JPS6181594A

JPS6181594A - 過給機用送風機

Info

Publication number: JPS6181594A
Application number: JP60195704A
Authority: JP
Inventors: ロバート　シーバー　ミユーラー; ダニー　レイマー　キモンズ; ダニエル　ラツセル
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1985-09-04
Publication date: 1986-04-25
Also published as: US4564346A

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）本発明は回転圧縮機（ロータリコンプレツブ）または送
、虱機、特に逆流型送風機に関するもので、特に、本発
明は内燃エンジンの過給機として利用されるルーツ（Ｒ
ｏｏｔｓ　）型送風機に関連する空中証音の削減した過
給機用送風機に関する。

（従来の技術）　　　。

回転送フ、機、特にルーツ型送、虱機は運転中に層管を
発生する特徴上町している。送風機のｇ音は簡単に２つ
のグループに分類され、それは、タイミングギアの回転
および変動荷重を受けＳ；−タンヤフｉ＠受に：うもた
らされる固体中ｊ音と、光不運ユＯ急激な変化のような
流体の流動特竺に：りもたらてれる流体中騒晋とでおる
５ズカする流体の流動は固体千および流体中＆音の両方
に薔与する。

良く知られているように、ルーツ型送風機は、横方向に
重なる円筒室内に配置された有歯またはロープロータを
共に利用する点で、ギアポンプに類似している。ロープ
の頂部は円筒室の内面と密封状に協働して、各ロータの
隣接ロープ間に流体全滞留し、それを移送するようにな
っている。ルーツ型送風機は、圧縮性流体たとえば空気
を流入受容室から流出受容室へポンプ給送または移送す
るために利用されている。通常、流入室は継続的に流入
ポートに連通しておシ、また流出室は継続的に流出ポー
トに連通している。流入および流出ポートはしばしば、
ロータの細心間の横方向距離に名目的に等しい横幅を有
している。したがって、ポートの側部の円筒壁面は名目
的に１８０°の弧の長さを有している。

各受容室容積は関連するポートの内境界、ロープのかみ
合い面、およびロープの頂部と円筒壁面との間の密封線
によう定められる。流入受容室は最大および最小容積間
で膨張および収Ｈ全行ない、流出受容室は同様の最小お
よび最大容積間で収縮および膨張全行なう。大部分のル
ーツ型送風機においては移送容量は、移送容積量の機械
的な減少による内部空気の圧縮なしに、流出受容室まで
移動される。もし流出ポート空気圧が移送容積内の空気
圧より大きいならば、流出ポート空気は流出受容室に露
出または併入された容積内へ突進または逆流する。この
逆流は圧力が同等化されるまで継続する。逆流空気量お
よび逆流速度は、もちろん圧力差の関数でおる。次の移
送容積への逆流が開始する前に終了するか、または速度
が変化する一つの移送容積への逆流は周期的と言われ、
かつ主要な空中騒音源として知られている。

別の主要な空中騒音源は、送風機の排出容量の周期的変
動または不均一な排出量である。不均一な排出量は、ロ
ープのかみ合いにより、かつ、かみ合いロープ間の滞留
容量によ）、受容室の容量変化の速度が周期的に変動す
ることによりもたらされる。ロープのそれぞれのかみ合
い中に、第１および第２の滞留容量が形成される。第１
滞留容積は流出ポートまたは受容基空気を包含しておシ
、この空気は、ロープがかみ合う祷に流出受容室から急
速に除去され、かつロープがかみ合い状態から移動する
と、流入受容室へ急速に戻されるか移送される。受容室
間の圧力差が増大すると、流入受容室への移送空気質量
も増大し、それに対応して受容室内の容積変化速度が増
大し、対応して空中５音が増大する。さらに、移送空気
質量が増大するにつれて、送風機効率が減少するう滞留容積はさらに空中騒音の源、２よび直線螺旋ロープ
ロータの不効率性の原因となる。直線ロープロータにお
いては、第１および第２滞留容積がロープの全長にわた
って形成されるが、螺旋ロープロータに２いては、滞留
容積はロープの一部の長≧にのみ形成され、その結果騒
音および効呂は低下する。第１滞留容積は流出ポート空
気を含有すると共に、最大から最小へ太さで力；減少し
、その結果、内部流体が圧縮される。第２滞留容積は実
質的に流体の空所であう、最小から最大へ大きさが増大
し、その結果の真空により内部流体が膨張される。実質
的に流入ポートへ戻シ膨張される第１滞留容積内での空
気の圧縮と、第２滞留容積内での膨張とが、空中騒音と
不効率性の原因となっている。

従来の多くの特許が空中騒音の問題亡扱っている。たと
えば、ロータロープが直線またはロータ軸心に対して平
行でろ６時は、かみ合い幾何形状による不均一排出量が
大きくなう、ロータロープが螺旋状にねじられている時
は、実質的に一様な排ｆｉｌｌ量が得られることが知ら
れている。ハレツ）　（Ｈａｌ　１ｅｆｔ　）に対する
米国特許第２．０１４，９３２号には、２つのロータと
、各ロータ当り３つの６０°のヘリカルねじれロープを
有するルーツ型送風機による、実質的に一様な排ｆ：ｉ
：ｉ量が示でれている。理論的には、この種の螺災ロー
プは周期的な逆流および滞留容積が無い場合は、一様な
排出Ａｔもたらす。滞留容積による不均一排出量は、そ
のロープ輪郭が本来的に滞留容積の犬きでを最小にして
いるから、上記米国特許に示されるものについてはほと
んど無いか、全熱関係がない。しかし、このようなｏ　
−ブ輪郭は螺旋ねじれ形状と組合わされて、正確に製造
すること、および送風機が組立てられた時に相互に正確
にタイミングを合わせることが困難でらる。

前記米国特許においては、逆流問題も扱われておシ、逆
流パルスの瞬間値を減少させるために、逆流の初期速度
を減少させること全提案している。これは、ロータ軸心
に対して平行、したがって移行するｔｉＸ旋ロープの頂
部に対しては斜めの２つの側面を有する、不適合または
四角形流出ポートによ）実施されている。ベイヤー（Ｂ
ｅ１ｅｒ　）に対する米国！許Ｊ　２，４６５．０８０
号Ｋ）ｉ、ロータ軸心に対して斜めの、したがって直線
ローブの移行部所に対しては不適合の２つの側面を有す
る３角形流出ボー）１利用することによる、直線ローブ
送風機についてのｒ：Ａ連する逆流解決法が示されてい
る。上記両米国特許に示されるものは、移送容積への逆
流の初速全低下し、したがって逆流の瞬間値を減少させ
ている。しかし、こｎら両装置は本来的に逆流に続く空
気の流出流に可能な流出ポート面積を制限または抑制し
ている。したがって、初期逆流速度を低下する流出ポー
トは空気の流出流を制限し、したがって空中騒音と不効
藁性全もたらす。しかし、継続的かつ一定の逆流速度を
得るように逆流速度を制御することは、記載も暗示もさ
れていない。

別のいくつかの米国特許においても、各移送容積の先導
ローブの部所が、流出ポートの外側境界を移行する前に
、流出ポートまたは受容室空気全予備流動させることに
より、逆流問題が扱われている。これらの特許のいくつ
かにおいては、ロータローブの頂部と密封状に係合する
ハウジングの円ａ壁を通る、一定の流動面積を通過きせ
ることにより前述の予備流動が行なわれている。一定の
流動面ｆｉｋ介して通過されることから、予備流動の速
度は差圧の減少と共に減少する。したがって、予備流動
の速度は一定ではない。

ウェザストン（Ｗｅａｔｈｅｒｓｔｏｎ　）に対する米
国特許第４．２１へ９７７号には、一様な排出量を有す
るルーツ里送風機を提供するための、予備流動と趣旨と
が示されている。しかし、この特許のローブは直状であ
り、したがってかみ合い幾何形状から、一様な排出量を
達成することは不可能であると思われる。

上記特許における送風機は、ロータローブの頂部と密封
状に協働する円筒壁の内面に形成されると共に円周方向
に配置された弓形チャネルまたはスロットヲ介して、移
送容積へｔＮ、出受容室空気金子備流動させている。頂
部とチャネルとは協働して、流出受容室空気を移送容積
内へ送るオリフィスを定める。チャネルの弧または逆転
の長さは、予備流動の開始を決定する。上記米国特許に
おいては、移送容積内の圧力が増大する時、予備流動の
速ｉｔ比較的一定に保持するために、短かい逆転の長さ
を有する遺訓チャネルの利用を示唆している。逆流に類
似しているこの米国特許の予備流動装置は、所定の送風
機速度と差圧状態に対して比較的一定の予備流動速度を
提供できるものと、理論的には考えらする。しかし、比
較的一定の予備流動１得るためには、異なる逆転の長さ
を有する数個のチャネルが必要になる。さらに、円筒壁
の内面に数１１のチャネル七正確かつ一貫して形成する
ことにより、製造コストが付加されることになる−（発
明が解決しようとする問題点）上記の構成では、送風機が所定の速度および差圧状態で
運転てれる時騒音が高く、逆流の一保性と、排出される
流体の量の均一性に問題点がおる。

そこで＝発明は、不均一な排出土による空中騒音が比較
的少なく、送風機が所定の速度および差圧状態で運転て
ｒ、ている時、逆流が比較的一定であシ、かみ合い社何
形状および滞留容積によ６不均一排出量が実質的に除云
される三趨性流体用逆已型の過給機用送、−機を提供す
ることを目的とする。

（問題点全解決するための手段）上記目的全達成するために、本発明では過給機用送風機
はハウジングを包含しておシ、このハウジングは流入お
よび流出ポートと、第１′ｓ＝−よび第２のかみ合いロ
ープロータ金含有する室と全定めており、これらロータ
は比較的低圧の流入ポート流体量を、かみ合っていない
隣接ロープ間の空間を介して、比較的高圧の流出ポート
流体へ移送するようになっておシ、ここでは流出ポート
の横方向の両境界金定める壁面を交互かつ最初に移行す
ることに応じて、各容積内へ交互に逆流が行なわれる。

改良点は、逆流速度全制御する第１および第２膨張オリ
フィスでお沙、このオリフィスは、流出ポートの両横境
界を定める壁面の横延長部と、ロープによる延長壁面の
横断部とにより定められていると共に、このオリフィス
は所定のロータ速度と圧力差関係において作動して、実
質的に一定の逆流速度を維持するようになっている。そ
して流出ポートの長手方向および横方向境界と膨張オリ
フィスとは、いくらか砂時計ポート形状上布した構成に
したものである。

（作　用）上記の構成によって過給機用送風機Ｌ機は、ロータ歯ま
たはロープがかみ合い状態から離れると、空気が各ロー
タ上の隣接するロープにより定められる容積または空間
内へ流動する。この容積内の空気は、各移送容積の後部
ロープの頂部が、関連した室の円筒壁面と密封関係にあ
る間は、実質的に流入圧力においてそこに滞留されてい
る。

それから空気量は、各容積の先導ロープの頂部が流出ポ
ートの境界全移行することにより、円筒壁面との密封関
係から離れて移動する時、流出空気まで移送または露出
される。移送容積の容量が流入口から流出口まで移行す
る間に一定に維持されていれば、そこの空気は流入圧力
に維持されており、すなわち移送容積空気圧は、この容
積が再びロープのかみ合いにより絞られる前に、先導ロ
ープの頂部が流出ポートの境界を移行すれば、一定に維
持される。したがって、排出ポートにおける空気圧が流
入ポート圧力よシ大きければ、流出ポート空気は、先導
ロープの頂部が流出ポート境界全移行する時、移送容積
内へ突進または逆流する。

このようにして、空中騒音が比較的少なく、逆流が比較
的一定でろって、排出量の均一性がよいＡ給機用送風機
が実現できる。

（実　施　例）第１図〜第４図はルーツ型回転ポンプまたは送風機１０
を示している。前述のように、この種の送風機は空気の
ような圧縮性の流体量金流入ポートから流出ポートへ、
流出ポートへ露出される前に移送ｆを圧縮することなく
、ポンプ給送または移送するために利用されている。ロ
ータはらる程度ギアポンプと類似の作動を行ない、すな
わち、ロータ菌またはロープがかみ合い状態から離れる
と、空気が各ロータ上の隣接するロープにより芝めらｎ
る容積または空間内へ１Ａ、励する。この容積内の空気
は、各移送容積の後部ローブの頂部が、関連した呈の円
筒壁面と密封関係にある間は、実質的に流入圧力におい
てそこに滞留されている。それから空気量は、各容積の
先導ロープの頂部が流出ポートの境界を移行することに
より、円筒壁面との密封関係から離れて移動する時、流
出空気ま゛で移送または露出される。移送容積の容量が
流入口から流出口まで移行する間に一定に維持さ几てい
れば、そこの空気は流入圧力に維持されており、すなわ
ち移送容積空気圧は、この容積がロープの再かみ合いに
よう絞られる前に、先導ロープの頂部が流出ポートの境
界を移行すれば、一定に維持される。したがって、排出
ポートにおける空気圧が流入ポート圧力よシ大きければ
、流出ポート空気は、先導ロープの頂部が流出ポート境
界を移行する時、移送容積内へ突進または逆流する。

送風機１０はハウジング装置１２、一対のロープロータ
１４，１６、および入力駆動プーリ１８を包含している
。／・ウジング装誼１２は第１図に示されるように、中
央部２０．複数のボルト２６によ）中央部２０の両端に
固定された左および右端部２２，２４、および複数の図
示しないボルトにより甲央部２０に固定された流出ダク
ト部材２８を包含している。ハウジング装置とロータと
はアルミニウムのような軽量材料から形成することが好
ましい。中央２０および端部２４は一対の総体的に円筒
形の作動室５２．　３４を定めておシ、この作動室は円
筒壁部または面２０ａ、２０ｂ、第１図に仮想線２０ｃ
に二り表示される端部壁面、および端部壁面２４ａによ
り円周方向に定められている。室５２．５４は第２図に
示されるように、尖頭部２０ｄ、２０ｅにおいて横方向
に重なるか、交差している。中央部２０の底部２よび頂
部の開口５６．５８はそれぞれ、流入および流出ポート
の横方向および長手方向境界を定めている。

ロータ１４，１６はそれぞれ端部から端部まで６０°の
ねじれ角で修正された螺旋輪郭を有する、円周方向に隔
置された３つの螺施歯またはロープ１４　ａ、　１４　
ｂ、　１４　ｃおよび１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ　＝
包含している。ローブまたは歯はかみ合い、力・つ接触
しないことが好ましい。かみ合いローブ１４ｃ、１６ｃ
間の密封接触面は第２図に点へ１で表わさｎている。接
触面または点Ｍはローブが各かみ合いサイクル全進行す
るにつれてロープ輪郭に溢って移動すると共に、第７図
に示されるように複数の位置に定めら九でいる。ローブ
はさらに頂部１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、および１６ｄ、
１６ｅ。

１６ｆｉ包含している。部所は円筒壁面２０ａ、　２０
　ｂと、そしてかみ合い中のローブの根元部とに対して
、近接非接触密封関係をもって移動する。

ロータ１４．ｉ６はそれぞれ、円筒室の長手方向に延び
ると共に横方向に隔置された平行な細心と一致する軸心
の回りで回転するように、円筒室５２．５４内に取付け
られている。このような取付は形態はこの技術分野にお
いて良く知られている。したがって、ロータに固定され
ると共にそこから延びる図示されないシャフトの端部が
、端部壁２０ｃおよび端部２４に保持された図示しない
軸受に支持される、ということを説明するだけで十分で
あろう。端５２４内へ右方向に延びｂシャフト端部全保
持する側受は、外方へ突出するポス２４ｂ、２４Ｃにょ
）保持されている。

ロータは、１９８３年６月２０日出２の米国特許第５ｏ
４ｏ７ｓ号出願に示されているように取付けられると共
に、タイミング調整を行なわれているが、上記特許に記
載された点はこの明細書中に引用されている。ロータ１
６は、シャフト４０の左端部に固定されたプーリ１８に
よｐ直接駆動される。シャフト４０は、；−夕１６の左
端から延びるシャフト端部に連結されるか、その延長部
とされる。ロータ１４は、＝−夕の左端部から延びるシ
ャフト端部に固定された図示しないタイミングギアにこ
り、通常の方法で駆動される。タイミングギアは実質的
に戻シが零のタイプのものとされると井に、端部２２の
部分２２ａにより定められる室内に配設でれる。

ロータは前述のように、端部から端部まで６００のねじ
れ角で修正された螺旋輪郭含有する、円周方向に隔置さ
れた３つのローブを備えている。異なる輪郭と異なるね
じれ角を有する、３つ以外のロープ全備えたロータを、
この発明のらる種の形態または特徴で実施するために、
利用することができる。しかし、かみ合い幾何形状ンよ
び滞留容積に基づく一様な排出量全達成するには、関係
式３６０°／ｎ（ｎはロータ邑シの＝−ブ数に等しい）
）ｆ！−実質的に等しい端部から端部への螺旋ねじれｔ
ｇＭえたローブが好ましい。

さらに、螺旋輪郭も好ましく、その理由はこの輪郭がほ
とんどの他の輪郭よシ容易かつ正確に形成され得るから
でろう、この点はシ旋ねじれローブについては特に正し
い。さらに、過給機の組立て中に容易かつ正確にタイミ
ング調整され得ることからも、螺旋輪郭が好ましい。

第２図に示されるようｔて、コータロープと円筒壁面と
は密封状にＢカして、泥入受容呈３６ａ。

流出受容室３８ａ、および移送容積３２ａ、５４ａ　亡
定めている。第２図のロータ位置について流入受容室３
６ａは、頂部ｊ４ｅ、１６ｅ間）て配置でれた円筒壁面
部分と、頂部から、かみ合い口−ブ１４Ｃ，１６Ｃの接
触面Ｍまで延びるローブ面とにより定められている。接
触面Ｍはかみ合いローブ間の最とも近接した接触点（単
一または複数）を定めている。同様に、流出受容室３８
ａは、頂部１４ｄ、１６ｄ間に配置される円筒壁面部分
と、頂部からかみ合いローブｉ４ｃ、１６ｃの接触面Ｍ
まで延びるローブ面とにより定められている。

各かみ合いサイクル中、前述のように、かみ合い接触面
Ｍはローブ電界に溢って移動すると共に、しばしば第６
図および第７図に示されるように、複数の位置に定めら
れる。流入および流出両受容室金定める円筒壁面は、流
入２よび流出ポートを定めるために除去された面部分を
包含している。移送容積３２ａは隣接ローブ１４ａ。

１４ｂおよび頂部ｊ４ｄ、１４６間に配置てれた円筒壁
面２０ａの部分により定められている。同様に、移送容
積３４ａは隣接ローブ１６ａ、１６ｂおよび頂部１６ｄ
、１６Ｃ間に配置された円筒壁面２０ｂの部分により定
めらｎている。ロータが回転すると、移送容積３２ａ、
３’４ａは引続く隣接＝−プ対間に再形成される。

流入ポート３６には、中央部２０により定められるｇ面
２ｏｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉに！５、ｌｔ的に２等
辺梯形に有する開口が設けられている。

壁面２０ｆ、２０ｈはポートの長手方向範囲を定めて２
す、また壁面２０ｇ、２０ｉはポートの横境界または範
囲を定めている。２等辺側部または壁面２０ｇ、２０ｉ
は、ローブの移行頂部に適合するか、または実質的に平
行になっている。第３図および第４図の螺旋ねじれロー
ブの頂部は、簡単のために直線状として概略的に示され
ている。

第３図および第４図に示されるように、この部所は実際
には曲率を有している。壁面２０ｇ、２０ｉは頂部の螺
旋ねじれに密接して適合するように白面とされている。

流出ポート３８には、中央部２０により定められる壁面
２０ｍ、　２０ｎ、　２０ｐ、　２０ｒ、　２０ｓ、　
２０ｔに：す、らる程ＬＴ字形の開口が設けられている
。

中央部２０の頂面は凹所２０　Ｗ　ｆ包含して、流出ダ
クト２已に対して増大した流動領域ｔ−提供している。

壁面２０ｍ、２０ｒは平行で、ポートの長手方向範囲を
定めている。壁面２０ｐ、２０ｓとその面２０ｍへの突
出部とは、送風機からのほとんどの空気の流出用ポート
の横境界または範囲を定めている。壁面２０ｐ、２０ｓ
も平行であると共に、流出ポート１横切る圧力降下また
は背圧を防止するために追加ＴＮ、出ポート領域が必要
な場合は、ここｉＣ図示されるようさらに間隔上わけて
配置される。頂点２０ｘ、２０ｚにおいて壁面２０ｍの
横延長部に集合する斜壁面２０ｎ、２０ｔは、ローブの
移行頂部と組合わされて、膨張オリフィス４２．４４ｉ
定めている。膨張オリフィスは移送容積内への逆流９気
流動速度を！ＩＩ御する。オリフィス４２．４４は送風
機が所定の速度と差圧関係において運転されている時、
移送容積への逆流量気速度を実質的に一定に維持するよ
うな割合で膨張するように設計されている。頂点２０ｘ
、２０ｚはそれぞれ面２０ｐ、２０ｓから、ｔミぼ６０
°の回転角度に隔置されていると共に、関連するローブ
の頂部が交互にそこを移行するようになっている。流入
ポート壁面２０ｇ、２０ｉと頂点との間の間隔によ）、
各移送容積の後部ローブの頂部が逆流の開始前に、円筒
壁面に向けて密封関係を有する二うに移動することがで
きると共に、逆流のためにローブカ七完全に６０°回転
できる。頂点２０Ｘ、２０Ｚは、各移送容積の後部ロー
ブの頂部が円筒壁面２０ａ、２０ｂに向けて密封関係を
有するように移動する少し前に、逆流を可能にするよう
に位置決めされて、逆流の開始と終了との間にわずかの
重なシが設けられて、一つの移送容積から次あ移送容積
への逆ｉｔ円滑かつ連続的に移行させるようになってい
る。

第５図のグラフを見ると、曲線ＳおよびＨはロータ回転
の６００の期間における、排出容量の周期的変動含水し
ている。変動はここでは回転角度の項により表示でｎて
いるが、時間の項１により表示することもできる。この
周期的変動はロータローブのかみ合い幾何形状によるも
ので６９、それにより流出受容室３８ａの容捜変化：が
影響を受ける。流入および流出受容室容積妙；実質的に
同一割合で、かつ相互に逆に変化するから、画室の容積
変化の割合いを表示するのに、流出受容室３８ａに関す
る曲線を示すだけで十分でらる。曲線Ｓは、ロータ当シ
修正螺旋輪郭の５つの直線ローブを有する送風機につい
て、そして曲線Ｈは、ロータ当シ修正螺旋輪郭の３つの
６００螺旋ねじれロープを有する送風機について、それ
ぞれ変化割合を示している。図示されるように、直線ロ
ーブロータについては変化割合の絶対値）よ理論排出量
の約７％であるのに対して、６００螺旋ロープについて
は、排出量の割合に変動はない。

直線ロープおよび螺旋ロープについての容積変化割合お
よび一様な排出量は、前述のように、一部はロープのか
み合い幾何形状によるものである。直線ローブについて
は、ロープのがみ合い関係はロープの全長にわたって同
一でろシ・すなわちかみ合いロープに沿って任意の横断
面または増分容積において、かみ合い関係が同一でらる
。たとえば、第２図の接触面または点Ｍはかみ合いロー
プの全長に溢って同一でらυ。

この点を通る線は直線でおると共に、ロータ軸心に対し
て平行でろる。したがって、かみ合い幾何形状による容
積変化割合は同一でろう、かみ合いロープの全長になう
すべての増分容積について付加的になる。この点は３６
０　’／２　ｎの関係により形成された螺旋ローブにつ
いては当てはまらない。６０°の螺旋ローブを有する３
０−ブロータについては、かみ合い関係が６００の期間
にわたって、かみ合いローズの全長に浴って変化する。

たとえば、かみ合いロープがその長さに油って６０の増
分容積に分割されるとすると、任意の時間に６０の異な
るかみ合い関係が存在し、第２図に示されるような特別
のかみ合い関−係が、かみ合いロープの一端において最
初に発生し、それからロータが６００の回転角度にわた
って回転する時、各増分容積について預次繰返される。

もし、かみ合いロープの一端において増分容積のかみ合
い関係が容積変化の割合を増大しようとすると、かみ合
いロープの他端における増分容積のかみ合い関係が、容
積変化の割合を等しい量で減少させようとする。この付
加削減または無効化関係は、かみ合いロープの全長に沿
って存在し、したがって容積変化の割合が無効化される
か、わるいはかみ合い幾何形状に関して一様な排出量が
提供される。

かみ合いロープ間に滞留される流体容量は、受容室の周
期的容積変化の割合いに影響を与える原因または源とな
る。滞留容量は流出受容室から急激に除去されて、流入
受容室へ急激に戻され、あるいは移送される。滞留容量
はさらに送風機排出量およびポンプ効率を減少させる。

第５図のグラフの曲＠ＳＴおよびＨＴはそれぞれ、直線
および６０’ヘリカルねじれロープについての、滞留容
量による流出受容室の周期的容積変化の割合を示してい
る。図示のように、容積変化の割合は、滞留容量による
理論排出量の割合として、直線口〜プについてはほぼ４
．５倍大きくなっている。受容室の総容積変化割合は、
かみ合い幾何形状および滞留容量についての関連曲線全
相互に付加することにより得られる。

第６図および第７図に示されるように、ロータの右端部
を見ると、隣接ローブｊ４ａ、ｊ４ｃお″よび１００間
に捕虜された領域が示されている。

この領域はこれが小さい深さを有する場合は、増分容積
と考えることができる。第６図のかみ合い関係について
の領域は、最大増分容積ＴＶ。

を表示している。第７図において、ロータが回転すると
、増分容積ＴＶ１は太きてが減少するが、大きさが増大
する第２増分容積ＴＶ２が形成される。

直線ロープロータについては、各最大増分容積ＴＶｌが
実質的に同一の時間に、かみ合いロープの全長に沿って
形成される。同様に、各増分容積ＴＶ２は実質的に同一
の時間に、かみ合いロープの全長に沿って形成されＸ、
したがって、増分容積の個々の総和ΣＴＶ、およびΣＴ
ｖ２は、滞留容積を定めまたは形成する０両者、特にΣ
ＴＶ１が第５図のグラフに示されるように、実質的な容
積変化割合の原因になる。ΣＴＶ、における流体の後流
、およびΣＴＶ、およびΣＴｖ２の大きさの各減少およ
び増大が、直接送風機の効率全減少させる。

螺旋ロープはＴＶ、およびＴＶ２の大きさを犬きく減少
させる、これは＝−夕の右方向端部の端面図である第６
図によう説明される。螺旋ローブにおいては、かみ合い
ロープ１４ａ、１４ｃおよび１６ｃの右端部における増
分容積ＴＶ、は滞留全形成されず、また右から左への引
続く増分容積ＴＶ、は、ロープ１４ａ、１４Ｃおよび１
６ｃの左端部が同一かみ合い関係へ移動するまで、滞留
は形成されない。６００のねじれロープについては、こ
れはロータが追加の６０８に回転するまで発生しない。

この６０°の回転時間中、右から左への各連続する増分
容積ＴＶ、は大きさが減少するが、なお流出受容室と連
通状態にらる。したがって、滞留を生じる増分容積ＴＶ
ｌ数は、大きく減少さ゛　れる。さらに、この滞留増分
容積数の総容云は、相当する数の直線ロープ増分容積の
総容貴より小さく、その理由は螺旋ローブに２ける滞留
増分容積が、その横断面積全最小から最大へ変化させて
いるからでおる。滞留増分容積ＴＶ２数およびその総容
云は、増分容積ＴＶ、について記載されたものと同一で
ある。しかし、その形成順序は逆順序であり、すなわち
増分容積Ｔ■２が形成を開始して、ロープの右端部で膨
張を始める時、それとそれに続く増分容積ＴＶ２は、ロ
ープの右端部が第８図に示されるかみ合い関係へ移動す
るまで滞留を発生し、そこからすべての増分容積Ｔｖ２
は流入受容室と定常連通している。

ここで第９図の交互に形成されたＮ、出ポート１３８ヲ
見ると、ここでは第４図の要素と同一の要素には、同一
参照数字にアクセント符号（′）ヲ付しておる。流出ポ
ート１３８には、ハウジング２０′により定められる壁
面１２０ｍ、　１２０ｎ、　１２０ｐ。

１２０ｑによりいくらか砂時計状の開口が設けられてい
る。ハウジング２０′の頂面は凹所２０Ｗ′士包含し、
流出ダクト２Ｂに対して増大された流動領域を与えてい
る。隔置された壁面１２０ｍ。

１２０２がロータの回転軸心に対して横方向に延びると
共に、ポートの長手方向範囲または境界を定めている。

隔置された壁面１２０ｎ、　１２０ｑが壁面１２０ｍ、
１２０ｐ間に延びると共に、ポートの横境界を定めてい
る。壁面１２０ｎ、１２０ｑはそれゼれ面部分１２０ｒ
、１２０ｓｉ包含して２す、この面部分は壁面１２０ｍ
から部分１２０ｒ、１２０ｓとの交点まで集合状に延び
ている。面部分１２Ｄｔ。

１２０ｕ２よび壁面１２０ｍはロータロープの頂部と協
働して膨張オリフィス１４２．１４４　’（ｉ−提供し
ておシ、このオリフィスは頂点１２０ｘ、１２０ｚで始
まると共に、交互に作動状態にされる。膨張オリフィス
は移送容積への逆流空気速度全制御する。オリアイス１
４２，１４４は、送風機が所定速度２よび差圧関係で運
転される時、移送容積への逆流空気速度を実質的に一定
に維持するような割合で膨張するように設計されている
。このよりな関係が存在する場合、移行部は瞬間的な逆
流停止において面部分１２０ｒ、１２０ｓｉ移行する。

頂点１２０ｘ、１２０ｚはそれぞれ、面部分１２０Ｌ。

１２０１ｊ？よび１２０ｓ、１２０ｕの交点１４２ａ、
　１４４ａからほぼ６０°の回転角度隔置されていると
共に、関連するロープの頂部が交互にそこを移行するよ
うになっている。流入ポート壁面１２０ｇ、１２０ｉと
頂点との間の間隔により、各移送容積の後部ロープの頂
部が、逆流の開始面に円筒壁面と密封関係になるように
移動でき、そして逆流のためにロープが完全に６００回
転することができる。

頂点１２０ｘ、１２０ｚは、各移送容積の後部ロープの
頂部が円筒壁面２０ａ、２０ｂとの密封関係に移動する
少し前に逆流を生、じさせることができるように位置さ
せて、逆流の開始と終了をいくらか重ならせて、一つの
移送容積から次の移送容積への逆流を、円滑かつ連続的
に移行させるようにすることができる。

膨張オリフィス４２．４４は、そｎが流出ポート内に容
易に配置できると共に、重大な騒音の削減をもたらすと
いう利点亡有しているが、拘束されない流Ｉｔｈｌ空気
流のために必要な空間を古有するという欠点を有してい
る。この：うな拘束は、面部分１２０ｒ、１２０ｓｉ移
行ローブに対して実質的に平行に形成することにより削
除することができ、それによ）ポートの流出領域は最大
割合で増大すす、したがって、砂時計状の流出ポートに
より、逆流の速度が制御されると共に、空気流が拘束さ
れなくなる。流入ポート３６に関する議論におけるのと
同様に、螺旋ねじれローブの頂部は、簡単のために直線
状に図示されている。この部所は実際は曲率上布してい
る。

したがって、面部分１２０ｒ、１２０ｓは頂部の螺旋ね
じれ曲率に対して、さらに密接適合するような曲面を有
している。

砂時計状の流出ポート１３８はポートｔ、制御された逆
流領域と拘束されない流出領域に有効に分割している。

流出ポートの正確な形状はここに示されるものから、さ
らに実質的な利点を提供する構成に変化させることがで
きる。たとえば、壁面２０ｍに対する面部分１２０ｔ、
　１２０ｕの角度また）よ傾斜はここに図示されるもの
より、大きくわるいは小さくすることができる。

この発明の好ましい実施例全例示の目的で詳細に説明し
てきた。開示されたものについての多くの変形例が本発
明の範囲内になるものである。

（発明の効果う以上述べたことから、本発明の過給機用送風機は、第１
および第２膨張オリフイスを設けて、所定のロータ速度
と圧力差関係で作動することによって一定の逆流速度を
維持するので騒音が比較的少なく、排出量の不均一性が
除去されて、運転効率が改善された。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ルーツ型送風機の側車面図、第２図は第１図
の２−２線に沿う送風機の概略断面図、第３図は、第１
図の矢印３方向に見た送風機の一部の底面図、第４図は
、第１図の４−４８に沿って見た送Ａ磯の一部の頂面図
、第５図は送風機の運転特性七示すグラフ、第６図〜第
８図は内部のロータのかみ合ｒ関係が変化する場合の、
第２図の送風機の縮少断ｉ図、第９図は第４図の流出ポ
ートの別形状で示す頂面図である。１０−・Ａ輪機用送ＪｆＡ、Ｖａ、１２・・・ハウジン
グ、１４．１６　・・・ロープロータ、２０ｆ、２０ｇ
、２０ｈ。２０ｉ、２０ｍ、２０ｐ、２０ｒ、２０ｓ−−−ｉ人お
よび流出ポートの境界、２０ｎ、２０ｔ−横壁延長部、
２０ｍ。２０ｐ、２０ｓ・・・流出ポート壁面、３２．５４・−
・呈、３２ａ、３４ａ・・・ロープ間空間、３６・・−
流入ポート、３８・−・流出ポート、４２．４４・−第
１および第２膨張オリフイス特　許　出　願　人　　　イートン　コーボレーショ１
０−：Ｌ声（ほか１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ハウジング（１２）と、前記ハウジングにより定
められる壁面により形成された、長手方向および横方向
境界（２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、および２０ｍ
、２０ｒ、２０ｓ）を有する流入および流出ポート（３
６、３８）と、前記ハウジングにより定められた室（３
２、３４）と、前記室内に配置されると共に比較的低圧
の流入ポート（３６）空気量を、隣接するかみ合ってい
ないロープ間の空間（３２ａ、３４ａ）を介して、比較
的高圧の流出ポート（３８）空気量へ移送する第１およ
び第２かみ合いロープロータ（１４、１６）と、流出ポ
ート空気が移送容積内へ逆流する割合を制御する装置（
４２、４４）と、からなる逆流型回転送風機（１０）に
おいて、第１および第２膨張オリフィス（４２、４４）
が前記流出ポート（３８）の横方向対向側部に配置され
ると共に、前記制御装置を定められており、前記オリフ
ィスが前記流出ポート壁面（２０ｍ、２０ｐ、２０ｓ）
の横壁延長部（２０ｎ、２０ｔ）により定められると共
に、前記流出ポート境界の移行以前に、前記ロープによ
り前記横壁延長部を移行するようになつており、かつ前
記膨張オリフィスが所定のロータ速度および圧力差関係
において交互に作動されて、前記移送容積への逆流速度
を実質的に一定に維持するようにした過給機用送風機。
（２）前記ロープ（１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび１６
ａ、１６ｂ、１６ｃ）に、３６０°／２ｎ（ｎ＝ロータ
当りのローブ数）の関係に実質的に等しい螺旋ねじれ角
が形成されている、特許請求の範囲第１項に記載の過給
機用送風機。
（３）前記膨張オリフィス（４２、４４）がそれぞれ３
６０°／２ｎ（ｎ＝ロータ当りのロープ数）に実質的に
等しい時間にわたつて膨張するようにされた、特許請求
の範囲第１項に記載の過給機用送風機。
（４）前記ロータ（１４、１６）が平行軸心の回りに回
転すると共に、ロータに固定されたかみ合いギアにより
相互にタイミング調整されるように配置され、かつ各ロ
ータが、端部から端部まで実質的に６０°の螺旋ねじれ
角を形成された３つのロープを包含しており、前記膨張
オリフィスがそれぞれ実質的に６０°の回転時間にわた
つて作動されるようにした、特許請求の範囲第１項に記
載の過給機用送風機。
（５）前記流入ポートの横方向境界（２０ｆ、２０ｇ、
２０ｈ、２０ｉ）を定める壁面が、ロープ移行時に移行
ロープに対して実質的に平行に配置されている、特許請
求の範囲第１または４項のいずれかに記載の過給機用送
風機。
（６）前記ロープが実質的に螺旋輪郭を形成されている
、特許請求の範囲第２または４項のいずれかに記載の過
給機用送風機。
（７）各膨張オリフィスを定める横壁延長部が、これが
前記流出ポートから離れる方向に横方向に延びる時に集
合するようになつている、特許請求の範囲第１項に記載
の過給機用送風機。
（８）前記流出ポート壁面と、各膨張オリフィスを定め
る横壁延長部との交点が間隔を有していて、一方のロー
タのロープは、他方のロータのロープが他方の膨張オリ
フィスの横壁延長部の集合部を移行するのと実質的に同
時に、膨張オリフィスの一つの交点を移行するようにし
た、特許請求の範囲第７項に記載の過給機用送風機。
（９）各膨張オリフィスの壁面の交点および集合部が、
実質的に３６０°／２ｎ（ｎ＝ロータ当りのロープ数）
に等しくされた、特許請求の範囲第７項に記載の過給機
用送風機。
（１０）前記ロータが平行軸心の回りに回転するように
配置されている、特許請求の範囲第１項に記載の過給機
用送風機。
（１１）前記各ロータが３つのロープからなる特許請求
の範囲第１項に記載の過給機用送風機。
（１２）かみ合いロープが接触することを防止するため
、前記ロータに固定されたかみ合いタイミングギアから
なる特許請求の範囲第１１項に記載の過給機用送風機。
（１３）前記流出ポート長手方向および横方向境界およ
び前記膨張オリフィスが、いくらか砂時計状ポート（１
３８）形状を有している、特許請求の範囲第２項に記載
の過給機用送風機。
（１４）前記流出ポート境界が、前記ロータ軸心に対し
て横方向に延びると共に、長手方向境界を定める第１お
よび第２の隔置された壁面（１２０ｐ、１２０ｍ）と、前記第１壁画（１２０ｒ）から前記第２壁面（１２０ｍ
）まで集合状に延びる第３および第４の隔置された壁面
（１２０ｒ、１２０ｓ）と、前記第２、第３および第４壁面（１２０ｍ、１２０ｒ、
１２０ｓ）の横方向集合延長部により定められる膨張オ
リフィス（１４２、１４４）であつて、前記長手方向お
よび横方向境界および前記膨張オリフィスが組合わされ
て、いくらか砂時計状のポート（１３８）を定めている
膨張オリフィス（１４２、１４４）とからなる特許請求
の範囲第２項に記載の過給機用送風機。
（１５）前記第３および第４壁面が、前記ロープが移行
する時に、移行ロープに対して実質的に平行に配置され
ている、特許請求の範囲第１４項に記載の過給機用送風
機。