(57)【要約】【課題】ロータを収容するロータハウジングとロータとの温度差を少なくする。【解決手段】ロータハウジング１１の外周面１１１は、筒形状の流路形成カバー３０によって被覆されている。流路形成カバー３０は、ロータハウジング１１の外周面１１１と流路形成カバー３０との間には流路３１がポンプ室２５の吐出口２８２に連通するように形成されている。連結壁１３とロータハウジング１１の端壁１６との間には合成樹脂製の断熱プレート３３及び気密確保のための一対のガスケット３４，３５が介在されている。電動モータＭとロータハウジング１１とは、断熱プレート３３を介して連結されている。【選択図】  図２
2006118453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転に基づいてポンプ室内のロータを回転させ、前記ロータの回転動作によって、前記ポンプ室内に流体を吸入し、前記ポンプ室から流体を吐出するポンプにおいて、
前記ポンプ室を形成するロータハウジングを暖めるための流路が設けられており、前記流路には前記ポンプ室から吐出された流体が供給されるようになっているポンプ。
【請求項２】
前記ロータハウジングの外周面を被覆する流路形成カバーが設けられており、前記流路は、前記ロータハウジングの外周面と前記流路形成カバーとの間に形成されている請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
回転軸の回転に基づいてポンプ室内のロータを回転させ、前記ロータの回転動作によって、前記ポンプ室内に流体を吸入し、前記ポンプ室から流体を吐出するポンプにおいて、
前記回転軸は、電動モータによって駆動され、前記ポンプ室を形成するロータハウジングと前記電動モータとが断熱材を介して連結されているポンプ。
【請求項４】
前記電動モータを冷却するための冷却手段が設けられている請求項３に記載のポンプ。
【請求項５】
請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の流路が設けられている請求項３及び請求項４のいずれか１項に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の回転に基づいてポンプ室内のロータを回転させ、前記ロータの回転動作によって、前記ポンプ室内に流体を吸入し、前記ポンプ室から流体を吐出するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータを収容するロータハウジング（ケーシング）とロータとの接触を回避するため、ロータとケーシングとの間のクリアランスを適度に確保する必要がある。特許文献１に開示のスクリュー圧縮機（ポンプ）では、ロータを収容するケーシングの外周に冷却用ジャケットが設けられており、冷却用ジャケットには冷却水が供給されるようになっている。冷却用ジャケットに供給された冷却水の温度と吸入されるガスの温度との差は、許容範囲に管理されるようになっている。この温度差管理によりロータの熱膨張とケーシングの熱膨張とのマッチングが図られ、ロータとケーシングとの間のクリアランスが小さく保たれるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−３３６６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、回転軸を駆動するための電動モータを冷却する手段を備えたポンプでは、ケーシングの熱が電動モータ側へ逃げ、ケーシングの温度が不必要に低下してしまうおそれがある。ケーシングの温度が不必要に低下してしまった場合には、ロータの熱膨張とケーシングの熱膨張とのマッチングが崩れ、ロータとケーシングとの干渉を防止できないおそれがある。
【０００４】
本発明は、ロータを収容するロータハウジング（ケーシング）とロータとの温度差を少なくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、回転軸の回転に基づいてポンプ室内のロータを回転させ、前記ロータの回転動作によって、前記ポンプ室内に流体を吸入し、前記ポンプ室から流体を吐出するポンプを対象とし、請求項１の発明は、前記ポンプ室を形成するロータハウジングを暖めるための流路が設けられており、前記流路には前記ポンプ室から吐出された流体が供給されるようになっていることを特徴とする。
【０００６】
ポンプ室から圧縮して吐出される流体の温度は、吸入される流体の温度よりも高くなる。流路に流された流体は、ロータハウジングを暖める。これによりロータハウジングとロータとの温度差が少なくなり、ロータハウジングとロータとの干渉の回避の確実性が高くなる。
【０００７】
好適な例では、前記ロータハウジングの外周面を被覆する流路形成カバーが設けられており、前記流路は、前記ロータハウジングの外周面と前記流路形成カバーとの間に形成されている。
【０００８】
ロータハウジングの外周面を被覆する流路形成カバーを設ける構成は、流路を形成する上で好適である。
請求項３の発明は、回転軸が電動モータによって駆動され、前記ポンプ室を形成するロータハウジングと前記電動モータとが断熱材を介して連結されていることを特徴とする。
【０００９】
断熱材は、ロータハウジングから電動モータへの熱伝達を抑制し、ロータハウジングとロータとの温度差の拡大が抑制される。
好適な例では、前記電動モータを冷却するための冷却手段が設けられている。
【００１０】
電動モータが冷却されると、モータハウジングから電動モータへ熱が伝達し易くなる。電動モータが冷却されている場合にも、断熱材は、ロータハウジングから電動モータへの熱伝達を抑制する。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の流路が設けられている。
断熱材と流路とを組み合わせた構成は、ロータハウジングとロータとの温度差を少なくする上で特に好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ロータを収容するロータハウジングとロータとの温度差を少なくできるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、ルーツポンプに本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１及び図２（ａ）に示すように、アルミニウム製のロータハウジング１１の前端にはフロントハウジング１２が連結されており、ロータハウジング１１の後端には電動モータＭのハウジングＭ１（アルミニウム製）がアルミニウム製の連結壁１３を介して連結されている。フロントハウジング１２にはギヤハウジング１４が連結されている。ロータハウジング１１、フロントハウジング１２及びギヤハウジング１４は、ねじ１５Ａによって共締めされている。ロータハウジング１１、フロントハウジング１２及びギヤハウジング１４は、ルーツポンプ１０のハウジングを構成する。
【００１４】
図１に示すように、ロータハウジング１１の端壁１６には軸孔１６１が貫設されており、フロントハウジング１２には軸孔１２１が貫設されている。軸孔１６１，１２１には電動モータＭの回転軸１７が挿通されている。ロータハウジング１１の端壁１６とフロントハウジング１２とには電動モータＭの回転軸１７が軸孔１６１，１２１に嵌め込まれたラジアルベアリング１８，１９を介して回転可能に支持されている。同様に、ロータハウジング１１の端壁１６には軸孔１６２が貫設されており、フロントハウジング１２には軸孔１２２が貫設されている。軸孔１６２，１２２には回転軸２０が挿通されている。ロータハウジング１１の端壁１６とフロントハウジング１２とには回転軸２０が軸孔１６２，１２２に嵌め込まれたラジアルベアリング２１，２２を介して回転可能に支持されている。両回転軸１７，２０は互いに平行に配置されている。
【００１５】
ラジアルベアリング１８，２１は、グリースによって潤滑されており、ラジアルベアリング１９，２２は、液状の潤滑油によって潤滑されている。
図３に示すように、回転軸１７にはロータ２３が固定されており、回転軸２０にはロータ２４が固定されている。アルミニウム製のロータ２３，２４は、回転軸１７，２０の軸線１７１，２０１の方向に見て同形同大の形状をしている。ロータ２３，２４は、僅かの隙間を保って互いに噛合した状態でポンプ室２５に収容されている。
【００１６】
図１に示すように、回転軸１７，２０は、フロントハウジング１２を貫通してギヤハウジング１４内に突出しており、各回転軸１７，２０の突出端部には歯車２６，２７が互いに噛合した状態で止着されている。電動モータＭが駆動されると、回転軸１７は、矢印Ｒ１の方向に回転し、ロータ２３が回転軸１７と一体的に矢印Ｒ１の方向に回転する。回転軸２０は、歯車２６，２７を介して電動モータＭから駆動力を得ている。回転軸２０は、矢印Ｒ２で示すように回転軸１７とは逆方向に回転し、ロータ２４が回転軸２０と一体的に矢印Ｒ２の方向に回転する。歯車２６，２７は、液状の潤滑油によって潤滑されている。
【００１７】
図４に示すように、ロータハウジング１１の周壁２８には吸入フランジ２９が形成されており、吸入フランジ２９には吸入口２８１がポンプ室２５に連通するように形成されている。又、ロータハウジング１１の周壁２８には吐出口２８２がポンプ室２５に連通するように形成されている。
【００１８】
図１に示すように、回転軸１７の周面と軸孔１６１との間にはリップシール４６が介在されており、回転軸２０の周面と軸孔１６２との間にはリップシール４７が介在されている。リップシール４６は、軸孔１６１に嵌合して止着されており、リップシール４７は、軸孔１６２に嵌合して止着されている。リップシール４６のリップ部（図示略）は、回転軸１７の周面に摺接し、リップシール４７のリップ部（図示略）は、回転軸２０の周面に摺接する。
【００１９】
回転軸１７の周面と軸孔１２１との間にはリップシール４８，４９が介在されており、回転軸２０の周面と軸孔１２２との間にはリップシール５０，５１が介在されている。リップシール４８，４９は、軸孔１２１に嵌合して止着されており、リップシール５０，５１は、軸孔１２２に嵌合して止着されている。リップシール４８，４９のリップ部（図示略）は、回転軸１７の周面に摺接し、リップシール５０，５１のリップ部（図示略）は、回転軸２０の周面に摺接する。
【００２０】
ロータハウジング１１の外周面１１１は、筒形状の流路形成カバー３０によって被覆されている。流路形成カバー３０は、ロータハウジング１１、フロントハウジング１２及びギヤハウジング１４と共にねじ１５Ａによって共締めされている。
【００２１】
図２に示すように、ロータハウジング１１の外周面１１１と流路形成カバー３０との間には流路３１が吐出口２８２に連通するように形成されている。流路形成カバー３０のフランジ３０３とギヤハウジング１４との間には気密確保用のガスケット４２が介在されている。ロータハウジング１１のフランジ１１２と流路形成カバー３０の端部との間には気密確保用のシールリング４３が介在されている。
【００２２】
流路形成カバー３０には吸入口３０１が吸入口２８１に連通するように形成されている。又、流路形成カバー３０には吐出口３０２が流路３１に連通するように形成されている。吐出口３０２は、ポンプ室２５を挟んで吐出口２８２とは反対側に設けられている。吸入フランジ２９の先端と流路形成カバー３０の内面との間にはシールリング３２が介在されている。
【００２３】
連結壁１３とロータハウジング１１の端壁１６との間には合成樹脂製の断熱プレート３３及び気密確保のための一対のガスケット３４，３５が介在されている。断熱プレート３３の材質である合成樹脂の熱伝導率は、ロータハウジング１１、連結壁１３及びハウジングＭ１の材質であるアルミニウムの熱伝導率よりも非常に小さい。断熱材である断熱プレート３３は、ガスケット３４，３５間に挟まれている。ガスケット３４は、金属製の基板３４１と、基板３４１の両面に設けられたゴム層３４２，３４３とからなり、ガスケット３５は、金属製の基板３５１と、基板３５１の両面に設けられたゴム層３５２，３５３とからなる。断熱プレート３３及びガスケット３４，３５は、電動モータＭ、連結壁１３及びロータハウジング１１と共にねじ１５Ｂによって共締めされており、ロータハウジング１１と電動モータＭとは、断熱プレート３３を介して連結されている。
【００２４】
図１に示すように、電動モータＭのハウジングＭ１の外周面Ｍ２は、筒形状の水路形成カバー３６によって被覆されている。電動モータＭの外周面Ｍ２と水路形成カバー３６との間には水路３７が形成されている。水路３７には水供給源（図示略）の冷却水が給水管（図示略）を介して供給される。水路３７に供給された冷却水は、排水管（図示略）を介して水路３７から排水される。水路３７に供給された冷却水は、電動モータＭを冷却する。電動モータＭの冷却は、電動モータＭの発熱による出力低下を回避するために行われる。水路形成カバー３６及び水路３７は、電動モータＭを冷却するための冷却手段を構成する。
【００２５】
電動モータＭのハウジングＭ１の端面と連結壁１３との間には気密確保のためのシールリング３８が介在されている。ロータハウジング１１の周壁２８の端面とフロントハウジング１２との間には気密確保のためのシールリング３９が介在されており、フロントハウジング１２とギヤハウジング１４との間には気密確保のためのシールリング４０が介在されている。
【００２６】
電動モータＭが作動すると、回転軸１７が矢印Ｒ１の方向に回転すると共に、回転軸２０が矢印Ｒ２の方向へ回転し、ロータ２３，２４が回転軸１７，２０と一体的に回転する。ロータ２３，２４の回転に伴い、吸入口３０１，２８１から流体（本実施形態では空気）がポンプ室２５へ吸入される。ポンプ室２５へ吸入された空気は、吐出口２８２側へ移行し、吐出口２８２側へ移行した空気は、吐出口２８２から流路３１へ吐出される。
【００２７】
ポンプ室２５に吸入された空気に水が混入している場合、リップシール４６，４７，４８，５０は、ポンプ室２５側からラジアルベアリング１８，２１，１９，２２側への水の侵入を阻止する。リップシール４９，５１は、ラジアルベアリング２１，２２を潤滑する潤滑油がラジアルベアリング１９，２２側からポンプ室２５側へ侵入するのを阻止する。
【００２８】
吐出口２８２から流路３１へ吐出された空気は、ロータハウジング１１の外周面１１１に沿って吐出口３０２側へ流れて吐出口３０２から吐出される。本実施形態では、吐出口３０２から吐出された空気は、燃料電池（図示略）へ供給される。燃料電池より先の流路（図示略）上には絞りが介在されており、吐出口３０２から吐出される空気は、圧縮空気として燃料電池へ供給される。つまり、ルーツポンプ１０は、ポンプ室２５内に吸入した空気を圧縮してポンプ室２５から吐出する。吐出口２８２から吐出された空気の圧力は、吸入口３０１，２８１内の空気の圧力よりも高くなっており、シールリング３２は、流路３１から吸入口３０１，２８１内への空気洩れを防止する。
【００２９】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１−１）吐出口２８２から吐出された空気の圧力は、吸入口３０１，２８１からポンプ室２５へ吸入される前の空気の圧力よりも高くなっており、吐出口２８２から吐出された空気の温度は、吸入口３０１，２８１からポンプ室２５へ吸入される前の空気の温度よりも高くなっている。吐出口２８２から吐出された空気は、ロータハウジング１１の外周面１１１に沿って流路３１を通過するので、ロータハウジング１１が吐出された空気によって外周面１１１側から暖められる。ロータハウジング１１を外周面１１１側から暖める構成は、ロータハウジング１１を外周面１１１側から暖めない場合に比べ、ロータハウジング１１とロータ２３，２４との温度差を少なくする。このような温度差の低減は、ロータハウジング１１とロータ２３，２４との干渉の回避の確実性を高める。
【００３０】
（１−２）電動モータＭは、水路形成カバー３６内の水路３７へ供給された冷却水によって冷却される。そのため、ロータハウジング１１と電動モータＭのハウジングＭ１とが直接接触していると、ロータハウジング１１側から電動モータＭ側への熱伝達によるロータハウジング１１の温度低下が大きくなる。
【００３１】
本実施形態では、ロータハウジング１１と電動モータＭとは、合成樹脂製の断熱プレート３３を介して連結されており、断熱プレート３３は、ロータハウジング１１側から電動モータＭ側への熱伝達を抑制する。つまり、ロータハウジング１１と電動モータＭとを断熱プレート３３を介して連結した構成は、ロータハウジング１１とロータ２３，２４との温度差を少なくすることに寄与する。
【００３２】
（１−３）流路３１は、ロータハウジング１１の外周面１１１と流路形成カバー３０との間に形成されている。ロータハウジング１１の外周面１１１を流路形成カバー３０で被覆する構成は、流路３１を形成する上で簡単な構成である。
【００３３】
（１−４）断熱プレート３３は、ロータハウジング１１から電動モータＭへの熱伝達を抑制し、ポンプ室２５から吐出された空気の流路３１は、ロータハウジング１１を外周面１１１側から暖める。このような断熱プレート３３と流路３１とを組み合わせた構成は、ロータハウジング１１とロータ２３，２４との温度差を少なくする上で特に好適である。
【００３４】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
（１）吐出口２８２の前方における流路形成カバー３０の部位に別の吐出口を設け、流路３１に吐出された空気の一部をこの別の吐出口から吐出し、他を吐出口３０２から吐出するようにしてもよい。
【００３５】
（２）流路形成カバー３０の内周面を断熱材で被覆してもよい。このようにすれば流路３１を流れる吐出流体の熱が流路形成カバー３０に伝達するのが抑制され、ロータハウジング１１を暖めるのに吐出流体の熱を効率良く利用することができる。
【００３６】
（３）断熱プレート３３の両面にゴム層を設けてガスケットとし、このガスケットを介して電動モータＭとロータハウジング１１とを連結してもよい。
（４）吐出流体を流すためのチューブをロータハウジング１１の外周面１１１に巻き付けてロータハウジング１１を暖めるようにしてもよい。
【００３７】
（５）回転軸の軸方向へ複数のロータを並設した多段式のルーツポンプに本発明を適用してもよい。
（６）本発明をルーツポンプ以外のポンプ（例えばスクリューポンプ等）に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態を示す平断面図。
【図２】（ａ）は、一部省略側断面図。（ｂ）は部分拡大断面図。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図４】図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…ルーツポンプ。１１…ロータハウジング。１１１…外周面。１７，２０…回転軸。２３，２４…ロータ。２５…ポンプ室。３０…流路形成カバー。３１…流路。３３…断熱材としての断熱プレート。３６…冷却手段を構成する水路形成カバー。３７…冷却手段を構成する水路。Ｍ…電動モータ。
【図１】
2006118453.tif 000003
【図２】
2006118453.tif 000004
【図３】
2006118453.tif 000005
【図４】
2006118453.tif 000006