JP6108967B2 - 回転型圧縮機構 - Google Patents

回転型圧縮機構 Download PDF

Info

Publication number
JP6108967B2
JP6108967B2 JP2013119924A JP2013119924A JP6108967B2 JP 6108967 B2 JP6108967 B2 JP 6108967B2 JP 2013119924 A JP2013119924 A JP 2013119924A JP 2013119924 A JP2013119924 A JP 2013119924A JP 6108967 B2 JP6108967 B2 JP 6108967B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
drive cylinder
partition plate
compression mechanism
rotary compression
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013119924A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2014238023A (ja
Inventor
善則 村瀬
善則 村瀬
佐貫 政美
政美 佐貫
匡志 東山
匡志 東山
小川 博史
博史 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to JP2013119924A priority Critical patent/JP6108967B2/ja
Priority to DE112014002721.9T priority patent/DE112014002721T5/de
Priority to KR1020157030896A priority patent/KR101810903B1/ko
Priority to US14/895,166 priority patent/US10145373B2/en
Priority to PCT/JP2014/002739 priority patent/WO2014196147A1/ja
Priority to CN201480032343.4A priority patent/CN105431635A/zh
Publication of JP2014238023A publication Critical patent/JP2014238023A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6108967B2 publication Critical patent/JP6108967B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/32Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F04C18/02 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/332Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F04C18/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the inner member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/32Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F04C18/02 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/332Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F04C18/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the inner member
    • F04C18/336Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F04C18/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the outer member and reciprocating with respect to the inner member and hinged to the inner member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0057Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/0085Prime movers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/06Silencing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/60Shafts
    • F04C2240/603Shafts with internal channels for fluid distribution, e.g. hollow shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

本発明は、回転型圧縮機構に関するもので、特にエアコンなどの冷媒圧縮において、効率及び信頼性が高く、これらを両立させて小型化を図るとともに、騒音を極めて少なくすることができるものである。
低コスト、車両などへの搭載性の面から、圧縮機の小型化が必要となっている。小型化の手段として駆動用のモータ内部に圧縮部を配置することは、小型化の有用な手段である。このようなモータ内部に圧縮部を配置したものが、特許文献1に開示されている。この従来技術では、電動モータの回転子に一体化したシリンダ8に対して、偏心位置に設置した静止形ピストン11との間を、ベーン部13(仕切板)で圧縮室を形成したものが、開示されている。モータの回転子と一体のシリンダ8の方を、静止状態にあるピストン11に対して、通常のローリングピストンとは逆に、回転するように構成している。これは、基本的には通常のローリングピストンといえるものなので、ベーンノーズがあり、摺動損出が発生する。そして、バネとベーンが、回転するシリンダ部に配置されているため、高回転時に遠心力が作用し、バネ力に打ち勝つとベーンノーズとロータとの間に、隙間(ベーンの離脱)が発生して圧縮作動をしないため、性能低下が問題となり、高回転に不向きなものであった。
一方、特許文献2には、両回転型のスクロール圧縮機が開示されている。この両回転型のスクロール圧縮機は、ベーンを設けることなく作動室形成することができるものである。しかしながら、この従来技術では、スクロールの精密加工にコストがかかるとともに、一般的なスクロール圧縮機の固定スクロール盤を回転させることから、2枚のスクロール盤を片持ち支持にせざるを得ない。スクロール盤にはアンバランスがあって、片持ちで回転させると振動などの悪影響が発生する。スクロール圧縮機の場合、吐出口は中心部に設けざるを得ず、中心部は軸部となっていることから、回転している軸部を吐出高圧冷媒が通過する構成になっている。このため、軸部の周囲は低圧の吸入圧力であることから、回転軸部のシールが難しいという問題があった。
特公平01−54560号公報 特開2002−310073号公報
本発明は、上記問題に鑑み、効率及び信頼性が高く小型化を図ることができ、騒音の極めて少ない回転型圧縮機を提供するものである。
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、ケーシング(1)に装着されたシャフト(12)と、該シャフト(12)に回転自在に軸支され、円筒形の内面、又は、異型の内面を持つ駆動シリンダ(8)と、該駆動シリンダ(8)内に設置されたロータ(11)であって、該ロータ(11)の外周が前記駆動シリンダ(8)内周に接触部(C)で接するように、前記駆動シリンダ(8)の第1回転中心(O1)に対して偏心した第2回転中心(O2)を持つロータ(11)と、前記駆動シリンダ(8)と前記ロータ(11)が等速回転運動するように連結する伝動機構(30)と、前記駆動シリンダ(8)の内周と前記ロータ(11)の外周で形成される空間を仕切る仕切りプレート(14、14’、140)と、を具備する回転型圧縮機構であって、前記仕切りプレート(14)は、前記駆動シリンダ(8)の内周近傍、又は、前記ロータ(11)の外周近傍に、前記仕切りプレート(14)の一方の端部が出入り自由な構造を持ち、前記伝動機構が、前記駆動シリンダに取り付けられたピン(31)と、前記ロータに設けられた内周溝(32)との複数個の組(31、32)から構成されて、前記ピン(31)が、前記内周溝(32)の内周を摺接して、前記駆動シリンダの回転により前記ロータにトルクを伝動する回転型圧縮機構である。
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
本発明の第1実施形態を示す横断面図である(回転軸方向を横とする)。 本発明の第1実施形態を示す詳細部分縦断面図である。 本発明の第1実施形態の作動を示す説明図である(第1回転中心、第2回転中心不動)。 本発明の第1実施形態の作動を示す説明図である(駆動シリンダを静止座標にして、相対的にロータの動作を表示した場合)。 本発明の第1実施形態の仕切りプレート14の一例を示す断面図である。 本発明の第2実施形態を示す断面図である。 本発明の第2実施形態の図5のA−A線に関する断面図である。 本発明の第2実施形態の図5のB−B線に関する断面図である。 本発明の第2実施形態の作動を示す説明図である(第1回転中心、第2回転中心不動)。 本発明の第3実施形態を示す断面図である。 本発明の第4実施形態を示す断面図である。 本発明の第5実施形態を示す断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。以下の実施形態の説明においては、車両用エアコンの冷媒圧縮を例示として説明するが、必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明は、広く家庭用や産業用の圧縮機に適用可能なものである。
(第1実施形態)
図1に示すように、ケーシング1の内面には、電動モータの固定子2がはめ込まれて固定されている。ケーシング1は、締結ボルトなどで蓋4が取り付けられている。ケーシング1の蓋4と反対側にはインバータ5が設置されている。電動モータの回転子3は、駆動シリンダ8の外周に埋め込み固定されているので、駆動シリンダ8は、シャフト12の両端部側で第1回転中心O1回りに、電動モータの回転子3によって回転させられるようになっている。なお、駆動モータとしては、ケーシング内にはめ込まれた固定子2と、駆動シリンダ8の外周に埋め込み固定された回転子3に限定されるものではなく、駆動シリンダ8を、シャフト軸方向に併設して連結駆動した電動モータによって回転駆動してもよく、また、電動モータを使用することなく、駆動シリンダ8の回転をベルト伝動によることも可能である。
本実施形態においては、駆動シリンダ8は、円筒シリンダ部83と一体となった左側サイドプレート81と右側サイドプレート82で構成されて、左側サイドプレート81と右側サイドプレート82で、回転子を構成する積層鋼板3をサンドイッチ状に挟み込んで埋め込み、締結ボルト(図示せず)などで固定している。シャフト12の左右端部はケーシング1や蓋4に挿入や圧入されており、シャフト12は回転しないようになっている。静止したシャフト12に対して、モータの回転子3と駆動シリンダ8は一体化されて、ベアリング42を介して、第1回転中心O1周りに、回転可能になっている。
この実施形態において、シャフト12において、シャフト両端側の軸心は、駆動シリンダ8の第1回転中心O1であり、シャフト中央部の軸心は、ロータ11の第2回転中心O2と一致している。駆動シリンダ8の第1回転中心O1に対して、ロータ11の第2回転中心O2は偏心している。図2に示すように、駆動シリンダ8は、第1回転中心O1に関して回転し、ロータ11は、第2回転中心O2に関して回転する。ケーシング1に固定するシャフト両端部の軸心をシャフト中央部の第2回転中心O2に一致させて、左側サイドプレート81と右側サイドプレート82とを、シャフト12の両側から偏心軸部(第1回転中心O1)で軸支させるようにしても良い。
図2に示すように、ロータ11は、駆動シリンダ8の円筒シリンダ部83内周面とロータ11外周が、仕切り点(接触部ともいう)Cで接するように、駆動シリンダ8の第1回転中心O1に対して偏心した、シャフト中央部の第2回転中心O2周りに、ベアリング43を介して回転する。ここで、シャフト12自体は、回転しないので、駆動シリンダ8の回転中心O1及びシャフト中央部の第2回転中心O2は、いずれも不動点である。左側サイドプレート81と右側サイドプレート82には、それぞれ、ピン31が埋め込まれ、ロータ11の両側面の内周溝32内に突出している。ピン31と内周溝32は、駆動シリンダ8とローラ11とが等速回転するように連結する伝動機構30を構成する。内周溝内にはリング32’が挿入されている。これらの複数組のピン31とリング32’(伝動機構30)は、通常自転防止ピン・リング機構と呼ばれ、オルダム継手と同様に、駆動シリンダ8の回転を等速回転でロータ11に伝動する。内周溝32には、焼き付け防止や相対速度低減のために、耐摩耗性と低摩擦特性に優れた摺動材料からなるリング32’を挿入すると良い。複数組のピン31とリング32’の代わりに、ロータ11と駆動シリンダ8相互間にオルダム継手で連結しても良い(特開平7−229480号公報参照)。
複数組のピン31とリング32’は、少なくとも2組以上必要で、120°等間隔に3組設置するか、90°毎に4組設置することが、不釣り合いおもりを発生させないために好ましい。もちろん不等間隔であっても複数組あれば実施可能である。本実施形態では内周溝内にはリング32’が挿入されているが、リングが挿入されていない場合であっても実施可能である。
駆動シリンダ8とロータ11との間に仕切りプレート14が設置されている。図2の実施形態では、断面がダンベル形をしており、仕切りプレート14の一端は、駆動シリンダ8の円筒シリンダ部83に揺動可能に取り付けられており、仕切りプレート14の他端はロータ11と摺動可能かつ揺動可能に、摺動溝24内に取り付けられている。駆動シリンダ8の回転伝動は、伝動機構30によって行われるので、仕切りプレート14によって、ロータ11が連れ回りするものではない。仕切りプレート14は、仕切り点Cとともに、作動室を仕切るためだけの機能を有している。
図2を参照して、駆動シリンダ8(電動モータの回転子3)の第1回転中心O1に対して、ロータ11の回転する中心(シャフト12の中央部の第2回転中心O2)は偏心して、それぞれ等速回転する。これら第1回転中心O1と第2回転中心O2は、不動点である。したがって、本実施形態では、仕切り点Cも、駆動シリンダ8とロータ11が回転しても不動点となっている。この様子は、図3Aを用いて後述する。
次に、仕切りプレート14について説明する。仕切りプレート14は、従来技術のローリングピストンにおける、ベーンに相当する部材である。すなわち、本実施形態では、仕切りプレート14は、圧縮室(圧縮側の作動室)9と吸入室10とを仕切る部材である。連結部材としての機能を果たすために、仕切りプレート14の一端部(頭部)は、円筒面になっており、頭部の中心軸に対して、仕切りプレート14は、揺動することができるようになっている。ロータ11及び駆動シリンダ8は等速回転を行い、仕切りプレート14の他端部(足部)が摺動溝24内を若干の揺動をしながら直線状に摺動する。足部も頭部と同様に円筒面となっており、ダンベル形の断面形状になっている。
仕切りプレート14の断面形状は、ダンベル形に限られるものではなく、様々な変形例が考えられる。図4に示すように、エクスクラメーションマーク(びっくりマーク)のような断面形状にしても良い。この場合には、圧縮する作動室のデッドボリュームを少なくするので、圧縮効率において効果がある。
その他、本実施形態においても、後述する図9にみられるように、仕切りプレート14’の頭部は、円筒面にして、他端部は頭部のない平板の仕切りプレート14’にすると良い。ロータ11に片側に円筒面を持つ2枚のシュー133が、仕切りプレート14の他端部の平板を挟むように設置し、仕切りプレート14’の他端部がロータ11と摺動可能かつ揺動可能に取り付けられるようにする。この場合には、摺動溝24内のデッドボリュームを完全になくすことができるので、圧縮効率においてきわめて効果がある。また、仕切りプレート14、14’は、ダンベル形、エクスクラメーションマーク形、2枚のシュー133が挟む仕切りプレート14’タイプなど、いずれの場合であっても、1枚に限らず図9の実施形態のように複数枚設置しても良い。複数枚設置する場合には、吸入通路を本実施形態のようにシャフト12の内部から行う場合と、後述する第2実施形態のようにケーシングに設けた吸入開口18’から行うようにしても良い。
シャフト12の内部中央には、吸入通路17が貫通しており、ケーシングに固定されているので、特許文献2とは異なり回転することがなくシールが容易である。吸入通路17からロータ通路20と連通するために、図2にみられるように、一例として放射方向4か所にシャフト開口18が設けられている。圧縮すべき冷媒ガスなどの圧縮媒体は、図1、2に示すように、吸入口16から導入され、吸入通路17を経て、シャフト開口18、ロータ通路20から、吸入側の作動室(吸入室)10に導入される。シャフト開口18とロータ通路20は、常に全角度で連通している。シャフト開口18の出口には、シャフト12の一部の円周方向に、全周に亘って溝19が形成されている。
駆動シリンダ8の左側サイドプレート81と右側サイドプレート82には、それぞれ、圧縮室吐出口21が設けられており、外側には吐出弁部22が設置されている。圧縮室吐出口21と吐出弁部22は、駆動シリンダ8の回転とともに、回転しながら圧縮ガスをケーシング内部の空間に吐出する。その後、ケーシング吐出口23から外部に吐出する。なお、吐出弁部22は駆動シリンダ8の外周部に設けてもよい。
圧縮機構部は、ケーシング1に固定されたシャフト12と、駆動シリンダ8と、ロータ11と、ロータ11との間を連結する仕切りプレート14とから構成される。駆動シリンダ8の第1回転中心O1に対して、ロータ11の第2回転中心O2は偏心している。ロータ11と駆動シリンダ8間の空間が、作動室となっている。この作動室は、仕切りプレート14により2分され、圧縮室9と吸入室10とを形成する。駆動シリンダ8を回転駆動する電動モータ2、3により、駆動シリンダ8を回転させて、駆動シリンダ8とロータ11間に形成された作動室のうち、仕切りプレート14の回転方向前方の圧縮室9で、吸入ガスを圧縮する。駆動シリンダ8とロータ11間に形成された作動室は、仕切りプレート14と、駆動シリンダ8とロータ11の接点である仕切り点Cで、仕切られている。仕切りプレート14の回転方向前方には、圧縮室9が形成され、後方には吸入室10が形成される。
次に、図3Aを参照して、圧縮工程と吸引工程について、駆動シリンダ8の回転角θ(仕切りプレート14の頭部の位置)が30°毎に説明する。図3Aは、駆動シリンダ8とロータ11が等速回転している実際の圧縮機構の各角度位置を示している。第1回転中心O1、第2回転中心O2、仕切り点Cは不動である。駆動シリンダ8が回転すると、ピン・リング31、32’によって、ロータ11が回転するが、常に、仕切り点Cで作動室が仕切られている。一方、図3Bは、ローリングピストン機構がわかるように、回転する駆動シリンダ8を静止座標系にとって、ロータ11の動きを見た図である。図3Aでは、駆動シリンダ8とロータ11双方が回転してしまって、作動室の状態がわかりにくいが、図3Bでは、通常のローリングピストンと同様に、ロータ11が、駆動シリンダ8の円筒シリンダ部83の内周面をローリングしていることが見て取れる。
図3Aの(1)θ=0°から(12)θ=330°を経て、再度(1)θ=0°至る順に説明する。煩雑を避けて、被圧縮流体が作動室に吸入されるロータ通路20と、圧縮室吐出口21は、図3Aにおいて図示していない。仕切りプレート14の回転方向前方側に圧縮室吐出口21があり、その後方にロータ通路20が設けられている。
圧縮工程と吸入工程は、360°の1回転の間に、仕切りプレート14の回転方向前方と後方の作動室で同時に進行する。まず、圧縮工程から述べる。
(1)θ=0°では、吸入が完了した状態である。仕切りプレート14と仕切り点Cとが一致するので、吸入室10と圧縮室9が合体する。θ=0°から駆動シリンダ8の回転角θが増大するにつれ、(2)〜(12)に見られるように、仕切りプレート14の回転方向前方側と仕切り点Cとの間が閉鎖されて、圧縮室9での圧縮が進行する。
(2)〜(12)に見られるように、仕切りプレート14の回転方向後方側の作動室では、吸入工程が進行する。(1)θ=0°で圧縮室9は消滅して、今度は、吸入室10が、仕切りプレート14の回転方向後方と、仕切り点Cとの間に形成されて、(2)→(12)→(1)に至るまで吸入が進行して、圧縮工程と吸引工程が繰り返されて行く。以上2回別々に説明したが、実際の圧縮工程と吸引工程は360°の1回転で同時に行われる。
以上説明したように、ロータ11と駆動シリンダ8は同時に等速回転させることができ、両者は完全に同期する。駆動シリンダ8が一定回転で運動した場合、ロータ11に回転変動が発生することはなく、このためコンプレッサの騒音を顕著に改善することができる。特許文献2のものでは、スクロールラップ歯はインボリュート曲線で展開するので、従動スクロールと駆動スクロールのそれぞれの回転中心に重心位置が来るように調整しなければならず、どうしても不釣り合い錘が発生しやすい。これに対して、本実施形態では、駆動シリンダ8とロータ11は単なる円筒体であり、しかも、それぞれが不動点である第1回転中心、第2回転中心の周りに回転する。このため、ピン31とリング32’の各組さえ等間隔に設置すれば、不釣り合い錘が発生することはなく、発生したとしても微小な程度に抑えることができるので、特許文献2のものに比べ、振動、騒音の観点から見て格別な効果を有するものである。
また、本実施形態では、固定されたシャフト12を冷媒通路(吸入通路17)に利用することで、従来の圧縮機にみられるような高低圧を仕切る壁を設ける必要がない。特許文献2の従来技術では、回転しているシャフトを吐出冷媒(高圧)が通過する構成になっており、シャフトの周囲は吸入圧力(低圧)であるため、回転シャフトのシールが難しいという課題があったが、本実施形態では、シャフト12は固定されて回転しないので、シール機構を簡単にすることができる。これにより、冷媒漏れを抑制でき、コンプレッサ効率の向上を図ることができる。本実施形態では、ベーンノーズ摺動部を持たないため、従来技術のようなベーンノーズ摺動部の離脱や焼き付きがなく、低回転から高回転まで、性能と信頼性を両立確保することができる。さらに、駆動シリンダ8の回転により圧縮作動を行うため、駆動シリンダ8を、電動モータの回転子3内に配置しているので、電動モータ回転子に内蔵した、小型な圧縮機を提供することができるものである。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態は、図6に示すように、仕切りプレート140は、平板で構成され、一端が駆動シリンダ8の内周面に接触するように、ロータ11に4枚摺動可能に取り付けられている場合の実施形態である。以下、図5、6を参照して、本実施形態を説明するが、第1実施形態と同じ点は説明を省略する。図5、6は、仕切り点Cに注目すると、図2に比較して90°時計回りに回転して表示した図である。
圧縮機構部は、ケーシング1に固定されたシャフト12と、駆動シリンダ8と、ロータ11と、ロータ11との間を連結する仕切りプレート140とから構成される。駆動シリンダ8の第1回転中心O1に対して、ロータ11の第2回転中心O2は偏心している。駆動シリンダ8の回転伝動は、伝動機構30によって行われる基本構成は、第1実施形態と全く同じである。駆動シリンダ8の回転は、シャフト12の両端部側の支持部12’、12’で、ベアリング42を介して、第1回転中心O1周りに、回転可能になっている(図6参照)。ロータ11は、シャフト12にベアリング43を介して、第2回転中心O2周りに、回転可能になっている(図6参照)。その他は、第1実施形態と同じである。
本発明の第2実施形態では、仕切りプレート140はロータ11に4枚摺動可能に取り付けられている場合で説明するが、仕切りプレート140は、1枚、又は、複数枚であってもよい。仕切りプレート140が1枚の場合には、第1実施形態のように、シャフト12から吸入すると良い。本実施形態では、仕切りプレート140は、一端が駆動シリンダ8の内周面に接触するようにしているが、これとは逆に、仕切りプレート140が、一端がロータ11の外周面に接触するように駆動シリンダ8側に摺動自在に設置しても良く、本実施形態には様々な変形例を含むものである。本実施形態では、仕切りプレート140が、ベーンノーズ摺動部と同じことが発生するかのように見えるが、本発明の圧縮機構部では、第1実施形態の図3Bと同様に、駆動シリンダ8とロータ11が同時に回転する中で、仕切りプレート140と駆動シリンダ8の内周面との相互間には、ごくわずかな摺動が発生するだけであるので、従来技術のようなベーンノーズ摺動部の離脱や焼き付きがなく、低回転から高回転まで、性能と信頼性を両立確保することができる。
本実施形態においては、シャフト12が、ケーシング1と一体に設置された中仕切り板6と蓋4とに固定されている(シャフト12は、ボルトで中仕切り板6に固定)。図5において中仕切り板6の左側は、吸入ボリーム51が設けられている。吸入口16からの圧縮すべき冷媒ガスなどの圧縮媒体は、吸入口16から導入され、吸入ボリーム51(内壁51’で仕切られているが渦巻き状に51、51、51は全て連通している)を経て連通口52から、シャフト12の中仕切り板6側に設けられた内部吸入ボリューム53に導入される。その後、図7の三日月形状の吸入開口18’から、圧縮機構の吸入室10に導入される。吸入開口18’の形状は一部欠落した三日月形状に限定されるものではないが、作動室の形状に沿って、仕切り点Cを基準に回転方向へ135°程度前後の開口形状を設けることが望ましい。気筒数によって最適角度は異なり本実施形態の様な4気筒の場合は前述のとおりであるが、2気筒の場合は90°,3気筒の場合は120°となり、式で表すと、180°−(180/気筒数)となる角度が最適な値となるが、これに限定されるものではない。駆動シリンダ8の右側サイドプレート82には、圧縮室吐出口21が4か所設けられており、外側には吐出弁部22(図示せず)が設置されている。圧縮室吐出口21と吐出弁部22は、駆動シリンダ8の回転とともに、回転しながら圧縮ガスをケーシング内部の空間に吐出する。その後、ケーシング吐出口23から外部に吐出する。
右側サイドプレート82には、ピン31が埋め込まれ、ロータ11の右側面の内周溝32内に突出している。ピン31と内周溝32(リング32’の内周面であっても良い)は、伝動機構30を構成する。内周溝内にはリング32’が挿入されている。内周溝32には、焼き付け防止や相対速度低減のために、耐摩耗性と低摩擦特性に優れた摺動材料からなるリング32’を挿入すると良い。本実施形態では、複数組のピン31とリング32’は、90°毎に4組設置しているが、少なくとも2組以上すればよい。伝動機構30にはオルダム継手を使用しても良い。
シャフト12の中央の第1回転中心O1に沿った貫通孔54は、第1実施形態とは異なり、吸入通路ではなく、潤滑油の流路である。ケーシング1の内部は圧縮された圧縮媒体が高圧で吐出されており、ケーシングの下部には油溜りが生じ、この内部の高圧を利用して、フィルタ59、連通路58を経て、シャフト12の図5上の左端面に形成された油溝(図示せず)を経て貫通孔54や、通路56、57に分配される。貫通孔54を通った潤滑油は、ベアリング42、43へ供給され、また、通路56、57を通った潤滑油は、仕切りプレート140の背圧として供給される。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
次に、図8を参照して、圧縮工程と吸引工程について、駆動シリンダ8の回転角θ(仕切りプレート140の駆動シリンダ8内周面との接触位置)が30°毎に説明する(図8においては、図3Aと同様に、図6の仕切り点Cの位置が、反時計回りに90°回転して最上部に位置している点に留意)。黒塗りの仕切りプレート140に着目して説明する。図8では、駆動シリンダ8とロータ11双方が回転しているが、本実施形態においても第1回転中心O1、第2回転中心O2、仕切り点Cは不動である。駆動シリンダ8が回転すると、ピン・リング31、32’によって、ロータ11が回転するが、常に、仕切り点Cで作動室が仕切られている。
図8の(1)θ=0°から(12)θ=330°を経て、再度(1)θ=0°至る順に説明する。煩雑を避けて、被圧縮流体が作動室に吸入される三日月形状の吸入開口18’は(3)のみに明示している。吸入開口18’は、図5、7に示すように不動のシャフト12に設けられており、静止位置に設置されたものである。各仕切りプレート140の回転方向前方側に圧縮室吐出口21が4か所設置されており、駆動シリンダ8の右側サイドプレート82に設置されているので、駆動シリンダ8の回転に合わせて同時に回転する。本発明の第2実施形態では、仕切りプレート140はロータ11に4枚摺動可能に取り付けられている場合であるので、黒塗りの仕切りプレート140の前後の作動室(以下、「前作動室」と「後作動室」という)について例示的に説明する。
(1)θ=0°では、後作動室では、圧縮工程が最終段階であり、一方前作動室では、作動室が吸入を開始したところである。(2)近傍においては、後作動室は、仕切り点Cで分断されて前方側が吸入開口18’に連通するので、吸気工程が開始している。(5)近傍においては、前作動室は、吸入開口18’との連通が遮断されて、圧縮工程が開始している。一方、後作動室は、黒塗りの仕切りプレート140が(8)を通り過ぎた辺りから、吸入開口18’との連通が遮断されて、圧縮工程が開始している。このようにそれぞれの作動室は、90°の位相差をもって圧縮工程と吸引工程が繰り返されて行く。第2実施形態の効果については、第1実施形態に対して、作動室が複数あるため1回転当りの排除容積が大きくなり、小型化にとって、より有利となる。その他、シャフト12による吸入がなされない点以外、第1実施形態と同じである。
(第3実施形態)
第3実施形態については、図9に示されているような仕切りプレート14’にした実施形態である。吸入開口18’、圧縮室吐出口21などその他の構成は基本的には第2実施形態と同じ構成である。仕切りプレート14’の頭部は、円筒面にして、他端部は平板の仕切りプレート14’にし、ロータ11に片側に円筒面を持つ2枚のシュー133が、仕切りプレート14の他端部の平板を挟むように設置し、仕切りプレート14’の他端部がロータ11と摺動可能かつ揺動可能に取り付けられるようにする。本実施形態の仕切りプレート14’の構成は、第1実施形態においても適用することができる。図9に示した実施形態は、2枚の仕切りプレート14’の場合の実施形態であるが、1枚であっても複数枚であっても良い。第3実施形態の場合には、摺動溝24内のデッドボリュームを完全になくすことができるので、圧縮効率においてきわめて効果がある。その他の効果については、第1,2実施形態と同じである。
(第4、5実施形態)
第4、5実施形態については、図10、11に示すように、駆動シリンダ8の内面断面とロータ11の外周断面を異型にした場合の実施形態である。図10の第4実施形態では、この異型は、直線と円弧などから構成された長円形である。この場合は仕切り点が、平面を含む接触部Cで構成されている。図11の第5実施形態では、この異型は、直線と円弧などから構成された角が丸い三角型(いわゆるおにぎり形)である。この場合も仕切り点が、平面を含む接触部Cで構成されている。その他の構成は図9に示した実施形態と同様である。
1 ケーシング
8 駆動シリンダ
11 ロータ
12 シャフト
14 仕切りプレート

Claims (7)

  1. ケーシング(1)に装着されたシャフト(12)と、該シャフト(12)に回転自在に軸支され、円筒形の内面、又は、異型の内面を持つ駆動シリンダ(8)と、該駆動シリンダ(8)内に設置されたロータ(11)であって、該ロータ(11)の外周が前記駆動シリンダ(8)内周に接触部(C)で接するように、前記駆動シリンダ(8)の第1回転中心(O1)に対して偏心した第2回転中心(O2)を持つロータ(11)と、前記駆動シリンダ(8)と前記ロータ(11)が等速回転運動するように連結する伝動機構(30)と、前記駆動シリンダ(8)の内周と前記ロータ(11)の外周で形成される空間を仕切る仕切りプレート(14、14’、140)と、を具備する回転型圧縮機構であって、
    前記仕切りプレート(14)は、前記駆動シリンダ(8)の内周近傍、又は、前記ロータ(11)の外周近傍に、前記仕切りプレート(14)の一方の端部が出入り自由な構造を持ち、
    前記伝動機構が、前記駆動シリンダに取り付けられたピン(31)と、前記ロータに設けられた内周溝(32)との複数個の組(31、32)から構成されて、前記ピン(31)が、前記内周溝(32)の内周を摺接して、前記駆動シリンダの回転により前記ロータにトルクを伝動する回転型圧縮機構。
  2. 前記内周溝が、リング(32’)の内周面で構成されたことを特徴とする請求項に記載の回転型圧縮機構。
  3. 前記シャフトと前記ロータに吸入通路(17、18、20)を設け吸入を行う作動室(10)内に吸入を行い、前記駆動シリンダの側面部(8’)又は外周部に吐出弁部(22)を設けて吐出を行うようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧縮機。
  4. 前記仕切りプレートの一端は駆動シリンダに揺動可能に取り付けられており、前記仕切りプレートの他端は、前記ロータと摺動可能かつ揺動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の回転型圧縮機構。
  5. 前記仕切りプレートの一端は駆動シリンダに揺動可能に取り付けられており、前記仕切りプレートの他端は、平板で構成されて、該平板が、円筒面と平面で構成された2つのシュー(133)で挟み込まれていることを特徴とする請求項に記載の回転型圧縮機構。
  6. 前記仕切りプレートは、平板で構成され、一端が駆動シリンダの内周面に接触するように、前記ロータに摺動可能に取り付けられているか、又は、一端がロータの外周面に接触するように、前記駆動シリンダに摺動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の回転型圧縮機構。
  7. 前記駆動シリンダの外周に、電動モータの回転子(3)が一体化されて連結し、前記駆動シリンダは、前記第1回転中心(O1)に沿った前記回転子(3)の軸長の範囲内、又は、少なくとも一部が重複した範囲に設置されていることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の回転型圧縮機構。
JP2013119924A 2013-06-06 2013-06-06 回転型圧縮機構 Expired - Fee Related JP6108967B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013119924A JP6108967B2 (ja) 2013-06-06 2013-06-06 回転型圧縮機構
DE112014002721.9T DE112014002721T5 (de) 2013-06-06 2014-05-26 Drehbarer Kompressionsmechanismus
KR1020157030896A KR101810903B1 (ko) 2013-06-06 2014-05-26 회전형 압축 기구
US14/895,166 US10145373B2 (en) 2013-06-06 2014-05-26 Rotary compression mechanism
PCT/JP2014/002739 WO2014196147A1 (ja) 2013-06-06 2014-05-26 回転型圧縮機構
CN201480032343.4A CN105431635A (zh) 2013-06-06 2014-05-26 旋转型压缩机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013119924A JP6108967B2 (ja) 2013-06-06 2013-06-06 回転型圧縮機構

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014238023A JP2014238023A (ja) 2014-12-18
JP6108967B2 true JP6108967B2 (ja) 2017-04-05

Family

ID=52007808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013119924A Expired - Fee Related JP6108967B2 (ja) 2013-06-06 2013-06-06 回転型圧縮機構

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10145373B2 (ja)
JP (1) JP6108967B2 (ja)
KR (1) KR101810903B1 (ja)
CN (1) CN105431635A (ja)
DE (1) DE112014002721T5 (ja)
WO (1) WO2014196147A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6271246B2 (ja) * 2013-12-25 2018-01-31 株式会社Soken シリンダ回転型圧縮機
JP6349248B2 (ja) 2014-12-23 2018-06-27 株式会社Soken シリンダ回転型圧縮機
JP2016186235A (ja) * 2015-03-27 2016-10-27 株式会社日本自動車部品総合研究所 シリンダ回転型圧縮機
JP6510864B2 (ja) * 2015-04-07 2019-05-08 株式会社Soken シリンダ回転型圧縮機
JP6302428B2 (ja) 2015-05-26 2018-03-28 株式会社Soken シリンダ回転型圧縮機
KR102422700B1 (ko) * 2021-01-18 2022-07-20 엘지전자 주식회사 로터리 압축기

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US448607A (en) * 1891-03-17 Rotary engine
US1350159A (en) * 1919-08-01 1920-08-17 Sven A Johnson Air-compressor
GB363471A (en) * 1929-11-19 1931-12-24 Gautier Stierli Rotary compressor
US2423507A (en) * 1941-10-11 1947-07-08 S N Van Wert Planetary piston pump
US2420124A (en) * 1944-11-27 1947-05-06 Coulson Charles Chilton Motor-compressor unit
US2440593A (en) * 1946-10-23 1948-04-27 Harry B Miller Radial vane pump mechanism
US2695597A (en) * 1950-12-13 1954-11-30 Franklin E Griffiths Fluid engine
US3291063A (en) * 1964-03-16 1966-12-13 Edward J Carline Rotary piston pump with single chamber
US3703344A (en) * 1970-01-30 1972-11-21 Teodoro Reitter Internal combustion rotary engine
JPS5136882B1 (ja) * 1971-05-22 1976-10-12
US3905727A (en) * 1971-07-28 1975-09-16 John B Kilmer Gerotor type fluid motor, pump or the like
US3901630A (en) * 1971-07-28 1975-08-26 John B Kilmer Fluid motor, pump or the like having inner and outer fluid displacement means
ZA732299B (en) * 1972-04-10 1974-03-27 E Stenner Improvements in or relating to rotary pumps or engines
US3981641A (en) * 1975-10-08 1976-09-21 Amato Michael A D Hydraulic motor with orbiting drive member
US4411190A (en) * 1981-05-07 1983-10-25 Kilmer John B Energy translation device having individually compensated sliding valves and counterbalancing mechanism
JPS58211590A (ja) 1982-06-03 1983-12-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 回転式密閉型圧縮機の消音装置
US4692104A (en) * 1986-02-18 1987-09-08 Hansen Engine Corporation Rotary pumping apparatus with radial seal assemblies on piston
DE3719950A1 (de) * 1987-06-15 1989-01-05 Agintec Ag Verdraengermaschine
US4915071A (en) * 1987-09-08 1990-04-10 Hasen Engine Corporation Orbit internal combustion engine
JPH02308991A (ja) * 1989-05-24 1990-12-21 Toyota Autom Loom Works Ltd スクロール型圧縮機
JPH0587072A (ja) * 1991-09-30 1993-04-06 Toshiba Corp 流体機械
US5366359A (en) * 1993-08-20 1994-11-22 General Motors Corporation Scroll compressor orbital scroll drive and anti-rotation assembly
JPH07229480A (ja) 1994-02-21 1995-08-29 Sanyo Electric Co Ltd 両回転式スクロール圧縮機
JP3014656B2 (ja) * 1997-03-11 2000-02-28 建治 三村 回転圧縮機
JP2002310073A (ja) 2001-04-17 2002-10-23 Toyota Industries Corp スクロール圧縮機及びスクロール圧縮機のガス圧縮方法
DE10352267A1 (de) * 2003-11-08 2005-06-16 Beez, Günther, Dipl.-Ing. Pendelschiebermaschine
EP2251545B1 (en) * 2008-01-29 2017-04-12 Dafeng Fengtai Fluid Machinery Technology Co., Ltd. A rotary compressor
CN105179237B (zh) 2008-02-18 2019-05-03 南洋理工大学 旋叶式压缩机以及它的制造方法
JP5643039B2 (ja) 2010-09-27 2014-12-17 株式会社マーレ フィルターシステムズ 電動ポンプ
JP5901446B2 (ja) * 2012-06-26 2016-04-13 株式会社デンソー 回転型圧縮機

Also Published As

Publication number Publication date
KR101810903B1 (ko) 2017-12-20
WO2014196147A1 (ja) 2014-12-11
US10145373B2 (en) 2018-12-04
JP2014238023A (ja) 2014-12-18
DE112014002721T5 (de) 2016-03-03
KR20150134424A (ko) 2015-12-01
US20160115957A1 (en) 2016-04-28
CN105431635A (zh) 2016-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6108967B2 (ja) 回転型圧縮機構
JP5265705B2 (ja) 回転式圧縮機
WO2014003060A1 (ja) 回転型圧縮機
JP4407771B2 (ja) 回転式流体機械
JP5781019B2 (ja) ロータリ式圧縮機
EP2803860A1 (en) Scroll compressor
US8936450B2 (en) Roots fluid machine with reduced gas leakage
JP2012251427A (ja) スクロール式流体機械
CN109563833B (zh) 双旋转涡旋型压缩机及其设计方法
JP4556183B2 (ja) スクロール流体機械
JP2002357188A (ja) スクロール圧縮機及びスクロール圧縮機のガス圧縮方法
WO2016157450A1 (ja) ガス圧縮機
CN109661518B (zh) 双旋转涡旋型压缩机
JP2014013005A (ja) スクロール型圧縮機
US11401937B2 (en) Scroll compressor having wear preventing member located between key portion of orbiting scroll and key of Oldham ring
WO2018230437A1 (ja) スクロール圧縮機
WO2016043132A1 (ja) スクロール型流体機械
CN104976115B (zh) 涡旋型流体设备
JP7233935B2 (ja) スクロール型流体機械
WO2017138131A1 (ja) スクロール圧縮機
CN108291541A (zh) 涡旋式流体机械
JP5791316B2 (ja) スクロール型流体機械
JP7143450B2 (ja) 両回転スクロール型圧縮機
JP2003120558A (ja) スクリュ式流体機械
KR20160089779A (ko) 스크롤 압축기

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160802

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160916

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170207

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170307

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6108967

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees