JP3889080B2 - 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、吸引力増強のため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、その作動安定を簡易な機構で実現することが目的である。
【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2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と前記ポンプの吸気とを連通させる連通機構を備え、この連通機構は、前記内燃機関側から前記ポンプ側への流れを阻止する逆止弁、及び外気を導入して前記内燃機関の吸気圧を前記内燃機関の最小吸気圧以上に保つ圧力制御弁が設けられたものである
ことを特徴とするものである。
【0013】
ここで、上記の「内燃機関の最小吸気圧」とは、内燃機関の吸気圧について、その内燃機関が安定して作動するのに必要とされる最小限度の圧力をいい、内燃機関の機種等に対応して定まる。
【0014】
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、連通機構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。
【0015】
また、このような連通機構は、一般的な配管等を接続した管路で構成可能であり、逆止弁や圧力制御弁の管路への接続も、螺合や,嵌合,溶接などの一般的な手法が利用可能である。すなわち、この機構は、製造等容易で、簡易なものとなっている。
【0016】
そして、連通機構に設けられた圧力制御弁によって内燃機関の吸気圧が常に最小吸気圧以上に保たれる。しかも、外気を導入して保たれる。そこで、内燃機関の吸気圧が下がってきて、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りそうな場合には、内燃機関の吸入空気量が不足しないように外気が補充される。これにより、内燃機関に対する過剰な負担を避けることができるので、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。
【0017】
なお、外気導入等に起因して内燃機関の吸気圧がポンプの吸気圧よりも上がってしまった場合、連通機構に設けられた逆止弁によって内燃機関側からポンプ側への流れが阻止されるので、この場合でも、ポンプの吸気は真空吸引力の発生に供給される。これにより、少なくとも従来以上の多量の吸気が確実に真空吸引力の発生に供給される。
【0018】
したがって、この発明によれば、吸引力増強のため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、その作動安定を簡易な機構で実現することができる。
【0019】
[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)、第1の解決手段の内燃機関駆動のポンプ装置であって、
前記連通機構は、前記内燃機関の吸気管路への第1接続ポートと、前記ポンプの吸気管路への第2接続ポートとを備え、前記逆止弁および前記圧力制御弁が一体的に組み込まれたものである
ことを特徴とするものである。
【0020】
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、連通機構が一体物として組み上げられているので、汎用品として市販等されている従来の内燃機関駆動のポンプ装置に対し連通機構の組込み改造を施して、第1,第2接続ポートを継合するだけで、直ちに発明品を製造し得る。
これにより、容易かつ安価に、第1の解決手段の装置を具現化することができる。
【0021】
したがって、この発明によれば、吸引力増強のため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、その作動安定を簡易な機構で容易に実現することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の第1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、前記逆止弁は、弁体が板状のものであり、弁座が前記流れに斜交したものであることを特徴とする。
【0023】
この場合、弁体が板状なので、開口面積の割に重量が軽くて済み、開く時すなわち連通する時の慣性抵抗が小さくて済む。しかも、弁座が流れに斜交していることから、これに着座した弁体の受圧面積が流路面積より大きくなるので、弁体を開けるときに大きな力が働くことになる。そこで、負圧状態で流体力が小さくなりがちな吸気における流れを利用して開閉する逆止弁であっても、確実に且つ速やかに作動する。
したがって、この連通機構は、簡易な構造でありながらも、十分な性能を発揮することができる。
【0024】
【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、そのうちの連通機構についての詳細な断面構造図であり、図3は、装置全体の一部断面による外観概要図である。
【0025】
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(100)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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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の吸気やエンジン30の吸気による真空吸引力を土壌吸引ユニット20へ供給するための負圧側管路51,52,53と、コンプレッサ60の吸気にエンジン30の吸気を連通させて真空吸引力を増強させるために管路51,52,53に介挿接続された連通機構110とから構成されている。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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へ供給す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。
【0032】
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の吸入空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、一端が集土収塵部25の真空吸引力導入口25cに接続された管路53とで構成されている。そして、管路51,52,53の他端が、次に説明する連通機構110を介して連結しあっている。これにより、エンジン30の吸気がコンプレッサ60の吸気に連通するとともに、これらの吸気の合流した真空吸引力が集土収塵部25及びバキュームダクト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。
【0033】
連通機構110は、管路51,52とほぼ同径で略H形の管路部と、このH形管路部の中央に位置する管路153に介挿して組み込まれた回転板弁111と、H形管路部の一端に組み込まれたすべり弁112とからなるものである。H形管路部について、すべり弁112の反対側端部は、接続ポート151が形成され、管路51の他端に対し継合接続されている。また、管路153を挟んで接続ポート151と対峙する端部は、接続ポート152が形成され、管路52の他端に対し継合接続されている。残りの端部は、管路53の他端に連結される。これにより、エンジン30の吸気管路51は、管路153を介して、コンプレッサ60の吸気管路52及び土壌吸引ユニット20への管路53と連通したものとなっている。
【0034】
回転板弁111は、管路153の内部に傾斜した弁座を形成し、すなわち管路153内の空気流に斜交した弁座を設け、また、この弁座に対してパッキン部が着座可能となるように板状の弁体としてのロータリプレート111aを形成して、これの一辺をシャフト111bにネジ止めし、これを管路153内で弁座端部に双方向回転可能に軸支させて構成されたものである。さらに、シャフト111bに管路153外のレバー111cの一端が取着され、レバー111cの他端にスプリング111dの一端が連結され、その他端がH形管路部の何れか例えばすべり弁112に係止される。この状態では、常時、スプリング111dの比較的弱い力でレバー111cが引っ張られていて、シャフト111bを回転させてロータリプレート111aが管路153を塞ぐようになっている。
【0035】
そして、管路51内の圧力が管路52内の圧力より低くなると、その圧力差によってロータリプレート111aを押し開ける力が発生し、これがスプリング111dの力に打ち勝つと、ロータリプレート111aが回転して弁座から離れるので、空気管路52側から管路51側へ管路153内を空気が流れることとなる。これに対し、管路51内の圧力が管路52内の圧力より高くなると、その逆向きの圧力差によってロータリプレート111aを弁座に押し付ける力が発生し、これがスプリング111dの力に加わって、管路153の内腔を閉じるので、管路51側から管路52側へ流れようとする空気は、ここで止められる。これにより、回転板弁111は、連通機構110に一体的に組み込まれて、エンジン30側からコンプレッサ60側への空気流れを阻止する逆止弁として働くものとなっている。
【0036】
すべり弁112は、筒状本体の一端部に外気導入用の開口が穿孔形成され、その一端部にスプリング112aの一端が係止され、スプリング112aの他端にスプール112bの一端が係止されて構成されたものである。スプール112bは、本体内での摺動が可能なように形成されており、管路51側の圧力が低くなるとスプリング112aの力に抗して管路51側へ移動するようになっている。そして、スプール112bの一端が筒状本体の大径部すなわち開位置112cにまで移動すると、開位置112cと筒状本体との間に隙間が出来て、筒状本体の一端部から他端部へ外気が流れるようになっている。
【0037】
すべり弁112の筒状本体の他端部にはネジ切りが施されて、ねじ部112dが形成されている。すべり弁112は、ねじ部112dでH形管路部に螺合して、連通機構110に一体的に組み込まれる。また、スプリング112aは、管路51側の圧力がエンジン30の作動に重大な影響を及ぼす値に近づいたときにスプール112bの一端が開位置112cに至るように、バネ力が設定される。例えばエンジン30がディーゼルエンジンの場合、その吸気圧である管路51内の圧力が、通常、−200〜−500mmHg(約−0.03〜−0.07MPa)程度になるように、設定される。これにより、すべり弁112は、外気を導入して、エンジン30の吸気圧をエンジン30の最小吸気圧以上に保つ圧力制御弁として働くものとなっている。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。このとき、連通機構110は初期状態にあり、回転板弁111及びすべり弁112は共に閉じている。
【0041】
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。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。
【0042】
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、管路53を介して吸入された空気は、その一部が管路52を介してコンプレッサ60に吸入されると同時に、その残りが回転板弁111を押し開け、これがさらに流れて管路51を介してエンジン30に吸入される。そして、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。
【0043】
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内の圧力がすべり弁112の設定値以下に下がると、あるいは下がろうとすると、エンジン30の出力が低下してしまうことになるが、その前に、すべり弁112が開く。そうすると、管路51側には十分な外気が補充されて、管路51内の圧力が設定値以上に戻される。このとき、管路52内の圧力が低いままで、管路51内の圧力が相対的に高くなると、回転板弁111が閉じるので、管路51と管路52との連通状態が遮断され、管路52内の圧力は管路51内の圧力と無関係に制御されることとなる。
【0044】
そこで、コンプレッサ60の吸気圧すなわち管路52内の圧力が極端に下がったときでも、管路51内の圧力は、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。そして、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の回転力が落ちないで済み、エンジン30の安定した作動が確保される。なお、コンプレッサ60の吸気圧がエンジン30の吸気圧にまで戻ると、すべり弁112が閉じ、回転板弁111が開いた状態となって、上述のことが繰り返される。
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
【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、製造等容易な連通機構を設けて、内燃機関の吸気圧を常に最小吸気圧以上に保つとともに、ポンプの吸気は常に真空吸引力の発生に供給されるようにしたことにより、吸引力増強のため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の作動安定を簡易な機構で実現することができたという有利な効果が有る。
【0048】
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、連通機構を一体物にして、汎用品への組込みが楽に行えるようにしたことにより、吸引力増強のため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の作動安定を簡易な機構で容易に実現することができたという有利な効果を奏する。
【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】 その連通機構の断面図である。
【図3】 土壌掘削装置の模式図である。
【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
110 連通機構
111 回転板弁(ロータリバルブ・プレートバルブ;逆止弁)
111a ロータリプレート
111b シャフト
111c レバー
111d スプリング
112 すべり弁(スライドバルブ;スプールバルブ;圧力制御弁)
112a スプリング
112b スプール
112c 開位置
112d ねじ部
151 接続ポート
152 接続ポート
153 管路[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 it is possible to achieve stable operation of a pump device driven by an internal combustion engine that uses suction of the internal combustion engine in addition to pump suction for enhancing suction power with a simple mechanism. Is the purpose.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
About the 1st thru | or 2nd 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,
A communication mechanism for communicating the intake air of the internal combustion engine and the intake air of the pump; the communication mechanism introduces a check valve for preventing a flow from the internal combustion engine side to the pump side; A pressure control valve is provided to keep the intake pressure of the engine at or above the minimum intake pressure of the internal combustion engine.
[0013]
Here, the “minimum intake pressure of the internal combustion engine” refers to the minimum pressure required for the internal combustion engine to operate stably with respect to the intake pressure of the internal combustion engine. Determined according to.
[0014]
In such an internal combustion engine-driven pump device of the first solving means, since the intake air of the internal combustion engine is communicated with the intake air of the pump by the communication mechanism, not only the suction of the pump but also the internal combustion engine is generated. It is also made by inhalation.
Thereby, the amount of intake air is increased and the vacuum suction force is enhanced.
[0015]
In addition, such a communication mechanism can be configured by a pipe line to which general piping is connected, and the connection of the check valve and the pressure control valve to the pipe line can be screwed, fitted, welded, etc. General techniques are available. That is, this mechanism is easy and easy to manufacture.
[0016]
The intake pressure of the internal combustion engine is always kept at or above the minimum intake pressure by the pressure control valve provided in the communication mechanism. Moreover, it is kept by introducing outside air. Therefore, when the intake pressure of the internal combustion engine decreases and it is likely that an excessive load will be imposed on the internal combustion engine to supply the intake air to the vacuum suction force, the external air is replenished so that the intake air amount of the internal combustion engine does not become insufficient. The As a result, an excessive burden on the internal combustion engine can be avoided, so that the operation state of the internal combustion engine is stably maintained at a satisfactory level 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.
[0017]
If the intake pressure of the internal combustion engine rises above the intake pressure of the pump due to the introduction of outside air, etc., the check valve provided in the communication mechanism prevents the flow from the internal combustion engine side to the pump side. Therefore, even in this case, the suction of the pump is supplied to generate the vacuum suction force. As a result, a large amount of intake air at least greater than that of the conventional one is reliably supplied to the generation of the vacuum suction force.
[0018]
Therefore, according to the present invention, the operation stability of the pump device driven by the internal combustion engine that uses the suction of the internal combustion engine in addition to the pump suction for enhancing the suction force can be realized with a simple mechanism.
[0019]
[Second Solution]
The internal combustion engine-driven pump device of the second solution means (as described in
The communication mechanism includes a first connection port to the intake pipe of the internal combustion engine and a second connection port to the intake pipe of the pump, and the check valve and the pressure control valve are integrally incorporated. It is characterized by being.
[0020]
In such an internal combustion engine driven pump device of the second solution, since the communication mechanism is assembled as an integrated body, the conventional internal combustion engine driven pump device commercially available as a general-purpose product is used. The invention can be manufactured immediately by simply remodeling the communication mechanism and connecting the first and second connection ports.
Thereby, the apparatus of the 1st solution means can be embodied easily and cheaply.
[0021]
Therefore, according to the present invention, the operation stability of the pump device driven by the internal combustion engine that uses the suction of the internal combustion engine in addition to the pump suction for enhancing the suction force can be easily realized by a simple mechanism.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The first embodiment of the present invention is the above-described internal-combustion-engine-driven pump device, wherein the check valve has a plate-like valve body and a valve seat obliquely intersecting the flow. It is characterized by that.
[0023]
In this case, since the valve body is plate-like, the weight is light for the opening area, and the inertial resistance when opening, that is, communicating, is small. In addition, since the valve seat is oblique to the flow, the pressure receiving area of the valve body seated on the valve seat is larger than the flow path area, so that a large force acts when opening the valve body. Therefore, even a check valve that opens and closes using a flow in intake air, which tends to have a small fluid force in a negative pressure state, operates reliably and promptly.
Therefore, this communication mechanism can exhibit sufficient performance while having a simple structure.
[0024]
【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, FIG. 2 is a detailed cross-sectional structure diagram of the communication mechanism, and FIG. 3 is a schematic external view of a part of the entire apparatus. is there.
[0025]
This soil excavation apparatus supplies the pressure gas to the
First, after explaining the
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The pump device (100) driven by the internal combustion engine adds the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The pipe lines 41, 42, and 43 are for supplying exhaust gas from the
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The rotary plate valve 111 forms an inclined valve seat inside the
[0035]
Then, when the pressure in the
[0036]
The
[0037]
The other end of the cylindrical body of the
[0038]
The operation in use of the apparatus of this embodiment having such a configuration will be described.
[0039]
When the asphalt or the like above the
[0040]
Next, in order to perform soil excavation work, that is, to perform soil crushing and soil suction in parallel, one worker holds the
[0041]
When the
[0042]
Further, during the operation of the
[0043]
If the
[0044]
Therefore, even when the intake pressure of the
Thus, a sufficient vacuum suction force is always supplied to the
[0045]
Therefore, if the
[0046]
Finally, after the
[0047]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the internal combustion engine-driven pump device of the first solving means of the present invention is provided with a communication mechanism that is easy to manufacture and the intake pressure of the internal combustion engine is always higher than the minimum intake pressure. In addition, the pump intake is always supplied to generate the vacuum suction force, so that the operation stability of the pump device driven by the internal combustion engine that uses the suction of the internal combustion engine in addition to the pump suction for the enhancement of the suction force There is an advantageous effect that can be realized by a simple mechanism.
[0048]
In the internal combustion engine-driven pump device according to the second solving means of the present invention, the communication mechanism is integrated so that it can be easily incorporated into a general-purpose product. There is an advantageous effect that the operation stability of the pump device driven by the internal combustion engine that uses the suction of the internal combustion engine in addition to the suction can be easily realized by a simple mechanism.
[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 sectional view of the communication mechanism.
FIG. 3 is a schematic diagram of a soil excavator.
[Explanation of symbols]
10
31 Air cleaner (intake port)
32 Muffler (exhaust port)
41 High-
53 Pipeline on the negative pressure side (vacuum suction power supply unit)
60 Compressor (compression blower; pump)
70 soil 80 buried
111a
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12750096A JP3889080B2 (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Internal combustion engine driven pump device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12750096A JP3889080B2 (en) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | Internal combustion engine driven pump device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH09317636A JPH09317636A (en) | 1997-12-09 |
| JP3889080B2 true JP3889080B2 (en) | 2007-03-07 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3889080B2 (en) |
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1996
- 1996-05-22 JP JP12750096A patent/JP3889080B2/en not_active Expired - Fee Related
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