JP7063699B2

JP7063699B2 - クランクシャフト、ロータリー圧縮機、及びクランクシャフトの組立方法

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Publication number: JP7063699B2
Application number: JP2018079336A
Authority: JP
Inventors: 真小川; 創佐藤; 央幸木全; 郁男江崎; 将成宇野; 紘史島谷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2038-04-17
Also published as: EP3557067B1; EP3557067A1; JP2019183818A

Description

本発明は、クランクシャフト、ロータリー圧縮機、及びクランクシャフトの組立方法に関する。

例えば空調装置における冷媒の圧縮に用いられる装置として、アキュムレータと、圧縮機と、を備えるものが知られている。アキュムレータは、圧縮機への導入に先立って冷媒を気液分離する。圧縮機とアキュムレータとは吸入管によって接続されている。圧縮機は、この吸入管を通じてアキュムレータから供給された気相冷媒のみを圧縮して、高圧の気相冷媒を生成する。

例えば、特許文献１には、シャフト（クランクシャフト）と、シャフトの偏心部に装着されたローラ（ロータ）と、ローラを収容するシリンダ室を有するシリンダと、シリンダの端面で軸受として機能するフロントヘッド及びリアヘッドと、を備えた圧縮機が記載されている。ローラには、複数の溝部が形成されている。

特開２０１０－２２３０３４号公報

ここで、上記のような圧縮機では、冷媒を圧縮する際のガス荷重によってクランクシャフトが撓み、ロータに対してクランクシャフトが傾いてしまう場合がある。その結果、ロータがクランクシャフトに対して片当たり状態となることがある。このような片当たりが生じると、クランクシャフトに生じる応力が部分的に大きくなることで摩擦損失が増大し、圧縮機の性能が損なわれたり、信頼性の低下を招く可能性がある。そこで、クランクシャフトの撓みの影響を回避することが可能な圧縮機に対する要請が高まっている。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、撓みによる圧縮機の性能の低下を抑制することが可能なクランクシャフト、ロータリー圧縮機、及びクランクシャフトの組立方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、クランクシャフトは、ロータリー圧縮機において軸線回りに回転するクランクシャフトであって、前記軸線に沿って延びる第一軸部と、前記軸線の延びる軸線方向における前記第一軸部の一方側に設けられ、前記軸線に対する径方向に偏心しているとともに、前記第一軸部よりも大きな径寸法を有する第一偏心軸部と、前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第一偏心軸部の一方側に取り付けられた第二軸部と、前記第一偏心軸部を前記径方向の外側から覆うピストンロータと、を備え、前記ピストンロータは、環状をなす複数のロータ分割体を有し、複数の前記ロータ分割体は、互いに当接した状態で互いに前記軸線を中心とする周方向及び前記径方向に相対移動可能とされ、複数の前記ロータ分割体は、前記第一偏心軸部が傾いた場合に、前記第一偏心軸部の傾きに追従するように、前記ロータ分割体の一つずつの前記径方向の位置がずれる。

このような構成とすることで、クランクシャフトが撓んでも、クランクシャフトの撓みに追従するように、ロータ分割体の一つずつの径方向の位置がずれる。これにより、クランクシャフトに対するピストンロータの接触領域が多くなり、片当たりの影響を抑えることができる。その結果、ピストンロータとクランクシャフトとの間における摩擦損失を低減することができる。したがって、信頼性も向上させることができる。
また、クランクシャフトが撓んで第一偏心軸部が傾いても、第一偏心軸部の傾きに追従するように、ロータ分割体の一つずつの径方向の位置がずれる。これにより、第一偏心軸部に対するピストンロータの接触領域が多くなり、片当たりの影響を抑えることができる。その結果、ピストンロータと第一偏心軸部との間における摩擦損失を低減することができる。したがって、クランクシャフトとしての信頼性も向上させることができる。

本発明の第二の態様によれば、前記複数のロータ分割体は、厚み方向において互いに同一の寸法を有していてもよい。

このような構成とすることで、ピストンロータを容易に形成することができる。

本発明の第三の態様によれば、クランクシャフトは、前記軸線方向における前記第二軸部の一方側に設けられ、前記第一偏心軸部とは異なる方向に偏心しているとともに、前記第二軸部よりも大きく、かつ第一偏心軸部よりも小さな径寸法を有する第二偏心軸部と、前記第二偏心軸部を前記径方向の外側から覆う環状の第二ピストンロータと、前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第二偏心軸部の一方側に取り付けられた第三軸部と、をさらに備え、前記第二軸部及び第三軸部は、前記第一偏心軸部よりも小さな径寸法を有し、前記第一偏心軸部は、前記第一軸部に対して部分的に径方向の内側に窪むように配置され、前記軸線方向における各前記ロータ分割体の寸法は、前記軸線方向における前記第二軸部の寸法以下であってもよい。

このような構成とすることで、軸線方向における第三軸部側から第二軸部の位置までロータ分割体を移動させて径方向に移動させることで、第一偏心軸部の軸心とロータ分割体の軸心とを一致させることができる。即ち、複数のロータ分割体を第一偏心軸部に円滑にはめ込むことができる。したがって、軸線方向における第一ピストンロータ全体としての寸法によらず、軸線方向における第二軸部の寸法を小さくすることができる。クランクシャフトは、第一軸部及び第三軸部を基準として、第二軸部が最も撓む可能性が高い。この第二軸部の寸法が小さくなることで、撓みを有効に抑えることができる。さらに、第二軸部が短くなることで、軸線方向におけるシャフト本体の全体の寸法も小さくすることができる。これらにより、シャフト本体の剛性が高くなり、撓みが生じる可能性を低減することができる。

本発明の第四の態様によれば、ロータリー圧縮機は、上記態様のクランクシャフトと、前記第一偏心軸部を収容し、前記クランクシャフトの回転に伴って流体を圧縮する圧縮室が形成される圧縮機構部と、前記第一軸部を回転可能に支持する軸受部と、を備える。

本発明の第五の態様によれば、クランクシャフトの組立方法は、軸線に沿って延びる第一軸部と、前記軸線の延びる軸線方向における前記第一軸部の一方側に設けられ、前記軸線に対する径方向に偏心しているとともに、前記第一軸部よりも大きな径寸法を有する第一偏心軸部と、前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第一偏心軸部の一方側に取り付けられた第二軸部と、前記第一偏心軸部を前記軸線に対する径方向の外側から覆う環状をなす複数のロータ分割体を有する第一ピストンロータと、前記軸線方向における前記第二軸部の一方側に設けられ、前記第一偏心軸部とは異なる方向に偏心しているとともに、前記第二軸部よりも大きな径寸法を有する第二偏心軸部と、前記第二偏心軸部を前記径方向の外側から覆う環状の第二ピストンロータと、前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第二偏心軸部の一方側に取り付けられた第三軸部と、を有するクランクシャフトの組立方法であって、前記複数のロータ分割体を前記第三軸部側から１つずつ前記第一偏心軸部の外周面にはめ込むとともに、互いに相対移動可能な状態で複数の前記ロータ分割体を当接させる工程を含み、複数の前記ロータ分割体は、互いに当接した状態で互いに前記軸線を中心とする周方向及び前記径方向に相対移動可能とされ、複数の前記ロータ分割体は、前記第一偏心軸部が傾いた場合に、前記第一偏心軸部の傾きに追従するように、前記ロータ分割体の一つずつの前記径方向の位置がずれる。

本発明によれば、撓みによる圧縮機の性能の低下を抑制することができる。

本発明の第一実施形態に係る圧縮機システムの構成を示す断面図である。本発明の第一実施形態に係るクランクシャフトの構成を示す断面図である。本発明の第一実施形態に係るクランクシャフトの組立方法の工程を示す工程図である。本発明の第一実施形態に係るクランクシャフトの組立方法を示す説明図である。本発明の第二実施形態に係るクランクシャフトの構成を示す断面図である。本発明の第二実施形態に係るクランクシャフトの組立方法を示す説明図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。なお、以降の説明における「同一」との表現は、実質的な同一を指すものであって、例えば設計上の公差や製造上の誤差は許容するものである。

図１に示すように、本実施形態に係る圧縮機システム１００は、アキュムレータ２４と、吸入管２６Ａ、２６Ｂ（第一吸入管２６Ａ、第二吸入管２６Ｂ）と、圧縮機１０と、を備えている。本実施形態に係る圧縮機１０は、２気筒タイプのロータリー圧縮機である。圧縮機１０は、外部電源によって駆動されるモータ１８と、モータ１８によって駆動されることで冷媒（流体）を圧縮する圧縮機構部１０Ａと、モータ１８及び圧縮機構部１０Ａを覆うハウジング１１と、を備えている。

圧縮機構部１０Ａは、モータ１８によって回転されるクランクシャフト１６と、クランクシャフト１６の回転に伴って偏心回転するピストンロータ１３Ａ、１３Ｂ（第一ピストンロータ１３Ａ、第二ピストンロータ１３Ｂ）と、ピストンロータ１３Ａ，１３Ｂを収容する圧縮室が内部に形成されたシリンダ１２Ａ、１２Ｂ（第一シリンダ１２Ａ、第二シリンダ１２Ｂ）と、を備えている。

圧縮機構部１０Ａは、円筒形状のハウジング１１内に、ディスク状の第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂが上下２段に設けられている。ハウジング１１は、第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂを囲うことで、圧縮された冷媒が排出される吐出空間Ｖを形成する。第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂの内部には、各々、その内壁面の内側よりも小さな外形を有する円筒状の第一ピストンロータ１３Ａ及び第二ピストンロータ１３Ｂが配置されている。第一ピストンロータ１３Ａ及び第二ピストンロータ１３Ｂは、各々、クランクシャフト１６における偏心軸部１４Ａ、１４Ｂ（第一偏心軸部１４Ａ、第二偏心軸部１４Ｂ：後述）に挿入固定されている。

上段側のシリンダ１２Ａの第一ピストンロータ１３Ａと、下段側の第二ピストンロータ１３Ｂとは、その位相が互いに１８０°だけ異なるように設けられている。即ち、第一ピストンロータ１３Ａは、第二ピストンロータ１３Ｂとは軸線Ｏを中心とする周方向における位置が反対となるように偏心している。また、上下の第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂの間には、ディスク状の仕切板１５が設けられている。仕切板１５により、上段側のシリンダ１２Ａ内の空間Ｒと、下段側の空間Ｒとが互いに区画されて、それぞれ上段側の圧縮室Ｒ１と下段側の圧縮室Ｒ２とされている。

第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂは、上部軸受部１７Ａ、及び下部軸受部１７Ｂによってハウジング１１に固定されている。より具体的には、上部軸受部１７Ａは第一シリンダ１２Ａの上部に固定され、円盤状をなしている。上部軸受部１７Ａの外周面はハウジング１１の内周面に固定されている。下部軸受部１７Ｂは第二シリンダ１２Ｂの下部に固定され、円盤状をなしている。下部軸受部１７Ｂの外周面はハウジング１１の内周面に固定されている。即ち、第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂは、ハウジング１１に直接的に固定されておらず、上部軸受部１７Ａ、及び下部軸受部１７Ｂを介してハウジング１１に固定されている。

圧縮機１０には、圧縮機１０への供給に先立って冷媒を気液分離するアキュムレータ２４がステー２５を介してハウジング１１に固定されている。アキュムレータ２４には、圧縮前の冷媒が貯留されている。アキュムレータ２４と圧縮機１０との間には、アキュムレータ２４内の冷媒を圧縮機１０に吸入させるための第一吸入管２６Ａ及び第二吸入管２６Ｂが設けられている。第一吸入管２６Ａ及び第二吸入管２６Ｂの一端はアキュムレータ２４の下部に接続されている。第一吸入管２６Ａ及び第二吸入管２６Ｂの他端は開口２２Ａ、２２Ｂを通して、第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂにそれぞれ形成された吸入ポート２３Ａ、２３Ｂ（第一吸入ポート２３Ａ、第二吸入ポート２３Ｂ）に接続されている。

次に、図２を参照してクランクシャフト１６の構成について詳述する。同図に示すように、クランクシャフト１６は、軸線Ｏに沿って延びている。クランクシャフト１６は、上部軸受部１７Ａ及び下部軸受部１７Ｂにより、軸線Ｏ回りに回転可能に支持されている。クランクシャフト１６は、シャフト本体１６Ｈと、第一ピストンロータ１３Ａと、第二ピストンロータ１３Ｂと、を有している。シャフト本体１６Ｈは、第一軸部（主軸）１６Ａと、第一偏心軸部（上部クランクピン）１４Ａと、第二軸部（中間軸）１６Ｂと、第二偏心軸部（下部クランクピン）１４Ｂと、第三軸部（副軸）１６Ｃと、を有している。

第一軸部１６Ａは、軸線Ｏに沿って延びている。第一軸部１６Ａは、シャフト本体１６Ｈにおいて、最も軸線Ｏ方向の寸法が長く形成されている。

第一偏心軸部１４Ａは、軸線Ｏ方向における第一軸部１６Ａの一方側（下部側）で一体に設けられている。第一偏心軸部１４Ａは、軸線Ｏに対する径方向に偏心するとともに、第一軸部１６Ａよりも大きな径寸法を有する円盤状をなしている。したがって、第一偏心軸部１４Ａの外周面における偏心方向と一致する部分は、第一軸部１６Ａの外周面よりも径方向の外側に突出している。また、第一偏心軸部１４Ａの外周面における偏心方向とは反対側の部分（後退部Ａｒ）は、第一軸部１６Ａの外周面よりも軸線Ｏ方向に対する径方向の内側に位置している。つまり、第一偏心軸部１４Ａは、後退部Ａｒにおいて、第一軸部１６Ａの外周面から窪むように形成されている。第一偏心軸部１４Ａは、上述の圧縮室Ｒ１内に収容される。第一偏心軸部１４Ａには第一ピストンロータ１３Ａが取り付けられている。第一ピストンロータ１３Ａの詳細な構成については後述する。

第二軸部１６Ｂは、軸線Ｏに沿って延びるとともに、軸線Ｏ方向における第一偏心軸部１４Ａの一方側に一体に設けられている。第二軸部１６Ｂは、第一軸部１６Ａよりも小さな径寸法を有している。第二軸部１６Ｂは、第一軸部１６Ａと同軸上に配置されている。第二軸部１６Ｂの軸線Ｏ方向の寸法は、第一軸部１６Ａ、第一偏心軸部１４Ａ、第二偏心軸部１４Ｂ、及び第三軸部１６Ｃのいずれよりも小さくされている。

第二偏心軸部１４Ｂは、軸線Ｏ方向における第二軸部１６Ｂの一方側に一体に設けられている。第二偏心軸部１４Ｂは、第二軸部１６Ｂよりも大きな径寸法を有する円盤状をなしている。第二偏心軸部１４Ｂは全周にわたって、第二軸部１６Ｂ及び第三軸部１６Ｃの外周面よりも径方向の外側に突出している。第二偏心軸部１４Ｂの外周面には、第二偏心軸部１４Ｂを径方向の外側から覆う環状の第二ピストンロータ１３Ｂが取り付けられている。第二偏心軸部１４Ｂの径寸法は、第一偏心軸部１４Ａの径寸法と同一である。なお、第二偏心軸部１４Ｂの外径寸法は、第一偏心軸部１４Ａの径寸法よりも大きくなければよい。

第三軸部１６Ｃは、軸線Ｏに沿って延びるとともに、軸線Ｏ方向における第二偏心軸部１４Ｂの一方側に一体に取り付けられている。第三軸部１６Ｃは、上記の第一軸部１６Ａよりも小さく、かつ第二軸部１６Ｂと同一の径寸法を有している。第三軸部１６Ｃは、第一軸部１６Ａと同軸上に配置されている。

第一軸部１６Ａは、上部軸受部１７Ａから上方（モータ１８が位置する方向）に突出している。第一軸部１６Ａの上部軸受部１７Ａから上方に突出している部分には、クランクシャフト１６を回転駆動させるためのモータ１８のロータ１９Ａが一体に設けられている。ロータ１９Ａの外周部に対向して、ステータ１９Ｂが、ハウジング１１の内周面に固定されて設けられている。

第一ピストンロータ１３Ａは、軸線Ｏ方向に互いに当接する複数（本実施形態では三つ）のロータ分割体１３１Ａを有するピストンロータである。環状をなす各ロータ分割体１３１Ａ同士は、軸線Ｏ方向に互いに当接している。各ロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向における寸法（厚み寸法）は互いに同一であり、同形状をなしている。即ち、第一ピストンロータ１３Ａは、軸線Ｏ方向において等分割（３等分割）されている。言い換えると、第一偏心軸部１４Ａの軸線Ｏ方向における寸法は、３つ分のロータ分割体１３１Ａの寸法と同一である。さらに、一つのロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向における寸法は、軸線Ｏ方向における第二軸部１６Ｂの寸法以下とされている。より具体的には、軸線Ｏ方向における各ロータ分割体１３１Ａの寸法は、第二軸部１６Ｂの軸線Ｏ方向における寸法よりもわずかに小さいことが好ましい。

さらに、第一偏心軸部１４Ａの後退部Ａｒは、第一軸部１６Ａの外周面よりも軸線Ｏ方向に対する径方向の内側に位置している。その結果、３つのロータ分割体１３１Ａのうち、軸線Ｏ方向における最も他方側（即ち、最も上部側）に位置するロータ分割体１３１Ａは、第一軸部１６Ａの端面Ａ１に当接している。第二ピストンロータ１３Ｂは、第一ピストンロータ１３Ａとは異なり、軸線Ｏ方向において分割されることなく、一つの部材として形成されている。第二ピストンロータ１３Ｂの軸線Ｏ方向における寸法は、第二偏心軸部１４Ｂの軸線Ｏ方向の寸法に等しい。

続いて、本実施形態に係るクランクシャフト１６の組立方法について図３と図４を参照して説明する。図３に示すように、クランクシャフトの組立方法は、準備工程Ｓ１と、第一ロータ取付工程Ｓ２と、第二ロータ取付工程Ｓ３と、を含む。

準備工程Ｓ１では、上述したシャフト本体１６Ｈが準備される。シャフト本体１６Ｈを製作するに当たっては、例えば第一軸部１６Ａ、第一偏心軸部１４Ａ、第二軸部１６Ｂ、第二偏心軸部１４Ｂ、及び第三軸部１６Ｃを軸線Ｏ方向に順に溶接する方法や全てを一体に削り出して形成する方法が挙げられる。

次いで、第一ロータ取付工程Ｓ２では、シャフト本体１６Ｈにおける第一偏心軸部１４Ａに対して、上述の第一ピストンロータ１３Ａが取り付けられる。

第一ピストンロータ１３Ａを取り付けるに当たっては、ロータ分割体１３１Ａが１つずつ第一偏心軸部１４Ａに取り付けられていく。即ち、本実施形態では第一ピストンロータ１３Ａが３つのロータ分割体１３１Ａを有していることから、３回にわたってロータ分割体１３１Ａが順に第一偏心軸部１４Ａに取り付けられていく。

各ロータ分割体１３１Ａを取り付けるに当たっては、図４に示すように、軸線Ｏ方向の一方側からシャフト本体１６Ｈにロータ分割体１３１Ａが挿通される。即ち、第三軸部１６Ｃ側からロータ分割体１３１Ａが挿通される。

次いで、ロータ分割体１３１Ａは、さらに上方（軸線Ｏ方向の他方側）に移動されて、第二偏心軸部１４Ｂを通過させられる。ここで、上述のように、第二偏心軸部１４Ｂの径寸法は第一偏心軸部１４Ａの径寸法と同一であることから、ロータ分割体１３１Ａは第二偏心軸部１４Ｂを円滑に通過することができる。

さらに、第二偏心軸部１４Ｂを通過したロータ分割体１３１Ａは、軸線Ｏ方向において第二軸部１６Ｂと同一の位置まで移動される。その後、このロータ分割体１３１Ａは、軸線Ｏに直交する方向に移動される。具体的には図４に示すように、ロータ分割体１３１Ａは、第一偏心軸部１４Ａの偏心方向に移動されて、ロータ分割体１３１Ａの軸心と第一偏心軸部１４Ａの軸心とが一致される。この状態からロータ分割体１３１Ａは上方に移動される。以上の工程が、複数（３つ）のロータ分割体１３１Ａごとに繰り返して実行される。その後、周方向及び径方向に互いに相対移動可能な状態で複数のロータ分割体１３１Ａが当接される。これにより、第一ロータ取付工程Ｓ２が完了する。

次いで、第二ロータ取付工程Ｓ３が実行される。第二ロータ取付工程Ｓ３では、一つの部材として形成された環状の第二ピストンロータ１３Ｂが、第三軸部１６Ｃ側から第二偏心軸部１４Ｂの外周側にはめ込まれる。以上により、本実施形態に係るクランクシャフトの組立方法に係る全工程が完了する。

続いて、本実施形態に係る圧縮機システム１００の動作について説明する。圧縮機システム１００を運転するに当たっては、外部からの電力供給によってまずモータ１８を駆動する。モータ１８の駆動に伴って、シャフト本体１６Ｈが軸線Ｏ回りに回転する。シャフト本体１６Ｈの回転に伴って第一偏心軸部１４Ａ、第二偏心軸部１４Ｂがシャフト本体１６Ｈの中心軸線（軸線Ｏ）回りに旋回する。この旋回に追従するようにして、第一ピストンロータ１３Ａ及び第二ピストンロータ１３Ｂが圧縮室Ｒ１、Ｒ２内で偏心回転する。第一ピストンロータ１３Ａ及び第二ピストンロータ１３Ｂの偏心回転によって、圧縮室Ｒ１、Ｒ２の容積が変化し、圧縮室Ｒ１、Ｒ２内に取り込まれた冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、ハウジング１１内の吐出空間Ｖを経て外部に取り出される。

ここで、圧縮機システム１００の継続運転に伴って、シャフト本体１６Ｈに撓みが生じる場合がある。特に、本実施形態に係る圧縮機システム１００のように、２つの第一シリンダ１２Ａ及び第二シリンダ１２Ｂを有するツインロータリー圧縮機では、１つのみのシリンダを有するシングルロータリー圧縮機に比べてシャフト本体１６Ｈの長さ（軸線Ｏ方向における寸法）が長くなる。その結果、上部軸受部１７Ａと下部軸受部１７Ｂとの間でシャフト本体１６Ｈに撓みが生じやすい。シャフト本体１６Ｈに撓みが生じると、軸線Ｏ方向におけるシャフト本体１６Ｈの中央付近に形成された第一偏心軸部１４Ａが傾き、第一ピストンロータ１３Ａが第一偏心軸部１４Ａに対して片当たり状態となる場合がある。その結果、第一ピストンロータ１３Ａによって第一偏心軸部１４Ａに生じる応力が部分的に増加し、シャフト本体１６Ｈでの摩擦損失が増加してしまう可能性がある。さらに、騒音や振動の増加にもつながる可能性もある。

しかしながら、上記の構成では、第一ピストンロータ１３Ａは軸線Ｏ方向に互いに当接した状態で互いに相対移動可能な複数のロータ分割体１３１Ａで構成されている。即ち、第一ピストンロータ１３Ａは軸線Ｏ方向に複数に分割されている。したがって、シャフト本体１６Ｈが撓んで第一偏心軸部１４Ａが傾いても、第一偏心軸部１４Ａの傾きに追従するように、ロータ分割体１３１Ａの一つずつの径方向の位置がずれる。これにより、第一偏心軸部１４Ａに対する第一ピストンロータ１３Ａの接触領域が多くなり、片当たりの影響を抑えることができる。その結果、第一ピストンロータ１３Ａと第一偏心軸部１４Ａとの間における摩擦損失を低減することができる。その結果、クランクシャフト１６の撓みによる圧縮機１０の性能をさらに向上させることができる。また、クランクシャフト１６としての信頼性や圧縮機１０としての信頼性を向上させることができる。

ここで、第一ピストンロータ１３Ａを第一偏心軸部１４Ａに取り付けるに当たっては、環状の第一ピストンロータ１３Ａを軸線Ｏ方向の端部からシャフト本体１６Ｈに挿通させる工程が取られる。しかしながら、第一偏心軸部１４Ａが第一軸部１６Ａに対して部分的に径方向の外側に凹むように配置されて後退部Ａｒが形成されていることで、第一ピストンロータ１３Ａを軸線Ｏ方向における第一軸部１６Ａ側から挿通させることができない。そこで、第一ピストンロータ１３Ａを第三軸部１６Ｃ、第二軸部１６Ｂの順に軸線Ｏ方向の一方側から通す必要がある。

このとき、例えば、上記実施形態の構成とは異なり、第一ピストンロータが一体に形成され、かつ軸線Ｏ方向における第一ピストンロータの寸法が第二軸部１６Ｂの寸法よりも大きい場合、第二軸部１６Ｂ及び第二偏心軸部１４Ｂが妨げとなるため第一ピストンロータを第一偏心軸部１４Ａに到達させて正確に取り付けることができない。

しかしながら、上記実施形態の構成では、複数のロータ分割体１３１Ａが軸線Ｏ方向において互いに同一の寸法を有するとともに、各ロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向における寸法が第二軸部１６Ｂの寸法以下に設定されている。したがって、軸線Ｏ方向における第三軸部１６Ｃ側から第二軸部１６Ｂの位置までロータ分割体１３１Ａを移動させて径方向に移動させることで、第一偏心軸部１４Ａの軸心とロータ分割体１３１Ａの軸心とを一致させることができる。即ち、複数のロータ分割体１３１Ａを第一偏心軸部１４Ａに円滑にはめ込むことができる。そのため、複数のロータ分割体１３１Ａが互いに独立していることで、第一ピストンロータが一体に形成されている場合やロータ分割体１３１Ａが部分的に連結されている場合に比べて、シャフト本体１６Ｈに第一ピストンロータ１３Ａを取り付ける際の組み立て性を向上させることができる。さらに、軸線Ｏ方向における第一ピストンロータ１３Ａ全体としての寸法によらず、軸線Ｏ方向における第二軸部１６Ｂの寸法を小さくすることができる。これにより、軸線Ｏ方向におけるシャフト本体１６Ｈの寸法を全体として小さくすることができる。その結果、シャフト本体１６Ｈの剛性が高くなり、撓みが生じる可能性を低減することができる。即ち、上記の構成、及び組立方法によれば、性能の向上した圧縮機１０をより簡便に提供することができる。

また、異なる形状ではなく、同じ形状のロータ分割体１３１Ａによって第一ピストンロータ１３Ａが形成されることで、第一ピストンロータ１３Ａを容易に形成することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について図５と図６を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５に示すように、本実施形態ではクランクシャフト２１６における第二軸部２１６Ｂは、第二軸部本体４０と、第一補強部４１と、第二補強部４２とを有している。

第二軸部本体４０は、軸線Ｏに沿って延びるとともに、軸線Ｏ方向における第一偏心軸部１４Ａの一方側に一体に取り付けられている。第二軸部本体４０は、第一軸部１６Ａよりも小さな径寸法を有している。第二軸部本体４０は、第一軸部１６Ａと同軸上に配置されている第二軸部本体４０の軸線Ｏ方向の寸法は、第三軸部１６Ｃの軸線Ｏ方向の寸法と同程度とされている。つまり、第二軸部本体４０は、第一実施形態の第二軸部１６Ｂよりも軸線Ｏ方向の寸法が長く形成されている。換言すれば、ロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向の寸法よりも長く形成されている。

第一補強部４１は、第一偏心軸部１４Ａに対して、軸線Ｏ方向において隙間をあけない位置に設けられている。第一補強部４１は、第一偏心軸部１４Ａの偏心方向と同一の方向に偏心している。第一補強部４１は、第二軸部本体４０及び第一偏心軸部１４Ａに対して同一の材料によって一体に形成されている。第一補強部４１の軸線Ｏ方向の一方側における端面（補填部下面Ａ１）は、第二偏心軸部１４Ｂの軸線Ｏ方向の他方側における端面（偏心軸部上面Ａ２）と隙間Ｇ１をあけて対向している。この隙間Ｇ１の軸線Ｏ方向における寸法は、ロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向における寸法よりもわずかに大きい。

第二補強部４２は、第二偏心軸部１４Ｂに対して、軸線Ｏ方向において隙間をあけない位置に設けられている。第二補強部４２は、第二偏心軸部１４Ｂの偏心方向と同一の方向に偏心している。即ち、第二補強部４２は、第一偏心軸部１４Ａ及び第一補強部４１の偏心方向とは反対の方向に偏心している。第二補強部４２は、第二軸部本体４０及び第二偏心軸部１４Ｂに対して同一の材料によって一体に形成されている。第二補強部４２の軸線Ｏ方向の他方側における端面（補填部上面Ａ３）は、第一偏心軸部１４Ａの軸線Ｏ方向の一方側における端面（偏心軸部下面Ａ４）と隙間Ｇ２をあけて対向している。この隙間Ｇ２の軸線Ｏ方向における寸法は、ロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向における寸法よりもわずかに大きい。

このような構成を有するクランクシャフト２１６に対して、図６のような工程を経ることで第一ピストンロータ１３Ａが取り付けられる。具体的には、上記第一実施形態で説明したクランクシャフトの組立方法と同様に、まず軸線Ｏ方向における第三軸部１６Ｃ側からロータ分割体１３１Ａが挿通され、上方に移動される。ロータ分割体１３１Ａが軸線Ｏ方向において第二補強部４２と同一の位置に到達した段階で、ロータ分割体１３１Ａは、軸線Ｏに直交する方向（径方向）に移動される。具体的には、ロータ分割体１３１Ａは、第一補強部４１及び第一偏心軸部１４Ａの偏心方向と同一の方向に移動される。この状態から、ロータ分割体１３１Ａはさらに上方に移動される。ロータ分割体１３１Ａが軸線Ｏ方向において第一補強部４１と同一の位置に到達した段階で、ロータ分割体１３１Ａは、軸線Ｏに直交する方向にさらに移動されて、ロータ分割体１３１Ａの軸心と第一偏心軸部１４Ａの軸心とが一致される。この状態から、ロータ分割体１３１Ａは、さらに上方に移動されて第一偏心軸部１４Ａにはめ込まれる。この工程がロータ分割体１３１Ａの数だけ繰り返されることで、第一ピストンロータ１３Ａがクランクシャフト２１６に取り付けられる。

上記の構成によれば、第一実施形態と同様に、複数のロータ分割体１３１Ａによって、第一偏心軸部１４Ａに対する第一ピストンロータ１３Ａの接触領域が多くなり、片当たりの影響を抑えることができる。その結果、第一ピストンロータ１３Ａと第一偏心軸部１４Ａとの間における摩擦損失を低減することができる。その結果、圧縮機１０の性能をさらに向上させることができる。

加えて、上記の構成によれば、第二軸部２１６Ｂに第一補強部４１及び第二補強部４２が設けられている。これにより、第二軸部２１６Ｂの径方向の寸法を大きく確保することができる。その結果、第二軸部２１６Ｂ全体としての剛性が高まり、クランクシャフト２１６に生じる撓みを低減できる。

ここで、第一補強部４１及び第二補強部４２は、それぞれ軸線Ｏに対して偏心している。さらに、補填部下面Ａ１と偏心軸部上面Ａ２との間の軸線Ｏ方向における離間寸法は、ロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向における寸法よりもわずかに大きい。また、補填部上面Ａ３と偏心軸部下面Ａ４との間の軸線Ｏ方向における離間寸法は、ロータ分割体１３１Ａの軸線Ｏ方向における寸法よりもわずかに大きい。したがって、図６に示すように、ロータ分割体１３１Ａを取り付けるに当たって、ロータ分割体１３１Ａが第二偏心軸部１４Ｂを円滑に通過することができる。したがって、第一ピストンロータ１３Ａを等分割したことにより、組立上の制約を受けることなく、第二軸部２１６Ｂに剛性を確保するために径方向の寸法を拡大した領域を形成しつつ、第一ピストンロータ１３Ａの軸線Ｏ方向における寸法を大きく確保することができる。その結果、性能の向上した圧縮機１０をより簡便に提供することができる。

（実施形態の他の変形例）
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、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、及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、上記実施形態では、第二ピストンロータ１３Ｂを軸線Ｏ方向に一体に形成した例について説明した。しかしながら、第二ピストンロータ１３Ｂを、第一ピストンロータ１３Ａと同様に軸線Ｏ方向に分割した構成を採ることも可能である。この構成によれば、第二ピストンロータ１３Ｂにおける摩擦損失の増大が抑えられることで、圧縮機１０の性能をさらに向上させることができる。

また、第一ピストンロータ１３Ａは、本実施形態のように同じ形状のロータ分割体１３１Ａによって形成されることに限定されるものではない。例えば、第一ピストンロータ１３Ａは、軸線Ｏ方向における寸法がそれぞれ異なるロータ分割体によって構成されていてもよい。

１００・・・圧縮機システム
１０・・・圧縮機
１０Ａ・・・圧縮機構部
１１・・・ハウジング
１２Ａ・・・第一シリンダ（シリンダ）
１２Ｂ・・・第二シリンダ（シリンダ）
Ｒ１、Ｒ２・・・圧縮室
１３Ａ・・・第一ピストンロータ（ピストンロータ）
１３Ｂ・・・第二ピストンロータ（ピストンロータ）
１４Ａ・・・第一偏心軸部
１４Ｂ・・・第二偏心軸部
１６・・・クランクシャフト
１６Ａ・・・第一軸部
１６Ｂ、２１６Ｂ・・・第二軸部
１６Ｃ・・・第三軸部
１７Ａ・・・上部軸受部
１７Ｂ・・・下部軸受部
１８・・・モータ
１９Ａ・・・ロータ
１９Ｂ・・・ステータ
２２Ａ・・・第一開口（開口）
２２Ｂ・・・第二開口（開口）
２３Ａ・・・第一吸入ポート（吸込ポート）
２３Ｂ・・・第二吸入ポート（吸込ポート）
２４・・・アキュムレータ
２５・・・ステー
２６Ａ・・・第一吸入管（吸入管）
２６Ｂ・・・第二吸入管（吸入管）
１３１Ａ・・・ロータ分割体
４０・・・第二軸部本体
４１・・・第一補強部
４２・・・第二補強部
Ａ１・・・補填部下面
Ａ２・・・偏心軸部上面
Ａ３・・・補填部上面
Ａ４・・・偏心軸部下面
Ａｒ・・・後退部
Ｇ１、Ｇ２・・・隙間
Ｏ・・・軸線
Ｖ・・・吐出空間
Ｓ１・・・準備工程
Ｓ２・・・第一ロータ取り付け工程
Ｓ３・・・第三ロータ取り付け工程

Claims

ロータリー圧縮機において軸線回りに回転するクランクシャフトであって、
前記軸線に沿って延びる第一軸部と、
前記軸線の延びる軸線方向における前記第一軸部の一方側に設けられ、前記軸線に対する径方向に偏心しているとともに、前記第一軸部よりも大きな径寸法を有する第一偏心軸部と、
前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第一偏心軸部の一方側に取り付けられた第二軸部と、
前記第一偏心軸部を前記径方向の外側から覆うピストンロータと、を備え、
前記ピストンロータは、環状をなす複数のロータ分割体を有し、
複数の前記ロータ分割体は、互いに当接した状態で互いに前記軸線を中心とする周方向及び前記径方向に相対移動可能とされ、
複数の前記ロータ分割体は、前記第一偏心軸部が傾いた場合に、前記第一偏心軸部の傾きに追従するように、前記ロータ分割体の一つずつの前記径方向の位置がずれるクランクシャフト。
前記複数のロータ分割体は、厚み方向において互いに同一の寸法を有する請求項１に記載のクランクシャフト。
前記軸線方向における前記第二軸部の一方側に設けられ、前記第一偏心軸部とは異なる方向に偏心しているとともに、前記第二軸部よりも大きく、かつ第一偏心軸部よりも小さな径寸法を有する第二偏心軸部と、
前記第二偏心軸部を前記径方向の外側から覆う環状の第二ピストンロータと、
前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第二偏心軸部の一方側に取り付けられた第三軸部と、
をさらに備え、
前記第二軸部及び第三軸部は、前記第一偏心軸部よりも小さな径寸法を有し、
前記第一偏心軸部は、前記第一軸部に対して部分的に径方向の内側に窪むように配置され、
前記軸線方向における各前記ロータ分割体の寸法は、前記軸線方向における前記第二軸部の寸法以下である請求項１又は２に記載のクランクシャフト。
請求項１から３の何れか一項に記載のクランクシャフトと、
前記第一偏心軸部を収容し、前記クランクシャフトの回転に伴って流体を圧縮する圧縮室が形成される圧縮機構部と、
前記第一軸部を回転可能に支持する軸受部と、
を備えるロータリー圧縮機。
軸線に沿って延びる第一軸部と、
前記軸線の延びる軸線方向における前記第一軸部の一方側に設けられ、前記軸線に対する径方向に偏心しているとともに、前記第一軸部よりも大きな径寸法を有する第一偏心軸部と、
前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第一偏心軸部の一方側に取り付けられた第二軸部と、
前記第一偏心軸部を前記軸線に対する径方向の外側から覆う環状をなす複数のロータ分割体を有する第一ピストンロータと、
前記軸線方向における前記第二軸部の一方側に設けられ、前記第一偏心軸部とは異なる方向に偏心しているとともに、前記第二軸部よりも大きな径寸法を有する第二偏心軸部と、
前記第二偏心軸部を前記径方向の外側から覆う環状の第二ピストンロータと、
前記軸線に沿って延びるとともに、前記軸線方向における前記第二偏心軸部の一方側に取り付けられた第三軸部と、
を有するクランクシャフトの組立方法であって、
前記複数のロータ分割体を前記第三軸部側から１つずつ前記第一偏心軸部の外周面にはめ込むとともに、互いに相対移動可能な状態で複数の前記ロータ分割体を当接させる工程を含み、
複数の前記ロータ分割体は、互いに当接した状態で互いに前記軸線を中心とする周方向及び前記径方向に相対移動可能とされ、
複数の前記ロータ分割体は、前記第一偏心軸部が傾いた場合に、前記第一偏心軸部の傾きに追従するように、前記ロータ分割体の一つずつの前記径方向の位置がずれるクランクシャフトの組立方法。