JP2007224854A

JP2007224854A - Compressor

Info

Publication number: JP2007224854A
Application number: JP2006048990A
Authority: JP
Inventors: Akira Iwashida; 鶸田　　晃; Takashi Morimoto; 敬森本; Kiyoshi Sawai; 澤井　　清; Mitsuhiro Fukuda; 充宏福田; Tadashi Yanagisawa; 正柳澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-09-06

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compressor including a compression mechanism reduced in mechanical loss. SOLUTION: The compressor includes an expansion mechanism 1 and the compression mechanism 41. The expansion mechanism 1 is provided with a stator 10 forming a space 10A therein, a cylindrical rotor 20 rotating in a space 10A in the stator 10, a shaft 40 driving and rotating the rotor 20, a vane 22 sliding in a vane groove 21 included in the rotor 20, an end plate 30 blocking the end surface of the rotor 20 and the end surface of the stator 10, a supply port 12 supplying gas to an expansion space 11 formed between the stator 10 and the rotor 20 and a delivery port 31 delivering gas from the expansion space 11. The rotor 20 and the shaft 40 are joined by spline and the shaft 40 is used as a drive shaft of the compression mechanism 41. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、膨張機構部と圧縮機構部とを有する圧縮機に関する。 The present invention relates to a compressor having an expansion mechanism and a compression mechanism.

現在、冷凍装置の冷媒として二酸化炭素を用いることが検討されているが、エネルギー効率の面から、膨張装置として膨張機を用いることが検討されている。
膨張機構部と圧縮機構部とは、構造的には共通するため、従来圧縮機構部として用いられてきた構造を膨張機構部として利用することができる。 Currently, the use of carbon dioxide as a refrigerant in a refrigeration apparatus is being studied, but from the viewpoint of energy efficiency, the use of an expander as an expansion apparatus is being studied.
Since the expansion mechanism section and the compression mechanism section are structurally common, a structure that has been used as a conventional compression mechanism section can be used as the expansion mechanism section.

ところで、圧縮機と膨張機とを比較すると、膨張機の方が軸トルクが小さいにもかかわらず、同一冷凍サイクル装置内では、冷凍サイクル装置に、従来圧縮機構部として用いられてきた構造を膨張機として利用する場合、膨張機の損失割合が相対的に大きくなってしまう。
また、圧縮機と膨張機とを同軸で連結することも考えられるが、一体のシャフトにて連結する場合には、圧縮機構部及び膨張機構部の軸芯と、電動機部を構成するステータとロータの中心とを一致させ、同じ容器内に配置して組み立てることは困難である。また、圧縮機構部と膨張機構部とを別々に組立てた後にシャフトを連結する方法も考えられるが、継ぎ手部分の信頼性を確保することが困難となる。 By the way, when the compressor and the expander are compared, in the same refrigeration cycle apparatus, the structure conventionally used as the compression mechanism unit is expanded in the same refrigeration cycle apparatus, although the axial torque of the expander is smaller. When used as a machine, the loss ratio of the expander becomes relatively large.
In addition, it is conceivable to connect the compressor and the expander coaxially, but in the case of connecting with an integral shaft, the shaft core of the compression mechanism and the expansion mechanism, the stator and the rotor constituting the electric motor It is difficult to arrange and assemble the same in the same container. A method of connecting the shaft after assembling the compression mechanism portion and the expansion mechanism portion separately is also conceivable, but it is difficult to ensure the reliability of the joint portion.

そこで本発明は、機械損失の少ない膨張機構部を有する圧縮機を提供することを目的とする。
また、本発明は、膨張機構部と圧縮機構部とを備えた圧縮機において、組立の容易化を図ることのできる圧縮機を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the compressor which has an expansion mechanism part with few mechanical losses.
Another object of the present invention is to provide a compressor that can be easily assembled in a compressor including an expansion mechanism and a compression mechanism.

請求項１記載の本発明の圧縮機は、膨張機構部と圧縮機構部とを有する圧縮機であって、前記膨張機構部が、内部に空間を形成するステータと、前記ステータ内部の前記空間で回転する円筒状のロータと、前記ロータを回転駆動するシャフトと、前記ロータに有するベーン溝内を摺動するベーンと、前記ロータの端面と前記ステータの端面とを封鎖する端板と、前記ステータと前記ロータとの間に形成される膨張空間にガスを供給する供給ポートと、前記膨張空間から前記ガスを排出する吐出ポートとを備え、前記ロータと前記シャフトとをスプライン結合とし、前記シャフトを前記圧縮機構部の駆動軸としたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記シャフトに対して、前記ロータを軸方向に移動可能に設けたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記ステータの内部に形成する前記空間を、平面視で楕円形状とするとともに、前記楕円形状の短径側の対向面に、前記ロータと同心円状の円弧部を形成したことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の圧縮機において、少なくとも一つの前記ベーンが、前記ロータの動作中に前記円弧部に配置されるように複数の前記ベーンを配置したことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記供給ポートと前記吐出ポートとを複数組備え、それぞれの前記供給ポートを軸対称に配置するとともに、それぞれの前記吐出ポートを軸対称に配置したことを特徴とする。 The compressor according to the first aspect of the present invention is a compressor having an expansion mechanism portion and a compression mechanism portion, wherein the expansion mechanism portion includes a stator that forms a space therein, and the space inside the stator. A rotating cylindrical rotor, a shaft for rotationally driving the rotor, a vane sliding in a vane groove of the rotor, an end plate for sealing the end face of the rotor and the end face of the stator, and the stator A supply port for supplying gas to an expansion space formed between the rotor and the rotor, and a discharge port for discharging the gas from the expansion space, the rotor and the shaft being spline-coupled, The drive shaft of the compression mechanism is used.
According to a second aspect of the present invention, in the compressor according to the first aspect, the rotor is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the shaft.
According to a third aspect of the present invention, in the compressor according to the first aspect, the space formed inside the stator has an elliptical shape in a plan view, and is provided on a surface opposite to the minor axis side of the elliptical shape. A circular arc portion concentric with the rotor is formed.
According to a fourth aspect of the present invention, in the compressor according to the third aspect, the plurality of vanes are arranged such that at least one of the vanes is arranged in the arc portion during operation of the rotor. Features.
According to a fifth aspect of the present invention, in the compressor according to the first aspect, a plurality of sets of the supply port and the discharge port are provided, the supply ports are arranged symmetrically, and the discharge ports are arranged. Are arranged symmetrically about the axis.

本発明によれば、機械損失が少なく、組立の容易化を図ることのできる圧縮機を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a compressor that has a low mechanical loss and can be easily assembled.

本発明の第１の実施の形態による圧縮機は、膨張機構部が、内部に空間を形成するステータと、ステータ内部の空間で回転する円筒状のロータと、ロータを回転駆動するシャフトと、ロータに有するベーン溝内を摺動するベーンと、ロータの端面とステータの端面とを封鎖する端板と、ステータとロータとの間に形成される膨張空間にガスを供給する供給ポートと、膨張空間からガスを排出する吐出ポートとを備え、ロータとシャフトとをスプライン結合とし、シャフトを圧縮機構部の駆動軸としたものである。本実施の形態によれば、ロータとシャフトとの間にはクリアランスを有するため、膨張機構部内での機械損失を少なくすることができるとともに、圧縮機構部と膨張機構部とをシャフトで連結する場合に、組立作業を容易に行うことができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、シャフトに対して、ロータを軸方向に移動可能に設けたものである。本実施の形態によれば、ロータからシャフトに対するスラスト力が働かないため、膨張機構部内での機械損失を少なくすることができる。また、ロータが軸方向に移動可能なため、ロータの両端面の圧力バランスをとれば、両端面におけるクリアランスが等しくなり、ロータの端面を通る漏れを最小にできる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、ステータの内部に形成する空間を、平面視で楕円形状とするとともに、楕円形状の短径側の対向面に、ロータと同心円状の円弧部を形成したものである。本実施の形態によれば、ロータとシャフトとをスプライン結合としているので、ロータがステータ内部の空間の中心に勝手に調心されるため、円弧部とロータとのクリアランスを小さくすることができる。また、ロータとシャフトとを剛接合した場合では、シャフトの傾きによりロータ外周面が空間の内周面と接触してしまうが、本実施の形態では、ロータとシャフトとをスプライン結合しているので、ロータはシャフトの傾きの影響を受けず、ロータ外周面が空間の内周面と接触しないため、円弧部とロータとのクリアランスを小さくすることができる。また、本実施の形態では、ロータとシャフトとをスプライン結合しているので、ロータは軸方向に移動可能なため、ロータの両端面の圧力バランスをとれば両端面におけるクリアランスが等しくなり、ロータの端面を通る漏れを最小にできる。シリンダとロータとのクリアランスを大きくすることで、このように本実施の形態によれば、ロータのステータに対する摺動摩擦を少なくすることができ、ロータの始動を容易に行うことができ、また膨張機構部内での機械損失を少なくすることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態による圧縮機において、少なくとも一つのベーンが、ロータの動作中に円弧部に配置されるように複数のベーンを配置したものである。本実施の形態によれば、円弧部における冷媒漏れを防止することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、供給ポートと吐出ポートとを複数組備え、それぞれの供給ポートを軸対称に配置するとともに、それぞれの吐出ポートを軸対称に配置したものである。本実施の形態によれば、ロータには対称に圧力が加わるため、ステータに対してロータを常に適正な位置に保持することができる。 In the compressor according to the first embodiment of the present invention, the expansion mechanism section includes a stator that forms a space therein, a cylindrical rotor that rotates in the space inside the stator, a shaft that rotationally drives the rotor, and the rotor A vane that slides in the vane groove, an end plate that seals the end face of the rotor and the end face of the stator, a supply port that supplies gas to the expansion space formed between the stator and the rotor, and the expansion space And a discharge port for discharging gas from the rotor, the rotor and the shaft are splined, and the shaft is the drive shaft of the compression mechanism. According to the present embodiment, since there is a clearance between the rotor and the shaft, mechanical loss in the expansion mechanism can be reduced, and the compression mechanism and the expansion mechanism are connected by the shaft. In addition, the assembly work can be easily performed.
In the compressor according to the first embodiment, the second embodiment of the present invention is such that a rotor is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the shaft. According to the present embodiment, since the thrust force from the rotor to the shaft does not work, the mechanical loss in the expansion mechanism can be reduced. Further, since the rotor can move in the axial direction, if the pressure balance between both end faces of the rotor is balanced, the clearances at both end faces become equal, and leakage through the end face of the rotor can be minimized.
According to the third embodiment of the present invention, in the compressor according to the first embodiment, the space formed inside the stator is elliptical in a plan view, and the elliptical minor surface is opposed to the opposite surface. A circular arc portion concentric with the rotor is formed. According to the present embodiment, since the rotor and the shaft are splined, the rotor is centered on the center of the space inside the stator, so that the clearance between the arc portion and the rotor can be reduced. In addition, when the rotor and the shaft are rigidly joined, the rotor outer peripheral surface comes into contact with the inner peripheral surface of the space due to the inclination of the shaft, but in this embodiment, the rotor and the shaft are spline-coupled. The rotor is not affected by the inclination of the shaft, and the outer peripheral surface of the rotor is not in contact with the inner peripheral surface of the space, so that the clearance between the arc portion and the rotor can be reduced. In the present embodiment, since the rotor and the shaft are spline-coupled, the rotor can move in the axial direction. Therefore, if the pressure balance between both end faces of the rotor is balanced, the clearances at both end faces become equal, and the rotor Leakage through the end face can be minimized. By increasing the clearance between the cylinder and the rotor, according to the present embodiment, the sliding friction of the rotor with respect to the stator can be reduced, the rotor can be easily started, and the expansion mechanism The mechanical loss in the section can be reduced.
According to a fourth embodiment of the present invention, in the compressor according to the third embodiment, a plurality of vanes are arranged so that at least one vane is arranged in an arc portion during operation of the rotor. . According to the present embodiment, refrigerant leakage at the arc portion can be prevented.
In the compressor according to the first embodiment, the fifth embodiment of the present invention includes a plurality of sets of supply ports and discharge ports, and the supply ports are arranged symmetrically with respect to each other. Axially arranged. According to the present embodiment, since the pressure is applied symmetrically to the rotor, the rotor can always be held at an appropriate position with respect to the stator.

以下本発明の一実施例による圧縮機について説明する。
図１から図４は本実施例による膨張機構部の要部平面図であり、図１は一つの膨張室の供給完了状態を示す平面図、図２は次の膨張室が供給行程にあることを示す平面図、図３は同膨張室の供給行程終了直前の状態を示す平面図、図４は同膨張室の供給完了状態を示す平面図である。図５は同膨張機構部の側断面図、図６は同膨張機構部を有する圧縮機の側断面図である。 A compressor according to an embodiment of the present invention will be described below.
FIGS. 1 to 4 are plan views of essential parts of the expansion mechanism according to the present embodiment, FIG. 1 is a plan view showing a supply completion state of one expansion chamber, and FIG. 2 is that the next expansion chamber is in the supply stroke. FIG. 3 is a plan view showing a state immediately before the end of the supply stroke of the expansion chamber, and FIG. 4 is a plan view showing a supply completion state of the expansion chamber. FIG. 5 is a side sectional view of the expansion mechanism, and FIG. 6 is a side sectional view of a compressor having the expansion mechanism.

まず本実施例による膨張機構部の構成について説明する。
図１から図４に示すように本実施例による膨張機構部１は、内部に空間１０Ａを形成するステータ１０と、ステータ１０の内部の空間１０Ａで回転運動する円筒状のロータ２０とを備えている。ここで、ステータ１０の内部に形成される空間１０Ａは、平面視で楕円形状に形成されるとともに、楕円形状の短径側の対向面には、ロータ２０と同心円状の円弧部１０Ｂを形成している。この円弧部１０Ｂの曲率半径は、楕円形状の短径側の曲率半径よりも小さく、短径側に形成される空間１０Ａとロータ２０との最小隙間は、この円弧部１０Ｂを形成することで所定のクリアランスを確保している。
ステータ１０とロータ２０との間には膨張空間１１を形成している。ロータ２０には、放射状に形成された複数のベーン溝２１を有している。そしてこれらのベーン溝２１には、ベーン溝２１内を摺動する複数のベーン２２が配置されている。
これらのベーン２２は、膨張空間１１を複数の膨張室１１Ａ、１１Ｂに区分している。図においては、１０個のベーン２２によって１０個の膨張室１１Ａ、１１Ｂ・・に区分している。本実施例では、１０個のベーン２２によって、少なくとも一つのベーン２２が、ロータ２０の動作中に円弧部１０Ｂに配置されるように構成されている。
ステータ１０には、これらの膨張室１１Ａ、１１Ｂにガスを供給する供給ポート１２が設けられている。
それぞれの隣り合うベーン２２間には、ロータ側連通路２３が配置されている。このロータ側連通路２３は、ロータ２０の一方の端面に形成した所定長さの溝によって形成され、ベーン溝２１とともに、ロータ２０の中心に対して放射状に配置している。ロータ側連通路２３の長さは、ベーン溝２１の長さよりも短く形成している。 First, the configuration of the expansion mechanism according to this embodiment will be described.
As shown in FIGS. 1 to 4, the expansion mechanism portion 1 according to this embodiment includes a stator 10 that forms a space 10 A therein, and a cylindrical rotor 20 that rotates in the space 10 A inside the stator 10. Yes. Here, the space 10A formed inside the stator 10 is formed in an elliptical shape in plan view, and a concentric circular arc portion 10B that is concentric with the rotor 20 is formed on the opposing surface on the minor axis side of the elliptical shape. ing. The radius of curvature of the arc portion 10B is smaller than the radius of curvature on the minor axis side of the elliptical shape, and the minimum gap between the space 10A formed on the minor axis side and the rotor 20 is predetermined by forming the arc portion 10B. The clearance is secured.
An expansion space 11 is formed between the stator 10 and the rotor 20. The rotor 20 has a plurality of vane grooves 21 formed radially. In the vane grooves 21, a plurality of vanes 22 that slide in the vane grooves 21 are arranged.
These vanes 22 divide the expansion space 11 into a plurality of expansion chambers 11A and 11B. In the figure, 10 expansion chambers 11A, 11B... Are divided by 10 vanes 22. In the present embodiment, the ten vanes 22 are configured so that at least one vane 22 is arranged in the arc portion 10 B during the operation of the rotor 20.
The stator 10 is provided with a supply port 12 for supplying gas to the expansion chambers 11A and 11B.
Between each adjacent vane 22, the rotor side communication path 23 is arrange | positioned. The rotor side communication path 23 is formed by a groove having a predetermined length formed on one end face of the rotor 20, and is arranged radially with the vane groove 21 with respect to the center of the rotor 20. The length of the rotor side communication path 23 is shorter than the length of the vane groove 21.

図１から図４に示す吐出ポート３１と端板側連通路３２とは、図５に示す端板３０に設けられている。吐出ポート３１は膨張空間１１からガスを排出する空間である。端板側連通路３２は、所定長さの円弧状の溝によって形成されている。
なお、ロータ２０の中心孔にはシャフト４０が配置され、ロータ２０とシャフト４０とは、スプライン結合されている。なお、本実施例におけるスプライン結合は、ロータ２０とシャフト４０とが、回転方向にのみ係合し、軸方向には自在に摺動可能なものである。従って、シャフト４０のスプライン長さは、ロータ２０のスプライン長さより長く構成され、シャフト４０に対してロータ２０を軸方向に移動可能に設けられていることが好ましい。
なお、本実施例では、供給ポート１２と吐出ポート３１とを２組備え、それぞれの供給ポート１２を対称に配置するとともに、それぞれの吐出ポート３１を対称に配置している。このように、供給ポート１２と吐出ポート３１とを対称に配置することで、それぞれ対向する膨張膨張室１１Ａ、１１Ｂ・・の圧力が等しくなり、ロータ２０とシャフト４０とのクリアランスを均一に生じさせ、ロータ２０とシャフト４０との機械摩擦を少なくすることができる。なお、３組以上の供給ポート１２と吐出ポート３１とを備える場合にも、それぞれの供給ポート１２を軸対称に配置するとともに、それぞれの吐出ポート３１を軸対称に配置することで、ロータ２０とシャフト４０との機械摩擦を少なくすることができる。 The discharge port 31 and the end plate side communication path 32 shown in FIGS. 1 to 4 are provided in the end plate 30 shown in FIG. The discharge port 31 is a space for discharging gas from the expansion space 11. The end plate side communication path 32 is formed by an arc-shaped groove having a predetermined length.
In addition, the shaft 40 is arrange | positioned in the center hole of the rotor 20, and the rotor 20 and the shaft 40 are spline-coupled. Note that the spline coupling in this embodiment is such that the rotor 20 and the shaft 40 are engaged only in the rotational direction, and can freely slide in the axial direction. Therefore, it is preferable that the spline length of the shaft 40 is longer than the spline length of the rotor 20 and the rotor 20 is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the shaft 40.
In this embodiment, two sets of the supply port 12 and the discharge port 31 are provided, the supply ports 12 are arranged symmetrically, and the discharge ports 31 are arranged symmetrically. As described above, by arranging the supply port 12 and the discharge port 31 symmetrically, the pressures of the opposing expansion / expansion chambers 11A, 11B,... Are equalized, and the clearance between the rotor 20 and the shaft 40 is uniformly generated. The mechanical friction between the rotor 20 and the shaft 40 can be reduced. Even when three or more sets of the supply port 12 and the discharge port 31 are provided, the supply port 12 is arranged symmetrically with respect to the axis, and the discharge port 31 is arranged symmetrically with respect to the rotor 20. Mechanical friction with the shaft 40 can be reduced.

図５に示すように、ロータ２０の両端面とステータ１０の両端面とは、一対の端板３０によって封鎖されている。端板側連通路３２は端板３０の端面に形成され、供給ポート１２に導かれるガスが連通する通路３４が端板３０内に形成されている。端板側連通路３２と通路３４とは連通している。端板側連通路３２が形成された端板３０の端面は、ロータ側連通路２３が形成されたロータ２０の端面と対向している。
一方の端板３０には、環状溝３３が形成され、この環状溝３３は、図１から図４に示すベーン溝２１の中心側端部と連通している。この環状溝３３には、高圧ガスや高圧潤滑油が供給され、ベーン２２に対して背圧を付与する。なお、本実施例による膨張機構部は、ステータ１０内の空間が楕円形状をしており、供給ポート１２と吐出ポート３１とが、対称な位置に設けられている。 As shown in FIG. 5, both end faces of the rotor 20 and both end faces of the stator 10 are sealed by a pair of end plates 30. The end plate side communication passage 32 is formed on the end face of the end plate 30, and a passage 34 through which the gas guided to the supply port 12 communicates is formed in the end plate 30. The end plate side communication passage 32 and the passage 34 communicate with each other. The end surface of the end plate 30 in which the end plate side communication path 32 is formed faces the end surface of the rotor 20 in which the rotor side communication path 23 is formed.
One end plate 30 is formed with an annular groove 33, and this annular groove 33 communicates with the center side end of the vane groove 21 shown in FIGS. 1 to 4. High pressure gas or high pressure lubricating oil is supplied to the annular groove 33 to apply a back pressure to the vane 22. In the expansion mechanism portion according to the present embodiment, the space in the stator 10 has an elliptical shape, and the supply port 12 and the discharge port 31 are provided at symmetrical positions.

図６に示すように、本実施例による膨張機構部１は、圧縮機構部４１とともに、密閉容器４２内に配置されている。なお、この種の圧縮機は、放熱器や蒸発器とともに冷凍サイクル装置を構成する。この冷凍サイクル装置としては二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では超臨界域となるように運転することが好ましい。
密閉容器４２内には、電動機構部４３も備えている。圧縮機構部４１は密閉容器４２内の上方に配置され、電動機構部４３は圧縮機構部４１と膨張機構部１との間に配置されている。密閉容器４１の上部には、吸入管４４と吐出管４５が設けられている。密閉容器４２内の下部には、潤滑油を溜める油溜まり４６を有する。
圧縮機構部４１は、固定スクロール部品４１ａと旋回スクロール部品４１ｂとからなり、両部品が噛み合って、複数の圧縮室を形成している。即ち、固定スクロール部品４１ａは、固定鏡板から渦巻状の固定渦巻ラップが立ち上がって構成され、旋回スクロール部品４１ｂは、旋回鏡板から渦巻状の旋回渦巻ラップが立ち上がって構成されている。圧縮室は、固定鏡板と旋回鏡板との間に、旋回渦巻ラップと固定渦巻ラップとが噛み合って形成される。
旋回スクロール部品４１ｂは、自転拘束機構４７によって自転が拘束され、円軌道に沿って旋回する。圧縮室は、この旋回スクロール部品４１ｂの旋回動作によって容積を変えながら移動する。旋回スクロール部品４１ｂの鏡板背面部には背圧空間４８が設けてある。この背圧空間４８内には軸受部材４９に設けた円環溝に摺動仕切り環５０を配置し、この摺動仕切り環５０により背圧空間４８を２分割している。摺動仕切り環５０で分割した一方の内側領域４８ｂには、高圧の吐出圧力を作用させる。また、その外側領域４８ａには、吸入圧力から吐出圧力までの間の所定の中間圧力を作用させている。
電動機構部４３は、固定子４３ａと回転子４３ｂとを有している。固定子４３ａは、密閉容器４２に固定され、回転子４３ｂは、シャフト４０に固定されている。
シャフト４０は、その上端部では旋回スクロール部品４１ｂと嵌合し、旋回スクロール部品４１ｂを旋回動作させ、その下端部では膨張機構部１を回転動作させる。 As shown in FIG. 6, the expansion mechanism portion 1 according to the present embodiment is disposed in a sealed container 42 together with the compression mechanism portion 41. In addition, this kind of compressor comprises a refrigerating-cycle apparatus with a heat radiator and an evaporator. As this refrigeration cycle apparatus, it is preferable to use carbon dioxide as a refrigerant and to operate in a supercritical region on the high pressure side.
An electric mechanism 43 is also provided in the sealed container 42. The compression mechanism unit 41 is disposed above the sealed container 42, and the electric mechanism unit 43 is disposed between the compression mechanism unit 41 and the expansion mechanism unit 1. A suction pipe 44 and a discharge pipe 45 are provided on the top of the sealed container 41. An oil reservoir 46 for accumulating lubricating oil is provided in the lower part of the sealed container 42.
The compression mechanism unit 41 includes a fixed scroll part 41a and a turning scroll part 41b, and both parts mesh with each other to form a plurality of compression chambers. That is, the fixed scroll component 41a is configured with a spiral fixed spiral wrap rising from a fixed end plate, and the orbiting scroll component 41b is configured with a spiral swirl spiral wrap rising from a swing end plate. The compression chamber is formed by meshing the swirl spiral wrap and the fixed spiral wrap between the fixed mirror plate and the swivel mirror plate.
The orbiting scroll component 41b is constrained to rotate by the rotation restraint mechanism 47 and revolves along a circular orbit. The compression chamber moves while changing the volume by the orbiting operation of the orbiting scroll component 41b. A back pressure space 48 is provided on the back of the end plate of the orbiting scroll component 41b. In this back pressure space 48, a sliding partition ring 50 is arranged in an annular groove provided in the bearing member 49, and the back pressure space 48 is divided into two by this sliding partition ring 50. A high discharge pressure is applied to one inner region 48b divided by the sliding partition ring 50. A predetermined intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure is applied to the outer region 48a.
The electric mechanism unit 43 includes a stator 43a and a rotor 43b. The stator 43 a is fixed to the sealed container 42, and the rotor 43 b is fixed to the shaft 40.
The shaft 40 engages with the orbiting scroll component 41b at the upper end portion thereof, causes the orbiting scroll component 41b to perform an orbiting operation, and causes the expansion mechanism portion 1 to rotate at the lower end portion thereof.

次に、本実施例による膨張機構部の動作について説明する。
本実施例による膨張機構部は、供給ポート１２から供給したガスを膨張室１１Ａ、１１Ｂにて膨張させて吐出ポート３１から排出する。供給ポート１２から供給されるガスが高圧ガスの場合には、このガスの膨張作用によってロータ２０が回転し、供給ポート１２から供給されるガスを膨張させる場合には、ロータ２０を回転させる。
図１では、膨張室１１Ａの供給行程が完了した状態を示している。膨張室１１Ａの後端側はベーン２２Ａによって供給ポート１２から隔離されている。このタイミングでロータ側連通路２３Ａは、端板側連通路３２とは連通しない位置に移動している。
一方、図１において、膨張室１１Ａの次の膨張室１１Ｂは、供給ポート１２と連通された状態となっている。また、このタイミングでロータ側連通路２３Ｂは、端板側連通路３２と連通される位置に移動している。この状態では、供給ポート１２からは、供給隙間寸法が十分な間隔を持たないため、供給ポート１２からのガスの導入を十分に行えないが、ロータ側連通路２３Ｂが膨張室１１Ｂに開口することにより、端板側連通路３２からガスが供給される。
図２では、膨張室１１Ｂの供給行程中の状態を示している。膨張室１１Ｂには、供給ポート１２からガスが供給されるとともに、端板側連通路３２と連通しているロータ側連通路２３Ｂからもガスが供給される。
図３では、膨張室１１Ｂでの供給行程終了直前の状態を示している。この状態では、ベーン２２Ｂによって供給ポート１２の膨張室１１Ｂに対する開口面積は狭められてしまい、供給ポート１２と膨張室１１Ｂとの間の供給隙間寸法が十分な間隔を持たないため、供給ポート１２からのガスの導入を十分に行えないが、ロータ側連通路２３Ｂは端板側連通路３２と連通状態にあるため、ロータ側連通路２３Ｂから膨張室１１Ｂにガスが供給される。
図４では、膨張室１１Ｂの供給完了状態を示している。膨張室１１Ｂの後端側はベーン２２Ｂによって供給ポート１２から隔離されている。このタイミングでロータ側連通路２３Ｂも、端板側連通路３２とは連通しない位置に移動している。 Next, the operation of the expansion mechanism unit according to this embodiment will be described.
The expansion mechanism according to this embodiment expands the gas supplied from the supply port 12 in the expansion chambers 11A and 11B and discharges the gas from the discharge port 31. When the gas supplied from the supply port 12 is a high-pressure gas, the rotor 20 is rotated by the expansion action of the gas. When the gas supplied from the supply port 12 is expanded, the rotor 20 is rotated.
FIG. 1 shows a state where the supply stroke of the expansion chamber 11A is completed. The rear end side of the expansion chamber 11A is isolated from the supply port 12 by the vane 22A. At this timing, the rotor side communication path 23 A moves to a position where it does not communicate with the end plate side communication path 32.
On the other hand, in FIG. 1, the expansion chamber 11 B next to the expansion chamber 11 A is in communication with the supply port 12. Further, at this timing, the rotor side communication path 23 B has moved to a position where it is communicated with the end plate side communication path 32. In this state, the supply gap dimension is not sufficiently spaced from the supply port 12, so that the gas cannot be sufficiently introduced from the supply port 12, but the rotor side communication path 23B opens into the expansion chamber 11B. Thus, gas is supplied from the end plate side communication passage 32.
FIG. 2 shows a state during the supply stroke of the expansion chamber 11B. Gas is supplied to the expansion chamber 11B from the supply port 12, and also from the rotor side communication path 23B communicating with the end plate side communication path 32.
FIG. 3 shows a state immediately before the end of the supply stroke in the expansion chamber 11B. In this state, the opening area of the supply port 12 with respect to the expansion chamber 11B is narrowed by the vane 22B, and the supply gap dimension between the supply port 12 and the expansion chamber 11B does not have a sufficient interval. However, since the rotor side communication path 23B is in communication with the end plate side communication path 32, gas is supplied from the rotor side communication path 23B to the expansion chamber 11B.
In FIG. 4, the supply completion state of the expansion chamber 11B is shown. The rear end side of the expansion chamber 11B is isolated from the supply port 12 by the vane 22B. At this timing, the rotor side communication path 23B is also moved to a position where it does not communicate with the end plate side communication path 32.

以上のように、それぞれの膨張室１１は、供給行程において、供給ポート１２以外に、ロータ側連通路２３からガスが供給されるため、供給ポート１２と膨張室１１との間の供給隙間寸法が十分な間隔を持たないタイミングでも十分なガスが供給される。特に供給行程の開始からの所定時間、及び供給行程の終了前における所定時間の内の少なくとも一方の所定時間に、ロータ側連通路２３からガスが供給されるように構成してもよい。
また、楕円形状の短径側の対向面に、ロータ２０と同心円状の円弧部１０Ｂを形成し、ステータ１０とロータ２０とのクリアランスを小さくすることができる。すなわち、ロータ２０とシャフト４０との間にはクリアランスを有するために、ロータ２０がステータ１０内部の空間の中心に勝手に調心され、またロータ２０はシャフト４０の傾きの影響を受けず、ロータ２０外周面が空間１０Ａの内周面と接触しないためである。従って、ステータ１０とロータ２０とのクリアランスを小さくしても、ロータ２０のステータ１０に対する摺動摩擦を少なくすることができ、ロータ２０の始動を容易に行うことができる。また、ロータ２０の両端面の圧力バランスをとれば、両端面におけるクリアランスが等しくなり、ロータ２０の端面を通る漏れを最小にできる。 As described above, each expansion chamber 11 is supplied with gas from the rotor side communication passage 23 in addition to the supply port 12 in the supply stroke, and therefore, the supply gap dimension between the supply port 12 and the expansion chamber 11 is small. Sufficient gas is supplied even at a timing that does not have a sufficient interval. In particular, the gas may be supplied from the rotor side communication passage 23 at a predetermined time from the start of the supply stroke and at least one predetermined time of the predetermined time before the end of the supply stroke.
Further, the arcuate portion 10B concentric with the rotor 20 can be formed on the opposing surface on the minor axis side of the elliptical shape, and the clearance between the stator 10 and the rotor 20 can be reduced. That is, since there is a clearance between the rotor 20 and the shaft 40, the rotor 20 is centered on the center of the space inside the stator 10, and the rotor 20 is not affected by the inclination of the shaft 40. This is because the 20 outer peripheral surface does not contact the inner peripheral surface of the space 10A. Therefore, even if the clearance between the stator 10 and the rotor 20 is reduced, the sliding friction of the rotor 20 with respect to the stator 10 can be reduced, and the rotor 20 can be easily started. Moreover, if the pressure balance of the both end surfaces of the rotor 20 is taken, the clearances at both end surfaces become equal, and leakage through the end surfaces of the rotor 20 can be minimized.

次に、本実施例による圧縮機の組立について図６を用いて説明する。
まず、固定スクロール部品４１ａ及び旋回スクロール部品４１ｂからなる圧縮機構部４１が、シャフト４０及び自転拘束機構４７とともに組み立てられる。その後、回転子４３ｂがシャフト４０に焼きバメされる。一方、密閉容器４２の胴体部分には、固定子４３ａが固定される。固定子４３ａを固定した密閉容器４２内に、既に組み立てた圧縮機構部４１を挿入し、軸受部材４９を密閉容器４２に溶接して固定する。次に、副軸受３０ａを有する端板３０を密閉容器４２内に組み入れ、シャフト４０を回転させながら、副軸受３０ａの位置を微小に移動させ、シャフト４０の回転トルクが一番小さくなる個所で副軸受３０ａを固定する。その後、上シェル４２ａと胴体部分４２ｂとを溶接し、ガラスターミナル６０から電流を投入することによって、回転子４３ｂを着磁する。その後、膨張機構部１を順次組み立て、最終に、シャフト４０の下端にオイルポンプを取り付け、下シェル４２ｃを胴体部分４２ｂに溶接して完成する。
ここで、ロータ２０とシャフト４０との間は、スプライン結合によってクリアランスを有するために、圧縮機構部４１と膨張機構部１との連結を容易に行うことができる。
なお、上記実施例では、ベーン溝２１とロータ側連通路２３とを、ロータ２０の中心に対して放射状に設けた場合で説明したが、所定の傾き角度を持たせてもよい。
本実施例による膨張機構部は、圧縮機、放熱器、凝縮器とともに冷凍サイクルを構成し、放熱器で放熱された高圧冷媒ガスを供給ポート１２から供給し、吐出ポート３１から吐出される低圧冷媒ガスを凝縮器に導くことで、ロータ２０が回転し、回転軸４０から動力を出力することができる。 Next, assembly of the compressor according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
First, the compression mechanism 41 including the fixed scroll component 41 a and the orbiting scroll component 41 b is assembled together with the shaft 40 and the rotation restraint mechanism 47. Thereafter, the rotor 43b is shrinked on the shaft 40. On the other hand, a stator 43 a is fixed to the body portion of the sealed container 42. The already assembled compression mechanism 41 is inserted into the sealed container 42 to which the stator 43a is fixed, and the bearing member 49 is welded and fixed to the sealed container 42. Next, the end plate 30 having the auxiliary bearing 30a is incorporated into the sealed container 42, and the position of the auxiliary bearing 30a is moved minutely while rotating the shaft 40. The bearing 30a is fixed. Thereafter, the upper shell 42a and the body portion 42b are welded, and current is supplied from the glass terminal 60, thereby magnetizing the rotor 43b. Thereafter, the expansion mechanism portion 1 is sequentially assembled, and finally an oil pump is attached to the lower end of the shaft 40, and the lower shell 42c is welded to the body portion 42b to complete.
Here, since there is a clearance between the rotor 20 and the shaft 40 by spline coupling, the compression mechanism 41 and the expansion mechanism 1 can be easily connected.
In the above-described embodiment, the vane groove 21 and the rotor side communication path 23 are described as being radially provided with respect to the center of the rotor 20. However, a predetermined inclination angle may be provided.
The expansion mechanism portion according to the present embodiment constitutes a refrigeration cycle together with a compressor, a radiator, and a condenser, supplies high-pressure refrigerant gas radiated by the radiator from the supply port 12, and is discharged from the discharge port 31. By guiding the gas to the condenser, the rotor 20 rotates and power can be output from the rotating shaft 40.

本実施例の膨張機構部は、二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍サイクルを構成する圧縮機として特に有用である。 The expansion mechanism part of the present embodiment is particularly useful as a compressor constituting a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant.

本発明の一実施例の圧縮機における一つの膨張室の供給完了状態を示す平面図The top view which shows the supply completion state of one expansion chamber in the compressor of one Example of this invention 同圧縮機における次の膨張室が供給行程にあることを示す平面図Plan view showing that the next expansion chamber in the compressor is in the supply stroke 同圧縮機における同膨張室の供給行程終了直前の状態を示す平面図The top view which shows the state just before the end of the supply stroke of the expansion chamber in the compressor 同圧縮機における同膨張室の供給完了状態を示す平面図The top view which shows the supply completion state of the expansion chamber in the compressor 同圧縮機における膨張機構部の側断面図Side sectional view of the expansion mechanism in the compressor 同膨張機構部を用いた圧縮機の側断面図Side sectional view of a compressor using the same expansion mechanism

符号の説明Explanation of symbols

１膨張機構部
１０ステータ
１１膨張空間
２０ロータ
２１ベーン溝
２２ベーン
２３ロータ側連通路
３０端板
３１吐出ポート
３２端板側連通路
４１圧縮機構部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Expansion mechanism part 10 Stator 11 Expansion space 20 Rotor 21 Vane groove 22 Vane 23 Rotor side communication path 30 End plate 31 Discharge port 32 End plate side communication path 41 Compression mechanism part

Claims

膨張機構部と圧縮機構部とを有する圧縮機であって、
前記膨張機構部が、内部に空間を形成するステータと、前記ステータ内部の前記空間で回転する円筒状のロータと、前記ロータを回転駆動するシャフトと、前記ロータに有するベーン溝内を摺動するベーンと、前記ロータの端面と前記ステータの端面とを封鎖する端板と、前記ステータと前記ロータとの間に形成される膨張空間にガスを供給する供給ポートと、前記膨張空間から前記ガスを排出する吐出ポートとを備え、前記ロータと前記シャフトとをスプライン結合とし、前記シャフトを前記圧縮機構部の駆動軸としたことを特徴とする圧縮機。 A compressor having an expansion mechanism and a compression mechanism;
The expansion mechanism section slides in a vane groove included in the rotor, a stator that forms a space therein, a cylindrical rotor that rotates in the space inside the stator, a shaft that rotationally drives the rotor, and the rotor. A vane, an end plate that seals the end surface of the rotor and the end surface of the stator, a supply port that supplies gas to an expansion space formed between the stator and the rotor, and the gas from the expansion space. A compressor having a discharge port for discharging, wherein the rotor and the shaft are spline-coupled, and the shaft is used as a drive shaft of the compression mechanism section.

前記シャフトに対して、前記ロータを軸方向に移動可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1, wherein the rotor is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the shaft.

前記ステータの内部に形成する前記空間を、平面視で楕円形状とするとともに、前記楕円形状の短径側の対向面に、前記ロータと同心円状の円弧部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。 The space formed inside the stator has an elliptical shape in a plan view, and an arc portion concentric with the rotor is formed on an opposing surface of the elliptical minor axis side. The compressor according to 1.

少なくとも一つの前記ベーンが、前記ロータの動作中に前記円弧部に配置されるように複数の前記ベーンを配置したことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 3, wherein the plurality of vanes are arranged such that at least one of the vanes is arranged in the arc portion during operation of the rotor.

前記供給ポートと前記吐出ポートとを複数組備え、それぞれの前記供給ポートを軸対称に配置するとともに、それぞれの前記吐出ポートを軸対称に配置したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
2. The compressor according to claim 1, wherein a plurality of sets of the supply port and the discharge port are provided, the supply ports are arranged symmetrically with respect to the axis, and the discharge ports are arranged symmetrically with respect to the axis. .