JP2006283664A - ルーツポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】流体の移送量を低下させることなく吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができるルーツポンプを提供すること。
【解決手段】周壁１３ａには、互いに噛合した一対のロータ２７，２８の通過周面Ｃ１，Ｃ２が交差する位置に対応して第１及び第２交差部４０，４１が形成されている。一対の吸入口３１ａ，３１ｂは、端壁１３ｂにて交差領域Ｕの外側であり交差周面Ｋと各通過周面Ｃ１，Ｃ２に挟まれた位置であって、第１交差部４０に各ロータ２７，２８の頂端Ｔ１，Ｔ２が位置したときに各ロータ２７，２８の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けられている。一対の吐出口３２ａ，３２ｂは、端壁１３ｂにて交差領域Ｕの外側であり交差周面Ｋと各通過周面Ｃ１，Ｃ２に挟まれた位置であって、第２交差部４１に各ロータ２７，２８の頂端Ｔ１，Ｔ２が位置したときに各ロータ２７，２８の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けられている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロータを互いに噛合させてハウジング内のロータ室に収容し、ロータの回転に伴い吸入口からロータ室内に吸入した流体を吐出口から吐出するルーツポンプに関するものである。

ルーツポンプとしては、例えば、特許文献１に記載のルーツ型圧縮機が挙げられる。このルーツ型圧縮機のハウジング内には断面瓢箪形状をなすロータ室が区画されている。また、ロータ室内には二葉状のロータが互いに噛合するように収容されている。前記ロータ室の周壁にて、一対のロータの通過した領域の周面同士が交差する位置に対応して吸入口及び吐出口が互いに相対向して設けられている。そして、大気から吸入口を介してロータ室内に吸入されたガスは、吐出口から吐出され供給先へ供給される。
特開２００４−３６０６５２号公報

ところで、特許文献１に記載のルーツ型圧縮機において、ロータ室内にて吐出口に連通する領域（高圧領域）は、ロータ室内にて吸入口に連通する領域（低圧領域）よりも高圧となっている。このため、吐出口に連通する領域側から吸入口に連通する領域側へロータ室内を介したガスの逆流が発生し、吐出口側から吸入口側へガスが漏れやすい。ルーツ型圧縮機においては、ロータ室の内周面と各ロータの頂端との間に、該内周面と頂端の干渉を防ぐための最小限のクリアランスが形成されており、該クリアランスによって前記ガスの逆流が抑制され、ガスの漏れを抑制している。

そして、前記ガスの逆流を抑制し、漏れ量を低減させるためには、各ロータとロータ室の内周面の間に形成される閉じ込み空間に流体を閉じ込める時間を長くすることが好ましい。すなわち、閉じ込み空間を長く形成することにより、各ロータの頂端にて前記クリアランスによる絞りが２箇所に形成されることとなり、閉じ込み空間を形成しない場合よりもガスの逆流を抑制する箇所が増えるためである。

このため、ガスの逆流を抑制し、漏れ量を低減させるためには、各ロータが、その頂端とロータ室の内周面の間にクリアランスを形成しつつ回転する距離を長くすることが考えられる。そこで、一対のロータが通過した領域の周面同士が交差する位置にまで周壁をロータ室内へ延出させ、その延出させた部位に沿ってロータ室の内周面を延出する。すると、吸入口側にて前記クリアランスが形成されるタイミングを早め、吐出口側にてクリアランスが形成されなくなるタイミングを遅らせることが可能となり、閉じ込み空間を形成する時間を長くすることができる。

しかし、一対のロータが通過した領域の周面同士が交差する位置には、それぞれ吸入口及び吐出口が設けられ、吸入口及び吐出口を周壁に開口形成するには該周壁を切除しなければならない。このため、前記閉じ込み時間を長く確保するために周壁の延出量を多くすればするほど吸入口及び吐出口の口径が小さくなってしまい、ルーツポンプによる流体の移送量が著しく低下してしまう。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、流体の移送量を低下させることなく吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができるルーツポンプを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングに一対の回転軸を平行に配置するとともに、各回転軸上に配置されたロータを互いに噛合させてハウジング内のロータ室に収容し、前記回転軸の回転によるロータの回転に伴い吸入口から前記ロータ室内に吸入した流体を吐出口から吐出するルーツポンプにおいて、互いに噛合した一対のロータの通過周面が交差する位置に対応して交差部を前記ロータ室の周壁に形成するとともに、前記吸入口を前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の端壁に一対設け、前記一対の吸入口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、前記交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けた。

これによれば、周壁にて交差部形成用に肉盛りした分だけ、各ロータがその両頂端とロータ室の内周面との間に、流体の漏れを抑制するクリアランスを形成しながら回転する距離を長くすることができる。このため、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吸入口を形成した場合に比して、吸入口側では、前記クリアランスを形成するタイミングを早め、各ロータとロータ室の内周面の間に流体を閉じ込めて移送する時間を長くすることができる。そして、ロータとロータ室の内周面の間に流体が閉じ込められている状態では、吐出口側から吸入口側への流体の逆流が抑制されることとなるため、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吸入口を形成した場合に比して、吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができる。

また、吸入口は、一対の通過周面が交差する位置に対応した周壁ではなく、端壁に設けられている。このため、各ロータとロータ室の内周面の間に流体を閉じ込める時間を長くするために、周壁を延出し、さらにその延出した部位に吸入口を設ける場合のように、吸入口の口径が小さくなってしまうことがなく、流体の吸入量の低下に伴い流体の移送量が著しく低下してしまうことがない。その結果として、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吸入口を形成した場合に比して、流体の移送量を低下させることなく吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、ハウジングに一対の回転軸を平行に配置するとともに、各回転軸上に配置されたロータを互いに噛合させてハウジング内のロータ室に収容し、前記回転軸の回転によるロータの回転に伴い吸入口から前記ロータ室内に吸入した流体を吐出口から吐出するルーツポンプにおいて、互いに噛合した一対のロータの通過周面が交差する位置に対応して交差部を前記ロータ室の周壁に形成するとともに、前記吐出口を前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の端壁に一対設け、前記一対の吐出口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、前記交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けた。

これによれば、周壁にて交差部形成用に肉盛りした分だけ、各ロータがその両頂端とロータ室の内周面との間に、流体の漏れを抑制するクリアランスを形成しながら回転する距離を長くすることができる。このため、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吐出口を形成した場合に比して、吐出口側ではクリアランスを形成しなくなるタイミングを遅らせ、各ロータとロータ室の内周面の間に流体を閉じ込めて移送する時間を長くすることができる。そして、ロータとロータ室の内周面の間に流体が閉じ込められている状態では、吐出口側から吸入口側への流体の逆流が抑制されることとなるため、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吐出口を形成した場合に比して、吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができる。

また、吐出口は、一対の通過周面が交差する位置に対応した周壁ではなく、端壁に設けられている。このため、各ロータとロータ室の内周面の間に流体を閉じ込める時間を長くするために、周壁を延出し、さらにその延出した部位に吐出口を設ける場合のように、吐出口の口径が小さくなってしまうことがなく、流体の吐出量の低下に伴い移送量が著しく低下してしまうことがない。その結果として、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吐出口を形成した場合に比して、流体の移送量を低下させることなく吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができる。

請求項３に記載の発明は、ハウジングに一対の回転軸を平行に配置するとともに、各回転軸上に配置されたロータを互いに噛合させてハウジング内のロータ室に収容し、前記回転軸の回転によるロータの回転に伴い吸入口から前記ロータ室内に吸入した流体を吐出口から吐出するルーツポンプにおいて、互いに噛合した一対のロータの通過周面が交差する位置に対応して交差部を前記ロータ室の周壁に一対形成するとともに、前記吸入口及び吐出口を前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の端壁に一対ずつ設け、前記一対の吸入口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、一方の交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設け、前記一対の吐出口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、他方の交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けた。

これによれば、周壁にて交差部形成用に肉盛りした分だけ、各ロータがその両頂端とロータ室の内周面との間に、流体の漏れを抑制するクリアランスを形成しながら回転する距離を長くすることができる。このため、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吸入口及び吐出口を形成した場合に比して、吸入口側では、前記クリアランスを形成するタイミングを早め、吐出口側ではクリアランスを形成しなくなるタイミングを遅らせることができる。したがって、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吸入口及び吐出口を形成した場合に比して、各ロータとロータ室の内周面の間に流体を閉じ込めて移送する時間を長くすることができる。そして、ロータとロータ室の内周面の間に流体が閉じ込められている状態では、吐出口側から吸入口側への流体の逆流が抑制されることとなるため、交差部が周壁に形成されていない場合に比して吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができる。

また、吸入口及び吐出口は、一対の通過周面が交差する位置に対応した周壁ではなく、端壁に設けられている。このため、各ロータとロータ室の内周面の間に流体を閉じ込める時間を長くするために、周壁を延出し、さらにその延出した部位に吸入口及び吐出口を設ける場合のように、吸入口及び吐出口の口径が小さくなってしまうことがなく、流体の移送量が著しく低下することがない。その結果として、周壁に交差部を形成せず、該周壁に吸入口及び吐出口を形成した場合に比して、流体の移送量を低下させることなく吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができる。

また、前記ロータは二葉状であってもよい。これによれば、ロータが三葉状の場合に比して、各ロータとロータ室の内周面の間に形成される空間の容積を大きくすることができる。このため、ロータが三葉状の場合に比して流体の移送量を多くすることができる。

本発明によれば、流体の移送量を低下させることなく吐出口側から吸入口側への流体の漏れ量を低減することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、本実施形態のルーツポンプ１０は、圧縮部１１と駆動部Ｍとから構成されている。圧縮部１１は、ハウジングとしてのロータハウジング１２にギアハウジングＧが接合固定されて形成されている。ロータハウジング１２は、第１ハウジング１３と第２ハウジング１４とを有している。第１ハウジング１３は有底筒状をなし、筒状をなす周壁１３ａと、第１ハウジング１３の底を形成する端壁１３ｂとから構成されている。

そして、ロータハウジング１２には、第１ハウジング１３の周壁１３ａの開口側に第２ハウジング１４が接合固定されることにより、周壁１３ａと端壁１３ｂと第２ハウジング１４とからロータ室１５が形成されている。そして、周壁１３ａはロータ室１５の周壁を構成している。また、ギアハウジングＧには、該ギアハウジングＧとロータハウジング１２の第２ハウジング１４とが接合固定されることによってギア室１６が形成されている。

一方、駆動部Ｍは、ギアハウジングＧにモータハウジング１７が接合固定されて形成されている。モータハウジング１７には、該モータハウジング１７とギアハウジングＧとが接合固定されることによってモータ室１８が形成されるようになっている。モータ室１８には、電動モータ１９が収容される。本実施形態のルーツポンプ１０では、ロータ室１５とモータ室１８との間にギア室１６が配置されている。

ルーツポンプ１０には、回転軸としての駆動軸２１と、該駆動軸２１に平行な回転軸としての従動軸２２とが設けられている。駆動軸２１は、ロータハウジング１２（第１ハウジング１３の端壁１３ｂと第２ハウジング１４）とギアハウジングＧにベアリング２３を介して回転可能に軸支されている。また、従動軸２２は、ロータハウジング１２（第１ハウジング１３の端壁１３ｂと第２ハウジング１４）にベアリング２３を介して回転可能に軸支されている。また、ギア室１６には、駆動軸２１に固定された駆動ギア２５と従動軸２２に固定された従動ギア２６とが噛合連結された状態で収容されている。駆動軸２１と従動軸２２は、駆動ギア２５と従動ギア２６によってギア連結されている。

また、駆動軸２１には、ロータ室１５に収容される駆動ロータ２７が取付け固定（配置）されている。また、従動軸２２には、ロータ室１５に収容される従動ロータ２８が取付け固定（配置）されている。図２に示すように、駆動ロータ２７と従動ロータ２８は、駆動軸２１と従動軸２２の軸方向に直交する断面視が二葉状（瓢箪状）に形成されている。駆動ロータ２７には、二条の山歯２７ａが形成され、両山歯２７ａの間には谷歯２７ｂが形成されている。また、従動ロータ２８には、二条の山歯２８ａが形成され、両山歯２８ａの間には谷歯２８ｂが形成されている。

そして、駆動ロータ２７と従動ロータ２８は、駆動ロータ２７の山歯２７ａを従動ロータ２８の谷歯２８ｂに噛合させた状態でロータ室１５に収容されている。また、駆動ロータ２７は、駆動軸２１の軸方向に沿った両山歯２７ａの頂端Ｔ１がロータ室１５の内周面（周壁１３ａの内周面）１５ａに直接摺接（干渉）することを防止するために最小限のクリアランスを形成して収容されている。

また、従動ロータ２８は、従動軸２２の軸方向に沿った両山歯２８ａの頂端Ｔ２がロータ室１５の内周面（周壁１３ａの内周面）１５ａに直接摺接（干渉）することを防止するために最小限のクリアランスを形成して収容されている。

また、図２に示すように、ロータハウジング１２にて駆動軸２１及び従動軸２２の軸方向端壁としての端壁１３ｂには、流体をロータ室１５に吸入するための一対の吸入口３１ａ，３１ｂと、吸入された流体をロータ室１５外へ吐出するための一対の吐出口３２ａ，３２ｂが設けられている。なお、ロータ室１５外であって、前記吐出口３２ａ，３２ｂと流体の供給先の間の流路には絞り（図示せず）が設けられており、本実施形態のルーツポンプ１０は外部圧縮タイプとなっている。

このように構成されたルーツポンプ１０では、電動モータ１９の駆動によって駆動軸２１が回転することにより、駆動ギア２５と従動ギア２６との噛合連結を通じて従動軸２２が駆動軸２１とは異なる方向へ回転し、駆動ロータ２７及び従動ロータ２８も回転する。すなわち、駆動ロータ２７は、図２の矢印Ｙ１に示す方向（反時計方向）へ回転し、従動ロータ２８は図２の矢印Ｙ２に示す方向（時計方向）へ回転する。すると、ロータ室１５内では、駆動ロータ２７と従動ロータ２８が互いに噛合しながら位相差をもって同期回転する。

そして、流体は、駆動ロータ２７と従動ロータ２８の同期回転に伴って吸入口３１ａ，３１ｂからロータ室１５へ吸入される。詳細には、吸入口３１ａ，３１ｂからロータ室１５に吸入された流体は、各ロータ２７，２８の周面とロータ室１５の内周面１５ａとの間に形成される閉じ込み空間Ｓに閉じ込められる（図３及び図４の網掛け部参照）。その後、閉じ込み空間Ｓに閉じ込められた流体は、両ロータ２７，２８の同期回転に伴い吐出口３２ａ，３２ｂへ向かって移送され、該吐出口３２ａ，３２ｂからロータ室１５外へ吐出される。

吐出口３２ａ，３２ｂから吐出された流体は、吐出口３２ａ，３２ｂと絞りの間にて圧縮され、圧縮された流体が供給先に供給されることとなる。したがって、絞りよりも下流側であって吐出口３２ａ，３２ｂに連通するロータ室１５内の空間は高圧領域となる。これに対し、前記吸入口３１ａ，３１ｂに連通するロータ室１５内の空間は、吐出口３２ａ，３２ｂに連通するロータ室１５内の空間より低圧な低圧領域となっている。

次に、ロータ室１５、吸入口３１、及び吐出口３２について詳細に説明する。図２に示す円Ｃ１は、回転した駆動ロータ２７の通過した領域の周面を表し、円Ｃ２は、回転した従動ロータ２８の通過した領域の周面を表す。以下、円Ｃ１，Ｃ２で表す周面を通過周面Ｃ１，Ｃ２とする。ロータ室１５の内周面１５ａは、互いに噛合した一対のロータ２７，２８の通過周面Ｃ１，Ｃ２に沿って形成されている。このため、ロータ室１５の内周面１５ａは、駆動軸２１及び従動軸２２の軸方向に対して直交する断面視が横型瓢箪状に形成されている。

また、ロータ室１５を形成する周壁１３ａには、通過周面Ｃ１と通過周面Ｃ２が交差する位置に対応して一対の交差部４０，４１が形成されている。一対の交差部４０，４１のうち一方の交差部としての第１交差部４０と他方の交差部としての第２交差部４１は、駆動軸２１及び従動軸２２の軸方向に沿って直線状に延びるように形成されている。また、第１交差部４０と第２交差部４１はロータ室１５内にて互いに相対向する位置に形成されている。さらに、ロータ室１５内であって、駆動ロータ２７と従動ロータ２８がともに通過する領域、すなわち、通過周面Ｃ１の内部領域と通過周面Ｃ２の内部領域が重なる領域には交差領域Ｕが存在している。ここで、交差領域Ｕの周面を交差周面Ｋとする。この交差周面Ｋは、通過周面Ｃ１の一部と通過周面Ｃ２の一部を組み合わせて形成されている。

次に、吸入口３１ａ，３１ｂについて説明する。一対の吸入口３１ａ，３１ｂは、前記端壁１３ｂにて第１交差部４０を挟む位置に設けられている。ここで、端壁１３ｂの内端面Ｎ上にて第１交差部４０と、第２交差部４１を結ぶ仮想線を直線Ｌ１としたとき、一対の吸入口３１ａ，３１ｂは前記直線Ｌ１を中心線として線対称となる位置に設けられている。

詳細には、一対の吸入口３１ａ，３１ｂのうち一方の吸入口３１ａは、端壁１３ｂにて第１交差部４０よりも駆動ロータ２７が収容された側において、前記交差領域Ｕの外側であって通過周面Ｃ１と交差周面Ｋに挟まれた位置に設けられている。そして、一方の吸入口３１ａは、通過周面Ｃ１と交差周面Ｋの両周面に接することなく第１交差部４０に近づいた位置に設けられている。

また、一対の吸入口３１ａ，３１ｂのうち他方の吸入口３１ｂは、端壁１３ｂにて第１交差部４０よりも従動ロータ２８が収容された側において、交差領域Ｕの外側であって通過周面Ｃ２と交差周面Ｋに挟まれた位置に設けられている。そして、他方の吸入口３１ｂは、通過周面Ｃ２と交差周面Ｋの両周面に接することなく第１交差部４０に近づいた位置に設けられている。

ここで、図３に示すように、端壁１３ｂの内端面Ｎ上にて各軸２１，２２の中心軸Ｒと第１交差部４０を結ぶ仮想線を直線Ｌ２とする（図３では駆動軸２１の中心軸Ｒと第１交差部４０を結ぶ仮想線のみ図示）。この場合、吸入口３１ａ，３１ｂは、各ロータ２７，２８の山歯２７ａ，２８ａの頂端Ｔ１，Ｔ２が前記直線Ｌ２上に位置したとき、すなわち、山歯２７ａ，２８ａの頂端Ｔ１，Ｔ２が第１交差部４０に位置したときに、各ロータ２７，２８の軸方向の端面によって閉鎖される位置に設けられている。なお、図３では一方の吸入口３１ａと駆動ロータ２７の場合のみを図示している。このとき、山歯２７ａ，２８ａの頂端Ｔ１，Ｔ２と第１交差部４０における内周面１５ａとの間には、該頂端Ｔ１，Ｔ２と内周面１５ａとの直接摺接（干渉）を防止するためにクリアランスが形成されている。そして、このクリアランスは、頂端Ｔ１，Ｔ２と内周面１５ａの間からの流体の漏れを最小限に抑制する絞りとして機能する。すなわち、吸入口３１ａ，３１ｂは、山歯２７ａ，２８ａの頂端Ｔ１，Ｔ２と第１交差部４０との間にクリアランスを形成したときには、各ロータ２７，２８の軸方向の端面によって閉鎖される位置に設けられている。

次に、吐出口３２ａ，３２ｂについて説明する。図２に示すように、一対の吐出口３２ａ，３２ｂは、前記端壁１３ｂにて第２交差部４１を挟む位置に設けられている。そして、一対の吐出口３２ａ，３２ｂは前記直線Ｌ１を中心線として線対称となる位置に設けられている。

一対の吐出口３２ａ，３２ｂのうち一方の吐出口３２ａは、端壁１３ｂにて第２交差部４１よりも駆動ロータ２７が収容された側において、交差領域Ｕの外側であって通過周面Ｃ１と交差周面Ｋに挟まれた位置に設けられている。そして、一方の吐出口３２ａは、通過周面Ｃ１と交差周面Ｋの両周面に接することなく、駆動ロータ２７の回転方向に沿って第２交差部４１に近づいた位置に設けられている。

また、他方の吐出口３２ｂは、端壁１３ｂにて第２交差部４１よりも従動ロータ２８が収容された側において、交差領域Ｕの外側であって通過周面Ｃ２と交差周面Ｋに挟まれた位置に設けられている。そして、他方の吐出口３２ｂは、通過周面Ｃ２と交差周面Ｋの両周面に接することなく、従動ロータ２８の回転方向に沿って第２交差部４１に近づいた位置に設けられている。

ここで、図４に示すように、各軸２１，２２の中心軸Ｒと第２交差部４１を結ぶ仮想線を直線Ｌ３とする（図４では駆動軸２１の中心軸Ｒと第２交差部４１を結ぶ仮想線のみ図示）。この場合、一方の吐出口３２ａは、駆動ロータ２７の山歯２７ａの頂端Ｔ１が前記直線Ｌ３上に位置したときに、駆動ロータ２７の軸方向の端面によって閉鎖される位置に設けられている。一方、図示しないが、他方の吐出口３２ｂは、従動ロータ２８の山歯２８ａの頂端Ｔ２が前記直線Ｌ３上に位置したときに、従動ロータ２８の軸方向の端面によって閉鎖される位置に設けられている。このとき、山歯２７ａ，２８ａの頂端Ｔ１，Ｔ２と第２交差部４１における内周面１５ａとの間には、該頂端Ｔ１，Ｔ２と内周面１５ａとの直接摺接（干渉）を防止するためにクリアランスが形成されている。そして、このクリアランスは、頂端Ｔ１，Ｔ２と内周面１５ａの間からの流体の漏れを最小限に抑制する絞りとして機能する。すなわち、吐出口３２ａ，３２ｂは、山歯２７ａ，２８ａの頂端Ｔ１，Ｔ２と第２交差部４１との間にクリアランスを形成したときには、各ロータ２７，２８の軸方向の端面によって閉鎖される位置に設けられている。

次に、上記構成のルーツポンプ１０の動作について説明する。なお、流体が吸入口３１ａ，３１ｂからロータ室１５内に吸入されて吐出口３２ａ，３２ｂから吐出されるまでの動作は、駆動ロータ２７側と従動ロータ２８側で同じである。このため、以下、駆動ロータ２７側にて一方の吸入口３１ａから流体が吸入され、一方の吐出口３２ａから流体が吐出される場合について説明し、従動ロータ２８側の説明は省略する。

さて、ルーツポンプ１０が駆動し一方の吸入口３１ａから流体が吸入される。そして、図３に示すように、駆動ロータ２７の一方の山歯２７ａの頂端Ｔ１が直線Ｌ２上に位置すると、一方の山歯２７ａの頂端Ｔ１と第１交差部４０との間にクリアランスが形成されるとともに、一方の吸入口３１ａが駆動ロータ２７の軸方向の端面によって閉鎖される。同時に、駆動ロータ２７の他方の山歯２７ａの頂端Ｔ１と内周面１５ａの間にクリアランスが形成される。すなわち、駆動ロータ２７の頂端Ｔ１にて前記クリアランスによる絞りが２箇所に形成されて、駆動ロータ２７の周面と内周面１５ａとの間、すなわち閉じ込み空間Ｓには流体が閉じ込められる。

ここで、図５に示すように、周壁１３ａに第１及び第２交差部４０，４１が形成されておらず、該周壁１３ａに吸入口３１及び吐出口３２が設けられたルーツポンプを従来のルーツポンプ５０とする。この従来のルーツポンプ５０においては、第１交差部４０に相当する部位が切除されて吸入口３１が形成されている。

このため、本実施形態のルーツポンプ１０においては、図５に２点鎖線に示すように、第１交差部４０形成のために周壁１３ａを肉盛りした分だけ、第１交差部４０と頂端Ｔ１との間に流体の漏れを抑制するクリアランスを形成するタイミングが早くなる。すなわち、本実施形態のルーツポンプ１０は、閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めるタイミングが従来のルーツポンプ５０に比して早くなり、結果として閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めておく時間が従来のルーツポンプ５０に比して長くなる。そして、閉じ込み空間Ｓに閉じ込められた流体は、各ロータ２７，２８の回転に伴い一方の吐出口３２ａ側へ移送される。

駆動ロータ２７の他方の山歯２７ａの頂端Ｔ１が直線Ｌ３上に位置するまでの間、流体は閉じ込み空間Ｓに閉じ込められている。閉じ込み空間Ｓに流体が閉じ込められている間、駆動ロータ２７の両頂端Ｔ１の２箇所で内周面１５ａとの間にクリアランスを形成しているため、吐出口３２（高圧領域）側から吸入口３１（低圧領域）側への流体の逆流を抑制していることとなる。

そして、図４に示すように、駆動ロータ２７の他方の山歯２７ａの頂端Ｔ１が直線Ｌ３上に位置すると、他方の山歯２７ａの頂端Ｔ１と第２交差部４１との間にクリアランスが形成されるとともに、一方の吐出口３２ａが駆動ロータ２７の軸方向の端面によって閉鎖される。

ここで、図６に示すように、前記従来のルーツポンプ５０においては、第２交差部４１に相当する部位が切除されて吐出口３２が形成されている。このため、本実施形態のルーツポンプ１０においては、図６に２点鎖線に示すように、第２交差部４１形成のために周壁１３ａを肉盛りした分だけ、第２交差部４１と頂端Ｔ１との間にクリアランスが形成されなくなるタイミングを遅らせることができる。すなわち、本実施形態のルーツポンプ１０は、閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めておく時間が従来のルーツポンプ５０に比して長くなり、結果として閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めておく時間が従来のルーツポンプ５０に比して長くなる。

そして、両ロータ２７，２８が回転し、駆動ロータ２７はその他方の山歯２７ａの頂端Ｔ１が直線Ｌ３上から回転方向前方へ移動すると一方の吐出口３２ａが開放され、流体が吐出口３２ａからロータ室１５外へ吐出される。このとき、吐出口３２ａは、端壁１３ｂに設けられているため、駆動ロータ２７が回転するのにともない徐々に開放されていき、閉じ込み空間Ｓと吐出口３２ａとが一気に連通することがない。

その後、閉じ込み空間Ｓに閉じ込められていた流体は、吐出口３２ａからロータ室１５外へ吐出される。また、閉じ込み空間Ｓに閉じ込められていた流体の一部は、ロータ室１５の吐出口３２側であって、両ロータ２７，２８とロータ室１５の内周面１５ａによって囲み形成される空間に流れ込む。その後、流体は吐出口３２ａから供給先へ供給されるとともに、従動ロータ２８側の空間へと流通していく。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）周壁１３ａに第１交差部４０を形成した。そして、吸入口３１ａ，３１ｂを、端壁１３ｂにおいて、交差領域Ｕの外側であり交差周面Ｋと各通過周面Ｃ１，Ｃ２に挟まれた位置であって、第１交差部４０に各ロータ２７，２８の頂端Ｔ１，Ｔ２が位置したときに各ロータ２７，２８の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けた。このため、周壁１３ａに第１交差部４０を形成せずに吸入口３１を設けた場合に比して、第１交差部４０の形成用に肉盛りした分だけ閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めるタイミングを早めることができる。その結果として、周壁１３ａに第１交差部４０が形成されず、該周壁１３ａに吸入口３１が設けられている場合に比して、閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めておく時間を長期化することができる。

また、周壁１３ａに第２交差部４１を形成した。そして、吐出口３２ａ，３２ｂを、端壁１３ｂにおいて、交差領域Ｕの外側であり交差周面Ｋと各通過周面Ｃ１，Ｃ２に挟まれた位置であって、第２交差部４１に各ロータ２７，２８の頂端Ｔ１，Ｔ２が位置したときに各ロータ２７，２８の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けた。このため、周壁１３ａに第２交差部４１を形成せずに吐出口３２を設けた場合に比して、第２交差部４１の形成用に肉盛りした分だけ閉じ込み空間Ｓの流体を吐出させるタイミングを遅らせることができる。その結果として、周壁１３ａに第２交差部４１が形成されず、該周壁１３ａに吐出口３２が設けられている場合に比して、閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めておく時間を長期化することができる。

したがって、周壁１３ａに第１及び第２交差部４０，４１が形成されず、該周壁１３ａに吸入口３１及び吐出口３２が設けられている場合に比して、閉じ込み空間Ｓに流体を閉じ込めておく時間を長期化することができ、吐出口３２ａ，３２ｂ側から吸入口３１ａ，３１ｂ側への流体の漏れ量を低減することができる。

また、吸入口３１ａ，３１ｂ及び吐出口３２ａ，３２ｂを端壁１３ｂに設けた。このため、閉じ込み空間Ｓへの流体の閉じ込み時間を長くするために、吸入口３１ａ，３１ｂ及び吐出口３２ａ，３２ｂの口径が小さくなり、吸入口３１ａ，３１ｂからの流体の吸入量の低下、及び吐出口３２ａ，３２ｂからの流体の吐出量の低下が生じず、ルーツポンプ１０による流体の移送量が著しく低下してしまうことがない。その結果として、本実施形態のルーツポンプ１０では、流体の移送量を低下させることなく吐出口３２ａ，３２ｂ側から吸入口３１ａ，３１ｂ側への流体の漏れ量を低減することができる。

（２）周壁１３ａに吐出口３２を設けた従来のルーツポンプ５０に比して、第２交差部４１形成用に周壁１３ａを肉盛りした分だけ、各ロータ２７，２８の頂端Ｔ１，Ｔ２と内周面１５ａとの間にクリアランスが形成されなくなるタイミングを遅らせることができる。すなわち、周壁１３ａに吐出口３２を設けた従来のルーツポンプ５０に比して、吐出口３２ａ，３２ｂから流体が吐出されたタイミングでは、駆動ロータ２７と従動ロータ２８をより近づけることができる。このため、吐出口３２ａ，３２ｂから流体が吐出されたとき、その流体が流れ込むこととなる従動ロータ２８側の空間の容積を従来のルーツポンプ５０に比して小さくすることができる。その結果として、吐出口３２ａ，３２ｂから吐出されず、ロータ室１５内に残存する流体の体積を少なくすることができ、供給先へ供給可能とする流体量の損失を少なくすることができる。

（３）端壁１３ｂにて駆動ロータ２７側に吸入口３１ａ及び吐出口３２ａを設け、従動ロータ２８側に吸入口３１ｂ及び吐出口３２ｂを設けた。このため、駆動ロータ２７側及び従動ロータ２８側それぞれで従来のルーツポンプ５０に比して流体を閉じ込み空間Ｓに閉じ込める時間を長期化することができ、各ロータ２７，２８側で流体の逆流に伴う漏れを低減することができる。

（４）一対の吸入口３１ａ，３１ｂ及び一対の吐出口３２ａ，３２ｂは、第１交差部４０と第２交差部４１を結ぶ直線Ｌ１を中心線として線対称に設けられている。このため、各ロータ２７，２８側で流体の閉じ込み時間を同じとすることができ、両ロータ２７，２８側での流体の移送量を同じとすることができる。

（５）端壁１３ｂに吐出口３２ａ，３２ｂを設け、各ロータ２７，２８の軸方向の端面で吐出口３２ａ，３２ｂを直接閉鎖、開放する構成とした。このため、従来のルーツポンプ５０とは異なり、吐出口３２ａ，３２ｂを徐々に開放することができる。したがって、閉じ込み空間Ｓに閉じ込まれた流体が吐出口３２ａ，３２ｂから一気に吐出されることがなく、脈動を低減することができる。

（６）各ロータ２７，２８は二葉状に形成されている。このため、例えば、各ロータ２７，２８が三葉状に形成されている場合に比して閉じ込み空間Ｓの容積を大きくすることができる。その結果として、ルーツポンプ１０の流体の移送量を多くすることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、駆動ロータ２７及び従動ロータ２８を三葉状又は四葉状としてもよい。

○ 実施形態において、吸入口３１及び吐出口３２を長孔状、四角孔状に形成してもよい。
○ 実施形態において、多段式のルーツポンプ１０としてもよい。

○ 実施形態において、ルーツポンプ１０をギア室１６とモータ室１８の間にロータ室１５が配置された構成としてもよい。すなわち、ルーツポンプ１０にて、駆動軸２１の軸方向に沿ってモータ室１８、ロータ室１５、及びギア室１６が記載順の並び順で配設されていてもよい。

○ 実施形態において、一対の吸入口３１ａ，３１ｂを、端壁１３ｂにて交差領域Ｕの外側であり該交差領域Ｕの周面と各通過周面Ｃ１，Ｃ２に挟まれた位置であって、第１交差部４０に各ロータ２７，２８の頂端Ｔ１，Ｔ２が位置したときに各ロータ２７，２８の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けてもよい。このとき、第２交差部４１は周壁１３ａに形成されていなくてもよく、吐出口３２を周壁１３ａに形成してもよい。

○ 実施形態において、一対の吐出口３２ａ，３２ｂを、端壁１３ｂにて交差領域Ｕの外側であり該交差領域Ｕの周面と各通過周面Ｃ１，Ｃ２に挟まれた位置であって、第２交差部４１に各ロータ２７，２８の頂端Ｔ１，Ｔ２が位置したときに各ロータ２７，２８の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けてもよい。このとき、第１交差部４０は周壁１３ａに形成されていなくてもよく、吸入口３１を周壁１３ａに形成してもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）前記各ロータの頂端とロータ室の内周面の間にはクリアランスが形成されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のルーツポンプ。

実施形態におけるルーツポンプの平断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 吸入口を駆動ロータで閉鎖した状態を示す断面図。 吐出口を駆動ロータで閉鎖した状態を示す断面図。 従来のルーツポンプにて流体を吸入した状態を示す断面図。 従来のルーツポンプにて流体を吐出する前の状態を示す断面図。

符号の説明

Ｃ１，Ｃ２…通過周面、Ｇ…ハウジングとしてのギアハウジング、Ｋ…交差周面、Ｕ…一対の通過周面の内部領域が重なる領域としての交差領域、Ｔ１，Ｔ２…頂端、１０…ルーツポンプ、１２…ハウジングとしてのロータハウジング、１３…ハウジングとしての第１ハウジング、１４…ハウジングとしての第２ハウジング、１３ａ…周壁、１３ｂ…端壁、１５…ロータ室、１５ａ…内周面、２１…回転軸としての駆動軸、２２…回転軸としての従動軸、２７…ロータとしての駆動ロータ、２８…ロータとしての従動ロータ、３１ａ，３１ｂ…吸入口、３２ａ，３２ｂ…吐出口、４０…一方の交差部としての第１交差部、４１…他方の交差部としての第２交差部。

Claims (4)

1. ハウジングに一対の回転軸を平行に配置するとともに、各回転軸上に配置されたロータを互いに噛合させてハウジング内のロータ室に収容し、前記回転軸の回転によるロータの回転に伴い吸入口から前記ロータ室内に吸入した流体を吐出口から吐出するルーツポンプにおいて、
   互いに噛合した一対のロータの通過周面が交差する位置に対応して交差部を前記ロータ室の周壁に形成するとともに、前記吸入口を前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の端壁に一対設け、
   前記一対の吸入口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、前記交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けたことを特徴とするルーツポンプ。
2. ハウジングに一対の回転軸を平行に配置するとともに、各回転軸上に配置されたロータを互いに噛合させてハウジング内のロータ室に収容し、前記回転軸の回転によるロータの回転に伴い吸入口から前記ロータ室内に吸入した流体を吐出口から吐出するルーツポンプにおいて、
   互いに噛合した一対のロータの通過周面が交差する位置に対応して交差部を前記ロータ室の周壁に形成するとともに、前記吐出口を前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の端壁に一対設け、
   前記一対の吐出口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、前記交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けたことを特徴とするルーツポンプ。
3. ハウジングに一対の回転軸を平行に配置するとともに、各回転軸上に配置されたロータを互いに噛合させてハウジング内のロータ室に収容し、前記回転軸の回転によるロータの回転に伴い吸入口から前記ロータ室内に吸入した流体を吐出口から吐出するルーツポンプにおいて、
   互いに噛合した一対のロータの通過周面が交差する位置に対応して交差部を前記ロータ室の周壁に一対形成するとともに、前記吸入口及び吐出口を前記ハウジングにおける前記回転軸の軸方向の端壁に一対ずつ設け、
   前記一対の吸入口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、一方の交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設け、
   前記一対の吐出口を、前記端壁にて一対の通過周面の内部領域が重なる領域の外側であり該領域の周面と各通過周面に挟まれた位置であって、他方の交差部に各ロータの頂端が位置したときに各ロータの回転軸の軸方向の端面により閉鎖される位置に一つずつ設けたことを特徴とするルーツポンプ。
4. 前記ロータは二葉状である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載のルーツポンプ。

Images