(57)【要約】  【課題】  流体ポンプが扱う作動気体に液体分が含まれ、液体分が凍結する場合であっても、回転体の回転に必要な起動トルクを従来よりも低減することができる流体ポンプの提供にある。  【解決手段】  作動室１８にて相互に略噛合される一対のロータ２２、２３と、一方のロータ２２と連結される駆動軸２０と、他方のロータ２３と連結される従動軸２３とを備え、ハウジング１１は駆動軸２０を作動室１８へ挿通する駆動側挿通孔１４ａを備え、駆動軸２０は、駆動側挿通孔１４ａにおける駆動側の環状通路３４を形成し、軸シール部材３２を駆動軸２０に備え、軸シール部材３２と作動室１８との間の環状通路３４を臨む熱膨張性の環状部材３５を駆動軸２０の外周に装着した。【選択図】  図３
2007132242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに形成された作動室にて相互に略噛合される一対のロータと、駆動源により駆動され、一方のロータと同軸に連結される駆動軸と、タイミングギヤを介して前記駆動軸により同期回転され、他方のロータと同軸に連結される従動軸とを備え、前記ハウジングは前記駆動軸を作動室へ挿通する駆動側挿通孔と、前記従動軸を作動室に挿通する従動側挿通孔を備え、前記駆動軸は、前記駆動側挿通孔において駆動側の環状通路を形成し、前記従動軸は、前記従動側挿通孔において従動側の環状通路を形成し、前記環状通路を通じた作動室からの流体漏れを妨げる環状の軸シール部材を前記駆動軸及び前記従動軸に備え、前記ロータの回転により吸入された作動気体を吐出する流体ポンプにおいて、
前記軸シール部材と作動室との間の前記環状通路を臨む熱膨張性の環状部材を前記駆動軸及び前記従動軸の少なくとも一方の外周に装着したことを特徴とする流体ポンプ。
【請求項２】
前記環状部材は、前記駆動軸及び前記従動軸を形成する材料が有する着氷力よりも小さく設定された着氷力を有する材料により形成されていることを特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記環状部材を装着した前記駆動軸及び前記従動軸の少なくとも一方には、吐出圧領域から前記環状部材の内径面へ至る軸内通気路が形成され、前記環状部材は前記吐出領域の吐出圧を受けて径を拡大して変形することを特徴とする請求項１又は２記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体ポンプに関し、特に、液体分を含んだ作動流体を取り扱う流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ハウジング内の作動室にて相互に略噛合される一対のロータと、駆動源により駆動され、一方のロータと同軸に連結される駆動軸と、タイミングギヤを介して前記駆動軸により同期回転され、他方のロータと同軸に連結される従動軸とを備え、前記ロータの回転により吸入された作動気体を吐出するルーツ型の流体ポンプが知られている。
この種の流体ポンプが扱う流体に水分が含まれていると、流体ポンプが停止した場合に作動室を含むハウジング内に水分が結露して残留し易い。
例えば、燃料電池に水素を供給する水素ポンプでは、スタックにおいて生成された水分が水素ガスに含まれることが多い。
駆動軸及び従動軸とハウジングとの間に結露した水分が残存して凍結する場合、凍結した氷は流体ポンプの起動に際してロータを回転させるために起動トルクを増大させる。
【０００３】
従来技術として、例えば、特許文献１には、スクリュー圧縮機のハウジングのロータの回転方向端面に接する面にプラスチック等の撥水性材料を設ける点が開示され、これにより、スクリュー圧縮機の停止時にロータ端面とハウジングの間に水分が残留して凍結しても、起動時におけるモータのトルクを小さくすることができるとしている。
【０００４】
また、凍結防止に関連して、例えば、特許文献２には、ポンプにおいて凍結による構成部品の破損を防止するために、送水管を熱伝導性の悪い材料（例えば、樹脂製パイプ、断熱材を巻く、多重配管とする等）に変更する点が記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２２０７８５号公報
【特許文献２】特開昭５３−３６７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、単に撥水性材料をハウジングのロータの回転方向端面に接する面に設けたに過ぎず、水分の撥水を促進するものの、必ずしも水分が完全に除去される訳ではない。
特に、ロータや駆動軸等の回転体とハウジングとの距離が小さい場合には、水分の付着力が撥水性材料が有する撥水力を上回り、両者の間に保持される可能性が高い。
つまり、従来の技術では、撥水性材料を用いた場合であっても条件によっては、作動気体の水分がハウジングと回転体との間に滞留し、滞留した水分がそのままの状態で凍結されると、凍結により形成される氷が回転体の回転を妨げる障害となる。
このように、特許文献１に記載された技術は、撥水性材料を用いない場合と同様に、流体ポンプの起動に際してロータを回転させるために起動トルクが大きくなる場合が依然として残るという問題がある。
また、特許文献２に記載された技術は、ポンプの送水管の破損防止のために熱伝導性の悪い材料を採用することが開示されているが、単に送水管を凍結しにくくする技術に過ぎない。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、流体ポンプが扱う作動気体に液体分が含まれ、液体分が凍結する場合であっても、回転体の回転に必要な起動トルクを従来よりも低減することができる流体ポンプの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明は、ハウジングに形成された作動室にて相互に略噛合される一対のロータと、駆動源により駆動され、一方のロータと同軸に連結される駆動軸と、タイミングギヤを介して前記駆動軸により同期回転され、他方のロータと同軸に連結される従動軸とを備え、前記ハウジングは前記駆動軸を作動室へ挿通する駆動側挿通孔と、前記従動軸を作動室に挿通する従動側挿通孔を備え、前記駆動軸は、前記駆動側挿通孔において駆動側の環状通路を形成し、前記従動軸は、前記従動側挿通孔において従動側の環状通路を形成し、前記環状通路を通じた作動室からの流体漏れを妨げる環状の軸シール部材を前記駆動軸及び前記従動軸に備え、前記ロータの回転により吸入された作動気体を吐出する流体ポンプにおいて、前記軸シール部材と作動室との間の前記環状通路を臨む熱膨張性の環状部材を前記駆動軸及び前記従動軸の少なくとも一方の外周に装着したことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、流体ポンプの運転中には、作動気体や駆動軸及び従動軸の温度が比較的高い状態にあり、環状部材は熱膨張して径を大きくしてハウジングと接近する。
このとき、ハウジングと各軸との間隙に作動気体に含まれる液体分が滞留する場合がある。
流体ポンプの運転中に環状部材が環状通路の一部を狭くするから、液体分は軸シール部材へ達しにくい。
流体ポンプの運転が停止されると、作動気体の温度が下がり環状部材が収縮する。
温度低下と共に環状部材が収縮するので、環状部材とハウジングとの距離が大きくなる。
低温化が進む氷点下の環境下では滞留する液体分は凍結する。
液体分の凍結中あるいは凍結後において環状部材の収縮が継続されると、凍結された液体分（氷）が環状部材とハウジングとの間で分離したり、あるいは、環状部材又はハウジング側で剥離する可能性が高い。
つまり、ハウジングと環状部材の間において滞留する液体分が単に滞留状態を保ったまま凍結されることがない。
【０００９】
さらに言うと、ハウジングと環状部材の間で氷が繋がっている場合でも、環状部材が低温化と共にハウジングから遠ざかることにより、氷の厚さ（軸方向及び周方向の長さ）が狭くなるから、この氷を分断するために必要な力は従来よりも少なく済む。
従って、液体分が凍結した状態で流体ポンプを起動する場合、従来よりも駆動源の起動トルクを小さくすることができる。
【００１０】
また、本発明は、上記の流体ポンプにおいて、前記環状部材は、前記駆動軸及び前記従動軸を形成する材料が有する着氷力よりも小さく設定された着氷力を有する材料により形成してもよい。
【００１１】
この場合、環状部材の着氷力が、駆動軸及び従動軸を形成する材料が有する着氷力よりも小さく設定されていることで、環状部材から氷が剥がれやすく、起動の際のトルクが抑制される。
着氷力とは対象物に対する氷の張り付き易さを意味し、着氷力が小さい材料の場合、着氷力が大きい材料よりも氷が剥がれやすい材料であることを意味する。
【００１２】
また、本発明は、上記の流体ポンプにおいて、前記環状部材を装着した前記駆動軸及び前記従動軸の少なくとも一方には、吐出圧領域から前記環状部材の内径面へ至る軸内通気路が形成され、前記環状部材は前記吐出領域の吐出圧を受けて径を拡大して変形してもよい。
【００１３】
この場合、流体ポンプの運転中において、環状部材は熱膨張の他に径を拡大するように軸内通気路を通じて吐出された作動気体の吐出圧を受ける。
このため、環状部材が有する熱膨張による変形と、作動気体の吐出圧の作用による変形により、高温時（運転時）と低温時（運転停止時）における環状部材とハウジングとの距離の差を大きく設定される。
これにより、ハウジングと環状部材との間を繋げるような液体分の凍結をさらに抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、流体ポンプが扱う作動流体に液体分が含まれ、流体ポンプの停止後に液体分が凍結する場合であっても、回転体の回転に必要な起動トルクを従来よりも低減することができる流体ポンプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る流体ポンプを図面に基づいて説明する。
この実施形態の流体ポンプは燃料電池のスタックへ水素ガスを供給するための水素ポンプであり、ポンプ形式としては電動式のルーツ型ポンプである。
従って、この実施形態のルーツ型ポンプが取り扱う作動気体は水素ガスであり、この水素ガスには液体分としての水分が含まれている。
【００１６】
ルーツ型ポンプ１０（以下、単に「ポンプ１０」と表記する。）は、図１に示すように、ポンプ１０の外殻を成すハウジング１１を備えている。
ハウジング１１内には、電動モータ１９と、電動モータ１９により駆動される駆動軸２０と、タイミングギヤを介して駆動軸２０により同期回転される従動軸２１と、駆動軸２０の回転を従動軸２１に伝達するタイミングギヤと、駆動軸２０及び従動軸２１に同軸に備えられるロータ２２、２３と、駆動軸２０及び従動軸２１を軸支する軸受２８、２９、３０と、駆動軸２０及び従動軸２１に備えられる軸シール部材３１、３２、３３が収容されている。
【００１７】
この実施形態のハウジング１１は、電動モータ１９を収容するモータハウジング体１２と、タイミングギヤを覆うギヤハウジング体１３と、タイミングギヤ及びロータ２２、２３に臨む中間ハウジング体１４と、ロータ２２、２３を覆うロータハウジング体１５を含む。
電動モータ１９が収容される空間をモータ室１６とし、タイミングギヤが収容される空間をギヤ室１７とし、さらにロータ２２、２３が収容される空間を作動室１８とする。
この実施形態では、ハウジング１１における作動室１８側の端部（図１における下部）をハウジング正面側とし、モータ室１６側の端部（図１における上部）をハウジング後面側とする。
作動室１８は、中間ハウジング体１４とロータハウジング体１５により区画形成されている。
図２に示すように、作動室１８は正面から見て略眼鏡状の空間部となっている。
作動室１８の上部中央に吸入口２４が設けられ、下部中央に吐出口２５が設けられている。
【００１８】
ギヤハウジング体１３の正面側には、駆動軸２０を挿通するための駆動側挿通孔１３ａが形成されている。
中間ハウジング体１４の正面側には、駆動軸２０を挿通するための駆動側挿通孔１４ａと、従動軸２１を挿通する従動側挿通孔１４ｃがポンプの幅方向（図１において左右方向）に並んで形成されている。
さらに、中間ハウジング体１４の後面側には、駆動軸２０を挿通する別の駆動側挿通孔１４ｂが形成されている。
各駆動軸挿通孔１３ａ、１４ａ、１４ｂは互いに同軸線となる挿通孔である。
【００１９】
電動モータ１９を貫通する駆動軸２０が、駆動軸挿通孔１３ａ、１４ａ、１４ｂを貫通し、モータ室１６から作動室１８に至るように配置されている。
駆動軸２０は作動室１８に収容される駆動側のロータ２２と同軸に連結されている。
ロータ２２は、図２に示すように、正面からみて繭型状となっている。
ロータ２２の正面側には一対の空隙部３７が形成されている。
ロータ２２の正面側の端面は、一対の空隙部３７を囲繞するリブ状の端面となっている。
ロータ２２の正面側の端面は、ロータハウジング体１５の作動室１８側の端面に摺接しており、このため、空隙部３７は作動室１８と遮断されている。
ロータ２２の後面側の端面は中間ハウジング体１４の内側面に摺接する。
【００２０】
駆動軸２０のモータ側軸端は、図１に示すように、駆動側軸受としての第１ラジアル軸受２８によりハウジング１１に軸支されている。
一方、駆動軸２０のロータ側軸端はロータ２２を備えているものの、ロータハウジング体１５と対しては自由端となっている。
駆動軸２０は、中間ハウジング体１４に備えられた別の駆動側軸受としての第２ラジアル軸受２９によりさらに軸支されている。
駆動軸２０においてロータ２２と電動モータ１９との間にタイミングギヤの駆動側ギヤ２６が配置されている。
【００２１】
駆動軸２０には、作動室１８からの水素ガスの漏洩、あるいはギヤ室１７からの潤滑油等の漏洩を防止するための軸シール部材３１、３２が備えられている。
軸シール部材３１は、ギヤハウジング体１３において駆動側ギヤ２６とモータ室１６との間に備えられ、ギヤ室１７からモータ室１６への潤滑油や水素ガスの漏洩を防止する。
軸シール部材３２は、中間ハウジング体１４において第２ラジアル軸受２９と作動室１８との間に備えられ、駆動軸２０において作動室１８からギヤ室１７への水素ガスの漏洩を防止する。
【００２２】
作動室１８と軸シール部材３２の間には、作動室１８と連通する駆動側挿通孔１４ａが位置する。
駆動側挿通孔１４ａは駆動軸２０の作動室１８側の軸径よりも僅かに大きな径が設定されている。
従って、中間ハウジング体１４と駆動軸２０は、図３（ａ）及び図（ｂ）に示すように駆動側挿通孔１４ａにおける駆動側の環状通路３４を形成する。
【００２３】
駆動軸２０には環状通路３４に対応する熱膨張性の環状部材３５が装着されている。
環状部材３５は、図３（ａ）に示すように、駆動軸２０の外周面に刻設された環状溝２０ａに装着されている。
環状部材３５の外周面は駆動軸２０の外周面よりもやや大きく設定されている。
【００２４】
この実施形態の環状部材３５は、駆動軸２０の材料よりも熱膨張率が約１０倍程度の樹脂材料から形成されている。
環状部材３５は、少なくとも駆動軸２０の材料よりも熱膨張率が約２倍以上の材料を採用することができるが、熱膨張率が大きい材料がより好ましい。
【００２５】
従って、環状部材３５は、ポンプ運転中の高温環境下では、環状部材３５の外周面が環状通路３４の内周面に接近するように膨張し、運転停止経過後の低温環境下では、環状部材３５の外周面は駆動軸２０の外周面に接近するように収縮する。
温度による環状部材３５の膨張と収縮は、環状通路３４に結露する水分が凍結する場合に、中間ハウジング１４側と駆動軸２０側との間を氷により可能なかぎり繋がないようにする意図がある。
環状部材３５は樹脂材料であることから、駆動軸２０及び従動軸２１や、中間ハウジング体１４よりも着氷力が小さい。
着氷力とは対象物に対する氷の張り付き易さを意味し、着氷力が小さい材料の場合、着氷力が大きい材料よりも氷が剥がれやすい材料であることを意味する。
【００２６】
また、この実施形態では、図示しない吐出室等の吐出領域の吐出圧を通すための吐出圧通路が備えられている。
吐出圧通路は、ポンプ１０の運転により吐出された作動流体の吐出圧を環状部材３５の内径面へ作用させることにより、環状部材３５の膨張分を超えて環状部材３５の外径を拡大するために設けられている通路である。
【００２７】
この実施形態における吐出圧通気路は、ロータハウジング体１５に形成されたハウジング体通気路３６と、駆動軸２０前端とロータハウジング体１５の端面とにより形成され、かつ、ハウジング体通気路３６と連通する軸端側空隙部４４と、駆動軸２０内に形成された軸内通気路３８とから構成されている。
ハウジング体通気路３６は吐出室の吐出流体を軸端側空隙部４４へ通す通路である。
軸端側空隙部４４はハウジング体通気路３６と軸内通気路３８を連通する空隙部である。
軸内通気路３８は、駆動軸２０内に形成された通気路であって環状溝２０ａと連絡している。
【００２８】
一方、従動軸２１は、ギヤハウジング体１３から作動室１８に至るように、従動軸挿通孔１４ｃを貫通し、駆動軸２０に対して平行に配置されている。
従動軸２１は作動室１８に収容される従動側のロータ２３と同軸に連結されている。
【００２９】
このロータ２３も、図２に示すように、正面からみて繭型状となっている。
ロータ２３の正面側には一対の空隙部４２が形成されている。
ロータ２３の正面側の端面は、一対の空隙部４２を囲繞するリブ状の端面となっている。
ロータ２３の正面側の端面は、ロータハウジング体１５の作動室１８側の端面に摺接しており、このため、空隙部４２は作動室１８と遮断されている。
ロータ２３の後面側の端面は中間ハウジング体１４の内側面に摺接する。
ロータ２３は、駆動側のロータ２２に対して９０度の角度を以って臨み、互いに略噛合してる。
【００３０】
この実施形態では、従動軸２１のギヤ側軸端はタイミングギヤの従動側ギヤ２７が取り付けられている。
従動側ギヤ２７と駆動ギヤ２６が噛合して駆動軸２０の回転を従動軸２１に伝達するから、タイミングギヤは従動軸２１を駆動軸２０の回転方向と反対方向へ同期回転させる機能を有する。
【００３１】
従動軸２１は、ロータ２３と従動側ギヤ２７との間に設けられた従動側軸受としての第３ラジアル軸受３０により中間ハウジング１４に軸支されている。
従動軸２１は第３ラジアル軸受３０のみにより軸支されることから、第３ラジアル軸受３０の転動体は複列式となっており、これにより従動側のロータ２３の振れ防止を図っている。
そして、従動軸２１のロータ側軸端はロータ２３を備えているものの、ロータハウジング体１５と対向する自由端となっており、ギヤ側軸端についても従動側ギヤ２７を備えた自由端となっている。
【００３２】
従動軸２１には、作動室１８からの水素ガスの漏洩、あるいはギヤ室１７からの潤滑油等の漏洩を防止するための軸シール部材３３が備えられている。
軸シール部材３３は、第３ラジアル軸受３０と作動室１８との間に備えられ、従動軸２１において作動室１８からギヤ室１７への水素ガスの漏洩を防止する。
【００３３】
作動室１８と軸シール部材３３の間には、作動室１８と連通する従動側挿通孔１４ｃが位置する。
従動側挿通孔１４ｃは、駆動軸側通孔１４ａと同様に、従動軸２１の作動室１８側の軸径よりも僅かに大きな径が設定されている。
従って、従動側挿通孔１４ｃの内周面と従動軸２１は、図３（ｂ）に示すように従動側挿通孔１４ｃにおける従動側の環状通路３９を形成する。
【００３４】
図３に示すように、従動軸２１は、駆動軸２０と同様に、着氷力が小さく熱膨張性の環状部材４０が従動軸２１の環状溝２１ａに装着されている。
環状部材４０の外周面は従動軸２１の外周面よりもやや大きく設定されている。
環状部材４０は、駆動軸２０と環状部材３５と同じ樹脂材料から形成されている。
従って、環状部材４０は、ポンプ運転中の高温環境下では、環状部材４０の外周面が中間ハウジング体１４に接近するように膨張し、運転停止経過後の低温環境下では、環状部材４０の外周面は従動軸２１の外周面に接近するように収縮する。
【００３５】
また、駆動軸２０と同様に、従動軸２１の環状部材４０へ吐出領域の吐出圧を通すための吐出圧通気路が構成されている。
吐出圧通路は、ロータハウジング体１５に形成された別のハウジング体通気路４１と、従動軸２１前端とロータハウジング体１５の端面とにより形成され、かつ、ハウジング体通気路４１と連通する軸端側空隙部４５と、従動軸２１内に形成された軸内通気路４３とから構成されている。
【００３６】
次に、この実施形態に係るポンプ１０の動作について説明する。
電動モータ１９により駆動軸２０が回転すると、駆動側ギヤ２６が従動側ギヤ２７を介して従動軸２１が駆動軸２０とは反対方向へ同期回転する。
駆動軸２０と従動軸２１が互いに異なる方向へ回転することにより、作動室１８におけるロータ２２、２３が互いに反対方向へ回転する。
ロータ２２、２３の回転により吸入口２４から水素ガスが作動室１８へ吸入されるとともに、作動室１８内の水素ガスが吐出口２５から吐出される。
【００３７】
ポンプ１０の運転時には、作動室１８やロータ２２、２３の温度は比較的温度が高く、駆動軸２０及び従動軸２１と、水素ガスの温度も高い状態にある。
駆動軸２０及び従動軸２１の温度が高い状態では、駆動軸２０及び従動軸２１における環状部材３５、４０は熱膨張した状態にある。
【００３８】
図４（ａ）は、駆動側の環状部材３５が熱膨張した状態を示している。
熱膨張した環状部材３５の外周面が中間ハウジング体１４に接近する。
また、ポンプ１０の運転により水素ガスが吐出口２５から吐出され、吐出された水素ガスの圧力が高くなると、図４（ａ）に示すように、駆動軸２０側における吐出圧通気路を吐出圧の水素ガスが通り、環状溝２０ａへ達する。
環状部材３５の内周面は環状溝２０ａに達した水素ガスの吐出圧が作用して、図４（ａ）に示すように環状部材３５の径を拡大する。
また、従動軸２１側の環状部材４０についても同様に熱膨張するほか、水素ガスの吐出圧により環状部材４０の径が拡大される。
【００３９】
水素ガスは飽和水蒸気を含むことから、環状通路３４において結露して水分となる場合がある。
ポンプ１０の運転中は、熱膨張と水素ガスの吐出圧を受けて大径化した環状部材３５が環状通路３４を遮る形となる。
つまり、水素ガスに含まれる水分は環状部材３５により遮られ、環状通路３４から軸シール部材３２に達しにくくなる。
また、水分は環状部材３５と中間ハウジング体１４との間に滞留して介在する場合がある。
なお、水分の滞留は従動軸挿通孔１４ｃにおいても同様に生じる。
【００４０】
次に、ポンプ１０が停止された後、低温環境下となる過程では、環状部材３５が低温化することにより収縮する。
また、ポンプ１０の停止に伴い、吐出圧の水素ガスが環状溝２０ａに供給されなくなることから、環状部材３５は径を小さくする。
この低温環境下へ至る過程において、環状部材３５の外周面と中間ハウジング体１４との間に介在する水分Ｗ（以下、説明の便宜上「介在水分Ｗ」と表記する。）は凍結する場合がある。
【００４１】
しかしながら、環状部材３５と中間ハウジング体１４との距離は、低温化に伴う環状部材３５の収縮と小径化により拡大する。
このため、介在水分Ｗは軸方向の長さを小さくし、最終的には図３（ｂ）に示すように環状部材３５に残る水分Ｗａと、中間ハウジング体１４に残る水分Ｗｂに分離される。
この状態で、水分Ｗａ、Ｗｂが凍結されて氷となっても、これらの氷は次にポンプ１０を起動する際に、電動モータ１９の起動トルクを大きくすることはない。
【００４２】
図５は、介在水分Ｗが低温環境下に至る過程で凍結された例を示しており、駆動軸２０の長手方向と直角方向の断面の一部を図示している。
図５における氷Ｆａは、介在水分Ｗが凍結される前に環状通路３４において分離され、環状部材３５に残る水分Ｗａと、駆動軸挿通孔１４ａと水分Ｗｂが凍結された状態を示す。
図５における氷Ｆｂは、介在水分Ｗが分離する前に凍結して、環状部材３５が径を小さくして環状部材３５と中間ハウジング体１４との距離が大きくなることにより氷Ｆｂが途中で分断された状態を示す。
図５における氷Ｆｃは、介在水分Ｗが分離する前に凍結し、環状部材３５が径を小さくすることにより、環状部材３５から氷Ｆｃが離れた状態を示す。
環状部材３５の着氷力が中間ハウジング体１４の着氷力よりも小さいために氷Ｆｃが環状部材３５から離れる。
図５における氷Ｆｄは、介在水分Ｗが分離する前に凍結し、環状部材３５と中間ハウジング体１４との間が繋がった状態を示す。
【００４３】
図５に示す氷Ｆａ〜Ｆｄのうち、氷Ｆａ〜Ｆｃは、次にポンプ１０を起動する際に、電動モータ１９の起動トルクを大きくすることはない。
また、残る氷Ｆｄは、環状部材３５と中間ハウジング体１４との間を繋いでいるものの、氷Ｆｄの厚さ（周方向及び軸方向の長さ）が、環状部材３５の小径化により狭くなっている。
このため、次にポンプ１０を起動する際には、氷Ｆｄが途中で簡単に切断されるか、あるいは、着氷力の小さい環状部材３５側において氷が剥がれる。
従って、電動モータ１９の起動トルクを従来のように大きなトルクを必要としない。
【００４４】
ここでは、駆動軸２０側について説明したが、ポンプ１０停止後の低温環境下での氷の発生は、従動軸２１についても同様に発現する。
【００４５】
この実施形態に係るポンプ１０によれば以下の効果を奏する。
（１）ポンプ１０が運転中は水素ガスや駆動軸２０及び従動軸２１の温度が高い状態にあり、熱膨張性の環状部材３５、４０は熱の作用により膨張した状態にあり径を大きくして中間ハウジング体１４と接近し、他方、ポンプ１０の運転が停止されて温度が下がり、氷点下となると滞留する水分は凍結するが、温度低下と共に環状部材３５、４０が収縮するので、環状部材３５、４０と中間ハウジング体１４との距離が小さくなるから、介在水分Ｗの凍結中あるいは凍結後において環状部材３５、４０の収縮が継続されると、凍結された水分（氷）が環状部材３５、４０と中間ハウジング体１４との間で分離したり、あるいは、環状部材３５、４０又は中間ハウジング体１４側で剥離する可能性が高い。
つまり、中間ハウジング体１４と環状部材３５、４０の間において滞留する液体分が単に滞留状態を保ったまま凍結されることがない。
【００４６】
（２）中間ハウジング１４と環状部材３５、４０の間で氷が繋がっているとしても、環状部材３５、４０が低温化と共に中間ハウジング体１４から離れることにより、氷の厚さ（軸方向及び周方向の長さ）が狭くなるから、この氷を分断するために必要な力は従来よりも少なく済む。
従って、水分が凍結した状態でポンプ１０を起動する場合、従来よりも電動モータ１９の起動トルクを小さくすることができる。
（３）環状部材３５、４０の着氷力が、駆動軸２０、従動軸２１及び中間ハウジング体１４を形成する材料が有する着氷力よりも小さく設定されていることで、環状部材３５、４０から氷が剥がれやすく、電動モータ１９の起動トルクが抑制される。
【００４７】
（４）ポンプ１０の運転中において、環状部材３５、４０は熱膨張の他に径を拡大するように水素ガスの吐出圧を受け、ポンプ１０の停止中には吐出圧の作用を受けないため、環状部材３５、４０が有する熱膨張による変形と、吐出圧の作用による変形により運転時と運転停止時における環状部材３５、４０と中間ハウジング体１４との距離の差を大きく設定される。
これにより、中間ハウジング体１４と環状部材３５、４０との間を接続する水分の凍結をさらに抑制することができる。氷発生による物理的な回転抵抗を防止又は低減する。
（５）駆動軸２０及び従動軸２１の夫々に環状部材３５、４０を設けることにより、各軸２０、２１における氷発生による物理的な回転抵抗を従来よりも除去又は削減することができる。
（６）熱膨張した環状部材３５、４０は、環状通路３４、３９を狭くするから、軸シール部材３２、３３への水分の到達を妨げる。
このため、軸シール部材３２、３３の水分に対するシール性を緩和することができる。
例えば、駆動軸２０や従動軸２１に対する軸シール部材３２、３３の締め付け力を従来よりも低減することができるから、軸シール部材３２、３３の締め付けによる摩擦力を低減することができ、回転に必要な動力の損失を抑制することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態に係るポンプについて図６に基づき説明する。
この実施形態に係るポンプは、一対のロータを備えるルーツ型の水素ポンプである。
図６は、第２の実施形態に係るポンプ５０の概略構成を示す平面図である。
図６に示すポンプ５０は、電動モータ５１、作動室５２、ギヤ室５３という順番からなる配置を採用している。
ポンプ５０において、電動モータ５１と、ロータを収容する作動室５２と、タイミングギヤを収容するギヤ室５３は第１の実施形態とほぼ同一の構成である。
ポンプ５０の駆動軸５４はハウジング（図示せず）に備えられた電動モータ５１側の第４ラジアル軸受５６と、ギヤ室５３と作動室５２の間の第５ラジアル軸受５７により受承されている。
【００４９】
駆動軸５４は、電動モータ５１と作動室５２の間に位置する軸シール部材５９と、作動室５２とギヤ室５３との間に位置する軸シール部材６０を備えている。
さらに、駆動軸５４は、作動室５２と軸シール部材５９との間に位置する環状部材６２と、作動室５２と軸シール部材６０との間に位置する環状部材６３を備えている。
環状部材６２、６３は第１の実施形態と基本的構成は同一であり、環状部材６２、６３は図示しないがハウジングにおける駆動側挿通孔に対応する位置に設けられている。
【００５０】
ポンプの従動軸５５は、ハウジングに備えられた複列の第５ラジアル軸受５８により受承されている。
この軸受５８は作動室５２とギヤ室５３の間に位置する。
従動軸５５は、作動室５２と軸受５８との間に位置する軸シール部材６１を備えている。
さらに、従動軸５５は作動室５２と軸シール部材６１の間に位置する環状部材６４を備えている。
つまり、この実施形態のポンプ５０では、駆動軸５４に２つの環状部材６２、６３が設けられ、従動軸５５に環状部材６４が設けられる。
なお、第１の実施形態と同様に吐出圧通気路をこの実施形態でも採用してもよい。
この実施形態のポンプ５０も第１の実施形態とほぼ同等の効果を奏する。
【００５１】
なお、本発明は、上記した第１、第２の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○  上記の第１、第２の実施形態では、環状通路における環状部材を夫々１個としたが、環状部材の数は限定されない。
特に、環状通路が駆動軸及び従動軸の長手方向に長く設定される場合には、複数の環状部材を用いてもよい。この場合、複数の環状部材により軸シール部材への水分の到達をさらに妨げるラビリンスシール効果が期待できる。
○  上記の第１、第２の実施形態では、流体ポンプとしてルーツ型ポンプについて説明したが、本発明は、例えばスクリュー型ポンプに適用してよいし、また水素ポンプに限らず真空ポンプに適用してもよい。
○  上記の第１、第２の実施形態では、作動気体として水分を含む水素ガスとしたが、作動気体を特に限定する趣旨ではない。また凍結の対象を水としたが水以外の液体についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施形態に係るポンプの概要を破断して示す平面図である。
【図２】第１の実施形態に係るポンプにおける作動室の正面図である。
【図３】第１の実施形態に係るポンプの要部を示す拡大平面図である。
【図４】第１の実施形態に係るポンプの作用を説明する拡大平面図である。
【図５】第１の実施形態に係るポンプの作用を説明する拡大断面図である。
【図６】第２の実施形態に係るポンプの主な各要素を示す平面構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０、５０  ポンプ
１１  ハウジング
１３  ギヤハウジング体
１３ａ  駆動側挿通孔
１４  中間ハウジング体
１４ａ、１４ｂ  駆動側挿通孔
１４ｃ  従動側挿通孔
１６  モータ室
１７、５３  ギヤ室
１８、５２  作動室
１９、５２  電動モータ
２０、５４  駆動軸
２０ａ、２１ａ  環状溝
２１、５５  従動軸
２２、２３  ロータ
３１、３２、３３、５９、６０、６１  軸シール部材
３４、３９  環状通路
３５、４０、６２、６３、６４  環状部材
３７、４２  空隙部
３８、４３  軸内通気路
４１  ハウジング体通気路
４４、４５  軸端側空隙部
【図１】
2007132242.tif 000003
【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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