JP2006118453A - Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸の回転に基づいてポンプ室内のロータを回転させ、前記ロータの回転動作によって、前記ポンプ室内に流体を吸入し、前記ポンプ室から流体を吐出するポンプに関する。 The present invention relates to a pump that rotates a rotor in a pump chamber based on rotation of a rotating shaft, sucks fluid into the pump chamber, and discharges fluid from the pump chamber by the rotating operation of the rotor.
ロータを収容するロータハウジング(ケーシング)とロータとの接触を回避するため、ロータとケーシングとの間のクリアランスを適度に確保する必要がある。特許文献1に開示のスクリュー圧縮機(ポンプ)では、ロータを収容するケーシングの外周に冷却用ジャケットが設けられており、冷却用ジャケットには冷却水が供給されるようになっている。冷却用ジャケットに供給された冷却水の温度と吸入されるガスの温度との差は、許容範囲に管理されるようになっている。この温度差管理によりロータの熱膨張とケーシングの熱膨張とのマッチングが図られ、ロータとケーシングとの間のクリアランスが小さく保たれるようになっている。
しかし、回転軸を駆動するための電動モータを冷却する手段を備えたポンプでは、ケーシングの熱が電動モータ側へ逃げ、ケーシングの温度が不必要に低下してしまうおそれがある。ケーシングの温度が不必要に低下してしまった場合には、ロータの熱膨張とケーシングの熱膨張とのマッチングが崩れ、ロータとケーシングとの干渉を防止できないおそれがある。 However, in a pump provided with means for cooling the electric motor for driving the rotating shaft, the heat of the casing may escape to the electric motor side, and the temperature of the casing may be unnecessarily lowered. When the temperature of the casing is unnecessarily lowered, the matching between the thermal expansion of the rotor and the thermal expansion of the casing may be lost, and interference between the rotor and the casing may not be prevented.
本発明は、ロータを収容するロータハウジング(ケーシング)とロータとの温度差を少なくすることを目的とする。 An object of this invention is to reduce the temperature difference of the rotor housing (casing) which accommodates a rotor, and a rotor.
本発明は、回転軸の回転に基づいてポンプ室内のロータを回転させ、前記ロータの回転動作によって、前記ポンプ室内に流体を吸入し、前記ポンプ室から流体を吐出するポンプを対象とし、請求項1の発明は、前記ポンプ室を形成するロータハウジングを暖めるための流路が設けられており、前記流路には前記ポンプ室から吐出された流体が供給されるようになっていることを特徴とする。 The present invention is directed to a pump that rotates a rotor in a pump chamber based on rotation of a rotary shaft, sucks fluid into the pump chamber by the rotational operation of the rotor, and discharges fluid from the pump chamber. According to a first aspect of the present invention, a flow path for warming a rotor housing forming the pump chamber is provided, and the fluid discharged from the pump chamber is supplied to the flow path. And
ポンプ室から圧縮して吐出される流体の温度は、吸入される流体の温度よりも高くなる。流路に流された流体は、ロータハウジングを暖める。これによりロータハウジングとロータとの温度差が少なくなり、ロータハウジングとロータとの干渉の回避の確実性が高くなる。 The temperature of the fluid compressed and discharged from the pump chamber is higher than the temperature of the fluid to be sucked. The fluid flowed through the flow path warms the rotor housing. As a result, the temperature difference between the rotor housing and the rotor is reduced, and the reliability of avoiding interference between the rotor housing and the rotor is increased.
好適な例では、前記ロータハウジングの外周面を被覆する流路形成カバーが設けられており、前記流路は、前記ロータハウジングの外周面と前記流路形成カバーとの間に形成されている。 In a preferred example, a flow path forming cover that covers the outer peripheral surface of the rotor housing is provided, and the flow path is formed between the outer peripheral surface of the rotor housing and the flow path forming cover.
ロータハウジングの外周面を被覆する流路形成カバーを設ける構成は、流路を形成する上で好適である。
請求項3の発明は、回転軸が電動モータによって駆動され、前記ポンプ室を形成するロータハウジングと前記電動モータとが断熱材を介して連結されていることを特徴とする。
The configuration in which the flow path forming cover that covers the outer peripheral surface of the rotor housing is provided is suitable for forming the flow path.
The invention of
断熱材は、ロータハウジングから電動モータへの熱伝達を抑制し、ロータハウジングとロータとの温度差の拡大が抑制される。
好適な例では、前記電動モータを冷却するための冷却手段が設けられている。
The heat insulating material suppresses heat transfer from the rotor housing to the electric motor, and an increase in temperature difference between the rotor housing and the rotor is suppressed.
In a preferred example, cooling means for cooling the electric motor is provided.
電動モータが冷却されると、モータハウジングから電動モータへ熱が伝達し易くなる。電動モータが冷却されている場合にも、断熱材は、ロータハウジングから電動モータへの熱伝達を抑制する。 When the electric motor is cooled, heat is easily transferred from the motor housing to the electric motor. Even when the electric motor is cooled, the heat insulating material suppresses heat transfer from the rotor housing to the electric motor.
請求項5の発明では、請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の流路が設けられている。
断熱材と流路とを組み合わせた構成は、ロータハウジングとロータとの温度差を少なくする上で特に好適である。
In the invention of claim 5, the flow path according to any one of claims 1 and 2 is provided.
The configuration in which the heat insulating material and the flow path are combined is particularly suitable for reducing the temperature difference between the rotor housing and the rotor.
本発明は、ロータを収容するロータハウジングとロータとの温度差を少なくできるという優れた効果を奏する。 The present invention has an excellent effect that a temperature difference between a rotor housing and a rotor housing the rotor can be reduced.
以下、ルーツポンプに本発明を具体化した一実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。
図1及び図2(a)に示すように、アルミニウム製のロータハウジング11の前端にはフロントハウジング12が連結されており、ロータハウジング11の後端には電動モータMのハウジングM1(アルミニウム製)がアルミニウム製の連結壁13を介して連結されている。フロントハウジング12にはギヤハウジング14が連結されている。ロータハウジング11、フロントハウジング12及びギヤハウジング14は、ねじ15Aによって共締めされている。ロータハウジング11、フロントハウジング12及びギヤハウジング14は、ルーツポンプ10のハウジングを構成する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a Roots pump will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2A, a
図1に示すように、ロータハウジング11の端壁16には軸孔161が貫設されており、フロントハウジング12には軸孔121が貫設されている。軸孔161,121には電動モータMの回転軸17が挿通されている。ロータハウジング11の端壁16とフロントハウジング12とには電動モータMの回転軸17が軸孔161,121に嵌め込まれたラジアルベアリング18,19を介して回転可能に支持されている。同様に、ロータハウジング11の端壁16には軸孔162が貫設されており、フロントハウジング12には軸孔122が貫設されている。軸孔162,122には回転軸20が挿通されている。ロータハウジング11の端壁16とフロントハウジング12とには回転軸20が軸孔162,122に嵌め込まれたラジアルベアリング21,22を介して回転可能に支持されている。両回転軸17,20は互いに平行に配置されている。
As shown in FIG. 1, a shaft hole 161 is formed through the
ラジアルベアリング18,21は、グリースによって潤滑されており、ラジアルベアリング19,22は、液状の潤滑油によって潤滑されている。
図3に示すように、回転軸17にはロータ23が固定されており、回転軸20にはロータ24が固定されている。アルミニウム製のロータ23,24は、回転軸17,20の軸線171,201の方向に見て同形同大の形状をしている。ロータ23,24は、僅かの隙間を保って互いに噛合した状態でポンプ室25に収容されている。
The
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、回転軸17,20は、フロントハウジング12を貫通してギヤハウジング14内に突出しており、各回転軸17,20の突出端部には歯車26,27が互いに噛合した状態で止着されている。電動モータMが駆動されると、回転軸17は、矢印R1の方向に回転し、ロータ23が回転軸17と一体的に矢印R1の方向に回転する。回転軸20は、歯車26,27を介して電動モータMから駆動力を得ている。回転軸20は、矢印R2で示すように回転軸17とは逆方向に回転し、ロータ24が回転軸20と一体的に矢印R2の方向に回転する。歯車26,27は、液状の潤滑油によって潤滑されている。
As shown in FIG. 1, the
図4に示すように、ロータハウジング11の周壁28には吸入フランジ29が形成されており、吸入フランジ29には吸入口281がポンプ室25に連通するように形成されている。又、ロータハウジング11の周壁28には吐出口282がポンプ室25に連通するように形成されている。
As shown in FIG. 4, a
図1に示すように、回転軸17の周面と軸孔161との間にはリップシール46が介在されており、回転軸20の周面と軸孔162との間にはリップシール47が介在されている。リップシール46は、軸孔161に嵌合して止着されており、リップシール47は、軸孔162に嵌合して止着されている。リップシール46のリップ部(図示略)は、回転軸17の周面に摺接し、リップシール47のリップ部(図示略)は、回転軸20の周面に摺接する。
As shown in FIG. 1, a
回転軸17の周面と軸孔121との間にはリップシール48,49が介在されており、回転軸20の周面と軸孔122との間にはリップシール50,51が介在されている。リップシール48,49は、軸孔121に嵌合して止着されており、リップシール50,51は、軸孔122に嵌合して止着されている。リップシール48,49のリップ部(図示略)は、回転軸17の周面に摺接し、リップシール50,51のリップ部(図示略)は、回転軸20の周面に摺接する。
ロータハウジング11の外周面111は、筒形状の流路形成カバー30によって被覆されている。流路形成カバー30は、ロータハウジング11、フロントハウジング12及びギヤハウジング14と共にねじ15Aによって共締めされている。
The outer
図2に示すように、ロータハウジング11の外周面111と流路形成カバー30との間には流路31が吐出口282に連通するように形成されている。流路形成カバー30のフランジ303とギヤハウジング14との間には気密確保用のガスケット42が介在されている。ロータハウジング11のフランジ112と流路形成カバー30の端部との間には気密確保用のシールリング43が介在されている。
As shown in FIG. 2, a
流路形成カバー30には吸入口301が吸入口281に連通するように形成されている。又、流路形成カバー30には吐出口302が流路31に連通するように形成されている。吐出口302は、ポンプ室25を挟んで吐出口282とは反対側に設けられている。吸入フランジ29の先端と流路形成カバー30の内面との間にはシールリング32が介在されている。
A
連結壁13とロータハウジング11の端壁16との間には合成樹脂製の断熱プレート33及び気密確保のための一対のガスケット34,35が介在されている。断熱プレート33の材質である合成樹脂の熱伝導率は、ロータハウジング11、連結壁13及びハウジングM1の材質であるアルミニウムの熱伝導率よりも非常に小さい。断熱材である断熱プレート33は、ガスケット34,35間に挟まれている。ガスケット34は、金属製の基板341と、基板341の両面に設けられたゴム層342,343とからなり、ガスケット35は、金属製の基板351と、基板351の両面に設けられたゴム層352,353とからなる。断熱プレート33及びガスケット34,35は、電動モータM、連結壁13及びロータハウジング11と共にねじ15Bによって共締めされており、ロータハウジング11と電動モータMとは、断熱プレート33を介して連結されている。
Between the connecting
図1に示すように、電動モータMのハウジングM1の外周面M2は、筒形状の水路形成カバー36によって被覆されている。電動モータMの外周面M2と水路形成カバー36との間には水路37が形成されている。水路37には水供給源(図示略)の冷却水が給水管(図示略)を介して供給される。水路37に供給された冷却水は、排水管(図示略)を介して水路37から排水される。水路37に供給された冷却水は、電動モータMを冷却する。電動モータMの冷却は、電動モータMの発熱による出力低下を回避するために行われる。水路形成カバー36及び水路37は、電動モータMを冷却するための冷却手段を構成する。
As shown in FIG. 1, the outer peripheral surface M <b> 2 of the housing M <b> 1 of the electric motor M is covered with a cylindrical water
電動モータMのハウジングM1の端面と連結壁13との間には気密確保のためのシールリング38が介在されている。ロータハウジング11の周壁28の端面とフロントハウジング12との間には気密確保のためのシールリング39が介在されており、フロントハウジング12とギヤハウジング14との間には気密確保のためのシールリング40が介在されている。
A
電動モータMが作動すると、回転軸17が矢印R1の方向に回転すると共に、回転軸20が矢印R2の方向へ回転し、ロータ23,24が回転軸17,20と一体的に回転する。ロータ23,24の回転に伴い、吸入口301,281から流体(本実施形態では空気)がポンプ室25へ吸入される。ポンプ室25へ吸入された空気は、吐出口282側へ移行し、吐出口282側へ移行した空気は、吐出口282から流路31へ吐出される。
When the electric motor M is operated, the rotating
ポンプ室25に吸入された空気に水が混入している場合、リップシール46,47,48,50は、ポンプ室25側からラジアルベアリング18,21,19,22側への水の侵入を阻止する。リップシール49,51は、ラジアルベアリング21,22を潤滑する潤滑油がラジアルベアリング19,22側からポンプ室25側へ侵入するのを阻止する。
When water is mixed in the air sucked into the
吐出口282から流路31へ吐出された空気は、ロータハウジング11の外周面111に沿って吐出口302側へ流れて吐出口302から吐出される。本実施形態では、吐出口302から吐出された空気は、燃料電池(図示略)へ供給される。燃料電池より先の流路(図示略)上には絞りが介在されており、吐出口302から吐出される空気は、圧縮空気として燃料電池へ供給される。つまり、ルーツポンプ10は、ポンプ室25内に吸入した空気を圧縮してポンプ室25から吐出する。吐出口282から吐出された空気の圧力は、吸入口301,281内の空気の圧力よりも高くなっており、シールリング32は、流路31から吸入口301,281内への空気洩れを防止する。
The air discharged from the
第1の実施形態では以下の効果が得られる。
(1−1)吐出口282から吐出された空気の圧力は、吸入口301,281からポンプ室25へ吸入される前の空気の圧力よりも高くなっており、吐出口282から吐出された空気の温度は、吸入口301,281からポンプ室25へ吸入される前の空気の温度よりも高くなっている。吐出口282から吐出された空気は、ロータハウジング11の外周面111に沿って流路31を通過するので、ロータハウジング11が吐出された空気によって外周面111側から暖められる。ロータハウジング11を外周面111側から暖める構成は、ロータハウジング11を外周面111側から暖めない場合に比べ、ロータハウジング11とロータ23,24との温度差を少なくする。このような温度差の低減は、ロータハウジング11とロータ23,24との干渉の回避の確実性を高める。
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1-1) The pressure of the air discharged from the
(1−2)電動モータMは、水路形成カバー36内の水路37へ供給された冷却水によって冷却される。そのため、ロータハウジング11と電動モータMのハウジングM1とが直接接触していると、ロータハウジング11側から電動モータM側への熱伝達によるロータハウジング11の温度低下が大きくなる。
(1-2) The electric motor M is cooled by the cooling water supplied to the
本実施形態では、ロータハウジング11と電動モータMとは、合成樹脂製の断熱プレート33を介して連結されており、断熱プレート33は、ロータハウジング11側から電動モータM側への熱伝達を抑制する。つまり、ロータハウジング11と電動モータMとを断熱プレート33を介して連結した構成は、ロータハウジング11とロータ23,24との温度差を少なくすることに寄与する。
In this embodiment, the
(1−3)流路31は、ロータハウジング11の外周面111と流路形成カバー30との間に形成されている。ロータハウジング11の外周面111を流路形成カバー30で被覆する構成は、流路31を形成する上で簡単な構成である。
(1-3) The
(1−4)断熱プレート33は、ロータハウジング11から電動モータMへの熱伝達を抑制し、ポンプ室25から吐出された空気の流路31は、ロータハウジング11を外周面111側から暖める。このような断熱プレート33と流路31とを組み合わせた構成は、ロータハウジング11とロータ23,24との温度差を少なくする上で特に好適である。
(1-4) The
本発明では以下のような実施形態も可能である。
(1)吐出口282の前方における流路形成カバー30の部位に別の吐出口を設け、流路31に吐出された空気の一部をこの別の吐出口から吐出し、他を吐出口302から吐出するようにしてもよい。
In the present invention, the following embodiments are also possible.
(1) Another discharge port is provided at the site of the flow
(2)流路形成カバー30の内周面を断熱材で被覆してもよい。このようにすれば流路31を流れる吐出流体の熱が流路形成カバー30に伝達するのが抑制され、ロータハウジング11を暖めるのに吐出流体の熱を効率良く利用することができる。
(2) The inner peripheral surface of the flow
(3)断熱プレート33の両面にゴム層を設けてガスケットとし、このガスケットを介して電動モータMとロータハウジング11とを連結してもよい。
(4)吐出流体を流すためのチューブをロータハウジング11の外周面111に巻き付けてロータハウジング11を暖めるようにしてもよい。
(3) A rubber layer may be provided on both surfaces of the
(4) A tube for flowing the discharge fluid may be wound around the outer
(5)回転軸の軸方向へ複数のロータを並設した多段式のルーツポンプに本発明を適用してもよい。
(6)本発明をルーツポンプ以外のポンプ(例えばスクリューポンプ等)に本発明を適用してもよい。
(5) The present invention may be applied to a multistage roots pump in which a plurality of rotors are arranged in parallel in the axial direction of the rotating shaft.
(6) The present invention may be applied to pumps (for example, screw pumps) other than the roots pump.
10…ルーツポンプ。11…ロータハウジング。111…外周面。17,20…回転軸。23,24…ロータ。25…ポンプ室。30…流路形成カバー。31…流路。33…断熱材としての断熱プレート。36…冷却手段を構成する水路形成カバー。37…冷却手段を構成する水路。M…電動モータ。 10 ... Roots pump. 11 ... Rotor housing. 111 ... outer peripheral surface. 17, 20 ... Rotating shaft. 23, 24 ... Rotor. 25 ... Pump room. 30: A flow path forming cover. 31 ... Flow path. 33 ... Insulating plate as a heat insulating material. 36: A water channel forming cover constituting the cooling means. 37: A water channel constituting the cooling means. M: Electric motor.
Claims (5)
前記ポンプ室を形成するロータハウジングを暖めるための流路が設けられており、前記流路には前記ポンプ室から吐出された流体が供給されるようになっているポンプ。 In the pump that rotates the rotor in the pump chamber based on the rotation of the rotation shaft, sucks the fluid into the pump chamber by the rotating operation of the rotor, and discharges the fluid from the pump chamber,
A pump provided with a flow path for warming a rotor housing forming the pump chamber, and fluid discharged from the pump chamber is supplied to the flow path.
前記回転軸は、電動モータによって駆動され、前記ポンプ室を形成するロータハウジングと前記電動モータとが断熱材を介して連結されているポンプ。 In the pump that rotates the rotor in the pump chamber based on the rotation of the rotation shaft, sucks the fluid into the pump chamber by the rotating operation of the rotor, and discharges the fluid from the pump chamber,
The rotary shaft is driven by an electric motor, and the rotor housing forming the pump chamber and the electric motor are connected via a heat insulating material.
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JP2004308157A JP2006118453A (en) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | Pump |
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JP2004308157A JP2006118453A (en) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | Pump |
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