JP4157841B2 - 廃タイヤを利用したポンプ - Google Patents

Description

本発明は，圧力作用を利用して管を介して流体を輸送する機械であるポンプに関し，より詳細には，廃タイヤを利用してポンプを構成することにより，耐摩耗性や耐腐食性を向上させて，ポンプの製作や施工が容易にできるようにして，性能を向上させると共に，部品の簡単な交替などによりポンプの維持及び管理がより容易にできるようにした廃タイヤを利用したポンプに関するものである。

一般的に，ポンプは，圧力作用によって液体や気体等の流体を管を介して輸送したり，低圧の容器の中に入っている流体を管を介して高圧の容器の中へ圧送する機械であって，水だけではなくて石油や各種薬品，またはパルプ，ビスコース，スラッジなどの特殊な流体の輸送にも広範囲に使用されている。

ポンプの基本性能は，ポンプが液体を押し上げることができる高さを示す揚程と，単位時間当たり送出することができる液体のかさを示す流量とで表示する。従って，ポンプにはこの揚程・流量及び取り扱う液体の種類によって多様な形式がある。

構造によりポンプを分類すると，往復ポンプ，ロータリー回転ポンプ，遠心ポンプ，軸流ポンプ，摩擦ポンプ及びその他のポンプがある。また，用途によっても，給水ポンプ，深い井戸用のポンプなどに分類できる。また，容器の中にある空気やその他のガスを吸出して真空を作る機械を真空ポンプと言う。

すなわち，往復ポンプはシリンダ内をピストンまたはプランジャが往復運動をするポンプであって，送出バルブと吸入バルブが交代に開閉して液体を吸入，送出しながら揚水する。シリンダ１個とバルブ１組とからなるものを単動ポンプといい，家庭用井戸ポンプがその例である。このような形式のものでは送水の脈動が起こるので，送水量を平均化する為に複動ポンプ，差動ポンプまたはいくつかの単動ポンプを組み合わせて使用する。往復ポンプは高揚程で流量が小さい場合に適合であり，水圧機用，ボイラ用などに使われる。

また，ロータリーポンプは，ポンプのピストン作用をする部分が回転運動をする。すなわち，ロータがピストン作用をするものである。送出バルブ及び吸入バルブを有せずにロータが摺動する羽根を持つベーンポンプ，噛み合う２個のギアを持つギアポンプ，この他にねじポンプなどがある。往復ポンプに比べて送出量の変動が少ないが，用途が広くて水，ガソリン，潤滑油，塗料，アスファルトなどにも使用されて，自動制御用油圧ポンプとしても広く使用されている。

また，遠心ポンプは，回転するインペラ（ｉｍｐｅｌｌｅｒ：羽根車）の外側にスパイラル型の通路があるポンプであって，工業分野において最も多く使用されている。中心部に入った水が回転するインペラを通って圧力が高くなり外周に流出し，スパイラル型の通路を通ってポンプの出口に到達する。インペラから出た水が案内羽根の間を通ってケーシングに出るタービンポンプと案内羽根を持たないボリュートポンプの２種類があるが，前者は高揚程に適合する。

特に，揚程が高い時には第１段の案内羽根を出た水を第２段目の入り口に導く多段式を使う。遠心ポンプは，排水用，上下水道用，鉱山用，化学工業用など，各産業分野で最も多く使用されている。遠心ポンプの羽根を改良して摩耗や腐食に対して特に強くしたものは泥水，汚水，パルプ混液，小石，石炭などに適合する。

また，軸流ポンプは，低揚程で揚水量が多い場合に使用されて，プロペラ型のインペラが回転することによって水を軸方向に送るポンプである。揚水量が変化しても効率が低下しないように運転中にインペラの設置角度を変化させることができるようにしたものもある。

また，摩擦ポンプは，円板の外周に半径方向に溝を付けた回転体によってポンプが作用するようにしたものであって，流体が粘性によって固体に密着して動く性質を利用したものである。浅い井戸用のポンプがその例であって，小型の家庭用の井戸ポンプとして使用される。

上記以外に，ノズルから高圧の水や蒸気を噴出させて水を一緒に誘引するジェットポンプ，揚水管を液の中に入れて下端から圧縮空気を吹き入れて液体と空気との混合物を作って平均比重を小さくして水を揚水する気泡ポンプ等がある。

一方，上記のような従来のポンプの材質は，通常，鋳物で作った鋳鉄材質を使用することから耐摩耗性及び耐腐食性が弱い短所を持っていて，高圧用に使う場合には重くて費用が高くかかると共に施工もまた容易ではないという短所がある。また，摩耗した部品の交換が容易でないため，ポンプの維持及び補修にかかる費用が高く，部品を交換している間の作業効率が低い。

また，管路内の水の運動状態を急激に変化させることにより，圧力波現象である水撃作用（ウォーターハンマとも称される）が発生する。具体的には，液体が一杯になって流れる管路の下流部分にあるバルブを急激に閉じると，管内を流れていた液体の流れが急に減速し，液体が持っている運動エネルギが圧力エネルギに変換されて管内部を弾性波が往復することになり，水撃作用が引き起こされる。

また，閉じられていたバルブを急に開く時にも同じ現象が起こる。液体が完全に非圧縮性で管壁が剛体であれば瞬間的にバルブを閉じた時の圧力は無限大になる。しかし，実際には，液体に僅かな圧縮性があって管壁にも弾性があるのでバルブを閉じると管の壁は僅少ながら膨脹し液体も圧縮されて圧力が上昇するが，その圧力上昇には限界がある。

例えば，電気の需要が突然減ったり，事故で突然停電したりすると，発電所のタービンの入り口にあるバルブが閉じられて鉄管内に水撃作用が発生するので，管路が破壊されて発電所などに危険な事態を招来する可能性がある。そのため，正確な計算によってバルブの閉鎖速度を制御したり安全バルブなどを設置したりして水撃現象の発生を前もって防止しなければならないという不具合があった。

従って，本発明の目的は，上記のような問題点を解決する為に，ポンプの製作及び設置が容易で，耐久性を有し，維持や補修が容易であると共に，別途の装置を使用することなく水撃現象の発生を防止し，さらに寒さによるポンプの破裂を防止できるように性能を向上させた廃タイヤを利用したポンプを提供することである。

上記目的を達成するために，本発明によれば，インペラが設置されているハウジングと，吸入部及び排出部が設置されるケーシング本体とからなるポンプであって，ケーシング本体は，元の形が保たれた廃タイヤによって構成され，廃タイヤの一方に位置する第１の穴には，ケーシング本体の吸入口として機能する吸入部が設置され，廃タイヤの第１の穴と反対側に位置する第２の穴には，インペラがケーシング本体の内部に配置されるようにハウジングが設置され，廃タイヤの所定部分には，ケーシング本体の排出口として機能する排出部が廃タイヤの上記所定部分を貫通して設置されていることを特徴とする廃タイヤを利用したポンプが提供される。

インペラの羽根には，回転する方向に位置する羽根の各面に，廃タイヤで構成された補助羽根が交換可能に設置されていてもよい。

本発明によれば，ケーシング本体を廃タイヤで製作して，インペラの羽根にも廃タイヤを利用した補助羽根を設置することによって，インペラを含んだポンプの製作性及び費用の節減効果を得ることができる。また，耐摩耗性と耐腐食性が向上する。また，部品の交換などが容易であるためポンプの維持や補修に必要な費用を低減することができる。また，ケーシング本体の弾性によって水撃現象を防止することができ，寒さによるポンプの破裂もまた防止することができ，ポンプの性能が向上する。

以下，本発明の特徴を効果的に達成することができる望ましい実施形態で，技術構成及び作用効果を添付した図面を用いて詳細に説明する。

図１は，本発明によるポンプの構成を例示した要部断面図で，図２ａ，２ｂは，本発明の実施形態にかかるインペラを示した斜視図と正面図である。

本発明は，インペラが設置されているハウジングと，吸入部及び排出部が設置されるケーシング本体とからなるポンプを構成することにおいて，廃タイヤをその形象のままケーシング本体１１０として使用して，ケーシング本体１１０の一方に位置した穴には吸入部１３０を密閉されるように連結して，ケーシング本体１１０の他方に位置した穴にはハウジング１２０を密閉されるように連結する。インペラ１５０をケーシング本体１１０の内部に配置し，ケーシング本体１１０の上面には排出部１４０を貫通させて密閉されるように固定して，インペラ１５０の羽根１５１には進行方向面に廃タイヤを利用した補助羽根１５２を設置する。

図面中，符号２１０と２２０は，吸入部１３０とハウジング１２０の内面に各々設置されている交換用のライナーである。ライナー２１０および２２０は，ケーシング本体１１０を構成する廃タイヤの交換を容易にするために利用される。

吸入部１３０をライナー２１０に締結部材１７０によって締結し，吸入部１３０が下部に垂れ下がらないようにする。

本発明は，ケーシング本体１１０を産業廃棄物である廃タイヤで製作して，タイヤの形象をそのまま利用したものであり，タイヤの両方の穴にハウジング１２０と吸入部１３０が固定されて，上側には排出部１４０が固定されたことを特徴とするものである。

すなわち，廃タイヤの形象をそのまま利用してケーシング本体１１０として使用し，ケーシング本体１１０の一方の穴には吸入部１３０を密閉されるようにして堅固に固定し，ケーシング本体１１０の他方の穴にはインペラ１５０が連結されているハウジング１２０を密閉されるようにして堅固に固定したものであり，この時，インペラ１５０はケーシング本体１１０の内部に配置される。

従って，本発明は，ケーシング本体１１０として，弾力性のある廃タイヤを使用ことによって，耐腐食性と耐摩耗性が既存のポンプに比べて向上する。また，ポンプの容量を大きくするためにケーシング本体１１０が大きくなったとしても，廃タイヤはサイズ別に規格化されているのでケーシング本体１１０の製作がより容易にできる。さらに，ケーシング本体１１０の大きさが大きくなっても，重くなく，費用が高くなることもなく，施工や運搬などが容易にできるという長所がある。

また，ケーシング本体１１０に異常が生じた場合には，簡単に廃タイヤを交換などをすることができるので，部品に対する補修や維持に必要な費用を低減することができる。また，排出部１４０に別途の防塵，振動吸収用のゴム配管が不要となる。また，ケーシング本体１１０の伸縮性によって配管が容易にでき，特に，ケーシング本体１１０自体の弾性によって水撃防止効果を期待することができる。

これと共に，産業廃棄物である廃タイヤを効果的にリサイクルすることによって環境親和的な効果があって，酷寒によるケーシング本体１１０の破裂なども予防することができるという長所がある。

図２ａと図２ｂは，本発明の実施形態にかかるポンプに使用されるインペラを示した斜視図と正面図である。インペラ１５０の羽根１５１において回転する方向に位置する面に廃タイヤを利用した補助羽根１５２を交換可能な状態に設置することによって，インペラ１５０の回転により羽根１５１が直接摩耗せず羽根１５１に付着した補助羽根１５２が摩耗するようにしたものである。補助羽根１５２が廃タイヤで構成されることから簡単に摩耗しないが，摩耗しても交替が容易であるので，インペラ１５０の寿命を向上させることができ，その結果，ポンプの全体的な耐久性と性能を向上させる効果を得ることができるものである。

また，図３及び図４は，本発明による他の実施形態であって，上記ケーシング本体１１０の両面に形成される穴の縁にそって厚いビード（ｂｅａｄ）１１１ａ，１１１ｂが設けられる。上記ケーシング本体１１０の両方の穴にはハウジング１２０及び吸込部１３０を各々連結する。ハウジング１２０及び吸込部１３０の各々には，ビード１１１ａ，１１１ｂが係止するように“Ｌ”字型のフランジ部１２１，１３１が形成される。

そして，２つの“Ｕ”字型の連結具１６０の各々が，ケーシング本体１１０を半径方向に覆うように取り付けられる。具体的には，連結具１６０の一端を吸込部１３０に締結し，他端をハウジング１２０に締結して，上記吸込部１３０が連結具１６０により支持されて下部に垂れ下がらないようにする。

上記他の実施形態によれば，ケーシング本体１１０の両方の穴に吸込部１３０とハウジング１２０を締結する時，両方の穴の周縁に設けられたビード１１１ａ，１１１ｂが，ハウジング１２０と吸込部１３０の各々の外面に形成された“Ｌ”字型のフランジ部１２１，１３１に支持され，“Ｕ”字型の連結具１６０の両端が各々吸込部１３０とハウジング１２０に締結されている。そのため，ケーシング本体１１０と吸込部１３０及びハウジング１２０との締結状態が非常に理想的に維持される。

また，上記“Ｕ”字型の連結具１６０が，ビード１１１ａ，１１１ｂと各々接触しているハウジング１２０と吸込部１３０との間隔を一定に維持するので，ケーシング本体１１０のビード１１１ａと１１１ｂとの間の間隔は常に一定に維持される。

以上，説明したように，本発明はリサイクルが容易にできない産業廃棄物である廃タイヤを利用してポンプを構成したものであって，ケーシング本体が廃タイヤで構成されてインペラの羽根にも廃タイヤが交換可能に取り付けられることにより，耐摩耗性及び耐腐食性が向上し，ポンプの大きさが大きくなっても製作及び施工が容易で費用もまた節減することができて，各部品の交替が簡単となり維持や補修が定価で容易にできると共に，水撃防止，寒さによるポンプの破裂防止などの効果を有する有用な発明である。

図１は本発明によって廃タイヤを利用して製作したポンプを例示した断面図である。 図２ａは本発明の実施形態にかかるポンプのインペラを示した斜視図である。 図２ｂは本発明の実施形態にかかるポンプのインペラを示した正面図である。 図３は本発明の他の実施形態を示した斜視図である。 図４は図３の断面図である。

符号の説明

１１０ ケーシング本体
１２０ ハウジング
１３０ 吸入部
１４０ 排出部
１５０ インペラ
１５１ 羽根
１５２ 補助羽根

Claims (5)

1. インペラが設置されているハウジングと，吸入部及び排出部が設置されるケーシング本体とからなるポンプであって：
   前記ケーシング本体は，元の形が保たれた廃タイヤによって構成され，
   前記廃タイヤの一方に位置する第１の穴には，前記ケーシング本体の吸入口として機能する吸入部が設置され，
   前記廃タイヤの前記第１の穴と反対側に位置する第２の穴には，インペラが前記ケーシング本体の内部に配置されるようにハウジングが設置され，
   前記廃タイヤの所定部分には，前記ケーシング本体の排出口として機能する排出部が設置されていることを特徴とする，廃タイヤを利用したポンプ。
2. 前記インペラの羽根に，廃タイヤで構成された補助羽根が脱着可能に設置されることを特徴とする，請求項１に記載の廃タイヤを利用したポンプ。
3. 前記廃タイヤからなるケーシング本体に設置される前記ハウジングおよび前記吸入部の内面に，前記ケーシング本体の前記廃タイヤの交換を容易にするためのライナーが各々設置されることを特徴とする，請求項１に記載の廃タイヤを利用したポンプ。
4. ２つの“Ｕ”字型の連結具の各々が，前記ケーシング本体を半径方向に覆うように取り付けられ，前記連結具の一端が前記ハウジングに締結され，他端が前記吸込部に締結されることを特徴とする，請求項１に記載の廃タイヤを利用したポンプ。
5. 前記ハウジングおよび前記吸入部の各々が，締結部材によりライナーに締結されることを特徴とする，請求項１に記載の廃タイヤを利用したポンプ。

Images