(57)【要約】【課題】従来のものより低騒音化を実現した多段ルーツ式流体機械を提供する。【解決手段】同一のケーシング８内に収容された２個のポンプ４，５が同じくケーシング８内に形成された内部連通路７とケーシング８外に形成された外部連通路２１とによって直列的に連通されている。【選択図】図５
2010059872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプが第１の連通路によって直列的に連通されてなる多段ルーツ式流体機械において、
前記複数のポンプは、前記第１の連通路のほか、第２の連通路によっても直列的に連通されていることを特徴とする多段ルーツ式流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の多段ルーツ式流体機械において、
前記複数のポンプは同一ケーシング内に収容されている、
ことを特徴とする多段ルーツ式流体機械。
【請求項３】
請求項２に記載の多段ルーツ式流体機械において、
前記第１の連通路は前記ケーシング内に形成された内部連通路であり、
前記第２の連通路は、前記ケーシング外に形成された外部連通路である、
ことを特徴とする多段ルーツ式流体機械。
【請求項４】
請求項３に記載の多段ルーツ式流体機械において、
前記外部連通路は配管によって形成されている、
ことを特徴とする多段ルーツ式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２段ルーツ式ブロワ等の多段ルーツ式流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルーツ式ブロワ、ルーツ式真空ポンプなどのルーツ式流体機械は、輸送用機械、産業機械など様々な分野で使用されている。ルーツ式流体機械においては、空気の吸入口および吐出口が形成されたケーシング内に一対のロータが収容され、これらロータが互いに反対方向に噛み合いながら回転駆動される。これにより、ロータの隣り合う葉片間とケーシングの内壁面との間に囲まれる空気搬送空間によって、吸入口から吐出口へ空気が搬送される。ルーツ式流体機械がブロワである場合は、吐出口側の空気が圧縮され、ルーツ式流体機械が真空ポンプである場合は、吸入口側の空気が負圧に減圧される。
【０００３】
特許文献１に開示されているルーツ式流体機械は、２個の真空ポンプが連通路を介して直列的に連通されてなる、２段真空ポンプである。同文献に開示されている真空ポンプでは、２個の真空ポンプが同一ケーシング内に収容され、同ケーシング内に形成された中空状の隔壁によって隔てられている。そして、その隔壁の中空部分が上記連通路となっている。
【特許文献１】特開２０００−２５７５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の多段ルーツ式流体機械では、ケーシング内の連通路が、複数箇所で屈曲しているため、連通路内を流れる空気が屈曲部に高速で衝突して、連通路を振動させることがある。連通路が大きく振動すると、それが騒音の原因となることがある。特に、上記振動がケーシングの共振域であれば、騒音が更に大きくなるおそれもある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みて創案されたものであり、ポンプ同士を直列的に連通した連通路の屈曲部において高速で空気が衝突することによる振動の発生を抑制することを可能とした多段ルーツ式流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するための手段として、本発明の多段ルーツ式流体機械は、以下のように構成されている。すなわち、本発明の多段ルーツ式流体機械は、複数のポンプが第１の連通路によって直列的に連通されてなる多段ルーツ式流体機械において、前記複数のポンプは、前記第１の連通路のほか、第２の連通路によっても直列的に連通されていることを特徴としている。
【０００７】
かかる構成を備える多段ルーツ式流体機械によれば、上流側のポンプから吐出される空気は第１の連通路および第２の連通路の双方に分岐して、その直近下流側のポンプの吸入口前で合流して同吸入口へ吸入される。このため、上流側のポンプとその直近下流側のポンプとが第１の連通路のみによって連通されている場合と比較して、第１の連通路内での空気の流速を低く抑えることができる。したがって、第１の連通路内の屈曲部に衝突する空気の流速も低く抑えることができ、上記衝突に起因する第１の連通路での振動の発生を抑制することができ、ひいては、この多段ルーツ式流体機械を搭載した装置での作動騒音を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明の多段ルーツ式流体機械は、上記構成において、前記複数のポンプは同一ケーシング内に収容されていてもよい。
【０００９】
また、本発明の多段ルーツ式流体機械は、上記構成において、前記第１の連通路が、前記ケーシング内に形成された内部連通路であり、前記第２の連通路が、前記ケーシング外に形成された外部連通路であってもよい。
【００１０】
また、本発明の多段ルーツ式流体機械は、上記構成において、前記外部連通路は配管によって形成されたものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る多段ルーツ式流体機械によれば、ポンプ同士を直列的に連通した連通路の屈曲部において高速で空気が衝突することに起因する振動および騒音の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［２段ルーツ式ブロワ］
以下、本発明の実施の形態に係る多段ルーツ式流体機械ついて図面を参照して説明する。本実施形態では、多段ルーツ式流体機械として、２段ルーツ式ブロワ（以下単に「ブロワ」という。）を例に挙げて説明する。
【００１３】
図１はブロワ１をロータ軸２，３の軸芯を含む平面で切断して表した断面図である。図２はブロワ１の側面図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。図５は図２の部分断面図である。
【００１４】
図１〜図５に示すように、ブロワ１は、第１段ポンプ４および第２段ポンプ５の２個のポンプを備えている。これら第１段ポンプ４および第２段ポンプ５は、同一のケーシング８内に収容されている。また、図４に示す第１段ポンプ４の吐出口１７（以下「第１段吐出口１７」という。）と図３に示す第２段ポンプ５の吸入口１８（以下「第２段吸入口１８」という。）とは、ケーシング８内の後述する隔壁１５内に形成された第１の連通路（内部連通路）７によって連通されている。つまり、第１の連通路７によって第１段ポンプ４と第２段ポンプ５とは、直列的に連通されている。第１の連通路７の上流端７ａ（図５参照）は、第１段ポンプ４の吐出口１７に臨むように、隔壁１５の下端部の第１ポンプ４側に開口している。一方、第１の連通路７の下流端７ｂは、第２ポンプ５側の吸入口１８に臨むように隔壁１５の上端部の第２段ポンプ５側に開口している。なお、図５中の符号７Ａ，７Ｂは、第１の連通路７内を流れる空気が衝突する第１の連通路７の屈曲部を示している。
【００１５】
第１段ポンプ４および第２段ポンプ５は、ケーシング８内に形成された第１段ポンプ室８ａおよび第２段ポンプ室８ｂと、各ポンプ室８ａ，８ｂにそれぞれ収容された各一対の第１段ロータ９Ａ，９Ｂおよび第２段ロータ１０Ａ，１０Ｂと、で主に構成されている。第１段ロータ９Ａと第２段ロータ１０Ａは、ロータ軸２に固設されており、第１段ロータ９Ｂと第２段ロータ１０Ｂは、ロータ軸３に固設されている。
【００１６】
ケーシング８は、ケーシング本体８ｃと、該ケーシング本体８ｃの両側に図示しないボルトにて固定された軸受ハウジング８ｄ，８ｅなどで構成されている。第１段ロータ９Ａ，９Ｂおよび第２段ロータ１０Ａ，１０Ｂは、このケーシング８内に回転自在に収納されている。
【００１７】
第１段ポンプ室８ａおよび第２段ポンプ室８ｂは、第１段ロータ９Ａ，９Ｂおよび第２段ロータ１０Ａ，１０Ｂの回転領域（外径）に対応するように形成されている。ケーシング本体８ｃ内の第１段ポンプ室８ａと第２段ポンプ室８ｂとの間には、ロータ軸２，３の軸芯方向に対して直交する方向へ延在した隔壁１５が設けられており、この隔壁１５によって、ケーシング本体８内が第１段ポンプ室８ａと、第２段ポンプ室８ｂとに隔てられている。
【００１８】
また、第１段吐出口１７と第２段吸入口１８とはこれらを接続するケーシング８外の配管（第２の連通路（外部連通路）２１）によって連通されている。すなわち、第１段ポンプ４と第２段ポンプ５とは、第１の連通路７のほか、第２の連通路２１によっても直列的に連通されている。
【００１９】
また、図２に示すように、ケーシング８内には、第１段吐出口１７から吐出される空気を第２段ポンプ５を迂回して第２ポンプ５の吐出口１９（以下、「第２段吐出口１９」という。）側へバイパスするためのバイパス逆止弁２０が設けられている。このバイパス逆止弁２０は、第１段吐出口１７側の圧力が第２段吐出口１９側の圧力より高圧の場合に限り開弁するようになっている。また、後述するように、第２の連通路２１には逆止弁Ｓが設けられており、この逆止弁Ｓもバイパス逆止弁２０と同様の作用効果を生じるので、バイパス逆止弁２０を廃止し、逆止弁Ｓのみでも同様の作用効果を生じる。なお、ケーシング８には各ポンプ室８ａ，８ｂに冷却水を送込むための給水継手部２３が設けられている。
【００２０】
軸受ハウジング８ｄ，８ｅには、内側から外側に向かって順にオイルシール２２、ロータ軸２，３の軸受である転がり軸受１１が嵌入されている。
【００２１】
ロータ９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂとしては、回転方向に１２０°の間隔をおいてロータ軸２，３から径方向に向かって突出した３つの葉片を有する３葉ロータが採用されている。各葉片は、慣性モーメントを低減させるために中空状となっている。
【００２２】
ロータ軸３は、回転駆動力が入力される駆動軸となっており、ロータ軸２は、ロータ軸３から各ロータ軸２，３の一側部に固定されたタイミングギヤ１２，１２を介して回転駆動される従動軸となっている。また、第１段ポンプ室８ａに収容されているロータ９Ａ，９Ｂは、第２ポンプ室８ｂに収容されているロータ１０Ａ，１０Ｂより軸方向に幅広に形成されている。なお、タイミングギヤ１２はギアケース１３によって覆われている。
【００２３】
以上のように構成されたブロワ１は、駆動側ロータ軸２に外部から回転駆動力が与えられると、ロータ９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂが回転し、第１段ポンプ４の吸入口１６（以下、「第１段吸入口１６」という。）から空気が吸入され、第２段ポンプ５の第２段吐出口１９から空気が吐出されるポンプ動作を行う。
【００２４】
このとき、第１段ポンプ４の第１段吐出口１７から吐出される空気は、第１の連通路７および第２の連通路２１の双方に分岐して、第２段ポンプ５の第２段吸入口１８前で合流して同吸入口１８へ吸入される。そのため、第１段ポンプ４と第２段ポンプ５とが第１の連通路７のみによって連通されている場合と比較して、第１の連通路７内での空気の流速を低く抑えることができ、第１の連通路７内の屈曲部７Ａ，７Ｂに衝突する空気の流速も低く抑えることができる。その結果、上記衝突に起因する第１の連通路７での振動の発生を抑制することができ、ブロワ１の作動騒音も抑制することができる。勿論、上記振動および騒音の抑制効果は、ブロワ１の定常時での送風量（性能）を低下させることなく実現される。
【００２５】
［ブロワを搭載した汚泥吸引車］
つぎに、上記ブロワ１の搭載例について説明する。図６〜図８は、ブロワ１を、汚泥等の回収対象物をレシーバタンク３７内に吸引回収して走行可能な汚泥吸引車３０に搭載した例を示している。この場合、駆動側のロータ軸３は、汚泥吸引車３０の図示しない動力取出し装置（ＰＴＯ）の駆動力によって回転駆動される。具体的には、駆動側のロータ軸３の一側部および汚泥吸引車３０の動力取出し装置（ＰＴＯ）に連動連結されたプロペラシャフト３１の後端部にそれぞれＶプーリ３２、３３（図６、図７参照）が固設され、これらＶプーリ３２、３３にＶベルト３４が巻き掛けられている。これにより、ＰＴＯの回転駆動力がブロワ１のロータ軸３に伝達される。ブロワ１のロータ軸３が回転駆動されると、ブロワ１のタイミングギヤ１２を介してその回転トルクが従動側ロータ軸２にも伝達され、各一対のロータ９Ａ、９Ｂおよびロータ１０Ａ、１０Ｂが互いに反対方向へ回転されて、既述したポンプ動作が行われる。
【００２６】
汚泥吸引車３０では、その車台３５上に搭載されているレシーバタンク３７内の減圧と大風量により、レシーバタンク３７に連通された吸引ホース３８を通じて外部から同タンク３７内に汚泥を吸引することができる。一方で、レシーバタンク３７内の空気圧を加圧し、レシーバタンク３７の後底部に設けられている排出バルブ３９を開放することにより、レシーバタンク３７内に蓄積している汚泥を外部（例えば汚泥処理場など）へ排出することができる。
【００２７】
レシーバタンク３７内の空気圧を加減圧するために、汚泥吸引車３０は、図８の配管図に示すような、ブロワ１を含む汚泥吸引装置４０を搭載している。以下にこの配管構成について説明する。
【００２８】
レシーバタンク３７には、レシーバタンク３７内の空気を加減圧するために空気を送給又は吸引するためのタンク加減圧配管４１が接続されている。タンク加減圧配管４１は、途中位置で吸引配管４２と加圧配管４３とに分岐している。なお、吸引配管４２の途中位置には、管路を開閉するバルブＶ１が介設され、加圧配管４３の途中位置には、同じく管路を開閉するバルブＶ２が介設されている。
【００２９】
吸引配管４２は、下流端において、上流側キャッチャ（サイクロン集塵機）４４の吸入口４４ａに接続されている。上流側キャッチャ４４の排出口４４ｂは、配管４７を介してブロワ１の第１段ポンプ４の第１段吸入口１６に連通されている。なお、配管４７の途中位置には、サイレンサ４９が介設されている。
【００３０】
ブロワ１の第１段吐出口１７は、第１の連通路７（図８において図示せず。図５を参照。）および第２の連通路２１の双方を介してブロワ１の第２段吸入口１８に連通されている。ブロワ１の第２段吐出口１９は、吐出側配管５０を介してサイレンサ５１のインポート５１ａに接続されている。なお、第２の連通路２１と吐出側配管５０とは、図示するように吐出側配管５０側から第２の連通路２１側への流れを阻止するように設けられた逆止弁Ｓを介して連通されている。
【００３１】
サイレンサ５１の第１アウトポート５１ｂは配管５２を介して下流側キャッチャ（サイクロン集塵機）５４の吸入口５４ａに接続されている。配管５２の途中位置には、管路を開閉するバルブＶ３が介設されている。なお、サイレンサ５１には、その内部で発生した水滴をタンク６０へ還流するための排水路５６が接続されている。
【００３２】
サイレンサ５１の第２アウトポート５１ｃには、加圧配管４３が接続されている。また、サイレンサ５１の第３アウトポート５１ｄは、連絡配管５７を介して配管５２に接続されており、連絡配管５７の途中位置には吐出圧の異常圧力から保護するためのリリーフ弁５５が介設されている。
【００３３】
下流側キャッチャ５４の大気バイパスポート５４ｂは、配管５８を介して配管４７の途中位置に接続されている。なお、配管５８の途中位置には、管路を開閉するバルブＶ４が介設されている。
【００３４】
上流側キャッチャ４４と下流側キャッチャ５４とは、１つのタンク６０に一体的に搭載されている。タンク６０内には隔壁６１が設けられており、この隔壁６１によって、上流側キャッチャ４４および下流側キャッチャ５４が収集した集塵、水滴等が別々に蓄積されるようになっている。以下、隔壁６１を境にしてタンク６０の上流側をタンク上流側６０ａ、タンク６０の下流側をタンク下流側６０ｂという。
【００３５】
ブロワ１の給水継手部２３とタンク下流側６０ｂとは冷却水供給配管６２によって接続されている。冷却水供給配管６２の途中位置には管路を開閉するバルブＶ５が介設されており、バルブＶ５が開いた状態でタンク下流側６０ｂ（下流側キャッチャ５４の貯水部）内に貯留されている冷却水が給水継手部２３を介して霧状となってブロワ１の第１段吸入口１６および第２段吸入口１８へ供給されるようになっている。
【００３６】
以下、上記配管構成において、レシーバタンク３７を加減圧する場合について説明する。
【００３７】
まず、レシーバタンク３７を減圧する場合は、バルブＶ１、バルブＶ３およびバルブＶ５が開放され、バルブＶ２およびバルブＶ４が閉鎖される。上記バルブ操作後、汚泥吸引車３０のエンジンの回転駆動力によりブロワ１が駆動される。これにより、ブロワ１が既述したポンプ動作を行い、図８の配管に沿った実線矢印で示されるように、レシーバタンク３７内の空気は、タンク加減圧配管４１、吸引配管４２を通じて上流側キャッチャ４４に吸入される。
【００３８】
上流側キャッチャ４４は、円筒状の円筒室と、該円筒室の下方に連続した略円錐形状の円錐室とからなる処理チャンバ４４ｃを備えている。上流側キャッチャ４４に粉塵等を含む空気が吸入されると、処理チャンバ４４ａの内壁面に沿って螺旋気流が発生し、大部分の粉塵等は円錐室の下端開口から下方へ落下してタンク上流側６０ａに貯水された水に集塵等が溶け込むようにして回収される。一方、粉塵等が分離された空気は、螺旋気流の中心を上昇して処理チャンバ４４ｃ内の上側に設けられた排出管４４ｄから上流側キャッチャ４４の上方へ排出される。
【００３９】
上流側キャッチャ４４から上方へ排出された空気は配管４７を通じて、冷却水供給配管６２を通じて供給される霧状の冷却水とともにブロワ１の第１段吸入口１６に吸入され、第１段吐出口１７から吐出される。第１段吐出口１７から吐出された空気は、第１の連通路７および第２の連通路２１の双方に分岐して、ブロワ１の第２段吸入口１８の直前に合流し、その第２段吸入口１８へ吸入され、第２段吐出口１９から吐出される。このため、既述したように、ブロワ１の風量（性能）を維持しながら、第１の連通路７内の屈曲部７Ａ，７Ｂへの空気の衝突に起因して発生する振動および騒音が抑制される。
【００４０】
また、仮に第２の連通路７に多少の振動が発生したとしても、この振動に起因する騒音は、ブロワ１の上流側および下流側に設けられたサイレンサ４９，５１によってある程度吸収される。
【００４１】
ブロワ１の第２段吐出口１９から吐出された空気は吐出側配管５０、サイレンサ５１、配管５２を通じて下流側キャッチャ５４に吸入される。
【００４２】
下流側キャッチャ５４も、上流側キャッチャ４４と同様の処理チャンバ５４ｃを備えている。したがって、下流側キャッチャ５４に粉塵、冷却水等を含む空気が吸入されると、処理チャンバ５４ｃの内壁面に沿って螺旋気流が発生し、大部分の粉塵、冷却水等は円錐室の下端開口から下方へ落下し、タンク下流側６０ｂ内に回収される。一方、下流側キャッチャ５４において粉塵等から分離された空気は螺旋気流の中心を上昇して処理チャンバ５４ｃ内の上側に設けられた排出筒５４ｄから大気へ排出される。
【００４３】
つぎに、レシーバタンク３７内を加圧する場合について説明する。この場合は、バルブＶ１およびバルブＶ３が閉鎖され、バルブＶ２、バルブＶ４およびバルブＶ５が開放される。上記バルブ操作後、汚泥吸引車３０のエンジンの回転駆動力によりブロワ１が回転駆動される。これにより、ブロワ１が既述したポンプ動作を行い、図８の破線矢印で示されるように、下流側キャッチャ５４の排気筒５４ｄから大気が吸入され、大気バイパスポート５４ｂ、配管５８、配管４７を通じて、ブロワ１の第１段吸入口１６へ吸気が吸入され、第２段吐出口１９から吐出される。このときのブロワ１の第１の連通路７における振動および騒音の抑制効果は既述した通りである。
【００４４】
第２段吐出口１９から吐出された空気は、吐出側配管５０、サイレンサ５１、加圧配管４３、タンク加減圧配管４１を通じてレシーバタンク３７内に供給され、レシーバタンク３７内の空気が加圧される。このときレシーバタンク３７の後底部に設けられている排出バルブ３９を開放することにより、レシーバタンク３７内に蓄積している汚泥を外へ排出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、２段ルーツ式ブロワなどの多段ルーツ式流体機械に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ブロワの断面図であって、ブロワをロータ軸の軸芯を含む平面で切断した断面図である。
【図２】ブロワの側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２の部分断面図である。
【図６】ブロワを搭載した汚泥吸引車の側面図である。
【図７】図６における車台上の汚泥吸引装置のＤ矢視図である。
【図８】ブロワを搭載した汚泥吸引車の配管図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ブロワ（多段ルーツ式流体機械）
４  第１段ポンプ
５  第２段ポンプ
７  第１の連通路（内部連通路）
８  ケーシング
２１  第２の連通路（外部連通路）
【図１】
2010059872.tif 000003
【図２】
2010059872.tif 000004
【図３】
2010059872.tif 000005
【図４】
2010059872.tif 000006
【図５】
2010059872.tif 000007
【図６】
2010059872.tif 000008
【図７】
2010059872.tif 000009
【図８】
2010059872.tif 000010