(57)【要約】【課題】ルーツブロアの吐出脈動を低減する。【解決手段】ルーツブロアは、ハウジング内に第１ロータ２と第２ロータ３とが収容され、両者が互いに逆方向に回転する。各ロータ２，３の歯１１，１２は、ヘリカル状に傾いているが、軸方向の第１の部分２Ａ，３Ａと第２の部分２Ｂ，３Ｂとで、ヘリカルの方向が逆となっている。一対の吸入ポートが軸方向の両端に配置され、単一の吐出ポートが軸方向の中央に配置されており、各吸入ポートで吸い込まれた空気が中央で合流して単一の吐出ポートから吐出される。第１の部分２Ａ，３Ａと第２の部分２Ｂ，３Ｂとで位相差が与えられており、脈動のピークがずれることにより、脈動が低減する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合うヘリカル状の歯を有する第１ロータおよび第２ロータがハウジング内に収容され、これらのロータの回転により上記ハウジングに開口する吸入ポートから吐出ポートへ流体を送るルーツ式流体機械において、
上記第１ロータおよび第２ロータは、それぞれ、軸方向の一端から中間部までの第１の部分と、上記中間部から他端までの第２の部分と、を有し、上記第１の部分と上記第２の部分とは、互いに逆方向に傾いたヘリカル状の歯を有し、
上記ハウジングには、上記一端および上記他端に対応して一対の吸入ポートが設けられているとともに、上記中間部に対応して吐出ポートを備え、
上記第１の部分におけるヘリカル状の歯と上記第２の部分におけるヘリカル状の歯とが、所定の位相差を有する、ことを特徴とするルーツ式流体機械。
【請求項２】
上記第１ロータの歯数と上記第２ロータの歯数とが互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載のルーツ式流体機械。
【請求項３】
位相差（Δφ）は、歯数をＮとしたときに、
Δφ＝３６０°÷４Ｎ＋３６０°÷２Ｎ×Ａ
（但し、Ａは整数）
である、ことを特徴とする請求項２に記載のルーツ式流体機械。
【請求項４】
上記ハウジングに、上記第１の部分と上記第２の部分とを仕切る仕切り壁を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のルーツ式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の過給機などとして好適なルーツ式流体機械の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに噛み合う歯を有する一対のロータの回転により吸入ポートから吐出ポートへ空気などの流体を送るルーツ式流体機械が知られており、特許文献１には、各ロータの歯をヘリカル状に傾けた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９６３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１にも記載されているように、ルーツ式流体機械においては、歯の数に応じた回転次数の吐出脈動が生じる。例えば、各ロータの歯が３つのものでは、６次の基本次数の脈動が生じ、歯が４つのものでは、８次の基本次数の脈動が生じる。特許文献１では、吸入側の脈動低減のために２つのロータの間のクリアランスを調整する凹部を設けているが、歯の各々が吐出ポートを横切ることに伴う吐出脈動の低減には有効ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、互いに噛み合うヘリカル状の歯を有する第１ロータおよび第２ロータがハウジング内に収容され、これらのロータの回転により上記ハウジングに開口する吸入ポートから吐出ポートへ流体を送るルーツ式流体機械において、
上記第１ロータおよび第２ロータは、それぞれ、軸方向の一端から中間部までの第１の部分と、上記中間部から他端までの第２の部分と、を有し、上記第１の部分と上記第２の部分とは、互いに逆方向に傾いたヘリカル状の歯を有し、
上記ハウジングには、上記一端および上記他端に対応して一対の吸入ポートが設けられているとともに、上記中間部に対応して吐出ポートを備え、
上記第１の部分におけるヘリカル状の歯と上記第２の部分におけるヘリカル状の歯とが、所定の位相差を有する、ことを特徴としている。
【０００６】
このような構成では、軸方向の第１の部分によって一方の吸入ポートから中間部の吐出ポートへ流体が送られ、同時に、軸方向の第２の部分によって他方の吸入ポートから中間部の吐出ポートへ流体が送られる。このとき、第１の部分の歯と第２の部分の歯とが位相差を有することから、各々の脈動のピークがずれて発生する。従って、全体として、脈動が低減する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、吐出された流体の脈動が効果的に低減し、例えば脈動に伴う騒音の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の一実施例のルーツブロアの上面図。
【図２】同じルーツブロアの下面図。
【図３】第１ロータの中心に沿った断面図。
【図４】第１ロータおよび第２ロータの斜視図。
【図５】第２の実施例のルーツブロアの上面図。
【図６】同じく第２実施例の下面図。
【図７】同じく第２実施例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施例を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。この実施例は、本発明のルーツ式流体機械を、内燃機関の過給に用いられるルーツブロアとして構成したものであって、細長い矩形の外観形状を有するハウジング１と、このハウジング１内に収容された第１ロータ２および第２ロータ３と、を主体として構成されている。
【００１０】
第１ロータ２は、一端にプーリ４を備えたシャフト５を中心に有し、図３に示すように、複数の軸受６を介してハウジング１に回転自在に支持されている。第２ロータ３もシャフト７（図４参照）を中心に有し、同様の軸受（図示せず）を介してハウジング１に回転自在に支持されている。図中の線Ｃ１は第１ロータ２の回転中心軸線を示し、線Ｃ２は第２ロータ３の回転中心軸線を示している。これらの２つのロータ２，３は、互いに噛み合うギア８，９によって連動しており、図示せぬベルトを介して第１ロータ２が駆動されたときに、第２ロータ３は等速でかつ逆方向に回転する。
【００１１】
図示例では、第１ロータ２は、４つの歯１１が放射状に突出した四葉形状のものであり、これと噛み合う第２ロータ３も、４つの歯１２が放射状に突出した四葉形状のものである。これら２つのロータ２，３の断面形状（つまり断面における四葉形状）は、基本的に同一の形状をなしている。
【００１２】
上記第１ロータ２の歯１１は、一定の捩れ角を有するヘリカル状をなし、これと噛み合う第２ロータ３の歯１２は、逆方向に一定の捩れ角を有するヘリカル状をなす。そして、図４に示すように、軸方向の一端から中間部までの範囲Ｌ１を第１の部分２Ａ，３Ａとし、軸方向の他端から中間部までの範囲Ｌ２を第２の部分２Ｂ，３Ｂとすると、第１の部分２Ａ，３Ａの捩れの方向と第２の部分２Ｂ，３Ｂの捩れの方向とが互いに逆方向となっている。例えば、第１ロータ２の第１の部分２Ａは、いわゆる左ネジのようなヘリカル状をなしているのに対し、第２の部分２Ｂは、いわゆる右ネジのようなヘリカル状をなす。逆に、第２ロータ３の第１の部分３Ａは、いわゆる右ネジのようなヘリカル状をなし、第２の部分３Ｂは、いわゆる左ネジのようなヘリカル状をなす。第１の部分２Ａ，３Ａの長さ（Ｌ１）と第２の部分２Ｂ，３Ｂの長さ（Ｌ２）は互いに等しく、従って、各ロータ２，３についてみると、第１の部分２Ａ，３Ａと第２の部分２Ｂ，３Ｂとは、基本的なヘリカル形状として互いに対称形状をなしている。
【００１３】
なお、互いに噛み合う第１ロータ２と第２ロータ３とはやはり対称形状をなすので、第１ロータ２の第１の部分２Ａと第２ロータ３の第２の部分３Ｂとは実質的に等しい形状をなし、第１ロータ２の第２の部分２Ｂと第２ロータ３の第１の部分３Ａとは実質的に等しい形状をなす。
【００１４】
ここで、例えば第１ロータ２の第１の部分２Ａと第２の部分２Ｂとは完全な面対称ではなく、所定の位相差を有している。好ましい１つの実施例では、四葉形状のロータ２，３において、２２．５°の位相差でもって第１の部分２Ａと第２の部分２Ｂとが接続されている。第２ロータ３についても同様であり、第１の部分３Ａと第２の部分３Ｂとが、所定の位相差、例えば２２．５°の位相差でもって接続されている。
【００１５】
互いに噛み合った第１ロータ２と第２ロータ３は、ハウジング１のチャンバ１５内に収容されている。チャンバ１５は、回転中心軸線Ｃ１，Ｃ２と直交する断面においては、歯１１，１２の先端の軌跡に沿った２つの半円を互いに接続してなる略長円形の断面形状を有している。そして、図２に示すように、ハウジング１の下面には、ロータ２，３の軸方向の一端に対応して開口する第１吸入ポート１７と、ロータ２の軸方向の他端に対応して開口する第２吸入ポート１８と、が設けられている。これらの吸入ポート１７，１８は、ヘリカル状の歯１１，１２の傾斜に沿うように傾いた一対の端縁１７ａ，１８ａを有し、従って、ロータ２，３と重なる部分では略三角形状をなしている。
【００１６】
ハウジング１の上面には、各ロータ２，３の第１の部分２Ａ，３Ａと第２の部分２Ｂ，３Ｂとの境界となる軸方向の中間部に対応して、単一の吐出ポート１９が開口形成されている。この吐出ポート１９は、ヘリカル状の歯１１，１２の傾斜に沿うように傾いた４つの端縁１９ａを有し、従って、全体として略菱形をなしている。
【００１７】
上記のような構成においては、第１ロータ２と第２ロータ３とが互いに逆方向に回転駆動される結果、吸入ポート１７，１８から吐出ポート１９へと空気が送られる。例えば、第１吸入ポート１７から吸い込まれた空気は、第１ロータ２側および第２ロータ３側へと分かれ、かつ各々の歯１１，１２に押されて、チャンバ１５の内周面に沿って周方向に流れつつ軸方向に移動し、吐出ポート１９からそれぞれ吐出される。第２吸入ポート１８から吸い込まれた空気も、同様に第１ロータ２側および第２ロータ３側へと分かれ、かつ各々の歯１１，１２に押されて、チャンバ１５の内周面に沿って周方向に流れつつ軸方向に移動し、吐出ポート１９からそれぞれ吐出される。
【００１８】
従って、ロータ２，３の第１の部分２Ａ，３Ａでもって第１吸入ポート１７から送られる空気と、第２の部分２Ｂ，３Ｂでもって第２吸入ポート１８から送られる空気と、が互いに合流した形で中央の吐出ポート１９から吐出される。四葉形状のロータ２，３を備えた第１の部分２Ａ，３Ａによるポンプ作用においては、４５°毎にピークを有する回転８次の吐出脈動が生じる。同様に、四葉形状のロータ２，３を備えた第２の部分２Ｂ，３Ｂによるポンプ作用においては、やはり４５°毎にピークを有する回転８次の吐出脈動が生じる。上記実施例では、第１の部分２Ａ，３Ａと第２の部分２Ｂ，３Ｂとの上述した位相差によって、これら２つのポンプ作用による脈動のピークが、互いに２２．５°ずつずれたものとなる。従って、最終的に生じる脈動の強度が大幅に低減する。
【００１９】
次に、図５〜図７は、ロータ２，３の第１の部分２Ａ，３Ａと第２の部分２Ｂ，３Ｂとの間に仕切り壁２１を設けた実施例を示している。この仕切り壁２１は、チャンバ１５内にロータ２，３の第１の部分２Ａ，３Ａによって形成される作動空間と、第２の部分２Ｂ，３Ｂによって形成される作動空間と、がチャンバ１５内で互いに独立したものとなるようにしたものであって、吐出ポート１９の中央を横切るようにハウジング１に固定的に設けられており、この仕切り壁２１に対しロータ２，３の第１の部分２Ａ，３Ａおよび第２の部分２Ｂ，３Ｂが回転する。
【００２０】
このような実施例では、位相差を有する第１の部分２Ａ，３Ａ側の作動空間と第２の部分２Ｂ，３Ｂの作動空間との干渉が回避され、効率の低下を抑制することができる。
【００２１】
以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は、上記のような四葉形状の構成に限られず、ルーツ式流体機械として公知の二葉形状のロータや三葉形状のロータを用いて同様に構成することが可能である。
【００２２】
第１の部分２Ａ，３Ａと第２の部分２Ｂ，３Ｂとの位相差（Δφ）としては、歯数をＮとし、Ａを任意の整数としたときに、下記の式のように設定すれば、各々の脈動のピークが均等に生じることとなり、最も効果的な脈動低減が得られる。
【００２３】
Δφ＝３６０°÷４Ｎ＋３６０°÷２Ｎ×Ａ
上記実施例では、Ｎが４、Ａが０であり、位相差Δφが２２．５°となっている。
【００２４】
但し、例えばロータ２，３の加工上の制約などから上記の式の関係を完全に満たしていなくとも、上記の式の関係に近い位相差があれば、十分な脈動低減効果が得られる。
【００２５】
また、本発明は、第１ロータと第２ロータとで歯数が異なる（従って両者の回転数が異なる）場合にも、同様に適用することが可能である。
【００２６】
さらに、本発明は、上記の実施例の過給用ルーツブロアに限らず、種々の流体ならびに用途に用いることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１…ハウジング
２…第１ロータ
２Ａ…第１の部分
２Ｂ…第２の部分
３…第２ロータ
３Ａ…第１の部分
３Ｂ…第２の部分
１７…第１吸入ポート
１８…第２吸入ポート
１９…吐出ポート
２１…仕切り壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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