JPS6343425Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は圧縮性流体の気体、特に空気又は気液
混合体を加圧する回転圧縮機に関するものであ
り、さらに詳言すると使用回転数の範囲（1000〜
12000rpm）が広く圧縮比と流量も比較的大きい
ベーン形圧縮機であつて車載用過給機、エヤポン
プに適したものに係わるものである。

容積形の回転圧縮機、特にベーン形圧縮機は遠
心圧縮機に比較して広い範囲の回転数において安
定した圧力特性を持ち、低速においても十分な圧
力と流量が得られるため、エンジンクランク軸で
駆動する車載用圧縮機としての利用度が高いとい
える。しかし、次のような構造上の問題がある。

Ａ：吸入行程域と圧縮行程域が分離しているた
め、圧縮性流体の断熱圧縮熱に伴う温度上昇が圧
縮行程域で著しく苛酷な条件になる。Ｂ：圧縮行
程域でベーンがロータのベーン溝に押し込まれ、
ベーン自身の慣性力、ベーン溝底からの反発力
で、ベーン先端とセンターハウジング内周面は著
しく大きな摺動面圧で摩擦するため、それによる
発熱と摩耗は高速回転になるに従い急増する。
Ｃ：ロータとそれを軸方向に囲むフロントハウジ
ングとリヤハウジングの間の熱膨張分の逃げクリ
アランスが流体漏れの回路となりプーリ側へ流体
が漏れる。Ｄ：流体のプーリ側への漏れを防止す
るためにメカニカルシールを設けると、メカニカ
ルシールは接触型シールであるため、高速回転時
に発熱と摩耗が起きる。さらに、次の実用上の問
題も加わる。Ｅ：ロータに作用する力が半径方向
にも軸方向にも不均等であるため、ロータの軸受
として高速回転用で振れの少ないボールベアリン
グ、特にグリース封入型ベアリングが用いられる
が、軸受の前後の圧力差によりグリースが漏出し
てベアリングの寿命が低下する。

問題Ａ，Ｂの対策として、特開昭52−71713号、
同昭56−18092号にセンターハウジングに回転ス
リーブを潤滑油を介して回転自在に嵌装し、その
回転スリーブにベーンの先端を当てて共に回転さ
せることにより、ベーン先端の摺動防止と冷却を
行うことが提案されているが、潤滑油を使用する
ため、潤滑油漏れによる流体の汚染と境界潤滑条
件になつた場合の局部的高圧の発生による疲れ摩
耗を回避することはできない。問題Ｃ、Ｄ、Ｅの
対策として、潤滑油の圧力回路を軸受の両側に導
入して圧力バランスをとると共に、特開昭55−
33923号、同昭55−44199号等により開示された非
接触シールを使用することも行われているが、潤
滑油を使用する以上、潤滑油漏れによる問題は防
ぎえない。

本考案の課題は潤滑油を使用せずに上記問題の
解決を図ることにある。前記課題を達成するため
本考案の圧縮機の特徴とするところは、回転スリ
ーブを吐出室と連通した絞り部から噴出する圧力
気体の動的及び静的圧力で支承し、メカニカルシ
ールにも吐出室と連通した噴出孔から圧力気体の
動的及び静的圧力を加えて固定リングとシールリ
ングの間にクリアランスを生じさせて非接触シー
ルとなし、ロータの両側の軸受の一方にインナカ
ラーとアウタカラーを圧入してロータを軸方向に
予圧することによりロータとフロントハウジング
の間に適度のクリアランスを形成したことにあ
る。

本考案の圧縮機を図面に示す実施例に基づいて
説明する。第１図ないし第４図に示すように、無
潤型の回転圧縮機の回転軸１はロータ５と一体で
あり、回転軸の一端に固定したプーリ２０にエン
ジンクランク軸（図示せず）の回転を伝達してロ
ータ５を駆動する。回転軸１のプーリ側にメカニ
カルシール１１とグリース潤滑が施された軸受１
４，１５を、反対側に同じくグリース潤滑が施さ
れた軸受１６を取付ける。ロータ５の軸方向の前
後をフロントハウジング２１とリヤハウジング２
３で囲み、ロータ５の周面に設けた複数のベーン
溝５４にそれぞれベーン４を嵌装する。センター
ハウジング２２で回転スリーブ３を遊合し、その
回転スリーブでロータ５の周面を囲む。各ハウジ
ング２１，２２，２３をボルト２５で一体に結合
し、リヤハウジング２３にガスケツトを介して吸
入室７３と吐出室６３を設けたリヤカバー２４を
取付ける。外部流体回路の流体はリヤカバー２４
に接続した吸入口７４から吸入室７３に入る。圧
縮機は吸入室７の流体をリヤハウジング２３の吸
入孔７から回転スリーブ３、ベーン４、ロータ
５、フロントハウジング２１、リヤハウジング２
３で囲まれた作動室に吸入して圧縮し、ついで吐
出孔６から吐出弁６２を経て吐出する。

吐出弁６２を出た流体は吐出室６３に溜めら
れ、吐出口６４を通じて外部流体回路に入るが、
一部はリヤハウジング２３内に設けた吐出室通路
６９を経て環状通路９３に入る。環状通路９３は
センターハウジング２２内に設けた複数の軸方向
に延びる高圧連通孔９２と連通し、各高圧連通孔
９２は回転スリーブ３とセンターハウジング２２
の間の圧力気体室９へ絞り部９１を介して開口す
る。従つて、流体の持つ吐出室６３の圧力は絞り
部９１で動的圧力に変換され、圧力気体室９に動
的静的圧力が加わるため、回転スリーブ３は圧力
気体室９により支承される。圧力気体室９はフロ
ントハウジング２１に設けた逆止弁９０を介して
大気と通ずる。高圧連通孔９２の中の少くとも一
つはフロントハウジング２１に設けたシール圧力
連通孔９７と連通する。シール圧力連通孔９７は
フロントハウジング２１内を半径方向に斜行しつ
いで軸方向に進み、その端面開口は封入ビス９７
０により閉鎖される。（第３図） フロントハウジング２１の中空部を軸受１４，
１５に予圧を与えるインナーカラー１２とアウタ
カラー１３により仕切り、前半をメカニカルシー
ル室１０としてそこにメカニカルシール１１を取
付ける。メカニカルシール１１は固定リング１
７、シールリング１８、シールリング押えばね１
９、シールリング１８に回転を伝達するケースリ
ング１９２からなる。シールリング１８は○リン
グ１８０により回転軸１をシールし、ばね１９に
より固定リング１７に押圧される。固定リング１
７は〇リング１７０によりフロントハウジング２
１との間をシールし、スナツプリング２１８によ
り固定されて回転軸１との間にクリアランス１１
７を保つ。第５図に示すように、固定リング１７
の内周側にラビリンス溝１７５を形成すると、固
定リング１７と回転軸１の間のクリアランス１１
７のシール性を高めることができる。フロントハ
ウジング２１又は固定リング１８に環状圧力油溝
１７２を設け、それをシール圧力連通孔９７と連
通する。環状圧力溜溝１７２の流体のメカニカル
シール室１０への漏れは固定リング１７の外周と
フロントハウジング２１の間のクリアランスが極
く微小なために非常に少ないが、より少なくする
ため、第５図に示すように、〇リング１７０を環
状圧力溜溝１７２の両側に設けることが望まし
い。図示していないが、流量が大きく、吸入室と
吐出室がフロントハウジング側にもある場合は、
吐出室から直接環状圧力溜溝へ至るシール圧力連
通孔９７を設けてもよい。

固定リング１７に複数の半径方向の放射状孔１
７３を設け、各放射状孔１７３に噴出口１７１を
接続して固定リング１７のシールリング１８との
当接面に開口する。噴出口１７１は放射状孔１７
３、環状圧力溜溝１７２、シール圧力連通孔９７
に比べて断面積を小さく絞り、噴出する圧力流体
の静的圧力を動的圧力へ変換するので、シールリ
ング１８を軸方向に押しやる作用をなす。この作
用の効果を高めるため、噴出口１７１をシールリ
ング１８の当接面に設けたリング状溝１７４に開
口し、シールリング１８を一様に押圧する。この
ように、噴出口１７１を介してほぼ吐出圧力に等
しい静的圧力から変換された動的静的圧力とシー
ルリング１８をバツクアツプする吐出圧力より相
当に低いメカニカール室１０の圧力とばね１９の
力とがバランスし、固定リング１７とシールリン
グ１８の間に適度のクリアランスが維持される。
噴出した流体は固定リング１７と回転軸１の間の
クリアランス１１７を通り大気に漏れる。メカニ
カルシール室１０の圧力をロータ５の側面と同圧
にするメカニカルシール室連通孔１０５を設けて
軸受１４，１５の軸方向の圧力を均等にすること
が好ましい。

ベーン４のベーン溝底５４と吸入室７３をリヤ
ハウジング２３に設けたベーン溝背圧溝５５とベ
ーン溝背圧連通孔５６を介して連通し、ベーン溝
底５４へ流体を注入して吸入行程域におけるベー
ン４の飛び出しを容易にする。一方、フロントハ
ウジング２１にもベーン溝底５４と対応する位置
にロータサイド溝５３を設けてメカニカルシール
室連通孔１０５と連通させる。ロータサイド溝５
３によりベーン溝底５４の通過時期や位置に関係
なく、フロントハウジング２１とロータ５の間の
静的圧力はほぼ均一に固定し、さらに、ロータ５
とフロントハウジング２１の間のクリアランスを
流れる流体の影響をなくなる。ロータサイド溝５
３とメカニカルシール室１０はメカニカルシール
室連通孔１０５を介して連通するため、圧力はほ
ぼ等しく、その圧力は吐出圧力に比べて相当に低
い圧力でバランスするため、軸受１４，１５の軸
方向の圧力バランスを保たれる。

特に圧縮機の効率を高めるためにベーン溝背圧
溝を吸入側と圧縮側で分割した場合は、ロータサ
イド溝５３も同様に分割することが好ましい。
又、ベーン溝背圧溝５５に吐出圧力を加え、ベー
ンをより飛び出しやすくした場合も、ベーン溝底
で形成される流体回路等の圧力損失によりロータ
サイド溝の圧力は吐出圧力よりも低くなるため、
メカニカルシール室にロータサイド溝を直接連通
させても固定リングとシールリングの間の圧力バ
ランスはくずれないが、この場合にはメカニカル
シール室連通孔の流路断面積を小さくして軸受１
４，１５の負担にならない程度の圧力損失を与え
てメカニカルシール室の圧力を調整する。

上記のとおり、本考案の圧縮機は回転スリーブ
を使用して摩擦熱と摩耗を低減させているが、従
来の潤滑油に代えて圧縮性流体の動的静的圧力で
回転スリーブを支承するため潤滑油に伴う作動流
体の汚染等の問題は全くない。又、メカニカルシ
ールは非接触シールのため高速回転においても損
傷することは少ない。さらに、軸受の軸方向の圧
力もバランスしているので、グリース漏出は未然
に防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本考案の圧縮機の一実施
例を示すものであり、第１図は軸断面図、第２図
は横断面図、第３図は第１図の部分拡大図、第４
図は第３図の−線に沿う断面図である。第５
図は他の実施例の部分拡大図である。 １：回転軸、３：回転スリーブ、４：ベーン、
５：ロータ、９：圧力気体室、１０：メカニカル
シール室、１１：メカニカルシール、１７：固定
リング、１８：シールリング、２１：フロントハ
ウジング、２２：センターハウジング、２３：リ
ヤハウジング、５３：環状ロータサイド溝、５
４：ベーン溝底、５５：ベーン溝背圧溝、６３：
吐出室、７３：吸入室、９１：絞り部、９２：高
圧連通孔、９７：シール圧力連通孔、１７１：噴
出口、１７２：環状圧力溜溝。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ センターハウジング内に回転自在に支承した
   回転スリーブと、前記回転スリーブ内において
   回転するロータと、前記ロータに進退可能に嵌
   装したベーンを備えた無潤滑型の回転圧縮機に
   おいて、フロントハウジングとリヤハウジング
   の少くとも一方に設けた吐出室と連通する高圧
   連通孔を前記センターハウジングに設け、前記
   高圧連通孔を絞り部を介して前記センターハウ
   ジングと前記回転スリーブの間に形成した圧力
   気体室に連通し、前記フロントハウジングに前
   記吐出室に直接又は前記高圧連通孔を介して連
   通するシール圧力連通孔を設け、前記フロント
   ハウジングの中空部にグリース潤滑が施された
   軸受を内嵌して前記ロータの回転軸を支持し、
   前記軸受を前記ロータ側に予圧して前記ロータ
   と前記フロントハウジングの間にクリアランス
   を設けるインナーカラーとアウターカラーによ
   り前記中空部を仕切つて前記軸受の外側にメカ
   ニカルシール室を設け、前記メカニカルシール
   室において固定リングを前記フロントハウジン
   グに気密に固定し、シールリングを前記回転軸
   に気密に固定すると共に前記固定リングに弾圧
   し、前記メカニカルシールの固定リングにシー
   ルリングに対して開口する噴出口を設け、前記
   噴出口と前記シール圧力連通孔を連通させたこ
   とを特徴としてなる回転圧縮機。 ２ シール圧力連通孔と噴出口をフロントハウジ
   ング又は固定リングに設けた環状圧力溜と固定
   リングに設けた放射状孔を介して連通させたこ
   とを特徴としてなる実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の回転圧縮機。 ３ メカニカルシール室をロータ又はフロントハ
   ウジングに設けた環状ロータサイド溝と連通さ
   せたことを特徴としてなる実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の回転圧縮機。 ４ 吸入室と連通するベーン溝背圧溝と環状ロー
   タサイド溝を連通させたことを特徴としてなる
   実用新案登録請求の範囲第３項記載の回転圧縮
   機。