JP5441982B2

JP5441982B2 - 回転圧縮機

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Publication number: JP5441982B2
Application number: JP2011238605A
Authority: JP
Inventors: 聡経新井; 谷　　真男; 幸一佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: KR20130047569A; CN103089631B; CZ2012577A3; JP2013096280A; CZ305798B6; KR101375979B1; CN103089631A

Description

この発明は、空気調和機や冷蔵庫等の冷凍空調装置の冷凍サイクルに用いられる、冷媒ガスの圧縮を行う回転圧縮機に関するものである。

２つの圧縮室のそれぞれによって低圧の冷媒ガスを高圧の冷媒ガスに圧縮する２気筒回転圧縮機や、低段側の圧縮室で低圧の冷媒ガスを中圧の冷媒ガスに圧縮し、高段側の圧縮室で中圧の冷媒ガスを高圧の冷媒ガスに圧縮する２段回転圧縮機においては、クランク軸に、シリンダ内に配置される２つの偏芯部と、これらの偏芯部の間に設けられた中間軸を備えている。そして、従来より、中間軸の剛性の向上を図った２気筒回転圧縮機や２段回転圧縮機が提案されている。このような中間軸の剛性の向上を図った従来の２気筒回転圧縮機としては、例えば、中間軸の外周面を２つの偏芯部の反偏芯側外周面に沿って当該偏芯側外周面よりも軸中心側に形成し、軸方向と直角な断面における中間軸の形状を略ラグビーボール状（偏芯部の偏芯方向と直角な方向に凸状となった形状）としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開２００９／０２８６３３号（図２Ａ、図２Ｂ）

２気筒回転圧縮機や２段回転圧縮機は、各偏芯部に対応して形成される２つの圧縮室を仕切るため、各圧縮室の間には仕切板が設けられている。このため、仕切板には、内部に中間軸が配置される円筒状の貫通孔が形成されている。したがって、上記特許文献１記載の２気筒回転圧縮機は、中間軸が断面略ラグビーボール状に形成されているので、内部に中間軸が配置される仕切板の貫通孔の内径（以下、単に仕切板の内径ともいう）を、中間軸の略ラグビーボール状断面の最大長さ（尖端部間の長さ）よりも大きくする必要がある。しかしながら、仕切板の内径を大きくすると、クランク軸の偏芯部に嵌合されて圧縮室の低圧側空間と内径側の高圧空間をシールするピストンのシール長さが不足してしまう。このため、上記特許文献１記載の２気筒回転圧縮機は、ピストン内周側の高圧となった冷媒ガスが圧縮室内の低圧空間側に漏れて、圧縮室に吸入する冷媒ガスの重量流量が低下し、冷凍能力の低下や圧縮効率の悪化を招いてしまう等の課題があった。ここで、このような課題を解消するためには、中間軸を細い円柱状に形成するという構成も考えられる。しかしながら、中間軸を細い円柱状に形成した場合、クランク軸の剛性が低下してしまうので、圧縮中の冷媒ガスからの荷重によってクランク軸がたわみ、クランク軸を回転自在に支持する軸受け内での油膜発生に支障を来たし、潤滑不足による軸受けの損傷を招くという課題が発生してしまう。

ところで、仕切板を一体部品で構成した場合、仕切板の貫通孔にクランク軸を一方の端部側から通して、仕切板を中間軸の位置に配置する必要がある。つまり、仕切板を一体部品で構成した場合、仕切板の貫通孔に偏芯部の１つを通す必要があり、仕切板の内径を当該偏芯部の外径よりも大きく形成する必要がある。このため、仕切板を一体部品で構成した場合、偏芯部の偏芯量を大きくすると仕切板の内径も大きくなってしまい、ピストンのシール長さが不足してしまう。このため、偏芯部の偏芯量を大きくとることができない。そこで、仕切板を分割形成することによって、中間軸を挟み込むようにして仕切板を組み付け、仕切板の内径を偏芯部よりも小さく形成した回転圧縮機も、従来より提案されている。このように、仕切板を分割することにより、ピストンのシール長さ不足を解消して、偏芯部の偏芯量を大きくとることができる。このため、圧縮室の容積を拡大することができ、圧縮機の冷凍能力の向上を図ることができる。また、圧縮室の容積を変更しない場合には、圧縮室の軸方向高さが扁平となる分だけ、シリンダ内径（偏芯部及びピストンが配置されるシリンダの貫通孔の内径）及びピストン外径を大きくできるので、シリンダ内径とピストンの近接箇所であるシール部を長く確保でき、圧縮効率を改善することができる。

しかしながら、特許文献１のように断面ラグビーボール状に中間軸を形成した場合、仕切板を分割形成しても、仕切板の内径を、中間軸の略ラグビーボール状断面の最大長さ（尖端部間の長さ）よりも小さくできない。このため、特許文献１のように断面ラグビーボール状に中間軸を形成した場合、仕切板を分割形成しても、ピストンのシール長さが不足し、ピストン内周側の高圧となった冷媒ガスが圧縮室内の低圧空間側に漏れてしまうという課題を解消できない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、クランク軸の信頼性（剛性）を確保しつつも、高出力化や高効率化を可能とする回転圧縮機を提供することを目的とする。

この発明に係る回転圧縮機は、固定子及び回転子を有する電動機と、前記回転子に固定された主軸、前記主軸の軸方向に設けられた副軸、前記主軸と前記副軸との間に設けられた主軸側偏芯部及び副軸側偏芯部、並びに前記主軸側偏芯部と前記副軸側偏芯部との間に設けられた中間軸を有し、前記電動機により駆動されるクランク軸と、前記主軸側偏芯部に嵌合する第１のピストンと、前記副軸側偏芯部に嵌合する第２のピストンと、円筒状の貫通孔が形成され、該貫通孔に前記主軸側偏芯部及び前記第１のピストンが配置されて圧縮室が形成される第１のシリンダと、円筒状の貫通孔が形成され、該貫通孔に前記副軸側偏芯部及び前記第２のピストンが配置されて圧縮室が形成される第２のシリンダと、内部に前記中間軸が配置される円筒状の貫通孔が形成され、前記第１のシリンダの圧縮室と前記第２のシリンダの圧縮室とを仕切る仕切板と、を備え、
前記中間軸は、前記主軸側偏芯部の反偏芯側の外周面と同一の位置、あるいは当該外周面より軸中心側に形成された第１の面（Ａ１）と、前記副軸側偏芯部の反偏芯側の外周面と同一の位置、あるいは当該外周面より軸中心側に形成された第２の面（Ａ２）と、を有し、軸方向と直角な断面が前記主軸側偏芯部及び前記副軸側偏芯部の偏芯方向と直角の方向に凸状に形成され、前記凸状の先端部が、軸方向と直角な断面における前記第１の面（Ａ１）及び前記第２の面（Ａ２）の仮想延長線が交わる交点Ｃよりも軸中心側に配置され、曲面及び平坦面のうちの少なくとも１つによって構成された第３の面（Ｂ）により形成されているものである。

この発明に係る回転圧縮機においては、中間軸は、主軸側偏芯部の反偏芯側の外周面と同一の位置、あるいは当該外周面より軸中心側に形成された第１の面（Ａ１）と、副軸側偏芯部の反偏芯側の外周面と同一の位置、あるいは当該外周面より軸中心側に形成された第２の面（Ａ２）と、を有し、軸方向と直角な断面が主軸側偏芯部及び副軸側偏芯部の偏芯方向と直角の方向に凸状に形成されている。また、凸状の先端部が、軸方向と直角な断面における第１の面（Ａ１）及び第２の面（Ａ２）の仮想延長線が交わる交点Ｃよりも軸中心側に配置され、曲面及び平坦面のうちの少なくとも１つによって構成された第３の面（Ｂ）により形成されている。このため、この発明に係る回転圧縮機は、中間軸の強度の向上を図りつつ、仕切板の内径を小さくすることができるので、クランク軸の信頼性を確保しつつ、且つ高出力化や高効率化が可能となる。

この発明の実施の形態１を示す図で、２気筒回転圧縮機１００の縦断面図。この発明の実施の形態１を示す図で、クランク軸４の中間軸４ｅの断面図（（ａ）はクランク軸４の一部を省いた平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図）。この発明の実施の形態１を示す図で、第１のシリンダ８と主軸受６とをボルト締結にて固定した状態を示す図。この発明の実施の形態１を示す図で、主軸受６にクランク軸４を挿入し、第１のピストン１１ａを副軸４ｂ、副軸側偏芯部４ｄ、中間軸４ｅとくぐらせ主軸側偏芯部４ｃに組み付ける状態を示す図。この発明の実施の形態１を示す図で、仕切板１０を中間軸４ｅに仮組み付けした状態を示す図。この発明の実施の形態１を示す図で、仕切板１０を中間軸４ｅに組み付けた状態を示す図。この発明の実施の形態１を示す図で、第２のピストン１１ｂを副軸側偏芯部４ｄに挿入し、第２のシリンダ９と副軸受７とを固定してクランク軸４の副軸４ｂに挿入した状態を示す図。この発明の実施の形態１を示す図で、第２のシリンダ９を副軸受７の外側から仕切板１０を間に挟んで第１のシリンダ８に固定し、併行して第１のシリンダ８を主軸受６の外側から仕切板１０を間に挟んで第２のシリンダ９に固定した状態を示す図。この発明の実施の形態１を示す図で、第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端に逃がし形状１１ａ−１を設けた場合の、第１のピストン１１ａのクランク軸４への組み付け手順を示す図。この発明の実施の形態１を示す図で、図９と図１１とを比較した図（図１０（ａ）が比較例、図１０（ｂ）が本実施の形態）。比較例を示す図で、第１のピストン１１ａのクランク軸４への組み付け手順を示す図。比較例を示す図で、中間軸４ｅに段差部を設けたクランク軸４を示す図（（ａ）はクランク軸４の一部を省いた平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図）。比較例を示す図で、図１２のクランク軸４に第１のピストン１１ａを組み付ける手順を示す図。

実施の形態１．
図１乃至図２はこの発明の実施の形態１を示す図で、図１は２気筒回転圧縮機１００の縦断面図、図２はクランク軸４の中間軸４ｅの断面図（（ａ）はクランク軸４の一部を省いた平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図）、図３は第１のシリンダ８と主軸受６とをボルト締結にて固定した状態を示す図、図４は主軸受６にクランク軸４を挿入し、第１のピストン１１ａを副軸４ｂ、副軸側偏芯部４ｄ、中間軸４ｅとくぐらせ主軸側偏芯部４ｃに組み付ける状態を示す図、図５は仕切板１０を中間軸４ｅに仮組み付けした状態を示す図、図６は仕切板１０を中間軸４ｅに組み付けた状態を示す図、図７は第２のピストン１１ｂを副軸側偏芯部４ｄに挿入し、第２のシリンダ９と副軸受７とを固定してクランク軸４の副軸４ｂに挿入した状態を示す図、図８は第２のシリンダ９を副軸受７の外側から仕切板１０を間に挟んで第１のシリンダ８に固定し、併行して第１のシリンダ８を主軸受６の外側から仕切板１０を間に挟んで第２のシリンダ９に固定した状態を示す図、図９は第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端に逃がし形状１１ａ−１を設けた場合の、第１のピストン１１ａのクランク軸４への組み付け手順を示す図、図１０は図９と図１１とを比較した図（図１０（ａ）が比較例、図１０（ｂ）が本実施の形態）である。
以下、図１乃至図１０を用いて、本実施の形態１に係る２気筒回転圧縮機１００について説明する。

図１により、２気筒回転圧縮機１００の構成を説明する。２気筒回転圧縮機１００は、高圧雰囲気の密閉容器１内に、固定子２ａと回転子２ｂとからなる電動機２と、電動機２により駆動される圧縮機構部３とを収納している。

電動機２の回転力は、クランク軸４を介して圧縮機構部３に伝達される。

クランク軸４は、電動機２の回転子２ｂに固定される主軸４ａと、主軸４ａの反対側に設けられる副軸４ｂと、主軸４ａと副軸４ｂとの間に所定の位相差（例えば、１８０°）を設けて形成される主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄと、これらの主軸側偏芯部４ｃと副軸側偏芯部４ｄとの間に設けられる中間軸４ｅとを有する。

主軸受６は、クランク軸４の主軸４ａに摺動のためのクリアランスを持って嵌合され、回転自在に主軸４ａを軸支する。

また、副軸受７は、クランク軸４の副軸４ｂに摺動のためのクリアランスを持って嵌合され、回転自在に副軸４ｂを軸支する。

圧縮機構部３は、主軸４ａ側の第１のシリンダ８と、副軸４ｂ側の第２のシリンダ９とを備える。

第１のシリンダ８は、円筒状の貫通孔を有し、この貫通孔に、クランク軸４の主軸側偏芯部４ｃに回転自在に嵌合する第１のピストン１１ａが設けられる。さらに、主軸側偏芯部４ｃの回転に従って往復運動する第１のベーン（図示せず）が設けられる。

クランク軸４の主軸側偏芯部４ｃに回転自在に嵌合する第１のピストン１１ａ、第１のベーンを収納した第１のシリンダ８の貫通孔の軸方向両端面を、主軸受６と仕切板１０とで閉塞して圧縮室を形成する。

第１のシリンダ８は、密閉容器１の内周部に固定される。

第２のシリンダ９も、円筒状の貫通孔を有し、この貫通孔に、クランク軸４の副軸側偏芯部４ｄに回転自在に嵌合する第２のピストン１１ｂが設けられる。さらに、副軸側偏芯部４ｄの回転に従って往復運動する第２のベーン（図示せず）が設けられる。

クランク軸４の副軸側偏芯部４ｄに回転自在に嵌合する第２のピストン１１ｂ、第２のベーンを収納した第２のシリンダ９の貫通孔の軸方向両端面を、副軸受７と仕切板１０とで閉塞して圧縮室を形成する。

圧縮機構部３は、第１のシリンダ８と主軸受６とをボルト締結し、また第２のシリンダ９と副軸受７とをボルト締結した後、仕切板１０をそれらの間に挟んで、主軸受６の外側から第２のシリンダ９、及び副軸受７の外側から第１のシリンダ８まで軸方向にボルト締結し固定する。

図１で図示しているボルト１２は、主軸受６の外側から第２のシリンダ９まで軸方向に締結し固定するボルトの一部である。

また、図１で図示しているボルト１３は、第２のシリンダ９と副軸受７とを締結するボルトの一部である。

密閉容器１に隣接してアキュムレータ４０が設けられる。吸入連結管２１、吸入連結管２２は夫々第１のシリンダ８、第２のシリンダ９とアキュムレータ４０とを連結する。

第１のシリンダ８、第２のシリンダ９で圧縮された冷媒ガスは、密閉容器１に吐出され、吐出管２３から冷凍空調装置の冷凍サイクルへ送り出される。

また、電動機２へは、ガラス端子２４からリード線２５を経由して電力が供給される。

図示はしないが、密閉容器１内の底部には、圧縮機構部３の各摺動部を潤滑する潤滑油（冷凍機油）が貯留されている。

圧縮機構部３の各摺動部への潤滑油の供給は、密閉容器１底部に溜められた潤滑油をクランク軸４の回転による遠心力によりクランク軸４の内径４ｆに沿って上昇させ、クランク軸４に設けられた給油孔２０より行なう。図１の例は、給油孔２０が４箇所に形成されている。夫々の給油孔２０から、主軸４ａと主軸受６、主軸側偏芯部４ｃと第１のピストン１１ａ、副軸側偏芯部４ｄと第２のピストン１１ｂ及び副軸４ｂと副軸受７の間の摺動部に潤滑油が供給される。

クランク軸４は、運転中の圧縮ガス負荷による撓みを抑えるよう、ヤング率１５０ＧＰａ以上の素材を使用する。さらに、運転時の振動を抑えるために、主軸側偏芯部４ｃと副軸側偏芯部４ｄは、略同一形状（同一直径、同一軸方向長さ）、略同一偏芯量とし、回転時の遠心力のバランスを保っている。

ここで、本実施の形態１では、仕切板１０を一体部品で形成している。このため、以下の理由により、主軸側偏芯部４ｃの反偏芯側外周面を、主軸４ａの外周面よりも軸中心側になるように形成している。そして、副軸４ｂの外径を主軸４ａの外径よりも細く形成し、副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側外周面を、副軸４ｂの外周面よりも反軸中心側になるように形成している。

上述のように、副軸側偏芯部４ｄは主軸側偏芯部４ｃと同一形状、同一偏芯量となっている。このため、副軸４ｂの外径が主軸４ａの外径と同一の場合、主軸側偏芯部４ｃの反偏芯側外周面を主軸４ａの外周面よりも軸中心側になるように形成すると、副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側外周面も副軸４ｂの外周面よりも軸中心側になる。すると、後述のように副軸４ｂ側から第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂを取り付けようとした場合、第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂに副軸側偏芯部４ｄを挿入することができなくなる。つまり、第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂを主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄに取り付けることができなくなる。そのため、本実施の形態１では副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側外周面を副軸４ｂの外周面よりも反軸中心側に形成し、第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂの取り付けを可能にしている。また、第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂの取り付けに影響しない主軸４ａは、クランク軸４の強度を確保するため、その外径を副軸４ｂの外径よりも大きくしている。

また、本実施の形態１では、中間軸４ｅの強度を確保しつつ主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯量を大きくとるため、図２に示す形状としている。なお、図２（ａ）は、主軸４ａが紙面下側となり、副軸４ｂが紙面上側となるように、クランク軸４を記載している。

図２に示すように、中間軸４ｅは、本発明の第１の面に相当するＡ１面、本発明の第２の面に相当するＡ２面、及び、本発明の第３の面に相当するＢ面によって形成されている。そして、クランク軸４（より詳しくは中間軸４ｅ）の軸と垂直な断面において、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯方向と直角の方向に凸状の形状になっている。

詳しくは、Ａ１面は、主軸側偏芯部４ｃの反偏芯側の外周面よりも軸中心側に形成され、主軸側偏芯部４ｃの反偏芯側の外周面に沿った形状となっている。同様に、Ａ２面は、副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側の外周面よりも軸中心側に形成され、副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側の外周面に沿った形状となっている。このようにＡ１面及びＡ２面で中間軸４ｅを構成することにより、中間軸４ｅは、クランク軸４（より詳しくは中間軸４ｅ）の軸と垂直な断面において、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯方向と直角の方向に凸状の形状になる。このため、中間軸４ｅの断面積が増大し、中間軸４ｅの強度を向上させることができる。

ここで、中間軸４ｅは、図１に示すように、仕切板１０に形成された貫通孔の内部に配置される。このため、仕切板１０の貫通孔の内径１０ａは、中間軸４ｅの軸方向と直角な断面における最大長さよりも大きく形成する必要がある。このとき、上述した特許文献１に記載の中間軸においては、主軸側偏芯部及び副軸側偏芯部の偏芯方向と直角の方向の端部は、Ａ１面の仮想延長線とＡ２面の仮想延長線との交点Ｃの位置（図２参照）となっていた。このため、仕切板１０の内径１０ａが大きくなってしまっていた。したがって、偏芯部（本実施の形態１の主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄに相当）の偏芯量を大きくとろうとした場合、ピストンのシール長さ（例えば図２（ｃ）に示す、第１のピストン１１ａと仕切板１０の内径１０ａとの間の距離に相当）が不足してしまい、ピストン内周側の高圧となった冷媒ガスが圧縮室内の低圧空間側に漏れて圧縮室に吸入する冷媒ガスの重量流量が低下し、冷凍能力の低下や圧縮効率の悪化を招いてしまっていた。

一方、本実施の形態１に係る中間軸４ｅは、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯方向と直角の方向の端部がＢ面で構成されている。そして、Ｂ面は、Ａ１面の仮想延長線とＡ２面の仮想延長線との交点Ｃの位置よりも軸中心側に形成されている。このため、仕切板１０の内径１０ａを小さくできる。したがって、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯量を大きくとっても、ピストンのシール長さ（つまり、図２（ｃ）に示す第１のピストン１１ａと仕切板１０の内径１０ａとの間の距離、及び、図２（ｂ）に示す第２のピストン１１ｂと仕切板１０の内径１０ａとの間の距離）を十分に確保することができる。このため、本実施の形態１のように中間軸４ｅを形成することにより、ピストン内周側の高圧となった冷媒ガスが圧縮室内の低圧空間側に漏れて圧縮室に吸入する冷媒ガスの重量流量が低下することを防止できる。

したがって、本実施の形態１のように構成されたクランク軸４は、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯量を大きくとることができ、圧縮室の排除容積を拡大し、２気筒回転圧縮機１００の高出力化が可能となる。

また、言い換えれば、同じ出力を得るのに圧縮室の容積を小さくでき、２気筒回転圧縮機１００の小型軽量化が可能となる。

さらに言い換えれば、圧縮室の容積を変更しない場合には、圧縮室の軸方向高さが扁平となる分だけ、つまり第１のシリンダ８及び第２のシリンダ９の厚みが薄くなる分だけ、これら第１のシリンダ８及び第２のシリンダ９のシリンダ内径と第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂの外径を大きくできる。このため、第１のシリンダ８及び第２のシリンダ９のシリンダ内径と第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂとのシール部を長く確保でき、圧縮効率を改善することができる。

なお、中間軸４ｅの形状は上述した形状に限らず、例えば次のようにしてもよい。例えば、中間軸４ｅのＡ１面及びＡ２面は、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側外周面と同位置に形成してもよい。後述のように、第１のピストン１１ａは、副軸側偏芯部４ｄ及び中間軸４ｅを通過した後、主軸側偏芯部４ｃに嵌合される。このとき、中間軸４ｅのＡ１面及びＡ２面が主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側外周面からはみ出していなければ、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに嵌合させることができる。また例えば、Ｂ面の一部又は前部を平坦面としてもよい。Ｂ面がＡ１面の仮想延長線とＡ２面の仮想延長線との交点Ｃの位置よりも軸中心側に形成されていれば、仕切板１０の内径１０ａを小さく形成することができ、上記の効果を得ることができる。

続いて、図３〜図８により、圧縮機構部３の組立手順を説明する。
（１）図３に示すように、先ず第１のシリンダ８と主軸受６とをボルト１４で締結して固定する。ボルト１４は、複数本使用する。
（２）図４に示すように、クランク軸４の主軸４ａを主軸受６に第１のシリンダ８側から挿入する。次に、第１のピストン１１ａを副軸４ｂ、副軸側偏芯部４ｄ、中間軸４ｅの順にくぐらせ、主軸側偏芯部４ｃに組み付ける。
（３）図５に示すように、仕切板１０を、副軸４ｂ、副軸側偏芯部４ｄをくぐらせ、中間軸４ｅに組み付ける。この状態では、矢印で示すように、仕切板１０を軸方向にくぐらせただけなので、仕切板１０の中心と第１のシリンダ８の中心が一致していない。
（４）図６に示すように、仕切板１０を軸直角方向に移動させて、第１のシリンダ８と中心が合うようにセットする。仕切板１０に設けられたボルト通し穴１０ｂ、第１のシリンダ８のボルト通し穴８ａ、主軸受６のボルト通し穴６ａの位置を合わせ、後述のボルトを通せるようにするためである。
（５）図７に示すように、第２のピストン１１ｂを副軸４ｂをくぐらせた後、副軸側偏芯部４ｄに挿入する。
（６）また、第２のシリンダ９と副軸受７とをボルト１３（複数本）で固定する。それをクランク軸４の副軸４ｂに挿入する。
（７）図８に示すように、第２のシリンダ９を副軸受７の外側から仕切板１０を間に挟んで、ボルト１５（複数本）により第１のシリンダ８に固定する。また、併行して第１のシリンダ８を主軸受６の外側から仕切板１０を間に挟んで、ボルト１２（複数本）により第２のシリンダ９に固定する。

ここで、上述した特許文献１に記載の従来の２気筒回転圧縮機は、圧縮機構部を図３〜図８で示したように組み立てる際、次のような課題も有していた。つまり、上述したように、特許文献１に記載の従来の２気筒回転圧縮機は、仕切板の内径を大きくする必要があったので、ピストンのシール長さが不足してしまい、冷凍能力の低下や圧縮効率の悪化を招いてしまっていた。これを防止するには、仕切板の内径が中間軸の外周部に極力近づくように、仕切板の内径を小さく形成すればよいと思われる。しかしながら、このように仕切板の内径を小さくした場合、仕切板の内径中心軸とシリンダの中心軸を合わせてセットする際（本実施の形態１の図６の工程に相当）、圧縮機構部の構成部品の加工誤差等によって仕切板の内径と中間軸が干渉することがあり、互いの中心軸を合わせられないことがある。このため、本実施の形態１の図８に相当する工程において、仕切板のボルト通し穴に挿入するボルト（ボルト１２，１５に相当）が仕切板を通過できず、圧縮機構の組み直しが必要となり、組立作業効率を低下させてしまう。

一方、本実施の形態１に係る２気筒回転圧縮機１００においては、ピストンのシール長さ（つまり、図２（ｃ）に示す第１のピストン１１ａと仕切板１０の内径１０ａとの間の距離、及び、図２（ｂ）に示す第２のピストン１１ｂと仕切板１０の内径１０ａとの間の距離）を十分に確保しても、仕切板１０の内径１０ａと中間軸４ｅの外周面との間に十分な空隙を形成することができる。このため、図６に示す工程において仕切板１０の内径１０ａと中間軸４ｅが干渉することがないので、図８に示す工程においてボルト１２，１５を確実に仕切板１０のボルト通し穴１０ｂに通すことができる。このため、圧縮機構部３を組み直す必要も生じず、圧縮機構部３の組立作業効率を向上させることができる。

なお、中間軸の強度向上を図ったクランク軸は、特許文献１で示したクランク軸の他にも提案されている。このような従来のクランク軸においても、本実施の形態１に係る２気筒回転圧縮機１００が解決した課題を解決できないことを、以下、図１２及び図１３に示す比較例（中間軸の強度向上を図った従来のクランク軸の一例）に基づいて説明する。

図１２、図１３の比較例に示すように、従来、圧縮負荷によるクランク軸４の撓みを抑制するため、中間軸４ｅを主軸側偏芯部４ｃ側の第１の中間軸４ｅ−１と、副軸側偏芯部４ｄ側の第２の中間軸４ｅ−２とに分けるものがある。

図１２（ａ）に示すように、第１の中間軸４ｅ−１と、第２の中間軸４ｅ−２とは、径方向にずれて形成される。第１の中間軸４ｅ−１は、主軸側偏芯部４ｃの偏芯方向に偏芯（突出）している。また、第２の中間軸４ｅ−２は、副軸側偏芯部４ｄの偏芯方向に偏芯（突出）している。

図１２（ａ）のＢ−Ｂ断面である図１２（ｃ）に示すように、第１の中間軸４ｅ−１と仕切板１０の内径１０ａとの間隔が、特に第１の中間軸４ｅ−１の偏芯側の外周面において狭い。

また、図１２（ａ）のＡ−Ａ断面である図１２（ｂ）に示すように、第２の中間軸４ｅ−２と仕切板１０の内径１０ａとの間隔が、特に第２の中間軸４ｅ−２の偏芯側の外周面において狭い。

図１２に示す比較例は、仕切板１０を中間軸４ｅにセットするのに、図１３（ａ）〜（ｄ）に示す工程が必要である。即ち、仕切板１０を中間軸４ｅにセットする際、第２の中間軸４ｅ−２と第１の中間軸４ｅ−１との境界にて仕切板１０を傾け、主軸側偏芯部４ｃ方向に移動させ、再度仕切板１０の傾きを修正する必要があった。

さらに、第１の中間軸４ｅ−１と第２の中間軸４ｅ−２とが偏芯方向に突出しており、仕切板１０の内径１０ａとの間隔が狭い。そのため、第１の中間軸４ｅ−１及び第２の中間軸４ｅ−２の偏芯側の外周部と仕切板１０の内径１０ａとが接触しやすく、仕切板１０を第１のシリンダ８と中心軸を合わせてセットする際、中心軸を合わせづらいという弊害があった。中心軸の合わないワークが後工程に流出した場合、図８に示すボルト１２，１５が仕切板１０を通過できず再度組み直しを必要とするため、組立作業効率を低下させていた。

一方、本実施の形態１に係るクランク軸４においては、図１２、図１３に示す比較例と異なり、中間軸４ｅは、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄより突出しておらず、境界も持たない。中間軸４ｅは、主軸側偏芯部４ｃと副軸側偏芯部４ｄとが重なる領域内にある。

これにより、図５、図６に示す通り、中間軸４ｅに仕切板１０を挿入する際、仕切板１０をスムーズに移動させることができる。

また、図２を用いて上述したように、中間軸４ｅと仕切板１０の内径１０ａとの間隔を広くとることができ、接触することはない。仕切板１０を第１のシリンダ８と中心軸を合わせてセットする際に障害となるものがなく、組立作業効率が向上する。

また、図１２、図１３に示す比較例は、本実施の形態１に係るクランク軸４と比較すると、次のような課題もある。
２気筒回転圧縮機１００は、電動機２の回転トルクが回転子２ｂと焼嵌め固定されたクランク軸４に伝達され、クランク軸４の主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄに嵌合される第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂを、第１のシリンダ８及び第２のシリンダ９の気室、第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂ、並びに第１のベーン及び第２のベーンにより構成される各圧縮室内で偏芯回転させることにより冷媒を圧縮する。

圧縮機構部３の各摺動部への給油は、密閉容器１の底部に溜められた潤滑油をクランク軸４の回転による遠心力によりクランク軸４の内径４ｆに沿って上昇させ、クランク軸に設けられた給油孔２０より行なう。

ここで、給油孔２０より排出された潤滑油は、圧縮機構部３の各摺動部へ供給されるとともに、中間軸４ｅと仕切板１０の内径１０ａに囲まれる高圧空間３０（図１参照）に溜まる。高圧空間３０内を中間軸４ｅが高速回転し、潤滑油を攪拌することで、クランク軸４の駆動力のロスになることが知られているが、比較例（図１２、図１３）のように、中間軸４ｅの第１の中間軸４ｅ−１が主軸側偏芯部４ｃの偏芯方向に偏芯（突出）し、第２の中間軸４ｅ−２が副軸側偏芯部４ｄの偏芯方向に偏芯（突出）している場合には、中間軸４ｅの回転半径が大きくなり、上記攪拌ロスを増加させていた。

本実施の形態１におけるクランク軸４は、図２に示すように、中間軸４ｅの回転半径が小さく、仕切板１０の内径１０ａとの間隔も広く設計できるため、潤滑油を攪拌するロスを大幅に低減できる。攪拌ロス低減のみを追及すれば、中間軸４ｅを副軸４ｂと同一径以下の円形状とすることも当然考えられるが、クランク軸４の撓みの抑制を考えれば、組立作業性を阻害しない範囲で中間軸４ｅの断面積が最大となる、本実施の形態１の形状が最適となる。

ところで、本実施の形態１に係る２気筒回転圧縮機１００は、圧縮機構部３の軸方向長さを短くする工夫も行っている。このとき、第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂの軸方向長さを変更しない場合、つまり、圧縮室の軸方向高さを変更しない場合、第１のピストン１１ａが中間軸４ｅを通過できなくなることが懸念される。この懸念事項を解消するには、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄのうちの少なくとも一方の軸方向長さを短くする下記の方法や、中間軸４ｅの軸方向長さを短くする下記の方法が考えられる。

図示はしないが、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄのうちの少なくとも一方の軸方向長さを短くする方法とは、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄのうちの少なくとも一方の軸方向長さを、当該偏芯部に取り付けられるピストン（第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂ）の長さよりも短くする方法である。この場合、軸方向長さを短くする偏芯部は、中間軸４ｅ側を削って軸方向の長さを短くする。

第１のピストン１１ａの軸方向長さよりも、中間軸４ｅの軸方向長さが長ければ、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに組み付けることができる。

つまり、中間軸４ｅの軸方向長さが、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに組み付けることができる略最小寸法となるように、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄのうちの少なくとも一方の軸方向長さを、当該偏芯部に取り付けられるピストン（第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂ）の長さよりも短くする。それにより、第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂの軸方向長さを変更せずに圧縮機構部３の軸方向長さを短くできる。

圧縮機構部３の軸方向長さを短くする他の方法は、図９に示すように、第１のピストン１１ａの軸方向の長さより中間軸４ｅの軸方向長さを短くし、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに組み付け可能にするために、第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端面に逃がし形状１１ａ−１を設ける方法である。逃がし形状１１ａ−１は、傾斜、段差等で形成する。

図９により、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに組み付ける手順を説明する。
（１）図９（ａ）に示すように、第１のピストン１１ａを、副軸４ｂ、副軸側偏芯部４ｄをくぐらせて、第１のピストン１１ａの軸方向の一端を主軸側偏芯部４ｃに当接させる。
（２）次に、図９（ｂ）に示すように、第１のピストン１１ａを傾ける（図９（ｂ）では反時計方向）。
（３）そして、図９（ｃ）に示すように、主軸側偏芯部４ｃの偏芯方向に、傾いた状態のまま移動させる。第１のピストン１１ａの内径が、主軸側偏芯部４ｃの反偏芯方向の外周面に当接するまで傾いた状態のまま移動させる。
（４）最後に、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに挿入する。

第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端面に逃がし形状１１ａ−１を設けることによる効果を説明する前に、図１１により、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄのうちの少なくとも一方の軸方向長さ、又は中間軸４ｅの軸方向長さを短くしない比較例について説明する。

図１１に示す比較例の組み立て手順は、以下に示すとおりである。
（１）図１１（ａ）に示すように、第１のピストン１１ａを、副軸４ｂ、副軸側偏芯部４ｄをくぐらせて、第１のピストン１１ａの軸方向の一端を主軸側偏芯部４ｃに当接させる。
（２）図１１（ｂ）に示すように、第１のピストン１１ａを、中間軸４ｅにおいて主軸側偏芯部４ｃ側に移動する。
（３）図１１（ｃ）に示すように、第１のピストン１１ａを、主軸側偏芯部４ｃに挿入する。

図１０は、図９に示した第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端面に逃がし形状１１ａ−１を設けた本実施の形態と、図１１に示す比較例とを比較した図である。図１０（ａ）が図１１（ｃ）相当図で、図１０（ｂ）が図９（ｄ）相当図である。

図９に示した第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端面に逃がし形状１１ａ−１を設けたクランク軸４は、中間軸４ｅの軸方向の長さが、比較例の中間軸４ｅの軸方向の長さよりも、寸法ｄだけ短い。そのため、圧縮機構部３の軸方向の長さを、寸法ｄだけ短縮できる。

主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄのうちの少なくとも一方の軸方向長さを、当該偏芯部に取り付けられるピストン（第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂ）の長さよりも短くする方法、又は第１のピストン１１ａの軸方向の長さより中間軸４ｅの軸方向長さを短くし、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに組み付け可能にするために、第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端面に逃がし形状１１ａ−１を設ける方法によれば、上記のように、圧縮機構部をコンパクトに設計できるという利点がある。

さらに、圧縮ガス負荷の作用点であるクランク軸４の主軸側偏芯部４ｃ又は副軸側偏芯部４ｄと、支持点となる主軸受６又は副軸受７までの間隔を小さくできるため、同一ガス負荷においてもクランク軸４の撓みを抑制できる。クランク軸４の撓みが大きくなると、主軸受６又は副軸受７に対するクランク軸４の傾きが大きくなり、片当たりが生じる。しかし、クランク軸４の撓みの抑制により片当たりを抑制し、主軸受６又は副軸受７の信頼性を向上することができる。

なお、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄのうちの少なくとも一方の軸方向長さを、当該偏芯部に取り付けられるピストン（第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂ）の長さよりも短くする方法と、第１のピストン１１ａの軸方向の長さより中間軸４ｅの軸方向長さを短くし、第１のピストン１１ａを主軸側偏芯部４ｃに組み付け可能にするために、第１のピストン１１ａの内径の軸方向両端面に逃がし形状１１ａ−１を設ける方法とを組み合わせて実施してもよい。これにより、第１のピストン１１ａの主軸側偏芯部４ｃへの組み付けを、さらに容易に行うことができる。

以上、本実施の形態１のように構成された２気筒回転圧縮機１００においては、Ａ１面及びＡ２面により、中間軸４ｅは、クランク軸４（より詳しくは中間軸４ｅ）の軸と垂直な断面において、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯方向と直角の方向に凸状の形状になっている。また、当該凸状の端部となるＢ面は、Ａ１面の仮想延長線とＡ２面の仮想延長線との交点Ｃの位置よりも軸中心側に形成されている。このため、本実施の形態１に係る２気筒回転圧縮機１００は、中間軸の強度の向上を図りつつ、仕切板の内径を小さくすることができるので、クランク軸４の信頼性を確保しつつ、且つ高出力化や高効率化が可能となる。

なお、本実施の形態１では、一体部品の仕切板１０を例に説明したが、内径１０ａを通る断面によって複数に分割された仕切板１０を用いても勿論よい。この場合、中間軸４ｅを挟み込むようにして仕切板１０を組み付けることができ、仕切板１０の内径ａを主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの外径よりも小さく形成することができる。このため、一体部品の仕切板１０を用いた場合と比べ、主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯量をさらに大きくとることができる。このため、圧縮室の容積をさらに拡大することができ、圧縮機の冷凍能力をさらに向上させることができる。言い換えれば、同じ出力を得るのに圧縮室の容積を小さくでき、２気筒回転圧縮機１００のさらなる小型軽量化が可能となる。また、圧縮室の容積を変更しない場合には、第１のシリンダ８及び第２のシリンダ９のシリンダ内径と第１のピストン１１ａ及び第２のピストン１１ｂとのシール部をさらに長く確保でき、圧縮効率をさらに改善することができる。

また、分割形成された仕切板１０を用いる場合には、圧縮機構部３を組み立てる際に仕切板１０の内径１０ａに副軸４ｂを通す必要がなくなる。このため、副軸側偏芯部４ｄの反偏芯側外周面が副軸４ｂの外周面よりも軸中心側となるように、副軸４ｂの外径を主軸４ａと同様に大きく形成し、クランク軸４の強度をさらに向上させてもよい。このとき、中間軸４ｅのＢ面を副軸４ｂの外周面よりも軸中心側に形成してもよいし、さらに、仕切板１０の内径１０ａも副軸４ｂの外周面より軸中心側に形成してもよい。主軸側偏芯部４ｃ及び副軸側偏芯部４ｄの偏芯量をさらに大きくとることができる。

また、本実施の形態１では、圧縮機構部３を組み立てる際、第１のピストン１１ａ、第２のピストン１１ｂ及び仕切板１０等を副軸４ｂ側から取り付けたが、これらを主軸４ａ側から取り付けてもよい。一体部品の仕切板１０を用いる場合には、主軸側偏芯部４ｃの反偏芯側外周面を主軸４ａの外周面よりも反軸中心側に形成すれば、第１のピストン１１ａ、第２のピストン１１ｂ及び仕切板１０等を取り付けることができる。この際、第１のピストン１１ａ、第２のピストン１１ｂ及び仕切板１０等の取り付けに影響しない副軸４ｂの外径を大きくすることにより、クランク軸４の強度を向上させても勿論よい。

また、本実施の形態１では、各圧縮室の吸入冷媒の圧力及び吐出冷媒の圧力が同じ２気筒回転圧縮機を例に説明したが、低段側の圧縮室で低圧の冷媒ガスを中圧の冷媒ガスに圧縮し、高段側の圧縮室で中圧の冷媒ガスを高圧の冷媒ガスに圧縮する２段回転圧縮機に本発明を実施することも勿論可能である。

１密閉容器、２電動機、２ａ固定子、２ｂ回転子、３圧縮機構部、４クランク軸、４ａ主軸、４ｂ副軸、４ｃ主軸側偏芯部、４ｄ副軸側偏芯部、４ｅ中間軸、４ｅ−１第１の中間軸、４ｅ−２第２の中間軸、４ｆ内径、６主軸受、６ａボルト通し穴、７副軸受、８第１のシリンダ、８ａボルト通し穴、９第２のシリンダ、１０仕切板、１０ａ内径、１０ｂボルト通し穴、１１ａ第１のピストン、１１ａ−１逃がし形状、１１ｂ第２のピストン、１２ボルト、１３ボルト、１４ボルト、２０給油孔、２１吸入連結管、２２吸入連結管、２３吐出管、２４ガラス端子、２５リード線、３０高圧空間、４０アキュムレータ、１００２気筒回転圧縮機。

Claims

固定子及び回転子を有する電動機と、
前記回転子に固定された主軸、前記主軸の軸方向に設けられた副軸、前記主軸と前記副軸との間に設けられた主軸側偏芯部及び副軸側偏芯部、並びに前記主軸側偏芯部と前記副軸側偏芯部との間に設けられた中間軸を有し、前記電動機により駆動されるクランク軸と、
前記主軸側偏芯部に嵌合する第１のピストンと、
前記副軸側偏芯部に嵌合する第２のピストンと、
円筒状の貫通孔が形成され、該貫通孔に前記主軸側偏芯部及び前記第１のピストンが配置されて圧縮室が形成される第１のシリンダと、
円筒状の貫通孔が形成され、該貫通孔に前記副軸側偏芯部及び前記第２のピストンが配置されて圧縮室が形成される第２のシリンダと、
内部に前記中間軸が配置される円筒状の貫通孔が形成され、前記第１のシリンダの圧縮室と前記第２のシリンダの圧縮室とを仕切る仕切板と、
を備え、
前記中間軸は、前記主軸側偏芯部の反偏芯側の外周面と同一の位置、あるいは当該外周面より軸中心側に形成された第１の面（Ａ１）と、前記副軸側偏芯部の反偏芯側の外周面と同一の位置、あるいは当該外周面より軸中心側に形成された第２の面（Ａ２）と、を有し、軸方向と直角な断面が前記主軸側偏芯部及び前記副軸側偏芯部の偏芯方向と直角の方向に凸状に形成され、
前記凸状の先端部が、軸方向と直角な断面における前記第１の面（Ａ１）及び前記第２の面（Ａ２）の仮想延長線が交わる交点Ｃよりも軸中心側に配置され、曲面及び平坦面のうちの少なくとも１つによって構成された第３の面（Ｂ）により形成されていることを特徴とする回転圧縮機。
前記仕切板は、該仕切板に形成された貫通孔を通る断面によって、複数に分割されていることを特徴とする請求項１に記載の回転圧縮機。
前記第１のピストン及び前記第２のピストンは、前記副軸側から嵌合されるものであり、
前記副軸側偏芯部の反偏芯側の前記副軸の外周面は、前記副軸側偏芯部の反偏芯側の外周面よりも軸中心側に形成され、
前記副軸の外径は、前記主軸の外径よりも細く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転圧縮機。
前記第１のピストン及び前記第２のピストンは、前記主軸側から嵌合されるものであり、
前記主軸側偏芯部の反偏芯側の前記主軸の外周面は、前記主軸側偏芯部の反偏芯側の外周面よりも軸中心側に形成され、
前記主軸の外径は、前記副軸の外径よりも細く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転圧縮機。
前記クランク軸は、ヤング率が１５０ＧＰａ以上の材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回転圧縮機。