(57)【特許請求の範囲】
【請求項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ヂェクタとを備えたポンプ装置であって、
上記内燃機関の吸気部と上記コンプレッサの吸気部と上記エヂェクタの吸気部とを連通させる主連通路と、
上記内燃機関の吸気部と大気とを連通可能な内燃機関用副連通路と、
上記コンプレッサの吸気部と大気とを連通可能なコンプレッサ用副連通路と、
上記内燃機関用副連通路および上記コンプレッサ用副連通路にそれぞれ配置されている内燃機関用開閉手段およびコンプレッサ用開閉手段と、
上記主連通路中に配置されていて、上記エヂェクタの吸気部と上記内燃機関の吸気部との連通を制御する第１の開閉制御手段と、
上記主連通路中に配置されていて、上記エヂェクタの吸気部と上記コンプレッサの吸気部との連通を制御する第２の開閉手段とを備え、
上記内燃機関用開閉手段およびコンプレッサ用開閉手段は、上記エヂェクタにより発生する吸込み圧力に応じた吸気圧が上記エンジンおよびコンプレッサに必要な最小吸気量以下に達する時に上記エンジンおよびコンプレッサに対して大気を導入する態位に設定されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のポンプ装置において、
上記内燃機関用開閉手段、コンプレッサ用開閉手段、第１、第２の開閉制御手段は、上記エヂェクタにより発生する吸込み圧力に応じて開閉されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のポンプ装置において、
上記エヂェクタで発生する吸込み圧力の上限時（最小真空圧力時）には、上記第１、第２の開閉制御手段のみが開放されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
請求項１または２記載のポンプ装置において、
上記エヂェクタで発生する吸込み圧力の下限時（最大真空圧力時）には、上記内燃機関用開閉手段および上記コンプレッサ用開閉手段のみが開放されることを特徴とするポンプ手段。
【請求項５】
請求項１または２記載のポンプ装置において、
上記エヂェクタで発生する吸込み圧力が上限と下限との間である場合には、上記内燃機関用開閉手段および上記第２の開閉制御手段のみが開放されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一つに記載のポンプ装置において、
上記内燃機関用開閉手段、コンプレッサ用開閉手段、第１、第２の開閉制御手段は、所定圧で開閉可能な逆止弁で構成されていることを特徴とするポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【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ー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ヂ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制御に関する。
【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、その一例として、配管の延長方向一端から正圧または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、管内に導入されて牽引される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ことを内容としている。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】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来のポンプ装置においては、コンプレッサおよびこれの駆動源である内燃機関の出力を大きくすることがポンプ効率を向上させる上で望ましいが、内燃機関やコンプレッサを大型なものとすると、それだけコストが上昇する。
そこで、内燃機関やコンプレッサにおける吸気動作を真空吸引装置の真空吸引力を増大させるために用いることが提案されている（例えば、本願出願人の先願に係る特願平７ー８２４１０号）。
しかし、内燃機関やコンプレッサの吸気を真空吸引力の増大のために用いる場合には、次のような問題があった。
コンプレッサの駆動源として受給電力の制約等のためにモータではなく内燃機関であるエンジンを用い、その回転数を一定とした場合、真空吸引力が増大される事に伴う真空吸引装置での吸込み圧力が増加するに従ってエンジンおよびコンプレッサでの吸気量が減少する。このため、エンジンの正常燃焼を維持するためおよびコンプレッサでの正常な圧縮動作を維持するための最小吸気量が得られなくなる。
【０００５】
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、コンプレッサや内燃機関の吸気を真空吸引力の増大化に用いる場合の内燃機関およびコンプレッサにおける所定の運転状態を確保しながら、真空吸引力の増大を図ることができるポンプ装置を提供することにある。
【０００６】
この目的を達成するため、請求項１記載の発明は、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ヂェクタとを備えたポンプ装置であって、上記内燃機関の吸気部と上記コンプレッサの吸気部と上記エヂェクタの吸気部とを連通させる主連通路と、上記内燃機関の吸気部と大気とを連通可能な内燃機関用副連通路と、上記コンプレッサの吸気部と大気とを連通可能なコンプレッサ用副連通路と、上記内燃機関用副連通路および上記コンプレッサ用副連通路にそれぞれ配置されている内燃機関用開閉手段およびコンプレッサ用開閉手段と、上記主連通路中に配置されていて、上記エヂェクタの吸気部と上記内燃機関の吸気部との連通を制御する第１の開閉制御手段と、上記主連通路中に配置されていて、上記エヂェクタの吸気部と上記コンプレッサの吸気部との連通を制御する第２の開閉手段とを備え、上記内燃機関用開閉手段およびコンプレッサ用開閉手段は、上記エヂェクタにより発生する吸込み圧力に応じた吸気圧が上記エンジンおよびコンプレッサに必要な最小吸気量以下に達する時に上記エンジンおよびコンプレッサに対して大気を導入する態位に設定されることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のポンプ装置において、上記内燃機関用開閉手段、コンプレッサ用開閉手段、第１、第２の開閉制御手段は、上記エヂェクタにより発生する吸込み圧力に応じて開閉されることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のポンプ装置において、上記エヂェクタで発生する吸込み圧力の上限時（最小真空圧力時）には、上記第１、第２の開閉制御手段のみが開放されることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載のポンプ装置において、上記エヂェクタで発生する吸込み圧力の下限時（最大真空圧力時）には、上記内燃機関用開閉手段および上記コンプレッサ用開閉手段のみが開放されることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１または２記載のポンプ装置において、上記エヂェクタで発生する吸込み圧力が上限と下限との間である場合には、上記内燃機関用開閉手段および上記第２の開閉制御手段のみが開放されることを特徴としている。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載のポンプ装置において、上記内燃機関用開閉手段、コンプレッサ用開閉手段、第１、第２の開閉制御手段は、所定圧で開閉可能な逆止弁で構成されていることを特徴としている。
【００１２】
【作用】
請求項１、２および６記載の発明では、エヂェクタにより発生する真空吸引力によって得られる吸込み圧力に応じて内燃機関およびコンプレッサへの吸気経路が切り換えられるので、内燃機関およびコンプレッサでの最小吸気量が確保され、吸気不足による運転状態が悪化するのを防止できる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、内燃機関およびコンプレッサへの吸気量がそれら各装置の運転状態を悪化させない量を確保されている場合に通常の内燃機関およびコンプレッサの吸気を用いてエヂェクタの真空吸引力を増大させることができる。
【００１４】
請求項４および５記載の発明では、エヂェクタの真空吸引力によって内燃機関およびコンプレッサへの吸気量が適性化されていない場合に、エヂェクタの吸引部との連通が遮断されて内燃機関およびコンプレッサに対して大気から直接吸気が行われることで内燃機関およびコンプレッサの運転状態が適性化できる。
【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、本発明実施例によるポンプ装置の要部構成を示す模式図であり、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１は、防音ハウジング１Ａ内に設けられている内燃機関としてのエンジン２およびコンプレッサ３を備え、さらに防音ハウジング１Ａの外壁には外付けされたエヂェクタ４を備えている。
エンジン２は、コンプレッサ３を回転駆動するために設けられており、出力軸に設けられているカップリングによってコンプレッサ３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。
コンプレッサ３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、後述するエヂェクタ４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。
エヂェクタ４は、その詳細を示さないが、例えば、本願出願人の先願に係る特願平８ー１２７５０２号の明細書に示されているように、高圧空気の噴射ノズルとこの高圧空気によって真空吸引力を発生するデフューザとを組合わせた構成が用いられている。エヂェクタ４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正圧・負圧発生による管内空気流の生成に用いられる。
【００１６】
エヂェクタ４によって発生した真空吸引力によって外部から吸込まれる空気は、後述する主連通路５を介してエンジン２およびコンプレッサ３の吸気部に導入されるようになっている。
主連通路５は、エンジン２の吸気部に位置するエアクリーナ６およびコンプレッサ３の吸気部に位置するエアクリーナ７にそれぞれ連通させて接続されており、エンジン２およびコンプレッサ３における吸気を利用してエヂェクタ４での真空吸引力を増大させる事ができるようになっている。
【００１７】
主連通路５中には、この連通路を開閉制御するための第１、第２の開閉制御手段８、９が配置されている。
第１、第２の開閉制御手段８、９は、いずれもエヂェクタ４によって発生する真空吸引力により得られる吸込み圧力に応じて開閉量が制御される逆止弁で構成されており、第１の開閉制御手段８は、エヂェクタ４とコンプレッサ３側のエアクリーナ７との間に配置され、第２の開閉制御手段９は、第１の開閉手段８よりもエンジン２側のエアクリーナ６に近い側に配置されている。
【００１８】
エンジン２側の吸気路およびコンプレッサ３側の吸気路には、主連通路５とは別に大気と連通可能な内燃機関用副連通路１０およびコンプレッサ用副連通路１１がそれぞれ接続されている。
内燃機関用副連通路１０およびコンプレッサ用副連通路１１中には、大気との連通状態を制御するための内燃機関用開閉手段１２およびコンプレッサ用開閉手段１３がそれぞれ配置されており、これら各開閉手段１２、１３は、主連通路５内に導入されるエヂェクタ４からの空気の吸込み圧力に応じて開閉量が制御される逆止弁で構成されいる。
【００１９】
図２は、上述した各開閉制御手段８、９、内燃機関用開閉手段１２およびコンプレッサ用開閉手段１３を含む吸気系統の構成を説明するための回路図であり、同図において、第１、第２の開閉制御手段８、９は、通常開放された状態を維持され、内燃機関用開閉手段１２およびコンプレッサ用開閉手段１３は、通常閉じられている状態を維持されている。なお、図２中、符号（１）は、エンジン２、コンプレッサ３からの排気および吐気がエヂェクタ４に供給される事を意味している。
【００２０】
上記の各開閉制御手段８、９および内燃機関用開閉手段１２、コンプレッサ用開閉手段１３は、図３に示す条件に基づいて開閉制御される。
図３は、エヂェクタ４により発生する真空吸引力に応じた吸込み圧力と吸気量との関係について実験した結果を示す線図であり、同図において、符号Ａで示す結果はエヂェクタ４のみによる吸込み圧力と吸気量との関係を示しており、符号Ｂで示す結果はエヂェクタ４に加えてコンプレッサ３の吸気による真空吸引力の増大を図った場合の吸込み圧力と吸気量との関係を示しており、さらに符号Ｃで示す結果は符号Ｂで示す結果に加えてエンジン２の吸気による真空吸引力の増大を図った場合の吸込み圧力と吸気量との関係を示している。
図３から明らかなように、吸込み圧力が増加するに従って、吸気量が減少する傾向にある。特に、エヂェクタ４の真空吸引力をコンプレッサ３の吸気を用いて増大させようとした場合、エヂェクタ４において、ある吸込み圧力に達した時点で吸気量が減少し、エヂェクタ４のみを用いた場合の吸気量と同等となり、コンプレッサ３を用いたことにより吸引力の増大効果が得られなくなる。このことから、エヂェクタ４による真空吸引力のみでなく他の装置の吸気を利用してエヂェクタ４での吸込み圧力を増加させようとするので、それに伴って他の装置での吸気量が減少してしまうのを他の装置に対する吸気量を確保してエヂェクタ４での真空吸引力による吸込み圧力の増加を保障する必要がある。
本実施例では、エヂェクタ４において発生する真空吸引力による吸込み圧力の増大に伴い、エヂェクタ４とエンジン２およびコンプレッサ３の吸気部との連通状態を第１、第２の開閉制御手段８、９および内燃機関用開閉手段１２、コンプレッサ用開閉手段１３の動作切り換えによって制御し、これによって、エンジン２、コンプレッサ３の最低吸気量を維持してエンジン２、コンプレッサ３の運転状態を悪化させないようにしてある。これにより、エンジン２およびコンプレッサ３の吸気をエヂェクタ４の真空吸引力の増大に貢献させるとともに、エンジン２およびコンプレッサ３の排気および吐気をエヂェクタ４への高圧空気の供給に用いるようにしてエヂェクタ４での真空吸引力の更なる増大を可能にして吸込み圧力の増加を得るようにしてある。
【００２１】
つまり、エヂェクタ４で発生する吸込み圧力に応じて各開閉制御手段８、９、内燃機関用開閉手段１２、およびコンプレッサ用開閉手段１３の開閉制御が次のモードで実行されるようになっている。
（１）エヂェクタ４で発生する吸込み圧力の上限値（最小真空圧力）に達した場合には、内燃機関用開閉手段１２およびコンプレッサ用開閉手段１３のみを開放してエンジン２およびコンプレッサ３に対して直接大気を導入できるようにする。これにより、エンジン２およびコンプレッサ３への吸入空気量が不足するのが防止され、エンジン２によるコンプレッサ３の駆動が正常な状態に維持され、さらにコンプレッサ３からの高圧空気の吐出も正常に維持されるので、エヂェクタ４の真空吸引力をこれら各装置によって増大する事が維持できる。
【００２２】
（２）エヂェクタ４で発生する吸込み圧力の下限値（最大真空圧力）に達した場合には、第１、第２の開閉制御手段８、９のみが開放されてエヂェクタ４からの吸気がエンジン２およびコンプレッサ３の吸気部に導入される。これにより、吸気量がエンジン２の燃焼状態およびコンプレッサ３の圧縮動作に悪影響を及ぼさない状態では、エヂェクタ４により発生する真空吸引力によって吸込まれた空気がエンジン２およびコンプレッサ３の動作を正常な状態に維持する事になるので、エンジン２およびコンプレッサ３の吸気が加えられてエヂェクタ４の真空吸引力が増大される事になる。
【００２３】
（３）エヂェクタ４で発生する吸込み圧力が上限値と下限値との間にある場合には、第１の開閉制御手段８と内燃機関用開閉手段１２とが開放されてエヂェクタ４からの吸気がコンプレッサ３に導入されるとともにエンジン２に対しては大気が直接導入される。これにより、エンジン２の作動が正常に維持される事によりコンプレッサ３の駆動が正常化されることでエヂェクタ４の吸気に加えてコンプレッサ３の吸気によってエヂェクタ４での真空吸引力が増大される。
また、エンジン２およびコンプレッサ３の動作が正常な状態で維持されることにより、エンジン２からの排気およびコンプレッサ３からの吐気をエヂェクタ４の高圧空気として利用することで、エヂェクタ４で発生する吸込み圧力の増加に伴うエンジン２、コンプレッサ３の吸気量の変化が矯正されるとともにエヂェクタ４での真空吸引力がさらに増大されることになる。
【００２４】
本実施例は以上のような構成であるから、コンプレッサ３を作動させるためにエンジン２を始動させると、コンプレッサ３から圧縮空気が吐出されると共に、エンジン２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する高圧空気がエヂェクタ４内に導入されてエヂェクタ４で真空吸引力が発生される。このように駆動源及び噴気源としてコンプレッサ３からの圧縮空気ばかりでなくエンジン２の排気を用いてエヂェクタ４での真空吸引力を増大する事ができるので、高圧空気を利用する装置での作業効率を向上させることができる。
【００２５】
また、エンジン２が動作している時、エヂェクタ４で発生する吸込み圧力が下限値に相当している時には、第１、第２の開閉制御手段８、９のみが開放される。これにより、コンプレッサ３で空気吸入がなされると共に、エンジン２でも吸気がなされる。そうすると、エヂェクタ４に発生している真空吸引力によってエヂェクタ４に吸入された空気は、その一部が主連通路５に接続されているコンプレッサ３に吸入されると同時に、その残りがエンジン２に吸入される。このように、エヂェクタ４で発生する真空吸引力に加えてエンジン２およびコンプレッサ３で吸気を用いる事により、エヂェクタ４での真空吸引力が増大されるとともに、エンジン２およびコンプレッサ３の動作に必要な吸気量が得られるので、エンジン２およびコンプレッサ３からの排気および吐気を利用してエヂェクタ４の真空吸引力がさらに増大される事になる。
【００２６】
エヂェクタ４で発生する吸込み圧力が上限値に達した場合、つまり、エヂェクタ４本来の吸込み圧力に加えてエンジン２およびコンプレッサ３の吸気による吸込み圧力によってエヂェクタ４の吸込み圧力以上の設定値に達すると、内燃機関用開閉手段１２およびコンプレッサ用開閉手段１３のみが開放される。これにより、エヂェクタ４から吸入される空気の量が減少していても、エンジン２およびコンプレッサ３に対しては大気が直接吸入されるので、エンジン２およびコンプレッサ３での最低吸気量が保障されて運転状態が正常に維持される。従って、エンジン２によって駆動されるコンプレッサ３はエヂェクタ４の真空吸引力を増大させるための高圧空気の供給を可能にする。
【００２７】
一方、エヂェクタ４で発生する吸込み圧力が上限値と下限値との間にある時には、第１の開閉制御手段８および内燃機関用開閉手段１２のみが開放される。これにより、エヂェクタ４に吸入された空気の一部がコンプレッサ３によってのみ吸入され、エンジン２に対しては主連通路５に吸入された空気とは関係なく大気が吸入される。従って、吸込み圧力が大きくなる事で主連通路５に吸入される空気量が減少し、エンジン２に対しての最低吸気量が維持できなくなっても、エンジン２における動作は維持されるので、コンプレッサ３による圧縮動作が維持されてエヂェクタ４による真空吸引力の増大を図る事ができる。
【００２８】
以上のような実施例によれば、エヂェクタ４本来の吸込み圧力に加えてエンジン２およびコンプレッサ３の吸入を用いてエヂェクタ４の真空吸引力の増大を図る事ができるので、仮に、吸込み圧力の増大による不測の事態が発生した場合には、第１、第２の開閉制御手段８、９のみを開放すれば、通常のエヂェクタ４による吸引動作に切り換えて吸込み圧力を所望の圧力に変更する事ができる。
【００２９】
また、本実施例によれば、真空吸引力を発生させるエヂェクタ４を用い、このエヂェクタ４での真空吸引力に加えてエンジン２およびコンプレッサ３での吸気を用いる事で真空吸引力の増大が図れるので、コンプレッサ３のみで吸引力を得る場合に比べてコンプレッサ３の小型化が可能になる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、２および６記載の発明によれば、エヂェクタにより発生する真空吸引力によって得られる吸込み圧力に応じて内燃機関およびコンプレッサへの吸気経路が切り換えられるので、内燃機関およびコンプレッサでの最小吸気量が確保され、吸気不足による運転状態の悪化を防止して吸込み圧力の増大を図る事が可能になる。
【００３１】
請求項３記載の発明によれば、内燃機関およびコンプレッサへの吸気量がそれら各装置の運転状態を悪化させない量を確保されている場合に通常の内燃機関およびコンプレッサの吸気を用いてエヂェクタの真空吸引力を増大させることが可能になる。
【００３２】
請求項４および５記載の発明によれば、エヂェクタの真空吸引力によって内燃機関およびコンプレッサへの吸気量が適性化されていない場合に、エヂェクタの吸引部との連通が遮断されて内燃機関およびコンプレッサに対して大気から直接吸気が行われることで内燃機関およびコンプレッサの運転状態が適性化できるので、内燃機関により駆動されるコンプレッサの吸気をエヂェクタの真空吸引力の増大に用いることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例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る。
【図２】図１に示したポンプ装置に用いられる吸気系統を説明するための回路図である。
【図３】図１に示したポンプ装置における吸込み圧力と吸気量との関係を説明するための線図である。
【符号の説明】
１  ポンプ装置
１Ａ  防音ハウジング
２  内燃機関としてのエンジン
３  コンプレッサ
４  エヂェクタ
５  主連通路
８  第１の開閉制御手段
９  第２の開閉制御手段
１０  内燃機関要副連通路
１１  コンプレッサ用副連通路
１２  内燃機関用開閉手段
１３  コンプレッサ用開閉手段
【図１】
0003752325.tif 000002
【図２】
0003752325.tif 000003
【図３】
0003752325.tif 000004