JPS641511Y2 - - 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
ーンタイプの回転圧縮機の回転スリーブに関する
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ベ
ーン付ロータとを有するもの〔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〕がある。

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
がセンターハウジング内周面の吐出ポート側へ押
しやられ、該センターハウジング内周面と接触し
て局部摩擦を生じる外、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ーハウジングとの
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。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ーハウジングとの間に
オイルが充満し、その高い粘性によりスリーブの
回転を制限する抵抗源となり、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回転スリーブと
センターハウジングとの間に空気を供給する空気
ベアリングタイプの回転圧縮機を開発中である。
この空気ベアリングタイプの回転圧縮機において
は、回転スリーブとセンターハウジングとの間に
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、そのため、第６図図示の如く、回転ス
リーブ４外周面にヘリングボーン形状の圧縮溝２
１，２１…を多数刻設したものが提案されてい
る。ところが、このタイプの回転スリーブの場
合、スリーブ外周の中央付近においては十分な空
気が供給されて期待される圧縮反力を生じるもの
で、スリーブ両端部においては所謂壁効果により
十分な空気が供給されず空気ベアリング作用が低
下する（第７図点線参照）。従つて、圧力差に起
因する回転スリーブの軸方向揺動を防ぐに十分な
空気ベアリング作用が得られず、回転スリーブ両
端部とハウジングとが固体接触して焼き付きを生
じ、又駆動トルク損失の増大にもつながるという
問題を内包している。

（考案の目的） 本考案は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、空気ベアリングタイプの回転圧
縮機において、回転スリーブ外周面両端部におけ
る空気ベアリング作用を強化し、以つて、回転ス
リーブ両端部とハウジングとの固体接触を防止せ
んとすることにある。

（考案の構成） 本考案は、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空気ベアリング作
用を生じて回転する回転スリーブの外周面両端部
に、該回転スリーブの端面に開口する吸気口を有
し、回転スリーブの回転方向進み側に位置して前
記吸気口に連通された深溝と、該深溝における回
転スリーブの回転方向遅れ側に連接された浅溝と
で形成される圧縮溝を全周に亘つて多数刻設した
ことを特徴とし、このことにより、回転スリーブ
外周の両端部における空気ベアリング作用を強化
して、回転スリーブとハウジングとの固体接触を
防止す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
かかる回転圧縮機の回転スリーブを説明する。

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、円筒状のセンターハウジ
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、センターハウジ
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
持され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にはベ
ーン９が回転スリーブ４内周面へ向けて突出でき
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お
よび吐出口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２
０，２０に対向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中央部には、圧縮行程にあ
る作動室（例えば１１ｃ）の空気を空気軸受室１
５へ噴出供給して回転スリーブ４とセンターハウ
ジング２との間に空気ベアリング作用を生ぜしめ
るための多数の連通小孔１３，１３…が設けられ
ている。なお、空気軸受室１５への空気供給は、
本実施例の回転スリーブ４側からばかりでなく、
センターハウジング２側から行なうこともでき
る。

一方、回転スリーブ４の外周面１４中央部に
は、第３図図示の如く、ヘリングボーン形状の多
数の圧縮溝２１，２１…が全周に亘つて刻設され
ている。

そして、本考案の特徴として、前記回転スリー
ブ４の外周面１４両端部には、該回転スリーブ４
の端面２０に開口する吸気口２３（第４図参照）
を有するレイレーステツプ形状の圧縮溝２２が全
周に亘つて多数刻設されている。該圧縮溝２２
は、第３図ないし第５図に示すように、回転スリ
ーブ４の回転方向進み側に形成された深溝２２ａ
と回転スリーブ４の回転方向遅れ側に形成された
浅溝２２ｂとの結合した形状とされ、深溝２２ａ
の端面側開口が吸気口２３とされている。しかし
て、この圧縮溝２２へは、吸気口２３から深溝２
２ａに空気が供給され、回転スリーブ４の回転に
伴つて深溝２２ａの空気が浅溝２２ｂへ移動し、
浅溝２２ｂで空気が圧縮されることとなつて空気
ベアリング作用をなすのである。

なお、前記ヘリングボーン形状の圧縮溝２１，
２１…は必ずしも必要ではなく、形成する場合に
は浅いもので十分である。

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
外端面が回転スリーブ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つの作動室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の同期回転に
伴つて前記作動室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ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。

その際、吐出口１７付近に位置する作動室（図
示の場合１１ｃ）内の高圧の空気の一部は、該作
動室１１ｃと空気軸受室１５との圧力差により、
連通小孔１３，１３…を介して空気軸受室１５内
に噴出供給されてヘリングボーン形状の圧縮溝２
１，２１…内に充満するばかりでなく、回転スリ
ーブ４の端面２０に開口する吸気口２３，２３…
からレイレーステツプ形状の圧縮溝２２，２２…
内にも供給される。この状態で、回転スリーブ４
が高圧側の作動室１１ｃ，１１ｄと低圧側の作動
室１１ａ，１１ｂとの圧力差等の内的作用力によ
りセンターハウジング内周面１０の圧縮領域に近
接すると、圧縮機２１，２１…および２２，２２
内の空気が圧縮されてビスコポンプ作用を行な
い、該ビスコポンプ作用によつてセンターハウジ
ング２に近接しようとする回転スリーブ４は反発
力を受けて平衡状態を保つ位置まで移動する。こ
の時、回転スリーブ４両端部のレイレーステツプ
形状の圧縮溝２２，２２…によつて生起されるビ
スコポンプ作用が、中央部のヘリングボーン形状
の圧縮溝２１，２１…によるそれより支配的作用
を発揮し、特に回転スリーブ４の軸方向揺動に対
して効果を発揮する。

つまり、本考案の場合、第７図実線図示の如
く、空気ベアリング作用が中央部は勿論、両端部
において大きく作用するものである。従つて、内
的作用力でセンターハウジング内周面１０の圧縮
領域へ押しつけられようとする回転スリーブ４
は、空気ベアリング作用に支えられ、軸方向揺動
が防止されることとなり、回転スリーブ４は滑ら
かに回転する。

なお、上述のビスコポンプ作用とは、回転環
と、軸方向あるいは半径方向に浮動的に且つ同芯
上に支えられた静止環との間に生じるものであつ
て、流体の粘性剪断作用に基づく動圧を発生せし
める作用のことである。本考案の実施例に基づい
て詳述すると、回転スリーブ４を高速回転させた
際、吸気口２３から圧縮溝２２の深溝２２ａに順
次流入した空気は、回転スリーブ４の回転移動に
伴つて浅溝２２ｂに移動し、回転スリーブ４の高
速回転による空気の粘性剪断作用に基づいて、あ
たかも浅溝２２ｂが密室であるかの如く該浅溝２
２ｂ内に空気が閉じ込められ、浅溝２２ｂにおい
て空気の圧縮が行なわれることとなる。この圧縮
空気の作用により回転スリーブ４がセンターハウ
ジング２内で平衡状態を保つたままで回転できる
ようになる。また、圧縮溝２１においても同様な
作用が生じる。即ち、圧縮溝２１に順次流入した
空気は、回転スリーブ４の回転方向遅れ側の圧縮
溝２１のＶ字形合流部に移動して集まり、この合
流部で空気の閉じ込め現象が生じて圧縮空気が発
生する。このようなビスコポンプ作用によつて、
安定した空気ベアリング作用が生じ、回転スリー
ブ４の円滑回転が達成されるのである。

（考案の効果） 叙上の如く、本考案によれば、回転スリーブ外
周面における両端部に、該回転スリーブ端面に開
口する吸気口を有し、回転スリーブの回転方向進
み側に位置して前記吸気口に連通された深溝と、
該深溝における回転スリーブの回転方向遅れ側に
連接された浅溝とで形成される圧縮溝を全周に亘
つて多数刻設して、回転スリーブ両端部に作用す
る空気ベアリング作用を増大せしめ得るようにし
たので、従来問題となつていた回転スリーブの軸
方向揺動によるハウジングとの固体接触を防止で
きることとなり、回転スリーブの円滑回転および
駆動トルク損失の低減を図ることができる。よつ
て、エンジンの過給機等におけるような高速回転
に耐え得る回転圧縮機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例である回転圧縮機の縦
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図
は回転スリーブの斜視図、第４図は回転スリーブ
の要部拡大図、第５図は第３図のＢ−Ｂ断面図、
第６図は従来の回転スリーブの斜視図、第７図は
空気軸受室内の圧力分布を本考案のもの（実線図
示）と従来例のもの（点線図示）との対比におい
て示す特性図である。 １……ハウジング、４……回転スリーブ、５…
…ロータ、１０……ハウジングの内周面、１４…
…回転スリーブの外周面、２０……回転スリーブ
の端面、２２……圧縮溝、２２ａ……深溝、２２
ｂ……浅溝、２３……吸気口。

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外周面
   両端部には、該回転スリーブの端面に開口する吸
   気口を有し、回転スリーブの回転方向進み側に位
   置して前記吸気口に連通された深溝と、該深溝に
   おける回転スリーブの回転方向遅れ側に連接され
   た浅溝とで形成される圧縮溝が全周に亘つて多数
   刻設されていることを特徴とする回転圧縮機の回
   転スリーブ。