KR20030064637A - Positive displacement machine - Google Patents

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KR20030064637A
KR20030064637A KR10-2003-0005100A KR20030005100A KR20030064637A KR 20030064637 A KR20030064637 A KR 20030064637A KR 20030005100 A KR20030005100 A KR 20030005100A KR 20030064637 A KR20030064637 A KR 20030064637A
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하야세이사오
고오소까베히로까쯔
찌까노마사쯔구
도오죠겐지
오오시마겐이찌
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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Abstract

용적형 기계에 있어서의 밸브 기구의 간소화와 고압의 작동 유체에 대한 신뢰성 향상 및 기계 마찰 손실의 저감을 목적으로 한다.It aims at simplifying the valve mechanism in the volumetric machine, improving the reliability of the high pressure working fluid, and reducing the mechanical friction loss.

왕복 운동에 수반하여 요동 운동을 행하는 왕복 이동 부재(1)를 갖는 용적형 기계로, 상기 요동 운동을 이용하여 작동실과 흡입압 공간 혹은 토출압 공간과의 도통을 절환한다. 또한 상기의 용적형 기계로 각 미끄럼 이동부의 크기에 대하여 피스톤 직경만을 상대적으로 작게 한다.A volumetric machine having a reciprocating member (1) which performs a swinging motion in conjunction with a reciprocating motion. The conduction between the operating chamber and the suction pressure space or the discharge pressure space is switched using the swinging motion. In addition, with the above-mentioned volumetric machine, only the piston diameter is made relatively small with respect to the size of each sliding part.

용적형 기계의 생산성과 신뢰성이 향상됨으로써 이산화탄소 등의 초고압 냉매에서의 사용에 견딜 수 있는 압축기를 실용화할 수 있어, 냉동 사이클 등의 시스템 전체의 효율도 향상된다.By improving the productivity and reliability of the volumetric machine, a compressor that can withstand use in ultra-high pressure refrigerants such as carbon dioxide can be put to practical use, and the efficiency of the entire system such as a refrigeration cycle is also improved.

Description

용적형 기계 {POSITIVE DISPLACEMENT MACHINE}Volumetric Machines {POSITIVE DISPLACEMENT MACHINE}

본 발명은, 용적형 기계와 용적형 기계를 이용한 냉동 공기 조절 기기나 연료 전지 시스템 등의 효율 향상 기술에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to the efficiency improvement technique of a refrigeration air conditioner, a fuel cell system, etc. using a volumetric machine and a volumetric machine.

종래의 왕복식 용적형 기계에서는, 일본 특허 공개 평9-72275호 공보의 도7에 기재된 압축기와 같이 작동실 공간을 그 용적의 증감에 따라서 흡입실 공간 혹은 토출실 공간을 교대로 연통시키기 위해, 가동 부품에 의해 구성되는 밸브 기구를 사용하고 있었다.In the conventional reciprocating volumetric machine, as in the compressor described in Fig. 7 of JP-A-9-72275, in order to alternately communicate the suction chamber space or the discharge chamber space with the increase or decrease of the volume, The valve mechanism comprised of movable parts was used.

또한, 일본 특허 공개 평9-72275호 공보의 도7에 기재된 압축기에 있어서의 왕복 이동 부재는 피스톤부의 중앙에 아암부를 삽입함으로써 형성되어 있었다.Moreover, the reciprocating member in the compressor of FIG. 7 of Unexamined-Japanese-Patent No. 9-72275 was formed by inserting an arm part in the center of a piston part.

상기 종래 기술에서는, 왕복식 용적형 기계를 구성하는 가동 부품이 많아져 생산성과 신뢰성을 저하시키게 되는 문제가 있었다. 본 발명의 제1 목적은 부품 개수가 적고 신뢰성이 높은 왕복식 용적형 기계를 제공하는 것이다.In the above prior art, there are many moving parts constituting the reciprocating displacement type machine, which causes a problem of lowering productivity and reliability. It is a first object of the present invention to provide a reciprocating volumetric machine having a small number of parts and high reliability.

또한 상기 종래 기술에서는, 조립성으로부터의 제약에 의해 피스톤부의 직경을 작게 하거나 그 직경에 대한 아암부의 직경의 비율을 크게 하거나 하는 것이 어렵고, 작동 유체의 압력에 의해 미끄럼 이동부인 아암부에 발생하는 미끄럼 이동 하중과 미끄럼 이동 면압의 저감에 한계가 있었다. 이로 인해, 특히 작동 유체가 고압인 경우에 기계 마찰 손실의 증대와 미끄럼 이동부의 신뢰성 저하가 발생되기 쉽다는 문제가 있었다. 본 발명의 제2 목적은 작동 유체가 고압일지라도 기계 마찰 손실이 작아 미끄럼 이동부의 신뢰성이 높은 왕복식 용적형 기계를 제공하는 것이다.Moreover, in the said prior art, it is difficult to reduce the diameter of a piston part or to enlarge the ratio of the diameter of an arm part with respect to the diameter by the restriction | limiting from assembly property, and the sliding which arises in the arm part which is a sliding part by the pressure of a working fluid is difficult. There was a limit to the reduction of the moving load and the sliding surface pressure. For this reason, there exists a problem that the increase of a mechanical friction loss and the fall of the reliability of a sliding part are easy to produce especially when a working fluid is high pressure. It is a second object of the present invention to provide a reciprocating volumetric machine having high reliability of sliding parts due to low mechanical friction loss even when the working fluid is high pressure.

또한 고압의 작동 유체를 적용하는 용적 기계를 이용한 시스템에서는, 고압의 작동 유체에 저장된 에너지를 교축 기구 등의 유로 저항 손실에 의해 잃게 되므로, 에너지 효율의 관점으로부터 낭비하고 있다는 문제가 있었다. 본 발명의 제3 목적은 용적 기계를 이용한 시스템으로 고압의 작동 유체를 팽창시켜 감압할 때에 에너지를 회수하고, 게다가 그 회수 작업시에 발생하는 기계 마찰 손실 등의 에너지 손실을 작게 하여, 효율이 높은 시스템을 제공하는 것이다.Moreover, in the system using the volumetric machine which applies the high pressure working fluid, since the energy stored in the high pressure working fluid is lost by the flow path resistance loss, such as a throttle mechanism, there existed a problem that it was wasted from a viewpoint of energy efficiency. The third object of the present invention is to recover energy when expanding the high-pressure working fluid with a system using a volumetric machine to reduce the pressure, and also to reduce the energy loss such as mechanical friction loss generated during the recovery operation, thereby improving efficiency. To provide a system.

도1은 본 발명의 제1 실시예인 펌프의 전체 측단면도.1 is an overall side sectional view of a pump as a first embodiment of the present invention;

도2는 도1에 있어서의 A-A 단면도.FIG. 2 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 1; FIG.

도3은 도1에 있어서의 B-B 단면도.3 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 1;

도4는 도1에 있어서의 C-C 단면도.4 is a sectional view taken along the line C-C in FIG.

도5는 도1에 있어서의 D-D 단면도.Fig. 5 is a sectional view taken along the line D-D in Fig. 1;

도6은 본 발명의 제2 실시예인 팽창기 전체의 측단면도.Figure 6 is a side cross-sectional view of the inflator as a second embodiment of the present invention.

도7은 도6에 있어서의 E-E 단면도.Fig. 7 is a sectional view taken along the line E-E in Fig. 6;

도8은 도6에 있어서의 F-F 단면도.Fig. 8 is a sectional view taken along the line F-F in Fig. 6;

도9는 도6에 있어서의 G-G 단면도.FIG. 9 is a sectional view taken along the line G-G in FIG. 6; FIG.

도10은 도6에 있어서의 H-H 단면도.10 is a sectional view taken along the line H-H in FIG.

도11은 본 발명의 제3 실시예인 냉매를 작동 유체로 한 팽창 및 압축기 전체의 측단면도.Fig. 11 is a side sectional view of the entirety of the expansion and the compressor using the refrigerant as the working fluid of the third embodiment of the present invention;

도12는 본 발명의 제3 실시예인 팽창 및 압축기를 냉동 및 공기 조절 기기에 적용한 경우의 냉동 사이클 구성도.12 is a configuration of a refrigeration cycle when the expansion and the compressor, which is a third embodiment of the present invention, is applied to a refrigeration and air conditioner.

도13은 본 발명의 제4 실시예인 공기용 팽창 및 압축기 전체의 측단면도.Figure 13 is a side cross-sectional view of the entirety of an inflation and compressor for a fourth embodiment of the present invention.

도14는 도13에 있어서의 I-I 단면도.FIG. 14 is a sectional view taken along the line I-I in FIG. 13; FIG.

도15는 도13에 있어서의 J-J 단면도.FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line J-J in FIG. 13; FIG.

도16은 도13에 있어서의 K-K 단면도.FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line K-K in FIG. 13; FIG.

도17은 본 발명의 제4 실시예인 팽창 및 압축기를 연료 전지 시스템에 적용한 경우의 시스템 구성도.Fig. 17 is a system configuration diagram when the expansion and compressor as the fourth embodiment of the present invention is applied to a fuel cell system.

도18은 본 발명의 제5 실시예인 압축기의 전체 측단면도.18 is an overall side sectional view of a compressor as a fifth embodiment of the present invention;

<주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code for the main part>

1, 21, 45, 66 : 왕복 이동 부재1, 21, 45, 66: reciprocating member

1a, 21a, 21c, 45a, 45c, 66a : 피스톤 헤드부1a, 21a, 21c, 45a, 45c, 66a: piston head part

1b, 21d, 45d, 66b : 아암부1b, 21d, 45d, 66b: arm part

1c, 21e, 66c : 핀1c, 21e, 66c: pin

1d, 21f, 45f : 연락 통로1d, 21f, 45f: contact passage

2, 16, 22, 48, 69 : 실린더 블럭2, 16, 22, 48, 69: cylinder block

2a, 16a, 22a, 22b, 69a : 내주 원통면2a, 16a, 22a, 22b, 69a: inner cylindrical surface

2b, 16b, 21b, 22c, 45b, 48d, 66f : 흡입 포트2b, 16b, 21b, 22c, 45b, 48d, 66f: suction port

2c, 16c, 22d, 23a, 48e, 74a : 토출 포트2c, 16c, 22d, 23a, 48e, 74a: discharge port

3 : 구면 부시3: spherical bush

4, 33, 50, 67 : 구동축4, 33, 50, 67: drive shaft

4a, 33a, 67a : 구동 아암부4a, 33a, 67a: driving arm part

4b, 13, 19b, 33b, 55, 67b, 82 : 균형 질량4b, 13, 19b, 33b, 55, 67b, 82: balanced mass

5, 42, 68 : 베어링 프레임5, 42, 68: bearing frame

5a, 68a : 베어링부5a, 68a: bearing part

6, 23, 54, 74 : 실린더 헤드6, 23, 54, 74: cylinder head

7, 24, 40, 41, 65 : 작동실7, 24, 40, 41, 65: operating room

8, 9, 17 : 커버8, 9, 17: cover

10, 18, 27, 47, 53, 70 : 흡입 배관10, 18, 27, 47, 53, 70: suction piping

11, 32, 49, 79 : 토출 배관11, 32, 49, 79: discharge pipe

12, 34, 80 : 구동용 모터12, 34, 80: driving motor

12a, 20a, 34a, 80a : 고정자부12a, 20a, 34a, 80a: stator part

12b, 20b, 34b, 80b : 회전자부12b, 20b, 34b, 80b: rotor part

14, 81 : 모터 커버14, 81: motor cover

15, 46 : 타원 궤적15, 46: elliptic trajectory

19 : 출력축19: output shaft

19a : 출력 아암부19a: output arm

20 : 발진기20: oscillator

25, 73 : 흡입 밸브 플레이트25, 73: suction valve plate

26, 72 : 리벳26, 72 rivet

28, 75 : 토출 밸브 플레이트28, 75: discharge valve plate

29, 76 : 토출 밸브 누름29, 76: press the discharge valve

30, 77 : 토출 공간30, 77: discharge space

31, 78 : 토출실 커버31, 78: discharge chamber cover

35, 56 : 팽창 및 압축기35, 56: expansion and compressor

36 : 사이클 배관36: cycle piping

37 : 응축기37: condenser

38 : 증발기38: evaporator

39 : 팽창 수단39 expansion means

43 : 볼 베어링43: ball bearing

44 : 니들 베어링44: needle bearing

45e : 너트45e: Nut

45g, 66d : 흡입구45g, 66d: inlet

45h, 52, 66e, 71 : 내부 공간45h, 52, 66e, 71: interior space

48c, 48g : 흡입 통로48c, 48g: suction passage

48f : 토출 통로48f: discharge passage

51 : 모터51: motor

57 : 공기57: air

58 : 에어클리너58: air cleaner

59 : 압축 공기59: compressed air

60 : 연료 전지 스택60: Fuel Cell Stack

60a : 캐소드부60a: cathode portion

60b : 애노드부60b: anode part

60c : 이온 투과막60c: ion permeable membrane

60d : 전력60d: power

61 : 연료 가스61: fuel gas

62 : 배기 가스62: exhaust gas

63 : 고압 배기 공기63: high pressure exhaust air

64 : 저압 배기 공기64: low pressure exhaust air

상기 제1 목적을 달성하기 위해, 왕복 운동에 의해 밀폐된 작동 공간의 용적을 변화시키는 피스톤부 및 그 피스톤부의 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 신장하는 2개의 아암부를 갖는 왕복 이동 부재와, 작동 공간의 일부이며 상기 피스톤부의 왕복 운동을 안내하는 안내 부재와, 축 방향을 동일하게 하여 서로 역방향으로 회전하고, 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 아암부를 지지하는 2개의 축 부재에 의해 피스톤부가 왕복 운동 방향의 축선 주위로 요동 운동하면서 왕복 운동하는 용적형 기계에 있어서, 밸브 기구를 위한 가동 부품을 이용하지 않고서 왕복 이동 부재의 상기 운동을 이용하여 작동 공간의 용적 증감에 따라서, 작동 유체 공간, 예를 들어 흡입실 공간 혹은 토출실 공간과, 작동 공간을 교대로 연통시키기 위한 연통 경로를 구성한 것이다.In order to achieve the first object, a reciprocating member having a piston portion for changing the volume of the working space enclosed by the reciprocating motion and two arm portions extending opposite to each other in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston portion; A guide member which is a part of the working space and guides the reciprocating motion of the piston portion, and two shaft members which rotate in the opposite directions with the same axial direction, and support the arm portions at positions radially offset from the rotation axis thereof, respectively. In a volumetric machine in which a piston portion reciprocates while oscillating around an axis in the reciprocating direction, the working fluid is used in accordance with the volume increase and decrease of the working space by using the above-described movement of the reciprocating member without using the movable part for the valve mechanism. Space, for example, suction chamber space or discharge chamber space, and the operating space It will configure a communication path for.

또한, 상기 제2 목적을 달성하기 위해, 왕복 운동에 의해 밀폐된 작동 공간의 용적을 변화시키는 피스톤부 및 그 피스톤부의 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 신장하는 2개의 아암부를 갖는 왕복 이동 부재와, 작동 공간의 일부이며 상기 피스톤부의 왕복 운동을 안내하는 안내 부재와, 축 방향을 동일하게 하여 서로 역방향으로 회전하고, 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 아암부를 지지하는 2개의 축 부재에 의해 피스톤부가 왕복 운동 방향의 축선 주위로 요동 운동하면서 왕복 운동하는 용적형 기계에 있어서, 왕복 이동 부재를 2개의 아암부를 갖는 부재의 중앙부에 피스톤부가 형성된 부재를 삽입함으로써 형성한 것이다.Moreover, in order to achieve the said 2nd objective, the reciprocating member which has a piston part which changes the volume of the operation space enclosed by the reciprocating motion, and two arm parts which extend to the opposite sides in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the piston part, And a guide member that is part of the working space and guides the reciprocating motion of the piston portion, and two shaft members each supporting the arm portion at a position axially equal to each other and rotating radially from the rotation axis. In a volume machine in which a piston portion reciprocates while oscillating around an axis in the reciprocating direction, the reciprocating member is formed by inserting a member having a piston portion in the center of a member having two arm portions.

또한, 상기 제3 목적을 달성하기 위해, 왕복 운동에 의해 밀폐된 작동 공간의 용적을 변화시키는 피스톤부 및 그 피스톤부의 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 신장하는 2개의 아암부를 갖는 왕복 이동 부재와, 작동 공간의 일부이며 상기 피스톤부의 왕복 운동을 안내하는 안내 부재와, 축 방향을 동일하게 하여 서로 역방향으로 회전하고, 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 아암부를 지지하는 2개의 축 부재에 의해 피스톤부가 왕복 운동 방향의 축선 주위로 요동 운동하면서 왕복 운동하는 용적형 기계를 일구성 요소로 하는 시스템으로서, 압축 행정과 팽창 행정을 구비한 시스템으로 한 것이다. 예를 들어, 왕복 이동 부재의 양단부에 설치된 피스톤부에 의해 작동하는 2개의 작동실 중 한 쪽을 압축실, 다른 쪽을 팽창실로 구성하고, 압축실에서 동력을 공급하여 고압으로 한 작동 유체의 적어도 일부를 팽창실로 유도하여 동력을 회수하면서 감압하는 용적형 기계를 일구성 요소로 하고, 냉동 공기 조절 기기 시스템에 있어서는 냉동 사이클의 압축 행정과 팽창 행정을 행하게 하도록 한 것이다.Moreover, in order to achieve the said 3rd objective, the reciprocating member which has a piston part which changes the volume of the operating space enclosed by the reciprocating motion, and two arm parts which extend to the opposite sides in the direction orthogonal to the reciprocating direction of the piston part, And a guide member that is part of the working space and guides the reciprocating motion of the piston portion, and two shaft members each supporting the arm portion at a position axially equal to each other and rotating radially from the rotation axis. The piston unit is a system having a volumetric machine that reciprocates while oscillating around an axis in the reciprocating direction as one component, and has a system having a compression stroke and an expansion stroke. For example, at least one of the two operating chambers operated by the piston units provided at both ends of the reciprocating member is composed of a compression chamber and the other of the expansion chamber, and powered by a compression chamber to supply at least a high pressure of the working fluid. A volumetric machine that reduces a pressure while guiding a part to the expansion chamber to recover power is used as a component, and in a refrigeration air conditioner system, a compression stroke and an expansion stroke of a refrigeration cycle are performed.

이하, 본 발명의 각 실시예를 도1 내지 도19에 의해 설명한다. 우선 제1 실시예를 도1 내지 도5에 의거하여 설명한다. 도1 내지 도5에는 본 발명의 제1 실시예인 용적형 펌프를 도시한다.Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. First, the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 5 show a volumetric pump which is a first embodiment of the present invention.

왕복 이동 부재(1)는 그 2개의 피스톤 헤드부(1a)를 각각 실린더 블럭(2)의 2개의 내주 원통면(2a)에 의해 안내되어 왕복 운동과 상기 왕복 운동 방향 축선 주위의 회전을 행할 수 있도록 지지되어 있다. 왕복 이동 부재(1)의 피스톤 헤드부(1a)에는 그 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 돌출한 2개의 원통형 아암부(1b)가 삽입되어 핀(1c)에 의해 고정되어 있다.The reciprocating member 1 is guided by its two inner circumferential cylindrical surfaces 2a of the cylinder block 2 respectively to guide the two piston heads 1a to perform reciprocating motion and rotation about the reciprocating direction axis. Is supported. Two cylindrical arm portions 1b protruding from each other in the direction perpendicular to the reciprocating direction are inserted into the piston head portion 1a of the reciprocating member 1, and are fixed by the pins 1c.

2개의 아암부(1b)는, 각각 구면 부시(3)의 내주 원통면에 회전 가능하게 삽입되어 있다. 2개의 구면 부시(3)의 외주 구면부는, 각각 구동축(4)의 구동 아암부(4a)에 의해 구동축(4)의 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 구면 대우에 의해 지지되어 있다.Two arm parts 1b are rotatably inserted in the inner circumferential cylindrical surface of the spherical bush 3, respectively. The outer circumferential spherical portions of the two spherical bushes 3 are respectively supported by spherical treatment at positions which are radially offset from the rotation axis of the drive shaft 4 by the drive arm portions 4a of the drive shaft 4.

그 결과, 왕복 이동 부재의 2개의 아암부(1b)와 2개의 구동축(4)은 상대적인회전과 서로 상대적인 경사 방향 변화가 가능한 상태에서, 구동축(4)의 회전축으로부터 편위한 위치에서 연결되어 있다. 구동축(4)의 구동 아암부(4a)의 직경 방향 반대측에는 균형 질량(4b)이 형성되어 있다. 또한 2개의 구동축(4)은 각각 베어링 프레임(5)의 베어링부(5a)에 의해 회전 지지되어 있다. 2개의 베어링 프레임(5)은 그들의 베어링부(5a)의 중심축이 서로 동일축 상에 배치되도록 각각 실린더 블럭(2)에 볼트에 의해 고정되어 있다.As a result, the two arm portions 1b and the two drive shafts 4 of the reciprocating member are connected at positions deviated from the rotation shaft of the drive shaft 4 in a state where relative rotation and relative inclination direction changes are possible. A balance mass 4b is formed on the opposite side in the radial direction of the drive arm portion 4a of the drive shaft 4. In addition, the two drive shafts 4 are rotatably supported by the bearing portions 5a of the bearing frame 5, respectively. The two bearing frames 5 are fixed to the cylinder block 2 by bolts so that the central axes of their bearing portions 5a are arranged on the same axis with each other.

실린더 블럭(2)에 형성된 2개의 내주 원통면(2a) 중심축끼리는 마찬가지로 서로 동일축이며, 또한 그 실린더 블럭(2)에 고정된 베어링 프레임(5)의 베어링부 중심축은 서로 직각으로 되어 있다.The central axes of the two inner circumferential cylindrical surfaces 2a formed in the cylinder block 2 are similarly coaxial with each other, and the central portions of the bearing portions of the bearing frame 5 fixed to the cylinder block 2 are perpendicular to each other.

실린더 블럭(2)에 형성된 내주 원통면(2a)의 2개의 개구 단부는 각각 볼트로 고정된 실린더 헤드(6)에 의해 폐색되어 있고, 왕복 이동 부재의 피스톤 헤드부(1a)와 실린더 블럭의 내주 원통면(2a)과 실린더 헤드(6)에 의해 둘러싸인 작동실(7)이 2개 설치되어 있다. 왕복 이동 부재의 피스톤 헤드부(1a)에는 작동실(7)로의 연락 통로(1d)가 설치되어 있고, 그 연락 통로(1d)에는 피스톤 측면의 원통면에 2개의 개구부를 갖고 있다. 실린더 블럭(2)에는, 각각 내주 원통면(2a)에 개구하는 흡입 포트(2b) 및 토출 포트(2c)가 형성되어 있고, 각각 내주 원통면(2a)의 반대측 개구부를 실린더 블럭(2)에 볼트 등(도시하지 않음)에 의해 고정된 커버(8) 및 커버(9)에 의해 폐색되어 있다. 흡입 포트(2b)의 개구부를 폐색하는 커버(8)에는 펌프 외부로부터 삽입된 흡입 배관(10)이 연결되어 있고, 토출 포트(2c)의 개구부를 폐색하는 커버(9)에는 펌프 외부로부터 삽입된 토출배관(11)이 연결되어 있다.The two opening ends of the inner circumferential cylindrical surface 2a formed in the cylinder block 2 are closed by the cylinder head 6 fixed with bolts, respectively, and the piston head portion 1a of the reciprocating member and the inner circumference of the cylinder block. Two operating chambers 7 surrounded by the cylindrical surface 2a and the cylinder head 6 are provided. The piston head portion 1a of the reciprocating member is provided with a communication passage 1d to the operating chamber 7, and the communication passage 1d has two openings in the cylindrical surface of the piston side surface. The cylinder block 2 is provided with the suction port 2b and the discharge port 2c which respectively open in the inner peripheral cylindrical surface 2a, and each opening part opposite the inner peripheral cylindrical surface 2a is provided in the cylinder block 2, respectively. It is closed by the cover 8 and the cover 9 which were fixed by the bolt etc. (not shown). A suction pipe 10 inserted from the outside of the pump is connected to the cover 8 that closes the opening of the suction port 2b, and a cover 9 which closes the opening of the discharge port 2c is inserted from the outside of the pump. The discharge pipe 11 is connected.

2개의 베어링 프레임(5)에는, 각각 구동용 모터(12)의 고정자부(12a)가 볼트에 의해 고정되고, 2개의 구동축(4)에는 각각 베어링부(5a)를 사이에 두고 구동 아암부(4a)의 반대측에 구동용 모터(12)의 회전자부(12b)가 고정되어 있다. 회전자부(12b)에는 전술한 균형 질량(4b)과 역방향으로 보다 작은 원심력을 발생하는 균형 질량(13)이 부착되어 있다. 고정자부(12a)와 회전자부(12b)로 구성되는 2개의 구동용 모터(12)는 동일한 것이지만, 상기 용적형 펌프의 전체 구성 중에 서로 대향한 자세로 조립되어 있고, 2개의 구동축(4)을 서로 역방향으로 회전 구동한다. 본 제1 실시예에서는, 도1에 있어서의 우측의 구동용 모터(12)와 좌측의 구동용 모터(12)가 각각 도면의 우측 방향으로부터 보아 시계 방향 및 반시계 방향으로 회전 구동하는 구성으로 되어 있다. 또, 2개의 베어링 프레임(5)에는 실린더 블럭(2)으로의 고정 볼트에 의한 동시 체결로 모터 커버(14)가 고정되어 있다.Stator portions 12a of the driving motor 12 are fixed to the two bearing frames 5 by bolts, and driving arm portions (2) are provided on the two driving shafts 4 with the bearing portions 5a interposed therebetween. The rotor part 12b of the drive motor 12 is being fixed to the opposite side to 4a). The rotor portion 12b is attached with a balance mass 13 which generates smaller centrifugal force in the opposite direction to the balance mass 4b described above. The two drive motors 12 constituted of the stator part 12a and the rotor part 12b are the same, but are assembled in opposite postures in the overall configuration of the displacement pump, and the two drive shafts 4 Rotate in reverse direction to each other. In the first embodiment, the driving motor 12 on the right side and the driving motor 12 on the left side in Fig. 1 are configured to rotate in clockwise and counterclockwise directions, respectively, as viewed from the right side of the drawing. have. In addition, the motor cover 14 is fixed to the two bearing frames 5 by simultaneous fastening by the fixing bolt to the cylinder block 2.

이상의 구성에 있어서 2개의 구동축(4)이 서로 역방향으로 회전 구동하면, 구동축(4)의 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에 있는 2개의 구면 부시(3)의 구중심이 도1의 상하 방향으로는 동일 위상으로 왕복 운동하고, 도1의 지면(紙面) 수직 방향으로는 서로 반대 위상으로 왕복 운동하므로, 구면 부시(3)에 의해 2개의 원통형 아암부(1b)가 지지된 왕복 이동 부재(1)는, 일본 특허 공개 평9-72275호 공보(도8)에도 개시한 바와 같이 왕복 운동을 행동하면서 그 왕복 운동 방향 축선 주위의 요동을 반복한다. 이 때, 왕복 이동 부재(1)의 피스톤 헤드부(1a)에 형성된 연락 통로(1d)의 피스톤 측면 개구부는 구면 부시(3)의 중심과 구동축(4)의 회전축과의 편위량에 대해 배의 스트로크로 왕복 운동을 행하지만, 요동 방향으로는 피스톤 외경을 2개의 구면 부시(3)의 중심간 거리로 나눈 비율에서 요동 운동의 스트로크가 축소된다. 즉, 구동축(4)의 회전축 방향으로부터 보았을 때에 타원 궤적(15)을 그리는 운동을 행한다.In the above configuration, when the two drive shafts 4 are driven to rotate in opposite directions to each other, the centers of the two spherical bushes 3 at positions radially offset from the rotation shafts of the drive shafts 4 in the vertical direction in FIG. Reciprocates in the same phase and reciprocates in phases opposite to each other in the ground vertical direction of FIG. 1, so that the two cylindrical arm portions 1b are supported by the spherical bush 3 ), As described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-72275 (Fig. 8), repeats the swing around the reciprocating direction axis while reciprocating. At this time, the piston side opening of the communication passage 1d formed in the piston head portion 1a of the reciprocating member 1 is doubled with respect to the amount of deviation between the center of the spherical bush 3 and the rotational axis of the drive shaft 4. The stroke of the swinging motion is reduced in the ratio of dividing the piston outer diameter by the distance between the centers of the two spherical bushes 3 in the swinging direction. That is, the movement to draw the elliptic trajectory 15 is performed when viewed from the rotation axis direction of the drive shaft 4.

도2 내지 도5에는, 각각의 단면 내에 흡입 포트(2b) 혹은 토출 포트(2c)의 위치가 기재되어 있고, 그들에 대향한 위치에 있는 피스톤 헤드부(1a)의 연락 통로(1d)의 상기 개구부 위치를 파선으로 나타내고, 그 타원 궤적(15)을 일점 쇄선으로 나타내고 있다. 또한, 상기 방향으로 각 구동축(4)이 회전할 때의 연락 통로(1d) 개구부의 운동 방향을 화살표로 나타낸다. 도2에 있어서의 연락 통로(1d)의 개구부와 그 타원 궤적(15) 및 토출 포트(2c)의 위치 관계는, 도1의 상부 작동실(7)의 용적이 감소로부터 증대로 바뀌는 시점에서 그때까지의 연락 통로(1d)에 의한 토출 포트(2c)와 작동실(7)과의 도통 상태가 차단된 것을 나타내고 있다. 도3에 있어서의 연락 통로(1d)의 개구부와 그 타원 궤적(15) 및 흡입 포트(2b)의 위치 관계는, 상부 작동실(7)의 용적이 감소로부터 증대로 바뀌는 시점에서 금후는 연락 통로(1d)에 의해 흡입 포트(2b)와 작동실(7)과의 도통 상태가 확보되는 것을 나타내고 있다. 도4에 있어서의 연락 통로(1d)의 개구부와 그 타원 궤적(15) 및 흡입 포트(2b)의 위치 관계는, 도1의 하부 작동실(7)의 용적이 증대로부터 감소로 바뀌는 시점에서 그때까지의 연락 통로(1d)에 의한 흡입 포트(2b)와 작동실(7)과의 도통 상태가 차단된 것을 나타내고 있다.2 to 5, the positions of the suction port 2b or the discharge port 2c are described in the respective cross sections, and the above described communication channel 1d of the piston head portion 1a in the position opposite to them is shown. The opening position is shown by the broken line, and the elliptic trajectory 15 is shown by the dashed-dotted line. In addition, the direction of movement of the opening of the communication passage 1d when each drive shaft 4 rotates in the direction is indicated by an arrow. The positional relationship between the opening of the communication passage 1d and the elliptical trajectory 15 and the discharge port 2c in FIG. 2 is then changed at a time when the volume of the upper operating chamber 7 in FIG. 1 changes from decreasing to increasing. It has shown that the conduction state of the discharge port 2c and the operation chamber 7 by the communication passage 1d up to is cut off. The positional relationship between the opening of the communication passage 1d, the elliptic trajectory 15, and the suction port 2b in Fig. 3 is a communication passage in the future when the volume of the upper operating chamber 7 changes from decreasing to increasing. (1d) shows that the conduction state between the suction port 2b and the operation chamber 7 is secured. The positional relationship between the opening of the communication passage 1d, the elliptic trajectory 15, and the suction port 2b in FIG. 4 is then changed at a time when the volume of the lower operating chamber 7 in FIG. 1 changes from increasing to decreasing. It shows that the conduction state between the suction port 2b and the operation chamber 7 by the communication passage 1d up to is blocked.

도5에 있어서의 연락 통로(1d)의 개구부와 그 타원 궤적(15) 및 토출포트(2c)의 위치 관계는, 하부 작동실(7)의 용적이 증대로부터 감소로 바뀌는 시점에서 금후는 연락 통로(1d)에 의해 토출 포트(2c)와 작동실(7)과의 도통 상태가 확보되는 것을 나타내고 있다. 본 제1 실시예에 있어서는, 흡입 배관(10)을 거쳐서 저압의 작동 유체(액체)를 공급하여 흡입 포트(2b)를 저압의 작동 유체 공간으로 하고, 토출 포트(2c)를 고압의 작동 유체 공간으로서 토출 배관(11)보다 가압된 작동 유체(액체)를 배출하는 구성이다.The positional relationship between the opening of the communication passage 1d, the elliptic trajectory 15, and the discharge port 2c in FIG. 5 is a communication passage in the future when the volume of the lower operation chamber 7 changes from increasing to decreasing. (1d) shows that the conduction state between the discharge port 2c and the operation chamber 7 is secured. In the first embodiment, the low pressure working fluid (liquid) is supplied through the suction pipe 10 to make the suction port 2b a low pressure working fluid space, and the discharge port 2c is a high pressure working fluid space. As a result, the pressurized working fluid (liquid) is discharged from the discharge pipe 11.

이상에 의해, 본 제1 실시예에 따르면 작동실 공간의 용적이 증대하고 있는 기간에 저압의 작동 유체 공간과 상기 작동실을 연통시키고, 작동 공간의 용적이 감소하고 있는 기간에 고압의 작동 유체 공간과 상기 작동실을 연통시키는 것을 밸브 기구를 위한 가동 부품을 이용하지 않고 실현할 수 있다. 따라서, 부품 개수가 적고 생산성과 신뢰성이 높은 왕복식 용적형 펌프를 제공할 수 있다고 하는 효과가 있다. 또한, 일본 특허 공개 평9-72275호 공보에 기재되어 있는 이유에 의해, 왕복식 용적형 펌프이면서, 구동 토크의 변동이나 왕복 질량의 관성력에 의한 가진력을 매우 작게 하는 것도 가능하다.As described above, according to the first embodiment, the low-pressure working fluid space is communicated with the low-pressure working fluid space in a period where the volume of the working chamber space is increasing, and the high-pressure working fluid space in the period where the volume of the working space is decreasing. Communication between the operating chamber and the operation chamber can be realized without using a movable part for the valve mechanism. Therefore, there is an effect that a reciprocating volumetric pump having a small number of parts and high productivity and reliability can be provided. Moreover, for the reason described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-72275, it is also possible to reduce the excitation force due to the fluctuation of the drive torque and the inertia force of the reciprocating mass while being a reciprocating displacement pump.

또, 제1 실시예에 있어서 흡입 배관(10)을 거쳐서 흡입 포트(2b)에 고압의 작동 액체를 공급하고, 토출 포트(2c)로부터 토출 배관(11)을 거쳐서 감압된 작동 액체를 배출하는 구조 변경을 행하면, 2개의 구동축(4)을 출력축으로 하여 제1 실시예와 마찬가진 특장 및 효과가 있는 액압 모터를 얻을 수 있다. 그 때, 그들의 출력축으로 구동용 모터(12)에 대표되는 2개의 발진기를 구동하여 서로 같은 부하를 부여하면, 마찬가지로 일본 특허 공개 평9-72275호 공보에 기재되어 있는 이유에 의해 왕복식 용적형 액압 모터이면서, 구동 토크의 변동이나 왕복 질량의 관성력에 의한 가진력을 매우 작게 하는 것이 가능하다.In addition, in the first embodiment, the high pressure working liquid is supplied to the suction port 2b via the suction pipe 10, and the pressure reducing working liquid is discharged from the discharge port 2c via the discharge pipe 11. By changing, the hydraulic motor having the features and effects similar to those of the first embodiment can be obtained by using the two drive shafts 4 as output shafts. At that time, if two oscillators represented by the drive motor 12 are driven with their output shafts and given the same load to each other, the reciprocating volume type hydraulic pressure is similarly applied for the reason described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-72275. In spite of being a motor, it is possible to make the excitation force due to the fluctuation of the drive torque and the inertial force of the reciprocating mass very small.

다음에 본 발명의 제2 실시예를 도6 내지 도10에 의거하여 설명한다. 도6 내지 도10에는 본 발명의 제2 실시예인 용적형 팽창기를 도시한다. 각 부품의 구성은 도1 내지 도5의 제1 실시예와 대략 같으므로, 양자의 차이점에 대해 설명한다. 실린더 블럭(16)에는 각각 내주 원통면(16a)에 개구하는 흡입 포트(16b) 및 토출 포트(16c)가 형성되어 있지만, 흡입 포트(16b)는 토출 포트(16c)에 비해 작다. 또한, 커버(17)에 연결된 흡입 배관(18)을 거쳐서 고압의 작동 유체(기체)를 공급하여 흡입 포트(16b)를 고압의 작동 유체 공간으로 하고, 토출 포트(16c)를 저압의 작동 유체 공간으로 하여 토출 배관(11)보다 감압된 작동 유체(기체)를 배출하는 구성이다. 이상의 구성에 의해, 작동실(7)은 그 용적이 증대하는 흡입 행정의 초기 기간만 피스톤 헤드부(1a)의 연락 통로(1d)를 거쳐서 흡입 포트와 도통하여 고압의 작동 유체(기체)를 흡입하고, 흡입 행정의 후기 기간에서는 흡입 및 토출의 양 포트와 차단된 밀폐 공간이 되어 용적을 증대시켜 내부의 작동 유체(기체)를 팽창시킨다. 토출 포트(16c)는 충분히 크며, 작동실(7)은 그 용적이 감소되는 토출 행정의 전체 기간에서 피스톤 헤드부(1a)의 연락 통로(1d)를 거쳐서 토출 포트(16c)와 도통하고, 팽창하여 저압이 된 작동 유체(기체)를 토출한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 6 to 10 show a volume expander as a second embodiment of the present invention. Since the configuration of each component is substantially the same as that of the first embodiment of Figs. 1 to 5, the difference between them will be described. The cylinder block 16 is provided with the suction port 16b and the discharge port 16c which open to the inner peripheral cylindrical surface 16a, respectively, but the suction port 16b is smaller than the discharge port 16c. In addition, a high pressure working fluid (gas) is supplied through a suction pipe 18 connected to the cover 17 to make the suction port 16b a high pressure working fluid space, and the discharge port 16c a low pressure working fluid space. This configuration is for discharging the working fluid (gas) reduced in pressure than the discharge pipe 11. According to the above configuration, the operating chamber 7 conducts the high pressure working fluid (gas) through the contact port 1d of the piston head portion 1a through the communication passage 1d of the piston head portion 1a only during the initial period of the suction stroke in which the volume thereof increases. In the later period of the intake stroke, it becomes a sealed space that is blocked from both the intake and discharge ports to increase the volume and expand the working fluid (gas) therein. The discharge port 16c is sufficiently large, and the operating chamber 7 conducts with the discharge port 16c via the communication passage 1d of the piston head portion 1a and expands in the entire period of the discharge stroke whose volume is reduced. To discharge the low pressure working fluid (gas).

왕복 이동 부재(1)는, 그 아암부(1b)가 구면 부시(3)를 거쳐서 2개의 출력축(19)에 연결되고, 그들의 출력축(19)의 각각에는 고정자부(20a)와 회전자부(20b)로 구성되는 2개의 발진기(20)의 회전자부(20b)가 고정되어 있다.이상의 구성에 의해, 본 제2 실시예는 팽창기로서 기능하여 출력축(18)으로부터 취출한 동력에 의해 발전을 행한다.The reciprocating member 1 has an arm portion 1b connected to two output shafts 19 via a spherical bush 3, and a stator portion 20a and a rotor portion 20b are formed on each of the output shafts 19. As shown in FIG. The rotor portions 20b of the two oscillators 20 constituted of s are fixed. By the above configuration, the second embodiment functions as an expander and generates power by power taken out from the output shaft 18.

이상에 의해, 본 제2 실시예에 따르면 작동실 공간의 용적이 증대하고 있는 기간의 초기 기간만 고압의 작동 유체 공간과 상기 작동실을 연통시키고, 작동 공간의 용적이 감소하고 있는 기간에 저압의 작동 유체 공간과 상기 작동실을 연통시키는 것을 밸브 기구를 위한 가동 부품을 이용하지 않고 실현할 수 있다. 따라서, 부품 개수가 적고 생산성 신뢰성이 높은 왕복식 용적형 팽창기를 제공할 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 일본 특허 공개 평9-72275호 공보에 기재되어 있는 이유에 의해, 왕복식 용적형 팽창기이면서, 구동 토크의 변동이나 왕복 질량의 관성력에 의한 가진력을 매우 작게 하는 것도 가능하다.As described above, according to the second embodiment, only the initial period of the period in which the volume of the operating chamber space is increased, the high-pressure working fluid space is communicated with the operating chamber, Communication between the working fluid space and the working chamber can be realized without using the movable parts for the valve mechanism. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a reciprocating volume expander having a small number of parts and high productivity reliability. Moreover, for the reason described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-72275, it is also possible to reduce the excitation force due to the fluctuation of the drive torque and the inertia force of the reciprocating mass while being a reciprocating volume expander.

또, 제2 실시예에 있어서 토출 배관(11) 및 토출 포트(16c)를 각각 저압의 작동 유체(기체)를 흡입하기 위한 흡입 배관 및 흡입 포트로서 기능시켜, 흡입 포트(16b) 및 흡입 배관(18)을 각각 고압의 작동 유체(기체)를 토출하기 위한 토출 포트 및 토출 배관으로서 기능시키고, 또 출력축(19)을 구동축으로 하여 발진기(20) 대신에 2개의 구동용 모터에 의해 도6과 역방향으로 회전 구동하면, 제2 실시예와 같은 특징 및 효과가 있는 기체 압축기를 얻을 수 있다.In addition, in the second embodiment, the discharge pipe 11 and the discharge port 16c function as suction pipes and suction ports for sucking low-pressure working fluid (gas), respectively, and the suction port 16b and the suction pipe ( 18 functions as a discharge port and a discharge pipe for discharging a high-pressure working fluid (gas), respectively, and with the output shaft 19 as a drive shaft, the drive shaft is replaced by two driving motors instead of the oscillator 20. By rotationally driving in the same manner, a gas compressor having the same features and effects as in the second embodiment can be obtained.

다음에 본 발명의 제3 실시예를 도11 및 도12를 이용하여 설명한다. 도11 및 도12에 본 발명의 제3 실시예인 팽창 및 압축기를 도시한다. 제3 실시예는 냉매를 작동 유체로 한 것이지만, 도11의 전체 측단면도에 있어서 하부의 작동실(7)은 도6과 같은 구성의 팽창기로서 기능하고, 도9 및 도10에 도시한 장치와 같이 작동실(7)은 왕복 이동 부재(21)의 연락 통로(21f)를 거쳐서 실린더 블럭(22)의 흡입 포트(22c) 및 토출 포트(22d)와 교대로 도통한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 11 and 12 show an expansion and compressor as a third embodiment of the present invention. The third embodiment uses the refrigerant as the working fluid, but in the whole side sectional view of Fig. 11, the lower working chamber 7 functions as an inflator having the configuration as shown in Fig. 6, and the apparatus shown in Figs. Likewise, the operating chamber 7 alternately conducts with the suction port 22c and the discharge port 22d of the cylinder block 22 via the communication passage 21f of the reciprocating member 21.

한편 상부에는, 왕복 이동 부재(21)의 피스톤 헤드부(21a)와 실린더 블럭(22)의 내주 원통면(22a)과 실린더 헤드(23)에 의해 둘러싸인 작동실(24)이 형성되어 있다. 이 피스톤 헤드부(21a)에는 흡입 포트(21b)가 형성되고, 또한 흡입 밸브 플레이트(25)가 리벳(26)에 의해 장착되어 있다. 리벳(26)은 흡입 밸브 플레이트(25)가 피스톤 헤드부(21a)의 상단부면으로부터 부상되도록 구속하고 있으며, 흡입 행정에 있어서 흡입 포트(21b)로부터 작동실(24)로의 냉매 가스의 유입을 가능하게 하고 있다. 실린더 블럭(22)에는 흡입 배관(27)이 연결되어 있고, 본 제3 실시예의 팽창 및 압축기 내부는 피스톤 헤드부(21a)의 배면에 이르기까지 흡입 압력이 되어, 상기의 흡입 포트(21b)와 흡입 배관(27)이 연락되어 있다. 실린더 헤드(23)에는 토출 포트(23a)가 형성되어 있고, 토출 밸브 플레이트(28)와 토출 밸브 누름부(29)가 볼트(도시하지 않음)에 의해 고정되어 있다. 실린더 헤드(23)는 토출 공간(30)을 둘러싸는 토출실 커버(31)와 함께 볼트에 의해 실린더 블럭(22)에 고정되어 있다. 토출실 커버(31)에는 토출 배관(32)이 연결되어 있다. 이 결과, 왕복 이동 부재(21)가 왕복 운동을 행하면 작동실(24)은 압축기로서 기능한다.On the other hand, an operating chamber 24 surrounded by the piston head 21a of the reciprocating member 21, the inner circumferential cylindrical surface 22a of the cylinder block 22, and the cylinder head 23 is formed. A suction port 21b is formed in this piston head portion 21a, and a suction valve plate 25 is mounted by a rivet 26. The rivet 26 constrains the suction valve plate 25 to rise from the upper end surface of the piston head portion 21a, and allows the inflow of refrigerant gas from the suction port 21b to the operation chamber 24 in the suction stroke. I'm letting you. A suction pipe 27 is connected to the cylinder block 22, and the expansion and the inside of the compressor of the third embodiment become suction pressure up to the rear surface of the piston head portion 21a, and the suction port 21b is The suction pipe 27 is in contact. The discharge head 23a is formed in the cylinder head 23, and the discharge valve plate 28 and the discharge valve press part 29 are fixed by the bolt (not shown). The cylinder head 23 is fixed to the cylinder block 22 by bolts with the discharge chamber cover 31 surrounding the discharge space 30. The discharge pipe 32 is connected to the discharge chamber cover 31. As a result, when the reciprocating member 21 reciprocates, the operation chamber 24 functions as a compressor.

도11의 용적형 기계는, 축 동력을 발생하는 엔진인 용적형 팽창기 부분과 구동축으로부터 공급된 동력을 소비하는 머신인 용적형 압축기 부분의 양 쪽을 갖지만, 본 제3 실시예에서는 압축기 부분의 피스톤 헤드부(21a)의 직경은 팽창기 부분의 피스톤 헤드부(21b)의 직경보다도 크고, 전체적으로는 동력을 소비하는 머신으로서 기능한다. 따라서 구동축(33)은 고정자부(34a)와 회전자부(34b)로 이루어지는 모터(34)에 의해 회전 구동되지만, 그 이론적인 필요 동력은 상부의 용적형 압축기 부분만을 구동하는 경우에 비해 하부의 용적형 팽창기 부분이 발생되는 동력 분만큼 작아진다.The volumetric machine of Fig. 11 has both a volumetric expander portion which is an engine generating shaft power and a volumetric compressor portion which is a machine consuming power supplied from a drive shaft, but in the third embodiment the piston of the compressor portion is shown. The diameter of the head portion 21a is larger than the diameter of the piston head portion 21b of the expander portion and functions as a machine that consumes power as a whole. Therefore, the drive shaft 33 is rotationally driven by the motor 34 consisting of the stator part 34a and the rotor part 34b, but the theoretical required power is lower than the case of driving only the volumetric compressor part of the upper part. The type inflator is made smaller by the amount of power generated.

도12에 본 제3 실시예인 팽창 및 압축기를 냉동 및 공기 조절 기기를 냉동 사이클에 조립한 경우의 사이클 구성도를 도시한다. 중앙의 팽창 및 압축기(35)는 도11의 본 제3 실시예인 팽창 및 압축기이다. 도면 중 굵은 선은 사이클 배관(36)이며 굵은 선 위의 화살표가 내부의 냉매 흐름 방향을 나타낸다. 일반적인 냉매 및 운전 조건하에서는, 팽창 및 압축기(35)의 압축기 부분에서 가압되어 고온 고압이 된 냉매 가스는 토출 배관(32)으로부터 토출되고, 사이클 배관(36)을 지나서 응축기(37)에 이르고 그곳에서 방열하고 응축하여 고압의 액냉매가 된다. 고압의 액냉매의 일부는 다음에 사이클 배관(36)을 거친 흡입 배관(18)으로부터 팽창 및 압축기(35)의 팽창기 부분으로 유입하고, 그곳에서 감압되면서 일부가 가스화하여 전체 용적을 증대시켜 저압의 기액 2상(相) 상태에서 토출 배관(11)으로부터 유출된다. 그 후, 사이클 배관(36)을 지나서 증발기(38)에 이른다. 응축기(37)로부터 나온 고압 액냉매의 다른 일부는, 상기의 팽창기를 경유하는 경로와는 병렬로 설치된 사이클 배관 경로를 경유하는 구성으로 되어 있지만, 그 경로에 설치된 다른 팽창 수단(39)에 의해 감압되어 마찬가지로 일부가 가스화하여 저압의 기액 2상 상태에서 사이클 배관(36)을 지나서 증발기(38)에 이른다. 또, 팽창 수단(39)은 종래의 냉동 사이클에 있어서의 팽창 밸브나 캐필러리 튜브 등과 같이 교축에 의한 것이며, 팽창기와 같이 팽창 과정에서 외부에 기계적인 일을 하여 동력을 회수할 수 있는 구조인 것은 아니다. 증발기(38)에서는 상기 2개의 경로를 경유하여 유입하는 기액 2상의 냉매의 액 부분이 흡열하여 증발하고, 전체가 저압 가스가 되어 사이클 배관(36)을 지나서 흡입 배관(27)으로부터 팽창 및 압축기(35)의 내부로 유입한다. 팽창 및 압축기(35)의 내부로 유입한 냉매 가스는 압축기 부분에서 가압되어 고온 고압이 되고, 다시 토출 배관(32)으로부터 토출되어 냉매 순환의 폐쇄 루프가 구성된다. 또, 도12에 있어서, 응축기(37)로부터 증발기(38)에 이르는 2계통의 냉매 경로의 한 쪽인 팽창 및 압축기(35)의 팽창기 부분을 경유하는 경로가 없고, 냉매의 전량이 교축에 의한 팽창 수단(39)을 통과하는 경우가 종래 기술의 냉동 사이클 구성이다.Fig. 12 shows a cycle configuration diagram when the expansion and compressor according to the third embodiment is assembled with a refrigeration cycle with a refrigeration and air conditioner. The central expansion and compressor 35 is an expansion and compressor, which is the third embodiment of FIG. In the figure, a thick line is a cycle pipe 36, and the arrow on a thick line shows the direction of refrigerant flow inside. Under normal refrigerant and operating conditions, the refrigerant gas, which has been expanded and pressurized in the compressor portion of the compressor 35 to high temperature and high pressure, is discharged from the discharge pipe 32, passes through the cycle pipe 36, and reaches the condenser 37, where It radiates and condenses to form a high pressure liquid refrigerant. A portion of the high pressure liquid refrigerant is then introduced from the inlet pipe 18 through the cycle pipe 36 into the expander and the expander portion of the compressor 35, where it is depressurized and partly gasified to increase the total volume to reduce the low pressure. It flows out from the discharge piping 11 in a gas-liquid two-phase state. The evaporator 38 is then passed through the cycle piping 36. The other part of the high pressure liquid refrigerant from the condenser 37 is configured to pass through a cycle pipe path provided in parallel with the path through the above expander, but is decompressed by other expansion means 39 provided in the path. As a result, a part of the gas is gasified and reaches the evaporator 38 after passing through the cycle piping 36 in a gas-phase two-phase state of low pressure. Further, the expansion means 39 is formed by throttling, such as an expansion valve or capillary tube in a conventional refrigeration cycle, and has a structure capable of recovering power by performing mechanical work to the outside in the expansion process such as an expander. It is not. In the evaporator 38, the liquid portion of the gas-phase two-phase refrigerant flowing through the two paths is endothermic and evaporates, and the whole becomes a low pressure gas and passes through the cycle pipe 36 and expands from the suction pipe 27 and the compressor ( It flows into the inside of 35). The refrigerant gas introduced into the expansion and the compressor 35 is pressurized by the compressor portion to become high temperature and high pressure, and then discharged from the discharge pipe 32 to form a closed loop of refrigerant circulation. 12, there is no expansion via one of two systems of refrigerant paths from the condenser 37 to the evaporator 38 and a path via the inflator portion of the compressor 35, and the entire amount of the refrigerant is expanded by throttling. Passing through means 39 is a refrigeration cycle configuration of the prior art.

종래 기술에서는, 응축기로부터 나온 고압 액냉매의 전량이 팽창 수단(39)과 같은 교축을 통과할 때에 압력 손실로서 에너지를 잃고, 다시 그 잃게 된 그 에너지가 열이 되어 냉매로 흡수되므로 증발기(38)에 있어서 흡열하는 능력 즉 냉동 능력을 저하시키고 있었다. 이에 대해, 본 제3 실시예인 팽창 및 압축기를 조립한 냉동 사이클에 의한 냉동 및 공기 조절 기기에서는, 종래 교축부의 압력 손실로서 열이 되고 있었던 고압 액냉매의 상기 에너지의 일부를 압축기 부분과 일체가 된 팽창기 부분에 있어서 기계적인 에너지로서 동력 회수할 수 있고, 압축기 부분에 공급해야만 하는 동력을 저감할 수 있다는 효과가 있다. 특히 본 제3 실시예에서는, 압축기 부분의 작동실(24)의 압력과 팽창기 부분의 작동실(7)의 압력은 일체가 된 왕복 이동 부재(21)의 피스톤 헤드부(21a)와 피스톤 헤드부(21b)에 작용하므로,그들의 압력에 의한 왕복 이동 부재(21)로의 작용력은 일부가 하중의 단계에서 서로 상쇄하고, 왕복 이동 부재(21)의 아암부(21b)와 구면 부시(3)와의 미끄럼 이동 하중이나 구동축(33)과 베어링부(5a)와의 미끄럼 이동 하중을 저감시켜 기계 마찰 손실을 저감할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 상기한 바와 같이 팽창기 부분에서 회수한 동력분만큼 냉동 사이클에 있어서의 냉동 능력의 저하가 회복된다(종래 기술에 대해 냉동 능력이 증대함)는 효과가 있다. 이상의 결과, 본 제3 실시예인 팽창 및 압축기를 조립한 냉동 사이클에 의한 냉동 및 공기 조절 기기에서는, 보다 작은 동력으로 보다 큰 냉동 능력을 얻을 수 있으므로 냉동 공기 조절 기기의 효율이 향상된다는 효과가 있다. 또, 본 제3 실시예인 팽창 및 압축기를 조립한 냉동 및 공기 조절 기기를 히트 펌프로서 난방 기기로 기능시키는 경우, 난방 능력은 통상 상기의 냉동 능력과 팽창 및 압축기(35)의 소비 동력의 합이며, 상기의 냉동 능력의 증대분과 소비 동력의 저감분이 서로 상쇄해 버리지만, 난방 기기로서의 효율은 팽창 및 압축기(35)에 의한 소비 동력의 저감분만큼 향상된다.In the prior art, energy is lost as a pressure loss when the entirety of the high pressure liquid refrigerant from the condenser passes through the same throttling means as the expansion means 39, and the lost energy becomes heat and is absorbed into the refrigerant so that the evaporator 38 The ability to endotherm, ie, the freezing ability, was reduced. On the other hand, in the refrigerating and air conditioning apparatus by the refrigeration cycle in which the expansion and the compressor are assembled according to the third embodiment, a part of the energy of the high-pressure liquid refrigerant, which has been heated as a pressure loss in the conventional throttle, is integrated with the compressor portion. In the expanded expander portion, power can be recovered as mechanical energy, and the power to be supplied to the compressor portion can be reduced. In particular, in the third embodiment, the pressure of the operating chamber 24 of the compressor portion and the pressure of the operating chamber 7 of the expander portion are integral with the piston head portion 21a and the piston head portion of the reciprocating member 21. Since it acts on the 21b, the force acting on the reciprocating member 21 due to their pressure partially cancels each other at the stage of the load, and the sliding portion between the arm portion 21b of the reciprocating member 21 and the spherical bush 3 is slid. The mechanical frictional loss can be reduced by reducing the moving load or the sliding load between the drive shaft 33 and the bearing portion 5a. In addition, as described above, the decrease in the freezing capacity in the freezing cycle is restored by the power recovered from the expander portion (the freezing capacity is increased with respect to the prior art). As a result, in the refrigerating and air-conditioning device by the refrigeration cycle in which the expansion and the compressor are assembled according to the third embodiment, since a larger refrigerating capacity can be obtained with a smaller power, there is an effect that the efficiency of the refrigerating air-conditioning device is improved. In addition, when the refrigerating and air-conditioning device incorporating the expansion and compressor as the third embodiment functions as a heating device as a heat pump, the heating capacity is usually the sum of the above-mentioned refrigeration capacity and the power consumption of the expansion and compressor 35. The increase in the refrigerating capacity and the decrease in power consumption cancel each other, but the efficiency as a heating device is improved by the amount of expansion and reduction in power consumption by the compressor 35.

도12의 사이클 구성도에서는, 응축기(37)로부터 증발기(38)에 이르는 2 계통의 냉매 경로를 구성하고 있다. 이를 팽창 및 압축기(35)의 팽창기 부분을 경유하는 경로만으로 하면, 팽창 및 압축기(35)에 있어서의 압축기 작동실(24)의 흡입 용적(최대 용적)과 팽창기 작동실(7)의 흡입 용적[흡입 포트(22b)와 도통이 차단되었을 때의 용적]과의 비율이 일정치로 고정되어 있는 경우는, 냉동 사이클의 루프에 있어서의 질량 유량의 연속성으로부터 흡입 압력과 토출 압력과의 관계가 제약되고, 상기의 용적의 비율이 부적절하거나 주위 온도 등의 운전 조건이 크게 변화한경우에는 냉동 사이클의 운전 압력 조건이 부자연스러운 값이 될 가능성이 염려된다. 도12의 사이클 구성도에서는, 응축기(37)로부터 증발기(38)에 이르는 다른 계통의 냉매 경로에 있어서 팽창 수단(39)의 교축량을 조정하여 냉동 사이클의 운전 압력 조건을 제어할 수 있도록 하고 있다. 단, 상기의 각 작동실 사이의 흡입 용적 비율과 주위 온도 등의 운전 조건이 양호하게 매칭하고 있는 경우나, 팽창 및 압축기(35)의 각 작동실의 적어도 한 쪽에 있어서의 흡입 용적이 가변이고 용량 제어가 가능한 경우 등에 있어서는, 상기의 팽창 및 압축기(35)의 팽창기 부분을 경유하는 경로 이외의 경로는 반드시 필요하지 않으며, 냉동 사이클을 순환하고 있는 냉매의 전량으로부터 팽창 과정에서의 동력을 회수할 수 있으므로 보다 효율이 높은 냉동 사이클을 구성할 수 있다. 또한, 냉매의 종류나 운전 압력에 따라서는 응축기(37)에 있어서의 방열 과정에서 기체로부터 액체로의 상 변화를 수반하지 않는 경우도 일어날 수 있지만, 그 경우의 응축기(37)는 방열기로서 기능하면 좋다.In the cycle configuration diagram in FIG. 12, two refrigerant paths from the condenser 37 to the evaporator 38 are configured. If it is only a path through the expansion and the expander portion of the compressor 35, the suction volume (maximum volume) of the compressor operating chamber 24 and the suction volume of the expander operating chamber 7 in the expansion and compressor 35 When the ratio between the suction port 22b and the volume when the conduction is cut off is fixed at a constant value, the relationship between the suction pressure and the discharge pressure is restricted from the continuity of the mass flow rate in the loop of the refrigeration cycle. In the case where the volume ratio is inappropriate or the operating conditions such as the ambient temperature are greatly changed, there is a concern that the operating pressure conditions of the refrigerating cycle may be unnatural values. In the cycle configuration diagram of FIG. 12, the throttling amount of the expansion means 39 is adjusted in the refrigerant path of another system from the condenser 37 to the evaporator 38 so that the operating pressure conditions of the refrigeration cycle can be controlled. . However, when the suction volume ratio between each operation chamber mentioned above and operating conditions, such as an ambient temperature, are matched favorably, the suction volume in the expansion and at least one of each operation chamber of the compressor 35 is variable, and the capacity | capacitance is variable. In the case where control is possible, a path other than the path through the expansion and the inflator portion of the compressor 35 is not necessary, and power in the expansion process can be recovered from the total amount of the refrigerant circulating in the refrigeration cycle. Therefore, a more efficient refrigeration cycle can be configured. In addition, depending on the type of refrigerant and the operating pressure, a case may occur that does not involve a phase change from gas to liquid in the heat dissipation process in the condenser 37. However, if the condenser 37 functions as a radiator, good.

본 발명의 제4 실시예를 도13 내지 도17에 의거하여 설명한다. 도13 내지 도16에 본 발명의 제4 실시예인 팽창 및 압축기를 도시한다. 본 제4 실시예는 도13의 전체 측단면도에 있어서 하부의 작동실(41)이 팽창기로서 기능하여 상부의 작동실(40)이 압축기로서 기능하는 점에서는 도11의 제3 실시예와 공통적이지만, 공기를 작동 유체로 한 것이므로 팽창 및 압축기 전체를 용기 내에 밀폐할 필요가 없으며 도11에 있어서의 모터 커버(14)와 같은 외부 케이싱 부재를 갖지 않는 등의 차이점이 있다.A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 13 to 16 show an expansion and compressor as a fourth embodiment of the present invention. This fourth embodiment is common to the third embodiment of FIG. 11 in that the lower operating chamber 41 functions as an inflator and the upper operating chamber 40 functions as a compressor in the entire side sectional view of FIG. Since the air is the working fluid, the expansion and the compressor do not need to be sealed in the container, and there is no difference between the external casing member such as the motor cover 14 in FIG.

그 밖의 차이점 중 하나는, 베어링 프레임(42)의 베어링부에 그리스 윤활 방식의 볼 베어링(43)이나 니들 베어링(44)을 이용하고 있는 점이다. 도11의 제3 실시예에 있어서의 베어링부가 그리스를 용출하여 버리는 냉매의 분위기 속에서 사용되는 데 반해 본 제4 실시예에서는 공기 분위기 속에서의 사용되며, 그리스 밀봉에 의한 윤활이 가능하다.One of the other differences is that a grease lubricated ball bearing 43 or needle bearing 44 is used in the bearing portion of the bearing frame 42. While the bearing portion in the third embodiment of Fig. 11 is used in an atmosphere of a refrigerant that elutes grease, it is used in an air atmosphere in the fourth embodiment, and lubrication by grease sealing is possible.

다음의 차이점은, 팽창기로서 기능하는 하부 작동실(41)의 피스톤 헤드부(45c)의 직경이 압축기로서 기능하는 상부 작동실(40)의 피스톤 헤드부(45a)의 직경에 가까운 크기를 갖고 있는 점이다. 도11의 제3 실시예에 있어서의 팽창 및 압축기에서는 냉동 사이클에 조립되어 사용되므로, 팽창기부로부터 배출되는 냉매는 계속 액냉매를 다량으로 포함하고 있으며 그 용적은 전체량이 증발하여 가스화한 후에 압축기로 흡입될 때의 용적에 비해 대폭으로 작다. 따라서, 압축기부의 피스톤 헤드부(21a)의 직경에 대해 팽창기부의 피스톤 헤드부(21c)의 직경은 대폭으로 작다. 이에 대해 공기를 작동 유체로 한 본 실시예에서는, 압축기부에서 대기압으로부터 가압한 압축 공기와 거의 동일량의 기체를 팽창기부에서 대기압까지 팽창시키는 사용 방법(도 17)을 상정하고 있고, 압축기부의 피스톤 헤드부(45a)의 직경에 대해 팽창기부의 피스톤 헤드부(45c)의 직경이 거의 동일한 크기가 되도록 설정하고 있다.The following difference is that the diameter of the piston head portion 45c of the lower operating chamber 41 functioning as the expander has a size close to that of the piston head portion 45a of the upper operating chamber 40 functioning as the compressor. Is the point. Since the expansion and the compressor in the third embodiment of Fig. 11 are assembled and used in a refrigeration cycle, the refrigerant discharged from the expander portion continues to contain a large amount of liquid refrigerant, and the volume thereof is evaporated and gasified to the compressor. It is significantly smaller than the volume when inhaled. Therefore, the diameter of the piston head portion 21c of the expander portion is significantly smaller than the diameter of the piston head portion 21a of the compressor portion. On the other hand, in this embodiment which uses air as a working fluid, the use method (FIG. 17) which expands gas from the expander part to atmospheric pressure about the same amount of compressed air pressurized from atmospheric pressure in the compressor part is assumed. The diameter of the piston head portion 45c of the expander portion is set to approximately the same size as the diameter of the piston head portion 45a.

이에 관련하여, 왕복 이동 부재(45)의 연락 통로(45f)의 외주 원통면으로의 개구부의 타원 궤적(46)이 도14와 도15에 도시되어 있지만, 개구하고 있는 외주 원통면의 반경이 크기 때문에, 제1 내지 제3 실시예에 있어서의 타원 궤적(15)에 비해 단축 길이가 커지게 되어 보다 팽창된 타원이 되고 있다. 또, 팽창기 부분에서는 고압 가스는 흡입 배관(47)으로부터 실린더 블럭(48)에 설치된 흡입 통로(48c)와 흡입 포트(48d) 및 연락 통로(45f)를 거쳐서 작동실(41)로 유입하고, 그 후 밀폐 공간 내에서 팽창하여 저압 가스가 되며, 연락 통로(45f)로부터 실린더 블럭(48)에 설치된 토출 포트(48e)와 토출 통로(48f)를 거쳐서 토출 배관(49)으로부터 유출된다.In this connection, the elliptical trajectory 46 of the opening to the outer circumferential cylindrical surface of the communication passage 45f of the reciprocating member 45 is shown in Figs. 14 and 15, but the radius of the open outer circumferential cylindrical surface is large. As a result, the length of the short axis becomes larger than that of the elliptic trajectory 15 in the first to third embodiments, which results in an expanded ellipse. In the inflator portion, the high pressure gas flows into the operating chamber 41 from the suction pipe 47 via the suction passage 48c provided on the cylinder block 48, the suction port 48d, and the communication passage 45f. Then, it expands in a sealed space and becomes a low pressure gas, and it flows out from the discharge piping 49 from the communication passage 45f via the discharge port 48e provided in the cylinder block 48, and the discharge passage 48f.

또한, 압축기부의 피스톤 헤드부(45a)의 직경에 대해 팽창기부의 피스톤 헤드부(45c)의 직경이 거의 동일한 크기가 되도록 설정하고 있으므로 팽창기부에 있어서의 회수 동력의 크기가 압축기부에 있어서의 소비 동력의 크기에 근접하게 되므로, 팽창 및 압축기의 전체에 공급해야만 하는 동력이 작고, 구동축(50)을 구동하기 위한 모터(51)는 소용량으로 되어 있다.In addition, since the diameter of the piston head portion 45c of the expander portion is set to be approximately equal to the diameter of the piston head portion 45a of the compressor portion, the magnitude of the recovery power in the expander portion is increased. Since the power consumption is close to the magnitude of the power consumption, the power that must be supplied to the entirety of the expansion and the compressor is small, and the motor 51 for driving the drive shaft 50 has a small capacity.

다음의 차이점은, 본 제4 실시예에서는 압축기부의 흡입 경로가 상기 제3 실시예와 다르며, 외부로부터의 흡입 배관으로부터 작동실(40)까지의 경로가 팽창 및 압축기의 구동 기구가 수납되어 운동하는 내부 공간(52)을 거치지 않고 구성되어 있는 점이다. 도13 중의 K-K 단면인 도16에 압축기부의 흡입 경로를 도시한다. 도16에서 좌우 2개의 흡입 배관(53)으로부터 실린더 블럭(48)의 흡입 통로(48g)로 유입한 흡입 공기는, 또한 왕복 이동 부재(45)의 피스톤 헤드부(45a)에 형성된 흡입구(45g)를 통해 피스톤 헤드부(45a)의 내부 공간(45h)에 이르고, 흡입 포트(45b)로부터 리벳(26)에 의해 장착된 흡입 밸브 플레이트(25)를 거쳐서 작동실(40)로 흡입된다. 실린더 블럭(48)의 흡입 통로(48g)와 피스톤 헤드부(45a)의 흡입구(45g)는, 흡입 행정의 전체 영역에 걸쳐 도통하고 있다. 흡입 공기는 팽창 및 압축기의내부 공간(52)을 통과하지 않으므로, 각 미끄럼 이동부의 윤활을 위해 내부 공간(52) 내에 밀봉된 윤활유 등이 혼입하는 것을 방지할 수 있어 깨끗한 압축 공기를 얻을 수 있다.The following difference is that in the fourth embodiment, the suction path of the compressor unit is different from the third embodiment, and the path from the suction pipe from the outside to the operation chamber 40 is expanded and the drive mechanism of the compressor is housed and moved. The point is configured without going through the internal space 52. The suction path of the compressor part is shown in FIG. 16 which is the K-K cross section in FIG. 16, the suction air which flowed into the suction path 48g of the cylinder block 48 from the left and right two suction pipes 53 is also the suction port 45g formed in the piston head part 45a of the reciprocating member 45. The inner space 45h of the piston head 45a is reached through the suction port 45b and sucked into the operating chamber 40 from the suction port 45b via the suction valve plate 25 mounted by the rivet 26. The suction passage 48g of the cylinder block 48 and the suction port 45g of the piston head portion 45a are electrically connected over the entire area of the suction stroke. Since the intake air does not pass through the expansion and the internal space 52 of the compressor, the lubricating oil sealed in the internal space 52 and the like can be prevented from mixing for lubrication of each sliding portion, thereby obtaining clean compressed air.

또한, 본 제4 실시예에서는 왕복 이동 부재(45)의 피스톤 헤드부(45a, 45c)와 아암부(45d)와의 결합 구조가 상기 제3 실시예와 다르다. 본 실시예와 같이 작동 유체의 작동 압력이 비교적 낮은 경우에는, 피스톤 헤드부(45a, 45c)의 직경에 대해 아암부(45d)와 구면 부시(3)의 내주와의 미끄럼 이동부의 직경이 꽤 작더라도, 미끄럼 이동면압을 실용 범위로 억제하는 설계가 가능하다. 이 경우, 본 실시예와 같이 피스톤 헤드부(45a, 45c)를 관통하여 아암부(45d)를 삽입하고 너트(45e) 등에 의해 왕복 이동 부재(45)로서 일체적으로 결합하는 방법이 유효하다. 제1 내지 제3 실시예와 같이 2 군데의 피스톤 헤드부 직경의 적어도 한 쪽이, 왕복 이동 부재의 아암부의 미끄럼 이동부 직경에 가까운 경우에는, 반대로 아암부의 중앙부를 굵게 하고, 이것을 관통하여 피스톤 헤드부를 삽입하여 일체적으로 고정하는 방법을 채용할 수 있다.In the fourth embodiment, the coupling structure between the piston head portions 45a and 45c and the arm portion 45d of the reciprocating member 45 is different from that in the third embodiment. When the working pressure of the working fluid is relatively low as in the present embodiment, the diameter of the sliding portion between the arm portion 45d and the inner circumference of the spherical bush 3 is considerably small with respect to the diameter of the piston head portions 45a and 45c. Even if it is possible, the design which suppresses sliding surface pressure to a practical range is possible. In this case, a method of inserting the arm portion 45d through the piston head portions 45a and 45c as in this embodiment and integrally engaging the reciprocating member 45 by the nut 45e or the like is effective. When at least one of the diameters of the two piston heads is close to the diameter of the sliding part of the arm part of the reciprocating member as in the first to third embodiments, the center part of the arm part is thickened on the contrary, and the piston head penetrates the piston head. The method of inserting a part and fixing it integrally can be employ | adopted.

도17에 본 제4 실시예인 팽창 및 압축기를 연료 전지 시스템에 적용한 경우의 시스템 구성도를 도시한다. 우측 중앙부의 팽창 및 압축기(56)는 도13의 본 제4 실시예인 팽창 및 압축기이다. 대기 중의 공기(57)는 우측 상부의 에어클리너(58)를 통과한 후에 팽창 및 압축기(56)의 흡입 배관(53)으로부터 유입하고, 압축기부에서 압축된 후에 토출 배관(32)으로부터 유출하여 압축 공기(59)로서 연료 전지 스택(60)의 캐소드부(60a)에 공급된다. 압축 공기(59)를 공급하는것은 고밀도의 산소를 캐소드부(60a)에 공급함으로써 연료 전지 스택(60)의 고효율화 및 소형화를 도모할 수 있기 때문이다. 한편 연료 전지 스택(60)의 애노드부(60b)에는 수소 또는 수소를 함유하는 가스인 연료 가스(61)가 공급된다. 캐소드부(60a)와 애노드부(60b) 사이에는 이온 투과막(60c)이 배치되어 있고, 애노드부(60b)에 공급된 수소 또는 수소를 함유하는 가스로부터 발생한 수소 이온(+ 이온)이 이 이온 투과막(60c)을 투과하고, 캐소드부(60a)에 공급된 산소로부터 발생하는 산소 이온(- 이온)과 결합하여 수분을 생성하는 과정에서, 연료 전지 스택(60)으로부터 캐소드부(60a)와 애노드부(60b)를 전극으로 하여 전력(60d)을 취출할 수 있다. 애노드부(60b)에 공급된 연료 가스(61)는 수소가 소비된 후에 배기 가스(62)로서 연료 전지 스택(60)으로부터 배출되고, 개질기(도시하지 않음)의 열원 등에 이용된다. 캐소드부(60a)에 공급된 압축 공기(56)는 산소의 일부를 소비하게 되지만 새롭게 생성된 수분이 추가되고, 고압 배기 공기(63)로서 연료 전지 스택(60)으로부터 배출된다. 그 후, 팽창 및 압축기(56)에 흡입 배관(47)으로부터 재유입하고, 팽창기부에서 팽창된 후에 토출 배관(49)으로부터 유출하여 저압 배기 공기(64)로서 최종적으로는 대기 중으로 방출된다.FIG. 17 shows a system configuration diagram when the expansion and compressor according to the fourth embodiment is applied to a fuel cell system. The expansion and compressor 56 in the right center is an expansion and compressor, which is the fourth embodiment of FIG. After passing through the air cleaner 58 on the upper right side, the air 57 in the air flows in from the suction pipe 53 of the expansion and the compressor 56, and after being compressed in the compressor unit, flows out of the discharge pipe 32 and is compressed. As air 59, it is supplied to the cathode portion 60a of the fuel cell stack 60. The supply of the compressed air 59 is because the fuel cell stack 60 can be made more efficient and downsized by supplying high density oxygen to the cathode portion 60a. On the other hand, the fuel gas 61 which is hydrogen or a gas containing hydrogen is supplied to the anode part 60b of the fuel cell stack 60. An ion permeable membrane 60c is disposed between the cathode portion 60a and the anode portion 60b, and hydrogen ions (+ ions) generated from hydrogen or a gas containing hydrogen supplied to the anode portion 60b are ions. In the process of permeating the permeable membrane 60c and generating moisture by combining with oxygen ions (− ions) generated from oxygen supplied to the cathode portion 60a, the cathode portion 60a and the cathode portion 60a are separated from the fuel cell stack 60. The power 60d can be taken out using the anode portion 60b as an electrode. The fuel gas 61 supplied to the anode portion 60b is discharged from the fuel cell stack 60 as the exhaust gas 62 after hydrogen is consumed and used for a heat source of a reformer (not shown) or the like. The compressed air 56 supplied to the cathode portion 60a consumes a portion of oxygen, but newly generated moisture is added and discharged from the fuel cell stack 60 as the high pressure exhaust air 63. Thereafter, the gas is reintroduced into the inflation and compressor 56 from the suction pipe 47, and after it is expanded in the expander portion, flows out of the discharge pipe 49 and finally discharged into the atmosphere as low pressure exhaust air 64.

또, 팽창기 부분에서는 고압 가스로부터 실린더 블럭(48)에 설치된 흡입 통로(48c)와 흡입 포트(48d) 및 연락 통로(45f)를 거쳐서 작동실(41)로 유입하고, 그 후 밀폐 공간 내에서 팽창하여 저압 가스가 되며, 연락 통로(45f)로부터 실린더 블럭(48)에 설치된 토출 포트(48e)와 토출 통로(48f)를 거쳐서 토출 배관(49)으로부터 유출한다.Moreover, in the inflator part, it flows into the operation chamber 41 from the high pressure gas through the suction path 48c provided in the cylinder block 48, the suction port 48d, and the communication path 45f, and expands in a sealed space after that. It becomes low pressure gas, and flows out from the discharge pipe 49 from the communication passage 45f via the discharge port 48e provided in the cylinder block 48, and the discharge passage 48f.

본 제4 실시예의 팽창 및 압축기(56)를 조립한 연료 전지 시스템에서는, 압축 공기(59)를 공급하기 위해 필요한 동력의 일부에 동력 회수 기구로 회수한 동력을 이용하기 때문에, 외부로부터 새롭게 공급해야만 하는 정미의 동력을 저감할 수 있다. 또한, 압축기 부분과 팽창기 부분이 독립되어 있는 통상의 동력 회수 기구에서는 압축기 부분과 팽창기 부분의 각각에서 기계 마찰 손실이 발생하여 합계인 기계 마찰 손실이 커지는 데 반해, 본 제4 실시예에서는 제3 실시예와 같이 공통 부품인 왕복 이동 부재(45)에 작용하는 하중의 단계에서 서로 상쇄하여 각 미끄럼 이동부의 미끄럼 이동 하중을 저감하고, 기계 마찰 손실을 오히려 저감시키고 있다. 이에 의해 팽창 및 압축기(56)의 효율이 높아져, 이를 이용한 연료 전지 시스템 전체의 효율 하중이 한층 높아진다는 효과가 있다.In the fuel cell system incorporating the expansion and the compressor 56 of the fourth embodiment, since the power recovered by the power recovery mechanism is used for part of the power required to supply the compressed air 59, it must be newly supplied from the outside. The net power can be reduced. Further, in the conventional power recovery mechanism in which the compressor portion and the expander portion are independent, mechanical friction loss occurs in each of the compressor portion and the expander portion, and the total mechanical friction loss increases, whereas in the fourth embodiment, the third embodiment is implemented. As in the example, in the stage of the load acting on the reciprocating member 45 which is a common component, the sliding load of each sliding part is reduced and the mechanical friction loss is rather reduced. Thereby, the efficiency of expansion and the compressor 56 becomes high, and there exists an effect that the efficiency load of the whole fuel cell system using this increases further.

본 발명의 제5 실시예를 도18에 의거하여 설명한다. 도18은 본 발명의 제5 실시예인 압축기를 도시한다. 제5 실시예는 도18의 전체 측단면도에 있어서 중앙의 상부와 하부에 형성된 2개의 작동실(65)은 모두 압축기의 작동실로서 기능한다. 즉, 본 제5 실시예는 2 기통의 압축기이다. 작동 유체는 이산화탄소이며, 작동실 내의 압력은 종래의 프론계 냉매에 대해 4 내지 5배로 매우 고압이 된다. 그 반면, 냉매의 단위 체적당의 냉동 능력도 4 내지 5배가 되며, 동일한 냉동 능력을 발생시키는 압축기의 행정 용적은 작아서 좋다. 도18의 압축기에서는, 왕복 이동 부재(66)에 있어서의 2개의 피스톤 헤드부(66a)의 직경만을 작게 함으로써 행정 용적을 작게 하고 있고, 구동 아암부(67a)에 장착된 구면 부시(3)의 구심이 구동축(67)의 회전축으로부터 편위하고 있는 양을 감소시킴으로써 왕복 이동 부재(66)의 왕복운동의 스트로크를 줄이는 일은 하고 있지 않다. 또한, 종래의 프론계 냉매로 동일 냉동 능력을 갖는 2 기통 압축기에 비해, 왕복 이동 부재(66)의 아암부(66b)와 구면 부시(3)와의 미끄럼 이동부의 직경이나 축 방향 길이 및 구동축(67)과 베어링 프레임(68)과의 미끄럼 이동부의 직경이나 축 방향 길이 등은 동등한 크기를 확보하고 있으며, 미끄럼 이동부의 수압 면적은 종래와 동등하다. 이러한 설계는, 본 발명에서 채용하고 있는 용적형 기계의 기구에서는 작동실의 압력이 직접 작용하는 왕복 이동 부재(66)의 내부에 미끄럼 이동부를 갖지 않으므로, 피스톤부의 직경과 미끄럼 이동부의 크기 등의 치수 모두를 서로 제약 없이 각각 독립하여 설정할 수 있음으로써 가능하게 되어 있다. 또, 종래의 크랭크 슬라이더 기구에 의한 왕복 기구에서는 콘로드의 소단부에 있는 피스톤 핀이 작동실의 압력이 직접 작용하는 피스톤의 내부에 있으므로, 피스톤 직경을 작게 하였을 때에 콘로드와의 미끄럼 이동부의 수압 면적을 종래와 동등하게 유지하는 것이 곤란해진다. 또한, 롤링 피스톤 방식 등의 로타리 압축기에서는 작동실의 압력이 직접 작용하는 면적을 저감하기 위해 원통 형상 회전자(피스톤)의 폭 또는 직경을 축소하면, 회전자의 내부에 있는 샤프트의 편심 핀부와 회전자 내주면과의 미끄럼 이동부의 수압 면적을 종래와 동등하게 유지하는 것이 어렵다.A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 18 shows a compressor as a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, in the entire side sectional view of Fig. 18, the two operating chambers 65 formed at the upper and lower portions of the center both function as operating chambers of the compressor. That is, the fifth embodiment is a two cylinder compressor. The working fluid is carbon dioxide, and the pressure in the working chamber is very high, 4 to 5 times that of conventional pron-based refrigerants. On the other hand, the refrigerating capacity per unit volume of the refrigerant is also 4 to 5 times, and the stroke volume of the compressor which generates the same refrigerating capacity may be small. In the compressor shown in Fig. 18, the stroke volume is reduced by reducing only the diameters of the two piston head portions 66a in the reciprocating member 66, and the spherical bush 3 mounted on the driving arm portion 67a is reduced. The reduction in the stroke of the reciprocating motion of the reciprocating member 66 is not performed by reducing the amount of the center of gravity shifting from the rotational axis of the drive shaft 67. In addition, compared to a two-cylinder compressor having the same refrigeration capacity as a conventional prolon refrigerant, the diameter, the axial length, and the driving shaft 67 of the sliding portion between the arm portion 66b of the reciprocating member 66 and the spherical bush 3 are shown. ), The diameter of the sliding part and the axial length of the sliding part between the bearing frame 68 and the like are secured in the same size, and the hydraulic pressure area of the sliding part is the same as in the prior art. Such a design does not have a sliding part inside the reciprocating member 66 in which the pressure of the operating chamber directly acts in the mechanism of the volumetric machine employed in the present invention, so that the diameter of the piston part and the size of the sliding part, etc. All of these can be set independently of each other without restriction. Moreover, in the reciprocating mechanism by the conventional crank slider mechanism, since the piston pin in the small end of a cone rod is in the inside of the piston which the pressure of a working chamber acts directly, when the piston diameter is made small, the hydraulic pressure of the sliding part with a cone rod is reduced. It becomes difficult to keep the area equal to the prior art. In addition, in a rotary compressor such as a rolling piston system, when the width or diameter of the cylindrical rotor (piston) is reduced in order to reduce the area in which the pressure of the operating chamber directly acts, the eccentric pin portion and the rotation of the shaft inside the rotor are reduced. It is difficult to maintain the pressure-receiving area of the sliding portion with the electron inner circumferential surface as in the prior art.

작동 유체인 이산화탄소는 실린더 블럭(69)에 부착된 흡입 배관(70)으로부터 압축기의 내부 공간(71)으로 유입하고, 왕복 이동 부재(66)에 설치한 흡입구(66d)로부터 피스톤 헤드부(66a)의 내부 공간(66e)에 이르고, 흡입 포트(66f)로부터 리벳(72)에 의해 피스톤 헤드부(66a)에 장착된 흡입 밸브 플레이트(73)를 거쳐서 작동실(65)로 흡입된다. 작동실(65)에서 압축된 후에, 실린더 헤드(74)에 형성된 토출 포트(74a)로부터 토출 밸브 플레이트(75)와 토출 밸브 누름부(76)를 거쳐서 토출 공간(77)으로 토출된다. 토출 밸브 플레이트(75)와 토출 밸브 누름부(76)는 볼트(도시하지 않음)에 의해 실린더 헤드(74)에 고정되어 있다. 실린더 헤드(74)는 토출 공간(77)을 둘러싸는 토출실 커버(78)와 함께 볼트에 의해 실린더 블럭(69)에 고정되어 있다. 토출실 커버(78)에는 토출 배관(79)이 연결되어 있고, 고압의 작동 유체는 최종적으로 이곳으로부터 압축실 밖으로 유출된다.Carbon dioxide, which is a working fluid, flows into the internal space 71 of the compressor from the suction pipe 70 attached to the cylinder block 69, and the piston head portion 66a from the suction port 66d provided in the reciprocating member 66. The inner space 66e of the cylinder is reached, and is sucked into the operating chamber 65 from the suction port 66f via the suction valve plate 73 attached to the piston head portion 66a by the rivet 72. After being compressed in the operation chamber 65, the discharge is discharged from the discharge port 74a formed in the cylinder head 74 to the discharge space 77 via the discharge valve plate 75 and the discharge valve presser 76. The discharge valve plate 75 and the discharge valve pressing portion 76 are fixed to the cylinder head 74 by bolts (not shown). The cylinder head 74 is fixed to the cylinder block 69 by bolts with the discharge chamber cover 78 surrounding the discharge space 77. The discharge pipe 79 is connected to the discharge chamber cover 78, and the high-pressure working fluid finally flows out of the compression chamber from the discharge chamber cover 78.

본 제5 실시예에서는, 작동 유체가 이산화탄소이므로 왕복 이동 부재(66)의 2개의 피스톤 헤드부(66a)는 직경이 모두 작고, 이들이 삽입되는 실린더 블럭(69)의 2개의 내주 원통면(69a)도 직경이 작다. 왕복 이동 부재(66)의 피스톤 헤드부(66a)에 내주 원통면(69a)의 직경보다 굵은 부분을 형성하면, 조립할 때에 실린더 블럭(69)의 내주 원통면(69a)에 삽입할 수 없게 된다. 한편, 내주 원통면(69a)의 직경에 대한 아암부(66b)의 직경 비율은 종래 냉매의 경우에 비해 상대적으로 커지고 있고, 왕복 이동 부재(66)를 조립할 때에 도13과 같이 피스톤 헤드부(66a)에 형성된 구멍에 아암부(66b)를 삽입하는 구조에서는 강도를 확보할 수 없다. 따라서, 본 제5 실시예에서는 아암부(66b)의 중앙에 굵은 부분을 형성하고, 이에 설치한 구멍에 피스톤 헤드부(66a)를 삽입하여 핀(66c)으로 고정하는 구조를 채용하고 있다.In the fifth embodiment, since the working fluid is carbon dioxide, the two piston head portions 66a of the reciprocating member 66 are both small in diameter, and the two inner circumferential cylindrical surfaces 69a of the cylinder block 69 into which they are inserted. The diameter is also small. If a portion thicker than the diameter of the inner circumferential cylindrical surface 69a is formed in the piston head portion 66a of the reciprocating member 66, it cannot be inserted into the inner circumferential cylindrical surface 69a of the cylinder block 69 during assembly. On the other hand, the diameter ratio of the arm portion 66b to the diameter of the inner circumferential cylindrical surface 69a is relatively larger than that of the conventional refrigerant, and when assembling the reciprocating member 66, the piston head portion 66a is shown in FIG. Strength cannot be secured in the structure in which the arm part 66b is inserted into the hole formed in the). Therefore, in the fifth embodiment, a thick portion is formed in the center of the arm portion 66b, and the piston head portion 66a is inserted into the hole provided therein to fix the pin 66c.

본 제5 실시예에서는 작동 유체가 이산화탄소인 것과 2개의 작동실(65)에서 압축일을 행하는 2 기통 구조이므로, 각 작동실(65)의 행정 용적이 비교적 작은 것에 비하면 소비 동력이 크기 때문에 구동용 모터(80)는 크고, 이를 둘러싸고 밀폐 공간을 형성하는 모터 커버(81)도 크다.In the fifth embodiment, since the working fluid is carbon dioxide and the two-cylinder structure that performs the compression work in the two working chambers 65, the driving force is high because the stroke volume of each working chamber 65 is relatively small. The motor 80 is large, and the motor cover 81 which surrounds this and forms a sealed space is also large.

본 제5 실시예에 따르면, 우선 이산화탄소 등의 고압의 작동 가스를 이용한 경우라도, 그 압력을 받는 부재인 왕복 이동 부재(66)의 피스톤 헤드부(66a)의 직경을 축소할 때의 제약 조건이 없으므로 미끄럼 이동부의 하중을 증대시키지 않는 설계가 용이하고, 기계 마찰 손실을 증대시키지 않는 설계가 가능하다. 또한, 그 때에 베어링부 등의 미끄럼 이동부의 면적을 축소할 필요가 없으므로 미끄럼 이동부의 미끄럼 이동 면압을 증대시키지 않는 설계가 용이하고, 신뢰성을 저하시키지 않는 설계가 가능하다. 또한, 주요 부품인 왕복 이동 부재(66)에 있어서, 피스톤 헤드부(66a)를 축소해도 아암부(66b)와의 결합부의 강도를 충분히 확보할 수 있다. 즉, 이산화탄소와 같은 매우 고압이지만 자연계의 원래 존재하고 환경으로의 부하가 작은 동작 가스를 냉매로 한 냉동 공기 조절 시스템의 실용화가 용이해진다.According to the fifth embodiment, firstly, even when a high-pressure working gas such as carbon dioxide is used, constraints when reducing the diameter of the piston head portion 66a of the reciprocating member 66, which is the member under pressure, Therefore, the design which does not increase the load of a sliding part is easy, and the design which does not increase a mechanical friction loss is possible. In addition, since it is not necessary to reduce the area of sliding parts, such as a bearing part at that time, the design which does not increase the sliding surface pressure of a sliding part is easy, and the design which does not reduce reliability is possible. Moreover, in the reciprocating member 66 which is a main component, even if the piston head part 66a is reduced, the strength of the engaging part with the arm part 66b can fully be ensured. That is, the practical use of a refrigeration air conditioning system using a working gas, which is a very high pressure such as carbon dioxide, but the operating gas originally present in nature and having a small load on the environment becomes easy.

본 발명에 따르면, 왕복형 용적형 기계로 밸브 기구를 위한 가동 부품을 불필요하게 할 수 있어 그 생산성과 신뢰성이 향상된다는 효과가 있다.According to the present invention, the reciprocating displacement type machine can make moving parts for the valve mechanism unnecessary, thereby improving the productivity and reliability.

또한 본 발명에 따르면, 용적형 압축기로 베어링 등의 미끄럼 이동부의 크기와 수압 면적을 감소시키는 일 없이 작동실의 수압 면적을 저감할 수 있으므로, 이산화탄소 등의 초고압 냉매를 작동 유체로 해도 미끄럼 이동부의 하중이나 미끄럼 이동 면압을 증대시키지 않는 것이 가능하며 신뢰성이나 기계 효율의 대폭적인 저하를 저지할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the hydraulic pressure area of the operating chamber can be reduced without reducing the size and the hydraulic pressure area of the sliding parts such as the bearing by the volumetric compressor, the load of the sliding parts even if the ultra-high pressure refrigerant such as carbon dioxide is used as the working fluid. However, it is possible to not increase the sliding surface pressure, and there is an effect that a significant decrease in reliability and mechanical efficiency can be prevented.

또한 본 발명에 따르면, 압축기와 팽창기를 일체화한 용적형 기계의 각 미끄럼 이동부에 작용하는 하중을 저감할 수 있으므로 기계 효율이 향상되고, 팽창기에 의한 효율적인 동력 회수가 가능해지며, 동력 회수 기구를 조립한 냉동 사이클 등의 시스템 전체의 효율이 크게 향상된다는 효과가 있다.Further, according to the present invention, the load acting on each sliding part of the volumetric machine integrating the compressor and the expander can be reduced, thereby improving the mechanical efficiency, enabling efficient power recovery by the expander, and assembling a power recovery mechanism. There is an effect that the efficiency of the entire system, such as a refrigeration cycle is greatly improved.

Claims (11)

왕복 운동에 의해 밀폐된 작동 공간의 용적을 변화시키는 피스톤부 및 그 피스톤부의 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 신장하는 2개의 아암부를 갖는 왕복 이동 부재와, 작동 공간의 일부이며 상기 피스톤부의 왕복 운동을 안내하는 안내 부재와, 축 방향을 동일하게 하여 서로 역방향으로 회전하고, 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 상기 아암부를 지지하는 2개의 축 부재에 의해 상기 피스톤부가 왕복 운동 방향의 축선 주위로 요동 운동하면서 왕복 운동하는 용적형 기계에 있어서, 상기 작동 공간의 용적이 증대하고 있는 기간에 저압의 작동 유체 공간과 그 작동실을 연통시키고, 작동 공간의 용적이 감소하고 있는 기간의 적어도 일부 기간에 고압의 작동 유체 공간과 상기 작동실을 연통시킨 것을 특징으로 하는 용적형 기계.A reciprocating member having a piston portion that changes the volume of the closed working space by the reciprocating motion and two arm portions extending opposite to each other in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston portion, and a reciprocating portion of the working space which is part of the working space The piston portion is axially reciprocated by a guiding member for guiding the movement and two shaft members each having the same axial direction and rotating in the opposite directions, and supporting the arm portion at positions radially offset from the rotation axis. A volumetric machine reciprocating while oscillating around, at least part of a period in which the working fluid space of low pressure is in communication with the working chamber during a period in which the working space is increasing, and the volume of the working space is decreasing. Characterized in that the high-pressure working fluid space and the operating chamber in communication with the period It is positive displacement machines. 왕복 운동에 의해 밀폐된 작동 공간의 용적을 변화시키는 피스톤부 및 그 피스톤부의 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 신장하는 2개의 아암부를 갖는 왕복 이동 부재와, 작동 공간의 일부이며 상기 피스톤부의 왕복 운동을 안내하는 안내 부재와, 축 방향을 동일하게 하여 서로 역방향으로 회전하고, 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 상기 아암부를 지지하는 2개의 축 부재에 의해 상기 피스톤부가 왕복 운동 방향의 축선 주위로 요동 운동하면서 왕복 운동하는 용적형 기계에 있어서, 상기 작동 공간의 용적이 증대하고 있는 기간의적어도 일부 기간에 고압의 작동 유체 공간과 상기 작동실을 연통시키고, 작동 공간의 용적이 감소하고 있는 기간에 저압의 작동 유체 공간과 상기 작동실을 연통시킨 것을 특징으로 하는 용적형 기계.A reciprocating member having a piston portion that changes the volume of the closed working space by the reciprocating motion and two arm portions extending opposite to each other in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston portion, and a reciprocating portion of the working space which is part of the working space The piston portion is axially reciprocated by a guiding member for guiding the movement and two shaft members each having the same axial direction and rotating in the opposite directions, and supporting the arm portion at positions radially offset from the rotation axis. In a volumetric machine reciprocating while oscillating around, the high pressure working fluid space is in communication with the working chamber at least for a period of time during which the volume of the working space is increasing, and the volume of the working space is decreasing. Characterized in that the low pressure working fluid space and the operating chamber in communication Volumetric machine. 다른 부재로 안내되어 왕복 운동과 상기 왕복 운동 방향의 축선 주위의 요동 운동을 행하는 2개의 피스톤부 및 상기 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 돌출한 2개의 아암부로 이루어지는 왕복 이동 부재와, 상기 왕복 이동 부재의 피스톤부를 안내하는 다른 부재인 안내 부재와, 동일축의 회전축 주위로 서로 역방향으로 회전하면서 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 상기 왕복 이동 부재의 아암부 중 하나를 상대적인 회전과 그 회전축 방향의 변화가 가능하게 지지되는 2개의 축 부재와, 상기 2개의 축 부재의 회전을 지지하는 베어링 부재를 구성 요소로 갖고, 상기 왕복 이동 부재의 2개의 피스톤부의 각각에 인접하여 밀폐 공간을 형성하여 2개의 작동 공간으로 하고, 한 쪽의 작동 공간은 상기 2개의 축 부재의 서로 역방향의 회전에 의해 용적을 변화시켜 작동 유체의 이송이나 압축을 행하는 용적형 머신으로서 기능하고, 다른 쪽 작동 공간은 작동 유체의 압력에 의해 용적을 변화시켜 상기 2개의 축 부재를 서로 역방향으로 회전 구동하는 용적형 엔진으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 용적형 기계.A reciprocating member comprising two piston parts guided to another member to perform reciprocating motion and oscillating motion around an axis in the reciprocating direction, and two arm parts projecting to opposite sides in a direction perpendicular to the reciprocating direction, and the reciprocating part The guide member, which is another member for guiding the piston part of the moving member, and the relative rotation of one of the arm parts of the reciprocating member, respectively, at a position radially offset from the rotation axis while rotating in the opposite direction around the rotation axis of the same axis, respectively. It has two shaft members which can be supported in a change of direction, and a bearing member which supports rotation of the two shaft members as a component, and forms a closed space adjacent to each of the two piston parts of the said reciprocating member, Two working spaces, one operating space being the stand of the two shaft members It functions as a volumetric machine that transfers or compresses working fluid by changing its volume by rotation in the reverse direction, and the other working space drives the two shaft members to rotate in opposite directions by changing the volume by the pressure of the working fluid. A volumetric machine, characterized by functioning as a volumetric engine. 제3항에 있어서, 2개의 축 부재는 각각 전동기에 의해 회전 구동되고, 용적형 머신 부분은 기체를 작동 유체로 하는 압축기이며, 용적형 엔진 부분은 상기 압축기에 있어서 압축된 기체의 적어도 일부를 작동 유체로 하는 팽창기인 것을 특징으로 하는 용적형 기계.4. The two shaft members are each driven rotationally by an electric motor, the volumetric machine portion is a compressor using gas as the working fluid, and the volumetric engine portion operates at least a portion of the compressed gas in the compressor. A volumetric machine, characterized in that it is a fluid expander. 저압의 냉매 가스를 압축하는 압축 수단과, 압축되어 고온 고압이 된 냉매 가스로부터 열을 방열하는 냉각 수단과, 냉각된 고압 냉매를 감압하기 위한 팽창 수단과, 감압된 후에 액냉매 부분을 증발시키기 위한 가열 수단과, 그들을 연결하여 폐사이클을 형성하는 배관을 구성 요소로 갖는 냉동 사이클에 있어서, 상기 압축 수단으로서 청구항 4의 용적형 기계의 용적형 머신 부분을 이용하고, 상기 팽창 수단으로서 청구항 4의 용적형 기계의 용적형 엔진 부분을 이용한 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 및 냉동ㆍ공기 조절 기기.Compression means for compressing the low-pressure refrigerant gas, cooling means for radiating heat from the compressed high-pressure high-pressure refrigerant gas, expansion means for depressurizing the cooled high-pressure refrigerant, and for evaporating the liquid refrigerant portion after decompression. In a refrigeration cycle having as a component a heating means and a pipe connecting them to form a closed cycle, the volumetric machine part of the volumetric machine of claim 4 is used as the compression means, and the volume of claim 4 as the expansion means. A refrigeration cycle and refrigeration and air conditioning equipment using a volumetric engine portion of a die-type machine. 저압의 냉매 가스를 압축하는 압축 수단과, 압축되어 고온 고압이 된 냉매 가스로부터 열을 방열하는 냉각 수단과, 냉각된 고압 냉매를 감압하기 위한 팽창 수단과, 감압된 후에 액냉매 부분을 증발시키기 위한 가열 수단과, 그들을 연결하여 폐사이클을 형성하는 배관을 구성 요소로 갖는 냉동 사이클에 있어서, 상기 압축 수단으로서 청구항 4의 용적형 기계의 용적형 머신 부분을 이용하고, 상기 팽창 수단으로서 청구항 4의 용적형 기계의 용적형 엔진 부분과 다른 교축 등의 팽창 수단을 병용한 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 및 냉동ㆍ공기 조절 기기.Compression means for compressing the low-pressure refrigerant gas, cooling means for radiating heat from the compressed high-pressure high-pressure refrigerant gas, expansion means for depressurizing the cooled high-pressure refrigerant, and for evaporating the liquid refrigerant portion after decompression. In a refrigeration cycle having as a component a heating means and a pipe connecting them to form a closed cycle, the volumetric machine part of the volumetric machine of claim 4 is used as the compression means, and the volume of claim 4 as the expansion means. A refrigeration cycle and a refrigeration / air conditioning device, characterized by a combination of a volumetric engine portion of a die machine and expansion means such as another throttle. 연료 전지 스택에 압축 공기를 공급하는 연료 전지 시스템에 있어서, 상기압축 공기를 청구항 4의 용적형 기계의 용적형 머신 부분에서 제조하고, 연료 전지 스택을 통과하여 산소를 소비한 후의 상기 압축 공기의 적어도 일부를 청구항 4의 용적형 기계의 용적형 엔진 부분으로 유도하여 팽창시킨 후에 대기에 개방하는 것을 특징으로 하는 연료 전지 시스템.A fuel cell system for supplying compressed air to a fuel cell stack, wherein the compressed air is produced in the volumetric machine portion of the volumetric machine of claim 4 and at least of the compressed air after consuming oxygen through the fuel cell stack. A fuel cell system, characterized by inducing a portion of the volumetric engine portion of the volumetric machine of claim 4 to expand and then open to the atmosphere. 다른 부재로 안내되어 왕복 운동과 상기 왕복 운동 방향의 축선 주위의 요동 운동을 행하는 피스톤부 및 상기 왕복 운동 방향과 직각 방향에서 서로 반대측으로 돌출한 2개의 아암부로 이루어지는 왕복 이동 부재와, 상기 왕복 이동 부재의 피스톤부를 안내하는 다른 부재인 안내 부재와, 동일축의 회전축 주위로 서로 역방향으로 회전하면서 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 상기 왕복 이동 부재의 아암부 중 하나를 상대적인 회전과 그 회전축 방향의 변화가 가능하게 지지되는 2개의 축 부재와, 상기 2개의 축 부재의 회전을 지지하는 베어링 부재를 구성 요소로 갖고, 상기 왕복 이동 부재에 인접하여 밀폐 공간을 형성하여 작동 공간으로 하고, 상기 2개의 축 부재의 서로 역방향 회전에 의해 상기 왕복 이동 부재를 왕복 운동시켜 상기 작동 공간의 용적을 변화시키고, 작동 유체의 이송이나 압축을 행하는 용적형 기계에 있어서, 상기 작동 유체로서 이산화탄소를 이용하여 이를 압축하는 것을 특징으로 하는 용적형 압축기.A reciprocating member comprising a piston part guided to another member to perform a reciprocating motion and a rocking motion around an axis in the reciprocating direction, and two arm parts protruding from each other in a direction perpendicular to the reciprocating direction, and the reciprocating member A guide member, which is another member for guiding the piston portion of the piston, and one of the arm portions of the reciprocating member relative to one another in a position radially offset from the rotation axis while rotating in the opposite direction about the rotation axis of the same axis, It has two shaft members which can be supported to be changed, and a bearing member which supports rotation of the two shaft members as a component, and forms a closed space adjacent to the said reciprocating member, and makes it the working space, When reciprocating the reciprocating member by the reverse rotation of the shaft member In the volume change and positive displacement machines for performing the transfer and compression of the working fluid in the working space, positive displacement compressor characterized in that the compress it using the carbon dioxide as the working fluid. 제8항의 용적형 압축기를 이용하여 이산화탄소를 냉매로 하는 것을 특징으로 하는 냉동 공기 조절 기기.A refrigeration air conditioner comprising carbon dioxide as a refrigerant using the volumetric compressor of claim 8. 다른 부재로 안내되어 왕복 운동과 상기 왕복 운동 방향의 축선 주위의 요동 운동을 행하는 피스톤부 및 상기 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 돌출한 2개의 아암부로 이루어지는 왕복 이동 부재와, 상기 왕복 이동 부재의 피스톤부를 안내하는 다른 부재인 안내 부재와, 동일축의 회전축 주위로 서로 역방향으로 회전하면서 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 상기 왕복 이동 부재의 아암부 중 하나를 상대적인 회전과 그 회전축 방향의 변화가 가능하게 지지되는 2개의 축 부재와, 상기 2개의 축 부재의 회전을 지지하는 베어링 부재를 구성 요소로 갖고, 상기 왕복 이동 부재에 인접하여 밀폐 공간을 형성하여 작동 공간으로 하고, 상기 2개의 축 부재의 서로 역방향 회전에 의해 상기 왕복 이동 부재를 왕복 운동시켜 상기 작동 공간의 용적을 변화시키고, 작동 유체의 이송이나 압축을 행하는 용적형 기계에 있어서, 왕복 이동 부재는 2개의 아암부를 갖는 부재의 중앙부에 피스톤부가 형성된 부재를 삽입함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 용적형 압축기.A reciprocating member comprising a piston part guided to another member to perform a reciprocating motion and a rocking motion around an axis in the reciprocating direction, and two arm parts projecting to opposite sides in a direction perpendicular to the reciprocating direction, and the reciprocating member A guide member, which is another member for guiding the piston portion of the piston, and one of the arm portions of the reciprocating member relative to one another in a position radially offset from the rotation axis while rotating in the opposite direction about the rotation axis of the same axis, It has two shaft members which can be supported to be changed, and a bearing member which supports rotation of the two shaft members as a component, and forms a closed space adjacent to the said reciprocating member, and makes it the working space, When reciprocating the reciprocating member by the reverse rotation of the shaft member In a volumetric machine for varying the volume of the working space and for conveying or compressing a working fluid, the reciprocating member is formed by inserting a member having a piston portion in the center of a member having two arm portions. compressor. 왕복 운동에 의해 밀폐된 작동 공간의 용적을 변화시키는 피스톤부 및 그 피스톤부의 왕복 운동 방향과 직각 방향으로 서로 반대측으로 신장하는 2개의 아암부를 갖는 왕복 이동 부재와, 작동 공간의 일부이며 상기 피스톤부의 왕복 운동을 안내하는 안내 부재와, 축 방향을 동일하게 하여 서로 역방향으로 회전하고, 그 회전축으로부터 반경 방향으로 편위한 위치에서 각각 상기 아암부를 지지하는 2개의 축부재에 의해 상기 피스톤부가 왕복 운동 방향의 축선 주위로 요동 운동하면서 왕복 운동하는 용적형 기계에 있어서, 상기 안내 부재는 작동 유체가 이동하는 작동 유체 공간과 연통하는 연통부를 구비하고, 그 연통부는 상기 피스톤부에 설치된 상기 작동 공간으로 통하는 연통로에 연통하는 것을 특징으로 하는 용적형 기계.A reciprocating member having a piston portion that changes the volume of the closed working space by the reciprocating motion and two arm portions extending opposite to each other in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston portion, and a reciprocating portion of the working space which is part of the working space The axial direction of the reciprocating motion direction is provided by a guide member for guiding the movement and two shaft members each having the same axial direction and rotating in opposite directions to each other and supporting the arm portions at positions radially offset from the rotation axis. In a volumetric machine reciprocating while oscillating around, the guide member has a communication portion communicating with a working fluid space in which a working fluid moves, the communicating portion being connected to a communication path leading to the working space provided in the piston part. A volumetric machine, characterized in that communicating.
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