JPH1122671A - 回転式流体機械 - Google Patents
回転式流体機械Info
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- JPH1122671A JPH1122671A JP9181614A JP18161497A JPH1122671A JP H1122671 A JPH1122671 A JP H1122671A JP 9181614 A JP9181614 A JP 9181614A JP 18161497 A JP18161497 A JP 18161497A JP H1122671 A JPH1122671 A JP H1122671A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷凍冷蔵庫や空調機に使用されるロータリ圧
縮機などの回転式流体機械において、圧縮機構構成部品
であるローラとベーンの摺動による摩耗を減少させ、信
頼性が高く長寿命化した回転式流体機械を提供する。 【解決手段】 円柱状の中空部を有し、固定されたシリ
ンダ26と、中空部内にシリンダ26と接触するように
偏心して配置され、中空部の円柱軸Lを回転軸として旋
回運動する円柱状のピストン27と、ピストン27が自
転することを防止するオルダムリング35と、ピストン
27に設けられたベーン溝29と、ベーン溝29に出入
り自在にはめ込まれ、先端がシリンダ26の内面と密接
することによって、吸入室と吐出室を形成するベーン3
2とを備える。
縮機などの回転式流体機械において、圧縮機構構成部品
であるローラとベーンの摺動による摩耗を減少させ、信
頼性が高く長寿命化した回転式流体機械を提供する。 【解決手段】 円柱状の中空部を有し、固定されたシリ
ンダ26と、中空部内にシリンダ26と接触するように
偏心して配置され、中空部の円柱軸Lを回転軸として旋
回運動する円柱状のピストン27と、ピストン27が自
転することを防止するオルダムリング35と、ピストン
27に設けられたベーン溝29と、ベーン溝29に出入
り自在にはめ込まれ、先端がシリンダ26の内面と密接
することによって、吸入室と吐出室を形成するベーン3
2とを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば冷凍冷蔵
庫や空調機等に用いられる圧縮機などの回転式流体機械
に関するものである。
庫や空調機等に用いられる圧縮機などの回転式流体機械
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】代表的な回転式流体機械であるロータリ
ー圧縮機はそのコンパクト性や構造が簡単なことから、
冷凍冷蔵庫や空調機などに多く使用されている。圧縮機
の主要構成部品であるベーンやローラなどの圧縮機構部
は、例えば、川平著、密閉形冷凍機(平成5年)第14
頁、図6.1に記載されている。
ー圧縮機はそのコンパクト性や構造が簡単なことから、
冷凍冷蔵庫や空調機などに多く使用されている。圧縮機
の主要構成部品であるベーンやローラなどの圧縮機構部
は、例えば、川平著、密閉形冷凍機(平成5年)第14
頁、図6.1に記載されている。
【0003】以下に、図7および図8を用いて、従来の
ロータリー圧縮機の動作について説明する。
ロータリー圧縮機の動作について説明する。
【0004】図7は従来のロータリー圧縮機の縦断面図
であり、図8はそのA−A部(シリンダ中央部)の横断
面図である。密閉容器1内に、偏心部を有するクランク
軸2とクランク軸2を支える軸受3、4とシリンダ5と
ベーン6と前記シリンダ5内で偏心回転するローラ7と
からなる圧縮機構部を構成し、先端が円弧状のベーン6
はシリンダ5のベーン溝8内を往復運動し、かつその先
端部は、スプリング9によるばね力およびシリンダ5の
内外の圧力差による力によって、ローラ7の外周面に押
し付けられて、ローラ7の外周部と接触摺動し、シリン
ダ5内を吸入室10と圧縮室11に分割している。
であり、図8はそのA−A部(シリンダ中央部)の横断
面図である。密閉容器1内に、偏心部を有するクランク
軸2とクランク軸2を支える軸受3、4とシリンダ5と
ベーン6と前記シリンダ5内で偏心回転するローラ7と
からなる圧縮機構部を構成し、先端が円弧状のベーン6
はシリンダ5のベーン溝8内を往復運動し、かつその先
端部は、スプリング9によるばね力およびシリンダ5の
内外の圧力差による力によって、ローラ7の外周面に押
し付けられて、ローラ7の外周部と接触摺動し、シリン
ダ5内を吸入室10と圧縮室11に分割している。
【0005】Oはシリンダ5とクランク軸2の中心で、
クランク軸2は中心Oからeだけ偏心したPを中心とす
るクランクピン12を有し、クランクピン12にはロー
ラ7が嵌合されており、ステータ13およびローター1
4からなる電動機によりクランク軸2が回転してローラ
7がシリンダ5内を公転することにより、冷媒ガスを吸
込口15から吸い込み、吐出口16に圧縮しながら送
る。吐出口16の冷媒ガスは吐出弁17を通り冷凍サイ
クル側に送られることにより圧縮作用を行うものであ
る。
クランク軸2は中心Oからeだけ偏心したPを中心とす
るクランクピン12を有し、クランクピン12にはロー
ラ7が嵌合されており、ステータ13およびローター1
4からなる電動機によりクランク軸2が回転してローラ
7がシリンダ5内を公転することにより、冷媒ガスを吸
込口15から吸い込み、吐出口16に圧縮しながら送
る。吐出口16の冷媒ガスは吐出弁17を通り冷凍サイ
クル側に送られることにより圧縮作用を行うものであ
る。
【0006】また、これとは別にスライディングベーン
型ロータリー圧縮機と呼ばれるもの(図示せず)があ
り、シリンダ内で、回転ピストンに設けられたベーン溝
に、出入り自在に備えられたベーンがピストンとともに
回転して圧縮作用を行うものもある。
型ロータリー圧縮機と呼ばれるもの(図示せず)があ
り、シリンダ内で、回転ピストンに設けられたベーン溝
に、出入り自在に備えられたベーンがピストンとともに
回転して圧縮作用を行うものもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、ベーン6の先端部は円弧曲面であり、
ローラ7の外周面も円形状曲面(円筒面)であるので、
ベーン6とローラ7の接触状態は等価的には小円筒と大
円筒の凸面同士の接触となる。したがって、接触状態は
線接触状態で、接触面積が小さくなり、単位面積当たり
の荷重すなわち接触応力が大きくなり、ベーン6とロー
ラ7の接触摺動条件は過酷なものとなり、摩耗が生じ易
く、摺動損失も大きくなるものである。
従来の構成では、ベーン6の先端部は円弧曲面であり、
ローラ7の外周面も円形状曲面(円筒面)であるので、
ベーン6とローラ7の接触状態は等価的には小円筒と大
円筒の凸面同士の接触となる。したがって、接触状態は
線接触状態で、接触面積が小さくなり、単位面積当たり
の荷重すなわち接触応力が大きくなり、ベーン6とロー
ラ7の接触摺動条件は過酷なものとなり、摩耗が生じ易
く、摺動損失も大きくなるものである。
【0008】また、ローラ7の自転数もローラ7の内周
面とクランクピン12との摺動抵抗と、ローラ7の外周
面とベーン6の先端との摺動抵抗の差などで決まるもの
であり、ローラ7の自転数は非常に不安定である(一般
にクランク軸2の回転数を3500rpmで運転した
時、運転条件によりローラの自転数は数十〜数百rpm
程度で変動する)。
面とクランクピン12との摺動抵抗と、ローラ7の外周
面とベーン6の先端との摺動抵抗の差などで決まるもの
であり、ローラ7の自転数は非常に不安定である(一般
にクランク軸2の回転数を3500rpmで運転した
時、運転条件によりローラの自転数は数十〜数百rpm
程度で変動する)。
【0009】このため、ベーン6の先端とローラ7の摺
動面は、すべり速度が条件により変わり、不安定なすべ
り摺動となる。
動面は、すべり速度が条件により変わり、不安定なすべ
り摺動となる。
【0010】また、ローラ7の端面と軸受3、4との間
では、クランク軸2の回転数と中心Oからの距離に比例
した速度での摺動があり、摺動速度も大きく、これによ
る摺動損失も圧縮機の効率低下の原因となっていた。
では、クランク軸2の回転数と中心Oからの距離に比例
した速度での摺動があり、摺動速度も大きく、これによ
る摺動損失も圧縮機の効率低下の原因となっていた。
【0011】さらに、塩素を含まない代替冷媒、例えば
HFC134aなどを用いた場合、冷媒自体の潤滑効果
が乏しく、摺動部の油膜か切れた場合に著しく潤滑性が
低下する問題があり、特にロータリ圧縮機の場合油膜の
できにくいローラ7外周とベーン6先端との間で摩耗が
生じ易く、著しく寿命が短くなるという問題があった。
HFC134aなどを用いた場合、冷媒自体の潤滑効果
が乏しく、摺動部の油膜か切れた場合に著しく潤滑性が
低下する問題があり、特にロータリ圧縮機の場合油膜の
できにくいローラ7外周とベーン6先端との間で摩耗が
生じ易く、著しく寿命が短くなるという問題があった。
【0012】また、スライディングベーン型ロータリー
圧縮機の場合には、凸円弧のベーンと凹円弧のシリンダ
内面との摺動になり、接触の形状としては先に説明した
物より有利ではあるが、ベーン先端の摺動速度は回転数
とシリンダ内径に比例して大きくなるため、非常に過酷
な摺動条件となり、長寿命を要求される冷凍冷蔵庫用や
空調用には不向きであった。
圧縮機の場合には、凸円弧のベーンと凹円弧のシリンダ
内面との摺動になり、接触の形状としては先に説明した
物より有利ではあるが、ベーン先端の摺動速度は回転数
とシリンダ内径に比例して大きくなるため、非常に過酷
な摺動条件となり、長寿命を要求される冷凍冷蔵庫用や
空調用には不向きであった。
【0013】本発明は、従来の回転式流体機械が有する
上述した課題を考慮し、ベーン先端の摺動部負荷を低減
し、信頼性が高く長寿命化すると共に、摺動損失を軽減
し、高効率化を可能とする回転式流体機械を提供するこ
とを目的とするものである。
上述した課題を考慮し、ベーン先端の摺動部負荷を低減
し、信頼性が高く長寿命化すると共に、摺動損失を軽減
し、高効率化を可能とする回転式流体機械を提供するこ
とを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の本発明は、円柱状の中空部を有し、
固定されたシリンダと、前記中空部内に前記シリンダと
近接するように偏心して配置され、前記中空部の円柱軸
を回転軸として旋回運動する円柱状のピストンと、前記
ピストンが自転することを防止する自転防止機構と、前
記ピストンの外周から、前記ピストンの円柱軸に向かっ
て掘られた少なくとも一つのベーン溝と、前記各ベーン
溝に出入り自在にはめ込まれ、先端が前記シリンダの内
面と密接することによって、吸入室と吐出室を形成する
ベーンとを備えることを特徴とする回転式流体機械であ
る。
ために、請求項1の本発明は、円柱状の中空部を有し、
固定されたシリンダと、前記中空部内に前記シリンダと
近接するように偏心して配置され、前記中空部の円柱軸
を回転軸として旋回運動する円柱状のピストンと、前記
ピストンが自転することを防止する自転防止機構と、前
記ピストンの外周から、前記ピストンの円柱軸に向かっ
て掘られた少なくとも一つのベーン溝と、前記各ベーン
溝に出入り自在にはめ込まれ、先端が前記シリンダの内
面と密接することによって、吸入室と吐出室を形成する
ベーンとを備えることを特徴とする回転式流体機械であ
る。
【0015】また、請求項11の本発明は、円柱状の中
空部を有するシリンダと、前記中空部内に前記シリンダ
と近接するように偏心して配置され、前記中空部の円柱
軸を回転軸として旋回運動する円柱状のピストンと、前
記ピストンが前記シリンダに対して自転することを防止
する自転防止機構と、前記シリンダに設けられた少なく
とも一つのベーン溝と、前記各ベーン溝に出入り自在に
はめ込まれ、先端が前記ピストンの外面と密接すること
によって、吸入室と吐出室を形成するベーンを備えるこ
とを特徴とする回転式流体機械である。
空部を有するシリンダと、前記中空部内に前記シリンダ
と近接するように偏心して配置され、前記中空部の円柱
軸を回転軸として旋回運動する円柱状のピストンと、前
記ピストンが前記シリンダに対して自転することを防止
する自転防止機構と、前記シリンダに設けられた少なく
とも一つのベーン溝と、前記各ベーン溝に出入り自在に
はめ込まれ、先端が前記ピストンの外面と密接すること
によって、吸入室と吐出室を形成するベーンを備えるこ
とを特徴とする回転式流体機械である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【0017】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態おける回転式流体機械の縦断面図であり、
図2はそのB−B部(シリンダ中央部)の横断面図であ
り、図3は本実施の形態における回転式流体機械の圧縮
原理を示したものである。なお、本実施の形態における
回転式流体機械は、冷凍サイクル中の圧縮機としての使
用を想定したものである。
の実施の形態おける回転式流体機械の縦断面図であり、
図2はそのB−B部(シリンダ中央部)の横断面図であ
り、図3は本実施の形態における回転式流体機械の圧縮
原理を示したものである。なお、本実施の形態における
回転式流体機械は、冷凍サイクル中の圧縮機としての使
用を想定したものである。
【0018】密閉シェル21内にローター22およびス
テータ23からなる電動要素を備え、回転シャフト24
の先端部には、所定の量eだけ偏心したクランク部25
が設けられている。また、このクランク部25は、シリ
ンダ26内に偏心して設置されたピストン27の中央部
に設けられたクランク軸受28を介して回転自在に接続
されている。すなわち、ピストン27は回転シャフト2
4には固定されていない。
テータ23からなる電動要素を備え、回転シャフト24
の先端部には、所定の量eだけ偏心したクランク部25
が設けられている。また、このクランク部25は、シリ
ンダ26内に偏心して設置されたピストン27の中央部
に設けられたクランク軸受28を介して回転自在に接続
されている。すなわち、ピストン27は回転シャフト2
4には固定されていない。
【0019】また、前記ピストン27には回転軸Lと平
行にベーン溝29が設けられており、このベーン溝29
に出入り自在にはめ込まれ、先端が前記シリンダ26の
内面と密接し、吸入室30と圧縮室31を形成するベー
ン32を備えている。
行にベーン溝29が設けられており、このベーン溝29
に出入り自在にはめ込まれ、先端が前記シリンダ26の
内面と密接し、吸入室30と圧縮室31を形成するベー
ン32を備えている。
【0020】さらに、ピストン27には鏡板33が設け
られており、シリンダ26の端面26aと密接配置され
ている。また、ピストン27の下方にはエンドプレート
34が配置されている。これらによって、ピストン27
の上方および下方端面からの流体の漏れを防止できる構
成となっている。
られており、シリンダ26の端面26aと密接配置され
ている。また、ピストン27の下方にはエンドプレート
34が配置されている。これらによって、ピストン27
の上方および下方端面からの流体の漏れを防止できる構
成となっている。
【0021】また、35はオルダムリングであり、回転
シャフト24を支持する軸受36のフレーム37とシリ
ンダ26との間に構成された中間圧室38内で、鏡板3
3とフレーム37の間に設置され、ピストン27の自転
を防止するよう構成されている。
シャフト24を支持する軸受36のフレーム37とシリ
ンダ26との間に構成された中間圧室38内で、鏡板3
3とフレーム37の間に設置され、ピストン27の自転
を防止するよう構成されている。
【0022】なお、39は吸入管(図示せず)と連通す
る吸入ポートであり、40は吐出ポートであり吐出弁4
1を介して、シェル21内の高圧空間および吐出管42
と連通している。
る吸入ポートであり、40は吐出ポートであり吐出弁4
1を介して、シェル21内の高圧空間および吐出管42
と連通している。
【0023】さらに、43は回転シャフト24が所定の
回転角になったときに、シリンダ26内の圧縮途中の圧
縮室31と、中間圧室38とを連通することにより、中
間圧室38を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の圧力に
保つ連通ポートであり、44は中間圧室38からベーン
32の背面空間45に中間圧の流体を導く背圧ポートで
あり、これによりベーン32の先端が常にシリンダ26
の内面に密接させる構成となっている。
回転角になったときに、シリンダ26内の圧縮途中の圧
縮室31と、中間圧室38とを連通することにより、中
間圧室38を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の圧力に
保つ連通ポートであり、44は中間圧室38からベーン
32の背面空間45に中間圧の流体を導く背圧ポートで
あり、これによりベーン32の先端が常にシリンダ26
の内面に密接させる構成となっている。
【0024】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。
明する。
【0025】ローター22およびステータ23からなる
電動要素を作動させることにより、回転シャフト24が
駆動され、クランク部25を介してピストン27に駆動
力が伝達される。ピストン27は、その鏡板33と軸受
36のフレーム37の間に設けられたオルダムリング3
5の働きにより自転が防止され、シリンダ26の内周に
沿って旋回運動する。この時、ベーン32の背面には中
間圧室38から背圧ポート44を介して背面空間45導
かれた流体の圧力がかかり、これによってベーン32の
先端はシリンダ26の内面に押し付けられるように密接
した状態保つことができるものである。
電動要素を作動させることにより、回転シャフト24が
駆動され、クランク部25を介してピストン27に駆動
力が伝達される。ピストン27は、その鏡板33と軸受
36のフレーム37の間に設けられたオルダムリング3
5の働きにより自転が防止され、シリンダ26の内周に
沿って旋回運動する。この時、ベーン32の背面には中
間圧室38から背圧ポート44を介して背面空間45導
かれた流体の圧力がかかり、これによってベーン32の
先端はシリンダ26の内面に押し付けられるように密接
した状態保つことができるものである。
【0026】この時の、ピストン27およびベーン32
の動作を、回転角90゜ごとに示したのが第3図であ
る。
の動作を、回転角90゜ごとに示したのが第3図であ
る。
【0027】これにより、ピストン27の旋回運動の進
行方向側に形成される圧縮室31は旋回運動に伴って容
積を減じ、逆方向に形成される吸入室30は容積を増す
ことになり、冷凍サイクル中から、吸入ポート38を介
して吸入された流体(例えばHFC134a)は、圧縮
されて吐出ポート40、吐出弁41を介して、一旦密閉
シェル21内に吐出された後、吐出管42から冷凍サイ
クル中に戻される。
行方向側に形成される圧縮室31は旋回運動に伴って容
積を減じ、逆方向に形成される吸入室30は容積を増す
ことになり、冷凍サイクル中から、吸入ポート38を介
して吸入された流体(例えばHFC134a)は、圧縮
されて吐出ポート40、吐出弁41を介して、一旦密閉
シェル21内に吐出された後、吐出管42から冷凍サイ
クル中に戻される。
【0028】また、中間圧室38は、回転シャフト24
が所定の回転角(例えば180゜付近)になったとき
に、ピストン27の鏡板33に設けられた連通ポート4
3を介して、シリンダ26内の圧縮途中の圧縮室31と
連通するよう構成されており、これにより、中間圧室3
8を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の圧力に保つこと
ができ、鏡板33の背面に所定の圧力をかけ、シリンダ
26の端面26aに押しつけて、ピストン27の端面か
らの流体の漏れを防止している。
が所定の回転角(例えば180゜付近)になったとき
に、ピストン27の鏡板33に設けられた連通ポート4
3を介して、シリンダ26内の圧縮途中の圧縮室31と
連通するよう構成されており、これにより、中間圧室3
8を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の圧力に保つこと
ができ、鏡板33の背面に所定の圧力をかけ、シリンダ
26の端面26aに押しつけて、ピストン27の端面か
らの流体の漏れを防止している。
【0029】従って本発明は、シリンダ26と、このシ
リンダ26の内部に偏心して配置されたピストン27
と、このピストン27の自転を防止するオルダムリング
35と、前記ピストン27に回転軸Lと平行に設けられ
たベーン溝29と、このベーン溝29に出入り自在には
め込まれ、先端が前記シリンダ26の内面と密接し、吸
入室30と圧縮室31を形成するベーン32を備え、圧
縮室31側に吐出弁41を設け、前記シリンダ26内で
前記ピストン27を旋回運動させることにより、吸入さ
れたガスを圧縮し、吐出させるように構成したため、ベ
ーン32の先端とシリンダ26の内面との摺動は、ベー
ン32側は凸円弧でシリンダ26側は凹円弧となり、油
膜形成に適した形状であり、しかも1回転あたり偏芯量
eの2倍に相当するシリンダ26の内面部分との安定し
た往復摺動であり、シリンダ26の内径の大小に依存せ
ず、摺動速度も従来のスライディングベーン型ロータリ
ー圧縮機に比べて格段に遅いものである。そのため、流
体自体に潤滑性の乏しいHFC134aなどを冷媒とし
て用いた場合にも、ベーン32の先端や、シリンダ26
の内面の摩耗がほとんど無く、長期使用による性能の劣
化もなく、信頼性が高く長寿命を実現できると共に、こ
の部分の摺動損失をも低減でき高効率化を図れるもので
ある。
リンダ26の内部に偏心して配置されたピストン27
と、このピストン27の自転を防止するオルダムリング
35と、前記ピストン27に回転軸Lと平行に設けられ
たベーン溝29と、このベーン溝29に出入り自在には
め込まれ、先端が前記シリンダ26の内面と密接し、吸
入室30と圧縮室31を形成するベーン32を備え、圧
縮室31側に吐出弁41を設け、前記シリンダ26内で
前記ピストン27を旋回運動させることにより、吸入さ
れたガスを圧縮し、吐出させるように構成したため、ベ
ーン32の先端とシリンダ26の内面との摺動は、ベー
ン32側は凸円弧でシリンダ26側は凹円弧となり、油
膜形成に適した形状であり、しかも1回転あたり偏芯量
eの2倍に相当するシリンダ26の内面部分との安定し
た往復摺動であり、シリンダ26の内径の大小に依存せ
ず、摺動速度も従来のスライディングベーン型ロータリ
ー圧縮機に比べて格段に遅いものである。そのため、流
体自体に潤滑性の乏しいHFC134aなどを冷媒とし
て用いた場合にも、ベーン32の先端や、シリンダ26
の内面の摩耗がほとんど無く、長期使用による性能の劣
化もなく、信頼性が高く長寿命を実現できると共に、こ
の部分の摺動損失をも低減でき高効率化を図れるもので
ある。
【0030】さらに、ピストン27とエンドプレート3
4との間、および鏡板33とシリンダ26の端面26a
との間の摺動も、1回転当たり偏芯量eを半径とする回
転運動となるため、摺動速度も著しく小さく、摺動損失
を低減できるものである。
4との間、および鏡板33とシリンダ26の端面26a
との間の摺動も、1回転当たり偏芯量eを半径とする回
転運動となるため、摺動速度も著しく小さく、摺動損失
を低減できるものである。
【0031】また、ピストン27の中央部にクランク軸
受28を設けたため、極めてコンパクトな構成で、ピス
トンの旋回運動を実現できるものである。
受28を設けたため、極めてコンパクトな構成で、ピス
トンの旋回運動を実現できるものである。
【0032】また、ピストン27の端面に設けた鏡板3
3の背面、シリンダ26の端面26aとを密接配置する
ことにより、ピストン27の端面からの流体の漏れを防
止する構成としたため、流体の漏れによる損失を極力防
止できるものである。
3の背面、シリンダ26の端面26aとを密接配置する
ことにより、ピストン27の端面からの流体の漏れを防
止する構成としたため、流体の漏れによる損失を極力防
止できるものである。
【0033】また、ピストン27の鏡板33の背面と、
回転シャフト24を支持する軸受36のフレーム37と
の間に、前記ピストン27の自転防止機構であるオルダ
ムリング35を設ることにより、部品点数の増加を極力
抑えて、コンパクトな構成で、ピストンの旋回運動を実
現できるものである。
回転シャフト24を支持する軸受36のフレーム37と
の間に、前記ピストン27の自転防止機構であるオルダ
ムリング35を設ることにより、部品点数の増加を極力
抑えて、コンパクトな構成で、ピストンの旋回運動を実
現できるものである。
【0034】さらに、ピストン27の自転防止機構であ
るオルダムリング35の設置された、ピストン27の鏡
板33の背面と回転シャフト24を支持する軸受36の
フレーム37との間の中間圧室38の、圧力調整機構と
して連通ポート43を設けることにより、簡単な構成
で、中間圧室38を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の
圧力になるよう調整することができる。これにより、ピ
ストン27の鏡板33を、適度な圧力でシリンダ26の
端面26aに押しつけることができ、最小限の摺動損失
で、ピストン27の端面からの流体の漏れを防止するこ
とができるものである。
るオルダムリング35の設置された、ピストン27の鏡
板33の背面と回転シャフト24を支持する軸受36の
フレーム37との間の中間圧室38の、圧力調整機構と
して連通ポート43を設けることにより、簡単な構成
で、中間圧室38を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の
圧力になるよう調整することができる。これにより、ピ
ストン27の鏡板33を、適度な圧力でシリンダ26の
端面26aに押しつけることができ、最小限の摺動損失
で、ピストン27の端面からの流体の漏れを防止するこ
とができるものである。
【0035】また、中間圧室38と、ベーン32の背面
空間45とを連通する背圧ポート44を設けることによ
り、ベーン32の先端を常にシリンダ26の内面に、適
度な力で密接させた状態を実現でき、ベーン32の先端
に無駄な摺動荷重をかけることもなく、ベーン32先端
部での流体の漏れを防止できるものである。
空間45とを連通する背圧ポート44を設けることによ
り、ベーン32の先端を常にシリンダ26の内面に、適
度な力で密接させた状態を実現でき、ベーン32の先端
に無駄な摺動荷重をかけることもなく、ベーン32先端
部での流体の漏れを防止できるものである。
【0036】また、本実施の形態では、中間圧室38に
は連通ポート43を介して圧縮室31の流体を導いた
が、本発明はこれに限らず、他の部分の適当な流体の圧
力、例えば冷凍サイクル中の流体圧力を導くようにして
も同様の効果が得られる。
は連通ポート43を介して圧縮室31の流体を導いた
が、本発明はこれに限らず、他の部分の適当な流体の圧
力、例えば冷凍サイクル中の流体圧力を導くようにして
も同様の効果が得られる。
【0037】さらに、本実施の形態では、ベーン32の
先端をシリンダ26の内面に密接させる手段として、背
面空間45に背圧ポート44から流体を導く構成とした
が、本発明はこれに限らず、他の方法、例えばバネなど
の機械力を利用しても同様の効果が得られる。
先端をシリンダ26の内面に密接させる手段として、背
面空間45に背圧ポート44から流体を導く構成とした
が、本発明はこれに限らず、他の方法、例えばバネなど
の機械力を利用しても同様の効果が得られる。
【0038】なお、本実施の形態では、ピストン27の
鏡板33の背面と、回転シャフト24を支持する軸受3
6のフレーム37との間に、前記ピストン27の自転防
止機構であるオルダムリング35を設けた構成とした
が、本発明はこれに限らず、シリンダ26の内部、すな
わちピストン27の下側端面とエンドプレート34の間
にオルダムリング35を設けることにより、さらにコン
パクトな構成でピストン27を旋回運動させることがで
きるものである。
鏡板33の背面と、回転シャフト24を支持する軸受3
6のフレーム37との間に、前記ピストン27の自転防
止機構であるオルダムリング35を設けた構成とした
が、本発明はこれに限らず、シリンダ26の内部、すな
わちピストン27の下側端面とエンドプレート34の間
にオルダムリング35を設けることにより、さらにコン
パクトな構成でピストン27を旋回運動させることがで
きるものである。
【0039】また、本実施の形態と同様の構成で、吐出
弁41をなくすことにより、圧縮機としてではなく、流
体ポンプとして用いることも可能である。
弁41をなくすことにより、圧縮機としてではなく、流
体ポンプとして用いることも可能である。
【0040】(第2の実施の形態)次に、本発明の第2
の実施の形態を図面を参照して説明する。図4は本発明
の第2の実施の形態における回転式流体機械の縦断面図
であり、図5はそのC−C部(シリンダ中央部)の横断
面図であり、図4は本実施の形態における回転式流体機
械の圧縮原理を示したものである。なお、本実施の形態
における回転式流体機械も、上述した第1の実施の形態
と同様に冷凍サイクル中の圧縮機としての使用を想定し
たものである。
の実施の形態を図面を参照して説明する。図4は本発明
の第2の実施の形態における回転式流体機械の縦断面図
であり、図5はそのC−C部(シリンダ中央部)の横断
面図であり、図4は本実施の形態における回転式流体機
械の圧縮原理を示したものである。なお、本実施の形態
における回転式流体機械も、上述した第1の実施の形態
と同様に冷凍サイクル中の圧縮機としての使用を想定し
たものである。
【0041】本実施の形態においては、密閉シェル51
内にローター52およびステータ53からなる電動要素
を備え、回転シャフト54には、所定の量eだけ偏心し
たクランク部55が設けられている。また、このクラン
ク部55は、シリンダ56内に偏心して設置されたピス
トン57の中央部に一体に設けられたクランク軸受58
を介して回転自在に接続されている。すなわち、ピスト
ン57は回転シャフト54には固定されていない。
内にローター52およびステータ53からなる電動要素
を備え、回転シャフト54には、所定の量eだけ偏心し
たクランク部55が設けられている。また、このクラン
ク部55は、シリンダ56内に偏心して設置されたピス
トン57の中央部に一体に設けられたクランク軸受58
を介して回転自在に接続されている。すなわち、ピスト
ン57は回転シャフト54には固定されていない。
【0042】また、前記シリンダ56には回転軸Lと平
行にベーン溝59が設けられており、このベーン溝59
に出入り自在にはめ込まれ、先端が前記ピストン57の
外周面と密接し、吸入室60と圧縮室61を形成するベ
ーン62を備えている。
行にベーン溝59が設けられており、このベーン溝59
に出入り自在にはめ込まれ、先端が前記ピストン57の
外周面と密接し、吸入室60と圧縮室61を形成するベ
ーン62を備えている。
【0043】また、回転シャフト54は、シリンダ56
を挟むように設けられた第1軸受63および第2軸受6
4により回転自在に支持されている。
を挟むように設けられた第1軸受63および第2軸受6
4により回転自在に支持されている。
【0044】さらに、ピストン57の内部には、オルダ
ムリング65が設けらており、ピストン57の自転を防
止するように構成されている。
ムリング65が設けらており、ピストン57の自転を防
止するように構成されている。
【0045】なお、66は吸入管(図示せず)と連通す
る吸入ポートであり、67は吐出ポートであり吐出弁6
8を介して、シェル51内の高圧空間および吐出管69
と連通している。
る吸入ポートであり、67は吐出ポートであり吐出弁6
8を介して、シェル51内の高圧空間および吐出管69
と連通している。
【0046】また、ベーン62はその背面からベーンバ
ネ70および背面にかかる流体の圧力によって、その先
端が常に先端が前記ピストン57の外周面と密接するよ
う構成されている。
ネ70および背面にかかる流体の圧力によって、その先
端が常に先端が前記ピストン57の外周面と密接するよ
う構成されている。
【0047】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。
明する。
【0048】ローター52およびステータ53からなる
電動要素を作動させることにより、回転シャフト54が
駆動され、クランク部55を介してピストン57に駆動
力が伝達される。ピストン57は、オルダムリング65
の働きにより自転が防止され、シリンダ56の内周に沿
って旋回運動する。この時、ベーン70の先端はその背
面の流体の圧力およびベーンバネ70により、ピストン
57の外周面に押し付けられ、密接した状態保つことが
できるものである。
電動要素を作動させることにより、回転シャフト54が
駆動され、クランク部55を介してピストン57に駆動
力が伝達される。ピストン57は、オルダムリング65
の働きにより自転が防止され、シリンダ56の内周に沿
って旋回運動する。この時、ベーン70の先端はその背
面の流体の圧力およびベーンバネ70により、ピストン
57の外周面に押し付けられ、密接した状態保つことが
できるものである。
【0049】この時の、ピストン57、ベーン62およ
びオルダムリング65の動作を、回転角90゜ごとに示
したのが第6図である。
びオルダムリング65の動作を、回転角90゜ごとに示
したのが第6図である。
【0050】これにより、ピストン57の旋回運動の進
行方向側に形成される圧縮室61は旋回運動に伴って容
積を減じ、逆方向に形成される吸入室60は容積を増す
ことになり、冷凍サイクル中から、吸入ポート66を介
して吸入された流体(例えばHFC134a)は、圧縮
されて吐出ポート67、吐出弁68を介して、一旦密閉
シェル51内に吐出された後、吐出管69から冷凍サイ
クル中に戻される。
行方向側に形成される圧縮室61は旋回運動に伴って容
積を減じ、逆方向に形成される吸入室60は容積を増す
ことになり、冷凍サイクル中から、吸入ポート66を介
して吸入された流体(例えばHFC134a)は、圧縮
されて吐出ポート67、吐出弁68を介して、一旦密閉
シェル51内に吐出された後、吐出管69から冷凍サイ
クル中に戻される。
【0051】従って本発明は、シリンダ56と、このシ
リンダ56の内部に偏心して配置されたピストン57
と、このピストン57の自転を防止するオルダムリング
65と、前記シリンダ56に回転軸と平行に設けられた
ベーン溝59と、このベーン溝59に出入り自在にはめ
込まれ、先端が前記ピストン57の外面と密接し、吸入
室60と圧縮室61を形成するベーン62を備え、圧縮
室61側に吐出弁68を設け、前記シリンダ56内で前
記ピストン57を旋回運動させることにより、吸入され
たガスを圧縮し、吐出するよう構成したため、ベーン6
2の先端の摺動は、運転条件には影響されず、1回転あ
たり偏芯量eの2倍に相当するピストン57の外周面と
の安定したマイルドな往復摺動となる。そのため、流体
自体に潤滑性の乏しいHFC134aなどを冷媒として
用いた場合にも、ベーン32の先端やピストン57の外
周面の摩耗がほとんど無く、長期使用による性能の劣化
もなく、信頼性が高く長寿命を実現できると共に、この
部分の摺動損失をも低減でき高効率化を図れるものであ
る。
リンダ56の内部に偏心して配置されたピストン57
と、このピストン57の自転を防止するオルダムリング
65と、前記シリンダ56に回転軸と平行に設けられた
ベーン溝59と、このベーン溝59に出入り自在にはめ
込まれ、先端が前記ピストン57の外面と密接し、吸入
室60と圧縮室61を形成するベーン62を備え、圧縮
室61側に吐出弁68を設け、前記シリンダ56内で前
記ピストン57を旋回運動させることにより、吸入され
たガスを圧縮し、吐出するよう構成したため、ベーン6
2の先端の摺動は、運転条件には影響されず、1回転あ
たり偏芯量eの2倍に相当するピストン57の外周面と
の安定したマイルドな往復摺動となる。そのため、流体
自体に潤滑性の乏しいHFC134aなどを冷媒として
用いた場合にも、ベーン32の先端やピストン57の外
周面の摩耗がほとんど無く、長期使用による性能の劣化
もなく、信頼性が高く長寿命を実現できると共に、この
部分の摺動損失をも低減でき高効率化を図れるものであ
る。
【0052】さらに、ピストン57の端面と第1軸受6
3あるいは第2軸受64との間の摺動も、1回転当たり
偏芯量eを半径とする回転運動となるため、摺動速度も
著しく小さく、摺動損失を低減できるものである。
3あるいは第2軸受64との間の摺動も、1回転当たり
偏芯量eを半径とする回転運動となるため、摺動速度も
著しく小さく、摺動損失を低減できるものである。
【0053】また、ピストン57の自転防止機構である
オルダムリング65を、シリンダ56の内部に配置すり
ことにより、極めてコンパクトな構成で、ピストンの旋
回運動を実現できるものである。
オルダムリング65を、シリンダ56の内部に配置すり
ことにより、極めてコンパクトな構成で、ピストンの旋
回運動を実現できるものである。
【0054】また、本実施の形態と同様の構成で、吐出
弁68をなくすことにより、圧縮機としてではなく、流
体ポンプとして用いることも可能である。
弁68をなくすことにより、圧縮機としてではなく、流
体ポンプとして用いることも可能である。
【0055】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、ベーン先端の摺動部負荷を低減し、信頼
性が高く長寿命化すると共に、摺動損失を軽減し、高効
率化を可能とする回転式流体機械を提供するすることが
できる。
に、本発明は、ベーン先端の摺動部負荷を低減し、信頼
性が高く長寿命化すると共に、摺動損失を軽減し、高効
率化を可能とする回転式流体機械を提供するすることが
できる。
【図1】本発明の第1の実施の形態おける回転式流体機
械の縦断面図。
械の縦断面図。
【図2】図1のB−B部の横断面図。
【図3】本発明の第1の実施の形態における回転式流体
機械の圧縮原理図。
機械の圧縮原理図。
【図4】本発明の第2の実施の形態における回転式流体
機械の縦断面図。
機械の縦断面図。
【図5】図4のC−C部の横断面図。
【図6】本発明の第2の実施の形態における回転式流体
機械の圧縮原理図。
機械の圧縮原理図。
【図7】従来のロータリー圧縮機の縦断面図。
【図8】図7のA−A部の横断面図
26、56 シリンダ 27、57 ピストン 29、59 ベーン溝 32、62 ベーン 35、65 オルダムリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新宅 秀信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (16)
- 【請求項1】 円柱状の中空部を有し、固定されたシリ
ンダと、前記中空部内に前記シリンダと近接するように
偏心して配置され、前記中空部の円柱軸を回転軸として
旋回運動する円柱状のピストンと、前記ピストンが自転
することを防止する自転防止機構と、前記ピストンの外
周から、前記ピストンの円柱軸に向かって掘られた少な
くとも一つのベーン溝と、前記各ベーン溝に出入り自在
にはめ込まれ、先端が前記シリンダの内面と密接するこ
とによって、吸入室と吐出室を形成するベーンとを備え
ることを特徴とする回転式流体機械。 - 【請求項2】 前記圧縮室から圧縮された流体を吐出す
る吐出弁を備え、前記旋回運動により、吸入された流体
を圧縮した後、吐出することを特徴とする請求項1に記
載の回転式流体機械。 - 【請求項3】 前記回転軸と偏心して回転するクランク
部と、それを支えることによって前記ピストンに前記旋
回運動を与えるクランク軸受とを備えることを特徴とす
る請求項1または2に記載の回転式流体機械。 - 【請求項4】 前記ピストンの端面に鏡板を設け、前記
シリンダの端面と密接配置することにより、前記ピスト
ンの端面からの流体の漏れを防止することを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載の回転式流体機械。 - 【請求項5】 前記鏡板の前記シリンダの端面と密接す
る面と反対側に配置され、前記回転軸を軸受支持するフ
レームと、前記鏡板と前記フレームとの間に形成された
空間である中間圧室の圧力を、吸入圧力と吐出圧力との
間の所定の圧力になるように調整する圧力調整機構とを
備えることを特徴とする請求項4に記載の回転式流体機
械。 - 【請求項6】 前記圧力調整機構は、前記旋回運動の回
転角が所定の角度になった時に、前記圧縮室と前記中間
圧室とを連通する連通ポートであり、前記連通ポートは
前記鏡板に設けられていることを特徴とする請求項5に
記載の回転式流体機械。 - 【請求項7】 前記自転防止機構は、前記中間圧室内に
配置されていることを特徴とする請求項5または6に記
載の回転式流体機械。 - 【請求項8】 前記自転防止機構は、前記シリンダの内
部空間に配置されていることを特徴とする請求項1〜6
のいずれかに記載の回転式流体機械。 - 【請求項9】 前記ベーンの背面に、バネによる弾性力
あるいは流体の圧力をかけることにより、前記ベーンの
先端が常に前記シリンダの内面と密接するようにしたこ
とを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の回転式
流体機械。 - 【請求項10】 前記中間圧室と、前記ベーンの背面の
空間とを連通する背圧ポートを備え、前記ベーンの背面
に、流体の圧力をかけることにより、前記ベーンの先端
が常に前記シリンダの内面と密接するようにしたことを
特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の回転式流体
機械。 - 【請求項11】 円柱状の中空部を有するシリンダと、
前記中空部内に前記シリンダと近接するように偏心して
配置され、前記中空部の円柱軸を回転軸として旋回運動
する円柱状のピストンと、前記ピストンが前記シリンダ
に対して自転することを防止する自転防止機構と、前記
シリンダに設けられた少なくとも一つのベーン溝と、前
記各ベーン溝に出入り自在にはめ込まれ、先端が前記ピ
ストンの外面と密接することによって、吸入室と吐出室
を形成するベーンを備えることを特徴とする回転式流体
機械。 - 【請求項12】 前記圧縮室から圧縮された流体を吐出
する吐出弁を備え、前記旋回運動により、吸入された流
体を圧縮した後、吐出することを特徴とする請求項11
に記載の回転式流体機械。 - 【請求項13】 前記回転軸と偏心して回転するクラン
ク部と、それを支えることによって前記ピストンに前記
旋回運動を与えるクランク軸受とを備えることを特徴と
する請求項11または12に記載の回転式流体機械。 - 【請求項14】 前記自転防止機構は、前記シリンダの
内部空間に配置されていることを特徴とする請求項11
〜13のいずれかに記載の回転式流体機械。 - 【請求項15】 前記自転防止機構は、オルダムリング
であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記
載の回転式流体機械。 - 【請求項16】 塩素を含まない冷媒を用いることを特
徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の回転式流体
機械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9181614A JPH1122671A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 回転式流体機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9181614A JPH1122671A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 回転式流体機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1122671A true JPH1122671A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16103889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9181614A Pending JPH1122671A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | 回転式流体機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1122671A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110725797A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-24 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 一种防自转结构、泵体及压缩机 |
-
1997
- 1997-07-07 JP JP9181614A patent/JPH1122671A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110725797A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-24 | 珠海凌达压缩机有限公司 | 一种防自转结构、泵体及压缩机 |
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