JP4978981B2 - 吸引作業車の水・空気分離装置及びこの装置を搭載した吸引作業車 - Google Patents

Description

本発明は、吸引作業車において真空ポンプの排気中の水分を除去するために設けられる水・空気分離装置に関し、より詳しくは、排気口からの水飛散を効果的に防止し得る構造を備えた水・空気分離装置に関する。

真空ポンプを備えた吸引作業車において、該真空ポンプからの排気中に含まれる水分を除去するために、水・空気分離装置（水取り装置）を設けた吸引作業車は公知である（例えば、特許文献１参照）。
このような水・空気分離装置としては、例えば図４に示す構造のものが存在している。

図４に示す水・空気分離装置は、水タンク（Ｔ）と、その上部に取り付けられた円筒状部（Ｃ）とから構成されており、水タンク（Ｔ）は、内部に導入された空気中に含まれる粉塵を捕集するためのキャッチャと、真空ポンプ内へと供給される水を貯留する水タンクを兼ねたものである。

図４に示す構成の水・空気分離装置において、空気の流れは、矢印で示す如く、吸引口（Ｉ）から取り入れられて下降し、水タンク（Ｔ）内に流入した後、円筒状部（Ｃ）内を上昇し、円筒状部上端の排気口（Ｏ）から排出される。
そして、この過程において、空気中に含まれる粉塵は水タンク内に捕集され、水分は空気と分離されて水タンクへと落下する。

このような装置では、水タンク（Ｔ）内の水面レベル（Ｌ）を低くし且つ排気口（Ｏ）を高い位置に設け、水面と排気口との距離を大きくとることによって、排気口（Ｏ）から水滴が飛散するのを防いでいるが、実際には水滴の飛散を完全に防止することはできていないのが実情であった。
また、充分な水取り効果を得るためには水タンクの容量を大きくする必要があり、水面と排気口との距離も大きくとらなければならないため、装置全体が大型化・重量化してしまうという問題があった。

特許第２６８６０４０号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、排気口からの水飛散を防止することができるとともに、装置を小型化・軽量化することが可能な、吸引作業車における水・空気分離装置及びこの装置を搭載した吸引作業車を提供せんとするものである。

請求項１に係る発明は、吸引作業車において真空ポンプの排気中に含まれる水分を除去するための水・空気分離装置であって、水を貯留する水タンクと、該水タンクの上部に立設された円筒状部とからなり、前記水タンクは、該タンク内に導入された空気中の粉塵を捕集するための湿式集塵槽と、前記真空ポンプ内に供給される水を貯留する水タンクを兼ねており、前記円筒状部は、吸気口を備えた外筒部及び該外筒部の内部上方に同心状に配置された内筒部とから構成されて、前記吸気口から取り入れられた空気を螺旋状に旋回させるサイクロン部と、該サイクロン部の上部に一体に設けられて前記内筒部の上端開口部と連通する筒状のチャンバとからなり、該チャンバは、前記内筒部よりも大径とされ、且つ外部に向けて開口する穴が形成されていることによりその内部は内筒部よりも低圧の略大気圧とされてなるとともに、該内筒部から導入された気体中の水分を前記水タンクへと導くための導水路と、水分が除去された後の気体を取り出すための外部に向けて開放された筒状の排気口とを備えており、前記排気口と前記内筒部の上端開口部とは、周壁に開口を有する筒体により接続されており、前記内筒部と前記チャンバの内空間とは前記筒体の開口を介して連通しており、吸引作業車上においてレシーバタンクと真空ポンプとの間に設けられる集塵装置と一体化されており、前記集塵装置は、水タンクと、該水タンクの上部に立設された円筒状のサイクロンとから構成されており、１つの水タンクを内部で２つの区画に仕切り、仕切られた一方側の区画を前記水・空気分離装置が備える水タンクとして、他方側の区画を前記集塵装置の水タンクとして利用することを特徴とする水・空気分離装置。

請求項２に係る発明は、前記円筒状部が複数設けられ、これら複数の円筒状部の外筒部同士が連通連結されてなることを特徴とする請求項１記載の水・空気分離装置に関する。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の水・空気分離装置を搭載してなることを特徴とする吸引作業車に関する。

請求項１に係る発明によれば、真空ポンプの排気中の気体は、サイクロン部の吸気口から取り入れられて螺旋状に旋回することで、遠心力によって気体中の水分が分離され、水タンク内に捕集される。さらに、サイクロン部にて水分が分離された後の気体は、内筒部を通って上昇し、チャンバ内へと放出されることで急激に膨張するため、サイクロン部で除去しきれなかった水分が気体中から除去され、除去された水分は導水路を通して水タンクへと回収される。
上記作用によって、真空ポンプの排気中に含まれる水分の殆どを確実に除去することができ、水タンクの水面と排気口との距離を大きくとったり、水タンクの容量を大きくしたりせずとも、水・空気分離装置の排気口からの水飛散を防止することができる。また、装置全体を小型化・軽量化することができ、吸引作業車に搭載される水・空気分離装置として非常に好適なものとなる。
レシーバタンクと真空ポンプとの間に設けられる集塵装置と一体化されているため、吸引作業車に搭載される装置全体を小型化することができる。

請求項２に係る発明によれば、サイクロン部における遠心力とチャンバにおける気体膨脹による水・空気分離作用が複数の円筒状部において夫々生じるため、コンパクトな装置構成によって、気体中に含まれる水分の除去をより効率良く行うことが可能となる。
請求項３に係る発明によれば、水・空気分離装置を、排気口からの水飛散を防止しつつ小型化・軽量化することができるので、被回収物を収容するためのレシーバタンクの容量を大きくとることができ、回収能力が大きい吸引作業車が得られる。

以下、本発明に係る吸引作業車における水・空気分離装置及びこの装置を搭載した吸引作業車の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る水・空気分離装置（１）の実施形態の一例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図である。

本発明に係る水・空気分離装置（１）は、吸引作業車において真空ポンプの排気中に含まれる水分を除去するための水・空気分離装置であって、所要量の水を内部に貯留する水タンク（２）と、該水タンクの上部に一体に立設された円筒状部（３）とを主要構成とするものである。
尚、円筒状部（３）は、図示例では１つの水タンク（２）に対して２つ設けられているが、１つでもよいし、３つ以上設けることもできる。

水タンク（２）は、該タンク内に導入された空気中の粉塵を捕集するための湿式集塵槽としての役割と、冷却水や封入水として真空ポンプの内部へと供給される水を貯留するための水タンクとしての役割を兼ねているものである。

図２は円筒状部（３）の拡大図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は一部側面図である。
円筒状部（３）は、取り入れられた空気を螺旋状に旋回させて遠心力を発生させるサイクロン部（４）と、該サイクロン部の上部に一体に設けられた円筒状のチャンバ（５）とから構成されている。
サイクロン部（４）は、下端部が水タンク（２）内に向けて開放された円筒状の外筒部（４１）と、該外筒部の内部上方位置に同心状に配置された同じく円筒状の内筒部（４２）とから構成されている。

外筒部（４１）には、真空ポンプからの排気を取り入れるための吸気口（６）が設けられており、この吸気口（６）は外筒部（４１）の外周円接線方向に向いて開口している。
図１示の例のように、複数の円筒状部（３）を設ける場合には、吸気口（６）同士を連通連結する連結管（１３）を設け、この連結管に設けた穴（１４）から真空ポンプの排気を取り入れるように構成される。

内筒部（４２）の直下方には、内筒部（４２）よりも大径の円板（１０）が取り付けられている。この円板（１０）は垂直下方に延びる２本の棒（１１）を介して内筒部（４２）の直下方に取り付けられており、これによって円板（１０）と内筒部（４２）の下端開口部との間に隙間が形成されている。

チャンバ（５）は、内筒部（４２）よりも大径・大容量の筒状に形成されており、その上面には内筒部（４２）と連結されるとともに外部に向けて開放された排気口（７）が設けられている。
排気口（７）と内筒部（４２）の上端開口部とは、周壁に多数の開口を有する筒体（８）によって接続されており、内筒部（４２）とチャンバ（５）の内空間とは筒体（８）の開口を介して連通している。筒体（８）は、例えばアルミ繊維製の筒からなる。
また、チャンバ（５）には外部に向けて開口する穴（５１）が形成されており、これによって、チャンバ内部は内筒部の内部よりも低圧の略大気圧となっている。

チャンバ（５）の底部（サイクロン部の外筒部との境界部）には、チャンバ内に溜まった水分を取り出すための導水口が形成され、該導水口には水分を水タンク（２）へと導く導水パイプ（９）が取り付けられている。

水タンク（２）の底部には貯蔵された水を外部に取り出すための水取出口（１２）が設けられており、この取出口（１２）から取り出された水は、真空ポンプへと送られて封入水や冷却水として利用される。
尚、図中の符号（１５）は、水タンク（２）内の水を外部に排出するためのドレンパイプである。

上記構成からなる水・空気分離装置（１）によれば、真空ポンプからの排気は、吸気口（６）からサイクロン部（４）内に流入して、その内部で螺旋状に旋回する。このときの遠心力によって、気体中の水分が分離して落下し、外筒部（４１）の底部に捕集される。
その後の気体は、円板（１０）と内筒部（４２）の下端開口部の間の隙間を通って内筒部（４２）内に取り入れられた後、内筒部（４２）を通って上昇する。

内筒部（４２）を通って上昇した気体は、筒体（８）を通って排気口（７）へと導かれる途中に、筒体（８）に形成された開口からチャンバ（５）内へと放出される。
チャンバ（５）内に放出された気体は、大気圧となって急激に膨張し、これによってサイクロン部で除去しきれなかった水分が気体中から除去され、除去された水分は導水パイプ（９）を通って水タンク（２）へと導かれる。

上記作用によって、真空ポンプの排気中に含まれる水分の殆どを確実に除去することができるようになり、水・空気分離装置の排気口からの水飛散を防止することができる。しかも、水タンクの水面と排気口との距離を大きくとったり、水タンクの容量を大きくしたりせずともよいため、装置全体を小型化・軽量化することができ、吸引作業車に搭載される水・空気分離装置として非常に好適なものとなる。

図１において、水・空気分離装置（１）は、吸引作業車上において、レシーバタンクと真空ポンプとの間に設置される集塵装置（２０）と一体化されている。
集塵装置（２０）は、水タンク（２１）と、該水タンクの上部に立設された円筒状のサイクロン部（２２）とから構成されている。

水タンク（２１）は、水・空気分離装置（１）が備える水タンク（２）と同径の円筒形状をなしており、その軸方向の一端側において水タンク（２）と連結一体化されている。
図示例では、１つの水タンクを内部で軸方向に２つの区画に仕切り、仕切られた一方側（図では右側）の区画を水タンク（２）として、他方側（図では左側）の区画を水タンク（２１）として利用している。

サイクロン部（２２）は、下端部が水タンク（２１）内に向けて開放された円筒状の外筒部（２３）と、該外筒部の内部上方位置に同心状に配置された同じく円筒状の内筒部（２４）とから構成されている。

外筒部（２３）には、吸引により回収される被回収物を内部に貯蔵するレシーバタンクを通って流れてきた気体を取り入れるための吸気口（２５）が設けられており、この吸気口（２５）は外筒部（２３）の外周円接線方向に向いて開口している。
また、外筒部（２３）の下端部は、水タンク（２１）に向けて開口する開放面とされている。

内筒部（２４）の上端部は、外筒部（２３）の上面を貫通して外方に露出されている。
また、内筒部（２４）の下端部には、その直下方に内筒部（２４）よりも大径の円板（２６）が取り付けられている。この円板（２６）は垂直下方に延びる２本の棒（２７）を介して内筒部（２４）の直下方に取り付けられており、これによって円板（２６）と内筒部（２４）の下端開口部との間に隙間が形成されている。

上記構成の集塵装置（２０）では、被回収物を内部に貯蔵するレシーバタンクを通って流れてきた気体は、吸気口（２５）からサイクロン部（２２）内に流入して、その内部で螺旋状に旋回する。このときの遠心力によって、気体中の粉塵が分離して落下し、水タンク（２１）に捕集される。
その後の気体は、円板（２６）と内筒部（２４）の下端開口部の間の隙間を通って内筒部（２４）内に取り入れられた後、内筒部（２４）を通って上昇し、上端部から取り出される。

上端部から取り出された気体は、真空ポンプの吸気口からポンプ内へと取り入れられた後、該ポンプの吐出口から排出され、その排気は水・空気分離装置（１）の吸気口（６）からサイクロン部（４）内に取り入れられ、上記した作用によって気体中の水分が除去されることとなる。

以上説明した本発明に係る水・空気分離装置（１）は、図３に示すように、吸引作業車に搭載される。
本発明に係る水・空気分離装置（１）が搭載される吸引作業車は、吸引された被回収物を収容するためのレシーバタンク（３０）と、該レシーバタンク内を負圧として吸引力を発生させるための真空ポンプ（４０）を搭載したものであって、その種類は特に限定されない。
吸引作業車の一例としては、汚泥吸引回収車、土砂吸引回収車、屎尿吸引回収車、ゴミ吸引回収車、廃液吸引回収車等を例示することができる。

本発明において、吸引作業車に搭載される真空ポンプの種類は、封入水や冷却水として内部に水を取り入れる構造を有するものであれば特に限定されず、水封式ポンプ（水環式ポンプ）、ルーツブロワ、スクリューポンプ、スパイラルポンプ等を例示することができる。

本発明は、汚泥吸引回収車や土砂吸引回収車等の吸引作業車において、真空ポンプの排気中の水分を除去するための水・空気分離装置として利用されるものであり、特に小型化・軽量化された構造でありながら排気口からの水飛散を防止し得る水・空気分離装置であるため、吸引作業車に搭載するための水・空気分離装置として利用価値が高いものである。

本発明に係る水・空気分離装置の実施形態の一例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は右側面図である。 円筒状部の拡大図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は一部側面図である。 本発明に係る水・空気分離装置を搭載した吸引作業車を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 従来の水・空気分離装置の実施形態の一例を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ 水・空気分離装置
２ 水タンク
３ 円筒状部
４ サイクロン部
４１ 外筒部
４２ 内筒部
５ チャンバ
７ 排気口
９ 導水パイプ（導水路）
２０ 集塵装置
３０ レシーバタンク
４０ 真空ポンプ

Claims (3)

1. 吸引作業車において真空ポンプの排気中に含まれる水分を除去するための水・空気分離装置であって、
   水を貯留する水タンクと、該水タンクの上部に立設された円筒状部とからなり、
   前記水タンクは、該タンク内に導入された空気中の粉塵を捕集するための湿式集塵槽と、前記真空ポンプ内に供給される水を貯留する水タンクを兼ねており、
   前記円筒状部は、吸気口を備えた外筒部及び該外筒部の内部上方に同心状に配置された内筒部とから構成されて、前記吸気口から取り入れられた空気を螺旋状に旋回させるサイクロン部と、該サイクロン部の上部に一体に設けられて前記内筒部の上端開口部と連通する筒状のチャンバとからなり、
   該チャンバは、前記内筒部よりも大径とされ、且つ外部に向けて開口する穴が形成されていることによりその内部は内筒部よりも低圧の略大気圧とされてなるとともに、該内筒部から導入された気体中の水分を前記水タンクへと導くための導水路と、水分が除去された後の気体を取り出すための外部に向けて開放された筒状の排気口とを備えており、
   前記排気口と前記内筒部の上端開口部とは、周壁に開口を有する筒体により接続されており、前記内筒部と前記チャンバの内空間とは前記筒体の開口を介して連通しており、
   吸引作業車上においてレシーバタンクと真空ポンプとの間に設けられる集塵装置と一体化されており、
   前記集塵装置は、水タンクと、該水タンクの上部に立設された円筒状のサイクロンとから構成されており、
   １つの水タンクを内部で２つの区画に仕切り、仕切られた一方側の区画を前記水・空気分離装置が備える水タンクとして、他方側の区画を前記集塵装置の水タンクとして利用する
   ことを特徴とする水・空気分離装置。
2. 前記円筒状部が複数設けられ、これら複数の円筒状部の外筒部同士が連通連結されてなることを特徴とする請求項１記載の水・空気分離装置。
3. 請求項１又は２記載の水・空気分離装置を搭載してなることを特徴とする吸引作業車。

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