JPH1047271A - ルーツ式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インボリュート曲線のロータを用いながら、
歯元空間での流体の圧力変化による騒音や駆動力ロスを
防止する。 【解決手段】 インボリュート曲線の歯面４５、４７で
互いに噛み合うロータ１５、１７と、これらを回転自在
に収容するロータ室２９と流体の流入口３１及び流出口
３３を有するケーシング１３と、ロータ１５、１７の歯
元に形成され相手側ロータの歯先との間で空間を形成す
る逃げ部７１、７３と、これらの空間と歯面４５、４７
の内肉部に設けられた空洞部４９、５１とを連通する流
体の連通路８１、８９、８５と連通路８３、９１、８７
とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、車両用
スーパーチャージャのコンプレッサに用いられるルーツ
式流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ルーツ式流体機械に用いられる
ロータの歯面を形成する曲線には、サイクロイド曲線や
インボリュート曲線などがある。

【０００３】サイクロイド曲線のロータは、回転中に互
いの歯面の一点が常時接触しているから、気体の洩れが
少なく効率がよいと共に、ロータ間に気体が閉じ込めら
れる空間が形成されないから、騒音が低い。

【０００４】しかし、サイクロイド曲線のロータは、こ
のような利点がある一方で、歯先部分が太い繭型になる
から慣性モーメントが大きく、高速回転させることが難
しい上に、エンジンとの連結を行う動力伝動機構を大型
にする必要がある。

【０００５】又、高速回転が難しいことに加えて、先端
部分が太いからロータ断面積が大きくなってロータ室が
狭くなり、ロータ１回転当たりの吐き出し量が小さく、
充分な吐出量が得られない。

【０００６】特開平４−７２４９０号公報には図５乃至
図７のようなロータ３０１、３０３が記載されている。
これらはインボリュート曲線の歯面３０５、３０７を持
った例である。

【０００７】サイクロイド曲線のロータに較べて、イン
ボリュート曲線のロータ３０１、３０３は、これらの図
面が示すように、先端部分を細く形成することができる
から、慣性モーメントが小さくなって高速回転させるこ
とが可能であると共に、先端部分が細くロータ断面積が
小さい分１回転当たりの吐き出し容量が大きくなり、充
分な吐出量が得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、インボリュ
ート曲線のロータ３０１、３０３では、相手側ロータの
歯先による切下げを防止するために歯元に逃げ部３０
９、３１１を設ける必要があり、この逃げ部３０９、３
１１によって、例えば、ロータ３０１の歯先とロータ３
０３の歯元との間に図５のような閉じ込み空間３１３が
生じる。

【０００９】この空間３１３に閉じ込められた流体は、
図５と図６のようにロータ３０１、３０３の回転に伴っ
て圧縮され、図６のように空間３１３はロータ３０１の
歯先によって空間３１５、３１７に分割される。次い
で、空間３１７の流体は図７の矢印３１９の箇所で開放
され、更に、ロータ３０１、３０３の回転に伴って空間
３１５の流体は膨張した後開放される。

【００１０】空間３１３の流体は開放されるとき大きな
騒音が発生すると共に、空間３１３に閉じ込められた流
体の圧縮仕事と膨張仕事だけ余分な駆動力が必要にな
り、エンジンの燃費を低下させる。

【００１１】そこで、この発明は、インボリュート曲線
のロータを用いながら、歯元空間での流体の圧力変化に
よる騒音や駆動力ロスなどを防止するルーツ式流体機械
の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１のルーツ式流体
機械は、回転中心線に対して放射状に形成された曲線の
歯面が互いに微小隙間を有して噛み合う一対のロータ
と、各歯面の内肉部に設けられた空洞部と、各ロータを
回転自在に収容するロータ室と流体の流入口及び流出口
を有するケーシングとを備えたルーツ式流体機械であっ
て、各ロータの歯元に形成され相手側ロータの歯先との
間に空間を形成し切下げを防止する凹状の逃げ部と、こ
の逃げ部側に開口を有し前記空間と空洞部とを連通する
流体の連通路を設けたことを特徴とする。

【００１３】このように、請求項１のルーツ式流体機械
は、逃げ部によって歯元に形成される空間が連通路を介
して空洞部に連通されるから、ロータの回転に伴って、
この空間が流体の圧縮側になる場合（高圧時）は空間か
ら空洞部へ流体が移動し、この空間が流体の膨張側にな
ると（低圧時）は空洞部から空間へ流体が戻る。

【００１４】こうして、空間と空洞部との間で行われる
流体の移動によって、空間での圧力変動が大きく緩和さ
れるから、ロータの回転が円滑になり、圧縮された流体
が開放されるときの騒音が防止されると共に、この空間
で流体を無用に圧縮あるいは膨張させるために生じる駆
動力ロスが抑制され、エンジンの燃費が向上する。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１記載のルーツ
式流体機械であって、一対のロータの曲線がインボリュ
ート曲線で形成され、連通路の逃げ部側開口が、ロータ
の基礎円の内側に設けられていることを特徴とし、請求
項１の構成と同等の効果を得る。

【００１６】これに加えて、逃げ部側の連通路をロータ
の基礎円の内側に限定したことにより、上記のように、
歯元空間での流体の圧縮と膨張とを緩和しながら、基礎
円の外側での歯面の噛み合いによって、ルーツ式流体機
械は正常な圧縮機能や膨張機能が得られる。

【００１７】なお、上記のように、インボリュート曲線
の歯面は歯先が細い上に、各歯面の内肉部に空洞部が設
けられているから、ロータは慣性モーメントが小さく、
高速回転可能である。従って、単位時間当たりの吐き出
し量が大きくなり、流体機械をそれだけ小型軽量にでき
ると共に、慣性モーメントが小さいから原動機とこのル
ーツ式流体機械との間に配置される動力伝達機構を小型
にすることができる。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
記載のルーツ式流体機械であって、ロータが、軸孔と前
記歯面とを有するロータ本体と、この軸孔に固定された
ロータ軸とからなり、ロータ本体とロータ軸との間に溝
が形成され、この溝が連通路の一部をなすことを特徴と
し、請求項１又は請求項２の構成と同等の効果を得る。

【００１９】なお、ロータ本体とロータ軸間の溝は、こ
れらのいずれか一方に設けても、あるいはこれらの両方
に設けてもよい。例えば、溝をロータ本体にだけ設けれ
ばロータ軸の機械加工や熱処理がそれだけ容易になる。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
記載のルーツ式流体機械であって、ロータが、軸孔と前
記歯面とを有するロータ本体と、この軸孔に固定された
ロータ軸とからなり、連通路が、ロータ本体にだけ形成
されていることを特徴とし、請求項１又は請求項２の構
成と同等の効果を得る。

【００２１】これに加えて、連通路をロータ本体にだけ
形成するこの構成は、上記のように、ロータ軸の加工を
容易にするだけでなく、慣性モーメントを低減するため
に有利である。

【００２２】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
のいずれか一項に記載のルーツ式流体機械であって、連
通路の逃げ部側開口が、逃げ部の中心線上に設けられて
いることを特徴とし、歯面の先端のシール部がこの中心
線上（最深箇所）の開口を通過する前後で、空間の圧縮
状態と膨張状態とが反転し、圧縮時に空洞部へ逃げた圧
力が膨張時に空間へ戻ることによって、請求項１乃至請
求項４の構成と同等の効果を得る。

【００２３】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項４
のいずれか一項に記載のルーツ式流体機械であって、連
通路の逃げ部側開口が、逃げ部の中心線の両側に配置さ
れていることを特徴とし、歯面先端のシール部によって
圧縮側の空間と膨張側の空間に分割される両空間に連通
路がそれぞれ開口するから、圧縮側の分割空間と膨張側
の分割空間からそれぞれの連通路を通って圧力が移動
し、請求項１乃至請求項４の構成と同等の効果を得る。

【００２４】請求項７の発明は、請求項６記載のルーツ
式流体機械であって、中心線の両側に配置された開口か
らの連通路が同一の空洞部に連通していることを特徴と
し、請求項６の構成と同等の効果を得る。

【００２５】これに加えて、中心線の両側に設けた連通
路を同一の空洞部に連通させているから、これらの間で
流体の循環が生じ、圧縮側分割空間と膨張側分割空間と
の間で圧力移動が間断なく行われるから、空間の圧力緩
和機能が特に大きい。

【００２６】又、同一の空洞部に２本の連通路を設けた
ことによって流路抵抗が低減し、圧力緩和機能が更に向
上する。

【００２７】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７
のいずれか一項に記載のルーツ式流体機械であって、連
通路が、ロータの軸方向端部に設けられていることを特
徴とし、請求項１乃至請求項７の構成と同等の効果を得
る。

【００２８】これに加えて、連通路をロータの軸方向端
部に設けたことによってその加工が容易になり、低コス
トに実施できる。又、複雑な形状の連通路でも加工が可
能である。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１と図２によって本発明の第１
実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、２、
３、５の特徴を備えている。図１はこの実施形態のスー
パーチャージャ１（ルーツ式流体機械）を示している。
図１は図２のＸ−Ｘ断面図であり、図２は図１のＹ−Ｙ
断面図である。又、左右の方向は図１での左右の方向で
あり、符号を与えていない部材等は図示されていない。

【００３０】スーパーチャージャ１は、入力プーリ３、
ルーツ式コンプレッサ５、タイミングギヤ組７などから
構成されている。

【００３１】入力プーリ３は入力側のロータ軸９にスプ
ライン連結され、ナット１１で固定されている。入力プ
ーリ３はベルトを介してクランクシャフト側のプーリに
連結されている。このクランクシャフト側プーリには電
磁クラッチが組み込まれており、エンジンとスーパーチ
ャージャ１との断続を行う。

【００３２】このように、入力プーリ３はエンジンの駆
動力により、これらの電磁クラッチとベルト伝動機構と
を介して回転駆動される。

【００３３】コンプレッサ５はコンプレッサケーシング
１３（ケーシング）と、その中に配置されたロータ１
５、１７などを備えている。

【００３４】コンプレッサケーシング１３は、ケーシン
グ本体１９の左右にカバー２１、２３をボルト２５、２
７で固定して構成されており、タイミングギヤ組７はケ
ーシング本体１９と右のカバー２３との間に収納されて
いる。

【００３５】図２のように、コンプレッサケーシング１
３は、各ロータ１５、１７を回転自在に収容するロータ
室２９と、エンジン吸気の吸入口３１（流入口）及び吐
出口３３（流出口）を備えている。

【００３６】図１のように、一方のロータ１５はロータ
本体３５の軸孔３７に前記の入力側ロータ軸９をスプラ
イン連結して構成され、他方のロータ１７はロータ本体
３９の軸孔４１にロータ軸４３をスプライン連結して構
成されている。

【００３７】図２のように、各ロータ１５、１７は３葉
のロータであり、各ロータ本体３５、３９には互いに噛
み合う３枚の歯面４５、４７が形成されている。これら
の歯面４５、４７はロータ１５、１７の回転中心線に対
して放射状に形成された曲線であり、それぞれの歯形を
形成する曲線はインボリュート曲線である。

【００３８】各歯面４５、４７の内肉部に空洞部４９、
５１が形成され、ロータ１５、１７の慣性モーメントを
低減させている。

【００３９】又、各ロータ１５、１７とロータ室２９と
の隙間は所定値の微小な隙間になるように調整されてい
る。

【００４０】各ロータ軸９、４３は、ロータ本体３５、
３９の左側でシール付のボールベアリング５３、５５に
よりコンプレッサケーシング１３に支承され、ロータ本
体３５、３９の右側でボールベアリング５７、５７によ
りコンプレッサケーシング１３に支承されている。又、
ロータ軸９、４３の右端側にはコンプレッサケーシング
１３との間にシール５９、５９が配置されている。

【００４１】ケーシング本体１９と右のカバー２３との
間にはオイルが封入されており、タイミングギヤ組７と
ボールベアリング５７、５７とを潤滑する。

【００４２】シール付ボールベアリング５３、５５とシ
ール５９、５９とによってロータ室２９から外部へのエ
ア洩れが防止され、シール５９、５９によってカバー２
３側からロータ室２９へのオイル洩れが防止される。

【００４３】タイミングギヤ組７は互いに噛み合った一
対のタイミングギヤ６１、６３からなり、タイミングギ
ヤ６１はロック機構６５によってロータ軸９の右端側に
固定されている。又、タイミングギヤ６３はロータ軸４
３の右端部に圧入されている。

【００４４】ロック機構６５は、テーパリング６７とロ
ータ軸９の右端に螺着されるナット６９とからなり、テ
ーパリング６７をナット６９でタイミングギヤ６１とロ
ータ軸９との間に押し込むことによって、ロータ軸９に
対しタイミングギヤ６１を回転方向に位置決めする。

【００４５】各タイミングギヤ６１、６３の回転方向位
置決めは、各ロータ１５、１７の歯面４５、４７を噛み
合わせ、歯面４５、４７の間に形成される回転方向側と
その反対側の隙間が均一になるようにした状態で、タイ
ミングギヤ６１、６３を噛み合わせ、上記のように、ロ
ック機構６５でタイミングギヤ６１とロータ軸９とを回
転方向に位置決めする。

【００４６】プーリ３から入力したエンジンの駆動力は
コンプレッサ５を駆動し、タイミングギヤ組７はロータ
１５、１７を互いに接触しないように回転させる。ロー
タ１５、１７はコンプレッサケーシング１３の吸入口３
１から吸入した吸気を加圧し、加圧された吸気は吐出口
３３から吐き出され、エンジンに供給される。

【００４７】図２のように、各ロータ１５、１７の歯元
には逃げ部７１、７３が設けられている。又、各ロータ
１５、１７の歯面４５、４７の先端には、ロータ室２９
及び逃げ部７３、７１に対するシール部７５、７７が設
けられている。逃げ部７１、７３を設けたことによって
これらシール部７７、７５による各ロータ１５、１７の
歯元部分の切下げが防止されている。

【００４８】又、歯面４５と逃げ部７３との間には空間
７９が形成され、歯面４７と逃げ部７１との間にも同様
な空間が形成される。

【００４９】図２に示すように、各逃げ部７１、７３に
は流路８１、８３が設けられており、これと１８０°反
対側の歯面４５、４７の内肉部に形成された空洞部４
９、５１に開口する流路８５、８７が設けられている。
又、図１に示すように、ロータ本体３５、３９の軸孔３
７、４１には流路８１、８３と流路８５、８７とをそれ
ぞれ連通する環状溝の流路８９、９１が設けられてい
る。

【００５０】こうして、逃げ部７１側の空間はこれらの
流路８１、８９、８５（連通路）を介して空洞部４９に
連通されており、逃げ部７３側の空間７９はこれらの流
路８３、９１、８７（連通路）を介して空洞部５１に連
通されている。

【００５１】図１のように、これらの流路８１、８９、
８５と流路８３、９１、８７は軸方向に３組形成されて
おり、これらは３葉の歯面４５、４７と各別に対応して
いる。

【００５２】なお、これら各流路は軸方向いずれの位置
に設けてもよい。

【００５３】図２のように、各流路８１、８３の開口９
３、９５は逃げ部７１、７３の中心線上に形成され、凹
状の逃げ部７１、７３の最深部に配置されている。

【００５４】従って、これらの開口９３、９５は各ロー
タ１５、１７の基礎円９７、９９の内側に配置されてい
る。

【００５５】歯面４７、４５の歯先と逃げ部７１、７３
との間に形成される空間が、ロータ１５、１７の回転に
伴って密閉され吸気の圧縮状態になっても、上記のよう
に、これらの空間は空洞部４９、５１に連通しているか
ら、圧縮された吸気は空洞部４９、５１に逃がされて、
各空間の圧力上昇は大きく緩和される。

【００５６】次いで、ロータ１５、１７が図２の位置ま
で回転すると、歯面４５、４７のシール部７７、７５に
よって各空間は２分割される。

【００５７】この位置からロータ１５、１７が矢印１０
１の方向へ更に回転すると、回転方向前側の分割空間が
ロータ室２９に開放されるが、上記のように、この空間
の圧力は高くないから開放時の騒音が防止される。

【００５８】又、膨張過程に入る回転方向後側の分割空
間には、圧力を逃がした空洞部４９、５１から吸気が補
充され、圧力の低下が防止される。

【００５９】このように、空洞部４９、５１との間で行
われる吸気の移動によって、各歯元空間の圧力変動が大
きく緩和されるから、ロータ１５、１７の回転が円滑に
なり、これらの歯元空間で吸気を無用に圧縮し膨張させ
るために生じる駆動力ロスが抑制され、エンジンの燃費
が向上する。

【００６０】こうして、スーパーチャージャ１が構成さ
れている。

【００６１】スーパーチャージャ１では、歯元空間での
吸気の圧縮と膨張とが大きく緩和されるから、上記のよ
うに、騒音と駆動力ロスとが防止され、エンジン燃費が
向上する。

【００６２】又、インボリュート曲線の歯面４５、４７
は歯先が細く形成できる上に、空洞部４９、５１が設け
られているから、ロータ１５、１７は慣性モーメントが
小さく、高速回転可能であり、単位時間当たりの吐き出
し量が大きい。従って、スーパーチャージャ１をそれだ
け小型軽量にできる。

【００６３】又、慣性モーメントが小さいから、エンジ
ンとの間に配置したベルト伝動機構のベルトの滑りが防
止され、エンジンとの断続を行う電磁クラッチを小型に
できる。

【００６４】又、流路８１、８３をそれぞれ基礎円９
７、９９の内側に限定したことによって、上記のよう
に、歯元側空間での流体の圧縮と膨張とを防止しなが
ら、基礎円９７、９９の外側での歯面４５、４７の噛み
合いによって、スーパーチャージャ１は正常な圧縮機能
が得られる。

【００６５】又、流路８９、９１を形成する環状溝をロ
ータ本体３５、３９側に設けたから、ロータ軸９、４３
の機械加工や熱処理がそれだけ容易である。

【００６６】次に、図３によって本発明の第２実施形態
を説明する。この実施形態は請求項１、２、３、６、７
の特徴を備えている。図３はこの実施形態のスーパーチ
ャージャに用いられるコンプレッサ１０３を示してお
り、図１のＹ−Ｙ断面に相当する断面図である。又、符
号を与えていない部材等は図示されていない。

【００６７】このコンプレッサ１０３は、第１実施形態
のスーパーチャージャ１においてロータ１５、１７をロ
ータ１０５、１０７に置き換えたものであり、従って、
スーパーチャージャ１と同一機能の部材には同一の符号
を与え、これら同一機能部材の重複説明は省く。

【００６８】ロータ１０５、１０７は、コンプレッサケ
ーシング１３のロータ室２９に回転自在に収容されてい
る。

【００６９】一方のロータ１０５はロータ本体１０９の
軸孔１１１に入力側のロータ軸９をスプライン連結して
構成され、他方のロータ１０７はロータ本体１１３の軸
孔１１５にロータ軸４３をスプライン連結して構成され
ている。

【００７０】各ロータ１０５、１０７は３葉のロータで
あり、各ロータ本体１０９、１１３には互いに噛み合う
３枚の歯面１１７、１１９が形成されている。これらの
歯面１１７、１１９はロータ１０５、１０７の回転中心
線に対して平行に形成されており、それぞれの歯形はイ
ンボリュート曲線である。

【００７１】又、各歯面１１７、１１９には軸方向に空
洞部１２１、１２３が形成され、ロータ１０５、１０７
の慣性モーメントを低減させている。

【００７２】各ロータ１０５、１０７の歯元には逃げ部
１２５、１２７が設けられており、歯面１１７、１１９
の先端には、ロータ室２９及び逃げ部１２５、１２７に
対するシール部１２９、１３１が設けられている。逃げ
部１２５、１２７を設けたことによってシール部１２
９、１３１による各ロータ１０５、１０７の歯元部分の
切下げが防止されている。

【００７３】又、歯面１１７と逃げ部１２７との間には
空間１３３が形成され、歯面１１９と逃げ部１２５との
間にも同様な空間が形成される。

【００７４】各逃げ部１２５、１２７には、それぞれ一
対の流路１３５、１３７と流路１３９、１４１が設けら
れており、これらと１８０°反対側の歯面１１７、１１
９の内肉部には空洞部１２１、１２３に開口する流路１
４３、１４５が設けられている。

【００７５】又、ロータ本体１０９の軸孔１１１側には
流路１３５、１３７と流路１４３とを連通する環状溝の
流路１４７が設けられ、ロータ本体１１３の軸孔１１５
側には流路１３９、１４１と流路１４５とを連通する環
状溝の流路１４９が設けられている。

【００７６】こうして、逃げ部１２５側の空間はこれら
一対の流路１３５、１３７（連通路）から流路１４７、
１４３（連通路）を介して同一の空洞部１２１に連通さ
れており、逃げ部１２７側の空間１３３はこれら一対の
流路１３９、１４１（連通路）から流路１４９、１４５
（連通路）を介して同一の空洞部１２３に連通されてい
る。

【００７７】これらの流路１３５、１３７、１４７、１
４３と流路１３９、１４１、１４９、１４５は軸方向に
３組形成されており、これらは３葉の歯面１１７、１１
９と各別に対応している。

【００７８】流路１３５、１３７の開口１５１、１５３
と流路１３９、１４１の開口１５５、１５７は、各歯面
１１７、１１９の中心線の両側に形成されている。

【００７９】又、これらの開口１５１、１５３、１５
５、１５７は各ロータ１０５、１０７の基礎円１５９、
１６１の内側に配置されている。

【００８０】歯面１１７、１１９の歯先と逃げ部１２
５、１２７との間に形成される空間が、ロータ１０５、
１０７の回転に伴って密閉され吸気の圧縮状態になって
も、上記のように、これらの空間は空洞部１２１、１２
３に連通しているから、圧縮された吸気は空洞部１２
１、１２３へ逃がされて、各空間の圧力上昇は大きく緩
和される。

【００８１】次いで、ロータ１０５、１０７が図３の位
置まで回転すると、歯面１１７、１１９のシール部１２
９、１３１によって各空間は２分割される。

【００８２】この位置からロータ１０５、１０７が矢印
１６３の方向へ更に回転すると、２分割された空間の一
方が圧縮側になり他方が膨張側になるが、上記のよう
に、流路１３５、１３７と流路１３９、１４１とを、そ
れぞれ歯面１１７、１１９の中心線の両側に形成し、更
に、これらを流路１４７、１４９を介してそれぞれ連通
したことによって、圧縮された吸気が流路１３５、１３
７を通り、流路１３９、１４１を通って圧縮側（高圧
側）の分割空間から膨張側（低圧側）の分割空間へ移動
する。

【００８３】更に、上記のように、流路１３５、１３７
と流路１３９、１４１がそれぞれ同一の空洞部１２１、
１２３に連通しているから、吸気が循環して圧縮側分割
空間から膨張側分割空間への圧力移動が間断なく行われ
る。こうして、空間の圧力緩和機能が向上し、各分割空
間の圧力差が大きく緩和される。

【００８４】これに加えて、同一の空洞部１２１に２本
の流路１３５、１３７を設け、同一の空洞部１２３に２
本の流路１３９、１４１を設けたから、それだけ流路抵
抗が低減し、圧力緩和機能が更に向上している。

【００８５】又、回転方向前側の分割空間はロータ室２
９に開放されるが、上記のように、この空間の圧力は高
くないから開放時の騒音が防止される。

【００８６】更に、膨張過程に入る回転方向後側の分割
空間には、圧力を逃がした空洞部１２１、１２３から吸
気が補充され、圧力の低下が防止される。

【００８７】このように、空洞部１２１、１２３との間
で行われる吸気の移動によって、空間の圧力変動が大き
く緩和され、ロータ１０５、１０７の回転が円滑にな
り、これらの空間で吸気を無用に圧縮し膨張させるため
に生じる駆動力ロスが抑制され、エンジンの燃費が向上
する。

【００８８】こうして、第２実施形態のスーパーチャー
ジャが構成されている。

【００８９】上記のように、このスーパーチャージャで
は、歯元空間での吸気の圧縮と膨張とが大きく緩和され
るから、騒音と駆動力ロスとが防止され、エンジン燃費
が向上する。

【００９０】又、流路１３５、１３７の間及び流路１３
９、１４１の間で吸気が循環し、圧力移動が間断なく行
われるから、圧力変化緩和機能が特に大きい。

【００９１】更に、同一の空洞部１２１、１２３にそれ
ぞれ２本の流路１３５、１３７、流路１３９、１４１を
設けて流路抵抗を低減させ、圧力変化緩和機能を更に向
上させている。

【００９２】又、歯先が細いインボリュート曲線の歯面
１１７、１１９に空洞部１２１、１２３を設けてロータ
１０５、１０７の慣性モーメントを小さくしたから、高
速回転可能であり、単位時間当たりの吐き出し量が大き
く、従って、スーパーチャージャをそれだけ小型軽量に
できる。

【００９３】又、慣性モーメントが小さいから、エンジ
ンとの間に配置したベルト伝動機構のベルトの滑りが防
止され、エンジンとの断続を行う電磁クラッチを小型に
できる。

【００９４】又、流路１３５、１３７と流路１３９、１
４１をそれぞれ基礎円１５９、１６１の内側に限定した
ことによって、上記のように、歯元側空間での流体の圧
縮と膨張とを緩和しながら、基礎円１５９、１６１の外
側で行われる歯面１１７、１１９の噛み合いによって、
スーパーチャージャは正常な圧縮機能が得られる。

【００９５】又、流路１４７、１４９を形成する環状溝
をロータ本体１０９、１１３側に設けたから、ロータ軸
９、４３の機械加工や熱処理がそれだけ容易である。

【００９６】次に、図４によって本発明の第３実施形態
を説明する。この実施形態は請求項１、２、３、４、
６、７、８の特徴を備えている。図４はこの実施形態の
スーパーチャージャに用いられるコンプレッサ１６５を
示している。図４は図１のＺーＺ断面に相当する断面図
であり、符号を与えていない部材等は図示されていな
い。

【００９７】このコンプレッサ１６５は、第１実施形態
のスーパーチャージャ１においてロータ１５、１７をロ
ータ１６７、１６９に置き換えたものであり、従って、
スーパーチャージャ１と同一機能の部材には同一の符号
を与え、これら同一機能部材の重複説明は省く。

【００９８】ロータ１６７、１６９は、コンプレッサケ
ーシング１３のロータ室２９に回転自在に収容されてい
る。

【００９９】一方のロータ１６７はロータ本体１７１の
軸孔１７３に入力側のロータ軸９をスプライン連結して
構成され、他方のロータ１６９はロータ本体１７５の軸
孔１７７にロータ軸４３をスプライン連結して構成され
ている。

【０１００】各ロータ１６７、１６９は３葉のロータで
あり、各ロータ本体１７１、１７５には互いに噛み合う
３枚の歯面１７９、１８１が形成されている。これらの
歯面１７９、１８１はロータ１６７、１６９の回転中心
線に対して平行に形成されており、それぞれの歯形はイ
ンボリュート曲線である。

【０１０１】又、各歯面１７９、１８１の内肉部には軸
方向に空洞部１８３、１８５が形成され、ロータ１６
７、１６９の慣性モーメントを低減させている。

【０１０２】各ロータ１６７、１６９の歯元には逃げ部
１８７、１８９が設けられており、歯面１７９、１８１
の先端には、ロータ室２９及び逃げ部１８７、１８９に
対するシール部１９１、１９３が設けられている。逃げ
部１８７、１８９を設けたことによってシール部１９
１、１９３による各ロータ１６７、１６９の歯元部分の
切下げが防止されている。

【０１０３】又、歯面１７９と逃げ部１８９との間には
空間１９５が形成され、歯面１８１と逃げ部１８７との
間にも同様な空間が形成される。

【０１０４】各逃げ部１８７、１８９にはそれぞれ一対
の流路１９７、１９９（連通路）と流路２０１、２０３
（連通路）が設けられており、隣接する歯面１７９、１
８１の空洞部１８３、１８５に連通している。

【０１０５】又、流路１９７、１９９はロータ本体１７
１に設けられ、流路２０１、２０３はロータ本体１７５
に設けられている。

【０１０６】こうして、逃げ部１８７側の空間はこれら
一対の流路１９７、１９９を介して同一の空洞部１８３
に連通されており、逃げ部１８９側の空間１９５はこれ
ら一対の流路２０１、２０３を介して同一の空洞部１８
５に連通されている。

【０１０７】図４のように、これらの流路１９７、１９
９、２０１、２０３は各ロータ本体１７１、１７５の軸
方向端部に３組形成され、３葉の歯面１７９、１８１と
各別に対応している。

【０１０８】流路１９７、１９９の開口２０５、２０７
と流路２０１、２０３の開口２０９、２１１は、各歯面
１７９、１８１の中心線の両側に形成されている。

【０１０９】又、これらの開口２０５、２０７、２０
９、２１１は各ロータ１６７、１６９の基礎円２１３、
２１５の内側に配置されている。

【０１１０】歯面１７９、１８１の歯先と逃げ部１８
７、１８９との間に形成される空間が、ロータ１６７、
１６９の回転に伴って密閉され吸気の圧縮状態になって
も、上記のように、これらの空間は空洞部１８３、１８
５に連通しているから、圧縮された吸気は空洞部１８
３、１８５へ逃がされて、各空間の圧力上昇は大きく緩
和される。

【０１１１】次いで、ロータ１６７、１６９が図４の位
置まで回転すると、歯面１７９、１８１のシール部１９
１、１９３によって各空間は２分割される。

【０１１２】この位置からロータ１６７、１６９が矢印
２１７の方向へ更に回転すると、２分割された空間の一
方が圧縮側になり他方が膨張側になるが、上記のよう
に、流路１９７、１９９と流路２０１、２０３とをそれ
ぞれ歯面１７９、１８１の中心線の両側に形成したこと
によって、圧縮された吸気は圧縮側（高圧側）の分割空
間から膨張側（低圧側）の分割空間へ移動する。

【０１１３】更に、上記のように、流路１９７、１９９
と流路２０１、２０３がそれぞれ同一の空洞部１８３、
１８５に連通しているから、吸気が循環して圧縮側分割
空間から膨張側分割空間への圧力移動が間断なく行わ
れ、こうして、空間の圧力緩和機能が向上し、各分割空
間の圧力差が大きく緩和される。

【０１１４】又、同一の空洞部１８３に２本の流路１９
７、１９９を設け、同一の空洞部１８５に２本の流路２
０１、２０３を設けたから、それだけ流路抵抗が低減
し、圧力変化緩和機能が更に向上している。

【０１１５】又、回転方向前側の分割空間はロータ室２
９に開放されるが、上記のように、この空間の圧力は高
くないから開放時の騒音が防止される。

【０１１６】更に、膨張過程に入る回転方向後側の分割
空間には、圧力を逃がした空洞部１８３、１８５から吸
気が補充され、圧力の低下が防止される。

【０１１７】このように、空洞部１８３、１８５との間
で行われる吸気の移動によって、歯元空間の圧力変動が
大きく緩和され、ロータ１６７、１６９の回転が円滑に
なり、これらの空間で吸気を無用に圧縮し膨張させるた
めに生じる駆動力ロスが抑制され、エンジンの燃費が向
上する。

【０１１８】こうして、第３実施形態のスーパーチャー
ジャが構成されている。

【０１１９】上記のように、このスーパーチャージャで
は、歯元空間での吸気の圧縮と膨張とが大きく緩和さ
れ、騒音と駆動力ロスとが防止され、エンジン燃費が向
上する。

【０１２０】又、中心線の両側に設けた流路１９７、１
９９及び流路２０１、２０３の間で吸気を循環させて圧
力移動を間断なく行うから、圧力緩和機能が特に大き
い。

【０１２１】更に、同一の空洞部１８３、１８５にそれ
ぞれ２本の流路１９７、１９９、２０１、２０３を設け
て流路抵抗を低減させ、圧力変化緩和機能を向上させて
いる。

【０１２２】又、各流路１９７、１９９、２０１、２０
３を最も近接した空洞部１８３、１８５に連通させて短
くしているから、それだけ流路抵抗が減少し、圧力変化
緩和機能が更に向上していると共に、加工も容易であ
る。

【０１２３】又、歯先が細いインボリュート曲線の歯面
１７９、１８１の内肉部に空洞部１８３、１８５を設け
てロータ１６７、１６９の慣性モーメントを小さくした
から、高速回転可能であり、単位時間当たりの吐き出し
量が大きく、従って、スーパーチャージャをそれだけ小
型軽量にできる。

【０１２４】又、慣性モーメントが小さいから、エンジ
ンとの間に配置したベルト伝動機構のベルトの滑りが防
止され、エンジンとの断続を行う電磁クラッチを小型に
できる。

【０１２５】又、各空間側の流路１９７、１９９と流路
２０１、２０３をそれぞれ基礎円２１３、２１５の内側
に限定したことによって、上記のように、歯元空間での
流体の圧縮と膨張とを緩和しながら、基礎円２１３、２
１５の外側で行われる歯面１７９、１８１の噛み合いに
よって、スーパーチャージャは正常な圧縮機能が得られ
る。

【０１２６】又、流路１９７、１９９と流路２０１、２
０３を、それぞれロータ本体１７１、１７５にだけ設け
たから、ロータ軸９、４３の機械加工や熱処理がそれだ
け容易である。

【０１２７】更に、流路１９７、１９９と流路２０１、
２０３を、それぞれロータ本体１７１、１７５の軸方向
端部に設けたから、流路１９７、２０１のような曲がっ
た流路でも加工が容易であり、それだけ低コストに実施
することができる。

【０１２８】なお、本発明では、例えば、ロータ本体と
ロータ軸とを一体に鋳造してもよい。この場合、連通路
は鋳造時に形成してもよく、あるいは鋳造後に機械加工
してもよい。

【０１２９】又、本発明のルーツ式流体機械は、コンプ
レッサやブロワだけでなく、流体圧を与えて回転を取り
出すモータとして用いてもよい。又、各実施形態の歯面
形状はインボリュート曲線であるが、インボリュートと
は限らずその他サクロイド・エンベロープ曲線形状でも
良い。

【０１３０】

【発明の効果】請求項１のルーツ式流体機械は、歯元に
形成された空間を連通路を介して歯面の内肉部に設けら
れた空洞部に連通することによって、この空間で流体が
圧縮されるときは空間から空洞部に流体が逃げ、空間で
流体が膨張するときは空洞部から空間に流体が戻る。

【０１３１】こうして、空洞部との間で行われる流体の
移動によって空間での圧力変動が大きく緩和されるか
ら、ロータの回転が円滑になり、圧縮された流体が開放
されるときの騒音が防止されると共に、空間で流体を無
用に圧縮あるいは膨張させるために生じる駆動力ロスが
抑制され、エンジンの燃費が向上する。

【０１３２】請求項２の発明は、請求項１の構成と同等
の効果を得ると共に、連通路をロータの基礎円の内側に
限定したことによって、歯元空間での流体の圧縮と膨張
とを緩和しながら、基礎円の外側での歯面の噛み合いに
よってルーツ式流体機械は正常な圧縮機能や膨張機能が
得られる。

【０１３３】又、歯先が細いインボリュート曲線の歯面
の内肉部に空洞部を設けたロータは慣性モーメントが小
さく、高速回転可能で単位時間当たりの吐き出し量が大
きく、流体機械がそれだけ小型軽量になると共に、エン
ジンとの間に配置される駆動力伝達機構を小型にでき
る。

【０１３４】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の構成と同等の効果を得ると共に、ロータ本体だけに溝
を設ければロータ軸の機械加工や熱処理がそれだけ容易
になる。

【０１３５】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
の構成と同等の効果を得ると共に、連通路をロータ本体
にだけ形成するこの構成は、ロータ軸の加工を容易にす
るだけでなく、慣性モーメントを低減するために有利で
ある。

【０１３６】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
の構成と同等の効果を得る。

【０１３７】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項４
の構成と同等の効果を得る。

【０１３８】請求項７の発明は、請求項６の構成と同等
の効果を得ると共に、中心線の両側の連通路を同一の空
洞部に連通したことによって、これらの間で流体の循環
が生じ、圧縮側分割空間と膨張側分割空間との間で圧力
移動が間断なく行われるから、空間の圧力緩和機能が特
に大きい。

【０１３９】又、同一の空洞部に２本の連通路を設けた
ことによって流路抵抗が低減し、圧力緩和機能が更に向
上する。

【０１４０】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７
の構成と同等の効果を得ると共に、連通路をロータの軸
方向端部側に設けたことによってその加工が容易にな
り、それだけ低コストに実施することができる。又、複
雑な形状の連通路でも加工が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図であり、図
２のＸ−Ｘ断面図である。

【図２】図１のＹ−Ｙ断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す断面図であり、図
１のＹ−Ｙ断面に相当する。

【図４】本発明の第３実施形態を示す断面図であり、図
１のＺ−Ｚ断面に相当する。

【図５】従来例においてロータの歯元に形成される空間
の変化を示す断面図である。

【図６】従来例においてロータの歯元に形成される空間
の変化を示す断面図であり、図５より僅かに回転した状
態を示す。

【図７】従来例においてロータの歯元に形成される空間
の変化を示す断面図であり、図６より僅かに回転した状
態を示す。

【符号の説明】

１ スーパーチャージャ（ルーツ式流体機械） ９、４３ ロータ軸 １３ コンプレッサケーシング（ケーシング） １５、１７、１０５、１０７、１６７、１６９ ロータ ２９ ロータ室 ３１ 吸入口（流入口） ３３ 吐出口（流出口） ３５、３９、１０９、１１３、１７１、１７５ ロータ
本体 ３７、４１、１１１、１１５、１７３、１７７ 軸孔 ４５、４７、１１７、１１９、１７９、１８１ 歯面 ４９、５１、１２１、１２３、１８３、１８５ 空洞部 ７１、７３、１２５、１２７、１８７、１８９ 逃げ部 ７９、１３３、１９５ 空間 ８１、８３、８５、８７、１３５、１３７、１３９、１
４１、１４３、１４５、１９７、１９９、２０１、２０
３ 流路（連通路） ８９、９１、１４７、１４９ 流路（連通路：環状溝） ９３、９５、１５１、１５３、１５５、１５７、２０
５、２０７、２０９、２１１ 歯元側の開口 ９７、９９、１５９、１６１、２１３、２１５ 基礎円

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心線に対して放射状に形成された
   曲線の歯面が互いに微小隙間を有して噛み合う一対のロ
   ータと、各歯面の内肉部に設けられた空洞部と、各ロー
   タを回転自在に収容するロータ室と流体の流入口及び流
   出口を有するケーシングとを備えたルーツ式流体機械で
   あって、各ロータの歯元に形成され相手側ロータの歯先
   との間に空間を形成し切下げを防止する凹状の逃げ部
   と、この逃げ部側に開口を有し前記空間と空洞部とを連
   通する流体の連通路を設けたことを特徴とするルーツ式
   流体機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明であって、一対のロ
   ータの曲線がインボリュート曲線で形成され、連通路の
   逃げ部側開口が、ロータの基礎円の内側に設けられてい
   ることを特徴とするルーツ式流体機械。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の発明であっ
   て、ロータが、軸孔と前記歯面とを有するロータ本体
   と、この軸孔に固定されたロータ軸とからなり、ロータ
   本体とロータ軸との間に溝が形成され、この溝が連通路
   の一部をなすことを特徴とするルーツ式流体機械。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２記載の発明であっ
   て、ロータが、軸孔と前記歯面とを有するロータ本体
   と、この軸孔に固定されたロータ軸とからなり、連通路
   が、ロータ本体にだけ形成されていることを特徴とする
   ルーツ式流体機械。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
   記載の発明であって、連通路の逃げ部側開口が、逃げ部
   の中心線上に設けられていることを特徴とするルーツ式
   流体機械。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
   記載の発明であって、連通路の逃げ部側開口が、逃げ部
   の中心線の両側に配置されていることを特徴とするルー
   ツ式流体機械。
7. 【請求項７】 請求項６記載の発明であって、中心線の
   両側に配置された開口からの連通路が同一の空洞部に連
   通していることを特徴とするルーツ式流体機械。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に
   記載の発明であって、連通路が、ロータの軸方向端部に
   設けられていることを特徴とするルーツ式流体機械。