JP2019074047A - ロータリ圧縮機の回転軸、及び、ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の撓みを抑制して高効率化が可能なロータリ圧縮機の回転軸、及び、ロータリ圧縮機を提供する。【解決手段】回転軸の中間軸部１７は、軸線Ｏに直交する断面で見た際に、主軸ピストンロータ１４Ａ及び副軸ピストンロータ１４Ｂの偏心方向に交差する方向に凸となり、中間軸部１７の外周面と軸線Ｏとの距離が最も大きくなる頂部１７ａを外周面上に有し、頂部１７ａは、偏心方向に直交して軸線Ｏを通過する仮想線Ｙに対して、回転方向Ｒの後方側に０度より大きく４５度より小さい角度αでずれた位置に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、流体を圧縮するロータリ圧縮機の回転軸、及び、これを備えたロータリ圧縮機に関する。

従来から、空気調和機等の冷凍サイクルに適用されるロータリ圧縮機が知られている。このようなロータリ圧縮機ではケーシング内に、回転軸と、回転軸を支持する軸受と、回転軸に偏心して取り付けられたピストンロータと、内部にピストンロータが配置されるシリンダとが主に設けられている。ロータリ圧縮機では、ピストンロータの回転によってシリンダ内に流入した流体（冷媒）を圧縮する。

ここで近年、ロータリ圧縮機では高効率化の要求が高まっている。このためピストンの押しのけ量を大きくすべく、ピストンを小型化する等の試みがなされているが、この場合、ピストンに作用する荷重が大きくなり回転軸に撓みが生じ易くなるといった問題がある。

特開２０１３―１８１４２０号公報

例えば特許文献１では、回転軸の主軸部と副軸部との間のスパンを小さくする等の手法を用いて回転軸の撓みを抑制しているが、回転軸の断面形状を最適化することで回転軸の撓みを抑制する手法も考えられる。

本発明は、回転軸の撓みを抑制して高効率化が可能なロータリ圧縮機の回転軸、及び、ロータリ圧縮機を提供する。

本発明の一の態様に係るロータリ圧縮機の回転軸は、圧縮室を内側に有するケーシングに対して回転可能に支持されて、軸線を中心として回転駆動されることで流体を潤滑油とともに圧縮可能なロータリ圧縮機の回転軸であって、前記軸線を中心として棒状に延びる軸本体と、前記軸本体に偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第一圧縮室に収容される主軸ピストンロータと、前記主軸ピストンロータと前記軸線の方向に離れて配置され、前記主軸ピストンロータとは１８０度位相が異なる方向に前記軸本体に対して偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第二圧縮室に収容される副軸ピストンロータと、周囲に前記潤滑油が存在し、前記主軸ピストンロータと前記副軸ピストンロータとに挟まれた位置で前記軸本体に設けられた中間軸部とを備え、前記中間軸部は、前記軸線に直交する断面で見た際に、前記主軸ピストンロータ及び前記副軸ピストンロータの偏心方向に交差する方向に凸となり、前記中間軸部の外周面と前記軸線との距離が最も大きくなる頂部を前記外周面上に有し、前記頂部は、前記偏心方向に直交して前記軸線を通過する仮想線に対して、回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置されている。

このようなロータリ圧縮機の回転軸によれば、中間軸部の頂部が偏心方向に直交して軸線を通る仮想線に対して回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置されている。即ち、偏心方向に直交して軸線を通る仮想線上に頂部が配置されず、仮想線に対して回転方向の後方側にずれた位置で、中間軸部の径が最も大きくなる。よって頂部が設けられた位置で中間軸部の断面二次モーメントを大きくすることができ、中間軸部の剛性を向上できる。
ここで、圧縮時の最大荷重は、中間軸部に対して、仮想線から回転方向の後方側に５度より大きく４１度より小さい範囲で作用するとの知見が得られた。本態様では頂部が、仮想線に対して回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置されてこの位置で剛性が高くなっているので、頂部よりも回転方向の前方側での中間軸部の太さが円柱形状に比べて細くなっていたとしても、強度を十分に確保できる。よって中間軸部の軽量化を図りつつ、強度の確保が可能である。よって各ピストンロータからの圧縮時の荷重が回転軸に作用した際にも、回転軸の撓み変形を抑えることが可能となる。

また、上記のロータリ圧縮機の回転軸では、前記軸線に直交する断面で見た際に、前記中間軸部の外周面は、前記主軸ピストンロータの外周縁と前記副軸ピストンロータの外周縁とが重なる一領域内に配置されていてもよい。

このような構成によれば、中間軸部の外周面を頂部の回転方向前方側で削り取るようにして頂部が形成されていることになる。よって、回転軸が回転した際に中間軸部周りの潤滑油が、中間軸部の頂部に向かって滑らかに案内され、回転方向の後方に向けて中間軸部の外周面に沿って滑らかに流通する。従って潤滑油の撹拌ロスを低減することができる。

また、上記のロータリ圧縮機の回転軸では、前記頂部は、前記仮想線に対して回転方向の後方側に０度より大きく５度より小さい角度でずれた位置に配置されていてもよい。

このような構成によれば、中間軸部の外周面を頂部の回転方向前方側で削り取るようにして頂部が形成されていることになるが、この場合であっても、頂部の回転方向前方側で極端に中間軸部の径が小さくなることがなく、中間軸部の強度を十分に確保できる。

また、上記のロータリ圧縮機の回転軸では、前記中間軸部の外周面は、前記一領域の外縁の内側に配置されて前記頂部から回転方向の前方に向かって軸線から離れる方向に凸状に湾曲して延びる頂部側曲面と、前記頂部側曲面に滑らかに連続するとともに、前記偏心方向に延びる仮想線と前記一領域の外縁との交点を含む位置に設けられて該一領域の外縁に沿って延びる偏心側曲面とを有していてもよい。

このように中間軸部の外周面として頂部側曲面と偏心側曲面を設けることで、頂部よりも回転方向前方側で、上記の交点の位置から中間軸部の外周面に頂部に向かって滑らかな曲面が形成される。よって潤滑油が回転軸によって撹拌された際に偏心側曲面から頂部側曲面に向かって、これらの面に案内されて滑らかに流通する。従って頂部を有する中間軸部であっても潤滑油の撹拌ロスを低減することができる。

また、上記のロータリ圧縮機の回転軸では、前記頂部は、前記軸線を挟んで対称の位置に一対設けられていてもよい。

このように対称な位置に頂部を設けることで、中間軸部の強度を確保しつつ円滑に潤滑油を案内し、回転軸の回転時の撹拌ロスをさらに低減することができる。さらに、回転時に中間軸部の頂部の位置に作用する遠心力を一対の頂部同士で打消し合い、回転軸の回転時の安定性を向上できる。

また、上記のロータリ圧縮機の回転軸では、一対の前記頂部の各々では、前記偏心方向に直交する方向に対する前記回転方向の後方側への角度のずれ量が互いに異なっていてもよい。

このような場合にも中間軸部の強度を確保しつつ円滑に潤滑油を案内し、回転軸の回転時の撹拌ロスを低減することができる。

また、本発明の一の態様に係るロータリ圧縮機は、上記の回転軸と、前記回転軸を回転駆動する駆動部と、前記回転軸及び前記駆動部を収容するとともに、前記第一圧縮室及び前記第二圧縮室を内側に有するケーシングと、を備えている。

このようなロータリ圧縮機によれば、上記の回転軸を備えることで、回転軸が回転した際に中間軸部周りの潤滑油が、中間軸部の頂部に向かって滑らかに案内され、回転方向の後方に向けて中間軸部の外周面を滑らかに流通し、潤滑油の撹拌ロスを低減することができる。頂部が設けられていない場合に比べて中間軸部の断面二次モーメントを大きくすることが可能となり、回転軸の撓み変形を抑えることが可能となる。

上記のロータリ圧縮機の回転軸、及び、ロータリ圧縮機によれば、上記の構成により、回転軸の撓みを抑制して高効率化が可能である。

本発明の実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施形態に係るロータリ圧縮機の回転軸を示す図である。 本発明の実施形態に係るロータリ圧縮機の回転軸における中間軸部を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ断面を示す図である。 本発明の実施形態において、（ａ）はロータリ圧縮機の回転軸に作用する圧縮時の冷媒ガスの荷重方向（最大ガス荷重方向）と、冷媒ガスによる荷重（最大ガス荷重）との関係を示す実験結果のグラフであり、（ｂ）は頂部の仮想線Ｙとのなす角αと、圧力比ＨＰ／ＬＰとの関係を示す実験結果のグラフである。 本発明の実施形態の第一変形例に係るロータリ圧縮機の回転軸における中間軸部を示す断面図である。 本発明の実施形態の第二変形例に係るロータリ圧縮機の回転軸における中間軸部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るロータリ圧縮機１について説明する。
図１に示すようにロータリ圧縮機１は、駆動部１８と、駆動部１８によって回転駆動される回転軸１５と、駆動部１８及び回転軸１５を収容するケーシング１１とを備えている。このロータリ圧縮機１は、ケーシング１１の内側下部で圧縮室Ｓが上下２段に設けられた、いわゆる２気筒タイプのロータリ圧縮機１である。

ケーシング１１は軸線Ｏを中心とした円筒状をなし、ケーシング１１の内側の下部には上下方向の間隔をあけて二つのディスク状のシリンダ１２Ａ、１２Ｂが設けられている。上側のシリンダを主軸側シリンダ１２Ａとし、下側のシリンダを副軸側シリンダ１２Ｂとする。
これらシリンダ１２Ａ、１２Ｂの内部には、それぞれ円筒状のシリンダ内壁面１２Ｓ１、１２Ｓ２が形成されている。そして主軸側シリンダ１２Ａのシリンダ内壁面１２Ｓ１によって第一圧縮室Ｓ１が画成され、副軸側シリンダ１２Ｂのシリンダ内壁面１２Ｓ２によって第二圧縮室Ｓ２が画成されている。上下のシリンダ１２Ａ、１２Ｂの間には、ディスク状の仕切板１０が設けられている。仕切板１０により、第一圧縮室Ｓ１と第二圧縮室Ｓ２とは仕切られている。

ケーシング１１の側面、即ち外周面には、主軸側シリンダ１２Ａ、副軸側シリンダ１２Ｂの外周面に対向する位置に、開口２２Ａ、２２Ｂが形成されている。各シリンダ１２Ａ、１２Ｂには開口２２Ａ、２２Ｂに対向した位置に第一圧縮室Ｓ１及び第二圧縮室Ｓ２に連通する吸入ポート２３Ａ、２３Ｂが形成されている。

ケーシング１１には、ケーシング１１内に冷媒（流体）を導入する前に、上部の吸入口２４ａから取り込んだ冷媒の気液分離を行うアキュムレータ２４がステー２５を介して固定されている。アキュムレータ２４には、アキュムレータ２４で気液分離された冷媒の気相をケーシング１１内の第一圧縮室Ｓ１及び第二圧縮室Ｓ２に導入するための吸入管２６Ａ、２６Ｂが設けられている。吸入管２６Ａ、２６Ｂの先端部は開口２２Ａ、２２Ｂを通して吸入ポート２３Ａ、２３Ｂに接続されている。

またケーシング１１の上部には、第一圧縮室Ｓ１及び第二圧縮室Ｓ２で圧縮された冷媒が吐出される吐出口２７が設けられている。

駆動部１８は電動モータであって、主軸側シリンダ１２Ａの上方でケーシング１１の内面に固定されたステータ２０と、ステータ２０の内側でステータ２０に対向するように配置されたロータ１９とを有している。

図２に示すように回転軸１５は、軸線Ｏを中心として軸線Ｏの方向に延びる棒状をなす軸本体１６と、軸本体１６に設けられた主軸ピストンロータ１４Ａ及び副軸ピストンロータ１４Ｂと、主軸ピストンロータ１４Ａ及び副軸ピストンロータ１４Ｂに軸線Ｏの方向に挟まれた位置に配置された中間軸部１７とを備えている。

軸本体１６は、駆動部１８のロータ１９に嵌入されて設けられ、駆動部１８への電力供給によってロータ１９とともに軸線Ｏ回りに回転する。この軸本体１６は、主軸側シリンダ１２Ａの上部に設けられた上部軸受１７Ａ、及び副軸側シリンダ１２Ｂの下部に設けられた下部軸受１７Ｂによって、回転可能にケーシング１１に支持されている。

主軸ピストンロータ１４Ａは、軸本体１６に設けられて第一圧縮室Ｓ１に収容され、軸本体１６とともに軸線Ｏ回りに回転する。主軸ピストンロータ１４Ａは、軸本体１６と一体に形成されて、軸線Ｏに平行な偏心軸Ｏ１を中心とした円柱状をなす主軸側偏心軸部１３Ａに外嵌されており、環状をなしている。これにより、主軸ピストンロータ１４Ａは軸本体１６が回転すると軸本体１６に対して偏心して回転する。

副軸ピストンロータ１４Ｂは、軸本体１６に設けられて第二圧縮室Ｓ２に収容され、軸本体１６とともに軸線Ｏ回りに回転する。副軸ピストンロータ１４Ｂは、軸本体１６と一体に形成されて、軸線Ｏ及び偏心軸Ｏ１に平行な偏心軸Ｏ２を中心とした円柱状をなす副軸側偏心軸部１３Ｂに外嵌されており、環状をなしている。偏心軸Ｏ２は軸線Ｏを挟んで偏心軸Ｏ１と対称な位置に配置されている。
即ち、主軸ピストンロータ１４Ａと副軸ピストンロータ１４Ｂとは、軸本体１６に対して１８０度位相が異なる方向に偏心した状態で回転する。

ここで回転軸１５は、主軸ピストンロータ１４Ａを設けた主軸部分と副軸ピストンロータ１４Ｂを設けた副軸部分とを別々に製造してこれらを接合して形成してもよいし、一体で形成してもよい。主軸部分と副軸部分は互いに外径が異なっていてもよい。

次に中間軸部１７について説明する。
図２に示すように、中間軸部１７は主軸ピストンロータ１４Ａと副軸ピストンロータ１４Ｂとで軸線Ｏの方向に挟まれる位置に設けられている。即ち中間軸部１７は、ケーシング１１内で主軸側シリンダ１２Ａと副軸側シリンダ１２Ｂとの間に配置されている。

図３に示すように、中間軸部１７を軸線Ｏに直交する断面で見た際に、中間軸部１７の外周面は、主軸ピストンロータ１４Ａの外周縁１４Ａａと副軸ピストンロータ１４Ｂの外周縁１４Ｂａとが重なる一領域ＡＲ内に配置されている。より詳細には、本実施形態では主軸側偏心軸部１３Ａの外周縁１３Ａａと、副軸側偏心軸部１３Ｂの外周縁１３Ｂａとが重なる領域内に配置されている。

即ち、中間軸部１７の断面形状は略楕円状、ラグビーボール形状、又はアーモンド形状をなしている。これにより中間軸部１７は、軸線Ｏの方向の全域にわたって偏心軸Ｏ１、Ｏ２と軸線Ｏとを結んだ仮想線Ｘが延びる方向である偏心方向に対して交差する方向の両側に凸となる一対の頂部１７ａを有している。

一対の頂部１７ａは、軸線Ｏを挟んで対称となる位置に設けられている。各々の頂部１７ａは、偏心方向に直交する方向に延びる仮想線Ｙに対して回転軸１５の回転方向Ｒの後方側に角度αずれた位置に配置されていることで、この角度αの位置で最も中間軸部１７の外径寸法が大きくなっている。また、中間軸部１７の外径寸法は、偏心方向で最も小さくなっている。

頂部１７ａの外周面は、一領域ＡＲの外縁である外周縁１３Ａａ、１３Ｂａと離れた位置、即ち外縁よりも径方向内側に配置されて、頂部１７ａから回転方向Ｒの前方に向かって軸線Ｏから離れる方向に凸状に湾曲する円弧状の頂部側曲面１７ｂと、頂部１７ａに連続する円弧状の偏心側曲面１７ｃとを有している。

本実施形態では頂部１７ａが一対設けられているので、軸線Ｏを挟んで対称の位置に一対の頂部側曲面１７ｂが設けられている。
ここで頂部側曲面１７ｂの曲率半径は、中間軸部１７の断面二次モーメントを大きく保つためできるだけ大きい方が好ましい。

偏心側曲面１７ｃは、頂部１７ａの回転方向前方で角の無い状態で頂部側曲面１７ｂに滑らかに連続している。そして、偏心側曲面１７ｃは、上記の偏心方向に延びる仮想線Ｘと一領域ＡＲの外縁との交点Ｐを含む位置に設けられて、外縁に沿って外縁上に延びている。

本実施形態では頂部１７ａが一対設けられているので、軸線Ｏを挟んで対称の位置の一対の偏心側曲面１７ｃが設けられている。これにより、一方の偏心側曲面１７ｃは、一方の頂部１７ａから回転方向Ｒ前方に延びる一方の頂部側曲面１７ｂに、回転方向Ｒ前方で連続して一領域ＡＲの外縁に沿って延びるとともに、他方の頂部１７ａに接続されている。また他方の偏心側曲面１７ｃは、他方の頂部１７ａから回転方向Ｒの前方に延びる他方の頂部側曲面１７ｂに回転方向Ｒ前方で連続し、一領域ＡＲの外縁に沿って延びるとともに、一方の頂部１７ａに接続されている。
換言すると、中間軸部１７は頂部側曲面１７ｂによって、中間軸部１７は、略楕円状、ラグビーボール形状、又はアーモンド形状から、頂部１７ａの回転方向の前方の部分が一部、径方向内側に向かって削り取られたような形状をなしている。
ここで、頂部側曲面１７ｂを加工する際には、削り量を抑えつつ加工するため、例えば加工円の中心を仮想線Ｙに対して回転軸１５の回転方向Ｒの後方側に配置して、円弧状に中間軸部１７を削ることが可能である。さらに、頂部側曲面１７ｂと、この頂部側曲面１７ｂと回転方向Ｒ前方に連続する偏心側曲面１７ｃとの接続点までの仮想線Ｙからの角度δは角度αよりも大きい値となっているが（α＜δ）、δはできるだけαに近い値であるとよい。

ここで、上記角度αの値は、本実施形態では例えば０度より大きく５度より小さい値となっている。
図４（ａ）、図４（ｂ）、及び表１に示すように、いずれの条件（ＨＰ（吐出側圧力）／ＬＰ（吸込側圧力））においても、中間軸部１７には、偏心方向に直交する方向に延びる仮想線Ｙを基準として回転方向Ｒ後方に向かって５度より大きく４１度より小さい範囲で最大のガス荷重が作用することが実験結果により確認できた。即ち、最大ガス荷重が作用する範囲はα＝５度〜４１度の範囲である。

また表１におけるＨＰ／ＬＰの値は、一般的な空調機でのＨＰ／ＬＰを想定して設定した。

以上で説明した本実施形態のロータリ圧縮機１によれば、中間軸部１７の頂部１７ａが偏心方向に直交する方向に対して、回転方向Ｒの後方側に０度より大きく５度より小さい角度でずれた位置に配置されている。即ち、偏心方向に直交する方向に延びる仮想線Ｙ上に頂部１７ａが配置されていない。

従って、頂部１７ａが設けられた位置では中間軸部の径が最も大きくなるため、この位置で中間軸部の断面二次モーメントを大きくすることができ、中間軸部の剛性を向上できる。よって各ピストンロータ１４Ａ、１４Ｂに圧縮時の荷重が作用した際にも、回転軸１５の撓み変形を抑えることが可能となる。

特に圧縮時の最大荷重は上記の図４（ａ）、図４（ｂ）、及び表１に示す通り中間軸部１７に対して回転方向Ｒの後方側に５度以上４１度以下の範囲で作用するとの知見が得られた。よって頂部１７ａよりも回転方向Ｒの前方側には圧縮時の最大荷重は作用しない。

この点に関し、本実施形態では頂部１７ａを偏心方向に直交する方向に対して回転方向Ｒの後方側に０度より大きく５度より小さい角度αだけずれた位置に配置しているので、頂部１７ａよりも回転方向Ｒの前方側での中間軸部１７の太さが円柱形状に比べて細くなっている。
しかし、この中間軸部１７の太さが細くなっている部分には、上記の通り圧縮時に作用する荷重は、最大荷重よりも小さくなっていため、上記の位置に頂部１７ａを設けても中間軸部１７の強度を十分に確保できる。そして中間軸部１７の軽量化も図ることができる。

また、本実施形態では中間軸部１７の外周面は、主軸ピストンロータ１４Ａの外周縁と副軸ピストンロータ１４Ｂの外周縁とが重なる一領域ＡＲ内に配置され、中間軸部１７の外周面を頂部１７ａの回転方向Ｒの前方側で削り取るようにして頂部１７ａが形成されている。このため、回転軸１５が回転した際に、中間軸部１７周りに存在する潤滑油が、中間軸部１７の頂部１７ａに向かって滑らかに案内され、回転方向Ｒの後方に向けて中間軸部１７の外周面を滑らかに流通する。従って、回転時に潤滑油が中間軸部１７によって撹拌される際の撹拌ロスを低減することができる。

特に本実施形態では、中間軸部１７の外周面として頂部側曲面１７ｂと偏心側曲面１７ｃを設けることで、頂部１７ａよりも回転方向Ｒの前方側で、中間軸部１７の外周面に上記交点Ｐから頂部１７ａに向かって角の無い滑らかな曲面が形成される。よって、潤滑油が回転軸１５によって撹拌された際に、偏心側曲面１７ｃから頂部側曲面１７ｂに向かって、潤滑油がこれらの面に案内されて滑らかに流通する。従って頂部１７ａを有する中間軸部１７であっても潤滑油の撹拌ロスを低減することができる。

さらに、軸線Ｏを挟んで対称位置に一対の頂部１７ａを設けることで、中間軸部１７の強度を確保しつつ中間軸部１７の外周面で円滑に潤滑油を案内し、潤滑油の撹拌ロスをさらに低減することができる。さらに、回転時には、中間軸部１７の頂部１７ａの位置に作用する遠心力を頂部１７ａ同士で打消し合い、回転軸１５の回転時の安定性を向上できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、図５に示すように頂部１７ａは一か所にのみ設けてもよい。そしてこの頂部１７ａは偏心方向に直交する仮想線Ｙに対して回転方向Ｒの後方に０度より大きく５度より小さい角度βずれた位置に配置されている。

さらに、図６に示すように、頂部１７ａは一対設けられており、各々の頂部１７ａが配置される位置は、偏心方向に直交する仮想線Ｙに対して回転方向Ｒの後方に角度θ１、θ２ずれた位置に配置されている。θ１、θ２は互いに異なる角度であって、いずれも偏心方向に直交する仮想線Ｙに対して回転方向Ｒの後方に０度より大きく５度より小さい角度となっている。

また中間軸部１７の頂部側曲面１７ｂは円弧状の曲面に限定されることなく、例えば平面状に形成されてもよい。

また、頂部１７ａは、一領域ＡＲの外部に配置されてもよい。

また上記の角度α、β、θ１、θ２は、一例として０度より大きく５度より小さい値としたが、これに限定されることはない。即ち、中間軸部１７に最大荷重が作用する位置に軸線Ｏとの距離が最も大きくなる頂部１７ａが位置すればよいので、α、β、θ１、θ２の値は０度より大きく４５度より小さくなっていればよい。特に頂部１７ａが、一領域ＡＲの外部に配置されている場合には、頂部１７ａの回転方向Ｒの後方で極端に中間軸部１７の径が小さくなることがなくなるので、この点を考慮してα、β、θ１、θ２を上述のように０度より大きく５度より小さい値に限定しなくともよい。

１…ロータリ圧縮機
１０…仕切板
１１…ケーシング
１２Ａ…主軸側シリンダ
１２Ｂ…副軸側シリンダ
１２Ｓ１、１２Ｓ２…シリンダ内壁面
１３Ａ…主軸側偏心軸部
１３Ｂ…副軸側偏心軸部
１３Ａａ、１３Ｂａ…外周縁
１４Ａ…主軸ピストンロータ
１４Ｂ…副軸ピストンロータ
１４Ａａ、１４Ｂａ…外周縁
１５…回転軸
１６…軸本体
１８…駆動部
１７…中間軸部
１７ａ…頂部
１７ｂ…頂部側曲面
１７ｃ…偏心側曲面
１９…ロータ
２０…ステータ
２２Ａ…開口
２２Ｂ…開口
２３Ａ…吸入ポート
２３Ｂ…吸入ポート
２４…アキュムレータ
２４ａ…吸入口
２５…ステー
２６Ａ…吸入管
２６Ｂ…吸入管
２７…吐出口
Ｓ…圧縮室
Ｓ１…第一圧縮室
Ｓ２…第二圧縮室
Ｒ…回転方向
Ｏ…軸線
Ｏ１…偏心軸
Ｏ２…偏心軸
ＡＲ…一領域
Ｘ…仮想線
Ｐ…交点

本発明の一の態様に係るロータリ圧縮機の回転軸は、圧縮室を内側に有するケーシングに対して回転可能に支持されて、軸線を中心として回転駆動されることで流体を潤滑油とともに圧縮可能なロータリ圧縮機の回転軸であって、前記軸線を中心として棒状に延びる軸本体と、前記軸本体に偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第一圧縮室に収容される主軸ピストンロータと、前記主軸ピストンロータと前記軸線の方向に離れて配置され、前記主軸ピストンロータとは１８０度位相が異なる方向に前記軸本体に対して偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第二圧縮室に収容される副軸ピストンロータと、周囲に前記潤滑油が存在し、前記主軸ピストンロータと前記副軸ピストンロータとに挟まれた位置で前記軸本体に設けられた中間軸部とを備え、前記中間軸部は、前記軸線に直交する断面で見た際に、前記主軸ピストンロータ及び前記副軸ピストンロータの偏心方向に交差する方向に凸となり、前記中間軸部の外周面と前記軸線との距離が最も大きくなる頂部を前記外周面上に有し、前記頂部は、前記軸線を挟んで対称の位置に一対設けられ、前記中間軸部を前記軸線に直交する断面で見た際に、前記中間軸部は、前記主軸ピストンロータの外周縁と前記副軸ピストンロータの外周縁とが重なる一領域から、前記頂部の回転方向の前方側の部分のみが一部、径方向内側に向かって削り取られたような形状をなしていることで、前記頂部は、前記偏心方向に直交して前記軸線を通過する仮想線に対して、回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置されている。

このようなロータリ圧縮機の回転軸によれば、中間軸部の頂部が偏心方向に直交して軸線を通る仮想線に対して回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置されている。即ち、偏心方向に直交して軸線を通る仮想線上に頂部が配置されず、仮想線に対して回転方向の後方側にずれた位置で、中間軸部の径が最も大きくなる。よって頂部が設けられた位置で中間軸部の断面二次モーメントを大きくすることができ、中間軸部の剛性を向上できる。
ここで、圧縮時の最大荷重は、中間軸部に対して、仮想線から回転方向の後方側に５度より大きく４１度より小さい範囲で作用するとの知見が得られた。本態様では頂部が、仮想線に対して回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置されてこの位置で剛性が高くなっているので、頂部よりも回転方向の前方側での中間軸部の太さが円柱形状に比べて細くなっていたとしても、強度を十分に確保できる。よって中間軸部の軽量化を図りつつ、強度の確保が可能である。よって各ピストンロータからの圧縮時の荷重が回転軸に作用した際にも、回転軸の撓み変形を抑えることが可能となる。
また、上記のロータリ圧縮機の回転軸では、前記頂部は、前記軸線を挟んで対称の位置に一対設けられている。このように対称な位置に頂部を設けることで、中間軸部の強度を確保しつつ円滑に潤滑油を案内し、回転軸の回転時の撹拌ロスをさらに低減することができる。さらに、回転時に中間軸部の頂部の位置に作用する遠心力を一対の頂部同士で打消し合い、回転軸の回転時の安定性を向上できる。

本発明の一の態様に係るロータリ圧縮機の回転軸は、圧縮室を内側に有するケーシングに対して回転可能に支持されて、軸線を中心として回転駆動されることで流体を潤滑油とともに圧縮可能なロータリ圧縮機の回転軸であって、前記軸線を中心として棒状に延びる軸本体と、前記軸本体に偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第一圧縮室に収容される主軸ピストンロータと、前記主軸ピストンロータと前記軸線の方向に離れて配置され、前記主軸ピストンロータとは１８０度位相が異なる方向に前記軸本体に対して偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第二圧縮室に収容される副軸ピストンロータと、周囲に前記潤滑油が存在し、前記主軸ピストンロータと前記副軸ピストンロータとに挟まれた位置で前記軸本体に設けられた中間軸部とを備え、前記中間軸部は、前記軸線に直交する断面で見た際に、前記主軸ピストンロータ及び前記副軸ピストンロータの偏心方向に交差する方向に凸となり、前記中間軸部の外周面と前記軸線との距離が最も大きくなる頂部を前記外周面上に有し、前記軸線に直交する断面で見た際に、前記中間軸部の外周面は、前記主軸ピストンロータの外周縁と前記副軸ピストンロータの外周縁とが重なる一領域内に配置され、前記頂部は、前記偏心方向に直交して前記軸線を通過する仮想線に対して回転方向の後方側に０度より大きく５度より小さい角度でずれた位置に配置されている。

本発明の一の態様に係るロータリ圧縮機の回転軸は、圧縮室を内側に有するケーシングに対して回転可能に支持されて、軸線を中心として回転駆動されることで流体を潤滑油とともに圧縮可能なロータリ圧縮機の回転軸であって、前記軸線を中心として棒状に延びる軸本体と、前記軸本体に偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第一圧縮室に収容される主軸ピストンロータと、前記主軸ピストンロータと前記軸線の方向に離れて配置され、前記主軸ピストンロータとは１８０度位相が異なる方向に前記軸本体に対して偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第二圧縮室に収容される副軸ピストンロータと、周囲に前記潤滑油が存在し、前記主軸ピストンロータと前記副軸ピストンロータとに挟まれた位置で前記軸本体に設けられた中間軸部とを備え、前記中間軸部は、前記軸線に直交する断面で見た際に、前記主軸ピストンロータ及び前記副軸ピストンロータの偏心方向に交差する方向に凸となり、前記中間軸部の外周面と前記軸線との距離が最も大きくなる頂部を前記外周面上に有し、前記頂部は、前記偏心方向に直交して前記軸線を通過する仮想線に対して、回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置され、前記頂部は、前記軸線を挟んで対称の位置に一対設けられ、一対の前記頂部の各々では、前記偏心方向に直交する方向に対する前記回転方向の後方側への角度のずれ量が互いに異なっている。

Claims (7)

1. 圧縮室を内側に有するケーシングに対して回転可能に支持されて、軸線を中心として回転駆動されることで流体を潤滑油とともに圧縮可能なロータリ圧縮機の回転軸であって、
   前記軸線を中心として棒状に延びる軸本体と、
   前記軸本体に偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第一圧縮室に収容される主軸ピストンロータと、
   前記主軸ピストンロータと前記軸線の方向に離れて配置され、前記主軸ピストンロータとは１８０度位相が異なる方向に前記軸本体に対して偏心して設けられ、前記圧縮室のうちの第二圧縮室に収容される副軸ピストンロータと、
   周囲に前記潤滑油が存在し、前記主軸ピストンロータと前記副軸ピストンロータとに挟まれた位置で前記軸本体に設けられた中間軸部と
   を備え、
   前記中間軸部は、前記軸線に直交する断面で見た際に、前記主軸ピストンロータ及び前記副軸ピストンロータの偏心方向に交差する方向に凸となり、前記中間軸部の外周面と前記軸線との距離が最も大きくなる頂部を前記外周面上に有し、
   前記頂部は、前記偏心方向に直交して前記軸線を通過する仮想線に対して、回転方向の後方側に０度より大きく４５度より小さい角度でずれた位置に配置されているロータリ圧縮機の回転軸。
2. 前記軸線に直交する断面で見た際に、前記中間軸部の外周面は、前記主軸ピストンロータの外周縁と前記副軸ピストンロータの外周縁とが重なる一領域内に配置されている請求項１に記載のロータリ圧縮機の回転軸。
3. 前記頂部は、前記仮想線に対して回転方向の後方側に０度より大きく５度より小さい角度でずれた位置に配置されている請求項２に記載のロータリ圧縮機の回転軸。
4. 前記中間軸部の外周面は、前記一領域の外縁の内側に配置されて前記頂部から回転方向の前方に向かって軸線から離れる方向に凸状に湾曲して延びる頂部側曲面と、
   前記頂部側曲面に滑らかに連続するとともに、前記偏心方向に延びる仮想線と前記一領域の外縁との交点を含む位置に設けられて該一領域の外縁に沿って延びる偏心側曲面とを有する請求項２又は３に記載のロータリ圧縮機の回転軸。
5. 前記頂部は、前記軸線を挟んで対称の位置に一対設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機の回転軸。
6. 一対の前記頂部の各々では、前記偏心方向に直交する方向に対する前記回転方向の後方側への角度のずれ量が互いに異なっている請求項５に記載のロータリ圧縮機の回転軸。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の回転軸と、
   前記回転軸を回転駆動する駆動部と、
   前記回転軸及び前記駆動部を収容するとともに、前記第一圧縮室及び前記第二圧縮室を内側に有するケーシングと、
   を備えるロータリ圧縮機。

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