JPH08338356A - ローリングピストン式膨張機 - Google Patents
ローリングピストン式膨張機Info
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- JPH08338356A JPH08338356A JP7146580A JP14658095A JPH08338356A JP H08338356 A JPH08338356 A JP H08338356A JP 7146580 A JP7146580 A JP 7146580A JP 14658095 A JP14658095 A JP 14658095A JP H08338356 A JPH08338356 A JP H08338356A
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- JP
- Japan
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- blade
- rolling piston
- piston type
- cylinder
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
- F03C2/00—Rotary-piston engines
- F03C2/30—Rotary-piston engines having the characteristics covered by two or more of groups F03C2/02, F03C2/08, F03C2/22, F03C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F01C1/32—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F01C1/02 and relative reciprocation between the co-operating members
- F01C1/324—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having both the movement defined in group F01C1/02 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes hinged to the inner member and reciprocating with respect to the outer member
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 開閉弁機構をなくし、大きな膨張機出力と高
い膨張機効率を確保する。 【構成】 シリンダ１３と、このシリンダ１３内に設け
たクランク軸部２１及びこのクランク軸部２１に同軸的
に設けたローラ２３と、このローラ２３の自転を阻止
し、前記シリンダ１３に進退自在に支持されたる事によ
り膨張室３１を形成するブレード２９と、前記クランク
軸部２１の軸心に偏心して接続されこのクランク軸部２
１に回転力を付勢すると共に、軸方向に沿ってガス通路
３９を設けた主軸９とを備え、前記ローラ２３のローラ
壁に貫通口４７を設け、この貫通口４７と前記主軸９の
ガス通路３９とを連通させる連通路４５を前記クランク
軸部２１に形成し、前記主軸９の回転に従って前記膨張
室３１に間欠的に作動ガスを供給する。
い膨張機効率を確保する。 【構成】 シリンダ１３と、このシリンダ１３内に設け
たクランク軸部２１及びこのクランク軸部２１に同軸的
に設けたローラ２３と、このローラ２３の自転を阻止
し、前記シリンダ１３に進退自在に支持されたる事によ
り膨張室３１を形成するブレード２９と、前記クランク
軸部２１の軸心に偏心して接続されこのクランク軸部２
１に回転力を付勢すると共に、軸方向に沿ってガス通路
３９を設けた主軸９とを備え、前記ローラ２３のローラ
壁に貫通口４７を設け、この貫通口４７と前記主軸９の
ガス通路３９とを連通させる連通路４５を前記クランク
軸部２１に形成し、前記主軸９の回転に従って前記膨張
室３１に間欠的に作動ガスを供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ランキンサイクル機
関として最適なローリングピストン式膨張機に関する。
関として最適なローリングピストン式膨張機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ランキンサイクル機関は、冷凍
サイクルの逆の作用を営むランキンサイクル冷暖房シス
テムにおいて使用されるもので、高温の熱源から熱をも
らい、その熱の一部を仕事に代え、余剰熱を低温にして
すてる熱機関の一種である。その概要は、高圧ガスが吸
込ポートから膨張室内に供給され、膨張仕事による動力
を発生して低圧ガスとなり、膨張仕事を終えた低圧ガス
は、吐出ポートから吐出される。高圧ガスを膨張室内へ
供給するタイミングおよび低圧ガスを吐出するタイミン
グは、開閉弁機構によって制御されるようになってい
る。
サイクルの逆の作用を営むランキンサイクル冷暖房シス
テムにおいて使用されるもので、高温の熱源から熱をも
らい、その熱の一部を仕事に代え、余剰熱を低温にして
すてる熱機関の一種である。その概要は、高圧ガスが吸
込ポートから膨張室内に供給され、膨張仕事による動力
を発生して低圧ガスとなり、膨張仕事を終えた低圧ガス
は、吐出ポートから吐出される。高圧ガスを膨張室内へ
供給するタイミングおよび低圧ガスを吐出するタイミン
グは、開閉弁機構によって制御されるようになってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の膨張機にあって
は、高圧ガスの供給及び、低圧ガスの吐出を図るための
開閉弁機能が必要となる。このために、開閉弁機能を組
付ける組付性の面、またコスト性の面、あるいは部品点
数の面で望ましくなかった。
は、高圧ガスの供給及び、低圧ガスの吐出を図るための
開閉弁機能が必要となる。このために、開閉弁機能を組
付ける組付性の面、またコスト性の面、あるいは部品点
数の面で望ましくなかった。
【０００４】そこで、この発明は、開閉弁機構をなくす
と共に、膨張機出力及び膨張機効率の向上を図ったロー
リングピストン式膨張機を提出することを目的とする。
と共に、膨張機出力及び膨張機効率の向上を図ったロー
リングピストン式膨張機を提出することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、吐出ポートを有するシリンダと、シリ
ンダ内に偏心回転自在に設けられたローラと、進退自在
にシリンダに支持されると共に、先端がローラの外周面
と接触し、膨張室を形成するブレードと、主軸受部材及
び副軸受部材とにより回転自在に支持され、前記ローラ
に偏心回転を与えるクランク軸部を有する主軸と、主軸
の軸心方向に沿って設けられ吸込ポートを有するガス通
路と、ガス通路の吸込ポートを介して前記膨張室内へ吸
込ガスの流入タイミングを制御する流入タイミング制御
手段とを備える。
に、この発明は、吐出ポートを有するシリンダと、シリ
ンダ内に偏心回転自在に設けられたローラと、進退自在
にシリンダに支持されると共に、先端がローラの外周面
と接触し、膨張室を形成するブレードと、主軸受部材及
び副軸受部材とにより回転自在に支持され、前記ローラ
に偏心回転を与えるクランク軸部を有する主軸と、主軸
の軸心方向に沿って設けられ吸込ポートを有するガス通
路と、ガス通路の吸込ポートを介して前記膨張室内へ吸
込ガスの流入タイミングを制御する流入タイミング制御
手段とを備える。
【０００６】流入タイミング制御手段としては、ローラ
に設けられ、膨張室と連通し合うローラ流入口と、クラ
ンク軸部に設けられ、前記ガス通路の吸込ポートと常時
連通し合うと共に、クランク軸部の回転により前記ロー
ラ流入口と間欠的に連通し合うクランク軸流入口とから
なる。
に設けられ、膨張室と連通し合うローラ流入口と、クラ
ンク軸部に設けられ、前記ガス通路の吸込ポートと常時
連通し合うと共に、クランク軸部の回転により前記ロー
ラ流入口と間欠的に連通し合うクランク軸流入口とから
なる。
【０００７】そして、好ましい実施態様として、ローラ
の外周面に係合溝を設け、その係合溝に、ブレードの先
端を係合させてローラの自転運動を阻止するようにす
る。
の外周面に係合溝を設け、その係合溝に、ブレードの先
端を係合させてローラの自転運動を阻止するようにす
る。
【０００８】あるいは、ブレードの先端を、ローラの外
周と一体形状としてローラの自転運動を阻止するように
する。
周と一体形状としてローラの自転運動を阻止するように
する。
【０００９】ブレードとローラとを一体形状とする手段
としては、ローラとブレードを別部材で形成し、圧入等
で一体化したり、又は、同一部材で一体成形する場合が
ある。
としては、ローラとブレードを別部材で形成し、圧入等
で一体化したり、又は、同一部材で一体成形する場合が
ある。
【００１０】
【作用】かかるローリングピストン式膨張機によれば、
運転開始において主軸を介してクランク軸部に回転動力
を与えることで、ローラは、自転を伴わない偏心運動を
行なう。このローラの偏心運動に対応して、クランク軸
部の１回転ごとに、クランク軸流入口とローラ流入口が
連通し合い、ガス通路からの高圧ガスが間欠的に膨張室
内へ供給される。膨張室において膨張仕事をした低圧ガ
スは、吐出ポートからシリンダの外へ吐出される動作を
繰返す。したがって、開閉弁機構を用いなくても、高圧
ガスの供給、及び低圧ガスの吐出作動が円滑に行なえる
ようになる。
運転開始において主軸を介してクランク軸部に回転動力
を与えることで、ローラは、自転を伴わない偏心運動を
行なう。このローラの偏心運動に対応して、クランク軸
部の１回転ごとに、クランク軸流入口とローラ流入口が
連通し合い、ガス通路からの高圧ガスが間欠的に膨張室
内へ供給される。膨張室において膨張仕事をした低圧ガ
スは、吐出ポートからシリンダの外へ吐出される動作を
繰返す。したがって、開閉弁機構を用いなくても、高圧
ガスの供給、及び低圧ガスの吐出作動が円滑に行なえる
ようになる。
【００１１】
【実施例】以下、図１乃至図９の図面を参照しながら、
この発明の実施例を具体的に説明する。
この発明の実施例を具体的に説明する。
【００１２】図１はローリングピストン式膨張機１の全
体を示している。ローリングピストン式膨張機１は補助
モータ３と膨張機５とから成っている。
体を示している。ローリングピストン式膨張機１は補助
モータ３と膨張機５とから成っている。
【００１３】補助モータ３は、固定されたステータ７
と、主軸９に固着されたロータ１１とからなり、ステー
タ７に電流が流れることで、ロータ１１を介して主軸９
に回転動力が与えられるようになる。
と、主軸９に固着されたロータ１１とからなり、ステー
タ７に電流が流れることで、ロータ１１を介して主軸９
に回転動力が与えられるようになる。
【００１４】膨張機５は、第１のシリンダ１３と第２の
シリンダ１３とで構成されている。
シリンダ１３とで構成されている。
【００１５】第１，第２のシリンダ１３，１３は、中間
仕切板１５によってそれぞれ独立するよう仕切られ、両
シリンダ１３，１３には前記主軸９が貫通したツインタ
イプとなっている。
仕切板１５によってそれぞれ独立するよう仕切られ、両
シリンダ１３，１３には前記主軸９が貫通したツインタ
イプとなっている。
【００１６】膨張機５の主軸９は、補助モータ３の主軸
９と連続し合う一体形状となっており、主軸受部材１７
と副軸受部材１９とによって回転自在に軸支されてい
る。主軸９には、前記第１のシリンダ１３および第２の
シリンダ１３に対応する部分に互いに１８０度位相をず
らしたクランク軸部２１，２１が設けられ、これらクラ
ンク軸部２１，２１には前記第１，第２のシリンダ１
３，１３内に配置された第１のローラ２３および第２の
ローラ２３が嵌合している。
９と連続し合う一体形状となっており、主軸受部材１７
と副軸受部材１９とによって回転自在に軸支されてい
る。主軸９には、前記第１のシリンダ１３および第２の
シリンダ１３に対応する部分に互いに１８０度位相をず
らしたクランク軸部２１，２１が設けられ、これらクラ
ンク軸部２１，２１には前記第１，第２のシリンダ１
３，１３内に配置された第１のローラ２３および第２の
ローラ２３が嵌合している。
【００１７】ローラ２３の外周面には、図２に示すごと
く係合溝２５が設けられ、係合溝２５には、シリンダ１
３のブレード保持部２７に対して進退自在（図２矢印方
向）に保持されたブレード２９の先端が係合し、ブレー
ド２９は背圧等の付勢手段によって常時、ローラ２３側
に付勢されている。同様に他方のローラ２３側も前記し
たブレード２９が設けられている。
く係合溝２５が設けられ、係合溝２５には、シリンダ１
３のブレード保持部２７に対して進退自在（図２矢印方
向）に保持されたブレード２９の先端が係合し、ブレー
ド２９は背圧等の付勢手段によって常時、ローラ２３側
に付勢されている。同様に他方のローラ２３側も前記し
たブレード２９が設けられている。
【００１８】これにより、膨張室３１と排気室３３がブ
レード２９によって形成されると共に、各ローラ２３，
２３は、クランク軸部２１，２１の回転により自転の伴
なわない１８０度位相がずれた偏心回転が与えられるよ
うになる。
レード２９によって形成されると共に、各ローラ２３，
２３は、クランク軸部２１，２１の回転により自転の伴
なわない１８０度位相がずれた偏心回転が与えられるよ
うになる。
【００１９】膨張室３１と排気室３３とを形成するブレ
ード２９は、図７（イ）（ロ）に示す如くローラ２３の
外周面に圧入してブレード２９とローラ２３とを一体形
状とする手段としてもよい。
ード２９は、図７（イ）（ロ）に示す如くローラ２３の
外周面に圧入してブレード２９とローラ２３とを一体形
状とする手段としてもよい。
【００２０】あるいは、図８に示す如くローラ２３の外
周面からブレード２９が立上がる一体形状としてもよ
い。これら、ローラ２３とブレード２９とを一体形状と
するタイプにあっては、図９に示す如く、シリンダ１３
に設けられたブレード保持部２７に、ローラ２３の偏心
回転に伴なうブレード２９の動きを許す摺動材料で形成
された揺動ブッシュ３５を設けることが望ましい。
周面からブレード２９が立上がる一体形状としてもよ
い。これら、ローラ２３とブレード２９とを一体形状と
するタイプにあっては、図９に示す如く、シリンダ１３
に設けられたブレード保持部２７に、ローラ２３の偏心
回転に伴なうブレード２９の動きを許す摺動材料で形成
された揺動ブッシュ３５を設けることが望ましい。
【００２１】排気室３３は、シリンダ１３に設けられた
吐出ポート３７と連通している。膨張室３１は、高圧ガ
スが流れるガス通路３９と流入タイミング制御手段４１
を介して連通し、ガス通路３９は、主軸９の軸心方向に
沿って設けられている。
吐出ポート３７と連通している。膨張室３１は、高圧ガ
スが流れるガス通路３９と流入タイミング制御手段４１
を介して連通し、ガス通路３９は、主軸９の軸心方向に
沿って設けられている。
【００２２】ガス通路３９の一方は、高圧ガス取入口と
なっており、ガス通路３９の他方は、吸込ポート４３を
介して流入タイミング制御手段４１となるクランク軸流
入口４５と常時連通している。
なっており、ガス通路３９の他方は、吸込ポート４３を
介して流入タイミング制御手段４１となるクランク軸流
入口４５と常時連通している。
【００２３】クランク軸流入口４５は、クランク軸部２
１の軸心と直交するよう設けられ、図４に示す如く主軸
９とクランク軸部２１の中心を通る基準線Ｘから使用条
件の角度θにおいて、所定の膨張比が得られる開口角度
θ２に設定されている。
１の軸心と直交するよう設けられ、図４に示す如く主軸
９とクランク軸部２１の中心を通る基準線Ｘから使用条
件の角度θにおいて、所定の膨張比が得られる開口角度
θ２に設定されている。
【００２４】クランク軸流入口４５は、各ローラ２３，
２３に設けられたローラ流入口４７を介して膨張室３１
と連通している。
２３に設けられたローラ流入口４７を介して膨張室３１
と連通している。
【００２５】ローラ流入口４７は、クランク軸流入口４
５が１回転することで連通し、ガス通路３９からの高圧
ガスがローラ流入口４７を介して膨張室３１内に間欠的
に供給されるようになっている。
５が１回転することで連通し、ガス通路３９からの高圧
ガスがローラ流入口４７を介して膨張室３１内に間欠的
に供給されるようになっている。
【００２６】このように構成されたローリングピストン
式膨張機１によれば、始動時において、補助モータ３に
より主軸９に回転力を与えた後、オフとする。この時、
膨張機５にあっては、ガス通路３９から高圧ガスが送り
込まれ、主軸９が回転することで図６に示す如くクラン
ク軸部２１回転角に対応して吸込開始、吸込完了、膨張
開始の行程により膨張仕事をした後、膨張完了時に低圧
ガスとなって吐出ポート３７から吐出される作動を繰返
す。
式膨張機１によれば、始動時において、補助モータ３に
より主軸９に回転力を与えた後、オフとする。この時、
膨張機５にあっては、ガス通路３９から高圧ガスが送り
込まれ、主軸９が回転することで図６に示す如くクラン
ク軸部２１回転角に対応して吸込開始、吸込完了、膨張
開始の行程により膨張仕事をした後、膨張完了時に低圧
ガスとなって吐出ポート３７から吐出される作動を繰返
す。
【００２７】この膨張機５の動作時において、高圧ガス
は、クランク軸流入口４５，ローラ流入口４７を介して
膨張室３１内へ供給をされる。このため、大きな流入抵
抗にあうことはなく、しかも、死容積はローラ流入口４
７の体積のみとなるため、死容積の影響は小さく抑えら
れる結果、大きな膨張機出力が得られる。また、ローラ
２３はシリンダ１３内周面と接触し合う旋回運動となる
ため、シール漏れの影響は発生せず高い膨張機効率が得
られる。
は、クランク軸流入口４５，ローラ流入口４７を介して
膨張室３１内へ供給をされる。このため、大きな流入抵
抗にあうことはなく、しかも、死容積はローラ流入口４
７の体積のみとなるため、死容積の影響は小さく抑えら
れる結果、大きな膨張機出力が得られる。また、ローラ
２３はシリンダ１３内周面と接触し合う旋回運動となる
ため、シール漏れの影響は発生せず高い膨張機効率が得
られる。
【００２８】なお、この実施例では、中間仕切板１５の
左右にシリンダ１３，１３を設けたツインタイプとなっ
ているが、シリンダ１３が１つのシングルタイプであっ
ても同様の効果が期待できる。
左右にシリンダ１３，１３を設けたツインタイプとなっ
ているが、シリンダ１３が１つのシングルタイプであっ
ても同様の効果が期待できる。
【００２９】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明のロー
リングピストン式膨張機によれば、開閉弁機構が不用と
なるため、部品点数の削減が図られると共に、組付性、
コスト性の面で大変好ましいものとなる。
リングピストン式膨張機によれば、開閉弁機構が不用と
なるため、部品点数の削減が図られると共に、組付性、
コスト性の面で大変好ましいものとなる。
【００３０】また、死容積及び流入抵抗の影響を小さく
抑えることが可能となり、膨張機出力を大きくとれる。
しかも、高圧ガスは、ブレードと、シリンダ内を旋回運
動するローラとにより構成される膨張室内に供給される
ため、シール漏れは発生せず、高い膨張機効率が得られ
る。
抑えることが可能となり、膨張機出力を大きくとれる。
しかも、高圧ガスは、ブレードと、シリンダ内を旋回運
動するローラとにより構成される膨張室内に供給される
ため、シール漏れは発生せず、高い膨張機効率が得られ
る。
【図１】この発明を実施したローリングピストン式膨張
機の概要切断面図。
機の概要切断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】主軸の一切断面頭。
【図４】図３のＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図５】ローラの斜視図
【図６】動作説明図。
【図７】ブレードをローラに圧入した説明図。
【図８】ブレードとローラとを一体に成形した説明図。
【図９】ローラと一体形状のブレードをシリンダに設け
た説明図。
た説明図。
９ 主軸 １３ シリンダ １７ 主軸受部材 １９ 副軸受部材 ２１ クランク軸部 ２３ ローラ ３１ 膨張室 ３７ 吐出ポート ３９ ガス通路 ４１ 流入タイミング制御手段 ４３ 吸込ポート
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年６月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 ローリングピストン式膨張機
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ランキンサイクル機
関として最適なローリングピストン式膨張機に関する。
関として最適なローリングピストン式膨張機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ランキンサイクル機関は、冷凍
サイクルの逆の作用を営むランキンサイクル冷暖房シス
テムにおいて使用されるもので、高温の熱源から熱をも
らい、その熱の一部を仕事に代え、余剰熱を低温にして
すてる熱機関の一種である。その概要は、高圧ガスが吸
込ポートから膨張室内に供給され、膨張仕事による動力
を発生して低圧ガスとなり、膨張仕事を終えた低圧ガス
は、吐出ポートから吐出される。高圧ガスを膨張室内へ
供給するタイミングおよび低圧ガスを吐出するタイミン
グは、開閉弁機構によって制御されるようになってい
る。
サイクルの逆の作用を営むランキンサイクル冷暖房シス
テムにおいて使用されるもので、高温の熱源から熱をも
らい、その熱の一部を仕事に代え、余剰熱を低温にして
すてる熱機関の一種である。その概要は、高圧ガスが吸
込ポートから膨張室内に供給され、膨張仕事による動力
を発生して低圧ガスとなり、膨張仕事を終えた低圧ガス
は、吐出ポートから吐出される。高圧ガスを膨張室内へ
供給するタイミングおよび低圧ガスを吐出するタイミン
グは、開閉弁機構によって制御されるようになってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の膨張機にあって
は、高圧ガスの供給及び、低圧ガスの吐出を図るための
開閉弁機能が必要となる。このために、開閉弁機能を組
付ける組付性の面、またコスト性の面、あるいは部品点
数の面で望ましくなかった。
は、高圧ガスの供給及び、低圧ガスの吐出を図るための
開閉弁機能が必要となる。このために、開閉弁機能を組
付ける組付性の面、またコスト性の面、あるいは部品点
数の面で望ましくなかった。
【０００４】そこで、この発明は、開閉弁機構をなくす
と共に、膨張機出力及び膨張機効率の向上を図ったロー
リングピストン式膨張機を提出することを目的とする。
と共に、膨張機出力及び膨張機効率の向上を図ったロー
リングピストン式膨張機を提出することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、シリンダと、このシリンダ内に設けた
クランク軸部及びこのクランク軸部に同軸的に設けたロ
ーラと、このローラの自転を阻止し、前記シリンダに進
退自在に支持されたる事により膨張室を形成するブレー
ドと、前記クランク軸部の軸心に偏心して接続されこの
クランク軸部に回転力を付勢すると共に、軸方向に沿っ
てガス通路を設けた主軸とを備え、前記ローラのローラ
壁に貫通口を設け、この貫通口と前記主軸のガス通路と
を連通させる連通路を前記クランク軸部に形成し、前記
主軸の回転に従って前記膨張室に間欠的に作動ガスを供
給することを特徴とする。
に、この発明は、シリンダと、このシリンダ内に設けた
クランク軸部及びこのクランク軸部に同軸的に設けたロ
ーラと、このローラの自転を阻止し、前記シリンダに進
退自在に支持されたる事により膨張室を形成するブレー
ドと、前記クランク軸部の軸心に偏心して接続されこの
クランク軸部に回転力を付勢すると共に、軸方向に沿っ
てガス通路を設けた主軸とを備え、前記ローラのローラ
壁に貫通口を設け、この貫通口と前記主軸のガス通路と
を連通させる連通路を前記クランク軸部に形成し、前記
主軸の回転に従って前記膨張室に間欠的に作動ガスを供
給することを特徴とする。
【０００６】流入タイミング制御手段としては、ローラ
に設けられ、膨張室と連通し合うローラ流入口と、クラ
ンク軸部に設けられ、前記ガス通路の吸込ポートと常時
連通し合うと共に、クランク軸部の回転により前記ロー
ラ流入口と間欠的に連通し合うクランク軸流入口とから
なる。
に設けられ、膨張室と連通し合うローラ流入口と、クラ
ンク軸部に設けられ、前記ガス通路の吸込ポートと常時
連通し合うと共に、クランク軸部の回転により前記ロー
ラ流入口と間欠的に連通し合うクランク軸流入口とから
なる。
【０００７】そして、好ましい実施態様として、ローラ
の外周面に係合溝を設け、その係合溝に、ブレードの先
端を係合させてローラの自転運動を阻止するようにす
る。
の外周面に係合溝を設け、その係合溝に、ブレードの先
端を係合させてローラの自転運動を阻止するようにす
る。
【０００８】あるいは、ブレードの先端を、ローラの外
周と一体形状としてローラの自転運動を阻止するように
する。
周と一体形状としてローラの自転運動を阻止するように
する。
【０００９】ブレードとローラとを一体形状とする手段
としては、ローラとブレードを別部材で形成し、圧入等
で一体化したり、又は、同一部材で一体成形する場合が
ある。
としては、ローラとブレードを別部材で形成し、圧入等
で一体化したり、又は、同一部材で一体成形する場合が
ある。
【００１０】
【作用】かかるローリングピストン式膨張機によれば、
運転開始において主軸を介してクランク軸部に回転動力
を与えることで、ローラは、自転を伴わない揺動運動を
行なう。このローラの揺動運動に対応して、クランク軸
部の１回転ごとに、連通路と貫通孔とが連通し合い、ガ
ス通路からの高圧ガスが間欠的に膨張室内へ供給され
る。膨張室において膨張仕事をした低圧ガスは、吐出ポ
ートからシリンダの外へ吐出される動作を繰返す。した
がって、開閉弁機構を用いなくても、高圧ガスの供給、
及び低圧ガスの吐出作動が円滑に行なえるようになる。
運転開始において主軸を介してクランク軸部に回転動力
を与えることで、ローラは、自転を伴わない揺動運動を
行なう。このローラの揺動運動に対応して、クランク軸
部の１回転ごとに、連通路と貫通孔とが連通し合い、ガ
ス通路からの高圧ガスが間欠的に膨張室内へ供給され
る。膨張室において膨張仕事をした低圧ガスは、吐出ポ
ートからシリンダの外へ吐出される動作を繰返す。した
がって、開閉弁機構を用いなくても、高圧ガスの供給、
及び低圧ガスの吐出作動が円滑に行なえるようになる。
【００１１】
【実施例】以下、図１乃至図９の図面を参照しながら、
この発明の実施例を具体的に説明する。
この発明の実施例を具体的に説明する。
【００１２】図１はローリングピストン式膨張機１の全
体を示している。ローリングピストン式膨張機１は補助
モータ３と膨張機５とから成っている。
体を示している。ローリングピストン式膨張機１は補助
モータ３と膨張機５とから成っている。
【００１３】補助モータ３は、固定されたステータ７
と、主軸９に固着されたロータ１１とからなり、ステー
タ７に電流が流れることで、ロータ１１を介して主軸９
に回転動力が与えられるようになる。
と、主軸９に固着されたロータ１１とからなり、ステー
タ７に電流が流れることで、ロータ１１を介して主軸９
に回転動力が与えられるようになる。
【００１４】膨張機５は、第１のシリンダ１３と第２の
シリンダ１３とで構成されている。
シリンダ１３とで構成されている。
【００１５】第１，第２のシリンダ１３，１３は、中間
仕切板１５によってそれぞれ独立するよう仕切られ、両
シリンダ１３，１３には前記主軸９が貫通したツインタ
イプとなっている。
仕切板１５によってそれぞれ独立するよう仕切られ、両
シリンダ１３，１３には前記主軸９が貫通したツインタ
イプとなっている。
【００１６】膨張機５の主軸９は、補助モータ３の主軸
９と連続し合う一体形状となっており、主軸受部材１７
と副軸受部材１９とによって回転自在に軸支されてい
る。主軸９には、前記第１のシリンダ１３および第２の
シリンダ１３に対応する部分に互いに１８０度位相をず
らしたクランク軸部２１，２１が設けられ、これらクラ
ンク軸部２１，２１には前記第１，第２のシリンダ１
３，１３内に配置された第１のローラ２３および第２の
ローラ２３が嵌合している。これにより、図１に示す如
く主軸９の軸端９ａを介して図外の負荷部に回転力を与
えるようになる。
９と連続し合う一体形状となっており、主軸受部材１７
と副軸受部材１９とによって回転自在に軸支されてい
る。主軸９には、前記第１のシリンダ１３および第２の
シリンダ１３に対応する部分に互いに１８０度位相をず
らしたクランク軸部２１，２１が設けられ、これらクラ
ンク軸部２１，２１には前記第１，第２のシリンダ１
３，１３内に配置された第１のローラ２３および第２の
ローラ２３が嵌合している。これにより、図１に示す如
く主軸９の軸端９ａを介して図外の負荷部に回転力を与
えるようになる。
【００１７】ローラ２３の外周面には、図２に示すごと
く係合溝２５が設けられ、係合溝２５には、シリンダ１
３のブレード保持部２７に対して進退自在（図２矢印方
向）に保持されたブレード２９の先端が係合し、ブレー
ド２９は背圧等の付勢手段によって常時、ローラ２３側
に付勢されている。同様に他方のローラ２３側も前記し
たブレード２９が設けられている。
く係合溝２５が設けられ、係合溝２５には、シリンダ１
３のブレード保持部２７に対して進退自在（図２矢印方
向）に保持されたブレード２９の先端が係合し、ブレー
ド２９は背圧等の付勢手段によって常時、ローラ２３側
に付勢されている。同様に他方のローラ２３側も前記し
たブレード２９が設けられている。
【００１８】これにより、膨張室３１と排気室３３がブ
レード２９によって形成されると共に、各ローラ２３，
２３は、クランク軸部２１，２１の回転により自転の伴
なわない１８０度位相がずれた揺動運動が与えられるよ
うになる。
レード２９によって形成されると共に、各ローラ２３，
２３は、クランク軸部２１，２１の回転により自転の伴
なわない１８０度位相がずれた揺動運動が与えられるよ
うになる。
【００１９】膨張室３１と排気室３３とを形成するブレ
ード２９は、図７（イ）（ロ）に示す如くローラ２３の
外周面に圧入してブレード２９とローラ２３とを一体形
状とする手段としてもよい。
ード２９は、図７（イ）（ロ）に示す如くローラ２３の
外周面に圧入してブレード２９とローラ２３とを一体形
状とする手段としてもよい。
【００２０】あるいは、図８に示す如くローラ２３の外
周面からブレード２９が立上がる一体形状としてもよ
い。これら、ローラ２３とブレード２９とを一体形状と
するタイプにあっては、図９に示す如く、シリンダ１３
に設けられたブレード保持部２７に、ローラ２３の揺動
運動に伴なうブレード２９の動きを許す摺動材料で形成
された揺動ブッシュ３５を設けることが望ましい。
周面からブレード２９が立上がる一体形状としてもよ
い。これら、ローラ２３とブレード２９とを一体形状と
するタイプにあっては、図９に示す如く、シリンダ１３
に設けられたブレード保持部２７に、ローラ２３の揺動
運動に伴なうブレード２９の動きを許す摺動材料で形成
された揺動ブッシュ３５を設けることが望ましい。
【００２１】排気室３３は、シリンダ１３に設けられた
吐出ポート３７と連通している。膨張室３１は、高圧ガ
スが流れるガス通路３９と流入タイミング制御手段４１
を介して連通し、ガス通路３９は、主軸９の軸心方向に
沿って設けられている。
吐出ポート３７と連通している。膨張室３１は、高圧ガ
スが流れるガス通路３９と流入タイミング制御手段４１
を介して連通し、ガス通路３９は、主軸９の軸心方向に
沿って設けられている。
【００２２】ガス通路３９の一方は、高圧ガス取入口と
なっており、ガス通路３９の他方は、吸込ポート４３を
介して流入タイミング制御手段４１を構成する連通路と
なるクランク軸流入口４５と常時連通している。
なっており、ガス通路３９の他方は、吸込ポート４３を
介して流入タイミング制御手段４１を構成する連通路と
なるクランク軸流入口４５と常時連通している。
【００２３】クランク軸流入口４５は、クランク軸部２
１の軸心と直交するよう設けられ、図４に示す如く主軸
９とクランク軸部２１の中心を通る基準線Ｘから使用条
件の角度θにおいて、所定の膨張比が得られる開口角度
θ２に設定されている。
１の軸心と直交するよう設けられ、図４に示す如く主軸
９とクランク軸部２１の中心を通る基準線Ｘから使用条
件の角度θにおいて、所定の膨張比が得られる開口角度
θ２に設定されている。
【００２４】クランク軸流入口４５は、各ローラ２３，
２３に設けられた貫通孔となるローラ流入口４７を介し
て膨張室３１と連通している。
２３に設けられた貫通孔となるローラ流入口４７を介し
て膨張室３１と連通している。
【００２５】ローラ流入口４７は、クランク軸流入口４
５が１回転することで連通し、ガス通路３９からの高圧
ガスがローラ流入口４７を介して膨張室３１内に間欠的
に供給されるようになっている。
５が１回転することで連通し、ガス通路３９からの高圧
ガスがローラ流入口４７を介して膨張室３１内に間欠的
に供給されるようになっている。
【００２６】このように構成されたローリングピストン
式膨張機１によれば、始動時において、補助モータ３に
より主軸９に回転力を与えた後、オフとする。この時、
膨張機５にあっては、ガス通路３９から高圧ガスが送り
込まれ、主軸９が回転することで図６に示す如くクラン
ク軸部２１回転角に対応して吸込開始、吸込完了、膨張
開始の行程により膨張仕事をした後、膨張完了時に低圧
ガスとなって吐出ポート３７から吐出される作動を繰返
す。
式膨張機１によれば、始動時において、補助モータ３に
より主軸９に回転力を与えた後、オフとする。この時、
膨張機５にあっては、ガス通路３９から高圧ガスが送り
込まれ、主軸９が回転することで図６に示す如くクラン
ク軸部２１回転角に対応して吸込開始、吸込完了、膨張
開始の行程により膨張仕事をした後、膨張完了時に低圧
ガスとなって吐出ポート３７から吐出される作動を繰返
す。
【００２７】この膨張機５の動作時において、高圧ガス
は、クランク軸流入口４５，ローラ流入口４７を介して
膨張室３１内へ供給をされる。このため、大きな流入抵
抗にあうことはなく、しかも、死容積はローラ流入口４
７の体積のみとなるため、死容積の影響は小さく抑えら
れる結果、大きな膨張機出力が得られる。また、ローラ
２３はシリンダ１３内周面と接触し合う揺動運動となる
ため、シール漏れの影響は発生せず高い膨張機効率が得
られる。
は、クランク軸流入口４５，ローラ流入口４７を介して
膨張室３１内へ供給をされる。このため、大きな流入抵
抗にあうことはなく、しかも、死容積はローラ流入口４
７の体積のみとなるため、死容積の影響は小さく抑えら
れる結果、大きな膨張機出力が得られる。また、ローラ
２３はシリンダ１３内周面と接触し合う揺動運動となる
ため、シール漏れの影響は発生せず高い膨張機効率が得
られる。
【００２８】なお、この実施例では、中間仕切板１５の
左右にシリンダ１３，１３を設けたツインタイプとなっ
ているが、シリンダ１３が１つのシングルタイプであっ
ても同様の効果が期待できる。
左右にシリンダ１３，１３を設けたツインタイプとなっ
ているが、シリンダ１３が１つのシングルタイプであっ
ても同様の効果が期待できる。
【００２９】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明のロー
リングピストン式膨張機によれば、開閉弁機構が不用と
なるため、部品点数の削減が図られると共に、組付性、
コスト性の面で大変好ましいものとなる。
リングピストン式膨張機によれば、開閉弁機構が不用と
なるため、部品点数の削減が図られると共に、組付性、
コスト性の面で大変好ましいものとなる。
【００３０】また、死容積及び流入抵抗の影響を小さく
抑えることが可能となり、膨張機出力を大きくとれる。
しかも、高圧ガスは、ブレードと、シリンダ内を揺動運
動するローラとにより構成される膨張室内に供給される
ため、シール漏れは発生せず、高い膨張機効率が得られ
る。
抑えることが可能となり、膨張機出力を大きくとれる。
しかも、高圧ガスは、ブレードと、シリンダ内を揺動運
動するローラとにより構成される膨張室内に供給される
ため、シール漏れは発生せず、高い膨張機効率が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施したローリングピストン式膨張
機の概要切断面図。
機の概要切断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】主軸の一切断面頭。
【図４】図３のＢ−Ｂ線拡大断面図。
【図５】ローラの斜視図
【図６】動作説明図。
【図７】ブレードをローラに圧入した説明図。
【図８】ブレードとローラとを一体に成形した説明図。
【図９】ローラと一体形状のブレードをシリンダに設け
た説明図。
た説明図。
【符号の説明】 ９ 主軸 １３ シリンダ ２１ クランク軸部 ２３ ローラ ３１ 膨張室 ３９ ガス通路 ４５ 連通路（クランク軸流入口） ４７ 貫通口（ローラ流入口）
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小津 政雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 吐出ポートを有するシリンダと、シリン
ダ内に偏心回転自在に設けられたローラと、進退自在に
シリンダに支持されると共に、先端がローラの外周面と
接触し、膨張室を形成するブレードと、主軸受部材及び
副軸受部材とにより回転自在に支持され、前記ローラに
偏心回転を与えるクランク軸部を有する主軸と、主軸の
軸心方向に沿って設けられ吸込ポートを有するガス通路
と、ガス通路の吸込ポートを介して前記膨張室内へ吸込
ガスの流入タイミングを制御する流入タイミング制御手
段とを備えていることを特徴とするローリングピストン
式膨張機。 - 【請求項２】 流入タイミング制御手段は、ローラに設
けられ、膨張室と連通し合うローラ流入口と、クランク
軸部に設けられ、前記ガス通路の吸込ポートと常時連通
し合うと共に、クランク軸部の回転により前記ローラ流
入口と間欠的に連通し合うクランク軸流入口とからなる
ことを特徴とする請求項１記載のローリングピストン式
膨張機。 - 【請求項３】 ローラの外周面に係合溝を設け、その係
合溝に、ブレードの先端を係合させてローラの自転運動
を阻止するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
ローリングピストン式膨張機。 - 【請求項４】 ブレードの先端を、ローラの外周と一体
形状としてローラの自転運動を阻止するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のローリングピストン式膨張
機。 - 【請求項５】 ローラとブレードは、別部材で形成し、
圧入等で一体化したことを特徴とする請求項４記載のロ
ーリングピストン式膨張機。 - 【請求項６】 ローラとブレードとを同一部材で一体成
形したことを特徴とする請求項４記載のローリングピス
トン式膨張機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7146580A JPH08338356A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | ローリングピストン式膨張機 |
| KR1019950027373A KR0177885B1 (ko) | 1995-06-13 | 1995-08-30 | 롤링 피스톤식 팽창기 |
| US08/534,983 US5616019A (en) | 1995-06-13 | 1995-09-27 | Rolling piston type expansion machine |
| CA002161363A CA2161363C (en) | 1995-06-13 | 1995-10-25 | Rolling piston type expansion machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7146580A JPH08338356A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | ローリングピストン式膨張機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338356A true JPH08338356A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15410919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7146580A Pending JPH08338356A (ja) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | ローリングピストン式膨張機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5616019A (ja) |
| JP (1) | JPH08338356A (ja) |
| KR (1) | KR0177885B1 (ja) |
| CA (1) | CA2161363C (ja) |
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| WO2004053298A1 (ja) | 2002-12-11 | 2004-06-24 | Daikin Industries,Ltd. | 容積型膨張機及び流体機械 |
| WO2006013961A1 (ja) | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Daikin Industries, Ltd. | 膨張機 |
| WO2006013959A1 (ja) | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Daikin Industries, Ltd. | 容積型膨張機及び流体機械 |
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| US7674097B2 (en) | 2004-03-10 | 2010-03-09 | Daikin Industries, Ltd. | Rotary expander |
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| KR20050098172A (ko) * | 2004-04-06 | 2005-10-11 | 엘지전자 주식회사 | 로터리 압축기의 가스누설 저감구조 |
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| CN101583777B (zh) * | 2007-01-15 | 2012-05-30 | 松下电器产业株式会社 | 膨胀机一体型压缩机 |
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| JP4422208B2 (ja) * | 2007-11-21 | 2010-02-24 | パナソニック株式会社 | 膨張機一体型圧縮機 |
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| CN105275497B (zh) * | 2014-07-07 | 2018-02-13 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 膨胀机 |
| CN104612963B (zh) * | 2014-12-15 | 2017-01-18 | 姚镇 | 适用于高压场景的转动装置及应用其的机械装置 |
| EP3350447B1 (en) | 2015-09-14 | 2020-03-25 | Torad Engineering, LLC | Multi-vane impeller device |
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| CN108678810B (zh) * | 2018-07-27 | 2023-09-19 | 江苏丰泰流体机械科技有限公司 | 平面回转式膨胀机 |
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1995
- 1995-06-13 JP JP7146580A patent/JPH08338356A/ja active Pending
- 1995-08-30 KR KR1019950027373A patent/KR0177885B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-09-27 US US08/534,983 patent/US5616019A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-25 CA CA002161363A patent/CA2161363C/en not_active Expired - Fee Related
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