特開 2022-130877 移動式給排水システム、および、これを用いた給排水方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022130877

(43)【公開日】2022-09-07

(54)【発明の名称】移動式給排水システム、および、これを用いた給排水方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 23/00 20060101AFI20220831BHJP

   B60P 3/00 20060101ALI20220831BHJP

   F04B 53/00 20060101ALI20220831BHJP

   F02D 29/02 20060101ALI20220831BHJP

   A01G 25/09 20060101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

F04B23/00 A

B60P3/00 R

F04B53/00 J

F02D29/02 F

A01G25/09 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021029517

(22)【出願日】2021-02-26

(71)【出願人】

【識別番号】000117135

【氏名又は名称】芦森工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000222901

【氏名又は名称】東洋電産株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】谷口 泉

(72)【発明者】

【氏名】広川 登朗

(72)【発明者】

【氏名】石並 慧

(72)【発明者】

【氏名】永田 祐也

【テーマコード（参考）】

3G093

3H071

【Ｆターム（参考）】

3G093AA01

3G093BA00

3G093DA06

3G093EB09

3H071AA01

3H071BB04

3H071CC33

3H071DD84

(57)【要約】

【課題】所望の性能の水中ポンプを好適に駆動させることが可能な移動式給排水システム、および、これを用いた給排水方法を提供する。
【解決手段】車両２と、積み降ろし可能に車両２に積載された水中ポンプ３と、車両２に搭載され、車両２のエンジンの回転により駆動される発電機１０と、車両２に積載された発動発電機１１と、車両２に搭載され、水中ポンプ３に電力を供給する電気機器と、を有する。水中ポンプ３を駆動させるのに必要な電力は、発電機１０の最大発電量、および、発動発電機１１の最大発電量の各々よりも大きい。電気機器は、発電機１０が発電した電力と、発動発電機１１が発電した電力とを合わせた電力を水中ポンプ３に供給する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両と、
積み降ろし可能に前記車両に積載された水中ポンプと、
前記車両に搭載され、前記車両のエンジンの回転により駆動される発電機と、
前記車両に積載された発動発電機と、
前記車両に搭載され、前記水中ポンプに電力を供給する供給手段と、
を有し、
前記水中ポンプを駆動させるのに必要な電力は、前記発電機の最大発電量、および、前記発動発電機の最大発電量の各々よりも大きく、
前記供給手段は、前記発電機が発電した電力と、前記発動発電機が発電した電力とを合わせた電力を前記水中ポンプに供給することを特徴とする移動式給排水システム。

【請求項2】

前記車両は、車両総重量が３．５トン未満で、最大積載量が２．０トン未満であることを特徴とする請求項１に記載の移動式給排水システム。

【請求項3】

前記発電機は、前記車両に標準で搭載されるオルタネータの代わりに前記車両に搭載されており、
前記発電機の最大発電量は、前記オルタネータの最大発電量よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の移動式給排水システム。

【請求項4】

前記発電機の発電量が所定範囲となるように、前記エンジンの回転数を制御する回転数制御装置を有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の移動式給排水システム。

【請求項5】

前記回転数制御装置は、前記発電機の発電コイル主軸の回転数を測定して前記車両のアクセルペダルの踏み込み量を任意にコントロールするペダル踏み込み装置を含み、
前記ペダル踏み込み装置は、前記アクセルペダルの近傍において前記車両に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の移動式給排水システム。

【請求項6】

前記車両は、スライド式の側部ドアを有していることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の移動式給排水システム。

【請求項7】

請求項６に記載の移動式給排水システムを用いた給排水方法であって、
前記水中ポンプによる作業中は、前記側部ドアを開放状態にしておくことを特徴とする、移動式給排水システムを用いた給排水方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動式給排水システム、および、これを用いた給排水方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、２トントラックのような平床貨物運搬車に、発動発電機を搭載するとともに、水中ポンプなどの給排水機材を積載した、移動式給排水設備が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１８８５６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、汎用性向上の観点から、普通免許で公道を運転可能な普通車に、水中ポンプなどの給排水機材および発動発電機を積載できることが望まれている。しかしながら、普通車では車載スペースが狭いために、普通車に積載可能な発動発電機では、所望の性能の水中ポンプを駆動させるのに必要な発電量を得ることができないという問題がある。また、発動発電機の積載重量が大きくなると、他の搭載物が制限される結果、要求仕様を満たす給排水システムを構築することができないという問題がある。

【0005】

本発明の目的は、所望の性能の水中ポンプを好適に駆動させることが可能な移動式給排水システム、および、これを用いた給排水方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、車両と、積み降ろし可能に前記車両に積載された水中ポンプと、前記車両に搭載され、前記車両のエンジンの回転により駆動される発電機と、積み降ろし可能に前記車両に積載された発動発電機と、前記車両に搭載され、前記水中ポンプに電力を供給する供給手段と、を有し、前記水中ポンプを駆動させるのに必要な電力は、前記発電機の最大発電量、および、前記発動発電機の最大発電量の各々よりも大きく、前記供給手段は、前記発電機が発電した電力と、前記発動発電機が発電した電力とを合わせた電力を前記水中ポンプに供給することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、発電機が発電した電力と、発動発電機が発電した電力とを合わせた電力が水中ポンプに供給される。水中ポンプを駆動させるのに必要な電力は、発電機の最大発電量、および、発動発電機の最大発電量の各々よりも大きいので、発電機や発動発電機の発電量だけでは、水中ポンプを駆動させるのに必要な電力を得ることができない。そこで、発電機が発電した電力と、発動発電機が発電した電力とを合わせることで、水中ポンプを駆動させるのに必要な電力を得ることができる。これにより、所望の性能の水中ポンプを好適に駆動させることができる。また、車両のエンジンの回転により駆動される発電機を採用することで、車載スペースを確保することができる。また、水中ポンプの駆動に必要な発電量から発電機で得られる発電量を減算した発電量を発電可能な発動発電機を採用することが可能となり、積載重量も小さくすることができる。これらの結果、普通車でも所望の性能の水中ポンプを駆動させることが可能な移動式給排水システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】移動式給排水システムの上面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図１のＢ－Ｂ断面図である。

【図4】移動式給排水システムの電気的構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0010】

（移動式給排水システムの構成）
本発明の実施形態による移動式給排水システムは、増水した河川からの緊急排水作業や、土木工事現場における湧水の排水作業、農業地における灌漑用給水作業などに用いられるものである。移動式給排水システム１の上面図である図１、図１のＡ－Ａ断面図である図２、および、図１のＢ－Ｂ断面図である図３に示すように、移動式給排水システム１は、車両２と、水中ポンプ３と、消防ポンプ４と、ホース５と、吸管６と、自立水槽７と、投光器８と、スロープ９と、発電機１０と、発動発電機１１と、電気機器１２と、制御機器１３と、を有している。

【0011】

車両２は、いわゆる普通車である。具体的には、車両２は、車両総重量が３．５トン未満で、最大積載量が２．０トン未満のバンタイプの普通車である。そのため、車両総重量が３．５トン未満で、最大積載量が２．０トン未満の自動車を運転可能な免許（例えば普通免許など）を有する運転者が、公道で、この車両２を運転することが可能である。

【0012】

車両２は、スライド式の側部ドア２ａを有している。車両２の車内には、運転席３１と、助手席３２と、後部座席３３とが設けられている。車両２の車内における後部座席３３よりも後方は、車載スペース３４となっている。

【0013】

車載スペース３４の床面には、鋼板（例えば縞鋼板）が敷かれている。車載スペース３４の床面には、車両２の前後方向に沿って、２本のレール１５が取り付けられている。このレール１５は、例えばエアラインレール（登録商標）である。

【0014】

２本のレール１５の間は、水中ポンプ３などの載置スペース３５となっている。つまり、載置スペース３５は、車載スペース３４の一部である。載置スペース３５の両側には、棚１６がそれぞれ配置されている。

【0015】

水中ポンプ３、消防ポンプ４、吸管６、および、発動発電機１１は、積み降ろし可能に載置スペース３５（車両２）に積載されている。なお、水中ポンプ３、消防ポンプ４、吸管６、および、発動発電機１１の配置形態は、図示のものに限定されない。水中ポンプ３、消防ポンプ４、および、発動発電機１１は、車両２の移動中に移動しないように、固定ベルト（図示せず）によりレール１５に固定される。

【0016】

水中ポンプ３は、車輪付きのフレームにポンプ本体が取り付けられて構成されている。ポンプ本体は、例えば、重量が５０ｋｇで、吐出量が毎分２．５ｍ³である。水中ポンプ３の駆動により、吸水作業や排水作業が行われる。水中ポンプ３の使用時に、水中ポンプ３を駆動させるために必要な電力は、発電機１０および発動発電機１１から供給される。詳しくは後述する。

【0017】

消防ポンプ４は、キャスター付きである。消防ポンプ４は、消火活動などで放水を行う際に使用される。消防ポンプ４は、自身に積み込まれた燃料で発電して駆動する。つまり、消防ポンプ４の使用時に、消防ポンプ４を駆動させるために必要な電力は、消防ポンプ４で賄われる。このように、消防ポンプ４は、独立して駆動する。

【0018】

ホース５は、複数の分割ホース５ａに分割されて、車両２の左側（図１の下側）の棚１６に収納されている。ホース５は、水中ポンプ３用のホース５ｂと、消防ポンプ４用のホース５ｃとを含む。水中ポンプ３用のホース５ｂは、水中ポンプ３に接続されて、水中ポンプ３が汲んだ水の搬送に使用される。消防ポンプ４用のホース５ｃは、消防ポンプ４に接続されて、消防ポンプ４からの放水に使用される。

【0019】

水中ポンプ３用のホース５ｂは、例えば、直径が２００ｍｍである。水中ポンプ３用のホース５ｂは、例えば、それぞれが２０ｍの２本の分割ホース５ａと、１０ｍの１本の分割ホース５ａとに分割されている。消防ポンプ４用のホース５ｃは、例えば、直径が６５ｍｍである。消防ポンプ４用のホース５ｃは、例えば、それぞれが２０ｍの５本の分割ホース５ａに分割されている。

【0020】

吸管６は、消防ポンプ４の使用時に、消防ポンプ４に接続されて使用される。消防ポンプ４の駆動により、吸管６から水が吸い込まれる。

【0021】

自立水槽７は、ビニール製の折り畳み式の水槽である。自立水槽７は、後部座席３３の側方に収納されている。自立水槽７の容量は、例えば３トンである。例えば、消火活動を行う際には、水中ポンプ３で川などから汲み上げた水を自立水槽７内に貯留し、自立水槽７内の水を吸管６で吸い上げて消防ポンプ４で放水する。

【0022】

投光器８は、照明である。投光器８は、車両２の右側（図１の上側）の棚１６に収納されている。投光器８は、例えば夜間に使用される。投光器８の使用時に、投光器８に必要な電力は、発動発電機１１から供給される。つまり、発動発電機１１が発電した電力から、水中ポンプ３の駆動に使用される電力を除いた余剰電力で、投光器８が点灯される。

【0023】

スロープ９は、水中ポンプ３、消防ポンプ４、および、発動発電機１１を車両２から降ろしたり、車両２に積み込んだりする際に使用される。スロープ９は、折り畳み式であり、車載スペース３４の上部に収納される。スロープ９の使用時には、スロープ９は広げられ、載置スペース３５の床面と地面との間に架け渡される。

【0024】

発電機１０は、車両２に搭載されている。具体的には、発電機１０は、車両２のエンジンルームに配置されている。発電機１０は、車両２のエンジンの回転により駆動される。

【0025】

発電機１０は、車両２に標準で搭載されるオルタネータの代わりに車両２に搭載されている。発電機１０の発電量は、エンジンの回転数により変動する。発電機１０の最大発電量は、オルタネータの最大発電量よりも大きい。発電機１０の最大発電量は、例えば、８ｋＶＡである。なお、エンジンルーム内のスペースに余裕がある場合には、発電機１０とオルタネータとを併用してもよい。

【0026】

発動発電機１１は、キャスター付きである。発動発電機１１は、発動機付きの発電機であり、自身に積み込まれた燃料で発電する。発動発電機１１の発電量は、例えば、５．５ｋＶＡである。

【0027】

電気機器（供給手段）１２は、車両２の右側の棚１６に収納されている。電気機器１２は、水中ポンプ３に電力を供給する。電気機器１２には、発電機１０の発電量が表示される。

【0028】

水中ポンプ３による作業中は、側部ドア２ａは開放状態にされる。このようにしても、他の通行車両の邪魔にならない。

【0029】

ここで、水中ポンプ３を駆動させるのに必要な電力は、発電機１０の最大発電量、および、発動発電機１１の最大発電量の各々よりも大きい。よって、発電機１０や発動発電機１１の発電量だけでは、水中ポンプ３を駆動させるのに必要な電力を得ることができない。

【0030】

そこで、電気機器１２は、発電機１０が発電した電力と、発動発電機１１が発電した電力とを合わせた電力を水中ポンプ３に供給する。発電機１０が発電した電力と、発動発電機１１が発電した電力とを合わせることで、水中ポンプ３を駆動させるのに必要な電力を得ることができる。これにより、所望の性能の水中ポンプ３を好適に駆動させることができる。この移動式給排水システム１は、揚程にもよるが、例えば約４０００リットル／分の排水が可能な排水能力を有している。

【0031】

また、普通免許を有する運転者が、公道で車両２を運転することができる。よって、移動式給排水システム１の汎用性を高めることができる。

【0032】

また、発電機１０の最大発電量は、オルタネータの最大発電量よりも大きい。よって、オルタネータを用いる場合に比べて、発動発電機１１が発電する必要がある発電量を抑えることができるので、よりコンパクトで軽量な発動発電機１１を用いることができる。

【0033】

また、水中ポンプ３を駆動して給排水作業を行っている際に、側部ドア２ａを開けたままにすることで、車両２内の電気機器１２に表示された発電機１０の発電量や、車両２のインストルメントパネルに取り付けられているタコメーターに表示されたエンジンの回転数を、側部ドア２ａから随時確認することができる。

【0034】

制御機器１３は、車載スペース３４の床面にフック１７で固定されている。制御機器１３は、水中ポンプ３を制御する。

【0035】

（移動式給排水システムの電気的構成）
移動式給排水システム１の電気的構成を図４に示す。移動式給排水システム１は、車両２のエンジン２１を有している。発電機１０は、エンジン２１の回転により駆動される。電気機器１２は、第１コンバータ２２と、第２コンバータ２３と、インバータ２４と、を有している。

【0036】

第１コンバータ２２は、ＡＣ－ＤＣコンバータであり、発電機１０からの三相交流を直流に変換する。なお、発電機１０と第１コンバータ２２との間に、三相交流の電圧を安定化させる交流安定化電源装置（ＡＣスタビライザ等）を有していてもよい。

【0037】

第２コンバータ２３は、ＡＣ－ＤＣコンバータであり、発動発電機１１からの単相交流を直流に変換する。

【0038】

第１コンバータ２２から出力された直流と、第２コンバータ２３から出力された直流とは、合流点Ａにおいて合流される。インバータ２４は、ＤＣ－ＡＣインバータであり、合流点Ａにおいて合流された直流を三相交流に変換する。インバータ２４から出力された三相交流は、水中ポンプ３に供給される。つまり、発電機１０が発電した電力と、発動発電機１１が発電した電力とを合わせた電力が水中ポンプ３に供給される。なお、インバータ２４と水中ポンプ３との間に、高周波ノイズを除去する三相ノイズフィルタを有していてもよい。

【0039】

また、移動式給排水システム１は、回転数制御装置２５を有している。回転数制御装置２５は、アイドルアップ２６と、コントローラ２７と、を有している。アイドルアップ２６は、アイドリングの際に、エンジン２１の回転数を細かく制御する装置である。コントローラ２７は、発電機１０の発電量が所定範囲となるように、アイドルアップ２６を制御することで、エンジン２１の回転数を制御する。

【0040】

以下、アイドルアップ２６について具体的に説明する。アイドルアップ（ペダル踏み込み装置）２６は、例えば車両２のアクセルペダルの近傍において、車両２に着脱可能に取り付けられるアクセルペダルアクチュエータである。アイドルアップ２６は、アクセルペダルの踏み込み量を任意にコントロールする。

【0041】

アイドルアップ２６は、ペダル制御部材と、固定部材と、を有している。ペダル制御部材は、箱状の躯体と、踏み込み量調整部材と、回転駆動手段と、を有している。踏み込み量調整部材は、躯体内に収められて、アクセルペダルの踏み込み量を調整する。回転駆動手段は、踏み込み量調整部材を駆動させる。

【0042】

踏み込み量調整部材は、円盤状の薄いローラーと、回転軸と、を有している。回転軸は、ローラーの中心から側方に少し偏心した位置において突出するように設けられている。回転駆動手段は、例えばモーターである。回転駆動手段の出力軸には、踏み込み量調整部材の回転軸が固定されており、回転駆動手段が駆動すると回転軸が周方向に回転し、ローラーが回転するようになっている。回転駆動手段は、ケーブルでコントローラ２７に接続されており、その駆動状態はコントローラ２７で制御される。

【0043】

固定部材は、プレートと、ロッドと、を有している。ロッドは、プレートから延びて、ペダル制御部材の躯体の側面に回転自在に取り付けられている。ペダル制御部材の躯体は、ロッドの長手方向にスライドできるようになっており、プレートからの距離を調整することが可能になっている。

【0044】

車両２へのアイドルアップ２６の取り付けは、プレートをボルト等で車両２の床面に固定し、躯体の位置をロッド上でスライド調整するとともに、躯体をロッドに対して回転させ、アクセルペダルとローラーとがわずかに接触するように調整して行う。

【0045】

コントローラ２７は、水中ポンプ３を駆動している間、発電機１０の発電量を絶えず測定するようになっている。発電機１０の発電量が所定範囲よりも低下したことをコントローラ２７が検知すると、回転駆動手段に信号を送り、回転駆動手段を所定量だけ回転駆動させる。コントローラ２７は、発電機１０が発電している間、発電機１０の発電コイルのローター軸（主軸）の回転数を測定している。ローター軸の回転数が低下し、それをコントローラ２７が検知すると、回転駆動手段に信号を送り、回転駆動手段を所定量だけ回転駆動させて、ローター軸の回転数が元の回転数になるように制御する。回転駆動手段は、回転軸を介してローラーを回転させる。ローラーの回転によって、アクセルペダルが所定量踏み込まれてエンジン２１の回転数が上がり、発電機１０の発電量は所定範囲に保たれる。なお、回転駆動手段の駆動量を少し大きくするだけでローラーは偏心回転し、アクセルペダルが大きく踏み込まれる。

【0046】

アイドルアップ２６が車両２に対して着脱可能であるので、アイドルアップ２６が故障しても車両２の走行に支障が生じない。また、アイドルアップ２６を作動している間は、アクセルペダルを足で操作することができないので、給排水作業中に誤って車両２を走らせることがない。

【0047】

上述したように、発電機１０の発電量は、エンジン２１の回転数によって変動する。発電機１０の発電量は、エンジン２１の回転数が所定値以上になると、所定範囲で安定する。そこで、水中ポンプ３を駆動する際には、回転数制御装置２５でエンジン２１の回転数を制御して、発電機１０の発電量を所定範囲に維持することで、水中ポンプ３を安定して駆動させることができる。

【0048】

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る移動式給排水システム１によれば、発電機１０が発電した電力と、発動発電機１１が発電した電力とを合わせた電力が水中ポンプ３に供給される。水中ポンプ３を駆動させるのに必要な電力は、発電機１０の最大発電量、および、発動発電機１１の最大発電量の各々よりも大きいので、発電機１０や発動発電機１１の発電量だけでは、水中ポンプ３を駆動させるのに必要な電力を得ることができない。そこで、発電機１０が発電した電力と、発動発電機１１が発電した電力とを合わせることで、水中ポンプ３を駆動させるのに必要な電力を得ることができる。これにより、所望の性能の水中ポンプ３を好適に駆動させることができる。

【0049】

また、車両２は、車両総重量が３．５トン未満で、最大積載量が２．０トン未満である。そのため、車両総重量が３．５トン未満で、最大積載量が２．０トン未満の自動車を運転可能な免許（例えば普通免許など）を有する運転者が、公道で車両２を運転することができる。よって、移動式給排水システム１の汎用性を高めることができる。

【0050】

また、発電機１０は、車両２に標準で搭載されるオルタネータの代わりに車両２に搭載されており、発電機１０の最大発電量は、オルタネータの最大発電量よりも大きい。これにより、オルタネータを用いる場合に比べて、発動発電機１１が発電する必要がある発電量を抑えることができるので、よりコンパクトで軽量な発動発電機１１を用いることができる。

【0051】

また、発電機１０の発電量が所定範囲となるように、エンジン２１の回転数が制御される。発電機１０の発電量は、エンジン２１の回転数によって変動する。エンジン２１の回転数を制御して、発電機１０の発電量を所定範囲に維持することで、水中ポンプ３を安定して駆動させることができる。

【0052】

また、アイドルアップ２６が車両２に対して着脱可能であるので、アイドルアップ２６が故障しても車両２の走行に支障が生じない。また、アイドルアップ２６を作動している間は、アクセルペダルを足で操作することができないので、給排水作業中に誤って車両２を走らせることがない。

【0053】

また、水中ポンプ３による作業中は、側部ドア２ａが開放状態にされる。このようにしても、他の通行車両の邪魔にならない。そして、開放状態の側部ドア２ａから、車両２内の電気機器１２に表示された発電機１０の発電量や、車両２のインストルメントパネルに取り付けられているタコメーターに表示されたエンジンの回転数を、随時確認することができる。

【0054】

以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0055】

１ 移動式給排水システム
２ 車両
３ 水中ポンプ
４ 消防ポンプ
５ ホース
６ 吸管
７ 自立水槽
８ 投光器
９ スロープ
１０ 発電機
１１ 発動発電機
１２ 電気機器（供給手段）
１３ 制御機器
１５ レール
１６ 棚
１７ フック
２１ エンジン
２２ 第１コンバータ
２３ 第２コンバータ
２４ インバータ
２５ 回転数制御装置
２６ アイドルアップ（ペダル踏み込み装置）
２７ コントローラ
３１ 運転席
３２ 助手席
３３ 後部座席
３４ 車載スペース
３５ 載置スペース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】