JP2866349B2

JP2866349B2 - 圧縮機構ならびにこの圧縮機構を用いた内燃機関および過給器

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Publication number: JP2866349B2
Application number: JP8165269A
Authority: JP
Inventors: 修中野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2016-06-05
Also published as: JPH09324601A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】気体や液体などを圧縮して送
り出す圧縮機構、ならびにこの圧縮機構を用いた内燃機
関および過給器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車などに用いられる内
燃機関においては、往復運動機関（以下、レシプロエン
ジンという）と呼ばれる往復運動型の圧縮機構を利用し
たものが公知である。このレシプロエンジンにおいて
は、シリンダと、このシリンダ内を往復運動するピスト
ンと、このピストンが係合するクランク軸とを備え、
「吸入」「圧縮」「爆発」「排気」の４行程を１サイク
ルとする４ストローク・サイクル・エンジンがある。

【０００３】このレシプロエンジンの圧縮機構は、ピス
トンの往復運動により、シリンダとピストンの間に形成
される燃焼室の容積が、最大値から最小値に変化し、こ
れにより燃焼室内の混合気が圧縮されるものである。こ
の後、圧縮された混合気を燃焼・爆発させることによ
り、ピストンが押し下げられて、クランク軸が回転す
る。このように、シリンダの往復運動を利用して気体な
どを圧縮して送り出す圧縮機構が、各産業分野において
幅広く用いられている。

【０００４】また、回転型の圧縮機構を用いた内燃機関
として、まゆ型のロータリーハウジングと、このロータ
リーハウジング内壁に摺接しながら回転する３角形のロ
ーターと、このローターの内部孔に設けられた内歯ギア
と噛み合う外歯ギアを有する偏心軸とを備えたロータリ
ーエンジンが公知である。

【０００５】このロータリーエンジンの回転型の圧縮機
構は、ローターの回転に伴って、ローターとロータリー
ハウジングの間に形成される燃焼室の容積が、最大値か
ら最小値に変化し、これにより燃焼室内の混合気が圧縮
されるものである。この後、圧縮された混合気を燃焼・
爆発させることにより、ローターがさらに回転し、これ
に伴いローターの内歯ギアと噛み合う偏心軸の外歯ギア
が回転するので、偏心軸が回転する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記往復運動型の圧縮
機構においては、慣性質量の大きいピストン、コンロッ
ドなどが往復運動するため、力学的にバランスが悪く、
圧縮動作時に大きな振動が発生しやすいという問題点が
ある。

【０００７】一方、ロータリーエンジンの回転型の圧縮
機構においては、ローターの回転中心と偏心軸の回転中
心とが偏心しているため、往復運動型の圧縮機構よりは
小さいものの、圧縮動作時にかなりの振動を生じるとい
う問題点がある。

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、圧縮動作時に発生する振動が小さく、円滑な
圧縮動作を行うことができる圧縮機構、ならびにこの圧
縮機構を用いた内燃機関および過給器を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の圧縮機構によ
れば、断面円弧状の内側面を有する円環と、円環の内側
面に沿って摺接するように周方向に形成されたウォーム
を有し円環に対して相対的に回転可能に設けられた回転
体と、ウォームと係合しながら回転するように円環に設
けられたウォームホイールとを備え、円環および回転体
の一方が不動に構成され、円環および回転体の他方が一
方に対して回転することに伴い、ウォームホイールの歯
と、ウォームと、円環の内側面との間に密閉状態で形成
される圧縮室の容積が増減する。

【００１０】このようにすれば、圧縮機構は、円環およ
び回転体の他方が、不動の一方に対し回転することによ
って圧縮動作を行うことができ、さらに、この回転時
に、回転体のウォームが円環の内側面上を相対的に摺動
するので、圧縮動作時に発生する振動が小さい。従っ
て、円滑な圧縮動作を行うことができる。

【００１１】上記において、ウォームホイールには、回
転体のウォームとの間を封止する第１の封止部材と、円
環との間を封止する第２の封止部材が設けられており、
ウォームには、円環およびウォームホイールとの間を封
止する第３の封止部材が設けられていることが好まし
い。

【００１２】このようにすれば、圧縮室の密閉性が向上
するので、圧縮機構の効率が向上する。

【００１３】また、内燃機関は、上記圧縮機構と、圧縮
室内に混合気を送り込む混合気送込手段と、圧縮室の容
積が最小値のときに、圧縮室内の混合気に点火する点火
手段と、圧縮室内の混合気が燃焼したのち、燃焼ガスを
排気する排気手段とを備えていることが好ましい。

【００１４】このようにすれば、圧縮動作時に発生する
振動が小さい圧縮機構を用いているので、内燃機関は、
運転時に発生する振動が小さく、円滑な運転を行うこと
ができる。また、圧縮室の容積が最小値のときに、圧縮
室内の混合気に点火するので、運転効率がよい。

【００１５】さらに過給機は、上記圧縮機構と、圧縮機
構により圧縮された空気を送り出す空気送り出し手段
と、容積が増加する側の圧縮室に排気ガスを供給する排
気ガス供給手段と、圧縮空気と排気ガスの混合を防止す
る遮断部とを備えていることが好ましい。

【００１６】このようにすれば、圧縮動作時に発生する
振動が小さい圧縮機構を用いて、過給運転を行うことが
できるので、過給機は、過給運転時に発生する振動が小
さく、円滑な過給運転を行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の第１実施形態に係る圧縮機構と、この圧縮機構
を用いた内燃機関について説明する。図１は、圧縮機構
１およびこの圧縮機構１を用いた内燃機関２の（ａ）平
面図と、（ｂ）略断面図を示している。まず、圧縮機構
１について説明すると、図１乃至図４に示すように、こ
の圧縮機構１は、円環３と、ウォーム４を有する回転体
５と、回転体５の回転に伴いこのウォーム４と係合しな
がら回転するように、円環３に設けられたウォームホイ
ール６とから構成されている。

【００１８】図４に示すように、円環３は断面が円形
で、その周面はなめらかな円環面（トーラス）３ａに形
成されている。後述するように、この円環３の内孔３ｂ
から外端部３ｃにかけて広がる円環面３ａ上を、回転体
５のウォーム４が摺動する。また、円環面３ａには、ウ
ォームホイール６が、円環３に対して回転可能に設けら
れている。このウォームホイール６は、８枚の歯６０を
備えており、後述するように、この歯６０が回転体５の
ウォーム４と係合する。また、円環３は、図６に示すよ
うに、支柱３０により所定部材（不図示）に固定されて
おり、これにより円環３は、後述する回転体５が回転す
る際に、同時に回ることがない。

【００１９】図４（ｂ）および図５（ａ）に示すよう
に、ウォームホイール６は、円環３の環状溝３ｅ内で軸
部３ｄに軸支されており、これによりウォームホイール
６は、円環３に対して回転可能に構成されている。ま
た、ウォームホイール６がウォーム４と係合する際、歯
６０の端部とウォーム４の端部の間に隙間が生じないよ
うに、歯６０の端部には、第１の封止部材７が設けられ
ている。さらに、ウォームホイール６と円環３の環状溝
３ｅの間に、第２の封止部材８が設けられている。この
第２の封止部材８は、図５（ｂ）に示すように、ウォー
ムホイール６の側面と摺接するリング状の部材であり、
ウォームホイール６と環状溝３ｅの間を封止して、隙間
が生じないようにする。

【００２０】また、回転体５は図２に示すように、特異
な形状のウォーム４を備えており、この回転体５は、複
数の構成部材（不図示）を組み合わせて一体に構成され
ている。このウォーム４は、回転体５の回転に伴ってウ
ォーム４が回転したとき、ウォームホイール６の歯６０
が、ウォーム４の表面を円滑に摺動できるような形状を
備えている。また、ウォーム４とウォームホイール６と
の関係は、ウォーム４が図１（ａ）の反時計回りに一回
転したとき、ウォームホイール６の歯６０が、図１
（ｂ）の時計回りに１ピッチ分（４５゜分）回転する、
すなわち、ウォーム４が図１（ａ）の反時計回りに８回
転したとき、ウォームホイール６が、図１（ｂ）の時計
回りに１回転するようにように構成されている。

【００２１】このウォーム４の先端部４０は、回転体５
を上から見たとき、図１（ａ）の点線で示すような螺旋
形状を有し、また、図２（ａ）の（Ｂ）−（Ｂ）矢視図
である図３に示すような螺旋形状を有している。このウ
ォーム４の先端部４０は、回転体５の回転に伴い、円環
３の内孔３ｂから外端部３ｃにかけて広がる円環面３ａ
上を摺動する。一方、ウォーム４の先端部４０には、図
２（ｂ）に示すように第３の封止部材９が設けられてお
り、この第３の封止部材９は、摺動時にウォーム４と円
環面３ａとの間を封止して、隙間が生じないようにす
る。

【００２２】このような構成により、第１実施形態の圧
縮機構１においては、ウォームホイール６の歯６０、ウ
ォーム４および円環面３ａの間に、ねじれたリング状の
密閉された圧縮室１０が形成される。例えば、図１
（ｂ）に示す状態では、歯６０ｂと歯６０ｃとの間に圧
縮室１０ｂが、歯６０ｃと歯６０ｄとの間に圧縮室１０
ｃが、歯６０ｄと歯６０ｅとの間に圧縮室１０ｄが、そ
れぞれ形成されている。この圧縮室１０は、ウォーム４
（回転体５）が、図１（ａ）に示す状態から反時計回り
にα゜回転して、ウォーム４の符号（Ａ）で示す箇所
が、ウォームホイール６の位置まで来たときに形成され
る。このウォーム４の符号（Ａ）で示す箇所が、ウォー
ムホイール６のところまで来たときの位置を、以降、圧
縮開始位置（Ａ）という。また、この圧縮室１０は、ウ
ォーム４が圧縮開始位置（Ａ）から１０８０゜＋β゜
（３回転＋β／３６０回転）回転して図３に示す最大膨
張位置（Ｃ）に到達し、さらにこの最大膨張位置（Ｃ）
を少し過ぎた位置まで回転したとき、封止が解けるよう
に構成されている。

【００２３】このように、第１実施形態の圧縮機構１に
おいては、圧縮開始位置（Ａ）において、圧縮機構１内
に、４個の圧縮室１０が形成される。これらの各歯６０
間に形成される圧縮室１０は、回転体５の回転に伴い容
積Ｖが増減する。以下、この圧縮室１０の容積Ｖが増減
する原理およびその動作について図１乃至図７を参照し
ながら説明する。なお、ここで回転体５は、後述する始
動装置１４（図２）などの回転駆動装置により、回転駆
動されるものとする。

【００２４】まず図１（ａ）において、点線で示す螺旋
状の帯は、ウォーム４の先端部４０の軌跡を示してい
る。同図において、回転体５が反時計回りに回転したと
き、これに伴いウォームホイール６は、図１（ｂ）に示
す時計回りに回転する。そして、回転体５が反時計回り
にα゜回転して、圧縮開始位置まで来たとき、歯６０ａ
は２つの先端部４０，４０の間に収まり、歯６０ａの先
端部に設けられた第１の封止部材７が、歯６０ａとウォ
ーム４との間を、隙間ができないように封止する。ま
た、第２の封止部材８が、ウォームホイール６と円環３
の環状溝３ｅとの間を封止し、第３の封止部材９が、ウ
ォーム４と円環面３ａとの間を封止する。このように、
圧縮開始位置（Ａ）において、各封止部材７，８，９の
封止により、歯６０ａとその隣りの歯６０ｂとの間に、
容積Ｖの圧縮室１０ｘ（図７）が形成される。

【００２５】この歯６０ａとその隣りの歯６０ｂおよび
２つの先端部４０，４０の間に、ウォームホイール６、
ウォーム４および円環面３ａにより形成される圧縮室１
０ｘの容積Ｖが、回転体５の反時計回りの回転に伴い変
化してゆく様子を図７に示す。なお、同図においては、
２つの先端部４０，４０の軌跡を直線に簡略化して示し
てある。同図に示すように、圧縮開始位置（Ａ）まで歯
６０ａが来たときに、容積Ｖ０の圧縮室１０ｘが形成さ
れ、圧縮が開始される。そして、この位置から回転体５
が反時計回りに３６０゜回転（１回転）し、それに伴い
ウォームホイール６が１ピッチ分時計回りに回転して歯
６０ａが隣の歯６０ｂの位置まで来たとき、圧縮室１０
ｘの容積Ｖは、容積Ｖ１（Ｖ１＜Ｖ０）に減少する。

【００２６】この圧縮室１０ｘの容積Ｖの減少は、ウォ
ーム４の先端部４０が図１に示すような螺旋形状である
ため、回転体５の回転に伴いウォームホイール６の歯６
０が回転すると、圧縮室を形成する２つの先端部４０，
４０と回転体５の回転中心０との距離が縮まることによ
り生じる。この位置から、さらに回転体５が反時計回り
に３６０゜回転して合計７２０゜回転すると、圧縮室１
０ｘの容積は、Ｖ１からＶ２（Ｖ２＜Ｖ１）に減少す
る。この後、さらに回転体５が反時計回りに３６０゜回
転して合計１０８０゜回転すると、圧縮室１０ｘの容積
は、容積Ｖ２からＶ３（Ｖ２＜Ｖ３）に増加する。そし
て、回転体５が合計１０８０゜回転した位置から、さら
に反時計回りにβ゜回転して合計１０８０＋β゜回転し
た最大膨張位置位置（Ｃ）まで到達すると、圧縮室１０
ｘの容積は、容積Ｖ３からＶ４（Ｖ４＞Ｖ３）に増加す
る。さらに、これ以上回転すると、ウォーム４の先端部
４０，４０と歯６０との間の隙間が大きくなり、圧縮室
１０ｘの封止が解かれる。

【００２７】このように、圧縮室１０ｘの容積は、回転
体５の回転に伴い圧縮開始位置から漸減して最小値Ｖｍ
ｉｎまで減少し、この後、逆に増加する。これは、ウォ
ーム４が、図２に示すように、上端部から下に向かうに
つれて径が減少し、中央部で一番小径になった後、下方
に行くにつれてまた径が大きくなる形状を備えているた
めである。なお、圧縮室１０ｘの容積Ｖが最小値Ｖｍｉ
ｎとなる（一番圧縮される）のは、図１（ｂ）で、ウォ
ームホイール６の２枚の歯６０，６０が、歯６０ｃと歯
６０ｄの位置にいて、その間に圧縮室１０ｃが形成され
ているときである。すなわち、２枚の歯６０，６０が水
平軸を挟んで対称に位置するときに、圧縮室１０ｘの容
積Ｖが最小値Ｖｍｉｎとなり、圧縮室１０ｘ中の気体な
どが一番圧縮される。この位置は、図１（ａ）で示す位
置から回転体５が２回転した位置であり、以下、最大圧
縮位置という。圧縮室１０ｘの容積Ｖは、圧縮開始時の
容積がＶ０であるから、この圧縮機構１の圧縮比は、Ｖ
０／Ｖｍｉｎとなる。このように、第１実施形態の圧縮
機構１によれば、回転体５に回転力が加えられて、回転
体５が回転することにより、圧縮室１０ｘの容積Ｖが増
減して、圧縮室１０ｘ内に閉じこめられた気体などが、
圧縮・膨張されるように構成されている。また、この圧
縮機構１において、回転体５は、回転軸０に対して偏心
しておらず、ほとんど対称に構成されており、さらに、
円環３の円滑な円環面３ａ上を回転する。これにより、
圧縮機構１は、従来よりも圧縮動作時に発生する振動が
小さく、円滑に運転できる。

【００２８】このような構成の圧縮機構１を用いた内燃
機関２について説明すると、内燃機関２は、上述した圧
縮機構１の構成に加えて、図１（ｂ）、図４（ａ），
（ｂ）に示すように、円環３内を貫通して設けられた混
合気を、圧縮室１０内に強制的に送り込むための混合気
送込通路（混合気送込手段）１１と、圧縮室１０内の混
合気を燃焼させるため点火装置（点火手段）１２と、燃
焼ガスを排気する排気通路（排気手段）１３とを備えて
いる。また、この内燃機関２においては、上記圧縮装置
１の圧縮室１０は、混合気を燃焼させるための燃焼室１
０となる。なお、図４（ａ）に示すように、混合気送込
通路１１と排気通路１３は、円環３の同一断面上には位
置しないが、説明のために図１（ｂ）、図４（ｂ）にお
いては、円環３の同一断面上に示した。

【００２９】この混合気送込通路１１は、円環３内を貫
通して燃焼室１０内と連通するように設けられており、
その円環３上の開口には弁機構（混合気送込手段）１１
ａが設けられている。この弁機構１１ａは、圧縮機構１
において圧縮開始位置（Ａ）で燃焼室１０が形成された
とき、その燃焼室１０内に面した円環面３ａ上の所定位
置に設けられている。また、混合気送込通路１１内へ
は、外部から混合気が圧送されるようになっており、弁
機構１１ａが所定タイミング（回転体５が１回転する
毎）で開くことにより、混合気が燃焼室１０に送り込ま
れる。また、点火装置１２は、円環面３ａ上に設けられ
ており、燃焼室１０の容積Ｖが最小値Ｖｍｉｎのとき、
すなわち図１（ｂ）において、歯６０ｃと歯６０ｄの間
に燃焼室１０ｃが形成されているとき、その燃焼室１０
内の混合気を燃焼させることができるような所定位置に
設けられている。点火装置１２には、信号線１２ａを介
して、外部から点火信号が入力される。さらに、排気通
路１３が、円環３内を貫通して、燃焼室１０内の混合気
の燃焼ガスを排気するように設けられており、この排気
通路１３の燃焼室１０側の開口１３ａは、図３に２点鎖
線で示すように、燃焼室１０の封止が解かれる直前に燃
焼室１０内の燃焼ガスを排気することができる所定位置
に設けられている。この内燃機関２の圧縮比は、上述し
たようにＶ０／Ｖｍｉｎである。

【００３０】また、この内燃機関２には、図２の２点鎖
線で示すような始動装置１４が設けられている。この始
動装置１４は、例えばモーター等で構成されており、内
燃機関２の起動時に、内燃機関２が連続運転状態に達す
るまで、強制的に回転体５を回転させるものである。そ
して、この回転体５の強制回転により、内燃機関２を運
転開始させて、圧縮開始位置（Ａ）で形成された燃焼室
１０が最小容積Ｖｍｉｎとなる最大圧縮位置まで達した
とき、燃焼室１０内の混合気を、点火装置１２により点
火して燃焼させる。この混合気の燃焼により燃焼室１０
内に発生する圧力Ｐが、回転体５のウォーム４を回転さ
せる力として作用する。この燃焼室１０内の混合気の燃
焼により発生する圧力Ｐが、回転体５のウォーム４を回
転させる力として作用する原理について、図８および図
９を参照しながら説明する。

【００３１】図８は、説明のために図３を部分的に拡大
および省略した図である。同図において、燃焼室１０内
の混合気が燃焼したとき、燃焼室１０内に圧力Ｐが発生
し、この圧力Ｐは、燃焼室１０を形成する２枚のウォー
ムホイール６の歯６０，６０、ウォーム４および円環面
３０ａに対して、均等に作用する。ここでは、圧力Ｐが
ウォーム４に作用する場合について説明し、その他の分
は省略する。この圧力Ｐがウォーム４に作用した場合、
ウォーム４の先端部４０近傍に作用する圧力Ｐは、図８
に示すように、２つの分力成分Ｐ１，Ｐ２に分けられ
る。

【００３２】ウォーム４の先端部４０近傍のＥ点とＦ点
の２箇所において、この２つの分力成分Ｐ１，Ｐ２を見
てみると、Ｅ点の分力成分Ｐ２は、ウォーム４（回転体
５）の回転中心Ｏに向かうように作用し、Ｆ点の分力成
分Ｐ２’は、ウォーム４の回転中心Ｏから離れるように
作用する。ここで、Ｐ２＝Ｐ２’であり、その作用方向
は１８０゜逆であるから、Ｅ点の分力成分Ｐ２とＦ点の
分力成分Ｐ２’とは釣り合い、ウォーム４に対して作用
しない。

【００３３】一方、もう一つのＥ点の分力成分Ｐ１は、
図９に示すように、ウォーム４の回転中心Ｏからの距離
をＬ１としたとき、回転モーメントＭ１＝Ｐ１・Ｌ１と
して、ウォーム４を図中の反時計回りに回転させるよう
に作用する。同様に、Ｆ点の分力成分Ｐ１’は、ウォー
ム４の回転中心Ｏからの距離をＬ１’としたとき、回転
モーメントＭ１’＝Ｐ１’・Ｌ１’として、ウォーム４
を図中の時計回りに回転させるように作用する。この２
つの回転モーメントＭ１，Ｍ１’とを比較すると、Ｐ１
＝Ｐ１’かつＬ１＞Ｌ１’であるから、Ｍ１＞Ｍ１’と
なる。従って、圧力Ｐの分力は、（Ｍ１−Ｍ１’）の回
転モーメントとして、反時計回りにウォーム４を回転さ
せるように作用する。

【００３４】これにより、燃焼室１０内の混合気の燃焼
により発生する圧力Ｐは、回転体５のウォーム４を回転
させる力（回転モーメント）として作用する。特に、ウ
ォーム４の形状は、回転体５の下部に向かうにつれて、
ウォーム４の先端部４０が螺旋状にだんだん開いてゆく
形状であるから、回転体５のウォーム４を回転させる回
転モーメントも急増する。このように、燃焼室１０内の
混合気の燃焼により発生する圧力Ｐが、回転体５を図１
または図８の反時計回りに回転させる力に変わるように
構成されている。

【００３５】以上のように構成された内燃機関２の運転
動作について説明すると、形成された１つの燃焼室１０
における運転動作は、（１）送込行程、（２）圧縮行
程、（３）燃焼行程、（４）膨張行程、（５）排気行程
の５行程を、１サイクルとして構成されている。まず、
回転体５が、始動装置１４により圧縮開始位置（Ａ）ま
で回転駆動されたとき、ウォームホイール６の２枚の歯
６０，６０、ウォーム４および円環面３ａの間に、燃焼
室１０が形成される。

【００３６】そして、この形成された燃焼室１０内に、
混合気送込通路１１および弁機構１１ａを介して、混合
気が強制的に送り込まれる［（１）送込行程］。

【００３７】さらに回転体５が回転することにより、燃
焼室１０内の容積Ｖが減少し、燃焼室１０内の混合気が
圧縮される［（２）圧縮行程］。

【００３８】そして、回転体５が回転して、燃焼室１０
が最小容積Ｖｍｉｎとなる最大圧縮位置まで達したと
き、燃焼室１０内の混合気が、点火装置１２により点火
されて燃焼する［（３）燃焼行程］。

【００３９】この混合気の燃焼により、燃焼室１０内に
発生する圧力Ｐが、回転体５のウォーム４を回転させる
力（回転モーメント）として作用し、これにより、回転
体５に回転力が与えられる。上述したように、この回転
力は、回転体５が最大膨張位置に向かって回転して行く
と、さらに急増するから、回転体５はさらに加速される
ことになる。同時に、この回転につれて、燃焼室１０内
の容積Ｖが漸増する［（４）膨張行程］。

【００４０】そして、回転体５が最大膨張位置に達した
とき、排気通路１３を介して、燃焼室１０内の燃焼ガス
が排気される［（５）排気行程］。

【００４１】このように第１実施形態の内燃機関２で
は、１組のウォームホイール６の歯６０，６０により形
成される燃焼室１０において、（１）送込行程、（２）
圧縮行程、（３）燃焼行程、（４）膨張行程、（５）排
気行程の５つの動作行程を１サイクルとする運転動作が
行われる。同時に、回転体５が１回転すると、歯６０が
１ピッチ分回転して、次の隣り合った１組のウォームホ
イール６の歯６０，６０により他の燃焼室１０が形成さ
れ、この燃焼室１０においても、同様の運転動作が行わ
れる。従って、回転体５の回転に伴い、ウォームホイー
ル６の歯６０も回転するから、次々と燃焼室１０が形成
され、上記１サイクルの運転を行う。これにより、上述
した回転力が回転体５に順次加えられて、内燃機関２
は、連続運転状態となる。この内燃機関２においては、
回転体５は、回転軸０に対して偏心しておらず、ほとん
ど対称に構成されており、そのうえ円環３の円環面３ａ
上を回転するので、運転動作時に発生する振動が従来よ
り小さく、円滑に運転できる。

【００４２】次に、第２実施形態に係る圧縮機構を用い
た装置として、図１０に示す過給装置１００について説
明する。図１０において、上記第１実施形態と同一の構
成は、同一符号を付してある。図１０は、圧縮機構１を
用いた過給装置１００の略断面図を示しており、この過
給機構１００は、円環３内を貫通して内燃機関Ｅ側に圧
縮空気を送り出す空気通路（空気送り出し手段）３１
と、容積Ｖが増加する側の圧縮室１０ｃに、内燃機関Ｅ
側から排気ガスが供給される排気ガス通路（排気ガス供
給手段）３２と、円環３の内孔部に一体に形成され、圧
縮空気と排気ガスの混合を防止する遮断部３３とを備え
ている。また、回転体５は、この遮断部３３の孔３３ａ
内に、回動自在に設けられた小径部５ａを備えている。
さらに、円環３と一体に形成されたケーシング３４が、
回転体５を包むように設けられており、このケーシング
３４には、空気供給口３５と、排気ガス排出路３６が設
けられている。

【００４３】この構成により、過給機構１００は、排気
ガス通路３２を介して内燃機関Ｅ側から排気ガスが、圧
縮室１０ｃに供給される。このとき、上述した図８，図
９に示した原理により、排気ガスの圧力がウォーム４に
回転力として作用するので、回転体５が図中の矢印方向
に回転する。このとき、空気供給口３５から入った空気
は、ウォームホイール６の歯６０，６０の間に形成され
る圧縮室１０内で圧縮される。この後、回転体５が図中
の矢印方向にさらに回転したとき、空気通路３１と圧縮
室１０とが連通して、圧縮空気が内燃機関Ｅ側に送り出
される。同時に、圧縮室１０ｃに供給された排気ガス
は、回転体５を回転させるように作用しながら、排気ガ
ス排出路３６側に排出される。

【００４４】このように過給機１００は、内燃機関Ｅの
排気ガスの圧力を回転体５の回転力に転換し、この回転
力により、圧縮空気を内燃機関Ｅ側に送り込むことがで
きる。この過給機１００においては、回転体５は、回転
軸０に対して偏心しておらず、ほとんど対称に構成され
ており、そのうえ円環３の円環面３ａ上を回転するの
で、運転動作時に発生する振動が小さく、円滑に運転で
きる。

【００４５】なお、上記実施形態においては、ウォーム
ホイール６の歯６０の数を８枚としたが、ウォームホイ
ール６の歯の数は何枚でもよく、これに合わせて、ウォ
ーム４の形状を変えればよい。また、歯６０の形状は、
歯６０とウォーム４との間に圧縮室１０を形成でき、か
つ回転体５がなめらかに回転できればどのような形状で
もよい。これにより、圧縮機構において、圧縮比を多様
に設定することができる。

【００４６】なお、上記実施形態においては、円環３を
回転しないように固定して、回転体５を回転させる構成
としたが、回転体５の方を固定して、円環３側を回転さ
せてもよい。

【００４７】なお、上記実施形態においては、混合気送
込通路１１および排気通路１３を円環３内に設けたが、
混合気送込通路は、回転体５の方に設けたり、圧縮室が
形成される直前に、管で外からウォーム内に送り込んだ
りしてもよい。同様に、排気通路も回転体５の方に設け
たり、燃焼室の封止が解けたらそのまま放出するように
してもよい。また、混合気送込通路および排気通路でな
くとも、燃焼室１０内に混合気を送り込むことができ、
燃焼ガスを排気できる構成であればよい。

【００４８】なお上記実施形態においては、圧縮機構１
を用いた内燃機関と過給器を示したが、これに限らず、
本発明の圧縮機構１を、スーパーチャージャーやポンプ
などに用いてもよい。

【発明の効果】以上のように、本発明の圧縮機構によれ
ば、圧縮機構は、円環および回転体の他方が、不動の一
方に対し回転することによって圧縮動作を行うことがで
き、さらに、この回転時に、回転体のウォームが円環の
内側面上を相対的に摺動するので、圧縮動作時に発生す
る振動が小さい。従って、円滑な圧縮動作を行うことが
できる。また、このような圧縮機構を用いた内燃機関に
おいては、運転時に発生する振動が小さく、円滑な運転
を行うことができる。さらに、このような圧縮機構を用
いた過給器においては、過給運転時に発生する振動が小
さく、円滑な過給運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる圧縮機構および
この圧縮機構を用いた内燃機関の（ａ）平面図と、
（ｂ）略断面図である。

【図２】圧縮機構の回転体の（ａ）正面図と、（ｂ）部
分拡大図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】圧縮機構の円環の（ａ）平面図と、（ｂ）略断
面図である。

【図５】圧縮機構の円環およびウォームホイールの
（ａ）略断面図と、第２の封止部材８の（ｂ）外観図で
ある。

【図６】圧縮機構の円環の外観図である。

【図７】圧縮機構を用いた内燃機関の作動説明図であ
る。

【図８】圧縮機構を用いた内燃機関において、回転力が
発生する原理を説明する略図である。

【図９】図８の説明を補足する略図である。

【図１０】第２実施形態にかかる圧縮機構を用いた過給
器の略断面図である。

【符号の説明】

１圧縮機構２内燃機関３円環３ａ円環面３ｂ内孔３ｃ外端部４ウォーム５回転体６ウォームホイール７第１の封止部材８第２の封止部材９第３の封止部材１０圧縮室１１混合気送込手段（混合気通路）１１ａ混合気送込手段（弁機構）１２点火手段（点火装置）１３排気手段（排気通路）３１空気送出手段（空気通路）３２排気ガス供給手段（排気ガス通路）３３遮断部１００過給器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断面円弧状の内側面を有する円環と、当
該円環の前記内側面に沿って摺接するように周方向に形
成されたウォームを有し前記円環に対して相対的に回転
可能に設けられた回転体と、前記ウォームと係合しなが
ら回転するように前記円環に設けられたウォームホイー
ルとを備え、前記円環および前記回転体の一方が不動に
構成され、前記円環および前記回転体の他方が前記一方
に対して回転することに伴い、前記ウォームホイールの
歯と、前記ウォームと、前記円環の前記内側面との間に
密閉状態で形成される圧縮室の容積が増減することを特
徴とする圧縮機構。
【請求項２】前記ウォームホイールには、前記回転体
のウォームとの間を封止する第１の封止部材と、前記円
環との間を封止する第２の封止部材が設けられており、
前記ウォームには、前記円環および前記ウォームホイー
ルとの間を封止する第３の封止部材が設けられているこ
とを特徴とする請求項１記載の圧縮機構。
【請求項３】請求項１または２記載の圧縮機構と、前
記圧縮室内に混合気を送り込む混合気送込手段と、前記
圧縮室の容積が最小値のときに、前記圧縮室内の混合気
に点火する点火手段と、前記圧縮室内の混合気が燃焼し
たのち、燃焼ガスを排気する排気手段とを備えたことを
特徴とする内燃機関。
【請求項４】請求項１または２記載の圧縮機構と、前
記圧縮機構により圧縮された空気を送り出す空気送出手
段と、容積が増加する側の前記圧縮室内に排気ガスを供
給する排気ガス供給手段と、前記空気と前記排気ガスの
混合を防止する遮断部とを備えたことを特徴とする過給
器。