JP2001323819A - 機械駆動式過給機における回転軸の気液分離機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過給機に簡単な構成を付加することで、密閉
されたギヤ室から潤滑オイル等の液体を漏らすことな
く、気体だけを外部へ逃がしギヤ室の内圧を緩和する。 【解決手段】 機械駆動式過給機におけるスクリューロ
ータ８の回転軸９に、回転軸９の軸方向の中心線に沿っ
てギヤ３，４部分からの貫通孔１８を設けると共に、回
転軸８の途中の外周面から貫通孔１８に向けて油逃げ孔
２０開け、かつ貫通孔１８に連続して外部へ通気する排
気孔１９とからなる換気孔１７と、排気孔１９に取り付
けたフィルタ２２と、を備え、高速で回転する回転軸９
の遠心力により、貫通孔１８内において、液体の潤滑オ
イルを油逃げ孔２０から吹き飛ばし、気体のみを換気孔
１７を通過させ、外部へ排出させるように構成したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、ギヤ室の内部に
潤滑オイルを封入した機械駆動式過給機に係り、特にオ
イル漏れの防止を図った機械駆動式過給機における回転
軸の気液分離機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の内燃機関にはターボチャージ
ャーが使用されている。内燃機関では、通常ピストンの
加工行程に生じるシリンダー内の負圧によって混合気又
は空気を吸入する。しかし、バルブを開いている短い時
間内に十分な吸気を行うことは困難である。そこで、ポ
ンプに混合気又は空気を積極的に押し込むことにより、
シリンダーの容積効果があり、実効圧縮比、爆発圧力共
に高め、出力を向上させたものがスーパーチャージャー
である。

【０００３】例えば、自動車エンジン過給用としては、
容積式スーパーチャージャーのルーツブロワに対し、よ
り高過給可能なスクリュー式過給機が提案されている。
このスクリュー式過給機は、図３に示すように、ケーシ
ング１に駆動軸２を挿入し、これらと一体的なギヤ３と
ギヤ４がギヤ室５内で噛合しているものである。ギヤ４
は雄スクリューロータ６と回転軸７で連結し、ギヤ３は
雌スクリューロータ８と回転軸９で連結してある。雌雄
のスクリューロータ６，８は、空気室１０で互いに螺合
回転するようになっている（特開平７−２７９６７８号
参照）。

【０００４】この捩じれた雌雄一対のスクリューロータ
６，８を螺合駆動することにより、空気を吸い込み、ね
じ螺合部の容積収縮にて圧縮させて吐出するものであ
る。このスクリュー式の過給機は過給圧力の増加時のロ
スは少ないが、スクリューロータの端面（圧力上昇側）
における圧力変動があるため、ギヤ室５に対する考慮対
策が必要である。

【０００５】更に、機械駆動式過給機における性能の確
保及びオイルシールの長寿命化を狙い、クリアランスシ
ール（又はラビリンスシール）を用いている。例えば、
ギヤ室５において、回転軸７はスリーブを介してオイル
シール１１と軸方向のラビリンスシール１２に接し、こ
れらの間の空隙１３が通路１４及び逆止弁１５を介して
大気へ連通するようになっている。

【０００６】この従来の過給機は、吐出側がエンジン吸
入系と接続連通しており、このためにエンジン吸入負圧
時に、ギヤ室５における空隙１３が負圧になると、逆止
弁１５から大気を吸入して圧力の変動をやわらげ、この
ギヤ室５からのオイル漏れを防止するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この機械駆動式過給機
は、その回転によって、ギヤ室５の温度が上昇してい
き、ギヤ室５内の圧力も上昇して焼き付きを起こすこと
があった。そこで、換気用の通路１４を介してギヤ室５
内の空気を外部へ排出して圧力を下げていた。しかし、
この換気用の通路１４に設けたフィルタ（図示していな
い）に直接潤滑オイルなどの液体がかかるのを防ぐため
に、防護壁を付けたりする場合もあった。この防護壁等
をかいくぐり、潤滑オイル等がフィルタに直接かかって
しまうと、その潤滑オイルがフィルタで目詰まりし、換
気機能を喪失してしまうという問題があった。

【０００８】また、ギヤ室５の温度が上昇した際には、
潤滑オイルもミスト状態になっているため、従来のよう
な、通路１４から気体を外部へ排出する方法では、空気
だけでなくミスト状態の潤滑オイルも同時の排出するこ
とになり、結果としてオイル漏れを防止できないという
問題があった。

【０００９】更に、特開平５−３１２１６号に示すよう
な圧力平衡室を機械駆動式過給機に設けて圧力差を低減
させる手段も提案されているが、その装置が複雑になる
という問題があった。

【００１０】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、過
給機に簡単な構成を付加することで、密閉されたギヤ室
から潤滑オイル等の液体を漏らすことなく、気体だけを
外部へ逃がしギヤ室の内圧を緩和することができる機械
駆動式過給機における回転軸の気液分離機構を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、駆動装
置からギヤ室（５）内のギヤ（３，４）を介して駆動
し、前記ギヤ室（５）に隔壁（１６）を介して隣接する
空気室（１０）において相互に螺合する雌雄一対のスク
リューロータ（６，８）をケーシング（１）に回転自在
に支持し、該スクリューロータ（６，８）の駆動回転に
より空気を吸入し圧縮して吐出する機械駆動式過給機で
あって、前記スクリューロータ（８）の回転軸（９）
に、該回転軸（９）の軸方向の中心線に沿って前記ギヤ
（３，４）部分からの貫通孔（１８）を設けると共に、
該回転軸（８）の途中の外周面から前記貫通孔（１８）
に向けて油逃げ孔（２０）開け、かつ該貫通孔（１８）
に連続して外部へ通気する排気孔（１９）とからなる換
気孔（１７）と、前記排気孔（１９）に取り付けたフィ
ルタ（２２）と、を備え、高速で回転する前記回転軸
（９）の遠心力により、前記貫通孔（１８）内におい
て、液体の潤滑オイルを油逃げ孔（２０）から吹き飛ば
し、気体のみを前記換気孔（１７）を通過させ、外部へ
排出させるように構成したこと、を特徴とする機械駆動
式過給機における回転軸の気液分離機構が提供される。

【００１２】上記発明の構成では、ギヤ室（５）内が高
速回転の温度上昇によって圧力が上昇しても、空気等の
気体を換気孔（１７）から外部へ排気するので、ギヤ室
（５）内の圧力を低下させることができる。なお、ギヤ
室（５）の内部に封入した、ミスト状態になっている潤
滑オイルは、ギヤ（３，４）部分の開口（１８ａ）から
入り、高速で回転している回転軸（９）の遠心力によ
り、貫通孔（１８）内において比重の大きい液体（潤滑
オイル）と気体（空気）と分離し、液体の潤滑オイルを
油逃げ孔（２０）から吹き飛ばし、気体のみを換気孔
（１７）を通過させ、外部へ排出させることができる。

【００１３】従って、密閉されたギヤ室（５）等の内圧
を、潤滑オイル等の液体を漏らすことなく、気体だけを
外部へ逃がすことができる。換気孔（１７）に取り付け
たフィルタ（２２）によって、潤滑オイル等の液体を漏
らすことなく、気体だけを外部へ逃がす効果を増大させ
ることができる。

【００１４】前記排気孔（１９）の内径は、前記貫通孔
（１８）の内径より、細くなるように形成したものであ
る。前記排気孔（１９）と前記貫通孔（１８）との連通
部分には、テーパ（２１）を形成してある。

【００１５】このように、換気孔（１７）を構成する貫
通孔（１８）の内径は、ギヤ室（５）側が太くなるよう
に形成し、回転軸（９）の遠心力により液体の潤滑オイ
ルが、気体と分離しやすいようになっている。単に、外
部へ空気を排出するだけの換気孔（１７）の出口側の排
気孔（１９）は細くなっている。更に、ギヤ室（５）側
の太い内径部分の一端に形成したテーパ（２１）におい
て、潤滑オイルが遠心力で飛ばされやすいようになって
いる。

【００１６】前記フィルタ（２２）は、前記排気孔（１
９）の内径部分であって、かつ前記テーパ（２１）近く
に設けてある。油逃げ孔（２０）を、前記貫通孔（１
８）の内径部分であって、かつ前記テーパ（２１）近く
に設けてある。フィルタ（２２）は、例えば焼結金属を
用いることができる。

【００１７】このように、テーパ（２１）部分において
潤滑オイルを分離した空気を、更にこのテーパ（２１）
部分近傍に設けたフィルタ（２２）で分離するので、潤
滑オイルが外部へ漏れることを確実に防止している。一
方、分離された潤滑オイルは、テーパ（２１）部分近傍
に設けた油逃げ孔（２０）から吹き飛ばされ、ギヤ室
（５）に戻される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、図において共通の部
材には同一の符号を付し重複した説明を省略する。図１
は本発明の機械駆動式過給機における回転軸の気液分離
機構を示す側断面図である。本発明の機械駆動式過給機
は、図３で示したものと同様に、モータ等の駆動装置か
らギヤ室５内のギヤ３，４を介して駆動し、ギヤ室５に
隔壁１６を介して隣接する空気室１０において相互に螺
合する雌雄一対のスクリューロータ６，８をケーシング
１に回転自在に支持したものである。

【００１９】この捩じれた雌雄一対のスクリューロータ
６，８は、螺合駆動することにより、空気を吸い込み、
ねじ螺合部の容積収縮にて圧縮させて吐出する。この機
械駆動式過給機は過給圧力の増加時のロスは少ないが、
スクリューロータ６，８の端面（圧力上昇側）における
圧力変動がある。ギヤ室５には、密閉され潤滑オイル等
の液体が充填してある。しかし、スクリューロータ６，
８の回転により高温になったギヤ室５の内圧を緩和する
ために、潤滑オイル等の液体を漏らさずに、空気等の気
体だけを外部へ逃がす必要がある。

【００２０】図２は回転軸部分を示す拡大断面図であ
る。本発明の雌スクリューロータ８の回転軸９には、ギ
ヤ室５内の空気を機械駆動式過給機の外部へ排出する換
気孔１７を設けてある。この換気孔１７は、回転軸９の
軸方向の中心線に沿って貫通孔１８をギヤ４部分から駆
動装置部分まで設けたものである。更に、この回転軸９
のギヤ室５側の外周面に、貫通孔１８に向けて油逃げ孔
２０を開け、かつ連通させてある。なお、図示例では、
雌スクリューロータ８の回転軸９に換気孔１７を設けた
例を示してあるが、換気孔１７はこのように雌スクリュ
ーロータ８の回転軸９に限定されず、雄スクリューロー
タ６の回転軸７であってもよい。

【００２１】この換気孔１７は、ギヤ室５内がスクリュ
ーロータ６，８の高速回転の温度上昇によって圧力が上
昇した際に、空気等の気体を機械駆動式過給機の外部へ
排気させ、ギヤ室５内の圧力を低下させるものである。
しかし、この換気孔１７では、ギヤ室５の内部に封入し
た潤滑オイルが、高速で回転している回転軸９の遠心力
により、ミスト状態になっている潤滑オイルは、ギヤ
３，４部分の開口１８ａから入り、貫通孔１８内におい
て比重の大きい液体（潤滑オイル）と気体（空気）と分
離する。この分離した液体の潤滑オイルを油逃げ孔２０
から吹き飛ばし、気体のみを換気孔１７の排気孔１９を
通過させ、外部へ排出させることができるので、ギヤ室
５内の圧力を低下させることができる。

【００２２】図２の拡大断面図に示すように、本発明の
換気孔１７は、出口側の排気孔１９の内径が、ギヤ室５
側の貫通孔１８より、細くなるように形成してある。こ
れは、油逃げ孔２０を開けた貫通孔１８の内径は太く形
成して、回転する回転軸９の遠心力により液体の潤滑オ
イルが気体から分離されやすくするためである。逆に、
外部へ空気を排出するが、潤滑オイルが排出しづらいよ
うに、換気孔１７の出口側の排気孔１９は細くなってい
る。

【００２３】この貫通孔１８には、出口側の細い内径部
分とギヤ室５側の太い内径部分との連結部分に略漏斗状
にテーパ２１を形成してある。これは、ギヤ室５側の太
い内径部分の一端に形成したテーパ２１において、潤滑
オイルが遠心力で飛ばされやすくするためである。油逃
げ孔２０は、貫通孔１８のギヤ室５側の太い内径部分で
あって、かつテーパ２１近くに設けてある。

【００２４】焼結金属等から成るフィルタ２２は、換気
孔１７の出口側の細い排気孔１９の内径部分であって、
かつテーパ２１近くに設けてある。このフィルタ２２
は、テーパ２１部分において潤滑オイルと分離した空気
だけを外部へ排出させ、更に潤滑オイルが外部へ漏れる
ことを確実に防止するものである。

【００２５】一方、分離された潤滑オイルは、テーパ２
１部分近傍に設けた油逃げ孔２０から吹き飛ばされ、ギ
ヤ室５に戻される。このように、本発明の機械駆動式過
給機における回転軸の気液分離機構ではギヤ室から潤滑
オイル等の液体を漏らすことなく、気体だけを外部へ逃
がすことにより、ギヤ室の内圧を緩和することができ
る。

【００２６】なお、本発明は上記実施の形態にのみ限定
されるものではなく、ギヤ室５から潤滑オイル等の液体
を漏らすことなく、気体だけを外部へ逃がすために、雌
スクリューロータ８の回転軸９に換気孔１７を軸方向に
設けた実施の形態について説明してあるが、この回転軸
にギヤ室５から外部に通じる換気孔１７を設けることに
よりギヤ室の内圧を緩和するものであれば、スクリュー
式過給機に限定されず、他の方式の過給機に応用するこ
とができ、そのため本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本発明の機械駆動式過
給機における回転軸の気液分離機構は、ギヤ室内が高速
回転の温度上昇によって圧力が上昇しても、ミスト状態
になっている潤滑オイルは、貫通孔のギヤ部分の開口か
ら入り、高速で回転している回転軸の遠心力により、こ
の貫通孔内において比重の大きい液体（潤滑オイル）と
気体（空気）と分離し、液体の潤滑オイルを油逃げ孔か
ら吹き飛ばし、気体のみを換気孔を通過させ、機械駆動
式過給機の外部へ排出させることができる。そこで、ギ
ヤ室内の圧力を低下させることができ、密閉されたギヤ
室等の内圧を、潤滑オイル等の液体を漏らすことなく、
気体だけを外部へ逃がすことができる。特に、換気孔に
取り付けたフィルタによって、潤滑オイル等の液体を漏
らすことなく、気体だけを外部へ逃がす効果を増大させ
ることができる。

【００２８】また、本発明では、回転軸の軸方向中心部
分の排気孔にフィルタを設置することで、遠心力で潤滑
オイルなどの液体が外周方向に飛散することにより、フ
ィルタに液滴が付着することを防止するので、フィルタ
を気体のみが通過することにより、潤滑オイルの減少が
大幅に改善され、メンテナンスフリーを可能にすること
ができる、等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機械駆動式過給機における回転軸の気
液分離機構を示す側断面図である。

【図２】回転軸の部分拡大断面図である。

【図３】従来の機械駆動式過給機におけるギヤ室を示す
側断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ３ ギヤ ４ ギヤ ５ ギヤ室 ６ 雄スクリューロータ ７ 回転軸 ８ 雌スクリューロータ ９ 回転軸 １０ 空気室 １６ 隔壁 １７ 換気孔 １８ 貫通孔 １９ 排気孔 ２０ 油逃げ孔 ２１ テーパ ２２ フィルタ

フロントページの続き (72)発明者 前山 光史 東京都江東区豊洲３丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 3G005 EA07 EA19 FA31 FA33 GB40 GB67 GB73 3H029 AA03 AA16 AB02 BB04 BB18 BB35 CC08 CC16 CC22 CC43 CC45

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置からギヤ室（５）内のギヤ
   （３，４）を介して駆動し、前記ギヤ室（５）に隔壁
   （１６）を介して隣接する空気室（１０）において相互
   に螺合する雌雄一対のスクリューロータ（６，８）をケ
   ーシング（１）に回転自在に支持し、該スクリューロー
   タ（６，８）の駆動回転により空気を吸入し圧縮して吐
   出する機械駆動式過給機であって、前記スクリューロー
   タ（８）の回転軸（９）に、該回転軸（９）の軸方向の
   中心線に沿って前記ギヤ（３，４）部分からの貫通孔
   （１８）を設けると共に、該回転軸（８）の途中の外周
   面から前記貫通孔（１８）に向けて油逃げ孔（２０）開
   け、かつ該貫通孔（１８）に連続して外部へ通気する排
   気孔（１９）とからなる換気孔（１７）と、前記排気孔
   （１９）に取り付けたフィルタ（２２）と、を備え、高
   速で回転する前記回転軸（９）の遠心力により、前記貫
   通孔（１８）内において、液体の潤滑オイルを油逃げ孔
   （２０）から吹き飛ばし、気体のみを前記換気孔（１
   ７）を通過させ、外部へ排出させるように構成したこ
   と、を特徴とする機械駆動式過給機における回転軸の気
   液分離機構。
2. 【請求項２】 前記排気孔（１９）の内径が、前記貫通
   孔（１８）の内径より、細くなるように形成したもので
   あること、を特徴とする請求項１の機械駆動式過給機に
   おける回転軸の気液分離機構。
3. 【請求項３】 前記排気孔（１９）と前記貫通孔（１
   ８）との連通部分に、テーパ（２１）を形成したもので
   あること、を特徴とする請求項１又は２の機械駆動式過
   給機における回転軸の気液分離機構。
4. 【請求項４】 前記フィルタ（２２）を、前記排気孔
   （１９）の内径部分であって、かつ前記テーパ（２１）
   近くに設けたこと、を特徴とする請求項１、２又は３の
   機械駆動式過給機における回転軸の気液分離機構。
5. 【請求項５】 前記油逃げ孔（２０）を、前記貫通孔
   （１８）の内径部分であって、かつ前記テーパ（２１）
   近くに設けたこと、を特徴とする請求項１、２、３又は
   ４の機械駆動式過給機における回転軸の気液分離機構。
6. 【請求項６】 前記フィルタ（２２）が、焼結金属であ
   ること、を特徴とする請求項１、２、３、４又は５の機
   械駆動式過給機における回転軸の気液分離機構。