JPH0217194Y2 - - 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つて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、エン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
機として使用する場合、特にエンジンの低回転域
から所要の過給効果が得られるように、エンジン
回転数に対する増速比を大きくして（もしくは減
速化を小さくして、以下同様）、一定のエンジン
常用回転範囲に対する該圧縮機の使用回転範囲を
高回転側に設定した場合、エンジンの高回転域で
圧縮機の回転数が過度に上昇して、次のような問
題が生じるのである。つまり、吐出行程にある圧
縮室内において、後方のベーンが該室内の空気を
押す速度或いは該室の容積の減少速度が吐出ポー
トからの空気の吐出速度より速くなつて、該吐出
ポートの上流位置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、その円潤な
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。これに対して、エンジン回転数に対する増
速比を比較的小さくして、一定のエンジン常用回
転範囲に対する圧縮機の使用回転範囲を低回転側
に設定すれば、エンジンの高回転域での上記のよ
うな不具合は回避されるが、その反面、エンジン
の低回転域で圧縮機の回転数が十分上昇しないこ
とになり、そのため、排気ターボ過給機よりは高
い過給圧が得られるものの、低回転域から高い過
給効果が得られるというこの種の回転圧縮機の特
長が有効に活用されないことになるのである。

尚、上記の如き圧力過大領域発生の問題は、吐
出ポートを上流側へ向けて拡張して、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が吐出ポ
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、上記吐出ポー
トが形成されたサイドハウジングの内側面に、該
吐出ポートの上流位置から該吐出ポートの側方位
置にかけて、ロータの回転中心を中心とし且つ該
ロータの半径より小さな半径の円弧状のバイパス
溝を設けると共に、該バイパス溝の下流部と吐出
ポートとを連通させる連通孔を形成し、一方、上
記ロータには、各ベーンの装着部直前位置に該ロ
ータの外周面から上記バイパス溝が形成されたサ
イドハウジングに対向する端面に通じるバイパス
孔を形成する。

このバイパス孔は、当該圧縮室の前部が吐出ポ
ートに通じている時に上記サイドハウジングにお
けるバイパス溝に連通するように設けられ、従つ
て、この時、当該圧縮室の後部、即ち吐出ポート
の開口部より上流の高回転時に圧力過大領域が発
生する箇所が上記バイパス孔、バイパス溝及び連
通孔を介して吐出ポートに通じることとなる。そ
のため、上記領域における高圧の空気の一部が吐
出ポートに逃がされることになり、該領域での圧
力が異常に高くなること、換言すれば、上記の如
き圧力過大領域の発生が未然に防止されることに
なる。その場合に、上記バイパス孔、バイパス溝
及び連通孔を介して圧縮室の後部が吐出ポートに
連通するのは該圧縮室の前部が吐出ポートに連通
した後であるから、吐出ポートを上流側に拡張し
た場合のように、圧縮室内の空気が十分に圧縮さ
れていない時点で該室が吐出ポートに通じて、吐
出ポートから圧縮室へ圧縮空気が逆流するといつ
た不具合がなく、従つて圧縮効率ないし吐出性能
を低下させることがない。

（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、この圧縮過大領域の発
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、特にエンジンの
過給機として使用する場合に、エンジン回転に対
する増速比を大きく設定することが可能となつ
て、エンジンの低回転域から所要の過給効果が得
られ、しかも高回転時でも駆動抵抗が余り大きく
ならず、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の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
吸入ポート５及び吐出ポート６が設けられたサイ
ドハウジング４の内側面４ａには、第３，４図に
示すように吐出ポート６の上流位置から該ポート
６の側方位置にかけて、上記ロータ１０の回転中
心Ｏを中心とし且つ該ロータ１０の半径より小さ
な半径の円弧状のバイパス溝４ｃが形成されてい
ると共に、該バイパス溝４ｃの下流部とその側方
に位置する吐出ポート６とが連通孔４ｄによつて
連通されている。また、この実施例においては、
上記バイパス溝４ｃの下流端の前方位置からタン
ジエントシール部Ｂ、即ちロータ１０と回転スリ
ーブ７とが接する箇所にかけて、バイパス溝４ｃ
と中心及び半径が等しい円弧状の排気孔４ｅが形
成されている。この排気孔４ｅは、第５図に示す
ように当該サイドハウジング４の内側面４ａから
外側面４ｆに、即ちケーシング１の外部に通じて
いる。

一方、上記ロータ１０には、第１，２図に示す
ように各ベーン１２…１２の装着部直前位置にバ
イパス孔１０ｄ…１０ｄが形成されている。この
バイパス孔１０ｄは、夫々ロータ１０の外周面１
０ｂから半径方向に穿設された複数（図例におい
ては３個）の短孔１０d′…１０d′と、各短孔１０
d′…１０d′をロータ１０の外周面１０ｂから一定
深さの位置で連通させ且つ該ロータ１０の一方の
端面、即ち上記バイパス溝４ｃが形成されたサイ
ドハウジング４に対向する端面１０ｅに開口する
ロータ幅方向の長孔１０d″とから構成されてい
る。そして、該長孔１０d″のロータ１０の回転中
心Ｏからの距離は、上記サイドハウジング４にお
けるバイパス溝４ｃの半径（回転中心Ｏからの距
離）に等しくされ、これにより、各バイパス孔１
０ｄ…１０ｄがロータ１０の回転によつてバイパ
ス溝４ｃに間欠的に連通するようになされてい
る。ここで、バイパス溝４ｃは、第１図に示すよ
うに一つの圧縮室１３の前部が吐出ポート６に略
完全に通じた時点から、該圧縮室１３が吐出ポー
ト６を通り過ぎる直前まで当該圧縮室１３におけ
るバイパス孔１０ｄが連通するように長さが定め
られている。そして、吐出ポート６を通り過ぎた
時に当該圧縮室１３のバイパス孔１０ｄが排気孔
４ｅに連通する。

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、潤潤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、該ポート６から空気の吐出作用
を行つている圧縮室１３₁においては、特に高回
転時に、吐出ポート６からの空気の吐出速度より
後方のベーン１２₁が該室１３₁内の空気を押す速
度、或いは該室１３₁の容積の減少速度の方が速
くなつて、該圧縮室１３₁の後部における吐出ポ
ート６の上流位置（第１図のＣ部）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、この時に、ロータ１０における該圧縮室１３
_１の後方のベーン１２₁の直前位置に形成されたバ
イパス孔１０ｄがサイドハウジング４におけるバ
イパス溝４ｃに連通することにより、上記位置Ｃ
の高圧に圧縮された空気の一部が該バイパス溝１
０ｄ、バイパス溝４ｃ及び連通孔４ｄを介して吐
出ポート６に逃がされるのである。これにより、
吐出行程にある圧縮室１３₁における圧力過大領
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
位置Ｃがバイパス孔１０ｄ、バイパス溝４ｃ及び
連通孔４ｄを介して吐出ポート６に連通するのは
当該圧縮室１３₁の前部が吐出ポート６に連通し
た後であつて、その時点では該圧縮室１３₁の内
部、特に該室１３₁の後部の圧力は十分高くなつ
ているから、上記連通孔４ｄ、バイパス溝４ｃ及
びバイパス孔１０ｄを通つて吐出ポート６側から
圧縮室１３₁側へ圧縮空気が逆流することはない。

尚、吐出行程が終了した圧縮室１３において
は、ロータ１０のバイパス孔１０ｄ内に高圧の空
気が残留するのであるが、該バイパス孔１０ｄは
当該圧縮室１３が吐出行程を終了した時にサイド
ハウジング４の排気孔４ｅに連通するので、該孔
１０ｄ内の空気は排気孔４ｅから外部に排出され
るのである。これにより、バイパス孔１０ｄに残
留した高圧空気が吸入行程まで持ち込まれ、新規
空気の吸入を妨げるといつた弊害が防止される。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
回転圧縮機の縦断正面図、第２図は第１図−
線で切断した断面図、第３図はサイドハウジング
単体の正面図、第４，５図は夫々第３図−
線、−線で切断した該サイドハウジングの要
部断面図である。 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
……バイパス溝、４ｄ……連通孔、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、１０ｂ……外
周面、１０ｄ……バイパス孔、１０ｅ……端面、
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、上記吐出ポートが形成されたサ
   イドハウジングの内側面に、該吐出ポートの上流
   位置から該吐出ポートの側方位置にかけて、ロー
   タの回転中心を中心とし且つ該ロータの半径より
   小さな半径の円弧状のバイパス溝を形成すると共
   に、該バイパス溝の下流部と吐出ポートとを連通
   させる連通孔を形成する一方、上記ロータには、
   各ベーンの装着部直前位置に該ロータの外周面か
   ら上記バイパス溝が形成されたサイドハウジング
   に対向する端面に通じるバイパス孔を形成し、圧
   縮室の前部が吐出ポートに通じている時に該圧縮
   室の後部が上記バイパス孔、バイパス溝及び連通
   孔を介して吐出ポートに通じるように構成したこ
   とを特徴とする回転圧縮機。