JPS59188086A - 回転スリ−ブを有する回転圧縮機 - 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】 （ｐ、ｒ葉上の利用分野） 本発明は、例えばエンジンにおける吸気過給のための機
械式過給機ど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「容積膨圧縮機」く昭和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ｔク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ａ−５
つ、外部り日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しに、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
ブをロータと同期的に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１されて耐久性の点Ｃ゛右利あることから
、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。

しかし、スリーブを回転させるようにしたものでは、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）と
の差圧によって生じる回転スリーブの内的作用力によっ
て、該回転スリーブがセンターハウジング内周面の吐出
ボート側へ押し・＼ゝ）られ、該センターハウジング内
周面と接触して局部摩耗を生じるほか、スリーブの回転
も制限されることと仕り、回転スリーブ本来の機能が十
分に発揮できないものとならざるを１号なかった。

前述した従来の回転日縮機はこれらの問題点を解）大づ
るＩこめに、回申入スリーブとセンターハ・クジングと
の間にオイルを供給しｒＡオイルアリングの作用をイ；
］与せしめているが、このオイルの供給は摩耗を減じる
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する抵抗源となり
、圧縮機の駆動トルク損失の増大となるのを避けられず
、低速回転の圧縮機ならともか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
供せないものであった。

（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、ｌ？！１単
な構造でもつ−Ｃ１回転スリーブのセンターハウジング
との接触による局部摩耗をなくし、かつ駆動１〜ルク損
失を低減させることにある。

〈発明の構成） 上記目的を達成Ｊ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、従来回
転スリーブが局部的に接触していたセンターハウジング
内周面、の接触領域、つまりセンターハウジング内周面
の吐出ボート付近に対応する部分のみに、ビスコスティ
ポンプ（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　　ｐｕｍｐ）作用を行う
ための圧縮溝もしくはディンプルを形成したことを特徴
とするしのである。

このことにより、本発明では、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
に近接すると、圧縮溝もしくはディンプル内に閉じ込め
られた粘性を有する空気は急激に圧縮されてその圧力が
急激に上昇する、つまりヒス−１ステイボンプ作用を行
うことにより、Ｌ記近接したスリーン゛がその反発力を
受けて平衡状態を保ら１１１る位置まで移動し、両者の
接触を未然に防ぐようにしたしのである。

ここで、上記接触ｒｇ’を域つまり圧縮溝もくしはディ
ンプルを形成するセンターハウジング内周面の角度範囲
θは、第３図に示すように、吐出ボート側【こＪ３い℃
、回転スリーブのロータとのタンジエン１〜シール点Ｐ
を通る直径線９１と直交づる直径線９ノに対して［ヘレ
ーリング側に７０°で、リーディング側に吐出ボート中
心を通る直径線９３の角度θ０から最大７０°までの範
囲、つまりθ０−Ｉ−７０’　≦Ｏ≦１４０°の範囲で
あることが実験的に求められる。また、以上の説明では
作動流体としで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、回転スリーブを有する回
転圧縮機における回転スリーブとセンターハウジングと
の」ニ記接触領域ひの接触を、該接触領域でのセンター
ハウジング内周面に圧縮溝もしくはディンプルを設ける
という曲中な構成によって未然に防止できるので、従来
の如き局部摩耗を防止てぎるとともに、回転スリーブの
回転がスムーズに行い得て駆動トルク損失を低減でき、
よって耐久性の侵れた回転スリーブを右づる回転圧縮機
の実用化を図って、エンジンの過給＋ｉ等として最適な
ものを提供し実現できるものである。

（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５図は本発明の第１実施例を示づ。

第１図および第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置されたナイドハウジング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ク′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どの間の間隙〈例えば３０〜５０μ〉にょつＣ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を右づ゛る円桂状のロータ７が回転スリーブ５のＮ
転中心（−１？ンターハウジング２の軸心）に対して偏
心し−Ｃかつ回転スリーブ５にタンジエン１〜シール点
）−”ｒ内接り−るＪ：うに配設されてＪ３す、上記回
転スリーブ５の内周面５ｂとロータ７の外周！ｒ！ｉ　
７　ｂとの間に略三り１月状の空間部８が形成される。

１″記−＝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のトレーリング側（第１図で左側）に吸入ボート９
が、また空間部８のリーディング側（第１図の右側）に
吐出ポー１〜１０がそれぞれ開口されている。また、両
−リーイドハウジング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１１．１′１が形成されており、該各シール溝１
１には回転スリーブ端Ｑ５ｃに摺接してガスシール覆る
サイドシール１２が装着されている。

ま７．−１上記ロータ７はその軸部７ａ、７ａにｄ５い
て、それぞれ両サイ１〜ハウジング３，３に設ｃノだ支
持孔１３．１３にベアリンク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）はグーシンク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
動づ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・〕
て半半径面に凹んだ複数（図では４つ）のベーン溝１６
．１６・・・が内局方向に等間隔に形成され、該各ベー
ン満１６にはそれぞれ板状のベーン１７が【］−タフの
半径方向に摺動かつ出没自在に嵌装され−（いる。該ベ
ーン１７．１７・・・は、ロータ７の回転時に遠心力を
受（づて外端部が回転スリーブ５の内周面５ｈに気密状
態に圧接づ−ることｔこより、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つの圧縮室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ＩｌＪ的に回転させるようになされ
ている、。

そし−（、本発明のｆ７徴どして、センターハウジンク
２の内周面２ａの上記吐出ボート１０（＝Ｉ近に対応づ
る部分つまり接触領域θには、第３図〜第５図ｔこ示づ
ように、半球状のＪｉ−縮デインプル１９が複数個、例
えば軸方向に３つ、同方向に６つの８１′１８個、それ
ぞれ等ピッチ間隔で形成されている。上記接匍１領ｉ或
０は、回転スリーブ５のロータ７とのタンジェントシー
ル点Ｐを通る直径線９１と直交する直径線９．２に対し
て１−レーリング側に７０°、リーディング側に吐出ボ
ート１０の中心を通る直径線９３の角度θ１〕から最大
７０°までの範囲、つまりθ○＋７０’≦θ≦１４０°
の範囲に設定されている。また、上記各軸方向列の３つ
の圧縮ディンプル１９，１９．１９はセンターハウジン
グ２内に形成した連通路２０によって互いに連通されて
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２１．２
１・・・が設けられて４５す、圧縮室１８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どの間に土アベアリング層を形成するＪ、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１コータ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【プてそ
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［１−９
外周面７ｂとの間の空間部８が４′つの圧縮室１８．１
８・・・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ど
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１０側に移動覆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りる。このことにより
、吸入ボート９Ｊ：り圧縮室１８に吸入された空気は該
圧縮室１８内でｊＫ縮加圧されたのら吐出ボート１０か
らケーシング１外に吐出されることになる。

イの際、田川ボート１０イ」近に位ＥＩりる圧縮室１８
内の高圧の空気の一部は、該圧縮室１８と空気軸受室６
どの圧力差により、接触領域θ近傍において連通孔２１
，２１・・・を介して空気軸受室６内に噴出供給されて
、接触領域Ｏにおける空気軸受室６内はある程ｆ！！高
圧の空気が満たされる。この状態で、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９１ｕｌｌ　）との圧力差による内的作用力に
よりセンターハウジング内周面２ａの接触領域０に近接
すると、空気軸受室６内の空気は周囲に散逸してしまう
が、各ディンプル１９内の空気はほぼ完全な閉じ込め場
になっているために回転スリーブ５の近接によって゛圧
縮され、その圧力が急激に−［−昇する所謂ビスコステ
イポンプ作用を行う。この圧力上昇により、センター５
７１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イ装置まで移＠りる。

したがって、このように内的イ１用力でセンターハウジ
ング内周面２ａの接触領域θへ押し付（〕られようとす
る回転スリーブ５を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を滑らかに回転させることができ
、よって従来の如き局部摩糺を防止でき、また駆動トル
ク損失を低減できる。

しかも、上記各ディンプルＬ９，１９・・・のうち軸方
向に並ぶディンプル１９，１９．１９は相互に連通路２
０を介して連通し、ビスコステイポンプ作用時の圧力が
ほぼ等しくなるので、上記回転スリーブ５の清らかな回
転を一層安定なものにすることができる。特に、図示の
如く回転スリーブ５の外径とスリーブ長との比が１より
も・″大きい場合には、回転スリーブ５はその回転軸′
がセンターハウジング２の中心軸と非平行となる運動を
する、つまり回転スリーブ５の振動現象を生じることが
少ないので、回転スリーブ５の安定回転に有利となる１
゜ 今、具体的に、連通孔を設けた回転スリーブにズ・１し
センターハウジング内周面にディンプルを設すないもの
（比較例）と」配回実施例の如くセンターハウジング内
周面の接触領域に軸方向に互いに連通りるフィンプルを
設けたちのく本発明例）とについで、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
る駆動トルクを測定し、その結果をそれぞれ第８図およ
び第９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４Ｑ　Ｑ
　ｃｃ／　ｒｅｖ　テ、吐出圧がＯｋ３　／　ｃＪ　Ｑ
であり、センターハウジングはアルミニウム製でその内
周面に硬質クロムメッキが施されており、回転スリーブ
は鋳鉄製で軟質材料のコーティングのないものであり、
ベーンはカーボン製である。また、ディンプルは５ＩＴ
ｌ′ＩＴｌφの半球状ひあって軸方向に３つ、周方向に
６つの計１８個設けられている。

第８図により、本発明例では比較例と較べてロータ回転
数に対するスリーブ回転数が高く、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ｌ、−１第９
図により、本発明例（゛は比較例に較べて駆動トルクが
小さくて済み、駆動１〜ルク損失が低減できることが判
る。

第６図および第７図はそれぞれ本発明の第２および第３
実施例を示づ。第６図に示す第２実施例では、センター
ハウジング内周面２ａの接触領域θに、第１実施例とは
異なり！＋１方向に互いに連通しない、つまり各々独立
した圧縮ディンプル１つ、１９′・・・を、例えば軸方
向に３つ、周方向に６つの計１８個設けたものである。

本例の場合、回転スリーブ５の外径とスリーブ長との比
が１よりも小さくて上記した回転スリーブ５の振動坦象
が生じやすいものにおいて、各々独立した圧縮ディンプ
ル１９’　、１９’　・・・に回転スリーブ５のセンタ
ーハウジング内周面２ａへの近接程度に応じた反発力を
生じさせることができ、回転スリーブ５の安定回転に有
効Ｃある。

また、第７図に示す第３実施例では、センターハウジン
グ内周面２ａの接触領域θに、ロータ７（回転スリーブ
５）の回転り向Ｘに沿って溝深さか５０〜１００μのＷ
字状の例えば４つの圧縮溝２２．２２・・・を設置ノた
らのである。本例の場合、圧縮溝２２の本来のビスコス
ティポンプ作用に加えて、該圧縮溝２２内の空気がその
Ｗ字形状により、回転スリーブ５の回転に伴って集約さ
れて圧縮されるので、回転スリーブ５に対づる反発力を
より高めることができる。また、圧縮ｉＭとしては上記
Ｗ字状の他、軸方向に帯状のもの４５Ｖ字状、Ｕ字状の
ものも採用可能であり、さらに溝深さについては回転ス
リーブ５０回転方向×に従って段階的ないし連続的に浅
くするようにづれば、ビスコステイポンプ作用に加えて
回転方向Ｘに圧縮力が生じるのでより好ましい。

【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〜第５図は第１
実施例を示し、第１図は縦断正面図、第２図は第１図の
■−■線ｖＪｉ面図、第３図はセンターハウジングの縦
断正面図、第４図は第３図の【Ｖ−ＩＶ線断面図、第５
図は第４図のＶ−ｖ線断面図、第６図は第２実施例を示
す第４図相当図、第７図は第３実施例を示で第４図相当
図、第８図はロータ回転数に対するスリーブ回転数特性
を示す実験結果図、第９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・・・吐出ボー
ト、１７・・・ベーン、１９．１９’・・・圧縮ディン
プル、２２・・・圧縮溝。 特呂り出願人　　東洋］二業株式会え１特許出願人　　
日本ピストンリング株式会社代　　理　　人　　　　前
　　　　１）　　　　弘シ坤σノイ゛ト書（内容（こ変
更なしン第１図 第２図 第５図 ロータ回転姿父（ｒｐｍ） 手　続　補　ｉｌ−書（自発） 昭和５８年５．凋３１［」 ！１．′、、、、ｊｔ庁良ｎ°　若杉　和夫殿１　串イ
′１の表示 昭和し）ε３１１　　特　δ′［願　第５６９８７号２
、発明の名称 回転スリーブをイコする回転圧縮機 ３、補Ｉ］をづる右 １〜１！１どの関係　　　特ｉ４出願人１１　　　所　
　広１Ωす１１女芸郡肋中町新地３番′１号名　　称　
　（３１３）　　東洋工業株式会社代表名　　山　Ｉ鳴
　　舅　樹　（ほか１名［１１代理人　＠５５０電０６
〈／Ｉ／ｌ５）２１２８佳　　所　　大阪市西区靭木町
１丁目４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　　　　　　　　　　　　　　　　２通（
２）淵墨で描いた図面　　　　　　　　　　　１通〉 手　続　補　正　用（自発） 昭和５８年６月２０日 特許庁長官　若杉　和夫殿 １、事イ′１の表示 昭和５８４１　特　許　願　第５３６９８７号２、発明
の名称 回転スリーブを有づる回転圧縮機 ３、補正をする者 ３１１イ′１との関係　　　特許出願人任　　所　　広
島県安芸郡府中町新地３番１号名　　称　　（３１３）
　　東洋工業株式金石代表者　　山　鴫　　労　樹　（
ほか１名）４、代　即　人　　＠５５０　電０６　（４
４５）２１２８住　　所　　大阪市西区靭本町１丁目４
番８号　太平ビル明細出の弁明の訂細な説明の欄 ７、補正の内容 （１）明細書の第７頁第１６行目の「内接するように」
を、［最も接近するように］にｄ］圧する。 （２）明細書の第１５頁第１６行目〜第１７行目の［圧
縮溝２２の本来のビスコステイポンプ作用に加えて、」
を削除する。 （３）明細書の第１５頁第１８行目〜第１９行目の１圧
縮されるので、］の後に、［ビスコステイボンブ作用が
さらに大きく引き出され］を加入する。 Ｌ文　」二

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
   たザイドハ１クジングとで形成され吸入ボートと吐出ボ
   ートとを有するケーシングと、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
   中心に列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Ｌ］−夕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、上記センターハウシングの内周面の上記吐
   出ボートイ・］近に対応゛りる部分に圧縮溝もしくはデ
   ィンプルが形成されていることを特徴とづる回転スリー
   ブを有する回転圧縮機。