JP6749023B2 - ドライ式真空ポンプ用オートドレン装置 - Google Patents

Description

本発明は真空設備とドライ式真空ポンプを接続する真空配管からドレンを自動的にドレンタンクに回収して排出するドライ式真空ポンプ用オートドレン装置に関する。

真空雰囲気中で金型・押出機によって製品を成形し、冷却水で冷却・固化する真空設備では、設備内の空気に飛散した冷却水が含まれている。そのため、この種の真空設備では、一般的に真空源として水分がポンプ内に浸入しても作動に支障を来さずに運転できる水封式真空ポンプが使用されている。
しかし、水封式真空ポンプはポンプ総合効率が悪く、また運転時、常に封水用の水を供給する必要があり、省エネの点で劣る。

一方、ドライ式真空ポンプはポンプ総合効率が良く、封水を必要としないので、省エネに適している。
しかし、上述した真空設備の真空源としてドライ式真空ポンプを使用する場合、水分がポンプ本体に浸入して故障の原因となる。

上記した問題点を解決することを目的とする発明として、特許第５４９３７７５号公報には、真空設備とドライ式真空ポンプを接続する真空配管からドレンを自動的にドレンタンク回収して排出するドライ式真空ポンプ用オートドレン装置の一形式が開示されている。
このドライ式真空ポンプ用オートドレン装置は、回収したドレンを貯留するドレンタンクと、ドレンタンク内に圧縮空気を送る圧縮空気供給手段と、真空配管及びドレンタンクに接続し、真空配管からドレンを回収してドレンタンクに貯留するドレン配管と、ドレンタンクに接続して貯留したドレンを排出する排出配管と、ドレンタンク内を真空状態にするための真空配管とドレンタンク間の真空流路上及び圧縮空気供給手段とドレンタンク間の圧縮空気流路上に配置され、ドレンタンクへの接続流路を圧縮空気供給手段か真空配管かに切り替える流路切り替え手段と、ドレンタンク内に貯留されたドレンの液位を検出する液位検出手段を備えている。
そして、ドレンタンク内に貯留されたドレンを圧縮空気供給手段からの圧縮空気によって排出するように構成され、検出したドレンの液位に従って、流路切り替え手段によりドレンタンクへの接続流路を切り替えることによって、ドレン配管からのドレンの回収と排出配管へのドレンの排出を切り替えている。

特許第５４９３７７５号公報

上記した従来のドライ式真空ポンプ用オートドレン装置は、ドレンタンク内のドレンを圧縮空気で排出するので、圧縮空気を発生させるエアーコンプレッサ、圧縮空気中の水分や異物を除去する防湿装置・フィルタ装置、コンプレッサとドレンタンクを接続する配管等の設備を別途施設する必要があった。
さらに、従来のドライ式真空ポンプ用オートドレン装置を既設の真空系内に新たに施設する場合、圧縮空気システムや耐圧を考慮したドレンタンクを追加しなくてはならず、装置導入の阻害要因が多い。
本発明はかかる問題点に鑑み、大掛かりな設備や既存設備の大幅な改造を必要としない、簡素な構成のドライ式真空ポンプ用オートドレン装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は
真空設備とドライ式真空ポンプを接続する真空配管からドレンをドレンタンクに自動的に回収して排出するドライ式真空ポンプ用オートドレン装置であって、
ドレンタンクの上端部に空気導入口と空気排出口を設け、
ドレンタンクの底部にドレン排出口を設け
ドレンタンク内に上限液面スイッチと下限液面スイッチを配設し、
ドレンタンクを水平に設置し、
前記真空設備と空気導入口を第１真空配管で接続し、空気排出口とドライ式真空ポンプの吸込口を第２真空配管で接続し
ドレンタンクの下方に水ポンプを設置するとともに、ドレン排出口と水ポンプの吸込口を第１ドレン管で接続し、
第１ドレン管にドレンタンクから水ポンプへの水の流れを許容し、水ポンプからドレンタンクへの水の逆流を阻止する逆止弁を設け、
水ポンプの吐出口に第２ドレン管を接続するとともに、第２ドレン管の最も位置の高い部分が下限スイッチと略同一位置となるように配置し、
ドレンタンク内のドレンの水位が上限液面スイッチの位置まで上昇した時、水ポンプを作動させてドレンタンクからドレンを第１ドレン管と第２ドレン管を通して排出し、
ドレンタンク内のドレンの水位が下限液面スイッチの位置まで下降したとき水ポンプの作動を停止させる水ポンプ制御装置を設けたことを特徴とする。

そして、好ましくは、前記ドレンタンク内に消波部材を設置する。
また、好ましくは水ポンプとしてギヤポンプを使用する。

本発明に係るドライ式真空ポンプ用オートドレン装置によれば、ドライ式真空ポンプを作動させると、真空設備内部の空気が第１真空配管を通してドレンタンクに流入する。ドレンタンクに流入した空気は流速が低下するので、空気中の水が分離し、ドレンとしてドレンタンクに溜まる。

ドレンタンクにドレンが溜まって、ドレンの液面が上限液面スイッチの位置まで上昇すると水ポンプが作動し、ドレンタンクからドレンが第１ドレン管と第２ドレン管を通って排出されるので、ドレンタンクからドレンが上限液面を超えてしまい、第２真空配管を通ってドライ式真空ポンプに浸入するのを防止できる。

水ポンプの作動によりドレンタンクからドレンが排出され、ドレンの液面が下限液面スイッチの位置まで下降すると、水ポンプの運転が停止し、ドレンのドレンタンクからの排出が停止する。下限液面スイッチの働きによってドレンタンクの下限液面スイッチより低い位置からドレンが排水されることはない。そして、第２ドレン管はその最も高い位置が下限液面スイッチと略同一位置となるように配置されているので、ギヤポンプの運転停止時に、第１ドレン管やギヤポンプの内部は常に水で満たされる。そのため、再起動時に空気が水ポンプ内部に溜まって排水できない事態を未然に防止できる。
また、第１ドレン管に逆止弁が設けられているので、水ポンプが作動停止しても、水ポンプ側からドレンがドレンタンクに逆流するのを防止できる。

しかして、本発明に係るドライ式真空ポンプ用オートドレン装置は、真空源としてドライ式真空ポンプを使用することを可能にするので、水封式真空ポンプを真空源とする装置に比べ省エネ効果を奏することができる。また、エアーコンプレッサや除湿装置・フィルタ装置等の大掛かりな設備を必要としないので、大幅な改修を伴うことなく既存設備に付設できる。

本発明の実施例に係るドライ式真空ポンプ用オートドレン装置と真空設備及びドライ式ルーツ真空ポンプを示す説明図である。 同ドライ式真空ポンプ用オートドレン装置を示す正面図である。 同ドライ式ルーツ真空ポンプを示す側面図である。

以下に本発明を図面に基づき説明する。図１〜図３には、本発明に係るドライ式真空ポンプ用オートドレン装置１０が示されている。当該オートドレン装置１０は、台車１１の上部に水平に設置したドレンタンク１２、台車１１の底部に設置されギヤポンプカバー１５に格納されたギヤポンプ１３と、ギヤポンプ１３を駆動するギヤードモータ１４並びに台車１１の側面に取り付けられたギヤポンプ１３の運転を制御する操作盤１６を備えている。

ドレンタンク１２の上端面には空気導入口管１７と、空気排出口管１８が取り付けられている。空気導入口１７と空気排出口１８はいずれも一端がドレンタンク１２の内部空間の上部に開口している。そして、真空設備４０とドレンタンク１２の空気導入口１７が第1真空配管１９で接続されている。また、空気排出口１８とドライ式ルーツ真空ポンプ５０の吸込口が第２真空配管２０で接続されている。ドレンタンク１２の内部には上限液面スイッチ２１と下限液面スイッチ２２並びに２枚の消波板３１が設けられている。

ドレンタンク１２の底面にはドレン排出口２３が取り付けられ、ドレン排出口２３とギヤポンプ１３の吸込口が第１ドレン管２４で接続されている。また、ギヤポンプ１３の吐出口に第２ドレン管２５が接続されている。第１ドレン管２４の水平に配置された部分には仕切弁２６、Ｙ型ストレーナ２７（１０〜２０メッシュ）、ドレンタンク１２からギヤポンプ１３への水の流れを許容し、ギヤポンプ１３からドレンタンク１２への水の逆流を阻止する逆止弁２８が設けられている。また仕切弁２６の対面には仕切弁２９が取り付けられ、異常時のドレン排水に使用できる。第２ドレン管２５はその最も位置の高い部分２５ａが下限スイッチ２２と略同一位置となるように配置されている。

ギヤポンプ１３は回転速度比１／５のギヤードモータ１４と直結カップリング３０で連結され、直結駆動される。

本実施例に係るドライ式真空ポンプ用オートドレン装置１０の構造は以上の通りであって、以下にその作動を説明する。
真空設備４０の内部には冷却水が給水管４１を通して供給され、成型品等のワークを冷却した後、真空設備４０から排水管４２を通して排水される。冷却水は真空設備４０内で飛散するので、真空設備４０内の空気は水を含有している。

ドライ式ルーツ真空ポンプ５０を作動させると、真空設備４０の内部の空気が第１真空配管１９を通してドレンタンク１２に流入する。ドレンタンク１２に流入した空気は流速が低下するので、空気中の水が分離し、ドレンとしてドレンタンク１２に溜まる。

ドレンタンク１２にドレンが溜まって、ドレンの液面が上限液面スイッチ２１の位置まで上昇すると、上限液面スイッチ２１から操作盤１６に信号が出力され、操作盤１６からギヤードモータ１４に作動開始の信号が出力され、ギヤポンプ１３の運転が開始される。それに伴い、ドレンタンク１２からドレンが第１ドレン管２４と第２ドレン管２５を通って排出されるので、ドレンタンク１２からドレンが上限液面スイッチ２１の位置を超えてしまい、第２真空配管２０を通ってドライ式ルーツ真空ポンプ５０に浸入するのを防止できる。

ギヤポンプ１３の作動によりドレンタンク１２からドレンが排出され、ドレンの液面が下限液面スイッチ２２の位置まで下降すると、下限液面スイッチ２２から信号が操作盤１６に出力され、操作盤１６からギヤードモータ１４に作動停止の信号が出力され、ギヤポンプ１３の運転が停止するので、ドレンタンク１２からドレンの排出が停止する。そのため、ドレンタンク１２の下限液面スイッチ２２より低い位置からドレンが排水されることはない。そして、第２ドレン管２５はその最も位置の高い部分２５ａが下限液面スイッチ２２と略同一位置となるように配置されているので、ギヤポンプ１３の運転停止時に、第１ドレン管２４やギヤポンプ１３の内部は常に水で満たされる。そのため、再起動時に空気がギヤポンプ１３の内部に溜まって排水できない事態を未然に防止できる。
また、第１ドレン管２４に逆止弁２８が設けられているので、ギヤポンプ１３が運転停止しても、ギヤポンプ１３側からドレンがドレンタンク１２に逆流するのを防止できる。

ドレンタンク１２の内部には２枚の消波板３１が設けられているので、ドレン量の増減に伴って液面が変動しても波の発生が抑制される。そのため、波によって上限液面スイッチ２１や下限液面スイッチ２２が誤作動するのを防止できる。

以下に、真空源としてドライ式ルーツ真空ポンプ５０を使用し、本実施例に係るドライ式真空ポンプ用オートドレン装置１０を用いた場合と、真空源として水封式真空ポンプを使用した場合の運転に要するコストを試算して省エネ効果の比較を行う。

ドレン排水量は下記である。

排気速度 ：５５００ Ｌ／ｍｉｎ（ａｔ ２×１０^４Ｐａ）
各装置の運転時間 ：年間２４０日で一日当り８時間とする。
（１）ドライ式ルーツ真空ポンプ５０とオートドレン装置１０の場合
ドライ式ルーツ真空ポンプ５０の動力 ：１１ｋＷ、オートドレン装置１０の動力 ：０.７５ｋＷ
電気料金 ２０円／ｋＷｈとすれば、１年間の電気料金は４５１，２００円となる。
（２）水封式真空ポンプの場合
水封式真空ポンプの動力 ：１５ｋＷ
電気料金 ２０円／ｋＷｈとすれば、１年間の電気料金は、５７６，０００円となる。
封水量は３０Ｌ／ｍｉｎ、水道料金は、８０円／ｍ^３とすれば、年間２７６，４８０円となり、１年間のランニングコストは８５２，４８０円となる。
上記試算の結果、ドライ式ルーツ真空ポンプ５０とオートドレン装置１０の組み合わせは、水封式真空ポンプと比べて約４７％の省エネルギ効果を発揮することが確認された。

１０…ドライ式真空ポンプ用オートドレン装置
１２…ドレンタンク
１３…ギヤポンプ
１５…ギヤポンプカバー
１６…操作盤
１７…空気導入口
１８…空気排出口
１９…第１真空配管
２０…第２真空配管
２１…上限液面スイッチ
２２…下限液面スイッチ
２３…ドレン排出口
２４…第１ドレン管
２５…第２ドレン管
２５ａ…第２ドレン管の最も位置の高い部分
２８…逆止弁
３１…消波板
４０…真空設備
５０…ドライ式ルーツ真空ポンプ

Claims (2)

1. 真空設備とドライ式真空ポンプを接続する真空配管からドレンをドレンタンクに自動的に回収して排出するドライ式真空ポンプ用オートドレン装置であって、
   ドレンタンクの上端部に空気導入口と空気排出口を設け、
   ドレンタンクの底部にドレン排出口を設け
   ドレンタンク内に上限液面スイッチと下限液面スイッチを配設し、
   ドレンタンクを水平に設置し、
   前記真空設備と空気導入口を第１真空配管で接続し、空気排出口とドライ式真空ポンプの吸込口を第２真空配管で接続し
   ドレンタンクの下方に水ポンプを設置するとともに、ドレン排出口と水ポンプの吸込口を第１ドレン管で接続し、
   第１ドレン管にドレンタンクから水ポンプへの水の流れを許容し、水ポンプからドレンタンクへの水の逆流を阻止する逆止弁を設け、
   水ポンプの吐出口に第２ドレン管を接続するとともに、第２ドレン管の最も位置の高い部分が下限スイッチと略同一位置となるように配置し、
   ドレンタンク内のドレンの水位が上限液面スイッチの位置まで上昇した時、水ポンプを作動させてドレンタンクからドレンを第１ドレン管と第２ドレン管を通して排出し、ドレンタンク内のドレンの水位が下限液面スイッチの位置まで下降したとき水ポンプの作動を停止させる水ポンプ制御装置を設けたことを特徴とするドライ式真空ポンプ用オートドレン装置。
2. 前記ドレンタンク内に消波部材を設置したことを特徴とする請求項１に記載のドライ式真空ポンプ用オートドレン装置。

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