JPH036353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばエンジンにおける吸気過給の
ための機械式過給機として使用されるもので、ロ
ータと同期的に回転する回転スリーブを有する回
転圧縮機に関する。

（従来技術） 従来より、このような回転スリーブを有する回
転圧縮機は知られている（例えば「容積形圧縮
機」（昭和54年４月５日産業図書株式会社発行）
の図15.1(a)参照）。すなわち、円筒状のセンター
ハウジングとその両側に配置したサイドハウジン
グとで形成されるケーシング内に、回転スリーブ
が回転自在に嵌合されており、外部から駆動され
るロータが該回転スリーブの回転中心に対して偏
心して配設されているとともに、該ロータには複
数の板状のベーンが出没自在に嵌装されていて、
上記ロータの回転によるベーンを介して回転スリ
ーブをロータにつれて回転させるようにしたもの
である。そして、この回転圧縮機は、回転スリー
ブがベーンと共に回転するために、ベーン先端の
摺動による発熱や摩耗が未然に防止されて耐久性
の点で有利であることから、低回転から高回転ま
での広範囲の回転域で運転されるエンジン等の過
給機に最適なものとして最近注目されている。

しかるに、上記従来のものでは、回転スリーブ
はケーシング内にオイルベアリング層によつて回
転自在に支承されているが、回転スリーブ内周面
とロータ外周面とで画成される圧縮室の気密性を
確保しかつ回転スリーブとセンターハウジングと
の中心軸を平行に保つて回転スリーブを滑らかに
回転させるために回転スリーブとサイドハウジン
グとの間のクリアランスを可及的に狭小化するこ
とが行われていた。このため、上記回転スリーブ
とサイドハウジングとの間の摺動抵抗が大きく、
その結果、摺動トルク損失が大きくなるととも
に、サイドハウジング内面が摩耗するという実用
面で解決しなければならないという問題があつ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記の如く耐久性で有利な回
転スリーブを有する回転圧縮機の実用化を図るべ
く、簡単な構造でもつて、回転スリーブとサイド
ハウジングとの間の摺動抵抗を軽減して駆動トル
ク損失を低減し、かつサイドハウジング内面の摩
耗を防止することにある。

（発明の構成） 上記目的を達成するため、本発明の解決手段
は、上記の如き回転スリーブを有する回転圧縮機
において、上記ケーシング内に、上流端が吐出ポ
ートもしくはその周辺に形成される高圧ゾーンに
開口し、下流端が上記回転スリーブと摺動するサ
イドハウジングの内面に開口して吐出ポートもし
くは高圧ゾーンで発生する高圧の圧縮空気を回転
スリーブと摺接するサイドハウジング内面に噴出
供給する連通孔を設けたことを特徴とするもので
ある。

このことにより、本発明では、吐出ポートもし
くは高圧ゾーンの圧縮空気の一部は、連通孔を介
して回転スリーブの摺接面とサイドハウジングと
の間に噴出供給され、両者の間にエアフイルムが
形成されることにより、両者間の摺動抵抗を軽減
するようにしたものである。

この場合、上記連通孔の上流端開口部を、サイ
ドハウジングにおける吐出ポート直上流位置に設
けることは、該吐出ポート直上流位置が最も高い
圧力を発生する領域であることから、上記エアフ
イルムの高圧化の点で有利である。また、以上の
説明では作動流体として空気について述べたが、
その他のガス流体についても同様なことが言え、
本発明の技術的範囲に含まれるものである。

（発明の効果） したがつて、本発明によれば、回転スリーブを
有する回転圧縮機における回転スリーブとサイド
ハウジングとの間の摺動抵抗を、上流端が吐出ポ
ートもしくは高圧ゾーンに開口し、下流端が回転
スリーブと摺動するサイドハウジングの内面に開
口する連通孔を設けるという簡単な構成によつて
軽減できるので、回転スリーブの回転がスムーズ
に行い得て駆動トルク損失を低減できるととも
に、従来の如きサイドハウジング内面の摩耗を防
止でき、よつて耐久性の優れた回転スリーブを有
する回転圧縮機の実用化を図つて、エンジンの過
給機等として最適なものを提供し実現できるもの
である。特に、連通孔の上流端開口部をサイドハ
ウジングにおける吐出ポート直上流位置に設けれ
ばサイドハウジングの内面に一層高圧の圧縮空気
を噴出供給することができ、上記効果を一層高め
ることができるものである。

（実施例） 以下、本発明の技術的手段の具体例としての実
施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す。第
１図および第２図において、１はケーシングであ
つて、該ケーシング１は、円筒状のセンターハウ
ジング２とその左右両側に配置されたサイドハウ
ジング３，３とが複数本（図では４本）の締結ボ
ルト４，４…によつて締結されて構成されてい
る。該ケーシング１内には、外径がセンターハウ
ジング２の内径よりも若干小さい円筒状の回転ス
リーブ５がセンターハウジング２の軸心と同心的
にかつ回転自在に嵌合されていて、該回転スリー
ブ５の外周面５ａとセンターハウジング２の内周
面２ａとの間の間隙（例えば30〜50μ）によつて
空気軸受室６が形成されている。さらに、上記回
転スリーブ５の内側には、両端に軸部７ａ，７ａ
を有する円柱状のロータ７が回転スリーブ５の回
転中心（センターハウジング２の軸心）に対して
偏心してかつ回転スリーブ５にタンジエントシー
ル点Ｐで最小クリアランスを保つように配設され
ており、上記回転スリーブ５の内周面５ｂとロー
タ７の外周面７ｂとの間に略三日月状の空間部８
が形成される。

上記一方のサイドハウジング３（第２図で左側
のサイドハウジング）には上記空間部８に対向し
て、該空間部８のトレーニング側（第１図で左
側）に吸入ポート９が、また空間部８のリーテイ
ング側（第１図の右側）に吐出ポート１０がそれ
ぞれ開口されている。また、両サイドハウジング
３，３の内面３ａ，３ａには回転スリーブ５の両
端面５ｃ，５ｃに対応して環状のシール溝１１，
１１が形成されており、該各シール溝１１には回
転スリーブ端面５ｃに摺接してガスシールするサ
イドシール１２が装着されている。

また、上記ロータ７はその軸部７ａ，７ｂにお
いて、それぞれ両サイドハウジング３，３に設け
た支持孔１３，１３にベアリング１４，１４を介
して回転自在に支承されており、一方の軸部７ａ
（第２図で右側の軸部）はケーシング１外に延出
され、該軸部７ａの延出部にはエンジン等の回転
駆動装置（図示せず）にベルト駆動連結されたプ
ーリ１５が装着されていて、外部の回転駆動装置
によりプーリ１５を介してロータ７を回転駆動す
るようになされている。

さらに、上記ロータ７の外周面７ｂには軸方向
に沿つて半径方向に凹んだ複数（図では４つ）の
ベーン溝１６，１６…が円周方向に等間隔に形成
され、該各ベーン溝１６にはそれぞれ板状のベー
ン１７がロータ７の半径方向に摺動かつ出没自在
に嵌装されている。該ベーン１７，１７…は、ロ
ータ７の回転時に遠心力を受けて外端部が回転ス
リーブ５の内周面５ｂに気密状態に圧接すること
により、回転スリーブ内周面５ｂとロータ外周面
７ｂとの空間部８を４つの圧縮溝１８，１８…に
画成するとともに、この状態で回転スリーブ５を
ロータ７と同期的に回転させるようになされてい
る。

そして、第３図および第４図に詳示するよう
に、上記各サイドハウジング３のシール溝１１の
底壁には該溝１１に沿つて環状の溝１９が形成さ
れ、該環状溝１９とサイドシール１２とにより空
気通路２０が形成されている。両サイドハウジン
グ３，３の空気通路２０，２０は、サイドハウジ
ング３，３およびセンターハウジング２内を貫通
して設けられた貫通孔２１により互いに連通され
ている。また、吸入ポート９および吐出ポート１
０を設けた後側（第２図で左側）のサイドハウジ
ング３には、一端２２ａが、吐出ポート１０の周
辺に形成される高圧の圧縮空気を発生する高圧ゾ
ーンＡのうち吐出ポート１０直上流位置に開口
し、他端２２ｂが上記空気通路２０に開口する圧
縮空気取出孔２２が設けられている。さらに、両
サイドハウジング３，３のサイドシール１２，１
２には、一端２３ａが空気通路２０に開口し、他
端２３ｂが回転スリーブ５と摺接する面に開口す
る複数個（図では12個）の噴出孔２３…が円周方
向に等ピツチで設けられている。以上の圧縮空気
取出孔２２、貫通孔２１を介して連通された両空
気通路２０，２０および噴出孔２３によつて、上
流端が上記吐出ポート１０周辺の高圧ゾーンＡ特
に吐出ポート１０直上流位置に開口し、下流端が
回転スリーブ５と摺接するサイドハウジング内面
３ａ（サイドシール１２）に開口して高圧の圧縮
空気を回転スリーブ端面５ｃとサイドハウジング
内面３ａ（サイドシール１２）との間に噴出供給
する連通孔２４を構成している。

また、上記回転スリーブ５の各端面５ｃには、
第５図および第６図に示すように深さが回転方向
Ｘに対して前部２５ａで深く後部２５ｂで浅くな
るように段付き状に形成されたレイレーステツプ
（Layleigh step）作用を行うための圧縮デインプ
ル２５が周方向に等ピツチで設けられており、該
圧縮デインプル２５はその回転方向前部２５ａに
て回転スリーブ５の内周面５ｂ側に開口してい
る。

さらに、上記回転スリーブ５には、圧縮室１８
と空気軸受室６とを連通する小孔よりなる多数の
連通孔２６，２６…が設けられており、圧縮室１
８の空気を空気軸受室６に噴出供給して回転スリ
ーブ５とセンターハウジング２との間にエアベア
リング層を形成するようにしている。

次に、上記実施例の作動について説明するに、
エンジン等の外部の回転駆動装置によりロータ７
を第１図でＸ方向に回転駆動すると、該ロータ７
の各ベーン溝１６に嵌装されたベーン１７は、そ
れぞれ遠心力を受けてその外端部が回転スリーブ
５の内周剖５ｂに気密状態に圧接することによ
り、回転スリーブ内周面５ｂとロータ外周面７ｂ
との間の空間部８が４つの圧縮室１８，１８…に
画成されるとともに、この状態を保持しながら上
記ロータ７の回転力がベーン１７，１７…を介し
て回転スリーブ５に伝達されて、該回転スリーブ
５がロータ７と同期的に回転する。そして、この
ロータ７と回転スリーブ５との同期的回転に伴つ
て上記圧縮室１８の容積は同期的に変化し、圧縮
室１８が吸入ポート９側から吐出ポート１０側に
移動するに従つて徐々に増大して最大容積になつ
た後徐々に減少する。このことにより、吸入ポー
ト９より圧縮室１８に吸入された空気は該圧縮室
１８内で圧縮加圧されたのち吐出ポート１０から
ケーシング１外に吐出されることになる。

その際、吐出ポート１０周辺の高圧ゾーンＡの
高圧の圧縮空気の一部は、その高圧の空気圧によ
り後側のサイドハウジング３に設けた圧縮空気取
出孔２２を介して該サイドハウジング３内の空気
通路２０に流入するとともに貫通孔２１を介して
前側のサイドハウジング３の空気通路２０に導か
れたのち、サイドシール１２に設けた噴出孔２３
…を介して回転スリーブ端面５ｃとサイドハウジ
ング３のサイドシール１２との間に噴出供給され
る。このことにより、両者間に高圧のエアフイル
ムが形成され、その結果、回転スリーブ端面５ｃ
とサイドハウジング３のサイドシール１２との間
の摺動抵抗が著しく軽減される。特に、圧縮空気
取出孔２２（連通孔２４）の上流側開口部２２ａ
を吐出ポート１０直上流位置に設けたことによ
り、該吐出ポート１０直上流位置が圧縮空気を押
出すための余剰圧力を発生し高回転時には過圧縮
により非常に高圧の圧縮空気を発生することか
ら、高圧ゾーンＡのうち最も高い圧力の圧縮空気
が回転スリーブ端面５ｃとサイドシール１２との
間に供給され、非常に高圧のエアフイルムを形成
できるので、両者間の摺動抵抗の軽減化に有利で
ある。

一方、回転スリーブ端面５ｃに圧縮デインプル
が設けられている場合には、回転スリーブ５端面
５ｃとサイドシール１２との間に噴出供給された
高圧空気は、回転スリーブ５の回転に伴い圧縮デ
インプル２５…内に導かれ、また圧縮室１８の圧
縮空気の一部は直接圧縮デインプル２５…内に導
入される。この圧縮デインプル２５…内に導入さ
れた粘性を有する空気は回転スリーブ５の回転に
伴い、各デインプル２５が回転方向Ｘに対して前
部２５ａで深く、後部２５ｂで浅くなる所謂レイ
レーステツプをなすことにより前部２５ａで膨張
したのち後部２５ｂで再圧縮されて圧縮力が生じ
ることにより、上記回転スリーブ端面５ｃとサイ
ドシール１２との間に強い圧縮反力が生じ、その
結果として両者間の摺動抵抗をより一層軽減でき
る。

したがつて、このように回転スリーブ５とサイ
ドハウジング３（サイドシール１２）との間に強
力なエアフイルムあるいは強い圧縮反力が生じる
ことによつて両者間の摺動抵抗が著しく軽減でき
るので、回転スリーブ５を滑らかに回転させるこ
とができ、駆動トルク損失を低減することができ
るとともに、サイドハウジング内面３ａ（サイド
シール１２）の摩耗を可及的に防止することがで
きる。

一方、圧縮室１８内の高圧の圧縮空気の一部
は、該圧縮室１８と空気軸受室６との圧力差によ
り回転スリーブ５に設けた連通孔２６を介して空
気軸受室６に噴出供給されて該空気軸受室６（エ
アベアリング層）に高圧のかつ多量の空気が満た
されることにより、回転スリーブ５とセンターハ
ウジング２との接触を防止することができる。

今、具体的に、圧縮室と空気軸受室とを連通す
る連通孔を設けた回転スリーブに対し上記実施例
の如く高圧ゾーンの圧縮空気をサイドシールと回
転スリーブ端面との間に噴出供給する連通孔を設
けたもの（本発明例）と設けないもの（比較例）
とについて、ロータ回転数に対する回転スリーブ
のロータ回転数に対する駆動トルク、および耐久
運転後のサイドシールの摩耗量を測定し、その結
果をそれぞれ第７図および第８図に示す。尚、上
記の実験条件としては、回転圧縮機は、ロータ１
回転当りに吐出される容積が400c.c.／revで、吐出
圧が０Kg／cm²Ｇであり、回転スリーブは鋳鉄製で
軟質材料のコーテイングのないものであり、サイ
ドシールはカーボン樹脂の焼成品である。また、
耐久運転はロータ回転数5000rpmで、５時間連続
運転することにより実施した。

第７図により、本発明例では比較例と較べて駆
動トルクが小さくて済み、駆動トルク損失が低減
できることが判る。また、第８図により、本発明
例では比較例に較べて摩耗量が1/5以下に減少し
ており、摩耗が可及的に防止できることが判る。

尚、上記実施例では、圧縮空気取出孔２２（連
続孔２４）の上流側開口部２２ａを高圧ゾーンＡ
の吐出ポート１０直上流位置に設けたが、その他
の高圧ゾーンＡや吐出ポート１０に設けてもよ
く、本発明の目的を充分に達成できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は縦断正
面図、第２図は第１図の−線断面図、第３図
は第２図の−線断面図、第４図は第１図の
−線拡大断面図、第５図は回転スリーブ端面の
部分正面図、第６図は第５図の−線拡大断面
図、第７図はロータ回転数に対する駆動トルクを
示す実験結果図、第８図は耐久試験におけるサイ
ドシール摩耗量を示す実験結果図である。 １……ケーシング、２……センターハウジン
グ、３……サイドハウジング、５……回転スリー
ブ、７……ロータ、９……吸入ポート、１０……
吐出ポート、１２……サイドシール、１７……ベ
ーン、２０……空気通路、２１……貫通孔、２２
……圧縮空気取出孔、２２ａ……開口部、２３…
…噴出孔、２３ｂ……端部、２４……連通孔、２
５……圧縮デインプル、Ａ……高圧ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状のセンターハウジングとその両側に配
   置され吸入ポートおよび吐出ポートを有するサイ
   ドハウジングとで形成されたケーシングと、該ケ
   ーシング内に回転自在に嵌合された回転スリーブ
   と、該回転スリーブの回転中心に対して偏心して
   配設され外部から回転駆動されるロータと、該ロ
   ータに出没自在に嵌装された複数個の板状のベー
   ンとを備え、上記ロータの回転によりベーンを介
   して回転スリーブを回転させるようにした回転圧
   縮機において、上記ケーシング内に、上流端が上
   記吐出ポートもしくはその周辺に形成される高圧
   ゾーンに開口し、下流端が上記回転スリーブと摺
   接するサイドハウジングの内面に開口する連通孔
   が設けられていることを特徴とする回転スリーブ
   を有する回転圧縮機。 ２ 連通孔の上流端開口部は、サイドハウジング
   における吐出ポート直上流位置に設けられている
   特許請求の範囲第１項記載の回転スリーブを有す
   る回転圧縮機。