JPS6157955B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6157955B2
JPS6157955B2 JP18081481A JP18081481A JPS6157955B2 JP S6157955 B2 JPS6157955 B2 JP S6157955B2 JP 18081481 A JP18081481 A JP 18081481A JP 18081481 A JP18081481 A JP 18081481A JP S6157955 B2 JPS6157955 B2 JP S6157955B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
suction
vane
blade chamber
compressor
Prior art date
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Expired
Application number
JP18081481A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5882089A (en
Inventor
Teruo Maruyama
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP18081481A priority Critical patent/JPS5882089A/en
Priority to US06/522,366 priority patent/US4544337A/en
Priority to PCT/JP1982/000436 priority patent/WO1983001818A1/en
Priority to EP82903340A priority patent/EP0099412B1/en
Priority to DE8282903340T priority patent/DE3276489D1/en
Publication of JPS5882089A publication Critical patent/JPS5882089A/en
Publication of JPS6157955B2 publication Critical patent/JPS6157955B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/18Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by varying the volume of the working chamber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は特にカーエアコン等に使用するベーン
形圧縮機に関するものである。 本発明の説明に先立ち、まず、スライデイング
ベーン式のカークーラー用ロータリー圧縮機につ
いて説明する。 一般のスライデイングベーン式の圧縮機は、第
1図に示す様に、内部に円筒空間を有するシリン
ダ1と、この両側面に固定され、シリンダ1の内
部空間である羽根室2をその側面において密閉す
る側板(第1図では図示せず)と、前記シリンダ
1内に偏芯して配置されるロータ3と、このロー
タ3に設けた溝4に摺動可能に係合されたベーン
5より構成される。6は側板に形成された吸入
孔、7はシリンダ1に形成された吐出孔である。
ベーン5は、ロータ3の回転に伴い、遠心力によ
つて外側に飛出し、その先端面がシリンダ1の内
壁面を摺動しつつ、圧縮機のガスの漏洩防止を計
つている。 この様なスライデイングベーン式のロータリー
圧縮機は構成が複雑で、部品点数の多いレシプロ
式の圧縮機と比べ、小型シンプルな構成が可能で
あり、近年、カークーラー用の圧縮機に適用され
るようになつた。しかし、このロータリー式はレ
シプロ式と比べて次の様な問題点があつた。 すなわち、カークーラーの場合、エンジンの駆
動力は、ベルトを介してクラツチのプーリーに伝
達され、圧縮機の回転軸を駆動する。したがつ
て、スライデイングベーン式の圧縮機を用いた場
合、その冷凍能力は車のエンジンの回転数に比例
してほぼ直線的に上昇していく。 一方、従来から用いられているレシプロ式のコ
ンプレツサを用いた場合は、吸入弁の追従性が高
速回転時においては悪くなり、圧縮ガスを十分に
シリンダ内に吸入出来ず、その結果、冷凍能力は
高速時においては飽和してしまう。つまり、レシ
プロ式では、高速走行時においては冷凍能力の抑
制作用が自動的に働くのに対してロータリー式で
はその作用がなく、圧縮仕事の増大によつて効率
を低下させ、あるいは過冷却(冷え過ぎ)の状態
になる。ロータリー圧縮機の前述した問題点を解
消させる方法として、ロータリー圧縮機の吸入孔
6に通ずる流通路に流通路の開口面積が変化する
制御バルブを構成し、高速回転時に開口面積を絞
ることにより、その吸入損失を利用して能力制御
を行う方法が従来から提案されている。但し、こ
の場合、上記制御バルブを別途附加せねばなら
ず、構成が複雑化し、コスト高となる問題点があ
つた。ロータリー圧縮機の高速時の能力過多を解
消する他の方法として、流体クラツチ、遊星歯車
等を用いて回転数を一定以上は増速せない構造が
従来から提案されている。 しかし、例えば、前者は相対移動面の摩擦発熱
によるエネルギーロスが大きく、後者は部品点数
の多い遊星歯車機構を附加することにより寸法形
状も大型となり、省エネルギー化の動向によつて
増々シンプル化、コンパクト化が要求されている
昨今において、実用化は難しい。 カークーラー用冷凍サイクルのロータリー化に
ともなう前述した問題を解消するために、本発明
者らは、ロータリー圧縮機を用いた場合の羽根室
圧力の過渡現象の詳細な検討結果により、ロータ
リー圧縮機の場合でも、その吸入孔面積、吐出
量、羽根枚数等のパラメータを適切に選択、組合
せることにより、従来のレシプロ式同様に、高速
回転時における冷凍能力の自己抑制作用が効果的
に働くことを見い出しており、既に特願昭55−
134048号(特開昭57−70986号)で出願中であ
る。 上記出願の発明では、ロータとシリンダ間が、
他と比べて最も近接している部分をシリンダ・ト
ツプ部とするベーン形圧縮機において、ロータの
回転中心を中心とし、前記シリンダトツプ部から
前記ベーンのシリンダ側の端部までの角度をθラ
ジアン、吸入行程終了時の前記角度θラジアンの
値をθsラジアン、吸入行程終了時の前記角度θs
ラジアンのときの前記羽根室の容積をV0cc、エ
バポレータから前記羽根室に至る吸入流通路の前
記角度θラジアンの時の有効面積をa(θ)cm2
重み平均を =∫〓 sθ2a(θ)dθ/∫〓 sθ2dθ としたとき、パラメータθs/V0を 0.025<θs/V0<0.080の範囲となるようベ
ーン形圧縮機を構成したものであり、上記発明か
ら見い出される条件下で圧縮機を構成すれば、低
速時では吸入圧力の損失を極力小さくすることが
出来、高速時でのみ、有効な圧力損失が発生する
ため、従来のロータリー圧縮機に何ら附加しない
シンプルな構成で、効果的な能力制御が実現出来
るものである。 しかしながら、上記発明では低速時における吸
入圧力損失を極力小さくすることはできるが、冷
凍能力の比較的小さい小型の圧縮機においては、
この損失が問題となる場合があつた。 本発明は、上記発明を改良するもので、吸入損
を利用したベーン形圧縮機において、同じ吸入有
効面積を用いても、羽根室の体積曲線の選択によ
つて、同じ吸入体積の場合でも低速時の冷媒吸入
総重量が異なる点に着目し、シリンダ形状を非真
円とし、かつロータの回転に対する吸入行程中の
羽根室の体積曲線が概略平坦部を有するように構
成することによつて、吸入行程にある羽根室への
吸入孔からの冷媒の供給量を確保し、特に低速回
転時の吸入圧力損失を防止するものである。 以下、実施例として、4ベーンタイプのスライ
デイングベーン圧縮機に本発明を適用した場合に
ついて説明する。 第2図は、本発明の一実施例を示す圧縮機の正
面断面図で、11はシリンダ、12はベーン、1
3はベーンの摺動溝、14はロータ、15は吸入
孔A、16は吸入溝、17は吸入孔B、22は吐
出孔である。 以下、第3図イ〜ホを用いて、本圧縮機の吸入
行程について説明する。 18−1は羽根室A、18−2は羽根室B、1
9はシリンダ11のトツプ部、20−1はベーン
A、20−2はベーンB、21は吸入溝端部であ
る。ロータ14の回転中心を中心とし、シリンダ
11のトツプ部19にベーンA20−1の先端が
通過する位置をθ=0とし、前記θ=0を原点と
して、ベーン先端の任意の位置における角度をθ
とする。羽根室A18−1に着目すれば、第3図
イはベーンA20−1が、トツプ部19を通過し
て吸入溝16を走行している状態を示す。 図ロは、ベーンA20−1に遅れて追従するベ
ーンB20−2が吸入溝16の上を走行している
状態を示し、この場合、羽根室A18−1には、
吸入溝16を通じて冷媒が供給される。 実施例では、吸入溝16をシリンダ11の内面
に十分深く形成することにより、吸入孔A15の
有効面積:a1に対して、吸入溝16の有効面積:
a2≫a1となる様にした。 したがつて、羽根室A18−1と冷媒の供給源
を連絡する流通路の吸入有効面積は、図イ,ロの
状態では、ほとんど、吸入孔A15の有効面積:
a1によつて決定されることになる。 図ハは、ベーンA20−1が吸入孔B17の上
を通過し、同時にベーンB20−2が吸入溝端部
21を通過した直後の状態を示す。 この時点で、吸入孔A15から羽根室A18−
1への冷媒の供給はベーンB20−2によつて遮
断され、代わつて、吸入孔B17からの供給が開
始される。 吸入孔B17の有効面積をa3としたとき、実施
例では、a3=a1となる様に吸入孔B17を形成し
た。 したがつて、本圧縮機においては、冷媒の供給
源から羽根室A18−1に到る吸入流通路の吸入
有効面積は、吸入行程中、常に一定である。 図ニは、ベーンA20−1の走行角度:θが全
行程(吸入・圧縮行程)の走行角度の1/2に到達
した状態を示す。真円形状のシリンダで構成され
た通常の4ベーン圧縮機ではθ=θs1≒225゜と
なり、この時点で羽根室容積は最大となる。 但し、本発明の実施例では、この時点では、ま
だ吸入行程は終了せず、羽根室A18−1には依
然として、吸入孔B17から冷媒が供給される。 図ホは、ベーンB20−2が吸入孔B17を通
過した直後の状態を示し、吸入孔B17からの冷
媒の供給はベーンB20−2によつて遮断される
ため、この時点で吸入行程は終了する。 さて、本発明の一実施例における圧縮機は、次
の条件で構成されたものである。
The present invention particularly relates to a vane compressor used in car air conditioners and the like. Before explaining the present invention, first, a sliding vane type rotary compressor for a car cooler will be explained. As shown in Fig. 1, a general sliding vane type compressor consists of a cylinder 1 having a cylindrical space inside, and a blade chamber 2, which is the internal space of the cylinder, fixed to both sides of the cylinder 1. A sealing side plate (not shown in FIG. 1), a rotor 3 eccentrically arranged in the cylinder 1, and a vane 5 slidably engaged in a groove 4 provided in the rotor 3. configured. 6 is a suction hole formed in the side plate, and 7 is a discharge hole formed in the cylinder 1.
The vanes 5 are projected outward by centrifugal force as the rotor 3 rotates, and their tip surfaces slide on the inner wall surface of the cylinder 1 to prevent gas leakage from the compressor. Compared to reciprocating compressors, which have a complex structure and many parts, this type of sliding vane rotary compressor has a smaller and simpler structure, and has recently been applied to compressors for car coolers. It became like that. However, this rotary type has the following problems compared to the reciprocating type. That is, in the case of a car cooler, the driving force of the engine is transmitted to the pulley of the clutch via a belt, which drives the rotating shaft of the compressor. Therefore, when a sliding vane compressor is used, its refrigerating capacity increases almost linearly in proportion to the rotational speed of the car engine. On the other hand, when using a conventionally used reciprocating type compressor, the followability of the suction valve becomes poor at high speed rotation, and the compressed gas cannot be sufficiently sucked into the cylinder, resulting in a decrease in refrigeration capacity. At high speeds, it becomes saturated. In other words, with a reciprocating type, the refrigerating capacity is automatically suppressed when running at high speeds, whereas with a rotary type, this effect does not occur, resulting in a reduction in efficiency due to increased compression work, or overcooling (cooling). (too much). As a method to solve the above-mentioned problems of the rotary compressor, a control valve is configured in the flow passage leading to the suction hole 6 of the rotary compressor, and the opening area of the flow passage changes, and the opening area is narrowed during high-speed rotation. Conventionally, methods have been proposed for performing capacity control using the suction loss. However, in this case, the above-mentioned control valve must be added separately, resulting in a complicated configuration and high cost. As another method for solving the problem of excessive capacity of a rotary compressor at high speeds, a structure has been proposed in which a fluid clutch, a planetary gear, etc. are used to prevent the rotational speed from increasing beyond a certain level. However, for example, the former has a large energy loss due to frictional heat generated by the relative moving surfaces, and the latter has a large size and shape due to the addition of a planetary gear mechanism with many parts, and with the trend toward energy saving, it has become increasingly simpler and more compact. It is difficult to put it into practical use in these days when there is a demand for technology. In order to solve the above-mentioned problems associated with the use of rotary refrigeration cycles for car coolers, the present inventors conducted a detailed study of the transient phenomenon of blade chamber pressure when using a rotary compressor. However, by appropriately selecting and combining parameters such as the suction hole area, discharge amount, and number of blades, it is possible to effectively self-suppress the refrigerating capacity during high-speed rotation, just as in the conventional reciprocating system. We have already found a special patent application filed in 1982.
No. 134048 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-70986) is pending. In the invention of the above application, between the rotor and the cylinder,
In a vane compressor where the cylinder top is the closest part to the other, the angle from the cylinder top to the end of the vane on the cylinder side is θ radian, centered on the rotation center of the rotor. , the value of the angle θ radian at the end of the suction stroke is θ s radian, and the value of the angle θ radian at the end of the suction stroke is θ s radian.
The volume of the blade chamber when the angle is radian is V 0 cc, and the effective area of the suction passageway from the evaporator to the blade chamber when the angle θ is radian is a(θ) cm 2 .
When the weighted average is =∫〓 0 s θ 2 a(θ)dθ/∫〓 0 s θ 2 dθ, the vane shape is set so that the parameter θ s /V 0 is in the range of 0.025<θ s /V 0 <0.080. If the compressor is configured under the conditions found in the above invention, suction pressure loss can be minimized at low speeds, and effective pressure loss occurs only at high speeds. Therefore, effective capacity control can be achieved with a simple configuration that does not require any addition to a conventional rotary compressor. However, although the above invention can minimize the suction pressure loss at low speeds, in a small compressor with a relatively small refrigerating capacity,
This loss sometimes became a problem. The present invention is an improvement on the above-mentioned invention, and in a vane type compressor that utilizes suction loss, even if the same suction effective area is used, the speed is low even if the suction volume is the same by selecting the volume curve of the blade chamber. By focusing on the fact that the total weight of refrigerant sucked at different times is different, the cylinder shape is made non-circular, and the volume curve of the blade chamber during the suction stroke with respect to the rotation of the rotor has a roughly flat part. This ensures the amount of refrigerant supplied from the suction hole to the blade chamber during the suction stroke, and prevents suction pressure loss especially during low speed rotation. Hereinafter, as an example, a case will be described in which the present invention is applied to a four-vane type sliding vane compressor. FIG. 2 is a front sectional view of a compressor showing one embodiment of the present invention, in which 11 is a cylinder, 12 is a vane, 1
3 is a vane sliding groove, 14 is a rotor, 15 is a suction hole A, 16 is a suction groove, 17 is a suction hole B, and 22 is a discharge hole. Hereinafter, the suction stroke of this compressor will be explained using FIG. 3A to 3E. 18-1 is blade chamber A, 18-2 is blade chamber B, 1
9 is the top portion of the cylinder 11, 20-1 is the vane A, 20-2 is the vane B, and 21 is the end of the suction groove. The position where the tip of the vane A20-1 passes through the top part 19 of the cylinder 11 with the center of rotation of the rotor 14 as the center is θ=0, and the angle at any position of the tip of the vane with θ=0 as the origin is θ.
shall be. Focusing on the vane chamber A18-1, FIG. 3A shows a state in which the vane A20-1 passes through the top portion 19 and travels in the suction groove 16. FIG.
Refrigerant is supplied through the suction groove 16. In the embodiment, by forming the suction groove 16 sufficiently deep on the inner surface of the cylinder 11, the effective area of the suction groove 16 is:
It was made so that a 2a 1 . Therefore, in the conditions shown in Figures A and B, the effective suction area of the flow passage connecting the blade chamber A18-1 and the refrigerant supply source is almost the same as the effective area of the suction hole A15:
a 1 . Figure C shows the state immediately after the vane A20-1 passes over the suction hole B17 and the vane B20-2 passes through the suction groove end 21 at the same time. At this point, from the suction hole A15 to the blade chamber A18-
The supply of refrigerant to the refrigerant 1 is cut off by the vane B20-2, and supply from the suction hole B17 is started instead. In the example, when the effective area of the suction hole B17 is a3 , the suction hole B17 is formed so that a3 = a1 . Therefore, in this compressor, the effective suction area of the suction flow path from the refrigerant supply source to the blade chamber A18-1 is always constant during the suction stroke. FIG. 2 shows a state in which the traveling angle θ of the vane A20-1 has reached 1/2 of the traveling angle of the entire stroke (suction/compression stroke). In a normal four-vane compressor configured with a perfectly circular cylinder, θ=θ s1 ≒225°, and the blade chamber volume reaches its maximum at this point. However, in the embodiment of the present invention, the suction stroke is not yet completed at this point, and refrigerant is still supplied to the blade chamber A18-1 from the suction hole B17. Figure E shows the state immediately after the vane B20-2 passes the suction hole B17, and the supply of refrigerant from the suction hole B17 is blocked by the vane B20-2, so the suction stroke ends at this point. . Now, the compressor in one embodiment of the present invention is configured under the following conditions.

【表】【table】

【表】 本発明の実施例では、2つの真円の組み合せか
ら形成され、その中心間の間隔:εであるシリン
ダ形状を用いた。 第4図に示す様に、O2は左側シリンダの中
心、O3は右側シリンダの中心であり、上記O2
O3の等距離のところに、ロータ14の中心:O1
を配置した。 上記シリンダ11、ロータ14、ベーン、及び
側板で形成される羽根室の、ベーン走行角度:θ
に対する体積曲線:Va(θ)は、間隔:εをパ
ラメータとして、第5図ハの様になつた。 ちなみに、曲線イは1コの真円のみでシリンダ
を形成した従来圧縮機の体積曲線を示し、曲線ロ
は、ε=5mmの場合、曲線ハは本実施例の場合で
ε=8mm、曲線ニはε=10mmの場合を示す。 偏芯量:εが大きくなると、θ=θs1=225゜
前後での体積曲線の変化は小さくなり、例えばε
=8mmでは、200゜<θ<250゜の範囲で、ほぼ平
坦になることが分かる。 実施例では、ベーン走行角度:θ=θs2=250
゜になるまで、羽根室に冷媒が供給される様に、
吸入孔B17を配置した。 従来4ベーンの場合、羽根室の体積:Vaが最
大となるθ=θs1=225゜前後に吸入行程が終了
する角度を設定するが、本シリンダ形状を用いる
ことにより、θ=θs2=250°まで吸入行程終了
角度:θs2を延長することが出来た。 従来シリンダ形状を用いた場合、上記θs1を延
長すれば羽根室の体積が減少していくため、吸入
損失が発生することになる。本シリンダ形状を用
いた場合は体積曲線の平坦部を利用することが出
来、上記吸入損失は生じない。 以下、本発明の重要なポイントである冷媒圧力
の過渡現象を詳細に把握するため行つた特性解析
について述べる。一つの羽根室(例えば羽根室A
18−1)に着目し、かつ、冷媒の供給源の圧
力:Psが常に一定であるとした場合の羽根室圧
力の過渡特性は、次の様なエネルギー方程式によ
つて記述出来る。 C/AGTA−PadVa/dt+dQ/dt=d/dt
(C/AγaVaTa)(1 式) 上記1式において、G:冷媒の重量流量、
Va:羽根室容積、A:仕事の熱当量、CP:定圧
比熱、TA:供給側冷媒温度、κ:比熱比、R:
気体定数、CV:定積比熱、Pa:羽根室圧力、
Q:熱量、γa:羽根室冷媒の比重量、Ta:羽
根室冷媒の温度である。また、以下の2式〜4式
において、a:吸入有効面積、g:重力加速度、
γA:供給側冷媒の比重量、Ps:供給側冷媒圧力
である。 1式において、左辺第一項は吸入孔を通過して
単位時間に羽根室にもちこまれる冷媒の熱エネル
ギー、第二項は冷媒圧力が単位時間に外部に対し
てなす仕事、第三項は外壁を通して外部から単位
時間に流入する熱エネルギーを示し、右辺は系の
内部エネルギーの単位時間の増加を示す。冷媒が
理想気体の法則に従うものとし、また圧縮機の吸
入行程は急速であるために、断熱変化とすれば、
γa=Pa/RTa、dQ/dt=0から次式の様になる。 G=dVa/dt(A/C+1/κRT)Pa +Va/κRTdPa/dt (2式) また、1/R=A/C+1/κRの関係式を用いれ
ば G=1/RT・dVa/dt・Pa+Va/κRT
Pa/dt(3式) 吸入孔を通過する冷媒の重量流量はノズルの理
論が適用出来 したがつて、3式、4式を連立させて解くこと
により、羽根室圧力の過渡特性が得られる。 第7図は、表1、表2の条件を用いて、t=
0、P=Psの初期条件のもとに、回転数をパラ
メータとして、羽根室圧力の過渡特性を求めたも
のである。また、カークーラー用冷凍サイクルの
冷媒は通常R12を用いるため、κ=1.13、R=
668Kg・cm/〓Kg、γA=16.8×10-6Kg/cm3、TA
283〓として解析を行つた。
[Table] In the examples of the present invention, a cylinder shape was used, which was formed from a combination of two perfect circles and had a center-to-center spacing of ε. As shown in Figure 4, O 2 is the center of the left cylinder, O 3 is the center of the right cylinder, and O 2 is the center of the right cylinder.
At the same distance from O 3 , the center of the rotor 14: O 1
was placed. Vane traveling angle of the blade chamber formed by the cylinder 11, rotor 14, vane, and side plate: θ
The volume curve: Va (θ) for the distance is as shown in Fig. 5 (c) with the interval: ε as a parameter. By the way, curve A shows the volume curve of a conventional compressor in which the cylinder is formed of only one perfect circle, curve B shows the volume curve when ε=5 mm, and curve C shows the volume curve when ε=8 mm in the case of this example. shows the case where ε=10mm. Eccentricity: As ε increases, the change in the volume curve around θ = θ s1 = 225° becomes smaller; for example, when ε
= 8 mm, it can be seen that it becomes almost flat in the range of 200° < θ < 250°. In the example, vane traveling angle: θ=θ s2 =250
so that refrigerant is supplied to the blade chamber until
A suction hole B17 was arranged. Conventionally, in the case of 4 vanes, the angle at which the suction stroke ends is set around θ = θ s1 = 225°, where the volume of the vane chamber: Va is maximum, but by using this cylinder shape, θ = θ s2 = 250°. It was possible to extend the suction stroke end angle: θ s2 to °. When a conventional cylinder shape is used, if the above-mentioned θ s1 is extended, the volume of the blade chamber decreases, resulting in suction loss. When this cylinder shape is used, the flat part of the volume curve can be used, and the above-mentioned suction loss does not occur. Hereinafter, a characteristic analysis performed to understand in detail the transient phenomenon of refrigerant pressure, which is an important point of the present invention, will be described. One blade chamber (for example, blade chamber A)
Focusing on 18-1), and assuming that the pressure of the refrigerant supply source: Ps is always constant, the transient characteristics of the blade chamber pressure can be described by the following energy equation. C P /AGT A −PadVa/dt+dQ/dt=d/dt
(C V /AγaVaTa) (1 equation) In the above 1 equation, G: weight flow rate of refrigerant;
Va: Volume of the blade chamber, A: Heat equivalent of work, C P : Specific heat at constant pressure, T A : Supply side refrigerant temperature, κ: Specific heat ratio, R:
Gas constant, C V : Specific heat at constant volume, Pa: Impeller chamber pressure,
Q: amount of heat, γa: specific weight of the refrigerant in the blade chamber, Ta: temperature of the refrigerant in the blade chamber. In addition, in the following equations 2 to 4, a: effective suction area, g: gravitational acceleration,
γ A : Specific weight of supply side refrigerant, Ps: Supply side refrigerant pressure. In Equation 1, the first term on the left side is the thermal energy of the refrigerant that passes through the suction hole and is brought into the blade chamber per unit time, the second term is the work done by the refrigerant pressure on the outside per unit time, and the third term is the external wall. The right side shows the increase in the internal energy of the system per unit time. Assuming that the refrigerant follows the ideal gas law and that the suction stroke of the compressor is rapid, we assume that the change is adiabatic.
Since γa=Pa/RTa and dQ/dt=0, the following equation is obtained. G=dVa/dt(A/C P T A +1/κRT A ) Pa +Va/κRT A dPa/dt (2 equations) Also, using the relational expression 1/R=A/C P +1/κR, G= 1/RT A・dVa/dt・Pa+Va/κRT A d
Pa/dt (3 formulas) Nozzle theory can be applied to the weight flow rate of refrigerant passing through the suction hole. Therefore, by solving equations 3 and 4 simultaneously, the transient characteristics of the blade chamber pressure can be obtained. Figure 7 shows t=
The transient characteristics of the blade chamber pressure were determined using the rotation speed as a parameter under the initial conditions of 0 and P=Ps. In addition, since R12 is usually used as the refrigerant for car cooler refrigeration cycles, κ=1.13 and R=
668Kg・cm/〓Kg, γ A = 16.8×10 -6 Kg/cm 3 , T A =
The analysis was conducted as 283〓.

【表】 第7図において、ω=1000rpmではθ=210
°、ω=1500rpmではθ=240゜近傍で羽根室圧
力は、供給圧:Ps=3.18Kg/cm2absに到している。
したがつて、この範囲の回転数では吸入行程終了
時点で、羽根室に冷媒が十分に供給されるため、
吸入損失は生じない。 回転数が高くなると、吸入行程終了時:θ=
250゜で大幅な圧力降下をもたらすため、羽根室
内の冷媒総重量が減少し、能力制御が効果的に働
くことが分かる。 第8図は、従来の真円形状シリンダ(第5図
イ)で圧縮機を構成した場合と、本発明の実施例
の場合の羽根室圧力特性を、同じ吸入有効面積:
a1=a2=0.2cm2を用いて比較したものである。 実線は真円形状シリンダ、鎖線は本実施例の場
合を示し、a,b,c及びA,B,Cは、それぞ
れω=1000、1500、2000rpmの場合である。例え
ば、ω=1000rpmの場合、同じ吸入有効面積にも
かかわらず、真円形状シリンダ(図a)では、θ
=θs1=225゜の時点で、羽根室圧力:Paはまだ
供給圧:Psに到達せず、ΔP=0.1Kg/cm2程度の圧
力損失を有する。 ところが、本実施例(図A)の場合では、θ=
210゜で既に供給圧:Psに到達している。 この様に、同じ吸入有効面積を用いても、羽根
室体積曲線の選択によつて、あるいは、シリンダ
形状の選択によつて、冷媒吸入総重量が異なると
いう点に着目したのが本発明の特徴である。 本発明は、シリンダが従来から概略楕円形状
で、ロータがその中心に配置された圧縮機にも適
用することが出来る。 この種の圧縮機は、シリンダ形状が例えば、
sin2θの函数として形成されている場合が多い
が、本発明を適用するためには、実施例の場合と
同様に、吸入行程終了近傍における体積曲線の変
化率が、従来の変化率と比べて、より小さくなる
様に、シリンダ形状を選択すればよく、概略平坦
部を有する様に出来れば、より好ましい。 第11図にその一例を示す。 200は半径:RrのO3を中心とするロータ
円、201,202,203,204はそれぞ
れ、Q1,O2,O4,O5を中心とする半径:Rcのシ
リンダ円である。 O1とO2及びO4とO5の中心間距離:εは、Rr,
Rc等の諸寸法と比べて十分に小さくてよく、ま
た、2つの円が交叉する点:Nから十分遠方の個
所は、ベーンの走行安定性等を考慮して他の曲線
を用いてもよい。 以上、実施例により説明したように、本発明の
ベーン形圧縮機は、吸入行程における前記羽根室
圧力が、冷媒の供給源圧力よりも降下する吸入損
を利用して高速駆動時の冷凍能力の抑制を行う圧
縮機において、ベーンが摺動可能に設けられたロ
ータと、このロータ及びベーンを収容する非真円
形状のシリンダと、前記シリンダの両側面に固定
され、前記ベーン、前記ロータ、前記シリンダで
形成される羽根室の空間をその側面において密閉
する側板と、前記羽根室と外部を連絡する流通路
である吸入孔及び吐出孔とより構成され、前記ロ
ータとシリンダ間が近接するシリンダトツプ部を
有し、前記ロータの回転中心を中心とし、前記シ
リンダトツプ部から前記ベーンのシリンダ側の端
部までの角度に対し、前記羽根室の体積が吸入圧
縮行程中最大となる角度の近傍で、前記シリンダ
形状を前記羽根室の体積曲線が概略平坦部を有す
る様に形成すると共に、前記平坦部が吸入行程に
含まれるよう吸入孔を形成することによつて、吸
入行程にある羽根室への吸入孔からの冷媒の供給
を確保し、特に低速回転時の吸入圧力損失を防止
したものである。 なお、本発明の実施例を4ベーン型について説
明したが、4ベーン型に限定されるものではな
い。
[Table] In Figure 7, at ω = 1000 rpm, θ = 210
At °, ω = 1500 rpm, the blade chamber pressure reaches the supply pressure: Ps = 3.18 Kg/cm 2 abs near θ = 240°.
Therefore, at the rotation speed within this range, sufficient refrigerant is supplied to the blade chamber at the end of the suction stroke, so
No inhalation losses occur. As the rotation speed increases, at the end of the suction stroke: θ=
It can be seen that since a large pressure drop occurs at 250°, the total weight of refrigerant in the blade chamber decreases, and capacity control works effectively. FIG. 8 shows the pressure characteristics of the blade chamber in the case where the compressor is configured with a conventional perfect circular cylinder (FIG. 5 A) and in the case of the embodiment of the present invention, with the same effective suction area:
The comparison was made using a 1 = a 2 = 0.2 cm 2 . The solid line indicates a perfect circular cylinder, the chain line indicates the case of this embodiment, and a, b, c and A, B, C are for the case where ω=1000, 1500, and 2000 rpm, respectively. For example, when ω = 1000 rpm, despite the same effective suction area, in a perfectly circular cylinder (Figure a), θ
= θ s1 = 225°, the blade chamber pressure: Pa has not yet reached the supply pressure: Ps, and there is a pressure loss of about ΔP=0.1 Kg/cm 2 . However, in the case of this embodiment (Figure A), θ=
At 210°, the supply pressure has already reached Ps. In this way, the present invention is characterized by focusing on the fact that even if the same effective suction area is used, the total weight of refrigerant suction differs depending on the selection of the blade chamber volume curve or the selection of the cylinder shape. It is. The present invention can also be applied to a compressor in which the cylinder has conventionally been approximately elliptical in shape and the rotor is disposed at the center thereof. This type of compressor has a cylinder shape such as
Although it is often formed as a function of sin2θ, in order to apply the present invention, as in the case of the embodiment, the rate of change of the volume curve near the end of the suction stroke must be The cylinder shape may be selected so as to be smaller, and it is more preferable to have a substantially flat portion. An example is shown in FIG. 200 is a rotor circle centered on O 3 with radius Rr, and 201, 202, 203, and 204 are cylinder circles with radius Rc centered on Q 1 , O 2 , O 4 , and O 5, respectively. Distance between centers of O 1 and O 2 and O 4 and O 5 : ε is Rr,
It may be sufficiently small compared to various dimensions such as Rc, and other curves may be used for the point where the two circles intersect, which is sufficiently far from N, considering the running stability of the vane, etc. . As described above with reference to the embodiments, the vane compressor of the present invention improves the refrigerating capacity during high-speed operation by utilizing the suction loss in which the pressure in the vane chamber during the suction stroke drops below the refrigerant supply source pressure. A compressor that performs suppression includes a rotor with slidable vanes, a non-perfectly circular cylinder that accommodates the rotor and the vanes, and a cylinder that is fixed to both sides of the cylinder and that includes the vanes, the rotor, and the cylinder. The cylinder top is composed of a side plate that seals the space of the blade chamber formed by the cylinder on its side, and a suction hole and a discharge hole that are flow passages that communicate the blade chamber with the outside, and in which the rotor and the cylinder are close to each other. , with the rotation center of the rotor as the center, and an angle in the vicinity of an angle at which the volume of the blade chamber is at a maximum during the suction compression stroke with respect to the angle from the cylinder top part to the cylinder side end of the vane. , by forming the cylinder shape so that the volume curve of the blade chamber has a substantially flat part, and by forming the suction hole so that the flat part is included in the suction stroke, the blade chamber is in the suction stroke. This ensures the supply of refrigerant from the suction hole and prevents suction pressure loss, especially during low speed rotation. Note that although the embodiments of the present invention have been described with reference to a four-vane type, the present invention is not limited to the four-vane type.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来の4ベーンタイプの圧縮機の正
面断面図、第2図は、本発明の一実施例を示す4
ベーン圧縮機の正面断面図、第3図イ〜ホは同実
施例の圧縮機の吸入行程を示す説明図、第4図
は、同実施例のシリンダ形状を示す説明図、第5
図は圧縮機の体積曲線を示すグラフ、第6図は本
発明の実施例における圧縮機の羽根室圧力特性を
示すグラフ、第7図は羽根室圧力特性を従来圧縮
機と本実施例の圧縮機について比較したグラフ、
第8図は回転数に対する圧力降下率のグラフ、第
9図は本発明の他の実施例を示す説明図である。 11……シリンダ、12……ベーン、14……
ロータ、15,17……吸入孔、18−1……羽
根室。
FIG. 1 is a front sectional view of a conventional 4-vane type compressor, and FIG. 2 is a 4-vane type compressor showing an embodiment of the present invention.
A front cross-sectional view of the vane compressor, FIGS. 3A to 3E are explanatory views showing the suction stroke of the compressor of the same embodiment, FIG.
Figure 6 is a graph showing the volume curve of the compressor, Figure 6 is a graph showing the blade chamber pressure characteristics of the compressor in the embodiment of the present invention, and Figure 7 is the graph showing the blade chamber pressure characteristics of the conventional compressor and the compressor of this embodiment. Graph comparing machines,
FIG. 8 is a graph of pressure drop rate versus rotational speed, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing another embodiment of the present invention. 11...Cylinder, 12...Vane, 14...
Rotor, 15, 17...Suction hole, 18-1...Blade chamber.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 吸入行程における前記羽根室圧力が、冷媒の
供給源圧力よりも降下する吸入損を利用して高速
駆動時の冷凍能力の抑制を行う圧縮機において、
ベーンが摺動可能に設けられたロータと、このロ
ータ及びベーンを収容する非真円形状のシリンダ
と、前記シリンダの両側面に固定され、前記ベー
ン、前記ロータ、前記シリンダで形成される羽根
室の空間をその側面において密閉する側板と、前
記羽根室と外部を連絡する流通路である吸入孔及
び吐出孔とより構成され、前記ロータとシリンダ
間が近接するシリンダトツプ部を有し、前記ロー
タの回転中心を中心とし、前記シリンダトツプ部
から前記ベーンのシリンダ側の端部までの角度に
対し、前記羽根室の体積が吸入圧縮行程中最大と
なる角度の近傍で、前記シリンダ形状を前記羽根
室の体積曲線が概略平坦部を有する様に形成する
と共に、前記平坦部が吸入行程に含まれるよう前
記吸入孔を形成したベーン形圧縮機。
1. In a compressor that suppresses the refrigerating capacity during high-speed operation by utilizing a suction loss in which the pressure in the blade chamber during the suction stroke is lower than the refrigerant supply source pressure,
a rotor on which vanes are slidably provided; a non-circular cylinder that accommodates the rotor and the vanes; and a blade chamber fixed to both sides of the cylinder and formed by the vanes, the rotor, and the cylinder. The rotor has a cylinder top portion in which the rotor and the cylinder are close to each other; With respect to the angle from the top of the cylinder to the end of the vane on the cylinder side, the cylinder shape is set near the angle at which the volume of the blade chamber is maximum during the suction compression stroke. A vane compressor, wherein the volume curve of the chamber is formed to have a substantially flat part, and the suction hole is formed so that the flat part is included in the suction stroke.
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