JP3989044B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ装置に関し、さらに詳しくは、内燃機関と内燃機関により駆動されるコンプレッサとコンプレッサからの吐気によって真空吸引力を発生するエチ゛ェクタとを用いて真空吸引力を増大させる構造での吸気構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプ装置には種々な用途があるが、そのなかの一つに地下埋設管の管内でのライニング作業や地面の土壌掘削作業がある。
埋設管の管内でのライニング作業は、管内面に塗膜を形成するための作業であり、一例として次のようなものがある。つまり、配管の延長方向一端から負圧を供与することで延長方向他端から一端に向けた管内空気流を生成し、管内に導入されて移動可能なライニング塗付用ピグの塗付ノズルを管内空気流により回転させてライニング樹脂液を遠心塗付する。また、このような管内空気流を生成することを利用して管内清掃用ピグやパラシュートを管内で移動させる場合もある。
【０００３】
地面の土壌掘削作業は、作業者によって把持できるハンドルの先端にエアモータによって回転駆動される破砕刃を有する破砕機を設け、この破砕刃を圧搾空気により回転させて土壌の破砕を行う一方、破砕された土壌を真空吸引装置に連結されているバキュームホースによって吸引除去することを内容としている。
土壌掘削作業に用いられる破砕機および真空吸引装置は同時に用いられることが多く、このため、コンプレッサによる圧搾空気の生成と真空吸引力とを利用するようになっている。また、管内でのライニング作業に用いられるライニング塗付用ピグを移動させて塗付ノズルを回転させる際の管内空気流を生成する場合には、上記の真空吸引力が用いられる。
【０００４】
真空吸引力を得るための構成として、例えば、図６に示す構造がある。
図６において、コンプレッサ１に有する空気吐出路２とコンプレッサ１の吸気通路３とはエチ゛ェクタ４に接続されいる。
エチ゛ェクタ４は、図７に示すように、コンプレッサ１の空気吐出路２から吐出される圧搾空気を内部に噴射する噴射ノズル４Ａと、この圧搾空気により真空吸引力を発生するデフィーザ４Ｂとを組合わせた構造を有し、圧搾されて高圧になった空気をコンプレッサ１から供給されると、デフィーザ４Ｂにて負圧を発生させて真空吸引力を生成し、その一部に形成されて大気と連通する開口４Ｃから空気を取り込むことができる。
エチ゛ェクタ４によって取り込まれた空気は、コンプレッサ１の吸気部に連通する吸気通路３を介してコンプレッサ１に導入され、コンプレッサ１で発生する真空吸引力とともにエチ゛ェクタ４で発生した真空吸引力を加えた吸引力によって吸気量が増大させられるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなポンプ装置においては、コンプレッサ１の圧搾空気をエチ゛ェクタ４に供給し、エチ゛ェクタ４内での真空吸引力を加えることにより、コンプレッサ１の真空吸引力のみの場合に比べて真空吸引力を増加させることができる。しかし、コンプレッサ１からの圧搾空気をエチ゛ェクタ４に供給してエチ゛ェクタ４による真空吸引力を増加させた場合には、真空吸引力の増加に従って、コンプレッサ１自体の真空吸引力を用いた場合の吸気量が減少し、ある真空吸引力で得られる負圧に達すると吸気が行われなくなる。このため、コンプレッサ１の真空吸引力を利用した吸気量が低下すると、コンプレッサ１でのポンプ効率が低下し、コンプレッサ１からの圧搾空気を用いたエチ゛ェクタ４による真空吸引力の増加を期待することができなくなるという問題がある。
そこで、このような問題を解消するために、吸気経路を切り換える切り換え弁をコンプレッサ１の吸気路中に配置することも考えられるが、吸気経路を切り換えるための圧力検知部材を始めとした機器類の増設により、装置のコストが上昇する虞がある。また、切り換え弁を設置した場合には、設置部でのシール特性を厳密にしなければ、吸気路中を流れる空気の漏洩が発生してしまい、コンプレッサに必要とされる空気量を確保することができなくなる虞もある。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来のポンプ装置における問題に鑑み、真空吸引力を高めるようにした場合でも、吸気量の減少を防止するための装置コストを上昇させることなく真空吸引力を高めたことによる吸気量の増加を維持することができる構成を備えたポンプ装置を提供することにある。
【０００７】
この目的を達成するため、本発明は、内燃機関と、この内燃機関により駆動されるコンプレッサと、このコンプレッサからの吐気を噴出源として真空吸引力を発生させるエチ゛ェクタとを備えたポンプ装置であって、上記エチ゛ェクタにより吸引された空気を上記コンプレッサに導入する吸気路中に大気と連通可能な大気取入れ部を設け、上記吸気路中の圧力が上記コンプレッサでの吸気量が減少する圧力に相当したときに上記大気取入れ部から大気を導入可能な態位に設定される制御弁を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明では、吸気路での圧力がコンプレッサでの吸気量が減少する圧力に相当した場合に大気が強制的に導入されてコンプレッサでの吸気量が補充される。
【００１５】
【実施例】
以下、図示実施例により本発明の詳細を説明する。
図１は、本発明によるポンプ装置の要部構成を説明するための模式図であり、同図には、ポンプ装置における吸気系統が示されている。
図１において、ポンプ装置１０は、内燃機関としてのエンジン１１およびこのエンジン１１により駆動されるコンプレッサ１２を備え、さらに、コンプレッサ１２にはエチ゛ェクタ１３が連結されている。
エンジン１１は、出力軸に設けられているカップリング１４によってコンプレッサ１２と連結されている。
エンジン２としては、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用いられる。
【００１６】
コンプレッサ１２は、吸気によって真空吸引力を発生するととも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、スクリュー型が用いられ、後述するエチ゛ェクタ１３への吐気の供給および高圧空気を利用した作業機械への作動圧力気体の供給を行う。
高圧空気を利用する作業機械としては、従来の技術において述べた土壌掘削用の破砕刃を回転させるためのエアモータ等がある。
エチ゛ェクタ１３は、その詳細を示さないが、例えば、図７に示したように、高圧空気を噴射する噴射ノズル（図７中、符号４Ａで示す部材に相当）とデフィーザ（図７中、符号４Ｂで示す部材に相当）とデフィーザにおける空気吐出部に連通する開口（図７中、符号４Ｃで示す部位に相当）を備えた構成が用いられている。
エチ゛ェクタ１３によって発生する真空吸引力は、例えば、上述した土壌掘削作業に用いられる破砕土の吸引装置に用いられたり、あるいは、従来の技術において述べた配管内での負圧発生による管内空気流の生成に用いられる。
【００１７】
コンプレッサ１２の吐気部にはエチ゛ェクタ１３の噴射ノズルに連通する空気吐出路１５が連結されており、コンプレッサ１２の吸気部には、エアクリーナ１６を介してエチ゛ェクタ１３の空気吐出側に連通する吸気路１７が連結されている。なお、図中、矢印は、空気の流れる方向を示している。
【００１８】
吸気路１７におけるコンプレッサ１２の吸気部側近傍には、大気と連通可能な大気取入れ部２０が設けられている。
大気取入れ部２０は、吸気路１７に形成された小径の開口からなる空気流入口で構成され、吸気路１７の内部圧力、つまり、エチ゛ェクタ１３から吐出されて吸気路１７内を流れる空気によって生じる圧力と吸気路１７の外部との圧力差によって吸気路１７の外部の空気を吸引することができるようになっている。
【００１９】
本実施例は、以上のような構成であるから、エンジン１１によってコンプレッサ１２が駆動されると、コンプレッサ１２のポンプ作動によって吸気路１７から吸引された空気が圧搾されて高圧空気としてエチ゛ェクタ１３に吐出される。
エチ゛ェクタ１３では、噴射ノズル（図７に示した符号４Ａで示した部材に相当）から高速空気流が吐出されることにより真空吸引力が発生し、デフィーザ（図７に示した符号４Ｂに相当する部材）に連通する開口（図７において符号４Ｃで示した部位に相当）から外部の空気が吸引される。
エチ゛ェクタ１３にて吸引された空気は、空気吐出側から吸気路１７に導入されてコンプレッサ１２の吸気部に流れ込む。この結果、コンプレッサ１２の吸引力に加えてエチ゛ェクタ１３での真空吸引力を用いて吸引空気量の増大を図ることができる。
【００２０】
一方、エチ゛ェクタ１３を用いて真空吸引力を増加させると、エチ゛ェクタ１３での空気の吸込み圧力がある圧力に達した際にコンプレッサ１２の吸気量が減少し、エチ゛ェクタ１３のみを用いた場合の吸気量と同等となり、コンプレッサ１２を用いたことによる吸引力の増大効果が得られなくなる。そこで、本実施例では、エチ゛ェクタ１３で得られる真空吸引力によって吸気路１７への強制的な大気の取り込みを行うようにしてコンプレッサ１２での吸気量の減少を抑えるようになっている。つまり、吸気路１７に流れる空気量がエチ゛ェクタ１３での吸込み圧力の上限値（最小真空圧力）に対応した量になると、その圧力によって得られる空気の流速により、吸気路１７の大気取入れ部２０近傍での圧力低下が顕著になる。このため、大気取入れ部２０と外部との間の圧力差が大きくなることにより、外部の空気が大気取入れ部２０を介して吸気路１７内に導入される。吸気路１７内に外部からの空気が導入されると、コンプレッサ１２の吸気部側に外部からの空気が補充されることになる。
【００２１】
図２は、上記実施例で得られた負圧（横軸）と吸引空気量（縦軸）との関係を示す線図であり、同図において、符号Ａで示す結果は、大気取入れ部を有しない従来の構造の場合であり、符号Ｂで示す結果は、従来例で述べた切り換え弁を用いた構造の場合であり、符号Ｃで示す結果は、本実施例の構造の場合である。図２から明らかなように、大気取入れ部２０を有しない構造（符号Ａで示す結果）の場合には、負圧値がある値に達すると吸気量が得られなくなる。また、切り換え弁を備えた構造（符号Ｂで示す結果）の場合には、圧力低下が大きくなっても吸気量が確保されるが、従来技術の説明でも述べたように、このためのコストは高くなる。一方、本実施例の構造（符号Ｃで示す結果）の場合には、切り換え弁を有する構造の場合と同様に、圧力低下が大きくなっても吸気量が得られなくなることはなく、コンプレッサ１２でのポンプ作動に必要な空気量を確保することができる。
【００２２】
以上のように本実施例によれば、エチ゛ェクタ１３からの吸引空気の圧力の変化に応じて自動的にコンプレッサ１２への空気を補充することができるので、エチ゛ェクタ１３での真空吸引力の増大によるコンプレッサ１２での吸気量不足を防止してエチ゛ェクタ１３とコンプレッサ１２との両吸気動作による吸気量の増大を維持することが可能になる。
【００２３】
次に、請求項３記載の発明の実施例を説明する。
図３は、請求項３記載の発明の実施例を示す模式図であり、本実施例は、吸気路におけるコンプレッサの吸気側の圧力に応じて大気取入れ部を開閉するようにしたことを特徴としている。
図３において、吸気路１７に形成されている小径の開口からなる大気取入れ部２０近傍には、吸気路１７の内部と連通する弁収容チャンバー２１が設けられている。
弁収容チャンバー２１の内部は、パイロット圧設定部２１Ａと負圧発生部２１Ｂとに仕切られており、パイロット圧設定部２１Ａには、大気と連通する開口２２が形成されていると共に大気取入れ部２０を開閉可能な開閉弁２３が配置されている。
パイロット圧設定部２１Ａと負圧発生部２１Ｂとは、ダイヤフラム２４によって仕切られており、大気取入れ部２０を開閉するための開閉弁２３は、このダイヤフラム２４に取り付けられている。ダイヤフラム２４は、自らの撓み剛性による付勢力によって、通常、大気取入れ部２０を開閉弁２３によって閉じる習性を有し、その付勢力をパイロット圧とした場合、そのパイロット圧に対して負圧発生部２１Ｂでの負圧が勝った際に開閉弁２３を大気取入れ部２０から離間させる方向に撓み変形する。図３において、二点鎖線で示す状態は、開閉弁２３を大気取入れ部２０から離間させる方向にダイヤフラム２４が撓み変形した状態である。
一方、負圧発生部２１Ｂは、吸気路１７における大気取入れ部２０の近傍で大気取入れ部２０よりもコンプレッサ１２の吸気部側に連通する負圧発生路２５を有しており、吸気路１７の内部の圧力を作用させるようになっている。図３では、矢印がコンプレッサ１２の吸気部に位置するエアクリーナ１６に向かう空気の流れる方向を示している。
【００２４】
本実施例は以上のような構成であるから、吸気路１７に流れる空気量がエチ゛ェクタ１３での吸込み圧力の上限値（最小真空圧力）に対応した量になると、その圧力によって得られる空気の流速により、吸気路１７の大気取入れ部２０近傍での圧力低下が顕著になる。吸気路１７での負圧が大きくなると、負圧発生路２５を介して負圧発生部２１Ｂ内の負圧が高まる。負圧発生部２１Ｂでの負圧がダイヤフラム２４の付勢力（パイロット圧に相当）よりも勝ると、開閉弁２３が大気取入れ部２０を開放し、パイロット圧設定部２１Ａに有する開口２２と吸気路１７とが連通して外部から空気が導入される。開閉弁２３による大気取入れ部２０の開放は、外部から空気が導入されてコンプレッサ１２の吸気路側での圧力低下が少なくなり、ダイヤフラム２４の付勢力（パイロット圧）が負圧発生部２１Ｂでの負圧に勝るまで継続される。本実施例によれば、大気取入れ部２０近傍での吸気路１７の圧力を開閉弁２３に直接作用させて大気取入れ部２０の開閉動作を行わせるようになっているので、圧力検知のための機器および開閉弁の切り換え動作を行わせる特別な機構を要しないですむ。
【００２５】
次に請求項４記載の発明の実施例を説明する。
図４は、請求項４記載の発明の実施例を説明するための模式図であり、同図に示された構成部材のうちで、図１に示したものと同じ部材は同符号により示してある。本実施例は、コンプレッサ１２の吸気部に連通するエチ″ェクタ１３の吸気路１７に大気と連通可能な大気取入れ部を設け、吸気路１７での圧力がコンプレッサ１２での吸気量が減少する圧力に相当した場合に大気取入れ部から大気を導入できるようにしたことを特徴としている。
図４において、エチ″ェクタ１３からコンプレッサ１２の吸気部に連通する吸気路１７には、延長線上に、大気と連通可能な大気取入れ部としての空気の流路３０が連結されている。
流路３０は、内部が図５に示す構造とされている。
図５において、流路３０の内部には、仕切り壁３１が形成され、その仕切り壁３１には、空気を流すための開口３２が形成されている。
仕切り壁３１は、図５図中、矢印で示す大気の導入方向の下流側に相当する面に制御弁を成すリーフ弁３３が設けられている。リーフ弁３３は、基端が仕切り壁３１に固定されて自由端が揺動可能な弾性部材が用いられている。リーフ弁３３は、初期態位として開口３２を塞ぐ態位（図５中、二点鎖線で示す態位）が設定され、吸気路１７に作用する圧力が、コンプレッサ１２での吸気量が減少する圧力に相当した時点で、図５中、実線で示すように開口３２を開放することができる弾性力を設定されている。この場合のコンプレッサ１２での吸気量が減少する圧力とは、図１および図３において説明した実施例と同様に、エチ゛ェクタ１３での吸込み圧力の上限値（最小真空圧力）に対応した圧力である。
【００２６】
本実施例は以上のような構成であるから、吸気路１７中の圧力がエチ゛ェクタ１３での吸込み圧力の上限値（最小真空圧力）に達しない場合には、大気取入れ部３０に有する仕切り壁３１の開口３２がリーフ弁３３によって塞がれている。これにより、エチ゛ェクタ１３で吸い込まれた空気は吸気路１７を介して直接コンプレッサ１２の吸気部に導入される。一方、エチ゛ェクタ１３での吸込み圧力が上限値（最小真空圧力）に達すると、吸気路１７での圧力低下が大きくなり、リーフ弁３３が初期態位から揺動して大気取入れ部３０の仕切り壁３１に有する開口３２を開放する。これにより、大気取入れ部３０には大気が流れ込み、仕切り壁３１に有する開口を介してコンプレッサ１２の吸気部に導入されることで空気が補充される。
【００２７】
本実施例によれば、吸気路１７の延長線上に大気取入れ部３０を連結しているので、コンプレッサ１２での吸気量が減少する時期に対応して導入される空気の流路を途中で曲げるようなことがないので、曲路が介在した場合に比べて流動抵抗を小さくでき、これによって、円滑な空気の補充が可能になる。
【００２８】
なお、本発明では、図示しないが、コンプレッサ１２の吸気部において、上記した吸気路１７に連通する分岐管を設け、この分岐管を大気と連通する構成とし、吸気路１７の内部圧力に応じて分岐管からの大気の取り込みを行わせるようにすることも可能である。
【００２９】
以上説明したように、発明の実施形態によれば、エチ゛ェクタからの吸引空気をコンプレッサに導入する吸気路中に大気と連通可能な大気取入れ部を設けることにより、エチ゛ェクタの真空吸引力の影響によってコンプレッサの真空吸引力による吸気量が減少した場合でも、大気取入れ部からコンプレッサの吸気部に空気を補充することができる。これにより、エチ゛ェクタを用いた場合に、エチ゛ェクタでの吸引圧力の増加による吸気量の増加だけでなく、コンプレッサ自体での吸気量も加えた吸気量の増加を維持することが可能になる。
【００３０】
また、本発明の実施形態によれば、単に小径の空気流入口を形成するだけでコンプレッサの吸気部に対しての空気の補充が行えるので、簡単な構造でコンプレッサでの吸入空気量の低減を防止することが可能になる。
【００３１】
また、発明の実施形態によれば、パイロット圧により大気取入れ部を閉じている開閉弁をコンプレッサの吸気部の圧力変化に応じて開放状態に設定できる開閉弁を用いるだけであるので、特別な圧力検知構造を要することなく簡単な構造によりコンプレッサの吸入空気量が低減するのを防止することが可能になる。
【００３２】
また、本発明の実施形態によれば、吸気路での圧力がコンプレッサでの吸気量が減少する圧力に相当した場合に大気が強制的に導入されてコンプレッサでの吸気量が補充されるので、コンプレッサでの吸気不足を円滑に解消することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるポンプ装置の一実施例を説明するための要部構成を示す模式図である。
【図２】負圧と吸気量との関係を図１に示した実施例の場合と従来例の場合とで比較した結果を説明するための線図である。
【図３】本発明の実施例を説明するための要部構成を説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施例を説明するための要部を示す模式図である。
【図５】図４に示した要部の内部構造を示す断面図である。
【図６】従来のポンプ装置の構成を説明するための模式図である。
【図７】図６に示した構成に用いられるエチ゛ェクタの内部構造を説明するための概略的な断面図である。
【符号の説明】
１０ ポンプ装置
１１ 内燃機関であるエンジン
１２ コンプレッサ
１３ エチ゛ェクタ
１６ コンプレッサの吸気部に位置するエアクリーナ
１７ 吸気路
１８ 空気通路
１９ 連結部
２０、３０ 大気取入れ部
２１ 弁収容チャンバー
２１Ａ パイロット圧設定部
２１Ｂ 負圧発生部
２２ 開口
２３ 開閉弁
２４ パイロット圧設定用圧縮バネ
２５ 負圧発生路
３１ 仕切り壁
３２ 開口
３３ 制御弁を成すリーフ弁

Claims (1)

1. 内燃機関と、この内燃機関により駆動されるコンプレッサと、このコンプレッサからの吐気を噴出源として真空吸引力を発生させるエチ゛ェクタとを備えたポンプ装置であって、上記エチ゛ェクタにより吸引された空気を上記コンプレッサに導入する吸気路中に大気と連通可能な大気取入れ部を設け、上記吸気路中の圧力が上記コンプレッサでの吸気量が減少する圧力に相当したときに上記大気取入れ部から大気を導入可能な態位に設定される制御弁を設けたことを特徴とするポンプ装置。

Images