JP2018080633A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性および耐焼付き性に優れたロータリ圧縮機を低コストで作製する。【解決手段】ロータリ圧縮機の圧縮部は、環状の上シリンダ１２１Ｔと、上シリンダ１２１Ｔの上端部を閉塞する上端板１６０Ｔと、上シリンダ１２１Ｔ内に形成される上シリンダ室１３０Ｔの下端部を閉塞する中間仕切板１４０と、モータにより回転される回転軸に設けられる上偏心部と、上偏心部に嵌合され上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに沿って公転する上ピストン１２５Ｔと、上ピストン１２５Ｔに当接して上シリンダ室１３０Ｔを上吸入室１３１Ｔと上圧縮室１３３Ｔとに区画する上ベーン１２７Ｔとを備えている。上ピストン１２５Ｔは、クロムを含有する高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から形成され、上ベーン１２７Ｔに摺動する外周面が、ダイヤモンド状炭素から形成されるダイヤモンド状炭素皮膜に被覆されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。

空気調和機や冷凍機などに用いられるロータリ圧縮機が知られている。ロータリ圧縮機は、圧縮機筐体と回転軸とモータと圧縮部とを備えている。圧縮機筐体は、回転軸とモータと圧縮部とを格納する密閉空間を形成している。モータは、回転軸を回転させる。圧縮部は、ピストンとシリンダと端板とベーンとを備えている。ピストンは、回転軸に支持され、外周面が形成されている。シリンダは、ピストンを収納し、ピストンの外周面に対向する内周面が形成されている。ベーンは、シリンダの内周面に形成された溝内に収納され、先端部がピストンの外周部に当接することにより、ピストンとシリンダと端板とに囲まれたシリンダ室を吸入室と圧縮室とに区画する。圧縮部は、回転軸が回転することにより冷媒を圧縮する。ロータリ圧縮機は、冷媒を圧縮するときに、ピストンがシリンダと端板とベーンと摺動し、これらの摺動部に焼付きや摩耗が発生する可能性がある。ロータリ圧縮機は、特にＲ３２やＣＯ_２等の冷媒が使用されたときに、これらの摺動部に焼付きや摩耗が発生しやすくなる。耐摩耗性および耐焼付き性に優れた材料から摺動部を作製することにより、摺動部の耐摩耗性および耐焼付き性を向上させる技術が知られている（特許文献１〜特許文献３参照）。

特許第５５４３９７３号公報 特開平０７−１７３５７０号公報 特開２０１５−６８３２４号公報

ピストンの材料として利用されるモニクロ鋳鉄は、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系片状黒鉛鋳鉄であり、炭燐化物が分散した組織を形成することで耐摩耗性を向上させている。モニクロ鋳鉄は、耐摩耗性に優れているが、全く焼付きや摩耗が発生しないことはなく、所定の厳しい環境下では、焼付きや摩耗が発生することがある。特に、ピストンの外周面とベーンの先端面が摺動すると、それぞれに元来摺動特性が良好なモニクロ鋳鉄を用いた場合でも、焼付きや摩耗といった問題が発生し、ピストンの耐久性が悪化するといった不具合が発生する。

本発明は、耐摩耗性および耐焼付き性に優れたロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のロータリ圧縮機は、上部に吐出管が設けられ側面下部に吸入管が設けられ密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体の内部に配置されるモータと、前記圧縮機筐体の内部の前記モータの下方に配置され前記モータに駆動され前記吸入管を介して吸入された冷媒を圧縮して前記吐出管から吐出する圧縮部とを有している。前記圧縮部は、環状のシリンダと、前記シリンダ内に形成されるシリンダ室の一方側の端部を閉塞する端板と、前記モータにより回転される回転軸に設けられた偏心部と、前記偏心部に嵌合され前記シリンダの内周面に沿って公転するピストンと、前記シリンダに設けられたベーン溝から前記シリンダ室内に突出し前記ピストンに当接して前記シリンダ室を吸入室と圧縮室とに区画するベーンとを備えている。前記ピストンは、クロムを含有する高炭素クロム軸受鋼から母材が形成され、前記ベーンが当接する外周面が、ダイヤモンド状炭素から形成される被覆膜に被覆されることを特徴とする。

本発明のロータリ圧縮機は、耐摩耗性および耐焼付き性を向上させることができる。

図１は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図である。 図２は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部を示す上方分解斜視図である。 図３は、実施例のロータリ圧縮機の回転軸と給油羽根を示す上方分解斜視図である。 図４は、上ピストンを示す斜視図である。 図５は、上ピストンと上ベーンとの摺動部を示す部分断面図である。

以下に、本発明を実施するための形態（実施例）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図であり、図２は、実施例のロータリ圧縮機の圧縮部を示す上方分解斜視図であり、図３は、実施例のロータリ圧縮機の回転軸と給油羽根を示す上方分解斜視図である。

図１に示すように、ロータリ圧縮機１は、密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体１０内の下部に配置された圧縮部１２と、圧縮部１２の上方に配置され、回転軸１５を介して圧縮部１２を駆動するモータ１１と、圧縮機筐体１０の側部に固定された縦置き円筒状のアキュムレータ２５と、を備えている。

アキュムレータ２５は、上吸入管１０５及びアキュムレータ上湾曲管３１Ｔを介して上シリンダ１２１Ｔの上吸入室１３１Ｔ（図２参照）と接続し、下吸入管１０４及びアキュムレータ下湾曲管３１Ｓを介して下シリンダ１２１Ｓの下吸入室１３１Ｓ（図２参照）と接続している。

モータ１１は、外側にステータ１１１を、内側にロータ１１２を備え、ステータ１１１は、圧縮機筐体１０の内周面に焼嵌め固定され、ロータ１１２は、回転軸１５に焼嵌めにより固定されている。

回転軸１５は、下偏心部１５２Ｓの下方の副軸部１５１が下端板１６０Ｓに設けられた副軸受部１６１Ｓに回転自在に嵌合して支持され、上偏心部１５２Ｔの上方の主軸部１５３が上端板１６０Ｔに設けられた主軸受部１６１Ｔに回転自在に嵌合して支持され、互いに１８０度の位相差をつけて設けられた上偏心部１５２Ｔ及び下偏心部１５２Ｓがそれぞれ上ピストン１２５Ｔ及び下ピストン１２５Ｓに回転自在に嵌合することによって、圧縮部１２全体に対して回転自在に支持されるとともに、回転によって上ピストン１２５Ｔ及び下ピストン１２５Ｓをそれぞれ上シリンダ１２１Ｔ、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓに沿って公転運動させる。

圧縮機筐体１０内部には、圧縮部１２を構成する部品の潤滑と上圧縮室１３３Ｔ（図２参照）及び下圧縮室１３３Ｓ（図２参照）のシールのために、潤滑油１８が圧縮部１２をほぼ浸漬する量だけ封入されている。潤滑油１８により潤滑される部品としては、上ピストン１２５Ｔ、下ピストン１２５Ｓ、上シリンダ１２１Ｔ、下シリンダ１２１Ｓ、上端板１６０Ｔ、下端板１６０Ｓ、中間仕切板１４０が例示される。圧縮機筐体１０の下側には、ロータリ圧縮機１全体を支持する複数の弾性支持部材（図示せず）を係止する取付脚３１０が固定されている。

図２に示すように、圧縮部１２は、上からドーム状の膨出部を有する上端板カバー１７０Ｔ、上端板１６０Ｔ、上シリンダ１２１Ｔ、中間仕切板１４０、下シリンダ１２１Ｓ、下端板１６０Ｓ及び平板状の下端板カバー１７０Ｓを積層して構成されている。圧縮部１２全体は、上下から略同心円上に配置された複数の通しボルト１７４，１７５及び補助ボルト１７６によって固定されている。

環状の上シリンダ１２１Ｔには、上吸入管１０５と嵌合する上吸入孔１３５Ｔが設けられている。環状の下シリンダ１２１Ｓには、下吸入管１０４と嵌合する下吸入孔１３５Ｓが設けられている。また、上シリンダ１２１Ｔの上シリンダ室１３０Ｔには、上ピストン１２５Ｔが配置されている。下シリンダ１２１Ｓの下シリンダ室１３０Ｓには、下ピストン１２５Ｓが配置されている。

上シリンダ１２１Ｔには、上シリンダ室１３０Ｔの中心から径方向に外方へ延びる上ベーン溝１２８Ｔが設けられ、上ベーン溝１２８Ｔには上ベーン１２７Ｔが配置されている。上ベーン１２７Ｔは、クロムを含有する金属材料から母材が形成されている。その金属材料としては、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＨＫ５１、ＳＵＪ２が例示される。下シリンダ１２１Ｓには、下シリンダ室１３０Ｓの中心から径方向に外方へ延びる下ベーン溝１２８Ｓが設けられ、下ベーン溝１２８Ｓには下ベーン１２７Ｓが配置されている。下ベーン１２７Ｓは、上ベーン１２７Ｔと同様にして、クロムを含有する金属材料から母材が形成されている。

上シリンダ１２１Ｔには、外側面から上ベーン溝１２８Ｔと重なる位置に上シリンダ室１３０Ｔに貫通しない深さで上スプリング穴１２４Ｔが設けられ、上スプリング穴１２４Ｔには上スプリング１２６Ｔが配置されている。下シリンダ１２１Ｓには、外側面から下ベーン溝１２８Ｓと重なる位置に下シリンダ室１３０Ｓに貫通しない深さで下スプリング穴１２４Ｓが設けられ、下スプリング穴１２４Ｓには下スプリング１２６Ｓが配置されている。

上シリンダ室１３０Ｔは、上シリンダ１２１Ｔの一方側の端部である上端部に上端板１６０Ｔが密着し、上シリンダ１２１Ｔの他方側の端部である下端部に中間仕切板１４０が密着することにより、上シリンダ１２１Ｔの内部に形成されている。すなわち、上シリンダ室１３０Ｔは、上端部が上端板１６０Ｔで閉塞され、下端部が中間仕切板１４０で閉塞されている。下シリンダ室１３０Ｓは、下シリンダ１２１Ｓの一方側の端部である上端部に中間仕切板１４０が密着し、下シリンダ１２１Ｓの他方側の端部である下端部に下端板１６０Ｓが密着することにより、下シリンダ１２１Ｓの内部に形成されている。すなわち、下シリンダ室１３０Ｓは、上端部が中間仕切板１４０で閉塞され、下端部が下端板１６０Ｓで閉塞されている。

上シリンダ室１３０Ｔは、上ベーン１２７Ｔが上スプリング１２６Ｔに押圧されて上ピストン１２５Ｔの外周面４１（図４参照）に当接することによって、上吸入孔１３５Ｔに連通する上吸入室１３１Ｔと、上端板１６０Ｔに設けられた上吐出孔１９０Ｔに連通する上圧縮室１３３Ｔと、に区画される。下シリンダ室１３０Ｓは、下ベーン１２７Ｓが下スプリング１２６Ｓに押圧されて下ピストン１２５Ｓの外周面４１（図４参照）に当接することによって、下吸入孔１３５Ｓに連通する下吸入室１３１Ｓと、下端板１６０Ｓに設けられた下吐出孔１９０Ｓに連通する下圧縮室１３３Ｓと、に区画される。

上端板１６０Ｔには、上端板１６０Ｔを貫通して上シリンダ１２１Ｔの上圧縮室１３３Ｔと連通する上吐出孔１９０Ｔが設けられ、上吐出孔１９０Ｔの出口側には、上吐出孔１９０Ｔを囲む環状の上弁座（図示せず）が形成されている。上端板１６０Ｔには、上吐出孔１９０Ｔの位置から上端板１６０Ｔの外周に向かって溝状に延びる上吐出弁収容凹部１６４Ｔが形成されている。

上吐出弁収容凹部１６４Ｔには、後端部が上吐出弁収容凹部１６４Ｔ内に上リベット２０２Ｔにより固定され前部が上吐出孔１９０Ｔを開閉するリード弁型の上吐出弁２００Ｔ及び後端部が上吐出弁２００Ｔに重ねられて上吐出弁収容凹部１６４Ｔ内に上リベット２０２Ｔにより固定され前部が上吐出弁２００Ｔが開く上側に湾曲して（反って）いて上吐出弁２００Ｔの開度を規制する上吐出弁押さえ２０１Ｔ全体が収容されている。

下端板１６０Ｓには、下端板１６０Ｓを貫通して下シリンダ１２１Ｓの下圧縮室１３３Ｓと連通する下吐出孔１９０Ｓが設けられ、下吐出孔１９０Ｓの出口側には、下吐出孔１９０Ｓを囲む環状の下弁座が形成されている。下端板１６０Ｓには、下吐出孔１９０Ｓの位置から下端板１６０Ｓの外周に向かって溝状に延びる下吐出弁収容凹部が形成されている。

下吐出弁収容凹部には、後端部が下吐出弁収容凹部内に下リベット２０２Ｓにより固定され前部が下吐出孔１９０Ｓを開閉するリード弁型の下吐出弁２００Ｓ及び後端部が下吐出弁２００Ｓに重ねられて下吐出弁収容凹部内に下リベット２０２Ｓにより固定され前部が下吐出弁２００Ｓが開く下側に湾曲して（反って）いて下吐出弁２００Ｓの開度を規制する下吐出弁押さえ２０１Ｓの全部が収容されている。

互いに密着固定された上端板１６０Ｔとドーム状の膨出部を有する上端板カバー１７０Ｔとの間には、上端板カバー室１８０Ｔが形成される。互いに密着固定された下端板１６０Ｓと平板状の下端板カバー１７０Ｓとの間には、下端板カバー室１８０Ｓが形成される。下端板１６０Ｓ、下シリンダ１２１Ｓ、中間仕切板１４０、上端板１６０Ｔ及び上シリンダ１２１Ｔを貫通し下端板カバー室１８０Ｓと上端板カバー室１８０Ｔとを連通する冷媒通路孔１３６が設けられている。

図３に示すように、回転軸１５には、下端から上端まで貫通する給油縦孔１５５が設けられ、給油縦孔１５５には給油羽根１５８が圧入されている。また、回転軸１５の側面には、給油縦孔１５５に連通する複数の給油横孔１５６が設けられている。

図４は、上ピストンを示す斜視図である。上ピストン１２５Ｔは、図４に示されているように、概ね円柱状に形成され、その円柱の軸に沿って貫通孔４０が形成されている。上ピストン１２５Ｔは、外周面４１と上端面４２と下端面４３とが形成されている。外周面４１は、上ピストン１２５Ｔの外周に形成され、円柱の側面に沿う曲面に形成されている。上端面４２は、上ピストン１２５Ｔの上端に形成され、平坦に形成されている。下端面４３は、上ピストン１２５Ｔのうちの上端面４２が形成される上端の反対側の下端に形成され、平坦に形成されている。

上ピストン１２５Ｔは、上シリンダ室１３０Ｔに配置され、貫通孔４０に上偏心部１５２Ｔが嵌合されることにより回転軸１５に回転自在に支持されている。上ピストン１２５Ｔは、上シリンダ室１３０Ｔに配置されることにより、外周面４１が上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに対向し、上端面４２が上端板１６０Ｔに対向し、下端面４３が中間仕切板１４０に対向している。

上ピストン１２５Ｔは、回転軸１５が回転することにより、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに沿って公転運動する。上ピストン１２５Ｔは、公転運動することにより、外周面４１の一部と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが摺動し、上端面４２と上端板１６０Ｔが摺動し、下端面４３と中間仕切板１４０が摺動することがある。上ピストン１２５Ｔは、公転運動することにより、さらに、外周面４１と上ベーン１２７Ｔの先端面７２（図５参照）が摺動する。

図５は、上ピストンと上ベーンとの摺動部を示す部分断面図である。上ピストン１２５Ｔは、図５に示されているように、母材６０と被覆膜６１とを備えている。母材６０は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から形成され、上ピストン１２５Ｔの形状を形成している。母材６０は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から形成されていることにより、表面硬度がＨＲＣ（ロックウェル硬さ）５５以上である。高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２は、一般材であり、入手し易く、調達コストを抑えることができる。被覆膜６１は、膜状に形成され、上ピストン１２５Ｔのうちの外周面４１を被覆している。被覆膜６１は、ダイヤモンド状炭素皮膜６２と中間皮膜６３と金属皮膜６４とが積層されることにより形成され、母材６０の側から金属皮膜６４、中間皮膜６３、ダイヤモンド状炭素皮膜６２の順で積層されている。

すなわち、ダイヤモンド状炭素皮膜６２は、被覆膜６１のうちの母材６０の側の反対側の端に配置され、外側に露出している。ダイヤモンド状炭素皮膜６２は、ダイヤモンド状炭素から形成されている。ダイヤモンド状炭素は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）とも呼ばれ、非晶質の炭素から形成されている。ダイヤモンド状炭素は、金属材料に比較して、硬く、耐摩耗性および耐焼付き性に優れている。金属皮膜６４は、被覆膜６１のうちの母材６０の側に配置され、クロムＣｒから形成されている。中間皮膜６３は、ダイヤモンド状炭素皮膜６２と金属皮膜６４との間に配置されている。中間皮膜６３は、クロムＣｒと炭素Ｃとの濃度傾斜を有している。すなわち、中間皮膜６３のうちの金属皮膜６４に近い部分は、クロムＣｒの濃度が炭素Ｃの濃度より高い。中間皮膜６３のうちのダイヤモンド状炭素皮膜６２に近い部分は、炭素Ｃの濃度がクロムＣｒの濃度より高い。

上ベーン１２７Ｔは、母材７０と被覆膜７１とを備えている。母材７０は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から形成され、上ベーン１２７Ｔの形状を形成している。母材７０は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から形成されていることにより、表面硬度がＨＲＣ５５以上である。なお、母材７０は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２と異なる他の金属材料から形成されてもよい。その金属材料としては、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＨＫ５１が例示される。被覆膜７１は、膜状に形成され、上ベーン１２７Ｔのうちの先端面７２を被覆している。先端面７２は、上ベーン１２７Ｔの表面のうちの上ピストン１２５Ｔと摺動する領域である。被覆膜７１は、ダイヤモンド状炭素皮膜７３と中間皮膜７４と金属皮膜７５とが積層されることにより形成され、母材７０の側から金属皮膜７５、中間皮膜７４、ダイヤモンド状炭素皮膜７３の順で積層されている。

すなわち、ダイヤモンド状炭素皮膜７３は、被覆膜７１のうちの母材７０の側の反対側に配置され、外側に露出している。ダイヤモンド状炭素皮膜７３は、ダイヤモンド状炭素から形成されている。金属皮膜７５は、被覆膜７１のうちの母材７０の側に配置され、母材７０に直接に密着されている。金属皮膜７５は、クロムＣｒから形成されている。中間皮膜７４は、ダイヤモンド状炭素皮膜７３と金属皮膜７５との間に配置されている。中間皮膜７４は、クロムＣｒと炭素Ｃとの濃度傾斜を有している。すなわち、中間皮膜７４のうちの金属皮膜７５に近い部分は、クロムＣｒの濃度が炭素Ｃの濃度より高い。中間皮膜７４のうちのダイヤモンド状炭素皮膜７３に近い部分は、炭素Ｃの濃度がクロムＣｒの濃度より高い。

下ピストン１２５Ｓは、上ピストン１２５Ｔと同様にして、形成されている。すなわち、下ピストン１２５Ｓは、概ね円柱状に形成され、貫通孔４０が形成され、外周面４１と上端面４２と下端面４３とが形成されている（図４参照）。下ピストン１２５Ｓは、さらに、外周面４１が被覆膜６１により被覆されている。下ベーン１２７Ｓは、上ベーン１２７Ｔと同様にして、形成されている。すなわち、下ベーン１２７Ｓは、先端面７２が被覆膜７１により被覆されている。

下ピストン１２５Ｓは、回転軸１５が回転することにより、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓに沿って公転運動する。下ピストン１２５Ｓは、公転運動することにより、外周面４１が下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓと摺動し、上端面４２が中間仕切板１４０と摺動し、下端面４３が下端板１６０Ｓと摺動することがある。下ピストン１２５Ｓは、公転運動することにより、さらに、外周面４１が下ベーン１２７Ｓの先端面７２と摺動する。

以下に、回転軸１５の回転による冷媒の流れを説明する。上シリンダ室１３０Ｔ内において、回転軸１５の回転によって、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔに嵌合された上ピストン１２５Ｔが、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに沿って公転することにより、上吸入室１３１Ｔが容積を拡大しながら上吸入管１０５から冷媒を吸入し、上圧縮室１３３Ｔが容積を縮小しながら冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒の圧力が上吐出弁２００Ｔの外側の上端板カバー室１８０Ｔの圧力より高くなると、上吐出弁２００Ｔが開いて上圧縮室１３３Ｔから上端板カバー室１８０Ｔへ冷媒が吐出される。上端板カバー室１８０Ｔに吐出された冷媒は、上端板カバー１７０Ｔに設けられた上端板カバー吐出孔１７２Ｔ（図１参照）から圧縮機筐体１０内に吐出される。

また、下シリンダ室１３０Ｓ内において、回転軸１５の回転によって、回転軸１５の下偏心部１５２Ｓに嵌合された下ピストン１２５Ｓが、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓに沿って公転することにより、下吸入室１３１Ｓが容積を拡大しながら下吸入管１０４から冷媒を吸入し、下圧縮室１３３Ｓが容積を縮小しながら冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒の圧力が下吐出弁２００Ｓの外側の下端板カバー室１８０Ｓの圧力より高くなると、下吐出弁２００Ｓが開いて下圧縮室１３３Ｓから下端板カバー室１８０Ｓへ冷媒が吐出される。下端板カバー室１８０Ｓに吐出された冷媒は、冷媒通路孔１３６及び上端板カバー室１８０Ｔを通って上端板カバー１７０Ｔに設けられた上端板カバー吐出孔１７２Ｔ（図１参照）から圧縮機筐体１０内部に吐出される。

圧縮機筐体１０内に吐出された冷媒は、ステータ１１１外周に設けられた上下を連通する切欠き（図示せず）、又はステータ１１１の巻線部の隙間（図示せず）、又はステータ１１１とロータ１１２との隙間１１５（図１参照）を通ってモータ１１の上方に導かれ、圧縮機筐体１０上部の吐出管１０７から吐出される。

以下に、潤滑油１８の流れを説明する。潤滑油１８は、回転軸１５の下端から給油縦孔１５５及び複数の給油横孔１５６を通って、副軸受部１６１Ｓと回転軸１５の副軸部１５１との摺動面、主軸受部１６１Ｔと回転軸１５の主軸部１５３との摺動面、回転軸１５の下偏心部１５２Ｓと下ピストン１２５Ｓとの摺動面、上偏心部１５２Ｔと上ピストン１２５Ｔとの摺動面、に供給され、それぞれの摺動面を潤滑する。

給油羽根１５８は、給油縦孔１５５内で潤滑油１８に遠心力を与えることにより潤滑油１８を吸い上げ、潤滑油１８が圧縮機筐体１０内から冷媒とともに排出されて油面が低くなった場合にも、確実に上記の摺動面に潤滑油１８を供給する役目を担っている。

［ロータリ圧縮機の効果］
実施例のロータリ圧縮機１は、縦置き円筒状の圧縮機筐体１０とモータ１１と圧縮部１２とを有している。圧縮機筐体１０は、上部に吐出管１０７が設けられ、側面下部に下吸入管１０４と上吸入管１０５とが設けられ、密閉されている。モータ１１は、圧縮機筐体１０の内部に配置されている。圧縮部１２は、圧縮機筐体１０の内部のモータ１１の下方に配置され、モータ１１に駆動され、下吸入管１０４と上吸入管１０５とを介して吸入された冷媒を圧縮して吐出管１０７から吐出する。圧縮部１２は、環状の上シリンダ１２１Ｔと上端板１６０Ｔと上偏心部１５２Ｔと上ピストン１２５Ｔと上ベーン１２７Ｔとを備えている。上端板１６０Ｔは、上シリンダ１２１Ｔ内に形成されている上シリンダ室１３０Ｔの上端部を閉塞している。上偏心部１５２Ｔは、モータ１１により回転される回転軸１５に設けられている。上ピストン１２５Ｔは、上偏心部１５２Ｔに嵌合され、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに沿って公転する。上ベーン１２７Ｔは、上シリンダ１２１Ｔに設けられた上ベーン溝１２８Ｔから上シリンダ室１３０Ｔ内に突出し、上ピストン１２５Ｔに当接して上シリンダ室１３０Ｔを上吸入室１３１Ｔと上圧縮室１３３Ｔとに区画している。上ピストン１２５Ｔは、クロムを含有する高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から形成され、上ベーン１２７Ｔが当接する外周面４１が、ダイヤモンド状炭素から形成されるダイヤモンド状炭素皮膜６２に被覆されている。

このようなロータリ圧縮機１は、上ピストン１２５Ｔの外周面４１がダイヤモンド状炭素皮膜６２に被覆されていることにより、外周面４１の耐摩耗性および耐焼付き性が優れている。ロータリ圧縮機１は、外周面４１の耐摩耗性および耐焼付き性が優れていることにより、上ピストン１２５Ｔの耐久性が向上し、信頼性が向上する。ロータリ圧縮機１は、ダイヤモンド状炭素皮膜６２を用いて上ピストン１２５Ｔの外周面４１の耐摩耗性および耐焼付き性を向上させていることにより、耐摩耗性および耐焼付き性が優れているが入手し難いモニクロ鋳鉄のような材料から上ピストン１２５Ｔの母材６０を作製する必要がない。高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２は、モニクロ鋳鉄に例示される他の材料に比較して、入手し易い。このため、ロータリ圧縮機１は、高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から上ピストン１２５Ｔの母材６０を作製することにより、上ピストン１２５Ｔがモニクロ鋳鉄から形成される他のロータリ圧縮機に比較して、調達コストを低減することができ、低コストで作製される。

また、実施例のロータリ圧縮機１の上ピストン１２５Ｔは、上ピストン１２５Ｔの母材６０とダイヤモンド状炭素皮膜６２との間に積層される金属皮膜６４と、金属皮膜６４とダイヤモンド状炭素皮膜６２との間に積層される中間皮膜６３とをさらに備えている。金属皮膜６４は、クロムから形成されている。中間皮膜６３は、クロムと炭素との濃度傾斜を有し、金属皮膜６４の側で炭素の濃度よりクロムの濃度が高く、ダイヤモンド状炭素皮膜６２の側でクロムの濃度より炭素の濃度が高い。

このようなロータリ圧縮機１は、上ピストン１２５Ｔの母材６０とダイヤモンド状炭素皮膜６２との間に中間皮膜６３と金属皮膜６４とが積層されることにより、上ピストン１２５Ｔの母材６０とダイヤモンド状炭素皮膜６２との密着性が向上する。ロータリ圧縮機１は、上ピストン１２５Ｔの母材６０とダイヤモンド状炭素皮膜６２との密着性が向上することにより、上ピストン１２５Ｔの耐久性がより向上し、信頼性がより向上する。

また、実施例のロータリ圧縮機１の上ベーン１２７Ｔは、クロムを含有する金属材料から母材７０が形成され、上ピストン１２５Ｔに当接する先端面７２が、ダイヤモンド状炭素から形成されるダイヤモンド状炭素皮膜７３に被覆されている。このようなロータリ圧縮機１は、上ベーン１２７Ｔの先端面７２がダイヤモンド状炭素皮膜７３に被覆されていることにより、先端面７２の耐摩耗性および耐焼付き性が優れている。ロータリ圧縮機１は、先端面７２の耐摩耗性および耐焼付き性が優れていることにより、上ベーン１２７Ｔの耐久性が向上し、信頼性が向上する。

また、実施例のロータリ圧縮機１の上ベーン１２７Ｔは、金属皮膜７５と中間皮膜７４とをさらに備えている。これらの皮膜は、上ベーン１２７Ｔの母材７０の側から金属皮膜７５、中間皮膜７４、ダイヤモンド状炭素皮膜７３の順で積層されている。すなわち、金属皮膜７５は、上ベーン１２７Ｔの母材７０とダイヤモンド状炭素皮膜７３との間に配置されている。中間皮膜７４は、金属皮膜７５とダイヤモンド状炭素皮膜７３との間に配置されている。上ベーン１２７Ｔは、クロムを含有する金属材料から母材７０が形成されている。金属皮膜７５は、クロムから形成されている。中間皮膜７４は、クロムと炭素との濃度傾斜を有し、金属皮膜７５の側で炭素の濃度よりクロムの濃度が高く、ダイヤモンド状炭素皮膜７３の側でクロムの濃度より炭素の濃度が高い。

このようなロータリ圧縮機１は、上ベーン１２７Ｔの母材７０とダイヤモンド状炭素皮膜７３との間に中間皮膜７４と金属皮膜７５とが積層されることにより、上ベーン１２７Ｔの母材７０とダイヤモンド状炭素皮膜７３との密着性が向上する。ロータリ圧縮機１は、上ベーン１２７Ｔの母材７０とダイヤモンド状炭素皮膜７３との密着性が向上することにより、上ベーン１２７Ｔの耐久性がより向上し、信頼性がより向上する。

また、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮部１２は、さらに、環状の下シリンダ１２１Ｓと下端板１６０Ｓと下偏心部１５２Ｓと下ピストン１２５Ｓと下ベーン１２７Ｓとをさらに備えている。中間仕切板１４０は、下シリンダ１２１Ｓの上端部を閉塞している。下端板１６０Ｓは、下シリンダ１２１Ｓの下端部を閉塞している。下偏心部１５２Ｓは、モータ１１により回転される回転軸１５に設けられている。下ピストン１２５Ｓは、下偏心部１５２Ｓに嵌合され、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓに沿って公転し、下シリンダ１２１Ｓ内に下シリンダ室１３０Ｓを形成している。下ベーン１２７Ｓは、下シリンダ１２１Ｓに設けられた下ベーン溝１２８Ｓから下シリンダ室１３０Ｓ内に突出し、下ピストン１２５Ｓに当接して下シリンダ室１３０Ｓを下吸入室１３１Ｓと下圧縮室１３３Ｓとに区画している。下ピストン１２５Ｓは、クロムを含有する高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２から形成され、下ベーン１２７Ｓに対向する外周面４１が、ダイヤモンド状炭素から形成されるダイヤモンド状炭素皮膜に被覆されている。このようなロータリ圧縮機１も、下ピストン１２５Ｓの外周面４１がダイヤモンド状炭素皮膜６２に被覆されていることにより、外周面４１の耐摩耗性および耐焼付き性が優れている。

ところで、既述の実施例のロータリ圧縮機１は、上ピストン１２５Ｔと下ピストン１２５Ｓとの両方にダイヤモンド状炭素皮膜６２が被覆されているが、上ピストン１２５Ｔと下ピストン１２５Ｓとのうちの一方にダイヤモンド状炭素皮膜６２が被覆されてもよい。ロータリ圧縮機１は、上ピストン１２５Ｔと下ピストン１２５Ｓとのうちの一方にダイヤモンド状炭素皮膜６２が被覆された場合でも、低コストで作製され、耐摩耗性および耐焼付き性を向上させることができる。

ところで、既述の実施例のロータリ圧縮機１の上ベーン１２７Ｔは、ダイヤモンド状炭素皮膜７３を用いて先端面７２の耐摩耗性および耐焼付き性を向上させているが、他の処理により先端面７２の耐摩耗性および耐焼付き性を向上させてもよい。

変形例のロータリ圧縮機は、上ベーン１２７Ｔが他の上ベーンに置換され、上ベーン１２７Ｔを除く他の部分が既述の実施例のロータリ圧縮機１と同じである。その置換された上ベーンは、上ベーン１２７Ｔと同様の形状に形成され、母材が鉄系材料から形成されている。鉄系材料としては、ＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＨＫ５１が例示される。鉄系材料は、窒化処理されることにより、表面硬度がＨＶ（ビッカース硬さ）９００以上になる。その上ベーンは、上ピストン１２５Ｔに摺動する先端面が窒化処理されることにより、窒化処理により形成された被覆膜がその先端面に被覆されている。このとき、その被覆膜は、表面硬度がＨＶ９００以上となっている。

変形例のロータリ圧縮機の上ベーンは、鉄系材料から母材が形成され、上ピストン１２５Ｔに当接する先端面が、上ベーンの母材が窒化処理されることにより形成された被覆膜に被覆されている。このようなロータリ圧縮機は、上ベーンの先端面の表面硬度がＨＶ９００以上であることにより、上ベーンの耐摩耗性および耐焼付き性に優れ、上ベーンの耐久性が向上する。ロータリ圧縮機は、上ベーンの耐久性が向上することにより、信頼性が向上する。

ところで、既述の変形例のロータリ圧縮機は、２つのベーンのうちの一方の上ベーンの先端面が窒化処理により形成された被覆膜に被覆されているが、他方の下ベーン１２７Ｓがさらに他の下ベーンに置換されてもよい。その下ベーンは、下ベーン１２７Ｓと同様の形状に形成され、母材が鉄系材料から形成されている。その下ベーンは、下ピストン１２５Ｓに摺動する先端面が窒化処理されることにより、窒化処理により形成された被覆膜がその先端面に被覆されている。このようなロータリ圧縮機は、窒化処理により形成された被覆膜に下ベーンのうちの下ピストン１２５Ｓに当接する先端面が被覆されていることにより、耐久性がより向上し、信頼性がより向上する。

ところで、既述のロータリ圧縮機は、上ピストン１２５Ｔと下ピストン１２５Ｓとを備える所謂ツインロータリ圧縮機であるが、本発明は、１つのピストンを備える所謂シングルロータリ圧縮機に利用されてもよい。このとき、その１つのピストンのうちのベーンに摺動する外周面がダイヤモンド状炭素皮膜６２により被覆されている。シングルロータリ圧縮機は、その１つのピストンの外周面がダイヤモンド状炭素皮膜６２により被覆されていることにより、既述のロータリ圧縮機１と同様にして、低コストで作製され、耐摩耗性および耐焼付き性を向上させることができる。

以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ ロータリ圧縮機
１０ 圧縮機筐体
１１ モータ
１２ 圧縮部
１５ 回転軸
１０５ 上吸入管
１０４ 下吸入管
１０７ 吐出管
１２１Ｔ 上シリンダ
１２１Ｓ 下シリンダ
１２５Ｔ 上ピストン
１２５Ｓ 下ピストン
１２７Ｔ 上ベーン
１２７Ｓ 下ベーン
１２８Ｔ 上ベーン溝
１２８Ｓ 下ベーン溝
１３０Ｔ 上シリンダ室
１３０Ｓ 下シリンダ室
１３１Ｔ 上吸入室
１３１Ｓ 下吸入室
１３３Ｔ 上圧縮室
１３３Ｓ 下圧縮室
１４０ 中間仕切板
１５２Ｔ 上偏心部
１５２Ｓ 下偏心部
１６０Ｔ 上端板
１６０Ｓ 下端板
４１ 外周面
４２ 上端面
４３ 下端面
６０ 母材
６１ 被覆膜
６２ ダイヤモンド状炭素皮膜
６３ 中間皮膜
６４ 金属皮膜
７０ 母材
７１ 被覆膜
７２ 先端面
７３ ダイヤモンド状炭素皮膜
７４ 中間皮膜
７５ 金属皮膜

Claims (6)

1. 上部に吐出管が設けられ側面下部に吸入管が設けられ密閉された縦置き円筒状の圧縮機筐体と、
   前記圧縮機筐体の内部に配置されるモータと、
   前記圧縮機筐体の内部の前記モータの下方に配置され前記モータに駆動され前記吸入管を介して吸入された冷媒を圧縮して前記吐出管から吐出する圧縮部とを有し、
   前記圧縮部は、
   環状のシリンダと、
   前記シリンダ内に形成されるシリンダ室の一方側の端部を閉塞する端板と、
   前記モータにより回転される回転軸に設けられた偏心部と、
   前記偏心部に嵌合され前記シリンダの内周面に沿って公転するピストンと、
   前記シリンダに設けられたベーン溝から前記シリンダ室内に突出し前記ピストンに当接して前記シリンダ室を吸入室と圧縮室とに区画するベーンと、
   を備えるロータリ圧縮機において、
   前記ピストンは、クロムを含有する高炭素クロム軸受鋼から母材が形成され、前記ベーンに当接する外周面が、ダイヤモンド状炭素から形成されるダイヤモンド状炭素皮膜に被覆されることを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 前記ピストンは、
   前記ピストンの母材と前記ダイヤモンド状炭素皮膜との間に配置され、クロムから形成される金属皮膜と、
   前記金属皮膜と前記ダイヤモンド状炭素皮膜との間に配置され、クロムと炭素との濃度傾斜を有し、前記金属皮膜の側で炭素の濃度よりクロムの濃度が高く、前記ダイヤモンド状炭素皮膜の側でクロムの濃度より炭素の濃度が高い中間皮膜とともに前記ダイヤモンド状炭素皮膜に被覆されることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記ベーンは、前記ピストンに当接する先端面が、ダイヤモンド状炭素から形成される他のダイヤモンド状炭素皮膜に被覆されることを特徴とする請求項２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記ベーンは、
   クロムを含有する金属材料から母材が形成され、
   前記ベーンの母材と前記他のダイヤモンド状炭素皮膜との間に配置され、クロムから形成される他の金属皮膜と、
   前記他の金属皮膜と前記他のダイヤモンド状炭素皮膜との間に配置され、クロムと炭素との濃度傾斜を有し、前記他の金属皮膜の側で炭素の濃度よりクロムの濃度が高く、前記他のダイヤモンド状炭素皮膜の側でクロムの濃度より炭素の濃度が高い他の中間皮膜とともに前記他のダイヤモンド状炭素皮膜に被覆されることを特徴とする請求項３に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記ベーンは、鉄系材料から母材が形成され、前記ピストンに当接する先端面が、前記ベーンの母材が窒化処理されることにより形成された被覆膜に被覆されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリ圧縮機。
6. 前記圧縮部は、
   環状の他のシリンダと、
   前記シリンダと前記他のシリンダとの間に配置され、前記シリンダ室の他方側の端部を閉塞し前記他のシリンダ内に形成される他のシリンダ室の一方側の端部を閉塞する中間仕切り板と、
   前記他のシリンダ室の他方側の端部を閉塞する他の端板と、
   前記回転軸に前記偏心部と１８０°の位相差をつけて設けられた他の偏心部と、
   前記他の偏心部に嵌合され前記他のシリンダの内周面に沿って公転する他のピストンと、
   前記他のシリンダに設けられた他のベーン溝から前記他のシリンダ室内に突出し前記他のピストンに当接して前記他のシリンダ室を他の吸入室と他の圧縮室に区画する他のベーンとをさらに備え、
   前記他のピストンは、クロムを含有する高炭素クロム軸受鋼から母材が形成され、前記他のベーンに当接する外周面が、ダイヤモンド状炭素から形成される他のダイヤモンド状炭素皮膜に被覆されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。

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