JPH036357B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、センタハウジング内に回転スリーブ
を浮動支持し、該回転スリーブ内にベーンを備え
たロータを回転自在に内装した回転圧縮機に関
し、とくにその回転スリーブの浮動支持構造に関
する。

［従来の技術］ 一般にベーン型回転圧縮機は用途により要求さ
れる性能が異なるが、自動車用エンジンの過給機
等に高圧と広範囲の回転数に耐えることが要求さ
れる。このような性能を得るために、センタハウ
ジング内に回転スリーブを設け、該回転スリーブ
の外周面とセンタハウジングの内周面との間に空
気軸受室を形成して回転スリーブを浮動支持し、
回転スリーブ内にベーン付ロータを内装して回転
スリーブをロータと共に回転させるようにした回
転圧縮機が、先に本出願人により提案されている
（特開昭58−65988号、特願昭58−28608号）。この
ような構成をとることにより、ベーンの回転摺動
による発熱が抑制されるとともに、無潤滑の回転
が得られ、高圧、大流量、広範囲の回転数におけ
る使用に適した回転圧縮機が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記のような回転圧縮機では、回転
スリーブの回転を円滑にするために、回転スリー
ブとセンタハウジングとの接触および回転スリー
ブ両端とサイドハウジングとの接触を防止する必
要がある。そのため、回転スリーブの軸方向の位
置ずれを極力抑え、回転スリーブ両端とサイドハ
ウジング間に、常に空気クツシヨンあるいは空気
軸受としての適切な量のクリアランスを確保する
必要がある。とくに、回転スリーブは、吸入、圧
縮される気体の出入口、空気軸受室に供給排出さ
れる気体の出入口が対称に配置されていないこと
により軸方向にスラスト力を受けるので、このよ
うなスラスト力を受けても、回転スリーブがサイ
ドハウジングまたはそれに取付けられた摺動部材
に接触したり、接触によつて摩耗、スカツフイン
グ、ひいては焼付きを生じたりすることがないよ
うにする必要がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、回転スリーブの両端とサイドハウジ
ングとの接触を抑え、摩耗、焼付きの発生を防ぐ
ことを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の第１発明
に係る回転圧縮機は、センタハウジング内周面に
気体の流入口を有する空気軸受室を介してセンタ
ハウジング内に回転スリーブを回転自在に浮動支
持し、出入自在にベーンを嵌装したロータを回転
スリーブ内に回転自在に内装し、回転スリーブ
に、回転スリーブの両端面間にわたつて回転スリ
ーブを貫通する貫通孔と、両端面に形成した凹溝
から成りかつ回転スリーブの回転に伴なう気体の
相対流れに対向する袋小路状の溝縁を有する気体
集積溝とを、周方向に等間隔に設けたものから構
成される。

また、上記の目的を達成するために、本発明の
第２発明に係る回転圧縮機は、上記第１発明の構
成に加えて、回転スリーブの両端面に該両端面か
ら回転スリーブの肉厚内に延びる中止まり孔を設
けたものから構成される。

［作用］ 前記のように構成された第１発明の回転圧縮機
においては、回転スリーブに設けた貫通孔によつ
て回転スリーブ両端部の気体が連通されるので、
両端の圧力がバランスし、回転スリーブの軸方向
一方向への位置ずれを抑制できる。また、回転ス
リーブ両端部で回転スリーブの回転に対し逆方向
に相対的に流れる気体は、気体集積溝の溝縁近傍
でせき止められて圧力が高められ、回転スリーブ
両端面とサイドハウジングとの距離が小さいほ
ど、前記圧力の上昇は大となるので、回転スリー
ブがサイドハウジングに接近してきたときに押し
戻そうとし、回転スリーブとサイドハウジングと
の接触を防止する空気スラストベアリングの働き
を果す。前記左右の圧力のバランスと併せて回転
スリーブを中央の位置に保持しようとする効果が
得られ、軸方向の浮動支持状態が維持されて円滑
な回転が保証される。

また、第２発明のように中止まり孔を設けると
回転スリーブが寄つた側のハウジングで中止まり
孔内の気体は圧縮されて回転スリーブを押し戻そ
うとする反力を生じ、回転スリーブが離れた側の
ハウジングで中止まり孔内の気体は負圧になつて
回転スリーブを引づき戻そうとする力を生じるの
で、回転スリーブはさらに中央の位置に保持され
ようとする。したがつて、第１の発明の作用効果
が助長される。

［実施例］ 以下に、本発明の回転圧縮機の望ましい実施例
を図面を参照して説明する。

第１図ないし第６図は本発明の第１発明に係る
回転圧縮機を示している。図中、１はセンタハウ
ジング、２はセンタハウジング１内に設けられた
ロータであり、該ロータ２は、ロータ２と一体に
形成された回転軸３部でベアリング４，５により
回転自在に支持されている。ベアリング４，５
は、フロントサイドハウジング６、リヤサイドハ
ウジング７にそれぞれ嵌合されている。フロント
サイドハウジング６、リヤサイドハウジング７お
よびリヤサイドハウジング７の外側に設けられた
リヤカバー８は、センタハウジング１を貫通する
ボルト９によつて、センタハウジング１に締結さ
れている。ロータ２の回転軸３は、フロントサイ
ドハウジング６にベアリング１０を介して回転自
在に支持されたプーリ１１と回転部材１２を介し
て連結されている。そして、プーリ１１には図示
を省略した駆動装置、たとえばエンジンクランク
シヤフト等、から回転駆動力が伝達される。

ロータ２は、第２図に示すように、センタハウ
ジング１の軸心１３から偏心した位置にその軸心
１４を有している。ロータ２にはロータ２の半径
方向に延びたセンタハウジング１の内周面方向に
向けて開口する有底のエベーン溝１５が複数形成
されており、ベーン溝１５にはセンタハウジング
１の内周面に向かつて出入自在にベーン溝１６が
嵌挿されている。

ベーン１６とセンタハウジング１の内周面との
間には、センタハウジング１の軸心１３と実質的
に同一の軸心を有する円環状部材から成る回転ス
リーブ１７が回転自在に内装されている。回転ス
リーブ１７の外周面とセンタハウジング１の内周
面との間のクリアランスは空気軸受室１８を形成
している。空気軸受室１８は回転スリーブ１７の
外周面全面にわたつて形成されており、回転スリ
ーブ１７はセンタハウジング１内に空気軸受室１
８を介して浮動支持されている。この空気軸受室
１８には、センタハウジング１の内周面に回転ス
リーブ１７の軸と平行方向に延びる直線スリツト
状に形成された気体の流入口１９および流出口２
０が、開口している。流入口１９の開口は、ジグ
ザグ状に延びるスリツトあるいは回転方向に頂点
を有する二等辺三角形状の開口であつてもよい。

流入口１９は、リヤサイドハウジング７内に周
方向に引きまわされて形成れた気体供給孔２１を
介してリヤカバー８に形成された吐出室２７と連
通している。吐出室２７は、吐出弁２８を介して
リヤサイドハウジング７内に形成された吐出孔２
９と連通している。該吐出孔２９は、ロータ２側
に円弧状に開口してロータ２と回転スリーブ１７
との間の吐出側作動室３０と連通し、かつロータ
２側が円弧状に開口した連通孔３１を介してベー
ン溝１５の底とベーン１６との間に形成される空
間に連通している。

一方、流出口２０は、リヤサイドハウジング７
内に周方向に引きまわされて形成された気体排出
孔２６を介してリヤカバー８内に形成された吸入
室２２と連通している。吸入室２２は、リヤサイ
ドハウジング７内に形成され第２図に示すように
ロータ２側が円弧状に開口した吸入孔２３を介し
て、ロータ２と回転スリーブ１７との間の吸入側
作動室２４と連通している。吸入室２２は、ま
た、ロータ２側が円弧状に開口した連通孔２５を
介してベーン溝１５の底とベーン１６との間に形
成される空間に連通している。

なお、前記気体の流入口１９と流出口２０と
は、第２図に示すように、ロータ２および回転ス
リーブ１７の回転方向Ａにみて吐出側作動領域の
始端側と終端側とに設けられている。

回転スリーブ１７の両端部に対向するフロント
サイドハウジング６およびリヤサイドハウジング
７の内側面には、回転スリーブ１７側に開口する
環状の溝３２，３３が形成されており、溝３２，
３３には、環状で無潤滑の摺動部材３４が嵌着さ
れている。摺動部材３４は、カーボン系の自己潤
滑材から成つている。

再び回転スリーブ１７の説明に戻るが、回転ス
リーブ１７には、第３図ないし第５図のとくに明
らかに示すように、回転スリーブ１７の両端面１
７ａ間にわたつて回転スリーブ１７の壁内を軸方
向に貫通する貫通孔３５が設けられている。ま
た、回転スリーブ１７の両端面１７ａには、凹溝
から成り回転スリーブ１７の回転に伴なう気体の
相対流れに対向する、すなわち回転スリーブ１７
の回転方向とは逆の方向Ｂに対向するように形成
された溝縁３６ａを有する気体集積溝３６が設け
られている。貫通孔３５および気体集積溝３６
は、それぞれ回転スリーブ１７の円周方向に等間
隔で設けられており、設けられる数は全体のバラ
ンスがとれるように各設計によつて定められる。
図示では、貫通孔３５と気体集積溝３６とは、交
互に等ピツチでそれぞれ周方向に４箇づつ設けら
れている。

気体集積溝３６は、第５図には深さを拡大して
示してあるが、実際には数ミクロンないし数十ミ
クロンの非常に浅い溝から成る。また、気体集積
溝３６は、第６図に拡大して示した例では、回転
スリーブ１７の内周側に気体導入口３６ｂが開口
し、途中で気体の相対流れの方向Ｂに折れ曲がつ
て袋小路状の縁３６ａに至るＬ字状に形成されて
いる。この気体集積溝３６の形状は、第６図の形
状の他、第７図ないし第１０図に示すような形状
であつてもよい。すなわち、第７図は、気体導入
口３６ｂが回転スリーブ１７の外周側に形成され
たもの、第８図は二等辺三角形の溝から成り斜辺
二辺が袋小路状の溝縁３６ａを形成し、気体の流
れ方向Ｂに気体を集積するもの、第９図およびそ
の断面を示した第１０図は、回転スリーブ１７の
厚み内の端面に形成された略矩形の溝３６であつ
て気体の流れ方向Ｂに徐々に深さが深くなつてい
るものを示している。

つぎに、上記のように構成された第１発明に係
る回転圧縮機における作用について説明する。

まず、回転圧縮機の作動についてであるが、エ
ンジン等から駆動力がプーリ１１に伝達され、回
転力がプーリ１１、回転部材１２、回転軸３を介
してロータ２に伝達され、ロータ２が回転され
る。ロータ２の回転伴ない、ベーン１６が遠心力
によつて半径方向外側に押し出され、回転スリー
ブ１７の内周面に押しつけられる。ロータ２、ベ
ーン１６の回転により、吸入室２２から吸入孔２
３を通して気体が吸入側作動室２４に吸入され
る。吸入された気体は、ロータ２の回転に伴なつ
て吐出側作動室３０にくると、回転方向Ａにロー
タ２と回転スリーブ１７内周面間が徐々に狭くな
つているのでこの間で圧縮され、圧縮された気体
は吐出孔２９を通して吐出室２７に吐出される。
ベーン１６とベーン溝１５との間には、ベーン１
６がベーン溝１５内を円滑に往復動できるよう
に、連通孔２５を通して気体が吸入され、かつ連
通孔３１を通して気体が吐出される。

また、回転スリーブ１７は、ベーン１６との摺
接による摩擦力が、回転スリーブ１７とセンタハ
ウジング１内周面との摩擦力よりも大となつたと
きに、ベーン１６とともに回転する。そして、流
入口１９を通して気体が空気軸受室１８に吸入さ
れ、回転スリーブ１７が空気軸受によつてセンタ
ハウジング１内に浮動支持されると、回転スリー
ブ１７とセンタハウジング１間の摩擦は激減し、
円滑な回転が得られる。

気体の流入口１９を吐出側作動領域の始端側に
設け、流出口２０を吐出側作動領域の終端側に設
けたので、とくに吐出側作動室３０の高圧によつ
てセンタハウジング１の内周面側に回転スリーブ
１７が押しつけられようとする吐出側領域に対応
する空気軸受室１８の部位に気体が流入されて、
この領域における回転スリーブ１７とセンタハウ
ジング１とのクリアランスが確保されて良好な空
気軸受効果が発揮される。

つぎに、回転スリーブ１７に設けた貫通孔３５
および気体集積溝３６の作用について説明する。

貫通孔３５は回転スリーブ１７の両端面１７ａ
間を貫通しているので、両端面１７ａとサイドハ
ウジング６，７または摺動部材３４間のクリアラ
ンスにある気体は互に連通され、圧力はバランス
する。そのため、回転スリーブ１７を両端から浮
動支持する気体の力がバランスし、回転スリーブ
１７の軸方向の位置ずれは抑制される。

また、回転スリーブ１７の両端面１７ａとサイ
ドハウジング６，７または摺動部材３４との間の
クリアランスにある気体は、回転スリーブ１の回
転に対して相対速度を有し、両端面１７ａに対し
第６図のＢ方向に流れる。そして、該気体は気体
集積溝３６内に入り、溝縁３６ａでせき止められ
動圧が一部静圧に変化して圧力が高められる。こ
のため、溝縁３６ａ近傍で気体圧力が増大し、回
転スリーブ両端面１７ａを摺動部材３４に対して
非接触状態に保つ気体の負荷力が高められ、回転
スリーブ１７の軸方向の浮動支持が安定化され
る。また、この圧力は、回転スリーブ両端面１７
ａが摺動部材１７に接近する際の空気クツシヨン
としても機能するので回転スリーブ１７の軸方向
へのぶれが抑制される。なお、この圧力は、回転
スリーブ１７がサイドハウジング６，７または摺
動部材３４に近づく程大になるので、接触防止上
好都合である。このように、回転スリーブ１７が
サイドハウジング６，７間の中央の位置にあつて
サイドハウジング６，７または摺動部材３４と非
接触のときは貫通孔３５でバランスしてその位置
を保とうとし、軸方向に一方に変位したときは気
体集積溝３６による反力により元の中央に戻さ
れ、総合的に浮動支持は安定化される。

つぎに、本発明の第２発明に係る回転圧縮機の
回転スリーブを説明する。第１１図および第１２
図は第２発明の回転スリーブを示しており、回転
スリーブ１７の両端面１７ａに、第１発明におけ
る貫通孔３５および気体集積溝３６に加え、第１
２図に示すような両端面１７ａから回転スリーブ
１７の肉厚内に延びる中止まり孔３７が設けられ
ている。回転スリーブ両端面１７ａと摺動部材３
４との間のクリアランスは、通常非常に小さい間
隙に設定されるので、中止まり孔３７は半封入状
態の気体室を形成する。そして、回転スリーブ１
７が軸方向に一方にずれると、ずれた側の中止ま
り孔３７内の気体の圧力は増大して回転スリーブ
１７を元に戻すように押し、反央側の中止まり孔
３７内の気体の圧力は減少して回転スリーブ１７
を元に戻すように引き戻す作用をする。すなわ
ち、そのため、この気体室は回転スリーブ１７の
軸方向位置ずれに対し空気クツシヨンとして機能
し、気体集積溝３６による空気クツシヨンの反力
を助長する。

したがつて、回転中の回転スリーブ１７の軸方
向位置は一層安定化され、回転スリーブ１７と摺
動部材３４との接触はより確実に抑制される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の回転圧縮機によ
るときは、第１発明においては、回転スリーブに
貫通孔と気体集積溝を設けて、回転スリーブ両端
部の気体の圧力を左右バランスさせるとともに気
体の圧力を高めて負荷力を増大させるようにした
ので、回転スリーブの軸方向の位置ずれを抑制す
ることができるとともに、両端部に回転中常時必
要なクリアランスを確保することができるという
効果が得られる。また、第２発明においては、第
１発明の構成に加えて回転スリーブ両端面に中止
まり孔を設けたので、両端部における空気クツシ
ヨンの効果を一層高めることができ、回転スリー
ブとサイドハウジングとの接触をより確実に抑制
することができる。このようにして、回転スリー
ブのスラスト方向の位置の安定化および両端部に
おける良好な浮動支持状態が得られることによ
り、回転圧縮機の作動の安定化、回転スリーブの
摩耗防止、焼付き防止をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１発明に係る回転圧縮機の
断面図、第２図は第１図の装置の−線に沿う
断面図、第３図は第１図の装置の回転スリーブの
斜視図、第４図は第３図の装置の−線に沿う
縦断面図、第５図は第３図の装置の−線に沿
う縦断面図、第６図は第３図の装置の部分拡大
図、第７図は気体集積溝の変形例を示す正面図、
第８図は気体集積溝の別の変形例を示す正面図、
第９図は気体集積溝の別の変形例を示す正面図、
第１０図は第９図の装置の−線に沿う断面
図、第１１図は本発明の第２発明に係る回転圧縮
機の回転スリーブの斜視図、第１２図は第１１図
の装置のXII−XII線に沿う縦断面図、である。 １……センタハウジング、２……ロータ、６…
…フロントサイドハウジング、７……リヤサイド
ハウジング、１３……センタハウジングの軸心、
１４……ロータの軸心、１５……ベーン溝、１６
……ベーン、１７……回転スリーブ、１７ａ……
両端面、１８……空気軸受室、１９……流入口、
２０……流出口、２２……吸入室、２４……吸入
側作動室、２７……吐出室、３０……吐出側作動
室、３５……貫通孔、３６……中止まり孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ センタハウジング内周面に気体の流入口を有
   する空気軸受室を介してセンタハウジング内に回
   転スリーブを回転自在に浮動支持し、出入自在に
   ベーンを嵌挿したロータを前記回転スリーブ内に
   回転自在に内装した回転圧縮機において、前記回
   転スリーブに、回転スリーブの両端面間にわたつ
   て回転スリーブを貫通する貫通孔と、回転スリー
   ブの両端面に形成した凹溝から成り回転スリーブ
   の回転に伴う気体の相対流れに対向する袋小路状
   の溝縁を有する気体集積溝とを、回転スリーブの
   周方向に等間隔に設けたことを特徴とする回転圧
   縮機。 ２ センタハウジング内周面に気体の流入口を有
   する空気軸受室を介してセンタハウジング内に回
   転スリーブを回転自在に浮動支持し、出入自在に
   ベーンを嵌挿したロータを前記回転スリーブ内に
   回転自在に内装した回転圧縮機において、前記回
   転スリーブに、回転スリーブの両端面間にわたつ
   て回転スリーブを貫通する貫通孔と、回転スリー
   ブの両端面に形成した凹溝から成り回転スリーブ
   の回転に伴う気体の相対流れに対向する袋小路状
   の溝縁を有する気体集積溝と、回転スリーブ両端
   面から回転スリーブの肉厚内に延びる中止まり孔
   とを、回転スリーブの周方向に等間隔に設けたこ
   とを特徴とする回転圧縮機。