JPH0218437B2

JPH0218437B2 -

Info

Publication number: JPH0218437B2
Application number: JP58056987A
Authority: JP
Inventors: Juji Akagi; Toshihiko Hatsutori; Hideo Obara
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd; Matsuda KK
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd; Matsuda KK
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1990-04-25
Also published as: JPS59188086A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えばエンジンにおける吸気過給の
ための機械式過給機として使用されるもので、ロ
ータと同期的に回転するエアベアリング式の回転
スリーブを有する回転圧縮機に関する。

（従来の技術）従来より、回転スリーブを有する回転圧縮機は
知られている（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15.1（ａ）
参照）。すなわち、円筒状のセンターハウジング
とその両側に配置したサイドハウジングとで形成
されるケーシング内に、回転スリーブが回転自在
に嵌合されており、外部から駆動されるロータが
該回転スリーブの回転中心に対して偏心して配設
されているとともに、該ロータには先端が上記回
転スリーブの内周面に当接する複数の板状のベー
ンが出没自在に嵌装されていて、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ロータと
同期的に回転させるようにしたものである。そし
て、この回転圧縮機は、回転スリーブがベーンと
共に回転するために、ベーン先端の摺動による発
熱や摩耗が未然に防止されて耐久性の点で有利で
あることから、低回転から高回転までの広範囲の
回転域で運転されるエンジン等の過給機に最適な
ものとして最近注目されている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、このようにスリーブを回転させるよう
にしたものでは、回転スリーブ内周面とロータ外
周面とで区画形成される圧縮室の高圧側（吐出ポ
ート側）と低圧側（吸入ポート側）との差圧によ
つて生じる回転スリーブの内的作用力によつて、
該回転スリーブがセンターハウジング内周面の吐
出ポート側へ押しやられて該センターハウジング
内周面と接触することで局部摩耗を生じるほか、
スリーブの回転も制限されることとなり、回転ス
リーブ本来の機能が十分に発揮できないものとな
らざるを得なかつた。前述した従来の回転圧縮機
はこられの問題点を解決するために、回転スリー
ブとセンターハウジングとの間にオイルを供給し
てオイルベアリングの作用を付与せしめている
が、このオイルの供給は摩耗を減じるには効果が
あるが、数十ミクロンの間〓しかない回転スリー
ブとセンターハウジング間にオイルが充満し、そ
の高い粘性により回転スリーブの回転を抑制する
抵抗源となり、圧縮機の駆動トルク損失の増大と
なるのを避けられず、低速回転の圧縮機ならとも
かく毎分数千回転という高速回転が要求されるエ
ンジンの過給機用としては実用に供せないもので
あつた。

本発明の目的は、上記の如く耐久性で有利な回
転スリーブを有する回転圧縮機の実用化を図るべ
く簡単な構造のエアベアリングでもつて、回転ス
リーブのセンターハウジングとの接触による局部
摩耗をなくし、かつ駆動トルク損失を低減させる
ことにある。

（課題を解決するための手段及び作用）上記目的を達成するため、本発明の解決手段
は、上記の如き回転スリーブを有する回転圧縮機
において、上記回転スリーブに、回転スリーブ外
周面とセンターハウジング内周面との間に形成さ
れる間〓を回転スリーブ内周面とロータ外周面と
の間に形成される圧縮室に連通せしめて該間〓に
空気を供給するための連通孔を形成するととも
に、従来回転スリーブが局部的に接触していたセ
ンターハウジング内周面の接触領域、つまりセン
ターハウジング内周面の吐出ポート付近に対応す
る部分のみにかつセンターハウジング周方向に等
間隔に、ビスコステイポンプ（viscosity pump）
作用を行うための複数個の圧縮溝もしくはデイン
プルを形成することにより、回転スリーブ外周面
とセンターハウジング内周面との間に形成される
間〓の空気を圧縮し、この間〓に空気のみによる
空気軸受部を形成することを特徴とするものであ
る。

このことにより、本発明では、回転スリーブが
その内的作用力によりセンターハウジング内周面
の上記接触領域に近接すると、上記間〓における
各圧縮溝もしくはデインプル内に閉じ込められた
粘性を有する空気は急激に圧縮されてその圧力が
急激に上昇する、つまりビスコステイポンプ作用
を行うことにより、上記近接したスリーブがその
反発力を受けて平衡状態を保ち得る位置まで移動
し、両者の接触を未然に防ぐようにしたものであ
る。

ここで、上記接触領域つまり圧縮溝もしくはデ
インプルを形成するセンターハウジング内周面の
角度範囲θは、第３図に示すように、吐出ポート
側において、回転スリーブのロータとのタンジエ
ントシール点Ｐを通る直径線l₁と直交する直径線
l₂に対してトレーリング側に70゜で、リーデイング
側に吐出ポート中心を通る直径線l₃の角度θoから
最大70゜までの範囲、つまりθo＋70゜≦θ≦140゜の
範囲であることが実験的に求められる。

（発明の効果）したがつて、本発明によれば、回転スリーブを
有する回転圧縮機における回転スリーブとセンタ
ーハウジングとの上記接触領域での接触を、該接
触領域でのセンターハウジング内周面にその周方
向に等間隔に設けたビスコステイポンプ作用を行
う複数個の圧縮溝もしくはデインプルにより空気
軸受部を形成するという簡単な構成によつて未然
に防止できるので、従来の如き局部摩耗を防止で
きるとともに、回転スリーブの回転がスムーズに
行い得て駆動トルク損失を低減でき、よつて耐久
性の優れた回転スリーブを有する回転圧縮機の実
用化を図つて、エンジンの過給機等として最適な
ものを提供し実現できるものである。

（実施例）以下、本発明の技術手段の具体例としての実施
例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第５図は本発明の第１実施例を示す。
第１図および第２図において、１はケーシングで
あつて、該ケーシング１は、円筒状のセンターハ
ウジング２とその左右両側に配置されたサイドハ
ウジング３，３とが複数本（図では４本）の締結
ボルト４，４…によつて締結されて構成されてい
る。該ケーシング１内には、外径がセンターハウ
ジング２の内径よりも若干小さい円筒状の回転ス
リーブ５がセンターハウジング２の軸心と同心的
にかつ回転自在に嵌合されていて、該回転スリー
ブ５の外周面５ａとセンターハウジング２の内周
面２ａとの間の間〓（例えば30〜50μ）によつて
空気のみによる空気軸受部としての空気軸受室６
が形成されている。さらに、上記回転スリーブ５
の内側には、両端に軸部７ａ，７ａを有する円柱
状のロータ７が回転スリーブ５の回転中心（セン
ターハウジング２の軸心）に対して偏心してかつ
回転スリーブ５にタンジエントシール点Ｐで最も
接近するように配設されており、上記回転スリー
ブ５の内周面５ｂとロータ７の外周面７ｂとの間
に略三日月状の空間部８が形成される。

上記一方のサイドハウジング３（第２図で左側
のサイドハウジング）には上記空間部８に対向し
て、該空間部８のトレーリング側（第１図で左
側）に吸入ポート９が、また空間部８のリーデイ
ング側（第１図で右側）に吐出ポート１０がそれ
ぞれ開口されている。また、両サイドハウジング
３，３の内壁面３ａ，３ａには回転スリーブ５の
両端面５ｃ，５ｃに対応して環状のシール溝１
１，１１が形成されており、該各シール溝１１に
は回転スリーブ端面５ｃに摺接してガスシールす
るサイドシール１２が装着されている。

また、上記ロータ７はその軸部７ａ，７ａにお
いて、それぞれ両サイドハウジング３，３に設け
た支持孔１３，１３にベアリング１４，１４を介
して回転自在に支承されており、一方の軸部７ａ
（第２図で右側の軸部）はケーシング１外に延出
され、該軸部７ａの延出部にはエンジン等の回転
駆動装置（図示せず）にベルト駆動連結されたプ
ーリ１５が装着されていて、外部の回転駆動装置
によりプーリ１５を介してロータ７を回転駆動す
るようになされている。

さらに、上記ロータ７の外周面７ｂには軸方向
に沿つて半径方向に凹んだ複数（図では４つ）の
ベーン溝１６，１６…が円周方向に等間隔に形成
され、該各ベーン溝１６にはそれぞれ板状のベー
ン１７がロータ７の半径方向に摺動かつ出没自在
に嵌合されている。該ベーン１７，１７…は、ロ
ータ７の回転時に遠心力を受けて先端部が回転ス
リーブ５の内周面５ｂに気密状態に圧接すること
により、回転スリーブ内周面５ｂとロータ外周面
７ｂとの空間部８を４つの圧縮室１８，１８…に
区画形成するとともに、この状態で回転スリーブ
５をロータ７と同期的に回転させるようになされ
ている。

そして、本発明の特徴として、センターハウジ
ング２の内周面２ａの上記吐出ポート１０付近に
対応する部分つまり接触領域θには、第３図〜第
５図に示すように、半球状の圧縮デインプル１９
が複数個、例えば軸方向に３つ、周方向に６つの
計18個、それぞれ等ピツチ間隔で形成されてい
る。上記接触領域θは、回転スリーブ５のロータ
７とのタンジエントシール点Ｐを通る直径線l₁と
直交する直経線l₂に対してトレーリング側に70゜、
リーデイング側に吐出ポート１０の中心を通る直
径線l₃の角度θoから最大70゜までの範囲、つまり
θo×70゜≦θ≦140゜の範囲に設定されている。ま
た、上記各軸方向列の３つの圧縮デインプル１
９，１９，１９はセンターハウジング２内に形成
した連通路２０によつて互いに連通されている。

さらに、上記回転スリーブ５には、圧縮室１８
と空気軸受室６とを連通する小孔よりなる多数の
連通孔２１，２１…が設けられており、圧縮室１
８の空気を空気軸受室６に噴出供給して回転スリ
ーブ５とセンターハウジング２との間にエアベア
リング層を形成するようにしている。

次に、上記実施例の動作について説明するに、
エンジン等の外部の回転駆動装置によりロータ７
を第１図でＸ方向に回転駆動すると、該ロータ７
の各ベーン溝１６に嵌装されたベーン１７は、そ
れぞれ遠心力を受けてその先端部が回転スリーブ
５の内周面５ｂに気密状態に圧接することによ
り、回転スリーブ内周面５ｂとロータ外周面７ｂ
との間の空間部８が４つの圧縮室１８，１８…に
区画形成されるとともに、この状態を保持しなが
ら上記ロータ７の回転力がベーン１７，１７…を
介して回転スリーブ５に伝達されて、該回転スリ
ーブ５がロータ７と同期的に回転する。そして、
このロータ７と回転スリーブ５との同期的回転に
伴つて上記圧縮室１８の容積は同期的に変化し、
圧縮室１８が吸入ポート９側から吐出ポート１０
側に移動するに従つて徐々に増大して最大容積に
なつた後徐々に減少する。このことにより、吸入
ポート９より圧縮室１８に吸入された空気は該圧
縮室１８内で圧縮加圧されたのち吐出ポート１０
からケーシング１外に吐出されることになる。

その際、吐出ポート１０付近に位置する圧縮室
１８内の高圧の空気の一部は、該圧縮室１８と空
気軸受室６との圧力差により、接触領域θ近傍に
おいて連通孔２１，２１…を介して空気軸受室６
内に噴出供給されて、接触領域θにおける空気軸
受室６内はある程度高圧の空気が満たされる。こ
の状態で、回転スリーブ５が圧縮室１８の高圧側
（吐出ポート１０側）と低圧側（吸入ポート９側）
との圧力差による内作用力によりセンターハウジ
ング内周面２ａの接触領域θに近接すると、空気
軸受室６内の空気は周囲に散逸してしまうが、各
デインプル１９内の空気はほぼ完全な閉じ込め場
になつているために回転スリーブ５の近接によつ
て圧縮され、その圧力が急激に上昇する所謂ビス
コステイポンプ作用を行う。この圧力上昇によ
り、センターハウジング２に近接しようとする回
転スリーブ５は反発力を受けて平衡状態を保つ位
置まで移動する。

したがつて、このように内作用力でセンターハ
ウジング内周面２ａの接触領域θへ押し付けられ
ようとする回転スリーブ５を空気圧で支えてその
接触を未然に防止し、回転スリーブ５を滑らかに
回転させることができ、よつて従来の如き局部摩
耗を防止でき、また駆動トルク損失を低減でき
る。

しかも、上記各デインプル１９，１９…のうち
軸方向を並ぶデインプル１９，１９，１９は相互
に連通路２０を介して連通し、ビスコステイポン
プ作用時の圧力がほぼ等しくなるので、上記回転
スリーブ５の滑らかな回転を一層安定なものにす
ることができる。特に、図示の如く回転スリーブ
５の外径とスリーブ長との比が１よりも大きい場
合には、回転スリーブ５はその回転軸がセンター
ハウジング２の中心軸と非平行となる運動をす
る、つまり回転スリーブ５の振動現象を生じるこ
とが少ないので、回転スリーブ５の安定回転に有
利となる。

今、具体に、連通孔を設けた回転スリーブに対
しセンターハウジング内周面にデインプルを設け
ないもの（比較例）と上記実施例の如くセンター
ハウジング内周面の接触領域に軸方向に互いに連
通するデインプルを周方向に複数個設けたもの
（本発明例）とについて、ロータ回転数に対する
回転スリーブの回転数、およびロータ回転数に対
する駆動トルクを測定し、その結果をそれぞれ第
８図および第９図に示す。尚、上記の実験条件と
しては、回転圧縮機は、ロータ１回転当りに吐出
される容積が400c.c.／revで、吐出圧が０Kg／cm²Ｇ
であり、センターハウジングはアルミニウム製で
その内周面に軸質クロムメツキが施されており、
回転スリーブは鋳鉄製で軟質材料のコーテイング
のないものであり、ベーンはカーボン製である。
また、デインプルは５mmφの半球状であつて、軸
方向に３つ、周方向に６つの計18個設けられてい
る。

第８図により、本発明例では比較例と較べてロ
ータ回転数に対するスリーブ回転数が高く、ロー
タ回転数にほぼ１：１に対応しており、回転スリ
ーブがロータと同期的にスムーズに回転している
ことが判る。また、第９図により、本発明例では
比較例に較べて駆動トルクが小さくて済み、駆動
トルク損失が低減できることが判る。

第６図および第７図はそれぞれ本発明の第２お
よび第３実施例を示す。第６図に示す第２実施例
では、センターハウジング内周面２ａの接触領域
θに、第１実施例とは異なり軸方向に互いに連通
しない、つまり各々独立した圧縮デインプル１
９′，１９′…を、例えば軸方向に３つ、周方向に
６つの計18個設けたものである。本例の場合、回
転スリーブ５の外径とスリーブ長との比が１より
も小さくて上記した回転スリーブ５の振動現象が
生じやすいものにおいて、各々独立した圧縮デイ
ンプル１９′，１９′…に回転スリーブ５のセンタ
ーハウジング内周面２ａへの近接程度に応じた反
発力を生じさせることができ、回転スリーブ５の
安定回転に有効である。

また、第７図に示す第３実施例では、センター
ハウジング内周面2aの接触領域θに、ロータ７
（回転スリーブ５）の回転方向Ｘに沿つて等間隔
に、溝深さが50〜100μのＷ字状の例えば４つの
圧縮溝２２，２２…を設けたものである。本例の
場合、該圧縮溝２２内の空気がそのＷ字形状によ
り、回転スリーブ５の回転に伴つて集約されて圧
縮されるので、ビスコステイポンプ作用がさらに
大きく引き出され回転スリーブ５に対する反発力
をより高めることができる。また、圧縮溝として
は上記Ｗ字状の他、軸方向に帯状のものやＶ字
状、Ｕ字状のものも採用可能であり、さらに溝深
さについては回転スリーブ５の回転方向Ｘに従つ
て段階的ないし連続的に浅くするようにすれば、
ビスコステイポンプ作用に加えて回転方向Ｘに圧
縮力が生じるのでより好ましい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を例示し、第１図〜第５
図は第１実施例を示し、第１図は縦断正面図、第
２図は第１図の―線断面図、第３図はセンタ
ーハウジングの縦断正面図、第４図は第３図の
―線断面図、第５図は第４図の―線断面図
である。第６図は第２実施例を示す第４図相当
図、第７図は第３実施例を示す第４図相当図であ
る。第８図はロータ回転数に対するスリーブ回転
数特性を示す実験結果図、第９図はロータ回転数
に対する駆動トルクを示す実験結果図である。１…ケーシング、２…センターハウジング、３
…サイドハウジング、５…回転スリーブ、７…ロ
ータ、９…吸入ポート、１０…吐出ポート、１７
…ベーン、１９，１９′…圧縮デインプル、２１
…連通孔、２２…圧縮溝。

Claims

【特許請求の範囲】

１円筒状のセンターハウジングとその両側に配
置したサイドハウジングとで形成され吸入ポート
と吐出ポートとを有するケーシングと、該ケーシ
ング内に回転自在に嵌合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して配設
され外部から回転駆動されるロータと、該ロータ
に出没自在に嵌装され先端が回転スリーブ内周面
に当接して該回転スリーブ内の空間を複数の圧縮
室に区画する複数個の板状のベーンとを備え、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、
上記回転スリーブには回転スリーブ外周面とセン
ターハウジング内周面との間に形成される間〓を
上記圧縮室に連通せしめて該間〓に空気を供給す
るための連通孔が形成されているとともに、上記
センターハウジングの内周面の上記吐出ポート付
近に対応する部分で、センターハウジング周方向
に等間隔に複数個の圧縮溝もしくはデインプルが
形成されることにより、回転スリーブ外周面とセ
ンターハウジング内周面との間に形成される間〓
の空気を圧縮し、この間〓に空気のみによる空気
軸受部を形成することを特徴とする回転スリーブ
を有する回転圧縮機。