JP2002130164A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体のシール機能を高く保ちながら、騒音を
低減させる。 【解決手段】 ロータ室２７と吸入口２９と吐出口３１
とを有するケーシング１３と、ロータ室２７に収容さ
れ、回転中心軸と平行な歯すじ４５，４７で噛み合うロ
ータ５，７と、ロータ５，７のロータ軸９，１１にそれ
ぞれ連結されたヘリカルタイミングギア７５，７７から
なるタイミングギア組１５と、歯すじ４５，４７の頂部
に形成され、流体の漏れを防止するシール部８３，８５
と、吐出口３１の周囲に形成された開放端部とを備え、
この開放端部とシール部８３，８５とを相対的に傾斜さ
せたことにより、流体の流出開始点になるこれらの交点
が、ロータ５，７の回転に伴ってその軸方向に移動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、車両用
のスーパーチャージャに用いられる流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ５３３５６４０
号登録証に図６のようなルーツ式流体機械２０１が記載
されている。

【０００３】このルーツ式流体機械２０１は、一対のロ
ータ２０３，２０５と、これらを回転自在に収容するケ
ーシング２０７などから構成されている。

【０００４】各ロータ２０３，２０５はケーシング２０
７のロータ室に収容されており、このロータ室には、流
体の吸入口と吐出口が設けられている。各ロータ２０
３，２０５にはそれぞれ回転中心軸と平行な凹凸状の３
葉の歯すじ２０９，２１１が形成されている。また、各
ロータ２０３，２０５はタイミングギヤ組によって連結
されている。

【０００５】入力側のロータが回転駆動されると、各ロ
ータ２０３，２０５はタイミングギヤ組の同期機能によ
って、歯すじ２０９，２１１を互いに接触しないように
噛み合わせながら、矢印のように反対方向に回転する。

【０００６】ロータ２０３，２０５が回転すると、流体
は吸入口からロータ室に吸入され、各ロータ２０３，２
０５とロータ室の壁面との間に形成される閉空間と共に
移動して、吐出口から吐き出される。

【０００７】歯すじ２０９，２１１の頂部には、シール
部２１３，２１５がそれぞれ形成されており、これらの
シール部２１３，２１５は、各ロータ２０３，２０５と
ロータ室の壁面との隙間及びロータ２０３，２０５間の
隙間を可能な限り小さくすることによって、上記閉空間
からの流体漏れを低減させている。

【０００８】図６のように、これらのシール部２１３，
２１５は凸状に形成されており、図７のように、各ロー
タ２０３，２０５の回転中心軸と平行に形成されてい
る。

【０００９】また、各シール部２１３，２１５には、回
転中心軸と平行な２本のシール溝２１７，２１９がそれ
ぞれ設けられており、ロータ２０３，２０５とロータ室
の壁面との間及びロータ２０３，２０５の間でラビリン
スシールを形成し、流体のシール機能を高めている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のルーツ式流体機
械２０１では、各ロータ２０３，２０５のシール部２１
３，２１５が回転中心軸と平行に配置されており、ま
た、一般に吐出口の縁部（開放端部）も同様に回転中心
軸と平行に形成されているから、シール部２１３，２１
５と開放端部とが平行になっている。

【００１１】従って、各ロータ２０３，２０５が回転
し、シール部２１３，２１５が吐出口の開放端部を越え
たときに、上記閉空間の吐出流体が開放端部の幅方向全
域で一気に開放される。

【００１２】このように、吐出流体の開放が極めて短時
間で行われるから、流体の開放時に破裂音（騒音）が生
じると共に、これに伴って吐出圧力が変動する。

【００１３】また、図６，７のように、凸状のシール部
２１３，２１５を設けたことによって、シール部２１
３，２１５と歯すじ２０９，２１１の基礎面２２１，２
２３との間に段差部２２５，２２７が形成される。

【００１４】これらの段差部２２５，２２７によって、
流体の流れに乱れが生じ、風切り音が発生すると共に、
流体に渦流や部分的な圧縮と開放などが生じて破裂音が
発生し、騒音をさらに悪化させる。

【００１５】また、回転中心軸と平行なシール溝２１
７，２１９も吐出口の開放端部と平行になっている。

【００１６】従って、各ロータ２０３，２０５が回転
し、シール溝２１７，２１９が吐出口の開放端部と重な
ったとき、シール溝２１７，２１９に捕らわれていた流
体が一気に開放され、吐出圧力が変動し、騒音が発生す
る。

【００１７】吐出側で流体の逆流が生じるルーツ式流体
機械の場合、吐出圧力のグラフは等振幅で変動するが、
ロータ２０３，２０５の各歯すじ２０９，２１１が吐出
を開始する際にシール溝２１７，２１９の流体が吐出口
に開放されることによって、吐出圧力のグラフの各ピー
クにはそれぞれ２条のシール溝２１７，２１９に対応し
て２箇所に小さな圧力変動が生じる。

【００１８】この圧力変動によって騒音レベルが悪化す
る上に、騒音が高周波になって耳障りになり易い。

【００１９】そこで、この発明は、流体のシール機能を
高く保ちながら、騒音を低減することができる流体機械
の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の流体機械は、
ロータ室及びこのロータ室と連通する流体の流入口と流
出口を有するケーシングと、凹凸状の歯すじを有し、ロ
ータ室に収容されて回転するロータと、前記歯すじの頂
部に形成され、流体の漏れを防止するシール部と、ロー
タ室の壁面と流出口との間に形成された開放端部とを備
え、この開放端部とシール部とを相対的に傾斜させたこ
とにより、流体の流出開始点になるこれらの交点が、ロ
ータの回転に伴ってロータの軸方向に移動することを特
徴としている。

【００２１】このように吐出口の開放端部とロータのシ
ール部とを相対的に傾斜させる構成は、 （１）軸方向に平行な吐出口の開放端部に対して、ロー
タのシール部を軸方向に傾斜させる構成。

【００２２】（２）軸方向に平行なシール部に対して、
吐出口の開放端部を軸方向に傾斜させる構成。

【００２３】（３）シール部と開放端部の両方を軸方向
に傾斜させる構成。

【００２４】などがあるが、いずれにしても、本発明の
流体機械では、ロータ室の壁面と流出口との間に形成さ
れた開放端部とロータのシール部とを相対的に傾斜させ
たことにより、流体の流出開始点になるこれらの交点
が、ロータの回転に伴ってロータの軸方向に（あるい
は、開放端部の縁に沿って）移動し、流出開始点が移動
している間、ロータと共に回転する閉空間から流体の流
出が連結して行われる。

【００２５】このように、流体の流出開始が、従来例の
ように短時間で一気に行われるのではなく、ある程度の
時間を掛けて徐々に行われるから、流体の流出開始に伴
う破裂音（騒音）が低減されて静粛性が向上すると共
に、圧力の変動も軽減され、流体機械の性能が安定す
る。

【００２６】また、流入口でも、流出口と同様に、流体
の流入開始が徐々に行われるから、圧力変動と騒音が低
減される。

【００２７】また、上記のように、流体の流出開始と流
入開始が徐々に行われることにより、流出と流入が開始
されるときに生じる正圧と負圧（圧縮型の流体機械だけ
でなく、非圧縮型の流体機械でも僅かな圧力が生じる）
によってロータに掛かる制動力が緩和されるから、ロー
タの回転数変動と圧力変動がさらに低減され、これに伴
って騒音も低減される。

【００２８】請求項２の発明は、請求項１に記載の流体
機械であって、シール部の頂面が、ロータ室の壁面と同
曲率の面で形成されていることを特徴としており、請求
項１の構成と同等の作用・効果を得ることができる。

【００２９】また、シール部の頂面をロータ室の壁面と
同曲率の面にしたこの構成では、例えば、ルーツ式流体
機械のようにシール部の頂面とロータ室の壁面との間に
僅かな隙間がある場合は、シール部の頂面全体に亘っ
て、ロータ室壁面との間隔が均一になり、高いシール性
が得られる。

【００３０】また、シール部の頂面とロータ室の壁面と
が摺動しながらロータが回転する、例えば、ベーン式流
体機械のような場合は、頂面全体に亘ってシール部がロ
ータ室壁面と接触するから、高いシール性が得られる。

【００３１】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載の流体機械であって、シール部が、歯すじ頂部
の基礎面に対して凸状に形成されていることを特徴とし
ており、請求項１または請求項２の構成と同等の作用・
効果を得ることができる。

【００３２】また、歯すじの基礎面に対してシール部を
凸状に形成したことによって、基礎面とシール部との間
に段差部が形成され、この段差部によってシール性が向
上し、流体の漏洩が低減される。

【００３３】また、基礎面とシール部との間に段差部を
設けたことによって、ロータ室の壁面と基礎面との距離
がそれだけ大きくなり、流体を収容する閉空間の容積が
大きくなるから、移動する流体の量（例えば、吐出量）
が増加する。

【００３４】請求項３の流体機械は、これらの理由によ
って、体積効率が向上する。

【００３５】また、シール部を軸方向に対して傾斜させ
た上記（１）の構成では、シール部と流体が斜めに当た
るから、シール部と流体が直角に当たる従来例と異なっ
て、段差部による流体の乱れ、風切り音、渦流、部分的
な圧縮と開放、この圧縮と開放に伴う破裂音などが緩和
され、騒音の増加が軽減される。

【００３６】請求項４の発明は、請求項３に記載の流体
機械であって、シール部と基礎面との間の段差部が、滑
らかな面で形成されていることを特徴としており、請求
項３の構成と同等の作用・効果を得ることができる。

【００３７】また、凸状のシール部と基礎面とを滑らか
な面（傾斜面）で連結したこの構成では、この滑らかな
面が流体と斜めに当たるから、シール部の立ち上がり部
と流体が直角に当たる従来例と異なって、流体の流れを
乱すことが少なくなり、風切り音が軽減される。

【００３８】さらに、この滑らかな面によって流体が徐
々に圧縮されるから、渦流や部分的な圧縮と開放、この
圧縮と開放に伴う破裂音などが緩和され、これらに起因
する騒音の増加が軽減される。

【００３９】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれ
かに記載の流体機械であって、シール部の範囲の中に、
シール溝が形成されていることを特徴としており、請求
項１〜４の構成と同等の作用・効果を得ることができ
る。

【００４０】また、シール溝を形成したことによってシ
ール部のシール機能がさらに向上し、流体の漏洩が低減
され、体積効率が向上する。

【００４１】また、ロータが回転駆動されて流体を吸入
し吐出する構成では、ロータの回転に伴ってシール溝と
吐出口の開放端部との交点が移動するから、シール溝に
捕らわれている流体はこの移動に伴って徐々に開放され
る。

【００４２】このように、シール溝の流体は、従来例の
ように短時間で一気に開放されるのではなく、ある程度
の時間を掛けて徐々に開放されるから、吐出圧力のグラ
フに、シール溝に起因する従来例のような圧力変動が発
生することがなくなり、騒音レベルの悪化が防止され
る。

【００４３】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ
かに記載の流体機械であって、回転中心軸と平行な歯す
じで互いに噛み合いながら回転する一対のロータと、各
ロータをそれぞれの歯すじが接触しないように反対方向
に同期回転させるタイミングギア組とを備え、流入口か
ら流入した流体が回転中心軸とほぼ直角方向に移動して
流出口から流出するルーツ式流体機械であり、前記のタ
イミングギア組が、各ロ−タのロータ軸にそれぞれ連結
され、互いに噛み合った一対のヘリカルタイミングギア
で構成されており、傾斜したシール部が流体から受ける
スラスト力と、相手側タイミングギアとの噛み合いによ
って各タイミングギアに生じる噛み合いスラスト力とが
互いに相殺する方向に、シール部の傾斜方向とタイミン
グギアの捻れ角とが設定されていることを特徴としてお
り、請求項１〜５の構成と同等の作用・効果を得ること
ができる。

【００４４】また、この構成では、傾斜したシール部が
流体から受けるスラスト力（流体から受ける力（例え
ば、吐出圧）の軸方向分力）と、各ロータに連結された
ヘリカルタイミングギアの噛み合いスラスト力とが互い
に相殺し合うから、ロータを支承するベアリングの負担
が軽減され、耐久性が向上する。

【００４５】また、ロータのスラスト力が、ヘリカルタ
イミングギアの歯面に掛かる力を軽減する方向に働くか
ら、各ヘリカルタイミングギアの耐久性も向上する。

【００４６】また、従来は、ヘリカルタイミングギアの
噛み合いスラスト力を受けるために、ロータの軸受けに
は高価なアンギュラーコンタクトベアリングが用いられ
ているが、ヘリカルタイミングギアの噛み合いスラスト
力がキャンセルされるこの構成では、安価なベアリング
を用いることが可能になり、それだけコストが低減され
る。

【００４７】また、シール部を歯すじと共に回転中心軸
に対して傾斜させるのではなく、回転中心軸と平行な歯
すじに傾斜したシール部を設けるだけで、上記のような
効果が得られ、ロータの成形コストが大幅に低減され
る。

【００４８】

【発明の実施の形態】［第１実施形態］図１，２，３，
４によってスーパーチャージャ１（本発明の第１実施形
態：流体機械：ルーツ式流体機械）の説明をする。

【００４９】スーパーチャージャ１は請求項１，２，
３，４，６の特徴を備えている。図１，２はこのスーパ
ーチャージャ１を示しており、符号を与えていない部材
等は図示されていない。

【００５０】スーパーチャージャ１は、ルーツ式の流体
機械であって、入力プーリ３、ロータ５，７、ロータ軸
９，１１、ケーシング１３、タイミングギア組１５、エ
ンドカバー１７などから構成されている。

【００５１】入力プーリ３は入力側ロータ５のロータ軸
９にスプライン連結され、ナットで固定されている。入
力プーリ３はベルトを介してエンジン側のプーリに連結
されており、エンジンの駆動力をロータ５に伝達する。

【００５２】ケーシング１３は、ケーシング本体１９と
プレート２１からなり、プレート２１はノックピン２３
によってケーシング本体１９に位置決めされている。ま
た、プレート２１は、エンドカバー１７と共に、ボルト
２５によってケーシング本体１９に固定されている。

【００５３】図２のように、ケーシング１３には、ロー
タ室２７と、これと連通する吸入口２９（流入口）と吐
出口３１（流出口）とが形成されている。

【００５４】また、図１のように、エンドカバー１７と
プレート２１との間にはギア室３３が形成されており、
タイミングギア組１５はこのギア室３３に収容されてい
る。ギア室３３にはエンドカバー１７のオイルフィラー
３５からオイルが注入され、オイル溜りが形成されてい
る。また、エンドカバー１７とプレート２１との間には
Ｏリング３７が配置されており、ギア室３３から外部へ
のオイル洩れを防止している。

【００５５】ロータ５，７は、ロータ室２７に収容され
ている。

【００５６】一方のロータ５はロータ軸９とロータ本体
３９とから構成されており、他方のロータ７はロータ軸
１１とロータ本体４１とから構成されている。

【００５７】各ロータ軸９，１１と各ロータ本体３９，
４１は、互いの間に設けられたねじ部を相対回転させ、
小径の圧入部と大径の圧入部をそれぞれ圧入して組付け
られている。

【００５８】図２のように、各ロータ本体３９，４１に
はロータ５，７の回転中心軸４３（図３）に対して平行
な２条の山歯４５，４７（凸状の歯すじ）が形成されて
いる。各山歯４５，４７の間には谷歯４９，５１（凹状
の歯すじ）が形成されており、それぞれの山歯４５，４
７は相手側の谷歯５１，４９と噛み合っている。

【００５９】各山歯４５，４７には、それぞれを軸方向
に貫通した空洞部５３，５５が形成されており、ロータ
５，７の慣性モーメントを低減させ、スーパーチャージ
ャ１の効率とエンジンの燃費とを向上させている。

【００６０】図１のように、各ロータ軸９，１１は、ロ
ータ本体３９，４１の左側でシール型のボールベアリン
グ５７，５９により、また、ロータ本体３９，４１の右
側でボールベアリング６１，６３により、それぞれケー
シング本体１９とプレート２１に支承されている。

【００６１】シール型のボールベアリング５７，５９に
よってロータ室２７から外部への吸気洩れと、塵や埃な
どの侵入とが防止されている。

【００６２】また、ボールベアリング６１，６３の左側
にはロータ軸９，１１とケーシング１３（プレート２
１）との間にシール６５，６７がそれぞれ配置されてお
り、ロータ室２７からギア室３３への吸気漏れと、ギア
室３３からロータ室２７へのオイル洩れとを防止してい
る。

【００６３】また、ケーシング本体１９に設けられたベ
アリングハウジング６９（ボールベアリング５９用）の
開口部７１にはスナップリングによってカバー７３が装
着されており、開口部７１からの塵や埃などの侵入を防
止している。

【００６４】タイミングギア組１５は互いに噛み合った
一対のヘリカルタイミングギア７５，７７から構成され
ている。タイミングギア７５はテーパーリング固定機構
によってロータ軸９の右端部に固定されており、タイミ
ングギア７７はロータ軸１１の右端部に圧入されてい
る。

【００６５】テーパーリング固定機構は、テーパーリン
グとロータ軸９の右端に螺着されるナットからなり、タ
イミングギア７５とロータ軸９との間にテーパーリング
をナットで押し込むことによって、タイミングギア７５
を回転方向に位置決めする。

【００６６】タイミングギア７５の位置決めは、各ロー
タ５，７の山歯４５，４７と谷歯５１，４９とを互いに
接触しないように噛み合わせた状態で、タイミングギア
７５をタイミングギア７７に噛み合わせて行う。

【００６７】プーリ３から入力したエンジンの駆動力
は、タイミングギア組１５を介してロータ５，７を回転
させる。このとき、タイミングギア組１５は、図２の矢
印７９，８１のように、ロータ５，７を互いに接触しな
いように反対方向に同期回転させる。

【００６８】ロータ５，７が回転すると、スーパーチャ
ージャ１は吸入口２９から吸入した吸気を吐出口３１か
ら吐出してエンジンに供給する。

【００６９】図２のように、山歯４５，４７の頂部には
シール部８３，８５がそれぞれ設けられており、これら
のシール部８３，８５は、山歯４５，４７の頂部の基礎
面８７，８９に対して凸状に形成されている。

【００７０】図１，３のように、シール部８３，８５
は、回転中心軸４３に対して互いに反対方向に、同一の
角度で傾斜している。

【００７１】また、各シール部８３，８５は、ロータ室
２７の壁面との隙間及び相手側ロータ５，７の谷歯５
１，４９との隙間が（これらを互いに接触させない範囲
で）可能な限り小さくなるように形成されており、吸気
を吸入口１１から吐出口１３へ移送するこれらの閉空間
からの吸気漏れを低減させている。

【００７２】また、シール部８３，８５の頂面にはロー
タ室２７の壁面と同一の曲率が与えられており、各頂面
全体に亘ってロータ室２７の壁面との間隔が均一になる
から、高いシール性が得られる。

【００７３】なお、これらのシール部８３，８５の幅
（長手方向に対して直角の寸法）は、６〜９ｍｍであ
る。

【００７４】また、シール部８３，８５を凸状に形成し
たことによって、シール部８３，８５の回転方向両側と
基礎面８７，８９との間には段差部９１，９３が形成さ
れている。これらの段差部９１，９３は、シール部８
３，８５側に設けた凸状のＲ部と基礎面８７，８９側に
設けた凹状のＲ部とを、局部的な凹凸のない滑らかな曲
面で連結して形成されている。

【００７５】図２のように、ロータ室２７の壁面には、
吐出口１３の周辺で、矢印９５のように、切削加工が施
されており、この加工によって、吐出口１３とロータ室
２７の壁面との間には、図３のように、矩形の縁部９７
が形成されている。

【００７６】この縁部９７は、軸方向線９９に対して平
行な開放端部１０１，１０３と、軸方向線９９に対して
直角な端部１０５，１０７から形成されており、ロータ
５は開放端部１０１側から吐出口３１に吸気を吐出し、
ロータ７は開放端部１０３側から吐出口３１に吸気を吐
出する。

【００７７】また、軸方向線９９に直角な端部１０５，
１０７を形成して縁部９７を軸方向に広げたことによ
り、シール部８３，８５の大部分が開放端部１０１，１
０３とそれぞれ交差するようにされている。

【００７８】上記のように、シール部８３，８５は回転
中心軸４３に対して傾斜しており、開放端部１０１，１
０３は軸方向線９９に対して平行であることにより、こ
れらは互いに傾斜している。

【００７９】図３はロータ５の例を示しており、ロータ
５は図１，３の矢印１０９の方向に回転する。このと
き、シール部８３の左側（図３の左側）に形成された閉
空間１１１には次に吐出される吸気があり、ロータ５の
回転に伴ってシール部８３が開放端部１０１を通過する
と、この吸気の吐出が開始される。

【００８０】このとき、互いに傾斜しているシール部８
３と開放端部１０１の交点が吸気の流出開始点になり、
ロータ５の回転に伴って、この交点がロータ本体３９の
軸方向に（あるいは、開放端部１０１の縁に沿って）移
動し、交点（流出開始点）が移動している間、ロータ５
と共に回転する閉空間から吸気の吐出が徐々に開始され
る。

【００８１】ロータ７の場合も、これと同様に、シール
部８５と開放端部１０３との傾斜によって吸気の吐出開
始が徐々に行われる。

【００８２】このように、吸気の吐出開始が、従来例の
ように短時間で一気に行われるのではなく、ある程度の
時間を掛けて徐々に行われるから、吸気の吐出開始に伴
う破裂音（騒音）が低減されて静粛性を向上すると共
に、吐出圧の変動も軽減され、スーパーチャージャ１の
性能が安定する。

【００８３】また、吸入側でも、シール部８３，８５と
吸入口２９との傾斜によって、吐出側と同様に、吸気の
吸入開始が徐々に行われるから、圧力変動と騒音が低減
される。

【００８４】また、このように吸気の吐出開始と吸入開
始の両方が徐々に行われるから、吐出開始時と吸入開始
時にロータ５，７に掛かる正圧と負圧（非圧縮型のスー
パーチャージャ１：ルーツ式流体機械でも圧力が生じ
る）によってロータ５，７の回転を制動する力が緩和さ
れ、ロータ５，７の回転数変動と吐出圧変動がさらに低
減され、これに伴って騒音も低減される。

【００８５】また、上記のように、端部１０５，１０７
を形成して吐出口３１の縁部９７を軸方向に広げ、各シ
ール８３，８５の大部分が開放端部１０１，１０３とそ
れぞれ交差するようにしたことにより、騒音の低減効
果、回転数及び吐出圧の安定化効果などがさらに向上す
る。

【００８６】また、回転中心軸４３に対して傾斜したシ
ール部８３，８５が吸気と斜めに当たるから、シール部
２１３，２１５と流体が直角に当たる従来例と異なっ
て、シール部８３，８５（段差部９１，９３）による吸
気の乱れ、風切り音、渦流、吸気の部分的な圧縮と開
放、この圧縮と開放に伴う破裂音などが緩和され、これ
らに起因する騒音の増加が軽減される。

【００８７】さらに、凸状のシール部８３，８５と基礎
面８７，８９との間では、これらを滑らかな傾斜面で連
結した段差部９１，９３が吸気と斜めに当たるから、シ
ール部２１３，２１５の立ち上がり部と流体が直角に当
たる従来例と異なって、吸気の流れを乱すことが少な
く、風切り音が軽減される。

【００８８】また、滑らかな段差部９１，９３によって
吸気が徐々に圧縮されるから、渦流や部分的な圧縮と開
放、この圧縮と開放による破裂音などが緩和され、騒音
の増加が軽減される。

【００８９】図４は、回転数（ｒｐｍ）の変化に対する
吐出側の騒音（ｄＢ）の変化を従来例のルーツ式流体機
械と実施形態のスーパーチャージャ１との間で比較した
グラフである。一点鎖線のグラフ２５１は従来例のグラ
フであり、実線のグラフ１１３はスーパーチャージャ１
のグラフである。

【００９０】これらのグラフ２５１，１１３が示すよう
に、スーパーチャージャ１の騒音レベルは、上記のよう
な騒音低減効果によって、ほぼ全ての回転数域で従来例
を下回っており、静粛性が向上していることが分かる。
特に、従来例との差は、回転数が上昇する程大きくな
り、騒音低減効果が著しくなっている。

【００９１】また、図１のように、ロータ５とそのタイ
ミングギア７５は矢印１０９の方向に回転し、ロータ７
とそのタイミングギア７７はこれらと反対方向に回転す
る。

【００９２】このとき、ロータ７のシール部８５には吐
出する吸気の吐出圧によって直角方向の力１１５が掛か
り、ロータ軸１１にはその軸方向成分であるスラスト力
１１７が発生する。また、タイミングギア７７には、タ
イミングギア７５との噛み合いによって噛み合いスラス
ト力１１９が発生する。

【００９３】シール部８５の傾斜方向とタイミングギア
７７の捻れ方向は、スラスト力１１７と噛み合いスラス
ト力１１９が反対方向になるように設定されており、こ
れらのスラスト力１１７，１１９はロータ軸１１上で相
殺される。

【００９４】また、ロータ５では、シール部８３に掛か
る吸気の吐出圧によってロータ軸９にスラスト力１２１
が発生し、タイミングギア７５には、タイミングギア７
７との噛み合いによって噛み合いスラスト力１２３が発
生する。

【００９５】シール部８３の傾斜方向とタイミングギア
７５の捻れ方向は、スラスト力１２１と噛み合いスラス
ト力１２３が反対方向になるように設定されており、こ
れらのスラスト力１２１，１２３はロータ軸９上で相殺
される。

【００９６】このように、各ロータ５，７に生じるスラ
スト力１２１，１１７がタイミングギア７５，７７の噛
み合いスラスト力１２３，１１９によってそれぞれキャ
ンセルされるから、ロータ５，７を支承するベアリング
５７，６１、５９，６３の負担が大幅に軽減され、耐久
性が向上する。

【００９７】また、ロータ５，７のスラスト力１２１，
１１７が、タイミングギア７５，７７の歯面に掛かる力
を軽減する方向に働くから、タイミングギア７５，７７
の耐久性も向上する。

【００９８】また、従来は、タイミングギア７５，７７
の噛み合いスラスト力１２３，１１９を受けるために、
ロータの軸受けには高価なアンギュラーコンタクトベア
リングが用いられているが、噛み合いスラスト力１２
３，１１９がキャンセルされるスーパーチャージャ１で
は、安価なベアリング５７，６１、５９，６３を用いる
ことが可能になり、それだけコストが低減されている。

【００９９】こうして、スーパーチャージャ１が構成さ
れている。

【０１００】スーパーチャージャ１は、上記のように、
ロータ５，７のシール部８３，８５を吐出口３１の開放
端部１０１，１０３に対して傾斜させたことにより、従
来例と異なって、吸気の吐出が徐々に開始されるから、
吐出口３１での破裂音（騒音）が低減されて静粛性を向
上すると共に、吐出圧力の変動も軽減され、性能が安定
する。

【０１０１】また、吸入口２９でも、吸気の流入開始が
徐々に行われて圧力変動と騒音が低減される。

【０１０２】また、吸気の吐出と吸入が開始されるとき
に発生する正圧と負圧によってロータ５，７に掛かる制
動力が緩和され、回転数変動と吐出圧変動と騒音がさら
に低減される。

【０１０３】また、ロータ室２７の壁面と同一の曲率が
与えられているシール部８３，８５の頂面全体に亘って
ロータ室２７の壁面との間隔が均一になり、高いシール
性が得られる。

【０１０４】また、凸状のシール部８３，８５に伴って
生じた段差部９１，９３により、シール性が向上し、吸
気の漏洩が低減される。

【０１０５】また、凸状のシール部８３，８５を形成し
たことにより、ロータ室２７の壁面と基礎面８７，８９
との距離が大きくなり、吸気の吐出量が増加し、効率が
向上する。

【０１０６】また、シール部８３，８５を回転中心軸４
３に対して傾斜させたこと、及び、シール部８３，８５
と基礎面８７，８９との間に滑らかな段差部９１，９３
を形成したことにより、シール部８３，８５と段差部９
１，９３に吸気が斜めに当たるから、従来例と異なっ
て、吸気の流れを乱すことが少なくなり、風切り音が軽
減され、さらに、傾斜したシール部８３，８５と滑らか
な段差部９１，９３によって吸気が徐々に圧縮されるか
ら、吸気の渦流、吸気の部分的な圧縮と開放、この圧縮
と開放に伴う破裂音などが防止され、騒音の増加が軽減
される。

【０１０７】また、シール部８３，８５が吸気から受け
るスラスト力１２１，１１７が、ヘリカルタイミングギ
ア７５，７７の噛み合いスラスト力１２３，１１９によ
ってキャンセルされるから、ロータ５，７を支承するベ
アリング５７，６１、５９，６３の負担が軽減されて耐
久性が向上すると共に、ヘリカルタイミングギア７５，
７７の歯面に掛かる負担が軽減され、これらの耐久性も
向上する。

【０１０８】また、このようにロータ軸９，１１上のス
ラスト力がキャンセルされるから、高価なアンギュラー
コンタクトベアリングの代わりに、安価なベアリング５
７，６１、５９，６３を用いて低コストに実施すること
ができる。

【０１０９】また、シール部を歯すじと共に回転中心軸
に対して傾斜させるのではなく、回転中心軸４３と平行
な歯すじ４５，４７に傾斜したシール部８３，８５を設
けるだけで上記のような効果が得られるから、歯すじを
回転中心軸に対して傾斜させる構成と較べて、ロータ
５，７の成形コストが大幅に低減され、それだけ低コス
トに実施できる。

【０１１０】［第２実施形態］図５によってスーパーチ
ャージャ（本発明の第２実施形態：流体機械：ルーツ式
流体機械）の説明をする。

【０１１１】第２実施形態のスーパーチャージャは、第
１実施形態のスーパーチャージャ１において、ロータ
５，７のシール部８３，８５にそれぞれシール溝を設け
たものであり、請求項１，２，３，４，５，６の特徴を
備えている。

【０１１２】以下、スーパーチャージャ１と同機能の部
材には同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明
する。

【０１１３】図５はロータ５を示しており、シール部８
３には、その中心を通るシール溝１５１が形成されてい
る。同様に、ロータ７のシール部８５にも、その中心を
通るシール溝が形成されている。

【０１１４】これらのシール溝によって、シール部８
３，８５とロータ室２７の壁面との間と、シール部８
３，８５と相手側の谷歯５１，４９との間のシール性が
向上し、スーパーチャージャの機械効率がさらに向上し
ている。

【０１１５】また、シール部８３，８５の中心を通る各
シール溝は、それぞれ開放端部１０１，１０３に対して
傾斜している。

【０１１６】また、端部１０５，１０７によって吐出口
３１の縁部９７を軸方向に広げたことにより、各シール
溝は大部分が開放端部１０１，１０３とそれぞれ交差す
るようにされている。

【０１１７】ロータ５が回転すると、吸気の吐出に先立
って、シール溝１５１が開放端部１０１と交差し、これ
らの交点は開放端部１０１に沿って移動する。このと
き、シール溝１５１に捕らえられていた吸気は、シール
溝１５１と開放端部１０１とが交差したときに開放が開
始され、交点が移動している間連続して吐出される。

【０１１８】ロータ７の場合も、同様に、シール溝に捕
らえられていた吸気はシール溝と開放端部１０３とが交
差し、その交点が移動する間連続して吐出される。

【０１１９】このように、各シール溝の吸気は、短時間
に一気に開放されるのではなく、徐々に吐出される。

【０１２０】従って、シール溝２１７，２１９が吐出口
の開放端部と平行に形成されている従来例のルーツ式流
体機械２０１と異なり、吐出圧力のグラフに、シール溝
に起因するピークが生じることがなくなり、騒音レベル
の悪化が防止される。

【０１２１】また、各シール溝の大部分が開放端部１０
１，１０３とそれぞれ交差するから、騒音低減効果がさ
らに向上する。

【０１２２】また、各シール溝は、それぞれシール部８
３，８５の範囲内に設けられており、シール部８３，８
５のシール作用が保全されるから、吸気のシール機能が
高く保たれ、吐出圧力の低下が防止される。

【０１２３】こうして、第２実施形態のスーパーチャー
ジャが構成されている。

【０１２４】このスーパーチャージャは、ロータ５，７
のシール部８３，８５に設けたシール溝によってシール
性と機械効率が向上すると共に、シール溝の吸気が徐々
に吐出され、騒音レベルの悪化が防止される。

【０１２５】これに加えて、第２実施形態のスーパーチ
ャージャは、シール溝を設けたことによる効果を除い
て、スーパーチャージャ１と同等の効果が得られる。

【０１２６】なお、本発明の流体機械において、請求項
１の作用欄で説明したように、吐出口の開放端部とロー
タのシール部とを相対的に傾斜させる構成には、軸方向
に平行な開放端部に対してシール部を軸方向に傾斜させ
る実施形態のような構成の他に、軸方向に平行なシール
部に対して開放端部を軸方向に傾斜させる構成と、シー
ル部と開放端部の両方を軸方向に対して傾斜させる構成
などがあり、いずれも、流体の流出開始と流入開始が徐
々に行われて騒音レベルが低くなると共に、効率が高く
保たれる。

【０１２７】また、ロータのシール部と吐出口の開放端
部は互いに傾斜していれば、本発明の効果が得られるか
ら、この限りにおいて、シール部と開放端部は直線状に
限らず、任意の曲線状にしてもよい。

【０１２８】また、本発明の流体機械において、シール
部の傾斜角は任意に設定することが可能であり、流体機
械の種類、使用目的、負荷などに応じて、最も大きな騒
音低減効果、流体圧の安定化効果を得ることができる。

【０１２９】また、シール部の頂面は、ロータ室の壁面
と同じ曲率に限らず、例えば、平面でも、あるいは、任
意の曲率の凹面でも凸面でもよく、シール性と加工性と
のバランスによって、任意の形状の面を選択すればよ
い。

【０１３０】また、請求項５の構成において、シール溝
は、シール部の外部に出ない範囲で、傾斜させてもよ
く、その場合、これらは互いに同方向に傾斜させても、
反対方向に傾斜させてもよい。

【０１３１】このようにシール溝の傾斜角を変えること
によって、シール溝の流体が開放される時間が変わり、
騒音の低減効果を調整できる。

【０１３２】また、シール溝は複数本設けてもよく、こ
れらは互いに不連続でもよい。

【０１３３】また、シール溝の断面形状は、例えば、３
角形、矩形、円や楕円の一部のような、任意の形状を選
択できる。

【０１３４】なお、本発明の流体機械は、ルーツ式の流
体機械に限らない。

【０１３５】例えば、ベーン式の流体機械、スクロール
式の流体機械、ロータリー式の流体機械などでも実施可
能であり、それぞれのロータと流出口の開放端部とを傾
斜させることによって、上記と同様の効果を得ることが
できる。

【０１３６】また、本発明の流体機械は、ロータを回転
駆動して流体を移動させるポンプやコンプレッサに限ら
ず、流体圧を与えてロータから回転を取り出すタービン
（膨張器）として用いてもよい。

【０１３７】

【発明の効果】請求項１の流体機械は、流体の流出が徐
々に開始されるから、流体の流出開始に伴う破裂音と吐
出圧力の変動が低減され、性能が安定する。

【０１３８】また、流入側でも、流体の流入が徐々に開
始されるから、騒音と圧力変動とが低減される。

【０１３９】また、流出と流入の開始時にロータに掛か
る制動力が緩和され、回転変動、圧力変動、騒音がさら
に低減される。

【０１４０】請求項２の流体機械は、請求項１の構成と
同等の効果を得ることができる。

【０１４１】また、ルーツ式流体機械のようにシール部
の頂面とロータ室の壁面との間に僅かな隙間がある場合
は、シール部の頂面全体に亘ってロータ室壁面との間隔
が均一になり、高いシール性が得られる。

【０１４２】また、シール部の頂面とロータ室の壁面と
が摺動しながらロータが回転するベーン式流体機械のよ
うな場合は、頂面全体に亘ってシール部がロータ室壁面
と接触するから、高いシール性が得られる。

【０１４３】請求項３の流体機械は、請求項１または請
求項２の構成と同等の効果を得ることができる。

【０１４４】また、凸状のシール部によって、シール性
が向上し流体の漏洩が低減されると共に、流体を収容す
る閉空間の容積が大きくなり、移動する流体の量（例え
ば、吐出量）が増加し、体積効率が向上する。

【０１４５】また、シール部を軸方向に対して傾斜させ
た構成では、段差部による流体の乱れ、風切り音、渦
流、部分的な圧縮と開放、破裂音などが緩和され、騒音
の増加が軽減される。

【０１４６】請求項４の流体機械は、請求項３の構成と
同等の効果を得ることができる。

【０１４７】また、凸状のシール部と基礎面との間の滑
らかな段差部が流体と斜めに当たることにより、流体の
乱れと風切り音が軽減されると共に、流体が徐々に圧縮
されて、渦流、部分的な圧縮と開放、破裂音などが緩和
され、騒音の増加が軽減される。

【０１４８】請求項５の流体機械は、請求項１〜４の構
成と同等の効果を得ることができる。

【０１４９】また、シール溝のシール作用によって流体
の漏洩がさらに低減し、体積効率が向上する。

【０１５０】また、流体を吐出する構成では、シール溝
に捕らわれている流体の開放が徐々に行われ、吐出圧力
に変動が発生することがなくなり、騒音レベルの悪化が
防止される。

【０１５１】請求項６の流体機械は、請求項１〜５の構
成と同等の効果を得ることができる。

【０１５２】また、ロータに生じるスラスト力とヘリカ
ルタイミングギアの噛み合いスラスト力とが相殺され、
ベアリングとヘリカルタイミングギアの負担が軽減さ
れ、これらの耐久性が向上する。

【０１５３】また、ヘリカルタイミングギアの噛み合い
スラスト力を負担するための高価なアンギュラーコンタ
クトベアリングが不要になり、安価なベアリングを用い
て低コストに実施できる。

【０１５４】また、シール部を歯すじと共に回転中心軸
に対して傾斜させずに、回転中心軸と平行な歯すじに傾
斜したシール部を設けるだけで上記のような効果が得ら
れ、ロータの成形コストが大幅に低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１の実施形態においてシール部と開放端部と
の傾斜を示す図面である。

【図４】実施形態と従来例との間で騒音レベルを比較す
るグラフである。

【図５】第２実施形態に用いられているロータを示す図
面である。

【図６】従来例の横断面図である。

【図７】図６の従来例に用いられているロータの要部を
示す図面である。

【符号の説明】

１ スーパーチャージャ（流体機械：ルーツ式流体機
械） ５，７ ロータ １３ ケーシング １５ タイミングギア組 ２７ ロータ室 ２９ 吸入口（流入口） ３１ 吐出口（流出口） ４５，４７ 山歯（回転中心と平行な歯すじ） ７５，７７ タイミングギア組１５を構成するヘリカル
タイミングギア ８３，８５ 凸状のシール部 ８７，８９ 山歯４５，４７の頂部の基礎面 ９１，９３ 滑らかな段差部 １０１，１０３ 吐出口３１の開放端部 １１７，１２１ ロータ７，５に生じるスラスト力 １１９，１２３ タイミングギア７７，７５に生じる噛
み合いスラスト力 １５１ シール部８３に設けられたシール溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータ室及びこのロータ室と連通する流
   体の流入口と流出口を有するケーシングと、 凹凸状の歯すじを有し、ロータ室に収容されて回転する
   ロータと、 前記歯すじの頂部に形成され、流体の漏れを防止するシ
   ール部と、 ロータ室の壁面と流出口との間に形成された開放端部と
   を備え、 この開放端部とシール部とを相対的に傾斜させたことに
   より、流体の流出開始点になるこれらの交点が、ロータ
   の回転に伴ってロータの軸方向に移動することを特徴と
   する流体機械。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の発明であって、シール
   部の頂面が、ロータ室の壁面と同曲率の面で形成されて
   いることを特徴とする流体機械。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の発明で
   あって、シール部が、歯すじ頂部の基礎面に対して凸状
   に形成されていることを特徴とする流体機械。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の発明であって、シール
   部と基礎面との間の段差部が、滑らかな面で形成されて
   いることを特徴とする流体機械。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の発明で
   あって、シール部の範囲の中に、シール溝が形成されて
   いることを特徴とする流体機械。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の発明で
   あって、回転中心軸と平行な歯すじで互いに噛み合いな
   がら回転する一対のロータと、各ロータをそれぞれの歯
   すじが接触しないように反対方向に同期回転させるタイ
   ミングギア組とを備え、流入口から流入した流体が回転
   中心軸とほぼ直角方向に移動して流出口から流出するル
   ーツ式流体機械であり、前記のタイミングギア組が、各
   ロ−タのロータ軸にそれぞれ連結され、互いに噛み合っ
   た一対のヘリカルタイミングギアで構成されており、傾
   斜したシール部が流体から受けるスラスト力と、相手側
   タイミングギアとの噛み合いによって各タイミングギア
   に生じる噛み合いスラスト力とが互いに相殺する方向
   に、シール部の傾斜方向とタイミングギアの捻れ角とが
   設定されていることを特徴とする流体機械。