JP2023131372A - Root pump - Google Patents

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勝俊 城丸
Katsutoshi Jomaru
将也 吉田
Masaya Yoshida
了介 福山
Ryosuke Fukuyama
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Abstract

To provide a root pump which can inhibit contact of a rotor end surface with a rotor chamber end surface.SOLUTION: In a root pump 10, a rotor chamber 25 has: rotor chamber end surfaces 26 which face each other across a rotor 22 in an axial direction of a rotary shaft 16; and a rotor chamber peripheral surface 27 which surrounds a radial outer peripheral area of the rotor 22. The rotor 22 has rotor end surfaces 22c facing the rotor chamber end surfaces 26. The rotor end surface 22c is provided with pressing force generation grooves 28 which generate a pressure distribution of a hydrogen gas between the rotor chamber end surface 26 and the rotor end surface 22c by rotation of the rotor 22. The pressing force generation grooves 28 are provided so as to apply pressing force which separates the rotor 22 from each rotor chamber end surface 26 to the rotor 22.SELECTED DRAWING: Figure 2

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 Patent Document 1 has a drive shaft and a driven shaft parallel to the drive shaft. The drive shaft is rotatably supported by the rotor housing and the gear housing via bearings. The driven shaft is rotatably supported by the rotor housing via a bearing. Roots pumps have a drive rotor and a driven rotor housed in a rotor chamber. The drive rotor is fixed to the drive shaft. The driven rotor is fixed to the driven shaft.

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.

特開2006-283665号公報JP2006-283665A

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の実施形態のルーツポンプを示す断面図である。It is a sectional view showing the roots pump of a 1st embodiment. 第1の実施形態のルーツポンプを示す断面図である。It is a sectional view showing the roots pump of a 1st embodiment. 押圧力発生溝を示す図2の3-3線断面図、及び圧力分布を説明する図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line 3-3 in FIG. 2 showing a pressing force generation groove, and a diagram illustrating pressure distribution. 第2の実施形態のルーツポンプを断面図である。It is a sectional view of the Roots pump of a 2nd embodiment. 押圧力発生溝、及び圧力分布を説明する図である。It is a figure explaining a pressing force generation groove and pressure distribution. 別例のルーツポンプを示す断面図である。It is a sectional view showing another example of a Roots pump.

[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 Roots pump 10 has a cylindrical housing 11. The housing 11 includes a motor housing 12, a gear housing 13, a rotor housing 14, and a cover member 15.

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。 Motor housing 12 is connected to gear housing 13. Further, the rotor housing 14 is connected to the gear housing 13. Cover member 15 is connected to rotor housing 14 .

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 motor housing 12 has a plate-shaped bottom wall 12a and a peripheral wall 12b extending in a cylindrical shape from the outer circumference of the bottom wall 12a. The gear housing 13 has a plate-shaped bottom wall 13a and a peripheral wall 13b extending in a cylindrical shape from the outer circumference of the bottom wall 13a. The rotor housing 14 has a plate-shaped bottom wall 14a and a peripheral wall 14b extending in a cylindrical shape from the outer periphery of the bottom wall 14a.

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 bottom wall 13a of the gear housing 13 and the peripheral wall 12b of the motor housing 12 are butted against each other. The bottom wall 14a of the rotor housing 14 and the peripheral wall 13b of the gear housing 13 are butted against each other. The cover member 15 has a plate shape. The cover member 15 is abutted against the peripheral wall 14b of the rotor housing 14.

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 gear chamber 24 is defined in the housing 11 . The gear chamber 24 is defined by the bottom wall 13a of the gear housing 13, the peripheral wall 13b of the gear housing 13, and the bottom wall 14a of the rotor housing 14.

<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 rotor chamber 25 defined in housing 11 . The rotor chamber 25 is defined by the bottom wall 14 a of the rotor housing 14 , the peripheral wall 14 b of the rotor housing 14 , and the cover member 15 .

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 rotor chamber 25 has a pair of rotor chamber end surfaces 26 and a rotor chamber peripheral surface 27. One of the pair of rotor chamber end surfaces 26 is formed by the inner wall surface 14c of the bottom wall 14a of the rotor housing 14, and the other of the pair of rotor chamber end surfaces 26 is formed by the inner wall surface 15a of the cover member 15. has been done. The pair of rotor chamber end surfaces 26 are located on opposite sides of the rotor chamber 25. The rotor chamber peripheral surface 27 is formed by the inner peripheral surface 14d of the peripheral wall 14b.

<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 shaft 16a and a driven shaft 16b as the rotating shaft 16. The drive shaft 16a and the driven shaft 16b are arranged in parallel. The direction in which the axis L of the rotating shaft 16 extends is defined as the axial direction. The drive shaft 16a passes through the bottom wall 13a of the gear housing 13 and the bottom wall 14a of the rotor housing 14. The driven shaft 16b passes through the bottom wall 14a of the rotor housing 14.

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 bottom wall 13a of the gear housing 13. The second drive bearing 31b is arranged on the bottom wall 14a of the rotor housing 14. The third drive bearing 31c is arranged on the bottom wall 12a of the motor housing 12. The drive shaft 16a is rotatably supported by the housing 11 via a first drive bearing 31a, a second drive bearing 31b, and a third drive bearing 31c.

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 bottom wall 13a of the gear housing 13. The second driven bearing 41b is arranged on the bottom wall 14a of the rotor housing 14. The driven shaft 16b is rotatably supported by the housing 11 via a first driven bearing 41a and a second driven bearing 41b.

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 first seal member 32a is provided on the bottom wall 13a of the gear housing 13. The first seal member 32a seals between the drive shaft 16a and the bottom wall 13a of the gear housing 13. The second seal member 32b is provided on the bottom wall 14a of the rotor housing 14. The second seal member 32b seals between the drive shaft 16a and the bottom wall 14a. The third seal member 32c is provided on the bottom wall 14a of the rotor housing 14. The third seal member 32c seals between the driven shaft 16b and the bottom wall 14a.

<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 electric motor 50 that rotates a drive shaft 16a. The electric motor 50 is housed in a motor chamber 23 defined in the housing 11. The motor chamber 23 is defined by the bottom wall 12a of the motor housing 12, the peripheral wall 12b of the motor housing 12, and the bottom wall 13a of the gear housing 13. The electric motor 50 rotates the drive shaft 16a.

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 drive gear 18 fixed to a drive shaft 16a, and a disk-shaped driven gear 19 fixed to a driven shaft 16b. The driving gear 18 and the driven gear 19 are housed in the gear chamber 24. The driven gear 19 meshes with the drive gear 18 and rotates. The driven gear 19 is rotated by the drive gear 18 and the driven gear 19 in the opposite direction to the drive shaft 16a.

<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 rotor chamber 25 has a suction hole 45 for sucking hydrogen gas into the rotor chamber 25, and a discharge hole 46 for discharging the hydrogen gas inside the rotor chamber 25. The suction hole 45 and the discharge hole 46 are formed in the peripheral wall 14b of the rotor housing 14. The suction hole 45 and the discharge hole 46 face each other with the rotor chamber 25 in between. The suction hole 45 and the discharge hole 46 communicate the rotor chamber 25 with the outside.

<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 drive rotor 20 as a bilobed cocoon-shaped rotor 22 and a driven rotor 21 .

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 rotor 20 is a rotor rotated by drive gear 18. The driven rotor 21 is a rotor rotated by the driven gear 19. The pair of rotors 22 is housed in a rotor chamber 25. The drive rotor 20 is attached to the drive shaft 16a. The driven rotor 21 is attached to the driven shaft 16b. The driven rotor 21 rotates together with the drive rotor 20. Therefore, it can be said that the drive rotor 20 and the driven rotor 21 are a pair of rotors 22 that are rotated in opposite directions within the rotor chamber 25.

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 rotors 22 in between in the axial direction of the pair of rotating shafts 16 . The rotor chamber peripheral surface 27 surrounds the outer periphery of the pair of rotors 22 in the radial direction. Note that the radial direction of the drive rotor 20 matches the radial direction of the drive shaft 16a, and the radial direction of the driven rotor 21 matches the radial direction of the driven shaft 16b.

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 rotors 22 has a pair of leaf portions 22a. The rotor 22 has a tip portion P1 on each leaf portion 22a. The tip portion P1 is a portion that faces the rotor chamber circumferential surface 27 as the rotor 22 rotates.

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 rotor 22 is spaced apart from the rotor chamber circumferential surface 27. Although not shown, there is a clearance within a predetermined range between the tip portion P1 and the rotor chamber circumferential surface 27. Therefore, it can be said that the rotor chamber circumferential surface 27 faces the tip end P1 of the rotor 22 with a predetermined clearance therebetween. The clearance is set within a predetermined range so as to prevent hydrogen gas from leaking from the high pressure side to the low pressure side through the clearance.

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 rotor 22 has a pair of rotor end surfaces 22c and a rotor peripheral surface 22d. The pair of rotor end surfaces 22c are both end surfaces of the rotor 22 in the axial direction. One rotor end surface 22c faces the bottom wall 14a, which is one rotor chamber end surface 26, and the other rotor end surface 22c faces the inner wall surface 15a, which is the other rotor chamber end surface 26.

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 rotor end surface 22c is spaced apart from the rotor chamber end surface 26. That is, an axial clearance CL within a predetermined range exists between the rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26. The axial clearance CL is set within a predetermined range so as to prevent hydrogen gas from leaking from the high pressure side to the low pressure side through the axial clearance CL.

<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 force generating groove 28 is provided in each rotor end surface 22c. The pressing force generating groove 28 is provided to apply a pressing force to the rotor 22 to separate the rotor 22 from the rotor chamber end surface 26. The pressing force generating groove 28 is an arcuate long groove extending in the rotational direction R of the rotor 22.

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 rotor end surface 22c and passing through the tip portions P1 of the pair of leaf portions 22a. The direction in which this center line N extends is defined as the longitudinal direction of the rotor end surface 22c. It can be said that the tip portion P1 is located at both ends of the rotor 22 in the longitudinal direction.

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 force generating grooves 28 are provided on each rotor end surface 22c. Four pressing force generating grooves 28 are provided on both sides of the rotor end surface 22c in the longitudinal direction. That is, each of the pair of leaf portions 22a is provided with four pressing force generating grooves 28.

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 force generating grooves 28 provided in each leaf portion 22a are provided two each on both sides of the center line N. The four pressing force generating grooves 28 provided in each leaf portion 22a are divided into two stages along the longitudinal direction of the rotor end surface 22c. Among the pressing force generating grooves 28 divided into two stages, the two pressing force generating grooves 28 near the tip P1 of the leaf portion 22a are the first pressing force generating grooves 281, and the two pressing force generating grooves 28 near the axis L The generating groove 28 is defined as a second pressing force generating groove 282. One rotor end surface 22c is provided with four first pressing force generating grooves 281 and four second pressing force generating grooves 282.

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 force generation grooves 281 are arranged on one virtual circle G1, and the four second pressing force generation grooves 282 are arranged on another virtual circle G2 different from the virtual circle G1. . That is, the first pressing force generating groove 281 is an arcuate long groove extending along the virtual circle G1. The second pressing force generating groove 282 is an arcuate long groove extending along the virtual circle G2. The center point of the virtual circle G1 and the virtual circle G2 is the axis L. The radius of virtual circle G1 is larger than the radius of virtual circle G2.

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 force generating groove 28 has a groove starting end 28a and a groove ending end 28b. The pressing force generating groove 28 extends from the groove end 28b toward the groove start end 28a along the rotation direction R of the rotor 22. The groove starting end 28a is located on the leading side of each rotor 22 in the rotation direction R. The groove end 28b is located on the trailing side of each rotor 22 in the rotation direction R. The groove starting end 28a and the groove ending end 28b are separated from the edge of the rotor end surface 22c. Therefore, the groove starting end 28a and the groove ending end 28b are located within the plane of the rotor end surface 22c.

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 force generating groove 28 has a groove bottom surface 28d. The groove bottom surface 28d gradually slopes from the groove start end 28a to the groove end 28b. The groove bottom surface 28d slopes away from the rotor end surface 22c as it goes from the groove start end 28a to the groove end 28b.

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 force generating groove 28 has a groove depth F that becomes shallower as the arc extends in the rotation direction R from the groove end 28b toward the groove start end 28a. Therefore, the pressing force generating groove 28 is provided so that the groove depth F changes along the rotation direction R. Specifically, the groove depth F of the pressing force generating groove 28 gradually becomes deeper from the leading side to the trailing side in the rotation direction R.

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 force generating grooves 28 are provided at point-symmetrical positions with respect to the rotating shaft 16. More specifically, in the axial direction of the rotating shaft 16, the pressing force generating grooves 28 are point symmetrical with respect to the axis L, which is the center point of the rotating shaft 16.

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 rotor end surface 22c, the four first pressing force generating grooves 281 have two sets of first pressing force generating grooves 281 provided at point-symmetrical positions. In the pair of first pressing force generating grooves 281, the groove starting end 28a and the groove ending end 28b are located in point-symmetrical positions with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Therefore, the pair of first pressing force generating grooves 281 are set so that the change in the groove depth F of each groove is symmetrical with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Specifically, in the pair of first pressing force generating grooves 281 provided at point-symmetrical positions, the groove depth F becomes deeper from the groove start end 28a toward the groove end 28b.

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 rotor end surface 22c, the four second pressing force generating grooves 282 have two sets of second pressing force generating grooves 282 provided at point-symmetrical positions. In the pair of second pressing force generating grooves 282, the groove starting end 28a and the groove ending end 28b are located in point-symmetrical positions with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Therefore, the pair of second pressing force generating grooves 282 are set so that the change in the groove depth F of each groove is symmetrical with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Specifically, the pair of second pressing force generating grooves 282 provided at point-symmetrical positions are configured such that the groove depth F increases from the groove starting end 28a to the groove ending end 28b.

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 rotors 22 rotate, a flow rate of hydrogen gas is generated relative to the rotor end surface 22c. Note that the rotational speeds of the pair of rotors 22 are constant. The flow rate of hydrogen gas becomes slower as the groove depth F of the pressing force generation groove 28 becomes deeper. Therefore, the flow rate of hydrogen gas gradually decreases from the groove start end 28a toward the groove end 28b. Due to the generation of this difference in flow velocity of the hydrogen gas, the pressing force generation groove 28 generates a pressure distribution in the hydrogen gas. That is, the pressing force generating groove 28 generates a pressure distribution in the hydrogen gas between the rotor chamber end surface 26 and the rotor 22 due to the rotation of the rotor 22.

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 force generating groove 28 and the pressure distribution. The horizontal axis of the graph in FIG. 3 corresponds to the groove depth F, and the vertical axis of the graph in FIG. 3 indicates the magnitude of the pressure generated in the hydrogen gas. The pressure distribution becomes larger as the groove depth F of the pressing force generation groove 28 becomes deeper.

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 rotor end surface 22c, two pressing force generating grooves 28 are lined up in the rotation direction R. Therefore, pressure distribution occurs in the hydrogen gas between the rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26 at two locations along the rotation direction R. In each rotor end surface 22c, the pressing force generating grooves 28 are arranged in two stages in the longitudinal direction of the rotor 22 in each leaf portion 22a. Therefore, pressure distribution occurs at two locations along the longitudinal direction of the rotor 22 in the hydrogen gas between the rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26 at the leaf portion 22a. Therefore, pressure distribution occurs at eight locations in the hydrogen gas between the entire rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26.

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 force generation grooves 281 are provided symmetrically with respect to the rotation axis 16, and a pair of second pressing force generation grooves 282 are provided symmetrically with respect to the rotation axis 16. It is set symmetrically. The change in the groove depth F of the pressing force generating groove 28 is also point symmetrical with respect to the rotating shaft 16. Therefore, the hydrogen gas between the entirety of one rotor end face 22c and the rotor chamber end face 26 has almost no bias even if pressure distribution occurs at eight locations.

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 force generation groove 28, a pressing force is applied to the rotor 22 to separate it from the rotor chamber end surface 26. Since the pressing force generation grooves 28 are provided on both rotor end faces 22c, a pressing force is applied to the rotor 22 to separate it from both rotor chamber end faces 26.

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 force generation groove 28 are appropriately adjusted by the pressing force from both ends of the rotor 22 in the axial direction so that the axial clearance CL can be maintained within a predetermined range. For example, it is assumed that among the axial clearances CL on both sides of the rotor 22 in the axial direction, one axial clearance CL is smaller than the other axial clearance CL. In this case, the groove depth F of one pressing force generating groove 28 is made deeper than the groove depth F of the other pressing force generating groove 28. By doing so, the pressing force applied to the rotor 22 by one pressing force generating groove 28 becomes larger than the pressing force applied to the rotor 22 by the other pressing force generating groove 28. Thereby, while the rotor 22 is rotating, the axial clearance CL is maintained within a predetermined range by the pressing force from both ends of the rotor 22 in the axial direction.

[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 drive shaft 16a is rotated by the drive of the electric motor 50. Then, the driven shaft 16b rotates in the opposite direction to the drive shaft 16a through the gear connection of the drive gear 18 and the driven gear 19. As a result, the pair of rotors 22 rotate in opposite directions. The Roots pump 10 sucks hydrogen gas into the rotor chamber 25 through the suction hole 45 and discharges hydrogen gas from the rotor chamber 25 through the discharge hole 46 by rotating the pair of rotors 22 .

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 rotor 22 may thermally expand in the axial direction. Furthermore, due to the play of the drive shaft 16a with respect to the first to third drive bearings 31a to 31c and the play of the driven shaft 16b with respect to the first driven bearing 41a and the second driven bearing 41b, the rotating shaft 16 is moved in the axial direction. It may move.

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 rotor 22, the axial clearance CL between one rotor end surface 22c of the pair of rotor end surfaces 22c and one opposing rotor chamber end surface 26 tends to decrease. As the axial clearance CL becomes narrower, the pressing force applied to the rotor 22 by the pressing force generating groove 28 increases, so the rotor 22 moves in a direction that increases the axial clearance CL. Since the pressing force generating grooves 28 are provided on both rotor end faces 22c, the pressing force generating grooves 28 suppress a decrease in both axial clearances CL. As a result, since both axial clearances CL are maintained within a predetermined range, contact between the rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26 can be suppressed.

[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 force generating groove 28. As the pair of rotors 22 rotate, a pressing force is applied to the rotor 22 by the pressing force generating groove 28 in a direction to separate the rotor end surface 22c from the rotor chamber end surface 26.

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 rotor 22 thermally expands in the axial direction due to internal compression of hydrogen gas in the rotor chamber 25, and the rotating shaft 16 moves in the axial direction due to play caused by internal gaps between the bearings 31a to 31c and 41a to 41b. Sometimes. Even if such thermal expansion or axial movement occurs, the rotor 22 can be separated from the rotor chamber end surface 26 by the pressing force. Therefore, even if thermal expansion or movement in the axial direction occurs, it is possible to suppress the rotor end surface 22c from coming into contact with the rotor chamber end surface 26 during rotation of the rotor 22. Therefore, it is possible to prevent the rotor 22, the cover member 15, and the rotor housing 14 from being scraped due to contact between the rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26 during rotation. As a result, it is possible to suppress excessive increase in the axial clearance CL and generation of foreign matter due to contact.

(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 force generating groove 28 is a long groove extending in an arc shape along the rotation direction R. The pressing force generating groove 28 has a groove depth F that changes along the rotation direction R. Therefore, a pressure distribution can be generated in the hydrogen gas due to a change in the groove depth F as the rotor 22 rotates. Further, a pressing force along the rotational direction R can be applied to the rotor 22 by the pressing force generating groove 28. As a result, even if a pressing force is applied to the rotor 22 by the pressing force generating groove 28, the rotation of the rotor 22 along the rotational direction R can be prevented from being hindered by the pressing force.

(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 force generating groove 281 and the second pressing force generating groove 282 is provided at a point symmetrical position with respect to the rotation axis 16. The pair of first pressing force generating grooves 281 and the pair of second pressing force generating grooves 282 are arranged so that the change in groove depth F is point symmetrical with respect to the rotation axis 16. It is set to be. Therefore, the pressing force applied to the rotor 22 by the pair of first pressing force generating grooves 281 and the pair of second pressing force generating grooves 282 is also point symmetrical with respect to the rotation axis 16, so that the applied pressing force Therefore, tilting of the rotor 22 can be suppressed.

(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 force generating groove 28 is arranged inside the edge of the rotor end surface 22c. That is, the pressing force generating groove 28 is arranged within the plane of the rotor end surface 22c. Therefore, the rooms defined within the rotor chamber 25 are not connected to each other by the pressing force generating grooves 28. As a result, even if the pressing force generating groove 28 is provided in the rotor end face 22c, the hydrogen gas transfer efficiency by the Roots pump 10 does not decrease.

(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 groove bottom surface 28d of the pressing force generating groove 28 is inclined so that the groove depth F gradually increases from the groove start end 28a to the groove end 28b. For example, compared to the case where the groove bottom surface 28d is stepped, it is easier to generate a difference in the flow velocity of hydrogen gas, and therefore it is easier to generate a pressure distribution in the hydrogen gas.

(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 force generating groove 28 has a first pressing force generating groove 281 and a second pressing force generating groove 282 having different lengths, and further includes a first pressing force generating groove 281 and a second pressing force generating groove 282. Two of the generation grooves 282 are provided side by side in the rotation direction R. Therefore, pressing force is applied to the rotor 22 at eight locations. Therefore, for example, contact between the rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26 can be suppressed more favorably than when the pressing force is applied only to one location.

[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 long arc groove 39 and a linear long groove 40 serving as pressing force generating grooves are provided in each rotor chamber end surface 26. The arc long groove 39 and the straight long groove 40 are provided in the bottom wall 14a of the rotor housing 14 and the cover member 15, respectively. Each of the arcuate long grooves 39 and the linear long grooves 40 is provided to apply a pressing force to the rotor 22 to separate the rotor 22 from the rotor chamber end surface 26 .

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 drive rotor 20 in the axial direction, the rotation circle drawn by the tip end P1 of the drive rotor 20 is defined as a rotation locus C1. When this rotation trajectory C1 is projected onto the rotor chamber end surface 26, a circular first region T1 is formed on the rotor chamber end surface 26. The first area T1 is an area inside the rotation locus C1.

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 rotor 21 is viewed in the axial direction, the rotation circle drawn by the tip end P1 of the driven rotor 21 is defined as a rotation locus C2. When this rotation trajectory C2 is projected onto the rotor chamber end surface 26, a circular second region T2 is formed on the rotor chamber end surface 26. The second area T2 is an area inside the rotation locus C2.

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 chamber end surface 26, where the first region T1 and the second region T2 overlap. The shared area T3 is an area through which both the drive rotor 20 and the driven rotor 21 pass.
A straight line extending along the rotor chamber end surface 26 is defined as a first imaginary line M1. The first imaginary line M1 is a straight line connecting the axial center L of the drive shaft 16a and the axial center L of the driven shaft 16b. In other words, the first imaginary line M1 can be said to be a straight line connecting the axes L of the pair of rotating shafts 16.

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 chamber end surface 26 are defined as a second imaginary line M2 and a third imaginary line M3. The second imaginary line M2 passes through the axis L of the drive shaft 16a and is orthogonal to the first imaginary line M1. The third imaginary line M3 passes through the axis L of the driven shaft 16b and is orthogonal to the first imaginary line M1. The second virtual line M2 extends in the tangential direction of the rotation trajectory C1. The third virtual line M3 extends in the tangential direction of the rotation trajectory C2. The direction in which the second imaginary line M2 and the third imaginary line M3 extend is defined as a tangential direction.

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 long grooves 39 and eight straight long grooves 40 are provided in each of the first region T1 and the second region T2. Four arcuate long grooves 39 are provided at both ends of the imaginary lines M2 and M3. The four long arc grooves 39 provided at each end of the imaginary lines M2, M3 are provided two each on both sides of the imaginary lines M2, M3. The four long arc grooves 39 provided at each end of the virtual lines M2 and M3 are divided into two stages in the tangential direction. The arcuate long grooves 39 divided into two stages are arranged on two concentric circles with the axis L as the center point.

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 long grooves 39, the arcuate long grooves 39 closer to the rotation trajectories C1 and C2 are defined as the first arcuate long grooves 391, and among the two-stage arcuate long grooves 39, the arcuate long grooves 39 closer to the axis L is the second circular arc long groove 392. The first circular arc long groove 391 is arranged on one virtual circle, and the second circular arc long groove 392 is arranged on another virtual circle different from the virtual circle.

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 long groove 39 has a groove start end 39a and a groove end 39b. The groove starting end 39a is located on the trailing side of each rotor 22 in the rotation direction R. The groove end 39b is located on the leading side of each rotor 22 in the rotation direction R. The length along the arc from the groove start end 39a to the groove end 39b is shorter than the length along the rotation direction R of the rotor end surface 22c. Therefore, all of the four arc long grooves 39 can be opposed to one leaf portion 22a of the rotor end surface 22c.

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 long groove 39 has a groove bottom surface 39d. The groove bottom surface 39d gradually slopes from the groove start end 39a to the groove end 39b. The groove bottom surface 39d slopes away from the rotor chamber end surface 26 as it goes from the groove start end 39a to the groove end 39b. The arcuate long groove 39 has a groove depth F that gradually increases from the groove start end 39a to the groove end 39b along the rotational direction R of the rotor 22. Therefore, the arc long groove 392 is provided so that the groove depth F changes along the rotation direction R. Specifically, the groove depth F of the arcuate long groove 39 becomes gradually shallower from the leading side to the trailing side in the rotation direction R.

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 long grooves 39 are provided at point-symmetrical positions with respect to the rotating shaft 16. More specifically, in the axial direction of the rotating shaft 16, the arc long grooves 39 are point symmetrical with respect to the axis L, which is the center point of the rotating shaft 16.

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 long groove 391 has two sets of first circular arc long grooves 391 provided at point-symmetrical positions. In the pair of first circular arc long grooves 391, the groove starting end 39a and the groove ending end 39b are located in point-symmetrical positions with respect to the axis L of the rotating shaft 16. For this reason, the change in the groove depth F of the pair of first circular arc long grooves 391 is set to be point symmetrical with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Specifically, the pair of first circular arc long grooves 391 provided at point-symmetrical positions are configured such that the groove depth F becomes deeper from the groove start end 39a toward the groove end 39b.

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 long groove 392 has two sets of second circular arc long grooves 392 provided at point-symmetrical positions. In the pair of second circular arc long grooves 392, the groove starting end 39a and the groove ending end 39b are located in point-symmetrical positions with respect to the axis L of the rotating shaft 16. For this reason, the change in the groove depth F of the pair of second circular arc long grooves 392 is set to be point symmetrical with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Specifically, the pair of second circular arc elongated grooves 392 provided at point-symmetrical positions are configured such that the groove depth F becomes deeper from the groove start end 39a toward the groove end 39b.

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 long grooves 40 are provided on both sides of the imaginary lines M2 and M3. The four straight long grooves 40 provided in the common area T3 are the four straight long grooves 40 in the first area T1, and also the four straight long grooves 40 in the second area T2. The straight long groove 40 provided in the common area T3 is provided so as to be orthogonal to the rotor chamber end surface 26 and the first imaginary line M1. Moreover, the straight long grooves 40 provided in the common area T3 are provided in a direction that is orthogonal to the first imaginary line M1. Therefore, the straight long groove 40 provided in the common area T3 is provided on a line segment connecting the pair of axes L in the first imaginary line M1.

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 long grooves 40 provided on both sides of the imaginary lines M2 and M3 are divided into two stages in the direction in which the first imaginary line M1 extends.
Among the straight long grooves 40 divided into two stages, the straight long grooves 40 closest to the rotation loci C1 and C2 are the first straight long grooves 401, and among the straight long grooves 40 divided into two stages, the straight long grooves 40 close to the axis L is the second straight long groove 402.

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 long groove 40 extends in the tangential direction. The straight long groove 40 is parallel to the imaginary lines M2 and M3. The straight long groove 40 has a groove start end 40a and a groove end 40b. The groove starting end 40a is located on the trailing side of the rotor 22 in the rotation direction R. The groove end 40b is located on the leading side of the rotor 22 in the rotation direction R. The length from the groove start end 40a to the groove end 40b is shorter than the length of the rotor end surface 22c of the leaf portion 22a along the rotation direction R. Therefore, all four straight long grooves 40 can be opposed to one leaf portion 22a of the rotor end surface 22c.

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 long groove 40 has a groove bottom surface 40d. The groove bottom surface 40d is inclined from the groove starting end 40a to the groove ending end 40b. The groove bottom surface 40d slopes away from the rotor chamber end surface 26 as it goes from the groove start end 40a to the groove end 40b. Therefore, the groove depth F of the straight long groove 40 increases as it goes from the groove start end 40a to the groove end 40b along the rotational direction R of the rotor 22. Therefore, the linear long groove 40 is provided so that the groove depth F changes along the rotation direction R. Specifically, the groove depth F of the straight long groove 40 becomes gradually shallower from the leading side to the trailing side in the rotation direction R.

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 long grooves 40 are provided at point-symmetrical positions with respect to the rotating shaft 16. More specifically, in the axial direction of the rotating shaft 16, the straight long grooves 40 are point symmetrical with respect to the axis L, which is the center point of the rotating shaft 16.

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 long groove 401 has two sets of first linear long grooves 401 provided at point-symmetrical positions. In the pair of first linear long grooves 401, the groove starting end 40a and the groove ending end 40b are located in point-symmetrical positions with respect to the axis L of the rotating shaft 16. For this reason, the change in the groove depth F of the pair of first straight long grooves 401 is set to be point symmetrical with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Specifically, the pair of first linear long grooves 401 provided at point-symmetrical positions are configured such that the groove depth F increases from the groove start end 40a to the groove end 40b.

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 long groove 402 has two sets of second straight long grooves 402 provided at point-symmetrical positions. In the pair of second linear long grooves 402, the groove starting end 40a and the groove ending end 40b are located in point-symmetrical positions with respect to the axis L of the rotating shaft 16. For this reason, the change in the groove depth F of the pair of second linear long grooves 402 is set to be point symmetrical with respect to the axis L of the rotating shaft 16. Specifically, the pair of second straight long grooves 402 provided at point-symmetrical positions are configured such that the groove depth F becomes deeper from the groove start end 40a toward the groove end 40b.

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 long grooves 40 provided in the common area T3, the straight long grooves 40 which become the first straight long grooves 401 when facing the rotor end surface 22c of the drive rotor 20 are the second straight long grooves 40 when facing the rotor end surface 22c of the driven rotor 21. This becomes a straight long groove 402. The groove depth F of the straight long groove 40 in the shared region T3 becomes gradually shallower from the leading side to the trailing side in the rotation direction R.

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 rotor end surface 22c at one leaf portion 22a of the rotor end surface 22c, there are two points in time: when only the circular long grooves 39 are opposed to the rotor end surface 22c of the leaf portion 22a, and when only the straight long grooves 40 are opposed. , and a point in time when it faces both the arcuate long groove 39 and the straight long groove 40.

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 rotor 22 rotates, the rotor end surface 22c of the leaf portion 22a transitions from a state in which it faces the four arcuate long grooves 39 to a state in which it faces the second straight long groove 402 of the straight long grooves 40. At this time, the rotor end surface 22c faces both the arcuate long groove 39 and the linear long groove 40. Thereafter, as the rotor 22 rotates, the rotor end surface 22c of the leaf portion 22a transitions to a state where it faces the first linear long groove 401 and the second linear long groove 402. Also at this time, the rotor end surface 22c faces both the arcuate long groove 39 and the straight long groove 40. Thereafter, as the rotor 22 rotates, the rotor end surface 22c transitions to a state where it faces the four straight long grooves 40. In this way, it can be said that at least one of the arcuate long grooves 39 and the linear long grooves 40 always opposes the rotor end surface 22c of the leaf portion 22a. Since both the arc long grooves 39 and the straight long grooves 40 face the rotor end surface 22c, the shortest distance between the second arc long grooves 392 and the second straight long grooves 402 is larger than the maximum dimension of the leaf portion 22a in the rotation direction R. There is.

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 long groove 40 and the pressure distribution. The horizontal axis of the graph in FIG. 5 corresponds to the groove depth F, and the vertical axis of the graph in FIG. 5 indicates the magnitude of the pressure generated in the hydrogen gas. The pressure distribution becomes larger as the groove depth F of the straight long groove 40 becomes deeper.

[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 rotors 22 rotate, a flow velocity of hydrogen gas is generated relative to the rotor end surface 22c. The flow rate of hydrogen gas gradually decreases from the groove starting ends 39a, 40a toward the groove endings 39b, 40b. Due to the generation of such a flow velocity difference, a pressure distribution is generated in the hydrogen gas by the arc long grooves 39 and the straight long grooves 40. Since at least one of the arcuate long grooves 39 and the straight long grooves 40 always faces the rotor end face 22c, a pressure distribution always occurs in the hydrogen gas between the rotor end face 22c and the rotor chamber end face 26.

[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 long groove 39 is a long groove that extends in an arc shape along the rotation direction R. The arcuate long groove 39 has a groove depth F that changes along the rotation direction R. Therefore, a pressure distribution can be generated in the hydrogen gas due to a change in the groove depth F as the rotor 22 rotates in the rotational direction R. As a result, a pressing force along the rotational direction R can be applied to the rotor 22. Therefore, generation of a pressing force not along the rotational direction R of the rotor 22 can be suppressed. As a result, even if a pressing force is generated by the arcuate long groove 39, the rotation of the rotor 22 along the rotation direction R is not hindered by the pressing force.

(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 long groove 40 is a long groove extending in the tangential direction. The straight long grooves 40 are arranged on both sides of the imaginary lines M2 and M3. Therefore, when the rotor end face 22c faces the linear long grooves 40 on both sides of the imaginary lines M2 and M3, it is possible to suppress the pressing force applied to the rotor 22 from being biased across the imaginary lines M2 and M3. Therefore, even if a pressing force is applied to the rotor 22, tilting of the rotor 22 due to the pressing force can be suppressed.

(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 long groove 40 provided in the common area T3 is a long groove extending in the tangential direction. The straight long grooves 40 provided in the area opposite to the common area T3 across the virtual lines M2 and M3 are also long grooves extending in the tangential direction. Therefore, when the rotor end face 22c faces the straight long groove 40 of the common area T3, the pressing force applied to the rotor 22 can be prevented from being biased across the imaginary lines M2 and M3. Therefore, tilting of the rotor 22 to which the pressing force is applied can be suppressed.

(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 long grooves 39 and straight long grooves 40 are arranged alternately at intervals. During rotation of the rotor 22, the rotor end surface 22c always faces at least one of the arcuate long grooves 39 and the linear long grooves 40. Therefore, the arc long grooves 39 and the straight long grooves 40 can always generate a pressure distribution for the hydrogen gas between the rotor end surface 22c and the rotor chamber end surface 26. In other words, the arcuate long grooves 39 and the linear long grooves 40 can always apply a pressing force that separates the rotor 22 from the rotor chamber end surface 26.

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 chamber end surface 26 and the rotor end surface 22c. In this case, the pressing force generating groove 38 of the rotor chamber end surface 26 is provided at a position deviated from the rotation locus K of the pressing force generating groove 28 of the rotor end surface 22c.

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 chamber end face 26 is provided with arc long grooves 39 and linear long grooves 40 as the pressing force generating grooves 38 . The rotor end surface 22c is provided with a first pressing force generating groove 281 and a second pressing force generating groove 282 as the pressing force generating groove 28. The inner peripheral edge of the first pressing force generation groove 281 and the outer peripheral edge of the second pressing force generation groove 282 each pass through a circular rotation trajectory K. Note that the first pressing force generating groove 281 and the second pressing force generating groove 282 are spaced apart in the longitudinal direction of the rotor 22 compared to the first embodiment. The arcuate long grooves 39 and straight long grooves 40, which are the pressing force generating grooves 38 on the rotor chamber end surface 26, correspond to the rotation locus K of the first pressing force generating groove 281 and the second pressing force generating groove 282 on the rotor end surface 22c. It is provided at a position away from the rotation locus K. Each of the arcuate long grooves 39 and the linear long grooves 40 is arranged between the rotation locus K of the first pressing force generation groove 281 and the rotation locus K of the second pressing force generation groove 282.

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 force generating groove 38 on the rotor chamber end face 26 may be changed as appropriate as long as it is provided at a position deviating from the rotation locus K of the pressing force generating groove 28.
According to this, a pressing force is applied to each of the pair of rotors 22 by the pressing force generating groove 28 of the rotor end surface 22c and the pressing force generating groove 38 of the rotor chamber end surface 26. The pressing force separates the rotor 22 from the rotor chamber end surface 26. Therefore, contact of the rotor end surface 22c with the rotor chamber end surface 26 is suppressed. It is possible to suppress variations in the pressing force due to interference between the pressing force generating groove 28 on the rotor end surface 22c and the pressing force generating groove 38 on the rotor chamber end surface 26. Therefore, the inclination of the rotor 22 due to uneven pressing force can be suppressed.

○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 force generating groove 28 of the rotor end face 22c may be provided only on one of the pair of rotor end faces 22c. In this case, the axial clearance CL between the rotor end surface 22c where the pressing force generation groove 28 is not provided and the opposing rotor chamber end surface 26 is the same as the axial clearance CL between the rotor end surface 22c where the pressing force generation groove 28 is provided and the rotor end surface 22c where the pressing force generation groove 28 is provided. It is slightly larger than the axial clearance CL with the chamber end surface 26.

○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 force generating groove 28 of the rotor end face 22c may be only one of the first pressing force generating groove 281 and the second pressing force generating groove 282.
The pressing force generating grooves 28 on the rotor end surface 22c may be provided one step at a time in the longitudinal direction of the rotor end surface 22c, or may be provided in three or more steps.

○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 force generating grooves 28 on the rotor end surface 22c does not need to be two in the rotational direction R, may be one in the rotational direction R, or may be three or more.
The pressing force generating groove 28 on the rotor end face 22c does not have to be arcuate. The pressing force generating groove 28 may be, for example, a straight long groove.

○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 force generating groove 28 on the rotor end face 22c may vary in stages. As long as a pressing force can be applied to the rotor 22 by the pressing force generating groove 28, the groove depth F and shape of the pressing force generating groove 28 may be changed as appropriate.

○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 long groove 39 of the rotor chamber end face 26 may be a straight long groove 40.
The arcuate long grooves 39 on the rotor chamber end surface 26 may be provided one step at a time in the direction in which the virtual lines M2 and M3 extend, or may be provided in three or more steps. Similarly, the linear long grooves 40 may be provided one step at a time in the direction in which the first imaginary line M1 extends, or may be provided in three or more steps.

○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 long grooves 39 or straight long grooves 40 on the rotor chamber end surface 26 may not be two in the rotational direction R, may be one in the rotational direction R, or may be three or more.
The groove depth F of the arc long grooves 39 and the straight long grooves 40 of the rotor chamber end surface 26 may change in stages. As long as a pressing force can be applied to the rotor 22 by the arc long grooves 39 and the straight long grooves 40, the groove depth F and shape may be changed as appropriate.

○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 rotor 22 may have, for example, a trilobal shape or a quadrilobal shape in a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 16.
The roots pump 10 may be driven by, for example, an engine. In this case, the drive shaft 16a passes through the bottom wall 13a of the gear housing 13 in order to be connected to an engine that is a drive source provided outside the gear chamber 24.

○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 rotor chamber 25 is not limited to hydrogen gas.

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)

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る、ことを特徴とする請求項1に記載のルーツポンプ。 The roots according to claim 1, wherein the pressing force generating groove is a long groove extending along the rotational direction of the rotor, and is provided so that the groove depth changes along the rotational direction. pump. 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る、ことを特徴とする請求項2に記載のルーツポンプ。 The pressing force generating grooves are a pair of long grooves provided at points symmetrical positions with respect to the rotation axis, and each of the pair of long grooves has a change in groove depth at a point with respect to the rotation axis. Roots pump according to claim 2, characterized in that it is set to be symmetrical. 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:
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 provided on both the rotor chamber end surface and the rotor end surface, and the pressing force generating groove on the rotor chamber end surface is located at a position deviating from the rotation locus of the pressing force generating groove on the rotor end surface. Roots pump according to claim 1, characterized in that it is provided.
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