(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板とを備え、前記ピストンの円筒部の外周面に周方向に亘って多数の条痕を連続して形成し、該形成した条痕の向きを、前記円筒部の軸心方向にほぼ平行にしたことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項２】
シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板を有する主軸受および副軸受とで形成される圧縮機構部、および該圧縮機構部のクランク軸を回転駆動させるモータ部を密閉容器内に収納して構成され、前記圧縮機構部におけるピストンの円筒部の外周面に周方向に亘って多数の条痕を連続して形成し、該形成した条痕の向きを、前記円筒部の軸心方向にほぼ平行にしたことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項３】
シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板とを備え、前記ピストンの円筒部の外周面に周方向に亘って多数の条痕を連続して形成し、該形成された条痕をほぼ円弧状にしてその主たる成分の向きを前記円筒部の軸心方向にほぼ平行にしたことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項４】
シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板を有する主軸受および副軸受とで形成される圧縮機構部、および該圧縮機構部のクランク軸を回転駆動させるモータ部を密閉容器内に収納して構成され、前記圧縮機構部におけるピストンの円筒部の外周面に周方向に亘って多数の条痕を連続して形成し、該形成された条痕をほぼ円弧状にしてその主たる成分の向きを前記円筒部の軸心方向にほぼ平行にしたことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項５】
前記ピストンにおいて、平板状のブレードの根元部に逃げを形成したことを特徴とする請求項１または２または３または４記載の密閉形圧縮機。
【請求項６】
シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板とを備えた密閉形圧縮機におけるピストンの加工方法であって、
前記ピストンの円筒部の軸心を円盤状砥石の回転軸心にほぼ直交する平面内に配置した状態で前記円盤状砥石を回転させ、前記円盤状砥石の研削外周面を円筒部の外周面に切り込ませて前記円盤状砥石と前記ピストンの円筒部とを相対的に前記円筒部の軸心に対して平行移動させる第一の動作と、前記ピストンの円筒部を該円筒部の軸心を中心に回転させる第二の動作とを繰り返して円筒部の外周面を前記円盤状砥石の研削外周面で研削して周方向に亘って条痕を形成することを特徴とする密閉形圧縮機のピストン加工方法。
【請求項７】
前記円盤状砥石の研削外周面が該砥石の回転軸心方向の断面において前記円筒部の外周面の曲率に相応する窪んだ曲面で形成されていることを特徴とする請求項６記載の密閉形圧縮機のピストン加工方法。
【請求項８】
シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板とを備えた密閉形圧縮機におけるピストンの加工方法であって、
前記ピストンの円筒部の軸心を円盤状砥石の回転軸心にほぼ直交する平面内に配置し、あわせて前記円盤状砥石の回転軸心方向から見たとき、前記ピストン円筒部の軸方向の幅の中心線が前記円盤状砥石の回転軸心近傍を通過すると共に前記ピストンの円筒部の軸心が前記円盤状砥石の回転軸心より円盤状砥石の外縁部に位置するように配置した状態で前記円盤状砥石を回転させ、前記円盤状砥石の研削側面を円筒部外周面に切り込ませて前記ピストンの円筒部を該円筒部の軸心を中心に回転させて円筒部の外周面を前記円盤状砥石の研削側面で研削して周方向に亘って条痕を形成することを特徴とする密閉形圧縮機のピストン加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に空調装置および冷凍装置に使用される密閉形圧縮機に関わり、特にシリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを円筒部に一体的に形成したピストンにおける円筒部の外周面のシール機構とその研削加工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置あるいは冷凍装置に用いられる密閉形圧縮機に関する従来技術としては、特開平８−３１９９７５号公報（従来技術１）、特開平９−２０９９５２号公報（従来技術２）、および特開平７−２６９４８３号公報（従来技術３）が知られている。
従来技術１には、密閉容器内に、固定子及び回転子を有する電動要素と、該電動要素により駆動されるクランク軸、該クランク軸の偏心部に回転自在に嵌合されたローラ、該ローラに先端を接して往復運動し、シリンダ内を低圧の吸入室と高圧の圧縮室とに仕切るベーン、前記クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板を有する主軸受及び副軸受で形成される圧縮要素を収納したロータリ圧縮機において、前記ローラの外周表面に、前記ローラと前記ベーンのヘルツ圧力による接触幅よりも小さく、また前記ローラ両端部の前記主軸受及び前記副軸受側に連通しない凹部として、数本程度の溝（幅が数十μｍ程度で、深さが数μｍ程度の狭い一字もしくはノの字もしくはハの字の溝）や多数の微小空孔（径が数十μｍ程度で、深さが数μｍ程度の微小空孔）を設けることが記載されている。
【０００３】
また、従来技術２には、シリンダと、このシリンダ内でクランク軸に嵌合されたローラと、先端部が前記ローラに摺接するように前記シリンダに嵌合されたベーンと、前記ローラの側面及び前記ベーンの側面に摺接するようにシリンダの両側面に配設された端板とを備えるロータリ圧縮機において、前記ローラの前記ベーンが摺接する面に摺接方向に傾いた深さが０．８〜１．０μｍ程度のすじ状の切削加工痕を設けることが記載されている。
また、従来技術３には、ベーンとローラとは、前記ベーンの平行な２平面と前記ローラの円筒状外周面の中心軸とが互いに平行となる状態で一体となっており、前記ベーンは、シリンダの円筒状内周面の中心軸と平行なシリンダ状の一軸線周りの揺動運動と前記一軸線を含む平面内での進退運動が可能な様に、前記シリンダにより支持される構造であるロータリ圧縮機において、前記ローラと前記ベーンの結合部のベーン根元部に、前記ベーンと平行な２平面の厚さより薄い部分を設けることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術１においては、ローラの外周表面に、ローラ両端部の主軸受及び副軸受側に連通しない凹部として、数本程度の溝や空孔を設けてローラがベーンの先端部を通過する際、ローラとベーンとの接触幅を溝や空孔より大きくしてローラとベーンとの間で高圧の潤滑油膜圧力を発生して非接触状態を作って直接の金属接触を抑止て摩耗を軽減するものである。
また、従来技術２においても、ベーンとローラとの間の摺動方向に対してローラの外周面に傾きを持ったすじ状痕を設けることによって浸入した潤滑油を摺動面に連続的に補給することができ、その結果ローラとベーンとの間の摩擦摩耗を軽減し、圧縮性能の向上を図るものである。
【０００５】
このように、従来技術１および２のいずれにおいても、ローラとベーンとの間の摩擦摩耗の軽減を主眼とするものであり、ローラとベーンとを一体にした型式の密閉形圧縮機における冷媒ガスのシール性をより一層向上させようとする点について考慮されていない。
また、従来技術３では、従来技術１および従来技術２のようにベーンとローラが別部材の構造と異なりベーンとローラが一体となった構造においてベーン側面とローラ外周表面との交叉部分でベーンの根元部分にベーンの平行な２平面の厚さより薄い部分を設けている。このベーンの平行な２平面の厚さより薄い部分を加工不要の部分としている。
このような従来技術３に示される加工不要の部分は、加工する手法と工具との関連が考慮されておらず、厚さより薄い部分をあえて設けるためにコスト増加を招く。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを円筒部に一体的に形成したピストンを備えた型式の密閉形圧縮機において、冷媒ガスの漏れを著しく少なくしてシール性をより一層向上させ、圧縮機の圧縮性能を著しく向上させて省資源化を図った密閉形圧縮機を提供することにある。
また、本発明に他の目的は、上記密閉形圧縮機のピストンの円筒部の外周面に条痕を高精度でしかも効率よく研削加工で形成できるようにして原価低減を図った密閉形圧縮機のピストン加工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板とを備え、前記ピストンの円筒部の外周面に周方向に亘って多数の微小な山谷もしくは凹凸で形成される条痕を連続して形成し、周方向にシール性に連続性を持たしてシール性を一様にして高めたことを特徴とする密閉形圧縮機である。
また、本発明は、シリンダと、該シリンダ内に収納される円筒部を有し、前記シリンダに揺動可能で、半径方向に摺動可能に支持され、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを前記円筒部に突き出すように一体的に形成したピストンと、該ピストンの円筒部を前記シリンダ内で公転運動させるように円筒部に回転自在に嵌合する偏心部を回転させるクランク軸と、該クランク軸を支持し、前記シリンダの両端開口を閉塞する端板を有する主軸受および副軸受とで形成される圧縮機構部、および該圧縮機構部のクランク軸を回転駆動させるモータ部を密閉容器内に収納して構成され、前記圧縮機構部におけるピストンの円筒部の外周面に周方向に亘って多数の微小な山谷もしくは凹凸で形成される条痕を連続して形成し、周方向にシール性に連続性を持たしてシール性を一様にして高めたことを特徴とする密閉形圧縮機である。
【０００８】
また、本発明は、前記密閉形圧縮機において、ピストンの円筒部の外周面に形成された条痕の向きを、円筒部の軸心方向にほぼ平行にし、条痕に保持する潤滑油膜の保持力を更に高めてシール性を一層向上することを特徴とする。
また、本発明は、前記密閉形圧縮機において、ピストンの円筒部の外周面に形成された条痕をほぼ円弧状にしてその主たる成分の向きを円筒部の軸心方向にほぼ平行にし、条痕に保持する潤滑油膜の保持力を更に高めてシール性を一層向上することを特徴とする。
また、本発明は、前記密閉形圧縮機において、ピストンの円筒部の外周面に形成された条痕を、研削加工によって能率良く形成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記密閉形圧縮機におけるピストンにおいて、平板状のブレードの根元部に逃げを形成したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記密閉形圧縮機におけるピストンの加工方法であって、前記ピストンの円筒部の軸心を円盤状砥石の回転軸心に交差する平面内に配置した状態で前記円盤状砥石を回転させ、前記円盤状砥石の研削外周面を円筒部の外周面に切り込ませて前記円盤状砥石と前記ピストンの円筒部とを相対的に前記円筒部の軸心に対して平行移動させる第一の動作と、前記ピストンの円筒部を該円筒部の軸心を中心に回転させる第二の動作とを繰り返して円筒部の外周面を前記円盤状砥石の研削外周面で研削して周方向に亘って条痕を形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記密閉形圧縮機のピストン加工方法において、円盤状砥石の研削外周面が該砥石の回転軸心方向の断面において前記円筒部の外周面の曲率に相応する窪んだ曲面で形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記密閉形圧縮機のピストン加工方法において、第一の動作で加工した部分と重複する部分が得られる範囲内で第二の動作を行うことにより研削加工後の円筒部の外径寸法精度の向上を図ることを特徴とする。
また、本発明は、前記密閉形圧縮機におけるピストンの加工方法であって、ピストンの円筒部の軸心を円盤状砥石の回転軸心にほぼ直交する平面内に配置した状態で前記円盤状砥石を回転させ、前記円盤状砥石の研削側面を円筒部外周面に切り込ませて前記ピストンの円筒部を該円筒部の軸心を中心に回転させて円筒部の外周面を前記円盤状砥石の研削側面で研削して周方向に亘って条痕を形成することを特徴とする。
【００１１】
以上説明したように、前記構成によれば、シリンダ室を吸入室と圧縮室とに仕切るための平板状のブレードを円筒部に一体的に形成したピストンを備えた型式の密閉形圧縮機において、円筒部の外周面への潤滑油膜の保持を周方向に一様に高めることにより冷媒ガスの漏れを著しく少なくしてシール性をより一層向上させ、圧縮機の圧縮性能を著しく向上させて省資源化を図った密閉形圧縮機を実現することができる。
また、前記構成によれば、前記密閉形圧縮機において、円筒部の外周面への潤滑油膜の保持を周方向に一様に、しかもより一層高めることにより冷媒ガスの漏れを殆どなくしてシール性をより一層向上させ、圧縮機の圧縮性能を著しく向上させて省資源化を図った密閉形圧縮機を実現することができる。
また、前記構成によれば、前記密閉形圧縮機のピストンの円筒部の外周面に条痕を高精度でしかも効率よく研削加工で形成できるようにして原価低減を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る密閉形圧縮機およびそのピストン加工方法の実施の形態について図面を用いて説明する。
まず、本発明に係る密閉形圧縮機の実施の形態を図１、図２および図３を用いて説明する。図１は、本発明に係る密閉形圧縮機の一実施の形態を示す部分断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視断面斜視図である。即ち、密閉形圧縮機は、密閉容器（ケース）２１内に、固定子２２ａおよび回転子２２ｂから構成されたモータ部２２と、該モータ部２２によって回転駆動される圧縮機構部２０とを収納して構成される。圧縮機構部２０は、密閉容器２１に固定された主軸受２３と、シリンダ１１と、副軸受２４とによって構成される。シリンダ１１は、主軸受２３と副軸受２４とでシリンダ１１の両端開口を閉塞し、低圧室（吸入室）１６と高圧室（圧縮室）１７とからなる作動室を形成する。そして、ピストン１の円筒部は、回転子２２ｂに固定されたクランク軸１２の偏心部１２ａを回転自在に嵌合される。さらに、ピストン１の円筒部の外周の一箇所にブレード部（平板状突起部）４を一体に形成し、このブレード部（平板状突起部）４をシリンダ１１の一箇所にシュー１３によって揺動可能で、且つ半径方向に摺動可能に支持してシリンダ１１内を低圧室（吸入室）１６と高圧室（圧縮室）１７とに仕切る役目をする。従って、ピストン１は、シリンダ室内において、ブレード部４によって回転止めされた状態で、偏心部１２ａの偏心回転運動によって円の公転運動が行われ、吸入作用と圧縮作用とが繰り返されることになる。
【００１３】
即ち、圧縮機構部２０において、シリンダ１１内に、ブレード部４を円筒部２に一体的に形成したピストン１が組込まれているため、ピストン１は、モータ部２２に直結したクランク軸１２の偏心部１２ａの偏心回転により、ブレード部で回転止めされた状態で、シリンダ１１の内面１１ａに対して公転運動が行われる。シリンダ１１の内部は、ピストン１のブレード部４とシール部１８によって低圧室（吸入室）１６と高圧室（圧縮室）１７に仕切られており、吸入口１４より吸い込まれた冷媒ガスはピストン１の公転運動によって圧縮されて吐出口１５より冷凍サイクル（図示せず）に供給される。なお、２５は副軸受２４に形成された吐出口１５につながる吐出パイプを示し、２６は副軸受２４に形成された吸入口１４と直接つながる吸入パイプを示す。従って、吸入パイプ２６により吸入室１６内に吸入された作動流体（冷媒ガス）は圧縮され、圧縮されたガスは、吐出口１５から吐出弁（図示せず）を通って副軸受２４内の吐出室（図示せず）に入り、その後密閉容器２１内に吐出され、吐出パイプ２５より外部の冷凍サイクル（図示せず）に吐出される。
【００１４】
次に、軸受摺動部への給油について説明する。即ち、クランク軸１２の偏心部１２ａの偏心回転により、ピストン１が公転運動をしてブレード部４が往復運動し、シュー１３の背面の空間２７の容積が変化する。この容積変化によるポンプ作用で、密閉容器２１内の底部に貯溜された潤滑油２８は吸込み流体ダイオード（図示せず）から吸引され、吐出し流体ダイオード（図示せず）、給油パイプ２９を通ってクランク軸１２に形成された給油孔（図示せず）および給油溝（図示せず）に供給され、軸受摺動部の潤滑がなされる。
次に、ピストン１の円筒部２とシリンダ１１との間への給油は、軸受摺動部へ給油した潤滑油のピストン１の両端面からシリンダ１１内への漏れ分、冷凍サイクル内の冷媒中に含まれる潤滑油のシリンダ１１内への吸入分、そしてシュー１３の背面部の潤滑油がシリンダ１１とブレード部４のすきまからシリンダ１１内に漏れた分で行っている。それらの潤滑油のすべてが円筒部２とシリンダ１１との間のシール部１８のシールに寄与するわけではなく、実際には微量が寄与し、残りはシリンダ１１内でミスト状となり、冷媒ガスと共に冷凍サイクル内に吐出されることになる。
【００１５】
以上説明した構造であるため、圧縮過程でシール部１８には、高圧室１７と低圧室１６の差圧が作用し、この差圧により高圧室１７の冷媒ガスが、ピストン１の外周面３の円周に沿って矢印Ｂの流路で低圧室１６に漏出しようとすることになる。この際、冷媒ガスが漏出されると、圧縮機の容積効率を低下させる一因となるため、その漏出量の多少が圧縮機性能に影響することになる。そのため、この冷媒ガスの漏出を抑制するために、シール部１８におけるピストン１の外周面３とシリンダ１１の内周面１１ａの間隙は、おおむね２０μｍ以下の１２μｍ〜６μｍ程度に微少にして、潤滑油の膜を形成してシール能力を向上させている。本発明に係る型式の密閉形圧縮機においては、上記に説明したように、ピストン１とシリンダ１１とは、ブレード４の部分とシュー１３との間でしか係合されず、しかもピストン１の外周面３に接触する部材がないため、ピストン１の外周面３に軸方向にほぼ平行な条痕７を形成することを可能にし、これによって油膜の保持機能をより一層増大させてシール部１８でのシール効果をより一層向上させることにある。即ち、冷媒ガスの漏出しようとする方向（図３に矢印Ｂで示す円周方向）にほぼ直交する条痕７の存在は、油膜の保持能力をより一層増大させることができ、さらに、条痕７による微小な山谷（微小な凹凸）の存在は、冷媒ガス通過に際して膨張圧縮を繰り返す抵抗部分となるため、冷媒ガスの漏出を著しく減少させる作用を担うことができる。よって、条痕７の存在するシール部１８ではシール効果がより一層向上することになる。
【００１６】
次に、本発明に係る型式の密閉形圧縮機において用いられる外周面３に軸方向にほぼ平行な条痕７を形成したピストン１の実施例について具体的に説明する。まず、ブレード部４を円筒部２に一体的に形成したピストン１の第１の実施例について説明する。ピストン１の第１の実施例は、図４に示すように、円筒部２に平板形状のブレード部４が一体に付随した形状を成し、その外周面３に円筒の軸方向の中心線ＯＯ’にほぼ平行な直線状の条痕７ａを刻設するものである。なお、ブレード部４の根元部分には、条痕７ａを欠落させた逃げ部分４ａが形成されている。
【００１７】
図５は図４におけるＢ−Ｂ矢視断面を拡大して模擬的に示した説明図である。
図５（ａ）に示すように、外周面３に刻設された直線状の条痕７ａの断面は、微小な山（凸部）５と谷（凹部）６が連続して連なる波形として形成される。この断面に形成された波形の外周側と内周側の面積を等しく分ける線を平均線８として示す。この波形の平均線８よりも外周側の部分を山５とし、内周側の部分を谷６とする。条痕７ａのピッチＷは数μｍ程度〜数十μｍ程度の範囲で、振幅Ｈは４μｍ程度〜１μｍ程度である。
要するに、外周面３に、ピッチＷが数μｍ〜数十μｍ程度で、振幅Ｈが４μｍ程度〜１μｍ程度の微小な山（凸部）５と谷（凹部）６によって形成される波に挟まれた空間を、円周方向に一様に多数形成することによって、潤滑油膜の保持能力がより一層増大し、冷媒ガスの漏出を著しく減少させてシール効果をより一層向上させることが可能となる。ところで、条痕７ａのピッチを粗くし、振幅を小さくすれば、微量の潤滑油でシール効果を出すことができる。
【００１８】
ところで、図５（ａ）では、比較的に規則的な三角形の断面を有する条痕７ａの実施例を示した。しかし、図５（ｂ）に示すように、条痕７ａの断面は、微小な山（凸部）５の中に局部山９があり、谷（凹部）６の中に局部谷１０が存在し、ピッチＷと振幅Ｈが不規則に変動するものであっても良い。このように、ピッチＷと振幅Ｈが不規則に変動するものであっても、ピッチＷを数μｍ〜数十μｍ程度で、振幅Ｈを４μｍ〜１μｍ程度にすることによって、潤滑油膜を保持する空間部分の断面積を規則的な場合とほぼ同じようにすることが可能となる。また、前述したように、外周面３には機械的に接触されないので、ピッチＷと振幅Ｈが不規則に変動する条痕７ａであっても、ピストン１の公転運動およびシール部１８におけるシール作用に影響を及ぼすことはない。また、後述するように砥石による研削加工で条痕７を形成する場合には、砥石に任意に埋め込まれた炭化珪素等の砥粒によって研削されるので、何方かというとピッチＷと振幅Ｈが不規則に変動する断面形状となる。
【００１９】
あくまでも、図５（ａ）、（ｂ）に示した条痕７ａの段面は一断面の形状を示したものであり、条痕７ａの段面は、外周面３の軸方向全体にわたって同一である必要はない。すなわち、条痕７ａは、外周面の軸方向にほぼ平行に形成されているが、微小な山５、谷６の形状は軸方向に追跡すると変化しても良く、また途中で消失しているもの（軸方向全体に亘って形成されていないもの）でもよい。
次に、ブレード部４を円筒部２に一体的に形成したピストン１の第２の実施例について説明する。ピストン１の第２の実施例は、図６に示すように、円筒部２に平板形状のブレード部４が一体に付随した形状を成し、その外周面３に円筒の軸方向の中心線ＯＯ’にほぼ平行な大きな円弧形状の条痕７ｂを刻設するものである。なお、この条痕７ｂにおいても、図５（ａ）、（ｂ）に示すように同様の微小な山谷を有する断面形状で形成される。また、ブレード４の根元部分には、第１の実施例と同様に、条痕７ｂを欠落させた逃げ部分４ａが形成されている。
【００２０】
さらに、この大きな円弧形状の条痕７ｂの特徴を、１本に着目して、図６（ｂ）を用いて説明する。円周方向に最も突出した点である点Ｑで外周面３に接する平面Ｃに条痕７ｂを投影すると、この投影した条痕７ｂは、平面Ｃ上に中心Ｐがあり、曲率半径Ｒで示される円の一部分となっている。このような円弧形状の条痕７ｂであっても、冷媒ガスが漏出しようとする方向である外周面３の円周方向と概略直交する形状となるため、第１の実施例である直線状の条痕７ａと同様に潤滑油を保持して冷媒ガスの漏出を著しく減少できる程度抑制する効果を得ることができる。特に、大きな円弧形状の条痕７ｂの場合、この条痕７ｂの円弧の凹側（中心側）を圧縮室側に向ける場合と吸入室側に向ける場合とがあるが、円弧の凹側を圧縮室側に向けた方がおそらく潤滑油の保持力が増大し、冷媒ガスの漏出を著しく減少させることができる。しかし、この条痕７ｂの円弧の凹側を吸入室側に向けたとしても、この円弧は大きいためほぼ直線状とみなすことができ、第１の実施例である直線状の条痕７ａとほぼ同様なシール性を出すことができる。
【００２１】
次に、ビストン１の外周面３に条痕７を形成する加工方法の実施例について説明する。
まず、加工方法の第１の実施例を図７および図８を用いて説明する。
図７は、直線状の条痕７ａを円盤形状の平形砥石（円盤状砥石）を用いて形成する加工方法の第１の実施例を説明するための図である。第１の実施例は、平形砥石（円盤状砥石）３０ａの平坦状の外縁面（研削外周面）３１ａを、外周面３の軸心ＯＯ’と形成しようとする条痕７ａの一起点であるＮとを含む平面Ｄに交差できるように位置付け、平形砥石３０ａの回転中心ＥＥ’をこの平面Ｄに直交するように配置して研削加工するものである。即ち、外周面３に対して切り込みを与えながら、平形砥石３０ａを回転中心ＥＥ’を中心として回転させ、平形砥石３０ａの回転中心ＥＥ’が外周面３の軸心ＯＯ’に対して相対的に平行移動となるように平形砥石３０ａをＦ方向に運動させる研削加工を行うことによって、条痕の起点Ｎを開始点とする軸心ＯＯ’に平行な条痕７ａを形成することができる。続いて、平形砥石３０ａの平坦状の外縁面３１ａが連続的な微小な山谷の断面を有する条痕７ａを形成できる範囲（研削する範囲を重畳させる。）の回転角分だけピストン１を軸心ＯＯ’の回りに回転させる。その後、平形砥石３０ａを前述とは逆の方向に運動させる研削加工によって次の部分の条痕７ａを形成することができる。回転させる角度は、砥石の切込み量と外周面に期待する真円度によって決定される。平形砥石３０ａの外縁面３１ａの母線は直線であり、平形砥石３０ａの１回の通過で得られる幾何学形状は平面である。切込み量を大きくし、回転角を大きくするとピストン１の外周面３の断面は多角形を呈し、回転角を微少にして重畳させる範囲を増やして研削加工するほど外周面３の断面の真円度は向上することになる。
【００２２】
以上の動作を、外周面３の全面に条痕が形成されるまで繰り返すことで、軸心ＯＯ’に平行な直線状の条痕７ａを有する外周面３を得ることができる。しかし、平形砥石３０ａは厚みを有することからブレード４の根元部４ａまで所望の外径寸法で条痕７ａを形成することができないので、逃げを形成する必要がある。図８は、平形砥石３０ａの加工点における断面を模擬的に示した断面図である。
【００２３】
微視的に観察すれば平形砥石３０ａの外縁面３１ａの一断面では炭化珪素等の砥粒３２が点在しており、これら点在する各砥粒３２がピストン１の外周面３に接して、外周面３の一部をすじ状に除去する。砥粒３２が除去した後の外周面３は砥粒３２の通過部分を転写するように、連続的な微小な山谷を有する条痕７ａとなる。このように、平形砥石３０ａは外周面３を通過しながら条痕７ａを形成していくと、同時に除去を行っていくので、このような砥石３０ａの通過位置の調整によって外周面３を所望の直径に研削加工することが可能となる。すなわち、シールに有効な直線状の条痕７ａを平行に有する外周面３の直径を、規定の寸法に仕上げることができる。この方法によれば、寸法を得るための加工とシール性向上に必要な微小な山谷（凹凸）を得るための加工を別個に行う必要がなく、油膜保持性能の良好なピストンを効率的に安価に製造することが可能となる。このようなピストンを採用することで、性能が良好で安価な密閉形圧縮機を実現することが可能となる。
【００２４】
次に、加工方法の第２の実施例を図９を用いて説明する。
図９は、外周面の加工精度と能率をさらに向上させるための加工方法の第２の実施例を示す図７におけるＧ矢視方向から見た説明図である。
この第２の実施例は、外縁面３１ｂを、ピストン１の外周面３を加工した後に期待する曲率と同一の曲率を有する円弧に成形した平形砥石（円盤状砥石）３０ｂを用いるものである。このように成形した平形砥石３０ｂを回転駆動して外周面３を通過させることによって加工される範囲は、外周面の弧ＩＪの部分となり、第１の実施例に比較して、１回の砥石３０ｂの通過によって加工できる範囲を格段に増加させることができる。
【００２５】
また、第１の実施例のように母線形状が直線の砥石３０ａでは、砥石３０ａの通過によって得られる幾何形状は平面であり、狭幅の平面の集合として外周面を得ることができるが、第２の実施例のように母線形状を円弧形状に成形した砥石３０ｂでは、砥石３０ｂの通過によって得られる幾何形状は円筒の一部であり、連結すれば断面は完全な円となる。このため、第２の実施例によれば、加工精度も向上することになる。
砥石３０ｂの１回の通過で加工できる範囲は使用する砥石３０ｂの厚さＫによって決定され、より厚い砥石３０ｂのほうが１回の通過で加工できる範囲を拡大することができる。このように、円弧形状の外縁面３１ｂを有する平形砥石３０ｂを用いることで、加工を完了するまでにピストン１を回転させる回数と砥石を通過させる回数を削減することができ、ピストン１の加工時間を短縮することができる。また、加工精度も良好になる。
以上説明したように、加工方法の第２の実施例によれば、第１の実施例よりさらに加工の効率が向上し、より安価なピストンを製造することが可能となる。
【００２６】
次に、加工方法の第３の実施例について図１０を用いて説明する。
図１０（ａ）は、回転する円盤形状の砥石４０の平坦な底面４１を、外周面３の軸心ＯＯ’を中心に自転しているピストン１の外周面３に切込み量をもって当接させて研削加工する第３の実施例を示す斜視図である。
第３の実施例の場合、砥石４０の底面４１とピストン１の外周面３の接触状態は、図１０（ａ）のＺ方向から観察すると図１０（ｂ）に示す如く、ＬＭＳＴで囲まれる矩形の内側が接触面となる。砥石４０の底面４１では、回転中心に近づくほど接線方向の速度、すなわち研削速度が低下するので、接触面ＬＭＳＴが砥石４０の底面４１に収容できる範囲で外縁側を当接することが望ましい。
【００２７】
ここで、砥石４０の底面４１を軸心ＯＯ’と線分ＭＳとを含む平面に直交するように配置することによって、外周面３の軸心ＯＯ’と接触面ＬＭＳＴとを平行な関係に保つことができる。そして、砥石４０の回転軸心ＥＥ’は、ＯＯ’とＭＳとを含む平面と平行な関係に保たれる。
従って、円盤形状の砥石４０を回転させながら、砥石４０をＯＯ’に近づくＺ方向に移動させて切込みを与えることによって砥石４０の底面４１がＬＭＳＴで囲まれる矩形の内側においてピストン１の外周面３と接触して研削加工が行われて大きな円弧状の条痕７ｂが形成される。そして、この状態で、ピストン１を軸心ＯＯ’回りに回転させることによって回転する砥石４０の底面４１でピストン１の外周面３が順次研削加工されていって、軸心ＯＯ’にほぼ平行な円弧状の痕跡７ｂが円周方向に亘って多数形成されていくことになる。
【００２８】
図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＧ矢視図であり、砥石４０の底面４１とピストン１の外周面３の接触部はＬＭとして示される。外周面３への砥石４１の切込み量はδであり、ピストン１の回転によって研削が進行し、半径がδ減少する研削加工となる。
ところで、砥石４０の底面４１を含む平面上の位置を変えずにピストン１を自転させるとブレード部４が砥石４０の底面４１に干渉して、外周面３のブレードの根元まで全体を加工できない場合がある。このような状況では、ＯＯ’とＭＳとを含む平面と直交する平面上を砥石の底面４１を移動させながら、砥石４０とブレード部３が干渉しない範囲を選択して研削加工すれば良い。
この第３の実施例でも外周面３と砥石４０の底面４１との接触面が矩形の平面であることから、砥石の通過軌跡である条痕７ｂは円弧となる。
【００２９】
以上説明したように第３の実施例においても外周面３を所望の直径の円筒に加工すると同時に軸心にほぼ平行な大きな円弧状の条痕１ｂを形成することが可能となり、油膜保持性能の一層良好なピストンを効率的に製造することが可能となる。
【００３０】
次に、加工方法の第４の実施例について図１１を用いて説明する。この第４の実施例では、図１１（ａ）に示すように、図１０（ｂ）の砥石外縁付近に着目したものであり、接触面ＬＭＳＴを砥石４０の最も外縁側に配置し、ピストン１をブレード４が砥石４０に近回りで接近する方向に回転させるものである。この配置よりピストン１の外周面３を砥石４０の外縁方向に移動させると、ＭＳの長さが外周面３の軸方向の幅ζよりも短くなり、加工できない部分が発生することになる。ピストン１の回転に伴って砥石４０の底面４１により切削加工が開始されるのは、線分ＬＴで示される部分で、加工が終了するのは線分ＭＳで示される部分である。よって、ピストン１の外周面３は全周にわたって、線分ＭＳを通過させる必要があるため、ＵＶで示される部分をこの配置以下に小さくすることができない。
一方、図１１（ｂ）に示すようにピストン１にはブレード４がある。ブレード４の根元には非円筒形状で外周面３より内周側に形成されるブレードにげ４ａがあり、その幅はεである。もし、ブレードにげ４ａの幅εは、広い方がＵＶを大きくできるが、反面ピストン上死点における高圧室の体積を増加させて圧縮機性能に影響を及ぼし、制約を受けることになる。
【００３１】
外周面３の全面を加工するには、外周面３で最もブレード４に近い部分γが砥石４０の底面４１において、ＯＯ’を通り底面４１に直行する平面ＹＹ’との交点であるＶで示される部位を通過する必要がある。ここで、γがＶを通過する前に砥石４０の外縁面であるＵがブレード４に接触すると加工が不可能となる。よって、砥石４０のＵＶの部分が、ブレードにげ４ａの範囲に収まる必要がある。
まず、ＵＶの値を最も小さくするには、図１１（ａ）のように砥石４０の中心ＥＥ’をピストン１の外周面３の軸方向の中心であるＸＸ’軸上に配置した場合であり、この配置を採用することが最も有利である。
【００３２】
次にブレードにげ４ａの幅εに対応して、ＵＶの長さを決定する必要がある。ＵＶの長さは、外周面３の軸方向の幅であるζと砥石の半径Ｒによって決定される。図１１（ａ）において、ＵＶの長さは次に示す（数１）式で示される。
ＵＶ＝Ｒ−ＶＥ＝Ｒ−√（Ｒ2−（ζ／２）2）              （数１）
ここで、図１１（ｂ）において、砥石４０の外縁がブレード４に接触しないためには、ＵＶがηＶより小さい必要があり、次に示す（数２）式の関係を満足する必要がある。なお、ηはＵＶの延長線とブレード４の側面との交点である。
ＵＶ＜ηＶ                                              （数２）
上記（数２）式におけるηＶは以下のように算出できる。まず、Ｏτ、ｒ、ε、ηＶの間には以下の（数３）式、（数４）式、および（数５）式の関係がある。ここで、ｒはピストン１の外周面３の半径である。
【００３３】
（Ｏτ／ｒ）＝（ε／ηＶ）                              （数３）
そこで、ηＶは、次の（数４）式で示される。
ηＶ＝（ｒ・ε）／Ｏτ                                  （数４）
Ｏτは、次の（数５）式の関係である。
Ｏτ＝ｒ−√（ｒ2−（ε＋（ｈ／２））2                    （数５）
従って、ηＶは、次に示す（数６）式のようになる。
ηＶ＝（ｒ・ε）／（ｒ−√（ｒ2−（ε＋（ｈ／２））2）    （数６）
上記（数１）式および（数６）式を上記（数２）式に代入すると次の（数７）式を得る。
【００３４】
0003833855.tif 000002
上記（数７）式において、右辺はピストン１の寸法から決まる定数であるので、右辺をΔと置くと以下に示す（数８）式のようになる。
（Ｒ−√（Ｒ2−（ζ／２）2））＜Δ                        （数８）
これにより、次に示す（数９）を得ることができる。
（Δ2＋（ζ／２）2）／（２・Δ）＜Ｒ                      （数９）
以上により、ブレードにげ４ａの幅ε（ピストン上死点における高圧室の体積を増加させないようにするためには、にげ４ａの幅εを狭めた方がよい。）、外周面の幅ζ、外周面の半径ｒとブレードの幅ｈに対応して、図１１の配置で、砥石４０をブレード３に接触させずに加工するには（数９）式を満たすように砥石４０の半径Ｒを大きく決定すれば良い。
【００３５】
この砥石４０の半径Ｒは、ピストンの外周面３に形成される条痕７ｂの曲率半径にほぼ等しい。この曲率半径の条痕に設定する砥石の選択で、図１１（ａ）における砥石４０の底面（側面）４１内に収まるため、図１１の砥石の配置で砥石４０は外周面３の全面を加工でき、なおかつブレード４と砥石４０の干渉が無い。
【００３６】
砥石４０の半径Ｒが上記（数９）式を満たさない場合、即ち上記（数９）式の左辺の値よりも砥石４０の半径Ｒが小さい場合、図１１におけるＭＳはピストン１の外周面３の幅ζより短くなり、砥石４０が外周面３に接触できない部分が生じる。この場合、図１１の配置では外周面３を全面加工することが不可能になる。この問題は図１１（ａ）において砥石４０をＯＯ’方向に揺動させながら外周面３に砥石４０を全面的に接触させることで解消できるが、揺動動作を付加することにより加工時間が長くなると共に、加工装置（図示せず）が複雑で高価となるため得策ではない。
【００３７】
なお、図１０および図１１は、ピストン１の円筒部の外周面３をブレード４の反対側からブレード４の一方の側面に近付けるように、円盤状砥石４０を用いて底面４１により研削加工して円弧状の条痕７ｂを形成する場合を示しているが、同じ状態でブレード４の他方の側面に近いピストン１の外周面３を円盤状砥石４０を用いて底面４１により研削加工しようとすれば、砥石４０の回転軸心Ｅ−Ｅ’が円筒部の軸心Ｏ−Ｏ’のブレード４と反対側に位置している関係で、砥石４０とブレード４とが干渉してしまうことになる。そこで、砥石４０とブレード４とが干渉しない円筒部の外周の点を加工開始点として、砥石４０の底面４１をＺ方向に送り込んで切り込みを与え、図１０に示すようにピストン１を時計方向に回動させることによって上記加工開始点からブレード４の一方の側面のにげ４ａまで砥石４０の底面４１により研削加工を施して円弧状の条痕７ｂを形成し、次に、ピストン１をブレードの幅の中心線を中心にして１８０度反転し、上記加工開始点からピストン１を時計方向に回動させることによって上記ブレード４の他方の側面のにげまで砥石４０の底面４１により研削加工を施して円弧状の条痕７ｂを形成することができる。
従って、外周面３に形成される円弧状の条痕７ｂの凸側が上記加工開始点を境にしてブレード４の根元に向かうことになる。
【００３８】
以上説明したように、ピストン１をブレードの幅の中心線を中心にして１８０度反転させ、しかも図１１に示した砥石の配置で、上記（数９）式で示される砥石の半径Ｒを選択し、上記ピストン１を回動させて上記加工開始点からブレード４の各々のにげに向かって研削加工することで、効率よく、しかも砥石４０がブレードと干渉しない条件で、砥石４０の底面（側面）４１を使って研削加工を行うことができ、その結果として、砥石４０の半径Ｒにほぼ等しい曲率半径の大きな円弧状の条痕７ｂを円筒部の外周面３に連続して形成することができる。即ち、直線状の条痕７ａに近似した大きな円弧状の条痕７ｂを有するピストン１を効率良く研削加工することができるので、結果として低廉な密閉形圧縮機を実現することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、軸心にほぼ平行で、その断面形状が連続的な微小な山谷（凹凸）によりなる直線状もしくは大きな円弧状の条痕を外周面に形成した平板状のブレード一体型のピストンを、シリンダ内に収納するように構成したので、シール部において流路抵抗の一層の増大と油膜保持性能の一層の向上とを図ることができ、その結果高圧の圧縮室から低圧の吸入室への冷媒ガスの漏出を著しく減少させて密閉形圧縮機の性能向上を図ることができる効果を奏する。
また、本発明によれば、円盤状砥石を用いた研削加工により、平板状のブレード一体型のピストンの外周面に、軸心にほぼ平行な直線状もしくは大きな円弧状の条痕を形成することを可能にし、その結果油膜保持の良好なブレード一体型のピストンを効率良く製造することができ、性能が良好でかつ低廉な密閉形圧縮機を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る密閉形圧縮機の一実施の形態を示す部分断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面斜視図である。
【図４】本発明に係るピストンの第１の実施例を説明するための図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ矢視断面を拡大して模擬的に示した説明図である。
【図６】本発明に係るピストンの第２の実施例を説明するための図である。
【図７】本発明に係るピストンの第１の実施例を円盤状砥石を用いて研削加工する第１の実施例を説明するための図である。
【図８】円盤状砥石により条痕が形成される状態を示した説明図である。
【図９】本発明に係るピストンの第１の実施例を外縁面を円弧形状に成形した円盤状砥石を用いて研削加工する方法を示した説明図である。
【図１０】本発明に係るピストンの第２の実施例を円盤状砥石を用いて研削加工する第２の実施例を説明するための図である。
【図１１】円盤状砥石の配置と条痕の曲率半径の決定法を示した説明図である。
【符号の説明】
１…ピストン、２…円筒部、３…外周面、４…ブレード、４ａ…ブレードにげ、５…山（凸部）、６…谷（凹部）、７、７ａ、７ｂ…条痕、８…平均線、９…局部山、１０…局部谷、１１…シリンダ、１１ａ…内周面、１２…クランク軸、１２ａ…偏心部、１３…シュー、１４…吸入口、１５…吐出口、１６…吸入室、１７…圧縮室、１８…シール部、２０…圧縮機構部、３０…平形砥石（円盤状砥石）、３１…研削外周面（外縁面）、３２…砥粒、４０…円盤状砥石、４１…底面（側面）、２１…密閉容器、２２…モータ部、２２ａ…固定子、２２ｂ…回転子、２３…主軸受、２４…副軸受、２７…空間、２８…潤滑油。
【図１】
0003833855.tif 000003
【図２】
0003833855.tif 000004
【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】
0003833855.tif 000009
【図８】
0003833855.tif 000010
【図９】
0003833855.tif 000011
【図１０】
0003833855.tif 000012
【図１１】
0003833855.tif 000013