(57)【要約】ロータリ圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、冷凍冷蔵庫や空調機等に多く使用されている。しかしながら、ベーンやベーン溝の摩耗、焼き付き等の損傷が発生しやすく、ロータリ圧縮機の信頼性が低下してしまうことがあった。  密閉容器の内部に配置されたシリンダ１０５と、シリンダ１０５に接しながら回転運動するローラ６と、シリンダ１０５に形成されたベーン溝１０５ｂと、ベーン溝１０５ｂに設置された、ベーン溝１０５ｂを往復運動するベーン９とを備え、ベーン９が往復運動する際にベーン９と接する、ベーン溝１０５ｂの壁の少なくとも一部は、所定の弾性を有するロータリ圧縮機である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の内部に配置されたシリンダと、
前記シリンダに接しながら回転運動するローラと、
前記シリンダまたは前記ローラに形成されたベーン溝と、
前記ベーン溝に設置された、前記ベーン溝を往復運動するベーンとを備え、
前記ベーンが往復運動する際に前記ベーンと接する、前記ベーン溝の壁の少なくとも一部は、所定の弾性を有するロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記ベーン溝は、前記シリンダに形成されており、
前記ベーンは、前記ローラにその先端を接しながら往復運動する請求の範囲第１項記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる請求の範囲第２項記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている請求の範囲第３項記載のロータリ圧縮機。
【請求項５】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝と前記シリンダに形成された所定の切欠きとにより形成され、
前記所定の切欠きは、作動流体を吸入するための開口部で兼ねられている請求の範囲第４項記載のロータリ圧縮機。
【請求項６】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている請求の範囲第３項または第４項記載のロータリ圧縮機。
【請求項７】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている請求の範囲第６項記載のロータリ圧縮機。
【請求項８】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている請求の範囲第６項記載のロータリ圧縮機。
【請求項９】
前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する請求の範囲第３項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１０】
前記ベーン溝は、前記ローラに形成されており、
前記ベーンは、前記シリンダにその先端を接しながら往復運動する請求の範囲第１項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１１】
前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる請求の範囲第１０項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１２】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている請求の範囲第１１項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１３】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている請求の範囲第１１項または第１２項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１４】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている請求の範囲第１３項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１５】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている請求の範囲第１３項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１６】
前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する請求の範囲第１１項記載のロータリ圧縮機。
【請求項１７】
作動流体は、二酸化炭素である請求の範囲第１項記載のロータリ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、たとえば、冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられるロータリ圧縮機に関する。
【背景技術】  ロータリ圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、冷凍冷蔵庫や空調機等に多く使用されている。圧縮機の主要構成部品であるベーン、ローラ、シリンダ等から成る圧縮機構部は、例えば、川平睦義著、「密閉型冷凍機」、日本冷凍協会、平成５年、（例えば、ｐ．１４、第６．１図）に記載されている。
ここに、上記非特許文献の全ての開示は、そっくりそのままここに引用（参照）することにより、一体化される。
以下に、従来のロータリ圧縮機を、図７、図８および図９を用いて説明する。
図７は従来のロータリ圧縮機の縦断面図であり、図８は従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。図８は、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図である。
なお、ベーン溝５ｂがシリンダ５に形成されており、ベーン９がローラ６にその先端を接しながら往復運動するローリングピストン型のロータリ圧縮機について主として説明するが、たとえば、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図１０に示されているように、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂがローラ１１０６に形成されており、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９がシリンダ１１０５にその先端を接しながら往復運動するスライディングベーン型のロータリ圧縮機もある。
ロータリ圧縮機は、密閉容器１と、その内部に配置された圧縮機構部２と、回転電動機部３から構成される。
圧縮機構部２は、中心軸Ｌを中心に回転可能なシャフト４と、内部に円筒面５ａを有するシリンダ５と、シャフト４の偏心部４ａに嵌合され、シャフト４の回転に伴いシリンダ５の内側で偏心回転運動を行うローラ６と、ローラ６に先端を接しながらシリンダ５のベーン溝５ｂの内部を往復運動し、シリンダ５とローラ６により形成される空間を吸入室７と圧縮室８に分割するベーン９と、ベーン９の後端に設置され、ベーン９をローラ６に押し付けるバネ１０と、シャフト４を支える上軸受１１および下軸受１２とから構成される。なお、ローラ６が安定的に偏心回転運動を行うようになると、ベーン９はその背面側とその先端側の圧力差による力の作用などによってローラ６に押し付けられるようになるため、バネ１０は必ずしも必要ではない。
回転電動機部３は、密閉容器１の内部に焼嵌めされた固定子１３と、シャフト４に焼嵌めされた回転子１４から構成される。
ロータリ圧縮機の作動流体は、吸入管１５から上軸受１１に設けられた吸入孔１１ａを通じて吸入室７に導かれる。なお、吸入孔１１ａと吸入室７の連通部のシリンダ５内部の円筒面５ａには、流路を確保するために、切欠き５ｃを設けている。
回転電動機部３に通電し、回転子１４と一体のシャフト４を回転させると、ローラ６は偏心回転運動を行い、吸入室７と圧縮室８の容積が変化し、これに伴い作動流体は吸入、圧縮される。
圧縮された作動流体は、吐出孔１６の吐出弁（図示せず）が開くと、密閉容器１の内部を経て、吐出管１７より密閉容器１の外部に吐出される。
図８は、ローラ６の偏心回転運動によって、ベーン９がベーン溝５ｂから最も押し出された状態を示した図である。
ベーン溝近傍の要部断面図である図９に示されているように、ベーン溝５ｂの幅Ｔは、ベーン９を長手方向へ運動自在に保持するために、ベーン９の幅ｔよりも幅δのクリアランスだけ広く形成されており、δ＝Ｔ−ｔの関係を満たす。なお、クリアランスの幅δは、極めて微少であり、実際には１０μｍ程度である。
ベーン９はその先端をローラ６に接しながら吸入室７と圧縮室８を分離しているため、ベーン９の先端部の吸入室７側の側面には吸入室７の作動流体の圧力Ｐ１、圧縮室８側の側面には圧縮室８の作動流体の圧力Ｐ２が作用する。圧縮室８内の圧力Ｐ２は吸入室７内の圧力Ｐ１よりも高圧であるので、ベーン９の先端付近は常に圧縮室８側から吸入室７側の方向に力を受ける。
その結果、ベーン９はベーン溝５ｂに対して、クリアランスの幅δの範囲内で傾斜し、ベーン溝５ｂの吸入室７側のエッジ部５ｄ、および、その対角位置のエッジ部５ｅに対して局所的に接触する。
ベーン９に対してエッジ部５ｄから作用する力をＦ１、エッジ部５ｅから作用する力をＦ２、吸入室７および圧縮室８の作動流体の圧力により作用する力の合力をＦ３とし、ベーン溝５ｂの長さをａ、ベーン９のベーン溝５ｂから突出した部分の長さをｂとする。
そして、Ｆ３がエッジ部５ｄからベーン９の長手方向にｂ／２の位置に作用すると仮定すると、ベーン９に作用する力とモーメントのバランスは、それぞれ（数１）、（数２）のように表される。
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ここで、吸入室７および圧縮室８の作動流体がベーン９に及ぼす力Ｆ３は、吸入室７の作動流体の圧力をＰ１、圧縮室８の作動流体の圧力をＰ２、ベーン９の高さ（図９の紙面に垂直な方向に関して考える）をｈとすると、（数３）で表される。
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（数１）および（数２）より、Ｆ１およびＦ２は（数４）、（数５）のように表される。
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ここで、Ｆ１、Ｆ２およびＦ３の大きさを実際のロータリ圧縮機を例にとって説明する。
ロータリ圧縮機の作動流体としてＨＣＦＣ２２を用い、エアコンのＪＩＳ条件での動作を仮定すると、吸入圧力Ｐｓは約５．２０×１０５Ｐａ、吐出圧力Ｐｄは約２．０７×１０６Ｐａである。ベーン溝５ｂの長さａを約１５ｍｍ、ベーン９のベーン溝５ｂから突出した部分の長さｂの最大値を約６ｍｍとし、ベーン９の高さを約２０ｍｍ、長さを約２５ｍｍ、厚さを約３ｍｍとする。
さらに、ｂが最大値の約６ｍｍのときに、圧縮室８の圧力Ｐ２が吸入圧力と吐出圧力の平均値（Ｐｓ＋Ｐｄ）／２に等しく、吸入室７の圧力Ｐ１が吸入圧力Ｐｓに等しいと仮定する。
すると、（数３）より、Ｆ３は約９．３２×１０Ｎとなる。また、（数４）よりＦ１は約１．１２×１０２Ｎ、（数５）よりＦ２は約１．８６×１０Ｎとなる。
このように、大きさが約２０ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍのベーン９に対して、エッジ部５ｄからは約１．１２×１０２Ｎの集中荷重が、エッジ部５ｅからは約１．８６×１０Ｎの集中荷重が作用する。
このように、従来のロータリ圧縮機では、ベーン９は、ベーン溝５ｂのエッジ部５ｄ、５ｅから集中荷重を受けており、特にベーン溝５ｂの吸入室７側のエッジ部５ｄでの集中荷重が大きくなっていた。そして、ベーン９とこれらエッジ部５ｄ、５ｅの間の接触は線接触に近い状態であり、接触応力が非常に大きくなっていた。
また、ベーン９は、偏心回転するローラ６に先端を接しながらシリンダ５のベーン溝５ｂの内部を往復運動するため、運動の方向が変わるときにベーン溝５ｂに対して速度がゼロとなる。このとき、エッジ部５ｄ、５ｅにおいて、集中荷重Ｆ１、Ｆ２の線接触による接触応力によって油膜切れが起こりやすく、極めて厳しい摺動条件であった。このため、ベーン９やベーン溝５ｂに摩耗、焼き付き等の損傷が発生しやすく、ロータリ圧縮機の信頼性が低下してしまうことがあった。
また、（数３）、（数４）および（数５）より、集中荷重Ｆ１、Ｆ２は、吸入室７および圧縮室８の作動流体の圧力Ｐ１、Ｐ２の差とともに増加する。従って、ロータリ圧縮機を吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの差が著しく大きい二酸化炭素を作動流体とした遷臨界サイクルに用いる場合には、集中荷重Ｆ１、Ｆ２がさらに増加し、ベーン９やベーン溝５ｂに摩耗、焼き付き等の損傷がさらに発生しやすくなっていた。
もちろん、ローリングピストン型のロータリ圧縮機（図８参照）に関して主として説明してきたが、スライディングベーン型のロータリ圧縮機（図１０参照）に関しても、同様の理由により、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９やベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂに摩耗、焼き付き等の損傷が発生しやすく、ロータリ圧縮機の信頼性が低下してしまうことがあった。
【発明の開示】
本発明は上記従来の課題を解消するもので、たとえば、ベーンやベーン溝の摩耗、焼き付き等の損傷の発生を抑制し、より高い信頼性を有するロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
第１の本発明は、密閉容器の内部に配置されたシリンダと、
前記シリンダに接しながら回転運動するローラと、
前記シリンダまたは前記ローラに形成されたベーン溝と、
前記ベーン溝に設置された、前記ベーン溝を往復運動するベーンとを備え、
前記ベーンが往復運動する際に前記ベーンと接する、前記ベーン溝の壁の少なくとも一部は、所定の弾性を有するロータリ圧縮機である。
第２の本発明は、前記ベーン溝は、前記シリンダに形成されており、
前記ベーンは、前記ローラにその先端を接しながら往復運動する請求の範囲第１項記載のロータリ圧縮機である。
第３の本発明は、前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる第２の本発明のロータリ圧縮機である。
第４の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている第３の本発明のロータリ圧縮機である。
第５の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝と前記シリンダに形成された所定の切欠きとにより形成され、
前記所定の切欠きは、作動流体を吸入するための開口部で兼ねられている第４の本発明のロータリ圧縮機である。
第６の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている第３または第４の本発明のロータリ圧縮機である。
第７の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている第６の本発明のロータリ圧縮機である。
第８の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている第６の本発明のロータリ圧縮機である。
第９の本発明は、前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する第３の本発明のロータリ圧縮機である。
第１０の本発明は、前記ベーン溝は、前記ローラに形成されており、
前記ベーンは、前記シリンダにその先端を接しながら往復運動する第１の本発明のロータリ圧縮機である。
第１１の本発明は、前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる第１０の本発明のロータリ圧縮機である。
第１２の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている第１１の本発明のロータリ圧縮機である。
第１３の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている第１１または第１２の本発明のロータリ圧縮機である。
第１４の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている第１３の本発明のロータリ圧縮機である。
第１５の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている第１３の本発明のロータリ圧縮機である。
第１６の本発明は、前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する第１１の本発明のロータリ圧縮機である。
第１７の本発明は、作動流体は、二酸化炭素である第１の本発明のロータリ圧縮機である。
第１８の本発明は、密閉容器の内部に配置されたシリンダと、前記シリンダに接しながら回転運動するローラと、前記シリンダまたは前記ローラに形成されたベーン溝と、前記ベーン溝に設置された、前記ベーン溝を往復運動するベーンとを備えたロータリ圧縮機の製造方法であって、
前記ベーンが往復運動する際に前記ベーンと接する、前記ベーン溝の壁の少なくとも一部に、所定の弾性を付与するベーン溝壁弾性付与ステップを備えたロータリ圧縮機の製造方法である。
本発明は、たとえば、ベーンおよびベーン溝の摩耗、焼き付き等の損傷の発生を抑制し、より高い信頼性を有するロータリ圧縮機を提供することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図２は、本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機のベーン溝近傍の要部断面図である。
図３は、本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図４は、本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図５は、本発明の実施の形態４におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図６は、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図７は、従来のロータリ圧縮機の縦断面図である。
図８は、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図９は、従来のロータリ圧縮機のベーン溝近傍の要部断面図である。
図１０は、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図１１は、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
図１２は、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【符号の説明】
１  密閉容器
４  シャフト
１０５  シリンダ
１０５ｂ  ベーン溝
１０５ｃ、１０５ｇ  切欠き
１０５ｄ、１０５ｅ  エッジ部
１０５ｆ  薄肉部
１０５ｉ  バネを設置する空間
６  ローラ
１０７  吸入室
１０８  圧縮室
９  ベーン
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
はじめに、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の構成について説明する。なお、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の構成について説明しながら、ロータリ圧縮機の製造方法の一実施の形態についても説明する（その他の実施の形態についても同様である）。
本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたことを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
図１は、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
図１において、１は密閉容器、４はシャフト、４ａはシャフト４の偏心部、１０５はシリンダ、１０５ａはシリンダ１０５の内壁である円筒面、１０５ｂはシリンダ１０５のベーン溝、１０５ｃはシリンダ１０５に設けた作動流体の吸入のための切欠き、６はローラ、１０７は吸入室、１０８は圧縮室、９はベーン、１０はバネ、１１ａは上軸受１１に設けられた吸入孔、１５は吸入管である。ここで、ベーン溝１０５ｂは、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分であって、図１では太線を利用して示されている。
図１は、ローラ６の偏心回転運動によって、ベーン９がベーン溝１０５ｂから最も押し出された状態を示した図である。
薄肉部１０５ｆは、ベーン溝１０５ｂの壁の、シリンダ１０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝１０５ｂと作動室とで形成されたエッジ部に形成されている。
より具体的には、シリンダ１０５のベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄに薄肉部１０５ｆを形成している。薄肉部１０５ｆは、ベーン溝１０５ｂの側方に、スリット形状の切欠き１０５ｇを設けることにより形成している。
薄肉部１０５ｆの厚さおよび長さは、薄肉部１０５ｆが十分な弾性を備えるように決定した。
より具体的には、図２に示されているように、ベーン溝１０５ｂの長さＬと、ベーン溝１０５ｂの幅Ｔと、薄肉部１０５ｆの長さｓと、薄肉部１０５ｆの幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足するように決定した。なお、図２は、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機のベーン溝近傍の要部断面図である。
このように、薄肉部１０５ｆの縦横比ｓ／ｗが、ベーン溝１０５ｂの縦横比Ｌ／Ｔよりも大きくなるように決定されていることにより、薄肉部１０５ｆは、十分な弾性を備えることとなる（以下の実施の形態においても同様である）。
ただし、集中荷重Ｆ１（図９参照）のもとでも、薄肉部１０５ｆに発生する応力が弾性限度以下となるようにすることはいうまでもない。
ベーン溝１０５ｂとベーン９の間には、幅δのクリアランスが設けられている。クリアランスの幅δは、ベーン溝１０５ｂの幅Ｔとベーン９の幅ｔを用いて、δ＝Ｔ−ｔで表される。
なお、１０５ｉは、ベーン溝１０５ｂを越えたバネを設置する空間である。
次に、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の動作について説明する。
ベーン９はその先端をローラ６に接しながら吸入室１０７と圧縮室１０８を分離しているため、ベーン９の先端部の吸入室１０７側の側面には吸入室１０７の作動流体の圧力Ｐ１、圧縮室１０８側の側面には圧縮室１０８の作動流体の圧力Ｐ２が作用する。圧縮室１０８内の圧力Ｐ２は吸入室１０７内の圧力Ｐ１よりも高圧であるので、ベーン９の先端付近は常に圧縮室１０８側から吸入室１０７側の方向に力を受ける。
その結果、ベーン９はベーン溝１０５ｂに対して、クリアランスの幅δの範囲内で傾斜し、ベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄと、その対角位置のエッジ部１０５ｅで局所的に接触する。
これらエッジ部１０５ｄ、１０５ｅでの集中荷重の大きさは、前述したように、ベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄで特に大きい。
本実施の形態１では、シリンダ１０５のベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄに薄肉部１０５ｆを形成したことにより、ベーン９とベーン溝１０５ｂのエッジ部１０５ｄが局所的に接触した場合、薄肉部１０５ｆは自由端に集中荷重を受ける片持梁のようになり、エッジ部１０５ｄにたわみを生じる。そして、従来、線接触に近かったベーン９とベーン溝１０５ｂのエッジ部１０５ｄでの接触状態が、薄肉部１０５ｆのたわみにより、面接触状となる。従って、特に信頼性が問題となっていたベーン９とベーン溝１０５ｂのエッジ部１０５ｄとの間の接触面圧が大幅に緩和され、ベーン９およびベーン溝１０５ｂの摩耗、焼き付き等の損傷を低減することが可能となり、信頼性を向上させることができる。
なお、シリンダ１０５の円筒面１０５ａに設けた切欠き１０５ｇの形状は、薄肉部１０５ｆが形成できる形状であればスリット形状に限らず任意の形状で良い。
また、切欠き１０５ｇが如何なる形状であっても、切欠き１０５ｇにより生じる空間は吸入室１０７に含まれ、この空間に密閉された作動流体が再膨張することは無いので、切欠き１０５ｇを設けたことによる圧縮機の性能の低下はほとんど生じない。
（実施の形態２）
つぎに、本実施の形態２におけるロータリ圧縮機の構成および動作について説明する。
本発明の第２の実施の形態におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたことを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
図３は、本実施の形態２におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
薄肉部２０５ｆは、ベーン溝２０５ｂとシリンダ２０５に形成された切欠き２０５ｃとにより形成され、切欠き２０５ｃは、作動流体を吸入するための開口部で兼ねられている。
より具体的には、薄肉部２０５ｆを、シリンダ２０５に設けた切欠き２０５ｃにより形成した。切欠き２０５ｃは、作動流体が流入する吸入口１１ａの、吸入室２０７への開口部である。
なお、２０５ａはシリンダ２０５の内壁である円筒面であり、２０５ｄはシリンダ２０５のベーン溝２０５ｂの吸入室２０７側のエッジ部であり、２０５ｅはエッジ部２０５ｄの対角位置のエッジ部であり、２０５ｉはベーン溝２０５ｂを越えたバネを設置する空間である。また、２０８は、圧縮室である。
このような構成としたことにより、薄肉部２０５ｆを形成するために特別な切欠きを設ける必要が無いので、シリンダ２０５の加工が容易になり、かつ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施の形態２では、吸入孔１１ａを上軸受１１（図７参照）に設けているが、吸入孔１１ａに相当する吸入孔をシリンダ２０５に直接的に設けた上で切欠き２０５ｃに相当する切欠きを設けた場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
（実施の形態３）
はじめに、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機の構成について説明する。
本発明の第３の実施の形態におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたことを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
図４は、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
薄肉部３０５ｈは、ベーン溝３０５ｂの壁の、シリンダ３０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている。
より具体的には、ベーン溝３０５ｂの吸入室３０７側のエッジ部３０５ｄの対角位置のエッジ部３０５ｅに、さらに薄肉部３０５ｈを形成した。
ベーン溝３０５ｂの長さは、ベーン９の長さよりも短く、薄肉部３０５ｈは、ベーン溝３０５ｂの壁の、より高圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝３０５ｂとベーン溝逃げ部３０５ｊとで形成されたエッジ部に形成されている。
より具体的には、ベーン溝３０５ｂは、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分であり、図４では太線を利用して示されている。本実施の形態３のロータリ圧縮機では、ベーン溝３０５ｂの長さｃがベーン９の長さｄよりも短い構造になっている。従って、ベーン９が往復運動する際、ベーン９の後端部に近い部分は、ベーン溝３０５ｂを越えたバネを設置する空間３０５ｉの部分まで入り込む。このベーン９が往復運動してバネを設置する空間３０５ｉに入り込む部分が、ベーン溝逃げ部５ｊである。図４に示されているように、ベーン溝３０５ｂとベーン溝逃げ部３０５ｊとで形成される角の部分が、エッジ部３０５ｅである。エッジ部３０５ｅは、ベーン９の往復運動の際にベーン９と接する部分である。
薄肉部３０５ｈの厚さおよび長さは、薄肉部３０５ｈが十分な弾性を備え、集中荷重Ｆ２（図９参照）のもとでも、薄肉部３０５ｈに発生する応力が弾性限度以下となるように決定した。薄肉部３０５ｈは、ベーン９の後端のバネ１０を設置する空間３０５ｉを、ベーン溝３０５ｂの側方まで拡大することにより形成できる。
なお、３０５ａはシリンダ３０５の内壁である円筒面であり、３０５ｃはシリンダ３０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、３０５ｆはシリンダ３０５のベーン溝３０５ｂの吸入室３０７側のエッジ部３０５ｄに形成された薄肉部である。また、３０８は、圧縮室である。
次に、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機の動作について説明する。
シリンダ３０５のベーン溝３０５ｂの吸入室３０７側のエッジ部３０５ｄの対角位置のエッジ部３０５ｅに薄肉部３０５ｈを形成したことにより、ベーン９とベーン溝３０５ｂのエッジ部３０５ｅが局所的に接触した場合、薄肉部３０５ｈは自由端に集中荷重を受ける片持梁のようになり、エッジ部３０５ｅにたわみを生じる。そして、従来、線接触に近かったベーン９とベーン溝３０５ｂのエッジ部３０５ｅの接触状態が、薄肉部３０５ｈのたわみにより、面接触状となる。従って、信頼性が課題となっていたベーン９とベーン溝３０５ｂのエッジ部３０５ｅとの間の接触面圧が大幅に緩和され、摩耗、焼き付き等の損傷を低減することが可能となり、信頼性を向上させることができる。
（実施の形態４）
はじめに、本実施の形態４におけるロータリ圧縮機の構成について説明する。
本発明の第４の実施の形態におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたこと及びベーン溝の長さが異なることを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
図５は、本実施の形態４におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
薄肉部４０５ｍは、ベーン溝４０５ｂ′の壁の、シリンダ４０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている。
より具体的には、本実施の形態４では、ベーン９が往復運動する際、ベーン９の後端部９ａがベーン溝４０５ｂ′と接触する内壁部分に、薄肉部４０５ｍを形成した。つまり、薄肉部４０５ｍに接触しながらベーン９の後端部９ａが摺動する、ベーン溝４０５ｂ′の内壁の部分に弾性を持たせている。薄肉部４０５ｍの厚さおよび長さは、薄肉部４０５ｍが十分な弾性を備え、かつ、ベーン９の後端部９ａとベーン溝４０５ｂ′の接触する内壁部分に作用する荷重のもとでも、薄肉部４０５ｍに発生する応力が弾性限度以下となるように決定した。薄肉部４０５ｍは、ベーン９の後端のバネ１０を設置する空間４０５ｋを、ベーン溝４０５ｂ′の側方にまで拡大することにより形成できる。
ベーン溝４０５ｂ′の長さは、ベーン９の長さよりも長く、薄肉部４０５ｍは、ベーン溝４０５ｂ′の壁の、より高圧になりやすい作動室の側の、ベーン９の後端部９ａが摺動する部分に形成されている。
より具体的には、本実施の形態４のロータリ圧縮機は、実施の形態３のロータリ圧縮機とはベーン溝の長さが異なる。図５は、ローラ６の偏心回転運動によって、ベーン９がベーン溝４０５ｂ′に最も押し込まれた状態を示した図である。この時、ベーン９の先端は、ローラ６側のベーン溝４０５ｂ′の端とほぼ同一面に位置している。ベーン溝４０５ｂ′は、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分であり、図５では太線を利用して示されている。実施の形態３とは異なり、本実施の形態４のロータリ圧縮機では、ベーン溝４０５ｂ′の長さｃ′がベーン９の長さｄよりも長い構造になっている。従って、実施の形態３にあるようなベーン溝逃げ部３０５ｊは存在しない。
なお、４０５ａはシリンダ２０５の内壁である円筒面であり、４０５ｃはシリンダ４０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、４０５ｄはシリンダ４０５のベーン溝４０５ｂ′の吸入室側のエッジ部であり、４０５ｆはシリンダ４０５のベーン溝４０５ｂ′の吸入室側のエッジ部４０５ｄに形成された薄肉部である。
次に、本実施の形態４におけるロータリ圧縮機の動作について説明する。
往復運動するベーン９と接する、ベーン溝４０５ｂ′の内壁部分に薄肉部４０５ｍを形成したことにより、ベーン９が往復運動する際、薄肉部４０５ｍは自由端に集中荷重を受ける片持梁のようになり、たわみを生じる。そして、従来、線接触に近かったベーン９の後端部９ａとベーン溝４０５ｂ′の接触状態が、薄肉部４０５ｍのたわみにより、面接触状となる。これにより、摩耗、焼き付き等の損傷を低減することが可能となり、信頼性を向上させることができる。
なお、本実施の形態４では、薄肉部４０５ｍを、ベーン９の後端のバネ１０を設置する空間４０５ｋをベーン溝４０５ｂ′の側方にまで拡大することにより形成したが、ベーン９が往復運動する際に嵌合するベーン溝４０５ｂ′の内壁部分から空間を拡大して薄肉部を形成してもよい。この場合、以下に説明するように、ベーン９が往復運動する際に接触する薄肉部が、ベーン溝４０５ｂ′の内壁から空間を拡大した部分に新たに形成される。
ベーン溝は、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分である。従って、例えば、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図６に示されているように、ベーン９と嵌合する幅のままバネ１０とシリンダ５０５の接合部まで寸胴の形状の場合は、シリンダ内部の円筒面５０５ａからバネ１０とシリンダ５０５の接合部までの寸胴の形状の端から端までがベーン溝５０５ｂ″ということになる。つまり、図６では、太線を利用して示されている部分がこの場合におけるベーン溝５０５ｂ″である。
なお、５０５ｃはシリンダ５０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、５０５ｄはシリンダ５０５のベーン溝５０５ｂ″の吸入室側のエッジ部であり、５０５ｆはシリンダ５０５のベーン溝５０５ｂ″の吸入室側のエッジ部５０５ｄに形成された薄肉部であり、５０５ｍはベーン９の後端部９ａがベーン溝５０５ｂ″と接触する内壁部分に形成された薄肉部である。
なお、実施の形態３及び４において、実施の形態１、２と同様の効果も得られることは言うまでも無い。
以上においては、実施の形態１〜４について詳細に説明を行った。
各実施の形態において、摺動面圧が減少し、摺動損失が減少することから、圧縮機の効率が向上することは言うまでも無い。
また、吸入圧力と吐出圧力の差が著しく大きい二酸化炭素を作動流体とした遷臨界サイクルに用いた場合には、集中荷重Ｆ１、Ｆ２（図９参照）がさらに増加するが、集中荷重Ｆ１、Ｆ２が作用する箇所に薄肉部を設けているため、ベーンとベーン溝の接触する部分における接触面圧を大幅に緩和することが可能となり、信頼性向上の効果が著しくなることは言うまでもない。
もちろん、本発明の、ベーン溝の内壁の往復運動するベーンと接する部分の一部が弾性を有するものの一例として、上述した実施の形態では、ベーン溝の壁に構造的な薄肉部を形成したが、これに限らず、シリンダを形成している材質よりも弾性の大きい材質でベーン溝を形成したり、ベーン溝の壁に弾性の大きい材質で作られた部品を接合してもよい。
（Ａ）なお、本発明のロータリ圧縮機は、たとえば、上述した実施の形態１においては、ベーン溝１０５ｂがシリンダ１０５に形成されており、ベーン９がローラ６にその先端を接しながら往復運動するローリングピストン型のロータリ圧縮機であった。
しかし、本発明のロータリ圧縮機は、これに限らず、たとえば、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図１１に示されているように、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂがローラ１１０６に形成されており、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９がシリンダ１１０５にその先端を接しながら往復運動するスライディングベーン型のロータリ圧縮機であってもよい。
本実施の形態におけるロータリ圧縮機においては、薄肉部１１０５ｆ、１２０５ｆ、１３０５ｆ、１４０５ｆが、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの壁の、シリンダ１１０５とローラ１１０６とベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９とに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂと作動室とで形成されたエッジ部に形成されている。
さらに、本実施の形態におけるロータリ圧縮機においては、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの長さは、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の長さよりも長く、薄肉部１１０５ｈ、１２０５ｈ、１３０５ｈ、１４０５ｈが、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの壁の、シリンダ１１０５とローラ１１０６とベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の後端部が摺動する部分に形成されている。
作動室の容積は、矢印Ａの方向へのローラ１１０６の回転にしたがって変化するが、作動流体は、これにともなって、吸入口１１１１ａから吸入され、圧縮され、吐出孔１１１６から外部に吐出される。したがって、吐出孔１１１６の手前付近において、作動室の圧力が極めて高くなり、より低圧になりやすい作動室の側への、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の傾斜が顕著に発生する。このため、薄肉部１１０５ｆ、１２０５ｆ、１３０５ｆ、１４０５ｆが設けられる箇所は、このようなベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の傾斜によって発生するベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９やベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの摩耗、焼き付き等がより低減されるように決定される。
なお、このようなロータリ圧縮機においても、上述した実施の形態３におけるロータリ圧縮機と同様に、ベーン溝の長さは、ベーンの長さよりも短く、薄肉部が、ベーン溝の壁の、より高圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝とベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されていてもよい。
（Ｂ）また、本発明の薄肉部は、上述した本実施の形態においては、ベーン溝の壁の、シリンダとローラとベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝と作動室とで形成されたエッジ部に必ず形成されていた。
しかし、これに限らず、本発明の薄肉部は、そのようなエッジ部には形成されておらず、ベーン溝の壁の、シリンダとローラとベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分にのみ形成されていてもよい。
たとえば、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図１２に示されているように、薄肉部６０５ｈが、ベーン溝６０５ｂの壁の、シリンダ６０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の、エッジ部６０５ｄの対角位置のエッジ部６０５ｅにのみ形成されていてもよい。なお、６０５ａはシリンダ６０５の内壁である円筒面であり、６０５ｃはシリンダ６０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、６０５ｉはベーン溝６０５ｂを越えたバネを設置する空間である。また、６０８は、圧縮室である。
ただし、摩耗、焼き付き等の損傷が顕著に発生しやすい箇所は、より高圧になりやすい作動室の側の所定の部分ではなく、より低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝と作動室とで形成されたエッジ部である。
なお、薄肉部を形成するための加工は、より低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝と作動室とで形成されたエッジ部に対して行う方が、より高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に対して行うよりも容易であることが多い。なぜならば、そのようなより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分は、作動室から見て奥側に存することになるからである。
【産業上の利用可能性】  本発明は、たとえば、ベーンやベーン溝の摩耗、焼き付き等の損傷の発生を抑制し、より高い信頼性を有するロータリ圧縮機を提供することができ、有用である。
【図１】
2004065794.tif 000009
【図２】
2004065794.tif 000010
【図３】
2004065794.tif 000011
【図４】
2004065794.tif 000012
【図５】
2004065794.tif 000013
【図６】
2004065794.tif 000014
【図７】
2004065794.tif 000015
【図８】
2004065794.tif 000016
【図９】
2004065794.tif 000017
【図１０】
2004065794.tif 000018
【図１１】
2004065794.tif 000019
【図１２】
2004065794.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月28日(2005.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の内部に配置されたシリンダと、
前記シリンダに接しながら回転運動するローラと、
前記シリンダまたは前記ローラに形成されたベーン溝と、
前記ベーン溝に設置された、前記ベーン溝を往復運動するベーンとを備え、
前記ベーンが往復運動する際に前記ベーンと接する、前記ベーン溝の壁の少なくとも一部は、所定の弾性を有するロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記ベーン溝は、前記シリンダに形成されており、
前記ベーンは、前記ローラにその先端を接しながら往復運動する請求項１記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる請求項２記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている請求項３記載のロータリ圧縮機。
【請求項５】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝と前記シリンダに形成された所定の切欠きとにより形成され、
前記所定の切欠きは、作動流体を吸入するための開口部で兼ねられている請求項４記載のロータリ圧縮機。
【請求項６】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている請求項３または４記載のロータリ圧縮機。
【請求項７】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている請求項６記載のロータリ圧縮機。
【請求項８】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている請求項６記載のロータリ圧縮機。
【請求項９】
前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する請求項３記載のロータリ圧縮機。
【請求項１０】
前記ベーン溝は、前記ローラに形成されており、
前記ベーンは、前記シリンダにその先端を接しながら往復運動する請求項１記載のロータリ圧縮機。
【請求項１１】
前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる請求項１０記載のロータリ圧縮機。
【請求項１２】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている請求項１１記載のロータリ圧縮機。
【請求項１３】
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている請求項１１項または第１２記載のロータリ圧縮機。
【請求項１４】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている請求項１３記載のロータリ圧縮機。
【請求項１５】
前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている請求項１３記載のロータリ圧縮機。
【請求項１６】
前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する請求項１１記載のロータリ圧縮機。
【請求項１７】
作動流体は、二酸化炭素である請求項１記載のロータリ圧縮機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられるロータリ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリ圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、冷凍冷蔵庫や空調機等に多く使用されている。圧縮機の主要構成部品であるベーン、ローラ、シリンダ等から成る圧縮機構部は、例えば、非特許文献１、（例えば、ｐ．１４、第６．１図）に記載されている。
【０００３】
ここに、上記非特許文献の全ての開示は、そっくりそのままここに引用（参照）することにより、一体化される。
【非特許文献１】川平睦義著、「密閉型冷凍機」、日本冷凍協会、平成５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以下に、従来のロータリ圧縮機を、図７、図８および図９を用いて説明する。
【０００５】
図７は従来のロータリ圧縮機の縦断面図であり、図８は従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。図８は、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図である。
【０００６】
なお、ベーン溝５ｂがシリンダ５に形成されており、ベーン９がローラ６にその先端を接しながら往復運動するローリングピストン型のロータリ圧縮機について主として説明するが、たとえば、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図１０に示されているように、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂがローラ１１０６に形成されており、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９がシリンダ１１０５にその先端を接しながら往復運動するスライディングベーン型のロータリ圧縮機もある。
【０００７】
ロータリ圧縮機は、密閉容器１と、その内部に配置された圧縮機構部２と、回転電動機部３から構成される。
【０００８】
圧縮機構部２は、中心軸Ｌを中心に回転可能なシャフト４と、内部に円筒面５ａを有するシリンダ５と、シャフト４の偏心部４ａに嵌合され、シャフト４の回転に伴いシリンダ５の内側で偏心回転運動を行うローラ６と、ローラ６に先端を接しながらシリンダ５のベーン溝５ｂの内部を往復運動し、シリンダ５とローラ６により形成される空間を吸入室７と圧縮室８に分割するベーン９と、ベーン９の後端に設置され、ベーン９をローラ６に押し付けるバネ１０と、シャフト４を支える上軸受１１および下軸受１２とから構成される。なお、ローラ６が安定的に偏心回転運動を行うようになると、ベーン９はその背面側とその先端側の圧力差による力の作用などによってローラ６に押し付けられるようになるため、バネ１０は必ずしも必要ではない。
【０００９】
回転電動機部３は、密閉容器１の内部に焼嵌めされた固定子１３と、シャフト４に焼嵌めされた回転子１４から構成される。
【００１０】
ロータリ圧縮機の作動流体は、吸入管１５から上軸受１１に設けられた吸入孔１１ａを通じて吸入室７に導かれる。なお、吸入孔１１ａと吸入室７の連通部のシリンダ５内部の円筒面５ａには、流路を確保するために、切欠き５ｃを設けている。
【００１１】
回転電動機部３に通電し、回転子１４と一体のシャフト４を回転させると、ローラ６は偏心回転運動を行い、吸入室７と圧縮室８の容積が変化し、これに伴い作動流体は吸入、圧縮される。
【００１２】
圧縮された作動流体は、吐出孔１６の吐出弁（図示せず）が開くと、密閉容器１の内部を経て、吐出管１７より密閉容器１の外部に吐出される。
【００１３】
図８は、ローラ６の偏心回転運動によって、ベーン９がベーン溝５ｂから最も押し出された状態を示した図である。
【００１４】
ベーン溝近傍の要部断面図である図９に示されているように、ベーン溝５ｂの幅Ｔは、ベーン９を長手方向へ運動自在に保持するために、ベーン９の幅ｔよりも幅δのクリアランスだけ広く形成されており、δ＝Ｔ−ｔの関係を満たす。なお、クリアランスの幅δは、極めて微少であり、実際には１０μｍ程度である。
【００１５】
ベーン９はその先端をローラ６に接しながら吸入室７と圧縮室８を分離しているため、ベーン９の先端部の吸入室７側の側面には吸入室７の作動流体の圧力Ｐ１、圧縮室８側の側面には圧縮室８の作動流体の圧力Ｐ２が作用する。圧縮室８内の圧力Ｐ２は吸入室７内の圧力Ｐ１よりも高圧であるので、ベーン９の先端付近は常に圧縮室８側から吸入室７側の方向に力を受ける。
【００１６】
その結果、ベーン９はベーン溝５ｂに対して、クリアランスの幅δの範囲内で傾斜し、ベーン溝５ｂの吸入室７側のエッジ部５ｄ、および、その対角位置のエッジ部５ｅに対して局所的に接触する。
【００１７】
ベーン９に対してエッジ部５ｄから作用する力をＦ１、エッジ部５ｅから作用する力をＦ２、吸入室７および圧縮室８の作動流体の圧力により作用する力の合力をＦ３とし、ベーン溝５ｂの長さをａ、ベーン９のベーン溝５ｂから突出した部分の長さをｂとする。
【００１８】
そして、Ｆ３がエッジ部５ｄからベーン９の長手方向にｂ／２の位置に作用すると仮定すると、ベーン９に作用する力とモーメントのバランスは、それぞれ（数１）、（数２）のように表される。
（数１）
Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３＝０
（数２）
ａ×Ｆ２−（ｂ／２）×Ｆ３＝０
ここで、吸入室７および圧縮室８の作動流体がベーン９に及ぼす力Ｆ３は、吸入室７の作動流体の圧力をＰ１、圧縮室８の作動流体の圧力をＰ２、ベーン９の高さ（図９の紙面に垂直な方向に関して考える）をｈとすると、（数３）で表される。
（数３）
Ｆ３＝ｂ×ｈ×（Ｐ２−Ｐ１）
（数１）および（数２）より、Ｆ１およびＦ２は（数４）、（数５）のように表される。
（数４）
Ｆ１＝［（ｂ／２ａ）＋１］×Ｆ３
（数５）
Ｆ２＝（ｂ／２ａ）×Ｆ３
ここで、Ｆ１、Ｆ２およびＦ３の大きさを実際のロータリ圧縮機を例にとって説明する。
【００１９】
ロータリ圧縮機の作動流体としてＨＣＦＣ２２を用い、エアコンのＪＩＳ条件での動作を仮定すると、吸入圧力Ｐｓは約５．２０×１０5Ｐａ、吐出圧力Ｐｄは約２．０７×１０6Ｐａである。ベーン溝５ｂの長さａを約１５ｍｍ、ベーン９のベーン溝５ｂから突出した部分の長さｂの最大値を約６ｍｍとし、ベーン９の高さを約２０ｍｍ、長さを約２５ｍｍ、厚さを約３ｍｍとする。
【００２０】
さらに、ｂが最大値の約６ｍｍのときに、圧縮室８の圧力Ｐ２が吸入圧力と吐出圧力の平均値（Ｐｓ＋Ｐｄ）／２に等しく、吸入室７の圧力Ｐ１が吸入圧力Ｐｓに等しいと仮定する。
【００２１】
すると、（数３）より、Ｆ３は約９．３２×１０Ｎとなる。また、（数４）よりＦ１は約１．１２×１０2Ｎ、（数５）よりＦ２は約１．８６×１０Ｎとなる。
【００２２】
このように、大きさが約２０ｍｍ×２５ｍｍ×３ｍｍのベーン９に対して、エッジ部５ｄからは約１．１２×１０2Ｎの集中荷重が、エッジ部５ｅからは約１．８６×１０Ｎの集中荷重が作用する。
【００２３】
このように、従来のロータリ圧縮機では、ベーン９は、ベーン溝５ｂのエッジ部５ｄ、５ｅから集中荷重を受けており、特にベーン溝５ｂの吸入室７側のエッジ部５ｄでの集中荷重が大きくなっていた。そして、ベーン９とこれらエッジ部５ｄ、５ｅの間の接触は線接触に近い状態であり、接触応力が非常に大きくなっていた。
【００２４】
また、ベーン９は、偏心回転するローラ６に先端を接しながらシリンダ５のベーン溝５ｂの内部を往復運動するため、運動の方向が変わるときにベーン溝５ｂに対して速度がゼロとなる。このとき、エッジ部５ｄ、５ｅにおいて、集中荷重Ｆ１、Ｆ２の線接触による接触応力によって油膜切れが起こりやすく、極めて厳しい摺動条件であった。このため、ベーン９やベーン溝５ｂに摩耗、焼き付き等の損傷が発生しやすく、ロータリ圧縮機の信頼性が低下してしまうことがあった。
【００２５】
また、（数３）、（数４）および（数５）より、集中荷重Ｆ１、Ｆ２は、吸入室７および圧縮室８の作動流体の圧力Ｐ１、Ｐ２の差とともに増加する。従って、ロータリ圧縮機を吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの差が著しく大きい二酸化炭素を作動流体とした遷臨界サイクルに用いる場合には、集中荷重Ｆ１、Ｆ２がさらに増加し、ベーン９やベーン溝５ｂに摩耗、焼き付き等の損傷がさらに発生しやすくなっていた。
【００２６】
もちろん、ローリングピストン型のロータリ圧縮機（図８参照）に関して主として説明してきたが、スライディングベーン型のロータリ圧縮機（図１０参照）に関しても、同様の理由により、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９やベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂに摩耗、焼き付き等の損傷が発生しやすく、ロータリ圧縮機の信頼性が低下してしまうことがあった。
【００２７】
本発明は上記従来の課題を解消するもので、たとえば、ベーンやベーン溝の摩耗、焼き付き等の損傷の発生を抑制し、より高い信頼性を有するロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
第１の本発明は、密閉容器の内部に配置されたシリンダと、
前記シリンダに接しながら回転運動するローラと、
前記シリンダまたは前記ローラに形成されたベーン溝と、
前記ベーン溝に設置された、前記ベーン溝を往復運動するベーンとを備え、
前記ベーンが往復運動する際に前記ベーンと接する、前記ベーン溝の壁の少なくとも一部は、所定の弾性を有するロータリ圧縮機である。
【００２９】
第２の本発明は、前記ベーン溝は、前記シリンダに形成されており、
前記ベーンは、前記ローラにその先端を接しながら往復運動する請求項１記載のロータリ圧縮機である。
【００３０】
第３の本発明は、前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる第２の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３１】
第４の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている第３の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３２】
第５の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝と前記シリンダに形成された所定の切欠きとにより形成され、
前記所定の切欠きは、作動流体を吸入するための開口部で兼ねられている第４の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３３】
第６の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている第３または第４の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３４】
第７の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている第６の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３５】
第８の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている第６の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３６】
第９の本発明は、前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する第３の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３７】
第１０の本発明は、前記ベーン溝は、前記ローラに形成されており、
前記ベーンは、前記シリンダにその先端を接しながら往復運動する第１の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３８】
第１１の本発明は、前記弾性は、あらかじめ形成された所定の薄肉部によって生じる第１０の本発明のロータリ圧縮機である。
【００３９】
第１２の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と前記作動室とで形成されたエッジ部に形成されている第１１の本発明のロータリ圧縮機である。
【００４０】
第１３の本発明は、前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記シリンダと前記ローラと前記ベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている第１１または第１２の本発明のロータリ圧縮機である。
【００４１】
第１４の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも短く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーン溝と所定のベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されている第１３の本発明のロータリ圧縮機である。
【００４２】
第１５の本発明は、前記ベーン溝の長さは、前記ベーンの長さよりも長く、
前記所定の薄肉部は、前記ベーン溝の壁の、前記より高圧になりやすい作動室の側の、前記ベーンの後端部が摺動する部分に形成されている第１３の本発明のロータリ圧縮機である。
【００４３】
第１６の本発明は、前記ベーン溝の長さＬと、前記ベーン溝の幅Ｔと、前記薄肉部の長さｓと、前記薄肉部の幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足する第１１の本発明のロータリ圧縮機である。
【００４４】
第１７の本発明は、作動流体は、二酸化炭素である第１の本発明のロータリ圧縮機である。
【００４５】
第１８の本発明は、密閉容器の内部に配置されたシリンダと、前記シリンダに接しながら回転運動するローラと、前記シリンダまたは前記ローラに形成されたベーン溝と、前記ベーン溝に設置された、前記ベーン溝を往復運動するベーンとを備えたロータリ圧縮機の製造方法であって、
前記ベーンが往復運動する際に前記ベーンと接する、前記ベーン溝の壁の少なくとも一部に、所定の弾性を付与するベーン溝壁弾性付与ステップを備えたロータリ圧縮機の製造方法である。
【発明の効果】
【００４６】
本発明は、たとえば、ベーンおよびベーン溝の摩耗、焼き付き等の損傷の発生を抑制し、より高い信頼性を有するロータリ圧縮機を提供することができるという長所を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４８】
（実施の形態１）
はじめに、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の構成について説明する。なお、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の構成について説明しながら、ロータリ圧縮機の製造方法の一実施の形態についても説明する（その他の実施の形態についても同様である）。
【００４９】
本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたことを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
【００５０】
図１は、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
【００５１】
図１において、１は密閉容器、４はシャフト、４ａはシャフト４の偏心部、１０５はシリンダ、１０５ａはシリンダ１０５の内壁である円筒面、１０５ｂはシリンダ１０５のベーン溝、１０５ｃはシリンダ１０５に設けた作動流体の吸入のための切欠き、６はローラ、１０７は吸入室、１０８は圧縮室、９はベーン、１０はバネ、１１ａは上軸受１１に設けられた吸入孔、１５は吸入管である。ここで、ベーン溝１０５ｂは、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分であって、図１では太線を利用して示されている。
【００５２】
図１は、ローラ６の偏心回転運動によって、ベーン９がベーン溝１０５ｂから最も押し出された状態を示した図である。
【００５３】
薄肉部１０５ｆは、ベーン溝１０５ｂの壁の、シリンダ１０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝１０５ｂと作動室とで形成されたエッジ部に形成されている。
【００５４】
より具体的には、シリンダ１０５のベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄに薄肉部１０５ｆを形成している。薄肉部１０５ｆは、ベーン溝１０５ｂの側方に、スリット形状の切欠き１０５ｇを設けることにより形成している。
【００５５】
薄肉部１０５ｆの厚さおよび長さは、薄肉部１０５ｆが十分な弾性を備えるように決定した。
【００５６】
より具体的には、図２に示されているように、ベーン溝１０５ｂの長さＬと、ベーン溝１０５ｂの幅Ｔと、薄肉部１０５ｆの長さｓと、薄肉部１０５ｆの幅ｗとは、Ｌ／Ｔ≦ｓ／ｗを満足するように決定した。なお、図２は、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機のベーン溝近傍の要部断面図である。
【００５７】
このように、薄肉部１０５ｆの縦横比ｓ／ｗが、ベーン溝１０５ｂの縦横比Ｌ／Ｔよりも大きくなるように決定されていることにより、薄肉部１０５ｆは、十分な弾性を備えることとなる（以下の実施の形態においても同様である）。
【００５８】
ただし、集中荷重Ｆ１（図９参照）のもとでも、薄肉部１０５ｆに発生する応力が弾性限度以下となるようにすることはいうまでもない。
【００５９】
ベーン溝１０５ｂとベーン９の間には、幅δのクリアランスが設けられている。クリアランスの幅δは、ベーン溝１０５ｂの幅Ｔとベーン９の幅ｔを用いて、δ＝Ｔ−ｔで表される。
【００６０】
なお、１０５ｉは、ベーン溝１０５ｂを越えたバネを設置する空間である。
【００６１】
次に、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機の動作について説明する。
【００６２】
ベーン９はその先端をローラ６に接しながら吸入室１０７と圧縮室１０８を分離しているため、ベーン９の先端部の吸入室１０７側の側面には吸入室１０７の作動流体の圧力Ｐ１、圧縮室１０８側の側面には圧縮室１０８の作動流体の圧力Ｐ２が作用する。圧縮室１０８内の圧力Ｐ２は吸入室１０７内の圧力Ｐ１よりも高圧であるので、ベーン９の先端付近は常に圧縮室１０８側から吸入室１０７側の方向に力を受ける。
【００６３】
その結果、ベーン９はベーン溝１０５ｂに対して、クリアランスの幅δの範囲内で傾斜し、ベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄと、その対角位置のエッジ部１０５ｅで局所的に接触する。
【００６４】
これらエッジ部１０５ｄ、１０５ｅでの集中荷重の大きさは、前述したように、ベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄで特に大きい。
【００６５】
本実施の形態１では、シリンダ１０５のベーン溝１０５ｂの吸入室１０７側のエッジ部１０５ｄに薄肉部１０５ｆを形成したことにより、ベーン９とベーン溝１０５ｂのエッジ部１０５ｄが局所的に接触した場合、薄肉部１０５ｆは自由端に集中荷重を受ける片持梁のようになり、エッジ部１０５ｄにたわみを生じる。そして、従来、線接触に近かったベーン９とベーン溝１０５ｂのエッジ部１０５ｄでの接触状態が、薄肉部１０５ｆのたわみにより、面接触状となる。従って、特に信頼性が問題となっていたベーン９とベーン溝１０５ｂのエッジ部１０５ｄとの間の接触面圧が大幅に緩和され、ベーン９およびベーン溝１０５ｂの摩耗、焼き付き等の損傷を低減することが可能となり、信頼性を向上させることができる。
【００６６】
なお、シリンダ１０５の円筒面１０５ａに設けた切欠き１０５ｇの形状は、薄肉部１０５ｆが形成できる形状であればスリット形状に限らず任意の形状で良い。
【００６７】
また、切欠き１０５ｇが如何なる形状であっても、切欠き１０５ｇにより生じる空間は吸入室１０７に含まれ、この空間に密閉された作動流体が再膨張することは無いので、切欠き１０５ｇを設けたことによる圧縮機の性能の低下はほとんど生じない。
【００６８】
（実施の形態２）
つぎに、本実施の形態２におけるロータリ圧縮機の構成および動作について説明する。
【００６９】
本発明の第２の実施の形態におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたことを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
【００７０】
図３は、本実施の形態２におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
【００７１】
薄肉部２０５ｆは、ベーン溝２０５ｂとシリンダ２０５に形成された切欠き２０５ｃとにより形成され、切欠き２０５ｃは、作動流体を吸入するための開口部で兼ねられている。
【００７２】
より具体的には、薄肉部２０５ｆを、シリンダ２０５に設けた切欠き２０５ｃにより形成した。切欠き２０５ｃは、作動流体が流入する吸入口１１ａの、吸入室２０７への開口部である。
【００７３】
なお、２０５ａはシリンダ２０５の内壁である円筒面であり、２０５ｄはシリンダ２０５のベーン溝２０５ｂの吸入室２０７側のエッジ部であり、２０５ｅはエッジ部２０５ｄの対角位置のエッジ部であり、２０５ｉはベーン溝２０５ｂを越えたバネを設置する空間である。また、２０８は、圧縮室である。
【００７４】
このような構成としたことにより、薄肉部２０５ｆを形成するために特別な切欠きを設ける必要が無いので、シリンダ２０５の加工が容易になり、かつ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
なお、本実施の形態２では、吸入孔１１ａを上軸受１１（図７参照）に設けているが、吸入孔１１ａに相当する吸入孔をシリンダ２０５に直接的に設けた上で切欠き２０５ｃに相当する切欠きを設けた場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７６】
（実施の形態３）
はじめに、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機の構成について説明する。
【００７７】
本発明の第３の実施の形態におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたことを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
【００７８】
図４は、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
【００７９】
薄肉部３０５ｈは、ベーン溝３０５ｂの壁の、シリンダ３０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている。
【００８０】
より具体的には、ベーン溝３０５ｂの吸入室３０７側のエッジ部３０５ｄの対角位置のエッジ部３０５ｅに、さらに薄肉部３０５ｈを形成した。
【００８１】
ベーン溝３０５ｂの長さは、ベーン９の長さよりも短く、薄肉部３０５ｈは、ベーン溝３０５ｂの壁の、より高圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝３０５ｂとベーン溝逃げ部３０５ｊとで形成されたエッジ部に形成されている。
【００８２】
より具体的には、ベーン溝３０５ｂは、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分であり、図４では太線を利用して示されている。本実施の形態３のロータリ圧縮機では、ベーン溝３０５ｂの長さｃがベーン９の長さｄよりも短い構造になっている。従って、ベーン９が往復運動する際、ベーン９の後端部に近い部分は、ベーン溝３０５ｂを越えたバネを設置する空間３０５ｉの部分まで入り込む。このベーン９が往復運動してバネを設置する空間３０５ｉに入り込む部分が、ベーン溝逃げ部５ｊである。図４に示されているように、ベーン溝３０５ｂとベーン溝逃げ部３０５ｊとで形成される角の部分が、エッジ部３０５ｅである。エッジ部３０５ｅは、ベーン９の往復運動の際にベーン９と接する部分である。
【００８３】
薄肉部３０５ｈの厚さおよび長さは、薄肉部３０５ｈが十分な弾性を備え、集中荷重Ｆ２（図９参照）のもとでも、薄肉部３０５ｈに発生する応力が弾性限度以下となるように決定した。薄肉部３０５ｈは、ベーン９の後端のバネ１０を設置する空間３０５ｉを、ベーン溝３０５ｂの側方まで拡大することにより形成できる。
【００８４】
なお、３０５ａはシリンダ３０５の内壁である円筒面であり、３０５ｃはシリンダ３０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、３０５ｆはシリンダ３０５のベーン溝３０５ｂの吸入室３０７側のエッジ部３０５ｄに形成された薄肉部である。また、３０８は、圧縮室である。
【００８５】
次に、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機の動作について説明する。
【００８６】
シリンダ３０５のベーン溝３０５ｂの吸入室３０７側のエッジ部３０５ｄの対角位置のエッジ部３０５ｅに薄肉部３０５ｈを形成したことにより、ベーン９とベーン溝３０５ｂのエッジ部３０５ｅが局所的に接触した場合、薄肉部３０５ｈは自由端に集中荷重を受ける片持梁のようになり、エッジ部３０５ｅにたわみを生じる。そして、従来、線接触に近かったベーン９とベーン溝３０５ｂのエッジ部３０５ｅの接触状態が、薄肉部３０５ｈのたわみにより、面接触状となる。従って、信頼性が課題となっていたベーン９とベーン溝３０５ｂのエッジ部３０５ｅとの間の接触面圧が大幅に緩和され、摩耗、焼き付き等の損傷を低減することが可能となり、信頼性を向上させることができる。
【００８７】
（実施の形態４）
はじめに、本実施の形態４におけるロータリ圧縮機の構成について説明する。
【００８８】
本発明の第４の実施の形態におけるロータリ圧縮機は、薄肉部を設けたこと及びベーン溝の長さが異なることを除いて、図７から図９で詳述した従来のロータリ圧縮機と類似した構成を有し、その縦断面図は図７と同様である。
【００８９】
図５は、本実施の形態４におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図であり、図７のＺ−Ｚ′断面に関する横断面図に相当する。
【００９０】
薄肉部４０５ｍは、ベーン溝４０５ｂ′の壁の、シリンダ４０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に形成されている。
【００９１】
より具体的には、本実施の形態４では、ベーン９が往復運動する際、ベーン９の後端部９ａがベーン溝４０５ｂ′と接触する内壁部分に、薄肉部４０５ｍを形成した。つまり、薄肉部４０５ｍに接触しながらベーン９の後端部９ａが摺動する、ベーン溝４０５ｂ′の内壁の部分に弾性を持たせている。薄肉部４０５ｍの厚さおよび長さは、薄肉部４０５ｍが十分な弾性を備え、かつ、ベーン９の後端部９ａとベーン溝４０５ｂ′の接触する内壁部分に作用する荷重のもとでも、薄肉部４０５ｍに発生する応力が弾性限度以下となるように決定した。薄肉部４０５ｍは、ベーン９の後端のバネ１０を設置する空間４０５ｋを、ベーン溝４０５ｂ′の側方にまで拡大することにより形成できる。
【００９２】
ベーン溝４０５ｂ′の長さは、ベーン９の長さよりも長く、薄肉部４０５ｍは、ベーン溝４０５ｂ′の壁の、より高圧になりやすい作動室の側の、ベーン９の後端部９ａが摺動する部分に形成されている。
【００９３】
より具体的には、本実施の形態４のロータリ圧縮機は、実施の形態３のロータリ圧縮機とはベーン溝の長さが異なる。図５は、ローラ６の偏心回転運動によって、ベーン９がベーン溝４０５ｂ′に最も押し込まれた状態を示した図である。この時、ベーン９の先端は、ローラ６側のベーン溝４０５ｂ′の端とほぼ同一面に位置している。ベーン溝４０５ｂ′は、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分であり、図５では太線を利用して示されている。実施の形態３とは異なり、本実施の形態４のロータリ圧縮機では、ベーン溝４０５ｂ′の長さｃ′がベーン９の長さｄよりも長い構造になっている。従って、実施の形態３にあるようなベーン溝逃げ部３０５ｊは存在しない。
【００９４】
なお、４０５ａはシリンダ２０５の内壁である円筒面であり、４０５ｃはシリンダ４０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、４０５ｄはシリンダ４０５のベーン溝４０５ｂ′の吸入室側のエッジ部であり、４０５ｆはシリンダ４０５のベーン溝４０５ｂ′の吸入室側のエッジ部４０５ｄに形成された薄肉部である。
【００９５】
次に、本実施の形態４におけるロータリ圧縮機の動作について説明する。
【００９６】
往復運動するベーン９と接する、ベーン溝４０５ｂ′の内壁部分に薄肉部４０５ｍを形成したことにより、ベーン９が往復運動する際、薄肉部４０５ｍは自由端に集中荷重を受ける片持梁のようになり、たわみを生じる。そして、従来、線接触に近かったベーン９の後端部９ａとベーン溝４０５ｂ′の接触状態が、薄肉部４０５ｍのたわみにより、面接触状となる。これにより、摩耗、焼き付き等の損傷を低減することが可能となり、信頼性を向上させることができる。
【００９７】
なお、本実施の形態４では、薄肉部４０５ｍを、ベーン９の後端のバネ１０を設置する空間４０５ｋをベーン溝４０５ｂ′の側方にまで拡大することにより形成したが、ベーン９が往復運動する際に嵌合するベーン溝４０５ｂ′の内壁部分から空間を拡大して薄肉部を形成してもよい。この場合、以下に説明するように、ベーン９が往復運動する際に接触する薄肉部が、ベーン溝４０５ｂ′の内壁から空間を拡大した部分に新たに形成される。
【００９８】
ベーン溝は、ベーン９と嵌合する幅を持つ連続した部分である。従って、例えば、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図６に示されているように、ベーン９と嵌合する幅のままバネ１０とシリンダ５０５の接合部まで寸胴の形状の場合は、シリンダ内部の円筒面５０５ａからバネ１０とシリンダ５０５の接合部までの寸胴の形状の端から端までがベーン溝５０５ｂ″ということになる。つまり、図６では、太線を利用して示されている部分がこの場合におけるベーン溝５０５ｂ″である。
【００９９】
なお、５０５ｃはシリンダ５０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、５０５ｄはシリンダ５０５のベーン溝５０５ｂ″の吸入室側のエッジ部であり、５０５ｆはシリンダ５０５のベーン溝５０５ｂ″の吸入室側のエッジ部５０５ｄに形成された薄肉部であり、５０５ｍはベーン９の後端部９ａがベーン溝５０５ｂ″と接触する内壁部分に形成された薄肉部である。
【０１００】
なお、実施の形態３及び４において、実施の形態１、２と同様の効果も得られることは言うまでも無い。
【０１０１】
以上においては、実施の形態１〜４について詳細に説明を行った。
【０１０２】
各実施の形態において、摺動面圧が減少し、摺動損失が減少することから、圧縮機の効率が向上することは言うまでも無い。
【０１０３】
また、吸入圧力と吐出圧力の差が著しく大きい二酸化炭素を作動流体とした遷臨界サイクルに用いた場合には、集中荷重Ｆ１、Ｆ２（図９参照）がさらに増加するが、集中荷重Ｆ１、Ｆ２が作用する箇所に薄肉部を設けているため、ベーンとベーン溝の接触する部分における接触面圧を大幅に緩和することが可能となり、信頼性向上の効果が著しくなることは言うまでもない。
【０１０４】
もちろん、本発明の、ベーン溝の内壁の往復運動するベーンと接する部分の一部が弾性を有するものの一例として、上述した実施の形態では、ベーン溝の壁に構造的な薄肉部を形成したが、これに限らず、シリンダを形成している材質よりも弾性の大きい材質でベーン溝を形成したり、ベーン溝の壁に弾性の大きい材質で作られた部品を接合してもよい。
【０１０５】
（Ａ）なお、本発明のロータリ圧縮機は、たとえば、上述した実施の形態１においては、ベーン溝１０５ｂがシリンダ１０５に形成されており、ベーン９がローラ６にその先端を接しながら往復運動するローリングピストン型のロータリ圧縮機であった。
【０１０６】
しかし、本発明のロータリ圧縮機は、これに限らず、たとえば、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図１１に示されているように、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂがローラ１１０６に形成されており、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９がシリンダ１１０５にその先端を接しながら往復運動するスライディングベーン型のロータリ圧縮機であってもよい。
【０１０７】
本実施の形態におけるロータリ圧縮機においては、薄肉部１１０５ｆ、１２０５ｆ、１３０５ｆ、１４０５ｆが、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの壁の、シリンダ１１０５とローラ１１０６とベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９とに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂと作動室とで形成されたエッジ部に形成されている。
【０１０８】
さらに、本実施の形態におけるロータリ圧縮機においては、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの長さは、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の長さよりも長く、薄肉部１１０５ｈ、１２０５ｈ、１３０５ｈ、１４０５ｈが、ベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの壁の、シリンダ１１０５とローラ１１０６とベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の後端部が摺動する部分に形成されている。
【０１０９】
作動室の容積は、矢印Ａの方向へのローラ１１０６の回転にしたがって変化するが、作動流体は、これにともなって、吸入口１１１１ａから吸入され、圧縮され、吐出孔１１１６から外部に吐出される。したがって、吐出孔１１１６の手前付近において、作動室の圧力が極めて高くなり、より低圧になりやすい作動室の側への、ベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の傾斜が顕著に発生する。このため、薄肉部１１０５ｆ、１２０５ｆ、１３０５ｆ、１４０５ｆが設けられる箇所は、このようなベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９の傾斜によって発生するベーン１１０９、１２０９、１３０９、１４０９やベーン溝１１０５ｂ、１２０５ｂ、１３０５ｂ、１４０５ｂの摩耗、焼き付き等がより低減されるように決定される。
【０１１０】
なお、このようなロータリ圧縮機においても、上述した実施の形態３におけるロータリ圧縮機と同様に、ベーン溝の長さは、ベーンの長さよりも短く、薄肉部が、ベーン溝の壁の、より高圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝とベーン溝逃げ部とで形成されたエッジ部に形成されていてもよい。
【０１１１】
（Ｂ）また、本発明の薄肉部は、上述した本実施の形態においては、ベーン溝の壁の、シリンダとローラとベーンとに囲まれて形成されるより低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝と作動室とで形成されたエッジ部に必ず形成されていた。
【０１１２】
しかし、これに限らず、本発明の薄肉部は、そのようなエッジ部には形成されておらず、ベーン溝の壁の、シリンダとローラとベーンとに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分にのみ形成されていてもよい。
【０１１３】
たとえば、本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である図１２に示されているように、薄肉部６０５ｈが、ベーン溝６０５ｂの壁の、シリンダ６０５とローラ６とベーン９とに囲まれて形成されるより高圧になりやすい作動室の側の、エッジ部６０５ｄの対角位置のエッジ部６０５ｅにのみ形成されていてもよい。なお、６０５ａはシリンダ６０５の内壁である円筒面であり、６０５ｃはシリンダ６０５に設けた作動流体の吸入のための切欠きであり、６０５ｉはベーン溝６０５ｂを越えたバネを設置する空間である。また、６０８は、圧縮室である。
【０１１４】
ただし、摩耗、焼き付き等の損傷が顕著に発生しやすい箇所は、より高圧になりやすい作動室の側の所定の部分ではなく、より低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝と作動室とで形成されたエッジ部である。
【０１１５】
なお、薄肉部を形成するための加工は、より低圧になりやすい作動室の側の、ベーン溝と作動室とで形成されたエッジ部に対して行う方が、より高圧になりやすい作動室の側の所定の部分に対して行うよりも容易であることが多い。なぜならば、そのようなより高圧になりやすい作動室の側の所定の部分は、作動室から見て奧側に存することになるからである。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明にかかるロータリ圧縮機は、ベーンやベーン溝の摩耗、焼き付き等の損傷の発生を抑制し、より高い信頼性を有するロータリ圧縮機を提供することができ、有用という効果を有し、冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられるロータリ圧縮機等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機のベーン溝近傍の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態４におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図７】従来のロータリ圧縮機の縦断面図である。
【図８】図８は、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図９】従来のロータリ圧縮機のベーン溝近傍の要部断面図である。
【図１０】従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１  密閉容器
４  シャフト
１０５  シリンダ
１０５ｂ  ベーン溝
１０５ｃ、１０５ｇ  切欠き
１０５ｄ、１０５ｅ  エッジ部
１０５ｆ  薄肉部
１０５ｉ  バネを設置する空間
６  ローラ
１０７  吸入室
１０８  圧縮室
９  ベーン
【国際調査報告】
2004065794.tif 000021
2004065794.tif 000022
2004065794.tif 000023
2004065794.tif 000024