【0002】
あるいは、震災等で管内に貯った土砂や泥水を除去するために管内差水を管外へ吸い出す場合や、管内へのシール施工に先立つクリーニングとして管内ダストを吸引する場合、管内にライニングする樹脂を吸引する場合、サンドブラストによる管継手・バルブ等の研磨後のケイ砂を回収して清掃する場合、管内除錆のためのショットブラスト後に管内でピグを吸引してケイ砂および錆を除去する場合、さらに管内でパラシュートおよびスポンジピグを吸引して水抜き・異物除去等のクリーニングを行う場合などに、真空吸引力を発揮する。
【0003】
なお、ここで、内燃機関駆動のポンプ装置が利用される土壌掘削の分野について詳述する。
アスファルト舗装面などを掘り崩したり掘り起こしたりするには、ハンマーを圧搾空気等で強引に打ち込む破砕機や、大きなバケットで強力にすくい上げるパワーショベルなどが一般に用いられる。しかし、これらは、強力で作業効率が良い反面、大きな衝撃音や騒音を発するというマイナス面がある。さらに、強力すぎて、地下に埋設管等が既設されていた場合にこれに誤って触れると直ちにその被接触部の破壊や極端な変形等の不都合を招来するという面もある。そこで、それほどの掘削能力がなくても間に合うような地中における掘り起こしには、埋設管等を壊すことが無いように、人手で持っての操作が可能な破砕機や、真空掘削機も併用されている。
【0004】
かかるハンディ型の破砕機としては、実開昭59−160174号公報記載のものが知られている。この破砕機は、ハンドル部から下方に延びる筒体の先端にノミ刃を設けると共に、コンプレッサから供給された圧搾空気をノミ刃先端まで送る通路を設け、上記ノミ刃の部分に圧搾空気の一部を噴射する噴射口を設けた構成のものである。そして、ノミ刃による機械的な破砕に加えて、ノミ刃の近くから噴射した圧搾空気での土砂の吹き飛ばしや細分化等によっても土壌の破砕が行なわれる。
【0005】
また、そのような真空掘削機としては、例えば特開昭58−222228号公報に記載されたものが知られている。この真空掘削機は、吸引用ブロワに連通されたバキュームホースの先端に土砂の吸い込み口を備えたものである。そして、作業者がそのホースの土砂吸い込み口を掘削対象の土壌面に向けて近接させると、ブロワからの吸引力でそこの土砂を吸い上げる。これにより、土中の埋設物を損傷・破壊することなく、土壌を掘り起こすことができる。
【0006】
そして、これらの破砕機及び真空吸引装置は同時に使用されることが多い。先ず破砕機で土壌を突き崩して吸引に適した状態にしておいて、それから真空掘削装置でその土壌を吸引移送すると、両者の長所が活きて効率よく作業をすることができるからである。さらに、例えば特願平3−123040号の実施例の如く破砕部と吸引移送部とが一体化された土壌掘削装置もある。これは、破砕部への圧搾空気の供給と吸引移送部からの真空吸引との両方を内燃機関駆動のポンプ装置で行って、土壌を掘り起こすものである。
【0007】
【従来の技術】
このような内燃機関駆動のポンプ装置は、エンジン(内燃機関)及びコンプレッサ(ポンプ)が同一筺体内に収められていて、エンジン駆動のコンプレッサで圧搾空気の供給と真空吸引とを行うようになっている。少なくとも、真空吸引力(負圧吸引力)を発生させる。すなわち、真空吸引力の発生源として機能するために、少なくとも1台のコンプレッサ又はブロワが備えられ、さらに受給電力の制約等のためモータではなくエンジンが具備され、このエンジンで回転力を発生してコンプレッサを駆動するようになっているのである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の内燃機関駆動のポンプ装置では、組込のエンジンやコンプレッサが大型・大出力のものほど高価になることから、一定のコスト制約の下では、あまり大型のものを採用することができず、比較的小型のもので済まさざるを得ない。このため、真空吸引力が限定される。あるいは真空吸引力ばかりか圧力気体の供給量も限定される。そして、これに起因して土壌吸引移送作業や管内吸引作業などの効率を或るレベル以上に引き上げるのは困難であった。
【0009】
そこで、その解決を図るべく同一出願人により特願平7−82410号の発明がなされた。これは、エンジンの吸排気が有効利用されていない点に着目して工夫・案出されたものであり、要するに、真空吸引力の源としてコンプレッサの吸気に加えてエンジンの吸気も利用するようにして、真空吸引力の増強を図ったものである。また、吸気側に圧力調整手段等も設けて、エンジン等の作動安定も図っている。
【0010】
本発明は、その工夫をさらに押し進めたものであり、ポンプ吸引に加えて内燃機関の吸引も用いる内燃機関駆動のポンプ装置について、一層の作動安定および吸引力増強を達成することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために発明された第1乃至第3の解決手段について、その構成および作用効果を以下に説明する。
【0012】
[第1の解決手段]
第1の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置は(、出願当初の請求項1に記載の如く)、
内燃機関と、この内燃機関によって駆動されるポンプとを備え、このポンプの吸気によって真空吸引力を発生する内燃機関駆動のポンプ装置において、
前記内燃機関の吸気を前記ポンプの吸気に連通させる連通手段と、
前記連通手段における連通状態を制限する制限手段と、
前記内燃機関の動作状態量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて前記制限手段による連通状態の制限量を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするものである。
【0013】
このような第1の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置にあっては、連通手段によって内燃機関の吸気がポンプの吸気に連通させられるので、真空吸引力の発生がポンプの吸気ばかりか内燃機関の吸気によってもなされる。
これにより、吸気量が増えて、真空吸引力が増強される。
【0014】
また、制限手段によって内燃機関の吸気とポンプの吸気との連通状態が制限されるので、ポンプの吸気に加えられて真空吸引力の発生に供される内燃機関の吸気量を調整することが可能となる。しかも、検出手段によって内燃機関の動作状態量が検出され、検出結果に応じて連通状態の制限量が制御手段によって制御される。これにより、真空吸引力の増強に供される内燃機関の吸気量が内燃機関の動作状態に応じて調整される。
【0015】
そして、吸気を真空吸引力増強に供するのが内燃機関にとって過剰な負担となった場合には、内燃機関の動作状態が変化し、これに応じて真空吸引力増強への内燃機関の吸気供給量が制限調整される。また、内燃機関の負担が軽くなった場合には、内燃機関の動作状態が好転し、これに応じてその吸気供給量の制限が緩和される。
これにより、内燃機関の動作状態が安定して常時良好な状態に維持される。内燃機関の動作状態が安定していれば、それ自体の機能ばかりか、これによって駆動されるポンプの機能も十分に発揮される。そこで、内燃機関の過剰負担とならない範囲で最大量の吸気が真空吸引力の発生に供給される。
【0016】
したがって、この発明によれば、ポンプ吸引に加えて内燃機関の吸引も用いるに際して、一層の作動安定および吸引力増強を達成することができる。
【0017】
[第2の解決手段]
第2の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置は(、出願当初の請求項2に記載の如く)、
前記検出手段は、前記内燃機関の動作状態量として、吸気圧力,回転速度,及び冷却水温度のうち何れか1つを検出するものであり、
前記制御手段は、検出した吸気圧力もしくは回転速度が所定の閾値以下になると、または検出した冷却水温度が所定の閾値以上になると、前記制限手段の制限量を強める制御を行うものである
ことを特徴とするものである。
【0018】
このような第2の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置にあっては、吸気圧力が下がり過ぎて内燃機関での燃焼に必要な吸気が困難になりかけると、または内燃機関の負担が重くなって回転速度が下がり過ぎになりかけると、あるいは内燃機関の過負荷で冷却水温度が上がり過ぎになりかけると、そのことが検出される。そして、連通状態の制限が強められて、真空吸引力増強への内燃機関の吸気供給量が減じられる。その結果、内燃機関の負担が軽くなって、安定した動作状態が維持される。
【0019】
このように内燃機関の負荷状態が適正か否かを反映した値の物理量を内燃機関の動作状態量として検出することにより、内燃機関の吸気を的確に制御することが可能となる。
したがって、この発明によれば、一層の作動安定および吸引力増強を確実に達成することができる。
【0020】
[第3の解決手段]
第3の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置は(、出願当初の請求項3に記載の如く)、
前記検出手段は、前記内燃機関の動作状態量として、排気ガス量,排気ガスの有害物質含有量,及び騒音のうち何れか1つを検出するものであり、
前記制御手段は、検出した排気ガス量,排気ガスの有害物質含有量,又は騒音が所定の閾値以上になると、前記制限手段の制限量を強める制御を行うものである
ことを特徴とするものである。
【0021】
これらの物理量は、内燃機関の負荷状態が適正か否かを反映することに加えて、装置を使用することで周囲環境に対して与える汚染等の不具合の程度をも反映している。そこで、動作安定の観点から内燃機関の吸気を的確に制御するばかりか、環境面からも不具合の少ない的確な制御を行うことが可能となる。
したがって、この発明によれば、周囲環境を損なわないようにしながら一層の作動安定および吸引力増強を達成することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
このような第1〜第3の解決手段で達成された本発明の内燃機関駆動のポンプ装置について、これを実施するための形態を説明する。
【0023】
[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施形態は、
内燃機関と、この内燃機関によって駆動されるポンプとを備え、このポンプの吸気によって真空吸引力を発生する内燃機関駆動のポンプ装置において、
(前記内燃機関の吸気ラインと前記ポンプの吸気ラインとの間に設けられ)前記内燃機関の吸気を前記ポンプの吸気に連通させる(管路等の)連通手段と、
(前記連通手段に介挿して設けられ)前記連通手段における連通状態を制限する(弁等の)制限手段と、
(前記内燃機関に対して直接又は間接的に設けられ)前記内燃機関の動作状態量を検出する(センサ等の)検出手段と、
前記検出手段の検出結果に応じて前記制限手段による連通状態の制限量を(前記内燃機関の動作が安定するように)制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。
【0024】
[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施形態は、上述した内燃機関駆動のポンプ装置であって、前記制限手段が比例式または開閉式の電磁制御弁であることを特徴とする。
これにより、マイクロコンピュータ等を用いて容易に細やかな比例制御またはPWM等のオンオフ制御を行うことができる。
【0025】
[第3の実施の形態]
本発明の第3の実施形態は、上述した内燃機関駆動のポンプ装置であって、前記連通手段が、前記内燃機関の吸気ラインと、前記ポンプの吸気ライン及び前記真空吸引力の供給ラインとの間に設けられていることを特徴とする。
これにより、真空吸引力の増強に供される内燃機関の吸気量の制限が制限手段によって確実に行なわれることとなる。
【0026】
[第4の実施の形態]
本発明の第4の実施形態は、上述した内燃機関駆動のポンプ装置であって、前記内燃機関の排気を前記ポンプの吐気に連通させる手段を備えたことを特徴とする。
これにより、吸引力増強に加えて、噴気等の高圧空気についても供給量を増大させることができる。
【0027】
[第5の実施の形態]
本発明の第5の実施形態は、上述した内燃機関駆動のポンプ装置であって、前記内燃機関,前記ポンプ,前記連通手段,前記制限手段,前記検出手段,及び前記制御手段が総て同一筺体内に収納されていることを特徴とする。
このように、通常同一筺体内に収納されている内燃機関やポンプに加えて、真空吸引力増強のための付加手段も同一筺体内に収納したことにより、運搬や操作などにおける取扱容易性を確保することができる。
【0028】
【実施例】
本発明の内燃機関駆動のポンプ装置を用いた一実施例としての土壌掘削装置について、その具体的な構成を、図面を引用して説明する。図1は、その空気圧回路図および電子回路のブロック図であり、図2は、一部断面による外観概要図である。
【0029】
この土壌掘削装置は、土壌破砕ユニット10と、土壌吸引ユニット20と、筺体100に収納されフレキシブルホース43を介して土壌破砕ユニット10へ圧力気体を供給すると共に管路53を介して土壌吸引ユニット20へ真空吸引力を供給する内燃機関駆動のポンプ装置とからなるものである。
先ず、土壌破砕ユニット10と土壌吸引ユニット20とを説明してから、内燃機関駆動のポンプ装置を詳述する。
【0030】
土壌破砕ユニット10は、土壌の破砕機から圧搾空気の供給部を除いた部分であり、フレキシブルホース43を介して圧力気体を導入しこれをモータ駆動源及び噴気源として土壌を破砕するものである。このために、このユニット10は、手で掴むためのハンドル部11と、これから下方に延びる筒体12と、筒体12にその上方部位で接続され筒体12の内腔に圧力気体を導入する導入管13と、筒体12の先端に固設され筒体12から圧力気体を受けてこれを駆動源として回転軸15を回転させるエアモータ14と、回転軸15に中心位置で固着されて回転する回転板16とで構成される。そして、回転板16の回転に伴って、回転板16の下面に設けられた破砕刃17が周回運動すると共に、エアモータ14のドレインポートから回転軸15そして回転板16に至るように設けられた貫通孔を通って回転板16の下方に圧力気体が噴射されるものとなっている。
【0031】
土壌吸引ユニット20は、土壌の真空掘削機から真空吸引力の発生・伝達部を除いたものであり、管路53を介して真空吸引力を導入しこの力で土壌を吸引移送するものである。このために、このユニット20は、下方先端に土壌吸入口部21を持った吸引パイプ22と、内部の土砂収集室25aさらにはフィルタ室25bがバキュームダクト23を介して吸引パイプ22の上方先端に連通した集土収塵部25とで構成される。そして、フィルタ室25bの上部に設けられた真空吸引力導入口25cを介して真空吸引されると、土壌70の一部を巻き込んだ高速の空気流が、吸入口部21から吸引パイプ22の内腔さらにはバキュームダクト23を経て土砂収集室25aに至って減速し、さらにフィルタ室25bで細かな塵も除去されて清浄な空気流になるが、土砂収集室25aで減速された際にそこに土砂を置き去りにすることで吸引移送した排土を収集するものとなっている。
【0032】
内燃機関駆動のポンプ装置(100)は、内燃機関としてのエンジン30と、これによって駆動されるポンプとしてのコンプレッサ60と、コンプレッサ60の吐気にエンジン30の排気を加えて土壌破砕ユニット10へ供給するために連結させた高圧側管路41,42,43と、コンプレッサ60の吸気にエンジン30の吸気を加えて真空吸引力を土壌吸引ユニット20へ供給するために連結させた連通手段としての負圧側管路51,52,53と、管路51等に介挿された制限手段としての電磁弁106等と、管路51等に付設された検出手段としての圧力計101等と、圧力計101からの圧力検出信号A等に応じて電磁弁106等の開閉を制御する制御手段としてのマイクロコンピュータ(MPU)103等から構成されている。
【0033】
エンジン30は、作動して回転力を発生しこの回転力で回転駆動することによりコンプレッサ60を作動させるためのものであり、このために出力軸がコンプレッサ60の駆動軸にカップリングを介して連結されている。また、エンジン30は、吸気・排気の圧力変動に比較的強いディーゼルエンジンが好ましく、作動時には内部での燃焼のために吸気及び排気を伴うものである。
【0034】
コンプレッサ60は、吸気によって真空吸引力を発生すると共に吐気によって高圧空気も発生させるために、レシプロ型コンプレッサやスクリュー型コンプレッサなどが好適である。破砕ユニット10の破砕能力を十分に引き出すには5〜7kgf/cm2 (約0.5〜0.7MPa)程度の圧力気体が欲しいところ、これらのタイプのコンプレッサは吐出圧力がその圧力あるいはそれ以上に達するものだからである。もっとも、吐出圧力がそれ以下であってもそれに応じた駆動等が可能なので、要するに空気の吸入とこの吸入空気の圧縮とこの圧縮空気の吐出とを行えるものであればよく、他のタイプのコンプレッサ又はブロワの何れであってもよい。
【0035】
管路41,42,43は、コンプレッサ60からの圧縮空気に加えてエンジン30からの排気をも圧力気体として土壌破砕ユニット10に送給するためのものである。そこで、これらの管路は、エンジン30におけるマフラ32の先端すなわち排気口に一端が接続された管路41と、コンプレッサ60の吐出口に一端が接続された管路42と、一端が管路42の他端に接続されたフレキシブルホース43とで構成されている。そして、管路41の他端が延長されて管路42に連結され、さらにフレキシブルホース43の他端が土壌破砕ユニット10の導入管13に接続されて、コンプレッサ60の吐気に加えてエンジン30の排気も土壌破砕ユニット10へ供給されるようになっている。なお、管路41の大気解放部には可変絞り弁が介挿されていて、その絞り量等に応じた流量を管路41から大気へバイパスさせることで、エンジン30の排気圧力がエンジン30の作動に重大な影響を及ぼさないように調整可能となっている。この値は、例えばディーゼルエンジンの場合、通常4〜7kgf/cm2 (約0.4〜0.7MPa)程度である。
【0036】
管路51,52,53は、コンプレッサ60の吸入空気に加えてエンジン30の吸気をも真空吸引力の源として土壌吸引ユニット20から流通させるためのものである。そこで、これらの管路は、エンジン30におけるエアクリーナ31の先端すなわち吸気口に一端が接続された管路51と、コンプレッサ60の吸気口に一端が接続された管路52と、一端が管路52の他端に接続された管路53とで構成されている。そして、管路51の他端が延長させられて管路52に連結している。これにより、エンジン30の吸気がコンプレッサ60の吸気に連通させられたものとなっている。さらに、管路53の他端が集土収塵部25の真空吸引力導入口25cに接続されて、これらの吸気の合流した真空吸引力がバキュームダクト23を経て土壌吸引ユニット20へ導入されるようになっている。
【0037】
管路51の延長部分であって、管路52,53と連結する手前部分には、制御信号Yに従って開閉する電磁弁106が介挿されている。これにより、制御信号Yで電磁弁106を閉じさせて管路51における管路52,53との連通状態を制限するものとなっている。また、管路51には、エンジン30の吸気側に外気を補給するために、制御信号Xに従って開閉する電磁弁105が介挿されている。さらに、コンプレッサ60の過負荷防止のために、管路52に対しても、制御信号Zに従って開閉する電磁弁107が介挿されたものとなっている。
【0038】
管路51には圧力計101が付設されて、エンジン30の吸気圧力についての圧力検出信号Aを出力するようになっている。また、エンジン30には図示しないタコメータが付設されて、エンジン30の回転速度についての回転速度検出信号Bを出力するようになっている。さらに、マフラ32の排気口付近には排気ガスに含有された有害物質の一つであるNOX ガスに反応するセンサが付設されていて、窒素酸化物検出信号Cを出力するようになっている。これにより、エンジン30の動作状態量が検出されるものとなっている。なお、コンプレッサ60のクーラにも、温度計が付設されて、冷却油温検出信号Dも出力するようになっている。
【0039】
これらの検出信号は入力回路102を介してMPU103に入力される。そのように筺体100内において信号ライン等の接続がなされている。さらに、MPU103は、検出信号A,B,Cによる検出結果に応じて電磁弁106の制御目標を定め、これの制御信号Yを出力回路104経由で電磁弁106に送出する。そのようにプログラムされている。同時に、電磁弁105の制御目標も定めて、その制御信号Xも出力回路104経由で電磁弁105に送出する。これらの制御手順については後述するが、これによって、電磁弁106によるエンジン30及びコンプレッサ60の吸気の連通状態についての制限量を制御するものとなっている。なお、電磁弁107の制御信号Zは検出信号Dに応じて生成するものとなっている。
【0040】
このような構成のこの実施例の装置について、使用時の動作を説明する。
【0041】
土壌70の上部のアスファルト等がパワーショベル等で排出されて、埋設管80を覆い隠している土壌70が露出したときが、この土壌掘削装置の出番である。そこで、パワーショベル等を退避させてから、不図示のトラック等で土壌掘削装置を掘削現場に運び込み、内燃機関駆動のポンプ装置(100)を掘削穴のそばに設置する。
【0042】
次に、土壌掘削作業を行うために、すなわち土壌破砕と土壌吸引とを並行して行うために、一方の作業員が土壌破砕ユニット10のハンドル部11を持ってその破砕刃17を土壌70に向け、他方の作業員が土壌吸引ユニット20の吸引パイプ22を持ってその土壌吸入口部21を土壌70に向ける。そして、コンプレッサ60を作動させるためにエンジン30を始動させると、コンプレッサ60から圧縮空気が吐出されると共に、エンジン30からも排気が吐出される。なお、エンジン30の始動時は、エンジン負荷を軽くしておくためにMPU103によって電磁弁105が開状態に制御され電磁弁106が閉状態に制御される。
【0043】
そして、始動が完了すると、MPU103によって電磁弁105が閉状態に制御され電磁弁106が開状態に制御される。そうすると、これらの圧縮空気と排気とを駆動源として土壌破砕ユニット10の破砕刃17が周回運動を行うと共に、やはりこれらの圧縮空気と排気とを噴気源として破砕刃17下方の土壌に向けて噴気が行われる。そこで、一方の作業員がハンドル部11を操って破砕刃17を土壌70に当接させると、その部分の土塊が、高温の排気を含んだ気体の噴射によって急速に乾燥させられると同時に破砕刃17によって機械的に砕かれ、あるいは破砕刃17によって機械的に砕かれると同時に排気等噴射によって細粒化され吹き飛ばされて、土壌が効率良く破砕される。このように駆動源及び噴気源としてコンプレッサ60からの圧縮空気ばかりでなくエンジン30の排気も用いられることから、従来よりも圧力気体の流量が増しており、土壌破砕の作業効率が向上している。
【0044】
また、エンジン30等の作動中は、コンプレッサ60で空気吸入がなされると共に、エンジン30でも吸気がなされる。そうすると、これらの吸気を源として土壌吸引ユニット20に真空吸引力が導入されて、土壌吸入口部21から外気吸入が行われる。そこで、土壌破砕ユニット10で破砕された土壌に対し他方の作業員が土壌吸引ユニット20の吸引パイプ22を操って土壌吸入口部21を近接させると、そこの土壌が土壌吸引ユニット20によって吸引移送されて、次々と土砂収集室25aに収集される。このように真空吸引力の源としてコンプレッサ60の吸入空気ばかりでなくエンジン30の吸気も用いられることから、従来よりも真空吸引力が増しており、土壌吸引移送の作業効率が向上している。
【0045】
この作業中に土壌吸引ユニット20が詰まりかけたりして、管路51,52,53内の圧力が所定の閾値以下に下がると、エンジン30の出力が低下してしまうことになるが、そのことが、圧力検出信号Aを入力したMPU103によって、検知される。そして、MPU103により、電磁弁106が閉状態に制御され電磁弁105が開状態に制御される。そうすると、エンジン30の吸気側には十分な外気が補充されるので、エンジン30の回転力が回復するとともに、管路51内の圧力が戻る。すると、MPU103により、元の状態すなわち電磁弁105が閉で電磁弁106が開の状態に制御される。
【0046】
そして、このようなオンオフ制御が圧力検出信号Aの値に応じて繰り替えされると、コンプレッサ60の吸気圧力が極端に下がったときでも、エンジン30の吸気圧力は、エンジン30の作動に重大な影響を及ぼさないような値に制御される。例えばディーゼルエンジンの場合、通常、−200〜−500mmHg(約−0.03〜−0.07MPa)程度に制御される。
こうして、圧力検出信号Aに応じてエンジン30の吸気圧力が適正状態に保持されるので、エンジン30の安定した作動が確保される。
【0047】
エンジン30の回転状態が異常低下した場合も回転速度検出信号Bによってそのことが検出されMPU103によって電磁弁106等に対する同様の制御が行われる。エンジン30が酸素不足で異常燃焼状態となった場合も窒素酸化物検出信号Cに応じて同様の制御が行われる。こうして、圧力検出信号Aばかりか回転速度検出信号B,窒素酸化物検出信号Cにも応じてエンジン30の吸気圧力が適正状態に保持される。排気ガスも清浄な状態に保たれる。なお、過負荷等によってコンプレッサ60が冷却し切れない状態となっていることが冷却油温検出信号Dに基づいてMPU103によって検知された場合は、電磁弁107を閉状態に制御してコンプレッサ60の吸気を土壌吸引に使用しないようにする等の処理も行われる。こうして、常時、十分な真空吸引力が土壌吸引ユニット20に供給される。
【0048】
そこで、土壌破砕ユニット10と土壌吸引ユニット20とを適宜移動させながら、破砕・吸引後にその下から現れる土壌70をさらに堀り進めれば、やがて埋設管80の存在を確認することができるので、さらに埋設管80の周囲を掘り下げればよい。これにより埋設管80を傷めることなく露出させることができ、この土壌掘削装置の役目は終了する。
【0049】
最後に、エンジン30を停止してから、エンジン30やユニット20,30等をトラック等に載せて掘削現場から撤去する。これで、内燃機関駆動のポンプ装置を利用した土壌掘削装置による作業は総て完了する。
【0050】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の第1の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置にあっては、真空吸引力の増強に供される内燃機関の吸気量を内燃機関の動作状態に応じて調整するようにしたことにより、一層の作動安定および吸引力増強を達成することができたという有利な効果が有る。
【0051】
また、本発明の第2の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置にあっては、内燃機関の負荷状態が適正か否かを反映した値の物理量を検出して内燃機関の吸気を制御するようにしたことにより、一層の作動安定および吸引力増強を確実に達成することができたという有利な効果を奏する。
【0052】
さらに、本発明の第3の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置にあっては、 周囲環境の汚染等の不具合も反映した物理量を検出して内燃機関の吸気を制御するようにしたことにより、周囲環境を損なわないようにしながら一層の作動安定および吸引力増強を達成することができたという有利な効果が有る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の内燃機関駆動のポンプ装置の一実施例として、それを用いた土壌掘削装置の回路図である。
【図2】 その模式図である。
【符号の説明】
10 土壌破砕ユニット
20 土壌吸引ユニット
30 エンジン(原動機;内燃機関)
31 エアクリーナ(吸気口)
32 マフラ(排気口)
41 高圧側の管路
42 高圧側の管路
43 フレキシブルホースの管路
51 負圧側の管路
52 負圧側の管路(連通手段)
53 負圧側の管路(真空吸引力供給部)
60 コンプレッサ(圧縮送風機;ポンプ)
70 土壌
80 埋設管
100 筺体
101 圧力計
102 入力回路
103 MPU(マイクロプロセッサ;制御手段)
104 出力回路
105 電磁弁
106 電磁弁(制限手段)
107 電磁弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pump device that drives a pump by an internal combustion engine, and more particularly, to a pump device that drives an internal combustion engine that supplements intake air from the pump with intake air from the internal combustion engine. Such a pump device is used as a generation source of vacuum suction force by suction. For example, it is used in a soil excavation apparatus that uses a vacuum suction force to dig up soil without damaging existing buried objects when digging up soil or the like when installing or repairing underground pipes.
[0002]
Or, if you want to remove the difference water in the pipe to remove the sediment and mud accumulated in the pipe due to the earthquake, etc., or if you want to suck the dust in the pipe as a cleaning prior to the sealing in the pipe, line it in the pipe When sucking resin, when collecting and cleaning silica sand after polishing of pipe fittings and valves by sandblasting, after shot blasting for pipe rust removal, pigs are sucked in the pipe to remove silica sand and rust. In this case, the vacuum suction force is exerted when the parachute and the sponge pig are further sucked in the tube to perform draining, foreign matter removal, or the like.
[0003]
Here, the field of soil excavation in which a pump device driven by an internal combustion engine is used will be described in detail.
In general, a crusher that forcibly hammers a hammer with compressed air or a power shovel that scoops up strongly with a large bucket is used to dig up or raise an asphalt pavement surface. However, these are powerful and have high work efficiency, but have the negative side of producing a large impact sound and noise. In addition, when a buried pipe or the like is already installed in the basement because it is too strong, there is also a problem that inadvertently touching this causes inconvenience such as destruction of the contacted part or extreme deformation. Therefore, a crusher that can be held by hand and a vacuum excavator are also used for excavating in the ground in time, even if it does not have that much excavation capacity, so that the buried pipes and the like are not broken. ing.
[0004]
As such a handy type crusher, one disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-160174 is known. This crusher is provided with a chisel blade at the tip of a cylindrical body extending downward from the handle portion, and is provided with a passage for sending compressed air supplied from the compressor to the tip of the chisel blade, and a part of the compressed air at the chisel blade portion. It is a thing of the structure which provided the injection port which injects. In addition to mechanical crushing with a flea blade, soil crushing is also performed by blowing or subdividing earth and sand with compressed air injected from the vicinity of the flea blade.
[0005]
Further, as such a vacuum excavator, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-222228 is known. This vacuum excavator includes a suction port for earth and sand at the tip of a vacuum hose communicated with a suction blower. Then, when the worker brings the soil suction port of the hose close to the soil surface to be excavated, the soil is sucked up by the suction force from the blower. Thereby, it is possible to dig up the soil without damaging or destroying the buried object in the soil.
[0006]
These crushers and vacuum suction devices are often used simultaneously. First, when the soil is crushed by a crusher and put into a state suitable for suction, and then the soil is sucked and transferred by a vacuum excavator, the advantages of both can be utilized and work can be performed efficiently. Furthermore, there is a soil excavation device in which a crushing portion and a suction transfer portion are integrated as in the embodiment of Japanese Patent Application No. 3-123040, for example. In this method, both the supply of compressed air to the crushing part and the vacuum suction from the suction transfer part are performed by a pump device driven by an internal combustion engine to dig up the soil.
[0007]
[Prior art]
In such an internal-combustion-engine-driven pump device, the engine (internal-combustion engine) and the compressor (pump) are housed in the same casing, and the engine-driven compressor supplies compressed air and performs vacuum suction. Yes. At least a vacuum suction force (negative pressure suction force) is generated. That is, in order to function as a generation source of vacuum suction force, at least one compressor or blower is provided, and an engine, not a motor, is provided due to restrictions on received power, and the engine generates rotational force. The compressor is driven.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional internal-combustion engine-driven pump device, a built-in engine or compressor is expensive as a large-sized and high-powered one, so that a large-sized one is adopted under certain cost constraints. Cannot be used, and it must be relatively small. For this reason, the vacuum suction force is limited. Alternatively, not only the vacuum suction force but also the supply amount of the pressure gas is limited. Due to this, it has been difficult to raise the efficiency of soil suction transfer work and pipe suction work to a certain level or more.
[0009]
In order to solve this problem, the same applicant has invented Japanese Patent Application No. 7-84210. This was devised and devised focusing on the fact that intake and exhaust of the engine are not effectively used. In short, the intake of the engine is used in addition to the intake of the compressor as a source of vacuum suction force. Thus, the vacuum suction force is increased. In addition, pressure adjusting means and the like are provided on the intake side to stabilize the operation of the engine and the like.
[0010]
The present invention is a further advancement of the invention, and an object of the present invention is to achieve further operational stability and suction force enhancement for a pump device driven by an internal combustion engine that uses suction of the internal combustion engine in addition to pump suction.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
About the 1st thru | or 3rd solution means invented in order to solve such a subject, the structure and effect are demonstrated below.
[0012]
[First Solution]
The internal combustion engine-driven pump device of the first solving means (as described in claim 1 at the beginning of the application)
In an internal combustion engine-driven pump device comprising an internal combustion engine and a pump driven by the internal combustion engine, and generating a vacuum suction force by intake of the pump,
Communicating means for communicating intake air of the internal combustion engine with intake air of the pump;
Limiting means for limiting the communication state in the communication means;
Detecting means for detecting an operating state quantity of the internal combustion engine;
Control means for controlling a limit amount of the communication state by the restriction means according to a detection result of the detection means;
It is characterized by comprising.
[0013]
In such an internal combustion engine-driven pump device of the first solution, the communication means allows the intake air of the internal combustion engine to communicate with the intake air of the pump, so that the vacuum suction force is generated not only by the intake air of the pump but also by the internal combustion engine. It is also made by inhalation.
Thereby, the amount of intake air is increased and the vacuum suction force is enhanced.
[0014]
In addition, since the communication between the intake air of the internal combustion engine and the intake air of the pump is limited by the limiting means, it is possible to adjust the intake air amount of the internal combustion engine that is added to the intake air of the pump and is used to generate the vacuum suction force It becomes. Moreover, the operation state quantity of the internal combustion engine is detected by the detection means, and the limit amount of the communication state is controlled by the control means according to the detection result. As a result, the intake air amount of the internal combustion engine used for enhancing the vacuum suction force is adjusted according to the operating state of the internal combustion engine.
[0015]
Then, when it becomes an excessive burden on the internal combustion engine to use the intake air for increasing the vacuum suction force, the operating state of the internal combustion engine changes, and the intake air supply amount of the internal combustion engine to increase the vacuum suction force accordingly The limit is adjusted. Further, when the load on the internal combustion engine is reduced, the operating state of the internal combustion engine is improved, and the restriction on the intake air supply amount is relaxed accordingly.
As a result, the operating state of the internal combustion engine is stably maintained in a good state at all times. If the operating state of the internal combustion engine is stable, not only the function of itself but also the function of the pump driven by this function can be fully exhibited. Therefore, the maximum amount of intake air is supplied to generate the vacuum suction force within a range that does not cause an excessive burden on the internal combustion engine.
[0016]
Therefore, according to the present invention, when using suction of the internal combustion engine in addition to pump suction, further operational stability and suction power enhancement can be achieved.
[0017]
[Second Solution]
The internal combustion engine driven pump device of the second solution means (as described in
The detection means detects any one of intake pressure, rotational speed, and cooling water temperature as an operating state quantity of the internal combustion engine,
The control means performs control to increase the restriction amount of the restriction means when the detected intake pressure or rotation speed becomes a predetermined threshold value or less, or when the detected cooling water temperature becomes a predetermined threshold value or more.
It is characterized by this.
[0018]
In such an internal combustion engine-driven pump device of the second solution, when the intake pressure is too low and intake necessary for combustion in the internal combustion engine becomes difficult, or the burden on the internal combustion engine becomes heavy. This is detected when the rotational speed is too low or when the cooling water temperature is too high due to an overload of the internal combustion engine. And the restriction | limiting of a communication state is strengthened and the intake air supply amount of the internal combustion engine for vacuum suction power increase is reduced. As a result, the burden on the internal combustion engine is reduced and a stable operating state is maintained.
[0019]
Thus, by detecting a physical quantity having a value reflecting whether or not the load state of the internal combustion engine is appropriate as an operation state quantity of the internal combustion engine, intake of the internal combustion engine can be accurately controlled.
Therefore, according to the present invention, further operational stability and suction force enhancement can be reliably achieved.
[0020]
[Third Solution]
The internal combustion engine driven pump device of the third solution means (as described in claim 3 at the beginning of the application)
The detection means detects any one of an exhaust gas amount, a harmful substance content of the exhaust gas, and noise as an operation state amount of the internal combustion engine,
The control means performs control to increase the restriction amount of the restriction means when the detected exhaust gas amount, the harmful substance content of the exhaust gas, or the noise exceeds a predetermined threshold value.
It is characterized by this.
[0021]
In addition to reflecting whether the load state of the internal combustion engine is appropriate, these physical quantities also reflect the degree of inconvenience such as contamination given to the surrounding environment by using the device. Therefore, it is possible not only to accurately control the intake air of the internal combustion engine from the viewpoint of operation stability, but also to perform accurate control with few problems from the environmental viewpoint.
Therefore, according to the present invention, it is possible to achieve further operational stability and enhanced suction force while maintaining the surrounding environment.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment for implementing the internal combustion engine-driven pump device of the present invention achieved by the first to third solutions will be described.
[0023]
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention
In an internal combustion engine-driven pump device comprising an internal combustion engine and a pump driven by the internal combustion engine, and generating a vacuum suction force by intake of the pump,
Communication means (provided between the intake line of the internal combustion engine and the intake line of the pump) for communicating the intake air of the internal combustion engine with the intake air of the pump;
Limiting means (such as a valve) for limiting the communication state in the communication means (provided by being inserted in the communication means);
Detecting means (such as a sensor) for detecting an operating state quantity of the internal combustion engine (directly or indirectly provided to the internal combustion engine);
Control means for controlling a restriction amount of the communication state by the restriction means (so that the operation of the internal combustion engine is stabilized) according to a detection result of the detection means;
It is provided with.
[0024]
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention is the above-described internal-combustion-engine-driven pump device, wherein the limiting means is a proportional or open / close electromagnetic control valve.
Thereby, fine proportional control or on / off control such as PWM can be easily performed using a microcomputer or the like.
[0025]
[Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention is the above-described internal-combustion-engine-driven pump device, wherein the communication means includes an intake line of the internal-combustion engine, an intake line of the pump, and a supply line of the vacuum suction force. It is provided between them.
As a result, the restriction of the intake air amount of the internal combustion engine that is used to enhance the vacuum suction force is reliably performed by the restriction means.
[0026]
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment of the present invention is the above-described internal-combustion-engine-driven pump device, characterized by comprising means for communicating the exhaust gas of the internal-combustion engine with the exhalation of the pump.
Thereby, in addition to the suction force enhancement, the supply amount of high-pressure air such as fumarole can be increased.
[0027]
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment of the present invention is the above-described internal-combustion-engine-driven pump device, wherein the internal combustion engine, the pump, the communication means, the limiting means, the detection means, and the control means are all the same housing. It is characterized by being housed inside.
In this way, in addition to the internal combustion engine and pump that are usually housed in the same housing, additional means for increasing the vacuum suction force are also housed in the same housing, ensuring ease of handling during transportation and operation. can do.
[0028]
【Example】
A specific configuration of a soil excavator as an embodiment using a pump device driven by an internal combustion engine of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a pneumatic circuit diagram and a block diagram of an electronic circuit, and FIG. 2 is a schematic external view with a partial cross section.
[0029]
This soil excavation apparatus supplies the pressure gas to the
First, after explaining the
[0030]
The
[0031]
The soil suction unit 20 is a unit obtained by removing a vacuum suction force generation / transmission unit from a soil vacuum excavator. The soil suction unit 20 introduces a vacuum suction force through a
[0032]
The pump device (100) driven by the internal combustion engine adds the
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The pipe lines 41, 42, and 43 are for supplying exhaust gas from the
[0036]
The
[0037]
An
[0038]
A
[0039]
These detection signals are input to the
[0040]
The operation in use of the apparatus of this embodiment having such a configuration will be described.
[0041]
When the asphalt or the like above the
[0042]
Next, in order to perform soil excavation work, that is, to perform soil crushing and soil suction in parallel, one worker holds the handle portion 11 of the
[0043]
When the start is completed, the
[0044]
Further, during the operation of the
[0045]
If the soil suction unit 20 is clogged during this operation and the pressure in the
[0046]
When such on / off control is repeated according to the value of the pressure detection signal A, the intake pressure of the
Thus, the intake pressure of the
[0047]
Even when the rotational state of the
[0048]
Therefore, if the
[0049]
Finally, after the
[0050]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the internal combustion engine-driven pump device of the first solving means of the present invention, the intake amount of the internal combustion engine that is used to increase the vacuum suction force is changed to the operating state of the internal combustion engine. By adjusting accordingly, there is an advantageous effect that further operational stability and suction force enhancement can be achieved.
[0051]
In the internal combustion engine-driven pump device according to the second solving means of the present invention, the intake of the internal combustion engine is controlled by detecting a physical quantity having a value reflecting whether or not the load state of the internal combustion engine is appropriate. By doing so, there is an advantageous effect that it is possible to reliably achieve further operational stability and suction force enhancement.
[0052]
Furthermore, in the internal combustion engine-driven pump device of the third solving means of the present invention, by detecting a physical quantity that reflects problems such as contamination of the surrounding environment and controlling the intake air of the internal combustion engine, There is an advantageous effect that further operational stability and suction force enhancement can be achieved while maintaining the surrounding environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a soil excavation device using the pump device for driving an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram thereof.
[Explanation of symbols]
10 Soil crushing unit
20 Soil suction unit
30 engine (motor; internal combustion engine)
31 Air cleaner (intake port)
32 Muffler (exhaust port)
41 High-pressure side pipeline
42 High-pressure line
43 Flexible hose conduit
51 Pipeline on the negative pressure side
52 Pipeline on the negative pressure side (communication means)
53 Pipeline on the negative pressure side (vacuum suction power supply unit)
60 Compressor (compression blower; pump)
70 soil
80 buried pipe
100 box
101 Pressure gauge
102 Input circuit
103 MPU (microprocessor; control means)
104 Output circuit
105 Solenoid valve
106 Solenoid valve (limitation means)
107 Solenoid valve
Claims (3)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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