(57)【要約】【課題】ローラの転動軸心方向の中央部に膨出部を設けて面圧の均一化を図りながら、搾り出し式ポンプの高圧連続運転を確実に行わせることが可能な絞り出し式ポンプ用のローラに関する。【解決手段】転動軸心周りの外周面２３ａに対し転動軸心方向の中央部に周回状の膨出形状部３５が形成された芯材部２３と、芯材部２３の外周面２３ａに沿って設けられ一定の肉厚を有する周回状のゴムロール２５とを備え、一定の肉厚のゴムロール２５が芯材部２３の膨出形状部３５に沿うことで膨出部２７を形成して面圧の均一化を図ることによって、搾り出し式ポンプ１の高圧連続運転を確実に行わせることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンピングチューブを押圧しながら転動する搾り出し式ポンプ用のローラであって、
転動軸心周りの外周面に対し前記転動軸心方向の中央部に周回状の膨出形状部が形成された芯材部と、
該芯材部の外周面に沿って設けられ一定の肉厚を有する周回状のゴム部と、
を備えることを特徴とするローラ。
【請求項２】
請求項１記載のローラであって、
前記ゴム部は、未加硫のゴムシートを前記芯材部の外周面に前記転動軸心周りのロール状に巻き回して加硫した、
ことを特徴とするローラ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のローラであって、
前記芯材部は、前記転動軸心方向に沿った中空状の環状筒部を備え、
前記膨出形状部は、前記環状筒部の前記転動軸心方向の中央部を湾曲させて形成されている、
ことを特徴とするローラ。
【請求項４】
請求項３記載のローラであって、
前記環状筒部の肉厚は、前記転動軸心方向において一定である、
ことを特徴とするローラ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のローラであって、
前記膨出形状部の膨出高さは、前記ポンピングチューブの肉厚と同一である、
ことを特徴とするローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生コンクリート等の流体を圧送する搾り出し式ポンプ用のローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
搾り出し式ポンプ（スクイーズ式ポンプ）としては、例えばポンプケース内にゴム製のポンピングチューブを湾曲した状態で装着し、ポンピングチューブの湾曲内側にローラが転動可能に配置されたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ローラは、ポンピングチューブを湾曲内側から押圧しながら転動することで、ポンプケースの内面との間でポンピングチューブを順次押し潰していき、これによってポンピングチューブの一端から吸入した流体を他端から搾り出すように吐出させて圧送させることができる。
【０００４】
このような搾り出し式ポンプは、流体と接触する部分が一般にゴムのみであることから、多くの腐食性流体や摩耗性流体を圧送するのに適しており、加えて動力機構が簡便なことや比較的小型であることから安価に製造することもでき、広く腐食性流体や摩耗性流体の圧送に使用されている。
【０００５】
特に、比較的低層のコンクリート構造物を構築する際には、生コンクリート（以下、「生コン」と称する）の圧送に搾り出し式ポンプが使用されている。
【０００６】
生コンを圧送する際には、圧送距離が長いために生コンに対する高圧の圧送圧力が要求され、近年では、高強度生コンへ対応するための圧送圧力の更なる高圧化等の要求もある。
【０００７】
生コンの高圧圧送を実現するためには、ポンピングチューブの押し潰しによる内面同士の接触圧（シール圧）を、生コンの流体圧力（圧送圧力）よりも十分に高くする必要がある。
【０００８】
シール圧は、ローラとポンピングチューブとの間の面圧（押圧力）に応じ、ポンピングチューブを平坦に潰して更に押し潰したときの肉厚をＴ’とし元の肉厚をＴとしたとき、圧縮率がＣ＝（２Ｔ−２Ｔ’）／２Ｔ×１００となるように設定される。
【０００９】
このとき、一般的なローラでは、円筒状の芯金に円筒状のゴム部を巻き付けて形成されているので、平坦な面によってポンピングチューブを押し潰すことになり、ポンピングチューブとの間の面圧の分布にばらつきが生じる。
【００１０】
近年の搾り出し式ポンプにおいては、圧送圧力の高圧化に伴い、ポンピングチューブの補強繊維の層数（プライ数）や補強繊維径を大きくして強度を高め、且つ高圧の生コンに対する十分な摩耗代を見込んだポンピングチューブの肉厚を持たせる必要がある。
【００１１】
結果、ポンピングチューブは、補強繊維と摩耗代の増大により、従来のものより５割程度も肉厚が厚くなっている。
【００１２】
このような厚肉のポンピングチューブでは、押し潰された折り目の部分、すなわちローラの転動軸心方向の両端部において極端に高いシール圧が現われ、シール圧の高い部分で破断等による損傷のおそれがあった。
【００１３】
これに対し、ローラの転動軸心方向の中央部に膨出部を設け（相対的にローラの両サイドにくぼみ部を設け）、シール圧ひいてはローラに作用する面圧の均一化を図ることが知られている（例えば特許文献２）。
【００１４】
また、膨出部の膨出形状に対しては、膨出部自体を球状にしたり、或いは膨出部に対する両側を円筒状や円錐台状にしたりする等のように、各種の最適化も図られている（例えば特許文献３及び４）。
【００１５】
かかる膨出部は、特許文献２〜４のいずれにおいても、ゴム部自体の肉厚を変更することによって形成されている。なお、ゴム部は、中空の円筒状又は中実の円柱状（丸棒状）の芯金の周囲に支持されている。
【００１６】
ゴム部は、ポンピングチューブを押し潰す際に、ポンピングチューブとの間の面圧によって自身も圧縮される。膨出部を設けた場合は、ゴム部がローラの転動軸心方向で異なる肉厚及び剛性を有するので、均一化された面圧によって各部の歪率が相違することになる。例えば、中央部の膨出部は、ゴム部が大きく圧縮され、両端の薄肉部は、ゴム部が少なく圧縮されることになる。
【００１７】
一般的に、ゴムは、圧縮率が高いほど劣化損傷が大きくなる。その主因は、繰り返し歪による疲労と同時に発生する内部発熱である。特に高面圧を必要とする搾り出し式ポンプのローラにおいては、一分間に２５〜３０回転という高速で駆動されるため、その繰り返しによるゴム部の内部発熱が通常一時間の連続運転で９０℃以上に達し、更なる高速高圧運転で１００℃を大きく上回ることもある。これら高温の内部発熱は、ゴム部を硬化させるための加硫が１４０℃程度で行われることより、ゴム部の耐久性等に与える影響が極めて大きいものとなる。
【００１８】
加えて、搾り出し式ポンプでは、通常、ポンプケース内を真空にしてポンピングチューブへの生コンの吸入を容易にする方式を採用しており、空気冷却がないためにゴム部の内部発熱のほとんどが蓄積されることになる。
【００１９】
こうして、ローラのゴム部は、中央部の膨出部が高温となり、高温となった膨出部は、軟化して変形（圧縮）が大きくなるので、ポンピングチューブに対する押圧力が小さくなってしまう。
【００２０】
結果、運転初期の高圧シール状態（シール圧）を維持できるのは５０℃程度までとなり、温度上昇に応じてゴム部の膨出部の硬さが漸次低下し、シール圧も低下する。例えば、７０℃付近では、初期のシール圧に対して２／３程度になり、９０℃付近では、初期のシール圧に対して半減してしまうこともあった。
【００２１】
また、高温の膨出部は、軟化により変形量（圧縮量）が大きくなるから、さらなる発熱の増大という循環を繰り返す。
【００２２】
これらのことは、生コンを圧送する際に搾り出し式ポンプに要求される高圧圧送という重要性能を大きく阻害すると同時に、ローラの早期破損という重大な事故につながるものである。
【００２３】
もちろん連続運転時間や圧送圧力を制限することでゴム部の発熱をある程度抑制することは可能であるが、生コンの打設に対する作業効率の低下を招いたり、或は現場毎に変化する作業条件に対応させることは極めて困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２００８−１１５８２６号公報
【特許文献２】実開昭５１−１７２０６号公報
【特許文献３】特開２００７−２８５１７０号公報
【特許文献４】特開２０１２−１８０８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
解決しようとする問題点は、ローラの転動軸心方向の中央部に膨出部を設けて面圧の均一化を図る場合、搾り出し式ポンプの高圧連続運転に限界があった点である。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、ローラの転動軸心方向の中央部に膨出部を設けて面圧の均一化を図りながら、搾り出し式ポンプの高圧連続運転を確実に行わせるため、ポンピングチューブを押圧しながら転動する搾り出し式ポンプ用のローラであって、転動軸心周りの外周面に対し前記転動軸心方向の中央部に周回状の膨出形状部が形成された芯材部と、該芯材部の外周面に沿って設けられ一定の肉厚を有する周回状のゴム部とを備えることを最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のローラでは、一定の肉厚のゴム部が芯材部の膨出形状部に沿うことで、ローラの転動軸心方向の中央部に膨出部を設けて面圧の均一化を図ることができる。
【００２８】
すなわち、膨出部を形成しながらゴム部が転動軸心方向の各部において一定の肉厚となるので、ポンピングチューブを押し潰す際に均一化が図られている面圧を受けたゴム部の歪も各部において一定となり、ゴム部の各部の歪率の低下と均一化を図ることができる。
【００２９】
結果として、高圧連続運転を行っても、ゴム部に突出した高歪の部分が存在せずにローラの破損を抑制できると同時に、歪率が低く均一なゴム部が芯材部の膨出形状部に沿うことで流体の高圧圧送に必要な膨出部の形状を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】搾り出し式ポンプの全体構成を示す断面図である（実施例１）。
【図２】図１の搾り出し式ポンプのＩＩ−ＩＩ線に係る断面図である（実施例１）。
【図３】図２の搾り出し式ポンプのローラとポンピングチューブとの関係を示す拡大断面図である（実施例１）。
【図４】高圧連続運転時のシール圧の変動を示すグラフであり、（ａ）は、比較例１、（ｂ）は、比較例２、（ｃ）は、実施例１である（実施例１）。
【図５】比較例に係るローラとポンピングチューブとの関係を示す拡大断面図であり、（ａ）は、ローラに膨出部のない比較例１、（ｂ）は、ローラにゴム部の肉厚変化による膨出部を有する比較例２である（実施例１）。
【図６】ポンピングチューブの押し潰し時の内面の接触状態を段階的に示す概略断面図である（実施例１）。
【図７】膨出部の膨出高さとポンピングチューブの肉厚との関係によるポンピングチューブの内面の接触状態を示す図表である（実施例１）。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
ローラの転動軸心方向の中央部に膨出部を設けて面圧の均一化を図りながら、搾り出し式ポンプの高圧連続運転を確実に行わせるという目的を、芯材部自体に膨出形状部を設け、それに沿うようにして一定肉厚のゴム部を設けることで膨出部が形成されたローラにより実現した。
【実施例１】
【００３２】
［搾り出し式ポンプの構造］
図１は、実施例１に係る搾り出し式ポンプの全体構成を示す断面図、図２は、図１の搾り出し式ポンプのＩＩ−ＩＩ線に係る断面図である。
【００３３】
図１及び図２のように、本実施例の搾り出し式ポンプ１は、ポンプケース３と、ポンピングチューブ５と、ローラユニット７とを備えている。
【００３４】
ポンプケース３は、両側が閉止された円筒状に形成され、内周面にゴム製のパッド９が取り付けられている。なお、本実施例では、ポンプケース３の内径が１０６６ｍｍとなっている。ポンプケース３内は、密閉されており、搾り出し式ポンプ１の運転時に真空状態とされる。このポンプケース３内には、ポンピングチューブ５の中間部が湾曲状態で挿入されている。
【００３５】
ポンピングチューブ５は、ゴム製の管からなり、中間部がポンプケース３のパッド９に沿ってＵ字状に湾曲している。ポンピングチューブ５の両端部５ａ，５ｂは、ポンプケース３の開口部３ａ，３ｂを介して外部に引き出されている。ポンピングチューブ５の一端部５ａは、摩耗性流体である生コンのホッパー（図示せず）に結合されて吸入側となり、他端部５ｂは、吐出先に結合されて吐出側となる。ポンピングチューブ５とポンプケース３の開口部３ａ，３ｂとの間は、シール部材１１によって密閉性が確保されている。
【００３６】
ポンピングチューブ５の外径Ｄは、全長にわたって略同一で、内径は、吸入側から吐出側に向かって漸次に小さくなっている。すなわち、吸入側の内径ｄ１に対して吐出側の内径ｄ２が小さくなっている。なお、本実施例のポンピングチューブ５は、吐出口側の内径ｄ２が約１０２ｍｍ、外径Ｄが約１４８ｍｍ、肉厚が約２３ｍｍとなっている。
【００３７】
また、ポンピングチューブ５の中間部の湾曲は、その中心角が１８０度となっている。ただし、中心角は、搾り出し式ポンプ１の仕様等に応じて変更することが可能であり、例えば１２０度〜２２０度程度の間で設定される。
【００３８】
このポンピングチューブ５の中間部の湾曲内側には、ローラユニット７が配置されている。ローラユニット７は、ロータ１３と、ローラ１５と、サイドガイドローラ１７と、内側ガイドローラ１９とで構成されている。
【００３９】
ロータ１３は、相互に対向する支持板１３ａ，１３ｂが結合されてなり、ポンプケース３の軸心部に回転自在に支持されている。ロータ１３は、油圧モータ２１に連結され、その駆動力によって回転駆動される。ロータ１３には、回転方向の所定間隔毎に複数のローラ１５が支持されている。本実施例では、二つのローラ１５が１８０度毎に設けられている。
【００４０】
ローラ１５は、詳細について後述するが、ロータ１３の支持板１３ａ，１３ｂ間に回転自在に支持されている。具体的には、ローラ１５の回転軸が図１に示す調整機構１６を介してロータ１３の支持板１３ａ，１３ｂに支持されている。調整機構１６は、ローラ１５をロータ１３に対して出没方向に移動させることによって、ローラ１５とパッド９との間のクリアランスＣを調整可能とする（図３参照）。
【００４１】
各ローラ１５は、ロータ１３の回転に応じて、ポンピングチューブ５を湾曲内側から押圧しながら転動し、ポンプケース３の内面、つまりパッド９との間でポンピングチューブ５を順次押し潰していく。
【００４２】
本実施例のローラ１５は、図１において時計の６時の位置からポンピングチューブ５の押圧を開始し、そのままポンピングチューブ５に沿って転動し、時計の１２時の位置で押圧が徐々に解除される。
【００４３】
これによって、搾り出し式ポンプ１は、ポンピングチューブ５の一端部５ａから吸入した生コンを他端部５ｂから搾り出すように吐出して圧送することができる。なお、本実施例では、ポンプケース３内が真空状態となるから、ポンピングチューブ５の押し潰し後の復元を促進して、次に圧送される生コンをポンピングチューブ５で吸入させることができる。
【００４４】
二つのローラ１５間には、ロータ１３の回転方向において、サイドガイドローラ１７及び内側ガイドローラ１９が支持されている。
【００４５】
本実施例のサイドガイドローラ１７は、複数対設けられている。各対のサイドガイドローラ１７は、ポンピングチューブ５を相互間に挟むようにして、ロータ１３の支持板１３ａ，１３ｂにそれぞれ支持されている。これにより、各対のサイドガイドローラ１７は、ポンピングチューブ５が蛇行するのを規制する。
【００４６】
内側ガイドローラ１９は、ローラ１５よりも小径で、且つローラ１５と同様にロータ１３の支持板１３ａ，１３ｂ間に回転自在に支持されている。この内側ガイドローラ１９は、ポンピングチューブ５をローラ１５によって押圧する際に、ポンピングチューブ５がパッド９から離れようとするのを規制する。
［ローラの詳細］
図３は、図２のローラ１５とポンピングチューブ５との関係を示す拡大断面図である。
【００４７】
ローラ１５は、図３のように、芯材部２３とゴム部としてのゴムロール２５とで構成され、転動軸心（回転軸心）方向の中央部（以下、単に「中央部」と称する）に膨出部２７を備えている。
【００４８】
芯材部２３は、金属や樹脂等の適宜の材料で形成することができる。例えば、芯材部２３の材料としては、鋳鉄、ダクタイル鋼、アルミ、スチール、その他金属の他、ＦＲＰや硬質プラスチック等も使用することが可能である。ただし、芯材部２３は、後述するゴムロール２５を形成する際に、未加硫ゴムと一体加硫加熱加圧によって変形や変質が起こらない材料であることが必要である。この条件を満たす限り、芯材部２３は、二種以上の材質を組み合わせたものでも問題なく使用できる。本実施例の芯材部２３は、金属で形成された芯金として構成されている。
【００４９】
芯材部２３は、転動軸心方向に沿った中空状の環状筒部２９を備えている。環状筒部２９は、転動軸心方向の幅ｗ（以下、単に「幅」と称する）が周方向で一定に形成されている。本実施例の幅ｗは、約２６０ｍｍに設定されている。
【００５０】
環状筒部２９の肉厚ｔは、後述するゴムロール２５との接着部分の全域において同一であることが好ましい。ただし、芯材部２３が鍛造（鋳鉄）等によって製造される場合は、芯材部２３（環状筒部２９）の外形を旋盤研削にて正確に形成することができるので、製造時の特に厳しい肉厚設定は必要ない。すなわち、芯材部２３は、鋳造であっても問題はない。
【００５１】
本実施例の環状筒部２９は、転動軸心方向の両端部３１，３３が円筒状に形成されており、中央部が両端部３１，３３に対して径方向の外側に湾曲して膨出している。この湾曲により、環状筒部２９は、中央部に膨出形状部３５を備える。すなわち、芯材部２３は、ローラ１５の転動軸心周りの外周面２３ａに対し、中央部に周回状の膨出形状部３５を有する構成となっている。なお、膨出形状部３５は、環状筒部２９の湾曲形状によらず、環状筒部２９の肉厚の変化によって形成することも可能である。この場合は、膨出形状部３５を肉盛りや研削等によって成型すればよい。
【００５２】
膨出形状部３５の膨出形状は、ポンピングチューブ５の肉厚や硬さ或は耐圧補強（補強繊維）の層数や材質との関係において、後述する膨出部２７を有するゴムロール２５の表面に作用する面圧の均一化が図れる範囲で種々のものを採用することができる。
【００５３】
本実施例の膨出形状は、環状筒部２９の両端部３１，３３から中央部に向けて外周面２３ａが曲面状となるように漸次湾曲し、中央部において外周面２３ａが転動軸心方向に沿った平面となるよう円筒状となっている。なお、両端部３１，３３は、円筒状の他、円錐台或はなだらかな曲面を有する形状であってもよい。
【００５４】
環状筒部２９の内周には、転動軸心方向の両側に軸受支持部３７が一体に設けられている。各軸受支持部３７は、筒状に形成されており、環状筒部２９の内周に周回状の壁部３９を介して一体に支持されている。この軸受支持部３７によって軸受４１を支持し、軸受４１を介して芯材部２３がロータ１３側に取り付けられた回転軸４３に回転自在に支持される。なお、膨出形状部３５は、転動軸心方向における壁部３９間で形成されている。
【００５５】
本実施例のローラ１５は、かかる芯材部２３の外周面２３ａにゴムロール２５が設けられることで膨出部２７を備える。
【００５６】
ゴムロール２５は、芯材部２３の外周面２３ａに沿って一体化して設けられ、一定の肉厚Ｔを有する周回状に形成されている。ゴムロール２５の材質は、特に限定されるものではなく、高圧での用途特性からして強度と耐熱性や耐摩耗性とを有するゴム材質が適しているが、ゴム自体に補強材料を複合する等の手法も採用できる。
【００５７】
ゴムロール２５の肉厚Ｔは、正確に一定である必要はなく、後述する面圧の均一化が図れる範囲で若干増減してもよい。従って、ゴムロール２５の肉厚Ｔが一定であるということは、かかる面圧の均一化が図れる範囲内での略一定を意味する。本実施例のゴムロール２５の肉厚Ｔは、約２０ｍｍに設定されている。なお、芯材部２３の環状筒部２９の肉厚ｔも、ゴムロール２５の肉厚Ｔと略同一の約２０ｍｍに設定されている。
【００５８】
また、ゴムロール２５の幅Ｗは、芯材部２３の環状筒部２９よりも僅かに小さく形成された一定である。このため、ゴムロール２５の転動軸心方向の両端縁は、同方向の芯材部２３の環状筒部２９の両端縁よりも僅かに内側に配置されている。本実施例では、ゴムロール２５の幅Ｗが約２５０ｍｍに設定されている。
【００５９】
かかるゴムロール２５の形成は、芯材部２３の外周面２３ａに未加硫のゴムシートを転動軸心周りのロール状（層状）に巻き回して加硫することで行われる。具体的には、ゴムロール２５の幅Ｗよりもやや広い未加硫ゴムシートを引き伸ばしながら芯材部２３に周回状に巻きつける。この巻きつけは、単純な芯材部２３の回転設備があれば極めて容易な作業であり、特別な設備を必要としない。
【００６０】
これにより、一定の肉厚のゴムロール２５が芯材部２３の外周面２３ａに沿って形成され、ゴムロール２５の転動軸心方向の中央部が切削等によらずに芯材部２３の膨出形状部３５に応じた膨出形状となる。そのゴムロール２５の中央部が、ローラ１５の膨出部２７を構成することになる。
【００６１】
なお、本実施例では、未加硫のゴムシートの肉厚が約２ｍｍであり、その幅が約２６０ｍｍとなっている。この未加硫のゴムシートの幅は、ゴムロール２５の最小径である両端部での外径と同一に設定されている。
【００６２】
膨出部２７は、芯材部２３の膨出形状部３５に対応して、転動軸心方向の両側の遷移部４５ａ，４５ｂと、中央の頂部４７とを備える。遷移部４５ａ，４５ｂは、ゴムロール２５の表面２５ａが曲面状となるように漸次湾曲しつつ膨出し、頂部４７は、ゴムロール２５の表面２５ａが平面となるように円筒状となっている。
【００６３】
膨出部２７は、膨出高さＢが約１０ｍｍに設定され、頂部４７での最大径Ｒが約３００ｍｍに設定されている。膨出部２７の幅は、全体として約１７６ｍｍ（Ｗ１）であり、頂部４７で約６０ｍｍ（Ｗ２）となっている。最大径Ｒは、ゴムロール２５の幅Ｗと共に、ポンピングチューブ５の寸法や吐出圧力（流体圧力）並びにロータ１３やポンプケース３の寸法等によって決定される。なお、上記各部の寸法は、一例であり、特に限定されるものではない。
［ローラの作用］
本実施例のローラ１５は、上述のとおり、生コンを圧送する際に、図１のようにポンピングチューブ５を湾曲内側から押圧しながら転動し、図３のようにパッド９との間でポンピングチューブ５を押し潰す。ポンピングチューブ５の押し潰しは、ローラ１５とパッド９との間のクリアランスＣに応じ、ローラ１５のゴムロール２５とポンピングチューブ５との間に作用する面圧（押圧力）に基づいて行われる。
【００６４】
このとき、本実施例のローラ１５では、転動軸心方向の両端部に対して低下気味となる中央部の面圧が膨出部２７によって高められ、ローラ１５のゴムロール２５とポンピングチューブ５との間に作用する面圧が転動軸心方向の各部において均一化されている。
【００６５】
かかる面圧の均一化により、本実施例では、ポンピングチューブ５の押し潰しによる内面同士の接触圧（シール圧）を転動軸心方向の各部において均一化及び適正化し、逆流を防止しながら生コンを高圧圧送することができる。
【００６６】
なお、本実施例のシール圧は、１．０ＭＰａ〜３．０ＭＰａ、特に２．０ＭＰａが適正となっている。上述の面圧の均一化は、完全な均一化であることが好ましいが、実際は、生コンの高圧圧送が可能な範囲、つまりシール圧が生コンの流体圧力を下回らない範囲で、例えば±２０％程度のばらつきが許容される。そのばらつきの範囲内である限り、上述のようにゴムロール２５の肉厚は略一定となっている。
【００６７】
また、ポンピングチューブ５を押し潰す際には、ローラ１５のゴムロール２５自身もポンピングチューブ５との間の面圧によって圧縮される。このとき、本実施例では、ゴムロール２５が転動軸心方向の各部において一定の肉厚Ｔを有するから、膨出部２７によって均一化が図られている面圧を受けたゴムロール２５の歪も転動軸心方向の各部において一定となる。
【００６８】
これにより、ローラ１５のゴムロール２５は、各部において歪率の低下と均一化を図ることができ、突出した高歪の部分が存在することがない。
【００６９】
このことは、生コンの高圧圧送を行うための高面圧が負荷されるローラ１５のゴムロール２５において、損傷に対する最大の危険度が除外されることを意味する。一般的に、ゴムは、高温状態での高荷重（高面圧）に対して脆弱であることはよく知られていることである。生コンの高圧圧送には、高面圧が必要であることは当然であるが、そのために高温にならないことが重要であり、本実施例は、高温発生の最大要因である歪率の低下と均一化を図ることができたものである。
【００７０】
更に説明すると、ポンプケース３内は、搾り出し式ポンプ１の運転時に真空に保たれるので、いわゆる魔法瓶と同様の保温効果がある。このため、従来は、連続運転時にローラのゴムロールに繰り返し歪による内部発熱及びポンピングチューブ５との摺動発熱による高温の蓄熱がおこり、長時間運転するとゴムロールが異常高温となって破損するという問題がしばしば発生していた。このため、従来の搾り出し式ポンプにおいては、低圧で短時間の運転を余儀なくされ、高圧連続運転に限界があった。
【００７１】
これに対し、本実施例では、上述のとおり、ローラ１５のゴムロール２５に対する歪率の低下と均一化とによって高温の発生自体を抑制することができるから、長時間運転を行ってもゴムロール２５の異常高温やそれによる破損が生じることはない。
【００７２】
しかも、ローラ１５では、高圧連続運転時に、歪率が低く均一なゴムロール２５が芯材部２３の膨出形状部３５に沿うことで、生コンの高圧圧送に必要な膨出部２７の形状を維持し、ポンピングチューブ５のシール圧を確保することができる。
【００７３】
こうして、本実施例では、搾り出し式ポンプ１の高圧連続運転を確実に行わせることができる。
【００７４】
図４は、高圧連続運転時のシール圧の変動を示すグラフであり、（ａ）は、比較例１、（ｂ）は、比較例２、（ｃ）は、実施例１である。なお、図４では、縦軸がシール圧、横軸が押し潰されたポンピングチューブ５のローラの転動軸心方向での位置を示す。
【００７５】
図４では、実施例１、比較例１、比較例２のローラを用いて高圧連続運転を行い、運転初期、２時間経過後、４時間経過後、８時間経過後でのシール圧の変動を示している。運転初期のシール圧は、流体を２．０ＭＰａで圧送できるように、最小シール圧が２．０ＭＰａ以上となるようにポンピングチューブの押し潰し量（クリアランスＣ）を調整した。なお、図４の例では、流体に水を用いた。
【００７６】
図４の例では、実施例１のローラ１５として図１〜図３の構造のものを用い、比較例１及び比較例２のローラ１５Ａ，１５Ｂとして図５（ａ）及び（ｂ）の構造のものをそれぞれ用いた。
【００７７】
比較例１のローラ１５Ａは、図５（ａ）のように、芯材部２３Ａを実施例１のような膨出形状部３５を有さない円筒状とし、一定肉厚のゴムロール２５Ａを芯材部２３Ａの外周面２３Ａａに沿って設けたものである。ゴムロール２５Ａの肉厚は、実施例１のゴムロール２５の肉厚Ｔ及び膨出高さＢの合計と略同一の約３０ｍｍとし、ゴムロール２５Ａの外径は、実施例１の膨出部２７の最大径と同一になるようにした。
【００７８】
比較例２のローラ１５Ｂは、図５（ｂ）のように、芯材部２３Ｂを実施例１のような膨出形状部３５を有さない円筒状とし、ゴムロール２５Ｂの肉厚の変化によって膨出部２７Ｂを設けたものである。ゴムロール２５Ｂの肉厚は、転動軸心方向の両端部で実施例１のゴムロール２５と同一の約２０ｍｍであり、膨出部２７Ｂで実施例１のゴムロール２５の肉厚Ｔ及び膨出高さＢの合計と略同一の約３０ｍｍであり、膨出部２７Ｂの最大径は、実施例１と同一になるようにした。膨出部２７Ｂの形成の際は、未加硫のゴムシートを芯材部２３Ｂにロール状（層状）に巻き回して加硫した後、加硫されたゴムシートを切削することで行った。
【００７９】
他の寸法等は、比較例１及び比較例２のいずれも、実施例１と同一に設定してある。
【００８０】
図４（ａ）のように、比較例１では、初期状態において、押し潰されたポンピングチューブ５の中央部付近で２．５ＭＰａ程度の適切な範囲のシール圧が現れているが、両端部で４．０ＭＰａを超える過度に高いシール圧が現われている。
【００８１】
このため、比較例１では、初期状態からポンピングチューブ５内のシール圧差がローラ１５Ａの転動軸心方向で大きく、ローラ１５Ａのゴムロール２５Ａに作用する面圧差も同様に大きくなる。結果として、ゴムロール２５Ａは、転動軸心方向の各部の面圧差に応じて歪差も大きいものとなる。
【００８２】
この状態でロータの回転数を２０ｒｐｍとして連続運転すると、２時間経過後には、ポンピングチューブ５全体のシール圧が低下し、中央部近傍ではシール面圧が２．０ＭＰａを下回る箇所が観察された。すなわち、２時間経過後には、シールが効かない状況でポンピングチューブ５を流体が逆流しはじめた。このときのゴムロール２５Ａの表面温度は、両端部で８０℃、中央部で７０℃であった。
【００８３】
さらに運転を続けると、ローラ１５Ａのゴムロール２５Ａが両端部で芯材部２３Ａから剥離し、４時間経過後には、シール圧が大きく低下し、ついにはローラ１５Ａのゴムロール２５Ａが破断して運転が不能となった。
【００８４】
比較例２では、図４（ｂ）のように、初期状態において、押し潰されたポンピングチューブ５の中央部に若干の高い最大シール圧が観察されたものの、その両側の２．５ＭＰａ程度の最小シール圧との差が０．４ＭＰａ程度であり、シール圧ひいてはローラ１５Ｂのゴムロール２５Ｂに作用する面圧の均一化が図られているといえる。
【００８５】
この状態で比較例１と同様に２時間の連続運転を行ったとき、比較例２では、ポンピングチューブ５全体のシール圧が若干低下したが、流体の圧送自体は可能であった。
【００８６】
さらに運転を続けて４時間経過した時点では、ローラ１５Ｂのゴムロール２５Ｂの表面温度は６５〜７０℃で、特に突出して高い温度の部分は見当たらなかったものの、最小シール圧が１．０ＭＰａとなって流体の逆流が見られるようになった。
【００８７】
そのまま更に連続運転して８時間が経過すると、ゴムロール２５Ｂの膨出部２７Ｂに対応したポンピングチューブ５中央部のシール圧が著しく低下し、流体の圧送が著しく困難になった。そればかりか、膨出部２７Ｂの両側の位置では、ゴムロール２５Ｂにクラックが生じ、同時に、この部分の芯材部２３Ｂとゴムロール２５Ｂとの間が一部剥離していた。なお、クラックは、ゴムロールの周方向の複数個所において発生し、厚さが約２ｍｍに達していた。
【００８８】
これに対し、実施例１では、図４（ｃ）のように、初期状態において、シール圧が比較例２よりも更に各部で均一化されており、最小最大のシール圧差が０．１〜０．２ＭＰａであった。
【００８９】
この状態で２時間の連続運転を行ったとき、平均して０．１〜０．２ＭＰａ程度のシール圧の低下があったが、比較例２よりもシール圧の低下が少なく、ローラ１５のゴムロール２５の表面温度も５０℃程度であり、流体の圧送に全く問題が発生しなかった。
【００９０】
さらに４時間経過後においても、ポンピングチューブ５の中央部でのシール圧こそ０．５ＭＰａ程度の低下はみられたが、他の部位も含めて最小で２．４ＭＰａのシール圧を維持していた。このときのゴムロール２５の表面温度は、約５０℃で最高最低の温度差が３度程度であった。
【００９１】
さらに運転を続けて８時間経過後では、最小シール圧が２．０〜２．１ＭＰａに維持され、流体の逆流もなく安定した圧送を続けることができた。このときのゴムロール２５の表面温度は、５０℃から５５℃であった。
【００９２】
また、実施例１では、８時間経過後でも、ゴムロール２５の表面にクラック等の損傷がなく、ゴムロール２５と芯材部２３との剥離現象もなかった。
【００９３】
つまり、比較例２のローラ１５Ｂのようにゴムロール２５Ｂの肉厚の増大によって膨出部２７Ｂを形成する場合は、上述のように、膨出部２７Ｂでの発熱、劣化、押圧力の低下を招き、連続運転時間の経過と共に徐々に性能が低下し、最終的にゴムロール２５Ｂの破断や芯材部２３Ｂからの剥離を起こしてしまう。
【００９４】
これに対し、実施例１では、ゴムロール２５の肉厚が転動軸心方向にわたって一定であり、ゴムロール２５に最小限必要な肉厚で膨出部２７を形成して性能を発揮するので、比較例２のような不具合が生じることはない。
【００９５】
しかも、比較例２のローラ１５Ｂでは、未加硫のゴムシートを芯材部２３Ｂの外周に連続的に巻きつけて加硫した後に切削によって膨出部２７Ｂを形成しているから、ポンピングチューブ５との接触面にゴムシートの積層境界が現われることになる。このため、積層境界での融合力が弱いゴムでは、界面が破断（クラック）の起点となりやすい。
【００９６】
これに対して、実施例１のローラ１５では、芯材部２３に沿って未加硫のゴムシートを巻きつけて加硫するだけであるから、ゴムシートの積層境界がポンピングチューブ５との接触面には現われず、クラックの発生や剥離を防止できている。
［膨出高さとシール圧の均一化］
ローラ１５の膨出部２７の膨出高さＢ（図３参照）は、生コンの圧送圧力等にもよるが、ゴムロール２５の肉厚に対して同程度或いはやや大きく設定するのが好ましい。ただし、本実施例の構造では、好ましい設定から外れる上述のゴムロール２５の肉厚が約２０ｍｍ、膨出高さＢが約１０ｍｍであっても、生コンの高圧圧送には十分耐えられるようになっている。
【００９７】
好ましい膨出高さＢの設定に際しては、例えば、シール圧が１．５ＭＰａ程度の場合、ポンピングチューブ５の肉厚が１７ｍｍ〜１９ｍｍ程度となり、ゴムロール２５の肉厚が２０〜２５ｍｍ程度となる。この場合、膨出部２７の膨出高さＢも、ゴムロール２５の肉厚程度、すなわち２０〜２５ｍｍとするのが望ましい。
【００９８】
一方、シール圧が２．０ＭＰａ以上の高圧の場合は、ポンピングチューブ５の肉厚が補強層数の増加や摩耗損傷分を多くとることで２２〜２５ｍｍ程度となり、ゴムロール２５の肉厚が面圧分布を少なくする意味で２０ｍｍ程度に設定される。
【００９９】
この場合は、ゴムロール２５のクッション性能を有した状態で且つ膨出部２７の膨出高さＢも高くして、ポンピングチューブ５中央部を先に大きく押圧しなければならず、膨出部２７の膨出高さＢをゴムロール２５の肉厚よりもやや大きくすることが有効である。
【０１００】
本実施例では、かかる膨出高さＢを前提として、更にポンピングチューブ５の肉厚との関係で適切な膨出高さＢの範囲について検討した。
【０１０１】
図６は、ポンピングチューブの押し潰し時の内面の接触状態を段階的に示している。なお、図６は、上述の比較例１のように膨出部を有さない平坦なローラで、一定の押圧荷重で押し潰した場合のものである。
【０１０２】
流体を圧送する際には、図６（ａ）のように押し潰されたポンピングチューブ５の内面同士が全体として接触し、且つ内面同士の接触によるシール圧が流体の圧送圧力Ｐを上回る必要がある。図６（ａ）の例では、ポンピングチューブ５の肉厚が１６ｍｍと薄く、押圧荷重にもよるが、平坦なローラでもポンピングチューブ５の内面同士を全体として十分に接触させて、シール圧を確保することができている。
【０１０３】
しかし、剛性が高いポンピングチューブにおいては、図６（ｂ）のように、押し潰しによって中央部で内面同士が接触しても（シール圧Ｐｃ）、両端部で内面同士が接触しないことがある（シール圧Ｐｅ）。このようにポンピングチューブ５の内面同士が完全に接触しない状態でも、ローラのゴムロールには両端部で高い面圧Ｐｒｅが作用する。
【０１０４】
このときのシール圧の関係は、Ｐｃ＞Ｐｅではあるが、ゴムロールに作用する面圧の関係は、Ｐｒｃ＜Ｐｒｅとなる。これは、ポンピングチューブ５の肉厚が大きいほど、特に肉厚が１８ｍｍを越えた内径が小さいポンピングチューブで顕著となる。
【０１０５】
ポンピングチューブ５の肉厚が増加して２０ｍｍ程度にすると、図６（ｃ）のように、中央部でも内面同士が接触しなくなり、さらにポンピングチューブ５の肉厚が増加して２４ｍｍに達すると、図６（ｄ）のように内面が全く接触しない状態になる。
【０１０６】
本実施例では、膨出部２７の膨出高さＢの設定により、ポンピングチューブ５の肉厚に応じて図６（ａ）の状態を実現可能とする。
【０１０７】
その際には、シール圧が過度に高いとポンピングチューブ５の損傷が激しくなるので、本実施例においてシール圧をＰ＋１ＭＰａ程度に設定することが好ましい。
【０１０８】
一方で、本実施例では、ローラ１５のゴムロール２５に作用する面圧の最小値と最大値との差（面圧差）を０．５ＭＰａ以内とすることが好ましい。ゴムロール２５の面圧差は、ポンピングチューブ５のシール圧の場合を大きく上回るため、できるだけ低く抑える必要があるからである。
【０１０９】
そこで、かかるシール圧及び面圧差の条件を満たしつつ、図６（ａ）の状態を実現可能な膨出部２７の膨出高さの範囲を図７のように特定した。
【０１１０】
図７は、膨出部２７の膨出高さとポンピングチューブの肉厚との関係によるポンピングチューブの内面の接触状態を示す図表である。図７では、「ＰＴ内径」がポンピングチューブ５の内径を示し、「肉厚」がポンピングチューブ５の肉厚を示す。
【０１１１】
平坦なローラでは、上述したように肉厚が１６ｍｍ，１８ｍｍ，２０ｍｍ，２４ｍｍのときに、それぞれ図６（ａ）〜（ｄ）の状態となる。
【０１１２】
これに対し、膨出部２７を有する実施例１のローラ１５では、膨出部２７の膨出高さＢが２０ｍｍの場合、ポンピングチューブ５の肉厚が１８ｍｍ及び２０ｍｍであると図６（ａ）の状態となってシール圧（面圧）の均一化を図れた。一方、ポンピングチューブ５の肉厚が１６ｍｍの場合は、中央部に高シール圧（高面圧）の部分が生じ、ポンピングチューブ５の肉厚が２４ｍｍの場合は、図６（ｂ）の状態になった。
【０１１３】
従って、膨出部２７の膨出高さＢが２０ｍｍの場合は、ポンピングチューブ５の肉厚が膨出部２７の膨出高さＢの約９０％以上且つ１２０％未満で適正にシール圧（面圧）の均一化が図れる。
【０１１４】
膨出部２７の膨出高さＢを３０ｍｍとした場合は、ポンピングチューブ５の肉厚が２４ｍｍであると、図６（ａ）の状態となってシール圧（面圧）の均一化を図れた。ポンピングチューブ５の肉厚が１６ｍｍ，１８ｍｍ，２０ｍｍの場合には、中央部に高シール圧の部分が生じた。
【０１１５】
従って、膨出部２７の膨出高さＢが３０ｍｍの場合には、同２０ｍｍの場合よりも下限が下がってポンピングチューブ５の肉厚が膨出部２７の膨出高さＢの約８０％以上であれば、適正にシール圧（面圧）の均一化が図れる。
【０１１６】
いずれの場合にも、膨出部２７の膨出高さＢは、ポンピングチューブ５の肉厚と少なくとも同一に設定すれば、適正にシール圧（面圧）の均一化が図れることになる。ただし、膨出部２７の膨出高さＢは、ポンピングチューブ５の肉厚との関係で上述の関係を満たせば良く、少なくとも±１０％程度のばらつきが許容される。従って、膨出部２７の膨出高さＢがポンピングチューブ５の肉厚と同一ということは、かかるばらつきが許容される略同一を意味する。
［実施例１の効果］
本実施例のローラ１５は、転動軸心周りの外周面２３ａに対し転動軸心方向の中央部に周回状の膨出形状部３５が形成された芯材部２３と、芯材部２３の外周面２３ａに沿って設けられ一定の肉厚を有する周回状のゴムロール２５とを備える。
【０１１７】
従って、本実施例では、一定の肉厚のゴムロール２５が芯材部２３の膨出形状部３５に沿うことで膨出部２７を形成し、シール圧やゴムロール２５に作用する面圧の均一化を図ることができる。
【０１１８】
すなわち、本実施例では、膨出部２７を形成しながらゴムロール２５が各部において一定の肉厚となるので、ポンピングチューブ５を押し潰す際に膨出部２７によって均一化が図られている面圧を受けたゴムロール２５の歪も各部において一定となる。従って、ゴムロール２５の各部の歪率の低下と均一化を図ることができる。
【０１１９】
結果として、高圧連続運転を行っても、ゴムロール２５に突出した高歪の部分が存在せず、ゴムロール２５の異常高温やそれによる破損が生じることはなく、ローラ１５自体の破損を抑制できる。同時に、歪率が低く均一なゴムロール２５が芯材部２３の膨出形状部３５に沿うことで、生コンの高圧圧送に必要な膨出部２７の形状を維持することができる。従って、本実施例では、搾り出し式ポンプ１の高圧連続運転を確実に行わせることが可能となる。
【０１２０】
このような本実施例のローラ１５は、近年の高強度生コンの特徴である高粘性による流動抵抗の増大からくる高圧圧送作業に適しており、しかも大量打設を行う長時間運転時にも破損事故等のない作業を可能にする。
【０１２１】
特に、生コンの圧送のような高圧状態が繰り返される用途において、ローラの破損は、交換作業が現場では不可能なことや費用が大きいこと等により、避けなければならない事故であるから、従来では、高圧圧送作業が敬遠されて、低圧で短時間の運転を余儀なくされてきた。
【０１２２】
これに対し、十分な高圧耐久性を有するローラ１５を提供できることは、生コンの圧送に際しピストン式ポンプに比べて作業がよく、小口打設で小回りが利く搾り出し式ポンプ１の有用性を高め、低コストでより多くの作業に適応できることになる。
【０１２３】
また、本実施例では、膨出部２７においてゴムロール２５の肉厚を増加させる必要がないので、材料の削減や製造工程の簡素化を図ることができ、ローラ１５の製造コストを削減できる。
【０１２４】
本実施例のゴムロール２５は、未加硫のゴムシートを芯材部２３の外周面２３ａに転動軸心周りのロール状に巻き回して加硫することで形成されるので、特別な新規設備投資を要することなく、形成時の作業時間の短縮や加硫時間の短縮、並びに使用されるゴム材料の大幅減少等により、従来よりも格段にコストを低減したローラ１５の提供を可能とする。
【０１２５】
具体的には、比較例２のようにゴムロール２５Ｂの肉厚の変化によって膨出部２７Ｂを形成する場合、円筒形状の芯材部２３Ｂに未加硫のゴムシートを膨出部２７Ｂの外径と同一径となるまで積層するように巻き回し、積層されたゴムシートを加硫した後に切削することで膨出部２７Ｂを形成する必要がある。
【０１２６】
このため、切削工程を追加することによってローラ１５Ｂの製造効率が低下すると共に、膨出部２７Ｂ以外のゴムが研削クズとして廃棄されることになって歩留まりが低下し、ローラ１５Ｂの製造コスト高を招いていた。特に、研削クズとなるゴムは、積層されたゴムシートの５０％にも達し、極めて無駄が多い。
【０１２７】
このことは、加硫時間の増加にもつながり、製造効率が低下して更なるコスト高を招いていたと共に、長時間の加硫が製造中にゴムロール２５Ｂのゴムとしての最適物性を逸脱させ且つ芯材部２３Ｂとの加硫接着強度も低下或いは不安定にするという重大な問題も抱えていた。
【０１２８】
これに対し、本実施例では、未加硫のゴムシートを芯材部２３の外周面２３にロール状に巻き回して加硫するだけでゴムロール２５と共に膨出部２７を形成でき、ゴムロール２５を大きく切削する必要がなく、簡単な表層研磨或は仕上げ作業等のみで完成することから、製造効率及び歩留まりの向上により、ローラ１５の製造コストの低下を更に図ることができる。
【０１２９】
しかも、本実施例では、ゴムロール２５として最低限必要な肉厚によって膨出部２７も構成できるため、加硫されるゴムロール２５の肉厚を比較例２の場合よりも半分程度にすることができる。結果として、ゴムロール２５の加硫時間を半分程度に減少させて、生産性が倍増し、ローラ１５の製造コストの低下を更に図ることができると共に、ゴムロール２５がゴムとしての最適物性を逸脱することなく且つ加硫接着強度の向上又は安定を図ることもできる。
【０１３０】
また、本実施例では、ゴムロール２５を切削しないので、比較例２のようにポンピングチューブ５との接触面にゴムシートの積層境界が現れることなく、そのシート間の剥離が発生することもない。
【０１３１】
また、ゴムロール２５の成型は、ゴムロール２５の幅Ｗよりもやや広い未加硫ゴムシートを引き伸ばしながら芯材部２３に巻きつけることが可能であるから、極めて容易な作業で特別な設備を必要とせずに実現することができる。
【０１３２】
本実施例のローラ１５は、芯材部２３が転動軸心方向に沿った中空状の環状筒部２９を備え、膨出形状部３５が環状筒部２９の転動軸心方向の中央部を湾曲させて形成されている。従って、本実施例では、芯材部２３に膨出形状部３５を設けても、重量の増加を抑制することができる。
【０１３３】
本実施例では、環状筒部２９の肉厚がローラ１５の転動軸心方向において一定である場合、ポンピングチューブ５を押圧する際にゴムロール２５が環状筒部２９から受ける力を均一にすることができる。結果として、ゴムロール２５に作用する面圧及びポンピングチューブ５のシール圧を、より確実に均一化することができる。しかも、ゴムロール２５の環状筒部２９（芯材部２３）への接着強度を均一化して、耐久性を向上することができる。
【０１３４】
また、本実施例では、膨出形状部３５の膨出高さ、つまり膨出部２７の膨出高さＢが、ポンピングチューブ５の肉厚と同一であるので、より確実にポンピングチューブ５のシール圧やゴムロール２５に作用する面圧の均一化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１  搾り出し式ポンプ
５  ポンピングチューブ
１５  ローラ
２３  芯材部
２５  ゴムロール（ゴム部）
２７  膨出部
２９  環状筒部
３５  膨出形状部
【図１】
2015212525.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015212525.tif 000007
【図６】
2015212525.tif 000008
【図７】
2015212525.tif 000009