(57)【要約】【課題】ロータの回転軸線の軸線方向にて一方方向に進むにつれて前記回転軸線の周りにて一方方向に捩れてゆくヘリカル形状の歯を備えるロータを用いたルーツ式流体機械における吸入脈動を低減する。【解決手段】ロータ２１，２２の歯２４，２５は、回転軸線１５１，１８１を中心にしてヘリカルに捩られた形状をしている。ロータ２１の周面の谷の底部には凹部３１がロータ２１の端面に連なるように形成されており、ロータ２２の周面の谷の底部には凹部３２がロータ２２の端面に連なるように形成されている。範囲Ｗ１におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスは、凹部３１，３２があることによってロータ２１，２２の回転と共に変動する。【選択図】図２
2008196353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組のロータがロータハウジング内で噛み合いながら回転することにより、前記ロータハウジング内の吸入空間に流体が吸入されて前記ロータハウジング内から流体が吐出され、前記ロータは、前記ロータの回転軸線の軸線方向にて一方方向に進むにつれて前記回転軸線の周りにて一方方向に捩れてゆくヘリカル形状の歯を備えているルーツ式流体機械において、
前記一組のロータの少なくとも１つのロータの周面には、前記一組のロータの周面間における通常の最小クリアランスよりも大きいクリアランスをもたらす吸入脈動低減用の凹部、又は前記通常の最小クリアランスよりも小さいクリアランスをもたらす吸入脈動低減用の凸部が設けられているルーツ式流体機械。
【請求項２】
前記凹部又は前記凸部は、全てのロータの周面に設けられている請求項１に記載のルーツ式流体機械。
【請求項３】
前記周面には、前記凹部と前記凸部とが設けられている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載のルーツ式流体機械。
【請求項４】
前記凹部は、前記周面の谷の底部、且つ前記ロータの両端の少なくとも一方に掛かる位置に設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のルーツ式流体機械。
【請求項５】
前記凸部は、前記周面の谷の底部、且つ前記回転軸線の軸線方向における前記ロータの中央に掛かる位置に設けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のルーツ式流体機械。
【請求項６】
前記ロータは、複数の同形同大の平板を前記回転軸線の軸線方向に積層して構成されている請求項１乃至請求項５のいずれか１項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】
本発明は、一組のロータがロータハウジング内で噛み合いながら回転することにより、前記ロータハウジング内の吸入空間に流体が吸入されて前記ロータハウジング内から流体が吐出されるルーツ式流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータの周面がヘリカル形状（ロータの回転軸線の軸線方向に向かうにつれてヘリカルに捩れる形状）であるルーツ式流体機械は、例えば特許文献１に開示されている。ヘリカル形状のロータを用いたルーツ式流体機械では、噛み合う一対のロータの間にあってロータハウジングに形成された吸入口に連なる吸入空間における容積が変動しない。吸入空間における容積が変動しない構造では、吸入脈動が基本的には生じない。
【特許文献１】特開平２-２２７５８８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、ロータハウジングとロータとの間やロータ間を油で潤滑しないで運転させるルーツ式流体機械では、ロータハウジングとロータとの間やロータ間に摺接を回避するためのクリアランスが設けられており、ロータハウジングとロータとの間やロータ間からの流体洩れがある。そのため、吸入空間の容積が変動しないにも関わらず吸入脈動が零にはならず、基本次数の吸入脈動が残る。例えばロータの横断面形状が特許文献１に開示のように三葉形状であれば、６次の基本次数の吸入脈動が残り、ロータの横断面形状が二葉形状であれば、４次の基本次数の吸入脈動が残る。
【０００４】
本発明は、ロータの回転軸線の軸線方向にて一方方向に進むにつれて前記回転軸線の周りにて一方方向に捩れてゆくヘリカル形状の歯を備えるロータを用いたルーツ式流体機械における吸入脈動を低減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、一組のロータがロータハウジング内で噛み合いながら回転することにより、前記ロータハウジング内の吸入空間に流体が吸入されて前記ロータハウジング内から流体が吐出され、前記ロータは、前記ロータの回転軸線の軸線方向にて一方方向に進むにつれて前記回転軸線の周りにて一方方向に捩れてゆくヘリカル形状の歯を備えているルーツ式流体機械を対象とし、請求項１の発明は、前記一組のロータの少なくとも１つのロータの周面には、前記一組のロータの周面間における通常の最小クリアランスよりも大きいクリアランスをもたらす吸入脈動低減用の凹部、又は前記通常の最小クリアランスよりも小さいクリアランスをもたらす吸入脈動低減用の凸部が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
凹部は、ロータによってロータハウジング内に区画される他の空間から収容空間への流体洩れを周期的に増やす。ロータの回転軸線の軸線方向における凹部の位置、及び回転軸線の軸線方向における凹部の長さを変更すれば、凹部によってもたらされるクリアランスの変動の位相を変えることができる。このクリアランス変動の位相の山を吸入脈動の谷に合わせれば吸入脈動が低減される。
【０００７】
凸部は、ロータによってロータハウジング内に区画される他の空間から収容空間への流体洩れを周期的に減らす。ロータの回転軸線の軸線方向における凸部の設定位置、及び回転軸線の軸線方向における凸部の範囲を変更すれば、凸部によってもたらされるクリアランスの変動の位相を変えることができる。このクリアランス変動の位相の谷を吸入脈動の山に合わせれば吸入脈動が低減される。
【０００８】
好適な例では、前記凹部又は前記凸部は、全てのロータの周面に設けられている。
このような構成は、凹部によってもたらされるクリアランス変動の位相の山と吸入脈動の谷、又は凸部によってもたらされるクリアランス変動の位相の谷と吸入脈動の山とを合わせる上で簡便である。
【０００９】
好適な例では、前記周面には、前記凹部と前記凸部とが設けられている。
凹部と凸部とを備えたロータは、凹部のみ、あるいは凸部のみを備えるロータよりも高い吸入脈動低減効果をもたらす。
【００１０】
好適な例では、前記凹部は、前記周面の谷の底部、且つ前記ロータの両端の少なくとも一方に掛かる位置に設けられている。
このような構成は、凹部によってもたらされるクリアランス変動の位相の山と吸入脈動の谷とを合わせる上で簡便である。
【００１１】
好適な例では、前記凸部は、前記周面の谷の底部、且つ前記回転軸線の軸線方向における前記ロータの中央に掛かる位置に設けられている。
このような構成は、凸部によってもたらされるクリアランス変動の位相の谷と吸入脈動の山とを合わせる上で簡便である。
【００１２】
好適な例では、前記ロータは、複数の同形同大の平板を前記回転軸線の軸線方向に積層して構成されている。
凹部は、１枚あるいは複数枚の平板の周縁に切り欠きを設けることによって簡単に形成でき、凸部は、１枚あるいは複数枚の平板の周縁に突起を設けることによって簡単に形成できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、ヘリカル形状の歯を備えるロータを用いたルーツ式流体機械における吸入脈動を低減することが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】
【００１４】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、フロントハウジング１１の後端には隔壁１２が連結されており、隔壁１２には電動モータＭがギヤハウジング１３を介して連結されている。フロントハウジング１１、隔壁１２、ギヤハウジング１３及び電動モータＭのハウジングＭ１は、ルーツ式流体機械１０のハウジングを構成する。
【００１５】
隔壁１２には軸孔１２１が貫設されており、フロントハウジング１１の端壁１４には軸孔１４１が凹設されている。フロントハウジング１１の端壁１４と隔壁１２とには電動モータＭの回転軸１５が軸孔１２１，１４１に嵌め込まれたラジアルベアリング１６，１７を介して回転可能に支持されている。同様に、隔壁１２には軸孔１２２が貫設されており、フロントハウジング１１の端壁１４には軸孔１４２が凹設されている。軸孔１２２，１４２には回転軸１８が挿通されている。フロントハウジング１１の端壁１４と隔壁１２とには回転軸１８が軸孔１２２，１４２に嵌め込まれたラジアルベアリング１９，２０を介して回転可能に支持されている。回転軸１５，１８は互いに平行に配置されている。２９，３０は、リップシール型の軸封装置である。
【００１６】
図２（ｂ）に示すように、回転軸１５にはロータ２１が固定されており、回転軸１８にはロータ２２が固定されている。ロータ２１，２２は、僅かの隙間を保って互いに噛合した状態でポンプ室２３１に収容されている。フロントハウジング１１及び隔壁１２は、ポンプ室２３１を形成するロータハウジング２３を構成する。
【００１７】
ロータ２１，２２は、回転軸１５の半径方向へ突出する３つの歯２４，２５を有する。ロータ２１の３つの歯２４は、回転軸１５の回転軸線１５１を中心とした１２０°の等角度間隔で配設されており、ロータ２１は、回転軸線１５１を中心とした１２０°の回転対称形状をしている。同様に、ロータ２２の３つの歯２５は、回転軸１８の回転軸線１８１を中心とした１２０°の等角度間隔で配設されており、ロータ２２は、回転軸線１８１を中心とした１２０°の回転対称形状をしている。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、歯２４は、ロータ２１の回転軸線（つまり、回転軸１５の回転軸線１５１）を中心にして右回りにヘリカルに捩られたヘリカル形状に形成されている。図１（ｃ）及び図２（ａ）に示すように、歯２５は、ロータ２２の回転軸線（つまり、回転軸１８の回転軸線１８１）を中心にして左回りにヘリカルに捩られたヘリカル形状に形成されている。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、回転軸１８は、隔壁１２を貫通してギヤハウジング１３内に突出しており、ギヤハウジング１３内の回転軸１５，１８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１５は、矢印Ｒ１の方向に回転し、ロータ２１が回転軸１５と一体的に矢印Ｒ１の方向に回転する。回転軸１８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１８は、矢印Ｒ２で示すように回転軸１５とは逆方向に回転し、ロータ２２が回転軸１８と一体的に矢印Ｒ２の方向に回転する。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、フロントハウジング１１の周壁２８には吸入口２８１及び吐出口２８２がポンプ室２３１に連通するように形成されている。ロータ２１，２２は、吸入口２８１に連通する吸入空間Ｓをポンプ室２３１内に区画する。電動モータＭが作動すると、回転軸１５が矢印Ｒ１の方向に回転すると共に、回転軸１８が矢印Ｒ２の方向へ回転し、ロータ２１，２２が回転軸１５，１８と一体的に回転する。ロータ２１，２２の回転に伴い、吸入口２８１から流体（本実施形態では空気）が吸入空間Ｓへ吸入される。吸入空間Ｓ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から吐出される。
【００２１】
本実施形態では、吐出口２８２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２８２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。
【００２２】
図４（ａ）のグラフにおける直線Ｅ１は、ロータ２１の回転軸線１５１から歯２４の周面に至る半径線の長さが同一となる部位（例えばロータ２１の歯２４の頂点）に関する回転軸線１５１の軸線方向の位置Ｈと捩れ角Φとの関係を示す。ロータ２１の端面２１１の位置は、位置Ｈ＝０で表わされ、ロータ２１の端面２１２の位置は、位置Ｈ＝Ｈｅで表わされる。端面２１２の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝０°で表わされ、端面２１１の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝Φｅで表わされる。本実施形態では、Φｅ＝６０°である。
【００２３】
図４（ａ）のグラフにおける直線Ｅ２は、ロータ２２の回転軸線１８１から歯２５の周面に至る半径線の長さが同一となる部位（例えばロータ２２の歯２５の頂点）に関する回転軸線１８１の軸線方向の位置Ｈと捩れ角Φとの関係を示す。ロータ２２の端面２２１の位置は、位置Ｈ＝０で表わされ、ロータ２２の端面２２２の位置は、位置Ｈ＝Ｈｅで表わされる。端面２２２の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝０°で表わされ、端面２２１の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝−Φｅで表わされる。本実施形態では、−Φｅ＝−６０°である。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、ロータ２１の周面の谷の底部には凹部３１が端面２１１に連なるように形成されており、ロータ２２の周面の谷の底部には凹部３２が端面２２１に連なるように形成されている。図４（ａ）に示す範囲Ｗ１は、回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２の位置及び長さを表している。回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２の位置及び長さは、同じであり、ロータ２１，２２の周方向における凹部３１，３２の幅は、同じである。又、凹部３１，３２の深さ〔図２（ｂ）に底部を示す曲面Ｋ１，Ｋ２からの深さ〕は、同じである。
【００２５】
図３に示すように、ロータ２１の周面の谷の底部には凹部３３が端面２１２に連なるように形成されており、ロータ２２の周面の谷の底部には凹部３４が端面２２２に連なるように形成されている。図４（ａ）に示す範囲Ｗ２は、回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３３，３４の位置及び長さを表している。回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３３，３４の位置及び長さは、凹部３１，３２と同じであり、ロータ２１，２２の周方向における凹部３３，３４の幅は、凹部３１，３２と同じである。又、凹部３３，３４の深さ〔図３に底部を示す曲面Ｋ１，Ｋ２からの深さ〕は、凹部３１，３２と同じである。
【００２６】
図４（ｃ）における波形Ｇ１は、範囲Ｗ１，Ｗ２におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。回転角θ＝０°は、図２（ｂ）のときのロータ２１，２２の回転位置を示す。凹部３１，３２，３３，３４が無いヘリカル形状のロータの場合には、噛み合う１組のロータの周面間における通常の最小クリアランスｇ〔図２（ｂ）及び図３に例示〕は、一定である。しかし、ロータ２１，２２の場合には、範囲Ｗ１，Ｗ２におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスは、凹部３１，３２，３３，３４があることによってロータ２１，２２の回転と共に波形Ｇ１で示すように変動する。波形Ｇ１の頂部Ｇ１１が回転角θ＝６０°×ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にあるのは、凹部３１，３２が位置Ｈ＝０に掛かる位置にあり、且つ凹部３３，３４が位置Ｈ＝Ｈｅに掛かる位置にあることによる。
【００２７】
吐出口２８２側の流体は、ロータ２１，２２とロータハウジング２３との間のクリアランス、及びロータ２１，２２の周面間のクリアランスを介して吸入空間Ｓ側へ洩れている。波形Ｇ１で示す範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスの変動が吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量を変動させ、流体の洩れ量の変動は、波形Ｇ１で示す範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスの変動に対応する。
【００２８】
図４（ｂ）における波形Ｆｏ６は、凹部３１，３２，３３，３４がないロータを用いた場合の吸入脈動の一例を示す。３つの歯を備えたロータを用いたルーツポンプの場合には、吸入脈動の基本次数は、６次である。波形Ｆｏ６で示す吸入脈動の頂部は、回転角θ＝３０°×（２ｎ−１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあり、波形Ｆｏ６で示す吸入脈動の谷は、回転角θ＝６０°×ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にある。
【００２９】
図４（ｂ）における波形Ｆ１は、凹部３１，３２，３３，３４があるロータ２１，２２を用いた場合の吸入脈動の一例を示す。凹部３１，３２，３３，３４の存在によって生じる範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスの波形Ｇ１の頂部Ｇ１１が回転角θ＝３０°×２ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にあるため、波形Ｆ１で示す吸入脈動の底部の下限が高くなる。
【００３０】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）凹部３１，３２，３３，３４は、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量を周期的に変動させる。範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスの変動の山（波形Ｇ１の頂部Ｇ１１）は、吸入脈動の谷（波形Ｆｏ６の底部）に合わせられており、吸入脈動の谷に合わせて範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスが増す。つまり、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が吸入脈動の谷に合わせて増す。そのため、吸入脈動の谷が上げられ、波形Ｆ１で示す吸入脈動の大きさ〔図４（ｂ）に示す波形Ｆ１の振幅Ａ１〕が波形Ｆｏ６で示す吸入脈動の大きさ〔図４（ｂ）に示す波形Ｆｏ６の振幅Ａｏ〕よりも低減される。つまり、範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスの変化の位相を適宜選択すれば、吸入脈動を低減することができる。
【００３１】
（２）ロータ２１，２２の両方の谷に凹部を設けた構成は、範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスの変動の山（波形Ｇ１の頂部Ｇ１１）と、吸入脈動の谷（波形Ｆｏ６の底部）とを合わせる上で簡便である。
【００３２】
（３）回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２，３３，３４の位置を変えれば、回転角θに関する波形Ｇ１の頂部Ｇ１１の位置が変わる。回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２，３３，３４の位置を適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００３３】
（４）回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２，３３，３４の長さを大きくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が多くなり、回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２，３３，３４の長さを小さくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が少なくなる。回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２，３３，３４の長さを適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００３４】
（５）ロータ２１，２２の周方向における凹部３１，３２，３３，３４の幅を大きくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が多くなり、ロータ２１，２２の周方向における凹部３１，３２，３３，３４の幅を小さくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が少なくなる。ロータ２１，２２の周方向における凹部３１，３２，３３，３４の幅を適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００３５】
（６）吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量は、凹部３１，３２，３３，３４の深さを変更することによっても調整することができる。凹部３１，３２，３３，３４の深さを適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００３６】
（７）ロータ２１，２２の両端（端面２１１，２１２，２２１，２２２）に掛かる凹部３１，３２，３３，３４をロータ２１，２２の周面の谷の底部に設けた構成は、凹部３１，３２，３３，３４によってもたらされる最小クリアランス変動の位相（波形Ｇ１）の山と吸入脈動の谷とを合わせる上で簡便である。
【００３７】
（８）最小クリアランスｇは、ロータ２１，２２やロータハウジング２３の熱膨張等を考慮しつつ、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体洩れを極力少なくするように可及的に小さく設定されている。凹部３１，３２，３３，３４における最小クリアランスは、最小クリアランスｇよりも大きい領域で変化するため、凹部３１，３２，３３，３４の大きさや形状の選択自由度が高い。つまり、凹部３１，３２，３３，３４は、吸入脈動を低減させるための流体洩れ変動をもたらす上で最適である。
【００３８】
次に、図４及び図５の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図であり、図５（ａ），（ｂ）は、回転角θ＝３０°のときのロータ２１，２２を示している。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、ロータ２１の周面の谷の底部には凸部３５が形成されており、ロータ２２の周面の谷の底部には凸部３６が形成されている。回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凸部３５，３６の位置及び長さ〔図６（ａ），（ｂ）に範囲Ｗ３で示す〕は、同じであり、ロータ２１，２２の周方向における凸部３５，３６の幅は、同じである。又、凸部３５，３６の高さ〔図５（ｂ）に底部を示す曲面Ｋ１，Ｋ２からの高さ〕は、同じである。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、凸部３５は、回転軸線１５１の軸線方向におけるロータ２１の中央の位置〔端面２１１から回転軸線１５１の軸線方向へＨｅ／２だけ離れた位置〕に設けられている。図６（ｂ）に示すように、凸部３６は、回転軸線１８１の軸線方向におけるロータ２２の中央の位置〔端面２２１から回転軸線１８１の軸線方向へＨｅ／２だけ離れた位置〕に設けられている。
【００４１】
図６（ｄ）における波形Ｇ２は、範囲Ｗ３におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。範囲Ｗ３における最小クリアランスは、凸部３５，３６があることによってロータ２１，２２の回転と共に波形Ｇ２で示すように変動する。波形Ｇ２の底部Ｇ２１が回転角θ＝３０°×（２ｎ―１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあるのは、凸部３５，３６が回転軸線１５１の軸線方向におけるロータ２１，２２の中央の位置にあることによる。
【００４２】
吐出口２８２側の流体は、ロータ２１，２２とロータハウジング２３との間のクリアランス、及びロータ２１，２２の周面間のクリアランスを介して吸入空間Ｓ側へ洩れている。波形Ｇ２で示す範囲Ｗ３における最小クリアランスの変動が吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量を変動させ、流体の洩れ量の変動は、波形Ｇ２で示す範囲Ｗ３における最小クリアランスの変動に対応する。
【００４３】
図６（ｃ）における波形Ｆ２は、凸部３５，３６があるロータ２１，２２を用いた場合の吸入脈動の一例を示す。凸部３５，３６の存在によって生じる範囲Ｗ３における最小クリアランスの波形Ｇ２の底部Ｇ２１が回転角θ＝３０°×（２ｎ―１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあるため、波形Ｆ２で示す吸入脈動の頂部の上限が低くなる。
【００４４】
第２の実施形態では以下の効果が得られる。
（９）凸部３５，３６は、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量を周期的に変動させる。範囲Ｗ３における最小クリアランスの変動の谷（波形Ｇ２の底部Ｇ２１）は、吸入脈動の山（波形Ｆｏ６の頂部）に合わせられており、吸入脈動の山に合わせて範囲Ｗ３における最小クリアランスが減る。つまり、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が吸入脈動の山に合わせて減る。そのため、吸入脈動の山が下げられ、波形Ｆ２で示す吸入脈動の大きさ〔図６（ｃ）に示す波形Ｆ２の振幅Ａ２〕が波形Ｆｏ６で示す吸入脈動の大きさ〔図６（ｃ）に示す波形Ｆｏ６の振幅Ａｏ〕よりも低減される。つまり、範囲Ｗ３における最小クリアランスの変化の位相を適宜選択すれば、吸入脈動を低減することができる。
【００４５】
（１０）ロータ２１，２２の両方の谷に凹部を設けた構成は、範囲Ｗ１，Ｗ２における最小クリアランスの変動の山（波形Ｇ１の頂部Ｇ１１）と、吸入脈動の谷（波形Ｆｏ６の底部）とを合わせる上で簡便である。
【００４６】
（１１）回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凸部３５，３６の位置を変えれば、回転角θに関する波形Ｇ２の頂部の位置が変わる。回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凸部３５，３６の位置を適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００４７】
（１２）回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凸部３５，３６の長さを大きくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が少なくなり、回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凸部３５，３６の長さを小さくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が多くなる。回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凸部３５，３６の長さを適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００４８】
（１３）ロータ２１，２２の周方向における凸部３５，３６の幅を大きくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が少なくなり、ロータ２１，２２の周方向における凸部３５，３６の幅を小さくすれば、吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量が多くなる。ロータ２１，２２の周方向における凸部３５，３６の幅を適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００４９】
（１４）吐出口２８２側から吸入空間Ｓ側への流体の洩れ量は、凸部３５，３６の高さを変更することによっても調整することができる。凸部３５，３６の高さを適正に設定することによって吸入脈動低減効果を高めることができる。
【００５０】
（１５）回転軸線１５１，１８１の軸線方向におけるロータ２１，２２の中央に掛かる凸部３５，３６をロータ２１，２２の周面の谷の底部に設けた構成は、凸部３５，３６によってもたらされる最小クリアランス変動の位相（波形Ｇ２）の谷と吸入脈動の山とを合わせる上で簡便である。
【００５１】
次に、図７の第３の実施形態を説明する。第１，２の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図７（ａ）に示すように、ロータ２１の周面の谷の底部には凹部３１Ａが端面２１１に連なるように形成されており、図７（ｂ）に示すように、ロータ２２の周面の谷の底部には凹部３２Ａが端面２２１に連なるように形成されている。その他の構成は、第２の実施形態と同じである。図７（ｄ）に示す波形Ｇ３は、範囲Ｗ４におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。波形Ｇ３は、範囲Ｗ４にある凹部３１Ａ，３２Ａによってもたらされる。範囲Ｗ４におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスは、凸部３５，３６があることによってロータ２１，２２の回転と共に波形Ｇ３で示すように変動する。
【００５２】
図７（ｅ）に示す波形Ｇ４は、範囲Ｗ３におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。波形Ｇ４は、範囲Ｗ３にある凸部３５，３６によってもたらされる。
【００５３】
図７（ｃ）における波形Ｆ３は、凹部３１Ａ，３２Ａ及び凸部３５，３６があるロータ２１，２２を用いた場合の吸入脈動の一例を示す。凹部３１Ａ，３２Ａの存在によって生じる範囲Ｗ４における最小クリアランスの波形Ｇ３の頂部Ｇ３１が回転角θ＝３０°×２ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にあるため、波形Ｆ３で示す吸入脈動の底部の下限が高くなる。又、凸部３５，３６の存在によって生じる範囲Ｗ３における最小クリアランスの波形Ｇ４の底部Ｇ４１が回転角θ＝３０°×（２ｎ―１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあるため、波形Ｆ３で示す吸入脈動の頂部の上限が低くなる。
【００５４】
第３の実施形態では、第１，２の実施形態と同様の効果が得られる。又、凹部３１Ａ，３２Ａと凸部３５，３６とを併用することにより、吸入脈動低減効果が第１，２の実施形態の場合よりも更に高くなる。
【００５５】
次に、図８の第４の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図８（ａ）に示すように、ロータ２１の周面の谷の底部には凹部３１Ａが端面２１１に連なるように形成されており、ロータ２１の周面の谷の底部、且つ回転軸線１５１の軸線方向におけるロータ２１の中央の位置には凹部３１Ｂが形成されている。図８（ｂ）に示すように、ロータ２２の周面の谷の底部には凹部３２Ａが端面２２１に連なるように形成されており、ロータ２２の周面の谷の底部、且つ回転軸線１８１の軸線方向におけるロータ２２の中央の位置には凹部３２Ｂが形成されている。
【００５６】
図８（ｄ）に示す波形Ｇ５は、範囲Ｗ５におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。波形Ｇ５は、範囲Ｗ５にある凹部３１Ａ，３２Ａによってもたらされる。図８（ｅ）に示す波形Ｇ６は、範囲Ｗ６におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。波形Ｇ６は、範囲Ｗ６にある凹部３１Ｂ，３２Ｂによってもたらされる。
【００５７】
図８（ｃ）における波形Ｆｏ１２は、凹部３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂがないロータを用いた場合の吸入脈動の基本次数の２倍の次数成分の一例を示す。３つの歯を備えたロータを用いたルーツポンプの場合には、吸入脈動の基本次数の２倍は、１２次である。波形Ｆｏ１２で示す１２次の吸入脈動の１２次成分の頂部は、回転角θ＝１５°×（２ｎ−１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあり、波形Ｆｏ１２で示す１２次の吸入脈動の１２次成分の谷は、回転角θ＝１５°×２ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にある。
【００５８】
図８（ｃ）における波形Ｆ４は、凹部３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂがあるロータ２１，２２を用いた場合の吸入脈動の１２次成分の一例を示す。凹部３１Ａ，３２Ａの存在によって生じる波形Ｇ５の頂部Ｇ５１が回転角θ＝６０°×２ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にあり、且つ凹部３１Ｂ，３２Ｂの存在によって生じる波形Ｇ６の頂部Ｇ６１が回転角θ＝３０°×（２ｎ−１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあるため、波形Ｆ４で示す吸入脈動の１２次成分の頂部の上限が抑えられる。
【００５９】
本実施形態は、基本次数の２倍の次数の吸入脈動成分を低減する上で有効である。
次に、図９の第５の実施形態を説明する。第２の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
【００６０】
図９（ａ）に示すように、ロータ２１の周面の谷の底部、且つ回転軸線１５１の軸線方向におけるロータ２１の中央と端面２１１との中間の位置〔端面２１１から回転軸線１５１の軸線方向へＨｅ／４だけ離れた位置〕には凸部３５Ａが形成されている。又、ロータ２１の周面の谷の底部、且つ回転軸線１５１の軸線方向におけるロータ２１の中央と端面２１２との中間の位置〔端面２１１から回転軸線１５１の軸線方向へ３Ｈｅ／４だけ離れた位置〕には凸部３５Ｂが形成されている。
【００６１】
図９（ｂ）に示すように、ロータ２２の周面の谷の底部、且つ回転軸線１８１の軸線方向におけるロータ２２の中央と端面２２１との中間の位置〔端面２２１から回転軸線１８１の軸線方向へＨｅ／４だけ離れた位置〕には凸部３６Ａが形成されている。又、ロータ２２の周面の谷の底部、且つ回転軸線１８１の軸線方向におけるロータ２２の中央と端面２２２との中間の位置〔端面２２１から回転軸線１８１の軸線方向へ３Ｈｅ／４だけ離れた位置〕には凸部３６Ｂが形成されている。
【００６２】
図９（ｄ）に示す波形Ｇ７は、範囲Ｗ７におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。波形Ｇ７は、範囲Ｗ７にある凸部３５Ａ，３６Ａによってもたらされる。図９（ｅ）に示す波形Ｇ８は、範囲Ｗ８におけるロータ２１，２２間の最小クリアランスとロータ２１，２２の回転角θとの関係を示す。波形Ｇ８は、範囲Ｗ８にある凸部３５Ｂ，３６Ｂによってもたらされる。
【００６３】
図９（ｃ）における波形Ｆ５は、凸部３５Ａ，３６Ａ，３５Ｂ，３６Ｂがあるロータ２１，２２を用いた場合の吸入脈動の１２次成分の一例を示す。凸部３５Ａ，３６Ａの存在によって生じる波形Ｇ７の頂部Ｇ７１が回転角θ＝１５°×（４ｎ−３）〔ｎは１以上の整数〕付近にあり、且つ凸部３５Ｂ，３６Ｂの存在によって生じる波形Ｇ８の頂部Ｇ８１が回転角θ＝１５°×（４ｎ−１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあるため、波形Ｆ５で示す吸入脈動の１２次成分の頂部の上限が抑えられる。
【００６４】
本実施形態は、基本次数の２倍の次数の吸入脈動成分を低減する上で有効である。
次に、図１０及び図１１の第６の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
【００６５】
図１０（ａ）に示すように、ロータ２１Ａは、複数枚の平板３７を回転軸線１５１の軸線方向に積層して構成されており、図１１に示す凹部３１Ｃは、端面２１１側の平板３７（図示の例では２枚）に形成されている。同様に、図１０（ｂ）に示すように、ロータ２２Ａは、複数枚の平板３８を回転軸線１８１の軸線方向に積層して構成されており、図１１に示す凹部３２Ｃは、端面２２１側の平板３８（図示の例では２枚）に形成されている。
【００６６】
第６の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。又、第６の実施形態では、一部の平板３７，３８にのみ凹部３１Ｃ，３２Ｃを形成するだけで吸入脈動低減効果を得ることができ、凹部３１Ｃ，３２Ｃの形成は容易である。
【００６７】
次に、図１２及び図１３の第７の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図１２（ａ）に示すように、ロータ３９，４０は、回転軸１５の半径方向へ突出する２つの歯４１，４２を有する。ロータ３９の２つの歯４１は、回転軸１５の回転軸線１５１を中心とした１８０°の等角度間隔で配設されており、ロータ３９は、回転軸線１５１を中心とした１８０°の回転対称形状をしている。同様に、ロータ４０の２つの歯４２は、回転軸１８の回転軸線１８１を中心とした１８０°の等角度間隔で配設されており、ロータ４０は、回転軸線１８１を中心とした１８０°の回転対称形状をしている。
【００６８】
図１２（ｂ）に示すように、歯４１は、ロータ３９の回転軸線（つまり、回転軸１５の回転軸線１５１）を中心にして右回りにヘリカルに捩られた形状をしている。図１２（ｃ）に示すように、歯４２は、ロータ４０の回転軸線（つまり、回転軸１８の回転軸線１８１）を中心にして左回りにヘリカルに捩られた形状をしている。
【００６９】
図１３（ａ）のグラフにおける変化線Ｅ３は、ロータ３９の回転軸線１５１から歯４１の周面に至る半径線の長さが同一となる部位（例えばロータ３９の歯４１の頂点）に関する回転軸線１５１の軸線方向の位置Ｈと捩れ角Φとの関係を示す。ロータ３９の端面３９１の位置は、位置Ｈ＝０で表わされ、ロータ３９の端面３９２の位置は、位置Ｈ＝Ｈｅで表わされる。端面３９１の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝０°で表わされ、端面３９２の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝Φｅで表わされる。
【００７０】
図１３（ａ）のグラフにおける変化線Ｅ４は、ロータ４０の回転軸線１８１から歯４２の周面に至る半径線が同一となる部位（例えばロータ４０の歯４２の頂点）に関する回転軸線１８１の軸線方向の位置Ｈと捩れ角Φとの関係を示す。ロータ４０の端面４０１の位置は、位置Ｈ＝０で表わされ、ロータ４０の端面４０２の位置は、位置Ｈ＝Ｈｅで表わされる。端面４０１の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝０°で表わされ、端面４０２の位置に対応する捩れ角は、捩れ角Φ＝−Φｅで表わされる。本実施形態では、Φｅ＝９０°であり、−Φｅ＝−９０°である。
【００７１】
図１２（ｂ）に示すように、ロータ３９の周面の谷の底部には凹部３１Ｄが端面３９１に連なるように形成されており、図１２（ｃ）に示すように、ロータ４０の周面の谷の底部には凹部３２Ｄが端面４０１に連なるように形成されている。図１３（ａ）に示す範囲Ｗ９は、回転軸線１５１，１８１の軸線方向における凹部３１，３２の位置及び長さを表している。
【００７２】
図１３（ｃ）における波形Ｇ９は、範囲Ｗ９におけるロータ３９，４０間の最小クリアランスとロータ３９，４０の回転角θとの関係を示す。回転角θ＝０°は、図１２（ａ）のときのロータ３９，４０の回転位置を示す。範囲Ｗ１，Ｗ２におけるロータ３９，４０間の最小クリアランスは、凹部３１Ｄ，３２Ｄがあることによってロータ３９，４０の回転と共に波形Ｇ９で示すように変動する。波形Ｇ９の頂部Ｇ９１が回転角θ＝９０°×ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にあるのは、凹部３１Ｄ，３２Ｄが位置Ｈ＝０に掛かる位置にあることによる。
【００７３】
図１３（ｂ）における波形Ｆｏ４は、凹部３１Ｄ，３２Ｄがないロータを用いた場合の吸入脈動の一例を示す。２つの歯を備えたロータを用いたルーツポンプの場合には、吸入脈動の基本次数は、４次である。波形Ｆｏ４で示す吸入脈動の頂部は、回転角θ＝４５°×（２ｎ−１）〔ｎは１以上の整数〕付近にあり、波形Ｆｏ４で示す吸入脈動の谷は、回転角θ＝９０°×ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にある。
【００７４】
図１３（ｂ）における波形Ｆ６は、凹部３１Ｄ，３２Ｄがあるロータ３９，４０を用いた場合の吸入脈動の一例を示す。凹部３１Ｄ，３２Ｄの存在によって生じる波形Ｇ９の頂部Ｇ９１が回転角θ＝９０°×２ｎ〔ｎは１以上の整数〕付近にあるため、波形Ｆ６で示す吸入脈動の上限が抑えられる。
【００７５】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第１の実施形態において、端面２１２，２２２側にのみ凹部３３，３４を設けるようにしてもよい。
【００７６】
○第７の実施形態におけるロータ３９，４０を複数の平板を積層して構成してもよい。
○ロータ２１，２２の一方にのみ凹部又は凸部を設けてもよい。
○４つ以上の歯を備えたロータに本発明を適用してもよい。
【００７７】
○吸入口２８１に連通するポンプ室２３１内に収容された１組のロータ（第１の実施形態ではロータ２１，２２の組）と、ポンプ室２３１とは別の少なくとも１つのポンプ室を回転軸線の軸線方向に併設した多段式のルーツ式流体機械に本発明を適用してもよい。
【００７８】
○３つ以上のロータを１組としてロータハウジング内に収容したルーツ式流体機械に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は平断面図。（ｂ），（ｃ）はロータの側面図。
【図２】（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図４】（ａ）は捩れ角の変化を示すグラフ。（ｂ）は吸入脈動を示すグラフ。（ｃ）はロータ間のクリアランスの変化を示すグラフ。
【図５】第２の実施形態を示し、（ａ）は一部省略側断面図。（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）はロータの側断面図。（ｃ）は吸入脈動を示すグラフ。（ｄ）はロータ間のクリアランスの変化を示すグラフ。
【図７】第３の実施形態を示し、（ａ），（ｂ）はロータの側面図。（ｃ）は吸入脈動を示すグラフ。（ｄ），（ｅ）はロータ間のクリアランスの変化を示すグラフ。
【図８】第４の実施形態を示し、（ａ），（ｂ）はロータの側面図。（ｃ）は吸入脈動を示すグラフ。（ｄ），（ｅ）はロータ間のクリアランスの変化を示すグラフ。
【図９】第５の実施形態を示し、（ａ），（ｂ）はロータの側面図。（ｃ）は吸入脈動を示すグラフ。（ｄ），（ｅ）はロータ間のクリアランスの変化を示すグラフ。
【図１０】第６の実施形態を示し、（ａ），（ｂ）はロータの側面図。
【図１１】断面図。
【図１２】第７の実施形態を示し、（ａ）は断面図。（ｂ），（ｃ）はロータの側面図。
【図１３】（ａ）は捩れ角の変化を示すグラフ。（ｂ）は吸入脈動を示すグラフ。（ｃ）はロータ間のクリアランスの変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８０】
１０…ルーツ式流体機械。１５１，１８１…回転軸線。２１，２２，２１Ａ，２２Ａ，３９，４０…ロータ。２１１，２１２，２２１，２２２，３９１，３９２，４０１，４０２…ロータの両端である端面。２３…ロータハウジング。２４，２５，４１，４２…歯。３１，３２，３３，３４，３１Ａ，３２Ａ，３１Ｂ，３２Ｂ，３１Ｃ，３２Ｃ，３１Ｄ，３２Ｄ…凹部。３５，３６，３５Ａ，３６Ａ，３５Ｂ，３６Ｂ…凸部。３７，３８…平板。Ｓ…吸入空間。ｇ…通常の最小クリアランス。Ｈ…位置。
【図１】
2008196353.tif 000003
【図２】
2008196353.tif 000004
【図３】
2008196353.tif 000005
【図４】
2008196353.tif 000006
【図５】
2008196353.tif 000007
【図６】
2008196353.tif 000008
【図７】
2008196353.tif 000009
【図８】
2008196353.tif 000010
【図９】
2008196353.tif 000011
【図１０】
2008196353.tif 000012
【図１１】
2008196353.tif 000013
【図１２】
2008196353.tif 000014
【図１３】
2008196353.tif 000015