スーパーチャージャー

スーパーチャージャーの概要

スーパーチャージャーとは、エンジンに空気を圧縮して供給し、その出力を向上させるための機器です。一般には機械式過給機と呼ばれ、ターボチャージャー（排気タービン式過給機）と区別されることが多いです。この装置は、エンジンのクランクシャフトからベルトや電動モーターを介して動力を得て、圧縮機を駆動します。通常、圧縮した空気はエンジンに供給され、エネルギー効率を高めることに寄与します。

スーパーチャージャーの種類

スーパーチャージャーは、使用する圧縮機の種類によっていくつかのタイプに分類されます。代表的な方式には以下のようなものがあります。

遠心式

この方式では、インペラと呼ばれる回転する羽根車が吸入した空気を圧縮します。速度エネルギーを圧力エネルギーに変える過程を経由し、圧縮された空気はエンジンに供給されます。主に航空機のレシプロエンジンに使われることが多いですが、自動車にも用途があります。

ルーツ式

ルーツ式は、特定の断面形状を持つ2つのローターが互いにかみ合いながら回転し、空気を圧縮して排出します。1866年に発明され、当初は溶鉱炉の送風機として使用されていましたが、その後エンジンの過給機としても採用されました。構造上、圧縮は行わないため高圧過給には不向きですが、一定の利用用途では効率的です。

リショルム式

リショルム式は、2つのらせん状のローターを用いた方式で、内部圧縮を行いながら効率を高めます。この方式は、静粛性を重視したいくつかの艦船などで使用され、高効率を実現しています。

スクロール式

渦巻形の羽を使って空気を吸入し、圧縮する方式です。主にフォルクスワーゲンの車種で利用されました。

スライディングベーン式

この方式は、円柱状のローターを使い、スリットに組み込まれたベーンがスライドしながら空気を圧縮します。1930年代に航空機やオートバイに利用された実績があります。

レシプロ式

ピストンが往復することで圧縮を行う方式として、1910年代から利用されてきました。

スーパーチャージャーとターボチャージャーの違い

ターボチャージャーは排気の流れを動力源としていますが、スーパーチャージャーはエンジン出力軸から直接動力を得ています。これにより、スーパーチャージャーは排気をきれいに保ちながら、アクセル操作に対する反応が良好です。しかし、動力消費が増えるため、高回転域での出力はターボチャージャーに劣ります。最近では、スーパーチャージャーの電動化が進んでおり、特に小排気量車向けに実用化され始めています。

航空機での使用例

航空機用のスーパーチャージャーは、特に高高度でのエンジンパフォーマンスを向上させるために重要です。高度による大気密度の変化に対応するため、二段式過給機が多く採用されています。この過給機は、吸気をまず一段で過給し、さらに次の段階で過給する仕組みを持っています。

自動車におけるスーパーチャージャー

スーパーチャージャーは、特に小排気量エンジンでの低速トルク向上のため、過去には様々な自動車に搭載されました。日本では、特にトヨタや日産がスーパーチャージャーを採用した例があります。しかし現在、環境負荷を低減することが重視される中で、ターボチャージャーに比べて利用は少なくなってきています。

まとめ

スーパーチャージャーは、様々な方式でエンジンの出力を向上させる役割を果たしており、特に航空機や一部の自動車での利用が目立ちます。技術の進化に伴い、電動式のスーパーチャージャーも登場し、新たな用途が開かれてきています。

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