JP2008215346A - ルーツ式ポンプ - Google Patents
ルーツ式ポンプ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008215346A JP2008215346A JP2008025310A JP2008025310A JP2008215346A JP 2008215346 A JP2008215346 A JP 2008215346A JP 2008025310 A JP2008025310 A JP 2008025310A JP 2008025310 A JP2008025310 A JP 2008025310A JP 2008215346 A JP2008215346 A JP 2008215346A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- straight portion
- straight
- teeth
- axial direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
【課題】脈動を低減しつつ並列式のルーツ式ポンプに比して流体の移送効率を向上させることができるルーツ式ポンプを提供する。
【解決手段】ルーツ式ポンプ11が備える第1のロータ30及び第2のロータ35は、第1及び第2の回転軸21,23の軸方向における一側部及び他側部に前記軸方向に沿って直線状に延びる第1ストレート部30a,35a及び第2ストレート部30b,35bを備える。第1及び第2のロータ30,35は、第1ストレート部30a,35aと第2ストレート部30b,35bとを第1及び第2の回転軸21,23の周方向に沿って位相をずらして備える。さらに、第1及び第2のロータ30,35は、第1ストレート部30a,35aと第2ストレート部30b,35bとを繋ぎ、かつ互いに係合することで両ロータ30,35間の流体洩れを抑制する繋ぎ部30c、35cを備える。
【選択図】図1
【解決手段】ルーツ式ポンプ11が備える第1のロータ30及び第2のロータ35は、第1及び第2の回転軸21,23の軸方向における一側部及び他側部に前記軸方向に沿って直線状に延びる第1ストレート部30a,35a及び第2ストレート部30b,35bを備える。第1及び第2のロータ30,35は、第1ストレート部30a,35aと第2ストレート部30b,35bとを第1及び第2の回転軸21,23の周方向に沿って位相をずらして備える。さらに、第1及び第2のロータ30,35は、第1ストレート部30a,35aと第2ストレート部30b,35bとを繋ぎ、かつ互いに係合することで両ロータ30,35間の流体洩れを抑制する繋ぎ部30c、35cを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、吸入口から吸入室に吸入した流体をハウジングの内面とロータとに囲み形成された圧力室に閉じ込め、圧力室に閉じ込めた流体をハウジングに形成された吐出室に吐出し、該ハウジングに形成された吐出口から吐出するルーツ式ポンプに関する。
ルーツ式ポンプとしては、例えば、特許文献1に開示の機械式過給器、あるいは特許文献2に開示のルーツ式流体機械がある。特許文献2に開示のルーツ式流体機械に用いられるロータは、山歯を3つ有するとともに隣り合う山歯の間に形成される谷歯を三つ有する三葉型のロータであり、各ロータは、回転軸の軸方向に沿って直線状に延びるストレート形状である。このようなストレート形状のロータを用いたルーツ式流体機械では、吸入室の容積変化量(単位時間当たりの吸入室への流体の吸入量)の変動、及び吐出室の容積変化量(単位時間当たりの吐出室からの流体の吐出量)の変動が大きいため、吸入脈動及び吐出脈動が大きい。
特許文献1に開示の機械式過給器では、図9に示すように、機械式過給器80のケーシング(ハウジング)81には2本のロータ軸82,83が回転可能に支持されるとともに、吸入口及び吐出口(図示せず)が2つずつ形成されている。また、ロータ軸82,83の一側部には、ロータ軸82,83の回転により回転し、互いに協働して前記一対の吸入口の一方から前記一対の吐出口の一方に向かって流体を吐出するロータ86,87が取着され、一対のロータ86,87より第1のロータ対R1が構成されている。また、ロータ軸82,83の他側部には、ロータ軸82,83の回転により回転し、互いに協働して前記一対の吸入口の他方から前記一対の吐出口の他方に向かって流体を吐出するロータ88,89が取着され、一対のロータ88,89より第2のロータ対R2が構成されている。すなわち、機械式過給器80は、ロータ対R1,R2を2つ備えた並列式のルーツ式ポンプとなっている。
また、ケーシング81には、ケーシング81を第1のロータ対R1側と第2のロータ対R2側とに区画する隔壁90が設けられている。前記一方の吸入口及び前記一方の吐出口は、第1のロータ対R1に対応してケーシング81に形成されており、前記他方の吸入口及び前記他方の吐出口は、第2のロータ対R2に対応してケーシング81に形成されている。第1のロータ対R1と第2のロータ対R2とにおいて、同一ロータ軸82,83上に位置するロータ同士(ロータ86とロータ88、ロータ87とロータ89)は、ロータ軸82,83に対する取付位相角度が相互に異なるようになっている。このため、機械式過給器80においては、第1のロータ対R1の吐出脈動と第2のロータ対R2の吐出脈動とが互いに打ち消されるようになっている。つまり、特許文献1に開示の機械式過給器における脈動は、特許文献2に開示のルーツ式流体機械における脈動よりも小さい。
実開昭62−71392号公報
特開2004−278350号公報
ところが、ロータ対R1,R2を複数備えた並列式の機械式過給器(ルーツ式ポンプ)80においては、第1のロータ対R1の各ロータ86,87の端面と隔壁90との間、及び第2のロータ対R2の各ロータ88,89の端面と隔壁90との間には、それぞれクリアランスが存在する。このため、第1のロータ対R1の各ロータ86,87とケーシング81の内面との間(圧力室)、及び第2のロータ対R2の各ロータ88,89とケーシング81の内面との間(圧力室)に閉じ込められた流体が、前記クリアランスから洩れ出てしまい、流体の移送効率が低下していた。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、脈動を低減しつつ並列式のルーツ式ポンプに比して流体の移送効率を向上させることができるルーツ式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2本の回転軸が回転可能に支持されるとともに、前記ハウジング内に各回転軸に取着された複数葉型の一対のロータが収容され、前記一対のロータの回転に伴い前記ハウジングに形成された吸入口から吸入室に吸入した流体を前記ハウジングの内面と前記一対のロータとに囲み形成された圧力室に閉じ込め、前記圧力室に閉じ込めた流体を前記ハウジングに形成された吐出室に吐出し、前記ハウジングに形成された吐出口から吐出するルーツ式ポンプであって、前記一対のロータは、前記回転軸の軸方向における一側部に前記軸方向に沿って直線状に延びる第1ストレート部を備え、他側部に前記軸方向に沿って直線状に延びる第2ストレート部を備えるとともに、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とを前記回転軸の周方向に沿って位相をずらして備え、さらに、前記一対のロータは、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とを繋ぎ、かつ互いに係合することで前記一対のロータ間の流体洩れを抑制する繋ぎ部を備える。
この発明によれば、ロータには、回転軸の周方向への位相をずらすように第1ストレート部と第2ストレート部とが設けられており、吸入室及び吐出室において、第1ストレート部側と他方側とが連通している。このため、回転軸の軸方向全体に亘って直線状に延びるタイプのロータを用いたルーツ式ポンプに比して、吸入室及び吐出室の容積変化量の変動を小さくすることができ、容積変化量の変動に起因した脈動を低減させることができる。ここにおける吸入室の容積変化量とは、単位時間当たりの吸入室における容積の変化量(単位時間当たりの吸入室への流体の吸入量)のことである。吐出室の容積変化量とは、単位時間当たりの吐出室における容積の変化量(単位時間当たりの吐出室からの流体の吐出量)のことである。
又、第1のロータと第2のロータとの間からの流体の洩れ(吐出室側から吸入室側への流体洩れ)の量の変動による脈動も低減される。
さらに、ロータは、第1ストレート部と第2ストレート部とを繋ぎ部で繋いで一体化されている。このため、並列式のルーツ式ポンプのようにロータ対を隔壁で区画する必要がなく、隔壁の存在による流体洩れの問題は生じない。よって、本発明のルーツ式ポンプは、ハウジング内を隔壁によって仕切った並列式のルーツ式ポンプに比して流体の移送効率を向上させることができる。
さらに、ロータは、第1ストレート部と第2ストレート部とを繋ぎ部で繋いで一体化されている。このため、並列式のルーツ式ポンプのようにロータ対を隔壁で区画する必要がなく、隔壁の存在による流体洩れの問題は生じない。よって、本発明のルーツ式ポンプは、ハウジング内を隔壁によって仕切った並列式のルーツ式ポンプに比して流体の移送効率を向上させることができる。
好適な例では、前記繋ぎ部は、前記ロータにおける前記回転軸の軸方向に沿った中央部に位置し、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とにおける前記回転軸の軸方向に沿った長さは同じである。
好適な例では、前記一対のロータは、山歯を三つ有するとともに隣り合う山歯の間に形成される谷歯を三つ有する三葉型のロータであり、前記第1ストレート部における山歯及び谷歯と、前記第2ストレート部における山歯及び谷歯とは、前記回転軸の周方向に沿って等間隔おきに設けられており、前記第1ストレート部と第2ストレート部とは、互いに前記回転軸の周方向に沿って30°位相をずらされている。
本発明によれば、脈動を低減しつつ並列式のルーツ式ポンプに比して流体の移送効率を向上させることができる。
以下、本発明のルーツ式ポンプを具体化した第1の実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。なお、以下の説明においてルーツ式ポンプの「前」及び「後」は図1の前後方向に延びる矢印Yにおける前後に対応する。
図1に示すように、ルーツ式ポンプ11のハウジングは、ロータハウジング12と、ロータハウジング12の後端に接合固定された軸支部材13と、軸支部材13の後面に接合固定されたギアハウジング14と、ロータハウジング12の前端に仕切壁15を介して接合固定されたモータハウジング16とから構成されている。ロータハウジング12と軸支部材13との間にはポンプ室17が囲み形成されている。なお、ポンプ室17において、ロータハウジング12の内面と軸支部材13の内面とは、ハウジングの内面としてのポンプ室17の内面Hを形成している。
ギアハウジング14と軸支部材13との間にはギア室18が囲み形成されている。仕切壁15とモータハウジング16との間にはモータ室19が囲み形成され、モータ室19内には図示しない電動モータが収容されている。
モータハウジング16と、ロータハウジング12と、軸支部材13とには、回転軸としての第1の回転軸21がベアリング22を介して回転可能に支持されている。さらに、ロータハウジング12と、軸支部材13とには、第1の回転軸21と平行をなす回転軸としての第2の回転軸23がベアリング24を介して回転可能に支持されている。
ギア室18内において、第1の回転軸21に固定された駆動ギア27と第2の回転軸23に固定された従動ギア28とは噛合連結されている。
図1〜図3に示すように、ポンプ室17内において、第1の回転軸21には、ロータとしての第1のロータ30が取着され、第1のロータ30は第1の回転軸21と一体回転する。第2の回転軸23にはロータとしての第2のロータ35が取着され、第2のロータ35は第2の回転軸23と一体回転する。図2に示すように、第1のロータ30は、第1の回転軸21の軸方向に直交する断面視が、三葉状に形成された三葉型(複数葉型)のロータであり、第2のロータ35は第2の回転軸23の軸方向に直交する断面視が、三葉状に形成された三葉型(複数葉型)のロータである。
図1〜図3に示すように、ポンプ室17内において、第1の回転軸21には、ロータとしての第1のロータ30が取着され、第1のロータ30は第1の回転軸21と一体回転する。第2の回転軸23にはロータとしての第2のロータ35が取着され、第2のロータ35は第2の回転軸23と一体回転する。図2に示すように、第1のロータ30は、第1の回転軸21の軸方向に直交する断面視が、三葉状に形成された三葉型(複数葉型)のロータであり、第2のロータ35は第2の回転軸23の軸方向に直交する断面視が、三葉状に形成された三葉型(複数葉型)のロータである。
図2に示すように、ハウジングを構成するロータハウジング12には、ポンプ室17内へ流体を吸入するための吸入口12aが形成されている。また、ロータハウジング12において、吸入口12aと対向する位置には、ポンプ室17内の流体をポンプ室17外へ吐出するための吐出口12bが形成されている。
次に、第1のロータ30及び第2のロータ35について詳細に説明する。
図2及び図3に示すように、ロータ30には、三条の山歯31が形成され、隣り合う山歯31の間には谷歯32が形成されている。ロータ30において、回転軸21の軸方向に沿った一側部(前側部)に位置する山歯31及び谷歯32は、回転軸21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。そして、回転軸21の軸方向に沿った一側部(前側部)に位置する山歯31及び谷歯32によりロータ30の第1ストレート部30aが形成されている。
図2及び図3に示すように、ロータ30には、三条の山歯31が形成され、隣り合う山歯31の間には谷歯32が形成されている。ロータ30において、回転軸21の軸方向に沿った一側部(前側部)に位置する山歯31及び谷歯32は、回転軸21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。そして、回転軸21の軸方向に沿った一側部(前側部)に位置する山歯31及び谷歯32によりロータ30の第1ストレート部30aが形成されている。
同様に、ロータ35には、三条の山歯36が形成され、隣り合う山歯36の間には谷歯37が形成されている。ロータ35において、回転軸23の軸方向に沿った一側部(前側部)に位置する山歯36及び谷歯37は、回転軸23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。そして、回転軸23の軸方向に沿った一側部(前側部)に位置する山歯36及び谷歯37によりロータ35の第1ストレート部35aが形成されている。
また、ロータ30において、回転軸21の軸方向に沿った他側部(後側部)に位置する山歯31及び谷歯32は、回転軸21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。そして、回転軸21の軸方向に沿った他側部(前側部)に位置する山歯31及び谷歯32によりロータ30の第2ストレート部30bが形成されている。
同様に、ロータ35において、回転軸23の軸方向に沿った他側部(後側部)に位置する山歯36及び谷歯37は、回転軸23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。そして、回転軸23の軸方向に沿った他側部(前側部)に位置する山歯36及び谷歯37によりロータ35の第2ストレート部35bが形成されている。
さらに、ロータ30において、第1ストレート部30aと第2ストレート部30bとの間に位置する山歯31及び谷歯32により、第1ストレート部30aと第2ストレート部30bとを繋ぐ繋ぎ部30cが形成されている。そして、第1のロータ30は、第1ストレート部30aと第2ストレート部30bと繋ぎ部30cとを一体に備える。
同様に、ロータ35において、第1ストレート部35aと第2ストレート部35bとの間に位置する山歯36及び谷歯37により、第1ストレート部35aと第2ストレート部35bとを繋ぐ繋ぎ部35cが形成されている。そして、第2のロータ35は、第1ストレート部35aと第2ストレート部35bと繋ぎ部35cとを一体に備える。
図1に示すように、吸入口12aは、第1のロータ30の繋ぎ部30cと第2のロータ35の繋ぎ部35cとが互いに係合する位置に対向するようにロータハウジング12に形成されている。回転軸21,23の軸方向における吸入口12aの長さは、回転軸21,23の軸方向における繋ぎ部30c,35cの長さ以上である。又、吐出口12bは、第1のロータ30の繋ぎ部30cと第2のロータ35の繋ぎ部35cとが互いに係合する位置に対向するようにロータハウジング12に形成されている。回転軸21,23の軸方向における吐出口12bの長さは、回転軸21,23の軸方向における繋ぎ部35cの長さ以上である。
図1に示すように、ロータ30において、第1ストレート部30aにおける回転軸21の軸方向に沿った長さL1と、第2ストレート部30bにおける回転軸21の軸方向に沿った長さL2とは同じになっている。同様に、ロータ35において、第1ストレート部35aにおける回転軸23の軸方向に沿った長さと、第2ストレート部35bにおける回転軸23の軸方向に沿った長さとは、長さL1=L2と同じになっている。そして、繋ぎ部30cは、回転軸21の軸方向に沿った第1のロータ30の長さの中央部に位置している。本実施形態では、繋ぎ部30c,35cの長さは、L1,L2よりも小さい。
第1ストレート部30aにおいて、回転軸21の軸方向に対し直交する方向へ延びる端面301と、ポンプ室17の内面H(ロータハウジング12の内面)との間には、僅かなクリアランスCL1が形成されている。また、第2ストレート部30bにおいて、回転軸21の軸方向に対し直交する方向へ延びる端面302と、ポンプ室17の内面H(軸支部材13の端面)との間には、僅かなクリアランスCL2が形成されている。
同様に、第1ストレート部35aにおいて、回転軸23の軸方向に対し直交する方向へ延びる端面351と、ポンプ室17の内面H(ロータハウジング12の内面)との間には、僅かなクリアランスCL3が形成されている。また、第2ストレート部35bにおいて、回転軸23の軸方向に対し直交する方向へ延びる端面352と、ポンプ室17の内面H(軸支部材13の端面)との間には、僅かなクリアランスCL4が形成されている。
クリアランスCL1,CL2,CL3,CL4は、各ロータ30,35の第1ストレート部30a,35a側の端面301,351とポンプ室17の内面H、及び第2ストレート部30b,35b側の端面302,352とポンプ室17の内面Hとが摺接して焼付等が生じることを防止するとともに、流体の洩れをより小さくするために小さな隙間となっている。
図2に示すように、第1のロータ30側の第1ストレート部30aにおいて、山歯31の頂端Taと回転軸21の中心軸P1(第1のロータ30の回転軸線)とを結ぶ直線を仮想線M1,M2,M3としたとき、隣り合う仮想線同士(仮想線M1と仮想線M2、仮想線M2と仮想線M3、仮想線M3と仮想線M1)の間の角度は、それぞれ120°となっている。同様に、第2のロータ35側の第1ストレート部35aにおいて、山歯36の頂端Tcと回転軸23の中心軸P2(第2のロータ35の回転軸線)とを結ぶ直線を仮想線M4,M5,M6としたとき、隣り合う仮想線同士(仮想線M4と仮想線M5、仮想線M5と仮想線M6、仮想線M6と仮想線M4)の間の角度は、それぞれ120°となっている。
さらに、第1のロータ30側の第2ストレート部30bにおいて、山歯31の頂端Tbと回転軸21の中心軸P1とを結ぶ直線を仮想線N1,N2,N3としたとき、隣り合う仮想線同士(仮想線N1と仮想線N2、仮想線N2と仮想線N3、仮想線N3と仮想線N1)の間の角度は、それぞれ120°となっている。同様に、第2のロータ35側の第2ストレート部35bにおいて、山歯36の頂端Tdと回転軸23の中心軸P2とを結ぶ直線を仮想線N4,N5,N6としたとき、隣り合う仮想線同士(仮想線N4と仮想線N5、仮想線N5と仮想線N6、仮想線N6と仮想線N4)の間の角度は、それぞれ120°となっている。
第1のロータ30において、第1ストレート部30aの山歯31の仮想線M1〜M3と、回転軸21の周方向へずれ、正面視において隣り合って近い方の位置にある第2ストレート部30bの山歯31の仮想線N1〜N3との間の角度θ1は、30°となっている。すなわち、第1ストレート部30aと第2ストレート部30bとは、回転軸21の周方向へ位相をずらした位置に設けられている。図4に示すように、第1のロータ30を前側から見た場合には、第2ストレート部30bは、第1ストレート部30aに対して中心軸P1を中心にして左回りに30°位相をずらされている。以下においては、「第1のロータ30を前側から見て中心軸P1を中心にして左回りに30°位相をずらす」ことを「左回りに30°位相ずらし」と言うことにする。
図2に示すように、第2のロータ35において、第1ストレート部35aの山歯36の仮想線M4〜M6と、回転軸23の周方向へずれ、正面視において隣り合って近い方の位置にある第2ストレート部35bの山歯36の仮想線N4〜N6との間の角度θ2は、30°となっている。すなわち、第1ストレート部35aと第2ストレート部35bとは、回転軸23の周方向へ位相をずらした位置に設けられている。図4に示すように、第2のロータ35を前側から見た場合には、第2ストレート部35bは、第1ストレート部35aに対して中心軸P2を中心にして右回りに30°位相をずらされている。以下においては、「第2のロータ35を前側から見て中心軸P2を中心にして右回りに30°位相をずらす」ことを「右回りに30°位相ずらし」と言うことにする。
図4に示すように、第1のロータ30側の繋ぎ部30cの山歯31及び谷歯32は、第1ストレート部30a及び第2ストレート部30bのうち一方から他方に向かうに従い、回転軸21の周方向に沿って螺旋状(左回りの螺旋)に延びるように形成されている。そして、繋ぎ部30cは、回転軸21の軸方向に対し直交する方向への断面視が、回転軸21の軸方向におけるいずれの位置であっても、ストレート部30a,30bと同様の三葉状になっている。
同様に、第2のロータ35側の繋ぎ部35cの山歯36及び谷歯37は、第1ストレート部35a及び第2ストレート部35bのうち一方から他方に向かうに従い、回転軸23の周方向に沿って螺旋状(右回りの螺旋)に延びるように形成されている。そして、繋ぎ部35cは、回転軸23の軸方向に対し直交する方向への断面視が、回転軸23の軸方向におけるいずれの位置であっても、ストレート部35a,35bと同様の三葉状になっている。
そして、第1のロータ30と第2のロータ35とは、第1ストレート部30a,35a同士において山歯31,36と谷歯32,37とが係合するようになっている。また、第1のロータ30と第2のロータ35とは、第2ストレート部30b,35b同士において山歯31,36と谷歯32,37とが係合するようになっている。さらに、第1のロータ30と第2のロータ35とは、繋ぎ部30c,35c同士において山歯31,36と谷歯32,37とが係合するようになっている。
図2及び図3に示すように、第1ストレート部30a,35aの隣り合う2つの山歯31,36とポンプ室17の内面Hとの間、繋ぎ部30c,35cとポンプ室17の内面Hとの間、及び第2ストレート部30b,35bの隣り合う2つの山歯31,36とポンプ室17の内面Hとの間には圧力室Dが囲み形成される。圧力室Dには流体が閉じ込められるようになっている。また、吸入口12aに連通し、第1のロータ30と第2のロータ35とポンプ室17の内面Hとによって囲まれる空間によって吸入室40が形成されるようになっている。さらに、吐出口12bに連通し、第1のロータ30と第2のロータ35とポンプ室17の内面Hとによって囲まれる空間によって吐出室41が形成されるようになっている。
ルーツ式ポンプ11では、前記電動モータの回転駆動に基づき第1の回転軸21が回転すると、駆動ギア27と従動ギア28との噛合連結を通じて第2の回転軸23が第1の回転軸21とは異なる方向へ回転する。すると、第1のロータ30と第2のロータ35とが互いに逆方向へ回転し、流体が吸入口12aから吸入室40内へ吸入される。そして、吸入室40内の流体は、ロータ30,35の回転に伴って、圧力室Dに閉じ込められ、吐出口12bに向けて移送される。
第1の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)特許文献2に開示の三葉型のロータを用いたルーツ式ポンプでは、60°周期で吸入室の容積変化量が大きく変動したり、一対のロータ間からの流体洩れの量が容積変化量の大きな変動と同じようなタイミングで変動するため、基本成分が6次である吸入脈動が発生する。又、60°周期で吐出室の容積変化量が大きく変動するため、基本成分が6次である吐出脈動が発生する。
(1)特許文献2に開示の三葉型のロータを用いたルーツ式ポンプでは、60°周期で吸入室の容積変化量が大きく変動したり、一対のロータ間からの流体洩れの量が容積変化量の大きな変動と同じようなタイミングで変動するため、基本成分が6次である吸入脈動が発生する。又、60°周期で吐出室の容積変化量が大きく変動するため、基本成分が6次である吐出脈動が発生する。
本実施形態では、第1のロータ30においては、第2ストレート部30bが第1ストレート部30aに対して左回りに30°位相ずらしをされており、第2のロータ35においては、第2ストレート部35bが第1ストレート部35aに対して右回りに30°位相ずらしをされている。そのため、互いに逆方向に回転する第1のロータ30と第2のロータ35との間に形成される吸入室40の容積変化量の変動は、特許文献2に開示される回転軸の軸方向に沿って全てストレート形状のロータを用いたルーツポンプに比べて、低減する。つまり、本実施形態のルーツ式ポンプ11では、吸入脈動が小さく抑えられる。
又、互いに逆方向に回転する第1のロータ30と第2のロータ35との間に形成される吐出室41の容積変化量の変動は、特許文献2に開示される回転軸の軸方向に沿って全てストレート形状のロータを用いたルーツポンプに比べて、低減する。つまり、本実施形態のルーツ式ポンプ11では、吐出脈動が特許文献1に開示の並列式のルーツポンプと同様に小さく抑えられる。
ロータ30,35の葉数をn、ストレート部35a,35bの個数をXとすると、第1ストレート部35aに対する第2ストレート部35bの位相ずれの角度Θ(=θ1,θ2)を式(1)で表されるようにすれば、脈動を低減することができる。
Θ=(360°/2n)÷X・・・(1)
(2)本実施形態では特許文献1に開示の並列式のルーツ式ポンプにおける隔壁は存在しない。そのため、特許文献1に開示の隔壁とロータとの間からの流体洩れという問題は生じない。従って、第1ストレート部30aと第2ストレート部30bとを繋ぎ部30cで繋ぎ、且つ第1ストレート部35aと第2ストレート部35bとを繋ぎ部35cで繋ぐロータ30,35を用いたルーツ式ポンプ11における流体の移送効率は、ハウジング内を隔壁によって仕切った並列式のルーツ式ポンプに比して向上する。
(2)本実施形態では特許文献1に開示の並列式のルーツ式ポンプにおける隔壁は存在しない。そのため、特許文献1に開示の隔壁とロータとの間からの流体洩れという問題は生じない。従って、第1ストレート部30aと第2ストレート部30bとを繋ぎ部30cで繋ぎ、且つ第1ストレート部35aと第2ストレート部35bとを繋ぎ部35cで繋ぐロータ30,35を用いたルーツ式ポンプ11における流体の移送効率は、ハウジング内を隔壁によって仕切った並列式のルーツ式ポンプに比して向上する。
(3)特許文献1では、隔壁とロータとの間のクリアランス調整を精度良く行うといった作業が必要である。本実施形態では、特許文献1に開示の並列式のルーツ式ポンプにおける隔壁が存在しないため、特許文献1において必要となる精度の高いクリアランス調整の作業は必要とせず、ルーツ式ポンプ11の製造コストを抑えることができる。
(4)第1のロータ30及び第2のロータ35を備えたルーツ式ポンプ11は、ロータが回転軸の軸方向全体に亘って直線状に延びるタイプを用いたルーツ式ポンプ(従来のルーツ式ポンプ)に比して脈動を低減させることができる。このため、回転軸21,23の回転速度を増加させた運転を行っても従来のルーツ式ポンプより脈動が増大することがなく、結果としてルーツ式ポンプ11の体格を小型化することができる。
(5)第1のロータ30及び第2のロータ35において、第1ストレート部30a,35aと第2ストレート部30b,35bとにおける回転軸21,23の軸方向に沿った長さは同じとなっている。また、繋ぎ部30c,35cは各ロータ30,35の中央部に位置している。このため、吸入室40及び吐出室41において、回転軸21,23が1回転する間に発生する第1ストレート部30a,35a側の容積変化量と、第2ストレート部30b,35b側の容積変化量とを同じにすることができる。第1ストレート部30a,35a及び第2ストレート部30b,35bの長さが異なる場合は、長い側で発生する容積変化量が短い側より大きくなり、長さが同じ場合に比して脈動が大きくなる。よって、第1ストレート部30a,35aと第2ストレート部30b,35bとにおける回転軸21,23の軸方向に沿った長さを同じにする構成が好ましい。
(6)第1のロータ30及び第2のロータ35は山歯31,36及び谷歯32,37を三つ有する三葉型であり、第1ストレート部30a,35aにおける山歯31,36と第2ストレート部30b,35bにおける山歯31,36とは、回転軸21,23の周方向に沿って等間隔を空けて設けられている。このため、回転軸21,23が1回転する間に発生する吸入室40及び吐出室41の容積変化の間隔を等間隔とすることができる。したがって、回転軸21,23が1回転する間に発生する脈動を等間隔とすることができる。
(7)第1のロータ30の繋ぎ部30cと第2のロータ35の繋ぎ部35cとが互いに係合する位置に対向するように吸入口12aを設けた構成は、第1ストレート部30a,35aからの距離と第2ストレート部30b,35bからの距離とを同程度にするため、吸入脈動低減の上で好ましい。又、第1のロータ30の繋ぎ部30cと第2のロータ35の繋ぎ部35cとが互いに係合する位置に対向するように吐出口12bを設けた構成は、第1ストレート部30a,35aからの距離と第2ストレート部30b,35bからの距離とを同程度にするため、吐出脈動低減の上で好ましい。
次に、図5〜図8の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
図5及び図6に示すように、第1のロータ30において、第1ストレート部30aの山歯31の頂端Taから中心軸P1に至る仮想線M1〜M3と、左隣にある第2ストレート部30bの山歯31の頂端Tbから中心軸P1に至る仮想線N1〜N3との間の角度θ1は、60°となっている。図7に示すように、第1のロータ30を前側から見た場合には、第2ストレート部30bは、第1ストレート部30aに対して中心軸P1を中心にして左回りに60°位相をずらされている。以下においては、「第1のロータ30を前側から見て中心軸P1を中心にして左回りに60°位相をずらす」ことを「左回りに60°位相ずらし」と言うことにする。
図5及び図6に示すように、第1のロータ30において、第1ストレート部30aの山歯31の頂端Taから中心軸P1に至る仮想線M1〜M3と、左隣にある第2ストレート部30bの山歯31の頂端Tbから中心軸P1に至る仮想線N1〜N3との間の角度θ1は、60°となっている。図7に示すように、第1のロータ30を前側から見た場合には、第2ストレート部30bは、第1ストレート部30aに対して中心軸P1を中心にして左回りに60°位相をずらされている。以下においては、「第1のロータ30を前側から見て中心軸P1を中心にして左回りに60°位相をずらす」ことを「左回りに60°位相ずらし」と言うことにする。
図5及び図6に示すように、第2のロータ35において、第1ストレート部35aの山歯36の頂端Tcから中心軸P2に至る仮想線M4〜M6と、右隣にある第2ストレート部35bの山歯36の頂端Tdから中心軸P2に至る仮想線N4〜N6との間の角度θ2は、60°となっている。図7に示すように、第2のロータ35を前側から見た場合には、第2ストレート部35bは、第1ストレート部35aに対して中心軸P2を中心にして右回りに60°位相をずらされている。以下においては、「第2のロータ35を前側から見て中心軸P2を中心にして右回りに60°位相をずらす」ことを「右回りに60°位相ずらし」と言うことにする。
図7に示すように、第1のロータ30側の繋ぎ部30cの山歯31及び谷歯32は、第1ストレート部30a及び第2ストレート部30bのうち一方から他方に向かうに従い、回転軸21の周方向に沿って螺旋状(左回りの螺旋)に延びるように形成されている。そして、繋ぎ部30cは、回転軸21の軸方向に対し直交する方向への断面視が、回転軸21の軸方向におけるいずれの位置であっても、ストレート部30a,30bと同様の三葉状になっている。
同様に、第2のロータ35側の繋ぎ部35cの山歯36及び谷歯37は、第1ストレート部35a及び第2ストレート部35bのうち一方から他方に向かうに従い、回転軸23の周方向に沿って螺旋状(右回りの螺旋)に延びるように形成されている。そして、繋ぎ部35cは、回転軸23の軸方向に対し直交する方向への断面視が、回転軸23の軸方向におけるいずれの位置であっても、ストレート部35a,35bと同様の三葉状になっている。
図8(a),(b)は、第1のロータ30が第1の回転軸21に対する周方向における本来の取着位置よりも僅かに位相ずれしている状態を模式的に示す。図示の例は、第1のロータ30が左回りの位相ずれを起こした状態を示している。このような位相ずれが生じているとすると、図8(a)の状態では第1のロータ30と第2のロータ35との最接近部S11におけるクリアランスCLdが本来のクリアランスよりも小さくなり、図8(b)の状態では第1のロータ30と第2のロータ35との最接近部S21におけるクリアランスCLeが本来のクリアランスよりも大きくなる。このような状況は、第1のロータ30の他の部位S12と第2のロータ35の他の部位S22とが最接近した場合、及び第1のロータ30の他の部位S13と第2のロータ35の他の部位S23とが最接近した場合にも生じる。図8(a)に示す状況では、第1のロータ30と第2のロータ35との間からの流体洩れが少なく、図8(b)に示す状況では、第1のロータ30と第2のロータ35との間からの流体洩れが多くなる。図8(a)と同様の状態は、ロータ30,35の1回転中に3回生じ、図8(b)と同様の状態は、ロータ30,35の1回転中に3回生じる。そのため、基本次数が3次である吸入脈動が生じる。
第1のロータ30における第2ストレート部30bが第1ストレート部30aに対して左回りに60°位相ずらしされ、且つ第2のロータ35における第2ストレート部35bが第1ストレート部35aに対して右回りに60°位相ずらしされた構成は、前記した基本次数3次の吸入脈動を低減する。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第1のロータ30及び第2のロータ35は山歯31,36を2つ備え、隣り合う山歯31,36の間に谷歯32,37を2つ備えた二葉型のロータであってもよい。又は、第1のロータ30及び第2のロータ35は山歯31,36を4つ以上備え、隣り合う山歯31,36の間に谷歯32,37を4つ以上備えた四葉以上のロータであってもよい。このとき、第1ストレート部30a,35aにおける山歯31,36及び谷歯32,37と第2ストレート部30b,35bにおける山歯31,36及び谷歯32,37とは、回転軸21,23の周方向に沿って等間隔おきに設けられているのが好ましい。
○第1のロータ30及び第2のロータ35は山歯31,36を2つ備え、隣り合う山歯31,36の間に谷歯32,37を2つ備えた二葉型のロータであってもよい。又は、第1のロータ30及び第2のロータ35は山歯31,36を4つ以上備え、隣り合う山歯31,36の間に谷歯32,37を4つ以上備えた四葉以上のロータであってもよい。このとき、第1ストレート部30a,35aにおける山歯31,36及び谷歯32,37と第2ストレート部30b,35bにおける山歯31,36及び谷歯32,37とは、回転軸21,23の周方向に沿って等間隔おきに設けられているのが好ましい。
○第1ストレート部30a,35aと第2ストレート部30b,35bとにおける回転軸21,23の軸方向に沿った長さを異ならせてもよい。
○ストレート部の個数が3つであるロータを用いたルーツ式ポンプに本発明を適用してもよい。この場合、前記した式(1)におけるX(ストレート部の個数)は3であり、位相ずれの角度Θは、20°にすればよい。3つのストレート部をロータの前側から順にZ1,Z2,Z3とすると、ストレート部Z1とストレート部Z2との間にある繋ぎ部に関しては、ストレート部Z1とストレート部Z2との一方が第1ストレート部となり、他方が第2ストレート部となる。ストレート部Z2とストレート部Z3との間にある繋ぎ部に関しては、ストレート部Z2とストレート部Z3との一方が第1ストレート部となり、他方が第2ストレート部となる。
○ストレート部の個数が3つであるロータを用いたルーツ式ポンプに本発明を適用してもよい。この場合、前記した式(1)におけるX(ストレート部の個数)は3であり、位相ずれの角度Θは、20°にすればよい。3つのストレート部をロータの前側から順にZ1,Z2,Z3とすると、ストレート部Z1とストレート部Z2との間にある繋ぎ部に関しては、ストレート部Z1とストレート部Z2との一方が第1ストレート部となり、他方が第2ストレート部となる。ストレート部Z2とストレート部Z3との間にある繋ぎ部に関しては、ストレート部Z2とストレート部Z3との一方が第1ストレート部となり、他方が第2ストレート部となる。
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔1〕ハウジング内に収容された第1のロータと第2のロータとが互いに逆方向に回転することにより、前記ハウジングに形成された吸入口から吸入室に吸入した流体を前記ハウジングの内面と前記第1のロータと前記第2のロータとに囲み形成された圧力室に閉じ込め、前記圧力室に閉じ込めた流体を前記ハウジングに形成された吐出室に吐出し、前記ハウジングに形成された吐出口から吐出するルーツ式ポンプであって、
前記第1のロータ及び前記第2のロータは、各ロータの回転軸線の方向に沿って直線状に延びる第1ストレート部と、前記回転軸線の方向に沿って直線状に延びる第2ストレート部とを備え、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とは、前記回転軸線の周りに沿って位相をずらされており、前記第1のロータにおける前記第1ストレート部と前記第2ストレート部との位相ずれの方向と、前記第2のロータにおける前記第1ストレート部と前記第2ストレート部との位相ずれの方向とは、互いに逆方向であり、前記第1のロータ及び前記第2のロータは、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とを繋ぎ、かつ互いに係合することで前記第1のロータと前記第2のロータとの間の流体洩れを抑制する繋ぎ部を備えるルーツ式ポンプ。
〔1〕ハウジング内に収容された第1のロータと第2のロータとが互いに逆方向に回転することにより、前記ハウジングに形成された吸入口から吸入室に吸入した流体を前記ハウジングの内面と前記第1のロータと前記第2のロータとに囲み形成された圧力室に閉じ込め、前記圧力室に閉じ込めた流体を前記ハウジングに形成された吐出室に吐出し、前記ハウジングに形成された吐出口から吐出するルーツ式ポンプであって、
前記第1のロータ及び前記第2のロータは、各ロータの回転軸線の方向に沿って直線状に延びる第1ストレート部と、前記回転軸線の方向に沿って直線状に延びる第2ストレート部とを備え、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とは、前記回転軸線の周りに沿って位相をずらされており、前記第1のロータにおける前記第1ストレート部と前記第2ストレート部との位相ずれの方向と、前記第2のロータにおける前記第1ストレート部と前記第2ストレート部との位相ずれの方向とは、互いに逆方向であり、前記第1のロータ及び前記第2のロータは、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とを繋ぎ、かつ互いに係合することで前記第1のロータと前記第2のロータとの間の流体洩れを抑制する繋ぎ部を備えるルーツ式ポンプ。
〔2〕第1のロータにおける第1ストレート部に対する第2ストレート部の位相ずれと、第2のロータにおける第1ストレート部に対する第2ストレート部の位相ずれとは、互いに逆方向の位相ずれである請求項1乃至請求項3、前記〔1〕項のいずれか1項に記載のルーツ式ポンプ。
〔3〕第1ストレート部に対する第2ストレート部の位相ずれの角度Θが式(1)で表される一対のロータを用いた請求項1乃至請求項3、前記〔1〕,〔2〕項のいずれか1項に記載のルーツ式ポンプ。
D…圧力室、H…ハウジングの内面、L1,L2…長さ、11…ルーツ式ポンプ、12…ハウジングを構成するロータハウジング、12a…吸入口、12b…吐出口、13…ハウジングを構成する軸支部材、14…ハウジングを構成するギアハウジング、16…ハウジングを構成するモータハウジング、21…第1の回転軸、23…第2の回転軸、30…第1のロータ、30a,35a…第1ストレート部、30b,35b…第2ストレート部、30c,35c…繋ぎ部、31,36…山歯、32,37…谷歯、35…第2のロータ、40…吸入室、41…吐出室。
Claims (3)
- ハウジングに2本の回転軸が回転可能に支持されるとともに、前記ハウジング内に各回転軸に取着された複数葉型の一対のロータが収容され、前記一対のロータの回転に伴い前記ハウジングに形成された吸入口から吸入室に吸入した流体を前記ハウジングの内面と前記一対のロータとに囲み形成された圧力室に閉じ込め、前記圧力室に閉じ込めた流体を前記ハウジングに形成された吐出室に吐出し、前記ハウジングに形成された吐出口から吐出するルーツ式ポンプであって、
前記一対のロータは、前記回転軸の軸方向における一側部に前記軸方向に沿って直線状に延びる第1ストレート部を備え、他側部に前記軸方向に沿って直線状に延びる第2ストレート部を備えるとともに、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とを前記回転軸の周方向に沿って位相をずらして備え、さらに、前記一対のロータは、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とを繋ぎ、かつ互いに係合することで前記一対のロータ間の流体洩れを抑制する繋ぎ部を備えるルーツ式ポンプ。 - 前記繋ぎ部は、前記ロータにおける前記回転軸の軸方向に沿った中央部に位置し、前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とにおける前記回転軸の軸方向に沿った長さは同じである請求項1に記載のルーツ式ポンプ。
- 前記一対のロータは、山歯を三つ有するとともに隣り合う山歯の間に形成される谷歯を三つ有する三葉型のロータであり、前記第1ストレート部における山歯及び谷歯と、前記第2ストレート部における山歯及び谷歯とは、前記回転軸の周方向に沿って等間隔おきに設けられており、前記第1ストレート部と第2ストレート部とは、互いに前記回転軸の周方向に沿って30°位相をずらされている請求項1又は請求項2に記載のルーツ式ポンプ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008025310A JP2008215346A (ja) | 2007-02-08 | 2008-02-05 | ルーツ式ポンプ |
US12/027,513 US20080193315A1 (en) | 2007-02-08 | 2008-02-07 | Roots-type fluid machine |
US12/027,718 US20080193316A1 (en) | 2007-02-08 | 2008-02-07 | Roots pump |
DE102008008155A DE102008008155A1 (de) | 2007-02-08 | 2008-02-08 | Rootspumpe |
DE102008008156A DE102008008156A1 (de) | 2007-02-08 | 2008-02-08 | Roots-Fluidmaschine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007029183 | 2007-02-08 | ||
JP2008025310A JP2008215346A (ja) | 2007-02-08 | 2008-02-05 | ルーツ式ポンプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008215346A true JP2008215346A (ja) | 2008-09-18 |
Family
ID=39835650
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008025310A Pending JP2008215346A (ja) | 2007-02-08 | 2008-02-05 | ルーツ式ポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008215346A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114607598A (zh) * | 2020-12-09 | 2022-06-10 | 东北大学 | 一种具有渐变形状系数的罗茨转子及其设计方法 |
CN116517828A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-08-01 | 北京通嘉宏瑞科技有限公司 | 一种变相位角多级罗茨真空泵及其工作方法 |
-
2008
- 2008-02-05 JP JP2008025310A patent/JP2008215346A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114607598A (zh) * | 2020-12-09 | 2022-06-10 | 东北大学 | 一种具有渐变形状系数的罗茨转子及其设计方法 |
CN116517828A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-08-01 | 北京通嘉宏瑞科技有限公司 | 一种变相位角多级罗茨真空泵及其工作方法 |
CN116517828B (zh) * | 2023-06-07 | 2024-03-22 | 北京通嘉宏瑞科技有限公司 | 一种变相位角多级罗茨真空泵及其工作方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5353521B2 (ja) | スクリューロータ | |
JP4893630B2 (ja) | スクリュポンプ及びスクリュロータ | |
JP4767625B2 (ja) | 多段ルーツ式ポンプ | |
JP2008196390A (ja) | 容積変動型流体機械 | |
KR20070112779A (ko) | 신규의 회전자 세트를 갖는 초승달형 기어 펌프 | |
JP2012207660A (ja) | スクリュポンプ | |
JP2009046983A (ja) | スクリュー圧縮機 | |
JP2008215346A (ja) | ルーツ式ポンプ | |
US20080193315A1 (en) | Roots-type fluid machine | |
JP2006283664A (ja) | ルーツポンプ | |
US20080193316A1 (en) | Roots pump | |
JP2924997B2 (ja) | スクリュー機械 | |
JP2008215363A (ja) | トロコイド型オイルポンプ | |
JP6789201B2 (ja) | 液冷式スクリュ圧縮機 | |
KR101943674B1 (ko) | 오일 펌프 로터 | |
JP5916078B2 (ja) | 内接ギアポンプ | |
JP2008196353A (ja) | ルーツ式流体機械 | |
JP2016102435A (ja) | ルーツ式流体機械 | |
JP2005113894A (ja) | タンデムポンプ | |
JP2014163275A (ja) | ルーツ式流体機械 | |
WO2016075898A1 (ja) | 燃料ポンプ | |
JP2012087772A (ja) | ロータリーポンプ | |
JP3109405B2 (ja) | 内接型ギヤポンプ | |
JPH0579464A (ja) | 内接型流体圧装置 | |
JPH0579463A (ja) | 内接型流体圧装置 |