JP2023131372A - Root pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ルーツポンプに関する。 The present invention relates to roots pumps.
特許文献1に開示されたルーツポンプは、駆動軸と、該駆動軸に平行な従動軸とを有する。駆動軸は、ベアリングを介してロータハウジングとギアハウジングに回転可能に支持されている。従動軸は、ベアリングを介してロータハウジングに回転可能に支持されている。ルーツポンプは、ロータ室に収容された駆動ロータ及び従動ロータを有する。駆動ロータは、駆動軸に固定されている。従動ロータは、従動軸に固定されている。
The Roots pump disclosed in
ルーツポンプは、駆動ロータと従動ロータの同期回転に伴って、流体を吸入口からロータ室へ吸入する。流体は、駆動ロータ、従動ロータ、及びロータ室の内周面との間に閉じ込められる。閉じ込められた流体は、駆動ロータ及び従動ロータの同期回転に伴い吐出口へ向かって移送される。流体は、ロータ室内で内部圧縮された後、吐出口からロータ室外へ吐出される。 The Roots pump sucks fluid into a rotor chamber from a suction port as a driving rotor and a driven rotor rotate synchronously. Fluid is trapped between the drive rotor, the driven rotor, and the inner peripheral surface of the rotor chamber. The trapped fluid is transferred toward the discharge port with the synchronous rotation of the drive rotor and the driven rotor. After the fluid is internally compressed within the rotor chamber, it is discharged from the discharge port to the outside of the rotor chamber.
駆動ロータ及び従動ロータは、流体の内部圧縮に伴って軸方向へ熱膨張することがある。また、駆動軸及び従動軸は、ベアリングの内部隙間によるガタによって軸方向に移動することがある。これらを原因として、駆動ロータ及び従動ロータの各々の軸方向の端面が、ロータ室を画定する端面に接触する虞がある。 The drive rotor and the driven rotor may undergo thermal expansion in the axial direction due to internal compression of the fluid. Furthermore, the drive shaft and the driven shaft may move in the axial direction due to play caused by internal clearances of the bearings. For these reasons, there is a possibility that the axial end faces of each of the drive rotor and the driven rotor come into contact with the end faces defining the rotor chamber.
上記問題点を解決するためのルーツポンプは、ハウジングと、前記ハウジングに画定され、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を有するロータ室と、前記ハウジングに軸受を介して回転可能に支持された一対の回転軸と、一対の前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、前記ロータ室内で互いに逆方向へ回転されるロータと、を有するルーツポンプであって、前記ロータ室は、前記回転軸の軸方向において、前記ロータを間に挟んで互いに対向するロータ室端面と、前記ロータの径方向の外周域を取り囲むロータ室周面を有し、前記ロータは、前記ロータ室端面に対向するロータ端面を有し、前記ロータ室端面及び前記ロータ端面の少なくとも一方には、前記ロータの回転により前記ロータ室端面と前記ロータ端面との間の流体に圧力分布を発生させる押圧力発生溝が設けられ、前記押圧力発生溝は、前記ロータを前記ロータ室端面から離間させる押圧力を前記ロータに与えるように設けられている、ことを要旨とする。 A Roots pump for solving the above problems includes a housing, a rotor chamber defined in the housing and having a suction hole for sucking fluid and a discharge hole for discharging fluid, and a rotor chamber rotatable through a bearing in the housing. A roots pump having a pair of supported rotating shafts, and a rotor that is attached to each of the pair of rotating shafts and rotates in opposite directions in the rotor chamber, the rotor chamber is configured to rotate in opposite directions to each other in the rotor chamber. In the axial direction, the rotor has rotor chamber end surfaces facing each other with the rotor in between, and a rotor chamber circumferential surface surrounding a radial outer peripheral area of the rotor, and the rotor has a rotor chamber end surface facing the rotor chamber end surface. At least one of the rotor chamber end surface and the rotor end surface is provided with a pressing force generating groove that generates pressure distribution in the fluid between the rotor chamber end surface and the rotor end surface by rotation of the rotor, The gist is that the pressing force generating groove is provided so as to apply a pressing force to the rotor to separate the rotor from the end surface of the rotor chamber.
これによれば、ロータの回転により、押圧力発生溝はロータに押圧力を与える。押圧力は、ロータをロータ室端面から離間させる。このため、ロータの回転途中に、ロータ室端面に対してロータ端面が接触することを抑制できる。 According to this, the pressing force generating groove applies pressing force to the rotor as the rotor rotates. The pressing force separates the rotor from the end face of the rotor chamber. Therefore, it is possible to suppress the rotor end surface from coming into contact with the rotor chamber end surface during rotation of the rotor.
ルーツポンプについて、前記押圧力発生溝は、前記ロータの回転方向に沿った長溝であり、前記回転方向に沿って溝深さが変化するように設けられていてもよい。
これによれば、ロータの回転方向に沿う押圧力をロータに与えることができる。このため、ロータの回転方向に沿わない押圧力の発生を抑制できる。その結果、押圧力発生溝によって、ロータに押圧力が与えられても、その押圧力によって回転方向に沿ったロータの回転が妨げられることを抑制できる。
Regarding the Roots pump, the pressing force generating groove may be a long groove extending along the rotational direction of the rotor, and may be provided so that the groove depth changes along the rotational direction.
According to this, a pressing force along the rotational direction of the rotor can be applied to the rotor. Therefore, it is possible to suppress the generation of a pressing force that is not along the rotational direction of the rotor. As a result, even if a pressing force is applied to the rotor by the pressing force generating groove, the rotation of the rotor along the rotation direction can be prevented from being hindered by the pressing force.
ルーツポンプについて、前記押圧力発生溝は、前記回転軸を基準とした点対称位置に設けられた一対の長溝であり、前記一対の長溝は、各々の溝深さの変化が、前記回転軸を基準とした点対称となるように設定されていてもよい。 In the Roots pump, the pressing force generating grooves are a pair of long grooves provided at point-symmetrical positions with respect to the rotational axis, and the pair of long grooves are such that a change in the groove depth of each groove causes the rotational axis to move toward the rotational axis. It may be set to be symmetrical with respect to a reference point.
これによれば、一対の押圧力発生溝によってロータに与えられる押圧力も、回転軸を基準として点対称となるため、与えられた押圧力によってロータが傾くことを抑制できる。
ルーツポンプについて、前記押圧力発生溝は、前記ロータの回転円の接線方向に沿った直線状の直線長溝であり、前記接線方向に沿って溝深さが変化するように設けられており、前記直線長溝は、前記ロータ室端面かつ一対の前記回転軸の軸心を通過する線に直交する方向に延びるように設けられ、少なくとも前記回転軸の軸心を結んだ線分上に設けられていてもよい。
According to this, since the pressing force applied to the rotor by the pair of pressing force generating grooves is also point symmetrical with respect to the rotation axis, it is possible to suppress the rotor from tilting due to the applied pressing force.
Regarding the Roots pump, the pressing force generating groove is a linear long groove extending in the tangential direction of the rotation circle of the rotor, and is provided so that the groove depth changes along the tangential direction, and The straight long groove is provided so as to extend in a direction perpendicular to a line passing through the end face of the rotor chamber and the axes of the pair of rotating shafts, and is provided on at least a line segment connecting the axes of the rotating shafts. Good too.
これによれば、直線長溝は、接線方向に沿って直線状に延びるとともに、接線方向に溝深さが変化する。このため、押圧力発生溝によって、ロータ室端面とロータとの間の流体には、直線状に圧力分布が発生する。よって、ロータの回転方向に左右されることなく、ロータに押圧力が与えられる。そして、直線長溝は、回転軸の軸心を結んだ線分上に設けられている。この線分は、両方のロータ端面が対向する領域にある。したがって、いずれか一方のロータに与えられる押圧力と、他方のロータに与えられる押圧力が異なることを抑制できる。 According to this, the linear long groove extends linearly along the tangential direction, and the groove depth changes in the tangential direction. Therefore, due to the pressing force generating grooves, a linear pressure distribution is generated in the fluid between the end face of the rotor chamber and the rotor. Therefore, a pressing force is applied to the rotor regardless of the rotational direction of the rotor. The straight long groove is provided on a line segment connecting the axes of the rotating shafts. This line segment is in the area where both rotor end faces face each other. Therefore, it is possible to prevent the pressing force applied to one rotor from being different from the pressing force applied to the other rotor.
ルーツポンプについて、前記押圧力発生溝は、前記ロータ室端面及び前記ロータ端面の両方に設けられ、前記ロータ室端面の前記押圧力発生溝は、前記ロータ端面の前記押圧力発生溝の回転軌跡から外れた位置に設けられていてもよい。 Regarding the Roots pump, the pressing force generating groove is provided on both the rotor chamber end face and the rotor end face, and the pressing force generating groove on the rotor chamber end face is formed from the rotation locus of the pressing force generating groove on the rotor end face. It may be provided at a different position.
これによれば、ロータ端面の押圧力発生溝と、ロータ室端面の押圧力発生溝とが干渉することが無いため、双方の押圧力発生溝が干渉することを原因として、ロータに与えられる押圧力がばらつくことを抑制できる。このため、押圧力の偏りによるロータの傾きを抑制できる。 According to this, the pressing force generating grooves on the end face of the rotor and the pressing force generating grooves on the end face of the rotor chamber do not interfere with each other. Pressure fluctuations can be suppressed. Therefore, tilting of the rotor due to uneven pressing force can be suppressed.
本発明によれば、ロータ室端面に対するロータ端面の接触を抑制できる。 According to the present invention, contact of the rotor end surface with the rotor chamber end surface can be suppressed.
[第1の実施形態]
以下、ルーツポンプを具体化した第1の実施形態を図1~図3にしたがって説明する。
<ルーツポンプの全体>
ルーツポンプは、水素ポンプとして燃料電池車に搭載されている。燃料電池車には、酸素及び水素を供給して発電させる燃料電池システムが搭載されている。ルーツポンプは、燃料電池から排出された水素ガスを燃料電池に再び供給する。
[First embodiment]
A first embodiment of a Roots pump will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
<Overall Roots Pump>
Roots pumps are installed in fuel cell vehicles as hydrogen pumps. A fuel cell vehicle is equipped with a fuel cell system that supplies oxygen and hydrogen to generate electricity. The Roots pump supplies hydrogen gas discharged from the fuel cell to the fuel cell again.
<ハウジング>
図1に示すように、ルーツポンプ10は、筒状のハウジング11を有する。ハウジング11は、モータハウジング12と、ギアハウジング13と、ロータハウジング14と、カバー部材15と、を有する。
<Housing>
As shown in FIG. 1, the
モータハウジング12は、ギアハウジング13と連結されている。また、ロータハウジング14は、ギアハウジング13と連結されている。カバー部材15はロータハウジング14と連結されている。
モータハウジング12は、板状の底壁12aと、底壁12aの外周部から筒状に延びる周壁12bと、を有する。ギアハウジング13は、板状の底壁13aと、底壁13aの外周部から筒状に延びる周壁13bと、を有する。ロータハウジング14は、板状の底壁14aと、底壁14aの外周部から筒状に延びる周壁14bと、を有する。
The
ギアハウジング13の底壁13aとモータハウジング12の周壁12bとが突き合わされている。ロータハウジング14の底壁14aとギアハウジング13の周壁13bとが突き合わされている。カバー部材15は、板状である。カバー部材15は、ロータハウジング14の周壁14bに突き合わされている。
The
ハウジング11には、ギア室24が画定されている。ギア室24は、ギアハウジング13の底壁13a、ギアハウジング13の周壁13b、及びロータハウジング14の底壁14aによって画定されている。
A
<ロータ室>
ルーツポンプ10は、ハウジング11に画定されたロータ室25を有する。ロータ室25は、ロータハウジング14の底壁14a、ロータハウジング14の周壁14b、及びカバー部材15によって画定されている。
<Rotor room>
Roots pump 10 has a
ロータ室25は、一対のロータ室端面26と、ロータ室周面27と、を有する。一対のロータ室端面26のうちの一方は、ロータハウジング14の底壁14aの内壁面14cによって形成されるとともに、一対のロータ室端面26のうちの他方は、カバー部材15の内壁面15aによって形成されている。一対のロータ室端面26は、ロータ室25を挟んで互いに反対側に位置する。ロータ室周面27は、周壁14bの内周面14dによって形成されている。
The
<回転軸>
ルーツポンプ10は、回転軸16として、駆動軸16aと従動軸16bとを有する。駆動軸16aと従動軸16bは平行に配置されている。回転軸16の軸心Lの延びる方向を軸方向とする。駆動軸16aは、ギアハウジング13の底壁13a及びロータハウジング14の底壁14aを貫通している。従動軸16bは、ロータハウジング14の底壁14aを貫通している。
<Rotation axis>
The Roots pump 10 has a driving
第1駆動用軸受31aは、ギアハウジング13の底壁13aに配置されている。第2駆動用軸受31bは、ロータハウジング14の底壁14aに配置されている。第3駆動用軸受31cは、モータハウジング12の底壁12aに配置されている。駆動軸16aは、ハウジング11に、第1駆動用軸受31a、第2駆動用軸受31b及び第3駆動用軸受31cを介して回転可能に支持されている。
The first drive bearing 31a is arranged on the
第1従動用軸受41aは、ギアハウジング13の底壁13aに配置されている。第2従動用軸受41bは、ロータハウジング14の底壁14aに配置されている。従動軸16bは、ハウジング11に、第1従動用軸受41a及び第2従動用軸受41bを介して回転可能に支持されている。
The first driven bearing 41a is arranged on the
第1シール部材32aは、ギアハウジング13の底壁13aに設けられている。第1シール部材32aは、駆動軸16aとギアハウジング13の底壁13aとの間をシールする。第2シール部材32bは、ロータハウジング14の底壁14aに設けられている。第2シール部材32bは、駆動軸16aと底壁14aとの間をシールする。第3シール部材32cは、ロータハウジング14の底壁14aに設けられている。第3シール部材32cは、従動軸16bと底壁14aとの間をシールする。
The
<電動モータ>
ルーツポンプ10は、駆動軸16aを回転させる電動モータ50を有する。電動モータ50は、ハウジング11に画定されたモータ室23に収容されている。モータ室23は、モータハウジング12の底壁12a、モータハウジング12の周壁12b、及びギアハウジング13の底壁13aによって画定されている。電動モータ50は、駆動軸16aを回転させる。
<Electric motor>
Roots pump 10 includes an
ルーツポンプ10は、駆動軸16aに固定された円板状の駆動ギア18、及び従動軸16bに固定された円板状の従動ギア19を有する。駆動ギア18及び従動ギア19は、ギア室24に収容されている。従動ギア19は、駆動ギア18と噛み合って回転する。従動ギア19は、駆動ギア18及び従動ギア19によって駆動軸16aと逆方向に回転する。
The Roots pump 10 includes a disk-shaped
<吸入孔及び吐出孔>
ロータ室25は、ロータ室25内に水素ガスを吸入する吸入孔45、及びロータ室25内の水素ガスを吐出する吐出孔46を有する。吸入孔45及び吐出孔46は、ロータハウジング14の周壁14bに形成されている。吸入孔45と吐出孔46は、ロータ室25を挟んで対向する。吸入孔45及び吐出孔46は、ロータ室25と外部とを連通する。
<Suction hole and discharge hole>
The
<駆動ロータ及び従動ロータ>
ルーツポンプ10は、二葉まゆ形のロータ22としての駆動ロータ20と、従動ロータ21と、を有する。
<Drive rotor and driven rotor>
The Roots pump 10 includes a
駆動ロータ20は、駆動ギア18によって回転されるロータである。従動ロータ21は、従動ギア19によって回転されるロータである。一対のロータ22は、ロータ室25に収容されている。駆動ロータ20は、駆動軸16aに取り付けられている。従動ロータ21は、従動軸16bに取り付けられている。従動ロータ21は、駆動ロータ20とともに回転する。したがって、駆動ロータ20と従動ロータ21は、ロータ室25内で互いに逆方向へ回転される一対のロータ22であると言える。
Drive
一対のロータ室端面26は、一対の回転軸16の軸方向において、一対のロータ22を挟んで互いに対向する。ロータ室周面27は、一対のロータ22の径方向の外周域を取り囲む。なお、駆動ロータ20の径方向は、駆動軸16aの径方向と一致し、従動ロータ21の径方向は従動軸16bの径方向と一致する。
The pair of rotor chamber end surfaces 26 face each other with the pair of
図2に示すように、一対のロータ22の各々は、一対の葉部22aを有する。ロータ22は、各葉部22aに先端部P1を有する。先端部P1は、ロータ22の回転に伴ってロータ室周面27に対向する部分である。
As shown in FIG. 2, each of the pair of
ロータ22の先端部P1は、ロータ室周面27から離間している。先端部P1とロータ室周面27との間には、図示しないが、所定範囲内のクリアランスが存在している。したがって、ロータ室周面27は、ロータ22の先端部P1と所定のクリアランスを介して対向すると言える。クリアランスは、クリアランスを通じた高圧側から低圧側への水素ガスの漏洩を抑止できるよう、所定範囲に設定されている。
The tip portion P1 of the
図1に示すように、ロータ22は、一対のロータ端面22cと、ロータ周面22dと、を有する。一対のロータ端面22cは、ロータ22の軸方向の両端面である。一方のロータ端面22cは、一方のロータ室端面26である底壁14aに対向するとともに、他方のロータ端面22cは、他方のロータ室端面26である内壁面15aに対向する。
As shown in FIG. 1, the
図2及び図3に示すように、ロータ端面22cは、ロータ室端面26から離間している。つまり、ロータ端面22cとロータ室端面26との間には、所定範囲内の軸方向クリアランスCLが存在している。軸方向クリアランスCLは、軸方向クリアランスCLを通じた高圧側から低圧側への水素ガスの漏洩を抑止できるように、所定範囲に設定されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
<押圧力発生溝>
各ロータ端面22cには、押圧力発生溝28が設けられている。押圧力発生溝28は、ロータ22をロータ室端面26から離間させる押圧力をロータ22に与えるように設けられている。押圧力発生溝28は、ロータ22の回転方向Rに沿った円弧状の長溝である。
<Press force generation groove>
A pressing
ロータ端面22cに沿って延びる仮想線であって、一対の葉部22aの先端部P1を通過する仮想線を中心線Nとする。この中心線Nの延びる方向を、ロータ端面22cの長手方向とする。先端部P1は、ロータ22の長手方向両端に位置すると言える。
The center line N is an imaginary line extending along the
押圧力発生溝28は、各ロータ端面22cに八つずつ設けられている。押圧力発生溝28は、ロータ端面22cの長手方向の両側に四つずつ設けられている。つまり、一対の葉部22aの各々には、四つの押圧力発生溝28が設けられている。
Eight pressing
各葉部22aに設けられた四つの押圧力発生溝28は、中心線Nを挟んだ両側に二つずつ設けられている。各葉部22aに設けられた四つの押圧力発生溝28は、ロータ端面22cの長手方向に沿って二段に分かれている。二段に分かれた押圧力発生溝28のうち、葉部22aの先端部P1に近い二つの押圧力発生溝28を第1押圧力発生溝281とするとともに、軸心Lに近い二つの押圧力発生溝28を第2押圧力発生溝282とする。一つのロータ端面22cには、四つの第1押圧力発生溝281と、四つの第2押圧力発生溝282が設けられている。
The four pressing
四つの第1押圧力発生溝281は、一つの仮想円G1上に配置されるとともに、四つの第2押圧力発生溝282は、仮想円G1と異なる別の仮想円G2上に配置されている。つまり、第1押圧力発生溝281は、仮想円G1に沿って延びる円弧状の長溝である。第2押圧力発生溝282は、仮想円G2に沿って延びる円弧状の長溝である。仮想円G1及び仮想円G2の中心点は軸心Lである。仮想円G1の半径は、仮想円G2の半径より大きい。
The four first pressing
各押圧力発生溝28は、溝始端28aと、溝終端28bと、を有する。押圧力発生溝28は、ロータ22の回転方向Rに沿って溝終端28bから溝始端28aに向かって延びる。溝始端28aは、各ロータ22における回転方向Rの先行側に位置する。溝終端28bは、各ロータ22における回転方向Rの後行側に位置する。溝始端28a及び溝終端28bは、ロータ端面22cの縁から離れている。このため、溝始端28a及び溝終端28bは、ロータ端面22cの面内に位置している。
Each pressing
各押圧力発生溝28は溝底面28dを有する。溝底面28dは、溝始端28aから溝終端28bに向けて漸次傾斜する。溝始端28aから溝終端28bに向かうに従い、溝底面28dは、ロータ端面22cから離れるように傾斜する。
Each pressing
押圧力発生溝28は、回転方向Rに沿って溝終端28bから溝始端28aに向かって円弧が延びるに連れて溝深さFが浅くなる。よって、押圧力発生溝28は、回転方向Rに沿って溝深さFが変化するように設けられている。具体的には、押圧力発生溝28の溝深さFは、回転方向Rの先行側から後行側に向かうに従い漸次深くなる。
The pressing
押圧力発生溝28は、回転軸16を基準とした点対称位置に設けられている。より詳細には、回転軸16の軸方向において、押圧力発生溝28は、回転軸16の中心点である軸心Lを基準とした点対称である。
The pressing
一つのロータ端面22cにおいて、四つの第1押圧力発生溝281は、点対称位置に設けられた第1押圧力発生溝281の組を二つ有している。組となる一対の第1押圧力発生溝281は、回転軸16の軸心Lを基準として溝始端28aと溝終端28bが点対称位置にある。このため、組となる一対の第1押圧力発生溝281は、各々の溝深さFの変化が、回転軸16の軸心Lを基準とした点対称となるように設定されている。具体的には、点対称位置に設けられた一対の第1押圧力発生溝281は、溝始端28aから溝終端28bに向かうに従い溝深さFが深くなるようになっている。
In one
一つのロータ端面22cにおいて、四つの第2押圧力発生溝282は、点対称位置に設けられた第2押圧力発生溝282の組を二つ有している。組となる一対の第2押圧力発生溝282は、回転軸16の軸心Lを基準として溝始端28aと溝終端28bが点対称位置にある。このため、組となる一対の第2押圧力発生溝282は、各々の溝深さFの変化が、回転軸16の軸心Lを基準とした点対称となるように設定されている。具体的には、点対称位置に設けられた一対の第2押圧力発生溝282は、溝始端28aから溝終端28bに向かうに従い溝深さFが深くなるようになっている。
In one
一対のロータ22が回転すると、ロータ端面22cに対して、相対的に水素ガスの流速が発生する。なお、一対のロータ22の回転速度は一定である。水素ガスの流速は、押圧力発生溝28の溝深さFが深くなるほど遅くなる。したがって、水素ガスの流速は、溝始端28aから溝終端28bに向かうに従い徐々に遅くなる。この水素ガスの流速差の発生に起因して、押圧力発生溝28は、水素ガスに圧力分布を発生させる。つまり、押圧力発生溝28は、ロータ22の回転により、ロータ室端面26とロータ22との間の水素ガスに圧力分布を発生させる。
When the pair of
図3のグラフに、押圧力発生溝28の溝深さFと、圧力分布との関係を示す。図3のグラフの横軸は、溝深さFに対応し、図3のグラフの縦軸は、水素ガスに発生する圧力の大きさを示す。圧力分布は、押圧力発生溝28の溝深さFが深いほど大きい分布である。
The graph of FIG. 3 shows the relationship between the groove depth F of the pressing
各ロータ端面22cでは、押圧力発生溝28は、回転方向Rに二つずつ並んでいる。このため、ロータ端面22cとロータ室端面26の間の水素ガスには、回転方向Rに沿った二箇所に圧力分布が発生する。各ロータ端面22cでは、押圧力発生溝28は、各葉部22aではロータ22の長手方向に二段に分けて配置されている。したがって、葉部22aでのロータ端面22cとロータ室端面26の間の水素ガスには、ロータ22の長手方向に沿った二箇所に圧力分布が発生する。したがって、一つのロータ端面22cの全体とロータ室端面26の間の水素ガスには、八箇所に圧力分布が発生する。
In each
組となる一対の第1押圧力発生溝281は、回転軸16を基準とした点対称に設けられるとともに、組となる一対の第2押圧力発生溝282は、回転軸16を基準とした点対称に設けられている。そして、押圧力発生溝28の溝深さFの変化も、回転軸16を基準とした点対称である。このため、一つのロータ端面22cの全体とロータ室端面26の間の水素ガスには、八箇所に圧力分布が発生しても偏りがほとんどない。
A pair of first pressing
そして、押圧力発生溝28によって水素ガスに圧力分布が発生すると、ロータ22には、ロータ室端面26から離間させる押圧力が与えられる。押圧力発生溝28は、両方のロータ端面22cに設けられているため、ロータ22には、両方のロータ室端面26から離間させる押圧力が与えられる。
When a pressure distribution is generated in the hydrogen gas by the pressing
押圧力発生溝28は、ロータ22の軸方向の両端からの押圧力によって、所定範囲内の軸方向クリアランスCLが維持できるように、溝深さF及び長手方向への寸法が適宜調節される。例えば、ロータ22の軸方向両側の軸方向クリアランスCLのうち、一方の軸方向クリアランスCLが他方の軸方向クリアランスCLに比べて小さくなったとする。この場合、一方の押圧力発生溝28の溝深さFを、他方の押圧力発生溝28の溝深さFより深くする。このようにすることで、一方の押圧力発生溝28によってロータ22に与えられる押圧力は、他方の押圧力発生溝28によってロータ22に与えられる押圧力より大きくなる。これにより、ロータ22の回転中は、ロータ22の軸方向の両端からの押圧力によって、所定範囲内の軸方向クリアランスCLが維持される。
The groove depth F and the dimension in the longitudinal direction of the pressing
[第1の実施形態の作用]
次に、本実施形態の作用について説明する。
駆動軸16aは、電動モータ50の駆動によって回転する。すると、従動軸16bは、駆動ギア18及び従動ギア19のギア連結を介して駆動軸16aに対して逆回転する。これにより、一対のロータ22が互いに逆回転する。ルーツポンプ10は、一対のロータ22の回転によって、吸入孔45を介したロータ室25への水素ガスの吸入、及び吐出孔46を介したロータ室25からの水素ガスの吐出を行う。
[Operation of the first embodiment]
Next, the operation of this embodiment will be explained.
The
水素ガスの内部圧縮に伴って、ロータ22は、軸方向へ熱膨張する場合がある。また、第1~第3駆動用軸受31a~31cに対する駆動軸16aのガタや、第1従動用軸受41a及び第2従動用軸受41bに対する従動軸16bのガタによって、回転軸16は、軸方向へ移動する場合がある。
As the hydrogen gas is internally compressed, the
これらの際、ロータ22では、一対のロータ端面22cのうちの一方のロータ端面22cと、対向する一方のロータ室端面26との軸方向クリアランスCLが減少しようとする。軸方向クリアランスCLが狭くなるほど、押圧力発生溝28によってロータ22に与えられる押圧力が大きくなるため、軸方向クリアランスCLを大きくする方向へロータ22が移動する。そして、押圧力発生溝28は、両方のロータ端面22cに設けられているため、押圧力発生溝28によって、両方の軸方向クリアランスCLの減少が抑制される。その結果、両方の軸方向クリアランスCLが所定範囲に維持されるため、ロータ端面22cとロータ室端面26との接触を抑制できる。
At these times, in the
[第1の実施形態の効果]
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。
(1-1)ルーツポンプ10は、押圧力発生溝28を有する。一対のロータ22の回転に伴い、押圧力発生溝28によって、ロータ22には、ロータ端面22cをロータ室端面26から離間させる方向への押圧力が与えられる。
[Effects of the first embodiment]
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1-1) The roots pump 10 has a pressing
ロータ室25での水素ガスの内部圧縮を受けて、ロータ22が軸方向へ熱膨張したり、各軸受31a~31c,41a~41bの内部隙間によるガタによって、回転軸16が軸方向に移動したりすることがある。このような熱膨張や軸方向への移動が発生しても、押圧力によって、ロータ22をロータ室端面26から離間させることができる。このため、熱膨張や軸方向への移動が発生しても、ロータ22の回転途中に、ロータ室端面26にロータ端面22cが接触することを抑制できる。このため、回転途中でのロータ端面22cとロータ室端面26との接触によって、ロータ22やカバー部材15やロータハウジング14が削れることを抑制できる。その結果、軸方向クリアランスCLが過剰に増大したり、接触を原因として異物が発生したりすることを抑制できる。
The
(1-2)押圧力発生溝28は、回転方向Rに沿って円弧状に延びる長溝である。そして、押圧力発生溝28は、回転方向Rに沿って溝深さFが変化する。このため、ロータ22の回転に伴う溝深さFの変化に起因して、水素ガスに圧力分布を発生させることができる。そして、押圧力発生溝28によってロータ22に対して回転方向Rに沿う押圧力を与えることができる。その結果、押圧力発生溝28によってロータ22に押圧力を与えても、その押圧力によって回転方向Rに沿ったロータ22の回転が妨げられることを抑制できる。
(1-2) The pressing
(1-3)第1押圧力発生溝281及び第2押圧力発生溝282の各々は、回転軸16を基準とした点対称位置に設けられている。そして、組となる一対の第1押圧力発生溝281、及び組となる一対の第2押圧力発生溝282は、各々の溝深さFの変化も、回転軸16を基準とした点対称となるように設定されている。このため、一対の第1押圧力発生溝281及び一対の第2押圧力発生溝282によってロータ22に与えられる押圧力も、回転軸16を基準とした点対称となるため、与えられた押圧力によってロータ22が傾くことを抑制できる。
(1-3) Each of the first pressing
(1-4)押圧力発生溝28は、ロータ端面22cの縁より内側に配置されている。つまり、押圧力発生溝28は、ロータ端面22cの面内に配置されている。このため、ロータ室25内に画定された部屋同士が押圧力発生溝28によって繋がることが無い。その結果、ロータ端面22cに押圧力発生溝28を設けても、ルーツポンプ10による水素ガスの移送効率の低下がない。
(1-4) The pressing
(1-5)押圧力発生溝28の溝底面28dは、溝始端28aから溝終端28bに向かうに従い溝深さFが徐々に深くなるように傾斜している。例えば、溝底面28dが階段状の場合と比べると、水素ガスの流速差を発生させやすいため、水素ガスに圧力分布を発生させやすい。
(1-5) The
(1-6)押圧力発生溝28は、長さの異なる第1押圧力発生溝281と第2押圧力発生溝282とを有し、さらに、第1押圧力発生溝281及び第2押圧力発生溝282の各々は、回転方向Rに二つ並んで設けられている。このため、ロータ22には、八箇所で押圧力が与えられる。したがって、例えば、押圧力が一箇所しか与えられない場合と比べて、ロータ端面22cとロータ室端面26の接触を好適に抑制できる。
(1-6) The pressing
[第2の実施形態]
次に、ルーツポンプ10を具体化した第2の実施形態を図4及び図5にしたがって説明する。なお、第2の実施形態は、第1の実施形態の押圧力発生溝を設ける位置及び形状を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the Roots pump 10 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In addition, since the second embodiment has a configuration in which the position and shape of the pressing force generating grooves of the first embodiment are changed, a detailed description of the similar parts will be omitted.
図4及び図5に示すように、押圧力発生溝としての円弧状の円弧長溝39、及び直線状の直線長溝40は、各ロータ室端面26に設けられている。円弧長溝39及び直線長溝40の各々は、ロータハウジング14の底壁14aと、カバー部材15に設けられている。円弧長溝39及び直線長溝40の各々は、ロータ22をロータ室端面26から離間させる押圧力をロータ22に与えるように設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, an arc-shaped
駆動ロータ20を軸方向に見て、駆動ロータ20の先端部P1が描く回転円を回転軌跡C1とする。この回転軌跡C1をロータ室端面26に投影すると、ロータ室端面26には円形状の第1領域T1が形成される。第1領域T1は、回転軌跡C1の内側の領域である。
When looking at the
従動ロータ21を軸方向に見て、従動ロータ21の先端部P1が描く回転円を回転軌跡C2とする。この回転軌跡C2をロータ室端面26に投影すると、ロータ室端面26には円形状の第2領域T2が形成される。第2領域T2は、回転軌跡C2の内側の領域である。
When the driven
ロータ室端面26には、第1領域T1と第2領域T2が重なる共有領域T3が形成される。共有領域T3は、駆動ロータ20及び従動ロータ21の双方が通過する領域である。
ロータ室端面26に沿って延びる直線を第1仮想線M1とする。第1仮想線M1は、駆動軸16aの軸心Lと従動軸16bの軸心Lを結ぶ直線である。つまり、第1仮想線M1は、一対の回転軸16の軸心Lを結ぶ直線であると言える。
A common region T3 is formed in the rotor
A straight line extending along the rotor
ロータ室端面26に沿って延び、かつ平行な一対の直線を第2仮想線M2と第3仮想線M3とする。第2仮想線M2は、駆動軸16aの軸心Lを通過し、かつ第1仮想線M1に直交する。第3仮想線M3は、従動軸16bの軸心Lを通過し、かつ第1仮想線M1に直交する。第2仮想線M2は、回転軌跡C1の接線方向に延びる。第3仮想線M3は、回転軌跡C2の接線方向に延びる。第2仮想線M2及び第3仮想線M3の延びる方向を接線方向とする。
A pair of parallel straight lines extending along the rotor
第1領域T1及び第2領域T2の各々には、八つの円弧長溝39と、八つの直線長溝40と、が設けられている。円弧長溝39は、仮想線M2,M3の両端側に四つずつ設けられている。仮想線M2,M3の各端側に設けられた四つの円弧長溝39は、仮想線M2,M3を挟んだ両側に二つずつ設けられている。仮想線M2,M3の各端側に設けられた四つの円弧長溝39は、接線方向に二段に分かれている。二段に分かれた円弧長溝39は、軸心Lを中心点とする二つの同心円上に配置されている。
Eight arcuate
二段に分かれた円弧長溝39のうち、回転軌跡C1,C2に近い円弧長溝39を第1円弧長溝391とするとともに、二段に分かれた円弧長溝39のうち、軸心Lに近い円弧長溝39を第2円弧長溝392とする。第1円弧長溝391は、一つの仮想円上に配置されるとともに、第2円弧長溝392は、仮想円と異なる別の仮想円上に配置されている。
Of the two-stage arcuate
各円弧長溝39は、溝始端39aと、溝終端39bと、を有する。溝始端39aは、各ロータ22における回転方向Rの後行側に位置する。溝終端39bは、各ロータ22における回転方向Rの先行側に位置する。溝始端39aから溝終端39bまでの円弧に沿った長さは、ロータ端面22cの回転方向Rに沿った長さより短い。このため、ロータ端面22cのうち、一つの葉部22aには、四つの円弧長溝39の全てを対向させることができる。
Each arc
円弧長溝39は溝底面39dを有する。溝底面39dは、溝始端39aから溝終端39bに向けて漸次傾斜する。溝始端39aから溝終端39bに向かうに従い、溝底面39dは、ロータ室端面26から離れるように傾斜する。円弧長溝39は、ロータ22の回転方向Rに沿って溝始端39aから溝終端39bに向かうに従い溝深さFが漸次深くなる。よって、円弧長溝392は、回転方向Rに沿って溝深さFが変化するように設けられている。具体的には、円弧長溝39の溝深さFは、回転方向Rの先行側から後行側に向かうに従い漸次浅くなる。
The arc
円弧長溝39は、回転軸16を基準とした点対称位置に設けられている。より詳細には、回転軸16の軸方向において、円弧長溝39は、回転軸16の中心点である軸心Lを基準とした点対称である。
The arc
各領域T1,T2において、第1円弧長溝391は、点対称位置に設けられた第1円弧長溝391の組を二つ有している。組となる一対の第1円弧長溝391は、回転軸16の軸心Lを基準として溝始端39aと溝終端39bが点対称位置にある。このため、組となる一対の第1円弧長溝391の溝深さFの変化が、回転軸16の軸心Lを基準とした点対称となるように設定されている。具体的には、点対称位置に設けられた一対の第1円弧長溝391は、溝始端39aから溝終端39bに向かうに従い溝深さFが深くなるようになっている。
In each region T1, T2, the first circular arc
各領域T1,T2において、第2円弧長溝392は、点対称位置に設けられた第2円弧長溝392の組を二つ有している。組となる一対の第2円弧長溝392は、回転軸16の軸心Lを基準として溝始端39aと溝終端39bが点対称位置にある。このため、組となる一対の第2円弧長溝392の溝深さFの変化が、回転軸16の軸心Lを基準とした点対称となるように設定されている。具体的には、点対称位置に設けられた一対の第2円弧長溝392は、溝始端39aから溝終端39bに向かうに従い溝深さFが深くなるようになっている。
In each region T1, T2, the second circular arc
直線長溝40は、仮想線M2,M3を挟んだ両側に四つずつ設けられている。共有領域T3に設けられた四つの直線長溝40は、第1領域T1の四つの直線長溝40であるとともに、第2領域T2の四つの直線長溝40でもある。そして、共有領域T3に設けられた直線長溝40は、ロータ室端面26かつ第1仮想線M1に直交するように設けられている。また、共有領域T3に設けられた直線長溝40は、第1仮想線M1に直交する方向に分かれて設けられている。このため、共有領域T3に設けられた直線長溝40は、第1仮想線M1における一対の軸心Lを結んだ線分上に設けられている。
Four straight
仮想線M2,M3を挟んだ両側に設けられた四つの直線長溝40は、第1仮想線M1の延びる方向に二段に分けられている。
二段に分かれた直線長溝40のうち、回転軌跡C1,C2に近い直線長溝40を第1直線長溝401とするとともに、二段に分かれた直線長溝40のうち、軸心Lに近い直線長溝40を第2直線長溝402とする。
The four straight
Among the straight
直線長溝40の長手は、接線方向に延びる。直線長溝40は、仮想線M2,M3と平行である。直線長溝40は、溝始端40aと、溝終端40bと、を有する。溝始端40aは、ロータ22における回転方向Rの後行側に位置する。溝終端40bは、ロータ22における回転方向Rの先行側に位置する。溝始端40aから溝終端40bまでの長さは、葉部22aのロータ端面22cの回転方向Rに沿った長さより短い。このため、ロータ端面22cのうち、一つの葉部22aには、四つの直線長溝40の全てを対向させることができる。
The length of the straight
各直線長溝40は溝底面40dを有する。溝底面40dは、溝始端40aから溝終端40bに向けて傾斜する。溝始端40aから溝終端40bに向かうに従い、溝底面40dは、ロータ室端面26から離れるように傾斜する。したがって、直線長溝40は、ロータ22の回転方向Rに沿って溝始端40aから溝終端40bに向かうに従い溝深さFが深くなる。よって、直線長溝40は、回転方向Rに沿って溝深さFが変化するように設けられている。具体的には、直線長溝40の溝深さFは、回転方向Rの先行側から後行側に向かうに従い漸次浅くなる。
Each straight
直線長溝40は、回転軸16を基準とした点対称位置に設けられている。より詳細には、回転軸16の軸方向において、直線長溝40は、回転軸16の中心点である軸心Lを基準とした点対称である。
The straight
各領域T1,T2において、第1直線長溝401は、点対称位置に設けられた第1直線長溝401の組を二つ有している。組となる一対の第1直線長溝401は、回転軸16の軸心Lを基準として溝始端40aと溝終端40bが点対称位置にある。このため、組となる一対の第1直線長溝401の溝深さFの変化が、回転軸16の軸心Lを基準とした点対称となるように設定されている。具体的には、点対称位置に設けられた一対の第1直線長溝401は、溝始端40aから溝終端40bに向かうに従い溝深さFが深くなるようになっている。
In each region T1, T2, the first linear
各領域T1,T2において、第2直線長溝402は、点対称位置に設けられた第2直線長溝402の組を二つ有している。組となる一対の第2直線長溝402は、回転軸16の軸心Lを基準として溝始端40aと溝終端40bが点対称位置にある。このため、組となる一対の第2直線長溝402の溝深さFの変化が、回転軸16の軸心Lを基準とした点対称となるように設定されている。具体的には、点対称位置に設けられた一対の第2直線長溝402は、溝始端40aから溝終端40bに向かうに従い溝深さFが深くなるようになっている。
In each region T1, T2, the second straight
共有領域T3に設けられた直線長溝40について、駆動ロータ20のロータ端面22cに対向する場合に第1直線長溝401となる直線長溝40は、従動ロータ21のロータ端面22cに対向する場合は第2直線長溝402となる。そして、共有領域T3の直線長溝40の溝深さFは、回転方向Rの先行側から後行側に向かうに従い漸次浅くなる。
Regarding the straight
ロータ端面22cのうち、一つの葉部22aでのロータ端面22cに着目すると、この葉部22aのロータ端面22cには、円弧長溝39だけが対向する時点と、直線長溝40だけが対向する時点と、円弧長溝39及び直線長溝40の両方に対向する時点とがある。
Focusing on the
葉部22aのロータ端面22cは、ロータ22の回転に伴い、四つの円弧長溝39に対向する状態から、直線長溝40のうちの第2直線長溝402に対向する状態に遷移する。このとき、ロータ端面22cは、円弧長溝39と直線長溝40の両方に対向する。その後、ロータ22の回転に伴い、葉部22aのロータ端面22cは、第1直線長溝401及び第2直線長溝402に対向する状態に遷移する。このときも、ロータ端面22cは、円弧長溝39と直線長溝40の両方に対向する。その後、ロータ22の回転に伴い、ロータ端面22cは、四つの直線長溝40に対向する状態に遷移する。このように、葉部22aのロータ端面22cには、円弧長溝39及び直線長溝40の少なくとも一つが常に対向していると言える。円弧長溝39及び直線長溝40の両方をロータ端面22cに対向させるため、第2円弧長溝392と第2直線長溝402との最短距離は、葉部22aの回転方向Rへの最大寸法より大きくなっている。
As the
図5のグラフに、直線長溝40の溝深さFと、圧力分布との関係を示す。図5のグラフの横軸は、溝深さFに対応し、図5のグラフの縦軸は、水素ガスに発生する圧力の大きさを示す。圧力分布は、直線長溝40の溝深さFが深いほど大きい分布である。
The graph of FIG. 5 shows the relationship between the groove depth F of the straight
[第2の実施形態の作用]
上記したように、一対のロータ22が回転すると、ロータ端面22cに対して、相対的に水素ガスの流速が発生する。水素ガスの流速は、溝始端39a,40aから溝終端39b,40bに向かうに従い徐々に遅くなる。このような流速差の発生に起因して、円弧長溝39及び直線長溝40によって、水素ガスに圧力分布が発生する。ロータ端面22cには、円弧長溝39及び直線長溝40の少なくとも一つが常に対向しているため、ロータ端面22cとロータ室端面26との間の水素ガスには、圧力分布が常に発生する。
[Operation of the second embodiment]
As described above, when the pair of
[第2の実施形態の効果]
従って、第2の実施形態によれば、第1の実施形態に記載の(1-1)の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
[Effects of the second embodiment]
Therefore, according to the second embodiment, in addition to the effect (1-1) described in the first embodiment, the following effect can be obtained.
(2-1)円弧長溝39は、回転方向Rに沿って円弧状に延びる長溝である。そして、円弧長溝39は、回転方向Rに沿って溝深さFが変化する。このため、回転方向Rへのロータ22の回転に伴う溝深さFの変化に起因して、水素ガスに圧力分布を発生させることができる。その結果、ロータ22に対し、回転方向Rに沿う押圧力を与えることができる。よって、ロータ22の回転方向Rに沿わない押圧力の発生を抑制できる。その結果、円弧長溝39によって押圧力を発生させても、押圧力によって回転方向Rに沿ったロータ22の回転が妨げられない。
(2-1) The arc
(2-2)直線長溝40は、接線方向に延びる長溝である。直線長溝40は、仮想線M2,M3を挟んだ両側に配置されている。このため、仮想線M2,M3を挟んだ両側の直線長溝40にロータ端面22cが対向したとき、ロータ22に与えられる押圧力が、仮想線M2,M3を挟んで偏ることを抑制できる。このため、ロータ22に押圧力が与えられても、その押圧力によってロータ22が傾くことを抑制できる。
(2-2) The straight
(2-3)共有領域T3に設けられた直線長溝40は、接線方向に延びる長溝である。そして、仮想線M2,M3を挟んで共有領域T3と反対側の領域に設けられた直線長溝40も、接線方向に延びる長溝である。このため、共有領域T3の直線長溝40にロータ端面22cが対向したとき、ロータ22に与えられる押圧力が、仮想線M2,M3を挟んで偏ることを抑制できる。このため、押圧力の与えられたロータ22が傾くことを抑制できる。
(2-3) The straight
(2-4)軸心L回りには、円弧長溝39と直線長溝40が間隔をおいて交互に配置されている。そして、ロータ22の回転中、ロータ端面22cは、円弧長溝39及び直線長溝40の少なくとも一つに常に対向している。したがって、円弧長溝39及び直線長溝40によって、ロータ端面22cとロータ室端面26との間の水素ガスに対し常に圧力分布を発生させることができる。つまり、円弧長溝39及び直線長溝40によって、ロータ22をロータ室端面26から離間させる押圧力を常に与えることができる。
(2-4) Around the axis L, arc
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図6に示すように、押圧力発生溝は、ロータ室端面26及びロータ端面22cの両方に設けられていてもよい。この場合、ロータ室端面26の押圧力発生溝38は、ロータ端面22cの押圧力発生溝28の回転軌跡Kから外れた位置に設けられている。
This embodiment can be modified and implemented as follows. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
As shown in FIG. 6, the pressing force generating grooves may be provided on both the rotor
具体的には、ロータ室端面26には、押圧力発生溝38として円弧長溝39及び直線長溝40が設けられている。ロータ端面22cには、押圧力発生溝28として、第1押圧力発生溝281及び第2押圧力発生溝282が設けられている。第1押圧力発生溝281の内周縁、及び第2押圧力発生溝282の外周縁の各々は、円形状の回転軌跡Kを通過する。なお、第1押圧力発生溝281と第2押圧力発生溝282は、第1の実施形態に比べて、ロータ22の長手方向に離れている。そして、ロータ室端面26の押圧力発生溝38である円弧長溝39及び直線長溝40の各々は、ロータ端面22cの第1押圧力発生溝281の回転軌跡K、及び第2押圧力発生溝282の回転軌跡Kから外れた位置に設けられている。円弧長溝39及び直線長溝40の各々は、第1押圧力発生溝281の回転軌跡Kと、第2押圧力発生溝282の回転軌跡Kの間に配置されている。
Specifically, the rotor
なお、ロータ室端面26の押圧力発生溝38を設ける位置は、押圧力発生溝28の回転軌跡Kから外れた位置に設けられていれば、適宜変更してもよい。
これによれば、ロータ端面22cの押圧力発生溝28、及びロータ室端面26の押圧力発生溝38によって、一対のロータ22の各々には押圧力が与えられる。押圧力は、ロータ22をロータ室端面26から離間させる。このため、ロータ室端面26に対するロータ端面22cの接触が抑制される。ロータ端面22cの押圧力発生溝28と、ロータ室端面26の押圧力発生溝38とが干渉することによる押圧力のばらつきを抑制できる。このため、押圧力の偏りによるロータ22の傾きを抑制できる。
The position of the pressing
According to this, a pressing force is applied to each of the pair of
○ロータ端面22cの押圧力発生溝28は、一対のロータ端面22cのうちの一方だけに設けられていてもよい。この場合、押圧力発生溝28の設けられていないロータ端面22cと、対向するロータ室端面26との間の軸方向クリアランスCLは、押圧力発生溝28の設けられているロータ端面22cと、ロータ室端面26との軸方向クリアランスCLより若干大きくなる。
The pressing
○ロータ端面22cの押圧力発生溝28は、第1押圧力発生溝281及び第2押圧力発生溝282のいずれか一方だけでもよい。
○ロータ端面22cの押圧力発生溝28は、ロータ端面22cの長手方向に一段ずつ設けられていてもよいし、三段以上設けられていてもよい。
The pressing
The pressing
○ロータ端面22cの押圧力発生溝28は、回転方向Rに二つなくてもよく、回転方向Rに一つでもよいし、三つ以上でもよい。
○ロータ端面22cの押圧力発生溝28は、円弧状でなくてもよい。押圧力発生溝28は、例えば直線長溝であってもよい。
The number of pressing
The pressing
○ロータ端面22cの押圧力発生溝28は、溝深さFが段階的に変化してもよい。押圧力発生溝28によって押圧力をロータ22に与えることができれば、押圧力発生溝28の溝深さFや形状は適宜変更してもよい。
The groove depth F of the pressing
○ロータ室端面26の円弧長溝39は直線長溝40であってもよい。
○ロータ室端面26の円弧長溝39は、仮想線M2,M3の延びる方向に一段ずつ設けられていてもよいし、三段以上設けられていてもよい。同じく、直線長溝40は、第1仮想線M1の延びる方向に一段ずつ設けられていてもよいし、三段以上設けられていてもよい。
The arc
The arcuate
○ロータ室端面26の円弧長溝39又は直線長溝40は、回転方向Rに二つなくてもよく、回転方向Rに一つでもよいし、三つ以上でもよい。
○ロータ室端面26の円弧長溝39及び直線長溝40は、溝深さFが段階的に変化してもよい。円弧長溝39及び直線長溝40によって押圧力をロータ22に与えることができれば、溝深さFや形状は適宜変更してもよい。
The number of arcuate
The groove depth F of the arc
○ロータ22は、回転軸16の軸方向に直交する断面視が、例えば、三葉状であったり、四葉状であったりしてもよい。
○ルーツポンプ10は、例えば、エンジンを駆動源としてもよい。この場合、駆動軸16aは、ギア室24外に設けられる駆動源であるエンジンに連結されるためにギアハウジング13の底壁13aを貫通している。
The
The roots pump 10 may be driven by, for example, an engine. In this case, the
○ルーツポンプ10は、燃料電池に水素ガスを供給する燃料電池用水素ポンプでなくてもよく、その他の用途で用いられるものであってもよい。要は、ロータ室25に吸入される流体は水素ガスに限らない。
The Roots pump 10 does not have to be a fuel cell hydrogen pump that supplies hydrogen gas to a fuel cell, and may be used for other purposes. In short, the fluid sucked into the
F…溝深さ、K…回転軌跡、10…ルーツポンプ、11…ハウジング、16…回転軸、22…ロータ、22c…ロータ端面、25…ロータ室、26…ロータ室端面、27…ロータ室周面、28…押圧力発生溝、31a…第1駆動用軸受、31b…第2駆動用軸受、31c…第3駆動用軸受、38…押圧力発生溝、39…押圧力発生溝としての円弧長溝、40…押圧力発生溝としての直線長溝、41a…第1従動用軸受、41b…第2従動用軸受、45…吸入孔、46…吐出孔。 F...groove depth, K...rotation locus, 10...roots pump, 11...housing, 16...rotating shaft, 22...rotor, 22c...rotor end face, 25...rotor chamber, 26...rotor chamber end face, 27...rotor chamber circumference Surface, 28... Pressing force generation groove, 31a... First driving bearing, 31b... Second driving bearing, 31c... Third driving bearing, 38... Pressing force generating groove, 39... Arc long groove as pressing force generating groove. , 40... Straight long groove as a pressing force generating groove, 41a... First driven bearing, 41b... Second driven bearing, 45... Suction hole, 46... Discharge hole.
Claims (5)
前記ハウジングに画定され、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を有するロータ室と、
前記ハウジングに軸受を介して回転可能に支持された一対の回転軸と、
一対の前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、前記ロータ室内で互いに逆方向へ回転されるロータと、を有するルーツポンプであって、
前記ロータ室は、前記回転軸の軸方向において、前記ロータを間に挟んで互いに対向するロータ室端面と、前記ロータの径方向の外周域を取り囲むロータ室周面を有し、
前記ロータは、前記ロータ室端面に対向するロータ端面を有し、
前記ロータ室端面及び前記ロータ端面の少なくとも一方には、前記ロータの回転により前記ロータ室端面と前記ロータ端面との間の流体に圧力分布を発生させる押圧力発生溝が設けられ、
前記押圧力発生溝は、前記ロータを前記ロータ室端面から離間させる押圧力を前記ロータに与えるように設けられている、ことを特徴とするルーツポンプ。 housing and
a rotor chamber defined in the housing and having a suction hole for sucking in fluid and a discharge hole for discharging fluid;
a pair of rotating shafts rotatably supported by the housing via bearings;
A Roots pump, comprising rotors that are respectively attached to the pair of rotating shafts and rotated in mutually opposite directions within the rotor chamber,
The rotor chamber has rotor chamber end surfaces facing each other with the rotor in between in the axial direction of the rotating shaft, and a rotor chamber peripheral surface surrounding a radial outer peripheral area of the rotor,
The rotor has a rotor end face opposite to the rotor chamber end face,
At least one of the rotor chamber end surface and the rotor end surface is provided with a pressing force generating groove that generates pressure distribution in the fluid between the rotor chamber end surface and the rotor end surface due to rotation of the rotor,
The Roots pump is characterized in that the pressing force generating groove is provided so as to apply a pressing force to the rotor to separate the rotor from an end surface of the rotor chamber.
前記直線長溝は、前記ロータ室端面かつ一対の前記回転軸の軸心を通過する線に直交する方向に延びるように設けられ、少なくとも前記回転軸の軸心を結んだ線分上に設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載のルーツポンプ。 The pressing force generating groove is a linear long groove extending in the tangential direction of the rotation circle of the rotor, and is provided so that the groove depth changes along the tangential direction,
The straight long groove is provided so as to extend in a direction perpendicular to a line passing through the end surface of the rotor chamber and the axes of the pair of rotating shafts, and is provided on at least a line segment connecting the axes of the rotating shafts. The roots pump according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022036086A JP2023131372A (en) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | Root pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022036086A JP2023131372A (en) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | Root pump |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023131372A true JP2023131372A (en) | 2023-09-22 |
Family
ID=88065639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022036086A Pending JP2023131372A (en) | 2022-03-09 | 2022-03-09 | Root pump |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023131372A (en) |
-
2022
- 2022-03-09 JP JP2022036086A patent/JP2023131372A/en active Pending
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