JPS6176783A - バツクフロー型回転ブロワ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はロータリー・コンプレッサまたはブロワ、特に
バックフローをのブロワに関するものである。さらに明
確には、本発明は内燃機関用スーパーチャージャとして
使用するルーツ型７’ｏワに伴う気体ノイズの減少およ
び効率の向上に関するものである。

（従来の技術・発明が解決しようとする問題点）回転ブ
ロワ特にルーツ型ブロワは動作が騒々しいことが特徴で
ある。ブロワのノイズはおンよそ２種類に分類される。

変動負荷のかかったタイミング・ギアおよび回転子軸ベ
アリングの回転によって生じる固体ノイズと流体速度の
急速な変化等の流体フロー特性によって生じる流体ノイ
ズである。流体７０−の変動は固体ノイズ、流体ノイズ
双方の原因となる。

周知のとおり、ルーツ型プロアはギア型ポンプに似てお
り、双方とも歯またはロープ（羽根部）のついた回転子
がかみ合った状態で、横に重なった円筒形チャンバ内に
配置されている。

ロープの歯先面は密閉した状態で円筒形チャンバの内部
表面と協同し、各回転子の隣接ロープ間の流体ボリュー
ムを捕捉し転送する。ルーツをブロワは専ら、空気等の
圧縮流体ボリュームを入口容器チャンバから出口容器チ
ャンバヘボンビングまたは転送するのに使用される。通
常。

入ロテヤンパは入口と連続的に連絡し、出口チャンバは
出口と連続的に連絡する。入口および出口の＋２幅は、
回転子の軸間の横方向の距離に名目上等しいことが多い
。従うて出入口のいずれかの側の円筒形壁表面はアーク
長が通常１８０゜である、各容器チャンバのボリューム
は、関連する口の内部境界、ロープのかみ合った接触面
およびロープの歯先面と円演鐘表面との間の密閉線によ
って限定される。入口容器チャンバが最大最小ボリュー
ム間で拡大収縮する一方、出口容器チャンバも同様の最
小駄犬ボリューム間で収縮拡大する。ルーツ凰ブロワで
はほとんどが１転送ボリューム【出口８器チャンバに移
動させる場合、転送ポリ、−ムのサイズを機械的に減少
させてその中の空気を圧縮するようなことは行わない。

出口の気圧が転送ボＵ、−ムの気圧より高い場合ンこは
、ボリュームが出口容器チャンバに露出したり合流する
と、出口の空気がボリュームへ押し寄せたり逆流したり
する。

気圧が等しくなるまで逆流は醜く。逆流する空気量や逆
流速度は言うまでもなく差圧の関数である。次の伝送ボ
リュームへの逆流が開始する前に終了する、または速度
が変化する転送ボリュームへの逆流は循環していると言
い、気体ノイズの主原因として知られる。

気体ノイズのもうひとつの主原因は体積排出鎗の循環変
化またはブロワの不均一な排出である。不均一な排出は
、容器デャ／パのボリューム変化速度の循環変化によっ
て生じ、この変化はロープのかみ合った配置およびかみ
合ったロープ間に捕捉されたボＩＪ、−ムによるもので
ある。ロープがかみ合う毎に、第１、第２捕捉ボリュー
ムが形成される。第１捕捉ボリュームは出口または容器
チャンバの空気を含み、これはロープがかみ合うと急速
に出口ｇ器チャンバから除去され、ロープのかみ合わせ
がはずれると急速に入口容器チャンバに戻されろう容器
チャンバ間の差圧が増大するにつれ、入口容器チャンバ
へのキャリーオーバーの空気の容積も増大し、これに対
応して容器チャンバのボリュ−ム変化速度や気体ノイズ
も増大する。さらに、キャリーオーバーの空気の容積が
増大するにつれブロワの効率が低下する。

捕捉ボリュームは、直線およびらせん形のロープのつい
た回転子の気体ノイズや効率低下のもうひとつの原因で
ある。直線のロープのある回転子では、第１、第２捕捉
ボリュームともにロープの長さ全体で形成され、らせん
形のロープのある回転子では、捕捉ボリュームがロープ
の長さの一部にしか形成されないので、その結果、ノイ
ズや効率を下げる影響が少なくなる。

第１捕捉ボＩＪ、−ムは出口の空気を含み、最大から最
小へとサイズが変化し、その結果内部の流体を圧縮する
。第２捕捉ボリュームは実質的に流体がなく、最小から
最大へサイズが増大し、その結果真空部分が拡大する傾
向がある。このようにして圧縮されその後拡大して入口
に戻る第１捕捉ボリュームの空気と拡大する第２捕捉ボ
リュームとが、気体ノイズと効率低下の原因である。

先行技術の特許の多くは、気体ノイズの問題と取り組ん
できた。たとえば、かみ合一）九装置による不均一な排
出量は回転子のロープが回転子軸に垂直または平行の場
合により大きくなり、回転子のロープをらせん形にねじ
ると実質的に均一な排出量が得られることが以前から知
られていた。バレットの提出した合衆国特許入口１４．
？３２によると、回転子が２個あシ回転子ごとに６ａ’
のらせん形にねじったロープが３個あるルーツ型ブロワ
は排出量がほぼ均一である。理論的には、循環逆流や捕
提ボＩＪ、−ムがなければ、このようならせん形のロー
プで均一な排出量が得られるであろう。捕捉ボリューム
による不均一な排出は、バレット・ブロワにほとんどあ
るいは全く影響しない。これはロープの輪郭が本来捕捉
ボリュームを最小にするからである。しかしこのような
ロープの輪郭は、らせん形のねじりとともに、プロアの
組立時に正確に製造したり互いに時間を調整するのが困
難である。

バレットは逆流問題にも取り組み、初期逆流速度を低減
して逆流パルスの瞬間的大きさを小さくすることを提案
した。これは、回転子細に平行、従ってらせん形ロープ
の横行歯先面に対して斜めの、不整合または長方形の出
口によって行う。バイアーの提出した合衆国特許λ４６
４０８０　　では、直線ロープのブロワの関連逆流問題
を、回転子軸に対して斜めの２側面を持ち、従って直ａ
−−プの横行歯先面に対し不整合の５角形の出口を使用
することにより解決している。バレットとバイアーの機
構では転送ボリュームへの初期逆流速度を遅くして逆流
の瞬間的大きさを低減する。しかし、いずれも一定の逆
流速度を継続的に得るような逆流速度の制御方法全教え
たり示唆するものではない。

他にもいくつか先行技術の合衆国特許が、各転送ボリュ
ームのリーディング・ロープ（先導羽根部）が出口の外
部境界を横切る前に出口または容器チャンバの空気を転
送ボリュームて流すこと＋ｃ　、ｌ：す、逆流問題と取
り組んだ。これらの特許の中には、密閉した状態で回転
子ロープの歯先面と協同する筐体の円筒形壁を通る固定
フロー領域の通路によってこのように前もって流すもの
もある。しかしながら、通路が固定フロー領域でできて
いるので、事前７０−の速度は差圧の減少に従って低下
する。従って事前フロー速度は一定しないという問題が
ある。

ウェザ−ストンの提出した合衆国特許 ４．２１５，９７７　　は事前フローを開示し排出−の
均一なルーツ型ブロワができると主張している。

しかし、ウェザ−ストンのロープは直線で、従ってかみ
合った配置のために均一な排出量を得るのは不可能と考
えられている。

フェザ−ストンのブロワは、密閉した状態で回転子ロー
プの歯先面と協同する円筒形壁の内部表面に形成され円
周上に配置した弓形のｇまたはスロットを介して、出口
容器チャンバの空気を事前に転送ボリュームへ流す。歯
先面と溝は協同してオリフィスを規定し、転送ボリュー
ムへの出口容器チャンバの空気を方向づける。

溝のアーク長またはセットパック長が事前７ａ−の開始
全決定する。ウェザ−ストンはセットパック長のより小
さいＩ′１４をさらに加えて、転送ボリュームの圧力が
上昇しても事前フロー速度を比較的一定させること？示
唆している。フェザ−ストンの事前７ａ−はバック７ａ
−と類似してお９、規定のブロワ速就や差圧に関して事
前７ｏ−速度が比較的一定していると理論的には考えら
れる。しかし、事前７０−を比較的一定させるにはセッ
トパック長の異なるいくつかの溝が必要となる。さらに
、円筒形壁の内部表面にいくつかの溝を正確に一貫し゛
Ｃ形成するには、成功してもさらに製造費がかかるとい
う問照点があった。

第１、第２捕捉ボリュームの圧縮および拡大によってそ
れぞれ生じる気体ノイズおよび効率低下に関しては、モ
ンテリウスの提出した合衆国特許２．５７へ１９６　が
、第１捕捉ボリュームの空気を出口に戻す機構を開示し
ている。モンテリウスの機構の目的は第１捕捉ボリュー
ムに伴うポンピングの損失を防止または軽減することで
あり、第２．４７Ｍ捉ボリュームの拡大に伴うノイズお
よび効率低下の解決とはならない、この機構ニー１ニゲ
レートを加えて１個の回転子の片方の端に固定し、入口
と出口の直接の連絡を防止する必要がある。プレートは
さらに費用がかかるばかりでなく、ルーツ型ブロワの内
部には横に一定間隔で区分された２組の捕捉ボリューム
が両回転子の谷部に形成されているので、モンテリウス
の機ｇを該ブロワ内に設置するのを妨げるという問題点
があった。

上記問題点ｋ　Ｆｊφ消するため、本発明はバックフロ
ー型回転ブロワにおいて、チーＹンバの少くとも一方の
末端壁にパルス侵棺チャ／パとしてのくぼみ開口部を設
けて、回転子が高速度で作動しても捕捉ボＩＪ、−ノ・
の堕縮による気体ノイズを低減し、捷捉ボＩＪ、−ムに
二る排出量の不均一を除去して装置の効率をｊう大させ
たスーパーチャージャ用のブロワを提供することを目的
としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、バククツ０−沢のブロワにお
いて、 くぼんだ第１、第２開口部（ａ６．４８）　　がチャン
バの少くとも一方の末端壁面（２０ｃ）　　に形成され
て各々がひとつ置きに形成される捕捉ボ＋７．−ム（Ｔ
Ｖ１）　　と関連し、くぼんだ開口部は密閉した状態で
の協同により密閉して出口との直接の連絡を防止し、く
ぼんだ該開口部はサイズが各捕捉ボリュームのサイズに
関係するボリュームを規定し、回転子ロープの回転ｒこ
応じて交互に作動し第１にボＩＪ、−ムのサイズが減少
するにつれて関連捕捉ボリューム内の流体部分を蓄積し
、第２に捕捉ボリュームからの流体を入口に連絡させ、 各関連捕捉ボリューム（ＴＶ１）の形成以前に、該ロー
プ端表面（１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１６ｄ、１６ｅ。

１６ｆ）が交互にくぼんだ開口部（４６，４８）を覆い
、密閉することを特徴としている。

（作　用） このような構成としたことから、くぼんだ第１、第２開
口部が各々ひとつ置きに形成される捕捉ボリュームと関
連することになシ、回転子のロープ歯先面と円筒壁面°
とによる密閉関係によって出口との連絡を塞ぐと、この
くぼんだ開口部が、各捕捉ボＩＪ、−ムのサイズを規定
することになる。

そして、回転子ロープの回転に応じて、第１にボリュー
ムのサイズが減少するとともに関連捕捉ボリューム内の
流体部分を蓄積し、第２に捕捉ボリュームからの流体を
入口に連絡させることになり、この二つの工程を交互に
作動させる。

これにより、バックフロー型回転ブロワにおける回転子
のかみ合った配置と捕捉ボリュームによる排出量の不均
一を除去しかつ捕捉ボリュームの圧縮拡大に伴う気体ノ
イズの低減と装置の効率低下を防止できる。

（実施例） 図１ないし図４は回転ボンダまたはルーツ型ブロワ１４
を示す。前述したように、このようなブロワは専ら、空
気等の圧Ｍｉ体のボリューム（体積）を事前（圧縮せず
に入口から出ロヘボンビングまたは転送するのに使用さ
れる。回転子はギア型ボングに似た動作を行う、即ち、
回転子の歯又はロープ（羽根部）が動いてかみ合わせが
はずれると、空気が各回転子の隣接するロープによって
規定されたボリュームまたはスペース内に流入する０次
に各転送ボリュームのトレーリング・ロープ（後導羽根
部）の歯先面が関連チャンバの円筒壁面と密閉関係に入
ると、ボリューム内の空気は実質的ｔこ入口圧力で捕捉
される。出口境界を横断することにより各ボリュームの
リーディング・ロープ（先導羽根部）の歯先面が円筒壁
表面との密閉関係から出ると、空気のボリュームは出口
空気に転送またはさらされる。入口から出口へ移動する
間に転送ボリュームの量が一定に保持される場合は、ボ
リューム内の空気は人口圧力のままである。

即ち、ロープが再度かみ合うことによりボリュームが絞
り出される前にリーディング・ロープの歯先面が出口境
界を横断する場合（は、転送ボリュームの空気圧は一定
に保持される。従って、排出口の空気圧が入口の圧力よ
り大きい場合は、リーディング・ロープの歯先面が出口
境界全横断すると出口空気が転送ボリュームに押し寄せ
る即ち逆流する。

ブロワ１０はハウジング１２、ロープのついた１対の回
転子１４，１６、および入口駆動プーリ１８を包含する
。図１に見られるように、ハウジング１２は中央部２０
、複数のボルト２６で中央部の対抗する末端に固定され
た左右末端部２２，２４、および表示していない複数の
ボルトで中央部に固定された出口ダクト部材２８を包含
する。

ハウジングおよび回転子はアルミニウム等のａｔの材質
で形成するのが望ましい。中央部および末端２４は概ね
円筒形の１対の作業チャンバ３２．５４に’規定し、こ
のチャンバは円筒壁部または表面２Ｑａ、２０ｂ、図１
の点線２０Ｃで示した末端壁表面、および末端壁表面２
４ａ　　で周囲を規定されている。チャンバ５２．５４
は図２で見られるように先端２０ｄ、２０ａ　　で横に
重複または交差している。中央部２ｏの下端および上端
にある開口部５６．３８は各々、入口および出口の横縦
の境界を規定する。

回転子１４．１６は各々、円周を３等分されて末端から
末端へのひねりが６０″でインポリエート形に変形して
いるらせん形の歯またはロープ１４ａ、　１４ｂ、　１
４ｃ　ｈよび１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ　　を包含す
る。ロープまたは歯はかみ合い、当接しないのが望まし
い。かみ合うロープ１４ｃ、１６ｃ　　間の密閉接触面
が図２の点Ｍで表示されている。

接触面つまり点Ｍはロープがかみ合ったサイクル毎に進
行するにつれロープの輪郭沿いに移動し、図７に示すよ
うにいくつかの位置に規定できる。ロープは歯先面１４
ｄ、　１４ｃ、　１４ｆおよび１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ
　　も包含する。歯先面は円筒壁面２０ａ、２０ｂおよ
び歯先面とかみ合う　ロープの谷部と、はぼ密閉するが
接触しない状態で移動する。図９で見られるように、回
転子端１４ｇおよび１６７は末端壁２０ｃとほぼ密閉す
るが接触しない状態で、１励する。図１６で見らｎるよ
うに、回４云子端１４ｈおよび１６ｈも同様に末端壁２
４ａとほぼ密閉するが接触しない状態で移動する。回転
子１４．１６は各々設置され、円筒形チャンバ内で、縦
に伸び横に分割した円筒形チャンバの平行軸と一致して
軸の周囲で回転する。このような設か法は本技術では周
知の事実である。従う一〇１回転子から廷びこれｖ′こ
固定ぢれた表示していないシャフトの末端は、末端壁２
０ｃおよび末端部２４によって支えられ／′２：表示し
ていないベアリングによって支持されていると言ってよ
い。右方へ延び末端部２４に至るシャフト端を支えるベ
アリングは、外部へ突き出すボス２４ｂ、２４ｃによっ
て支ズ、られている。回転子は１９８３年６月２ａ日に
提出し参照をつけて本出願に含めである合衆国出願通し
番号５０４０７５に示すように設置し速度を合わせても
よい０回転子１６は、シャフト４０の左方端に固定した
プーリ１８が直接駆動する。

シャフト４０は回転子１６の左方端に接続しているか、
あるいはシャフトの延長部が該左方端から延びている。

回転子１４は、回転子の左方端から延びるシャフト端に
固定した表示していないタイミング・ギアにより従来の
方法で駆動される。タイミング・ギアは実質的にバック
ラッシＳ型ではなく、末端部２２０部２２ａで規定され
たチャンバ内に設置される。

本発明で前述したように１回転子は円周に等間隔にあり
末端から末端へのひねりが６０＠でインポリエート形に
変形しているらせん形のロープ３個を有している。回転
子はロープを５個にすること以外は輪郭やひねりの角度
を変更して、本発明で開示した発明の特定の面または特
徴を実行してもよい。しかし、かみ合った配置や捕捉ボ
１７．−ムにより排出量を均一にするには、末端から末
端までのらせん形のひねりを実質的に３６０’／　２　
ｎの関係に等しくするのが望ましい。

ここでｎは回転子当たりのロープ数に等しい。

さらに、輪郭はインボリュート形が望ましい。

このような輪郭は他の輪郭より容易にかつ正確に形成で
きるからである。これは、らせん形にひねったロープに
特に当てはまる。また、インボリュート形の輪郭が望ま
しいのは、スーパーチャージャの組み立て時に、よシ容
易にかつ正確に調時できるためでもある。

図２ンこ見られるように、回転子のロープと円筒壁面は
密閉されて協同し、入口容器チャンバ５６ａ１出ロ容器
チャンバ３８ａ１および転送ボリューム５２ａ、５４ａ
を規定する。図２の回転子の位置に関しては、入口容器
チャンバ３６ａが、歯先面１４ｅ、１６ｅ　　間に設置
した円筒壁面および歯先面からかみ合ったロープ１４ｃ
、１６ｃの接触面Ｍへ延びるロープ表面の部によう規定
される。接触面Ｍはかみ合ったロープ間の最も近い接触
点を規定する。同様に、出口容器チャンバ３８ａは、歯
先面１４ｄ、１６ｄ　　間に設置した円筒壁面および歯
先面からかみ合ったロープ１４ｃ、１６ｃ　　の接触面
Ｍへ延びるロープ表面の部により規定される。かみ合っ
た各ティクル中および前述したように、かみ合った接触
面Ｍはロープの輪郭沿いに移動し１図６および７で図示
したように数ケ所で規定されることが多い。

入口および出口容器チャンバの両方を規定する円筒壁面
は、除去されて入口および出口を規定する表面部を包含
する。転送ボリューム５２ａは、隣接するロープ１４３
，１４ｂ、および歯先面１４ｄ、１４６　　間に配置し
た円筒壁面２０ａ　の部により規定される。同様に、転
送ボリューム３４ａは、隣接するロープ１６ａ、１６ｂ
、および歯先面１６ｄ、１６ｃ間に配置した円筒壁面２
０ｂの部により規定される。回転子が回転すると、転送
ボリューム３２ａ、５４ａ　　はその後ンこ続くＡ接−
ロープの組閣で再度形成される。

入口３６には、筐体部２０により規定された壁表面２０
ｆ、　２０ｇ、　２０ｈ、　２０ｉ　Ｋより実質的に２
等辺四辺形に似た形の開口部がある。壁表面２０ｆ、２
０ｈ　が口の縦長全規定し、壁表面２０ｇ。

２０ｉが口の横境界または長さを規定する。２等辺の側
辺つ徒り壁表面２０ｇ、２０ｉ　　は、ロープの横方向
の歯先面ンこぴったり合う、もしくはほぼ平行である。

図６および図４でらせん形にひねったロープの出先面は
、ここでは簡明を期すため直想でａ略的に図示した。図
３および図４で見られるように、このような歯先面は実
際には湾曲部を有する。壁表面２０ｇ、２０７　　は湾
曲部つけて歯先面のらせん形のひねｐの形にさらに近づ
けてもよい。

出口５Ｂ＆Ｃは、ハウジング部２０により規定されたｉ
ｉ表面２０ｍ、２０ｎ、２０ｐ、２０ｒ、２０ｓ。

２０ｔによりＴ字形ンこ似た形の開口部がある。

ハウジング２０の上部表面にはくぼみ２０ｗがあり、出
口ダクト２８用の７０−領域を増加させる。壁表面２０
ｍ、２０ｒ　　は平行で、口の縦長を規定する。壁表面
２０ｐ、２０ｓ、および表面２０ｍへのその突出部は、
ブロワからの空気の大半が流れ出す口の横境界または長
さを規定する。壁表面２０ｐ、２０ｓ　　も平行で、出
口を介する圧力が低下したり逆の圧力がかかるのを防止
するために、さらに出口領域が必要な場合は、該壁表面
は本発明による図よりさらに分割してもよい。対角の壁
表面２０ｎ、２０ｔ　　は頂点２０ｘ。

２０ｚ　　で壁表面２０ｍの横の延長部に集中し、ロー
プの横方向の歯先端と共同して拡張オリフィス４２．４
４を規定する。拡張オリフィスは転送ボリュームへの逆
流空気の割合を調整する。

オリフィス４２．４４は、ブロワが規定の速度および差
圧関係で作動する場合に、転送ボリュームへの空気の逆
流比４−ｒ実質的に一定に保持するよう操作できる率で
拡張するように設計する。

頂点２０ｘ、２０ｚは表１２０ｐ、２０ｓからの回転既
約６０で各々間隔を置き、関連ロープの歯先面により交
互に横断される。入口壁表面２０ｇ。

２０ｉと頂点の間に間隔を置くことにより、逆流が開始
する以前に各転送ボリュームのトレーリング・ロープの
歯先面が移動して円筒形壁表面と密閉関係に入り、ロー
プが完全に６０°回転し逆流を生じさせることができる
。各転送ボリュームのトレーリング・ロープの歯先面が
円筒壁面２［］ａ、２０ｂ　と密閉関係に入る直前に逆
流するよう頂点２０ｘ、２０ｚ　　ｆ、配置して、逆流
の開始と終了の間をわずかに重複させ、ある転送ボリュ
ームから次の転送ボリュームへの逆流の変化分、より円
滑にかつ４続的にすることができる。

ここで図５のグラフを見てみると、曲線ＳおよびＨは回
転子の回転の６０″周期にわたる体積排出屋の循環変化
を示す。このグラフでは変化率が回転度に関して示しで
あるが、時間に関して示してもよい、このような循環変
化は回転子コープのかみ合った配置によるもので、これ
は出口容器チャンバ５８ａのボリューム変化率に影響を
与える。入口および出口容器チャンバのボリュームは実
質的に同率で変化し、ただ互いに反対となるだけである
ので、出口容器チャンバ５Ｆ３ａの曲線が両チャンバの
ボリューム変化率金示すと言える。曲線Ｓは、輪郭が変
形インポリエート形の直線ロープが回転子当たり５１固
あるブロワの変化率を示し、曲線Ｈは、輪郭が変形イン
ボリュート形で６０°でらせん形にひねったロープが回
転子当たり３個あるブロワを示す。図でわかるように、
変化率の絶対値は直線ロープの回転子では理論排出量の
約７チで、６０゜のらせん形ロープでは排出量に変化が
ない。

前述したように、直線およびらせん形ロープ両方のボリ
ューム変化率または均−排出量は、ロープのかみ合った
配置に負うところもある。

直線ロープでは、ロープのかみ合わせの関係がロープの
長さ全体を通して等しい。即ち、任意の断面におけるか
み合わせの関係つまりかみ合りたロープに沿った増分ポ
リｚ−ムがいずれも等しい０例えば、図２の接触面即ち
点Ｍはかみ合ったロープの長さ全体を通じて等しく、こ
れらの点を通る線は直線で回転子の軸に平行である。従
って、かみ合った配置によるボリューム変化率は、かみ
合り、−Ｃコープの長さ全体を通じての全増分ボリュー
ムで等しく、増加性である。

これは３６０°／　２　ｎの１Ａ係に従って形成された
らせん形ロープｌこは当てはまらない。６０″のらせん
形ロープ全３個持つ回転子においては、かみ合わせの関
係がかみ合ったロープの長さ全体を通して６０°周期に
わたって変化する。例えば、かみきったロープ忙縦沿い
ｖｃ６ａの増分ボリュームに分割すると、任意の時間に
おいて６０の異なったかみ合わせ関係が存在し１図２で
示したような特定のかみ合わせ関係は最初にかみ合った
ロープのある端で生じ、その後は回転子が６０度一回転
る毎に、一つの増分ボリュームが繰）返される。かみけ
ったロープのある端における増分ボリュームのかみ会わ
せ関係により、ボリューム変化率が増加する傾向のめる
場合は、かみ合ったロープの１田方の端ンこＩける増分
ポリ一−ムのかみ合わせ関係罠より、ボリューム変化率
が同量減少する傾向がある。（−の、１冒加減少つまり
相殺関係は、かみ合ったロープの長さ足体を通じて存在
し、従ってボリューム変化率を相殺、つまシかみ合りた
配置に関して排出量蚕均−とする。

かみ合ったロープ間に捕捉された流体ボリュームも容器
チャンバの循環ボリューム変化率に影響する原因のひと
つである。捕捉ボリュームは急速に出口容器チャンバか
ら除去され、急速に入口容器チャンバに戻される。捕捉
ボリュームはブロワの排出量やボンピングの効果も低下
させる。図５のグラフの曲線ＳＴおよびＨＴは、直線ロ
ープおよび６０６でらせん形にひねったローフの捕捉ボ
リュームによる出口容器チャンバの循環ボリューム変化
率をそれぞれ示す、グラフでわかるように、捕捉ポリ、
−ムによる理論排出量のパーセンテージとしてのボリュ
ーム変化率は、直線ロープのほうが約４５倍と大きい。

容器チャンバの総ボリューム変化率は、かみ合った配置
および捕捉ボＩＪ、−ムに関する関連曲線をともに加え
ることによって得られる。

図６および図７で図示されたように回転子の右万端断面
図を簡単に見てみると、隣接するロープ１４；、１ＡＣ
および１６ｃ間に捕捉された領域がある。この領域はわ
ずかな深さがある場合、増分ボリュームと考えてよい。

図６のかみ合わせ関係の領域は、最大増分ポリ、−ムＴ
Ｖ１を示す。図７に関しては１回転子が回転するにつれ
テ増分ボリュームＴＶ１のサイズが減少する一方。

第２増分ボリュームＴＶ２が形成され、このサイズが増
加する。

直線ロープの回転子に関しては、各最大増分ボリューム
ＴＶ１が、かみ合ったロープの長さ全体を通じてほぼ同
時に形成される。同様に、各増分ボリュームＴＶ２が、
かみ合ったロープの長さ全体を通じてほぼ同時に形成さ
れる。従って、増分ボリュームの合計ΣＴＶ１およびΣ
’ｌ”Ｖ２は、捕捉ボリュームを規定または形成する０
ＸＴｖ１およびΣＴＶ２は気体ノイズやブロワの効率低
下の原因となる０双方とも、特にΣＴＶ１は１図５のグ
ラフで示すように大幅なボリューム変化率の原因である
。ΣＴＶ１の流体キャリーバックおよびΣＴＶ１とΣＴ
Ｖ２のサイズの各増減が、直接にブロワの効率を低下さ
せる。

らせん形ロープはΣＴＶ１およびΣＴＶ２のサイズを大
幅に減少させる。これは回転子の右万端断面図の図６で
示されている。らせん形ロープでは、かみ合ったロープ
１４ａ、１４ｃおよび１６ｃの右方端にある増分ボＩＪ
、−ムＴＶ１は捕捉されず、その結果生じる右から左へ
の増分ボリュームＴＶ１は、ロープ１４ａ、１４ｃおよ
び１６Ｃの左方端が同様のかみ合わせ関係となるまで、
捕捉されない。６０°ひねったロープでは、回転子をさ
らに６０°回転するまでこれが生じない。この６０°周
期の間に右から左への各連続増分ボリュームＴＶ１はサ
イズが減少するが、なお出口容器チャンバと連絡してい
るＯ従って、捕捉される増分ボＩＪ、−ムＴＶ１の数は
大幅に減少する。さらに、らせん形ロープの捕捉増分ボ
リュームの断面領域が最小から最大へと変化するので、
捕捉増分ボリュームのこの数の総ボリュームは。

直線ロープの捕捉ボＩＪ、−ムにおける同数の総ボリュ
ームより小さい。捕捉増分ボリュームＴＶ２の数とその
総ボリュームは、増分ボリュームＴＶＩの場合と同様で
あるｏしかし、その形成の順序は逆となる。即ち、増分
ボリュームＴＶ２がロープの右方端で形成、拡大を開始
する時。

これとその後の増分ボリュームＴＶ２は、ロープの右万
端が図８に示すようにかみ合った関係となるまで、捕捉
される。以上により、全増分ボリュームＴＶ２　［入口
容器チャンバと一定に連絡している。

ここで図９から図１４の概略図？参照すると、らせん形
のかみ合ったロープ１４ｃおよび１６ｂ。

１６Ｃの左方端から見たかみ合わせサイクルと、これに
加えた２個のくぼみ即ちパルス緩衝チャンバ４６．４８
の投影図が示されている。図１５に示すように、くぼみ
は左方端壁２０ｃの表面に形成される。通常は末端壁２
０ｃの内ｉ　６１　、６３に見られるベアリングは、簡
明を期して省略したＯ 図９から図１４で回転子を左方端から見ていることに留
意しておくと、ロープ１４ｃの左方端が図９で示した位
置にある場合、即ちロープ１６ｂと密閉関係にあり、図
１０で示したようにロープ１６ｃと密閉関係に入る直前
の場合、ロープ１４ｃの右方端は既に１図２で示したよ
うにロー　）１６　ｂとの密閉関係から脱している０ロ
ープが回転し続けると、図１０に示すようにロープの左
方端にある増分ボリュームＴＶＩが捕捉され。

従って断面領域が減少する一連の増分ポリュ−ムの右万
端への捕捉を完成し、出口圧力で空気を包含する捕捉増
分ボリュームの合計ΣＴＶ１ｉ規定する。図１０から図
１５は、増分ボリュームＴＶ１および捕捉増分ボリュー
ムΣＴＶ１のサイズが最大から最小へ減少する一方、増
分ボリュームＴＶ２が形成されサイズが最小から最大へ
増加していることを示す。

各捕捉増分ボリュームΣ１゛Ｖ１りまシキャリーバック
、ボリュームの形成、圧縮のプロセスは回転子が１回転
する毎に６回生じ、各プロセスは回転子の６０°未満の
回転にわたって生じる。

回転子の速度が１０．００　Ｏｒｐｍの場合、プロセス
は、０００回／秒生じ、各プロセスは１ミリ秒未満であ
る０本発明で開示した輪郭の歯を持つロープ５個の回転
子では、捕捉増分ボリュームが、直線ロープでブロワ排
出量の約７．９　％、らせん形にひねったロープで、３
％となる。排出量を６２１ｎｃｈ３／回転（１０１６ｍ
／回転）のサイズにしたこのようなブロワでは、各捕捉
ボリュームΣＴＶ１の初期ボリュームは、直線ロープの
回転子で約α８１６１ｎｃｈ３（１１５８ｃｙｄ）　、
らせん形ロープで（１１５４１ｎｃｈ”（２，２０ａｄ
　）となる。圧力制御を行わないと、各ΣＴｖ１がその
初期つ葦り最大ボリュームから事実上ゼロの最小ボリュ
ームへと絞り出されるＫつれ、各捕捉増分ポリ、−ムΣ
ＴＶ１の気圧が上昇する。捕捉された空気が回転子ロー
プとハウジングの間の極端に小さい間隙で漏れるのに要
する時間は非常に短いので。

捕捉された空気の圧力は急速に非常に高いレベルまで上
昇し、従ってノイズ、ブロワ寿命の低下、および効率低
下として現れる甚しいトルク・パルスの原因となる。

くぼみ４６．４８はアキュムレータおよび流路として機
能し１回転子が各６０°かみ合わせサイクル回転するに
つれ、各ΣＴＶ１の圧力上昇を緩衝および制限する。参
考のため１回転子の回転位置は図９で０６５図１０で１
１°、図１１で１６°、図１２で３０°１図１３で５８
°、図１４で６０°である。図９で示したかみ合わせサ
イクル順序の最初では、くぼみ４６は入口と同気圧で空
気を包含し、回転子端表面１６ｇで密閉されている０図
１０では、　ＴＶ＋が捕捉されΣＴＶ１を規定し。

回転子端表面１６ｇはくぼみ４６を密閉し続ける０図１
１では、回転子端表面１６ｇが部分的にくぼみ４６から
はずれ、ΣＴＶ１との連絡を確立し。

これだよってボリュームのサイズが減少しているΣＴＶ
１内に捕捉された空気のボリュームを増加させる。これ
を行わないと、この時に、くぼみ４６は入口および出口
との連絡から密閉される。図１２では、〈ぼみ４６は入
口ともわずかに連絡し、ΣＴ■１のサイズが減少するに
つれ空気を放出する。図１３では、くぼみ４６はサイズ
が増加中のＴＶＺとも連絡している。図１４はロープ１
４ｃ、＋６ｂ、１６Ｇのかみ合わせサイクルの終了とロ
ープ１６ｃ、１４ｃ、１４ａのかみ合わせサイクルの開
始とを示す。各かみ合わせサイクルの終了時に、関連し
たくぼみは入口と完全に連絡し、従って次の関連かみ合
わせサイクル順序の開始時には入口と同圧力の空気全包
含している。

再度図１３を参照すると、らせん形ロープではＴＶＺが
くぼみ４６から独立している入口と直接連絡しているが
、直線ロープの回転子ではＴＶＺが捕捉され、前述した
ようにサイズが最小から最大へ増加する捕捉増分ボリュ
ームΣＴＶ２を規定する。従って、直線ロープの回転子
では。

くぼみ４６が空気をΣＴＶ２と連絡させ、ΣＴＶ２のサ
イズが増加するにつれ真空拡大傾向を防止する０直線ロ
ープの回転子によって規定された捕捉増分ボリュームΣ
ＴＶ１内の空気を除去するフロー距離を最小にするため
に、末端部２４の末端壁２４ａ内に部４６．４８も形成
してよ−。

図１６は１回転子の右万端から見たらせん形ロープ１４
ｃおよび１６ａ、１６ｃのかみ合わせ順序の一部と、こ
れに加えた２個のくぼみ５８．６０の投影図を示した概
略図である。くぼみ５８゜６０はくぼみ４６．４８と同
様の方法で末端部２４の右方末端壁２４ａの末端表面に
形成され、密閉されて１回転子の末端表面１４ｈ、１６
ｈがこれを横切る。くぼみ５８．６０は最初に出口と同
圧力で空気全包含し、捕捉増分ボリュームΣＴＶ２が拡
大するにつれ真空の傾向となるのを軽減する。

くぼみ４６．４８は、これがなければ、人口に戻る間に
圧縮される空気を受は入れ保持する◇くぼみ４６．４８
のボリュームを測定し、捕捉増分ボリュームΣ’Ｉ”Ｖ
ｌのサイズが減少するにつれ圧力が上昇するのを実質的
に防止する。同様に、くぼみ５８．６０のボリュームを
測定して、捕捉増分ボリュームΣＴＶ１の最終圧力が入
口圧力と同じになるようにする。

本発明で開示したくぼみ、つまりパルス緩衝チャンバの
Ｎ妄な利点は、捕捉増分ボリュームと直接連絡すること
である◇該くぼみは捕捉ボＩＪ、−ムに隣接し、捕捉増
分ボリュームがサイズの増減全開始した途端に、関連す
るくぼみが密閉状態金脱し、はぼ瞬時に空気の直接くぼ
みへもしくはくぼみからの逃がし流が可能である〇つま
す、逃かし流は制限された比較的長い通路により限定さ
れない。従って、従来のパルス緩衝機構は回転子の速度
が上昇すると効率が低下するが１本発明で開示したくぼ
みつまりパルス緩衝チャンバは回転子が高速度でも機能
し続けるＯ 本発明の好ましい実施例は、実例を示すため詳細に開示
しである。開示実施例には本発明の主旨の範囲内に多く
の変更例があると考えられる０特許請求の範囲は、開示
実施例の新機軸および本発明の主旨範囲内にあると考え
られる変更例を線維することを意図している◇ （発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明はバックフ
ロー型回転ブロワにパルス緩衝チャンバとしてのくぼん
だ開口部を捕捉ボリュームに隣接して設けたので、くぼ
んだ開口部がアキュムレータおよび流路として機能し１
回転子を高速度で口伝させても各捕捉ボリュームによる
増分の総和による圧力上昇を押えるとともに。

気体ノイズの減少および効率の向上を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

スーパーチャージャを使用目的とするルーツ型ブロワが
添附の図で示されてお夕、ここで図１は、ルーツ型ブロ
ワの側面図。 図２は、図１の２−２の線に沿って眺めたブロワの概略
断面図。 図３は、図１の矢印３の方向で眺めたブロワの一部の底
面図。 図４は、図１の４−４の線に溢って眺めたブロワの一部
の上面図、 図５は、ブロワの動作特性を示す特性図。 図６ないし図８は、内部の回転子のかみ合わせ関係が種
々の状態を示すもので、図２のブロワ部の縮小状態図で
ある。 図９ないし図１４は１図１の９−９線に沿って見た図２
および図６ないし図８で示した回転子の左方端の縮小概
略図。 図１５は１図１の９−９の線に沿った矢印と反対の方向
から眺めたブロワハウジングの概略断面図。 図１６は１図１の１６−１６の線に沿って眺めた回転子
の右万端の縮小概略図である。 １２・・・ハウジング １４、ＩＳ・・・第、第２回転子１ ４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、ｊ６ｄ、１６ｅ、１６ｆ　−−
−歯先面１４ｇ、１４ｈ、１６ｇ、１６ｈ・・・末端表
面２０ａ、２０ｂ・・・円筒壁面 ２０ｃ、２４ａ・・・末端壁面 ３２．３４・・・第、第２円筒形チャンバ３６・・・低
圧入口　　　６８・・・高圧出口ＴＶ１・・・第１ボリ
ューム（捕捉ポリ二−ムン４６．４Ｂ・・・くぼんだ開
口部特 許出願人　　　イートン　コーポレーションノＶ 手続補正書 １、事件の表示 昭和６０年　特許願　第１９５７０３号２、発明の名称 バックフロー型回転ブロワ ３、補正する者 事件との関係　特許出願人 名称　イートン　コーポレーション ４、代　理　人 住所　東京都千代田区神田駿河台ｌの６（ほか１名）

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒壁面（２０ａ、２０ｂ）および末端壁面（２
   ０ｃ、２４ａ）を有し、横に重なった平行の第１、第２
   の円筒型チャンバ（３２、３４）を形成するハウジング
   （１２）と、 前記第１、第２チャンバ（３２、３４）内の各々に配置
   され、圧縮低圧入口（３６）流体のボリュームを各回転
   子の隣接してかみ合っていないロープ間のスペースを介
   して高圧出口（３８）流体に転送するためのかみ合った
   ロープを有する第１、第２回転子（１４、１６）であっ
   て、回転子およびロープは前記壁面と協同して密閉する
   末端表面（１４ｇ、１４ｈ、１６ｇ、１６ｈ）および歯
   先面（１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１６ｄ、１６ｅ、１６
   ｆ）を有しており、かみ合ったロープが互いに協同して
   密閉することになるものと、 １個の回転子のロープ歯先面が他の回転子 の隣接するロープ間の谷部でかみ合う毎にかみ合うロー
   プ間のスペースで規定され、前記ロープの各かみ合わせ
   の少くとも一部の間に密閉関係によってポート口（３６
   、３８）から分離した捕捉ボリュームであり、しかもこ
   の捕捉ボリュームは出口流体を含み、そのサイズが最大
   から最小へと減少するものでなるひとつ置きに形成され
   る第１ボリューム（ＴＶ１）と、を包含するバックブロ
   ー型回転ブロワ（１０）において、くぼんだ第１、第２
   開口部（４６、４８）がチャンバの少くとも一方の末端
   壁面（２０ｃ）に形成されて各々がひとつ置きに形成さ
   れる捕捉ボリューム（ＴＶ１）と関連し、くぼんだ開口
   部は密閉した状態での協同により密閉して出口との直接
   の連絡を防止し、くぼんだ該開口部はサイズが各捕捉ボ
   リュームのサイズに関係するボリュームを規定し、回転
   子ロープの回転に応じて交互に作動し第１にボリューム
   のサイズが減少するにつれて関連捕捉ボリューム内の流
   体部分を蓄積し、第２に捕捉ボリュームからの流体を入
   口に連絡させ、 各関連捕捉ボリューム（ＴＶ１）の形成以前に、該ロー
   プ端表面（１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１６ｄ、１６ｅ、
   １６ｆ）が交互にくぼんだ開口部（４６、４８）を覆い
   、密閉することを特徴とするバックフロー型回転ブロワ
   。
2. （２）くぼんだ開口部（４６、４８）内の流体が、関連
   捕捉ボリュームと連絡する以前は、実質的に入口と同じ
   圧力であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に
   記載したブロワ。
3. （３）回転子のロープ（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１６
   ａ、１６ｂ、１６ｃ）がらせん形であることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第２項に記載したブロワ。
4. （４）回転子のロープが３６０°／２ｎ（ここでｎは回
   転子当たりのロープの数）の関係に従って末端から末端
   までらせん形にひねって形成されていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第２項に記載したブロワ。
5. （５）一方の回転子の歯先面が他方の回転子の隣接する
   ロープ間の谷部とかみ合う毎にかみ合ったロープ間のス
   ペースで規定されて交互に形成される第２ボリューム（
   ＴＶ２）をさらに包含し、第２ボリューム（ＴＶ２）は
   捕捉ボリューム（ＴＶ１）から分離され、捕捉ボリュー
   ムのサイズが減少する間に第２ボリュームのサイズは最
   小から最大へと増加し、捕捉ボリュームは一方の回転子
   の隣接するロープ間の谷部と他方の回転子のかみ合うロ
   ープの歯先面およびリーディング面とで規定され、第２
   ボリュームは一方の回転子の隣接するロープ間の谷部と
   かみ合うロープの歯先面およびトレーリング面とで規定
   され、くぼんだ該開口部が第３に作動して捕捉ボリュー
   ムと第２ボリュームを相互連絡させることを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項に記載したブロワ。
6. （６）回転子のロープが直線で、相互連絡した場合に第
   ２ボリュームも捕捉ボリュームとなることを特徴とする
   、特許請求の範囲第５項に記載したブロワ。
7. （７）回転子のロープがらせん形で、相互連絡の前およ
   びその間に第２ボリュームが入口と直接連絡することを
   特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載したブロワ。
8. （８）回転子のロープが３６０°／２ｎ（ここでｎは回
   転子当たりのロープの数）の関係に従って末端から末端
   までらせん形にひねって形成され、相互連絡の前および
   その間に第２ボリュームが入口と直接連絡することを特
   徴とする、特許請求の範囲第５項に記載したブロワ。
9. （９）くぼんだ該第１、第２開口部が、回転子の回転軸
   と入口との間に延びる線間で、少くとも一方の末端壁（
   ２０ｃ）内に形成されることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載したブロワ。
10. （１０）回転子ロープがらせん形で、各ロープには回転
    子の回転する方向にリーディング端とトレーリング端が
    あり、くぼんだ該第１、第２開口部がロープのトレーリ
    ング端に隣接する末端壁に形成され、捕捉ボリュームは
    該ロープの末端表面が関連くぼみとの密閉関係から出る
    のとほぼ同時にトレーリング端に形成されるのを特徴と
    する、特許請求の範囲第１項に記載したブロワ。
11. （１１）さらにロープのリーディング端でかみ合ったロ
    ープに規定され体積が最小から最大へ増加する第２捕捉
    ボリューム（ＴＶ２）を含み、くぼんだ第３、第４開口
    部（５８、６０）がチャンバの他方の末端壁（２４ａ）
    に形成されて回転子の回転軸と出口との間に延びる線間
    に配置され、くぼんだ該第３、第４関連開口部が密閉し
    た状態での協同により密閉して入口との直接の連絡を防
    止し、前記第２捕捉ボリュームが最小から最大へと増加
    する間に該開口部が作動して出口流体と第２捕捉ボリュ
    ームとの連絡をとり、該ボリュームが最大となるのとほ
    ぼ同時にロープのリーディング端で関連ロープの末端表
    面により密閉されて該連絡を遮断することを特徴とする
    、特許請求の範囲第１０項に記載したブロワ。