JP7275311B2 - 回転式圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置、冷蔵庫または冷凍機等に用いられる回転式圧縮機および冷凍サイクル装置に関するものである。

回転式圧縮機は、密閉容器内に収容された環状のシリンダと、シリンダ内を偏心回転するローリングピストンと、シリンダに設けられたベーン溝に摺動自在に配置されたベーンとを有する。ベーンは、ベーンばねによって付勢されてローリングピストンに常時、ベーン先端部が当接し、シリンダ内部の空間を低圧空間と高圧空間とに仕切っている。そして、ローリングピストンがシリンダ内で偏心運動することで、低圧空間の体積が縮小して高圧空間となり、シリンダ内に吸入された冷媒が圧縮されるようになっている。

この種の密閉型圧縮機において、ベーンを付勢するベーンばねは、シリンダに形成されたベーンばね挿入穴に収納されてシリンダ内に保持されている。このようにベーンばねがシリンダ内に保持されている構成では、ベーンばねの長さが、ベーンの後端側の端面と密閉容器の内周面との距離に制約を受け、それ以上に長くできない。このため、ベーンが往復運動の最も後方の上死点位置に移動したときに、ベーンばねの全長が、ベーンばねが最大限縮んだ密着長さに達し、ベーンばねに生じる応力が大きくなってベーンばねが疲労破損する恐れがある。

そこで、ベーンばねを収容するスペースを密閉容器の外部に確保し、ベーンばねの長さに関する制約を無くしてベーンばねへの過剰な応力による疲労破損を防ぐようにした技術がある（例えば、特許文献１参照）。

実全昭５６―１７３８８号公報

ベーンばねは、密閉容器内でベーンを押圧しながら伸縮動作を繰り返す。そのため、ベーンばねの取付位置および取付姿勢にずれがある場合、ベーンばねの伸縮動作時に、ベーンばねと周辺部品との干渉およびベーンばねの屈曲等が発生する。これにより、ベーンばねの破損、動作不良または寿命低下等の不具合が生じる。したがって、ベーンばねを回転式圧縮機に精度よく組み付けることが求められる。

特許文献１の回転式圧縮機では、密閉容器の外方に突出して固定されたスプリングガイド内にベーンばねが配置される構成である。密閉容器には、圧縮された冷媒による内圧が作用し、密閉容器は外方に膨らむ等、形状が変化する。このため、密閉容器にスプリングガイドが固定される構造とすると、内圧による密閉容器の変形の影響で、ベーンばねの位置が正規の位置からずれる可能性があり、ベーンばねを精度よく設置することができない。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、ベーンばねをシリンダに対して精度よく設置することが可能な回転式圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明に係る回転式圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収容される環状のシリンダと、シリンダの内周面に沿って偏心回転するローリングピストンと、シリンダに径方向に設けられたベーン溝内を往復運動するベーンと、ベーンを付勢してベーンの先端部をローリングピストンに当接させるコイルばねであって、小径部および小径部よりも大径の大径部を有するベーンばねと、円筒部と、円筒部の端部を閉塞するばね蓋とを有し、ベーンばねの大径部がばね蓋の内面に接触してベーンばねが固定されるスプリングガイドとを備え、スプリングガイドは、密閉容器に形成された、スプリングガイドの外径よりも大きい内径を有する開口部を介して、密閉容器に接触せずに、一端部が密閉容器内に挿入され、シリンダに固定されており、ベーンばねは、ベーンとばね蓋との間に、常に自然長よりも縮み、且つベーンばねの一端部がばね蓋に当接した状態で固定されているものである。

本発明によれば、ベーンばねが内部に固定されたスプリングガイドをシリンダに直接固定する構造としたので、ベーンばねをシリンダに対して精度よく設置することができる。

実施の形態１に係る回転式圧縮機の概略構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る回転式圧縮機における圧縮機構部を拡大して示す横断面図である。 実施の形態１に係る回転式圧縮機のスプリングガイドとシリンダとの接合構造を示す拡大図である。 実施の形態１に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。 実施の形態１に係る回転式圧縮機のスプリングガイドの変形例１を示す図である。 実施の形態１に係る回転式圧縮機のスプリングガイドの変形例２を示す図である。 実施の形態２に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。 実施の形態３に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。 実施の形態３に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の変形例の説明図である。 実施の形態４に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。 実施の形態５における冷凍サイクル装置の冷媒回路を示す図である。

本実施の形態では、空気調和機、冷蔵庫または冷凍機等に用いる回転式圧縮機を例に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る回転式圧縮機の概略構成を示す断面図である。図２は、実施の形態１に係る回転式圧縮機における圧縮機構部を拡大して示す横断面図である。図３は、実施の形態１に係る回転式圧縮機のスプリングガイドとシリンダとの接合構造を示す拡大図である。なお、この明細書の中で、特に断り無く「径方向」、「周方向」、「軸方向」というときは、それぞれシリンダの「径方向」、「周方向」、「軸方向」を言うものとする。

回転式圧縮機１は、密閉容器５の内部に、電動要素２５と、冷媒の圧縮を行う圧縮要素１０と、電動要素２５の駆動力を圧縮機構部に伝達する回転軸１７とを備えている。

密閉容器５は、図１のように、概略円筒形の密閉された容器である。密閉容器５の厚みは、圧縮要素１０で圧縮された冷媒による内圧で密閉容器５に歪みを生じない程度の肉厚に形成されている。また、密閉容器５を肉厚を厚くすることで、空気調和機または冷蔵庫等の装置に、回転式圧縮機１を例えばアークスポット溶接で取り付ける際、加熱によって生じる密閉容器５の歪みの影響を、圧縮要素１０に及ぼしにくくできる。

密閉容器５の外部には、当該密閉容器５に隣接して、冷媒音を消音するためのアキュムレータ２８が設けられている。アキュムレータ２８は、圧縮要素１０を構成する後述の２つの圧縮機構に対してそれぞれアキュムレータ管２９を介して接続されている。密閉容器５の上部には、圧縮要素１０で圧縮された冷媒を吐出する吐出管１６が接続されている。密閉容器５の底部には、圧縮要素１０を潤滑するための冷凍機油が貯留されている。この冷凍機油としては、合成油であるＰＯＥ（ポリオールエステル）、ＰＶＥ（ポリビニルエーテル）またはＡＢ（アルキルベンゼン）等が使用される。

電動要素２５は、密閉容器５の内周面に固定された円筒形状の固定子２６と、固定子２６の内側に回転自在に配置された円柱形状の回転子２７と、を備えている。固定子２６は、外径が密閉容器５の内径より大きく形成され、密閉容器５の内周面に焼嵌めによって固定されている。回転子２７上には、永久磁石によって磁極が形成される。この回転子２７は、回転子２７上の磁極が作る磁束と固定子２６が作る磁束との作用によって回転する。

電動要素２５と圧縮要素１０とは回転軸１７によって連結されており、電動要素２５の回転が圧縮要素１０に伝達され、伝達された回転力によって圧縮要素１０は冷媒を圧縮する。圧縮要素１０で圧縮された冷媒は、圧縮要素１０に設けられた吐出穴２１（図２参照）を通じて密閉容器５内に放出される。したがって、密閉容器５内は、圧縮された高温高圧の冷媒ガスによって満たされる。

圧縮要素１０は、回転軸１７の軸方向に配置された２つの圧縮機構と、上軸受１８と、下軸受１９と、中間板１２とを備えている。つまり、圧縮要素１０は、圧縮機構を２つ備えた多気筒型である。なお、回転式圧縮機１は、圧縮機構を複数備えた多気筒型に限られず、圧縮機構を１つ備えた一気筒型でもよい。

各圧縮機構は同様に構成されるため、便宜上、一方についてのみ説明する。図２に示すように、圧縮機構は、シリンダ１１と、ローリングピストン１３と、ベーン１４と、ベーンばね１５と、ベーンばね１５が内部に固定される円筒状のスプリングガイド３０と、を備えている。

シリンダ１１は、環状の平板で構成されている。シリンダ１１の内側のシリンダ室１１ａは、軸方向の両端が開口しており、上軸受１８および下軸受１９の一方と中間板１２とで閉塞されている。また、シリンダ１１には、図２および図４に示すように、径方向に貫通する吸入口２０と、シリンダ１１の内周面１１ｂに形成された吐出穴２１が形成されている。吸入口２０には、アキュムレータ２８のアキュムレータ管２９が接続されている。

ローリングピストン１３は、図２に示すように、回転軸１７の偏心部１７ａに回転可能に嵌合した状態で、シリンダ１１のシリンダ室１１ａに収納されている。ローリングピストン１３は、シリンダ１１の内周面１１ｂに沿って偏心回転する。

シリンダ１１には、シリンダ室１１ａに連通し、径方向に延びるベーン溝２２が形成されている。ベーン溝２２内には、径方向に進退自在にベーン１４が配置されている。ベーン１４の背面１４ｂにはベーンばね１５が配置されている。ベーン１４の背面１４ｂにはベーンばね１５の一端部が収容される収容凹部が形成されている。図２は収容凹部での断面を示しており、収容凹部の底面にベーンばね１５の一端部が固定されている。ベーンばね１５の他端部は後述のスプリングガイド３０の内面に固定されている。

ベーンばね１５は、ベーン１４を付勢してベーン１４の先端部１４ａをローリングピストン１３に当接させるものである。ベーン１４は、ベーンばね１５の付勢力によって径方向内側に押圧されることで、ベーン１４の先端部１４ａがローリングピストン１３に常に当接している。このようにベーン１４の先端部１４ａがローリングピストン１３と当接することで、シリンダ室１１ａ内が低圧空間と高圧空間とに仕切られている。ベーン１４は、シリンダ室１１ａ内のローリングピストン１３の偏心回転に伴い、先端部１４ａがローリングピストン１３の外周面１３ｃに当接したままベーン溝２２内を往復運動する。

スプリングガイド３０は、鉄製材料で構成されている。スプリングガイド３０は、鉄製材料のような高強度材に限らず、樹脂等の低強度材で構成されてもよい。スプリングガイド３０は、一端部がシリンダ１１に設けられた固定凹部４０に固定され、他端部が密閉容器５に設けられた開口部８を通って密閉容器５の外部に突出している。密閉容器５の開口部８の内径は、スプリングガイド３０の外径よりも大きく構成され、スプリングガイド３０は、密閉容器５に接触せずにシリンダ１１に固定されている。なお、スプリングガイド３０のシリンダ１１への固定方法は、嵌合、圧入またはねじ固定等の方法で固定される。ねじ固定とは、スプリングガイド３０の外周面およびシリンダ１１の固定凹部４０の内周面の一方に雄ねじ部、他方に雌ねじ部を設け、ねじ締結する固定する方法である。

スプリングガイド３０の一端部側には、ベーン通過部３１が形成されている。ベーン通過部３１は、スプリングガイド３０の一端部側の端面からスプリングガイド３０の軸方向に延びたスリットで構成されている。ベーン通過部３１は、スプリングガイド３０の中心軸に対して対称に２つ形成されている。ベーン通過部３１は、図３に示すようにスプリングガイド３０がシリンダ１１に固定された状態において、ベーン溝２２の径方向の延長線上に位置している。

ここで、スプリングガイド３０の寸法について説明する。スプリングガイド３０の直径Ｄ１は、ベーン１４の軸方向の長さ（図３の紙面に直交する方向の長さ）よりも小さい。ベーン通過部３１の径方向の幅Ｗ１は、ベーン１４の同方向の幅よりも大きい。これにより、ベーン１４は、ベーン溝２２を通過した後、ベーン通過部３１に接触することなくベーン通過部３１内に入り込み、往復運動する。

ベーンばね１５が固定されたスプリングガイド３０は、密閉容器５の外方に突出して設けられた突出部６内に配置されている。突出部６は、断面形状が円、長方形または長円形の筒形部材である。突出部６は、図２に示すように、密閉容器５に形成された開口部８に、突出部６の中心軸がシリンダ１１の中心軸に対して直交するように取り付けられている。突出部６は、密閉容器５に形成された開口部８に、突出部６の端部が圧入されて密閉容器５に固定されている。

突出部６の密閉容器５に固定される側と反対側の端部（以下、外周側端部という）には、蓋部７が取り付けられている。蓋部７は、突出部６の外周側端部を閉塞する蓋である。蓋部７は、例えば溶接またはろう付け等によって突出部６の外周側端部に接合されている。突出部６の外周側端部が蓋部７で閉塞されることにより、突出部６が密閉され、密閉容器５が密閉されている。

（回転式圧縮機の動作）
次に、本実施の形態１の回転式圧縮機の動作について説明する。電動要素２５に電力供給すると、電動要素２５によって回転軸１７が回転する。回転軸１７が回転することにより、シリンダ室１１ａ内では偏心部１７ａが偏心回転運動する。偏心部１７ａの偏心回転運動に伴い、シリンダ室１１ａ内ではローリングピストン１３が偏心回転運動し、アキュムレータ２８のアキュムレータ管２９からシリンダ室１１ａ内に吸入された低圧のガス状冷媒が圧縮される。シリンダ室１１ａ内で圧縮されたガス状冷媒は、所定の圧力になると吐出穴２１から密閉容器５の内部空間に吐出される。そして、密閉容器５の内部空間に吐出された高圧のガス状冷媒は、密閉容器５に設けられた吐出管１６から密閉容器５の外部へ吐出される。

ここで、ベーン１４は、ローリングピストン１３の回転に伴い、ベーン溝２２内を往復運動する。図２に示すように、ローリングピストン１３の外周面１３ｃとシリンダ１１の内周面１１ｂとの接触位置がベーン１４の配置位置の位相に一致するとき（以下、ローリングピストン１３がベーン溝位相にあるとき、という。）、ベーン１４はシリンダ１１から遠ざかる方向である後方に移動して上死点位置に位置する。そして、ローリングピストン１３の外周面１３ｃとシリンダ１１の内周面１１ｂとの接触位置がベーン１４の配置位置の位相から１８０°異なる位相にあるとき、ベーン１４はシリンダ１１の中心に向かう方向である前方に移動して下死点位置に位置する。このように、ベーン１４は、上死点位置と下死点位置との間を往復する。また、ローリングピストン１３が、図２の位置から９０°回転した位相に位置するとき、ベーン１４は上死点位置と下死点位置との間の中間位置に位置する。

このようにベーン１４の往復運動の範囲は上死点位置と下死点位置との間であり、ベーン１４が上死点位置、下死点位置および中間位置にあるときの、ベーン１４のスプリングガイド３０に対する位置は、以下のようになっている。

ベーン１４が図２に示す上死点位置にあるとき、ベーン１４の背面１４ｂは、スプリングガイド３０のベーン通過部３１内に位置する。また、ベーン１４が下死点位置にあるとき、ベーン１４の背面１４ｂは、スプリングガイド３０のベーン通過部３１内には位置しない。また、ベーン１４が中間位置にあるときも、ベーン１４の背面１４ｂは、スプリングガイド３０のベーン通過部３１内には位置しない。このように構成した理由は、製造時の都合によるものであるが、この点については後述する。

回転式圧縮機１の運転中、密閉容器５内に液冷媒が流入する、いわゆる液バックが発生することがある。液バック時には、シリンダ室１１ａの内圧が急激に高まるため、ベーン１４が径方向外側に押圧される。この場合、ベーン１４は、上死点位置よりも径方向外側に移動し、ベーン１４の背面１４ｂが、スプリングガイド３０のベーン通過部３１の底面３１ａに接触したところで停止する。つまり、ベーン通過部３１の底面３１ａは、液バック時のベーン１４のストッパとして機能する。ベーン通過部３１の底面３１ａの径方向の位置は、ベーン１４の背面１４ｂがベーン通過部３１の底面３１ａに接触した状態において、ベーンばね１５の長さが密着長さにならないように設定されている。このため、液バック時等、シリンダ室１１ａの内圧が急激に高まった際に、ベーンばね１５に過剰な圧力が作用しないようになっている。

本実施の形態１の回転式圧縮機１は、密閉容器５の外方に突出して突出部６を取り付けた構造である。このため、ある意味、回転式圧縮機１の外郭を、ベーンばね１５の設置部分に関し、径方向に拡大した構造である。したがって、ベーン１４の背面１４ｂと密閉容器５の内周面との距離に制約を受けず、ベーンばね１５の全長を自由に設定できる。ベーンばね１５の長さは、突出部６の長さを調整することにより、自由に設定できる。このため、ベーンばね１５の全長を伸ばし、ベーンばね１５の伸縮率を小さくできる。ベーンばね１５の伸縮率を小さくできることで、ベーンばね１５に繰り返し作用する応力に対する疲労耐力を、伸縮率が大きいばねを用いる場合に比べて十分に確保できる。これにより、疲労耐力を確保したまま、ベーン１４をローリングピストン１３に押し付ける付勢力を大きくすることが可能となる。

ここで、仮にベーンばね１５の付勢力を大きくできず、ベーン１４をローリングピストン１３に押し付ける力が十分ではない場合、ベーン１４が下死点位置にあるときにベーン１４はローリングピストン１３の動きに追従できない。つまり、ベーン１４の先端部１４ａがローリングピストン１３から離れる。この場合、騒音および振動が発生する。

これに対し、本実施の形態１では、上述したようにベーンばね１５の全長を自由に設定できるため、ベーンばね１５の全長を伸ばしてベーンばね１５の伸縮率を小さくすることで、十分な疲労耐力を確保できる。したがって、十分な疲労耐力を確保しつつ、ベーン１４をローリングピストン１３に常に押し付けるために必要な付勢力を得ることが可能となり、ベーン１４がローリングピストン１３と離れることで発生する騒音および振動を抑えることができる。

また、本実施の形態１では、突出部６の長さを調整することで、蓋部７とスプリングガイド３０との距離を自由に設定でき、以下の効果を得ることができる。蓋部７とスプリングガイド３０との距離が近いと、蓋部７を溶接またはろう付け等で突出部６に接合する際に発生する熱が、蓋部７を介してベーンばね１５に伝わり、ベーンばね１５の特性が劣化する可能性がある。これに対し、本実施の形態１では、蓋部７とスプリングガイド３０との距離を自由に設定できるため、この距離を十分に確保することで、接合時にベーンばね１５に伝わる熱によってベーンばね１５の特性が劣化することを防止できる。

ところで、従来の回転式圧縮機では、密閉容器から外方に突出して設けられた筒状のスプリングガイド内にベーンばねが配置された構造であった。スプリングガイドは、密閉容器と共に、回転式圧縮機の外郭の一部を構成する部品であり、これら外郭構成部品には、圧縮要素から吐出された冷媒による内圧が作用する。外郭構成部品は、内圧の影響で外方に膨らむ等、形状が変化する。このため、外郭構成部品に対してスプリングガイドを固定する構造とすると、内圧による外郭構成部品の変形の影響で、スプリングガイドひいてはベーンばねを目的の位置に配置することができない。目的の位置とはシリンダ１１の中心軸に対して直交する方向に沿う位置である。

これに対し、本実施の形態１では、外郭構成部品とは別部品であるスプリングガイド３０にベーンばね１５を固定し、スプリングガイド３０をシリンダ１１に直接固定するようにしている。このため、ベーンばね１５を精度良く設置することができ、ベーンばね１５を安定して動作させることができる。

次に、ベーンばね１５のスプリングガイド３０への固定構造について説明する。本実施の形態１および後述の実施の形態の回転式圧縮機１は、ベーンばね１５の後述の大径部１５ｂ（図４参照）をスプリングガイド３０の内面に接触させてスプリングガイド３０に固定する構造を共通の構造として備えている。そして、本実施の形態１は、圧入方式でベーンばね１５をスプリングガイド３０に固定する構造に関する。

図４は、実施の形態１に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。
ベーンばね１５は、金属等の線材がコイル状に巻かれて構成されたコイルばねである。ベーンばね１５は、小径部１５ａと、小径部１５ａよりも大径の大径部１５ｂとを有する。小径部１５ａは、非伸縮部１５ａａと、ベーン１４の動きに追従して伸縮する伸縮部１５ａｂとを有する。小径部１５ａの非伸縮部１５ａａおよび大径部１５ｂは、線材同士が密接することで伸縮しない。

ベーンばね１５は、大径部１５ｂで筒状のスプリングガイド３０内に固定されている。すなわち、ベーンばね１５の大径部１５ｂがスプリングガイド３０に圧入されることで大径部１５ｂの径が縮小し、径を戻そうとする復元力でベーンばね１５がスプリングガイド３０内に固定されている。

なお、図４等に示したスプリングガイド３０は、内径が一様の円筒形状であるが、次の図５または図６に示すようにしてもよい。

図５は、実施の形態１に係る回転式圧縮機のスプリングガイドの変形例１を示す図である。図６は、実施の形態１に係る回転式圧縮機のスプリングガイドの変形例２を示す図である。

図５および図６のスプリングガイド３０は、ベーンばね１５の大径部１５ｂが固定される部分（以下、固定部という）３２ａ以外の部分（以下、非固定部という）３２ｂの内径Ｄ２が、固定部３２ａの内径Ｄ３よりも広く構成されている。この構成によれば、ベーンばね１５の小径部１５ａの外周面とスプリングガイド３０の非固定部３２ｂの内周面とのクリアランスを、図４の構成に比べて広く確保できる。このため、圧入時に必要となるベーンばね１５とスプリングガイド３０との同軸度の精度の緩和が可能となる。つまり、このクリアランスが仮に狭い場合、ベーンばね１５とスプリングガイド３０との同軸度を確保しながらベーンばね１５をスプリングガイド３０に挿入するようにしないと、ベーンばね１５がスプリングガイド３０の内周面に引っかかって挿入し難い、または挿入できなくなる可能性がある。

これに対し、図５および図６の構成によれば、ベーンばね１５の小径部１５ａの外周面とスプリングガイド３０の非固定部３２ｂの内周面とのクリアランスを広く確保することで、ベーンばね１５をスプリングガイド３０に挿入しやすくなるため、ベーンばね１５とスプリングガイド３０との同軸度の精度の緩和が可能となる。

また、図６に示すように、スプリングガイド３０の内周面に、固定部３２ａの内周面と非固定部３２ｂの内周面とを滑らかに繋ぐ傾斜面３３を設けた構成としてもよい。この構成により、スプリングガイド３０の剛性を向上できる。スプリングガイド３０の剛性を向上できることで、ベーンばね１５の大径部１５ｂをスプリングガイド３０内に圧入する際の負荷に対するスプリングガイド３０の変形を抑制できる。

次に、回転式圧縮機１の要部の組み立て手順について説明する。まず、上軸受１８と、２つのシリンダ１１と、中間板１２と、下軸受１９と、２つのローリングピストン１３を備えた回転軸１７と、を組み合わせた一体物を、突出部６が接合された密閉容器５の内部に固定する。各シリンダ１１は、ベーン溝２２が密閉容器５の開口部８に対向する位置で密閉容器５に固定される。そして、密閉容器５に固定された２つのシリンダ１１のうちの一方のシリンダ１１のベーン溝２２に、ベーン１４を挿入する。次に、スプリングガイド３０をシリンダ１１に接合し、スプリングガイド３０にベーンばね１５を挿入して固定する。他方のシリンダ１１に対しても、同様にしてベーン１４、スプリングガイド３０およびベーンばね１５を固定する。そして、突出部６に蓋部７を接合する。

上記組み立て手順では、スプリングガイド３０をシリンダ１１に取り付けた後に、ベーンばね１５をスプリングガイド３０に固定していたが、逆としてもよい。つまり、ベーンばね１５をスプリングガイド３０に固定した後、スプリングガイド３０をシリンダ１１に取り付けても良い。

ここで、仮にスプリングガイド３０を設けず、ベーンばね１５の一端をベーン１４の背面１４ｂに固定し、他端を蓋部７に当接させてベーンばね１５を突出部６内に保持する構造とした場合、ベーンばね１５の他端を押さえて保持しながら蓋部７を突出部６に接合する必要がある。これに対し、本実施の形態１では、蓋部７を突出部６に接合する時点で、ベーンばね１５が、シリンダ１１に接合されたスプリングガイド３０に固定されているため、ベーンばね１５を押さえて保持する必要がない。したがって、組み立て性が良い。

なお、ベーンばね１５をスプリングガイド３０に固定する際には、回転軸１７を回してローリングピストン１３をベーン溝位相に移動させ、ベーン１４を下死点位置に移動させる。これにより、例えばベーン１４が上死点位置に位置する時に比べて、ベーンばね１５の長さが長い状態、つまりベーンばね１５に作用するばね力が小さい状態でベーンばね１５を設置でき、組み立て性が良い。

一方のシリンダ１１内のローリングピストン１３と、他方のシリンダ１１内のローリングピストン１３とは、位相が１８０°ずれて設けられている。このため、一方のシリンダ１１内のローリングピストン１３がベーン溝位相に位置するとき、他方のシリンダ１１内のローリングピストン１３はベーン溝位相から１８０°ずれた位相に位置する。したがって、一方のシリンダ１１内にベーンばね１５を挿入する際には、まず、ローリングピストン１３をベーン溝位相から１８０°ずれた位相に移動させ、ベーン１４を下死点位置に位置させてベーンばね１５を挿入する。そして、他方のシリンダ１１内にベーンばね１５を挿入する際には、回転軸１７を１８０°回転させ、同じくローリングピストン１３をベーン溝位相から１８０°ずれた位相に移動させ、ベーン１４を下死点位置に移動させて行う。

なお、スプリングガイド３０をシリンダ１１にねじ固定方式で固定する場合には、スプリングガイド３０の一端部３０ａを固定凹部４０に挿入した状態で回転させることになる。このため、スプリングガイド３０を回転させる際に、ベーン１４の背面１４ｂがスプリングガイド３０のベーン通過部３１内に入り込んでいると、スプリングガイド３０を回転させることができない。このため、ベーン１４の背面１４ｂがベーン通過部３１に入り込まないようにベーン１４を移動させた状態でスプリングガイド３０を回転させる動作を行う。具体的には例えば、ベーン１４を下死点位置または上述の中間位置に移動させる。ベーン１４が下死点位置または中間位置にあるときにベーン１４の背面１４ｂがベーン通過部３１内に位置しないように構成した理由は、このようにスプリングガイド３０をねじ固定方式で固定する際に、スプリングガイド３０の回転を妨げないようにするためである。

以上説明したように本実施の形態１の回転式圧縮機１は、密閉容器５と、密閉容器５に収容される環状のシリンダ１１と、シリンダ１１の内周面１１ｂに沿って偏心回転するローリングピストン１３と、シリンダ１１に径方向に設けられたベーン溝２２内を往復運動するベーン１４とを備える。回転式圧縮機１はさらに、ベーン１４を付勢してベーン１４の先端部１４ａをローリングピストン１３に当接させるコイルばねであって、小径部１５ａおよび小径部１５ａよりも大径の大径部１５ｂを有するベーンばね１５と、ベーンばね１５の大径部１５ｂが内面に接触してベーンばね１５が固定されるスプリングガイド３０とを備える。スプリングガイド３０は、一端部が密閉容器５に形成された開口部８を介して密閉容器５内に挿入され、シリンダ１１に固定されている。

このように、ベーンばね１５が内部に固定されたスプリングガイド３０をシリンダ１１に直接固定する構造としたので、ベーンばね１５をシリンダ１１に対して精度よく設置することができる。よって、ベーンばね１５を安定して動作させることができる。

密閉容器５の開口部８の内径は、スプリングガイド３０の外径よりも大きく構成され、スプリングガイド３０は、密閉容器５に接触せずにシリンダ１１に固定されている。

これにより、スプリングガイド３０は、密閉容器５の変形の影響を受けることなくシリンダに固定できるため、ベーンばね１５をシリンダ１１に対してより精度よく設置することができる。

ベーンばね１５は、スプリングガイド３０内に大径部１５ｂが圧入されて固定されている。

このように、ベーンばね１５のスプリングガイド３０への固定は、大径部１５ｂでの圧入により行える。

スプリングガイド３０は、非固定部３２ｂの内径が固定部３２ａの内径よりも大きく構成されている。

これにより、ベーンばね１５の小径部１５ａの外周面とスプリングガイド３０の非固定部３２ｂの内周面とのクリアランスを広く確保でき、ベーンばね１５とスプリングガイド３０との同軸度の精度の緩和が可能となる。

（実施の形態２）
本実施の形態２の回転式圧縮機１は、スプリングガイド３０Ａへのベーンばね１５の固定方法が実施の形態１と異なっている。実施の形態１では圧入方式であったが、実施の形態２では、ねじ固定方式である。以下、本実施の形態２が実施の形態１と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態２で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。

図７は、実施の形態２に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。
本実施の形態２において、スプリングガイド３０Ａへのベーンばね１５の固定は、ねじ固定方式を用いる。本実施の形態２の円筒状のスプリングガイド３０Ａは、ねじ挿入方向の後端側の端部の内周面にねじ溝３４を有する。ねじ溝３４は螺旋状の溝である。

本実施の形態２では、ベーンばね１５の大径部１５ｂをねじ溝３４にねじ込むことでベーンばね１５がスプリングガイド３０Ａ内に固定されている。

このようなねじ固定方式では、ベーンばね１５の大径部１５ｂがスプリングガイド３０Ａのねじ溝３４に沿って導かれるようにして取り付けられる。このため、ベーンばね１５の取付け位置および姿勢の精度を向上できる。

回転式圧縮機１の運転中には、ベーンばね１５に、ベーン１４の動きに追従して伸縮するベーンばね１５のばね力と、ベーンばね１５自体の慣性力と、回転式圧縮機１の振動による力と、が加わる。運転を続けていると、これらの力によってベーンばね１５の位置が当初の固定位置からずれる可能性がある。このため、スプリングガイド３０Ａのねじ溝３４とベーンばね１５の大径部１５ｂとは、ベーンばね１５の位置がずれない保持力を確保できる形状および寸法に設計する必要がある。具体的には、ねじ溝３４の断面形状は、ベーンばね１５の線材に沿うように半円とし、半円の径は、ベーンばね１５の線径に合致した径に設定される。ベーンばね１５の線径に合致した径とは、ベーンばね１５の線径と一致もしくはベーンばね１５の線径よりも僅かに小さい径を含む。

以上説明したように、本実施の形態２の回転式圧縮機１のスプリングガイド３０Ａは、内周面にねじ溝３４を有する。そして、ねじ溝３４にスプリングガイド３０Ａの大径部１５ｂがねじ込まれてベーンばね１５がスプリングガイドに固定されている。

このように、ねじ溝３４にスプリングガイド３０Ａの大径部１５ｂがねじ込まれてベーンばね１５がスプリングガイド３０Ａに固定されているため、ベーンばね１５の取付け位置および姿勢の精度を向上できる。

ねじ溝３４の断面形状は半円で形成されており、半円の径は、ベーンばね１５の線径に合致した径を有する。

これにより、ベーンばね１５の位置が当初の固定位置からずれることを抑制できる。

（実施の形態３）
本実施の形態３の回転式圧縮機１は、スプリングガイド３０Ｂへのベーンばね１５の固定方法が実施の形態１と異なっている。本実施の形態３の固定方法は、溝固定方式である。以下、本実施の形態３が実施の形態１と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態３で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。

図８は、実施の形態３に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。
本実施の形態３において、スプリングガイド３０Ｂへのベーンばね１５の固定は、溝固定方式を用いる。本実施の形態３の円筒状のスプリングガイド３０Ｂは、内周面に、断面が矩形状の周状の溝部３５を有する。そして、ベーンばね１５の大径部１５ｂが溝部３５に嵌め込まれて圧入されることで、ベーンばね１５がスプリングガイド３０Ｂ内に固定されている。なお、断面形状は矩形状に限られたものではなく、任意の形状に構成できる。

回転式圧縮機１の運転中には、ベーンばね１５に、ベーン１４の動きに追従して伸縮するベーンばね１５のばね力と、ベーンばね１５自体の慣性力と、回転式圧縮機１の振動による力とが加わる。これらの力に加えてさらに、スプリングガイド３０Ｂの内周面との接触による摩擦力がベーンばね１５に加わる。これらの力の向きを考慮した合力は、ベーンばね１５の位置をずらす方向に作用する。このため、運転を続けていると、ベーンばね１５の位置が当初の固定位置からずれる可能性がある。

このため、ベーンばね１５は、固定位置がずれない保持力でスプリングガイド３０Ｂに固定される。ベーンばね１５をスプリングガイド３０Ｂに固定するにあたり、溝部３５に対する大径部１５ｂの圧入代が大きすぎると、ベーンばね１５をスプリングガイド３０Ｂ内に挿入することができない。逆に圧入代が小さいと、ベーンばね１５が位置ずれしやすいという問題がある。このため、ベーンばね１５の位置ずれを防止するために、溝部３５に対する大径部１５ｂの圧入代は、以下のように設定される。

圧入代は、ローリングピストン１３がベーン溝位相に位置したとき、つまりベーン１４が上死点位置にあるとき、のベーンばね１５のばね力で、ベーンばね１５の大径部１５ｂが溝部３５を径方向外側に滑る圧入代である。また、圧入代は、ローリングピストン１３がベーン溝位相から１８０°異なる位相に位置したとき、つまりベーン１４が下死点位置にあるとき、のベーンばね１５自体の慣性力で大径部１５ｂが溝部３５を滑らない圧入代である。

なお、図８では、ベーンばね１５の大径部１５ｂが溝部３５に嵌め込まれて圧入されることで、ベーンばね１５がスプリングガイド３０Ｂ内に固定された構成を示したが、次の図９のように構成してもよい。

図９は、実施の形態３に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の変形例の説明図である。
この変形例では、小径部１５ａと大径部１５ｂとの間に、小径部１５ａよりも大径で大径部１５ｂよりも小径の中間径部１５ｃを備えている。中間径部１５ｃはスプリングガイド３０Ｂの内周面に圧入されている。この構成とすると、大径部１５ｂと中間径部１５ｃとの両方でベーンばね１５がスプリングガイド３０Ｂ内に固定されるため、さらに保持力を高めることができ、位置ずれ防止効果を高めることができる。なお、図９の構成は、図４に示したベーンばね１５の大径部１５ｂのさらに径方向外側に、さらに大径の非伸縮部で構成された位置決め部を設け、この位置決め部を溝部３５内に嵌め込んだ構成と見ることもできる。

本実施の形態３の回転式圧縮機１のスプリングガイド３０Ｂは、内周面に周状の溝部３５を有し、溝部３５にベーンばね１５の大径部１５ｂが嵌め込まれてベーンばね１５がスプリングガイドに固定されている。

このように、スプリングガイド３０Ｂの内周面に形成された周状の溝部３５にベーンばね１５の大径部１５ｂを嵌め込んで固定することもできる。

ベーン１４はシリンダ１１の中心に向かう方向である前方の下死点位置とシリンダ１１から遠ざかる方向である後方の上死点位置との間を往復するものである。ベーンばね１５は、溝部３５に大径部１５ｂが嵌め込まれて圧入されている。大径部１５ｂの溝部３５に対する圧入代は、ローリングピストン１３がベーン溝位相に位置したときのベーンばね１５のばね力でベーンばね１５の大径部１５ｂが溝部３５の径方向外側に滑る圧入代、かつ、ローリングピストン１３がベーン溝位相から１８０°異なる位相に位置したときのベーンばね自体の慣性力でベーンばね１５の大径部１５ｂが溝部３５を滑らない圧入代に設定されている。

これにより、ベーンばね１５の位置ずれを防止することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態４の回転式圧縮機１は、スプリングガイド３０Ｃへのベーンばね１５の固定方法が実施の形態１と異なっている。実施の形態１では圧入方式であったが、実施の形態４では、蓋固定方式である。以下、本実施の形態４が実施の形態１と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態４で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。

図１０は、実施の形態４に係る回転式圧縮機におけるベーンばねとスプリングガイドとの固定構造の説明図である。
本実施の形態４において、スプリングガイド３０Ｃへのベーンばね１５の固定は、蓋固定方式を用いる。実施の形態１では、スプリングガイド３０の内径がベーンばね１５の大径部１５ｂの外径よりも小さく形成されており、大径部１５ｂがスプリングガイド３０内に圧入されて固定されていた。本実施の形態４では、スプリングガイド３０Ｃの内径は、ベーンばね１５の大径部１５ｂの外径よりも大きく形成されており、大径部１５ｂを含むベーンばね１５全体がスプリングガイド３０Ｃに接触していない。

また、本実施の形態４のスプリングガイド３０Ｃは、円筒部３６と、円筒部３６の端部を閉塞するばね蓋３７とを有する。ベーンばね１５は、ベーン１４とばね蓋３７との間に、常に自然長よりも縮んだ状態で固定されている。このように、ベーンばね１５が縮んだ状態でスプリングガイド３０Ｃ内に配置されてベーンばね１５がスプリングガイド３０Ｃ内に固定されている。

次に、回転式圧縮機１の要部の組み立て手順について説明する。まず、上軸受１８と、２つのシリンダ１１と、中間板１２と、下軸受１９と、２つのローリングピストン１３を備えた回転軸１７と、を組み合わせた一体物を、突出部６が接合された密閉容器５の内部に固定する。各シリンダ１１は、固定凹部４０が密閉容器５の開口部８に対向する位置で密閉容器５に固定される。そして、密閉容器５に固定された２つのシリンダ１１のうちの一方のシリンダ１１のベーン溝２２に、突出部６の開口端部からベーン１４を挿入する。次に、スプリングガイド３０Ｃを突出部６の開口端部から挿入し、端部をシリンダ１１の固定凹部４０に固定する。そして、スプリングガイド３０Ｃにベーンばね１５を挿入して固定する。他方のシリンダ１１に対しても、同様にしてベーン１４、スプリングガイド３０Ｃおよびベーンばね１５を固定する。そして、突出部６に蓋部７を接合する。

上記組み立て手順では、スプリングガイド３０をシリンダ１１に取り付けた後に、ベーンばね１５をスプリングガイド３０に固定していたが、逆としてもよい。つまり、ベーンばね１５をスプリングガイド３０に固定した後、スプリングガイド３０をシリンダ１１に取り付けても良い。

本実施の形態４の回転式圧縮機１は、スプリングガイド３０が、円筒部３６と、円筒部３６の端部を閉塞するばね蓋３７とを有する。ベーンばね１５は、ベーン１４とばね蓋３７との間に、常に自然長よりも縮んだ状態で固定されている。このようにしてベーンばね１５をスプリングガイド３０内に固定する構成としてもよい。

（実施の形態５）
本実施の形態５は、実施の形態１～実施の形態４のいずれかの回転式圧縮機１を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

図１１は、実施の形態５における冷凍サイクル装置の冷媒回路を示す図である。
冷凍サイクル装置５０、実施の形態１～実施の形態４のいずれかの回転式圧縮機１と、凝縮器５１と、減圧装置としての膨張弁５２と、蒸発器５３とを備えている。回転式圧縮機１から吐出されたガス冷媒は凝縮器５１に流入し、凝縮器５１を通過する空気と熱交換して高圧液冷媒となって流出する。凝縮器５１を流出した高圧液冷媒は膨張弁５２で減圧されて低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器５３に流入する。蒸発器５３に流入した低圧の気液二相冷媒は、蒸発器５３を通過する空気と熱交換して低圧ガス冷媒となり、再び回転式圧縮機１に吸入される。

このように構成された冷凍サイクル装置５０は、実施の形態１～実施の形態４のいずれかの回転式圧縮機１を備えることで、安定したベーン１４およびベーンばね１５の動作が得られる。また、スプリングガイドがシリンダ１１から抜けることを抑止できる。これにより、信頼性の高い冷凍サイクル装置５０を構成できる。

なお、冷凍サイクル装置５０は、空気調和機、冷蔵庫または冷凍機等に適用することができる。

１ 回転式圧縮機、５ 密閉容器、６ 突出部、７ 蓋部、８ 開口部、１０ 圧縮要素、１１ シリンダ、１１ａ シリンダ室、１１ｂ 内周面、１１ｃ 外周面、１２ 中間板、１３ ローリングピストン、１３ｃ 外周面、１４ ベーン、１４ａ 先端部、１４ｂ 背面、１５ ベーンばね、１５ａ 小径部、１５ａａ 非伸縮部、１５ａｂ 伸縮部、１５ｂ 大径部、１５ｃ 中間径部、１６ 吐出管、１７ 回転軸、１７ａ 偏心部、１８ 上軸受、１９ 下軸受、２０ 吸入口、２１ 吐出穴、２２ ベーン溝、２５ 電動要素、２６ 固定子、２７ 回転子、２８ アキュムレータ、２９ アキュムレータ管、３０ スプリングガイド、３０Ａ スプリングガイド、３０Ｂ スプリングガイド、３０Ｃ スプリングガイド、３０ａ 一端部、３１ ベーン通過部、３１ａ 底面、３２ａ 固定部、３２ｂ 非固定部、３３ 傾斜面、３４ ねじ溝、３５ 溝部、３６ 円筒部、３７ ばね蓋、４０ 固定凹部、５０ 冷凍サイクル装置、５１ 凝縮器、５２ 膨張弁、５３ 蒸発器。

Claims (4)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器に収容される環状のシリンダと、
   前記シリンダの内周面に沿って偏心回転するローリングピストンと、
   前記シリンダに径方向に設けられたベーン溝内を往復運動するベーンと、
   前記ベーンを付勢して前記ベーンの先端部を前記ローリングピストンに当接させるコイルばねであって、小径部および前記小径部よりも大径の大径部を有するベーンばねと、
   円筒部と、前記円筒部の端部を閉塞するばね蓋とを有し、前記ベーンばねの前記大径部が前記ばね蓋の内面に接触して前記ベーンばねが固定されるスプリングガイドとを備え、
   前記スプリングガイドは、前記密閉容器に形成された、前記スプリングガイドの外径よりも大きい内径を有する開口部を介して、前記密閉容器に接触せずに、一端部が前記密閉容器内に挿入され、前記シリンダに固定されており、
   前記ベーンばねは、前記ベーンと前記ばね蓋との間に、常に自然長よりも縮み、且つ前記ベーンばねの一端部が前記ばね蓋に当接した状態で固定されている回転式圧縮機。
2. 前記密閉容器の前記開口部の内径は、前記スプリングガイドの外径よりも大きく構成され、前記スプリングガイドは、前記密閉容器に接触せずに前記シリンダに固定されている請求項１記載の回転式圧縮機。
3. 前記スプリングガイドは、前記ベーンばねの前記大径部が固定された部分以外の部分の内径が、前記大径部が固定された部分の内径よりも大きく構成されている請求項１又は請求項２に記載の回転式圧縮機。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の回転式圧縮機を備えた冷凍サイクル装置。

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