JP2017066919A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入側におけるローラの外周面とシリンダの内周面との間の隙間を小さくし、容積効率を高める。
【解決手段】シリンダがシャフトの軸受け中心に対して吸入側に偏心した圧縮機において、ローラ４１の外周面の一部を、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からの距離Ｄ２が中心Ｏ３周りの角度に対して連続的に変化するような形状とする。ブレード４２の延在方向に延びる直線Ｌ４よりも吸入側における距離Ｄ２の平均値は、直線Ｌ４よりも吐出側における距離Ｄ２の平均値よりも長い。
【選択図】図５

Description

本発明は、冷媒を圧縮するための圧縮機に関するものである。

特許文献１には、圧縮室が形成されたシリンダと、シリンダの圧縮室に配置されるローラと、シリンダとローラとの間の空間を高圧室と低圧室とに仕切る仕切り板とを備えた圧縮機が開示されている。ローラは、クランク軸の偏心部に装着されており、クランク軸の回転に伴って、圧縮室の周壁面に沿って移動する。このような圧縮機では、高圧室と低圧室との圧力差が大きくなると、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間からの冷媒や潤滑油が漏れやすくなる。

特許文献１の圧縮機では、クランク軸の中心が、シリンダの内径（圧縮室）の中心と一致せず、仕切り板の軸線に対して高圧室側に位置するように組み立てる偏心組み立てが行われている。これにより、ローラが上死点にある位置からのクランク軸の回転角度が１８０°よりも大きくなり、高圧室と低圧室との圧力差が比較的大きくなるときに、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間が最も小さくなる。したがって、高圧室と低圧室との圧力差が比較的大きくなるときの、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間からの冷媒や潤滑油の漏れ量を少なくし、容積効率を高めることができる。

特開２００２−９８０７５号公報

しかしながら、上述のような偏心組み立てを行うと、ローラが上死点にある位置からクランク軸の回転角度が１８０°となるまでのローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間（吸入側の隙間）は大きくなる。このとき高圧室と低圧室との圧力差は比較的小さいが、圧縮機の容積効率をさらに高めることが望まれているので、吸入側の隙間を小さくして吸入側の隙間からの冷媒や潤滑油の漏れ量も少なくする必要がある。

そこで、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を高めることができる圧縮機を提供することを目的とする。

第１の発明に係る圧縮機は、圧縮室および前記圧縮室に連通したブレード収容部を有するシリンダと、前記圧縮室および前記ブレード収容部の内側に配置されるピストンと、偏心部を有する駆動軸とを備え、前記ピストンは、前記圧縮室に配置され且つ前記駆動軸の前記偏心部に取り付けられた環状のローラと、前記ローラの外周面から延在し且つ前記ブレード収容部に対して進退可能に配置されたブレードとを有し、前記シリンダが前記駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心しており、前記ローラの外周面の少なくとも一部分は、前記ローラの内周面の中心からの距離が前記中心周りの角度に対して連続的に変化し、前記ブレードの延在方向に延びる第１直線よりも吸入側における前記距離の平均値は、前記第１直線よりも吐出側における前記距離の平均値よりも長いことを特徴とする。

この圧縮機では、シリンダを駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心させる偏心組み立てを行っていても、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を向上させることができる。

第２の発明に係る圧縮機は、第１の発明に係る圧縮機において、前記ローラの外周面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする。

この圧縮機では、ローラの外周面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、ローラの内周面の中心からローラの外周面までの距離が中心周りの角度に対して連続的に変化するような形状に加工することができる。

第３の発明に係る圧縮機は、第１または第２の発明に係る圧縮機において、前記ブレード収容室の延在方向に延びる第２直線に直交する面における前記シリンダの前記圧縮室の断面は、前記第２直線よりも吸入側の面積の平均値が、前記第２直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さいことを特徴とする。

この圧縮機では、ピストン側だけでなくシリンダ側も、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくするような形状とすることで、それぞれの部品の加工量を小さくできるので、加工のばらつきを抑えることができる。

第４の発明に係る圧縮機は、第３の発明に係る圧縮機において、前記シリンダの前記圧縮室を画定する壁面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする。

この圧縮機では、シリンダの圧縮室を画定する壁面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、第２直線よりも吸入側の面積の平均値が、第２直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さくなるような形状に加工することができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、シリンダを駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心させる偏心組み立てを行っていても、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を向上させることができる。

第２の発明では、ローラの外周面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、ローラの内周面の中心からローラの外周面までの距離が中心周りの角度に対して連続的に変化するような形状に加工することができる。

第３の発明では、ピストン側だけでなくシリンダ側も、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくするような形状とすることで、それぞれの部品の加工量を小さくできるので、加工のばらつきを抑えることができる。

第４の発明では、シリンダの圧縮室を画定する壁面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、第２直線よりも吸入側の面積の平均値が、第２直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さくなるような形状に加工することができる。

本発明の実施形態に係る圧縮機の概略断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、シリンダ内でのピストンの動作を示す図である。 図１に示した圧縮機のフロントヘッドを図中の下方から見た図である。 図１に示した圧縮機のシリンダの内周面の中心とシャフトの軸受け中心との位置関係を示す図である。 図１に示した圧縮機のピストンにおけるローラの外周面の形状を説明するための図である。 図１に示した圧縮機のシリンダの内周面の形状を説明するための図である。 従来例、実施例、及び変形例１の圧縮機におけるクランク角と径方向隙間との関係を示すグラフである。 従来例、及び変形例２の圧縮機におけるクランク角と径方向隙間との関係を示すグラフである。 従来例、及び変形例３の圧縮機におけるクランク角と径方向隙間との関係を示すグラフである。 従来例、及び変形例４の圧縮機におけるクランク角と径方向隙間との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態は、１シリンダ型のロータリ圧縮機に本発明を適用した一例である。
図１に示すように、本実施形態の圧縮機１は、密閉ケーシング２と、密閉ケーシング２内に配置される圧縮機構１０および駆動機構６を備えている。なお、図１は、駆動機構６の断面を示すハッチングを省略して表示している。この圧縮機１は、例えば、空調装置などの冷凍サイクルに組み込まれて使用され、後述する吸入管３から導入された冷媒（例えばＲ３２）を圧縮して排出管４から排出する。図１の上下方向を単に上下方向として、圧縮機１について以下説明する。

密閉ケーシング２は、両端が塞がれた円筒状の容器であり、その上部には、圧縮された冷媒を排出するための排出管４と、駆動機構６の後述する固定子７ｂのコイルに電流を供給するためのターミナル端子５が設けられている。なお、図１では、コイルとターミナル端子５とを接続する配線は省略して表示している。また。密閉ケーシング２の側部には、圧縮機１に冷媒を導入するための吸入管３が設けられている。また、密閉ケーシング２内の下部には、圧縮機構１０の摺動部の動作を滑らかにするための潤滑油Ｌが貯留されている。密閉ケーシング２の内部には、駆動機構６と、圧縮機構１０とが上下に並んで配置されている。

駆動機構６は、圧縮機構１０を駆動するために設けられており、駆動源となるモータ７と、このモータ７に取り付けられたシャフト８とから構成されている。

モータ７は、密閉ケーシング２の内周面に固定されている略円環状の固定子７ｂと、この固定子７ｂの径方向内側にエアギャップを介して配置される回転子７ａとを備えている。回転子７ａは磁石（図示省略）を有し、固定子７ｂはコイルを有している。モータ７は、コイルに電流を流すことによって発生する電磁力によって、回転子７ａを回転させる。また、固定子７ｂの外周面は、全周にわたって密閉ケーシング２の内周面に密着しているわけではなく、固定子７ｂの外周面には、上下方向に延び且つモータ７の上下の空間を連通させる複数の凹部（図示省略）が、周方向に並んで形成されている。

シャフト８は、モータ７の駆動力を圧縮機構１０に伝達するために設けられており、回転子７ａの内周面に固定されて、回転子７ａと一体的に回転する。また、シャフト８は、後述する圧縮室３１内となる位置に、偏心部８ａを有している。偏心部８ａは、円柱状に形成されており、その軸心がシャフト８の回転中心から偏心している。この偏心部８ａには、圧縮機構１０の後述するローラ４１が装着されている。

また、シャフト８の下側略半分の内部には、上下方向に延びる給油路８ｂが形成されている。この給油路８ｂの下端部には、シャフト８の回転に伴って潤滑油Ｌを給油路８ｂ内に吸い上げるための螺旋羽根形状のポンプ部材（図示省略）が挿入されている。さらに、シャフト８には、給油路８ｂ内の潤滑油Ｌをシャフト８の外側に排出するための複数の排出孔８ｃが形成されている。

圧縮機構１０は、密閉ケーシング２の内周面に固定されるフロントヘッド２０と、フロントヘッド２０の上側に配置されるマフラー１１と、フロントヘッド２０の下側に配置されるシリンダ３０と、シリンダ３０の内部に配置されるピストン４０と、シリンダ３０の下側に配置されるリアヘッド５０とを備えている。詳細は後述するが、図２に示すように、シリンダ３０は、略円環状の部材であって、その中央部に圧縮室３１が形成されている。シリンダ３０は、リアヘッド５０と共に、フロントヘッド２０の下側にボルトにより固定されている。なお、図２は、シリンダ３０に形成されているボルト孔は省略して表示している。

図１および図３に示すように、フロントヘッド２０は、略円環状の部材であって、その中央部に、シャフト８が回転可能に挿通される軸受け孔２１が形成されている。フロントヘッド２０の外周面は、密閉ケーシング２の内周面にスポット溶接などによって固定されている。フロントヘッド２０の下面は、シリンダ３０の圧縮室３１の上端を閉塞している。フロントヘッド２０には、圧縮室３１において圧縮された冷媒を吐出するための吐出孔２２が形成されている。吐出孔２２は、上下方向から視て、シリンダ３０の後述するブレード収容部３３の近傍に形成されている。図示は省略するが、フロントヘッド２０の上面には、圧縮室３１内の圧力に応じて吐出孔２２を開閉する弁機構が取り付けられている。また、フロントヘッド２０のシリンダ３０よりも径方向外側の部分には、複数の油戻し孔２３が周方向に並んで形成されている。フロントヘッド２０は、金属材料で形成されている。

リアヘッド５０は、略円環状の部材であって、その中央部にシャフト８が回転可能に挿通される軸受け孔５１が形成されている。リアヘッド５０の軸受け孔５１は、フロントヘッド２０の軸受け孔２１と上下方向に並ぶ位置に形成されている。リアヘッド５０の上端面は、シリンダ３０の圧縮室３１の下端を閉塞している。リアヘッド５０は、金属材料で形成されている。

マフラー１１は、フロントヘッド２０の吐出孔２２から冷媒が吐出される際の騒音を低減するために設けられている。マフラー１１は、フロントヘッド２０の上面にボルトによって取り付けられ、フロントヘッド２０との間にマフラー空間Ｍを形成している。また、図示は省略するが、マフラー１１には、マフラー空間Ｍ内の冷媒を排出するためのマフラー吐出孔が形成されている。

図１および図２に示すように、シリンダ３０には、上述した圧縮室３１と、圧縮室３１内に冷媒を導入するための吸入孔３２と、ブレード収容部３３が形成されている。シリンダ３０は、鉄系金属材料で形成されている。なお、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であって、フロントヘッド２０の吐出孔２２は本来表れないが、説明の便宜上表示している。

吸入孔３２は、シリンダ３０の径方向に延びている。吸入孔３２の一端は、圧縮室３１の周壁面に開口した吸入口３２ａとなっている。また、吸入孔３２の吸入口３２ａ側とは反対側の端部には、吸入管３の先端が内嵌されている。

ブレード収容部３３は、シリンダ３０を上下方向に貫通しており、圧縮室３１と連通している。ブレード収容部３３は、圧縮室３１の径方向に延びている。ブレード収容部３３は、上下方向から視て、吸入孔３２とフロントヘッド２０の吐出孔２２との間の位置に形成されている。このブレード収容部３３内には、一対のブッシュ３４が配置されている。一対のブッシュ３４は、略円柱状の部材を半分割した形状に形成されている。この一対のブッシュ３４の間にピストン４０の一部であるブレード４２が配置されている。一対のブッシュ３４は、その間にブレード４２が配置された状態で、ブレード収容部３３内において周方向に揺動可能となっている。

シリンダ３０は、シャフト８の軸受け中心に対して吸入側に偏心するように偏心組み立てされている。すなわち、図４に示すように、シリンダ３０の圧縮室３１を画定する内周面の中心Ｏ１は、軸受け中心Ｏ２（すなわち、フロントヘッド２０の軸受け孔２１、リアヘッド５０の軸受け孔５１、およびシャフト８の中心）よりも吸入孔３２が形成されている側（図４中右側）に位置している。より詳細には、シリンダ３０の内周面の中心Ｏ１は、ブレード収容部３３の中心を通り且つブレード収容部３３の延在方向に沿う直線Ｌ１と、平面視において直線Ｌ１と直交する直線の中で圧縮室３１の幅が最も広い部分を通る直線Ｌ２との交点に位置している。そして、軸受け中心Ｏ２は、直線Ｌ２上の直線Ｌ１よりも吐出孔２２が形成されている側（図４中左側）に位置している。シリンダ３０の内周面の中心Ｏ１と軸受け中心Ｏ２との間の距離Ｄ１は１０μｍ〜３０μｍ程度（本例では２５μｍ）である。

ピストン４０は、鉄系金属材料からなり、円環状のローラ４１と、このローラ４１の外周面から径方向外側に延在するブレード４２とから構成されている。図２に示すように、ローラ４１は、偏心部８ａの外周面に相対回転可能に装着されて、圧縮室３１内に配置されている。ブレード４２は、ブレード収容部３３に配置された一対のブッシュ３４の間に進退可能に配置されている。

また、ローラ４１の外径は、偏心部８ａに装着された状態でローラ４１の外周面と、圧縮室３１の周壁面との間に、微小な隙間（以下、この隙間を径方向隙間ｄと称する）が生じるような大きさとなっている。そのため、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように、ブレード４２がブレード収容部３３から圧縮室３１側に出ている状態では、ローラ４１の外周面と圧縮室３１の周壁面との間に形成される空間は、ブレード４２によって低圧室３１ａと高圧室３１ｂに区画される。

次に、図５を参照しつつ、ピストン４０の形状について詳細に説明する。本実施形態のピストン４０は、ローラの外周面がローラの内周面の中心から等距離にある従来の形状のローラの外周面にレーザ焼き入れ加工を施すことで、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からローラ４１の外周面までの距離Ｄ２が中心Ｏ３周りの角度に対して連続的に変化するような形状となっている。具体的には、ローラ４１の外周面におけるブレード４２が設けられている箇所よりも吸入孔３２側（図５において右側）から、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からブレード４２の延在方向に延びる直線とのなす角度が約２７０°となる部分までレーザ光を照射して、焼き入れ加工が施されている。鉄系金属材料で形成されているピストン４０にレーザ光を照射して再結晶温度以上とすることで、レーザ光が照射された部分の組成が変化し、体積が膨張する。体積膨張の度合いはレーザ出力が大きいほど大きくなるので、レーザ出力を調整しながら焼き入れ加工を施すことで、距離Ｄ２を無段階に変化させることができる。ブレード４２の延在方向に延びる直線Ｌ４よりも吸入側（図５中右側）における距離Ｄ２の平均値は、直線Ｌ４よりも吐出側（図５中左側）における距離Ｄ２の平均値よりも長い。

ここで、図５に示すローラ４１の外周面のより具体的な形状について説明する。ローラ４１は、内周面の半径が１２．５ｍｍ、外周面の半径が１８ｍｍの従来の形状のローラを基に形成されているものとする。図５において、従来の形状のローラの外周面は破線で示している。なお、図５においては説明のため、従来の形状との差を強調して描いている。実際には、従来の形状との差は数μｍ〜数十μｍ程度である。ローラ４１の外周面は、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３から放射状に延びる直線上において、図５に示す中心Ｏ３周りの渦巻状のなめらかな曲線Ｃ１からの距離が等距離（本例では１８ｍｍ）となる点を結んだ曲線に一致している。

すなわち、例えば、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からブレード４２の延在方向に延びる直線を０°とし、中心Ｏ３周りの角度θ２が１０°、３０°、５０°、７０°、９０°、１１０°、１３０°、１５０°、１７０°、１９０°、２１０°、２３０°、２５０°２７０°、２９０°、３１０°、３３０°、３５０°となる１８本の直線Ｌ５を引くと、θ２＝２３０°の直線Ｌ５は、中心Ｏ３からの距離が０．００２ｍｍの箇所で曲線Ｃ１と交わっており、中心Ｏ３からの距離が１８．００２ｍｍ（＝０．００２ｍｍ＋１８ｍｍ）の箇所でローラ４１の外周面と交わっている。θ２＝２１０°の直線Ｌ５は、中心Ｏ３からの距離が０．００４ｍｍの箇所で曲線Ｃ１と交わっており、中心Ｏ３からの距離が１８．００４ｍｍ（＝０．００４ｍｍ＋１８ｍｍ）の箇所でローラ４１の外周面と交わっている。θ２＝１９０°の直線Ｌ５は、中心Ｏ３からの距離が０．００６ｍｍの箇所で曲線Ｃ１と交わっており、中心Ｏ３からの距離が１８．００６ｍｍ（＝０．００６ｍｍ＋１８ｍｍ）の箇所でローラ４１の外周面と交わっている。また、θ２＝１０°の直線Ｌ５は、中心Ｏ３からの距離が０．０２４ｍｍの箇所で曲線Ｃ１と交わっており、中心Ｏ３からの距離が１８．０２４ｍｍ（＝０．０２４ｍｍ＋１８ｍｍ）の箇所でローラ４１の外周面と交わっている。

すなわち、ローラ４１の外周面は、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３として連続的に中心Ｏ３からの距離Ｄ２が変わっていると言える。また、ローラ４１の外周面は、半径は変化せず、その中心が曲線Ｃ１の軌跡をたどったときにできる軌跡であるとも言える。なお、説明を簡単にするため、説明上、直線Ｌ５は２０°間隔としているが、実際にはさらに細かな間隔とすることで、なめらかなローラ外周面形状を得る。

続いて、図６を参照しつつ、シリンダ３０の形状について詳細に説明する。本実施形態のシリンダ３０は、シリンダの内周面がシリンダの内周面の中心から等距離にある従来の形状のシリンダの内周面にレーザ焼き入れ加工を施すことで、シリンダ３０の内周面の中心Ｏ１からシリンダ３０の外周面までの距離Ｄ３が中心Ｏ１周りの角度に対して連続的に変化するような形状となっている。ピストン４０のローラ４１の外周面と同様に、シリンダ３０の内周面におけるブレード収容部３３よりも吸入孔３２側（図６において右側）から、シリンダ３０の内周面の中心Ｏ１からブレード収容部３３の延在方向に延びる直線とのなす角度が約２７０°となる部分までレーザ出力を調整しながらレーザ光を照射して、距離Ｄ３を無段階に変化させる。ブレード収容部３３の延在方向に沿う直線Ｌ１に直交する面におけるシリンダ３０の圧縮室３１の断面は、直線Ｌ１よりも吸入孔３２側（図６中右側）の面積（直線Ｌ１が通る位置から右側へシリンダ３０の内周面に至る部分の面積）の平均値が、直線Ｌ１よりも吐出孔２２側（図６中左側）の面積（直線Ｌ１が通る位置から左側へシリンダ３０の内周面に至る部分の面積）の平均値よりも小さい。

ここで、図６に示すシリンダ３０の内周面のより具体的な形状について説明する。シリンダ３０は、内周面の半径が２３ｍｍの従来の形状のシリンダを基に形成されているものとする。図６においては、従来の形状のシリンダ３０の内周面は破線で示している。なお、図６においては説明のため、従来の形状との差を強調して描いている。実際には、従来の形状との差は数μｍ〜数十μｍ程度である。シリンダ３０の内周面は、シリンダ３０の内周面の中心Ｏ１からある方向に関する距離が、所定距離（本例では２３ｍｍ）から、中心Ｏ１からある方向とは点対称の方向に関して、図６に示す中心Ｏ１周りの渦巻状のなめらかな曲線Ｃ２までの距離を引いた距離となる点を結んだ曲線に一致している。

すなわち、例えば、シリンダ３０の内周面の中心Ｏ１からブレード収容部３３の延在方向に延びる直線を０°とし、中心Ｏ１周りの角度θ３が１０°、３０°、５０°、７０°、９０°、１１０°、１３０°、１５０°、１７０°、１９０°、２１０°、２３０°、２５０°２７０°、２９０°、３１０°、３３０°、３５０°となる１８本の直線Ｌ６を引くと、θ３＝５０°の直線Ｌ６上は、中心Ｏ１からの距離が０．００２ｍｍの箇所で曲線Ｃ２と交わっており、θ３＝５０°の直線Ｌ６とは点対称な方向に延びるθ３＝２３０°の直線Ｌ６は、中心Ｏ１からの距離が２２．９９８ｍｍ（＝２３ｍｍ−０．００２ｍｍ）の箇所でシリンダ３０の内周面と交わっている。θ３＝３０°の直線Ｌ６は、中心Ｏ１からの距離が０．００４ｍｍの箇所で曲線Ｃ２と交わっており、θ３＝３０°の直線Ｌ６とは点対称な方向に延びるθ３＝２１０°の直線Ｌ６は、中心Ｏ１からの距離が２２．９９６ｍｍ（＝２３ｍｍ−０．００４ｍｍ）の箇所でシリンダ３０の内周面と交わっている。θ３＝１０°の直線Ｌ６は、中心Ｏ１からの距離が０．００６ｍｍの箇所で曲線Ｃ２と交わっており、θ３＝１０°の直線Ｌ６とは点対称な方向に延びるθ３＝１９０°の直線Ｌ６は、中心Ｏ１からの距離が２２．９９４ｍｍ（＝２３ｍｍ−０．００６ｍｍ）の箇所でシリンダ３０の内周面と交わっている。また、θ３＝１９０°の直線Ｌ６は、中心Ｏ１からの距離が０．０２４ｍｍの箇所で曲線Ｃ２と交わっており、θ３＝１９０°の直線Ｌ６とは点対称な方向に延びるθ３＝１０°の直線Ｌ６は、中心Ｏ１からの距離が２２．９７６ｍｍ（＝２３ｍｍ−０．０２４ｍｍ）の箇所でシリンダ３０の内周面と交わっている。なお、説明を簡単にするため、説明上、直線Ｌ６は２０°間隔としているが、実際にはさらに細かな間隔とすることで、なめらかなシリンダ内周面形状を得る。

ここで、図７を参照しつつ、圧縮室３１の周壁面（シリンダ３０の内周面）とローラ４１の外周面との間の径方向隙間ｄの大きさについて説明する。図７において実線で示すグラフは、シリンダおよびローラの形状が従来の形状、すなわちシリンダの内周面はシリンダの内周面の中心から等距離にあり、ローラの外周面はローラの内周面の中心から等距離にある場合の径方向隙間ｄを示している。上述のように、シリンダが、シャフトの軸受け中心に対して吸入側に偏心するように偏心組み立てされていることで、シャフトの回転に伴いローラが変位するのにしたがって径方向隙間ｄの大きさが変化する。具体的には、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合には、径方向隙間ｄは、クランク角θ１（ピストンが上死点にある状態を０°としたときのシャフトの回転角度）が９０°となる部分で０．０６ｍｍ程度と最も大きくなっており、その後徐々に小さくなり、クランク角θ１が２７０°となる部分で０．０１ｍｍ程度と最も小さくなっている。偏心組み立てを行うことで、高圧室３１ｂと低圧室３１ａとの圧力差が最も大きくなる部分の近傍（クランク角θ１が２７０°の部分）での径方向隙間ｄを小さくすることができる。一方、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合には、径方向隙間ｄの最大値が０．０６ｍｍ程度と大きくなる。

シリンダ３０およびローラ４１を図５、６に示すような形状とすることで、本実施形態の圧縮室３１の周壁面とローラ４１の外周面との間の径方向隙間ｄは、図７において破線で示すように、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合と同様に、クランク角θ１が２７０°となる部分で最も小さく、０．０１ｍｍ程度となっている。径方向隙間ｄは、クランク角θ１が１２０°となる付近で最も大きくなり、０．０３ｍｍ程度となる。すなわち、本実施形態での径方向隙間ｄの最大値は、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合の径方向隙間ｄの最大値（０．０６ｍｍ）に比べても十分に小さい。

ただし、径方向隙間ｄは、圧縮機構１０の組立時に圧縮室３１の周壁面とローラ４１の外周面との間の隙間として測定されるものであり、圧縮機１の運転中は、回転数や圧力条件といった運転条件により変化する軸受部の油膜厚さ、ピストン４０に作用する遠心力、熱膨張により、組立時から減少する。しかし、クランク角θ１に対する径方向隙間ｄの変化の傾向は、図７のようになる。

次に、圧縮機構１０の動作について、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照して説明する。
図２（ａ）は、ピストン４０が上死点にある状態を示しており、図２（ｂ）は、冷媒の圧縮が開始される際の状態を示している。図２（ｃ）および図２（ｄ）は、図２（ａ）の状態から、それぞれ、シャフト８が、１８０°（下死点）、２７０°回転した状態を示している。

吸入管３から吸入孔３２を介して圧縮室３１に冷媒を供給しつつ、モータ７の駆動によりシャフト８を回転させると、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、偏心部８ａに装着されたローラ４１は、圧縮室３１の周壁面に沿って移動する。これにより、圧縮室３１内で冷媒が圧縮される。冷媒が圧縮される工程について、以下、詳細に説明する。

図２（ａ）の状態から偏心部８ａが図中の矢印方向に回転し、図２（ｂ）に示すように、ローラ４１の外周面が、吸入孔３２におけるローラ４１の移動方向下流側の端部（即ち、圧縮室３１の周壁面における吸入口３２ａの下流側の端部（図中Ｅ１で示す部分））に最も近付く状態となったとき、ローラ４１の外周面と圧縮室３１の周壁面とによって形成される空間が、低圧室３１ａと高圧室３１ｂとに区画される。その後、さらに偏心部８ａが回転すると、図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、低圧室３１ａの容積が大きくなるため、吸入管３から吸入孔３２を介して低圧室３１ａ内に冷媒が吸い込まれていく。同時に、高圧室３１ｂの容積が小さくなるため、高圧室３１ｂにおいて冷媒が圧縮される。

そして、高圧室３１ｂ内の圧力が所定の圧力以上になった時点で、フロントヘッド２０に設けられた弁機構が開弁して、高圧室３１ｂ内の冷媒が吐出孔２２を介してマフラー空間Ｍに吐出される。その後、図２（ａ）の状態に戻り、高圧室３１ｂからの冷媒の吐出が完了する。この工程を繰り返すことにより、吸入管３から圧縮室３１に供給された冷媒が連続的に圧縮されて排出される。マフラー空間Ｍに吐出された冷媒は、マフラー１１のマフラー吐出孔（図示省略）から圧縮機構１０の外に吐出される。

上述のような圧縮機構１０から吐出された冷媒は、固定子７ｂと回転子７ａとの間のエアギャップなどを通過した後、最終的に、排出管４から密閉ケーシング２の外に排出される。このとき、シャフト８の排出孔８ｃから圧縮室３１内に供給された潤滑油Ｌの一部は、冷媒と共に吐出孔２２からマフラー空間Ｍに吐出された後、マフラー１１のマフラー吐出孔（図示省略）から圧縮機構１０の外に吐出される。圧縮機構１０の外に吐出された潤滑油Ｌの一部は、フロントヘッド２０の油戻し孔２３を通って密閉ケーシング２の下部の貯留部に戻される。また、圧縮機構１０の外に吐出された潤滑油Ｌの他の一部は、冷媒と共に固定子７ｂと回転子７ａとの間のエアギャップを通過した後、固定子７ｂの外周面に形成された凹部（図示省略）と密閉ケーシング２の内周面との間と、フロントヘッド２０の油戻し孔２３とを通って、密閉ケーシング２の下部の貯留部に戻される。

以上のように、本実施形態の圧縮機１では、シリンダ３０がシャフト８の軸受け中心に対して吸入側に偏心しており、ローラ４１の外周面の一部分は、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からの距離Ｄ２が中心Ｏ３周りの角度に対して連続的に変化している。そして、ブレード４２の延在方向に延びる直線Ｌ４よりも吸入側における距離Ｄ２の平均値は、直線Ｌ４よりも吐出側における距離Ｄ２の平均値よりも長い。したがって、シリンダ３０をシャフト８の軸受け中心に対して吸入側に偏心させる偏心組み立てを行っていても、吸入側におけるローラ４１の外周面とシリンダ３０の圧縮室３１の周壁面との間の径方向隙間ｄを小さくし、容積効率を向上させることができる。

また、本実施形態の圧縮機１では、ローラ４１の外周面の一部分にレーザ加工が施されている。したがって、ローラ４１の外周面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からローラ４１の外周面までの距離Ｄ２が中心Ｏ３周りの角度に対して連続的に変化するような形状に加工することができる。

また、本実施形態の圧縮機１では、ブレード収容部３３の延在方向に延びる直線Ｌ１に直交する面におけるシリンダ３０の圧縮室３１の断面は、直線Ｌ１よりも吸入側の面積の平均値が、直線Ｌ１よりも吐出側の面積の平均値よりも小さい。したがって、ピストン４０側だけでなくシリンダ３０側も、吸入側におけるローラ４１の外周面と圧縮室３１の周壁面との間の径方向隙間ｄを小さくするような形状とすることで、それぞれの部品の加工量を小さくできるので、加工のばらつきを抑えることができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１では、シリンダ３０の圧縮室３１を画定する壁面の一部分にレーザ加工が施されている。したがって、シリンダ３０の圧縮室３１を画定する壁面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、直線Ｌ１よりも吸入側の面積の平均値が、直線Ｌ１よりも吐出側の面積の平均値よりも小さくなるような形状に加工することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上述の実施形態では、ブレード収容部３３の延在方向に延びる直線Ｌ１に直交する面におけるシリンダ３０の圧縮室３１の断面は、直線Ｌ１よりも吸入側の面積の平均値が、直線Ｌ１よりも吐出側の面積の平均値よりも小さい場合について説明したが、シリンダ３０の形状はこれに限定されるものではなく、シリンダ３０の内周面がシリンダ３０の内周面の中心から等距離にある従来の形状であってもよい。このように、シリンダ３０が従来の形状であり、ローラ４１の外周面の形状のみを従来の形状から図５に示す形状に変形させた場合（変形例１）、圧縮室３１の周壁面とローラ４１の外周面との間の径方向隙間ｄは、図７において一点鎖線で示すように、クランク角θ１が１００°となる部分で最も大きくなり、０．０４５ｍｍ程度となり、クランク角θ１が２７０°となる部分で最も小さく、０．０１ｍｍ程度となっている。すなわち、この場合の径方向隙間ｄの最大値は、上述の実施形態の場合の径方向隙間ｄの最大値（０．０３ｍｍ）よりは大きいが、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合の径方向隙間ｄの最大値（０．０６ｍｍ）に比べて十分に小さい。

また、ローラ４１の外周面の加工量を上述の実施形態より大きくすることで、シリンダ３０の内周面がシリンダ３０の内周面の中心から等距離にある従来の形状であっても、上述の実施形態と同様の径方向隙間ｄを得ることもできる（図８に示す変形例２）。

さらに、径方向隙間ｄがもっとも小さくなるクランク角θ１は２７０°には限定されない。例えば、３００°で径方向隙間ｄがもっとも小さくなる設定において、ローラ４１の外周面やシリンダ３０の内周面に実施形態と同様の加工を適用することにより、図７に示す従来の形状と比較して、圧縮室３１の吸入側と吐出側の差圧が大きいクランク角、および差圧が小さいクランク角、いずれにおいても、小さい径方向隙間ｄを実現できる（図９に示す変形例３）。

また、上述の実施形態では、ローラの外周面の一部分にレーザ加工が施されており、ローラ４１の外周面のレーザ加工が施された部分は、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からの距離Ｄ２が中心Ｏ３周りの角度に対して連続的に変化している場合について説明したが、これには限定されない。すなわち、ローラ４１の外周面の全体にレーザ加工が施されており、ローラ４１の外周面の全体で、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からの距離Ｄ２が中心Ｏ３周りの角度に対して連続的に変化していてもよい（図１０に示す変形例４：図中一点鎖線はローラ４１の外周面の全体にレーザ加工を施し、シリンダ３０の内周面は従来形状の場合を示す）。また、例えば切削加工等、レーザ加工以外の加工を施すことで、ローラ４１の内周面の中心Ｏ３からローラ４１の外周面までの距離Ｄ２が中心Ｏ３周りの角度に対して連続的に変化するような形状としてもよい。

さらに、上述の実施形態では、シリンダ３０の圧縮室３１を画定する壁面の一部分にレーザ加工が施されている場合について説明したが、レーザ加工は圧縮室３１を画定する壁面の全体に施されていてもよい（図１０に示す変形例４：図中破線はローラ４１の外周面、及びシリンダ３０の圧縮室３１を画定する壁面の全体にレーザ加工を施す場合を示す）。また、例えば切削加工等、レーザ加工以外の加工が施されていてもよい。

さらに、上述の実施形態では、１シリンダ型のロータリ圧縮機に適用しているが、２シリンダ型のロータリ圧縮機に適用してもよい。

本発明を利用すれば、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を高めることができる。

１ 圧縮機
８ シャフト（駆動軸）
８ａ 偏心部
３０ シリンダ
３１ 圧縮室
３３ ブレード収容部
４０ ピストン
４１ ローラ
４２ ブレード

Claims (4)

1. 圧縮室および前記圧縮室に連通したブレード収容部を有するシリンダと、
   前記圧縮室および前記ブレード収容部の内側に配置されるピストンと、
   偏心部を有する駆動軸とを備え、
   前記ピストンは、前記圧縮室に配置され且つ前記駆動軸の前記偏心部に取り付けられた環状のローラと、前記ローラの外周面から延在し且つ前記ブレード収容部に対して進退可能に配置されたブレードとを有し、
   前記シリンダが前記駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心しており、
   前記ローラの外周面の少なくとも一部分は、前記ローラの内周面の中心からの距離が前記中心周りの角度に対して連続的に変化し、前記ブレードの延在方向に延びる第１直線よりも吸入側における前記距離の平均値は、前記第１直線よりも吐出側における前記距離の平均値よりも長いことを特徴とする圧縮機。
2. 前記ローラの外周面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ブレード収容室の延在方向に延びる第２直線に直交する面における前記シリンダの前記圧縮室の断面は、前記第２直線よりも吸入側の面積の平均値が、前記第２直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記シリンダの前記圧縮室を画定する壁面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。

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