JP2001003878A - Displacement type fluid machine - Google Patents

Displacement type fluid machine

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JP2001003878A
JP2001003878A JP16912399A JP16912399A JP2001003878A JP 2001003878 A JP2001003878 A JP 2001003878A JP 16912399 A JP16912399 A JP 16912399A JP 16912399 A JP16912399 A JP 16912399A JP 2001003878 A JP2001003878 A JP 2001003878A
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Japan
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displacer
wall surface
cylinder
contour
curvature
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JP16912399A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Ishii
英二 石井
Takeshi Kono
雄 幸野
Hirokatsu Kosokabe
弘勝 香曾我部
Masahiro Takebayashi
昌寛 竹林
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement type fluid machine of high efficiency reduc ing gas leakage from a seal part in a compression stroke. SOLUTION: In a displacement type fluid machine with a displacer 5 and a cylinder 4 arranged between end plates, an outline curve of a cylinder internal wall surface or a displacer external wall surface is so formed that a radial clearance δ of a seal part formed by the cylinder internal wall surface and displacer external wall surface to seal gas in a compression stroke satisfies dδ/dκ<=0 (δ: shortest distance between the cylinder internal wall surface and displacer external wall surface and κ: the average curvature of the curvature of a cylinder outline and the curvature of a displacer outline in the seal part) at a shaft optional rotation angle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ、圧縮機、
膨張機等に使用可能な容積型流体機械に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pump, a compressor,
The present invention relates to a positive displacement fluid machine usable for an expander or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、容積形の流体機械として、円筒状
のシリンダ内をピストンが往復運動を繰り返すことによ
り作動流体を移動させるレシプロ式流体機械、円筒状の
シリンダ内を円筒状のピストンが偏心回転運動すること
により作動流体を移動させるロータリ式(ローリングピ
ストン型)流体機械、端板状に直立した渦巻状のラップ
を有する一対の固定スクロール及び旋回スクロールを噛
み合わせ、旋回スクロールを旋回運動させることにより
作動流体を移動させるスクロール式流体機械が知られて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a positive displacement fluid machine, a reciprocating fluid machine in which a piston moves reciprocatingly in a cylindrical cylinder to move a working fluid, and a cylindrical piston is eccentric in a cylindrical cylinder Rotary (rolling piston type) fluid machine that moves a working fluid by rotating motion, meshing a pair of fixed scroll and orbiting scroll having a spiral wrap upright on an end plate, and orbiting the orbiting scroll. 2. Description of the Related Art A scroll type fluid machine that moves a working fluid by a hydraulic fluid is known.

【0003】レシプロ式流体機械は、その構造が単純で
あることから製作が容易でかつ安価であるという利点が
ある反面、吸入終了から吐出終了までの行程が軸回転角
で180°と短く、吐出過程の流速が速くなるため圧力
損失の増加による性能低下と、ピストンを往復運動させ
ることが必要であるため、回転軸系を完全にバランスさ
せないと振動、騒音が大きくなる、ということに対して
配慮が必要となる。
[0003] Reciprocating fluid machines have the advantage that they are easy to manufacture and inexpensive because of their simple structure. Consideration is given to the reduction in performance due to the increase in pressure loss due to the high flow velocity of the process, and the need to reciprocate the piston, which increases vibration and noise unless the rotating shaft system is completely balanced. Is required.

【0004】また、ロータリ式流体機械は、吸入終了か
ら吐出終了までの行程は軸回転角で360°であるため
吐出過程の圧力損失はレシプロ式流体機械に比べて少な
いものの、軸1回転に1回吐出するものであるためガス
圧縮トルクの変動が比較的大きく、レシプロ式流体機械
と同様に、振動、騒音に対し配慮が必要となる。
[0004] Further, in the rotary type fluid machine, the stroke from the end of suction to the end of discharge is 360 ° of the shaft rotation angle, so that the pressure loss in the discharge process is smaller than that of the reciprocating type fluid machine, but the pressure loss is one per rotation of the shaft. Since the gas is discharged multiple times, the fluctuation of the gas compression torque is relatively large, so that consideration must be given to vibration and noise as in the case of a reciprocating fluid machine.

【0005】さらに、スクロール式流体機械は、吸入終
了から吐出終了までの行程が軸回転角で360°以上と
長い(空調用として実用化されているものは通常900
°程度)ため吐出過程の圧力損失が小さく、かつ、一般
に複数の作動室が形成されるためガス圧縮トルクの変動
も小さく、振動、騒音が小さいという利点がある。
Further, in the scroll type fluid machine, the stroke from the end of the suction to the end of the discharge is as long as 360 ° or more in terms of the shaft rotation angle.
°), there is an advantage that pressure loss in the discharge process is small, and since a plurality of working chambers are generally formed, fluctuation of gas compression torque is small and vibration and noise are small.

【0006】しかし、ラップ噛み合い状態での渦巻き状
のラップ間のクリアランスや、端板とラップ歯先間のク
リアランス管理が必要で、高精度の加工を要する。
However, it is necessary to manage the clearance between the spiral wraps in the lap meshing state and the clearance between the end plate and the tip of the lap, and high precision processing is required.

【0007】また、吸入終了から吐出終了までの行程が
軸回転角で360°以上と長いため圧縮過程の時間が長
く、内部漏れに対して配慮が必要となる。
Further, since the stroke from the end of the suction to the end of the discharge is as long as 360 ° or more in terms of the shaft rotation angle, the time of the compression process is long, and consideration must be given to internal leakage.

【0008】ところで、作動流体を移動させるディスプ
レーサ(旋回ピストン)が、作動流体の吸入されたシリ
ンダに対して相対的に自転運動せずにほぼ一定の半径で
公転運動、すなわち旋回運動することにより作動流体を
搬送する容積型流体機械の一種が特開昭55−2335
3号公報、米国特許2112890号公報、特開平5−
202869号公報、特開平6−280758号公報等
で提案されている。
By the way, the displacer (swirl piston) for moving the working fluid does not rotate relative to the cylinder into which the working fluid is sucked, but revolves around a substantially constant radius. Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-2335 discloses a type of positive displacement fluid machine for transporting fluid.
No. 3, U.S. Pat.
Japanese Patent Application Publication No. 202869, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-280758, and the like.

【0009】ここで提案されている容積形流体機械は、
複数の部材(ベーン)が中心より放射状に延びて花びら
形状を有するピストンと、このピストンとほぼ相似形の
中空部を有するシリンダとから構成され、このピストン
がシリンダ内を旋回運動することによって、作動流体を
移動させるものである。
The displacement type fluid machine proposed here is:
A plurality of members (vanes) extend radially from the center and have a petal-shaped piston, and a cylinder having a hollow portion substantially similar to the piston. It moves fluid.

【0010】上記公報で示された容積形流体機械は、レ
シプロ式のように往復運動する部分を持たないため、回
転軸系を完全にバランスさせることができる。このため
振動が小さく、さらに、ピストンとシリンダ間の相対滑
り速度が小さいので摩擦損失を比較的少なくできるとい
う容積形流体機械として本質的に有利な特徴を備えてい
る。
The displacement type fluid machine disclosed in the above publication does not have a reciprocating portion unlike the reciprocating type, so that the rotating shaft system can be perfectly balanced. Therefore, it is essentially advantageous as a positive displacement fluid machine in that the vibration is small and the relative slip speed between the piston and the cylinder is small so that the friction loss can be relatively reduced.

【0011】しかし、ピストンを構成する複数のベーン
とシリンダとによって形成される個々の作動室の吸入終
了から吐出終了までの行程が、軸回転角で約180°
(もしくは210°)と短いため(ロータリ式の約半分
でレシプロ式と同等)、吐出過程における流体の流速が
速くなり、圧力損失が増加して性能が低下するというこ
とに対して配慮が必要となる。
However, the stroke from the end of suction to the end of discharge of each working chamber formed by the plurality of vanes and cylinders constituting the piston takes about 180 ° in terms of shaft rotation angle.
(Or 210 °), which is short (approximately half of the rotary type and equivalent to the reciprocating type). Therefore, it is necessary to consider that the flow velocity of the fluid in the discharge process increases, the pressure loss increases, and the performance decreases. Become.

【0012】また、上記公報に示された流体機械では、
個々の作動室の吸入終了から吐出終了までの軸回転角が
短く、作動流体の吐出が終了してから次の(圧縮)行程
が始まる(吸入終了)までの時間的なずれ(タイムラ
グ)が存在し、吸入終了から吐出終了までに作動室が駆
動軸周りに偏って形成されるようになる。このため力学
的なバランスが悪く、圧縮された作動流体からの反力と
してピストンに対し、ピストン自身を回転させようとす
る自転モーメントが作用し、ベーンの摩擦、摩耗にとも
なう信頼性の低下に対して配慮が必要となる。
In the fluid machine disclosed in the above publication,
The shaft rotation angle from the end of suction to the end of discharge of each working chamber is short, and there is a time lag (time lag) from the end of discharge of the working fluid to the start of the next (compression) stroke (end of suction). Then, from the end of suction to the end of discharge, the working chamber is formed to be biased around the drive shaft. As a result, the mechanical balance is poor, and a rotational moment acting to rotate the piston itself acts on the piston as a reaction force from the compressed working fluid, reducing the reliability due to friction and wear of the vane. Consideration is needed.

【0013】なお、特開平9−268987号公報に提
案されている容積形流体機械は、上記と同様、ディスプ
レーサが旋回運動することにより作動流体を搬送する容
積形流体機械であるが、個々の作動室の吸入終了から吐
出終了までの行程を、軸回転角で約270°から360
°としており、吐出行程における圧力損失を低減できる
という利点を備えている。
The displacement type fluid machine proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268987 is a displacement type fluid machine which conveys a working fluid by a swiveling motion of a displacer, as described above. The process from the end of the chamber suction to the end of the discharge is performed by rotating the shaft from approximately 270 ° to 360 °.
°, which is advantageous in that pressure loss in the discharge stroke can be reduced.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平9−268
987号公報に示された流体機械は、ディスプレーサが
旋回運動を行なうことにより、シリンダ内壁面とディス
プレーサ外壁面との間に、圧縮行程におけるガス漏れを
低減するためのシール部が半径方向隙間を形成する構造
となっている。このシール部の半径方向隙間は任意の軸
回転角において一定であるため、シリンダ内壁面または
ディスプレーサ外壁面における輪郭の曲率が大きいとこ
ろでガス漏れが増加することに対し配慮が必要となる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268 is disclosed.
In the fluid machine disclosed in Japanese Patent Publication No. 987, a seal portion for reducing gas leakage in a compression stroke forms a radial gap between an inner wall surface of a cylinder and an outer wall surface of a displacer as the displacer performs a revolving motion. It has a structure to do. Since the gap in the radial direction of the seal portion is constant at an arbitrary rotation angle of the shaft, it is necessary to consider that gas leakage increases when the curvature of the contour on the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer is large.

【0015】本発明の目的は、圧縮行程における前記シ
ール部からのガス漏れを低減し、高効率な容積形流体機
械を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a positive displacement type fluid machine which reduces gas leakage from the seal portion during a compression stroke and has high efficiency.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的は、端板間にデ
ィスプレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心
に前記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ
内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間
が形成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの
位置関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成さ
れる容積形流体機械において、前記シリンダ内壁面及び
前記ディスプレーサ外壁面により形成され、圧縮行程の
際にガスシールを行なうシール部の半径方向隙間δが、
任意の軸回転角において、∂δ/∂κ≦0(δ:シリン
ダ内壁面とディスプレーサ外壁面との最短距離、κ:シ
ール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレーサ輪
郭の曲率の平均曲率)を満たすように、前記シリンダ内
壁面もしくは前記ディスプレーサ外壁面の輪郭曲線を形
成する、ことによって達成される。
An object of the present invention is to dispose a displacer and a cylinder between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one surface is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. A space is formed, and in a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship between the displacer and the cylinder is set at a swiveling position, the displacement is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer, In the case, the radial gap δ of the seal portion that performs gas sealing is
At an arbitrary rotation angle of the shaft, ∂δ / ≦ κ ≦ 0 (δ: the shortest distance between the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer, κ: average curvature of the curvature of the cylinder contour and the curvature of the displacer contour at the seal portion). In addition, a contour curve of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer is formed.

【0017】また、上記目的は、端板間にディスプレー
サとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心に前記ディ
スプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ内壁面及び
前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間が形成さ
れ、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの位置関係
を旋回位置においたときは複数の空間が形成される容積
形流体機械において、前記シリンダ内壁面及び前記ディ
スプレーサ外壁面により形成され、圧縮行程の際にガス
シールを行なうシール部の半径方向隙間δが、圧縮室ガ
スの吐出終了付近で、∂δ/∂κ≧0を満たすように、
前記シリンダ内壁面または前記ディスプレーサ外壁面の
輪郭曲線を形成する、ことによって達成される。
Further, the object is to dispose a displacer and a cylinder between end plates, and when the displacer center is aligned with the rotation center of a rotating shaft, one space is formed by the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship between the displacer and the cylinder is set at a swivel position, a gas seal formed by the cylinder inner wall and the displacer outer wall during a compression stroke. , So that the radial gap δ of the seal portion performing the above satisfies ∂δ / ∂κ ≧ 0 near the end of the discharge of the compression chamber gas.
This is achieved by forming a contour curve of the cylinder inner wall surface or the displacer outer wall surface.

【0018】より好ましくは、圧縮室ガスの吐出終了付
近は、圧縮室内の残留ガスが吸入終了時のガス量の1%
以下である。
More preferably, in the vicinity of the end of the discharge of the compression chamber gas, the residual gas in the compression chamber is 1% of the gas amount at the end of the suction.
It is as follows.

【0019】さらにまた、上記目的は、端板間にディス
プレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心に前
記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ内壁
面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間が形
成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの位置
関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成される
容積形流体機械において、前記シリンダ内壁面及び前記
ディスプレーサ外壁面により形成され、圧縮行程の際に
ガスシールを行なうシール部の半径方向隙間δがガス圧
縮開始付近で、∂δ/∂κ≧0を満たすように、前記シ
リンダ内壁面または前記ディスプレーサ外壁面の輪郭曲
線を形成する、ことによって達成される。
Still another object of the present invention is to dispose a displacer and a cylinder between end plates and form a space by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is set to a swirling position, the displacement is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. This is achieved by forming a contour curve of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer such that the radial gap δ of the sealing portion for performing sealing satisfies ∂δ / ∂κ ≧ 0 near the start of gas compression. .

【0020】より好ましくは、ガス圧縮開始付近は、圧
縮室と吸入室との差圧が0.5MPa以下である。
More preferably, near the start of gas compression, the differential pressure between the compression chamber and the suction chamber is 0.5 MPa or less.

【0021】さらにまた、上記目的は、端板間にディス
プレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心に前
記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ内壁
面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間が形
成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの位置
関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成される
容積形流体機械において、前記シリンダ内壁面及び前記
ディスプレーサ外壁面により形成され、圧縮行程の際に
ガスシールを行なうシール部の半径方向隙間δが、任意
の軸回転角において、∂δ/∂κ≦0を満たし、前記圧
縮室ガスの吐出終了付近で、∂δ/∂κ≧0を満たすよ
うに、前記シリンダ内壁面または前記ディスプレーサ外
壁面の輪郭曲線を形成する、ことによって達成される。
Still another object of the present invention is to dispose a displacer and a cylinder between end plates and form a space by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is set to a swirling position, the displacement is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. The radial gap δ of the sealing portion for performing the sealing satisfies ∂δ / ∂κ ≦ 0 at an arbitrary shaft rotation angle, and ∂δ / ∂κ ≧ 0 near the end of the discharge of the compression chamber gas. , Forming a contour curve of the cylinder inner wall surface or the displacer outer wall surface.

【0022】さらにまた、上記目的は、端板間にディス
プレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心に前
記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ内壁
面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間が形
成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの位置
関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成される
容積形流体機械において、前記シリンダ内壁面及び前記
ディスプレーサ外壁面により形成され、圧縮行程の際に
ガスシールを行なうシール部の半径方向隙間δが、任意
の軸回転角において、∂δ/∂κ≦0を満たし、前記ガ
ス圧縮開始付近で、∂δ/∂κ≧0を満たすように、前
記シリンダ内壁面または前記ディスプレーサ外壁面の輪
郭曲線を形成する、ことによって達成される。
Still another object of the present invention is to dispose a displacer and a cylinder between end plates and form a space by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is set to a swirling position, the displacement is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. The cylinder so that the radial gap δ of the sealing portion for sealing satisfies ∂δ / ∂κ ≦ 0 at an arbitrary rotation angle of the shaft, and ∂δ / ∂κ ≧ 0 near the start of the gas compression. This is achieved by forming a contour curve of the inner wall surface or the outer wall surface of the displacer.

【0023】さらにまた、上記目的は、端板間にディス
プレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心に前
記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ内壁
面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間が形
成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの位置
関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成される
容積形流体機械において、前記シリンダ内壁面及び前記
ディスプレーサ外壁面により形成され、圧縮行程の際に
ガスシールを行なうシール部の半径方向隙間δが、任意
の軸回転角において、∂δ/∂κ≦0を満たし、前記圧
縮室ガスの吐出終了付近で、∂δ/∂κ≧0を満たし、
前記ガス圧縮開始付近で、∂δ/∂κ≧0を満たすよう
に、前記シリンダ内壁面または前記ディスプレーサ外壁
面の輪郭曲線を形成する、ことによって達成される。
Still another object of the present invention is to dispose a displacer and a cylinder between end plates and form a space by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is set to a swirling position, the displacement is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. The radial gap δ of the sealing portion for performing sealing satisfies ∂δ / ∂κ ≦ 0 at an arbitrary shaft rotation angle, and satisfies ∂δ / ∂κ ≧ 0 near the end of the discharge of the compression chamber gas,
This is achieved by forming a contour curve of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer so as to satisfy ∂δ / ∂κ ≧ 0 near the start of the gas compression.

【0024】さらにまた、上記目的は、端板間にディス
プレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心に前
記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ内壁
面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間が形
成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの位置
関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成される
容積形流体機械において、前記シリンダ内壁面及び前記
ディスプレーサ外壁面により形成され、圧縮行程の際に
ガスシールを行なうシール部の半径方向隙間δが、HC
系冷媒を使用する際に、∂δ/∂κ≧0を満たすよう
に、前記シリンダ内壁面または前記ディスプレーサ外壁
面の輪郭曲線を形成する、ことによって達成される。
Still another object of the present invention is to dispose a displacer and a cylinder between end plates and form a space by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is set to a swirling position, the displacement is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. The radial gap δ of the sealing portion for sealing is HC
This is achieved by forming a contour curve of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer so as to satisfy ∂δ / ∂κ ≧ 0 when using a system refrigerant.

【0025】さらにまた、上記目的は、回転軸を主軸受
で支持し、端板間にディスプレーサとシリンダとを配置
し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を合わ
せたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外
壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレーサ
及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においたとき
は複数の空間が形成される容積形流体機械において、主
軸受にシリンダを設置してシリンダ中心を決定し、この
シリンダ中心を基準に回転軸及びディスプレーサを組み
立てる場合、前記回転軸を360°回転させるときに形
成されるディスプレーサ外壁面とシリンダ内壁面との間
のシール点の隙間を、前記シール部におけるシリンダ輪
郭の曲率とディスプレーサ輪郭の曲率との平均曲率が最
も大きい箇所の隙間を最が小さい、ことによって達成さ
れる。
Still another object of the present invention is to provide a rotary shaft supported by a main bearing, a displacer and a cylinder disposed between end plates, and when the displacer center is aligned with the rotation center of the rotary shaft, the inner wall surface of the cylinder and the cylinder In a positive displacement fluid machine in which one space is formed by the outer wall surface of the displacer and a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is at the swiveling position, the cylinder is installed on the main bearing and the center of the cylinder is When assembling the rotating shaft and the displacer on the basis of the center of the cylinder, the gap between the seal point between the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder formed when the rotating shaft is rotated by 360 ° is determined by the sealing method. At the point where the average curvature between the curvature of the cylinder contour and the curvature of the displacer contour in the section is the largest The top is small, is accomplished by.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1ないし図3は、本発明に係る容積形流
体機械の実施例で、図1(a)は容積形流体機械の要部
縦断面図((b)のA−A矢視縦断面図)、図1(b)
は(a)のB−B矢視の圧縮室の横断面図、図2は容積
形圧縮要素の作動原理図、図3は容積形流体機械の縦断
面図である。
FIGS. 1 to 3 show an embodiment of a positive displacement fluid machine according to the present invention. FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view taken along the line AA of FIG. Area view), FIG. 1 (b)
FIG. 2A is a cross-sectional view of the compression chamber as viewed in the direction indicated by arrows BB in FIG. 2A, FIG. 2 is an operation principle diagram of the positive displacement compression element, and FIG.

【0028】図1(a)、図3において、密閉容器3内
には、容積形圧縮要素1(以下、単に圧縮要素と称す)
及びこれを駆動する電動要素2とが収納されている。
In FIGS. 1A and 3, a positive displacement element 1 (hereinafter simply referred to as a compression element) is placed in a closed container 3.
And an electric element 2 for driving the same.

【0029】図1(b)により圧縮要素1について説明
する。
The compression element 1 will be described with reference to FIG.

【0030】同図には、同一輪郭形状のラップが3組組
み合わされた3条ラップが示されている。シリンダ4の
内周形状は、中空部が120°(中心O’)毎に同一の
ラップ形状が表れるように形成されている。これら個々
の中空部の端部には、内方向に向かって突出する3個の
略円弧形状のベーン4bが形成されている。ディスプレ
ーサ5は、シリンダ4の内周壁4a(ベーン4bよりも
曲率が大きい部分)及びベーン4bとが噛み合うように
互いの中心を距離εだけずらしてシリンダ4内に配置さ
れている。
FIG. 3 shows a triple wrap in which three sets of wraps having the same contour are combined. The inner peripheral shape of the cylinder 4 is formed such that the hollow portion has the same wrap shape every 120 ° (center O ′). Three substantially arc-shaped vanes 4b projecting inward are formed at the ends of these individual hollow portions. The displacer 5 is disposed in the cylinder 4 with its center shifted by a distance ε so that the inner peripheral wall 4a (the portion having a larger curvature than the vane 4b) of the cylinder 4 and the vane 4b engage with each other.

【0031】なお、シリンダ4の中心O’とディスプレ
ーサ5の中心Oとを一致させると、両者の輪郭形状の間
には一定幅の隙間が形成される。
When the center O 'of the cylinder 4 coincides with the center O of the displacer 5, a gap having a constant width is formed between the two contours.

【0032】次に、圧縮要素1の作動原理を図1及び図
2により説明する。
Next, the operation principle of the compression element 1 will be described with reference to FIGS.

【0033】記号Oはディスプレーサ5の中心、記号
O’はシリンダ4及び駆動軸6の中心である。記号a,
b,c,d,e,f,gはシリンダ4の内周壁4a及び
ベーン4bとディスプレーサ5との噛み合い接点(シー
ル点)を表す。シリンダ4の内周輪郭形状は、同じ曲線
の組み合わせで3箇所連続して滑らかに接続されてい
る。このうち1個所に着目すると、内周壁4a、ベーン
4bを形作る曲線は、厚みのある一つの渦曲線(ベーン
4bの先端を渦の巻きはじめと考える)とみることがで
き、その内壁曲線(g−a)は、曲線を構成する角円弧
角の合計である巻き角がはぼ360°(設計思想は36
0°であるが製作誤差等のため正確には360°になら
ないため。以下、同様。)の渦曲線で、外壁曲線(g−
b)は巻き角がほぼ360°の渦曲線である。このよう
に、上記1個所の内周輪郭形状は、内壁曲線及び外壁曲
線から形成されている。これら2つの曲線円周上にほぼ
等ピッチ(3条ラップであるので120°)に配置し、
隣り合う渦巻対の外壁曲線と内壁曲線とは円弧等の滑ら
かな接続曲線(b−b’)で結ぶことによって、シリン
ダ4の内周輪郭形状全体が構成されている。ディスプレ
ーサ5の外周輪郭形状も上記シリンダ4と同じ原理で構
成されている。
The symbol O is the center of the displacer 5, and the symbol O 'is the center of the cylinder 4 and the drive shaft 6. The symbol a,
b, c, d, e, f, and g represent meshing contacts (seal points) between the inner peripheral wall 4a and the vane 4b of the cylinder 4 and the displacer 5. The inner peripheral contour shape of the cylinder 4 is smoothly connected continuously at three locations with the same combination of curves. Focusing on one of these, the curve forming the inner peripheral wall 4a and the vane 4b can be regarded as one thick vortex curve (thinking the tip of the vane 4b as the beginning of the vortex), and the inner wall curve (g -A) is a winding angle of 360 ° which is the sum of the arc angles forming the curve (the design concept is 36 degrees).
Although it is 0 °, it is not exactly 360 ° due to manufacturing errors. The same applies hereinafter. ), The outer wall curve (g-
b) is a vortex curve with a winding angle of approximately 360 °. As described above, the one inner peripheral contour shape is formed from the inner wall curve and the outer wall curve. It is arranged on these two curved circles at almost equal pitch (120 ° because it is a three-line wrap)
By connecting the outer wall curve and the inner wall curve of adjacent spiral pairs with a smooth connection curve (bb ′) such as an arc, the entire inner peripheral contour shape of the cylinder 4 is configured. The outer peripheral shape of the displacer 5 is also configured in the same principle as that of the cylinder 4.

【0034】なお、3つの曲線からなる渦巻対を円周上
にほぼ等ピッチ(120°)に配置するのは、圧縮動作
に伴う荷重を均等に分配させる目的と製作のし易さを配
慮したためで、特に、これらが問題にならない場合は、
不等ピッチでもよい。
The spiral pairs composed of three curves are arranged at substantially equal pitches (120 °) on the circumference in order to distribute the load accompanying the compressing operation evenly and to facilitate manufacture. And especially if these are not a problem,
Irregular pitch may be used.

【0035】上記のように構成されたシリンダ4とディ
スプレーサ5とによる圧縮動作を図2を用いて説明す
る。
The compression operation of the cylinder 4 and the displacer 5 configured as described above will be described with reference to FIG.

【0036】7aは吸入ポート、8aは吐出ポートであ
り、それぞれ3ヶ所のポートが仕切板7もしくは副軸受
8の端板(詳細は後述)に設けられている。駆動軸6を
回転させることにより、ディスプレーサ5が固定側であ
るシリンダ4の中心O’の周りを自転することなしに旋
回半径ε(=OO’)で公転運動し、ディスプレーサ5
の中心O周りに作動室9(シリンダ内周輪郭とディスプ
レーサ外周輪郭とにより囲まれている密閉された複数の
空間のうち、吸入が終了し圧縮すなわち吐出行程となっ
ている空間)を形成する。
Reference numeral 7a denotes a suction port, and 8a denotes a discharge port. Three ports are provided on the partition plate 7 or an end plate of the auxiliary bearing 8 (details will be described later). By rotating the drive shaft 6, the displacer 5 revolves around the turning radius ε (= OO ′) without rotating around the center O ′ of the cylinder 4 on the fixed side, and the displacer 5
A working chamber 9 (a space in which a suction is completed and a compression or discharge stroke is completed among a plurality of hermetically sealed spaces surrounded by a cylinder inner peripheral contour and a displacer outer peripheral contour) is formed around the center O.

【0037】上記巻角が360°の場合に限ると、圧縮
終了時点ではこの空間はなくなるが、その瞬間に吸入も
終了するのでこの空間を1つと勘定する。接点aと接点
bとで囲まれ、ハッチングが施された1つの作動室9
(吸入終了時点では2つに別れているが、圧縮行程が開
始されるとすぐにこの2つの作動室はつながって1つに
なる)に着目して説明する。
If the winding angle is limited to 360 °, this space is eliminated at the end of the compression, but the suction is terminated at that moment, so this space is counted as one. One working chamber 9 surrounded by a contact a and a contact b and hatched.
(The two working chambers are separated into two at the end of the suction, but the two working chambers are connected and become one as soon as the compression stroke is started.)

【0038】図2(1)が吸入ポート7aからこの作動
室9への作動ガスの吸入が終了した状態である。この状
態から、駆動軸6が時計周りに90°回転した状態が図
2(2)で、回転が進み、最初から180°回転した状
態が図2(3)で、さらに回転が進み最初から270°
回転した状態が図2(4)である。図2(4)から90
°回転すると最初の図2(1)の状態に戻る。これよ
り、回転が進むに従って作動室9はその容積を縮小し、
吐出ポート8aは吐出弁10(図1参照)で閉じられて
いるため作動流体の圧縮作用が行われる。作動室9内の
圧力が外部の吐出圧力よりも高くなると圧力差で吐出弁
10が自動的に開き、圧縮された作動ガスは吐出ポート
8aを通って吐き出される。吸入終了すなわち圧縮開始
から、吐出終了までの駆動軸6の回転角は360°で、
圧縮、吐出の各行程が実施されている間に次の吸入行程
が準備されており、吐出終了時が次の圧縮開始となる。
FIG. 2A shows a state in which the suction of the working gas from the suction port 7a into the working chamber 9 has been completed. FIG. 2B shows a state in which the drive shaft 6 has rotated clockwise by 90 ° from this state, and FIG. 2C shows a state in which the drive shaft 6 has rotated 180 ° from the beginning. °
The rotated state is shown in FIG. From FIG. 2 (4) to 90
When it rotates, it returns to the initial state of FIG. From this, the working chamber 9 reduces its volume as the rotation progresses,
Since the discharge port 8a is closed by the discharge valve 10 (see FIG. 1), the working fluid is compressed. When the pressure in the working chamber 9 becomes higher than the external discharge pressure, the discharge valve 10 automatically opens due to the pressure difference, and the compressed working gas is discharged through the discharge port 8a. The rotation angle of the drive shaft 6 from the end of suction, ie, the start of compression, to the end of discharge is 360 °,
While the compression and discharge strokes are being performed, the next suction stroke is prepared, and the end of discharge is the start of the next compression.

【0039】以上説明したように、連続的な圧縮動作と
なる作動室がディスプレーサ5の中心部に位置する駆動
軸受5aの周りにほぼ等ピッチで分散して配置され、各
作動室は各々位相がずれて圧縮が行なわれる。すなわ
ち、一つの空間に着目すると吸入から吐出までは駆動軸
6の回転角で360°であるが、本実施例の場合3個の
作動室が形成され、これらが120°ずれた位置で各々
吐出をするので、流体である冷媒を圧縮する圧縮機とし
て動作させた場合、駆動軸6の回転角で360°間に3
回冷媒を吐出する。
As described above, the working chambers that perform a continuous compression operation are distributed at substantially equal pitches around the drive bearing 5a located at the center of the displacer 5, and the working chambers have respective phases. The compression is performed with a shift. That is, when focusing on one space, the rotation angle of the drive shaft 6 is 360 ° from the suction to the discharge, but in this embodiment, three working chambers are formed, and these are discharged at positions shifted by 120 °. Therefore, when the compressor is operated as a compressor that compresses a refrigerant that is a fluid, the rotation angle of the drive shaft 6 becomes 3 degrees during a rotation angle of 360 °.
Discharge the refrigerant.

【0040】次に、上記形状をした圧縮要素1を組み込
んだ容積形流体機械を図1及び図3を用いて説明する。
Next, a displacement type fluid machine incorporating the compression element 1 having the above-described shape will be described with reference to FIGS.

【0041】同図において、圧縮要素1は、シリンダ4
及びディスプレーサ5に加えて、ディスプレーサ5の中
心部の駆動軸受5aにクランク部6aが嵌合してディス
プレーサ5を駆動する回転軸6、前記シリンダ4の両端
開口部を閉じる仕切り板7、回転軸6を軸支する主軸受
11と副軸受8、主軸受11と仕切り板7とにより形成
される吸入室11a、仕切り板7に形成された吸入ポー
ト7a、副軸受8の端板に形成された吐出ポート8a、
この吐出ポート8aを差圧で開閉する吐出弁10を有す
る。12は、副軸受8と一体的に吐出室8bを形成する
ための吐出カバーである。
In the figure, a compression element 1 is a cylinder 4
In addition to the displacer 5, a rotating shaft 6 for driving the displacer 5 by fitting a crank portion 6a to a drive bearing 5a at the center of the displacer 5, a partition plate 7 for closing both ends of the cylinder 4, and a rotating shaft 6 , A suction chamber 11 a formed by the main bearing 11 and the partition plate 7, a suction port 7 a formed in the partition plate 7, and a discharge formed in an end plate of the sub bearing 8. Port 8a,
There is a discharge valve 10 that opens and closes the discharge port 8a with a differential pressure. Reference numeral 12 denotes a discharge cover for forming the discharge chamber 8b integrally with the auxiliary bearing 8.

【0042】電動要素2は、固定子2aと回転子2bと
からなり、回転子2bは回転軸6に焼き嵌め等で固定さ
れている。13は密閉容器3内の底部に溜められた潤滑
油で、回転軸6の下端部が浸っている。14は吸入パイ
プ、15は吐出パイプ、9はシリンダ4の内周壁4a及
びベーン4bとディスプレーサ5との噛み合いによって
形成される前述した作動室である。
The electric element 2 includes a stator 2a and a rotor 2b, and the rotor 2b is fixed to the rotating shaft 6 by shrink fitting or the like. Reference numeral 13 denotes lubricating oil stored at the bottom of the closed container 3 and the lower end of the rotating shaft 6 is immersed. Reference numeral 14 denotes a suction pipe, reference numeral 15 denotes a discharge pipe, and reference numeral 9 denotes the above-described working chamber formed by engagement of the inner peripheral wall 4a and the vane 4b of the cylinder 4 with the displacer 5.

【0043】ここで、圧縮要素1を構成する主要部品で
あるディスプレーサ5及びシリンダ4の輪郭形状の構成
方法の一例を、3条ラップの場合について、図4ないし
図6を用いて説明する。
Here, an example of a method of forming the contour shapes of the displacer 5 and the cylinder 4 which are the main components of the compression element 1 will be described with reference to FIGS.

【0044】図4(a)(b)は、平面形状が円弧の組
み合わせにより構成されたディスプレーサ5で、(a)
は平面図、(b)は側面図である。図5(a)(b)
は、図4に示したディスプレーサ5の対となって噛み合
うシリンダ4で、(a)は平面図、(b)は側面図であ
る。また、図6は、図4に示したディスプレーサ5の中
心Oと図5で示したシリンダ5の中心O’とを重ね、デ
ィスプレーサ5とシリンダ4の壁面の一部分を描いた図
である。
FIGS. 4A and 4B show a displacer 5 having a planar shape formed by a combination of arcs.
Is a plan view, and (b) is a side view. FIGS. 5A and 5B
FIGS. 4A and 4B are cylinders 4 which mesh with each other in pairs with the displacer 5 shown in FIG. 4, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view. 6 is a diagram in which the center O of the displacer 5 shown in FIG. 4 and the center O ′ of the cylinder 5 shown in FIG. 5 are overlapped, and a part of the wall surface of the displacer 5 and the cylinder 4 is drawn.

【0045】図4(a)において、ディスプレーサ5の
平面形状は図心O(正三角形IJKの中心)の周りに同
一の輪郭形状が3個所で連続して接続されている。輪郭
形状は、半径R1から半径R9までの9つの円弧で形成
されており、点p,q,r,s,t,u,v,w,x,
yはそれぞれ異なる半径の円弧の接続点である。曲線p
qは、半径R1の円弧、ここで、点pは頂点IよりR1
の距離にある。曲線qrは接点qと半径R1の中心を結
ぶ直線の延長線上に中心を持つ半径R2の円弧、曲線r
sは接点rと半径R2の中心を結ぶ直線の延長線上に中
心を持つ半径R3の円弧、曲線stは接点sと半径R3
の中心を結ぶ直線上に中心を持つ半径R4の円弧であ
る。
In FIG. 4A, the same contour shape is continuously connected at three places around a centroid O (the center of the equilateral triangle IJK). The contour shape is formed by nine arcs from a radius R1 to a radius R9, and points p, q, r, s, t, u, v, w, x,
y is a connection point of arcs having different radii. Curve p
q is an arc of radius R1, where point p is R1 from vertex I
At a distance. The curve qr is an arc of a radius R2 having a center on an extension of a straight line connecting the contact point q and the center of the radius R1, a curve r
s is an arc of a radius R3 having a center on an extension of a straight line connecting the contact r and the center of the radius R2, and a curve st is a circular arc of the contact s and the radius R3.
Is an arc of a radius R4 having a center on a straight line connecting the centers of the circles.

【0046】曲線tuは接点tと半径R4の中心を結ぶ
直線の延長線上に中心を持つ半径R5の円弧、曲線uv
は接点uと半径R5の中心を結ぶ直線の延長線上に中心
を持つ半径R6の円弧、曲線vwは接点vと半径R6の
中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ半径R7の円
弧、曲線wxは接点wと半径R7の中心を結ぶ直線上に
中心を持つ半径R8の円弧、曲線xyは接点xと半径R
8の中心を結ぶ直線上の頂点Jを中心とする半径R9の
円弧である。
The curve tu is an arc of a radius R5 having a center on an extension of a straight line connecting the contact point t and the center of the radius R4, and a curve uv.
Is an arc of a radius R6 having a center on an extension of a straight line connecting the contact point u and the center of the radius R5, and a curve vw is an arc of a radius R7 having a center on an extension of a straight line connecting the contact point v and the center of the radius R6. Is an arc having a radius R8 having a center on a straight line connecting the contact w and the center of the radius R7, and a curve xy represents a contact x and a radius R
8 is an arc of a radius R9 centered on a vertex J on a straight line connecting the centers of 8.

【0047】なお、半径R1,R2,R3,R4,R
5,R6,R7,R8,R9のそれぞれの円弧の角度は
接点において滑らかに接続する(接点での接線の傾きが
同一)という条件により決められる。点pから点yに至
る輪郭形状を図心Oを中心に反時計周りに120°回転
させると点yに点pが重なり、さらに120°回転させ
ると全周の輪郭形状が完成する。これによりディスプレ
ーサ5の平面形状が得られ、厚みhを与えるこによって
ディスプレーサ5が構成される。
Note that the radii R1, R2, R3, R4, R
The angles of the respective arcs of 5, R6, R7, R8, and R9 are determined by the condition that the contacts are smoothly connected (the inclination of the tangent line at the contacts is the same). When the contour shape from the point p to the point y is rotated counterclockwise around the centroid O by 120 °, the point p overlaps the point y. When the contour shape is further rotated by 120 °, the contour shape around the entire circumference is completed. Thereby, the planar shape of the displacer 5 is obtained, and the displacer 5 is configured by giving the thickness h.

【0048】ディスプレーサ5の平面形状が決まると、
このディスプレーサ5が旋回半径εで旋回運動したとき
にこれに噛み合うシリンダ4の輪郭形状は、図6に示さ
れるようにディスプレーサ5の輪郭形状を構成する曲線
の外側の法線距離がεのオフセット曲線となる。
When the planar shape of the displacer 5 is determined,
When the displacer 5 makes a revolving motion with a revolving radius ε, the contour shape of the cylinder 4 that meshes with the displacer 5 is, as shown in FIG. 6, an offset curve having a normal distance ε outside the curve constituting the contour shape of the displacer 5. Becomes

【0049】図5によりシリンダの輪郭形状を説明す
る。
The outline shape of the cylinder will be described with reference to FIG.

【0050】三角形IJKは図4と同一の正三角形であ
る。輪郭形状は、ディスプレーサ5と同様に9つの円弧
で形成されており、点p’,q’,r’,s’,t’,
u’,v’,w’,x’,y’はそれぞれ異なる半径の
円弧の接続点である。曲線p’q’は、半径(R1+
ε)の円弧、ここで、点p’は頂点Iより(R9+ε)
の距離にある。曲線q’r’は接点q’と半径(R1+
ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ半径(R
2−ε)の円弧、曲線r’s’は接点r’と半径(R2
−ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ半径
(R3−ε)の円弧、曲線s’t’はs’と半径(R3
−ε)の中心を結ぶ直線上に中心を持つ半径(R4−
ε)の円弧である。
The triangle IJK is the same equilateral triangle as in FIG. The contour shape is formed by nine arcs like the displacer 5, and the points p ′, q ′, r ′, s ′, t ′,
u ′, v ′, w ′, x ′, y ′ are connection points of arcs having different radii. The curve p'q 'has a radius (R1 +
ε) arc, where point p ′ is (R9 + ε) from vertex I
At a distance. The curve q'r 'is defined by the point q' and the radius (R1 +
radius (R) having a center on an extension of a straight line connecting the centers of ε)
2-ε), the curve r ′s ′ has a contact point r ′ and a radius (R2
-[Epsilon]), an arc having a radius (R3- [epsilon]) having a center on an extension of a straight line connecting the centers of s' and radii (R3
-Ε) with a center on a straight line connecting the centers of (R4-
ε).

【0051】曲線t’u’は接点t’と半径(R4−
ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ半径(R
5+ε)の円弧、曲線u’v’は接点u’と半径(R5
+ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ半径
(R6+ε)の円弧、曲線v’w’は接点v’と半径
(R6+ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ
半径(R7+ε)の円弧、曲線w’x’は接点w’と半
径(R7+ε)の中心を結ぶ直線上に中心を持つ半径
(R8+ε)の円弧、曲線x’y’は接点x’と半径
(R8+ε)の中心を結ぶ直線上の頂点Jを中心とする
(R9+ε)の円弧である。
The curve t'u 'has a contact point t' and a radius (R4-
radius (R) having a center on an extension of a straight line connecting the centers of ε)
5 + ε), the curve u′v ′ is formed by the contact point u ′ and the radius (R5
+ Ε) is an arc of a radius (R6 + ε) having a center on the extension of a straight line connecting the center of the curve, and a curve v′w ′ is a radius (R7 + ε) having a center on the extension of a straight line connecting the contact point v ′ and the center of the radius (R6 + ε). ), A curve w′x ′ is an arc of a radius (R8 + ε) having a center on a straight line connecting the contact point w ′ and the center of the radius (R7 + ε), and a curve x′y ′ is a curve of the contact point x ′ and the radius (R8 + ε). This is an arc of (R9 + ε) centered on vertex J on a straight line connecting the centers.

【0052】なお、半径(R1+ε)、(R2−ε)、
(R3−ε)、(R4−ε)、(R5+ε)、(R6+
ε)、(R7+ε)、(R8+ε)、(R9+ε)のそ
れぞれの円弧の角度はディスプレーサ5同様、それぞれ
の接点において滑らかに接続する(接点での接線の傾き
が同一)という条件により決められる。点p’から点
y’に至る輪郭形状を図心O’を中心に反時計周りに1
20°回転させると点y’に点p’が一致し、さらに1
20°回転させると全周の輪郭形状が完成する。これに
よりシリンダの平面形状が得られる。シリンダの厚みH
は、ディスプレーサ5の厚みhよりもわずかに厚くなっ
ている。
Note that the radii (R1 + ε), (R2-ε),
(R3-ε), (R4-ε), (R5 + ε), (R6 +
The angles of the respective arcs of ε), (R7 + ε), (R8 + ε), and (R9 + ε) are determined by the condition that the connection is made smoothly at each contact (the inclination of the tangent line at the contact is the same) as in the displacer 5. The contour shape from point p 'to point y' is defined by 1 counterclockwise around centroid O '.
When rotated by 20 °, the point p ′ coincides with the point y ′, and
When rotated by 20 °, the contour shape of the entire circumference is completed. Thereby, the planar shape of the cylinder is obtained. Cylinder thickness H
Is slightly thicker than the thickness h of the displacer 5.

【0053】また、ここではディスプレーサ外壁及びシ
リンダ内壁の輪郭形状の構成方法として複数の円弧の組
み合わせによる方法を説明したが、これに限定されるも
のではなく任意の(n次式で表される曲線等)曲線の組
み合わせによっても同様の輪郭形状を構成することがで
きる。
Further, although a method using a combination of a plurality of arcs has been described as a method of forming the contours of the outer wall of the displacer and the inner wall of the cylinder, the present invention is not limited to this. Etc.) A similar contour shape can be formed by a combination of curves.

【0054】図6は、ディスプレーサ5の中心Oとシリ
ンダ4の中心O’とを重ね、その一部を表した図であ
る。ディスプレーサ5とシリンダ4との間に形成される
隙間は、旋回半径に等しい距離εになるようにしてい
る。よって、ディスプレーサ5が旋回半径εで旋回する
場合、加工誤差等がない理想的な条件下では、ディスプ
レーサ外壁面とシリンダ内壁面で形成されるシール点と
は接触状態(隙間がない状態)にある。しかし実際に
は、ディスプレーサ5やシリンダ4の加工誤差や回転軸
の軸受部での偏心等を考慮して、ディスプレーサ外壁面
とシリンダ内壁面とに、図7に示す隙間δの設定が必要
である。以下、この隙間δはディスプレーサ外壁面とシ
リンダ内壁面との間の最短距離と定義する。
FIG. 6 is a view showing a part of the center O of the displacer 5 and the center O 'of the cylinder 4 overlapped with each other. The gap formed between the displacer 5 and the cylinder 4 is set to have a distance ε equal to the turning radius. Therefore, when the displacer 5 turns with the turning radius ε, under ideal conditions with no processing error or the like, the seal point formed between the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder is in a contact state (a state with no gap). . However, in practice, it is necessary to set the gap δ shown in FIG. 7 between the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder in consideration of the processing error of the displacer 5 and the cylinder 4 and the eccentricity of the rotating shaft in the bearing. . Hereinafter, this gap δ is defined as the shortest distance between the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder.

【0055】図7において、17は圧縮室、18は吸入
室、4はシリンダ、5はディスプレーサ、19はシール
部、20はシール部の半径方向隙間δである。同図は、
ディスプレーサ5が旋回半径ε−δで旋回した(加工誤
差等がない)場合に形成されるディスプレーサ外壁面5
bとシリンダ内壁面4aとの間のガスシール部19を示
したものである。圧縮室17のガスは実線矢印の方向に
流れて吸入室18に漏洩することになり、この隙間δが
狭い程ガスの漏洩量を低減することができる。
In FIG. 7, 17 is a compression chamber, 18 is a suction chamber, 4 is a cylinder, 5 is a displacer, 19 is a seal part, and 20 is a radial gap δ of the seal part. The figure shows
Displacer outer wall surface 5 formed when displacer 5 turns with turning radius ε-δ (no processing error or the like)
3 shows a gas seal portion 19 between the cylinder b and the cylinder inner wall surface 4a. The gas in the compression chamber 17 flows in the direction of the solid line arrow and leaks into the suction chamber 18, and the smaller the gap δ is, the more the gas leakage can be reduced.

【0056】隙間δを任意の軸回転角において一定に設
定するには(軸受8,11による回転軸6の偏心を考慮
しなければ)ディスプレーサ5の旋回半径をε−δに設
定することにより実現される。しかし、シール部19で
のガスの漏れ量は、図8に示すように、ディスプレーサ
外壁面5bとシリンダ内壁面4aとの輪郭を構成する曲
線の曲率の平均曲率が大きくなる程シール部19のガス
漏れ量が増加する。
Setting the gap δ constant at an arbitrary shaft rotation angle is realized by setting the turning radius of the displacer 5 to ε−δ (unless the eccentricity of the rotation shaft 6 by the bearings 8 and 11 is considered). Is done. However, as shown in FIG. 8, the amount of gas leaking from the seal portion 19 is such that the larger the average curvature of the curves constituting the contours of the outer wall surface 5b of the displacer and the inner wall surface 4a of the cylinder, the larger the gas in the seal portion 19 becomes. The amount of leakage increases.

【0057】よって、曲率が大きいシール部19におい
てガス漏れ量を低減するためには、図9に示すように、
シール部19におけるシール部19の曲率が大きくなる
程シール部19の隙間δを小さくする必要がある。
Therefore, in order to reduce the amount of gas leakage in the seal portion 19 having a large curvature, as shown in FIG.
As the curvature of the seal portion 19 in the seal portion 19 increases, the gap δ between the seal portions 19 needs to be reduced.

【0058】すなわち、隙間δと曲率κ(以下、曲率κ
はディスプレーサ外壁面5bの曲率とシリンダ内壁面4
aの曲率との平均曲率と定義する)の間に∂δ/∂κ≦
0の関係が任意の軸回転角において満たされる必要があ
る。
That is, the gap δ and the curvature κ (hereinafter, the curvature κ
Is the curvature of the outer wall surface 5b of the displacer and the inner wall surface 4 of the cylinder.
∂δ / ∂κ ≦ between the curvature of a and the average curvature)
The relationship of 0 must be satisfied at any axis rotation angle.

【0059】この関係式が満たされるディスプレーサ外
壁面5bまたはシリンダ内壁面4aの輪郭曲線の実現方
法を次に説明する。
A method for realizing the contour curve of the displacer outer wall surface 5b or the cylinder inner wall surface 4a that satisfies the relational expression will be described below.

【0060】上記輪郭曲線を実現する方法は、まず図4
ないし図6で示す方法でディスプレーサ外壁面及びシリ
ンダ内壁面の輪郭を求める。次に図10(a)(b)に
示すように、ディスプレーサ外壁面5bもしくはシリン
ダ内壁面4aの輪郭曲線を、シール部での曲率κが大き
くなるところでシール隙間δが狭くなるように修正す
る。図10(a)は、ディスプレーサ外壁面5bの輪郭
曲線を点線21のようにシリンダ内壁面方向に変形する
ことにより、シール隙間δを狭める方法を示している。
また図10(b)は、シリンダ内壁面4aの輪郭曲線を
点線21のようにディスプレーサ外壁面5b方向に変形
することによりシール隙間δを狭める方法を示してい
る。これらの方法以外にも、シール部19の曲率κが大
きいところで、ディスプレーサ外壁面の輪郭曲線をシリ
ンダ内壁面から遠ざかる方向に変形してシール部の隙間
δを広げる方法、シリンダ内壁面の輪郭曲線をディスプ
レーサ外壁面から遠ざける方向に変形してシール部の隙
間δを広げる方法等がある。
The method for realizing the above-mentioned contour curve is as follows.
The contours of the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder are obtained by the method shown in FIG. Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, the contour curve of the outer wall surface 5b of the displacer or the inner wall surface 4a of the cylinder is corrected so that the seal gap δ becomes narrower at the point where the curvature κ at the seal portion becomes larger. FIG. 10A shows a method of reducing the seal gap δ by deforming the contour curve of the displacer outer wall surface 5b toward the cylinder inner wall surface as indicated by a dotted line 21.
FIG. 10B shows a method of reducing the seal gap δ by deforming the contour curve of the cylinder inner wall surface 4a in the direction of the displacer outer wall surface 5b as indicated by a dotted line 21. In addition to these methods, where the curvature κ of the seal portion 19 is large, the contour curve of the outer wall surface of the displacer is deformed in a direction away from the inner wall surface of the cylinder to increase the gap δ of the seal portion. There is a method of expanding the gap δ of the seal portion by deforming in a direction away from the outer wall surface of the displacer.

【0061】ただし、上記の修正を行なう範囲は、ディ
スプレーサ5が旋回運動をする際に支障が生じない範囲
に限られる。
However, the range in which the above-described correction is performed is limited to a range in which no trouble occurs when the displacer 5 makes a turning motion.

【0062】図9で示したの∂δ/∂κ≦0の関係を満
たすシール部隙間δの設定方法は最も理想的な方法であ
るが、設計上はディスプレーサ外壁面とシリンダ内壁面
との輪郭曲率の平均曲率が大きいところでシール隙間δ
を小さく取れない場合、シール隙間δが∂δ/∂κ≦0
の関係を満たさなくても性能に大きく影響しない場合等
が存在する。そこで、シール部19のガス漏れ量を実用
的な許容範囲内に収めるためのディスプレーサ外壁面輪
郭及びピストン内壁面輪郭の実現方法について、以下に
3つの方法を説明する。
The method of setting the seal gap δ that satisfies the relationship of ∂δ / 示 し κ ≦ 0 shown in FIG. 9 is the most ideal method, but the design is based on the contour of the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder. Seal gap δ where the average curvature is large
Is not small, the seal gap δ becomes ∂δ / ∂κ ≦ 0
There is a case where the performance is not significantly affected even if the relationship is not satisfied. Therefore, three methods for realizing the contour of the outer wall surface of the displacer and the contour of the inner wall surface of the piston to keep the gas leakage amount of the seal portion 19 within a practical allowable range will be described below.

【0063】まず、第1の方法について述べる。First, the first method will be described.

【0064】圧縮室容積と圧縮室内の流体圧力との関係
は、図11で示すようになる。圧縮行程は実線矢印の方
向に従って行われる。同図におけるV2は、ガスの圧縮
開始時における圧縮室の最大容積であり、V1はガスの
吐出終了付近(V1はV2の1%以下)での圧縮室の残
留容積である。ガス吐出終了付近(圧縮室の容積V1)
では残留ガス量が僅かであるため、実用上はその付近で
のシール性能があまり重要でない場合も存在する。そこ
で、ガス吐出終了付近では∂δ/∂κ≧0の関係を満た
すシール部隙間δを設定(すなわちシール部曲率κが大
きくなってもシール部隙間δを広げる)しても、実用上
十分な容積形流体機械の性能を実現できる。
FIG. 11 shows the relationship between the volume of the compression chamber and the fluid pressure in the compression chamber. The compression stroke is performed according to the direction of the solid arrow. V2 in the figure is the maximum volume of the compression chamber at the start of gas compression, and V1 is the residual volume of the compression chamber near the end of gas discharge (V1 is 1% or less of V2). Near the end of gas discharge (volume V1 of compression chamber)
In this case, since the residual gas amount is small, there are cases where the sealing performance in the vicinity is not so important in practical use. Therefore, near the end of gas discharge, even if the seal gap δ that satisfies the relationship of ∂δ / ∂κ ≧ 0 is set (that is, the seal gap δ is widened even when the seal curvature κ is large), it is practically sufficient. The performance of a positive displacement fluid machine can be realized.

【0065】上記関係式が満たされるディスプレーサ外
壁面5bまたはシリンダ内壁面4aの輪郭曲線の実現方
法を次に説明する。
A method for realizing the contour curve of the displacer outer wall surface 5b or the cylinder inner wall surface 4a that satisfies the above relational expression will be described below.

【0066】上記輪郭曲線を実現する方法は、まず図4
ないし図6で示す方法でディスプレーサ外壁面及びシリ
ンダ内壁面の輪郭を求める。次に図10(a)(b)で
示す方法とは逆に隙間δを広げる方法で、ディスプレー
サ外壁面5bもしくはシリンダ内壁面4aの輪郭曲線
を、吐出終了付近のシール部19で∂δ/∂κ≧0とな
るように修正する。ただし、これらの修正を行なう範囲
は、ディスプレーサ5が旋回運動をする際に支障が生じ
ない範囲に限られる。
The method for realizing the above-mentioned contour curve is as follows.
The contours of the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder are obtained by the method shown in FIG. Next, in contrast to the method shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), the contour curve of the outer wall surface 5b of the displacer or the inner wall surface 4a of the cylinder is changed by the seal portion 19 near the end of the discharge to {δ / ∂ Correct so that κ ≧ 0. However, the range in which these corrections are performed is limited to a range in which no trouble occurs when the displacer 5 makes a turning motion.

【0067】次に、第2の方法について述べる。Next, the second method will be described.

【0068】一般に、容積形流体機械のシール部のよう
な狭い隙間を流れる流体の量は、図12で示すように、
圧縮室圧力と吸入室圧力(すなわちシール部両端の高圧
部と低圧部)の圧力差δpが大きくなるほど増加する。
逆に、ガスの圧縮開始付近(吸入室18と圧縮室17と
の圧力差が0.5MPa以下)では圧力差δpが小さい
ために、シール部19における曲率κが大きくてもガス
漏れ量を小さく保ことができる。そこで、ガス圧縮開始
付近では∂δ/∂κ≧0の関係を満たすシール部隙間δ
を設定する(すなわち、シール部曲率κが大きくなって
もシール部隙間δを広げる)ことにより実用上十分な容
積形流体機械の性能を実現できる。
Generally, the amount of fluid flowing through a narrow gap such as a seal portion of a positive displacement fluid machine is, as shown in FIG.
It increases as the pressure difference δp between the compression chamber pressure and the suction chamber pressure (that is, the high pressure section and the low pressure section at both ends of the seal section) increases.
Conversely, near the start of gas compression (the pressure difference between the suction chamber 18 and the compression chamber 17 is 0.5 MPa or less), since the pressure difference δp is small, the gas leakage amount is small even if the curvature κ in the seal portion 19 is large. Can be maintained. Thus, near the start of gas compression, the seal gap δ that satisfies the relationship ∂δ / ∂κ ≧ 0
(That is, the gap δ of the seal portion is increased even if the curvature κ of the seal portion is increased), it is possible to realize practically sufficient performance of the positive displacement fluid machine.

【0069】上記関係式が満たされるディスプレーサ外
壁面またはシリンダ内壁面の輪郭曲線の実現方法を次に
説明する。
A method of realizing the contour curve of the outer wall surface of the displacer or the inner wall surface of the cylinder satisfying the above relational expression will be described below.

【0070】上記輪郭曲線を実現する方法は、まず図4
ないし図6で示す方法でディスプレーサ外壁面及びシリ
ンダ内壁面の輪郭を求める。次に図10(a)(b)で
示す方法とは逆に隙間δを広げる方法で、ディスプレー
サ外壁面もしくはシリンダ内壁面の輪郭曲線を、ガスの
圧縮開始付近でシール部となるところで∂δ/∂κ≧0
となるように修正する。ただし、これらの修正を行なう
範囲は、ディスプレーサが旋回運動をする際に支障が生
じない範囲に限られる。
The method for realizing the above-mentioned contour curve is as follows.
The contours of the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder are obtained by the method shown in FIG. Next, in contrast to the method shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), the contour curve of the outer wall surface of the displacer or the inner wall surface of the cylinder is changed to ∂δ / ∂κ ≧ 0
Modify so that However, the range in which these corrections are made is limited to a range in which no trouble occurs when the displacer makes a turning movement.

【0071】上記2つの実用的なシール部の隙間δの実
現方法を用いて、図9で示す理想的な隙間δの実現方法
(隙間δと曲率κの間に∂δ/∂κ≦0の関係が任意の
軸回転角において満たされる)に対して修正を行なった
例を図13に示す。
Using the above two methods for realizing the gap δ between the seal portions, the method for realizing the ideal gap δ shown in FIG. 9 (between the gap δ and the curvature κ, ∂δ / ∂κ ≦ 0) FIG. 13 shows an example in which the relationship is corrected at an arbitrary axis rotation angle.

【0072】図13は、ガスの圧縮が進むにつれての
(ディスプレーサ外壁面5bとシリンダ内壁面4aの)
シール部曲率κとシール隙間δとの変化を示すものであ
る。実線矢印は、ガスの圧縮行程が進む方向を示してい
る。本実施例では、圧縮開始から徐々に曲率が小さくな
り、ガス吐出終了少し前(図11での圧縮室容積V1)
で曲率が最小になり、それ以降は曲率が増え始める。こ
の曲率κの変化に対して区間2−3はシール隙間δの理
想曲線(∂δ/∂κ≦0の条件を満足する輪郭)を表
し、区間1−2は圧縮開始付近(吸入室と圧縮室との圧
力差が0.5MPa以下)において修正したシール隙間
δ(∂δ/∂κ≧0の条件を満足する輪郭)、区間3−
4は吐出終了付近(残留圧縮室容積V1:V2の1%以
下)において修正したシール隙間δ(∂δ/∂κ≧0の
条件を満足する輪郭)を表す。本実施例に対し、区間1
−2もしくは区間3−4のどちらか一方が用いられる場
合も、もちろん可能である。
FIG. 13 is a graph showing the progress of the gas compression (of the outer wall surface 5b of the displacer and the inner wall surface 4a of the cylinder).
This shows changes in the curvature κ of the seal portion and the seal gap δ. The solid arrows indicate the direction in which the gas compression process proceeds. In this embodiment, the curvature gradually decreases from the start of compression, and slightly before the end of gas discharge (compression chamber volume V1 in FIG. 11).
The curvature becomes minimum, and thereafter the curvature starts to increase. With respect to the change in the curvature κ, the section 2-3 represents an ideal curve of the seal gap δ (a contour that satisfies the condition of ∂δ / ∂κ ≦ 0), and the section 1-2 is near the start of compression (the suction chamber and the compression chamber). Seal gap δ (contour that satisfies the condition of ∂δ / ∂κ ≧ 0) when the pressure difference with the chamber is 0.5 MPa or less), section 3-
Reference numeral 4 denotes a corrected seal gap δ (contour that satisfies the condition of ∂δ / ∂κ ≧ 0) near the end of discharge (residual compression chamber volume V1: 1% or less of V2). For this embodiment, section 1
It is of course possible to use either one of -2 or section 3-4.

【0073】さらに、第3の方法について述べる。Next, the third method will be described.

【0074】圧縮ガスにHC系冷媒を使用する場合は圧
縮室18と吸入室17との差圧が小さい。このような場
合は曲率κの影響は圧縮ガスの漏れに対して影響が小さ
いため、∂δ/∂κ≧0の関係を満たすシール部隙間δ
を設定(すなわち、前記シール部曲率κが大きくなって
もシール部隙間δを広げる)しても実用上十分な容積形
流体機械の性能を実現できる。
When an HC-based refrigerant is used as the compressed gas, the pressure difference between the compression chamber 18 and the suction chamber 17 is small. In such a case, since the influence of the curvature κ has little effect on the leakage of the compressed gas, the seal gap δ that satisfies the relationship of ∂δ / ∂κ ≧ 0
(I.e., even if the curvature κ of the seal part is increased, the gap δ of the seal part is widened), the practically sufficient performance of the positive displacement fluid machine can be realized.

【0075】容積形流体機械を組み立てた状態におい
て、ディスプレーサ外壁面5bとシリンダ内壁面4aと
の間のシール点の隙間は以下のように測定することが可
能である。
In the state where the positive displacement fluid machine is assembled, the gap at the seal point between the outer wall surface 5b of the displacer and the inner wall surface 4a of the cylinder can be measured as follows.

【0076】まず固定した主軸受6にシリンダ4を設置
してシリンダ中心O’を決定し、そのシリンダ中心O’
を基準に回転軸6及びディスプレーサ5を組み立て、回
転軸6を360°回転させたときに形成されるディスプ
レーサ外壁面5bとシリンダ内壁面4aの間のシール点
の隙間を隙間ゲージ等により測定することによりシール
部19の隙間が得られる。よって、シール部19の曲率
が最も大きいところで測定した隙間が最も小さくなるよ
うにすることで、圧縮ガスの漏洩量の少ない容積形流体
機械を実現することが可能である。
First, the cylinder 4 is installed on the fixed main bearing 6 to determine the cylinder center O ′, and the cylinder center O ′ is determined.
Assembling the rotating shaft 6 and the displacer 5 on the basis of the above, and measuring the gap at the seal point between the displacer outer wall surface 5b and the cylinder inner wall surface 4a formed by rotating the rotating shaft 6 by 360 ° using a gap gauge or the like. Thus, a gap between the seal portions 19 is obtained. Therefore, by making the gap measured at the place where the curvature of the seal portion 19 is the largest, it is possible to realize a positive displacement fluid machine with a small amount of compressed gas leakage.

【0077】[0077]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、シリンダ内壁面及びディスプレーサ外壁面により
形成されるシール部半径方向隙間δを各軸回転角におけ
るシールの曲率κに対して最適化することにより、シー
ル部からのガスの漏れ量を低減することが可能となり、
高効率な容積形流体機械を得ることが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, the radial gap δ of the seal portion formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer is optimized for the curvature κ of the seal at each rotational angle of the shaft. , It is possible to reduce the amount of gas leakage from the seal portion,
A highly efficient positive displacement fluid machine can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る容積形流体機械の実施例で、
(a)は容積形流体機械の要部縦断面図((b)のA−
A矢視縦断面図)、(b)は(a)のB−B矢視の圧縮
室の横断面図である。
FIG. 1 is an embodiment of a positive displacement fluid machine according to the present invention,
(A) is a vertical sectional view of a main part of the positive displacement fluid machine (A-
(B) is a cross-sectional view of the compression chamber as viewed in the direction of arrows BB in (a).

【図2】図1の実施例の容積形流体機械の作動原理図で
ある。
FIG. 2 is an operation principle diagram of the positive displacement fluid machine of the embodiment of FIG. 1;

【図3】本発明に係わる容積形流体機械の縦断面図であ
る。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図4】本発明に係わる容積形流体機械のディスプレー
サの輪郭構成方を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a contour configuration of a displacer of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図5】本発明に係わる容積形流体機械のシリンダの輪
郭構成法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a contour configuration method of a cylinder of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図6】図4及び図5に示すディスプレーサとシリンダ
とを重ね合わせた図である。
FIG. 6 is a diagram in which the displacer and the cylinder shown in FIGS. 4 and 5 are superimposed.

【図7】本発明に係わる容積形流体機械のディスプレー
サが旋回半径ε−δで旋回した場合に形成されるディス
プレーサ外壁面とシリンダ内壁面との間のガスシール部
を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a gas seal portion formed between the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder formed when the displacer of the positive displacement fluid machine according to the present invention turns with a turning radius of ε-δ.

【図8】本発明に係わる容積形流体機械のシール部にお
ける曲率半径κとガス漏れ量の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a radius of curvature κ and a gas leakage amount in a seal portion of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図9】本発明に係わる容積形流体機械のシール部にお
ける曲率半径κとシール部隙間δとの理想的な関係を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an ideal relationship between a radius of curvature κ and a seal gap δ in a seal portion of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図10】本発明に係わる容積形流体機械のシール部の
曲率半径κとシール部隙間δとに関して、∂δ/∂κ≦
0が満たされるディスプレーサ外壁面またはシリンダ内
壁面の輪郭曲線の実現方法を示す図である。
FIG. 10 shows the relationship between the radius of curvature κ of the seal portion and the gap δ of the seal portion of the positive displacement fluid machine according to the present invention, where Δδ / ∂κ ≦
It is a figure showing a realization method of a contour curve of a displacer outer wall surface or a cylinder inner wall surface which satisfies 0.

【図11】本発明に係わる容積形流体機械の圧縮室容積
Vと圧縮室内の流体圧力pとの関係を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a compression chamber volume V and a fluid pressure p in the compression chamber of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図12】本発明に係わる容積形流体機械のシール部の
圧縮室圧力と吸入室圧力との圧力差δpとガス漏れ量の
関係を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a pressure difference δp between a compression chamber pressure and a suction chamber pressure of a seal portion of a positive displacement fluid machine according to the present invention and a gas leakage amount.

【図13】本発明に係わる容積形流体機械のシール部の
隙間δと曲率κとの間の∂δ/∂κ≦0の関係で修正を
行なう実施例の図である。
FIG. 13 is a diagram of an embodiment in which a correction is made in a relation of ∂δ / ∂κ ≦ 0 between a gap δ of a seal portion and a curvature κ of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容積形圧縮要素 2…電動要素 2a…固定子 2b…回転子 3…密閉容器 4…シリンダ 4a…シリンダ内壁面 4b…ベーン 5…ディスプレーサ 5b…ディスプレーサ外壁面 5a…軸受 6…回転軸 6a…クランク部 7…仕切り板 7a…吸入ポート 8…副軸受 8a…吐出ポート 8b…吐出室 9…作動室 10…吐出弁 11…主軸受 11a…吸入室 12…吐出カバー 13…潤滑油、 14…吸入パイプ 15…吐出パイプ 16…吐出通路 17…圧縮室 18…吸入室 19…シール部 20…シール部隙間δ 21…修正輪郭 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Displacement type compression element 2 ... Electric element 2a ... Stator 2b ... Rotor 3 ... Sealed container 4 ... Cylinder 4a ... Cylinder inner wall surface 4b ... Vane 5 ... Displacer 5b ... Displacer outer wall surface 5a ... Bearing 6 ... Rotating shaft 6a ... Crank part 7 ... Partition plate 7a ... Suction port 8 ... Sub bearing 8a ... Discharge port 8b ... Discharge chamber 9 ... Working chamber 10 ... Discharge valve 11 ... Main bearing 11a ... Suction chamber 12 ... Discharge cover 13 ... Lubricant, 14 ... Suction Pipe 15 ... Discharge pipe 16 ... Discharge passage 17 ... Compression chamber 18 ... Suction chamber 19 ... Seal part 20 ... Seal part gap δ 21 ... Corrected contour

フロントページの続き (72)発明者 香曾我部 弘勝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 竹林 昌寛 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Fターム(参考) 3H039 AA03 AA04 AA11 BB15 CC02 CC29 Continuing from the front page (72) Inventor Hirokatsu Kasokabe 502, Kunitachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Mechanical Research Laboratories, Hitachi, Ltd. F-term (Ref.) 3H039 AA03 AA04 AA11 BB15 CC02 CC29

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、 前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面によ
り形成され、圧縮行程の際にガスシールを行なうシール
部の半径方向隙間δが、任意の軸回転角において、
∂δ/∂κ≦0 ただし δ:シリンダ内壁面とディスプレーサ外壁面と
の最短距離 κ:シール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレ
ーサ輪郭の曲率の平均曲率 を満たすように、前記シリンダ内壁面もしくは前記ディ
スプレーサ外壁面の輪郭曲線を形成する容積形流体機
械。
1. A displacer and a cylinder are arranged between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a swirling position, a seal portion formed by the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface and performing a gas seal during a compression stroke Radial gap δ at an arbitrary shaft rotation angle,
∂δ / ∂κ ≦ 0, where δ: the shortest distance between the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface κ: the cylinder inner wall surface or the displacer so as to satisfy the average curvature of the cylinder contour curvature and the displacer contour curvature at the seal portion. A positive displacement fluid machine that forms the contour curve of the outer wall.
【請求項2】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、 前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面によ
り形成され、圧縮行程の際にガスシールを行なうシール
部の半径方向隙間δが、圧縮室ガスの吐出終了付近で、 ∂δ/∂κ≧0 ただし δ:シリンダ内壁面とディスプレーサ外壁面と
の最短距離 κ:シール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレ
ーサ輪郭の曲率の平均曲率 を満たすように、前記シリンダ内壁面または前記ディス
プレーサ外壁面の輪郭曲線を形成する容積形流体機械。
2. A displacer and a cylinder are arranged between end plates, and when the displacer center is aligned with a rotation center of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a swirling position, a seal portion formed by the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface and performing a gas seal during a compression stroke Is approximately the end of the discharge of the compression chamber gas, ∂δ / ∂κ ≧ 0, where δ: the shortest distance between the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer κ: the curvature of the cylinder contour at the seal and the displacer contour A ring on the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer so as to satisfy the average curvature of curvature Displacement type fluid machine that applies a curve.
【請求項3】 圧縮室ガスの吐出終了付近は、圧縮室内
の残留ガスが吸入終了時のガス量の1%以下である請求
項2記載の容積形流体機械。
3. The displacement type fluid machine according to claim 2, wherein the residual gas in the compression chamber is 1% or less of the gas amount at the end of the suction near the end of the discharge of the compression chamber gas.
【請求項4】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面
により形成され、圧縮行程の際にガスシールを行なうシ
ール部の半径方向隙間δがガス圧縮開始付近で、 ∂δ/∂κ≧0 ただし δ:シリンダ内壁面とディスプレーサ外壁面と
の最短距離 κ:シール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレ
ーサ輪郭の曲率の平均曲率 を満たすように、前記シリンダ内壁面または前記ディス
プレーサ外壁面の輪郭曲線を形成する容積形流体機械。
4. A displacer and a cylinder are disposed between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a swirling position, a seal portion formed by the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface and performing a gas seal during a compression stroke. Δ / ∂κ ≧ 0 where δ is the shortest distance between the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer κ is the average curvature of the curvature of the cylinder contour and the curvature of the displacer contour at the seal portion The contour curve of the cylinder inner wall surface or the displacer outer wall surface is formed so as to satisfy Volumetric fluid machinery.
【請求項5】 ガス圧縮開始付近は、圧縮室と吸入室と
の差圧が0.5MPa以下である請求項4記載の容積形
流体機械。
5. The displacement type fluid machine according to claim 4, wherein a differential pressure between the compression chamber and the suction chamber is 0.5 MPa or less near the start of gas compression.
【請求項6】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、 前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面によ
り形成され、圧縮行程の際にガスシールを行なうシール
部の半径方向隙間δが、任意の軸回転角において、
∂δ/∂κ≦0 を満たし、前記圧縮室ガスの吐出終了付近で、 ∂δ/∂κ≧0 ただし δ:シリンダ内壁面とディスプレーサ外壁面と
の最短距離 κ:シール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレ
ーサ輪郭の曲率の平均曲率 を満たすように、前記シリンダ内壁面または前記ディス
プレーサ外壁面の輪郭曲線を形成する容積形流体機械。
6. A displacer and a cylinder are arranged between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a swirling position, a seal portion formed by the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface and performing a gas seal during a compression stroke Radial gap δ at an arbitrary shaft rotation angle,
∂δ / ∂κ ≦ 0, and near the end of the discharge of the compression chamber gas, ∂δ / ∂κ ≧ 0, where δ: the shortest distance between the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer κ: curvature of the cylinder contour at the seal portion And a contour curve of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer so as to satisfy an average curvature of curvature of the contour of the displacer.
【請求項7】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、 前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面によ
り形成され、圧縮行程の際にガスシールを行なうシール
部の半径方向隙間δが、任意の軸回転角において、
∂δ/∂κ≦0 を満たし、前記ガス圧縮開始付近で、 ∂δ/∂κ≧0 ただし δ:シリンダ内壁面とディスプレーサ外壁面と
の最短距離 κ:シール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレ
ーサ輪郭の曲率の平均曲率 を満たすように、前記シリンダ内壁面または前記ディス
プレーサ外壁面の輪郭曲線を形成する容積形流体機械。
7. A displacer and a cylinder are disposed between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer, and the displacer and the cylinder are disposed. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a swirling position, a seal portion formed by the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface and performing a gas seal during a compression stroke Radial gap δ at an arbitrary shaft rotation angle,
∂δ / ∂κ ≦ 0, and near the start of the gas compression, ∂δ / た だ し κ ≧ 0, where δ: the shortest distance between the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer κ: the curvature of the cylinder contour at the seal and the displacer contour A positive displacement fluid machine that forms a contour curve of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer so as to satisfy an average curvature of the following curvatures.
【請求項8】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、 前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面によ
り形成され圧縮行程の際にガスシールを行なうシール部
の半径方向隙間δが、任意の軸回転角において、
∂δ/∂κ≦0 を満たし、前記圧縮室ガスの吐出終了付近で、 ∂δ/∂κ≧0 を満たし、前記ガス圧縮開始付近で、 ∂δ/∂κ≧0 ただし δ:シリンダ内壁面とディスプレーサ外壁面と
の最短距離 κ:シール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレ
ーサ輪郭の曲率の平均曲率 を満たすように、前記シリンダ内壁面または前記ディス
プレーサ外壁面の輪郭曲線を形成する容積形流体機械。
8. A displacer and a cylinder are arranged between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a swirling position, a seal portion formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer and performing a gas seal during a compression stroke. Radial gap δ, at any axis rotation angle,
∂δ / ∂κ ≦ 0, near the end of discharge of the compression chamber gas, を δ / ∂κ ≧ 0, and near the start of gas compression, ∂δ / ∂κ ≧ 0, where δ: cylinder inner wall surface And a shortest distance between the outer wall surface of the cylinder and the displacer. Κ: a positive displacement fluid machine that forms a contour curve of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer so as to satisfy the curvature of the cylinder contour and the average curvature of the displacer contour at the seal portion.
【請求項9】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、 前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面によ
り形成され、圧縮行程の際にガスシールを行なうシール
部の半径方向隙間δが、HC系冷媒を使用する際に、 ∂δ/∂κ≧0 ただし δ:シリンダ内壁面とディスプレーサ外壁面と
の最短距離 κ:シール部におけるシリンダ輪郭の曲率とディスプレ
ーサ輪郭の曲率の平均曲率 を満たすように、前記シリンダ内壁面または前記ディス
プレーサ外壁面の輪郭曲線を形成する容積形流体機械。
9. A displacer and a cylinder are arranged between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a swirling position, a seal portion formed by the cylinder inner wall surface and the displacer outer wall surface and performing a gas seal during a compression stroke When the HC-based refrigerant is used, the radial gap δ is δ / ∂κ ≧ 0, where δ is the shortest distance between the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. Κ is the curvature of the cylinder contour at the seal and the displacer contour. The contour of the inner wall surface of the cylinder or the outer wall surface of the displacer is set so as to satisfy the average curvature of curvature. Displacement type fluid machine for forming a line.
【請求項10】 回転軸を軸受で支持し、端板間にディ
スプレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中心に
前記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリンダ内
壁面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空間が
形成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダとの位
置関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成され
る容積形流体機械において、 前記軸受にシリンダを設置してシリンダ中心を決定し、
このシリンダ中心を基準に回転軸及びディスプレーサを
組み立てる場合、前記回転軸を360°回転させるとき
に形成されるディスプレーサ外壁面とシリンダ内壁面と
の間のシール点の隙間を、前記シール部におけるシリン
ダ輪郭の曲率とディスプレーサ輪郭の曲率との平均曲率
が最も大きい箇所の隙間が最も小さい容積形流体機械。
10. A rotating shaft is supported by a bearing, and a displacer and a cylinder are arranged between end plates. When the center of the displacer is aligned with the center of rotation of the rotating shaft, one of the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer forms one. A space is formed, and in a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is set at a turning position, a cylinder is installed on the bearing to determine a cylinder center,
When assembling the rotating shaft and the displacer on the basis of the cylinder center, the gap between the outer wall surface of the displacer and the inner wall surface of the cylinder, which is formed when the rotating shaft is rotated by 360 °, is defined as the cylinder contour in the seal portion. The displacement type fluid machine having the smallest gap at the point where the average curvature of the curvature of the displacer contour and the curvature of the displacer contour is largest.
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