JPH08189483A - コンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価なシールを用いて充分なシール性とシー
ル耐久性とを得る。 【構成】 吸入孔５９と吐出孔６１とを有するコンプレ
ッサハウジング１３と、ハウジング１３の内部で回転駆
動され気体を加圧するスクリュロータ３５，３７と、ロ
ータ軸３９，４５とハウジング１３との間に配置され気
体の洩れを防止するシール５５と、ロータ３５，３７に
形成された凹部６３，６５とハウジング１３に形成され
た凸部６７，６９とを有し、ハウジング１３の内部とシ
ール５５側外部とを連通する減圧部７１，７３とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば車両の過給機
に用いられる、コンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】実開平３−１１０１３８号公報に図５の
ようなスクリュ式過給機２０１が記載されている。これ
は、コンプレッサハウジング２０３と、スクリュロータ
２０５，２０７と、スクリュロータ２０５，２０７を所
定の隙間を介して噛み合わせるタイミングギヤ組２０９
とを備えている。ロータ軸２１１，２１３を支承するベ
アリング２１５，２１５の軸方向内側にはエア洩れを防
止するリップシール２１７が配置されている。

【０００３】リップシール２１７の軸方向内側にはラビ
リンス２１９が取り付けられており、このラビリンス２
１９は減圧効果によりコンプレッサハウジング２０３内
外の圧力差を緩和して、リップシール２１７の負担を低
減し、耐久性を向上させている。

【０００４】ラビリンスは圧力差方向に長いほど減圧効
果が大きい。又、図６はラビリンスに掛かる圧力と洩れ
量の特性を示すグラフであり、グラフ２２１は長いラビ
リンスの特性を示し、グラフ２２３は短いラビリンスの
特性を示す。このように、洩れ量はラビリンスが長い程
減少する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ラビリ
ンス２１９は長いほど、減圧効果が大きくリップシール
２１７の負担が低減して耐久性が向上すると共に、エア
洩れも減少するが、ラビリンス２１９を長くすると、シ
ール部の全長が長くなって過給機２０１が大型になり、
車体への取り付け性が低下する。

【０００６】又、ラビリンス２１９を充分長くできない
と、減圧効果が不足するから、リップシール２１７のよ
うに構造が複雑で高価なシールを用いなければならず、
コスト高になって不利である。

【０００７】更に、リップシール２１７を用いると、リ
ップ２２５，２２７と対向するスリーブ２２９表面の加
工精度を上げなければならず、更にコスト高になると共
に、リップ２２５，２２７自体も高い精度で加工するの
が難しい。又、配置スペースの制限によりリップ２２
５，２２７を充分に長くできないから、シール性も不充
分である。

【０００８】これに加えて、スクリュ式過給機２０１で
は、別体のラビリンス２１９をコンプレッサハウジング
２０３に取り付けているから、ラビリンス２１９の同軸
度を上げるには、コンプレッサハウジング２０３とラビ
リンス２１９との両方で精度管理が必要であり、高精度
を得にくく、コスト高になる。

【０００９】そこで、この発明は、シールの負担を低減
することにより、安価なシールでも優れたシール性とシ
ール耐久性とが得られる低コストのコンプレッサの提供
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１のコンプレッサ
は、吸入孔と吐出孔とを有するコンプレッサハウジング
と、このコンプレッサハウジングの内部で回転駆動さ
れ、吸入孔から吸入した気体を加圧して吐出孔から吐出
すロータと、ロータ軸とコンプレッサハウジングとの間
に配置され気体の洩れを防止するシールと、ロータとコ
ンプレッサハウジングの一方に形成された凹部と、ロー
タとコンプレッサハウジングの他方に形成され所定の隙
間を介してこの凹部と係合する凸部とを有し、コンプレ
ッサハウジングの内部と前記シール側外部とを連通する
減圧部とを備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項２のコンプレッサは、減圧部の少な
くとも一部にラビリンスを加工した請求項１のコンプレ
ッサである。

【００１２】請求項３のコンプレッサは、減圧部に軸方
向に対するテーパ部を設けた請求項１又は２のコンプレ
ッサである。

【００１３】請求項４のコンプレッサは、ロータが、ス
クリュ状の凸部とスクリュ状の凹部をそれぞれ有し、タ
イミングギヤの噛み合いによってこれらの凸部と凹部が
所定の隙間を介して噛み合う凸型と凹型のスクリュロー
タから構成された請求項１、２又は３のコンプレッサで
ある。

【００１４】

【作用】請求項１のコンプレッサは、所定の隙間を介し
て互いに係合する凹部と凸部とをロータとコンプレッサ
ハウジングとの間に設けることにより、凹部と凸部の隙
間に沿って、従来より長く減圧効果が大きく洩れ量の少
ない減圧部を構成した。

【００１５】従って、リップシールのように構造が複雑
で高価なシールではなく、安価なシールを用いて充分な
シール効果が得られると共に、リップシールの使用に伴
う高精度の加工が不要になり、それだけ低コストにな
る。又、シールに対する負担が低減し、耐久性が向上す
る。

【００１６】凹部と凸部はロータとコンプレッサハウジ
ングのデッドスペースを利用して加工できるから、コン
プレッサは大型にならず、取り付け性も低下しない。

【００１７】又、減圧部は旋盤だけで加工が可能であ
り、別体のラビリンスのような他部材を用いずにすむか
ら、減圧部で高い同軸度が得られる。

【００１８】請求項２のコンプレッサは、減圧部の少な
くとも一部にラビリンスを加工して減圧効果を強化して
いるから、シールに対する負担が更に低減し、耐久性が
向上する。又、ラビリンスはロータやコンプレッサハウ
ジングに加工されるから、ラビリンスを別体にした従来
例と異なって精度管理箇所が少なく、ラビリンスで高い
同軸度が得られる。

【００１９】請求項３のコンプレッサは、減圧部に軸方
向に対するテーパ部を設けたから、ロータの軸方向位置
を変えることによってテーパ部の隙間の精密な調整が可
能になり、減圧効果を最適に調節でき、シールの負担を
低減し、耐久性を向上させる。

【００２０】請求項４のコンプレッサは、スクリュ式コ
ンプレッサのロータとコンプレッサハウジングとの間に
減圧部を形成したものである。ロータが高速回転し高圧
を扱うスクリュ式コンプレッサでは、シールの負担が特
に大きいが、この発明による非接触型の減圧部によって
シールの負担が低減し、耐久性が向上する。

【００２１】

【実施例】図１、２により第１実施例の説明をする。こ
の実施例は請求項１、４の発明の特徴を備えている。図
１はこの実施例を用いた過給機１を示しており、符号を
与えていない部材等は図示されていない。

【００２２】図１のように、過給機１は入力プーリ３、
増速ギヤ組５、タイミングギヤ組７、実施例のスクリュ
式エアコンプレッサ９（コンプレッサ）などから構成さ
れている。

【００２３】入力プーリ３はベアリング１１によりコン
プレッサハウジング１３に支承されていると共に、入力
軸１５にスプライン連結され、ボルト１７とワッシャ１
９とで固定されている。入力プーリ３はベルトを介して
クランクシャフト側のプーリに連結され、エンジンの駆
動力によって回転駆動される。入力軸１５はボールベア
リング２１によりハウジング１３の内部に支承されてい
る。入力軸１５に装着されたカラー２３とハウジング１
３との間にはシール２５が配置され、オイル洩れを防止
している。

【００２４】増速ギヤ組５は互いに噛み合った大径と小
径のギヤ２７，２９から構成され、タイミングギヤ組７
は互いに噛み合った大径と小径のタイミングギヤ３１，
３３から構成されている。又、エアコンプレッサ９は雄
型と雌型のスクリュロータ３５，３７を備えている。

【００２５】増速ギヤ組５の大径ギヤ２７は入力軸１５
の右端部に一体形成されており、小径ギヤ２９は、タイ
ミングギヤ組７の大径ギヤ３１と共に、スクリュロータ
３７の軸３９にキー４１で連結され、ナット４３で固定
されている。又、タイミングギヤ組７の小径ギヤ３３は
スクリュロータ３５の軸４５にナット４７で固定されて
いる。

【００２６】各スクリュロータ３５，３７の軸４５，３
９は、左端をボールベアリング４９により、又右端をニ
ードルベアリング５１により、それぞれハウジング１３
に支承されている。軸３９，４５の左端側に装着された
カラー５３とハウジング１３との間にはシール５５が配
置され、軸３９，４５の右端部に装着されたカラー５６
とハウジング１３との間にはシール５７が配置され、そ
れぞれエア洩れを防止している。

【００２７】プーリ３から入力したエンジンの駆動力
は、増速ギヤ組５で増速され、タイミングギヤ組７を介
してスクリュロータ３５，３７を回転駆動する。タイミ
ングギヤ組７はスクリュロータ３５，３７を接触させず
に噛み合わせる。駆動されたエアコンプレッサ９は吸入
孔５９から吸入した吸気をスクリュロータ３５，３７間
で軸方向に圧送し、吐出孔６１から吐き出して、エンジ
ンに供給する。

【００２８】図１のように、各スクリュロータ３５，３
７には凹部６３，６５が設けられ、ハウジング１３には
凸部６７，６９が設けられている。これらの凸部６７，
６９は凹部６３，６５とそれぞれ係合して減圧部７１、
７３を形成している。

【００２９】又、ハウジング１３には大気開放孔７５が
設けられ、減圧部７１、７３とシール５５との間に形成
された空気室７７と外部とを連通している。

【００３０】図２はスクリュロータ３５の減圧部７１を
拡大して示したものであるが、このように各減圧部７
１、７３において凹部６３，６５と凸部６７，６９は隙
間ｔを介して係合しており、各減圧部７１、７３の周方
向長さはｌ、圧力差方向幅はｗ1+ｗ2+ｗ3 である。な
お、図２の矢印７９で示した箇所が減圧部７１、７３の
高圧側（エアコンプレッサ９の内側）であり、矢印８１
で示した箇所が減圧部７１、７３の低圧側（エアコンプ
レッサ９のシール５５側外部）である。

【００３１】ここで、Ｑ：シール部（減圧部）のエア洩
れ量 ｔ：シール部の隙間 ｌ：シール部の周方向長さ ｗ：シール部の圧力差方向幅 とすると、Ｑ＝Ａｔ³ ＝Ｂｌ＝Ｃｗ^-1である。（Ａ，
Ｂ，Ｃは定数） 又、図２のように、各減圧部７１、７３の圧力差方向幅
ｗ1+ｗ2+ｗ3 は、凹部６３，６５と凸部６７，６９とを
形成したことにより、従来の圧力差方向幅ｗ0より長く
されているから、（図６での説明と同様に） Ｑ＝Ｃｗ^-1＝Ｃ／（ｗ1+ｗ2+ｗ3 ）＜Ｃ／ｗ0 となり、
エアコンプレッサ９のエア洩れ量は従来例より大幅に低
減されている。

【００３２】又、後述のように、エアはシール部の圧力
差方向幅に沿って流れる間に速度エネルギーを失って減
圧されるから、減圧部７１、７３では圧力差方向幅ｗ1+
ｗ2+ｗ3 と圧力差方向幅ｗ0 の差だけ大きな減圧効果が
得られる。

【００３３】このように、減圧部７１、７３によってシ
ール部での圧力差が大きく減圧されると共に、エア洩れ
量も大幅に低減される。その上、空気室７７に残るわず
かなエア圧は大気開放孔７５からエアがハウジング１３
外部に流出することによって更に低減される。

【００３４】従って、シール５５には大きな圧力が掛か
らず、リップシールのように構造が複雑で高価なシール
ではなく、比較的安価なシール５５で充分なシール効果
が得られると共に、シール５５の耐久性が向上する。
又、リップシールの使用に伴う高精度の加工が不要にな
り、それだけ低コストになる。

【００３５】更に、凹部６３，６５と凸部６７，６９は
ロータ３５，３７とハウジング１３のデッドスペースを
利用して加工されているから、過給機１は大型になら
ず、取り付け性も低下しない。

【００３６】又、減圧部７１、７３は旋盤だけで加工が
可能であり、別体のラビリンスのような他部材を用いず
にすむと共に、ボールベアリング４９の圧入部８３と凸
部６７，６９との同時加工が可能であるから、減圧部７
１、７３で高い同軸度が得られ、所定の減圧効果が得ら
れる。

【００３７】次に、図３、４により第２実施例の説明を
する。この実施例は請求項１、２、３、４の発明の特徴
を備えている。なお、この実施例において図１の部材と
同機能の部材は同一の符号で表示し、これら同機能部材
の説明は省く。

【００３８】図３のように、スクリュロータ３５，３７
には凹部８５，８７が設けられ、コンプレッサハウジン
グ１３には凸部８９，９１が設けられている。これらの
凸部８９，９１は凹部８５，８７と所定の隙間を介して
それぞれ係合し、減圧部９３、９５を形成している。

【００３９】これらの凸部８９，９１と凹部８５，８７
の一部には軸方向に対するテーパ部９７，９９が設けら
れている。更に、カラー５３と対向する凸部８９，９１
の一部にはラビリンス１０１，１０３が形成されてい
る。

【００４０】図４は一般的なラビリンス１０５を示す
が、気体は矢印１０７のように圧力差方向に流れる間に
速度エネルギーを失って減圧され、矢印１０９のように
断面積の急拡大部１１１を流れる間に圧力エネルギーを
失って減圧される。

【００４１】こうして、凹部８５，８７と凸部８９，９
１とを形成し各減圧部９３、９５の圧力差方向幅を従来
より長くしたことにより、エア洩れ量が大幅に低減され
ると共に、圧力差方向幅の増加分だけ減圧効果が向上し
ている。更に、ラビリンス１０１，１０３によって大幅
に減圧効果を高めている。又、空気室７７に残るわずか
なエア圧は大気開放孔７５からエアがハウジング１３外
部に流出することによって更に減圧される。

【００４２】従って、シール５５に掛かる圧力は極めて
小さく、リップシールのように構造が複雑で高価なシー
ルではなく、比較的安価なシール５５で充分なシール効
果が得られると共に、シール５５の耐久性が向上する。
又、リップシールの使用に伴う高精度の加工が不要にな
り、それだけ低コストになる。

【００４３】更に、減圧部９３、９５はスクリュロータ
３５，３７とハウジング１３のデッドスペースを利用し
て加工されているから、装置は大型にならず、取り付け
性も低下しない。

【００４４】又、減圧部９３、９５は旋盤だけで加工が
可能であり、ラビリンス１０１，１０３もハウジング１
３に一体加工されるから、別体のラビリンス２１９を用
いる従来例と異なって、ボールベアリング４９の圧入部
８３と凸部８９，９１の同時加工が可能であり、減圧部
９３、９５で高い同軸度を得やすく、所定の減圧効果が
得られる。

【００４５】更に、減圧部９３、９５にテーパ部９７，
９９を設けたから、スクリュロータ３５，３７の軸方向
位置を調整することにより、テーパ部９７，９９の隙間
を精密に変えて減圧部９３、９５の減圧効果を調節する
ことが可能である。

【００４６】なお、減圧部の凹部をコップレッサハウジ
ングに形成し、凸部をロータに形成してもよい。

【００４７】請求項２の発明において、ラビリンスを減
圧部の全面に設けてもよい。

【００４８】又、減圧部が接触した場合を考慮して減圧
部の全面をＰＴＦＥやＭｏＳ2 等の自潤性材料でコーテ
ィングして減磨作用を与えてもよい。

【００４９】この発明は、スクリュ式コンプレッサに限
らず、回転式のものならば、ルーツ式やベーン式のもの
にも適用できる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１のコンプレッサは、互いに係合
する凹部と凸部とをロータとコンプレッサハウジングと
の間にもうけ、従来より減圧効果と洩れ防止効果とが大
きい減圧部を構成したから、安価なシールを用いて充分
なシール効果が得られると共に、シールに対する負担が
低減し、耐久性が向上する。

【００５１】減圧部はロータとコンプレッサハウジング
のデッドスペースを利用して加工できるから、コンプレ
ッサが大型にならず、取り付け性も低下しない。更に、
減圧部は旋盤だけで加工が可能であり、別体のラビリン
スのような他部材を用いずにすむから、精度管理が容易
であり、高い同軸度が得られ、コストが低減する。

【００５２】請求項２のコンプレッサは、減圧部の少な
くとも一部にラビリンスを加工して減圧効果を強化して
いるから、シールに対する負担が更に低減し、耐久性が
向上する。又、ラビリンスは、例えばコンプレッサハウ
ジングに加工されるから、ラビリンスを別体にした従来
例と異なって、精度管理箇所が少ないと共に、ラビリン
ス部で高い同軸度が得られる。

【００５３】請求項３のコンプレッサは、減圧部に軸方
向に対するテーパ部を設けたから、ロータの軸方向位置
を変えることによってテーパ部の隙間の精密な調整が可
能になり、減圧効果を最適に調節できると共に、シール
の負担を低減し耐久性を向上させる。

【００５４】請求項４のコンプレッサは、スクリュ式コ
ンプレッサのロータとコンプレッサハウジングとの間に
減圧部を形成したものである。高圧を扱いシール負担が
特に大きいスクリュ式コンプレッサでは、この減圧部に
よってシール負担が低減し、シール性と耐久性とが向上
する効果は特に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の断面図である。

【図２】図１の実施例の要部拡大図である。

【図３】第２実施例の要部を示す断面図である。

【図４】ラビリンスの断面図である。

【図５】従来例の断面図である。

【図６】長さの異なるラビリンスの特性を比較するグラ
フである。

【符号の説明】

９ スクリュ式コンプレッサ（コンプレッサ） １３ コンプレッサハウジング ３５，３７ スクリュロータ ３９，４５ 軸（ロータ軸） ５５ シール ５９ 吸入孔 ６１ 吐出孔 ６３，６５、８５，８７ 凹部 ６７，６９、８９，９１ 凸部 ７１，７３、９３，９５ 減圧部 ９７，９９ テーパ部 １０１，１０３ ラビリンス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入孔と吐出孔とを有するコンプレッサ
   ハウジングと、このコンプレッサハウジングの内部で回
   転駆動され、吸入孔から吸入した気体を加圧して吐出孔
   から吐出すロータと、ロータ軸とコンプレッサハウジン
   グとの間に配置され気体の洩れを防止するシールと、ロ
   ータとコンプレッサハウジングの一方に形成された凹部
   と、ロータとコンプレッサハウジングの他方に形成され
   所定の隙間を介してこの凹部と係合する凸部とを有し、
   コンプレッサハウジングの内部と前記シール側外部とを
   連通する減圧部とを備えたことを特徴とするコンプレッ
   サ。
2. 【請求項２】 減圧部の少なくとも一部にラビリンスを
   加工した請求項１のコンプレッサ。
3. 【請求項３】 減圧部に軸方向に対するテーパ部を設け
   た請求項１又は２のコンプレッサ。
4. 【請求項４】 ロータが、スクリュ状の凸部とスクリュ
   状の凹部をそれぞれ有し、タイミングギヤの噛み合いに
   よってこれらの凸部と凹部が所定の隙間を介して噛み合
   う凸型と凹型のスクリュロータから構成された請求項
   １、２又は３のコンプレッサ。