JPH09296789A - 流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータとケーシングとの接触を低コストで防
止する。 【解決手段】 互いに噛み合う山歯２１、２５と谷歯２
３、２７とを有するロータ３、５と、山歯２１、２５と
の間に僅かな隙間を介してロータ３、５を回転自在に収
容し、ロータ３、５の噛み合い開始側に流体の流入口を
有し、噛み合い終了側に流体の流出口を有するケーシン
グ７と、山歯２１、２５の頂部に歯すじに沿って設けら
れた複数本の溝３３とケーシング７の内周とで形成され
たラビリンスシールとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、車両用
スーパーチャージャのコンプレッサに用いられる流体機
械に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−１６７２８６号公報に図５の
ようなコンプレッサ２０１と図６のようなコンプレッサ
２０３とが記載されている。

【０００３】図５のコンプレッサ２０１は、一対のロー
タ２０５、２０７と、コンプレッサケーシング２０９
と、各ロータ２０５、２０７を同期回転させ互いに接触
しない状態で噛み合わせるタイミングギヤ組２１１など
から構成されており、エンジンの駆動力によって回転駆
動され吸気を加圧してエンジンを過給する。

【０００４】図６のコンプレッサ２０３も同様に一対の
ロータ２１３、２１５と、コンプレッサケーシング２１
７と、ロータ２１３、２１５を互いに接触させないで噛
み合わせるタイミングギヤ組などから構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】コンプレッサ２０１、
２０３のような流体機械では、流体の漏れを最小限にし
断熱効率や体積効率などの効率低下を防止するために、
ロータ２０３、２０５の側面とコンプレッサケーシング
２０７の壁面との間（図５の矢印２１９）と、ロータ２
１３、２１５の間（図６の矢印２２１）と、ロータ２１
３、２１５とコンプレッサケーシング２１７との間（図
６の矢印２２３）の各ギャップを小さくしてシールを行
っている。

【０００６】流体の漏れを少なくするにはこれらのギャ
ップをなるべく小さくしたいが、コンプレッサ２０１、
２０３を、例えば、スーパーチャージャに用いると作動
流体（吸気）に潤滑性がない上に、ロータ２０５、２０
７、２１３、２１５の熱膨張によってロータ同士や、ロ
ータとコンプレッサケーシングとが接触する恐れがあ
り、接触によって振動 騒音、焼き付きなどが発生する
から、ギャップは極端に小さくすることができない。

【０００７】更に、ロータ２０５、２０７、２１３、２
１５とコンプレッサケーシング２０９、２１７には加工
誤差がある。

【０００８】このように、ギャップの管理は極めて難し
い。

【０００９】従来は、ロータ同士やロータとコンプレッ
サケーシングとの接触が発生した場合の焼き付きを防止
するために、ロータの表面にコーティングが施される。

【００１０】しかし、このコーティングによってコスト
が上昇している。

【００１１】そこで、この発明は、ロータとケーシング
との接触を低コストで防止する流体機械の提供を目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の流体機械は、
互いに噛み合う山歯と谷歯とを有する一対のロータと、
これらのロータを前記山歯との間に所定の隙間を介して
回転自在に収容し、流体の流入口と流出口とを有するケ
ーシングと、ケーシングの内周と前記山歯との間に形成
されたラビリンスシールとを備えたことを特徴とする。

【００１３】このように、ロータの山歯とケーシングと
の間にラビリンスシールを形成したことによって、山歯
とケーシングとの隙間を極端に狭くせずに充分なシール
効果が得られ、流体の漏れが防止されて断熱効率や体積
効率などが高く保たれる。

【００１４】又、シール効果を落とさずに山歯とケーシ
ングとの間にある程度の隙間を設けることができるか
ら、ロータの熱膨張やロータとケーシングの加工誤差な
どがこの隙間で吸収され、ロータとケーシングとの接触
及び接触による振動 騒音、焼き付きなどが防止され
る。

【００１５】更に、ロータとケーシングとの接触が防止
されることにより、ロータ表面のコーティングを省略す
るか、コーティング層を薄くすることが可能になり、そ
れだけ低コストになる。

【００１６】請求項２の発明は、請求項１記載の流体機
械であって、ラビリンスシールが、前記山歯の頂部に歯
すじに沿って設けられた溝とケーシングの内周とで形成
されたことを特徴とし、請求項１の構成と同等の効果を
得る。

【００１７】これに加えて、山歯の歯すじに沿った溝加
工が比較的に容易であることから、山歯に設けた溝とケ
ーシングとの間でラビリンスシールを形成するこの構成
は、それだけ低コストに実施できる。

【００１８】請求項３の発明は、請求項２記載の流体機
械であって、前記溝が、複数本設けられたことを特徴と
し、請求項２の構成と同等の効果を得る。

【００１９】これに加えて、溝を複数本設けたことによ
り、ラビリンスシールのシール効果がそれだけ向上す
る。

【００２０】又、ロータ頂部の形状は、歯形曲線が、例
えば、インボリュート曲線であるかサイクロイド曲線で
あるかなどで異なるが、異なったロータ頂部の形状に応
じて溝の本数を変えることにより、ラビリンスシールの
シール効果を最大にすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１と図２とによって本発明の第
１実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、２、
３の特徴を備えている。この実施形態は車両のスーパー
チャージャに用いられるエアコンプレッサ１（流体機
械）であり、符号を与えていない部材等は図示されてい
ない。

【００２２】このスーパーチャージャ（エアコンプレッ
サ１）は、電磁クラッチとベルト伝動機構とを介してエ
ンジンに駆動される。

【００２３】エアコンプレッサ１はロータ３、５とコン
プレッサケーシング７とを備え、ロータ３、５はコンプ
レッサケーシング７の内部に回転自在に収容されてい
る。コンプレッサケーシング７には吸入口（流入口）が
設けられ、吐出口（流出口）が設けられている。

【００２４】図１のように、各ロータ３、５は３葉ロー
タである。各ロータ３、５はロータ本体９、１１とこれ
らのロータ孔１３、１５に固定されたロータ軸１７、１
９とから構成されている。

【００２５】ロータ３のロータ本体９には３個の山歯２
１、２１、２１と３個の谷歯２３、２３、２３とが形成
され、ロータ５のロータ本体１１には３個の山歯２５、
２５、２５と３個の谷歯２７、２７、２７とが形成され
ている。

【００２６】各ロータ３、５はタイミングギヤ組を介し
て互いに接触しない状態で噛み合いながら回転する。

【００２７】又、ロータ３、５の各山歯２１、２５には
中空部２９、３１がそれぞれ設けられている。各ロータ
３、５はこのような中空構造によって軽量化され、慣性
能率が小さくなり、高速回転が可能になると共に、エン
ジン回転の変化に対するレスポンスを向上させている。

【００２８】各ロータ３、５の山歯２１、２５の先端と
コンプレッサケーシング７の内周との間には適度な隙間
が形成されており、図１のように、山歯２１、２５の頂
部はコンプレッサケーシング７の内周に沿った曲面にな
っている。

【００２９】図２のように、山歯２５の頂部には歯すじ
に沿って４本の溝３３が設けられている。又、山歯２１
の頂部にも同様に歯すじに沿って４本の溝３３が設けら
れている。これらの溝とコンプレッサケーシング７の内
周との間でラビリンスシールが構成されている。

【００３０】こうして、エアコンプレッサ１が構成され
ている。

【００３１】エアコンプレッサ１は、エンジンの駆動力
によって回転駆動されると、吸入口から吸入した吸気を
ロータ３、５の回転によって送り、吐出口から吐出して
エンジンに供給する。

【００３２】エアコンプレッサ１は、上記のように、ラ
ビリンスシールを形成したことによって、ロータ３、５
の山歯２１、２５とコンプレッサケーシング７の内周と
の隙間を極端に狭くせずに充分なシール効果が得られ
る。

【００３３】従って、吸気の漏れが防止され、断熱効率
や体積効率などが高く保たれる。

【００３４】又、シール効果を落とさずに、山歯２１、
２５とコンプレッサケーシング７との間に適度な隙間を
設けることができるから、ロータ３、５の熱膨張やロー
タ３、５とコンプレッサケーシング７の加工誤差などが
この隙間で吸収され、ロータ３、５とコンプレッサケー
シング７との接触及び接触による振動 騒音、焼き付き
などが防止される。

【００３５】このように、山歯２１、２５とコンプレッ
サケーシング７とが接触しないから、山歯２１、２５の
頂部に溝を設けても摩擦が増えることはなく、エアコン
プレッサ１の性能に悪影響を与えることはない。

【００３６】更に、ロータ３、５とコンプレッサケーシ
ング７との接触が防止されることによって、ロータ本体
９、１１の表面のコーティングを省略するか、コーティ
ング層を薄くすることが可能になり、それだけ低コスト
に実施できる。

【００３７】又、山歯２１、２５に沿った溝加工が比較
的に容易であることから、山歯２１、２５に溝加工して
ラビリンスシールを構成するエアコンプレッサ１は、そ
れだけ低コストで実施できる。

【００３８】これに加えて、各溝を４本（複数本）設け
たことによってラビリンスシールのシール効果がそれだ
け向上している。

【００３９】次に、図３と図４とによって本発明の第２
実施形態を説明する。この実施形態は請求項１、２の特
徴を備えている。この実施形態は車両のスーパーチャー
ジャに用いられるエアコンプレッサ３５（流体機械）で
あり、符号を与えていない部材等は図示されていない。

【００４０】このスーパーチャージャ（エアコンプレッ
サ３５）は、電磁クラッチとベルト伝動機構とを介して
エンジンに駆動される。

【００４１】エアコンプレッサ３５はロータ３７、３９
とコンプレッサケーシング４１とを備えており、ロータ
３７、３９はコンプレッサケーシング４１の内部に回転
自在に収容されている。コンプレッサケーシング４１に
はロータ３７、３９の噛み合い開始側に吸入口（流入
口）が設けられ、ロータ３７、３９の噛み合い終了側に
吐出口（流出口）が設けられている。

【００４２】図３のように、各ロータ３７、３９は２葉
ロータである。各ロータ３７、３９はロータ本体４３、
４５とこれらのロータ孔４７、４９に固定されたロータ
軸５１、５３とから構成されている。

【００４３】ロータ３７のロータ本体４３には２個の山
歯５５、５５と２個の谷歯５７、５７とが形成され、ロ
ータ３９のロータ本体４５には２個の山歯５９、５９と
２個の谷歯６１、６１とが形成されている。

【００４４】各ロータ３７、３９はタイミングギヤ組を
介して互いに接触しない状態で噛み合いながら回転す
る。

【００４５】又、ロータ３７、３９の各山歯５５、５９
には円形断面の中空部６３、６５それぞれが設けられて
いる。各ロータ３７、３９はこのような中空構造によっ
て軽量化され、慣性能率が小さくなり、高速回転が可能
になると共に、エンジン回転の変化に対するレスポンス
を向上させている。

【００４６】各ロータ３７、３９の山歯５５、５９の先
端とコンプレッサケーシング４１の内周との間には適度
な隙間が形成されており、図３のように、山歯５５、５
９の頂部は曲線で構成されている。

【００４７】山歯５５、５９の頂部には歯すじに沿って
図４のような溝６７が設けられている。これらの溝６７
とコンプレッサケーシング４１の内周との間でラビリン
スシールが構成されている。

【００４８】こうして、エアコンプレッサ３５が構成さ
れている。

【００４９】エアコンプレッサ３５は、エンジンの駆動
力によって回転駆動されると、吸入口から吸入した吸気
をロータ３７、３９の回転によって圧縮し、吐出口から
吐出してエンジンに供給する。

【００５０】エアコンプレッサ３５は、上記のように、
ラビリンスシールを形成したことによって、ロータ３
７、３９の山歯５５、５９とコンプレッサケーシング４
１の内周との隙間を極端に狭くせずに充分なシール効果
が得られる。

【００５１】従って、吸気の漏れが防止され、断熱効率
や体積効率などが高く保たれる。

【００５２】又、シール効果を落とさずに、山歯５５、
５９とコンプレッサケーシング４１との間に適度な隙間
を設けることができるから、ロータ３７、３９の熱膨張
やロータ３７、３９とコンプレッサケーシング４１の加
工誤差などがこの隙間で吸収され、ロータ３７、３９と
コンプレッサケーシング４１との接触及び接触による振
動 騒音、焼き付きなどが防止される。

【００５３】このように、山歯５５、５９とコンプレッ
サケーシング４１とが接触しないから、山歯５５、５９
の頂部に溝６７を設けても摩擦が増えることはなく、エ
アコンプレッサ３５の性能に悪影響を与えることはな
い。

【００５４】更に、ロータ３７、３９とコンプレッサケ
ーシング４１との接触が防止されることによって、ロー
タ本体４３、４５の表面のコーティングを省略するか、
コーティング層を薄くすることが可能になり、それだけ
低コストにできる。

【００５５】又、山歯５５、５９に沿った溝６７の加工
が比較的に容易であることから、山歯５５、５９に溝加
工してラビリンスシールを構成するエアコンプレッサ３
５は、それだけ低コストで実施できる。

【００５６】なお、本発明の流体機械では、ラビリンス
シールの溝加工をケーシングの内周に施しても、あるい
は、ロータとケーシングの両方に施してもよい。

【００５７】また、本発明の流体機械は、コンプレッサ
やブロワーだけでなく、流体圧を与えて回転を取り出す
モータとして用いてもよい。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の流体機械は、ロータの山歯と
ケーシングとの間でラビリンスシールを形成したことに
よって、山歯とケーシングとの隙間を極端に狭くせずに
充分なシール効果が得られ、流体の漏れが防止され、断
熱効率や体積効率などが高く保たれる。

【００５９】又、山歯とケーシングとの間にある程度の
隙間を設けることができるから、ロータの熱膨張やロー
タとケーシングの加工誤差などがこの隙間で吸収され、
ロータとケーシングとの接触及び接触による振動 騒
音、焼き付きなどが防止される。

【００６０】更に、ロータとケーシングとの接触が防止
されることにより、ロータ表面のコーティングを省略す
るか、コーティング層を薄くすることが可能になり、そ
れだけ低コストになる。

【００６１】請求項２の発明は、請求項１の構成と同等
の効果を得ると共に、山歯に沿った溝加工が比較的に容
易であることから、山歯に設けた溝とケーシングとの間
でラビリンスシールを形成するこの構成は、それだけ低
コストに実施できる。

【００６２】請求項３の発明は、請求項２の構成と同等
の効果を得ると共に、複数本の溝を設けたことによって
ラビリンスシールのシール効果がそれだけ向上する。

【００６３】又、歯形曲線によって異なるロータ頂部の
形状に応じて溝の本数を変えることができるから、異な
った形状のロータにおいてラビリンスシールのシール効
果を最大にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す横断面図である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す横断面図である。

【図４】図３のＢ矢視図である。

【図５】従来例の縦断面図である。

【図６】他の従来例の横断面図である。

【符号の説明】

１、３５ エアコンプレッサ（流体機械） ３、５、３７、３９ ロータ ７、４１ コンプレッサケーシング（ケーシング） ２１、２５、５５、５９ 山歯 ２３、２７、５７、６１ 谷歯 ３３、６７ 溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに噛み合う山歯と谷歯とを有する一
   対のロータと、これらのロータを前記山歯との間に所定
   の隙間を介して回転自在に収容し、流体の流入口と流出
   口とを有するケーシングと、ケーシングの内周と前記山
   歯との間に形成されたラビリンスシールとを備えたこと
   を特徴とする流体機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明であって、ラビリン
   スシールが、前記山歯の頂部に歯すじに沿って設けられ
   た溝とケーシングの内周とで形成されたことを特徴とす
   る流体機械。
3. 【請求項３】 請求項２記載の発明であって、前記溝
   が、複数本設けられたことを特徴とする流体機械。