JP2000009070A - 回転式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の回転式流体機械に塩素を含まない作動
媒体を用いた場合、作動媒体自体の潤滑性が乏しく、摺
動部が油膜切れすると著しく潤滑性が低下する。 【解決手段】 ピストン２４と固定シリンダ３５、回転
シリンダ２６とを偏心させて配置し、固定シリンダ３５
の厚みを回転シリンダ２６の厚みより薄くしておき、ピ
ストン２４および回転シリンダ２６を同一方向に回転さ
せるとベーン３１先端の摺動量が少なくなる。さらに、
固定シリンダ３５の径を回転シリンダ２６の径よりわず
かに大きくすると、固定シリンダ３５とベーン３１とは
摺動しない。したがって、摺動損失が低減し、高効率、
高信頼性の回転式流体機械を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば冷凍冷蔵庫
や空調機等に用いられる圧縮機などの回転式流体機械に
関する。

【０００２】

【従来の技術】代表的な回転式流体機械であるロータリ
ー圧縮機はそのコンパクト性や構造が簡単なことから、
冷凍冷蔵庫や空調機などに多く使用されている。圧縮機
の主要構成部品であるベーンやローラなどの圧縮機構部
は、例えば、川平著、密閉形冷凍機（平成５年）第１４
頁、図６．１に記載されている。

【０００３】以下に、図７および図８を用いて、従来の
ロータリー圧縮機の動作について説明する。

【０００４】図７は従来のロータリー圧縮機の縦断面図
であり、図８はそのＡ−Ａ部（シリンダ中央部）の横断
面図である。密閉容器１内に、偏心部を有するクランク
軸２とクランク軸２を支える軸受３、４とシリンダ５と
ベーン６と前記シリンダ５内で偏心回転するローラ７と
からなる圧縮機構部を構成し、先端が円弧状のベーン６
はシリンダ５のベーン溝８内を往復運動し、かつその先
端部は、スプリング９によるばね力およびシリンダ５の
内外の圧力差による力によって、ローラ７の外周面に押
し付けられて、ローラ７の外周部と接触摺動し、シリン
ダ５内を吸入室１０と吐出室１１に分割している。

【０００５】Ｏはシリンダ５とクランク軸２の中心で、
クランク軸２は中心Ｏからｅだけ偏心したＰを中心とす
る偏心部（以降クランクピンと称す）１２を有し、クラ
ンクピン１２にはローラ７が嵌合されており、ステータ
１３およびローター１４からなる電動機によりクランク
軸２が回転してローラ７がシリンダ５内を公転すること
により、冷媒ガスを吸入ポート１５から吸い込み、吐出
ポート１６に圧縮しながら送る。吐出ポート１６の冷媒
ガスは吐出弁１７を通り冷凍サイクル側に送られること
により圧縮作用を行うものである。

【０００６】また、これとは別にスライディングベーン
型ロータリー圧縮機と呼ばれるもの（図示せず）があ
り、シリンダ内で、回転ピストンに設けられたベーン溝
に、出入り自在に備えられたベーンがピストンとともに
回転して圧縮作用を行うものもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、ベーン６の先端部は円弧曲面であり、
ローラ７の外周面も円形状曲面（円筒面）であるので、
ベーン６とローラ７の接触状態は等価的には小円筒と大
円筒の凸面同士の接触となる。したがって、接触状態は
線接触状態で、接触面積が小さくなり、単位面積当たり
の加重すなわち接触応力が大きくなり、ベーン６とロー
ラ７の接触摺動条件は過酷なものとなり、摩耗が生じや
すく、摺動損失も大きくなるものである。

【０００８】また、ローラ７の自転数もローラ７の内周
面とクランクピン１２との摺動抵抗と、ローラ７の外周
面とベーン６の先端との摺動抵抗の差などで決まるもの
であり、ローラ７の自転数は非常に不安定である（一般
にクランク軸２の回転数を３６００ｒｐｍで運転した
時、ローラの自転数は数十〜数百ｒｐｍ程度）。このた
め、ベーン６の先端とローラ７の摺動部は、すべり速度
が条件により変わり、不安定なすべり摺動となる。

【０００９】さらに、塩素を含まない代替冷媒、例えば
ＨＦＣ１３４ａなどを用いた場合、冷媒自体の潤滑効果
が乏しく、摺動部の油膜か切れた場合に著しく潤滑性が
低下する問題があり、特にロータリ圧縮機の場合油膜の
できにくいローラ７外周とベーン６先端との間で摩耗が
生じやすく、著しく寿命が短くなるという問題があっ
た。

【００１０】また、スライディングベーン型ロータリー
圧縮機の場合には、凸円弧のベーンと凹円弧のシリンダ
内面との摺動になり、接触の形状としては先に説明した
物より有利ではあるが、ベーン先端の摺動速度は回転数
とシリンダ内径に比例して大きくなるため、非常に過酷
な摺動条件となり、長寿命を要求される冷凍冷蔵庫用や
空調用には不向きであった。

【００１１】本発明は、上述した従来の回転式流体機械
の課題を考慮し、ベーン先端の摺動部負荷を低減し、信
頼性が高く長寿命化すると共に、摺動損失を軽減し、高
効率化を図った回転式流体機械を提供することを目的と
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の本発明は、第一回転軸の回りで回転
可能な円柱状のピストンと、前記第一回転軸を支持する
第一軸受部材と、前記第一回転軸に対し所定偏心幅だけ
偏心した第二回転軸を円柱状の中空部の中心軸とする固
定シリンダと、前記第二回転軸を円柱状の中空部の中心
軸としかつ前記第二回転軸の回りで回転可能な回転シリ
ンダと、前記ピストンの外周面に前記第一回転軸と平行
に設けたベーン溝と、前記ベーン溝に出入り自在に嵌挿
されたベーンと、前記ピストンを直接的もしくは間接的
に回転させる第一駆動手段と、前記回転シリンダを直接
的もしくは間接的に前記ピストンと略同期回転させる第
二駆動手段とを備え、さらに、前記固定シリンダは前記
第一軸受部材に固定され、前記固定シリンダの円柱状の
中空部の径は前記ピストンの径より大きく、前記回転シ
リンダの円柱状の中空部の径は前記ピストンの径より大
きく、前記固定シリンダと前記回転シリンダとは摺動面
を介して接しており、前記所定偏心幅は、前記ピストン
の外周面と前記回転シリンダの中空部内面とが近接する
ように設定された幅であり、前記回転シリンダおよび固
定シリンダの中空部と前記ピストンとで形成される空間
を、前記ベーンの先端が前記回転シリンダの中空部内面
と近接することで吸気室と吐出室とに分割し、前記回転
シリンダの第二回転軸方向の厚みと前記固定シリンダの
第二回転軸方向の厚みとの和が、前記ピストンの前記第
一回転軸方向の厚みに略一致することを特徴とする回転
式流体機械を構成したものである。

【００１３】また、上記課題を解決するために、請求項
２記載の本発明は、前記第一駆動手段または前記第二駆
動手段から、前記第二駆動手段または前記第一駆動手段
へと動力伝達手段で動力を伝え、前記第一駆動手段と前
記第二駆動手段との駆動部を同一とすることを特徴とす
る請求項１記載の回転式流体機械を構成したものであ
る。

【００１４】また、上記課題を解決するために、請求項
３記載の本発明は、前記第一軸受部材に前記吸入室へ流
体を吸入する吸入ポートを有し、前記固定シリンダに前
記吸入室と前記吸入ポートを連通させるための吸入連通
部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回
転式流体機械を構成したものである。

【００１５】また、上記課題を解決するために、請求項
４記載の本発明は、前記固定シリンダの円柱状の中空部
の内周面に、前記吸入室へ流体を吸入する吸入ポートを
有することを特徴とする請求項１または２記載の回転式
流体機械を構成したものである。

【００１６】また、上記課題を解決するために、請求項
５記載の本発明は、前記第一軸受部材に前記吐出室から
流体を吐出する吐出ポートを有し、前記固定シリンダに
前記吐出室と前記吐出ポートを連通させるための吐出連
通部を設けたことを特徴とする請求項１ないし４いずれ
かに記載の回転式流体機械を構成したものである。

【００１７】また、上記課題を解決するために、請求項
６記載の本発明は、前記固定シリンダの円柱状の中空部
の内周面に、前記吐出室から流体を吐出する吐出ポート
を有することを特徴とする請求項１ないし４いずれかに
記載の回転式流体機械を構成したものである。

【００１８】また、上記課題を解決するために、請求項
７記載の本発明は、前記固定シリンダの中空部の径を、
前記回転シリンダの中空部の径よりも大としたことを特
徴とする請求項１ないし６いずれかに記載の回転式流体
機械を構成したものである。

【００１９】また、上記課題を解決するために、請求項
８記載の本発明は、前記固定シリンダの第二回転軸方向
の厚みが、前記回転シリンダの第二回転軸方向の厚みよ
りも小さいことを特徴とする請求項７記載の回転式流体
機械を構成したものである。

【００２０】また、上記課題を解決するために、請求項
９記載の本発明は、前記固定シリンダと前記回転シリン
ダとの前記摺動面において、前記固定シリンダに断面凹
凸部を設け、前記回転シリンダに前記固定シリンダと嵌
合する断面凹凸部を設けたことを特徴とする請求項１な
いし８いずれかに記載の回転式流体機械を構成したもの
である。

【００２１】また、上記課題を解決するために、請求項
１０記載の本発明は、塩素を含まない流体を作動媒体と
して用いることを特徴とする請求項１ないし９いずれか
に記載の回転式流体機械を構成したものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図５を用いて説明する。

【００２３】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態である回転式流体機械の縦断面図である。また、図
２はそのＢ−Ｂ部（シリンダ中央部）の横断面図であ
る。また、図３は同実施の形態の固定シリンダの斜視図
である。本実施の形態における回転式流体機械は、作動
媒体としてＨＦＣ１３４ａ等の塩素を含まない作動媒体
を用いた冷凍サイクル装置の圧縮機として用いる回転式
流体機械である。

【００２４】密閉シェル２１内にローター２２およびス
テータ２３からなる電動要素を備え、円柱状のピストン
２４とローター２２は回転軸Ｌ₁が一致するように駆動
シャフト２５を介して一体化されている。鏡板２６ａと
従動シャフト２６ｂを有する回転シリンダ２６の回転軸
Ｌ₂は、回転シリンダ２６の内周とピストン２４の外周
が近接するように、回転軸Ｌ₁に対して所定の量ｅ₁だけ
偏心して配置されている。さらに、ピストン２４の回転
運動を回転シリンダ２６に伝達するため、回転シリンダ
２６の鏡板２６ａに、ピストン２４の回転運動と同期し
て回転シリンダ２６を回転させる偏心継手機構２７を設
けている。偏心継手機構２７を介してピストン２４と回
転シリンダ２６を同時に同期回転させるので、電動要素
が共通となり、制御の手間も省け、部品点数の削減とな
る。

【００２５】また、ピストン２４の外周に、回転軸Ｌ₁
と平行に設けたベーン溝２８と、このベーン溝２８に出
入り自在に嵌挿され、先端が前記回転シリンダ２６の内
面と近接するベーン３１を備える。ベーン３１でピスト
ン２４と回転シリンダ２６との空間を分割し、吸入室２
９と吐出室３０を形成する。

【００２６】ピストン２４とローター２２の駆動シャフ
ト２５および回転シリンダ２６の従動シャフト２６ｂ
は、第一軸受部材３２および第二軸受部材３３により回
転自在に支持され、第一軸受部材３２と第二軸受部材３
３との間には中間室３４が形成される。前記第一軸受部
材３２の下側端面３２ａには、その円柱状の中空部の径
が回転シリンダ２６の中空部の径よりもわずかに大き
く、かつ、その中心軸がＬ ₂と一致し、その中心軸方向
の厚みが回転シリンダ２６の中心軸方向の厚みよりも小
さい固定シリンダ３５が第一軸受部材３２と一体化され
て配置されている。

【００２７】前記ピストン２４の上側端面２４ａは第一
軸受部材３２の下側端面３２ａに密接配置し、ピストン
２４の下側端面２４ｂは前記回転シリンダ２６の鏡板２
６ａ上面に密接配置し、さらに、回転シリンダ２６の上
側端面２６ｃは固定シリンダ３５の下側端面３５ａに密
接配置することにより、流体の漏れを防止する構成とし
ている。

【００２８】また、第一軸受部材３２には吸入ポート３
６ａと吐出ポート３７ａを設け、固定シリンダ３５には
吸入連通部３５ｂと吐出連通部３５ｃを設けている。吸
入連通部３５ｂは固定シリンダ３５上側端面と内面が形
成するエッジ３５ｄのうち、前記第一軸受部材３２に設
けた吸入ポート３６ａの真下に位置する部分を切り欠く
ことにより形成されており、同様に、吐出連通部３５ｃ
はエッジ３５ｄのうち、前記第一軸受部材３２に設けた
吐出ポート３７ａの真下に位置する部分を切り欠くこと
により形成されている。吸入室２９は吸入連通部３５ｂ
と吸入ポート３６ａを介して吸入管３８と連通し、吐出
室３０は吐出連通部３５ｃと吐出ポート３７ａを介して
密閉シェル２１内および吐出管３９に連通されている。

【００２９】以下に、図１、図２および図３を用いて、
本発明の回転式流体機械の動作について説明する。

【００３０】ローター２２およびステータ２３からなる
電動要素を作動させることにより、駆動シャフト２５が
駆動され、これと一体のピストン２４も回転する。また
この回転力は偏心継手機構２７を介して、ローター２２
およびピストン２４の回転軸Ｌ₁に対してｅ₁だけ偏心し
て配置された回転シリンダ２６に伝わり、回転シリンダ
２６はＬ₂を回転軸としてピストン２４に同期して、図
２の矢印で示したように回転する。この時、ベーン３１
は遠心力および背圧により回転シリンダ２６内面および
固定シリンダ３５内面に近接するよう、ピストン２４に
設けられたベーン溝２８内を出入りしながら、ピストン
２４と共にＬ₁を回転軸として回転する。

【００３１】これにより、ベーン３１の回転の進行方向
側に形成されている吐出室３０は回転に伴って容積を減
じ、進行方向とは反対側に形成されている吸入室２９は
容積を増すことになる。よって、冷凍サイクル中から、
吸入管３８を介して吸入ポート３６ａから吸入された流
体（例えばＨＦＣ１３４ａ）は、圧縮されて吐出ポート
３７ａを介して、いったん密閉シェル２１内に吐き出さ
れた後、吐出管３９から冷凍サイクル中に戻される。

【００３２】本発明は、回転シリンダ２６と、回転シリ
ンダ２６の中空部よりもわずかに大きな径の中空部を有
する固定シリンダ３５と、これら回転シリンダ２６およ
び固定シリンダ３５の内部にｅ₁だけ偏心して配置され
たピストン２４と、このピストン２４の外周に、回転軸
Ｌ₁と平行に設けられたベーン溝２８と、このベーン溝
２８に出入り自在に嵌挿され、先端が前記回転シリンダ
２６内面と前記固定シリンダ３５内面に近接し、吸入室
２９と吐出室３０を形成するベーン３１を備え、前記回
転シリンダ２６と前記ピストン２４を同期回転させるよ
うに構成した。ベーン３１側は凸円弧で回転シリンダ２
６側および固定シリンダ３５側は凹円弧となり、油膜形
成に適した形状である。したがって、ベーン３１先端と
回転シリンダ２６内面および固定シリンダ３５内面との
摺動は滑らかなものとなる。さらに、ベーン３１先端と
回転シリンダ２６内面との摺動は１回転あたり偏心量ｅ
₁の２倍に相当する安定した往復摺動であり、シリンダ
２６の内径の大小に依存せず、摺動速度も従来のスライ
ディングベーン型ロータリー圧縮機に比べて格段に遅い
ものである。そのため、流体自体に潤滑性の乏しいＨＦ
Ｃ１３４ａなどを冷媒として用いた場合にも、ベーン３
１先端や、回転シリンダ２６の内面の摩耗がほとんどな
く、信頼性が高く長寿命を実現できると共に、この部分
の摺動損失をも低減でき高効率化を図れる。そのうえ、
ベーン３１先端と固定シリンダ３５内面との間は、回転
シリンダ２６の中空部の径と固定シリンダ３５の中空部
の径の差に相当するクリアランスが存在するため、摺動
が生じない。このため、信頼性が高く長寿命を実現でき
ると共に、高効率化を図ることができる。

【００３３】また、固定シリンダ３５の中心軸方向の厚
みを、回転シリンダ２６の中心軸方向の厚みよりも小さ
くしたことにより、ベーン３１先端と固定シリンダ３５
内面の間のクリアランスが少なくなり、ここからの流体
の漏れを低減することができるため、高効率化を図るこ
とができる。

【００３４】また、固定シリンダ３５に吸入連通部３５
ｂを設けたことにより、吸入ポート３６ａと吸入室２９
の連通部の流路が拡大され、吸入管３８から吸入ポート
３６ａを介して吸入室２９に流体を吸入する際に生じる
圧力損失を低減することが可能になり、高効率化を図る
ことができる。

【００３５】また、固定シリンダ３５に吐出連通部３５
ｃを設けたことにより、吐出室３０と吐出ポート３７ａ
の連通部の流路が拡大され、吐出室３０から吐出ポート
３７ａを介して密閉シェル２１内に流体を吐出する際に
生じる圧力損失を低減することが可能になり、高効率化
を図ることができる。

【００３６】また、駆動シャフト２５にはクランク部が
なく、回転バランス的に非常に良いものであり、振動・
騒音を低減できる。

【００３７】さらに、駆動シャフト２５とピストン２４
はともに円柱状の形状であり、しかも回転軸を一致させ
ているため、容易に一体成形することができ、部品点数
の削減および低コスト化が図れるなど実用上多大な効果
を発揮できる。

【００３８】また、吸入ポート３６ａおよび吐出ポート
３７ａを備えた第一軸受部材３２と、第二軸受部材３３
により、ピストン２４の駆動シャフト２５とシリンダ２
６を回転自在に支持する構成とすることにより、部品点
数の削減とコンパクト化を実現できる。

【００３９】また、ピストン２４端面２４ａ、２４ｂを
第一軸受部材３２の下側端面３２ａおよび回転シリンダ
２６の鏡板２６ａ上面に密接配置することにより、簡単
な構成でピストン２４の端面２４ａ、２４ｂからの流体
の漏れを防止でき、高効率化を図ることができる。

【００４０】また、回転シリンダ２６の上側端面２６ｃ
と固定シリンダ３５の下側端面３５ａを密接配置するこ
とにより、簡単な構成で吸入室２９および吐出室３０と
中間室３４の間の流体の漏れを防止でき、高効率化を図
ることができる。

【００４１】さらに、ローター２２およびピストン２４
の回転軸を一致させ、ｅ₁だけ偏心して配置された回転
シリンダ２６を、その回転シリンダ２６の鏡板２６ａの
内部に配置された偏心継手機構２７を用いて同期回転さ
せる機構としたため、部品点数も少なく、コンパクトな
回転式流体機械を提供できるものである。

【００４２】なお、本実施の形態では、偏心継手機構
で、ピストンを回転させる動力を回転シリンダに伝えて
いるが、偏心継手機構を省き、かつ、別途ロータおよび
ステータ等の駆動部を設けて、ピストンと回転シリンダ
をそれぞれ回転させる構成も本発明に含まれるものであ
る。

【００４３】（実施の形態２）図４は、本発明の異なる
実施の形態である回転式流体機械の固定シリンダの部分
縦断面図である。ただし、図中の回転シャフト２５の中
心Ｌ₁よりも右側は吸入ポート３６ｂを含む断面、Ｌ₁よ
りも左側は吐出ポート３７ｂを含む断面である。本実施
の形態は（実施の形態１）の吸入ポート３６ａおよび吐
出ポート３７ａの位置を変更したものであり、（実施の
形態１）と同様の機能部品には同一番号を付している。

【００４４】本実施の形態では、吸入ポート３６ｂおよ
び吐出ポート３７ｂを固定シリンダ３５の内面に設け
る。吸入室２９は吸入ポート３６ｂを介して吸入管３８
と連通し、吐出室３０は吐出ポート３７ｂを介して密閉
シェル２１（図１参照）内および吐出管３９（図１参
照）に連通されている。

【００４５】このような構成にすることにより、吸入ポ
ート３６ｂの流路面積は、吸入管３８から吸入ポート３
６ｂを介して吸入室２９に流体を吸入する際に、大きな
圧力損失が起こらないように十分な面積を確保でき、ま
た、吐出ポート３７ｂの流路面積は、吐出室３０から吐
出ポート３７ｂを介して密閉シェル２１内に流体を吐出
する際に、大きな圧力損失が起こらないように十分な面
積を確保できるため、圧力損失による効率の低下を防止
することができ、高効率化を図ることができる。

【００４６】（実施の形態３）図５、本発明の異なる実
施の形態である回転式流体機械の回転シリンダおよび固
定シリンダの部分斜視図である。本実施の形態は、固定
シリンダ３５の突起部３５ｅと、回転シリンダ２６の溝
部２６ｄを除いて（実施の形態１）と同一であり、（実
施の形態１）と同様の機能部品には同一番号を付してい
る。

【００４７】本実施の形態は固定シリンダ３５の下側端
面３５ａに、固定シリンダ３５と共通の円柱状の中空部
を有する円柱状の突起部３５ｅを設けると共に、回転シ
リンダ２６の上側端面２６ｃに、固定シリンダ３５の突
起部３５ｅと嵌合し、その深さが突起部３５ｅの高さと
等しい溝部２６ｄを設けたものである。

【００４８】このような形状にすることで、固定シリン
ダ３５と回転シリンダ２６との摺動面において、固定シ
リンダ３５に断面凹凸部である円柱状の突起部３５ｅを
設け、回転シリンダ２６に固定シリンダ３５と嵌合する
断面凹凸部である溝部２６ｄを設けたことを特徴とする
回転式流体機械を構成できる。

【００４９】このような構成にすることにより、回転シ
リンダ２６の上側端面２６ｃと固定シリンダ３５の下側
端面３５ａ、回転シリンダ２６の溝部２６ｄの端面２６
ｅと固定シリンダの突起部３５ｅの端面３５ｆの端面同
士の密接配置に加えて、回転シリンダ２６の溝部２６ｄ
の円柱面２６ｆと固定シリンダ３５の突起部３５ｅの外
側円柱面３５ｇも密接配置される。したがって、回転シ
リンダ２６と固定シリンダ３５の密接配置により吸入室
２９（図１参照）および吐出室３０（図１参照）と中間
室３４（図１参照）の間を隔てている面積が増加するた
め、この部分からの流体の漏れを防止でき、高効率化を
図ることができる。

【００５０】また、固定シリンダ３５の突起部３５ｅの
設置により、固定シリンダ３５の円柱状の中空部の中心
軸方向の厚みが増すため、突起部３５ｅを設置しない場
合と比較してより大きな吸入連通部３５ｂを設けること
ができる。したがって、吸入室２９と吸入ポート３５ａ
（図１参照）の連通部の流路がさらに拡大され、吸入管
３８（図１参照）から吸入ポート３５ａを経て吸入室２
９に流体を吸入する際に生じる圧力損失をさらに低減す
ることが可能になり、高効率化を図ることができる。

【００５１】同様に、固定シリンダ３５の突起部３５ｅ
の設置により、固定シリンダ３５の円柱状の中空部の中
心軸方向の厚みが増すため、突起部３５ｅを設置しない
場合と比較してより大きな吐出連通部３５ｃを設けるこ
とができる。したがって、吐出室３０と吐出ポート３７
ａ（図１参照）の連通部の流路がさらに拡大され、吐出
室３０から吐出ポート３７ａを経て密閉シェル２１（図
１参照）内に流体を吐出する際に生じる圧力損失をさら
に低減することが可能になり、高効率化を図ることがで
きる。

【００５２】（実施の形態５）図６は、本発明の異なる
実施の形態である回転式流体機械の回転シリンダと固定
シリンダの部分斜視図である。

【００５３】固定シリンダ３５の下側端面３５ａには、
固定シリンダ３５と共通の円柱状の中空部を有する円錐
状の突起部３５ｈを設けると共に、回転シリンダ２６の
上側端面２６ｃに、固定シリンダ３５の突起部３５ｈと
嵌合し、その深さが突起部３５ｈの高さと等しい溝部２
６ｇを設けたものである。

【００５４】このような形状にすることで、固定シリン
ダ３５と回転シリンダ２６との摺動面において、固定シ
リンダ３５に断面凹凸部である円錘状の突起部３５ｈを
設け、回転シリンダ２６に固定シリンダ３５と嵌合する
断面凹凸部である溝部２６ｇを設けたことを特徴とする
回転式流体機械を構成できる。

【００５５】このような固定シリンダ３５の突起部３５
ｈと回転シリンダ２６の溝部２６ｇの形状を用いた場合
でも前述の形状の突起部３５ｅおよび溝部２６ｄと同様
の効果を得ることができることは言うまでもない。他に
も、例えば断面波形の形状で断面凹凸部を形成するな
ど、摺動面の接触面積を増やすような構成であれば本発
明に含まれるものである。

【００５６】なお、固定シリンダ３５の下側端面３５ａ
に溝部を、回転シリンダ２６の上側端面２６ｃに突起部
を設けた場合でも、上記と同様の理由から、回転シリン
ダ２６と固定シリンダ３５の密接配置により吸入室２９
（図１参照）および吐出室３０（図１参照）と中間室３
４（図１参照）の間を隔てている面積が増加するため、
この部分からの流体の漏れを防止でき、高効率化を図る
ことができることは明らかである。

【００５７】なお、固定シリンダ３５の突起部３５ｅと
回転シリンダ２６の溝部２６ｄの形状は上述の形状に限
定されるものではない。

【００５８】また、本発明の回転式流体機械において取
り扱う流体は、ＨＦＣ１３４ａ等の塩素を含まない作動
媒体であるとして説明したが、これに限るものではな
く、ＨＣ系作動媒体等、回転式流体機械を構成できる作
動媒体であればよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、ベーンの先端と回転シリンダの内面との
摺動は、ベーン側は凸円弧でシリンダ側は凹円弧とな
り、油膜形成に適した形状であり、しかも１回転あたり
偏心量ｅ₁の２倍（シリンダとピストンを同期回転させ
た場合）に相当するシリンダの内面部分との安定した往
復摺動であり、シリンダの内径に比べて格段に遅いもの
である。そのため、流体自体に塩素を含まず潤滑性の乏
しいＨＦＣ１３４ａなどを冷媒として用いた場合にも、
ベーンの先端やシリンダの内面の摩耗がほとんどなく、
信頼性が高く長寿命を実現できると共に、この部分の摺
動損失を低減でき高効率化を図れるものである。

【００６０】また、ピストンの回転運動を回転シリンダ
に伝達する偏心継手機構を設けて同期回転させるので、
駆動部の電動要素が共通となり、制御の手間も省け、部
品点数の削減となる。

【００６１】また、固定シリンダに吸入連通部もしくは
吸入ポートを設けることにより、吸入管から吸入室に流
体を吸入する際に生じる圧力損失を低減することが可能
になり、高効率化を図ることができる。

【００６２】また、固定シリンダに吐出連通部もしくは
吐出ポートを設けることにより、吐出室から吐出管に流
体を吐出する際に生じる圧力損失を低減することが可能
になり、高効率化を図ることができる。

【００６３】また、固定シリンダの中空部の径を回転シ
リンダの中空部の径よりもわずかに大きくしたことによ
り、ベーン先端と固定シリンダ内面の摺動が発生せず、
高信頼性を実現できると共に、高効率化を図ることがで
きる。

【００６４】また、固定シリンダの中心軸方向の厚みを
回転シリンダの回転軸方向の厚みよりも小さくしたこと
により、ベーン先端と固定シリンダ内面の間のクリアラ
ンスからの流体の漏れを低減することができるため、高
効率化を図ることができる。

【００６５】さらに、固定シリンダの一方の端面および
回転シリンダの一方の端面の、いずれか一方に突起部
を、他方に溝部を設けることにより、吸入室および吐出
室と中間室の間を隔てる回転シリンダの上側端面と固定
シリンダの下側端面の間のシール面のシール面積が増加
するため、このシール面からの流体の漏れを低減でき、
高効率化が実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である回転式流体機械の
縦断面図

【図２】同回転式流体機械のＢ−Ｂ部の横断面図

【図３】同回転式流体機械の固定シリンダの斜視図

【図４】本発明の異なる実施の形態である回転式流体機
械の固定シリンダの部分縦断面図

【図５】本発明の異なる実施の形態である回転式流体機
械の固定シリンダと回転シリンダの部分斜視図

【図６】本発明の異なる実施の形態である回転式流体機
械の固定シリンダと回転シリンダの部分斜視図

【図７】従来のロータリー圧縮機の縦断面図

【図８】従来のロータリー圧縮機のＡ−Ａ部の横断面図

【符号の説明】

２１ 密閉シェル ２２ ロータ ２３ ステータ ２４ ピストン ２４ａ ピストン上側端面 ２４ｂ ピストン下側端面 ２５ 駆動シャフト ２６ 回転シリンダ ２６ａ 鏡板 ２６ｂ 従動シャフト ２６ｃ 回転シリンダ上側端面 ２６ｄ 回転シリンダ溝部 ２６ｅ 回転シリンダ溝部端面 ２６ｆ 回転シリンダ溝部円柱面 ２６ｇ 回転シリンダ溝部 ２７ 偏心継手機構 ２８ ベーン溝 ２９ 吸入室 ３０ 吐出室 ３１ ベーン ３２ 第一軸受部材 ３２ａ 第一軸受部材下側端面 ３３ 第二軸受部材 ３４ 中間室 ３５ 固定シリンダ ３５ａ 固定シリンダ下側端面 ３５ｂ 固定シリンダ吸入連通部 ３５ｃ 固定シリンダ吐出連通部 ３５ｄ 固定シリンダエッジ ３５ｅ 固定シリンダ突起部 ３５ｆ 固定シリンダ突起部端面 ３５ｇ 固定シリンダ突起部外側円柱面 ３５ｈ 固定シリンダ突起部 ３６ａ 第一軸受部材吸入ポート ３６ｂ 固定シリンダ吸入ポート ３７ａ 吐出ポート ３８ 吸入管 ３９ 吐出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西脇 文俊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 原田 照丸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新宅 秀信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA06 AA13 BB04 CC01 CC12 3H040 AA09 BB02 BB10 BB11 CC14 DD03 DD04 DD07 DD32 DD38

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一回転軸の回りで回転可能な円柱状の
   ピストンと、前記第一回転軸を支持する第一軸受部材
   と、前記第一回転軸に対し所定偏心幅だけ偏心した第二
   回転軸を円柱状の中空部の中心軸とする固定シリンダ
   と、前記第二回転軸を円柱状の中空部の中心軸としかつ
   前記第二回転軸の回りで回転可能な回転シリンダと、前
   記ピストンの外周面に前記第一回転軸と平行に設けたベ
   ーン溝と、前記ベーン溝に出入り自在に嵌挿されたベー
   ンと、前記ピストンを直接的もしくは間接的に回転させ
   る第一駆動手段と、前記回転シリンダを直接的もしくは
   間接的に前記ピストンと略同期回転させる第二駆動手段
   とを備え、 前記固定シリンダは前記第一軸受部材に固定され、前記
   固定シリンダの円柱状の中空部の径は前記ピストンの径
   より大きく、前記回転シリンダの円柱状の中空部の径は
   前記ピストンの径より大きく、前記固定シリンダと前記
   回転シリンダとは摺動面を介して接しており、 前記所定偏心幅は、前記ピストンの外周面と前記回転シ
   リンダの中空部内面とが近接するように設定された幅で
   あり、前記回転シリンダおよび固定シリンダの中空部と
   前記ピストンとで形成される空間を、前記ベーンの先端
   が前記回転シリンダの中空部内面と近接することで吸気
   室と吐出室とに分割し、 前記回転シリンダの第二回転軸方向の厚みと前記固定シ
   リンダの第二回転軸方向の厚みとの和が、前記ピストン
   の前記第一回転軸方向の厚みに略一致することを特徴と
   する回転式流体機械。
2. 【請求項２】 前記第一駆動手段または前記第二駆動手
   段から、前記第二駆動手段または前記第一駆動手段へと
   動力伝達手段で動力を伝え、前記第一駆動手段と前記第
   二駆動手段との駆動部を同一とすることを特徴とする請
   求項１記載の回転式流体機械。
3. 【請求項３】 前記第一軸受部材に前記吸入室へ流体を
   吸入する吸入ポートを有し、前記固定シリンダに前記吸
   入室と前記吸入ポートを連通させるための吸入連通部を
   設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回転式
   流体機械。
4. 【請求項４】 前記固定シリンダの円柱状の中空部の内
   周面に、前記吸入室へ流体を吸入する吸入ポートを有す
   ることを特徴とする請求項１または２記載の回転式流体
   機械。
5. 【請求項５】 前記第一軸受部材に前記吐出室から流体
   を吐出する吐出ポートを有し、前記固定シリンダに前記
   吐出室と前記吐出ポートを連通させるための吐出連通部
   を設けたことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに
   記載の回転式流体機械。
6. 【請求項６】 前記固定シリンダの円柱状の中空部の内
   周面に、前記吐出室から流体を吐出する吐出ポートを有
   することを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載
   の回転式流体機械。
7. 【請求項７】 前記固定シリンダの中空部の径を、前記
   回転シリンダの中空部の径よりも大としたことを特徴と
   する請求項１ないし６いずれかに記載の回転式流体機
   械。
8. 【請求項８】 前記固定シリンダの第二回転軸方向の厚
   みが、前記回転シリンダの第二回転軸方向の厚みよりも
   小さいことを特徴とする請求項７記載の回転式流体機
   械。
9. 【請求項９】 前記固定シリンダと前記回転シリンダと
   の前記摺動面において、前記固定シリンダに断面凹凸部
   を設け、前記回転シリンダに前記固定シリンダと嵌合す
   る断面凹凸部を設けたことを特徴とする請求項１ないし
   ８いずれかに記載の回転式流体機械。
10. 【請求項１０】 塩素を含まない流体を作動媒体として
    用いることを特徴とする請求項１ないし９いずれかに記
    載の回転式流体機械。