JPH0217193Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの過給機として使用される
ベーン式の回転圧縮機に関する。

（従来の技術） 一般に、エンジンの過給機としては排気エネル
ギを利用した排気タービン過給機が使用されてい
るが、この過給機は排気エネルギが小さいエンジ
ンの低回転域で所要の過給効果が得られず、また
エンジン加速時の応答性が悪いという欠点があ
る。

そこで、近時、低回転域から過給効果が得られ
且つ加速応答性に優れた過給機として機械式過給
機、特にベーン式の回転圧縮機の使用が試みられ
ている。これは、ハウジング内で回転する偏心ロ
ータに複数のベーンを放射方向に出没自在に装着
し、該ロータの回転により各ベーン間に画成され
た圧縮室の容積を増減させて、空気の吸入、吐出
作用を行わせるように構成したものである。

ところで、この回転圧縮機においては、ベーン
の先端とハウジング内周面との高速摺動によつて
該ベーンの先端が早期に摩耗するという問題があ
る。この問題に対しては、例えば「容積形圧縮
機」（昭和54年４月５日産業図書株式会社発行）
の図１５，１ａに示されているように、ハウジン
グの内側にベーンの先端が当接する回転スリーブ
を嵌挿して、該スリーブをベーンと共に回転させ
るようにしたものが提案されており、この回転ス
リーブを、潤滑油を用いることなく、空気軸受に
より回転自在に支持させるようにすれば、ベーン
先端の早期摩耗がなく、且つ燃焼室への潤滑油の
流入がなくて、エジンの過給機として使用可能な
回転圧縮機が得られることになる。

しかし、この種の回転圧縮機をエンジンの過給
機として、特にエンジンの低回転域から所要の過
給効果を得る目的で使用した場合、次のような問
題が生じる。つまり、低回転域で所要の吐出圧力
が得られるように容量やエンジン回転との速度比
を設定し、且つ吐出ポートの位置をロータの回転
方向に沿つて吸入ポートからできるだけ遠い位置
に設定することにより吐出圧を高めようとした場
合、高回転時に過圧縮の状態、即ち吐出行程にあ
る圧縮室内の吐出ポートの上流位置に局部的に内
圧が異常に高くなる圧力過大領域が発生するので
ある。そして、該領域の著しく高圧の空気が上記
回転スリーブをハウジング内周面の吐出ポート側
に押し付けてその円滑な回転を阻害し、その結
果、圧縮機の駆動抵抗ないしエンジンに作用する
負荷が著しく増大するのである。

尚、上記の如き圧力過大領域発生の問題は、通
常一般のように吐出ポートを上流側へ向けて拡張
して吸入ポートに近接させることにより、圧縮室
内の圧縮空気を早い時期から吐出するようにすれ
ば解消することができるが、このようにすると、
各圧縮室が十分に内圧が上昇していない時点で吐
出ポートに連通するため圧縮効率が低下し、特に
ロータ回転速度の上昇に伴つて吐出ポート内の圧
力が高くなつてくると、上流側の圧縮室が吐出ポ
ートに連通した時に該ポートから上流側の圧縮室
へ圧縮空気が逆流することになり、その結果、吐
出ポートから吐出される圧縮空気の吐出量や吐出
圧が低下する等、回転圧縮機としての吐出性能が
低下するのである。

（考案の目的） 本考案は、ベーン式の回転圧縮機、特にハウジ
ングの内側に空気軸受により回転自在に支持され
てベーン共に回転する回転スリーブを備えた回転
圧縮機における上記のような問題に対処するもの
で、吐出ポートを拡張した場合のような圧縮効率
ないし吐出性能の低下を来たすことなく、高回転
時における吐出ポート上流位置での圧力過大領域
の発生を防止し、もつて低回転域から所要の吐出
性能が得られ、しかも高回転時における駆動抵抗
の著しい増大がなく、従つてエンジンの過給機用
として最適の回転圧縮機を実現することを目的と
する。

（考案の構成） 本考案に係る回転圧縮機は、上記目的達成のた
め次のように構成したことを特徴とする。

即ち、円筒状のセンタハウジングとその両側に
取り付けられたサイドハウジングとによつて形成
され且つ吸入ポートと吐出ポートとを有するケー
シングと、該ケーシング内に上記センタハウジン
グとの間に形成された空気軸受により回転自在に
嵌挿支持された回転スリーブと、該回転スリーブ
の回転中心に対して偏心状に配置されて外部から
回転駆動されるロータと、該ロータに放射方向に
出没自在に装着された複数のベーンとを備え、こ
れらのベーンにより上記回転スリーブ内に複数の
圧縮室を画成すると共に、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
に構成された回転圧縮機において、上記サイドハ
ウジングの内側面における吐出ポートの上流位置
に、該吐出ポートに通じている圧縮室とこの圧縮
室にベーンを介して隣接する吸入行程終了後の圧
縮室とを連通させる連通溝を形成する。

この連通溝は、特に高回転時において、吐出行
程にある圧縮室内における吐出ポート上流位置の
圧力が局部的に高くなつて来た時に、この高圧の
空気の一部を該位置から上流側の圧縮室に逃がす
ように作用して上記位置に圧力過大領域が発生す
るのを未然に防止する。その場合に、この連通溝
は吐出ポートとは直接連通していないから、該吐
出ポート内の圧縮空気までも上流側の圧縮室に逃
がすことはなく、従つて吐出ポートからの圧縮空
気の吐出量や吐出圧が低下することは殆んどな
い。尚、連通溝は一対のサイドハウジングの一方
又は双方に必要に応じて設けられると共に、その
幅、深さ、長さ等は、吐出ポートからの圧縮空気
の逆流が生じない範囲で、上記圧力過大領域の発
生を効果的に防止し得るように設定される。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、ベーン先端の早
期摩耗を防止すべく回転スリーブを備え且つ該ス
リーブを空気軸受により回転自在に支持するよう
にしたベーン式の回転圧縮機において、吐出性能
を低下させることなく、高回転時における吐出ポ
ート上流位置での圧力過大領域の発生を未然に防
止することが可能となり、この圧力過大領域の発
生により上記回転スリーブがハウジング内周面に
押し付けられることによる駆動抵抗の増大が防止
されることになる。これにより、低回転域から所
要の吐出性能が得られ、しかも高回転時でも駆動
抵抗が余り大きくなく、従つてエンジンの過給機
用として最適の回転圧縮機が実現されることにな
る。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１，２図に示すように、回転圧縮機のケーシ
ング１は、円筒状のセンタハウジング２と、その
両側に複数のボルト３…３によつて取り付けられ
た一対のサイドハウジング４，４とによつて形成
され、且つ一方のサイドハウジング４には該ケー
シング１の内外を連通させる吸入ポート５と吐出
ポート６とが設けられている。

該ケーシング１内には、外径がセンタハウジン
グ２の内径より稍小径の回転スリーブ７が回転自
在に嵌合されていると共に、該スリーブ７の外周
面７ａとセンタハウジング２の内周面２ａとの間
に生じる微小な間隙（例えば30〜50μ）が該スリ
ーブ７をフローテイング支持する空気軸受８とさ
れ、且つ該スリーブ７にはその内側から空気軸受
８に空気を供給するための多数の通孔７ｂ…７ｂ
が穿設されている。また、上記サイドハウジング
４，４の内側面４ａ，４ａにおける回転スリーブ
７の端面に対向する位置には環状のシール溝４
ｂ，４ｂが形成され、該溝４ｂ，４ｂに回転スリ
ーブ７の端面が摺接するガスシール用のサイドシ
ール９，９が嵌着されている。

また、ケーシング１内には、両端の軸部１０
ａ，１０ａが上記サイドハウジング４，４に軸受
１１，１１を介して軸承されたロータ１０がセン
タハウジング２の中心ないし回転スリーブ７の回
転中心に対して偏心させて備えられ、該ロータ１
０の外周面１０ｂと回転スリーブ７の内周面７ｃ
との間に略三カ月状の空間が形成されている。そ
して、該ロータ１０には、外周面１０ｂから中心
に向つて等角度間隔で複数（図例においては90゜
間隔で４個）のベーン溝１０ｃ…１０ｃが切り込
まれており、該溝１０ｃ…１０ｃに夫々板状のベ
ーン１２…１２が放射方向に出没自在に嵌装され
ている。このベーン１２…１２はロータ１０の回
転時に遠心力によつて外方に突出され、その先端
部が回転スリーブ７の内周面７ｃに当接して上記
の三カ月状空間を複数の圧縮室１３…１３に画成
すると共に、該当接部における摩擦によつて回転
スリーブ７を回転駆動する。

ここで、第２図に示すようにロータ１０の一方
の軸部１０ａにはプーリ１４が固着され、該プー
リ１４に巻掛けられたベルト１５を介して該ロー
タ１０がエンジン（図示せず）によつて第１図Ａ
方向に回転駆動されるように構成されており、ま
た上記吸入ポート５はエアクリーナに、吐出ポー
ト６はエンジンの燃焼室に夫々連通されている。

然して、上記サイドハウジング４，４のうちの
一方のサイドハウジング（図例においては吸入、
吐出ポート５，６が設けられている方のサイドハ
ウジング）の内側面４ａには、吐出ポート６の開
口部上流側に円弧状の連通溝４ｃが形成されてい
る。ここで、該連通溝４ｃは反対側のサイドハウ
ジング４に設けてもよく、また、両サイドハウジ
ング４，４に設けてもよい。この連通溝４ｃは、
第１図に示すように吐出ポート６に通じている圧
縮室１３₁とその上流側に隣接する圧縮室１３₂と
を連通させるものであるが、その場合に、上流側
の圧縮室１３₂が吸入行程を終了してから該連通
溝４ｃに通じるように、即ち吐出ポート６に通じ
ている圧縮室１３₁が該連通溝４ｃ及び上流側の
圧縮室１３₂を介して吸入ポート５に通じること
がないように、該連通溝４ｃの後端位置が規制さ
れている。また、前端は吐出ポート６の直前位置
とされて、上記規制の範囲内で可及的長くされて
いるが、吐出ポート６とは直接連通しないように
設けられている。

上記の構成によれば、ロータ１０の回転により
各ベーン１２…１２が外方に突出されて、その先
端部が回転スリーブ７の内周面７ｃに当接するこ
とにより、複数の圧縮室１３…１３が画成される
と共に、上記ロータ１０はセンタハウジング２な
いし回転スリーブ７に対して偏心状に備えられて
いるから、上記各圧縮室１３…１３は吸入ポート
５を通過する際には容積が次第に増加し、吐出ポ
ート６を通過する際には容積が次第に減少する。
これにより、吸入ポート５から空気を吸入し、こ
れを吐出ポート６から吐出する圧縮機としての作
用を行う。その場合に、上記回転スリーブ７はセ
ンタハウジング２の内側に回転自在に支持され
て、ベーン１２…１２の先端との当接部における
摩擦によりこれらのベーン１２…１２と同期的に
回転するので、該ベーン１２…１２の先端が早期
に摩耗することがなく、また該スリーブ７を回転
自在に支持するのに空気軸受８が用いられている
ので、潤滑油を用いる場合のように該潤滑油がエ
ンジンの燃焼室に流入するといつた不具合がな
い。

然して、上記の如き空気の吸入、吐出過程にお
いて、容積が次第に減少しながら前部から吐出ポ
ート６に通じて圧縮した空気を該ポート６から吐
出し始めた圧縮室１３においては、特に高回転時
に、吐出ポート６内におけるエアの吐出抵抗が大
きくなることに伴つて該吐出ポート６の上流位置
Ｂ（ないしその後方のベーン１２₁に至る範囲）に
局部的に圧力が異常に上昇する圧力過大領域が生
じようとする。しかし、該位置Ｂにはサイドハウ
ジング４の内側面４ａに連通溝４ｃが形成されて
いるため、吐出行程にある圧縮室１３，１３₁の
後方のベーン１２，１２₁が該連通溝４ｃに交叉
し始めた時から、該位置Ｂの高圧の空気の一部が
該連通溝４ｃを通つて上流側の内圧が比較的低い
圧縮室１３，１３₂が逃がされるのである。これ
により、吐出行程にある圧縮室１３内での圧力過
大領域の発生が防止され、このような領域の発生
時に回転スリーブ７がセンタハウジング２の吐出
ポート６側の内周面２ａに押し付けられて、該ス
リーブ７ないしロータ１０の駆動抵抗が著しく増
大するといつた問題が解消される。

その場合に、上記連通溝４ｃは吐出ポート６と
は直接連通していないので、高回転時に上記のよ
うに吐出ポート上流位置Ｂの局部的に圧力が高く
なつている空気の一部を上流側の圧縮室１３，１
３₂に逃がすだけで、吐出ポート６内の圧縮空気
を上流側の圧縮室１３，１３₂に逆流させること
はなく、従つて上記位置Ｂにおける圧力のみが低
減されて、吐出ポート６内の圧力は殆ど変化せ
ず、またこの種のベーン式回転圧縮機の場合、高
回転域では吐出圧の変化が少ないことなどによつ
て吐出ポート６から吐出される圧縮空気の吐出量
や吐出圧の低下を来たすことがない。また、上記
上流側の圧縮室１３，１３₂は、連通溝４ｃと連
通する時には吸入行程を終了しているので、吸入
行程にある圧縮室１３が連通溝１４ｃを介して下
流側の縮室１３に連通することはなく、従つて吸
入効率が低下することもない。

以上のようにして、高回転時における吐出ポー
ト上流位置Ｂでの圧力過大領域の発生及びこれに
伴う駆動抵抗の増大が抑制されるので、低回転域
から所要の吐出性能が得られるように容量等を設
定することができると共に、特に上記連通溝１４
ｃを設けたことによる吐出性能の低下も殆んどな
く、従つてエンジンの過給機として用いた場合
に、低回転域から所要の過給効果が得られ、しか
も高回転時におけるエンジンに作用する負荷の著
しい増大が防止されることになる。

尚、以上の実施例によれば、高回転時に第１図
に示すベーン位置において、各圧縮室１３₁〜１
３₄の圧力が連通溝４ｃを設けていない場合に比
較して第３図に示すように変化することが確認さ
れている。即ち、吐出行程にある圧縮室１３₁の
従来、圧力過大領域が発生していた吐出ポート上
流位置Ｂにおいては圧力が低下し、これに伴つて
その上流側に隣接する圧縮室１３₂においては、
圧力が上昇するのである。これは、連通溝４ｃに
より吐出行程にある圧縮室１３₁の上記位置Ｂか
らその上流側の圧縮室１３₂へ一部の空気が逃が
されたこと、換言すれば吐出ポート上流位置での
圧力過大領域が解消されたことを示すものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す回転圧縮機の縦
断面図、第２図は第１図−線で切断した断面
図、第３図は該実施例の効果を示すグラフであ
る。 １……ケーシング、２……センタハウジング、
４……サイドハウジング、４ａ……内側面、４ｃ
……連通溝、５……吸入ポート、６……吐出ポー
ト、７……回転スリーブ、８……空気軸受、１０
……ロータ、１２……ベーン、１３……圧縮室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円筒状のセンタハウジングとその両側に取り付
   けられたサイドハウジングとによつて形成され且
   つ吸入ポートと吐出ポートとを有するケーシング
   と、該ケーシング内に上記センタハウジングとの
   間に形成された空気軸受により回転自在に嵌挿支
   持された回転スリーブと、該回転スリーブの回転
   中心に対して偏心状に配置されて外部から回転駆
   動されるロータと、該ロータに放射方向に出没自
   在に装着された複数のベーンとを備え、これらの
   ベーンにより上記回転スリーブ内に複数の圧縮室
   を画成すると共に、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、上記サイドハウジングの内
   側面における吐出ポートの上流位置に、該吐出ポ
   ートに通じている圧縮室とこの圧縮室にベーンを
   介して隣接している上流側の吸入行程終了後の圧
   縮室とを連通させる連通溝を形成したことを特徴
   とする回転圧縮機。