JP2023030651A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒を圧縮する効率を向上させる。【解決手段】ロータリ圧縮機は、上偏心軸部分を有する駆動軸と、駆動軸を回転させるモータと、駆動軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部とを備えている。圧縮部は、上シリンダ１２１Ｔと上ピストン１２５Ｔと上シリンダ内周面皮膜４１Ｔとを備えている。上ピストン１２５Ｔは、上偏心軸部分に嵌合し、駆動軸が回転することにより、上シリンダ１２１Ｔの内部に形成される上シリンダ室で公転する。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、上シリンダ１２１Ｔのうちの上ピストン１２５Ｔに対向する上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔを被覆する。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔの硬さは、上ピストン１２５Ｔの硬さより低い。【選択図】図８

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。

駆動軸とシリンダとピストンとベーンとが設けられたロータリ圧縮機が知られている。シリンダの内部に形成されたシリンダ室は、ピストンとベーンとにより、高圧のガス冷媒が充填される圧縮室と、低圧のガス冷媒が充填される吸入室とに区画されている。ピストンは、駆動軸の偏心部分に嵌合し、駆動軸の回転に追従して、シリンダの内部に形成されたシリンダ室で公転する。ロータリ圧縮機は、ピストンが公転することにより、冷媒を圧縮する。ロータリ圧縮機は、ピストンがシリンダ室で適切に公転するように、ピストンの外周面とシリンダの内周面との間に、予め定められた大きさの隙間が形成されている（特許文献１、２）。ピストンの外周面とシリンダの内周面との間の隙間には、潤滑油が供給され、ロータリ圧縮機は、その隙間を介して冷媒が漏洩することを防止している。

国際公開第２０１３／１７９６７７号 特開２０１８－１１５５６６号公報

ピストンは、圧縮室と吸入室とに充填されるガス冷媒の圧力により力が加わることにより移動し、このため、シリンダとピストンとの間の隙間の大きさは、上ピストン１２５Ｔが公転することとともに変動する。ロータリ圧縮機は、その隙間が大きくなる部分では圧縮室から吸入室に漏洩するガス冷媒が多くなり、その隙間が小さくなる部分ではピストンが公転する力に逆らう抵抗が大きくなり、その結果、冷媒を圧縮する効率が低下するという問題がある。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、冷媒を圧縮する効率を向上させるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

本開示の一態様によるロータリ圧縮機は、偏心軸部分を有する駆動軸と、前記駆動軸を回転させるモータと、前記駆動軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部とを備えている。前記圧縮部は、シリンダと、前記偏心軸部分に嵌合し前記駆動軸が回転することにより前記シリンダの内部に形成されるシリンダ室で公転するピストンと、前記シリンダのうちの前記ピストンに対向するシリンダ内周面を被覆する皮膜とを有している。前記皮膜の硬さは、前記ピストンの硬さより低い。

本開示のロータリ圧縮機は、冷媒を圧縮する効率を向上させることができる。

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駆動軸を示す上方分解斜視図である。 図４は、実施例のロータリ圧縮機の上シリンダ内周面皮膜を示す断面図である。 図５は、実施例のロータリ圧縮機が冷媒を圧縮している途中の圧縮部を示す断面図である。 図６は、実施例のロータリ圧縮機の上ピストンのうちの上シリンダの内周面に最も接近する部分が移動する軌跡を示す断面図である。 図７は、実施例のロータリ圧縮機の上ピストンのうちの上シリンダの内周面に最も接近する部分が移動する他の軌跡を示す断面図である。 図８は、実施例のロータリ圧縮機の使用後の上シリンダ内周面皮膜を示す断面図である。

以下に、本願が開示する実施形態にかかるロータリ圧縮機について、図面を参照して説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。

図１は、実施例のロータリ圧縮機１を示す縦断面図である。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、駆動軸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を備えている。ステータ１１１は、圧縮機筐体１０の内周面に焼嵌めあるいは溶接によって固定されている。ロータ１１２は、駆動軸１５に焼嵌めにより固定されている。

圧縮機筐体１０の内部には、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全体を支持する取付脚３１０が固定されている。

図２は、実施例のロータリ圧縮機１の圧縮部１２を示す上方分解斜視図である。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、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが上ピストン１２５Ｔに対向するように、上ピストン１２５Ｔが配置されている。上ピストン１２５Ｔの外周面は、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに当接している。下シリンダ１２１Ｓの下シリンダ室１３０Ｓには、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓが下ピストン１２５Ｓに対向するように、下ピストン１２５Ｓが配置されている。下ピストン１２５Ｓの外周面は、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓに当接している。

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は、実施例のロータリ圧縮機１の駆動軸１５を示す上方分解斜視図である。駆動軸１５は、概ね棒状に形成され、副軸部分１５１と主軸部分１５３と下偏心軸部分１５２Ｓと上偏心軸部分１５２Ｔと中間軸部分１５４とを備えている。副軸部分１５１には、駆動軸１５の下端が形成されている。副軸部分１５１は、回転自在に副軸受部１６１Ｓに支持されている。すなわち、副軸部分１５１は、副軸受部１６１Ｓに嵌合し、副軸部分１５１の外周面の一部は、副軸受部１６１Ｓに対向している。主軸部分１５３には、駆動軸１５の上端が形成されている。主軸部分１５３は、ロータ１１２に固定され、回転自在に主軸受部１６１Ｔに支持されている。すなわち、主軸部分１５３は、主軸受部１６１Ｔに嵌合し、主軸部分１５３の外周面の一部は、主軸受部１６１Ｔに対向している。

下偏心軸部分１５２Ｓは、副軸部分１５１と主軸部分１５３との間に配置され、副軸部分１５１に隣接し、副軸部分１５１に一体に形成されている。下偏心軸部分１５２Ｓは、下ピストン１２５Ｓに嵌合され、すなわち、下偏心軸部分１５２Ｓの外周面は、下ピストン１２５Ｓに対向している。上偏心軸部分１５２Ｔは、下偏心軸部分１５２Ｓと主軸部分１５３との間に配置され、主軸部分１５３に隣接し、主軸部分１５３に一体に形成されている。上偏心軸部分１５２Ｔは、上ピストン１２５Ｔに嵌合され、すなわち、上偏心軸部分１５２Ｔの外周面は、上ピストン１２５Ｔに対向している。下偏心軸部分１５２Ｓと上偏心軸部分１５２Ｔとは、互いに１８０度の位相差をつけて設けられている。

中間軸部分１５４は、下偏心軸部分１５２Ｓと上偏心軸部分１５２Ｔとの間に配置され、下偏心軸部分１５２Ｓに隣接し、下偏心軸部分１５２Ｓに一体に形成され、上偏心軸部分１５２Ｔに隣接し、上偏心軸部分１５２Ｔに一体に形成されている。中間軸部分１５４は、中間仕切板１４０に囲まれ、中間軸部分１５４の外周面は、中間仕切板１４０に対向している。駆動軸１５は、給油羽根１５８を備えている。駆動軸１５には、下端から上端まで貫通する給油縦孔１５５が形成されている。給油羽根１５８は、給油縦孔１５５に圧入され、駆動軸１５に固定されている。駆動軸１５には、図示されていない複数の給油横孔がさらに形成されている。複数の給油横孔の一端は、給油縦孔１５５に接続され、複数の給油横孔の他端は、下偏心軸部分１５２Ｓと下ピストン１２５Ｓとの間の隙間、上偏心軸部分１５２Ｔと上ピストン１２５Ｔとの間の隙間にそれぞれ接続されている。

圧縮部１２は、図４に示されているように、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔをさらに備えている。図４は、実施例のロータリ圧縮機１の上シリンダ内周面皮膜４１Ｔを示す断面図である。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、固体潤滑剤であるリン酸マンガンから形成されている。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔの硬さは、仮に上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと上ピストン１２５Ｔとが接触したときに上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが変形する程度が、上ピストン１２５Ｔが変形する程度より大きくなるように、上ピストン１２５Ｔの硬さより小さい。硬さとしては、ビッカース硬さ、ブリネル硬さが例示される。さらに、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、仮に上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと上ピストン１２５Ｔとが接触したときに上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが摩耗する程度が、上ピストン１２５Ｔが摩耗する程度より大きくなるように、上ピストン１２５Ｔより脆い。上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔは、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔにより被覆されている。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔの膜厚が２０μｍ以下であるように、形成されている。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、さらに、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが上ピストン１２５Ｔにより摩耗した場合でも、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが露出しないように、予め定められた値（たとえば、１μｍ）より厚く形成されている。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが表面処理されることにより形成される。

上ピストン１２５Ｔと上シリンダ１２１Ｔとは、ロータリ圧縮機１が冷媒を圧縮しているときに上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔとの間の隙間が１０μｍより狭くならないように、形成されている。上ピストン１２５Ｔと上シリンダ１２１Ｔとは、さらに、上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔとの間の隙間が予め定められた値（たとえば、３０μｍ）より小さくなるように、形成されている。

圧縮部１２は、下シリンダ内周面皮膜をさらに備えている。下シリンダ内周面皮膜は、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと同様に、固体潤滑剤から形成されている。下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓは、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔと同様に、下シリンダ内周面皮膜により被覆されている。下ピストン１２５Ｓと下シリンダ１２１Ｓとは、上ピストン１２５Ｔと上シリンダ１２１Ｔとに同様に、下ピストン１２５Ｓと下シリンダ１２１Ｓとの間の隙間が適切になるように、形成されている。

［実施例のロータリ圧縮機１の動作］
以下に、駆動軸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、駆動軸１５の回転によって、駆動軸１５の上偏心軸部分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、駆動軸１５の回転によって、駆動軸１５の下偏心軸部分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の内部に吐出される。

圧縮機筐体１０の内部に吐出された冷媒は、ステータ１１１の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の上部の吐出管１０７から吐出される。

以下に、潤滑油１８の流れを説明する。圧縮機筐体１０に貯留された潤滑油１８は、駆動軸１５が回転するときに、給油羽根１５８により給油縦孔１５５に吸い上げられ、複数の給油横孔を介して圧縮部１２に供給される。圧縮部１２に供給された潤滑油１８は、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔと、上ピストン１２５Ｔの外周面との間の隙間に供給され、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓと、下ピストン１２５Ｓの外周面との間の隙間に供給される。上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔと上ピストン１２５Ｔの外周面との間の隙間に供給された潤滑油は、上ピストン１２５Ｔと上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔとが接触することを防止し、上シリンダ１２１Ｔと上ピストン１２５Ｔとを潤滑する。上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔと上ピストン１２５Ｔの外周面との間の隙間に供給された潤滑油は、さらに、上圧縮室１３３Ｔから上吸入室１３１Ｔに漏洩するガス冷媒の量が低減するように、上シリンダ１２１Ｔと上ピストン１２５Ｔとの間の隙間をシールする。下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓと下ピストン１２５Ｓの外周面との間の隙間に供給された潤滑油は、下ピストン１２５Ｓと下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓとが接触することを防止し、下シリンダ１２１Ｓと下ピストン１２５Ｓとを潤滑する。下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓと下ピストン１２５Ｓの外周面との間の隙間に供給された潤滑油は、さらに、下圧縮室１３３Ｓから下吸入室１３１Ｓに漏洩するガス冷媒の量が低減するように、下シリンダ１２１Ｓと下ピストン１２５Ｓとの間の隙間をシールする。

図５は、実施例のロータリ圧縮機１が冷媒を圧縮している途中の圧縮部１２を示す断面図である。上ピストン１２５Ｔには、上圧縮室１３３Ｔと上吸入室１３１Ｔとに充填されるガス冷媒の圧力により、力が加わる。たとえば、上圧縮室１３３Ｔに充填されるガス冷媒の圧力は、比較的高圧であることにより、上ピストン１２５Ｔを上吸入室１３１Ｔの方向に押す力を上ピストン１２５Ｔに加える。すなわち、その力の向きと大きさとは、上ピストン１２５Ｔが公転することにより、変動する。

圧縮部１２は、圧縮部１２が冷媒を圧縮しないで上ピストン１２５Ｔが公転するときに、図６に示されているように、上ピストン１２５Ｔのうちの上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も近い点が設計値軌跡４２に沿って移動する。図６は、実施例のロータリ圧縮機１の上ピストン１２５Ｔが公転する過程で、上ピストン１２５Ｔが上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も接近する点が移動する軌跡を示す断面図である。設計値軌跡４２は、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが沿う円と同心円であり、駆動軸１５が回転する回転軸４４を中心とする円に沿っている。

上ピストン１２５Ｔのうちの上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も近い点は、ロータリ圧縮機１が設けられた空気調和機が暖房中間運転を実行するときに、軌跡４３に沿って移動する。暖房中間運転は、通年エネルギー消費効率ＡＰＦ（Ａｎｎｕａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒ）で大きなウェイトを占める運転であり、たとえば、冷媒Ｒ３２を用いる場合、吐出圧力がおよそ１．８ＭＰａＧ（凝縮約２９℃）であり、吸込圧力がおよそ０．８ＭＰａＧ（蒸発約３℃）である運転である。軌跡４３は、ガス冷媒の圧力による力が上ピストン１２５Ｔに加わることにより、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔのうちの部分４７が上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も接近するように、設計値軌跡４２からずれている。

図７は、実施例のロータリ圧縮機１の上ピストン１２５Ｔのうちの上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も接近する部分が移動する他の軌跡を示す断面図である。ロータリ圧縮機１が設けられた空気調和機が寒冷地の暖房運転を実行するときに、上ピストン１２５Ｔのうちの上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も近い点の軌跡４６は、ガス冷媒の圧力による力が上ピストン１２５Ｔに加わることにより、設計値軌跡４２からずれている。寒冷地の暖房運転は、暖房中間運転と異なる運転であり、たとえば、冷媒Ｒ３２を用いる場合、吐出圧力が４．３ＭＰａＧであり、吸込圧力が０．４ＭＰａＧである運転である。軌跡４６に関しても、ガス冷媒の圧力による力が上ピストン１２５Ｔに加わっていることにより、軌跡４３と同様に、設計値軌跡４２からずれている。

上圧縮室１３３Ｔと上吸入室１３１Ｔとに充填されるガス冷媒が上ピストン１２５Ｔを押す力の向きと大きさとは、ロータリ圧縮機１が設けられた空気調和機が使用される状況により変動する。このため、軌跡４６は、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔのうちの上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も接近する部分４８が部分４７と異なるように、軌跡４６からずれている。また、軌跡４６が設計値軌跡４２からずれる程度は、軌跡４３が設計値軌跡４２からずれる程度より大きい。すなわち、上ピストン１２５Ｔのうちの上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに最も近い点の軌跡が設計値軌跡４２からずれる程度に関しても、一般的に、ロータリ圧縮機１が設けられた空気調和機が使用される状況により変動する。

図８は、実施例のロータリ圧縮機１の使用後の上シリンダ内周面皮膜４１Ｔを示す断面図である。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、上ピストン１２５Ｔが公転するときに、弾性変形したり、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔの表面に形成される凹凸が摩耗して滑らかになったりして上ピストン１２５Ｔの外周面になじむことにより、薄くなる。このとき、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔとの間の隙間が小さくなる領域にあるものほど、薄くなる。このため、上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔ上の上シリンダ内周面皮膜４１Ｔとの間の隙間の大きさは、適正な大きさに自動的に調整される。ロータリ圧縮機１は、上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔ上の上シリンダ内周面皮膜４１Ｔとの間の隙間が適正化されることにより、冷媒の漏洩と抵抗とを低減することができ、冷媒を圧縮する効率を向上させることができる。

また、ロータリ圧縮機１は、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが回転軸４４を中心とする円に沿うように形成されている場合でも、ロータリ圧縮機１が設けられた空気調和機が運転されることにより、上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔ上の上シリンダ内周面皮膜４１Ｔとの間の隙間が適正化され、冷媒を圧縮する効率を向上させることができる。上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが予め定められた軌跡（たとえば、軌跡４３または軌跡４６）に沿うように形成された比較例のロータリ圧縮機は、仮に、予め定められた環境で運転する空気調和機に設けられるときに、上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔとの間の隙間が適正であり、冷媒を圧縮する効率を向上させることができる。しかしながら、内周面１２９Ｔを予め定められた軌跡（たとえば、軌跡４３または軌跡４６）に沿うように上シリンダ１２１Ｔを製造することは、ミクロンオーダの制御を含み、比較的困難である。ロータリ圧縮機１は、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔが回転軸４４を中心とする円に沿うように形成されることにより、比較例のロータリ圧縮機に比較して、容易に作製され、製造コストを低減することができる。

［実施例のロータリ圧縮機１の効果］
実施例のロータリ圧縮機１は、上偏心軸部分１５２Ｔを有する駆動軸１５と、駆動軸１５を回転させるモータ１１と、駆動軸１５が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部１２とを備えている。圧縮部１２は、上シリンダ１２１Ｔと上ピストン１２５Ｔと上シリンダ内周面皮膜４１Ｔとを備えている。上ピストン１２５Ｔは、上偏心軸部分１５２Ｔに嵌合し、駆動軸１５が回転することにより、上シリンダ１２１Ｔの内部に形成される上シリンダ室１３０Ｔで公転する。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、上シリンダ１２１Ｔのうちの上ピストン１２５Ｔに対向する上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔを被覆する。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔの硬さは、仮に上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと上ピストン１２５Ｔとが接触したときに上ピストン１２５Ｔが変形しないで上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが変形するように、上ピストン１２５Ｔの硬さより低い。または、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、仮に上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと上ピストン１２５Ｔとが接触したときに上ピストン１２５Ｔが摩耗しないで上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが摩耗するように、上ピストン１２５Ｔより脆い。

実施例のロータリ圧縮機１は、上シリンダ１２１Ｔと上ピストン１２５Ｔとの間の隙間が大きく作製された場合でも、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが形成されていることにより、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと上ピストン１２５Ｔとの間の隙間を小さくすることができる。実施例のロータリ圧縮機１は、上シリンダ内周面皮膜４１ＴＴと上ピストン１２５Ｔとの間の隙間が小さくなることにより、上圧縮室１３３Ｔから上吸入室１３１Ｔに漏洩するガス冷媒を低減することができ、冷媒を圧縮する効率を向上させることができる。

実施例のロータリ圧縮機１は、さらに、上ピストン１２５Ｔが公転するときに、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが上ピストン１２５Ｔの外周面となじむことにより上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが薄くなり、上ピストン１２５Ｔの外周面と上シリンダ内周面皮膜４１Ｔとの間の隙間の大きさが適正化される。実施例のロータリ圧縮機１は、その隙間が適正化されることにより、上シリンダ１２１Ｔと上ピストン１２５Ｔとの間の隙間が小さく作製された場合でも、上ピストン１２５Ｔの公転に逆らう抵抗を低減することができる。実施例のロータリ圧縮機１は、漏洩するガス冷媒の量が低減し、かつ、上ピストン１２５Ｔの公転に逆らう抵抗が低減されることにより、ガス冷媒を圧縮する効率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の上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、リン酸マンガンから形成されているが、リン酸マンガンと異なる他の固体潤滑剤から形成されることもできる。その固体潤滑剤としては、リン酸マンガンを含有するもの、リン酸マンガンと異なる他のリン酸塩を含有するもの、二硫化モリブデンを含有するものが例示される。また、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、固体潤滑剤と異なる他の材料から形成されることもできる。その材料は、仮に上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと上ピストン１２５Ｔとが接触したときに上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが摩耗する程度が、上ピストン１２５Ｔが摩耗する程度より大きくなるように、上ピストン１２５Ｔが形成される材料より脆い。その材料の硬さは、仮に上シリンダ内周面皮膜４１Ｔと上ピストン１２５Ｔとが接触したときに上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが変形する程度が、上ピストン１２５Ｔが変形する程度より大きくなるように、上ピストン１２５Ｔが形成される材料の硬さより小さい。上シリンダ内周面皮膜４１Ｔがこのような材料から形成される場合でも、ロータリ圧縮機１は、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが上ピストン１２５Ｔの外周面となじみ、上ピストン１２５Ｔと上シリンダ１２１Ｔとの間の隙間の大きさを適正化することができ、冷媒を圧縮する効率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の上シリンダ内周面皮膜４１Ｔは、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔの全部を被覆しているが、内周面１２９Ｔの一部を被覆してもよい。内周面１２９Ｔのうちの上シリンダ内周面皮膜４１Ｔに被覆される一部としては、内周面１２９Ｔのうちの上ピストン１２５Ｔの外周面に最も接近する部分が例示される。このような場合でも、ロータリ圧縮機１は、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが上ピストン１２５Ｔの外周面となじみ、上ピストン１２５Ｔと上シリンダ１２１Ｔとの間の隙間の大きさを適正化することができ、冷媒を圧縮する効率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は、上シリンダ１２１Ｔの内周面１２９Ｔに上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが形成され、下シリンダ１２１Ｓの内周面１２９Ｓに下シリンダ内周面皮膜が形成されているが、内周面１２９Ｔと内周面１２９Ｓとのうちの一方に皮膜が形成されていなくてもよい。既述の実施例のロータリ圧縮機１は、２シリンダ式ロータリ圧縮機に形成されているが、単シリンダ式ロータリ圧縮機に形成されてもよく、３シリンダ以上のロータリ圧縮機に形成されてもよい。たとえば、圧縮部１２は、単シリンダ式ロータリ圧縮機に形成されるときに、下シリンダ１２１Ｓと下ピストン１２５Ｓと下ベーン１２７Ｓと中間仕切板１４０とが省略されている。このようなロータリ圧縮機も、上シリンダ内周面皮膜４１Ｔが上ピストン１２５Ｔの外周面となじみ、上ピストン１２５Ｔと上シリンダ１２１Ｔとの間の隙間の大きさを適正化することができ、冷媒を圧縮する効率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
１１ ：モータ
１５ ：駆動軸
１５２Ｔ：上偏心軸部分
１５２Ｓ：下偏心軸部分
１２ ：圧縮部
１２１Ｔ：上シリンダ
１２１Ｓ：下シリンダ
１２９Ｔ：内周面
１２９Ｓ：内周面
１３０Ｔ：上シリンダ室
１３０Ｓ：下シリンダ室
１２５Ｔ：上ピストン
１２５Ｓ：下ピストン
１３１Ｔ：上吸入室
１３１Ｓ：下吸入室
１３３Ｔ：上圧縮室
１３３Ｓ：下圧縮室
４１Ｔ ：上シリンダ内周面皮膜

Claims (7)

1. 偏心軸部分を有する駆動軸と、
   前記駆動軸を回転させるモータと、
   前記駆動軸が回転することにより冷媒を圧縮する圧縮部とを備え、
   前記圧縮部は、
   シリンダと、
   前記偏心軸部分に嵌合し、前記駆動軸が回転することにより、前記シリンダの内部に形成されるシリンダ室で公転するピストンと、
   前記シリンダのうちの前記ピストンに対向するシリンダ内周面を被覆する皮膜とを有し、
   前記皮膜の硬さは、前記ピストンの硬さより低い
   ロータリ圧縮機。
2. 前記皮膜は、固体潤滑剤から形成される
   請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記皮膜は、リン酸塩を含有する
   請求項２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記皮膜は、二硫化モリブデンを含有する
   請求項２に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記皮膜の膜厚は、２０μｍ以下である
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
6. 前記シリンダと前記ピストンとは、前記圧縮部が冷媒を圧縮しているときに前記シリンダと前記ピストンとの間の隙間が１０μｍより狭くならないように、形成される
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
7. 前記皮膜は、前記シリンダ内周面の全部を被覆する
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。

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