クローポンプの排気構造及び排気方法
【課題】排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できるクローポンプの排気構造及び排気方法を提供すること。
【解決手段】ポンプ室を形成するシリンダ１０と、シリンダ１０の端面を塞ぐ一方のサイドプレート２０Ａ及び他方のサイドプレート２０Ｂと、シリンダ１０内で平行に位置するように配されて反対方向に回転される二つの回転軸３１、３２と、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて設けられ、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成されたロータ３０Ａ、３０Ｂと、回転駆動装置と、シリンダ１０内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口２１と、一方のサイドプレート２０Ａ及び他方のサイドプレート２０Ｂの両方にシリンダ１０内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口２２、２２とを具備する。
【解決手段】ポンプ室を形成するシリンダ１０と、シリンダ１０の端面を塞ぐ一方のサイドプレート２０Ａ及び他方のサイドプレート２０Ｂと、シリンダ１０内で平行に位置するように配されて反対方向に回転される二つの回転軸３１、３２と、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて設けられ、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成されたロータ３０Ａ、３０Ｂと、回転駆動装置と、シリンダ１０内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口２１と、一方のサイドプレート２０Ａ及び他方のサイドプレート２０Ｂの両方にシリンダ１０内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口２２、２２とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉤状の爪部が設けられた二つのロータを備え、圧縮工程を有するクローポンプの排気構造及び排気方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮工程の無いルーツポンプにおいては、一般的にシリンダの側周壁に排気口が開口されている。このため、排気面積を十分に確保できるが，圧縮工程が無いため高圧の圧縮気体の出力を要求される領域についてはポンプ効率が悪いという特性がある。また、このようなルーツポンプの場合、ロータの回転軸は、一般的に両側で支持されている。
【０００３】
これに対して、図９の分解図に示すように、従来のクローポンプの排気口１２２は、シリンダ１１０の一方の端面を覆う一方のサイドプレート１２０Ａに開口されている。このように排気口１２２が設けられているのは、圧縮工程を有するためであり、この排気口１２２から高圧の圧縮気体を排出できる。なお、１２１は吸気口であり、シリンダ１１０の側周壁に開口している。
【０００４】
また、図９に示すように、二つのロータ１３０Ａ、１３０Ｂは、片持ちの支持状態に軸受けされた各回転軸１３１、１３２の自由端側に固定されている。そして、各回転軸１３１、１３２を支持するベアリング１３４、１３４を含む軸受部１３５は、シリンダ１１０の他方の端面を塞ぐ隔壁部（他方のサイドプレート１２０Ｂ）の外側（シリンダ１１０とは反対側）に連続して設けられている。また、他方のサイドプレート１２０Ｂの外側におけるギアボックス１４５内で二つの歯車１３７、１３７が噛合しており、二つのロータ１３０Ａ、１３０Ｂが反対方向に同一速度で回転するように設けられている。この構成によれば、一方のサイドプレート１２０Ａの側には軸受構造がなく、排気口１２２を大きく形成することができる。
【０００５】
しかし、上記のようなロータ１３０Ａ、１３０Ｂの片持ち支持構造の場合、振れや撓みの要因が大きくなり、ロータ１３０Ａ、１３０Ｂのシリンダ１１０内部でのクリアランス向上は難しい面がある。
なお、これに対応するには、先ず、回転軸１３１、１３２のサイズ及び軸受部１３５のサイズを大型化する。そして、軸受け荷重配分の関係上、軸受部１３５及びベアリング１３４、１３４を、シリンダ１１０によって構成されるポンプ本体に限りなく近接させる。さらに、軸受け潤滑剤が前記ポンプ本体の発熱の影響を受けるため、高温特性に優れた潤滑剤及びシール剤を使用する必要がある。これによれば、設計の自由度が小さくなり、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
また、高圧縮比で、排気口１２２の開口面積が十分に確保できないと通気抵抗によって動力損失が増加してポンプ効率の低下が生じる。これを防止するために、一方のサイドプレート１２０Ａに設ける排気口１２２を大きくするには、ロータ１３０Ａ、１３０Ｂの径を大きくして全体形状を径方向に大きくする方法がある。
しかし、ロータ１３０Ａ、１３０Ｂの径が大きくなると、周速が増加し、振れ、撓みの増加につながり、これによっても内部クリアランスの精度向上が望めない。
【０００７】
これに対して、爪部を有しかつ互いに反対方向に同一速度で回転する一対のロータを具備し、ロータが回転している間に空気吸込口から吸込んだ空気を圧縮し、圧縮した空気を空気吐出口に吐出し、空気吐出口は円筒状内周面を有するガイド壁により覆われており、ガイド壁上には多数の圧縮空気流出口とリード弁とが設けられ、各圧縮空気流出口の周方向巾は各爪部の円筒状外周面の周方向巾よりも小さく形成されている機械式過給機が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この機械式過給機によれば、空気吐口（排気口）の面積を大きくすることが可能であるが、ガイド壁（シリンダの側周壁）に特殊で複雑な構成からなる排気口を設けることになって、製造が難しいと共に、圧縮比についても十分に高くすることが難しいものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２４３３３１号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
クローポンプの排気構造及び排気方法に関して解決しようとする問題点は、前記の先行技術のように特殊で複雑な構成を備えない限り、図９に示したように排気口が片方のサイドプレートのみにあり、クローポンプの排気効率を向上させることが難しく、設計の自由度を向上させることも難しい点にある。
そこで本発明の目的は、排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できるクローポンプの排気構造及び排気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、前記シリンダの両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口とを具備する。
【００１２】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートには、前記シリンダの端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダとは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部と前記シリンダの側周壁を軸の延長方向に重ね合わせるように固定され、前記周壁部には前記排気口から圧縮気体を導く排気案内室を介して側方に開口する排気接続口が設けられていることを特徴とすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記両方のサイドプレートの隔壁部に前記吸気口が設けられ、前記周壁部には前記吸気口へ吸入気体を導く吸気案内室に開口する吸気接続口が設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記排気案内室及び前記排気接続口と、前記吸気案内室及び前記吸気接続口とが、前記シリンダの長手方向へ延びる中心線について対称に設けられていることを特徴とすることができる。
【００１４】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記各サイドプレートの周壁部には、該サイドプレートの内部に連通する複数の冷却用の通気口が設けられていることを特徴とすることができる。
【００１５】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記一方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の一方端側を受ける一方の軸受部と、前記他方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の他方端側を受ける他方の軸受部とを備えることを特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記一方の軸受部の外側において前記二つの回転軸の一方端側に固定された歯車同士が噛合され、前記他方の軸受部の外側において前記二つの回転軸のうちの一の他方端側に回転駆動装置が接続されていることを特徴とすることができる。
【００１７】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記の各ロータが二つ爪部を有することを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記二つのロータが同形状であることを特徴とすることができる。
【００１８】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記二つのロータのうち一方のロータが広い面積の前記排出口を覆うことができるように他方のロータに比べて太い部分が多い形状に設けられており、前記他方のロータが前記一方のロータに非接触状態で噛合するように前記一方のロータに比べて細い部分が多い形状に設けられていることを特徴とすることができる。
【００１９】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記二つのロータが非接触状態で噛合するための爪部の先端形状が、該爪部の先端を尖らせて設けた場合の形状を基準にして、一方の爪部の凹面に近接する他方の爪部の先端をＲ形状とし、該他方の爪部の先端が移動する曲線に沿って前記一方の爪部の凹面を設定すると共に前記一方の爪部の先端をＲ形状としたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記の各ロータの爪部における先端のＲが、前記の各ロータの外径寸法の１％以下の寸法に設定されていることを特徴とすることができる。
【００２０】
また、本発明にかかるクローポンプの排気方法の一形態によれば、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて設けられ、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、該二つのロータを前記二つの回転軸を介して駆動させる回転駆動装置と、前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを備えるクローポンプの排気構造を用いるクローポンプの排気方法であって、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する前記排気口を設けることで、シリンダの両端面を通して圧縮気体を排出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかるクローポンプの排気構造及び排気方法によれば、排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るクローポンプの排気構造の形態例を示す分解斜視図である。
【図２】図１の形態例の中央縦断面図である。
【図３】図１の形態例を備える全体装置の平面図である。
【図４】同形のロータの作動状態を示す説明図である。
【図５】異形のロータの作動状態を示す説明図である。
【図６】二つのロータの爪部の噛合状態を示す側面図である。
【図７】図６の形態例の爪部の噛合部分を拡大した拡大側面図である。
【図８】図７の形態例に係る比較例を説明する拡大側面図である。
【図９】本発明に係る比較例を説明する分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかるクローポンプの排気構造及び排気方法について最良の形態例を添付図面（図１〜７）に基づいて詳細に説明する。
このクローポンプは、例えば排気側を空気圧機器に接続することでコンプレッサー又はブロアとして利用でき、吸気側を空気圧機器に接続することで真空ポンプとして利用できる。また、空気に限定されず、他の気体について吸排気する回転ポンプ装置としても利用できる。
【００２４】
１０はシリンダであり、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室１１を形成する。
２０Ａは一方のサイドプレートであり、シリンダ１０の一方の端面を塞ぐように設けられている。また、２０Ｂは他方のサイドプレートであり、シリンダ１０の他方の端面を塞ぐように設けられている。
【００２５】
シリンダ１０内には、平行に位置するように反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸３１、３２が配されている。
そして、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成された二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが、シリンダ１０内に配されている。
【００２６】
また、４０は回転駆動装置の構成である電動モータ（図３参照）であり、回転軸３１と、その回転軸３１から歯車３７、３７を介して駆動される回転軸３２によって動力を伝達することで、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂを、回転駆動させるように設けられている。
２１は吸気口であり、シリンダ１０内の気体が圧縮されないポンプ室の部分（非圧縮室部１１ａ）に連通する。この吸気口２１は、一般的にはサイドプレート２０Ａ、２０Ｂに設けられるが、シリンダ１０の側周壁１５も設けられる場合もある。つまり、非圧縮室部１１ａに連通できれば、設けられる位置や形状は限定されない。
【００２７】
２２は排気口であり、シリンダ１０の両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、一方のサイドプレート２０Ａ及び他方のサイドプレート２０Ｂの両方にシリンダ１０内の気体が圧縮されるポンプ室の部分（圧縮室部１１ｃ）に開口している。
このように排気口２２、２２が設けられていることで、その開口面積（排気面積）を倍増させて排気効率を格段に高めることができ、ポンプ性能を向上できると共に、設計の自由度をより向上できる。排気面積を倍増できることから、クローポンプで高圧縮化を図ると低圧使用時に排気口の面積が十分に確保できないことで抵抗による動力損失が大きくなる傾向を、抑制することもできる。
【００２８】
また、次のような効果がある。
両側に排気口２２を設けて両側に排気面積を分割することで、圧縮比の大小に関わらず、大きな排気面積を確保できる。これによれば、排気面積の確保が容易であり，大流量のポンプでもロータ径を大きくする必要がない。従って、ロータ径を大きくした場合のデメリットが生じない。また、ロータ３０Ａ、３０Ｂの幅（回転軸の延長方向の長さ）の大小で大流量化が可能なため、設計の自由度を向上でき、大きな加工設備も必要ない。さらに、吸気を分割させて吸引させることで、吸気気体を均等にポンプ内部に誘導でき、効率が良い。また、冷却も均等に行えることから熱膨張の偏りもなく、クリアランスを均等に保て、ポンプに吸引される吸い込み音も分散して減音できる。そして、排気流量のバランスを変化させ、排気音の周波数を変化させることで、運転音の低減を図ることも可能である。
【００２９】
また、本形態例の両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂには、それぞれシリンダ１０の端面を塞ぐ隔壁部２３からそのシリンダ１０とは反対方向へ連続する周壁部２５が設けられている。そして、周壁部２５とシリンダ１０の側周壁１５を軸の延長方向に重ね合わせるように固定され、周壁部２５には排気口２２から圧縮気体を導く排気案内室２８を介して側方に開口する排気接続口２９が設けられている（図１参照）。
このように両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂを形成することで、組立て易くなり、製造効率を向上させることができる。
また、図３に示すように、８０は排気用接続ケースであり、二つの排出口接続口２９、２９に連結して両側から供給される圧縮空気を合流させ、外部の空気圧機器に接続するために設けられている。この排気用接続ケース８０は消音室としても設けられている。これにより、空気圧機器に対して接続し易い形態となり、汎用性の高いポンプ装置にすることができる。
【００３０】
また、本形態例では、両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂの隔壁部２３に吸気口２１が設けられ、周壁部２５には吸気口２１へ吸入気体を導く吸気案内室２６に開口する吸気接続口２７が設けられている。
また、図２に示すように、７０は吸気用接続ケースであり、二つの吸気接続口２７、２７に連結している。この吸気用接続ケース７０は、吸気をまとめることができ、外部の空気圧機器に接続する接続室として設けられている。
これによっても、組立て易くなり、製造効率を向上させ、汎用性の高いポンプ装置にすることができる。
【００３１】
そして、本形態例では、排気案内室２８及び排気接続口２９と、吸気案内室２６及び吸気接続口２７とが、シリンダ１０の長手方向へ延びる中心線について対称に設けられている。このように対称形状に設けられているため、成形型を共用化でき、製造コストを低減できる。
【００３２】
３３は冷却用の通気口であり、各サイドプレート２０Ａ、２０Ｂの周壁部２５、２５には、そのサイドプレート２０Ａ、２０Ｂの内部に連通するように複数が設けられている。本形態例では、この冷却用の通気口３３が、各サイドプレートの周壁部２５の対称位置に四個ずつ、貫通孔の形態に設けられている。このため、上下左右に冷却用の空気が抜けるように流れることができる。また、吸気案内室２６及び排気案内室２８は、周壁部２５の幅に比べて浅いボックス状に形成されている。このため、吸気案内室２６及び排気案内室２８と、後述する軸受部３５、３６との間には隙間がある。
これにより、シリンダ１０と両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂで形成されるポンプ室を好適に冷却できる。また、回転軸３１、３２を支持する軸受部３５、３６についての冷却をすることもできる。
【００３３】
また、本形態例では、一方のサイドプレート２０Ａの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の一方端側を受ける一方の軸受部３５と、他方のサイドプレート２０Ｂの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の他方端側を受ける他方の軸受部３６とを備える。
このように、ロータ３０Ａ、３０Ｂを両端支持構造とし、ポンプ室の両側面に排気口２２、２２を有することで、最適な排気面積が確保可能になり、設計の自由度を格段に向上できる。
なお、２４ａ、２４ｂは透孔であり、回転軸３１、３２が挿通されるように、隔壁部２３に設けられている（図１参照）。各軸受部３５、３６にはベアリング３４が配され、各回転軸３１、３２を軸受けしている（図２参照）。また、一方の軸受部３５にはオイルシール６１が配設されている（図２参照）。
【００３４】
さらに、一方の軸受部３５の外側において二つの回転軸３１、３２の一方端側に固定された歯車３７、３７同士が噛合され（図２参照）、他方の軸受部３６の外側において二つの回転軸３１、３２のうちの一の他方端側３１ａに回転駆動装置の一例である電動モータ４０の回転シャフト４１が接続されている（図３参照）。５０はカップリングであり、一方の回転軸３１の他方端側３１ａと回転シャフト４１を連結している。５１は冷却ファンであり、カップリング５０に固定されている。また、６０はオイルバスであり、二つの歯車３７、３７用の潤滑油が封入されている。
なお、回転駆動装置は、電動モータ４０に限定されず、他の既知の駆動装置を用いることができるのは勿論である。
【００３５】
また、本形態例の各ロータ３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ二つ爪部３９、３９を有するように形成されている。
これによれば、一つの爪部を有する場合に比較して、排出される圧縮気体の脈動を抑制することができる。なお、本発明は、本形態例に限定されるものではなく、爪部が一つ又は三つ以上のロータを備えるクローポンプについても好適に適用できるのは勿論である。
【００３６】
図１〜４に示す形態例では、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが同形状に設けられている。
つまり、駆動側のロータ３０Ａと従動側のロータ３０Ｂが同形状であることで、治具・金型費用及び在庫・設計・品質データ管理等の各費用を低減でき、生産性が向上する。
これに対して、図５に示すようなロータ３０Ａ、３０Ｂが異形状構造である場合には、２種類以上のロータ３０Ａ、３０Ｂが必要なため、生産性にはデメリットがある。
【００３７】
次に、図４に基づいて、本発明に係る二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが同形状のクローポンプの作動状態を示す。
図４（ａ）は、吸気時の状態を示しており、吸気口２１が、斜線で示したシリンダ１０内の気体が圧縮されていないポンプ室の部分（非圧縮室部１１ａ）に連通している。なお、図面上の上側のロータ３０Ｂが反時計回転の方向に回転し、図面上の下側のロータ３０Ａが、時計回転の方向に回転している。
図４（ｂ）は、吸気を閉じ込めでいる状態を示しており、斜線で示したポンプ室の部分（等圧室部１１ｂ）は、吸気口２１と排気口２２のいずれにも連通していない。
図４（ｃ）は、気体の圧縮工程を示しており、斜線で示したポンプ室の部分（圧縮室部１１ｃ）は、気体が圧縮されており、排気口２２と連通する直前の状態になっている。
図４（ｄ）は、排気工程を示しており、圧縮室部１１ｃに排気口２２が連通している。これにより、高い圧縮比の気体を効率よく排出できる。
【００３８】
図５に示す形態では、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂ同士が異形状に設けられている。すなわち、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂのうち一方のロータ３０Ａが広い面積の排気口２２を覆うことができるように他方のロータ３０Ｂに比べて太い部分が多い形状に設けられている。そして、他方のロータ３０Ｂが一方のロータ３０Ａに非接触状態で噛合するように一方のロータ３０Ａに比べて細い部分が多い形状に設けられている。
【００３９】
本形態例では、一方のロータ３０Ａが電動モータ４０（図３参照）に連結された回転軸３１に固定された駆動側のロータになっており、他方のロータ３０Ｂが従動側のロータとなっている。
このように二つのロータ３０Ａ、３０Ｂを異形状に設けることで、各排気口２２、２２の開口面積を最大限に大きく設定することができる。これによれば、排気効率を好適に高めることができ、ポンプ性能を向上できると共に、設計の自由度をより向上できる。
【００４０】
次に、図５に基づいて、本発明に係る二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが異形状のクローポンプの作動状態を示す。
図４で示した工程と同様に、図５（ａ）は吸気工程、図５（ｂ）は吸気を閉じ込めでいる等圧工程、図５（ｃ）は気体の圧縮工程、図５（ｄ）は排気工程を示している。これによれば、排気口の開口面積を大きくでき、ポンプ室内部に吸気した気体を、抵抗なくスムーズに排気できる。
【００４１】
次に、図６〜８に基づいて、各ロータ３０Ａ、３０Ｂの爪部３９の先端形状に係る形態例について詳細に説明する。図６は二つのロータ３０Ａ、３０Ｂの全体形状を示しており、点線の円で示された部分（二つのロータ３０Ａ、３０Ｂの爪部３９、３９の先端）が、図７の拡大図によって詳細に示されている。なお、図８は比較例の拡大図である。
【００４２】
本形態例では、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが非接触状態で噛合するための爪部３９、３９の先端形状が、その爪部３９、３９の先端を尖らせて設けた場合の形状（細線とハッチングによって示した断面形状）を基準にして、一方の爪部３９の凹面に近接する他方の爪部３９の先端をＲ形状３９ａとし、その他方の爪部３９の先端が移動する曲線に沿って一方の爪部３９の凹面３９ｂを設定すると共に一方の爪部３９の先端をＲ形状３９ｃとしてある。なお、Ｒ形状３９ａの凸面と、凹面３９ｂとの間は、一般的なクローポンプにおいて数十ミクロン程度の隙間が保たれるように非接触に設定されている。
【００４３】
これによると、図７に示したような爪部３９、３９の先端をナイフエッジ形状３９ｘ、３９ｚに加工した従来の形態に比較して、爪部３９の先端のシール性を格段に向上させることができる。なお、３９ｙは一方の爪部３９の凹面である。
このようにシール性を向上できるのは、爪部３９、３９の先端を好適に肉厚にできると共に対象性が向上できるためと考えられる。
また、爪部３９、３９の先端をナイフエッジ形状３９ｘ、３９ｚにする場合、加工時の衝撃等により先端の欠けが発生し易いというデメリットもある。
【００４４】
さらに、本形態例では、各ロータ３０Ａ、３０Ｂの爪部３９、３９における先端のＲが、各ロータ３０Ａ、３０Ｂの外径寸法の１％以下の寸法に設定されている。
これによれば、爪部３９、３９の先端の形状を最適化することができ、シール性を高めて、ポンプ性能を向上できる。
【００４５】
さらに、ロータ３０Ａ、３０Ｂの形状は、凸面同士のシールを少なくし、ロータ最外径部以外のロータ３０Ａ、３０Ｂ同士のシールは凸面と凹面もしくは凸面と平面にすることで、シール性を向上できる。
【００４６】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４７】
１０ シリンダ
１１ ポンプ室
１１ａ 非圧縮室部
１１ｂ 等圧室部
１１ｃ 圧縮室部
１５ 側周壁
２０Ａ 一方のサイドプレート
２０Ｂ 他方のサイドプレート
２１ 吸気口
２２ 排気口
２３ 隔壁部
２５ 周壁部
２６ 吸気案内室
２７ 吸気接続口
２８ 排気案内室
２９ 排気接続口
３０Ａ ロータ
３０Ｂ ロータ
３１ 回転軸
３１ａ 他方端側
３２ 回転軸
３３ 通気口
３５ 一方の軸受部
３６ 他方の軸受部
３７ 歯車
３９ 爪部
３９ａ Ｒ形状
３９ｂ 凹面
３９ｃ Ｒ形状
４０ 電動モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉤状の爪部が設けられた二つのロータを備え、圧縮工程を有するクローポンプの排気構造及び排気方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮工程の無いルーツポンプにおいては、一般的にシリンダの側周壁に排気口が開口されている。このため、排気面積を十分に確保できるが，圧縮工程が無いため高圧の圧縮気体の出力を要求される領域についてはポンプ効率が悪いという特性がある。また、このようなルーツポンプの場合、ロータの回転軸は、一般的に両側で支持されている。
【０００３】
これに対して、図９の分解図に示すように、従来のクローポンプの排気口１２２は、シリンダ１１０の一方の端面を覆う一方のサイドプレート１２０Ａに開口されている。このように排気口１２２が設けられているのは、圧縮工程を有するためであり、この排気口１２２から高圧の圧縮気体を排出できる。なお、１２１は吸気口であり、シリンダ１１０の側周壁に開口している。
【０００４】
また、図９に示すように、二つのロータ１３０Ａ、１３０Ｂは、片持ちの支持状態に軸受けされた各回転軸１３１、１３２の自由端側に固定されている。そして、各回転軸１３１、１３２を支持するベアリング１３４、１３４を含む軸受部１３５は、シリンダ１１０の他方の端面を塞ぐ隔壁部（他方のサイドプレート１２０Ｂ）の外側（シリンダ１１０とは反対側）に連続して設けられている。また、他方のサイドプレート１２０Ｂの外側におけるギアボックス１４５内で二つの歯車１３７、１３７が噛合しており、二つのロータ１３０Ａ、１３０Ｂが反対方向に同一速度で回転するように設けられている。この構成によれば、一方のサイドプレート１２０Ａの側には軸受構造がなく、排気口１２２を大きく形成することができる。
【０００５】
しかし、上記のようなロータ１３０Ａ、１３０Ｂの片持ち支持構造の場合、振れや撓みの要因が大きくなり、ロータ１３０Ａ、１３０Ｂのシリンダ１１０内部でのクリアランス向上は難しい面がある。
なお、これに対応するには、先ず、回転軸１３１、１３２のサイズ及び軸受部１３５のサイズを大型化する。そして、軸受け荷重配分の関係上、軸受部１３５及びベアリング１３４、１３４を、シリンダ１１０によって構成されるポンプ本体に限りなく近接させる。さらに、軸受け潤滑剤が前記ポンプ本体の発熱の影響を受けるため、高温特性に優れた潤滑剤及びシール剤を使用する必要がある。これによれば、設計の自由度が小さくなり、製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
また、高圧縮比で、排気口１２２の開口面積が十分に確保できないと通気抵抗によって動力損失が増加してポンプ効率の低下が生じる。これを防止するために、一方のサイドプレート１２０Ａに設ける排気口１２２を大きくするには、ロータ１３０Ａ、１３０Ｂの径を大きくして全体形状を径方向に大きくする方法がある。
しかし、ロータ１３０Ａ、１３０Ｂの径が大きくなると、周速が増加し、振れ、撓みの増加につながり、これによっても内部クリアランスの精度向上が望めない。
【０００７】
これに対して、爪部を有しかつ互いに反対方向に同一速度で回転する一対のロータを具備し、ロータが回転している間に空気吸込口から吸込んだ空気を圧縮し、圧縮した空気を空気吐出口に吐出し、空気吐出口は円筒状内周面を有するガイド壁により覆われており、ガイド壁上には多数の圧縮空気流出口とリード弁とが設けられ、各圧縮空気流出口の周方向巾は各爪部の円筒状外周面の周方向巾よりも小さく形成されている機械式過給機が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この機械式過給機によれば、空気吐口（排気口）の面積を大きくすることが可能であるが、ガイド壁（シリンダの側周壁）に特殊で複雑な構成からなる排気口を設けることになって、製造が難しいと共に、圧縮比についても十分に高くすることが難しいものと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２４３３３１号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
クローポンプの排気構造及び排気方法に関して解決しようとする問題点は、前記の先行技術のように特殊で複雑な構成を備えない限り、図９に示したように排気口が片方のサイドプレートのみにあり、クローポンプの排気効率を向上させることが難しく、設計の自由度を向上させることも難しい点にある。
そこで本発明の目的は、排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できるクローポンプの排気構造及び排気方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、前記シリンダの両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口とを具備する。
【００１２】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートには、前記シリンダの端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダとは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部と前記シリンダの側周壁を軸の延長方向に重ね合わせるように固定され、前記周壁部には前記排気口から圧縮気体を導く排気案内室を介して側方に開口する排気接続口が設けられていることを特徴とすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記両方のサイドプレートの隔壁部に前記吸気口が設けられ、前記周壁部には前記吸気口へ吸入気体を導く吸気案内室に開口する吸気接続口が設けられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記排気案内室及び前記排気接続口と、前記吸気案内室及び前記吸気接続口とが、前記シリンダの長手方向へ延びる中心線について対称に設けられていることを特徴とすることができる。
【００１４】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記各サイドプレートの周壁部には、該サイドプレートの内部に連通する複数の冷却用の通気口が設けられていることを特徴とすることができる。
【００１５】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記一方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の一方端側を受ける一方の軸受部と、前記他方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の他方端側を受ける他方の軸受部とを備えることを特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記一方の軸受部の外側において前記二つの回転軸の一方端側に固定された歯車同士が噛合され、前記他方の軸受部の外側において前記二つの回転軸のうちの一の他方端側に回転駆動装置が接続されていることを特徴とすることができる。
【００１７】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記の各ロータが二つ爪部を有することを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記二つのロータが同形状であることを特徴とすることができる。
【００１８】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記二つのロータのうち一方のロータが広い面積の前記排出口を覆うことができるように他方のロータに比べて太い部分が多い形状に設けられており、前記他方のロータが前記一方のロータに非接触状態で噛合するように前記一方のロータに比べて細い部分が多い形状に設けられていることを特徴とすることができる。
【００１９】
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記二つのロータが非接触状態で噛合するための爪部の先端形状が、該爪部の先端を尖らせて設けた場合の形状を基準にして、一方の爪部の凹面に近接する他方の爪部の先端をＲ形状とし、該他方の爪部の先端が移動する曲線に沿って前記一方の爪部の凹面を設定すると共に前記一方の爪部の先端をＲ形状としたことを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるクローポンプの排気構造の一形態によれば、前記の各ロータの爪部における先端のＲが、前記の各ロータの外径寸法の１％以下の寸法に設定されていることを特徴とすることができる。
【００２０】
また、本発明にかかるクローポンプの排気方法の一形態によれば、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて設けられ、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、該二つのロータを前記二つの回転軸を介して駆動させる回転駆動装置と、前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを備えるクローポンプの排気構造を用いるクローポンプの排気方法であって、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する前記排気口を設けることで、シリンダの両端面を通して圧縮気体を排出させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかるクローポンプの排気構造及び排気方法によれば、排気効率を高めることで、クローポンプのポンプ性能を向上させることができ、設計の自由度をより向上できるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るクローポンプの排気構造の形態例を示す分解斜視図である。
【図２】図１の形態例の中央縦断面図である。
【図３】図１の形態例を備える全体装置の平面図である。
【図４】同形のロータの作動状態を示す説明図である。
【図５】異形のロータの作動状態を示す説明図である。
【図６】二つのロータの爪部の噛合状態を示す側面図である。
【図７】図６の形態例の爪部の噛合部分を拡大した拡大側面図である。
【図８】図７の形態例に係る比較例を説明する拡大側面図である。
【図９】本発明に係る比較例を説明する分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明にかかるクローポンプの排気構造及び排気方法について最良の形態例を添付図面（図１〜７）に基づいて詳細に説明する。
このクローポンプは、例えば排気側を空気圧機器に接続することでコンプレッサー又はブロアとして利用でき、吸気側を空気圧機器に接続することで真空ポンプとして利用できる。また、空気に限定されず、他の気体について吸排気する回転ポンプ装置としても利用できる。
【００２４】
１０はシリンダであり、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室１１を形成する。
２０Ａは一方のサイドプレートであり、シリンダ１０の一方の端面を塞ぐように設けられている。また、２０Ｂは他方のサイドプレートであり、シリンダ１０の他方の端面を塞ぐように設けられている。
【００２５】
シリンダ１０内には、平行に位置するように反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸３１、３２が配されている。
そして、その二つの回転軸３１、３２のそれぞれに一体的に固定されて、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部３９が形成された二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが、シリンダ１０内に配されている。
【００２６】
また、４０は回転駆動装置の構成である電動モータ（図３参照）であり、回転軸３１と、その回転軸３１から歯車３７、３７を介して駆動される回転軸３２によって動力を伝達することで、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂを、回転駆動させるように設けられている。
２１は吸気口であり、シリンダ１０内の気体が圧縮されないポンプ室の部分（非圧縮室部１１ａ）に連通する。この吸気口２１は、一般的にはサイドプレート２０Ａ、２０Ｂに設けられるが、シリンダ１０の側周壁１５も設けられる場合もある。つまり、非圧縮室部１１ａに連通できれば、設けられる位置や形状は限定されない。
【００２７】
２２は排気口であり、シリンダ１０の両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、一方のサイドプレート２０Ａ及び他方のサイドプレート２０Ｂの両方にシリンダ１０内の気体が圧縮されるポンプ室の部分（圧縮室部１１ｃ）に開口している。
このように排気口２２、２２が設けられていることで、その開口面積（排気面積）を倍増させて排気効率を格段に高めることができ、ポンプ性能を向上できると共に、設計の自由度をより向上できる。排気面積を倍増できることから、クローポンプで高圧縮化を図ると低圧使用時に排気口の面積が十分に確保できないことで抵抗による動力損失が大きくなる傾向を、抑制することもできる。
【００２８】
また、次のような効果がある。
両側に排気口２２を設けて両側に排気面積を分割することで、圧縮比の大小に関わらず、大きな排気面積を確保できる。これによれば、排気面積の確保が容易であり，大流量のポンプでもロータ径を大きくする必要がない。従って、ロータ径を大きくした場合のデメリットが生じない。また、ロータ３０Ａ、３０Ｂの幅（回転軸の延長方向の長さ）の大小で大流量化が可能なため、設計の自由度を向上でき、大きな加工設備も必要ない。さらに、吸気を分割させて吸引させることで、吸気気体を均等にポンプ内部に誘導でき、効率が良い。また、冷却も均等に行えることから熱膨張の偏りもなく、クリアランスを均等に保て、ポンプに吸引される吸い込み音も分散して減音できる。そして、排気流量のバランスを変化させ、排気音の周波数を変化させることで、運転音の低減を図ることも可能である。
【００２９】
また、本形態例の両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂには、それぞれシリンダ１０の端面を塞ぐ隔壁部２３からそのシリンダ１０とは反対方向へ連続する周壁部２５が設けられている。そして、周壁部２５とシリンダ１０の側周壁１５を軸の延長方向に重ね合わせるように固定され、周壁部２５には排気口２２から圧縮気体を導く排気案内室２８を介して側方に開口する排気接続口２９が設けられている（図１参照）。
このように両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂを形成することで、組立て易くなり、製造効率を向上させることができる。
また、図３に示すように、８０は排気用接続ケースであり、二つの排出口接続口２９、２９に連結して両側から供給される圧縮空気を合流させ、外部の空気圧機器に接続するために設けられている。この排気用接続ケース８０は消音室としても設けられている。これにより、空気圧機器に対して接続し易い形態となり、汎用性の高いポンプ装置にすることができる。
【００３０】
また、本形態例では、両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂの隔壁部２３に吸気口２１が設けられ、周壁部２５には吸気口２１へ吸入気体を導く吸気案内室２６に開口する吸気接続口２７が設けられている。
また、図２に示すように、７０は吸気用接続ケースであり、二つの吸気接続口２７、２７に連結している。この吸気用接続ケース７０は、吸気をまとめることができ、外部の空気圧機器に接続する接続室として設けられている。
これによっても、組立て易くなり、製造効率を向上させ、汎用性の高いポンプ装置にすることができる。
【００３１】
そして、本形態例では、排気案内室２８及び排気接続口２９と、吸気案内室２６及び吸気接続口２７とが、シリンダ１０の長手方向へ延びる中心線について対称に設けられている。このように対称形状に設けられているため、成形型を共用化でき、製造コストを低減できる。
【００３２】
３３は冷却用の通気口であり、各サイドプレート２０Ａ、２０Ｂの周壁部２５、２５には、そのサイドプレート２０Ａ、２０Ｂの内部に連通するように複数が設けられている。本形態例では、この冷却用の通気口３３が、各サイドプレートの周壁部２５の対称位置に四個ずつ、貫通孔の形態に設けられている。このため、上下左右に冷却用の空気が抜けるように流れることができる。また、吸気案内室２６及び排気案内室２８は、周壁部２５の幅に比べて浅いボックス状に形成されている。このため、吸気案内室２６及び排気案内室２８と、後述する軸受部３５、３６との間には隙間がある。
これにより、シリンダ１０と両方のサイドプレート２０Ａ、２０Ｂで形成されるポンプ室を好適に冷却できる。また、回転軸３１、３２を支持する軸受部３５、３６についての冷却をすることもできる。
【００３３】
また、本形態例では、一方のサイドプレート２０Ａの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の一方端側を受ける一方の軸受部３５と、他方のサイドプレート２０Ｂの外側であって周壁部２５に重ねられて設けられて二つの回転軸３１、３２の他方端側を受ける他方の軸受部３６とを備える。
このように、ロータ３０Ａ、３０Ｂを両端支持構造とし、ポンプ室の両側面に排気口２２、２２を有することで、最適な排気面積が確保可能になり、設計の自由度を格段に向上できる。
なお、２４ａ、２４ｂは透孔であり、回転軸３１、３２が挿通されるように、隔壁部２３に設けられている（図１参照）。各軸受部３５、３６にはベアリング３４が配され、各回転軸３１、３２を軸受けしている（図２参照）。また、一方の軸受部３５にはオイルシール６１が配設されている（図２参照）。
【００３４】
さらに、一方の軸受部３５の外側において二つの回転軸３１、３２の一方端側に固定された歯車３７、３７同士が噛合され（図２参照）、他方の軸受部３６の外側において二つの回転軸３１、３２のうちの一の他方端側３１ａに回転駆動装置の一例である電動モータ４０の回転シャフト４１が接続されている（図３参照）。５０はカップリングであり、一方の回転軸３１の他方端側３１ａと回転シャフト４１を連結している。５１は冷却ファンであり、カップリング５０に固定されている。また、６０はオイルバスであり、二つの歯車３７、３７用の潤滑油が封入されている。
なお、回転駆動装置は、電動モータ４０に限定されず、他の既知の駆動装置を用いることができるのは勿論である。
【００３５】
また、本形態例の各ロータ３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ二つ爪部３９、３９を有するように形成されている。
これによれば、一つの爪部を有する場合に比較して、排出される圧縮気体の脈動を抑制することができる。なお、本発明は、本形態例に限定されるものではなく、爪部が一つ又は三つ以上のロータを備えるクローポンプについても好適に適用できるのは勿論である。
【００３６】
図１〜４に示す形態例では、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが同形状に設けられている。
つまり、駆動側のロータ３０Ａと従動側のロータ３０Ｂが同形状であることで、治具・金型費用及び在庫・設計・品質データ管理等の各費用を低減でき、生産性が向上する。
これに対して、図５に示すようなロータ３０Ａ、３０Ｂが異形状構造である場合には、２種類以上のロータ３０Ａ、３０Ｂが必要なため、生産性にはデメリットがある。
【００３７】
次に、図４に基づいて、本発明に係る二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが同形状のクローポンプの作動状態を示す。
図４（ａ）は、吸気時の状態を示しており、吸気口２１が、斜線で示したシリンダ１０内の気体が圧縮されていないポンプ室の部分（非圧縮室部１１ａ）に連通している。なお、図面上の上側のロータ３０Ｂが反時計回転の方向に回転し、図面上の下側のロータ３０Ａが、時計回転の方向に回転している。
図４（ｂ）は、吸気を閉じ込めでいる状態を示しており、斜線で示したポンプ室の部分（等圧室部１１ｂ）は、吸気口２１と排気口２２のいずれにも連通していない。
図４（ｃ）は、気体の圧縮工程を示しており、斜線で示したポンプ室の部分（圧縮室部１１ｃ）は、気体が圧縮されており、排気口２２と連通する直前の状態になっている。
図４（ｄ）は、排気工程を示しており、圧縮室部１１ｃに排気口２２が連通している。これにより、高い圧縮比の気体を効率よく排出できる。
【００３８】
図５に示す形態では、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂ同士が異形状に設けられている。すなわち、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂのうち一方のロータ３０Ａが広い面積の排気口２２を覆うことができるように他方のロータ３０Ｂに比べて太い部分が多い形状に設けられている。そして、他方のロータ３０Ｂが一方のロータ３０Ａに非接触状態で噛合するように一方のロータ３０Ａに比べて細い部分が多い形状に設けられている。
【００３９】
本形態例では、一方のロータ３０Ａが電動モータ４０（図３参照）に連結された回転軸３１に固定された駆動側のロータになっており、他方のロータ３０Ｂが従動側のロータとなっている。
このように二つのロータ３０Ａ、３０Ｂを異形状に設けることで、各排気口２２、２２の開口面積を最大限に大きく設定することができる。これによれば、排気効率を好適に高めることができ、ポンプ性能を向上できると共に、設計の自由度をより向上できる。
【００４０】
次に、図５に基づいて、本発明に係る二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが異形状のクローポンプの作動状態を示す。
図４で示した工程と同様に、図５（ａ）は吸気工程、図５（ｂ）は吸気を閉じ込めでいる等圧工程、図５（ｃ）は気体の圧縮工程、図５（ｄ）は排気工程を示している。これによれば、排気口の開口面積を大きくでき、ポンプ室内部に吸気した気体を、抵抗なくスムーズに排気できる。
【００４１】
次に、図６〜８に基づいて、各ロータ３０Ａ、３０Ｂの爪部３９の先端形状に係る形態例について詳細に説明する。図６は二つのロータ３０Ａ、３０Ｂの全体形状を示しており、点線の円で示された部分（二つのロータ３０Ａ、３０Ｂの爪部３９、３９の先端）が、図７の拡大図によって詳細に示されている。なお、図８は比較例の拡大図である。
【００４２】
本形態例では、二つのロータ３０Ａ、３０Ｂが非接触状態で噛合するための爪部３９、３９の先端形状が、その爪部３９、３９の先端を尖らせて設けた場合の形状（細線とハッチングによって示した断面形状）を基準にして、一方の爪部３９の凹面に近接する他方の爪部３９の先端をＲ形状３９ａとし、その他方の爪部３９の先端が移動する曲線に沿って一方の爪部３９の凹面３９ｂを設定すると共に一方の爪部３９の先端をＲ形状３９ｃとしてある。なお、Ｒ形状３９ａの凸面と、凹面３９ｂとの間は、一般的なクローポンプにおいて数十ミクロン程度の隙間が保たれるように非接触に設定されている。
【００４３】
これによると、図７に示したような爪部３９、３９の先端をナイフエッジ形状３９ｘ、３９ｚに加工した従来の形態に比較して、爪部３９の先端のシール性を格段に向上させることができる。なお、３９ｙは一方の爪部３９の凹面である。
このようにシール性を向上できるのは、爪部３９、３９の先端を好適に肉厚にできると共に対象性が向上できるためと考えられる。
また、爪部３９、３９の先端をナイフエッジ形状３９ｘ、３９ｚにする場合、加工時の衝撃等により先端の欠けが発生し易いというデメリットもある。
【００４４】
さらに、本形態例では、各ロータ３０Ａ、３０Ｂの爪部３９、３９における先端のＲが、各ロータ３０Ａ、３０Ｂの外径寸法の１％以下の寸法に設定されている。
これによれば、爪部３９、３９の先端の形状を最適化することができ、シール性を高めて、ポンプ性能を向上できる。
【００４５】
さらに、ロータ３０Ａ、３０Ｂの形状は、凸面同士のシールを少なくし、ロータ最外径部以外のロータ３０Ａ、３０Ｂ同士のシールは凸面と凹面もしくは凸面と平面にすることで、シール性を向上できる。
【００４６】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００４７】
１０ シリンダ
１１ ポンプ室
１１ａ 非圧縮室部
１１ｂ 等圧室部
１１ｃ 圧縮室部
１５ 側周壁
２０Ａ 一方のサイドプレート
２０Ｂ 他方のサイドプレート
２１ 吸気口
２２ 排気口
２３ 隔壁部
２５ 周壁部
２６ 吸気案内室
２７ 吸気接続口
２８ 排気案内室
２９ 排気接続口
３０Ａ ロータ
３０Ｂ ロータ
３１ 回転軸
３１ａ 他方端側
３２ 回転軸
３３ 通気口
３５ 一方の軸受部
３６ 他方の軸受部
３７ 歯車
３９ 爪部
３９ａ Ｒ形状
３９ｂ 凹面
３９ｃ Ｒ形状
４０ 電動モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、
該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、
前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、
該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、
該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、
前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、
前記シリンダの両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口とを具備することを特徴とするクローポンプの排気構造。
【請求項２】
前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートには、前記シリンダの端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダとは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部と前記シリンダの側周壁を軸の延長方向に重ね合わせるように固定され、前記周壁部には前記排気口から圧縮気体を導く排気案内室を介して側方に開口する排気接続口が設けられていることを特徴とする請求項１記載のクローポンプの排気構造。
【請求項３】
前記両方のサイドプレートの隔壁部に前記吸気口が設けられ、前記周壁部には前記吸気口へ吸入気体を導く吸気案内室に開口する吸気接続口が設けられていることを特徴とする請求項２記載のクローポンプの排気構造。
【請求項４】
前記排気案内室及び前記排気接続口と、前記吸気案内室及び前記吸気接続口とが、前記シリンダの長手方向へ延びる中心線について対称に設けられていることを特徴とする請求項３記載のクローポンプの排気構造。
【請求項５】
前記各サイドプレートの周壁部には、該サイドプレートの内部に連通する複数の冷却用の通気口が設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項６】
前記一方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の一方端側を受ける一方の軸受部と、前記他方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の他方端側を受ける他方の軸受部とを備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項７】
前記一方の軸受部の外側において前記二つの回転軸の一方端側に固定された歯車同士が噛合され、前記他方の軸受部の外側において前記二つの回転軸のうちの一の他方端側に回転駆動装置が接続されていることを特徴とする請求項６記載のクローポンプの排気構造。
【請求項８】
前記の各ロータが二つ爪部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項９】
前記二つのロータが同形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１０】
前記二つのロータのうち一方のロータが広い面積の前記排出口を覆うことができるように他方のロータに比べて太い部分が多い形状に設けられており、前記他方のロータが前記一方のロータに非接触状態で噛合するように前記一方のロータに比べて細い部分が多い形状に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１１】
前記二つのロータが非接触状態で噛合するための爪部の先端形状が、該爪部の先端を尖らせて設けた場合の形状を基準にして、一方の爪部の凹面に近接する他方の爪部の先端をＲ形状とし、該他方の爪部の先端が移動する曲線に沿って前記一方の爪部の凹面を設定すると共に前記一方の爪部の先端をＲ形状としたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１２】
前記の各ロータの爪部における先端のＲが、前記の各ロータの外径寸法の１％以下の寸法に設定されていることを特徴とする請求項１１記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１３】
二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、
該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、
前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、
該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、
該二つのロータを前記二つの回転軸を介して駆動させる回転駆動装置と、
前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、
前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを備えるクローポンプの排気構造を用いるクローポンプの排気方法であって、
前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する前記排気口を設けることで、シリンダの両端面を通して圧縮気体を排出させることを特徴とするクローポンプの排気方法。
【請求項１】
二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、
該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、
前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、
該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、
該二つのロータを前記二つの回転軸を介して回転駆動させる回転駆動装置と、
前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、
前記シリンダの両端面を通して圧縮気体を両側から排出させるように、前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に開口する排気口とを具備することを特徴とするクローポンプの排気構造。
【請求項２】
前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートには、前記シリンダの端面を塞ぐ隔壁部から該シリンダとは反対方向へ連続する周壁部が設けられ、該周壁部と前記シリンダの側周壁を軸の延長方向に重ね合わせるように固定され、前記周壁部には前記排気口から圧縮気体を導く排気案内室を介して側方に開口する排気接続口が設けられていることを特徴とする請求項１記載のクローポンプの排気構造。
【請求項３】
前記両方のサイドプレートの隔壁部に前記吸気口が設けられ、前記周壁部には前記吸気口へ吸入気体を導く吸気案内室に開口する吸気接続口が設けられていることを特徴とする請求項２記載のクローポンプの排気構造。
【請求項４】
前記排気案内室及び前記排気接続口と、前記吸気案内室及び前記吸気接続口とが、前記シリンダの長手方向へ延びる中心線について対称に設けられていることを特徴とする請求項３記載のクローポンプの排気構造。
【請求項５】
前記各サイドプレートの周壁部には、該サイドプレートの内部に連通する複数の冷却用の通気口が設けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項６】
前記一方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の一方端側を受ける一方の軸受部と、前記他方のサイドプレートの外側であって前記周壁部に重ねられて設けられて前記二つの回転軸の他方端側を受ける他方の軸受部とを備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項７】
前記一方の軸受部の外側において前記二つの回転軸の一方端側に固定された歯車同士が噛合され、前記他方の軸受部の外側において前記二つの回転軸のうちの一の他方端側に回転駆動装置が接続されていることを特徴とする請求項６記載のクローポンプの排気構造。
【請求項８】
前記の各ロータが二つ爪部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項９】
前記二つのロータが同形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１０】
前記二つのロータのうち一方のロータが広い面積の前記排出口を覆うことができるように他方のロータに比べて太い部分が多い形状に設けられており、前記他方のロータが前記一方のロータに非接触状態で噛合するように前記一方のロータに比べて細い部分が多い形状に設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１１】
前記二つのロータが非接触状態で噛合するための爪部の先端形状が、該爪部の先端を尖らせて設けた場合の形状を基準にして、一方の爪部の凹面に近接する他方の爪部の先端をＲ形状とし、該他方の爪部の先端が移動する曲線に沿って前記一方の爪部の凹面を設定すると共に前記一方の爪部の先端をＲ形状としたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１２】
前記の各ロータの爪部における先端のＲが、前記の各ロータの外径寸法の１％以下の寸法に設定されていることを特徴とする請求項１１記載のクローポンプの排気構造。
【請求項１３】
二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室を形成するシリンダと、
該シリンダの一方の端面を塞ぐ一方のサイドプレート及び該シリンダの他方の端面を塞ぐ他方のサイドプレートと、
前記シリンダ内で平行に位置するように配されて反対方向に同一速度で回転される二つの回転軸と、
該二つの回転軸のそれぞれに一体的に固定されて前記シリンダ内に配され、相互に非接触状態で噛合って吸入した気体を圧縮できるように鉤形の爪部が形成された二つのロータと、
該二つのロータを前記二つの回転軸を介して駆動させる回転駆動装置と、
前記シリンダ内の気体が圧縮されないポンプ室の部分に連通する吸気口と、
前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する排気口とを備えるクローポンプの排気構造を用いるクローポンプの排気方法であって、
前記一方のサイドプレート及び前記他方のサイドプレートの両方に前記シリンダ内の気体が圧縮されるポンプ室の部分に連通する前記排気口を設けることで、シリンダの両端面を通して圧縮気体を排出させることを特徴とするクローポンプの排気方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−３８４７６（Ｐ２０１１−３８４７６Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８６８９１（Ｐ２００９−１８６８９１）
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００１０３９２１）オリオン機械株式会社 (450)
[ Back to top ]