JPS6056190A - ル−ツブロワ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はルーツブロワに関し、特に、ルーツブロワにお
けるロータの改良に関するものである。

背景技術 一般に、ルーツブロワはハウジング内で２つのロータを
互いに噛み合せて回転させることにより、ロータとハウ
ジングとの間に閉じ込められた気体を吸込口から吐出口
に送る構造を有しているが、２つのロータはそれぞれロ
ータ頓に取り伺けられたタイミングギアにより行われる
ため、２つのロータ間及びハウジングとロータとの間に
富に一定のクリアランスを保つことができ互いに接触し
ない構造とすることができる。従って、内部に潤滑液を
供給する必要がないので、気体を清浄な状態で吐出でき
るという利点を有している。

どのような利点から、近来、ルーツブロワは自動車用エ
ンジン等の機械式過給機にも適用されつつあるが、この
場合、高い吐出効率が要求されるためローフ期及びロー
タとハウジングとの間のクリアランスをできるだけ小さ
くすることが必要になる。また、ここで吐出圧を高めて
吐出効率を高くしようとする場合、気体の断熱圧縮によ
る熱の発生が激しくなるため、ロータ等の温度上昇に伴
う熱変形やロータ間及びロータとハウジングとの間の接
触摩耗等の対策が必要となる。

従来技術と問題点 従来のルーツブロワにおいては、例えばアルミニウム合
金のような金属からなる金属単体型のロータが広く用い
られているが、このような金属単体型ロータの場合、通
常アルミニウム合金で作られるハウジングとロータとの
間及びロータ間で熱膨張による金属同士の接触が起こり
、摩耗や異音が発生したり、かじりによる破損が発生し
たりする原因となっている。

近来においては、例えばポリウレタンゴムのような樹脂
からなる樹脂単体型のロータが開発されている。樹脂単
体型のロータは異音やかじ性は発生しにくいが、耐熱温
度が金属単体型のロータに比して低く放熱性も低いため
に耐熱性が劣るという欠点がある。樹脂単体型のロータ
を用いたルーツブロワの使用実験によると、ロータが遠
心力と温度上昇に起因して熱変形を起こすとともに、ｉ
：Ｉ−夕の噛合い表面に軟化流動現象が発生し、この変
形により、ロータが損傷したり、吐出効率が大きく低下
したりすることが判った。

一方、金属製のロータの表面に樹脂被膜層を設けること
も考えられているが、樹脂被膜により構成されたロータ
表面は熱に弱く、また、樹脂被膜と金属ロータとの熱膨
張率の差が非環′に大きいため、樹脂被膜が剥離し易い
という欠点がある。

発明の目的 上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は異音やかじりの
発生を防止でき、放熱性、耐熱性に優れ、しかも吐出効
率を高めることができるルーツブロワを提供することを
目的とする。

発明の概要 上記目的を達成するため、本発明は、ハウジング内で互
いに噛み合って回転する２つのロータを備えたルーツブ
ロワにおいて、前記ロータの表面が金属若しくはカーボ
ンの微粒子を混入した樹脂面を有していることを特徴と
するルーツブロワを提供する。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

実施例 第１図及び第２図は本発明を２梨型ルーツブロワに適用
した場合の第１実施例を概略的に示すものである。これ
らの図を参照すると、ルーツブロワはハウジング１０と
該ハウジング１０内の２つの２葉ロータ１１，１２を備
えている。ハウジング１０は吸込口１３と吐出口１４と
を有している。

ロータｌｌ、１２は互いに平行な２つのロータ軸１５．
１６にそれぞれ例えばキー結合により固定されている。

一方のロータ軸Ｉ５ば軸受１７，１８を介してハウジン
グ１０に回動可能に支持されており、ロータ軸１５とハ
ウジング１０との間にはシール部材１９．２０が介装さ
れている。図示はされていないが、他方のロータ軸１６
も同様に軸受を介してハウジンク１０に回転可能に支持
されており、ロータ軸１６とハウジング１０との間はシ
ール部材によってシールされている。

ハウジングの外部において、ロータ軸Ｉ５，１６には互
いに噛み合う同−形状及び同一寸法のタイミングギア２
１，２２が固定されている。一方のロータ軸１５には回
転動力をロータ軸１５に供給するためのへルトプーリ２
３が固定されている。

２葉ロータ１１，１２はそれぞれ断面略まゆ形をなして
おり、ハウシング１０内でｒ４４いに９０°位相がすれ
た状態で互いに噛み合っている。

ロータ軸１５，１６が外ａ（；からの動力によって回転
するとハウシング１０内でロータ１１．１２が互いに噛
み合った状態で互いに逆方向に回転し、ロータ１１，１
２とハウジング１０との間に吸入気体を閉じ込めて吐出
口Ｉ４に送る。

ハウジング１０はアルミニウム合金、例えばジュラルミ
ンで作られている。一方、ここでは、ロータ１１．１２
は金属微粒子を混入した樹脂により作られている。従っ
て、ここでは、ロータ１１゜１２の表面’Ｉｌａ、１２
ａは全面にわたって金属微鉦子を混入した樹脂により構
成されている。

ロータ１１，１２の樹脂成分に適用する利料としては、
押出し成形が可能で且つ耐熱性が高い材料、例えば、４
７）化エチレン樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、
フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ケイ素樹脂等を単独又は混合状態で用
いることができるが、それらのうち、モノキャストナイ
ロンが成形性、耐熱性及びコストの点から最も望ましい
。

樹脂に混入する金属微粒子としては、アルミニウム、銅
、ニッケル、金、銀、タングステン、ベリリウム、モリ
ブデン、鉄又はそれら各々の合金等を場合によっては調
合して用いることができる。

実用的にはアルミニウム合金、銅合金、鋼等を用いるの
が好ましい。

なお、樹脂には金属微粒子の代わりにカーボン微粒子を
混入するようにしてもよい。

金属、カーボン等の微粒子は略球形のものや、針状のも
の、或いは、短繊維状のものなどを場合によっては調合
して用いることができる。

ロータ１１，１２の樹脂に対する微粒子の含有比率を高
めるとロータ１１，１２の熱膨張率は低くなり、また、
熱伝導率は高くなる。しかし、ロータの重量は増加する
ので、ロータ］、１．１２のサイズ、周辺温度、許容重
量等を総合的に勘案して微粒子の含有比率を決定する必
要がある。実用的な微粒子の体積含有比率は約１０〜３
０％の範囲内であり、２０％程度が好ましい。

上記構成のルーツブロワにおいて、ロータ１１゜１２が
回転すると、断熱圧縮による気体の温度上昇が起こる。

ロータ１１，１２はその熱を噛合い表面１１ａ、１２ａ
側から受けることになるが、本発明によれば、ロータ１
１．１２におりる樹脂に熱伝導率の高い金属若しくはカ
ーボンが混入されているため、ロータ１１．．１２の熱
伝導率は大幅に向上する。例えば、モノキャストナイロ
ン単体の熱伝導率はアルミニウム合金の１　／　１００
０程度しかないが、モノキャストナイロンにアルミニウ
ム粉末等を混入させることにより、熱伝導率を金属利料
と同程度まで高めることができる。従って、ロータ１１
．１２の表面１１ａ、１２ａにおける熱の拡散が速くな
って部分的な温度上昇が防止され、ロータ表面におりる
軟化流動現象を防止できることとなる。

この第１実施例においては、樹脂ロータ１１゜１２の内
部にも金属若しくはカーボンの微粒子が混入されている
ため、ロータ１１，１２の内部の熱伝導性が向上し、ロ
ータ内部の熱はロータ軸１５、Ｉ６を通って外部に逃げ
易くなる。

また、ロータ１１，１２の樹脂には金属若しくはカーボ
ンの微粒子が混入されているので、ロータ１１，１２の
熱膨張率は大幅に低下する。例えばモノキャストナイロ
ンの熱膨張係数はアルミニウム合金の約３倍あるが、ア
ルミニウム微粒子等の混入により熱膨張係数を金属程度
に小さくできる。従って、ロータ１１，１２間及びロー
タ１１゜１２とハウジングＩＯの内面との間には、従来
の樹脂単体のロータの場合に組付は時において０．３〜
０．６＋＋＋ａ程度のクリアランスが必要であったが、
本発明による上記構成によれば０．１〜０．５鰭程度ま
でクリアランスを短縮させることができ、ルーツブロワ
の吐出効率を大きく向上させることができる。また、ロ
ータ表面は樹脂ローフ１１，１２間やロータ１１，１２
とハウジング１０との間で接触が起こったとしても、金
属接触に待合の異音やかじりの発生を防止できる。

モノキャストナイロンは特に摩擦係数が小さく且つ埋収
性があるので、ロータ１１１２の樹脂材料としてモノキ
ャストナイロンを用いた場合には、ロータの接触摩耗を
大幅に軽減できるとともに、異物のかみ込みによる破損
等を防止できることとなる。

従来の樹脂単体のロータを用いたルーツブロワと上記第
１実施例に係るルーツブロワとの運転試験を、クリアラ
ンス０，４１、運転時間３０分、吐出温度１４０°Ｃの
条件で行なったところ、樹脂単体のロータにおいては大
きな熱変形とロータ表面の軟化流動跡とが確認されたの
に対し、上述した構成のロータ１１，１２においては、
熱変形は殆んどなく、また、ロータの表面状態も良好で
あった。

この第１実施例ではロータ１１，１２は樹脂を主体とし
ているので金属製のロータに比して軽量にすることがで
きる。例えばモノキャストナイロンの比重はアルミニウ
ム合金の半分程度であるがら、金属微粒子を混入させて
も２／３程度の比重のものができる。このように、金属
単体のロータに比して軽量とすることができるので、ロ
ータ１工、１２の慣性質量が小さくなる。従って、駆動
トルクを小さくすることができるようになり、金属単体
のロータに比して高速回転運転が可能になる。従って、
ルーツブロワを小型化することができるようになる。ま
た、ロータの慣性質量が小さいため、ルーツブロワの作
動応答性が良好になる。

第３図は本発明の第２実施例を示すものである。

図において、上記第１実施例と同様の構成要素には同一
の参照符号が付されている。

この第２実施例は、金属製ロータ１１，１２の噛合い表
面１１ａ、１２ａにそれぞれ金属の微粒子を混入した樹
脂の被膜層２４．２５を全面にわたって設けたことを特
徴とするものである。

ロータ１１，１２のコア部分２６．２７の金属材料とし
ては軽量で低コストのアルミニウム若しくはジュラルミ
ンのようなアルミニウム合金が適している。なお、コア
部分２６．２７とロータ軸１５．１６との結合は実施例
に限定されず、各種態様を選択でき、更に、一体成形さ
れたものを用いてもよい。

被膜層２４．２５に適用される樹脂としては上記第１実
施例で説明したロータの樹脂材料と同様の材料を用いる
ことができる。また、被膜層２４゜２５の樹脂に混入さ
れる金属微粒子としては上記第１実施例における混入金
属と同様の金属を用いることができる。更に、被膜層２
４．２５の樹脂に対する金属微粒子の含有量及び微粒子
形状は上記第１実施例と同様に設定することができる。

被膜層２４．２５の膜厚は強度、摩耗等を考慮して約　
０．００３〜３龍の範囲内に設定することができるが、
０．０１〜１．５１程度にするのが好ましく、特に０．
３〜１．２肺とするのがより好ましい。

被膜層２イ、２５をロータ１１，１２の表面１１ａ、１
２ａに設４ノる方法としては流動浸漬塗装法、静電塗装
法、ディスパーンョン塗装法等を用いることができる。

例えば、ジュラルミン製ロータの表面にアルミニウム微
粒子を混入したナイロンの被膜層を流動浸漬法によって
形成する場合、予め、ロータ表面にショツトブラスト処
理、酸処理等及び脱脂処理ヲ行い、次に、ロータにスプ
レー、ディンピング等によるプライマー処理を施した後
３５０°Ｃ前後の温度で予熱し、次に、流動浸漬装置に
よりアルミニウム微粒子を例えば２０％程度混入したナ
イロンをロータの表面に塗膜を作る。これは、アルミニ
ウム微粒子を混入したアルミニウム粉体を流動浸漬装置
内で気流により浮遊させ、その中にロータを浸漬させて
ロータを適宜運動させるごとにより行なう。次に、ロー
タを冷却した後、表面什」二げ加工を施す。この方法に
よれば、比較的厚め（０，２＋ｎ以上）の塗膜が得られ
る。

静電塗装法の場合、例えばアルミニウム微粒子を混入し
たナイロン粉体を高電圧で帯電させて吹付はガンでアー
スしたロータの表面に吹伺げ固着させ、加熱溶融して塗
膜にする。この方法によれば、比較的薄い塗膜（０，０
０３〜０．３’ｍｍ）が得られる。

ディスパージョン処理の場合、例えばアルミニウム微粒
子を混入したナイロン粉体を溶媒中に分散させ、その中
にロータを浸漬するが若しくはロータの表面にスプレー
塗装し°ζ固着させ、その後、加熱溶融して塗１４にす
る。この方法によれば、非常に薄い塗膜（０，０１〜０
．１＋＋ｍ）が得られる。

この第２実施例の構成の場合、ロータ１１，１２の表面
１１ａ、ｔ２ａの樹脂被膜層２４．２５に金属微粒子が
混入されているため、ロータ表面において上記第１実施
例とほぼ同様のＪＪ９．熱リノ果が得られ、また、金属
接触に特有の異音、かじり等の発生を防止できる。しか
も、金属微粒子を混入した樹脂被膜Ｊｉｉ２４．２５の
熱膨張率は上記第１実施例において説明したように金属
利料と同程度になるので、熱膨張差による被膜層の剥離
現象を防止できるごととなる。

なお、樹脂被１ｉｉｉ層２４．２５には金属微粒子の代
わりにカーボン微粒子を混入させてもよい。

アルミニウム単体のロータを用いたルーツブロワと、表
面に樹脂単体の被膜層を有するアルミニウム製ロータを
用いたルーツブロワと、本発明の第２実施例に係るルー
ツブロワ（樹脂被膜層へのアルミニウム粉末の含有量２
０％）とを、クリアランスＯ，１ｍｍ、運転時間３０分
、吐出温度１４０°Ｃの条件で運転試験したとごろ、ア
ルミニウム単体のロータを用いたルーツブロワにおいて
は異音及びかじりか発生し、表面に樹脂単体の被膜層を
有するアルミニウム製ロータを用いたルーツブロワにお
いては、異音やかじりは発生しなかったが、ロータ表面
の部分的な摩耗や部分的な剥離が生じ、また、ロータ表
面に軟化流動跡が見られた。しかしナカラ、本発明の第
２実施例に係るルーツブロワにおいては、異音やかじり
は発生せず、ロータ表面の摩耗は少なくロータの表面状
態は良好であった、また、被膜層の剥離現象は全く見ら
れなかった。

第４図は本発明の第３実施例を示すものである。

この第３実施例は金属微粒子を混入した樹脂の被膜層２
４．２５をロータ１１，１２の表面１１ａ。

１２ａのうち横断面略まゆ型の噛合い表面部分の断面凹
状部分以外の部分に形成した点が上記第２実施例と異な
っており、他の構成は上記第２実施例と同じである。ロ
ータ１１，１２の表面１１ａ。

１２ａのうち断面凹状部分は被膜が比較的細きにクク、
従って剥離し易いので、この実施例においてはこの凹状
部分を除いた部分のめに被ＩＩ史ＩＰｆ２４゜２δを形
成することにより、剥１ｆｆｉｌｌへ等異物の発生を防
止している。このような構成によっＣも上記第２実施例
とほぼ同様の作用効果が得られる。このとき、ロータ同
士が接触してしまうような部分を作らないのが好ましい
。

第５図は本発明の第４実施例を示すものである。

この第４実施例はロータ１１，１２のコア部分１２６．
１２７を樹脂により構成した点が上記第２実施例と異な
り、他の構成は第２実施例と同様である。

ロータ１１，１２のコア部分１２６．．１２７に適用す
る樹脂材料としては被膜層２４．２５に適用する樹脂材
料と同一の材料を用いることができる。

この第４実施例においては、上記各実施例と同様にロー
タ表面における放熱性が向上するので、ロータ１１，１
２の熱変形やロータ表面の軟化流動現象を防止でき、ま
た、金属接触に特有の異音やかじりの発生を防止できる
。

以上実施例につき説明したが、本発明は上記実施例の態
様のみに限定されるものではなく、例えば、樹脂ロータ
の表面に金属やカーボンの微粒子を混入した樹脂被膜層
を部分的に形成するようにしてもよい。また、本発明は
２葉ロータ型ルーツブロワ以外の形式のルーツブロワ、
例えば３葉ロータ、ヘリカル型ロータ等を備えたルーツ
ブロワにも同様に適用することができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ロー
タの表面が金属若しくはカーボンを混入した樹脂面を有
しているため、金属同士の接触に特有の異音やかじりの
発生を大きく軽減できる。

また、ロータ表面の放熱性が樹脂内の金属若しくはカー
ボンにより向上せしめられるので、ロータの耐熱性を高
めることができ、ロータの熱変形やロータ表面の軟化流
動現象を防止できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すルーツブロワの縦断
面図、第２図は第１図に示すルーツブロワの第１図中ｌ
−ｎ線に沿った断面図、第３図は本発明の第２実施例を
示すルーツブロワの横断面図、第４図は本発明の第３実
施例を示すルーツブロワの横断面図、第５図は本発明の
第４実施例を示すルーツブロワの横断面図である。 １０−ハウジング、 １１．１ｉ−−一ローク、 １１　ａ　Ｉ　１２　ａ−１：ｌ−夕表面、２４．２５
−被膜層、 ２６．２７　；−’−コア部分、 ２日−微粒子。 特許出願人 大豊工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士函館　和才 弁理士門閥　押開 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 第２図 第、３図 ３ 第４図 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ハウジング内で互いに噛み合って回転する２つの
   ロー、夕を備えたルーツブロワにおいて、前記ロータの
   表面が金属若しくはカーボンの微粒子を混入した樹脂面
   を有していることを特徴とするルーツブロワ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記ロータは金属
   若しくはカーボンの微粒子を混入した樹脂単体からなっ
   ていることを特徴とするルーツブロワ。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記樹脂面ば金属
   若しくはカーボンの微粒子を混入した樹脂の被膜層によ
   り構成されていることを特徴とするルーツブロワ。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記ロータにおけ
   る前記被膜層の内側のコア部分は金属又は樹脂のうぢの
   いずれか１つからなっていることを特徴とするルーツブ
   ロワ。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記ロータにおけ
   る前記被膜層の内側のコア部分は前記ロータの被膜層の
   樹脂成分と同一の樹脂からなっていることを特徴とする
   ルーツブロワ。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記樹脂は４フツ
   化エチレン樹脂、ポリカーボネ−１−、ボＩＪアミド、
   フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポ
   リエステル樹脂又はケイ素樹脂のうちの少なくともいず
   れか１つからなることを特徴とするルーツブロワ。 ７、特許請求の範囲第１項において、前記樹脂はモノキ
   ャスｉ−ナイロンであるごとを特徴とするルーツブロワ
   。 ８、特許請求の範囲第１項において、前記樹脂に混入さ
   れる金属微粒子はアルミニウム、銅、ニッケル、金、銀
   、タングステン、・＼リリウム、モリブデン、鉄又はそ
   れら各々の合金のうちの少なくともいずれか１つからな
   ることを特徴とするルーツブロワ。 ９、特許請求の範囲第１項において、前記樹脂に混入さ
   れる金属若しくはカーボンの微粒子は略球状若しくは針
   状又は短繊維状のうちの少なくともいずれかの形状をな
   しているものを含むことを特徴とするルーツブロワ。 ＩＯ９特許請求の範囲第１項において、前記樹脂に混入
   される前記金属若しくはカーボンの微粒子の体積含有率
   は約１０〜３０％の範囲内にあることを特徴とするルー
   ツブロワ。 １１、特許請求の範囲第３項において、前記被膜層の膜
   厚は０．００３〜３ｍｍの範囲内にあることを特徴とす
   るルーツブロワ。 １２、特許請求の範囲第３項において、前記ロータは凸
   状部分と凹状部分とからなる噛合い表面ををしており、
   前記被膜層は前記ロータの噛合い表面の凹状部分を除く
   表面全体にわたって形成されていることを特徴とするル
   ーツブロワ。 １３、特許請求の範囲第３項又は第１２項において、前
   記被膜層は流動浸漬塗装法、静電塗装法又はディスパー
   ジョン塗装法のうちのいずれか１つにより前記ロータの
   噛合い表面に設けられていることを特徴とするルーツブ
   ロワ。 １４、特許請求の範囲第１項において、前記ロータは２
   葉型ロータ、３梨型ロータ又はヘリカル型ロータのうち
   のいずれか１つであることを特徴とするルーツブロワ。