JP2013142342A - スクリューポンプ、及びスクリューポンプを用いたスーパーチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】スクリューポンプの吸入雰囲気側と吐出雰囲気側とがブローホールを介して連通しないようにし、且つ圧縮比の低下を回避する。
【解決手段】第１スクリューロータ１３の条数は、第２スクリューロータ１４の条数より多い。第２スクリューロータ１４の吸入側ロータ端面１４１側の第１リード角は、吐出側ロータ端面１４２側の第２リード角よりも大きい。第２スクリューロータ１４の条数をｎ、第２スクリューロータ１４のねじ歯の先端の回転軌跡である第２円と、第１スクリューロータ１３のねじ歯の先端の回転軌跡である第１円との一対の交点が第２スクリューロータ１４の回転中心を中心としてなす角度をγとすると、第２スクリューロータ１４の吸入側ロータ端面１４１から吐出側ロータ端面１４２への歯形のねじり角θは、式〈１〉を満たす角度である。
０＜θ≦３６０°−γ−３６０°／ｎ・・・〈１〉
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに噛み合って回転する一対のスクリューロータにおける条数が互いに異なるスクリューポンプ、及びスクリューポンプを用いたスーパーチャージャに関する。

スクリューロータを収容するハウジングと２つのスクリューロータとの間で内部圧縮を行いながら流体を移送するスクリューポンプでは、一対のスクリューロータの噛合部でブローホールが生じるという問題がある。スクリューポンプの吸入雰囲気側と吐出雰囲気側とを連通してしまうブローホールの存在は、移送効率を下げる。

リード角が大きくなるとブローホールも大きくなるため、特許文献１では、ブローホールを小さくするためにリード角を４０°未満とする技術思想が開示されている。

特開平１０−３１１２８８号公報

しかし、リード角を４０°未満にしてブローホールを小さくしても、スクリューポンプの吸入雰囲気側と吐出雰囲気側とが連通してしまう状態が生じる場合があることを回避することはできない。又、リード角を小さくすると、圧縮比が低くなるという問題がある。

本発明は、スクリューポンプの吸入雰囲気側と吐出雰囲気側とがブローホールを介して連通しないようにし、且つ圧縮比の低下を回避することを目的とする。

請求項１乃至請求項６の発明は、ねじ歯が互いに噛み合って回転する第１スクリューロータと第２スクリューロータとがロータハウジング内に収容されており、前記第１スクリューロータにおけるねじ歯の条数が前記第２スクリューロータにおけるねじ歯の条数より多く、前記ロータハウジングと各スクリューロータとの間に両スクリューロータのねじ歯で互いに仕切られた複数の閉じ込め室が形成され、両スクリューロータの回転により前記閉じ込め室内の流体が吸気側から排気口側に移送されるスクリューポンプを対象とし、請求項１の発明では、前記第２スクリューロータのねじ歯のリード角の大きさは、吸入側ロータ端面側から吐出側ロータ端面側に向かって小さくなっており、前記第２スクリューロータにおけるねじ歯の条数をｎ、前記第２スクリューロータのねじ歯の先端の回転軌跡である第２円と、前記第１スクリューロータのねじ歯の先端の回転軌跡である第１円との一対の交点が前記第２スクリューロータの回転中心を中心としてなす角度をγとすると、前記第２スクリューロータにおける吸入側ロータ端面から吐出側ロータ端面への歯形のねじり角θは、式〈１〉を満たす角度である。

０＜θ≦３６０°−γ−３６０°／ｎ・・・〈１〉
式〈１〉で示す設定では、スクリューポンプの吸入雰囲気側と吐出雰囲気側とがブローホールを介して連通することはない。又、第２スクリューロータのねじ歯のリード角の大きさを吸入側ロータ端面側から吐出側ロータ端面側に向かって小さくするようにした構成では、圧縮比を高めることができる。

好適な例では、前記第２スクリューロータの周面と前記ロータハウジングの内周面との間に形成される空間が前記第２スクリューロータの複数のねじ歯により複数に区画されることにより複数の閉じ込め室が形成され、前記閉じ込め室のうち少なくとも１つは、前記ロータハウジング内にロータ室を形成する吸入側室形成面及び吐出側室形成面が閉じ込め面である。

好適な例では、前記吸入側ロータ端面を始端とする第１リード角は、一定の角度αであり、前記吐出側ロータ端面を終端とする第２リード角は、一定の角度βであり、α＞βである。

好適な例では、前記角度αは、９０°である。
好適な例では、リード角が前記第１リード角から前記第２リード角へと徐々に変化する徐変接続部が設けられている。

リード角が徐々に変化する徐変接続部の存在は、スクリューロータの製作容易性に寄与する。
好適な例では、前記第２スクリューロータの歯先のシール角をδ、閉じ込め室の数をＭとすると、ねじり角θは、式〈２〉を満たす角度である。

０＜θ≦３６０°−γ−（３６０°／ｎ）×Ｍ＋δ・・・〈２〉
請求項７の発明は、内燃機関に空気を過給するスーパーチャージャを対象とし、前記スーパーチャージャとして請求項６に記載のスクリューポンプを用いた。

本発明は、スクリューポンプの吸入雰囲気側と吐出雰囲気側とがブローホールを介して連通しないようにし、且つ圧縮比の低下を回避することができるという優れた効果を奏する。

第１の実施形態を示すスクリューポンプの断面図。 第１スクリューロータ及び第２スクリューロータを示す斜視図。 （ａ）は、図１のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線断面図。 スクリューロータの周面を展開した展開図。 第１スクリューロータ１３Ｋ及び第２スクリューロータ１４Ｋを示す斜視図。 スクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋの周面を展開した展開図。 スクリューロータの周面を展開した展開図。 スクリューロータの周面を展開した展開図。 洩れ量の変化を示すグラフ。 第２の実施形態のスクリューロータの周面を展開した展開図。 （ａ），（ｂ）は、第３の実施形態を示す断面図。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
図１に示すように、スクリューポンプ１１を構成するロータハウジング１２内には第１スクリューロータ１３と第２スクリューロータ１４とがそれぞれ回転可能に配設されている。第１スクリューロータ１３の軸１５の回転軸線１５１と第２スクリューロータ１４の軸１６の回転軸線１６１とは、互いに平行であり、軸１５，１６の基端（図１では右端）がモータハウジング１７内に突出している。モータハウジング１７内の電動モータ１８の駆動力は、出力軸１８１及び軸継手１９を介して軸１５に伝達され、軸１５が回転する。軸１５の回転は、一対のギヤ２０，２１の噛合を介して軸１６に伝えられ、軸１６が軸１５とは異なる方向へ回転する。これにより、第１スクリューロータ１３は、矢印Ｗで示す方向に回転し、第２スクリューロータ１４は、矢印Ｚで示す方向〔矢印Ｗで示す方向とは逆方向〕に互いに噛み合うように回転する。

本実施形態では、スクリューロータ１３，１４の外径をＤｏとすると、スクリューロータ１３，１４の全長は、１．６４×Ｄｏであり、軸間ピッチは、０．６７×Ｄｏである。
図２に示すように、第１スクリューロータ１３は、４条のスクリュー形状のねじ歯２２，２３，２４，２５及びねじ溝２６，２７，２８，２９を備えている。第２スクリューロータ１４は、３条のスクリュー形状のねじ歯３０，３１，３２及びねじ溝３３，３４，３５を備えている。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、第１スクリューロータ１３のねじ歯２２，２３，２４，２５は、第２スクリューロータ１４のねじ溝３３，３４，３５に入り込む。第２スクリューロータ１４のねじ歯３０，３１，３２は、第１スクリューロータ１３のねじ溝２６，２７，２８，２９に入り込む。

第２スクリューロータ１４の周面１４Ｓとロータハウジング１２の内周面１２０との間に形成される空間は、第２スクリューロータ１４の複数のねじ歯３０，３１，３２により複数の閉じ込め室（ねじ溝３３，３４，３５）に区画形成されている。

図１に示すように、ロータハウジング１２の一端をなす端壁１２２には流入口３６がロータハウジング１２内の吸入室１２１に連通するように形成されている。吸入室１２１内ではカバープレート３７がスクリューロータ１３，１４の吸入側ロータ端面１３１，１４１に接合されている。カバープレート３７には吸入口３７１が形成されている。

ロータハウジング１２の他端（端壁１２２とは反対側）においてロータハウジング１２の周壁１２３には流出口３８がロータハウジング１２内の吐出室１２４に連通するように形成されている。吐出室１２４内ではカバープレート３９がスクリューロータ１３，１４の吐出側ロータ端面１３２，１４２に接合されている。カバープレート３９には吐出口３９１が形成されている。

スクリューロータ１３，１４側におけるカバープレート３７，３９の内面である吸入側室形成面３７２及び吐出側室形成面３９２は、ロータハウジング１２の内周面１２０と共にロータ室Ｒを形成しており、第１スクリューロータ１３及び第２スクリューロータ１４がロータ室Ｒに収容されている。

第１スクリューロータ１３及び第２スクリューロータ１４の回転に伴い、流入口３６を介して流体（気体）が吸入室１２１へ吸入される。吸入室１２１に吸入された流体は、カバープレート３７の吸入口３７１からねじ溝内に導入される。ねじ溝内に導入された流体は、吐出口３９１へ向かって移送され、吐出口３９１及び吐出室１２４を経由して流出口３８からロータハウジング１２外へ吐出される。

図３（ａ）は、吸入口３７１側のスクリューロータ１３，１４の吸入側ロータ端面１３１，１４１を示し、図３（ｂ）は、吐出口３９１側のスクリューロータ１３，１４の吐出側ロータ端面１３２，１４２を示す。吸入側ロータ端面１３１，１４１及び吐出側ロータ端面１３２，１４２は、軸１５，１６の回転軸線１５１，１６１に対して垂直な平面である。吸入側ロータ端面１３１及び吐出側ロータ端面１３２の外形は、第１スクリューロータ１３の歯形Ｇ１を表し、吸入側ロータ端面１４１及び吐出側ロータ端面１４２の外形は、第２スクリューロータ１４の歯形Ｇ２を表す。

図１及び図２に示すように、第１スクリューロータ１３は、ストレート部１３３と捩れ部１３４とから構成されている。ストレート部１３３は、吸入側ロータ端面１３１側の歯形Ｇ１を回転軸線１５１に沿って距離Ｌ１だけ平行移動して得られる形状に形成されている。捩れ部１３４は、平行移動後に、歯形Ｇ１を回転軸線１５１に沿って等速度で距離Ｌ２（＝Ｌｏ−Ｌ１）だけ移動させながら、回転軸線１５１を中心にして矢印Ｗの方向へ等回転速度で回転させて吐出側ロータ端面１３２の位置に配置することによって得られる形状に形成されている。第２スクリューロータ１４は、ストレート部１４３と捩れ部１４４とから構成されている。ストレート部１４３は、吸入側ロータ端面１４１側の歯形Ｇ２を回転軸線１５１に沿って距離Ｌ１だけ平行移動して得られる形状に形成されている。捩れ部１４４は、平行移動後に、歯形Ｇ２を回転軸線１５１に沿って等速度で距離Ｌ２だけ移動させながら、回転軸線１６１を中心にして矢印Ｚの方向へ等回転速度で回転させて吐出側ロータ端面１４２の位置に配置することによって得られる形状である。

以下においては、吸入側ロータ端面１３１，１４１側の歯形Ｇ１，Ｇ２を吐出側ロータ端面１３２，１４２の位置まで移動しながら回転した角度θをねじり角θと記す。
第１スクリューロータ１３における条数ｍは、第２スクリューロータ１４における条数ｎより多い。本実施形態では、ｍ＝４であり、ｎ＝３である。第２スクリューロータ１４の先端１４０の回転軌跡である第２円Ｃ２と、第１スクリューロータ１３の先端１３０の回転軌跡である第１円Ｃ１との一対の交点Ｐ１，Ｐ２が第２スクリューロータ１４の回転中心（回転軸線１６１）を中心としてなす角度をγとする。そうした場合、第２スクリューロータ１４における吸入側ロータ端面１４１から吐出側ロータ端面１４２への歯形Ｇ２のねじり角θは、式〈１〉を満たす角度に設定されている。

０＜θ≦３６０°−γ−３６０°／ｎ・・・〈１〉
図５に示す第１スクリューロータ１３Ｋは、歯形Ｇ１を等速度で距離Ｌｏ（＝１．６４×Ｄｏ）だけ移動させながら、回転軸線１５１を中心にして矢印Ｗの方向へ等回転速度で回転させることによって得られる形状に形成されている。図５に示す第２スクリューロータ１４Ｋは、歯形Ｇ２を等速度で距離Ｌｏだけ移動させながら、回転軸線１６１を中心にして矢印Ｚの方向へ等回転速度で回転させることによって得られる形状に形成されている。第１スクリューロータ１３Ｋ及び第２スクリューロータ１４Ｋを用いた構成においても、式〈１〉を満たすねじ角θが設定されている。

図６は、スクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋの周面を展開した展開図であり、スクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋの周面とロータハウジング１２の内周面１２０との間に生じる閉じ込め室が模式的に表されている。スクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋにおけるリード角ηは、０°＜η＜９０°であって一定である。

図６における囲い円Ｂｋ１，Ｂｋ２，Ｂｋ３，Ｂｋ４は、ブローホールがある場所を概略的に示している。第２スクリューロータ１４Ｋ側の領域Ｓｋ２１，Ｓｋ２２，Ｓｋ２３及び第１スクリューロータ１３Ｋ側における領域Ｓｋ１１，Ｓｋ１２，Ｓｋ３は、吸入口３７１に連通した吸入雰囲気の領域である。第２スクリューロータ１４Ｋ側の領域Ｄｋ２１，Ｄｋ２２，Ｄｋ２３，Ｄｋ４及び第１スクリューロータ１３Ｋ側における領域Ｄｋ１１，Ｄｋ１２，Ｄｋ１３，Ｄｋ５は、吐出口３９１に連通した吐出雰囲気の領域である。第２スクリューロータ１４Ｋ側の領域Ｅｋ２１，Ｅｋ２２及び第１スクリューロータ１３Ｋ側における領域Ｅｋ１１，Ｅｋ１２，Ｅｋ３は、吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない閉じ込め室である。第１スクリューロータ１３Ｋの回転角度が０°から４５°へ移行（展開図Ｆｋ１から展開図Ｆｋ２へ移行）すると、領域Ｅｋ１１が領域Ｅｋ１２へ推移する。第１スクリューロータ１３Ｋの回転角度が４５°から９０°へ移行（展開図Ｆｋ２から展開図Ｆｋ３へ移行）すると、領域Ｅｋ１２が領域Ｄｋ５へ推移する。又、第１スクリューロータ１３Ｋの回転角度が０°から４５°へ移行すると、領域Ｅｋ２１が領域Ｅｋ２２へ推移し、第１スクリューロータ１３Ｋの回転角度が４５°から９０°へ移行すると、領域Ｅｋ２２が領域Ｄｋ４へ推移する。

図６における領域Ｅｋ１１，Ｅｋ２１は、囲い円Ｂｋ１で示すブローホールに連通していない。なお、第２スクリューロータ１４Ｋより第１スクリューロータ１３Ｋの方が条数が多いので、第２スクリューロータ１４Ｋの領域Ｅｋ２１が閉じ込め領域となる場合は、第１スクリューロータ１３側の領域Ｅｋ１１は当然に閉じ込め領域となる。領域Ｅｋ１２，Ｅｋ２２は、囲い円Ｂｋ２で示すブローホールに連通しておらず、領域Ｅｋ３は、囲い円Ｂｋ３，Ｂｋ４で示すブローホールに連通していない。つまり、０＜θ＜３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない領域Ｅｋ２１，Ｅｋ２２，Ｅｋ１１，Ｅｋ１２，Ｅｋ３が吸入雰囲気の領域と吐出の雰囲気との間に生じる。又、０＜θ＜３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、吸入口３７１と吐出口３９１とがブローホールの存在によって連通してしまうことはない。

図４、図７及び図８は、スクリューロータ１３，１４の周面を展開した展開図であり、スクリューロータ１３，１４の周面とロータハウジング１２の内周面１２０との間に生じる閉じ込め室が模式的に表されている。

図４は、ねじり角θが０＜θ＜３６０°−γ−３６０°／ｎの範囲にあるときの閉じ込め室の推移を表し、図７は、ねじり角θ＝３６０°−γ−３６０°／ｎのときの閉じ込め室の推移を表す。図８は、ねじり角θがθ＞３６０°−γ−３６０°／ｎのときの閉じ込め室の推移を表す。図４の展開図Ｆａ１、図７の展開図Ｆｂ１、及び図８の展開図Ｆｃ１は、第１スクリューロータ１３の回転角度が０°のときの状態を示す。図３（ａ），（ｂ）は、第１スクリューロータ１３の回転角度が０°のときの状態に対応する。図４の展開図Ｆａ２、図７の展開図Ｆｂ２、及び図８の展開図Ｆｃ２は、第１スクリューロータ１３の回転角度が４５°のときの状態を示し、図４の展開図Ｆａ３、図７の展開図Ｆｂ３、及び図８の展開図Ｆｃ３は、第１スクリューロータ１３の回転角度が９０°のときの状態を示す。

本実施形態では、スクリューロータ１３，１４のストレート部１３３，１４３におけるリード角αは、９０°であり、スクリューロータ１３，１４のストレート部１３３，１４３におけるリード角βは、０°＜β＜ηであって一定である。リード角αは、吸入側ロータ端面１３１，１４１を始端とする第１リード角αであり、リード角βは、吐出側ロータ端面１３２，１４２を終端とする第２リード角βである。リード角α，βの大きさは、吸入側ロータ端面１３１，１４１側から吐出側ロータ端面１３２，１４２側に向かって小さくなっている。

第１リード角αは、第２スクリューロータ１４の吸入側ロータ端面１４１での始端リード角でもあり、第２リード角βは、第２スクリューロータ１４の吐出側ロータ端面１４２での終端リード角でもある。つまり、第２スクリューロータ１４の吸入側ロータ端面１４１での始端リード角は、第２スクリューロータ１４の吐出側ロータ端面１４２での終端リード角よりも大きい。

次に、第１の実施形態の作用を説明する。
図４における囲い円Ｂａ０，Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３，Ｂａ４は、ブローホールがある場所を概略的に示している。図７における囲い円Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３，Ｂｂ４，Ｂｂ５，Ｂｂ６，Ｂｂ７は、ブローホールがある場所を概略的に示している。図８における囲い円Ｂｃ１，Ｂｃ２，Ｂｃ３，Ｂｃ４，Ｂｃ５，Ｂｃ６，Ｂｃ７，Ｂｃ８，Ｂｃ９，Ｂｃ１０は、ブローホールがある場所を概略的に示している。囲い円Ｂａ０，Ｂａ１，Ｂａ２，Ｂａ３，Ｂａ４，Ｂｂ１，Ｂｂ２，Ｂｂ３，Ｂｂ４，Ｂｂ５，Ｂｂ６，Ｂｂ７，Ｂｃ１，Ｂｃ２，Ｂｃ３，Ｂｃ４，Ｂｃ５，Ｂｃ６，Ｂｃ７，Ｂｃ８，Ｂｃ９，Ｂｃ１０の大きさは、ブローホールの大きさ（通過断面積）を概略的に示している。図７及び図８に示すように、ねじり角θが大きくなるほどブローホールの大きさ（通過断面積）が小さくなる。

図４における第２スクリューロータ１４側の領域Ｓａ２１，Ｓａ２２，Ｓａ２３及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｓａ１１，Ｓａ１２，Ｓａ３は、吸入口３７１に連通した吸入雰囲気の領域である。第２スクリューロータ１４側の領域Ｄａ２１，Ｄａ２２，Ｄａ２３，Ｄａ４及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｄａ１１，Ｄａ１２，Ｄａ１３，Ｄａ５は、吐出口３９１に連通した吐出雰囲気の領域である。第２スクリューロータ１４側の領域Ｅａ２１，Ｅａ２２及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｅａ１１，Ｅａ１２，Ｅａ３は、吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない閉じ込め室である。第１スクリューロータ１３の回転角度が０°から４５°へ移行（展開図Ｆａ１から展開図Ｆａ２へ移行）すると、領域Ｅａ１１が領域Ｅａ１２へ推移する。第１スクリューロータ１３の回転角度が４５°から９０°へ移行（展開図Ｆａ２から展開図Ｆａ３へ移行）すると、領域Ｅａ１２が領域Ｄａ５へ推移する。又、第１スクリューロータ１３の回転角度が０°から４５°へ移行すると、領域Ｅａ２１が領域Ｅａ２２へ推移し、第１スクリューロータ１３の回転角度が４５°から９０°へ移行すると、領域Ｅａ２２が領域Ｄａ４へ推移する。

図４における領域Ｅａ１１，Ｅａ２１は、囲い円Ｂａ１で示すブローホールに連通していない。なお、第２スクリューロータ１４より第１スクリューロータ１３の方が条数が多いので、第２スクリューロータの領域Ｅａ２１が閉じ込め領域となる場合は、第１スクリューロータ１３側の領域Ｅａ１１は当然に閉じ込め領域となる。領域Ｅａ１２，Ｅａ２２は、囲い円Ｂａ２で示すブローホールに連通しておらず、領域Ｅａ３は、囲い円Ｂａ３，Ｂａ４で示すブローホールに連通していない。つまり、０＜θ＜３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない領域Ｅａ２１，Ｅａ２２，Ｅａ１１，Ｅａ１２，Ｅａ３が吸入雰囲気の領域と吐出の雰囲気との間に生じる。又、０＜θ＜３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、吸入口３７１と吐出口３９１とがブローホールの存在によって連通してしまうことはない。

領域Ｅａ１１は、ロータハウジング１２内にロータ室Ｒを形成する吸入側室形成面３７２及び吐出側室形成面３９２によって閉じ込め形成された閉じ込め室を表している。領域Ｅａ２１は、吸入側室形成面３７２及び吐出側室形成面３９２によって閉じ込め形成された閉じ込め室を表している。吸入側室形成面３７２及び吐出側室形成面３９２は、領域Ｅａ１１で表される閉じ込め室及び領域Ｅａ２１で表される閉じ込め室を形成する閉じ込め面である。

図７における第２スクリューロータ１４側の領域Ｓｂ２１，Ｓｂ２２，Ｓｂ２３及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｓｂ１１，Ｓｂ１２，Ｓｂ３は、吸入口３７１に連通した吸入雰囲気の領域である。第２スクリューロータ１４側の領域Ｄｂ２１，Ｄｂ２２，Ｄｂ２３，Ｄｂ４，Ｄｂ５及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｄｂ１１，Ｄｂ１２，Ｄｂ１３，Ｄｂ５は、吐出口３９１に連通した吐出雰囲気の領域である。第２スクリューロータ１４側の領域Ｅｂ２１及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｅｂ１１，Ｅｂ１２，Ｅｂ３は、吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない閉じ込め室である。第１スクリューロータ１３の回転角度が０°から４５°へ移行（展開図Ｆｂ１から展開図Ｆｂ２へ移行）すると、領域Ｅｂ２１が領域Ｄｂ４へ推移する。第１スクリューロータ１３の回転角度が４５°から９０°（展開図Ｆｂ２から展開図Ｆｂ３へ移行）へ移行すると、領域Ｄｂ４が領域Ｄｂ５へ推移する。又、第１スクリューロータ１３の回転角度が０°から４５°へ移行すると、領域Ｅｂ１１が領域Ｅｂ１２へ推移し、第１スクリューロータ１３の回転角度が４５°から９０°へ移行すると、領域Ｅｂ１２が領域Ｄｂ５へ推移する。

図７における領域Ｅｂ１１，Ｅｂ２１は、囲い円Ｂｂ１，Ｂｂ２で示すブローホールに連通していない。領域Ｅｂ１２は、囲い円Ｂｂ３，Ｂｂ４で示すブローホールに連通しておらず、領域Ｅｂ３は、囲い円Ｂｂ５，Ｂｂ６，Ｂｂ７で示すブローホールに連通していない。つまり、θ＝３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない領域Ｅｂ１１，Ｅｂ２１，Ｅｂ１２，Ｅｂ３（閉じ込め室）が吸入雰囲気の領域と吐出の雰囲気との間に生じる。又、θ＝３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、吸入口３７１と吐出口３９１とがブローホールの存在によって連通してしまうことはない。

図８における第２スクリューロータ１４側の領域Ｓｃ２１，Ｓｃ２２，Ｓｃ２３，Ｓｃ２４，Ｓｃ２５，Ｓｃ２６，Ｓｃ１，Ｓｃ２及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｓｃ１１，Ｓｃ１２，Ｓｃ１３，Ｓｃ１４，Ｓｃ１５，Ｓｃ１６，Ｓｃ３は、吸入口３７１に連通した吸入雰囲気の領域である。第２スクリューロータ１４側の領域Ｄｃ２１，Ｄｃ２２，Ｄｃ２３，Ｄｃ２４及び第１スクリューロータ１３側における領域Ｄｃ１１，Ｄｃ１２，Ｄｃ１は、吐出口３９１に連通した吐出雰囲気の領域である。

第１スクリューロータ１３の回転角度が０°から４５°へ移行（展開図Ｆｃ１から展開図Ｆｃ２へ移行）すると、領域Ｓｃ２４が領域Ｓｃ２５へ推移すると共に、領域Ｄｃ２１が領域Ｄｃ２２へ推移する。第１スクリューロータ１３の回転角度が４５°から９０°（展開図Ｆｃ２から展開図Ｆｃ３へ移行）へ移行すると、領域Ｓｃ２５が領域Ｓｃ２６へ推移すると共に、領域Ｄｃ２２が領域Ｓｃ２へ推移する。

第２スクリューロータ１４側では、吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない領域（閉じ込め室）は生じない。又、展開図Ｆｃ３において、吸入口３７１に直通する領域Ｓｃ２３には領域Ｓｃ２６がブローホールＢｃ１０を介して連通している。さらに、領域Ｓｃ２６には領域Ｓｃ２がブローホールＢｃ７を介して連通しており、且つ領域Ｓｃ２には領域Ｓｃ４がブローホールＢｃ８を介して連通している。つまり、θ＞３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、第２スクリューロータ１４側においては吸入口３７１と吐出口３９１とがブローホールの存在によって連通してしまう。又、θ＞３６０°−γ−３６０°／ｎの条件の場合には、第２スクリューロータ１４側においては吸入口３７１及び吐出口３９１のいずれにも連通しない領域（閉じ込め室）が吸入雰囲気の領域と吐出の雰囲気との間に生じることはない。

図４における領域Ｄａ２１の以後の面積変化（容積変化）と図６における領域Ｄｋ２１の以後の面積変化（容積変化）との比較から明らかなように、スクリューロータ１３，１４を用いた場合の圧縮比は、スクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋを用いた場合の圧縮比よりも高い。

図９のグラフにおける曲線Ｊは、スクリューロータ１３，１４を用いた場合の流体（気体）の洩れ量の変化を示し、曲線Ｋは、スクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋを用いた場合の流体（気体）の洩れ量の変化を示す。横軸は、スクリューロータ１３，１３Ｋの回転角度を表し、縦軸は、流体（気体）の洩れ量を表す。流体（気体）の洩れ量とは、吸入口３７１（吸入雰囲気）側からブローホールを経由して吐出口３９１（吐出雰囲気）側へ洩れる単位時間当たりの流量のことである。曲線Ｊ，Ｋの比較から明らかなように、スクリューロータ１３，１４を用いた場合の洩れ量の総量は、スクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋを用いた場合の洩れ量の総量よりも少ない。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）ねじり角θは、式〈１〉で示す大きさに設定されている。
０＜θ≦３６０°−γ−３６０°／ｎ・・・〈１〉
式〈１〉で示す設定がなされているため、スクリューポンプ１１の吸入口３７１（吸入雰囲気）側と吐出口３９１（吐出雰囲気）側とがブローホールを介して連通することはない。

（２）ストレート部１３３，１４３を有するスクリューロータ１３，１４を採用したスクリューポンプ１１は、ストレート部１３３，１４３のないスクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋを採用したスクリューポンプに比べて、圧縮比を高くすることができる。

（３）ストレート部１３３，１４３を有するスクリューロータ１３，１４を採用したスクリューポンプ１１は、ストレート部１３３，１４３のないスクリューロータ１３Ｋ，１４Ｋを採用したスクリューポンプに比べて、洩れ量の総量を少なくすることができる。

（４）ねじり角θが３６０°−γ−３６０°／ｎより大きい場合では、図８の領域Ｄｃ２１の形状から明らかなように、ねじり角θが式〈１〉を満たす場合に比べて吸入量が減少し、必要な吸入量を確保するためにはスクリューポンプの体格を大きくする必要がある。従って、ねじり角θが３６０°−γ−３６０°／ｎより大きい場合と比較して、ねじり角θが式〈１〉を満たすことでスクリューポンプ１１の小体格化を実現することができる。

次に、図１０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。
第２の実施形態におけるスクリューロータ１３Ａ，１４Ａでは、ストレート部１３３，１４３と捩れ部１３４，１４４との間に徐変接続部１３５，１４５が設けられている。徐変接続部１３５，１４５におけるリード角は、第１リード角αから第２リード角βへと徐々に増大するように変化する。リード角が徐々に変化する徐変接続部１３５，１４５の存在は、スクリューロータ１３Ａ，１４Ａの製作容易性に寄与する。

次に、図１１（ａ），（ｂ）の第３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。
第２スクリューロータ１４のねじ歯３０，３１，３２の先端には円弧面形状のシール面３０１，３１１，３２１が形成されている。シール面３０１，３１１，３２１は、これを挟んで隣り合うねじ溝間の流体洩れの抑制に寄与する。

回転軸線１６１を中心とするシール面３０１，３１１，３２１の角度（シール角）をδ〔図１１（ａ）ではシール面３２１のシール角δのみ図示〕、第２スクリューロータ１４側の閉じ込め室の数をＭとすると、ねじり角θは、式〈２〉で示す大きさに設定されている。

０＜θ≦３６０°−γ−（３６０°／ｎ）×Ｍ＋δ・・・〈２〉
例えば、δ＝６°、ｎ＝３、γ＝１１０°の場合、Ｍ＝１の場合にはθ＝１３６°であり、Ｍ＝２の場合にはθ＝１６°である。δ＝６°、ｎ＝３、γ＝１１０°、Ｍ＝３の場合には、θ＝−１０４°となり、式〈２〉は不成立となる。

シール面３０１，３１１，３２１がある場合にも、ねじり角θを式〈２〉で示す大きさに設定すれば、スクリューポンプ１１の吸入口３７１（吸入雰囲気）側と吐出口３９１（吐出雰囲気）側とがブローホールを介して連通することはない。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第１リード角αが徐々に増大するようにしたり、第２リード角βが徐々に増大するようにしたりしてもよい。

○第１リード角αとして徐々に増大する部分と一定の部分とが混在するようにしたり、第１リード角αとして徐々に増大する部分と一定の部分とが混在するようにしたりしてもよい。このような場合、第２スクリューロータのリード角の大きさは、前記吸入側ロータ端面側が前記吐出側ロータ端面側に対して同等以上となる。

○第１の実施形態における第１スクリューロータ１３の軸１５に車両の内燃機関の回転出力を入力する構成とし、空気を吸入室１２１に送って流出口３８から内燃機関に供給するようにしたスーパーチャージャを構成してもよい。

本発明のスクリューロータ１３，１４を用いたスクリューポンプでは、スクリューポンプの回転数が低い場合には閉じ込め室の存在によって流体（気体）が定容積で吸入側から吐出側へ移送される。つまり、本発明のスクリューロータ１３，１４を用いたスクリューポンプは、容積型ポンプとして働き、流体（気体）は、外部圧縮される。

スクリューポンプの回転数が高い場合には、ブローホールにおける流体（気体）洩れの影響が小さくなる。つまり、本発明のスクリューポンプの回転数が高い場合には、カバープレート３７，３９間で閉じ込め室がスクリューロータ１３，１４の回転に伴って容積減少し、流体（気体）がカバープレート３７，３９間で実質的に内部圧縮される。

本発明のスクリューポンプを利用したスーパーチャージャでは、内燃機関の低回転時（例えばアイドリング状態）のような過給が不要な場合には内部圧縮が行なわれずに外部圧縮のみで流体の移送が行なわれるから、過給圧が低くなる。これによりスーパーチャージャの消費動力が低減される。又、内燃機関の高回転時（例えば高速走行状態）のような過給が望ましい場合には外部圧縮に加えて内部圧縮が行なわれるので、内燃機関が要求する高い過給圧を確保することができる。

つまり、本発明のスクリューポンプは、内燃機関のスーパーチャージャとして利用する上で好適である。
○第１スクリューロータの条数が３で第２スクリューロータの条数が４のスクリューポンプに本発明を適用してもよい。特に、第１スクリューロータの条数が６で第２スクリューロータの条数が４のスクリューポンプ、あるいは第１スクリューロータの条数が５で第２スクリューロータの条数が３のスクリューポンプは、ブローホールを小さくすることができるので、本発明の適用対象として好ましい。

○第１スクリューロータ１３の軸１５を電動モータ１８に直結する代わりに、第２スクリューロータ１４の軸１６を電動モータ１８に直結してもよい。

１１…スクリューポンプ。１２…ロータハウジング。１２０…内周面。１３，１３Ａ…第１スクリューロータ。１４，１４Ａ…第２スクリューロータ。１４Ｓ…周面。１４１…吸入側ロータ端面。１４２…吐出側ロータ端面。３０，３１，３２…ねじ歯。３７２…吸入側室形成面。３９２…吐出側室形成面。Ｃ１…第１円。Ｃ２…第２円。Ｐ１，Ｐ２…交点。θ…ねじり角。γ…角度。δ…シール角。Ｇ２…歯形。α…第１リード角。β…第２リード角。

Claims (7)

1. ねじ歯が互いに噛み合って回転する第１スクリューロータと第２スクリューロータとがロータハウジング内に収容されており、前記第１スクリューロータにおけるねじ歯の条数が前記第２スクリューロータにおけるねじ歯の条数より多く、前記ロータハウジングと各スクリューロータとの間に両スクリューロータのねじ歯で互いに仕切られた複数の閉じ込め室が形成され、両スクリューロータの回転により前記閉じ込め室内の流体が吸気側から排気口側に移送されるスクリューポンプにおいて、
   前記第２スクリューロータのねじ歯のリード角の大きさは、吸入側ロータ端面側から吐出側ロータ端面側に向かって小さくなっており、
   前記第２スクリューロータにおけるねじ歯の条数をｎ、前記第２スクリューロータのねじ歯の先端の回転軌跡である第２円と、前記第１スクリューロータのねじ歯の先端の回転軌跡である第１円との一対の交点が前記第２スクリューロータの回転中心を中心としてなす角度をγとすると、前記第２スクリューロータにおける吸入側ロータ端面
   から吐出側ロータ端面への歯形のねじり角θは、式〈１〉を満たす角度であるスクリューポンプ。
   ０＜θ≦３６０°−γ−３６０°／ｎ・・・〈１〉
2. 前記第２スクリューロータの周面と前記ロータハウジングの内周面との間に形成される空間が前記第２スクリューロータの複数のねじ歯により複数に区画されることにより複数の閉じ込め室が形成され、前記閉じ込め室のうち少なくとも１つは、前記ロータハウジング内にロータ室を形成する吸入側室形成面及び吐出側室形成面が閉じ込め面である請求項１に記載のスクリューポンプ。
3. 前記吸入側ロータ端面を始端とする第１リード角は、一定の角度αであり、前記吐出側ロータ端面を終端とする第２リード角は、一定の角度βであり、α＞βである請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
4. 前記角度αは、９０°である請求項３に記載のスクリューポンプ。
5. リード角が前記第１リード角から前記第２リード角へと徐々に変化する徐変接続部が設けられている請求項３及び請求項４のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
6. 前記第２スクリューロータの前記ねじ歯のシール角をδ、閉じ込め室の数をＭとすると、ねじり角θは、式〈２〉を満たす角度である請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のスクリューポンプ。
   ０＜θ≦３６０°−γ−（３６０°／ｎ）×Ｍ＋δ・・・〈２〉
7. 内燃機関に空気を過給するスーパーチャージャにおいて、
   前記スーパーチャージャとして請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のスクリューポンプを用いたスーパーチャージャ。