(57)【要約】ロータリブロワロータ３９は、耐食性コーティング６３で被覆したロータ本体を有している。アブレイダブルコーティング６１が耐食性コーティング６３の少なくとも一部を被覆し、作動隙間をゼロにしてロータリブロワの体積効率を増大させる。このようなロータリブロワロータ３９を含むロータリブロワが提供される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ本体と、前記ロータ本体を被覆する耐食性コーティングと、該耐食性コーティングの少なくとも一部を被覆するアブレイダブルコーティングとを備え、該アブレイダブルコーティングによって作動隙間をゼロにして当該ロータリブロワの体積効率を増大させることを特徴とするロータリブロワロータ。
【請求項２】
前記耐食性コーティングは、約５ミクロンから約７ミクロンの範囲の厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載のロータリブロワロータ。
【請求項３】
前記耐食性コーティングは、電解セラミックコーティングを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のロータリブロワロータ。
【請求項４】
前記電解セラミックコーティングは、チタニウムセラミックを含んでいることを特徴とする請求項３に記載のロータリブロワロータ。
【請求項５】
前記アブレイダブルコーティング及び耐食性コーティングは、約８０ミクロンから約１３０ミクロンの範囲の合計厚さを有していることを特徴とする請求項１に記載のロータリブロワロータ。
【請求項６】
前記アブレイダブルコーティングは、コーティング母材及び固体潤滑剤の混合物であることを特徴とする請求項１に記載のロータリブロワロータ。
【請求項７】
ロータ本体と、該ロータ本体に付着してこれを被覆する電解セラミック耐食性コーティングと、前記耐食性コーティングの少なくとも一部を被覆するアブレイダブルコーティングとを備え、該アブレイダブルコーティングによって作動隙間をゼロにして当該ロータリブロワの体積効率を増大させることを特徴とするロータリブロワロータ。
【請求項８】
前記電解セラミック耐食性コーティングは、約５ミクロンから約７ミクロンの範囲の厚さを有していることを特徴とする請求項７に記載のロータリブロワロータ。
【請求項９】
前記電解セラミック耐食性コーティングは、チタニウムセラミックを含んでいることを特徴とする請求項７に記載のロータリブロワロータ。
【請求項１０】
前記アブレイダブルコーティング及び電解セラミック耐食性コーティングは、約８０ミクロンから約１３０ミクロンの範囲の合計厚さを有していることを特徴とする請求項７に記載のロータリブロワロータ。
【請求項１１】
前記アブレイダブルコーティングは、コーティング母材及び固体潤滑剤の混合物であることを特徴とする請求項７に記載のロータリブロワロータ。
【請求項１２】
一対のロータを備え、ぞれぞれの前記ロータは、該ロータを被覆する耐食性コーティングと、該耐食性コーティングの少なくとも一部を被覆するアブレイダブルコーティングとを含み、該アブレイダブルコーティングによって作動隙間をゼロにして体積効率を増大させることを特徴とするロータリブロワ。
【請求項１３】
前記耐食性コーティングは、約５ミクロンから約７ミクロンの範囲の厚さを有していることを特徴とする請求項１２に記載のロータリブロワ。
【請求項１４】
前記耐食性コーティングは、電解セラミックコーティングを含んでいることを特徴とする請求項１２に記載のロータリブロワ。
【請求項１５】
前記電解セラミックコーティングは、チタニウムセラミックを含んでいることを特徴とする請求項１４に記載のロータリブロワ。
【請求項１６】
前記アブレイダブルコーティング及び耐食性コーティングは、約８０ミクロンから約１３０ミクロンの範囲の合計厚さを有していることを特徴とする請求項１２に記載のロータリブロワ。
【請求項１７】
前記アブレイダブルコーティングは、コーティング母材及び固体潤滑剤の混合物であることを特徴とする請求項１２に記載のロータリブロワ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してロータリブロワに関し、例えばルーツタイプのロータリブロワは、一般的に自動車の過給機として使用され、ロータリブロワの体積効率を増大させるためにアブレイダブル（摩耗性）コーティングを有しており、また、本発明は、特に、アブレイダブルコーティングを有する耐食性のロータリブロワロータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ルーツタイプのロータリブロワは、一般的に、ローブ付の一対の噛合わされたロータを含み、ローブは直線状又は螺旋状に捩れたローブで、ロータは、それぞれシャフトに取付けられ、各シャフトにはタイミングギヤが取付けられている。ロータリブロワ、特にルーツブロワは、内燃機関の過給機として使用され、通常、比較的高速で作動し、一般的には、毎分１００００から２００００回転（ｒｐｍ）の範囲で大きな体積の空気のような圧縮性流体を移動させるが、その空気をブロワ内で内部圧縮しない。
【０００３】
大きな体積の空気を入口ポートから、より高圧で出口ポートに移動させるために、ロータは互いに噛合うことが望ましい。熱膨張及び／又は荷重による曲げを補償するための作動隙間が各部品の運動を考慮して設計されて、実際に、ロータが互いに、又は、ハウジングに接触しないようにする。また、いかなる不用意な接触によってもロータ又はロータが収容されたハウジングが摩耗しないようにロータにエポキシコートを施すことが行なわれている。設計上の作動隙間は、必要であるが、漏れを許容するため、ロータリブロワの効率を制限することになる。この漏れ通路の生成は、ロータリブロワの体積効率を減少させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４８２８４６７号明細書
【特許文献２】米国特許第５１１８２６８号明細書
【特許文献３】米国特許第５３２０５０８号明細書
【特許文献４】米国特許第６６８８８６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロータリブロワのポンプ効率を改善する一つの公知のアプローチは、アブレイダブル材料のコーティングを使用することである。公知の過給機のロータのアブレイダブルコーティングは、とりわけ、ロータリブロワの体積効率を増大させ、かつ、充分な潤滑性が得られるものであるが、比較的貧弱な耐食性を示すため、腐食性の環境に曝されない過給機適用例への使用に限定されることが分かっている。例えば、公知の過給機のアブレイダブルコーティングは、一般的に、比較的高い塩分を含んだ大気がロータを腐食するため、塩水環境で運転する海洋エンジンには相性が悪い。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ロータ本体を被覆する耐食性コーティングを有するロータ本体を含むロータリブロワロータが開示されている。アブレイダブルコーティングによって耐食性コーティングの少なくとも一部を被覆し、作動隙間をゼロにして、ロータリブロワの体積効率を増大させる。この耐食性コーティングは、腐食性環境に曝されている間、ロータ本体の腐食を防止する。
【０００７】
本発明の一実施形態では、耐食性コーティングは、様々な腐食性環境に対して優秀な耐食性を示し、かつ、アブレイダブルコーティングに対して優秀な付着性を示す下地を形成する電解セラミックコーティングを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明を適用可能な一実施形態に係るルーツタイプのロータリブロワの側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る一対のロータを示す図１のルーツタイプのロータリブロワの２−２線による縦断面図である。
【図３】図２に示すロータの縦断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るロータのＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験後の写真を示す図である。
【図５】アブレイダブルコーティングのみを有する従来技術のロータのＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験後の写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
先ず、本発明の限定を意図しない図面、特に図１及び２を参照して、本実施形態に係るルーツタイプのロータリポンプすなわちブロワが全体として参照符号１１で示されている。ロータリブロワ１１は、特許文献１、特許文献２及び特許文献３を参照することにより、よりよく理解することができ、これらの特許は、全て本出願人に譲渡されており、その内容は、参考として本説明に含まれる。
【００１０】
従来技術において公知のように、ロータリブロワは、一般的に、ポンプすなわち空気等の圧縮性流体の入口ポート開口から出口ポート開口への体積の移動に使用され、出口開口において、より高圧の空気に曝される前には、体積の移動において空気の圧縮を伴わない。ロータリブロワ１１は、ハウジングアセンブリ１３を備え、このハウジングアセンブリ１３は、主ハウジング部材１５と、ベアリングプレート１７と、ドライブハウジング部材１９とを含んでいる。これらの３つの部材は、複数のファスナ２１によって一体に結合されている。
【００１１】
次に、図２を参照して、主ハウジング部材１５は、シリンダ状の壁面２３、２５を形成する単一の部材で、これらの壁面２３、２５は、それぞれ平行に横配置したオーバーラップするシリンダ室２７、２９を形成している。従来技術において公知のように、シリンダ室２７、２９は、その内部にロータシャフトサブアセンブリ３１、３３が取付けられ、これらのロータシャフトサブアセンブリ３１、３３は、それぞれブロワ１１の軸とほぼ同軸上を互いに反対方向に回転する。サブアセンブリ３１は、図２において参照符号３１に隣接する矢印によって示されるように、反時計回りの方向に螺旋状の捩れを有している。サブアセンブリ３３は、図２において参照符号３９に隣接する矢印によって示されるように、時計回りの方向に螺旋状の捩れを有している。本発明に従った耐食性コーティング及びアブレイダブルコーティングの使用を説明するため、サブアセンブリ３１と３３とは、同一であると見なし、以下のコーティングの使用においては、一方のみについて説明する。
【００１２】
図３も参照して、ここには、ロータ３９の縦断面図が示されている。ロータ３９は、３つに分かれてローブ４３、４５、４７を有し、これらは、一体に結合され、好ましくは、一体形成され、略円筒状のウエブ部分４９を形成している。シャフト３７、４１は、中央ボア部分５１内に配置される。本発明は、中実及び中空の両方のロータに同様に適用可能であるが、各ローブ４３、４５、４７には、内部にそれぞれ中空室５３、５５、５７を形成してもよい。
【００１３】
本発明に従った構造をよりよく理解するため、及び、図示の容易性のため、図３は、ロータ３９を直線状のローブ付のロータとして示している。本発明は、螺旋状又は直線状のいずれのローブ付にせよ、あらゆる形状のロータに同様に適用可能であることが理解されるであろう。
【００１４】
図３において、好ましくは、ロータ３９の全ての外表面を被覆するアブレイダブルコーティング６１が示されている。コーティング６１は、コーティング材料のベースすなわち母材の混合材、好ましくは、粉体形状のエポキシポリマー樹脂基材と、固体潤滑剤とを含む。コーティング６１の例は、特許文献４に記載されており、この特許は、本発明の譲受人が所有し、その内容の全ては参考として本説明に含まれる。
【００１５】
引続き図３を参照して、耐食性コーティング６３がロータ３１とアブレイダブルコーティング６１との間に配置されている。本発明の一実施形態では、耐食性コーティング６３は、ヘンケルＫＧａＡによって販売されている電解チタニウムセラミックコーティング「アロジン」（登録商標）等の電解セラミック材料である。耐食性コーティング６３は、ロータ３１上に±０．５ミクロン（μｍ）未満の公差で約５〜７ミクロン（μｍ）の厚さにコントロールされて被覆される。耐食性コーティング６３は、静電又はエア噴霧処理によって塗布することができるが、液体噴霧又は浸漬処理等の液体処理によって塗布してもよい。耐食性コーティング６３のロータ表面上への付着は、機械加工、サンディング、グリットブラスト等のような機械的手段、あるいは、エッチング、脱脂、溶剤洗浄等の表面処理のための化学的手段、若しくは、アルカリ洗浄又はリン酸洗浄等の化学的処理による下地の表面処理によって改善することができる。
【００１６】
耐食性コーティング６３にとって、接触領域で剥離することなく、その構造を維持し、ロータ３９に使用されるアルミニウムその他の軽量材料への良好な付着性を有することが望ましい。また、慣らし運転期間後、いかなる異物がエンジンに混入しても、耐食性コーティング６３は、触媒コンバータ又は加熱排気ガス酸素（ＨＥＧＯ）センサに害を及ぼすべきではない。耐食性コーティング６３の粒子自体は、可燃性とする必要がある。更に、また、耐食性コーティング６３は、ガソリン、オイル、水（塩水を含む）、アルコール、排気ガス及び合成潤滑油に対して共存性を有する。
【００１７】
本発明の耐食性コーティング材料を使用するブロワの開発において、様々なコーティング材料が調査された。表１は、これらのコーティング材料のいくつかの結果を表示している。
【表１】
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【００１８】
アブレイダブルコーティング６１は、耐食性コーティング６３の上に被覆されて、アブレイダブルコーティング６１及び耐食性コーティング６３が約８０ミクロン（μｍ）から約１３０ミクロン（μｍ）の範囲の合計厚さを有している。このコーティングされたロータは、ロータ間の距離が約０ミルから約７ミルで、ロータとハウジングとの距離が約０ミルから約３ミルの製造公差による隙間を有する。好ましくは、ロータ上のアブラダブルコーティング材料の厚さは、ロータとハウジングとの間が僅かな締りばめとなるようにする。組立工程中、ロータリブロワは、短い慣らし運転期間、ライン上で運転される。「慣らし運転」という用語は、ここでは、ロータリブロワを約２０００ｒｐｍから約１６０００ｒｐｍに回転数を上昇させた後、低回転に戻すように最低約２分間持続する運転サイクルをいう。もちろん、慣らし運転期間は、いかなる作動サイクルにも限定されず、コーティングが摩耗して作動隙間がゼロとなるようなあらゆる作動サイクルを含む。
【００１９】
以上に本発明を詳細に説明してきたが、本説明を読んで理解することにより、当業者には、本発明の様々な変更及び修正が容易に明らかになるはずである。全てのそのような変更及び修正は、添付の特許請求の範囲の技術的範囲内である限り、本発明に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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