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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024043956
(43)【公開日】2024-04-02
(54)【発明の名称】ルーツポンプ
(51)【国際特許分類】
F04C 29/00 20060101AFI20240326BHJP
F04C 18/18 20060101ALI20240326BHJP
F04C 25/02 20060101ALI20240326BHJP
F16C 23/06 20060101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
F04C29/00 E
F04C18/18 A
F04C25/02 K
F04C29/00 B
F16C23/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022149215
(22)【出願日】2022-09-20
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】岩田 滉平
(72)【発明者】
【氏名】正木 大輔
(72)【発明者】
【氏名】森 達志
(72)【発明者】
【氏名】柏 真太郎
【テーマコード（参考）】
3H129
3J012
【Ｆターム（参考）】
3H129AA06
3H129AB05
3H129BB21
3H129BB33
3H129CC03
3H129CC05
3H129CC17
3J012AB02
3J012BB01
3J012CB10
3J012DB20
3J012FB09
(57)【要約】
【課題】軸方向クリアランスの軸方向への変化を抑制できるとともに、回転軸の軸ブレを抑制できるルーツポンプを提供すること。
【解決手段】ルーツポンプ１０において、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数は、回転軸１６の材質における線膨張係数よりも大きく、かつスペーサ４０の材質における線膨張係数は、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数及び回転軸１６の材質における線膨張係数と異なる。スペーサ４０は、ロータハウジング１４の軸方向への熱膨張及び回転軸１６の軸方向への熱膨張に合わせて、ロータハウジング１４及び回転軸１６の線膨張係数の差に基づく軸方向への軸方向クリアランスＣＬの変化を低減すべく、第２軸受３２とともに回転軸１６を軸方向に変位させるように第２凹部１４ｃ内で熱膨張する。
【選択図】図３
【解決手段】ルーツポンプ１０において、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数は、回転軸１６の材質における線膨張係数よりも大きく、かつスペーサ４０の材質における線膨張係数は、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数及び回転軸１６の材質における線膨張係数と異なる。スペーサ４０は、ロータハウジング１４の軸方向への熱膨張及び回転軸１６の軸方向への熱膨張に合わせて、ロータハウジング１４及び回転軸１６の線膨張係数の差に基づく軸方向への軸方向クリアランスＣＬの変化を低減すべく、第２軸受３２とともに回転軸１６を軸方向に変位させるように第２凹部１４ｃ内で熱膨張する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、
前記ハウジングにそれぞれ挿入され、軸受を介して回転可能に支持された一対の回転軸と、
前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、互いに逆方向へ回転される一対の二葉まゆ形のロータと、を有し、
前記軸受は、前記回転軸を保持する内輪と、前記内輪を囲む外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられる転動子と、を有し、
前記ハウジングには、一対の前記ロータを収容し、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を備えたロータ室が画定され、
前記ロータ室は、
前記回転軸の軸方向において、前記ロータの端面と所定の軸方向クリアランスを介して対向する一対のロータ室端面と、
前記回転軸の径方向において、前記吸入孔と前記吐出孔との間を繋ぐ一対の円弧面からなり、前記ロータの周面と所定の径方向クリアランスを介して対向するロータ室周面と、を有し、
一対の前記ロータが回転することで、前記吸入孔から吸入された流体が、前記ロータ室周面の前記円弧面に案内されて、前記吐出孔から吐出されるルーツポンプであって、
前記ハウジングと前記外輪との間には、前記ハウジング及び前記外輪に取り付けられる筒状のスペーサが設けられ、
前記ハウジングには、前記軸受と前記スペーサが収容される収容室が形成され、
前記ハウジングの材質における線膨張係数は、前記回転軸の材質における線膨張係数よりも大きく、かつ前記スペーサの材質における線膨張係数は、前記ハウジングの材質における線膨張係数及び前記回転軸の材質における線膨張係数と異なり、
前記スペーサは、前記ハウジングの前記軸方向への熱膨張及び前記回転軸の前記軸方向への熱膨張に合わせて、前記ハウジング及び前記回転軸の前記線膨張係数の差に基づく前記軸方向への前記軸方向クリアランスの変化を低減すべく、前記軸受とともに前記回転軸を前記軸方向に変位させるように前記収容室内で熱膨張することを特徴とするルーツポンプ。
前記ハウジングにそれぞれ挿入され、軸受を介して回転可能に支持された一対の回転軸と、
前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、互いに逆方向へ回転される一対の二葉まゆ形のロータと、を有し、
前記軸受は、前記回転軸を保持する内輪と、前記内輪を囲む外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられる転動子と、を有し、
前記ハウジングには、一対の前記ロータを収容し、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を備えたロータ室が画定され、
前記ロータ室は、
前記回転軸の軸方向において、前記ロータの端面と所定の軸方向クリアランスを介して対向する一対のロータ室端面と、
前記回転軸の径方向において、前記吸入孔と前記吐出孔との間を繋ぐ一対の円弧面からなり、前記ロータの周面と所定の径方向クリアランスを介して対向するロータ室周面と、を有し、
一対の前記ロータが回転することで、前記吸入孔から吸入された流体が、前記ロータ室周面の前記円弧面に案内されて、前記吐出孔から吐出されるルーツポンプであって、
前記ハウジングと前記外輪との間には、前記ハウジング及び前記外輪に取り付けられる筒状のスペーサが設けられ、
前記ハウジングには、前記軸受と前記スペーサが収容される収容室が形成され、
前記ハウジングの材質における線膨張係数は、前記回転軸の材質における線膨張係数よりも大きく、かつ前記スペーサの材質における線膨張係数は、前記ハウジングの材質における線膨張係数及び前記回転軸の材質における線膨張係数と異なり、
前記スペーサは、前記ハウジングの前記軸方向への熱膨張及び前記回転軸の前記軸方向への熱膨張に合わせて、前記ハウジング及び前記回転軸の前記線膨張係数の差に基づく前記軸方向への前記軸方向クリアランスの変化を低減すべく、前記軸受とともに前記回転軸を前記軸方向に変位させるように前記収容室内で熱膨張することを特徴とするルーツポンプ。
【請求項2】
前記スペーサは、外筒と、当該外筒の内周側に一体に保持された内筒と、を有し、前記内筒は、前記軸受の前記外輪の外周面を囲んだ状態で当該外輪に取り付けられるとともに、前記外筒は、当該外筒の外周面が前記ハウジングによって囲まれた状態で前記ハウジングに取り付けられており、前記外筒の材質における線膨張係数と前記内筒の材質における線膨張係数とは異なる請求項１に記載のルーツポンプ。
【請求項3】
前記スペーサにおける軸方向の第１端面は、前記ロータ室側であり、かつ前記スペーサにおける軸方向の第２端面は、前記ロータ室側とは反対側であり、前記スペーサの前記第１端面側が前記軸受の前記外輪に取り付けられるとともに、前記第２端面には位置決め部材が接触しており、前記スペーサの材質における線膨張係数は、前記ハウジングの材質における線膨張係数より大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のルーツポンプ。
【請求項4】
前記スペーサにおける軸方向の第１端面は、前記ロータ室側であり、かつ前記スペーサにおける軸方向の第２端面は、前記ロータ室側とは反対側であり、前記スペーサの前記第２端面側が前記軸受の前記外輪に取り付けられるとともに、前記第１端面には位置決め部材が接触しており、前記スペーサの材質における線膨張係数は、前記回転軸の材質における線膨張係数より小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のルーツポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ルーツポンプに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、ルーツポンプとしての水素ポンプが開示されている。特許文献１に開示された水素ポンプは、ハウジングと、二つの支持軸と、を有する。二つの支持軸の各々は、ラジアル軸受を介して軸受ハウジングに支持されている。各支持軸には、ロータが取り付けられている。一対のロータは、ポンプ室に組み込まれている。動作環境等によってルーツポンプの周囲温度が変化すると、ハウジング及び支持軸の熱膨張及び収縮といった熱変形が発生する。
【0003】
例えば、特許文献２には、熱膨張による変位を補償することを可能とした技術が開示されている。特許文献２のスクリュー圧縮機は、ケーシングと、ケーシングの内部に形成されたボアと、ボアに収納された雄ロータ及び雌ロータと、を有する。雄ロータと雌ロータは、吸入側軸受と吐出側軸受によってケーシングに支持されている。吐出側軸受は、軸受ブロックに外周を固定されている。軸受ブロックは、軸受変位機構を介してケーシングに固定されている。軸受変位機構の材質における線膨張係数は、ケーシングの材質における線膨張係数よりも大きい。そして、スクリュー圧縮機の運転に伴って温度上昇したとき、軸受変位機構の温度は上昇するとともに、軸受変位機構は熱膨張する。軸受変位機構の膨張量は、他の部材に比べて大きいため、軸受変位機構は軸受ブロックを変位させる。これにより、熱膨張による変位が補償される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－２５０２１５号公報
【特許文献2】特開平１１－３３６６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献２において、熱膨張によって軸受ブロックを径方向に変位させるために、軸受変位機構は、径方向に容易に変位可能である。このため、特許文献２の軸受変位機構では、運転時の振動を受けたときや、吐出圧と吸入圧の差圧をロータが受けたとき、ロータが径方向に容易に変位して軸ブレが発生してしまう。また、特許文献２には、ロータとボアとの間の軸方向クリアランスについて、軸方向への変化については何ら言及されていない。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記問題点を解決するためのルーツポンプは、ハウジングと、前記ハウジングにそれぞれ挿入され、軸受を介して回転可能に支持された一対の回転軸と、前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、互いに逆方向へ回転される一対の二葉まゆ形のロータと、を有し、前記軸受は、前記回転軸を保持する内輪と、前記内輪を囲む外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられる転動子と、を有し、前記ハウジングには、一対の前記ロータを収容し、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を備えたロータ室が画定され、前記ロータ室は、前記回転軸の軸方向において、前記ロータの端面と所定の軸方向クリアランスを介して対向する一対のロータ室端面と、前記回転軸の径方向において、前記吸入孔と前記吐出孔との間を繋ぐ一対の円弧面からなり、前記ロータの周面と所定の径方向クリアランスを介して対向するロータ室周面と、を有し、一対の前記ロータが回転することで、前記吸入孔から吸入された流体が、前記ロータ室周面の前記円弧面に案内されて、前記吐出孔から吐出されるルーツポンプであって、前記ハウジングと前記外輪との間には、前記ハウジング及び前記外輪に取り付けられる筒状のスペーサが設けられ、前記ハウジングには、前記軸受と前記スペーサが収容される収容室が形成され、前記ハウジングの材質における線膨張係数は、前記回転軸の材質における線膨張係数よりも大きく、かつ前記スペーサの材質における線膨張係数は、前記ハウジングの材質における線膨張係数及び前記回転軸の材質における線膨張係数と異なり、前記スペーサは、前記ハウジングの前記軸方向への熱膨張及び前記回転軸の前記軸方向への熱膨張に合わせて、前記ハウジング及び前記回転軸の前記線膨張係数の差に基づく前記軸方向への前記軸方向クリアランスの変化を低減すべく、前記軸受とともに前記回転軸を前記軸方向に変位させるように前記収容室内で熱膨張することを要旨とする。
【0007】
これによれば、軸受の外輪は、スペーサに囲まれた状態でスペーサに取り付けられるとともに、スペーサは、ハウジングに囲まれた状態でハウジングに取り付けられている。このため、スペーサによって、軸受の径方向への振動が抑制される。その結果、軸受に支持された回転軸の軸ブレが抑制される。また、スペーサの外周側は、ハウジングに取り付けられているため、ハウジングが軸方向へ熱膨張した際、スペーサの外周側は、ハウジングに追従しつつ軸方向へ熱膨張する。このとき、スペーサの内周側は、ハウジングに追従しにくいため、スペーサの外周側とは異なる量で軸方向へ熱膨張する。そして、スペーサは、ハウジングの軸方向への熱膨張及び回転軸の軸方向への熱膨張に合わせて、軸受とともに回転軸を軸方向に変位させる。このとき、スペーサは、ハウジング及び回転軸の線膨張係数の差に基づく軸方向クリアランスの変化を低減するように熱膨張する。これにより、軸方向クリアランスの軸方向への変化を抑制できる。
【0008】
ルーツポンプについて、前記スペーサは、外筒と、当該外筒の内周側に一体に保持された内筒と、を有し、前記内筒は、前記軸受の前記外輪の外周面を囲んだ状態で当該外輪に取り付けられるとともに、前記外筒は、当該外筒の外周面が前記ハウジングによって囲まれた状態で前記ハウジングに取り付けられており、前記外筒の材質における線膨張係数と前記内筒の材質における線膨張係数とは異なっていてもよい。
【0009】
これによれば、スペーサの外筒は、ハウジングに囲まれた状態でハウジングに取り付けられている。このため、ハウジングの軸方向への熱膨張及びスペーサの軸方向への熱膨張の際、外筒は、ハウジングの熱膨張に追従しつつ軸方向へ熱膨張する。一方、外筒と材質の異なる内筒は、外筒とは異なる量で独立して軸方向へ熱膨張して変位する。したがって、スペーサが外筒と内筒とに別れていない場合と比べると、スペーサに生じる歪みを抑制できる。
【0010】
ルーツポンプについて、前記スペーサにおける軸方向の第１端面は、前記ロータ室側であり、かつ前記スペーサにおける軸方向の第２端面は、前記ロータ室側とは反対側であり、前記スペーサの前記第１端面側が前記軸受の前記外輪に取り付けられるとともに、前記第２端面には位置決め部材が接触しており、前記スペーサの材質における線膨張係数は、前記ハウジングの材質における線膨張係数より大きくてもよい。
【0011】
これによれば、ハウジングの軸方向への熱膨張及び回転軸の軸方向への熱膨張のとき、ハウジング及び回転軸の線膨張係数の差に基づいて、軸方向クリアランスが変化するように、ハウジングと回転軸との軸方向への相対位置が変位する。このとき、位置決め部材によって、スペーサの第２端面側への軸方向への熱膨張は規制される。このため、スペーサは、第１端面がロータ室に接近するように軸方向へ熱膨張する。すると、スペーサの第１端面側に取り付けられた軸受もロータ室に接近するように軸方向へ変位する。その結果、軸方向クリアランスの軸方向への変化を抑制できる。
【0012】
ルーツポンプについて、前記スペーサにおける軸方向の第１端面は、前記ロータ室側であり、かつ前記スペーサにおける軸方向の第２端面は、前記ロータ室側とは反対側であり、前記スペーサの前記第２端面側が前記軸受の前記外輪に取り付けられるとともに、前記第１端面には位置決め部材が接触しており、前記スペーサの材質における線膨張係数は、前記回転軸の材質における線膨張係数より小さくてもよい。
【0013】
これによれば、ハウジングの軸方向への熱膨張及び回転軸の軸方向への熱膨張のとき、ハウジング及び回転軸の線膨張係数の差に基づいて、軸方向クリアランスが変化するように、ハウジングと回転軸との軸方向への相対位置が変位する。このとき、位置決め部材によって、スペーサの第１端面側への軸方向への熱膨張は規制される。そして、回転軸の線膨張係数よりもスペーサの線膨張係数が小さいため、スペーサの内周側の第２端面側は、ロータ室に接近するように軸方向へ相対的に変位する。このため、スペーサの第２端面側に取り付けられた軸受もロータ室に接近するように軸方向へ変位する。その結果、軸方向クリアランスの軸方向への変化を抑制できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、軸方向クリアランスの軸方向への変化を抑制できるとともに、回転軸の軸ブレを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施形態のルーツポンプを示す断面図である。
【図2】ロータ及びロータ室を示す断面図である。
【図3】第１の実施形態の第２軸受及びスペーサを示す拡大断面図である。
【図4】熱膨張状態を示す拡大断面図である。
【図5】第２の実施形態の第２軸受及びスペーサを示す拡大断面図である。
【図6】熱膨張状態を示す拡大断面図である。
【図7】別例の第２軸受及びスペーサを示す拡大断面図である。
【図8】その他の別例の第２軸受及びスペーサを示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
（第１の実施形態）
以下、ルーツポンプを具体化した第１の実施形態を図１～図４にしたがって説明する。
＜ルーツポンプの全体＞
燃料電池車には、酸素及び水素を供給して発電させる燃料電池システムが搭載されている。ルーツポンプは、燃料電池システムにおける水素ポンプとして燃料電池車に搭載されている。ルーツポンプは、燃料電池から排出された水素ガスを燃料電池に再び供給する。したがって、ルーツポンプは、流体としての水素ガスを吸入して吐出する。
以下、ルーツポンプを具体化した第１の実施形態を図１～図４にしたがって説明する。
＜ルーツポンプの全体＞
燃料電池車には、酸素及び水素を供給して発電させる燃料電池システムが搭載されている。ルーツポンプは、燃料電池システムにおける水素ポンプとして燃料電池車に搭載されている。ルーツポンプは、燃料電池から排出された水素ガスを燃料電池に再び供給する。したがって、ルーツポンプは、流体としての水素ガスを吸入して吐出する。
【0017】
＜ハウジング＞
図１に示すように、ルーツポンプ１０は、筒状のハウジング１１を有する。ハウジング１１は、モータハウジング１２と、ギアハウジング１３と、ロータハウジング１４と、カバー部材１５と、を有する。モータハウジング１２、ギアハウジング１３、ロータハウジング１４、及びカバー部材１５の各々は、アルミニウム製である。
図１に示すように、ルーツポンプ１０は、筒状のハウジング１１を有する。ハウジング１１は、モータハウジング１２と、ギアハウジング１３と、ロータハウジング１４と、カバー部材１５と、を有する。モータハウジング１２、ギアハウジング１３、ロータハウジング１４、及びカバー部材１５の各々は、アルミニウム製である。
【0018】
モータハウジング１２は、ギアハウジング１３と連結されている。また、ロータハウジング１４は、ギアハウジング１３と連結されている。カバー部材１５はロータハウジング１４と連結されている。
【0019】
モータハウジング１２は、板状の底壁１２ａと、底壁１２ａの外周部から筒状に延びる周壁１２ｂと、を有する。ギアハウジング１３は、板状の底壁１３ａと、底壁１３ａの外周部から筒状に延びる周壁１３ｂと、を有する。ギアハウジング１３の底壁１３ａには、一対の第１凹部１３ｃが形成されている。一対の第１凹部１３ｃの各々は、ギアハウジング１３の内底面から円形状に凹む。なお、一対の第１凹部１３ｃのうち、後述する駆動軸１６ａが挿通される第１凹部１３ｃは、大径側と小径側とを有する。
【0020】
ロータハウジング１４は、板状の底壁１４ａと、底壁１４ａの外周部から筒状に延びる周壁１４ｂと、を有する。ロータハウジング１４の底壁１４ａには、一対の第２凹部１４ｃが形成されている。一対の第２凹部１４ｃの各々は、底壁１４ａの端面から円形状に凹む。一対の第２凹部１４ｃの各々は、一対の第１凹部１３ｃの各々と同軸上に位置している。また、一対の第２凹部１４ｃの各々は、底壁１４ａの端面での開口側を大径とするとともに、開口側より奥側を小径とする。カバー部材１５は、板状である。
【0021】
ギアハウジング１３の底壁１３ａとモータハウジング１２の周壁１２ｂとが突き合わされている。ロータハウジング１４の底壁１４ａとギアハウジング１３の周壁１３ｂとが突き合わされている。カバー部材１５は、ロータハウジング１４の周壁１４ｂに突き合わされている。カバー部材１５は、内壁面１５ａと外壁面１５ｂと、を有する。
【0022】
ハウジング１１には、ギア室２４が画定されている。ギア室２４は、ギアハウジング１３の底壁１３ａ、ギアハウジング１３の周壁１３ｂ、及びロータハウジング１４の底壁１４ａによって画定されている。
【0023】
＜ロータ室＞
ルーツポンプ１０は、ハウジング１１に画定されたロータ室２５を有する。ロータ室２５は、ロータハウジング１４の底壁１４ａ、ロータハウジング１４の周壁１４ｂ、及びカバー部材１５によって画定されている。
ルーツポンプ１０は、ハウジング１１に画定されたロータ室２５を有する。ロータ室２５は、ロータハウジング１４の底壁１４ａ、ロータハウジング１４の周壁１４ｂ、及びカバー部材１５によって画定されている。
【0024】
ハウジング１１は、一対のロータ室端面２６と、ロータ室周面２７と、を有する。一対のロータ室端面２６のうちの一方は、ロータハウジング１４の底壁１４ａの内壁面１４ｅによって形成されるとともに、一対のロータ室端面２６のうちの他方は、カバー部材１５の内壁面１５ａによって形成されている。一対のロータ室端面２６は、ロータ室２５を挟んで互いに反対側に位置する。ロータ室周面２７は、周壁１４ｂの内周面１４ｄによって形成されている。ロータ室周面２７は、後述する吸入孔４５と吐出孔４６との間を繋ぐ一対の円弧面２７ａを有する。
【0025】
＜回転軸＞
ルーツポンプ１０は、回転軸１６としての駆動軸１６ａ及び従動軸１６ｂを有する。駆動軸１６ａ及び従動軸１６ｂは、鋼製である。駆動軸１６ａと従動軸１６ｂは平行である。回転軸１６の軸心Ｌの延びる方向を軸方向とする。駆動軸１６ａは、ギアハウジング１３の底壁１３ａ及びロータハウジング１４の底壁１４ａを貫通している。従動軸１６ｂは、ロータハウジング１４の底壁１４ａを貫通している。
ルーツポンプ１０は、回転軸１６としての駆動軸１６ａ及び従動軸１６ｂを有する。駆動軸１６ａ及び従動軸１６ｂは、鋼製である。駆動軸１６ａと従動軸１６ｂは平行である。回転軸１６の軸心Ｌの延びる方向を軸方向とする。駆動軸１６ａは、ギアハウジング１３の底壁１３ａ及びロータハウジング１４の底壁１４ａを貫通している。従動軸１６ｂは、ロータハウジング１４の底壁１４ａを貫通している。
【0026】
＜軸受＞
一対の第１軸受３１は、ギアハウジング１３の底壁１３ａに配置されている。一対の第１軸受３１の一方は、一方の第１凹部１３ｃにおける大径側に圧入されているとともに、一対の第１軸受３１の他方は、他方の第１凹部１３ｃに圧入されている。一対の第２軸受３２は、ロータハウジング１４の底壁１４ａに配置されている。一対の第２軸受３２の一方は、スペーサ４０を介して一方の第２凹部１４ｃにおける大径側に保持されているとともに、一対の第２軸受３２の他方は、スペーサ４０を介して他方の第２凹部１４ｃにおける大径側に保持されている。スペーサ４０及び第２軸受３２は、後に詳述する。第３軸受３３は、モータハウジング１２の底壁１２ａに配置されている。駆動軸１６ａは、一方の第１軸受３１、一方の第２軸受３２及び第３軸受３３を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。従動軸１６ｂは、他方の第１軸受３１、及び他方の第２軸受３２を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。したがって、一対の回転軸１６は、ハウジング１１にそれぞれ挿入されるとともに、各軸受３１，３２，３３を介して回転可能に支持されている。
一対の第１軸受３１は、ギアハウジング１３の底壁１３ａに配置されている。一対の第１軸受３１の一方は、一方の第１凹部１３ｃにおける大径側に圧入されているとともに、一対の第１軸受３１の他方は、他方の第１凹部１３ｃに圧入されている。一対の第２軸受３２は、ロータハウジング１４の底壁１４ａに配置されている。一対の第２軸受３２の一方は、スペーサ４０を介して一方の第２凹部１４ｃにおける大径側に保持されているとともに、一対の第２軸受３２の他方は、スペーサ４０を介して他方の第２凹部１４ｃにおける大径側に保持されている。スペーサ４０及び第２軸受３２は、後に詳述する。第３軸受３３は、モータハウジング１２の底壁１２ａに配置されている。駆動軸１６ａは、一方の第１軸受３１、一方の第２軸受３２及び第３軸受３３を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。従動軸１６ｂは、他方の第１軸受３１、及び他方の第２軸受３２を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。したがって、一対の回転軸１６は、ハウジング１１にそれぞれ挿入されるとともに、各軸受３１，３２，３３を介して回転可能に支持されている。
【0027】
＜シール部材＞
第１シール部材１７ａは、ギアハウジング１３の底壁１３ａに設けられている。第１シール部材１７ａは、一方の第１凹部１３ｃにおける小径側に圧入されている。第１シール部材１７ａは、駆動軸１６ａとギアハウジング１３の底壁１３ａとの間をシールする。第１シール部材１７ａは、ギア室２４とモータ室１２ｃとの間をシールする。一対の第２シール部材１７ｂは、ロータハウジング１４の底壁１４ａに設けられている。一対の第２シール部材１７ｂの各々は、第２凹部１４ｃにおける小径側に圧入されている。第２シール部材１７ｂは、第２軸受３２とロータ室２５との間に配置されている。第２シール部材１７ｂは、回転軸１６と底壁１４ａとの間をシールする。第２シール部材１７ｂは、ギア室２４とロータ室２５との間をシールする。
第１シール部材１７ａは、ギアハウジング１３の底壁１３ａに設けられている。第１シール部材１７ａは、一方の第１凹部１３ｃにおける小径側に圧入されている。第１シール部材１７ａは、駆動軸１６ａとギアハウジング１３の底壁１３ａとの間をシールする。第１シール部材１７ａは、ギア室２４とモータ室１２ｃとの間をシールする。一対の第２シール部材１７ｂは、ロータハウジング１４の底壁１４ａに設けられている。一対の第２シール部材１７ｂの各々は、第２凹部１４ｃにおける小径側に圧入されている。第２シール部材１７ｂは、第２軸受３２とロータ室２５との間に配置されている。第２シール部材１７ｂは、回転軸１６と底壁１４ａとの間をシールする。第２シール部材１７ｂは、ギア室２４とロータ室２５との間をシールする。
【0028】
＜電動モータ＞
ルーツポンプ１０は、駆動軸１６ａを回転させる電動モータ５０を有する。電動モータ５０は、ハウジング１１に画定されたモータ室１２ｃに収容されている。モータ室１２ｃは、モータハウジング１２の底壁１２ａ、モータハウジング１２の周壁１２ｂ、及びギアハウジング１３の底壁１３ａによって画定されている。電動モータ５０は、駆動軸１６ａを回転させる。
ルーツポンプ１０は、駆動軸１６ａを回転させる電動モータ５０を有する。電動モータ５０は、ハウジング１１に画定されたモータ室１２ｃに収容されている。モータ室１２ｃは、モータハウジング１２の底壁１２ａ、モータハウジング１２の周壁１２ｂ、及びギアハウジング１３の底壁１３ａによって画定されている。電動モータ５０は、駆動軸１６ａを回転させる。
【0029】
＜動力伝達機構＞
ルーツポンプ１０は、動力伝達機構Ｇを有する。動力伝達機構Ｇは、駆動ギア１８と従動ギア１９と、を有する。駆動ギア１８は、駆動軸１６ａに固定されている。従動ギア１９は、従動軸１６ｂに固定されている。駆動ギア１８及び従動ギア１９は、ギア室２４に収容されている。したがって、動力伝達機構Ｇは、ハウジング１１に収容されている。従動ギア１９は、駆動ギア１８と噛み合って回転する。従動軸１６ｂは、動力伝達機構Ｇによって駆動軸１６ａと逆方向に回転する。
ルーツポンプ１０は、動力伝達機構Ｇを有する。動力伝達機構Ｇは、駆動ギア１８と従動ギア１９と、を有する。駆動ギア１８は、駆動軸１６ａに固定されている。従動ギア１９は、従動軸１６ｂに固定されている。駆動ギア１８及び従動ギア１９は、ギア室２４に収容されている。したがって、動力伝達機構Ｇは、ハウジング１１に収容されている。従動ギア１９は、駆動ギア１８と噛み合って回転する。従動軸１６ｂは、動力伝達機構Ｇによって駆動軸１６ａと逆方向に回転する。
【0030】
＜吸入孔及び吐出孔＞
図２に示すように、ロータ室２５は、ロータ室２５内に水素ガスを吸入する吸入孔４５、及びロータ室２５内の水素ガスを吐出する吐出孔４６を備える。吸入孔４５及び吐出孔４６は、ロータハウジング１４の周壁１４ｂに形成されている。吸入孔４５と吐出孔４６は、ロータ室２５を挟んで対向する。吸入孔４５及び吐出孔４６は、ロータ室２５と外部とを連通する。上述したロータ室周面２７は、回転軸１６の径方向において、吸入孔４５と吐出孔４６とを繋ぐ一対の円弧面２７ａからなる。
図２に示すように、ロータ室２５は、ロータ室２５内に水素ガスを吸入する吸入孔４５、及びロータ室２５内の水素ガスを吐出する吐出孔４６を備える。吸入孔４５及び吐出孔４６は、ロータハウジング１４の周壁１４ｂに形成されている。吸入孔４５と吐出孔４６は、ロータ室２５を挟んで対向する。吸入孔４５及び吐出孔４６は、ロータ室２５と外部とを連通する。上述したロータ室周面２７は、回転軸１６の径方向において、吸入孔４５と吐出孔４６とを繋ぐ一対の円弧面２７ａからなる。
【0031】
＜駆動ロータ及び従動ロータ＞
ルーツポンプ１０は、一対の二葉まゆ形のロータ２２としての駆動ロータ２０と、従動ロータ２１と、を有する。駆動ロータ２０は、駆動ギア１８によって回転されるロータである。従動ロータ２１は、従動ギア１９によって回転されるロータである。一対のロータ２２は、ロータ室２５に収容されている。駆動ロータ２０は、駆動軸１６ａに取り付けられている。従動ロータ２１は、従動軸１６ｂに取り付けられている。従動ロータ２１は、駆動ロータ２０とともに回転する。したがって、駆動ロータ２０と従動ロータ２１は、ロータ室２５内で互いに逆方向へ回転される一対のロータ２２である。ロータ室周面２７は、一対のロータ２２の径方向の外周域を取り囲む。
ルーツポンプ１０は、一対の二葉まゆ形のロータ２２としての駆動ロータ２０と、従動ロータ２１と、を有する。駆動ロータ２０は、駆動ギア１８によって回転されるロータである。従動ロータ２１は、従動ギア１９によって回転されるロータである。一対のロータ２２は、ロータ室２５に収容されている。駆動ロータ２０は、駆動軸１６ａに取り付けられている。従動ロータ２１は、従動軸１６ｂに取り付けられている。従動ロータ２１は、駆動ロータ２０とともに回転する。したがって、駆動ロータ２０と従動ロータ２１は、ロータ室２５内で互いに逆方向へ回転される一対のロータ２２である。ロータ室周面２７は、一対のロータ２２の径方向の外周域を取り囲む。
【0032】
図３に示すように、ロータ２２は、一対のロータ端面２２ｃと、ロータ周面２２ｄと、を有する。一対のロータ端面２２ｃは、ロータ２２の軸方向の両端面である。一方のロータ端面２２ｃは、一方のロータ室端面２６である底壁１４ａの内壁面１４ｅと所定の軸方向クリアランスＣＬを介して対向するとともに、他方のロータ端面２２ｃは、他方のロータ室端面２６であるカバー部材１５の内壁面１５ａと所定の軸方向クリアランスＣＬを介して対向する。したがって、ロータ室２５は、回転軸１６の軸方向において、ロータ端面２２ｃと所定の軸方向クリアランスＣＬを介して対向する一対のロータ室端面２６を有する。
【0033】
図２に示すように、ロータ周面２２ｄは、ロータ室２５のロータ室周面２７に対向する。ロータ周面２２ｄは、一対のロータ端面２２ｃを繋ぐ面である。ロータ２２の先端部Ｐ１は、ロータ室周面２７の円弧面２７ａから離間している。先端部Ｐ１とロータ室周面２７の円弧面２７ａとの間には、径方向クリアランスＣＬ１が存在している。したがって、ロータ室周面２７は、ロータ２２の先端部Ｐ１と所定の径方向クリアランスＣＬ１を介して対向する。そして、ルーツポンプ１０において、一対のロータ２２が回転することで、吸入孔４５から吸入された水素ガスが、ロータ室２５の円弧面２７ａに案内される。円弧面２７ａに案内された水素ガスは、吐出孔４６からルーツポンプ１０の外へ吐出される。
【0034】
軸方向クリアランスＣＬは、予め設定された規定範囲に維持される。軸方向クリアランスＣＬが規定範囲より広くなると、水素ガスの圧送の際に、閉じ込められた水素ガスが軸方向クリアランスＣＬに漏れて好ましくないためである。したがって、所定の軸方向クリアランスＣＬとは、水素ガスの圧送の際に、閉じ込められた水素ガスが軸方向クリアランスＣＬに漏れないように設定された大きさのクリアランスである。
【0035】
そして、一対のロータ２２が回転することで、吸入孔４５から吸入された水素ガスは、ロータ２２の先端部Ｐ１によって閉じ込められる。閉じ込められた水素ガスは、閉じ込められたまま、吐出孔４６に向けて圧送される。閉じ込められた水素ガスは、吐出孔４６から吐出される。
【0036】
＜スペーサ＞
図３に示すように、上記のスペーサ４０は、ハウジング１１のロータハウジング１４と第２軸受３２との間に設けられている。スペーサ４０はロータハウジング１４に取り付けられるとともに、第２軸受３２に取り付けられている。これにより、スペーサ４０は、ロータハウジング１４に保持されるとともに、第２軸受３２を内側に保持している。スペーサ４０は、円筒状である。スペーサ４０は、外筒４１と、当該外筒４１の内周側に一体の内筒４２と、を有する。スペーサ４０は、軸方向における一端面に第１端面４０ａを有するとともに、軸方向における他端面に第２端面４０ｂを有する。第１端面４０ａは、スペーサ４０の軸方向におけるロータ室２５側の端面である。第２端面４０ｂは、スペーサ４０の軸方向におけるロータ室２５側とは反対側の端面である。第１端面４０ａは、回転軸１６の軸方向において第２シール部材１７ｂと対向する。第２端面４０ｂは、第１端面４０ａと反対側の面である。
図３に示すように、上記のスペーサ４０は、ハウジング１１のロータハウジング１４と第２軸受３２との間に設けられている。スペーサ４０はロータハウジング１４に取り付けられるとともに、第２軸受３２に取り付けられている。これにより、スペーサ４０は、ロータハウジング１４に保持されるとともに、第２軸受３２を内側に保持している。スペーサ４０は、円筒状である。スペーサ４０は、外筒４１と、当該外筒４１の内周側に一体の内筒４２と、を有する。スペーサ４０は、軸方向における一端面に第１端面４０ａを有するとともに、軸方向における他端面に第２端面４０ｂを有する。第１端面４０ａは、スペーサ４０の軸方向におけるロータ室２５側の端面である。第２端面４０ｂは、スペーサ４０の軸方向におけるロータ室２５側とは反対側の端面である。第１端面４０ａは、回転軸１６の軸方向において第２シール部材１７ｂと対向する。第２端面４０ｂは、第１端面４０ａと反対側の面である。
【0037】
外筒４１は、円筒状である。外筒４１は、第２凹部１４ｃの大径側で、第２凹部１４ｃの内側に圧入されている。これにより、スペーサ４０は、ロータハウジング１４に取り付けられている。外筒４１の外周面の全体は、第２凹部１４ｃの内側でロータハウジング１４と接触している。外筒４１は、当該外筒４１の外周面がロータハウジング１４によって囲まれた状態でロータハウジング１４に取り付けられている。したがって、スペーサ４０の外周側、詳細にはスペーサ４０の外周面の周方向の全体は、ロータハウジング１４に囲まれた状態でハウジング１１に保持されている。
【0038】
内筒４２は、円筒状である。内筒４２の外径は、内筒４２の軸方向に一定である。内筒４２の内径は、内筒４２の軸方向に異なる。内筒４２は、大径部４２ａと小径部４２ｂと、を有する。大径部４２ａの内径は、小径部４２ｂの内径より大きい。内筒４２は、軸方向の全体に亘って外筒４１の内側に圧入されている。内筒４２の外周面の全体は、外筒４１の内周面の全体に接触している。これにより、内筒４２は、当該内筒４２の外周面の全体が外筒４１に囲まれた状態で当該外筒４１に保持されている。
【0039】
外筒４１及び内筒４２の軸方向の一端面は、スペーサ４０の第１端面４０ａで同一面上に位置するとともに、外筒４１及び内筒４２の軸方向の他端面は、スペーサ４０の第２端面４０ｂで同一面上に位置する。したがって、外筒４１の軸方向への長さは、内筒４２の軸方向への長さと同じである。
【0040】
＜第２軸受＞
第２軸受３２は、外輪３２ａと、内輪３２ｂと、複数の転動子３２ｃと、を有する。内輪３２ｂは、回転軸１６を保持する。外輪３２ａは、内輪３２ｂを囲む。転動子３２ｃは球状である。転動子３２ｃは、内輪３２ｂと外輪３２ａとの間に設けられている。外輪３２ａは、内筒４２の大径部４２ａの内側に圧入されている。内輪３２ｂは、内筒４２の大径部４２ａの内側に圧入されていない。第２軸受３２は、内筒４２によって囲まれた状態で内筒４２の内側に保持されている。したがって、第２軸受３２は、スペーサ４０の内周側に取り付けられている。また、スペーサ４０は、第２軸受３２の外周面、つまり、外輪３２ａの外周面を周方向の全体に亘って囲む筒状である。そして、スペーサ４０は、第２軸受３２を内側に保持している。つまり、スペーサ４０は、第２軸受３２における外輪３２ａに取り付けられている。第２軸受３２は、スペーサ４０の軸方向における第１端面４０ａ側に取り付けられるとともに、保持されている。
第２軸受３２は、外輪３２ａと、内輪３２ｂと、複数の転動子３２ｃと、を有する。内輪３２ｂは、回転軸１６を保持する。外輪３２ａは、内輪３２ｂを囲む。転動子３２ｃは球状である。転動子３２ｃは、内輪３２ｂと外輪３２ａとの間に設けられている。外輪３２ａは、内筒４２の大径部４２ａの内側に圧入されている。内輪３２ｂは、内筒４２の大径部４２ａの内側に圧入されていない。第２軸受３２は、内筒４２によって囲まれた状態で内筒４２の内側に保持されている。したがって、第２軸受３２は、スペーサ４０の内周側に取り付けられている。また、スペーサ４０は、第２軸受３２の外周面、つまり、外輪３２ａの外周面を周方向の全体に亘って囲む筒状である。そして、スペーサ４０は、第２軸受３２を内側に保持している。つまり、スペーサ４０は、第２軸受３２における外輪３２ａに取り付けられている。第２軸受３２は、スペーサ４０の軸方向における第１端面４０ａ側に取り付けられるとともに、保持されている。
【0041】
外輪３２ａの軸方向の第１端面は、スペーサ４０の第１端面４０ａと同一面上に位置しているとともに、外輪３２ａの軸方向の第２端面は、スペーサ４０の内側において、小径部４２ｂにおける軸方向の端面に接触している。第２軸受３２の外周面とスペーサ４０の内周面とは接触している。
【0042】
一方の第２軸受３２の内輪３２ｂは、駆動軸１６ａの周面に嵌合されている。よって、一方の第２軸受３２の内輪３２ｂは、駆動軸１６ａを保持している。一方の第２軸受３２の内輪３２ｂは、駆動軸１６ａと一体回転する。他方の第２軸受３２の内輪３２ｂは、従動軸１６ｂの周面に嵌合されている。よって、他方の第２軸受３２の内輪３２ｂは、従動軸１６ｂを保持している。他方の第２軸受３２の内輪３２ｂは、従動軸１６ｂと一体回転する。
【0043】
転動子３２ｃは、外輪３２ａと内輪３２ｂの間で転動する。これにより、駆動軸１６ａ及び従動軸１６ｂは、第２軸受３２によってロータハウジング１４に回転可能に支持されている。
【0044】
上記第２軸受３２とスペーサ４０は、第２凹部１４ｃに収容されている。したがって、第２凹部１４ｃは、第２軸受３２とスペーサ４０が収容される収容室である。
第２凹部１４ｃでは、スペーサ４０及び第２軸受３２は、第２シール部材１７ｂとの間に空隙Ｓを空けて配置されている。空隙Ｓは、回転軸１６の軸方向において、スペーサ４０及び第２軸受３２と第２シール部材１７ｂとを離している。
第２凹部１４ｃでは、スペーサ４０及び第２軸受３２は、第２シール部材１７ｂとの間に空隙Ｓを空けて配置されている。空隙Ｓは、回転軸１６の軸方向において、スペーサ４０及び第２軸受３２と第２シール部材１７ｂとを離している。
【0045】
ロータハウジング１４の底壁１４ａには、位置決め部材４４が装着されている。位置決め部材４４は、第２凹部１４ｃを画定した底壁１４ａの内周面に装着されている。位置決め部材４４は、スペーサ４０の第２端面４０ｂに接触している。この接触により、スペーサ４０の第２凹部１４ｃからの抜け出しが規制されている。
【0046】
ここで、ロータハウジング１４の材質であるアルミニウムの線膨張係数は、回転軸１６の材質である鋼の線膨張係数より大きい。そして、スペーサ４０の材質における線膨張係数は、アルミニウムの線膨張係数、及び鋼の線膨張係数よりも大きい。したがって、スペーサ４０の材質における線膨張係数は、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数、及び回転軸１６の材質における線膨張係数と異なる。内筒４２の材質における線膨張係数は、外筒４１の材質における線膨張係数より大きい。外筒４１は、例えばジュラルミンで形成されている。また、内筒４２は、例えば鉛で形成されている。したがって、外筒４１の材質における線膨張係数と、内筒４２の材質における線膨張係数とは異なっている。
【0047】
例えば、ルーツポンプ１０が気温の高い地域で使用される場合、その気温や使用状況に応じてルーツポンプ１０の温度は高くなる。すると、ロータハウジング１４、回転軸１６及びスペーサ４０は、熱膨張する。ロータハウジング１４、回転軸１６及びスペーサ４０の熱膨張は、回転軸１６の軸方向及び径方向に発生する。なお、回転軸１６の軸方向を、単に「軸方向」と記載する。ロータハウジング１４、回転軸１６及びスペーサ４０について、温度上昇する前と温度上昇した後の軸方向への熱膨張量の差を変化量とする。
【0048】
外筒４１の変化量は、軸方向への外筒４１の長さと、外筒４１の材質における線膨張係数と、によって決まる。内筒４２の変化量は、軸方向への内筒４２の長さと、内筒４２の材質における線膨張係数によって決まる。軸方向への外筒４１の長さと、軸方向への内筒４２の長さとは同じである。そして、内筒４２の材質における線膨張係数は、外筒４１の材質における線膨張係数より大きい。このため、スペーサ４０が熱膨張したとき、内筒４２の方が外筒４１よりも変化量が大きい。
【0049】
また、ロータハウジング１４の変化量は、軸方向へのロータハウジング１４の長さと、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数と、によって決まる。回転軸１６の変化量は、軸方向への回転軸１６の長さと、回転軸１６の材質における線膨張係数と、によって決まる。
【0050】
ロータハウジング１４の材質における線膨張係数は、回転軸１６の材質における線膨張係数より大きい。このため、ロータハウジング１４の変化量は、回転軸１６の変化量よりも大きくなる。ロータハウジング１４の変化量と、回転軸１６の変化量との差を第１変化量とする。一方、スペーサ４０の材質における線膨張係数は、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数より大きい。このため、スペーサ４０の変化量は、ロータハウジング１４の変化量よりも大きくなる。スペーサ４０の変化量と、ロータハウジング１４の変化量との差を第２変化量とする。第１変化量と第２変化量との差がゼロ又はほぼゼロになるように、スペーサ４０の材質及び軸方向への長さが調整されている。その結果として、スペーサ４０は、ロータハウジング１４の軸方向への熱膨張及び回転軸１６の軸方向への熱膨張に合わせて第２凹部１４ｃ内で熱膨張する。スペーサ４０は、ロータハウジング１４及び回転軸１６の線膨張係数の差に基づく軸方向への軸方向クリアランスＣＬの変化を低減すべく、第２軸受３２とともに回転軸１６を軸方向に変位させるように熱膨張する。
【0051】
［第１の実施形態の作用］
スペーサ４０によって、第２軸受３２は、径方向への振動が抑制されている。よって、第２軸受３２に支持された回転軸１６においても、径方向への振動が抑制されている。
スペーサ４０によって、第２軸受３２は、径方向への振動が抑制されている。よって、第２軸受３２に支持された回転軸１６においても、径方向への振動が抑制されている。
【0052】
図４に示すように、ルーツポンプ１０の温度上昇に伴い、ロータハウジング１４、回転軸１６及びスペーサ４０は、熱膨張する。上記のように、ロータハウジング１４の変化量は、回転軸１６の変化量よりも大きい。言い換えると、回転軸１６の変化量は、ロータハウジング１４の変化量よりも小さい。このため、第２軸受３２がスペーサ４０を介さずにロータハウジング１４に直接取り付けられていると、第２軸受３２の変位量は、ロータハウジング１４の変位量に追従する。その結果、ロータ室２５における内壁面１４ｅが、ロータ２２の一方のロータ端面２２ｃに接近する。すると、例えば、ロータ２２の一方のロータ端面２２ｃと、内壁面１４ｅとの間の軸方向クリアランスＣＬが軸方向に狭くなるとともに、他方のロータ端面２２ｃと、内壁面１５ａとの間の軸方向クリアランスＣＬが軸方向に広くなる。つまり、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数と、回転軸１６の材質における線膨張係数の差とに基づいて、軸方向クリアランスＣＬが変化するように、ロータハウジング１４と回転軸１６との相対位置が軸方向に変位する。
【0053】
これに対し、ロータハウジング１４と第２軸受３２の外輪３２ａとの間には、スペーサ４０が設けられている。スペーサ４０は、ロータハウジング１４及び外輪３２ａに取り付けられている。また、スペーサ４０は、位置決め部材４４によって、スペーサ４０の第２端面４０ｂ側への軸方向への熱膨張が規制されている。このため、スペーサ４０は、第１端面４０ａがロータ室２５に接近するように軸方向へ熱膨張する。詳細には、スペーサ４０の外周側となる外筒４１は、ロータハウジング１４の軸方向への熱膨張に追従しつつ軸方向へ熱膨張する。一方、スペーサ４０の内周側となる内筒４２は、ロータハウジング１４に追従しにくいため、外筒４１とは異なるように軸方向へ熱膨張する。具体的には、内筒４２は、外筒４１よりも大きく軸方向へ熱膨張する。このようなスペーサ４０の軸方向への熱膨張に伴って、当該スペーサ４０の内周側となる内筒４２に取り付けられている第２軸受３２は、ロータ室２５に接近するように軸方向へ変位する。つまり、スペーサ４０の内周側は、ロータハウジング１４及びスペーサ４０の外周側とは異なる量で軸方向へ熱膨張して変位する。すると、第２軸受３２における、ロータハウジング１４及び回転軸１６に対する相対的な位置は、熱膨張前とほぼ同じになる。すなわち、スペーサ４０は、熱膨張によって、第２軸受３２の軸方向の変位を抑制するものの、ロータハウジング１４と回転軸１６との軸方向の相対的な変位量を低減するように、第２軸受３２を軸方向に変位させる。その結果、スペーサ４０によって、ロータ２２の一方のロータ端面２２ｃと、内壁面１４ｅとの間の軸方向クリアランスＣＬ、及び他方のロータ端面２２ｃと、内壁面１５ａとの間の軸方向クリアランスＣＬの各々の軸方向への変化が抑制される。
【0054】
［第１の実施形態の効果］
上記第１の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１－１）第２軸受３２の外輪３２ａは、スペーサ４０に囲まれた状態でスペーサ４０に取り付けられるとともに、スペーサ４０は、ロータハウジング１４に囲まれた状態でロータハウジング１４に取り付けられている。このため、ルーツポンプ１０における水素ガスの圧送の際や、電動モータ５０による振動の際に、スペーサ４０によって、第２軸受３２の径方向への振動が抑制される。その結果、第２軸受３２に支持された回転軸１６の軸ブレが発生することを抑制できる。
上記第１の実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１－１）第２軸受３２の外輪３２ａは、スペーサ４０に囲まれた状態でスペーサ４０に取り付けられるとともに、スペーサ４０は、ロータハウジング１４に囲まれた状態でロータハウジング１４に取り付けられている。このため、ルーツポンプ１０における水素ガスの圧送の際や、電動モータ５０による振動の際に、スペーサ４０によって、第２軸受３２の径方向への振動が抑制される。その結果、第２軸受３２に支持された回転軸１６の軸ブレが発生することを抑制できる。
【0055】
ルーツポンプ１０の温度上昇に伴って、ロータハウジング１４及び回転軸１６が軸方向へ熱膨張しても、その熱膨張に合わせて、スペーサ４０は第２軸受３２とともに回転軸１６を軸方向に変位させる。このとき、スペーサ４０は、ロータハウジング１４及び回転軸１６の線膨張係数の差に基づく軸方向クリアランスＣＬの変化を低減するように熱膨張する。これにより、ロータハウジング１４と回転軸１６とが軸方向へ熱膨張しても、第２軸受３２の相対位置を熱膨張前とほぼ同じにすることができる。つまり、ルーツポンプ１０の温度上昇に伴う軸方向クリアランスＣＬの軸方向への変化を抑制できる。その結果として、水素ガスの圧送量が、軸方向クリアランスＣＬの変化に伴って変化することを抑制できる。よって、ルーツポンプ１０による水素ガスの圧送を安定して行うことができる。
【0056】
（１－２）スペーサ４０は、外筒４１と、内筒４２と、を有する。外筒４１は、ロータハウジング１４に囲まれた状態でロータハウジング１４に取り付けられている。このため、ロータハウジング１４の軸方向への熱膨張及びスペーサ４０の軸方向への熱膨張の際、外筒４１は、ロータハウジング１４の熱膨張に追従しつつ軸方向へ熱膨張する。このとき、内筒４２は、外筒４１とは別に独立して軸方向へ熱膨張して、外筒４１に対して異なる量で熱膨張する。したがって、スペーサ４０が外筒４１と内筒４２とに別れていない場合と比べると、スペーサ４０に生じる歪みを抑制できる。
【0057】
（１－３）外筒４１の材質における線膨張係数は、内筒４２の材質における線膨張係数よりも小さい。これによれば、外筒４１は、ロータハウジング１４に囲まれた状態で取り付けられているため、軸方向へのスペーサ４０の熱膨張の際、スペーサ４０は、ロータハウジング１４の熱膨張に追従して熱膨張するが、内筒４２は、外筒４１とは別に独立して大きく軸方向へ熱膨張する。このため、内筒４２によって、第２軸受３２をロータ室２５に向けてより接近させることができる。したがって、スペーサ４０の材質及び長さを調節することで、軸方向クリアランスＣＬの軸方向への変化をより抑制しやすくなる。
【0058】
（１－４）ロータハウジング１４及び回転軸１６が軸方向へ熱膨張したとき、ロータハウジング１４と回転軸１６との線膨張係数の差に基づいて、軸方向クリアランスＣＬが軸方向へ変化するように、ロータハウジング１４と回転軸１６との相対位置が軸方向へ変位する。このとき、位置決め部材４４によって、スペーサ４０の第２端面４０ｂ側への軸方向への熱膨張は規制される。このため、スペーサ４０は、第１端面４０ａがロータ室２５に接近するように軸方向へ熱膨張する。すると、スペーサ４０の第１端面４０ａ側に取り付けられた第２軸受３２もロータ室２５に接近するように軸方向へ変位する。その結果、軸方向クリアランスＣＬの軸方向への変化が抑制される。
【0059】
【0060】
図５及び図６に示すように、スペーサ４０は、軸方向における小径部４２ｂを第２シール部材１７ｂに対向させて配置されている。したがって、スペーサ４０の軸方向における第１端面４０ａは、小径部４２ｂ側の端面である。また、スペーサ４０の軸方向における第２端面４０ｂは、大径部４２ａ側の端面である。
【0061】
ロータハウジング１４の底壁１４ａには、位置決め部材４４が装着されている。位置決め部材４４は、第２凹部１４ｃを画定した底壁１４ａの内周面に装着されている。位置決め部材４４は、第２凹部１４ｃの大径側において、開口側より小径側に近い位置に装着されている。そして、位置決め部材４４は、スペーサ４０の第１端面４０ａに接触している。
【0062】
スペーサ４０の材質における線膨張係数は、ロータハウジング１４の材質であるアルミニウムの線膨張係数よりも小さい。スペーサ４０の材質における線膨張係数は、回転軸１６の材質である鋼の線膨張係数よりも小さい。また、内筒４２の材質における線膨張係数は、外筒４１の材質における線膨張係数よりも小さい。例えば、外筒４１は、チタンで形成されている。また、例えば、内筒４２は、タングステンで形成されている。
【0063】
［第２の実施形態の作用］
第２軸受３２の外輪３２ａは、スペーサ４０によって囲まれるとともに、スペーサ４０に取り付けられている。また、スペーサ４０は、ロータハウジング１４によって囲まれるとともに、ロータハウジング１４に取り付けられている。このため、スペーサ４０によって、第２軸受３２は、径方向への振動が抑制されている。よって、第２軸受３２に支持された回転軸１６においても、径方向への振動が抑制されている。
第２軸受３２の外輪３２ａは、スペーサ４０によって囲まれるとともに、スペーサ４０に取り付けられている。また、スペーサ４０は、ロータハウジング１４によって囲まれるとともに、ロータハウジング１４に取り付けられている。このため、スペーサ４０によって、第２軸受３２は、径方向への振動が抑制されている。よって、第２軸受３２に支持された回転軸１６においても、径方向への振動が抑制されている。
【0064】
図６に示すように、ルーツポンプ１０の温度上昇に伴い、ロータハウジング１４、回転軸１６及びスペーサ４０は、熱膨張する。上記のように、ロータハウジング１４の変化量は、回転軸１６の変化量よりも大きい。言い換えると、回転軸１６の変化量は、ロータハウジング１４の変化量よりも小さい。このため、第２軸受３２がスペーサ４０を介さずにロータハウジング１４に直接取り付けられていると、第２軸受３２の変位量は、ロータハウジング１４の変位量に追従する。その結果、ロータ室２５における内壁面１４ｅが、ロータ２２の一方のロータ端面２２ｃに接近する。すると、例えば、ロータ２２の一方のロータ端面２２ｃと、内壁面１４ｅとの間の軸方向クリアランスＣＬが軸方向に狭くなるとともに、他方のロータ端面２２ｃと、内壁面１５ａとの間の軸方向クリアランスＣＬが軸方向に広くなる。つまり、ロータハウジング１４の材質における線膨張係数と、回転軸１６の材質における線膨張係数の差とに基づいて、軸方向クリアランスＣＬが変化するように、ロータハウジング１４と回転軸１６との相対位置が軸方向に変位する。
【0065】
これに対し、ロータハウジング１４と第２軸受３２の外輪３２ａとの間には、スペーサ４０が設けられている。スペーサ４０は、ロータハウジング１４及び外輪３２ａに取り付けられている。また、スペーサ４０は、位置決め部材４４によって、スペーサ４０の第１端面４０ａ側への軸方向への熱膨張が規制されている。このとき、回転軸１６の材質における線膨張係数よりもスペーサ４０の材質における線膨張係数が小さいため、スペーサ４０の内周側における第２端面４０ｂ側は、ロータ室２５に接近するように軸方向へ熱膨張して変位する。このため、スペーサ４０の第２端面４０ｂ側に取り付けられている第２軸受３２もロータ室２５に接近するように軸方向へ変位する。つまり、スペーサ４０の内周側は、ロータハウジング１４及びスペーサ４０の外周側とは異なる量で軸方向へ変位する。すると、第２軸受３２における、ロータハウジング１４及び回転軸１６に対する相対的な位置は、熱膨張前とほぼ同じになる。すなわち、スペーサ４０は、熱膨張によって、第２軸受３２の軸方向の変位を抑制するものの、ロータハウジング１４と回転軸１６との軸方向の相対的な変位量を低減するように、第２軸受３２を軸方向に変位させる。その結果、スペーサ４０によって、ロータ２２の一方のロータ端面２２ｃと、内壁面１４ｅとの間の軸方向クリアランスＣＬ、及び他方のロータ端面２２ｃと、内壁面１５ａとの間の軸方向クリアランスＣＬの各々の軸方向への変化が抑制される。
【0066】
［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１－１）及び（１－２）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１－１）及び（１－２）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【0067】
（２－１）スペーサ４０における第１端面４０ａには位置決め部材４４が接触しているとともに、スペーサ４０における第２端面４０ｂ側には第２軸受３２が取り付けられている。スペーサ４０の線膨張係数は、回転軸１６の線膨張係数より小さい。
【0068】
このため、ロータハウジング１４及び回転軸１６が軸方向へ熱膨張したとき、ロータハウジング１４と回転軸１６との線膨張係数の差に基づいて、軸方向クリアランスＣＬが軸方向へ変化するように、ロータハウジング１４と回転軸１６との相対位置が軸方向へ変位する。このとき、位置決め部材４４によって、スペーサ４０の第１端面４０ａ側への軸方向への熱膨張は規制される。そして、回転軸１６の線膨張係数よりもスペーサ４０の線膨張係数が小さいため、スペーサ４０の内周側の第２端面４０ｂ側は、ロータ室２５に接近するように相対的に軸方向へ変位する。このため、スペーサ４０の第２端面４０ｂ側に取り付けられた第２軸受３２もロータ室２５に接近するように軸方向へ変位する。その結果、軸方向クリアランスＣＬの軸方向への変化を抑制できる。
【0069】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図７に示すように、スペーサ６０は、筒部６１と、鍔部６２と、を有する形状でもよい。筒部６１は、円筒状である。鍔部６２は、円盤状である。鍔部６２は、筒部６１の軸方向の端部から筒部６１の径方向に延在する。鍔部６２は、第２凹部１４ｃの大径側で、第２凹部１４ｃの内側に圧入されている。鍔部６２は、ロータハウジング１４と接触しているとともに、鍔部６２はロータハウジング１４に保持されている。したがって、スペーサ６０の外周側は、ロータハウジング１４によって囲まれた状態でハウジング１１に取り付けられている。筒部６１の外径及び内径は、筒部６１の軸方向に一定である。
○図７に示すように、スペーサ６０は、筒部６１と、鍔部６２と、を有する形状でもよい。筒部６１は、円筒状である。鍔部６２は、円盤状である。鍔部６２は、筒部６１の軸方向の端部から筒部６１の径方向に延在する。鍔部６２は、第２凹部１４ｃの大径側で、第２凹部１４ｃの内側に圧入されている。鍔部６２は、ロータハウジング１４と接触しているとともに、鍔部６２はロータハウジング１４に保持されている。したがって、スペーサ６０の外周側は、ロータハウジング１４によって囲まれた状態でハウジング１１に取り付けられている。筒部６１の外径及び内径は、筒部６１の軸方向に一定である。
【0070】
第２軸受３２の外輪３２ａは、筒部６１の内側に圧入されている。したがって、第２軸受３２は、スペーサ６０の内側に取り付けられている。第２軸受３２の外周面の周方向の全体は筒部６１によって保持されている。外輪３２ａの軸方向の第１端面は、スペーサ６０の第１端面６０ａと同一面上に位置しているとともに、外輪３２ａの軸方向の第２端面は、スペーサ６０の内側において、第２端面６０ｂよりも内側に位置している。第２軸受３２とスペーサ６０は接触している。
【0071】
スペーサ６０の材質における線膨張係数は、ロータハウジング１４の材質であるアルミニウム及び回転軸１６の材質である鋼における線膨張係数より大きい。スペーサ６０は、例えばジュラルミン、鉛等で形成されている。
【0072】
位置決め部材４４は、スペーサ６０の第２端面６０ｂに接触している。
なお、図８に示すように、スペーサ６０は、鍔部６２をロータ室２５側に近付けてロータハウジング１４に配置されていてもよい。スペーサ６０の第１端面６０ａは、鍔部６２側の端面となるとともに、第２端面６０ｂは、筒部６１の先端面となる。この場合、位置決め部材４４は、スペーサ６０の鍔部６２側にて第１端面６０ａに接触する。この場合、スペーサ６０の材質における線膨張係数は、回転軸１６の材質である鋼の線膨張係数より大きい。スペーサ６０は、例えば、タングステン、チタン、２３クロム等で形成されている。
なお、図８に示すように、スペーサ６０は、鍔部６２をロータ室２５側に近付けてロータハウジング１４に配置されていてもよい。スペーサ６０の第１端面６０ａは、鍔部６２側の端面となるとともに、第２端面６０ｂは、筒部６１の先端面となる。この場合、位置決め部材４４は、スペーサ６０の鍔部６２側にて第１端面６０ａに接触する。この場合、スペーサ６０の材質における線膨張係数は、回転軸１６の材質である鋼の線膨張係数より大きい。スペーサ６０は、例えば、タングステン、チタン、２３クロム等で形成されている。
【0073】
また、図７及び図８に示すスペーサ６０は、鍔部６２を含む外筒と、外筒より内側の内筒とに別れて形成されていてもよい。
このように構成した場合も第１の実施形態に記載の（１－１）又は第２の実施形態に記載の（２－１）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
このように構成した場合も第１の実施形態に記載の（１－１）又は第２の実施形態に記載の（２－１）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【0074】
筒部６１の外周面は、ロータハウジング１４から離れている。つまり、スペーサ６０において、第２軸受３２に取り付けられる部分は、第２凹部１４ｃの内側にてロータハウジング１４に直接取り付けられていない。このため、筒部６１は、ロータハウジング１４の影響を受けずに軸方向へ熱膨張できる。よって、第２軸受３２を軸方向へ変位させやすい。
【0075】
○第１及び第２の実施形態において、スペーサ４０は、外筒４１と内筒４２と、を有していなくてもよい。
○第１及び第２の実施形態において、内筒４２は、小径部４２ｂを有していなくてもよい。
○第１及び第２の実施形態において、内筒４２は、小径部４２ｂを有していなくてもよい。
【0076】
○ルーツポンプ１０は、例えば、エンジンを駆動源としてもよい。この場合、電動モータ５０は削除されるとともに、駆動軸１６ａは、ギア室２４外に設けられる駆動源であるエンジンに連結されるためにギアハウジング１３の底壁１３ａを貫通している。
【0077】
○ルーツポンプ１０によって吸入及び吐出される流体は、水素ガス以外でもよいし、ルーツポンプ１０の用途は、燃料電池システムの水素ポンプとしての用途以外でもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【0078】
（イ）前記スペーサは、筒部と、当該筒部の外周面から延在する円盤状の鍔部と、を有し、前記軸受は前記筒部の内側に取り付けられるとともに、前記スペーサの外周側となる前記鍔部は、前記ハウジングに取り付けられているルーツポンプ。
【符号の説明】
【0079】
ＣＬ…軸方向クリアランス、ＣＬ１…径方向クリアランス、１０…ルーツポンプ、１１…ハウジング、１４…ロータハウジング、１４ｃ…収容室としての第２凹部、１６…回転軸、１６ａ…駆動軸、１６ｂ…従動軸、２２…ロータ、２２ｃ…ロータ端面、２２ｄ…ロータ周面、２５…ロータ室、２６…ロータ室端面、２７…ロータ室周面、２７ａ…円弧面、３２…第２軸受、３２ａ…外輪、３２ｂ…内輪、３２ｃ…転動子、４０，６０…スペーサ、４０ａ，６０ａ…第１端面、４０ｂ，６０ｂ…第２端面、４１…外筒、４２…内筒、４４…位置決め部材、４５…吸入孔、４６…吐出孔。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】