JP4643049B2 - 真空ポンプにおける冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプ並びにこのポンプを備えた吸引処理装置及び吸引作業車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空ポンプにおける冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプ並びにこのポンプを備えた吸引処理装置及び吸引作業車に関し、より詳しくは、特に汚泥等の不純物を吸引するための真空ポンプにおいて、ケーシング内のシール部から漏れ出す冷却水を真空ポンプ自らの吸引力を利用して該ポンプ内に戻し、これによって冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプ並びにこのポンプを備えた吸引処理装置及び吸引作業車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空ポンプは、気体の減圧、ガスや汚泥の吸引など多用途にわたって広範囲の分野で利用されており、出願人は、真空ポンプを特に汚泥の回収作業車に搭載する開発を進めている。汚泥回収に利用可能な真空ポンプとしては、スクリュー型、ルーツ型、ナッシュ型、キニー型、エルモ型、往復型等、種々のものがある。
【０００３】
スクリューポンプ（６０）の構造は一般に、図９の縦断面図に示すように、ポンプのケーシング（６３）が、スクリューロータ（６１）のねじ部を収容する主ケーシング（６２）と、主ケーシング（６２）の両端部を閉塞するサイドケース（８７），（８７）とによって構成される。主ケーシング（６２）の一端側上部には吸気ポート（６６）が設けられ、他端側下部には排気ポート（６７）が設けられる。
【０００４】
ケーシング（６３）の内部に収容される２本のスクリューロータ（６１）は、ねじ部と、ねじ部の両側に設けられる軸部（６１ａ）とから構成される。軸部（６１ａ）は、サイドケース（８７）内に設けられるベアリング（６８）に回転可能に支承される。
【０００５】
スクリューロータ（６１）のねじ山によって、主ケーシング（６２）内に空気の吸込室（７０）、閉じ込み室（７１）、吐出室（７２）が形成される。軸部（６１ａ）に固着された歯車（８８）は相互に噛合している。２本のスクリューロータ（６１）がそれぞれ反対方向に同速度で回転すると、主ケーシング（６２）の吸気ポート（６６）から空気が吸入されて吸込室（７０）内に入る。吸入された空気は、スクリューロータ（６１）の回転とともに閉じ込み室（７１）内に入り、閉じ込み室（７１）内の空気は吐出室（７２）内に入り圧縮されて排気ポート（６７）から排出される。
【０００６】
図１１はスクリューポンプ（６０）の利用例を示す汚泥回収装置の説明用略図である。
汚泥回収用の貯槽（７３）内に開口する汚泥吸引管（７４）の先端に、汚泥回収用の貯槽（７３）の外部に突出するフランジ（７５）を設け、フランジ（７５）に汚泥吸引用のホース（７６）を接続する。貯槽（７３）の上部を管路（７８）を介して湿式集塵槽（７７）に接続し、湿式集塵槽（７７）の上部空間を管路（７９）を介してスクリューポンプ（６０）の吸気ポートに接続し、スクリューポンプ（６０）の排気ポートをサイレンサ（８１）を経由して排出管（８２）に接続する。
【０００７】
汚泥回収時には、スクリューポンプ（６０）を運転して湿式集塵槽（７７）および貯槽（７３）内の圧力を低下させる。作業者がホース（７６）の先端を汚泥に当てると、汚泥と共に吸引された空気が汚泥吸引管（７４）を通過して貯槽（７３）の天井に衝突して跳ね返り、その過程で汚泥と空気との一次分離が行われる。重量の重い汚泥は落下して貯槽（７３）の底面に堆積し、空気は管路（７８）を通過して湿式集塵槽（７７）内に入り、そこで汚泥と空気との二次分離が行われる。すなわち、空気中に含まれていた汚泥が液体に捕捉され、大部分の塵が除去された空気が管路（７９）へ流れる。
【０００８】
管路（７９）に流入した空気はスクリューポンプ（６０）に吸引され、スクリューポンプ（６０）の排気ポートからサイレンサ（８１）に排出され、サイレンサ（８１）から排出管（８２）を通って外部へ放出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の技術には、以下のような課題が存在した。
断熱圧縮工程を有する真空ポンプでは、発熱による熱膨張でスクリューロータ（６１）とケーシング（６３）の接触が起こるのを防止するために、ケーシング（６３）内に冷却水を自給させて真空ポンプ内の温度を積極的に下げる必要があり、これは、スクリューポンプを始めその他の断熱圧縮型真空ポンプでも同様である。
しかしながら、吸気ポート（６６）から吸引した流体（この場合、空気と水）の流れは、スクリュー溝に沿って軸方向に移動する流れであるから、圧縮された流体は水鉄砲の原理で吐出側の軸封部（８３）（図１０参照）に強く吹き付けられる。
【００１０】
このとき、軸封部（８３）に吹き付けられる流体が不純物（粉塵や砂利のような異物）を含まないクリーンなものであれば、軸封部（８３）の寿命に特に大きな問題はない。
しかし、汚泥回収装置で利用する場合のように、吸引する流体が大量の不純物を含むものである場合、複数段階にわたって不純物を除去しても、僅かながらポンプ内に細かい砂利や粉塵等の不純物が吸い込まれるので、これが軸封部（８３）に強く衝突する。
【００１１】
流体が粉塵や砂利のような異物を含む場合には、軸封部（８３）の寿命が短命となる。損傷した軸封部（８３）からは冷却水が洩れて軸封部（８３）の近傍のベアリング（６８）に流れるので、ベアリング（６８）に充填されたグリスの潤滑機能が失われ、更に、粉塵や砂利のような異物が付着するのでベアリング（６８）の破損を誘引する。
【００１２】
そこで、ベアリング（６８）の破損を防止するために、図１０に示すように、軸封部（８３）から漏れた冷却水を外部へ導出する導出口（８５）をサイドケース（６５）に形成し、この導出口（８５）に導出管（図示せず）を接続し、この導出管を通じて、漏出冷却水をケーシング（６３）の外に放出する方法がある。
しかし、単にケーシング（６３）の外に放出するだけでは、スクリューポンプ（６０）の周囲に冷却水が撒き散らされて現場を汚す問題や、また、冷却水を循環使用する場合でも、短時間のうちに冷却水不足を起こす等の問題がある。冷却水が減った状態でポンプの運転を続けると、ポンプ内が高温となり、ケーシング及びスクリューロータに熱歪みが生じて十分な真空圧を確保できなくなる。
導出管から出た冷却水を受け皿で受けることもあるが、冷却水の漏出が長時間にわたると冷却水が受け皿から溢れて結局は周囲を汚すことになる。
【００１３】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、特に汚泥等の不純物を吸引するための真空ポンプにおいて、ケーシング内のシール部から漏れ出す冷却水を真空ポンプ自らの吸引力を利用して該ポンプ内に戻し、これによって冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプ並びにこのポンプを備えた吸引処理装置及び吸引作業車の提供を目的とする。
【００１４】
請求項１記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプに装着される装置であって、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり、この水戻し管と前記導出管の接続部には、前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなることを特徴とする真空ポンプにおける冷却水戻し装置である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプであって、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したことを特徴とする真空ポンプである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプを備えた吸引処理装置であって、前記真空ポンプは、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したものであることを特徴とする吸引処理装置である。
【００１７】
請求項４記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプを備えた吸引作業車であって、前記真空ポンプは、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したものであることを特徴とする吸引作業車である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプの一例（スクリューポンプ）を示す側面図である。図２は、図１に示す真空ポンプの正面図である。図３は、この真空ポンプの内部構造を示す縦断面図である。図４は、図３におけるＡ部を拡大して示す図である。
本発明に係る冷却水戻し装置（１）は、真空ポンプ（２）のケーシング（１０）に装着されて使用されるものである。
本発明における真空ポンプ（２）の種類は特に限定されないが、例えば、スクリュー型、ルーツ型、ナッシュ型、キニー型、エルモ型、往復型等、種々の真空ポンプを採用することができる。
以下の説明では真空ポンプ（２）の例として、まず、スクリューポンプ（２）を挙げて説明する。
【００１９】
スクリューポンプ（２）のケーシング（１０）は、スクリューロータ（３）のねじ部（４）を収容する主ケーシング（５）と、主ケーシング（５）の両端部を閉塞するサイドケース（８），（８）とによって構成される。主ケーシング（５）の一端側上部には吸気ポート（７）（図３参照）が設けられ、主ケーシング（５）の他端側下部には排気ポート（９）が設けられる。排気ポート（９）は、サイドケース（８）の側壁に設けた排気口（９０）（図２参照）と連通している。
【００２０】
ケーシング（１０）の内部に収容される複数（図示例では２本）のスクリューロータ（３）は、ねじ部（４）と、ねじ部（４）の両側に設けられる軸部（１１）とから構成される。軸部（１１）は、サイドケース（８）に設けられるベアリング（１２）に回転可能に支承される。
【００２１】
スクリューロータ（３）のねじ山によって、主ケーシング（５）内に吸込室（１３）、閉じ込み室（１４）、吐出室（１５）が相互に隔絶された状態で形成される。軸部（１１）に固着された歯車（１６）は相互に噛合している。スクリューロータ（３）が互いに反対の向きに同速度で回転すると、主ケーシング（５）の吸気ポート（７）から空気が吸入されて吸込室（１３）内に入る。吸入された空気は、スクリューロータ（３）の回転とともに閉じ込み室（１４）内に入り、閉じ込み室（１４）内の空気は吐出室（１５）内に入り圧縮されて排気ポート（９）から排出される。
【００２２】
尚、サイドケース（８）内にはボールベアリング（１２）の他に、軸部（１１）, （１１）をシールする軸封部（２０）（図４参照）が設けられている。
ケーシング（１０）には、軸封部（２０）から漏れた冷却水を外部へ導出するための導出口（４９）が形成されており、この導出口（４９）には導出管（２２）（図１参照）が接続されている。排気ポート（９）側の軸封部（２０）は、この導出管（２２）を通じてケーシング（１０）外部と連通しており、軸封部（２０）から漏れた冷却水は全てこの導出管（２２）を通じてケーシング（１０）外部へ導出される。
【００２３】
主ケーシング（５）の側壁には冷却水吸込ポート（２９）（図２参照）が設けられている。
尚、吸気ポート（７）は吸込室（１３）に対して開口しており、排気ポート（９）は吐出室（１５）に対して開口している。冷却水吸込ポート（２９）は閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に対して開口している。
冷却水吸込ポート（２９）には、水戻し管（３０）の一端が接続される（図１参照）。閉じ込み室（１４）及び吸込室（１３）内は負圧となるので、水戻し管（３０）内の冷却水は冷却水吸込ポート（２９）から勢いよく閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）内に吸い込まれる。
【００２４】
吸気ポート（７）には吸気管（３１）（図６参照）が接続されている。この吸気管（３１）の側部には冷却水供給パイプ（３２）（図６参照）が接続されており、冷却水はこの冷却水供給パイプ（３２）を通じて吸気管（３１）内に入り、ここでミスト状となる。ミスト状になった冷却水は、気流に乗って吸気ポート（７）から主ケーシング（５）内に流入する。本発明における冷却水供給手段（１７）の構成は特に限定されないが、例えば、このように吸気ポート（７）に接続した吸気管（３１）を通じてミスト状の冷却水を供給するものとして構成することができる。
【００２５】
本発明に係る冷却水戻し装置（１）は各種真空ポンプに対して適用可能であるが、真空ポンプ（２）をスクリューポンプとする場合、真空ポンプ（２）は、スクリューロータ（３）の吐出室（１５）側の軸部（１１）（図４参照）とそのシール部すなわち軸封部（２０）の間から漏れ出す冷却水をケーシング（１０）外部へ導出する導出管（２２）（図１参照）と、一端部がこの導出管（２２）の先端部に接続され他端部が閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に連通接続される水戻し管（３０）とからなり、この水戻し管（３０）と導出管（２２）の接続部に外気吸い込み部（３３）（図５参照）が設けられてなる。
【００２６】
導出管（２２）は、軸封部（２０）から漏出した冷却水をケーシング（１０）外部へ導き出すものであり、先端部がケーシング（１０）外部に突出し、後端部がケーシング（１０）内の軸封部（２０）に連通している。
【００２７】
水戻し管（３０）は、導出管（２２）から受けた冷却水をケーシング（１０）内へ導くためのものであり、一端部が導出管（２２）の先端部に接続され他端部が閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に連通接続される（図１参照）。
【００２８】
水戻し管（３０）と導出管（２２）の接続部には、外気吸い込み部（３３）が設けられる。外気吸い込み部（３３）を設けることにより、水戻し管（３０）内の冷却水は気流に乗ってスムースにケーシング（１０）内へ運ばれる。
外気吸い込み部（３３）の構成は特に限定されないが、例えば図５に示す如く構成することができる。図５に示す例では、水戻し管（３０）と導出管（２２）は、筒状の接続用治具（３４）を介して接続されている。
【００２９】
この接続用治具（３４）は、水戻し管（３０）と導出管（２２）を連結する機能と、外部に冷却水が漏れ出さないように外気を取り込む機能（図５中の矢印参照）とを備えている。接続用治具（３４）は、一端部が導出管（２２）に接続される筒状の導出管接続部（３５）と、導出管接続部（３５）の中途部から先端側を覆うように取り付けられるとともに導出管接続部（３５）の先端側よりも長く延出され、一端に設けた蓋部（３６）が導出管接続部（３５）の中途部外周面に固着される筒状の外気導入部（３７）と、この外気導入部（３７）の内側に設けられるとともに外気導入部（３７）よりも小径とされ、一端部が導出管接続部（３５）の中途部から先端側を間隔をあけて覆い他端部が水戻し管（３０）と接続される水戻し管接続部（３８）とから構成され、水戻し管接続部（３８）において導出管接続部（３５）の中途部に対向する位置に外気流入口（３９）が形成されたものである。
【００３０】
この接続用治具（３４）の導出管接続部（３５）には導出管（２２）が接続され、水戻し管接続部（３８）には水戻し管（３０）が接続される。水戻し管（３０）の他端部は閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に連通接続されるから、真空ポンプ（２）を作動させると水戻し管（３０）内は負圧となり、外気導入部（３７）と水戻し管接続部（３８）の間から外気が流入し、その外気は外気流入口（３９）を通じて水戻し管接続部（３８）内に入り、水戻し管（３０）を通じてケーシング（１０）内に吸い込まれる。
真空ポンプ（２）の吸引力によって導出管（２２）内も負圧となるから、軸封部（２０）から冷却水が漏れ出した場合には、その冷却水は導出管（２２）、水戻し管（３０）を通じてケーシング（１０）内に吸い込まれる。水戻し管（３０）内には、ケーシング（１０）に向かう強い気流が生じるから、冷却水はこの気流に乗ってスムースにケーシング（１０）内に回収される。
【００３１】
図６は本発明に係る真空ポンプ（２）の利用例である吸引処理装置を示す図であり、ここでは汚泥回収装置（４０）を概略説明図で紹介している。この汚泥回収装置（４０）は定置型であってもよいし、或いは自動車（図示せず）への搭載型であってもよく、自動車に搭載した場合にはこの自動車は吸引作業車として利用される。
汚泥回収装置（４０）は、吸引管（４１）と、貯槽（４２）と、サイクロン集塵器（４３）と、湿式集塵槽（４４）と、真空発生装置すなわち真空ポンプ（２）と、ミストキャッチャー兼消音水槽（４５）と、排気管（４６）と、冷却水冷却装置（４７）とから構成されている。
吸引管（４１）の先端を下水管内などに堆積している汚泥中に突っ込み、真空ポンプ（２）を作動させると、吸引管（４１）の先端から汚泥が吸い上げられ、汚泥は貯槽（４２）内に入る。汚泥の内、比重の大きな湿潤物は貯槽（４２）内に沈殿し、比重の小さい粉塵はサイクロン集塵器（４３）、湿式集塵槽（４４）内で捕捉される。大部分の塵が取り除かれた空気は真空ポンプ（２）を通ってミストキャッチャー兼消音水槽（４５）内に入り、排気管（４６）から排出される。
【００３２】
湿式集塵槽（４４）内には冷却水冷却装置（４７）が設けられており、ミストキャッチャー兼消音水槽（４５）内の水は冷却水搬送パイプ（４８）を通じて冷却水冷却装置（４７）へ運ばれ、ここで冷却されて、真空ポンプ（２）の冷却水として利用されるようになっている。湿式集塵槽（４４）内の空気は、吸気管（３１）を経て真空ポンプ（２）の吸気ポート（７）へ至るが、吸気管（３１）は冷却水供給パイプ（３２）を介して冷却水冷却装置（４７）と連通連結されているため、冷却水供給パイプ（３２）の先端から吸気管（３１）内に出た水はミスト状水滴となり、このミスト状の冷却水は空気とともに真空ポンプ（２）内に供給される。
真空ポンプ（２）の排気ポート（９）から排出された空気及び冷却水は、送気管（４９）を通ってミストキャッチャー兼消音水槽（４５）内に入る。従って、冷却水は、真空ポンプ（２）、ミストキャッチャー兼消音水槽（４５）、冷却水冷却装置（４７）を順次移動し、この経路内で循環する。
【００３３】
本発明に係る冷却水戻し装置（１）を真空ポンプ（２）に装着することにより、ケーシング（１０）内のシール部すなわちこの例では軸封部（２０）から漏れ出す冷却水を真空ポンプ（２）自らの吸引力を利用して真空ポンプ（２）内に戻し、冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる。
【００３４】
尚、今説明した例では真空ポンプをスクリューポンプとしているが、本発明における真空ポンプは、上記したように、これに限定されない。以下、真空ポンプをルーツ型真空ポンプとした場合について、図７及び８を参照しつつ説明する。
ルーツ型真空ポンプ（２）のケーシング（５１）は、主ケーシング（５２）とその両端部に設けられたサイドケース（５３）とから構成されている。主ケーシング（５２）内には２本の断面まゆ形ロータ（５４）が設けられており、ロータ（５４）の両側からは軸部（５５）が延出している。軸部（５５）は、サイドケース（５３）に設けられるベアリング（５６）に回転可能に支承される。
【００３５】
ロータ（５４）と主ケーシング（５２）の間には吸込室（５７）、閉じ込み室（５８）、吐出室（５９）が形成される（図７参照）。軸部（５５）に固着された歯車（９０）は相互に噛合している。２本のロータ（５４）が互いに反対向きに同速度で回転すると、主ケーシング（５２）の吸気ポート（９１）から空気が吸入されて吸込室（５７）内に入る。吸入された空気は、ロータ（５４）の回転とともに閉じ込み室（５８）内に入り、閉じ込み室（５８）内の空気は吐出室（５９）内に入り圧縮されて排気ポート（９２）から排出される。
【００３６】
軸部（５５）においてベアリング（５６）とロータ（５４）の間にはＶリング（９３）（図８参照）が外嵌されており、Ｖリング（９３）のリップ（９４）はロータ（５４）側に向いている。
このルーツ型真空ポンプ（２）においては、吸気ポート（９１）から吸込室（５７）内に空気とともに冷却水が導入される。２本のロータ（５４）が互いに噛み合いながら相互に反対向きに回転し、ケーシング（５１）との間の空気を吐出側に押し出すとき、空気の圧縮作用が生じる。このとき、シール部材としてのＶリング（９３）（図８参照）に冷却水が当たるが、冷却水はＶリング（９３）に当たった後、サイドケース（５３）に形成された冷却水導出路（９５）、及びこの冷却水導出路（９５）に接続された導出管（９６）を通じてケーシング（５１）外部へ導出される。
【００３７】
真空ポンプ（２）をルーツ型真空ポンプとした場合でも、冷却水戻し装置自体の構成は上記した場合と同様とすることができ、導出管（９６）と、一端部がこの導出管（９６）の先端部に接続され他端部が閉じ込み室（５８）若しくは吸込室（５７）に連通接続される水戻し管（９７）とからなり、この水戻し管（９７）と導出管（９６）の接続部に外気吸い込み部（図示せず）を設けた構成とすることができる。
真空ポンプをルーツ型とした場合でも、スクリュー型の場合と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明に係る冷却水戻し装置についての実施例を紹介することにより、本発明の効果を明確にする。尚、本発明の構成は、以下の構成に何ら限定されるものではない。
【００３９】
＜水戻し装置の取付が到達真空圧へ及ぼす影響の試験＞
（実施例）
図１乃至４に示すスクリューポンプに本発明に係る冷却水戻し装置（図５参照）を取り付け、スクリューポンプの風量を４０ｍ３／ｍｉｎに設定し、汚泥吸引による全負荷運転を行い、スクリューポンプの吸気ポート付近の真空圧を圧力センサにより測定した。
【００４０】
（比較例）
実施例と同じスクリューポンプに冷却水戻し装置を装着せず、漏出する冷却水を垂れ流しの状態とし、スクリューポンプの風量を４０ｍ３／ｍｉｎに設定し、汚泥吸引による全負荷運転を行い、スクリューポンプの吸気ポート付近の真空圧を圧力センサにより測定した。
【００４１】
実施例及び比較例の測定結果を表１に示す。
尚、実施例の試験は比較例の試験の後に行った。各試験直後における冷却水の温度も測定したので、その結果も併せて表１に示す。
【表１】
【００４２】
表１から判るように、冷却水戻し装置を取り付けた場合と、取り付けない場合とでは到達真空圧に差異は無く、冷却水戻し装置の取付は到達真空圧に全く影響しないことが判った。
また、実施例の試験は比較例の試験後に行ったので冷却水の温度は実施例の方が高くなっているが、到達真空圧に差がないことに鑑みれば、この程度の冷却水温度の差異は到達真空圧に全く影響しないことが判る。
【００４３】
＜設定真空圧の違いが冷却水漏出量にどの程度影響するかの試験＞
図１乃至４に示すスクリューポンプに導出管を接続し、この導出管の先端部に水戻し管の一端部を接続し、水戻し管と導出管の接続部には外気吸い込み部を設け、水戻し管の他端部をケーシングに接続せず水受けバケツに挿入した。この状態において、スクリューポンプを作動させ、アンロードバルブの開度調節によってスクリューポンプの吸気ポート付近の真空圧を表２に示す如く複数段階に調節し、各真空圧で３０分間運転したときの水受けバケツに溜まる冷却水の量を測定した。
その結果を表２に示す。
【表２】
【００４４】
表２から判るように、−２０ｋＰａ付近をピークに冷却水漏れが多くなっているが、試験の結果では水戻し装置の吸引量を超えることはなかった。従って、本発明の水戻し装置は、漏出した冷却水の全てを確実にケーシング内に戻すことができる。
また、最も冷却水漏れが多い−２０ｋＰａ時の水漏れ量で考えると、１時間に約１．４リットルの冷却水漏れが生じることが判った。この場合、８時間の吸引作業を行うと、約１１．２リットルの冷却水が漏出する。これは、冷却水貯留量において大きな割合を占めるので、このような大量の冷却水が外部へ廃棄されてしまうことは現場を汚す問題や冷却水不足を起こす問題の大きな原因となるが、本発明の冷却水戻し装置を利用すれば冷却水の外部排出量がゼロとなるから、そのような問題は全く発生せず、その貢献度は非常に大きい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る冷却水戻し装置によれば、特に汚泥等の不純物を吸引するための真空ポンプにおいて、ケーシング内のシール部から漏れ出す冷却水をポンプ自らの吸引力を利用してポンプ内に戻し、これによって冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる。
また、真空ポンプの閉じ込み室内及び吸込室内は非常に大きな負圧となるから、吸気ポートに接続された吸気管等に水戻し管を連通接続する場合よりも格段に大きな水戻し力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空ポンプ（スクリューポンプの場合）及び冷却水戻し装置を示す側面図である。
【図２】本発明に係る真空ポンプ（スクリューポンプの場合）を示す正面図である。
【図３】本発明に係る真空ポンプ（スクリューポンプの場合）の内部構造を示す縦断面図である。
【図４】図３におけるＡ部を拡大して示す図である。
【図５】本発明に係る冷却水戻し装置の構造を示す図である。
【図６】本発明に係る真空ポンプを汚泥回収装置に適用した例を示す図である。
【図７】本発明に係る真空ポンプ（ルーツ型ポンプの場合）の内部構造を正面から見た状態で示す縦断面図である。
【図８】本発明に係る真空ポンプ（ルーツ型ポンプの場合）の内部構造を側面から見た状態で示す縦断面図である。
【図９】従来のスクリューポンプの内部構造を示す縦断面図である。
【図１０】図９におけるＢ部を拡大して示す図である。
【図１１】従来のスクリューポンプを汚泥回収装置に適用した例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・冷却水戻し装置
２・・・・・真空ポンプ
１０・・・・ケーシング
１３・・・・吸込室
１４・・・・閉じ込み室
１５・・・・吐出室
１７・・・・冷却水供給手段
２０・・・・シール部（軸封部）
２２・・・・導出管
３０・・・・水戻し管
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空ポンプにおける冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプ並びにこのポンプを備えた吸引処理装置及び吸引作業車に関し、より詳しくは、特に汚泥等の不純物を吸引するための真空ポンプにおいて、ケーシング内のシール部から漏れ出す冷却水を真空ポンプ自らの吸引力を利用して該ポンプ内に戻し、これによって冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプ並びにこのポンプを備えた吸引処理装置及び吸引作業車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空ポンプは、気体の減圧、ガスや汚泥の吸引など多用途にわたって広範囲の分野で利用されており、出願人は、真空ポンプを特に汚泥の回収作業車に搭載する開発を進めている。汚泥回収に利用可能な真空ポンプとしては、スクリュー型、ルーツ型、ナッシュ型、キニー型、エルモ型、往復型等、種々のものがある。
【０００３】
スクリューポンプ（６０）の構造は一般に、図９の縦断面図に示すように、ポンプのケーシング（６３）が、スクリューロータ（６１）のねじ部を収容する主ケーシング（６２）と、主ケーシング（６２）の両端部を閉塞するサイドケース（８７），（８７）とによって構成される。主ケーシング（６２）の一端側上部には吸気ポート（６６）が設けられ、他端側下部には排気ポート（６７）が設けられる。
【０００４】
ケーシング（６３）の内部に収容される２本のスクリューロータ（６１）は、ねじ部と、ねじ部の両側に設けられる軸部（６１ａ）とから構成される。軸部（６１ａ）は、サイドケース（８７）内に設けられるベアリング（６８）に回転可能に支承される。
【０００５】
スクリューロータ（６１）のねじ山によって、主ケーシング（６２）内に空気の吸込室（７０）、閉じ込み室（７１）、吐出室（７２）が形成される。軸部（６１ａ）に固着された歯車（８８）は相互に噛合している。２本のスクリューロータ（６１）がそれぞれ反対方向に同速度で回転すると、主ケーシング（６２）の吸気ポート（６６）から空気が吸入されて吸込室（７０）内に入る。吸入された空気は、スクリューロータ（６１）の回転とともに閉じ込み室（７１）内に入り、閉じ込み室（７１）内の空気は吐出室（７２）内に入り圧縮されて排気ポート（６７）から排出される。
【０００６】
図１１はスクリューポンプ（６０）の利用例を示す汚泥回収装置の説明用略図である。
汚泥回収用の貯槽（７３）内に開口する汚泥吸引管（７４）の先端に、汚泥回収用の貯槽（７３）の外部に突出するフランジ（７５）を設け、フランジ（７５）に汚泥吸引用のホース（７６）を接続する。貯槽（７３）の上部を管路（７８）を介して湿式集塵槽（７７）に接続し、湿式集塵槽（７７）の上部空間を管路（７９）を介してスクリューポンプ（６０）の吸気ポートに接続し、スクリューポンプ（６０）の排気ポートをサイレンサ（８１）を経由して排出管（８２）に接続する。
【０００７】
汚泥回収時には、スクリューポンプ（６０）を運転して湿式集塵槽（７７）および貯槽（７３）内の圧力を低下させる。作業者がホース（７６）の先端を汚泥に当てると、汚泥と共に吸引された空気が汚泥吸引管（７４）を通過して貯槽（７３）の天井に衝突して跳ね返り、その過程で汚泥と空気との一次分離が行われる。重量の重い汚泥は落下して貯槽（７３）の底面に堆積し、空気は管路（７８）を通過して湿式集塵槽（７７）内に入り、そこで汚泥と空気との二次分離が行われる。すなわち、空気中に含まれていた汚泥が液体に捕捉され、大部分の塵が除去された空気が管路（７９）へ流れる。
【０００８】
管路（７９）に流入した空気はスクリューポンプ（６０）に吸引され、スクリューポンプ（６０）の排気ポートからサイレンサ（８１）に排出され、サイレンサ（８１）から排出管（８２）を通って外部へ放出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の技術には、以下のような課題が存在した。
断熱圧縮工程を有する真空ポンプでは、発熱による熱膨張でスクリューロータ（６１）とケーシング（６３）の接触が起こるのを防止するために、ケーシング（６３）内に冷却水を自給させて真空ポンプ内の温度を積極的に下げる必要があり、これは、スクリューポンプを始めその他の断熱圧縮型真空ポンプでも同様である。
しかしながら、吸気ポート（６６）から吸引した流体（この場合、空気と水）の流れは、スクリュー溝に沿って軸方向に移動する流れであるから、圧縮された流体は水鉄砲の原理で吐出側の軸封部（８３）（図１０参照）に強く吹き付けられる。
【００１０】
このとき、軸封部（８３）に吹き付けられる流体が不純物（粉塵や砂利のような異物）を含まないクリーンなものであれば、軸封部（８３）の寿命に特に大きな問題はない。
しかし、汚泥回収装置で利用する場合のように、吸引する流体が大量の不純物を含むものである場合、複数段階にわたって不純物を除去しても、僅かながらポンプ内に細かい砂利や粉塵等の不純物が吸い込まれるので、これが軸封部（８３）に強く衝突する。
【００１１】
流体が粉塵や砂利のような異物を含む場合には、軸封部（８３）の寿命が短命となる。損傷した軸封部（８３）からは冷却水が洩れて軸封部（８３）の近傍のベアリング（６８）に流れるので、ベアリング（６８）に充填されたグリスの潤滑機能が失われ、更に、粉塵や砂利のような異物が付着するのでベアリング（６８）の破損を誘引する。
【００１２】
そこで、ベアリング（６８）の破損を防止するために、図１０に示すように、軸封部（８３）から漏れた冷却水を外部へ導出する導出口（８５）をサイドケース（６５）に形成し、この導出口（８５）に導出管（図示せず）を接続し、この導出管を通じて、漏出冷却水をケーシング（６３）の外に放出する方法がある。
しかし、単にケーシング（６３）の外に放出するだけでは、スクリューポンプ（６０）の周囲に冷却水が撒き散らされて現場を汚す問題や、また、冷却水を循環使用する場合でも、短時間のうちに冷却水不足を起こす等の問題がある。冷却水が減った状態でポンプの運転を続けると、ポンプ内が高温となり、ケーシング及びスクリューロータに熱歪みが生じて十分な真空圧を確保できなくなる。
導出管から出た冷却水を受け皿で受けることもあるが、冷却水の漏出が長時間にわたると冷却水が受け皿から溢れて結局は周囲を汚すことになる。
【００１３】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、特に汚泥等の不純物を吸引するための真空ポンプにおいて、ケーシング内のシール部から漏れ出す冷却水を真空ポンプ自らの吸引力を利用して該ポンプ内に戻し、これによって冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプ並びにこのポンプを備えた吸引処理装置及び吸引作業車の提供を目的とする。
【００１４】
請求項１記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプに装着される装置であって、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり、この水戻し管と前記導出管の接続部には、前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなることを特徴とする真空ポンプにおける冷却水戻し装置である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプであって、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したことを特徴とする真空ポンプである。
【００１６】
請求項３記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプを備えた吸引処理装置であって、前記真空ポンプは、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したものであることを特徴とする吸引処理装置である。
【００１７】
請求項４記載の発明は、ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプを備えた吸引作業車であって、前記真空ポンプは、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したものであることを特徴とする吸引作業車である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る冷却水戻し装置及びこの装置を備えた真空ポンプの一例（スクリューポンプ）を示す側面図である。図２は、図１に示す真空ポンプの正面図である。図３は、この真空ポンプの内部構造を示す縦断面図である。図４は、図３におけるＡ部を拡大して示す図である。
本発明に係る冷却水戻し装置（１）は、真空ポンプ（２）のケーシング（１０）に装着されて使用されるものである。
本発明における真空ポンプ（２）の種類は特に限定されないが、例えば、スクリュー型、ルーツ型、ナッシュ型、キニー型、エルモ型、往復型等、種々の真空ポンプを採用することができる。
以下の説明では真空ポンプ（２）の例として、まず、スクリューポンプ（２）を挙げて説明する。
【００１９】
スクリューポンプ（２）のケーシング（１０）は、スクリューロータ（３）のねじ部（４）を収容する主ケーシング（５）と、主ケーシング（５）の両端部を閉塞するサイドケース（８），（８）とによって構成される。主ケーシング（５）の一端側上部には吸気ポート（７）（図３参照）が設けられ、主ケーシング（５）の他端側下部には排気ポート（９）が設けられる。排気ポート（９）は、サイドケース（８）の側壁に設けた排気口（９０）（図２参照）と連通している。
【００２０】
ケーシング（１０）の内部に収容される複数（図示例では２本）のスクリューロータ（３）は、ねじ部（４）と、ねじ部（４）の両側に設けられる軸部（１１）とから構成される。軸部（１１）は、サイドケース（８）に設けられるベアリング（１２）に回転可能に支承される。
【００２１】
スクリューロータ（３）のねじ山によって、主ケーシング（５）内に吸込室（１３）、閉じ込み室（１４）、吐出室（１５）が相互に隔絶された状態で形成される。軸部（１１）に固着された歯車（１６）は相互に噛合している。スクリューロータ（３）が互いに反対の向きに同速度で回転すると、主ケーシング（５）の吸気ポート（７）から空気が吸入されて吸込室（１３）内に入る。吸入された空気は、スクリューロータ（３）の回転とともに閉じ込み室（１４）内に入り、閉じ込み室（１４）内の空気は吐出室（１５）内に入り圧縮されて排気ポート（９）から排出される。
【００２２】
尚、サイドケース（８）内にはボールベアリング（１２）の他に、軸部（１１）, （１１）をシールする軸封部（２０）（図４参照）が設けられている。
ケーシング（１０）には、軸封部（２０）から漏れた冷却水を外部へ導出するための導出口（４９）が形成されており、この導出口（４９）には導出管（２２）（図１参照）が接続されている。排気ポート（９）側の軸封部（２０）は、この導出管（２２）を通じてケーシング（１０）外部と連通しており、軸封部（２０）から漏れた冷却水は全てこの導出管（２２）を通じてケーシング（１０）外部へ導出される。
【００２３】
主ケーシング（５）の側壁には冷却水吸込ポート（２９）（図２参照）が設けられている。
尚、吸気ポート（７）は吸込室（１３）に対して開口しており、排気ポート（９）は吐出室（１５）に対して開口している。冷却水吸込ポート（２９）は閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に対して開口している。
冷却水吸込ポート（２９）には、水戻し管（３０）の一端が接続される（図１参照）。閉じ込み室（１４）及び吸込室（１３）内は負圧となるので、水戻し管（３０）内の冷却水は冷却水吸込ポート（２９）から勢いよく閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）内に吸い込まれる。
【００２４】
吸気ポート（７）には吸気管（３１）（図６参照）が接続されている。この吸気管（３１）の側部には冷却水供給パイプ（３２）（図６参照）が接続されており、冷却水はこの冷却水供給パイプ（３２）を通じて吸気管（３１）内に入り、ここでミスト状となる。ミスト状になった冷却水は、気流に乗って吸気ポート（７）から主ケーシング（５）内に流入する。本発明における冷却水供給手段（１７）の構成は特に限定されないが、例えば、このように吸気ポート（７）に接続した吸気管（３１）を通じてミスト状の冷却水を供給するものとして構成することができる。
【００２５】
本発明に係る冷却水戻し装置（１）は各種真空ポンプに対して適用可能であるが、真空ポンプ（２）をスクリューポンプとする場合、真空ポンプ（２）は、スクリューロータ（３）の吐出室（１５）側の軸部（１１）（図４参照）とそのシール部すなわち軸封部（２０）の間から漏れ出す冷却水をケーシング（１０）外部へ導出する導出管（２２）（図１参照）と、一端部がこの導出管（２２）の先端部に接続され他端部が閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に連通接続される水戻し管（３０）とからなり、この水戻し管（３０）と導出管（２２）の接続部に外気吸い込み部（３３）（図５参照）が設けられてなる。
【００２６】
導出管（２２）は、軸封部（２０）から漏出した冷却水をケーシング（１０）外部へ導き出すものであり、先端部がケーシング（１０）外部に突出し、後端部がケーシング（１０）内の軸封部（２０）に連通している。
【００２７】
水戻し管（３０）は、導出管（２２）から受けた冷却水をケーシング（１０）内へ導くためのものであり、一端部が導出管（２２）の先端部に接続され他端部が閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に連通接続される（図１参照）。
【００２８】
水戻し管（３０）と導出管（２２）の接続部には、外気吸い込み部（３３）が設けられる。外気吸い込み部（３３）を設けることにより、水戻し管（３０）内の冷却水は気流に乗ってスムースにケーシング（１０）内へ運ばれる。
外気吸い込み部（３３）の構成は特に限定されないが、例えば図５に示す如く構成することができる。図５に示す例では、水戻し管（３０）と導出管（２２）は、筒状の接続用治具（３４）を介して接続されている。
【００２９】
この接続用治具（３４）は、水戻し管（３０）と導出管（２２）を連結する機能と、外部に冷却水が漏れ出さないように外気を取り込む機能（図５中の矢印参照）とを備えている。接続用治具（３４）は、一端部が導出管（２２）に接続される筒状の導出管接続部（３５）と、導出管接続部（３５）の中途部から先端側を覆うように取り付けられるとともに導出管接続部（３５）の先端側よりも長く延出され、一端に設けた蓋部（３６）が導出管接続部（３５）の中途部外周面に固着される筒状の外気導入部（３７）と、この外気導入部（３７）の内側に設けられるとともに外気導入部（３７）よりも小径とされ、一端部が導出管接続部（３５）の中途部から先端側を間隔をあけて覆い他端部が水戻し管（３０）と接続される水戻し管接続部（３８）とから構成され、水戻し管接続部（３８）において導出管接続部（３５）の中途部に対向する位置に外気流入口（３９）が形成されたものである。
【００３０】
この接続用治具（３４）の導出管接続部（３５）には導出管（２２）が接続され、水戻し管接続部（３８）には水戻し管（３０）が接続される。水戻し管（３０）の他端部は閉じ込み室（１４）若しくは吸込室（１３）に連通接続されるから、真空ポンプ（２）を作動させると水戻し管（３０）内は負圧となり、外気導入部（３７）と水戻し管接続部（３８）の間から外気が流入し、その外気は外気流入口（３９）を通じて水戻し管接続部（３８）内に入り、水戻し管（３０）を通じてケーシング（１０）内に吸い込まれる。
真空ポンプ（２）の吸引力によって導出管（２２）内も負圧となるから、軸封部（２０）から冷却水が漏れ出した場合には、その冷却水は導出管（２２）、水戻し管（３０）を通じてケーシング（１０）内に吸い込まれる。水戻し管（３０）内には、ケーシング（１０）に向かう強い気流が生じるから、冷却水はこの気流に乗ってスムースにケーシング（１０）内に回収される。
【００３１】
図６は本発明に係る真空ポンプ（２）の利用例である吸引処理装置を示す図であり、ここでは汚泥回収装置（４０）を概略説明図で紹介している。この汚泥回収装置（４０）は定置型であってもよいし、或いは自動車（図示せず）への搭載型であってもよく、自動車に搭載した場合にはこの自動車は吸引作業車として利用される。
汚泥回収装置（４０）は、吸引管（４１）と、貯槽（４２）と、サイクロン集塵器（４３）と、湿式集塵槽（４４）と、真空発生装置すなわち真空ポンプ（２）と、ミストキャッチャー兼消音水槽（４５）と、排気管（４６）と、冷却水冷却装置（４７）とから構成されている。
吸引管（４１）の先端を下水管内などに堆積している汚泥中に突っ込み、真空ポンプ（２）を作動させると、吸引管（４１）の先端から汚泥が吸い上げられ、汚泥は貯槽（４２）内に入る。汚泥の内、比重の大きな湿潤物は貯槽（４２）内に沈殿し、比重の小さい粉塵はサイクロン集塵器（４３）、湿式集塵槽（４４）内で捕捉される。大部分の塵が取り除かれた空気は真空ポンプ（２）を通ってミストキャッチャー兼消音水槽（４５）内に入り、排気管（４６）から排出される。
【００３２】
湿式集塵槽（４４）内には冷却水冷却装置（４７）が設けられており、ミストキャッチャー兼消音水槽（４５）内の水は冷却水搬送パイプ（４８）を通じて冷却水冷却装置（４７）へ運ばれ、ここで冷却されて、真空ポンプ（２）の冷却水として利用されるようになっている。湿式集塵槽（４４）内の空気は、吸気管（３１）を経て真空ポンプ（２）の吸気ポート（７）へ至るが、吸気管（３１）は冷却水供給パイプ（３２）を介して冷却水冷却装置（４７）と連通連結されているため、冷却水供給パイプ（３２）の先端から吸気管（３１）内に出た水はミスト状水滴となり、このミスト状の冷却水は空気とともに真空ポンプ（２）内に供給される。
真空ポンプ（２）の排気ポート（９）から排出された空気及び冷却水は、送気管（４９）を通ってミストキャッチャー兼消音水槽（４５）内に入る。従って、冷却水は、真空ポンプ（２）、ミストキャッチャー兼消音水槽（４５）、冷却水冷却装置（４７）を順次移動し、この経路内で循環する。
【００３３】
本発明に係る冷却水戻し装置（１）を真空ポンプ（２）に装着することにより、ケーシング（１０）内のシール部すなわちこの例では軸封部（２０）から漏れ出す冷却水を真空ポンプ（２）自らの吸引力を利用して真空ポンプ（２）内に戻し、冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる。
【００３４】
尚、今説明した例では真空ポンプをスクリューポンプとしているが、本発明における真空ポンプは、上記したように、これに限定されない。以下、真空ポンプをルーツ型真空ポンプとした場合について、図７及び８を参照しつつ説明する。
ルーツ型真空ポンプ（２）のケーシング（５１）は、主ケーシング（５２）とその両端部に設けられたサイドケース（５３）とから構成されている。主ケーシング（５２）内には２本の断面まゆ形ロータ（５４）が設けられており、ロータ（５４）の両側からは軸部（５５）が延出している。軸部（５５）は、サイドケース（５３）に設けられるベアリング（５６）に回転可能に支承される。
【００３５】
ロータ（５４）と主ケーシング（５２）の間には吸込室（５７）、閉じ込み室（５８）、吐出室（５９）が形成される（図７参照）。軸部（５５）に固着された歯車（９０）は相互に噛合している。２本のロータ（５４）が互いに反対向きに同速度で回転すると、主ケーシング（５２）の吸気ポート（９１）から空気が吸入されて吸込室（５７）内に入る。吸入された空気は、ロータ（５４）の回転とともに閉じ込み室（５８）内に入り、閉じ込み室（５８）内の空気は吐出室（５９）内に入り圧縮されて排気ポート（９２）から排出される。
【００３６】
軸部（５５）においてベアリング（５６）とロータ（５４）の間にはＶリング（９３）（図８参照）が外嵌されており、Ｖリング（９３）のリップ（９４）はロータ（５４）側に向いている。
このルーツ型真空ポンプ（２）においては、吸気ポート（９１）から吸込室（５７）内に空気とともに冷却水が導入される。２本のロータ（５４）が互いに噛み合いながら相互に反対向きに回転し、ケーシング（５１）との間の空気を吐出側に押し出すとき、空気の圧縮作用が生じる。このとき、シール部材としてのＶリング（９３）（図８参照）に冷却水が当たるが、冷却水はＶリング（９３）に当たった後、サイドケース（５３）に形成された冷却水導出路（９５）、及びこの冷却水導出路（９５）に接続された導出管（９６）を通じてケーシング（５１）外部へ導出される。
【００３７】
真空ポンプ（２）をルーツ型真空ポンプとした場合でも、冷却水戻し装置自体の構成は上記した場合と同様とすることができ、導出管（９６）と、一端部がこの導出管（９６）の先端部に接続され他端部が閉じ込み室（５８）若しくは吸込室（５７）に連通接続される水戻し管（９７）とからなり、この水戻し管（９７）と導出管（９６）の接続部に外気吸い込み部（図示せず）を設けた構成とすることができる。
真空ポンプをルーツ型とした場合でも、スクリュー型の場合と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明に係る冷却水戻し装置についての実施例を紹介することにより、本発明の効果を明確にする。尚、本発明の構成は、以下の構成に何ら限定されるものではない。
【００３９】
＜水戻し装置の取付が到達真空圧へ及ぼす影響の試験＞
（実施例）
図１乃至４に示すスクリューポンプに本発明に係る冷却水戻し装置（図５参照）を取り付け、スクリューポンプの風量を４０ｍ３／ｍｉｎに設定し、汚泥吸引による全負荷運転を行い、スクリューポンプの吸気ポート付近の真空圧を圧力センサにより測定した。
【００４０】
（比較例）
実施例と同じスクリューポンプに冷却水戻し装置を装着せず、漏出する冷却水を垂れ流しの状態とし、スクリューポンプの風量を４０ｍ３／ｍｉｎに設定し、汚泥吸引による全負荷運転を行い、スクリューポンプの吸気ポート付近の真空圧を圧力センサにより測定した。
【００４１】
実施例及び比較例の測定結果を表１に示す。
尚、実施例の試験は比較例の試験の後に行った。各試験直後における冷却水の温度も測定したので、その結果も併せて表１に示す。
【表１】
表１から判るように、冷却水戻し装置を取り付けた場合と、取り付けない場合とでは到達真空圧に差異は無く、冷却水戻し装置の取付は到達真空圧に全く影響しないことが判った。
また、実施例の試験は比較例の試験後に行ったので冷却水の温度は実施例の方が高くなっているが、到達真空圧に差がないことに鑑みれば、この程度の冷却水温度の差異は到達真空圧に全く影響しないことが判る。
【００４３】
＜設定真空圧の違いが冷却水漏出量にどの程度影響するかの試験＞
図１乃至４に示すスクリューポンプに導出管を接続し、この導出管の先端部に水戻し管の一端部を接続し、水戻し管と導出管の接続部には外気吸い込み部を設け、水戻し管の他端部をケーシングに接続せず水受けバケツに挿入した。この状態において、スクリューポンプを作動させ、アンロードバルブの開度調節によってスクリューポンプの吸気ポート付近の真空圧を表２に示す如く複数段階に調節し、各真空圧で３０分間運転したときの水受けバケツに溜まる冷却水の量を測定した。
その結果を表２に示す。
【表２】
表２から判るように、−２０ｋＰａ付近をピークに冷却水漏れが多くなっているが、試験の結果では水戻し装置の吸引量を超えることはなかった。従って、本発明の水戻し装置は、漏出した冷却水の全てを確実にケーシング内に戻すことができる。
また、最も冷却水漏れが多い−２０ｋＰａ時の水漏れ量で考えると、１時間に約１．４リットルの冷却水漏れが生じることが判った。この場合、８時間の吸引作業を行うと、約１１．２リットルの冷却水が漏出する。これは、冷却水貯留量において大きな割合を占めるので、このような大量の冷却水が外部へ廃棄されてしまうことは現場を汚す問題や冷却水不足を起こす問題の大きな原因となるが、本発明の冷却水戻し装置を利用すれば冷却水の外部排出量がゼロとなるから、そのような問題は全く発生せず、その貢献度は非常に大きい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る冷却水戻し装置によれば、特に汚泥等の不純物を吸引するための真空ポンプにおいて、ケーシング内のシール部から漏れ出す冷却水をポンプ自らの吸引力を利用してポンプ内に戻し、これによって冷却水不足を解消するとともに長時間にわたって安定した真空圧を維持することができる。
また、真空ポンプの閉じ込み室内及び吸込室内は非常に大きな負圧となるから、吸気ポートに接続された吸気管等に水戻し管を連通接続する場合よりも格段に大きな水戻し力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空ポンプ（スクリューポンプの場合）及び冷却水戻し装置を示す側面図である。
【図２】本発明に係る真空ポンプ（スクリューポンプの場合）を示す正面図である。
【図３】本発明に係る真空ポンプ（スクリューポンプの場合）の内部構造を示す縦断面図である。
【図４】図３におけるＡ部を拡大して示す図である。
【図５】本発明に係る冷却水戻し装置の構造を示す図である。
【図６】本発明に係る真空ポンプを汚泥回収装置に適用した例を示す図である。
【図７】本発明に係る真空ポンプ（ルーツ型ポンプの場合）の内部構造を正面から見た状態で示す縦断面図である。
【図８】本発明に係る真空ポンプ（ルーツ型ポンプの場合）の内部構造を側面から見た状態で示す縦断面図である。
【図９】従来のスクリューポンプの内部構造を示す縦断面図である。
【図１０】図９におけるＢ部を拡大して示す図である。
【図１１】従来のスクリューポンプを汚泥回収装置に適用した例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・冷却水戻し装置
２・・・・・真空ポンプ
１０・・・・ケーシング
１３・・・・吸込室
１４・・・・閉じ込み室
１５・・・・吐出室
１７・・・・冷却水供給手段
２０・・・・シール部（軸封部）
２２・・・・導出管
３０・・・・水戻し管
Claims (4)
- ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプに装着される装置であって、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり、この水戻し管と前記導出管の接続部には、前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなることを特徴とする真空ポンプにおける冷却水戻し装置。
- ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプであって、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したことを特徴とする真空ポンプ。
- ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプを備えた吸引処理装置であって、前記真空ポンプは、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したものであることを特徴とする吸引処理装置。
- ケーシング内に空気の吸込室、閉じ込み室、吐出室が形成され前記吸込室に冷却水を導入することでケーシング内の冷却が行われる真空ポンプを備えた吸引作業車であって、前記真空ポンプは、前記ケーシング内のシール部から漏れ出す前記冷却水をケーシング外部へ導出する導出管と、一端部がこの導出管の先端部に接続され他端部が前記閉じ込み室若しくは吸込室に連通接続される水戻し管とからなり且つこの水戻し管と前記導出管の接続部には前記真空ポンプを作動させた時に前記水戻し管内に前記ケーシングへと向かう気流を生じさせる外気を吸い込む外気吸い込み部が設けられてなる冷却水戻し装置を、前記ケーシングに装着したものであることを特徴とする吸引作業車。
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