JPWO2007000854A1 - 流体機械及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

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Abstract

圧縮機構２１の回転軸５６の内部には、給油路６８が形成されている。膨張機構２２の回転軸３６の内部には、給油路３８が形成されている。回転軸５６の下端には、ボス部８１が設けられている。回転軸３６の上端には、ボス部８１に嵌め込まれる軸部８２が設けられている。ボス部８１及び軸部８２からなる連結部８０の周囲を、膨張機構２２の上軸受４２によって覆う。上軸受４２は、回転軸３６及び回転軸５６の両方を支持している。

Description

本発明は、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる回転機構を複数備えた流体機械に関するものである。本発明は、さらに、その流体機械を用いた冷凍サイクル装置に関する。
例えば、２００３年３月に（独）新エネルギー・産業技術総合開発機構より発行された成果報告書“エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発ＣＯ２空調機用二相流膨張機・圧縮機の開発”ｐ．４３−４５に開示されているように、密閉容器内に複数の回転機構が収容され、これら回転機構の回転軸同士が一直線状に連結された流体機械が知られている。
図２７は、上記文献に開示された流体機械を概念的に表した図である。図２７に示すように、この流体機械は、縦長の密閉容器１０１と、密閉容器１０１内に収容された圧縮機構１０２、電動機１０３及び膨張機構１０４とを備えている。圧縮機構１０２の回転軸１０５の上端には、断面が正六角形状の凹部１０５ａが形成されている。一方、膨張機構１０４の回転軸１０６の下端には、断面が正六角形状の凸部１０６ａが形成されている。そして、上記凸部１０６ａと上記凹部１０５ａとが嵌合することにより、回転軸１０５と回転軸１０６とが連結されている。この凹部１０５ａと凸部１０６ａとにより、両回転軸１０５，１０６を連結する連結部１０７が形成されている。
ところで、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４に対しては、潤滑油を供給することが必要である。そこで、密閉容器１０１の底部には、潤滑油を貯留した油溜まり部１１２が設けられている。回転軸１０５の下部には油ポンプ１１５が取り付けられ、回転軸１０５，１０６の内部には給油路１１３が形成されている。このような構成により、油ポンプ１１５によって汲み上げられた潤滑油は、給油路１１３を経て圧縮機構１０２及び膨張機構１０４の摺動部に供給される。
なお、符号１０８は圧縮前の流体を吸入する吸入管、符号１０９は圧縮後の流体を吐出する吐出管、符号１１０は膨張前の流体を吸入する吸入管、符号１１１は膨張後の流体を吐出する吐出管である。
同様の流体機械は、特開平９−１２６１７１号公報にも開示されている。
しかしながら、上記流体機械では、圧縮機構１０２の回転軸１０５と膨張機構１０４の回転軸１０６とは、連結部１０７において連結されているだけなので、給油路１１３内の潤滑油が連結部１０７（詳しくは、凹部１０５ａと凸部１０６ａとの間の隙間）から漏れ出すおそれがあった。そのため、上側の回転機構、すなわち膨張機構１０４に対して潤滑油を安定して供給できないという課題があった。また、連結部１０７から漏れた潤滑油が、密閉容器１０１内の流体とともに吐出管１０９から流出しやすかった。そのため、密閉容器１０１内の潤滑油の量が不足するおそれがあった。
通常、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４は、密閉容器１０１に対して溶接されている。しかし、溶接にあたっては、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４の取付位置の若干のずれが避けられない。ところが、回転軸１０５，１０６は長尺物であるため、両回転軸１０５，１０６の連結部１０７においては、そのずれが増幅される。そこで、図２７に示す流体機械では、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４の取付位置のずれを考慮して、連結部１０７に遊びを持たせている。すなわち、回転軸１０５の凹部１０５ａと回転軸１０６の凸部１０６ａとの間に、予めある程度の隙間を設けている。そのため、連結部１０７からの潤滑油の漏れが多くなりがちであった。
一方、特開平９−１２６１７１号公報に開示されている流体機械においては、２本の回転軸を継ぎ手を介して連結している。回転軸をスムーズに回転させるためには、継ぎ手と回転軸との間に適度な隙間を設け、その隙間に各機構の取付位置のずれや熱変形を吸収させる必要がある。したがって、回転軸を連結するためのこの継ぎ手は、潤滑油の漏れに対しては何ら貢献せず、むしろ、潤滑油の漏れを助長する。潤滑油の漏れを防止するために継ぎ手と回転軸との間の隙間を十分小さくするという案もあるが、そのようにすると組立性が低下するとともに、各機構の取付位置のずれや熱変形を吸収する効果が不十分となる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の回転機構の回転軸同士が一直線状に連結されてなる流体機械において、各回転機構に対して潤滑油を安定して供給することである。また、本発明の他の目的は、密閉容器の外部に潤滑油が流出することを抑制することである。
すなわち、本発明は、
軸方向に延びる第１給油路が内部に形成された第１回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第１回転機構と、
軸方向に延びる第２給油路が内部に形成されるとともに、第１給油路と第２給油路との間を潤滑油が流通可能となるように第１回転軸に一直線状に連結された第２回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第２回転機構と、
第１及び第２回転機構を収容する密閉容器と、
密閉容器の内部において、第１回転軸と第２回転軸との連結部分の周囲を覆い、第１及び第２回転軸の少なくとも一方を支持する軸受と、
を備えた、流体機械を提供する。
上記流体機械では、第１回転軸と第２回転軸との連結部分の周囲は、軸受によって覆われる。そのため、上記連結部分からの潤滑油の漏れは抑制される。したがって、各回転機構に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、上記連結部分からの潤滑油の漏れが抑制されるので、密閉容器の外部に潤滑油が流出することを抑制することができる。また、上記流体機械によれば、上記連結部分から潤滑油が漏れたとしても、当該潤滑油は、軸受の潤滑やシールに有効利用される。さらに、上記流体機械によれば、軸受によって連結部分が支持されるので、両回転軸を安定して支持することができる。
他の側面において、本発明は、
軸方向に延びる第１給油路が内部に形成された第１回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第１回転機構と、
軸方向に延びる第２給油路が内部に形成された第２回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第２回転機構と、
第１及び第２回転軸の少なくとも一方を回転可能に支持する軸受と、
第１回転機構、第２回転機構及び軸受を収容する密閉容器と、
軸受の内部に配置され、第１及び第２回転軸と嵌合することによって、第１給油路と第２給油路とを連通させつつ第１回転軸と第２回転軸とを連結する連結部材と、
を備えた、流体機械を提供する。
上記流体機械によれば、第１回転機構の回転軸（第１回転軸）と第２回転機構の回転軸（第２回転軸）とは別体であるので、それら回転機構の組立性が向上する。また、連結部材は軸受の内部に配置されており、軸受によって覆われている。そのため、各回転軸と連結部材との間の隙間から潤滑油が漏れにくくなる。したがって、両回転機構に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、潤滑油の漏れが抑制されるので、密閉容器の外部に潤滑油が流出することを抑制することができる。さらに、上記流体機械によれば、上記隙間から漏れた潤滑油は、本来的に潤滑油が必要とされる部分、すなわち、軸受と回転軸との間に供給されるので、軸受の潤滑やシールに有効利用される。
また、上記した各流体機械は、空気調和装置や給湯器の心臓部をなす冷凍サイクル装置に適用することができる。
すなわち、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構、圧縮機構に動力を与える電動機、冷媒を膨張させる膨張機構、および圧縮機構と膨張機構とを連結するシャフトを有する膨張機一体型圧縮機と、冷媒を冷却する放熱器と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、第１回転機構が圧縮機構、第２回転機構が膨張機構である上記流体機械によって、膨張機一体型圧縮機が構成されている冷凍サイクル装置を提供する。
実施形態に係る流体機械が組み込まれた冷媒回路図 流体機械の縦断面図 連結部の横断面図 変形例に係る連結部の横断面図 他の変形例に係る連結部の横断面図 上軸受及び回転軸の部分拡大図 変形例に係る上軸受及び回転軸の部分拡大図 変形例に係る流体機械の縦断面図 第２実施形態に係る流体機械の縦断面図 他の実施形態に係る流体機械の縦断面図 他の実施形態に係る連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械の縦断面図 第１及び第２実施形態に係る膨張部の横断面図 変形例に係る膨張部の横断面図 第３実施形態に係る流体機械の縦断面図 回転軸の連結部の縦断面図 回転軸の平面図 回転軸の側面図 連結部材の平面図 連結部材の縦断面図 変形例に係る流体機械の連結部材及び回転軸の断面図 変形例に係る流体機械の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 従来の流体機械の概念図
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る流体機械５Ａは、膨張機一体型圧縮機として冷凍サイクル装置１の冷媒回路に組み込まれている。流体機械５Ａは、冷媒を圧縮する圧縮機構２１（第１回転機構）と、冷媒を膨張させる膨張機構２２（第２回転機構）とを備えている。圧縮機構２１は、吸入管６を介して蒸発器３に接続されるとともに、吐出管７を介して放熱器２に接続されている。膨張機構２２は、吸入管８を介して放熱器２に接続されるとともに、吐出管９を介して蒸発器３に接続されている。
この冷媒回路には、高圧部分（圧縮機構２１から放熱器２を経て膨張機構２２に至る部分）において超臨界状態となる冷媒が充填されている。本実施形態では、そのような冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）が充填されている。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではなく、運転時に超臨界状態とならない冷媒（例えばフロン系の冷媒等）であってもよい。
また、流体機械５Ａが組み込まれる冷媒回路は、冷媒を一方向にのみ流通させる冷媒回路に限られない。流体機械５Ａは、冷媒の流通方向の変更が可能な冷媒回路に設けられていてもよい。例えば、流体機械５Ａは、四方弁等を有することによって暖房運転及び冷房運転の可能な冷媒回路に設けられていてもよい。
図２に示すように、流体機械５Ａの圧縮機構２１及び膨張機構２２は、密閉容器１０の内部に収容されている。膨張機構２２は圧縮機構２１よりも下方に配置されており、圧縮機構２１と膨張機構２２との間には電動機２３が設けられている。
密閉容器１０は、上下両端が開放された円筒状の筒部１１と、筒部１１の上端を閉鎖する上蓋部１２と、筒部１１の下端を閉鎖する底蓋部１３とを備えている。上蓋部１２と筒部１１、底蓋部１３と筒部１１は、それぞれ溶接等により接合されている。上蓋部１２には、電気ケーブル等が接続される端子１４が固定されている。密閉容器１０内の底部には、潤滑油を貯留する油溜まり部１５が形成されている。圧縮機構２１及び膨張機構２２は、この密閉容器１０の長手方向、つまり、上下方向に沿って並んでいる。
まず、膨張機構２２の構成を説明する。膨張機構２２は、ロータリ式であり、第１膨張部３０ａと第２膨張部３０ｂとを備えている。第１膨張部３０ａは、第２膨張部３０ｂよりも下方に配置されている。
第１膨張部３０ａは、略円筒状のシリンダ３１ａと、シリンダ３１ａ内に挿入された円筒状のピストン３２ａとを備えている。シリンダ３１ａの内周面とピストン３２ａの外周面との間には、第１膨張室３３ａが区画されている。シリンダ３１ａには、径方向に延びるベーン溝が形成され、このベーン溝にはベーン３４ａと、ベーン３４ａをピストン３２ａに向かって付勢するばね３５ａとが設けられている。ベーン３４ａは、第１膨張室３３ａを高圧側の膨張室と低圧側の膨張室とに仕切っている。
第２膨張部３０ｂは、第１膨張部３０ａとほぼ同様の構成を有している。すなわち、第２膨張部３０ｂは、略円筒状のシリンダ３１ｂと、シリンダ３１ｂ内に挿入された円筒状のピストン３２ｂと、シリンダ３１ｂのベーン溝内に設けられたベーン３４ｂと、ベーン３４ｂをピストン３２ｂに向かって付勢するばね３５ｂとを備えている。シリンダ３１ｂの内周面とピストン３２ｂの外周面との間には、第２膨張室３３ｂが区画されている。
膨張機構２２は、第１偏心部３６ａ及び第２偏心部３６ｂを有する回転軸３６（第２回転軸）を備えている。第１偏心部３６ａはピストン３２ａの内部に摺動可能に挿入されており、第２偏心部３６ｂはピストン３２ｂの内部に摺動可能に挿入されている。これにより、ピストン３２ａは、第１偏心部３６ａによって、偏心した状態でシリンダ３１ａ内を旋回するように規制されている。また、ピストン３２ｂは、第２偏心部３６ｂにより、偏心した状態でシリンダ３１ｂ内を旋回するように規制されている。
回転軸３６の下端部は、油溜まり部１５の潤滑油に浸漬されている。この回転軸３６の下端部には、潤滑油を汲み上げる油ポンプ３７が設けられている。回転軸３６の内部には、軸方向に延びる給油路３８が形成されている。なお、「軸方向に延びる」とは、全体として軸方向（上下方向）に沿って延びていることを意味する。したがって、軸方向に直線状に延びている場合に限らず、螺旋状に延びている場合等も含まれる。図示は省略するが、回転軸３６には、給油路３８内の潤滑油を膨張機構２２の摺動部に供給する給油孔（例えば、給油路３８と摺動部とを連通し、回転軸３６の径方向に延びる孔）が設けられている。
第１膨張部３０ａと第２膨張部３０ｂとは、仕切板３９によって仕切られている。仕切板３９は、第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａ及びピストン３２ａの上方を覆っており、第１膨張室３３ａの上側を区画している。また、仕切板３９は、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ及びピストン３２ｂの下方を覆っており、第２膨張室３３ｂの下側を区画している。仕切板３９には、第１膨張室３３ａと第２膨張室３３ｂとを連通させる連通孔４０が形成されている。なお、第１膨張室３３ａと第２膨張室３３ｂとはそれぞれ別個に冷媒を膨張させる膨張室であってもよいが、本実施形態では、これら膨張室３３ａ，３３ｂは連通孔４０を通じて一つの膨張室を形成している。すなわち、本実施形態では、冷媒は、第１膨張室３３ａ及び第２膨張室３３ｂにおいて連続的に膨張する。
第１膨張部３０ａの下部には、下軸受４１が設けられている。下軸受４１は、回転軸３６の下端部を支持している。また、下軸受４１は、第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａ及びピストン３２ａの下方を閉塞しており、第１膨張室３３ａの下側を区画している。
第２膨張部３０ｂの上部には、上軸受４２が設けられている。詳細は後述するが、上軸受４２は、膨張機構２２の回転軸３６（第２回転軸）と圧縮機構２１の回転軸５６（第１回転軸）とを支持している。また、上軸受４２は、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ及びピストン３２ｂの上方を閉塞しており、第２膨張室３３ｂの上側を区画している。
上軸受４２、シリンダ３１ｂ、仕切板３９、及びシリンダ３１ａには、吸入管８の冷媒を第１膨張室３３ａに導く吸入路４３が形成されている。吸入管８は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、上軸受４２に接続されている。また、上軸受４２には、第２膨張室３３ｂの膨張後の冷媒を吐出管９に導く吐出路４４が形成されている。吐出管９は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、上軸受４２に接続されている。
密閉容器１０の筒部１１の内壁には、取付部材４５が溶接等により接合されている。上軸受４２は、取付部材４５にボルト４６により締結されている。なお、膨張機構２２の下軸受４１、第１膨張部３０ａ、仕切板３９、第２膨張部３０ｂ、及び上軸受４２は、予め一体的に組み立てられている。そのため、上軸受４２を取付部材４５にボルト締めすることによって、膨張機構２２の全体が取付部材４５に固定されている。
次に、圧縮機構２１の構成を説明する。圧縮機構２１は、スクロール式であり、固定スクロール５１と、固定スクロール５１と軸方向に対向する可動スクロール５２と、可動スクロール５２を支持する回転軸５６と、回転軸５６を支持する軸受５３とを備えている。
固定スクロール５１には、渦巻形状（例えばインボリュート形状等）のラップ５４と、吐出孔５５とが形成されている。可動スクロール５２には、固定スクロール５１のラップ５４と噛み合うラップ５７が形成されている。これらラップ５４及びラップ５７の間に、渦巻状の圧縮室５８が区画されている。回転軸５６の上端には偏心部５９が形成され、可動スクロール５２は偏心部５９に支持されている。そのため、可動スクロール５２は、回転軸５６の軸心から偏心した状態で公転する。可動スクロール５２の下側には、可動スクロール５２の回転を防止するオルダムリング６０が配置されている。可動スクロール５２には、給油孔６４が形成されている。
固定スクロール５１の上側には、カバー６２が設けられている。固定スクロール５１及び軸受５３の内部には、冷媒を流通させる上下に延びる吐出路６１が形成されている。また、固定スクロール５１及び軸受５３の外側には、冷媒を流通させる上下に延びる流通路６３が形成されている。このような構成により、吐出孔５５から吐出された冷媒は、カバー６２内の空間にいったん吐出された後、吐出路６１を通じて圧縮機構２１の下方に吐出される。そして、圧縮機構２１の下方の冷媒は、流通路６３を通じて圧縮機構２１の上方に導かれる。
吸入管６は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、固定スクロール５１に接続されている。吐出管７は、密閉容器１０の上蓋部１２に接続されている。吐出管７の一端は、密閉容器１０内の圧縮機構２１の上方の空間に開口している。
圧縮機構２１は、密閉容器１０の筒部１１の内壁に溶接等により接合されている。
圧縮機構２１の回転軸５６は、下方に向かって延びている。膨張機構２２の回転軸３６と同様に、回転軸５６の内部にも軸方向に延びる給油路６８が形成されている。
電動機２３は、回転軸５６の中途部に固定された回転子７１と、回転子７１の外周側に配置された固定子７２とから構成されている。固定子７２は、密閉容器１０の筒部１１の内壁に固定されている。固定子７２は、モータ配線７３を介して端子１４に接続されている。この電動機２３によって、回転軸５６が駆動される。
圧縮機構２１の回転軸５６と膨張機構２２の回転軸３６とは、連結部８０において一直線状に連結されている。本実施形態では、連結部８０は嵌合構造を有している。具体的には、回転軸５６の下端には、上方に向かって凹んだ第１嵌合部としてのボス部８１が形成されている。一方、回転軸３６の上端には、上方に向かって突出した第２嵌合部としての軸部８２が形成されている。そして、第１嵌合部と第２嵌合部とが嵌合すること、つまり、軸部８２がボス部８１に嵌合することにより、両回転軸３６，５６が連結されている。これにより、給油路６８と給油路３８との間を潤滑油が流通可能となっている。
本実施形態では、図３に示すように、軸部８２は、外周側に複数の溝（歯）が設けられたいわゆるスプライン形状を有している。また、ボス部８１の内周側には、軸部８２の溝に対応する複数の溝が形成されている。
ただし、軸部８２及びボス部８１の具体的形状は何ら限定されるものではない。例えば、図４に示すように、軸部８２は、外周側により細かい歯が設けられたいわゆるセレーション形状を有し、ボス部８１の内周側には、軸部８２のセレーション形状に対応したより細かな溝が形成されていてもよい。
また、図５に示すように、軸方向と直交する横断面において、軸部８２の外周側の輪郭が六角形状に形成され、ボス部８１の内周側の輪郭が、上記軸部８２に対応した六角形状に形成されていてもよい。また、図示は省略するが、軸部８２の外周側の輪郭が六角形状以外の多角形状に形成され、ボス部８１の内周側の輪郭が、上記軸部８２に対応した多角形状に形成されていてもよい。
本実施形態では、圧縮機構２１の回転軸５６にボス部８１が設けられ、膨張機構２２の回転軸３６に軸部８２が設けられているが、逆に、圧縮機構２１の回転軸５６に軸部８２が設けられ、膨張機構２２の回転軸３６にボス部８１が設けられていてもよい。
図２に示すように、回転軸３６の給油路３８と回転軸５６の給油路６８とは、上下方向に延び、連結部８０においてつながっている。上軸受４２は、回転軸３６の上側と回転軸５６の下側とを支持している。そのため、回転軸３６の上側と回転軸５６の下側とは、上軸受４２によって一体的に覆われている。したがって、連結部８０の周囲は、上軸受４２によって覆われている。
上軸受４２と両回転軸３６，５６との間の摺動部には、螺旋状の給油溝が形成されている。本実施形態では、図６Ａに示すように、上軸受４２内における回転軸５６の外周面に、螺旋状の給油溝８５が形成されている。また、図示は省略するが、上軸受４２内における回転軸３６の外周面にも、同様の螺旋状の給油溝が形成されている。ただし、図６Ｂに示すように、給油溝８５は上軸受４２の内周面に形成されていてもよい。また、上軸受４２の内周面及び両回転軸３６，５６の外周面の両方に給油溝８５を設けてもよい。
次に、流体機械５Ａの動作を説明する。本流体機械５Ａでは、電動機２３が駆動されると、回転軸５６及び回転軸３６が一体となって回転する。
圧縮機構２１にあっては、回転軸５６の回転に伴って可動スクロール５２が旋回する。これにより、吸入管６から冷媒が吸入される。吸入された低圧の冷媒は、圧縮室５８で圧縮された後、高圧の冷媒となって吐出孔５５から吐出される。そして、吐出孔５５から吐出された冷媒は、吐出路６１及び流通路６３を通じて圧縮機構２１の上方に導かれ、吐出管７を通じて密閉容器１０の外部に吐出される。
膨張機構２２にあっては、回転軸３６の回転に伴って、ピストン３２ａ，３２ｂが旋回する。これにより、吸入管８から吸入された高圧の冷媒は、吸入路４３を通じて第１膨張室３３ａに流入する。第１膨張室３３ａに流入した高圧の冷媒は、第１膨張室３３ａ内及び第２膨張室３３ｂ内で膨張し、低圧の冷媒となる。この低圧の冷媒は、吐出路４４を通じて吐出管９に流れ込み、吐出管９を通じて密閉容器１０の外部に吐出される。
回転軸３６の回転に伴って、油溜まり部１５の潤滑油は、油ポンプ３７によって汲み上げられ、回転軸３６の給油路３８内を上昇する。給油路３８内の潤滑油は、図示しない給油孔を通じて膨張機構２２の摺動部に供給され、さらに、回転軸３６と上軸受４２との間の摺動部にも供給される。そして、上記潤滑油は、それら摺動部の潤滑及びシールを行う。
また、給油路３８を上昇してきた潤滑油は、連結部８０を通過し、回転軸５６の給油路６８に流れ込む。給油路６８に流入した潤滑油の一部は、図示しない給油孔を通じて回転軸５６と上軸受４２との間の摺動部に供給され、摺動部の潤滑及びシールを行う。給油路６８内の他の潤滑油は、給油路６８内を上昇し、圧縮機構２１に導かれる。そして、上記潤滑油は、圧縮機構２１の摺動部の潤滑及びシールを行う。
ここで、圧縮機構２１の回転軸５６と膨張機構２２の回転軸３６とは別部材であるので、回転軸５６と回転軸３６との連結部８０には、若干の隙間が生じている。しかしながら、連結部８０の周囲は上軸受４２によって覆われているので、連結部８０からの潤滑油の漏れは抑制される。また、連結部８０は、上軸受４２の内部に位置しているので、潤滑油が必要となる摺動部でもある。そのため、連結部８０から潤滑油が漏れたとしても、その潤滑油は上軸受４２内の潤滑及びシールに有効活用されることになる。なお、上軸受４２内の潤滑油は、上軸受４２内を上昇した後、上軸受４２の上端から流出し、その後は上軸受４２の外側等に沿って流下し、油溜まり部１５に回収される。
次に、流体機械５Ａの組立方法について説明する。
流体機械５Ａの組立に際しては、初めに、密閉容器１０の筒部１１を用意し、筒部１１の内壁に、電動機２３の固定子７２及び取付部材４５を接合する。次に、回転軸５６に回転子７１が固定された圧縮機構２１を、筒部１１の一端（図２の上側の端部）から挿入し、圧縮機構２１を筒部１１の内壁に接合する。次に、膨張機構２２を筒部１１の他端（図２の下側の端部）から挿入し、回転軸３６の軸部８２を回転軸５６のボス部８１に嵌合させることによって、回転軸３６と回転軸５６とを連結させる。その後、ボルト４６により、膨張機構２２を取付部材４５に締結する。
次に、吸入管６を筒部１１の外側から挿入し、吸入管６を圧縮機構２１及び筒部１１に接合する。また、吸入管８及び吐出管９を筒部１１の外側から挿入し、これら吸入管８及び吐出管９を膨張機構２２及び筒部１１に接合する。その後、筒部１１の一端に上蓋部１２を接合し、筒部１１の他端に底蓋部１３を接合する。そして、上蓋部１２の外側から吐出管７を挿入し、当該吐出管７を上蓋部１２に接合する。
以上のように、本実施形態によれば、連結部８０の周囲は上軸受４２によって覆われている。そのため、連結部８０からの潤滑油の漏れを抑制することができる。したがって、上側に位置する回転機構である圧縮機構２１に対しても、潤滑油を安定して供給することができる。すなわち、圧縮機構２１及び膨張機構２２の両方に対して、安定した給油を実現することができる。
また、連結部８０からの潤滑油の漏れを抑制することができるので、潤滑油が冷媒とともに吐出管７から密閉容器１０の外部に流れ出すことを抑制することができる。したがって、密閉容器１０内の潤滑油不足を防止することができる。
また、本実施形態によれば、連結部８０から潤滑油が漏れたとしても、当該潤滑油は上軸受４２内における潤滑及びシールに有効活用される。そのため、潤滑油の無駄な漏洩は生じない。
また、本実施形態によれば、上軸受４２によって連結部８０を支持しているので、両回転軸３５，５６の遊びを小さくすることができる。したがって、両回転軸３６，５６の回転時の振れを防止することができ、両回転軸３６，５６を安定して支持することができる。
本実施形態によれば、連結部８０は、回転軸３６及び回転軸５６を一本の回転軸と見なした場合に、当該回転軸の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。すなわち、連結部８０は、両回転軸３６，５６の全体の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。特に本実施形態では、連結部８０は、両回転軸３６，５６の全体の下から略１／３の位置に設けられている。そのため、連結部８０は油溜まり部１５の近くに配設されることになる。したがって、連結部８０から漏れた潤滑油は、油溜まり部１５に回収されやすくなり、再び油溜まり部１５から摺動部に向かって供給されやすくなる。そのため、本実施形態によれば、摺動部に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、潤滑油の密閉容器１０外への流出をより一層抑制することができる。
また、本実施形態によれば、密閉容器１０の内部空間の冷媒を吐出する吐出管７は、密閉容器１０の上下方向中間位置（長手方向中間位置）よりも上側に設けられている。一方、連結部８０は、密閉容器１０の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。そのため、連結部８０は、吐出管７から離れた位置に配設されている。したがって、連結部８０から漏れた潤滑油は、吐出管７から流出しにくくなる。そのため、潤滑油の密閉容器１０外への流出を、さらに抑制することができる。
本実施形態によれば、上軸受４２は単一の軸受部材からなり、この単一の軸受部材によって回転軸３６及び回転軸５６の両方を支持している。そのため、連結部８０の周囲を覆う軸受を２つの軸受部材、例えば回転軸３６側の軸受部材と回転軸５６側の軸受部材とに分離する場合に比べて、部品点数を削減することができる。ただし、連結部８０を覆う軸受を複数の軸受部材で形成することも勿論可能である（第２実施形態参照）。
なお、本実施形態では、膨張機構２２の構成要素の一つである上軸受４２によって、連結部８０の周囲を覆うこととした。そのため、回転軸３６，５６を支持するとともに連結部８０の周囲を覆う軸受として、圧縮機構２１及び膨張機構２２と別個独立の軸受を設ける必要がない。したがって、部品点数の削減を図ることができる。
ただし、連結部８０の周囲を覆う軸受は、圧縮機構２１及び膨張機構２２から独立したものであってもよい。例えば、図７に示す流体機械５Ｂのように、圧縮機構２１及び膨張機構２２から分離された軸受７５を設け、この軸受７５によって回転軸３６及び回転軸５６を支持するとともに、連結部８０の周囲を覆うようにしてもよい。このような形態によれば、圧縮機構２１及び膨張機構２２の構成に変更を加えることなく、連結部８０における潤滑油の漏れを抑制すること等が可能となる。
また、本実施形態によれば、一方の回転機構である圧縮機構２１を密閉容器１０の内壁に接合する一方、密閉容器１０の筒部１１の内壁に取付部材４５を接合し、他方の回転機構である膨張機構２２を取付部材４５に対してボルト４６で締結することとした。そのため、圧縮機構２１又は膨張機構２２に位置ずれや組立誤差等があったとしても、膨張機構２２の締結の際に、そのずれや誤差等を吸収することができる。したがって、上記ずれ等を吸収するために、連結部８０に意図的に遊びを持たせる必要はない。連結部８０の遊びを小さくすれば、連結部８０における潤滑油の漏れをより少なくすることができる。また、両回転軸３６，５６をよりしっかりと連結することが可能となる。さらに、連結部８０における両回転軸３６，５６の摩耗を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、密閉容器１０に対する圧縮機構２１及び膨張機構２２の組立が容易になる。
本実施形態によれば、回転軸３６に軸部８２を設け、回転軸５６にボス部８１を設け、連結部８０をこれら軸部８２及びボス部８１からなる嵌合構造とした。また、軸部８２をスプライン形状、セレーション形状、断面多角形状等とした。したがって、回転軸３６と回転軸５６とを、よりしっかりと連結することができる。また、連結部８０における潤滑油の漏れを少なくすることができる。
なお、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いていた。ここで、二酸化炭素は、潤滑油が比較的溶け込みやすい冷媒である。そのため、冷媒として二酸化炭素を用いる流体機械では、本質的に潤滑油不足が生じやすい。しかし、本実施形態に係る流体機械５Ａによれば、上述したように潤滑油不足を効果的に防止することができる。したがって、冷媒として二酸化炭素を用いる場合には、本流体機械５Ａの効果をより顕著に発揮させることができる。
（第２実施形態）
図１の流体機械５Ａでは、上軸受４２は単一の軸受部材によって構成されていた。これに対し、図８に示すように、第２実施形態に係る流体機械５Ｃは、２つの軸受部材４２０ａ，４２０ｂで構成された上軸受４２０を採用する。以下、第１実施形態と同一要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
本実施形態では、上軸受４２０は、圧縮機構２１の回転軸５６０を支持する第１軸受部材４２０ａと、膨張機構２２の回転軸３６０を支持する第２軸受部材４２０ｂとによって構成されている。第１軸受部材４２０ａは第２軸受部材４２０ｂの上方に位置しており、これら第１軸受部材４２０ａと第２軸受部材４２０ｂとは、回転軸３６０，５６０の軸方向（上下方向）に沿って隣接している。第２軸受部材４２０ｂには、吸入路４３及び吐出路４４が形成されている。
回転軸５６０の外周面と第１軸受部材４２０ａの内周面とは対向しており、これら外周面及び内周面の少なくとも一方には、螺旋状の給油溝（図示せず）が形成されている。また、回転軸３６０の外周面と第２軸受部材４２０ｂの内周面とは対向しており、これら外周面及び内周面の少なくとも一方にも、螺旋状の給油溝（図示せず）が形成されている。
本実施形態では、回転軸５６０と回転軸３６０とは、外径が異なっている。すなわち、回転軸５６０の方が回転軸３６０よりも外径が大きくなっている。本実施形態においても、回転軸５６０と回転軸３６０とは、連結部８００において一直線状に連結されている。一方の回転軸５６０のボス部８２０に他方の回転軸３６０の軸部８１０が嵌合することによって連結部８００が形成されている点は共通であるが、異径の回転軸５６０，３６０を用いているので、他方の回転軸３６０の軸部８１０をわざわざ縮径加工する必要がない。
本実施形態によれば、両回転軸３６０，５６０の連結部８００の周囲は、第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂによって覆われている。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態においても、連結部８００からの潤滑油の漏れを抑制することができる。また、密閉容器１０の外部への潤滑油の流出を抑制することができる。また、連結部８００から漏れた潤滑油によって、第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂの内側の潤滑及びシールを行うことができる。
また、本実施形態によれば、両回転軸３６０，５６０の外径を揃えなくても済むので、回転軸５６０の外径を圧縮機構２１に適した値に設定することができ、回転軸３６０の外径を膨張機構２２に適した値に設定することができる。したがって、圧縮機構２１及び膨張機構２２の最適化を図ることができる。また、回転軸３６０，５６０の外径に関する制約が少なくなるので、圧縮機構２１及び膨張機構２２の設計自由度を大きくすることができる。
本実施形態によれば、上軸受４２０を第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂに分けることとしたので、両回転軸３６０，５６０の外径が異なっているにも拘わらず、両回転軸３６０，５６０を安定して支持することができる。すなわち、第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂとして、それぞれ回転軸５６０及び回転軸３６０に適した軸受部材を選定することができ、両回転軸３６０，５６０をより安定して支持することが可能となる。
また、上軸受４２０は、取付部材４５０を介して密閉容器１０に固定されている。具体的には、第２軸受部材４２０ｂがボルト等の締結具４６によって取付部材４５０に下方から取り付けられている。第１軸受部材４２０ａは、第２軸受部材４２０ｂと取付部材４５０との間に形成された空間に収容される形で第２軸受部材４２０ｂの上に配置され、図示しないボルト等の締結具を用いて取付部材４５０及び／又は第２軸受部材４２０ｂに固定される。圧縮機構２１の回転軸５６０は、第２軸受部材４２０ｂの上面４２０ｐに着座している。第２軸受部材４２０ｂは、その上面４２０ｐによって回転軸５６０のスラスト力を受け止める。
なお、本実施形態では、圧縮機構２１の回転軸５６０の方が膨張機構２２の回転軸３６０よりも外径が大きかったが、膨張機構２２の回転軸の方が圧縮機構２１の回転軸よりも外径が大きくてもよい。また、両回転軸の外径が等しくてもよいことは勿論である。
（その他の実施形態）
本発明に係る流体機械は、前記第１及び第２各実施形態に限らず、種々の形態で実施することが可能である。
例えば、図９に示す流体機械５Ｄのように、内部に吸入路４３が形成された取付部材４５１を採用することも可能である。すなわち、吸入管８から第１膨張室３３ａに冷媒を導く吸入路４３を、取付部材４５１、上軸受４２１の第２軸受部材４２１ｂ、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ、仕切板３９、及び第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａにわたって形成するようにしてもよい。同様に、取付部材４５１に吐出路４４を形成してもよい。すなわち、第２膨張室３３ｂの膨張後の冷媒を吐出管９に導く吐出路４４を、上軸受４２１の第２軸受部材４２１ｂ及び取付部材４５１にわたって形成するようにしてもよい。
また、同様に、第１実施形態において、取付部材４５に吸入路４３又は吐出路４４を形成するようにしてもよい。
さらに、図１０に示すように、上軸受４２（４２０，４２１）の内周側の連結部８０（８００）に対向する部分に溝を形成すること等により、連結部８０（８００）の周囲に潤滑油を溜める油溜まり空間８６を形成してもよい。また、図示は省略するが、回転軸３６（３６０）及び回転軸５６（５６０）の一方又は両方の外周面に溝を設け、この溝により油溜まり空間を形成することも可能である。このように、連結部８０（８００）の周囲を潤滑油で満たすことにより、連結部８０（８００）の摩耗等を抑制することができ、シール性を向上させることができる。そのため、流体機械５Ａ等の信頼性の向上等を図ることができる。
前述したように、両回転軸３６，５６（３６０，５６０）の連結部８０（８００）から漏れた潤滑油は、上軸受４２（４２０，４２１）と両回転軸３６，５６（３６０，５６０）との間の潤滑及びシールに利用される。そこで、連結部８０（８００）を潤滑油の給油孔として積極的に利用してもよい。連結部８０（８００）は回転軸３６，５６（３６０，５６０）の全周にわたって形成されるので、連結部８０（８００）を給油孔として利用することによって、潤滑油を回転軸３６，５６（３６０，５６０）の全周に満遍なく供給することが可能となる。
圧縮機構２１はスクロール式に限らず、ロータリ式等の他の形式の圧縮機構であってもよい。また、膨張機構２２の形式もロータリ式に限定される訳ではない。前記各実施形態では、膨張機構２２は２つのシリンダ（シリンダ３１ａ及び３１ｂ）を備えていたが、膨張機構２２のシリンダの個数は１つでもよく、また、３つ以上であってもよい。圧縮機構２１は、冷媒を多段階（例えば２段階）に圧縮するものであってもよい。
前記実施形態では、圧縮機構２１が上側に配置され、膨張機構２２が下側に配置されていた。しかし、圧縮機構２１が下側に配置され、膨張機構２２が上側に配置されていてもよい。すなわち、圧縮機構２１を膨張機構２２の下方に配置することも可能である。
また、前記実施形態では、密閉容器１０は縦長に形成され、圧縮機構２１と膨張機構２２とは上下方向に配置されていた。しかし、密閉容器１０を横長に形成し、圧縮機構２１と膨張機構２２とを水平方向に配置することも可能である。この場合、両回転軸３６，５６（３６０，５６０）は水平方向に連結されることになる。
前記実施形態では、圧縮機構２１が第１回転機構を構成し、膨張機構２２が第２回転機構を構成していた。しかし、第１及び第２回転機構の双方が圧縮機構であってもよく、また、双方が膨張機構であってもよい。すなわち、前記実施形態に係る流体機械は、圧縮機構２１と膨張機構２２とを備えたいわゆる膨張機一体型圧縮機であったが、本発明に係る流体機械は、複数の圧縮機構のみを備えた流体機械（圧縮機）であってもよく、複数の膨張機構のみを備えた流体機械（膨張機）であってもよい。
また、前記実施形態では、密閉容器１０内に設けられた回転機構は２つ（圧縮機構２１及び膨張機構２２）であったが、密閉容器１０内に３つ以上の回転機構を設けることも可能である。
前記実施形態では、膨張機構２２のうち、上軸受４２のみが取付部材４５にボルト締めされていた。しかし、図１１に示す流体機械５Ｅのように、膨張機構２２のうちの複数の構成部材（例えば、上軸受４２、シリンダ３１ｂ、仕切板３９、シリンダ３１ａ、及び下軸受４１のすべて）を、取付部材４５に対してボルト４６で締結してもよい。
図１２に示すように、前記実施形態では、膨張機構２２の第１膨張部３０ａは、円筒状のピストン３２ａと、ピストン３２ａの外周面に当接するベーン３４ａとを備えたものであった。なお、第２膨張部３０ｂも同様である。しかし、膨張機構の具体的構成は、前記実施形態の構成に限定されるものではない。膨張機構の膨張部３０ａ，３０ｂは、例えば図１３に示すように、いわゆるスイング式の機構を有していてもよい。
この膨張部では、シリンダ３１ａの内部には、揺動式のピストン３２ａが設けられている。回転軸３６の偏心部３６ａは、ピストン３２ａの内部に挿入されている。ピストン３２ａには、ブレード３２ｃが一体に設けられている。ブレード３２ｃは、ピストン３２ａの外周面から外方へ突出しており、膨張室３３ａを高圧側と低圧側とに仕切っている。
シリンダ３１ａには、半月状に形成された一対のブッシュ７３ａが設けられている。これらブッシュ７３ａは、ブレード３２ｃを挟み込んだ状態で設置され、ブレード３２ｃと摺動する。また、ブッシュ７３ａは、ブレード３２ｃを挟み込んだ状態でシリンダ３１ａに対して回動可能に構成されている。したがって、ピストン３２ａと一体となったブレード３２ｃは、ブッシュ７３ａを介してシリンダ３１ａに支持され、シリンダ３１ａに対して回動可能かつ進退可能となっている。
これまで説明してきた実施形態では、いずれも圧縮機構２１の回転軸５６（５６０）と膨張機構２２の回転軸３６（３６０）が直接連結されている。以下に説明する各実施形態では、２つの回転軸が連結器によって連結されている。以下、第１実施形態と同一要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
（第３実施形態）
図１４に示すように、流体機械５Ｆの圧縮機構２１及び膨張機構２２０は、密閉容器１０の内部に収容されている。膨張機構２２０は圧縮機構２１よりも下方に配置されており、圧縮機構２１と膨張機構２２０との間には電動機２３が設けられている。
流体機械５Ｆの圧縮機構２１は、図１の流体機械５Ａの圧縮機構２１と同一である。一方、膨張機構２２０は、図１の流体機械５Ａの膨張機構２２から変更点がある。膨張機構２２０は、軸方向の下から順に下軸受４８、第１膨張部３０ａ、第２膨張部３０ｂ及び上軸受４７を備えている。膨張部３０ａ，３０ｂの変更点は無いが、上下に配置された軸受４７，４８に変更がある。ただし、下軸受４８の構成は従来から採用されているものである。以下、上軸受４７を中心に、具体的な説明を行う。
第２膨張部３０ｂの上部には、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ及びピストン３２ｂの上方を閉塞し、第２膨張室３３ｂの上側を区画する上軸受４７が設けられている。上軸受４７は、軸方向に沿って隣接する第１軸受部材４７ｃと第２軸受部材４７ｄとを備えている。第１軸受部材４７ｃは、第２軸受部材４７ｄの上方に位置している。詳細は後述するが、第１軸受部材４７ｃは、圧縮機構２１の回転軸５６１を支持している。一方、第２軸受部材４７ｄは、膨張機構２２０の回転軸３６１を支持している。
第１膨張部３０ａの下部には、下軸受４８が設けられている。下軸受４８は、軸方向に隣接する上側部材４８ｃと下側部材４８ｄとを備え、上側部材４８ｃによって回転軸３６の下端部を支持している。上側部材４８ｃは、第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａ及びピストン３２ａの下方を閉塞しており、第１膨張室３３ａの下側を区画している。また、上側部材４８ｃは、下面に環状の凹部を有しており、下側部材４８ｄとの間に吸入路４９を形成している。上側部材４８ｃには、第１膨張室３３ａと吸入路４９とを連通させる連通孔４９ａが形成されている。一方、下側部材４８ｄは、上側部材４８ｃの下方を閉塞し、吸入路４９の下側を区画している。
上軸受４７の第２軸受部材４７ｄには、冷媒を第２膨張室３３ｂから吐出管９に導く吐出路４４が形成されている。吐出管９は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、第２軸受部材４７ｄに接続されている。前述したように、下軸受４８には、冷媒を吸入管８から第１膨張室３３ａに導く吸入路４９が形成されている。吸入管８は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、下軸受４８に接続されている。
密閉容器１０の筒部１１の内壁には、取付部材４５２が溶接等により接合されている。第１軸受部材４７ｃは、取付部材４５２にボルト（図示せず）により締結されている。なお、下側部材４８ｄ、上側部材４８ｃ、第１膨張部３０ａ、仕切板３９、第２膨張部３０ｂ、第２軸受部材４７ｄ、及び第１軸受部材４７ｃは、予め一体的に組み立てられている。そのため、第１軸受部材４７ｃを取付部材４５２にボルト締めすることによって、膨張機構２２０の全体が取付部材４５２に固定されている。
図１５に拡大して示すように、圧縮機構２１の回転軸（以下、第１回転軸という）５６１と膨張機構２２０の回転軸（以下、第２回転軸という）３６１とは、連結部８７において一直線状に連結されている。具体的には、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１とは、連結部材８４によって連結されている。連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃの第２軸受部材４７ｄとの対向面に形成された凹部８６に収容されている。
図１６Ａ，１６Ｂに示すように、第１回転軸５６１の連結部８７側の端部は、外周面に複数の溝９１が設けられた、いわゆるスプライン形状を有する連結端部５６ｔとなっている。同様に、第２回転軸３６１の連結部８７側の端部も、外周面に複数の溝９１が設けられた、いわゆるスプライン形状を有する連結端部３６ｔとなっている。
図１７Ａ，１７Ｂに示すように、連結部材８４は、円環状に形成されている。連結部材８４の内周面には、連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔ（図１６Ａ，１６Ｂ参照）の外周面に形成されたスプライン形状に応じた複数の溝９２が形成されている。連結部材８４の材料は特に限定されないが、本実施形態では、連結部材８４は、回転軸３６１，５６１よりも軟らかいベアリング鋼によって形成されている。また、連結部材８４の製作方法も何ら限定されないが、本実施形態では、連結部材８４は打ち抜き加工により製作されている。
図１５に示すように、第２回転軸３６１の給油路３８と第１回転軸５６１の給油路６８とは、連結部８７において連通されている。連結部材８４は、スプライン嵌合することにより、第１回転軸５６１の連結端部５６ｔと第２回転軸３６１の連結端部３６ｔとを連結している。そのため、第１回転軸５６１の連結端部５６ｔと第２回転軸３６１の連結端部３６ｔとは、連結部材８４によって一体的に覆われている。したがって、連結部８７の周囲は、連結部材８４によって覆われている。
前述したように、連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃの凹部８６に収容されている。したがって、連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃによって覆われている。なお、本実施形態では、給油路３８と給油路６８との内径は等しく設計されている。
流体機械５Ｆの動作については、第１実施形態で説明した通りである。流体機械５Ｆの動作に伴い、油溜まり部１５の潤滑油が膨張機構２２０及び圧縮機構２１に供給され、各摺動部の潤滑及びシールを行う。
ここで、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１とは別部材であるので、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１との連結部８７には、若干の隙間が生じている。しかしながら、連結部８７の周囲は連結部材８４によって覆われているので、連結部８７からの潤滑油の漏れは抑制される。
次に、流体機械５Ｆの組立方法について説明する。
流体機械５Ｆの組立に際しては、初めに、密閉容器１０の筒部１１を用意し、筒部１１の内壁に、電動機２３の固定子７２及び取付部材４５２を接合する。次に、第１回転軸５６１に回転子７１が固定された圧縮機構２１を、筒部１１の一端（図２の上側の端部）から挿入し、圧縮機構２１を筒部１１の内壁に接合する。次に、第１軸受部材４７ｃを取付部材４５２へ設置し、第１回転軸５６１との調芯作業を行った後、図示しないボルトにより、第１軸受部材４７ｃを取付部材４５２へ締結する。次に、膨張機構２２０を筒部１１の他端（図１４の下側の端部）から挿入し、第１回転軸５６１の連結端部５６ｔの外側に予め嵌め合わせておいた連結部材８４に、第１回転軸５６１とは反対側から第２回転軸３６１を嵌合させ、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１とを連結する。その後、図示しないボルトにより、膨張機構２２０を取付部材４５２に締結する。
その他の点は、第１実施形態と同様にする。
以上のように、本実施形態によれば、圧縮機構２１の回転軸５６１と膨張機構２２０の回転軸３６１とが別体であり、連結部材８４を介して両回転軸３６１，５６１を連結するようにしたので、密閉容器１０に対する圧縮機構２１及び膨張機構２２０の組立が容易になる。
また、本実施形態によれば、連結部材８４は上軸受４７の内部に配置されており、上軸受４７によって覆われている。そのため、連結部８７（回転軸３６１と回転軸５６１との間の隙間）から潤滑油が漏れにくくなる。したがって、上側に位置する回転機構である圧縮機構２１に対しても、潤滑油を安定して供給することができる。
また、本実施形態によれば、連結部８７からの潤滑油の漏れを抑制することができるので、潤滑油が冷媒とともに吐出管７から密閉容器１０の外部に流れ出すことを抑制することができる。したがって、密閉容器１０内の潤滑油不足を防止することができる。
なお、本流体機械５Ｆでは、製作時の位置決め誤差や熱変形等を吸収するために、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１との間には、所定の広さの隙間が設けられている。そのため、この隙間から潤滑油が漏れることが想定される。しかし、漏れた潤滑油は、本質的に潤滑油が必要とされる部分、すなわち、第１軸受部材４７ｃと第１回転軸５６１との間、又は、第２軸受部材４７ｄと第２回転軸３６１との間に供給されるので、摺動部の潤滑に有効利用される。そのため、本実施形態によれば、潤滑油の漏れを防ぐためにＯリング等のシール部材を設ける必要がない。したがって、本実施形態によれば、部品点数を削減することが可能となる。また、シール部材の劣化の問題を回避することができる。
なお、本実施形態では、連結部材８４の外周面と第１軸受部材４７ｃの内周面との間には所定の広さの隙間が設けられ（図１５参照）、連結部材８４自体は、第１軸受部材４７ｃによって支持されていない。ただし、第１軸受部材４７ｃによって連結部材８４を支持するようにしてもよい。この場合、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１は、連結部材８４に対していわゆるスプライン嵌合され、連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃによって回転可能に支持されることになる。そのため、両回転軸３６１，５６１の連結端部３６ｔ，５６ｔは、連結部材８４を介して第１軸受部材４７ｃに支持される。したがって、両回転軸３６１，５６１の回転時のガタツキを抑制することができ、両回転軸３６１，５６１を安定して支持することができる。
本実施形態では、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１は、連結部材８４に対してそれぞれ非圧入状態で嵌合している。そのため、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１を連結部材８４に対して容易に嵌合させることができ、組立性を向上させることができる。
ただし、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１のいずれか一方を連結部材８４に圧入するようにしてもよい。例えば、第１回転軸５６１を連結部材８４に圧入し、第２回転軸３６１を連結部材８４に非圧入状態で嵌合させるようにしてもよい。この場合、潤滑油は第１回転軸５６１と連結部材８４との間から漏れにくくなる。したがって、第２回転軸３６１の給油路３８を流れてきた潤滑油の多くは、第１回転軸５６１の給油路６８を流れ、圧縮機構２１に供給されることになる。一方、第２回転軸３６１と連結部材８４とは非圧入状態で嵌合しているので、第２回転軸３６１と連結部材８４との組立は容易であり、組立性を損なうことはない。
なお、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１と連結部材８４との嵌合形状は、本実施形態のようなスプライン形状に限定されない。例えば、図１８に示すように、連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔの横断面の外周側の輪郭が六角形状に形成され、連結部材８４の横断面の内周側の輪郭が、上記連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔに対応した六角形状に形成されていてもよい。また、連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔの横断面の外周側の輪郭が六角形状以外の多角形状に形成され、連結部材８４の横断面の内周側の輪郭が、上記連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔに対応した多角形状に形成されていてもよい。
本実施形態の流体機械５Ｆによれば、両回転軸３６１，５６１同士を直接嵌合させる場合に比べて、両回転軸３６１，５６１ともに、連結端部３６ｔ，５６ｔの外径を小さくしなくて済む。そのため、いわゆるトルク伝達半径を大きく確保することができるので、連結部８７の信頼性を向上させることができる。
また、両回転軸３６１，５６１に嵌め合わせのための凸凹を形成しなくてもよいので、加工が容易になる。また、連結部材８４は打ち抜き加工等によって容易に形成することができるので、生産性を高めることができる。
本実施形態の上軸受４７は別々の軸受部材、すなわち、第１回転軸５６１を支持する第１軸受部材４７ｃと、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材４７ｄとを備えている。そのため、各回転軸の支持に適した軸受部材を組み合わせること等により、各回転軸を安定して支持することができ、また、潤滑油の漏れを少なくすることができる。
本実施形態の連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃにおける第２軸受部材４７ｄとの対向面に形成された凹部８６に収容されている。このことにより、凹部８６に連結部材８４を挿入した後、第１軸受部材４７ｃと第２軸受部材４７ｄとを連結することによって、連結部材８４を第１軸受部材４７ｃと第２軸受部材４７ｄとの間に配置することができる。そのため、簡単な構成で連結部材８４を上軸受４７の内部に配置することができる。なお、連結部材８４を収容するための凹部８６は、第２軸受部材４７ｄにおける第１軸受部材４７ｃとの対向面に形成されていてもよい。
また、本実施形態によれば、連結部材８４は、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１を一本の回転軸とみなした場合に、当該回転軸の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。すなわち、連結部材８４は、両回転軸３６１，５６１の全体の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。特に本実施形態では、連結部材８４は、両回転軸３６１，５６１の全体の下から略１／３の位置に設けられている。そのため、連結部材８４は油溜まり部１５の近くに配設されることになる。したがって、連結部材８４から漏れた潤滑油は、油溜まり部１５に回収されやすくなり、再び油溜まり部１５から摺動部に向かって供給されやすくなる。そのため、本実施形態によれば、摺動部に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、潤滑油の密閉容器１０外への流出をより一層抑制することができる。
また、本実施形態によれば、密閉容器１０の内部空間の冷媒を吐出する吐出管７は、密閉容器１０の上下方向中間位置（長手方向中間位置）よりも上側に設けられている。一方、連結部材８４は、密閉容器１０の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。そのため、連結部材８４は、吐出管７から離れた位置に配設されている。したがって、連結部材８４から漏れた潤滑油は、吐出管７から流出しにくくなる。そのため、潤滑油の密閉容器１０外への流出を、さらに抑制することができる。
なお、本実施形態では、連結部８７の周囲を連結部材８４で覆い、連結部材８４の周囲を、膨張機構２２０の構成要素の一つである上軸受４７によって覆うこととした。そのため、回転軸３６１，５６１を支持するとともに連結部材８４の周囲を覆う軸受として、膨張機構２２０と別個独立の軸受を設ける必要がない。したがって、部品点数の削減を図ることができる。
ただし、連結部材８４の周囲を覆う軸受は、圧縮機構２１及び膨張機構２２０から独立したものであってもよい。例えば、図１９の流体機械５Ｇに示すように、圧縮機構２１及び膨張機構２２０から分離された軸受７５０を設け、この軸受７５０によって第２回転軸３６１及び第１回転軸５６１を支持するとともに、連結部材８４の周囲を覆うようにしてもよい。膨張機構２２０の上軸受４１０は、連結部材８４を覆う軸受７５０とは別に設けられている。このような形態によれば、圧縮機構２１及び膨張機構２２０の構成に変更を加えることなく、両回転軸３６１，５６１の連結部８７における潤滑油の漏れを抑制することが可能となる。
また、図１４の前記実施形態では、上軸受４７は、第１回転軸５６１を支持するとともに連結部材８４の周囲を覆う第１軸受部材４７ｃと、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材４７ｄとを備えていた。しかし、連結部材８４を収容する上軸受の構成は、これに限られない。例えば、図２０に示す上軸受４７１は、一つの軸受部材からなり、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１の両方を支持する。このような形態によれば、上軸受４７１が単一の部材で構成されるので、部品点数を削減することができる。また、このような形態であっても、潤滑油の漏れを少なくすることができる。
図２０の例では、外径が相違する第１回転軸５６１と第２回転軸３６２とが連結部材８４で連結されている。このようにすれば、両回転軸５６１，３６２の外径を揃えなくても済むので、回転軸５６１の外径を圧縮機構２１に適した値に設定することができ、回転軸３６２の外径を膨張機構２２０に適した値に設定することができる。また、回転軸３６２，５６１の外径に関する制約が少なくなるので、圧縮機構２１及び膨張機構２２０の設計自由度を大きくすることができる。
外径の異なる回転軸３６２，５６１の場合、連結部材８４を用いてどのように連結するのかが問題となるが、この問題は、図２０に示す例によって解決できる。
図２０に示すように、単一の軸受部材からなる上軸受４７１には、内径が小さい第１挿通孔４７１ｊと、その第１挿通孔４７１ｊと軸方向に並んで連通し、かつ第１挿通孔４７１ｊよりも内径が大きい第２挿通孔４７１ｋとが形成されている。連結部材８４は、第２挿通孔４７１ｋ内に配置されている。第１回転軸５６１の一端、すなわち、溝切り加工された連結端部５６ｔは、上軸受４７１に形成された第１挿通孔４７１ｊを貫通して連結部材８４に嵌合している。第２回転軸３６２には、縮径加工及び溝切り加工により、連結部材８４に嵌合するべき連結端部３６ｔが形成されている。すなわち、第２回転軸３６２の一端には、上軸受４７１の第２挿通孔４７１ｋに挿入されてラジアル方向に支持される被支持部としての径大部３６２ｋと、その被支持部３６２ｋよりも外径が小さくかつ連結部材８４に嵌合される先端部としての連結端部３６ｔとが形成されている。
上記のようにすれば、上軸受４７１の第２挿通孔４７１ｋに連結部材８４を嵌め込んだ後、第１回転軸５６１を第１挿通孔４７１ｊに挿入して連結部材８４に嵌合し、第２回転軸３６２を第２挿通孔４７１ｋに挿入して連結部材８４に嵌合するという簡単な作業により、両回転軸５６１，３６２を容易に連結することができる。なお、回転軸の外径の大小関係は、上記と逆であってもよい。そうする場合には、上軸受４７１の挿通孔の内径の大小関係も図２０の例と逆になる。
図１４の前記実施形態では、第２回転軸３６１内に給油路３８を設け、第１回転軸５６１内に給油路６８を設けていた。そして、油溜まり部１５の潤滑油は、油ポンプ３７によって給油路３８，６８に汲み上げられ、給油路３８，６８に連通する給油孔（給油孔６４，８８等）を通り、膨張機構２２０又は圧縮機構２１の各摺動部に供給されていた。しかし、潤滑油の各摺動部への供給経路はこれに限られない。例えば図２１に示すように、回転軸３６１，５６１の内部の給油路３８，６８の他、両回転軸３６１，５６１の外周面に螺旋状の給油溝７６，７７を形成し、この給油溝７６，７７によって潤滑油を汲み上げるようにしてもよい。
また、図２２に示すように、外周面に螺旋状の給油溝７８が形成された連結部材８４１を好適に用いることができる。
なお、図１４の前記実施形態では、給油路３８と給油路６８との内径は等しく設計されていた。しかし、給油路３８及び給油路６８の内径は等しくなくてもよい。例えば、図２３に示すように、第１回転軸５６１の給油路６８の内径ｄ１は、第２回転軸３６１の給油路３８の内径ｄ２よりも小さくてもよい。この場合、潤滑油の流路は、第１回転軸５６１の給油路６８の手前で急に狭くなるため、連結部材８４の内部で油圧が上昇する。そのため、連結部材８４内にガスが混入することを抑制することができ、潤滑油を安定して供給することができる。なお、潤滑油にガスが混入することを更に抑制するために、第１回転軸５６１を連結部材８４に圧入するようにしてもよい。これにより、連結部材８４と第１回転軸５６１との間からの潤滑油の漏れも少なくなる。
なお、図２４に示すように、軸方向と交差する方向（図２４では直交する方向）に延びる貫通孔７９が設けられた連結部材８４２を好適に用いることができる。この場合、連結部材８４２の内側の潤滑油は遠心力を受け、貫通孔７９を通じて外周側に散布される。そのため、連結部材８４２と上軸受４７との間に、潤滑油が十分に充填される。したがって、潤滑油にガスが混入することをより一層抑制することができる。
また、図２５に示すように、連結部材８４の外周側に潤滑油を供給する給油路６９が設けられた第１軸受部材４７１ｃを有する上軸受４７１を好適に用いることができる。給油路６９に潤滑油を供給する外部給油路６９ａを別途設けるようにしてもよい。このことにより、連結部材８４と上軸受４７１との間に十分な量の潤滑油を供給することができる。なお、外部給油路６９ａの内部にフィルタ６９ｂを設けることが好ましい。これにより、連結部材８４と上軸受４７１との間に、より清浄な潤滑油を供給することができる。
図２５に示す構成では、まず、第１軸受部材４７１ｃの給油路６９を通じて潤滑油が凹部８６に供給される。凹部８６に導かれた潤滑油は、さらに、連結部材８４の貫通孔７９を通じて、シャフトの給油路３８及び／又は給油路６８に導かれる。このようにすれば、連結部材８４と上軸受４７１との間だけでなく、各回転機構にも十分な量の潤滑油を供給できる。凹部８６内に導かれた潤滑油は、淀むことなく常に循環しているので、より正常な潤滑油を各回転機構に供給することができる。
図１４の前記実施形態では、上軸受４７は、第１回転軸５６１を支持するとともに連結部材８４の周囲を覆う第１軸受部材４７ｃと、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材４７ｄとを備えていた。しかし、上軸受４７の構成はこれに限られない。例えば、図２６に示す上軸受４７２は、第１回転軸５６１を支持する第１軸受部材９６と、連結部材８４の周囲を覆う密閉部材９７と、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材９８とを備えている。これら第１軸受部材９６と密閉部材９７と第２軸受部材９８とは、回転軸３６１，５６１の軸方向に沿って順に組み立てられている。そのため、連結部材８４を密閉部材９７の内部に挿入した後、密閉部材９７の上方に第１軸受部材９６を組み立て、密閉部材９７の下方に第２軸受部材９８を組み立てることによって、上軸受４７２の内部に連結部材８４を容易に配置することができる。したがって、このような形態によれば、容易な組立作業により、連結部８７における潤滑油の漏れを抑制すること等が可能となる。
また、２つの回転軸を直接連結する場合におけるその他の実施形態として説明したいくつかの構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、連結部材を用いて回転軸を連結する場合にも採用できる。例えば、複数の回転機構の組み合わせ、圧縮機構と膨張機構の位置関係等については、先に述べた通りとすることができる。
以上説明したように、本発明は、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる回転機構を複数備えた流体機械について有用であり、例えば、冷凍装置、空気調和装置、給湯器等の冷媒回路に設けられた圧縮機、膨張機、膨張機一体型圧縮機等に有用である。
本発明は、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる回転機構を複数備えた流体機械に関するものである。本発明は、さらに、その流体機械を用いた冷凍サイクル装置に関する。
例えば、２００３年３月に（独）新エネルギー・産業技術総合開発機構より発行された成果報告書“エネルギー有効利用基盤技術先導研究開発 ＣＯ2空調機用二相流膨張機・圧縮機の開発”ｐ．４３−４５に開示されているように、密閉容器内に複数の回転機構が収容され、これら回転機構の回転軸同士が一直線状に連結された流体機械が知られている。
図２７は、上記文献に開示された流体機械を概念的に表した図である。図２７に示すように、この流体機械は、縦長の密閉容器１０１と、密閉容器１０１内に収容された圧縮機構１０２、電動機１０３及び膨張機構１０４とを備えている。圧縮機構１０２の回転軸１０５の上端には、断面が正六角形状の凹部１０５ａが形成されている。一方、膨張機構１０４の回転軸１０６の下端には、断面が正六角形状の凸部１０６ａが形成されている。そして、上記凸部１０６ａと上記凹部１０５ａとが嵌合することにより、回転軸１０５と回転軸１０６とが連結されている。この凹部１０５ａと凸部１０６ａとにより、両回転軸１０５，１０６を連結する連結部１０７が形成されている。
ところで、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４に対しては、潤滑油を供給することが必要である。そこで、密閉容器１０１の底部には、潤滑油を貯留した油溜まり部１１２が設けられている。回転軸１０５の下部には油ポンプ１１５が取り付けられ、回転軸１０５，１０６の内部には給油路１１３が形成されている。このような構成により、油ポンプ１１５によって汲み上げられた潤滑油は、給油路１１３を経て圧縮機構１０２及び膨張機構１０４の摺動部に供給される。
なお、符号１０８は圧縮前の流体を吸入する吸入管、符号１０９は圧縮後の流体を吐出する吐出管、符号１１０は膨張前の流体を吸入する吸入管、符号１１１は膨張後の流体を吐出する吐出管である。
同様の流体機械は、特開平９−１２６１７１号公報にも開示されている。
しかしながら、上記流体機械では、圧縮機構１０２の回転軸１０５と膨張機構１０４の回転軸１０６とは、連結部１０７において連結されているだけなので、給油路１１３内の潤滑油が連結部１０７（詳しくは、凹部１０５ａと凸部１０６ａとの間の隙間）から漏れ出すおそれがあった。そのため、上側の回転機構、すなわち膨張機構１０４に対して潤滑油を安定して供給できないという課題があった。また、連結部１０７から漏れた潤滑油が、密閉容器１０１内の流体とともに吐出管１０９から流出しやすかった。そのため、密閉容器１０１内の潤滑油の量が不足するおそれがあった。
通常、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４は、密閉容器１０１に対して溶接されている。しかし、溶接にあたっては、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４の取付位置の若干のずれが避けられない。ところが、回転軸１０５，１０６は長尺物であるため、両回転軸１０５，１０６の連結部１０７においては、そのずれが増幅される。そこで、図２７に示す流体機械では、圧縮機構１０２及び膨張機構１０４の取付位置のずれを考慮して、連結部１０７に遊びを持たせている。すなわち、回転軸１０５の凹部１０５ａと回転軸１０６の凸部１０６ａとの間に、予めある程度の隙間を設けている。そのため、連結部１０７からの潤滑油の漏れが多くなりがちであった。
一方、特開平９−１２６１７１号公報に開示されている流体機械においては、２本の回転軸を継ぎ手を介して連結している。回転軸をスムーズに回転させるためには、継ぎ手と回転軸との間に適度な隙間を設け、その隙間に各機構の取付位置のずれや熱変形を吸収させる必要がある。したがって、回転軸を連結するためのこの継ぎ手は、潤滑油の漏れに対しては何ら貢献せず、むしろ、潤滑油の漏れを助長する。潤滑油の漏れを防止するために継ぎ手と回転軸との間の隙間を十分小さくするという案もあるが、そのようにすると組立性が低下するとともに、各機構の取付位置のずれや熱変形を吸収する効果が不十分となる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の回転機構の回転軸同士が一直線状に連結されてなる流体機械において、各回転機構に対して潤滑油を安定して供給することである。また、本発明の他の目的は、密閉容器の外部に潤滑油が流出することを抑制することである。
すなわち、本発明は、
軸方向に延びる第１給油路が内部に形成された第１回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第１回転機構と、
軸方向に延びる第２給油路が内部に形成されるとともに、第１給油路と第２給油路との間を潤滑油が流通可能となるように第１回転軸に一直線状に連結された第２回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第２回転機構と、
第１及び第２回転機構を収容する密閉容器と、
密閉容器の内部において、第１回転軸と第２回転軸との連結部分の周囲を覆い、第１及び第２回転軸の少なくとも一方を支持する軸受と、
を備えた、流体機械を提供する。
上記流体機械では、第１回転軸と第２回転軸との連結部分の周囲は、軸受によって覆われる。そのため、上記連結部分からの潤滑油の漏れは抑制される。したがって、各回転機構に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、上記連結部分からの潤滑油の漏れが抑制されるので、密閉容器の外部に潤滑油が流出することを抑制することができる。また、上記流体機械によれば、上記連結部分から潤滑油が漏れたとしても、当該潤滑油は、軸受の潤滑やシールに有効利用される。さらに、上記流体機械によれば、軸受によって連結部分が支持されるので、両回転軸を安定して支持することができる。
他の側面において、本発明は、
軸方向に延びる第１給油路が内部に形成された第１回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第１回転機構と、
軸方向に延びる第２給油路が内部に形成された第２回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第２回転機構と、
第１及び第２回転軸の少なくとも一方を回転可能に支持する軸受と、
第１回転機構、第２回転機構及び軸受を収容する密閉容器と、
軸受の内部に配置され、第１及び第２回転軸と嵌合することによって、第１給油路と第２給油路とを連通させつつ第１回転軸と第２回転軸とを連結する連結部材と、
を備えた、流体機械を提供する。
上記流体機械によれば、第１回転機構の回転軸（第１回転軸）と第２回転機構の回転軸（第２回転軸）とは別体であるので、それら回転機構の組立性が向上する。また、連結部材は軸受の内部に配置されており、軸受によって覆われている。そのため、各回転軸と連結部材との間の隙間から潤滑油が漏れにくくなる。したがって、両回転機構に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、潤滑油の漏れが抑制されるので、密閉容器の外部に潤滑油が流出することを抑制することができる。さらに、上記流体機械によれば、上記隙間から漏れた潤滑油は、本来的に潤滑油が必要とされる部分、すなわち、軸受と回転軸との間に供給されるので、軸受の潤滑やシールに有効利用される。
また、上記した各流体機械は、空気調和装置や給湯器の心臓部をなす冷凍サイクル装置に適用することができる。
すなわち、本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機構、圧縮機構に動力を与える電動機、冷媒を膨張させる膨張機構、および圧縮機構と膨張機構とを連結するシャフトを有する膨張機一体型圧縮機と、冷媒を冷却する放熱器と、冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、第１回転機構が圧縮機構、第２回転機構が膨張機構である上記流体機械によって、膨張機一体型圧縮機が構成されている冷凍サイクル装置を提供する。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る流体機械５Ａは、膨張機一体型圧縮機として冷凍サイクル装置１の冷媒回路に組み込まれている。流体機械５Ａは、冷媒を圧縮する圧縮機構２１（第１回転機構）と、冷媒を膨張させる膨張機構２２（第２回転機構）とを備えている。圧縮機構２１は、吸入管６を介して蒸発器３に接続されるとともに、吐出管７を介して放熱器２に接続されている。膨張機構２２は、吸入管８を介して放熱器２に接続されるとともに、吐出管９を介して蒸発器３に接続されている。
この冷媒回路には、高圧部分（圧縮機構２１から放熱器２を経て膨張機構２２に至る部分）において超臨界状態となる冷媒が充填されている。本実施形態では、そのような冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）が充填されている。ただし、冷媒の種類は特に限定されるものではなく、運転時に超臨界状態とならない冷媒（例えばフロン系の冷媒等）であってもよい。
また、流体機械５Ａが組み込まれる冷媒回路は、冷媒を一方向にのみ流通させる冷媒回路に限られない。流体機械５Ａは、冷媒の流通方向の変更が可能な冷媒回路に設けられていてもよい。例えば、流体機械５Ａは、四方弁等を有することによって暖房運転及び冷房運転の可能な冷媒回路に設けられていてもよい。
図２に示すように、流体機械５Ａの圧縮機構２１及び膨張機構２２は、密閉容器１０の内部に収容されている。膨張機構２２は圧縮機構２１よりも下方に配置されており、圧縮機構２１と膨張機構２２との間には電動機２３が設けられている。
密閉容器１０は、上下両端が開放された円筒状の筒部１１と、筒部１１の上端を閉鎖する上蓋部１２と、筒部１１の下端を閉鎖する底蓋部１３とを備えている。上蓋部１２と筒部１１、底蓋部１３と筒部１１は、それぞれ溶接等により接合されている。上蓋部１２には、電気ケーブル等が接続される端子１４が固定されている。密閉容器１０内の底部には、潤滑油を貯留する油溜まり部１５が形成されている。圧縮機構２１及び膨張機構２２は、この密閉容器１０の長手方向、つまり、上下方向に沿って並んでいる。
まず、膨張機構２２の構成を説明する。膨張機構２２は、ロータリ式であり、第１膨張部３０ａと第２膨張部３０ｂとを備えている。第１膨張部３０ａは、第２膨張部３０ｂよりも下方に配置されている。
第１膨張部３０ａは、略円筒状のシリンダ３１ａと、シリンダ３１ａ内に挿入された円筒状のピストン３２ａとを備えている。シリンダ３１ａの内周面とピストン３２ａの外周面との間には、第１膨張室３３ａが区画されている。シリンダ３１ａには、径方向に延びるベーン溝が形成され、このベーン溝にはベーン３４ａと、ベーン３４ａをピストン３２ａに向かって付勢するばね３５ａとが設けられている。ベーン３４ａは、第１膨張室３３ａを高圧側の膨張室と低圧側の膨張室とに仕切っている。
第２膨張部３０ｂは、第１膨張部３０ａとほぼ同様の構成を有している。すなわち、第２膨張部３０ｂは、略円筒状のシリンダ３１ｂと、シリンダ３１ｂ内に挿入された円筒状のピストン３２ｂと、シリンダ３１ｂのベーン溝内に設けられたベーン３４ｂと、ベーン３４ｂをピストン３２ｂに向かって付勢するばね３５ｂとを備えている。シリンダ３１ｂの内周面とピストン３２ｂの外周面との間には、第２膨張室３３ｂが区画されている。
膨張機構２２は、第１偏心部３６ａ及び第２偏心部３６ｂを有する回転軸３６（第２回転軸）を備えている。第１偏心部３６ａはピストン３２ａの内部に摺動可能に挿入されており、第２偏心部３６ｂはピストン３２ｂの内部に摺動可能に挿入されている。これにより、ピストン３２ａは、第１偏心部３６ａによって、偏心した状態でシリンダ３１ａ内を旋回するように規制されている。また、ピストン３２ｂは、第２偏心部３６ｂにより、偏心した状態でシリンダ３１ｂ内を旋回するように規制されている。
回転軸３６の下端部は、油溜まり部１５の潤滑油に浸漬されている。この回転軸３６の下端部には、潤滑油を汲み上げる油ポンプ３７が設けられている。回転軸３６の内部には、軸方向に延びる給油路３８が形成されている。なお、「軸方向に延びる」とは、全体として軸方向（上下方向）に沿って延びていることを意味する。したがって、軸方向に直線状に延びている場合に限らず、螺旋状に延びている場合等も含まれる。図示は省略するが、回転軸３６には、給油路３８内の潤滑油を膨張機構２２の摺動部に供給する給油孔（例えば、給油路３８と摺動部とを連通し、回転軸３６の径方向に延びる孔）が設けられている。
第１膨張部３０ａと第２膨張部３０ｂとは、仕切板３９によって仕切られている。仕切板３９は、第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａ及びピストン３２ａの上方を覆っており、第１膨張室３３ａの上側を区画している。また、仕切板３９は、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ及びピストン３２ｂの下方を覆っており、第２膨張室３３ｂの下側を区画している。仕切板３９には、第１膨張室３３ａと第２膨張室３３ｂとを連通させる連通孔４０が形成されている。なお、第１膨張室３３ａと第２膨張室３３ｂとはそれぞれ別個に冷媒を膨張させる膨張室であってもよいが、本実施形態では、これら膨張室３３ａ，３３ｂは連通孔４０を通じて一つの膨張室を形成している。すなわち、本実施形態では、冷媒は、第１膨張室３３ａ及び第２膨張室３３ｂにおいて連続的に膨張する。
第１膨張部３０ａの下部には、下軸受４１が設けられている。下軸受４１は、回転軸３６の下端部を支持している。また、下軸受４１は、第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａ及びピストン３２ａの下方を閉塞しており、第１膨張室３３ａの下側を区画している。
第２膨張部３０ｂの上部には、上軸受４２が設けられている。詳細は後述するが、上軸受４２は、膨張機構２２の回転軸３６（第２回転軸）と圧縮機構２１の回転軸５６（第１回転軸）とを支持している。また、上軸受４２は、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ及びピストン３２ｂの上方を閉塞しており、第２膨張室３３ｂの上側を区画している。
上軸受４２、シリンダ３１ｂ、仕切板３９、及びシリンダ３１ａには、吸入管８の冷媒を第１膨張室３３ａに導く吸入路４３が形成されている。吸入管８は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、上軸受４２に接続されている。また、上軸受４２には、第２膨張室３３ｂの膨張後の冷媒を吐出管９に導く吐出路４４が形成されている。吐出管９は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、上軸受４２に接続されている。
密閉容器１０の筒部１１の内壁には、取付部材４５が溶接等により接合されている。上軸受４２は、取付部材４５にボルト４６により締結されている。なお、膨張機構２２の下軸受４１、第１膨張部３０ａ、仕切板３９、第２膨張部３０ｂ、及び上軸受４２は、予め一体的に組み立てられている。そのため、上軸受４２を取付部材４５にボルト締めすることによって、膨張機構２２の全体が取付部材４５に固定されている。
次に、圧縮機構２１の構成を説明する。圧縮機構２１は、スクロール式であり、固定スクロール５１と、固定スクロール５１と軸方向に対向する可動スクロール５２と、可動スクロール５２を支持する回転軸５６と、回転軸５６を支持する軸受５３とを備えている。
固定スクロール５１には、渦巻形状（例えばインボリュート形状等）のラップ５４と、吐出孔５５とが形成されている。可動スクロール５２には、固定スクロール５１のラップ５４と噛み合うラップ５７が形成されている。これらラップ５４及びラップ５７の間に、渦巻状の圧縮室５８が区画されている。回転軸５６の上端には偏心部５９が形成され、可動スクロール５２は偏心部５９に支持されている。そのため、可動スクロール５２は、回転軸５６の軸心から偏心した状態で公転する。可動スクロール５２の下側には、可動スクロール５２の回転を防止するオルダムリング６０が配置されている。可動スクロール５２には、給油孔６４が形成されている。
固定スクロール５１の上側には、カバー６２が設けられている。固定スクロール５１及び軸受５３の内部には、冷媒を流通させる上下に延びる吐出路６１が形成されている。また、固定スクロール５１及び軸受５３の外側には、冷媒を流通させる上下に延びる流通路６３が形成されている。このような構成により、吐出孔５５から吐出された冷媒は、カバー６２内の空間にいったん吐出された後、吐出路６１を通じて圧縮機構２１の下方に吐出される。そして、圧縮機構２１の下方の冷媒は、流通路６３を通じて圧縮機構２１の上方に導かれる。
吸入管６は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、固定スクロール５１に接続されている。吐出管７は、密閉容器１０の上蓋部１２に接続されている。吐出管７の一端は、密閉容器１０内の圧縮機構２１の上方の空間に開口している。
圧縮機構２１は、密閉容器１０の筒部１１の内壁に溶接等により接合されている。
圧縮機構２１の回転軸５６は、下方に向かって延びている。膨張機構２２の回転軸３６と同様に、回転軸５６の内部にも軸方向に延びる給油路６８が形成されている。
電動機２３は、回転軸５６の中途部に固定された回転子７１と、回転子７１の外周側に配置された固定子７２とから構成されている。固定子７２は、密閉容器１０の筒部１１の内壁に固定されている。固定子７２は、モータ配線７３を介して端子１４に接続されている。この電動機２３によって、回転軸５６が駆動される。
圧縮機構２１の回転軸５６と膨張機構２２の回転軸３６とは、連結部８０において一直線状に連結されている。本実施形態では、連結部８０は嵌合構造を有している。具体的には、回転軸５６の下端には、上方に向かって凹んだ第１嵌合部としてのボス部８１が形成されている。一方、回転軸３６の上端には、上方に向かって突出した第２嵌合部としての軸部８２が形成されている。そして、第１嵌合部と第２嵌合部とが嵌合すること、つまり、軸部８２がボス部８１に嵌合することにより、両回転軸３６，５６が連結されている。これにより、給油路６８と給油路３８との間を潤滑油が流通可能となっている。
本実施形態では、図３に示すように、軸部８２は、外周側に複数の溝（歯）が設けられたいわゆるスプライン形状を有している。また、ボス部８１の内周側には、軸部８２の溝に対応する複数の溝が形成されている。
ただし、軸部８２及びボス部８１の具体的形状は何ら限定されるものではない。例えば、図４に示すように、軸部８２は、外周側により細かい歯が設けられたいわゆるセレーション形状を有し、ボス部８１の内周側には、軸部８２のセレーション形状に対応したより細かな溝が形成されていてもよい。
また、図５に示すように、軸方向と直交する横断面において、軸部８２の外周側の輪郭が六角形状に形成され、ボス部８１の内周側の輪郭が、上記軸部８２に対応した六角形状に形成されていてもよい。また、図示は省略するが、軸部８２の外周側の輪郭が六角形状以外の多角形状に形成され、ボス部８１の内周側の輪郭が、上記軸部８２に対応した多角形状に形成されていてもよい。
本実施形態では、圧縮機構２１の回転軸５６にボス部８１が設けられ、膨張機構２２の回転軸３６に軸部８２が設けられているが、逆に、圧縮機構２１の回転軸５６に軸部８２が設けられ、膨張機構２２の回転軸３６にボス部８１が設けられていてもよい。
図２に示すように、回転軸３６の給油路３８と回転軸５６の給油路６８とは、上下方向に延び、連結部８０においてつながっている。上軸受４２は、回転軸３６の上側と回転軸５６の下側とを支持している。そのため、回転軸３６の上側と回転軸５６の下側とは、上軸受４２によって一体的に覆われている。したがって、連結部８０の周囲は、上軸受４２によって覆われている。
上軸受４２と両回転軸３６，５６との間の摺動部には、螺旋状の給油溝が形成されている。本実施形態では、図６Ａに示すように、上軸受４２内における回転軸５６の外周面に、螺旋状の給油溝８５が形成されている。また、図示は省略するが、上軸受４２内における回転軸３６の外周面にも、同様の螺旋状の給油溝が形成されている。ただし、図６Ｂに示すように、給油溝８５は上軸受４２の内周面に形成されていてもよい。また、上軸受４２の内周面及び両回転軸３６，５６の外周面の両方に給油溝８５を設けてもよい。
次に、流体機械５Ａの動作を説明する。本流体機械５Ａでは、電動機２３が駆動されると、回転軸５６及び回転軸３６が一体となって回転する。
圧縮機構２１にあっては、回転軸５６の回転に伴って可動スクロール５２が旋回する。これにより、吸入管６から冷媒が吸入される。吸入された低圧の冷媒は、圧縮室５８で圧縮された後、高圧の冷媒となって吐出孔５５から吐出される。そして、吐出孔５５から吐出された冷媒は、吐出路６１及び流通路６３を通じて圧縮機構２１の上方に導かれ、吐出管７を通じて密閉容器１０の外部に吐出される。
膨張機構２２にあっては、回転軸３６の回転に伴って、ピストン３２ａ，３２ｂが旋回する。これにより、吸入管８から吸入された高圧の冷媒は、吸入路４３を通じて第１膨張室３３ａに流入する。第１膨張室３３ａに流入した高圧の冷媒は、第１膨張室３３ａ内及び第２膨張室３３ｂ内で膨張し、低圧の冷媒となる。この低圧の冷媒は、吐出路４４を通じて吐出管９に流れ込み、吐出管９を通じて密閉容器１０の外部に吐出される。
回転軸３６の回転に伴って、油溜まり部１５の潤滑油は、油ポンプ３７によって汲み上げられ、回転軸３６の給油路３８内を上昇する。給油路３８内の潤滑油は、図示しない給油孔を通じて膨張機構２２の摺動部に供給され、さらに、回転軸３６と上軸受４２との間の摺動部にも供給される。そして、上記潤滑油は、それら摺動部の潤滑及びシールを行う。
また、給油路３８を上昇してきた潤滑油は、連結部８０を通過し、回転軸５６の給油路６８に流れ込む。給油路６８に流入した潤滑油の一部は、図示しない給油孔を通じて回転軸５６と上軸受４２との間の摺動部に供給され、摺動部の潤滑及びシールを行う。給油路６８内の他の潤滑油は、給油路６８内を上昇し、圧縮機構２１に導かれる。そして、上記潤滑油は、圧縮機構２１の摺動部の潤滑及びシールを行う。
ここで、圧縮機構２１の回転軸５６と膨張機構２２の回転軸３６とは別部材であるので、回転軸５６と回転軸３６との連結部８０には、若干の隙間が生じている。しかしながら、連結部８０の周囲は上軸受４２によって覆われているので、連結部８０からの潤滑油の漏れは抑制される。また、連結部８０は、上軸受４２の内部に位置しているので、潤滑油が必要となる摺動部でもある。そのため、連結部８０から潤滑油が漏れたとしても、その潤滑油は上軸受４２内の潤滑及びシールに有効活用されることになる。なお、上軸受４２内の潤滑油は、上軸受４２内を上昇した後、上軸受４２の上端から流出し、その後は上軸受４２の外側等に沿って流下し、油溜まり部１５に回収される。
次に、流体機械５Ａの組立方法について説明する。
流体機械５Ａの組立に際しては、初めに、密閉容器１０の筒部１１を用意し、筒部１１の内壁に、電動機２３の固定子７２及び取付部材４５を接合する。次に、回転軸５６に回転子７１が固定された圧縮機構２１を、筒部１１の一端（図２の上側の端部）から挿入し、圧縮機構２１を筒部１１の内壁に接合する。次に、膨張機構２２を筒部１１の他端（図２の下側の端部）から挿入し、回転軸３６の軸部８２を回転軸５６のボス部８１に嵌合させることによって、回転軸３６と回転軸５６とを連結させる。その後、ボルト４６により、膨張機構２２を取付部材４５に締結する。
次に、吸入管６を筒部１１の外側から挿入し、吸入管６を圧縮機構２１及び筒部１１に接合する。また、吸入管８及び吐出管９を筒部１１の外側から挿入し、これら吸入管８及び吐出管９を膨張機構２２及び筒部１１に接合する。その後、筒部１１の一端に上蓋部１２を接合し、筒部１１の他端に底蓋部１３を接合する。そして、上蓋部１２の外側から吐出管７を挿入し、当該吐出管７を上蓋部１２に接合する。
以上のように、本実施形態によれば、連結部８０の周囲は上軸受４２によって覆われている。そのため、連結部８０からの潤滑油の漏れを抑制することができる。したがって、上側に位置する回転機構である圧縮機構２１に対しても、潤滑油を安定して供給することができる。すなわち、圧縮機構２１及び膨張機構２２の両方に対して、安定した給油を実現することができる。
また、連結部８０からの潤滑油の漏れを抑制することができるので、潤滑油が冷媒とともに吐出管７から密閉容器１０の外部に流れ出すことを抑制することができる。したがって、密閉容器１０内の潤滑油不足を防止することができる。
また、本実施形態によれば、連結部８０から潤滑油が漏れたとしても、当該潤滑油は上軸受４２内における潤滑及びシールに有効活用される。そのため、潤滑油の無駄な漏洩は生じない。
また、本実施形態によれば、上軸受４２によって連結部８０を支持しているので、両回転軸３５，５６の遊びを小さくすることができる。したがって、両回転軸３６，５６の回転時の振れを防止することができ、両回転軸３６，５６を安定して支持することができる。
本実施形態によれば、連結部８０は、回転軸３６及び回転軸５６を一本の回転軸と見なした場合に、当該回転軸の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。すなわち、連結部８０は、両回転軸３６，５６の全体の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。特に本実施形態では、連結部８０は、両回転軸３６，５６の全体の下から略１／３の位置に設けられている。そのため、連結部８０は油溜まり部１５の近くに配設されることになる。したがって、連結部８０から漏れた潤滑油は、油溜まり部１５に回収されやすくなり、再び油溜まり部１５から摺動部に向かって供給されやすくなる。そのため、本実施形態によれば、摺動部に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、潤滑油の密閉容器１０外への流出をより一層抑制することができる。
また、本実施形態によれば、密閉容器１０の内部空間の冷媒を吐出する吐出管７は、密閉容器１０の上下方向中間位置（長手方向中間位置）よりも上側に設けられている。一方、連結部８０は、密閉容器１０の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。そのため、連結部８０は、吐出管７から離れた位置に配設されている。したがって、連結部８０から漏れた潤滑油は、吐出管７から流出しにくくなる。そのため、潤滑油の密閉容器１０外への流出を、さらに抑制することができる。
本実施形態によれば、上軸受４２は単一の軸受部材からなり、この単一の軸受部材によって回転軸３６及び回転軸５６の両方を支持している。そのため、連結部８０の周囲を覆う軸受を２つの軸受部材、例えば回転軸３６側の軸受部材と回転軸５６側の軸受部材とに分離する場合に比べて、部品点数を削減することができる。ただし、連結部８０を覆う軸受を複数の軸受部材で形成することも勿論可能である（第２実施形態参照）。
なお、本実施形態では、膨張機構２２の構成要素の一つである上軸受４２によって、連結部８０の周囲を覆うこととした。そのため、回転軸３６，５６を支持するとともに連結部８０の周囲を覆う軸受として、圧縮機構２１及び膨張機構２２と別個独立の軸受を設ける必要がない。したがって、部品点数の削減を図ることができる。
ただし、連結部８０の周囲を覆う軸受は、圧縮機構２１及び膨張機構２２から独立したものであってもよい。例えば、図７に示す流体機械５Ｂのように、圧縮機構２１及び膨張機構２２から分離された軸受７５を設け、この軸受７５によって回転軸３６及び回転軸５６を支持するとともに、連結部８０の周囲を覆うようにしてもよい。このような形態によれば、圧縮機構２１及び膨張機構２２の構成に変更を加えることなく、連結部８０における潤滑油の漏れを抑制すること等が可能となる。
また、本実施形態によれば、一方の回転機構である圧縮機構２１を密閉容器１０の内壁に接合する一方、密閉容器１０の筒部１１の内壁に取付部材４５を接合し、他方の回転機構である膨張機構２２を取付部材４５に対してボルト４６で締結することとした。そのため、圧縮機構２１又は膨張機構２２に位置ずれや組立誤差等があったとしても、膨張機構２２の締結の際に、そのずれや誤差等を吸収することができる。したがって、上記ずれ等を吸収するために、連結部８０に意図的に遊びを持たせる必要はない。連結部８０の遊びを小さくすれば、連結部８０における潤滑油の漏れをより少なくすることができる。また、両回転軸３６，５６をよりしっかりと連結することが可能となる。さらに、連結部８０における両回転軸３６，５６の摩耗を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、密閉容器１０に対する圧縮機構２１及び膨張機構２２の組立が容易になる。
本実施形態によれば、回転軸３６に軸部８２を設け、回転軸５６にボス部８１を設け、連結部８０をこれら軸部８２及びボス部８１からなる嵌合構造とした。また、軸部８２をスプライン形状、セレーション形状、断面多角形状等とした。したがって、回転軸３６と回転軸５６とを、よりしっかりと連結することができる。また、連結部８０における潤滑油の漏れを少なくすることができる。
なお、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いていた。ここで、二酸化炭素は、潤滑油が比較的溶け込みやすい冷媒である。そのため、冷媒として二酸化炭素を用いる流体機械では、本質的に潤滑油不足が生じやすい。しかし、本実施形態に係る流体機械５Ａによれば、上述したように潤滑油不足を効果的に防止することができる。したがって、冷媒として二酸化炭素を用いる場合には、本流体機械５Ａの効果をより顕著に発揮させることができる。
（第２実施形態）
図１の流体機械５Ａでは、上軸受４２は単一の軸受部材によって構成されていた。これに対し、図８に示すように、第２実施形態に係る流体機械５Ｃは、２つの軸受部材４２０ａ，４２０ｂで構成された上軸受４２０を採用する。以下、第１実施形態と同一要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
本実施形態では、上軸受４２０は、圧縮機構２１の回転軸５６０を支持する第１軸受部材４２０ａと、膨張機構２２の回転軸３６０を支持する第２軸受部材４２０ｂとによって構成されている。第１軸受部材４２０ａは第２軸受部材４２０ｂの上方に位置しており、これら第１軸受部材４２０ａと第２軸受部材４２０ｂとは、回転軸３６０，５６０の軸方向（上下方向）に沿って隣接している。第２軸受部材４２０ｂには、吸入路４３及び吐出路４４が形成されている。
回転軸５６０の外周面と第１軸受部材４２０ａの内周面とは対向しており、これら外周面及び内周面の少なくとも一方には、螺旋状の給油溝（図示せず）が形成されている。また、回転軸３６０の外周面と第２軸受部材４２０ｂの内周面とは対向しており、これら外周面及び内周面の少なくとも一方にも、螺旋状の給油溝（図示せず）が形成されている。
本実施形態では、回転軸５６０と回転軸３６０とは、外径が異なっている。すなわち、回転軸５６０の方が回転軸３６０よりも外径が大きくなっている。本実施形態においても、回転軸５６０と回転軸３６０とは、連結部８００において一直線状に連結されている。一方の回転軸５６０のボス部８２０に他方の回転軸３６０の軸部８１０が嵌合することによって連結部８００が形成されている点は共通であるが、異径の回転軸５６０，３６０を用いているので、他方の回転軸３６０の軸部８１０をわざわざ縮径加工する必要がない。
本実施形態によれば、両回転軸３６０，５６０の連結部８００の周囲は、第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂによって覆われている。そのため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、本実施形態においても、連結部８００からの潤滑油の漏れを抑制することができる。また、密閉容器１０の外部への潤滑油の流出を抑制することができる。また、連結部８００から漏れた潤滑油によって、第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂの内側の潤滑及びシールを行うことができる。
また、本実施形態によれば、両回転軸３６０，５６０の外径を揃えなくても済むので、回転軸５６０の外径を圧縮機構２１に適した値に設定することができ、回転軸３６０の外径を膨張機構２２に適した値に設定することができる。したがって、圧縮機構２１及び膨張機構２２の最適化を図ることができる。また、回転軸３６０，５６０の外径に関する制約が少なくなるので、圧縮機構２１及び膨張機構２２の設計自由度を大きくすることができる。
本実施形態によれば、上軸受４２０を第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂに分けることとしたので、両回転軸３６０，５６０の外径が異なっているにも拘わらず、両回転軸３６０，５６０を安定して支持することができる。すなわち、第１軸受部材４２０ａ及び第２軸受部材４２０ｂとして、それぞれ回転軸５６０及び回転軸３６０に適した軸受部材を選定することができ、両回転軸３６０，５６０をより安定して支持することが可能となる。
また、上軸受４２０は、取付部材４５０を介して密閉容器１０に固定されている。具体的には、第２軸受部材４２０ｂがボルト等の締結具４６によって取付部材４５０に下方から取り付けられている。第１軸受部材４２０ａは、第２軸受部材４２０ｂと取付部材４５０との間に形成された空間に収容される形で第２軸受部材４２０ｂの上に配置され、図示しないボルト等の締結具を用いて取付部材４５０及び／又は第２軸受部材４２０ｂに固定される。圧縮機構２１の回転軸５６０は、第２軸受部材４２０ｂの上面４２０ｐに着座している。第２軸受部材４２０ｂは、その上面４２０ｐによって回転軸５６０のスラスト力を受け止める。
なお、本実施形態では、圧縮機構２１の回転軸５６０の方が膨張機構２２の回転軸３６０よりも外径が大きかったが、膨張機構２２の回転軸の方が圧縮機構２１の回転軸よりも外径が大きくてもよい。また、両回転軸の外径が等しくてもよいことは勿論である。
（その他の実施形態）
本発明に係る流体機械は、前記第１及び第２各実施形態に限らず、種々の形態で実施することが可能である。
例えば、図９に示す流体機械５Ｄのように、内部に吸入路４３が形成された取付部材４５１を採用することも可能である。すなわち、吸入管８から第１膨張室３３ａに冷媒を導く吸入路４３を、取付部材４５１、上軸受４２１の第２軸受部材４２１ｂ、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ、仕切板３９、及び第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａにわたって形成するようにしてもよい。同様に、取付部材４５１に吐出路４４を形成してもよい。すなわち、第２膨張室３３ｂの膨張後の冷媒を吐出管９に導く吐出路４４を、上軸受４２１の第２軸受部材４２１ｂ及び取付部材４５１にわたって形成するようにしてもよい。
また、同様に、第１実施形態において、取付部材４５に吸入路４３又は吐出路４４を形成するようにしてもよい。
さらに、図１０に示すように、上軸受４２（４２０，４２１）の内周側の連結部８０（８００）に対向する部分に溝を形成すること等により、連結部８０（８００）の周囲に潤滑油を溜める油溜まり空間８６を形成してもよい。また、図示は省略するが、回転軸３６（３６０）及び回転軸５６（５６０）の一方又は両方の外周面に溝を設け、この溝により油溜まり空間を形成することも可能である。このように、連結部８０（８００）の周囲を潤滑油で満たすことにより、連結部８０（８００）の摩耗等を抑制することができ、シール性を向上させることができる。そのため、流体機械５Ａ等の信頼性の向上等を図ることができる。
前述したように、両回転軸３６，５６（３６０，５６０）の連結部８０（８００）から漏れた潤滑油は、上軸受４２（４２０，４２１）と両回転軸３６，５６（３６０，５６０）との間の潤滑及びシールに利用される。そこで、連結部８０（８００）を潤滑油の給油孔として積極的に利用してもよい。連結部８０（８００）は回転軸３６，５６（３６０，５６０）の全周にわたって形成されるので、連結部８０（８００）を給油孔として利用することによって、潤滑油を回転軸３６，５６（３６０，５６０）の全周に満遍なく供給することが可能となる。
圧縮機構２１はスクロール式に限らず、ロータリ式等の他の形式の圧縮機構であってもよい。また、膨張機構２２の形式もロータリ式に限定される訳ではない。前記各実施形態では、膨張機構２２は２つのシリンダ（シリンダ３１ａ及び３１ｂ）を備えていたが、膨張機構２２のシリンダの個数は１つでもよく、また、３つ以上であってもよい。圧縮機構２１は、冷媒を多段階（例えば２段階）に圧縮するものであってもよい。
前記実施形態では、圧縮機構２１が上側に配置され、膨張機構２２が下側に配置されていた。しかし、圧縮機構２１が下側に配置され、膨張機構２２が上側に配置されていてもよい。すなわち、圧縮機構２１を膨張機構２２の下方に配置することも可能である。
また、前記実施形態では、密閉容器１０は縦長に形成され、圧縮機構２１と膨張機構２２とは上下方向に配置されていた。しかし、密閉容器１０を横長に形成し、圧縮機構２１と膨張機構２２とを水平方向に配置することも可能である。この場合、両回転軸３６，５６（３６０，５６０）は水平方向に連結されることになる。
前記実施形態では、圧縮機構２１が第１回転機構を構成し、膨張機構２２が第２回転機構を構成していた。しかし、第１及び第２回転機構の双方が圧縮機構であってもよく、また、双方が膨張機構であってもよい。すなわち、前記実施形態に係る流体機械は、圧縮機構２１と膨張機構２２とを備えたいわゆる膨張機一体型圧縮機であったが、本発明に係る流体機械は、複数の圧縮機構のみを備えた流体機械（圧縮機）であってもよく、複数の膨張機構のみを備えた流体機械（膨張機）であってもよい。
また、前記実施形態では、密閉容器１０内に設けられた回転機構は２つ（圧縮機構２１及び膨張機構２２）であったが、密閉容器１０内に３つ以上の回転機構を設けることも可能である。
前記実施形態では、膨張機構２２のうち、上軸受４２のみが取付部材４５にボルト締めされていた。しかし、図１１に示す流体機械５Ｅのように、膨張機構２２のうちの複数の構成部材（例えば、上軸受４２、シリンダ３１ｂ、仕切板３９、シリンダ３１ａ、及び下軸受４１のすべて）を、取付部材４５に対してボルト４６で締結してもよい。
図１２に示すように、前記実施形態では、膨張機構２２の第１膨張部３０ａは、円筒状のピストン３２ａと、ピストン３２ａの外周面に当接するベーン３４ａとを備えたものであった。なお、第２膨張部３０ｂも同様である。しかし、膨張機構の具体的構成は、前記実施形態の構成に限定されるものではない。膨張機構の膨張部３０ａ，３０ｂは、例えば図１３に示すように、いわゆるスイング式の機構を有していてもよい。
この膨張部では、シリンダ３１ａの内部には、揺動式のピストン３２ａが設けられている。回転軸３６の偏心部３６ａは、ピストン３２ａの内部に挿入されている。ピストン３２ａには、ブレード３２ｃが一体に設けられている。ブレード３２ｃは、ピストン３２ａの外周面から外方へ突出しており、膨張室３３ａを高圧側と低圧側とに仕切っている。
シリンダ３１ａには、半月状に形成された一対のブッシュ７３ａが設けられている。これらブッシュ７３ａは、ブレード３２ｃを挟み込んだ状態で設置され、ブレード３２ｃと摺動する。また、ブッシュ７３ａは、ブレード３２ｃを挟み込んだ状態でシリンダ３１ａに対して回動可能に構成されている。したがって、ピストン３２ａと一体となったブレード３２ｃは、ブッシュ７３ａを介してシリンダ３１ａに支持され、シリンダ３１ａに対して回動可能かつ進退可能となっている。
これまで説明してきた実施形態では、いずれも圧縮機構２１の回転軸５６（５６０）と膨張機構２２の回転軸３６（３６０）が直接連結されている。以下に説明する各実施形態では、２つの回転軸が連結器によって連結されている。以下、第１実施形態と同一要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。
（第３実施形態）
図１４に示すように、流体機械５Ｆの圧縮機構２１及び膨張機構２２０は、密閉容器１０の内部に収容されている。膨張機構２２０は圧縮機構２１よりも下方に配置されており、圧縮機構２１と膨張機構２２０との間には電動機２３が設けられている。
流体機械５Ｆの圧縮機構２１は、図１の流体機械５Ａの圧縮機構２１と同一である。一方、膨張機構２２０は、図１の流体機械５Ａの膨張機構２２から変更点がある。膨張機構２２０は、軸方向の下から順に下軸受４８、第１膨張部３０ａ、第２膨張部３０ｂ及び上軸受４７を備えている。膨張部３０ａ，３０ｂの変更点は無いが、上下に配置された軸受４７，４８に変更がある。ただし、下軸受４８の構成は従来から採用されているものである。以下、上軸受４７を中心に、具体的な説明を行う。
第２膨張部３０ｂの上部には、第２膨張部３０ｂのシリンダ３１ｂ及びピストン３２ｂの上方を閉塞し、第２膨張室３３ｂの上側を区画する上軸受４７が設けられている。上軸受４７は、軸方向に沿って隣接する第１軸受部材４７ｃと第２軸受部材４７ｄとを備えている。第１軸受部材４７ｃは、第２軸受部材４７ｄの上方に位置している。詳細は後述するが、第１軸受部材４７ｃは、圧縮機構２１の回転軸５６１を支持している。一方、第２軸受部材４７ｄは、膨張機構２２０の回転軸３６１を支持している。
第１膨張部３０ａの下部には、下軸受４８が設けられている。下軸受４８は、軸方向に隣接する上側部材４８ｃと下側部材４８ｄとを備え、上側部材４８ｃによって回転軸３６の下端部を支持している。上側部材４８ｃは、第１膨張部３０ａのシリンダ３１ａ及びピストン３２ａの下方を閉塞しており、第１膨張室３３ａの下側を区画している。また、上側部材４８ｃは、下面に環状の凹部を有しており、下側部材４８ｄとの間に吸入路４９を形成している。上側部材４８ｃには、第１膨張室３３ａと吸入路４９とを連通させる連通孔４９ａが形成されている。一方、下側部材４８ｄは、上側部材４８ｃの下方を閉塞し、吸入路４９の下側を区画している。
上軸受４７の第２軸受部材４７ｄには、冷媒を第２膨張室３３ｂから吐出管９に導く吐出路４４が形成されている。吐出管９は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、第２軸受部材４７ｄに接続されている。前述したように、下軸受４８には、冷媒を吸入管８から第１膨張室３３ａに導く吸入路４９が形成されている。吸入管８は、密閉容器１０の筒部１１を貫通し、下軸受４８に接続されている。
密閉容器１０の筒部１１の内壁には、取付部材４５２が溶接等により接合されている。第１軸受部材４７ｃは、取付部材４５２にボルト（図示せず）により締結されている。なお、下側部材４８ｄ、上側部材４８ｃ、第１膨張部３０ａ、仕切板３９、第２膨張部３０ｂ、第２軸受部材４７ｄ、及び第１軸受部材４７ｃは、予め一体的に組み立てられている。そのため、第１軸受部材４７ｃを取付部材４５２にボルト締めすることによって、膨張機構２２０の全体が取付部材４５２に固定されている。
図１５に拡大して示すように、圧縮機構２１の回転軸（以下、第１回転軸という）５６１と膨張機構２２０の回転軸（以下、第２回転軸という）３６１とは、連結部８７において一直線状に連結されている。具体的には、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１とは、連結部材８４によって連結されている。連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃの第２軸受部材４７ｄとの対向面に形成された凹部８６に収容されている。
図１６Ａ，１６Ｂに示すように、第１回転軸５６１の連結部８７側の端部は、外周面に複数の溝９１が設けられた、いわゆるスプライン形状を有する連結端部５６ｔとなっている。同様に、第２回転軸３６１の連結部８７側の端部も、外周面に複数の溝９１が設けられた、いわゆるスプライン形状を有する連結端部３６ｔとなっている。
図１７Ａ，１７Ｂに示すように、連結部材８４は、円環状に形成されている。連結部材８４の内周面には、連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔ（図１６Ａ，１６Ｂ参照）の外周面に形成されたスプライン形状に応じた複数の溝９２が形成されている。連結部材８４の材料は特に限定されないが、本実施形態では、連結部材８４は、回転軸３６１，５６１よりも軟らかいベアリング鋼によって形成されている。また、連結部材８４の製作方法も何ら限定されないが、本実施形態では、連結部材８４は打ち抜き加工により製作されている。
図１５に示すように、第２回転軸３６１の給油路３８と第１回転軸５６１の給油路６８とは、連結部８７において連通されている。連結部材８４は、スプライン嵌合することにより、第１回転軸５６１の連結端部５６ｔと第２回転軸３６１の連結端部３６ｔとを連結している。そのため、第１回転軸５６１の連結端部５６ｔと第２回転軸３６１の連結端部３６ｔとは、連結部材８４によって一体的に覆われている。したがって、連結部８７の周囲は、連結部材８４によって覆われている。
前述したように、連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃの凹部８６に収容されている。したがって、連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃによって覆われている。なお、本実施形態では、給油路３８と給油路６８との内径は等しく設計されている。
流体機械５Ｆの動作については、第１実施形態で説明した通りである。流体機械５Ｆの動作に伴い、油溜まり部１５の潤滑油が膨張機構２２０及び圧縮機構２１に供給され、各摺動部の潤滑及びシールを行う。
ここで、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１とは別部材であるので、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１との連結部８７には、若干の隙間が生じている。しかしながら、連結部８７の周囲は連結部材８４によって覆われているので、連結部８７からの潤滑油の漏れは抑制される。
次に、流体機械５Ｆの組立方法について説明する。
流体機械５Ｆの組立に際しては、初めに、密閉容器１０の筒部１１を用意し、筒部１１の内壁に、電動機２３の固定子７２及び取付部材４５２を接合する。次に、第１回転軸５６１に回転子７１が固定された圧縮機構２１を、筒部１１の一端（図２の上側の端部）から挿入し、圧縮機構２１を筒部１１の内壁に接合する。次に、第１軸受部材４７ｃを取付部材４５２へ設置し、第１回転軸５６１との調芯作業を行った後、図示しないボルトにより、第１軸受部材４７ｃを取付部材４５２へ締結する。次に、膨張機構２２０を筒部１１の他端（図１４の下側の端部）から挿入し、第１回転軸５６１の連結端部５６ｔの外側に予め嵌め合わせておいた連結部材８４に、第１回転軸５６１とは反対側から第２回転軸３６１を嵌合させ、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１とを連結する。その後、図示しないボルトにより、膨張機構２２０を取付部材４５２に締結する。
その他の点は、第１実施形態と同様にする。
以上のように、本実施形態によれば、圧縮機構２１の回転軸５６１と膨張機構２２０の回転軸３６１とが別体であり、連結部材８４を介して両回転軸３６１，５６１を連結するようにしたので、密閉容器１０に対する圧縮機構２１及び膨張機構２２０の組立が容易になる。
また、本実施形態によれば、連結部材８４は上軸受４７の内部に配置されており、上軸受４７によって覆われている。そのため、連結部８７（回転軸３６１と回転軸５６１との間の隙間）から潤滑油が漏れにくくなる。したがって、上側に位置する回転機構である圧縮機構２１に対しても、潤滑油を安定して供給することができる。
また、本実施形態によれば、連結部８７からの潤滑油の漏れを抑制することができるので、潤滑油が冷媒とともに吐出管７から密閉容器１０の外部に流れ出すことを抑制することができる。したがって、密閉容器１０内の潤滑油不足を防止することができる。
なお、本流体機械５Ｆでは、製作時の位置決め誤差や熱変形等を吸収するために、第１回転軸５６１と第２回転軸３６１との間には、所定の広さの隙間が設けられている。そのため、この隙間から潤滑油が漏れることが想定される。しかし、漏れた潤滑油は、本質的に潤滑油が必要とされる部分、すなわち、第１軸受部材４７ｃと第１回転軸５６１との間、又は、第２軸受部材４７ｄと第２回転軸３６１との間に供給されるので、摺動部の潤滑に有効利用される。そのため、本実施形態によれば、潤滑油の漏れを防ぐためにＯリング等のシール部材を設ける必要がない。したがって、本実施形態によれば、部品点数を削減することが可能となる。また、シール部材の劣化の問題を回避することができる。
なお、本実施形態では、連結部材８４の外周面と第１軸受部材４７ｃの内周面との間には所定の広さの隙間が設けられ（図１５参照）、連結部材８４自体は、第１軸受部材４７ｃによって支持されていない。ただし、第１軸受部材４７ｃによって連結部材８４を支持するようにしてもよい。この場合、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１は、連結部材８４に対していわゆるスプライン嵌合され、連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃによって回転可能に支持されることになる。そのため、両回転軸３６１，５６１の連結端部３６ｔ，５６ｔは、連結部材８４を介して第１軸受部材４７ｃに支持される。したがって、両回転軸３６１，５６１の回転時のガタツキを抑制することができ、両回転軸３６１，５６１を安定して支持することができる。
本実施形態では、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１は、連結部材８４に対してそれぞれ非圧入状態で嵌合している。そのため、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１を連結部材８４に対して容易に嵌合させることができ、組立性を向上させることができる。
ただし、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１のいずれか一方を連結部材８４に圧入するようにしてもよい。例えば、第１回転軸５６１を連結部材８４に圧入し、第２回転軸３６１を連結部材８４に非圧入状態で嵌合させるようにしてもよい。この場合、潤滑油は第１回転軸５６１と連結部材８４との間から漏れにくくなる。したがって、第２回転軸３６１の給油路３８を流れてきた潤滑油の多くは、第１回転軸５６１の給油路６８を流れ、圧縮機構２１に供給されることになる。一方、第２回転軸３６１と連結部材８４とは非圧入状態で嵌合しているので、第２回転軸３６１と連結部材８４との組立は容易であり、組立性を損なうことはない。
なお、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１と連結部材８４との嵌合形状は、本実施形態のようなスプライン形状に限定されない。例えば、図１８に示すように、連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔの横断面の外周側の輪郭が六角形状に形成され、連結部材８４の横断面の内周側の輪郭が、上記連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔに対応した六角形状に形成されていてもよい。また、連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔの横断面の外周側の輪郭が六角形状以外の多角形状に形成され、連結部材８４の横断面の内周側の輪郭が、上記連結端部５６ｔ及び連結端部３６ｔに対応した多角形状に形成されていてもよい。
本実施形態の流体機械５Ｆによれば、両回転軸３６１，５６１同士を直接嵌合させる場合に比べて、両回転軸３６１，５６１ともに、連結端部３６ｔ，５６ｔの外径を小さくしなくて済む。そのため、いわゆるトルク伝達半径を大きく確保することができるので、連結部８７の信頼性を向上させることができる。
また、両回転軸３６１，５６１に嵌め合わせのための凸凹を形成しなくてもよいので、加工が容易になる。また、連結部材８４は打ち抜き加工等によって容易に形成することができるので、生産性を高めることができる。
本実施形態の上軸受４７は別々の軸受部材、すなわち、第１回転軸５６１を支持する第１軸受部材４７ｃと、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材４７ｄとを備えている。そのため、各回転軸の支持に適した軸受部材を組み合わせること等により、各回転軸を安定して支持することができ、また、潤滑油の漏れを少なくすることができる。
本実施形態の連結部材８４は、第１軸受部材４７ｃにおける第２軸受部材４７ｄとの対向面に形成された凹部８６に収容されている。このことにより、凹部８６に連結部材８４を挿入した後、第１軸受部材４７ｃと第２軸受部材４７ｄとを連結することによって、連結部材８４を第１軸受部材４７ｃと第２軸受部材４７ｄとの間に配置することができる。そのため、簡単な構成で連結部材８４を上軸受４７の内部に配置することができる。なお、連結部材８４を収容するための凹部８６は、第２軸受部材４７ｄにおける第１軸受部材４７ｃとの対向面に形成されていてもよい。
また、本実施形態によれば、連結部材８４は、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１を一本の回転軸とみなした場合に、当該回転軸の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。すなわち、連結部材８４は、両回転軸３６１，５６１の全体の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。特に本実施形態では、連結部材８４は、両回転軸３６１，５６１の全体の下から略１／３の位置に設けられている。そのため、連結部材８４は油溜まり部１５の近くに配設されることになる。したがって、連結部材８４から漏れた潤滑油は、油溜まり部１５に回収されやすくなり、再び油溜まり部１５から摺動部に向かって供給されやすくなる。そのため、本実施形態によれば、摺動部に対して潤滑油を安定して供給することができる。また、潤滑油の密閉容器１０外への流出をより一層抑制することができる。
また、本実施形態によれば、密閉容器１０の内部空間の冷媒を吐出する吐出管７は、密閉容器１０の上下方向中間位置（長手方向中間位置）よりも上側に設けられている。一方、連結部材８４は、密閉容器１０の上下方向中間位置よりも下側に設けられている。そのため、連結部材８４は、吐出管７から離れた位置に配設されている。したがって、連結部材８４から漏れた潤滑油は、吐出管７から流出しにくくなる。そのため、潤滑油の密閉容器１０外への流出を、さらに抑制することができる。
なお、本実施形態では、連結部８７の周囲を連結部材８４で覆い、連結部材８４の周囲を、膨張機構２２０の構成要素の一つである上軸受４７によって覆うこととした。そのため、回転軸３６１，５６１を支持するとともに連結部材８４の周囲を覆う軸受として、膨張機構２２０と別個独立の軸受を設ける必要がない。したがって、部品点数の削減を図ることができる。
ただし、連結部材８４の周囲を覆う軸受は、圧縮機構２１及び膨張機構２２０から独立したものであってもよい。例えば、図１９の流体機械５Ｇに示すように、圧縮機構２１及び膨張機構２２０から分離された軸受７５０を設け、この軸受７５０によって第２回転軸３６１及び第１回転軸５６１を支持するとともに、連結部材８４の周囲を覆うようにしてもよい。膨張機構２２０の上軸受４１０は、連結部材８４を覆う軸受７５０とは別に設けられている。このような形態によれば、圧縮機構２１及び膨張機構２２０の構成に変更を加えることなく、両回転軸３６１，５６１の連結部８７における潤滑油の漏れを抑制することが可能となる。
また、図１４の前記実施形態では、上軸受４７は、第１回転軸５６１を支持するとともに連結部材８４の周囲を覆う第１軸受部材４７ｃと、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材４７ｄとを備えていた。しかし、連結部材８４を収容する上軸受の構成は、これに限られない。例えば、図２０に示す上軸受４７１は、一つの軸受部材からなり、第１回転軸５６１及び第２回転軸３６１の両方を支持する。このような形態によれば、上軸受４７１が単一の部材で構成されるので、部品点数を削減することができる。また、このような形態であっても、潤滑油の漏れを少なくすることができる。
図２０の例では、外径が相違する第１回転軸５６１と第２回転軸３６２とが連結部材８４で連結されている。このようにすれば、両回転軸５６１，３６２の外径を揃えなくても済むので、回転軸５６１の外径を圧縮機構２１に適した値に設定することができ、回転軸３６２の外径を膨張機構２２０に適した値に設定することができる。また、回転軸３６２，５６１の外径に関する制約が少なくなるので、圧縮機構２１及び膨張機構２２０の設計自由度を大きくすることができる。
外径の異なる回転軸３６２，５６１の場合、連結部材８４を用いてどのように連結するのかが問題となるが、この問題は、図２０に示す例によって解決できる。
図２０に示すように、単一の軸受部材からなる上軸受４７１には、内径が小さい第１挿通孔４７１ｊと、その第１挿通孔４７１ｊと軸方向に並んで連通し、かつ第１挿通孔４７１ｊよりも内径が大きい第２挿通孔４７１ｋとが形成されている。連結部材８４は、第２挿通孔４７１ｋ内に配置されている。第１回転軸５６１の一端、すなわち、溝切り加工された連結端部５６ｔは、上軸受４７１に形成された第１挿通孔４７１ｊを貫通して連結部材８４に嵌合している。第２回転軸３６２には、縮径加工及び溝切り加工により、連結部材８４に嵌合するべき連結端部３６ｔが形成されている。すなわち、第２回転軸３６２の一端には、上軸受４７１の第２挿通孔４７１ｋに挿入されてラジアル方向に支持される被支持部としての径大部３６２ｋと、その被支持部３６２ｋよりも外径が小さくかつ連結部材８４に嵌合される先端部としての連結端部３６ｔとが形成されている。
上記のようにすれば、上軸受４７１の第２挿通孔４７１ｋに連結部材８４を嵌め込んだ後、第１回転軸５６１を第１挿通孔４７１ｊに挿入して連結部材８４に嵌合し、第２回転軸３６２を第２挿通孔４７１ｋに挿入して連結部材８４に嵌合するという簡単な作業により、両回転軸５６１，３６２を容易に連結することができる。なお、回転軸の外径の大小関係は、上記と逆であってもよい。そうする場合には、上軸受４７１の挿通孔の内径の大小関係も図２０の例と逆になる。
図１４の前記実施形態では、第２回転軸３６１内に給油路３８を設け、第１回転軸５６１内に給油路６８を設けていた。そして、油溜まり部１５の潤滑油は、油ポンプ３７によって給油路３８，６８に汲み上げられ、給油路３８，６８に連通する給油孔（給油孔６４，８８等）を通り、膨張機構２２０又は圧縮機構２１の各摺動部に供給されていた。しかし、潤滑油の各摺動部への供給経路はこれに限られない。例えば図２１に示すように、回転軸３６１，５６１の内部の給油路３８，６８の他、両回転軸３６１，５６１の外周面に螺旋状の給油溝７６，７７を形成し、この給油溝７６，７７によって潤滑油を汲み上げるようにしてもよい。
また、図２２に示すように、外周面に螺旋状の給油溝７８が形成された連結部材８４１を好適に用いることができる。
なお、図１４の前記実施形態では、給油路３８と給油路６８との内径は等しく設計されていた。しかし、給油路３８及び給油路６８の内径は等しくなくてもよい。例えば、図２３に示すように、第１回転軸５６１の給油路６８の内径ｄ１は、第２回転軸３６１の給油路３８の内径ｄ２よりも小さくてもよい。この場合、潤滑油の流路は、第１回転軸５６１の給油路６８の手前で急に狭くなるため、連結部材８４の内部で油圧が上昇する。そのため、連結部材８４内にガスが混入することを抑制することができ、潤滑油を安定して供給することができる。なお、潤滑油にガスが混入することを更に抑制するために、第１回転軸５６１を連結部材８４に圧入するようにしてもよい。これにより、連結部材８４と第１回転軸５６１との間からの潤滑油の漏れも少なくなる。
なお、図２４に示すように、軸方向と交差する方向（図２４では直交する方向）に延びる貫通孔７９が設けられた連結部材８４２を好適に用いることができる。この場合、連結部材８４２の内側の潤滑油は遠心力を受け、貫通孔７９を通じて外周側に散布される。そのため、連結部材８４２と上軸受４７との間に、潤滑油が十分に充填される。したがって、潤滑油にガスが混入することをより一層抑制することができる。
また、図２５に示すように、連結部材８４の外周側に潤滑油を供給する給油路６９が設けられた第１軸受部材４７１ｃを有する上軸受４７１を好適に用いることができる。給油路６９に潤滑油を供給する外部給油路６９ａを別途設けるようにしてもよい。このことにより、連結部材８４と上軸受４７１との間に十分な量の潤滑油を供給することができる。なお、外部給油路６９ａの内部にフィルタ６９ｂを設けることが好ましい。これにより、連結部材８４と上軸受４７１との間に、より清浄な潤滑油を供給することができる。
図２５に示す構成では、まず、第１軸受部材４７１ｃの給油路６９を通じて潤滑油が凹部８６に供給される。凹部８６に導かれた潤滑油は、さらに、連結部材８４の貫通孔７９を通じて、シャフトの給油路３８及び／又は給油路６８に導かれる。このようにすれば、連結部材８４と上軸受４７１との間だけでなく、各回転機構にも十分な量の潤滑油を供給できる。凹部８６内に導かれた潤滑油は、淀むことなく常に循環しているので、より正常な潤滑油を各回転機構に供給することができる。
図１４の前記実施形態では、上軸受４７は、第１回転軸５６１を支持するとともに連結部材８４の周囲を覆う第１軸受部材４７ｃと、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材４７ｄとを備えていた。しかし、上軸受４７の構成はこれに限られない。例えば、図２６に示す上軸受４７２は、第１回転軸５６１を支持する第１軸受部材９６と、連結部材８４の周囲を覆う密閉部材９７と、第２回転軸３６１を支持する第２軸受部材９８とを備えている。これら第１軸受部材９６と密閉部材９７と第２軸受部材９８とは、回転軸３６１，５６１の軸方向に沿って順に組み立てられている。そのため、連結部材８４を密閉部材９７の内部に挿入した後、密閉部材９７の上方に第１軸受部材９６を組み立て、密閉部材９７の下方に第２軸受部材９８を組み立てることによって、上軸受４７２の内部に連結部材８４を容易に配置することができる。したがって、このような形態によれば、容易な組立作業により、連結部８７における潤滑油の漏れを抑制すること等が可能となる。
また、２つの回転軸を直接連結する場合におけるその他の実施形態として説明したいくつかの構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、連結部材を用いて回転軸を連結する場合にも採用できる。例えば、複数の回転機構の組み合わせ、圧縮機構と膨張機構の位置関係等については、先に述べた通りとすることができる。
以上説明したように、本発明は、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる回転機構を複数備えた流体機械について有用であり、例えば、冷凍装置、空気調和装置、給湯器等の冷媒回路に設けられた圧縮機、膨張機、膨張機一体型圧縮機等に有用である。
実施形態に係る流体機械が組み込まれた冷媒回路図 流体機械の縦断面図 連結部の横断面図 変形例に係る連結部の横断面図 他の変形例に係る連結部の横断面図 上軸受及び回転軸の部分拡大図 変形例に係る上軸受及び回転軸の部分拡大図 変形例に係る流体機械の縦断面図 第２実施形態に係る流体機械の縦断面図 他の実施形態に係る流体機械の縦断面図 他の実施形態に係る連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械の縦断面図 第１及び第２実施形態に係る膨張部の横断面図 変形例に係る膨張部の横断面図 第３実施形態に係る流体機械の縦断面図 回転軸の連結部の縦断面図 回転軸の平面図 回転軸の側面図 連結部材の平面図 連結部材の縦断面図 変形例に係る流体機械の連結部材及び回転軸の断面図 変形例に係る流体機械の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 変形例に係る流体機械における回転軸の連結部の縦断面図 従来の流体機械の概念図

Claims (39)

  1. 軸方向に延びる第１給油路が内部に形成された第１回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第１回転機構と、
    軸方向に延びる第２給油路が内部に形成されるとともに、前記第１給油路と前記第２給油路との間を潤滑油が流通可能となるように前記第１回転軸に一直線状に連結された第２回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第２回転機構と、
    前記第１及び第２回転機構を収容する密閉容器と、
    前記密閉容器の内部において、前記第１回転軸と前記第２回転軸との連結部分の周囲を覆い、前記第１及び第２回転軸の少なくとも一方を支持する軸受と、
    を備えた、流体機械。
  2. 前記軸受は、前記第１及び第２回転軸の両方を支持する軸受部材からなっている、請求項１に記載の流体機械。
  3. 前記軸受は、前記第１回転軸を支持する第１軸受部材と、前記第２回転軸を支持する第２軸受部材とを備え、
    前記第１軸受部材と前記第２軸受部材とは、前記第１及び第２回転軸の軸方向に沿って隣接している、請求項１に記載の流体機械。
  4. 前記軸受は、前記第１又は第２回転機構の構成要素の一つである、請求項１に記載の流体機械。
  5. 前記軸受は、前記第１及び第２回転機構から分離されている、請求項１に記載の流体機械。
  6. 前記第１回転機構と前記第２回転機構とは、前記密閉容器の長手方向に沿って並んでおり、
    前記密閉容器の長手方向中間位置よりも一端側には、一端が前記密閉容器の内部空間に開口した吐出管が接続され、
    前記第１回転軸と前記第２回転軸との連結部分は、前記密閉容器の長手方向中間位置よりも他端側に設けられている、請求項１に記載の流体機械。
  7. 前記第１回転軸と前記第２回転軸とは、外径が異なっている、請求項１に記載の流体機械。
  8. 前記密閉容器の内壁に接合された取付部材をさらに備え、
    前記第１及び第２回転機構のいずれか一方は、前記密閉容器の内壁に接合され、
    前記第１及び第２回転機構の他方は、前記取付部材に締結具によって締結されている、請求項１に記載の流体機械。
  9. 前記第１回転軸には、第１嵌合部が形成され、
    前記第２回転軸には、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部が形成され、
    前記第１回転軸と前記第２回転軸とは、前記第１嵌合部と前記第２嵌合部とが嵌合することによって連結されている、請求項１に記載の流体機械。
  10. 前記第１及び第２嵌合部のいずれか一方は、横断面の外周側の輪郭が多角形状の軸部からなり、
    前記第１及び第２嵌合部の他方は、横断面の内周側の輪郭が前記軸部の多角形状に対応する多角形状に形成されたボス部からなっている、請求項９に記載の流体機械。
  11. 前記第１及び第２嵌合部のいずれか一方は、外周側に複数の溝が形成された軸部からなり、
    前記第１及び第２嵌合部の他方は、内周側に前記軸部の溝に対応する複数の溝が形成されたボス部からなっている、請求項９に記載の流体機械。
  12. 前記軸受の内周側、前記第１回転軸の外周側又は前記第２回転軸の外周側には、前記連結部分を覆う油溜まり空間を形成する溝が設けられている、請求項１に記載の流体機械。
  13. 前記第１及び第２回転機構のいずれか一方は、圧縮機構からなり、
    前記第１及び第２回転機構の他方は、膨張機構からなっている、請求項１に記載の流体機械。
  14. 前記第１及び第２回転軸は上下方向に延び、
    前記第２回転機構は、前記第１回転機構よりも下方に配置され、
    前記密閉容器の底部には、潤滑油を貯留する油溜まり部が形成され、
    前記第１回転軸と前記第２回転軸との連結部分は、前記両回転軸の全体の上下方向中間位置よりも下側に設けられている、請求項１に記載の流体機械。
  15. 前記第１回転機構は圧縮機構からなり、
    前記第２回転機構は膨張機構からなっている、請求項１４に記載の流体機械。
  16. 冷媒を圧縮する圧縮機構、前記圧縮機構に動力を与える電動機、前記冷媒を膨張させる膨張機構、および前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結するシャフトを有する膨張機一体型圧縮機と、
    前記冷媒を冷却する放熱器と、
    前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、
    前記第１回転機構が前記圧縮機構、前記第２回転機構が前記膨張機構である請求項１に記載の流体機械によって、前記膨張機一体型圧縮機が構成されている、冷凍サイクル装置。
  17. 軸方向に延びる第１給油路が内部に形成された第１回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第１回転機構と、
    軸方向に延びる第２給油路が内部に形成された第２回転軸を有し、流体を圧縮する圧縮機構又は流体を膨張させる膨張機構からなる第２回転機構と、
    前記第１及び第２回転軸の少なくとも一方を回転可能に支持する軸受と、
    前記第１回転機構、前記第２回転機構及び前記軸受を収容する密閉容器と、
    前記軸受の内部に配置され、前記第１及び第２回転軸と嵌合することによって、前記第１給油路と前記第２給油路とを連通させつつ前記第１回転軸と前記第２回転軸とを連結する連結部材と、
    を備えた、流体機械。
  18. 前記軸受は、前記第１回転軸を支持する第１軸受部材と、前記第２回転軸を支持する第２軸受部材とを備え、
    前記第１軸受部材と前記第２軸受部材とは、前記第１及び第２回転軸の軸方向に沿って隣接している、請求項１７に記載の流体機械。
  19. 前記第１軸受部材の前記第２軸受部材との対向面又は前記第２軸受部材の前記第１軸受部材との対向面には、前記連結部材を収容する凹部が形成されている、請求項１７に記載の流体機械。
  20. 前記軸受は、前記第１及び第２回転軸の両方を支持する軸受部材からなっている、請求項１７に記載の流体機械。
  21. 前記軸受部材には、第１挿通孔と、前記第１挿通孔と軸方向に並び、前記第１挿通孔よりも内径の大きな第２挿通孔とが形成され、
    前記連結部材は、前記第２挿通孔内に配置され、
    前記第１回転軸の一端は、前記軸受部材の前記第１挿通孔を貫通して前記連結部材に嵌合され、
    前記第２回転軸の一端には、前記軸受部材の前記第２挿通孔に挿入されかつ前記軸受部材に支持された被支持部と、前記被支持部よりも外径が小さくかつ前記連結部材に嵌合された先端部と、が形成されている、請求項２０に記載の流体機械。
  22. 前記軸受は、前記第１回転軸を支持する第１軸受部材と、前記連結部材の周囲を覆う密閉部材と、前記第２回転軸を支持する第２軸受部材とを備え、
    前記第１軸受部材と前記密閉部材と前記第２軸受部材とは、前記第１及び第２回転軸の軸方向に沿って順に組み立てられている、請求項１７に記載の流体機械。
  23. 前記軸受は、前記第１又は第２回転機構の構成要素の一つである、請求項１７に記載の流体機械。
  24. 前記軸受は、前記第１又は第２回転機構から分離されている、請求項１７に記載の流体機械。
  25. 前記第１回転機構と前記第２回転機構とは、前記密閉容器の長手方向に沿って並んでおり、
    前記密閉容器の長手方向中間位置よりも一端側には、一端が前記密閉容器の内部空間に開口した吐出管が接続され、
    前記連結部材は、前記密閉容器の長手方向中間位置よりも他端側に設けられている、請求項１７に記載の流体機械。
  26. 前記第１回転軸と前記第２回転軸とは、外径が異なっている、請求項１７に記載の流体機械。
  27. 前記第１及び第２回転軸は、前記連結部材に非圧入状態で嵌合している、請求項１７に記載の流体機械。
  28. 前記第１及び第２回転軸は、前記第２給油路から前記第１給油路に向かって潤滑油が流れるように配置され、
    前記第１回転軸は、前記連結部材に圧入され、
    前記第２回転軸は、前記連結部材に非圧入状態で嵌合している、請求項１７に記載の流体機械。
  29. 前記第１及び第２回転軸は、前記第２給油路から前記第１給油路に向かって潤滑油が流れるように配置され、
    前記第１給油路は、前記第２給油路よりも内径が小さい、請求項１７に記載の流体機械。
  30. 前記連結部材には、前記第１及び第２回転軸の軸方向と交差する方向に延びる貫通孔が形成されている、請求項１７に記載の流体機械。
  31. 前記軸受には、前記連結部材の外周側に潤滑油を供給する給油路が形成されている、請求項３０に記載の流体機械。
  32. 前記連結部材は、前記軸受によって回転可能に支持されている、請求項１７に記載の流体機械。
  33. 前記連結部材と前記第１及び第２回転軸との間には、シール部材が設けられていない、請求項１７に記載の流体機械。
  34. 前記第１及び第２回転軸の一端は、前記連結部材に嵌合する連結端部とされ、
    前記連結端部の横断面の外周側の輪郭は、多角形状に形成され、
    前記連結部材の横断面の内周側の輪郭は、前記連結端部の多角形状に対応する多角形状に形成されている、請求項１７に記載の流体機械。
  35. 前記第１及び第２回転軸の一端は、前記連結部材に嵌合する連結端部とされ、
    前記連結端部の横断面の外周側には、複数の溝が形成され、
    前記連結部材の横断面の内周側には、前記連結端部の溝に対応する複数の溝が形成されている、請求項１７に記載の流体機械。
  36. 前記第１及び第２回転機構のいずれか一方は、圧縮機構からなり、
    前記第１及び第２回転機構の他方は、膨張機構からなっている、請求項１７に記載の流体機械。
  37. 前記第１及び第２回転軸は上下方向に延び、
    前記第２回転機構は、前記第１回転機構よりも下方に配置され、
    前記密閉容器の底部には、潤滑油を貯留する油溜まり部が形成され、
    前記連結部材は、前記第１及び第２回転軸の全体の上下方向中間位置よりも下側に設けられている、請求項１７に記載の流体機械。
  38. 前記第１回転機構は圧縮機構からなり、
    前記第２回転機構は膨張機構からなっている、請求項３７に記載の流体機械。
  39. 冷媒を圧縮する圧縮機構、前記圧縮機構に動力を与える電動機、前記冷媒を膨張させる膨張機構、および前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結するシャフトを有する膨張機一体型圧縮機と、
    前記冷媒を冷却する放熱器と、
    前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、
    前記第１回転機構が前記圧縮機構、前記第２回転機構が前記膨張機構である請求項１７に記載の流体機械によって、前記膨張機一体型圧縮機が構成されている、冷凍サイクル装置。
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