JPS6321756Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、エンジンの過給機等に使用されるベ
ーンタイプの回転スリーブを有する回転圧縮機に
関するものである。

（従来技術） この種の回転圧縮機としては、円筒状内周面を
有するハウジング内において該ハウジングとの間
にオイルベアリング作用を生じて回転する回転ス
リーブと、該回転スリーブ内に偏心配置された複
数のベーンを有するロータとを備えたものが知ら
れている（例えば、「容積形圧縮機」（昭和54年４
月５日産業図書株式会社発行）参照）。

しかし、スリーブを回転させるようにしたもの
では、回転スリーブ内周面とロータ外周面とで画
成される圧縮室の高圧側（吐出ポート側）と低圧
側（吸入ポート側）との差圧によつて生じる回転
スリーブの内的作用力によつて、該回転スリーブ
がセンタハウジング内周面の吐出ポート側へ押し
やられ、該センタハウジング内周面と接触して局
部摩耗を生じる外、スリーブの回転も制限される
こととなり、回転スリーブ本来の機能が十分に発
揮できないものとならざるを得なかつた。前述し
た従来の回転圧縮機はこれらの問題点を解決する
ためにスリーブとセンタハウジングの間にオイル
を供給してオイルベアリングの作用を付与せしめ
ているが、このオイルの供給は摩耗を減じるには
効果があるが、数十ミクロンの間隙しかない回転
スリーブとセンタハウジング間にオイルが充満
し、その高い粘性によりスリーブの回転を抑制す
る抵抗源となり、圧縮機の駆動トルク損失の増大
となるのを避けられず、低速回転の圧縮機ならと
もかく毎分数千回転という高速回転が要求される
エンジンの過給機用としては実用に供せないもの
であつた。

上記従来の問題点を解決すべく空気ベアリング
タイプの回転圧縮機を開発研究中でなるが、この
回転圧縮機においてはハウジングと回転スリーブ
との間に空気ベアリング作用を良好に作用させる
ことが重要であり、この空気ベアリング作用が不
十分であると、ハウジングと回転スリーブとが接
触して焼き付きを生じ、また駆動トルク損失の増
大にもつながる。

（考案の目的） 本考案の目的は、上記従来の問題点を解消すべ
くエアベアリングタイプの回転圧縮機を開発して
いく中で新たに生じた逆の問題点、即ち回転スリ
ーブがロータの回転数を超えて過大回転をし、耐
久性の面等で不具合を生じることを抑制すること
によつて、ロータと回転スリーブとの回転ずれを
防止し耐久性、信頼性に優れた回転圧縮機を得よ
うとするものである。

（考案の構成） 本考案は、回転スリーブを有する容積型の回転
圧縮機において、回転スリーブの内周面に、半周
以下の周方向巾で摩擦係数の大きい摩擦増大部を
設けたことを特徴とし、このことにより、ベーン
と回転スリーブとの圧接部に回転スリーブの過大
回転を抑制する作用を起させ、ロータと回転スリ
ーブとの回転ずれを防止し、以つてベーンの摩耗
を抑えるようにしたものである。

（実施例） 以下添付の図面を参照して、本考案の実施例に
かかる回転スリーブを有する回転圧縮機を説明す
る。

この回転圧縮機は、円筒状内周面１０を有する
ハウジング１と、該ハウジング１内においてハウ
ジング１との間に空気ベアリング作用を生じて回
転する回転スリーブ４と、該回転スリーブ４内に
偏心配置されたベーン付ロータ５とによつて構成
されている。

前記ハウジング１は、円筒状のセンタハウジン
グ２の両側に円盤状のサイドハウジング３，３を
ボルト１８，１８…で固着せしめて構成されてい
る。

前記回転スリーブ４の外径は、センタハウジン
グ２の内径よりも若干小さくされており、両者間
には30〜50μの空気軸受室１５が形成されてい
る。

前記ロータ５は、両側に突出した回転軸６，６
をサイドハウジング３，３に設けた軸受７，７に
支持することによつて回転自在とされている。

又、前記ロータ５には、その外面より軸心部近
傍に至る４つのベーン溝８，８…が互いに直角と
なるように形成されており、各ベーン溝８にベー
ン９が回転スリーブ４へ向けて突出できるように
遊嵌されている。つまり、ベーン９はロータ５の
回転による遠心力でベーン溝８より突出する方向
へ付勢され、その外端面が回転スリーブ４の内周
面１９に圧接するようになされ、該圧接により、
回転スリーブ４とロータ５との間の空間を４つの
作動室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに区分す
るようになされている。

そして、回転スリーブ４はベーン９，９…の圧
接力によつてロータ５と同期的に回転されるよう
になつている。

更に、前記一方のサイドハウジング３（第２図
で左側のサイドハウジング）には、吸入口１６及
び吐出口１７が設けられ、両サイドハウジング
３，３の内壁面には、回転スリーブ４の両端面に
摺接してガスシールするサイドシール１２，１２
がそれぞれ設けられている。

前記回転スリーブ４には、圧縮行程にある作動
室（例えば１１ｃ）の空気を空気軸受室１５に噴
出供給して回転スリーブ４とセンタハウジング２
との間に空気ベアリング作用を生ぜしめるための
小孔よりなる多数の連通孔１３，１３…が設けら
れている。

ところで、上記構造の回転圧縮機においては、
ハウジング１の中心に対してロータ５が偏心して
いるため、ベーン９先端の回転速度ｖは第３図図
示の如くサインカーブを示す（実線ａ図示）。第
３図においてθはロータアングル（下死点即ちタ
ンジエントシール点Ｂを０とする）示す。

今、回転スリーブ４の回転がロータ５の回転と
同期しているとすると（点線v₆図示）、ベーン９
先端との速度関係にロータアングルθによつて大
小が生ずる結果、回転スリーブ４に摩擦力が作用
する。

即ち、（π／２＋α）＜θ＜（３／２π−α）の領域
で はベーン９の摩擦力により回転スリーブ４は回転
力を受け、０＜θ＜π／２＋α）又は（３／２π−α） ＜θ＜2πの領域ではベーン９の摩擦力により回
転スリーブ４は反回転力を受ける。

上記作用力の合力（４枚ベーン全体としての回
転推進力の合力）と、回転スリーブ４の回転に対
する外的抵抗（回転スリーブ外周面とハウジング
間の抵抗、回転スリーブサイド面とサイドハウジ
ング間の抵抗、空気抵抗等）の合力とが釣り合
い、回転スリーブ４とロータ５とが完全に同期回
転することが理想状態であるが、現実には、回転
スリーブ４は過大回転（鎖線v₁図示）するか、過
小回転（鎖線v₂図示）する。過小回転は明らかに
外的抵抗が異常に大きいために生ずるものであ
り、本考案の要旨と関係ないので、考察を省略
し、過大回転についてのみ更に考察する。

第４図には、ベーン（カーボン樹脂焼成品）の
相手材（即ち、回転スリーブ）の材質による摺動
特性を押付力Ｐと摩擦係数μとの関係において示
している。同図において、実線：低摩擦材、点
線：高摩擦材である。

Al合金製または高SiAl合金製の回転スリーブ
４の内周面を均一な平滑面とした場合のベーン９
と回転スリーブ４との摺動特性は、第４図実線図
示の如くである。従つて、5000回転時においてベ
ーン９が最も飛び出した点（上死点）Ａにおける
摩擦係数は押付力P₂に対応する値μ₁となり、ベー
ン９が最も溝に入つた点（下死点）Ｂにおける摩
擦係数は押付力P₁に対応する値μ₃となる。従つて
上死点Ａに作用するスリーブ回転摩擦力は、押付
力の差P₂−P₁と摩擦係数の差μ₁−μ₃との相乗作用
により過大な大きさとなつて、回転スリーブ４の
過大回転を引き起こすことになるのである。

かかる過大回転を生じるような回転圧縮機を吸
気過給用の過給機として使用するために、エンジ
ンに直結すると、増速、あるいは減速時にベーン
の異常摩耗等を生じるという問題がある。

そこで、本考案においては、回転スリーブ４の
内周面１９には、所定の中心角φに対応する周方
向巾で軸方向全長に亘つて摩擦係数の大きい摩擦
増大部２０が形成されている。この中心角φは
180゜以下の適宜角度（即ち、周方向巾が半周以
下）とされる。該摩擦増大部２０を形成する方法
としては、Al合金製あるいは高SiAl合金製の回
転スリーブ内周面１９に部分的にシヨツト加工あ
るいはエツチング加工を施す方法等が採用され
る。尚、摩擦増大部２０は回転スリーブ４周面１
９に軸方向全長に亘つて設ける必要はなく、所定
の摩擦係数が得られれば一部でもよい。

次に、図示の回転圧縮機の作動について説明す
る。

エンジン等の外部駆動装置によりロータ５を第
１図でＸ方向に回転駆動させると、該ロータ５の
ベーン９，９…は、それぞれ遠心力を受けてその
外端部が回転スリーブ４の内周面１９に気密状態
で圧接され、回転スリーブ内周面１９とロータ５
との間の空間部を４個の作動室１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄに区画するとともに、この状態を
保持しつつ前記ロータ５の回転力がベーン９，９
…を介して回転スリーブ４に伝達されて、該回転
スリーブ４がロータ５と同期的に回転する。そし
て、このロータ５と回転スリーブ４との同期的回
転に伴つて前記作動室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，
１１ｄの容積は同期的に変化し、吸入口１６から
作動室（図示の場合１１ａ）に吸入された空気
は、圧縮加圧された後、吐出口１７から吐出され
る。

この時、回転スリーブ４は既に説明した如く、
上死点Ａと下死点Ｂとにおけるベーン押付力及び
摩擦係数の差によつて過大回転しようとするが、
回転スリーブ内周面１９の一部に摩擦増大部２０
を形成したことにより、この過大回転が抑制され
るのである。

即ち、運転中において、摩擦増大部２０が下死
点Ｂにくると、上死点Ａ付近における回転スリー
ブ内周面１９は低摩擦部分となつているので摩擦
係数の値はμ₁となる（第４図参照）。一方下死点
Ｂ付近には摩擦増大部２０がきているため摩擦係
数の値はμ₄となる（第４図参照）。従つて、回転
スリーブ４に加わる回転力は近似的にμ₁・P₂−
μ₄.P₁となり、両者の差が小さいものであるため
スリーブを過回転させることはない。又、摩擦増
大部２０が上死点Ａにくると、上死点Ａ付近の摩
擦係数の値はμ₂となり、下死点Ｂ付近における回
転スリーブ内周面１９は低摩擦部分となつている
ので摩擦係数の値はμ₃となる。従つて、回転スリ
ーブ４には近似的にμ₂・P₂−μ₂・P₁に相当する回
転方向の摩擦力が作用するが、比較例の部分表面
処理がない場合の回転方向の摩擦力（近以的に
μ₁・P₂−μ₃・P₁に相当する）よりは幾分大きいが
大差がないため、回転スリーブ４の過大回転を促
進させる力は比較例のものとほぼ同等である。従
つて、摩擦増大部２０が下死点Ｂにきた時に生ず
る過大回転を減じる作用の方が摩擦増大部２０が
上死点Ａにきた時に生じる過大回転を促進する作
用を大巾に上回ることとなり、その総和効果とし
てスリーブの過回転を抑制できるのである。尚、
上死点Ａと下死点Ｂとの中間点Ｃ，Ｄにおいて
は、ベーン９と回転スリーブ４との周速がほぼ等
しいので摩擦力は作用しない。

叙上のように、回転スリーブ内周面１９の一部
に摩擦増大部２０を設けたことにより、平均的に
は回転スリーブ４の過大回転が抑制されることと
なり、ロータ５と回転スリーブ４とをほぼ同期回
転させることができるのである。

尚、本考案は、ベーンの数が４枚以外の場合で
も適用できることはいうまでもない。

（考案の効果） 本考案によれば、回転スリーブを有する容積型
の回転圧縮機において、回転スリーブの内周面
に、半周以下の周方向巾で軸方向全長に亘つて摩
擦係数の大きい摩擦増大部を設けて、ベーンと回
転スリーブとの圧接部に回転スリーブの過大回転
を抑制する作用を生ぜしめるようにしたので、ロ
ータと回転スリーブとの回転ずれが防止されるこ
ととなり、ベーンの摩耗を極力抑えることができ
るという実用的な効果がある。従つて、エンジン
の過給機等として最適なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例にかかる回転スリーブ
を有する回転圧縮機の縦断面図、第２図は第１図
のＹ−Ｙ断面図、第３図は回転スリーブ内周面を
均一な低摩擦面とした場合のベーン先端部と回転
スリーブとの回転速度の特性を示す図、第４図は
ベーンの相手材による摺動特性を示す図である。 １……ハウジング、４……回転スリーブ、５…
…ロータ、１９……回転スリーブの内周面、２０
……摩擦増大部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円筒状内周面を有するハウジング内において該
   ハウジングとの間に空気ベアリング作用を生じて
   回転する回転スリーブと、該回転スリーブ内に偏
   心配置されたベーン付ロータとを有する容積型の
   回転圧縮機において、前記回転スリーブの内周面
   には、半周以下の周方向巾で摩擦係数の大きい摩
   擦増大部が設けられていることを特徴とする回転
   スリーブを有する回転圧縮機。