WO2008029759A1

WO2008029759A1 - Pompe à vis et rotor en forme de vis

Info

Publication number: WO2008029759A1
Application number: PCT/JP2007/067125
Authority: WO
Inventors: Yuya Izawa; Shinya Yamamoto; Masahiro Inagaki; Makoto Yoshikawa
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2008-03-13
Also published as: KR20080046220A; JPWO2008029759A1; TW200827557A; US7798794B2; EP2060789A4; KR100976112B1; JP4893630B2; TWI336373B; US20100178191A1; EP2060789A1

Description

明細書

スクリュポンプ及びスクリュロータ

技術分野

[0001] 本発明は、一対のスクリュロータの回転によって、流体をハウジング内に吸入し、そしてハウジング外に吐出するスクリュポンプに関する。更に本発明は、スクリュポンプにおけるスクリュロータに関する。

背景技術

[0002] 特許文献 1が開示するスクリュポンプは、互いに嚙み合う一対のスクリュロータを有する。これらスクリュロータが回転することによって、スクリュポンプは流体を移送する。図 11に示すように、第 1従来スクリュロータ 90Aの歯形の軸垂直断面は、第 2従来スクリュロータ 90Bの歯形の軸垂直断面と同形同大である。第 1従来スクリュロータ 90 Aの歯形の軸垂直断面は、第 1従来スクリュロータ 90Aの回転軸線に垂直な仮想平面上における、第 1従来スクリュロータ 90Aの歯形の形状である。第 1従来スクリュロータ 90Aの歯形の軸垂直断面は、歯先円弧 Q1R1、歯底円弧 S1T1、第 1曲線 S 1Q 1、及び第 2曲線 T1R1を含む。第 1曲線 S1Q1は、歯底円弧 S1T1の第 1端 S 1を、歯先円弧 Q1R1の第 1端 Q1に連結する。第 2曲線 T1R1は、歯底円弧 S1T1の第 2 端 T1を、歯先円弧 Q1R1の第 2端 R1に連結する。

[0003] 第 2従来スクリュロータ 90Bの歯形の軸垂直断面は、歯先円弧 Q2R2、歯底円弧 S 2T2、第 1曲線 S2Q2、及び第 2曲線 T2R2を含む。第 1曲線 S2Q2は、歯底円弧 S2 T2の第 1端 S2を、歯先円弧 Q2R2の第 1端 Q2に連結する。第 2曲線 T2R2は、歯底円弧 S2T2の第 2端 T2を、歯先円弧 Q2R2の第 2端 R2に連結する。

[0004] 第 1従来スクリュロータ 90Aの第 1曲線 S 1Q1は、トロコイド曲線 U1S 1と接続部 Q1 U1とを含む。トロコイド曲線 U1S1は、第 2従来スクリュロータ 90Bが第 1従来スクリュロータ 90Aの周りを転動した場合の、歯先円弧 Q2R2の第 1端 Q2の軌跡によって創生される。接続部 Q1U1は、トロコイド曲線 U1S 1の一端 U1を、歯先円弧 Q1R1の第 1端 Q1に繋ぐ直線である。第 2曲線 T1R1は、外側円弧 R1W1、インポリュート曲線 W1Y1 ,及び内側円弧 Y1T1を含む。インポリュート曲泉 W1Y1は、外側円弧 R1W 1と内側円弧 Y1T1の間に位置する。外側円弧 Rl W1は歯先円弧 Q 1R1に連結され

、内側円弧 Y1T1は歯底円弧 S 1T1に連結される。

[0005] 同様に、第 2従来スクリュロータ 90Bの第 1曲線 S2Q2は、トロコイド曲線 U2S2と、直線である接続部 Q2U2とを含む。第 2曲線 T2R2は、外側円弧 R2W2、インボリュート曲線 W2Y2、及び内側円弧 Y2T2を含む。

[0006] 第 1及び第 2従来スクリュロータ 90A, 90Bは、スクリュポンプのハウジングとは非接触である。また、第 1及び第 2従来スクリュロータ 90A, 90B同士も、互いに非接触であるため、潜在的に流体洩れ (ガス洩れ）の問題がある。第 1及び第 2従来スクリュロータ 90A, 90Bの歯形は、流体洩れを抑制する目的で考えられたものである力流体洩れの更なる抑制が望まれる。

特許文献 1 :特開 2005— 351238号公報

発明の開示

[0007] 本発明の目的は、流体洩れの抑制に優れたスクリュポンプ及びスクリュロータを提供することにある。

本発明の一観点によれば、ハウジングと、ハウジングに収容される第 1スクリュロータと第 2スクリュロータとを備えるスクリュポンプが提供される。第 1スクリュロータと第 2スクリュロータは、互いに嚙み合う方向に回転する。第 1スクリュロータと第 2スクリュロータが回転することによって、流体がハウジング内に吸入され、そしてハウジング外に吐出される。第 1スクリュロータと第 2スクリュロータそれぞれの歯形の軸垂直断面は、第 1円弧部、第 2円弧部、第 1曲線部、及び第 2曲線部を含む。第 1円弧部と第 2円弧部は、それぞれ第 1端と第 2端を有する。第 2円弧部の曲率半径は、第 1円弧部の曲率半径よりも小さい。第 1曲線部は、第 1円弧部の第 1端を、第 2円弧部の第 1端に連結する。第 2曲線部は、第 1円弧部の第 2端を、第 2円弧部の第 2端に連結する。第 1スクリュロータの第 1曲線部は、第 2スクリュロータの第 1円弧部の第 1端によって創生される第 1トロコイド曲線である。第 1スクリュロータの第 ₂曲線部は、互いに連続するィンボリュート曲線と第 2トロコイド曲線とを含む。インポリュート曲線は、第 1スクリュロータの第 1円弧部の第 2端に連続する。第 2トロコイド曲線は、第 2スクリュロータの第 1 円弧部の第 2端によって創生される。第 2スクリュロータの第 1曲線部は、第 1スクリュロータの第 1円弧部の第 1端によって創生される第 1トロコイド曲線である。第 2スクリュロータの第 2曲線部は、互いに連続するインポリュート曲線と第 2トロコイド曲線とを含む。インポリュート曲線は、第 2スクリュロータの第 1円弧部の第 2端に連続する。第 2トロコイド曲線は、第 1スクリュロータの第 1円弧部の第 2端によって創生される。

[0008] 第 1スクリュロータの回転軸線を、第 1軸線と称し得る。第 2スクリュロータの回転軸線を、第 2軸線と称し得る。第 1軸線を中心とする第 1スクリュロータの第 1円弧部の角度と、第 1軸線を中心とする第 1スクリュロータの第 2円弧部の角度と、第 2軸線を中心とする第 2スクリュロータの第 1円弧部の角度と、第 2軸線を中心とする第 2スクリュロータの第 2円弧部の角度とは、いずれも等しく設定し得る。

[0009] 本発明の別の一観点によれば、スクリュポンプにおけるスクリュロータが提供され得る。スクリュロータは、第 1スクリュロータと第 2スクリュロータのうちのいずれか一方であ

[0010] 「第 1スクリュロータの歯形の軸垂直断面」とは、第 1スクリュロータの回転軸線に垂直な仮想平面上における、第 1スクリュロータの歯形の断面形状である。「第 2スクリュロータの歯形の軸垂直断面」とは、第 2スクリュロータの回転軸線に垂直な仮想平面上における、第 2スクリュロータの歯形の断面形状である。本発明の歯形は、歯先面の軸方向寸法（回転軸線に沿った寸法）を増大させる。歯先面は、第 1円弧部によつて形成される円周面であり、歯底面は、第 2円弧部によって形成される円周面である。歯先面の軸方向寸法が増大することによって、ハウジングと歯先面の間からの流体洩れが減少させられる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明を具体化した第 1実施形態に係るスクリュポンプを示す平断面図。

[図 2]図 2 (a)は、図 1の A— A線断面図。図 2 (b)は、図 2 (a)の状態から第 1スクリュロータ及び第 2スクリュロータをそれぞれ 180° 回転した状態を示す断面図。図 2 (c)は、図 1の部分拡大図。

[図 3]図 2 (a)に示す第 1スクリュロータと第 2スクリュロータそれぞれの軸垂直断面図。

[図 4]図 3の第 1スクリュロータと第 2スクリュロータに関する、外円、内円、ピッチ円、及び中心点の模式図。 [図 5]インポリュート曲線を示す、図 4の拡大図。

[図 6]インポリュート曲線と第 2トロコイド曲線とを示す、図 5の拡大図。

[図 7]第 1トロコイド曲線を示す模式図。

[図 8]図 8 (a)は、第 1曲線部同士が嚙み合った状態の模式図、図 8 (b)は、第 2曲線部同士が嚙み合った状態の拡大図。

[図 9]図 9 (a) , 9 (b) , 9 (c)は、第 1スクリュロータ及び第 2スクリュロータの歯形の実施例を示す軸垂直断面図。図 9 (d) , 9 (e) , 9 (f)は、第 1従来スクリュロータ及び第 2従来スクリュロータの歯形の比較例を示す軸垂直断面図。

[図 10]図 10 (a)は、本発明の第 2実施形態の第 1スクリュロータ及び第 2スクリュロータの歯形を示す軸垂直断面図。図 10 (b)は、図 10 (a)の部分平断面図。

[図 11]従来の一対のスクリュロータを示す軸垂直断面図。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 図 1〜図 9は、本発明を具体化した第 1実施形態を示す。

図 1は、第 1実施形態に係るスクリュポンプ 11を示す。スクリュポンプ 11は、流体としてのガスを移送する。図 1に示すように、スクリュポンプ 11のハウジングは、ロータハウジング 12、フロントハウジング 13、及びリャハウジング 14を含む。筒状のロータハウジング 12の前端（図 1の左方）に、蓋状のフロントハウジング 13が接合される。ロータハウジング 12の後端（図 1の右方）に、板状のリャハウジング 14が接合される。リャハウジング 14は、段差状の取付孔 14aを有する。取付孔 14aには軸受体 15が揷通され、軸受体 15はリャハウジング 14にボルト締結されている。軸受体 15は、前方に平行に延びる第 1筒部 160と第 2筒部 161を有する。第 1及び第 2筒部 160, 161は、それぞれロータハウジング 12内に位置する。

[0013] 第 1筒部 160は第 1支持孔 190を有し、第 2筒部 161は第 2支持孔 191を有する。

第 1支持孔 190と第 2支持孔 191は、それぞれ軸受体 15を貫通する。第 1支持孔 19 0には駆動シャフト 20が揷入され、第 2支持孔 191には従動シャフト 21が揷入される。一対の第 1転がり軸受 240は、駆動シャフト 20を、軸受体 15に対して回転可能に支持する。一対の第 2転がり軸受 241は、従動シャフト 21を、軸受体 15に対して回転可能に支持する。第 1筒部 160の中心軸線は、駆動シャフト 20の回転軸線である第 1軸線 171に一致する。第 2筒部 161の中心軸線は、従動シャフト 21の回転軸線である第 2軸線 181に一致する。駆動シャフト 20及び従動シャフト 21それぞれの前端（図 1の左方）は、第 1及び第 2支持孔 190, 191から突出している。

[0014] ロータハウジング 12内には、第 1スクリュロータ 17と第 2スクリュロータ 18と力配置されている。第 1スクリュロータ 17の前端（図 1の左方）は、連結板 23を介して、駆動シャフト 20の前端にボルト固定されている。第 2スクリュロータ 18の前端は、別の連結板 23を介して、従動シャフト 21の前端にボルト固定されている。すなわち、第 1スクリュロータ 17は、駆動シャフト 20と一体回転する。第 2スクリュロータ 18は、従動シャフト 2 1と一体回転する。第 1スクリュロータ 17は、第 1回転方向 Xに回転させられ、第 2スクリュロータ 18は第 2回転方向 Zに回転させられる。第 1回転方向 Xと第 2回転方向 Zは互いに逆方向である。図 2において第 1回転方向 Xは反時計回り方向であり、第 2回転方向 Zは時計回り方向である。

[0015] 第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18は、それぞれ流体移送体としてのネジ歯車である。すなわち、第 1スクリュロータ 17には、駆動歯 17Aが形成され、第 2スクリュロータ 18には従動歯 18Aが形成されている。第 1スクリュロータ 17は、駆動歯 1 7Aの間に存在する駆動ネジ溝 17aを有し、第 2スクリュロータ 18は、従動歯 18Aの間に存在する従動ネジ溝 18aを有する。第 1スクリュロータ 17の軸方向とは、第 1スクリュロータ 17の回転軸線である第 1軸線 171の方向であり、第 2スクリュロータ 18の軸方向とは、第 2スクリュロータ 18の回転軸線である第 2軸線 181の方向である。

[0016] 第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18は、駆動歯 17Aが従動ネジ溝 18aに入り込むように、且つ従動歯 18Aが駆動ネジ溝 17aに入り込むようにしてロータハウジング 12内に収納されている。すなわち、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18は、両者間に密閉空間を作り出すように構成されている。第 1及び第 2スクリュロータ 17, 18の各々と、ロータハウジング 12の内周面 121との間には、 8の字状のポンプ室 10が区画形成される。

[0017] 駆動歯 17Aの厚みは、第 1スクリュロータ 17の前端（図 1の左方）から後端（図 1の右方）に向かって次第に減少し、後端付近では一定値である。同様に、従動歯 18A の厚みも、第 2スクリュロータ 18の前端（図 1の左方）から後端（図 1の右方）に向かつて次第に減少し、後端付近では一定値である。つまり、駆動歯 17Aの間隔、すなわち駆動ネジ溝 17aの幅は、第 1スクリュロータ 17の前端から後端に向力、つて次第に減少し、後端付近では一定値である。同様に、従動歯 18Aの間隔、すなわち従動ネジ溝 18aの幅も、第 2スクリュロータ 18の前端から後端に向かって次第に減少し、後端付近では一定値である。

[0018] リャハウジング 14の後端には、有底筒状のギヤハウジング 22が組付固定されている。ギヤハウジング 22内には駆動シャフト 20及び従動シャフト 21の後端（図 1では右端） 20a, 21aがそれぞれ突出している。後端 20a, 21aには、一対のタイミングギヤ 2 5が互いに嚙み合った状態で止着されている。ギヤハウジング 22には、駆動源である電動モータ 26が取り付けられている。電動モータ 26の出力シャフト 26aは、軸継手 2 7を介して、駆動シャフト 20の後端 20aに連結されている。

[0019] フロントハウジング 13の中央部には、吸入口 28が形成されている。ロータハウジング 12の後端には、吐出口 29が形成されている。吸入口 28と吐出口 29は、それぞれポンプ室 10に連通する。

[0020] 電動モータ 26が駆動すると、出力シャフト 26a及び軸継手 27を介して、駆動シャフト 20が回転させられる。その結果、一対のタイミングギヤ 25の嚙合連結を介して、従動シャフト 21は、駆動シャフト 20とは異なる方向に回転する。つまり、第 1スクリュロータ 17と第 2スクリュロータ 18も回転する。第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 1 8の回転によって、吸入口 28からポンプ室 10にガスが吸入される。ポンプ室 10のガスは、吐出口 29に移送され、吐出口 29からポンプ室 10外部に吐出される。

[0021] 次に、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18の歯形を、詳細に説明する。

図 3は、第 1スクリュロータ 17の歯形の軸垂直断面と、第 2スクリュロータ 18の歯形の軸垂直断面とを示す。第 1スクリュロータ 17の歯形の軸垂直断面は、第 1スクリュロータ 17の軸方向に垂直な仮想平面上における、第 1スクリュロータ 17の歯形の断面形状を示す。第 2スクリュロータ 18の歯形の軸垂直断面は、第 1スクリュロータ 17の歯形の軸垂直断面と同形同大である。

[0022] 図 3に示すように、第 1軸線 171と第 2軸線 181の間の距離である Lは、駆動シャフト 20と従動シャフト 21のピッチ間距離 Lを示す。図 3に示すように、第 1軸線 171上の第 1中心点 PIと、第 2軸線 181上の第 2中心点 P2との間の距離は、ピッチ間距離 L である。

[0023] 第 1スクリュロータ 17の歯形の軸垂直断面は、駆動歯先円弧 A1B1、駆動歯底円弧 C1D1、駆動第 1曲線 A1C1、及び駆動第 2曲線 B1D1を含む。駆動歯先円弧 A1 B1は、第 1中心点 P1を中心として、第 1端 A1から第 2端 B1に至る第 1円弧部である。駆動歯底円弧 C1D1は、第 1中心点 P1を中心として、第 1端 C1から第 2端 D1に至る第 2円弧部である。駆動第 1曲線 A1C1は、駆動歯先円弧 A1B1の第 1端 A1を、駆動歯底円弧 C 1 D 1の第 1端 C 1に連結する第 1曲線部である。駆動第 2曲線 B 1 D 1 は、駆動歯先円弧 A1B1の第 2端 B1を、駆動歯底円弧 C1D1の第 2端 D1に連結する第 2曲線部である。

[0024] 駆動歯先円弧 A1B1と駆動歯底円弧 C1D1は、第 1中心点 P1を間に挟む。第 1中心点 P1に対して、第 1端 A1と第 1端 C1は同じ側（図 2 (a)において左側）に存在し、第 2端 B1と第 2端 D1は反対側（図 2 (a)において右側）に存在する。駆動歯底円弧 C 1D1の曲率半径 (R2)は、駆動歯先円弧 A1B1の曲率半径 (R1)よりも小さい。

[0025] 図 3に示すように、第 2スクリュロータ 18の歯形の軸垂直断面は、従動歯先円弧 A2 B2、従動歯底円弧 C2D2、従動第 1曲線 A2C2、及び従動第 2曲線 B2D2を含む。従動歯先円弧 A2B2は、第 2中心点 P2を中心として、第 1端 A2から第 2端 B2に至る第 1円弧部である。従動歯底円弧 C2D2は、第 2中心点 P2を中心として、第 1端 C2 力、ら第 2端 D2に至る第 2円弧部である。従動第 1曲線 A2C2は、従動歯先円弧 A2B 2の第 1端 A2を、従動歯底円弧 C2D2の第 1端 C2に連結する第 1曲線部である。従動第 2曲線 B2D2は、従動歯先円弧 A2B2の第 2端 B2を、従動歯底円弧 C2D2の第 2端 D2に連結する第 2曲線部である。

[0026] 従動歯先円弧 A2B2と従動歯底円弧 C2D2は、第 2中心点 P2を間に挟む。第 2中心点 P2に対して、第1端八2と第1端じ2は同じ側（図2 (£1)において右側）に存在し、第 2端 B2と第 2端 D2は反対側（図 2 (a)において左側）に存在する。従動歯底円弧 C 2D2の曲率半径 (R2)は、従動歯先円弧 A2B2の曲率半径 (R1)よりも小さい。

[0027] 図 3は、第 1中心点 P1と第 2中心点 P2とを通る仮想直線 Mを示す。駆動歯先円弧 A1B1の第 1端 A1と、従動歯先円弧 A2B2の第 1端 A2とは、仮想直線 M上に位置している。駆動第 1曲線 A1C1は、従動歯先円弧 A2B2の第 1端 A2の軌跡によって創生されるトロコイド曲線 (駆動第 1トロコイド曲線)である。従動第 1曲線 A2C2は、駆動歯先円弧 A1B1の第 1端 A1の軌跡によって創生されるトロコイド曲線 (従動第 1トロコイド曲線)である。

[0028] 駆動第 2曲線 B1D1は、第 1交点 E1において互いに連続する駆動インポリュート曲線 B1E1と駆動第 2トロコイド曲線 E1D1とからなる複合曲線である。駆動インポリュート曲線 B1E1は、駆動歯先円弧 A1B1の第 2端 B1に連続する。駆動第 2トロコイド曲線 E1D1は、駆動歯底円弧 C1D1の第 2端 D1に連続する。

[0029] 同様に、従動第 2曲線 B2D2は、第 2交点 E2において互いに連続する従動インボリユート曲線 B2E2と従動第 2トロコイド曲線 E2D2とからなる複合曲線である。従動インボリユート曲線 B2E2は、従動歯先円弧 A2B2の第 2端 B2に連続する。従動第 2トロコイド曲線 E2D2は、従動歯底円弧 C2D2の第 2端 D2に連続する。

[0030] 駆動インポリュート曲線 B1E1は、図 4に示す第 1基礎円 Colによって形成される。

第 1基礎円 Colは、第 1中心点 P1を中心点とする。第 1基礎円 Colの半径であるインボリユート半径 Roは、ピッチ間距離 Lの半分であるピッチ半径 r=L/2よりも短い（Ro <r)。従動インポリュート曲線 B2E2は、図 4に示す第 2基礎円 Co2によって形成される。第 2基礎円 Co2は、第 2中心点 P2を中心点として、インポリュート半径 Roを有す

[0031] 駆動第 2トロコイド曲線 E1D1は、従動歯先円弧 A2B2の第 2端 B2の軌跡によって創生される。従動第 2トロコイド曲線 E2D2は、駆動歯先円弧 A1B1の第 2端 B1の軌跡によって創生される。

[0032] 図 3に示すように、第 1中心点 P1周りの駆動歯先円弧 A1B1の角度と、第 2中心点 P2周りの従動歯先円弧 A2B2の角度とを、それぞれ第 1角度 θ 1と称する。第 1中心点 P1周りの駆動歯底円弧 C1D1の角度と、第 2中心点 P2周りの従動歯底円弧 C2D 2の角度とを、それぞれ第 2角度 Θ 2と称する。本実施形態では、駆動歯先円弧 A1B 1の第 1角度 θ 1は、従動歯先円弧 A2B2の第 1角度 θ 1に等しい。また、駆動歯底円弧 C1D1の第 2角度 Θ 2は、従動歯底円弧 C2D2の第 2角度 Θ 2に等しい。本実施形態において、第 1角度 θ 1と第 2角度 Θ 2は、それぞれ 180度未満であり（ θ 1 < 180° , Θ 2< 180° )、第 1角度 θ 1は第 2角度 θ 2に等しく設定されている（θ 1 = Θ 2)。

[0033] 図 2 (c)に示すように、第 1スクリュロータ 17は、駆動歯 17Aの歯先面である駆動歯先面 172と、駆動ネジ溝 17aの歯底面である駆動歯底面 173とを有する。駆動歯先面 172の軸垂直断面は駆動歯先円弧 A1B1であり、駆動歯底面 173の軸垂直断面は駆動歯底円弧 C1D1である。駆動歯先面 172と駆動歯底面 173はそれぞれ、第 1 軸線 171に沿って延びる螺旋状の円周面である。

[0034] 同様に、第 2スクリュロータ 18は、従動歯 18Aの歯先面である従動歯先面 182と、従動ネジ溝 18aの歯底面である従動歯底面 183とを有する。従動歯先面 182の軸垂直断面は従動歯先円弧 A2B2であり、従動歯底面 183の軸垂直断面は従動歯底円弧 C2D2である。従動歯先面 182と従動歯底面 183はそれぞれ、第 2軸線 181に沿つて延びる螺旋状の円周面である。

[0035] 第 1スクリュロータ 17の第 1角度 θ 1が第 2角度 Θ 2に等しい場合、駆動歯先面 172 の軸方向寸法は、駆動歯底面 173の軸方向寸法に、ほぼ等しい。第 2スクリュロータ 18の第 1角度 θ 1が第 2角度 Θ 2に等しい場合、従動歯先面 182の軸方向寸法は、従動歯底面 183の軸方向寸法に、ほぼ等しい。駆動歯先面 172の軸方向寸法は、第 1軸線 171に沿った寸法であり、従動歯先面 182の軸方向寸法は、第 2軸線 181 に沿った寸法である。

[0036] 図 2 (c)に示すように、第 1スクリュロータ 17は、駆動歯 17Aの側面としての駆動歯側面 174を有し、第 2スクリュロータ 18は、従動歯 18Aの側面としての従動歯側面 18 4を有する。駆動歯側面 174は従動歯側面 184に対向する。駆動歯側面 174の軸垂直断面は駆動第 2曲線 B1D1であり、従動歯側面 184の軸垂直断面は従動第 2曲線 B2D2である。駆動歯側面 174は、駆動歯先面 172を駆動歯底面 173に繋ぐ曲面であり、従動歯側面 184は、従動歯先面 182を従動歯底面 183に繋ぐ曲面である。第 1 スクリュロータ 17と第 2スクリュロータ 18は、互いに非接触な状態で回転する力駆動歯側面 174と従動歯側面 184の間には、両者間のクリアランスが零に近付くことによつて、見かけ上、線状のシール部が生じる。

[0037] 図 2 (c)に示すように、駆動歯先面 172と駆動歯側面 174の間の角度は、駆動歯先角度 αを示す。従動歯先面 182と従動歯側面 184の間の角度は、従動歯先角度 /3 を示す。ロータハウジング 12の内周面 121と、駆動歯側面 174との間の角度は、第 1 クリアランス角度 γを示す。ロータハウジング 12の内周面 121と、従動歯側面 184との間の角度は、第 2クリアランス角度 δを示す。駆動歯先角度 αは鈍角（90° よりも大きぐ 180° 未満の角度）であり、第 1クリアランス角度 γは鋭角（90° 未満の角度 )である。従動歯先角度 0は鈍角であり、第 2クリアランス角度 δは鋭角である。本実施形態にぉレヽて、駆動歯先角度 αは従動歯先角度 13に等しく（ α = /3 )、第 1クリアランス角度 7は第 2クリアランス角度 δに等しレ、（ γ = δ )。

[0038] 次に、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18の歯形それぞれの、軸垂直断面の作成手順を説明する。

先ず、図 4に示すように、第 1中心点 Pl、第 2中心点 Ρ2、及びピッチ間距離 Lを決定する。第 1中心点 P1を中心として、ピッチ半径 rを有する円を、第 1ピッチ円 C31と称する。第 2中心点 P2を中心として、ピッチ半径 rを有する円を、第 2ピッチ円 C32と称する。ピッチ半径 r = L/2である。つまり、第 1ピッチ円 C31と第 2ピッチ円 C32は、第 1中心点 P1と第 2中心点 P2の間の真ん中の位置である接点 Fにおいて、互いに接する。

[0039] 更に、第 1中心点 P1を中心として、ピッチ半径 rよりも大きな半径である外半径 R1を有する第 1外円 C11と、ピッチ半径 rよりも小さな半径である内半径 R2を有する第 1内円 C21とを決定する（R2<r<Rl)。同様に、第 2中心点 P2を中心として、外半径 R1 を有する第 2外円 C12と、内半径 R2を有する第 2内円 C22とを決定する。ピッチ間距離 Lは、外半径 R1と内半径 R2の和である（L = R1 +R2 = 2r)。

[0040] 次に、図 5に示すように、第 1基礎円 Colと第 2基礎円 Co2とを決定する。インボリュート半径 Roの値を、ピッチ半径 r未満に設定する（Ro<r)。第 1基礎円 Colを用いて、接点 Fを通るように、駆動創生インポリュート曲線 IIを決定する。駆動創生インボリュート曲線 IIと第 1外円 C11の交点は、駆動歯先円弧 A1B1の第 2端 B1である。同様に、第 2基礎円 Co2を用いて、接点 Fを通るように、従動創生インポリュート曲線 12を決定する。従動創生インポリュート曲線 12と第 2外円 C12の交点は、従動歯先円弧 A 2B2の第 2端 B2である。 [0041] 次に、図 6に示すように、第 1スクリュロータ 17と第 2スクリュロータ 18が回転した場合の、第 2端 B2の軌跡によって、駆動第 2創生トロコイド曲,窗 1が決定される。換言すれば、第 2ピッチ円 C32が第 1ピッチ円 C31に接しながら、第 2スクリュロータ 18が第 1スクリュロータ 17の周りを転動することによって、駆動第 2創生トロコイド曲,銜 1は創生される。駆動第 2創生トロコイド曲,銜 1と第 1内円 C21の交点は、駆動歯底円弧 C1D1の第 2端 D1である。駆動第 2創生トロコイド曲,銜 1と駆動創生インポリュート曲線 IIの交点は、第 1交点 E1である。第 1交点 E1において、駆動第 2創生トロコイド曲 i 1は駆動創生インポリュート曲線 11に連結する。第 2端 B 1と第 1交点 E 1の間の駆動創生インポリュート曲線 IIの部分は、駆動インポリュート曲線 B1E1を構成する。第 1交点 E1と第 2端 D1の間の駆動第 2創生トロコイド曲,銜 1の部分は、駆動第 2トロコイド曲線 E1D1を構成する。第 1交点 E1において、駆動インポリュート曲線 B1E1の接線は、駆動第 2トロコイド曲線 E1D1の接線に一致する。つまり、第 1交点 E1は、駆動インポリュート曲線 B1E1と駆動第 2トロコイド曲線 E1D1との繋ぎ目である。

[0042] 同様に、図 6に示すように、第 1スクリュロータ 17と第 2スクリュロータ 18が回転した場合の、第 2端 B1の軌跡によって、従動第 2創生トロコイド曲,窗 2が決定される。換言すれば、第 1ピッチ円 C31が第 2ピッチ円 C32に接しながら、第 1スクリュロータ 17 が第 2スクリュロータ 18の周りを転動することによって、従動第 2創生トロコイド曲,銜 2 は創生される。従動第 2創生トロコイド曲,銜 2と第 2内円 C22の交点は、従動歯底円弧 C2D2の第 2端 D2である。従動第 2創生トロコイド曲,窗 2と従動創生インポリュート曲線 12の交点は、第 2交点 E2である。第 2交点 E2において、従動第 2創生トロコイド曲 /銜 2は、従動創生インポリュート曲線 12に連結する。第 2端 B2と第 2交点 E2の間の従動創生インポリュート曲線 12の部分は、従動インポリュート曲線 B2E2を構成する。第 2交点 E2と第 2端 D2の間の従動第 2創生トロコイド曲 ,¾2の部分は、従動第 2トロコイド曲線 E2D2を構成する。第 2交点 E2において、従動インポリュート曲線 B2E2 の接線は、従動第 2トロコイド曲線 E2D2の接線に一致する。つまり、第 2交点 E2は、従動インポリュート曲線 B2E2と従動第 2トロコイド曲線 E2D2との繋ぎ目である。

[0043] 次に、図 7に示すように、第 1中心点 P1と第 2中心点 P2とを通る仮想直線 Mを決定する。第 1中心点 P1と第 2中心点 P2の間以外における、仮想直線 Mと第 1外円 C11 の交点が、駆動歯先円弧 A1B1の第 1端 A1である。同様に、第 1中心点 P1と第 2中心点 P2の間以外における、仮想直線 Mと第 2外円 C12との交点が、従動歯先円弧 A2B2の第 1端 A2である。

[0044] 図 7に示すように、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18が回転した場合の、第 2スクリュロータ 18の第 1端 A2の軌跡によって、駆動第 1創生トロコイド曲線 K1が決定される。換言すれば、第 2ピッチ円 C32が第 1ピッチ円 C31に接した状態で、第 2スクリュロータ 18が第 1スクリュロータ 17の周りを転動することによって、駆動第 1創生トロコイド曲線 K1は創生される。駆動第 1創生トロコイド曲線 K1は、第 1スクリュロータ 17の第 1端 A1を通る。駆動第 1創生トロコイド曲線 K1と第 1内円 C21の交点は、駆動歯底円弧 C1D1の第 1端 C1である。第 1端 A1と第 1端 C1の間の駆動第 1創生トロコイド曲線 K1の部分は、駆動第 1曲線 A1C1を構成する。

[0045] 同様に、図 7に示すように、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18が回転した場合の、第 1スクリュロータ 17の第 1端 A1の軌跡によって、従動第 1創生トロコイド曲線 K2が決定される。換言すれば、第 1ピッチ円 C31が第 2ピッチ円 C32に接した状態で、第 1スクリュロータ 17が第 2スクリュロータ 18の周りを転動することによって、従動第 1創生トロコイド曲線 K2は創生される。従動第 1創生トロコイド曲線 K2は、第 2 スクリュロータ 18の第 1端 A2を通る。従動第 1創生トロコイド曲線 K2と第 2内円 C22 の交点は、従動歯底円弧 C2D2の第 1端 C2である。第 1端 A2と第 1端 C2の間の従動第 1創生トロコイド曲線 K2の部分は、従動第 1曲線 A2C2を構成する。

[0046] 第 1端 A1と第 2端 B1の間の第 1外円 C11の部分は、駆動歯先円弧 A1B1を構成する。駆動歯先円弧 A1B1と駆動第 1曲線 A1C1の間の角度が鋭角になるように、駆動歯先円弧 A1B1は決定される。第 1端 C1と第 2端 D1の間の第 1内円 C21の部分は、駆動歯底円弧 C1D1を構成する。駆動歯先円弧 A1B1と駆動歯底円弧 C1D1 が第 1中心点 P1を間に挟むように、駆動歯底円弧 C1D1は決定される。駆動歯先円弧 A 1 B 1の曲率半径は外半径 R 1であり、駆動歯底円弧 C 1 D 1の曲率半径は内半径 R2である。

[0047] 同様に、第 1端 A2と第 2端 B2の間の第 2外円 C12の部分は、従動歯先円弧 A2B2 を構成する。従動歯先円弧 A2B2と従動第 1曲線 A2C2の間の角度が鋭角になるように、従動歯先円弧 A2B2は決定される。第 1端 C2と第 2端 D2の間の第 2内円 C22 の部分は、従動歯底円弧 C2D2を構成する。従動歯先円弧 A2B2と従動歯底円弧 C 2D2が第 2中心点 P2を間に挟むように、従動歯底円弧 C2D2は決定される。

[0048] このようにして、第 1スクリュロータ 17と第 2スクリュロータ 18それぞれの歯形の軸垂直断面の作成手順は、完了する。

スクリュポンプ 11において、第 1スクリュロータ 17が第 1回転方向 Xに回転し、且つ、第 2スクリュロータ 18が第 2回転方向 Zに回転してゆくと、図 8 (a)に示すように、第 2スクリュロータ 18の第 1端 A2は、駆動第 1曲線 A1C1に沿って移動していく。その後、第 1スクリュロータ 17の第 1端 A1は、従動第 1曲線 A2C2に沿って移動していく。

[0049] 第 1スクリュロータ 17と第 2スクリュロータ 18が回転してゆくと、第 1スクリュロータ 17 の第 2端 B1は、従動第 2トロコイド曲線 E2D2に沿って移動していく。その後、駆動ィンボリュート曲線 B1E1は、従動インポリュート曲線 B2E2に嚙合する。その後、図 8(b )に示すように、第 2スクリュロータ 18の第 2端 B2は、駆動第 2トロコイド曲線 E1D1に沿って移動していく。

[0050] 図 9 (a),図 9(b),及び図 9 (c)は、それぞれ、本発明の第 1スクリュロータ 17と第 2 スクリュロータ 18の歯形の、第 1,第 2,及び第 3実施例を示す。図 9(d),図 9(e),及び図 9(f)は、それぞれ、図 11に示す第 1及び第 2従来スクリュロータ 90A, 90Bの歯形の、第 1,第 2,及び第 3比較例を示す。図 9 (a)〜図 9(f)のいずれも、ピッチ半径 r = 40mm、外半径 Rl = 55.5mm、内半径 R2 = 24.5mmに設定されている。

[0051] 図 9(a),図 9(d)は、インポリュート半径 Roが内半径 R2よりも小さい場合であり（Ro <R2)、Ro = 16.75mmである。図 9(b),図 9 (e)は、インポリュート半径 Roが内半径 R2に等しい場合であり（Ro = R2)、 Ro = 24.5mmである。図 9(c),図 9(f)は、ィンボリュート半径 Roが内半径 R2よりも大きぐ且つ、ピッチ半径 rよりも小さい場合であり（R2く Roく r)、 Ro = 32.25mmである。

[0052] Ro = 16.75mmである図 9(a)の第 1実施例では、 Θ 1= Θ 2 = 130.67° である。 Ro = 16.75mmである図 9(d)の第 1比較例では、 Θ 1= Θ 2 = 126.9° である。

[0053] Ro = 24.5mmである図 9(b)の第 2実施例では、 Θ 1= Θ 2 = 149.43° である。

Ro = 24.5mmである図 9(e)の第 2比較例では、 Θ 1= Θ 2 = 143.85° である。 [0054] Ro = 32. 25mmである図 9 (c)の第 3実施例では、 Θ 1 = Θ 2 = 160° である。 Ro = 32. 25mmである図 9 (f)の第 3比較例では、 Θ 1 = Θ 2 = 152. 68° である。

[0055] 図 9 (a)の第 1実施例を、図 9 (d)の第 1比較例と比較して明らかなように、インボリュート半径 Roが内半径 R2よりも小さい場合 (Ro<R2)、第 1スクリュロータ 17及び第 2 スクリュロータ 18の θ 1 , Θ 2は、第 1及び第 2従来スクリュロータ 90A, 90Bの θ 1 , Θ 2よりあ大さい。

[0056] 図 9 (b)の第 2実施例を、図 9 (e)の第 2比較例と比較して明らかなように、インボリュート半径 Roが内半径 R2に等しい場合 (Ro = R2)、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18の θ 1 , Θ 2は、第 1及び第 2従来スクリュロータ 90A, 90Bの θ 1 , Θ 2よりも大きい。

[0057] 図 9 (c)の第 3実施例を、図 9 (f)の第 3比較例と比較して明らかなように、インボリュート半径 Roが内半径 R2よりも大きぐ且つピッチ半径 rよりも小さい場合 (R2く Ro<r )、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18の θ 1 , Θ 2は、第 1及び第 2従来スクリュロータ 90A, 90Bの θ 1 , Θ 2よりも大きレヽ。

[0058] つまり、インポリュート半径 Roがピッチ半径 rよりも小さい場合（Ro<r)、第 1スクリュロータ 17及び第 2スクリュロータ 18の θ 1 , Θ 2は、第 1及び第 2従来スクリュロータ 90 A, 90Bの θ 1 , Θ 2よりも大きい。インポリュート半径 Roがピッチ半径 r以上である場合（r≤Ro)、駆動インポリュート曲線 B1E1は、従動インポリュート曲線 B2E2には嚙合しない。

[0059] 第 1実施形態は、以下の利点を有する。

(1)駆動第 2曲線 B1D1は、駆動インポリュート曲線 B1E1と駆動第 2トロコイド曲線 E1D1とからなる複合曲線である。従動第 2曲線 B2D2は、従動インポリュート曲線 B 2E2と従動第 2トロコイド曲線 E2D2とからなる複合曲線である。これに対し、図 11に示す従来の駆動第 2曲線 T1R1は、外側円弧 R1W1、インポリュート曲線 W1Y1、及び内側円弧 Y1T1からなる複合曲線である。よって、本実施形態は、従来よりも、駆動第 2曲線 B1D1の長さと、従動第 2曲線 B2D2の長さとを短くすることができる。その結果、駆動歯先円弧 A1B1の周方向寸法すなわち第 1角度 θ 1と、駆動歯底円弧 C1D1の周方向寸法すなわち第 2角度 Θ 2とを、それぞれ増大させることができる。また、従動歯先円弧 A2B2の周方向寸法すなわち第 1角度 θ 1と、従動歯底円弧 C2D 2の周方向寸法すなわち第 2角度 Θ 2とを、それぞれ増大させることができる。

[0060] 駆動歯先円弧 A1B1の周方向寸法が増大すると、駆動歯先面 172の軸方向寸法が増大する。その結果、駆動歯先面 172とロータハウジング 12の内周面 121との間のシール長さが増大する。したがって、隣り合うポンプ室 10同士の間の流体漏れを、効果的に抑制することができる。また、従動歯先円弧 A2B2の周方向寸法が増大すると、従動歯先面 182の軸方向寸法が増大する。その結果、従動歯先面 182とロータハウジング 12の内周面 121との間のシール長さが増大する。したがって、隣り合うポンプ室 10同士の間の流体漏れを、効果的に抑制することができる。

[0061] (2)駆動歯底円弧 C1D1の周方向寸法が増大すると、駆動歯底面 173の軸方向寸法が増大する。よって、駆動ネジ溝 17aの加工性を向上させることができる。また、従動歯底円弧 C2D2の周方向寸法が増大すると、従動歯底面 183の軸方向寸法が増大する。よって、従動ネジ溝 18aの加工性を向上させることができる。

[0062] (3)第 1スクリュロータ 17の駆動歯側面 174は、第 2スクリュロータ 18の従動歯側面

184に対向する。駆動歯側面 174と駆動歯先面 172の間の角度が駆動歯先角度 α であり、従動歯側面 184と従動歯先面 182の間の角度が従動歯先角度 0である。第 1スクリュロータ 17の駆動歯側面 174は、従動インポリュート曲線 Β2Ε2と従動第 2トロコイド曲線 E2D2とからなる複合曲線である従動第 2曲線 B2D2によって、創生される。これに対して、図 11の第 1従来スクリュロータ 90Αの駆動歯側面は、外側円弧 R2 W2、インポリュート曲線 W2Y2、及び内側円弧 Y2T2からなる複合曲線である第 2曲線 T2R2によって、創生される。よって、本実施形態は、駆動歯先角度 αを、従来よりも小さくすること力 Sできる。すなわち、本実施形態は、第 1クリアランス角度 γを、従来よりも大きくすること力できる。つまり、第 1クリアランス角度 γを、従来よりも鈍い角度にすること力 Sできる。従って、スクリュポンプ 11が移送する流体 (ガス）に含まれる反応生成物等の異物が、ロータハウジング 12の内周面 121と駆動歯先面 172との間に入り込むことを、本実施形態は抑制することができる。

[0063] 同様に、第 2スクリュロータ 18の従動歯側面 184は、駆動インポリュート曲線 B1E1 と駆動第 2トロコイド曲線 E1D1とからなる複合曲線である駆動第 2曲線 B1D1によつて、創生される。これに対して、図 11の第 2従来スクリュロータ 90Bの従動歯側面は、外側円弧 R1W1、インポリュート曲線 W1Y1、及び内側円弧 Y1T1からなる複合曲線である第 2曲線 T1R1によって、創生される。よって、本実施形態は、従動歯先角度 13を従来よりも小さくでき、第 2クリアランス角度 δを従来よりも大きくすること力 Sできる。つまり、第 2クリアランス角度 δを、従来よりも鈍い角度にすることができる。従って、移送流体中の異物が、ロータハウジング 12の内周面 121と従動歯先面 182との間に入り込むことを、本実施形態は抑制することができる。

[0064] (4)従動インポリュート曲線 Β2Ε2と従動第 2トロコイド曲線 E2D2とからなる複合曲線である従動第 2曲線 B2D2が駆動歯側面 174を創生し、且つ、駆動インポリュート曲線 B1E1と駆動第 2トロコイド曲線 E1D1とからなる複合曲線である駆動第 2曲線 Β 1D1が従動歯側面 184を創生する。その結果、駆動歯側面 174と従動歯側面 184 の間に生じる線状のシール部のクリアランスを、駆動歯底面 173付近と従動歯底面 1 83付近とにおいて、広くすること力 Sできる。よって、スクリュポンプ 11における異物の嚙み込みを、更に抑制することができる。

[0065] 例えば、図 11のインポリュート曲線 W1Y1は、歯先円弧 Q1R1に直接繋がることができず、外側円弧 R1W1を介して歯先円弧 Q1R1に繋がっていた。よって、従来では異物が、歯底面付近のクリアランスから、歯先面と歯底面の間のシール部に向かつて集まりやすぐ異物の嚙み込みが生じやすかつた。本実施形態は、このような問題を角早決すること力できる。

[0066] 上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

駆動歯 17Aの厚み（軸方向寸法）は、第 1スクリュロータ 17の前端から後端に向かつて減少することに限らず、第 1スクリュロータ 17の前端から後端に亘つて一定でもよい。同様に、従動歯 18Aの厚みも、第 2スクリュロータ 18の先端から後端に亘つて一定でもよい。

[0067] 第 1スクリュロータ 17の駆動歯 17Aと、第 2スクリュロータ 18の従動歯 18Aとは、それぞれ一条であることに限らず、ニ条にしてもよい。

第 1及び第 2角度 θ 1 , Θ 2を任意に変更してもよい。例えば、図 10 (a)に示す第 2 実施形態のように、第 1スクリュロータ 17の第 1角度 θ 1を、第 2角度 Θ 2よりも大きくしてもよい。第 1角度 θ 1を 180° よりも大きくし、第 2角度 Θ 2を 180° よりも小さく設定してもよい。駆動歯先円弧 A1B1の周方向寸法は、従動歯底円弧 C2D2の周方向寸法よりも大きい。第 2スクリュロータ 18の第 1角度 θ 1は、第 2角度 Θ 2よりも小さく設定される。つまり、従動歯先円弧 Α2Β2の周方向寸法は、従動歯底円弧 C2D2の周方向寸法よりも小さく設定される。この場合、図 10 (b)に示すように、駆動歯 17Aの軸方向寸法は、従動歯 18Aの軸方向寸法よりも大きい。駆動ネジ溝 17aの幅（軸方向寸法）は、従動ネジ溝 18aの幅よりも小さい。

Claims

請求の範囲前記ハウジングに収容される第 1スクリュロータと第 2スクリュロータとであって、前記第 1スクリュロータと前記第 2スクリュロータは互いに嚙み合う方向に回転し、前記第 1 スクリュロータと前記第 2スクリュロータが回転することによって、流体が前記ハウジング内に吸入され、そして前記ハウジング外に吐出されることと

を備えるスクリュポンプであって、

前記第 1スクリュロータと前記第 2スクリュロータそれぞれの歯形の軸垂直断面は、第 1円弧部、第 2円弧部、第 1曲線部、及び第 2曲線部を含み、前記第 1円弧部と前記第 2円弧部はそれぞれ第 1端と第 2端を有し、前記第 2円弧部の曲率半径は前記第 1円弧部の曲率半径よりも小さぐ前記第 1曲線部は前記第 1円弧部の第 1端を前記第 2円弧部の第 1端に連結し、前記第 2曲線部は前記第 1円弧部の第 2端を前記第 2円弧部の第 2端に連結し、

前記第 1スクリュロータの前記第 1曲線部は、前記第 2スクリュロータの前記第 1円弧部の第 1端によって創生される第 1トロコイド曲線であり、

前記第 1スクリュロータの前記第 2曲線部は、互いに連続するインポリュート曲線と第 2トロコイド曲線とを含み、前記インポリュート曲線は前記第 1スクリュロータの前記第 1円弧部の第 2端に連続し、前記第 2トロコイド曲線は前記第 2スクリュロータの前記第 1円弧部の第 2端によって創生され、

前記第 2スクリュロータの前記第 1曲線部は、前記第 1スクリュロータの前記第 1円弧部の第 1端によって創生される第 1トロコイド曲線であり、

前記第 2スクリュロータの前記第 2曲線部は、互いに連続するインポリュート曲線と第 2トロコイド曲線とを含み、前記インポリュート曲線は前記第 2スクリュロータの前記第 1円弧部の第 2端に連続し、前記第 2トロコイド曲線は前記第 1スクリュロータの前記第 1円弧部の第 2端によって創生されることを特徴とする、スクリュポンプ。

[2] 前記第 1スクリュロータの回転軸線を第 1軸線と称し、前記第 2スクリュロータの回転軸線を第 2軸線と称し、

前記第 1軸線を中心とする前記第 1スクリュロータの前記第 1円弧部の角度と、前記第 1軸線を中心とする前記第 1スクリュロータの前記第 2円弧部の角度と、前記第 2軸線を中心とする前記第 2スクリュロータの前記第 1円弧部の角度と、前記第 2軸線を中心とする前記第 2スクリュロータの前記第 2円弧部の角度とは、いずれも等しレ、ことを特徴とする、請求項 1に記載のスクリュポンプ。

スクリュポンプにおけるスクリュロータであって、前記スクリュロータは第 1スクリュロータと第 2スクリュロータのうちのいずれか一方であり、前記第 1スクリュロータと前記第 2 スクリュロータは前記スクリュポンプのハウジングに収容され、前記第 1スクリュロータと前記第 2スクリュロータは互いに嚙み合う方向に回転することによって、流体を前記ハウジング内に吸入し、そして前記ハウジング外に吐出し、

前記第 2スクリュロータの前記第 2曲線部は、互いに連続するインポリュート曲線と第 2トロコイド曲線とを含み、前記インポリュート曲線は前記第 2スクリュロータの前記第 1円弧部の第 2端に連続し、前記第 2トロコイド曲線は前記第 1スクリュロータの前記第 1円弧部の第 2端によって創生されることを特徴とする、スクリュポンプにおけるスクリュロータ。