JP6294974B2 - Rolling cylinder positive displacement compressor - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Description
本発明は、旋回する旋回ピストンと、これに連れて回転するローリングシリンダと、これらを組込む静止シリンダと、を3つの主な圧縮要素とする圧縮機であって、これらの圧縮要素により作動流体である気体の圧縮を行うローリングシリンダ式容積型圧縮機に関する。 The present invention is a compressor having three main compression elements, a revolving piston that revolves, a rolling cylinder that rotates with the revolving piston, and a stationary cylinder that incorporates the revolving piston. The present invention relates to a rolling cylinder type positive displacement compressor that compresses a certain gas.
ローリングシリンダ式の容積形ポンプにおけるポンプ動作のロックの問題を解決する手段に関しては、特開2010−185358号公報(特許文献1)に開示されている。特許文献1に記載の容積形ポンプは、作動流体が液体の油であり、旋回ピストンの旋回及びローリングシリンダの回転を維持すると共に旋回ピストンの旋回速度をローリングシリンダの回転速度の2倍に規定する回動規定手段を設けたものである。回動規定手段は、旋回ピストンの自転とローリングシリンダの回転とを同期させる回転同期手段と、旋回ピストンの旋回速度を自転速度の2倍に規定するピストン回動規定手段とを含む。そして、回転同期手段は、旋回ピストンにポンプ溝の2側面と各々摺接する側面平坦部を設けて構成している。また、ピストン回動規定手段は、位置固定円柱をガイド溝に嵌合する構成である。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-185358 (Patent Document 1) discloses a means for solving the problem of locking of the pump operation in a rolling cylinder type positive displacement pump. In the positive displacement pump described in
一方、冷凍サイクル装置に用いることを想定したローリングシリンダ式容積形圧縮機の従来例としては、特開2011−17300号公報(特許文献2)がある。特許文献2には、回転するシリンダ内に設けられたピストン室内をピストンが往復動することによって冷媒の吸入及び吐出を行なう2つの吸入・吐出機構部を備え、吐出圧の背圧によりシリンダを軸方向に付勢するにより、区画部材とシリンダの端面との間のクリアランス管理を不要にする圧縮機が開示されている。この従来例においては、回転位相の異なるもう1つのローリングシリンダ圧縮機を組み合わせることにより、圧縮動作を滑らかに継続させる。 On the other hand, JP, 2011-17300, A (patent documents 2) is a conventional example of a rolling cylinder type positive displacement compressor assumed to be used for a refrigerating cycle device.
特許文献1に記載の容積形ポンプにおいては、ピストン回動規定手段(ピン機構)は、位置固定円柱(固定ピン)をガイド溝に嵌合する構成を有する。ピン機構には、圧縮機構が正規の動作からずれた場合のみ荷重が作用する。このため、ピン機構にかかる荷重は、衝撃的な不規則荷重となる場合が多く、常時確実な潤滑が必須となる。容積形ポンプの場合、作動流体が潤滑性を備えた液体の油であるから、吐出流路中にピン機構を配置するだけで、確実な潤滑を実現することができる。 In the positive displacement pump described in
特許文献2に記載の圧縮機は、特許文献1に記載の回動規定手段を用いる方式とは異なるものである。すなわち、回転位相が異なる2つの圧縮機構部を必須としている。このため、圧縮機全体の体積が大きくなり、部品点数も多くなる。よって、圧縮機のコンパクト化の面で改善に限界がある。さらに、前記2つの圧縮機構部の回転位相差を厳密に規定する組み付けが必須となり、組み立て性の低下が問題となる。 The compressor described in
ローリングシリンダ方式を採用した圧縮機に特許文献1に記載のピン機構を適用する場合には、作動流体を気体とするため、ピン機構への給油手段を設けることが必要となる。従来、当該ピン機構を圧縮機に適用した例はない。 When the pin mechanism described in
本発明は、ローリングシリンダ式容積型圧縮機にピン機構を適用した場合において、ピン機構に潤滑油を十分に供給し、ピン機構の信頼性を向上することを目的とする。 An object of the present invention is to sufficiently supply lubricating oil to a pin mechanism and improve the reliability of the pin mechanism when the pin mechanism is applied to a rolling cylinder positive displacement compressor.
本発明のローリングシリンダ式容積型圧縮機は、シャフト軸を回転中心とし偏心シャフトを有するクランクシャフトと、クランクシャフトを軸支するフレームと、クランクシャフトに回転駆動トルクを付与する回転駆動源と、作動流体の吸込、圧縮及び吐出をする圧縮部と、貯油部と、を備え、圧縮部は、シリンダ溝を有するローリングシリンダと、シリンダ溝に摺動可能に収容された旋回ピストンと、ローリングシリンダを回転可能に収容した偏心シリンダ穴を有する静止シリンダと、を含み、ローリングシリンダと旋回ピストンと静止シリンダとで囲まれた空間は、ローリングシリンダ及び旋回ピストンの回転に伴い、吸込室、圧縮室及び吐出室として機能し、偏心シャフトは、シャフト軸とは異なる中心線を有し、旋回ピストンは、偏心シャフトの中心線を中心に自転可能に配置され、クランクシャフトの回転に従い公転し、静止シリンダの偏心シリンダ穴には、シャフト軸とは異なる中心線を有する固定ピンが付設され、旋回ピストンは、スライド溝を有し、固定ピンは、スライド溝に摺動可能に嵌合された構成を有し、偏心シリンダ穴の底面と固定ピンの中心線との交点と、偏心シリンダ穴の底面とローリングシリンダの中心線との交点と、を結ぶ線分の中点が、偏心シリンダ穴の底面とシャフト軸の中心線との交点に一致し、かつ、これらの3つの中心線が互いに平行となるように配置され、これにより旋回ピストンの自転とローリングシリンダの回転とが同期するように構成するとともに、旋回ピストンの自転角速度をクランクシャフトの回転角速度の半分に調整し、貯油部の圧力が吐出室の圧力と等しくなるように構成し、かつ、貯油部とスライド溝を繋ぐ油連通路を設けることにより、貯油部の潤滑油を固定ピン及びスライド溝に供給する。 A rolling cylinder positive displacement compressor of the present invention includes a crankshaft having an eccentric shaft with a shaft axis as a rotation center, a frame that supports the crankshaft, a rotation drive source that applies a rotation drive torque to the crankshaft, and an operation A compression section that sucks, compresses and discharges fluid, and an oil storage section. The compression section rotates a rolling cylinder having a cylinder groove, a swinging piston slidably accommodated in the cylinder groove, and a rolling cylinder. A space surrounded by the rolling cylinder, the swiveling piston, and the stationary cylinder in accordance with the rotation of the rolling cylinder and the swiveling piston, and a suction chamber, a compression chamber, and a discharge chamber. The eccentric shaft has a different center line from the shaft axis and the swivel piston is It is arranged so as to be able to rotate around the center line of the shaft, revolves according to the rotation of the crankshaft, the fixed cylinder having a center line different from the shaft axis is attached to the eccentric cylinder hole of the stationary cylinder, and the swing piston slides The fixed pin has a structure that is slidably fitted in the slide groove. The intersection of the bottom surface of the eccentric cylinder hole and the center line of the fixed pin, the bottom surface of the eccentric cylinder hole, and the rolling cylinder Arranged so that the midpoint of the line connecting the intersection with the center line coincides with the intersection of the bottom surface of the eccentric cylinder hole and the center line of the shaft axis, and these three center lines are parallel to each other As a result, the rotation of the swing piston and the rotation of the rolling cylinder are synchronized, and the rotation angular speed of the swing piston is adjusted to half of the rotation angular speed of the crankshaft. Pressure oil reservoir portion is configured to be equal to the pressure in the discharge chamber, and, by providing a Aburaren passage connecting the oil storage portion and the slide groove, and supplies the lubricating oil of the oil storage portion to the fixing pin and the slide groove.
本発明によれば、ローリングシリンダ式容積型圧縮機にピン機構を適用した場合において、ピン機構に潤滑油を十分に供給することができ、ピン機構の信頼性を向上することができる。 According to the present invention, when a pin mechanism is applied to a rolling cylinder positive displacement compressor, lubricating oil can be sufficiently supplied to the pin mechanism, and the reliability of the pin mechanism can be improved.
本発明は、旋回する旋回ピストンと、これに連れて回転するローリングシリンダと、これらを組込む静止シリンダと、を3つの主な圧縮要素とする圧縮機であって、これらの圧縮要素により作動流体である気体の圧縮を行うローリングシリンダ式容積型圧縮機に関する。そして、特に、圧縮動作を滑らかに継続させるために、旋回ピストン及びローリングシリンダの自転速度を同期させる回転同期手段と、旋回ピストンの自転速度を旋回速度の半分に規定する自転半減手段と、を備えたローリングシリンダ式容積型圧縮機に関する。 The present invention is a compressor having three main compression elements, a revolving piston that revolves, a rolling cylinder that rotates with the revolving piston, and a stationary cylinder that incorporates the revolving piston. The present invention relates to a rolling cylinder type positive displacement compressor that compresses a certain gas. In particular, in order to continue the compression operation smoothly, a rotation synchronization means for synchronizing the rotation speeds of the swing piston and the rolling cylinder and a rotation half means for regulating the rotation speed of the swing piston to half of the rotation speed are provided. The present invention relates to a rolling cylinder positive displacement compressor.
なお、回転同期手段及び自転半減手段は、旋回ピストンのスライド溝と、静止シリンダに固定配置するピン機構とを用いるピンスライド機構によって実現する。ここで、貯油部の圧力は、吐出室の圧力と等しくなるように構成する。これにより、貯油部の潤滑油をピンスライド機構に供給することができる。 The rotation synchronization means and the rotation half means are realized by a pin slide mechanism that uses a slide groove of the swing piston and a pin mechanism fixedly disposed on the stationary cylinder. Here, the pressure in the oil storage section is configured to be equal to the pressure in the discharge chamber. Thereby, the lubricating oil of an oil storage part can be supplied to a pin slide mechanism.
本発明に用いる作動流体の例としては、空気、冷媒等が挙げられる。 Examples of the working fluid used in the present invention include air and refrigerant.
以下、本発明の実施形態に係るローリングシリンダ式容積型圧縮機及びその効果について説明する。 Hereinafter, a rolling cylinder type positive displacement compressor and its effects according to embodiments of the present invention will be described.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、油連通路は、別途設けた配管でもよいが、クランクシャフト及び偏心シャフトを貫通する給油縦穴とし、貯油部からスライド溝に連通する穴とすることが望ましい。これにより、給油のための配管を付加する必要がなくなる。また、クランクシャフト等に適宜給油縦穴に連通する横穴を設けることにより、軸受等への給油が容易になる。 In the rolling cylinder type positive displacement compressor, the oil communication passage may be a separately provided pipe, but it is desirable that the oil communication passage is a vertical oil supply hole penetrating the crankshaft and the eccentric shaft, and a hole communicating from the oil storage portion to the slide groove. . This eliminates the need to add piping for refueling. Further, by providing the crankshaft or the like with a lateral hole that communicates with the vertical oil supply hole, oil supply to the bearing or the like is facilitated.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、旋回ピストンは、互いに平行でかつ平坦である2つのピストンカット面を有し、ローリングシリンダのシリンダ溝は、互いに平行でかつ平坦である2つの内側側面部を有し、この2つの内側側面部の間に2つのピストンカット面が摺動可能となるように嵌合された構成とすることが望ましい。これにより、旋回ピストン及びローリングシリンダの自転速度の同期が確実なものとなる。 In the rolling cylinder positive displacement compressor, the orbiting piston has two piston cut surfaces that are parallel and flat with each other, and the cylinder groove of the rolling cylinder has two inner side surfaces that are parallel and flat with each other. It is desirable to have a configuration in which the two piston cut surfaces are slidable between the two inner side surface portions. This ensures synchronization of the rotation speeds of the swing piston and the rolling cylinder.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機は、圧縮を目的とするため、ピン機構の近傍には、吸込圧の吸込室とともに、吐出圧まで昇圧する圧縮室や吐出室が存在する。そのため、ピン機構への給油を確実に行うためには、少なくとも吐出圧の油を供給する必要がある。これを実施することにより、ピン機構の信頼性向上が可能となるが、反面、ピン機構付近が圧縮機内の最高圧力である吐出圧となるため、ピン機構近傍の隙間に吐出圧の油が侵入し、隙間が拡大するという問題が発生する。 Since the rolling cylinder positive displacement compressor is intended for compression, there are a suction chamber for suction pressure and a compression chamber and a discharge chamber for increasing the pressure to the discharge pressure in the vicinity of the pin mechanism. Therefore, in order to reliably supply oil to the pin mechanism, it is necessary to supply at least oil having a discharge pressure. By implementing this, the reliability of the pin mechanism can be improved. However, since the vicinity of the pin mechanism is the discharge pressure that is the maximum pressure in the compressor, oil of the discharge pressure enters the gap near the pin mechanism. However, there arises a problem that the gap is enlarged.
この結果、ピン機構に最も近い隙間である旋回ピストンと静止シリンダとの軸方向隙間も拡大してしまう。この隙間は、圧縮室又は吐出室と吸込室とのシール部となっているため、その隙間の拡大によって、漏れが増大する。同様に、隣接するローリングシリンダと静止シリンダとの軸方向隙間も拡大し、漏れが増大する。さらに、作動流体が気体であることから漏れ量の増大が生じる。さらに、圧縮を目的とすることから、吸込室と圧縮室や吐出室との圧力差が増大し、漏れ量が一層増大する。この結果、圧縮機効率が大幅に低下するという問題が生じる。 As a result, the axial clearance between the orbiting piston and the stationary cylinder, which is the clearance closest to the pin mechanism, is also enlarged. Since this gap serves as a seal portion between the compression chamber or the discharge chamber and the suction chamber, leakage increases as the gap increases. Similarly, the axial clearance between adjacent rolling cylinders and stationary cylinders also increases and leakage increases. Furthermore, since the working fluid is a gas, the amount of leakage increases. Furthermore, since the purpose is compression, the pressure difference between the suction chamber, the compression chamber, and the discharge chamber increases, and the amount of leakage further increases. As a result, there arises a problem that the compressor efficiency is greatly reduced.
圧縮性の流体である気体の圧縮を行う場合、シール性を向上する観点から、背圧支持手段を設けることが望ましい。 When compressing a gas that is a compressible fluid, it is desirable to provide a back pressure support means from the viewpoint of improving the sealing performance.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、ローリングシリンダとフレームとの間には、背圧室が設けられ、静止シリンダは、圧縮室と背圧室とを連通する背圧直流路を有し、背圧室の圧力が吸込室の圧力と吐出室の圧力との中間の圧力となるように構成することが望ましい。これが背圧支持手段である。これにより、吐出室と背圧室との間に差圧が生じるため、後述の主軸受及び旋回軸受に確実に油を供給することができる。 In the rolling cylinder type positive displacement compressor, a back pressure chamber is provided between the rolling cylinder and the frame, and the stationary cylinder has a back pressure DC path communicating the compression chamber and the back pressure chamber. It is desirable that the pressure in the back pressure chamber be an intermediate pressure between the pressure in the suction chamber and the pressure in the discharge chamber. This is the back pressure support means. Thereby, since a differential pressure is generated between the discharge chamber and the back pressure chamber, oil can be reliably supplied to a main bearing and a slewing bearing described later.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、圧縮室と背圧室とを連通する流路には、背圧弁が付設されていることが望ましい。これにより、圧縮室と背圧室との圧力差の設定は、背圧弁により行うようになるため、流路の内径を大きくすることができる。このため、流路の作製の際に用いるドリル刃を太いものにすることができ、加工が容易となり、加工コストを低減することができる。また、旋回ピストンやローリングシリンダを静止シリンダへ付勢するために必要最低限の圧力に近い圧力で付勢することができるため、付勢に伴って発生する摺動損失を低減することができる。これは、圧縮機効率の向上にも寄与する。 In the rolling cylinder positive displacement compressor, it is preferable that a back pressure valve is attached to a flow path that connects the compression chamber and the back pressure chamber. Thereby, since the setting of the pressure difference between the compression chamber and the back pressure chamber is performed by the back pressure valve, the inner diameter of the flow path can be increased. For this reason, the drill blade used in the production of the flow path can be made thick, processing becomes easy, and processing costs can be reduced. Further, since the swing piston and the rolling cylinder can be urged at a pressure close to the minimum necessary pressure for urging the stationary cylinder, the sliding loss caused by the urging can be reduced. This also contributes to an improvement in compressor efficiency.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、圧縮部を1つとすることができる。言い換えると、回転位相の異なるもう1つの圧縮部を重ねた構成とする必要がなくなる。これにより、コンパクトなローリングシリンダ式容積型圧縮機を得ることができる。 In the rolling cylinder type positive displacement compressor, one compression section can be provided. In other words, it is not necessary to have a configuration in which another compression unit having a different rotation phase is overlapped. Thereby, a compact rolling cylinder type positive displacement compressor can be obtained.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、圧縮部、回転駆動源及び貯油部は、この順に配置され、クランクシャフトにより接続されていることが望ましい。これにより、潤滑油の循環を容易にし、部品点数を少なくすることができる。 In the rolling cylinder positive displacement compressor, it is desirable that the compression unit, the rotational drive source, and the oil storage unit are arranged in this order and are connected by a crankshaft. Thereby, circulation of lubricating oil can be facilitated and the number of parts can be reduced.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、ローリングシリンダは、偏心シャフト挿入穴を有し、旋回ピストンは、偏心シャフト挿入穴を塞ぐ構成とすることが望ましい。これにより、圧縮部の気密性を確実にすることができる。 In the rolling cylinder type positive displacement compressor, it is desirable that the rolling cylinder has an eccentric shaft insertion hole and the swing piston closes the eccentric shaft insertion hole. Thereby, the airtightness of a compression part can be ensured.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、偏心シャフトとクランクシャフトの回転軸との間に、偏心シャフトより直径が小さいシャフトネックを設けた構成とすることが望ましい。これにより、偏心シャフト挿入穴の直径を小さくすることができ、圧縮機の直径を小さくすることができる。 In the rolling cylinder positive displacement compressor, it is desirable that a shaft neck having a smaller diameter than the eccentric shaft is provided between the eccentric shaft and the rotation shaft of the crankshaft. Thereby, the diameter of the eccentric shaft insertion hole can be reduced, and the diameter of the compressor can be reduced.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、静止シリンダの偏心シリンダ穴の底部には、一方向弁であるバイパス弁を有するバイパス穴を設けた構成とすることが望ましい。これにより、圧縮室の圧力を適正に維持することができる。 In the rolling cylinder type positive displacement compressor, it is desirable that a bypass hole having a bypass valve which is a one-way valve is provided at the bottom of the eccentric cylinder hole of the stationary cylinder. Thereby, the pressure of a compression chamber can be maintained appropriately.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、ローリングシリンダは、シリンダ溝を有するローリング円柱と、ローリング端板と、を含むものとし、ローリング端板の直径をローリング円柱の直径より大きくすることが望ましい。これにより、圧縮部のシール性を向上することができる。 In the rolling cylinder positive displacement compressor, the rolling cylinder includes a rolling cylinder having a cylinder groove and a rolling end plate, and the diameter of the rolling end plate is preferably larger than the diameter of the rolling cylinder. Thereby, the sealing performance of a compression part can be improved.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、ローリングシリンダは、シリンダ溝を有するローリング円柱であり、ローリング円柱とは別体であるローリング端板をローリングシリンダに重ねた構成を有し、ローリング端板の直径をローリング円柱の直径より大きくすることが望ましい。これにより、ローリング円柱及びローリング端板の加工が容易となる。 In the rolling cylinder type positive displacement compressor, the rolling cylinder is a rolling cylinder having a cylinder groove, and has a configuration in which a rolling end plate, which is a separate body from the rolling cylinder, is stacked on the rolling cylinder. It is desirable to make the diameter larger than the diameter of the rolling cylinder. Thereby, processing of a rolling cylinder and a rolling end plate becomes easy.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、シリンダ溝の底部とローリング端板のシリンダ溝側である端板おもて面との間には、段差を設けた構成とすることが望ましい。これにより、圧縮部のシール性を向上することができる。 In the rolling cylinder positive displacement compressor, it is desirable that a step is provided between the bottom of the cylinder groove and the end plate front surface on the cylinder groove side of the rolling end plate. Thereby, the sealing performance of a compression part can be improved.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、ローリングシリンダは、シリンダ溝を有するローリング円柱と、ローリング円柱と等しい直径を有するローリング円筒端部と、を含むものとしてもよい。これにより、圧縮部の直径を小さくし、かつ、シール性を向上することができる。 In the rolling cylinder type positive displacement compressor, the rolling cylinder may include a rolling cylinder having a cylinder groove and a rolling cylinder end portion having a diameter equal to that of the rolling cylinder. Thereby, the diameter of a compression part can be made small and a sealing performance can be improved.
前記ローリングシリンダ式容積型圧縮機においては、ローリングシリンダ及び旋回ピストンのうち少なくともいずれか一方の表面に馴染み性の皮膜を設けた構成とすることが望ましい。これにより、旋回ピストンの寸法精度を緩めても高性能を実現できるため、製造コストを低減することができる。 In the rolling cylinder positive displacement compressor, it is desirable that a conformable film is provided on at least one of the rolling cylinder and the orbiting piston. Thereby, even if the dimensional accuracy of the swivel piston is relaxed, high performance can be realized, so that the manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明のローリングシリンダ式容積型圧縮機について複数の実施例を用い、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の図を用いて説明する。また、各実施例の図における同一符号は、同一物または相当物を示し、重複した説明を省略する。また、以下の説明においては、図中の上下方向に設置した状態で上面又は下面といった方向を含む表現をする場合があるが、実際の設置は、ここで表現した方向に限定されるものではない。 Hereinafter, the rolling cylinder positive displacement compressor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate using a plurality of embodiments. In each drawing, common portions will be described using the same drawing. Moreover, the same code | symbol in the figure of each Example shows the same thing or an equivalent, and the overlapping description is abbreviate | omitted. Further, in the following description, there are cases where the expression including the direction of the upper surface or the lower surface is included in the state of being installed in the vertical direction in the figure, but the actual installation is not limited to the direction expressed here. .
実施例1に係るローリングシリンダ式容積型圧縮機(以後、RC圧縮機と略称する。)について、図1乃至図14を用いて説明する。図1はRC圧縮機の縦断面図であり、図中に示すA−AまたはB−Bにおける横断面図(図2、3)のC1−C2−O−C3を通る縦断面図である。ここで、C2は、図2、3中に二箇所あるが、これは二箇所のC2の間を省略したことを意味する。また、図2、3は図1のA−A断面図(圧縮室形成部)とB−B断面図(静止シリンダと旋回ピストンおよびローリングシリンダ間の軸方向隙間部)である。ここで、図3には、B−B断面のすぐ上にある吸込溝2s2が二点鎖線によって図示される。図4、5は各々ローリングシリンダと旋回ピストンの斜視図である。また、図6は静止シリンダの底面図、図7はフレームの斜視図である。そして、これらとクランクシャフトを合わせた圧縮要素部の組立てを説明する斜視図が図8である。そして、図9は図1のB−B断面よりもわずかに下方の断面を用いた圧縮動作説明図である。ここで、図9にはB−B断面のすぐ上にある吸込溝2s2が破線によって図示される。図10は図9のクランク角0度の拡大図である。これは、吐出行程から吸込行程へ移行する容積が0の作動室と吸込行程から圧縮行程へ移行する最大容積の作動室が共存するタイミングである。図11は一方の作動室が圧縮行程から吐出行程に移行するタイミングの拡大図であり、図9のクランク角180度と225度との間にある状態を示したものである。図12は背圧流路が配されている図3のM部の拡大横断面図であり、図13は図12のO−G縦断面図である。最後に、図14はローリングシリンダまたは旋回ピストンの表面近くの拡大断面図である。 A rolling cylinder type positive displacement compressor (hereinafter abbreviated as RC compressor) according to
まず、RC圧縮機の圧縮部内部を除く全体構成を説明した後、圧縮部以外での作動流体と油の流れを説明する。次に、圧縮部の構成と作動流体と油の流れを詳細に説明する。 First, after explaining the whole structure except the inside of the compression part of RC compressor, the flow of the working fluid and oil in parts other than the compression part will be explained. Next, the configuration of the compression unit and the flow of working fluid and oil will be described in detail.
最初に、圧縮部内部を除く全体構成を、図1を用いて説明する。圧縮部は、上部を静止シリンダ2、下部をフレーム4で覆われ、フレーム4に設けられる上主軸受24aと下主軸受24bからなる主軸受24で回転支持されるクランクシャフト6が下方へ突き出ている。この圧縮部をチャンバ円筒部8aに溶接等によって固定配置しつつ、このクランクシャフト6にモータ7を設ける。モータ7は、チャンバ円筒部8aに固定配置されるステータ7bと、クランクシャフト6に固定配置されるロータ7aとによって構成される。ここで、ロータ7aには、上部に主バランス80、下部にカウンタバランス82が固定されている。これらは、圧縮部の解説で説明するクランクシャフト6に固定配置されるシャフトバランス81とともに、圧縮動作で旋回運動する圧縮要素(旋回ピストン3)の不釣り合いを動的にバランスさせる役目を担う。 Initially, the whole structure except the inside of a compression part is demonstrated using FIG. The compression part is covered with a
副軸受25は、ボール25aと、そのボール25aを全方位で回転支持するボールホルダ25bとから構成される。クランクシャフト6の下部をボール25aへ挿入し、そのボール25aをボールホルダ25bへ装着した後、ボールホルダ25bをチャンバ円筒部8aに溶接された下フレーム35に固定配置する。これにより、副軸受25はクランクシャフト6下部を回転支持する。また、クランクシャフト6の下端には給油ピース6xが圧入される。クランクシャフト6には、中心軸方向に中央を貫通する給油縦穴6bが設けられている。さらに、クランクシャフト6には、副軸受25や下主軸受24bや上主軸受24aへ繋がる給油横穴(給油副横穴6g、給油下主横穴6f、給油上主横穴6e)が設けられている。 The
なお、本明細書において、「中心線」とは、円柱形状又は円筒形状を有する部材の中心を通る直線をいう。以下では、「中心軸」又は「軸」を「中心線」の意味で使用する場合もある。 In the present specification, the “center line” refers to a straight line passing through the center of a member having a columnar shape or a cylindrical shape. Hereinafter, “center axis” or “axis” may be used to mean “center line”.
チャンバ円筒部8aの下部には、チャンバ下フタ8cが溶接により付設されている。ここで、RC圧縮機組立ての適当な段階で油を封入し、最下部となるチャンバ下フタ8c付近に油を溜める貯油部125が形成されている。貯油部125の油には常に給油ピース6xが浸かるようにする。貯油部125の油は、給油ピース6x、クランクシャフト6の給油縦穴6b及び給油横穴を介して各部に送られるようになっている。 A chamber
さらに、チャンバ円筒部8aの上部にはチャンバ上フタ8bが溶接され、前記したチャンバ下フタ8cとともに密閉されたチャンバ8(図12、13に記載)を形成する。この密閉されたチャンバ8の内部に設けられる前記圧縮部へ外部から作動流体を導入する吸込パイプ50をチャンバ上フタ8bに設ける。さらに、チャンバ上フタ8bには、圧縮部で昇圧された作動流体をRC圧縮機外部へ吐出する吐出パイプ55と、モータ7へ電力を供給するための外部電源線(図示せず)とステータ7bへ繋がるモータ線7b3が接続するハーメチック端子220が設けられる。 Further, a chamber
次に、気体である作動流体の流れを説明する。作動流体は、吸込パイプ50を通って圧縮部へ入り、そこで後で詳細に説明する圧縮要素の圧縮動作によって昇圧する。昇圧した作動流体は、圧縮部側面の吐出流路2dからRC圧縮機内部へ吐出され、チャンバ8内を吐出圧とする。その後、作動流体は、チャンバ上フタ8bに設けられる吐出パイプ55へ向かうため、圧縮部上部側へ流れ、最後に吐出パイプ55からRC圧縮機外部へ吐出される。 Next, the flow of the working fluid that is a gas will be described. The working fluid enters the compression section through the
次に、油の流れを説明する。前記した通り、貯油部125に常時浸かっている給油パイプ6x、給油縦穴6b、給油横穴(給油副横穴6g、給油下主横穴6f、給油上主横穴6e)によって、貯油部125から各軸受へ繋がる給油路が設けられている。前記したとおり貯油部125内の圧力は吐出圧であるため、貯油部125の油も吐出圧となる。後の圧縮部の説明で詳細に述べるが、主軸受24や旋回軸受23からの油の出口側を吐出圧と吸込圧との中間となる背圧に保持する背圧室110を設け、吐出圧と背圧との差圧で主軸受24と旋回軸受23へ油を供給する。また、副軸受25は給油副横穴6gから遠心給油で油が供給され、潤滑後の油は貯油部125へ直接戻る。 Next, the flow of oil will be described. As described above, the
一方、主軸受24や旋回軸受23を潤滑して背圧室110へ入った油は、圧縮部内の各部の潤滑やシールを行った後、作動流体とともに、吐出流路2dからRC圧縮機内部へ吐出される。ここでは、圧縮部内の給油路のうち、背圧室110を経由する給油路のみ説明したが、それに限らず、他の給油路も存在する。しかし、最後は全て作動流体とともに、吐出流路2dからRC圧縮機内部へ吐出される。これらは、後の圧縮部の説明で詳細に述べる。 On the other hand, the oil that has lubricated the
吐出流路2dから作動流体とともにRC圧縮機内へ吐出された油は、チャンバ円筒部8a内壁へ衝突した際、大部分の油は、粘性によって内壁へ付着し、作動流体から分離する。チャンバ円筒部8a内壁へ分離した油は、油流下カット面4gを通って圧縮部下部空間へ流下する。そして、油は、ステータカット面7b1やステータ巻き線7b2を通す穴を通ってステータ下部空間へ流下し、最後に、下フレーム35の油滴下周囲穴35aと油滴下中央穴35bを通って、貯油部125へ戻る。ここで、滴下中央穴35bを通る油は、副軸受25への給油も兼ねる。特に、ボール25aとボールホルダ25bとの隙間への給油となる。 When the oil discharged from the
次に、圧縮部の構成について、図1乃至図14を用いて詳細に説明する。 Next, the configuration of the compression unit will be described in detail with reference to FIGS.
まず、圧縮部のベースとなるフレーム4を図7で説明する。フレーム4は、後に静止シリンダ2を取付けるフレーム取付面4aを上面とし、中央部に主軸受穴4bを設けた構成を有する。この主軸受穴4bには、上主軸受24aと下主軸受24b(図1参照)を圧入して、クランクシャフト6を回転支持する主軸受24を形成する。その主軸受穴4bの上面周囲には、シャフトスラスト面4cを設け、その一か所または複数個所に主軸受24を潤滑した油の出口路となるシャフトスラスト面溝4c1を設ける。そして、シャフトスラスト面4cを取り囲んだ位置に、ローリングシリンダ1を載せるベッド面4dを設ける。このベッド面4dには油の通路となるベッド放射溝4eとベッド外周溝4fを設ける。一方、フレーム4の外周には、前記した通り、作動流体から分離した油の通路である油流下カット面4gを設ける。 First, the
次に、旋回ピストン3を図5で説明する。旋回ピストン3は、中央に旋回軸受穴3aを設けた構成を有する。この旋回軸受穴3aに旋回軸受23を圧入する。また、旋回ピストン3の側面には、互いに平行な2つのピストンカット面3cと中心がずれた2つの円筒周面3eとを設ける。さらに、上下には、お互いに平行な平坦面であるピストン上面3dとピストン下面3fとを設ける。このうち、ピストン上面3dには、旋回軸受23の中心軸であるピストン自転軸と交差し、さらにピストンカット面3cと直交するスライド軸を中心軸とするスライド溝3bを設ける。このスライド溝3bは、旋回軸受穴3aと通じる深さに設定する。また、スライド溝3bは、ピストンカット面3cの外周まで延在されている。これにより、溝加工時の刃具の動きが一様になるために、溝の形状精度が向上するという効果がある。 Next, the
また、旋回ピストン3の表面全域には、図14で示すような馴染み性が母材と不連続になる不連続性馴染み皮膜85を設ける。このような皮膜の例としては、母材がアルミ合金の場合、ニッケルリンメッキ等の、母材とは異なる材料を表面に付加して形成する皮膜がある。これは、母材に関係なく最適な馴染み皮膜をほとんど制約なく選定することができるため、馴染み性の高い皮膜を旋回ピストン3上に設けることが可能となる。よって、旋回ピストン3の形状精度を緩めても高性能を実現できるため、コスト低減という効果がある。 Further, a discontinuous
次に、ローリングシリンダ1を図4で説明する。ローリングシリンダ1は、基本的には、ローリング円柱1bと、このローリング円柱1bよりも直径が大きいローリング端板1aとを合わせた構成を有する。このため、ローリング端板1aは、ローリング円柱1bの下面部に一様にはみ出した状態である。そして、ローリング円柱1bの上面側には、ローリングシリンダ1の中心軸であるローリングシリンダ軸と直交するシリンダ軸を中心軸としたシリンダ溝1cを設ける。 Next, the rolling
このシリンダ溝1cは、平坦で互いに平行な側面を有し、底面はシリンダ円柱1bやローリング端板1aの各上面と平行になっている。また、シリンダ溝1cはローリング円柱1bの外周まで延在されている。これにより、溝加工時の刃具の動きが一様になるために、溝の形状精度が向上するという効果がある。そして、このシリンダ溝1cの側面へ前記ピストンカット面3cを隙間嵌合させ、ローリングシリンダ1を旋回ピストン3と噛み合わせる。ここで、旋回ピストン3はクランクシャフト6で旋回運動させられるため、シリンダ溝1cの底面中央に偏心シャフト挿入穴1dを設ける。また、ローリングシリンダ1の表面全域には、旋回ピストン3と同様に、図14で示すような付加性馴染み皮膜85を設けてもよい。これにより、旋回ピストン3に付加性馴染み皮膜85を設けた場合と同様の作用効果がある。 The
次に、静止シリンダ2を図1、6及び8を用いて説明する。 Next, the
静止シリンダ2は、基本的に円柱形状であり、下面のシリンダ取付面2aに円形のシリンダ穴2b(偏心シリンダ穴)を開ける。さらに、このシリンダ穴2bにシリンダ穴2b中心から2Eだけ離れた位置にピン機構としては、最も単純な固定ピン5を固定配置する。この固定ピン5は、シリンダ穴2bの穴底に小穴をあけ、そこへ圧入している。固定ピン5の他の配置方法としては、接着や溶接やねじ止めなども挙げられる。また、上面からシリンダ穴2bに繋がる吸込穴2s1とシリンダ穴2sに繋がるシリンダ穴2b上面の吸込溝2s2を設ける。これらの吸込穴2s1と吸込溝2s2で吸込流路2sを構成する。さらに、外周側面に縦方向のシリンダ外部吐出溝2d3、シリンダ穴2bの円筒周面にシリンダ内部吐出溝2d1、そしてそれら2つの吐出溝を繋ぐシリンダ吐出穴2d2を設け、吐出流路2dを構成する。 The
さらに、静止シリンダ2の上面からシリンダ穴2bへ貫通するバイパス穴2eをシリンダ穴2bの側面近くに2個設ける。それらの静止シリンダ2の上面側にはバイパス弁22が設けられている。このバイパス弁22は、図1に示す通り、弁座に弁板を投入し上部から弁板をばねで軽く押さえる構成となっている。これにより、バイパス弁22はシリンダ穴2bから上部へ抜ける方向の流れだけを許容する一方向弁となる。 Further, two
さらに、背圧直流路200を設ける(符号210で示す背圧弁流路は、実施例3であるため、ここでは無視する。)。この背圧直流路200は、後で詳細に説明するが、圧縮室側背圧縦穴2h1、背圧横穴2h2及び背圧室側背圧縦穴2h3を繋いだものであり、中間的な圧力区間の圧縮室100と旋回ピストン3やローリングシリンダ1の背面側に設ける背圧室110を繋ぐ流路である。これは、背圧室110に圧縮室100から中間圧を導入する役割とともに、背圧室110に流入する油を圧縮室100へ流出して、圧縮部内の油循環を促す役割と、圧縮室100への給油で圧縮室100内のシール性向上を実現する役割も担う。 Further, a back pressure direct
最後に、クランクシャフト6を図1で説明する。 Finally, the
シャフト上部に大径部であるシャフトつば部6dを設け、それより上部に偏心量Eの偏心シャフト6aと、偏心シャフト6aよりも小径のシャフトネック6cとからなる偏心部を設ける。そして、クランクシャフト6の下端部から上部の偏心部も含む全域を通して軸方向に貫通する給油縦穴6bを設ける。そして、給油縦穴6bの下端部には給油ピース6xを圧入するとともに、横方向に給油上主横穴6eと給油下主横穴6fと給油副横穴6gを設ける。これらの給油横穴は、クランクシャフト6をRC圧縮機に組込んだ場合、軸受に向かう位置に設置される。また、偏心シャフト6aは、クランクシャフト6をRC圧縮機に組込んだ場合、旋回ピストン3の旋回軸受23に挿入する。また、シャフトつば部6dには、前記したシャフトバランス81を偏心シャフト6aと正反対の方向に圧入する。 A
次に、これまでに説明した圧縮部構成要素の組立てについて、図1、2、3及び8を用いて説明する。まず、図8を用いて組立て方法を説明する。 Next, the assembly of the compression unit components described so far will be described with reference to FIGS. First, the assembly method will be described with reference to FIG.
前記したとおり、フレーム4の主軸受24で回転支持されるクランクシャフト6は、シャフトつば部6dをシャフトスラスト面4cにのせることで軸方向の位置決めがなされている。そして、ローリングシリンダ1の偏心シャフト挿入穴1dへ偏心シャフト6aを挿入することで偏心シャフト1aをシリンダ溝1c内に突出させた後、その偏心シャフト6aを旋回軸受23に挿入させるべく旋回ピストン3をクランクシャフト6へ組込む。それにより、旋回ピストン3は偏心シャフト1aの中心軸を中心に自転可能となる。つまり、偏心シャフト1aの中心軸は旋回ピストン3の自転軸であるピストン自転軸88と一致する。 As described above, the
偏心シャフト6aとシャフトつば部6dとの間には、偏心シャフト6aよりも小径の部分であるシャフトネック6cを設け、偏心シャフト挿入穴1dを通るようにする。さらに、旋回ピストン3は、ピストンカット面3cをシリンダ溝1cの側面へ隙間嵌合させ、シリンダ溝1c内を摺動可能な状態でローリングシリンダ1へ組込む。これにより、シリンダ溝1cは旋回ピストン3によって2個の作動室に仕切られる。 A
ピン機構を組込んだ静止シリンダ2(固定ピン5を有する静止シリンダ2)は、以上のようにして形成されたクランクシャフト6とローリングシリンダ1と旋回ピストン3のアセンブリを以下に記載する方法で組み合わせた後、ピン軸61とシリンダ穴2bの中心軸62(後述のローリングシリンダ軸89と一致する。)との中間線63をシャフト軸87と一致するようにした状態でシリンダボルト90(図1参照)によりフレーム4に装着する。 The
まず、固定ピン5を旋回ピストン3のスライド溝3bへ挿入して、スライド溝3bの中心軸であるスライド軸とピン軸61とを直交させてピンスライド機構を構成する。さらに、ローリングシリンダ1のローリング円柱1bをシリンダ穴2bへ装着し、シリンダ穴2bの中心線とローリングシリンダ軸89とを一致させる。以上のように組合せた結果、シャフト軸87とピン軸61との軸間距離及びシャフト軸87とローリングシリンダ軸89との軸間距離はともにEとなり、さらに、シャフト軸87を中心としてピン軸61とローリングシリンダ軸89は、点対称の位置に配置される。そして、ピストン自転軸88は、クランクシャフト6の回転(今回は、圧縮機上方から見て時計回り)によって、シャフト軸87を中心にピン軸61及びローリングシリンダ軸89を通る旋回半径Eの円運動を行う。 First, the fixed
ところで、後述するが、旋回ピストン3は、シリンダ溝1c内を往復運動する。このため、旋回ピストン3がシリンダ溝1cの端に寄った場合でも偏心シャフト挿入穴1dが旋回ピストン3で隠れるように旋回ピストン3の長さを伸ばす必要がある。旋回ピストン3の長さが伸びると、シリンダ溝1cの長さを伸ばすことが必要になり、ローリングシリンダ1の直径が増大する。ローリングシリンダ1の直径が増大すると、それを組込む静止シリンダ2の直径が増大するため、チャンバ8の直径が増大し、RC圧縮機が大径化してしまうという問題が生じる。図1で示すとおり、偏心シャフト6aよりも小径部のシャフトネック6cで偏心シャフト挿入穴1dを通すようにシャフトネック6cを設けている。この結果、偏心シャフト挿入穴1dを小さくできるため、RC圧縮機の大径化を抑制できるという効果がある。 Incidentally, as will be described later, the revolving
以上のようにして圧縮要素を組込んだRC圧縮機の圧縮部の構成を、図2、3の横断面で説明する。 The configuration of the compression section of the RC compressor incorporating the compression element as described above will be described with reference to the cross sections of FIGS.
圧縮動作の途中においては旋回ピストン3の2つのピストン円筒周面3eに各々隣接して作動室が2つ形成されるが、図2、3はともに、作動室の一つが容積0となり、他方の作動室が最大の容積となる状態である。すなわち、容積0となる作動室は、吐出行程が完了する吐出室105または吸込行程を開始する吸込室95であり、容積が最大となる作動室は、吸込行程が完了する吸込室95または圧縮行程を開始する圧縮室100である。後述するが、クランクシャフト6の回転方向とローリングシリンダ1の回転方向とは同一である。図中、クランクシャフト6は時計回りに回転するため、ローリングシリンダ1も時計回りに回転する(図2、3にローリングシリンダ1の回転方向を示す矢印を記載)。よって、ローリングシリンダ1が時計回りに回転すると、図2、3で容積0の作動室(旋回ピストン3の左側作動室)が吸込行程を開始するべく吸込流路2sを設ける。 In the middle of the compression operation, two working chambers are formed adjacent to the two piston cylindrical
具体的には、図2、3で示す通り、静止シリンダ2における吸込穴2s1の位置は、吸込穴2s1の側面が作動室と連通開始するように決定する。また、ローリングシリンダ1が反時計回りにわずかに回ったとき(図2、3の時刻をわずかにさかのぼったとき)、図2、3で容積最大となっている作動室が吸込行程中となるように吸込流路2sを設ける。具体的には、図2、3で示す通り、吸込穴2s1と繋がるシリンダ穴2b穴底の吸込溝2s2が吸込室95である作動室(旋回ピストン3の右側作動室)と連通を継続するべく延伸した構成である(図3の二点鎖線参照)。今回は、吸込穴2s1を縦方向に設けたが、それに限らず、横方向に設けてもよい。このようにした場合、吸込穴2s1とチャンバ8が近くなるため、RC圧縮機内の吸込パイプ50を短くすることが可能となり、吸込過熱を抑制でき、性能を高くすることができるという効果がある。 Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the position of the suction hole 2s1 in the
さらに、ローリングシリンダ1が時計回りに回転すると、図2、3で容積最大の作動室が圧縮行程を継続するべく吐出流路2dにも吸込流路2sにも通じさせない密閉状態を開始する。その密閉状態は、圧縮室100が固有容積比(吸込行程完了時の吸込室95の容積/吐出行程開始時の圧縮室100の容積)の容積まで縮小し吐出行程を開始するまで続ける。図2、3の吐出流路2dは、固有容積比が2.2の場合を示している。すなわち、圧縮室100の容積が吸込行程完了時の吸込室95の容積÷2.2まで縮小した時にシリンダ貫通吐出穴2d2とシリンダ外部吐出溝2d3とともに吐出流路2dを構成するシリンダ内部吐出溝2d1が圧縮室100と連通開始する位置に設けられる。そして、その時から圧縮室100は吐出室105となり、シリンダ内部吐出溝2d1は吐出行程の全期間で吐出室105と連通するように設けられる。なお、ここでは、固有容積比が2.2の場合を示したが、固有容積比は、この数値に限定されるものではなく、圧縮機として圧縮及び吐出の機能が得られればよい。 Further, when the rolling
そして最後に、吐出室105の容積が0となる吐出行程の完了時(図2、3の容積0の作動室参照)にシリンダ内部吐出溝2d1は吐出室105から外れるような位置と大きさに設けられる。今回は、吐出室105と直接連通する吐出部は、シリンダ穴2bの円筒周面に設けるシリンダ内部吐出溝2d1としたが、それに限らず、吸込溝2s2のようなシリンダ穴2b穴底に設ける溝としてもよい。このようにした場合、固有容積比が大きく、吐出行程開始時の圧縮室100の容積を小さくするまで圧縮しなければならない場合でも吐出流路2dを設定することが可能となる。 Finally, when the discharge stroke in which the volume of the
以上で圧縮部の構成の説明を終え、次に圧縮部の動作を、図9、10及び11(ともに図1のB−B断面よりもわずかに下方の断面)を用いて説明する。ここで、吸込溝2s2は図1のB−B断面よりも手前にあるため、本来ならば想像線として二点鎖線で表さなければならない。しかし、小さな図中の二点鎖線は実線と判別しにくいため、今回は便宜的に破線で示す。 The description of the configuration of the compression unit is thus completed. Next, the operation of the compression unit will be described with reference to FIGS. 9, 10 and 11 (both cross sections slightly lower than the BB cross section of FIG. 1). Here, since the suction groove 2s2 is in front of the BB cross section of FIG. 1, it must be represented by a two-dot chain line as an imaginary line. However, since the two-dot chain line in the small figure is difficult to distinguish from the solid line, this time, it is indicated by a broken line for convenience.
まず、圧縮動作を含む作動流体の流れを説明する。ピンスライド機構を自転半減機構とするRC圧縮機の圧縮動作は、吸込行程終了と吐出行程開始との時間差を極めて小さく設定する以外は同一とみなすことができるポンプ動作が特許文献1で詳細に説明されているため、本明細書においては概略説明だけを行う。また、特許文献1には記載していない過圧縮抑制手段についても説明する。 First, the flow of the working fluid including the compression operation will be described. The compression operation of the RC compressor using the pin slide mechanism as the rotation half mechanism is described in detail in
図9は、クランクシャフト6がシャフト軸87(各図の中心線の交点)を中心に時計回りに一回転する間の45度毎の圧縮要素の状態を示したものである。圧縮動作の全行程(吸込行程、圧縮行程、吐出行程)は、クランクシャフト6が2回転して完了する。このため、図9は、行程の半分しか示していないが、並行して2つの作動室がクランク角で一回転ずれた変化をすることを利用し、二回転目の行程を他方の作動室の変化を使って説明する。説明は、図9の左上図で旋回ピストン3の左側にある作動室の行程を説明する。そして、このときのクランク角を0度とする。 FIG. 9 shows the state of the compression element every 45 degrees while the
クランク角が0度となる図9の左上図(その拡大図である図10参照)は、ピストン自転軸88がピン軸61と重なっている。そして、容積が0となる。これは一つ前の吐出行程が終了して吸込行程を開始する移行時である。厳密に容積を0にすることができれば、両流路とこの作動室が通じていても大きな問題にはならない。しかし、ピストン円筒周面3eがシリンダ穴2bの内周面に衝突した場合、信頼性が損なわれるとともに、騒音や振動の増大や、衝突箇所の摺動損失増大による効率低下という問題が生じる。 In the upper left diagram of FIG. 9 (see FIG. 10 which is an enlarged view) of FIG. 9 in which the crank angle is 0 degree, the
このため、最悪でもピストン円筒周面3eがシリンダ穴2bの内周面に衝突しないような公差設定が必要となる。よって、実際にはわずかな容積が残る。つまり、ピストン円筒周面3eとシリンダ穴2bの内周面との間に他の箇所(ローリング円柱1bの外周面とシリンダ穴2bの内周面との間)よりも大きな隙間が形成される。このため、仮にこの作動室に両方の流路が通じていると、ピストン円筒周面3eとシリンダ穴2bの内周面の隙間が内部漏れ流路となり、吐出するべき作動流体が吸込側へ戻り、効率低下を起こす。 For this reason, at the worst, it is necessary to set a tolerance so that the piston cylindrical
よって、実際の設定では、両流路2s、2dに通じさせないようにする。しかし、この両流路2s、2dを作動室へ通じさせない期間は、極めて短時間であるため、図10、11等には明示されていない。 Therefore, in an actual setting, the
この後、クランクシャフト6が時計回りにわずかに回転した時点で、作動室は吸込流路2sと通じて吸込パイプ50から作動流体が流入し吸込室95となる。そして、その後、クランク角が増大するにつれて、クランク角の増大と同一の量だけ旋回ピストン3が旋回する。一方、旋回ピストン3が隙間嵌合するシリンダ溝1cは、図9から明らかなように、旋回量の半分の回転量で連れ回る。この旋回ピストン3の旋回とシリンダ溝1cの回転すなわちローリングシリンダ1との回転によって、旋回ピストン3はシリンダ溝1c内を他方の端部へ向かって移動する。つまり、吸込室95の容積は増大し続け、吸込行程が継続する。この動きは、クランク角が360度のところ、すなわちクランクシャフト6が1回転を完了するまで継続する。この間に、ピストン自転軸88は、図9に示す旋回軌跡円96を描く。 Thereafter, when the
ここで、クランク角が180度の時、ピストン自転軸88とローリングシリンダ軸89とが一致する。このため、ローリングシリンダ1は、旋回ピストン3の旋回量の半分で連れ回る正規の回転とは異なる非正規の回転を起こしても噛み合いが成立する。 Here, when the crank angle is 180 degrees, the
実際の場合、ローリングシリンダ1や旋回ピストン3や静止シリンダ2相互の隙間からくる理想的な回動からのずれにより、上記したローリングシリンダ1の非正規回転が頻発する。そして、一旦この非正規回転が生じると、特許文献1において指摘したとおり、力学的に正規回転へ自動復帰することは不可能となり、圧縮動作は停止してしまう。そのようなロック状態を常時回避して、滑らかな圧縮動作を継続するため、本実施例では、ローリングシリンダ1の回転と旋回ピストン3の自転とを同期させる回転同期手段を設けたうえで、旋回ピストン3の自転量を旋回量の半分にする自転半減手段を設けている。 In an actual case, the above-mentioned irregular rotation of the rolling
まず、回転同期手段でローリングシリンダ1の回転が常に旋回ピストン3の自転で規定される。これは、旋回ピストン3のピストンカット面3cをシリンダ溝1cの側面へ隙間嵌合させることで実現する。そして、自転半減手段を組み合わせることによって、旋回ピストン3の自転と同期したローリングシリンダ1の回転量を旋回ピストン3の旋回量の半分に規定することができる。すなわち、ローリングシリンダ1の回転を常に正規回転に規定可能となる。 First, the rotation of the rolling
旋回ピストン3の自転半減手段は、特許文献1に記載されている通り、旋回ピストン3の上面であるピストン上面3dに設けるスライド溝3bへ、静止シリンダ2に固定配置される固定ピン5を挿入させて構成するピンスライド機構によって実現する。このピンスライド機構による旋回ピストン3の自転量を旋回量の半分に規定する規定の度合い(規定度)は、クランク角で変化する。特許文献1で記載されているとおり、クランク角が180度で最大となる一方、クランク角が0度の時(特許文献1の図11参照)、ピン軸61とピストン自転軸88とが一致し、旋回ピストン3の自転量はピンスライド機構によって規定されないことから、規定度は最小となることがわかる。しかし、クランク角が0度の場合は、ピストン自転軸88とローリングシリンダ軸89は最も離れているため、元々、圧縮動作に問題はなく、ピンスライド機構は不要であった。 As described in
以上より、ピンスライド機構の規定度は、必要性の高まるクランク角が180度付近で高くなり、必要性の低下するクランク角0度付近で低下するという理想的な変化を示す。これにより、圧縮機構を構成する圧縮要素の寸法公差や組立て精度の高度化を行う必要がなく、製作コストを低減できるという効果がある。 From the above, the normality of the pin slide mechanism shows an ideal change in which the crank angle where the necessity increases increases near 180 degrees and decreases near the
また、これにより、ピンスライド機構は、クランク角が180度付近で圧縮要素の動きを規定する頻度が高まることがわかる。すなわち、クランク角が180度付近に集中して、ピン機構である固定ピン5やスライド溝3bに負荷がかかり、さらに負荷の大きさは、各部の隙間から生じる予測困難な圧縮要素の理想的な動きからのずれを原因とするため、不規則で衝撃的な変化を伴う。 This also shows that the pin slide mechanism increases the frequency of defining the movement of the compression element when the crank angle is around 180 degrees. In other words, the crank angle is concentrated around 180 degrees, and a load is applied to the fixed
以上より、ピンスライド機構には、不規則で衝撃的な負荷がかかるため、確実な潤滑を行うことが必須となる。ところで、スライド溝3bにかかる負荷は固定ピン5から作用するため、ピンスライド機構への潤滑は、ピン機構へ給油すればよい。よって、滑らかな圧縮動作を回転同期手段とピンスライド機構による自転半減手段により実現するRC圧縮機において、ピン機構への給油は必須となる。このピン給油機構に関する説明は、後述する油の流れの説明の中で行う。 As described above, the pin slide mechanism is subjected to an irregular and shocking load, and therefore it is essential to perform reliable lubrication. By the way, since the load applied to the
ところで、回転同期手段とする旋回ピストン3のピストンカット面3cをシリンダ溝1cの側面へ隙間嵌合させる方法は、旋回ピストン3で仕切られて、圧力差のある作動室間のシール部としても機能している。このため、特許文献2のような線シールよりも格段にシール性が向上し、圧縮機効率が向上するという効果がある。 By the way, the method in which the piston cut
2回転目以降の行程は、上述したとおり、図9のもう一方の作動室(右上図の右側作動室)で説明する。これまで吸込室95であった作動室は、吸込流路2sが外れて密閉空間となる。この結果、圧縮行程が開始され、作動室内の作動流体は容積が縮小して圧縮される。つまり作動室は圧縮室100となる。この圧縮行程は、圧縮室100の容積が0に近づく図9の左下図へ至る前に圧縮室100が吐出流路2dと連通することで完了し、吐出行程が開始されて昇圧して吐出圧となった作動流体は、吐出流路2dを通ってRC圧縮機の機内へ吐出される。 The stroke after the second rotation will be described in the other working chamber of FIG. 9 (the right working chamber in the upper right view) as described above. The working chamber which has been the
例えば、吐出時の圧縮室容積が吸込行程完了時の吸込室95容積の2.2分の1になる場合、すなわち固有容積比が2.2の場合の圧縮行程完了から吐出行程開へ移行するタイミングを図11に拡大して示す。この吐出行程は、図9のクランク角が360度すなわちクランク角0度で示す状態まで継続する。また、圧縮行程中の圧縮室100には、常時バイパス穴2eが臨む。これにより、過圧縮時、バイパス穴2eとその上部に設ける一方向弁のバイパス弁22は、圧縮室100内の作動流体を吐出圧であるチャンバ8の機内空間へ流す動作を行う。すなわち、過圧縮抑制手段を構成する。これにより、過圧縮運転時には、余分な圧縮を回避できるため、圧縮機効率が向上するという効果がある。 For example, when the volume of the compression chamber at the time of discharge is 1/2 of the volume of the
ところで、このバイパス穴2eは、圧縮室100が吐出室105へ移行した後も暫くの間は吐出室105へ臨む位置に配されている。これは、図9の吐出行程となるクランク角225度の図で、バイパス穴2eが吐出室105に臨んでいることからわかる。これより、この時点でのバイパス穴2eは吐出流路の役割を果たしていることになる。よって、吐出流路抵抗を低減できるため、圧縮機効率が向上するという効果がある。 By the way, the
さらに、このバイパス穴2eは作動室が吸込室95の時もそこへ臨んでいることがわかる。それは、図10のクランク角0度の図中で、吸込行程を完了した直後で圧縮行程を開始した右側の作動室にバイパス穴2eが全開していることから明らかである。これにより、液化した作動流体や油を大量に含む作動流体の吸込に伴う液圧縮が生じても、液圧縮を起こしている流体をバイパス穴2eで圧縮室100から排出できるため、過大な圧力上昇による圧縮部の損傷を回避でき、信頼性が向上するという効果がある。 Further, it can be seen that the
本実施例では、バイパス弁として、フラッパタイプの弁を用いている。これにより、圧縮室100からバイパス弁22の弁板までの距離を短く設定できるため、再膨張損失を抑制できるという効果がある。ここで、バイパス弁をリード弁タイプとしてももちろんよい。この場合、構造が単純となるため、コスト低減という効果がある。 In this embodiment, a flapper type valve is used as the bypass valve. Thereby, since the distance from the
次に、圧縮部の油の流れを、図9、図12(図1のB−B断面で図3のM部拡大図)及び図13を用いて説明する。ここでは、旋回軸受23及び主軸受24への給油及び本発明の特徴であるピン機構への給油路とそれらの給油路へ油を流すための差圧給油に関して説明する。そして、差圧給油で用いる背圧を使って、ピン機構への給油による隙間拡大の弊害を回避する背圧支持手段について説明を行う。さらに、背圧設定のための背圧流路による圧縮室への給油についても説明を行う。 Next, the flow of oil in the compression part will be described with reference to FIGS. 9 and 12 (enlarged view of M part in FIG. 3 in the BB cross section in FIG. 1) and FIG. Here, the oil supply to the slewing bearing 23 and the
前記した通り、貯油部125に常時浸かっている給油パイプ6x、給油縦穴6b、給油下主横穴6f、給油上主横穴6eによって、貯油部125から主軸受24へ繋がる給油路が設けられる。さらに、給油縦穴6bは、クランクシャフト6の上端にある偏心シャフト6aも貫通する穴としてあるため、これによって、旋回ピストン3に圧入されている旋回軸受23へ繋がる給油路と、旋回ピストン3のスライド溝3bを通ってピン機構である固定ピン5へ繋がる給油路とが形成される。 As described above, the
前記したとおり、貯油部125内の圧力は吐出圧であるため、貯油部125の油も吐出圧となる。給油パイプ6x及び給油縦穴6bの内径はともに大きく、スライド溝3bもそれ以上に開口断面積が大きい(図12参照)。さらに、固定ピン5は給油縦穴6bのほとんど真上に設けられている(図12参照)ため、貯油部125から固定ピン5へ至る流路は直線状となる。よって、固定ピン5へ至る給油路であるピン給油路の流路抵抗は極めて小さく、固定ピン5へ吐出圧の油を供給することが可能となる。固定ピン5には、吐出圧となる吐出室105やそれに近い高圧の圧縮室100が隣接している。 As described above, since the pressure in the
しかし、それらの領域と固定ピン5との間(ピストン上面3dとシリンダ穴2b底面の隙間)は狭い隙間に設定されているため、作動流体等の流体はこれらの隙間から固定ピン5へ流入できない。これにより、固定ピン5への流路抵抗が実質0のピン給油路によって固定ピン5へ給油が行われる可能性が高くなる。ここで、ピストン上面3dとシリンダ穴2bの底面との隙間は、旋回ピストン3が設置されるシリンダ溝1cの底面高さに依存する。すなわち、ローリングシリンダ1の組み込み高さに依存する。 However, since the space between these regions and the fixing pin 5 (the clearance between the piston
図13からわかるように、ローリングシリンダ1の下面は、フレーム4のベッド面4dと対向する。よって、ベッド面4dの高さが、ピストン上面3dとシリンダ穴2bの底面との隙間を規定する。この例では、ピストン上面3dとシリンダ穴2bの底面との隙間が最大でも50μm程度となるように、ベッド面4dの高さを設定する。これにより、作動流体が高圧領域から固定ピン5側へ流れようとしても、流路抵抗が大きいために流れることができず、ピン給油は阻害されない。 As can be seen from FIG. 13, the lower surface of the rolling
ところで、給油路へ油を流すためには、油へ駆動力を与える手段が必要となる。この例では、旋回軸受23の下端と主軸受24の上端との間、すなわち旋回ピストン3及びローリングシリンダ1の下方に形成される空間(以後、背圧室110と呼称する。)に吐出圧以下となる圧力(以後、背圧と呼称する。当然、吸込圧以上となる。)をかける。これは、その空間が各給油路の上流の空間となっており、下流の空間である吐出圧の貯油部125よりも圧力を低くすることで差圧給油が実現するからである。これにより、主軸受24とともに旋回軸受23にも油が供給され、両軸受の信頼性を向上させる効果がある。 By the way, in order to flow oil through the oil supply passage, means for applying a driving force to the oil is required. In this example, the discharge pressure or lower is placed in a space (hereinafter referred to as a back pressure chamber 110) formed between the lower end of the swing bearing 23 and the upper end of the
さらに、旋回軸受23への給油経路途中にある偏心シャフト6a上部にも油が潤沢に供給される。よって、偏心シャフト6a上部にある固定ピン5までのピン給油路の流路抵抗は上記したとおり実質0であるため、吐出圧油が固定ピン5へ潤沢に供給される。これにより、ピンスライド機構の課題であるピン機構への確実な給油を実現でき、RC圧縮機の信頼性を向上させるという効果がある。 Furthermore, the oil is also sufficiently supplied to the upper part of the
ところで、ピン給油路によって、スライド溝3bにも油が流入するため、通常、スライド溝3bは油で満杯の状態となる。図9より、相対的にみると、固定ピン5はスライド溝3b内を往復運動するととらえることができるため、密閉性を緩和させて、油圧縮を回避する必要がある。そこで、この例では、図13に示すとおり、偏心シャフト6aの上部空間を大きくして、油圧縮を回避させてある。 By the way, since oil also flows into the
ところで、スライド溝3b内における固定ピン5の相対的な移動の向きは、吸込流路2sを設定しない吐出流路2dを設定する側に常に向かう(図9の各図で下側へ移動する)。これことから、スライド溝3b内の油圧縮をあえて若干発生させるべく、偏心シャフト6aの上部空間を狭めた構成も考えられる。この場合、油の圧力が吐出圧よりも若干高い吐出圧以上の圧力となり、吐出流路2d付近の吐出圧領域への給油が可能となるため、吐出圧領域からの作動流体の漏れを抑制可能となる。これにより、圧縮機効率が向上するという効果がある。 By the way, the direction of relative movement of the fixed
以上で差圧給油による各部への給油の説明を終わり、次に、前記ピン給油路の設置で生じる弊害とその対策を説明する。 This is the end of the explanation of the oil supply to each part by the differential pressure oil supply. Next, the adverse effects caused by the installation of the pin oil supply passage and the countermeasures will be described.
ピン給油路によって、ピン機構へ吐出圧の油を潤沢に流し込むことができるようになるため、固定ピン5の信頼性が向上するが、この結果、旋回ピストン3のピストン上面3d付近が吐出圧となる。さらに、ピストン上面3dと隣接するローリングシリンダ1の上面であるローリング円柱1bの上面にも吐出圧の領域が広がる。これにより、旋回ピストン3及びローリングシリンダ1は下方へ移動しようとする。この移動が生じてしまうと、ピストン上面3d及びローリング円柱1b上面とシリンダ穴2b底面との隙間(これ以降、「上部隙間」と呼称する。)が拡大してしまう。こうなると、吐出室105や吐出圧に近い高圧の圧縮室100から作動流体が上部隙間を通って低圧各部へ漏れ出てしまう。低圧空間である吸込室95へも漏れ出てしまい、内部漏れとなって圧縮機効率を低下させる。 Since the oil supply pressure can be sufficiently poured into the pin mechanism by the pin oil supply passage, the reliability of the fixed
さらに、前記したピン機構へ作動流体が流れ込むため、ピン給油が不確実になり、最悪の場合、給油ができなくなる。そうなると、旋回軸受23への給油も不確実となり、ピン機構である固定ピン5や旋回軸受23の信頼性が損なわれる。以上より、ピン機構への給油を行っても、上部隙間を拡大させない対策が必須となる。 Further, since the working fluid flows into the pin mechanism described above, the lubrication of the pin becomes uncertain, and in the worst case, the lubrication cannot be performed. If it becomes so, oil supply to the turning bearing 23 will also become uncertain, and the reliability of the fixed
この例では、差圧給油による給油量が必要給油を確保できるように各部の隙間を調整しつつ、背圧室110の圧力である背圧を上げ、背圧でローリングシリンダ1及び旋回ピストン3を静止シリンダへ常時付勢させる背圧支持手段を用いる(この背圧設定の方法は後述)。これにより、上部隙間の拡大を回避できるため、ピン機構である固定ピン5や旋回軸受23や主軸受24の給油を確実に行うことができ、RC圧縮機の信頼性を向上できるとともに、上部隙間を漏れ流路とする内部漏れを抑制できるため、RC圧縮機の圧縮機効率を向上できるという効果がある。 In this example, the back pressure, which is the pressure of the
背圧の設定方法を以下に説明する。これは背圧設定値に近い圧力の圧縮室100と背圧室110を繋ぐ背圧直流路200により、圧縮室100の圧力を導入することで実現する。 A method for setting the back pressure will be described below. This is realized by introducing the pressure of the
背圧直流路200は、シリンダ穴2bの底部に圧縮室側背圧縦穴2h1を設け、シリンダ取付面2aに背圧室側背圧縦穴2h3を設け、それらを背圧横穴2h2で接続してコの字型の流路を形成することにより、作製される。ここで、背圧横穴2h2は、静止シリンダ2の外周側から開けるため、加工後に止め栓92で封止する。背圧室側背圧縦穴2h3は、ベッド外周溝4fに連通し、更にベッド放射溝4eを介して背圧室110に接続されるようになっている。 The back
図9から明らかなように、RC圧縮機の圧縮室100は、ローリングシリンダ1の回転と旋回ピストン3の外周側への移動により、静止シリンダ2に対して移動していく。よって、静止シリンダ2に背圧直流路200の背圧導入口を設けることで、所望の圧力を背圧室110へ導入することが可能となる。実際には、容積比(吸込室の最大容積/圧縮室容積)が所望の背圧値となる特定の容積比を平均値とする範囲の圧縮室100と繋がるように、背圧直流路200の背圧導入口を設ける。 As is clear from FIG. 9, the
このような背圧直流路200の設定により、背圧直流路200が圧縮室100と導通を開始した直後は、背圧の方が圧縮室100の圧力よりも高くなる。これによって、背圧室100へ流入している油を圧縮室側へ排出することが可能となる。これにより、各部への給油を継続することができ、給油を行う各部の信頼性と給油によるシール性を継続して確保でき、安定な圧縮機の運転を可能にするという効果がある。 Due to such setting of the back
この例では、背圧直流路200は、吸込室95へは臨まない位置に設定したが、場合によっては、背圧直流路200の連通初期において吸込室95に臨む位置としてもよい。この場合、背圧直流路200によって吸込室95への給油を行うことができるため、体積効率の向上による圧縮機効率向上を図ることができる。しかし、油温が高い場合には、吸込加熱が大きくなり、逆に体積効率を低下させる可能性もある。よって、運転条件により、背圧直流路200の連通区間を調整する必要がある。 In this example, the back
以上のように、背圧直流路200によって圧縮室100へ流入した油は、圧縮室100のシール性を向上させる。よって、圧縮行程の内部漏れを抑制し、圧縮効率の向上させる効果がある。このようにして圧縮室100へ流入した油は、最終的に作動流体とともに吐出行程へ移行し、前記したとおり、吐出流路2dを通って、圧縮機内部へ吐出される。 As described above, the oil that has flowed into the
本実施例では、ローリングシリンダ1のシリンダ溝1cの反対側である下方端部には、ローリングシリンダ軸89に垂直な平板状のローリング端板1aがローリング端部として設けてある。これは、前記した背圧支持によるローリングシリンダ1の静止シリンダ2側への付勢によって、ローリング端板1aの上面である端板おもて面がシリンダ取付面2aへ付勢される。これにより、背圧室110と、吸込室95や圧縮室100や吐出室105とのシール性が向上し、内部漏れが抑制されて圧縮機効率が向上するという効果が得られる。しかし、そのシール性は完全ではなく、若干の漏れが発生する。その場合には、背圧室110へ流入した油が背圧よりも圧力が低い吸込室95や圧縮室100へ流れる。これによって、シール性の改善が図られる。また、吸込室95へ流入した油は、吸込室95のシール性を向上させるため、体積効率向上による圧縮機効率を向上させる効果がある。 In the present embodiment, a flat plate-shaped
さらに、本実施例では、旋回ピストン3またはローリングシリンダ1の表面に不連続性馴染み皮膜85を設けているため、上部隙間や端板おもて面(ローリング端板1aの上面)とシリンダ取付面2aとの間やピストン下面3fとシリンダ溝1c底面との間の隙間が形状補正を伴って全体的に縮小し、漏れ損失が低減するとともに、互いの形状が滑らかになって摺動損失が低減し、圧縮機効率が向上するという効果がある。また、背圧支持による付勢がなされない対向面(例えば、ローリング円柱1b外周面とシリンダ穴2b内周面との間やピストンカット面3cとシリンダ溝1c側面との間)においても、馴染み切った後では、馴染み皮膜を設けない場合よりも隙間が縮小するため、シール性が向上し、圧縮機効率が向上するという効果がある。 Furthermore, in this embodiment, since the discontinuous
さらに、本実施例では、端板おもて面をシリンダ溝1c底面よりもローリングシリンダ1の背面寄りに設ける。つまり、端板おもて面(ローリング端板1aの上面)よりもシリンダ溝1c底面を高くし、段差をつける(図4参照)。これにより、段差部の外周面とシリンダ穴2b内周面との間の隙間がシリンダ溝1cに形成される作動室(吸込室95や圧縮室100や吐出室105)と背圧室110との間のシール隙間となるため、その隙間の漏れを抑制し、圧縮機効率が向上するという効果がある。 Furthermore, in this embodiment, the end plate front surface is provided closer to the back surface of the rolling
また、この場合、ローリングシリンダ1と円環状の端板とを別々の部品とすることができる。そして、ローリングシリンダ1のシリンダ溝1cの加工とローリング端板1aの加工とをそれぞれ、旋盤により行うことが可能となり、加工コストが低減するという効果もある。もちろん、ローリングシリンダ1とローリング端板1aとを溶接、ねじ止め等により接合して用いてもよい。 In this case, the rolling
次に、実施例2に係るRC圧縮機について、図15を用いて説明する。図15は、ローリングシリンダ1または旋回ピストン3の表面近くの拡大断面図であり、表面から内側へ入るにつれて馴染み性が連続的に低下していく連続性馴染み皮膜86とする以外は、実施例1と同様なので、同様な箇所に関する説明は省略する。なお、連続性馴染み皮膜86も、摺動する表面全域に形成することが望ましい。 Next, the RC compressor according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view near the surface of the rolling
このような皮膜の例としては、処理剤に浸して表面を改質する表面改質馴染み皮膜があげられる。これは図15で示すように、元の母材表面から構成物が表面上へ析出して処理剤と反応し馴染み性の高い析出層を形成するとともに、元の母材側は侵食されて多孔性となったところへ処理剤が侵食して母材よりは馴染み性がわずかに高いが析出層よりは馴染み性の低い侵食層を形成することで実現できる。例えば、母材が鋳鉄の場合、燐酸マンガン処理による皮膜がある。これによって、不連続性馴染み皮膜85の場合よりも皮膜はがれが生じにくくなり、信頼性が向上するという効果がある。 An example of such a film is a surface-modified familiar film that is immersed in a treatment agent to modify the surface. This is because, as shown in FIG. 15, the constituents are deposited on the surface of the original base material and react with the treatment agent to form a highly-adapted precipitate layer, and the original base material side is eroded and porous. This can be realized by forming an erosion layer that is slightly more familiar to the base material than the base material but less accustomed to the deposited layer. For example, when the base material is cast iron, there is a film formed by manganese phosphate treatment. As a result, the peeling of the film is less likely to occur than in the case of the discontinuous
また、母材の元表面位置でもある程度の馴染み性が発生するため、馴染み皮膜を設ける母材寸法の管理が容易となる。例えば、母材における旋回ピストン3の高さが母材におけるシリンダ溝1cの深さより多少大きくなっても、旋回ピストン3の連続性馴染み皮膜86により、母材寸法以下まで磨耗させることができる。つまり、母材寸法の公差を互いの干渉を許容する設定にできるため、馴染み切ったときの稠密な表面間(母材の元表面間)の距離が小さくなり、シール性が一層向上して圧縮機効率が向上するという効果がある。 In addition, since a certain degree of familiarity is generated even at the original surface position of the base material, it becomes easy to manage the base material dimensions on which the familiar film is provided. For example, even if the height of the swiveling
次に、実施例3に係るRC圧縮機について、図16及び図17を用いて説明する。図16は、図3のM部の拡大横断面図である。また、図17は、図16のO−G縦断面図であり、背圧弁流路を設置した部位の断面を示したものである。背圧支持手段のための背圧設定方法として背圧弁流路210を用いる以外は、実施例1又は2と同様なので、同様な箇所に関する説明は省略する。 Next, the RC compressor according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 17. FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view of a portion M in FIG. FIG. 17 is a longitudinal sectional view taken along the line OG of FIG. 16 and shows a cross section of a portion where the back pressure valve flow path is installed. Since it is the same as that of Example 1 or 2 except using the back pressure
背圧弁流路210は、実施例1の背圧直流路200と同様に、コの字型の流路が構成される。ただし、連通する圧縮室100は、後述する背圧弁26による昇圧分があるため、背圧室直流路時よりも低圧側の圧縮室100と連通させる。このため、圧縮室100側の縦穴の位置を変更し、圧縮室側背圧弁用縦穴2h4とする。さらに、圧力差の設定は後述する背圧弁26が担うため、各穴の径を大きくする。 The back pressure
ここで、スライド溝3bがピストンカット面3cまでつながる実施例1または2の場合、圧縮室側背圧弁用縦穴2h4は、図9のクランク角225度とクランク角270度の間でスライド溝3bに臨んでしまう。そして、スライド溝3bは吐出圧の油とそこから発泡した吐出圧の作動流体で満たされているため、圧縮室側背圧弁用縦穴2h4やそれに連なる背圧弁流路210の空間には、吐出圧の流体が流入する。この流体は、圧縮室側背圧弁用縦穴2h4が圧縮室100へ臨んだ際、吐出圧よりも低圧の圧縮室100へ流入して内部漏れとなるため、性能が低下する。そこで、本実施例では、図16のクロスハッチングで示すスライド溝両端封止部3b1を設けて、前記した内部漏れを回避し、性能低下を抑制する。 Here, in the case of Example 1 or 2 where the
これにより、加工に用いるドリル刃を太いものに変更できるため、損傷の危険性が低減し、加工が容易となって加工コストが低減するという効果がある。以上のようにして構成したコの字形状の流路に加え、この例では、背圧弁穴2h5を静止シリンダ2の上面側から加工し、その内部に背圧弁26を設置する。よって、背圧弁流路210は、圧縮室側背圧弁用縦穴2h4、背圧横穴2h2、背圧室側背圧縦穴2h3、背圧弁穴2h5及び背圧弁26を含む構成である。背圧室側背圧縦穴2h3は、ベッド外周溝4fに連通し、更にベッド放射溝4eを介して背圧室110に接続されている。 Thereby, since the drill blade used for processing can be changed to a thick one, there is an effect that the risk of damage is reduced, processing is facilitated, and processing cost is reduced. In addition to the U-shaped flow path configured as described above, in this example, the back pressure valve hole 2h5 is processed from the upper surface side of the
つぎに、図17を用いて背圧弁流路210の作製手順を説明する。 Next, a procedure for producing the back pressure
まず、背圧弁穴2h5の底に背圧弁ピース26aを圧入固定する。そして、その上に背圧弁板26bを置き、その上に背圧弁ばね26cを配置し、背圧弁キャップ26dで背圧弁穴2h5を封止する。この際、背圧弁ばね26cは圧縮され、背圧弁板26bを所定の力で背圧弁ピース26aへ押付ける。 First, the back
これによって、背圧が連通する圧縮室100の平均圧力よりも背圧弁ばね26cの背圧弁ピース26aへの押付け力に応じた一定値だけ、高くなったときに、背圧弁26が開口し、背圧を制御する。 As a result, when the back pressure becomes higher by a certain value corresponding to the pressing force of the back
ここで、背圧室110の圧力を高くする流体として、前記した背圧室110へ流入する油を用いる。つまり、背圧室流体導入路は、背圧室110へ流入する油の流入路全てとする。具体的には、主軸受24から流入してくる流路と旋回軸受23から流入してくる流路である。 Here, as the fluid for increasing the pressure in the
以上のような、背圧弁流路による背圧設定により、背圧値は、連通する圧縮室の圧力よりも概略一定値だけ高い圧力となる。これは、前記したバイパス弁22等による過圧縮抑制手段を採用した場合、旋回ピストン3やローリングシリンダ1を静止シリンダ2へ付勢するために最低限必要な圧力に近い圧力に近い値となるため、付勢に伴って発生する摺動損失を低減できる。よって、圧縮機効率を向上させることができるという効果がある。 By setting the back pressure by the back pressure valve channel as described above, the back pressure value becomes a pressure that is higher by a substantially constant value than the pressure of the compression chamber that communicates. This is because, when the over-compression suppressing means using the
次に、実施例4に係るRC圧縮機について、図18を用いて説明する。図18は、図1のP部の拡大縦断面図である。本図においては、最も単純なピン機構である固定ピン5を固定するために、ピン固定フランジ5aを設け、ピン固定ねじ91によりねじ固定する。これ以外は、実施例1〜3と同様なので、同様な箇所に関する説明は省略する。 Next, an RC compressor according to
固定ピン5には、前記したとおり、衝撃的な荷重がかかる。このため、円筒面だけの固定の場合、衝撃荷重を線状の領域で受けるため、少しずつ穴が拡大して固定ピン5が脱落する危険性があった。 As described above, an impact load is applied to the fixing
本実施例においては、ピン固定フランジ5aを設けることで、衝撃荷重をピン固定フランジ5aの面で受けることができる。また、ピン固定ねじ91で固定ピン5を固定することができるため、固定ピン5の脱落を防止することができ、圧縮機の信頼性が向上するという効果がある。ところで、図18では、ピン固定ねじ91は1本のみであるが、複数本でももちろんよい。 In the present embodiment, by providing the
次に、実施例5に係るRC圧縮機について、図19及び図20を用いて説明する。 Next, an RC compressor according to
図19は、図1のP部の拡大縦断面図であり、図20は、スライダの拡大斜視図である。 FIG. 19 is an enlarged vertical sectional view of a P portion in FIG. 1, and FIG. 20 is an enlarged perspective view of the slider.
これらの図においては、ピン軸に対して回転可能なスライダ5cを設けてあり、これによりピン機構とする。これ以外は実施例1〜4と同様なので、同様な箇所に関する説明は省略する。 In these drawings, a
本実施例においては、ピン機構は、図19に示すように、ピン軸に対して回転自在なスライダ5cを、固定ピン5の下面にスライダ保持フランジ5bにより設置したものである。スライダ5cは、スライド溝3bに隙間嵌合させる要素である。スライダ5cは、図20に示すように、スライダ中心穴5c2を有し、スライダカット面5c1を有する。スライダカット面5c1は、互いに平行な2つの平面部として設けたものであり、スライド溝3bに隙間嵌合させる部分である。 In this embodiment, as shown in FIG. 19, the pin mechanism has a
スライダ中心穴5c2にスライダ保持フランジ5bをがた(あそび)が小さい状態で挿入した後、固定ピン5へ圧入することにより、ピン機構を作製する。 After inserting the
これにより、ピン機構にかかる衝撃荷重は、スライド溝3bの側面からスライダカット面5c1へかかり、さらに、スライダ中心穴5c2からスライダ保持フランジ5bの軸へかかる。2箇所の荷重の受け渡しは、前者が平面同士であり、後者が円筒周面同士であるため、集中荷重を伴う荷重の受け渡しはない。このため、ピン機構における荷重の集中が抑制でき、信頼性が向上するという効果がある。 Thereby, the impact load applied to the pin mechanism is applied from the side surface of the
次に、実施例6に係るRC圧縮機について、図21及び図22を用いて説明する。図21は、図1のQ部の拡大縦断面図であり、図22は、ローリングシリンダ1の変形例を示す斜視図である。 Next, an RC compressor according to
これらの図においては、図4のローリングシリンダ1のつば部であるローリング端板1aを円筒状のローリング円筒端部1hに置き換えたものである。これ以外は、実施例1〜5と同様なので、同様な箇所に関する説明は省略する。 In these drawings, the rolling
ローリング円筒端部1hは、背圧により外周側に開くため、静止シリンダ2のシリンダ穴2b内周面に付勢され、背圧室110とローリング端板1aより上部の圧縮室100や吸込室95や吐出室105との間におけるシール性が向上し、圧縮機効率が向上する。さらに、ローリング端板1aがローリングシリンダ円柱1bよりも大径とならないため、RC圧縮機の小径化を実現できるという効果がある。 Since the rolling
1:ローリングシリンダ、1a:ローリング端板、1b:ローリング円柱、1c:シリンダ溝、1d:偏心シャフト挿入穴、1h:ローリング円筒端部、2:静止シリンダ、2a:シリンダ取付面、2b:シリンダ穴、2d:吐出流路、2d1:シリンダ内部吐出溝、2d2:シリンダ貫通吐出穴、2d3:シリンダ外部吐出溝、2e:バイパス穴、2h1:圧縮室側背圧縦穴、2h2:背圧横穴、2h3:背圧室側背圧縦穴、2h4:圧縮室側背圧弁用縦穴、2h5:背圧弁穴、2s:吸込流路、2s1:吸込穴、2s2:吸込溝、3:旋回ピストン、3a:旋回軸受穴、3b:スライド溝、3c:ピストンカット面、4:フレーム、4d:ベッド面、5:固定ピン、5a:ピン固定フランジ、5b:スライダ保持フランジ、5c:スライダ、5c1:スライダカット面、6:クランクシャフト、6a:偏心シャフト、6b:給油縦穴、6c:シャフトネック、6d:シャフトつば部、7:モータ、7a:ロータ、7b:ステータ、8:チャンバ、8a:チャンバ円筒部、8b:チャンバ上フタ、8c:チャンバ下フタ、22:バイパス弁、23:旋回軸受、24:主軸受、25:副軸受、26:背圧弁、26a:背圧弁ピース、26b:背圧弁板、26c:背圧弁ばね、26d:背圧弁キャップ、35:下フレーム、50:吸込パイプ、55:吐出パイプ、85:不連続性馴染み皮膜、86:連続性馴染み皮膜、90:シリンダボルト、95:吸込室、100:圧縮室、105:吐出室、110:背圧室、125:貯油部、200:背圧直流路、210:背圧弁流路、220:ハーメチック端子。 1: rolling cylinder, 1a: rolling end plate, 1b: rolling cylinder, 1c: cylinder groove, 1d: eccentric shaft insertion hole, 1h: rolling cylinder end, 2: stationary cylinder, 2a: cylinder mounting surface, 2b: cylinder hole 2d: Discharge flow path, 2d1: Cylinder internal discharge groove, 2d2: Cylinder through discharge hole, 2d3: Cylinder external discharge groove, 2e: Bypass hole, 2h1: Compression chamber side back pressure vertical hole, 2h2: Back pressure horizontal hole, 2h3: Back pressure chamber side back pressure vertical hole, 2h4: compression chamber side back pressure valve vertical hole, 2h5: back pressure valve hole, 2s: suction flow path, 2s1: suction hole, 2s2: suction groove, 3: swirling piston, 3a: swivel bearing hole 3b: Slide groove, 3c: Piston cut surface, 4: Frame, 4d: Bed surface, 5: Fixing pin, 5a: Pin fixing flange, 5b: Slider holding flange, 5c: Sly 5c1: Slider cut surface, 6: Crankshaft, 6a: Eccentric shaft, 6b: Lubricating vertical hole, 6c: Shaft neck, 6d: Shaft collar, 7: Motor, 7a: Rotor, 7b: Stator, 8: Chamber, 8a : Chamber cylindrical portion, 8b: chamber upper lid, 8c: chamber lower lid, 22: bypass valve, 23: slewing bearing, 24: main bearing, 25: auxiliary bearing, 26: back pressure valve, 26a: back pressure valve piece, 26b: Back pressure valve plate, 26c: back pressure valve spring, 26d: back pressure valve cap, 35: lower frame, 50: suction pipe, 55: discharge pipe, 85: discontinuous familiar film, 86: continuous familiar film, 90: cylinder bolt 95: suction chamber, 100: compression chamber, 105: discharge chamber, 110: back pressure chamber, 125: oil storage section, 200: back pressure DC path, 210: back pressure valve flow path, 220: Mechikku terminal.
Claims (15)
前記クランクシャフトを軸支するフレームと、
前記クランクシャフトに回転駆動トルクを付与する回転駆動源と、
作動流体の吸込、圧縮及び吐出をする圧縮部と、
貯油部と、を備え、
前記圧縮部は、シリンダ溝を有するローリングシリンダと、前記シリンダ溝に摺動可能に収容された旋回ピストンと、前記ローリングシリンダを回転可能に収容した偏心シリンダ穴を有する静止シリンダと、を含み、
前記ローリングシリンダと前記旋回ピストンと前記静止シリンダとで囲まれた空間は、前記ローリングシリンダ及び前記旋回ピストンの回転に伴い、吸込室、圧縮室及び吐出室として機能し、
前記偏心シャフトは、前記シャフト軸とは異なる中心線を有し、
前記旋回ピストンは、前記偏心シャフトの前記中心線を中心に自転可能に配置され、前記クランクシャフトの回転に従い公転し、
前記静止シリンダの前記偏心シリンダ穴には、前記シャフト軸とは異なる中心線を有する固定ピンが付設され、
前記旋回ピストンは、スライド溝を有し、前記固定ピンは、前記スライド溝に摺動可能に嵌合された構成を有し、
前記偏心シリンダ穴の底面と前記固定ピンの中心線との交点と、前記偏心シリンダ穴の底面と前記ローリングシリンダの中心線との交点と、を結ぶ線分の中点が、前記偏心シリンダ穴の底面と前記シャフト軸の中心線との交点に一致し、かつ、これらの3つの中心線が互いに平行となるように配置され、これにより前記旋回ピストンの自転と前記ローリングシリンダの回転とが同期するように構成するとともに、前記旋回ピストンの自転角速度を前記クランクシャフトの回転角速度の半分に調整し、
前記貯油部の圧力が前記吐出室の圧力と等しくなるように構成し、かつ、前記貯油部と前記スライド溝を繋ぐ油連通路を設けることにより、前記貯油部の潤滑油を前記固定ピン及び前記スライド溝に供給する、ローリングシリンダ式容積型圧縮機。A crankshaft having an eccentric shaft with the shaft axis as a rotation center;
A frame that pivotally supports the crankshaft;
A rotational drive source for applying rotational drive torque to the crankshaft;
A compression section for sucking, compressing and discharging the working fluid;
An oil storage part,
The compression portion includes a rolling cylinder having a cylinder groove, a turning piston slidably accommodated in the cylinder groove, and a stationary cylinder having an eccentric cylinder hole that rotatably accommodates the rolling cylinder,
The space surrounded by the rolling cylinder, the turning piston, and the stationary cylinder functions as a suction chamber, a compression chamber, and a discharge chamber as the rolling cylinder and the turning piston rotate.
The eccentric shaft has a centerline different from the shaft axis;
The orbiting piston is disposed so as to be capable of rotating about the center line of the eccentric shaft, and revolves according to the rotation of the crankshaft.
The eccentric cylinder hole of the stationary cylinder is provided with a fixing pin having a center line different from the shaft axis,
The swivel piston has a slide groove, and the fixed pin has a configuration slidably fitted in the slide groove,
The midpoint of the line connecting the intersection of the bottom surface of the eccentric cylinder hole and the center line of the fixing pin and the intersection of the bottom surface of the eccentric cylinder hole and the center line of the rolling cylinder is the center of the eccentric cylinder hole. It is arranged so that it coincides with the intersection of the bottom surface and the center line of the shaft axis, and these three center lines are parallel to each other, whereby the rotation of the orbiting piston and the rotation of the rolling cylinder are synchronized. And adjusting the rotational angular velocity of the orbiting piston to half of the rotational angular velocity of the crankshaft,
The oil storage section is configured such that the pressure of the oil storage section is equal to the pressure of the discharge chamber, and an oil communication path that connects the oil storage section and the slide groove is provided, so that the lubricating oil of the oil storage section is supplied to the fixing pin and the Rolling cylinder positive displacement compressor that supplies slide grooves.
前記シリンダ溝は、互いに平行でかつ平坦である2つの内側側面部を有し、
前記2つの内側側面部の間に前記2つのピストンカット面が摺動可能となるように嵌合された構成を有する、請求項1又は2に記載のローリングシリンダ式容積型圧縮機。The orbiting piston has two piston cut surfaces that are parallel and flat to each other;
The cylinder groove has two inner side surfaces that are parallel to each other and flat,
3. The rolling cylinder type positive displacement compressor according to claim 1, wherein the two piston cut surfaces are fitted between the two inner side surface portions so as to be slidable. 4.
前記静止シリンダは、前記圧縮室と前記背圧室とを連通する背圧直流路を有し、前記背圧室の圧力が前記吸込室の圧力と前記吐出室の圧力との中間の圧力となるように構成した、請求項1〜3のいずれか一項に記載のローリングシリンダ式容積型圧縮機。A back pressure chamber is provided between the rolling cylinder and the frame,
The stationary cylinder has a back pressure DC path that communicates the compression chamber and the back pressure chamber, and the pressure in the back pressure chamber is an intermediate pressure between the pressure in the suction chamber and the pressure in the discharge chamber. The rolling cylinder type positive displacement compressor according to any one of claims 1 to 3, configured as described above.
前記旋回ピストンは、前記偏心シャフト挿入穴を塞ぐ構成である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のローリングシリンダ式容積型圧縮機。The rolling cylinder has an eccentric shaft insertion hole,
The rolling cylinder type positive displacement compressor according to any one of claims 1 to 7, wherein the revolving piston is configured to close the eccentric shaft insertion hole.
前記ローリング端板の直径は、前記ローリング円柱の直径より大きい、請求項1〜10のいずれか一項に記載のローリングシリンダ式容積型圧縮機。The rolling cylinder includes a rolling cylinder having the cylinder groove, and a rolling end plate,
The diameter of the said rolling end plate is a rolling cylinder type positive displacement compressor as described in any one of Claims 1-10 larger than the diameter of the said rolling cylinder.
前記ローリング端板の直径は、前記ローリング円柱の直径より大きい、請求項1〜10のいずれか一項に記載のローリングシリンダ式容積型圧縮機。The rolling cylinder is a rolling cylinder having the cylinder groove, and has a configuration in which a rolling end plate which is a separate body from the rolling cylinder is overlaid on the rolling cylinder,
The diameter of the said rolling end plate is a rolling cylinder type positive displacement compressor as described in any one of Claims 1-10 larger than the diameter of the said rolling cylinder.
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