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Verweis auf eine verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung basiert auf der am 26. Mai 2015 eingereichten
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-106284 und nimmt diese durch eine Bezugnahme hierin auf.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen einen Zylinder drehenden Kompressor vom Zylinderrotations-Typ, der eine Kompressionskammer in einem Innenbereich des Zylinders bildet.
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Stand der Technik
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Die Patentliteratur 1 offenbart bislang einen einen Zylinder drehenden Kompressor vom Zylinderrotations-Typ. der eine Kompressionskammer in einem Innenbereich des Zylinders bildet, während ein Endabschnitt eines Flügels auf einer äußeren Umfangsseite an eine innere Umfangsoberfläche des Zylinders anstößt.
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Der Kompressor vom Zylinderrotations-Typ der Patentliteratur 1 umfasst den Zylinder, einen Rotor, eine Welle und den Flügel. Der Zylinder ist in einer zylindrischen rohrförmigen Gestalt ausgebildet. Der Rotor ist in einer zylindrischen rohrförmigen Gestalt ausgebildet und ist in einem Innenbereich des Zylinders angeordnet. Die Welle lagert den Rotor drehbar. Der Flügel ist in der Form einer Platte ausgebildet und ist gleitend verschiebbar in eine Nut (d. h. einen Schlitz) eingepasst, die (der) in dem Rotor ausgebildet ist. Durch einen Raum, der von einer inneren Umfangsoberfläche des Zylinders, einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotors und einer Plattenoberfläche des Flügels umgeben ist, ist eine Kompressionskammer ausgebildet.
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Des Weiteren wird bei dem Kompressor vom Zylinderrotations-Typ der Patentliteratur 1 ein Volumen der Kompressionskammer geändert, indem der Zylinder und der Rotor zusammen synchron jeweils um zwei verschiedene Drehachsen herum gedreht werden.
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Noch genauer wird das Volumen der Kompressionskammer geändert, indem der Flügel entlang der Nut verschoben wird, während ein Endabschnitt des Flügels auf einer äußeren Umfangsseite zu dem Zeitpunkt an die innere Umfangsoberfläche des Zylinders anstößt, zu dem der Zylinder und der Rotor synchron zusammen gedreht werden.
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Des Weiteren ist ein Ansaugdurchlass, der ein einer Kompression unterworfenes Fluid leitet, das aus einem Außenraum in die Kompressionskammer eingesaugt wird, bei dem Kompressor vom Zylinderrotations-Typ der Patentliteratur 1 in einem Innenbereich der Welle und einem Innenbereich des Rotors ausgebildet. Dadurch wird das einer Kompression unterworfene Fluid zu der Kompressionskammer geleitet, ohne die Komplexität einer Durchlassstruktur des Ansaugdurchlasses und einer Abdichtungsstruktur zu vergrößern.
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Bei dem Kompressor vom Zylinderrotations-Typ der Patentliteratur 1 ist eine Oberfläche der Nut, entlang der die Plattenoberfläche des Flügels gleitend verschoben wird, bei einer Betrachtung in einer Achsenrichtung der Welle in Bezug auf eine Drehrichtung des Rotors in Richtung zu einer vorderen Seite bin geneigt. Des Weiteren ist ein Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses, der an einer äußeren Oberfläche des Rotors ausgebildet ist, an einer Stelle offen, die sich vergleichsweise getrennt von der Nut befindet und sich auf einer in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors rückwärtigen Seite der Nut befindet.
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Daher kann der Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses bei dem Kompressor vom Zylinderrotations-Typ der Patentliteratur 1 nicht unmittelbar mit der Kompressionskammer in Verbindung stehen, die gerade einen Hub für eine Vergrößerung des Volumens der Kompressionskammer gestartet hat (der im Folgenden als ein Ansaug-Hub bezeichnet wird), so dass der Druck der Kompressionskammer, die gerade den Ansaug-Hub gestartet hat, ungünstigerweise verringert wird. Die vorstehend beschriebene Verringerung des Drucks resultiert in einer Erhöhung einer Antriebskraft des Kompressors vom Zylinderrotations-Typ, und dadurch wird ein Energieverlust des Kompressors ungünstigerweise erhöht.
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Des Weiteren kann der Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses bei dem Kompressor vom Zylinderrotations-Typ der Patentliteratur 1 nicht unmittelbar gegenüber der Kompressionskammer blockiert werden, die gerade einen Hub für eine Reduzierung des Volumens der Kompressionskammer (der im Folgenden als ein Kompressions-Hub bezeichnet wird) gestartet hat, und dadurch kann das Fluid in der Kompressionskammer nicht komprimiert werden, die gerade den Kompressions-Hub gestartet hat. Bei einem derartigen Kompressions-Hub, bei dem das Fluid nicht komprimiert werden kann, wird die Antriebskraft des Kompressors vom Zylinderrotations-Typ unnötig verbraucht, und der Energieverlust des Kompressors wird ungünstigerweise vergrößert.
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Literaturliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP2014-238023A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Punkte konzipiert, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Erhöhung eines Energieverlusts eines Kompressors vom Zylinderrotations-Typ zu begrenzen.
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Die vorliegende Offenbarung wurde konzipiert, um die vorstehende Aufgabe zu lösen, und stellt einen Kompressor vorn Zylinderrotations-Typ bereit, der Folgendes umfasst: einen Zylinder, der in einer zylindrischen rohrförmigen Gestalt ausgebildet ist und um eine Mittelachse herum gedreht werden kann;
einen Rotor, der in einer zylindrischen rohrförmigen Gestalt ausgebildet ist und in einem Innenbereich des Zylinders angeordnet ist, wobei der Rotor um eine exzentrische Achse herum gedreht werden kann, die zu der Mittelachse des Zylinders exzentrisch ist; eine Welle, die den Rotor drehbar lagert; und
einen Flügel, der in der Form einer Platte ausgebildet ist und gleitend verschiebbar in eine in dem Rotor ausgebildete Nut eingesetzt ist, während der Flügel eine Kompressionskammer abteilt, die zwischen einer äußeren Umfangsoberfläche des Rotors und einer inneren Umfangsoberfläche des Zylinders ausgebildet ist, wobei:
der Zylinder und der Rotor synchron gedreht werden können;
der Flügel derart verschoben wird, dass ein Endabschnitt des Flügels auf einer äußeren Umfangsseite mit der inneren Umfangsoberfläche des Zylinders in Kontakt kommt, wenn der Rotor gedreht wird;
ein Ansaugdurchlass auf der Seite der Welle, der ein einer Kompression unterworfenes Fluid leitet, das aus einem Außenraum empfangen wird, in einem Innenbereich der Welle ausgebildet ist;
ein Ansaugdurchlass auf der Seite des Rotors, der das einer Kompression unterworfene Fluid leitet, das aus dem Ansaugdurchlass auf der Seite der Welle zu der Kompressionskammer hin abgegeben wird, in einem Innenbereich des Rotors ausgebildet ist; und die Nut und der Ansaugdurchlass auf der Seite des Rotors bei einer Betrachtung in einer axialen Richtung der exzentrischen Achse derart ausgebildet sind, dass sich die Nut und der Ansaugdurchlass auf der Seite des Rotors von einer inneren Umfangsseite in Richtung zu einer äußeren Umfangsseite des Rotors fortschreitend aneinander annähern.
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Gemäß dem vorstehenden Aufbau sind die Nut und der Ansaugdurchlass auf der Seite des Rotors derart konfiguriert, dass sich die Nut und der Ansaugdurchlass auf der Seite des Rotors von einer inneren Umfangsseite des Rotors in Richtung zu einer äußeren Umfangsseite des Rotors fortschreitend aneinander annähern. Daher kann ein Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses auf der Seite des Rotors, der an der äußeren Oberfläche des Rotors ausgebildet ist, benachbart zu einer Kontaktstelle angeordnet sein, bei welcher der Flügel mit dem Zylinder in Kontakt kommt.
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Dadurch kann der Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses auf der Seite des Rotors unmittelbar mit der Kompressionskammer in Verbindung stehen, die sich in dem Zustand unmittelbar nach einem Starten des Ansaug-Hubs befindet. Somit ist es möglich, eine Verringerung des Drucks der Kompressionskammer zu begrenzen, die sich in dem Zustand unmittelbar nach dem Starten des Ansaug-Hubs befindet.
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Des Weiteren ist es möglich, die Verbindung des Fluid-Auslasses des Ansaugdurchlasses auf der Seite des Rotors mit der Kompressionskammer, die sich in dem Zustand unmittelbar nach einem Starten des Kompressions-Hubs befindet, unmittelbar zu blockieren. Somit ist es möglich, das Auftreten eines Zustands zu begrenzen, in dem das Fluid in der Kompressionskammer nicht komprimiert wird, die sich in dem Zustand unmittelbar nach dem Starten des Kompressions-Hubs befindet.
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Im Ergebnis ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich, eine Vergrößerung des Energieverlusts des Kompressors vom Zylinderrotations-Typ zu begrenzen.
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Hierbei bezieht sich die Kompressionskammer in dem Ansaug-Hub auf eine Kompressionskammer, die sich in einen Hub befindet, bei dem das Volumen der Kompressionskammer erhöht wird. Des Weiteren ist mit der Kompressionskammer in dem Ansaug-Hub eine Kompressionskammer gemeint, die sich in dem Ansaug-Hub befindet und ein Volumen aufweist, das gleich Null ist. Des Weiteren bezieht sich die Kompressionskammer in dem Kompressions-Hub auf eine Kompressionskammer, die sich in einem Hub befindet, bei dem das Volumen der Kompressionskammer verringert wird. Des Weiteren ist mit der Kompressionskammer in dem Kompressions-Hub eine Kompressionskammer gemeint, die sich in dem Kompressions-Hub befindet und ein maximales Volumen aufweist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine axiale Querschnittsansicht eines Kompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II in 1;
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 1;
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4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Kompressionsmechanismus der Ausführungsform;
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5 ist eine anschauliche Ansicht, um verschiedene Betriebszustände des Kompressors der Ausführungsform zu beschreiben;
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6 ist eine anschauliche Ansicht, um eine Reibungskraft in einem normalen Kompressor vom Flügel-Typ zu beschreiben.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Ein Kompressor 1 vom Zylinderrotations-Typ (der im Folgenden einfach als ein Kompressor 1 bezeichnet wird) der vorliegenden Ausführungsform wird auf ein Kältekreislauf-System vom Dampf-Kompressions-Typ angewendet, das Luft, die in einen Fahrgastraum eines Fahrzeugs hinein geblasen werden soll, mittels einer Klimaanlage des Fahrzeugs kühlt. Der Kompressor 1 weist eine Funktion auf, durch die ein Kältemittel (das als ein einer Kompression unterworfenes Fluid dient) in diesem Kältekreislauf-System komprimiert und abgelassen wird.
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In diesem Kältekreislauf-System wird ein HFC-Kältemittel (noch genauer R134a) als das Kältemittel verwendet, und das Kältekreislauf-System bildet einen subkritischen Kältekreislauf, bei dem ein Kältemitteldruck auf der Seite mit einem hohen Druck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht übersteigt. Des Weiteren enthält das Kältemittel ein Kältemaschinenöl, bei dem es sich um ein Schmieröl handelt, um gleitend verschiebbare Teilstücke des Kompressors 1 zu schmieren, und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel in dem Kreislauf.
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Wie in 1 gezeigt, ist der Kompressor 1 als ein elektrischer Kompressor ausgebildet, der einen Kompressionsmechanismus 20 und eine Elektromotor-Einheit 30 umfasst, die in einem Innenbereich eines Gehäuses 10 aufgenommen sind, das eine äußere Hülle des Kompressors 1 bildet. Der Kompressionsmechanismus 20 komprimiert das Kältemittel und lässt es ab, und die Elektromotor-Einheit 30 treibt den Kompressionsmechanismus 20 an. Das Gehäuse 10 wird durch Kombinieren einer Mehrzahl von Metallelementen gebildet, und das Gehäuse 10 weist eine abgedichtete Behälterstruktur auf, die einen im Allgemeinen zylindrischen Raum 10a in einem Innenbereich des Gehäuses 10 bildet.
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Noch genauer wird das Gehäuse 10 durch integrales Kombinieren eines Hauptgehäuses 11, das in einer zylindrischen rohrförmigen Gestalt mit einem Boden (d. h. in der Form einer Schale) ausgebildet ist, eines Teil-Gehäuses 12, das in einer zylindrischen rohrförmigen Gestalt mit einem Boden ausgebildet ist und so angeordnet ist, dass es einen Öffnungsabschnitt des Hauptgehäuses 11 schließt, und eines Deckel-Elements 13 gebildet wird, das in der Form einer kreisförmigen Scheibe ausgebildet ist und so angeordnet ist, dass es einen Öffnungsabschnitt des Teil-Gehäuses 12 schließt.
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Ein Abdicht-Element (nicht gezeigt), wie beispielsweise ein O-Ring, ist zwischen jeweils zwei benachbarten Kontaktabschnitten des Hauptgehäuses 11, des Teil-Gehäuses 12 und des Deckel-Elements 13 eingefügt, so dass das Kältemittel nicht aus den Kontaktabschnitten austritt.
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An einer rohrförmigen Umfangsoberfläche des Hauptgehäuses 11 ist eine Ablassöffnung 11a ausgebildet, um das Hochdruck-Kältemittel, das mittels des Kompressionsmechanismus 20 mit Druck beaufschlagt wird, in einen Außenraum des Gehäuses 10 abzulassen (noch genauer zu einem Kältemitteleinlass eines Kondensators des Kältekreislauf-Systems). An einer rohrförmigen Umfangsoberfläche des Teil-Gehäuses 12 ist eine Ansaugöffnung 12a ausgebildet, um das Niederdruck-Kältemittel aus dem Außenraum des Gehäuses 10 anzusaugen (noch genauer das Niederdruck-Kältemittel, das von einem Verdampfer des Kältekreislauf Systems abgegeben wird).
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Zwischen dem Teil-Gehäuse 12 und dem Deckel-Element 13 ist ein Ansaugdurchlass 13a auf der Seite des Gehäuses ausgebildet, um das Niederdruck-Kältemittel, das durch die Ansaugöffnung 12a angesaugt wird, zu einer primären und einer sekundären Kompressionskammer Va, Vb des Kompressionsmechanismus 20 zu leiten. Des Weiteren ist eine Antriebsschaltung 30a, bei der es sich um einen Inverter handelt, welcher der Elektromotor-Einheit 30 einen elektrischen Strom zuführt, an einer entgegengesetzten Oberfläche des Deckel-Elements 13 angebracht, die sich entgegengesetzt zu dem Teil-Gehäuse 12 befindet.
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Als nächstes umfasst die Elektromotor-Einheit 30 einen Stator 31, der als ein Stator dient. Der Stator 31 umfasst einen Statorkern 31a, der aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt ist, sowie Statorspulen 31b, die um den Statorkern 31a herum gewickelt sind. Der Stator 31 ist an einer inneren Umfangsoberfläche einer rohrförmigen Umfangswand des Hauptgehäuses 11 zum Beispiel mittels Presspassen, Schrumpfpassen oder Verschrauben befestigt.
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Wenn den Statorspulen 31b durch Abdichtungsanschlüsse (d. h. hermetische Abdichtungsanschlüsse) 30b der elektrische Strom von der Antriebsschaltung 30a zugeführt wird, wird ein rotierendes magnetisches Feld erzeugt, das einen Zylinder 21 dreht, der auf einer inneren Umfangsseite des Stators 31 angeordnet ist. Der Zylinder 21 ist aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt, das in einer zylindrischen rohrförmigen Gestalt ausgebildet ist. Der Zylinder 21 bildet die primäre und die sekundäre Kompressionskammer Va, Vb des Kompressionsmechanismus 20, wie später beschrieben.
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Des Weiteren sind Permanentmagnete 32 an dem Zylinder 21 befestigt, wie in den Querschnittsansichten der 2 und 3 gezeigt. Auf diese Weise weist der Zylinder 21 die Funktion eines Rotors der Elektromotor-Einheit 30 auf. Der Zylinder 21 dreht sich durch das rotierende magnetische Feld, das mittels des Stators 31 erzeugt wird, um eine Mittelachse C1 herum.
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Das heißt, der Rotor der Elektromotor-Einheit 30 und der Zylinder 21 des Kompressionsmechanismus 20 sind bei dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform integral als ein einteiliger Körper gebildet. Hierbei versteht es sich, dass der Rotor der Elektromotor-Einheit 30 und der Zylinder 21 des Kompressionsmechanismus 20 jeweils durch separate Elemente gebildet sein können und zum Beispiel durch Presspassen miteinander integriert werden können. Des Weiteren ist der Stator 31 der Elektromotor-Einheit 30 (noch genauer der Statorkern 31a und die Statorspulen 31b) auf einer äußeren Umfangsseite des Zylinders 21 angeordnet.
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Als nächstes wird der Kompressionsmechanismus 20 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Kompressionsmechanismen, d. h. ein primärer Kompressionsmechanismus 20a und ein sekundärer Kompressionsmechanismus 20b, als der Kompressionsmechanismus 20 bereitgestellt. Ein grundlegender Aufbau des primären Kompressionsmechanismus 20a und ein grundlegender Aufbau des sekundären Kompressionsmechanismus 20b sind im Wesentlichen identisch miteinander. Der primäre und der sekundäre Kompressionsmechanismus 20a, 20b sind in Bezug auf einen Kältemittelstrom in dem Innenbereich des Gehäuses 2 parallel geschaltet.
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Des Weiteren sind der primäre und der sekundäre Kompressionsmechanismus 20a, 20b in einer axialen Richtung einer Mittelachse des Zylinders 21 nacheinander angeordnet, wie in den 1 und 4 gezeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem einen der zwei Kompressionsmechanismen, der auf einer unteren Oberflächenseite des Hauptgehäuses 11 (d. h. in der axialen Richtung auf der einen Endseite) angeordnet ist, um den primären Kompressionsmechanismus 20a, und bei dem anderen der zwei Kompressionsmechanismen, der auf der Seite des Teil-Gehäuses 12 (d. h. in der axialen Richtung auf der anderen Endseite) angeordnet ist, handelt es sich um den sekundären Kompressionsmechanismus 20b.
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Des Weiteren werden die einzelnen Komponenten bzw. die ausbildenden Komponenten des sekundären Kompressionsmechanismus 20b, die äquivalenten einzelnen Komponenten bzw. ausbildenden Komponenten des primären Kompressionsmechanismus 20a entsprechen, in jeder der entsprechenden Zeichnungen gekennzeichnet, indem ein letzter Buchstabe des entsprechenden Bezugszeichens von ”a” in ”b” abgeändert wird. Von den einzelnen Komponenten bzw. den ausbildenden Komponenten des sekundären Kompressionsmechanismus 20b ist zum Beispiel ein sekundärer Rotor, bei dem es sich um die einzelne Komponente bzw. die ausbildende Komponente handelt, die einem primären Rotor 22a des primären Kompressionsmechanismus 20a entspricht, mit dem Bezugszeichen ”22b” gekennzeichnet.
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Der primäre Kompressionsmechanismus 20a ist zum Beispiel durch den Zylinder 21, den primären Rotor 22a, einen primären Flügel 23a und eine Welle 24 gebildet. Der sekundäre Kompressionsmechanismus 20h ist zum Beispiel durch den Zylinder 21, den sekundären Rotor 22b, einen sekundären Flügel 23b und die Welle 24 gebildet. Noch genauer bilden ein Abschnitt des Zylinders 21 und ein Abschnitt der Welle 24, die sich auf der Seite der unteren Oberfläche des Hauptgehäuses 11 befinden, den primären Kompressionsmechanismus 20a, und ein anderer Abschnitt des Zylinders 21 und ein anderer Abschnitt der Welle 24, die sich auf der Seite des Teil-Gehäuses 12 befinden, bilden den sekundären Kompressionsmechanismus 20b, wie in 1 gezeigt.
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Bei dem Zylinder 21 handelt es sich um ein zylindrisches rohrförmiges Element, das als der Rotor der Elektromotor-Einheit 30 dient, und er dreht sich um die Mittelachse C1 herum, wie vorstehend erörtert. Des Weiteren bildet der Zylinder 21 die primäre Kompressionskammer Va des primären Kompressionsmechanismus 20a und die sekundäre Kompressionskammer Vb des sekundären Kompressionsmechanismus 20b im Inneren des Zylinders 21. Eine primäre seitliche Platte 25a, bei der es sich um ein Verschlusselement handelt, das einen Öffnungsendabschnitt des Zylinders 21 verschließt, ist an dem einen axialen Ende des Zylinders 21 zum Beispiel mittels Verschrauben befestigt. Des Weiteren ist eine sekundäre seitliche Platte 25b in einer Weise, die vergleichbar mit jener bei der primären seitlichen Platte 25a ist, an dem anderen axialen Ende des Zylinders 21 befestigt.
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Jede von der primären und der sekundären seitlichen Platte 25a, 25b umfasst einen Ab schnitt einer kreisförmigen Scheibe, der sich in einer Richtung erstreckt, die im Allgemeinen senkrecht zu der Drehachse des Zylinders 21 ist, sowie einen Vorsprungsabschnitt, der an einem mittleren Teilstück des Abschnitts einer kreisförmigen Scheibe angeordnet ist und in der axialen Richtung hervor ragt. Des Weiteren umfasst der Vorsprungsabschnitt von jeder von der primären und der sekundären seitlichen Platte 25a, 25b ein Durchgangsloch, das sich durch den Vorsprungsabschnitt hindurch erstreckt.
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In jedem dieser Durchgangslöcher ist ein Lagermechanismus (nicht gezeigt) angeordnet. Die Welle 24 ist in den Lagermechanismus jedes Durchgangslochs eingesetzt, so dass der Zylinder 21 in einer in Bezug auf die Welle 24 drehbaren Weise gelagert ist. Zwei entgegengesetzte Endabschnitte der Weile 24 sind an dem Gehäuse 10 befestigt (noch genauer an dem Hauptgehäuse 11 beziehungsweise dem Teil-Gehäuse 12). Daher dreht sich die Welle 24 in Bezug auf das Gehäuse 10 nicht.
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Des Weiteren sind die primäre Kompressionskammer Va und die sekundäre Kompressionskammer Vb, die voneinander abgeteilt sind, im Inneren des Zylinders 21 der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet. Daher ist eine zwischenliegende seitliche Platte 25c, die in der Gestalt einer kreisförmigen Scheibe ausgebildet ist und eine Abtrennung zwischen der primären Kompressionskammer Va und der sekundären Kompressionskammer Vb bildet, zwischen dem primären Rotor 22a und dem sekundären Rotor 22b im Inneren des Zylinders 21 angeordnet. Die zwischenliegende seitliche Platte 25c weist eine Funktion auf, die vergleichbar mit der Funktion der primären und der sekundären seitlichen Platte 25a, 25b ist.
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Noch genauer sind zwei entgegengesetzte axiale Endteilstücke des einen Abschnitts des Zylinders 21 der vorliegenden Ausführungsform, der den primären Kompressionsmechanismus 20a bildet, durch die primäre seitliche Platte 25a beziehungsweise die zwischenliegende seitliche Platte 25c verschlossen. Des Weiteren sind zwei entgegengesetzte axiale Endteilstücke des anderen Abschnitts des Zylinders 21, der den sekundären Kompressionsmechanismus 20b bildet, durch die sekundäre seitliche Platte 25b beziehungsweise die zwischenliegende seitliche Platte 25c verschlossen.
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Mit anderen Worten, die primäre seitliche Platte 25a wirkt mit der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c und dem primären Rotor 22a zusammen, um die primäre Kompressionskammer Va abzuteilen. Die sekundäre seitliche Platte 25b wirkt mit der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c und dem sekundären Rotor 22b zusammen, um die sekundäre Kompressionskammer Vb abzuteilen. Des Weiteren ist die zwischenliegende seitliche Platte 25c zwischen dem primären Rotor 22a und dem sekundären Rotor 22b angeordnet, um eine Abtrennung zwischen der primären Kompressionskammer Va und der sekundären Kompressionskammer Vb zu bilden.
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Der Zylinder 21 und die zwischenliegende seitliche Platte 25c sind bei der vorliegenden Ausführungsform integral als ein einteiliger Körper ausgebildet. Alternativ können der Zylinder 21 und die zwischenliegende seitliche Platte 25c jeweils durch separate Elemente gebildet sein und können zum Beispiel mittels Presspassen miteinander integriert werden.
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Des Weiteren ist die zwischenliegende seitliche Platte 25c bei der vorliegenden Ausführungsform im Allgemeinen an einem axialen mittleren Teilstück des Zylinders 21 angeordnet. Daher sind eine axiale Länge des primären Rotors 22a und eine axiale Länge des sekundären Rotors 22b einander im Allgemeinen gleich, und die primäre Kompressionskammer Va und die sekundäre Kompressionskammer Vb sind in einer solchen Weise voneinander abgeteilt, dass ein maximales Volumen der primären Kompressionskammer Va und ein maximales Volumen der sekundären Kompressionskammer Vb einander im Allgemeinen gleich sind.
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Bei der Welle 24 handelt es sich um ein Element, das in einer im Allgemeinen zylindrischen rohrförmigen Gestalt ausgebildet ist und den Zylinder 21 (noch genauer die seitlichen Platten 25a, 25b, 25c, die an dem Zylinder 21 befestigt sind), den primären Rotor 22a und den sekundären Rotor 22b drehbar lagert.
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Ein axiales mittleres Teilstück der Welle 24 umfasst einen exzentrischen Abschnitt 24c, der einen äußeren Durchmesser aufweist, der kleiner als ein äußerer Durchmesser des Endteilstücks der Welle 24 ist, das sich auf der Seite des Teil-Gehäuses 12 befindet. Bei einer Mittelachse des exzentrischen Abschnitts 24c handelt es sich um eine exzentrische Achse C2, die in Bezug auf die Mittelachse C1 des Zylinders 21 exzentrisch ist. Des Weiteren ist jeder von dem primären und dem sekundären Rotor 22a, 22b mittels des exzentrischen Abschnitts 24c durch einen entsprechenden Lagermechanismus (nicht gezeigt) drehbar gelagert.
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Während des Drehens des primären und des sekundären Rotors 22a, 22b drehen sich daher der primäre und der sekundäre Rotor 22a, 22b um die gemeinsame exzentrische Achse C2 herum. Mit anderen Worten, die exzentrische Achse des primären Rotors 22a und die exzentrische Achse des sekundären Rotors 22b sind bei der vorliegenden Ausführungsform koaxial angeordnet.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Ansaugdurchlass 24d auf der Seite der Welle im Inneren der Welle 24 derart ausgebildet, dass der Ansaugdurchlass 24d auf der Seite der Welle mit dem Ansaugdurchlass 13a auf der Seite des Gehäuses in Verbindung steht und das Niederdruck-Kältemittel, das aus einem Außenraum zugeführt wird, zu der primären und der sekundären Kompressionskammer Va, Vb leitet. Eine Mehrzahl (vier bei dieser Ausführungsform) von Auslasslöchern 240a auf der Seite der primären Welle und eine Mehrzahl (vier bei dieser Ausführungsform) von Auslasslöchern 240b auf der Seite der sekundären Welle, die das Niederdruck-Kältemittel abgeben, das durch den Ansaugdurchlass 24d auf der Seite der Welle geleitet wird, sind an einer äußeren Umfangsoberfläche der Welle 24 offen.
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Wie in den 1 und 4 gezeigt, werden an der äußeren Umfangsoberfläche der Welle 24 Vertiefungen 241a, 241b auf der Seite der primären Welle und auf der Seite der sekundären Welle gebildet, indem die äußere Umfangsoberfläche der Welle 24 in Richtung zu der inneren Umfangsseite hin vertieft wird. Die Auslasslöcher 240a, 240b auf der Seite der primären Welle und auf der Seite der sekundären Welle sind bei den Vertiefungen 241a, 241b auf der Seite der primären Welle beziehungsweise auf der Seite der sekundären Welle offen.
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Daher stehen die Auslasslöcher 240a, 240b auf der Seite der primären Welle und auf der Seite der sekundären Welle jeweils in Verbindung mit Verbindungsräumen 242a, 242b auf der Seite der primären Welle und auf der Seite der sekundären Welle, die jeweils in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet sind und die in den Vertiefungen 241a, 241b auf der Seite der primären Welle beziehungsweise auf der Seite der sekundären Welle ausgebildet sind.
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Bei dem primären Rotor 22a handelt es sich um ein zylindrisches rohrförmiges Element, das im Inneren des Zylinders 21 angeordnet ist und sich in der axialen Richtung der Mittelachse des Zylinders 21 erstreckt. Wie in 1 gezeigt, ist eine axiale Länge des primären Rotors 22a im Wesentlichen gleich einer axialen Länge des einen Abschnitts der Welle 24 und des einen Abschnitts des Zylinders 21, die den primären Kompressionsmechanismus 20a bilden.
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Des Weiteren ist ein äußerer Durchmesser des primären Rotors 22a kleiner als ein innerer Durchmesser eines zylindrischen Raums, der im Inneren des Zylinders 21 ausgebildet ist. Noch genauer ist der äußere Durchmesser des primären Rotors 22a bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2, wie in den 2 und 3 gezeigt, derart festgelegt, dass sich die äußere Umfangsoberfläche (die äußere Oberfläche) 220a des primären Rotors 22a und eine innere Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21 an einem einzigen Kontaktpunkt C3 miteinander in Kontakt befinden.
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Zwischen dem primären Rotor 22a und der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c ist ein Mechanismus für eine Übertragung der Antriebskraft angeordnet, und ein weiterer Mechanismus für eine Übertragung der Antriebskraft ist zwischen dem primären Rotor 22a und der primären seitlichen Platte 25a angeordnet. Die Mechanismen für eine Übertragung der Antriebskraft übertragen die Dreh-Antriebskraft von dem Zylinder 21 (noch genauer von der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c und der primären seitlichen Platte 25a, die sich zusammen mit dem Zylinder 21 drehen) auf den primären Rotor 22a, um den primären Rotor 22a synchron mit dem Zylinder 21 zu drehen.
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Einer von den Mechanismen für eine Übertragung der Antriebskraft, der zwischen dem primären Rotor 22a und der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c angeordnet ist, wird nun als ein Beispiel beschrieben. Wie in 2 gezeigt, umfasst der Mechanismus für eine Übertragung der Antriebskraft eine Mehrzahl (vier bei dieser Ausführungsform) primären Löchern 221a, die jeweils in einer kreisförmigen Gestalt ausgebildet sind und die an einer seitlichen Oberfläche des primären Rotors 22a ausgebildet sind, die sich auf der Seite der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c befindet, sowie eine Mehrzahl (vier bei dieser Ausführungsform) von Antriebsstiften 251c, die in der axialen Richtung der Mittelachse aus der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c in Richtung zu der Seite des primären Rotors 22a hervor ragen.
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Ein äußerer Durchmesser von jedem der Antriebsstifte 251c ist so festgelegt, dass er kleiner als ein innerer Durchmesser eines entsprechenden der primären Löcher 221a ist, und jeder der Antriebsstifte 251c ragt in Richtung zu der Seite des primären Rotors 22a hervor und ist in das entsprechende der primären Löcher 221a eingepasst. Das heißt, jeder der Antriebsstifte 251c und das entsprechende der primären Löcher 221a bilden einen Mechanismus, der äquivalent zu einem die Eigenrotation begrenzenden Mechanismus vom Stift- und Loch-Typ ist. Der Mechanismus für eine Übertragung der Antriebskraft, der zwischen dem primären Rotor 22a und der primären seitlichen Platte 25a angeordnet ist, weist einen Aufbau auf, der vergleichbar mit dem vorstehend beschriebenen Mechanismus für eine Übertragung der Antriebskraft ist.
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Wenn sich der Zylinder 21 um die Mittelachse C1 herum dreht, ändern sich mit den Mechanismen für eine Übertragung der Antriebskraft der vorliegenden Ausführungsform eine relative Position jedes Antriebsstifts 251c sowie ein relativer Abstand zwischen jedem von den Antriebsstiften 251c und dem exzentrischen Abschnitt 24c der Welle 24. Aufgrund der Änderung der relativen Position und der Änderung des relativen Abstands nimmt die Oberfläche einer inneren Umfangswand des primären Lochs 221a des primären Rotors 22a eine Last von dem Antriebsstift 251c in der Drehrichtung auf. Dadurch dreht sich der primäre Rotor 22a synchron mit der Drehung des Zylinders 21 um die exzentrische Achse C2 herum.
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Bei dem Mechanismus für eine Übertragung der Antriebskraft der vorlegenden Ausführungsform wird die Antriebskraft sequentiell durch die Antriebsstifte 251c und die primären Löcher 221a auf den primären Rotor 22a übertragen. Daher ist es wünschenswert, dass die Antriebsstifte 251c in gleichen Abständen nacheinander um die exzentrische Achse C2 herum angeordnet sind und die primären Löcher 221a in gleichen Abständen nacheinander um die exzentrische Achse C2 herum angeordnet sind. Des Weiteren ist ein Ring-Element 223a, das aus einem Metall hergestellt ist, in jedes der primären Löcher 221a eingepasst, um eine Abnutzung der Oberfläche einer äußeren Umfangsseitenwand des primären Lochs 221a zu begrenzen.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist an der äußeren Umfangsoberfläche 220a des primären Rotors 22a eine primäre Nut (d. h. ein primärer Schlitz) 222a derart ausgebildet, dass der primäre Rotor 22a entlang der gesamten axialen Ausdehnung der äußeren Umfangsoberfläche 220a in Richtung zu der inneren Umfangsseite bin vertieft ist. Ein primärer Flügel 23a, der später beschrieben wird, ist gleitend verschiebbar in die primäre Nut 222a eingepasst.
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Bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2 ist die primäre Nut 222a in einer Gestalt ausgebildet, die sich in einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die radiale Richtung des primären Rotors 22a geneigt ist. Dadurch ist eine Oberfläche der primären Nut 222a, entlang welcher der primäre Flügel 23a gleitend verschoben wird (d. h. eine Reibungsoberfläche der primären Nut 222a, die sich in einem Reibungskontakt mit dem primären Flügel 23a befindet), bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2 in Bezug auf die radiale Richtung des primären Rotors 22a geneigt.
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Daher kann der primäre Flügel 23a, der in die primäre Nut 222a eingepasst ist, in eine Richtung verschoben werden, die in Bezug auf die radiale Richtung des primären Rotors 22a geneigt ist. Dadurch kann bei der primären Nut 222a ein Kontaktoberflächengebiet zwischen der primären Nut 222a und dem primären Flügel 23a im Vergleich zu einem Fall vergrößert werden, bei dem die Reibungsoberfläche der primären Nut 222a, die sich in einem Reibungskontakt mit dem primären Flügel 23a befindet, so ausgebildet ist, dass sie sich in der radialen Richtung erstreckt. Auch wenn der primäre Flügel 23a verschoben wird, kann der primäre Flügel 23a des Weiteren zuverlässig im Inneren der primären Nut 222a gehalten werden.
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Des Weiteren ist die primäre Nut 222a in einer Gestalt ausgebildet, die sich von der inneren Umfangsseite in Richtung zu der äußeren Umfangsseite des primären Rotors 22a hin erstreckt und die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung des primären Rotors 22a in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin neigt.
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Wie in 3 gezeigt, ist ein Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors, der eine Verbindung zwischen einer inneren Umfangsseite (d. h. dem Verbindungsraum 242a auf der Seite der primären Welle) und einer äußeren Umfangsseite (d. h. der primären Kompressionskammer Va) des primären Rotors 22a herstellt, im Inneren eines axialen mittleren Teilstücks des primären Rotors 22a ausgebildet. Dadurch wird das Kältemittel, das aus dem Außenraum in den Ansaugdurchlass 24d auf der Seite der Welle hinein zugeführt wird, zu dem Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors geleitet.
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Wie in 3 gezeigt, ist des Weiteren der Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors der vorliegenden Ausführungsform bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2 in einer Gestalt ausgebildet, die sich von der inneren Umfangsseite in Richtung zu der äußeren Umfangsseite des primären Rotors 22a bin erstreckt und die sich in Richtung zu einer vorderen Seite hin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung in Richtung zu einer vorderen Seite hin neigt.
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Daher nähern sich die primäre Nut 222a und der Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors der vorliegenden Ausführungsform von der inneren Umfangsseite in Richtung zu der äußeren Umfangsseite des primären Rotors 22a hin fortschreitend aneinander an. Wie in 3 gezeigt, öffnet sich des Weiteren ein Fluid-Auslass 225a des Ansaugdurchlasses 224a auf der Seite des primären Rotors, der an einer äußeren Umfangsoberfläche (einer äußeren Oberfläche) 220a des primären Rotors 22a ausgebildet ist, an einer entsprechenden Stelle der äußeren Umfangsoberfläche 220a, die sich unmittelbar hinter der primären Nut 222a auf der rückwärtigen Seite der primären Nut 222a in Bezug auf die Drehrichtung des primären Rotors 22a befindet. Mit anderen Worten, der Fluid-Auslass 225a an der äußeren Umfangsoberfläche 220a des primären Rotors 22a öffnet sich an der entsprechenden Stelle, die sich auf der rückwärtigen Seite der Stelle der primären Nut 222a in Bezug auf die Drehrichtung befindet (d. h. auf einer Seite der primären Nut 222a in der entgegengesetzten Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung ist) und benachbart zu der Stelle der primären Nut 222a ist.
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Bei dem primären Flügel 23a handelt es sich um ein Trenn-Element, das in der Gestalt einer Platte vorliegt und die primäre Kompressionskammer Va abteilt, die zwischen der äußeren Umfangsoberfläche 220a des primären Rotors 22a und der inneren Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21 ausgebildet ist. Eine axiale Länge des primären Flügels 23a ist im Wesentlichen gleich einer axialen Länge des primären Rotors 22a. Des Weiteren ist ein Endabschnitt 230a des primären Flügels 23a auf der äußeren Umfangsseite gleitend verschiebbar in Bezug auf die innere Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21.
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Daher ist die primäre Kompressionskammer Va bei dem primären Kompressionsmechanismus 20a der vorliegenden Ausführungsform durch einen Raum gebildet, der von der inneren Umfangsoberfläche (der Oberfläche der Innenwand) 210 des Zylinders 21, der äußeren Umfangsoberfläche 220a des primären Rotors 22a, einer Plattenoberfläche des primären Flügels 23a, der primären seitlichen Platte 25a und der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c umgeben ist. Das heißt, der primäre Flügel 23a teilt die primäre Kompressionskammer Va ab, die zwischen der inneren Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21 und der äußeren Umfangsoberfläche 220a des primären Rotors 22a ausgebildet ist.
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Des Weiteren ist in der primären seitlichen Platte 25a ein primäres Ablassloch 251a ausgebildet, welches das Kältemittel, das in der primären Kompressionskammer Va komprimiert wird, in einen Innenraum 10a des Gehäuses 10 ablasst. Des Weiteren ist an der primären seitlichen Platte 25a ein primäres Ablassventil montiert, das aus einem Membranventil hergestellt ist. Das primäre Ablassventil begrenzt eine Rückströmung des Kältemittels, das zuvor aus dem primären Ablassloch 251a in den Innenraum 10a des Gehäuses 10 abgegeben wird, durch das primäre Ablassloch 251a zu der primären Kompressionskammer Va.
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Als nächstes wird der sekundäre Kompressionsmechanismus 20b beschrieben. Wie vorstehend erörtert, ist der grundlegende Aufbau des sekundären Kompressionsmechanismus 20b der gleiche wie jener des primären Kompressionsmechanismus 20a. Daher ist der sekundäre Rotor 22b, wie in 1 gezeigt, aus einem zylindrischen rohrförmigen Element hergestellt, das eine axiale Länge aufweist, die im Wesentlichen gleich einer axialen Länge des anderen Abschnitts der Welle 24 und des anderen Abschnitts des Zylinders 21 ist, die den sekundären Kompressionsmechanismus 20b bilden.
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Des Weiteren sind die exzentrische Achse C2 des sekundären Rotors 22b und die exzentrische Achse C2 des primären Rotors 22a koaxial angeordnet. Daher befinden sich eine äußere Umfangsoberfläche 220b des sekundären Rotors 22b und die innere Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21 bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2 wie in dem Fall des primären Rotors 22a an einem einzigen, in den 2 und 3 gezeigten Kontaktpunkt C3 miteinander in Kontakt.
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Mechanismen für eine Übertragung der Antriebskraft, die vergleichbar mit den Übertragungs-Mechanismen sind, welche die Dreh-Antriebskraft auf den primären Rotor 22a übertragen, sind jeweils an einer Stelle zwischen dem sekundären Rotor 22b und der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c und an einer Stelle zwischen dem sekundären Rotor 22b und der primären seitlichen Platte 25a angeordnet. Daher ist eine Mehrzahl von sekundären Löchern in denn sekundären Rotor 22b ausgebildet. Die sekundären Löcher sind jeweils in einer kreisförmigen Gestalt ausgebildet, und eine Mehrzahl von Antriebsstiften 251c ist jeweils in die sekundären Löcher eingepasst. In die sekundären Löcher sind Ring-Elemente eingepasst, die vergleichbar mit den Ring-Elementen sind, die in die primären Löcher 221a eingepasst sind.
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Wie in den 2 und 3 durch eine gestrichelte Linie angezeigt, ist des Weiteren eine sekundäre Nut (d. h. ein sekundärer Schlitz) 222b entlang der gesamten axialen Ausdehnung der äußeren Umfangsoberfläche 220b des sekundären Rotors 22b in Richtung zu der inneren Umfangsseite hin vertieft. Ein sekundärer Flügel 23b ist gleitend verschiebbar in die sekundäre Nut 222b eingepasst. Ein Endabschnitt 230b des sekundären Flügels 23b auf der äußeren Umfangsseite ist gleitend verschiebbar in Bezug auf die innere Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21.
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Bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2 ist die sekundäre Nut 222b ähnlich wie die primäre Nut 222a in einer Gestalt ausgebildet, die sich in einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die radiale Richtung des sekundären Rotors 22b geneigt ist. Noch genauer ist die sekundäre Nut 222b in einer Gestalt ausgebildet, die sich von der inneren Umfangsseite in Richtung zu der äußeren Umfangsseite des sekundären Rotors 22b bin erstreckt und die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung des sekundären Rotors 22b in Richtung zu der rückwärtigen Seite bin neigt.
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Ähnlich wie der Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors ist ein Ansaugdurchlass 224h auf der Seite des sekundären Rotors im Inneren eines axialen mittleren Teilstücks des sekundären Rotors 22b ausgebildet. Wie in 3 durch eine gestrichelte Linie angezeigt, erstreckt sich der Ansaugdurchlass 224b auf der Seite des sekundären Rotors von der inneren Umfangsseite in Richtung zu der äußeren Umfangsseite des sekundären Rotors 22b bin und erstreckt sich in Richtung zu der vorderen Seite hin und neigt sich in Bezug auf die Drehrichtung des sekundären Rotors 22b in Richtung zu der vorderen Seite hin. Der Ansaugdurchlass 224b auf der Seite des sekundären Rotors stellt eine Verbindung zwischen der inneren Umfangsseite und der äußeren Umfangsseite (d. h. der Seite der sekundären Kompressionskammer Vb) des sekundären Rotors 22b her.
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Daher ist die sekundäre Kompressionskammer Vb bei denn sekundären Kompressionsmechanismus 20b der vorliegenden Ausführungsform durch einen Raum gebildet, der von der inneren Umfangsoberfläche (der Oberfläche der Innenwand) 210 des Zylinders 21, der äußeren Umfangsoberfläche 220b des sekundären Rotors 22b, der Plattenoberfläche des sekundären Flügels 23b, der sekundären seitlichen Platte 25b und der zwischenliegenden seitlichen Platte 25c umgeben ist. Das heißt, der sekundäre Flügel 23b teilt die sekundäre Kompressionskammer Vb ab, die zwischen der inneren Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21 und der äußeren Umfangsoberfläche 220b des sekundären Rotors 22b ausgebildet ist.
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Des Weiteren ist in der sekundären seitlichen Platte 25b ein sekundäres Ablassloch 251b ausgebildet, welches das Kältemittel, das in der sekundären Kompressionskammer Vb komprimiert wird, in den Innenraum 10a des Gehäuses 10 ablässt. Des Weiteren ist an der sekundären seitlichen Platte 25b ein sekundäres Ablassventil montiert, das aus einem Membranventil hergestellt ist. Das sekundäre Ablassventil begrenzt den Rückstrom des Kältemittels, das zuvor aus dem sekundären Ablassloch 251b in den Innenraum 10a des Gehäuses 10 abgegeben wurde, durch das sekundäre Ablassloch 251b in die sekundäre Kompressionskammer Vb.
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Wie in den 2 und 3 durch gestrichelte Linien angezeigt, sind bei dem sekundären Kompressionsmechanismus 20b der vorliegenden Ausführungsform des Weiteren der sekundäre Flügel 23b, der Ansaugdurchlass 224b auf der Seite des sekundären Rotors und das sekundäre Ablassloch 251b der sekundären seitlichen Platte 25b an entsprechenden Stellen angeordnet, die im Allgemeinen um 180 Grad zu den Stellen des primären Flügels 23a, des Ansaugdurchlasses 224a auf der Seite des primären Rotors und des primären Ablasslochs 251a der primären seitlichen Platte 25a bei dem primären Kompressionsmechanismus 20a versetzt sind.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 der Betrieb des Kompressors 1 der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 5 ist ein anschauliches Schaubild, das fortlaufend eine Änderung der primären Kompressionskammer Va in Reaktion auf die Drehung des Zylinders 21 zum Zweck einer Beschreibung der Betriebszustände des Kompressors 1 anzeigt.
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Das heißt, in den Querschnittsansichten von 5, die jeweils den entsprechenden Drehwinkeln θ des Zylinders 21 entsprechen, sind die Stelle des Ansaugdurchlasses 224a auf der Seite des primären Rotors und die Stelle des primären Flügels 23a in der Querschnittsansicht vergleichbar mit 3 mittels einer durchgezogenen Linie gekennzeichnet. Des Weiteren sind in 5 die Stelle des Ansaugdurchlasses 224b auf der Seite des sekundären Rotors und die Stelle des sekundären Flügels 23b bei den jeweiligen Drehwinkeln θ mittels einer gestrichelten Linie gekennzeichnet.
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Des Weiteren sind in 5 der Klarheit der Darstellung halber die Bezugszeichen der jeweiligen einzelnen Komponenten bzw. ausbildenden Komponenten lediglich bei der Querschnittsansicht angezeigt, die dem Drehwinkel θ des Zylinders 21 von null Grad (d. h. θ = 0 Grad) entspricht, und die Anzeige der Bezugszeichen der jeweiligen einzelnen Komponenten bzw. ausbildenden Komponenten ist bei den anderen Querschnittsansichten weggelassen.
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Zunächst überlappt der Kontaktpunkt C3 mit dem distalen Endabschnitt des primären Flügels 23a auf der äußeren Umfangsseite, wenn der Drehwinkel θ gleich null Grad ist. In diesem Zustand ist eine primäre Kompressionskammer Va, die ein maximales Volumen aufweist, auf der in Bezug auf die Drehrichtung vorderen Seite des primären Flügels 23a ausgebildet, und eine andere primäre Kompressionskammer Va, die sich in einem Ansaug-Hub befindet und ein minimales Volumen aufweist (d. h. ein Volumen ist gleich Null), ist auf der in Bezug auf die Drehrichtung rückwärtigen Seite des primären Flügels 23a ausgebildet.
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Hierbei bezieht sich die primäre Kompressionskammer Va in dem Ansaug-Hub auf eine primäre Kompressionskammer Va, die sich in einem entsprechenden Hub befindet, bei dem das Volumen der primären Kompressionskammer Va vergrößert wird. Des Weiteren bezieht sich die primäre Kompressionskammer Va in dem Kompressions-Hub auf eine primäre Kompressionskammer Va, die sich in einen entsprechenden Hub befindet, bei den das Volumen der primären Kompressionskammer Va verringert wird.
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Wenn des Weiteren der Drehwinkel θ von null Grad aus erhöht wird, werden der Zylinder 21, der primäre Rotor 22a und der primäre Flügel 23a so verschoben, dass das Volumen der primären Kompressionskammer Va vergrößert wird, die sich in dem Ansaug-Hub befindet und sich auf der in Bezug auf die Drehrichtung rückwärtigen Seite des primären Flügels 23a befindet, wie in den Ansichten mit den Drehwinkeln θ = 45 Grad bis 315 Grad in 5 angezeigt.
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Auf diese Weise strömt das Niederdruck-Kältemittel, das von der bei dem Teil-Gehäuse 12 ausgebildeten Ansaug-Öffnung 12a angesaugt wird, durch den Ansaugdurchlass 13a auf der Seite des Gehäuses, das Auslassloch 240a auf der Seite der ersten Welle des Ansaugdurchlasses 24d auf der Seite der Welle und den Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors in dieser Reihenfolge hindurch und wird der primären Kompressionskammer Va in dem Ansaug-Hub zugeführt.
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Dabei wird eine Zentrifugalkraft, die in Reaktion auf die Drehung des Rotors 22 erzeugt wird, auf den primären Flügel 23a ausgeübt, so dass der Endabschnitt 230a des primären Flügels 23a auf der äußeren Umfangsseite gegen die innere Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21 gedrückt wird. Dadurch bildet der primäre Flügel eine Trennung zwischen der primären Kompressionskammer Va, die sich in dem Ansaug-Hub befindet, und der primären Kompressionskammer Va, die sich in dem Kompressions-Hub befindet.
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Wenn der Drehwinkel θ 360 Grad erreicht (d. h. zu dem Drehwinkel θ = 0 Grad zurückkehrt), erreicht das Volumen der primären Kompressionskammer Va, die sich in dem Ansaug-Hub befindet, das maximale Volumen. Wenn der Drehwinkel θ von den 360 Grad aus erhöht wird, ist des Weiteren die Verbindung zwischen der primären Kompressionskammer Va, die sich in dem Ansaug-Hub befindet und deren Volumen bei den Drehwinkeln θ = 0 Grad bis 360 Grad fortschreitend vergrößert wird, und dem Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors blockiert. Auf diese Weise ist die primäre Kompressionskammer Va, die sich in dem Kompressions-Hub befindet, auf der in Bezug auf die Drehrichtung vorderen Seite des primären Flügels 23a ausgebildet.
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Wenn des Weiteren der Drehwinkel θ von den 360 Grad aus erhöht wird, wird das Volumen der primären Kompressionskammer Va verringert, die sich in dem Kompressions-Hub befindet und sich auf der in Bezug auf die Drehrichtung vorderen Seite des primären Flügels 23a befindet, wie durch die Schraffur in den Ansichten mit den Drehwinkeln θ = 405 Grad bis 675 Grad angezeigt, die in 5 gezeigt sind.
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Auf diese Weise wird der Kältemitteldruck in der primären Kompressionskammer Va erhöht, die sich in dem Kompressions-Hub befindet. Wenn der Kältemitteldruck in der primären Kompressionskammer Va einen Ventilöffnungsdruck (d. h. einen maximalen Druck der primären Kompressionskammer Va) des primären Ablassventils übersteigt, der gemäß dem Kältemitteldruck in dem Innenraum 10a des Gehäuses 10 bestimmt ist, wird das Kältemittel in der primären Kompressionskammer Va durch das primäre Ablassloch 251a in den Innenraum 10a des Gehäuses 10 abgelassen.
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Bei der vorstehenden Beschreibung des Betriebs wurden die Änderungen bei der primären Kompressionskammer Va von den Drehwinkeln θ von 0 Grad bis 720 Grad beschrieben, um den Betriebsmodus des primären Kompressionsmechanismus 20a zu verdeutlichen. In Wirklichkeit werden jedoch der Ansaug-Hub des Kältemittels, der in Bezug auf den Zeitpunkt einer Änderung des Drehwinkels θ von 0 Grad bis 360 Grad beschrieben ist, und der Kompressions-Hub des Kältemittels, der in Bezug auf den Zeitpunkt einer Änderung des Drehwinkels θ von 360 Grad bis 720 Grad beschrieben ist, während einer Drehung des Zylinders 21 gleichzeitig ausgeführt.
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Des Weiteren wird der sekundäre Kompressionsmechanismus 20b ebenfalls in einer Weise betrieben, die vergleichbar mit jener bei dem vorstehend beschriebenen primären Kompressionsmechanismus 20a ist, um die Kornpression und das Ansaugen des Kältemittels auszuführen. Dabei ist der sekundäre Flügel 23b bei dem sekundären Kompressionsmechanismus 20b zum Beispiel zu dem primären Flügel 23a um 180 Grad phasenverschoben. Daher werden die Kompression und das Ansaugen des Kältemittels in der sekundären Kompressionskammer Vb, die sich in dem Kompressions-Hub befindet, bei den Drehwinkeln ausgeführt, die zu jenen der primären Kompressionskammer Va um 180 Grad phasenverschoben sind.
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Somit ist der Drehwinkel θ des Zylinders 21, bei dem der Kältemitteldruck der primären Kompressionskammer Va seinen maximalen Druck erreicht, bei der vorliegenden Ausführungsform um 180 Grad phasenverschoben zu dem Drehwinkel θ des Zylinders 21, bei dem der Kältemitteldruck der sekundären Kompressionskammer Vb seinen maximalen Druck erreicht.
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Wenn der Kältemitteldruck in der sekundären Kompressionskammer Vb, die sich in dem Kompressions-Hub befindet, erhöht wird und den Ventilöffnungsdruck des sekundären Ablassventils übersteigt, das an der sekundären seitlichen Platte 25b montiert ist, (d. h. den maximalen Druck der sekundären Kompressionskammer Vb übersteigt), wird das Kältemittel der sekundären Kompressionskammer Vb durch das sekundäre Ablassloch 251b in den Innenraum 10a des Gehäuses 10 abgelassen.
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Das Kältemittel, das von dem sekundären Kompressionsmechanismus 20b in den Innenraum 10a des Gehäuses 10 abgelassen wird, wird mit dem Kältemittel vereinigt, das von dem primären Kompressionsmechanismus 20a abgelassen wird, und dieses vereinigte Kältemittel wird aus der Ablassöffnung 11a des Gehäuses 10 abgelassen.
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Wie vorstehend erörtert, kann der Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform das Kältemittel, bei dem es sich um das Fluid handelt, in dem Kältekreislauf-System ansaugen, komprimieren und ablassen. Da der Kompressionsmechanismus 20 bei dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform des Weiteren an der inneren Umfangsseite der Elektromotor-Einheit 30 angeordnet ist, kann die Abmessung des gesamten Kompressors 1 kompakt gestaltet werden.
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Des Weiteren sind das maximale Volumen der primären Kompressionskammer Va und das maximale Volumen der sekundären Kompressionskammer Vb bei dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform einander im Allgemeinen gleich. Außerdem ist der Drehwinkel θ des Zylinders 21, bei dem der Druck des Kältemittels in der primären Kompressionskammer Va den maximalen Druck erreicht, um 180 Grad phasenverschoben zu dem Drehwinkel θ des Zylinders 21, bei dem der Druck des Kältemittels der sekundären Kompressionskammer Vb den maximalen Druck erreicht.
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Im Vergleich zu einem Kompressor vom Zylinderrotations-Typ, der einen einzigen Kompressionsmechanismus umfasst, ist es dadurch möglich, die Drehmoment-Schwankung in Bezug auf den gesamten Kompressor effektiver zu begrenzen, dessen Ablasskapazität gleich der Summe einer Ablasskapazität der primären Kompressionskammer Va und einer Ablasskapazität der sekundären Kompressionskammer Vb der vorliegenden Ausführungsform ist. Daher können eine Zunahme des Geräuschs und eine Zunahme der Vibrationen in Bezug auf den gesamten Kompressor begrenzt werden.
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Die Drehmoment-Schwankung in Bezug auf den gesamten Kompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann gleich dem Wert einer Summe (d. h. einer gesamten Drehmomentänderung) der Drehmoment-Schwankung, die durch die Druckänderung des Kältemittels in der primären Kompressionskammer Va des primären Kompressionsmechanismus 20a erzeugt wird, und der Drehmoment-Schwankung sein, die durch die Druckänderung des Kältemittels in der sekundären Kompressionskammer Vb des sekundären Kompressionsmechanismus 20b erzeugt wird.
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Des Weiteren nähern sich die primäre Nut 222a und der Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors bei dem primären Kompressionsmechanismus 20a der vorliegenden Ausführungsform bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2 von der inneren Umfangsseite in Richtung zu der äußeren Umfangsseite des primären Rotors 22a hin fortschreitend aneinander an. Des Weiteren öffnet sich der Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses 224a auf der Seite des primären Rotors an der entsprechenden Stelle, die sich unmittelbar nach der primären Nut 222a auf der in Bezug auf die Drehrichtung rückwärtigen Seite der primären Nut 222a befindet.
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Daher kann der Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses 224a auf der Seite des primären Rotors, der an der äußeren Oberfläche des primären Rotors 22a ausgebildet ist, benachbart zu einer Kontaktstelle angeordnet sein, bei welcher der primäre Flügel 23a mit dem Zylinder 21 in Kontakt kommt.
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Dadurch kann der Fluid-Auslass des Ansaugdurchlasses 224a auf der Seite des primären Rotors unmittelbar mit der primären Kompressionskammer Va in Verbindung stehen, die sich in dem Zustand unmittelbar nach einem Starten des Ansaug-Hubs befindet. Somit ist es möglich, eine Verringerung des Drucks der primären Kompressionskammer Va zu begrenzen, die sich in dem Zustand unmittelbar nach einem Starten des Ansaug-Hubs befindet.
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Des Weiteren ist es möglich, die Verbindung des Fluid-Auslasses des Ansaugdurchlasses 224a auf der Seite des primären Rotors mit der primären Kompressionskammer Va unmittelbar zu blockieren, die sich in dem Zustand unmittelbar nach einem Starten des Kompressions-Hubs befindet. Somit ist es möglich, das Auftreten eines Zustands zu begrenzen, in dem das Fluid in der primären Kompressionskammer Va nicht komprimiert wird, die sich in dem Zustand unmittelbar nach dem Starten des Kompressions-Hubs befindet.
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Im Ergebnis kann der Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Zunahme des Energieverlusts des Kompressors vom Zylinderrotations-Typ effektiv begrenzen.
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Des Weiteren ist die primäre Nut 222a bei dem primären Kompressionsmechanismus 20a der vorliegenden Ausführungsform in der Gestalt ausgebildet, die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite bin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung des primären Rotors 22a in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin neigt. Somit ist es bei einer Betrachtung in der axialen Richtung der exzentrischen Achse C2 sehr leicht, die Konfiguration auszuführen, bei der sich die primäre Nut 222a und der Ansaugdurchlass 224a auf der Seite des primären Rotors von der inneren Umfangsseite in Richtung zu der äußern Umfangsseite des primären Rotors 22a hin fortschreitend aneinander annähern.
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Hierbei verursacht die Form der primären Nut 222a, die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite bin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung des primären Rotors 22a in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin neigt, wie in dem Fall der vorliegenden Ausführungsform möglicherweise eine Zunahme eines mechanischen Verlusts, der durch Reibung zwischen dem primären Flügel 23a und dem Zylinder 21 verursacht wird, und es ist dadurch im Allgemeinen weniger wahrscheinlich, dass diese verwendet wird. Auch wenn die primäre Nut 222a in der Gestalt ausgebildet ist, die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung des primären Rotors 22a in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin neigt, erzeugt diese jedoch bei dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform keine Zunahme des mechanischen Verlusts.
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Dieser Punkt wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 zeigt einen Querschnitt eines normalen Kompressionsmechanismus vom Flügel-Typ, der senkrecht zu der axialen Richtung ist. Bei dem normalen Kompressor vom Flügel-Typ, der in 6 gezeigt ist, handelt es sich um einen Typ, der einen Rotor 22c im Inneren eines Zylinders 21c dreht, ohne den Zylinder 21c in Bezug auf den Rotor 22c zu drehen.
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Wenn sich daher der Rotor 22c bei dem normalen Kompressor vom Flügel-Typ dreht, wird ein Flügel 23c, der in eine Nut 222c des Rotors 22c eingepasst ist, gegen eine innere Umfangsoberfläche des Zylinders 21 gedrückt. Auf diese Weise wird zwischen einem Endabschnitt des Flügels 23c auf der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsoberfläche des Zylinders 21 eine Reibung erzeugt, so dass der Endabschnitt des Flügels 23c auf der äußeren Umfangsseite in einer entgegengesetzten Drehrichtung mit einer Reibungskraft μF beaufschlagt wird.
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Wenn des Weiteren die Nut 222c bei dem normalen Kompressor vom Flügel-Typ, wie in 6 gezeigt, in der Gestalt ausgebildet ist, die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors 22c in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin neigt, nimmt der Flügel 23c eine Last von einer Oberfläche der Nut 222c, die sich auf der in Bezug auf die Drehrichtung rückwärtigen Seite befindet, derart auf, dass die Last in Richtung zu der in Bezug auf die Drehrichtung vorderen Seite hin gerichtet ist und außerdem in Richtung zu der radial äußeren Seite hin gerichtet ist. Daher erhöht sich die Reibungskraft μF, mit welcher der Endabschnitt des Flügels 23c auf der äußeren Umfangsseite beaufschlagt wird, und dies resultiert in einer Vergrößerung des mechanischen Verlusts, der durch die Reibung zwischen dem Endabschnitt des Flügels 23c auf der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsoberfläche des Zylinders 21c verursacht wird.
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Daher gibt es bei dem normalen Kompressor vom Flügel-Typ eine sehr geringe Anzahl von Präzedensen in Bezug auf die Konfiguration der Nut 222c, die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung in Richtung zu der rückwärtigen Seite bin neigt. Das heißt, bei dem Typ von Kompressor, bei dem der Flügel 23c gleitend verschiebbar in die Nut 222c des Rotors 22c eingepasst ist, gibt es eine sehr geringe Anzahl von Präzedensen in Bezug auf die Konfiguration der Nut 222c, die sich in Richtung zu der rückwärtigen Seite bin erstreckt und sich in Bezug auf die Drehrichtung in Richtung zu der rückwärtigen Seite hin neigt.
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Im Gegensatz dazu ist eine relative Verschiebung zwischen dem Endabschnitt 230a des primären Flügels 23a auf der äußeren Umfangsseite und der inneren Umfangsoberfläche 210 des Zylinders 21 bei dem Kompressor vom Zylinderrotations-Typ wie in dem Fall des Kompressors 1 der vorliegenden Ausführungsform vergleichsweise gering, bei dem der Zylinder 21 und der primäre Rotor 22a synchron gedreht werden können. Dies ist basierend auf der Tatsache verständlich, dass das Maß einer relativen Verschiebung zwischen dem Endabschnitt 230a des primären Flügels 23a auf der äußeren Umfangsseite und dem primären Ablassloch 251a, die durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, in 5 vergleichsweise gering ist.
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Daher ist es gemäß dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Zunahme der vorstehend beschriebenen Reibungskraft μF zu begrenzen, und dadurch kann eine Zunahme des mechanischen Verlusts begrenzt werden, der durch die Reibung zwischen dem Zylinder 21 und dem primären Flügel 23a verursacht wird. Im Ergebnis kann eine Zunahme des Energieverlusts des Kompressors 1 vom Zylinderrotations-Typ gemäß dem Kompressor 1 der vorliegenden Ausführungsform sehr effektiv begrenzt werden. Der vorstehend beschriebene, eine Zunahme begrenzende Effekt für eine Begrenzung der Zunahme des Energieverlusts kann in einer ähnlichen Weise auch bei dem sekundären Kompressionsmechanismus 20b erzielt werden.
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Weitere Ausführungsformen
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und die vorstehende Ausführungsform kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden, wie nachstehend erörtert, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der exemplarische Fall beschrieben, bei dem der Kompressor 1 vom Zylinderrotations-Typ der vorliegenden Offenbarung auf den Kältekreislauf der Fahrzeug-Klimaanlage angewendet wird. Die Anwendung des Kompressors 1 vom Zylinderrotations-Typ der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Noch genauer kann der Kompressor 1 vom Zylinderrotations-Typ der vorliegenden Offenbarung bei einer breiten Vielfalt von Anwendungen als irgendeiner von Kompressoren verwendet werden, die verschiedene Arten von Fluiden komprimieren.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der exemplarische Fall beschrieben, bei dem der Aufbau, der vergleichbar mit dem eine Eigenrotation begrenzenden Mechanismus vom Stift- und Loch-Typ ist, als das Mittel des Kompressors 1 vom Zylinderrotations-Typ für eine Übertragung der Antriebskraft verwendet wird. Das Mittel der vorliegenden Offenbarung für eine Übertragung der Antriebskraft ist jedoch nicht auf diesen Typ beschränkt. Zum Beispiel kann ein Aufbau verwendet werden, der vergleichbar mit einem eine Eigenrotation begrenzenden Mechanismus eines Oldham-Ring-Typs ist.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform ist der Kompressor 1 vorn Zylinderrotations-Typ beschrieben, der die Mehrzahl von Kompressionsmechanismen umfasst. Alternativ kann ein Kompressor 1 vom Zylinderrotations-Typ verwendet werden, der einen einzigen Kompressionsmechanismus umfasst.
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Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die Elektromotor-Einheit 30 verwendet, die den Stator umfasst, der an der äußeren Umfangsseite des Zylinders 21 angeordnet ist, der integral mit dem Rotor als ein einteiliger Körper ausgebildet ist. Der Typ der Elektromotor-Einheit 30 ist jedoch nicht auf diesen Typ beschränkt. Zum Beispiel können die Elektromotor-Einheit und der Zylinder 21 nacheinander in der axialen Richtung der Mittelachse C1 des Zylinders 21 angeordnet sein, und die Elektromotor-Einheit und der Zylinder 21 können miteinander gekoppelt sein. Des Weiteren kann die Dreh-Antriebskraft der Elektromotor-Einheit durch einen Riemen auf den Zylinder 21 übertragen werden, ohne das Drehzentrum der Elektromotor-Einheit und die Mittelachse C1 des Zylinders 21 koaxial anzuordnen.
