JP5492695B2

JP5492695B2 - ポンプ

Info

Publication number: JP5492695B2
Application number: JP2010166090A
Authority: JP
Inventors: 格岡部; あさぎ三輪
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: US8491276B2; CN102344177B; CN102344177A; JP2012024699A; US20120020816A1

Description

本発明は、エンジンを駆動源として河川などの原水を汲み上げ、田畑を灌漑するポンプに関する。

ポンプは、駆動源としてのモータと、このモータの出力軸に連結される回転羽根と、この回転羽根を収納するポンプ室と、このポンプ室を覆う蓋部材と、ポンプ室の一方側に設けられ、原水をポンプ室内に導入する導入口（原水取込口）と、ポンプ室の他方側に設けられ、ポンプ室から原水を排出する排出口（原水噴出口）と、出力軸のモータ側端部に設けられる水切り板と、を備えている。

このポンプによれば、出力軸からモータに水が侵入することを効果的に防止することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。

一方で、このようなポンプで汲み上げた水を淡水化する技術がある。淡水化装置は、原水を熱源（熱交換器）からの熱で加熱することで、原水から水蒸気を発生させる蒸発装置と、蒸発装置内で加熱された原水から発生した水蒸気を蒸発装置の最後段の蒸発器から受け入れ、凝縮させて蒸留水とするための凝縮器と、蒸発装置の蒸発器内の空間を大気圧以下に減圧する真空装置と、を備える。

この淡水化装置によれば、水蒸気及び凝縮水の熱を熱交換器の熱源として利用することで、熱の有効利用が可能である（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００９−２６４３１７特許第４１３９５９７号

ここで、特許文献１のポンプでは、原水をポンプ室内に導入し、ポンプ室から原水を他の場所に移送できるポンプ機能を有するのみである。一方、淡水化装置では、原水を蒸留水に精製できる淡水化機能を有するものである。

今日、世界の水消費量は年々増加しており、２０２５年には世界人口の約３分の２が水不足に悩まされると言われる。現在でも、世界中で約１１億人もの人々が安全な飲み水を得ることができない。
また、開発途上国では汚染された土壌の生水をそのまま飲用することによる中毒や下痢などが日常化している。このような水に関する感染症と不衛生な生活用水は、世界でもっとも主要な死因であるとともに、疾病の約８０%の原因となっているという報告もあり、衛生的な飲料水の確保が急務である。
すなわち、ポンプ機能と淡水化機能（蒸留機能）とを有するポンプ（ハイブリッド水ポンプ）の出現が待たれる。

本発明は、河川などから畑に水を引くと同時に飲料水を精製することができ、飲料水が手に入りにくい開発途上国においても、安全な飲料水を簡単に手に入れることができるポンプを提供することを課題とする。さらに、災害時等においても飲料水の確保が容易となるポンプを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、駆動源としてのエンジンと、このエンジンで駆動されるポンプ本体と、このポンプ本体に設けられ、原水を取り込む原水取込口と、ポンプ本体に設けられ、原水を噴出させる原水噴出口と、を備えたポンプにおいて、ポンプ本体から延ばされ、原水の一部が分岐される分岐管と、エンジンの排気管が収納されるとともに、分岐管から供給された原水を排気管の熱で蒸発させる第１のタンクと、第１のタンクの上部に配置されるとともに分岐管が収納され、第１のタンクで発生させた蒸気を凝縮させ水滴にする第２のタンクと、第１及び第２のタンクを連通する連通管と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、連通管の内部に、第１のタンクで発生させた蒸気を水滴に戻す冷却フィンを備えたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、ポンプ本体に、第１のタンク内の圧力を減圧する真空ポンプを備えたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、真空ポンプが、エンジンで駆動されることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、排気管が、第１のタンクに折り畳み収納されたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、分岐管が、第２のタンクに折り畳み収納されたことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、ポンプ本体が、機体フレームに支持され、機体フレームに、移動を可能とするキャリングハンドル及びキャスタを備えたことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、キャリングハンドルが、ポンプ本体側に折り畳み可能に設けられることを特徴とする。

本発明は以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明では、ポンプに、駆動源としてのエンジンと、このエンジンで駆動されるポンプ本体と、このポンプ本体に設けられ、原水を取り込む原水取込口と、ポンプ本体に設けられ、原水を噴出させる原水噴出口と、を備えた。さらに、ポンプ本体から延ばされ、原水の一部が分岐される分岐管と、エンジンの排気管が収納されるとともに、分岐管から供給された原水を排気管の熱で蒸発させる第１のタンクと、第１のタンクの上部に配置されるとともに分岐管が収納され、第１のタンクで発生させた蒸気を凝縮させ水滴にする第２のタンクと、第１及び第２のタンクを連通する連通管と、を備えた。
すなわち、第１のタンクに原水の一部を分岐管から供給し、排気管の熱で原水を蒸発させ、蒸発させた蒸気を連通管を経由させて第２のタンクに供給し、蒸気を分岐管に当て、蒸気を冷却して凝縮させることで水滴とし、第２のタンクに貯留する。
これにより、河川などから畑に水を引くと同時に飲料水を精製することができる。この結果、飲料水が手に入りにくい開発途上国においても、安全な飲料水を簡単に手に入れることができる。さらに、災害時等においても飲料水の確保が容易となる。

請求項２に係る発明では、連通管の内部に、第１のタンクで発生させた蒸気を水滴に戻す冷却フィンを備えたので、第１のタンク内で発生させる蒸気の量を制御することができる。

請求項３に係る発明では、ポンプ本体に、第１のタンク内の圧力を減圧する真空ポンプを備えたので、第１のタンク内の圧力を減圧することで水の沸点を下げることができる。これにより、エンジンの始動時等において熱源としての排気管が十分に暖まっていないときにおいても、原水を蒸気に変換することができる。この結果、蒸留機能を有するポンプの利便性の向上を図ることができる。

請求項４に係る発明では、真空ポンプが、エンジンで駆動されるので、別の駆動源を必要としない。これにより、ポンプの小型化及び軽量化を図ることができるとともに、ポンプのコストの低減を図ることができる。

請求項５に係る発明では、排気管が、第１のタンクに折り畳み収納されたので、原水の蒸発を促す熱源としての能力を増強することができる。

請求項６に係る発明では、分岐管が、第２のタンクに折り畳み収納されたので、第１のタンクで発生させた蒸気を凝縮させる冷媒としての能力を増強することができる。

請求項７に係る発明では、ポンプ本体が、機体フレームに支持され、機体フレームに、移動を可能とするキャリングハンドル及びキャスタを備えたので、ポンプを飲料水とともに、簡単に移動することができる。この結果、蒸留機能を有するポンプの利便性の向上を図ることができる。

請求項８に係る発明では、キャリングハンドルが、ポンプ本体側に折り畳み可能に設けられるので、ポンプ自体の収納性の向上を図ることができる。この結果、車両等にも積載しやすくなる。

本発明に係るポンプを示す斜視図である。図１に示されたポンプの側面図である。図１に示されたポンプの内部をポンプ本体側から見た斜視図である。図１に示されたポンプの内部を第１及び第２タンク側から見た斜視図である。図１に示されたポンプのブロック図である。図１に示されたポンプの原理図である。図１に示されたポンプの第１タンク内の圧力と原水の沸点との関係を示すグラフである。図１に示されたポンプの使用状態を示す説明図である。図１に示されたポンプの移動状態を示す説明図である。図１に示されたポンプの災害時の利用状態を示す説明図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１〜図４に示されたように、ポンプ（水ポンプ）１０は、駆動源としてのエンジン２１と、このエンジン２１で駆動されるポンプ本体２２と、ポンプ本体２２から延ばされ、原水の一部が分岐される分岐管２３と、エンジン２１の排気管２４が収納されるとともに、原水の一部が供給され排気管２４の熱で原水を蒸発させる第１のタンク２５と、この第１のタンク２５の上部に配置されるとともに分岐管２３が収納され、第１のタンク２５で発生させた蒸気を凝縮させ水滴にする第２のタンク２６と、エンジン２１、ポンプ本体２２、第１及び第２のタンク２５，２６を支持する機体フレーム（機体）２８と、を主要構成とする。

ポンプ本体２２は、原水を取り込む給水ホース７３（図８参照）が接続される原水取込口３１と、原水を噴出する排水ホース７４（図８参照）が接続される原水噴出口３２と、分岐管２３が接続される分岐口３３と、を備える。さらに、ポンプ本体２２には、エンジン２１で駆動され第１のタンク２５内の圧力を減圧する真空ポンプ２７が付設されている。真空ポンプ２７は、接続管３４（図５、図６参照）を介して第１のタンク２５に接続されている。

図６に示されたように、第１及び第２のタンク２５，２６は、連通管３６で連通される。連通管３６は、内部に、第１のタンク２５で発生させた蒸気を水滴に戻す冷却フィン３７，３７が設けられる。

分岐管２３は、ポンプ本体２２側に原水の流量を調整する流量調整弁３９が配置され、先端に原水供給口４１が設けられる。原水供給口４１は、第１のタンク２５内に臨ませ、原水を排気管２４の周囲に供給している。さらに、分岐管２３は、第２のタンク２６に折り畳み収納される。

第１及び第２のタンク２５，２６の間、且つ連通管３６の廻りにはパッキン５８を介在させ、第１及び第２のタンク２５，２６と連通管３６とをシールしている。また、第１及び第２のタンク２５，２６の間、且つ分岐管２３の廻りにはパッキン５９を介在させ、第１及び第２のタンク２５，２６と分岐管２３とをシールしている。

第１のタンク２５は、真空ポンプ２７で減圧される。すなわち、第１のタンク２５は、分岐管２３より供給される原水を蒸発させる減圧気化器に相当する。第２のタンク２６は、蒸気を原水が流れる分岐管２３で冷却する。すなわち、第２のタンク２６は、蒸気を水滴に変換する凝縮器に相当する。

第２のタンク２６は、蒸気が水滴に変換された蒸留水６１を貯留するタンクでもあり、蒸留水６１を取り出す蒸留水取出口（飲料水取出口）４２が設けられる。蒸留水取出口４２には、水栓４３が設けられている。

また、第２のタンク２６は透明素材で形成される。これにより、精製される蒸留水６１の様子を見せることで視覚的にも潤いを持たせることができる。なお、第１のタンク２５と第２のタンク２６とは連通管３６にて連結されているので、第２のタンク２６が減圧されたときには、第１のタンク２５も減圧される。

機体フレーム２８は、エンジン２１、ポンプ本体２２、第１及び第２のタンク２５，２６を支持するフレーム部４５と、このフレーム部４５の下部に設けられた脚４９と、エンジン２１、ポンプ本体２２及び第１のタンク２５を覆うカバー４６と、フレーム部４５に設けられ、ポンプ１０の移動を可能にするキャリングハンドル（ハンドル）４７及びキャスタ（車輪）４８と、を備える。

なお、機体フレーム２８は、ポンプ本体２２を支持する部材であり、キャリングハンドル４７及びキャスタ（車輪）４８は、ポンプ本体２２に備えられた部材であるとみることができる。

キャリングハンドル４７は、図２に示されたように、矢印ａ１の如く伸縮可能であるとともに、機体フレーム２８に沿わせるように矢印ａ２の如く回転可能に形成されている。
エンジン２１は、燃料を貯留する燃料タンク５１（図４参照）と、エンジン２１を始動するリコイルスタータ５２と、排気ガスを排出する排気管２４と、を備える。

排気管２４は、第１のタンク２５に折り畳み収納され、排気管２４の排気出口２４ａは、第１のタンク２５の外に突出される。
リコイルスタータ５２は、スタータ本体５４側に巻かれたロープ５５と、このロープ５５を引くための操作ノブ５６と、を備える。

図５に示されたように、ポンプ本体２２及び真空ポンプ２７はエンジン２１で駆動されている。ポンプ本体２２の原水取込口３１から原水を取り入れる。取り入れた原水は原水噴出口３２から排出され、原水の一部が流量調整弁３９で調整され、分岐管２３に流される。分岐管２３は、第２のタンク２６を経由して先端の原水供給口４１が第１のタンク２５に臨まされ、第１のタンク２５に原水の一部が供給されている。第１のタンク２５は、真空ポンプ２７で減圧され、後述するように、低い温度でも原水が気化できるように考慮されている。第１のタンク２５で気化された蒸気は連通管３６を経由して第２のタンク２６に送られ、第２のタンク２６で凝縮されて蒸留水６１が精製され、第２のタンク２６に蒸留水６１が蓄えられ、飲料水として利用することができる。

図６において、第１のタンク（減圧気化器）２５での原水の気化と、第２のタンク（凝縮器）２６での蒸気の凝縮を詳細に説明する。
第１のタンク２５では、排気管２４が折り畳み収納されて排気管２４は原水を蒸発させる熱源として利用される。分岐管２３の原水供給口４１から原水が矢印ｂ１，ｂ１の如く供給され、温度が高い排気が矢印ｂ２，ｂ２の如く流れる排気管２４に当たることで、原水が気化される。

図７に示されたように、真空ポンプ２７で第１のタンク２５を減圧しておくことで、原水は、排気管２４の温度が６０℃で気化することが可能である。すなわち、少ない熱量で原水を気化することができる。そこで、ポンプ１０では、第１のタンク２５を、２０ｋＰａまで減圧することとした。

なお、図７において、横軸は圧力（ｋＰａ）であり、縦軸は温度（℃）である。グラフは沸点を示している。１気圧（１００ｋＰａ）では沸点（水が気化する温度）は１００℃である。例えば、富士山頂では約８６℃で水が沸騰するように、一般的に、液体（原水）は圧力が低下すると沸点が低下する。

気化され温度の高い蒸気は、連通管３６を経由して矢印ｂ３〜ｂ５の如く第２のタンク２６に上がっていく。このときに、連通管３６の内部に、第１のタンク２５で発生させた蒸気を水滴に戻す冷却フィン３７，３７が設けられているので、矢印ｂ６，ｂ７の如く冷却フィン３７，３７に当たった蒸気は再び水滴に戻り、第１のタンク２５に戻る。
すなわち、冷却フィン３７，３７は、第１のタンク２５で発生させる蒸気の量を調整する役目をなす。

第２のタンク２６では、分岐管２３内に冷えた原水が矢印ｂ８，ｂ８の如く流れているので、分岐管２３に当たった蒸気は冷却され水滴となって第２のタンク２６の底２６ａに溜まる。この蒸留水６１が飲料水として利用することができる。

ポンプ１０では、水源と燃料さえあればどこでも飲料水を得ることができる。また、エンジン２１の排熱を利用して蒸留水６１を精製することができるので、エネルギーの効率利用を図ることもできる。

図８〜図１０において、ポンプ１０の利用の一例を説明する。
図８に示されたように、河川などから畑に水を引く場合には、ポンプ本体２２の原水取込口３１に給水ホース７３を接続し、給水ホース７３を河川に垂らし、ポンプ本体２２の原水噴出口３２に必要に応じて排水ホース７４を接続して、河川から矢印ｃ１の如く原水を汲み上げ、矢印ｃ２の如く畑に水を引くことができる。

このときに、ポンプ１０では、原水を蒸留できる蒸留機能を有するので、畑に灌漑中に、第２のタンク２６に飲料水が溜まる。すなわち、河川などから原水の汲み上げと、蒸留水６１の精製とを同時に行うことができる。畑などに水を引くのと同時に飲料水を精製することにより、水運搬の負担が軽減される。蒸留水取出口４２にホース７５を繋ぎ矢印ｃ３の如く、別タンク７６，７６に蒸留水（飲料水）６１を移すこともできる。

図９に示されたように、ポンプ１０では、キャリングハンドル４７とキャスタ４８とを備えたので、精製した蒸留水６１（図６参照）とともに、矢印ｄ１の如く移動していくことが可能となる。蒸留水６１は、その量が増えれば重くなるが、持ち運びも簡単となる。

図１０に示されたように、災害時には、主に、蒸留水（飲料水）６１の精製も行うことができる。このときには、小さなポンプ１０であっても複数のポンプ１０を用いることで、その排水能力とともに蒸留機能も大きくすることができる。

図１〜図６に示されたように、ポンプ１０では、駆動源としてのエンジン２１と、このエンジン２１で駆動されるポンプ本体２２と、このポンプ本体２２に設けられ、原水を取り込む原水取込口３１と、ポンプ本体２２に設けられ、原水を噴出させる原水噴出口３２と、を備えた。さらに、ポンプ本体２２から延ばされ、原水の一部が分岐される分岐管２３と、エンジン２１の排気管２４が収納されるとともに、分岐管２３から供給された原水を排気管２４の熱で蒸発させる第１のタンク２５と、第１のタンク２５の上部に配置されるとともに分岐管２３が収納され、第１のタンク２５で発生させた蒸気を凝縮させ水滴にする第２のタンク２６と、第１及び第２のタンク２５，２６を連通する連通管３６と、を備えた。

すなわち、第１のタンク２５に原水の一部を分岐管２３から供給し、排気管２４の熱で原水を蒸発させ、蒸発させた蒸気を連通管３６を経由させて第２のタンク２６に供給し、蒸気を分岐管２３に当て、蒸気を冷却して凝縮させることで水滴とし、第２のタンク２６に貯留する。

これにより、河川などから畑に水を引くと同時に飲料水を精製することができる。この結果、飲料水が手に入りにくい開発途上国においても、安全な飲料水を簡単に手に入れることができる。さらに、災害時等においても飲料水の確保が容易となる。

ポンプ１０では、連通管３６の内部に、第１のタンク２５で発生させた蒸気を水滴に戻す冷却フィン３７，３７を備えたので、第１のタンク２５内で発生させる蒸気の量を制御することができる。

ポンプ１０では、ポンプ本体２２に、第１のタンク２５内の圧力を減圧する真空ポンプ２７を備えたので、第１のタンク２５内の圧力を減圧することで水の沸点を下げることができる。これにより、エンジン２１の始動時等において熱源としての排気管２４が十分に暖まっていないときにおいても、原水を蒸気に変換することができる。この結果、蒸留機能を有するポンプ１０の利便性の向上を図ることができる。

真空ポンプ２７は、エンジン２１で駆動されるので、別の駆動源を必要としない。これにより、ポンプ１０の小型化及び軽量化を図ることができるとともに、ポンプ１０のコストの低減を図ることができる。

排気管２４は、第１のタンク２５に折り畳み収納されたので、原水の蒸発を促す熱源としての能力を増強することができる。

分岐管２３は、第２のタンク２６に折り畳み収納されたので、第１のタンク２５で発生させた蒸気を凝縮させる冷媒としての能力を増強することができる。

ポンプ１０では、ポンプ本体２２が、機体フレーム２８に支持され、機体フレーム２８に、移動を可能とするキャリングハンドル４７及びキャスタ４８を備えたので、ポンプ１０を飲料水とともに、簡単に移動することができる。この結果、蒸留機能を有するポンプ１０の利便性の向上を図ることができる。

キャリングハンドル４７が、ポンプ本体２２側に折り畳み可能に設けられるので、ポンプ１０自体の収納性の向上を図ることができる。この結果、車両等にも積載しやすくなる。

尚、本発明に係るポンプは、図６に示すように、第２のタンク２６は、第１のタンク２５に取付けられたが、これに限るものではなく、第２のタンク２６を着脱自在に構成されたものであってもよい。これにより、精製された蒸留水６１を単独で持ち運ぶことができ、さらに、ポンプ１０の利便性の向上を図ることができる。

本発明に係るポンプは、図６に示すように、連通管３６の内部に、第１のタンク２５で発生させた蒸気を水滴に戻す冷却フィン３７，３７が設けられたが、冷却フィン３７，３７の枚数は任意である。

本発明に係るポンプは、キャリングハンドル及びキャスタを備え携帯可能なポンプに採用するのに好適である。

１０…ポンプ、２１…エンジン、２２…ポンプ本体、２３…分岐管、２４…排気管、２５，２６…第１及び第２のタンク、２７…真空ポンプ、２８…機体フレーム、３１…原水取込口、３２…原水噴出口、３６…連通管、３７…冷却フィン、４７…キャリングハンドル、４８…キャスタ。

Claims

駆動源としてのエンジンと、このエンジンで駆動されるポンプ本体と、このポンプ本体に設けられ、原水を取り込む原水取込口と、前記ポンプ本体に設けられ、原水を噴出させる原水噴出口と、を備えたポンプにおいて、
前記ポンプ本体から延ばされ、原水の一部が分岐される分岐管と、
前記エンジンの排気管が収納されるとともに、前記分岐管から供給された原水を前記排気管の熱で蒸発させる第１のタンクと、
前記第１のタンクの上部に配置されるとともに前記分岐管が収納され、前記第１のタンクで発生させた蒸気を凝縮させ水滴にする第２のタンクと、
前記第１及び第２のタンクを連通する連通管と、を備えたことを特徴とするポンプ。
前記連通管は、内部に、前記第１のタンクで発生させた蒸気を水滴に戻す冷却フィンを備えたことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
前記ポンプ本体は、前記第１のタンク内の圧力を減圧する真空ポンプを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のポンプ。
前記真空ポンプは、前記エンジンで駆動されることを特徴とする請求項３記載のポンプ。
前記排気管は、前記第１のタンクに折り畳み収納されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のポンプ。
前記分岐管は、前記第２のタンクに折り畳み収納されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のポンプ。
前記ポンプ本体は、機体フレームに支持され、
前記機体フレームは、移動を可能とするキャリングハンドル及びキャスタを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のポンプ。
前記キャリングハンドルは、前記ポンプ本体側に折り畳み可能に設けられることを特徴とする請求項７記載のポンプ。