JPH1137064A - Displacement type fluid machine - Google Patents

Displacement type fluid machine

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Publication number
JPH1137064A
JPH1137064A JP19590997A JP19590997A JPH1137064A JP H1137064 A JPH1137064 A JP H1137064A JP 19590997 A JP19590997 A JP 19590997A JP 19590997 A JP19590997 A JP 19590997A JP H1137064 A JPH1137064 A JP H1137064A
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JP
Japan
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cylinder
displacer
fluid machine
suction
positive displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP19590997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiyunichi Mitsuya
俊一 三津谷
Hirokatsu Kosokabe
弘勝 香曽我部
Masahiro Takebayashi
昌寛 竹林
Hiroaki Hatake
裕章 畠
Koichi Inaba
恒一 稲場
Kenji Tojo
健司 東條
Shigeru Machida
茂 町田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1137064A publication Critical patent/JPH1137064A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement type fluid machine reduced in fluid loss in an intake process to the same degree as a scroll type fluid machine and higher,in intake efficiency than the scroll type fluid machine. SOLUTION: A displacer 5 and a cylinder 4 are arranged between end plates. When the center of the displacer 5 is aligned to the rotational center of a rotary shaft 6, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder 4 and the external wall surface of the displacer 5, and when the position relation between the displacer 5 and the cylinder 4 is in a turning position, a plurality of spaces are formed. In a displacement type fluid machine l of such constitution, the curves of the internal wall surface of the cylinder 4 and the external wall surface of the displacer 5 are so formed that a rotation angle θc of the shaft in a stroke from the end of intake to the end of discharge in the plurality of spaces satisfies ((N-l)/N).360 deg.<θc<=360 deg., where N is the number of protruding parts protruded inward into the cylinder 4, and intake ports 7a communicating with the plurality of spaces are formed in positions of connecting two confinement end points formed by the cylinder 4 and turning motion of the displacer 5 arranged in the turning position.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばポンプ、圧
縮機、膨張機等に係り、特に容積形流体機械に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump, a compressor, an expander, and the like, and more particularly, to a positive displacement fluid machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】古くから容積形の流体機械として、円筒
状のシリンダ内をピストンが往復運動を繰り返すことに
より作動流体を移動させるレシプロ式流体機械、円筒状
のシリンダ内を円筒状のピストンが偏心回転運動するこ
とにより作動流体を移動させるロータリ式(ローリング
ピストン型)流体機械、端板上に直立した渦巻状のラッ
プを有する一対の固定スクロール及び旋回スクロールを
噛み合わせ、旋回スクロールを旋回運動させることによ
り作動流体を移動させるスクロール式流体機械が知られ
ている。
2. Description of the Related Art A reciprocating type fluid machine which moves a working fluid by repeating a reciprocating motion of a piston in a cylindrical cylinder has been used as a positive displacement type fluid machine, and a cylindrical piston has been eccentric in a cylindrical cylinder. A rotary (rolling piston type) fluid machine that moves a working fluid by rotating, meshing a pair of fixed scroll and orbiting scroll having an upright spiral wrap on an end plate, and orbiting the orbiting scroll. 2. Description of the Related Art A scroll type fluid machine that moves a working fluid by a hydraulic fluid is known.

【0003】レシプロ式流体機械は、その構造が単純で
あることから製作が容易でかつ安価であるという利点が
ある反面、吸入終了から吐出終了までの行程が軸回転角
で180°と短く、吐出過程の流速が速くなるため圧力
損失の増加による性能低下という問題、及び、ピストン
を往復させる運動を必要とするため回転軸系を完全にバ
ランスさせることができず振動や騒音が大きいという問
題がある。
[0003] Reciprocating fluid machines have the advantage that they are easy to manufacture and inexpensive because of their simple structure. There is a problem that the flow velocity in the process is high, and the performance is reduced due to an increase in pressure loss, and a problem that the rotation shaft system cannot be completely balanced due to the necessity of reciprocating the piston, resulting in large vibration and noise. .

【0004】また、ロータリ式流体機械は、吸入終了か
ら吐出終了までの行程は軸回転角で360°であるため
吐出過程の圧力損失が増加するという問題はレシプロ式
流体機械に比べ少ないものの、軸1回転に1回吐出する
ものであるためガス圧縮トルクの変動が比較的大きくレ
シプロ式流体機械同様振動と騒音の問題がある。
[0004] In the rotary type fluid machine, although the stroke from the end of suction to the end of discharge is 360 ° of the shaft rotation angle, the problem of increased pressure loss in the discharge process is smaller than that of the reciprocating type fluid machine. Since the gas is discharged once per rotation, the fluctuation of the gas compression torque is relatively large, and there is a problem of vibration and noise as in the reciprocating fluid machine.

【0005】さらに、スクロール式流体機械は、吸入終
了から吐出終了までの行程が軸回転角で360°以上と
長い(空調用として実用化されているものは通常900
°程度)ため吐出過程の圧力損失が小さく、かつ、一般
に複数の作動室が形成されるためガス圧縮トルクの変動
も小さく振動及び騒音が小さいという利点がある。しか
し、ラップ噛み合い状態での渦巻状のラップ間のクリア
ランスや、端板とラップ歯先間のクリアランスの管理が
必要で、そのために精度の高い加工を施さねばならず加
工費用が高価になるという問題がある。また、吸入終了
から吐出終了までの行程が軸回転角で360°以上と長
いため圧縮過程の時間が長く内部漏れが増加するという
問題があった。
Further, in the scroll type fluid machine, the stroke from the end of the suction to the end of the discharge is as long as 360 ° or more in terms of the shaft rotation angle.
Therefore, there is an advantage that the pressure loss in the discharge process is small, and generally a plurality of working chambers are formed, so that the fluctuation of the gas compression torque is small and the vibration and noise are small. However, it is necessary to manage the clearance between the spiral wrap in the lap meshing state and the clearance between the end plate and the tip of the lap, so that high-precision processing must be performed and the processing cost is high. There is. Further, since the stroke from the end of the suction to the end of the discharge is as long as 360 ° or more in terms of the shaft rotation angle, the compression process takes a long time and the internal leakage increases.

【0006】ところで、作動流体を移動させるデイスプ
レーサが作動流体が吸入されたシリンダに対して相対的
に自転運動せずにほぼ一定の半径で公転運動、すなわち
旋回運動することにより作動流体を搬送する容積形機械
の一種が特開昭55−37b353号公報(文献1)、
米国特許2112890号公報(文献2)、特開平5−
202869号公報(文献3)及び特開平6−2807
58号公報(文献4)に提案されている。ここに提案さ
れている容積形流体機械は、複数の部材(ベーン)が中
心より放射状に延びている花びら形状を有するピストン
と、このピストンとほぼ相似形の中空部を有するシリン
ダとから構成され、このピストンがこのシリンダ内を旋
回運動することによって、作動流体を移動させるもので
ある。
By the way, the displacer for moving the working fluid does not rotate relative to the cylinder into which the working fluid has been sucked, but revolves around a substantially constant radius, that is, makes a revolving motion to convey the working fluid. Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-37b353 (Document 1)
U.S. Pat. No. 2,112,890 (Document 2);
JP-A-202869 (Document 3) and JP-A-6-2807
No. 58 (Reference 4). The displacement type fluid machine proposed here comprises a piston having a petal shape in which a plurality of members (vanes) extend radially from the center, and a cylinder having a hollow portion substantially similar to the piston, This piston moves the working fluid by revolving in the cylinder.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記文献1乃至文献4
に示された容積形流体機械は、レシプロ式のように往復
運動する部分を持たないため、回転軸系を完全にバラン
スさせることができる。このため振動が小さく、さら
に、ピストンとシリンダ間の相対滑り速度が小さいので
摩擦損失を比較的少なくできるといった容積形流体機械
として本質的に有利な特長を備えている。
Problems to be Solved by the Invention Documents 1 to 4 mentioned above
Does not have a reciprocating part unlike the reciprocating type, so that the rotating shaft system can be perfectly balanced. Therefore, the displacement type fluid machine has essentially advantageous features as a positive displacement fluid machine such that the vibration is small and the relative slip speed between the piston and the cylinder is small so that the friction loss can be relatively reduced.

【0008】しかしながら、ピストンを構成する複数の
ベーンとシリンダとによって形成される個々の作動室の
吸入終了から吐出終了までの行程が、軸回転角θcで約
180°(210゜)と短い(ロータリ式の約半分でレ
シプロ式と同程度)ため、作動流体の吐出が終了してか
ら次の(圧縮)行程が始まる(吸入終了)までの時間的
なずれ(タイムラグ)が存在していることとなり、吸入
終了から吐出終了までの作動室が回転軸周りに偏って形
成されるようになるため力学的なバランスが悪く、圧縮
された作動流体からの反力としてピストンに、ピストン
自身を回転させようとする自転モーメントが過大に作用
し、ベーンの摩擦や摩耗といった信頼性上の問題が起こ
りやすいという欠点がある。また、吸入通路が分散して
いるのと、最適形状ではないため、吸入過程時の流体損
失により性能が低下するという欠点もある。
However, the stroke from the end of suction to the end of discharge of each working chamber formed by the plurality of vanes and cylinders constituting the piston is as short as about 180 ° (210 °) at the shaft rotation angle θc (rotary). (Approximately half of the formula is about the same as the reciprocating formula), so there is a time lag (time lag) from the end of discharge of the working fluid to the start of the next (compression) stroke (end of suction). Since the working chamber from the end of suction to the end of discharge is formed to be biased around the rotation axis, the mechanical balance is poor, and the piston itself will be rotated as a reaction force from the compressed working fluid. Is excessively acting, and there is a disadvantage that reliability problems such as vane friction and wear are likely to occur. In addition, since the intake passages are dispersed and not optimally shaped, there is a disadvantage that performance is reduced due to fluid loss during the suction process.

【0009】本発明の目的は、吸入損失の低減と自転モ
ーメントを緩和し性能ならびに信頼性の優れた容積形流
体機械を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a positive displacement type fluid machine which can reduce suction loss and relieve a rotational moment and has excellent performance and reliability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、端板間に
ディスプレーサとシリンダとを配置し、回転軸の回転中
心に前記ディスプレーサ中心を合わせたとき前記シリン
ダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面により1つの空
間が形成され、前記ディスプレーサ及び前記シリンダと
の位置関係を旋回位置においたときは複数の空間が形成
される容積形流体機械において、前記複数の空間の内、
吸入が終了し吐出が終了するまでの行程の軸回転角θc
が(((N−1)/N)・360゜)<θc≦360゜
(ただし、Nは前記シリンダ内方に向かって突出する突
出部の数)を満たすように、前記シリンダ内壁面及び前
記ディスプレーサ外壁面の曲線を形成し、前記複数の空
間に連通する吸入ポートを前記端板に配置しその形状を
少なくとも旋回半径もしくはそれ以上の径方向長さを有
し、各々異なる空間の閉じ込み終了点を結ぶ軌跡を少な
くともシリンダの輪郭曲線で構成することにより達成さ
れる。
An object of the present invention is to dispose a displacer and a cylinder between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer become one. In a positive displacement fluid machine in which two spaces are formed and a plurality of spaces are formed when the positional relationship between the displacer and the cylinder is set at a swiveling position, of the plurality of spaces,
Shaft rotation angle θc during the stroke from the end of suction to the end of discharge
And (((N−1) / N) · 360 °) <θc ≦ 360 ° (where N is the number of protrusions protruding inward of the cylinder) so that the inner wall surface of the cylinder and the A suction port communicating with the plurality of spaces is formed on the end plate, and the shape of the suction port communicates with the plurality of spaces and has a radial length of at least a turning radius or more. This is achieved by configuring the trajectory connecting the points with at least the contour curve of the cylinder.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の特徴は以下
の実施形態によりさらに明確になる。以下、本発明の一
実施の形態を図を用いて説明する。まず、本発明に係る
容積形流体機械の構造を図1乃至図3を用いて説明す
る。図1(a)は本発明に係る容積形流体機械を圧縮機と
して用いた場合における密閉型圧縮機の縦断面図((b)
のA-A断面図)、(b)は(a)のB-B断面図、図2は容積形圧
縮要素の作動原理図、図3は本発明に係る容積形流体機
械を圧縮機として用いた場合における密閉型圧縮機の部
品構成図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The features of the present invention described above will be further clarified by the following embodiments. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of a positive displacement fluid machine according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view of a hermetic compressor when a positive displacement fluid machine according to the present invention is used as a compressor ((b)
A), (b) is a BB sectional view of (a), FIG. 2 is an operation principle diagram of the displacement type compression element, and FIG. 3 is a hermetic seal when the displacement type fluid machine according to the present invention is used as a compressor. It is a component block diagram of a type compressor.

【0012】図1(a)において、密閉容器3内には、本
発明に係る容積形圧縮要素1及びこれを駆動する電動要
素(図示なし)が収納されている。容積形圧縮要素1の
詳細を説明する。図1(b)には同一輪郭形状が3組組み
合わされた3条ラップが示されている。シリンダ4の内
周形状は、中空部が120°(中心o’)毎に同一の形
状が表れるように形成されている。この個々の中空部の
端部には、内方に向かって突出する複数(この場合は3
条ラップであるので3つ存在する)の略円弧形状のベー
ン4bを有する。ディスプレーサ5は、このシリンダ4
の内側に配設されシリンダ4の内周壁4a(ベーン4b
よりも曲率が大きい部分)及びベーン4bと噛み合うよ
うに構成されている。尚、シリンダ4の中心o’とディ
スプレーサ5の中心oを一致させると、両者の輪郭形状
の間には基本形状として一定幅の隙間が形成される。
In FIG. 1A, a closed casing 3 accommodates a positive displacement element 1 according to the present invention and an electric element (not shown) for driving the same. The details of the positive displacement compression element 1 will be described. FIG. 1 (b) shows a triple wrap in which three sets of the same contour shape are combined. The inner peripheral shape of the cylinder 4 is formed such that the hollow portion has the same shape every 120 ° (center o ′). At the end of each hollow part, a plurality (in this case, 3
(There are three because of the strip wrap). The displacer 5 includes the cylinder 4
The inner peripheral wall 4a of the cylinder 4 (the vane 4b
And the vane 4b. When the center o 'of the cylinder 4 matches the center o of the displacer 5, a gap having a constant width is formed as a basic shape between the two contours.

【0013】次に、容積形圧縮要素1の作動原理を図1
及び図2により説明する。記号oはディスプレーサ5の
中心、記号o’はシリンダ4(あるいは回転軸6)の中
心である。記号a,b,c,d,e,fはシリンダ4の
内周壁4a及びベーン4bとディスプレーサ5の噛み合
いの接点を表す。ここで、シリンダ4の内周輪郭形状を
みると、同じ曲線の組合せが3箇所連続して滑らかに接
続されている。このうちの1箇所に着目すると、内周壁
4a、ベーン4bを形作る曲線を、厚みのある一つの渦
曲線(ベーン4bの先端を渦の巻始めと考える)とみる
ことができ、その内壁曲線(g−a)は巻き角がほぼ3
60°(設計上は360°であるが製造誤差のため丁度
その値にはならないという意味である。以下、同様。
尚、この巻き角については詳細を後述する)の渦曲線
で、外壁曲線(g−b)は巻き角がほぼ360°の渦曲
線である。そして、上記1箇所の内周輪郭形状は、内壁
曲線及び外壁曲線から形成されている。これら2つの曲
線円周上にほぼ等ピッチ(3条ラップであるので120
°)に配設し、隣合う渦巻体の外壁曲線と内壁曲線とは
円弧等の滑らかな接続曲線(b−b’)で結ぶことによ
って、シリンダ4の内周輪郭形状が構成されている。デ
ィスプレーサ5の外周輪郭形状も上記シリンダ4と同じ
原理で構成されている。
Next, the operation principle of the positive displacement compression element 1 will be described with reference to FIG.
And FIG. The symbol o is the center of the displacer 5, and the symbol o 'is the center of the cylinder 4 (or the rotating shaft 6). Symbols a, b, c, d, e, and f denote contact points at which the inner peripheral wall 4a and the vane 4b of the cylinder 4 mesh with the displacer 5. Here, looking at the inner peripheral contour shape of the cylinder 4, three combinations of the same curves are connected smoothly in succession at three locations. Focusing on one of these, the curve forming the inner peripheral wall 4a and the vane 4b can be regarded as one thick vortex curve (the tip of the vane 4b is considered to be the start of the vortex), and the inner wall curve ( g-a) has a winding angle of about 3
60 ° (This is 360 ° in design, but does not exactly reach that value due to manufacturing errors. The same applies hereinafter.)
The winding angle is a vortex curve whose details will be described later), and the outer wall curve (g-b) is a vortex curve having a winding angle of about 360 °. The one inner peripheral contour shape is formed from an inner wall curve and an outer wall curve. Approximately equal pitch on these two curved circles (120
°), and the outer wall curve and the inner wall curve of the adjacent spiral body are connected by a smooth connection curve (bb ′) such as an arc to form the inner peripheral contour shape of the cylinder 4. The outer peripheral shape of the displacer 5 is also configured in the same principle as that of the cylinder 4.

【0014】なお、7つの曲線からなる渦巻体を円周上
にほぼ等ピッチ(120°)に配設するとしたが、これ
は後述する圧縮動作に伴う荷重を均等に分散させる目的
と製造のし易さを配慮したためで、特に、これらのこと
が問題にならない場合は、不等ピッチでもよい。
The spiral body composed of the seven curves is arranged at a substantially equal pitch (120 °) on the circumference. This is for the purpose of uniformly distributing the load accompanying the compressing operation to be described later and for manufacturing. In consideration of easiness, especially when these are not a problem, the pitch may be unequal.

【0015】さて、このように構成されたシリンダ4と
ディスプレーサ5による圧縮動作を図2を用いて説明す
る。7aは吸入ポートであり、8aは吐出ポートであ
り、夫々3か所に設けられている。回転軸6を回転させ
ることにより、ディスプレーサ5が固定側であるシリン
ダ4の中心o’の周りを自転することなしに旋回半径ε
(=oo’)で公転運動し、ディスプレーサ5の中心o
周りに複数の作動室15(シリンダ内周輪郭(内壁)と
ディスプレーサ外周輪郭(側壁)とにより囲まれて密閉
された複数の空間のうち、吸入が終了し圧縮(吐出)行
程となっている空間をいう。すなわち吸入終了から吐出
終了までの期間となっている空間である。前述の巻角が
360゜の場合に限ると、圧縮終了時点ではこの空間は
無くなるが、その瞬間に吸入も終了するのでこの空間を
1つと勘定する。但し、ポンプとして用いる場合は、吐
出ポートを介して外部と連通している空間をいう)が形
成される。なお、本実施の形態では常時3個の作動室が
形成される。
Now, the compression operation by the cylinder 4 and the displacer 5 configured as described above will be described with reference to FIG. 7a is a suction port and 8a is a discharge port, which are provided at three places respectively. By rotating the rotating shaft 6, the displacer 5 does not rotate around the center o 'of the cylinder 4 on the fixed side, and the turning radius ε
(= Oo ') and revolve around the center o of the displacer 5.
Around the plurality of working chambers 15 (a plurality of closed spaces surrounded by the inner peripheral contour (inner wall) of the cylinder and the outer peripheral contour (side wall) of the displacer), a space in which suction is completed and a compression (discharge) process is completed. In other words, this space is a period from the end of suction to the end of discharge. If the above-mentioned winding angle is limited to 360 °, this space disappears at the end of compression, but the suction ends at that moment. Therefore, this space is counted as one, but when used as a pump, a space that communicates with the outside via a discharge port is formed. In this embodiment, three working chambers are always formed.

【0016】接点aと接点bで囲まれハッチングが施さ
れた1つの作動室(吸入終了時点では2つに別れている
が、圧縮行程が開始されると直ぐにこの2つの作動室は
つながって1つになる)に着目して説明する。図2
(1)が吸入ポ−ト7aからこの作動室への作動ガスの
吸入が終了した状態である。この状態から90°回転軸
6が回転した状態が図2(2)で、回転が進み最初から
180°回転した状態が図2(3)で、さらに回転が進
み最初から270°回転した状態が図2(4)である。
図2(4)から90°回転すると最初の図2(1)の状
態に戻る。これより、回転が進むに従って作動室15は
その容積を縮少し、吐出ポート8aは吐出弁9(図1に
示す)で閉じられているため作動流体の圧縮作用が行わ
れることになる。そして、作動室15内の圧力が外部の
吐出圧力よりも高くなると圧力差で吐出弁9が自動的に
開き、圧縮された作動ガスは吐出ポート8aを通って吐
き出される。吸入終了(圧縮開始)から、吐出終了まで
の軸回転角は360°で、圧縮、吐出の各行程が実施さ
れている間に次の吸入行程が準備されており、吐出終了
時が次の圧縮開始となる。例えば、接点aとdによって
形成される空間に着目すると、図2(1)の段階で既に
吸入ポート7aから吸入が開始されており、回転が進む
につれてその容積が増し、図2(4)の状態になると、
この空間は分断される。この分断された量に相当する流
体は接点bとeによって形成される空間から補われる。
One hatched working chamber surrounded by the contact points a and b (partitioned at the end of suction, the two working chambers are connected immediately after the compression stroke is started. ). FIG.
(1) is a state in which the suction of the working gas from the suction port 7a into this working chamber is completed. FIG. 2 (2) shows a state in which the 90 ° rotation shaft 6 has rotated from this state, FIG. 2 (3) shows a state in which the rotation has advanced 180 ° from the beginning, and FIG. 2 (3) shows a state in which the rotation has further advanced and has rotated 270 ° from the beginning. It is FIG.2 (4).
When rotated 90 ° from FIG. 2 (4), it returns to the initial state of FIG. 2 (1). As a result, the working chamber 15 reduces its volume as the rotation proceeds, and the discharge port 8a is closed by the discharge valve 9 (shown in FIG. 1), so that the working fluid is compressed. When the pressure in the working chamber 15 becomes higher than the external discharge pressure, the discharge valve 9 automatically opens due to the pressure difference, and the compressed working gas is discharged through the discharge port 8a. The shaft rotation angle from the end of suction (compression start) to the end of discharge is 360 °, and the next suction stroke is prepared while each of the compression and discharge strokes is being carried out. It will be a start. For example, focusing on the space formed by the contacts a and d, the suction has already been started from the suction port 7a at the stage of FIG. 2A, and the volume increases as the rotation progresses. When it comes to a state,
This space is divided. Fluid corresponding to this divided amount is supplemented from the space formed by the contacts b and e.

【0017】次にこの作用を詳述する。図2(1)の状
態の接点aとbとにより形成された作動室に着目する
と、隣りの接点aとdによって形成された空間は吸入が
始まっており、この中の流体が軸回転角360°後に接
点aとbによって形成される空間によって圧縮される筈
であるが、この空間は、一旦図2(3)に示されるよう
に広がった後、図2(4)になると分断されてしまうの
で、接点aとdによって形成された空間の全ての流体が
接点aとbによって形成される空間で圧縮される訳では
ない。分断されて接点aとdによって形成された空間に
取り込まれなかった流体体積と同量の流体は、図2
(4)において吸入過程にある接点bとeによって形成
される空間が、図2(1)に示されるように分断され
て、吐出ポート付近の接点eと接点bとにより形成され
る空間に流入している流体によって充当される。
Next, this operation will be described in detail. Paying attention to the working chamber formed by the contacts a and b in the state of FIG. 2A, the space formed by the adjacent contacts a and d has begun to be sucked, and the fluid in this space has a shaft rotation angle of 360. After that, it should be compressed by the space formed by the contact points a and b, but this space once spreads as shown in FIG. Therefore, not all the fluid in the space formed by the contacts a and d is compressed in the space formed by the contacts a and b. The same amount of fluid as the volume of the fluid that has been divided and not taken into the space formed by the contacts a and d is shown in FIG.
The space formed by the contacts b and e in the suction process in (4) is divided as shown in FIG. 2A, and flows into the space formed by the contacts e and b near the discharge port. Is filled by the flowing fluid.

【0018】これは、前述したように、不均等ピッチで
配置したのではなく均等ピッチで配置したことによる。
即ち、ディスプレーサおよびシリンダの形状が同一輪郭
形状の繰返しにより形成されているため、いずれの作動
室も異なる空間から流体を得てもほぼ同量の流体を圧縮
することができるのである。なお、不均等ピッチであっ
ても各空間に形成される容積が等しくなるように加工を
施すことは可能であるが製作性が悪い。前述のいずれの
従来技術においても吸入過程にある空間が閉じられてそ
のまま圧縮され吐出されるのに対して、本実施例の容積
形圧縮要素1は、最初は1つにつながった吸入過程にあ
る作動室が分断され、吸入ポートを挟んでそれぞれ隣り
合う空間(作動室)にて圧縮動作を行い、別の吐出ポー
トから吐き出される一連の動作は本実施形態の特徴の一
つである。
This is because, as described above, they are not arranged at an uneven pitch but are arranged at an equal pitch.
That is, since the shapes of the displacer and the cylinder are formed by repetition of the same contour shape, substantially the same amount of fluid can be compressed even if fluid is obtained from different spaces in any of the working chambers. Although it is possible to perform processing so that the volumes formed in the respective spaces are equal even if the pitch is not uniform, the productivity is poor. In any of the above-described prior arts, the space in the suction process is closed and compressed and discharged as it is, whereas the positive displacement compression element 1 of the present embodiment is initially in the suction process connected to one. One of the features of the present embodiment is a series of operations in which the working chamber is divided, and a compression operation is performed in spaces (working chambers) adjacent to each other with the suction port interposed therebetween and discharged from another discharge port.

【0019】次に本発明である吸入ポートについて図3
乃至図5を用いて説明する。図3は容積形圧縮要素1の
主要部品であるシリンダ4、ディスプレーサ5ならびに
主軸受部材7の斜視図である。主軸受部材7には、吸入
ポート7a、回転軸6を軸支する主軸受部材部7b、シ
リンダ4を固定するためのネジ穴部7cならびに主軸受
部材7とシリンダ4、ディスプレーサ5を介して対向し
て取り付けられる副軸受部材8に形成した吐出ポート8
aと対向する位置に吐出ポートと同径で座ぐり穴状の均
圧孔7dがそれぞれ形成されている。また、7eはシリ
ンダ4を固定するためのネジ穴部、7fは吐出カバー1
1と副軸受部材8ならびにシリンダ4を一体に固定する
ためのネジ穴部である。
Next, the suction port of the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view of a cylinder 4, a displacer 5, and a main bearing member 7 which are main components of the positive displacement compression element 1. FIG. The main bearing member 7 is opposed to the main bearing member 7 via the suction port 7a, the main bearing member 7b which supports the rotating shaft 6, the screw hole 7c for fixing the cylinder 4, and the main bearing member 7 via the cylinder 4 and the displacer 5. Discharge port 8 formed in sub-bearing member 8 attached by mounting
A counterbore-shaped pressure equalizing hole 7d having the same diameter as that of the discharge port is formed at a position opposed to a. 7e is a screw hole for fixing the cylinder 4, and 7f is the discharge cover 1.
1 is a screw hole for fixing the sub bearing member 8 and the cylinder 4 together.

【0020】次に、本発明の吸入ポート7aについて図
4乃至図5を用いて説明する。図4は接点a(閉じ込み
終了点)と接点bにより形成された圧縮室15aへの作
動ガスの吸入が終了した状態であり、図5は接点c(閉
じ込み終了点)と接点dにより形成された圧縮室15b
への作動ガスの吸入が終了した状態である。吸入ポート
7aの輪郭形状は、圧縮室15aの閉じ込み終了点であ
る接点aからこの吸入ポート7aからこの圧縮室15a
と隣り合う圧縮室15bの接点cまでの区間L1までは
シリンダの輪郭線で構成されている。また、圧縮室15
a側の空間から閉じ込み終了点である接点aまでの区間
L2は、ディスプレーサ5が旋回運動に伴い形成する軌
跡すなわち図4の閉じ込み終了点である接点aからディ
スプレーサ5の輪郭線5cを結んだ軌跡で構成されてい
る。また、圧縮室15b側の空間からの閉じ込み終了点
であるcまでの区間L3は、ディスプレーサ5が旋回運
動に伴い形成する軌跡すなわち図5の閉じ込み終了点で
ある接点cからディスプレーサ5の輪郭線5dを結んだ
軌跡で構成されている。吸入ポート7aの径方向の幅は
旋回半径εと同等になるよう形成されている。本発明の
容積形圧縮要素1は3条ラップなので、吸入ポート7a
が円周上に等ピッチ(120°)で3箇所配置されてい
る。
Next, the suction port 7a of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a state in which the working gas has been sucked into the compression chamber 15a formed by the contact a (closing end point) and the contact b, and FIG. 5 shows a state formed by the contact c (closing end point) and the contact d. Compression chamber 15b
This is a state in which the suction of the working gas into has been completed. The contour shape of the suction port 7a is defined by the contact a, which is the closing end point of the compression chamber 15a, and the suction port 7a.
The section up to the section L1 up to the contact point c of the compression chamber 15b adjacent to the compression chamber 15b is constituted by the contour of the cylinder. Also, the compression chamber 15
A section L2 from the space a on the side a to the contact point a, which is the closing end point, connects the trajectory formed by the displacer 5 with the turning movement, that is, the contour line 5c of the displacer 5 from the contact point a, which is the closing end point in FIG. It consists of a locus. A section L3 from the space on the compression chamber 15b side to the closing end point c is a trajectory formed by the displacer 5 in accordance with the turning motion, that is, the contour of the displacer 5 from the contact point c which is the closing end point in FIG. It is composed of a locus connecting the lines 5d. The radial width of the suction port 7a is formed to be equal to the turning radius ε. Since the displacement type compression element 1 of the present invention has three wraps, the suction port 7a
Are arranged at equal pitches (120 °) on the circumference.

【0021】この結果、本容積形圧縮要素1の特徴でも
ある1箇所の吸入ポート7aから隣り合う圧縮室15
a,15bへの作動ガスの供給の際、必要十分な吸入容
積の確保が可能となり吸入効率(体積効率)の向上しい
ては圧縮機の(冷凍)能力の向上が可能となる。また、
自転モーメント(図11にて詳述する)を受けるディス
プレーサ5とシリンダ4の摺動部位に吸入ポート7aを
配置しているため、温度が低く油粘度の高い作動ガス雰
囲気中に摺動部が存在するため摺動条件が緩和され、摩
擦・摩耗の問題を解決した信頼性の高い容積形圧縮機を
提供することが出来る。また、吸入ポート7aの幅を旋
回半径εとすることにより吸入過程におけるディスプレ
ーサ5への流体損失を必要最低限にできディスプレーサ
5の挙動の安定化が可能となる。
As a result, the compression chamber 15 adjacent to the compression chamber 15 from one suction port 7a, which is also a feature of the positive displacement compression element 1, is provided.
When the working gas is supplied to the valves a and 15b, a necessary and sufficient suction volume can be ensured, and the suction efficiency (volume efficiency) can be improved, and the (refrigeration) capacity of the compressor can be improved. Also,
Since the suction port 7a is disposed at the sliding portion between the displacer 5 and the cylinder 4 which receive the rotation moment (described in detail in FIG. 11), the sliding portion exists in a working gas atmosphere having a low temperature and a high oil viscosity. As a result, the sliding conditions are reduced, and a highly reliable positive displacement compressor that solves the problem of friction and wear can be provided. Further, by setting the width of the suction port 7a to the turning radius ε, fluid loss to the displacer 5 during the suction process can be minimized, and the behavior of the displacer 5 can be stabilized.

【0022】なお、本実施例では、吸入ポート7aの区
間L1はシリンダ4の輪郭にて形成したが、これ以上な
らびにシリンダ4の輪郭線に掛かっても何等問題はな
い。また、吸入ポート7aの形状は、必要最低限圧縮室
15aの閉じ込み終了点aから圧縮室15bの閉じ込み
終了点cまでの区間L1だけ確保されていれば良く、区
間L2ならびにL3の形状はディスプレーサ5が旋回運
動に伴い形成する軌跡より内側にあればどうのような形
状であっても構わない。
In this embodiment, the section L1 of the suction port 7a is formed by the contour of the cylinder 4. However, there is no problem even if the section L1 extends over the contour of the cylinder 4. In addition, the shape of the suction port 7a only needs to be secured at least in the section L1 from the closing end point a of the compression chamber 15a to the closing end point c of the compression chamber 15b, and the shapes of the sections L2 and L3 are required. Any shape may be used as long as the displacer 5 is inside the trajectory formed by the turning motion.

【0023】また、吸入ポート7aの幅は、ディスプレ
ーサ5の挙動に影響を与えない範囲で旋回半径ε以上で
あっても構わない。また、本発明の吸入ポート7aの輪
郭形状にすることにより、ディスプレーサ5の上下端面
に形成した給油溝5bを最大限に吸入ポート7a付近ま
で近づかせることができ、回転軸6内部の給油孔(図示
なし)から供給された潤滑油をディスプレーサ5に形成
した給油溝5bの中央部から吸入ポート7a付近まで必
要十分量の潤滑油の供給が可能となり、自転モーメント
受部のシール性の確保と信頼性の向上が図れる。また、
本発明の吸入ポート7aは主軸受部材7に配置したが、
圧縮機の仕様や生産設備等により主軸受部材7にシリン
ダ4、ディスプレーサ5を介し対向して取り付けられる
副軸受部材8に形成しても何等問題はない。
The width of the suction port 7a may be larger than the turning radius ε within a range that does not affect the behavior of the displacer 5. Further, by forming the contour of the suction port 7a of the present invention, the oil supply groove 5b formed on the upper and lower end surfaces of the displacer 5 can be made as close as possible to the vicinity of the suction port 7a, and the oil supply hole ( (Not shown), it is possible to supply a necessary and sufficient amount of lubricating oil from the center of the lubrication groove 5b formed in the displacer 5 to the vicinity of the suction port 7a. Performance can be improved. Also,
Although the suction port 7a of the present invention is arranged on the main bearing member 7,
There is no problem even if the auxiliary bearing member 8 is attached to the main bearing member 7 so as to be opposed to the main bearing member 7 via the cylinder 4 and the displacer 5 depending on the specifications of the compressor, production equipment, and the like.

【0024】以上説明したように、連続的な圧縮動作と
なる作動室がディスプレーサ5の中心部に位置する回転
軸6のクランク部6aの周りにほぼ等ピッチで分散して
配設され、各作動室は各々位相がずれて圧縮が行われ
る。すなわち、一つの空間に着目すると吸入から吐出ま
では軸回転角で360°ではあるが、本実施形態の場合
3個の作動室が形成され、これらが120°ずれた位相
で吐出をするので、圧縮機として軸回転角で360°間
に3回冷媒を吐出することになる。このように冷媒の吐
出脈動を小さくし得る点、また、作動室に隣り合う吸入
過程にある空間が分断されて圧縮動作を行うことががレ
シプロ式、ロータリ式及びスクロール式にない点であ
る。
As described above, the working chambers for the continuous compression operation are distributed around the crank part 6a of the rotating shaft 6 located at the center of the displacer 5 at substantially equal pitches. The chambers are compressed out of phase. That is, when focusing on one space, the shaft rotation angle is 360 ° from the suction to the discharge, but in the present embodiment, three working chambers are formed and these discharge at a phase shifted by 120 °. As a compressor, the refrigerant is discharged three times within 360 ° of the shaft rotation angle. In this manner, the discharge pulsation of the refrigerant can be reduced, and the space adjacent to the working chamber in the suction process is divided so as to perform the compression operation, which is different from the reciprocating type, the rotary type and the scroll type.

【0025】さて、圧縮動作を終了した瞬間の空間(接
点aとbによって囲まれた空間)を一つの空間として見
做すと、本実施形態の如く巻角が360゜の場合、いず
れの圧縮機動作状態においても、吸入行程となっている
空間と圧縮行程となっている空間とが交互になるように
設計されており、このため、圧縮行程が終了した瞬間直
ちに次の圧縮行程に移行することができ、滑らかで連続
的に流体を圧縮することができる。
If the space at the moment when the compression operation is completed (the space surrounded by the contact points a and b) is regarded as one space, when the winding angle is 360 ° as in this embodiment, any compression Even in the machine operating state, the space in the suction stroke and the space in the compression stroke are designed to be alternated, so that the next compression stroke is started immediately after the compression stroke is completed. Fluid can be compressed smoothly and continuously.

【0026】図6に、本発明の容積形圧縮要素部の組立
方法を示す。図において、7は回転軸6を軸支する主軸
受7bと吸入ポート7aを兼ね備えた主軸受部材、4は
3条タイプのシリンダ、6は両持ち支持構造の回転軸、
5は3条タイプのディスプレーサ、8は回転軸6を軸支
する副軸受8cと吐出ポートとリード弁方式の吐出弁9
と吐出室8bを兼ね備えた副軸受部材、11は穴部11
aと吐出口11bならびにシリンダ4のベーン4bを主
軸受部材7に固定するための穴部11cを備えた吐出カ
バー、37bは主軸受部材7にシリンダ4、副軸受部材
8ならびに吐出カバー11の各穴部4e,8d,11a
を介して固定するためのボルト、37aはシリンダ4の
ベーン4bを主軸受部材7に副軸受部材8と吐出カバー
11の各穴部4c,8f,11cを介して固定するため
のボルトである。
FIG. 6 shows a method of assembling the positive displacement compression element according to the present invention. In the figure, 7 is a main bearing member having both a main bearing 7b for supporting the rotary shaft 6 and a suction port 7a, 4 is a three-cylinder type cylinder, 6 is a rotary shaft having a double support structure,
Reference numeral 5 denotes a three-type displacer, 8 denotes an auxiliary bearing 8c that supports the rotating shaft 6, a discharge port, and a discharge valve 9 of a reed valve type.
Bearing member which also has a hole 11 and a discharge chamber 8b.
a, a discharge port 11b provided with a hole 11c for fixing the vane 4b of the cylinder 4 to the main bearing member 7; and 37b each of the cylinder 4, the sub-bearing member 8 and the discharge cover 11 in the main bearing member 7. Holes 4e, 8d, 11a
And 37a are bolts for fixing the vane 4b of the cylinder 4 to the main bearing member 7 via the sub bearing member 8 and the respective holes 4c, 8f, 11c of the discharge cover 11.

【0027】本実施例の容積形圧縮要素を構成する部品
の形状はほとんど端板形状であり、吸入ポート7aを形
成した主軸受部材7とシリンダ4は別部品であるため、
吸入ポート7aとシリンダ4の位置関係を合わせてシリ
ンダ4の穴部4dを介して、ボルト38で主軸受部材7
に位置決め固定をしておき、図の矢印方向に回転軸6、
ディスプレーサ5、副軸受部材8ならびに吐出カバー1
1の順番で部品を重ねていき、最後に外周部をボルト3
7b,37aで一体に固定することにより容積形圧縮要
素の組立を容易に行うことができる。この状態にて、容
積形圧縮要素を逆さにし密閉容器内へ固定可能となる。
The components constituting the positive displacement compression element of this embodiment are almost end plate-shaped, and the main bearing member 7 having the suction port 7a and the cylinder 4 are separate components.
The main bearing member 7 is bolted through the hole 4d of the cylinder 4 so as to match the positional relationship between the suction port 7a and the cylinder 4.
In the direction of the arrow in the figure,
Displacer 5, auxiliary bearing member 8, and discharge cover 1
Stack the parts in the order of 1 and finally, bolt 3
By fixing them together at 7b, 37a, the displacement type compression element can be easily assembled. In this state, the positive displacement compression element can be turned upside down and fixed in the closed container.

【0028】この結果、生産性の良い容積形圧縮要素の
提供が可能となる。また、容積形圧縮要素を構成する各
部品が端板形状であるので、部品単体の高精度化を図る
ことができ、高性能な容積形圧縮要素を提供することが
できる。更には、各部品を焼結材料で成形することによ
り機械加工の必要が無くなり、低コストな容積形圧縮要
素の提供が可能となる。
As a result, it is possible to provide a positive displacement compression element having good productivity. Further, since each component constituting the positive displacement compression element has an end plate shape, the accuracy of the component alone can be improved, and a high performance positive displacement compression element can be provided. Furthermore, by shaping each component from a sintered material, the need for machining is eliminated, and a low-cost positive displacement compression element can be provided.

【0029】次に、このような形状をした容積形圧縮要
素1を組み込んだ圧縮機を図1及び図7を用いて説明す
る。図7において、容積形圧縮要素1は、上記詳述した
シリンダ4及びディスプレーサ5に加えて、ディスプレ
ーサ5の中心部の軸受にクランク部6aが嵌合してディ
スプレーサ5を駆動する回転軸6、前記シリンダ4の両
端開口部を閉塞する端板と回転軸6を軸支する軸受を兼
ねた主軸受部材7と副軸受部材8、前記主軸受部材7の
端板に形成された吸入ポート7a、前記副軸受部材8の
端板に形成された吐出ポート8a、この吐出ポート8a
を開閉するリード弁形式(差圧で開閉する)の吐出弁9
を有する。4cはシリンダ4のベーン4bの径方向の変
形を抑えるための固定用の穴部、4dはシリンダ4を主
軸受部材7へ仮止めするための穴部、4eはシリンダ4
を主軸受部材7に固定するための穴部である。5aはデ
ィスプレーサ5に形成された貫通穴、5bはディスプレ
ーサ5の両端面に形成された給油溝である。また、10
は主軸受部材7に取り付けられた吸入カバー、11は副
軸受部材8に一体的に吐出室8bを形成するための吐出
カバーである。
Next, a compressor incorporating the positive displacement compression element 1 having such a shape will be described with reference to FIGS. In FIG. 7, in addition to the cylinder 4 and the displacer 5 described in detail above, a positive displacement element 1 includes a rotary shaft 6 for driving the displacer 5 by driving a displacer 5 with a crank 6a fitted to a bearing at the center of the displacer 5. A main bearing member 7 and a sub-bearing member 8 serving also as an end plate for closing both end openings of the cylinder 4 and a bearing for supporting the rotary shaft 6; a suction port 7a formed in an end plate of the main bearing member 7; A discharge port 8a formed in the end plate of the sub-bearing member 8;
Reed valve 9 that opens and closes (opens and closes with differential pressure)
Having. 4c is a fixing hole for suppressing radial deformation of the vane 4b of the cylinder 4; 4d is a hole for temporarily fixing the cylinder 4 to the main bearing member 7;
Are fixed to the main bearing member 7. 5a is a through hole formed in the displacer 5, and 5b is an oil supply groove formed on both end surfaces of the displacer 5. Also, 10
Reference numeral denotes a suction cover attached to the main bearing member 7, and reference numeral 11 denotes a discharge cover for forming the discharge chamber 8b integrally with the sub bearing member 8.

【0030】電動要素2は、固定子2aと回転子2bか
らなり、回転子2bは回転軸6の一端に焼き嵌め等で固
定されている。この電動要素2は、電動機効率向上のた
め、ブラシレスモータで構成され、3相インバータによ
り駆動制御される。ただし、他の電動機形式、例えば、
直流電動機や誘導電動機でも差し支えない。
The electric element 2 includes a stator 2a and a rotor 2b. The rotor 2b is fixed to one end of the rotating shaft 6 by shrink fitting or the like. The electric element 2 is constituted by a brushless motor for improving electric motor efficiency, and is driven and controlled by a three-phase inverter. However, other motor types, for example,
A DC motor or an induction motor can be used.

【0031】12は密閉容器3の底部に溜められた潤滑
油で、この中に回転軸6の下端部が浸かっている。13
は吸入パイプ、14は吐出パイプ、15はシリンダ4の
内周壁4a及びベーン4bとディスプレーサ5の噛み合
いによって形成される前述した作動室である。また、吐
出室8bはOリング等のシール部材16により密閉容器
3内の圧力と区画されている。
Numeral 12 denotes lubricating oil stored at the bottom of the closed container 3, in which the lower end of the rotary shaft 6 is immersed. 13
Is a suction pipe, 14 is a discharge pipe, and 15 is the above-mentioned working chamber formed by the engagement of the inner peripheral wall 4a and the vane 4b of the cylinder 4 with the displacer 5. The discharge chamber 8b is separated from the pressure in the closed container 3 by a seal member 16 such as an O-ring.

【0032】作動ガス(冷媒)の流れを図1により説明
する。図中に矢印で示すように、吸入パイプ13を通っ
て密閉容器3に入った作動ガスは、主軸受部材7に取り
付けられた吸入カバー10内に入り吸入ポート7aを通
って容積形圧縮要素1に入り、ここで回転軸6の回転に
よってディスプレーサ5が旋回運動を行い作動室の容積
が縮少することにより圧縮される。圧縮された作動ガス
は、副軸受部材8の端板に形成された吐出ポート8aを
通り吐出弁9を押し上げて吐出室8b内に入り、吐出パ
イプ14を通って外部に流出する。尚、吸入パイプ13
と吸入カバー10との間に隙間が形成されている理由
は、作動ガスを電動機要素2内にも流通させることによ
って電動機要素を冷却するためである。
The flow of the working gas (refrigerant) will be described with reference to FIG. As indicated by the arrow in the drawing, the working gas that has entered the closed casing 3 through the suction pipe 13 enters the suction cover 10 attached to the main bearing member 7, passes through the suction port 7a, and moves through the suction port 7a. Then, the displacer 5 performs a swiveling motion by the rotation of the rotating shaft 6 and the volume of the working chamber is reduced, so that the working chamber is compressed. The compressed working gas pushes up the discharge valve 9 through the discharge port 8a formed in the end plate of the sub bearing member 8, enters the discharge chamber 8b, and flows out through the discharge pipe 14 to the outside. The suction pipe 13
The reason why the gap is formed between the motor element and the suction cover 10 is to cool the motor element by flowing the working gas also into the motor element 2.

【0033】ここで、本発明の容積形圧縮要素1を構成
する主要部品であるディスプレーサ5及びシリンダ4の
輪郭形状の構成方法を図8乃至図10を用いて説明する
(3条ラップの場合を例にあげる)。図8の(a)と
(b)は、一例として平面形状が円弧の組合せにより構
成されたディスプレーサの形状の一例で、(a)は平面
図、(b)は側面図である。図9の(a)と(b)は、
図4に示したディスプレーサの対となって噛み合うシリ
ンダ形状の一例で、(a)は平面図、(b)は側面図で
ある。また、図10は、図8に示したディスプレーサの
中心oと図9示したシリンダの中心o’とを重ねて描い
た図である(一組部分)。
Here, a method of forming the contours of the displacer 5 and the cylinder 4 which are the main parts constituting the positive displacement compression element 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. For example). 8A and 8B are examples of the shape of a displacer having a planar shape formed by a combination of arcs as an example. FIG. 8A is a plan view, and FIG. 8B is a side view. (A) and (b) of FIG.
FIG. 4A is an example of a cylinder shape that meshes with a pair of displacers shown in FIG. 4, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view. FIG. 10 is a diagram in which the center o of the displacer shown in FIG. 8 and the center o ′ of the cylinder shown in FIG. 9 are drawn (one set).

【0034】図8(a)において、ディスプレーサの平
面形状は中心o(正三角形IJKの図心)の周りに同一
の輪郭形状が3箇所連続して接続されている。その輪郭
形状は、半径R1から半径R7までの全部で7つの円弧
で形成されており、点p,q,r,s,t,u,v,w
は夫々異なる半径の円弧の接続点である。曲線pqは、
正三角形の一辺IK上に中心を持つ半径R1の円弧、こ
こで、点pは頂点IよりR7の距離にある。曲線qrは
接続点qと半径R1の中心を結ぶ直線の延長線上に中心
を持つ半径R2の円弧、曲線rsは接続点rと半径R2
の中心を結ぶ直線上に中心を持つ半径R3の円弧、曲線
stは同様に接続点sと半径R3の中心を結ぶ直線の延
長線上に中心を持つ半径R4の円弧である。曲線tuは
接続点tと半径R4の中心を結ぶ直線の延長線上に中心
を持つ半径R5の円弧、曲線uvは接続点uと半径R5
の中心を結ぶ直線の延長線上の図心oを中心とする半径
R6の円弧、曲線vwは接続点vと半径R6の中心(図
心o)を結ぶ直線上の頂点Jを中心とする半径R7の円
弧である。
In FIG. 8A, in the planer shape of the displacer, the same contour shape is continuously connected at three places around the center o (the centroid of the equilateral triangle IJK). The contour shape is formed by a total of seven arcs from the radius R1 to the radius R7, and the points p, q, r, s, t, u, v, w
Are connection points of arcs of different radii. The curve pq is
An arc of radius R1 centered on one side IK of the equilateral triangle, where point p is at a distance R7 from vertex I. The curve qr is an arc of a radius R2 having a center on an extension of a straight line connecting the connection point q and the center of the radius R1, and the curve rs is a connection point r and a radius R2.
Similarly, the curve st is a circular arc having a radius R3 having a center on a straight line connecting the connection point s and the center of the radius R3. The curve tu is an arc of a radius R5 having a center on an extension of a straight line connecting the connection point t and the center of the radius R4, and the curve uv is a connection point u and a radius R5
An arc having a radius R6 centered on a centroid o on an extension of a straight line connecting the centers of the circles is a radius R7 centered on a vertex J on a straight line connecting the connection point v and the center (centroid o) of the radius R6. Is an arc.

【0035】尚、半径R1,R2,R3,R4,R5,
R6の夫々の円弧の角度は接続点において滑らかに接続
する(接続点での接線の傾きが同一)という条件により
決められる。接続点pから接続点wに至る輪郭形状を図
心oを中心に反時計周りに120°回転させると接続点
wに接続点pが重なり、さらに120°回転させると全
周の輪郭形状が完成する。これによりディスプレーサの
平面形状(厚みh)が得られる。
The radii R1, R2, R3, R4, R5
The angle of each arc of R6 is determined by the condition that the connection is made smoothly at the connection point (the inclination of the tangent line at the connection point is the same). When the contour shape from the connection point p to the connection point w is rotated counterclockwise around the centroid o by 120 °, the connection point p overlaps the connection point w, and when further rotated by 120 °, the contour shape around the entire circumference is completed. I do. Thereby, the planar shape (thickness h) of the displacer is obtained.

【0036】ディスプレーサの平面形状が決まると、こ
のディスプレーサが旋回半径εで旋回運動したときにこ
れに噛み合うシリンダの輪郭形状は、図10に示される
ようにディスプレーサの輪郭形状を構成する曲線の外側
の法線距離がεのオフセット曲線となる。
When the plane shape of the displacer is determined, when the displacer makes a revolving motion with a revolving radius ε, the contour of the cylinder that meshes with the displacer is, as shown in FIG. An offset curve having a normal distance of ε is obtained.

【0037】図9によりシリンダの輪郭形状を説明す
る。三角形IJKは図8と同一の正三角形である。輪郭
形状は、ディスプレーサと同様に全部で7つの円弧で形
成されており、点p’,q’,r’,s’,t’,
u’,v’,w’は夫々異なる半径の円弧の接続点であ
る。曲線p’q’は、正三角形の一辺IK上に中心を持
つ半径(R1−ε)の円弧、ここで、点p’は頂点Iよ
り(R7+ε)の距離にある。曲線q’r’は接続点
q’と半径(R1−ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に
中心を持つ半径(R2−ε)の円弧、曲線r’s’は接
続点r’と半径(R2−ε)の中心を結ぶ直線上に中心
を持つ半径(R3−ε)の円弧、曲線s’t’は同様に
接続点s’と半径(R3−ε)の中心を結ぶ直線上に中
心を持つ半径(R4+ε)の円弧である。曲線t’u’
は接続点t’と半径(R4+ε)の中心を結ぶ直線の延
長線上に中心を持つ半径(R5+ε)の円弧、曲線u’
v’は接続点u’と半径(R5+ε)の中心を結ぶ直線
の延長線上の図心o’を中心とする半径(R6+ε)の
円弧、曲線v’w’は接続点v’と半径(R6+ε)の
中心(図心o’)を結ぶ直線上の頂点Jを中心とする半
径(R7+ε)の円弧である。
The contour of the cylinder will be described with reference to FIG. Triangle IJK is the same equilateral triangle as in FIG. The contour shape is formed by a total of seven circular arcs like the displacer, and the points p ′, q ′, r ′, s ′, t ′,
u ′, v ′, w ′ are connection points of arcs having different radii. A curve p′q ′ is an arc having a radius (R1−ε) centered on one side IK of an equilateral triangle, where the point p ′ is at a distance of (R7 + ε) from the vertex I. The curve q'r 'is an arc of a radius (R2-?) Having a center on an extension of a straight line connecting the connection point q' and the center of the radius (R1-?), And the curve r's 'is a connection point r' and a radius An arc of a radius (R3-ε) having a center on a straight line connecting the center of (R2-ε) and a curve s′t ′ are similarly drawn on a straight line connecting the connection point s ′ and the center of the radius (R3-ε). This is an arc having a center and a radius (R4 + ε). Curve t'u '
Is an arc of radius (R5 + ε) centered on an extension of a straight line connecting the connection point t ′ and the center of radius (R4 + ε), curve u ′
v ′ is an arc of a radius (R6 + ε) centered on a centroid o ′ on an extension of a straight line connecting the connection point u ′ and the center of the radius (R5 + ε), and a curve v′w ′ is a arc of a connection point v ′ and a radius (R6 + ε). ) Is an arc of a radius (R7 + ε) centered on a vertex J on a straight line connecting the center (center o ′).

【0038】尚、半径(R1−ε),(R2−ε),
(R3−ε),(R4+ε),(R5+ε),(R6+
ε)の夫々の円弧の角度はディスプレーサ同様、夫々の
接続点において滑らかに接続する(接続点での接線の傾
きが同一)という条件により決められる。接続点p’か
ら接続点w’に至る輪郭形状を図心o’を中心反時計周
りに120°回転させると接続点w’に接続点p’が一
致し、さらに120°回転させると全周の輪郭形状が完
成する。これによりシリンダの平面形状が得られる。シ
リンダの厚みHは、ディスプレーサの厚みhよりわずか
に厚くなっている。
Note that the radii (R1-ε), (R2-ε),
(R3-ε), (R4 + ε), (R5 + ε), (R6 +
Like the displacer, the angle of each arc in ε) is determined by the condition that the connection is made smoothly at each connection point (the inclination of the tangent at the connection point is the same). When the contour shape from the connection point p 'to the connection point w' is rotated counterclockwise around the center o 'by 120 °, the connection point p' coincides with the connection point w '. Is completed. Thereby, the planar shape of the cylinder is obtained. The thickness H of the cylinder is slightly larger than the thickness h of the displacer.

【0039】図10はディスプレーサの中心oとシリン
ダの中心o’を重ねた図である。同図からも理解される
ように、ディスプレーサとシリンダとの間に形成される
隙間は旋回半径に等しいεとなる。尚、この隙間は、全
周においてεであることが望ましいが、ディスプレーサ
の外周輪郭とシリンダの内周輪郭とにより形成される作
動室が正常な動作をする範囲において、何らかの理由に
よって、この関係が崩れる箇所があっても差し支えな
い。
FIG. 10 is a diagram in which the center o of the displacer and the center o 'of the cylinder are overlapped. As can be understood from the figure, the gap formed between the displacer and the cylinder has ε equal to the turning radius. It is desirable that this gap be ε over the entire circumference. However, within a range where the working chamber formed by the outer peripheral contour of the displacer and the inner peripheral contour of the cylinder operates normally, for some reason, this relationship is not satisfied. There is no problem even if there are collapsed parts.

【0040】尚、ここではディスプレーサ及びシリンダ
の輪郭形状の構成方法として多円弧の組合せによる方法
を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく
任意の(高次)曲線の組合せによっても同様の輪郭形状
を構成することができる。
Here, as the method of forming the contour shapes of the displacer and the cylinder, a method using a combination of multiple circular arcs has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applicable to a combination of arbitrary (higher-order) curves. A similar contour shape can be configured.

【0041】図11は、本実施形態におけるディスプレ
ーサ5に作用する荷重及びモーメントの説明図である。
記号θは回転軸6の回転角、εは旋回半径である。作動
ガスの圧縮に伴い、各作動室15の内圧によってディス
プレーサ5には、図に示すように偏心方向に直角な接線
方向力Ftと偏心方向にあたる半径方向力Frが作用す
る。FtとFrの合力がFである。この合力Fのディス
プレーサ5の中心oからのずれ(腕の長さl)によって
ディスプレーサを回転させようとする自転モーメントM
(=F・l)が働く。この自転モーメントMを支えるの
がディスプレーサ5とシリンダ4の接点eと接点bにお
ける反力R1と反力R2である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of loads and moments acting on the displacer 5 in the present embodiment.
The symbol θ is the rotation angle of the rotating shaft 6, and ε is the turning radius. With the compression of the working gas, a tangential force Ft perpendicular to the eccentric direction and a radial force Fr corresponding to the eccentric direction act on the displacer 5 due to the internal pressure of each working chamber 15 as shown in the figure. The resultant force of Ft and Fr is F. Due to the deviation of the resultant force F from the center o of the displacer 5 (the length l of the arm), the rotation moment M for rotating the displacer 5
(= F · l) works. The reaction force R1 and the reaction force R2 at the contact points e and b of the displacer 5 and the cylinder 4 support the rotation moment M.

【0042】本発明では常時、吸入ポート7aに近い2
ないし3箇所の接点でモーメントを受け、その他の接点
には反力が作用しない。本発明の容積形圧縮要素1は、
ディスプレーサ5の中心部に嵌合された回転軸6のクラ
ンク部6aの周りにほぼ等ピッチで吸入終了から吐出終
了までの軸回転角がほぼ360°となる作動室を分散し
て配設しているため、合力Fの作用点をディスプレーサ
5の中心oに近付けることができ、モーメントの腕の長
さlを縮少して自転モーメントMを低減することができ
る。したがって、反力R1と反力R2が軽減される。
According to the present invention, at all times, 2 is close to the suction port 7a.
In addition, a moment is received at three or three contact points, and no reaction force acts on the other contact points. The positive displacement compression element 1 according to the present invention comprises:
Around the crank part 6a of the rotating shaft 6 fitted to the center of the displacer 5, working chambers in which the shaft rotation angle from the end of suction to the end of discharge becomes substantially 360 ° at a substantially equal pitch are dispersed and arranged. Therefore, the point of action of the resultant force F can be brought closer to the center o of the displacer 5, and the arm length l of the moment can be reduced to reduce the rotation moment M. Therefore, the reaction force R1 and the reaction force R2 are reduced.

【0043】図12は作動流体の内圧によってディスプ
レーサに働く軸1回転中の自転モーメントMを後述する
図19に示された圧縮要素及び図20に示された圧縮要
素で比較したものである。計算条件は作動流体HFC1
34aの冷凍条件(吸入圧力Ps=0.095MPa、
吐出圧力Pd=1.043MPa)である。これにより
作動室数nの最大値が条数以上となる本実施の形態によ
る圧縮要素では、吸入終了から吐出終了までの作動室が
回転軸の周りにほぼ等ピッチで分散して配置されるため
力学的なバランスがよくなり、圧縮による荷重ベクトル
がほぼ中心を向くように構成できる。このためディスプ
レーサに働く自転モーメントMを低減することができ
る。この結果、ディスプレーサとシリンダの接触荷重も
軽減され機械効率を向上することができると共に圧縮機
としての信頼性を向上することができる。
FIG. 12 shows a comparison of the rotational moment M acting on the displacer during one rotation of the shaft due to the internal pressure of the working fluid between the compression element shown in FIG. 19 and the compression element shown in FIG. Calculation conditions are working fluid HFC1
34a refrigeration conditions (suction pressure Ps = 0.095 MPa,
The discharge pressure Pd is 1.043 MPa). Accordingly, in the compression element according to the present embodiment in which the maximum value of the number n of the working chambers is equal to or greater than the number of the working chambers, the working chambers from the end of the suction to the end of the discharge are dispersed around the rotation axis at a substantially equal pitch. It is possible to provide a structure in which the mechanical balance is improved and the load vector due to compression is substantially directed to the center. Therefore, the rotation moment M acting on the displacer can be reduced. As a result, the contact load between the displacer and the cylinder is reduced, so that the mechanical efficiency can be improved and the reliability as a compressor can be improved.

【0044】ここで、吸入ポート7aと吐出ポート8a
とが連通する期間と圧縮行程回転軸の回転角との関係に
ついて説明する。吸入ポートと吐出ポートが連通する期
間、すなわち作動流体の吐出が終了してから次の圧縮行
程が始まる(吸入終了)までの間の回転軸の回転角で表
すタイムラグΔθは、圧縮行程の回転軸の回転角θcと
して、Δθ=360゜−θcで表される。Δθ≦0゜の
場合は、吸入ポートと吐出ポートが連通する期間が存在
しないため、吐出ポートの隙間容積内ガスの再膨張によ
る吸入効率の低下はない。Δθ>0゜の場合には吸入ポ
ートと吐出ポートが連通する期間が存在するため、吐出
ポートの隙間容積内ガスの再膨張に起因する吸入効率の
低下が起こり、圧縮機の(冷凍)能力が低下することに
なる。また、吸入効率(体積効率)の低下は圧縮機のエ
ネルギ効率である断熱効率あるいは成績係数の低下にも
つながる。
Here, the suction port 7a and the discharge port 8a
The relationship between the period in which is communicated and the rotation angle of the compression stroke rotation shaft will be described. The time lag Δθ represented by the rotation angle of the rotating shaft between the time when the suction port and the discharge port communicate with each other, that is, from the end of the discharge of the working fluid to the start of the next compression stroke (end of suction) is the rotation axis of the compression stroke. Is represented as Δθ = 360 ° −θc. When Δθ ≦ 0 °, there is no period in which the suction port and the discharge port communicate with each other, so that the suction efficiency does not decrease due to the re-expansion of the gas in the clearance volume of the discharge port. When Δθ> 0 °, since there is a period in which the suction port and the discharge port communicate with each other, the suction efficiency is reduced due to the re-expansion of the gas in the clearance volume of the discharge port, and the (refrigeration) capacity of the compressor is reduced. Will decrease. Further, a decrease in the suction efficiency (volume efficiency) leads to a decrease in the adiabatic efficiency, which is the energy efficiency of the compressor, or the coefficient of performance.

【0045】圧縮行程の回転軸の回転角θcはディスプ
レーサあるいはシリンダの輪郭曲線の巻き角と吸入ポー
ト及び吐出ポートの位置によって決定される。ディスプ
レーサあるいはシリンダの輪郭曲線の巻き角を360゜
にした場合には、圧縮行程の回転軸の回転角θcは36
0゜にできると共に吸入ポートあるいは吐出ポートのシ
ール点を移動することによってθc<360゜にもする
ことができる。しかし、θc>360゜にはすることは
できない。例えば、後述の図18に示す圧縮要素の圧縮
行程の回転軸の回転角θc=375゜を吐出ポートの位
置や大きさを変えることによりθc=360゜に変更す
ることができる。これは、図18における吸入終了状態
の直後に作動室15aと作動室15bとが連通するよう
に吐出ポートを大きくすることにより実現することがで
きる。このような変更を行うことによりθc=375゜
の時に発生していた2つの作動室の圧力上昇が異なるた
めに起こる不可逆的な混合ロスを低減することができ
る。従って、輪郭曲線の巻き角は、圧縮行程の回転軸の
回転角θcを決定する必要条件ではあるが十分条件では
ないということができる。
The rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke is determined by the winding angle of the contour curve of the displacer or cylinder and the positions of the suction port and the discharge port. When the winding angle of the contour curve of the displacer or cylinder is set to 360 °, the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke is 36 °.
The angle can be set to 0 ° and θc <360 ° by moving the seal point of the suction port or the discharge port. However, θc> 360 ° cannot be achieved. For example, the rotation angle θc = 375 ° of the rotary shaft in the compression stroke of the compression element shown in FIG. 18 described later can be changed to θc = 360 ° by changing the position and size of the discharge port. This can be realized by increasing the discharge port so that the working chamber 15a and the working chamber 15b communicate with each other immediately after the suction end state in FIG. By performing such a change, it is possible to reduce irreversible mixing loss that occurs due to the difference in pressure rise between the two working chambers that occurred when θc = 375 °. Therefore, it can be said that the winding angle of the contour curve is a necessary condition for determining the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke, but is not a sufficient condition.

【0046】図13は、本発明の吸入ポートを同一輪郭
形状が90°ピッチで4組組み合わされた4条ラップに
ついて示したものである。ディスプレーサ18ならびに
シリンダ19の輪郭形状の構成方法ならびに圧縮動作等
の基本的概念は、前述した3条ラップのものと同様であ
る。図は接点a(閉じ込み終了点)と接点cにより形成
された圧縮室15aと接点b’(閉じ込み終了点)と接
点cにより形成された圧縮室15bへの作動ガスの吸入
が終了した状態である。吸入ポート21aの輪郭形状
は、圧縮室15aの閉じ込み終了点である接点aから隣
り合う圧縮室15cの接点b’までの区間L1まではシ
リンダの輪郭線で構成されている。また、圧縮室15a
側の空間から閉じ込み終了点である接点aまでの区間L
2は、ディスプレーサ18が旋回運動に伴い形成する軌
跡で構成されている。また、圧縮室15c側の空間から
の閉じ込み終了点であるb’までの区間L3も同様に、
ディスプレーサ18が旋回運動に伴い形成する軌跡で構
成されている。吸入ポート7aの径方向の幅は旋回半径
εと同等になるよう形成されている。
FIG. 13 shows the suction port of the present invention for a four-line wrap in which four sets of the same contour shape are combined at a 90 ° pitch. The basic concept of the method of forming the contour shapes of the displacer 18 and the cylinder 19 and the compression operation and the like are the same as those of the aforementioned three-line wrap. The drawing shows a state where the suction of the working gas into the compression chamber 15a formed by the contact a (closing end point) and the contact c and the contact b '(closing end point) and the compression chamber 15b formed by the contact c is completed. It is. The contour shape of the suction port 21a is constituted by the contour line of the cylinder from the contact point a, which is the closing end point of the compression chamber 15a, to the section L1 from the contact point b 'of the adjacent compression chamber 15c. Also, the compression chamber 15a
L from the space on the side to the contact point a, which is the end point of confinement
Reference numeral 2 denotes a trajectory formed by the displacer 18 along with the turning motion. Similarly, a section L3 from the space on the side of the compression chamber 15c to the closing end point b ′ is also
The displacer 18 is configured by a trajectory formed by the turning motion. The radial width of the suction port 7a is formed to be equal to the turning radius ε.

【0047】本発明の容積形圧縮要素1は4条ラップな
ので、吸入ポート21aが円周上に等ピッチ(90°)
で4箇所配置されている。この結果、前述した3条ラッ
プと同様に1箇所の吸入ポート21aから隣り合う圧縮
室15a,15cへの作動ガスの供給の際、必要十分な
吸入容積の確保が可能となり吸入効率(体積効率)の向
上しいては圧縮機の(冷凍)能力の向上が可能となる。
また、図6で説明したように、本実施例の容積形圧縮要
素を構成する部品の形状はほとんど端板形状であり、吸
入ポート21aを形成した主軸受部材21とシリンダ1
9は別部品であるため、吸入ポート21aとシリンダ1
9の位置関係を合わせてシリンダ21の穴部を介してボ
ルト等で主軸受部材21に位置決め固定をしておき、最
後に外周部をボルト等で一体に固定することにより容積
形圧縮要素の組立を容易に行うことができる。
Since the displacement type compression element 1 of the present invention has four wraps, the suction ports 21a are arranged at equal pitches (90 °) on the circumference.
At four locations. As a result, when supplying the working gas from the one suction port 21a to the adjacent compression chambers 15a and 15c as in the case of the above-described three-line wrap, it is possible to secure a necessary and sufficient suction volume, and the suction efficiency (volume efficiency) As a result, the (refrigeration) capacity of the compressor can be improved.
As described with reference to FIG. 6, the components forming the positive displacement compression element of this embodiment are almost end plate-shaped, and the main bearing member 21 having the suction port 21a and the cylinder 1 are formed.
9 is a separate part, the suction port 21a and the cylinder 1
9 is fixed to the main bearing member 21 with a bolt or the like through a hole of the cylinder 21 in accordance with the positional relationship of 9 and finally the outer peripheral portion is integrally fixed with a bolt or the like to assemble the displacement type compression element. Can be easily performed.

【0048】また、本発明の吸入ポート形状は、ベーン
19aの数が2個以上N個の容積形流体機械に拡張可能
である(Nの値は実用上は8〜10以下となる)。ま
た、ベーンの数に応じて本発明の吸込ポートの配置は可
能であり、ベーンの数に応じた吸入効率の確保が可能と
なる。このようにベーンの数Nが実用できる範囲でしだ
いに多くなるにしたがって以下のような利点がある。 (1)トルク変動が小さくなり、振動・騒音が低減され
る。 (2)シリンダが同一外径で比較した場合、同じ吸入容
積Vsを確保するためのシリンダ高さが低くなり、圧縮
要素の寸法を小型化できる。 (3)ディスプレーサに働く自転モーメントが小さくな
るため、ディスプレーサとシリンダの摺動部の機械摩擦
損失を低減できるとともに信頼性を向上できる。 (4)吸入・吐出配管内の圧力脈動が小さくなり、一層
の低振動、低騒音化を図ることができる。これにより、
医療用や産業用等で要求のある無脈流の流体機械(圧縮
機、ポンプ等)を実現できる。
Further, the shape of the suction port of the present invention can be expanded to a positive displacement fluid machine having two or more vanes 19a (N is practically 8 to 10 or less). Further, the suction port of the present invention can be arranged according to the number of vanes, and the suction efficiency can be ensured according to the number of vanes. As described above, there are the following advantages as the number N of vanes increases as much as practical. (1) Torque fluctuation is reduced, and vibration and noise are reduced. (2) When cylinders are compared with the same outer diameter, the cylinder height for securing the same suction volume Vs is reduced, and the size of the compression element can be reduced. (3) Since the rotation moment acting on the displacer is reduced, the mechanical friction loss between the sliding portion of the displacer and the cylinder can be reduced, and the reliability can be improved. (4) The pressure pulsation in the suction / discharge pipe is reduced, and the vibration and noise can be further reduced. This allows
A non-pulsating flow fluid machine (compressor, pump, etc.) required for medical or industrial use can be realized.

【0049】図14は、吸入終了時からの軸回転角θを
横軸にとって本発明における作動室の容積変化特性(吸
入容積Vsと作動室容積Vの比で表す)を他形式の圧縮
機と比較して示す。これより本実施形態に係る容積形圧
縮要素1の容積変化特性は、吐出開始容積比0.37の
空調機条件(例えば作動ガスがフロンHCFC22の場
合、吸入圧力Ps=0.64MPa,吐出圧力Pd=
2.07MPa)で比べて見ると、圧縮過程はレシプロ
式とほぼ同等で、短時間に圧縮過程が終了するため作動
ガスの漏れが低減され、圧縮機の能力及び効率を向上す
ることができる。一方、吐出過程はロータリ式(ローリ
ングピストン型)よりも約50%長くなり、吐出流速が
遅くなるため圧力損失が低減され、吐出過程の流体損失
(過圧縮損失)を大幅に低減して性能向上を図ることが
できる。
FIG. 14 shows the change in volume of the working chamber (indicated by the ratio between the suction volume Vs and the working chamber volume V) in the present invention, with the shaft rotation angle θ from the end of the suction being taken on the horizontal axis. Shown in comparison. Thus, the volume change characteristics of the positive displacement compression element 1 according to the present embodiment are based on the condition of the air conditioner with the discharge start volume ratio of 0.37 (for example, when the working gas is Freon HCFC22, the suction pressure Ps = 0.64 MPa, the discharge pressure Pd). =
Comparing with 2.07 MPa), the compression process is almost the same as that of the reciprocating type, and since the compression process is completed in a short time, leakage of working gas is reduced, and the capacity and efficiency of the compressor can be improved. On the other hand, the discharge process is about 50% longer than the rotary type (rolling piston type), the pressure loss is reduced due to the slower discharge flow rate, and the fluid loss (excess compression loss) in the discharge process is greatly reduced to improve performance. Can be achieved.

【0050】図15は、本実施形態における軸1回転中
の仕事量の変化、すなわちガス圧縮トルクTの変化を他
形式の圧縮機と比較して示す(ここに、Tmは平均トル
クである)。これより本発明の容積形圧縮要素1のトル
ク変動はロータリ式の約1/10と非常に小さく、スク
ロール式と同等だが、スクロール式のオルダムリングの
ような旋回スクロール自転防止のために往復摺動する機
構をもたないため、完全に回転軸系のバランスがとれ圧
縮機の振動・騒音を低減することができる。また、スク
ロール式のような長い渦巻き形状でないため、加工時間
の短縮、コスト低減が図れるとともに、渦巻き形状を保
持するための端板(鏡板)が無いので、冶具を貫通させ
て加工することができなかったスクロール式に比べてロ
ータリ式並の加工で製作することができるほか、スラス
ト荷重が作用しなく、圧縮機の性能に重要な影響をおよ
ぼす軸方向クリアランスの管理もしやすくなるため性能
向上が図れる。さらに圧縮機の小型、軽量化にも寄与す
ることができる。
FIG. 15 shows a change in the amount of work during one rotation of the shaft, that is, a change in the gas compression torque T in this embodiment in comparison with other types of compressors (where Tm is an average torque). . Thus, the torque fluctuation of the displacement type compression element 1 of the present invention is very small, about 1/10 of that of the rotary type, and is equivalent to that of the scroll type. Since no rotating mechanism is provided, the balance of the rotating shaft system can be completely maintained, and the vibration and noise of the compressor can be reduced. In addition, since it is not a long spiral shape like the scroll type, processing time and cost can be reduced, and since there is no end plate (end plate) for maintaining the spiral shape, it is possible to work by penetrating a jig. Compared to the scroll type, which can not be manufactured, it can be manufactured by the same processing as the rotary type, and the thrust load does not act, and it is easier to manage the axial clearance which has an important effect on the performance of the compressor, so the performance can be improved . Furthermore, it can contribute to the reduction in size and weight of the compressor.

【0051】次に前述の巻き角と吸入終了から吐出終了
までの軸回転角θcとの関係について詳細に説明する。
巻き角を変えることにより軸回転角θcを変えることが
可能である。例えば、巻角を360°よりも小さくする
ことによって吸入終了から吐出終了までの軸回転角を小
さくする場合、吐出ポートと吸入ポートが連通する状態
が生じ、吐出ポート内の流体の膨張作用で一旦吸入され
た流体が逆流するといった問題が起こる。また、吸入終
了から吐出終了までの軸回転角を巻角360°よりも大
きくすることによって軸回転角を大きくする場合、吸入
終了から吐出ポートのある空間に連通するまでの間に大
きさの異なるの2つの作動室が形成され、圧縮機として
用いたとき、これら2つの作動室の圧力上昇が各々異な
るために両者合体時に不可逆的な混合ロスが生じ、圧縮
動力の増加になると共にディスプレーサの剛性が低下す
る。また、液体ポンプとして用いようとしても、吐出ポ
ートに連通しない作動室が形成されることからポンプと
しては成り立たなくなる。このため、巻き角は許容され
る精度の範囲内において極力360°が望ましいといえ
る。
Next, the relationship between the above-mentioned winding angle and the shaft rotation angle θc from the end of suction to the end of discharge will be described in detail.
The shaft rotation angle θc can be changed by changing the winding angle. For example, when the shaft rotation angle from the end of suction to the end of discharge is reduced by making the winding angle smaller than 360 °, a state occurs in which the discharge port communicates with the suction port, and the fluid expands in the discharge port once. A problem occurs such that the sucked fluid flows backward. Further, when the shaft rotation angle from the end of suction to the end of discharge is made larger than the winding angle of 360 ° to increase the shaft rotation angle, the size differs from the end of suction to the time of communication with the space having the discharge port. When the two working chambers are formed and used as a compressor, irreversible mixing loss occurs when the two working chambers are combined because the pressure rises of the two working chambers are different from each other, increasing the compression power and increasing the rigidity of the displacer. Decrease. Further, even if an attempt is made to use the liquid pump, a working chamber that does not communicate with the discharge port is formed. For this reason, it can be said that the winding angle is desirably 360 ° as much as possible within the range of allowable accuracy.

【0052】前述の特開昭55−37b353号公報
(文献1)に記載の流体機械における圧縮行程の軸回転
角θcは、θc=180゜であり、特開平5−2028
69号公報(文献3)及び特開平6−280758号公
報(文献4)に記載の流体機械における圧縮行程の軸回
転角θcは、θc=210゜である。作動流体の吐出が
終了してから次の圧縮行程が始まる(吸入終了)までの
期間は、文献1においては軸回転角θcで180゜、文
献3及び文献4においては150゜である。
The shaft rotation angle θc of the compression stroke in the fluid machine described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-37b353 (Reference 1) is θc = 180 °, and
No. 69 (Reference 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-280758 (Reference 4) have a shaft rotation angle θc of 210 ° during the compression stroke in the fluid machine. The period from the end of the discharge of the working fluid to the start of the next compression stroke (end of suction) is 180 ° in the shaft rotation angle θc in Reference 1, and 150 ° in References 3 and 4.

【0053】圧縮行程の軸回転角θcが210゜の場合
における軸の1回転中の各作動室(符号I,II,III,IV
で示す)の圧縮行程線図を図16(a)に示す。但し、
条数N=4である。軸回転角θcが360゜内には4個
の作動室が形成されるが、ある角度において同時に形成
される作動室数nは、n=2あるいは3となっている。
同時に形成される作動室数の最大値は条数よりも少ない
3である。
When the shaft rotation angle θc of the compression stroke is 210 °, each working chamber (reference numerals I, II, III, IV) during one rotation of the shaft
16) is shown in FIG. 16 (a). However,
The number of threads N = 4. Four working chambers are formed when the shaft rotation angle θc is 360 °, and the number n of working chambers simultaneously formed at a certain angle is n = 2 or 3.
The maximum value of the number of working chambers formed simultaneously is 3, which is smaller than the number of working chambers.

【0054】同様に条数N=3であり圧縮行程の軸回転
角θcが210゜の場合を図17(a)に示す。この場
合も同時に形成される作動室数nは、n=1あるいは2
であり、同時に形成される作動室数の最大値は条数より
も少ない2である。このような状態では、作動室が回転
軸の周りに偏って形成されるため、力学的アンバランス
が発生し、ディスプレーサに働く自転モーメントが過大
になり、ディスプレーサとシリンダとの接触荷重が増大
し機械摩擦損失の増加による性能低下やベーンの摩耗に
よる信頼性低下の問題がある。
Similarly, FIG. 17A shows the case where the number of threads N = 3 and the shaft rotation angle θc in the compression stroke is 210 °. Also in this case, the number n of working chambers formed simultaneously is n = 1 or 2
The maximum value of the number of working chambers formed at the same time is 2, which is smaller than the number of rows. In such a state, the working chamber is formed to be deviated around the rotation axis, so that a mechanical imbalance occurs, the rotation moment acting on the displacer becomes excessive, the contact load between the displacer and the cylinder increases, and There is a problem that performance is reduced due to an increase in friction loss and reliability is reduced due to wear of the vane.

【0055】この問題を解決するため、本実施の形態で
は、圧縮行程の軸回転角θcが、(((N−1)/N)
・360゜)<θc≦360゜(数1)を満たすよう
に、ディスプレーサの外周輪郭形状及びシリンダの内周
輪郭形状を形成している。換言すると、前述の巻き角が
数式1の範囲になっている。図16(b)を参照する
と、圧縮行程の軸回転角θcが、270゜より大きくな
っており、同時に形成される作動室数nは、n=3ある
いは4となり、作動室数の最大値は4である。この値
は、条数N(=4)に一致する。また、図17(b)で
は、圧縮行程の軸回転角θcが、240゜より大きくな
っており、同時に形成される作動室数nは、n=2ある
いは3となり、作動室数の最大値は3である。この値
は、条数N(=3)と一致する。
In order to solve this problem, in the present embodiment, the shaft rotation angle θc in the compression stroke is (((N−1) / N)
(360 °) <θc ≦ 360 ° (Equation 1) The outer contour of the displacer and the inner contour of the cylinder are formed. In other words, the above-mentioned winding angle is in the range of Expression 1. Referring to FIG. 16B, the shaft rotation angle θc in the compression stroke is larger than 270 °, the number n of working chambers formed simultaneously is n = 3 or 4, and the maximum value of the number of working chambers is 4. This value corresponds to the number N of rows (= 4). In FIG. 17B, the shaft rotation angle θc in the compression stroke is larger than 240 °, the number n of working chambers formed simultaneously is n = 2 or 3, and the maximum value of the number of working chambers is 3. This value is equal to the number N of rows (= 3).

【0056】このように圧縮行程の軸回転角θcの下限
値を数式1の左辺の値よりも大きくすることにより、作
動室数の最大値が条数N以上となり、作動室が回転軸の
周りに分散して配置されるようになるため、力学的なバ
ランスがよくなり、ディスプレーサに働く自転モーメン
トが低減され、ディスプレーサとシリンダとの接触荷重
も低減され機械摩擦損失の低減による性能向上と共に接
触部の信頼性を向上することができる。
By setting the lower limit value of the shaft rotation angle θc of the compression stroke larger than the value on the left side of the equation 1, the maximum value of the number of working chambers becomes equal to or more than the number N, and the working chamber is rotated around the rotating shaft. The mechanical balance is improved, the rotational moment acting on the displacer is reduced, the contact load between the displacer and the cylinder is reduced, the performance is improved by reducing mechanical friction loss, and the contact area is improved. Reliability can be improved.

【0057】一方、圧縮行程の軸回転角θcの上限は数
式1によると360゜となっている。この圧縮行程の軸
回転角θcの上限は360゜が理想である。前述したよ
うに、作動流体の吐出が終了してから次の圧縮行程が始
まる(吸入終了)までのタイムラグを0にすることがで
き、θc<360゜の場合に起こる隙間容積内のガスの
再膨張による吸入効率の低下を防止することができると
共に、θc>360゜の場合に起こる2つの作動室の圧
力上昇が異なるために両者合体時に発生する不可逆的な
混合ロスを防止することができる。後者について図18
を用いて説明する。
On the other hand, the upper limit of the shaft rotation angle θc in the compression stroke is 360 ° according to the equation (1). The upper limit of the shaft rotation angle θc in this compression stroke is ideally 360 °. As described above, the time lag from the end of the discharge of the working fluid to the start of the next compression stroke (end of suction) can be made zero, and the gas in the gap volume occurring when θc <360 ° can be re-established. It is possible to prevent a reduction in suction efficiency due to expansion, and to prevent irreversible mixing loss that occurs when the two working chambers are combined due to different pressure increases in the two working chambers when θc> 360 °. Figure 18 for the latter
This will be described with reference to FIG.

【0058】図18に示された容積形流体機械の圧縮行
程の軸回転角θcは375゜となっている。図18
(a)は、図中網掛けが施された2つの作動室15aと
15bの吸入が終了した状態である。このとき2つの作
動室15aと15bの圧力は吸入圧力Psで両者等しく
なっている。吐出口8aは作動室15aと15bの間に
位置しており、両作動室とは連通していない。この状態
から軸回転角θcで15゜回転が進んだ状態を図18
(b)に示す。吐出口8aと両作動室15aと15bが
連通する直前の状態である。このとき作動室15aの容
積は図18(a)の吸入終了時よりも小さく圧縮が進行
しており圧力も吸入圧力Psよりも高い圧力になってい
る。これに対して、作動室15bの容積は逆に吸入終了
時よりも大きくなっており、膨張作用により圧力も吸入
圧力Psよりも低くなっている。次の瞬間作動室15a
と15bが合体(連通)する際に、図18(c)に矢印
で示すような不可逆的な混合が起こり、圧縮動力の増加
による性能低下が発生することとなる。従って、圧縮行
程の軸回転角θcの上限は360゜が理想的であると結
論される。
The shaft rotation angle θc in the compression stroke of the displacement type fluid machine shown in FIG. 18 is 375 °. FIG.
(A) shows a state in which the suction of the two working chambers 15a and 15b shaded in the figure has been completed. At this time, the pressures of the two working chambers 15a and 15b are equal at the suction pressure Ps. The discharge port 8a is located between the working chambers 15a and 15b, and does not communicate with both working chambers. FIG. 18 shows a state in which 15 ° rotation has progressed at this axis rotation angle θc from this state.
(B). This is a state immediately before the discharge port 8a and both working chambers 15a and 15b communicate with each other. At this time, the volume of the working chamber 15a is smaller than that at the end of the suction in FIG. 18A, the compression is progressing, and the pressure is higher than the suction pressure Ps. On the other hand, the volume of the working chamber 15b is larger than that at the end of suction, and the pressure is also lower than the suction pressure Ps due to the expansion action. Next moment working chamber 15a
When 15b and 15b are united (communicated), irreversible mixing occurs as indicated by an arrow in FIG. 18C, and performance is reduced due to an increase in compression power. Therefore, it is concluded that the upper limit of the shaft rotation angle θc in the compression stroke is ideally 360 °.

【0059】図19は文献3若しくは文献4に記載され
た容積形流体機械の圧縮要素であり、(a)が平面図
(b)が側面図である。条数Nは3であり、圧縮行程の
軸回転角θc(巻き角)は210゜である。この図にお
いて、作動室数nは図17(a)に示したようにn=1
あるいは2となる。この図は軸回転角θcが0゜の状態
を示しており、作動室数nは2である。本図から明らか
なように、ディスプレーサの外周輪郭形状とシリンダの
内周輪郭形状とにより形成される空間の内右側の空間は
作動室となってなく、吸入ポート7aと吐出ポート8a
が連通している。このため、吐出ポート8aの隙間容積
内ガスの再膨張により一旦吸入ポート7aからシリンダ
4内に流入したガスが逆流し、吸入効率が低下する問題
がある。ところで、この図に示された容積形流体機械の
圧縮行程の軸回転角θcを、本実施の形態の考え方を用
いて拡大する場合を考える。圧縮行程の軸回転角θcを
拡大するためには2点鎖線で図示するようにシリンダ4
の輪郭曲線の巻角を大きくしなければならないが、図示
の如くベーン4bの厚さが極端に薄くなり、作動室数n
の最大値が条数N(N=3)以上となるように圧縮行程
の軸回転角θcを240゜より大きくすることは困難で
ある。
FIGS. 19A and 19B show a compression element of a positive displacement fluid machine described in Reference 3 or 4, wherein FIG. 19A is a plan view and FIG. 19B is a side view. The number of threads N is 3, and the shaft rotation angle θc (winding angle) in the compression stroke is 210 °. In this figure, the number n of working chambers is n = 1 as shown in FIG.
Or it becomes 2. This figure shows a state where the shaft rotation angle θc is 0 °, and the number n of working chambers is two. As is apparent from this figure, the space on the right side of the space formed by the outer peripheral contour of the displacer and the inner peripheral contour of the cylinder does not serve as a working chamber, but instead has a suction port 7a and a discharge port 8a.
Are in communication. Therefore, there is a problem that the gas once flowing into the cylinder 4 from the suction port 7a flows backward due to the re-expansion of the gas in the clearance volume of the discharge port 8a, and the suction efficiency is reduced. By the way, consider a case where the shaft rotation angle θc of the compression stroke of the positive displacement type fluid machine shown in this figure is expanded by using the concept of the present embodiment. In order to enlarge the shaft rotation angle θc during the compression stroke, the cylinder 4
Must be increased, the thickness of the vane 4b becomes extremely thin as shown in FIG.
It is difficult to make the shaft rotation angle θc of the compression stroke larger than 240 ° so that the maximum value of the rotation number is equal to or greater than the number N of rows (N = 3).

【0060】図20に図19に示された容積形流体機械
と同一行程容積(吸入容積)、同一外径寸法、同一旋回
半径の容積形流体機械の圧縮要素の実施形態を示す。こ
の図20に示された圧縮要素の圧縮行程の軸回転角θc
は240゜より大きい360゜を実現している。これ
は、図19に示された圧縮要素では、作動室を形成する
シール点間が滑らかな曲線によって構成されているた
め、例え、本実施の形態の考え方に基づいて圧縮行程の
軸回転角θcを拡大しようとしても最大で240゜が限
界であるが、図20に示された本実施の形態による圧縮
要素では、シール点間(a−c)が滑らかではなく(一
様の曲線ではなく)接点b付近の形状がディスプレーサ
から見て突出するように形成され、ディスプレーサの各
条が中心部から先端部に向かう途中にくびれ部が存在し
ている。これらは図1に示した実施の形態についてもい
えることである。これらの形状により、接点aから接点
bまでの巻き角を240゜より大きい360゜とするこ
とができ、接点bから接点cまでの巻き角を240゜よ
り大きい360゜とすることができる。この結果、圧縮
行程の軸回転角θcを240゜より大きな360゜とす
ることができ、作動室数nの最大値を条数N以上とする
ことができる。このため、作動室が分散配置され自転モ
ーメントを小さくすることができる。
FIG. 20 shows an embodiment of a compression element of a positive displacement fluid machine having the same stroke volume (suction volume), the same outer diameter, and the same turning radius as the positive displacement fluid machine shown in FIG. The shaft rotation angle θc in the compression stroke of the compression element shown in FIG.
Realizes 360 ° larger than 240 °. This is because, in the compression element shown in FIG. 19, the space between the seal points forming the working chamber is formed by a smooth curve, and therefore, for example, the shaft rotation angle θc of the compression stroke based on the concept of the present embodiment. In the compression element according to the present embodiment shown in FIG. 20, the gap between the seal points (ac) is not smooth (not a uniform curve) even if it is attempted to enlarge. The shape in the vicinity of the contact point b is formed so as to protrude when viewed from the displacer, and a constriction exists in the middle of each strip of the displacer from the center to the tip. These are also true for the embodiment shown in FIG. With these shapes, the winding angle from the contact a to the contact b can be set to 360 ° larger than 240 °, and the winding angle from the contact b to the contact c can be set to 360 ° larger than 240 °. As a result, the shaft rotation angle θc in the compression stroke can be set to 360 ° which is larger than 240 °, and the maximum value of the number n of working chambers can be set to the number N or more. For this reason, the working chambers are dispersed and the rotation moment can be reduced.

【0061】さらに、このように有効に機能しうる作動
室数が増加したことで、図19に記載の圧縮要素のシリ
ンダ高さ(厚み)をHとしたとき、図20に記載の圧縮
要素のシリンダ高さは0.7Hとなり、30%低くなる
ので、圧縮要素の小型化を図ることができる。また、本
実施例の吸入ポート7aの形状は円形である本発明の最
適形状の吸入ポートを配置することにより、吸入効率が
向上できる。
Further, as the number of working chambers that can function effectively increases, assuming that the cylinder height (thickness) of the compression element shown in FIG. 19 is H, the compression element shown in FIG. Since the cylinder height is 0.7H, which is 30% lower, the size of the compression element can be reduced. Further, by arranging the suction port 7a of the present embodiment having a circular shape in the optimum shape of the present invention, the suction efficiency can be improved.

【0062】さて、上記説明した本実施形態では、密閉
容器3内の圧力が低圧(吸入圧力)タイプの密閉型圧縮
機について説明したが、低圧タイプにすることにより以
下のような利点がある。 (1)圧縮された高温の作動ガスによる電動要素2の加
熱が少ないため、固定子2a,回転子2bの温度が低下
し、モ−タ効率が向上して性能向上が図ることができ
る。 (2)フロン等の潤滑油12と相溶性のある作動流体で
は、圧力が低いため潤滑油12中に溶解する作動ガスの
割合が少なくなり、軸受等での油の発泡現象が起こりに
くく、信頼性を向上することができる。 (3)密閉容器3の耐圧を低くでき、薄肉・軽量化が図
ることができる。
In the above-described embodiment, the closed type compressor in which the pressure in the closed casing 3 is low (suction pressure) has been described. The low pressure type has the following advantages. (1) Since the heating of the electric element 2 by the compressed high-temperature working gas is small, the temperatures of the stator 2a and the rotor 2b are reduced, and the motor efficiency is improved and the performance can be improved. (2) In a working fluid compatible with the lubricating oil 12 such as Freon, the pressure is low, so that the proportion of the working gas dissolved in the lubricating oil 12 is reduced, so that the oil bubbling phenomenon in bearings and the like is less likely to occur, and the reliability is improved. Performance can be improved. (3) The pressure resistance of the sealed container 3 can be reduced, and the thickness and weight can be reduced.

【0063】次に、密閉容器3内の圧力が高圧(吐出圧
力)タイプのものについて説明する。図21は、本発明
の他の実施形態に係る容積形流体機械を圧縮機として用
いた高圧タイプの密閉型圧縮機の要部拡大断面図であ
る。図21において、前述の図1から図7と同一符号を
付したものは同一部品であり、同一の作用をなす。図2
1において、7bは吸入カバー10によって主軸受部材
7に一体的に形成された吸入室で、シール部材16等に
よって密閉容器3内の圧力(吐出圧力)と区画されてい
る。17は吐出室8b内と密閉容器3内を連通する吐出
通路である。容積形圧縮要素1の作動原理等は前述した
低圧(吸入圧力)タイプと同様である。
Next, a case where the pressure in the closed container 3 is high (discharge pressure) will be described. FIG. 21 is an enlarged sectional view of a main part of a high-pressure hermetic compressor using a positive displacement fluid machine according to another embodiment of the present invention as a compressor. In FIG. 21, components denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 7 are the same components and perform the same operations. FIG.
In FIG. 1, reference numeral 7b denotes a suction chamber formed integrally with the main bearing member 7 by a suction cover 10, which is separated from the pressure (discharge pressure) in the sealed container 3 by a seal member 16 or the like. Reference numeral 17 denotes a discharge passage communicating between the inside of the discharge chamber 8b and the closed container 3. The operation principle and the like of the positive displacement compression element 1 are the same as those of the low pressure (suction pressure) type described above.

【0064】作動ガスの流れは図中に矢印で示すよう
に、吸入パイプ13を通って吸入室7bに入った作動ガ
スは、主軸受部材7に形成された吸入ポート7aを通っ
て容積形圧縮要素1に入り、ここで回転軸6の回転によ
ってディスプレーサ5が旋回運動を行い作動室15の容
積が縮少することにより圧縮される。圧縮された作動ガ
スは、副軸受部材8の端板に形成された吐出ポート8a
を通り吐出弁9を押し上げて吐出室8b内に入り、吐出
通路17を通って密閉容器3内に入り、この密閉容器3
に接続された吐出パイプ(図示せず)より外部に流出す
る。このような高圧タイプの利点は、潤滑油12が高圧
になっているため、回転軸6の回転による遠心ポンプ作
用等によって各軸受摺動部に給油された潤滑油12がデ
ィスプレーサ5の端面の隙間等を通ってシリンダ4内に
供給され易くなるため、作動室15のシール性及び摺動
部の潤滑性を向上できる点にある。
The flow of the working gas flows through the suction pipe 13 and enters the suction chamber 7b as shown by the arrow in the drawing. The working gas flows through the suction port 7a formed in the main bearing member 7 to be positively compressed. The element 1 is entered, in which the rotation of the rotating shaft 6 causes the displacer 5 to make a pivoting movement and to be compressed by reducing the volume of the working chamber 15. The compressed working gas is supplied to a discharge port 8 a formed in an end plate of the sub bearing member 8.
, The discharge valve 9 is pushed up into the discharge chamber 8 b, and through the discharge passage 17 into the closed container 3.
Flows out from a discharge pipe (not shown) connected to the outside. The advantage of such a high-pressure type is that the lubricating oil 12 is at a high pressure, so that the lubricating oil 12 supplied to each bearing sliding portion by the centrifugal pump action or the like due to the rotation of the rotary shaft 6 has a gap between the end faces of the displacer 5. And the like, it is easy to be supplied into the cylinder 4 through the like, and thus the sealing property of the working chamber 15 and the lubrication property of the sliding portion can be improved.

【0065】以上、本発明の容積形流体機械を用いた圧
縮機では機器の仕様や用途あるいは生産設備等に応じて
低圧タイプ、高圧タイプどちらでも選択することが可能
となり、設計の自由度が大幅に拡大する。また、高圧タ
イプへの本発明の吸入ポート形状の適用は可能であり、
同様の効果を奏することができる。
As described above, in the compressor using the positive displacement fluid machine of the present invention, it is possible to select either the low-pressure type or the high-pressure type according to the specifications and use of the equipment or the production equipment, etc. To expand. Further, it is possible to apply the suction port shape of the present invention to a high pressure type,
Similar effects can be obtained.

【0066】図22に、本発明の容積形圧縮機を適用し
た空調システムを示す。このサイクルは冷暖房が可能な
ヒートポンプサイクルで、前述の図7で説明した本発明
の容積形圧縮機22、室外熱交換器23とそのファン2
4、膨張弁25、室内熱交換器26とそのファン27、
4方弁28から構成されている。一点鎖線は室外ユニッ
ト29,30は室内ユニットである。容積形圧縮機22
は、図2に示した作動原理図に従って動作し、容積形圧
縮機22を起動することによりシリンダ4とディスプレ
ーサ5間で作動流体(例えばフロンHCFC22やR4
07C,R410A等)の圧縮作用が行われる。
FIG. 22 shows an air conditioning system to which the positive displacement compressor of the present invention is applied. This cycle is a heat pump cycle capable of cooling and heating, and includes the positive displacement compressor 22, the outdoor heat exchanger 23, and the fan 2 of the present invention described with reference to FIG.
4, expansion valve 25, indoor heat exchanger 26 and its fan 27,
It comprises a four-way valve 28. The chain line indicates the outdoor units 29 and 30 are indoor units. Positive displacement compressor 22
Operates in accordance with the operation principle diagram shown in FIG. 2, and operates the working fluid (for example, CFC HCFC22 or R4) between the cylinder 4 and the displacer 5 by activating the positive displacement compressor 22.
07C, R410A, etc.).

【0067】冷房運転の場合、圧縮された高温・高圧の
作動ガスは実線矢印で示すように吐出パイプ14から4
方弁28をとおり室外熱交換器23に流入して、ファン
24の送風作用で放熱、液化し、膨張弁25で絞られ、
断熱膨張して低温・低圧となり、室内熱交換器26で室
内の熱を吸熱してガス化された後、吸入パイプ13を経
て容積形圧縮機22に吸入される。一方、暖房運転の場
合は、破線矢印で示すように冷房運転とは逆に流れ、圧
縮された高温・高圧の作動ガスは吐出パイプ14から4
方弁28を通り室内熱交換器26に流入して、ファン2
7の送風作用で室内に放熱して、液化し、膨張弁25で
絞られ、断熱膨張して低温・低圧となり、室外熱交換器
23で外気から熱を吸熱してガス化された後、吸入パイ
プ13を経て容積形圧縮機22に吸入される。
In the cooling operation, the compressed high-temperature and high-pressure working gas flows from the discharge pipe 14 through the discharge pipe 14 as indicated by the solid arrow.
The air flows into the outdoor heat exchanger 23 through the direction valve 28, is radiated and liquefied by the blowing action of the fan 24, and is throttled by the expansion valve 25.
After being adiabatically expanded to a low temperature and low pressure, the indoor heat is absorbed by the indoor heat exchanger 26 and gasified, and then is sucked into the positive displacement compressor 22 through the suction pipe 13. On the other hand, in the case of the heating operation, as indicated by the dashed arrow, the air flows in the opposite direction to the cooling operation, and the compressed high-temperature and high-pressure working gas flows from the discharge pipe 14 through the discharge pipe 14.
Flows into the indoor heat exchanger 26 through the
7, the heat is radiated into the room, liquefied, squeezed by the expansion valve 25, adiabatically expanded to a low temperature and low pressure, and the outdoor heat exchanger 23 absorbs heat from the outside air to be gasified and then sucked. It is sucked into the positive displacement compressor 22 through the pipe 13.

【0068】図23は、本発明の容積形圧縮機を搭載し
た冷凍システムを示す。このサイクルは冷凍(冷房)専
用のサイクルである。同図において、31は凝縮器、3
2は凝縮器ファン、33は膨張弁、34は蒸発器、35
は蒸発器ファンである。容積形圧縮機22を起動するこ
とによりシリンダ4とディスプレーサ5間で作動流体の
圧縮作用が行われ、圧縮された高温・高圧の作動ガスは
実線矢印で示すように吐出パイプ14から凝縮器31に
流入して、ファン32の送風作用で放熱、液化し、膨張
弁33で絞られ、断熱膨張して低温・低圧となり、蒸発
器34で吸熱ガス化された後、吸入パイプ13を経て容
積形圧縮機22に吸入される。ここに、図22、図23
ともに本発明の容積形圧縮機22を搭載しているので、
エネルギ効率に優れ、低振動・低騒音で信頼性の高い冷
凍・空調システムが得られる。なお、ここでは容積形圧
縮機22として低圧方式を例にあげて説明したが、高圧
方式でも同様に機能し、同様の効果を奏することができ
る。また、本発明の容積形圧縮機22を搭載することに
より、サイレンサ等が不要となり、システムの低コスト
化が可能となる。
FIG. 23 shows a refrigeration system equipped with the positive displacement compressor of the present invention. This cycle is a cycle dedicated to freezing (cooling). In the figure, 31 is a condenser, 3
2 is a condenser fan, 33 is an expansion valve, 34 is an evaporator, 35
Is an evaporator fan. By starting the positive displacement compressor 22, the working fluid is compressed between the cylinder 4 and the displacer 5, and the compressed high-temperature and high-pressure working gas flows from the discharge pipe 14 to the condenser 31 as shown by a solid line arrow. After flowing in, the heat is radiated and liquefied by the blowing action of the fan 32, is throttled by the expansion valve 33, adiabatically expanded to a low temperature and low pressure, is endothermic gasified by the evaporator 34, and is volumetrically compressed through the suction pipe 13. Machine 22. Here, FIG. 22, FIG.
Since both are equipped with the positive displacement compressor 22 of the present invention,
A highly reliable refrigeration / air-conditioning system with excellent energy efficiency, low vibration and low noise can be obtained. Although the low-pressure type compressor 22 has been described as an example here, the high-pressure type also functions in the same manner and can achieve the same effect. Further, by mounting the positive displacement compressor 22 of the present invention, a silencer or the like is not required, and the cost of the system can be reduced.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、端板間にディスプレーサとシリンダとを配置し、
回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を合わせた
とき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレーサ外壁面
により1つの空間が形成され、個々の作動室の吸入終了
から吐出終了までの軸回転角をほぼ360°になるよう
に構成し、前記複数の空間に連通する吸入ポートを前記
端板に配置しその形状を少なくとも旋回半径もしくはそ
れ以上の径方向長さで有し、各々異なる空間の閉じ込み
終了点を結ぶ軌跡を少なくともシリンダの輪郭曲線で構
成することにより、隣り合う圧縮室への吸入効率を向上
でき吐出過程の過圧縮損失を大幅に低減し、かつディス
プレーサに働く自転モーメントを軽減してディスプレー
サとシリンダ間の摩擦損失を低減することにより、性能
向上が図れかつ信頼性の高い容積形流体機械が得られ
る。また、このような容積形流体機械を冷凍空調サイク
ルに搭載することにより、エネルギ効率に優れ、信頼性
の高い冷凍・空調システムが得られる。
As described in detail above, according to the present invention, the displacer and the cylinder are arranged between the end plates,
When the center of the displacer is aligned with the center of rotation of the rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer, and the shaft rotation angle from the end of suction to the end of discharge of each working chamber is approximately 360 °. A suction port communicating with the plurality of spaces is disposed on the end plate, and has a shape having a radius of at least a turning radius or more in a radial direction, and connects the closing end points of different spaces. By forming the trajectory at least with the contour curve of the cylinder, the suction efficiency to the adjacent compression chambers can be improved, the overcompression loss in the discharge process can be greatly reduced, and the rotation moment acting on the displacer has been reduced to reduce the rotation moment between the displacer and the cylinder. By reducing the friction loss, a positive displacement type fluid machine with improved performance and high reliability can be obtained. In addition, by mounting such a positive displacement fluid machine in a refrigeration / air-conditioning cycle, a highly reliable refrigeration / air-conditioning system with excellent energy efficiency can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る容積形流体機械を圧縮機に適用し
た密閉型圧縮機の圧縮要素の縦断面図及び平面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view and a plan view of a compression element of a hermetic compressor in which a positive displacement fluid machine according to the present invention is applied to a compressor.

【図2】本発明に係る容積形流体機械の作動原理説明
図。
FIG. 2 is an explanatory view of the operation principle of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図3】本発明に係る容積形圧縮要素の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a positive displacement compression element according to the present invention.

【図4】本発明に係る容積形流体機械を圧縮機に適用し
た密閉型圧縮機の圧縮要素の平面図。
FIG. 4 is a plan view of a compression element of a hermetic compressor in which the positive displacement fluid machine according to the present invention is applied to a compressor.

【図5】本発明に係る容積形流体機械を圧縮機に適用し
た密閉型圧縮機の圧縮要素の平面図。
FIG. 5 is a plan view of a compression element of a hermetic compressor in which the positive displacement fluid machine according to the present invention is applied to a compressor.

【図6】本発明に係る容積形圧縮要素の組立方法を示す
斜視図。
FIG. 6 is a perspective view showing a method of assembling the positive displacement compression element according to the present invention.

【図7】本発明に係る容積形流体機械の縦断面図。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図8】本発明に係る容積形流体機械のディスプレーサ
の輪郭構成法を示す図。
FIG. 8 is a view showing a contour configuration method of a displacer of a positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図9】本発明に係る容積形流体機械のシリンダの輪郭
構成法を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a contour configuration method of a cylinder of the positive displacement fluid machine according to the present invention.

【図10】図8及び図9に示されるディスプレーサとシ
リンダを重ねあわせた図。
FIG. 10 is a diagram in which the displacer and the cylinder shown in FIGS. 8 and 9 are overlapped.

【図11】本発明のディスプレーサに作用する荷重及び
モーメント説明図。
FIG. 11 is a diagram illustrating loads and moments acting on the displacer of the present invention.

【図12】圧縮要素の回転軸の回転角と自転モーメント
比との関係を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a rotation angle of a rotation shaft of a compression element and a rotation moment ratio.

【図13】本発明に係る容積形流体機械を圧縮機に適用
した密閉型圧縮機の圧縮要素の平面図。
FIG. 13 is a plan view of a compression element of a hermetic compressor in which the positive displacement fluid machine according to the present invention is applied to a compressor.

【図14】本発明における作動室の容積変化特性図。FIG. 14 is a diagram showing a volume change characteristic of a working chamber in the present invention.

【図15】本発明におけるガス圧縮トルク変化図。FIG. 15 is a graph showing a change in gas compression torque in the present invention.

【図16】4条ラップにおける軸回転角と作動室との関
係を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a shaft rotation angle and a working chamber in a four-row wrap.

【図17】3条ラップにおける軸回転角と作動室との関
係を示す図。
FIG. 17 is a view showing a relationship between a shaft rotation angle and a working chamber in a three-row wrap.

【図18】圧縮要素の巻角が360゜より大きい場合の
動作説明図。
FIG. 18 is an operation explanatory diagram when the winding angle of the compression element is larger than 360 °.

【図19】圧縮要素の巻角の拡大を説明する図。FIG. 19 is a view for explaining an enlargement of a winding angle of a compression element.

【図20】図1に示した容積形流体機械の変形例。FIG. 20 is a modification of the positive displacement fluid machine shown in FIG. 1;

【図21】本発明の他の実施形態に係る密閉型圧縮機の
要部縦断面図。
FIG. 21 is a longitudinal sectional view of a main part of a hermetic compressor according to another embodiment of the present invention.

【図22】本発明の容積形圧縮機を適用した空調システ
ムを示す図。
FIG. 22 is a diagram showing an air conditioning system to which the positive displacement compressor of the present invention is applied.

【図23】本発明の容積形圧縮機を適用した冷凍システ
ムを示す図。
FIG. 23 is a diagram showing a refrigeration system to which the positive displacement compressor of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容積形圧縮要素 2 電動要素 2a 固定子 2b 回転子 3 密閉容器 4 シリンダ 4a 内周壁 4b ベーン 4c,4d,4e 穴部 5 ディスプレーサ 5a 貫通穴 5b 給油溝 5c、5d 輪郭線 6 回転軸 6a クランク部 7 主軸受部材 7a 吸入ポート 7b 主軸受部材部 7c ネジ穴部 7d 均圧孔 7e ネジ穴部 7f ネジ穴部 8 副軸受部材 8a 吐出ポート 8b 吐出室 9 吐出弁 10 吸入カバー 11 吐出カバー 12 潤滑油 13 吸入パイプ 14 吐出パイプ 15 作動室 16 シール部材 17 容積形圧縮要素 18 ディスプレーサ 19 シリンダ 20 回転軸 21a 吸入ポート 22 容積形圧縮機 23 室外熱交換器 24 ファン 25 膨張弁 26 室内熱交換器 27 ファン 28 4方弁 29 室外ユニット 30 室内ユニット 31 凝縮器 32 凝縮器ファン 33 膨張弁 34 蒸発器 35 蒸発器ファン 36 吐出通路 37 ボルト 37a ボルト 37b ボルト 38 ボルト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Displacement type compression element 2 Electric element 2a Stator 2b Rotor 3 Airtight container 4 Cylinder 4a Inner peripheral wall 4b Vane 4c, 4d, 4e Hole 5 Displacer 5a Through hole 5b Oil supply groove 5c, 5d Outline 6 Rotating shaft 6a Crank Reference Signs List 7 Main bearing member 7a Suction port 7b Main bearing member 7c Screw hole 7d Equalizing hole 7e Screw hole 7f Screw hole 8 Sub bearing member 8a Discharge port 8b Discharge chamber 9 Discharge valve 10 Suction cover 11 Discharge cover 12 Lubricating oil Reference Signs List 13 suction pipe 14 discharge pipe 15 working chamber 16 seal member 17 displacement type compression element 18 displacer 19 cylinder 20 rotation shaft 21a suction port 22 displacement type compressor 23 outdoor heat exchanger 24 fan 25 expansion valve 26 indoor heat exchanger 27 fan 28 4-way valve 29 Outdoor unit 30 Indoor unit 31 Vessel 32 condenser fan 33 expansion valve 34 evaporator 35 evaporator fan 36 discharge passage 37 volts 37a volts 37b bolt 38 bolt

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠 裕章 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 稲場 恒一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 東條 健司 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 町田 茂 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Hiroaki Hata 800, Tomita, Ohira-machi, Ohira-cho, Shimotsuga-gun, Tochigi Prefecture Inside the Refrigeration Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Kenji Tojo 390 Muramatsu, Shimizu-shi, Shizuoka Prefecture In-house Air Conditioning Systems Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shigeru Machida 502, Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research, Hitachi, Ltd. Inside

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、前記複数の空間に連通する吸入ポートを前記端板に
形成した容積形流体機械。
1. A displacer and a cylinder are arranged between end plates, and when the center of the displacer is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. A displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a turning position, wherein a suction port communicating with the plurality of spaces is formed in the end plate.
【請求項2】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、前記シリンダと旋回位置に配置された前記ディスプ
レーサの旋回運動により形成される2箇所の閉じ込み終
了点を結ぶ位置に吸入ポートを形成した容積形流体機
械。
2. A displacer and a cylinder are arranged between end plates, and when the displacer center is aligned with a rotation center of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. When the positional relationship between the cylinder and the cylinder is at the swirling position, in the displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed, the closing of two places formed by the swirling motion of the cylinder and the displacer arranged at the swirling position is completed. A positive displacement fluid machine with a suction port formed at the point connecting the points.
【請求項3】 端板間にディスプレーサとシリンダとを
配置し、回転軸の回転中心に前記ディスプレーサ中心を
合わせたとき前記シリンダ内壁面及び前記ディスプレー
サ外壁面により1つの空間が形成され、前記ディスプレ
ーサ及び前記シリンダとの位置関係を旋回位置においた
ときは複数の空間が形成される容積形流体機械におい
て、吸入ポートの外周形状は前記シリンダと旋回位置に
配置された前記ディスプレーサの旋回運動により形成さ
れる2箇所の閉じ込み終了点を結ぶ該シリンダの略輪郭
曲線で構成され、内周形状は該シリンダの略輪郭曲線よ
り旋回半径だけ小さな略曲線で構成した容積形流体機
械。
3. A displacer and a cylinder are disposed between end plates, and when the displacer center is aligned with the center of rotation of a rotating shaft, one space is formed by the inner wall surface of the cylinder and the outer wall surface of the displacer. In a displacement type fluid machine in which a plurality of spaces are formed when a positional relationship with the cylinder is set at a turning position, an outer peripheral shape of a suction port is formed by a turning motion of the cylinder and the displacer disposed at the turning position. A positive displacement fluid machine constituted by a substantially contour curve of the cylinder connecting two closing end points, and having an inner peripheral shape formed by a substantially curved line having a smaller turning radius than the substantially contour curve of the cylinder.
【請求項4】 請求項3記載の容積形流体機械におい
て、吸込ポートの外周形状は、2箇所の前記閉じ込み終
了点位置にある前記ディスプレーサのそれぞれの輪郭曲
線と2箇所の該閉じ込み終了点を結ぶ略曲線で構成さ
れ、内周形状は該ディスプレーサの輪郭曲線より旋回半
径だけ小さなそれぞれの略曲線と2箇所の該閉じ込み終
了点を結ぶ該シリンダの略輪郭曲線より旋回半径だけ小
さな該略曲線を結ぶ略曲線で構成した容積形流体機械。
4. The displacement type fluid machine according to claim 3, wherein the outer peripheral shape of the suction port is such that each of the contour curves of the displacer located at two of the closing end points and two of the closing end points. And the inner peripheral shape is smaller than the approximate curve of the cylinder connecting the respective approximate curves smaller than the contour curve of the displacer by a turning radius and the approximate contour curve of the cylinder connecting the two closing points. A positive displacement fluid machine composed of approximately curved lines.
【請求項5】 請求項1記載の容積形流体機械を容積形
圧縮機として用い、凝縮器、膨張弁、蒸発器とで構成さ
れる冷凍空調システム。
5. A refrigeration and air-conditioning system using the positive displacement fluid machine according to claim 1 as a positive displacement compressor and comprising a condenser, an expansion valve, and an evaporator.
JP19590997A 1997-07-22 1997-07-22 Displacement type fluid machine Pending JPH1137064A (en)

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