JP2006132377A - Fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、膨張機構と圧縮機構とを１つのケーシングに収納して構成される流体機械に関する。 The present invention relates to a fluid machine configured by housing an expansion mechanism and a compression mechanism in one casing.
従来より、膨張機構と電動機と圧縮機構とが１本の回転軸で連結された流体機械が知られている。このような流体機械では、膨張機構で高圧流体から動力が回収されて、回収された動力が圧縮機構で流体を圧縮するのに利用される。 Conventionally, a fluid machine in which an expansion mechanism, an electric motor, and a compression mechanism are connected by a single rotating shaft is known. In such a fluid machine, power is recovered from the high-pressure fluid by the expansion mechanism, and the recovered power is used to compress the fluid by the compression mechanism.
特許文献１にはこの種の流体機械が開示されている。同文献の図４には、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシングを備え、該ケーシングの内部に下側から順に圧縮機構と電動機と膨張機構とが配置された流体機械が示されている。この流体機械のケーシングには、上記圧縮機構で圧縮された流体をケーシングの外部に送り出すための吐出管が設けられている。上記吐出管の入口は、ケーシング内における上記膨張機構と上記電動機との間に開口している。 Patent Document 1 discloses this type of fluid machine. FIG. 4 of this document shows a fluid machine that includes a casing that is a vertically long and cylindrical sealed container, and in which a compression mechanism, an electric motor, and an expansion mechanism are arranged in that order from the bottom. A casing of the fluid machine is provided with a discharge pipe for sending the fluid compressed by the compression mechanism to the outside of the casing. An inlet of the discharge pipe is opened between the expansion mechanism and the electric motor in the casing.
また、上記流体機械では、ケーシング内の底部には潤滑油が貯留される油溜りが形成され、回転軸の下端部には上記油溜りに浸漬された油ポンプが設けられ、さらに該回転軸の内部にはその軸心に沿って下端から上端まで給油通路が形成されている。上記潤滑油は、上記油ポンプによって汲み上げられ、上記給油通路を流通して上記両機構に供給されて、該両機構の摺動部の潤滑に利用される。上記両機構に供給されて摺動部の潤滑に利用された潤滑油は、回転軸の外周面やケーシングの内周面を伝って流れ落ち、油溜りに戻ってゆく。油溜りに戻った潤滑油は、再び上記油ポンプによって汲み上げられ、上記両機構に供給される。
ところで、上記のような流体機械では、圧縮機構で流体が圧縮される時にその摺動部で潤滑を行っている潤滑油の一部が油滴となり、該油滴が圧縮された流体に混入して圧縮機構から吐出される。そして、従来の流体機械では、上記圧縮流体に混入した油滴が、該流体と共に吐出管からケーシング外部に吐出されていた。 By the way, in the fluid machine as described above, when the fluid is compressed by the compression mechanism, a part of the lubricating oil that is lubricated at the sliding portion becomes oil droplets, and the oil droplets are mixed into the compressed fluid. And discharged from the compression mechanism. And in the conventional fluid machine, the oil droplet mixed in the said compressed fluid was discharged to the exterior of the casing with the fluid from the discharge pipe.
また、膨張機構から流れ出て回転軸を流れる潤滑油は、遠心力によって回転軸の接線方向に飛散する。そして、従来の流体機械では、そのうちケーシング内に開口する吐出管の入口に向って飛散する潤滑油が、該吐出管に流入してケーシング外部に吐出されるおそれがあった。例えば、特許文献１の流体機械では、回転軸の外周面における吐出管の入口の高さ付近を流れる潤滑油が、該吐出管の入口に向かって飛散し、該吐出管に流入してケーシング外部に吐出されるおそれがあった。 Further, the lubricating oil flowing out of the expansion mechanism and flowing through the rotating shaft is scattered in the tangential direction of the rotating shaft by centrifugal force. In the conventional fluid machine, there is a possibility that the lubricating oil scattered toward the inlet of the discharge pipe that opens in the casing flows into the discharge pipe and is discharged to the outside of the casing. For example, in the fluid machine disclosed in Patent Document 1, lubricating oil that flows near the height of the inlet of the discharge pipe on the outer peripheral surface of the rotating shaft scatters toward the inlet of the discharge pipe, flows into the discharge pipe, and flows outside the casing. There was a risk of being discharged.
この結果、従来の流体機械では、ケーシング内の潤滑油の量が減少して上記両機構の摺動部において潤滑を十分に行うことができなくなり、流体機械の信頼性を低下させるといった問題があった。 As a result, the conventional fluid machine has a problem that the amount of lubricating oil in the casing is reduced and the sliding portions of both the mechanisms cannot be sufficiently lubricated, and the reliability of the fluid machine is lowered. It was.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吐出管から吐出される潤滑油の量を低減させ、流体機械の信頼性の向上を図ることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to reduce the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe and to improve the reliability of the fluid machine.
本発明は、吐出管（36）の構造や配置を工夫したり、回転軸（40）に油分離板（25）や回転板（26）を取り付けたりして、潤滑油が吐出管（36）から吸い込まれにくいようにしたものである。 In the present invention, the structure and arrangement of the discharge pipe (36) are devised, or the oil separation plate (25) and the rotation plate (26) are attached to the rotary shaft (40), so that the lubricating oil flows into the discharge pipe (36) It is made difficult to be sucked from.
第１の発明は、流体の膨張により動力を発生させる膨張機構（60）、流体を圧縮する圧縮機構（50）、及び該膨張機構（60）と該圧縮機構（50）とを連結する回転軸（40）が１つのケーシング（31）に収納され、上記ケーシング（31）には、上記圧縮機構（50）で圧縮された流体をケーシング（31）外部に送り出すための吐出管（36）が設けられ、上記吐出管（36）の入口が、ケーシング（31）内における上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）との間に開口している流体機械であって、上記回転軸（40）には、該回転軸（40）と共に回転して上記圧縮機構（50）で圧縮された流体と潤滑油とを分離する油分離板（25）が取り付けられており、上記吐出管（36）の入口は、上記油分離板（25）よりも膨張機構（60）寄りに位置し、且つ該油分離板（25）側を向いて開口していることを特徴とするものである。 The first invention includes an expansion mechanism (60) that generates power by the expansion of a fluid, a compression mechanism (50) that compresses the fluid, and a rotating shaft that connects the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50). (40) is housed in one casing (31), and the casing (31) is provided with a discharge pipe (36) for sending the fluid compressed by the compression mechanism (50) to the outside of the casing (31). And an inlet of the discharge pipe (36) is a fluid machine opened between the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50) in the casing (31), the rotary shaft (40 ) Is attached with an oil separation plate (25) that rotates together with the rotary shaft (40) and separates the fluid compressed by the compression mechanism (50) and the lubricating oil, and the discharge pipe (36) Is located closer to the expansion mechanism (60) than the oil separation plate (25), and the oil separation plate (25) side. Oriented and is characterized in that it is open.
上記第１の発明では、圧縮機構（50）から吐出された流体は、回転する油分離板（25）に触れる。この時、この流体に含まれる油滴は、上記油分離板（25）に付着し、遠心力で飛ばされて流体から分離される。したがって、吐出管（36）へは、上記油分離板（25）によって油滴が除去された流体が流入する。また、膨張機構（60）から流れ出て回転軸（40）を流れる潤滑油は、遠心力によって該回転軸（40）の接線方向に飛散する。吐出管（36）の入口は、上記油分離板（25）の方を向いて開口している。つまり、吐出管（36）の入口は、回転軸（40）側を向いて開口していない。このため、回転中の回転軸（40）から潤滑油が飛散しても、この飛散した潤滑油は吐出管（36）へほとんど流入しない。このように、当該発明に係る流体機械の吐出管（36）へは、圧縮機構（50）から流体と共に吐出された潤滑油も、膨張機構（60）から流れ出て回転軸（40）から飛散した潤滑油もほとんど流入しない。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができる。 In the first aspect, the fluid discharged from the compression mechanism (50) touches the rotating oil separation plate (25). At this time, the oil droplets contained in the fluid adhere to the oil separation plate (25) and are blown away by centrifugal force to be separated from the fluid. Therefore, the fluid from which oil droplets have been removed by the oil separation plate (25) flows into the discharge pipe (36). Further, the lubricating oil flowing out of the expansion mechanism (60) and flowing through the rotating shaft (40) is scattered in the tangential direction of the rotating shaft (40) by centrifugal force. The inlet of the discharge pipe (36) opens toward the oil separation plate (25). That is, the inlet of the discharge pipe (36) does not open toward the rotating shaft (40). For this reason, even if the lubricating oil scatters from the rotating rotating shaft (40), the scattered lubricating oil hardly flows into the discharge pipe (36). Thus, the lubricating oil discharged together with the fluid from the compression mechanism (50) also flows out of the expansion mechanism (60) and scatters from the rotating shaft (40) to the discharge pipe (36) of the fluid machine according to the present invention. Almost no lubricating oil flows. Therefore, the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced.
第２の発明は、流体の膨張により動力を発生させる膨張機構（60）、流体を圧縮する圧縮機構（50）、及び該膨張機構（60）と該圧縮機構（50）とを連結する回転軸（40）が１つのケーシング（31）に収納され、上記ケーシング（31）には、上記圧縮機構（50）で圧縮された流体をケーシング（31）外部に送り出すための吐出管（36）が設けられ、上記吐出管（36）の入口が、ケーシング（31）内における上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）との間に開口している流体機械であって、上記回転軸（40）には、該回転軸（40）と共に回転して上記圧縮機構（50）で圧縮された流体と潤滑油とを分離する油分離板（25）が取り付けられており、上記吐出管（36）の入口は、上記油分離板（25）よりも膨張機構（60）寄りに位置し、且つ上記回転軸（40）の回転方向を向いて開口していることを特徴とするものである。 The second invention includes an expansion mechanism (60) that generates power by expansion of a fluid, a compression mechanism (50) that compresses the fluid, and a rotating shaft that connects the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50). (40) is housed in one casing (31), and the casing (31) is provided with a discharge pipe (36) for sending the fluid compressed by the compression mechanism (50) to the outside of the casing (31). And an inlet of the discharge pipe (36) is a fluid machine opened between the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50) in the casing (31), the rotary shaft (40 ) Is attached with an oil separation plate (25) that rotates together with the rotary shaft (40) and separates the fluid compressed by the compression mechanism (50) and the lubricating oil, and the discharge pipe (36) Is located closer to the expansion mechanism (60) than the oil separation plate (25) and to the rotation shaft (40). And it is characterized in that it is open rolling oriented.
上記第２の発明では、上記第１の発明と同様に回転軸（40）に油分離板（25）が取り付けられているので、吐出管（36）へは、油分離板（25）によって油滴が除去された流体が流入する。また、吐出管（36）の入口は、回転軸（40）の回転方向を向いて開口している。つまり、吐出管（36）の入口は、回転中の回転軸（40）から潤滑油が飛散してくる方向とは逆向きに開口している。このため、回転中の回転軸（40）から潤滑油が飛散しても、この飛散した潤滑油は吐出管（36）へほとんど流入しない。このように、当該発明に係る流体機械の吐出管（36）へは、圧縮機構（50）から流体と共に吐出された潤滑油も、膨張機構（60）から流れ出て回転軸（40）から飛散した潤滑油もほとんど流入しない。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができる。 In the second invention, since the oil separation plate (25) is attached to the rotating shaft (40) as in the first invention, the oil separation plate (25) is connected to the oil discharge plate (36) by the oil separation plate (25). The fluid from which the drops have been removed flows. Further, the inlet of the discharge pipe (36) opens toward the rotation direction of the rotation shaft (40). That is, the inlet of the discharge pipe (36) opens in the direction opposite to the direction in which the lubricating oil scatters from the rotating rotating shaft (40). For this reason, even if the lubricating oil scatters from the rotating rotating shaft (40), the scattered lubricating oil hardly flows into the discharge pipe (36). Thus, the lubricating oil discharged together with the fluid from the compression mechanism (50) also flows out of the expansion mechanism (60) and scatters from the rotating shaft (40) to the discharge pipe (36) of the fluid machine according to the present invention. Almost no lubricating oil flows. Therefore, the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced.
第３の発明は、流体の膨張により動力を発生させる膨張機構（60）、流体を圧縮する圧縮機構（50）、及び該膨張機構（60）と該圧縮機構（50）とを連結する回転軸（40）が１つのケーシング（31）に収納され、上記ケーシング（31）には、上記圧縮機構（50）で圧縮された流体をケーシング（31）外部に送り出すための吐出管（36）が設けられ、上記吐出管（36）の入口が、ケーシング（31）内における上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）との間に開口している流体機械であって、上記回転軸（40）には、該回転軸（40）と共に回転して上記圧縮機構（50）で圧縮された流体と潤滑油とを分離する油分離板（25）と、該油分離板（25）よりも膨張機構（60）寄りに配置されて回転軸（40）と共に回転する回転板（26）とが取り付けられており、上記吐出管（36）の入口は、上記油分離板（25）と上記回転板（26）との間に開口していることを特徴とするものである。 The third invention includes an expansion mechanism (60) that generates power by expansion of a fluid, a compression mechanism (50) that compresses the fluid, and a rotating shaft that connects the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50). (40) is housed in one casing (31), and the casing (31) is provided with a discharge pipe (36) for sending the fluid compressed by the compression mechanism (50) to the outside of the casing (31). And an inlet of the discharge pipe (36) is a fluid machine opened between the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50) in the casing (31), the rotary shaft (40 ) Includes an oil separation plate (25) that rotates with the rotary shaft (40) and separates the fluid compressed by the compression mechanism (50) and the lubricating oil, and expands more than the oil separation plate (25). A rotating plate (26) that is disposed closer to the mechanism (60) and rotates with the rotating shaft (40) is attached. Inlet decane (36) is characterized in that it is open during the oil separation plate (25) the rotating plate (26).
上記第３の発明では、上記第１の発明と同様に回転軸（40）に油分離板（25）が取り付けられているので、吐出管（36）へは、油分離板（25）によって油滴が除去された流体が流入する。また、膨張機構（60）から流れ出た潤滑油は、回転軸（40）を伝って流れ、回転する回転板（26）に至る。この時、回転板（26）の表面に付着した潤滑油は、該回転板（26）の外側へ飛ばされる。吐出管（36）の入口は、上記回転板（26）に対して膨張機構（60）の逆側に開口している。このため、吐出管（36）の入口に向って潤滑油が飛散してくる位置を潤滑油が流れることはなく、吐出管（36）に飛散した潤滑油が流入することはほとんどない。このように、当該発明に係る流体機械の吐出管（36）へは、圧縮機構（50）から流体と共に吐出された潤滑油も、膨張機構（60）から流れ出た潤滑油もほとんど流入しない。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができる。 In the third invention, since the oil separation plate (25) is attached to the rotating shaft (40) as in the first invention, the oil separation plate (25) is connected to the discharge pipe (36) by the oil separation plate (25). The fluid from which the drops have been removed flows. The lubricating oil that has flowed out of the expansion mechanism (60) flows along the rotating shaft (40) and reaches the rotating rotating plate (26). At this time, the lubricating oil adhering to the surface of the rotating plate (26) is blown to the outside of the rotating plate (26). The inlet of the discharge pipe (36) opens to the opposite side of the expansion mechanism (60) with respect to the rotating plate (26). For this reason, the lubricating oil does not flow through the position where the lubricating oil scatters toward the inlet of the discharge pipe (36), and the scattered lubricating oil hardly flows into the discharge pipe (36). Thus, the lubricating oil discharged together with the fluid from the compression mechanism (50) and the lubricating oil flowing out from the expansion mechanism (60) hardly flow into the discharge pipe (36) of the fluid machine according to the present invention. Therefore, the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced.
第４の発明は、上記第３の発明において、上記吐出管（36）は、ケーシング（31）内に位置する部分が直管状に形成されていることを特徴とするものである。 In a fourth aspect based on the third aspect, the discharge pipe (36) is characterized in that a portion located in the casing (31) is formed in a straight tube shape.
上記第４の発明では、上記吐出管（36）がケーシング（31）内において直管状に形成されているので、吐出管（36）をケーシング（31）に取り付ける際は、この吐出管（36）をケーシング（31）の外部から差し込むことができる。なお、この発明では直管状になった吐出管（36）の入口が、回転軸（40）側を向くことになる。しかし、この吐出管（36）の入口は上記油分離板（25）と上記回転板（26）との間に開口しているため、吐出管（36）に流入する流体は既に油滴をほとんど含まない状態となっており、また回転軸（40）から飛散した潤滑油が吐出管（36）に流入することもほとんどない。 In the fourth aspect of the invention, since the discharge pipe (36) is formed in a straight tube shape in the casing (31), when the discharge pipe (36) is attached to the casing (31), the discharge pipe (36) Can be inserted from the outside of the casing (31). In the present invention, the inlet of the discharge pipe (36) having a straight tubular shape faces the rotating shaft (40). However, since the inlet of the discharge pipe (36) is opened between the oil separation plate (25) and the rotary plate (26), the fluid flowing into the discharge pipe (36) has already almost lost oil droplets. In addition, the lubricating oil scattered from the rotating shaft (40) hardly flows into the discharge pipe (36).
第５の発明は、上記第１から第４のいずれか１つの発明において、上記吐出管（36）は、その入口が油分離板（25）の外周よりも回転軸（40）寄りに開口していることを特徴とするものである。 According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions, an inlet of the discharge pipe (36) opens closer to the rotation shaft (40) than the outer periphery of the oil separation plate (25). It is characterized by that.
上記第５の発明では、圧縮機構（50）から吐出された流体に含まれる潤滑油は、該流体が流れてくる油分離板（25）の圧縮機構（50）側の面、すなわち吐出管（36）とは逆側の面に付着する。油分離板（25）に付着した潤滑油は、遠心力で該油分離板（25）の外側へ飛ばされる。このため、吐出管（36）がある側における上記油分離板（25）の外周より内側の流体には、潤滑油がほとんど含まれていない。吐出管（36）の入口は、その位置に開口している。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量をより低減させることができる。 In the fifth aspect of the invention, the lubricating oil contained in the fluid discharged from the compression mechanism (50) is the surface on the compression mechanism (50) side of the oil separation plate (25) through which the fluid flows, that is, the discharge pipe ( Adhere to the opposite side of 36). The lubricating oil adhering to the oil separation plate (25) is blown out of the oil separation plate (25) by centrifugal force. For this reason, the fluid inside the outer periphery of the oil separation plate (25) on the side where the discharge pipe (36) is present contains almost no lubricating oil. The inlet of the discharge pipe (36) opens at that position. Therefore, the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be further reduced.
第６の発明は、上記第３又は第４のいずれか１つの発明において、上記吐出管（36）は、その入口が油分離板（25）の外周及び回転板（26）の外周よりも回転軸（40）寄りに開口していることを特徴とするものである。 In a sixth aspect of the present invention based on any one of the third and fourth aspects, the discharge pipe (36) has an inlet that rotates more than the outer periphery of the oil separation plate (25) and the outer periphery of the rotating plate (26). It is characterized by opening toward the shaft (40).
上記第６の発明では、上記第５の発明と同様に、吐出管（36）がある側における上記油分離板（25）の外周より内側の流体には、潤滑油がほとんど含まれていない。また、膨張機構（60）から流れ出た潤滑油は、該流体が流れてくる回転板（26）の膨張機構（60）側の面、すなわち吐出管（36）とは逆側の面に付着して、遠心力で該回転板（26）の外側へ飛ばされる。このため、吐出管（36）がある側における上記回転板（26）の外周より内側には、飛散した潤滑油がほとんど存在していない。吐出管（36）の入口は、流体に含まれる潤滑油も飛散した潤滑油もほとんど存在してしない、上記油分離板（25）と上記回転板（26）との間における各々の外周よりも内側に開口している。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量をより低減させることができる。 In the sixth aspect, as in the fifth aspect, the fluid inside the outer periphery of the oil separation plate (25) on the side where the discharge pipe (36) is present contains almost no lubricating oil. The lubricating oil flowing out from the expansion mechanism (60) adheres to the surface on the expansion mechanism (60) side of the rotating plate (26) through which the fluid flows, that is, the surface opposite to the discharge pipe (36). Thus, it is blown out of the rotating plate (26) by centrifugal force. For this reason, the scattered lubricating oil hardly exists inside the outer periphery of the rotating plate (26) on the side where the discharge pipe (36) is present. The inlet of the discharge pipe (36) has almost no lubricating oil contained in the fluid and no scattered lubricating oil than the outer periphery of each between the oil separating plate (25) and the rotating plate (26). Open inward. Therefore, the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be further reduced.
第７の発明は、上記第１から第６のいずれか１つの発明において、上記圧縮機構（50）と上記膨張機構（60）との間には該回転軸（40）に連結された電動機（45）が配置されており、上記油分離板（25）は、上記電動機（45）よりも膨張機構（60）寄りに位置していることを特徴とするものである。 According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, an electric motor connected to the rotating shaft (40) is provided between the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (60). 45) is arranged, and the oil separation plate (25) is located closer to the expansion mechanism (60) than the electric motor (45).
上記第７の発明では、圧縮機構（50）と電動機（45）と膨張機構（60）とが順番に配置され、これらが１本の回転軸（40）によって連結される。吐出管（36）の入口は、膨張機構（60）と電動機（45）との間に開口する。油分離板（25）は、吐出管（36）の入口よりも電動機（45）寄りの位置で回転軸（40）に取り付けられる。そして、圧縮機構（50）から吐出された流体は、上記電動機（45）部を通過してから上記油分離板（25）によって潤滑油を分離され、その後に吐出管（36）から吐出される。 In the seventh aspect of the invention, the compression mechanism (50), the electric motor (45), and the expansion mechanism (60) are arranged in order, and these are connected by one rotating shaft (40). The inlet of the discharge pipe (36) opens between the expansion mechanism (60) and the electric motor (45). The oil separation plate (25) is attached to the rotating shaft (40) at a position closer to the electric motor (45) than the inlet of the discharge pipe (36). Then, the fluid discharged from the compression mechanism (50) passes through the electric motor (45), and then the lubricating oil is separated by the oil separation plate (25), and then discharged from the discharge pipe (36). .
第８の発明は、上記第１から第７のいずれか１つの発明において、上記回転軸（40）はその軸心が上下方向となる姿勢で配置され、上記膨張機構（60）は上記圧縮機構（50）より上方に配置されていることを特徴とするものである。 According to an eighth invention, in any one of the first to seventh inventions, the rotary shaft (40) is disposed in a posture in which an axial center thereof is a vertical direction, and the expansion mechanism (60) is the compression mechanism. It is arranged above (50).
上記第８の発明では、ケーシング（31）内において膨張機構（60）は圧縮機構（50）より上方に配置されている。従って、ケーシング（31）内の底部に油溜りが形成されている流体機械の場合、油溜りは膨張機構（60）側ではなく圧縮機構（50）側に形成される。 In the eighth aspect of the invention, the expansion mechanism (60) is disposed above the compression mechanism (50) in the casing (31). Therefore, in the case of a fluid machine in which an oil sump is formed at the bottom in the casing (31), the oil sump is formed not on the expansion mechanism (60) side but on the compression mechanism (50) side.
上記第１の発明によれば、圧縮機構（50）から吐出された流体に混じる潤滑油は、該流体が吐出管（36）から吐出される前に上記油分離板（25）によって該流体から除去される。さらに、吐出管（36）の入口は、膨張機構（60）から流れ出た潤滑油が飛散してくる回転軸（40）側を向いて開口していない。この結果、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができる。よって、膨張機構（60）や圧縮機構（50）で潤滑油不足による焼き付け等のトラブルが発生することを防止することができるので、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。 According to the first aspect, the lubricating oil mixed in the fluid discharged from the compression mechanism (50) is separated from the fluid by the oil separation plate (25) before the fluid is discharged from the discharge pipe (36). Removed. Further, the inlet of the discharge pipe (36) does not open toward the rotating shaft (40) side where the lubricating oil flowing out from the expansion mechanism (60) scatters. As a result, the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced. Therefore, troubles such as seizure due to lack of lubricating oil can be prevented from occurring in the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50), so that the reliability of the fluid machine can be improved.
上記第２の発明によれば、上記第１の発明と同様に、圧縮機構（50）から吐出された流体に混じる潤滑油は、該流体が吐出管（36）から吐出される前に上記油分離板（25）によって該流体から除去される。さらに、吐出管（36）の入口は、膨張機構（60）から流れ出た潤滑油が回転中の回転軸（40）から飛散してくる方向とは逆向きに開口している。よって、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。 According to the second aspect of the invention, as in the first aspect of the invention, the lubricating oil mixed in the fluid discharged from the compression mechanism (50) is the oil before the fluid is discharged from the discharge pipe (36). It is removed from the fluid by a separator plate (25). Furthermore, the inlet of the discharge pipe (36) opens in the direction opposite to the direction in which the lubricating oil flowing out from the expansion mechanism (60) scatters from the rotating rotating shaft (40). Therefore, the reliability of the fluid machine can be improved.
上記第３の発明によれば、上記第１の発明と同様に、圧縮機構（50）から吐出された流体に混じる潤滑油は、該流体が吐出管（36）から吐出される前に上記油分離板（25）によって該流体から除去される。さらに、膨張機構（60）から流れ出た潤滑油は、吐出管（36）の入口に向って潤滑油が飛散してくる位置に至る前に上記回転板（26）によって回転軸（40）から飛ばされる。この結果、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができる。よって、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。 According to the third aspect of the invention, as in the first aspect of the invention, the lubricating oil mixed in the fluid discharged from the compression mechanism (50) is the oil before the fluid is discharged from the discharge pipe (36). It is removed from the fluid by a separator plate (25). Furthermore, the lubricating oil that has flowed out of the expansion mechanism (60) is blown off the rotating shaft (40) by the rotating plate (26) before reaching the position where the lubricating oil scatters toward the inlet of the discharge pipe (36). It is. As a result, the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced. Therefore, the reliability of the fluid machine can be improved.
上記第４の発明によれば、吐出管（36）をケーシング（31）の外部から差し込むことができるので、容易に該吐出管（36）をケーシング（31）に取り付けることができる。したがって、流体機械の組立時における吐出管（36）をケーシング（31）に取り付ける作業を簡素化することができる。 According to the fourth aspect, since the discharge pipe (36) can be inserted from the outside of the casing (31), the discharge pipe (36) can be easily attached to the casing (31). Therefore, the operation of attaching the discharge pipe (36) to the casing (31) during assembly of the fluid machine can be simplified.
上記第５の発明によれば、吐出管（36）の入口は、潤滑油が含まれる流体がほとんど存在していない膨張機構（60）側における油分離板（25）の外周より内側に開口している。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量をより低減させることができるので、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。 According to the fifth aspect, the inlet of the discharge pipe (36) opens to the inner side of the outer periphery of the oil separation plate (25) on the side of the expansion mechanism (60) where there is almost no fluid containing lubricating oil. ing. Therefore, since the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be further reduced, the reliability of the fluid machine can be improved.
上記第６の発明によれば、吐出管（36）の入口は、潤滑油が含まれる流体がほとんど存在していない膨張機構（60）側における油分離板（25）の外周より内側であって、膨張機構（60）から流れ出て回転軸（40）から飛散した潤滑油がほとんど存在していない圧縮機構（50）側における回転板（26）の外周より内側でもある位置に開口している。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量をより低減させることができるので、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。 According to the sixth aspect of the invention, the inlet of the discharge pipe (36) is inside the outer periphery of the oil separation plate (25) on the side of the expansion mechanism (60) where there is almost no fluid containing lubricating oil. The opening is at a position that is also inside the outer periphery of the rotating plate (26) on the compression mechanism (50) side where there is almost no lubricant flowing out from the expansion mechanism (60) and scattered from the rotating shaft (40). Therefore, since the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be further reduced, the reliability of the fluid machine can be improved.
上記第７の発明によれば、圧縮機構（50）から吐出された流体は、電動機（45）部を通過してから上記油分離板（25）によって潤滑油が分離され、その後に吐出管（36）から吐出される。 According to the seventh aspect of the invention, the fluid discharged from the compression mechanism (50) passes through the electric motor (45), and then the lubricating oil is separated by the oil separation plate (25). 36).
上記第８の発明によれば、膨張機構（60）は圧縮機構（50）より上方に配置されるので、ケーシング（31）内の底部に油溜りが形成されているような流体機械の場合、油溜りは膨張機構（60）側ではなく圧縮機構（50）側に形成される。すなわち、比較的高温の潤滑油が貯留される油溜りは、比較的低温の流体が通過する膨張機構（60）から離れた位置に形成される。よって、油溜りの潤滑油から膨張機構（60）への入熱量を抑えることができるので、流体機械における熱ロスをより少なくすることができる。 According to the eighth invention, since the expansion mechanism (60) is disposed above the compression mechanism (50), in the case of a fluid machine in which an oil sump is formed at the bottom of the casing (31), The oil sump is formed not on the expansion mechanism (60) side but on the compression mechanism (50) side. That is, the oil reservoir in which the relatively high temperature lubricating oil is stored is formed at a position away from the expansion mechanism (60) through which the relatively low temperature fluid passes. Therefore, since the amount of heat input from the lubricating oil in the oil reservoir to the expansion mechanism (60) can be suppressed, heat loss in the fluid machine can be further reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。図１に示すように、本実施形態の空調機（10）は、本発明に係る流体機械を備えている。
Embodiment 1 of the Invention
A first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the air conditioner (10) of the present embodiment includes a fluid machine according to the present invention.
〈空調機の全体構成〉
図１に示すように、上記空調機（10）は、いわゆるセパレート型のものであって、室外機（11）と室内機（13）とを備えている。上記室外機（11）には、室外ファン（12）、室外熱交換器（23）、第１四路切換弁（21）、第２四路切換弁（22）および圧縮膨張ユニット（30）が収納されている。一方、上記室内機（13）には、室内ファン（14）および室内熱交換器（24）が収納されている。上記室外機（11）は屋外に設置され、室内機（13）は屋内に設置されている。上記室外機（11）と上記室内機（13）とは、一対の連絡配管（15,16）で接続されている。なお、上記圧縮膨張ユニット（30）が本発明に係る流体機械を構成している。上記圧縮膨張ユニット（30）の詳細は後述する。
<Overall configuration of air conditioner>
As shown in FIG. 1, the air conditioner (10) is a so-called separate type, and includes an outdoor unit (11) and an indoor unit (13). The outdoor unit (11) includes an outdoor fan (12), an outdoor heat exchanger (23), a first four-way switching valve (21), a second four-way switching valve (22), and a compression / expansion unit (30). It is stored. On the other hand, the indoor unit (13) houses an indoor fan (14) and an indoor heat exchanger (24). The outdoor unit (11) is installed outdoors, and the indoor unit (13) is installed indoors. The outdoor unit (11) and the indoor unit (13) are connected by a pair of connecting pipes (15, 16). The compression / expansion unit (30) constitutes a fluid machine according to the present invention. Details of the compression / expansion unit (30) will be described later.
上記空調機（10）には、冷媒回路（20）が設けられている。この冷媒回路（20）は、圧縮膨張ユニット（30）や室内熱交換器（24）などが接続された閉回路である。また、この冷媒回路（20）には、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が充填されている。 The air conditioner (10) is provided with a refrigerant circuit (20). The refrigerant circuit (20) is a closed circuit to which a compression / expansion unit (30), an indoor heat exchanger (24), and the like are connected. The refrigerant circuit (20) is filled with carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant.
上記室外熱交換器（23）と上記室内熱交換器（24）とは、何れもクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成されている。上記室外熱交換器（23）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室外空気と熱交換する。上記室内熱交換器（24）では、冷媒回路（20）を循環する冷媒が室内空気と熱交換する。 Both the outdoor heat exchanger (23) and the indoor heat exchanger (24) are constituted by cross fin type fin-and-tube heat exchangers. In the outdoor heat exchanger (23), the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) exchanges heat with outdoor air. In the indoor heat exchanger (24), the refrigerant circulating in the refrigerant circuit (20) exchanges heat with room air.
上記第１四路切換弁（21）は、４つのポートを備えている。この第１四路切換弁（21）は、その第１ポートが圧縮膨張ユニット（30）の吐出管（36）に、第２ポートが連絡配管（15）を介して室内熱交換器（24）の一端に、第３ポートが室外熱交換器（23）の一端に、第４ポートが圧縮膨張ユニット（30）の吸入ポート（32）にそれぞれ接続されている。そして、上記第１四路切換弁（21）は、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通し且つ第２ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。 The first four-way selector valve (21) has four ports. The first four-way switching valve (21) has a first port connected to the discharge pipe (36) of the compression / expansion unit (30) and a second port connected to the indoor heat exchanger (24) via the connecting pipe (15). The third port is connected to one end of the outdoor heat exchanger (23), and the fourth port is connected to the suction port (32) of the compression / expansion unit (30). The first four-way selector valve (21) has a state in which the first port and the second port communicate with each other and a state in which the third port and the fourth port communicate with each other (state indicated by a solid line in FIG. 1), The state is switched to a state in which the first port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (a state indicated by a broken line in FIG. 1).
上記第２四路切換弁（22）は、４つのポートを備えている。この第２四路切換弁（22）は、その第１ポートが圧縮膨張ユニット（30）の流出ポート（35）に、第２ポートが室外熱交換器（23）の他端に、第３ポートが連絡配管（16）を介して室内熱交換器（24）の他端に、第４ポートが圧縮膨張ユニット（30）の流入ポート（34）にそれぞれ接続されている。そして、上記第２四路切換弁（22）は、第１ポートと第２ポートとが連通し且つ第３ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとが連通し且つ第２ポートと第４ポートとが連通する状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。 The second four-way selector valve (22) has four ports. The second four-way selector valve (22) has a first port at the outflow port (35) of the compression / expansion unit (30), a second port at the other end of the outdoor heat exchanger (23), and a third port. Are connected to the other end of the indoor heat exchanger (24) via the connecting pipe (16), and the fourth port is connected to the inflow port (34) of the compression / expansion unit (30). The second four-way selector valve (22) includes a state in which the first port and the second port communicate with each other and a state in which the third port and the fourth port communicate with each other (state indicated by a solid line in FIG. 1), The state is switched to a state in which the first port communicates with the third port and the second port communicates with the fourth port (a state indicated by a broken line in FIG. 1).
〈圧縮膨張ユニットの構成〉
図２に示すように、上記圧縮膨張ユニット（30）は、縦長で円筒形の密閉容器であるケーシング（31）を備えている。このケーシング（31）の内部には、下から上に向かって順に、圧縮機構（50）と電動機（45）と膨張機構（60）とが配置され、１本のシャフト（40）で連結されている。圧縮機構（50）と膨張機構（60）とは、それぞれロータリ式流体機械によって構成されている。圧縮機構（50）と膨張機構（60）の説明は、後述する。
<Configuration of compression / expansion unit>
As shown in FIG. 2, the compression / expansion unit (30) includes a casing (31) which is a vertically long and cylindrical sealed container. Inside the casing (31), a compression mechanism (50), an electric motor (45), and an expansion mechanism (60) are arranged in order from the bottom to the top, and are connected by a single shaft (40). Yes. The compression mechanism (50) and the expansion mechanism (60) are each constituted by a rotary fluid machine. The description of the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (60) will be described later.
上記電動機（45）は、ケーシング（31）の長手方向の中央部に配置されている。この電動機（45）は、ステータ（46）とロータ（47）とにより構成されている。上記ステータ（46）は、ケーシング（31）に固定されている。上記ロータ（47）は、ステータ（46）の内側に配置され、同軸にシャフト（40）の主軸部（44）が貫通している。 The electric motor (45) is arranged at the center in the longitudinal direction of the casing (31). The electric motor (45) includes a stator (46) and a rotor (47). The stator (46) is fixed to the casing (31). The rotor (47) is disposed inside the stator (46), and the main shaft portion (44) of the shaft (40) passes through coaxially.
上記シャフト（40）には、油分離板である第１遠心分離板（25）と、回転板である第２遠心分離板（26）とが、シャフト（40）と共に回転するように取り付けられている。上記第１遠心分離板（25）は、その中央をシャフト（40）が貫通し、円筒状の支持部（25b）と、該支持部（25b）の上面に連続する円板状の遠心分離部（25a）とにより構成されている。上記第１遠心分離板（25）は、膨張機構（60）と電動機（45）との間における電動機（45）寄りの位置に取り付けられている。上記第２遠心分離板（26）は、その中央をシャフト（40）が貫通し、テーパー状の支持部（26b）と、該支持部（26b）の上面に連続する円板状の遠心分離部（26a）とにより構成されている。上記第２遠心分離板（26）は、膨張機構（60）と電動機（45）との間における膨張機構（60）寄りの位置に取り付けられている。 A first centrifugal separation plate (25) as an oil separation plate and a second centrifugal separation plate (26) as a rotation plate are attached to the shaft (40) so as to rotate together with the shaft (40). Yes. The first centrifuge plate (25) has a shaft (40) passing through the center thereof, a cylindrical support portion (25b), and a disc-shaped centrifuge portion that is continuous with the upper surface of the support portion (25b). (25a). The first centrifugal separation plate (25) is attached to a position near the electric motor (45) between the expansion mechanism (60) and the electric motor (45). The second centrifuge plate (26) has a shaft (40) passing through the center thereof, a tapered support portion (26b), and a disc-shaped centrifuge portion continuous with the upper surface of the support portion (26b). (26a). The second centrifugal separation plate (26) is attached to a position near the expansion mechanism (60) between the expansion mechanism (60) and the electric motor (45).
上記シャフト（40）は、回転軸を構成し、上端側に２つの大径偏心部（41，42）が形成され、下端側に２つの下側偏心部（58,59）が形成されている。 The shaft (40) constitutes a rotating shaft, two large-diameter eccentric parts (41, 42) are formed on the upper end side, and two lower eccentric parts (58, 59) are formed on the lower end side. .
上記２つの大径偏心部（41,42）は、主軸部（44）よりも大径に且つ主軸部（44）の軸心よりも偏心して形成されており、上側のものが第１大径偏心部（41）を、下側のものが第２大径偏心部（42）をそれぞれ構成している。そして、上記第１大径偏心部（41）と上記第２大径偏心部（42）とは、何れも同じ方向に偏心している。また、第１大径偏心部（41）の外径は、第２大径偏心部（42）の外径よりも大きくなっている。 The two large-diameter eccentric parts (41, 42) are formed with a larger diameter than the main shaft part (44) and eccentric with respect to the main shaft part (44), and the upper one is the first large diameter. The eccentric part (41) and the lower part constitute the second large-diameter eccentric part (42), respectively. The first large-diameter eccentric part (41) and the second large-diameter eccentric part (42) are both eccentric in the same direction. The outer diameter of the first large-diameter eccentric part (41) is larger than the outer diameter of the second large-diameter eccentric part (42).
上記２つの下側偏心部（58,59）は、主軸部（44）よりも大径に且つ主軸部（44）の軸心よりも偏心して形成されており、下側のものが第１下側偏心部（58）を、上側のものが第２下側偏心部（59）をそれぞれ構成している。そして、上記第１下側偏心部（58）と上記第２下側偏心部（59）とでは、主軸部（44）の軸心に対する偏心方向が逆になっている。 The two lower eccentric portions (58, 59) are formed to have a larger diameter than the main shaft portion (44) and eccentric from the shaft center of the main shaft portion (44), and the lower one is the first lower portion. The side eccentric part (58) constitutes the second lower side eccentric part (59). In the first lower eccentric portion (58) and the second lower eccentric portion (59), the eccentric direction with respect to the axial center of the main shaft portion (44) is reversed.
上記ケーシング（31）には、吐出管（36）が取り付けられている。この吐出管（36）は、ケーシング（31）内に位置する部分が直管状に形成され、上記第１遠心分離板（25）と上記第２遠心分離板（26）との間に配置されている。上記吐出管（36）の入口は、上記第１遠心分離板（25）及び上記第２遠心分離板（26）の外周よりもシャフト（40）寄りに位置している。つまり、吐出管（36）の入口とシャフト（40）との距離は、上記遠心分離部（25a）及び上記遠心分離部（26a）の半径よりも短い。 A discharge pipe (36) is attached to the casing (31). The discharge pipe (36) is formed in a straight tube at a portion located in the casing (31), and is disposed between the first centrifuge plate (25) and the second centrifuge plate (26). Yes. The inlet of the discharge pipe (36) is located closer to the shaft (40) than the outer peripheries of the first centrifuge plate (25) and the second centrifuge plate (26). That is, the distance between the inlet of the discharge pipe (36) and the shaft (40) is shorter than the radii of the centrifugal separator (25a) and the centrifugal separator (26a).
上記圧縮機構（50）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ圧縮機を構成している。この圧縮機構（50）は、シリンダ（51,52）とロータリピストン（57,57）とを２組ずつ備えている。上記圧縮機構（50）では、下から上へ向かって順に、リアヘッド（55）と、第１シリンダ（51）と、中間プレート（56）と、第２シリンダ（52）と、フロントヘッド（54）とが積層された状態となっている。 The compression mechanism (50) constitutes a so-called oscillating piston type rotary compressor. The compression mechanism (50) includes two sets of cylinders (51, 52) and two rotary pistons (57, 57). In the compression mechanism (50), the rear head (55), the first cylinder (51), the intermediate plate (56), the second cylinder (52), and the front head (54) are sequentially arranged from bottom to top. Are stacked.
上記第１シリンダ（51）と上記第２シリンダ（51）とは、内径が互いに等しく形成され、その内部には円筒状のロータリピストン（57,57）が１つずつ配置されている。この各ロータリピストン（57,57）は、図示しないが、側面に平板状のブレードが突設されており、このブレードが揺動ブッシュを介してシリンダ（51,52）に支持されている。 The first cylinder (51) and the second cylinder (51) are formed to have the same inner diameter, and one cylindrical rotary piston (57, 57) is disposed inside thereof. Although not shown, each rotary piston (57, 57) has a flat blade projecting on its side surface, and this blade is supported by the cylinder (51, 52) via a swing bush.
上記第１シリンダ（51）内のロータリピストン（57）は、シャフト（40）の第１下側偏心部（58）と係合している。一方、上記第２シリンダ（52）内のロータリピストン（57）は、シャフト（40）の第２下側偏心部（59）と係合している。上記各ロータリピストン（57,57）は、内周面が下側偏心部（58,59）の外周面と摺接し、外周面がシリンダ（51,52）の内周面と摺接する。そして、各ロータリピストン（57,57）の外周面とシリンダ（51,52）の内周面との間に圧縮室（53）が形成される。この圧縮室は、図示しないが、ロータリピストン（57,57）のブレードによって高圧側と低圧側とに区画されている。 The rotary piston (57) in the first cylinder (51) is engaged with the first lower eccentric portion (58) of the shaft (40). On the other hand, the rotary piston (57) in the second cylinder (52) is engaged with the second lower eccentric portion (59) of the shaft (40). As for each said rotary piston (57,57), an internal peripheral surface is slidably contacted with the outer peripheral surface of a lower eccentric part (58,59), and an outer peripheral surface is slidably contacted with the internal peripheral surface of a cylinder (51,52). A compression chamber (53) is formed between the outer peripheral surface of each rotary piston (57, 57) and the inner peripheral surface of the cylinder (51, 52). Although not shown, the compression chamber is divided into a high pressure side and a low pressure side by blades of the rotary pistons (57, 57).
上記第１シリンダ（51）および第２シリンダ（52）には、それぞれ吸入ポート（32、32）が１つずつ形成されている。この各吸入ポート（32.32）は、シリンダ（51,52）を半径方向に貫通し、終端がシリンダ（51,52）内に開口している。また、各吸入ポート（32.32）は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長されている。 One suction port (32, 32) is formed in each of the first cylinder (51) and the second cylinder (52). Each of the suction ports (32.32) penetrates the cylinder (51, 52) in the radial direction, and the terminal end opens into the cylinder (51, 52). Each suction port (32.32) is extended to the outside of the casing (31) by piping.
上記フロントヘッド（54）およびリアヘッド（55）には、それぞれ吐出ポート（33,33）が１つずつ形成されている。上記フロントヘッド（54）の吐出ポート（33）は、第２シリンダ（52）内の圧縮室（53）をケーシング（31）の内部空間と連通させる。上記リアヘッド（55）の吐出ポート（33）は、第１シリンダ（51）内の圧縮室（53）をケーシング（31）の内部空間と連通させる。また、上記各吐出ポート（33,33）は、終端にリード弁からなる吐出弁が設けられており、この吐出弁によって開閉される。なお、吐出弁の図示は省略する。そして、上記圧縮機構（50）からケーシング（31）の内部空間へ吐出されたガス冷媒は、吐出管（36）を通って圧縮膨張ユニット（30）から送り出される。 The front head (54) and the rear head (55) are each formed with one discharge port (33, 33). The discharge port (33) of the front head (54) communicates the compression chamber (53) in the second cylinder (52) with the internal space of the casing (31). The discharge port (33) of the rear head (55) communicates the compression chamber (53) in the first cylinder (51) with the internal space of the casing (31). Each discharge port (33, 33) is provided with a discharge valve consisting of a reed valve at the end, and is opened and closed by this discharge valve. Illustration of the discharge valve is omitted. The gas refrigerant discharged from the compression mechanism (50) to the internal space of the casing (31) is sent out from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36).
上記膨張機構（60）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式膨張機を構成している。この膨張機構（60）は、シリンダ（71,81）とロータリピストン（75,85）とを２組ずつ備えている。上記膨張機構（60）では、上から下へ向かって順に、リアヘッド（62）と、第１シリンダ（71）と、中間プレート（63）と、第２シリンダ（81）と、フロントヘッド（61）とが積層された状態になっている。 The expansion mechanism (60) constitutes a so-called oscillating piston type rotary expander. The expansion mechanism (60) includes two sets of cylinders (71, 81) and rotary pistons (75, 85). In the expansion mechanism (60), the rear head (62), the first cylinder (71), the intermediate plate (63), the second cylinder (81), and the front head (61) are sequentially arranged from top to bottom. Are stacked.
上記第１シリンダ（71）の内径は、上記第２シリンダ（81）の内径よりも大きくなっている。上記第１シリンダ（71）の内部には円筒状の第１ロータリピストン（75）が配置され、上記第２シリンダ（81）の内部には円筒状の第２ロータリピストン（85）が配置されている。第１ロータリピストン（75）の外径は、第２ロータリピストン（85）の外径よりも大きくなっている。この各ロータリピストン（75,85）は、図３に示すように、側面に平板状のブレード（76,86）が突設されており、このブレード（76,86）が揺動ブッシュ（77,87）を介してシリンダ（71,81）に支持されている。 The inner diameter of the first cylinder (71) is larger than the inner diameter of the second cylinder (81). A cylindrical first rotary piston (75) is arranged inside the first cylinder (71), and a cylindrical second rotary piston (85) is arranged inside the second cylinder (81). Yes. The outer diameter of the first rotary piston (75) is larger than the outer diameter of the second rotary piston (85). As shown in FIG. 3, each of the rotary pistons (75, 85) has a flat blade (76, 86) projecting from its side surface, and the blade (76, 86) has a swing bush (77, 86). 87) through the cylinder (71, 81).
上記第１ロータリピストン（75）はシャフト（40）の第１大径偏心部（41）と係合している。一方、上記第２ロータリピストン（85）はシャフト（40）の第２大径偏心部（42）と係合している。上記各ロータリピストン（75,85）は、内周面が大径偏心部（41,42）の外周面と摺接し、外周面がシリンダ（71,81）の内周面と摺接する。そして、上記第１ロータリピストン（75）の外周面と第１シリンダ（71）の内周面との間には第１流体室（72）が形成され、上記第２ロータリピストン（85）の外周面と第２シリンダ（81）の内周面との間には第２流体室（82）が形成されている。第１流体室（72）は、ロータリピストン（75）のブレード（76）によって高圧側の第１高圧室（73）と低圧側の第１低圧室（74）とに区画されている。一方、第２流体室（82）は、ロータリピストン（85）のブレード（86）によって高圧側の第２高圧室（83）と低圧側の第２低圧室（84）とに区画されている。上記膨張機構（60）では、各流体室（72,82）で冷媒が膨張することによって発生した動力を回収し、その動力が圧縮機構（50）に伝達される。 The first rotary piston (75) is engaged with the first large-diameter eccentric portion (41) of the shaft (40). On the other hand, the second rotary piston (85) is engaged with the second large-diameter eccentric portion (42) of the shaft (40). Each of the rotary pistons (75, 85) has an inner peripheral surface in sliding contact with the outer peripheral surface of the large-diameter eccentric portion (41, 42) and an outer peripheral surface in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder (71, 81). A first fluid chamber (72) is formed between the outer peripheral surface of the first rotary piston (75) and the inner peripheral surface of the first cylinder (71), and the outer periphery of the second rotary piston (85). A second fluid chamber (82) is formed between the surface and the inner peripheral surface of the second cylinder (81). The first fluid chamber (72) is divided into a high pressure side first high pressure chamber (73) and a low pressure side first low pressure chamber (74) by a blade (76) of the rotary piston (75). On the other hand, the second fluid chamber (82) is partitioned into a second high pressure chamber (83) on the high pressure side and a second low pressure chamber (84) on the low pressure side by the blade (86) of the rotary piston (85). In the expansion mechanism (60), the power generated by the expansion of the refrigerant in each fluid chamber (72, 82) is recovered, and the power is transmitted to the compression mechanism (50).
上記第１シリンダ（71）には、流出ポート（35）が形成され、上記第２シリンダ（81）には、流入ポート（34）が形成されている。上記流出ポート（35）は、上記第１シリンダ（71）を半径方向に貫通し、始端が第１シリンダ（71）内に開口して、第１流体室（72）の第１低圧室（74）に連通している。上記流出ポート（35）は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長されている。一方、上記流入ポート（34）は、第２シリンダ（81）を半径方向に貫通し、終端が第２シリンダ（81）内に開口して、第２流体室（82）の第２高圧室（83）に連通している。上記流入ポート（34）は、配管によってケーシング（31）の外部へ延長されている。 The first cylinder (71) has an outflow port (35), and the second cylinder (81) has an inflow port (34). The outflow port (35) penetrates the first cylinder (71) in the radial direction, the start end opens into the first cylinder (71), and the first low pressure chamber (74) of the first fluid chamber (72). ). The outflow port (35) is extended to the outside of the casing (31) by piping. On the other hand, the inflow port (34) passes through the second cylinder (81) in the radial direction, and the terminal end opens into the second cylinder (81), so that the second high pressure chamber (82) ( 83). The inflow port (34) is extended to the outside of the casing (31) by piping.
上記中間プレート（63）には、連通路（64）が形成されている。この連通路（64）は、中間プレート（63）の厚さ方向に対して斜めに貫通し、第１流体室（72）の第１高圧室（73）と第２流体室（82）の第２低圧室（84）とを互いに連通させている。なお、図２において、連通路（64）の図示は省略する。 A communication passage (64) is formed in the intermediate plate (63). The communication passage (64) penetrates obliquely with respect to the thickness direction of the intermediate plate (63), and the first high pressure chamber (73) of the first fluid chamber (72) and the second of the second fluid chamber (82). The two low pressure chambers (84) communicate with each other. In addition, in FIG. 2, illustration of a communicating path (64) is abbreviate | omitted.
上記ケーシング（31）内の底部には、潤滑油が貯留されている油溜りが形成されている。上記シャフト（40）の下端部には、油溜りに浸漬された遠心式の油ポンプ（48）が設けられている。該油ポンプ（48）は、シャフト（40）の回転により油溜りの潤滑油を汲み上げるように構成されている。そして、上記シャフト（40）の内部には、下端から上端に亘って給油通路（49）が形成されている。この給油通路（49）は、油ポンプ（48）によって汲み上げられた潤滑油が圧縮機構（50）や膨張機構（60）の各摺動部に供給されるように形成されている。 An oil sump in which lubricating oil is stored is formed at the bottom of the casing (31). A centrifugal oil pump (48) immersed in an oil sump is provided at the lower end of the shaft (40). The oil pump (48) is configured to pump up the lubricating oil in the oil pool by the rotation of the shaft (40). An oil supply passage (49) is formed in the shaft (40) from the lower end to the upper end. The oil supply passage (49) is formed such that the lubricating oil pumped up by the oil pump (48) is supplied to the sliding portions of the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (60).
−運転動作−
次に、上記空調機（10）の動作について説明する。ここでは、空調機（10）の冷房運転時および暖房運転時の動作について説明し、続いて圧縮膨張ユニット（30）の動作について説明する。
-Driving action-
Next, the operation of the air conditioner (10) will be described. Here, the operation of the air conditioner (10) during the cooling operation and the heating operation will be described, and then the operation of the compression / expansion unit (30) will be described.
〈冷房運転〉
冷房運転時には、第１四路切換弁（21）および第２四路切換弁（22）が図１に破線で示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮膨張ユニット（30）の電動機（45）に通電すると、冷媒回路（20）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
<Cooling operation>
During the cooling operation, the first four-way switching valve (21) and the second four-way switching valve (22) are switched to a state indicated by a broken line in FIG. When the electric motor (45) of the compression / expansion unit (30) is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20) to perform a vapor compression refrigeration cycle.
上記圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）で圧縮された超臨界状態の冷媒は、吐出管（36）を通って圧縮膨張ユニット（30）から吐出される。この吐出冷媒は、第１四路切換弁（21）を通って室外熱交換器（23）へ送られ、室外空気へ放熱する。 The supercritical refrigerant compressed by the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30) is discharged from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36). This discharged refrigerant is sent to the outdoor heat exchanger (23) through the first four-way switching valve (21) and dissipates heat to the outdoor air.
上記室外熱交換器（23）で冷却された高圧冷媒は、第２四路切換弁（22）を通り、流入ポート（34）から圧縮膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。この膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張し、高圧冷媒からの動力回収が行われる。膨張後の低温低圧の冷媒は、流出ポート（35）を通って圧縮膨張ユニット（30）から流出し、第２四路切換弁（22）を通って室内熱交換器（24）へ送られ、室内空気から吸熱して蒸発する。これによって、室内空気が冷却される。上記室内熱交換器（24）から出た低圧のガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通り、吸入ポート（32）から圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。そして、この圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を再び圧縮して吐出する。 The high-pressure refrigerant cooled by the outdoor heat exchanger (23) passes through the second four-way switching valve (22) and flows into the expansion mechanism (60) of the compression / expansion unit (30) from the inflow port (34). In the expansion mechanism (60), the high-pressure refrigerant expands, and power is recovered from the high-pressure refrigerant. The low-temperature and low-pressure refrigerant after expansion flows out from the compression / expansion unit (30) through the outflow port (35), is sent to the indoor heat exchanger (24) through the second four-way switching valve (22), It absorbs heat from room air and evaporates. As a result, the room air is cooled. The low-pressure gas refrigerant discharged from the indoor heat exchanger (24) passes through the first four-way switching valve (21) and is sucked into the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30) from the suction port (32). The The compression mechanism (50) compresses and sucks the sucked refrigerant again.
〈暖房運転〉
暖房運転時には、第１四路切換弁（21）および第２四路切換弁（22）が図１に実線で示す状態に切り換えられる。この状態で圧縮膨張ユニット（30）の電動機（45）に通電すると、冷媒回路（20）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。
<Heating operation>
During the heating operation, the first four-way switching valve (21) and the second four-way switching valve (22) are switched to the state shown by the solid line in FIG. When the electric motor (45) of the compression / expansion unit (30) is energized in this state, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit (20) to perform a vapor compression refrigeration cycle.
上記圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）で圧縮された超臨界状態の冷媒は、吐出管（36）を通って圧縮膨張ユニット（30）から吐出される。この吐出冷媒は、第１四路切換弁（21）を通って室内熱交換器（24）へ送られ、室内空気へ放熱する。これによって、室内空気が加熱される。 The supercritical refrigerant compressed by the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30) is discharged from the compression / expansion unit (30) through the discharge pipe (36). This discharged refrigerant is sent to the indoor heat exchanger (24) through the first four-way switching valve (21) and radiates heat to the indoor air. As a result, the room air is heated.
上記室内熱交換器（24）で冷却された高圧冷媒は、第２四路切換弁（22）を通り、流入ポート（34）から圧縮膨張ユニット（30）の膨張機構（60）へ流入する。この膨張機構（60）では、高圧冷媒が膨張し、高圧冷媒からの動力回収が行われる。膨張後の低温低圧の冷媒は、流出ポート（35）を通って圧縮膨張ユニット（30）から流出し、第２四路切換弁（22）を通って室外熱交換器（23）へ送られ、室外空気から吸熱して蒸発する。上記室外熱交換器（23）から出た低圧のガス冷媒は、第１四路切換弁（21）を通り、吸入ポート（32）から圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）へ吸入される。そして、この圧縮機構（50）は、吸入した冷媒を再び圧縮して吐出する。 The high-pressure refrigerant cooled in the indoor heat exchanger (24) passes through the second four-way switching valve (22) and flows into the expansion mechanism (60) of the compression / expansion unit (30) from the inflow port (34). In the expansion mechanism (60), the high-pressure refrigerant expands, and power is recovered from the high-pressure refrigerant. The low-temperature and low-pressure refrigerant after expansion flows out of the compression / expansion unit (30) through the outflow port (35), is sent to the outdoor heat exchanger (23) through the second four-way switching valve (22), It absorbs heat from outdoor air and evaporates. The low-pressure gas refrigerant discharged from the outdoor heat exchanger (23) passes through the first four-way switching valve (21) and is sucked into the compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30) from the suction port (32). The The compression mechanism (50) compresses and sucks the sucked refrigerant again.
〈圧縮膨張ユニットの動作〉
圧縮機構（50）部の動作について説明する。圧縮膨張ユニット（30）の圧縮機構（50）は、電動機（45）によって駆動される。すなわち、電動機（45）が駆動して発生する動力がシャフト（40）を通じて圧縮機構（50）に伝達されると、シャフト（40）に形成された下側偏心部（58,59）が回動する。上記下側偏心部（58,59）が回動すると、この下側偏心部（58,59）に摺動自在に外接するロータリピストン（57,57）が第１シリンダ（51）及び第２シリンダ（52）内で揺動運動を行う。
<Operation of compression / expansion unit>
The operation of the compression mechanism (50) will be described. The compression mechanism (50) of the compression / expansion unit (30) is driven by the electric motor (45). That is, when the power generated by driving the electric motor (45) is transmitted to the compression mechanism (50) through the shaft (40), the lower eccentric part (58, 59) formed on the shaft (40) rotates. To do. When the lower eccentric portion (58, 59) rotates, the rotary pistons (57, 57) that slidably circumscribe the lower eccentric portion (58, 59) are the first cylinder (51) and the second cylinder. Perform swinging motion within (52).
冷媒は、上記ロータリピストン（57,57）の揺動運動に従って吸入ポート（32,32）から第１シリンダ（51）及び第２シリンダ（52）の圧縮室（53,53）に吸入される。吸入された冷媒は、ロータリピストン（57,57）、シリンダ（51,52）の内周壁、及びブレードによって区画された第１シリンダ（51）及び第２シリンダ（52）の圧縮室（53,53）で圧縮され、冷媒である二酸化炭素（ＣＯ2）の臨界圧力以上の所定圧力を越えるまで圧縮される。所定圧力を越えた冷媒は、吐出弁を通じて、吐出ポート（33,33）よりケーシング（31）内に吐出される。これにより、ケーシング（31）内の潤滑油の圧力が、圧縮機構（50）から吐出された冷媒の圧力とほぼ同じになる。また、圧縮機構（50）から吐出される冷媒には、比較的多くの油滴が含まれている。 The refrigerant is sucked into the compression chambers (53, 53) of the first cylinder (51) and the second cylinder (52) from the suction port (32, 32) according to the swinging motion of the rotary piston (57, 57). The sucked refrigerant passes through the rotary pistons (57, 57), the inner peripheral walls of the cylinders (51, 52), and the compression chambers (53, 53) of the first cylinder (51) and the second cylinder (52) defined by the blades. ) And is compressed until it exceeds a predetermined pressure not less than the critical pressure of carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant. The refrigerant exceeding the predetermined pressure is discharged from the discharge port (33, 33) into the casing (31) through the discharge valve. Thereby, the pressure of the lubricating oil in the casing (31) becomes substantially the same as the pressure of the refrigerant discharged from the compression mechanism (50). Further, the refrigerant discharged from the compression mechanism (50) contains a relatively large number of oil droplets.
吐出ポート（33,33）から吐出された上記油滴を含む冷媒は、電動機（45）部を上向きに流れる。そして、電動機（45）部を流通した冷媒は、該電動機（45）部の上側で回転する第１遠心分離板（25）に触れる。この時、この冷媒に含まれる油滴は、上記第１遠心分離板（25）に付着し、遠心力で飛ばされて冷媒から分離される。油滴が分離された冷媒は、吐出管（36）の入口に流入してケーシング（31）外部へ吐出される。 The refrigerant containing the oil droplets discharged from the discharge ports (33, 33) flows upward through the electric motor (45). And the refrigerant | coolant which distribute | circulated the electric motor (45) part touches the 1st centrifugation board (25) rotated on the upper side of this electric motor (45) part. At this time, oil droplets contained in the refrigerant adhere to the first centrifugal separation plate (25), are blown away by centrifugal force, and are separated from the refrigerant. The refrigerant from which the oil droplets have been separated flows into the inlet of the discharge pipe (36) and is discharged outside the casing (31).
膨張機構部（60）の動作について図４を参照しながら説明する。まず、第２シリンダ（81）内の第２高圧室（83）へ超臨界状態の高圧冷媒が流入する過程について説明する。上記シャフト（40）の回転角が０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第２ロータリピストン（85）と第２シリンダ（81）の接触位置が流入ポート（34）の開口部を通過し、流入ポート（34）から第２高圧室（83）へ高圧冷媒が流入し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれて、第２高圧室（83）へ高圧冷媒が流入してゆく。この第２高圧室（83）への高圧冷媒の流入は、シャフト（40）の回転角が３６０°に達するまで続く。 The operation of the expansion mechanism section (60) will be described with reference to FIG. First, the process in which the supercritical high-pressure refrigerant flows into the second high-pressure chamber (83) in the second cylinder (81) will be described. When the shaft (40) rotates slightly from a state where the rotation angle of the shaft (40) is 0 °, the contact position between the second rotary piston (85) and the second cylinder (81) is the opening of the inflow port (34). And the high-pressure refrigerant begins to flow from the inflow port (34) into the second high-pressure chamber (83). Thereafter, as the rotation angle of the shaft (40) gradually increases to 90 °, 180 °, and 270 °, the high-pressure refrigerant flows into the second high-pressure chamber (83). The inflow of the high-pressure refrigerant into the second high-pressure chamber (83) continues until the rotation angle of the shaft (40) reaches 360 °.
続いて、膨張機構部（60）において冷媒が膨張する過程について説明する。上記第２高圧室（83）への冷媒の流入が完了した状態において、上記シャフト（40）の回転角が再び０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第２低圧室（84）と第１高圧室（73）が連通路（64）を介して互いに連通し、第２低圧室（84）から第１高圧室（73）へと冷媒が流入し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなるにつれ、第２低圧室（84）の容積が次第に減少すると同時に第１高圧室（73）の容積が次第に増加し、結果として第２低圧室（84）と第１高圧室（73）との合計容積が次第に増加してゆく。この合計容積の増加は、シャフト（40）の回転角が３６０°に達する直前まで続く。そして、この合計容積が増加する過程で冷媒が膨張し、この冷媒の膨張によってシャフト（40）が回転駆動される。このように、第２低圧室（84）内の冷媒は、連通路（64）を通って第１高圧室（73）へ膨張しながら流入してゆく。 Subsequently, a process of expanding the refrigerant in the expansion mechanism section (60) will be described. In the state where the inflow of the refrigerant into the second high pressure chamber (83) is completed, if the shaft (40) is slightly rotated from the state where the rotation angle of the shaft (40) is again 0 °, the second low pressure chamber (84 ) And the first high pressure chamber (73) communicate with each other via the communication passage (64), and the refrigerant begins to flow from the second low pressure chamber (84) to the first high pressure chamber (73). Thereafter, as the rotation angle of the shaft (40) gradually increases to 90 °, 180 °, and 270 °, the volume of the second low pressure chamber (84) gradually decreases and the volume of the first high pressure chamber (73) gradually increases. As a result, the total volume of the second low pressure chamber (84) and the first high pressure chamber (73) gradually increases. This increase in total volume continues until just before the rotation angle of the shaft (40) reaches 360 °. The refrigerant expands in the process of increasing the total volume, and the shaft (40) is rotationally driven by the expansion of the refrigerant. Thus, the refrigerant in the second low pressure chamber (84) flows through the communication passage (64) while expanding into the first high pressure chamber (73).
続いて、第１シリンダ（71）内の第１低圧室（74）から冷媒が流出してゆく過程について説明する。上記第１高圧室（73）への冷媒の流入が完了した状態において、上記シャフト（40）の回転角が再び０°の状態からシャフト（40）が僅かに回転すると、第１低圧室（74）は流出ポート（35）に連通し始める。つまり、第１低圧室（74）から流出ポート（35）へと冷媒が流出し始める。その後、シャフト（40）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と次第に大きくなってゆき、その回転角が３６０°に達するまでの間に亘って、第１低圧室（74）から膨張後の低圧冷媒が流出してゆく。 Next, a process in which the refrigerant flows out from the first low pressure chamber (74) in the first cylinder (71) will be described. In the state where the inflow of the refrigerant into the first high pressure chamber (73) is completed, when the shaft (40) is slightly rotated from the state where the rotation angle of the shaft (40) is again 0 °, the first low pressure chamber (74 ) Begins to communicate with the outflow port (35). That is, the refrigerant starts to flow from the first low pressure chamber (74) to the outflow port (35). Thereafter, the rotation angle of the shaft (40) gradually increases to 90 °, 180 ° and 270 °, and after the expansion from the first low pressure chamber (74) until the rotation angle reaches 360 °. The low-pressure refrigerant flows out.
潤滑油が油溜りから汲み上げられ、圧縮機構（50）及び膨張機構（60）に供給される過程について説明する。上記シャフト（40）が回転すると、それに伴い潤滑油は、上記遠心式の油ポンプ（48）から吸い込まれ、給油通路（49）に送り込まれる。給油通路（49）に送り込まれた潤滑油は、その給油通路（49）を上向きに流通し、上記両機構（50,60）に供給されて、該両機構（50,60）の摺動部の潤滑に利用される。 A process in which the lubricating oil is pumped from the oil reservoir and supplied to the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (60) will be described. When the shaft (40) rotates, the lubricating oil is sucked from the centrifugal oil pump (48) and sent to the oil supply passage (49). The lubricating oil fed into the oil supply passage (49) flows upward through the oil supply passage (49) and is supplied to both the mechanisms (50, 60). Used for lubrication.
上記両機構（50,60）の潤滑に利用された潤滑油は、該両機構（50,60）の外周面やケーシング（31）の内面を伝ってケーシング（31）内の底部の油溜りに戻ってゆく。また、膨張機構（60）の潤滑に利用された潤滑油の一部は、膨張機構（60）のフロントヘッド（61）とシャフト（40）の隙間を通り、そのままシャフト（40）を伝って流れ落ち、第２遠心分離板（26）の表面に至る。そして、上記第２遠心分離板（26）の表面に付着した潤滑油は、該第２遠心分離板（26）の外側へ飛ばされる。上記第２遠心分離板（26）によって飛ばされた潤滑油は、ケーシング（31）の内面などに付着して流れ落ち、ケーシング（31）内の底部の油溜りへ戻ってゆく。上記吐出管（36）の入口は、上記第２遠心分離板（26）の下側において該第２遠心分離板（26）の外周より内側に開口しているので、飛散した潤滑油が流入することはほとんどない。 The lubricating oil used for the lubrication of both the mechanisms (50, 60) travels along the outer peripheral surface of the mechanisms (50, 60) and the inner surface of the casing (31) to the oil reservoir at the bottom in the casing (31). Go back. Part of the lubricating oil used to lubricate the expansion mechanism (60) passes through the gap between the front head (61) and the shaft (40) of the expansion mechanism (60) and flows down along the shaft (40). To the surface of the second centrifuge plate (26). The lubricating oil adhering to the surface of the second centrifuge plate (26) is blown to the outside of the second centrifuge plate (26). The lubricating oil blown off by the second centrifugal separation plate (26) adheres to the inner surface of the casing (31) and flows down, and returns to the oil reservoir at the bottom in the casing (31). Since the inlet of the discharge pipe (36) opens to the inside of the outer periphery of the second centrifugal plate (26) below the second centrifugal plate (26), the scattered lubricating oil flows in. There is hardly anything.
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態１では、圧縮機構（50）から吐出された流体に混じる潤滑油は、該流体が吐出管（36）から吐出される前に上記第１遠心分離板（25）によって該流体から除去される。さらに、膨張機構（60）から流れ出た潤滑油は、吐出管（36）の入口に向って潤滑油が飛散してくる位置に至る前に上記第２遠心分離板（26）によってシャフト（40）から飛ばされる。また、吐出管（36）の入口は、潤滑油が含まれる流体がほとんど存在していない膨張機構（60）側における第１遠心分離板（25）の外周より内側であって、膨張機構（60）から流れ出て飛散した潤滑油がほとんど存在していない圧縮機構（50）側における第２遠心分離板（26）の外周より内側でもある位置に開口している。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができるので、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。
-Effect of the embodiment-
As described above, in the first embodiment, the lubricating oil mixed in the fluid discharged from the compression mechanism (50) is the first centrifugal plate (25) before the fluid is discharged from the discharge pipe (36). ) From the fluid. Further, the lubricating oil that has flowed out of the expansion mechanism (60) is moved to the shaft (40) by the second centrifugal separation plate (26) before reaching the position where the lubricating oil scatters toward the inlet of the discharge pipe (36). Is skipped from. The inlet of the discharge pipe (36) is inside the outer periphery of the first centrifugal separation plate (25) on the side of the expansion mechanism (60) where there is almost no fluid containing lubricating oil, and the expansion mechanism (60 ) And is scattered at a position that is also on the inner side of the outer periphery of the second centrifugal separation plate (26) on the compression mechanism (50) side where there is almost no lubricant scattered. Therefore, since the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced, the reliability of the fluid machine can be improved.
また、膨張機構（60）は圧縮機構（50）より上方に配置されるので、油溜りの潤滑油から膨張機構（60）への入熱量を抑えることができ、流体機械における熱ロスをより少なくすることができる。 Further, since the expansion mechanism (60) is disposed above the compression mechanism (50), the amount of heat input from the oil in the oil sump to the expansion mechanism (60) can be suppressed, and heat loss in the fluid machine is reduced. can do.
また、上述のごとく圧縮膨張ユニット（30）の吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができるので、本発明に係る圧縮膨張ユニット（30）を構成として使用する空調機（10）において、上記空調機（10）を構成する熱交換器（23,24）の流体通路の表面に潤滑油が吸着して熱交換器（23,24）の性能が低下したり、該空調機（10）の冷媒回路（20）に潤滑油が吸着して空調機（10）の効率が低下したりすることを防止することができる。 Moreover, since the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) of the compression / expansion unit (30) can be reduced as described above, the air conditioner using the compression / expansion unit (30) according to the present invention as a configuration. In (10), the lubricating oil is adsorbed on the surface of the fluid passage of the heat exchanger (23, 24) constituting the air conditioner (10), and the performance of the heat exchanger (23, 24) is reduced. It is possible to prevent the lubricating oil from adsorbing to the refrigerant circuit (20) of the air conditioner (10) and reducing the efficiency of the air conditioner (10).
《発明の実施形態２》
次に本発明の実施形態２を図面に基づいて説明する。
<<
Next,
図４に示すように、本実施形態２は、上記実施形態１において吐出管（36）の入口の向きを変更するとともに、第２遠心分離板（26）を省略したものである。 As shown in FIG. 4, the second embodiment changes the direction of the inlet of the discharge pipe (36) in the first embodiment and omits the second centrifuge plate (26).
上記吐出管（36）は、ケーシング（31）内における端部が下側に約９０度屈曲している。そして、吐出管（36）の入口は、第１遠心分離板（25）の上面に向けて開口している。吐出管（36）の入口は、全体が第１遠心分離板（25）の外周より内側に位置している。なお、吐出管（36）の入口と第１遠心分離板（25）との距離は５ｍｍから１０ｍｍ程度にするのが好適である。 The discharge pipe (36) has an end in the casing (31) bent downward by about 90 degrees. The inlet of the discharge pipe (36) opens toward the upper surface of the first centrifuge plate (25). The entire inlet of the discharge pipe (36) is located inside the outer periphery of the first centrifugal separation plate (25). The distance between the inlet of the discharge pipe (36) and the first centrifuge plate (25) is preferably about 5 mm to 10 mm.
本実施形態２によれば、上記実施形態１と同様に、圧縮機構（50）から吐出された流体に混じる潤滑油は、該流体が吐出管（36）から吐出される前に上記第１遠心分離板（25）によって該流体から除去される。さらに、吐出管（36）の入口は潤滑油が飛散してくるシャフト（40）側を向いて開口していない。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができるので、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。 According to the second embodiment, as in the first embodiment, the lubricating oil mixed in the fluid discharged from the compression mechanism (50) is not removed from the first centrifuge before the fluid is discharged from the discharge pipe (36). It is removed from the fluid by a separator plate (25). Furthermore, the inlet of the discharge pipe (36) does not open toward the shaft (40) side where the lubricating oil scatters. Therefore, since the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced, the reliability of the fluid machine can be improved.
《発明の実施形態３》
次に本発明の実施形態３を図面に基づいて説明する。
<< Embodiment 3 of the Invention >>
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.
図５及び図６に示すように、本実施形態３は、上記実施形態２において吐出管（36）の入口の向きを変更したものである。
As shown in FIG.5 and FIG.6, this Embodiment 3 changes the direction of the inlet_port | entrance of a discharge pipe (36) in the said
上記吐出管（36）は、ケーシング（31）内における端部がシャフト（40）の回転方向に屈曲している。そして、吐出管（36）の入口は、シャフト（40）の回転方向を向いて開口している。つまり、吐出管（36）の入口は、シャフト（40）が回転してくる方向ではなく、シャフト（40）が回転してゆく方向を向いて開口している。図６において説明すると、シャフト（40）は反時計周り（左周り）に回転し、吐出管（36）はシャフト（40）の左下において反時計周りの向きとなる右下を向いて開口している。吐出管（36）の入口は、全体が第１遠心分離板（25）の外周より内側に位置している。 The discharge pipe (36) has an end in the casing (31) bent in the rotation direction of the shaft (40). The inlet of the discharge pipe (36) opens toward the rotational direction of the shaft (40). That is, the inlet of the discharge pipe (36) opens not in the direction in which the shaft (40) rotates, but in the direction in which the shaft (40) rotates. Referring to FIG. 6, the shaft (40) rotates counterclockwise (counterclockwise), and the discharge pipe (36) opens toward the lower right, which is counterclockwise at the lower left of the shaft (40). Yes. The entire inlet of the discharge pipe (36) is located inside the outer periphery of the first centrifugal separation plate (25).
本実施形態３によれば、実施形態２と同様に、圧縮機構（50）から吐出された流体に混じる潤滑油は、該流体が吐出管（36）から吐出される前に上記第１遠心分離板（25）によって該流体から除去される。さらに、吐出管（36）の入口は、回転中のシャフト（40）から潤滑油が飛散してくる方向とは逆向きに開口している。よって、吐出管（36）から吐出される潤滑油の量を低減させることができるので、流体機械の信頼性の向上を図ることができる。 According to the third embodiment, as in the second embodiment, the lubricating oil mixed in the fluid discharged from the compression mechanism (50) is separated from the first centrifugal separation before the fluid is discharged from the discharge pipe (36). It is removed from the fluid by a plate (25). Further, the inlet of the discharge pipe (36) opens in the direction opposite to the direction in which the lubricating oil scatters from the rotating shaft (40). Therefore, since the amount of lubricating oil discharged from the discharge pipe (36) can be reduced, the reliability of the fluid machine can be improved.
《その他の実施形態》
本実施形態３では、吐出管（36）がケーシング（31）に対して垂直に差し込まれ、ケーシング（31）内における端部が屈曲して、その入口がシャフト（40）の回転方向を向いて開口しているが、直管状の吐出管（36）をケーシング（31）に対して斜めに差し込み、その入口がシャフト（40）の回転方向を向いて開口するようにしてもよい。
<< Other Embodiments >>
In the third embodiment, the discharge pipe (36) is inserted perpendicularly to the casing (31), the end in the casing (31) is bent, and the inlet faces the rotation direction of the shaft (40). Although it is open, a straight tubular discharge pipe (36) may be inserted obliquely with respect to the casing (31), and its inlet may be opened in the direction of rotation of the shaft (40).
本実施形態によれば、吐出管（36）をケーシング（31）の外部から差し込むことができるので、容易に該吐出管（36）をケーシング（31）に取り付けることができる。したがって、流体機械の組立時における吐出管（36）をケーシング（31）に取り付ける作業を簡素化することができる。 According to this embodiment, since the discharge pipe (36) can be inserted from the outside of the casing (31), the discharge pipe (36) can be easily attached to the casing (31). Therefore, the operation of attaching the discharge pipe (36) to the casing (31) during assembly of the fluid machine can be simplified.
25 油分離板（第１遠心分離板）
26 回転板（第２遠心分離板）
30 圧縮膨張ユニット
31 ケーシング
40 シャフト（回転軸）
45 電動機
48 二重遠心式のポンプ
50 圧縮機構（ロータリ式膨張機）
60 膨張機構（ロータリ式膨張機）
25 Oil separator (first centrifugal separator)
26 Rotating plate (second centrifuge plate)
30 Compression / expansion unit
31 Casing
40 shaft (rotary axis)
45 Electric motor
48 double centrifugal pump
50 Compression mechanism (rotary expander)
60 Expansion mechanism (rotary expander)
Claims (8)
上記ケーシング（31）には、上記圧縮機構（50）で圧縮された流体をケーシング（31）外部に送り出すための吐出管（36）が設けられ、
上記吐出管（36）の入口が、ケーシング（31）内における上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）との間に開口している流体機械であって、
上記回転軸（40）には、該回転軸（40）と共に回転して上記圧縮機構（50）で圧縮された流体と潤滑油とを分離する油分離板（25）が取り付けられており、
上記吐出管（36）の入口は、上記油分離板（25）よりも膨張機構（60）寄りに位置し、且つ該油分離板（25）側を向いて開口していることを特徴とする流体機械。 One expansion mechanism (60) that generates power by expansion of the fluid, one compression mechanism (50) that compresses the fluid, and one rotating shaft (40) that connects the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50). Stored in the casing (31),
The casing (31) is provided with a discharge pipe (36) for sending the fluid compressed by the compression mechanism (50) to the outside of the casing (31),
An inlet of the discharge pipe (36) is a fluid machine opened between the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50) in the casing (31),
The rotary shaft (40) is attached with an oil separation plate (25) that rotates together with the rotary shaft (40) and separates the fluid compressed by the compression mechanism (50) and the lubricating oil,
The inlet of the discharge pipe (36) is located closer to the expansion mechanism (60) than the oil separation plate (25) and opens toward the oil separation plate (25). Fluid machinery.
上記ケーシング（31）には、上記圧縮機構（50）で圧縮された流体をケーシング（31）外部に送り出すための吐出管（36）が設けられ、
上記吐出管（36）の入口が、ケーシング（31）内における上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）との間に開口している流体機械であって、
上記回転軸（40）には、該回転軸（40）と共に回転して上記圧縮機構（50）で圧縮された流体と潤滑油とを分離する油分離板（25）が取り付けられており、
上記吐出管（36）の入口は、上記油分離板（25）よりも膨張機構（60）寄りに位置し、且つ上記回転軸（40）の回転方向を向いて開口していることを特徴とする流体機械。 One expansion mechanism (60) that generates power by expansion of the fluid, one compression mechanism (50) that compresses the fluid, and one rotating shaft (40) that connects the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50). Stored in the casing (31),
The casing (31) is provided with a discharge pipe (36) for sending the fluid compressed by the compression mechanism (50) to the outside of the casing (31),
An inlet of the discharge pipe (36) is a fluid machine opened between the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50) in the casing (31),
The rotary shaft (40) is attached with an oil separation plate (25) that rotates together with the rotary shaft (40) and separates the fluid compressed by the compression mechanism (50) and the lubricating oil,
The inlet of the discharge pipe (36) is located closer to the expansion mechanism (60) than the oil separation plate (25) and opens toward the rotational direction of the rotary shaft (40). Fluid machine.
上記ケーシング（31）には、上記圧縮機構（50）で圧縮された流体をケーシング（31）外部に送り出すための吐出管（36）が設けられ、
上記吐出管（36）の入口が、ケーシング（31）内における上記膨張機構（60）と上記圧縮機構（50）との間に開口している流体機械であって、
上記回転軸（40）には、該回転軸（40）と共に回転して上記圧縮機構（50）で圧縮された流体と潤滑油とを分離する油分離板（25）と、該油分離板（25）よりも膨張機構（60）寄りに配置されて回転軸（40）と共に回転する回転板（26）とが取り付けられており、
上記吐出管（36）の入口は、上記油分離板（25）と上記回転板（26）との間に開口していることを特徴とする流体機械。 One expansion mechanism (60) that generates power by expansion of the fluid, one compression mechanism (50) that compresses the fluid, and one rotating shaft (40) that connects the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50). Stored in the casing (31),
The casing (31) is provided with a discharge pipe (36) for sending the fluid compressed by the compression mechanism (50) to the outside of the casing (31),
An inlet of the discharge pipe (36) is a fluid machine opened between the expansion mechanism (60) and the compression mechanism (50) in the casing (31),
The rotating shaft (40) includes an oil separating plate (25) that rotates together with the rotating shaft (40) and separates the fluid compressed by the compression mechanism (50) and the lubricating oil, and the oil separating plate ( 25) and a rotating plate (26) that is arranged closer to the expansion mechanism (60) and rotates with the rotating shaft (40).
The fluid machine according to claim 1, wherein an inlet of the discharge pipe (36) is opened between the oil separation plate (25) and the rotating plate (26).
上記吐出管（36）は、ケーシング（31）内に位置する部分が直管状に形成されていることを特徴とする流体機械。 The fluid machine according to claim 3, wherein
In the fluid machine, the discharge pipe (36) is formed in a straight tubular portion in the casing (31).
上記吐出管（36）は、その入口が油分離板（25）の外周よりも回転軸（40）寄りに開口していることを特徴とする流体機械。 The fluid machine according to any one of claims 1 to 4,
The fluid machine according to claim 1, wherein the discharge pipe (36) has an inlet opening closer to the rotating shaft (40) than the outer periphery of the oil separation plate (25).
上記吐出管（36）は、その入口が油分離板（25）の外周及び回転板（26）の外周よりも回転軸（40）寄りに開口していることを特徴とする流体機械。 The fluid machine according to any one of claims 3 and 4,
The fluid machine according to claim 1, wherein the discharge pipe (36) has an inlet opening closer to the rotation axis (40) than the outer periphery of the oil separation plate (25) and the outer periphery of the rotation plate (26).
上記圧縮機構（50）と上記膨張機構（60）との間には該回転軸（40）に連結された電動機（45）が配置されており、
上記油分離板（25）は、上記電動機（45）よりも膨張機構（60）寄りに位置していることを特徴とする流体機械。 The fluid machine according to any one of claims 1 to 6,
An electric motor (45) connected to the rotating shaft (40) is disposed between the compression mechanism (50) and the expansion mechanism (60),
The fluid machine, wherein the oil separation plate (25) is positioned closer to the expansion mechanism (60) than the electric motor (45).
上記回転軸（40）は、その軸心が上下方向となる姿勢で配置され、
上記膨張機構（60）は、上記圧縮機構（50）より上方に配置されていることを特徴とする流体機械。 The fluid machine according to any one of claims 1 to 7,
The rotating shaft (40) is arranged in a posture in which the axis is in the vertical direction,
The fluid machine, wherein the expansion mechanism (60) is disposed above the compression mechanism (50).
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