JPS59215989A - 回転圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、センタハウジング内に、ロータおよびベーン
と共に回転する回転スリーブを、空気軸受を介して浮動
支持した回転圧縮機に関し、とくにその回転スリーブの
構造に関する。

一般に回転圧縮機は用途にＪ：り要求される性能も異な
るが、とくに自動車用エンジンの過給機等に用いて最適
な高圧と広簡囲の回転数の使用に適したベーン型回転圧
縮機を（ｑるために、センタハウジングとロータとの間
に回転伐り一ブを設け、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、回転スリーケをロータ、ベ
ーンと共に回転させるｊ；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ｓｇ−６５ｑ
ａｇ号、特願昭５８−２８６０’８号）。

この提案により、ベー“ンの回転摺動によ゛る発熱が抑
制されるとともに、空気軸受による浮動支持により無潤
滑で円滑な自転が゛得られ、高圧、大流ｍ１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。

ところが、上記回転圧縮機においては、回転スリーブの
内周面が吸入気体の断熱圧縮に伴なう発熱により高温に
なるのに対し、回転スリーブの外周面はセンタハウジン
グからの放熱および空気軸受室内の気体の流れによって
冷却されるため、回転スリーブにはその内外周面間に温
度差が生じる。これにより、両端が自由端となっている
回転スリーブは鼓形に自由熱変形する。

そのため、高精度が要求される回転スリーブとセンタハ
ウジング間のクリアランスが不均一となり、とくに回転
スリーブの中央部におけるクリアランスが大となって空
気軸受の負荷力が低減し、空気軸受の性能が１０なわれ
るおそれがある。また、回転スリーブの両端が外方にそ
りかえる変形をするので、回転中に回転スリーブの両端
部がセンタハウジングの内周面やハウジング内側面に接
触しやすくなり、接触によるスカッフィング、回転スリ
ーブ両端部の摩耗が生じて回転スリーブの回転に支障を
きた寸おイれがある。さらに、回転スリーブ全体はセン
タハウジングに比べ高温となるため、熱膨張差ににって
空気軸受質のクリアランスが小になり、回転スリーブの
外周面がセンタハウジングの内周面に接触して、回転ス
リーブの回転に支障をきた１おそれがある。

本発明は、上記の問題を解消するために、空気軸受によ
って浮動支持した回転スリーブを有する回転圧縮機にお
いて、回転スリーブの鼓形の熱変形を極力抑制するとと
もに空気軸受としてのクリアランスを十分に確保し、回
転スリーブの耐摩耗性を向上しかつ空気軸受による円滑
な回転付能を常時確保することを目的とする。

この目的に沿う本発明の回転圧縮機は、センタハウジン
グ内に空気軸受室を介して回転スリーブを回転自在に浮
動支持し、回転スリーブ内に出入自在に嵌挿されたベー
ンを有するｎ−夕を内装した回転圧縮機であって、回転
スリーブの内周面に回転スリーブの母材よりも熱膨張率
３− の小さい複合材の層が設けられたものから成る。

このような構成をとることにより、熱膨張率の小さい複
合材層が回転スリーブ母材の熱膨張を内周側全面から抑
制するので、回転スリーブ全体および両端部の熱変形が
小に抑えられ、回転スリーブの鼓形の熱変形および回転
スリーブ全体の熱膨張が小に抑制される。鼓形変形が抑
制される結果、空気軸受室の均一なりリアランスが維持
されて空気軸受の負荷力が均一化されるとともに、回転
スリーブ両端部の局部的な接触が防止されて両端部の摩
耗が抑制され、回転スリーブ全体の熱膨張が抑制される
結果、空気軸受室の適正なりリアランスが維持されて、
空気軸受の負荷力の維持、回転スリーブのハウジングと
の接触防止もはかられ、相剰的に良好な効果が得られる
。

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４図は本発明の第１実施例に係る回転圧
縮機を示している。図中、１はセン４− タハウジング、２１．１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、すＶ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
に設けられたりャカバー８は、センタハウジング１を貫
通するボルト９によって、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ャフト等、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の内周面に向かって出入自在にベーン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
有づ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
わたって形成されており、回転スリーブ１７はセンタハ
ウジング１内に空気軸受室１８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
スリット状に形成された気体の流入口１９および流出口
２０が、間口している。

流入口１９０開口は、ジクザグ状に延びるスリットある
いは回転方向に拍点を有する二等辺三角形状の開口であ
ってもよい。流入口１９は、すＡ７ザイドハウジング７
内に形成れた気体供給孔２１を介してリヤカバー８内に
形成さ机た吸入室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Ｊ：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２／Ｉと連通している。吸入室２２は、ｊ
：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。

一方、流出口２０は、リヤサイドハウジング７内に形成
された気体排出孔２６を介してリヤカバー８内に形成さ
れた吐出室２７と連通している。用出室２７は、用出弁
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２９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− ７との間の吐出側作動室３０と連通し、かつＤ−夕２側
が円弧状に間口した連通孔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
。

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の回転方向へにみて吐出側作動
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およびリャザイドハウジング７の内側面には
、回転スリーブ１′７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っている。

回転スリーブ１７は、アルミ、アルミ合金等の軽金属、
軽合金から成っており、回転スリーブ１７の内周面には
、第３図および第４図に示すように、アルミ、アルミ合
金を母材３５とする複合材の層３６が設けられている。

この複合−〇− ８− 祠の層３６は、熱膨張率が回転スリーブ１７の用材３５
よりも小さい材料から成っている。複合材の層３６は、
本実施例では、回転スリーブ１７の内周に熱膨張率の小
さい繊維状のＳｉＣ、カーボン、ガラス等を設置ノ、そ
の空孔に回転スリーブ１７の母材３５を溶侵させたｌｌ
Ｎ強化金属から成っている。なａ３、この複合材の層３
６は、回転スリーブ１７の母材３５をポリイミド系のプ
ラスチックとして、内周面をＳｔ　Ｃ，カーボン、ガラ
ス等の繊維にポリイミド系プラスデックを溶侵さセた繊
維強化樹脂から構成してもよい。複合材の層３６の厚み
ｔは、第３図および第４図では厚く示しであるが、実際
は通常１ｍ１Ｉｌ以下の薄い府から成る。

つぎに、上記のように構成された回転圧縮機における作
用について以下に述べる。

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１
１、回転部月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の回転性ない、ベ
ーン１６が遠心力によっ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２３
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の回転に伴なって吐出側作動室３
０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っ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から
吐出される。ベーン１６とベーン溝１５の底との間には
、ベーン１６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
Ｆｊ！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ったときに、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１１１− ８に吸入され、回転スリーブ１７が空気軸受によってセ
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置プだので、と
くに吐出側作動室３０の高圧によっ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
する目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、この領域におりる回転スリーブ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の熱変形の防止と耐摩耗性の
向−１二についてｊホベる。作動室２４゜３０において
は、気体の吸入、圧縮が繰り返されるため１、断熱圧縮
による発熱が生じて、回転スリーブ１７の内周面側は高
温雰囲気にさらされる。一方、回転スリーブ１７の外周
面側は、センタハウジング１から放熱および空気軸受室
１２− １８に流入された気体が絶えず入れ替えられることによ
り熱量が持ち去られて内周面側よりは低温になる。この
ため、回転スリーブ１７の内外周面間に温度差が生じ、
内周面側が外周面側よりも熱膨張量が大きくなろうとす
るので、両端が自由端である回転スリーブ１７は鼓形に
変形しようとする。しかし、回転スリーブ１７の内周面
に設けた複合材の層３６の熱膨張率が、回転スリーブ１
７の母材３５部分の熱膨張率よりも小さいので、回転ス
リーブ１７の半径方向の熱膨張は内周側から複合材の層
３６によって抑えられ、しかも回転スリーブ１７軸方向
には外周面側に比べ内周面側の熱膨張が小に抑えられて
、回転スリーブ１７の鼓形への変形は小に抑えられる。

この変形抑制によって空気軸受室１８の回転スリーブ１
７軸方向のクリアランスが均一に維持され、空気軸受の
適正な負荷力が確保される。

また、鼓形に変形した場合に生じるおそれがある回転ス
リーブ１７の両端とセンタハウジング１内周面との局部
的接触あるいは摺動部材３／Ｉとの強い接触は回避され
、回転スリーブ１７の激しい摩耗が防１にされて、結宋
的には回転スリーブ１７の耐摩耗性が向上する。。

また、回転スリーブ１７は、内部の高温気体によって全
体としてセンタハウジング１よりも高温になるが、内周
から複合Ｈの層３６によって熱変形が抑制されるので、
回転スリーブ１７との全体としての熱膨張は小に抑えら
れる。その結果、センタハウジング１と回転スリーブ１
７との回転スリーブ１７との熱膨張差による空気軸受室
１８のクリアランスの変化が抑制され、適正な量のクリ
アランスがＷ保されて空気軸受の良好な負荷力が維持さ
れる。

つぎに、第５図および第６図に本発明の第２実施例に例
る回転圧縮機の回転スリーブを示す。

本実施例においては、複合材の層３６が、回転スリーブ
１７の内周面の層３６ａのみならず、両端部にも設けら
れる。両端部の複合材の層３６ｂによって、回転スリー
ブ１７両端の熱変形がより確実に抑制されるので、回転
スリーブ１７の鼓形熱変形は一層小に抑制され、それだ
け空気軸受室１８のクリアランスが均一に維持されて負
荷力が均一化されるとともに、回転スリーブ１７両端の
局部的接触が抑制されて摩耗が抑えられる。また、両端
の複合材の層３６ｂによって回転スリーブ１７両端の耐
摩耗性が向上され、回転スリーブ１７が回動部材３４に
接触しても摩耗は抑えられ、耐久性は向上する。その仙
の構成、作用は第１実施例に準じる。

以−ヒ説明したように、本発明の回転圧縮１幾によると
きは、回転スリーブの内周面に熱膨張率の小さい複合材
の層を設け、回転スリーブの鼓形変形および回転スリー
ブ全体の熱膨張を抑制し、回転スリーブ両端部の局部的
な接触を防止するとともに空気軸受室のクリアランスを
均一にしてかつ適正な吊に保つことができるようにした
ので、回転スリーブの両端部および外周面の摩耗を極力
抑制して耐久性を向」ニさせることができるとともに、
空気軸受の適切な負荷力を−１ら　− 維持して回転スリーブの円滑な回転を保証することがで
きる等の効果が得られる。

また、複合材の層を回転スリーブの内周面とともに両端
部にも設【ノれば、回転スリーブの鼓形熱変形をより確
実に抑制して、回転スリーブ両端の摩耗を防止するとと
もに回転スリーブの円滑な回転を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る回転圧縮機の縦断面
図、 第２図は第１図の装７．１のＩＴ−ＩＴ線に沿う横断面
図、 第３図は第１図の装荀の回転スリーブの斜視図、 第４図は第３図の装■の縦断面図、 第５図は本発明の第２実施例に係る回転圧縮機の回転ス
リーブの斜視図、 第６図は第５図の駅前の縦断面図、 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・・
・・・・・・・リャザイドハウジング１３・・・・・・
・・・センタハウジングの軸心１／Ｉ・・・・・・・・
・ロータの軸心１５・・・・・・・・・ベーン溝 １６・・・・・・・・・ベーン １７・・・・・・・・・回転スリーブ 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・・・・・・・・・回転スリーブの母材３６．３６
ａ　、３６ｂ・・・・・・・・・複合材の層Ａ・・・・
・・・・・回転方向 １し・・・・・・・・複合材の層の厚み１７− ｌｔｊ−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　センタハウジング内に空気軸受室を介して回転
   スリーブを回転自在に浮動支持し、該回転スリーブ内に
   ロータを回転スリーブの中心軸から偏心させて回転自在
   に内装し、該ロータに出入自在にベーンを嵌挿して構成
   Ｃた回転圧縮機において、前記回転スリーブの内周面に
   回転スリーブの母材よりも熱膨張率の小さい複合材の層
   を設けたことを特徴とする回転圧縮機。
2. （２）　前記回転スリーブの内周面とともに両端にも前
   記複合材の層を設置すだ特許請求の範囲第１項記載の回
   転圧縮機。
3. （３）　前記複合材の層を繊維強化金属から構成した特
   許請求の範囲第１項記載の回転圧縮機。
4. （４）　前記複合材の層を繊維強化樹脂から構成した特
   許請求の範囲第１項記載の回転圧縮機。