JPS6056191A - ル−ツブロワ - 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】 技術分野 本発明はルーツブロワに関し、特に、ルーツブロワにお
けるロータの改良に関するものである。

背景技術 一般に、ルーツブロワはハウジング内で２つのロータを
互いに噛み合せて回転さ・１！ることにより、ロータと
ハウジングとの間に閉じ込められた気体を吸込口から吐
出口に送る構造を有しているが、２つのロータはそれぞ
れロータ軸に取りイ」りられたタイミングキアにより行
われるため、２つのＩ］−タ間及びハウジングとロータ
との間に富に一定の隙間を保つことができ互いに接触し
ない構造とすることができる。従って、内部に潤ン咎液
を供給する必要がないので、気体を清浄な状態で吐出で
きるという利点を有している。

このような利点から、近来、ルーツブロワは自動車用エ
ンジン等の機械式過給機にも適用されつつあるが、この
場合、高回転で使用され且つ低い吐出効率が要求される
ため温度上昇や摩耗の対策が必要になっている。

従来技術と問題点 従来のルーツブロワにおいては、例えばアルミニウム合
金のような金属からなる金属用体型のロータが広く用い
られているが、軽量化には限度がある。近来においては
、例えばポリウレタンゴムのような樹脂からなる樹脂単
体型のロータが開発されＣいる。樹脂単体型のロータは
金属単体型のロータに比較して軽量であるが、耐熱温度
が金属単体型のロータに比して低く放熱性も低いために
耐熱性が劣るという欠点がある。樹脂単体型のロータを
用いたルーツブロワの使用実験によると、ロータが遠心
力と温度上昇に起因して熱変形を起こすとともに、ロー
タの噛合い表面に軟化流動現象が発生し、この変形によ
りロータが損傷したり吐出効率が大きく低下したりする
ことが判った。

発明の目的 上記従来技術の問題点に鑑み、本発明はロータの軽量化
及び耐熱性の向上を図ることにより、軽■で吐出効率が
高く且つ高速回転使用に耐え（Ｍるルーツブロワを提供
することを目的とする。

発明の概要 上記目的を達成するため、本発明は、ハウジング内で互
いに噛み合って回転する２つのロータを備えたルーツブ
ロワにおいて、前記ロータが樹脂を主体としており、前
記ロータの噛合い表面に金属被膜層が設けられているこ
とを特徴とするルーツブロワを提供する。即ら、本発明
によればロータは樹脂を主体としているため金属製ロー
タに比して軽量であり、また、金属被膜層によりロータ
表面の放熱性が向上するのでロータの過剰な温度上昇を
抑制することができる。それ故、ロータの熱変形や表面
軟化流動現象の発生を防止できる。

ロータは金属若しくはカーボンの微粒子を混入した樹脂
で作られていることが好ましい。このような構成によれ
ば、ロータ内部の熱伝導性が向上し、ロータの熱がロー
タ軸を通って外部に逃げ易くなるので、ロータの熱変形
は一層起こりにくくなる。

以下、添伺図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明
する。

実施例 第１図及び第２図は本発明を２葉型ルーツブロワに適用
した場合の第１実施例を概略的に示すものである。これ
らの図を参照すると、ルーツブロワはハウジングＩＯと
該ハウジング１０内の２つの２葉ローり１１，１２を備
えている。ハウジング１０は吸込口１３と吐出口１４と
を有している。

ロータ１１，１２は互いに平行な２つのロータ軸１５．
１６にそれぞれ例えばキー結合により固定されている。

一方のロータ軸１５は軸受エフ、１Ｂを介してハウジン
グ１０に回動可能に支持されており、ロータ軸１５とハ
ウジングｌＯとの間にはシール部材１９，２０が介装さ
れている。図示はされていないが、他方のロータ軸１６
も同様に軸受を介してハウジング１０に回転可能に支持
されており、ロータ軸１６とハウジングＩＯとの間はシ
ール部材によってシールされている。

ハウジングの外部において、ロータ軸１５．１６には互
いに噛み合う同−形状及び同一寸法のタイミングギア２
１．２２が固定されている。一方のロータ軸１５には回
転動力をロータ軸１５に供給するためのへルトブーリ２
３が固定されている。

２葉ロータ１１．．１２はそれぞれ断面略まゆ型をなし
ており、ハウジング１ｏ内で互いに９０’位　０相がず
れた状態で互いに噛み合っている。

ロータ軸１５．１６が外部からの動力によって回転する
とハウジング１０内でロータＩＩ、１２が互いに噛み合
った状態で互いに逆方向に回転し、ロータ１１，１２と
ハウジング１ｏとの間に吸入気体を閉じ込めて吐出口１
４に送る。

ハウジング１０はアルミニウム合金で作られている。一
方、ここでば、ロータ１１，１２は樹脂を主体としてお
り、ロータ１１．１２の噛合い表面１１ａ、１２ａは全
面にわたって金属被膜層２４．２５で覆われている。

ロータ１１，１２における金属被膜１ｆｆ１２４．２５
の内側のコア部分２６．２７に通用する樹脂材料、とじ
ては、押出し成形が可能で且つ耐熱性が高い材料、例え
ば、４７フ化エチレン樹脂、ポリ力−ホネート、ポリア
ミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、ケイ素樹脂等を単独で若しくは
混合して用いるごとができるが、それらのうち、モノキ
ャストす・イロンが成形性、耐熱性及びコストの点から
最も望ましい。

金属被膜層２４．２５に適用する金属Ｈ料としては、例
えばアルミニウム、銅、鉛、ニッケル、鉄若しくはそれ
ら各々の合金、例えばステンレス鋼等を用いることがで
きるが、熱伝導性及び耐蝕性の点からアルミニウムが最
も望ましい。金属被膜層２４．２５の形成力法としては
真空蒸着法、金Ｂ／８射法等各種の周知方法などを採用
することができるが、金属溶剤法のうち爆裂溶射法を用
いれば、上述したいずれの金属もロータ１１．１２のコ
ア部分２６．２７の表面に容易に形成せしめることがで
きる。

金属被膜層２４．２５の膜厚は強度、摩耗等を考慮して
約０．０１〜０．３龍の範囲内に設定することができる
が、特に、０，０５〜Ｑ、ｌｓ＋ｍ程度が好ましい。

上記構成のルーツブロワにおいて、ロータ１１゜１２が
回転すると、断熱圧縮による気体の温度上昇が起こる。

ロータ１１，１２はその熱を噛合い表面１１ａ、１２ａ
側から受けることになるが、本発明によれば、ロータ１
１，１２の噛合い表面１１ａ、１２ａが樹脂に比して伝
熱性の高い金属被ＩＩ！１８２４．２５で覆われている
ため、ロータ１１．１２の噛合い表面１１．ａ、１２ａ
における；１ハの拡散が速くなゲ（部分的な温度上昇が
防止される。また、金属被膜層２４．２５は樹脂に比し
て放熱性が高いため、熱はロータ１１．１２の内部にこ
もることなく気体又はハウシング１０例に逃げることと
なる。従って、ロータＩＩ、１２のコア部分２６．２７
への熱負荷を軽減さ一已ることができる。

上記構成のロータ１１，１２は樹脂を主体としているた
め金属単体のロータに比して軽犀である。

従って、ロータ１１．１２の慣性質量が小さくなるので
駆動トルクを小さくすることができる。このため、従来
の金属単体のロータに比して１０Ｊ速回転が可能になり
ルーツブロワの小型化か可能になる。また、ロータ１１
．１２の慣性Ｚｔ　ｍが小さいため、ルーツブロワの作
動応答性が良くなる。

一方、上記構成のロータ１１．１２によれば、金属被膜
層２４．．２５による放熱効果により、樹脂の熱膨張を
軽減できる。従って、ロータ１１゜１２間及びロータＩ
Ｉ、１２とハウジング１ｏの内面との間には、従来の樹
脂単体のロータの場合に組付（）時において０．３〜０
．６ｍｍ程度のクリアランスが必要モあったのに対し、
本発明による上記構成によれば０．１〜０．５　ａｍ程
度までクリアランスを短縮させることができるようにな
る。従って、ルーツブロワの吐出効率を大きく向」ニさ
せることができる。また、ロータ１１．１２の噛合い表
面１１ａ、１２ａは金属被膜層２４．２５で覆われ′ζ
イルノテ、ロータ１１．１２の熱膨張にょす。

−タＩＩ、１２間若しくはロータ１１，１２とハウジン
グ１０との間で接触が生じた場合に、樹脂単体のロータ
に比して摩耗を大幅に軽減できることとなる。

従来の樹脂単体のロータを用いたルーツブロワと上記第
１実施例に係るルーツブロワとの運転試験を、クリアラ
ンス０．５　＋ｕ、運転時間３０分、吐出温度１４０℃
の条件で行なったところ、樹脂単体のロータにおいては
大きな熱変形とロータ表面の軟化流動跡とが確認された
のに対し、上述した構成のロータ１１，１２においては
、ｆ！Ｈ変形は殆んどなく、また、ロータの表面状態も
良好であった。

第３図は本発明の第２実施例を示すも゛のである。

図において上記第１実施例と同様の構成要素には同一の
参照符号が付されている。

この第２実施例は金属被膜層２４．２５をロータ１１，
１２の噛合い表面１１ａ、１２ａのうち断面凸状部分に
のみ形成した点が上記第１実施例と異なっており、他の
構成は上記第１実施例と同じである。ロータ１１．１２
の噛合い表面１１ａ。

１２ａのうち断面凹状部分は金属被膜が伺きにくく、従
って剥離し易いので、この実施例においてはこの凹状部
分を除いた凸状部分のみに金属被膜［２４，２５を形成
することにより、剥離片の発生を防止している。このよ
うな構成によっても」二記第１実施例とほぼ同様の作用
効果が得ら務る。

第４図は本発明の第４実施例を示すものである。

図において、上記第１実施例と同様の構成要素には同一
の参照符号が付されている。この第３実施例は、ロータ
１１，１２のコア部分２６．２７の樹脂に金属若しくは
カーボンからなる微粒子２８をそれぞれ混入させた点が
上記第１実施例と異なり、他の構成は上記第１実施例と
同様である。

樹脂に混入する金属微粒子としては、アルミニウム、銅
、ニッケル、金、銀、タングステン、ベリリウム、モリ
ブデン、鉄又はそれらの合金等を場合によっては調合し
て用いることができる。また、金属微粒子２８は略球形
のものや、針状のもの、成るいは、短繊維状のものなど
を場合によっては調合して用いることができる。

ロータ１１，１２の樹脂に対する微粒子２８の含有比率
を高めるとロータ１１，１２の熱膨張率は低くなり、ま
た、熱伝導率は高くなる。しかし、ロータの重量は増加
するので、ロータ１１．１２のザイズ、周辺温度１．許
容型皿等を総合的に勘案して微粒子２８の含有比率を決
定する必要がある。

実用的な微粒子２８の体積含有比率は約１０〜３０％の
範囲内であり、２０％程度が好ましい。

このような第３実施例の構成によれば、ロータ１１．１
２のコア部分２６．２７自体の熱伝導性が向上し、ロー
タの内部の熱がロータ軸１５，１６を通って外部に逃げ
易くなるので、ロータ１１゜１２の熱変形は一層起こり
にくくなる。また、ロータ１１．１２の熱膨張も少なく
なるので、ロータ１１，１２間及びロータ１１，１２と
ハウシング１０との間のクリアランスを一層小さくでき
ることとなり、ルーツブロワの吐出効率を一層向上させ
ることができるようになる。

以上実施例につき説明したが、本発明は上記実施例の態
様のみに限定されるものではなく、例えは、金属、カー
ホン等の微粒子を混入した樹脂ロータの噛合い表面に対
して、第２図に示すように、金属被膜層を部分的に設け
るようにしてもよい。

また、本発明は２葉ロータ型ルーツブロワ以外の形式の
ルーツブロワ、例えば３葉ロータ、ヘリカル型ロータ等
を備えたルーツブロワにも同様に適用することができる
。

発明の効果 以」二の説明から明らかなように、本発明によれば、ロ
ータは樹脂を主体としているため金属単体のロータに比
して軽量であり、ロータの慣性質量が小さくなるので駆
動トルクを小さくすることカミできる。このため、従来
の金属車体のロー／に比して高速回転が可能になりルー
ツブロワの小型化が可能になる。また、ロータの慣性質
量が小さいため、ルーツブロワの作動応答性が良くなる
。しかも、金属被膜層によりロータ表面の放熱性が向上
するのでロータの過剰な温度上昇を抑制することができ
る。従って、ロータの熱変形や表面軟化流動現象の発生
を防止できることとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示ずルーツブロワの縦断
面図、第２図は第１図に示すルーツブロワの第１図中ｕ
−ｎ線に沿った断面図、第３図は本発明の第２実施例を
示すルーツブロワの横断面図、第４図は本発明の第３実
施例を示すルーツブロワの横断面図である。 １０−ハウジング、 １１．１２−一ロータ、 １１１ａ、　１２ａ−−噛合い表面、 ２４．２５−一金属被膜層、 ２６．２７−−コア部分、 ２日−微粒子。 特許出願人 大豊工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士函館　和才 弁理士門閥　部間 弁理士　山　口　昭　之 弁理士凸出　雅也 第１　図 １４　ｉ−１ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　ハウジング内で互いに噛み合って回転する２つの
   ロータを備えたルーツブロワにおいて、前記ロータが樹
   脂を主体としており、前記ロータの噛合い表面に金属被
   膜層が設けられていることを特徴とするルーツブロワ。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記樹脂には金属
   若しくはカーボンからなる微粒子が混入されていること
   を特徴とするルーツブロワ。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記樹
   脂は４フツ化エチレン樹脂、ポリカーホネート、ポリア
   ミド、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不
   飽和ポリエステル樹脂又はケイ素樹脂のうちの少なくと
   もいずれか１つからなることを特徴とするルーツブロワ
   。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記樹脂はモノキ
   ャストナイロンであることを特徴とするルーツブロワ。 ５、特許請求の範囲第２項において、前記樹脂に混入さ
   れる金属微粒子はアルミニウム、銅、ニッケル、金、銀
   、タングステン、ベリリウム、モリブデン、鉄又はそれ
   ら各々の合金のうちの少なくともいずれか１つからなる
   ことを特徴とするルーツブロワ。 ６、特許請求の範囲第２項において、前記樹脂に混入さ
   れる金属若しくはカーボンの微粒子は略球状若しくは針
   状又は短繊維状のうちの少なくともいずれかの形状をな
   しているものを含むことを特徴とするルーツブロワ。 ７、特許請求の範囲第２項において、前記樹脂に混入さ
   れる前記金属若しくはカーボンの微粒子の体積含有率は
   約１０〜３０％の範囲内にあることを特徴とするルーツ
   ブロワ。 ８、特許請求の範囲第１項において、前記ロータの噛合
   い表面は凸状部分と凹状部分とからなっており、前記金
   属被膜層は前記ロータのｌ１１１合い表面の凸状部分の
   全体にわたって設けられていることを特徴とするルーツ
   ブロワ。 ９．特許請求の範囲第１項において、前記金属被膜層は
   アルミニウム、銅、鉛、ニッケル、鉄若しくはそれら各
   々の合金のうちのいずれか１つであることを特徴とする
   ルーツブロワ。 １０、特許請求の範囲第１項において、前記金属被ＩＩ
   ｉ層の膜厚は０．０１〜０．３　ｍｍの範囲内にあるこ
   とを特徴とするルーツブロワ。 １１、特許請求の範囲第１項において、前記金属被膜層
   は爆裂溶射法により前記ロータの噛合い表面に設＆Ｊら
   れていることを特徴とするルーツブロワ。 １２、特許請求の範囲第１項において、前記ロータは２
   葉型ロータ、３梨型ロータ又はヘリカル型ロータのうち
   のいずれか１つであることを特徴とするルーツブロワ。