JP6772301B2 - 回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体及びそれを用いた圧縮機 - Google Patents

Description

本出願は２０１６年０７月２９日に中国特許庁に提出され、出願番号が２０１６１０６１４６７４．Ｘであり、発明の名称が「回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体及びそれを用いた圧縮機」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容を引用し本出願に組み込まれる。

本発明は圧縮機の技術分野に関し、特に回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体及びそれを用いた圧縮機に関する。

回転シリンダピストン圧縮機は全く新しい構造の冷凍ピストン圧縮機に属し、本質的にオルダム構造の原理を採用するものである。図１０に示すように、Ｏ１は回転軸の円心であり、Ｏ２はシリンダの円心であり、ｅは円心距離（即ち圧縮機の偏心量）であり、四角形はピストンの質量中心である。回転軸が回転すると、ピストンを円運動を行うように駆動し、ピストンは、シリンダ中心に対する距離が０〜ｅの範囲内にあるように動作する。回転軸とシリンダは偏心して組み立てられ、回転軸はピストンによりシリンダを回転するように駆動する。回転軸とシリンダには偏心した関係があるため、動作時に回転軸とシリンダはそれぞれ各自の軸心を中心として回転し、シリンダに対して、ピストンが往復運動し、気体の圧縮を実現する。

具体的に、回転シリンダピストン圧縮機の回転軸とシリンダは偏心して組み立てられ、回転軸はピストンによりシリンダを回転するように駆動し、シリンダ短軸内の短軸孔を介してシリンダ回転軸内の回転軸孔に油をポンピングする。回転軸とシリンダが偏心した関係にあるため、動作時に回転軸とシリンダはそれぞれの軸心を中心としてそれぞれ回転し、回転軸の下端面はシリンダの端面に接触し、回転軸の給油を保証するが、回転軸の側面の油溝油路循環に悪影響を与え、厳しい動作条件での回転軸とピストン対偶との間の潤滑に不利となり、一方、回転軸の内孔とシリンダ回転軸の内孔との交差する面積は回転軸の給油に大きな影響を与える。

上記問題に対して、従来の技術に存在する回転軸の側面の油溝油路の循環抵抗が大きいという問題を解決することができる回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体及びそれを用いた圧縮機を必要とする。

本発明の目的は、従来の技術に存在する回転軸の側面の油溝油路の循環抵抗が大きいという問題を解決することができる回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体を提供することである。

本発明の他の目的は、上記のような回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体を用いた圧縮機を提供することである。

この目的を達成するために、本発明は以下の技術手段を採用する：

回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体は、回転軸、ピストン及びシリンダを含み、前記回転軸内に回転軸孔が設置され、前記シリンダ内に前記回転軸孔に連通する導油通路が設置され、前記シリンダの内端面に沈み溝が開設され、前記沈み溝とピストンとの間に、シリンダの圧縮室に対して密封された油路が形成され、該油路が、ピストンと回転軸との間の油路に連通するとともに、油戻し通路を介して導油通路に連通する。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記油戻し通路は、シリンダに設置されたシリンダ油孔を含み、シリンダ油孔が沈み溝の溝底及びシリンダの外表面を貫通する。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記油戻し通路は、前記シリンダ短軸に設置されたシリンダ短軸孔をさらに含み、前記シリンダ短軸孔がシリンダ油孔に連通し、前記シリンダ短軸の内表面及び外表面を貫通するように設置される。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記回転軸孔と前記導油通路との交差する面積は、前記回転軸孔の断面積の２０％以上である。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記シリンダは、シリンダ短軸を含み、前記導油通路は、シリンダ短軸内に設置されたシリンダ孔である。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記導油通路は、導油管であり、
前記シリンダは、シリンダ短軸を含み、該シリンダ短軸に導油管の運動に運動空間を提供するための貫通孔構造が設置され、前記導油管が貫通孔構造内に設置され、
前記導油管の一端が前記回転軸に取り付けられ、前記導油管の出口端が前記回転軸孔と突合せ接続され、前記導油管内に導油片が設置される。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記回転軸孔内に回転軸孔導油片が設置される。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記ピストンの側壁に前記ピストンの内表面及び外表面を貫通するピストン油孔が設置される。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の好ましい態様として、前記回転軸孔の入口端は外側に向かって開いたテーパ構造である。

圧縮機は、上記のような回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体を含む。

本発明の有益な効果は、沈み溝及び油戻し通路の設置により、回転軸の側面の油孔の油吐出抵抗を効果的に減少させ、回転軸の油孔の油吐出量を増大させ、厳しい動作条件での回転軸の側面とピストンとの間の潤滑不足による異常摩耗問題を効果的に解決することである。

本発明の具体的な実施形態１に係る回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の分解状態概略図である。 本発明の具体的な実施形態１に係る回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の構造概略図である。 図２の「Ｉ箇所」の部分拡大図である。 本発明の具体的な実施形態１に係る回転軸の構造概略図である。 本発明の具体的な実施形態１に係るシリンダの構造概略図である。 本発明の具体的な実施形態２に係る回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の分解状態概略図である。 本発明の具体的な実施形態２に係る回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体の分解状態概略図である。 本発明の具体的な実施形態２に係る回転軸の構造概略図である。 本発明の具体的な実施形態２に係るシリンダの構造概略図である。 オルダム構造の原理図である。

以下、図面を参照しながら具体的な実施形態に基づいて本発明の技術手段をさらに説明する。

（実施形態１）
図１〜図５に示すように、本実施形態は、回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体を提供し、該回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体は、上部フランジ１、回転軸２、ピストン３、シリンダ４、シリンダライナー５及び下部フランジ６を含み、ピストン３はシリンダ４のピストン孔４１内に取り付けられ、シリンダ４のシリンダ短軸４２は下部フランジ６に取り付けられるとともに、シリンダライナー５はシリンダ４と同軸に取り付けられ、下部フランジ６はシリンダライナー５の下端に固定され、回転軸２のピストン支持面はピストン平面に嵌合して取り付けられ、上部フランジ１は、回転軸２の上半分を固定するとともに、ネジによりシリンダライナー５の上端に固定される。

具体的に、回転軸２内に回転軸孔２１が設置され、シリンダ４内に回転軸孔２１に連通する導油通路が設置される。

図２、図５に示すように、シリンダ４の内端面に沈み溝４５が開設され、沈み溝４５とピストン３との間に、シリンダ４の圧縮室に対して密封された油路が形成され、該油路が、ピストン３と回転軸２との間の油路に連通するとともに、油戻し通路を介して導油通路に連通する。具体的に、図５に示すように、沈み溝４５はシリンダ短軸４２を周回して設置された環状油溝であり、沈み溝４５の設置はシリンダ短軸４２と回転軸２との間の密閉性に影響を与えない。

沈み溝４５及び油戻し通路の設置により、回転軸２の側面の油孔の油吐出抵抗を効果的に減少させ、回転軸２の油孔の油吐出量を増大させ、厳しい動作条件での回転軸２の側面とピストン３との間の潤滑不足による異常摩耗問題を効果的に解決する。

油戻し通路は、シリンダ４に設置されたシリンダ油孔４６を含み、シリンダ油孔４６が沈み溝４５の溝底及びシリンダ４の外表面を貫通する。

油戻し通路は、シリンダ短軸４２に設置されたシリンダ短軸孔４７をさらに含み、シリンダ短軸孔４７がシリンダ油孔４６に連通し、シリンダ短軸４２の内表面及び外表面を貫通するように設置される。

沈み溝４５、シリンダ油孔４６及びシリンダ短軸孔４７の設置により、回転軸２の側面の油孔の油吐出抵抗をさらに減少させ、回転軸２の油孔の油吐出量を増大させ、厳しい動作条件での回転軸２の側面とピストン３との間の潤滑不足による異常摩耗問題を効果的に解決する。

回転軸孔２１と導油通路との交差する面積は、回転軸孔２１の断面積の２０％以上である。回転軸孔２１と導油通路との交差する面積を増大させることにより、回転軸２によりポンピングされる油量を増大させることができる。

回転軸孔２１と導油通路との交差する面積の増大に採用される具体的な手段は、回転軸２の回転軸孔２１の直径を増大させることである。好ましくは、回転軸孔２１の内径と回転軸２の外径との比の範囲は０．３〜０．６である。さらに好ましくは、回転軸孔２１の内径と回転軸２の外径との比は０．３５ｍｍ、０．４又は０．５である。本実施形態では、回転軸孔２１の内径は６ｍｍであり、回転軸２の外径は１６．５ｍｍである。

図２に示すように、本実施形態では、シリンダ４はシリンダ短軸４２を含み、導油通路はシリンダ短軸４２内に設置されたシリンダ孔４３である。該シリンダ孔４３内にシリンダ孔導油片４４が設置され、このシリンダ孔導油片４４はシリンダ４と同期して回転し、遠心力の作用で油を回転軸孔２１内にポンピングする。好ましくは、回転軸孔２１とシリンダ孔４３との交差する面積は、回転軸孔２１の断面積の三分の一又は五分の一以上である。

図１、図２に示すように、回転軸２によりポンピングされる油量をさらに向上させるために、回転軸孔２１内に回転軸孔導油片２２が設置される。この回転軸孔導油片２２はシリンダ孔４３内に設置された従来のシリンダ孔導油片４４の構造と同じであり、螺旋羽根式構造である。

ピストン３の側壁にピストン３の内表面及び外表面を貫通するピストン油孔３１が設置される。このピストン油孔３１は、回転軸２がピストン孔内を往復運動することによる圧油損失を減少させるとともに、ピストン３の外壁面及びシリンダ４の内壁面を潤滑することができる。

回転軸孔２１の入口端は外側に向かって開いたテーパ構造である。回転軸孔２１の端部をテーパ構造として設置することにより、回転軸孔２１の孔径を同じする前提で、回転軸孔２１と導油通路との交差する面積を効果的に増大させることができる。

上記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体をさらに説明するために、本実施形態はさらに上記ポンプ本体の動作過程を提供する。

モータは回転軸２を回転運動するように駆動し、回転軸２のピストン支持面はピストン３を回転するように駆動するが、ピストン３は、回転軸２に対して往復運動するのみであり、ピストンの非円形（又は円形）の側面はさらにシリンダ４を回転するように駆動し、この場合、ピストン３は、シリンダ４に対しても往復運動するのみであり、この往復運動方向はピストン３−回転軸２の往復運動方向と垂直であり、往復運動過程において、ポンプ本体の構造全体は吸気、圧縮、排気という過程を完了する。

本実施形態では、前記のような回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体を含む圧縮機をさらに提供する。

（実施形態２）
図６〜図９に示すように、本実施形態では、導油通路の別の構造形式を提供し、図６、図７に示すように、この導油通路は、導油管７である。シリンダ４は、シリンダ短軸４２を含み、該シリンダ短軸４２に導油管７の運動に運動空間を提供するための貫通孔構造４８が設置され、導油管７が貫通孔構造４８内に設置され、導油管７の一端が回転軸２に取り付けられ、導油管７の出口端が回転軸孔２１と突合せ接続され、導油管７内に導油片８が設置される。該導油片の構造は実施形態１において言及した回転軸孔導油片２２の構造と同じである。

導油管７に運動空間を提供するために、シリンダ短軸４２の内径は実施形態１におけるシリンダ短軸４２の内径より大きくする必要があり、それに応じて、下部フランジ６における、対応する軸受の内径も増大する必要がある。具体的に、貫通孔構造４８の内径とシリンダ短軸４２の外径との比の範囲は０．６〜０．８である。好ましくは、貫通孔構造４８の内径とシリンダ短軸４２の外径との比は０．６５、０．７又は０．７５である。本実施形態では、貫通孔構造４８の内径は１４ｍｍであり、シリンダ短軸４２の外径は２０ｍｍである。

導油管７の一端は回転軸孔２１内に挿着され、回転軸孔２１の端部はテーパ構造として設置され、導油管７が回転軸孔２１内に組み立てられた場合、テーパ構造はガイドの役割を果たして、導油管７の組み立てを容易にすることができる。図８に示すように、回転軸孔２１の下端は導油管７を挿着するための段付き孔である。導油管７を導油通路として採用することにより、回転軸孔２１と導油通路との交差する面積が回転軸孔２１の断面積と同じであることを実現し、これにより、回転軸２により油をポンピングする効果を明らかに向上させることができる。

なお、この実施形態では、導油通路の構造形式が実施形態１と異なり、それ以外の構造はいずれも実施形態１と同じである。

以上、具体的な実施例を参照して本発明の技術的原理を説明した。これらの説明は本発明の原理を解釈するためのみであり、いずれの方式でも本発明の保護範囲を限定するものと解釈することができない。ここでの解釈に基づいて、当業者は創造的な労力を要することなく本発明の他の具体的な実施形態を想到することができ、これらの形態はいずれも本発明の保護範囲内にある。

１：上部フランジ、２：回転軸、３：ピストン、４：シリンダ、５：シリンダライナー、６：下部フランジ、７：導油管、８：導油片、２１：回転軸孔、２２：回転軸孔導油片、
３１：ピストン油孔、４１：ピストン孔、４２：シリンダ短軸、４３：シリンダ孔、
４４：シリンダ孔導油片、４５：沈み溝、４６：シリンダ油孔、４７：シリンダ短軸孔、
４８：貫通孔構造

Claims (10)

1. 回転軸（２）、ピストン（３）及びシリンダ（４）を含み、前記回転軸（２）内に回転軸孔（２１）が設置され、前記シリンダ（４）内に前記ピストン（３）を収納する収納室と、前記回転軸孔（２１）に連通する導油通路が設置され、前記回転軸（２）が前記ピストン（３）内に插通され、前記回転軸（２）は前記ピストン（３）を回転するように駆動するが、前記ピストン（３）は、前記回転軸（２）に対して第１の往復運動するのみであり、前記ピストン（３）の側面はさらに前記シリンダ（４）を回転するように駆動し、この場合、前記ピストン（３）は、前記シリンダ（４）に対して第２の往復運動するのみであり、前記第２の往復運動の方向は前記第１の往復運動の方向と垂直であり、往復運動過程において、前記回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体は吸気、圧縮、排気という過程を完了する回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体であって、
   前記シリンダ（４）の収納室の室壁に沈み溝（４５）が開設され、前記沈み溝（４５）とピストン（３）との間に、シリンダ（４）の圧縮室に対して密封された油路が形成され、該油路が、ピストン（３）と回転軸（２）との間の油路に連通するとともに、油戻し通路を介して導油通路に連通することを特徴とする回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
2. 前記油戻し通路は、シリンダ（４）に設置されたシリンダ油孔（４６）を含み、シリンダ油孔（４６）が沈み溝（４５）の溝底及びシリンダ（４）の外表面を貫通することを特徴とする請求項１に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
3. 前記シリンダ（４）は、シリンダ本体（４９）と、前記シリンダ本体（４９）に設置されたシリンダ短軸（４２）を含み、前記シリンダ本体（４９）内に前記収納室が設置され、前記シリンダ短軸（４２）内に軸孔が設置され、前記軸孔内に、前記導油通路が設置され、前記油戻し通路は、前記シリンダ短軸（４２）に設置されたシリンダ短軸孔（４７）をさらに含み、前記シリンダ短軸孔（４７）がシリンダ油孔（４６）に連通し、前記シリンダ短軸（４２）の内表面及び外表面を貫通するように設置されることを特徴とする請求項２に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
4. 前記回転軸孔（２１）と前記導油通路との交差する面積は、前記回転軸孔（２１）の断面積の２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
5. 前記シリンダ（４）は、シリンダ本体（４９）と、前記シリンダ本体（４９）に設置されたシリンダ短軸（４２）を含み、前記シリンダ本体（４９）内に前記収納室が設置され、前記シリンダ短軸（４２）内にシリンダ孔（４３）が設置され、前記導油通路は前記シリンダ孔（４３）であることを特徴とする請求項１又は４に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
6. 前記シリンダ（４）は、シリンダ本体（４９）と、前記シリンダ本体（４９）に設置されたシリンダ短軸（４２）を含み、前記シリンダ本体（４９）内に前記収納室が設置され、前記シリンダ短軸（４２）内に貫通孔構造（４８）が設置され、前記貫通孔構造（４８）は導油管（７）の運動に運動空間を提供し、前記導油管（７）が貫通孔構造（４８）内に設置され、
   前記導油管（７）の一端が前記回転軸（２）に取り付けられ、前記導油管（７）の出口端が前記回転軸孔（２１）と突合せ接続され、前記導油管（７）内に導油片（８）が設置されることを特徴とする請求項１又は４に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
7. 前記回転軸孔（２１）内に回転軸孔導油片（２２）が設置されることを特徴とする請求項１に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
8. 前記ピストン（３）の側壁に前記ピストン（３）の内表面及び外表面を貫通するピストン油孔（３１）が設置されることを特徴とする請求項１に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
9. 前記回転軸孔（２１）の入口端は外側に向かって開いたテーパ構造であることを特徴とする請求項１に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の回転シリンダピストン圧縮機のポンプ本体を含むことを特徴とする圧縮機。

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