特開 2023-20175 圧縮機および冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023020175

(43)【公開日】2023-02-09

(54)【発明の名称】圧縮機および冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/356 20060101AFI20230202BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20230202BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20230202BHJP

【ＦＩ】

F04C18/356 W

F04C18/356 H

F04C18/356 D

F04C29/00 U

F04B39/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021125412

(22)【出願日】2021-07-30

(71)【出願人】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅利 峻

(72)【発明者】

【氏名】平山 卓也

(72)【発明者】

【氏名】市原 雅也

【テーマコード（参考）】

3H003

3H129

【Ｆターム（参考）】

3H003AA05

3H003AB04

3H003AC03

3H003AD03

3H003CB00

3H129AA04

3H129AA09

3H129AA13

3H129AB03

3H129BB44

3H129CC03

3H129CC04

3H129CC05

3H129CC38

3H129CC39

(57)【要約】

【課題】 軽量化と信頼性を両立することが可能な圧縮機および当該圧縮機を備える冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】 一実施形態に係る圧縮機は、回転軸と、前記回転軸を回転させる電動機部と、前記回転軸の回転に伴い冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備えている。前記圧縮機構部は、前記回転軸の回転中心に対して偏心回転する回転要素と、前記回転要素と摺動し、前記回転要素とともに冷媒の圧縮室を形成する固定要素と、を備えている。前記固定要素の少なくとも一部は、熱硬化性の樹脂材料で形成されている。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、前記回転軸を回転させる電動機部と、前記回転軸の回転に伴い冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備えた圧縮機であって、
前記圧縮機構部は、
前記回転軸の回転中心に対して偏心回転する回転要素と、
前記回転要素と摺動し、前記回転要素とともに冷媒の圧縮室を形成する固定要素と、
を備え、
前記固定要素の少なくとも一部は、熱硬化性の樹脂材料で形成されている、
圧縮機。

【請求項2】

前記樹脂材料は、フェノール樹脂である、
請求項１に記載の圧縮機。

【請求項3】

前記樹脂材料は、強化繊維を含む、
請求項１または２に記載の圧縮機。

【請求項4】

前記強化繊維は、ガラスファイバである、
請求項３に記載の圧縮機。

【請求項5】

前記固定要素は、前記回転要素が配置されるシリンダ室を形成するシリンダを含み、
前記シリンダの少なくとも一部が前記樹脂材料で形成されている、
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の圧縮機。

【請求項6】

前記固定要素は、前記回転軸を回転可能に支持する軸受を含み、
前記軸受の少なくとも一部が前記樹脂材料で形成されている、
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の圧縮機。

【請求項7】

前記回転要素は、位相差を有して回転する第１回転要素および第２回転要素を含み、
前記固定要素は、
前記第１回転要素が配置される第１シリンダ室を形成する第１シリンダと、
前記第２回転要素が配置される第２シリンダ室を形成する第２シリンダと、
前記第１シリンダと前記第２シリンダの間に配置された仕切板と、
を含み、
前記仕切板の少なくとも一部が前記樹脂材料で形成されている、
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の圧縮機。

【請求項8】

請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の圧縮機と、
前記圧縮機に接続された凝縮器と、
前記凝縮器に接続された膨張装置と、
前記膨張装置に接続された蒸発器と、
を備える冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧縮機において駆動時に摺動する部材は金属で形成されている。例えばロータリ式の圧縮機において、シリンダ、回転軸を支持する軸受、シリンダ内で偏心回転するローラ、ローラの外周面に摺動するベーンなどは、主として鋳鉄や高速工具鋼のような鉄系材料で形成されている。

【0003】

近年では、例えば特許文献１のように、ローラおよびベーンなどの部材を軽量化すべく、これら部材をＡｌ－Ｓｉ（アルミニウム－シリコン）合金鋳物で成形することも提案されている。しかしながら、Ａｌ－Ｓｉ合金鋳物の比重は一般に２．６～３．０程度であり、従来の鉄系材料に比べれば軽量化され得るが、さらなる軽量化は難しい。すなわち、軽量化のためには例えば比重が１．０以下のＳｉ添加量を増加させる必要があるが、Ｓｉを多量に添加すると初晶Ｓｉのサイズが大きくなることで分散量も増加し、結果として応力集中による高温強度低下等を招く（例えば特許文献２を参照）。実用上は、１９ｗｔ％のＳｉ添加量が限界である。

【0004】

また、特許文献３，４においては、圧縮機構部の一部をＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）のような樹脂材料で形成することにより軽量化された圧縮機が開示されている。

【0005】

しかしながら、圧縮機の内部は駆動時に高温となるため、ＰＢＴやＰＥＥＫなどの熱可塑性の樹脂材料を用いる場合には機械的特性の劣化が懸念される。また、ＰＢＴやＰＥＥＫは従来の鉄系の金属材料に比べて線膨張係数が極めて大きい。そのため、高温環境下においては樹脂材料の線膨張に起因した各種クリアランスの拡大などによって圧縮機の性能低下が生じ、圧縮機の破壊に至る可能性もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６０２８８３２号公報

【特許文献2】特開平８－１３４５７８号公報

【特許文献3】特開２０２０－１１２０６５号公報

【特許文献4】特開２０２０－１７６５６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、軽量化と信頼性を両立することが可能な圧縮機および当該圧縮機を備える冷凍サイクル装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一実施形態に係る圧縮機は、回転軸と、前記回転軸を回転させる電動機部と、前記回転軸の回転に伴い冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備えている。前記圧縮機構部は、前記回転軸の回転中心に対して偏心回転する回転要素と、前記回転要素と摺動し、前記回転要素とともに冷媒の圧縮室を形成する固定要素と、を備えている。前記固定要素の少なくとも一部は、熱硬化性の樹脂材料で形成されている。

【0009】

一実施形態に係る冷凍サイクル装置は、前記圧縮機と、前記圧縮機に接続された凝縮器と、前記凝縮器に接続された膨張装置と、前記膨張装置に接続された蒸発器と、を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係る圧縮機および冷凍サイクル装置の概略的な構成を示す図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る圧縮機構部の概略的な横断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る圧縮機構部の概略的な断面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る第１仕切板の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る第１軸受の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図6】図６は、樹脂材料の特性を評価するために行ったブロック・オン・リング評価試験の概要を示す図である。

【図7】図７は、ブロック・オン・リング評価試験の結果を示すグラフである。

【図8】図８は、鉄、フェノール樹脂、ＰＥＥＫおよびＰＢＴの線膨張係数を示すグラフである。

【図9】図９は、第２実施形態に係る圧縮機構部の概略的な断面図である。

【図10】図１０は、第２実施形態に係る第１シリンダの概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図11】図１１は、第２実施形態に係る第１仕切板の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係る第１軸受の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図13】図１３は、第３実施形態に係る第１シリンダの概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図14】図１４は、変形例に係る圧縮機構部の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

一実施形態につき図面を参照しながら説明する。
本実施形態においては、圧縮機の一例であるロータリ式の圧縮機と、この圧縮機を備える冷凍サイクル装置とを開示する。ただし、本発明に係る構成は、他種の圧縮機にも適用することが可能である。冷凍サイクル装置は、一例では空気調和機であるが、他種の装置であってもよい。

【0012】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る圧縮機１および冷凍サイクル装置１００の概略的な構成を示す図である。圧縮機１は、圧縮機本体２と、アキュムレータ３と、これら圧縮機本体２およびアキュムレータ３を接続する一対の吸込管４とを備えている。

【0013】

冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１に加え、第１熱交換器１０１（放熱器）と、第２熱交換器１０２（吸熱器）と、膨張装置１０３とを備えている。第１熱交換器１０１は、圧縮機本体２の吐出口と配管で接続されている。第２熱交換器１０２は、アキュムレータ３と配管で接続されている。膨張装置１０３は、第１熱交換器１０１および第２熱交換器１０２と配管で接続されている。

【0014】

このように構成された冷凍サイクル装置１００の冷凍サイクルには、冷媒が循環する。この冷媒としては、例えばＲ１２３４ｙｆ単体、またはＲ１２３４ｙｆを主成分とする冷媒を用いることができるが、この例に限られない。Ｒ１２３４ｙｆを主成分とする冷媒としては、Ｒ１２３４ｙｆとＲ３２の混合冷媒が挙げられる。なお、冷媒の「主成分」とは、質量比で最も多く当該冷媒に含まれる成分を意味する。

【0015】

圧縮機１に供給される冷媒は、アキュムレータ３において気液分離され、そのガス冷媒が各吸込管４を介して圧縮機本体２に導かれる。圧縮機本体２は、ガス冷媒を圧縮する。圧縮された高圧のガス冷媒は、第１熱交換器１０１にて凝縮される。その後、冷媒は膨張装置１０３にて減圧され、第２熱交換器１０２にて蒸発し、再びアキュムレータ３に供給される。

【0016】

なお、冷凍サイクル装置１００の構成は図示したものに限られない。例えば、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１から吐出される冷媒の供給先を第１熱交換器１０１と第２熱交換器１０２の間で切り替えるとともに、アキュムレータ３への冷媒の供給元を第１熱交換器１０１と第２熱交換器１０２の間で切り替える四方弁をさらに備えてもよい。

【0017】

圧縮機本体２は、円筒状に形成された密閉容器５を有している。密閉容器５内の下部には、冷凍機油が貯留されている。さらに、密閉容器５内には、上部側に位置する電動機部６と、下部側に位置する圧縮機構部７とが収容されている。電動機部６および圧縮機構部７は、回転軸８を介して連結されている。

【0018】

電動機部６は、回転軸８に固定された回転子６０と、回転子６０を囲む固定子６１とを備えている。回転子６０には永久磁石が設けられ、固定子６１にはコイルが巻かれている。固定子６１は、密閉容器５に固定されている。回転子６０の回転に伴い、回転軸８が中心線ＡＸを中心に回転する。以下、中心線ＡＸと平行な方向を軸方向ＤＸと呼ぶ。

【0019】

圧縮機構部７は、回転軸８に沿って並ぶ第１シリンダ１１および第２シリンダ１２と、これらシリンダ１１，１２の間に配置された仕切板１３とを備えている。第１シリンダ１１は、軸方向ＤＸにおいて第２シリンダ１２と電動機部６の間に位置している。図１の例において、仕切板１３は、軸方向ＤＸに並ぶ第１仕切板１３１および第２仕切板１３２により構成されている。ただし、仕切板１３は、１つの連続した部材により構成されてもよい。

【0020】

第１シリンダ１１の上端面には、回転軸８を回転可能に保持する第１軸受１４（主軸受）が固定されている。第２シリンダ１２の下端面には、回転軸８を回転可能に保持する第２軸受１５（副軸受）が固定されている。

【0021】

回転軸８は、第１シリンダ１１、第２シリンダ１２および仕切板１３を貫通している。回転軸８は、１８０°の位相差で設けられた第１偏心部８１および第２偏心部８２を有している。第１偏心部８１は、円筒状の第１ローラ１６に嵌められている。第２偏心部８２は、円筒状の第２ローラ１７に嵌められている。

【0022】

第１シリンダ１１の内部には、第１シリンダ室Ｒ１が形成されている。第１シリンダ室Ｒ１は、第１シリンダ１１の内周面、第１軸受１４の下面、第１仕切板１３１の上面により囲われた空間に相当する。第１偏心部８１および第１ローラ１６は、第１シリンダ室Ｒ１に位置している。

【0023】

第２シリンダ１２の内部には、第２シリンダ室Ｒ２が形成されている。第２シリンダ室Ｒ２は、第２シリンダ１２の内周面、第２軸受１５の上面、第２仕切板１３２の下面により囲われた空間に相当する。第２偏心部８２および第２ローラ１７は、第２シリンダ室Ｒ２に位置している。

【0024】

回転軸８が回転すると、第１シリンダ室Ｒ１において、第１ローラ１６の外周面と第１シリンダ１１の内周面とが線接触した状態で、第１ローラ１６が中心線ＡＸに対し偏心回転する。同様に、回転軸８が回転すると、第２シリンダ室Ｒ２において、第２ローラ１７の外周面と第２シリンダ１２の内周面とが線接触した状態で、第２ローラ１７が中心線ＡＸに対し偏心回転する。

【0025】

第１軸受１４には、第１吐出弁機構１８が設けられている。例えば、第１吐出弁機構１８は、第１軸受１４に形成された吐出ポートと、吐出ポートを開閉するリード弁と、リード弁の最大開度を規制するストッパとを有している。第１吐出弁機構１８は、第１軸受１４に取付けられた第１マフラ１９により覆われている。第１マフラ１９には開口が設けられており、この開口を通じて第１マフラ１９の内外が連通している。

【0026】

第２軸受１５には、第２吐出弁機構２０が設けられている。例えば、第２吐出弁機構２０は、第２軸受１５に形成された吐出ポートと、吐出ポートを開閉するリード弁と、リード弁の最大開度を規制するストッパとを有している。第２吐出弁機構２０は、第２軸受１５に取付けられた第２マフラ２１により覆われている。図１の断面には表れていないが、第２マフラ２１内の空間と第１マフラ１９内の空間とは、第２軸受１５、第２シリンダ１２、仕切板１３、第１シリンダ１１および第１軸受１４を順に貫通する冷媒通路を通じて連通している。

【0027】

第１シリンダ１１および第２シリンダ１２は、密閉容器５に固定されている。第１シリンダ１１、第２シリンダ１２、仕切板１３、第１軸受１４、第２軸受１５、第１マフラ１９および第２マフラ２１は、例えば軸方向ＤＸに長尺な複数のボルトＢＴ（図１においては１つのみ示す）によって連結されている。

【0028】

アキュムレータ３は、ケース３０を有している。第２熱交換器１０２で気化されたガス冷媒は、液冷媒とともに配管を通じてケース３０内に流入する。各吸込管４の一端がケース３０内の上部に位置しており、これら一端を通じてケース３０内のガス冷媒が吸込管４に流入する。各吸込管４の他端は、ケース３０の下端側から延出し、第１シリンダ１１および第２シリンダ１２にそれぞれ接続されている。

【0029】

図２は、第１シリンダ１１の位置における圧縮機構部７の概略的な横断面図である。この図の例では、第１シリンダ室Ｒ１に連通するベーンスロット１１０が第１シリンダ１１に形成されている。ベーンスロット１１０は、第１シリンダ室Ｒ１の径方向に延びている。

【0030】

ベーンスロット１１０には、第１シリンダ室Ｒ１の径方向に沿って移動可能にベーン２２が挿入されている。ベーン２２は、例えばコイルスプリングである付勢部材２３によって常に第１シリンダ室Ｒ１に向けて付勢されている。ベーン２２は、図２に示す断面形状で軸方向ＤＸに延びている。ベーン２２の先端面ＳＦａは、第１ローラ１６の外周面ＳＦｂに摺動可能に接触している。

【0031】

第１シリンダ室Ｒ１は、ベーン２２により吸入室Ｒａと圧縮室Ｒｂに区画されている。第１シリンダ１１には、吸入室Ｒａに通じる吸入路１１１が形成されている。吸入路１１１からは、上述の吸込管４を通じてガス冷媒が供給される。回転軸８が回転すると、第１偏心部８１および第１ローラ１６の偏心回転に伴い、吸入室Ｒａと圧縮室Ｒｂの容積が変化する。これにより、ガス冷媒が圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、上述の第１吐出弁機構１８を介して圧縮室Ｒｂから第１マフラ１９により囲われた空間に吐出される。

【0032】

図２においては、上述のボルトＢＴを通すための複数のボルト孔Ｈ１が第１シリンダ１１に設けられている。図２においては省略していが、第１シリンダ１１は、第２マフラ２１内の空間と第１マフラ１９内の空間とを連通する上述の冷媒通路を構成する連通孔も有し得る。

【0033】

第２シリンダ１２の位置における圧縮機構部７の断面構造は、図２に示したものと同様である。すなわち、第２シリンダ１２にもベーンスロット１１０および吸入路１１１が設けられ、ベーンスロット１１０にベーン２２と付勢部材２３が収容されている。そして、吸込管４から吸入されたガス冷媒が吸入路１１１を通じて吸入室Ｒａに供給され、第２偏心部８２および第２ローラ１７の偏心回転に伴って圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、上述の第２吐出弁機構２０を介して圧縮室Ｒｂから第２マフラ２１により囲われた空間に吐出される。

【0034】

続いて、本実施形態に係る圧縮機構部７の構成の詳細について説明する。
図３は、圧縮機構部７の概略的な断面図である。この図においては圧縮機構部７の各要素を模式的に表しており、図１に示した吐出弁機構１８，２０などの図示を省略している。

【0035】

本実施形態において、第１偏心部８１および第１ローラ１６は、中心線ＡＸに対し偏心回転する第１回転要素ＰＡ１を構成する。さらに、第２偏心部８２および第２ローラ１７は、第１回転要素ＰＡ１と位相差を有して中心線ＡＸに対し偏心回転する第２回転要素ＰＡ２を構成する。

【0036】

また、第１シリンダ１１、第２シリンダ１２、仕切板１３、第１軸受１４および第２軸受１５は、回転要素ＰＡ１，ＰＡ２とともに冷媒の圧縮室Ｒｂを形成する固定要素ＰＢを構成する。

【0037】

固定要素ＰＢの少なくとも一部は、熱硬化性の樹脂材料で形成されている。具体的には、本実施形態においては、第１仕切板１３１、第２仕切板１３２、第１軸受１４および第２軸受１５が全体的に熱硬化性の樹脂材料で形成され、第１シリンダ１１および第２シリンダ１２が金属材料で形成されている。

【0038】

詳しくは後述するが、上記熱硬化性の樹脂材料としては強化繊維を含むフェノール樹脂を用いることが好ましい。この強化繊維は、好ましくはガラスファイバであるが、カーボンファイバなどの他の強化繊維を用いることもできる。

【0039】

第１シリンダ１１および第２シリンダ１２を形成する金属材料としては、例えば、マルテンサイト系ステンレスであるＳＵＳ４４０Ｃ、高速度工具鋼であるＳＫＨ５１、あるいはＮｉ－Ｃｒ－Ｍｏ（ニッケル、クロム、モリブデン）系の片状黒鉛鋳鉄であるモニクロ鋳鉄、ＦＣ２５０等のねずみ鋳鉄、ＦＣＤ６００等のダクタイル鋳鉄等の鋳鉄を用いることができる。図２に示したベーン２２も同様の金属材料で形成することができる。

【0040】

偏心部８１，８２を含む回転軸８、第１ローラ１６および第２ローラ１７は、例えば第１シリンダ１１および第２シリンダ１２と同様の金属材料で形成することができる。ただし、例えばローラ１６，１７などの回転要素ＰＡ１，ＰＡ２の少なくとも一部が樹脂材料で形成されてもよい。

【0041】

図４は、第１仕切板１３１の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。第１仕切板１３１は、平面形状が円形であり、中央に回転軸８を通すための開口１３１ａを有している。さらに、開口１３１ａの周囲には、上述のボルトＢＴを通すための複数のボルト孔Ｈ２が設けられている。

【0042】

なお、図４においては省略しているが、第１仕切板１３１には、第２マフラ２１内の空間と第１マフラ１９内の空間とを連通する上述の冷媒通路を構成する連通孔も形成され得る。第２仕切板１３２は、第１仕切板１３１と同様の構成を有している。

【0043】

図５は、第１軸受１４の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。図３および図５に示すように、第１軸受１４は、回転軸８を支持する円筒部１４１と、円筒部１４１の一端に設けられたフランジ部１４２とを有している。

【0044】

フランジ部１４２は、第１シリンダ１１および第１ローラ１６と接触している。図５に示すように、フランジ部１４２には上述のボルトＢＴを通すための複数のボルト孔Ｈ３が設けられている。円筒部１４１およびフランジ部１４２は、いずれも上述の樹脂材料により一体的に形成されている。

【0045】

なお、図５においては省略しているが、フランジ部１４２には、図１に示した第１吐出弁機構１８の吐出ポートや、第２マフラ２１内の空間と第１マフラ１９内の空間とを連通する上述の冷媒通路を構成する連通孔も形成され得る。

【0046】

第２軸受１５は、第１軸受１４と同様の構成を有している。すなわち、図３に示すように、第２軸受１５は、回転軸８を支持する円筒部１５１と、円筒部１５１の一端に設けられたフランジ部１５２とを有している。フランジ部１５２は、フランジ部１４２と同様に複数のボルト孔Ｈ２を有している。円筒部１５１およびフランジ部１５２は、いずれも上述の樹脂材料により一体的に形成されている。

【0047】

圧縮機構部７において、例えばベーン２２の先端面ＳＦａ、第１ローラ１６および第２ローラ１７の外周面ＳＦｂ、さらには第１シリンダ１１および第２シリンダ１２の内周面のように、他の部材と摺動する面に対して硬さを増すための表面処理が施されてもよい。この表面処理としては、例えば金属表面に硬質炭素膜を形成するＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）処理や窒化処理を用いることができる。

【0048】

続いて、仕切板１３（１３１，１３２）、第１軸受１４および第２軸受１５に用いる樹脂材料について検討する。
図６は、樹脂材料の特性を評価するために行ったブロック・オン・リング評価試験の概要を示す図である。このブロック・オン・リング評価試験においては、ブロック材ＢＬおよびリング材ＲＮを使用した。リング材ＲＮは、軸ＡＸ０を中心として回転する。図６中の（ａ）はブロック材ＢＬとリング材ＲＮを軸ＡＸ０と平行な方向に見た平面図であり、図６中の（ｂ）はブロック材ＢＬとリング材ＲＮの側面図である。

【0049】

評価試験に際しては、ブロック材ＢＬの背面から荷重Ｗを加え、ブロック材ＢＬの摺動面ＳＦ１をリング材ＲＮの摺動面ＳＦ２（外周面）に押し当てた。この状態を所定時間保持することにより、ブロック材ＢＬおよびリング材ＲＮの摩耗量を測定した。なお、試験中はブロック材ＢＬおよびリング材ＲＮが配置された評価試験機内に冷凍機油と冷媒を充填し、適当な試験温度に加熱した。

【0050】

図７は、ブロック・オン・リング評価試験の結果を示すグラフである。当該評価試験は、図７中に示すサンプルＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４について行った。

【0051】

サンプルＳＰ１，ＳＰ２においては、ブロック材ＢＬおよびリング材ＲＮが金属材料で形成されている。具体的には、サンプルＳＰ１のブロック材ＢＬは窒化処理が施されたＳＵＳ材料で形成され、サンプルＳＰ２のブロック材ＢＬはＤＬＣ処理が施された鉄系材料で形成されている。サンプルＳＰ１，ＳＰ２のリング材ＲＮは、いずれも鉄系材料で形成されている。

【0052】

サンプルＳＰ３，ＳＰ４においては、ブロック材ＢＬが金属材料で形成されるとともに、リング材ＲＮが樹脂材料で形成されている。具体的には、サンプルＳＰ３のブロック材ＢＬは窒化処理が施されたＳＵＳ材料で形成され、サンプルＳＰ４のブロック材ＢＬはＤＬＣ処理が施された鉄系材料で形成されている。サンプルＳＰ３，ＳＰ４のリング材ＲＮは、いずれも強化繊維としてガラスファイバを含むフェノール樹脂で形成されている。

【0053】

サンプルＳＰ３におけるブロック材ＢＬおよびリング材ＲＮの摩耗量は、ブロック材ＢＬおよびリング材ＲＮの双方が金属材料で形成されたサンプルＳＰ１，ＳＰ２の各摩耗量よりも増加している。一方で、サンプルＳＰ４におけるブロック材ＢＬおよびリング材ＲＮの摩耗量は、サンプルＳＰ１，ＳＰ２の各摩耗量と略同等である。

【0054】

このことから、固定要素ＰＢの少なくとも一部をフェノール樹脂で形成する場合であっても、樹脂材料を用いない従来の圧縮機と同等の摺動特性を得られることが分かる。さらに、フェノール樹脂で形成された部材と摺動する部材（例えば本実施形態においてはローラ１６，１７）にＤＬＣ処理が施されていると、より良好な摺動特性を得られることも分かる。

【0055】

圧縮機１の運転時には、密閉容器５の内部が少なくとも１００℃以上の高温となる。圧縮機構部７において互いに摺動する部材の表面は、さらに温度が上昇する。仮に、固定要素ＰＢの少なくとも一部を形成する樹脂材料の線膨張係数が大きいと、運転時に部材間のクリアランス等が大きく変化し、圧縮機１の性能が低下し得る。そこで、固定要素ＰＢの少なくとも一部を形成する樹脂材料は、従来用いられてきた鉄系の材料と同等の線膨張係数を有することが好ましい。

【0056】

図８は、鉄、フェノール樹脂、ＰＥＥＫおよびＰＢＴの線膨張係数を示すグラフである。ＰＥＥＫやＰＢＴのような熱可塑性の樹脂材料の線膨張係数は、鉄の線膨張係数に比べて大幅に大きい。

【0057】

一方、強化繊維としてガラスファイバを含むフェノール樹脂の線膨張係数は、ＰＥＥＫおよびＰＢＴの線膨張係数よりも大幅に小さく、鉄の線膨張係数と実質的に同等とみなすことができる。したがって、強化繊維を含むフェノール樹脂は、固定要素ＰＢの少なくとも一部を形成する樹脂材料として適している。

【0058】

なお、ガラスファイバを含む樹脂材料は、例えばカーボンファイバ等の他の強化繊維を含む樹脂材料に比べて高い等方性を有している。このような機械的性質を考慮した場合、強化繊維としてはガラスファイバを用いることが好ましい。

【0059】

以上の本実施形態に係る圧縮機１においては、固定要素ＰＢを構成する部材の一部が熱硬化性の樹脂材料で形成されているため、圧縮機構部７ないし圧縮機１全体が軽量化される。軽量化された圧縮機１は、設置作業の効率化や輸送時の二酸化炭素排出量の低減など、種々の効果をもたらす。

【0060】

さらに、フェノール樹脂などの熱硬化性の樹脂材料は、ＰＥＥＫやＰＢＴなどの熱可塑性の樹脂材料に比べて高いガラス転移温度を有しており、密閉容器５の内部が高温となった場合でも良好な機械的特性を発揮する。これにより、軽量化を実現しつつも圧縮機１の信頼性を確保できる。樹脂材料が強化繊維を含むことにより、上述の通り当該樹脂材料で形成された部材の線膨張係数が小さくなり、圧縮機１の信頼性がさらに向上する。

【0061】

樹脂材料の熱伝導率は、金属材料の熱伝導率よりも著しく小さい。そのため、固定要素ＰＢの一部が樹脂材料で形成されることにより、第１シリンダ室Ｒ１および第２シリンダ室Ｒ２の断熱性を高めることができ、結果として圧縮機１の効率が向上する。

【0062】

本実施形態においては、固定要素ＰＢのうち、第１シリンダ１１および第２シリンダ１２が金属材料で形成されている。これにより、第１シリンダ１１および第２シリンダ１２を溶接などの適宜の手段で密閉容器５に対して良好に固定することが可能である。
以上の他にも、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。

【0063】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。圧縮機１および冷凍サイクル装置１００について特に言及しない構成および効果は第１実施形態と同様である。

【0064】

図９は、本実施形態に係る圧縮機構部７の概略的な断面図である。この図においては圧縮機構部７の各要素を図３と同じく模式的に表しており、図１に示した吐出弁機構１８，２０などの図示を省略している。

【0065】

図１０は、第１シリンダ１１の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。図９および図１０に示すように、第１シリンダ１１は、樹脂材料で形成された樹脂部分１１Ｒと、金属材料で形成された金属部分１１Ｍとを有している。樹脂部分１１Ｒおよび金属部分１１Ｍは、例えば一体成形品であり、隙間なく密着している。

【0066】

樹脂部分１１Ｒは、中心線ＡＸを中心とした開口を有する筒状である。金属部分１１Ｍは、樹脂部分１１Ｒの内周面を覆う円筒部１１２を有している。図１０には示されていないが、金属部分１１Ｍは、吸入路１１１に対応する位置に開口を有している。第１シリンダ室Ｒ１は、円筒部１１２の内側に形成されている。図１０の例においては、円筒部１１２が樹脂部分１１Ｒよりも十分に薄い。これにより、第１シリンダ１１の重さを軽減することができる。

【0067】

図９に示すように、第１偏心部８１および第１ローラ１６は、金属部分１１Ｍ（円筒部１１２）の内側に配置されている。圧縮機構部７の駆動時には、第１ローラ１６と金属部分１１Ｍが摺動する。

【0068】

図１０に示すように、金属部分１１Ｍは、ベーンスロット１１０に沿って円筒部１１２から突出した一対の凸部１１３を有している。このような構成においては、ベーン２２と摺動するベーンスロット１１０の両側面が金属部分１１Ｍで形成される。図１０の例においては各凸部１１３の先端が離間しているが、これら先端が接続されてもよい。

【0069】

図９に示すように、第２シリンダ１２は、樹脂材料で形成された樹脂部分１２Ｒと、金属材料で形成された金属部分１２Ｍとを有している。これら樹脂部分１２Ｒおよび金属部分１２Ｍの構成は、樹脂部分１１Ｒおよび金属部分１１Ｍと同様である。

【0070】

図１１は、第１仕切板１３１の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。図９および図１１に示すように、第１仕切板１３１は、樹脂部分１３１Ｒと、金属部分１３１Ｍとを有している。樹脂部分１３１Ｒおよび金属部分１３１Ｍは、例えば一体成形品であり、隙間なく密着している。

【0071】

樹脂部分１３１Ｒおよび金属部分１３１Ｍは、いずれも円盤状であり、軸方向ＤＸに重なっている。図１１においては樹脂部分１３１Ｒおよび金属部分１３１Ｍの厚さが同等であるが、この例に限られない。金属部分１３１Ｍは、第１シリンダ１１と接触しており、圧縮機構部７の駆動時には第１ローラ１６と摺動する。

【0072】

図１１に示すように、樹脂部分１３１Ｒは、複数の貫通孔１３３を有している。金属部分１３１Ｍは、複数の貫通孔１３４と、これら貫通孔１３４の縁から突出する円筒状の凸部１３５とを有している。各凸部１３５は、貫通孔１３３に嵌められている。これにより、内周面が金属部分１３１Ｍで覆われたボルト孔Ｈ２が形成される。

【0073】

図９に示すように、第２仕切板１３２は、樹脂材料で形成された樹脂部分１３２Ｒと、金属材料で形成された金属部分１３２Ｍとを有している。これら樹脂部分１３２Ｒおよび金属部分１３２Ｍの構成は、樹脂部分１３１Ｒおよび金属部分１３１Ｍと同様である。第１仕切板１３１と第２仕切板１３２は、樹脂部分１３１Ｒ，１３２Ｒが接触するように重ねられている。金属部分１３２Ｍは、第２シリンダ１２と接触しており、圧縮機構部７の駆動時には第２ローラ１７と摺動する。

【0074】

図１２は、第１軸受１４の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。図９および図１２に示すように、第１軸受１４は、樹脂部分１４Ｒと、金属部分１４Ｍとを有している。樹脂部分１４Ｒおよび金属部分１４Ｍは、例えば一体成形品であり、隙間なく密着している。

【0075】

樹脂部分１４Ｒは、円筒部１４１と、円筒部１４１の一端に設けられた円盤部１４２ａとを有している。金属部分１４Ｍは、円盤部１４２ａと同径の円盤状である。円盤部１４２ａと金属部分１４Ｍが軸方向ＤＸに重ねられることにより、上述のフランジ部１４２が形成される。図１２においては円盤部１４２ａと金属部分１４Ｍの厚さが同等であるが、この例に限られない。金属部分１４Ｍは、第１シリンダ１１と接触しており、圧縮機構部７の駆動時には第１ローラ１６と摺動する。

【0076】

図１２に示すように、樹脂部分１４Ｒは、複数の貫通孔１４３を有している。金属部分１４Ｍは、複数の貫通孔１４４と、これら貫通孔１４４の縁から突出する円筒状の凸部１４５とを有している。各凸部１４５は、貫通孔１４３に嵌められている。これにより、内周面が金属部分１４Ｍで覆われたボルト孔Ｈ３が形成される。

【0077】

図９に示すように、第２軸受１５は、樹脂材料で形成された樹脂部分１５Ｒと、金属材料で形成された金属部分１５Ｍとを有している。これら樹脂部分１５Ｒおよび金属部分１５Ｍの構成は、樹脂部分１４Ｒおよび金属部分１４Ｍと同様である。金属部分１５Ｍは、第２シリンダ１２と接触しており、圧縮機構部７の駆動時には第２ローラ１７と摺動する。

【0078】

以上の構成において、樹脂部分１１Ｒ，１２Ｒ，１３１Ｒ，１３２Ｒ，１４Ｒ，１５Ｒの樹脂材料としては、熱硬化性の樹脂材料を用いることができる。この熱硬化性の樹脂材料としては、第１実施形態と同じくガラスファイバなどの強化繊維を含むフェノール樹脂を用いることが好ましい。

【0079】

金属部分１１Ｍ，１２Ｍ，１３１Ｍ，１３２Ｍ，１４Ｍ，１５Ｍの金属材料としては、例えばＳＵＳ４４０Ｃ、ＳＫＨ５１あるいはモニクロ鋳鉄、ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄等の鋳鉄などを用いることができる。これら金属部分のうち、少なくとも第１ローラ１６および第２ローラ１７との摺動面には、ＤＬＣ処理や窒化処理などの表面処理が施されていることが好ましい。

【0080】

本実施形態のように、第１シリンダ１１、第２シリンダ１２、仕切板１３、第１軸受１４および第２軸受１５のそれぞれを樹脂材料と金属材料で形成した場合であっても、これら各部材を全て金属材料で形成する場合に比べて圧縮機構部７ないし圧縮機１全体を軽量化できる。さらに、各部材の一部を金属材料で形成したことにより、各部材の強度を高めることができる。

【0081】

第１ローラ１６および第２ローラ１７は、第１シリンダ１１、第２シリンダ１２、仕切板１３、第１軸受１４および第２軸受１５の金属部分と摺動する。この場合には、これらローラ１６，１７が樹脂部分と摺動する場合に比べ、摺動面の摩耗を抑制できる。

【0082】

本実施形態においては、第１実施形態にて金属材料で形成されるとした第１シリンダ１１および第２シリンダ１２の一部が樹脂材料で形成されている。これにより、第１シリンダ室Ｒ１および第２シリンダ室Ｒ２の断熱性をさらに高めることができる。

【0083】

図１１に示したようにボルト孔Ｈ２の内周面が金属部分１３１Ｍで覆われていれば、ボルトＢＴによる樹脂部分１３１Ｒの摩耗や変形が抑制される。同じく、図１２に示したようにボルト孔Ｈ３の内周面が金属部分１４Ｍで覆われていれば、ボルトＢＴによる樹脂部分１４Ｒの摩耗や変形が抑制される。第２仕切板１３２のボルト孔Ｈ２および第２軸受１５のボルト孔Ｈ３についても同様である。

【0084】

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。圧縮機１および冷凍サイクル装置１００について特に言及しない構成および効果は第２実施形態と同様である。

【0085】

図１３は、本実施形態に係る第１シリンダ１１の概略的な側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。第２実施形態と同じく、第１シリンダ１１は、樹脂部分１１Ｒおよび金属部分１１Ｍを有している。

【0086】

本実施形態においては、金属部分１１Ｍが樹脂部分１１Ｒと同様の平面形状を有する平板状である。金属部分１１Ｍおよび樹脂部分１１Ｒは、軸方向ＤＸに重なっている。図１３中の（ａ）においては説明のために樹脂部分１１Ｒと金属部分１１Ｍが離間した状態を示しているが、樹脂部分１１Ｒおよび金属部分１１Ｍは例えば一体成形品であり、隙間なく密着している。

【0087】

樹脂部分１１Ｒは、複数の貫通孔１１４を有している。金属部分１１Ｍは、複数の貫通孔１１５と、これら貫通孔１１５の縁から突出する円筒状の凸部１１６とを有している。凸部１１６は、貫通孔１１４に嵌められている。これにより、内周面が金属部分１１Ｍで覆われたボルト孔Ｈ１が形成される。

【0088】

図１３の例においては、シリンダ室Ｒ１の内周面およびベーンスロット１１０の側面が金属材料で覆われていない。他の例として、第２実施形態と同様に、シリンダ室Ｒ１の内周面が金属材料で形成された円筒部１１２で覆われてもよい。さらに、ベーンスロット１１０の側面が金属材料で形成された凸部１１３で覆われてもよい。これらの場合において、円筒部１１２および凸部１１３は、凸部１１６と同様に円盤状の金属部分１１Ｍから突出してもよい。

【0089】

第１シリンダ１１は、樹脂部分１１Ｒが第１軸受１４と接触するように配置されてもよいし、樹脂部分１１Ｒが第１仕切板１３１と接触するように配置されてもよい。

【0090】

第２シリンダ１２に対しても、第１シリンダ１１と同様の構成を適用できる。この場合において、第２シリンダ１２は、樹脂部分が第２軸受１５と接触するように配置されてもよいし、樹脂部分が第２仕切板１３２と接触するように配置されてもよい。

【0091】

以上の第１乃至第３実施形態においては、２つのシリンダ１１，１２を備えるロータリ式の圧縮機１を例示した。他の例として、圧縮機１は、シリンダを１つのみ、あるいは３つ以上備えてもよい。

【0092】

各実施形態においてはベーン２２を備える圧縮機１を例示したが、各実施形態にて開示した構成は他種の圧縮機にも適用し得る。他種の圧縮機としては、例えばスウィングロータリ式の圧縮機が挙げられる。

【0093】

図１４は、スウィングロータリ式の圧縮機が備える圧縮機構部２００の一例を示す図である。この圧縮機構部２００は、シリンダ２１０と、ピストン２２０とを備えている。

【0094】

シリンダ２１０は、シリンダ室Ｒｍと、スロット２１１と、冷媒の吸入路２１２とを有している。シリンダ室Ｒｍには、電動機部により駆動される回転軸の偏心部２３０が配置されている。

【0095】

ピストン２２０は、偏心部２３０が嵌められた円筒状のローラ２２１と、ローラ２２１から径方向に突出するブレード２２２とを有している。これらローラ２２１とブレード２２２は、一体的に形成されている。

【0096】

スロット２１１には、一対のブッシュ２４０が配置されている。ブレード２２２は、スロット２１１においてこれらブッシュ２４０の間に通されている。シリンダ室Ｒｍは、ブレード２２２によって吸入室Ｒａと圧縮室Ｒｂに区画されている。

【0097】

このような構成の圧縮機構部２００においては、偏心部２３０およびローラ２２１の偏心回転に伴い、ブレード２２２がスロット２１１から進退するとともに、吸入室Ｒａと圧縮室Ｒｂの容積が変化する。これにより、ガス冷媒が圧縮される。この圧縮動作においては、ブレード２２２とブッシュ２４０とが摺動する。

【0098】

このような圧縮機構部２００の構成により各実施形態におけるシリンダ１１，１２およびベーン２２に関する構成を置換した場合であっても、各実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0099】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0100】

１…圧縮機、５…密閉容器、６…電動機部、７…圧縮機構部、８…回転軸、１１，１２…シリンダ、１３…仕切板、１４…第１軸受、１５…第２軸受、１６，１７…ローラ、２２…ベーン、８１，８２…偏心部、１００…冷凍サイクル装置、１０１…第１熱交換器、１０２…第２熱交換器、１０３…膨張装置、ＰＡ１，ＰＡ２…回転要素、ＰＢ…固定要素。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】