WO2021100166A1 - 回転式圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

回転式圧縮機および冷凍サイクル装置 Download PDF

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WO2021100166A1
WO2021100166A1 PCT/JP2019/045598 JP2019045598W WO2021100166A1 WO 2021100166 A1 WO2021100166 A1 WO 2021100166A1 JP 2019045598 W JP2019045598 W JP 2019045598W WO 2021100166 A1 WO2021100166 A1 WO 2021100166A1
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WO
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vane
cylinder
spring guide
spring
fitting
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PCT/JP2019/045598
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English (en)
French (fr)
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拓真 塚本
宏樹 長澤
勝俊 辰己
尚久 五前
亮 濱田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/356Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/02Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/80Other components

Definitions

  • the present invention relates to a rotary compressor and a refrigerating cycle device used in an air conditioner, a refrigerator, a refrigerator, or the like.
  • the rotary compressor has an annular cylinder housed in a closed container, a rolling piston that rotates eccentrically in the cylinder, and vanes slidably arranged in a vane groove provided in the cylinder.
  • the vane is urged by a vane spring so that the tip of the vane is constantly in contact with the rolling piston, and the space inside the cylinder is divided into a low pressure space and a high pressure space. Then, the rolling piston moves eccentrically in the cylinder, so that the volume of the low-pressure space is reduced to become a high-pressure space, and the refrigerant sucked into the cylinder is compressed.
  • the vane spring that urges the vane is housed in the vane spring insertion hole formed in the cylinder and held in the cylinder.
  • the length of the vane spring cannot be made longer because the distance between the end surface on the rear end side of the vane and the inner peripheral surface of the closed container is restricted. .. Therefore, when the vane moves to the rearmost top dead center position of the reciprocating motion, the total length of the vane spring reaches the close contact length at which the vane spring is maximally contracted, and the stress generated in the vane spring becomes large.
  • the spring may be damaged by fatigue.
  • Patent Document 1 has a configuration in which a tubular spring guide accommodating a vane spring is joined to a cylinder from the outside of a closed container.
  • the spring guide is provided with two slits at the end on the joint side with the cylinder to form two connecting pieces that can be elastically displaced in the radial direction. It has a structure having a protruding retaining piece.
  • the two connecting pieces of the spring guide are elastically deformed inward in the radial direction and inserted into the spring insertion hole provided in the cylinder, and when the retaining piece passes through the spring insertion hole, it is locked to the peripheral edge of the spring insertion hole.
  • the structure was such that the spring guide was fixed to the spring insertion hole.
  • the spring guide has pressure and vibration during compressor operation, collision when the vane separates from the rolling piston during abnormal compressor compression in the compression element, and expansion and contraction of the vane spring when the vane reciprocates. Due to the urging force of time, a force is applied in the direction of pulling out the spring guide from the cylinder. Therefore, it is required to have a structure in which the spring guide does not come off from the cylinder.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is a rotary compressor and a refrigerating cycle capable of suppressing deformation of the vane groove and preventing the spring guide from coming off the cylinder.
  • the purpose is to provide the device.
  • the rotary compressor according to the present invention includes a closed container, an annular cylinder housed in the closed container, a rolling piston that eccentrically rotates along the inner peripheral surface of the cylinder, and a vane groove provided in the cylinder in the radial direction. From the vane that reciprocates inside, the vane spring that urges the vane to bring the tip of the vane into contact with the rolling piston, the cylindrical part where the vane spring is fixed inside, and the outer peripheral surface on one end side of the cylindrical part.
  • the cylinder is provided with a spring guide having a fitting protrusion protruding outward, and the cylinder is formed with a cylindrical fitting recess that opens on the outer peripheral surface side of the cylinder and communicates with the vane groove on the bottom surface.
  • the fitting recess has a retaining piece for preventing the fitting convex portion of the spring guide from coming off, and one end of the spring guide on the forming side of the fitting convex portion is formed through an opening formed in the closed container.
  • the spring guide since the spring guide is fixed to the cylinder by fitting the fitting convex portion of the spring guide and the fitting concave portion of the cylinder, the pressing force in the direction of expanding the vane groove does not act. Therefore, the deformation of the vane groove can be suppressed. Further, since the fitting protrusion is locked to the retaining piece provided in the fitting recess, the spring guide can be pulled out of the cylinder even if a force is applied in the direction of pulling out the spring guide from the cylinder during operation. Can be deterred.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a compression structure portion in the rotary compressor according to the first embodiment. It is a perspective view of the spring guide in the rotary compressor which concerns on Embodiment 1. FIG. It is an enlarged view which shows the joint structure of the spring guide and the cylinder of the rotary compressor which concerns on Embodiment 1. FIG. It is the schematic perspective view of the cylinder of the rotary compressor which concerns on Embodiment 1. FIG. It is a figure which shows the cylinder of the rotary compressor which concerns on Embodiment 1. FIG.
  • FIG. It is a figure which shows the end face part divided by the vane groove and the fitting recess in the cylinder of the rotary compressor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the spring guide of the rotary compressor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the modification 1 of the stopper part of the rotary compressor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective view of the cylinder of FIG. It is a figure which shows the modification 2 of the stopper part of the rotary compressor which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the refrigerant circuit of the refrigerating cycle apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • a rotary compressor used for an air conditioner, a refrigerator, a refrigerator, or the like will be described as an example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the rotary compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a compression mechanism portion in the rotary compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a spring guide in the rotary compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a joint structure of the spring guide and the cylinder of the rotary compressor according to the first embodiment.
  • the terms “diameter”, “circumferential”, and “axial” refer to the “diameter”, “circumferential”, and “axial” of the cylinder, respectively, without particular notice. And.
  • the rotary compressor 1 includes an electric element 25, a compression element 10 for compressing the refrigerant, and a rotating shaft 17 for transmitting the driving force of the electric element 25 to the compression element 10 inside the closed container 5. ..
  • the closed container 5 is a closed container having a substantially cylindrical shape.
  • the thickness of the closed container 5 is formed so that the closed container 5 is not distorted by the internal pressure of the refrigerant compressed by the compression element 10. Further, by increasing the wall thickness of the closed container 5, when the rotary compressor 1 is attached to a device such as an air conditioner or a refrigerator by, for example, arc spot welding, the influence of distortion of the closed container 5 caused by heating can be reduced. It can be made difficult to apply to the compression element 10.
  • An accumulator 28 for muting the refrigerant noise is provided on the outside of the closed container 5 adjacent to the closed container 5.
  • the accumulator 28 is connected to each of the two compression mechanisms described later that constitute the compression element 10 via an accumulator tube 29.
  • a discharge pipe 16 for discharging the refrigerant compressed by the compression element 10 is connected to the upper part of the closed container 5.
  • Refrigerating machine oil for lubricating the compression element 10 is stored in the bottom of the closed container 5.
  • synthetic oils such as POE (polyol ester), PVE (polyvinyl ether) and AB (alkylbenzene) are used.
  • the electric element 25 includes a cylindrical stator 26 fixed to the inner peripheral surface of the closed container 5 and a cylindrical rotor 27 rotatably arranged inside the stator 26.
  • the stator 26 has an outer diameter larger than the inner diameter of the closed container 5, and is fixed to the inner peripheral surface of the closed container 5 by shrink fitting.
  • a magnetic pole is formed on the rotor 27 by a permanent magnet. The rotor 27 rotates by the action of the magnetic flux created by the magnetic poles on the rotor 27 and the magnetic flux created by the stator 26.
  • the electric element 25 and the compression element 10 are connected by a rotating shaft 17, the rotation of the electric element 25 is transmitted to the compression element 10, and the compressed element 10 compresses the refrigerant by the transmitted rotational force.
  • the refrigerant compressed by the compression element 10 is discharged into the closed container 5 through the discharge hole 21 (see FIG. 2) provided in the compression element 10. Therefore, the inside of the closed container 5 is filled with the compressed high-temperature and high-pressure refrigerant gas.
  • the compression element 10 includes two compression mechanisms arranged in the axial direction of the rotating shaft 17, an upper bearing 18, a lower bearing 19, and an intermediate plate 12. That is, the compression element 10 is a multi-cylinder type having two compression mechanisms.
  • the rotary compressor 1 is not limited to the multi-cylinder type having a plurality of compression mechanisms, and may be a one-cylinder type having one compression mechanism.
  • the compression mechanism includes a cylinder 11, a rolling piston 13, a vane 14, a vane spring 15, and a spring guide 30 in which the vane spring 15 is fixed internally.
  • the cylinder 11 is composed of an annular flat plate.
  • the cylinder chamber 11a inside the cylinder 11 has both ends open in the axial direction, and is closed by one of the upper bearing 18 and the lower bearing 19 and the intermediate plate 12. Further, as shown in FIGS. 2 and 4, the cylinder 11 is formed with a suction port 20 penetrating in the radial direction and a discharge hole 21 formed on the inner peripheral surface 11b of the cylinder 11.
  • the accumulator tube 29 of the accumulator 28 is connected to the suction port 20.
  • the rolling piston 13 is housed in the cylinder chamber 11a of the cylinder 11 in a state of being rotatably fitted to the eccentric portion 17a of the rotating shaft 17.
  • the rolling piston 13 rotates eccentrically along the inner peripheral surface 11b of the cylinder 11.
  • the cylinder 11 is formed with a vane groove 22 that communicates with the cylinder chamber 11a and extends in the radial direction.
  • a vane 14 is arranged in the vane groove 22 so as to be able to advance and retreat in the radial direction.
  • a vane spring 15 is arranged on the back surface 14b side of the vane 14.
  • a housing recess for accommodating the end of the vane spring 15 is formed on the back surface 14b of the vane 14.
  • FIG. 2 shows a cross section of the accommodating recess, and the end portion of the vane spring 15 is fixed to the bottom surface of the accommodating recess.
  • the vane spring 15 urges the vane 14 to bring the tip portion 14a of the vane 14 into contact with the rolling piston 13.
  • the vane 14 is pressed inward in the radial direction by the urging force of the vane spring 15, so that the tip portion 14a of the vane 14 is always in contact with the rolling piston 13. In this way, the tip portion 14a of the vane 14 comes into contact with the rolling piston 13, so that the inside of the cylinder chamber 11a is partitioned into a low pressure space and a high pressure space.
  • the vane 14 reciprocates in the vane groove 22 with the tip portion 14a in contact with the outer peripheral surface 13c of the rolling piston 13 as the rolling piston 13 in the cylinder chamber 11a rotates eccentrically.
  • the vane spring 15 is a coil spring formed by winding a wire rod such as metal into a coil shape.
  • the vane spring 15 has a telescopic portion 15a that expands and contracts according to the movement of the vane 14, and a non-expandable portion 15b that is provided at an end portion of the elastic portion 15a in the elastic direction and does not expand and contract.
  • the wire rod is wound with a larger diameter than the stretchable portion 15a, and the wire rods are in close contact with each other and do not expand or contract.
  • the vane spring 15 is fixed in the tubular spring guide 30 by the non-expandable portion 15b.
  • the outer diameter of the non-stretchable portion 15b is formed to be larger than the inner diameter of the spring guide 30, and by press-fitting the non-stretchable portion 15b into the spring guide 30, the diameter of the non-stretchable portion 15b is reduced and the diameter is restored.
  • the vane spring 15 is fixed in the spring guide 30 by the restoring force.
  • the fixing of the vane spring 15 to the spring guide 30 is not limited to this fixing method, and the following method may be used.
  • a circumferential groove may be provided on the inner peripheral surface of the spring guide 30, and the non-expandable portion 15b may be fitted into the circumferential groove to fix the vane spring 15 to the spring guide 30.
  • a spiral groove matching the wire diameter of the vane spring 15 is provided on the inner peripheral surface of the spring guide 30, and the non-expandable portion 15b of the vane spring 15 is fitted into the spiral groove to guide the vane spring 15 to the spring guide. It may be fixed at 30.
  • the number of turns of the non-expandable portion 15b of the vane spring 15 is one, the following may be performed.
  • a groove for one turn matching the wire diameter of the vane spring 15 is provided on the inner peripheral surface of the spring guide 30, and the non-expandable portion 15b of the vane spring 15 is fitted into the groove for one turn to guide the vane spring 15. Fix at 30.
  • the spring guide 30 is made of an iron material.
  • the spring guide 30 is not limited to a high-strength material such as an iron material, and may be made of a low-strength material such as resin.
  • One end 30a of the spring guide 30 is fitted to the cylinder 11, and the other end 30b projects to the outside of the closed container 5 through an opening 8 provided in the closed container 5.
  • the spring guide 30 includes a cylindrical portion 31 and a fitting convex portion 32 protruding outward from the outer peripheral surface on one end side of the cylindrical portion 31.
  • the vane spring 15 is fixed inside the cylindrical portion 31.
  • the fitting convex portion 32 is an arcuate convex portion along the outer peripheral surface of the cylindrical portion 31, and two fitting convex portions 32 are formed symmetrically with respect to the central axis of the spring guide 30.
  • the fitting convex portion 32 is used for fitting into the fitting concave portion 40 provided in the cylinder 11 which will be described later.
  • the spring guide 30 is inserted into the closed container 5 at one end 30a side through an opening 8 provided in the closed container 5, and the fitting convex portion 32 is inserted into the fitting recess 40 provided in the cylinder 11. Is fitted. The details of the fitting structure of the spring guide 30 to the cylinder 11 will be described again.
  • a vane passing portion 31a is formed on one end side of the cylindrical portion 31.
  • the vane passing portion 31a is composed of slits extending in the axial direction of the cylindrical portion 31 from one end of the cylindrical portion 31, and two portions are formed symmetrically with respect to the central axis of the cylindrical portion 31. As shown in FIG. 4, the vane passing portion 31a is located on the radial extension line of the vane groove 22 in a state where the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11, and the vane 14 reciprocates through the vane passing portion 31a. It is designed to do.
  • the diameter D1 of the cylindrical portion 31 is smaller than the axial length of the vane 14 (the length in the direction orthogonal to the paper surface of FIG. 4).
  • the radial width W1 of the vane passing portion 31a is larger than the width of the vane 14 in the same direction.
  • the amount of protrusion L1 from the outer peripheral surface 11c of the cylinder 11 of the spring guide 30 is set in the following range.
  • the protrusion amount L1 is set to be greater than the first length and equal to or less than the second length.
  • the first length is "the distance between the back surface 14b of the vane 14 and the outer peripheral surface 11c of the cylinder 11 when the vane 14 is in the top dead center position moved rearward" and "the close contact length of the vane spring 15". It is the total length.
  • the second length is the sum of the "total length of the vane 14" and the "total length of the vane spring 15 in the natural state”.
  • the close contact length of the vane spring 15 is the length in which the vane spring 15 is contracted to the maximum and the wires are in close contact with each other.
  • the spring guide 30 to which the vane spring 15 is fixed is arranged in a protruding portion 6 provided so as to project outward from the closed container 5.
  • the protruding portion 6 is a tubular member having a circular, rectangular or oval cross-sectional shape. As shown in FIG. 2, the projecting portion 6 is attached to the opening 8 formed in the closed container 5 so that the central axis of the projecting portion 6 is orthogonal to the central axis of the cylinder 11.
  • the protruding portion 6 is fixed to the closed container 5 by press-fitting the end portion of the protruding portion 6 into the opening 8 formed in the closed container 5.
  • a lid portion 7 is attached to an end portion of the protruding portion 6 opposite to the side fixed to the closed container 5 (hereinafter referred to as an outer peripheral side end portion).
  • the lid portion 7 is a lid that closes the outer peripheral side end portion of the protruding portion 6.
  • the lid portion 7 is joined to the outer peripheral side end portion of the protruding portion 6 by, for example, welding or brazing. By closing the outer peripheral end of the protrusion 6 with the lid 7, the protrusion 6 is sealed and the closed container 5 is sealed.
  • the vane spring 15 is fixed to the spring guide 30 and then fixed to the cylinder 11.
  • the outer diameter of the cylindrical portion 31 of the spring guide 30 is smaller than the inner diameter of the opening 8 of the closed container 5, so that the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11 without contacting the closed container 5. ..
  • the vane spring 15 cannot be installed accurately.
  • the outer shell of the rotary compressor 1 is composed of a closed container 5, a protruding portion 6, and a lid portion 7, and internal pressure due to the refrigerant discharged from the compression element 10 acts on these outer shell components.
  • the shape of the outer component changes, such as bulging outward due to the influence of internal pressure.
  • the position of the vane spring 15 is relative to the target position, that is, the central axis of the cylinder 11 due to the influence of the deformation of the outer component due to the internal pressure. It cannot be placed at a position along the orthogonal direction.
  • the vane spring 15 is fixed to the spring guide 30, which is a separate component from the outer component, and the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11. Therefore, the vane spring 15 can be installed with high accuracy, and the vane spring 15 can be operated stably.
  • the vane 14 reciprocates in the vane groove 22 as the rolling piston 13 rotates.
  • the contact position between the outer peripheral surface 13c of the rolling piston 13 and the inner peripheral surface 11b of the cylinder 11 matches the phase of the arrangement position of the vane 14 (hereinafter, the rolling piston 13 is in the vane groove phase).
  • the vane 14 moves rearward in the direction away from the cylinder 11 and is located at the top dead center position.
  • the contact position between the outer peripheral surface 13c of the rolling piston 13 and the inner peripheral surface 11b of the cylinder 11 is 180 ° different from the phase of the arrangement position of the vane 14, the vane 14 is in the direction toward the center of the cylinder 11. It moves forward and is located at the bottom dead center position.
  • the vane 14 reciprocates between the top dead center position and the bottom dead center position. Further, when the rolling piston 13 is positioned in a phase rotated by 90 ° from the position shown in FIG. 2, the vane 14 is located at an intermediate position between the top dead center position and the bottom dead center position.
  • the range of reciprocating motion of the vane 14 is between the top dead center position and the bottom dead center position, and the spring of the vane 14 when the vane 14 is in the top dead center position, the bottom dead center position and the intermediate position.
  • the position of the guide 30 with respect to the vane passing portion 31a is as follows.
  • the back surface 14b of the vane 14 is located in the vane passing portion 31a of the spring guide 30. Further, when the vane 14 is in the bottom dead center position, the back surface 14b of the vane 14 is not located in the vane passing portion 31a of the spring guide 30. Further, even when the vane 14 is in the intermediate position, the back surface 14b of the vane 14 is not located in the vane passing portion 31a of the spring guide 30. The reason for this configuration is due to the convenience of manufacturing, but this point will be described later.
  • a so-called liquid back may occur in which the liquid refrigerant flows into the closed container 5.
  • the internal pressure of the cylinder chamber 11a rapidly increases, so that the vane 14 is pressed outward in the radial direction.
  • the vane 14 moves radially outward from the top dead center position, and stops when the back surface 14b of the vane 14 comes into contact with the bottom surface 31ab of the vane passing portion 31a of the spring guide 30. That is, the bottom surface 31ab of the vane passing portion 31a functions as a stopper for the vane 14 at the time of liquid backing.
  • the radial position of the bottom surface 31ab of the vane passing portion 31a is set so that the length of the vane spring 15 does not become the close contact length when the back surface 14b of the vane 14 is in contact with the bottom surface 31ab of the vane passing portion 31a. There is. Therefore, when the internal pressure of the cylinder chamber 11a suddenly increases, such as during liquid backing, excessive pressure does not act on the vane spring 15.
  • the rotary compressor 1 of the first embodiment has a structure in which a protruding portion 6 is attached so as to project outward from the closed container 5. Therefore, in a sense, the outer shell of the rotary compressor 1 is expanded in the radial direction with respect to the installation portion of the vane spring 15. Therefore, the total length of the vane spring 15 can be freely set without being restricted by the distance between the back surface 14b of the vane 14 and the inner peripheral surface of the closed container 5.
  • the length of the vane spring 15 can be freely set by adjusting the length of the protruding portion 6. Therefore, the total length of the vane spring 15 can be extended and the expansion / contraction rate of the vane spring 15 can be reduced.
  • the expansion / contraction ratio of the vane spring 15 can be reduced, the fatigue resistance against stress repeatedly acting on the vane spring 15 can be sufficiently secured as compared with the case where a spring having a large expansion / contraction ratio is used. As a result, it is possible to increase the urging force that presses the vane 14 against the rolling piston 13 while ensuring the fatigue resistance.
  • the vane 14 moves to the rolling piston 13 when the vane 14 is in the bottom dead center position. I can't follow. That is, the tip portion 14a of the vane 14 is separated from the rolling piston 13. In this case, noise and vibration are generated.
  • the total length of the vane spring 15 can be freely set as described above, sufficient fatigue is obtained by extending the total length of the vane spring 15 and reducing the expansion / contraction ratio of the vane spring 15.
  • the bearing capacity can be secured. Therefore, it is possible to obtain the urging force required to constantly press the vane 14 against the rolling piston 13 while ensuring sufficient proof stress, and suppress noise and vibration generated when the vane 14 separates from the rolling piston 13. be able to.
  • the distance between the lid portion 7 and the spring guide 30 can be freely set by adjusting the length of the protruding portion 6, and the following effects can be obtained.
  • the distance between the lid portion 7 and the spring guide 30 is short, the heat generated when the lid portion 7 is joined to the protruding portion 6 by welding or brazing is transferred to the vane spring 15 via the lid portion 7 and vanes. The characteristics of the spring 15 may deteriorate.
  • the distance between the lid portion 7 and the spring guide 30 can be freely set. Therefore, by ensuring a sufficient distance, the vane spring 15 is generated by the heat transferred to the vane spring 15 at the time of joining. It is possible to prevent deterioration of the characteristics of.
  • the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11 by the fitting method described below to suppress the deformation that expands the width of the vane groove 22.
  • the fitting structure of the spring guide 30 to the cylinder 11 will be described.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the cylinder of the rotary compressor according to the first embodiment.
  • 6A and 6B are views showing a cylinder of the rotary compressor according to the first embodiment, where FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a sectional view taken along the line AA of FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a diagram showing an end face portion divided by a vane groove and a fitting recess in the cylinder of the rotary compressor according to the first embodiment.
  • 8A and 8B are views showing a spring guide of the rotary compressor according to the first embodiment, FIG. 8A is a front view of an end portion on the insertion side of the spring guide, and FIG. 8B is a central axis of the spring guide with the spring guide. It is sectional drawing which cut at the plane including.
  • the cylinder 11 is provided with a cylindrical fitting recess 40 into which the spring guide 30 is fitted, which is opened on the outer peripheral surface 11c side.
  • the fitting recess 40 extends radially inward from the outer peripheral surface 11c of the cylinder 11, and communicates with the vane groove 22 at the bottom surface 44 of the fitting recess 40.
  • the fitting recess 40 has a vane extension groove 45 in which the vane groove 22 is extended radially outward, and has a configuration in which the vane extension groove 45 is divided into two, a split recess 40a and a split recess 40a.
  • An arc-shaped retaining piece 41 projecting toward the inside of the fitting recess 40 is formed at the radial outer end of each of the divided recesses 40a of the fitting recess 40.
  • Each retaining piece 41 is formed symmetrically with respect to the central axis of the fitting recess 40.
  • the spring guide 30 rotates in contact with the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 on the radial inside (hereinafter referred to as the back side in the insertion direction) of each retaining piece 41 of each of the divided recesses 40a of the fitting recess 40.
  • a stopper portion 43 for stopping is provided.
  • the stopper portion 43 prevents the spring guide 30 from rotating due to vibration or pressure generated during operation or an impact force when the vane 14 collides with the spring guide 30.
  • the stopper portion 43 also has a role of positioning the spring guide 30.
  • the stopper portion 43 is composed of a convex portion protruding from the inner peripheral surface of the divided concave portion 40a.
  • the outer diameter ⁇ 3 of the circle passing through the outer peripheral surface and the inner diameter ⁇ 4 of the fitting recess 40 of the cylinder 11 are configured to be substantially the same.
  • the spring guide 30 is lightly press-fitted into the cylinder 11 to position the spring guide 30.
  • the fitting convex portion 32 is locked to the retaining piece 41. Therefore, when a force is applied in the direction of pulling out the spring guide 30 from the cylinder 11, the retaining piece 41 is caught and the spring guide 30 can be prevented from coming off the cylinder 11.
  • the spring guide 30 needs to be attached to the cylinder 11 so that the vane passing portion 31a and the vane groove 22 are in phase with each other so as not to hinder the reciprocating motion of the vane 14. That is, it is necessary to align the vane passing portion 31a so that it is located on the extension line of the vane groove 22.
  • the spring guide 30 is rotated until the fitting convex portion 32 abuts on the stopper portion 43, so that the positional relationship of each portion is set so as to perform the above-mentioned alignment.
  • the spring guide 30 can be excessively rotated to prevent the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 from entering the vane groove 22 and hindering the reciprocating motion of the vane 14.
  • the above fitting and fixing structure is a joining method that does not use elastic force as in the conventional case, the amount of deformation of the vane groove 22 can be reduced as compared with the conventional method.
  • the depth L2 (see FIG. 7) of the fitting recess 40 of the cylinder 11 should be short for the following reasons.
  • the depth L2 of the fitting recess 40 is lengthened, the length of the vane groove 22 in the same direction, that is, the length of the portion that is in sliding contact with the vane 14 is shortened accordingly, and the vane 14 slides on the vane groove 22 at high speed. It is easy for seizure to occur when doing so. Therefore, the depth L2 of the fitting recess 40 should be short, and should be about 1/4 of the radial width L3 (see FIG. 5) of the cylinder 11.
  • the radial length L4 (see FIG. 7) of the stopper portion 43 of the cylinder 11 may be equal to the length L5 from the end surface 41a on the back side of the retaining piece 41 in the insertion direction to the bottom surface 44 of the fitting recess 40. However, it may be shorter than that.
  • the maximum circumferential length of the stopper portion 43 is from the circumferential length of the split recess 40a to the circumferential length L6 of the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 (see FIG. 8). Is the length minus.
  • the circumferential length L6 (see FIG. 8) of the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 is the maximum of the stopper portion 43 from the circumferential length of the inner peripheral surface 40b of the split recess 40a. It is the length obtained by subtracting the length in the circumferential direction.
  • the circumferential length L6 of the fitting convex portion 32 When the circumferential length L6 of the fitting convex portion 32 is set to this maximum length, the fitting length between the fitting convex portion 32 and the fitting concave portion 40 becomes long, and the fitting convex portion 32 and the fitting concave portion 40 become The effect of suppressing rotation due to friction and the rigidity of the fitting convex portion 32 can be enhanced. On the contrary, if the circumferential length L6 of the fitting convex portion 32 is too short, the rotation suppressing effect and sufficient rigidity of the fitting convex portion 32 cannot be ensured. Therefore, it is desirable that the circumferential length L6 of the fitting convex portion 32 is about 1 ⁇ 2 of the circumferential length of the inner peripheral surface of the dividing recess 40a. As for the retaining piece 41, it is desirable that the circumferential length of the retaining piece 41 is about 1 ⁇ 2 of the circumferential length of the inner peripheral surface of the dividing recess 40a.
  • the length L8 (see FIG. 8) of the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 in the insertion direction and the length L9 (see FIG. 7) of the retaining piece 41 in the insertion direction are the cylinders 11 in order to secure their respective rigidity. It is desirable that the depth of the fitting recess 40 is about half of the depth L2.
  • the outer diameter ⁇ 3 of the circle passing through the outer peripheral surface of each fitting convex portion 32 of the spring guide 30 is equal to or less than the axial length L7 (see FIG. 5) of the cylinder 11.
  • the protrusion 6 is joined to an integral body in which an upper bearing 18, two cylinders 11, an intermediate plate 12, a lower bearing 19, and a rotating shaft 17 having two rolling pistons 13 are combined. It is fixed inside the closed container 5.
  • Each cylinder 11 is fixed to the closed container 5 at a position where the fitting recess 40 faces the opening 8 of the closed container 5.
  • the vane 14 is inserted into the vane groove 22 of one of the two cylinders 11 fixed to the closed container 5 from the open end of the protrusion 6.
  • the spring guide 30 is inserted from the open end of the protrusion 6, and one end 30a is fitted into the fitting recess 40 of the cylinder 11 as described above.
  • the vane spring 15 is inserted into the spring guide 30 and fixed.
  • the vane 14, the spring guide 30, and the vane spring 15 are fixed to the other cylinder 11 in the same manner.
  • the lid portion 7 is joined to the protruding portion 6.
  • the vane spring 15 was fixed to the spring guide 30 after the spring guide 30 was attached to the cylinder 11, but the reverse may be applied. That is, after fixing the vane spring 15 to the spring guide 30, the spring guide 30 to which the vane spring 15 is fixed may be attached to the cylinder 11.
  • one end of the vane spring 15 is fixed to the back surface 14b of the vane 14, and the other end is brought into contact with the lid 7 to hold the vane spring 15 in the protruding portion 6.
  • the vane spring 15 is fixed to the spring guide 30 joined to the cylinder 11 at the time when the lid portion 7 is joined to the protruding portion 6, so that the vane spring 15 is pressed. There is no need to hold it. Therefore, the assembleability is good.
  • the rotating shaft 17 is rotated to move the rolling piston 13 to the vane groove phase, and the vane 14 is moved to the bottom dead center position.
  • the vane spring 15 can be installed in a state where the length of the vane spring 15 is longer than when the vane 14 is located at the top dead center position, that is, the spring force acting on the vane spring 15 is small, and the vane spring 15 can be assembled. Is good.
  • the rolling piston 13 in one cylinder 11 and the rolling piston 13 in the other cylinder 11 are provided with a phase shift of 180 °. Therefore, when the rolling piston 13 in one cylinder 11 is located in the vane groove phase, the rolling piston 13 in the other cylinder 11 is located in a phase shifted by 180 ° from the vane groove phase. Therefore, when inserting the vane spring 15 into one of the cylinders 11, first, the rolling piston 13 is moved to a phase shifted by 180 ° from the vane groove phase, and the vane 14 is positioned at the bottom dead center position. Insert 15.
  • the spring guide 30 When the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11, as described above, one end portion 30a of the spring guide 30 is rotated while being inserted into the fitting recess 40. Therefore, when rotating the spring guide 30, if the back surface 14b of the vane 14 enters the vane passing portion 31a of the spring guide 30, the spring guide 30 cannot be rotated. Therefore, the spring guide 30 is rotated while the vane 14 is moved so that the back surface 14b of the vane 14 does not enter the vane passing portion 31a. Specifically, for example, the vane 14 is moved to the bottom dead center position or the above-mentioned intermediate position.
  • the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11 by fitting, but in order to make the fixing even stronger, it may be further fixed by using an adhesive, or the spring guide 30 may be further fixed to the cylinder 11.
  • the spring guide 30 may be welded. Both methods are performed on the premise that the vane groove 22 is not deformed due to an excessive stress load applied to the vane groove 22 of the cylinder 11.
  • the rotary compressor 1 of the first embodiment is not limited to the above structure, and can be modified without departing from the gist of the present invention.
  • the stopper portion 43 may have a structure that can contact the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 to suppress the rotation of the spring guide 30, and may be as described in the following modifications 1 to 3.
  • FIG. 9 is a view showing a modified example 1 of the stopper portion of the rotary compressor according to the first embodiment, and is a front view of a state in which the spring guide is fixed to the cylinder.
  • the spring guide 30 is hatched with dots to facilitate the distinction between the spring guide 30 and the cylinder 11.
  • FIG. 10 is a perspective view of the cylinder of FIG.
  • the stopper portion 43A of this modification 1 is composed of a rod-shaped pin 50.
  • the pin 50 is inserted into the pin insertion hole 51 formed in the cylinder 11, and the tip portion 50a comes into contact with the side surface of the fitting convex portion 32.
  • the rotation of the spring guide 30 is suppressed.
  • the counterclockwise rotation of the spring guide 30 can be suppressed.
  • the configuration of the stopper portion 43 shown in FIGS. 9 and 10 may be combined with the configuration of the above modification 1. That is, in addition to the configurations shown in FIGS. 9 and 10, among the divided recesses 40a of the fitting recesses 40, the convex portions forming the stopper portion 43 are formed in the divided recesses 40a on the side opposite to the side where the pin 50 is inserted. It may be configured to include.
  • FIG. 11 is a diagram showing a modified example 2 of the stopper portion of the rotary compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 11 shows an end face portion of the cylinder 11 divided by the vane groove 22 and the fitting recess 40.
  • the stopper portion 43B of the modified example 2 is composed of a sheet-shaped elastic body 60.
  • the elastic body 60 is used by inserting the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 into a gap formed before and after the insertion direction of the fitting convex portion 32 in a state of being fitted into the fitting concave portion 40 of the cylinder 11.
  • the elastic body 60 may be adhered to the surface of the retaining piece 41 on the back side in the insertion direction or the bottom surface 44 of the fitting recess 40.
  • FIG. 11 shows an example in which the elastic body 60 is adhered to the surface of the retaining piece 41 on the back side in the insertion direction.
  • the elastic body 60 has a gap between the front surface of the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 in the insertion direction and the bottom surface 44 of the fitting concave portion 40 of the cylinder 11, or the rear surface of the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 in the insertion direction and the cylinder 11. It is arranged in the gap between the retaining piece 41 and the retaining piece 41.
  • the elastic body 60 has a wall thickness thicker than this gap.
  • the fitting convex portion 32 When the elastic body 60 is inserted so as to fill the gap formed on the front side of the fitting convex portion 32 in the insertion direction, the fitting convex portion 32 is pressed by the retaining piece 41 and the spring guide 30 rotates. Can be suppressed.
  • the fitting convex portion 32 When the elastic body 60 is inserted so as to fill the gap formed on the rear side of the fitting convex portion 32 in the insertion direction, the fitting convex portion 32 is pressed against the bottom surface 44 of the fitting concave portion 40, and the spring guide. 30 rotations can be suppressed.
  • the stopper portion may be configured by appropriately combining the stopper portion shown in FIG. 5 and the like with the stopper portions shown in the first and second modifications.
  • the rotary compressor 1 of the first embodiment has a closed container 5, an annular cylinder 11 housed in the closed container 5, and rolling that eccentrically rotates along the inner peripheral surface of the cylinder 11. It includes a piston 13 and a vane 14 that reciprocates in a vane groove 22 provided in the cylinder 11 in the radial direction.
  • the rotary compressor 1 further has a vane spring 15 that urges the vane 14 to bring the tip 14a of the vane 14 into contact with the rolling piston 13.
  • the rotary compressor 1 further includes a spring guide 30 having a cylindrical portion 31 to which the vane spring 15 is fixed internally and a fitting convex portion 32 protruding outward from the outer peripheral surface on one end side of the cylindrical portion 31.
  • the cylinder 11 is formed with a cylindrical fitting recess 40 that opens on the outer peripheral surface 11c side of the cylinder 11 and communicates with the vane groove 22 on the bottom surface 44, and the fitting recess 40 is fitted with the spring guide 30. It has a retaining piece 41 that prevents the convex portion from coming off, and one end of the spring guide 30 on the forming side of the fitting convex portion 32 fits the cylinder 11 through the opening 8 formed in the closed container 5. By rotating the spring guide 30 while being inserted and fitted in the recess 40, the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11 so that the fitting convex portion 32 is locked to the retaining piece and does not come out of the fitting recess 40. Has a configured configuration.
  • the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11 by fitting the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 and the fitting concave portion 40 of the cylinder 11, so that the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11 as in the conventional fixing structure using elastic deformation.
  • the pressing force in the direction of expanding the vane groove 22 does not act. Therefore, the deformation of the vane groove 22 can be suppressed, and the vane 14 can be operated stably.
  • the spring guide 30 can be moved even if a force is applied in the direction of pulling out the spring guide 30 from the cylinder 11 during operation. It is possible to prevent the cylinder 11 from coming off.
  • the retaining piece 41 has a shape protruding inward from the outer end in the radial direction in the fitting recess 40 of the spring guide 30.
  • the retaining piece 41 can be formed in a shape that protrudes inward from the outer end portion in the radial direction in the fitting recess 40 of the spring guide 30.
  • Two fitting convex portions 32 of the spring guide 30 are formed symmetrically with respect to the central axis of the spring guide 30, and two retaining pieces 41 are provided corresponding to the two fitting convex portions 32.
  • the rotary compressor 1 of the first embodiment includes a stopper portion 43 that comes into contact with the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 to stop the rotation of the spring guide 30.
  • the stopper portion 43 may be formed of a convex portion protruding from the inner peripheral surface 40b of the fitting concave portion 40, or may be inserted into a pin insertion hole 51 formed in the cylinder 11 and the tip portion 50a may be inserted into the fitting convex portion 32. It may be composed of a pin 50 that comes into contact with. Further, the stopper portion 43 fills a gap formed before and after the insertion direction of the fitting convex portion 32 in a state where the fitting convex portion 32 of the spring guide 30 is fitted into the fitting concave portion 40 of the cylinder 11. It may be composed of a sheet-like elastic body 60 having a wall thickness thicker than the gap to be inserted.
  • the inner diameter of the opening 8 of the closed container 5 is larger than the outer diameter of the cylindrical portion 31 of the spring guide 30, and the spring guide 30 is fixed to the cylinder 11 so as not to come into contact with the closed container 5.
  • the outer shell of the rotary compressor 1 is composed of a closed container 5, a protruding portion 6, and a lid portion 7, and internal pressure due to the refrigerant discharged from the compression element 10 acts on these outer shell components.
  • the shape of the outer component changes, such as bulging outward due to the influence of internal pressure. Therefore, if the structure is such that the vane spring 15 is fixed to the outer shell component, the position of the vane spring 15 is affected by the deformation of the outer shell component due to the internal pressure.
  • the vane spring 15 can be installed without being affected by the deformation of the outer component. .. That is, the vane spring 15 can be installed based on the position of the cylinder 11, and the vane spring 15 can be installed with high accuracy.
  • the second embodiment relates to a refrigeration cycle apparatus including the rotary compressor 1 of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing a refrigerant circuit of the refrigeration cycle device according to the second embodiment.
  • the refrigeration cycle device 70 includes the rotary compressor 1 of the first embodiment, a condenser 71, an expansion valve 72 as a decompression device, and an evaporator 73.
  • the gas refrigerant discharged from the rotary compressor 1 flows into the condenser 71, exchanges heat with the air passing through the condenser 71, and flows out as a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant flowing out of the condenser 71 is depressurized by the expansion valve 72 to become a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and flows into the evaporator 73.
  • the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the evaporator 73 exchanges heat with the air passing through the evaporator 73 to become a low-pressure gas refrigerant, which is again sucked into the rotary
  • the refrigeration cycle device 70 configured in this way is provided with the rotary compressor 1 of the first embodiment, so that stable operation of the vane 14 and the vane spring 15 can be obtained. Further, it is possible to prevent the spring guide 30 from coming off the cylinder 11. This makes it possible to configure a highly reliable refrigeration cycle device 70.
  • the refrigerating cycle device 70 can be applied to an air conditioner, a refrigerator, a refrigerator, or the like.

Landscapes

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Abstract

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ベーンばねとを備える。回転式圧縮機はさらに、ベーンばねが内部に固定される円筒部と、円筒部の一端側の外周面から外方に突出する嵌合凸部とを有するスプリングガイドを備える。シリンダには、シリンダの外周面側に開口し、底部がベーン溝に連通する円筒状の嵌合凹部が形成されている。嵌合凹部は、スプリングガイドの嵌合凸部の抜け止めを行う抜け止め片を有する。回転式圧縮機は、スプリングガイドの嵌合凸部の形成側の一端部が、密閉容器に形成された開口部を介してシリンダの嵌合凹部に挿入嵌合された状態でスプリングガイドを回転させることで、嵌合凸部が抜け止め片に係止してスプリングガイドがシリンダに固定された構成を有する。

Description

回転式圧縮機および冷凍サイクル装置
 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)。特許文献1は、ベーンばねを収容した筒状のスプリングガイドを密閉容器の外方からシリンダに接合した構成を有する。スプリングガイドは、シリンダとの接合側の端部に2本のスリットが設けられて径方向に弾性変位可能な2つの接続片が形成され、2つの接続片のそれぞれの先端部に、外方に突出する抜け止め片を有する構成を有する。そして、スプリングガイドの2つの接続片を径方向内側に弾性変形させて、シリンダに設けたスプリング挿入穴に差し込み、抜け止め片がスプリング挿入穴を通り抜けたところでスプリング挿入穴の周縁に係止することでスプリングガイドをスプリング挿入穴に固定する構造であった。
実公昭51-030005号公報
 特許文献1の回転式圧縮機では、スプリングガイドの2つの接続片の弾性変形を利用して固定しており、各抜け止め片がスプリング挿入穴を通過する際、ベーン溝の幅を拡大する方向に押圧するため、ベーン溝の幅が広がる虞がある。ベーンの溝の幅が広がると、ベーンの動作が不安定になる虞がある。
 また、スプリングガイドには、圧縮機運転時の圧力および振動と、圧縮要素内での異常冷媒圧縮時等にベーンがローリングピストンと離間した際の衝突と、ベーンが往復運動する際のベーンばね伸縮時の付勢力と、により、スプリングガイドをシリンダから引き抜く方向に力がかかる。このため、スプリングガイドがシリンダから抜けない構成とすることが求められている。
 本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、ベーン溝の変形を抑制することができ、また、スプリングガイドがシリンダから抜けることを抑止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ベーンばねと、ベーンばねが内部に固定される円筒部と、円筒部の一端側の外周面から外方に突出する嵌合凸部とを有するスプリングガイドとを備え、シリンダには、シリンダの外周面側に開口し、底面でベーン溝に連通する円筒状の嵌合凹部が形成されており、嵌合凹部は、スプリングガイドの嵌合凸部の抜け止めを行う抜け止め片を有し、スプリングガイドの嵌合凸部の形成側の一端部が、密閉容器に形成された開口部を介してシリンダの嵌合凹部に挿入嵌合された状態でスプリングガイドを回転させることで、嵌合凸部が抜け止め片に係止してスプリングガイドがシリンダに固定された構成を有するものである。
 本発明によれば、スプリングガイドの嵌合凸部とシリンダの嵌合凹部との嵌合によりスプリングガイドがシリンダに固定される構造であるため、ベーン溝を拡大する方向の押圧力が作用しない。このため、ベーン溝の変形を抑制できる。また、嵌合凸部が嵌合凹部に設けられた抜け止め片に係止する構造であるため、運転中にスプリングガイドをシリンダから引き抜く方向に力がかかっても、スプリングガイドがシリンダから抜けることを抑止できる。
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構造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におけるスプリングガイドの斜視図である。 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のシリンダの概略斜視図である。 実施の形態1に係る回転式圧縮機のシリンダを示す図である。 実施の形態1に係る回転式圧縮機のシリンダにおいてベーン溝および嵌合凹部によって分割された端面部分を示す図である。 実施の形態1に係る回転式圧縮機のスプリングガイドを示す図である。 実施の形態1に係る回転圧縮機のストッパ部の変形例1を示す図である。 図9のシリンダの斜視図である。 実施の形態1に係る回転圧縮機のストッパ部の変形例2を示す図である。 実施の形態2に係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におけるスプリングガイドの斜視図である。図4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の駆動力を圧縮要素10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側にはベーンばね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の端部が固定されている。
 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。
 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、ベーン14の動きに追従して伸縮する伸縮部15aと、伸縮部15aの伸縮方向の端部に設けられ、伸縮しない非伸縮部15bとを有する。非伸縮部15bは、伸縮部15aよりも線材が大径に巻かれ、線材同士が密接することで伸縮しない。
 ベーンばね15は、非伸縮部15bで筒状のスプリングガイド30内に固定されている。非伸縮部15bの外径は、スプリングガイド30の内径よりも大きく形成されており、非伸縮部15bをスプリングガイド30内に圧入することで非伸縮部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、ベーンばね15のスプリングガイド30への固定は、この固定方法に限られず、以下の方法でもよい。
 スプリングガイド30の内周面に周状の溝を設け、この周状の溝内に非伸縮部15bを嵌め込んでベーンばね15をスプリングガイド30に固定してもよい。また、スプリングガイド30の内周面に、ベーンばね15の線径に合致した螺旋状の溝を設け、螺旋状の溝にベーンばね15の非伸縮部15bを嵌め込んでベーンばね15をスプリングガイド30に固定してもよい。また、ベーンばね15の非伸縮部15bの巻き数が1巻きである場合には次のようにすればよい。スプリングガイド30の内周面に、ベーンばね15の線径に合致した一巻き分の溝を設け、一巻き分の溝にベーンばね15の非伸縮部15bを嵌め込んでベーンばね15をスプリングガイド30に固定する。
 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30aがシリンダ11に嵌合され、他端部30b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。
 スプリングガイド30は、図3に示すように円筒部31と、円筒部31の一端側の外周面から外方に突出する嵌合凸部32とを備えている。円筒部31の内部にベーンばね15が固定される。嵌合凸部32は、円筒部31の外周面に沿う円弧状の凸部であって、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。嵌合凸部32は、シリンダ11に設けられた後述の嵌合凹部40に嵌合するために用いられる。スプリングガイド30は、一端部30a側が密閉容器5に設けられた開口部8を介して密閉容器5内に挿入され、嵌合凸部32が、シリンダ11に設けられた嵌合凹部40に挿入されて嵌合される。スプリングガイド30のシリンダ11への嵌合構造の詳細については改めて説明する。
 円筒部31の一端側には、ベーン通過部31aが形成されている。ベーン通過部31aは、円筒部31の一端から円筒部31の軸方向に延びたスリットで構成されており、円筒部31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31aは、図4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おり、ベーン通過部31aをベーン14が往復運動するようになっている。
 ここで、スプリングガイド30の寸法について説明する。円筒部31の直径D1は、ベーン14の軸方向の長さ(図4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31a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31aに接触することなくベーン通過部31a内に入り込み、往復運動する。
 スプリングガイド30のシリンダ11の外周面11cからの突出量L1は、以下の範囲に設定される。突出量L1は、第1長さ超、第2長さ以下に設定される。第1長さは、「ベーン14が後方に移動した上死点位置にあるときのベーン14の背面14bとシリンダ11の外周面11cとの距離」と「ベーンばね15の密着長さ」とを足し合わせた長さである。第2長さは、「ベーン14の全長」と「ベーンばね15の自然状態での全長」とを足し合わせた長さである。なお、ベーンばね15の密着長さとは、ベーンばね15が最大限縮んで、線材が互いに密着した状態での長さである。
 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。
 本実施の形態1では、ベーンばね15は、スプリングガイド30に固定された上で、シリンダ11に固定される。スプリングガイド30の円筒部31の外径は、密閉容器5の開口部8の内径よりも小さく構成され、スプリングガイド30が密閉容器5に接触することなくシリンダ11に固定されるようになっている。ここで、仮にスプリングガイド30を設けず、ベーンばね15の端部を蓋部7に固定する構造とした場合、ベーンばね15を精度よく設置することができない。回転式圧縮機1の外郭は、密閉容器5、突出部6および蓋部7で構成されており、これらの外郭構成部品には、圧縮要素10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ベーンばね15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、ベーンばね15の位置が、目的の位置、すなわちシリンダ11の中心軸に対して直交する方向に沿う位置に配置することができない。
 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。
(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のベーン通過部31a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31a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31a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31a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31aの底面31abに接触したところで停止する。つまり、ベーン通過部31aの底面31ab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31aの底面31abの径方向の位置は、ベーン14の背面14bがベーン通過部31aの底面31ab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のスプリングガイドは、スプリングガイドに設けた抜け止め片が、シリンダに設けたスプリング挿入穴を通過する際、弾性力によりベーン溝の幅を拡大する方向に押圧することで、ベーン溝の幅が拡大する方向に変形する虞がある。
 そこで、本実施の形態1の回転式圧縮機1では、スプリングガイド30を以下に説明する嵌合方式でシリンダ11に固定することで、ベーン溝22の幅を拡大する変形を抑止する。以下、スプリングガイド30のシリンダ11への嵌合構造について説明する。
 図5は、実施の形態1に係る回転式圧縮機のシリンダの概略斜視図である。図6は、実施の形態1に係る回転式圧縮機のシリンダを示す図で、(a)は正面図、(b)は(a)のA-A断面図である。図7は、実施の形態1に係る回転式圧縮機のシリンダにおいてベーン溝および嵌合凹部によって分割された端面部分を示す図である。図8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を示す図で、(a)はスプリングガイドの挿入側の端部の正面図、(b)はスプリングガイドをスプリングガイドの中心軸を含む面で切断した断面図である。
 シリンダ11には、図5に示すようにスプリングガイド30が嵌合される円筒状の嵌合凹部40が外周面11c側に開口して設けられている。嵌合凹部40は、シリンダ11の外周面11cから径方向内側に向けて延びており、嵌合凹部40の底面44でベーン溝22に連通している。嵌合凹部40は、ベーン溝22を径方向外側に延長したベーン延長溝45を有し、ベーン延長溝45で分割凹部40aと分割凹部40aとの2つに分割された構成を有する。
 嵌合凹部40の各分割凹部40aのぞれぞれの径方向外側の端部には、嵌合凹部40の内側に向けて突出した円弧状の抜け止め片41が形成されている。各抜け止め片41は、嵌合凹部40の中心軸に対して対称に形成されている。嵌合凹部40の径方向外側の端部において抜け止め片41が形成されていない部分は、スプリングガイド30を嵌合凹部40に嵌合する際にスプリングガイド30の嵌合凸部32が通過する通過部42となっている。
 嵌合凹部40の各分割凹部40aのそれぞれの抜け止め片41の径方向内側(以下、挿入方向奥側という)には、スプリングガイド30の嵌合凸部32に接触してスプリングガイド30の回転止めを行うストッパ部43が設けられている。ストッパ部43は、運転中に生じる振動または圧力もしくはベーン14のスプリングガイド30への衝突時の衝撃力によるスプリングガイド30の回転を防止するものである。ストッパ部43は、スプリングガイド30の位置決めの役割も有する。ストッパ部43は、分割凹部40aの内周面から突出する凸部で構成されている。
 以上の構成において、スプリングガイド30をシリンダ11に嵌合する際には、スプリングガイド30の一端部30aを、密閉容器5の外側から開口部8を介して嵌合凹部40に挿入する。この際、スプリングガイド30の嵌合凸部32が、嵌合凹部40に形成された通過部42を通過するようにして挿入する。そして、スプリングガイド30の一端部30aを嵌合凹部40の底面44に当接させた状態でスプリングガイド30を反時計回りに回転させる。これにより嵌合凸部32が抜け止め片41に係止される。つまり、嵌合凸部32が抜け止め片41の挿入方向奥側に入り込んで係止される。そして、その状態で嵌合凸部32がストッパ部43に当接するまでスプリングガイド30を回転させる。以上によりスプリングガイド30がシリンダ11に嵌合される。
 ここで、「スプリングガイド30の円筒部31の外径φ1と、各抜け止め片41の円弧状の内周面を通過する円の内径φ2」または「スプリングガイド30の各嵌合凸部32の外周面を通過する円の外径φ3と、シリンダ11の嵌合凹部40の内径φ4」は、ほぼ一致するように構成されている。これにより、スプリングガイド30がシリンダ11に軽く圧入されて、スプリングガイド30が位置決めされる。
 また、スプリングガイド30がシリンダ11に嵌合した状態において、嵌合凸部32は抜け止め片41に係止される。このため、スプリングガイド30をシリンダ11から引き抜く方向に力がかかった場合に、抜け止め片41が引っかかり、スプリングガイド30がシリンダ11から抜けることを防止できる。
 なお、スプリングガイド30は、ベーン14の往復運動を阻害しないように、ベーン通過部31aとベーン溝22とが同位相になるようにしてシリンダ11に取り付ける必要がある。つまり、ベーン通過部31aがベーン溝22の延長線上に位置するように位置合わせする必要がある。本実施の形態1では、スプリングガイド30を、嵌合凸部32がストッパ部43に当接するまで回転させることで、上記の位置合わせがされるように各部の位置関係が設定されている。これにより、スプリングガイド30の嵌合時に、スプリングガイド30を過剰に回転させてスプリングガイド30の嵌合凸部32がベーン溝22に侵入し、ベーン14の往復運動を阻害することを防止できる。
 以上の嵌合固定構造は、従来のように弾性力を使用しない接合方法であるため、従来よりもベーン溝22の変形量を小さくできる。
 ここで、スプリングガイド30とシリンダ11との固定構造における寸法についてさらに詳細に説明する。
 シリンダ11の嵌合凹部40の深さL2(図7参照)は、以下の理由から短い方がよい。嵌合凹部40の深さL2を長くすると、その分、ベーン溝22の同方向の長さ、つまりベーン14に摺接する部分の長さが短くなり、ベーン14がベーン溝22を高速で摺動する際に焼き付きを生じやすくなる。このため、嵌合凹部40の深さL2は短い方がよく、シリンダ11の径方向の幅L3(図5参照)の1/4程度にするとよい。
 シリンダ11のストッパ部43の径方向の長さL4(図7参照)は、抜け止め片41の挿入方向奥側の端面41aから嵌合凹部40の底面44までの長さL5に等しくてもよいし、それよりも短くてもよい。
 ストッパ部43の円周方向長さ(図6参照)は、最大で、分割凹部40aの円周方向長さからスプリングガイド30の嵌合凸部32の円周方向長さL6(図8参照)を引いた長さとする。ストッパ部43の円周方向長さが、この長さよりも長いと、スプリングガイド30を嵌合凹部40に嵌合した状態において、嵌合凸部32がベーン延長溝45内に位置し、ベーン14の往復運動を阻害するからである。同様の考え方で、スプリングガイド30の嵌合凸部32の円周方向長さL6(図8参照)は、最大で、分割凹部40aの内周面40bの円周方向長さからストッパ部43の円周方向長さを引いた長さである。
 嵌合凸部32の円周方向長さL6をこの最大長さとした場合、嵌合凸部32と嵌合凹部40との嵌合長が長くなり、嵌合凸部32と嵌合凹部40との摩擦による回転抑制効果および嵌合凸部32の剛性を高めることができる。逆に、嵌合凸部32の円周方向長さL6が短すぎる場合、回転抑制効果および嵌合凸部32の十分な剛性を確保できない。このため、嵌合凸部32の円周方向長さL6は、分割凹部40aの内周面の円周方向長さの1/2程度が望ましい。抜け止め片41も前述同様、抜け止め片41の円周方向長さは、分割凹部40aの内周面の円周方向長さの1/2程度が望ましい。
 スプリングガイド30の嵌合凸部32の挿入方向の長さL8(図8参照)と抜け止め片41の挿入方向の長さL9(図7参照)は、それぞれの剛性を確保するため、シリンダ11の嵌合凹部40の深さL2の半分程度が望ましい。
 スプリングガイド30の各嵌合凸部32の外周面を通過する円の外径φ3は、シリンダ11の軸方向の長さL7(図5参照)以下である。
 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、嵌合凹部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30を突出部6の開口端部から挿入し、上述のようにして一端部30aをシリンダ11の嵌合凹部40に嵌合する。そして、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、スプリングガイド30にベーンばね15を固定した後、ベーンばね15が固定されたスプリングガイド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に固定する場合には、上述したように、スプリングガイド30の一端部30aを嵌合凹部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31a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31a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31a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。
 なお、上記では、スプリングガイド30をシリンダ11に対して嵌合により固定するようにしたが、固定をさらに強固なものとするため、接着剤を用いてさらに固定してもよいし、シリンダ11とスプリングガイド30とを溶接してもよい。どちらの方法も、シリンダ11のベーン溝22への過度な応力負荷が加わってベーン溝22の変形が生じることのない前提で行われる。
 本実施の形態1の回転式圧縮機1は、上記の構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変形実施可能である。例えば、ストッパ部43は、スプリングガイド30の嵌合凸部32に接触してスプリングガイド30の回転を抑止できる構造であればよく、以下の変形例1~3のようにしてもよい。
(変形例1)
 図9は、実施の形態1に係る回転圧縮機のストッパ部の変形例1を示す図で、シリンダにスプリングガイドが固定された状態の正面図である。図9においてスプリングガイド30とシリンダ11との区別を容易にするため、スプリングガイド30にドットのハッチングを施してある。図10は、図9のシリンダの斜視図である。
 この変形例1のストッパ部43Aは、棒状のピン50で構成されている。ピン50は、シリンダ11に形成されたピン挿入穴51に挿入され、先端部50aが嵌合凸部32の側面に接触する。このようにピン50が嵌合凸部32の側面に接触することで、スプリングガイド30の回転を抑止する。この例では、スプリングガイド30の左回りの回転を抑止できる。
 なお、上記変形例1の構成に、図9および図10に示したストッパ部43の構成を組み合わせてもよい。すなわち、図9および図10に示した構成にさらに、嵌合凹部40の各分割凹部40aのうち、ピン50が挿入される側と反対側の分割凹部40aに、ストッパ部43を構成する凸部を備えた構成としてもよい。
(変形例2)
 図11は、実施の形態1に係る回転圧縮機のストッパ部の変形例2を示す図である。図11には、シリンダ11においてベーン溝22および嵌合凹部40によって分割された端面部分を示している。
 変形例2のストッパ部43Bは、シート状の弾性体60で構成されている。弾性体60は、スプリングガイド30の嵌合凸部32をシリンダ11の嵌合凹部40に嵌合した状態において、嵌合凸部32の挿入方向前後に形成される隙間に挿入して用いられる。弾性体60は、抜け止め片41の挿入方向奥側の面または嵌合凹部40の底面44に接着しておくとよい。図11には、抜け止め片41の挿入方向奥側の面に弾性体60を接着した例を示している。
 弾性体60は、スプリングガイド30の嵌合凸部32の挿入方向前面とシリンダ11の嵌合凹部40の底面44との隙間、またはスプリングガイド30の嵌合凸部32の挿入方向後面とシリンダ11の抜け止め片41との隙間、に配置される。そして、弾性体60は、この隙間よりも厚い肉厚を有する。
 弾性体60が、嵌合凸部32の挿入方向前側に形成された隙間を埋めるようにして挿入された場合には、嵌合凸部32が抜け止め片41に押圧され、スプリングガイド30の回転を抑止できる。弾性体60が嵌合凸部32の挿入方向後側に形成された隙間を埋めるようにして挿入された場合には、嵌合凸部32が嵌合凹部40の底面44に押圧され、スプリングガイド30の回転を抑止できる。
(変形例3)
 ストッパ部については、図5等に示したストッパ部と、上記変形例1および変形例2に示したストッパ部を適宜組み合わせた構成としてもよい。
 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に当接させるベーンばね15を有する。回転式圧縮機1はさらに、ベーンばね15が内部に固定される円筒部31と円筒部31の一端側の外周面から外方に突出する嵌合凸部32とを有するスプリングガイド30を備える。シリンダ11には、シリンダ11の外周面11c側に開口し、底面44でベーン溝22に連通する円筒状の嵌合凹部40が形成されており、嵌合凹部40は、スプリングガイド30の嵌合凸部の抜け止めを行う抜け止め片41を有し、スプリングガイド30の嵌合凸部32の形成側の一端部が、密閉容器5に形成された開口部8を介してシリンダ11の嵌合凹部40に挿入嵌合された状態でスプリングガイド30を回転させることで、嵌合凸部32が抜け止め片に係止して嵌合凹部40から抜けないようにスプリングガイド30がシリンダ11に固定された構成を有する。
 このように、スプリングガイド30の嵌合凸部32とシリンダ11の嵌合凹部40との嵌合によりスプリングガイド30がシリンダ11に固定されるため、従来の弾性変形を用いた固定構造のようにベーン溝22を拡大する方向の押圧力が作用しない。このため、ベーン溝22の変形を抑制でき、ベーン14を安定して動作させることができる。また、嵌合凸部32が嵌合凹部40に設けられた抜け止め片41に係止することで、運転中にスプリングガイド30をシリンダ11から引き抜く方向に力がかかっても、スプリングガイド30がシリンダ11から抜けることを抑止できる。
 抜け止め片41は、スプリングガイド30の嵌合凹部40において径方向の外側の端部から内側に突出した形状を有する。
 このように、抜け止め片41は、スプリングガイド30の嵌合凹部40において径方向の外側の端部から内側に突出した形状で構成できる。
 スプリングガイド30の嵌合凸部32は、スプリングガイド30の中心軸に対して対称に2つ形成されており、2つの嵌合凸部32に対応して抜け止め片41を2つ有する。
 このように2つの嵌合凸部32と2つの抜け止め片41とを備えたことにより、スプリングガイド30がシリンダ11から抜ける事態をより確実に抑止できる。
 本実施の形態1の回転式圧縮機1は、スプリングガイド30の嵌合凸部32に接触してスプリングガイド30の回転止めを行うストッパ部43を備えている。
 これにより、運転中にスプリングガイド30が回転することを防止できる。
 ストッパ部43は、嵌合凹部40の内周面40bから突出した凸部で構成してもよいし、シリンダ11に形成されたピン挿入穴51に挿入され、先端部50aが嵌合凸部32に接触するピン50で構成してもよい。また、ストッパ部43は、スプリングガイド30の嵌合凸部32をシリンダ11の嵌合凹部40に嵌合した状態において、嵌合凸部32の挿入方向前後に形成される隙間を埋めるようにして挿入される、隙間より厚い肉厚のシート状の弾性体60で構成してもよい。
 密閉容器5の開口部8の内径は、スプリングガイド30の円筒部31の外径よりも大きく構成され、スプリングガイド30が密閉容器5に接触しないようにしてシリンダ11に固定されている。
 このように、スプリングガイド30が密閉容器5に接触しないようにしてシリンダ11に固定されているため、以下の理由からベーンばね15を精度良く設置ができる。回転式圧縮機1の外郭は、密閉容器5、突出部6および蓋部7で構成されており、これらの外郭構成部品には、圧縮要素10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ベーンばね15を固定する構造とすると、ベーンばね15の位置は、内圧による外郭構成部品の変形の影響を受けることになる。これに対し、本実施の形態1では、スプリングガイド30が密閉容器5に接触しないようにしてシリンダ11に固定されているため、外郭構成部品の変形の影響を受けることなくベーンばね15を設置できる。つまり、シリンダ11の位置を基準にベーンばね15を設置でき、ベーンばね15を精度良く設置できる。
(実施の形態2)
 本実施の形態2は、実施の形態1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12は、実施の形態2に係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70は、実施の形態1の回転式圧縮機1と、凝縮器71と、減圧装置としての膨張弁72と、蒸発器73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71に流入し、凝縮器71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71を流出した高圧液冷媒は膨張弁72で減圧されて低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器73に流入する。蒸発器73に流入した低圧の気液二相冷媒は、蒸発器73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70は、実施の形態1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30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70を構成できる。
 なお、冷凍サイクル装置70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 伸縮部、15b 非伸縮部、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 一端部、30b 他端部、31 円筒部、31a ベーン通過部、31ab 底面、32 嵌合凸部、40 嵌合凹部、40a 分割凹部、40b 内周面、41 抜け止め片、41a 端面、42 通過部、43 ストッパ部、43A ストッパ部、43B ストッパ部、44 底面、45 ベーン延長溝、50 ピン、50a 先端部、51 ピン挿入穴、60 弾性体、70 冷凍サイクル装置、71 凝縮器、72 膨張弁、73 蒸発器。

Claims (9)

  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ローリングピストンに当接させるベーンばねと、
     前記ベーンばねが内部に固定される円筒部と、前記円筒部の一端側の外周面から外方に突出する嵌合凸部とを有するスプリングガイドとを備え、
     前記シリンダには、前記シリンダの外周面側に開口し、底面で前記ベーン溝に連通する円筒状の嵌合凹部が形成されており、前記嵌合凹部は、前記スプリングガイドの前記嵌合凸部の抜け止めを行う抜け止め片を有し、
     前記スプリングガイドの前記嵌合凸部の形成側の一端部が、前記密閉容器に形成された開口部を介して前記シリンダの前記嵌合凹部に挿入嵌合された状態で前記スプリングガイドを回転させることで、前記嵌合凸部が前記抜け止め片に係止して前記スプリングガイドが前記シリンダに固定された構成を有する回転式圧縮機。
  2.  前記抜け止め片は、前記スプリングガイドの前記嵌合凹部において前記径方向の外側の端部から内側に突出した形状を有する請求項1記載の回転式圧縮機。
  3.  前記スプリングガイドの前記嵌合凸部は、前記スプリングガイドの中心軸に対して対称に2つ形成されており、2つの前記嵌合凸部に対応して前記抜け止め片を2つ有する請求項1または請求項2記載の回転式圧縮機。
  4.  前記スプリングガイドの前記嵌合凸部に接触して前記スプリングガイドの回転止めを行うストッパ部を備えた請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の回転式圧縮機。
  5.  前記ストッパ部は、前記嵌合凹部の内周面から突出した凸部である請求項4記載の回転式圧縮機。
  6.  前記ストッパ部は、前記シリンダに形成されたピン挿入穴に挿入され、先端部が前記嵌合凸部に接触するピンである請求項4記載の回転式圧縮機。
  7.  前記ストッパ部は、前記スプリングガイドの前記嵌合凸部を前記シリンダの前記嵌合凹部に嵌合した状態において、前記嵌合凸部の挿入方向前後に形成される隙間を埋めるようにして挿入される、前記隙間より厚い肉厚のシート状の弾性体で構成されている請求項4記載の回転式圧縮機。
  8.  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前記円筒部の外径よりも大きく構成され、前記スプリングガイドが前記密閉容器に接触しないようにして前記シリンダに固定されている請求項1~請求項7のいずれか一項に記載の回転式圧縮機。
  9.  請求項1~請求項8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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