JPH036355B2

JPH036355B2 -

Info

Publication number: JPH036355B2
Application number: JP59068102A
Authority: JP
Inventors: Juji Akagi; Toshihiko Hatsutori
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1984-04-04
Publication date: 1991-01-29
Also published as: JPS60209686A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンの過給機として使用し得る
ベーン式の回転圧縮機、特に回転スリーブを有す
る回転圧縮機に関する。

（従来技術）近年、エンジンの過給機として、従来の排気タ
ーボ過給機に代えて機械式過給機、特にベーン式
の回転圧縮機の使用が試みられているが、このベ
ーン式の回転圧縮機は、エンジンの過給機として
用いた場合、低回路域での過給効果が上記排気タ
ーボ過給機より優れている等の長所を有する反
面、ベーンの先端がハウジングの内周面に対して
高速で摺動するため該ベーンの先端が早期に摩耗
するという問題がある。また、例えば「容積形圧
縮機」（産業図書）の図１５，１ａによれば、ハ
ウジングの内側にベーンの先端が当接して該ベー
ンと共に回転する回転スリーブを備えることによ
りベーン先端の摩耗を軽減するようにした回転圧
縮機が示されているが、この回転圧縮機は上記回
転スリーブと、ハウジングとの嵌合部を潤滑油を
用いて潤滑するようになつているため、該潤滑油
の粘性抵抗による損失トルクが大きく、しかも潤
滑油が作動室内に漏れてエンジンの燃焼室に吸い
込まれる等、エンジンの過給機として適さない面
がある。

そこで、ハウジングの内側に回転スリーブを備
えると共に、該スリーブをハウジングとの間の間
隙に設けた空気軸受室により回転自在に支持する
ようにした回転圧縮機が提案されている。これは
第１図に示すように、円筒状のセンタハウジング
１とその両端部に夫々取付けられたサイドハウジ
ング２，３とによつて形成されたケーシング４
と、該ケーシング４内に嵌挿された回転スリーブ
５と、該スリーブ５内に偏心状に備えられたロー
タ６と、該ロータ６に放射方向に出退自在に支持
された複数のベーン７…７とから構成される回転
圧縮機において、上記センタハウジング１と回転
スリーブ５とにより空気層が形成される間隙を設
けることにより空気軸受室８を構成し、回転スリ
ーブ５の回転時にこれを該空気軸受室８によりフ
ローテイング支持するようにしたものである。

このような回転圧縮機によれば、駆動抵抗が小
さくなつて損失トルクが減少すると共に、エンジ
ンの燃焼室に潤滑油が流入するといつた問題が解
消されることになる。しかし、この回転圧縮機に
おいても次のような問題がある。

即ち、この回転圧縮機は回転スリーブ５を有す
るために、第１図に示すように吸入ポート９及び
吐出ポート１０をサイドハウジング３（又は２）
に設けなければならないのであるが、そのために
各ベーン７…７によつて画成された作動室１１…
１１のうちの吐出ポート１０に連通している作動
室１１₁内に軸方向Ｘ−Ｘに対して該吐出ポート
１０が設けられたサイドハウジング３側が低く、
他方のサイドハウジング２側が高くなる圧力勾配
が生じることになる。第２図はこの現象の実測結
果を示すもので、吐出ポート１０が設けられた方
のサイドハウジング３における該吐出ポート１０
の直前の点Ａと、他方のサイドハウジング２にお
ける該点Ａに対向する点Ｂとを測定点とし、ロー
タ６と共に回転するベーン７が該測定点Ａ，Ｂを
通過する時間T₁から次のベーン７が該測定点Ａ，
Ｂを通過する時間T₂までの間の両点Ａ，Ｂにお
ける圧力変化をロータ６の回転数が5000RPM、
吐出圧力が1.0Kg／cm²及び0.5Kg／cm²の場合につい
て測定したものである。これによると、ベーン７
が上記測定点Ａ，Ｂを通過する時に吐出ポート１
０が設けられたサイドハウジング３側の圧力が低
く、他方のサイドハウジング２側の圧力が高くな
つて、両点Ａ，Ｂ間に圧力差P₁またはP₂が生じ
ている。また、両点Ａ，Ｂ間の圧力差はベーンの
位置によつて変動していることがわかる。然して
この圧力差は回転スリーブ５に対する第１図に矢
印ａで示す方向のモーメントとして作用し、該ス
リーブ５を重心の回りに揺動させる。その結果、
該回転スリーブ５における外周面の端部５ａ，５
ｂがセンタハウジング１の内周面と接触し、摩耗
し或いは焼付けを生じるのである。

（発明の目的）本発明は、回転スリーブを有する回転圧縮機、
特に該スリーブを空気軸受室を介して支持するよ
うにし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、回転スリーブが作動室内に生じ
る圧力勾配によつて揺動し、該スリーブにおける
外周面の端部がハウジングと接触して摩耗したり
或いは焼付くのを防止することを目的とする。

（発明の構成）本発明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の両端部に
夫々サイドハウジングを取付け且つ一方のサイド
ハウジングに吸入ポート及び吐出ポートを形成し
てなるケーシングと、該ケーシング内に嵌挿され
且つ上記センタハウジングとの間の間隙に形成さ
れた空気軸受室を介して回転自在に支持された回
転スリーブと、該回転スリーブ内に偏心状に備え
られたロータと、該ロータに放射状に出退自在に
支持されて先端が上記回転スリーブの内周面に摺
接するベーンとからなる回転圧縮機において、吸
入ポート及び吐出ポートが形成されたサイドハウ
ジングと反対側のサイドハウジングに、回転スリ
ーブ、ロータ及びベーンによつて形成される作動
室内の圧縮空気の一部を排出する排出口を設ける
と共に、上記センタハウジングに、作動室の圧縮
ゾーンに対応する位置の空気軸受室に開口する噴
出孔を設け、且つ上記排出口と噴出孔とを接続す
る圧縮空気導入通路を上記ケーシング内に設け
る。

このような構成によれば、吐出作用を行つてい
る作動室内において吐出ポートが設けられたサイ
ドハウジング側が低く、反対側のサイドハウジン
グ側が高くなるように生じる圧力勾配は高圧側と
なるサイドハウジングに設けられた排出口から圧
縮空気の一部が抜き取られることにより解消され
る。これにより、上記圧力勾配による回転スリー
ブの揺動ないしこの揺動による該回転スリーブに
おける外周面の端部とセンタハウジングの内周面
との接触が防止されることになる。また、上記排
出口から抜き取られた圧縮空気は圧縮空気導入通
路及び噴出孔を介して空気軸受室における作動室
の圧縮ゾーンに対応す位置に噴出されるから、該
圧縮ゾーン側における空気軸受作用が高められる
ことになり、その場合に、上記圧縮空気導入通路
はケーシング内に設けられ、且つ噴出孔はセンタ
ハウジングに設けられているから、上記圧縮空気
が回転スリーブの端面に作用して該スリーブが一
方のサイドハウジングに押し付けられるといつた
ことがない。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第３，４図に示すように、回転圧縮機のケーシ
ング２１は、円筒状のセンタハウジング２２と、
その両端に複数の通しボルト２３…２３によつて
夫々取付けられたフロントサイドハウジング２４
及びリヤサイドハウジング２５とによつて構成さ
れ、且つ第５図に示すようにリヤサイドハウジン
グ２５には該ケーシング２１の内外を連通させる
吸入ポート２６と吐出ポート２７とが設けられて
いる。

このケーシング２１内には、外径がセンタハウ
ジング２２の内径より稍小径の回転スリーブ２８
が回転自在に嵌合されていると共に、該スリーブ
２８の外周面２８ａとセンタハウジング２２の内
周面２２ａとの間に生じる微小な間隙が該スリー
ブ２８をフローテイング支持する空気軸受室２９
とされている。また、上記両サイドハウジング２
４，２５の内面には回転スリーブ２８の端面に対
応する環状のガスシール用のサイドシール３０，
３０が嵌着されている。

更に、ケーシング２１内には、両端の軸部３１
ａ，３１ａが上記サイドハウジング２４，２５に
軸受３２，３２を介して軸承されたロータ３１が
センタハウジング２２の中心ないし回転スリーブ
２８の回転中心に対して偏心させて備えられ、該
ロータ３１の外周面３１ｂと回転スリーブ２８の
内周面２８ｂとの間に断面形状が略三日月状の空
間が形成されている。そして、該ロータ３１には
等角度間隔に外周面３１ｂから中心に向つて複数
（図例においては90゜間隔で４個）のベーン溝３１
ｃ…３１ｃが切込まれており、該溝３１ｃ…３１
ｃに夫々板状のベーン３３…３３が放射方向に出
退自在に嵌装されている。このベーン３３…３３
はロータ３１の回転時に遠心力によつて外方に突
出され、その先端が回転スリーブ２８の内周面２
８ｂに当接して、上記断面三日月状の空間を複数
の作動室３４…３４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２８を回転駆
動する。

ここで、この実施例においては、第４図に示す
ように、ロータ３１におけるフロントサイドハウ
ジング２４から外部に突出する軸部３１ａにはプ
ーリ３５が固着され、該プーリ３５に巻掛けられ
たベルト３６を介して該ロータ３１が第３図ｂ方
向に回転駆動されるように構成されている。

然して、上記ケーシング２１を構成するサイド
ハウジング２４，２５のうち、吸入ポート２６や
吐出ポート２７が設けられていない方のフロント
サイドハウジング２４には、リヤサイドハウジン
グ２５における吐出ポート２７の直上流位置に対
応させて排出口３７が設けられていると共に、ケ
ーシング２１には該排出口３７から上記空気軸受
室２９に通じる圧縮空気導入通路３８が設けられ
ている。この圧縮空気導入通路３８は、第３，４
図に示すようにフロントサイドハウジング２４内
に形成されて上記排出口３７からセンタハウジン
グ２２との合せ面に至る第１通路３８ａと、セン
タハウジング２２内に軸方向に形成されて上記第
１通路３８ａに接続される第２通路３８ｂと、こ
の第２通路３８ｂから分岐されてセンタハウジン
グ２２の内面に開口する複数の噴出孔３８ｃ…３
８ｃとから構成されているが、該噴出孔３８ｃ…
３８ｃはセンタハウジング２２における圧縮ゾー
ン、即ち、圧縮作用をしている作動室３４（第３
図においては作動室３４₁，３４₂）に対応するゾ
ーンに開口され、上記排出口３７から導入された
圧縮空気を該圧縮ゾーンにおける空気軸受室２９
内に噴出するようになつている。

上記の構成によれば、ロータ３１の回転により
各ベーン３３…３３が外方に突出されて、その先
端部が回転スリーブ２８の内周面２８ａに当接す
ることにより、該回転スリーブ２８内に複数の作
動室３４…３４が画成されると共に、該回転スリ
ーブ２８がベーン先端部との摩擦によつて該ベー
ン３３…３３を介してロータ３１と同期的に回転
される。その場合に、ロータ３１はセンタハウジ
ング２２ないし回転スリーブ２８に対して偏心状
に備えられているから、上記各作動室３４…３４
は、吸入ポート２６を通過する際には容積が次第
に増加し、吐出ポート２７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２６
から空気を吸入し、これを吐出ポート２７から吐
出する圧縮機としての作用を行う。

然して、このような圧縮機においてはその過程
において、容積が次第に減少しながら吐出ポート
２７を通じて圧縮空気を吐出作用を行つている作
動室３４，３４₁に、吐出ポート２７が設けられ
たリヤサイドハウジング２５側の圧力が低く、フ
ロントサイドハウジング２４側の圧力が高くな
る。軸方向Ｘ−Ｘに対する圧力勾配が生じる。ま
た、この圧力勾配が変動するため周囲を空気軸受
室２９内の空気によつてフローテイング支持され
た回転スリーブ２８が揺動しようとする。しか
し、上記圧力勾配の高圧側となるフロントサイド
ハウジング２４には、当該作動室３４，３４₁内
に開口する排出口３７が設けられているため、該
室３４，３４₁内の圧縮空気の一部が逃され、該
室３４，３４₁内における上記方向Ｘ−Ｘの圧力
勾配が解消されることになる。従つて、回転スリ
ーブ２８が揺動し、該スリーブ２８における外周
面２８ａの端部がセンタハウジング２２の内周面
２２ａと接触して摩耗し或いは焼付くといつたこ
とが防止される。

また、排出口３７から逃がされた圧縮空気はケ
ーシング２１内に形成された圧縮空気導入通路３
８を通つてセンタハウジング２２の圧縮ゾーンに
開口された噴出口３８ｃ…３８ｃから空気軸受室
２９に噴出される。そのため、該圧縮ゾーンにお
ける空気軸受作用が高められることになり、これ
により各作動室３４…３４間の圧力差によつて回
転スリーブ２８がセンタハウジング２２の圧縮ゾ
ーン側の内周面２２ａに押し付けられることが阻
止される。その場合に、上記圧縮空気導入通路３
８はケーシング２１内に設けられており、且つ上
記噴出孔３８ｃ…３８ｃはセンタハウジング２２
に設けられて、これらを通過する圧縮空気が回転
スリーブ２８の端面に作用することがないから、
該回転スリーブ２８が軸方向の力をうけて、例え
ばリヤサイドハウジング２５に押し付けられると
いつたことがない。

尚、第６図は本発明による吐出ポートが設けら
れていない方のサイドハウジング（フロントハウ
ジング２４）側から作動室内の圧縮空気の一部を
抜き取つて空気軸受室の圧縮ゾーンに導入した場
合の空気軸受室内の吐出ポート直前の位置の圧力
Paと、その比較例として吐出ポートが設けられ
た方のサイドハウジング（リヤサイドハウジング
２５）側から作動室内の圧縮空気の一部を抜き取
つて空気軸受室に導入した場合の空気軸受室内の
吐出ポート直前の位置の圧力Pbとを、吐出圧力
を0.5Kg／cm²に設定した場合と、1.0Kg／cm²に設定
した場合について、ロータ回転数を変えて測定し
たものである。同図から明らかなように、高圧側
となるサイドハウジング（フロントサイドハウジ
ング）側から圧縮空気の一部を抜き取り空気軸受
室に導入すれば該軸受室内の圧力が上昇し、空気
軸受としての作用が向上することになる。

（発明の効果）以上のように本発明は回転スリーブを有する回
転圧縮機において、吸入ポート及び吐出ポートが
形成されたサイドハウジングと反対側のサイドハ
ウジングに排出口を設け、作動室内の圧縮空気の
一部を該排出口から抜き取るようにしたから、作
動室内に、吐出ポートが設けられたサイドハウジ
ング側の圧力が低く、反対側のサイドハウジング
側の圧力が高くなる圧力勾配が解消されることに
なる。これにより、回転スリーブの揺動が防止さ
れ、該スリーブにおける外周面の端部がセンタハ
ウジングと接触して摩耗し或いは焼付くといつた
不具合が防止される。また、上記排出口から抜き
取つた圧縮空気を空気軸受室の圧縮ゾーンに導入
するようにしたから、該軸受室内の圧力が高めら
れて空気軸受作用が向上することにより、回転ス
リーブがセンタハウジングの内周面に接触するこ
とが一層確実に防止されると共に、この圧縮空気
が回転スリーブの端面に作用することがないか
ら、該回転スリーブが一方のサイドハウジングに
押し付けられるといつた不具合も回避されること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における回転圧縮機の問題点を示
す断面図、第２図は圧縮空気の吐出作用を行つて
いる作動室内の圧力変化を示すグラフ、第３，
４，５図は本発明の実施例を示すもので、第３図
は回転圧縮機の縦断面図、第４図は第３図−
線で切断した断面図、第５図は第４図−線で
切断した断面図、第６図は本発明の効果として空
気軸受室内の圧力を示すグラフである。２１……ケーシング、２２……センタハウジン
グ、２４，２５……サイドハウジング（２４……
フロントサイドハウジング、２５……リヤサイド
ハウジング）、２６……吸入ポート、２７……吐
出ポート、２８……回転スリーブ、２９……空気
軸受室、３１……ロータ、３３……ベーン、３４
……作動室、３７……排出口、３８……圧縮空気
導入通路、３８ｃ……噴出孔。

Claims

【特許請求の範囲】

１円筒状のセンタハウジングの両端部に夫々サ
イドハウジングを取付け且つ一方のサイドハウジ
ングに吸入ポート及び吐出ポートを形成してなる
ケーシングと、該ケーシング内に嵌挿され且つ上
記センタハウジングとの間の間隙に形成された空
気軸受室を介して回転自在に支持された回転スリ
ーブと、該回転スリーブ内に偏心状に備えられた
ロータと、該ロータに放射方向に出退自在に支持
されて先端が上記回転スリーブの内周面に摺接す
る複数のベーンとからなる回転圧縮機であつて、
上記吸入ポート及び吐出ポートが形成されたサイ
ドハウジングと反対側のサイドハウジングに回転
スリーブ、ロータ及びベーンによつて形成される
作動室内の圧縮空気の一部を排出する排出口を設
けると共に、上記センタハウジングに、作動室の
圧縮ゾーンに対応する位置の空気軸受室に開口す
る噴出孔を設け、且つ上記排出口と噴出孔とを接
続する圧縮空気導入通路を上記ケーシング内に設
けたことを特徴とする回転スリーブを有する回転
圧縮機。