WO2004053335A1 - ロータリー圧縮機 - Google Patents

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WO2004053335A1
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rotary compressor
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Atsuo Okaichi
Hiroshi Hasegawa
Fumitoshi Nishiwaki
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • F04C2210/26Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a
    • F04C2210/261Carbon dioxide (CO2)

Definitions

  • the present invention relates to a rotary compressor used for a refrigerator or an air conditioner.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a conventional rotary compressor
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of a compression mechanism of a conventional rotary compressor
  • Fig. 6 is a dimension of a compression mechanism of a conventional rotary compressor.
  • FIG. 7 and FIG. 8 are perspective views of vanes of a conventional rotary compressor.
  • the rotary compressor includes an airtight container 1, a compression mechanism part 2 disposed therein, and an electric motor 3.
  • the compression mechanism 2 is fitted to a cylinder 4 having a cylindrical portion, a shaft 5 rotatable about a center axis L1, and an eccentric portion 5a of the shaft 5, and is adapted to rotate the shaft 5.
  • the roller 6 that makes an eccentric rotational motion inside the cylinder of the cylinder 4, and the vane 7 that reciprocates inside the vane groove 4 a provided in the cylinder 4 due to the eccentric rotational motion of the roller 6,
  • a panel mechanism 8 such as a coil panel that presses the tip 7 b of the vane 7 on the back 7 a against the roller 6, and a first journal bearing on the motor 3 side that sandwiches both ends of the cylinder 4 and rotatably supports the shaft 5 9 and a second journal bearing 10 on the opposite side of the electric motor 3.
  • the compression mechanism 2 is fixed to the closed casing 1 by a support 4 b formed around the cylinder 4.
  • the electric motor 3 includes a cylindrical stator 11 welded inside the closed casing 1 and a cylindrical rotor 12 shrink-fitted to the shaft 5.
  • the working fluid flows from the suction pipe 13 through the suction hole 4c of the cylinder 4 to the compression chamber 14 composed of the cylinder 4, the roller 6, the vane 7, the first jar nano-bearing 9, and the second jar nano-bearing 10. Is led to.
  • the rotating motion generated by the electric motor 3 causes the roller 6 fitted to the eccentric portion 5a of the shaft 5 to eccentrically rotate, whereby the volume of the compression chamber 14 changes and the working fluid is compressed.
  • a panel mechanism 8 such as a coil panel has one end in contact with the back surface 7 a of the vane 7 and the other end in contact with the cylindrical inner wall 1 a of the closed casing 1.
  • the contact height of the spring mechanism 8 is 1 cvm
  • the inner diameter of the cylindrical inner wall 1 a of the closed container 1 is dmi
  • the inner diameter of the cylindrical inner wall 4 d of the cylinder 4 is dci. If the length from the tip 7b of the vane 7 to the back 7a is 1 vn, the inequality of Equation 1 must be satisfied.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and by storing a part of a spring mechanism 8 such as a coil panel inside a vane 7, the vane 7 can be constructed with a simple and inexpensive structure. It is an object of the present invention to provide a rotary compressor that can be downsized while securing the contact area with the groove 4a and suppressing leakage of working fluid.
  • a first aspect of the present invention provides a closed container, a cylinder disposed inside the closed container and having a vane groove, a shaft having an eccentric part, A roller rotatably fitted to the eccentric portion and eccentrically rotating within the cylinder; and a roller disposed in the vane groove of the cylinder and reciprocating in the vane groove while contacting the tip with the roller.
  • a vane, and a panel mechanism for pressing the vane against the roller wherein the vane is provided with a panel hole on a side opposite to a side of the vane in contact with the roller,
  • the panel hole is a rotary compressor that fits in a cross section of the vane perpendicular to the reciprocating direction of the vane and accommodates at least a part of the spring mechanism.
  • the plurality of panel mechanisms includes the plurality of panel holes, and each of the panel mechanisms has at least a respective one of the spring mechanisms.
  • 1 is a rotary compressor according to a first aspect of the present invention in which a part is housed. '
  • a third invention is the rotary compressor according to the first invention, wherein the panel mechanism is a coil panel.
  • a fourth aspect of the present invention is the rotary invention according to the third aspect of the invention, wherein one end of the coil panel is accommodated in the spring hole of the vane, and a pedestal to which the other end of the coil panel contacts is provided with a coil panel guide mechanism.
  • One compressor is the rotary compressor according to the fourth invention, wherein the coil panel guide mechanism is provided on an inner side surface of the hermetic container.
  • the vane has a width of 3.0 mm or more and 3.5 mm or less, a stroke of the vane of 3.0 mm or more and 5.0 mm or less, and a diameter of the coil panel.
  • a seventh invention is the rotary compressor according to the first invention, wherein the working fluid is carbon dioxide.
  • a rotary compressor of the present invention it is possible to provide a rotary compressor capable of ensuring a contact area between a vane and a vane groove with a simple and inexpensive structure and suppressing leakage of a working fluid while reducing the size. Can be done.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vane of a rotary compressor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of a vane groove of a compression mechanism of the rotary compressor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of a vane groove of a compression mechanism of a rotary compressor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a conventional rotary compressor.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a compression mechanism of a conventional rotary compressor.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing dimensions of a compression mechanism of a conventional rotary compressor.
  • FIG. 7 is a perspective view of a vane of a conventional rotary compressor.
  • FIG. 8 is a perspective view of a vane of a conventional rotary compressor. (Explanation of code)
  • FIG. 1 It should be noted that the following description describes specific examples of the present invention, and does not limit the description of the claims.
  • the rotary compressor according to some embodiments of the present invention is different from the conventional rotary compressor shown in FIGS. 4 to 8 in the configuration of the rotary compressor other than the cylinder 4, the vane 7, and the spring mechanism 8. It has the same structure. The same numbers are used for the same components. The description of the same configuration and operation as in the conventional example is omitted.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vane of a rotary compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of a vane groove of a compression mechanism of the rotary compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 shows a state in which the tip 7 b of the vane 7 is pushed down to the inner wall 4 d of the cylinder 4.
  • a coil panel 20 having an outer diameter smaller than the width and height of the back 7a of the vane 7 is provided as the panel mechanism 8, and the back 7a of the vane 7 is provided.
  • two panel holes 7 d having a depth of 1 V na and having a diameter larger than the outer diameter of the coil spring 20 and smaller than the width and height of the vane 7 are provided in the reciprocating direction of the vane 7. Place one end of the coil panel 20 in each of the two panel holes 7 d and close the end of the coil panel 20 on the anti-vane side. It is brought into contact with the cylindrical inner wall 1 a of the closed container 1.
  • the length 1 v'n of the vane 7 is set such that the tip 7 of the vane 7] D is pushed into the cylinder inner wall 4 d surface of the cylinder 4 with the eccentric rotation of the roller 6, and the The length shall be such that a minimum clearance of 1 cr occurs between 7 a and the inner cylindrical wall 1 a of the sealed container 1.
  • the coil panel 20 is not allowed to have a contact height of 1 cvm or less even in the most compressed state, and even when the vane 7 projects most from the cylindrical inner wall 4 d of the cylinder 4, the coil spring 20 is in a closed state.
  • the coil spring '20 must have a free length of less than 1 cVf (not shown) in order to press the shaft 7 against the roller 6. Therefore, assuming that the stroke of the reciprocating motion of the vane 7 accompanying the eccentric rotation of the roller 6 is 1 st, the panel hole 7 d is formed with a depth 1 Vna at which the inequality expression 2 holds.
  • Equation 1 is represented by Equation 3.
  • dmi is the inner diameter of the cylindrical inner wall 1 a of the sealed container 1
  • dci is the inner diameter of the cylindrical inner wall 4 d of the cylinder 4
  • V n is the tip 7 of the vane 7 Length from b to back 7a.
  • the conventional rotary compressor is dense.
  • the radius of the sealed container 1 was reduced by the difference between the contact height 1 cvm of the coil spring 20 and the clearance 1 cr.
  • the length 1 Vn of the vane 7 is the same as before the diameter reduction, and furthermore, since the outer diameter of the panel hole 7 d is smaller than the width of the vane 7, there is a defect on the side of the vane 7. This does not occur and does not impair the length of the fitting portion between the vane 7 and the vane groove 4a, so that it is possible to maintain the sealing performance at the fitting portion between the vane 7 and the vane groove 4a.
  • a part of the coil spring 20 can be housed in the spring hole 7 d of the vane 7, so that even if the rotary compressor is reduced in diameter, the length of the vane 7 is longer than that of the conventional rotary compressor. Can be longer. Therefore, the sealing performance at the fitting portion between the vane 7 and the vane groove 4a can be more securely maintained than in the conventional rotary compressor.
  • the sealed container 1 of the conventional rotary compressor is not used. Since the length 1 Vn of the vane 7 is longer than when the diameter of the vane 7 is reduced, it is needless to say that the sealing performance at the fitting portion between the vane 7 and the vane groove 4a is reduced. Nor.
  • the fitting length between the vane 7 and the vane groove 4a is longer than that of the conventional rotary compressor, the angle at which the vane 7 is inclined with respect to the vane groove 4a is smaller. Therefore, the contact pressure between vane 7 and vane groove 4a is low. As a result, the oil film is easily held and the reliability of the sliding surface is improved. In addition, a decrease in the contact surface pressure between the vane 7 and the vane groove 4a reduces a loss due to friction and improves mechanical efficiency.
  • two panel holes 7 d are provided on the back 7 a of the vane 7, and at least a part of the coil spring 20 is placed in each of the two panel holes 7 d, so that the vane 7 is Can be pressed, so that the spring constant of each coil panel 20 can be designed to be small. For this reason, the diameter of the coil panel 20 can be reduced, and the above effects can be obtained without increasing the thickness of the vane 7. Furthermore, the spring of the coil panel 20 can be operated at the dispersed position of the back 7 a of the vane 7, and the tip 7 b of the vane 7 can be pressed uniformly to the roller 6. 7 b no longer hits the roller 6, thereby improving the reliability of the tip 7 b of the vane 7.
  • two panel holes 7 d and two coil springs 20 are used.However, the present invention is not limited to this, and two or more panel holes 7 d and two or more coil panels 20 are used. No problem. In a configuration using two or more panel holes 7d and two or more coilpanes 20, the diameter of the coil spring 8 can be further reduced, and the tip 7b of the vane 7 can be pressed uniformly against the roller 6. Needless to say.
  • the assembly can be performed at low cost and easily.
  • the coil spring 20 is used for the panel mechanism 8, but it is needless to say that the same effect can be obtained by using an elastic body such as resin or gas. Nor. In the present embodiment, it has been described that two panel holes 7 d and two coil panels 20 are used. However, the present invention is not limited to this, and one spring hole 7 d and one coil panel 20 may be used. .
  • the present embodiment can be easily realized only by forming a panel hole 7 d having a depth of 1 V na within a range represented by the inequality of Equation 2 on the back surface 7 a of the vane 7. Therefore, the above effects can be obtained at low cost.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the vicinity of a vane groove of a compression mechanism of a rotary compressor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 shows a state in which the tip of the vane is pushed into the inner wall surface of the cylinder of the cylinder.
  • the Koirupane 2 0 cylindrical inner wall 1 a of the closed container 1 in which the end portion is in contact, and in that a Koirupanegai de mechanism 1 b.
  • the coil spring guide mechanism 1 b is formed of a columnar projection having a diameter smaller than the inner diameter of the coil spring 20 provided on the cylindrical inner wall 1 a of the closed casing 1. In other words, as is clear from FIG. 3, a cylindrical projection serving as the coil panel guide mechanism 1 b penetrates into the inside of the coil spring 20.
  • the length of the coil panel guide mechanism 1 b of the cylindrical inner wall 1 a of the closed casing 1 is shorter than the depth 1 Vna of the spring hole 7 d of the vane 7.
  • the configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the configuration described above, and it goes without saying that the same effects can be obtained by those configurations. Next, effects of the above configuration will be described.
  • Both ends of the coil panel 20 are moved in directions other than the direction of expansion and contraction by the panel spring holes 7 d of the vane 7 and the coil spring guide mechanism 1 b of the cylindrical inner wall 1 a of the sealed container 1.
  • the coil panel 20 When the coil panel 20 repeatedly expands and contracts, the coil panel 20 is prevented from being caught between the coil panel 20 and the entrance of the panel hole 7 d on the back 7 a of the vane 7. It is possible to prevent a failure due to detachment or bending of the rotary compressor, and to secure reliability of the rotary compressor.
  • An R may be added at the entrance of the spring hole 7d. In this way, by adding an R to the entrance of the panel hole 7 d, it is possible to further reduce the possibility that the coil panel 20 and the entrance of the spring hole 7 d on the back 7 a of the vane 7 will be caught. I can do it.
  • the length of the coil panel guide mechanism 1 b on the inner cylindrical wall 1 a of the closed casing 1 to a depth of 1 V na of the spring hole 7 d of the vane 7 or less, the rear face 7 a of the vane 7 and the closed Even when the inner wall 1a of the cylinder 1 approaches, the bottom of the spring hole 7d does not collide with the tip of the coil panel guide mechanism 1b. Therefore, it is possible to minimize the clearance 1 cr between the back surface 7 a of the vane 7 and the cylindrical inner wall 1 a of the closed casing 1, and in the present embodiment, the effect of the first embodiment of the present invention is reduced. It can be maximized.
  • the support portion for fixing the coil panel guide mechanism 1 b to the closed container 1 is combined with the coil spring 20 and the vane 7. Since it can be configured without interference, the sealing surface of the vane 7 can be made longer than in the case where a support portion for fixing to the cylinder 4 is provided.
  • a small rotary compressor generally uses a vane 7 having a width of 3.0 mm or more and 3.5 mm or less, and a stroke of the vane 7 is 3.0 mm or more and 5.0 mm or less.
  • a coil panel 20 having a free length of 100 mm or more is used in consideration of the close contact height of the coil panel 20.
  • both ends are fixed, and the free length of the coil panel is set by the coil spring.
  • the aspect ratio divided by the average diameter is less than 5, the risk of buckling is reduced. Therefore, by setting the diameter of the coil spring 20 to at least 2.0 mm and less than the width of the vane 7, the reliability of the compressor can be ensured.
  • carbon dioxide as a working fluid has a higher pressure than other working fluids such as chlorofluorocarbon, alternative chlorofluorocarbons, hydrocarbons, and ammonia, and leakage of the working fluid in the gap between the vane groove 4a and the vane 7 is prevented. Although it becomes larger, the leakage of the working fluid can be reduced by using the embodiment of the present invention to make the length of the vane 7 longer than before.
  • carbon dioxide as a working fluid has a high density and a smaller cylinder volume than other working fluids.
  • the use of carbon dioxide as the working fluid reduces the cylinder volume, but by using the present invention, it is possible to further reduce the size of the compression mechanism 2 and to achieve a rotary-type compressor. Becomes possible.
  • the present invention is realized by placing at least a part of the coil panel 20 in the panel hole 7 d on the back surface 7 a of the vane 7.
  • the space between the vane 7 and the airtight container 1 which has been required between the vane 7 and the airtight container 1 is no longer necessary than the close contact height of the coil spring 20, and the seal length between the vane 7 and the vane groove 7a can be increased. It has the advantage of providing a compact, high-efficiency rotary compressor with a structure.
  • the compressor according to the present invention has a function of compressing and conveying a working fluid, and is useful for a refrigerant-type heat pump such as a refrigerator and a refrigerator. It can also be applied to applications such as vacuum pumps.

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Abstract

べーンをローラに押し付けるコイルバネを設けつつ、簡単かつ安価な構造でべーンとべーン溝との接触面積を確保して、作動流体の漏れを抑えながら、小型化したロータリー圧縮機を提供すること。密閉容器1と、密閉容器1の内部に配置され、べーン溝4aを有するシリンダ4と、偏心部5aを有するシャフトと、シャフトの偏心部5aに回転自在に嵌合されて、シリンダ4内部で偏心回転運動するローラ6と、シリンダ4のべーン溝4aに設置されてローラ6に先端を接しながらべーン溝4aを往復運動するべーン7と、べーン7をローラ6に押しつけるコイルバネ20とを備え、べーン7は、べーン7のローラ6に接する側とは反対側にバネ穴7dが設けられており、バネ穴7dには、少なくともコイルバネ20の一部が納められている。

Description

明 細 書 ロータリ一圧縮-機 技術分野
本発明は冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられるロータリ一圧縮機に関す るものである。 背景技術
図 4ほ従来のロータリー圧縮機の縦断面図であり、 図 5は従来のロー タリー圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、 図 6は従来のロータリー 圧縮機の圧縮禪構部の寸法を示す横断面図であり、 図 7および図 8は従 来のロータリー圧縮機のベーンの斜視図である。
ロータリー圧縮機は、 密閉容器 1 と、 その内部に配置された圧縮機構 '部 2と、 電動機 3から構成されている。 圧縮機構部 2は、 円筒部を有す るシリンダ 4と、 中心軸 L 1を中心に回転可能なシャフ ト 5と、 シャフ ト 5の偏心部 5 aに嵌合され、 シャフ ト 5の回転に伴いシリンダ 4の円 筒内部で偏心回転運動を行うローラ 6と、 ローラ 6の偏心回転運動に伴 ぃシリンダ 4に設けたベーン溝 4 aの内部を往復運動するべーン 7と、 ベーン 7の背面 7 aに設けられベーン 7の先端 7 bをローラ 6に押付け るコイルパネ等のパネ機構 8と、 シリンダ 4の両端面を挟み持ちシャフ ト 5を回転自在に支える電動機 3側の第 1ジャーナル軸受 9と、 電動機 3の反対側の第 2ジャーナル軸受 1 0とから構成される。 圧縮機構部 2 は、 シリンダ 4の周囲に形成された支持部 4 bにより密閉容器 1に固定 される。 電動機 3は、 密閉容器 1の内部に溶接された円筒形状の固定子 1 1 と、シャフト 5に焼嵌めされた円柱形状の回転子 1 2で構成される。 作動流体は、 吸入管 1 3からシリンダ 4の吸入孔 4 cを通じて、 シリ ンダ 4とローラ 6とべーン 7と第 1ジャーナノレ軸受 9と第 2ジャーナノレ 軸受 1 0とで構成された圧縮室 1 4に導かれる。 電動機 3で生じた回転 運動は、 シャフ ト 5の偏心部 5 aに嵌合されたローラ 6を偏心回転運動 させ、 それに伴い圧縮室 1 4の容積が変化して作動流体は圧縮される。 圧縮された作動流体は、 吐出孔 1 5の吐出弁 (図示せず) が開く と、 密 閉容器 1の内部を経て、 吐出管 1 6より密閉容器 1の外部に吐出される (例えば、 「冷凍空調便覧、新版第 5版、 Π卷 機器編」、 日本冷凍協会、 平成 5年、 第 3 0頁〜第 3 7頁参照)。
ロータリ一圧縮機の定常運転時は、 ベーン 7背面 7 aにかかる吐出圧 力と、 ベーン 7の先端 7 bにかかる圧縮室 1 4内の圧力との'差圧による 力およぴバネ機構 8による力で、 ベーン 7の先端 7 bはローラ 6に押付 けられる。 しかし、 始動時には、 ベーン 7の背面 7 aに加わる吐出圧力 と、 ベーン 7の先端 7 bにかかる圧縮室 1 4内の圧力との差圧がほとん ど無いため、 バネ機構 8による力で、 ベーン 7の先端 7 . bはローラ 6に 押付けられる。
従来のロータリー圧縮機では、 コイルパネ等のパネ機構 8は、 ベーン 7の背面 7 aに一方の端部を接しており、 もう一方の端部は密閉容器 1 の円筒内壁 1 aに接する。 ベーン 7がべーン溝 4 aに沿って往復運動す る際に、 ベーンの背面 7 aが密閉容器 1の円筒内壁 1 aに最も接近する 状態は、 ローラ 6の偏心回転運動によってべーン 7の先端 7 bがシリン ダ 4の円筒内壁 4 dまで押し込まれた状態である。 このとき、 ベーン 7 の背面 7 a と密閉容器 1の円筒内壁 1 a との間には、 パネ機構 8の密着 高さ以上のスペースが常に確保されなければならない。
つまり、 バネ機構 8の密着高さを 1 c v mとし、 密閉容器 1の円筒内壁 1 aの内径を d m i とし、 シリンダ 4の円筒内壁 4 dの内径を d c i と し、 ベーン 7の先端 7 bから背面 7 aまでの長さを 1 v nとすると、 式 1の不等式が成り立たなければならない。
(数 1 ) d
mi CI > 1 + 1
2 Mi 曜 式 l ロータリ一圧縮機の密閉容器 1を小径化する場合、 式 1の左辺は小さ くなり、 また、 右辺のパネ機構 8の密着高さ 1 c v mはパネ機構 8の仕 様により決まる。
そのため、 ベーン Ίの長さ 1 V nは短くなり、 ベーン 7とべーン溝 4 a との嵌合部のシール長が短くなり、 シール性が低下して、 ベ.ーン 7の背 面 7 a側に導かれた吐出圧力と、 圧縮室 1 4の圧力との差圧によって作 動流体の漏れが生じ、 圧縮効率が低下していた。
また、 ローラ 6の偏心回転運動によってべーン 7がシリンダ 4の円筒 内壁 4 dから突き出た状態では、圧縮室 1 4内のベーン 7の側面 7 cに、 圧縮過程の圧力と吸入過程の圧力との圧力差が作用し、 ベーン 7がべ一 ン溝 4 aに対して傾倒する力 ベーン 7の長さ 1 V nを短くすることで、 ベーン 7とべーン溝 4 aとの嵌合長さが不足して、 ί頃倒する角度が大き くなる。 そのため、 ベーン 7とべーン溝 4 a との接触面圧が上昇し、 摩 擦による損失が増加し圧縮機の効率が低下していた。
また、 従来のロータリー圧縮機では、 図 8に示すように、 ベーン 7の 背面 7 aを凹ませて、 パネ機構 8を納めるスペースを確保する構成も用 いられた。 しかし、 このような構成では、 ベーン 7とべーン溝 4 a との 嵌合部のシール性に関わる実質的なベーン 7の長さが短くなる点で、 図 7に示したベーンと変わらず、 圧縮効率の低下を防ぐことはできなかつ た。 発明の開示
本発明の目的は、 上記のような従来の問題点を解消するもので、 ベー ン 7の内部にコイルパネ等のバネ機構 8の一部を納めることにより、 簡 単かつ安価な構造でベーン 7とべーン溝 4 a との接触面積を確保して、 作動流体の漏れを抑えながら、 小型化が可能なロータリ一圧縮機を提供 することを目的とする。
上述した課題を解決するために、 第 1の本発明は、 密閉容器と、 前記 密閉容器の内部に配置され、 ベーン溝を有するシリンダと、 偏心部を有 するシャフ トと、 前記シャフ トの前記偏心部に回転自在に嵌合されて、 前記シリンダ内部で偏心回転運動するローラと、 前記シリンダの前記べ ーン溝に設置されて前記ローラに先端を接しながら前記べ一ン溝を往復 運動するべーンと、 前記べーンを前記ローラに押しつけるパネ機構とを 備え、 前記べーンは、 前記べーンの前記ローラに接する側とは反対側に パネ穴が設けられており、 前記パネ穴は、 前記べーンの往復運動方向に 垂直な前記べーンの断面内に収まり、 少なく とも前記バネ機構の一部を 納めるロータリ一圧縮機である。
また、第 2の本発明は、前記パネ機構は、複数個あり、前記べーンは、 前記パネ穴を前記複数個有し、 前記パネ穴のそれぞれに少なく ともそれ ぞれの前記バネ機構の ^部が納められている第 1の本発明のロータリ一 圧縮機である。 '
また、 第 3の本発明は、 前記パネ機構を、 コイルパネとした第 1の本 発明のロータリー圧縮機である。
また、 第 4の本発明は、 前記コイルパネの一端は前記べーンの前記バ ネ穴に納まり、 前記コイルパネの他端が接する台座にはコイルパネガイ ド機構が設けられた第 3の本発明のロータリ一圧縮機である。 また、 第 5の本発明は、 前記コイルパネガイ ド機構を、 前記密閉容器 の内側側面に設けた第 4の本発明のロータリ一圧縮機である。
また、 第 6の本発明は、 前記べ一ンの幅を 3 . O m m以上 3 . 5 m m 以下、 前記べーンのス トロークを 3 . O m m以上 5 . 0 m m以下、 前記 コイルパネの直径を 2 . O m m以上 3 . 0 m m未満、 かつ、 前記コイル パネの自由長を直径の 5倍以下とした第 3の本発明のロータリー圧縮機 である。
また、 第 7の本発明は、 作動流体が二酸化炭素である第 1の本発明の ロータリー圧縮機である。 ,
本発明のロータリ一圧縮機によれば、 簡単かつ安価な構造でベーンと ベーン溝との接触面積を確保して、 作動流体の漏れを抑えながら、 小型 化が可能なロータリー圧縮機を提供することが出来る。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る実施の形態 1のロータリ一圧縮機のベーンの斜 視図である。 . 図 2は、 本発明に係る実施の形態 1のロータリ一圧縮機の圧縮機構部 のべーン溝近傍の横断面図である。 '
図 3は、 本発明に係る実施の形態 2のロータリー圧縮機の圧縮機構部 のべーン溝近傍の横断面図である。
図 4は、 従来のロータリー圧縮機の縦断面図である。
図 5は、 従来のロータリ一圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。 図 6は、 従来のロータリ 圧縮機の圧縮機構部の寸法を示す横断面図 、め 。
図 7は、 従来のロータリ一圧縮機のベーンの斜視図である。
図 8は、 従来のロータリー圧縮機のベーンの斜視図である。 (符号の説明)
密閉容器
a 密閉容器の円筒内壁 b コイルパネガイ ド機構 圧縮機構部
電動機
シリンダ
a ベーン
b 支持部
c 吸入孔
d シリンダの円筒内壁 シャフ ト
a 偏心軸
ローラ'
ベーン
a 背面
b 先端
c 側面.
d バネ穴
パネ機構
第 1ジャーナル軸受 0 第 2ジャーナル軸受 1 固定子
2 回転子
3 吸入管 1 4 圧縮室
1 5 吐出孔
Ϊ 6 吐出管
2 0 コイルパネ 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明のいくつかの実施の形態について、 図 1、 図 2、 および 図 3を用いて説明する。 なお、 以下の説明は本発明の具体例について述 ベるものであって、 特許請求の範囲の記載を限定するものではない。
本発明のいくつかの実施の形態のロータリ一圧縮機は、 シリンダ 4、 ベーン 7、 およぴバネ機構 8以外のロータリー圧縮機の構成に関して、 図 4から図 8に示す従来のロータリー圧縮機と同様の構成であり、 .同一 構成部品については、 同一番号を使用する。 また, 従来例と同一の構成 および作用の説明は省くことにする。
(実施の形態 1 )
図 1は、 本発明の実施の形態 1におけるロータリ一圧縮機のベーンの 斜視図である。 図 2は、 本発明の実施の形態.1におけるロータリー圧縮 機の圧縮機構部のベーン溝近傍の横断面図である。 なお、 図 2は、 ベー ン 7の先端 7 bがシリンダ 4の円筒内壁 4 dまで押し込まれた状態を示 している。
本実施の形態では、 図 1に示すように、 パネ機構 8としてべーン 7の 背面 7 aの幅おょぴ高さよりも小さい外径寸法のコイルパネ 2 0を備え、 ベーン 7の背面 7 aに、 コイルバネ 2 0の外径より大きな径で、 かつ、 ベーン 7の幅および高さよりも小さい径で、ベーン 7の往復運動方向に、 深さ 1 V n a のパネ穴 7 dを 2つ設け、 2つのパネ穴 7 dのそれぞれに コイルパネ 2 0の一端を納め、 コイルパネ 2 0の反べーン側の端部を密 閉容器 1の円筒内壁 1 aに接触させる。また、ベーン 7の長さ 1 v'nは、 ローラ 6の偏心回転運動に伴ってベーン 7の先端 7 ]Dがシリンダ 4の円 筒内壁 4 d面まで押し込まれた状態で、 ベーン 7の背面 7 aと密閉容器 1の円筒内壁 1 aとの間に、 最小限のクリアランス 1 c rが生じる長さ とする。
コイルパネ 2 0は、 最も圧縮された状態でも密着高さ 1 c vm以下に なることは許されず、 またべーン 7がシリンダ 4の円筒内壁 4 dから最 も突き出た状態でもコイルバネ 2 0がべーン 7をローラ 6に押付けるた めに、 コイルバネ' 2 0は自由長 1 c V f (図示せず) 以下でなければな らない。 そのため、 ローラ 6の偏心回転運動に伴うベーン 7の往復運動 のス トロークを 1 s t として、 パネ穴 7 dを、 式 2の不等式が成り立つ 深さ 1 V n aで構成する。
(数 2)
1 一 1 <1 < 1 -1 -1 .0 次に、 以上の構成にしたことによる効果を説明する。
本実施の形態のロータリー圧縮機では、 コイルバネ' 2 0の一部がベー ン 7のバネ穴 7 dに納まるため、 ローラ 6の'偏心回転運動にょってべー ン 7の先端 7 bがシリンダ 4の円筒内壁 4 d面まで押し込まれた状態で. ベーン 7の背面 7 a と密閉容器 1の円筒内壁 1 a との間に、 コイルパネ 2 0の密着高さ 1 c vmより小さなクリアランス 1 c rを設定すること が可能となる。 従って、 式 1は、 式 3で表される。
(数 3)
(dmi ~ dcl) ゝ 1 + 1
2 vn cr 式 3 ただし、 背景技術で説明したように d m iは、 密閉容器 1の円筒内壁 1 aの内径であり、 d c iは、シリンダ 4の円筒内壁 4 dの内径であり、 1 V nは、 ベーン 7の先端 7 bから背面 7 aまでの長さである。
つまり、従来のロータリ一圧縮機は、密.閉容器 1を小径化した場合に、 ベーン Ίの長さ 1 V nが短くなった分だけべーン 7とべーン溝 4 a との 嵌合部でのシール性が低下していたが、 本実施の形態のロータリ一圧縮 機では、 コイルバネ 2 0の密着高さ 1 c v mとクリアランス 1 c r との 差の分だけ密閉容器 1の半径を小径化しても、 ベーン 7の長さ 1 V nは 小径化前と変わらず、 さらに、 パネ穴 7 dの外径がベーン 7の幅おょぴ 高さよりも小さいためべーン 7の側面に欠損が生じず、 ベーン 7とべ一 ン溝 4 aとの嵌合部の長さを損なうことがないため、 ベーン 7とべーン 溝 4 aとの嵌合部でのシール性を保つことが可能となる。
すなわち、 コイルバネ 2 0の一部をべーン 7のバネ穴 7 dに収納する ことが出来るので、 ロータリー圧縮機を小径化しても、 べ ン 7の長さ を従来のロータリー圧縮機に比べて長くすることが出来る。 従って、 従 来のロータリ一圧縮機に比べてベーン 7とべーン溝 4 a との嵌合部での シール性をより強固に保つことが可能になる。
また、 本実施の形態のロータリー圧縮機では、 コイルパネ 2 0の密着 高さ l e v mとクリアランス l c r との差以上に密閉容器 1の半径を小 径化した場合でも、 従来のロータリー圧縮機の密閉容器 1を小径化した 場合と比較して、 ベーン 7の長さ 1 V nが長くなるため、 ベーン 7とべ ーン溝 4 aとの嵌合部でのシール性の低下が緩和されることは言うまで もない。
また、 従来のロータリー圧縮機よりも、 ベーン 7とべーン溝 4 aとの 嵌合長さが長くなるため、 ベーン 7がべーン溝 4 aに対して傾倒する角 度が小さくなる。 そのため、 ベーン 7とべーン溝 4 a との接触面圧が低 下して、 油膜の保持が容易となり、 摺動面の信頼性が向上する。 また、 ベーン 7とべーン溝 4 a との接触面圧の低下により、 摩擦による損失が 減少して、 機械効率も向上する。
また、 ベーン 7の背面 7 aにパネ穴 7 dを 2つ設けて、 2つのパネ穴 7 dのそれぞれにコイルバネ 2 0の少なく とも一部を納めることにより、 2つのパネでベーン 7をローラ 6に押付けることが可能となるため、 各 コイルパネ 2 0のバネ定数を小さく設計できる。 このため、 コイルパネ 2 0の径を小径化でき、 ベーン 7の厚みを過大にすることなく、 上記の 効果が得られる。 さらに、 ベーン 7の背面 7 aの分散した位置にコイル パネ 2 0のバネカを働かすことができ、 ベーン 7の先端 7 bをローラ 6 に均一に押付けることが可能となるため、 ベーン 7の先端 7 bがローラ 6に片当たりすることがなくなり、 ベーン 7の先端 7 b部の信頼性が 向上する。 なお.、 本実施の形態では、 パネ穴 7 dとコイルバネ 2 0とを それぞれ 2つ用いるとして説明したが、 これに限らず、 パネ穴 7 dとコ ィルパネ 2 0とをそれぞれ 2つ以上用いても構わない。 パネ穴 7 dとコ ィルパネ 2 0を 2つ以上用いた構成においては、 さらにコイルバネ 8の 径を小型化でき、 ベーン 7の先端 7 bをローラ 6に均一に押し付けるこ とが可能であることはいうまでもない。
また、 コイルパネ 2 0の反べーン側の端部を密閉容器 1の円筒内壁 1 aに接触させる構成でなく、 ベーン溝 4 aの密閉容器 1 の円筒内壁 1 a 側に底部を設けて、 コイルバネ 2 0の反べ一ン側端部を接触させる構成 でも同様の効果が得られる。
また、 単純な形状で安価なコイルパネ 2 0をバネ機構 8として使用す ることで、 安価で、 かつ、 容易に組み立て可能になる。
なお、 本実施の形態では、 パネ機構 8にコイルバネ 2 0を用いたが、 樹脂やガス等の弾性体であっても同様の効果が得られることはいうまで もない。 · なお、 本実施の形態では、 パネ穴 7 dとコイルパネ 2 0とをそれぞれ 2つ用いるとして説明したが、 これに限らず、 バネ穴 7 dとコイルパネ 2 0をそれぞれ 1つ用いても構わない。
また、 本実施の形態は、 ベーン 7の背面 7 aに、 式 2の不等式で表さ れる範囲の深さ 1 V n aのパネ穴 7 dを設ける加工を行うだけで、 容易 に実現可能であるため、以上の効果を安価なコス トで得ることが出来る。
(実施の形態 2 )
以下、 本発明の第 2の実施の形態について、 図面を参照しながら説明 する。
図 3は、 本発明の実施の形態 2におけるロータリー圧縮機の圧縮機構 部のベーン溝近傍の横断面図である。 なお、 図 3は、 ベーンの先端がシ リンダの円筒内壁面まで押し込まれた状態を示している。
第 1の実施の形態と異なるのは、 コイルパネ 2 0の端部が接していた 密閉容器 1の円筒内壁 1 aに、 コイルパネガイ ド機構 1 bを設けた点で ある。 コイルバネガイ ド機構 1 bは、 密閉容器 1 の円筒内壁 1 aに設け たコイルバネ 2 0の内径より小さな径の円柱状の凸部で構成している。 すなわち、 図 3から明らかなように、 コイルバネ 2 0の内部にコイルパ ネガイ ド機構 1 bである円柱状の凸部が貫入している状態にある。
また、 密閉容器 1 の円筒内壁 1 aのコイルパネガイ ド機構 1 bの長さ は、 ベーン 7のバネ穴 7 dの深さ 1 V n aよりも短く構成する。
実施の形態 2の構成は、 以上に示す構成以外は実施の形態 1 と同様で あり、それらの構成による効果が同様に得られることは言うまでもない。 次に、 以上の構成にしたことによる効果を説明する。
コイルパネ 2 0の両端部は、 ベーン 7のパネ穴 7 dと密閉容器 1 の円 筒内壁 1 aのコイルバネガイ ド機構 1 bにより、 伸縮方向以外への運動 が固定されるため、 コイルパネ 2 0が繰り返し伸縮した場合に、 コイル パネ 2 0 とべーン 7の背面 7 a上のパネ穴 7 dの入り 口 との引っ掛かり が発生するのを防ぎ、 コイルパネ 2 0が外れたり、 折れ曲がることによ る故障を防止することが可能であり、 ロータリ一圧縮機の信頼性を確保 することができる。 なお、 バネ穴 7 dの入り 口部分に Rをつけても構わ ない。 このように、 パネ穴 7 dの入り 口部分に Rをつけることにより、 コイルパネ 2 0とベーン 7の背面 7 a上のバネ穴 7 dの入り口との引つ 掛かりが発生することをさらに少なくすることが出来る。
また、 密閉容器 1 の円筒内壁 1 aのコイルパネガイ ド機構 1 bの長さ を、 ベーン 7のバネ穴 7 dの深さ 1 V n a以下にすることにより、 ベー ン 7の背面 7 a と密閉容器 1 の円筒内壁 1 aが接近した場合にも、 バネ 穴 7 dの底部とコイルパネガイ ド機構 1 bの先端部が衝突することはな い。 そのため、 ベーン 7の背面 7 a と密閉容器 1の円筒内壁 1 a とのク リアランス 1 c rを最小限に設定可能であり、 本実施の形態において、 本発明の第 1の実施の形態の効果を最大限に発揮することができる。 また、 コイルパネガイ ド機構 1 bを、 密閉容器 1の内側内壁 1 aに設 けることで、 コイルパネガイ ド機構 1 bを密閉容器 1に固定するための 支持部が、 コイルバネ 2 0およびべーン 7と干渉することなく構成でき るため、 シリンダ 4に固定するための支持部を設けた場合と比較してベ ーン 7のシール面を長くすることができる。
また、 小型のロータリー圧縮機には、 一般に幅が 3 . O m m以上 3 . 5 m m以下のベーン. 7が使用され、 ベーン 7のス トロークは 3 · 0 m m 以上 5 . O m m以下である。 このような小型のロータリー圧縮機では、 コイルパネ 2 0の密着高さを考慮して自由長 1 0 . O m m以上のコイル パネ 2 0が使用される。 また、 一般に鋼材やピアノ線で形成されたコィ ルバネ 2 0の場合、 両端が固定され、 コイルパネの自由長をコイルバネ の平均直径で割った縦横比が 5以下の条件では座屈の生じる危険性が低 くなる。 そのため、 コイルバネ 2 0の直径を 2 . O m m以上べーン 7の 幅未満とすることで、 ΰ一タリ一圧縮機の信頼性を確保することができ る。
また、 作動流体としての二酸化炭素は、 フロン、 代替フロン、 炭化水 素、 アンモニア等の他の作動流体と比べて圧力が高く、 ベーン溝 4 aと ベーン 7との隙間での作動流体の漏れが大きくなるが、 本発明の実施の 形態を用いてベーン 7の長さを従来に比べ長くすることにより、 作動流 体の漏れを減少することができる。
さらに、 作動流体としての二酸化炭素は、 密度が大きく、 気筒容積も 他の作動流体に比べ小さくなる。 つまり、 作動流体に二酸化炭素を用い ることで、 気筒容積が小さくなるが、 本発明を用いることにより、 圧縮 機構部 2をさらに小型化できて、 ロータリ.一圧縮機の小型化を実現する ことが可能となる。
このよ うに本実施の形態によれば、 以上述べてきたことから明らかな ように本発明は、 ベーン 7の背面 7 aのパネ穴 7 dに少なく ともコイル パネ 2 0の一部を納めることにより、 従来べーン 7と密閉容器 1 との間 に必要であったコイルバネ 2 0の密着高さ以上のスペースが不要となり、 ベーン 7とべーン溝 7 aのシール長を長くできるため、 簡易な構造の小 型高効率ロータリ一圧縮機を提供できる長所を有する。
産業上の利用可能性
本発明にかかる圧縮機は作動流体を圧縮 ·搬送する機能を有し、 冷凍 冷蔵庫や空調機等、 冷媒式ヒートポンプ用として有用である。 また真空 ポンプ等の用途にも応用できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 密閉容器と、 前記密閉容器の内部に配置され、 ベーン溝を有す るシリンダと、 偏心部を有するシャフ トと、 前記シャフ トの前記偏心部 に回転自在に嵌合されて、 前記シリンダ内部で偏心回転運動するローラ と、 前記シリンダの前記べーン溝に設置されて前記ローラに先端を接し ながら前記べ一ン溝を往復運動するべーンと、 前記べーンを前記ローラ に押しつけるバネ機構とを備え、 前記べーンは、 前記べーンの前記ロー ラに接する側とは反対側にパネ穴が設けられており、 前記バネ穴は、 前 記べーンの往復運動方向に垂直な前記べーンの断面内に収まり、 少なく とも前記パネ機構の一部を納めることを特徴とするロータリ一圧縮機。
2. 前記パネ機構は、 複数個あり、 前記べーンは、 前記パネ穴を前 記複数個有し、 前記パネ穴のそれぞれに少なく ともそれぞれの前記バネ 機構の一部が納められていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載 のロータリ一圧縮機。
3. 前記パネ機構を、 コイルパネとしたことを特徴とする請求の範 囲第 1項に記載のロータリー圧縮機。
4. 前記コイルパネの一端は前記べーンの前記バネ穴に納まり、 前 記コイルパネの他端が接する台座にはコイルパネガイ ド機構が設けられ たことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のロータリ一圧縮機。
5. 前記コイルパネガイ ド機構を、 前記密閉容器の内側側面に設け たことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のロータリ一圧縮機。
6. 前記べ一ンの幅を 3. Omm以上 3. 5 mm以下、 前記べーン の往復運動のス トロークを 3. 0 mm以上 5. 0 mm以下、 前記コイル パネの直径を 2. 0 mm以上前記べ一ンの幅未満、 かつ、 前記コイルパ ネの自由長を直径の 5倍以下としたことを特徴とする請求の範囲第 3項 記載のロータリ一圧縮機。
7 . 作動流体が二酸化炭素であることを特徴とする請求の範囲第 1 項記載のロータリー圧縮機。
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