CN101809291B - 旋转式流体机械 - Google Patents

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Abstract

旋转式流体机械(1)，环状活塞(40)按照相对于汽缸(35)偏心的方式被收纳在汽缸室(60、65)中，将汽缸室(60、65)划分成外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)。叶片(45)将各个汽缸室(60、65)划分成高压室(61、66)与低压室(62、67)。外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的沿着旋转轴心方向的高度(H1、H2)相互不同。

Description

旋转式流体机械
技术领域
本发明涉及一种在环状的汽缸室中环状的活塞的内侧与外侧分别用作流体室的旋转式流体机械。
背景技术
现有技术中，公知具有环状汽缸室的汽缸、和被配置在该汽缸室内的环状活塞相对地做偏心旋转运动的旋转式流体机械。在这种旋转式流体机械中，环状的汽缸室被环状活塞划分成内侧与外侧，分别成为压缩流体或者使流体膨胀的流体室。而且，各流体室通过在汽缸室中所配置的叶片划分成低压室与高压室。这种旋转式流体机械被用作例如对在制冷剂回路中流通的制冷剂进行压缩的压缩机。
在专利文献1中，作为这种旋转式流体机械，公开了一种旋转式压缩机。在该旋转式压缩机中，在构成汽缸的外侧汽缸与内侧汽缸之间形成有环状的汽缸室，该汽缸室通过环状活塞划分成外侧汽缸室与内侧汽缸室，进而各汽缸室通过叶片划分成高压室与低压室。环状活塞形成为圆环的一部分被切断的C型形状，在该环状活塞的切断位置设置有连结环状活塞与叶片的摇动轴套(bush)。叶片是与汽缸分体的部件，形成为矩形的平板状，并且按照在环状活塞的切断位置从外侧汽缸至内侧汽缸在汽缸室的径方向线上延伸的方式，以游动嵌入的状态配置在形成于汽缸的叶片槽中。当由驱动轴使汽缸或者环状活塞做偏心旋转运动时，在各汽缸室中，流体从低压室一侧被吸入，被压缩后从高压室一侧被排出。
专利文献1：特开2007-162555号公报
发明内容
但是，在这种旋转式流体机械中，外侧汽缸室的容积比内侧汽缸室的容积大，因此，通常情况下，无法自由设定汽缸室的容积比。
另一方面，在上述旋转式流体机械中，由于偏心旋转运动的一侧偏心，因此，如图8所示，发生扭矩变动，在驱动轴的一次旋转中，在内侧汽缸室与外侧汽缸室中各进行一次排出，因此，扭矩变动在驱动轴的一次旋转中具有相位偏离180度的两次峰值。并且，内侧汽缸室与外侧汽缸室的容积不同，由于无法自由设定它们相互的容积比，因此，如图8的B线所示，扭矩变动的峰值产生差别，并成为导致振动发生的主要原因。
本发明鉴于上述这一点而完成，其目的在于能够调整内侧汽缸室与外侧汽缸室的容积比。
解决课题的技术手段
为了达到上述目的，在本发明的旋转式流体机械中，使外侧汽缸室(60)的沿轴方向的高度(H1)与内侧汽缸室(65)的高度(H2)相互不同，由此能够调整外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)的容积比。
具体来讲，第一发明的旋转式流体机械具备：具有环状的汽缸室(60、65)的汽缸(35)；相对于上述汽缸(35)偏心地收纳在汽缸室(60、65)中，将该汽缸室(60、65)划分成外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)的环状活塞(40)；和被配置在上述汽缸室(60、65)中，将各汽缸室(60、65)划分成高压室(61、66)与低压室(62、67)的叶片(45)，上述汽缸(35)与活塞(40)相对地进行偏心旋转运动，以上述旋转式流体机械作为对象。
并且，构成为上述外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的沿着旋转轴心方向的高度(H1、H2)相互不同。
此处，在外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)相等的情况下，外侧汽缸室(60)的容积(C1)较大，不改变汽缸(35)的直径则无法改变外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)的容积比。但是，在第一发明中，通过使外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)相互不同，就能够调整这些容积比。
第二发明中的旋转式流体机械，在第一发明中，上述活塞(40)在周方向的一部分具有直线部(46)，并且形成一个连续的整体，划分上述外侧汽缸室(60)的外侧叶片部(72)与划分内侧汽缸室(65)的内侧叶片部(73)形成一体化而构成上述叶片(45)，在该两个叶片部(72、73)之间形成有能够滑动地与活塞(40)的直线部(46)嵌合的凹部(74)，在上述汽缸(35)上形成有叶片槽(7)，上述叶片(45)可沿着径方向滑动地嵌合在该叶片槽(7)中，上述外侧叶片部(72)和内侧叶片部(73)的高度(H3、H4)相互不同。
根据上述结构，叶片(45)通过在叶片槽(7)中滑动，沿着径方向相对于汽缸(35)移动，另一方面，沿着与径方向正交的方向相对于汽缸(35)的移动受到限制。并且，通过直线部(46)与叶片(45)的凹部(74)嵌合，活塞(40)与叶片(45)一同沿着径方向相对于汽缸(35)滑动。此外，通过将凹部(74)在直线部(46)滑动，活塞(40)沿着与径方向正交的方向相对于汽缸(35)滑动。由此，活塞(40)进行偏心旋转运动。
并且，上述叶片(45)的外侧叶片部(72)和内侧叶片部(73)一体化地形成，与相互不同的外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)相匹配，使各个叶片部(72、73)的高度(H3、H4)相互不同，由此能够调整外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的容积比。
第三发明中的旋转式流体机械，在第一发明中，上述汽缸(35)具备配置为同心状的外侧汽缸部(38)和内侧汽缸部(36)，在该外侧汽缸部(38)与内侧汽缸部(36)之间形成有各汽缸室(60、65)，上述外侧汽缸部(38)和内侧汽缸部(36)的高度(H5、H6)相互不同。
根据上述结构，在汽缸(35)的外侧汽缸部(38)与活塞(40)之间形成有外侧汽缸室(60)，在内侧汽缸部(36)与活塞(40)之间形成有内侧汽缸室(65)。并且，各个汽缸部(36、38)的高度(H5、H6)相互不同，外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)相互不同，因此，能够调整外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的容积比。
第四发明的旋转式流体机械，在第一发明中，上述外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低。
依据上述结构，通常外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)相等，外侧汽缸室(60)的容积(C1)较大，但是，通过外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低，使外侧汽缸室(60)的容积(C1)比内侧汽缸室(65)的容积(C2)小，从而能够使两者的容积(C1、C2)相等或者接近。
第五发明的旋转式流体机械，在第一至第四中的任一发明中，上述外侧汽缸室(60)的容积(C1)与内侧汽缸室(65)的容积(C2)相等。
根据上述结构，使外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)不同，从而使两者的容积(C1、C2)相等，由此与各个汽缸室(60、65)对应的扭矩变动的峰值之差缩小。
第六发明的旋转式流体机械，在第一至第四中的任一发明中，构成上述外侧汽缸室(60)的活塞(40)的外侧活塞侧面(47)的外侧表面积(A1)与构成上述内侧汽缸室(65)的活塞(40)的内侧活塞侧面(48)的内侧表面积(A2)相等。
从活塞作用在旋转式流体机械的旋转轴上的负载由活塞侧面(47、48)的表面积(A1、A2)与压力之积决定。根据上述结构，使外侧表面积(A1)与内侧表面积(A2)相等，由此作用在与各个汽缸室(60、65)对应的旋转轴上的负载相等，因此，与各个汽缸室(60、65)对应的扭矩变动的峰值之差缩小。
第七发明中的旋转式流体机械，在第二发明中，上述汽缸(35)或者活塞(40)的任意一个以偏心旋转的方式构成，上述叶片(45)构成用于防止上述偏心旋转的部件发生自转的自转防止部件。
根据上述结构，活塞(40)沿着与径方向正交的方向相对于叶片(45)滑动，并且与叶片(45)一同仅沿着径方向运动，活塞(40)的旋转方向的变位受到限制，因此，利用该叶片(45)能够防止活塞(40)发生自转。
发明效果
根据上述第一发明，通过使外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)不同，从而能够调整汽缸室(60、65)的容积比，因此，能够获得可缩小与各个汽缸室(60、65)对应的扭矩变动的峰值之差等效果。
根据上述第二发明，将叶片(45)的外侧叶片部(72)和内侧叶片部(73)的高度(H3、H4)相互改变，与在不同高度(H1、H2)的外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)上所形成的叶片槽(7)嵌合，由此能够获得与上述第一发明同样的效果。
根据上述第三发明，外侧汽缸部(38)与内侧汽缸部(36)的高度(H5、H6)相互不同，由此，外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)相互不同，因此，能够获得与上述各个发明同样的效果。
根据上述第四发明，外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低，由此不仅能够使外侧汽缸室(60)的容积(C1)与内侧汽缸室(65)的容积(C2)接近，而且，能够缩小与各个汽缸室(60、65)对应的扭矩变动的峰值之差，抑制振动发生。
根据上述第五发明，使外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)相互不同，使两者的容积(C1、C2)相等，由此能够进一步缩小与各个汽缸室(60、65)对应的扭矩变动的峰值之差，抑制振动发生。
根据上述第六发明，使活塞(40)的外侧活塞侧面(47)的外侧表面积(A1)与内侧活塞侧面(48)的内侧表面积(A2)相等，由此能够获得与上述第五发明同样的效果。
根据上述第七发明，叶片(45)被用作自转防止部件，由此不仅能够节省使用十字头连接头等其它的部件作为自转防止部件，并且能够降低成本。
附图说明
图1是本发明的实施方式的旋转式压缩机的纵截面图。
图2是表示压缩机构的横截面图。
图3表示活塞，图3(a)是其立体图，图3(b)是其平面图。
图4表示汽缸，图4(a)是其立体图，图4(b)是其平面图。
图5是表示叶片的立体图。
图6是表示压缩机构的放大纵截面图。
图7是表示压缩机构的动作的横截面图。
图8是表示本发明的实施方式和现有技术例的扭矩变动的特性图。
符号说明
7，叶片槽
35，汽缸
36，内侧汽缸部
38，外侧汽缸部
40，活塞
45，叶片
46，直线部
47，外侧活塞侧面
48，内侧活塞侧面
60，外侧汽缸室
61，高压室
62，低压室
65，内侧汽缸室
66，高压室
67，低压室
72，外侧叶片部
73，内侧叶片部
74，凹部
A1，外侧表面积
A2，内侧表面积
H1，外侧汽缸室的高度
H2，内侧汽缸室的高度
H3，外侧叶片部的高度
H4，内侧叶片部的高度
H5，外侧汽缸部的高度
H6，内侧汽缸部的高度
C1，外侧汽缸室的容积
C2，内侧汽缸室的容积
具体实施方式
下面，根据附图详细地说明本发明的实施方式。
如图1所示，实施方式的旋转式流体机械是将电动机(20)和压缩机构(30)收纳在外壳(10)内，构成为全密闭式的旋转式压缩机(1)。该旋转式压缩机(1)例如设置在空调装置的制冷剂回路中，用于压缩从蒸发器吸入的气体制冷剂并向凝结器排出。
上述外壳(10)是由形成为纵长的圆筒状的躯干部(11)、被固定在该躯干部(11)的上端部的上部盖板(12)、和被固定在躯干部(11)的下端部的下部盖板(13)构成的密闭容器。在该上部盖板(12)设置有贯通该上部盖板(12)的排出管(14)，另一方面在躯干部(11)的下部设置有贯通该躯干部(11)的吸入管(15)。排出管(14)与外壳(10)的内部连通，其入口朝着在外壳(10)内的上部所设置的电动机(20)的上侧的空间开口。另一方面吸入管(15)与在外壳(10)内的下部所设置的压缩机构(30)连接。并且该旋转式压缩机(1)按照以下方式构成，即：由压缩机构(30)压缩的制冷剂向外壳(10)的内部空间排出后，通过排出管(14)被向外壳(10)外送出，外壳(10)内成为高压的高压空间(S2)。此外，外壳(10)的底部是储存有被供给到上述压缩机构(30)的各个滑动部等的润滑油的储存部(59)。
在上述外壳(10)的内部配置有沿着上下方向延伸的驱动轴(33)，通过该驱动轴(33)将压缩机构(30)和电动机(20)驱动连结。驱动轴(33)具备主轴部(33a)与偏心部(33b)。偏心部(33b)在靠近驱动轴(33)下方的位置形成为直径比主轴部(33a)大的圆柱状，其轴心相对于主轴部(33a)的轴心偏心。并且偏心部(33b)在贯通后述的压缩机构(30)的活塞(40)的状态下，按照能够相对于该活塞(40)一体地旋转的方式被固定。
此外，在上述驱动轴(33)的内部形成有从该驱动轴(33)的下端朝着上方延伸的作为给油通道的贯通孔(25)。由此，上述外壳(10)内的储存部(59)的润滑油在贯通孔(25)中上升，被供给到压缩机构(30)的各个滑动部等。
上述电动机(20)具备定子(21)和转子(22)。该定子(21)为圆筒形状，并且被固定在外壳(10)的躯干部(11)的内面。另一方面，在转子(22)贯通有上述驱动轴(33)的主轴部(33a)，并且被配置在定子(21)的内侧，构成为与驱动轴(33)一同旋转。
上述压缩机构(30)具备活塞(40)、尾盖(rear head)(50)以及汽缸(35)。汽缸(35)形成为有底圆筒状，并且按照底部位于上方的方式设置在尾盖(50)的上侧。
如图2和图3所示，上述活塞(40)具备：与驱动轴(33)的偏心部(33b)嵌合的圆筒状的轴承部(42)；与轴承部(42)的外周侧隔开空间并且与轴承部(42)同心状地设置的环状活塞主体部(43)；按照在下端侧使轴承部(42)与环状活塞主体部(43)之间形成一体化的方式设置的圆板状的内侧活塞侧盖板(41)；和按照从环状活塞主体部(43)的下端侧遍及整周而朝着外侧方突出，且与内侧活塞侧盖板(41)连接为一体的方式设置的外侧活塞侧盖板(44)。
环状活塞主体部(43)的外侧活塞侧盖板(44)一侧的侧面即外侧活塞侧面(47)、与环状活塞主体部(43)的内侧活塞侧盖板(41)一侧的侧面即内侧活塞侧面(48)为相互配置成同心状的圆筒面。
上述环状活塞主体部(43)的圆环并未被切断而是连续地形成。在环状活塞主体部(43)的圆环的周方向的一部分，沿着与径方向正交的方向形成有直线状地延伸的直线部(46)，该直线部(46)按照后述的叶片(45)能够滑动地与其嵌合的方式形成。
如图6的放大图所示，上述内侧活塞侧盖板(41)的旋转轴方向的厚度形成为比外侧活塞侧盖板(44)的旋转轴方向的厚度薄，内侧活塞侧盖板(41)与外侧活塞侧盖板(44)的彼此的下端面相连续，另一方面，按照内侧活塞侧盖板(41)的上端面的位置比外侧活塞侧盖板(44)的上端面的位置低的方式形成。因此，上述外侧活塞侧面(47)的旋转轴方向的高度(H7)比内侧活塞侧面(48)的旋转轴方向的高度(H8)低。
此处，外侧活塞侧面(47)的外侧表面积(A1)通过环状活塞主体部(43)的中心至外侧活塞侧面(47)的距离即半径(D1)与外侧活塞侧面(47)的高度(H7)求得([(A1)＝2π×(D1)×(H7)])。内侧活塞侧面(48)的内侧表面积(A2)通过环状活塞主体部(43)的中心至内侧活塞侧面(48)的距离即半径(D2)与内侧活塞侧面(48)的高度(H8)求得([(A2)＝2π×(D2)×(H8)])。
并且，在偏心旋转运动时从活塞(40)作用在偏心部(33b)上的荷载由活塞侧面(47、48)的表面积(A1、A2)与压力之积决定。因此，通过使上述外侧表面积(A1)与内侧表面积(A2)相等，从而作用在与各个汽缸室(60、65)对应的偏心部(33b)上的荷载变得相等。即，优选按照使外侧活塞侧面(47)的高度(H7)比内侧活塞侧面(48)的高度(H8)低，使外侧表面积(A1)与内侧表面积(A2)变得相等的方式设定。
如图1所示，上述尾盖(50)是厚的圆板状部件，在其外周边缘部被固定在外壳(10)的内周面，并且外周上端部分按照与汽缸(35)紧贴的方式被固定。此外，在尾盖(50)的中央部分贯通上述驱动轴(33)的主轴部(33a)，在该贯通孔的内周面设置有以能够旋转的方式支承主轴部(33a)的滑动轴承(50a)。
如图2以及图4所示，上述汽缸(35)具备均为圆环状并且被配置成同心状的外侧汽缸部(38)与内侧汽缸部(36)。外侧汽缸部(38)的内周面与内侧汽缸部(36)的外周面是被配置成相互为同心状的圆筒面，在其之间形成有环状的汽缸室(60、65)。此外，外侧汽缸部(38)的内周面的与上述环状活塞主体部(43)的直线部(46)对应的部分形成为沿着与径方向正交的方向延伸的直线状。
上述汽缸(35)还具备形成为厚的圆板状的平板部(39)，在该平板部(39)的外周侧朝向下侧地突出设置有上述外侧汽缸部(38)，该外侧汽缸部(38)通过焊接等被固定在外壳(10)的躯干部(11)的内面。另外，在平板部(39)的下面，在外侧汽缸部(38)的内侧突出设置有上述内侧汽缸部(36)，由此，在内侧汽缸部(36)与外侧汽缸部(38)之间形成有作为压缩室的上述汽缸室(60、65)。
并且如图2所示，上述活塞(40)的环状活塞主体部(43)位于上述汽缸室(60、65)内。环状活塞主体部(43)形成为：外侧活塞侧面(47)的直径比外侧汽缸部(38)的内周面直径小，内侧活塞侧面(48)的直径比内侧汽缸部(36)的外周面直径大。由此，在外侧活塞侧面(47)与外侧汽缸部(38)的内周面之间形成有外侧汽缸室(60)，另一方面，在内侧活塞侧面(48)与内侧汽缸部(36)的外周面之间形成有内侧汽缸室(65)。
具体来讲，外侧汽缸室(60)由上述平板部(39)、外侧活塞侧盖板(44)、外侧汽缸部(38)和外侧活塞侧面(47)形成，内侧汽缸室(65)由平板部(39)、内侧活塞侧盖板(41)、内侧汽缸部(36)和内侧活塞侧面(48)形成。
在上述汽缸(35)的平板部(39)与内侧汽缸部(36)、活塞(40)的内侧活塞侧盖板(41)与轴承部(42)之间，形成有用于允许轴承部(42)在内侧汽缸部(36)的内周侧的偏心旋转动作的动作空间(68)。在图1以及图2的结构中，该操作空间(68)构成为高压空间。
此外，上述活塞(40)与汽缸(35)在外侧活塞侧面(47)与外侧汽缸部(38)的内周面实际上在一点相接的状态(严格来讲，存在微米级的缝隙，但不会出现制冷剂在缝隙泄漏的问题的状态)下，在与该接点相位相差180度的位置，内侧活塞侧面(48)与内侧汽缸部(36)的外周面实际上在一点相接。
在上述汽缸(35)的平板部(39)的中央部分形成有朝向上方凸出的圆筒状的轴承部(37)，在该轴承部(37)设置有以沿着上下方向贯通该轴承部(37)的状态将驱动轴(33)的主轴部(33a)可旋转地支承的滑动轴承(37a)。
此外，在外侧汽缸部(38)形成有沿着径方向贯通该外侧汽缸部(38)的吸入口(34)。该吸入口(34)的一端侧向外侧汽缸室(60)的低压室开口，另一端侧与吸入管(15)连接。另外，在上述环状活塞主体部(43)形成有连通外侧汽缸室(60)的低压室(62)与内侧汽缸室(65)的低压室(67)的贯通孔(53)。
另一方面，在上述汽缸(35)中形成有外侧排出口(54)和内侧排出口(55)。这些排出口(54、55)分别在汽缸(35)的平板部(39)的厚度方向上贯通而形成。外侧排出口(54)的下端朝向外侧汽缸室(60)的高压室(61)开口，内侧排出口(55)的下端朝向内侧汽缸室(65)的高压室(66)开口。此外，在这些排出口(54、55)中设置有用于开闭该排出口(54、55)的由单向阀构成的排出阀(图中未示)。
在上述汽缸(35)中，在与上述活塞(40)的直线部(46)对应的位置，沿着径方向配置有叶片槽(7)，大致长方体形状的叶片(45)能够滑动地嵌入在该叶片槽(7)中。具体来讲，该叶片槽(7)由在内侧汽缸部(36)形成的第一叶片槽(7a)、在平板部(39)形成的第二叶片槽(7b)、和在外侧汽缸部(38)形成的第三叶片槽(7c)构成，这些第一～第三叶片槽(7a、7b、7c)沿着汽缸(35)的径方向连续地形成为一个直线状。
上述内侧汽缸部(36)的形成有第一叶片槽(7a)的部分附近形成为沿着与径方向正交的方向延伸的直线状，第一叶片槽(7a)按照沿着厚度方向贯通该内侧汽缸部(36)的直线状部分中的周方向中心部分的方式设置。另一方面，第三叶片槽(7c)被设置在从外侧汽缸部(38)的中心侧端面至外周侧的中途部分。叶片(45)与该叶片槽(7)嵌合，如后所述，上述汽缸室(60、65)被划分成高压室(61、66)与低压室(62、67)。
此处，如图6所示，形成为上述内侧汽缸部(36)的沿着旋转轴方向的高度(H6)比外侧汽缸部(38)的沿着旋转轴方向的高度(H5)高。具体来讲，构成为外侧汽缸部(38)的高度(H5)与环状活塞主体部(43)的外侧活塞侧面(47)的高度(H7)相等，内侧汽缸部(36)的高度(H6)与内侧活塞侧面(48)的高度(H8)相等，各个汽缸部(36、38)的前端面(下端面)与上述活塞(40)的厚度不同的内侧活塞侧盖板(41)和外侧活塞侧盖板(44)的各自的上端面滑动接触。
即，外侧汽缸部(38)的前端面与外侧活塞侧盖板(44)的上端面滑动接触，而比外侧汽缸部(38)高(长)的内侧汽缸部(36)的前端面与位于比外侧活塞侧盖板(44)的上端面低的位置的内侧活塞侧盖板(41)的上端面滑动接触。
另一方面，上述活塞(40)中的环状活塞主体部(43)的前端面(图1的上端面)与汽缸(35)的内侧汽缸部(36)和外侧汽缸部(38)之间的平板部(39)滑动接触，活塞(40)的轴承部(42)的前端面与比汽缸(35)的内侧汽缸部(36)靠内侧的平板部(39)滑动接触。
由此，由汽缸(35)的汽缸部(36、38)与活塞(40)形成气密状态的汽缸室(60、65)，并且构成为外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的上端位置相等，外侧汽缸室(60)的下端位置比内侧汽缸室(65)的下端位置高。即，构成为外侧汽缸室(60)的高度(H1)分别与外侧汽缸部(38)的高度(H5)和外侧活塞侧面(47)的高度(H7)相等，并且内侧汽缸室(65)的高度(H2)分别与内侧汽缸部(36)的高度(H6)和内侧活塞侧面(48)的高度(H8)相等，外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低。
并且在本发明的实施方式中，如上所述，优选活塞(40)按照外侧表面积(A1)和内侧表面积(A2)相等的方式设定，或者，优选外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)按照相互的容积(C1、C2)成为相等的方式设定。
此外，详细情况如后文所述，为了保持各个汽缸室(60、65)的气密状态，构成为从活塞(40)的背面侧对活塞(40)施加按压力。
如图1所示，在上述尾盖(50)的上面，在与活塞(40)的内侧活塞侧盖板(41)的中央部对应的位置设置有密封环(70)。该密封环(70)按照沿着径方向分割尾盖(50)与活塞(40)之间的空间的方式设置。
并且，上述密封环(70)的内周侧的空间与外壳(10)内的高压空间(S2)连通，构成为能够从上述储存部(59)通过驱动轴(33)的贯通孔(25)内被供给高压润滑油。即，密封环(70)的内侧的空间变成高压状态，因此，向汽缸(35)一侧挤压的背压作用于上述活塞(40)。
此处，在上述活塞(40)，因上述汽缸室(60、65)的内压，产生与上述汽缸(35)背离的背离力。与此相反，通过使上述挤压力作用于上述活塞(40)，不仅能够防止该活塞(40)与上述汽缸(35)背离，而且能够保持由该活塞(40)与汽缸(35)所形成的上述汽缸室(60、65)的气密性。
另一方面，上述密封环(70)的外周侧的空间是背压空间(S3)，由于越过该密封环(70)而进入其中的润滑油、从轴承通过汽缸室(60、65)漏出的润滑油，该背压空间(S3)内的压力变成比上述吸入口(34)高压且比上述外壳(10)内的高压空间(S2)低压的中间压。由此，该背压空间(S3)内的压力也以从背面侧挤压上述活塞(40)的方式作用。
并且，上述汽缸室(60、65)被与汽缸(35)异体的叶片(45)划分成高压室(61、66)与低压室(62、67)。如图5所示，该叶片(45)由划分外侧汽缸室(60)的外侧叶片部(72)与划分内侧汽缸室(65)的内侧叶片部(73)形成为一体化的大致呈矩形板状的部件构成，在两个叶片部(72、73)之间形成有与上述活塞(40)的直线部(46)可滑动地嵌合的凹部(74)。该叶片(45)的滑动方向的长度，即汽缸(35)的径方向的长度被设定为比叶片槽(7)的径方向的长度短，被嵌入叶片槽(7)中的叶片(45)能够沿着径方向在叶片槽(7)中滑动。
另外，上述叶片(45)按照外侧叶片部(72)的高度(H3)比内侧叶片部(73)的高度(H4)短的方式形成。具体来讲，当该叶片(45)被嵌入汽缸(35)的叶片槽(7)中时，外侧汽缸部(38)的前端面与外侧叶片部(72)的前端面形成为一个面，而内侧汽缸部(36)的前端面与内侧叶片部(73)的前端面形成为一个面。
在上述的结构中，当与上述驱动轴(33)连结的活塞(40)相对于汽缸(35)偏心的状态下旋转时，如图7所示，在使该叶片(45)在叶片槽(7)内沿着汽缸(35)的径方向滑动并且使直线部(46)在叶片(45)的凹部(74)内沿着与径方向正交的方向滑动的同时，活塞(40)的环状活塞主体部(43)做偏心旋转运动，由此环状活塞主体部(43)相对于汽缸(35)进行公转。
像这样，环状活塞主体部(43)通过与叶片(45)一同沿着汽缸(35)的径方向滑动并且通过直线部(46)在叶片(45)的凹部(74)中的滑动从而相对于汽缸(35)在与径方向正交的方向上滑动，由此，环状活塞主体部(43)与汽缸(35)的接触点从图7(A)向(H)依次移动，制冷剂在汽缸室(60、65)内被压缩。此外，该图7是表示本实施方式中的压缩机构(30)的动作状态的示意图，从图7(A)至(H)以45度的间隔表示环状活塞主体部(43)沿着图中的顺时针方向移动的情况。
并且，根据上述的结构，上述环状活塞主体部(43)相对于叶片(45)在与径方向正交的方向上滑动，并且与叶片(45)一同仅沿着径方向运动，环状活塞主体部(43)的旋转方向的变位受到限制，因此，利用该叶片(45)能够防止活塞(40)的自转。
(运动动作)
接着，对上述旋转式压缩机(1)的运动动作进行说明。
首先，当启动电动机(20)时，转子(22)的旋转通过驱动轴(33)被传达至压缩机构(30)的活塞(40)。于是，该活塞(40)的环状活塞主体部(43)伴随着叶片(45)沿着叶片槽(7)的往复运动，与该叶片(45)成为一体地相对于汽缸(35)沿径方向往复运动，并且，在直线部(46)沿着圆周方向(与径方向正交的方向)在叶片(45)的凹部(74)内往复运动。通过这两个动作的组合，上述环状活塞主体部(43)相对于汽缸(35)的外侧汽缸部(38)和内侧汽缸部(36)公转，压缩机构(30)进行规定的压缩动作。
具体来讲，在上述压缩机构(30)的外侧汽缸室(60)中，在图7(B)的状态下，低压室(62)的容积基本上最小，驱动轴(33)由此沿着图的右旋转方向旋转，随着向图7(C)～图7(A)的状态变化，，低压室(62)的容积增大，制冷剂通过吸入管(15)和吸入口(34)被吸入低压室(62)。
当上述驱动轴(33)旋转一次而再次变成图7(B)的状态时，制冷剂向上述低压室(62)中的吸入结束。然后，该低压室(62)这次变成制冷剂被压缩的高压室(61)，隔着叶片(45)形成新的低压室(62)。当驱动轴(33)继续旋转时，在上述低压室(62)中反复进行制冷剂的吸入，另一方面，高压室(61)的容积减少，制冷剂在该高压室(61)中被压缩。当高压室(61)的压力成为规定值并且与排出空间的压差达到设定值时，通过该高压室(61)的高压制冷剂，排出阀打开，高压制冷剂从排出空间向外壳(10)内的高压空间(S2)流出。
另一方面，在内侧汽缸室(65)中，在图7(F)的状态下，低压室(67)的容积基本最小，驱动轴(33)由此沿着图的右旋转方向旋转，随着向图7(G)～图7(E)的状态变化，该低压室(67)的容积增大，制冷剂通过吸入管(15)、吸入口(34)和贯通孔(53)被吸入内侧汽缸室(65)的低压室(67)。
当上述驱动轴(33)旋转一次而再次变成图7(F)的状态时，制冷剂向上述低压室(67)的吸入结束。然后，该低压室(67)这次变成制冷剂被压缩的高压室(66)，隔着叶片(45)形成新的低压室(67)。当驱动轴(33)继续旋转时，在上述低压室(67)中反复进行制冷剂的吸入，另一方面高压室(66)的容积减少，制冷剂在该高压室(66)中被压缩。当高压室(66)的压力变成规定值并且与排出空间的压差达到设定值时，通过该高压室(66)的高压制冷剂，排出阀打开，高压制冷剂从排出空间向外壳(10)内的高压空间(S2)流出。
在上述外侧汽缸室(60)中，大致在图7(E)的时刻开始排出制冷剂，在内侧汽缸室(65)中，大致在图7(A)的时刻开始排出制冷剂。即，在上述外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)中，排出的时刻大体相差180度。在外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)中被压缩然后向外壳(10)内的高压空间(S2)流出的高压制冷剂从排出管(14)被排出，在制冷剂回路中经过凝结过程、膨胀过程、和蒸发过程后，再次被吸入旋转式压缩机(1)中。
此处，在上述活塞(40)与尾盖(50)之间的空间中，由密封环(70)划分的内侧的空间内与上述高压空间(S2)连通，因此处于高压状态，该活塞(40)从其背面侧被向汽缸(35)侧挤压。
另一方面，由于驱动轴(33)下端的离心泵作用，上述储存部(59)的润滑油在该驱动轴(33)的贯通孔(25)内被向上方推起，被供给到压缩机构(30)的各滑动轴承(37a、50a)、在上述活塞(40)与尾盖(50)之间比上述密封环(70)更靠内周侧的空间。
此外，当上述背压空间(S3)内的压力与吸入压力之差较大时，上述排出阀变成打开状态，润滑油从排出油路向吸入口(34)被排出。这样，向上述吸入口(34)被排出的润滑油与制冷剂一同被吸入压缩机构(30)内，在汽缸室(60、65)中被压缩后，被排出至外壳(10)内的高压空间(S2)，然后返回储存部(59)。
(实施方式的效果)
因此，在本实施方式的旋转式压缩机(1)中，使外侧叶片部(72)的高度(H3)比内侧叶片部(73)的高度(H4)低，并且使外侧汽缸部(38)的高度(H5)和外侧活塞侧面(47)的高度(H7)比内侧汽缸部(36)的高度(H6)和内侧活塞侧面(48)的高度(H8)低，从而使外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低。并且，使外侧汽缸室(60)的容积(C1)与内侧汽缸室(65)的容积(C2)相等，或者，使外侧活塞侧面(47)的外侧表面积(A1)与内侧活塞侧面(48)的内侧表面积(A2)相等，由此能够使作用在与外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)对应的偏心部(33b)上的负载相等。即，如图8的A线所示，在各汽缸室(60、65)中，制冷剂即将被排出前的扭矩的差几乎消失，不仅能够缩小与各汽缸室(60、65)对应的扭矩变动的峰值的差，而且能够抑制振动。
另外，叶片(45)通过在叶片槽(7)滑动而沿着径方向相对于汽缸(35)滑动，另一方面沿着与径方向正交的方向相对于汽缸(35)的移动被限制。并且，通过直线部(46)与叶片(45)的叶片槽(74)的嵌合，从而活塞(40)与叶片(45)一同沿着径方向相对于汽缸(35)滑动。另外，通过将凹部(74)在直线部(46)滑动，由此活塞(40)沿着与径方向正交的方向相对于汽缸(35)滑动。由此，活塞(40)能够进行偏心旋转运动。
并且，活塞(40)沿着与径方向正交的方向相对于叶片(45)滑动，同时与叶片(45)一同仅沿着径方向移动，活塞(40)的旋转方向的变位受到限制，因此，利用该叶片(45)能够防止活塞(40)发生自转。像这样叶片(45)作为自转防止部件而构成，由此不仅能够省略使用十字头连接头等其它部件用作自转防止部件，而且能够降低成本。
(其它实施方式)
此外，上述实施方式是本发明的例子，本发明并非局限于此例。例如，也可以采用以下的构造。
即，在上述实施方式中，使外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低，使外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的容积(C1、C2)相等，但是，并非必须使汽缸室(60、65)的容积(C1、C2)相等，例如，只要通过使外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低，能够缩小两者的容积(C1、C2)之差即可。
进而，在本发明中，无需限定使外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低，只要通过使外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的高度(H1、H2)不同，能够调整两者的容积比即可。
另外，在上述实施方式中，使环状活塞主体部(43)的外侧活塞侧面(47)的高度(H7)比内侧活塞侧面(48)的高度(H8)低，从而使外侧表面积(A1)和内侧表面积(A2)相等，但是，并非必须使两个表面积(A1、A2)相等，只要能够缩小两个表面积(A1、A2)之差即可。
此外，在上述实施方式中，在活塞(40)上连结驱动轴(33)，从而使环状活塞主体部(43)旋转，但是，并非局限于此，也可以将该环状活塞主体部(43)设置在固定侧的上述汽缸(35)中，并且将外侧汽缸部(38)和内侧汽缸部(36)设置在旋转侧的上述活塞(40)，使该外侧汽缸部(38)和内侧汽缸部(36)旋转。在该情况下，上述叶片(45)构成为在上述外侧汽缸部(38)与内侧汽缸部(36)之间能够沿着伸长方向和与其正交的方向的两个方向上滑动。
另外，在上述实施方式中，作为本发明的流体机械，对旋转式压缩机(1)进行了说明，但是，本发明也能够适用于将高压制冷剂等气体导入汽缸室，通过该气体的膨胀而产生旋转轴的驱动力的膨胀机，而且还能够适用于泵。
进一步，在上述实施方式中，将电动机(20)收纳在外壳(10)内，但是并非局限于此，也可以构成为从该外壳(10)的外部驱动压缩机构(30)。
工业实用性
如以上所说明，本发明对于在环状的汽缸室中，环状活塞的内侧与外侧分别作为流体室的旋转式流体机械非常有用。

Claims (7)

1.一种旋转式流体机械，其具备：具有环状的汽缸室(60、65)的汽缸(35)；相对于所述汽缸(35)偏心地收纳在汽缸室(60、65)中，将该汽缸室(60、65)划分成外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)的环状活塞(40)；和被配置在所述汽缸室(60、65)中，将各汽缸室(60、65)划分成高压室(61、66)与低压室(62、67)的叶片(45)，所述汽缸(35)与活塞(40)相对地进行偏心旋转运动，所述旋转式流体机械的特征在于：
所述外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的沿着旋转轴心方向的高度(H1、H2)相互不同，
所述活塞(40)在周方向的一部分具有与其它部分连续的直线部(46)，
划分所述外侧汽缸室(60)的外侧叶片部(72)和划分内侧汽缸室(65)的内侧叶片部(73)形成为一体而构成所述叶片(45)，在该两个叶片部(72、73)之间形成有可滑动地与活塞(40)的直线部(46)嵌合的凹部(74)，
在所述汽缸(35)上形成有叶片槽(7)，所述叶片(45)可沿着径方向滑动地嵌合在该叶片槽(7)中，
所述外侧叶片部(72)和内侧叶片部(73)的高度(H3、H4)相互不同。
2.一种旋转式流体机械，其具备：具有环状的汽缸室(60、65)的汽缸(35)；相对于所述汽缸(35)偏心地收纳在汽缸室(60、65)中，将该汽缸室(60、65)划分成外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)的环状活塞(40)；和被配置在所述汽缸室(60、65)中，将各汽缸室(60、65)划分成高压室(61、66)与低压室(62、67)的叶片(45)，所述汽缸(35)与活塞(40)相对地进行偏心旋转运动，所述旋转式流体机械的特征在于：
所述外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的沿着旋转轴心方向的高度(H1、H2)相互不同，
所述外侧汽缸室(60)的容积(C1)与内侧汽缸室(65)的容积(C2)相等。
3.一种旋转式流体机械，其具备：具有环状的汽缸室(60、65)的汽缸(35)；相对于所述汽缸(35)偏心地收纳在汽缸室(60、65)中，将该汽缸室(60、65)划分成外侧汽缸室(60)与内侧汽缸室(65)的环状活塞(40)；和被配置在所述汽缸室(60、65)中，将各汽缸室(60、65)划分成高压室(61、66)与低压室(62、67)的叶片(45)，所述汽缸(35)与活塞(40)相对地进行偏心旋转运动，所述旋转式流体机械的特征在于：
所述外侧汽缸室(60)和内侧汽缸室(65)的沿着旋转轴心方向的高度(H1、H2)相互不同，
构成所述外侧汽缸室(60)的活塞(40)的外侧活塞侧面(47)的外侧表面积(A1)与构成所述内侧汽缸室(65)的活塞(40)的内侧活塞侧面(48)的内侧表面积(A2)相等。
4.如权利要求2或3所述的旋转式流体机械，其特征在于：
所述活塞(40)在周方向的一部分具有与其它部分连续的直线部(46)，
划分所述外侧汽缸室(60)的外侧叶片部(72)和划分内侧汽缸室(65)的内侧叶片部(73)形成为一体而构成所述叶片(45)，在该两个叶片部(72、73)之间形成有可滑动地与活塞(40)的直线部(46)嵌合的凹部(74)，
在所述汽缸(35)上形成有叶片槽(7)，所述叶片(45)可沿着径方向滑动地嵌合在该叶片槽(7)中，
所述外侧叶片部(72)和内侧叶片部(73)的高度(H3、H4)相互不同。
5.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式流体机械，其特征在于：
所述汽缸(35)具备配置为同心状的外侧汽缸部(38)和内侧汽缸部(36)，在该外侧汽缸部(38)与内侧汽缸部(36)之间形成有各汽缸室(60、65)，
所述外侧汽缸部(38)和内侧汽缸部(36)的高度(H5、H6)相互不同。
6.如权利要求1～3中任一项所述的旋转式流体机械，其特征在于：
所述外侧汽缸室(60)的高度(H1)比内侧汽缸室(65)的高度(H2)低。
7.如权利要求1所述的旋转式流体机械，其特征在于：
所述汽缸(35)或者活塞(40)的任意一个以偏心旋转的方式构成，
所述叶片(45)构成用于防止所述偏心旋转的部件发生自转的自转防止部件。
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