(57)【要約】【課題】ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワにおいて、作動時における騒音を大幅に減少させること。【解決手段】ケーシングと、前記ケーシング内において回転するロータと、前記ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワにおける低騒音化方法であって、前記外気導入口を複数設けるとともに、前記複数の外気導入口にそれぞれ外気導入管の一端部を接続し、前記外気導入管の他端部はサージタンクに接続し、前記複数の外気導入管の長さを、それぞれ異なる長さであって、且つ、前記ロータの回転に伴って発生し、前記外気導入口から前記外気導入管を通って前記サージタンクに到達後、反射してきた圧力波により生じる圧力脈動の脈動位相が、前記外気導入口において負となる長さに設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、前記ケーシング内において回転するロータと、前記ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワにおける低騒音化方法であって、
前記外気導入口を複数設けるとともに、前記複数の外気導入口にそれぞれ外気導入管の一端部を接続し、前記外気導入管の他端部はサージタンクに接続し、
前記複数の外気導入管の長さを、それぞれ異なる長さであって、且つ、前記ロータの回転に伴って発生し、前記外気導入口から前記外気導入管を通って前記サージタンクに到達後、反射してきた圧力波により生じる圧力脈動の脈動位相が、前記外気導入口において負となる長さに設定することを特徴とするルーツブロワの低騒音化方法。
【請求項２】
ケーシングと、前記ケーシング内において回転するロータと、前記ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワであって、
前記外気導入口が複数設けられているとともに、前記複数の外気導入口にそれぞれ外気導入管の一端部が接続され、前記外気導入管の他端部はサージタンクに接続され、
前記複数の外気導入管は長さがそれぞれ異なっており、且つ、当該長さが前記ロータの回転に伴って発生し、前記外気導入口から前記外気導入管を通って前記サージタンクに到達した後、反射してきた圧力波により生じる圧力脈動の脈動位相が、前記外気導入口において負となる長さに設定されていることを特徴とするルーツブロワ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーツブロワの低騒音化方法及びルーツブロワに関し、より詳しくは、ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワの低騒音化方法及びこの方法により低騒音化されたルーツブロワに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、汚泥等を吸引回収するために使用される吸引処理車には、回収タンク内を減圧状態とするための吸引処理装置が車載されており、吸引処理装置における真空発生装置としてはルーツブロワが広く使用されている。
【０００３】
一般に、ルーツブロワは長時間継続して使用すると真空度が低下するという問題があるため、通常、真空度の低下を防ぐために冷却機構が設けられている。
このような冷却機構としては、例えば、本出願人が先に提案した下記特許文献１及び２の開示技術が知られている。
これらの開示技術における冷却機構は、ケーシング内に冷却水が供給される水冷式ルーツブロワにおいて、当該ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を設けたものである。
【０００４】
しかしながら、このようなケーシング内に冷却用の外気を導入する方法を用いた場合、外気導入口における冷却用空気（外気）とケーシング内部の真空圧との圧力差が大きいため、ブロワ本体、外気導入管、排気管における騒音が大きくなるという問題があった。
この問題点について、図１１を参照してより詳しく説明する。
図１１は、本願発明者が新たに考案した、ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を設けたルーツブロワを示す断面図である。
図１１（ａ）の状態をルーツブロワ始動時とする。この状態では、ケーシング（Ａ）外部は大気圧となっている。一方、ケーシング（Ａ）内部はロータ（Ｂ）とケーシングにより囲われた閉鎖空間となっている。
図１１（ａ）の状態からルーツブロワが作動すると、ロータ（Ｂ）が少し回転して外気導入口（Ｃ）が開状態となる（図１１（ｂ）参照）。この状態になった瞬間、外気導入口部分におけるケーシング内部は負圧となるが、同時に、ケーシング外部から外気導入管（Ｄ）を介して大気圧の外気が導入されるため、大きな圧力差が生じる。そのため、図１１（ｃ）に示すように、ケーシングの外気導入口（Ｃ）部分で、急激な圧力変動が生じ、騒音が発生する。この騒音は圧力波（Ｅ）として外気導入管（Ｄ）から外部に放出される。
【０００５】
上記した騒音の発生は、水冷式ブロワの場合は、外気導入口を直列に連結された複数のルーツブロワの最上流側のケーシングに設ける対策を採ることにより（特許文献２参照）、ある程度緩和することができるが、十分ではない。また、空冷式ブロワの場合は、この対策を採用するとブロワの温度が過剰に上昇するため、採用できなかった。また、空冷式ブロワの場合は、冷却水による吸音・遮音ができず、水冷式ブロワに比べて広帯域の騒音成分が発生することから、低騒音化が非常に困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０７９２１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１３２９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワにおいて、作動時における騒音を大幅に減少させることができ、特に空冷式ルーツブロワの騒音対策に好適に利用することができる、ルーツブロワの低騒音化方法及びこの方法により低騒音化されたルーツブロワを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、ケーシングと、前記ケーシング内において回転するロータと、前記ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワにおける低騒音化方法であって、前記外気導入口を複数設けるとともに、前記複数の外気導入口にそれぞれ外気導入管の一端部を接続し、前記外気導入管の他端部はサージタンクに接続し、前記複数の外気導入管の長さを、それぞれ異なる長さであって、且つ、前記ロータの回転に伴って発生し、前記外気導入口から前記外気導入管を通って前記サージタンクに到達後、反射してきた圧力波により生じる圧力脈動の脈動位相が、前記外気導入口において負となる長さに設定することを特徴とするルーツブロワの低騒音化方法に関する。
【０００９】
請求項２に係る発明は、ケーシングと、前記ケーシング内において回転するロータと、前記ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を有するルーツブロワであって、前記外気導入口が複数設けられているとともに、前記複数の外気導入口にそれぞれ外気導入管の一端部が接続され、前記外気導入管の他端部はサージタンクに接続され、前記複数の外気導入管は長さがそれぞれ異なっており、且つ、当該長さが前記ロータの回転に伴って発生し、前記外気導入口から前記外気導入管を通って前記サージタンクに到達した後、反射してきた圧力波により生じる圧力脈動の脈動位相が、前記外気導入口において負となる長さに設定されていることを特徴とするルーツブロワに関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロータの回転に伴って発生し、外気導入口から外気導入管を通ってサージタンクに到達した圧力波が、サージタンクにおいて反射し、この反射してきた圧力波の脈動位相が外気導入口において負となることで、ケーシング内部との圧力差が小さくなり、圧力の急激な変化が生じないため、騒音の発生を抑制することができる。また、複数の外気導入管の長さをそれぞれ異なる長さに設定することから、周波数の異なる何種類もの騒音成分を低減させることができ、広帯域の周波数成分からなる騒音であっても確実に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るルーツブロワを示す正面図である。
【図２】本発明に係るルーツブロワの本体を示す正面図である。
【図３】本発明に係るルーツブロワの本体を示す平面図である。
【図４】本発明に係るルーツブロワの本体を示す左側面図である。
【図５】本発明に係るルーツブロワの本体を示す右側面図である。
【図６】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明に係るルーツブロワの外気導入管の長さ設定に関する説明図である。
【図８】比較例の空冷式ルーツブロワを示す図である。
【図９】実施例及び比較例のルーツブロワを単体で（車載せずに）駆動して行った試験（試験１）における騒音の周波数スペクトルを示す図である。
【図１０】実施例及び比較例のルーツブロワを吸引車に搭載して駆動して行った試験（試験２）における騒音の周波数スペクトルを示す図である。
【図１１】本願発明者が新たに考案した、ケーシング内に冷却用の外気を導入する外気導入口を設けたルーツブロワの問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るルーツブロワの低騒音化方法及びこの方法により低騒音化されたルーツブロワの好適な実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るルーツブロワの一例を示す正面図である。図２は図１に示したルーツブロワの本体を示す正面図、図３はその平面図、図４はその左側面図、図５はその右側面図、図６は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００１３】
本発明に係るルーツブロワは、ケーシング（１）と、ケーシング（１）内において回転する一対のロータ（２）とを有している（図６等参照）。
図示例のルーツブロワは、１つのケーシング（１）内に、直列に連通連結された２つのケーシング内空間を有している。但し、本発明に係るルーツブロワは、単一のケーシング内空間を有するものであってもよいし、直列に連通連結された３つ以上のケーシング内空間を有するものであってもよい。また、単一のケーシング内空間を有する複数のルーツブロワを直列に連通連結したものであってもよい。
【００１４】
ケーシング（１）内に形成された下流側のケーシング内空間（３）（図６参照）には、回転する２つのロータ（２）が配置されている。下流側のケーシング内空間（３）を構成するケーシング（１）には、吸気口（５）と吐出口（６）が設けられている。
上流側のケーシング内空間（４）については内部構造を図示していないが、下流側のケーシング内空間（３）と同様に、回転する２つのロータが配置されている。そして、上流側のケーシング内空間（４）を構成するケーシング（１）にも、吸気口（７）と吐出口（８）が設けられている。
ロータ（２）は、図示例では三葉のものが示されているが、二葉のものであってもよい。
【００１５】
ケーシング（１）には、下流側のケーシング内空間（３）に冷却用の外気を導入する外気導入口（９）が複数設けられている。
外気導入口（９）の数は、図示例の場合、ケーシング（１）の上部と下部に４つずつ、合計８つ設けられている。尚、外気導入口（９）の数は、２つ以上であれば特に限定されないが、ケーシング（１）の上部と下部にそれぞれ２つ以上設けると、上と下のロータの回転により発生する騒音を共に低減できるため好ましい。
上部に設けられた４つの外気導入口（９）は、上面に２つ、側面に２つ、それぞれ設けられている。下部に設けられた４つの外気導入口（９）は、下面に２つ、側面に２つ、それぞれ設けられている。
全ての外気導入口（９）は、図示例の如く吐出口（６）側に設けることが好ましい。
【００１６】
ルーツブロワが直列に連通連結された２つのケーシング内空間を有している場合、外気導入口（９）は、最下流側（最後に吸気される側）のケーシング内空間に開口する位置に設けることが好ましい（図１〜６参照）。
また、単一のケーシング内空間を有する複数のルーツブロワを直列に連通連結したものである場合、外気導入口（９）は、最下流側（最後に吸気される側）のルーツブロワのケーシングに設けることが好ましい。
【００１７】
図１に示すように、複数の外気導入口（９）には、それぞれ外気導入管（１０）の一端部が接続されており、各外気導入管（１０）の他端部はサージタンク（１１）に接続されている。外気導入管（１０）は、図１において一点鎖線で示している。
サージタンク（１１）は、円筒形状の密閉容器に、複数の外気導入口と、外気導入口より大きな径のサイレンサ接続口が設けられたものである。
図示例では、ケーシング（１）の上部に設けられた外気導入口（９）に接続された外気導入管（１０）は全て１つのサージタンク（１１）の外気導入口に接続され、ケーシング（１）の下部に設けられた外気導入口（９）に接続された外気導入管（１０）は全て１つのサージタンク（１１）の外気導入口に接続されている。各サージタンク（１１）のサイレンサ接続口にはサイレンサ（１２）の導入口が夫々接続されており、各サイレンサ（１２）の吐出口は開放されている。
【００１８】
複数の外気導入管（１０）は、外気導入口（９）とサージタンク（１１）との間の長さがそれぞれ異なっている。
各外気導入管（１０）の長さは、ロータ（２）の回転に伴って発生し、外気導入口（９）から外気導入管（１０）を通ってサージタンク（１１）に到達した後、反射してきた圧力波により生じる圧力脈動の脈動位相が、外気導入口（９）において負となるように設定されている。
【００１９】
以下、この構成について、図７を参照しながら、より詳しく説明する。
ケーシング（１）内でロータ（２）が回転すると圧力波（Ｐ１）が発生し、この圧力波（Ｐ１）は外気導入口（９）から外気導入管（１０）を通ってサージタンク（１１）へと向かう（図６（ａ）参照）。
圧力波（Ｐ１）がサージタンク（１１）へと到達すると、サージタンク（１１）が空気バネの作用を発揮することにより、圧力波（Ｐ１）は外気導入管（１０）とサージタンク（１１）との境界部（１３）で反射し、反射した圧力波（Ｐ２）が圧力波（Ｐ１）とは脈動位相を変化させて、外気導入管（１０）を通って外気導入口（９）へと向かう（図６（ｂ）参照）。
この状態でルーツブロワを作動し続けると、圧力波（Ｐ２）が圧力脈動（Ｐ３）となって連続的に伝播する（図７（ｃ）参照）。
ここで、図７（ｃ）に示す如く、反射してきた圧力波（Ｐ２）により生じる圧力脈動（Ｐ３）の脈動位相が、外気導入口（９）において負（−）となるように、外気導入管（１０）の長さ（Ｌ）を設定する。
ここで、段落［０００４］において説明したように、ルーツブロワ駆動時において、外気導入口（９）部分におけるケーシング内部は負圧となる。
そのため、圧力脈動（Ｐ３）の脈動位相が外気導入口（９）において負であると、ケーシング内部との圧力差が小さくなる。そのため、圧力の急激な変化が生じず、騒音の発生を抑制することができる。
【００２０】
また、複数の外気導入管（１０）の長さをそれぞれ異なる長さに設定することで、周波数の異なる何種類もの騒音成分を低減させることができ、広帯域の周波数成分からなる騒音であっても確実に抑制することが可能となる。
【００２１】
圧力波（Ｐ１）が外気導入管（１０）とサージタンク（１１）との境界部（１３）で反射するための条件（境界条件）は、サージタンク（１１）の容量、温度、圧力等の要素に依存することから、これらの要素を適用するルーツブロワに合わせて設定することが好ましい。
【００２２】
本発明が適用されるルーツブロワは、湿式（水冷式）であっても乾式（空冷式）であってもよいが、乾式（空冷式）の場合に特に低騒音化の効果が顕著に発揮される。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の実施例及び比較例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。但し、本発明は以下の実施例には限定されない。
【００２４】
図１〜図６に示す構造を有する空冷式ルーツブロワを実施例のルーツブロワとした。
図８に示す従来の空冷式ルーツブロワ（外気導入口（９）が上下１つずつのもの）を比較例のルーツブロワとした。
実施例及び比較例で使用したルーツブロワ本体は、いずれも株式会社アンレットの製品であり、後述する試験１では型式ＢＴ１３５ＶＫのものを使用し、試験２では型式ＮＳ０４ＢＶＰのものを使用した。実施例と比較例のルーツブロワの相違点を表１に示す。表１に示した項目以外は同じである。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
実施例のルーツブロワの配管８本の長さ（外気導入口とサージタンクとの間の長さ）（Ｌ１〜Ｌ８）はいずれも、ロータの回転に伴って発生し、外気導入口から外気導入管を通ってサージタンクに到達後、反射してきた圧力波により生じる圧力脈動の脈動位相が、外気導入口において負となるように設定した。
【００２７】
実施例及び比較例のルーツブロワを単体で（車載せずに）駆動して行った試験（試験１）における騒音の周波数スペクトルを図９に示し、吸引車に搭載して駆動して行った試験（試験２）における騒音の周波数スペクトルを図１０に示す。いずれの試験においても、騒音の測定位置はブロワ吐出口側側面より９４０ｍｍ地点とした。
【００２８】
試験１及び２において、実施例は比較例に比べて騒音レベルが全体的に低下しており、試験１では特に２７３Ｈｚと１７４０Ｈｚの周波数成分が激減し、試験２では３６８Ｈｚと２９４３Ｈｚの周波数成分が激減していた。
この試験結果より、本発明に係るルーツブロワ（実施例）によれば、従来のルーツブロワ（比較例）に比べて騒音を大きく低減できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、ルーツブロワの駆動時に発生する騒音を抑制するために利用されるものであり、例えば吸引車に吸引装置として搭載されるルーツブロワを低騒音化するために利用される。
【符号の説明】
【００３０】
１      ケーシング
２      ロータ
３      上流側のケーシング内空間
４      下流側のケーシング内空間
５      吸気口
６      吐出口
７      吸気口
８      吐出口
９      外気導入口
１０    外気導入管
１１    サージタンク
１２    サイレンサ
１３    外気導入管とサージタンクとの境界部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015031228.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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