JPH09250482A

JPH09250482A - 流体機械

Info

Publication number: JPH09250482A
Application number: JP5641596A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hattori; 仁司服部; Akira Morishima; 明森嶋; Toshio Otaka; 敏男大高; Kazuo Saito; 和夫齊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】膨張機構部への潤滑を効率良く確実に行な
う。【解決手段】密閉ケース７内に組込まれ、低圧の雰囲
気となる膨張機構部９を、シリンダ１３と、シリンダ１
３に対して偏心回転が与えられるローラ３１と、前記シ
リンダ１３側のブレード室３７内に設けられたブレード
支持部材４２により摺動自在に挟持され、ローラ３１の
旋回運動に対応して摺動運動するブレード３５とで前記
シリンダ１３内に、膨張室３９が作られるよう構成し、
前記ブレード室３７の背面部を、潤滑油が満された給油
室４９とし、給油室４９の潤滑油を、ブレード支持部材
４２及びローラ３１の摺動部に給油を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ランキンサイク
ル用の膨張機構部と冷凍サイクル用の圧縮機構部とを一
つの密閉ケース内に配置した流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、膨張機構部と圧縮機構部とを一つ
の密閉ケース内に配置した流体機械としては、例えば、
特開昭５９−２５０９７号公報記載のものが知られてい
る。

【０００３】流体機械の概要は、高圧の作動ガスが膨張
機構部に送り込まれ、ランキンサイクルを繰返すこと
で、回転動力が発生し、その回転動力は、圧縮機構部に
伝達されるようになる。圧縮機構部では、膨張機構部か
らの回転動力により、圧縮室に送り込まれた作動ガスを
高圧として吐出する冷凍サイクルが行なわれる構造とな
っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】流体機械は、膨張機構
部によって回転動力が発生し、その回転動力は圧縮機構
部に伝達される。この運転中において、膨張機構部で
は、仕事を終えたガスは低圧となり密閉ケース内に放出
されるため、密閉ケース内は、低圧の雰囲気となる。

【０００５】このために、各摺動部への潤滑が差圧で行
なえないため、給油装置が必要となり、給油機構が複雑
になると共に、組付性、コスト性の面においても望まし
くない。

【０００６】そこで、この発明は、複雑な給油機構を招
来することなく、膨張機構部への潤滑が効率良く確実に
行なえるようにした流体機械を提供することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、ランキンサイクルを構成する膨張機構
部と、冷凍サイクルを構成する圧縮機構部とを同一密閉
ケース内に組込み、その密閉ケース内に、膨張機構部で
仕事を終えたガスを導く流体機械において、前記膨張機
構部を、シリンダと、シリンダに対して偏心回転が与え
られるローラと、前記シリンダ側のブレード室内に設け
られたブレード支持部材により摺動自在に挟持され、ロ
ーラの旋回運動に対応して摺動運動するブレードとで前
記シリンダ内に、膨張室が作られるよう構成し、前記ブ
レード室の背面部を、潤滑油が満された給油室とする。

【０００８】そして好ましい実施形態として、ブレード
支持部材に、ブレード室のブレード支持部材受け面へ給
油室の潤滑油を送り込む給油路を設ける。

【０００９】あるいは、ブレード支持部材を支持するブ
レード室のブレード支持部材受け面に、膨張室及び排気
室とは連通が遮断され、給油室と連通し合う給油溝を設
ける。

【００１０】あるいは、偏心回転が与えられるローラの
内周面に、ブレード内を貫通し、給油室と連通し合う給
油路の給油口を設ける。

【００１１】あるいは、偏心回転が与えられるローラの
内周面に、軸受ブシュを圧入する。

【００１２】あるいは、膨張室と連通し合うガス吸込通
路内に、給油手段によって潤滑油を送り込むようにす
る。

【００１３】かかる流体機械によれば、高圧の作動ガス
は、膨張機構部の膨張室内に送り込まれ、仕事を終えた
ガスは低圧となって吐出口から密閉ケース内に吐出され
るランキンサイクルを繰返すことで回転動力が発生す
る。膨張機構部によって発生した回転動力は、圧縮機構
部に伝達され、圧縮機構部では、膨張機構部からの回転
動力により、圧縮室内に送り込まれた作動ガスを高圧と
して吐出する冷凍サイクルが行なわれる。

【００１４】この運転中において、ブレード室内を摺動
運動するブレードにより、給油室の潤滑油は、給油路を
介してブレード支持部材受け面あるいは、ローラの内周
面に供給される。この時、給油室は、ブレード支持部材
受け面及びローラとは近い位置関係にあるため、効率よ
く、かつ、確実な給油が得られるようになる。

【００１５】また、膨張室内には、潤滑油が送り込ま
れ、高圧ガスの漏れを防ぎ、体積効率の高い膨張運転が
行なえる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図８の図面を参照
しながらこの発明の実施形態を具体的に説明する。

【００１７】図２において、１は流体機械を示してお
り、ランキンサイクル用の第１の吸込管２及び冷凍サイ
クル用の第２の吸込管３と、吐出管５とを有する密閉ケ
ース７内の右側に、膨張機構部９が、左側に圧縮機構部
１１がそれぞれ配置されている。流体機械１は冷凍サイ
クルを構成する圧縮機構部１１の吐出ガスと、ランキン
サイクルを構成する膨張機構部９の吐出ガスが密閉ケー
ス７内に吐出され、膨張機構部９は低圧の雰囲気となる
タイプとなっている。

【００１８】膨張機構部９は、シリンダ１３と１５が並
列したツインタイプとなっていて、各シリンダ１３，１
５は、中間仕切板１７によってそれぞれ独立するように
仕切られ、両シリンダ１３，１５には第１の回転シャフ
ト１９が貫通している。

【００１９】膨張機構部９の第１の回転シャフト１９
は、主軸受部材２１と副軸受部材２３とによって回転自
在に両端支持されている。第１の回転シャフト１９は、
後述するガス吸込通路２５と、前記各シリンダ１３，１
５に対応する部分に、互いに１８０度位相をずらした偏
心軸部２７，２９が設けられ、これら偏心軸部２７，２
９には前記両シリンダ１３，１５内に配置された第１の
ローラ３１および第２のローラ３３が嵌合している。

【００２０】これにより、各ローラ３１，３３は、偏心
軸部２７，２９の回転により１８０度位相がずれた偏心
回転が与えられるようになる。

【００２１】第１，第２のローラ３１，３３の外周面に
は、図１に示す如くブレード３５，３５が一体に設けら
れ、ここでは同一のため、片側についてのみ説明する。

【００２２】ブレード３５は、シリンダ１５に設けられ
たブレード室３７内に臨む形状となっている。これによ
り、シリンダ１５内には半月状の膨張室３９が作られる
ようになる。又その反対側に、常に吐出ポート７５に連
通する排気室４１が形成されている。

【００２３】ブレード室３７内には、断面半球状のブレ
ード支持部材受け面４０，４０が対向して設けられてい
る。ブレード支持部材受け面４０には、図３に示す如く
上面が面取りされ、ブレード支持部材受け面４０と接触
し合う曲面部４２ａと、前記ブレード３５の一般面３５
ａと接触し、ブレード３５を左右から挟持する平坦な支
持面４２ｂとから成る一対のブレード支持部材４２が設
けられている。

【００２４】ブレード室３７の背面部（図１，上方）
は、ブレード支持部材４２及びローラ３１，３３の内側
摺動面へ潤滑油を供給する給油室４９となっていて、給
油室４９には、給油ポンプ５１によって潤滑油が満され
るようになっている。

【００２５】給油ポンプ５１は、膨張機構部９の第１の
回転シャフト１９の端部に配置され、吸込側には密閉ケ
ース７の底部の油溜め部５３に延長された給油管５５が
接続している。給油ポンプ５１の吐出側には潤滑導入路
５７を介して前記給油室４９と連通し、油溜め部５３の
潤滑油が満されるようになっている。

【００２６】ブレード支持部材４２は、ブレード室３７
のブレード支持部材受け面４０に対して面接触状態で自
由に動くよう保持されると共に、図３に示す如く給油路
５９が設けられている。

【００２７】給油路５９は、１個ないし複数個設けられ
ると共に、給油路５９の一方の給油口５９ａは、面取り
した上面部４２ｃに設けられ、給油室４９と連通してい
る。

【００２８】給油路５９の他方の給油口５９ｂは、ブレ
ード支持部材受け面４０と接触し合う曲面部４２ａに設
けられている。

【００２９】給油路５９は、一本でもよく、また、ブレ
ード支持部材４２の曲面部４２ａと、ブレード支持部材
受け面４０の全領域にわたり、安定した潤滑が行なわれ
るように、図４に示す如く、曲面部４２ａに給油路５９
の給油口５９ｂと連通し合う断面Ｕ字状の給油溝６１を
設けるようにしてもよい。

【００３０】あるいは、図５に示す如く、ブレード支持
部材受け面４０側で、前記給油路５９の給油口５９ｂと
対向し合う位置に断面Ｕ字状の給油溝６３を設けるよう
にしてもよい。特に、図５の実施形態の給油溝６３にあ
っては、膨張室３９及び排気室４１と連通することのな
い受け面内に設けられることが条件となる。

【００３１】また、図６に示す如く、ローラ３３に設け
られたブレード３５には、二本の給油路６５が設けら
れ、給油路６５の一方の給油口６５ａは、ローラ３３の
内周面に設けられている。給油路６５の他方の給油口６
５ｂは、ブレード３５の先端縁に設けられ、前記給油室
４９と連通している。ローラ３３の内周面側の給油口６
５ａは、ローラ３３に設けられた、後述する連通ポート
６７のポート径に対して図７に示す如く所定のシール巾
αを有する位置に配置されている。

【００３２】一方、第１の回転シャフト１９に設けられ
たガス吸込通路２５は、第１の回転シャフト１９の軸端
部から中心軸線に沿って左右の偏心軸部２７，２９の領
域まで延長されている。ガス吸込通路２５の一方の吸込
口２５ａは、ケーシング４１を介して前記吸込管２と連
通している。ケーシング４１は主軸受部材２１の軸受部
材端部に装着され、その装着面と、ケーシング４１の内
部のシャフト外周面及び前記軸受部材端部内周面との間
はシール材６９，７０によりシールされている。シール
材６９は、Ｏリングとなっており、シール部材７０はリ
ング状に形成され、付勢ばね７１により、密着方向の付
勢力が与えられ、吸込管２からの高圧ガスが密閉ケース
７の内部又はシリンダ１３内へ漏れるのを防いでいる。

【００３３】ガス吸込通路２５の他方は、各偏心軸部２
７，２９の外周面に１８０度の位相差を有して設けられ
た吸込ポート７３と連通し、吸込ポート７３は、各ロー
ラ３１，３３に設けられた連通ポート６７を介して各膨
張室３９，３９と連通可能となっている。

【００３４】吸込ポート７３及び連通ポート６７は、偏
心軸部２７，２９が約１８０度回転し、吸込ポート７３
と連通ポート６７が連通し合うことで高圧ガスが膨張室
３９内へ送り込まれる流入タイミング制御手段を構成し
ている。

【００３５】膨張機構部９側の各シリンダ１３，１５に
は、吐出ポート７５をそれぞれ有し、一方のシリンダ１
３側の吐出ポート７５にあっては、主軸受部材２１側
に、他方のシリンダ１５の吐出ポート２５にあっては、
副軸受部材２３側にそれぞれ設けられている。

【００３６】一方のシリンダ１３側の吐出ポート７５
は、マフラ室７７内に臨み、マフラ室７７から密閉ケー
ス７内を通り前記吐出管５と連通している。他方のシリ
ンダ１５側の吐出ポート７５は、シリンダ１５、中間仕
切板１７、シリンダ１３を貫通した貫通孔７９を介して
マフラ室７７に臨み、マフラ室７７から密閉ケース７内
を通り前記吐出管５と連通している。

【００３７】圧縮機構部１１は、シリンダ７９を有する
シングルタイプとなっていて、シリンダ７９には第２の
回転シャフト８１が貫通している。なお、複数のシリン
ダを有する多シリンダタイプでもよい。

【００３８】圧縮機構部１１の第２の回転シャフト８１
は、継ぎ手８３を介して膨張機構９の第１の回転シャフ
ト１９と一体に結合されると共に、主軸受部材８５及び
副軸受部材８７とによって回転自在に軸支されている。
第２の回転シャフト８１には、前記シリンダ７９に対応
する部分に偏心軸部８９が設けられ、偏心軸部８９には
前記シリンダ７９内に配置されたローラ９１が嵌合して
いる。これにより、ローラ９１は、偏心軸部８９の回転
により偏心回転が与えられるようになる。

【００３９】副軸受部材８７には、開閉弁９３を有する
吐出するポート９５が設けられている。吐出ポート９５
は、マフラ室９７から密閉ケース７の内部空間を介して
前記吐出管５と連通している。

【００４０】また、シリンダ７９には、前記した吸込管
３と連通し合う吸込ポート１０１と、前記ローラ９１の
外周面と背圧又はばね等による付勢手段によって常時接
触し合うブレード１０３とが設けられ、ローラ９１及び
ブレード１０３とにより圧縮室１０５が作られるように
なっており、圧縮機構部１１の各摺動部は、前記給油ポ
ンプ５１の吐出側と連通の潤滑導入路１０７を介して油
溜め部５３の潤滑油が供給されるようになっている。

【００４１】膨張機構部９と圧縮機構部１１は、膨張機
構部９側の副軸受部材２３と圧縮機構部１１側の主軸受
部材８５が接合され、締結ボルト１０９によって一体に
結合されている。また、膨張機構部９の第１の回転シャ
フト１９と、圧縮機構部１１の第２の回転シャフト８１
は継ぎ手８３により同一軸心上に連結されている。

【００４２】副軸受部材２３と主軸受部材８５が結合さ
れた結合外周部となるフランジ部１１１は、前記主軸受
部材８５と一体に形成され、組付けが容易となるよう分
割された密閉ケース７の重ね合せ結合部１１３により挟
み込み支持された構造となっている。また、フランジ部
１１１の挟み込み位置は、結合された膨張機構部９と圧
縮機構部１１の重心位置に設定され、偏荷重による応力
の発生が阻止された構造となっている。

【００４３】膨張機構部９と圧縮機構部１１の間には、
回転時の第１・第２の回転シャフト１９，８１のバラン
スをとるバランサ１１５，１１５が設けられている。さ
らに、圧縮機構部９の外側となる副軸受部材８７の内部
には膨張機側の第１の回転シャフト１９と第２の回転シ
ャフト８１のスラスト力を受けるスラスト受部材１１７
が設けられている。

【００４４】バランサ１１５は、圧縮機構部１１の第２
の回転シャフト８１の端部に、偏心軸部８９と１８０度
反対向きに装着されている。

【００４５】このように構成された流体機械１によれ
ば、ランキンサイクル用の第１の吸込管２から送り込ま
れた高圧の作動ガスは、膨張室３９で膨張仕事を終えた
後、吐出ポート７５から密閉ケース７内に吐出される。
この時の第１の回転シャフト１９の回転動力は継ぎ手８
３を介して圧縮機構部１１の第２の回転シャフト８１に
伝達される。圧縮機構部１１にあっては、冷凍サイクル
用の第２の吸込管３から送り込まれた作動ガスは、圧縮
室１０５で圧縮され吐出ポート９５から密閉ケース７内
に吐出されるようになる。

【００４６】この運転中の膨張機構部９側にあっては、
ローラ３１，３３の偏心回転に対応してブレード３５は
ブレード支持部材４２に挟持された状態で上下に摺動運
動するため、給油室４９内の潤滑油は、ブレード３５の
摺動運動によって発生する圧力で送り出され、給油路５
９を介してブレード支持部材受け面４０、あるいは、ロ
ーラ３１，３３の内周面に供給される。この時、給油室
４９は、各摺動部と近い位置関係にあるため、効率良
く、確実な給油が行なえる。

【００４７】なお、圧縮機構部１１側の各摺動部には、
給油ポンプ５１から吐出される潤滑油が潤滑導入路１０
７を介して供給されるようになる。

【００４８】図１０は、膨張室３９内へ潤滑油を供給す
る別の実施形態を示したものである。

【００４９】即ち、第１の回転シャフト１９の副軸受部
材２３側に給油ポンプ１１９を設ける。給油ポンプ１１
９の吸込側に、油溜め部５３に延長された給油管１２１
を設け、吐出側に、膨張室３９内と連通し合うガス吸込
通路２５の途中に、ガス吸込通路２５を流れる高圧ガス
の影響で潤滑油が戻されることがないよう逆止弁（図示
していない）を備えた潤滑給油路１２３を設けるもので
ある。

【００５０】この場合、油溜め部５３の潤滑油を、鎖線
で示す如く給油ポンプ等の給油手段１２５により高圧室
となるケーシング４１内に臨むガス吸込通路２５の吸込
口側から送り込む手段とすることも可能である。この実
施形態の場合は、逆止弁の省略が図れるメリットが得ら
れる。

【００５１】なお、他の構成要素は、図２に示す実施形
態と同一のため同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００５２】したがって、この実施形態によれば、油溜
め部５３の潤滑油は、高圧ガスと一緒に膨張室３９内へ
送り込まれる。

【００５３】この結果、オイルシールにより高圧ガスの
漏れを低減し、体積効率の高い膨張運転が行なえるよう
になる。

【００５４】図１１は、膨張機構部９側のローラ３１，
３３と偏心軸部２７，２９との円滑な摺動状態を確保す
る別の実施形態を示したものである。即ち、ローラ３１
と３３の内周面に、軸受ブシュ１２７を圧入する手段と
するものである。

【００５５】軸受ブシュ１２７としては、摩擦係数の低
いホワイトメタル、リンセイ銅系、鉛セイ銅系がある。

【００５６】なお、他の構成要素は前記実施形態と同一
のため、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００５７】したがって、この実施形態によれば、仮り
に潤滑油の供給が不安定になったとしても軸受ブシュ１
２７によって安定した運転が可能になる。また、高速運
転でも円滑な運動が確保され、信頼性の向上につながる
ようになる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の流体機
械によれば、低圧の雰囲気となる膨張機構部側の各摺動
部は、ブレード室に設けられた給油室によって、効率よ
く、確実に潤滑油の供給を行なうことができると共に、
複雑な給油機構を招来することもない。

【００５９】また、オイルシールにより高圧ガスの漏れ
を低減し、体積効率の高い膨張運転が行なえるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブレード室の背面部を潤滑油が満された給油室
とした図２のＡ−Ａ拡大断面図。

【図２】この発明を実施した流体機械の概要切断面図。

【図３】ブレード支持部材の説明斜視図。

【図４】ブレード支持部材の曲面部に、給油溝を設けた
説明斜視図。

【図５】ブレード支持部材受け面内に、給油溝を設けた
説明斜視図。

【図６】ブレードに給油路を設けた説明図。

【図７】連通ポートと給油路の給油口との間にシール巾
を設けた説明図。

【図８】図２のＢ−Ｂ線拡大断面説明図。

【図９】ローラが１８０度偏心回転した図１と同様の動
作説明図。

【図１０】膨張室内へ潤滑油を供給する手段を示した膨
張機構部側の拡大断面説明図。

【図１１】ローラの内周面に摺動ブシュを圧入した説明
図。

【符号の説明】

７密閉ケース９膨張機構部１１圧縮機構部１３シリンダ３１ローラ３５ブレード３７ブレード室３９膨張室４２ブレード支持部材４９給油室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者齊藤和夫神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ランキンサイクルを構成する膨張機構部
と、冷凍サイクルを構成する圧縮機構部とを同一密閉ケ
ース内に組込み、その密閉ケース内に、膨張機構部で仕
事を終えたガスを導く流体機械において、前記膨張機構
部を、シリンダと、シリンダに対して偏心回転が与えら
れるローラと、前記シリンダ側のブレード室内に設けら
れたブレード支持部材により摺動自在に挟持され、ロー
ラの旋回運動に対応して摺動運動するブレードとで前記
シリンダ内に、膨張室が作られるよう構成し、前記ブレ
ード室の背面部を、潤滑油が満された給油室とすること
を特徴とする流体機械。
【請求項２】ブレード支持部材に、ブレード室のブレ
ード支持部材受け面へ給油室の潤滑油を送り込む給油路
を設けたことを特徴とする請求項１記載の流体機械。
【請求項３】ブレード支持部材を支持するブレード室
のブレード支持部材受け面に、膨張室及び排気室とは連
通が遮断され、給油室と連通し合う給油溝を設けたこと
を特徴とする流体機械。
【請求項４】偏心回転が与えられるローラの内周面
に、ブレード内を貫通し、給油室と連通し合う給油路の
給油口を設けることを特徴とする請求項１記載の流体機
械。
【請求項５】偏心回転が与えられるローラの内周面
に、軸受ブシュを圧入することを特徴とする請求項１記
載の流体機械。
【請求項６】膨張室と連通し合うガス吸込通路内に、
給油手段によって潤滑油を送り込むようにすることを特
徴とする請求項１記載の流体機械。