JPH02233891A - 一枚羽根回転ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一枚の羽根を有する雄ローターと陥没部を有
する雌ローターとが互いに非接触状態で同期的に互いに
反対方向ヘ回転し合う一枚羽根回転ポンプの構造に関す
るものである。

（従来の技術） 一般に各々のローターが互いに非接触状態で同期的に噛
み合う回転ポンプとしてはルーツ型、スクリュー型（リ
ショルム型）が広く使用されているが、前者は製造が容
易で安価であるが、内部圧縮機能を有していない為に全
断熱効率が低く、後者は逆に全断熱効率は高いが、ロー
ターがローター軸の回りにヘリカル状にねじれている為
に製造が極めて難かしく、高価となる欠点があった。

更には第１図に示す回転ポンプも提案されてあり（この
説明は省略するが、本発明と基本的構造は同様であり、
歯形が異なるのである）、これはスクリュー型よりも製
造が容易で安価であり、ルーツ型よりも全断熱効率は高
い特長があるが、羽根２が陥没部１０へ嵌り込んでくる
時に陥没部１０内の流体を吸入通路１３内へ逃してしま
う為、ポンプ容量が小さい欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、スクリュー型よりも製造が容易で安価
であり、回転ポンプの代表格とも言うベきルーツ型より
も全断熱効率が高く、かつポンプ容量の大きな回転ポン
プを提供しようとしたところにある。

（問題点を解決する為の手段） 本発明は従来の欠点を解決する為に、回転中空体の外側
に固定された固定中空体の周囲に密接しながら前記回転
中走体と一体的に回転する１枚の羽根を有する雄ロータ
ーと、ケーシング内周面に密接する雌ローター外周部及
びこの雌ローター外周部から陥没しながら前記羽根が嵌
り込む陥没部を有する雌ローターとが互いに非接触状態
で同期的に互いに反対方向に回転し合い、かつ前記雌ロ
ーター外周部が前記固定中空体に密接する様にし、更に
前記羽根と雌ローターとによって挟まれた作動室に注目
し、同作動室内の流体が前記固定中空体に形成された吐
出口及び前記回転中空体に形成された開閉口を介して前
記回転中空体内へ吐出される様に構成したポンプであり
、前記羽根の進み側の羽根側面と前記陥没部の進み側の
壁面の先端部との間の間隙を接近した状態でも前記羽根
の羽根外周部とケーシング内周面との間の間隙に比し相
対的に十分に大である様に構成し、前記陥没部の底部の
壁面が前記羽根の羽根外周部によって創成される様にし
、かつ前記羽根の遅れ側の羽根側面と前記陥没部の遅れ
側の壁面との内でいずれか一方が他方によって創成され
る様に構成し、更に前記羽根の羽根外周部のケーシング 内周面に密接する部分の遅れ端がケーシング内周面から
離れる瞬間の近傍には前記雄ローター側の作動室と吸入
通路との連通が前記羽根によって既に遮断されている様
に構成したのである。

（実施例） 第２図は本発明による一枚羽根回転ポンプの一実施例で
、羽根２は羽根板３にしっかりと固定され、回転中空体
６の外側に固定された固定中空体４の周囲に密接しなが
ら回転中空体６と一体的に回転する（回転中空体６の周
囲は固定中空体４の内周面に密接している）。

雌ローター８はケーシング内周面に密接する雄ローター
外周部９及びこの雌ローター外周部９から陥没しながら
羽根２が嵌り込む陥没部１０を有し、雄ローター（羽根
２，羽根板３から成るローター）１と雌ローター８とは
互いに非接触状態で図示しない周期歯車によって同期的
に互いに反対方向へ回転しあう様になっている。

雌ローター外周部９は固定中空体４に密接する様に構成
され、望ましくは図系の如く固定中空体４に雌ローター
外周部９が密接する欠円部１１を形成し、両者を面状に
密接させるのが良い。尚、羽根板３は通常は羽根２の両
端面に備える様にするが、一方は回転中空体６に一体的
に形成され、回転中空体６と羽根２とをしっかりと連結
するものである（他方は羽根２の端面に固定されている
のみである）。

雄ローターの羽根２の進み側の羽根側面（線Ｃ２に相当
する部分）と雌ローター陥没部１０の進み側の壁面（線
Ｃ３に相当する部分）の先端部との間の間隙は接近した
状態でも羽根２の羽根外周部２′とケーシング内周面と
の間の間隙（通常で０．１〜０．２ｍｍ位）に比し相対
的に十分に大である様に（通常で３〜４ｍｍ位）なって
いる。

更に雌ローターの陥没部１０の外部の壁面（線Ｃ５に相
当する部分）を羽根２の羽根外周部２′によって創成す
ると共に、羽根２の遅れ側の羽根側面（線Ｃ１に相当す
る部分）と陥没部１０の遅れ側の壁面（線Ｃ４に相当す
る部分）との内でいずれか一方は他方によって創成され
る様に構成し、かつ羽根の羽根外周部４′のケーシング
内周面に密接する部分の遅れ端がケーシング内周面から
離れる瞬間の近傍には雄ローターの作動室１２（広義で
は陥没部１０も作動室の一種である）と吸入通路１３と
の連通が羽根２によって既に遮断されている様に構成し
てある。

従って羽根外周部２′のケーシング内周面に密接する部
分の遅れ端がケーシング内周面から離れて陥没部１０内
の圧縮された流体が雄ローター側の作動室１２内へ流入
しても、吸入通路１３内へ素通りする事はない。

線Ｃ２の先端部と線Ｃ３（但し線Ｃ３の先端部は除く）
との間には、接近した状態でも比較的大きな間隙（通常
で３〜４ｍｍ位）を保つ様にしておく。

羽根２が陥没部１０内へ嵌り込んでくる時には陥没部１
０内の流体は圧縮され、羽根外周部２′のケーシング内
周面に密接する部分の遅れ端がケーシング内周囲から離
れると、雄ローター側の作動室１２と陥没部１０とは連
通し、内部の流体は更に圧縮されてゆく事になるが、陥
没部１０が雄ローター側の作動室１２に連通するまでの
期間に陥没部１０内の流体が圧縮されすぎて損失となる
事を防止する為に、減圧空間１４が形成されいてる。

即ち羽根２が陥没部１０内に嵌り込んでくると、陥没部
１０内の流体は減圧空間１４内へ流入し、陥没部１０が
雄ローター側の作動室１２に連通する直前の圧縮比を低
減させ、最高圧を下げて損失を最小限に抑え込むのであ
る。

陥没部１０が雄ローター側の作動室１２の連通すると、
減圧空間１４内の流体はその出口部が雌ローター外周部
９によって閉鎖されるまで雄ローター側の作動室１２内
へ放出される。

今、雄ローターの羽根２と雌ローター８とによって挟ま
れた作動室１２に注目すると、同作動室１２内に吸入さ
れた流体はローターの回転に従って同作動室１２の容積
の縮小によって密閉的に圧縮され、回転中空体６内の圧
力にほぼ等しくなった時点で回転中空体６に形成された
開閉口７が固定中空体４に形成された吐出口に連通し、
吐出口５，開閉口７を介して回転中空体６内へ吐出され
る様になっている。

そして線Ｃ３の先端部が第３図の如くケーシング内周面
から離れる瞬間（この直後に吐出口５と開閉口７との連
通が遮断される）の後からは、回転中空体６内へ吐出さ
れずに同作動室１２内に残留した流体は線Ｃ３の先端部
と線Ｃ２との間の大きな間隙（前述の如く通常で３〜４
ｍｍ位ある）を介してほぼ瞬間的に陥没部１０内へ放出
されるが、第４図の線Ｃ２と線Ｃ３とによって挟まれた
空間内へ逃げ込んだ僅かな量のみ吸入通路１３内へ放出
されて損失となるわけであり、残りの大部分の陥没部１
０内に留まりつつローター回転に従って再び雄ローター
側の作動室１２内へ流入し、最終的にま回転中空体６内
へ吐出されるのである。

線Ｃ３の先端部と線Ｃ２との間には接近した状態でも大
きな間隙が保たれているが、第４図に示す如く線Ｃ２の
先端部が線Ｃ５に密接する以前に線Ｃ３の先端部が欠円
部１１の壁面から離れる事がない様に構成されているの
で、陥没部１０と吸入通路１３との連通は常時遮断され
ているのである。

羽根２が陥没部１０内へ嵌り込んでくる時の前述の損失
を更に減少させる方法としてはこの他、第５，６図に示
す様に実施例が考えられる。

即ち第５図において、羽根２によって吸入通路１３と雄
ローター側の作動室１２との連通が遮断された瞬間にお
いては羽根外周部２´のケーシング内周面に密接する部
分の遅れ端がケーシング内周面から離れる瞬間よりも所
定期間以前の位置にある様に構成し、減圧空間１４から
羽根板３の背後まで延びてきている連通路１５と羽根板
３に形成された放出口１６とを、吸入通路１３と雄ロー
ター側の作動室１２との連通が遮断される瞬間の近傍か
ら所定期間連通させ、陥没部１０内の流体を雄ローター
側の作動室１２内へ移送する様にするのである（この場
合、陥没部１０内の流体を二点鎖線示の如くケーシング
に形成された通路１７を介して雄ローター側の作動室１
２内へ移送する様に構成しても良い）。

かくして陥没部１０と雄ローター側の作動室１２とが自
然に連通する以前に連通路１５，放出口１６を介して強
制的に両者を連通させているので、減圧空間１４の作用
と相まって陥没部１０内の流体は若干圧縮された程度で
雄ローター側の作動室１２内へ移送され、羽根が陥没部
１０内へ嵌り込んでくる事による損失は最小限に抑えら
れるのである。

第６図の実施例は、第５図の状態において陥没部１０と
雄ローター側の作動室１２とも連通させる為に、羽根外
周部２′の遅れ側に切欠き部１８を形成したものである
（従って、陥没部１０の底部の壁面を切欠き部１８を含
む羽根外周部２′によって創成する様にする）。

かくして第２図における陥没部１０と雄ローター側の作
動室１２とが自然に連通する以前に切欠き部１８を介し
て両者を強制的に連通させているので、第５図と同様に
羽根２が陥没部１０内へ嵌り込んでくる事による損失を
最小限に抑える事ができる。

（発明の効果） 本発明は従来に比し次の様な利点がある。

（イ）本発明による一枚羽根回転ポンプでは、ローター
はスクリュー型とは異なりローター軸の囲りにヘリカル
状にねじれている事はなく直■形であり、加えて羽根２
はたった１枚である（スクリュー型では数枚ある）。

更には、線Ｃ３の先端部と線Ｃ２との間の間隙は接近し
た状態でも十分に大としあるので、線Ｃ２を線Ｃ３の先
端部による創成線として精密加工する必要はなく、ダイ
キャスト鋳造や射出成形法による地肌のまま使用する事
ができる。

従ってスクリュー型よりは遥かに製造が容易で安価とな
る。

（ロ）既に述ベた様に陥没部１０内へ羽根２が嵌り込ん
でくる事による損失は全体の圧縮仕事に比し小さなもの
であり、第５，６図における工夫を加える事によりこの
損失を最小限に抑え込む事ができる。又、第３図に示す
様に線Ｃ３の先端部がケーシング内周面から離れる瞬間
における作動室１２内に残留した流体は陥没部１０内へ
放出され、第４図の線Ｃ２と線Ｃ３とによって挟まれた
空間内へ逃げ込んだものに相当する分のみ損失となるの
であるが、線Ｃ３の先端部がケーシング内周面から離れ
る瞬間における作動室１２の容積はその最大容積状態（
陥没部１０をも含めた作動室の最大容積状態）に比し相
対的に極めて小さく、かつ第４図の線Ｃ２と線Ｃ３とに
よって挟まれた空間の容積も陥没部１０のそれに比し相
対的に十分に小さいので、この損失は微々たるものであ
る。

さて本発明においては羽根２の羽根外周部２′で及び羽
根内周部は各々ケーシング内周面及び固定中空体４の周
囲に広い面対面で密接しており、雌ローター外周部９も
ケーシング内周面に広い面対面で密接している為、ルー
ツ型の様にローター先端部がケーシング内周面に線対線
で密接している場合に比し漏洩損失は極めて少ない（欠
内部１１を形成し、雌ローター外周部９と固定中空体４
とを面対面で密接させる様にすれば、一層小となり、更
にこれらの面対面で密接している部分にラビリンス溝を
形成すれば、漏洩損出は極小となる）。

このルーツ型よりも遥かに漏洩損失が少ない特長は前記
損失を補って余りあるほどとなる（ルーツ型を自動車用
過給機として使用する場合、過給機回転速度２０００ｒ
．ｐ．ｍ、圧力比１．６の下では体積効率は僅かに２０
％位である事を考えると、全所熱効率は体積効率の良し
悪しが大きく左右するのである）。

更には、本発明では作動室１２の容積の縮小により圧縮
した後に吐出を開始する、内部圧縮機能を有しているの
で、これを有しないルーツ型よりは遥かに高い断熱効率
を有するのであり、かくしてルーツ型よりも遥かに高い
全断熱効率を有するものとなる。

（ハ）陥没部１０内に吸入された流体は雄ローター側の
作動室１２内へ移送され、最終的には回転中空体６内へ
吐出される為、陥没部１０内の流体が全て吸入通路１３
内へ捨てられる従来の回転ポンプ（第１図）よりも遥か
に容量が大である（第１図では雌ローター外言部９が欠
円部１１に到達した状態―この時には吸入通路１３と作
動室１２との連通が遮断される―でポンプの容量が決定
される）。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転ポンプの図、第２・３・４・５・６
図は本発明による一枚羽根回転ポンプの図である。 １は雄ローター，２は羽根，２′は羽根外周部，３は羽
根板，４は固定中空体，５は吐出口，６は回転中空体，
７は開閉口，８は雌ローター，９は雌ローター外周部，
１０は陥没部，１１は欠円部，１２は作動室，１３は吸
入進路，１４は減圧空間，１５は連通路，１６は放出口
，１７は通路，１８は切欠き部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転中空体の外側に固定された固定中空体の周囲
   に密接しながら前記回転中空体と一体的に回転する１枚
   の羽根を有する雄ローターと、ケーシング内周面に密接
   する雌ローター外周部及びこの雌ローター外周部から陥
   没しながら前記雄ローターの羽根が嵌り込む陥没部を有
   する雌ローターとが互いに非接触状態で同期的に互いに
   反対方向へ回転し合い、かつ前記雌ローター外周部が前
   記固定中空体に密接する様にし、更に前記雄ローターの
   羽根と雌ローターとによって挟まれた作動室に注目し、
   同作動室内の流体が前記固定中空体に形成された吐出口
   及び前記回転中空体に形成された開閉口を介して前記回
   転中空体内へ吐出される様に構成したポンプであり、前
   記雄ローターの羽根の進み側の羽根側面と前記雌ロータ
   ーの陥没部の進み側の壁面の先端部との間の間隙を接近
   した状態でも前記雄ローターの羽根の羽根外周部とケー
   シング内周面との間の間隙に比し相対的に十分に大であ
   る様に構成し、前記陥没部の底部の壁面が前記羽根の羽
   根外周部によって創成される様にし、かつ前記羽根の遅
   れ側の羽根側面と前記陥没部の遅れ側の壁面との内でい
   ずれか一方が他方によって創成される様に構成し、更に
   前記羽根の羽根外周部のケーシング内周面に密接する部
   分の遅れ端がケーシング内周面から離れる瞬間の近傍に
   は前記雄ローター側の作動室と吸入通路との連通が前記
   羽根によって既に遮断されている様にした事を特徴とす
   る一枚羽根回転ポンプ。