JP2013256915A - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスの漏れ隙間を増大することなく、必要最小限の範囲に微細凹部を設けることにより、異常摩耗や焼き付きを確実に防止することができるロータリー圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】シリンダ室を形成するシリンダ本体と、回転軸の偏心部に嵌合され、シリンダ室内を回動されるロータと、先端がロータの外周面に接してシリンダ室内を吸入側と圧縮側との仕切り、ロータの回転に伴ってシリンダ本体に設けられているブレード溝内を摺動するブレード１７と、を備えたロータリー圧縮機において、ブレード１７の先端側の吸入側に面する側面であって、当該側面のブレード１７の先端からロータの偏心量ｅに相当する位置ないしその偏心量ｅの２倍に相当する位置の間の範囲１７Ａに、油保持用の多数の微細凹部２６を設けた。
【選択図】図７

Description

本発明は、冷媒ガス等の圧縮に用いられるロータリー圧縮機に関するものである。

ロータリー圧縮機は、回転軸の回転によりシリンダ室の内周に沿って回動するロータを有するとともに、該ロータの外周面に先端が当接してシリンダ室内を吸入側と圧縮側とに仕切り、そのロータの回転に伴ってシリンダ本体に設けられているブレード溝内を半径方向に往復動するブレードを備えている。このブレードは、圧縮動作時、ブレード溝の側面に対して、吸入側と圧縮側との圧力差による接触圧力を受けながら、ブレード溝内を或る摺動速度で往復動することになる。

上記ブレードの側面とシリンダ本体側のブレード溝の側面との接触は、ブレードの側面全体がブレード溝の側面全体で均等に荷重を受けているわけではなく、ブレードが上記の圧力差を受けてブレード溝との間の摺動隙間分だけ傾いて摺動するため、特許文献１に示されているように、片当たり接触となる。つまり、ブレードは、片当たり接触によって線状に荷重を受けることになり、その荷重位置はブレードが往復動する範囲おいて変化するようになっている。

ブレードとブレード溝との摺動面は、潤滑油の給油により潤滑されているが、長期に亘り使用していると、片当たり接触によって油膜が切れ、摩耗が進行したり、焼き付きを生じたりすることがあり、圧縮機の寿命に対する信頼性の低下や、ガス漏れの増大による圧縮性能の低下等の要因となる。そこで、ブレードの先端側の両側面および後端側の両側面に油を保持する凹凸状の微細溝を設けたものが特許文献１により開示され、また、ブレードまたはブレード溝の一方または両方の片当たりし易い部位や比較的面圧が高くなる部位に対して、適正な開口面積率、面粗度、深さ等からなる微細凹部（ディンプル）を設けたものが特許文献２により開示されている。

特開昭６３−１８９６８３号公報 特開２０１１−２１５９７号公報

上記特許文献１，２に示されるように、片当たりし易い部位や比較的面圧が高くなる部位等に、凹凸状の微細溝や微細凹部（ディンプル）を設け、該溝やディンプルで油を保持することによって、油膜切れを防止することができるため、異常摩耗や焼き付き等の抑制効果を期待することができる。しかしながら、特許文献１，２のものでは、微細溝やディンプルが必ずしも真に必要な範囲のみに設けられているとは云えない。この微細溝やディンプルは、異常摩耗や焼き付き等を防止する上で有効な反面、ガス漏れ経路となる。

従って、異常摩耗や焼き付きの防止に捉われ過ぎて無暗に微細溝やディンプルの設置範囲を拡げると、ガス漏れ量の増大によって圧縮効率の低下を招くことになり兼ねない。特に、圧縮機の押し退け量（能力）の増加策として、ロータの偏心量を大きくすることが考えられるが、この場合、ブレード側面のＰＶ値（ブレード側面とブレード溝側面との間の接触圧力Ｐと、ブレードの摺動速度Ｖとの乗算値（Ｐ×Ｖ））が大きくなり、ブレードが焼き付きを生じ易くなる。その対策として、油保持用の微細溝やディンプルを設けることがより重要性を増すが、微細溝やディンプルの設置範囲の拡大は、ガス漏れ隙間の相対的な増大を意味し、漏れ損失の増加による効率の低下に繋がるという課題があった。

また、異常摩耗や焼き付き防止の観点から、特許文献１，２の如く、微細溝やディンプルの設置範囲を拡げ過ぎると、ブレード側面の平行度を計測する際、微細凹部等が加工されていない狭い範囲での計測となるため、正確な平行度の計測ができなくなり、ブレードの機能、性能に影響を及ぼしてしまう結果になり兼ねない等の課題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガスの漏れ隙間を増大することなく、必要最小限の範囲に微細凹部を設けることにより、異常摩耗や焼き付きを確実に防止することができるロータリー圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のロータリー圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるロータリー圧縮機は、シリンダ室を形成するシリンダ本体と、回転軸の偏心部に嵌合され、前記シリンダ室内を回動されるロータと、先端が前記ロータの外周面に接して前記シリンダ室内を吸入側と圧縮側との仕切り、前記ロータの回転に伴って前記シリンダ本体に設けられているブレード溝内を摺動するブレードと、を備え、前記ブレード先端側の吸入側に面する側面であって、当該側面の前記ブレード先端から前記ロータの偏心量ｅに相当する位置ないしその偏心量ｅの２倍に相当する位置の間の範囲に、油保持用の多数の微細凹部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、ロータの回転に伴ってシリンダ本体に設けられているブレード溝内を摺動するブレードの先端側の吸入側に面する側面であって、当該側面のブレード先端からロータの偏心量ｅに相当する位置ないしその偏心量ｅの２倍（２ｅ）に相当する位置の間の範囲に、油保持用の多数の微細凹部を設けているため、圧縮動作時、ブレードの側面に作用するＰＶ値（ブレードの側面とブレード溝の摺動面との間の接触圧力Ｐと、ブレードの摺動速度Ｖとの乗算値（Ｐ×Ｖ））が最大となる位置を含んでその値が比較的大きくなるブレード先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲に、多数の微細凹部を設けて潤滑油を積極的に保持することによって、片当たり接触による油膜切れを防止し、摩耗の進行や焼き付き等の発生を抑制することができ、しかも微細凹部を設ける範囲をブレードの先端側の吸入側に面する側面の先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲のみとし、真に必要な最小限の範囲に制限することにより、微細凹部によるガス漏れ隙間の相対的な増大を抑制することができる。従って、フレードの耐久性を向上し、圧縮機寿命に対する信頼性を確保することができるとともに、ガスの漏れ損失を低減し、圧縮効率の向上を図ることができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上記のロータリー圧縮機において、前記微細凹部は、微細ディンプルまたは微細溝とされていることを特徴とする。

本発明によれば、微細凹部が、微細ディンプルまたは微細溝とされているため、多数の微細ディンプルまたは微細溝による油保持効果によって潤滑油を保持し、ブレード側面のＰＶ値が大きくなる部位における片当たり接触による油膜切れを確実に防止することができる。従って、ブレードの摩耗の進行や焼き付き等の発生を抑制し、ブレードの耐久性を向上することができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上記のロータリー圧縮機において、前記微細ディンプルまたは微細溝は、前記ブレードの摺動方向と直交する方向に長い微細ディンプルまたは微細溝とされていることを特徴とする。

本発明によれば、微細ディンプルまたは微細溝が、ブレードの摺動方向と直交する方向に長い微細ディンプルまたは微細溝とされているため、ブレードの摺動によって各微細ディンプルまたは微細溝に保持されている油に油圧が立ち、その油で摺動方向と直交する方向に油膜を形成することができる。従って、この油膜により微細ディンプルまたは微細溝を介しての摺動方向のガス漏れを抑制し、ガスの漏れ損失を低減して圧縮効率の向上を図ることができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上述のいずれかのロータリー圧縮機において、前記微細凹部は、前記範囲の面積に対して開口面積率が５〜４０％の範囲で設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、微細凹部が、微細凹部を設ける範囲の面積に対して開口面積率が５〜４０％の範囲で設けられているため、ブレードがその先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲で片当たりによる接触圧を受けたとき、その面に開口面積率が５〜４０％の範囲で設けられている多数の微細凹部に保持されていた油が滲みだすことによって、その全面に油膜を形成することができる。従って、ブレードの摩耗の進行や焼き付き等の発生を抑制し、ブレードの耐久性を向上することができるとともに、微細凹部によるガス漏れ隙間の増大を抑え、ガスの漏れ損失を低減して圧縮効率を向上することができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上述のいずれかのロータリー圧縮機において、前記微細凹部は、深さをｈ、水力直径をｄとしたとき、ｈ／ｄが０．０１〜０．０５とされていることを特徴とする。

本発明によれば、微細凹部が、深さをｈ、水力直径をｄとしたとき、ｈ／ｄが０．０１〜０．０５とされているため、ブレードがその先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲で片当たりによる接触圧を受けたとき、その面に深さをｈ、水力直径をｄとしたとき、ｈ／ｄが０．０１〜０．０５とされている多数の微細凹部に保持されていた油が滲みだすことによって、その全面に油膜を形成することができる。従って、ブレードの摩耗や焼き付き等の発生を抑制し、ブレードの耐久性を向上することができるとともに、微細凹部によるガス漏れ隙間の増大を抑え、ガスの漏れ損失を低減して圧縮効率を向上することができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上述のいずれかのロータリー圧縮機において、前記ブレードは、前記微細凹部を加工した後、仕上げ加工されていることを特徴とする。

本発明によれば、ブレードは、微細凹部を加工した後、仕上げ加工されているため、ブレードの側面に微細凹部を加工した時に発生したバリ等を、仕上げ加工によって除去することができる。従って、ブレード側面に微細凹部を設けたことによる異常摩耗や焼き付き等の抑制効果を最大化することができる。

また、本発明のロータリー圧縮機は、上述のいずれかのロータリー圧縮機において、前記ブレードは、前記微細凹部を加工した後、コーティングされていることを特徴とする。

本発明によれば、ブレードは、微細凹部を加工した後、コーティングされているため、ブレードの側面に微細凹部を加工した後、その側面をＰＶＤ（ＣｒＮ、ＣｒＣＮ）、イソナイト、ＤＬＣ等でコーティングすることによって、コーティングによる固体潤滑と、油膜による潤滑との相乗効果で片当たりする部位やそれにより面圧が高くなる部位を潤滑することができる。従って、ブレードの異常摩耗や焼き付き等の発生を確実に抑制し、ブレードの耐久性、ひいては圧縮機の寿命延長および信頼性の向上を図ることができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上述のいずれかのロータリー圧縮機において、前記ブレードは、前記微細凹部を加工した後、焼き入れされていることを特徴とする。

本発明によれば、ブレードは、微細凹部を加工した後、焼き入れされているため、ブレードの側面に微細凹部を加工し、その後に焼き入れすることにより、硬度を高めることができるとともに、微細凹部を加工し易くすることができる。従って、微細凹部を設けたことによる油膜潤滑と焼き入れとによりブレードの摩耗進行や焼き付き等の抑制と共に加工の容易化等の効果を得ることができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上述のいずれかのロータリー圧縮機において、前記ブレードの側面には、前記ブレード先端から前記ロータの偏心量ｅに相当する位置ないしその偏心量ｅの２倍に相当する位置の間の範囲に、油保持用の多数の前記微細凹部を設けることにより、その側面の４隅部に前記微細凹部やその他が非加工の所定広さの平行度計測面が設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ブレード側面のブレード先端からロータの偏心量ｅに相当する位置ないしその偏心量ｅの２倍に相当する位置の間の範囲に、油保持用の多数の微細凹部を設けることにより、その側面の４隅部に微細凹部やその他が非加工の所定広さの平行度計測面が設定されているため、ブレード側面の対角位置となる４隅部に、その側面の平行度を計測するための所定広さの計測面を容易に確保することができる。平行度の計測は、例えばマイクロメータ等による計測のため、微細凹部等が加工されていない非加工面で計測する必要があり、しかもできる限り離れた位置で計測することが望ましい。従って、ブレード側面の４隅部に非加工の計測面を確保することで、平行度をより正確に計測することができるとともに、当該位置は上述の如くＰＶ値が小さいことから、計測面の確保によりブレードの機能や性能への影響を排除することができる。

さらに、本発明のロータリー圧縮機は、上記のロータリー圧縮機において、前記平行度計測面は、少なくとも数ｍｍ四方の広さとされていることを特徴とする。

本発明によれば、平行度計測面が、少なくとも数ｍｍ四方の広さとされているため、微細凹部の加工を上述の範囲に規定することにより、ブレード側面の４隅部に数ｍｍ四方の広さの計測面を確実に確保することができる。従って、ブレード側面の平行度を正確に計測することができる。

本発明によれば、圧縮動作時、ブレードの側面に作用するＰＶ値（ブレードの側面とブレード溝の摺動面との間の接触圧力Ｐと、ブレードの摺動速度Ｖとの乗算値（Ｐ×Ｖ））が最大となる位置を含んでその値が比較的大きくなるブレード先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲内に、多数の微細凹部を設けて潤滑油を積極的に保持することによって、片当たり接触による油膜切れを防止し、摩耗の進行や焼き付き等の発生を抑制することができ、しかも微細凹部を設ける範囲をブレードの先端側の吸入側に面する側面の先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲のみとし、真に必要な最小限の範囲に制限することによって、微細凹部によるガス漏れ隙間の相対的な増大を抑制することができるため、フレードの耐久性を向上し、圧縮機寿命に対する信頼性を確保することができるとともに、ガスの漏れ損失を低減し、圧縮効率の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るロータリー圧縮機の縦断面図である。 上記ロータリー圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。 上記ロータリー圧縮機の圧縮動作時のブレードの挙動をデフォルメして表示した模式図である。 上記ロータリー圧縮機のブレード設置部の部分横断面図である。 上記ロータリー圧縮機のロータ設置部の部分横断面図である。 上記ブレードの突き出し量とブレード側面に作用するＰＶ値との関係を表した説明図である。 上記ブレードの微細凹部を設置する範囲を表した斜視図である。 上記レードの側面に設けられる微細凹部の構成図（Ａ）、（Ｂ）である。 上記図８（Ａ）に示した微細凹部（ディンプル）の構成説明図である。 上記ブレードの突き出し率と最大ＰＶ値時の突き出し量との関係を表した説明図である。 上記ＰＶ値が最大となるブレード上での位置を表した斜視図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態について、図１ないし図１１を参照して説明する。
図１には、ロータリー圧縮機の縦断面図が示され、図２には、その圧縮機構部の横断面図が示されている。
ロータリー圧縮機１は、図１に示されるように、円筒形状の密閉ハウジング２と、密閉ハウジング２内の中央部位に設置された電動モータ３と、その下方部位に設けられ、電動モータ３により駆動されて冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部４と、を備えている。

密閉ハウジング２は、円筒部２Ａの上下端部に底蓋２Ｂ及び上蓋２Ｃが溶接された中空円筒形状のハウジングとされている。円筒部２Ａの下方部位には、圧縮機構部４に接続される吸入管５の一端が貫通接続されているとともに、その外周部位に圧縮機の据え付け脚６が複数箇所に設けられている。吸入管５は、密閉ハウジング２の外周に支持されているアキュームレータ７に接続され、更にアキュームレータ７は、冷凍サイクルに接続されるようになっている。また、上蓋２Ｃには、図示省略された冷凍サイクルに接続される吐出管８が貫通接続されている。

電動モータ３は、固定子３Ａと回転子３Ｂとから構成されている。固定子３Ａは、密閉ハウジング２の円筒部２Ａの内周面に固着されており、回転子３Ｂは、回転軸（クランク軸）９に固定された状態で固定子３Ａの内周に所定の隙間をもって回転自在に嵌合装着されている。回転軸９の下端部は、下方に設置されている圧縮機構部４側に延長され、圧縮機構部４を構成する後述の上部軸受１２および下部軸受１３を介して回転自在に支持されている。また、回転軸９には、下方部位に偏心部９Ａが設けられるとともに、内部に軸線方向に沿う給油穴９Ｂが設けられている。

圧縮機構部４は、シリンダ室１０を形成し、密閉ハウジング２の内周面に円周上の複数箇所で溶接によって固定設置されるシリンダ本体１１と、シリンダ本体１１の上下両面にネジ止め固定され、シリンダ室１０の上下両面を密閉するとともに、回転軸９を回転自在に支持する上部軸受１２および下部軸受１３と、回転軸９の偏心部９Ａに回転自在に嵌合され、シリンダ室１０の内周面を回動するロータ１４と、シリンダ本体１１に設けられている半径方向のブレード溝１５内に摺動可能に組み込まれ、後端がブレードバネ１６を介して押圧されることにより先端がロータ１４の外周面に当接し、シリンダ室１０内を吸入側１８と圧縮側１９とに仕切るとともに、ロータ１４の回動に伴ってブレード溝１５内を往復動するブレード（ベーンとも称する。）１７等とから構成されている。

シリンダ室１０の吸入側１８には、吸入ポート２０が開口されており、この吸入ポート２０に接続される吸入管５を介して低圧の冷媒ガスが吸入側１８に吸入されるようになっている。また、シリンダ室１０の圧縮側１９には、吐出ポート２１が開口され、該吐出ポート２１および吐出ポート２１を開閉する吐出弁２２を介して圧縮されたガスが、上部軸受１２に設けられた吐出カバー２３により形成された吐出チャンバー２４内に吐出されるように構成されている。

回転軸９の下端部位には、軸内部の給油穴９Ｂに対して密閉ハウジング２の底部に充填されている潤滑油を汲み上げる給油ポンプ２５が組み込まれており、該給油ポンプ２５および給油穴９Ｂを介して圧縮機構部４の潤滑箇所に潤滑油が給油可能とされている。以上に説明したロータリー圧縮機１の構成は、特別なものではなく、公知のものである。

かかるロータリー圧縮機１の圧縮動作は、公知の如く、ロータ１４が回転軸９の回転により上死点から吸入ポート２０を横切って回動する１回目の回動時において、吸入側１８の容積が順次拡大されて行く間に、吸入ポート２０を経て低圧の冷媒ガスが吸入側１８内に吸入される。この低圧ガスは、次回の回動時の吸入締め切りの後、吸入側１８の容積が順次減少されて行く間に圧縮され、所定の圧力に圧縮された時点で圧縮側１９から吐出弁２２を押し開き、吐出ポート２１を経て吐出チャンバー２４内に吐き出されることによって行われる。

この間、ブレード１７は、ブレードバネ１６を介して押圧され、その先端がロータ１４の外周面に当接された状態で、ロータ１４の回動に伴ってブレード溝１５内を摺動して往復動する。図３には、ブレード１７が圧縮動作時においてシリンダ室１０内に突き出されている状態の概要図が図示されている。ブレード１７は、先端側が上死点位置を除いてシリンダ室１０側に突き出した状態で往復動されることから、吸入側１８の圧力と、圧縮側１９の圧力との差圧Δｐによって吸入側１８に向う矢印方向の差圧力を受ける。この差圧Δｐは、下記（１）式により表すことができる。

これにより、ブレード１７は、図３に示されるように、ブレード溝１５に対して摺動隙間分だけ傾いた状態で摺動されることになり、ブレード溝１５内の吸入側１８の先端面付近Ａおよび圧縮側１９の後端面付近Ｂにおいて、片当たり接触して摺動する。つまり、ブレード１７は、片当たりにより線状に荷重を受け、その荷重の位置はブレード１７の往復動によって変化する。このように、ブレード１７の側面にかかる荷重とその摺動速度は常に変化し、ブレード１７の側面に作用するＰＶ値（ブレード１７の側面とブレード溝１５の摺動面との間の接触圧力Ｐと、ブレード１７の摺動速度Ｖとの乗算値（Ｐ×Ｖ））の大きさも、ブレード１７の位置によって異なることになる。

ここで、図４および図５に示されるように、ロータ１４の回転角をθ（ただし、ブレード１７が上死点にきた時を０ｄｅｇとする。）、ロータ１４の偏心量をｅ、回転角θでのブレード１７の突き出し量をｌ、ブレード１７の長さをＸとし、更に、ロータ１４の回転数をｆ、圧縮機の押し退け量をＶ_ｔｈ、回転角θでの圧縮室の容積（圧縮過程）をＶ、吸入圧力（吸入時の圧力）をＬＰ、吐出圧力（吐出時の圧力）をＨＰとしたとき、上記Ａ部でのＰＶ値およびＢ部でのＰＶ値は、ブレード１７の突き出し量ｌ（回転角θが１８０ｄｅｇから３６０ｄｅｇでの変化）に対して、図６に示されるように変化する。

この面圧上昇による異常摩耗や焼き付き等の指標となるＰＶ値およびその値が最大となる箇所（回転角位置）等は、以下によって算出することができる。
まず、ブレード１７の摺動速度ｖは、下記（２）式によって求められる。

一方、ブレード１７にかかる荷重Ｐ［Ｎ／ｍ］（線圧）は、下記（３）式により求めることができる。ただし、上記した（１）式により表される差圧Δｐは、シリンダ室内の圧力が吐出圧力ＨＰに到達した時点で、「ＨＰ−ＬＰ」の一定値となる。

これによって、上記ＰＶ値［Ｎ／ｍ・ｍ／ｓ］は、それぞれ下記（４）式により算出することができる。

また、ブレード１７の突き出し量ｌは、簡易的に下記の（５）式によって表すことができる。なお、厳密に云えば、ブレード１７の先端曲率等をも考慮する必要があるが、影響が小さいため、ここでは割愛した。

上記（５）式を上記した（４）式に代入すると、上記ＰＶ値は、下記の（６）式の通りとなる。

他方、ブレード１７の長さＸに対するロータ１４の偏心量ｅの割合を示すブレード１７の突き出し率Ｙ（ブレード１７の長さＸに対する最大突き出し量）は、下記（７）式によって表すことができる。

この（７）式を用いて上記（６）式を表すと、上記ＰＶ値は、下記（８）式によって表すことができる。

また、上記ＰＶ値を回転角θの関数としたとき、それが最大値（極値）を取るための回転角θは、以下の等式（９）が成立するときである。

さらに、最大ＰＶ値が発生するのは、差圧Δｐが「吐出圧力ＨＰ−吸入圧力ＬＰ」の最大差圧となるときと仮定すると、差圧部分の式は、回転角θによらない下記（１０）式の一定値と仮定することができる。この仮定は、圧力比がそれほど高くない条件下であれば成立する。

この仮定によると、下記（１１）式からＰＶ値の極大値を取るときの回転角θは、突き出し率Ｙのみに依存していることがわかる。

従って、ＰＶ値が最大となる回転角θは、ブレード１７の突き出し率Ｙのみで表現することができる。そして、ブレード１７の突き出し量（ブレードの位置）ｌは、回転角θで表すことができることから、最大ＰＶ値の時の突き出し量ｌ並びにそのときのブレード摺動位置を推定することができる。この突き出し量ｌをロータ１４の偏心量ｅの２倍で除して無次元化した最大ＰＶ値時の突き出し量の値と、突き出し率Ｙとの関係を表すと、概ね図１０に示される通りとなる。

一般的に、上記ブレード１７の突き出し率Ｙ（ブレード１７の長さＸに対する最大突き出し量）は、０．３〜０．５程度であり、通常の空調用のロータリー圧縮機では、容量等の大小に係わらず、最大ＰＶ値の位置は、図１１に示されるように、ブレード１７の先端位置より概ね０．７５×２ｅ〜０．８×２ｅ程度の範囲に納まる。

本実施形態では、以上の知見に基づいて、ブレード１７が往復動時に片当たり接触により荷重を受ける部分であって、特にそのＰＶ値が最大となる位置を含んで比較的大きくなるブレード１７の吸入側１８に面する側面の先端側部位の図７に示されるように、ブレード１７の先端位置を０としたとき、０位置から偏心量ｅに相当する位置ないし偏心量ｅの２倍に相当する位置の範囲（ｅ〜２ｅ）１７Ａ内に制限して、その範囲のみに油保持用の微細凹部２６を複数設けた構成としている。

上記微細凹部２６は、図８（Ａ），（Ｂ）に示されるように、ブレード１７の摺動方向と直交する方向に長くした、つまり個々の微細凹部２６の摺動方向の寸法をｂ、それに直交する方向の寸法をａとしたとき、「ａ＞ｂ」とされた楕円形状（長円を含む）の微細ディンプル２６Ａや微細溝２６Ｂ等によって構成することができる。更に、この微細ディンプル２６Ａや微細溝２６Ｂは、多数の微細凹部２６を設ける範囲（ｅ〜２ｅ）１７Ａの面積に対して、その開口面積率が５〜４０％となる範囲に設けることが望ましい。

また、微細凹部２６を微細ディンプル２６Ａとする場合、図９に示されるように、その加工深さｈと加工径ｄ（水力直径）との関係ｈ／ｄが、ｈ／ｄ＝０．０１〜０．０５を満たす範囲に設定することが望ましい。なお、水力直径ｄ（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｄｉａｍｅｔｅｒ）とは、流路断面積をＡ、その濡れ周長さをＣとしたとき、「ｄ＝４Ａ／Ｃ」で表される円の直径換算値で定義される値である。

なお、微細凹部２６は、ＰＶ値が大きくなる箇所ほど凹部の深さが深く、もしくは開口面積率が大きくなるように設けることによって、油を多く保持できるようにすることが望ましく、最大ＰＶ値位置から離れるに従って、順次凹部の深さが浅く、もしくは開口面積率が小さくなるように設けてもよい。

さらに、微細凹部２６を上記範囲に限定して加工することによって、図７に示されるように、ブレード１７の側面の収入側面および圧縮側面の両面における４隅部に、ブレード１７の側面の平行度を計測するための微細凹部２６やその他が非加工の所定の広さを有する計測面２７を設定することが可能となる。この平行度計測面２７は、少なくとも数ｍｍ四方程度（例えば、３〜４ｍｍ四方程度）の広さがあれば足りる。

以上の如く構成されたロータリー圧縮機１において、上記した圧縮動作の間、圧縮機構部４では、シリンダ本体１１のブレード溝１５内に往復摺動自在に組み込まれているブレード１７が、後端をブレードバネ１６で押圧されることにより、その先端がロータ１４の外周面に当接され、シリンダ室１０内を吸入側１８と圧縮側１９とに仕切っている。このブレード１７は、吸入側１８の圧力と、圧縮側１９の圧力との差圧Δｐにより吸入側１８に向う矢印方向の差圧力を受けるため、図３に示されるように、傾いて摺動され、ブレード溝１５に対して片当たり接触する。

このとき、ブレード１７の側面に作用するＰＶ値（ブレード１７の側面とブレード溝１５の摺動面との間の接触圧力Ｐと、ブレード１７の摺動速度Ｖとの乗算値（Ｐ×Ｖ））の大きさやそれが最大値となる位置等を分析した結果、図６に示されるように、ブレード溝１５内の吸入側１８の先端面付近Ａでの片当たり接触によるＰＶ値が圧倒的に大きく、その最大値が通常の空調用ロータリー圧縮機では容量の大小に係わらず、図１１に示されるように、ブレード１７の先端位置より概ね０．７５×２ｅ〜０．８×２ｅ（ただし、ｅはロータ１４の偏心量）程度の範囲に納まっていること等が判明した。

本実施形態は、これらの知見に基づくものであり、特にそのＰＶ値が最大となる位置を含んで比較的大きくなるブレード１７の吸入側１８に面する側面の先端側部位の図７に示されるように、ブレード１７の先端位置を０としたとき、０位置から偏心量ｅに相当する位置ないし偏心量ｅの２倍に相当する位置の範囲（ｅ〜２ｅ）１７Ａに、油保持用の微細凹部２６を複数設けることにより、真に必要な最小限の範囲に微細凹部２６を設けた構成を採用している。

斯くして、本実施形態によると、ブレード１７の側面に作用するＰＶ値が最大となる位置を含んでその値が比較的大きくなるブレード１７の先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲１７Ａに多数の微細凹部２６を設け、該微細凹部２６で油を積極的に保持するようにしたことにより、片当たり接触による油膜切れを防止し、摩耗の進行や焼き付き等の発生を抑制することができる。しかも微細凹部２６を設ける範囲をブレード１７の先端側の吸入側１８に面する側面の先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲１７Ａのみとし、真に必要な最小限の範囲に制限しているため、微細凹部２６によるガス漏れ隙間の相対的な増大を抑制することができる。

このため、ブレード１７の耐久性を向上し、ロータリー圧縮機１の寿命に対する信頼性を確保することができるとともに、ガスの漏れ損失を低減し、圧縮効率の向上を図ることができる。

さらに、上記微細凹部２６が、微細ディンプル２６Ａまたは微細溝２６Ｂとされているため、多数の微細ディンプル２６Ａまたは微細溝２６Ｂによる油保持効果によって潤滑油を保持し、ブレード１７側面のＰＶ値が大きくなる部位における片当たり接触による油膜切れを確実に防止することができる。従って、ブレード１７の摩耗の進行や焼き付き等の発生を抑制し、ブレード１７の耐久性を向上することができる。

また、微細ディンプル２６Ａまたは微細溝２６Ｂが、ブレード１７の摺動方向と直交する方向に長い微細ディンプル２６Ａまたは微細溝２６Ｂとされているため、ブレード１７の摺動によって各微細ディンプル２７Ａまたは微細溝２７Ｂに保持されている油に油圧が立ち、その油で摺動方向と直交する方向に油膜を形成することができる。従って、この油膜によって微細ディンプル２６Ａまたは微細溝２６Ｂを介しての摺動方向のガス漏れを抑制し、ガスの漏れ損失を低減して圧縮効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、微細凹部２６が、微細凹部２６を設ける範囲１７Ａの面積に対して開口面積率が５〜４０％の範囲で設けられているため、ブレード１７がその先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲１７Ａで片当たりによる接触圧を受けたとき、その面に開口面積率が５〜４０％の範囲で設けられている多数の微細凹部２６に保持されていた油が滲みだすことによって、その全面に油膜を形成することができる。従って、ブレード１７の摩耗の進行や焼き付き等の発生を抑制し、ブレード１７の耐久性を向上することができるとともに、微細凹部２６によるガス漏れ隙間の増大を抑え、ガスの漏れ損失を低減して圧縮効率を向上することができる。

さらに、上記微細凹部２６は、深さをｈ、水力直径をｄとしたとき、ｈ／ｄが０．０１〜０．０５とされているため、ブレード１７がその先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲１７Ａで片当たりによる接触圧を受けたとき、その範囲に深さをｈ、水力直径をｄとしたとき、ｈ／ｄが０．０１〜０．０５とされている多数の微細凹部２６に保持されていた油が滲みだすことによって、その全面に油膜を形成することができる。従って、ブレード１７の摩耗や焼き付き等の発生を抑制し、ブレード１７の耐久性を向上することができるとともに、微細凹部２６によるガス漏れ隙間の増大を抑え、ガスの漏れ損失を低減して圧縮効率を向上することができる。

また、微細凹部２６やその他が非加工のブレード１７の側面の４隅部に、該側面の平行度を計測する計測面２７を設定することにより、ブレード１７の側面の対角位置となる４隅部に、該側面の平行度を計測するための所定広さの平行度計測面２７を確保することができる。平行度の計測は、例えばマイクロメータ等による計測のため、微細凹部２６等が加工されていない非加工面とする必要があり、かつ出来る限り離れた位置での計測が望ましく、ブレード１７の側面の対角位置となる４隅部に非加工の計測面２７を確保することにより、平行度をより正確に計測することができる。また、当該位置は上述の如くＰＶ値が小さいことから、計測面２７の確保によってブレード１７の機能や性能に影響を及ぼすことはない。更に、平行度計測面２７は、数ｍｍ四方の広さがあればよく、ブレード１７の側面の４隅部に、その広さの非加工面を十分確保することができる。

［その他の実施形態］
次に、本発明のその他の実施形態について、以下の（１）ないし（３）に説明する。
以下の実施形態においては、上記した第１実施形態との相違点のみを説明し、その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
（１）ブレード１７に対して、その側面の先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲１７Ａに多数の微細凹部２６を加工した後、仕上げ加工し、微細凹部２６を加工した時に発生したバリ等を除去するようにしている。
このように、ブレード１７の側面に微細凹部２６を加工した時に発生したバリ等を仕上げ加工して除去することにより、ブレード１７の側面に微細凹部２６を設けたことによる異常摩耗や焼き付き等の抑制効果を最大化することができる。

（２）ブレード１７に対して、その側面の先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲１７Ａに多数の微細凹部２６を加工した後、側面全体に対してＰＶＤ（ＣｒＮ、ＣｒＣＮ）、イソナイト、ＤＬＣ等のコーティングを施すようにしている。
このように、ブレード１７の側面に微細凹部２６を加工した後、その側面全体にＰＶＤ（ＣｒＮ、ＣｒＣＮ）、イソナイト、ＤＬＣ等をコーティングすることにより、コーティングによる固体潤滑と、微細凹部２６に保持される油の油膜による潤滑との相乗効果で片当たりする部位やそれにより面圧が高くなる部位を潤滑することができる。このため、ブレード１７の異常摩耗や焼き付き等の発生を確実に抑制し、ブレード１７の耐久性、ひいてはロータリー圧縮機１の寿命延長および信頼性の向上を図ることができる。

（３）ブレード１７に対して、その側面の先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲１７Ａに多数の微細凹部２６を加工した後、焼き入れするようにしている。
このように、ブレード１７の側面に微細凹部２６を加工した後、ブレード１７を焼き入れすることによって、ブレード１７の硬度を高めることができるとともに、微細凹部２６を加工し易くすることができる。従って、微細凹部２６を設けたことによる油膜潤滑と焼き入れとによりブレード１７の摩耗進行や焼き付き等の抑制と共に加工の容易化等の効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、シリンダ室１０を１つ備えた単気筒のロータリー圧縮機１に適用した例について説明したが、これに限らず、シリンダ室１０を複数備えた多気筒ロータリー圧縮機もしくは多段ロータリー圧縮機にも適用できることはもちろんである。また、密閉型のロータリー圧縮機１に適用した例について説明したが、開放型の圧縮機にも同様に適用できることは云うまでもない。

１ ロータリー圧縮機
９ 回転軸
９Ａ 偏心部
１０ シリンダ室
１１ シリンダ本体
１４ ロータ
１５ ブレード溝
１７ ブレード
１７Ａ ブレード先端から偏心量ｅないし２ｅの範囲
１８ 吸入側
１９ 圧縮側
２６ 微細凹部
２６Ａ 微細ディンプル
２６Ｂ 微細溝
２７ 平行度計測面

Claims (10)

1. シリンダ室を形成するシリンダ本体と、
   回転軸の偏心部に嵌合され、前記シリンダ室内を回動されるロータと、
   先端が前記ロータの外周面に接して前記シリンダ室内を吸入側と圧縮側との仕切り、前記ロータの回転に伴って前記シリンダ本体に設けられているブレード溝内を摺動するブレードと、を備え、
   前記ブレード先端側の吸入側に面する側面であって、当該側面の前記ブレード先端から前記ロータの偏心量ｅに相当する位置ないしその偏心量ｅの２倍に相当する位置の間の範囲に、油保持用の多数の微細凹部を設けたことを特徴とするロータリー圧縮機。
2. 前記微細凹部は、微細ディンプルまたは微細溝とされていることを特徴とする請求項１に記載のロータリー圧縮機。
3. 前記微細ディンプルまたは微細溝は、前記ブレードの摺動方向と直交する方向に長い微細ディンプルまたは微細溝とされていることを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機。
4. 前記微細凹部は、前記範囲の面積に対して開口面積率が５〜４０％の範囲で設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
5. 前記微細凹部は、深さをｈ、水力直径をｄとしたとき、ｈ／ｄが０．０１〜０．０５とされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
6. 前記ブレードは、前記微細凹部を加工した後、仕上げ加工されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
7. 前記ブレードは、前記微細凹部を加工した後、コーティングされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
8. 前記ブレードは、前記微細凹部を加工した後、焼き入れされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
9. 前記ブレードの側面には、前記ブレード先端から前記ロータの偏心量ｅに相当する位置ないしその偏心量ｅの２倍に相当する位置の間の範囲に、油保持用の多数の前記微細凹部を設けることにより、その側面の４隅部に前記微細凹部やその他が非加工の所定広さの平行度計測面が設定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
10. 前記平行度計測面は、少なくとも数ｍｍ四方の広さとされていることを特徴とする請求項９に記載のロータリー圧縮機。
    

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