(57)【要約】【課題】圧力変化があってもほぼ一定の風量が得られ、小動力で運転可能な安全弁を備えたルーツ式ブロワを提供すること。【解決手段】安全弁を備えた低圧域において使用されるルーツ式ブロワであって、自重式安全弁２０は、ルーツ式ブロワＢの吐出管７に接続可能とされた管部２１に弁体３０を収容するハウジング２４を一体に設け、吐出管７の内部と連通するように設けられた上向きの連通口２５に形成した弁座２６に弁体３０の下端部を接触させ、その接触状態を自重により保持可能に設けると共に当該弁体３０の後部にチャタリング防止用バネ部材たるコイルバネ３５を装着し、管部２１内のガス圧力が瞬間的に上昇した場合、その圧力により弁体３０を押し上げて連通口２５を開放することによりハウジング２４に流入するガスが放出口３７から外部へ排出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全弁を備えた低圧域において使用されるルーツ式ブロワであって、
前記安全弁は、前記ルーツ式ブロワの吐出管に接続可能とされた管部に弁体を収容するハウジングを一体に設け、前記吐出管の内部と連通するように設けられた上向きの連通口に形成した弁座に前記弁体の下端部を接触させ、その接触状態を自重により保持可能に設けると共に当該弁体の後部にチャタリング防止用バネ部材を装着し、前記ハウジングに流入するガスを外部へ排出する放出口を当該ハウジングに設けたことを特徴とする安全弁を備えたルーツ式ブロワ。
【請求項２】
前記弁座と前記弁体の下端部との間に、球状シール部材を介装したことを特徴とする請求項１に記載の安全弁を備えたルーツ式ブロワ。
【請求項３】
安全弁を備えた低圧域において使用されるルーツ式ブロワであって、
前記安全弁は、前記ルーツ式ブロワの吐出管に接続可能とされた管部にバタフライ形弁を収容するハウジングを一体に設け、前記吐出管の内部と連通するように設けられた上向きの連通口を該バタフライ形弁の取付け部に揺動可能に形成された弁体により開閉可能に設け、その弁体に取り付けられた錘によって前記弁体による閉鎖状態を保持可能に設け、前記ハウジングに流入するガスを外方へ排出する放出口を当該ハウジングに設けたことを特徴とする安全弁を備えたルーツ式ブロワ。
【請求項４】
前記安全弁の放出口から排出されるガスをバイパスさせて前記ルーツ式ブロワの吸入側へ導入させるように設けたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載した安全弁を備えたルーツ式ブロワ。
【請求項５】
前記低圧域については、吸入側と吐出側との圧力差が１５ｋＰａの範囲内であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載した安全弁を備えたルーツ式ブロワ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全弁を備えた低圧の領域において使用されるルーツ式ブロワに関する。
【背景技術】
【０００２】
ルーツ式ブロワは、ガスを移送するものとして真空と圧縮用に利用されており、吐出側の圧力が瞬間的に上昇したときのガスを外部へ逃がすために安全弁を設置している。
【０００３】
特許文献１には、弁座に接触して弁ポートを閉鎖する閉鎖部材が固定された心棒と、その心棒に螺合するスリーブと、その閉鎖部材を弁座に接触させるようにスリーブを当該弁座に向けて付勢するコイルバネを備え、心棒に固定した握りを回転操作してスリーブを進退させることにより弁の設定圧力を調節する構造とされている。
【０００４】
ところで、吸入側と吐出側との圧力差が１５ｋＰａの範囲内において使用されるルーツ式ブロワにおいては、安全弁の役割が重要であり、特許文献１に見られるようなコイルバネを用いて設定圧力を調節する構造の安全弁では、バネ定数の低いコイルバネを用いたとしても低い圧力に設定する調節が難しい。このため、吐出側の圧力が瞬間的に上昇したときのガスを外部へ逃す際に圧力上昇状態が速やかに解消しないので、ルーツ式ブロワの駆動モータがオーバーロードになる虞がある。そこで、かかる事態を考慮して、出力の大きな駆動モータを選定せざるを得なかった。
【０００５】
また、上記低圧域において使用されるブロワとして、リングブロワ、ターボブロワ等が使用されているが、圧力の変化に伴い風量の変化が甚だしく、使用上の制約があった。
【特許文献１】実公昭４５−２７９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、圧力変化があってもほぼ一定の風量が得られ、小動力で運転可能な安全弁を備えたルーツ式ブロワを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、安全弁を備えた低圧域において使用されるルーツ式ブロワであって、前記安全弁は、前記ルーツ式ブロワの吐出管に接続可能とされた管部に弁体を収容するハウジングを一体に設け、前記吐出管の内部と連通するように設けられた上向きの連通口に形成した弁座に前記弁体の下端部を接触させ、その接触状態を自重により保持可能に設けると共に当該弁体の後部にチャタリング防止用バネ部材を装着し、前記ハウジングに流入するガスを外部へ排出する放出口を当該ハウジングに設けたことを特徴とする。
【０００８】
同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の安全弁を備えたルーツ式ブロワにおいて、前記弁座と前記弁体の下端部との間に、球状シール部材を介装したことを特徴とするものである。
【０００９】
同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、安全弁を備えた低圧域において使用されるルーツ式ブロワであって、前記安全弁は、前記ルーツ式ブロワの吐出管に接続可能とされた管部にバタフライ形弁を収容するハウジングを一体に設け、前記吐出管の内部と連通するように設けられた上向きの連通口を該バタフライ形弁の取付け部に揺動可能に形成された弁体により開閉可能に設け、その弁体に取り付けられた錘によって前記弁体による閉鎖状態を保持可能に設け、前記ハウジングに流入するガスを外方へ排出する放出口を当該ハウジングに設けたことを特徴とする。
【００１０】
同様の目的を達成するために請求項４に記載した発明は、請求項１から３の何れかに記載した安全弁を備えたルーツ式ブロワにおいて、前記安全弁の放出口から排出されるガスをバイパスさせて前記ルーツ式ブロワの吸入側へ導入させるように設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
同様の目的を達成するために請求項５に記載した発明は、請求項１から４の何れかに記載した安全弁を備えたルーツ式ブロワにおいて、前記低圧域については、吸入側と吐出側との圧力差が１５ｋＰａの範囲内であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
（請求項１の発明）
この安全弁を備えたルーツ式ブロワは、吸入側と吐出側との圧力差が１５ｋＰａの範囲内の低圧域においてほぼ一定の風量を確実に得ることができ、小動力で運転可能である。加えて、吐出側のガスの圧力が瞬間的に上昇した場合にも駆動モータにオーバーロードを生じる虞がない。
【００１３】
（請求項２の発明）
このルーツ式ブロワは、安全弁を構成する弁体の下端部と弁座との間に球状シール部材を介装しているので、弁体による閉鎖状態が良好である。
【００１４】
（請求項３の発明）
このルーツ式ブロワは、バタフライ式安全弁を採用しているので、移送するガスとしての空気中にオイルミストやウォータミストを多く含む場合にも安全弁の開閉動作が円滑に行なわれる。
【００１５】
（請求項４の発明）
このルーツ式ブロワは、安全弁から排出されるガスをバイパスさせてルーツ式ブロワの吸入側へ導入させるように設けているので、吐出側のガスの圧力が瞬間的に上昇した場合にも設定圧力を維持することができると共に駆動モータにオーバーロードを生じる虞がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る安全弁を備えたルーツ式ブロワの説明図、図２は他の形態の安全弁の説明図、図３は図２に示すバタフライ形弁の平面図である。
【００１７】
本発明に係る安全弁を備えたルーツ式ブロワＢは、吸入側と吐出側との圧力差が１５ｋＰａの範囲内の低圧域において使用されるに適する構造とされ、安全弁として上下方向に移動して連通口を閉鎖・開放する自重式と、バタフライ式の２種類の実施形態について説明する。なお、移送するガスについては、空気を例にして述べる。
【００１８】
図１において、ルーツ式ブロワＢは、取付け部２を備えたブロワ本体１に、吸入口４と吐出口６が形成されたケーシング３を一体に設け、ケーシング３内に、３葉式ロータ９，１１が夫々設けられた一対のロータシャフト８，１０を回転可能に配置し、吸入口４と吐出口６の間が連通することのないように両ロータ９，１１を回転させることにより吸入口４から空気を吸入し、吸入した空気を吐出口６から吐出する公知構成とされている。５は吸入口４に連通するように一体に形成されたフランジ５ａを備えた吸入管、７は吐出口６に連通するように一体に形成されたフランジ７ａを備えた吐出管である。
【００１９】
（自重式安全弁）
自重式安全弁２０は、図１に示すように、入口側にフランジ２１ａを出口側にフランジ２１ｂを備えた管部２１に弁体３０を収容する縦向き円筒形のハウジング２４を一体に設け、その管部２１の上壁部に上向きの連通口２５が設けられている。フランジ２１ａは、前記ルーツ式ブロワＢのフランジ７ａに図示しないボルト・ナットにより接続可能に設けられ、連通口２５は前記吐出管７の内部と連通するように設けられている。２６は連通口２５の上端面に形成された弁座である。
【００２０】
弁体３０は、ほぼ弾頭形状とされていて下部３０ｂをテーパ形に形成され、上部３０ａに倒れ防止用ピン３１を周設している。また、弁体３０とハウジング２４の内周面２４ａとの隙間については、約２ｍｍに設けられている。３３は弁座２６と弁体３０の下端部３０ｃとの間に介装されたゴム製の球状シール部材である。弁体３０の上端に形成された凹部（後部）３０ｄには、チャタリング防止用バネ部材である弱い弾発力のコイルバネ３５をセットし、放出口３７が設けられたキャップ３６を同ハウジング２４のネジ孔２７に螺着することにより該バネ部材３５を取り付けている。
【００２１】
なお、チャタリング防止用バネ部材については、コイルバネ３５に限らず、弾力性を有するゴム製リングを用いることも可能である。また、球状シール部材３３については、管部２１を通過するガスの性質によりゴム製に代えてステンレス製のものを用いることも可能である。さらには、弁体３０の底部を球面状に設けることにより、球状シール部材３３を使用しない構成とすることも可能である。
【００２２】
しかして、弁体３０の自重により球状シール部材３３を弁座２６に接触させて連通口２５を閉鎖状態に保持可能に設け、他方、ルーツ式ブロワＢの吐出側の空気圧力、言い換えると管部２１内の空気圧力が瞬間的に上昇した場合に球状シール部材３３及び弁体３０を押し上げることにより連通口２５を開放して放出口３７から外部へ空気を逃がすように設けた自重式安全弁２０が構成される。
【００２３】
また、自重式安全弁２０の放出口３７から排出される空気をバイパスさせてルーツ式ブロワＢの吸入側へ導入させる構造とすることもできる（請求項４に対応）。具体的には、放出口３７と吸入管５との間をバイパス管４１により接続するように設ける。
【００２４】
なお、弁体３０の重さについては、ルーツ式ブロワの口径や連通口の大きさにより異なるが、例えば、連通口の大きさが直径３０ｍｍの場合は約１．１ｋｇである。また、連通口を通過するガスの速さについては、３０ｍ／秒程度を想定して連通口の大きさ、弁体の重さ等を設計するものとする。
【００２５】
（バタフライ式安全弁）
このバタフライ式安全弁５０は、図２に示すように、管部５１の上部に形成した段付穴５２に、バタフライ形弁６５を収容する縦向きのハウジング５４の底部５４ａを嵌着し、その底部５４ａの中央に連通口５５を設けている。管部５１には、前述した自重式安全弁２０の管部２１と同様、フランジ５１ａ，５１ｂを備えており、連通口５５は前記ルーツ式ブロワＢの吐出管７の内部と連通するように設けられている。５８はハウジング５４のネジ孔５６に螺着されたキャップ、５９はキャップ５８に設けられた放出口である。
【００２６】
バタフライ形弁６５は、図３に示すように、複数の取付け穴６７を備えたリング形状の取付け部６６の内側に一体にヒンジ６８を形成し、そのヒンジ６８により円板形の弁体６９を揺動可能に設けている。弁体６９には、芯金７１が適宜埋設されている。そして、金属製の球状錘７５の軸７６を弁体６９の中心穴７０に通して当該軸７６にナット７７を螺合することにより、球状錘７５を弁体６９に固定している。
【００２７】
しかして、球状錘７５の重さを利用して弁体６９をハウジング５４の底部５４ａの内面に接触させて連通口５５を閉鎖状態に保持可能に設け、他方、管部５１内の空気圧力が瞬間的に上昇した場合に弁体６９を押し上げることにより連通口５５を開放して放出口５９から外部へ空気を逃がすように設けたバタフライ式安全弁５０が構成される。
【００２８】
なお、このバタフライ式安全弁５０については、前記自重式安全弁２０と同様に、放出口５９から排出される空気をバイパスさせてルーツ式ブロワＢの吸入側へ導入させる構造とすることもできる。
【００２９】
（実験）
本発明に係る安全弁を備えたルーツ式ブロワと比較例のターボブロワ及びリングブロワの性能を測定する実験を下記条件にて行なった。その結果を図４に示す。
安全弁については、自重式安全弁２０を使用し、表１に示すように、弁体の重さについては、５種類のルーツ式ブロワの口径に対応して夫々異なるものを採用した。
図中に表した本発明に係る５種類のルーツ式ブロワ
Ａ：５０ｍｍ（口径）、０．７５ｋＷ（モータ出力）
Ｂ：６５ｍｍ、２．２ｋＷ
Ｃ：８０ｍｍ、３．７ｋＷ
Ｄ：１００ｍｍ、３．７ｋＷ
Ｅ：１２５ｍｍ、５．５ｋＷ
比較例１の３種類のターボブロワ
Ｔ１：８０ｍｍ（口径）、２．２ｋＷ（モータ出力）
Ｔ２：８０ｍｍ、３．７ｋＷ
Ｔ３：１００ｍｍ、７．５ｋＷ
比較例２の３種類のリングブロワ
Ｒ１：３２．５ｍｍ（口径）、１２０Ｗ（モータ出力）
Ｒ２：４０ｍｍ、０．６ｋＷ
Ｒ３：４０ｍｍ、１．３ｋＷ
【００３０】
【表１】
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【００３１】
実験の結果、図４によれば、本発明に係るルーツ式ブロワは、圧力が０〜１５ｋＰａの範囲においてほぼ一定の風量が得られることが確認された。これに対し、比較例のターボブロワ及びリングブロワでは、圧力と風量の関係を表す曲線が倒れた緩いカーブを示しており、風量と圧力の関係が一様でなく、動力の選定が難しいことが確認された。
また、本発明に係るルーツ式ブロワについて真空と圧縮の領域における性能を測定したところ、図５に示すように圧力に関係なくほぼ一定の風量を得られることが確認された。
【００３２】
以上に述べた通り、この安全弁を備えたルーツ式ブロワは、吸入側と吐出側との圧力差が１５ｋＰａの範囲内の低圧域においてほぼ一定の風量を確実に得ることができ、小動力で運転可能であるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る安全弁を備えたルーツ式ブロワの説明図
【図２】他の形態の安全弁の説明図
【図３】図２に示すバタフライ形弁の平面図
【図４】本発明に係るルーツ式ブロワと比較例の性能を測定したグラフ
【図５】本発明に係るルーツ式ブロワの性能を測定したグラフ
【符号の説明】
【００３４】
Ｂ・・・本発明に係る安全弁を備えたルーツ式ブロワ
７・・・吐出管
２０・・・自重式安全弁（安全弁）
２１・・・管部
２４・・・ハウジング
２５・・・連通口
２６・・・弁座
３０・・・弁体
３５・・・コイルバネ（チャタリング防止用バネ部材）
３７・・・放出口
４１・・・バイパス管
５０・・・バタフライ式安全弁（安全弁）
５１・・・管部
５４・・・ハウジング
５５・・・連通口
５９・・・放出口
６５・・・バタフライ形弁
６９・・・弁体
７５・・・球状錘（錘）
【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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