JP2022056590A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の低回転時に、偏心部の周方向に対するピストンの自転運動を促し、ピストンの異常摩耗を抑える。【解決手段】ロータリ圧縮機の圧縮部は、シリンダと、モータにより回転される回転軸と、回転軸の中心に対して偏心して設けられた偏心部と、偏心部にはめ込まれシリンダの内周面に沿って回転しシリンダ内にシリンダ室を形成するピストンと、シリンダに設けられたベーン溝からシリンダ室内に突出しピストンと接してシリンダ室を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、を有する。偏心部の外周面には、この外周面とピストンの内周面との間の摩擦力を高める被覆膜が、この外周面の周方向における一部に形成されている。偏心部の外周面の周方向において、被覆膜は、回転軸の中心に対して偏心部の中心が偏心する方向が外周面に交差する第１位置と、この第１位置から回転軸の回転方向に向かって、偏心部の中心まわりの中心角が９０度をなす第２位置との間の範囲内のみに形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。

ロータリ圧縮機の圧縮部としては、回転軸の偏心部に嵌め込まれたピストンが、シリンダの内周面に沿って回転してシリンダ内にシリンダ室を形成し、シリンダのベーン溝に沿って移動するベーンの先端とピストンの外周面とが接してシリンダ室が吸入室と圧縮室に区画される構造が知られている。このような圧縮部では、回転軸に嵌め込まれたピストンは、回転軸の回転に伴って、シリンダの内周面に沿って公転運動しながら、回転軸まわりに自転運動を行う。

国際公開第２０１８／１３１２６５号

上述のような圧縮部では、ピストンの公転速度が遅くなるに伴ってピストンが自転しにくくなる傾向がある。このため、ピストンの公転速度が遅くなる回転軸の低回転時に、回転軸の偏心部の周方向に対するピストンの自転運動が停止するおそれがある。ピストンが自転運動を行わずに公転運動のみを行った場合、ベーンの先端が、ピストンの外周面の周方向における一部の範囲だけに接することになり、ピストンの一部に異常摩耗が生じてしまう。このような異常摩耗が生じた場合、ピストンの外形の変形に伴い、圧縮部の異常停止につながるおそれもある。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、回転軸の低回転時に、偏心部の周方向に対するピストンの自転運動を促し、ピストンの異常摩耗を抑えられるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

本願の開示するロータリ圧縮機の一態様は、冷媒の吐出部及び吸入部が設けられた圧縮機筐体と、圧縮機筐体の内部に配置されて吸入部から吸入した冷媒を圧縮して吐出部から吐出する圧縮部と、圧縮機筐体内に配置されて圧縮部を駆動するモータと、を備え、圧縮部は、環状のシリンダと、シリンダを閉塞する上端板及び下端板と、上端板及び下端板に支持されモータにより回転される回転軸と、回転軸の中心に対して偏心して設けられた偏心部と、偏心部にはめ込まれシリンダの内周面に沿って回転しシリンダ内にシリンダ室を形成するピストンと、シリンダに設けられたベーン溝からシリンダ室内に突出しピストンと接してシリンダ室を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、を有するロータリ圧縮機において、偏心部の外周面には、この外周面とピストンの内周面との間の摩擦力を高める被覆膜が、この外周面の周方向における一部に形成され、偏心部の外周面の周方向において、被覆膜は、回転軸の中心に対して偏心部の中心が偏心する方向が偏心部の外周面に交差する第１位置と、この第１位置から回転軸の回転方向に、偏心部の中心まわりの中心角が９０度をなす第２位置との間の範囲内のみに形成されている。

本願の開示するロータリ圧縮機の一態様によれば、回転軸の低回転時に、偏心部の周方向に対するピストンの自転運動を促し、ピストンの異常摩耗を抑えられる。

図１は、実施例のロータリ圧縮機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分解斜視図である。 図３は、実施例のロータリ圧縮機の要部を説明するための平面図である。 図４は、実施例における回転軸の上偏心部を拡大して示す平面図である。 図５Ａは、実施例における回転軸の上偏心部に形成される被覆膜のパターンの一例を示す側面図である。 図５Ｂは、実施例における回転軸の上偏心部に形成される被覆膜のパターンの他の例を示す側面図である。 図５Ｃは、実施例における回転軸の上偏心部に形成される被覆膜のパターンの他の例を示す側面図である。 図６は、参考例において、被覆膜が０度から１８０度までの範囲に形成された場合の上偏心部と上ピストンの挙動を説明するための図である。 図７は、実施例において、被覆膜が０度から９０度までの範囲に形成された場合の上偏心部と上ピストンの挙動を説明するための図である。 図８は、実施例において、被覆膜が０度から４５度までの範囲に形成された場合の上偏心部と上ピストンの挙動を説明するための図である。

以下に、本願の開示するロータリ圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示するロータリ圧縮機が限定されるものではない。

（ロータリ圧縮機の構成）
図１は、実施例のロータリ圧縮機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、圧縮機筐体１０内の上部に配置され、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の外周面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の上シリンダ室１３０Ｔ（図２参照）と接続され、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の下シリンダ室１３０Ｓ（図２参照）と接続されている。

モータ１１は、外側に配置されたステータ１１１と、内側に配置されたロータ１１２と、を備えている。ステータ１１１は、圧縮機筐体１０の内周面に焼嵌め状態で固定されており、ロータ１１２は、回転軸１５に焼嵌め状態で固定されている。

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に回転自在に支持されている。回転軸１５は、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に、環状の上ピストン１２５Ｔ及び環状の下ピストン１２５Ｓがそれぞれ支持されている。これによって、回転軸１５は、圧縮部１２に対して回転自在に支持されると共に、回転に伴って上ピストン１２５Ｔ及び下ピストン１２５Ｓを、上シリンダ１２１Ｔの内周面１３７Ｔ、下シリンダ１２１Ｓの内周面１３７Ｓに沿ってそれぞれ公転運動させる。

また、上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａが回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａと接しており、上ピストン１２５Ｔは、上シリンダ１２１Ｔの内面の周方向に沿った公転運動と共に、上偏心部１５２Ｔの周方向に沿った自転運動を行う。下ピストン１２５Ｓの内周面１２５ａが下偏心部１５２Ｓの外周面１５２ａと接しており、下ピストン１２５Ｓは、下シリンダ１２１Ｓの内面の周方向に沿った公転運動と共に、下偏心部１５２Ｓの周方向に沿った自転運動を行う。本実施例では、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの一部及び下偏心部１５２Ｓの外周面１５２ａの一部には、摩擦係数を高くする被覆膜１５５が形成されている（図１参照）。被覆膜１５５の詳細については後述する。

圧縮機筐体１０の内部には、圧縮部１２に供給する潤滑油（冷凍機油）１８が貯留されている。圧縮機筐体１０の内部には、圧縮部１２において摺動する上ピストン１２５Ｔ及び下ピストン１２５Ｓ等の摺動部の潤滑性を確保し、上圧縮室１３３Ｔ（図２参照）及び下圧縮室１３３Ｓ（図２参照）をシールするために、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。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（図１参照）が固定されている。

図１に示すように、圧縮機筐体１０には、冷媒を吐出する吐出管１０７が上部１０ｂに設けられており、冷媒を吸入する上吸入管１０５及び下吸入管１０４が側面部に設けられている。圧縮部１２は、上吸入管１０５及び下吸入管１０４から吸入した冷媒を圧縮し、吐出管１０７から冷媒回路（図示せず）へ吐出する。図２に示すように、圧縮部１２は、上から、内部に中空空間が形成された膨出部を有する上端板カバー１７０Ｔ、上端板１６０Ｔ、環状の上シリンダ１２１Ｔ、中間仕切板１４０、環状の下シリンダ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。

図２に示すように、上シリンダ１２１Ｔには、円筒状の内周面１３７Ｔが形成されている。上シリンダ１２１Ｔの内周面１３７Ｔの内側には、上シリンダ１２１Ｔの内周面１３７の内径よりも小さい外径の上ピストン１２５Ｔが配置されており、内周面１３７Ｔと上ピストン１２５Ｔの外周面１３９Ｔとの間に、冷媒を吸入し圧縮して吐出する上圧縮室１３３Ｔが形成される。下シリンダ１２１Ｓには、円筒状の内周面１３７Ｓが形成されている。下シリンダ１２１Ｓの内周面１３７Ｓの内側には、下シリンダ１２１Ｓの内周面１３７Ｓの内径よりも小さい外径の下ピストン１２５Ｓが配置されており、内周面１３７Ｓと下ピストン１２５Ｓの外周面１３９Ｓとの間に、冷媒を吸入し圧縮して吐出する下圧縮室１３３Ｓが形成される。

上シリンダ１２１Ｔは、円形状の外周部から、円筒状の内周面１３７Ｔの径方向に張り出した上側方突出部１２２Ｔを有する。上側方突出部１２２Ｔには、上シリンダ室１３０Ｔから放射状に外方へ延びる上ベーン溝１２８Ｔが設けられている。上ベーン溝１２８Ｔ内には、上ベーン１２７Ｔが摺動可能に配置されている。下シリンダ１２１Ｓは、円形状の外周部から、円筒状の内周面１３７Ｓの径方向に張り出した下側方突出部１２２Ｓを有する。下側方突出部１２２Ｓには、下シリンダ室１３０Ｓから放射状に外方へ延びる下ベーン溝１２８Ｓが設けられている。下ベーン溝１２８Ｓ内には、下ベーン１２７Ｓが摺動可能に配置されている。

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が設けられている。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が設けられている。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。

また、下シリンダ１２１Ｓには、下ベーン溝１２８Ｓの径方向外側と圧縮機筐体１０内とを開口部で連通して圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒を導入し、下ベーン１２７Ｓに冷媒の圧力により背圧をかける下圧力導入路１２９Ｓが形成されている。なお、圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒は、下スプリング穴１２４Ｓからも導入される。また、上シリンダ１２１Ｔには、上ベーン溝１２８Ｔの径方向外側と圧縮機筐体１０内とを開口部で連通して圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒を導入し、上ベーン１２７Ｔに冷媒の圧力により背圧をかける上圧力導入路１２９Ｔが形成されている。なお、圧縮機筐体１０内の圧縮された冷媒は、上スプリング穴１２４Ｔからも導入される。

上シリンダ１２１Ｔの上側方突出部１２２Ｔには、上吸入管１０５が嵌め込まれる上吸入孔１３５Ｔが設けられている。下シリンダ１２１Ｓの下側方突出部１２２Ｓには、下吸入管１０４が嵌め込まれる下吸入孔１３５Ｓが設けられている。

上シリンダ室１３０Ｔは、上下をそれぞれ上端板１６０Ｔ及び中間仕切板１４０で閉塞されている。下シリンダ室１３０Ｓは、上下をそれぞれ中間仕切板１４０及び下端板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１３９Ｔ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（図３参照）。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１３９Ｓ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（図３参照）。

図２に示すように、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の周囲に上弁座（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の周方向に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が設けられている。下端板１６０Ｓには、下吐出孔１９０Ｓの位置から下端板１６０Ｓの周方向に溝状に延びる下吐出弁収容凹部（図示せず）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全体が収容されている。

互いに密着固定された上端板１６０Ｔと、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（図１参照）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。

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１３７Ｔ（上シリンダ室１３０Ｔの外周面）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の圧力よりも高くなると、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１３７Ｓ（下シリンダ室１３０Ｓの外周面）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の圧力よりも高くなると、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から圧縮機筐体１０内に吐出される。

圧縮機筐体１０内に吐出された冷媒は、ステータ１１１の外周部に上下方向に沿って設けられた切欠き（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）、又はロータ１１２の内部の冷媒通路（図示せず）を通ってモータ１１の上方に導かれ、圧縮機筐体１０の上部１０ｂに配置された吐出管１０７から吐出される。

（ロータリ圧縮機の特徴的な構成）
次に、実施例のロータリ圧縮機１の特徴的な構成について説明する。実施例の特徴には、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの一部である所定位置及び下偏心部１５２Ｓの外周面１５２ａの一部である所定位置に形成される被覆膜１５５が含まれる。

以下、上偏心部１５２Ｔに形成される被覆膜１５５について説明し、下偏心部１５２Ｓに形成される被覆膜１５５の説明を省略するが、下偏心部１５２Ｓにも上偏心部１５２Ｔと同様に被覆膜１５５が形成される。上偏心部１５２Ｔと下偏心部１５２Ｓにおける被覆膜１５５の作用も同様である。

上述したように、上ピストン１２５Ｔは、上シリンダ１２１Ｔの内面の周方向に沿って公転運動しながら、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの周方向に沿って自転運動するが、上ピストン１２５Ｔの公転速度の低下に伴って上ピストン１２５Ｔが自転しにくくなる傾向がある。このため、回転軸１５の低回転時に、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの周方向に上ピストン１２５Ｔが回転せずに、上ピストン１２５Ｔの自転運動が停止する場合がある。このような上ピストン１２５Ｔが自転しにくくなることにより生じる自転運動の停止を抑えるため、本実施例では、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの一部に被覆膜１５５が形成されている。

図３は、実施例のロータリ圧縮機１の要部を説明するための平面図である。図４は、実施例における回転軸１５の上偏心部１５２Ｔを拡大して示す平面図である。図３及び図４において、時計まわりの矢印方向に沿って、回転軸１５が回転し、上ピストン１２５Ｔが公転及び自転する。

図３及び図４に示すように、本実施例における回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａには、この外周面１５２ａと上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａとの間の摩擦力を高める被覆膜１５５が、外周面１５２ａの周方向における一部に形成されている。つまり、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおいて、被覆膜１５５が形成された範囲の摩擦係数は、被覆膜１５５が形成されていない範囲の摩擦係数よりも高くされている。

このような被覆膜１５５によって、回転軸１５の低回転時の、上ピストン１２５Ｔの公転運動における所定のタイミングで、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａと上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａとの間の摩擦力を高めることにより、上ピストン１２５Ｔの自転運動の停止が抑えられる。

具体的には、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの周方向において、被覆膜１５５は、図４に示すように、回転軸１５の中心Ｃ１に対して上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２が偏心する方向が外周面１５２ａに交差する第１位置Ｐ１と、この第１位置Ｐ１から回転軸１５の回転方向に、上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２まわりの中心角θが９０度をなす第２位置Ｐ２との間の範囲内のみに形成されている。

上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの第１位置Ｐ１は、回転軸１５の中心Ｃ１と、上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２とを結ぶ直線Ｌ上に位置しており、上偏心部１５２Ｔの周方向に対する中心Ｃ２まわりの中心角θを０度とする。以下、被覆膜１５５が形成される範囲について、図４に示すように、上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２まわりの中心角θを基準として、第１位置Ｐ１を０度、第２位置Ｐ２を９０度とも称する。

第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間に形成される被覆膜１５５は、例えば、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおける周方向に連続して形成されるが、外周面１５２ａの周方向に間隔をあけて非連続に形成されてもよい。

また、本実施例において、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間に形成される被覆膜１５５は、上ピストン１２５Ｔの公転運動において摩擦力を高めるタイミングを調節する必要に応じて、図４に示すように、第１位置Ｐ１と、上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２まわりの中心角θが４５度をなす第３位置Ｐ３との間の範囲内のみに形成されてもよい（図８参照）。なお、被覆膜１５５は、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力を適切に高めるために、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおいて中心Ｃ２まわりの中心角θが少なくとも１０度をなす範囲にわたって形成されることが望ましい。

被覆膜１５５としては、例えば、シリコーンの薄膜が用いられる。シリコーンの薄膜は、耐熱温度が２００［℃］程度であるので、圧縮部１２の内部温度に対して耐久性を確保できる。被覆膜１５５の膜厚は、数［μｍ］程度が好ましい。被覆膜１５５の膜厚が数［μｍ］よりも厚い場合には、上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａと上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａとの間における摺動部分に所望の隙間（例えば、２０［μｍ］以上の隙間）を確保することが困難になり、圧縮部１２の組み立て性や動作信頼性が低下するので好ましくない。また、被覆膜１５５の膜厚が数［μｍ］よりも薄い場合には、被覆膜１５５の膜厚を制御することが困難になるので好ましくない。

課題で述べたように、圧縮部１２では、上ピストン１２５Ｔの公転速度が遅くなるに伴って上ピストン１２５Ｔが自転しにくくなる傾向がある。このため、上ピストン１２５Ｔの公転速度が遅くなる回転軸１５の低回転時に、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの周方向に対する上ピストン１２５Ｔの自転運動が停止するおそれがある。そこで、上述のように、被覆膜１５５が、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの周方向における第１位置Ｐ１（０度）と第２位置Ｐ２（９０度）との間に形成されることで、上ピストン１２５Ｔの低回転時に、公転運動における所定のタイミングで、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力が高められる。これにより、上ピストン１２５Ｔの自転運動が促されるので、自転運動の停止を防ぎ、上ピストン１２５Ｔの異常摩耗を抑えられる。

上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力を、上ピストン１２５Ｔの公転運動における所定のタイミングで間欠的に高める理由、被覆膜１５５を第１位置Ｐ１（０度）と第２位置Ｐ２（９０度）との間に形成する理由等については、後述する（図６～図８）。

一般に、潤滑油１８による滑り軸受の潤滑状態を表すゾンマーフェルト数Ｓは、潤滑油１８の粘度をη、回転軸１５の回転数をｎ、面圧をＰとしたときに、Ｓ＝ηｎ／Ｐで表される。ゾンマーフェルト数Ｓが大きいほど潤滑状態が良好になり、回転数ｎが大きいほど潤滑状態が良好になる。このため、回転軸１５の高回転時には、滑り面に油膜が形成されやすくなる。

したがって、回転軸１５の低回転時には、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａと上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａとの間に、潤滑油１８の油膜が形成されにくい。このため、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａと上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａとが直接的に接触しやすく、上偏心部１５２Ｔに形成された被覆膜１５５によって生じる摩擦力は、油膜によって損なわれることなく、上偏心部１５２Ｔに対して上ピストン１２５Ｔを回転させるように効果的に作用する。

一方、回転軸１５の高回転時には、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａと上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａとの間に、潤滑油１８の油膜が形成されやすい。このため、油膜を介して上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａと上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａとが接触しないので、上偏心部１５２Ｔに形成された被覆膜１５５によって摩擦力が生じず、被覆膜１５５が、上偏心部１５２Ｔに対する上ピストン１２５Ｔの回転抵抗とはならない。このように被覆膜１５５は、回転軸１５の低回転時に上ピストン１２５Ｔの自転運動を促し、回転軸１５の高回転時に上ピストン１２５Ｔの自転運動を妨げない。

図５Ａは、実施例における回転軸１５の上偏心部１５２Ｔに形成される被覆膜１５５のパターンの一例を示す側面図である。図５Ｂ、５Ｃは、実施例における回転軸１５の上偏心部１５２Ｔに形成される被覆膜１５５のパターンの他の例を示す側面図である。

図５Ａに示すように、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａに形成される被覆膜１５５は、例えば、回転軸１５の軸方向（上下方向）における外周面１５２ａの上端と下端とに連続して形成されている。被覆膜１５５は、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおいて、回転軸１５の軸方向に連続して形成されることに限定されず、回転軸１５の軸方向に対して間隔をあけて形成されてよい。

例えば、図５Ｂに示すように、被覆膜１５５は、回転軸１５の軸方向における外周面１５２ａの中央部のみに形成されてもよく、図５Ｃに示すように、回転軸１５の軸方向における外周面１５２ａの中央を除く上端側と下端側に形成されてもよい。これにより、被覆膜１５５によって生じる摩擦力の大きさを適切に調節し、かつ被覆膜１５５の形成に要する製造コストの削減が可能になる。

（被覆膜の形成範囲）
上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの周方向における、被覆膜１５５を形成する範囲について、上ピストン１２５Ｔの公転運動を示す図６～図８を参照して説明する。

図６～図８において、回転軸１５は、矢印で示すように時計まわりに回転し、上ピストン１２５Ｔが上シリンダ１２１Ｔの内周面１３７Ｔに沿って時計まわりに公転しながら、上ピストン１２５Ｔが回転軸１５まわりに自転する。また、図６～図８では、上ピストン１２５Ｔの公転運動を基準として、回転軸１５の中心Ｃ１まわりに対する回転角（上ピストン１２５Ｔの回転角と称する。）が、時計まわりに０度から３６０度（０度）まで順番に、４５度ごとに変化する状態を示している。上ピストン１２５Ｔが上ベーン１２７Ｔを上ベーン溝１２８Ｔ内に最も押し込んだ状態のときの、上ピストン１２５Ｔの回転角を０度としている。

上ピストン１２５Ｔの回転角が０度となる上死点において、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの第１位置Ｐ１（上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２まわりの中心角θが０度）は、上ピストン１２５Ｔと上ベーン１２７Ｔが接する位置と、回転軸１５の中心Ｃ１とを結ぶ直線Ｌ上に位置している。公転運動する上ピストン１２５Ｔの回転角の変化に伴って、上偏心部１５２Ｔの第１位置Ｐ１の位置は、上シリンダ１２１Ｔの内周面の周方向に対して上ピストン１２５Ｔの回転角と一致するように移動する。つまり、上ピストン１２５Ｔの回転角が１８０度となる下死点において、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの第１位置Ｐ１は、上シリンダ１２１Ｔの周方向における１８０度の位置に移動する。

例えば、図６に示すように、上シリンダ１２１Ｔでは、上ピストン１２５Ｔが公転運動する際、上ピストン１２５Ｔの回転角の変化に伴って上ピストン１２５Ｔと上ベーン１２７Ｔとの接触位置が変化することで、上シリンダ１２１Ｔ内の上吸入室１３１Ｔと上圧縮室１３３Ｔの大きさがそれぞれ変化する。上ピストン１２５Ｔの回転角が０度のときは、上吸入室１３１Ｔが上圧縮室１３３Ｔへと移行する直前であり、上圧縮室１３３Ｔが縮小して容積がゼロとなる位置である。そして、上ピストン１２５Ｔの回転角が０度から大きくなるに従って、上吸入室１３１Ｔが徐々に大きくなると共に上圧縮室１３３Ｔが徐々に小さくなる。

上シリンダ１２１Ｔでは、上圧縮室１３３Ｔ内で冷媒が圧縮されるとき、上圧縮室１３３Ｔ内での圧力（吐出圧）が、上吸入室１３１Ｔ内での圧力（吸入圧）よりも大きくなり、吐出圧と吸入圧との差圧が上ピストン１２５Ｔの外周面１３９Ｔに作用する。この差圧によって、上圧縮室１３３Ｔ内を形成する上ピストン１２５Ｔの外周面１３９Ｔが、差圧が作用する方向（図中に斜線付き矢印で示すＦ方向）に、上吸入室１３１Ｔ側へ向かって押し付けられる。

また、この差圧は、上ピストン１２５Ｔと上ベーン１２７Ｔとが接する位置、上ピストン１２５Ｔの外周面１３９Ｔと上シリンダ１２１Ｔの内周面１３７Ｔとが接する位置の変化、すなわち上圧縮室１３３Ｔの容積の変化に伴って、差圧が作用する矢印Ｆ方向の向き、差圧の大きさが変化する。言い換えると、上ピストン１２５Ｔの回転角が大きくなるに従って、差圧が徐々に大きくなると共に、差圧が作用する矢印Ｆ方向の向きが変化する。

このように差圧が生じることにより、差圧が作用する矢印Ｆ方向とは反対側の、上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘが、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａに対して矢印Ｆ方向に押圧されることになる。また、上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘは、上ピストン１２５Ｔの回転角の変化に伴って、上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの周方向に沿って移動する。

そして、本実施例では、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａに押圧される上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘが、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおける被覆膜１５５の形成範囲と重なるタイミングで、被覆膜１５５によって上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間に生じる摩擦力が高められる。

このような差圧の振る舞いを踏まえて、まず参考例における被覆膜１５５の形成範囲について説明する。図６は、参考例において、上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２まわりの中心角θ（図４参照）を基準として、被覆膜１５５が０度から１８０度までの範囲に形成された場合の上偏心部１５２Ｔと上ピストン１２５Ｔの挙動を説明するための図である。

図６に示すように、被覆膜１５５が、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおける第１位置Ｐ１（０度）と第２位置Ｐ２（９０度）との間を越えて、０度から１８０度までの範囲に形成された場合、矢印Ｆ方向に作用する差圧によって上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａに押圧される上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘが、上ピストン１２５Ｔの１回転の公転運動中に、被覆膜１５５の形成範囲と常に重なることになる。

このため、上ピストン１２５Ｔの１回転の公転運動中、被覆膜１５５によって、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力が、位置Ｘで常に高められることになる。その結果、上偏心部１５２Ｔと共に上ピストン１２５Ｔが自転する回転軸１５の回転負荷が大きくなり、モータ１１の駆動力の損失が増える原因となる。したがって、モータ１１によって圧縮部１２を効率的に駆動するために、被覆膜１５５の形成範囲を０度から１８０度までの範囲よりも狭くする必要がある。

図７は、実施例において、上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２まわりの中心角θ（図４参照）を基準として、被覆膜１５５が０度から９０度までの範囲に形成された場合の上偏心部１５２Ｔと上ピストン１２５Ｔの挙動を説明するための図である。図８は、実施例において、上偏心部１５２Ｔの中心Ｃ２まわりの中心角θを基準として、被覆膜１５５が０度から４５度までの範囲に形成された場合の上偏心部１５２Ｔと上ピストン１２５Ｔの挙動を説明するための図である。

図７に示すように、被覆膜１５５が、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおける第１位置Ｐ１（０度）から第２位置Ｐ２（９０度）までの範囲に形成された場合、上ピストン１２５Ｔが上死点（０度）から下死点（１８０度）に達する前までの間、矢印Ｆ方向に作用する差圧によって上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａに押圧される上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘが、被覆膜１５５に重ならず、被覆膜１５５によって大きな摩擦力が得られない。

そして、上ピストン１２５Ｔが下死点（１８０度）に到達したときに、上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘが、被覆膜１５５に重なり、被覆膜１５５によって上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力が高められる。以降、上ピストン１２５Ｔが下死点（１８０度）から上死点（３６０度）に達する直前まで、被覆膜１５５によって上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力が高められる。

このように、上ピストン１２５Ｔの１回転の公転運動中において、矢印Ｆ方向に作用する差圧の大きさが変化しているが、公転運動中における差圧が相対的に大きくなる、上ピストン１２５Ｔの下死点（１８０度）から上死点（３６０度）までの間のタイミングで、大きな差圧によって上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａが上偏心部１５２Ｔの被覆膜１５５に押圧されることにより、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力を高めることができる。このため、被覆膜１５５によって生じる摩擦力により、上ピストン１２５Ｔが上偏心部１５２Ｔと共に自転することが促されるので、上偏心部１５２Ｔによって上ピストン１２５Ｔを回転させて、上ピストン１２５Ｔの自転運動の停止が抑えられる。

また、被覆膜１５５が上述の形成範囲のみに形成されることにより、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａに対する上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの回転抵抗が大きくなり過ぎることが抑えられている。これにより、上ピストン１２５Ｔの１回転の公転運動中における上述の所定のタイミングで上ピストン１２５Ｔが上偏心部１５２Ｔと共に回転する自転運動を行いながら、所定のタイミング以外で上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａに対して上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａが滑ることで上ピストン１２５Ｔの自転運動が間欠的に行われることになり、上ピストン１５２Ｔを自転させる回転軸１５の回転負荷が大きくなることが抑えられる。

また、図８に示すように、被覆膜１５５が、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおける第１位置Ｐ１（０度）から第３位置Ｐ３（４５度）までの範囲に形成された場合、上ピストン１２５Ｔが上死点（０度）から２７０度に達する前までの間、矢印Ｆ方向に作用する差圧によって上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａに押圧される上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘが、被覆膜１５５に重ならず、被覆膜１５５によって大きな摩擦力が得られない。

そして、上ピストン１２５Ｔが２７０度に到達したときに、上ピストン１２５Ｔの内周面１２５ａの位置Ｘが、被覆膜１５５に重なり、被覆膜１５５によって上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力が高められる。以降、上ピストン１２５Ｔが２７０度から上死点（３６０度）に達する直前まで、被覆膜１５５によって上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力が高められる。すなわち、上圧縮室１３３Ｔ内での冷媒の圧縮工程の後期に上圧縮室１３３Ｔ内の冷媒が上吐出孔１９０Ｔから吐出される直前で、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力が高められる。

このように、上ピストン１２５Ｔの１回転の公転運動中において、矢印Ｆ１方向に作用する差圧が顕著に大きくなるタイミングで、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間の摩擦力を高めることにより、上偏心部１５２Ｔに対して回転する上ピストン１２５Ｔの回転抵抗が大きくなり過ぎることが更に抑えられる。

（実施例の効果）
上述したように実施例のロータリ圧縮機１における回転軸１５の上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の外周面１５２ａには、外周面と上ピストン１２５Ｔ（下ピストン１２５Ｓ）の内周面１２５ａとの間の摩擦力を高める被覆膜１５５が、外周面１５２ａの周方向における一部に形成されている。上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の外周面１５２ａの周方向において、被覆膜１５５は、回転軸１５の中心Ｃ１に対して上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の中心Ｃ２が偏心する方向が外周面１５２ａに交差する第１位置Ｐ１と、この第１位置Ｐ１から回転軸１５の回転方向に向かって、上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の中心Ｃ２まわりの中心角θが９０度をなす第２位置Ｐ２との間の範囲内のみに形成されている。これにより、上ピストン１２５Ｔ（下ピストン１２５Ｓ）の公転運動における所定のタイミングで、被覆膜１５５によって上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔ（下ピストン１２５Ｓと下偏心部１５２Ｓ）との間の摩擦力を高めることが可能になる。このため、回転軸１５の低回転時に、上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の周方向に対して上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）と共に上ピストン１２５Ｔ（下ピストン１２５Ｓ）が回転する自転運動を促すことができるので、上ピストン１２５Ｔ（下ピストン１２５Ｓ）の自転運動が停止することを抑えられる。その結果、上ベーン１２７Ｔ（下ベーン１２７Ｓ）によって上ピストン１２５Ｔ（下ピストン１２５Ｓ）の異常摩耗によって生じる上ピストン１２５Ｔ（１２５Ｓ）の外形の変形に伴い、圧縮部１２が異常停止することを抑えられる。

また、実施例のロータリ圧縮機１は、上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の外周面１５２ａの周方向において、被覆膜１５５が、第１位置Ｐ１と、上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）における中心角θが４５度をなす第３位置Ｐ３との間の範囲内のみに形成されている。これにより、冷媒の圧縮工程の後期に上圧縮室１３３Ｔ内（下圧縮室１３３Ｓ）の冷媒が上吐出孔１９０Ｔから吐出される直前で、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔ（下ピストン１２５Ｓと下偏心部１５２Ｓ）との間の摩擦力が高められる。このため、上ピストン１２５Ｔ（下ピストン１２５Ｓ）の１回転の公転運動中において、上ピストン１２５Ｔを上偏心部１５２Ｔに押圧する力（下ピストン１２５Ｓを下偏心部１５２Ｓに押圧する力）が顕著に大きくなるタイミングで、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔ（下ピストン１２５Ｓと下偏心部１５２Ｓ）との間の摩擦力を高められるので、上偏心部１５２Ｔに対して回転する上ピストン１２５Ｔ（下偏心部１５２Ｓに対して回転する下ピストン１２５Ｓ）の回転抵抗が大きくなり過ぎることが更に抑えられる。

また、実施例のロータリ圧縮機１における被覆膜１５５は、上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の外周面１５２ａの周方向に対して間隔をあけて形成されている。これにより、被覆膜１５５によって生じる摩擦力の大きさを適切に調節し、かつ被覆膜１５５の形成に要する製造コストの削減が可能になる。

また、実施例のロータリ圧縮機１の被覆膜１５５は、上偏心部１５２Ｔ（下偏心部１５２Ｓ）の外周面１５２ａにおける、回転軸１５の軸方向に対して間隔をあけて形成されている。これにより、被覆膜１５５によって生じる摩擦力の大きさを適切に調節し、かつ被覆膜１５５の形成に要する製造コストの削減が可能になる。

（変形例）
上述した実施例では、回転軸１５の上偏心部１５２Ｔに単一の被覆膜１５５が形成されたが、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａにおける第１位置Ｐ１（０度）と第２位置Ｐ２（９０度）との間、または第１位置Ｐ１（０度）と第３位置Ｐ３（４５度）との間において、被覆膜１５５は、上偏心部１５２Ｔの外周面の周方向に沿って並んで配置された摩擦係数が異なる複数種類の被覆膜１５５を含んでもよい。

この場合、第１位置Ｐ１から、上偏心部１５２Ｔにおける中心角θが大きくなるに従って、摩擦係数が高くように複数種類の被覆膜１５５が形成されてもよい。このような複数種類の被覆膜１５５が上偏心部１５２Ｔに形成されることで、上ピストン１２５Ｔが上偏心部１５２Ｔに押圧される位置Ｘに生じる押圧力が上偏心部１５２Ｔの周方向に沿って変化する大きさに応じて、上ピストン１２５Ｔと上偏心部１５２Ｔとの間で適切な摩擦力が生じさせることが可能になる。また、複数種類の被覆膜１５５としては、例えば、上偏心部１５２Ｔの外周面１５２ａの周方向において、外周面１５２ａに形成された第１の被覆膜上の所定範囲に第２被覆膜の一部が積層されて形成されてもよい。

なお、実施例は、上シリンダ１２１Ｔと下シリンダ１２１Ｓを備える、いわゆる２シリンダ型のロータリ圧縮機１に適用されたが、１つのシリンダを備える、いわゆる１シリンダ型のロータリ圧縮機に適用されてもよい。

１ ロータリ圧縮機
１０ 圧縮機筐体
１１ モータ
１２ 圧縮部
１０４ 下吸入管（吸入部）
１０５ 上吸入管（吸入部）
１０７ 吐出管（吐出部）
１２１Ｔ 上シリンダ
１２１Ｓ 下シリンダ
１２５Ｔ 上ピストン
１２５Ｓ 下ピストン
１２５ａ 内周面
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
１５２Ｔ 上偏心部
１５２Ｓ 下偏心部
１５２ａ 外周面
１５５ 被覆膜
１６０Ｔ 上端板
１６０Ｓ 下端板
Ｐ１ 第１位置
Ｐ２ 第２位置
Ｐ３ 第３位置
Ｃ１ 回転軸の中心
Ｃ２ 偏心部の中心
Ｌ 直線
θ 中心角

Claims (5)

1. 冷媒の吐出部及び吸入部が設けられた圧縮機筐体と、前記圧縮機筐体の内部に配置されて前記吸入部から吸入した冷媒を圧縮して前記吐出部から吐出する圧縮部と、前記圧縮機筐体内に配置されて前記圧縮部を駆動するモータと、を備え、
   前記圧縮部は、
   環状のシリンダと、
   前記シリンダを閉塞する上端板及び下端板と、
   前記上端板及び前記下端板に支持され前記モータにより回転される回転軸と、
   前記回転軸の中心に対して偏心して設けられた偏心部と、
   前記偏心部にはめ込まれ前記シリンダの内周面に沿って回転し前記シリンダ内にシリンダ室を形成するピストンと、
   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と接して前記シリンダ室を吸入室と圧縮室に区画するベーンと、
   を有するロータリ圧縮機において、
   前記偏心部の外周面には、当該外周面と前記ピストンの内周面との間の摩擦力を高める被覆膜が、前記外周面の周方向における一部に形成され、
   前記偏心部の前記外周面の周方向において、前記被覆膜は、前記回転軸の中心に対して前記偏心部の中心が偏心する方向が前記外周面に交差する第１位置と、当該第１位置から前記回転軸の回転方向に向かって、前記偏心部の中心まわりの中心角が９０度をなす第２位置との間の範囲内のみに形成されている、ロータリ圧縮機。
2. 前記偏心部の前記外周面の周方向において、前記被覆膜は、前記第１位置と、前記中心角が４５度をなす第３位置との間の範囲内のみに形成されている、
   請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記被覆膜は、前記偏心部の外周面の周方向に沿って並んで配置された摩擦係数が異なる複数種類の被覆膜を含む、
   請求項１または２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記被覆膜は、前記偏心部の前記外周面の周方向に対して間隔をあけて形成されている、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記被覆膜は、前記偏心部の前記外周面における、前記回転軸の軸方向に対して間隔をあけて形成されている、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。

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