JP2002221173A

JP2002221173A - 吐出圧可変スクリュー過給機

Info

Publication number: JP2002221173A
Application number: JP2001015147A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Shibui; 康行渋井
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-08-09

Abstract

(57)【要約】【課題】要求過給圧に応じて吐出圧を変化させること
ができ、これにより高圧力領域での性能と低圧力領域で
の性能を両立させることができ、かつ高温で無潤滑状態
で安定して作動可能な吐出圧可変スクリュー過給機を提
供する。【解決手段】吐出口１０が、ロータ間の体積が相対的
に大きい低圧ポート１０ａと、ロータ間の体積が相対的
に小さい高圧ポート１０ｂとからなる。更に、低圧ポー
トの内側と吐出口の圧力差ΔＰで内側圧力が高いときに
低圧ポートを開き、内側圧力が低いときに低圧ポートを
閉じる自動開閉弁１２を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吐出圧を変化でき
る吐出圧可変スクリュー過給機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来のスクリュー過給機の模式
図である。この図において、スクリュー過給機は、２本
のスクリューロータ１、軸受２ａ，２ｂ、高圧シール
（例えばメカニカルシール３）、低圧シール（例えばリ
ップシール４）、過給機本体５、等からなる。互いに噛
み合った２本のスクリューロータ１をエンジンの出力等
で回転駆動し、吸気口５ａから導入した空気を、２本の
ロータ間で圧縮し、吐出口５ｂから加圧空気を吐出して
内燃機関の給気側に過給するようになっている。

【０００３】図４は、従来のスクリュー過給機の吐出側
の平面図である。なお、この図は、図３と左右を逆に示
している。この図に示すように、スクリュー過給機の吐
出口５ｂは、通常、２辺の傾斜角度を、スクリューロー
タ１のリード角に合わせた一定の大きさの三角形に形成
される。

【０００４】図５は、２本のスクリューロータ１の回転
角度とその間に閉じ込められる体積との関係図である。
この図に示すように、ロータ間の体積Ｖは、ロータの回
転角度αによって最小０から最大体積Ｖ₁まで変化す
る。スクリュー過給機は最大体積Ｖ₁において、空気を
導入し、これを圧縮して、体積Ｖ₂（圧力Ｐ₂）又は体積
Ｖ₂’（圧力Ｐ₂’）で内燃機関に過給するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】過給機が取り付けられ
る内燃機関は、その運転状況に応じて高い過給圧（例え
ば図５の圧力Ｐ₂′）を必要とする場合と、逆に低い過
給圧（例えば図５の圧力Ｐ₂）を必要とする場合があ
る。上述した従来のスクリュー過給機で、吐出口５ｂを
一定の大きさにして、中間ぐらいを狙った内部圧力比に
設定すると、この要求に応じることができず、要求過給
圧が高いにもかかわらず低い過給圧のため、エンジン性
能を十分に発揮できなかったり、逆に要求過給圧が低い
にもかかわらず高い過給圧のため、断熱膨張によるロス
や騒音を発生する、等の問題が発生する。すなわち、中
間を狙った吐出圧力に設定しても、要求される圧力が広
範囲になる場合、性能の低下は免れ得なかった。

【０００６】そのため、従来は、高圧力領域での性能
と、低圧力領域での性能を両立させるために、図６に示
すような可変内部圧縮構造（例えばスライドバルブ６な
ど）を設ける必要があった。しかしスライドバルブなど
は、吐出温度が高温になるスクリュー過給機では、十分
な潤滑ができないため、動作不良になることがある。ま
た、広い範囲での圧力比をカバーするためには、スライ
ドバルブの移動量が大きくなってしまうため、構造が複
雑になり、動作時間がかかるといった問題点があった。

【０００７】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、要求
過給圧に応じて吐出圧を変化させることができ、これに
より高圧力領域での性能と低圧力領域での性能を両立さ
せることができ、かつ高温で無潤滑状態で安定して作動
可能な吐出圧可変スクリュー過給機を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、互いに
噛み合った２本のスクリューロータ（１）を回転駆動
し、吸気口から導入した空気を、２本のロータ間で圧縮
し吐出口から加圧空気を吐出するスクリュー過給機にお
いて、前記吐出口（１０）は、ロータ間の体積が相対的
に大きい低圧ポート（１０ａ）と、ロータ間の体積が相
対的に小さい高圧ポート（１０ｂ）とからなり、更に、
前記低圧ポートの内側と吐出口の圧力差ΔＰで内側圧力
が高いときに低圧ポートを開き、内側圧力が低いときに
低圧ポートを閉じる自動開閉弁（１２）を備える、こと
を特徴とする吐出圧可変スクリュー過給機が提供され
る。

【０００９】上記本発明の構成によれば、自動開閉弁
（１２）が、低圧ポートの内側と吐出口の圧力差ΔＰで
内側圧力が高いときに低圧ポート（１０ａ）を開き、内
側圧力が低いときに低圧ポートを閉じるので、エンジン
の過給圧が低く吐出口の圧力がこれに対応して低いとき
には低圧ポート（１０ａ）が開いて低圧空気を過給し、
逆にエンジンの過給圧が高く吐出口の圧力がこれに対応
して高いときには低圧ポート（１０ａ）を閉じて高圧ポ
ート（１０ｂ）のみから高圧空気を過給することができ
る。従って、要求過給圧に応じて吐出圧を変化させるこ
とができ、これにより高圧力領域での性能と低圧力領域
での性能を両立させることができる。

【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
自動開閉弁（１２）は、前記低圧ポート（１０ａ）を外
側から塞ぐ閉鎖部材（１２ａ）と、該閉鎖部材を閉鎖位
置に付勢して固定する付勢部材（１２ｂ）とからなる。

【００１１】また、前記閉鎖部材（１２ａ）は可撓性薄
板であり、前記付勢部材（１２ｂ）は可撓性薄板の一端
を固定する固定板である。

【００１２】この構成により、可撓性薄板の一端を固定
するだけの簡単な構造で、可撓性薄板の弾性により、可
撓性薄板で低圧ポート（１０ａ）を外側から塞ぎ、かつ
低圧ポートの内側と吐出口の圧力差ΔＰで内側圧力が高
いときに可撓性薄板の弾性に抗して低圧ポート（１０
ａ）を開くことができる。

【００１３】また、前記閉鎖部材（１２ａ）は盲板であ
り、前記付勢部材（１２ｂ）は前記盲板を付勢して固定
するリンク部材であってもよい。この構成により、リン
ク部材に設けた付勢部材（例えばバネ）により、盲板を
低圧ポート（１０ａ）に外側から付勢し、かつ低圧ポー
トの内側と吐出口の圧力差ΔＰで内側圧力が高いときに
リンク部材の付勢力に抗して低圧ポート（１０ａ）を開
くことができる。

【００１４】更に、閉鎖部材（１２ａ）の振動を抑制す
るダンピング部材を備える、ことが好ましい。かかるダ
ンピング部材は、例えば、摺動部に挿入された摩擦板で
あり、ローターの回転に伴うローブ内圧力の変動によっ
て、低圧ポート（１０ａ）の開閉が頻繁に行われるとき
に、その振動やチャタリングを抑制することができる。

【００１５】

【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、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。

【００１６】図１は、本発明の吐出圧可変スクリュー過
給機の第１実施形態を示す吐出側の構成図であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）はＡ−Ａ線における断面図であ
る。この図において、過給機本体（ケーシング５）内に
は、１対のスクリューローター１（図示せず、図３参
照）が収容されており、外部よりプーリー等を介して互
いに摺動しながら反対方向に回転駆動されている。ま
た、ケーシング５には吸入口（図示せず、図３参照）と
吐出口１０が設けられ、吸入口から空気を吸入し圧縮し
て吐出口１０から吐出するようになっている。

【００１７】本発明において、吐出口１０は、ロータ間
の体積が相対的に大きい低圧ポート１０ａと、ロータ間
の体積が相対的に小さい高圧ポート１０ｂとからなる。
低圧ポート１０ａは図４に示した三角形の頂点側に設け
られ、高圧ポート１０ｂはその底辺側に設けられる。ま
た、高圧ポート１０ｂと低圧ポート１０ａを出た加圧空
気は、合流して吐出口１０からエンジンに過給される。

【００１８】本発明の吐出圧可変スクリュー過給機は更
に、低圧ポート１０ａの外側に自動開閉弁１２を備え
る。この自動開閉弁１２は、低圧ポート１０ａを外側か
ら塞ぐ閉鎖部材１２ａと、閉鎖部材１２ａを閉鎖位置に
付勢して固定する付勢部材１２ｂとからなる。

【００１９】図１の例では、閉鎖部材１２ａは可撓性薄
板であり、付勢部材１２ｂは可撓性薄板１２ａの一端
（図で右端）を固定する固定板である。この構成によ
り、低圧ポート１０ａの内側圧力Ｐ₂と吐出口の圧力Ｐ
との圧力差ΔＰ（=Ｐ₂−Ｐ）により、内側圧力が高いと
きに可撓性薄板の弾性に抗して低圧ポート１０ａを開
き、内側圧力が低いときに可撓性薄板の弾性により低圧
ポートを閉じることができる。

【００２０】また、この例で、更に、閉鎖部材１２ａの
振動を抑制するダンピング部材（例えば、可撓性薄板の
屈曲部に固定された可撓性の摩擦板）を備えることによ
り、低圧ポート１０ａの開閉が頻繁に行われるときに、
その振動やチャタリングを抑制するのがよい。

【００２１】図２は、本発明の吐出圧可変スクリュー過
給機の第２実施形態を示す吐出側の平面図である。この
例では、円形の低圧ポート１０ａが２つ設けられてい
る。また、閉鎖部材１２ａはこの例では円形の盲板であ
り、付勢部材１２ｂは盲板を付勢して固定するリンク部
材である。リンク部材は、図示しないバネ部材により、
盲板を低圧ポート１０ａに外側から付勢して塞いでい
る。

【００２２】この構成によっても、低圧ポート１０ａの
内側圧力Ｐ₂と吐出口の圧力Ｐとの圧力差ΔＰ（=Ｐ₂−
Ｐ）により、内側圧力が高いときにバネ部材の付勢力に
抗して低圧ポート１０ａを開き、内側圧力が低いときに
バネ部材の付勢力により低圧ポートを閉じることができ
る。

【００２３】また、この例でも、更に、閉鎖部材１２ａ
の振動を抑制するダンピング部材（例えば、リンク部材
の摺動部に挿入した摩擦板）を備えることにより、低圧
ポート１０ａの開閉が頻繁に行われるときに、その振動
やチャタリングを抑制するのがよい。

【００２４】上述した本発明の構成によれば、自動開閉
弁１２が、低圧ポートの内側と吐出口の圧力差ΔＰで内
側圧力が高いときに低圧ポート１０ａを開き、内側圧力
が低いときに低圧ポートを閉じるので、エンジンの過給
圧が低く吐出口の圧力がこれに対応して低いときには低
圧ポート１０ａが開いて低圧空気を過給し、逆にエンジ
ンの過給圧が高く吐出口の圧力がこれに対応して高いと
きには低圧ポート１０ａを閉じて高圧ポート１０ｂのみ
から高圧空気を過給することができる。従って、要求過
給圧に応じて吐出圧を変化させることができ、これによ
り高圧力領域での性能と低圧力領域での性能を両立させ
ることができる。

【００２５】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】上述したように、本発明は、内部圧力を
高く設定し、かつ低い内部圧力の位置に低圧ポートを設
置し、更にこの低圧ポートに自動開閉弁を備えたもので
ある。この低圧ポートは、吐出圧力がローブ内圧力より
も高いとき（高圧力）のときは自動開閉弁により自動閉
塞され、吐出圧力が低いとき（低圧力）のときは自動解
放される。

【００２７】過給圧力が高いときは、低圧ポートが開く
ローブ内圧力よりも、吐出圧力の方が高いため、自動開
閉弁はばねの力と圧力差によって、自動で閉じて、内部
圧力が高いポート形状を形成し高い効率を発揮する。逆
に過給圧力が低いときは、低圧ポートが開く時のローブ
内圧力の方が、吐出圧力よりも高いため、圧力差によっ
て、ばねに打ち勝ち、自動でポートが開放される。また
そのときのポート形状は内部圧力が低いものになるた
め、低圧力領域でも高い効率を発揮できる。

【００２８】従って、本発明の吐出圧可変スクリュー過
給機は、要求過給圧に応じて吐出圧を変化させることが
でき、これにより高圧力領域での性能と低圧力領域での
性能を両立させることができ、かつ高温で無潤滑状態で
安定して作動可能である、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクリュー過給機の第１実施形態の吐
出側構成図である。

【図２】本発明のスクリュー過給機の第２実施形態の吐
出側構成図である。

【図３】従来のスクリュー過給機の模式図である。

【図４】従来のスクリュー過給機の吐出側の平面図であ
る。

【図５】２本のロータ間の体積とロータ角度との関係図
である。

【図６】従来の吐出圧可変スクリュー過給機の例であ
る。

【符号の説明】

１スクリューロータ、２ａ，２ｂ軸受、３メカニ
カルシール、４リップシール、５過給機本体、５ａ
吸気口、５ｂ吐出口、６スライドバルブ１０吐出口、１０ａ低圧ポート、１０ｂ高圧ポー
ト、１２自動開閉弁、１２ａ閉鎖部材、１２ｂ付
勢部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに噛み合った２本のスクリューロー
タ（１）を回転駆動し、吸気口から導入した空気を、２
本のロータ間で圧縮し吐出口から加圧空気を吐出するス
クリュー過給機において、前記吐出口（１０）は、ロータ間の体積が相対的に大き
い低圧ポート（１０ａ）と、ロータ間の体積が相対的に
小さい高圧ポート（１０ｂ）とからなり、更に、前記低
圧ポートの内側と吐出口の圧力差ΔＰで内側圧力が高い
ときに低圧ポートを開き、内側圧力が低いときに低圧ポ
ートを閉じる自動開閉弁（１２）を備える、ことを特徴
とする吐出圧可変スクリュー過給機。
【請求項２】前記自動開閉弁（１２）は、前記低圧ポ
ート（１０ａ）を外側から塞ぐ閉鎖部材（１２ａ）と、
該閉鎖部材を閉鎖位置に付勢して固定する付勢部材（１
２ｂ）とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の
吐出圧可変スクリュー過給機。
【請求項３】前記閉鎖部材（１２ａ）は可撓性薄板で
あり、前記付勢部材（１２ｂ）は可撓性薄板の一端を固
定する固定板である、ことを特徴とする請求項２に記載
の吐出圧可変スクリュー過給機。
【請求項４】前記閉鎖部材（１２ａ）は盲板であり、
前記付勢部材（１２ｂ）は前記盲板を付勢して固定する
リンク部材である、ことを特徴とする請求項２に記載の
吐出圧可変スクリュー過給機。
【請求項５】更に、閉鎖部材（１２ａ）の振動を抑制
するダンピング部材を備える、ことを特徴とする請求項
３又は４に記載の吐出圧可変スクリュー過給機。