JP4283581B2 - ブロワ及びブースタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブロワ及びブースタに関する。本発明は、主として、真空圧発生に好適なブロワに係るものであり、ブースタは、このブロワに組み合わせて用いる場合に、真空圧を飛躍的に上昇させる手段となり得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空圧の利用分野は、例えば粉粒体の搬送、板状物体もしくはシート、フィルム等の吸着、脱気、真空パックまたは真空ピンセット等のように、非常に広い産業分野に亙っている。従来の真空圧発生装置としては、液封式真空ポンプ、ロータリーエキゾースタ、ナッシュポンプまたは高風圧排気専用の多段ブロワ等が知られている。
【０００３】
しかしながら、液封式真空ポンプ、ロータリーエキゾースタまたはナッシュポンプにおいては、気密性保持手段として、水或いは油による液封構造が必須であるため、構造が複雑になること、粉塵等の異物の混入は絶対に避けなければならないこと、高い吸引圧は得られるが、排気量が少ないため、大きな排気量を必要とするもには使用できないこと等の問題点がある。
【０００４】
ブロワを用いた場合には、上述したような問題点は回避できるが、高圧化を図る程に多段化が進み、構造が複雑化すること、重量が増すと共に大型化し取扱いにくくなること、高価になること、多段化する程に内部発熱が増大し損失が増すため、段数を増加させた程には吸引圧力が増大せず、効率が極端に低下してしまうこと等の難点がある。
【０００５】
上述する問題点を解決する手段として、特許文献１は、ブロワにブースタを組み合わせ、ブロワの段数増加を抑えたままで、真空吸引力を飛躍的に上昇させた吸引装置を開示している。
【０００６】
この吸引装置では、ブースタの吸入口、第１のノズル、第２のノズル、直管部及び拡大部でなる第１の空気流路を通って、ブロワの空気吸入口に空気が吸入される。第１の空気流路のうち、第１のノズルから第２のノズルを経て直管部及び拡大部に至る空気流によって、空洞部内に負圧が発生する。空洞部には第２の空気流路の一端を開口させてあるので、第２の空気流路に負圧による吸引力が発生する。従って、第２の空気流路の他端を吸引端とすることにより、負圧による吸引力を得ることができる。これにより、第２の空気流路の他端に接続された外部被真空圧発生装置に大きな吸引力を与えることができる。この場合、吸引端となる第２の空気流路の他端側で得られる吸引圧は、ブロワ自体の吸引圧力よりも著しく大きくなる。しかも、吸引端で排気すべき空気量が大きくなっても、高い吸引圧を維持できる。
【０００７】
また、吸引端となる第２の空気流路の他端部を締切っても、第１の空気流路の吸入口は開放されたままとなるので、ブロワの負担は、殆ど変化しない状態に維持される。このため、駆動源たる電動機を含めたブロワの発熱が減少し、効率が高くなる。
【０００８】
更に、ブースタは一種の管体で構成でき、液封構造等は不要であるから、構造が簡単になると共に、粉塵等の異物が混入しても影響を受けない。
【０００９】
ところで、ブロワでは、一般に、吸入管を、回転軸線と一致する軸方向に配置し、回転軸に沿って空気を流入させ、吸入された空気を、ブロワ内で、流入方向とは９０度異なる回転方向の流れに変換する構造となっている。特許文献１で用いられているブロワも、この一般型である。
【００１０】
この従来タイプのブロワの問題点は、空気流の方向を９０度変換する構造を持つため、効率向上の面から好ましくないこと、吸入管及び吐出管の取付構造が複雑化することなどの問題点がある。
【００１１】
多段ブロワでは、吐出管を、回転軸線と直交する方向、つまり、回転ファンの回転外周に対して接線方向となるような方向に配置したものも知られている。しかし、このタイプでも、吸入管は、回転ファンの回転軸上に設けられ、回転面に対して直交する関係になる。
【００１２】
しかも、吸入管と吐出管の取付方向が異なるため、ファンケースが、吐出管を取付ける側と、吸入管を取付ける側とで、異なる構造とならざるを得ないから、ファンケース構成部品の部品点数が増え、コスト削減に限界を生じる。また、吸入管が回転軸線に突出することになるため、小型化の障害ともなる。
【００１３】
さらに、特許文献１で示されるブースタを取付けた場合、電動機を含めたブロワの発熱を減少させ得ることは前述したとおりであるが、熱風等を吸引せざるを得ないような用途では、上述した作用効果をもってしても、温度上昇を回避することができず、場合によっては、ベアリングの焼き付き事故を生じることがある。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２７３１１４５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、吸入空気流の方向が回転ファンの回転方向とマッチする高効率のブロワを提供することである。
【００１６】
本発明のもう１つの課題は、ファンケースの製造コストを低減し、コストダウンを図ったブロワを提供することである。
【００１７】
本発明のさらにもう１つの課題は、回転軸受けの温度上昇を回避し得るブロワを提供することである。
【００１８】
本発明のさらにもう１つの課題は、比較的大きな排気量を確保しつつ、高い吸引圧力が得られ、しかも効率の高い真空発生装置として用い得るブロワを提供することである。
【００１９】
本発明のさらにもう１つの課題は、真空発生装置を構成するのに好適なブースタを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係るブロワは、ファンケースと、電動機と、吐出管と、吸入管とを含む。前記ファンケースは、回転ファンを内蔵している。
【００２１】
前記吐出管は、前記回転ファンの回転軸線の一端側において前記ファンケースに接続され、前記回転軸線と直交する方向に導かれている。前記吸入管は、前記回転ファンの回転軸線の他端側において前記ファンケースに接続され、前記回転軸線と直交する方向に導かれている。
【００２２】
上述したように、本発明に係るブロワは、ファンケースを含んでおり、ファンケースは回転ファンを内蔵しているから、回転ファンの段数に応じた送風作用を得ることができる。
【００２３】
また、本発明に係るブロワは、吐出管と、吸入管とを含んでおり、吐出管は回転ファンの回転軸線の一端側においてファンケースに接続され、吸入管は回転ファンの回転軸線の他端側においてファンケースに接続されているから、吸入管から吸入された空気を、回転ファンの段数に応じた送風作用を経て、吐出管に送出し、吐出管から外部に排出することができる。
【００２４】
吸入管は、従来と異なって、回転軸線と直交する方向に導かれているから、吸入空気流の方向が回転ファンの回転方向に一致する。このため、高効率のブロワを得ることができる。
【００２５】
吐出管も、回転軸線と直交する方向に導かれているから、結局、吸入管及び吐出管は、ファンケースに対する関係では、互いに同一の接続構造を取り得ることになる。従って、ファンケースの製造コストを低減し、コストダウンを図ることができる。具体的には、ファンケースの両側を封止する両側面板を同一の形状構造とし、一方を吸入管用として用い、他方を吐出管用として用いることができる。
【００２６】
好ましくは、電動機とは反対側にある回転軸受けは、ファンケースの外部に設ける。このような構造であると、熱風等を吸引せざるを得ないような用途においても、ベアリングなどで構成される回転軸受けの温度上昇を回避することができ、ベアリングの焼き付き事故等を回避することができる。
【００２７】
本発明に係るブロワは、ブースタを含むことができる。このブースタは吸入管の内部に挿入されるものであって、第１の空気流路と、空洞部と、第２の空気流路とを含む。
【００２８】
第１の空気流路は、第１のノズル、第２のノズル、直管部及び拡大部を一連に配置して構成されている。第１のノズルは、後端部に大気に開放させた吸入口を有し、口径が吸入口で最も広く、先端に向かうほど狭くなる形状を有する。第２のノズルは、第１のノズルの先端を間隔を隔てて包囲するように配置され、口径が先端に向かうほど狭くなる形状を有する。
【００２９】
直管部は、第２のノズルの先端に連続し、全長にわたってほぼ一定の口径を有する。拡大部は、直管部の先端に連続し、先端に向かうほど内径が次第に拡大されている。空洞部は、第１のノズルの後方において、第１のノズルを包囲するように形成されている。第２の空気流路は、一端が空洞部に開口し、他端が外部接続端を構成している。第１の空気流路は、拡大部の先端がファンケースの空気吸入口に連通されている。
【００３０】
ブロワの空気吸入作用に伴い、ブースタの吸入口、第１のノズル、第２のノズル、直管部及び拡大部でなる第１の空気流路を通って、ブロワの空気吸入口に空気が吸入される。第１の空気流路のうち、第１のノズルから第２のノズルを経て直管部及び拡大部に至る空気流によって、空洞部内に負圧が発生する。空洞部には第２の空気流路の一端を開口させてあるので、第２の空気流路に負圧による吸引力が発生する。従って、第２の空気流路の他端を吸引端とすることにより、前記負圧による吸引力を得ることができる。これにより、第２の空気流路の他端に接続された外部被真空圧発生装置に大きな吸引力を与えることができる。この場合、吸引端となる第２の空気流路の他端側で得られる吸引圧は、ブロワ自体の吸引圧力よりも著しく大きくなる。しかも、吸引端で排気すべき空気量が大きくなっても、高い吸引圧を維持できる。
【００３１】
また、吸引端となる第２の空気流路の他端部を締切っても、第１の空気流路の吸入口は開放されたままとなるので、ブロワの負担は殆ど変化しない状態に維持される。このため、駆動源たる電動機を含めたブロワの発熱が減少し、効率が高くなる。
【００３２】
更に、ブースタは一種の管体で構成でき、液封構造等は不要であるから、構造が簡単になると共に、粉塵等の異物が混入しても影響を受けない。
【００３３】
拡大部は、内径の内壁面の拡大角度α°が１．８°以上４°以下であることが好ましい。この範囲であれば、高い真空性能を確保できる。
【００３４】
内径の内壁面の拡大角度α°が１．８°以上４°以下の範囲に選定された場合、拡大部は、その長さＬが、直管部の管径Ｄの６倍以上であることが好ましい。長さＬがこのような寸法条件を満たすと、高い安定した真空増加分を確保することができる。
【００３５】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単なる例示に過ぎない。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るブロワの外観斜視図である。図示されたブロワは、ファンケース１と、電動機２と、吐出管３と、吸入管４とを含む。ファンケース１は、図示しない回転ファンを内蔵している。ブロワとしては、翼を放射状に配列した一般的なファンや側溝式環状ブロワ、多段ブロワ等、各種のブロワが使用できる。
【００３７】
吐出管３は、回転ファンの回転軸線Ｘに沿った一端側においてファンケース１に接続され、回転軸線Ｘと直交する方向Ｙに導かれている。吸入管４は、回転ファンの回転軸線Ｘに沿った他端側においてファンケース１に接続され、回転軸線Ｘと直交する方向Ｙに導かれている。より具体的には、吸入管４は、回転軸線Ｘの方向でみて、ファンケース１の側面に設けられた側面板１２の内面に、渦巻き状の空気流入路１２１を設け、空気流入路に連続するように、側面板１２と一体化してある。図示はされていないが、吐出管３も、吸入管４と同様の構造となるように、側面板１１と一体化されている。
【００３８】
電動機２は、ファンケース１の内部に内蔵された回転ファンを回転駆動するものである。電動機２を連結した一端側とは反対側にある回転軸の他端は、吸入管４を有する側面板１２のほぼ中心部に設けられた軸受け１２２によって支持されている。
【００３９】
上述したように、本発明に係るブロワは、ファンケース１を含んでおり、ファンケース１は回転ファンを内蔵しているから、回転ファンの段数に応じた送風作用を得ることができる。回転ファンの構造は周知である。
【００４０】
また、ブロワは、吐出管３と、吸入管４とを含んでおり、吐出管３は回転ファンの回転軸線Ｘに沿う一端側において、ファンケース１の側面板１１と一体化され、吸入管４は回転ファンの回転軸線Ｘに沿う他端側において、ファンケース１の側面板１２と一体化されているから、吸入管４から吸入された空気を、回転ファンの段数に応じた送風作用を経て、吐出管３に送出し、吐出管３から外部に矢印Ｃで示す如く排出することができる。
【００４１】
吸入管４は、従来と異なって、回転軸線Ｘと直交する方向Ｙに導かれているから、吸入空気流方向Ｂが回転ファンの回転方向Ａに一致する。このため、高効率のブロワを得ることができる。
【００４２】
吐出管３も、回転軸線Ｘと直交する方向Ｙに導かれているから、結局、吸入管４及び吐出管３は、ファンケース１に対する関係では、互いに同一の構造を取り得ることになる。従って、ファンケース１の製造コストを低減し、コストダウンを図ることができる。具体的には、ファンケース１の両側を封止する両側面板１１、１２を同一の形状構造とし、一方を吸入管４のための側面板１２として用い、他方を吐出管３のための側面板１１として用いることができる。
【００４３】
図２は本発明に係るブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。図において、図１に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例の特徴は、電動機２とは反対側にある回転軸受け１２２を、ファンケース１の外部に設けたことである。回転軸受け１２２の支持にあたって、この実施例では、３〜４本程度の放射状支持腕１２４を持つリング状ステー１２３を、ボルト．ナット１２５などの手段によって、側面板１２の外面に突出して設け、放射状支持腕１２４の集合箇所である中心部に、ベアリングなどを内蔵する回転軸受け１２２を取付けてある。ファンケース１の内部に内蔵された回転ファンの回転軸１２６は、その一端が、回転軸受け１２２によって支持されている。
【００４４】
このような構造であると、熱風等を吸引せざるを得ないような用途においても、ベアリングなどで構成される回転軸受け１２２の温度上昇を回避することができ、ベアリングの焼き付き事故等を回避することができる。
【００４５】
図３は本発明に係るブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。図において、図１及び図２に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例の特徴は、電動機２とは反対側にある回転軸受け１２２を、ファンケース１の外部に設けた上で、リング状ステー１２３と側面板１２の外面との間に、回転軸１２６を包囲するように、筒状の多孔部材１２７を配置したことである。この実施例の場合も、図２に示した実施例と同様の作用効果を奏することは明らかである。
【００４６】
図４は高真空圧発生装置として使用するのに適したブロワの実施例を示す外観斜視図である。この実施例に示したブロワは、ブースタ５を含む。ブースタ５は、少なくとも、一部が吸入管４の内部に挿入されている。ブロワ本体部は、図１に示したものである。図において、図１に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。
【００４７】
図１に示すブロワの場合も、真空圧発生装置として利用できるのであるが、高い真空圧を得るのには限界がある。図４の実施例によれば、図１〜図３に示した実施例との対比において、著しく高い真空圧を得ることができる。
【００４８】
図５はブースタ５の平面断面図である。図示されたブースタ５は、大気に開放された吸入口５０１と、吸入口５０１に連なる第１のノズル５０２と、第１のノズル５０２の先端部を包囲するように位置させた第２のノズル５０３と、第２のノズル５０３の先端に連なる直管部５０４と、直管部５０４に連なる拡大部５０５とを含み、これらは、第１の空気流路を形成している。
【００４９】
第１のノズル５０２は、吸入口５０１が最も広く、出口側に向かうほど狭くなり、出口端で最も狭くなる、いわゆる漏斗状である。第２のノズル５０３の後方には、第１のノズル５０２を包囲するように、空洞部５０６を形成してある。直管部５０４は第２のノズル５０３の先端に連続し、全長にわたってほぼ一定の口径を有する。拡大部５０５は、直管部５０４の先端に連続している。拡大部５０５は先端に向かうほど口径が次第に拡大されている。
【００５０】
ブースタ５は、更に、第２の空気流路５０７を含んでいる。この第２の空気流路５０７の一端は空洞部５０６に開口させてある。第２の空気流路５０７の他端は、空気配管３等によって、例えば板状物体もしくはシート、フィルム等の吸着、脱気、真空パックまたは真空ピンセット等における吸引端に接続される端部を構成している。
【００５１】
ブロワを駆動した場合、ブロワの空気吸入作用に伴い、ブースタ５の吸入口５０１、第１のノズル５０２、第２のノズル５０３、直管部５０４及び拡大部５０５でなる第１の空気流路を通って、１次空気流が流れる。そして、第１のノズル５０２から第２のノズル５０３を経て直管部５０４に至る空気流によって、空洞部５０６内に負圧が発生する。
【００５２】
空洞部５０６には第２の空気流路５０７の一端を開口させてあるので、第２の空気流路５０７に負圧による吸引力が発生し、２次空気流が生じる。従って、第２の空気流路５０７の他端を吸引端とすることにより、負圧による吸引力を得ることができる。
【００５３】
この場合、吸引端となる第２の空気流路５０７の他端側で得られる吸引圧力は、第１の空気流路の吸入口５０１における吸引圧力よりも著しく大きくなる。
【００５４】
また、吸引端となる第２の空気流路５０７の他端部を締切っても、第１の空気流路の吸入口５０１は開放されたままとなるので、ブロワの負担は殆ど変化しない状態に維持される。このため、２次吸引圧力を真空圧として利用した場合でも、電動機２を含めたブロワの発熱が減少し、効率が高くなる。
【００５５】
拡大部５０５は、内径の内壁面の拡大角度α°が１．８°以上４°以下であることが好ましい。この範囲であれば、高い真空性能を確保できる。
【００５６】
図６は拡大角度α°と真空性能との関係を示す実験データである。図示するように、拡大角度α°が１．８°以上４°以下の範囲では、７４（kＰa）の高い真空性能を得ることができる。
【００５７】
内径の内壁面の拡大角度α°が１．８°以上４°以下の範囲に選定された場合、拡大部５０５の長さＬが、直管部５０４の管径Ｄの６倍以上であることが好ましい。長さＬがこのような寸法条件を満たすと、高い安定した真空増加分を確保することができる。
【００５８】
図７は、拡大部５０５の長さＬと、直管部５０４の管径Ｄとの倍率（Ｌ／Ｄ）と真空増加分（ｋＰa）との関係を示す実験データである。図示するように、拡大部５０５の長さＬが管径Ｄの６倍以上であると、２０（kＰa）以上の高い安定した真空圧増加分を確保し得る。
【００５９】
図８は高真空圧発生装置として使用するのに適したブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。図において、ブロワ本体部は、図２に示したものであり、図２に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例に示したブロワも、ブースタ５を含む。ブースタ５は吸入管４の内部に挿入されている。
【００６０】
図９は高真空圧発生装置として使用するのに適したブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。図において、ブロワ本体部は、図３に示したものであり、図３に表れた構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。この実施例に示したブロワも、ブースタ５を含む。ブースタ５は吸入管４の内部に挿入されている。
【００６１】
図８及び図９に示したブロワによれば、図２及び図３に示した実施例の作用効果に加えて、ブースタ５による前述した作用効果を奏する。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば次のような効果が得られる。
（ａ）吸入空気流の方向が回転ファンの回転方向とマッチするような高効率のブロワを提供することができる。
（ｂ）ファンケースの製造コストを低減し、コストダウンを図ったブロワを提供することができる。
（ｃ）回転軸受けの温度上昇を回避し得るブロワを提供することができる。
（ｄ）比較的大きな排気量を確保しつつ、高い吸引圧力が得られ、しかも効率の高い真空発生装置として用い得るブロワを提供することができる。
（ｅ）真空発生装置を構成するのに好適なブースタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブロワの外観斜視図である。
【図２】本発明に係るブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。
【図３】本発明に係るブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。
【図４】高真空圧発生装置として使用するのに適したブロワの実施例を示す外観斜視図である。
【図５】ブースタの平面断面図である。
【図６】拡大角度α°と真空性能との関係を示す実験データである。
【図７】拡大部の長さＬと、直管部の管径Ｄとの倍率（Ｌ／Ｄ）と真空増加分（ｋＰa）との関係を示す実験データである。
【図８】高真空圧発生装置として使用するのに適したブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。
【図９】高真空圧発生装置として使用するのに適したブロワの別の実施例を示す外観斜視図である。
【符号の説明】
１ ファンケース
２ 電動機
３ 吐出管
４ 吸入管
Ｘ 回転ファンの回転軸線
Ｙ 回転軸線Ｘと直交する方向

Claims (6)

1. ファンケースと、吐出管と、吸入管とを含むブロワであって、
   前記ファンケースは、回転ファンを内蔵しており、
   前記吐出管は、前記回転ファンの回転軸線の一端側において前記ファンケースに接続され、前記回転軸線と直交する方向に導かれており、
   前記吸入管は、前記回転ファンの回転軸線の他端側において前記ファンケースに接続され、前記回転軸線と直交する方向に導かれており、
   前記ファンケースの両側には、該ファンケースを封止する一対の側面板が設けられており、
   前記一対の側面板は、同一の形状を有しており、
   前記吐出管は、前記一対の側面板のうちの一方の側面板の内面に、渦巻き状の空気流入路を設け、該空気流入路に連続するように、該一方の側面板と一体化してあり、
   前記吸入管は、前記一対の側面板のうちの他方の側面板の内面に、渦巻き状の空気流入路を設け、該空気流入路に連続するように、該他方の側面板と一体化してある
   ブロワ。
2. 請求項１に記載されたブロワであって、前記電動機とは反対側にある回転軸受けは、前記ファンケースの外部に設けられているブロワ。
3. 請求項１または２に記載されたブロワであって、ブースタを含んでおり、
   前記ブースタは、前記吸入管の内部に挿入されており、前記ブースタは、第１の空気流路と、空洞部と、第２の空気流路とを含んでおり、
   前記第１の空気流路は、第１のノズル、第２のノズル、直管部及び拡大部を一連に配置して構成されており、
   前記第１のノズルは、後端部に大気に開放させた吸入口を有し、口径が前記吸入口で最も広く、先端に向かうほど狭くなる形状を有しており、
   前記第２のノズルは、前記第１のノズルの先端を間隔を隔てて包囲するように配置され、口径が先端に向かうほど狭くなる形状を有しており、
   前記直管部は、前記第２のノズルの先端に連続し、全長にわたってほぼ一定の口径を有しており、
   前記拡大部は、前記直管部の先端に連続し、先端に向かうほど内径が次第に拡大されており、
   前記空洞部は、前記第２のノズルの後方において、前記第１のノズルを包囲するように形成されており、
   前記第２の空気流路は、一端が前記空洞部に開口し、他端が外部接続端を構成しており、
   前記第１の空気流路は、前記拡大部の先端が前記ファンケースの空気吸入口に連通されている
   ブロワ。
4. 請求項３に記載されたブロワであって、前記拡大部は、前記内径の内壁面の拡大角度α°が１．８°以上４°以下であるブロワ。
5. 請求項４に記載されたブロワであって、前記拡大部は、長さＬが前記直管部の管径Ｄの６倍以上であるブロワ。
6. 請求項３乃至５の何れかに記載されたブロワであって、真空圧発生装置として用いられるブロワ。

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