JPS59188085A - 回転圧縮機の回転スリ−ブ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば゛エンジンにお（プる吸気過給のため
の機械式過給機として使用され、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おける回転スリ
ーブに朋するものである。

（従来技術） 従来より、この↓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日産業図由株式会社発行）の図１５．１（ａ）参
照）。ずなわｌう、円筒状のセンターハウジングとその
両側に配置した１ノー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６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り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１習動による発熱や摩耗
が未然に防止されて耐久ｆ１の点（゛イｊ利であること
がら、低回転から高回転まＣ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。

しかし、スリーブを回転さけるようにしたもの？？ｆＪ
、回転スリーブ内周面とロータ外周面とで画成される圧
縮室の高圧側（吐出ボート側）と低圧側（吸入ボート側
）どの差圧によって生じる回転スリーブの内的作用ツノ
によって、該回転スリーブがセンターハウジング内周面
の吐出ポー１〜側へ押しやられ、＋ｉ’Ｊ　’Ｌセンタ
ーハウシンク内周面接触しく１「］部厚耗を生じるほか
、スリーブの回転も制限されることどなり、回転スリー
ブ本来の機能が十分（、発揮できないものとならざるを
得なかっ１．：、。

前述した従来の回転圧縮機はこれらの問題点を解決する
ために、回転スリーブとセンターハウシンクどの間にオ
イルを供給し工Ａイルベアリングのｆ１川をＮ　’ｊ　
ｔ　Ｌ／めているが、このオイルの供給はＩＩｆ粍を減
じるには効果があるが、数十ミクロンの間隙しかない回
転、スリーブとセンターハウジング問にオイルが充満し
、その高い粘性によりスリーブの回転を抑制りる抵抗源
となり、圧縮機の駆動トルク損失の増大となるのを避（
Ｊられず、低速回転の圧縮機ならともがく毎分数千回転
という高速回転が要求されるエンジンの過給機用として
は実用に供せないものＣあった。

このため、上記回転スリーブをエアベアリングタイプと
し、そのスリーブ外周面に圧縮ディンプル等を刻設して
、回転スリーブとサイドハウジングとの間のクリアラン
スを通じて圧縮室からエアベアリング層に漏出する圧縮
空気を上記圧縮ディンプル内に導き、該圧縮ディンプル
内において閉じ込められた空気を圧縮してその粘性剪断
作用により圧力を上昇させる、所謂ビス］スディボンブ
（Ｖ　１ｓｃｏｓｉｔｙ　　Ｐ　ｕｍｐ”　）作用を発
生させることにより、上記回転スリーブとセンターハウ
シンクとの接触を未然に防止することが考えられる。し
かし、この場合、上記回転スリーブとリイドハウジング
とのクリアランスからの圧縮空気の漏出量が十分ひなく
、かつ漏出した空気の圧縮溝への導入か容易Ｃないため
、回転スリーブとセンターハウシンクとの接触領域にお
りる圧縮ディンプルで十分な圧力上品が得られづ゛、所
期の目的とする接触防１１効宋を十分に発揮できないと
いう問題があり、１７５に１１（回転時には回転スリー
ブがセンターハウジングに押しイ」けられて回転しない
ことがある。

（発明の目的〉 本発明の目的は、−１−記の如く耐久性で右利な回転ス
リーブをイｊづ−る回転圧縮機の実用化を図るべく、曲
中な構造ぐもって、回転スリーブのセンターハウシンク
との接触を未然にかつ確実に防止しＣ１局部摩耗をなく
し、かつ駆動トルク損失を低減さけることにある。

〈発明の１１へ成） １記［１的を達成覆るため、本発明の解決手段は、１記
の如き回φｌ、スリーブを有する回転圧縮機におい（、
従来センターハウシンク内周面の接触領域一つまり噴出
ポートｆ」近に対応する部分に局部的に接触しくいた回
転スリーブの外周面に、ビスコスティポンプ作用を行う
圧縮ディンプルを設け、さらに該圧縮ディンプルの回転
方向直前に回転スリーブ内部に連通して圧縮室の圧縮空
気を圧縮ディンプル直前に導（連通孔を設けたことを特
徴とするものＣある。

このことにより、本発明では、回転スリーブ内部の圧縮
室の圧縮空気が連通孔を介して回転スリーブ外周のエア
ベアリング層に噴出してエアベアリング作用をしたのち
、この高圧空気はスリーブの回転に伴い圧縮ディンプル
内に再度集められる。

そして、回転スリーブがその内的作用力によりセンター
ハウジング内周面の上記接触領域に近接覆ると１．Ｅ記
圧縮ディンプル内の高圧空気が上）本のビスコステイポ
ンプ作用を行ってさらに高圧縮されることにより、上記
近接した回転スリーブがその反発力を受けて平衡状態に
保ら得る位置まで移動して、両者の接触を未然に防ぐＪ
、うにしたしのである。尚、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
も同様のことが言え、本発明の技術的範囲に含まれるも
のである。

（発明の効果） したがって、本発明によれば、回転スリーブを右する回
転［Ｅ縮機において、回転スリーブ外周面に設（ブた圧
縮ディンプルと該圧縮ディンプル直前に設（プた連通孔
との効果的な組合せによる簡単な構成によって、回転ス
リーブとセンターハウジンクとの接触を未然にかつ確実
に防止できるので、従来の如き局部摩耗を防止できると
ともに、回転スリーブの回転がスムーズに行い得て駆動
１〜ルク損失を低減でき、よって耐久性の優れた回転ス
リーブを右する回転圧縮機の実用化を図って、エンジン
の過給機等とじ−（最適なものを提供し実現でさるもの
である。

（実施例） 以１・、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図へ・第３図は本発明の一実施例を示す。第１図Ｊ
３よび第２図において、１はケーシングであって、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
右両側に配回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・・・によって締結
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、該回転スリーン゛５の外周面５ａとセンクー
ハウジング２の内周面２ａとの間の間隙（例えば３０〜
５０μ）によって空気軸受室６が形成されＩいる。さら
に、上記回転スリーブ５の内側には、両端にｌｑｈ部７
ａ、７ａを右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１〜シール点Ｐで
内接づる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く第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
のトレーリング側〈第１図で左側）に吸入ポート９が、
また空間部８のリーディング側（第１図の右側）に１１
１出ボート１０がぞれぞれ開［１されている。また、両
サイドハウジング３゜３の内壁面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ｄ３す、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Ｃいる。

また、１記ロータ７はその軸部７ａ、７ａにおいて、そ
れぞれ両サイドハウジング３，３に設（プた克持孔１３
．’＋３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）
（よ／７−ラング１外に延出され、該軸部７ａの延１１
１部にはエンジンＺ°の回転駆動装置（図示せず）にベ
ル１〜駆動連結されたプーリ１５が装着されていＣ１外
部の回転駆動装置にＪ、リブーリ１５を介してロータ７
を回転駆動するにうになされている。

ざらに、上記［１−夕７の外周面７ｂには軸方向に沿っ
て半１￥ｈ向に凹／Ｖ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
の半径ノ）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
を受りＣ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にす、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つの圧縮室１８．１８
・・・に画成り−るとともに、この状態で回転スリーブ
５をロータ７と同期的に回転さぜるＪ、うにむされ−（
いる。

そして、本発明の特徴として、王妃回転スリーブ′５は
、第３図に示づように、その外周面５ａに二等辺三角形
状の圧縮ディンプル１９が多数個、例えば軸方向に３つ
、周方向に８つの５１２４個、それぞれ等ピッチ間隔て
か゛つ回転方向×に対し二等辺三角形ディンプル１９の
底辺部１９ａを前方に位置せしめて形成されている。該
各圧縮ディンプル１つの二等辺三角形底辺部１９ａの長
さａは例えば１０ｍｍに、該底辺部１９ａから頂部１９
１〕までの周方向長さｂは例えば１５ｍｍに、またその
深さｄは例えば５０〜１００μに設定されている。

さらに、」ニ記名圧縮ディンプル１９の上記回転方向直
前には、それぞれ回転スリーブ５内部の圧１１ｉ室１８
に連通するつまり圧縮室１８と空気軸受室６とを連通ず
る小孔よりなる連通孔２０が設けられ（おり、１［−全
室１８の空気を圧縮ディンプル１９直前の空気軸受室６
に噴出供給して回転スリーブ５ど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づるようにしている。

上記連通孔２０の孔径Ｒは例えば約１〜１．５ｍｍφに
、また連通孔２０と圧縮ディンプル１９との周方向間隔
Ｓは例えば５ｍｍ、Ｊこ、設定されている。

尚、上記回転スリーブ５が従来局部的に接触していたセ
ンターハウジング２の内周面２ａの上記田川ボー１〜１
０イζ１近に苅応する部分つまり接触領１或０は、回転
スリーブ５０ロータ７とのタンジエン１−シール点Ｐを
通る直径線９．１　と直交する直径紛）９２に対してト
レーリング側に７０°、リーディング側に吐出ボート１
０の中心を通る角度θ０／）１１ら最大７０°までの範
囲、つまりθｏ＋７０”≦θ≦１４０°の範囲であるこ
とが実験的に求められている。

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って上記圧縮室１８の容積は
同１期的に変化し、圧縮室１８が吸入ボート９側から吐
出ボート１ｏ側に移動するに従って徐々に増大して最大
容積になった接栓々に減少する。このことにより、吸入
ボート９より圧縮室１８に吸入された空気は該圧縮室１
８内で圧縮加圧されたのち吐出ボート１０からクーラン
グ１外に吐出されることになる。

その際、［１−夕７と回転スリーブ５との同期的回転に
伴い圧縮室１８が吐出ボート１０（＝：Ｉ近に位置覆る
と、該圧縮室１８内の高圧の圧縮空気の一部は、Ｉｉ縮
全室１８空気軸受室６との圧力差により、接触領域θ近
傍において回転スリーブ５の連通孔２０．２０・・・を
介して空気軸受室６内に噴出供給される。この噴出され
た圧縮空気は、空気軸受室６内において適度の乱れを持
つことによって丁アｌ＼アリング作用をしたのち、回転
スリーブ５の回転に伴い圧縮ディンプル１９内に導かれ
て再び東められる。この圧縮空気の圧縮ディンプル１９
への導入は、連通孔２０の回転方向直後に圧縮デインフ
″ル１９を設けたことによって容易に行われる。そして
、１１−縮デインプル１つ内に導入された空気は、回転
スリーブ５の回転および空気の慣↑１１により、さらに
圧縮ディンプル１９の三角形状による回転方向への先細
り形状により、圧縮ディンプル１つ内において圧縮され
ながら移動し、その結果、接触領域θにおける圧縮ディ
ンプル１９内は比較的高圧の空気が満たされることにな
る。

この状態で、上記回転スリーブ５が圧縮室１８の高圧側
（吐出ボート１０側）と低圧側（吸入ボート９側）との
圧力差による内的作用力にＪ：リセンターハウジング内
周面２ａの接触領域θに近接づると、圧縮ディンプル１
９内の空気は、はぼ完全な閉じ込め場になっ−（いるた
めに回転スリーブ５の近接によって圧縮されてその圧力
が急激に上昇する、所謂ビス」スティボンプ作用を行い
、一層高圧なものとなる。この高圧空気により、センタ
ーハウジング２に近接しようとする回転スリーブ５は反
発力を受けて平衡状態を保つ位置まで移動する。

したがって、このにうに内的作用力でセンターハウジン
グ内周面２ａの接触領域θへ押しイ」けられようと覆る
回転スリーブ５を高圧の空気圧で支えてその接触を未然
に防止し、回転スリーブ５を清らかに回転させることが
でき、よって従来の如き局部摩耗を防止でき、また駆動
トルク損失を低減できる。特に、三角形状の圧縮ディン
プル１９と該ｊ」−縮デインプル１９直前に設けた連通
孔２０との相合せによる圧縮効果と相俟って、上記圧縮
デーｆンプル１９Ｃ・のビスコスティポンプ作用を効率
的に発揮させることができるので、低回転時においても
回転スリーブ５の円滑な回転を確保することができる。

今、具体的に、回転スリーブに上記の如き三角形状の圧
縮ディンプルのみを設（プたものく比較例゛１）と、回
転スリーブに連通孔のみを設【ノｌＣものく比較例２）
と、上記実施例の如く回転スリーブに圧縮ディンプルお
よび連通孔を設けたもの（本発明例）とについて、ロー
タ回転数に対する回転スリーブの回転数、およびロータ
回転数に対する駆動１〜ルクを測定し、その結果をそれ
ぞれ第４図Ｊ３　Ｊ、び第５図に承り。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４００　ｃｃ／　ｒｅｖで、吐出圧がＯｋ
ｖ／ｃｎｒＧであり、センターハウジングはアルミニウ
ム製でその内局面に硬質りＩ］ムメツキが施されており
、回転スリーブは鋳鉄製で軟質材料の７二１−ディング
のないものでかつ外径１０７ｍｍφ、内径１００ｍｍφ
、スリーブ長９０ｍのものて゛あり、ベーンはカーボン
製である。また、圧縮ディンプルはその底辺部長さａが
１０ｍｍ、底辺部から頂部への周方向長ざｂが１５關で
あって軸方向に３つ、周方向に８つの計２４個設けられ
ている。また、連通孔の孔径Ｒは１．２ｍｍφで、圧縮
ディンプルまでの間隔Ｓは５陥である。

第４図により、本発明例では比較例１および２と較べて
ロータ回転数に対するスリーブ回転数が＾く、ロータ回
転数にほぼ１：１に対応しており、回転スリーブがロー
タと同期的にスムーズに回転していることが判る。また
、第５図により、本発明例では比較例１および２に較べ
て駆動トルクが小ざくて済み、駆動トルク損失が低減Ｃ
′さ・ることか判る。また、総合的に、本発明例と比較
例１および２とを対比した場合、本発明例における連通
孔の圧縮ディンプルに対する配置が上記効果の向上に特
に有効であることが判る。

尚、」配回実施例では回転スリーブ５の外周面５８に三
角形状の圧縮ディンプル１９を設けた場合について述べ
たが、圧縮ディンプルをその細円形状等各種形状として
もよ（、上記実施例と同様の作用効果を秦することかぐ
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図は縦断正面図、
第２図は第１図の■−■線断面図、第３図は回転スリー
ブの斜視図、第４図はロータ回転数に対するスリーブ回
転数特性を示づ実験結果図、第５図はロータ回転数に苅
り−る駆動トルクを示Ｊ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・クジング、５・・・回転スリーブ、
７・・・ロータ、１７・・・ベーン、１９・・・ＥＥ圧
縮ディンプル２０・・・連通孔。 特ｆｆ出願人　　　　東洋−Ｌ業株式会社代　　理　　
人　　　　　　　前　　　　１）　　　　弘図面の浄Ｖ
ｔ（内容１：変更なし） 第１図 第２図 第３図 へ 第４図 ロータ回転数［株］■ 第５図 ロータ回転数（ｒｐｍ） 手続補止用（自発） 昭和５８年５紬釘１１日 特ｒ［庁艮官　若杉　和夫殿 １、串イ′１の表示 ｎｉ（相５８イ［特　ｇ’ｌ　　餉　第５６９８１号２
、発明の名称 回転ｊ下線機の回転スリーブ ３、補正をづる者 小１′１との関係　　　特訂出願人 住　　所　　広、Ｇ県安芸郡府中町新地３番１号名　　
称　　（３１３）　　東洋工業株式会社代表壱　　山　
−１両　　昇　樹 、１代理人　■５）５０雷０６　（４４５）　２１２８
イ１　　所　　大阪南西（２８靭本町１丁目７１番８号
　太平ビル７、補正の内容 別紙のとおり ８　添付書類の目録 （１）委任状　　　　　　　　　　　　　　　　１通（
２）濃墨ぐ描いた図面　　　　　　　　　　　１通手続
補正書（自発） 昭和５８年り月’２０日 特許庁長官　　若　杉　　和　夫　殿 １、小作の表示 昭和５８年　特　Ｃ１願　第５６９８１号２、発明の名
称 回！ｌｉｊ；珪縮殴の回転スリーブ ３、？＋１ｉ　ｉＩをづる考 小イ′１との関係　　　ｖＪ７−、Ｔ出願人ｆｌ）”Ｊ
ｉ　　　広島県安芸郡府中町新地３番１号名　　称　　
（３１３）　　東洋工業株式会社代表者　山−鳴　劣樹 ４、代　狸　人　　Φ５５０　　電０６　（４４５）２
１２８（４所　　大阪市西区靭木町１１目４番８号　太
平ビル明細内の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 明細書の第８頁第１４行目の１内接覆るように」を、［
最も接近するように」に訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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たケーシングと、該ケ
   ーシング内に回転自在に嵌合されＩζζ回転リリーフ、
   該回転スリーブの回転中心に対し゛Ｃ偏心しで配設され
   外部から回転駆動される【−１−夕と、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φ
   Ｉ、さＵるようにしＩζ回転圧縮機において、上記回転
   スリーブ外周面に圧縮ディンプルが形成ひれでいるとと
   もに、該ディンプルの回転方向１（１前ｔこ回転スリー
   ブ内部に連通ずる連通孔が設りられていることを特徴と
   づる回転圧縮機の回転スリーブ。