(57)【要約】【課題】ローラとシリンダとの熱膨張の差によって隙間が無くなるのを防止すると共に、ローラの表面加工を容易に行えるようにする。【解決手段】圧縮機は、圧縮室および圧縮室に連通したブレード収容部を有するシリンダと、シリンダの軸方向両端に配置される第１端板部材および第２端板部材と、圧縮室およびブレード収容部の内側に配置されるピストン４０と、ブレード収容部の内側に配置される一対のブッシュとを備えている。ピストン４０は、圧縮室に配置され、圧縮室の周壁面に沿って移動する環状のローラ４１と、ローラ４１の外周面から延在し且つブレード収容部に配置された一対のブッシュ間を進退可能に配置されたブレード４２とを有する。このピストン４０は、１２×１０−６［／℃］よりも小さい線膨張係数を持つ高硬度材料で形成された基材４３と、基材４３の表面の少なくとも一部分を被覆する樹脂層４４ａ〜４４ｄで構成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記シリンダの軸方向両端に配置される第１端板部材および第２端板部材と、
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、
前記ブレード収容部の内側に配置される一対のブッシュとを備え、
前記ピストンは、前記圧縮室に配置さ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配置された前記一対のブッシュ間を進退可能に配置されたブレードとを有し、
前記ピストン、および、前記一対のブッシュ、の少なくとも一方は、
１２×１０−６［／℃］よりも小さい線膨張係数を持つ高硬度材料で形成された基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部分を被覆する樹脂層と、
を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記樹脂層が、前記ピストンの軸方向端面、および、前記ローラの外周面、となる部分の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記シリンダは、前記圧縮室の周壁面に開口し且つ前記圧縮室に冷媒を導入するための吸入孔をさらに有し、
前記ピストンは、前記ローラが前記圧縮室の周壁面に沿って移動しつつ、前記ブレードと共に前記圧縮室を高圧室と低圧室とに分断するものであって、
前記樹脂層は、前記ローラの軸方向端面となる部分の全面に形成されており、
前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記高圧室側半分の領域の一部分の前記樹脂層の厚みが、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記低圧室側半分の領域の最小厚さよりも薄く、且つ、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記高圧室側半分の領域の残りの部分の前記樹脂層の厚みが、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記低圧室側半分の領域の最小厚さ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記高圧室側半分の領域の前記樹脂層の厚みが、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記低圧室側半分の領域の前記樹脂層の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記ローラの軸方向端面となる部分の全面に形成された前記樹脂層のうち、前記ブレードの付根部の径方向内側の部分を除く部分は、前記ブレードの付根部の前記低圧室側端部から前記ブレードの付根部の前記高圧室側端部に向かって徐々に厚みが薄くなっていることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記シリンダは、前記圧縮室の周壁面に開口し且つ前記圧縮室に冷媒を導入するための吸入孔をさらに有し、
前記ピストンは、前記ローラが前記圧縮室の周壁面に沿って移動しつつ、前記ブレードと共に前記圧縮室を高圧室と低圧室とに分断するものであって、
前記樹脂層は、前記ローラの軸方向端面となる部分の全面に形成されており、
前記ローラの軸方向端面において、前記ローラの外周面と前記圧縮室の周壁面との隙間が最小となる際に、前記ローラの外周面のうちで前記高圧室を画定する部分に対応した部分の前記樹脂層の厚みは、
前記ローラの軸方向端面において、前記圧縮室の軸方向から視て前記圧縮室の軸中心から前記ローラの軸中心側に向かって延在する直線が前記吸入孔における前記ローラの移動方向下流側の端部を通る際に、前記ローラの外周面のうちで前記低圧室を画定する部分に対応した部分の樹脂層の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項７】
圧縮室および前記圧縮室に連通したベーン収容部を有するシリンダと、
前記シリンダの軸方向両端に配置される第１端板部材および第２端板部材と、
前記圧縮室の内側に配置される環状のローラと、
前記ローラの外周面に押圧される先端を有し且つ前記ベーン収容部の内側を進退可能に配置されたベーンとを備え、
前記ローラ、および、前記ベーンの少なくとも一方は、
１２×１０−６［／℃］よりも小さい線膨張係数を持つ高硬度材料で形成された基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部分を被覆する樹脂層と、
を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項８】
前記樹脂層が、前記ローラの軸方向端面、および、前記ローラの外周面、となる部分の少なくとも１つの全面に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記基材の表面のうち前記樹脂層で被覆される部分は、算術平均表面粗さＲａが、０．３以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記基材の表面のうち前記樹脂層で被覆される部分は、研磨加工されていないことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１１】
前記高硬度材料が、セラミックスまたは超硬合金であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１２】
前記樹脂層が、前記基材の角部を被覆していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項１３】
前記基材の前記角部が、面取りされた形状であることを特徴とする請求項１２に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧縮機として、シリンダと、シリンダの内側に配置されるローラとを備えるロータリ圧縮機がある。ローラは、偏心回転する軸に装着されており、軸の回転に伴って、シリンダの内周面に沿って移動する。また、ローラの端面とこの端面に対向して配置される端板部材との間、および、ローラの外周面とシリンダの内周面との間には、摺動による焼付き防止などのために、微小な隙間が形成されている。隙間の大きさは、冷媒や潤滑油の漏れを防止する観点から、できるだけ小さいことが好ましい。
【０００３】
従来のロータリ圧縮機では、ローラとシリンダは共に鉄などの熱膨張係数の比較的大きい材料で形成されている。そのため、例えば圧縮機の高速始動時など、ローラの温度がシリンダの温度よりも高くなる場合には、ローラの熱膨張量がシリンダの熱膨張量よりも大きくなって、上述した隙間が無くなる場合がある。
【０００４】
この問題の対策として、例えば特許文献１の圧縮機では、ローラを熱膨張係数の小さいセラミックスで形成している。これにより、たとえローラの温度がシリンダの温度よりも高くなっても、隙間が無くなるのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−６６８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セラミックスは高硬度であるために、加工が困難である。そのため、ローラをセラミックスで形成する場合、表面加工が難しく、加工に手間とコストを要する。
なお、熱膨張係数の小さい材料として例えば超硬合金を用いてローラを形成した場合にも、同様の問題が生じる。
また、ロータリ圧縮機としては、ローラとその外周面から突出するブレートとが一体化されたピストンと、ブレードの両側に配置される一対のブッシュとを備えるものがある。このロータリ圧縮機の場合、ブレードおよび一対のブッシュについても、上述したローラと同様の問題が生じる。
また、他のロータリ圧縮機として、ローラと、このローラの外周面に当接するベーンとを備えるものがある。このロータリ圧縮機では、ベーンについても、上述したローラと同様の問題が生じる。
【０００７】
そこで、この発明は、熱膨張の差によって隙間が無くなるのを防止することができると共に、表面加工を容易に行うことができるローラ等を備えた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】
【０００８】
上記課題を解決するために、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、前記シリンダの軸方向両端に配置される第１端板部材および第２端板部材と、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、前記ブレード収容部の内側に配置される一対のブッシュとを備え、前記ピストンは、前記圧縮室に配置され、前記圧縮室の周壁面に沿って移動する環状のローラと、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配置された前記一対のブッシュ間を進退可能に配置されたブレードとを有し、前記ピストン、および、前記一対のブッシュ、の少なくとも一方は、１２×１０−６［／℃］よりも小さい線膨張係数を持つ高硬度材料で形成された基材と、前記基材の表面の少なくとも一部分を被覆する樹脂層と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この圧縮機では、ピストンまたは一対のブッシュを構成する基材の熱膨張係数が、従来のピストンおよび一対のブッシュの材料である鉄よりも小さいため、ピストンまたは一対のブッシュの熱膨張によって、ピストンまたは一対のブッシュの軸方向端面と、端板部材との隙間、または、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が無くなるのを防止することができる。
また、基材の表面は、加工が容易な樹脂層で覆われているため、表面加工を容易に行うことができる。
【００１０】
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、前記樹脂層が、前記ピストンの軸方向端面、および、前記ローラの外周面、となる部分の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この圧縮機では、ピストンの軸方向端面に樹脂層を設けた場合には、たとえピストンの軸方向端面と端板部材が接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
また、ローラの外周面に樹脂層を設けた場合には、たとえローラの外周面と圧縮室の周壁面とが接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
【００１２】
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、前記シリンダは、前記圧縮室の周壁面に開口し且つ前記圧縮室に冷媒を導入するための吸入孔をさらに有し、前記ピストンは、前記ローラが前記圧縮室の周壁面に沿って移動しつつ、前記ブレードと共に前記圧縮室を高圧室と低圧室とに分断するものであって、前記樹脂層は、前記ローラの軸方向端面となる部分の全面に形成されており、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記高圧室側半分の領域の一部分の前記樹脂層の厚みが、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記低圧室側半分の領域の最小厚さよりも薄く、且つ、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記高圧室側半分の領域の残りの部分の前記樹脂層の厚みが、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記低圧室側半分の領域の最小厚さ以下であることを特徴とする。
【００１３】
この圧縮機では、圧縮室はローラの外周面とブレードによって高圧室と低圧室に区画され、ローラの外周面のうち、冷媒が圧縮される高圧室に接する部分は、冷媒が供給される低圧室側よりも高温に晒される。本発明では、ローラの軸方向端面の樹脂層のうち、ブレード付根部よりも高圧室側半分の領域の一部分の厚みを、ブレード付根部よりも低圧室側半分の領域よりも薄くしているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
【００１４】
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、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記高圧室側半分の領域の前記樹脂層の厚みが、前記ローラの軸方向端面における前記ブレードの付根部より前記低圧室側半分の領域の前記樹脂層の厚みよりも薄いことを特徴とする。
【００１５】
この圧縮機では、ローラの軸方向端面の樹脂層のうち、ブレード付根部よりも高圧室側半分の領域の厚みを、ブレード付根部よりも低圧室側半分の領域よりも薄くしているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
【００１６】
第５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、前記ローラの軸方向端面となる部分の全面に形成された前記樹脂層のうち、前記ブレードの付根部の径方向内側の部分を除く部分は、前記ブレードの付根部の前記低圧室側端部から前記ブレードの付根部の前記高圧室側端部に向かって徐々に厚みが薄くなっていることを特徴とする。
【００１７】
この圧縮機では、ローラの軸方向端面の樹脂層の厚みは、低圧室側から高圧室側に向かって徐々に薄くなっているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
【００１８】
第６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、前記シリンダは、前記圧縮室の周壁面に開口し且つ前記圧縮室に冷媒を導入するための吸入孔をさらに有し、前記ピストンは、前記ローラが前記圧縮室の周壁面に沿って移動しつつ、前記ブレードと共に前記圧縮室を高圧室と低圧室とに分断するものであって、前記樹脂層は、前記ローラの軸方向端面となる部分の全面に形成されており、前記ローラの軸方向端面において、前記ローラの外周面と前記圧縮室の周壁面との隙間が最小となる際に、前記ローラの外周面のうちで前記高圧室を画定する部分に対応した部分の前記樹脂層の厚みは、前記ローラの軸方向端面において、前記圧縮室の軸方向から視て前記圧縮室の軸中心から前記ローラの軸中心側に向かって延在する直線が前記吸入孔における前記ローラの移動方向下流側の端部を通る際に、前記ローラの外周面のうちで前記低圧室を画定する部分に対応した部分の樹脂層の厚みよりも薄いことを特徴とする。
【００１９】
この圧縮機では、圧縮室はローラの外周面とブレードによって高圧室と低圧室に区画され、ローラの外周面のうち、冷媒が圧縮される高圧室に接する部分は、冷媒が供給される低圧室側よりも高温に晒される。本発明では、ローラの軸方向端面の樹脂層のうち、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が最小となる際に、ローラの外周面のうちで高圧室を画定する部分に対応する部分の厚みを、吸入孔に近い部分（圧縮室の軸方向から視て圧縮室の軸中心からローラの軸中心側に向かって延在する直線が吸入孔におけるローラの移動方向下流側の端部を通る際にローラの外周面のうちで低圧室を画定する部分に対応する部分）の厚みよりも薄くしているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
なお、ローラの軸方向端面の樹脂層において、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が最小となる際にローラの外周面のうちで高圧室を画定する部分に対応した部分と、圧縮室の軸方向から視て圧縮室の軸中心からローラの軸中心側に向かって延在する直線が吸入孔におけるローラの移動方向下流側の端部を通る際にローラの外周面のうちで低圧室を画定する部分に対応した部分とを除く部分の厚みは、圧縮室の軸方向から視て圧縮室の軸中心からローラの軸中心側に向かって延在する直線が吸入孔におけるローラの移動方向下流側の端部を通る際にローラの外周面のうちで低圧室を画定する部分に対応した部分の厚み以下とする。
【００２０】
第７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ベーン収容部を有するシリンダと、前記シリンダの軸方向両端に配置される第１端板部材および第２端板部材と、前記圧縮室の内側に配置される環状のローラと、前記ローラの外周面に押圧される先端を有し且つ前記ベーン収容部の内側を進退可能に配置されたベーンとを備え、前記ローラ、および、前記ベーンの少なくとも一方は、１２×１０−６［／℃］よりも小さい線膨張係数を持つ高硬度材料で形成された基材と、前記基材の表面の少なくとも一部分を被覆する樹脂層と、を有することを特徴とする。
【００２１】
この圧縮機では、ローラまたはベーンを構成する基材の熱膨張係数が、従来のローラおよびベーンの材料である鉄よりも小さいため、ローラまたはベーンの熱膨張によって、ローラまたはベーンの軸方向端面と端板部材との隙間、または、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が無くなるのを防止することができる。
また、基材の表面は、加工が容易な樹脂層で覆われているため、表面加工を容易に行うことができる。
【００２２】
第８の発明に係る圧縮機は、第７の発明に係る圧縮機において、前記樹脂層が、前記ローラの軸方向端面、および、前記ローラの外周面、となる部分の少なくとも１つの全面に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
この圧縮機では、ローラの軸方向端面に樹脂層を設けた場合には、たとえローラの端面と端板部材が接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
また、ローラの外周面に樹脂層を設けた場合には、たとえローラの外周面と圧縮室の周壁面とが接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
【００２４】
第９の発明に係る圧縮機は、第１〜第８のいずれかの発明に係る圧縮機において、前記基材の表面のうち前記樹脂層で被覆される部分は、算術平均表面粗さＲａが、０．３以上であることを特徴とする。
【００２５】
この圧縮機では、樹脂層は、表面粗さの比較的粗い面に接着されているため、剥離しにくい。
【００２６】
第１０の発明に係る圧縮機は、第１〜第９のいずれかの発明に係る圧縮機において、前記基材の表面のうち前記樹脂層で被覆される部分は、研磨加工されていないことを特徴とする。
【００２７】
この圧縮機では、基材の加工に要するコストと時間を低減することができる。
また、樹脂層は、基材の研磨加工されていない表面粗さの粗い面に形成されているため、基材から剥離しにくい。
【００２８】
第１１の発明に係る圧縮機は、第１〜第１０のいずれかの発明に係る圧縮機において、前記高硬度材料が、セラミックスまたは超硬合金であることを特徴とする。
【００２９】
この圧縮機では、基材が、線膨張係数の小さいセラミックスや超硬合金で形成されているため、隙間が無くなるのをより確実に防止することができる。
【００３０】
第１２の発明に係る圧縮機は、第１〜第１１のいずれかの発明に係る圧縮機において、前記樹脂層が、前記基材の角部を被覆していることを特徴とする。
【００３１】
この圧縮機では、基材の角部を樹脂層で保護しているため、基材の角部の欠けを防止することができる。
【００３２】
第１３の発明に係る圧縮機は、第１２の発明に係る圧縮機において、前記基材の前記角部が、面取りされた形状であることを特徴とする。
【００３３】
この圧縮機では、基材の角部が面取りされているため、角部の欠けをより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００３４】
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。
【００３５】
第１の発明では、ピストンまたは一対のブッシュを構成する基材の熱膨張係数が、従来のピストンおよび一対のブッシュの材料である鉄よりも小さいため、ピストンまたは一対のブッシュの熱膨張によって、ピストンまたは一対のブッシュの軸方向端面と、端板部材との隙間、または、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が無くなるのを防止することができる。
また、基材の表面は、加工が容易な樹脂層で覆われているため、表面加工を容易に行うことができる。
【００３６】
第２の発明では、ピストンの軸方向端面に樹脂層を設けた場合には、たとえピストンの軸方向端面と端板部材が接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
また、ローラの外周面に樹脂層を設けた場合には、たとえローラの外周面と圧縮室の周壁面とが接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
【００３７】
第３の発明では、圧縮室はローラの外周面とブレードによって高圧室と低圧室に区画され、ローラの外周面のうち、冷媒が圧縮される高圧室に接する部分は、冷媒が供給される低圧室側よりも高温に晒される。本発明では、ローラの軸方向端面の樹脂層のうち、ブレード付根部よりも高圧室側半分の領域の一部分の厚みを、ブレード付根部よりも低圧室側半分の領域よりも薄くしているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
【００３８】
第４の発明では、ローラの軸方向端面の樹脂層のうち、ブレード付根部よりも高圧室側半分の領域の厚みを、ブレード付根部よりも低圧室側半分の領域よりも薄くしているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
【００３９】
第５の発明では、ローラの軸方向端面の樹脂層の厚みは、低圧室側から高圧室側に向かって徐々に薄くなっているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
【００４０】
第６の発明では、圧縮室はローラの外周面とブレードによって高圧室と低圧室に区画され、ローラの外周面のうち、冷媒が圧縮される高圧室に接する部分は、冷媒が供給される低圧室側よりも高温に晒される。本発明では、ローラの軸方向端面の樹脂層のうち、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が最小となる際に、ローラの外周面のうちで高圧室を画定する部分に対応する部分の厚みを、吸入孔に近い部分（圧縮室の軸方向から視て圧縮室の軸中心からローラの軸中心側に向かって延在する直線が吸入孔におけるローラの移動方向下流側の端部を通る際にローラの外周面のうちで低圧室を画定する部分に対応する部分）の厚みよりも薄くしているため、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができ、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけが端板部材に接触するのを防止することができる。
なお、ローラの軸方向端面の樹脂層において、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が最小となる際にローラの外周面のうちで高圧室を画定する部分に対応した部分と、圧縮室の軸方向から視て圧縮室の軸中心からローラの軸中心側に向かって延在する直線が吸入孔におけるローラの移動方向下流側の端部を通る際にローラの外周面のうちで低圧室を画定する部分に対応した部分とを除く部分の厚みは、圧縮室の軸方向から視て圧縮室の軸中心からローラの軸中心側に向かって延在する直線が吸入孔におけるローラの移動方向下流側の端部を通る際にローラの外周面のうちで低圧室を画定する部分に対応した部分の厚み以下とする。
【００４１】
第７の発明では、ローラまたはベーンを構成する基材の熱膨張係数が、従来のローラおよびベーンの材料である鉄よりも小さいため、ローラまたはベーンの熱膨張によって、ローラまたはベーンの軸方向端面と端板部材との隙間、または、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との隙間が無くなるのを防止することができる。
また、基材の表面は、加工が容易な樹脂層で覆われているため、表面加工を容易に行うことができる。
【００４２】
第８の発明では、ローラの軸方向端面に樹脂層を設けた場合には、たとえローラの端面と端板部材が接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
また、ローラの外周面に樹脂層を設けた場合には、たとえローラの外周面と圧縮室の周壁面とが接触しても、摺動による焼付きの発生を防止することができる。
【００４３】
第９の発明では、樹脂層は、表面粗さの比較的粗い面に接着されているため、剥離しにくい。
【００４４】
第１０の発明では、基材の加工に要するコストと時間を低減することができる。
また、樹脂層は、基材の研磨加工されていない表面粗さの粗い面に形成されているため、基材から剥離しにくい。
【００４５】
第１１の発明では、基材が、線膨張係数の小さいセラミックスや超硬合金で形成されているため、隙間が無くなるのをより確実に防止することができる。
【００４６】
第１２の発明では、基材の角部を樹脂層で保護しているため、基材の角部の欠けを防止することができる。
【００４７】
第１３の発明では、基材の角部が面取りされているため、角部の欠けをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧縮機の概略断面図である。
【図２】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３】図１に示した圧縮機のフロントヘッドを下方から視た図である。
【図４】図１に示した圧縮機のピストンの斜視図である。
【図５】（ａ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、（ｂ）は図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図６】（ａ）は図１の部分拡大図であって、（ｂ）は図２の部分拡大図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る圧縮機の概略断面図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る圧縮機における、シリンダ内でのローラおよびベーンの動作を示す図である。
【図１０】図９に示した圧縮機のローラおよびベーンの斜視図である。
【図１１】（ａ）は図１０のＥ−Ｅ線に沿った断面図であって、（ｂ）は図１０のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。
【図１２】ブレード付根部を説明するための図である。
【図１３】（ａ）は本発明の他の実施形態のピストンの平面図であって、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線に沿った断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態のピストンの樹脂層を説明するための図である。
【図１５】本発明の他の実施形態のピストンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１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、吸入管３から導入された冷媒（本実施形態では、ＣＯ２）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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
また、シャフト８の下側略半分の内部には、上下方向に延在する給油路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。
【００５５】
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（第１端板部材）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（第２端板部材）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。
【００５６】
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。
【００５７】
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は、シリンダ３０の圧縮室３１の下端を閉塞している。
【００５８】
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。
【００５９】
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。なお、図２（ａ）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。
【００６０】
吸入孔３２は、シリンダ３０の径方向に延在して形成されており、その端部（圧縮室３１と反対側の端部）には、吸入管３の先端が内嵌されている。
【００６１】
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の径方向に延在している。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。
【００６２】
図４に示すように、ピストン４０は、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。
【００６３】
図６（ａ）に示すように、ピストン４０の上下方向長さＨ１は、圧縮室３１の上下方向長さＨ２よりも僅かに小さく、運転時のＨ２とＨ１との差は例えば数μｍである。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、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、運転時に例えば数μｍの微小な隙間ｄ１（以下、この隙間を径方向隙間ｄ１という）が生じるような大きさとなっている。また、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。
【００６４】
次に、フロントヘッド２０、リアヘッド５０、シリンダ３０、一対のブッシュ３４、ピストン４０の材料および製法について説明する。
【００６５】
フロントヘッド２０は、鋳造や、金属粉の焼結や、削り出しなどで形成されており、表面には研磨加工が施されている。フロントヘッド２０の材料としては、例えば、鋳鉄や焼結材などが挙げられる。鋳鉄と焼結材の線膨張係数は、下記の表１に示すように、共に１２×１０−６［／℃］である。表１には、鋳鉄と焼結材の硬度も表示している。なお、線膨張係数（線膨張率ともいう）とは、温度の上昇に対応して長さの変化する割合のことである。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
リアヘッド５０、シリンダ３０、および一対のブッシュ３４の材料および製法は、上述したフロントヘッド２０の材料および製法と同様である。なお、フロントヘッド２０、リアヘッド５０、シリンダ３０、および一対のブッシュ３４の材料および製法は、互いに同じであってもよいが異なっていてもよい。
【００６８】
図４および図５に示すように、本実施形態のピストン４０は、基材４３と、基材４３の表面を被覆する薄膜状の樹脂層４４ａ〜４４ｄとから構成されている。基材４３は、鋳鉄等よりも小さい線膨張係数を有する高硬度材料で形成されている。この高硬度材料の具体例としては、アルミナやジルコニアや炭化ケイ素などのセラミックス、または、タングステンカーバイドなどの超硬合金が挙げられる。アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、およびタングステンカーバイドの線膨張係数と硬度は、表１に示す通りである。また、樹脂層４４ａ〜４４ｄを構成する樹脂材料としては、例えばポリアミド、エポキシ、フェノール等が挙げられる。
【００６９】
基材４３は、ほぼピストン４０の外形を構成している。図５（ａ）に示すように、基材４３のローラ４１に相当する部分の外周角部は、面取りされた形状となっている。また、図５（ｂ）に示すように、基材４３のブレード４２に相当する部分の角部は、面取りされた形状となっている。
樹脂層４４ａ、４４ｂは、それぞれ、基材４３の上面と下面を被覆している。つまり、樹脂層４４ａ、４４ｂは、ピストンの上端面と下端面に形成されている。また、樹脂層４４ｃは、ローラ４１の外周面に形成されており、樹脂層４４ｄは、ブレード４２の両側面（詳細には、一対のブッシュ３４に対向する側面）に形成されている。したがって、基材４３の面取りされた角部は、樹脂層４４ａ〜４４ｄで覆われている。
また、圧縮機１を使用する前の状態における樹脂層４４ａ〜４４ｄの膜厚は、例えば５〜１００μｍであるが、この厚さに限定されるものではない。
【００７０】
ピストン４０の製造手順の一例を説明すると、まず、焼結または鋳造によって基材４３を形成する。その後、必要であれば、孔を空ける加工や、ネジ溝を形成する加工を施す。また、必要であれば、基材４３の内周面を研磨して、寸法出しを行う。基材４３の面取り部分は、焼結時または鋳造時に形成することが好ましいが、焼結または鋳造の後で切削加工によって形成してもよい。
次に、基材４３の所定の表面に、樹脂組成物の溶液を塗布して乾燥する工程を数回行って、樹脂コーティング層を形成する。そして、この樹脂コーティング層の表面を研磨して、樹脂コーティング層の表面を平坦化すると共に、ピストン４０の寸法出しを行う。
【００７１】
このように、基材４３の表面のうち、少なくとも樹脂層４４ａ〜４４ｄが形成される部分は、焼結または鋳造によって形成された後、研磨加工が施されていないため、表面粗さが粗くなっている。つまり、樹脂層４４ａ〜４４ｄは、表面粗さの粗い面に形成されている。なお、基材４３の研磨加工されていない部分のＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１で規定される算術平均表面粗さＲａは、例えば０．３以上である。
【００７２】
次に、本実施形態の圧縮機１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）〜図２（ｄ）は、図２（ａ）の状態から、それぞれ、シャフト８が、９０°、１８０°（下死点）、２７０°回転した状態を示している。
【００７３】
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。
【００７４】
図２（ａ）の状態から偏心部８ａが図中の矢印方向に回転すると、図２（ｂ）に示すように、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に区画される。さらに偏心部８ａが回転すると、図２（ｂ）〜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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。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。
【００７７】
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。
【００７８】
上述したように、ピストン４０の上下方向長さは、圧縮室３１の上下方向長さよりも僅かに小さく設定されている。そのため、圧縮機１の通常運転時には、図６（ａ）に示すように、ピストン４０の上端面とフロントヘッド２０との間、および、ピストン４０の下端面とリアヘッド５０との間の微小な隙間Ｄ１、Ｄ２（以下、この隙間を軸方向隙間Ｄ１、Ｄ２という）に、シャフト８の排出孔８ｃから排出された潤滑油Ｌが保持されている。この軸方向隙間Ｄ１、Ｄ２を設けることにより、ピストン４０の上端面とフロントヘッド２０、および、ピストン４０の下端面とリアヘッド５０との焼付き防止している。
【００７９】
また、上述したように、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の外周面が、圧縮室３１の周壁面との間に微小な径方向隙間ｄ１を形成するような大きさとなっている。そのため、圧縮機１の通常運転時には、図６（ａ）に示すように、この径方向隙間ｄ１には、シャフト８の排出孔８ｃから排出された潤滑油Ｌが保持されている。この径方向隙間ｄ１を設けることにより、ローラ４１の外周面と圧縮室３１の周壁面との焼付きを防止すると共に、ローラ４１が圧縮室３１の周壁面に接触することによるシャフト８の芯ズレを防止している。
【００８０】
本実施形態では、ピストン４０を構成する基材４３の熱膨張係数が鋳鉄等よりも小さいため、たとえピストン４０の温度がシリンダ３０の温度よりも高温になった場合であっても、ピストン４０の熱膨張量がシリンダ３０の熱膨張量よりも大きくなるのを防止することができる。したがって、軸方向隙間Ｄ１、Ｄ２や径方向隙間ｄ１が無くなるのを防止することができる。
【００８１】
また、ピストンが、セラミックスや超硬合金などの高硬度材料のみで構成される場合、表面加工（例えば研磨加工）が難しいが、本実施形態のピストン４０は、高硬度材料からなる基材４３の表面が樹脂層４４〜４４ｄで被覆された構成であるため、ピストン４０の表面（ローラ４１の内周面を除く）の加工は、樹脂層４４〜４４ｄを加工すればよく、表面加工を容易に行うことができる。
【００８２】
また、上述したように、基材４３の表面（少なくとも樹脂層４４ａ〜４４ｄで被覆される部分）は、研磨加工が施されていない。そのため、基材４３の加工に要するコストと時間を低減することができる。
また、樹脂層４４ａ〜４４ｄは、基材４３の研磨加工されていない表面粗さの粗い（具体的には算術平均表面粗さＲａが例えば０．３以上）の面に形成されているため、基材４３から剥離しにくい。
【００８３】
また、基材４３の材料の一例であるセラミックスおよび超硬合金は、じん性が低く欠けやすい特徴を持つが、基材４３のローラ４１に相当する部分の外周角部と、ブレード４２に相当する部分の角部は、樹脂層４４ａ〜４４ｄで被覆されて保護されているため、この角部の欠けを防止することができる。
さらに、樹脂層４４ａ〜４４ｄで被覆された角部は、面取りされた形状に形成されているため、この角部の欠けをより確実に防止することができる。
【００８４】
また、樹脂層４４ａ〜４４ｄは、潤滑油Ｌや冷媒を吸収して膨潤する。そのため、膨潤量が大きくなると、軸方向隙間Ｄ１、Ｄ２または径方向隙間ｄ１が無くなる場合がある。この場合、樹脂層４４ａ〜４４ｃの摺動性によって、焼付きが生じるのを防止することができる。
【００８５】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、２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７に示すように、本実施形態の圧縮機１０１は、シャフト１０８および圧縮機構１１０の構成が上記第１実施形態と異なっている。また、本実施形態の圧縮機１０１では、２本の吸入管３が、密閉ケーシング２の側部に上下に並んで設けられている。その他の構成は上記第１実施形態と同様であるため、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
【００８６】
シャフト１０８は、２つの偏心部１０８ａ、１０８ｄを有している。２つの偏心部１０８ａ、１０８ｄの軸心は、シャフト１０８の回転軸を中心として１８０°ずれている。また、シャフト１０８は、上記第１実施形態のシャフト８と同じく、給油路１０８ｂと、複数の排出孔１０８ｃを有している。
【００８７】
圧縮機構１１０は、シャフト１０８の軸方向に沿って上から下に向かって順に、フロントマフラー１１１と、フロントヘッド１２０と、シリンダ１３０およびピストン１４０と、ミドルプレート１５０と、シリンダ１６０およびピストン１７０と、リアヘッド１８０と、リアマフラー１１２とを有する。なお、フロントヘッド１２０およびミドルプレート１５０は、ピストン１４０の上下端に配置されており、本発明の第１端板部材および第２端板部材に相当する。また、ミドルプレート１５０およびリアヘッド１８０は、ピストン１７０の上下端に配置されており、本発明の第１端板部材および第２端板部材に相当する。
【００８８】
フロントマフラー１１１は、上記第１実施形態のマフラー１１と同様の構成を有し、フロントヘッド１２０との間にマフラー空間Ｍ１を形成している。
【００８９】
フロントヘッド１２０には、軸受け孔１２１と、吐出孔１２２（図８参照）と、油戻し孔１２３とが形成されている。さらに、フロントヘッド１２０は、上下方向に貫通する貫通孔（図示省略）が形成されている。この貫通孔は、リアヘッド１８０とリアマフラー１１２とによって形成されるマフラー空間Ｍ２内の冷媒を、マフラー空間Ｍ１に排出するための流路の一部を構成している。フロントヘッド１２０は、この貫通孔を有する点以外、第１実施形態のフロントヘッド２０と同様の構成である。
【００９０】
図８に示すように、シリンダ１３０には、圧縮室１３１と、吸入孔１３２と、ブレード収容部１３３とが形成されている。さらに、シリンダ１３０には、圧縮室１３１の外周側部分に、後述するマフラー空間Ｍ２内の冷媒をマフラー空間Ｍ１に排出するための貫通孔１３５が形成されている。シリンダ１３０は、この貫通孔１３５を有する点以外、第１実施形態のシリンダ３０と同様の構成である。
【００９１】
ピストン１４０は、上記第１実施形態のピストン４０と同様の構成であって、ローラ４１と、ブレード４２とから構成されている。ローラ４１は、偏心部１０８ａの外周面に回転可能に装着されており、ブレード４２は、シリンダ１３０のブレード収容部１３３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、ピストン１４０は、上記第１実施形態のピストン４０と同じく、基材４３と樹脂層４４ａ〜４４ｄとから構成されている。
【００９２】
ミドルプレート１５０は、円環状の板部材であって、シリンダ１３０とシリンダ１６０との間に配置され、シリンダ１３０の圧縮室１３１の下端を閉塞すると共に、シリンダ１６０の圧縮室１３１の上端を閉塞している。また、ミドルプレート１５０には、後述するマフラー空間Ｍ２内の冷媒をマフラー空間Ｍ１に排出するための貫通孔（図示省略）が形成されている。ミドルプレート１５０は、第１実施形態のフロントヘッド２０と同様の材料および製法で製造されている。
【００９３】
シリンダ１６０は、上述したシリンダ１３０と同様の構成であって、圧縮室１６１と、吸入孔１６２と、一対のブッシュ３４が配置されたブレード収容部（図示省略）と、貫通孔（図示省略）とを有する。
【００９４】
ピストン１７０は、上記第１実施形態のピストン４０と同様の構成であって、ローラ４１と、ブレード４２とから構成されている。ローラ４１は、偏心部１０８ｄの外周面に回転可能に装着されており、ブレード４２は、シリンダ１６０のブレード収容部（図示省略）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、ピストン１７０は、上記第１実施形態のピストン４０と同じく、基材４３と樹脂層４４ａ〜４４ｄとから構成されている。
【００９５】
リアヘッド１８０は、シリンダ１６０の下側に配置され、シリンダ１６０の圧縮室１３１の下端を閉塞している。リアヘッド１８０は、略円環状の部材であって、その中央部に、シャフト１０８が回転可能に挿通される軸受け孔１８１が形成されている。また、リアヘッド１８０には、シリンダ１６０の圧縮室１６１において圧縮された冷媒を、リアヘッド１８０とリアマフラー１１２との間に形成されるマフラー空間Ｍ２に吐出するための吐出孔（図示省略）が形成されている。さらに、リアヘッド１８０には、マフラー空間Ｍ２内の冷媒をマフラー空間Ｍ１に排出するための貫通孔（図示省略）が形成されている。また、リアヘッド１８０の下面には、圧縮室１３１内の圧力に応じて吐出孔を開閉する弁機構（図示省略）が取り付けられている。リアヘッド１８０は、第１実施形態のフロントヘッド２０と同様の材料および製法で製造されている。
【００９６】
リアマフラー１１２は、リアヘッド１８０の吐出孔（図示省略）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。リアマフラー１１２は、リアヘッド１８０の下面にボルトによって取り付けられ、リアヘッド１８０との間にマフラー空間Ｍ２を形成している。マフラー空間Ｍ２は、リアヘッド１８０、シリンダ１６０、ミドルプレート１５０、シリンダ１３０およびフロントヘッド１２０にそれぞれ形成された貫通孔を介して、マフラー空間Ｍ１と連通している。
【００９７】
本実施形態の圧縮機１０１の動作について説明する。
吸入孔１３２、１６２から圧縮室１３１、１６１に冷媒を供給しつつ、モータ７の駆動によりシャフト１０８を回転させると、偏心部１０８ａに装着されたピストン１４０のローラ４１は、圧縮室１３１の周壁面に沿って移動する。これにより、圧縮室１３１内で冷媒が圧縮される。これと並行して、偏心部１０８ｄに装着されたピストン１７０のローラ４１は、圧縮室１６１の周壁面に沿って移動する。これにより、圧縮室１６１内で冷媒が圧縮される。
【００９８】
圧縮室１３１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１２０に設けられた弁機構が開弁して、圧縮室１３１内の冷媒がフロントヘッド１２０の吐出孔２２からマフラー空間Ｍ１に吐出される。
また、圧縮室１６１内の圧力が所定の圧力以上になった時点で、リアヘッド１８０に設けられた弁機構が開弁して、圧縮室１６１内の冷媒がリアヘッド１８０の吐出孔（図示省略）からマフラー空間Ｍ２に吐出される。マフラー空間Ｍ２に吐出された冷媒は、リアヘッド１８０、シリンダ１６０、ミドルプレート１５０、シリンダ１３０およびフロントヘッド１２０にそれぞれ形成された貫通孔を介して、マフラー空間Ｍ１に吐出される。
【００９９】
マフラー空間Ｍ１に吐出された冷媒は、フロントマフラー１１１のマフラー吐出孔（図示省略）から圧縮機構１１０の外に吐出されて、その後、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、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。
【０１００】
本実施形態では、上記第１実施形態と同じく、ピストン１４０、１７０が、鋳鉄等よりも小さい線膨張係数を有する高硬度材料からなる基材４３と、この基材４３の表面を被覆する樹脂層４４ａ〜４４ｄとから構成されている。そのため、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態の圧縮機は、圧縮機構２１０の構成が上記第１実施形態と異なっている。その他の構成は上記第１実施形態と同様であるため、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
【０１０２】
図９に示すように、圧縮機構２１０は、シリンダ２３０とシリンダ２３０の内部に配置される部材の構成が異なっており、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【０１０３】
シリンダ２３０は、圧縮室２３１と吸入孔２３２を有している。また、シリンダ２３０は、第１実施形態のブレード収容部３３に代えて、ベーン収容部２３３を有しており、その他の構成は、上記第１実施形態のシリンダ３０と同様である。ベーン収容部２３３は、シリンダ２３０を上下方向に貫通しており、圧縮室２３１に連通している。また、ベーン収容部２３３は、圧縮室２３１の径方向に延在している。
【０１０４】
圧縮室２３１の内側には、円環状のローラ２４１が配置されている。ローラ２４１は、偏心部８ａの外周面に相対回転可能に装着された状態で、圧縮室２３１内に配置されている。ローラ２４１の上下方向長さは、第１実施形態のピストン４０の上下方向長さＨ１と同じである。また、ローラ２４１の外径は、第１実施形態のピストン４０のローラ４１の外径と同じである。
【０１０５】
ベーン収容部２３３の内側には、ベーン２４４が配置されている。図１０に示すように、ベーン２４４は、平板状の部材であって、その上下方向長さは、ローラ２４１の上下方向長さと同じである。ベーン２４４の圧縮室２３１の中心側の先端部（図９中の下側の先端部）は、上方から視て先細り状に形成されている。また、ベーン２４４は、ベーン収容部２３３内に設けられた付勢バネ２４７によって付勢されており、圧縮室２３１側の先端部が、ローラ２４１の外周面に押し付けられている。そのため、図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、シャフト８の回転に伴ってローラ２４１が圧縮室２３１の周壁面に沿って移動すると、ベーン２４４は、ベーン収容部２３３内で、圧縮室２３１の径方向に沿って進退移動する。また、図９（ｂ）〜図９（ｄ）に示すように、ベーン２４４が、ベーン収容部２３３から圧縮室２３１側に出ている状態では、ローラ２４１の外周面と圧縮室２３１の周壁面との間に形成される空間は、ベーン２４４によって低圧室２３１ａと高圧室２３１ｂに区画される。
【０１０６】
図１０および図１１（ａ）に示すように、ローラ２４１は、基材２４２と、基材２４２の表面を被覆する薄膜状の樹脂層２４３ａ〜２４３ｃとから構成されている。また、図１０および図１１（ｂ）に示すように、ベーン２４４は、基材２４５と、基材２４５の表面を被覆する薄膜状の樹脂層２４６ａ〜２４６ｃとから構成されている。基材２４２、２４５の材料は、第１実施形態の基材４３と同様であり、樹脂層２４３ａ〜２４３ｃ、２４６ａ〜２４６ｃの材料および膜厚は、第１実施形態のピストン４０の樹脂層４４ａ〜４４ｄと同様である。
【０１０７】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、基材２４２、２４５の外形は、それぞれ、ほぼローラ２４１とベーン２４４の外形を構成している。また、基材２４２の外周角部、および、基材２４５の角部は、それぞれ、面取りされた形状となっている。
【０１０８】
図１１（ａ）に示すように、樹脂層２４３ａ、２４３ｂは、それぞれ、基材２４２の上面と下面を被覆している。つまり、樹脂層２４３ａ、２４３ｂは、ローラ２４１の上端面と下端面に形成されている。また、樹脂層２４３ｃは、ローラ２４１の外周面に形成されている。
また、図１１（ｂ）に示すように、樹脂層２４６ａ、２４６ｂは、ベーン２４４の上端面と下端面に形成されており、樹脂層２４６ｃは、ベーン２４４の側面（上下端面以外の面）に形成されている。樹脂層２４３ａ〜２４３ｃ、２４６ａ〜２４６ｃの材料および膜厚は、第１実施形態のピストン４０の樹脂層４４ａ〜４４ｄと同様である。
また、ローラ２４１およびベーン２４４の製造手順は、第１実施形態で述べた、ピストン４０の製造手順と同様である。
【０１０９】
次に、本実施形態の圧縮機の動作について説明する。
図９（ａ）は、ローラ２４１が上死点にある状態を示しており、図９（ｂ）〜図９（ｄ）は、図９（ａ）の状態から、それぞれ、シャフト８が、９０°、１８０°（下死点）、２７０°回転した状態を示している。
【０１１０】
吸入管３から吸入孔２３２を介して圧縮室２３１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９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、偏心部８ａに装着されたローラ２４１は、圧縮室２３１の周壁面に沿って移動する。これにより、圧縮室２３１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。
【０１１１】
図９（ａ）の状態から偏心部８ａが図中の矢印方向に回転すると、図９（ｂ）に示すように、ローラ２４１の外周面と圧縮室２３１の周壁面とによって形成される空間が、低圧室２３１ａと高圧室２３１ｂに区画される。さらに偏心部８ａが回転すると、図９（ｂ）〜図９（ｄ）に示すように、低圧室２３１ａの容積が大きくなるため、吸入管３から吸入孔２３２を介して低圧室２３１ａ内に冷媒が吸い込まれていく。同時に、高圧室２３１ｂの容積が小さくなるため、高圧室２３１ｂにおいて冷媒が圧縮される。
【０１１２】
そして、高圧室２３１ｂ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２３１ｂ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。マフラー空間Ｍに吐出された冷媒は、第１実施形態の圧縮機１と同様の経路を通り、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。
【０１１３】
本実施形態では、ローラ２４１およびベーン２４４が、それぞれ、第１実施形態のピストン４０と同様に、鋳鉄等よりも小さい線膨張係数を有する高硬度材料からなる基材と、基材の表面を被覆する樹脂層とから構成されている。そのため、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記第１〜第３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、上記実施形態の説明だけ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。なお、以下の変更形態は、適宜組み合わせて実施することも可能である。
【０１１５】
上記第１および第２実施形態のピストン４０、１４０、１７０の基材４３は、角部が面取りされているが、必ずしも面取りされていなくてもよい。
第３実施形態のローラ２４１およびベーン２４４の基材２４２、２４５の角部についても同様である。
【０１１６】
上記第１〜第３実施形態では、基材４３、２４２、２４５の表面のうち、樹脂層で被覆される部分には、研磨加工が施されていないが、例えば酸化膜を除去するために研磨加工が施されていてもよい。
【０１１７】
上記第１および第２実施形態では、ピストン４０、１４０、１７０の樹脂層４４ａ〜４４ｄの厚みはそれぞれ一定であるが、一定でなくてもよい。
【０１１８】
例えば、ローラの上下端面の樹脂層の厚みは、ブレードの付根部（図１２中に太線で示した部分）を境に、低圧室側から高圧室側に向かって徐々に薄くなっていてもよい。つまり、ローラの上下端面の樹脂層のうち、ブレードの付根部の径方向内側の部分を除く部分の厚みが、ブレードの付根部の低圧室側端部からブレードの付根部の高圧室側端部に向かって徐々に薄くなっていてもよい。なお、この変更形態の場合、ブレードの付根部の径方向内側の領域（図１２中ハッチングで表示）の樹脂層の厚みは、ブレードの付根部の低圧室側端部の厚み以下で、且つ、ブレードの付根部の高圧室側端部の厚み以上とし、境界部分の厚みは緩やかに変化する形状とする。
【０１１９】
また、例えば、ローラの上下端面の樹脂層のうち、ブレードの付根部より高圧室側の半分の領域の厚みが、ブレードの付根部より低圧室側の半分の領域の厚みよりも薄くなっていてもよい。なお、ローラの上下端面の樹脂層のうち、ブレードの付根部より高圧室側の半分の領域とは、ローラの上下端面の樹脂層のうち、ブレードの付根部の径方向内側の領域（図１２中ハッチングで表示）を除く領域を半分にした場合の高圧室側の領域のことである。この変更形態の場合、ブレードの付根部の径方向内側の領域（図１２中ハッチングで表示）の樹脂層の厚みは、ブレードの付根部より低圧室側の半分の領域の厚み以下で、且つ、ブレードの付根部より高圧室側の半分の領域の厚み以上とする。
【０１２０】
また、例えば、ローラの上下端面の樹脂層のうち、ブレードの付根部より高圧室側の半分の領域の一部分の厚みが、ブレードの付根部より低圧室側の半分の領域の最小厚さよりも薄くてもよい。この場合、高圧室側の半分の領域の残りの部分の樹脂層の厚みは、ブレードの付根部より低圧室側半分の領域の最小厚さと同じとする。また、ブレードの付根部の径方向内側の領域（図１２中ハッチングで表示）の樹脂層の厚みは、ブレードの付根部より低圧室側の半分の領域の厚み以下で、且つ、ブレードの付根部より高圧室側の半分の領域の厚み以上とする。
【０１２１】
冷媒が圧縮される高圧室に接する部分は、冷媒が供給される低圧室側よりも高温に晒されるが、これらの構成によると、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができる。そのため、ローラ端面のうち高圧室側の部分だけがフロントヘッドやリアヘッドに接触するのを防止することができる。
【０１２２】
また、例えば図１３に示すピストン３４０の上下端面の樹脂層３４４ａ、３４４ｂのように厚みが変化していてもよい。樹脂層３４４ａは、薄膜部３４４ａ１と厚膜部３４４ａ２とから構成されており、薄膜部３４４ａ１の厚みは、厚膜部３４４ａ２の厚みよりも例えば３〜５０μｍ薄く、薄膜部３４４ａ１と厚膜部３４４ａ２の境界部分の厚みは緩やかに変化している。薄膜部３４４ａ１は、ローラ３４１の上端面の略半分の領域に形成されており、厚膜部３４４ａ２は、ピストン３４０の上端面の残りの領域と、ブレート３４２の上端面に形成されている。薄膜部３４４ａ１の形成範囲について以下詳細に説明する。径方向隙間ｄ１は、周期的に変化している。径方向隙間ｄ１が最小となる際に、ローラ３４１の外周面のうちで高圧室３１ｂを画定する部分をＷ１とする。薄膜部３４４ａ１は、ローラ３４１の上端面において、ローラ３４１の外周面の部分Ｗ１に対応する部分Ｓ１に形成されている。
また、図１３（ｂ）に示すように、ピストン３４０の下端面の樹脂層３４４ｂは、薄膜部３４４ａ１の裏側に形成された薄膜部３４４ｂ１と、厚膜部３４４ａ２の裏側に形成された厚膜部３４４ｂ２とから構成されている。
ピストン３４０の図１３中の左側略半分の部分は、高圧室３１ｂ内の高温の冷媒で加熱されるため、薄膜部３４４ａ１（３４４ｂ１）の温度は、厚膜部３４４ａ２（３４４ｂ２）の温度よりも高くなる。薄膜部３４４ａ１（３４４ｂ１）の厚みを厚膜部３４４ａ２（３４４ｂ２）よりも薄くすることによって、薄膜部３４４ａ１（３４４ｂ１）の熱膨張時の厚みを、厚膜部３４４ａ２（３４４ｂ２）の熱膨張時の厚みとほぼ同じにすることができる。したがって、軸方向隙間を均一化することができる。
【０１２３】
ピストンの上下端面の樹脂層の厚みを異ならせる場合、ローラの外周面の部分Ｗ１に対応する部分Ｓ１の厚みが、ローラの外周面の後述する部分Ｗ１に対応する部分Ｓ２の厚みよりも薄いことが好ましい。この場合、ピストンの上下端面の樹脂層のうち部分Ｓ１、Ｓ２以外の部分の厚みは、部分Ｓ２の厚み以下であればよい。
図１４は、圧縮室３１の軸中心からローラ４１の軸中心側に向かって延在する直線Ｌ１が、吸入孔３２におけるローラ４１の移動方向（図１４中の時計回り）の下流側の端部Ｐ１を通る状態を示している。このとき、ローラ４１の外周面のうちで低圧室３１ａを画定する部分をＷ２とする。部分Ｗ２は、吸入孔３２から供給される冷媒によって冷却されるため、低温になっている。そのため、ローラ４１の上下端面の樹脂層のうち、部分Ｗ２に対応する部分Ｓ２は、熱膨張量が小さい。
したがって、ピストン４０の上下端面の樹脂層の部分Ｓ１の厚みを、部分Ｓ２の厚みよりも薄くすることにより、樹脂層の熱膨張時の厚みを均一化することができる。
【０１２４】
なお、上記実施形態およびこの変更形態のピストンでは、ローラ４１の外周形状は円形であるが、図１５に示すピストン４４０のように、ローラ４４１の外周面に、ブレード４４２の基端部から吸入孔３２側（図１５中の右側）に延在する切欠け４４５が形成されていてもよい。図１５は、図１４と同じく、圧縮室３１の軸中心からローラ４４１の軸中心側に向かって延在する直線Ｌ１が、吸入孔３２におけるローラ４４１の移動方向（図１５中の時計回り）の下流側の端部Ｐ１を通る状態を示している。切欠けの長さによっては、図１５に示すように、ローラ１４１の外周面のうちで低圧室３１ａを画定する部分Ｗ４０２は、図１３および図１４に示す部分Ｗ２よりも周方向長さが若干長くなる。
【０１２５】
上記第１および第２実施形態では、ピストン４０、１４０、１７０のローラ４１の内周面以外の面に、樹脂層を設けているが、ローラ４１の内周面にも樹脂層を設けてもよい。
第３実施形態のローラ２４１の内周面についても同様である。
【０１２６】
上記第１および第２実施形態では、樹脂層４４ａは、ピストン４０、１４０、１７０の上端面の全面に設けられているが、ピストンの上端面の一部にのみ設けてもよい。例えば、ローラ４１の上端面にのみ樹脂層４４ａを設けてもよい。
第１および第２実施形態の樹脂層４４ｂ〜４４ｄ、第３実施形態の樹脂層２４３ａ〜２４３ｃ、２４６ａ〜２４６ｃについても同様に、全面ではなく一部にのみ設けてもよい。
【０１２７】
上記第１および第２実施形態では、ピストン４０、１４０、１７０に、４つの樹脂層４４ａ〜４４ｄが設けられているが、これら４つの樹脂層は必ずしも全て設けられていなくてもよい。例えば樹脂層４４ａ、４４ｂのみが設けられていてもよい。
第３実施形態のローラ２４１の樹脂層２４３ａ〜２４３ｃについても同様である。また、第３実施形態のベーン２４４の樹脂層２４６ａ〜２４６ｃについても同様である。
【０１２８】
上記第３実施形態では、ローラ２４１とベーン２４４の両方が、高硬度材料からなる基材と樹脂層とで構成されているが、どちらか一方のみが、高硬度材料からなる基材と樹脂層で構成されていてもよい。この場合、他方は、高硬度材料のみ、または、従来と同様の金属材料のみで形成されていてもよく、従来と同様の金属材料からなる基材と樹脂層で構成されていてもよい。
【０１２９】
シリンダ３０、１３０、１６０、２３０、フロントヘッド２０、１２０、リアヘッド５０、１８０、一対のブッシュ３４、または、ミドルプレート１５０の表面に樹脂層を設けてもよい。
【０１３０】
上記第１および第２実施形態では、一対のブッシュ３４は鋳鉄などで構成されているが、基材４３と同様の高硬度材料で形成された基材と、この基材の表面の全面または一部（例えば上下端面）を被覆する樹脂層とによって構成されてもよい。この場合、一対のブッシュの製造手順は、第１実施形態で述べたピストンの製造手順と同じである。また、基材の角部は面取りされていることが好ましい。
この構成によると、一対のブッシュの熱膨張によって、一対のブッシュの上端面（下端面）と、フロントヘッド（リアヘッドまたはミドルプレート）との隙間が無くなるのを防止することができる。さらに、上記第１実施形態で述べた、ピストン４０を基材４３と樹脂層４４ａ〜４４ｄで構成したことによる効果と同様の効果が得られる。
また、この変更形態の場合、ピストン４０、１４０、１７０は、フロントヘッド２０等と同じじく鋳鉄などで形成されていてもよい。
【０１３１】
シリンダ３０、１３０、１６０、２３０、フロントヘッド２０、１２０、リアヘッド５０、１８０、または、ミドルプレート１５０は、基材４３と同様の高硬度材料で形成されていてもよく、高硬度材料からなる基材とこの基材の表面を被覆する樹脂層とで構成されていてもよい。
【０１３２】
上記第１〜第３実施形態では、圧縮機構は、フロントヘッド２０、１２０の外周部が密閉ケーシング２の内周面に固定されることで支持されているが、シリンダ３０、１３０、１６０、ミドルプレート１５０、またはリアヘッド５０、１８０の外周部が密閉ケーシング２の内周面に固定されることで支持される構成であってもよい。
【０１３３】
上記第３実施形態では、ローラ２４１とベーン２４４とを備える圧縮機構を、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。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明を利用すれば、ローラ等とシリンダの熱膨張の差によって隙間が無くなるのを防止することができると共に、ローラ等の表面加工を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１、１０１  圧縮機
２０、１２０  フロントヘッド（第１端板部材）
３０、１３０、１６０  シリンダ
３１、１３１、１６１  圧縮室
３３、１３３  ブレード収容溝（ブレード収容部）
３４  一対のブッシュ
４０、１４０、１７０  ピストン
４１  ローラ
４２  ブレード
４３  基材
４４ａ〜４４ｄ  樹脂層
５０、１８０  リアヘッド（第２端板部材）
１５０  ミドルプレート（第１端板部材、第２端板部材）
２３０  シリンダ
２３１  圧縮室
２３３  ベーン収容溝（ベーン収容部）
２４１  ローラ
２４２  基材
２４３ａ〜２４３ｃ  樹脂層
２４４  ベーン
２４５  基材
２４６ａ〜２４６ｃ  樹脂層
【図１】
2012137013.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2012137013.tif 000016
【図１４】
2012137013.tif 000017
【図１５】
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