(57)【要約】【課題】ブレードとピストンのすべり速度を制御できるようにする。【解決手段】ピストン（40）がシリンダ（50）に対して偏心回転して流体室（Ca,Cb）の容積を変化させることにより流体を圧縮する圧縮機において、回転体（70）と、この回転体（70）を第１の軸心周りに回転駆動する第１のリングモータ（80）とを設ける。そして、回転体（70）には、第１の軸心から偏心した第２の軸心周りにピストン（40）を回転駆動する第２のリングモータ（90）を設ける。【選択図】図１
2009174461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（50）と、該シリンダ（50）のシリンダ室（C）に回転自在に収納されたピストン（40）と、該ピストン（40）に摺接して該シリンダ室（C）内を２つの流体室（Ca,Cb）に区画するブレード（52）とを備え、該ピストン（40）が該シリンダ（50）に対して偏心回転してそれぞれの流体室（Ca,Cb）の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機であって、
回転体（70）と、
前記回転体（70）を第１の軸心周りに回転駆動する第１の駆動手段（80）と、
前記回転体（70）に設けられて、前記第１の軸心から偏心した第２の軸心周りに前記ピストン（40）を回転駆動する第２の駆動手段（90）と、
を備えていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１の圧縮機において、
前記シリンダ室（C）の内半径をＲ、前記ピストン（40）の外半径をｒとした場合に、前記回転体（70）の回転の角速度ω０と前記ピストン（40）の回転の角速度ω１との関係がω１＝（１−Ｒ／ｒ）×ω０となるように、前記第１及び第２の駆動手段（80,90）の少なくとも一方を制御する制御手段（100）をさらに備えていることを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１の圧縮機において、
前記回転体（70）の回転角度に応じ、前記回転体（70）の回転の角速度ω０と前記ピストン（40）の回転の角速度ω１との関係を制御する制御手段（100）をさらに備えていることを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項３の圧縮機において、
前記制御手段（100）は、前記シリンダ室（C）の内半径をＲ、前記ピストン（40）の外半径をｒとした場合に、前記回転体（70）の回転の角速度ω０と前記ピストン（40）の回転の角速度ω１との関係が、
【数１】
2009174461.tif 000017
となるように前記第１及び第２の駆動手段（80,90）の少なくとも一方を制御することを特徴とする圧縮機。
【請求項５】
請求項１の圧縮機において、
前記第１の駆動手段（80）は、永久磁石からなるロータ（81）が前記回転体（70）に固定された電動機により構成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項６】
請求項１の圧縮機において、
前記ピストン（40）は、前記回転体（70）と対向した鏡板（41）を背面側に有し、
前記ピストン（40）の鏡板（41）と前記回転体（70）との間には、スラスト軸受け（77）が設けられていることを特徴とする圧縮機。
【請求項７】
請求項１の圧縮機において、
前記第１及び第２の駆動手段（80,90）は、ロータ（81）及びステータ（92）がリング状に構成された電動機により構成されていることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンがシリンダに対して偏心回転して流体室の容積を変化させることにより流体を圧縮する圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路においては、圧縮機を用いて冷媒を圧縮する。このような圧縮機は、一般に、密閉型のケーシング内に、圧縮機構と該圧縮機構を駆動する電動機とが収納されている。
【０００３】
このような圧縮機の一例として、いわゆるロータリー圧縮機がある（例えば特許文献１を参照）。一般的なロータリー圧縮機では、圧縮機構は、シリンダと、該シリンダのシリンダ室にほぼ内接しながら旋回運動するピストンとを備えている。このロータリー圧縮機では、所定量だけ偏心した偏心部を有した駆動軸（クランク軸）が駆動機構に設けられ、このクランク軸の偏心部にピストンが回転自在に取り付けられている。
【０００４】
また、この圧縮機構は、ピストンに摺接してシリンダ室を吸入室と圧縮室とに区画するブレードを備えている。この吸入室と圧縮室とは、ピストンが１回転するごとに交互に切り換わる。また、シリンダには、吸入室に開口する吸入口と圧縮室に開口する吐出口とが形成されている。そして、このロータリー圧縮機では、電動機を駆動すると、冷媒回路の冷媒が吸入口から吸入室に吸入されると共に、圧縮室で圧縮された高圧冷媒が吐出口から冷媒回路に吐出される。
【特許文献１】特開昭６３−１６７０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、いわゆるロータリー圧縮機では、ブレードの先端がピストンの外周面に摺接しながら流体の圧縮を行うので、その摺接部分において摺動損失が発生する。特に、ピストンと偏心部との間の潤滑油が不足した場合などの異常時には、ピストンとクランク軸が共周りする状態になる場合がある。この場合は、ブレード先端におけるすべり速度が大きくなり、ブレードの先端とピストンの外周面との摺接損失が極端に大きくなってしまう。そして、この運転状態は場合によっては、焼きつきを引き起こすことになる。
【０００６】
本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、ブレードとピストンのすべり速度を制御できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するため、第１の発明は、
シリンダ（50）と、該シリンダ（50）のシリンダ室（C）に回転自在に収納されたピストン（40）と、該ピストン（40）に摺接して該シリンダ室（C）内を２つの流体室（Ca,Cb）に区画するブレード（52）とを備え、該ピストン（40）が該シリンダ（50）に対して偏心回転してそれぞれの流体室（Ca,Cb）の容積を変化させて流体を圧縮する圧縮機であって、
回転体（70）と、
前記回転体（70）を第１の軸心周りに回転駆動する第１の駆動手段（80）と、
前記回転体（70）に設けられて、前記第１の軸心から偏心した第２の軸心周りに前記ピストン（40）を回転駆動する第２の駆動手段（90）と、
を備えていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、第１の駆動手段（80）によってピストン（40）が公転させられ、第２の駆動手段（90）によってピストン（40）が自転させられる。
【０００９】
また、第２の発明は、
第１の発明の圧縮機において、
前記シリンダ室（C）の内半径をＲ、前記ピストン（40）の外半径をｒとした場合に、前記回転体（70）の回転の角速度ω０と前記ピストン（40）の回転の角速度ω１との関係がω１＝（１−Ｒ／ｒ）×ω０となるように、前記第１及び第２の駆動手段（80,90）の少なくとも一方を制御する制御手段（100）をさらに備えていることを特徴とする。
【００１０】
これにより、ピストン（40）の公転角度分のシリンダ室（C）内周面の周長と、ピストン（40）の自転角度分の該ピストン（40）外周面の周長とが等しくなる。すなわち、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面上を滑ることなく転がる。
【００１１】
また、第３の発明は、
第１の発明の圧縮機において、
前記回転体（70）の回転角度に応じ、前記回転体（70）の回転の角速度ω０と前記ピストン（40）の回転の角速度ω１との関係を制御する制御手段（100）をさらに備えていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、回転体（70）の回転角度に応じ、回転体（70）の回転の角速度とピストン（40）の回転の角速度との関係が制御される。
【００１３】
また、第４の発明は、
第３の発明の圧縮機において、
前記制御手段（100）は、前記シリンダ室（C）の内半径をＲ、前記ピストン（40）の外半径をｒとした場合に、前記回転体（70）の回転の角速度ω０と前記ピストン（40）の回転の角速度ω１との関係が、
【００１４】
【数１】
2009174461.tif 000003
【００１５】
となるように前記第１及び第２の駆動手段（80,90）の少なくとも一方を制御することを特徴とする。
【００１６】
これにより、ブレード（52）先端における、該ブレード（52）とピストン（40）とのすべり速度がゼロになる。
【００１７】
また、第５の発明は、
第１の発明の圧縮機において、
前記第１の駆動手段（80）は、永久磁石からなるロータ（81）が前記回転体（70）に固定された電動機により構成されていることを特徴とする。
【００１８】
これにより、永久磁石からなるロータ（81）が回転体（70）に固定された電動機によって、回転体（70）が回転駆動される。
【００１９】
また、第６の発明は、
第１の発明の圧縮機において、
前記ピストン（40）は、前記回転体（70）と対向した鏡板（41）を背面側に有し、
前記ピストン（40）の鏡板（41）と前記回転体（70）との間には、スラスト軸受け（77）が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、ピストン（40）の鏡板（41）と回転体（70）との間の摩擦が低減される。
【００２１】
また、第７の発明は、
第１の発明の圧縮機において、
前記第１及び第２の駆動手段（80,90）は、ロータ（81）及びステータ（92）がリング状に構成された電動機により構成されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、回転体（70）及びピストン（40）は、それぞれリングモータで駆動される。
【発明の効果】
【００２３】
第１の発明によれば、ブレード（52）先端における、該ブレード（52）とピストン（40）のすべり速度を制御できる。そのため、例えば従来の圧縮機において問題であった、異常時における、ブレードの先端とピストンの外周面の間における摺動損失を低減できる。
【００２４】
第２の発明によれば、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面上を滑ることなく転がるので、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面との間に隙間を設けなくてもよい。すなわち、ピストン（40）外周面とシリンダ（50）内周面との間を通って漏れる流体の量を減少させることができ、圧縮の効率を向上できる。
【００２５】
第３の発明によれば、回転体（70）の回転角度（すなわちピストン（40）の公転角度）に応じて、ピストン（40）の自転角速度を調整できる。すなわち、ピストン（40）とブレード（52）の接触状態に応じて、ピストン（40）とブレード（52）との相対速度を調節できる。
【００２６】
第４の発明によれば、ブレード（52）先端における、該ブレード（52）とピストン（40）とのすべり速度がゼロになるので、ブレード（52）先端における摺動損失をゼロにできる。さらに例えば運転開始時などの潤滑油が少ない場合などにおける焼き付き（スカッフィング）をなくすことができる。
【００２７】
第５の発明によれば、ロータ（81）側が永久磁石により構成されているので、ロータ（81）に給電するためのブラシを必要としない。そのため、圧縮機をより簡略な構造にできる。
【００２８】
第６の発明によれば、ピストン（40）の回転軸方向における荷重を、スラスト軸受け（77）を介して回転体（70）によって支持できる。
【００２９】
第７の発明によれば、圧縮機をより小型にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、以下の各実施形態の説明において、一度説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態に係る圧縮機は、例えば、空気調和装置の冷媒回路において、蒸発器から吸入した流体（冷媒）を圧縮して、凝縮器へ吐出するために用いられる。
【００３２】
−圧縮機の構成−
図１は、本発明の実施形態に係る圧縮機（1）の概略構成を示す縦断面図である。この圧縮機（1）は、図１に示すように、ケーシング（10）内に、圧縮機構（20）と、駆動機構（30）とが収納され、全密閉型に構成され、運転動作が制御部（100）によって制御される。
【００３３】
ケーシング（10）は、縦向きに配置された円筒状の胴部（11）と、この胴部（11）の上端部に固定された上部鏡板（12）と、胴部（11）の下端部に固定された下部鏡板（13）とから構成されている。この例では、上部鏡板（12）は、円盤状の天板と、該天板と一体に形成された円筒部を有した部材である。この上部鏡板（12）の円筒部の内径は、胴部（11）の外径とほぼ同径に形成され、この円筒部が胴部（11）に固定されている。また、下部鏡板（13）は、円盤状の底面部と、該底面と一体に形成された円筒部を有した部材である。下部鏡板（13）の円筒部も、その内径が胴部（11）の外径とほぼ同径に形成され、この円筒部が胴部（11）に固定されている。
【００３４】
このケーシング（10）には、上部鏡板（12）側から、圧縮機構（20）、駆動機構（30）の順で、これらが収容されている。また、このケーシング（10）の胴部（11）には、圧縮機構（20）のほぼ真横で該胴部（11）を貫通する吸入管（14）が設けられている。吸入管（14）は、その終端が圧縮機構（20）に接続されている。また、胴部（11）には、該胴部（11）を貫通する吐出管（15）が設けられている。この吐出管（15）は、圧縮機構（20）のほぼ真横において、ケーシング（10）内に開口している。
【００３５】
圧縮機構（20）は、ピストン（40）、シリンダ（50）、フロントヘッド（55）、及びブレード（52）を備えている。この圧縮機構（20）では、シリンダ（50）とフロントヘッド（55）とによって、シリンダ室（C）が形成される。ピストン（40）がシリンダ室（C）に収納されるとともに、ブレード（52）がシリンダ室（C）内を２つの流体室に区画する。そして、ピストン（40）がシリンダ（50）に対して偏心回転運動をすることにより、各流体室の容積を変化させて冷媒（流体）を圧縮する。
【００３６】
フロントヘッド（55）には、該フロントヘッド（55）を貫通する吐出口（56）が形成されている。この吐出口（56）は、後述する圧縮室（Cb）と、ケーシング（10）内の空間とを連通している。なお、フロントヘッド（55）の上面には、吐出口（56）を開閉する吐出弁（57）が設けられている。この吐出弁（57）は、圧縮室（Cb）内の圧力が所定値になると、該圧縮室（Cb）内の高圧の冷媒によって開くように構成されている。
【００３７】
ピストン（40）は、図２に示すように、高さが一定の円環状に形成されている。そして、このピストン（40）は、円板状に形成された可動側鏡板部（41）と一体化されている。この可動側鏡板部（41）の背面（後述する回転体（70）と対向する面）の中央には、駆動軸（42）が突設されている。この駆動軸（42）は、円筒状に形成されている。
【００３８】
シリンダ（50）は、厚肉の円筒状に形成されている。そして、このシリンダ（50）は、該シリンダ（50）の上端側にボルト等の締結手段によってフロントヘッド（55）が締結されて一体に固定されている。このフロントヘッド（55）は、胴部（11）に溶接され、これにより圧縮機構（20）がケーシング（10）に固定されている。
【００３９】
この構成により、シリンダ（50）の内周面と可動側鏡板部（41）の上端面とフロントヘッド（55）の下端面との間には、円柱状のシリンダ室（C）が区画形成される。このシリンダ室（C）にはピストン（40）が収納され、ピストン（40）はシリンダ室（C）内で駆動機構（30）によってシリンダ室（C）の中心軸から、所定量（εとする）だけ偏心して公転させられるとともに、該ピストン（40）の中心軸周りを自転する。ここで、この圧縮機構（20）では、シリンダ室（C）の内半径（Ｒ）、ピストン（40）の外半径（ｒ）、及び偏心量（ε）は、Ｒ＝ε＋ｒの関係を満足するように、それぞれの寸法が設定されている。すなわち、この圧縮機構（20）では、ピストン（40）の外周面とシリンダ室（C）の内周面との間に隙間を設定していない。このような寸法設定にすることで、ピストン（40）外周面と、シリンダ室（C）内周面との間の隙間をなくすことができ、圧縮効率が向上する。
【００４０】
なお、後に詳述するように、この寸法設定で、ピストン（40）を、シリンダ室（C）の中心軸周りに公転させた際に、ピストン（40）を該ピストン（40）の中心軸回りに、所定の角速度（後述）で回転駆動させてやれば、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面上を滑らずに転がるようにできる。
【００４１】
また、シリンダ（50）には、図３に示すように、該シリンダ（50）の径方向に沿ってブレード溝（51）が形成されている。そして、このブレード溝（51）には、長方形の板状に形成されたブレード（52）がシリンダ（50）の径方向へ摺動可能に装着されている。このブレード（52）は、ブレード溝（51）内に設けられたスプリング（53）によって径方向内方へ付勢され、先端が常にピストン（40）の外周面に接触した状態で、ピストン（40）の公転に伴ってブレード溝（51）内を進退するように構成されている。
【００４２】
このブレード（52）は、シリンダ（50）の内周面とピストン（40）の外周面との間のシリンダ室（C）を吸入室（Ca）と圧縮室（Cb）との２つの流体室に区画している。この吸入室（Ca）は、冷媒を吸入する低圧室に構成され、圧縮室（Cb）は、冷媒を圧縮して吐出する高圧室に構成されている。
【００４３】
また、シリンダ（50）には、断面が円形の吸入口（54）が形成されている。吸入口（54）は、シリンダ（50）のシリンダ室（C）の径方向に沿って直線的に延びている。この吸入口（54）は、シリンダ（50）の外周面から内周面に貫通して吸入管（14）と吸入室（Ca）とを連通している。
【００４４】
駆動機構（30）は、基筒（60）、回転体（70）、第１のリングモータ（80）、及び第２のリングモータ（90）を備えている。
【００４５】
基筒（60）は、回転体（70）を回転自在に支持するための部材である。この基筒（60）は、胴部（11）の内径とほぼ同じ外径の円筒部（61）と、円盤状に形成されて該円筒部（61）の一端で一体化された底面部（62）とから形成されている。この底面部（62）のほぼ中央には貫通孔（63）が形成されている。この貫通孔（63）は、底面部（62）と、ピストン（40）の駆動軸（42）との干渉を避けるため、及び第２のリングモータ（90）に給電する配線を通すために設けてある。このように構成された基筒（60）は、底面部（62）側をケーシング（10）の下部鏡板（13）側に向けて、ケーシング（10）の胴部（11）内に、円筒部（61）が嵌めこまれて、例えば溶接などにより胴部（11）に固定されている。
【００４６】
基筒（60）の円筒部（61）の内周側には、回転体（70）を回転自在に支持するための外側軸受け（65）が設けられている。この外側軸受け（65）は、回転軸と直交する方向の荷重を受ける、いわゆるラジアル転がり軸受けである。本実施形態では、外側軸受け（65）は、外輪と、内輪と、内輪及び外輪の間に設けられた移動体（円筒ころ）とを備えている。そして、外側軸受け（65）は、その外輪の端部が基筒（60）の底面部（62）に当接するように円筒部（61）の内側に嵌めこまれて固定されている。
【００４７】
また、底面部（62）には、回転体（70）の回転軸方向の荷重を支持する軸受けとして下側軸受け（66）が設けられている。下側軸受け（66）は、回転軸方向の荷重を受けるいわゆるスラスト転がり軸受けである。詳しくは、この下側軸受け（66）は、上側及び下側のリング状の軌道盤と、これらの軌道盤の間に設けられた移動体（円筒ころ）とを備えている。そして、底面部（62）には、円環状の溝部（67）が形成され、下側の軌道盤がこの溝部（67）に嵌めこまれて固定されている。
【００４８】
回転体（70）は、外周側に段差を有したリング状に形成されている。図４は、回転体（70）の縦断面図である。図４に示すように、この回転体（70）の外周側は、厚さ方向の略半分の部分が、残りの部分よりも大径に形成されている。この大径の部分を外側大径部（72）と呼び、外周側の他の部分を外側小径部（73）と呼ぶことにする。この回転体（70）は、外側大径部（72）の側を基筒（60）の底面部（62）側に向けて、円筒部（61）内に回転自在に支持されている。具体的には、回転体（70）は、外側大径部（72）の外周壁が、外側軸受け（65）の内輪に嵌め込まれて固定され、且つ該回転体（70）の底面部（62）側の面が、下側軸受け（66）の上側の軌道盤に当接させられている。この構成により、回転体（70）は、基筒（60）の円筒部（61）内において、外側軸受け（65）により定まる軸心（第１の軸心（X1）と呼ぶ）周りに回転自在に支持される。なお、この第１の軸心（X1）は、シリンダ（50）の中心軸と一致させておく必要がある。
【００４９】
また、回転体（70）は、第１の軸心（X1）から所定の偏心量（ε）だけ偏心した軸心周りにピストン（40）を回転自在に支持するようになっている。そのため、回転体（70）には、ピストン（40）を支持する軸受けを取り付ける貫通孔（71）が形成されている。この貫通孔（71）は、詳しくは、図４に示すように、該貫通孔（71）の下側（底面部（62）に近い側）の略半分の部分が、他の部分よりも小径に形成されている。以下では、貫通孔（71）の小径部分を内側小径部（74）と呼び、残りの部分を内側大径部（75）と呼ぶことにする。内側小径部（74）及び内側大径部（75）の中心は、第１の軸心（X1）からεだけ偏心した同じ軸上にある。
【００５０】
この内側小径部（74）には、ピストン（40）の駆動軸（42）を回転自在に支持するために内側軸受け（76）が嵌め込まれている。内側軸受け（76）は、外側軸受け（65）と同様のいわゆるラジアル転がり軸受けである。この内側軸受け（76）により定まる軸心（第２の軸心（X2）と呼ぶ）は、第１の軸心（X1）に対し、εだけ偏心していることになる。そして、内側軸受け（76）の内輪には、貫通孔（71）の内側大径部（75）側から、ピストン（40）の駆動軸（42）を嵌め込んで固定している。このようにピストン（40）を取り付けると、該ピストン（40）の可動側鏡板部（41）は、回転体（70）の上面（内側大径部（75）の開口側）と対向することになる。なお、内側軸受け（76）の内輪及び外輪は、図示していないがＣリング等の保持部材や圧入により、回転体（70）と駆動軸（42）に固定されている。
【００５１】
ピストン（40）は、第２の軸心（X2）方向の荷重を支持してやる必要がある。そのため、回転体（70）の上面と、ピストン（40）の可動側鏡板部（41）との間には上側軸受け（77）が設けられている。具体的には、この上側軸受け（77）は、下側軸受け（66）と同様のいわゆるスラスト転がり軸受け（スラスト軸受け）である。そして、上側軸受け（77）の下側の軌道盤が、回転体（70）の上面に形成された溝部（78）に嵌め込まれ、上側軸受け（77）の上側の軌道盤でピストン（40）の可動側鏡板部（41）を支持している。この構成により、ピストン（40）は、内側軸受け（76）により定まる第２の軸心（X2）周りに回転自在に、回転体（70）によって支持される。
【００５２】
第１のリングモータ（80）は、回転体（70）を第１の軸心（X1）周りに回転駆動するための電動機である。この第１のリングモータ（80）は、リング状のロータ（81）と、リング状のステータ（82）とを有した電動機である。すなわち、第１のリングモータ（80）は、円筒状のロータ及びステータを有した電動機と比べ、扁平な形状をしている。
【００５３】
この第１のリングモータ（80）は、内側がロータ（81）であり、外側がステータ（82）である。このロータ（81）は、本実施形態では、永久磁石により構成され、ステータ（82）がコイルにより構成されている。このようにロータ（81）側を永久磁石にすることで、ロータ（81）の給電用のブラシを設ける必要がなくなり、駆動機構（30）をより簡略な構造にできる。
【００５４】
この第１のリングモータ（80）は、ロータ（81）が、回転体（70）の外側小径部（73）に固定されている。また、ステータ（82）は、基筒（60）の円筒部（61）の内周面における、ロータ（81）と対向した位置に固定されている。この構成により、第１のリングモータ（80）は、回転体（70）を第１の軸心（X1）周りに回転駆動する。
【００５５】
第２のリングモータ（90）は、ピストン（40）を第２の軸心（X2）周りに回転駆動するための電動機である。この第２のリングモータ（90）は、第１のリングモータ（80）と同様に、リング状のロータ（91）と、リング状のステータ（92）とを有した電動機である。すなわち、第２のリングモータ（90）も、円筒状のロータ及びステータを有した電動機と比べ、扁平な形状をしている。この第２のリングモータ（90）では、内側がステータ（92）であり、外側がロータ（91）である。また、この第２のリングモータ（90）は、ロータ（91）が永久磁石により構成され、ステータ（92）がコイルにより構成されている。
【００５６】
この第２のリングモータ（90）は、ロータ（91）が、回転体（70）の内側大径部（75）に固定されている。また、ステータ（92）は、ピストン（40）の駆動軸（42）における、ロータ（91）と対向した位置に固定されている。このピストン（40）は、後に詳述するように、回転（自転）運動をするので、駆動軸（42）にブラシ（93）を設け、このブラシ（93）を介してステータ（92）のコイルに給電している。
【００５７】
前記の制御部（100）は、第１及び第２のリングモータ（80,90）の回転の角速度の関係を制御するようになっている。詳しくは、シリンダ室（C）の内半径をＲ、ピストン（40）の外半径をｒとした場合に、回転体（70）の回転の角速度ω０とピストン（40）の回転の角速度ω１との関係が、次の式（１）を満たすように、第１及び第２のリングモータ（80,90）の回転の角速度の関係を制御する。
【００５８】
ω１＝（１−Ｒ／ｒ）×ω０・・・（１）
このように、ω０とω１との関係を制御すれば、ピストン（40）の公転角度分のシリンダ室（C）内周面の周長と、ピストン（40）の自転角度分の該ピストン（40）外周面の周長とが等しくなる。すなわち、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面上を滑ることなく転がることになる。
【００５９】
なお、制御部（100）は、第１及び第２のリングモータ（80,90）の両方の角速度を制御するように構成してもよいし、一方のリングモータを一定の角速度で回転させておき、その角速度に合わせて、他方のリングモータの角速度を、前記の関係式を満たすように制御するように構成してもよい。
【００６０】
−圧縮機の運転動作−
（駆動機構の動作）
まず、図５を用いて、駆動機構（30）の動作を説明する。図５は、圧縮機構（20）及び駆動機構（30）の動作を示す概略説明図である。図５の下段は、回転体（70）が９０°回転する毎の駆動機構（30）の状態を示し、上段は、下段の回転体（70）の状態に対応した、圧縮機構（20）の状態を示している。
【００６１】
ここで、図５の（Ｄ）に示すように、ピストン（40）とブレード（52）との当接位置においてピストン（40）の外周面とシリンダ（50）の内周面とが最近接しているときが、回転体（70）の回転角度（θ）及びピストン（40）の回転角度（Φ）がそれぞれ０°であるものとする。この図５では、（Ｄ）の状態における回転体（70）及び駆動軸（42）の位置を基準に、それぞれの回転角度を矢印（A1）と矢印（A2）を用いて表示してある。なお、図５の（Ｄ）に示したピストン（40）の位置を、ピストン（40）の上死点と呼ぶことにする。
【００６２】
また、図５の（Ｄ）の状態において、ピストン（40）とブレード（52）との当接位置と、この断面における回転体（70）の回転中心（図中の白丸）とを結ぶ軸をＺ軸とする。また、この断面上でＺ軸と直交し、回転体（70）の回転中心を通る軸をＹ軸とする。この状態では、第２の軸心（X2）（駆動軸（42）の軸心）は、Ｚ軸上に位置することになる。なお、図５中では、駆動軸（42）の軸心を黒丸で示してある。
【００６３】
また、図５では、Ｙ軸は、回転体（70）の回転中心よりも上方向を正の方向とし、Ｚ軸は、回転体（70）の回転中心よりも右方向を正の方向とする。
【００６４】
また、ここでは、ω０は一定値、すなわち回転体（70）を一定角速度で駆動するものとする。このとき、時刻ｔにおける回転体（70）の回転角度（θ）は、θ＝ω０×ｔである。また、ピストンの回転角度（Φ）は、Φ＝（１−Ｒ／ｒ）×θである。これらの角度は何れもピストン（40）の上死点を基準としている。
【００６５】
まず、図５の（Ｄ）に示した、回転体（70）の回転角度（θ）が０°の状態から圧縮機（1）の運転が開始されたとする。運転が開始されると、回転体（70）が第１のリングモータ（80）によって第１の軸心（X1）周りに回転駆動される。また、これと同時にピストン（40）（詳しくは駆動軸（42））は、第２のリングモータ（90）によって第２の軸心（X2）周りに駆動される。この際、制御部（100）は、回転体（70）の回転の角速度ω０とピストン（40）の回転の角速度ω１との関係が、前記の式（１）を満たすように、第１及び第２のリングモータ（80,90）の回転の角速度の関係を制御する。この制御により、ピストン（40）の公転角度分のシリンダ（50）内周面の周長と、ピストン（40）の自転角度分の該ピストン（40）外周面の周長とが等しくなる。すなわち、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面上を滑ることなく転がっている。
【００６６】
例えば、回転体（70）の回転角度（θ）が９０°となった時点では、図５の（Ｃ）に示すように、第２の軸心（X2）はＹ軸上の正側に移動する。ここで、シリンダ室（C）の内半径Ｒ＝２５、ピストン（40）の外半径ｒ＝２０（すなわち、偏心量ε＝５）とすると、駆動軸（42）は、回転体（70）の回転方向とは逆方向に２２．５°だけ回転駆動させられている。
【００６７】
さらに、回転体（70）が第１のリングモータ（80）によって角速度ω０で回転駆動されて、図５の（Ｂ）に示す状態になると、第２の軸心（X2）は、負側のＺ軸上に移動する。一方、駆動軸（42）は、回転体（70）の回転方向とは逆方向に４５°だけ回転駆動させられる。
【００６８】
さらに、図５の（Ｂ）の状態から、回転体（70）が角速度ω０で回転駆動されて、（Ａ）の状態になると、第２の軸心（X2）は、負側のＹ軸上に位置する。このとき、駆動軸（42）は、回転体（70）の回転方向とは逆方向に６７．５°だけ回転駆動させられている。
【００６９】
以下同様に、駆動機構（30）において前記の動作が繰り返され、駆動機構（30）は、ピストン（40）を所定の速度で自転させつつ、シリンダ（50）に対して公転させる。これにより、ピストン（40）の外周面は、シリンダ（50）の内周面を滑ることなく転がりながら、第１の軸心（X1）周りを公転する。
【００７０】
（圧縮機構の動作）
前記のように、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面を滑ることなく転がりながら第１の軸心（X1）周りを公転している間に、流体室（Ca,Cb）では冷媒の圧縮が行われる。以下、図５（上段）を用いて、圧縮機（1）における圧縮動作を説明する。
【００７１】
図５の（Ｄ）の状態では、シリンダ（50）内には、流体室は１つのみである。この状態からピストン（40）が公転して、例えば、図５の（Ｃ）の状態になると、シリンダ室（C）がブレード（52）によって区画され、これにより、吸入口（54）に対向した位置に吸入室（Ca）が形成され、ブレード（52）を挟んで吸入室（Ca）の反対側に圧縮室（Cb）が形成される。
【００７２】
ここから、駆動機構（30）の駆動によって図の左回り（反時計回り）にピストン（40）がさらに公転させられると、その公転に従って吸入室（Ca）の容積が拡大し、該吸入室（Ca）に低圧の冷媒が吸入口（54）を介して吸入される。そして、さらにピストン（40）が公転して、ピストン（40）が再び上死点を通過すると、新たなシリンダ室（C）が形成され、それまで吸入室（Ca）であった流体室は、圧縮室（Cb）となる。この圧縮室（Cb）は、図５の（Ｄ）〜（Ａ）に示すように、ピストン（40）が公転するのにつれて、その容積が小さくなり、該圧縮室（Cb）内の冷媒を圧縮する。そして、この圧縮室（Cb）の圧力が所定値になると、該圧縮室（Cb）内の高圧の冷媒によって吐出弁（57）が開き、高圧の冷媒が圧縮室（Cb）から吐出口（56）を介してケーシング（10）内に吐出される。ケーシング（10）内に吐出された高圧の冷媒は、吐出管（15）を介して圧縮機（1）の外部に吐出される。このようにして、圧縮機構（20）では、冷媒の吸入、圧縮及び吐出が繰り返される。
【００７３】
（本実施形態に係る圧縮機の効果）
以上のようにして、本実施形態の圧縮機（1）では冷媒の吸入、圧縮及び吐出が行われる。この際、圧縮機（1）では、例えば潤滑油が不足した状態での運転のような異常時には、従来の圧縮機に比べ、ブレード先端におけるすべり速度を小さくできる。以下、この点を詳しく説明する。
【００７４】
まず、圧縮機構（20）における諸元を以下のように定める（図６を参照）。
【００７５】
Ｒ：シリンダ室（C）の内半径
ｒ：ピストン（40）の外半径
ε：偏心量（すなわちε＝Ｒ−ｒ）
ｒν：ブレード先端曲率
θ：回転体（70）の回転角度（上死点を基準とする）
α：シリンダ（50）の中心（Ｏ）に対するピストン（40）の中心Ｏｐの偏り角
このとき、ω０とω１は、次のように表せる。
【００７６】
【数２】
2009174461.tif 000004
【００７７】
したがって、ブレード（52）先端のすべり速度νは、次の式（２）のように表せる。
【００７８】
【数３】
2009174461.tif 000005
【００７９】
前記のαをｔで微分して式（２）に適用してνを求めると次の式（３）ようになる。
【００８０】
【数４】
2009174461.tif 000006
【００８１】
通常は、αは小さく、ｃｏｓα≒１とみなせる。したがって、ブレード（52）先端のすべり速度Vは、次の式（４）ように表せる。
【００８２】
【数５】
2009174461.tif 000007
【００８３】
ここで、ω０とω１との関係を、式（１）を満たすように第１及び第２のリングモータ（80,90）を制御するのだから、ブレード（52）先端のすべり速度Vは、式（４）を用いると次のように表せる。
【００８４】
【数６】
2009174461.tif 000008
【００８５】
よって、ブレード（52）先端のすべり最大絶対速度Vmaxは、次の式（５）ように表せる。
【００８６】
【数７】
2009174461.tif 000009
【００８７】
これを例えば、シリンダ室（C）の内半径Ｒ＝２５、ピストン（40）の外半径ｒ＝２０（すなわち、偏心量ε＝５）の場合でみると、すべり最大絶対速度Vmaxは次のようになる。
【００８８】
【数８】
2009174461.tif 000010
【００８９】
次に、従来の圧縮機における、ブレード先端でのすべり速度V2を求めてみる。従来の圧縮機では、所定量だけ偏心した偏心部を有した駆動軸（クランク軸）の偏心部にピストンが回転自在に取り付けられている。すなわち、従来の圧縮機では、ピストンは通常は、偏心部とピストン内径間に発生する摩擦が駆動トルクとして、そして、ブレード先端とピストン外径間に生じる摩擦が制動トルクとなってその挙動が規定される。具体的には、偏心部と、ピストンにおいて偏心部が嵌め込まれている部分（遊嵌部と呼ぶ）と偏心部との間は、流体潤滑による油粘性トルクが支配的になり、また、ブレード先端とピストンの外周面とは線接触なので、境界潤滑によるトルクが支配的になる。そのため、通常時（定格負荷状態の定常状態）は、ピストンは、駆動軸の回転角速度に比べ非常に小さな角速度で回転している。具体的には、ピストンの回転角速度は、駆動軸の回転角速度の１／１０以下となる場合が多い。この状態では、ブレード先端でのすべり速度も非常に小さく、摺動損失は問題にならない。
【００９０】
ところが、偏心部と遊嵌部との間の潤滑油がなくなってしまった場合などの異常時には、偏心部と遊嵌部との間は、流体潤滑の状態から境界潤滑の状態に遷移する。境界潤滑の状態では、偏心部とピストンの取り付け部との間の摩擦が大きくなり、ピストンと駆動軸がほぼ共回り状態になる。ピストンと駆動軸が共回り状態におけるブレード先端でのすべり速度は、式（４）から求めることができる。この場合もαは小さく、ｃｏｓα≒１とみなせるから、ピストンの自転の角速度をωｐとして式（４）を適用すると、すべり速度V2は次の式（６）のように表せる。
【００９１】
【数９】
2009174461.tif 000011
【００９２】
ここで、ピストンが偏心駆動用のクランク軸と共回りする場合には、ωｐは次のように表せる。
【００９３】
【数１０】
2009174461.tif 000012
【００９４】
したがって、式（６）は次のように書き換えできる。
【００９５】
【数１１】
2009174461.tif 000013
【００９６】
よって、すべり最大絶対速度V2maxは、次の式（７）で表せる。
【００９７】
【数１２】
2009174461.tif 000014
【００９８】
これを、例えばシリンダ室（C）の内半径Ｒ＝２５、ピストン（40）の外半径ｒ＝２０（すなわち、偏心量ε＝５）の場合でみると、すべり最大絶対速度V2maxは次のようになる。
【００９９】
【数１３】
2009174461.tif 000015
【０１００】
このように、前記の諸元では、すべり最大絶対速度が従来の１０／２５になる。なお、圧縮機として成立するためのＲ、ｒ、及びεの関係を考慮すれば、２ε＜Ｒが成立すると考えられるので、式（５）、式（７）から、常にＶｍａｘ＜Ｖ２ｍａｘが成立すると考えてよい。
【０１０１】
以上のように、本実施形態によれば、ピストン（40）の自転方向の角速度が前記のように制御されるので、従来の圧縮機でピストンと駆動軸が共回りするような異常時には、ブレード（52）先端のすべり速度を従来の圧縮機よりも小さくできる。これにより、ブレード（52）先端における摺動損失を減少でき、さらに例えば運転開始時のように潤滑油が少ない場合などにおける焼き付き（スカッフィング）を低減できる。したがって、本実施形態では潤滑油の管理が容易になる。なお、本実施形態の圧縮機（1）は、通常の運転状態では、ブレード（52）先端のすべり速度が、従来の圧縮機よりも大きいが、通常の運転状態では、潤滑油が供給されているため摺動損失は問題ならない程度と考えられる。
【０１０２】
ところで、従来の圧縮機において、本実施形態のように、シリンダ室の内半径（Ｒ）、ピストンの外半径（ｒ）、及び偏心量（ε）との関係を、Ｒ＝ε＋ｒを満足するように設定すると、ピストンの外周面がシリンダの内周面上を摺接しながら偏心回転することになる。このような摺接があると、駆動力の損失が大きくなったり、摺接部分での焼きつきが問題になったりする。そのため、従来の圧縮機は、ピストン外周面とシリンダ内周面との間に積極的に隙間を設けている。
【０１０３】
これに対し、本実施形態では、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面上を滑ることなく転がる。したがって、本実施形態では、従来の圧縮機のように、ピストン（40）外周面とシリンダ（50）内周面との間に積極的に隙間を設ける必要がない。すなわち、ピストン（40）外周面とシリンダ（50）内周面との間を通って漏れる流体の量を減少させることができ、圧縮の効率を向上できる。
【０１０４】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２の圧縮機は、回転体（70）の回転角度（θ）に応じて、角速度ω０とω１との関係を制御する。以下では、この制御の一例として、ブレード（52）先端における、該ブレード（52）とピストン（40）とのすべり速度をゼロにできる圧縮機について説明する。
【０１０５】
実施形態２の圧縮機は、実施形態１の圧縮機（1）と比べると、圧縮機構（20）の構成の一部、及び制御部（100）による制御が異なっている。
【０１０６】
この圧縮機の圧縮機構（20）では、ピストン（40）の外周面がシリンダ（50）の内周面に最近接したときに、ピストン（40）外周面とシリンダ（50）の内周面との間に所定の隙間ができるように、シリンダ室（C）の内半径Ｒ、ピストン（40）の外半径ｒ、及び偏心量εの関係を設定している。この隙間は、ミクロンオーダーの隙間であり、運転時にこの隙間に、給油機構（図示せず）によって給油して形成した油膜により、この隙間からの冷媒の漏れがなるべく少なくなるようにする。
【０１０７】
ここで、ブレード（52）先端のすべり速度をゼロにするには、式（３）の値が常にゼロになるように、ω０とω１との関係を制御すればよい。具体的に、式（３）を用いてω０とω１との関係を求めると次の式（８）のようになる。
【０１０８】
【数１４】
2009174461.tif 000016
【０１０９】
本実施形態の制御部（100）は、ω０を一定に制御しつつ、回転体（70）の回転角度（θ）に応じて、ピストン（40）の自転方向の角速度ω１を、式（８）を満たすように制御する。この制御を行った場合における、回転体（70）の回転角度（θ）とω１との関係をグラフ化すると、図７のようになる。このグラフでは、横軸が回転体（70）の回転角度（θ）、縦軸がω０とω１の比である。なお、このときの諸元は、シリンダ室（C）の内半径Ｒ＝２５、ピストン（40）の外半径ｒ＝２０、偏心量ε＝５である。
【０１１０】
以上のように、本実施形態では、回転体（70）の回転角度（θ）に応じて、角速度ω０とω１との関係を制御することによって、ブレード（52）先端における、該ブレード（52）とピストン（40）とのすべり速度をゼロにできるので、ブレード（52）先端における摺動損失をゼロにできる。すなわち、本実施形態は、異常時（実施形態1を参照）の運転状態及び通常の運転状態の何れの運転状態においても、ブレード（52）先端における摺動損失をゼロにできる。
【０１１１】
なお、本実施形態では、ω０を一定に制御する例を説明したが、ω０とω１との関係が式（８）を満たしていれば、ω０を一定にしておく必要はない。
【０１１２】
また、第１及び第２のリングモータ(80,90)は、圧電モータ（超音波モータ）で構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明に係る圧縮機は、ピストンがシリンダに対して偏心回転して流体室の容積を変化させることにより流体を圧縮する圧縮機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施形態に係る圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】ピストンの構成を示す平面図及び縦断面図である。
【図３】シリンダの横断面形状を示す図である。
【図４】回転体の構成を示す縦断面図である。
【図５】実施形態１に係る圧縮機構及び駆動機構の運転状態を示す断面図である。
【図６】圧縮機構における諸元を説明する図である。
【図７】ω０を一定にしてω１を制御する場合における、回転体の回転角度（θ）とω１との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
1      圧縮機
４０      ピストン
４１      可動側鏡板部（鏡板）
５０      シリンダ
５２      ブレード
７０      回転体
７７      上側軸受け（スラスト軸受け）
８０      第１のリングモータ（第１の駆動手段）
８１      ロータ
９０      第２のリングモータ（第２の駆動手段）
９２      ステータ
【図１】
2009174461.tif 000018
【図２】
2009174461.tif 000019
【図３】
2009174461.tif 000020
【図４】
2009174461.tif 000021
【図５】
2009174461.tif 000022
【図６】
2009174461.tif 000023
【図７】
2009174461.tif 000024