JP3189069B2 - ルーツ型スーパチャジャー用回転ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転コンプレッサまた
はポンプ、特に逆流形のポンプに関するものである。さ
らに詳しく言えば、本発明は、効率を向上させ、内燃機
関用のスーパチャジャーとして用いられているルーツ型
ブロワの噛み合ったローブ間に捕捉された空気の容積圧
縮に伴った空中雑音を減少させることに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】公知のように、ルーツ型ブロワは、横方
向に重なり合う円筒室内に噛み合った状態で配置された
歯付きすなわちローブ形ロータを用いる点で、歯車式ポ
ンプに似ている。各ロータの噛み合っていない隣接ロー
ブが、入口ポートの流体を出口ポートへ移動させる。ロ
ーブが再び噛み合った時、出口ポートの流体が噛み合い
ローブ間の収縮空間に捕らえられて、ベント手段を設け
なければ圧縮される。ロータローブが直線状、すなわち
ロータ軸線に平行であれば、捕捉流体の一部を出口ポー
トへ戻す出口ベントが設けられ、捕捉流体の残りを入口
ポートへ戻す入口ベントが設けられる。

【０００３】しかし、らせん形のローブを用いた場合、
従来形出口ベントでは、噛み合ったローブ間の膨張空間
を介して出口ポートから入口ポートへ漏れる通路が形成
されることから、従来形出口ベントが設けられない。出
口及び入口ベントを設けた歯車式ポンプの例が、米国特
許第3,113,524 号、第3,303,792 号及び第4,130,383号
に記載されており、これらの特許は参考文献として本説
明に含まれる。らせん形ローブ及び入口ベントを設けた
ルーツ型ブロワの例は、米国特許第4,556,373号及び第
4,569,646 号に記載されており、これらの特許も参考文
献として本説明に含まれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て本発明は、ブロワの回転ロータの噛み合ったらせん形
ローブ間の空間での流体圧力上昇を軽減するために出口
側及び入口側ベント凹部を設けたルーツ型の回転ポンプ
を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】および

【作用】上記目的を達成するために、本発明によれば、
米国特許第4,556,373 号に記載されているように、らせ
ん形ローブを設けた逆流形の回転ポンプに、ロータの噛
み合ったローブ間の捕捉容積内での圧力上昇を逃がすた
めのベント手段が設けられる。

【０００６】このベント手段は、ローブ後端部において
ロータ及びローブ端面と密封関係となる端部壁面に形成
された出口及び入口側のベント凹部によって構成され
る。これらのベント凹部は、それぞれロータ軸線によっ
て定められた平面にの対向配置されている。出口側凹部
は、捕捉容積内の流体をポンプ出口に連通させ、入口側
凹部は、捕捉容積内の流体をポンプ入口に連通させる。
出口側凹部には、出口流体と常時連通している第１，第
２のフィンガ部分が設けられている。噛み合ったローブ
間の膨張空間と対応のフィンガ部分との直接連通が遮断
されている間、噛み合ったローブ間の収縮空間によって
定められた収縮捕捉容積が、対応のフィンガ部分と直接
的に連通する位置からそのような直接連通が遮断される
密封位置へ移動するように、第１，第２のフィンガ部分
が配置されている。その後、捕捉容積は、出口側凹部の
対応のフィンガ部分との連通が遮断される密封位置へ移
動した時、入口側凹部との連通が遮断された密封位置か
らそれと連通する位置へ移動する。

【０００７】

【実施例】次に、本発明を、添付の図面を参照しながら
スーパチャジャーとして使用されるルーツ型回転ポンプ
の例について説明する。

【０００８】図面は、ルーツ型の回転ポンプすなわちブ
ロワ10を示している。そのようなブロワは、もっぱら入
口側ポート口から出口側ポート口へ空気などの圧縮性の
流体を、出口側ポート口で高圧空気に触れる前に空気の
移動容積を圧縮させることなく送り出す、すなわち移動
させることに使用される。ロータは歯車式ポンプに幾分
類似した作動をする、すなわちロータの歯すなわちロー
ブの噛み合いが外れると、各ロータの隣接ローブによっ
て形成された容積すなわち空間に空気が流入する。次
に、後ローブが室の壁面と密封関係になる位置へ移動し
た時、その容積内の空気が隣接の噛み合っていないロー
ブ間に捕らえられる。各移動容積の前ローブが出口側ポ
ート口の縁部、すなわち出口側ポートの空気を接近中の
移動容積内へ制御流速で先送りまたは逆流させる通路の
縁部を横切る時に、その空気が送られる、すなわち出口
側ポート口で空気に直接触れる。

【０００９】ブロワ10は、主ハウジング部材14と、軸受
プレート部材16と、駆動部ハウジング部材18とを含むハ
ウジングアセンブリ12を有している。これらの３つの部
材は複数のねじ20によって接合されている。主ハウジン
グ部材14は、横方向に重なり合った第１，第２の円筒室
22、24の円筒形壁面14a,14b 及び端部壁14d の平坦な端
面14c を有する一体部材である。部材14にはさらに、出
口側ポート口26と、端部壁14d の入口側ポート口28と、
主入口ダクト30と、バイパスダクト31とが設けられてい
る。

【００１０】室22,24 の他方の端部壁は、軸受プレート
部材16の平坦面16a によって形成されている。室22,24
のそれぞれの長手方向軸線22a,24a は共通平面32上にあ
って互いに平行である。図示の位置において、壁面14a,
14b の上部分が交差して、室の軸線に平行な尖頭部14e
を形成している。図示の実施例では、壁面14a,14b の下
部分は実際には交差しておらず、平面32に平行な平面33
で結合している。室22,24 内にはそれぞれロータ34,36
が取り付けられて、軸線がそれぞれの室の軸線にほぼ一
致している軸38,40 回りに対向して回転できるようにな
っている。軸38,40 は、その両端部を公知の図示されて
いない仕方で軸受プレート16及び端部壁14d によって支
持された転がり軸受に取り付けている。

【００１１】ロータは、駆動プーリ41によって矢印Ａ及
びＢ方向へ駆動され、この駆動プーリ41はロータ軸に取
り付けられたタイミング歯車（図示略）を駆動するよう
に駆動軸に固定されている。ロータの取り付け及び駆動
の詳細は、本発明の構成要素ではなく、米国特許第4,59
5,349 号、第4,828,467 号及び第4,844,044 号に記載さ
れており、これらはすべて参考文献としてここに包含さ
れる。

【００１２】ロータ34,36 は、それぞれ回転角度60゜の
端部間らせんねじれが加えられている変形インボリュー
ト形の３つのローブ34a,36a を備える。各ローブは、ロ
ーブ根底部すなわち半径方向内側部分で底部ランドすな
わちルート面34b,36b によって円周方向に分離されてい
る。各ローブは、それぞれロータの回転方向に面してい
る前後側面34c,36c 及び34d,36d と、端部壁面14c,16a
と密封状態で協働する対向端面34e,34f 及び36e,36f
と、それぞれの室の円筒形壁面14a,14b 及び噛み合い時
には他方のロータのルート面と密封状態で協働する上部
ランドすなわち外表面34g,36g とを備える。

【００１３】ロータの回転方向で見ると、端面34e,36e
がローブの前端部を形成し、端面34f,36f がローブの後
端部を形成している。側面の半径方向内側部分は、図５
の作用線34h,36h で示されている領域でローブの長手方
向に沿ってルート面の半径方向外側部分と合流してい
る。図７〜図13では、図面を簡略化するために作用線が
省略されている。らせん形のローブには、各ロータのロ
ーブの数をｎとした時、360 ゜／２ｎの関係で定められ
るねじれを設けることが好ましいが、必ずしもそれに限
定されない。

【００１４】出口側ポート口26は、室22、24の中間に配
置された略三角形をしており、軸受プレート部材の平坦
面16a によって形成された室の端部に向かって斜めに設
けられ、完全に共通平面32の下方に位置している。ポー
ト口26からの空気は、ハウジング部材14の底部すなわち
基部に設けられた矩形の凹部42に流入する。出口側ポー
ト口の両側に配置された先送り及び逆流スロット44及び
46はそれぞれ、各移動容積の前ローブの外表面が出口側
ポートの縁部26a 、26b を横切る前に、凹部42内の出口
側空気をロータの非噛合状態の隣接ローブに捕らえられ
た空気移動容積へ逆流させる。出口側ポート及び逆流ス
ロットについての詳細は、参考として本説明に含まれる
前述の米国特許第4,768,934 号に記載されている。ハウ
ジング部材14の基部は、出口側ポートの空気を凹部42か
らエンジン燃焼室及びバイパスダクト31へ送る図示しな
いマニフォールド、例えばエンジンマニフォールドに固
定される。

【００１５】入口側ポート口28は、完全に共通平面32の
上方でローブの前端部の端面34e 、36e に隣接した位置
で端部壁14d に貫設されている。このポート口には、軸
線22a 、24a に対して半径方向内側及び外側縁部28a 、
28b と、第１，第２の横縁部28c,28d とが設けられてい
る。

【００１６】縁部28a,28b は、各ロータの隣接ローブ間
の空間へ流入する空気の流れを軸方向に最大に、半径方
向に最小にする位置に設けられている。そのような流入
空気の流れによって、中程度のロータ速度でローブを回
転させることによっても流入空気に加えられる遠心力の
負の効果が軽減される。さらに、入口側ポート口が、ら
せん形ローブの前端部に位置しているので、ローブのら
せん角度が流入空気に軸方向の力を与え、これは遠心力
のように流れに悪影響を与えるのではなく、空間への流
入を改善すなわち援助することができる。

【００１７】半径方向内側縁部28a は、ローブのルート
面34b,36b の半径方向最内側とほぼ整合した位置にあ
り、半径方向外側縁部28b は、円筒形表面14a,14b の頂
部すなわち最上部円弧を通る接線よりもわずかに外側に
位置している。ハウジング14は、外側縁部28b から始ま
って円筒形表面14a,14b まで、室22,24 の軸方向長さの
25％以下の軸方向距離に渡って滑らかに傾斜が付けられ
た表面14f を有している。

【００１８】縁部28c,28d は、後ローブの後端部の上部
ランドが尖頭部14e を横切るまで、各移動容積の後ロー
ブの前端面がほとんど横切らないように十分な距離を尖
頭部14e から円周方向両側に離して設けられている。こ
のように尖頭部が先に横切ることによって、ほぼ十分な
移動容積からの正味空気の損失を防止することができ、
上部ランドを通る空気の流れにより低圧の移動容積が現
れるようになる。

【００１９】横縁部28c,28d は、尖頭部の横断からでき
るだけ長い時間をおいて横切られるように設けることに
よって、各移動容積が流入空気に接触する回転角度数を
増加させるようにすることができ、ロータ速度を高速に
する場合などの多くの用途ではそのようにすることが好
ましい。例えば、それぞれ60゜ねじれの３つのローブを
備えたロータの場合、横縁部28c,28d は尖頭部14e から
少なくとも約60゜の位置に設けられる。しかし、図５に
示されているように横縁部を約85゜まで延長すると、高
速ロータ回転時の体積効率は大幅に向上するが、低速時
の体積効率にはほとんど影響がない。

【００２０】入口ダクト30は、公知のようにして空気供
給源に接続される端部30a と、入口側ポート口28によっ
て形成された端部30b とを備えている。ダクト30の点線
30cで示された平均流路は、端部30a では平面32の下方
に位置し、上向きに湾曲して平面32を横切ってから、わ
ずかに下向きに湾曲して入口側ポート口28に滑らかに移
行している。バイパスダクト31は、前述したようにブロ
ワ排出空気を受け取る入口31a と、公知のようにしてバ
イパス空気流を制御するバタフライ型弁48と、バイパス
空気を入口ダクト内の空気流に対して鋭角で入口ダクト
30に送り込む出口31b とを含む。

【００２１】このように、流入空気とバイパス空気とを
混合することによって、通路30内の空気乱流を減少さ
せ、従ってスーパチャジャーの入口ダクトへ流入するバ
イパス空気に関連した効率低下を軽減することができ
る。バタフライ型弁は、リンク52によって回転させる軸
50に取り付けられている。リンクは、バタフライ型弁を
閉じる方向へばね付勢されており、公知のようにして真
空モータ54等によってバタフライ型弁を開く位置へ移動
させることができる。

【００２２】ロータ34,36 が回転すると、一方のロータ
の１つのローブ34a または36a が他方のロータの前後隣
接ローブ間の空間に入って出るように移動する。各噛み
合いには、一方のロータの１つのローブの外表面34g ま
たは36g と他方のロータの前後隣接ローブ間のルート面
36b または34b との間に密封関係を与える接触円弧が形
成される。接触円弧は、ローブの前端部34e,36e から始
まって、ロータの連続回転に対応してローブの後端部34
f,36f まで進む。

【００２３】図６は、軸線24a から見て、噛み合いサイ
クル中にロータ34が軸線22a 回りに矢印Ｂ方向へ回転
し、ロータ36が軸線24a 回りに反対方向へ回転する場合
に、自由空間にルート面34b を斜めに横切って伸びる、
無限群の接触円弧のうちの接触円弧101 〜110 を有する
ロータ34を示している。各噛み合いに対する各群の接触
円弧は、作用線34h とローブ前端部34e との交点56から
始まって、作用線34h とローブ後端部34f との交点58で
終了する。各接触円弧101 〜104 には始点101a〜104aが
あり、各接触円弧102 〜110 には終点102b〜110bがあ
る。

【００２４】各接触円弧始点は、ロータの回転に対応し
て、ローブ36a の外表面36g の漸増部分を、作動線36h
の領域において後側の隣接ローブ34h の前側面34c の半
径方向内側部分に続くルート面34b の漸増部分と密封関
係になるように移動させていく。各接触円弧の各増分始
点は、ローブ36a の前側面36c と前側の隣接ローブ34a
の後側面34d との間に密封関係が存在している間に発生
する。

【００２５】各接触円弧終点は、ロータの回転に対応し
て、ローブ36a の外表面36g の漸増部分を、作動線36h
の領域において隣接ローブ34a の後側面34c の半径方向
内側部分に続くルート面34b の漸増部分との密封関係が
解除されるように移動させていく。各接触円弧の各増分
終点は、ローブ36a の後側面36d と後側の隣接ローブ34
a の前側面34c との間に密封関係が存在している間に発
生する。

【００２６】接触円弧102,103 及び104 は、前述したよ
うにそれぞれが始点102a,103a 及び104aと終点102b,103
b 及び104bを備えていることから、完全に展開してい
る。接触円弧101 は、展開し始めたところであり、始点
101aがあるが、終点がない。接触円弧105 〜110 は、終
点に向かって移動しており、終点105b〜110bを備えてい
るが、始点がない。図６及び図７〜図13を参照すると、
図６の接触円弧104 〜110 及び交点58は、それぞれ図７
〜図13のロータローブ位置に対応しており、各連続図
は、ロータが５度回転した後のローブ位置を順次示して
いる。

【００２７】各接触円弧及びそれに付随した噛み合いロ
ーブの前後表面間の密封関係によって、噛み合いローブ
に沿って延在し、外表面36g とルート面34b との間の斜
めの密封関係により密封状態で分離されている第１，第
２のポケットが形成されている。第１ポケットは、ロー
ブ36a の前側面36c と前後の隣接ローブ間のルート面34
b との間に形成される。各第１ポケットの容積は、各接
触円弧の始点での前側面36c とルート面34b との間の最
大間隔によって定められる。接触円弧の終点に達する
と、間隔が最小になる。同様にして、各第２ポケットの
容積は、各接触円弧の終点での後側面36d とルート面34
b との間の最大間隔によって定められる。接触円弧の始
点に達すると、間隔が最小になる。

【００２８】第１ポケットは、ローブの後端部方向に開
放し、第２ポケットはローブの前端部方向に開放する。
交点56と接触円弧104 との間で、第１ポケットは出口26
の気体流体に開放した後、捕捉容積になって、ローブの
噛み合い表面間の密封関係及びローブの後端部表面と軸
受プレート部材16の端部壁面との間の密封関係のため、
その中に捕捉された出口流体が出口26と直接的に連通し
なくなる。

【００２９】各捕捉容積は、図７のローブ位置に対応し
た接触円弧104 での最大寸法から、図13のローブ位置に
対応した交点５８の直前での最小寸法まで漸減する。図
７〜図13は、ロータ34,36 が自由空間においてそれぞれ
の軸線22a,24a 回りに回転するように噛み合っていると
ころを示している。噛み合ったローブが接触円弧104〜1
10 及び交点58を進むのに伴って、端部壁面16a におけ
る前側面36c とルート面34b との間の空間が減少するの
に対して、後側面36d とルート面34b との間の空間が増
加する。

【００３０】図14に示されているように、軸受プレート
部材16の端部壁面16a には、出口側及び入口側ベント凹
部60,62 がそれぞれロータ軸線によって定められた平面
32の対向側に位置するように設けられている。出口側凹
部は、捕捉容積内の流体をハウジング出口26に連通さ
せ、入口側凹部は、捕捉容積内の流体の残りをハウジン
グ入口28に連通させる。両方のベント凹部は、捕捉容積
の寸法が小さくなる時の捕捉容積内での圧力上昇を減少
させる。出口側凹部はまた、捕捉出口流体の一部をポン
プ出口へ戻し続けることによってポンプ効率を向上させ
る。両方のベント凹部は、図７〜図13にロータ34、36の
後端部34f 、36f と重ねて図示されている。

【００３１】出口側ベント凹部60には、平面32に平行方
向に延びて出口26に常時連通している細長部分60a と、
それぞれルート面34b 、36b に対応して交互に形成され
る収縮捕捉容積が横切って連通する位置へ細長部分60a
の端部から延出している第１，第２のフィンガ部分60b,
60c とが設けられている。フィンガ部分60b,60c にはそ
れぞれ収束縁部60d,60e 及び60f,60g が設けられてい
る。縁部60d,60f は、膨張する第２ポケットが出口側ベ
ント凹部と直接的に連通しないように密封され、それに
よってハウジング出口26からハウジング入口28への漏れ
が防止されるように位置決めされている。縁部60e 、60
g は、軸受プレート部材16に形成されて軸38,40 が貫通
している孔16b,16c の外縁部から半径方向外方へ比較的
短距離だけ離れた位置にある。このような配置にするこ
とによって、ルート面34b,36b の半径方向最内側部分が
縁部60e,60g を横切るため、流路面積が増大し、捕捉容
積が入口側ベント凹部と連通する前に出口側ベント凹部
と連通している時間が長くなる。

【００３２】入口側ベント凹部62には、入口28と連通し
ている矩形部分62a と、そのコーナー部から平面32に向
かって、交互に形成される捕捉容積が出口ベントフィン
ガ部分60b,60c との連通が遮断される位置へ移動した時
にそれに代わって連通できるようにする位置まで延出し
た第１，第２のフィンガ部分62b,62c とが設けられてい
る。

【００３３】図15、16及び17,18 は、図７〜図13及び14
のベント60,62 の２つの変更例を示している。図15及び
16の実施例には、主出口側ベント凹部64と、合わせて入
口側ベント凹部62に対応する主入口側ベント凹部66,68
と、主出口側及び入口側ベント凹部間を連絡している補
助ベント溝70,72 とが設けられている。出口及び入口側
ベント凹部64及び66,68 は、ベント凹部60,62 と同様
に、出口26及び入口28に比較的無抑制状態で連通してい
る。出口側ベント凹部64には、出口側ベント凹部60の場
合と同様に、平面32に平行方向に延びて出口26に常時ほ
ぼ無抑制状態で連通している細長部分64a が設けられて
いる。出口側ベント凹部64にはさらに、それぞれルート
面34b,36b に対応して交互に形成される収縮捕捉容積が
横切って連通する位置へ細長部分64a の端部から延出し
ている第１，第２のフィンガ部分64b,64c が設けられて
いる。フィンガ部分64b,64c には、フィンガ部分60b,60
c と同様に、収束縁部64d,64e 及び64f 、64g が設けら
れている。縁部64d,64f は、縁部60d,60f とほぼ同じよ
うに設けられている。縁部64e,64f は、縁部60e,60gの
場合よりも孔16b,16c の外縁部から半径方向外方へさら
に離して設けられて、孔と縁部64e,64g との間のランド
部分の構造的強度を増加または維持できるようにしてい
る。しかし、縁部64e,64g をそのような位置に設けるこ
とによって、流路面積及び捕捉容積が出口側凹部に連通
している時間が減少する。

【００３４】このように連通が減少する影響は、凹部に
比べて幅Ｗが比較的狭く、深さＤが浅い補助ベント溝7
0,72 によって軽減されている。従って、各溝は、その
長さ方向に沿って出口及び入口ベント間に抑制流路を形
成している。溝によって形成されたこの抑制流路は、も
ちろん出口26から入口28へ常時漏洩させているように見
える。しかし、溝の位置、捕捉容積内のサイクル圧力が
出口26内の流体圧力よりも高いこと、さらに溝の流れが
抑制されていることによって、入口への出口流体の漏れ
は図14のベントに対して相当に軽減されている。例え
ば、溝の抑制流路は凹部の流路の１／10である。

【００３５】さらに詳しく説明すると、各噛み合いサイ
クル中、捕捉容積から溝に入る圧力は、出口26内の流体
圧力よりも相当に高い。従って、噛み合いサイクル期間
中に溝を通って出口26から入口28へ漏れることはない。
さらに、捕捉容積は最初に縁部64d,64f に近接している
溝部分と重なるため、捕捉容積は入口側凹部へ流れる量
よりも多くの量が出口側ベント凹部へ流れる。ロータが
回転を続けて、噛み合いローブ間の第２ポケットまたは
空間が入口28への有効流路を形成できるまで成長する
と、ポケットは溝に重なっているが、出口縁部64d,64f
に近接した溝端部から十分に離れているので、溝の流れ
が抑制されていること及びその中の捕捉容積の流体圧力
によって、出口26からの流体の漏れがほとんどまたは全
くない。

【００３６】次に図17及び18のさらなる変更例について
説明すると、図15及び16の場合と同様に、出口及び入口
側ベント凹部74及び76,78 と、出口側ベント凹部のフィ
ンガ部分74a 、74b から延出した補助ベント溝80,82
と、入口側ベント凹部から延出した補助ベント溝84,86
とが設けられている。溝80,84 及び82,86 は連通してい
ないが、溝70,72 と同様に流れを抑制できるだけ十分に
浅い点で、溝70,72 と機能的に同じである。しかし、溝
80,84 及び82,86 の方が溝70,72 の場合よりも幾分多く
流れを抑制することがテストからわかっている。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したことから、本発明は軸受プ
レートの端部壁面にロータ軸線により定められた平面に
対向配置した出口側及び入口側ベント凹部を設けたの
で、両ベント凹部は回転ポンプの回転ロータの噛み合っ
たらせん形ローブ間での捕捉容積の寸法が小さくなると
きの流体圧力上昇を軽減して空気の容積圧縮に伴った空
中雑音を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるルーツ型ブロワの上面図である。

【図２】図１のルーツ型ブロワの底面図である。

【図３】図１のルーツ型ブロワの側面図である。

【図４】図１〜３に示されているハウジング部材の、図
１の４ー４線に沿った長手方向断面図である。

【図５】図３の５ー５線に沿って見たブロワの断面図で
ある。

【図６】自由空間での１つのブロワロータの立体図であ
る。

【図７】自由空間でのブロワロータの第１の噛み合い位
置を示す図である。

【図８】自由空間でのブロワロータの第２の噛み合い位
置を示す図である。

【図９】自由空間でのブロワロータの第３の噛み合い位
置を示す図である。

【図１０】自由空間でのブロワロータの第４の噛み合い
位置を示す図である。

【図１１】自由空間でのブロワロータの第５の噛み合い
位置を示す図である。

【図１２】自由空間でのブロワロータの第６の噛み合い
位置を示す図である。

【図１３】自由空間でのブロワロータの第７の噛み合い
位置を示す図である。

【図１４】図３の６ー６線に沿ったブロワの断面図であ
る。

【図１５】図７〜図13の実施例に係る変形例を示す図で
ある。

【図１６】図15の10−10線に沿って見た断面図である。

【図１７】図14の実施例に係る変形例を示す図である。

【図１８】図17の12−12線に沿って見た断面図である。

【符号の説明】

10 ルーツ型ブロワ 12 ハウジングアセンブリ 14a,14b 円筒形壁面 14c,16a 端部壁面 22,24 円筒室 22a,24a ロータ軸線 26 出口側ポート口 28 入口側ポート口 32 共通平面 34,36 ローブ形ロータ 34a,36a ローブ 34b,36b ルート面 34c,34d,36c,36d ローブ側面 34e,36e ローブ前端部 34f,36f ローブ後端部 34g,36g ローブ外表面 60 出口側ベント凹部 60b,60c ベントフィンガ部分 62 入口側ベント凹部

フロントページの続き (73)特許権者 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅ ｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ. Ａ. (72)発明者 スティーブン ケネス キーファー アメリカ合衆国 ミシガン 49015 バ トル クリーク キャピタル アベニュ エス．ダヴリュ．ナンバー31シー 3241 (72)発明者 キース ハンプトン アメリカ合衆国 ミシガン 48105− 1173 アン アーバー バートン ドラ イブ イースト 415 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 33/38 F04C 2/18 311 F04C 18/18 F04C 29/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口及び出口（28,26 ）と、円筒形壁面
   （14a,14b ）及び端部壁面（14c,16a）を備えて横方向
   に重合している平行な第１，第２の円筒室（22,24 ）と
   を形成するハウジング（12）を含む回転ポンプ（10）で
   あって、 第１，第２の噛み合ったローブ形ロータ（34,36 ）がそ
   れぞれ第１，第２の室内に配置されて、ロータがそれぞ
   れの軸線回りに回転するのに対応して、ガス状の流体を
   各ロータの噛み合っていない前後の隣接ローブ（34a,36
   a ）間の空間を介して入口から出口へ移動させ、ロータ
   及びローブは、端部壁面と密封関係に配置された端面
   （34e,34f 及び36e,36f ）を備えており、ローブには端
   部間らせんねじれが形成されて、ロータの回転方向にお
   いて前端部（34e,36e ）及び後端部（34f,36f ）を有
   し、さらに各ロータのローブには、対応の室の円筒形壁
   面（14a,14b ）と密封関係に配置された半径方向外表面
   （34g,36g ）と、ロータの回転方向において前後の側面
   （34c,34d 及び36c,36d ）と、隣接ローブの前後側面の
   半径方向内側部分（34h,36h ）間に延在したルート面
   （34b,36b ）とを設け、 ロータが回転すると、一方のロータの１つのローブが他
   方のロータの前後隣接ローブ間の空間に出入りするよう
   に移動し、各噛み合いによって噛み合いローブに沿って
   第１，第２のポケットが形成され、両ポケットは、ルー
   ト面を斜めに横切る１つのローブ外表面の密封関係によ
   り密封状態に分離され、かつ、ポケットはまず前端部
   （34e,36e ）で形成されてからロータの連続回転に対応
   して後端部（34f,36f ）の方へ進み、第１，第２のポケ
   ットは、斜めの密封関係に対向端部が噛み合いローブの
   前後端部から離れている時、それぞれハウジング出口及
   び入口に開放し、第１ポケットは、１つのローブの外表
   面の斜めの密封関係が噛み合いローブの後端部（34f,36
   f ）に最初に到達するのに応答しかつ対応の端部壁面
   （16a ）に対して密封関係にあることから横断面が収縮
   してハウジング出口との直接連通からシールされた捕捉
   容積になり、各捕捉容積には出口流体と、ロータの連続
   回転に対応して最大寸法から最小寸法まで減少する容積
   が含まれ、また第２ポケットは、１つのローブの外表面
   の斜めの密封関係が噛み合いローブの後端部に最初に到
   達するのに応答して横断面が膨張するようになってお
   り、 捕捉容積内での圧力上昇を逃がすベント手段（60,62 ）
   が設けられ、 このベント手段（60,62 ）は、ローブ後端部（34f,36f
   ）においてロータ及びローブ端面に密封関係となる端
   部壁面（16a ）に形成された出口側及び入口側ベント凹
   部（60,62 ）を含み、両ベント凹部はそれぞれロータ軸
   線（22a,24a ）によって定められた平面（32）の対向側
   に配置されており、出口側凹部（60）は、捕捉容積内の
   流体の一部をハウジング出口（26）に連通させ、入口側
   凹部（62）は、捕捉容積内の流体の別の一部をハウジン
   グ入口（28）に連通させ、出口側凹部には、流路面積が
   ほぼ無規制で、ハウジング出口（26）の出口流体と常時
   連通している第１，第２のフィンガ部分（60b,60c ）を
   備え、第２膨張ポケットと対応のフィンガ部分との連通
   がシールされている間、第１ポケットの捕捉容積が対応
   のフィンガ部分と直接的に連通する位置からそのような
   直接連通が遮断される密封位置へ移動するように、第
   １，第２のフィンガ部分（60b,60c ）が配置され、捕捉
   容積は、対応のフィンガ部分との直接連通が遮断される
   密封位置へ移動した時、入口側凹部（62）との直接連通
   が遮断された密封位置からそれと直接的に連通する位置
   へ移動するようにしたことを特徴とする回転ポンプ。
2. 【請求項２】 さらに、ローブ後端部においてロータ及
   びローブ端面（34f,36f ）に密封関係となる端部壁面に
   流量抑制溝（70,72 または80,82,84,86 ）が形成されて
   おり、第１，第２のロータ（34,36 ）のルート面（34b,
   36b ）と１つのローブ（34a,36a ）の前側面（34c,36c
   ）との間に設けられた第１ポケットの捕捉容積が、対
   応のフィンガ部分（64b,64c ）と直接的に連通する位置
   から、ルート面（34b または36b ）と１つのローブ（34
   a,36a ）の後側面（34d,36d ）との間に設けられた第２
   ポケット及び捕捉容積が流れ抑制溝（70,72 または80,8
   2,84,86 ）を介して対応のフィンガ（64b または64c ）
   と連通する位置へ移動できるようにする縁部（64d,64e,
   64f,64g ）を設けた第１，第２の凹部フィンガ（64b,64
   c ）が設けられていることを特徴とする請求項１の回転
   ポンプ。
3. 【請求項３】 抑制溝（70,72 ）は、それぞれ第１，第
   ２のフィンガ部分（64b,64c ）と直接連通する位置から
   入口側凹部（66,68 ）と直列連通する位置まで延在して
   いることを特徴とする請求項２の回転ポンプ。
4. 【請求項４】 流量抑制溝（70,72 ）の流路面積は、出
   口側ベント凹部（64）の流路面積の１／10以下であるこ
   とを特徴とする請求項３の回転ポンプ。
5. 【請求項５】 抑制溝（80,82,84,86 ）は、それぞれ第
   １，第２のフィンガ部分（74a,74b ）と直接連通する位
   置から平面（32）の手前の位置まで延在した第１，第２
   の溝（80,82 ）と、それぞれ入口側凹部（76,78 ）から
   第１，第２の溝（80,82 ）に向かって設けられ、それら
   の手前で平面（32）付近の位置まで延在している第３，
   第４の溝（84,86 ）とを含むことを特徴とする請求項２
   の回転ポンプ。
6. 【請求項６】 流量抑制溝（80,82,84,86 ）の流路面積
   は、出口側ベント凹部（74）の流路面積の１／10以下で
   あることを特徴とする請求項５の回転ポンプ。