JP3964075B2

JP3964075B2 - ルーツ吸気・圧縮機

Info

Publication number: JP3964075B2
Application number: JP16418499A
Authority: JP
Inventors: 武雄蘇
Original assignee: 蘇武雄
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2019-06-10
Also published as: JP2001012375A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプに関し、特にさほど補修の必要がない、ほぼ摩擦せずに発熱が低く、使用寿命の長いルーツ吸気・圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
第５、６図が示すように、従来例の真空、圧力ポンプは、大方モータ１０がポンプ２０を駆動して、該ポンプ２０は本体２１内に円筒状のロータ室２１１を設けてロータ２２を偏心位置に軸支し、該ロータ２２外周面にほぼ放射状を呈した複数の羽根溝２２１を設けて、それぞれに羽根２２２を伸出滑り自在に挿着し、該羽根２２２はオイル潤滑式鋼質羽根或いはそうでないカーボン羽根の二種があって、該ロータ２２の軸一端が該本体２１外へ伸出してモータ１０と連結する。
そして、ポンプ２０とモータ１０の連結部位にラジエーター２３が外嵌されて、該モータ１０に連動される放熱ファン１１を設け、該モータ１０の運転時にロータ２２が駆動回転されて、羽根２２２が遠心力から振り出されて常時ロータ室２１１内周面に密着摺接し、該ロータ室２１１内に複数の容積が小から大へ、次いでに大から小へ連続的変動する密室を画成して、これを連続的に繰返してロータ２２の回転作動と同時に吸・排気作用を生ずるのである。しかし乍ら、上記従来のポンプは尚も下記ような問題がある。
１．オイル潤滑式ポンプを長期に使用すると、潤滑油が熱で変質して付近を汚染し、即ち、１〜２年使用されると、オイルパイプ内にスラッジが生じて、鋼質羽根にスラッジが付着し、伸出後の退縮作動がスムーズに行えずに、鋼質羽根が変形したり、甚だしくなると鋼質羽根がロータ室の内周壁を掻き傷付けたりしてポンプが廃物となり、或いは鋼質羽根が食込んだまま係止してモータが焼き壊れる。
２．上記欠点から、オイル潤滑によらないカーボン羽根が代りに用いられるが、密閉した印刷工場内において該カーボン羽根の生ずる有害粉塵で汚染されると共に、該カーボン羽根型ポンプは潤滑油で濡らしてオイルシールするので、ロータ２２がロータ室２１１内で偏心回転して、摩擦圧縮から高温が生じ、潤滑油が変質して霧状流体となり易く、変質した潤滑油は粘稠質になってよくシールやベアリングをへて心軸からロータ２２のカーボン羽根周辺へ流入してカーボン羽根に粘着することがあり、回転時に該カーボン羽根が振出されずに或いは振出されても退縮できずに破損する。また、該カーボン羽根は熟練者が運転停止して取換えなければならないので費用が高く、運転停止による損失を少なくするためにスペアを具えると反ってコストの負担となり、しかも、該カーボン羽根は約一年で摩耗するので定期的に交換しなければならない。
３．上記両種ポンプは何れも滑り摩擦回転による空気圧縮方式を取ってい
るので大量の熱が生じ、ラジエーターや高価な耐熱配管を付設する必要があり、印刷工場内で使用する際に、温度が高く騒音が大きいことに鑑がんで、隔離方式を採用すると設備及び維持修理コストが高くなり、また、上記ポンプを工率が高くて電力消費の高いモータで駆動するので、プリンターに使用する上で、一台の二色或いは四色プリンターはそれぞれ2〜3台のポンプを配設しなければならず、電気の消費量がかなり大きい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の真空、圧力ポンプにおける問題点に鑑み、本発明は、摩擦回転でなく、吸・排気量の大きい、使用寿命が長いと共に、さほど補修を必要としない、電力節減ができるルーツ吸気・圧縮機を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、モータにより連動回転して、その内部におけるロータの回転から吸、排気作用を生ずるルーツ吸気・圧縮機において、内部にほぼ中空瓢箪形状のロータ室を形成して、該ロータ室の上、下端面にそれぞれ入気路及び排気路を開設されたポンプ本体と、主動ロータ及び従動ロータを具えて、上記ロータ室内に枢設され、該両ロータのそれぞれ周りに少なくとも対称的に二つの羽根を成型して、それらロータが平行して一端を共にポンプ本体に軸装し、該主動ロータがモータに駆動回転されて、他端が歯車を介して従動ロータを連動回転し、該主動ロータと従動ロータの羽根がロータ室内で互いに入り違いに交錯嵌合して、両者の羽根間及び各羽根とロータ室の内周壁との間に気密性に差支えない程度の許容隙間を形成し、これにより無接触の摩擦無し回転操作をするセットの圧縮ロータと、
を含んで構成される。
【０００５】
そして、上記ポンプ本体のロータ室底部の排気路両側に対称的に複数の案内溝を設けて、それぞれ案内溝を排気路から外側へ延伸させ、該ロータ室両端にそれぞれロータ軸受座を連結して、該ロータ軸受座外側にそれぞれ中空状の潤滑油タンクを被せるように取付けると共に、該ロータ軸受座のベアリングに近い圧縮ロータ回転軸下方に径向きの排油路を貫設したり、上記入気路及び排気路をそれぞれポンプ本体両側面へ貫通延伸させて、該ポンプ本体外側面の入気路端部にろ過器を装設し、該入気路及び排気路外端が露呈したポンプ本体側辺にそれぞれ入気蓋及び排気蓋を被せるように設けて、該入気蓋及び該排気蓋に圧力調整器を装設して入、排気量を調節させ、更に、上記主動ロータが該ポンプ本体外へ伸出して、自在継手によりモータの心軸と連結し、該モータ心軸と主動ロータの連結部位にシールドパイプを被覆して、該シールドパイプを両プラスチック管により嵌合形成したり、すると一層好ましい。
【０００６】
前記のように構成された本発明は、モータを起動すると、自在継手を介して主動ロータが駆動回転されて、該主動ロータが歯車により従動ロータと相互噛合して相反する方向へ同期回転し、ロータ室内の互いに入り違いに交錯嵌合した圧縮ロータの羽根が無接触の相対同期回転をなして、相隣れる両羽根とロータ室周壁が囲う空間に進入した気体を該両羽根の回動方向に随って移動させ、該主動ロータ及び従動ロータによりポンプ本体内でルート式羽根を無接触の回転運動をさせることができる。この際、相反する両羽根の回転によって一方の空気を取込む側の空間では容積が小から漸次大へ、他方の排出する側の空間では容積が大から小へと変化するので、吸出口及び圧送口の選択次第で真空装置とするか、又は圧縮装置とするかを決めることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明するが、本発明はこの例だけに限定されない。
第１、２及び３図に示すように、本発明の比較的好ましい実施例は、主にポンプ本体３０、セットの圧縮ロータ４０及びモータ６０を含み、そのうち、
該ポンプ本体３０は、内部にほぼ中空瓢箪形状のロータ室３１を成型して、該ロータ室３１両端にそれぞれロータ軸受座３２，３３を連結し、該ロータ軸受座３２，３３外側にそれぞれ中空状の潤滑油タンク３２１、３３１を被せるように取付けて、該両潤滑油上、下面にそれぞれ油添加口３２２，３３２及び油抜き口３２３，３３３を形成し、且つ該ロータ室３１の上、下端面にそれぞれ入気路３４及び排気路３５を設けて、該入気路３４及び排気路３５をそれぞれポンプ本体３０両側面へ貫通延伸させ、該ポンプ本体３０外側面の入気路３４端部にろ過器３４１を装設して、該入気路３４及び排気路３５外端が露呈したポンプ本体３０側辺にそれぞれ入気蓋３６及び排気蓋３７を被せるように設け、該入気蓋３６及び該排気蓋３７にそれぞれ入気口３６１と排気口３７１を形成する。該入気蓋３６は内部中央に該ろ過器３４１と組合せてばね片３６２を取付けられて、該入気蓋３６と該排気蓋３７はそれぞれ圧力調整器３８，３９を設けられ、該入気蓋３６の圧力調整器３８はその調整ノブ３８１内に通気戸３８２を形成して、バルブ３８３により該通気戸３８２を塞ぎ、該バルブ３８３はばね３８４を周設されて、該調整ノブ３８１を回転して該バルブ３８３と該通気戸３８２との緊着度を調整でき、且つ空気が外部から該通気戸３８２をへて該入気蓋３６内に進入するだけを許容する。該排気蓋３７の圧力調整器３９はバルブ３９１により該排気蓋３７と連通する通気戸３９２を塞いで、該バルブ３９１とその調整ノブ３９３との間にばね３９４を設けられ、該調整ノブ３９３で該バルブ３９１と通気戸３９２との緊着度を調整できると共に、該バルブ３９１は空気が排気蓋３７から通気戸３９２をへて排出するだけを許容する。また、該ポンプ本体３０のロータ室３１底部の排気路３５両側に対称的に複数の案内溝３５１を設けてもよく、本実施例はそれぞれ五つ設けて、貯蔵及びガイド機能を働かせ、排気量を増やすようにする。
【０００８】
該セットの圧縮ロータ４０は、該ポンプ本体３０のロータ室３１内に格納されて、主動ロータ４１及び従動ロータ４２を含み、該両ロータ４１，４２のそれぞれ周りに少なくとも対称的に二つの羽根４１１，４２１を成型して、本実施例は対称的に四つの外形が同じの羽根を形成しており、該ロータ４１，４２一端を平行にポンプ本体３０のロータ軸受座３２に軸装して、該ポンプ本体３０両端面にそれぞれ潤滑油タンク３２１，３３１を被せるように設けたことにより、平常の保養しなければならない必要から免れることができる優点がある。続いて第３、４図が示すように、該主動ロータ４１は該ポンプ本体３０外に伸出して、自在継手５０によりモータ６０の心軸６１と連結し、該モータ心軸６１と主動ロータ４１の連結部位にシールドパイプ７０を被覆して、該シールドパイプ７０を両プラスチック管７１、７２により嵌合して形成し、該主動ロータ４１の他端は歯車４１２，４２２により従動ロータ４２と結合して、潤滑油タンク３２１，３３１内に注入した潤滑油により回転部材に直接潤滑作用を提供し、即ち、該ロータ軸受座３２，３３にそれぞれ半密閉のベアリング４３を設けて圧縮ロータ４０を挿設し、該ベアリング４３の開放端面を皆潤滑油タンク３２１，３３１内部向きにして、潤滑油により直接潤滑させる。そして、万一潤滑油がベアリング４３の圧縮ロータ４０の回転軸４１３，４１４，４２３，４２４からロータ室３１内へ滲み込むのを防ぐため、該ロータ軸受座３２，３３のベアリング４３近い部位の回転軸下方に径向きの排油路３２４，３３４を設けてあるので、スラシュが紙シートを汚染することがない。また、該主動ロータ４１と従動ロータ４２の羽根４１１，４２１はロータ室３１中央で互いに入り違いに交錯嵌合されて、上記各羽根間及び各羽根４１１，４２１とロータ室３１の内周壁３１１との間に気密性に差支えない程度の極めて小さい隙間(該ロータ室内周壁と羽根との間の隙間は各羽根の嵌合部位の隙間よりも大きい)を具えている。
【０００９】
次に本実施例の使用状況及び原理について述べる。第３、４図を参照すれば分かるように、モータ６０を起動すると、その心軸６１が自在継手５０の連結を介して該主動ロータ４１を駆動回転し、該主動ロータ４１が歯車４１２，４２２により従動ロータ４２と相互噛合して同期且つ共に外側向きの相反する方向へ回転し、ロータ室３１中央部位で相互に入り違いに交錯嵌合した圧縮ロータ４０の羽根４１１，４２１が同期の無接触の摩擦無し相対回転をなして、相隣れる両羽根とロータ室３１周壁が囲う空間８０が該両羽根の回動方向に随って移動し、該圧縮ロータ４０が該ポンプ本体３０内でルート式無摩擦の回転運動をする。したがって、運転のバランスがよく、部材の摩擦が無いので使用寿命が長く、且つ発熱が低いためにラジエーターを要しない上、入排気口に一般の風管を連接すればよいので、明らかにコストの低減を期待できる。そして、本発明をプリンターに使用する時は、入気口３６１と排気口３７１からそれぞれ管路をプリンターへ接続して、紙シートを吸着する吸盤に真空吸引力を提供し、空気が入気蓋３６側の入気口３６１から吸入されると、先ずろ過器３４１をへて空気中の灰燼や雑質がろ過除去され、次に入気路３４からロータ室３１へ進入して、該圧縮ロータ４０の羽根４１１，４２１の押動から両側脇へ同期移動し、相隣れる両羽根とロータ室３１の内周壁３１１が囲う空間８０内に入って、該圧縮ロータ４０の回転方向に随ってロータ室３１底側に引導され、しかる後に案内溝３５１をへて迅速に排気路３５へ至り、排気口３７１より排出されて、回転圧縮の吸気及び排気作用をまっとうし、その入、排気量は圧力調節器３８，３９によりコントロールされる。また、本発明を汚水池の池底曝気に使用する時は、ろ過器３４１を設ける必要がなく、排気口３７１に連結した管路の末端を池底に位置付けて曝気を行えばよい。なお、木工機具に使用する時は、入気口３６１から管路を連結して使用すればよい。
【００１０】
ここで言いたいことは、本発明の各部材の間に相互摩擦がなく、それぞれ相隣れる羽根間の空間８０が従来のものよりも随分と大きい(即ち吸、吐気ともほぼ従来の二倍に達する)なので、例えばプリンターに使われる従来のポンプの伝動モータは４．４ＫＷであるが、本発明の場合は遥かに低いKW数で充分な風量を生じさせることができ、したがってモータの電気消費量がかなり軽減して、多量のエネルギーを節約することができる。また、圧縮ロータ４０周縁に単に二つだけの羽根４１１，４２１を対称的に成型してもよく、ロータ室３１内の羽根が占める空間が減少して、空間８０が大きくなり、ポンプの風量を高めて、該羽根数の減少から運転時の騒音がやや大きくなるが、一般の廃水処理場における比較的大きい風量を要する個所に利用して、その効率をより表現させることができる。
【００１１】
【発明の効果】
上記のように本発明は、主動ロータ及び従動ロータがポンプ本体内でルート式羽根の無接触回転運動をするので、運転のバランスがよく、部材の摩擦が無いから使用寿命が長く、また発熱が低いためにラジエーターを要しないと同時に、一般の風管を適当に入排気口に連接すればプリンターや汚水池の曝気及び木工機具などに利用できてコストの低減を図ることができる。そして、各部材の間に相互摩擦がなく、各相隣れる羽根間の空間が従来のものよりも随分と大きいなので、従来技術のポンプの伝動モータよりも遥かに少ないKW数で充分な風量を生じさせることができて、モータの電気消費量をかなり軽減して多量のエネルギーを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における比較的好ましい実施例の立体分解図
【図２】上記実施例の組立完了の上視図
【図３】第2図におけるIII−III線の断面図
【図４】第2図におけるIV−IV線の断面図
【図５】従来の真空・圧力ポンプの側視断面図
【図６】従来の真空・圧力ポンプの作動表示図
【符号の説明】
３０ポンプ本体
３１ロータ室
３２ロータ軸受座
３４入気路
３５排気路
４０圧縮ロータ
４１主動ロータ
４２従動ロータ
４１１，４２１羽根
４１２，４２２歯車
６０モータ

Claims

モータにより連動回転して、その内部におけるロータの回転から吸、排気作用を生ずるルーツ吸気・圧縮機において、
内部にほぼ中空瓢箪形状のロータ室を形成して、該ロータ室の上、下端面にそれぞれ入気路及び排気路を開設されたポンプ本体と、
主動ロータ及び従動ロータを具えて、上記ロータ室内に枢設され、該両ロータのそれぞれ周りに少なくとも対称的に二つの羽根を成型して、それらロータが平行して一端を共にポンプ本体に軸装し、該主動ロータがモータに駆動回転されて、他端が歯車を介して従動ロータを連動回転し、該主動ロータと従動ロータの羽根がロータ室内で互いに入り違いに交錯嵌合して、両者の羽根間及び各羽根とロータ室の内周壁との間に気密性を保持可能な隙間を形成し、これにより無接触の摩擦無し回転操作をするセットの圧縮ロータと、
を含んでなり、
ポンプ本体の一方の側面に上記入気路を貫通延伸させておりポンプ本体の他方の側面に上記排気路を貫通延伸させており、該ポンプ本体外側面の入気路端部にろ過器を装設し、該入気路及び排気路外端が露呈したポンプ本体側辺にそれぞれ入気蓋及び排気蓋を被せるように設けて、該入気蓋及び該排気蓋に圧力調整器を装設して入、排気量を調節させ、更に、上記主動ロータが該ポンプ本体外へ伸出して、自在継手によりモータの心軸と連結し、該モータ心軸と主動ロータの連結部位にシールドパイプを被覆して、該シールドパイプが二つのプラスチック管により嵌合形成してなる
ルーツ吸気・圧縮機。
上記ポンプ本体のロータ室底部の排気路両側に対称的に複数の案内溝を設けて、それぞれ案内溝を排気路から外側へ延伸させ、該ロータ室両端にそれぞれロータ軸受座を連結して、該ロータ軸受座外側にそれぞれ中空状の潤滑油タンクを被せるように取付けると共に、該ロータ軸受座のベアリングに近い圧縮ロータ回転軸下方に径向きの排油路を貫設してなる請求項１に記載のルーツ吸気・圧縮機。