DE19912482A1

DE19912482A1 - Verdränger-Fluidmaschine

Info

Publication number: DE19912482A1
Application number: DE19912482A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kouno; Hirokatsu Kohsokabe; Masahiro Takebayashi; Shunichi Mutsuya; Shigetaro Tagawa; Yasuhiro Ohshima; Kingo Moriyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: US6312237B2; DE19912482B4; JPH11264390A; TW426788B; KR100312366B1; US6220841B1; KR19990077882A; US20010008610A1

Abstract

Bei einer Verdränger-Fluidmaschine, bei der ein Zwischenraum durch die Innenwandoberfläche eines Zylinders und die Außenwand eines Verdrängers gebildet ist, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers plaziert ist, wird eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbahnbewegung gerichtet ist, wird der Verschleiß zwischen dem Zylinder und dem Verdränger verringert. Gleitabschnitte zwischen dem Verdränger und dem Zylinder werden mit einem Schmieröl durch Ausbilden einer Ölzufuhrnut in der Oberfläche des Verdrängers versorgt, derart, daß sie sich vom zentralen Abschnitt des Verdrängers bis in die nähere Umgebung einer Ansaugöffnung erstreckt, und das Schmieröl vom zentralen Abschnitt des Verdrängers aus so zugeführt wird, daß der Verschleiß verringert werden kann.

Description

HINTERGRUNG DER ERFINDUNG (i) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verdränger-Fluidmaschine, wie etwa eine Pumpe, einen Kompressor und einen Expander.

(ii) Beschreibung des zuhörigen Standes der Technik

Als herkömmliche Fluidmaschinen des Verdrängungstyps sind bekannt: eine Kol ben-Fluidmaschine, bei der ein Arbeitsfluid in der Weise bewegt wird, daß der Kolben eine hin- und hergehende Bewegung in einem zylindrischen Zylinder wiederholt; eine Rotations-Fluidmaschine (Wälzkolbentyp), bei dem ein Arbeits fluid in der Weise bewegt wird, daß ein zylindrischer Kolben exzentrisch in einem zylindrischen Zylinder gedreht wird; und eine Schnecken-Fluidmaschine, bei der ein Arbeitsfluid in der Weise bewegt wird, daß zwei Schnecken, eine feststehende Schnecke und eine umlaufende Schnecke, die spiralige Abwicklungsbahnen (wraps) aufweisen und auf Endplatten stehen, aneinander angreifen und die um laufende Schnecke in eine Kreisbewegung versetzt wird.

Die Kolben-Fluidmaschine hat gewisse Vorteile in bezug auf die Leichtigkeit der Herstellung und die geringen Kosten aufgrund ihrer einfachen Konstruktion. An dererseits gibt es bei der Kolben-Fluidmaschine ein Problem insofern, als sich ihre Leistung aufgrund der Zunahme des Druckverlustes verschlechtert, weil der Hub ab Ende der Ansaugung bis Ende des Ausschubs nur 180° des Wellenwinkels be trägt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit im Ausschub- bzw. Auslaßprozeß zunimmt. Darüber hinaus kann das durch Rotieren der Welle arbeitende System nicht vollständig ausgewuchtet werden, weil es erforderlich ist, den Kolben hin- und herzubewegen. Dies verursacht das weitere Problem einer starken Vibration und Lärmbildung.

Bei der Rotations-Fluidmaschine ist das Problem der Zunahme des Druckverlu stes im Ausschubprozeß weniger ausgeprägt als bei der Kolben-Fluidmaschine, weil der Hub vom Ansaugende bis zum Ausschubende 360° des Rotationswinkels der umlaufenden Welle ist. Da aber das Arbeitsfluid nur ein einziges mal pro Wellenumdrehung ausgeschoben wird, gibt es eine relativ große Variation des Gaskompressionsdrehmoments. Dies verursacht ein Vibrations- und Lärmpro blem, ähnlich demjenigen bei der Kolben-Fluidmaschine.

Bei der Schnecken-Fluidmaschine ist der Druckverlust im Ausschubprozeß klein, weil der Hub ab dem Ende der Ansaugung und dem Ende des Ausschubs immer hin 360° oder mehr des Rotationswinkels der umlaufenden Welle beträgt (übli cherweise etwa 900° im Falle einer Schnecken-Fluidmaschine, die praktisch als Luftklimatisierer verwendet wird). Darüber hinaus ist die Variation des Gas kompressionsdrehmoments bei einer einzelnen Umdrehung gering, weil bei ihr im allgemeinen mehrere Arbeitskammern gebildet werden. Sie verursacht weniger Vibration und Lärm. Aus den obigen Gründen ist die Schnecken-Fluidmaschine daher vorteilhaft. Doch ist es bei der Schnecken-Fluidmaschine erforderlich, das Spiel zwischen den spiraligen Abwicklungsbahnen beim Angreifen sowie das Spiel zwischen der Endplatte und einer Abwicklungsbahnspitze beizubehalten. Zu diesem Zweck ist Arbeiten mit hoher Genauigkeit erforderlich. Dies verursacht das Problem eines kostspieligen Betriebs. Weiter gibt es insofern das Problem, daß, je länger die Periode des Kompressionsprozesses dauert, um so mehr nimmt die innere Leckage zu, weil der Hub ab Ende der Ansaugung bis Ende des Aus schubs immerhin 360° oder mehr des Rotationswinkels der drehenden Welle aus macht.

Eine Verdränger-Fluidmaschinenart des Verdrängungstyps, bei der ein Verdrän ger zum Verdrängen des Arbeitsfluids relativ zu dem Zylinder rotiert, der das Ar beitsfluid angesaugt hat, nicht rotiert, sondern kreist, indem er sich nämlich mit einem im wesentlichen unveränderlichen Radius im Kreise bewegt, um das Ar beitsfluid voranzutreiben, wird in der ungeprüften japanischen Patentveröffentli chung Nr. 55-23353 (zitierte Referenz 1), U.S.-Patent Nr. 2,112,890 (zitierte Re ferenz 2), der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-202869 (zi tierte Referenz 3) und in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-280758 (zitierte Referenz 4) vorgeschlagen. Eine solche Verdränger- Fluidmaschine, wie sie vorgeschlagen ist, umfaßt einen blumenblattförmigen Verdränger, der eine Anzahl von Elementen (Flügel) aufweist, die sich radial vom Mittelpunkt des Verdrängers aus erstrecken, und einen Zylinder mit einem hohlen Abschnitt von im wesentlichen der gleichen Form wie der des Verdrängers. Der Verdränger führt im Zylinder eine Kreisdrehungsbewegung aus, um ein Arbeits fluid zu verdrängen bzw. zu verschieben.

Die in den oben zitierten Referenzen 1 bis 4 offenbarte Verdränger-Fluidmaschine hat die nachfolgend aufgeführten vorteilhaften Charakteristika. Da sie, anders als bei der Kolben-Fluidmaschine kein hin- und hergehendes Teil aufweist, kann ihr Rotationswellensystem vollständig ausgewuchtet werden. Dies führt nur zu einer geringen Vibration. Darüber hinaus ist es möglich, den Reibungsverlust relativ zu verringern, weil die Gleitgeschwindigkeit zwischen dem Verdränger und dem Zylinder gering ist.

Bei dieser Verdränger-Fluidmaschine gibt es jedoch das Problem, daß die Strö mungsgeschwindigkeit im Ausschubprozeß zunimmt, und daß so der Druckver lust ansteigt, um das Leistungsvermögen der Maschine zu verschlechtern, weil der Hub zeitlich vom Ansaugende bis zum Ausschubende in jeder der Arbeitskam mern, definiert durch die Flügel des Verdrängers und den Zylinder, kurz ist, näm lich etwa 180° (210°) des Rotationswinkels θc der drehenden Welle (fast die Hälfte derjenigen einer Rotations-Fluidmaschine und in der gleichen Größe wie derjenigen einer Kolben-Fluidmaschine).

In der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 9-268987 (zitierte Re ferenz 5), wird eine Verdränger-Fluidmaschine vorgeschlagen, die die obigen Probleme löst.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei der in den oben zitierten Referenzen 1 bis 5 beschriebenen Verdränger- Fluidmaschine hat sich jedoch ein neues Problem herausgestellt, indem der Ver dränger und der Zylinder durch Verschleiß abgetragen werden, wenn die Außen wandoberfläche des Verdrängers auf der Innenwandoberfläche des Zylinders gleitet.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Verdränger-Fluidmaschine zu schaffen, die aufweist:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des genannten Zylinders und eine Außenwandoberfläche des genannten Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers plaziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich die Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet, wobei der Verschleiß des Verdrängers und des Zylinders verringert werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das obige Ziel durch eine Verdränger- Fluidmaschine erreicht, die aufweist:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des genannten Zylinders und eine Außenwandoberfläche des genannten Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers plaziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich die Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; und ein Ölzuführsystem zum Zuführen von Schmieröl zu der Außenwandoberfläche des Verdrängers auf der Ansaugöffnungsseite des selben und der Innenwandoberfläche des Zylinders gegenüber der Außen wandoberfläche.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das obige Ziel durch eine Verdränger- Fluidmaschine erreicht, die aufweist: einen Zylinder mit einer Innenwand, deren Kontur im Querschnitt durch eine kontinuierliche Kurve gebildet wird; einen Ver dränger mit einer Außenwand gegenüber der Innenwand des Zylinders zum Bil den einer Anzahl von Arbeitskammern mit Hilfe der Außenwand im Zusammen wirken mit der Innenwand, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Verdrän ger und dem Zylinder auf eine Kreisdrehungsposition gerichtet ist; eine Ansau göffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaß öffnung zum Ausschieben des Fluids aus der einen der Arbeitskammern; und ein Ölzuführungssystem zum Zuführen von Schmieröl zur Ansaugöffnung.

Die vorliegende Erfindung hat, wie oben beschrieben, die Wirkung, daß der Rei bungsverlust verringert werden kann, weil die gleitenden Abschnitte der Außen wandoberfläche des Spitzenabschnittes der Ansaugöffnungsseite des Verdrängers und der Innenwandoberfläche des Zylinders mit Schmieröl versorgt werden kön nen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung wer den nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1A und 1B jeweils entsprechend eine senkrechte Schnittansicht und eine Draufsicht eines Kompressionselementes eines hermetisch geschlossenen Kompressors darstellen, in welchem eine Ver dränger-Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Kompressor angewandt wird;

Fig. 2A bis 2D Ansichten zur Veranschaulichung des Betriebsprinzips der Verdränger-Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfin dung sind;

Fig. 3 eine senkrechte Schnittansicht der Verdränger-Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Charakteristik der Volumenände rung einer Arbeitskammer bei der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;

Fig. 5 ein Diagramm ist, das die Änderung des Gaskompressions drehmoments bei der vorliegenden Erfindung veranschau licht;

Fig. 6A und 6B Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Beziehung zwi schen dem Rotationswinkel einer drehenden Welle und den Arbeitskammern im Falle einer vierfachen Abwicklungsbahn sind;

Fig. 7A und 7B Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Beziehung zwi schen dem Rotationswinkel einer drehenden Welle und den Arbeitskammern im Falle einer dreifachen Abwicklungsbahn sind;

Fig. 8A bis 8C Ansichten zur Veranschaulichung der Betriebsweise im Falle eines Abwicklungsbahnwinkels des Kompressionselementes von mehr als 360° sind;

Fig. 9A und 9B Ansichten zur Veranschaulichung der Erweiterung des Ab wicklungsbahnwinkels des Kompressionselementes sind;

Fig. 10A und 10B Ansichten sind, die eine Modifikation der Verdränger- Fluidmaschine gemaß Fig. 1 zeigen;

Fig. 11 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen dem Rotati onswinkel der drehenden Welle und dem Drehmoment verhältnis des Kompressionselementes zeigt;

Fig. 12 eine senkrechte Schnittansicht des Hauptbauteils eines her metisch geschlossenen Kompressors ist, gemäß einer weite ren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13A bis 13F vergrößerte Ansichten des Ansaugöffnungsbereichs der Fig. 1B sind;

Fig. 14A bis 14F Schnittansichten sind, aufgenommen entlang der Linie XIV-XIV in den Fig. 13;

Fig. 15A und 15B jeweils entsprechend eine senkrechte Schnittansicht und eine Draufsicht eines Kompressionselementes eines hermetisch geschlossenen Kompressors darstellen, bei dem eine Ver dränger-Fluidmaschine gemäß einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung bei dem Kompressor ange wandt wird;

Fig. 16A bis 16D Ansichten zur Veranschaulichung des Betriebsprinzips Ver dränger-Fluidmaschine gemäß einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung sind;

Fig. 17A bis 17F vergrößerte Ansichten des Ansaugöffnungsbereichs der Fig. 15(B) sind;

Fig. 18A bis 18F Schnittansichten sind, aufgenommen entlang der Linie XVIII-XVIII in den Fig. 17;

Fig. 19A und 19B jeweils entsprechend eine senkrechte Schnittansicht und eine Draufsicht eines Kompressionselementes eines hermetisch geschlossenen Kompressors darstellen, bei dem eine Ver dränger-Fluidmaschine gemäß einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung im Kompressor (vierfache Abwicklungsbahn) angewandt wird; und

Fig. 20A und 20B jeweils entsprechend eine senkrechte Schnittansicht und eine Draufsicht eines Kompressionselementes eines hermetisch geschlossenen Kompressors darstellen, bei dem eine Ver dränger-Fluidmaschine gemäß einer weiteren Ausführungs form der vorliegenden Erfindung bei dem Kompressor ange wandt wird (vierfache Abwicklungsbahn).

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- FORMEN

Die obigen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfol genden Ausführungsformen verdeutlicht. Nachstehend werden Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be schrieben. Als erstes wird der Aufbau einer Verdränger-Fluidmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 3 beschrieben. Fig. 1A ist eine senkrechte Schnittansicht des Haupt teils eines hermetisch geschlossenen Kompressors, bei dem eine Verdränger- Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung als Kompressor benutzt wird. Diese Figur entspricht einer Schnittansicht, aufgenommen entlang der Linie IA-IA in Fig. 1B. Fig. 1B ist eine Draufsicht, aufgenommen entlang der Linie IB-IB in Fig. 1A, die die Ausbildung einer Kompressionskammer zeigt. Die Fig. 2 sind Ansichten zur Veranschaulichung des Betriebsprinzips eines Verdränger- Kompressionsaggregates. Fig. 3 ist eine senkrechte Schnittansicht des herinetisch geschlossenen Kompressors.

Bezug nehmend auf die Fig. 1A, 1B und 3 ist ein Kompressionsaggregat 1 und ein Motoraggregat 2 zum Antreiben des ersteren in einem hermetischen Behälter 3 vorgesehen. Nachfolgend werden die Einzelheiten des Kompressionselementes des Verdrängungstyps beschrieben. Fig. 1B zeigt eine dreifache Abwicklungs bahn, bei der drei Konturabschnitte der gleichen Form kombiniert sind. Ein Zy linder 4 besitzt eine innere Peripherie, die so geformt ist, daß hohle bzw. leere Abschnitte der gleichen Form in Intervallen von 120° (um den Mittelpunkt O') auftreten. Im wesentlichen bogenförmig ausgebildete Flügel 4b, die nach innen vorstehen, sind jeweils an Endabschnitten der hohlen Abschnitte gebildet. In die sem Falle beträgt die Anzahl der Flügel 4b drei, weil die Abwicklungsbahn drei fach ist. Ein Verdränger 5 ist im Zylinder 4 angeordnet, wobei deren Mittelpunkte voneinander um ∈ beabstander sind, derart, daß der Verdränger 5 an inneren peri pheren Wänden 4a (Abschnitte, die eine größere Krümmung als Abschnitte der Flügel 4b haben) und Flügeln 4b des Zylinders 4 angreift. Wenn der Mittelpunkt O des Verdrängers 5 im Mittelpunkt O' des Zylinders 4 plaziert ist, werden Spalte bzw. Zwischenabstände einer gewissen Größe als Basisform zwischen den Kontu ren der beiden Körper gebildet. Jede der zwischen dem Verdränger und dem Zy linder gebildeten Spalte entspricht dem Kreisbahnbewegungsradius. Es ist er wünscht, daß die Spalte über die gesamte Peripherie hinweg dem Kreisbahnbewe gungsradius entsprechen. Es kann aber einen Abschnitt geben, bei dem die obige Beziehung nicht erfüllt ist, sofern Arbeitskammern, die durch die äußere Kontur des Verdrängers und die innere Kontur des Zylinders gebildet werden, einwand frei arbeiten.

Als nächstes soll das Betriebsprinzip des Verdränger-Kompressionsaggregates 1 unter Bezugnahme auf die Fig. 1A bis 1D beschrieben werden. Das Bezugszei chen O kennzeichnet das Zentrum bzw. den Mittelpunkt des Verdrängers 5, wäh rend das Bezugszeichen O' den Mittelpunkt des Zylinders 4 (oder einer drehenden Welle) kennzeichnet. Die Bezugszeichen a, b, c, d, e und f bezeichnen Kontakt punkte, wenn der Verdränger 5 an den inneren peripheren Wänden 4a und den Flügeln 4b des Zylinders 4 angreift. Bei der inneren Kontur des Zylinders 4 sind drei der gleichen Kombinationen von Kurven nacheinander und übergangslos miteinander verbunden. Betrachtet man eine von ihnen, so kann die die innere periphere Wand 4a und den Flügel 4b formende Kurve als eine Vortexkurve mit einer Dicke betrachtet werden (beginnend ab der Spitze des Flügels 4b). Die In nenwandkurve (g-a) ist eine Vortexkurve, deren Abwicklungsbahnwinkel, beste hend aus der Summe der Bogenwinkel, welche die Kurve bilden, im wesentlichen 360° beträgt. (Hier bedeutet "im wesentlichen 360°", daß jede Vortexkurve so gestaltet ist, daß der Abwicklungsbahnwinkel von 360° erhalten wird, wobei al lerdings der exakte Wert möglicherweise aufgrund eines Herstellungsfehlers nicht erzielt wird. Entsprechende Ausdrücke werden weiter unten benutzt. Die Einzel heiten des Abwicklungsbahnwinkels werden später beschrieben.) Die Außen wandkurve (g-b) ist ebenfalls eine Vortexkurve mit einem Abwicklungsbahnwin kel von im wesentlichen 360°. Die innere periphere Kontur bei jedem Kombinati onsteil wird durch die inneren und äußeren Wandkurven gebildet. Sätze dieser Kurven sind entlang eines Kreises mit im wesentlichen konstanten Teilungsab ständen angeordnet (in diesem Falle 120°, weil die Abwicklungsbahn dreifach bzw. dreiteilig ist), und die Außenwandkurve sowie die Innnenwandkurve be nachbarter Vortexkurven sind durch glattverbindende Kurven (b-b'), wie etwa einen Bogen, angeschlossen, so daß auf diese Weise die gesamte innere periphere Kontur des Zylinders 4 gebildet wird. Die äußere periphere Kontur des Verdrän gers 5 wird ebenfalls in der gleichen Weise wie die des Zylinders 4 gebildet.

Gemäß der obigen Beschreibung sind die Vortexgebilde, von denen jedes drei Kurven umfaßt, entlang eines Kreises mit im wesentlichen konstanten Teilungs abständen (120°) angeordnet. Dies dient zur gleichmäßigen Verteilung der durch eine später beschriebene Kompressionsoperation verursachten Belastung, sowie zur Erleichterung der Herstellung. Falls diese Vorteile nicht gefordert werden, brauchen die Teilungen nicht konstant zu sein.

Nachfolgend werden Kompressionsoperationen durch den wie oben ausgebildeten Zylinder 4 und den Verdränger 5 unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben. Drei Ansaugöffnungen 7a und drei Ausschuböffnungen 8a sind jeweils in den entsprechenden Endplatten angebracht. Durch Umlaufenlassen der drehenden Welle 6 kreist der Verdränger 5 um den Mittelpunkt O' des Zylinders 4 auf der Statorseite mit einem Drehbewegungsradius ∈ (= OO') ohne Drehung um seine eigene Achse, so daß Arbeitskammern 15 (stets drei Kammern bei dieser Ausfüh rungsform) um den Mittelpunkt O des Verdrängers 5 herum gebildet werden. (Im vorliegenden Falle wird der Ausdruck "Arbeitskammer" für einen Spalt bzw. Zwi schenraum im Verlaufe eines Kompressionsprozesses (Ausschieben) nach Been digung des Ansaugens bei Räumen benutzt, die durch die innere periphere Kontur (Innenwand) des Zylinders und die äußere periphere Kontur (Seitenwand) des Verdrängers definiert und umschlossen werden. Es gibt nämlich einen Zwischen raum in der Periode ab Ende des Ansaugens bis Ende des Ausschiebens. Im Falle des Abwicklungsbahnwinkels von 360°, wie oben beschrieben, verschwindet ein solcher Zwischenraum im Zeitpunkt der Beendigung der Kompression, doch ist auch das Ansaugen in diesem Zeitpunkt beendet. Somit wird der Zwischenraum ebenfalls darin eingerechnet. Im Falle einer Pumpe wird der Ausdruck "Arbeits kammer" für einen Zwischenraum benutzt, der durch eine Auslaßöffnung mit der äußeren Umgebung verbunden ist.) Nunmehr soll die Beschreibung auf eine Ar beitskammer gerichtet werden, die zwischen den Berührungspunkten a und b pla ziert ist, was in der Zeichnung durch Schraffur verdeutlicht ist. Obwohl diese Ar beitskammer im Zeitpunkt der Ansäugbeendigung in zwei Teile unterteilt ist, werden sie unmittelbar vereinigt, wenn der nachfolgende Kompressionsprozeß beginnt. Fig. 2A zeigt den Zustand der Beendigung eines Ansaugprozesses eines Arbeitsgases in dieser Arbeitskammer durch die Ansaugöffnung 7a. Fig. 2B zeigt den Zustand, bei dem die drehende Welle 6 von dem in Fig. 2A dargestellten Zu stand aus um 90° rotiert. Fig. 2C zeigt einen Zustand, bei dem die drehende Welle 6 von dem in Fig. 2A gezeigten Zustand aus um 180° rotiert. Fig. 2D zeigt einen Zustand, bei dem die drehende Welle von dem in Fig. 2A dargestellten Zustand aus um 270° rotiert. Wenn die drehende Welle 6 von dem in Fig. 2D dargestellten Zustand aus weiter um 90° rotiert, kehrt sie in den in Fig. 2A dargestellten Zu stand zurück. Da die Rotation der drehenden Welle 6 auf diese Weise vor sich geht, verringert die Arbeitskammer 15 ihr Volumen, um das Arbeitsfluid zu kom primieren, weil die Ausschuböffnung 8a durch Betätigung eines Auslaßventils 9 (vergleiche Fig. 1A) geschlossen ist. Wenn der Druck in der Arbeitskammer 15 höher als der Druck der äußeren Umgebung ist (Ausschubdruck genannt), wird das Auslaßventil automatisch durch den Druckunterschied geöffnet, um das kom primierte Arbeitsgas durch die Auslaßöffnung 8a auszuschieben. Der Rotations winkel der drehenden Welle 6 ab Beendigung des Ansaugens bis zur Beendigung des Ausschiebens beträgt 360°. Während der Kompressions- und Ausschubprozeß durchgeführt wird, wird der nächste Ansaugprozeß vorbereitet. Im Zeitpunkt der Ansaugbeendigung beginnt der nächste Kompressionsprozeß. Betrachtet man bei spielsweise den durch die Kontaktpunkte a und d definierten Zwischenraum, so hat im Zustand der Fig. 2A der Saugprozeß durch die Ansaugöffnung 7a bereits begonnen. Indem die Rotation fortschreitet, nimmt das Volumen des Zwischen raums zu. In dem in Fig. 2D dargestellten Zustand ist der Zwischenraum unter teilt. Die Fluidmenge entsprechend der durch die Unterteilung des Zwischenrau mes getrennten Menge, wird aus dem durch die Berührungspunkte b und e defi nierten Zwischenraum kompensiert.

Nunmehr wird die Art und Weise der Kompensation im einzelnen beschrieben. Im Zustand der Fig. 2A hat der Zwischenraum, definiert durch die Berührungspunkte a und d, benachbart der durch die Berührungspunkte a und b definierten Arbeits kammer bereits einen Ansaugprozeß eingeleitet. Dieser Zwischenraum ist in dem in Fig. 2D dargestellten Zustand unterteilt, nachdem er sich ein einziges Mal ge mäß Fig. 2C expandiert hat. Infolgedessen wird nicht alles Fluid, das in dem durch die Berührungspunkte a und d definierten Zwischenraum vorhanden ist, nicht in dem Raum komprimiert, der durch die Kontaktpunkte a und b definiert ist. Die gleiche Fluidmenge wie die in dem Volumen des Fluids, das nicht in den unterteilten Raum eingetreten ist, der durch die Berührungspunkte a und d defi niert wird, wird durch das Fluid kompensiert, das in den Zwischenraum eingetre ten ist, der durch die Berührungspunkte e und b in der Nähe der Ausschuböffnung definiert ist, wobei dieser Zwischenraum in der Weise gebildet wird, daß der Zwi schenraum, definiert durch die Berührungspunkte b und e in einem Ansaugprozeß im Zustande der Fig. 2D unterteilt wird, wie in Fig. 2A dargestellt ist. Dies kommt daher, weil die Abwicklungsbahnabschnitte mit konstanter Teilung angeordnet sind, wie oben beschrieben. Das heißt, daß weil sowohl der Verdränger als auch der Zylinder durch Wiederholen der gleichen Kontur geformt sind, es möglich ist, im wesentlichen die gleiche Fluidmenge in irgendeiner Arbeitskammer zu kom primieren, selbst wenn sie die Fluidmenge von unterschiedlichen Zwischenräu men erhält. Sogar im Falle einer ungleichmäßigen Teilung ist es möglich, die Ma schine so auszubilden, daß Zwischenräume des gleichen Volumens geschaffen werden, doch wird dabei die Produktivität schlecht. Bei jedem der oben aufge führten Ausführungsformen des Standes der Technik wird ein Zwischenraum im Ansaugprozeß so geschlossen, daß das darin befindliche Fluid komprimiert und, so wie es ist, ausgeschoben wird. Im Gegensatz dazu ist es eines der vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Ausführungsform, daß in einem Ansaugprozeß der einer Arbeitskammer benachbarende Zwischenraum geteilt wird, um eine Kom pressionsoperation durchzuführen.

Wie oben beschrieben, sind die Arbeitskammern zur Durchführung kontinuierli cher Kompressionsoperationen im wesentlichen mit konstanter Teilung, um einen Kurbelabschnitt 6a der drehenden Welle 6 herum angeordnet, die am zentralen Abschnitt des Verdrängers 5 plaziert ist, um die Kompressionsoperationen in ver schiedenen Phasen miteinander durchzuführen. Das heißt, daß der Rotationswin kel der drehenden Welle in bezug auf jeden Zwischenraum vom Ansaugen bis zum Ausschieben 360° beträgt. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform sind drei Arbeitskammern vorgesehen und sie schieben das Arbeitsfluid in gegenein ander um 120° verschobenen Phasen aus. Als Ergebnis wird im Falle einer Korn pression zum Verdichten eines Kühlmittels eines Fluids das kühlende Medium dreimal bei 360° des Rotationswinkels der drehenden Welle ausgeschoben.

Betrachtet man einen Zwischenraum (der durch die Berührungspunkte a und b definierte Spalt) im Augenblick der Beendigung einer Kompressionsoperation als einen einzelnen Raum; so ist im Falle des Abwicklungsbahnwinkels von 360°, wie bei dieser Ausführungsform, der Kompressor so gestaltet, daß er einen Zwi schenraum im Saugprozeß mit einem Zwischenraum im Kompressionsprozeß bei irgendeinem Operationszustand des Kompressors wechselt. In diesem Falle kann sofort, wenn ein Kompressionsprozeß beendet ist, der nächste Kompressionspro zeß begonnen werden, so daß Fluid gleichmäßig und nacheinander komprimiert werden kann.

Als nächstes soll der Kompressor mit dem Verdränger-Kompressionsaggregat 1 der obigen Form unter Bezugnahme auf die Fig. 1A, 1B und 3 beschrieben, Bezug nehmend auf Fig. 3 umfaßt das Verdränger-Kompressionselement 1 zusätzlich zu dem oben im einzelnen beschriebenen Zylinder 4 und dem Verdränger 5: eine drehende Welle 6 zum Antreiben des Verdrängers 5 in der Weise, daß ein Kur belabschnitt 6a an einem Lagerabschnitt 5a im zentralen Abschnitt des Verdrän gers 5 angreift; ein Hauptlagerbauteil 7 und ein Hilfslagerbauteil 8, die als End platten zum Schließen der Öffnungen an beiden Enden des Zylinders 4 und als Lager für die drehende Welle 6 dienen; Ansäugöffnungen 7a, die in der Endplatte des Hauptlagerbauteils 7 gebildet sind; Ausschuböffnungen 8a, die in der End platte des Hilfslagerbauteils 8 gebildet sind; und Ausschubventile 9 zum Öffnen und Schließen der Ausschuböffnungen 8a durch Druckunterschied. Die Aus schubventile 9 können solche eines Lead-Ventiltyps sein. In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 5b ein im Verdränger 5 gebildetes Durchgangsloch; das Bezugs zeichen 10 bezeichnet einen Ansaugdeckel, der am Hauptlagerbauteil 7 befestigt ist; und das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Auslaßdeckel, der mit dem Hilfs lagerbauteil 8 vereinigt ist, um eine Ausschubkammer 8b zu definieren.

Das Motoraggregat 2 umfaßt einen Stator 2a und einen Rotor 2b. Der Motor 2b ist an der drehenden Welle 6 durch Schrumpfpassung, oder dergleichen befestigt. Um den Motorwirkungsgrad zu steigern, ist das Motoraggregat 2 als bürstenloser Motor ausgebildet und wird unter der Steuerung eines Dreiphasen-Inverters ange trieben. Andernfalls kann das Motoraggregat 2 als ein anderer Motortyp aufgebaut sein, beispielsweise als Gleichstrommotor oder als Induktionsmotor.

Schmieröl 12 ist im unteren Abschnitt des hermetischen Behälters 3 gespeichert. Der untere Endabschnitt der drehenden Welle 6 ist in das Schmieröl 12 einge taucht. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet ein Saugrohr; das Bezugszeichen 14 bezeichnet ein Auslaßrohr; und das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine der oben beschriebenen Arbeitskammern, die durch gegenseitige Verbindung der inneren peripheren Wände 4a und der Flügel 4b des Zylinders 4 und des Verdrängers 5 gebildet sind. Die Ausschubkammer 8b ist gegen den Druck im hermetischen Be hälter 3 durch ein Dichtungselement 16 getrennt, wie etwa einen O-Ring.

Im Falle, daß die Verdränger-Fluidmaschine dieser Ausführungsform als Kom pressor für die Luftklimatisierung benutzt wird, soll der Strömungspfad des Ar beitsgases (Kühlmittel) unter Bezugnahme auf Fig. 1A beschrieben werden. Wie durch Pfeile in Fig. 1A dargestellt ist, tritt das Arbeitsgas, das in den hermetischen Behälter 3 durch die Ansaugleitung 13 eingetreten ist, in den Raum des Deckels 10 ein, der am Hauptlager befestigt ist, und gelangt dann durch die Ansaugöff nung 7a in das Kompressionsaggregat 1 des Verschiebungstyps. Im Kompressi onsaggregat 1 des Verschiebungstyps wird der Verdränger 5 durch Rotation der drehenden Welle 6 in eine Kreisbewegung versetzt, und dadurch wird das Volu men der Arbeitskammer verkleinert, um das Arbeitsgas zu komprimieren. Das komprimierte Arbeitsgas strömt dann durch die Ausschuböffnung 8a, die in der Endplatte des Hilfslagerbauteils 8 gebildet ist, und stößt das Auslaßventil 9 nach oben, um in die Ausschubkammer 8b einzutreten. Das Arbeitsgas strömt dann durch die Auslaßleitung 14, um ins Freie zu gelangen. Der Grund dafür, daß ein Spalt zwischen dem Saugrohr 13 und dem Ansaugdeckel 10 gebildet ist, besteht darin, daß ein Teil des Arbeitsgases in das Motoraggregat 2 strömen soll, um das Motoraggregat 2 zu kühlen.

Das im hermetischen Behälter 3 gespeicherte Schmieröl wird jedem Gleitab schnitt zur Schmierung aus dem Bodenabschnitt des hermetischen Behälters 3 durch ein Loch, das im Inneren der drehenden Welle 6 gebildet ist, durch Druc kunterschied oder durch Zentrifugalpumpbetrieb zugeführt. Ein Teil des Schmier öls 12 wird durch einen Spalt in das Innere der Arbeitskammer gespeist.

Nachfolgend werden die Betriebsweisen und Wirkungen der mehrfachen Ab wicklungsbahn in einer solchen Verdränger-Fluidmaschine beschrieben. Fig. 4 zeigt die Änderungscharakteristik des Volumens einer Arbeitskammer gemäß der vorliegenden Erfindung (dargestellt als Verhältnis des Arbeitskammervolumens V über dem Ansaugvolumen Vs) im Vergleich zu jenen anderer Kompressortypen. In Fig. 4 stellt die horizontale Achse den Drehwinkel θ der drehenden Welle ab dem Zeitpunkt der Ansaugbeendigung dar. Bezug nehmend auf Fig. 4 entspricht im Falle des Vergleichs unter Betriebsbedingungen einer Art von Luft klimatisierer mit dem Volumenverhältnis von 0,37 zu Beginn des Ausschiebens (beispielsweise, wenn das Arbeitsgas ein Hydrochlorofluorocarbon HCFC oder ein Hydrofluorocarbon 22 ist, und der Ansaugdruck Ps = 0,64 MPa und der Aus laßdruck Pd = 2,07 MPa ist), die Charakteristik der Volumenänderung beim Kompressionsaggregat 1 des Verdrängungstyps gemäß der vorliegenden Erfin dung im wesentlichen derjenigen des Kolbentyps. Da der Kompressionsprozeß in kurzer Zeit beendet ist, wird die Leckage des Arbeitsgases verringert, so daß es möglich ist, die Kapazität und Wirksamkeit des Kompressors zu verbessern. Dar über hinaus verlängert sich der Ausschubprozeß um 50% gegenüber dem Rotati onstyp (Wälzkolbentyp). Weil die Strömungsgeschwindigkeit beim Ausschieben abnimmt, wird der Druckverlust verringert. Es ist möglich, den Fluidverlust (Überkompressionsverlust) im Ausschubprozeß beträchtlich zu verringern und so den Wirkungsgrad zu verbessern.

Fig. 5 zeigt die Änderung der Arbeitsbelastung bei einer Rotation der drehenden Welle, nämlich die Änderung des Gaskompressionsdrehmomentes T gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu derjenigen anderer Typen von Kompressoren (wobei Tm das durchschnittliche Drehmoment darstellt). Bezug nehmend auf Fig. 5 ist die Variation des Drehmomentes beim Verdränger- Kompressionsaggregat 1 gemäß der vorliegenden Erfindung sehr klein, nämlich 1/10 desjenigen des Rotationstyps, und es ist fast demjenigen des Schneckentyps gleich. Da aber der Kompressor gemäß der vorliegenden Erfindung keinen Kol benmechanismus besitzt, um eine Kreisbahnbewegungsschnecke am Rotieren zu hindern, wie etwa eine Oldham-Kupplung des Schneckentyps, ist es möglich, das Drehwellensystem auszuwuchten und die Vibration sowie den Lärm des Kom pressors zu verringern.

Außerdem ist es möglich, wie oben beschrieben, die Arbeitszeit und -kosten zu verringern, weil die Kontur der mehrfachen Abwicklungsbahn keine lange Vor texform des Schneckentyps besitzt. Da es weiter keine Endplatte (Spiegelplatte) zum Unterhalten der Vortexform gibt, ist das Arbeiten im gleichen Ausmaß wie das des Rotortyps unterschiedlich vom Schneckentyp möglich, bei dem ein Ar beiten mit einem eindringenden Arbeitswerkzeug unmöglich ist.

Da weiter keine Schubbelastung durch Gasdruck auf den Verdränger wirkt, ist es leicht, das axiale Spiel zu steuern, das das Leistungsvermögen des Kompressors stark beeinträchtigen könnte, im Vergleich zu einem Kompressor des Schnecken typs. Es ist daher möglich, den Wirkungsgrad zu verbessern. Weiter kann die Dicke im Vergleich mit einem Kompressor des Schneckentyps verringert werden, der das gleiche Volumen und den gleichen Außendurchmesser aufweist, als Er gebnis von Berechnungen, und es ist möglich, den Kompressor zu verkleinern und leichter zu machen.

Als nächstes soll die Beziehung zwischen dem obigen Abwicklungsbahnwinkel und dem Rotationswinkel θc der drehenden Welle ab dem Ende des Ansaugens bis zum Ende des Ausschiebens (Kompressionsprozeß genannt) beschrieben wer den. Obwohl ein Fall des Abwicklungsbahnwinkels von 360° bei der obigen Aus führungsform beschrieben wird, ist es möglich, den Rotationswinkel θc der dre henden Welle durch Ändern des Abwicklungsbahnwinkels zu ändern. Weil bei spielsweise der Abwicklungsbahnwinkel im Falle der Fig. 2A bis 2D 360° beträgt, kehrt die Hubbedingung durch den Rotationswinkel von 360° ab Ansaugbeendi gung zu Ausschubbeendigung an den Anfang zurück. Wenn der Rotationswinkel θc der drehenden Welle vom Ende des Ansaugens zum Ende des Ausschiebens durch Ändern des Abwicklungsbahnwinkels auf weniger als 360° verkleinert wird, wird ein Zustand herbeigeführt, bei dem die Ausschuböffnung 8a mit der Ansaugöffnung 7a in Verbindung steht. Dies löst das Problem aus, daß das einmal angesaugte Fluid, wegen der Expansion des Fluids, in die Ausschuböffnung 8a zurückfließt. Wenn der Abwicklungsbahnwinkel auf mehr als 360° geändert wird, nimmt der Rotationswinkel θc der drehenden Welle vom Ende des Ansaugens bis zum Ende des Ausschiebens ebenfalls auf mehr als 360° zu, und es werden zwei Arbeitskammern unterschiedlicher Größe gebildet, während das Fluid durch einen Spalt der Ansaugöffnung 8a ab Beendigung des Ansaugens hindurchfließt. Wenn dies als Kompressor verwendet wird, wird ein irreversibler Mischungsverlust er zeugt, wenn sich beide verbinden, weil die Drücke in diesen Arbeitskammern un terschiedlich voneinander ansteigen. Dies verursacht eine Zunahme der Kompres sionsleistung. Falls versucht wird, die Maschine als Flüssigkeitspumpe zu betrei ben, weil eine Arbeitskammer gebildet wird, die nicht mit der Ausschuböffnung 8a in Verbindung steht, ist es sehr schwer, die Maschine als Pumpe zu betreiben.

Aus diesem Grunde ist es erwünscht, daß der Abwicklungsbahnwinkel 360° be trägt, soweit dies im Rahmen der zulässigen Genauigkeit möglich ist.

Der Rotationswinkel θc der drehenden Welle beträgt im Kompressionsprozeß der obigen offengelegten japanischen Patenanmeldung Nr. 23353/1970 (zitiert als Referenz 1) 180°, während der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 202869/1993 (zitiert als Referenz 3) oder in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 280758/1994 (zitiert als Referenz 4) 210° beträgt. Die Peri ode ab Beendigung der Ausschiebung des Arbeitsfluids bis zum Beginn des näch sten Kompressionsprozesses (Ansaugbeendigung) ergibt 180° für den Rotations winkel der drehenden Welle im Falle der zitierten Referenz 1, und 150° im Falle der zitierten Referenzen 3 und 4.

Fig. 6A zeigt Kompressionsprozesse von Arbeitskammern (gekennzeichnet durch die Bezugszeichen I, II, III und IV) für eine einzige Umdrehung der Welle, wenn der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß 210° be trägt. Die Anzahl N der Abwicklungsbahnabschnitte beträgt N = 4. Obwohl vier Arbeitskammern bei 360° des Rotationswinkels θc der drehenden Welle gebildet werden, beträgt die Anzahl n der gleichzeitig bei jedem Winkel vorhandenen Ar beitskammern n = 2 oder 3. Das Maximum der Anzahl der gleichzeitig vorhande nen Arbeitskammern ist drei, was weniger als die Anzahl der Abwicklungsbahn abschnitte ist.

In ähnlicher Weise zeigt Fig. 7a einen Fall, bei dem die Anzahl der Abwicklungs bahnabschnitte den Wert N = 3 hat und der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß die Größe 210° hat. Auch in diesem Falle ist die Anzahl n der gleichzeitig vorhandenen Arbeitskammern n = 1 oder 2, und das Maximum der Anzahl gleichzeitiger Arbeitskammern ist zwei, d. h., kleiner als die Anzahl der Abwicklungsbahnabschnitte.

In solchen Fällen entsteht ein dynamisches Ungleichgewicht, weil die Arbeits kammern ungleichmäßig um die drehende Welle herum gebildet sind; das auf den Verdränger wirkende drehende Moment wird extrem groß, so daß die Kontaktbe lastung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder zunimmt. Dies verursacht das Problem der Verschlechterung des Leistungsvermögens durch ein Ansteigen der mechanischen Reibungsverluste und ein Abnehmen der Zuverlässigkeit durch Verschleiß der Flügel.

Um diese Probleme zu lösen, sind bei dieser Ausführungsform die äußere periphe re Kontur des Verdrängers und die innere periphere Kontur des Zylinders so ge formt, daß der Rotationswinkel θc der drehenden Welle ab Ende des Ansaugens bis Ende des Aussschiebens die folgende Bedingung erfüllt:

(((N - 1)/N) × 360°) < θc ≦ 360° (Formel 1).

Mit anderen Worten zeigt sich, daß der obige Abwicklungsbahnwinkel innerhalb des Bereichs der Formel 1 liegt. Bezug nehmend auf Fig. 6A ist der Rotations winkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß größer als 270°, und die Anzahl n der gleichzeitig vorhandenen Arbeitskammern ist n = 3 oder 4. Infolge dessen ist das Maximum der Anzahl gleichzeitig vorhandener Arbeitskammern vier, was mit der Anzahl N der Abwicklungsbahnabschnitte (N= 4) zusammen trifft. Bezug nehmend auf Fig. 7A ist der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß größer als 140°, und die Anzahl n der gleichzeitig vor handenen Arbeitskammern ist n = 2 oder 3. Entsprechend ist das Maximum der Anzahl der gleichzeitig vorhandenen Arbeitskammern drei, was mit der Anzahl N der Abwicklungsbahnabschnitte (N = 3) zusammentrifft.

Auf diese Weise wird erreicht, daß durch Festsetzen der unteren Grenze des Rota tionswinkels θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß, auf mehr als den Wert der linken Seite der Formel 1, das Maximum der Anzahl von gleichzeitig vorhandenen Arbeitskammern gleicht der Anzahl N der Abwicklungsbahnab schnitte ist, oder mehr, und daß dadurch die Arbeitskammern gleichmäßig um die drehende Welle herum angeordnet werden können. Als Folge davon wird das dy namische Gleichgewicht verbessert, das auf den Verdränger wirkende drehende Moment wird verringert, und die Kontaktbelastung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder wird ebenfalls herabgesetzt. Es wird möglich, den Wirkungsgrad durch Verringern der mechanischen Reibungsverluste zu verbessern und die Zu verlässigkeit der Kontakt- bzw. Berührungsabschnitte zu erhöhen.

Andererseits liegt die obere Grenze des Rotationswinkels θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß bei 360° gemäß der Formel 1.

Praktisch ist die obere Grenze für den Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß 360°. Wie oben beschrieben, kann die Zeitverzögerung ab Beendigung eines Ausschubvorgangs des Arbeitsfluids bis Beginnen des nächsten Kompressionsprozesses (Ansaugbeendigung) auf null gebracht werden. Es ist möglich, das Absenken der Ansaugleistung aufgrund der erneuten Expansion des Gases in einem Spielraumvolumen zu verhindern, das auftreten könnte, wenn θc < 360° wäre. Es ist ebenfalls möglich, den irreversiblen Mischungsverlust zu ver hindern, der zur Zeit der Verbindung zweier Arbeitskammern erzeugt wird, weil der Druck in ihnen unterschiedlich zueinander ansteigt, was auftreten könnte, wenn θc < 360° wäre. Der letztere Fall wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben.

Die Fig. 8A bis 8C zeigen eine Verdränger-Fluidmaschine, bei der der Kompres sionsprozeß bei 375° des Rotationswinkels θc der drehenden Welle erfolgt. Fig. 8A zeigt einen Zustand, bei dem der Saugprozeß in zwei Arbeitskammern 15a und 15b beendet ist. In diesem Zeitpunkt sind die Drücke in den Arbeitskammern 15a und 15b untereinander ebenso groß wie der Ansaugdruck Ps. Die Aus schuböffnung 8a ist zwischen den Arbeitskammern 15a und 15b angeordnet und steht mit keiner von ihnen in Verbindung. Fig. 8B zeigt einen Zustand, bei dem sich die drehende Welle um einen Rotationswinkel von 15° ab dem Zustand ge mäß Fig. 8a dreht. Dies geschieht unmittelbar vor dem Zeitpunkt, in welchem die Ausschuböffnung 8a mit den Arbeitskammern 15a und 15b in Verbindung steht. In diesem Zeitpunkt ist das Volumen der Arbeitskammer 15a kleiner als das im Zeitpunkt der Ansaugbeendigung gemäß Fig. 8A, und der Kompressionsprozeß ist im Gange, so daß der darin auftretende Druck größer als der Ansaugdruck Ps ist. Im Gegensatz dazu ist das Volumen der Arbeitskammer 15b größer als das bei Ansaugbeendigung gemäß Fig. 8A, und der Druck darin ist niedriger als der An saugdruck Ps, und zwar infolge der Expansion. Wenn die Arbeitskammern 15a und 15b im nächsten Moment vereinigt werden (miteinander in Verbindung ste hen), tritt eine irreversible Mischung auf, wie in Fig. 8C durch einen Pfeil ange zeigt ist. Dies verursacht eine Verschlechterung des Leistungsvermögens infolge eines Anstiegs der Kompressionsstärke. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, wenn die obere Grenze des Rotationswinkels θc der drehenden Welle im Kom pressionsprozeß 360° beträgt.

Die Fig. 9A und 9B zeigen ein Kompressionselement der Verdränger- Fluidmaschine, die in der zitierten Referenz 3 oder 4 beschrieben ist, wobei (a) eine Draufsicht und (b) eine Seitenansicht ist. Die Anzahl der Abwicklungsbahn abschnitte ist drei und der Rotationswinkel θc (Abwicklungsbahnwinkel θ) der drehenden Welle im Kompressionsprozeß beträgt 210°. Bei diesem Beispiel ist die Anzahl n der Arbeitskammern n = 1 oder 2, wie in Fig. 7A dargestellt ist. Die Fig. 9A und 9B zeigen einen Zustand, bei dem der Rotationswinkel θ der drehen den Welle 0° aufweist, und die Anzahl n der Arbeitskammern zwei ist. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, arbeitet der rechte Zwischenraum der durch die äußere peri phere Kontur des Verdrängers und die innere periphere Kontur des Zylinders de finierten Zwischenräume, nicht als Arbeitskammer, weil durch diesen Zwischen raum die Ansaugöffnung 7a und die Ausschuböffnung 8a miteinander in Verbin dung stehen. Die Folge ist, daß das einmal durch die Ansaugöffnung 7a in den Zylinder 4 eingetretene Gas zurückströmen kann, und zwar aufgrund der erneuten Expansion des Gases im Spielraumvolumen der Ausschuböffnung 8a. Dies verur sacht das Problem der Verringerung der Ansaugleistung.

Es sei nun angenommen, daß der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß bei der in den Fig. 9A und 9B dargestellten Verdränger- Fluidmaschine durch Anwendung der Idee dieser Ausführungsform vergrößert wird. Zum Vergrößern des Rotationswinkels θc der drehenden Welle im Kom pressionsprozeß ist es erforderlich, daß der Abwicklungsbahnwinkel der Kontur kurve des Zylinders 4 größer gemacht wird, wie durch eine gestrichelte Linie an gezeigt ist. Weil aber der Flügel 4b extrem dünn bzw. schmal wird, wie in Fig. 9A dargestellt, ist es schwierig, den Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß größer als 240° zu machen, damit das Maximum der Anzahl n der Arbeitskammern gleich der Anzahl N der Bahnabwicklungsabschnitte (N = 3) oder mehr wird.

Die Fig. 10 zeigen ein Beispiel für ein Kompressionselement einer Verdrän ger-Fluidmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche das gleiche Hubvolumen (Ansaugvolumen), den gleichen Außendurch messer, und den gleichen Kreisbahnbewegungsradius besitzt, wie die in Fig. 9 dargestellte Verdränger-Fluidmaschine. Es zeigt sich, daß der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß bei dem in den Fig. 10 dargestellten Kompressionselement 360° beträgt, d. h. größer als 240° ist. Dies ist aus folgenden Gründen der Fall. Bei dem in den Fig. 9A und 9B dargestellten Kompression selement ist der Rotationswinkel auf maximal 240° beschränkt, weil die Kontur zwischen den Abdichtungspunkten, welche eine Arbeitskammer definieren, als eine gleichförmige Kurve ausgebildet ist, selbst wenn versucht wird, den Rotati onswinkel θc der drehenden Welle auf der Basis der Idee dieser Ausführungsform zu erweitern. Im Gegensatz dazu, ist bei dem Kompressionselement gemäß der in den Fig. 10A und 10B dargestellten Ausführungsform die Kontur zwischen den Abdichtungspunkten (a-c) nicht als gleichförmige Kurve ausgebildet, sondern derart, daß ein Abschnitt in der Nähe des Kontaktpunktes b relativ zum Verdrän ger heraustritt, und daß jeder Abwicklungsbahnabschnitt des Verdrängers einen eingeschnürten Abschnitt zwischen dem zentralen Abschnitt des Verdrängers und dem Spitzenabschnitt jedes Abwicklungsbahnabschnittes aufweist. Diese Merk male sind bereits in der Ausführungsform der Fig. 1A und 1B dargestellt. Bei die ser Formgebung kann der Abwicklungsbahnwinkel ab dem Berührungspunkt a bis zum Berührungspunkt b 360° betragen, was mehr als 240° ist, und der Abwick lungsbahnwinkel ab dem Berührungspunkt b bis zum Berührungspunkt c kann 360° betragen, was mehr als 240° ist. Dementsprechend kann der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß 360° betragen, was mehr als 240° ist, und das Maximum der Anzahl n der Arbeitskammern kann der Anzahl N der Abwicklungsbahnabschnitte gleichen oder größer sein. Es ist somit möglich, die Arbeitskammern gleichmäßig anzuordnen und so das drehende Moment zu verringern.

Da die Anzahl der Arbeitskammern, die wirksam arbeiten können, vergrößert wird, wenn die Höhe (Dicke) des Zylinders des in den Fig. 9A und 9B dargestell ten Kompressionselementes den Wert H besitzt, kann weiter die Höhe des Zylin ders des in den Fig. 10A und 10B dargestellten Zylinders 0,7 H betragen, was 30% weniger ist. Es ist daher möglich, das Kompressionselement zu verkleinern.

Als nächstes wird die auf den Verdränger 5 wirkende Belastung und das Moment beschrieben. Bezug nehmend auf Fig. 1B wirken, wenn das Arbeitsgas kompri miert ist, eine Tangentialkraft Ft senkrecht zur Richtung der Exzentrizität sowie eine radiale Kraft Fr in Richtung der Exzentrizität auf den Verdränger 5 infolge des internen Druckes jeder Arbeitskammern 15. Aufgrund einer Verschiebung (Arm- bzw. Hebellänge 1) der resultierenden Kraft F der Kräfte Ft und Fr vom Mittelpunkt O des Verdrängers 5 aus, wirkt ein drehendes Moment M (= F.1) so, daß der Verdränger 5 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Dieses drehende Mo mente M wird durch Reaktionskräfte an den Berührungspunkten a und d zwischen dem Verdränger 5 und dem Zylinder 4 aufrechterhalten, bzw. unterstützt (es ist das gleiche bei den anderen Arbeitskammern). Bei dieser mehrfachen Abwick lungsbahn empfangen zwei oder drei Berührungspunkte in der Nähe der Ansau göffnung 7a stets das Moment, und an jedem anderen Berührungspunkt wirkt kei ne Reaktionskraft. Bei diesem Verdränger-Kompressionselement 1 sind Arbeits kammern, bei denen der Rotationswinkel der drehenden Welle ab dem Ende der Ansaugung bis zum Ende der Ausschiebung im wesentlichen 360° beträgt, mit im wesentlichen konstanten Teilungsabständen um den Kurbelabschnitt 6a der dre henden Welle 6 angeordnet, die am zentralen Abschnitt des Verdrängers 5 an greift. Die Folge ist, daß der wirkende Punkt der resultierenden Kraft F dicht an den Mittelpunkt O des Verdrängers 5 gebracht werden kann. Es ist somit möglich, die Armlänge 1 des Momentes zu verkürzen, um das drehende Moment M zu ver ringern. Die Reaktionskräfte werden entsprechend vermindert. Darüber hinaus wird, wie sich aus den Positionen der Berührungspunkte a und d ergibt, das Be stehen von Ölfilmen auf den Gleitabschnitten gesichert, weil Gleitabschnitte des Verdrängers 5 und des Zylinders 4, weiche das drehende Moment M empfangen, sich in der Nähe der Ansaugöffnung 7a für das Arbeitsgas bei einer niedrigen Temperatur und mit einer hohen Ölviskosität befinden. Es ist daher möglich, eine hochgradig zuverlässige Verdränger-Fluidmaschine zu schaffen, bei der die Pro bleme der Reibung und des Verschleißes gelöst worden sind.

Fig. 11 zeigt drehende Momente M bei einer einzelnen Umdrehung der Welle, die auf den Verdränger aufgrund des inneren Druckes des Arbeitsfluids wirken, zwecks Vergleichs des in Fig. 9 dargestellten Kompressionselementes mit dem in den Fig. 10 dargestellten Kompressionselement. Berechnungsbedingungen sind Kühlungsbedingungen eines Arbeitsfluids HFC134a (mit dem Saugdruck Ps = 0,095 MPa und dem Ausschubdruck Pd = 1.043 MPa). Bezug nehmend auf Fig. 11, wird im Falle des Kompressionselementes gemäß dieser Ausführungsform, bei der das Maximum der Anzahl n der Arbeitskammern der Anzahl der Abwick lungsbahnabschnitte gleicht oder größer ist, das dynamische Gleichgewicht ver bessert, so daß es möglich ist, daß die Belastungsvektoren im wesentlichen zum Zentrum hinweisen, weil die Arbeitskammern ab Ansaugende bis zum Ausschub ende in im wesentlichen konstanten Teilungsabständen um die drehende Welle angeordnet sind. Es ist somit möglich, das auf den Verdränger wirkende drehende Moment M zu verringern. Als Ergebnis wird auch die Berührungsbelastung zwi schen dem Verdränger und dem Zylinder herabgesetzt, so daß es möglich ist, die mechanische Leistungsfähigkeit zu verbessern und die Zuverlässigkeit als Kom pressor zu erhöhen.

Nachfolgend wird die Beziehung zwischen der Periode, in der die Ansaugöffnung 7a und die Ausschuböffnung 8a miteinander in Verbindung stehen, und dem Drehwinkel der drehenden Welle im Kompressionsprozeß beschrieben. Die Peri ode, während der die Ansaugöffnung 7a und die Ausschuböffnung 8a in Verbin dung steht, nämlich die Zeitspanne Δθ, ausgedrückt durch den Drehwinkel der drehenden Welle während der Periode ab Beendigung eines Ausschubs des Ar beitsfluids bis zum Starten des nächsten Kompressionsprozesses (Ansaugbeendi gung) ist gegeben durch Δθ = 360° - θc, wobei der Drehwinkel der drehenden Welle im Kompressionsprozeß θc ist.

Wenn Δθ ≦ 0° ist, weil es keine Periode gibt, in der die Ansaugöffnung und die Ausschuböffnung miteinander im Verbindung stehen, gibt es keine Verringerung der Ansaugleistung durch eine erneute Expansion des Gases im Spielraumvolu men an der Ausschuböffnung.

Wenn Δθ < 0° ist, wird die Ansaugleistung, weil es eine Periode gibt, in der die Ansaugöffnung und die Ausschuböffnung miteinander in Verbindung stehen, durch die erneute Expansion des Gases in dem Spielvolumen an der Ausstoßöff nung verringert, und die (Kühlungs)-Kapazität des Kompressors wird vermindert. Darüber hinaus verursacht die Verringerung der Ansaugleistung (volumetrischer Wirkungsgrad) eine Verminderung des adiabatischen Wirkungsgrades, bei dem es sich um den Energiewirkunsgsgrad des Kompressors oder den Leistungskoeffizi enten handelt.

Der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompressionsprozeß wird ge mäß dem Abwicklungsbahnwinkel der Konturkurve des Verdrängers oder Zylin ders sowie der Plätze der Ansaugöffnung und der Ausschuböffnung bestimmt. Wenn der Abwicklungsbahnwinkel der Konturkurve des Verdrängers oder Zylin ders 360° beträgt, kann der Rotationswinkel θc der drehenden Welle im Kompres sionsprozeß 360° erreichen. In diesem Falle ist durch Verschieben des Abdich tungspunktes der Ansaugöffnung oder der Ausschuböffnung auch ein Winkel θc < 360° möglich. Hingegen ist θc < 360° nicht möglich. Beispielsweise kann der Rotationswinkel θc = 375° der drehenden Welle im Kompressionsprozeß bei dem in Fig. 8 dargestellten Kompressionselement in θc = 360° geändert werden, und zwar durch Ändern des Ortes oder der Größe der Ausschuböffnung. Dies ist durch Verbreitern der Ausschuböffnung in der Weise möglich, daß die Arbeitskammern 15a und 15b unmittelbar nach dem Ansaugende gemäß Fig. 8A bis 8C miteinan der in Verbindung stehen. Durch diese Änderung ist es möglich, den irreversiblen Mischungsverlust zu verringern, welcher infolge des Druckunterschiedes auftritt, der zwischen den beiden Arbeitskammern ansteigt, wenn θc = 375° beträgt. Infol gedessen ist der Abwicklungsbahnwinkel der Konturkurve eine notwendige aber nicht hinreichende Bedingung zur Bestimmung des Rotationswinkels θc der dre henden Welle im Kompressionsprozeß.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform, d. h. der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, wurde ein Kompressor des Abdichtungstyps beschrieben, bei dem der Druck im hermetisch abgeschlossenen Behälter 3 auf einem niedrigen Druck (Ansaugdruck) gehalten wird. Ein solcher Niederdrucktyp hat die folgen den Vorteile:

(1) Weil das Motoraggregat 2 durch das komprimierte Arbeitsgas bei einer hohen Temperatur weniger erwärmt und durch das Ansauggas gekühlt wird, fallen die Temperaturen des Stators 2a und des Rotors 2b ab, so daß der Motorwir kungsgrad verbessert wird, um das Leistungsvermögen zu steigern.
(2) Im Falle eines im Schmieröl 12 löslichen Arbeitsfluids, wie etwa Hydrochlo rofluorocarbon oder Hydrofluorocarbon, ist die Rate des gelösten Arbeitsgases im Schmieröl 12 wegen des niedrigen Druckes geringer. Das Öl kann nur schwer in einen Lagerabschnitt Blasen zeigen, so daß die Zuverlässigkeit ver bessert wird.
(3) Es ist möglich, die Druckfestigkeit des hermetisch geschlossenen Behälters 3 zu verringern, so daß der Behälter schlank und leicht gemacht werden kann.

Als nächstes wird ein Typ beschrieben, bei dem der Druck im hermetischen Be hälter 3 auf einem hohen Druck (Ausschubdruck) gehalten wird. Fig. 12 ist eine vergrößerte Querschnittansicht des Hauptteils eines hermetischen Kompressors vom Hochdrucktyp, bei dem eine Verdränger-Fluidmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird. In Fig. 12 sind diejenigen Teile, die denen der oben beschriebenen Fig. 1A bis 3 entsprechen, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie die in den Fig. 1A bis 3. Diese Teile arbeiten jeweils in der gleichen Weise wie die in den Fig. 1A bis 3. Bezug nehmend auf Fig. 12 wird eine Ansaugkammer 7b durch das Hauptlager element 7 und einen Absaugdeckel 10 definiert, der mit dem Hauptlagerelement 7 vereinigt ist. Die Ansaugkammer 7b ist vom Druck (Ansaugdruck) im hermeti schen Behälter 3 durch ein Dichtungselement 16, oder dergleichen abgeschirmt. Ein Ausschubdurchgang 17 ist zum Verbinden des Inneren der Ausschubkammer 8b mit dem Inneren des hermetischen Behälters 3 vorgesehen. Das Betriebsprin zip etc. des Kompressionsaggregates 1 des Verdrängungstyps ist das gleiche wie das des oben beschriebenen Niederdrucktyps (Ansaugdruck).

Was den Fließverlauf des Arbeitsgases anbetrifft, wie durch die Pfeile in Fig. 12 dargestellt, tritt das durch die Ansaugleitung 13 in die Ansaugkammer 7b einge tretene Arbeitsgas durch die im Hauptlagerelement 7 gebildete Ansaugöffnung 7a in das Kompressionsaggregat 1 des Verdrängungstyps ein. Im Kompressionsag gregat 1 des Verdrängungstyps wird der Verdränger durch Drehen der drehenden Welle 6 in eine Kreisbahnbewegung versetzt, wodurch das Volumen der Arbeits kammer 15 durch Komprimieren des Arbeitsgases verkleinert wird. Das kompri mierte Arbeitsgas strömt dann durch die Ausschuböffnung 8a, die in der Endplatte des Hilfslagerelementes 8 gebildet ist, und drückt das Auslaßventil 9 nach oben, um in die Ausschubkammer 8b einzutreten. Das Arbeitsgas strömt dann durch den Ausschubdurchgang 17 in den hermetischen Behälter 3 ein und fließt aus diesem durch eine Auslaßleitung, nicht dargestellt, welche mit dem hermetischen Behäl ter 3 verbunden ist, nach außen.

Ein solcher Hochdrucktyp hat folgenden Vorteil. Weil das Schmieröl 12 unter hohem Druck steht, kann das Schmieröl 12, das den gleitenden Abschnitten jedes Lagerabschnittes durch eine Zentrifugalpumpenoperation oder dergleichen durch Rotation der drehenden Welle 6 zugeführt worden ist, leicht durch einen Spalt oder dergleichen in der Nähe einer Endoberfläche des Verdrängers 5 in den Zy linder 4 gespeist werden. Demzufolge kann die Kapazität der abdichtenden Ar beitskammern 15 sowie die Kapazität der schmierenden Gleitabschnitte verbessert werden.

Wie oben beschrieben ist es bei Kompressoren, die Verdränger-Fluidmaschinen gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden, möglich, einen der beiden Typen, den Niederdrucktyp und den Hochdrucktyp, gemäß der Spezifikation der Maschi ne, der Anwendung oder der Herstellungsanlagen zu wählen. Die Gestaltungsfle xibilität wird dadurch erheblich verbessert.

Als nächstes soll ein Ölzuführsystem unter Bezugnahme auf die Fig. 1A und 1B, 2A bis 2D, 13A bis 13F und 14A bis 14F beschrieben werden. Die Fig. 13A bis 13F sind vergrößerte Ansichten in der Nähe der Ansaugöffnung 7a der Fig. 1B und zeigen Ölzufuhrzustände alle 60° einer Umdrehung der drehenden Welle 6 ab Ansaugbeendigung (Kompressionsstart). Die Fig. 14 sind Schnittansichten, auf genommen entlang der Linie XIV-XIV in den Fig. 13A bis 13F.

Bei der Verdränger-Fluidmaschine dieser Ausführungsform gleitet die äußere Wandoberfläche des Spitzenabschnittes auf der Ausschuböffnungsseite des Ver drängers 5 in Berührung mit der Innenwandoberfläche des Zylinders 4 aufgrund des durch Rotation erzeugten Drehmomentes, wie oben beschrieben. Dies verur sacht das Problem, wonach auf dem betreffenden Abschnitt leicht ein Mangel an Öl eintreten kann. Aus diesem Grunde verwendet diese Ausführungsform ein Öl zufuhrsystem zum Zuführen von Schmieröl vorzugsweise an den betreffenden Abschnitt.

Der Verdränger 5 ist in jeder Endoberfläche mit einer Ölzufuhrnut 5c versehen, die nicht in Verbindung mit der Ansaugöffnung 7a steht, auch nicht bei der Kreis bahnbewegung des Verdrängers 5, und er ist mit einer Ölzufuhrtasche 5d verse hen, die mit der Ansaugöffnung 7a bei der Kreisbahnbewegung des Verdrängers in Verbindung steht. Die Ölzufuhrnut 5c wird stets mit Schmieröl 12 über einen Öldurchgang 6c durch den Zentrifugalpumpenbetrieb der drehenden Welle 6 ge speist. Wie in den Fig. 13A bis 14F gezeigt, sind die Ölzufuhrnuten (konkave Ab schnitte) 7c und 8c jeweils entsprechend in der Endoberfläche der Hauptlager- und Hilfslagerelemente 7 und 8 in Positionen gebildet, die den gleichen Positio nen jedes Abwicklungsbahnabschnittes des Verdrängers 5 entsprechen, da der Mittelpunkt O' des Zylinders 4 der Ursprung ist. Eine Ölaufnahmenut 8d mit im wesentlichen der gleichen Form wie der der Ansaugöffnung 7a ist im Hilfslager element 8 an einer Stelle gegenüber der Ansaugöffnung 7a gebildet. Die Ansau göffnung 7a, die Ölzufuhrtasche 5d und die Ölzufuhrnuten 7c und Sc, die an der Hauptlagerseite gebildet sind, und die Öl aufnehmende Nut 8d, die Ölzufuhrta sche 5d und die Ölzufuhrnut 8c und 5c, die an der Hilfslagerseite gebildet sind, stehen niemals auf jeder Seite gleichzeitig miteinander in Verbindung. Die Ölzu fuhrnuten 7c und 8c sind so plaziert, daß sie stets der Endoberfläche des Verdrän gers 5 in jeder Rotationsposition der drehenden Welle gegenüberliegen, so daß sie sich nie zu einer Arbeitskammer 15 öffnen. Das Bezugszeichen 5b bezeichnet ein Durchgangsloch zum Positionieren, wenn der Verdränger 5 bewegt wird. Dieses Durchgangsloch 5b wird als Ölreservoir benutzt. Das Schmieröl, das in das Durchgangsloch 5b geflossen ist, tritt dann zwischen den Verdränger 5 und die Endplatten (Oberflächen der Hauptlager- und Hilfslagerelemente 7 und 8 gegen über dem Verdränger 5) durch Kreisbahnbewegung des Verdrängers 5 ein, um die Gleitoberflächen zu schmieren.

Durch den oben beschriebenen Aufbau wird die passende intermittierende Ölzu fuhr in der Nähe der Ansaugöffnung 7a ermöglicht, so daß die Verschlechterung des Leistungsvermögens des Kompressors aufgrund einer übermäßigen Zufuhr von Schmieröl 12 verhindert werden kann.

Das im unteren Abschnitt des hermetischen Behälters 3 gespeicherte Schmieröl wird mittels Zentrifugalpumpenoperation durch ein Ölzuführteil 6b angesaugt, das an der drehenden Welle 6 befestigt ist und dann jedem Gleitabschnitt des Kom pressoraggregates 1 des Verdrängungstyps durch den Ölzufuhrdurchgang 6c zuge führt, der in der drehenden Welle 6 gebildet ist. Das Schmieröl 12, das den Ölzu fuhrdurchgang 6c im Kurbelabschnitt 6a durchflossen hat, wird in die Ölzufuhrnut 5c eingespeist, die in der Endoberfläche des Verdrängers 5 gebildet ist, und zwar durch einen Zwischenraum zwischen dem Verdränger 5 und dem Kurbelabschnitt 6a. Während die drehende Welle 6 sich von 0° nach 60° dreht, steht die Ölzufuhr nut 5c in Verbindung mit den Ölzufuhrnuten 7c und 8c, die im Hauptlager- und im Hilfslagerelement 7 bzw. 8 gebildet sind, um das Schmieröl 12 einzuspeisen, wie durch die Pfeile in den Fig. 13 und 14 veranschaulicht ist. Während die dre hende Welle 6 von 120° nach 240° rotiert, steht die Ölzufuhrnut 5c in Verbindung mit der Ölzufuhrtasche 5d durch die Ölzufuhrnuten 7c und 8c, um das Schmieröl 12 in die Ölzufuhrtasche 5d zu speisen. Die Zufuhr des Schmieröls 12 zur Ölzu führtasche 5d wird durch den Druck des Öls unterstützt, das der Ölzufuhrnut 5c durch Zentrifugalpumpenbetrieb zugeführt worden ist. Während die drehende Welle 6 von 300° nach 60° rotiert, steht die mit Schmieröl 12 versorgte Ölzu fuhrtasche 5d in Verbindung mit der Ansaugöffnung 7a und der Ölaufnahmenut 8c. In dieser Zeit steht die Ansaugöffnung 7a trotz des Niederdruckkammertyps unter einem gewissen Unterdruck entsprechend dem Öldruck, der durch Zentrifu galpumpenbetrieb verursacht worden ist. Durch den Druckunterschied wird also das Schmieröl 12 in der Ölzuführtasche 5d in die Nähe der Ansaugöffnung 7a befördert, um die Gleitabschnitte zu versorgen. Nach der Zufuhr zur Ansaugöff nung 7a wird das Schmieröl 12 zur Ausschuböffnung 8a in einer Art von Aus schürfen der Arbeitskammer im Kreisbahnbewegungsprozeß des Verdrängers 5 befördert. Der Ölspeisedurchgang 6c ist so plaziert, daß das Schmieröl 12 der Öl zufuhrnut 5c während der Winkelperiode zugeführt wird, in der die Ölzufuhrnut 5c in Verbindung mit der Ölzufuhrnut 8c steht.

Das obige Ölzufuhrsystem dient der intermittierenden Ölzufuhr. Der Grund dafür wird nunmehr beschrieben. Um gleitende Oberflächen (nahe der Ansaugöffnung 7a) der Außenwandoberfläche des Spitzenabschnittes an der Ansaugöffnungsseite des Verdrängers 5 und der Innenwandoberfläche des Zylinders 4 zu schmieren, ist es denkbar, daß die Ölzufuhrnut 5c über die Ölzufuhrtasche 5d hinaus bis in die Nähe der Spitzen des Verdrängers 5 verlängert wird, so daß das Öl immer zuge führt wird. Diese Maßnahme stößt jedoch auf die folgenden Probleme. Ein konti nuierliches Zuführen des Schmieröls 12 zum Spitzenabschnitt des Verdrängers 5 verursacht eine übermäßige Einspeisung des Öls. Das Ansauggas wird dann durch das warme Schmieröl 12 erwärmt und vergrößert sein Volumen. Der Ansaug wirkungsgrad (volumetrischer Wirkungsgrad) verringert sich entsprechend. Weil eine beträchtliche Menge an Schmieröl 12 in die Arbeitskammer eintritt, wird darüber hinaus ein Teil der Arbeitskammer durch das Volumen des Schmieröls 12 gefüllt. Das wirksame Volumen der Arbeitskammer wird so durch das Volumen des Öls verringert. Dadurch nimmt der volumetrische Wirkungsgrad ab, so daß sich der Wirkungsgrad des Kompressors verringert.

Andererseits kann das obige Problem der übermäßigen Einspeisung im Falle ge löst werden, daß die Ölzufuhrnut 5c zur Stirnseite der Ölzufuhrtasche 5d hin, nahe der Spitze des Verdrängers 5, gebildet wird und das Schmieröl 12 ständig darin gespeichert wird (Schmierung zwischen der Endplatte und dem Verdränger ist möglich), weil das Schmieröl 12 nicht kontinuierlich dem Bereich zwischen der Außenwandoberfläche des Spitzenabschnittes an der Ansaugöffnungsseite des Verdrängers 5 und der Innenwandoberfläche des Zylinders 4 zugeführt wird, an ders als beim obigen Falle. Wegen der Niederdruckkammer ist aber die treibende Kraft zum Zuführen des Schmieröls 12 zu der Ölzufuhrnut 5c nur die zentrifugale Ölzufuhrkraft. Infolgedessen besteht das Problem, daß der Druck des Kühlmittels in der Arbeitskammer größer als Druck durch den Zentrifugalölzufuhrbetrieb wird, so daß das Öl nicht die äußere periphere Wand des Verdrängers 5 sowie die innere periphere Wand des Zylinders 4 durch den Spalt zwischen dem Verdränger 5 und der Endplatte erreicht.

Zum Lösen der obigen, einander widerstreitenden Probleme, benutzt die vorlie gende Ausführungsform das obige Ölzufuhrsystem, bei dem das Schmieröl 12 intermittierend dem Bereich zwischen der Außenwandoberfläche der Ansaugöff nungsseite des Verdrängers 5 und der inneren Wandoberfläche des Zylinders 4 zugeführt wird.

Wenn aber die Ölmenge passend gehalten werden kann, um das Schmieröl nicht übermäßig zuzuführen, beispielsweise durch Vergrößern des Widerstandes des Flußpfades - bei einer in Richtung vom zentralen Abschnitt zum Spitzenabschnitt des Verdrängers 5 hin konisch zulaufenden Ölzufuhrnut - könnte ein kontinuier lich arbeitendes Versorgungssystem angewandt werden.

Bei dem intermittierend einspeisenden System dieser Ausführungsform werden die Ölzufuhrnuten 7c und 8c zur Poolbildung des zugeführten Schmieröls 12 be nutzt. Doch selbst wenn die Ölzufuhrnut 5c direkt mit der Ölzufuhrtasche 5d ohne Benutzung der Ölzufuhrnuten 7c und 8c verbunden wird, ist eine intermittierende Einspeisung des Öls möglich. In diesem Fall muß jedoch der Flußpfad mit einem Hindernis versehen werden, falls die Möglichkeit einer übermäßigen Zufuhr be steht, weil die Ölzufuhrtasche 5d mit der Versorgungsquelle des Schmieröls wäh rend derjenigen Periode in Verbindung steht, in der sich die Ölzufuhrtasche 5d zur Ansaugöffnung 7a hin öffnet.

Wie oben beschrieben, hat diese Ausführungsform jedoch die Wirkungen, daß die Umgebung der berührungsmäßig leicht zu überstreichenden Ansaugöffnung si cher mit Schmieröl versorgt werden kann; daß die notwendige Menge an Schmieröl der Umgebung der Ansaugöffnung durch intermittierendes Einspeisen zugeführt werden kann; und daß das nicht verringerbare Mindestmaß an Schmier öl der Umgebung der Ansaugöffnung durch Vorsehen der Ölzufuhrnuten 7c und 8c zugeführt werden kann.

Durch Ändern des Volumens der Ölzufuhrtasche 5d kann darüber hinaus die Menge des den Berührungsabschnitten des Zylinders 4 und des Verdrängers 5 gemäß der Kapazität der Fluidmaschine zugeführten Öls gesteuert werden, indem die Anwendung der Verdränger-Fluidmaschine variiert wird. Dies führt zu der Wirkung, daß ein Absinken des Leistungsvermögens des Kompressors aufgrund einer übermäßigen Ölzufuhr verhindert werden kann.

Als nächstes wird das Ölversorgungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 15A bis 18F beschrie ben. Fig. 15A ist eine senkrechte Schnittansicht eines hermetisch geschlossenen Kompressors, bei dem eine Verdränger-Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung als Kompressor benutzt wird (entsprechend einer Schnittansicht, auf genommen entlang der Linie XVA-XVA in Fig. 15B). Fig. 15B ist eine Drauf sicht entlang der Linie XVB-XVB in Fig. 15A. Fig. 16A bis 16D sind Ansichten zur Veranschaulichung der Betriebsprinzipien eines Verdränger- Kompressionsaggregates. Die Fig. 17 sind vergrößerte Ansichten in der Nähe der Ansaugöffnung 7a der Fig. 15B, welche Ölversorgungszustände alle 60° bei einer Rotation der drehenden Welle 6 ab dem Ende des Ansaugens (Kompressionsbe ginn) zeigen. Die Fig. 18A bis 18F sind Schnittansichten, aufgenommen entlang der Linie XVIII-XVIII in Fig. 17A. Der Grundaufbau der Verdränger- Fluidmaschine dieser Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform. Diejenigen Teile dieser Ausführungsform, die jenen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen gekenn zeichnet wie jene der ersten Ausführungsform, und sie arbeiten jeweils in der gleichen Weise wie jene der ersten Ausführungsform. Aus diesem Grunde wird die Beschreibung der Kompressionsoperationen und des Ölversorgungssystems für gleitende Lagerabschnitte fortgelassen.

Der Verdränger 5 ist in jeder Endoberfläche mit einer Ölzufuhrnut 5c versehen. Die Ölzufuhrnut 5c wird stets mit Schmieröl 12 versorgt, wie bei der ersten Aus führungsform. Bei der Kreisbahnbewegung des Verdrängers 5 steht die Ölzufuhr nut 5c in Verbindung mit einem Verbindungsloch 8e, das im Hauptlagerelement 7 angebracht ist. Das Verbindungsloch 8e ist so plaziert, daß es stets der Endober fläche des Verdrängers 5 in jeder Rotationsposition der drehenden Welle 6 gegen überliegt, so daß es nie zu einer Arbeitskammer 15 hin offen ist. Wie in den Fig. 17A bis 17F und 18A bis 18F durch Pfeile gezeigt ist, wird das Schmieröl 12, wenn die drehende Welle 6 von 0° nach 120° rotiert, aus der in der Endoberfläche des Verdrängers 5 gebildeten Ölzufuhrnut 5c durch das Verbindungsloch 8e in die Ansaugkammer 7b gefördert. Eine solche Operation wird jeweils einmal bei je dem Abwicklungsbahnabschnitt über 360° des Rotationswinkels der drehenden Welle 6 durchgeführt. Durch Wiederholen der Operation kann die Menge des zir kulierenden Öls im Arbeitsfluid des Kompressionsaggregates über die Menge des zirkulierenden Öls im Arbeitsfluid des Kälteerzeugungszyklus gesteigert werden.

Weil das Schmieröl 12 den Berührungsabschnitten des Verdrängers 5 und des Zylinders 4 in einem Zustand der Vermischung mit dem Arbeitsfluid (ein Nebel zustand) mit Sicherheit zugeführt wird, kann auf diese Weise der Versorgungszu stand mit Schmieröl verbessert werden, so daß es möglich ist, eine Verdränger- Fluidmaschine mit einer beträchtlich verbesserten Zuverlässigkeit zu schaffen. Falls eine große Menge an Schmieröl zugeführt wird, ist es möglich, der Ansaug kammer 7b eine feste Menge an Schmieröl in der Weise zuzuführen, daß die Öl zufuhrnut 8c zwischen dem Verbindungsloch 8e und der Ölzufuhrnut 5c vorgese hen wird, und daß ein konkaver Abschnitt zur Schaffung einer Ölzufuhrnut 8c mit dem Verbindungsloch 8e in Verbindung steht, das an der Seite des Verdrängers 5 angebracht ist, wie bei der ersten Ausführungsform.

Bei der obigen ersten und zweiten Ausführungsform wurde ein hermetischer Kompressor beschrieben (Niederdruckkammer), bei dem der Druck im hermeti schen Behälter 3 ein Niederdruck ist (Ansaugdruck). Eine derartige Konstruktion bringt die folgenden Vorteile mit sich.

(1) Weil das Motoraggregat 2 durch das komprimierte Arbeitsgas bei einer hohen Temperatur weniger stark erwärmt wird und durch das Ansauggas gekühlt wird, gehen die Temperaturen des Stators 2a und des Rotors 2b nach unten, so daß der Motorwirkungsgrad verbessert wird, um das Leistungsvermögen zu steigern.
(2) Im Falle eines im Schmieröl 12 löslichen Arbeitsfluids, wie etwa Chlorfluor kohlenwasserstoff, ist die Rate des aufgelösten Arbeilsgases im Schmieröl 12 kleiner, weil ein niedriger Druck herrscht. Das Öl in einem Lagerabschnitt oder dergleichen kann nur schwer Luftblasen zeigen, so daß die Zuverlässig keit verbessert wird.
(3) Es wird möglich, die Druckfestigkeit des hermetischen Behälters 3 zu verrin gern, so daß der Behälter schlank und leicht ausgebildet werden kann.

Als nächstes wird die dritte Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Fig. 19A bis 20B beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung im Falle einer vierfachen Abwicklungsbahn angewandt wird. Fig. 19A ist eine senkrechte Schnittansicht eines hermetischen Kompressors, bei dem eine Verdränger-Fluidmaschine mit einer vierfachen Abwicklungsbahn gemäß der vorliegenden Erfindung als Kom pressor benutzt wird (entsprechend einer Schnittansicht, aufgenommen entlang der Linie XIXA-XIXA in Fig. 19B). Fig. 19B ist eine Draufsicht entlang der Linie XIXB-XIXB in Fig. 19A. Diese Ausführungsform hat den gleichen Aufbau und die gleiche Betriebsweise wie die oben beschriebene Ausführungsform mit der dreifachen Abwicklungsbahn, so daß die Beschreibung der Einzelheiten dieser Ausführungsform hier fortgelassen ist.

Eine Trennwand 27 ist zwischen dem Zylinder 4 und dem Hauptlagerelement 7 angeordnet. Die Ansaugöffnung 7a und eine Ölzufuhrnut 27a sind in der Trenn wand 27 gebildet. Durch Vergrößern der Anzahl der Abwicklungsbahnabschnitte auf diese Weise nimmt die Anzahl der Arbeitskammern 15, die gleichmäßig um die drehende Welle 6 plaziert sind, zu. Dementsprechend wird das dynamische Gleichgewicht weiter verbessert, während das auf den Verdränger 5 wirkende drehende Moment verringert wird; und auch die Berührungsbelastung zwischen dem Zylinder 4 und dem Verdränger 5 wird verringert. Es ist möglich, die Lei stungsfähigkeit durch Verringern der mechanischen Reibungsverluste zu verbes sern und ebenso die Zuverlässigkeit der Berührungsabschnitte zu steigern. Weil die Anzahl effektiver Arbeitskammern zunimmt ist es darüber hinaus möglich, die Höhe (Dicke) des Zylinders 4 und des Verdrängers 5 zu vergrößern. Somit ist es möglich, das Verdränger-Kompressionsaggregat 1 zu verkleinern.

Fig. 20A ist eine senkrechte Schnittansicht eines hermetischen Kompressors, bei dem eine Verdränger-Fluidmaschine mit vierfacher Abwicklungsbahn gemäß der vorliegenden Erfindung als Kompressor benutzt wird (entsprechend den Schnit tansichten, aufgenommen entlang der Linie XXA-XXA in Fig. 20B). Fig. 20B ist eine Draufsicht entlang der Linie XXB-XXB in Fig. 20A. Der Grundaufbau der Verdränger-Fluidmaschine dieser Ausführungsform ist der gleiche wie derjenige der oben beschriebenen Ausführungsform mit der dreifachen Abwicklungsbahn. Diejenigen Teile dieser Ausführungsform, die jenen der oben beschriebenen Aus führungsformen entsprechen, sind durch die gleichen Bezugszeichen wie jene der oben beschriebenen Ausführungsformen gekennzeichnet und sie wirken jeweils in der gleichen Weise wie diejenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen. Aus diesem Grunde ist hier die Beschreibung der Kompressionsoperationen und des Ölversorgungssystems für gleitende Lagerabschnitte fortgelassen.

Wie in Fig. 20B dargestellt ist, sind die Ölzufuhrnuten 27a und 8e, die stets mit Schmieröl versorgt werden, in einer Zwischenwand 27 gebildet, die jeweils an der Endoberfläche des Hauptlagerelementes 7 und der Endoberfläche des Hilfslager elementes 8 angeordnet ist. Das Schmieröl 12 kann in die Umgebung der Ansau göffnung 7a durch das gleiche Betriebsprinzip gespeist werden wie das oben be schriebene. Die Ölzufuhrnuten 27a und 8e sind in den gleichen Positionen gebil det, da der Mittelpunkt O' des Zylinders 4 der Ursprung ist, und zwar stets über der Endoberfläche des Verdrängers 5 plaziert und nie zu einer Arbeitskammer 15 hin offen. Die Ölzufuhrnuten 5c, 7c, 8c, 27a und 8e; die ölaufnehmenden Nuten 8d und die Ölzufuhrtasche 5d, die bei anderen Ausführungsformen der vorliegen den Erfindung beschrieben worden sind, können hier jede Form annehmen, doch Einschränkungen der Bearbeitung oder dergleichen unterliegen. Bei diesen Ölver sorgungssystemen der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der Abwicklungs bahnabschnitte unbegrenzt.

Bei der in den Fig. 19A bis 20B dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen hermetischen Kompressor (Hochdruckkammertyp), bei dem die Ansau gleitung 13 so angebracht ist, daß sie mit dem Ansaugzwischenraum des Kom pressionsmechanismusteils in Verbindung steht, wobei das von der Ausschuböff nung 8a ausgeschobene Kältemittel in den hermetischen Behälter ausgeschoben wird, und das Innere des hermetischen Behälters 3 unter hohem Druck steht (Aus schubdruck), und zwar wegen der Konstruktion, wonach das Kältemittel von der Auslaßleitung 14 durch das Innere des hermetischen Behälters beispielsweise in den Kältemittelzyklus gespeist wird. Bei dieser Konstruktion steht das Schmieröl 12 unter hohem Druck und kann so leicht an jeden gleitenden Abschnitt des Kompressionsaggregats 1 des Verdrängungstyps geliefert werden. Es ist daher möglich, das Abdichtungsvermögen der Arbeitskammern 15 sowie das Schmier vermögen jedes gleitenden Abschnittes zu verbessern.

Weil die Gleitoberflächen (in der Nähe der Ansaugöffnung 7a) der Außen wandoberfläche des Spitzenabschnittes an der Ansaugöffnungsseite des Verdrän gers 5 und der Innenwandoberfläche des Zylinders 4 Abschnitte sind, die berüh rungsmäßig leicht zu überstreichen sind, ist es erforderlich, das Schmieröl 12 die sen Abschnitten zuzuführen, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der Niederdruckkammer.

Zum Schmieren der Gleitoberflächen (in der Nähe der Ansaugöffnung 7a) der Außenwandoberfläche des Spitzenabschnittes der Ansaugöffnungsseite des Ver drängers 5 sowie der Innenwandoberfläche des Zylinders 4 ist es denkbar, daß die Ölzufuhrnut 5c über die Ölzufuhrtasche 5d hinaus bis in die Nähe der Spitzen des Verdrängers 5 verlängert wird, so daß stets Öl zugeführt wird. Diese Maßnahme führt aber zu den folgenden Problemen. Die betreffende Kammer ist ein Hoch druckkammertyp vom Auslaßdruck, und das Schmieröl 12 wird durch den Druck unterschied zugeführt. Infolgedessen wird im Falle, daß die Ölzufuhrnut 5c über die Ölzufuhrtasche 5d hinaus bis zum Spitzenabschnitt des Verdrängers 5 hin verlängert wird, so daß sie mit der Ansaugöffnung in Verbindung steht, das Schmieröl 12 kontinuierlich dem Spitzenabschnitt des Verdrängers 5 durch den Druck zugeführt wird, der dem Unterschied zwischen dem Ausschub- bzw. Aus laßdruck und dem Ansaugdruck entspricht. Dies verursacht eine übermäßige Zu fuhr von Öl. Die Rate des Volumens an Schmieröl in der Arbeitskammer nimmt dann zu. Aufgrund der Zunahme der Rate des Volumens nimmt die Menge des der Ansaugöffnung zugeführten Kältemittels entsprechend ab. Dies verursacht das Problem der Verminderung des volumetrischen Wirkungsgrades des Kompres sors. Wegen des Hochdruckkammertyps verschmilzt eine große Menge an Käl temittel mit dem im Reservoir gespeicherten Schmieröl 12, und es tritt aus dem Schmieröl unter Bläschenbildung des Schmieröls in dem Zeitpunkt aus, in wel chem das Schmieröl in die Ansaugöffnung eintritt. Dieser aus dem Schmieröl austretende Teil des Kühlmittels vereinigt sich mit demjenigen Teil des Kühlmit tels, das von außen her eingesaugt und komprimiert worden ist, um durch die Ausschuböffnung auszutreten. Nun kehrt aber nicht das gesamte Kühlmittel durch die Auslaßleitung 14 in den Kältezyklus zurück. Der Druck in der Hochdruck kammer nimmt um die Menge des Kältemittels ab, das durch die durch den Diffe renzdruck bedingte Ölzufuhr an die Auslaßöffnung abgelassen worden ist. Der Ausschubdruck wird aufrecht erhalten durch Kompensation des Kühlmittels, das von der Ausschuböffnung ausgelassen worden ist, durch die Menge, die der obi gen, an die Ausschuböffnung ausgelassenen Menge entspricht. Das heißt, daß eine geschlossene Schleife derart gebildet wird, daß die gleiche Menge an Kältemittel wie das in das Schmieröl eingeschmolzene Kältemittel und dann in die Aus schuböffnung durch das Ölversorgungssystem ausgelassen wurde, erneut mit dem Schmieröl verschmilzt. Weil die in der geschlossenen Schleife zirkulierende Menge an Kältemittel nicht die Arbeit einer Wärmepumpe durch Eintritt in den Kältemittelzyklus durchführt, führt der Kompressor wegen der Menge an Käl temittel eine übermäßige Kompressionsarbeit aus, so daß der Wirkungsgrad des Kompressors abnimmt.

Andererseits kann im Falle, daß die Ölzufuhrnut 5c an der Vordersei 03990 00070 552 001000280000000200012000285910387900040 0002019912482 00004 03871te der Ölzu fuhrtasche 5d in der Nähe der Spitzen des Verdrängers 5 gebildet wird und das Schmieröl 12 stets darin gespeichert wird (eine Schmierung zwischen der End platte und dem Verdränger ist möglich), kann das obige Problem einer exzessiven Versorgung gelöst werden, weil das Schmieröl 12 dem Bereich zwischen der Au ßenwandoberfläche des Spitzenabschnittes an der Ansaugöffnungsseite des Ver drängers 5 und der Innenwandoberfläche des Zylinders 4 nicht kontinuierlich zu geführt wird, anders als im obigen Falle. Aber wegen der Hochdruckkammer wird die Antriebskraft zum Einspeisen des Schmieröls 12 in die Ölzufuhrnut 5c durch den Druckunterschied aufgrund der Ölzufuhr durch Differenzdruck verursacht. Das Schmieröl 12 sickert aus der Ölzufuhrnut 5c, die in dem Verdränger 5 gebil det ist, in eine Arbeitskammer bei niedrigerem Druck als dem Ausschubdruck durch einen Spalt bzw. Zwischenraum aus, der zwischen dem Verdränger 5 und der Endplatte gebildet wird. Doch ist die Ölmenge um das Ausmaß der aussic kernden Menge unzureichend. Wenn der Zwischenraum vergrößert wird, um die Ölzufuhrmenge zu steigern, obwohl die der Arbeitskammer zugeführte Schmierölmenge mit Sicherheit gesteigert wird, gibt es keine Gewähr dafür, daß das Schmieröl dem oben genannten Abschnitt in der Nähe der Ansaugöffnung zugeführt wird, die für die Zufuhr des Schmieröls an erster Stelle in Frage kommt. Weil das Schmieröl im Verlaufe der Kompression in die Arbeitskammer aussic kert, nimmt auch der Innendruck der Arbeitskammer zu, um das Arbeiten des Antriebsteils (Motor) zum Erzeugen einer Kreisbahnbewegung zu erschweren. Als Ergebnis entsteht das Problem, daß die Energiezufuhr des Motors zunimmt.

Zur Lösung dieses Problems verwendet die vorliegende Ausführungsform eine intermittierende Ölzufuhr, wie oben beschrieben. Die intermittierende Ölzufuhr ist von der gleichen Art wie die der obigen Ausführungsformen mit dreifacher Ab wicklungsbahn.

Wie oben beschrieben, kann als Verdränger-Fluidmaschine, die mit einem Ölver sorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, sowohl der Niederdrucktyp, als auch der Hochdrucktyp entsprechend der Spezifikation der Maschine, der Anwendung, der Herstellungsanlagen, oder dergleichen, gewählt werden.

Die vorliegende Erfindung ist bei einem Luftklimatisierungssystem des Wärme pumpenzyklus anwendbar, das zum Kühlen und Heizen befähigt ist, wobei eine Verdränger-Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung als Kompressor benutzt wird. In diesem Falle arbeitet der Verdränger-Kompressor auf der Basis des in Fig. 2 veranschaulichten Betriebsprinzips. Durch Starten des Kompressors werden Kompressionsoperationen für das Arbeitsfluid (wie etwa Hydrochloroflu orocarbon HCFC 22 oder Hydrofluorocarbon, R 407C und R-410A) zwischen einem Zylinder 4 und einem Verdränger 5 durchgeführt.

Darüber hinaus ist eine Verdränger-Fluidmaschine gemäß der vorliegenden Erfin dung auch bei einem Kältesystem als Kälteerzeuger anwendbar. Wenngleich bei den obigen Ausführungsformen Kompressoren als Beispiel von Verdränger- Fluidmaschinen beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung auch bei Expandern und Kraftmaschinen anderer Art anwendbar. Bei den obigen Ausfüh rungsformen arbeitet eine derselben (zyklinderseitig) stationär, und die andere (verdrängerseitig) kreist mit einem im wesentlichen konstanten Kreisbahnbewe gungsradius ohne Rotation um seine eigene Achse. Die vorliegende Erfindung ist aber auch bei einer Verdränger-Fluidmaschine beider Rotationstypen mit einer Bewegungsform anwendbar, die der obigen Bewegung relativ gleicht.

Claims

1. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich eine Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; und ein Ölzufuhrsystem zum Zuführen von Schmieröl zu der Außenwandoberfläche des Verdrängers auf der Ansau göffnungsseite desselben und der Innenwandoberfläche des Zylinders gegen über der Außenwandoberfläche.

2. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich die Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; und ein Öl-Zufuhrsystem zum intermit tierenden Zuführen von Schmieröl zu der Außenwandoberfläche auf der An saugöffnungsseite des Verdrängers desselben und der Innenwandoberfläche des Zylinders gegenüber der Außenwandoberfläche.

3. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich eine Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; und ein Öl-Zufuhrsystem zum Zuführen einer kontrollierten Menge an Schmieröl zur Außenwandoberfläche auf der Ansaugöffnungsseite des Verdrängers und der Innenwandoberfläche des Zy linders gegenüber der Außenwandoberfläche.

4. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich eine Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; eine Nut, die in der Oberfläche des Verdrängers gegenüber einer der Endplatten gebildet ist, derart, daß sie sich vom Zentralabschnitt des Verdrängers zu einer Position gegenüber der Ansaug öffnung erstreckt; und Mittel zum Zuführen von Schmieröl zu der Nut vom Zentralabschnitt des Verdrängers aus.

5. Fluidmaschine des Verdrängungstyps, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich eine Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; eine Nut, die in der Oberfläche des Verdrängers gegenüber einer der Endplatten gebildet ist, derart, daß sie sich vom Zentralabschnitt des Verdrängers zu einer Position gegenüber der Ansau göffnung zu einem Spitzenabschnitt auf der Ansaugöffnungsseite zu einer Po sition zum Herstellen einer Verbindung mit der Ansaugöffnung durch die Schwenkbewegung des Verdrängers erstreckt; und Mittel zum Zuführen von Schmieröl zu der Nut vom zentralen Abschnitt des Verdrängers aus.

6. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und eine Anzahl von Arbeitskammern gebildet wird, wenn sich eine Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; eine Nut, die in der Oberfläche des Verdrängers gegenüber einer der Endplatten gebildet ist, derart, daß sie sich vom Zentralabschnitt des Verdrängers aus zu einem Spitzenabschnitt auf der Ausgangsöffnungsseite zu einer Position erstreckt; die nicht mit der Ansau göffnung kommuniziert, selbst bei einer Schwenkbewegung des Verdrängers nicht; einen endplattenseitigen konkaven Abschnitt, der in der Oberfläche der einen Platte der Endplatten gegenüber der Nut an einer Stelle gebildet ist, um die Verbindung mit der Nut durch die Kreisbewegung des Verdrängers herzu stellen; einen verdrängerseitigen konkaven Abschnitt, der in der Oberfläche des Verdrängers gegenüber der Oberfläche der einen der Endplatten gebildet ist, in der der endplattenseitige konkave Abschnitt gebildet ist, um abwech selnd die Verbindung mit dem endplattenseitigen konkaven Abschnitt und der Ansaugöffnung durch die Kreisbewegung des Verdrängers herzustellen; und Mittel zum Zuführen von Schmieröl zu der Nut von dem zentralen Abschnitt des Verdrängers aus.

7. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern wird gebildet, wenn sich eine Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; einen Ansaugzwischenraum, der auf ei ner Oberfläche der einen der Endplatten gegenüber einer Oberfläche gebildet ist, die zum Verdränger weist, wobei der Ansaugzwischenraum in Verbindung mit der Ansaugöffnung steht; und ein Ölzuführungssystem zum Zuführen von Schmieröl an den Ansaugzwischenraum.

8. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Verdränger und einen Zylinder, die zwischen Endplatten angeordnet sind, derart, daß ein Zwischenabstand durch eine Innenwandoberfläche des Zylinders und eine Außenwandoberfläche des Verdrängers gebildet wird, wenn der Mittelpunkt des Zylinders auf dem Mittelpunkt des Verdrängers pla ziert ist, und daß eine Anzahl von Arbeitskammern wird gebildet, wenn sich eine Stellungsbeziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisbewegungsstellung richtet; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus einer der Arbeitskammern; einen Ansaugzwischenraum, der auf ei ner Oberfläche der einen der Endplatten gegenüber einer Oberfläche gebildet ist, die zu dem Verdränger weist, wobei der Ansaugzwischenraum in Verbin dung mit der Ansaugöffnung steht; ein Durchgangsloch, das in der einen der Endplatten gebildet ist, derart, daß es sich durch den Ansaugzwischenraum und den Seitenoberflächen des Verdrängers erstreckt; eine Nut, die in der Oberfläche des Verdrängers gegenüber der einen der Endplatten, die das Durchgangsloch aufweist, gebildet ist, derart, daß sie sich von dem zentralen Abschnitt des Verdrängers aus zu einem Spitzenabschnitt auf der Ansaugöff nungsseite in eine Position zur Herstellung einer Verbindung mit dem Durch gangsloch durch die Kreisbewegung des Verdrängers erstreckt; und Mittel zum Zuführen von Schmieröl zu der Nut vom zentralen Abschnitt des Ver drängers aus.

9. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Zylinder mit einer Innenwand, deren Kontur im Querschnitt durch eine kontinuierliche Kurve gebildet ist; einen Verdränger mit einer Außenwand gegenüber der Innenwand des Zylinders zum Bilden einer Anzahl von Ar beitskammern durch die Außenwand im Zusammenwirken mit der Innen wand, wenn eine positionsmäßige Beziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisdrehungsstellung gerichtet ist; eine Ansaugöff nung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaß öffnung zum Ausschieben des Fluids aus der einen der Arbeitskammern; und ein Ölzuführungssystem zum Zuführen von Schmieröl zu der Ansaugöffnung.

10. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Zylinder mit einer Innenwand, deren Kontur im Querschnitt durch eine kontinuierliche Kurve gebildet ist; einen Verdränger mit einer Außenwand gegenüber der Innenwand des Zylinders zum Bilden einer Anzahl von Ar beitskammern durch die Außenwand im Zusammenwirken mit der Innen wand, wenn eine positionsmäßige Beziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Kreisdrehungsstellung gerichtet ist; eine Ansaugöff nung zum Einführen eines Fluids in eine der Arbeitskammern; eine Auslaß öffnung zum Ausschieben des Fluids aus der einen der Arbeitskammern; und ein Ölzuführungssystem zum Zuführen von Schmieröl zu der Ansaugöffnung von der Verdrängerseite her.

11. Verdränger-Fluidmaschine, aufweisend:
einen Zylinder, der zwischen Endplatten angeordnet ist und eine Innenwand aufweist, deren Kontur im Querschnitt durch eine kontinuierliche Kurve ge bildet ist; einen Verdränger, der zwischen den Endplatten angeordnet ist, und eine Außenwand gegenüber der Innenwand des Zylinders aufweist, zum Bil den einer Anzahl von Arbeitskammern durch die Außenwand im Zusammen wirken mit der Innenwand, wenn eine positionsmäßige Beziehung zwischen dem Verdränger und dem Zylinder auf eine Schwenkbewegungsposition ge richtet ist; eine Ansaugöffnung zum Einführen eines Fluids in eine der Ar beitskammern; eine Auslaßöffnung zum Ausschieben des Fluids aus der einen der Arbeitskammern, wobei die Ansaugöffnung ein Durchgangsloch aufweist, daß in einer der Endplatten gebildet ist; und ein Ölzuführungssystem zum Zu führen von Schmieröl zu der Ansaugöffnung von der entgegengesetzten Ober flächenseite der einen der Endplatten her, in der die Ansaugöffnung gebildet ist, zu einer Oberfläche, die dem Verdränger zugekehrt ist.