JP2014163275A - ルーツ式流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入室への吸入効率を高めつつも、部品点数を削減すること。
【解決手段】吸入ポート３０は、吸入室３１を区画するシリンダブロック１１の端壁１４における吸入室３１側の内端面に凹設される溝部５０と、吸入配管からの流体が吸入されるとともに溝部５０に連通する吸入口４０とから形成されている。さらに、シリンダブロック１１の端壁１４には、当該端壁１４における吸入室３１とは反対側の外端面１４ｂから延設されるとともに吸入配管が接続可能な接続部６０が一体形成されており、接続部６０に吸入口４０が開口している。
【選択図】図４

Description

本発明は、ルーツ式流体機械に関する。

従来から、各ロータの山歯及び谷歯が、回転軸の周りにて互いに逆方向に螺旋状をなすヘリカル形状をしたルーツ式流体機械が、例えば特許文献１に開示されている。このようなルーツ式流体機械のハウジングには、一対の回転軸が互いに平行に支持されている。各回転軸にはロータが設けられている。ハウジング内には、各ロータを収容する収容室が形成されている。両ロータと収容室の内壁との間には複数のポンプ室が区画形成されている。ハウジングには、収容室に連通する吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。そして、各ロータが収容室内で噛み合いながら回転することにより、複数のポンプ室のうちの吸入ポートに連通する吸入室の容積が拡大することで供給源から供給される流体が吸入配管を介して吸入される。さらに、複数のポンプ室のうちの吐出ポートに連通する吐出室の容積が縮小することで吐出ポートから流体が吐出される。

特許第３０８４５７３号公報

ところで、このようなルーツ式流体機械において、特に、各ロータの高速回転時での吸入室の容積の拡大に追従した吸入ポートからの吸入室への吸入を行い易くするために、吸入ポートの開口面積を極力大きくしている。そうすることで、吸入ポートから吸入室に吸入される流体の流れがスムーズになり、吸入室への吸入効率が高められる。しかし、吸入ポートの開口面積を極力大きくしていることから、流体の供給源から吸入ポートまでの間に配設される吸入配管の径と吸入ポートの開口径とが異なるため、吸入配管を吸入ポートに対して直接接続することができない。その結果として、吸入配管と吸入ポートとの間に、吸入配管と吸入ポートとを接続するための接続部材を別途配設する必要があり、部品点数が増加してしまっている。このように、流体の通路を形成する部材が増えると、流体の圧縮に伴う振動現象が複雑化し、発生する騒音を低減化し難い。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、吸入室への吸入効率を高めつつも、部品点数を削減することができるルーツ式流体機械を提供することにある。

上記課題を解決するルーツ式流体機械は、ハウジングには一対の回転軸が互いに平行に支持されるとともに、各回転軸には、互いに噛み合う山歯及び谷歯を有するロータが設けられ、各ロータは、山歯及び谷歯が前記回転軸の周りにて互いに逆方向に螺旋状をなすヘリカル形状であり、前記ハウジング内には、各ロータを収容する収容室が形成され、両ロータと前記収容室の内壁との間には複数のポンプ室が区画形成され、前記ハウジングには、前記収容室に連通する吸入ポート及び吐出ポートが形成されており、各ロータが前記収容室内で噛み合いながら回転することにより、前記複数のポンプ室のうちの前記吸入ポートに連通する吸入室の容積が拡大することで供給源から供給される流体が吸入配管を介して前記吸入室に吸入されるとともに、前記複数のポンプ室のうちの前記吐出ポートに連通する吐出室の容積が縮小することで前記吐出ポートから流体が吐出されるルーツ式流体機械であって、前記吸入ポートは、前記吸入室を区画する前記ハウジングの区画壁における前記吸入室側の内端面に凹設される溝部と、前記吸入配管からの流体が吸入されるとともに前記溝部に連通する吸入口とから形成されており、前記区画壁には、当該区画壁における前記吸入室とは反対側の外端面から延設されるとともに前記吸入配管が接続可能な接続部が一体形成されており、前記接続部に前記吸入口が開口している。

これによれば、供給源から吸入配管を介して吸入口に吸入された流体は、溝部を流れながら吸入室に吸入される。よって、区画壁における吸入室側の内端面に溝部が凹設されていない場合に比べると、吸入口から吸入室に吸入される流体の流れをスムーズにすることができ、吸入室への吸入効率を高めることができる。さらに、区画壁に、吸入配管が接続可能な接続部が一体形成されており、接続部に吸入口が開口している。このため、従来技術のように、吸入配管と吸入ポートとの間に、吸入配管と吸入ポートとを接続するための接続部材を別途配設する必要が無くなり、部品点数を削減することができる。

上記ルーツ式流体機械において、前記吸入口は、前記吸入室内の前記ロータの噛み合い部に臨んでいることが好ましい。
これによれば、吸入口が、吸入室内において、ロータの噛み合い部とは別の位置に臨んでいる場合に比べると、吸入口から溝部を介して吸入室に吸入された流体を、各ロータによって区画形成される各ポンプ室に対して均等に吸入することができる。

上記ルーツ式流体機械において、前記接続部は、前記回転軸の軸方向に沿って延びていることが好ましい。
これによれば、接続部が、回転軸の軸方向に対して交差する方向に延びている場合に比べると、吸入口から溝部を介して吸入室に吸入された流体を、各ロータによって区画形成される各ポンプ室に対してさらに均等に吸入することができる。

この発明によれば、吸入室への吸入効率を高めつつも、部品点数を削減することができる。

実施形態におけるルーツ式流体機械を示す平断面図。 図１における１−１線断面図。 図１における２−２線断面図。 図１における３−３線断面図。 図１における４−４線断面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１に示すように、シリンダブロック１１の後端にはセンターハウジング１２（カバー）が連結されており、センターハウジング１２には電動モータＭがフロントハウジング１３を介して連結されている。シリンダブロック１１、センターハウジング１２、フロントハウジング１３及び電動モータＭのハウジングＭ１は、ルーツ式流体機械１０のハウジングＨを構成する。

センターハウジング１２には軸孔１２１が貫設されており、シリンダブロック１１の端壁１４には軸孔１４１が凹設されている。シリンダブロック１１の端壁１４とセンターハウジング１２とには電動モータＭの回転軸１５が軸孔１２１，１４１に嵌め込まれたラジアルベアリング１６，１７を介して回転可能に支持されている。同様に、センターハウジング１２には軸孔１２２が貫設されており、シリンダブロック１１の端壁１４には軸孔１４２が凹設されている。軸孔１２２，１４２には回転軸１８が挿通されている。シリンダブロック１１の端壁１４とセンターハウジング１２とには回転軸１８が軸孔１２２，１４２に嵌め込まれたラジアルベアリング１９，２０を介して回転可能に支持されている。回転軸１５，１８は互いに平行に配置されている。

回転軸１８は、センターハウジング１２を貫通してフロントハウジング１３内に突出しており、フロントハウジング１３内の回転軸１５，１８にはギヤ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１５は、矢印Ｒ１の方向に回転する。そして、回転軸１８は、ギヤ２６，２７を介して電動モータＭからの駆動力を得て、矢印Ｒ２で示すように回転軸１５とは逆方向に回転する。

図２に示すように、各回転軸１５，１８には、互いに噛み合う山歯２１ａ，２２ａ及び谷歯２１ｂ，２２ｂを３つ有するロータ２１，２２が各回転軸１５，１８と一体回転可能に固定されている。ロータ２１，２２は、山歯２１ａ，２２ａ及び谷歯２１ｂ，２２ｂが回転軸１５，１８の回転軸線Ｌ１，Ｌ２周りにて互いに逆方向に螺旋状をなすヘリカル形状である。各ロータ２１，２２は、僅かの隙間を保って互いに噛合した状態で、シリンダブロック１１とセンターハウジング１２とで区画形成される収容室２３に収容されている。また、シリンダブロック１１の周壁２８におけるセンターハウジング１２側には、収容室２３に連通する吐出ポート２９が形成されている。両ロータ２１，２２と収容室２３の内壁２３ａとの間には、複数のポンプ室２４が区画形成されている。

図１に示すように、シリンダブロック１１の端壁１４には、収容室２３に連通する吸入ポート３０が形成されている。そして、各ロータ２１，２２が収容室２３内で噛み合いながら回転することにより、複数のポンプ室２４のうちの吸入ポート３０に連通する吸入室３１（図３参照）の容積が拡大することで供給源８０から供給される流体が吸入配管７０を介して吸入室３１に吸入される。さらに、複数のポンプ室２４のうちの吐出ポート２９に連通する吐出室３２（図２参照）の容積が縮小することで吐出ポート２９から外部へ流体が吐出される。

吸入ポート３０は、吸入室３１を区画するシリンダブロック１１の端壁１４における吸入室３１側の内端面１４ａに凹設される溝部５０と、吸入配管７０からの流体が吸入されるとともに溝部５０に連通する吸入口４０とから形成されている。本実施形態では、シリンダブロック１１の端壁１４は、吸入室３１を区画する区画壁である。

図３に示すように、溝部５０は、収容室２３の内壁２３ａに沿って延びる第１壁面５０１を有する。また、溝部５０は、回転軸１５の径方向において回転軸１５と第１壁面５０１との間に位置するとともに第１壁面５０１に向けて膨出する円弧状の第２壁面５０２と、回転軸１８の径方向において回転軸１８と第１壁面５０１との間に位置するとともに第１壁面５０１に向けて膨出する円弧状の第３壁面５０３とを有する。さらに、溝部５０は、第１壁面５０１と第２壁面５０２とを繋ぐとともに第１壁面５０１から離れる方向へ膨出する円弧状の第４壁面５０４と、第１壁面５０１と第３壁面５０３とを繋ぐとともに第１壁面５０１から離れる方向へ膨出する円弧状の第５壁面５０５とを有する。また、溝部５０は、第２壁面５０２と第３壁面５０３とを繋ぐとともに第１壁面５０１から離れる方向へ膨出する円弧状の第６壁面５０６とを有する。このように、溝部５０は異形状（非円形状）の断面になっている。

図４に示すように、吸入口４０は円孔状であるとともに、溝部５０の内側において、第１壁面５０１と第６壁面５０６との間に開口しており、吸入室３１内の各ロータ２１，２２の噛み合い部Ｋに臨んでいる。

図５に示すように、シリンダブロック１１には、当該シリンダブロック１１の端壁１４における吸入室３１とは反対側の外端面１４ｂから延設されるとともに吸入配管７０が接続可能な筒状の接続部６０が一体形成されている。接続部６０には吸入口４０が開口している。接続部６０は、回転軸１５，１８の軸方向に沿って延びている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
電動モータＭが駆動すると、回転軸１５が矢印Ｒ１の方向に回転するとともに、回転軸１８が矢印Ｒ２の方向へ回転し、各ロータ２１，２２が収容室２３内で噛み合いながら回転軸１５，１８と一体的に回転する。すると、吸入室３１の容積が拡大して、供給源８０から流体が吸入配管７０、吸入口４０、及び溝部５０を介して吸入室３１に吸入される。このとき、供給源８０から吸入配管７０を介して吸入口４０に吸入された流体は、溝部５０を流れながら吸入室３１に吸入される。このため、シリンダブロック１１の端壁１４における吸入室３１側の内端面１４ａに溝部５０が凹設されていない場合に比べると、吸入口４０から吸入室３１に吸入される流体の流れがスムーズになり、吸入室３１への吸入効率が高められる。

吸入室３１に流体が吸入されると、各ロータ２１，２２の回転に伴って、吸入室３１に吸入された流体が、複数のポンプ室２４のうちの吸入ポート３０及び吐出ポート２９に連通しておらず、吸入室３１よりも容積が縮小したポンプ室２４に移行する。さらに、各ロータ２１，２２の回転に伴って流体が吐出室３２に移行するとともに、吐出室３２の容積が縮小することで吐出ポート２９から外部へ流体が吐出される。

ルーツ式流体機械１０において、当該シリンダブロック１１の端壁１４に、吸入配管７０が接続可能な接続部６０が一体形成されており、接続部６０に吸入口４０が開口している。このため、従来技術のように、吸入配管７０と吸入ポート３０との間に、吸入配管７０と吸入ポート３０とを接続するための接続部材を別途配設する必要が無くなり、部品点数が削減される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）吸入ポート３０は、吸入室３１を区画するシリンダブロック１１の端壁１４における吸入室３１側の内端面１４ａに凹設される溝部５０と、吸入配管７０からの流体が吸入されるとともに溝部５０に連通する吸入口４０とから形成されている。これによれば、供給源８０から吸入配管７０を介して吸入口４０に吸入された流体は、溝部５０を流れながら吸入室３１に吸入される。よって、シリンダブロック１１の端壁１４における吸入室３１側の内端面１４ａに溝部５０が凹設されていない場合に比べると、吸入口４０から吸入室３１に吸入される流体の流れをスムーズにすることができ、吸入室３１への吸入効率を高めることができる。さらに、シリンダブロック１１の端壁１４には、当該端壁１４における吸入室３１とは反対側の外端面１４ｂから延設されるとともに吸入配管７０が接続可能な接続部６０が一体形成されており、接続部６０に吸入口４０が開口している。このため、従来技術のように、吸入配管７０と吸入ポート３０との間に、吸入配管７０と吸入ポート３０とを接続するための接続部材を別途配設する必要が無くなり、部品点数を削減することができる。

（２）吸入口４０は、吸入室３１内の各ロータ２１，２２の噛み合い部Ｋに臨んでいる。これによれば、吸入口４０が、吸入室３１内において、各ロータ２１，２２の噛み合い部Ｋとは別の位置に臨んでいる場合に比べると、吸入口４０から溝部５０を介して吸入室３１に吸入された流体を、各ロータ２１，２２によって区画形成される各ポンプ室２４に対して均等に吸入することができる。

（３）接続部６０は、回転軸１５，１８の軸方向に沿って延びている。これによれば、接続部６０が、回転軸１５，１８の軸方向に対して交差する方向に延びている場合に比べると、吸入口４０から溝部５０を介して吸入室３１に吸入された流体を、各ロータ２１，２２によって区画形成される各ポンプ室２４に対してさらに均等に吸入することができる。

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、接続部６０が、回転軸１５，１８の軸方向に対して交差する方向に延びていてもよい。

○ 実施形態において、吸入口４０が、吸入室３１内において、各ロータ２１，２２の噛み合い部Ｋとは別の位置に臨んでいてもよい。
○ 実施形態において、溝部５０の断面の形状は特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、吸入ポート３０が、例えば、シリンダブロック１１の周壁２８に形成されていてもよい。
○ 本発明を、４つ以上の山歯２１ａ，２２ａ及び谷歯２１ｂ，２２ｂを有するロータを備えたルーツ式流体機械に適用してもよい。

１０…ルーツ式流体機械、１４…区画壁としての端壁、１４ａ…内端面、１４ｂ…外端面、１５，１８…回転軸、２１，２２…ロータ、２１ａ，２２ａ…山歯、２１ｂ，２２ｂ…谷歯、２３…収容室、２３ａ…内壁、２４…ポンプ室、２９…吐出ポート、３０…吸入ポート、３１…吸入室、３２…吐出室、４０…吸入口、５０…溝部、６０…接続部、７０…吸入配管、８０…供給源、Ｈ…ハウジング、Ｋ…噛み合い部。

Claims (3)

1. ハウジングには一対の回転軸が互いに平行に支持されるとともに、各回転軸には、互いに噛み合う山歯及び谷歯を有するロータが設けられ、各ロータは、山歯及び谷歯が前記回転軸の周りにて互いに逆方向に螺旋状をなすヘリカル形状であり、前記ハウジング内には、各ロータを収容する収容室が形成され、両ロータと前記収容室の内壁との間には複数のポンプ室が区画形成され、前記ハウジングには、前記収容室に連通する吸入ポート及び吐出ポートが形成されており、各ロータが前記収容室内で噛み合いながら回転することにより、前記複数のポンプ室のうちの前記吸入ポートに連通する吸入室の容積が拡大することで供給源から供給される流体が吸入配管を介して前記吸入室に吸入されるとともに、前記複数のポンプ室のうちの前記吐出ポートに連通する吐出室の容積が縮小することで前記吐出ポートから流体が吐出されるルーツ式流体機械であって、
   前記吸入ポートは、前記吸入室を区画する前記ハウジングの区画壁における前記吸入室側の内端面に凹設される溝部と、前記吸入配管からの流体が吸入されるとともに前記溝部に連通する吸入口とから形成されており、
   前記区画壁には、当該区画壁における前記吸入室とは反対側の外端面から延設されるとともに前記吸入配管が接続可能な接続部が一体形成されており、前記接続部に前記吸入口が開口していることを特徴とするルーツ式流体機械。
2. 前記吸入口は、前記吸入室内の前記ロータの噛み合い部に臨んでいることを特徴とする請求項１に記載のルーツ式流体機械。
3. 前記接続部は、前記回転軸の軸方向に沿って延びていることを特徴とする請求項２に記載のルーツ式流体機械。